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TWI648894B - 有機電場發光元件用組成物及有機電場發光元件 - Google Patents

有機電場發光元件用組成物及有機電場發光元件 Download PDF

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TWI648894B
TWI648894B TW102112475A TW102112475A TWI648894B TW I648894 B TWI648894 B TW I648894B TW 102112475 A TW102112475 A TW 102112475A TW 102112475 A TW102112475 A TW 102112475A TW I648894 B TWI648894 B TW I648894B
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清水渡
竹本洋己
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三菱化學股份有限公司
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Abstract

本發明為一種有機電場發光元件用組成物,係以提供異物含量少之組成物為目的。本發明係用於形成選自由有機電場發光元件之發光層、電洞注入層及電洞輸送層所組成群之至少1層的有機電場發光元件用組成物,其含有重量平均分子量3,000~1,000,000之芳香族胺系聚合物與有機溶劑,上述組成物中之Zn濃度為未滿0.5ppm。

Description

有機電場發光元件用組成物及有機電場發光元件
本發明係關於用於形成有機電場發光元件之電洞注入層及/或電洞輸送層的有機電場發光元件用組成物。
本發明又關於具有使用上述有機電場發光元件用組成物而藉由濕式成膜法所形成之電洞注入層及/或電洞輸送層的有機電場發光元件。
近年來,正進行著使用了有機薄膜之電場發光元件(以下稱為「有機電場發光元件」)的開發。作為有機電場發光元件之有機薄膜的形成方法,可舉例如真空蒸鍍法與濕式成膜法。
其中,真空蒸鍍法由於可進行積層化,而具有改善來自陽極及/或陰極之電荷注入、容易進行激發子之發光層封閉的優點。
另一方面,濕式成膜法具有不需真空製程,容易大面積化,可容易於1層(塗佈液)後混合加入具有各種機能的複數材料等優點。
作為藉濕式成膜法形成有機層的例子,於專利文獻1中揭示有使用用於電荷輸送用組成物的各種溶媒、或苯甲酸乙酯作為溶媒的電洞注入層用組成物。
然而,濕式成膜法中,在發生異物混入等情況,有產生塗佈缺陷之情形,尤其在使用了有機薄膜之有機電場發光元件中,由於要求形成非常薄之膜,故要求抑制異物混入或組成物中之異物生成。
尤其在使用有機溶劑作為塗佈溶媒時,由於因離子鍵結所形成之鹽對有機溶劑呈不溶性,故因於水系溶媒中不析出之微量雜質而鹽析出成為異物,有成為成膜時之困擾、或有機電場發光元件之不良之原因的情形。
作為藉濕式成膜法形成電洞注入層的例子,於專利文獻2~4記載有一種關於使用水作為塗佈溶媒的PEDOT(聚乙烯二氧噻吩)-PSS(聚苯乙烯磺酸)樹脂系電洞注入材料的技術。
專利文獻1:日本專利特開2010-98306號公報
專利文獻2:日本專利特開2005-276749號公報
專利文獻3:日本專利特開2006-5144號公報
專利文獻4:日本專利特表2008-515194號公報
然而,上述技術屬於所謂水系之溶媒系相異者。又,除了為水系之外,其金屬成分之混入量多,金屬之混入量於溶液中濃度為數十ppm以上之非常高污染的程度。
因此,本發明中有鑑於上述實情,其課題在於提供一種有機電場發光元件用組成物,係用於形成有機電場發光元件之電洞注入層及/或電洞輸送層的含有電洞注入‧輸送性材料與有機溶劑者,其異物含量少且成膜時之困擾少。
本發明者等人經潛心研究,結果發現,藉由使組成物中之Zn含量(Zn濃度)為未滿0.5ppm,則可抑制起因於Zn的異物生成、解決上述課題,遂完成本發明。
亦即,本發明之要旨在於以下<1>~<22>。
<1>一種有機電場發光元件用組成物,係用於形成選自由有機電場發光元件之發光層、電洞注入層及電洞輸送層所組成群之至少1層者,其含有重量平均分子量3,000~1,000,000之芳香族胺系聚合物與有機溶劑,上述組成物中之Zn濃度為未滿0.5ppm。
<2>如上述<1>之有機電場發光元件用組成物,其中,上述有機電場發光元件用組成物係用於形成有機電場發光元件之電洞注入層及電洞輸送層之至少1層者。
<3>如上述<1>或<2>之有機電場發光元件用組成物,其中,上述Zn濃度為未滿0.1ppm。
<4>如上述<1>至<3>中任一項之有機電場發光元件用組成物,其中,上述組成物1ml中所含之長徑0.1μm以上之含Zn異物的數量為50,000個以下。
<5>如上述<1>至<4>中任一項之有機電場發光元件用組成物,其中,上述組成物中之S濃度為未滿20ppm。
<6>如上述<1>至<4>中任一項之有機電場發光元件用組成物,其中,上述組成物中之S濃度為未滿5ppm。
<7>如上述<5>或<6>之有機電場發光元件用組成物,其中,上述組成物中存在之S係來自有機化合物。
<8>如上述<1>至<7>中任一項之有機電場發光元件用組成物,其中,上述芳香族胺系聚合物係具有下式(2)所示之重複單位;
(式中,m表示0~3之整數,Ar31及Ar32分別獨立表示直接鍵結、亦可具有取代基之2價芳香族烴環基或亦可具有取代基之2價芳香族雜環基,Ar33~Ar35分別獨立表示亦可具有取代基之芳香族烴環基或亦可具有取代基之芳香族雜環基;尚且,Ar33及Ar35表示1價基,Ar34表示2價基;其中,Ar31及Ar32並不同時為直接鍵結。)
<9>如上述<1>至<7>中任一項之有機電場發光元件用組成物,其中,上述芳香族胺系聚合物係具有下式(3)所示之重複單位; (式中,Ar51~Ar53分別獨立表示亦可具有取代基之2價芳香族基,Ar54及Ar55分別獨立表示亦可具有取代基之芳香族基,Ar56及Ar57分別獨立表示直接鍵結、亦可具有取代基之2價芳香族基,R11及R12分別獨立表示氫原子、亦可具有取代基之烷基、亦可具有取代基之烷氧基、或亦可具有取代基之芳香族基,m'表示0~5之整數,R11及R12亦可彼此鍵結形成環構造。)
<10>如上述<1>至<9>中任一項之有機電場發光元件用組成物,其中,上述芳香族胺系聚合物係具有下式(1)所示之重複單位;
(式中,Ar1及Ar2分別獨立表示亦可具有取代基之芳香族烴環基、或亦可具有取代基之芳香族雜環基;Ar3~Ar5分別獨立表示亦可具有取代基之2價芳香族烴環基、或亦可具有取代基之2價芳香族雜環基;Ar1~Ar5中,鍵結於同一N原子之二個基亦可彼此鍵結形成環;X表示選自下述鍵結基群X'中之1個鍵結基;)
<鍵結基群X'>
(式中,Ar11~Ar28分別獨立表示亦可具有取代基之芳香族烴環基或亦可具有取代基之芳香族雜環基;R41及R42分別獨立表示氫原子或任意之取代基。)
<11>如上述<10>之有機電場發光元件用組成物,其中,上述式(1)係下式(1-1)所示之重複單位;
(式中,R1~R5分別獨立表示任意之取代基;p及q分別 獨立表示0~5之整數;r、s及t分別獨立表示0~4之整數;X係與式(1)中之X同義。)
<12>如上述<8>至<11>中任一項之有機電場發光元件用組成物,其中,上述芳香族胺系聚合物係具有不溶化基。
<13>如上述<1>至<12>中任一項之有機電場發光元件用組成物,其中,進一步含有電子受容性化合物。
<14>如上述<1>至<13>中任一項之有機電場發光元件用組成物,其中,上述有機電場發光元件用組成物係被封入於具有下述特徵之玻璃容器中而成;(特徵)屬於玻璃容器,在上述容器內面之與上述有機電場發光元件用組成物間的接液面,由投影面積所求得之將由基準面起突出0.8nm以上之凸部區域、與由基準面起凹陷0.8nm以上之凹部區域合計的表面凹凸部分的面積率為0.2%以上。
<15>如上述<1>至<13>中任一項之有機電場發光元件用組成物,其中,上述有機電場發光元件用組成物係被封入於具有下述特徵之玻璃容器中而成;(特徵)屬於玻璃容器,在上述容器內面之與上述有機電場發光元件用組成物間的接液面,由投影面積所求得之屬於由基準面起凹陷0.8nm以上之凹部區域的表面凹部分的面積率為0.1%以上。
<16>如上述<1>至<13>中任一項之有機電場發光元件用組成物,其中,上述有機電場發光元件用組成物係被封入於具有下述特徵之玻璃容器中而成;(特徵)屬於玻璃容器,在上述容器內面之與上述有機電場發光元件用組成物間的接液面,於任意選擇之10μm×10μm之區域中,由基準面 起突出0.8nm以上之凸部區域的數量、與由基準面起凹陷0.8nm以上之凹部區域的數量的合計為5以上。
<17>一種有機電場發光元件,係於基板上至少積層陽極、電洞注入層、電洞輸送層、發光層及陰極而成者,選自由上述發光層、電洞注入層及電洞輸送層所組成群之至少1層係使用上述<1>至<16>中任一項之有機電場發光元件用組成物藉濕式成膜法所形成。
<18>一種有機電場發光照明,係含有上述<17>之有機電場發光元件。
<19>一種有機電場發光顯示裝置,係含有上述<17>之有機電場發光元件。
<20>一種封入體,係將上述<1>至<13>中任一項之有機電場發光元件用組成物封入於玻璃容器中而成者,上述玻璃容器係在上述容器內面之與上述有機電場發光元件用組成物間的接液面,由投影面積所求得之將由基準面起突出0.8nm以上之凸部區域、與由基準面起凹陷0.8nm以上之凹部區域合計的表面凹凸部分的面積率為0.2%以上。
<21>一種封入體,係將上述<1>至<13>中任一項之有機電場發光元件用組成物封入於玻璃容器中而成者,上述玻璃容器係在上述容器內面之與上述有機電場發光元件用組成物間的接液面,由投影面積所求得之屬於由基準面起凹陷0.8nm以上之凹部區域的表面凹部分的面積率為0.1%以上。
<22>一種封入體,係將上述<1>至<13>中任一項之有機電場發光元件用組成物封入於玻璃容器中而成者,上述玻璃容器係在上述容器內面之與上述有機電場發光元件用組成物間的接液面,於任意選擇之10μm×10μm之區域中,由基準面起突出0.8nm以上之凸部區域的數量、與由基準面起凹陷0.8nm以上之凹部區域的數量的合計為5以上。
本發明之有機電場發光(以下有時稱為「有機EL」)元件用組成物,係組成物為均勻溶液,成為異物生成要因之Zn濃度減低,故可進行均勻成膜。因此,使用本發明之有機電場發光元件用組成物所製造的有機電場發光元件係不發生短路或暗點、驅動壽命較長。
使用本發明之有機電場發光元件用組成物所得的本發明之有機電場發光元件,可應用於平面面板、顯示器(例如OA電腦用或壁掛式電視)或活用作為面發光體之特徵的光源(例如影印機之光源、液晶顯示器或計數類之背光源)、顯示板、號誌燈,其技術性價值極高。
1‧‧‧基板
2‧‧‧陽極
3‧‧‧電洞注入層
4‧‧‧電洞輸送層
5‧‧‧發光層
6‧‧‧電洞阻止層
7‧‧‧電子輸送層
8‧‧‧電子注入層
9‧‧‧陰極
圖1為概略表示本發明之有機電場發光元件之構造一例的剖面圖。
以下詳細說明本發明之有機電場發光元件用組成物及有機電場發光元件的實施態樣,以下記載之構成要件的說明係本發明之實施態樣的一例(代表例),在不超過本發明要旨之前提下,本發明並不限定於此等內容。
其中,在單純記載為"ppm"時,其表示"重量ppm"。
[有機電場發光元件用組成物]
本發明之有機電場發光元件用組成物(以下有時稱為「本發明之組成物」),係用於形成選自由有機電場發光元件之發光層、電洞注入層及電洞輸送層所組成群之至少1層者,其特徵為,含有重量平均分子量3,000~1,000,000之芳香族胺系聚合物與有機溶劑,上述組成物中之 Zn濃度為未滿0.5ppm。又,本發明之芳香族胺系聚合物,係指於主鏈具有芳香族胺基的聚合物。其詳細事項將於後述。
其中,本發明之有機電場發光元件用組成物較佳係用於形成有機電場發光元件之電洞注入層及電洞輸送層之至少1層者。
另外,本發明之有機電場發光元件用組成物係由有機電場發光元件之低電壓化的觀點而言,較佳為進一步含有電子受容性化合物。
<關於Zn之說明>
本發明之組成物的特徵在於,組成物中之Zn含量、亦即Zn濃度為未滿0.5ppm。其理由如下述。
可認為若於本發明之組成物中存在Zn原子,則此Zn原子與組成物中所含之陰離子成分經時性地慢慢反應而形成不溶性析出物(異物)。此種析出物係於含有該組成物之有機電場發光元件中,可成為短路或暗點等的原因。
作為上述陰離子成分,尤其可舉例如含有硫(S)之陰離子成分,關於陰離子成分將於後述。
Zn由於原子半徑大、凡得瓦力大,故與有機物間的相互作用較強。因此,容易被攝入至形成電洞注入層及/或電洞輸送層的聚合物中。因此,若於組成物中存在Zn原子,則因非故意之錯合物形成或分極化作用、分子間相互作用的阻礙等,而有妨礙有機電場發光元件之機能之虞。
組成物中之Zn認為係由各種路徑所混入。
作為其路徑之具體例,可舉例如:由構成組成物之芳香族胺系聚合物等之固形材料或有機溶劑等之材料的混入;在調製組成物時所使用之混合材料之容器的混入;混合材料而調製組成物時,由周圍環境 的混入;由填充組成物進行保存時之容器的混入;等。
為了防止來自容器之Zn混入,必須充分進行所使用容 器的洗淨。例如,較佳係在無塵室等顆粒(微小粒子)少之環境,使用顆粒量少之超純水,重複沖洗洗淨容器,藉無塵爐進行乾燥。
在以超純水進行上述洗淨之前,視需要較佳亦可使用有機溶劑或鹼性、酸性或中性之洗劑,將附著於容器內壁等之有機物質或無機物質事先予以洗淨去除。
為了防止在調製組成物時由周圍環境的Zn混入,重要 的是充分確認周圍並無成為混入源之污染物質,在有污染物質時則予以排除。
例如,較佳係於隔間或罩室等與外部環境區隔之清潔環境,對於所流入之氣體係使用高效率粒子空氣過濾器等之各種過濾器進行清潔化。
在減低組成物中之Zn含量時,特別重要的是充分精製 該組成物的構成材料。
例如,關於有機溶劑等之液體,有效的是在組成物調製前,應用活用了蒸餾或離子層析、氣體層析、各種金屬去除劑等之精製手法進行精製。又,關於固形材料,必需在製造其化合物之階段充分注意原料或觸媒、有機溶劑等之反應原材料中的Zn混入,極力不混入Zn。
於製造階段中,使用了酸性水溶液或鹼性水溶液、有機 溶劑等之洗淨步驟或組合再沉澱法、再結晶法、蒸餾、昇華精製法等進行精製的方法亦屬有效。又,關於對此等水溶液或有機溶劑的溶解性較低的固形材料,較佳係使用球磨等將固形材料細微粉碎,並藉酸性水溶液或鹼性水溶液、有機溶劑等進行洗淨。
作為將混入至所調製之組成物中之Zn去除的方法,可舉例如管柱層析法或晶析-過濾法、傾析、水洗法、藉過濾器進行過濾之方法等。
本發明中,如上述般,藉由在組成物之構成材料之製造 起、組成物之調製中、或其保管中等各階段,防止Zn混入至組成物、或去除所混入之Zn,而將本發明之組成物中之Zn濃度設為未滿0.5ppm。
本發明之組成物中之Zn濃度越低越佳,較佳為未滿0.1ppm,更佳為後述Zn濃度之分析的檢測界限以下。
若組成物中之Zn濃度為0.5ppm以上,則生成起因於 Zn的異物,無法進行均勻成膜,在使用此組成物所製造之有機電場發光元件將發生短路或暗點、逆電壓漏電流等,故無法獲得驅動壽命長之有機電場發光元件。
本發明中,藉由將組成物中之Zn濃度設為未滿0.5ppm,則抑制起因於Zn的異物生成,可進行均勻成膜,使用此組成物所製造之有機電場發光元件不易發生短路或暗點、逆電壓漏電流等問題,可得到驅動壽命長之有機電場發光元件。
尚且,本發明之組成物中之Zn濃度係如後述實施例所記載,可藉ICP(分光光析)進行測定。
另外,本發明之組成物由於如上述般Zn濃度低,故亦 具有Zn與組成物中之陰離子成分等之反應所生成的異物較少的特徵。例如,可使本發明之組成物1ml中所含之長徑0.1μm以上之含Zn異物的數量較佳為50,000個以下、更佳20,000個以下、再更佳10,000個以下。
於此,組成物中之長徑0.1μm以上之含Zn異物的個數越少越佳, 特佳係於組成物中不存在長徑0.1μm以上之含Zn異物。
作為測定組成物中之含Zn異物個數的方法,可舉例如 藉掃描型電子顯微鏡(SEM)觀察單位面積以進行計測的方法。此時,可藉EDX或EDS(能量分散形X射線分析裝置)特定異物所含有之元素。
具體而言,例如將1ml之組成物藉Acm2之過濾面積的過濾器進行過濾,觀察過濾器之任意Bcm2範圍,藉SEM-EDX檢測1個含Zn異物時,1ml中之含Zn異物之個數係算出為1×A/B個。
<Zn減低方法>
以下說明用於調製Zn含量未滿0.5ppm之本發明組成物的精製方法。
為了調製Zn含量未滿0.5ppm之本發明組成物,作為將 用於調製本發明組成物之電洞注入‧輸送性材料之芳香族胺系聚合物、其他固形材料或有機溶劑、或所調製之組成物中所含之Zn含量減低的方法,係使用酸處理法、使用離子去除劑之方法、其他方法(例如再沉澱法、有機溶劑洗淨法)、及此等之組合等公知方法。
(酸處理法)
作為酸處理法,可舉例如將芳香族胺系聚合物等之被精製材料溶解於有機溶劑等而作成液體狀態後,與酸性水溶液接觸並藉液液萃取,將雜質萃取至水溶液側而予以去除的方法。
具體可舉例如日本專利特開2004-2627號公報或日本專利特開2011-42745號公報記載的方法。
具體而言,可將芳香族胺系聚合物等之被精製材料溶解 於有機溶劑,使該溶液與酸性水溶液接觸並藉由液液萃取而進行精製。於此,關於使被精製材料溶解的有機溶劑將於後述。
在將被精製材料溶解於有機溶劑時,有機溶劑之使用量若為可溶解被精製材料的量即可,並無特別限制,若使用過多之有機溶劑,則有全體液量變多而操作性降低的情形。又,若有機溶劑之量過少,則有藉酸性水溶液處理後之與水層間的分離性變差的情形。
因此,較佳之有機溶劑的使用量,係相對於被精製材料100重量份,為50~5000重量份、更佳100~4000重量份。
溶解於有機溶劑之被精製材料,接著係藉由與酸性水溶 液進行接觸處理而進行液液萃取。作為酸性水溶液,較佳為例如於水中加入酸而pH成為5以上者。又,若水溶液之酸性度過大,則有對被精製材料之物性或構造造成影響的情形,通常較佳為pH0以上左右之酸性水溶液、更佳之pH範圍為1~5。
作為用於作成酸性水溶液時的酸,可舉例如鹽酸、硝 酸、硫酸、氫氟酸磷酸、硼酸等之無機酸;醋酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、草酸、順丁烯二酸、甲基丙二酸、己二酸、癸二酸、沒食子酸、酪酸、苯六甲酸、花生油酸、莽草酸、2-乙基己酸、油酸、硬脂酸、亞麻油酸、次亞麻油酸、水楊酸、苯甲酸、對胺基苯甲酸、對甲苯磺酸、苯磺酸、單氯醋酸、二氯醋酸、三氯醋酸、三氟醋酸、甲酸、丙二酸、磺酸、酞酸、反丁烯二酸、檸檬酸、酒石酸、琥珀酸、反丁烯二酸、衣康酸、中康酸、檸康酸、蘋果酸、戊二酸之水解物、順丁烯二酸酐之水解物、酞酸酐之水解物等之有機酸。
其中,由成本或去除性、反應性等方面而言,較佳例有如無機酸或醋酸等之低級有機酸。此等酸可使用1種或混合2種以上使用。
用於調製酸性水溶液之水,較佳係配合本發明目的而為 金屬含量較少者,例如顯示電阻10MΩ/cm以上之離子交換水或蒸餾水等。例如較佳可使用於離子交換水或金屬含量少之水中加入水而成為弱酸性者。
液液萃取時之酸性水溶液的使用量並無特別限制,若其 量過少,則必須增加用於去除Zn的萃取次數。又,若酸性水溶液之量過多,則全體液量變多而有操作性降低的情形。
酸性水溶液之較佳使用量,係相對於被精製材料100重量份,為100~3000重量份、更佳150~2500重量份。
液液萃取處理通常係將溶解了被精製材料之有機溶劑 溶液與屬於萃取液之酸性水溶液,依5~60℃之溫度、較佳10~50℃之溫度,藉攪拌等予以充分混合後,進行靜置而藉此進行。
藉此,被精製材料溶液層與水層分離為二層,被精製材料溶液中所含之Zn離子移行至水層。此時,亦可使用離心器等提升被精製材料溶液層與水層的分離性。
藉由此種處理,可減低被精製材料溶液中之Zn含量, 但較佳係將所得之被精製材料溶液層進一步投入至水或酸性水溶液中,與上述液液萃取處理同樣地進行而重複攪拌之混合、靜置、分液等操作數次,使Zn含量更進一步減低。又,在此種酸性水溶液之萃取結束後,較佳係進一步使用水進行數次萃取處理,事先去除酸。此時所使用的水亦與上述用於調製酸性水溶液的水同樣地、較佳係金屬含量少之離子交換水或蒸餾水。
(使用離子去除劑之方法)
作為使用離子去除劑以減低Zn含量之方法的較佳實施形態,可舉例如將被精製材料溶解於後述之有機溶劑等作成液體狀態後,與離子 去除劑接觸的方法。
作為與離子去除劑的接觸方法,可舉例如將離子去除劑添加混合於被精製材料之溶液中予以充分攪拌,其後,藉過濾去除離子去除劑的方法;或在充填了離子去除劑之管柱內使被精製材料進行通液的方法等。
作為離子去除劑,較佳可舉例如離子交換樹脂。作為離 子交換樹脂,係使用酸性陽離子交換樹脂或鹼性陰離子交換樹脂。其中,在去除Zn等金屬離子時,適合使用酸性陽離子交換樹脂。
酸性陽離子交換樹脂係例如以苯乙烯系、丙烯酸系、甲 基丙烯酸系等各種聚合物作為基體,於其主鏈導入-SO3M(-SO3H)、-COOM、-N=(CH2COOM)2等各種離子交換基(官能基)、亦即被離子交換基所修飾而成者。又,上述離子交換基(官能基)中之M表示金屬元素。
此酸性陽離子交換樹脂,有如強酸性陽離子交換樹脂與 弱酸性陽離子交換樹脂。強酸性陽離子交換樹脂係例如以苯乙烯系之聚合物作為基體,具有磺酸基(-SO3H)作為離子交換基(官能基)者,其可更良好地對雜質之陽離子進行離子交換而予以捕捉、由被處理液予以去除。
於此,作為成為去除對象之雜質之陽離子,除了Zn之外,可舉例如各種金屬離子或由P、Si所構成者。作為金屬離子,可舉例如周期表Ia族、IIa族、VIa族、VIIa族及IIb族所屬的金屬的離子,更具體可舉例如Ca、Cr、Fe、Pd、Na、Mg、Ni、Sn、K等。又,作為此種強酸性陽離子交換樹脂之具體例,可舉例如三菱化學(股)製之「DIAION(註冊商標)SK110」(商品名)等。
弱酸性陽離子交換樹脂可舉例如以丙烯酸系之聚合物 作為基體,具有丙烯酸基作為離子交換基(官能基)者;或以甲基丙烯酸系之聚合物作為基體,具有甲基丙烯酸基作為離子交換基(官能基)者。 與上述強酸性陽離子交換樹脂同樣地,弱酸性陽離子交換樹脂可更良好地對金屬離子等之陽離子進行離子交換而予以捕捉、由被處理液予以去除。
另外,此弱酸性陽離子交換樹脂尤其在相對於被處理液中之施體性高分子被過剩使用、供於接觸時,亦可與上述強酸性陽離子交換樹脂同樣地,選擇性地吸附(離子交換)施體性高分子之低分子側成分,由被處理液予以去除。又,作為此種強酸性陽離子交換樹脂之具體例,可舉例如三菱化學(股)製之「DIAION(註冊商標)WK100」(商品名)、「DIAION(註冊商標)WK11」(商品名)等。
作為此種離子交換樹脂,其形態並無特別限定,可使用 各種形態者。例如,可使用例如粒狀或纖維狀、或由該纖維由所構成之織布或不織布、進而成形為各種形狀而成的成形體。
另外,在使用上述酸性陽離子交換樹脂去除陽離子之同 時,使用鹼性陰離子交換樹脂去除陰離子性雜質,對於提升使用本發明組成物所製作之有機電場發光元件之壽命而言為較佳。
鹼性陰離子交換樹脂係例如以苯乙烯系、丙烯酸系等各 種聚合物作為基體,於其主鏈導入4級銨鹼(4級胺)、3級胺、1或2級多胺等各種離子交換基(官能基)、亦即被離子交換基所修飾而成者。
此鹼性陰離子交換樹脂,有如強鹼性陰離子交換樹脂與 弱鹼性陰離子交換樹脂。
強鹼性陰離子交換樹脂係例如以苯乙烯系之聚合物作為基體,具 有4級銨鹼(4級胺)作為離子交換基(官能基)者,其可更良好地對雜質之陰離子進行離子交換而予以捕捉、由被處理液予以去除。
作為成為去除對象之雜質之陰離子,可舉例如硫酸離子(SO4 2-)、甲酸離子(HCO2 -)、草酸離子(C2O4 2-)、醋酸離子(CH3COO-)、F-離子、Cl-離子、Br-離子、NO3 -離子等之無機離子及有機離子。
又,作為此種強鹼性陰離子交換樹脂之具體例,可舉例如三菱化學(股)製之「DIAION(註冊商標)NSA100」(商品名)、「DIAION(註冊商標)SAN1」(商品名)等。
弱鹼性陰離子交換樹脂可舉例如以苯乙烯系之聚合物 作為基體,具有3級胺作為離子交換基(官能基)者;或以丙烯酸系之聚合物作為基體,具有1或2級多胺作為離子交換基(官能基)者。與上述強鹼性陰離子交換樹脂同樣地,弱鹼性陰離子交換樹脂可更良好地對硫酸離子(磺酸離子)等之陰離子進行離子交換而予以捕捉、由被處理液予以去除。
尚且,作為此種弱鹼性陰離子交換樹脂之具體例,可舉例如三菱化學(股)製之「DIAION(註冊商標)WA20」(商品名)等。
再者,作為離子去除劑,亦適合使用無機離子交換材 料。無機離子交換材料係由金屬氧化物等之金屬鹽所構成者,有如吸附陽離子而進行離子交換之類型;吸附陰離子而進行離子交換之類型;一起吸附陽離子、陰離子而進行離子交換之類型。
作為對陽離子進行離子交換之類型的無機離子交換材 料,有如三氧化銻(Sb2O5)之水合物(例如東亞合成股份有限公司製「IXE(註冊商標)-300」(商品名))或磷酸鈦(例如東亞合成股份有限公司製「IXE(註冊商標)-400」(商品名)、磷酸鋯(例如東亞合成股份有限公 司製「IXE(註冊商標)-100」(商品名))等。
另外,作為對陰離子進行離子交換之類型的無機離子交換材料,有如含水氧化鉍(例如東亞合成股份有限公司製「IXE(註冊商標)-500」(商品名))或氫氧化磷酸鉛(例如東亞合成股份有限公司製「IXE(註冊商標)-1000」(商品名))等。尤其是含水氧化鉍對硫酸離子(SO4 2-)的吸附選擇性較高。
作為離子去除劑,除了此種上述離子交換劑之外,亦可 使用活性碳或活性白土、二氧化矽、二氧化矽凝膠等。
(再沉澱法)
用於減低Zn含量的再沉澱法,係將被精製材料溶解於可進行溶解之有機溶劑(良溶媒)中,於此溶液中添加貧溶媒,使被精製材料析出為固體而藉此進行精製的方法。此再沉澱法所使用之良溶媒的使用量,係為了完全溶解所精製之芳香族胺系聚合物等之被精製材料,相對於被精製材料較佳為5倍重量份以上、更佳10倍重量份以上。
於此,作為所使用之有機溶劑,係於後述之精製用有機溶劑中,特佳為甲醇、乙醇等之醇系有機溶劑,或戊烷、己烷、庚烷等之脂肪族系有機溶劑,苯、甲苯等之芳香族系有機溶劑等。當然所使用之有機溶劑之雜質量越少越佳。
(有機溶劑洗淨法)
用於減低Zn含量之有機溶劑洗淨法,係選擇可將被精製材料分散、且具有適度發揮性的適當之有機溶劑,對被精製材料進行洗淨的方法。此有機溶劑洗淨法所使用之有機溶劑,亦可為某程度溶解芳香族胺系聚合物等之被精製材料者。
作為有機溶劑洗淨法所使用之有機溶劑,較佳係使用甲醇、乙醇、 異丙醇、丁醇等之醇系有機溶劑。
作為有機溶劑洗淨法之操作方法,可舉例如:將被精製 材料與有機溶劑之混合物,使用均質混合器、均質機、塗料振盪器、3輥、雙輥、珠磨等之混合裝置,混合通常1分鐘~70小時、較佳5分鐘~24小時、更佳10分鐘~6小時,其後,藉由過濾、傾析等分離有機溶劑後,進行乾燥的分散洗淨操作;對被精製材料與有機溶劑之混合物,於超音波分散均質機、超音波洗淨機等之超音波混合裝置內,將通常1~300KHz、較佳2~100KHz之頻率的超音波,照射通常30秒~10小時、較佳1分鐘~5小時,其後,藉由過濾、傾析等分離有機溶劑後,進行乾燥的超音波洗淨操作。將被精製材料與有機溶劑之混合物,使用附槳攪拌機,依通常50~15,000rpm、較佳100~2,000rpm之旋轉數,攪拌通常5分鐘~10小時、較佳10分鐘~5小時,其後,藉由過濾、傾析等分離有機溶劑後,進行乾燥之攪拌洗淨操作等。
此等操作可個別實施,亦可組合任2種以上而實施。進行此等操作時之被精製材料的濃度,通常為0.1~70重量%、較佳1~50重量%。
(精製用有機溶劑)
作為以上精製法中所使用之有機溶劑,可使用與製造本發明組成物時所使用之有機溶劑相同者,但由Zn去除性等之觀點而言,較佳係使用以下般之有機溶劑。
可舉例如:醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸正丙酯、醋酸異丙酯、醋酸正丁酯、醋酸異丁酯、醋酸第二丁酯、醋酸正戊酯、醋酸第二戊酯、醋酸3-甲氧基丁酯、醋酸甲基戊酯、醋酸2-乙基丁酯、醋酸2-乙基己酯、醋酸苄酯、醋酸環己酯、醋酸甲基環己酯、醋酸正壬酯、乙醯醋酸甲酯、乙醯醋酸乙酯、醋酸丙二醇單丁基醚、丙酸乙酯、丙酸正丁 酯、丙酸異戊酯、草酸二乙酯、草酸二正丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、正酸正丁酯、乳酸正戊酯、丙二酸二乙酯、酞酸二甲酯、酞酸二乙酯等之酯系有機溶劑;正戊烷、異戊烷、正己烷、異己烷、正庚烷、異庚烷、2,2,4-三甲基戊烷、正辛烷、異辛烷、環己烷、甲基環己烷等之脂肪族烴系有機溶劑;苯、甲苯、二甲苯、乙基苯、三甲基苯、甲基乙基苯、正丙基苯、異丙基苯、二乙基苯、異丁基苯、三乙基苯、二異丙基苯、正戊基萘、三甲基苯等之芳香族烴系有機溶劑;環戊酮、環己酮、2-己酮、2-庚酮、甲基環己酮等之酮系有機溶劑;二乙基醚、四氫呋喃等之醚系有機溶劑等。
(有機溶劑之精製方法)
用於調製本發明組成物之有機溶劑的精製方法,可於上述被精製材料之精製方法中,取代被精製材料溶液而使用有機溶劑,同樣地實施。
<組成物之保存>
本發明之組成物係藉由封入、保管於特定玻璃容器中,而使成為組成物中之異物生成要因的金屬於保管中被玻璃容器之壁面所捕捉,可保持均勻之溶液狀態。因此,於組成物中不生成異物,可穩定進行均勻成膜。因此,藉由使用將本發明之有機電場發光元件用組成物封入、保管於特定玻璃容器之有機電場發光元件用組成物進行製造,本發明之有機電場發光元件不發生短路或暗點,驅動壽命長。
亦即,本發明之有機電場發光元件用組成物較佳係封入至特定玻璃容器作成封入體而進行保管。
上述玻璃容器係在上述玻璃容器之容器內面之與上述有機電場發光元件用組成物間的接液面(以下有時稱為「接液面」),由投影面積所 求得之將由基準面起突出0.8nm以上之凸部區域、與由表面起凹陷0.8nm以上之凹部區域合計的表面凹凸部分的面積率為0.2%以上。
另外,上述玻璃容器係相對於上述玻璃容器之接液面, 由投影面積所求得之對於基準面低0.8nm以上之凹部區域的表面凹部分的面積率為0.1%以上。
進而,上述玻璃容器係相對於上述玻璃容器之接液面, 於任意選擇之10μm×10μm之區域中,由基準面起突出0.8nm以上之凸部區域的數量、與由基準面起凹陷0.8nm以上之凹部區域的數量的合計為5以上。
所謂容器內面之接液面的投影面積,係指對屬於觀察樣 本之容器內面之接液面的任意區域,由相對於容器內面之接液面呈垂直方向觀看時的面積。具體而言,可設為對任意之10μm×10μm之接液面,由相對於接液面呈垂直方向觀看時的面積。
容器內面由巨觀而言大多呈曲面形狀,但在上述10μm×10μm之微小區域下可視為近似平面,10μm×10μm區域之相對於容器內面之接液面的垂直方向可單義性地決定。
因此,所謂容器內面之接液面中,由投影面積所求得之 由基準面起突出0.8nm以上之凸部區域,係指由相對於容器內面呈垂直方向觀看時,由容器內面基準面起突出0.8nm以上之凸部的投影面積;所謂容器內面之接液面中,由投影面積所求得之由基準面起凹陷0.8nm以上之凹部區域,係指由相對於容器內面呈垂直方向觀看時,由容器內面基準面起凹陷0.8nm以上之凹部的投影面積。
在玻璃容器之容器內面之與該有機電場發光元件用組 成物間的接液面,由投影面積所求得之將由基準面起突出0.8nm以上 之凸部區域、與由基準面起凹陷0.8nm以上之凹部區域合計的表面凹凸部分的面積率為0.2%以上一事,具體而言,較佳係對容器內面之與有機電場發光元件用組成物間的接液面,進行下述(i)所示之AFM測定,作為下述(ii)所示之表面凹凸部分之面積率而求得。
另外,在玻璃容器之容器內面之與該有機電場發光元件用組成物間的接液面,由投影面積所求得之屬於由基準面起凹陷0.8nm以上之凹部區域的表面凹部分的面積率為0.1%以上一事,具體而言,較佳係進行下述(i)所示之AFM測定,作為下述(iii)所示之表面凹部分之面積率而求得。
另外,在玻璃容器之容器內面之與該有機電場發光元件 用組成物間的接液面,於任意選擇之10μm×10μm之區域中,由基準面起突出0.8nm以上之凸部區域的數量、與由基準面起凹陷0.8nm以上之凹部區域的數量的合計為5以上一事,具體而言,較佳係進行下述(i)所示之AFM測定,作為下述(iv)所示之表面凹凸密度而求得。
(i)對玻璃容器之接液面之任意2處,分別以任意選擇之 10μm×10μm之AFM影像作為1樣本,將1樣本區畫為256×256之區域並對各個畫區測定高度資訊的數據。
(ii)將由每1樣本所檢測出之、相對於基準面起高0.8nm以上之凸部畫區與低0.8nm以上之凹部畫區之面積合計,以相對於1樣本之面積(10μm×10μm)的百分率而算出,求得所有樣本之平均值作為表面凹凸部分之面積率。
(iii)將由每1樣本所檢測出之、相對於基準面起低0.8nm以上之凹部畫區的面積合計,以相對於1樣本之面積(10μm×10μm)的百分率而算出,求得所有樣本之平均值作為表面凹部分之面積率。
(iv)將由每1樣本(10μm×10μm)所檢測出之、相對於基準面高0.8nm以上之凸部區域之數量與低0.8nm以上之凹部區域之數量合計,求得所有樣本之平均值作為表面凸部密度。
於此,所謂相對於基準面高0.8nm以上之凸部區域,係 指相對於基準面高0.8nm以上之凸部畫區為1個或複數個連結之凸部畫區的集合,其周圍則稱為並非高0.8nm以上之凸部畫區的區域。
所謂相對於基準面低0.8nm以上之凹部區域,係指相對於基準面低0.8nm以上之凹部畫區為1個或複數個連結之凹部畫區的集合,其周圍則稱為並非低0.8nm以上之凹部畫區的區域。
所謂基準面,可使用平坦區域之面、或由測定區域之凹凸平均所定義的面。由測定區域之凹凸平均所定義的面因簡便並具再現性,故較佳。
尚且,上述接液面之觀察較佳為再現性高之AFM測定。
藉由使用於上述接液面具有上述表面凹凸特徵的玻璃 容器所獲得之本發明作用效果,係如以下。
於本發明之組成物中存在金屬雜質時,此等在長期保管 期間經時性地發生凝集,有時形成例如0.1μm以上之尺寸的異物。於本發明組成物之用途的有機電場發光元件裝置中,由於有機層之膜厚為數nm至數十nm或數百nm的程度,故即使存在此種尺寸的異物,仍有對膜之電氣物性造成影響、引起電氣短路、形成顯示缺陷之虞。
本發明之玻璃容器,係在本發明組成物中存在此種微量 混入金屬雜質時,於保管中藉其接液面之表面凹凸捕捉上述雜質,而發揮抑制凝集之金屬載持性容器的機能。
本發明之玻璃容器為了充分發揮金屬捕捉機能,較佳係於玻璃容 器之接液面存在最佳凹凸,或較佳係於接液面具有極性。
藉由本發明之玻璃容器之接液面的表面凹凸部分的面 積率為0.2%以上,則可充分得到由表面凹凸所造成之組成物中之異物的捕捉效果。由異物捕捉效果方面而言,表面凹凸部分之面積率越大越佳,較佳為0.5%以上、特佳0.7%以上。
為了在容器附著了污染等時容易洗淨去除、在使用容器內之溶液時由於溶液不易附著殘留於容器壁面而提高容器內之溶液利用效率、以及容器成分不易溶出,玻璃容器之表面凹凸部分的面積率通常為20%以下。
另外,為了更確實獲得表面凹凸所造成之組成物中之異 物的捕捉效果,尤其是關於表示將異物攝入捕捉至其凹部之凹部存在量的表面凹部分的面積率,較佳為0.1%以上、更佳0.3%以上。
為了在容器附著了污染等時容易洗淨去除、在使用容器內之溶液時由於溶液不易附著殘留於容器壁面而提高容器內之溶液利用效率、以及容器成分不易溶出,玻璃容器之接液面之表面凹部分的面積率通常為30%以下。
另外,由表面凹凸所造成之組成物中之異物之捕捉效果 方面而言,關於表示每單位面積之表面凹凸之數量的表面凹凸密度係越多越佳,較佳為5以上、特佳7以上、尤佳10以上。
為了在容器附著了污染等時容易洗淨去除、在使用容器內之溶液時由於溶液不易附著殘留於容器壁面而提高容器內之溶液利用效率、以及容器成分不易溶出,玻璃容器之接液面之表面凹凸密度通常為80以下、較佳50以下。
凸部之高度的上限、凹部之深度的上限並無特別限制, 由基準面起之凸部高度的上限通常為7nm以下,由基準面起之凹部深度之上限通常為7nm以下。
作為玻璃容器之接液面之凸部區域或凹部區域之每1個 的尺寸,較佳係徑(以2條平行線挾持凹凸之投影面時,平行線之距離為最長之部分的長度)為0.05~3μm之突起(凸部)或細孔(凹部)。此凹凸之徑較佳為0.1μm以上、更佳0.5μm以上。
在以10μm×10μm之AFM影像作為1樣本,將1樣本區 畫為256×256之區域而對各個畫區測定高度資訊之數據時,徑係定義為以接至由畫區(1畫區為約0.039μm×約0.039μm之正方形)之集合所表示之凸部區域或凸部區域之邊或頂點的2條平行線予以挾持時,平行線之距離為最佳之部分的長度。
凹凸之徑越小則接液面之表面積越小,故金屬捕捉效果低,因此,藉由增大接液面之表面積,則提高金屬捕捉效果。
在細孔的情況,若徑過小,則組成物中之異物進入細孔 的機率變小,故有金屬捕捉效率降低的情形。存在於組成物中而成為問題的異物,若考慮到由組成物所形成之層的膜厚,可認為其為0.01μm以上者。
玻璃容器之表面凹凸,較佳係即使在保管中之組成物形成此種異物、仍可有效予以捕捉的尺寸。
尚且,本發明之玻璃容器較佳係其接液面之全面滿足上 述表面凹凸部分之面積率,更佳係進一步亦滿足上述表面凹部分之面積率及表面凹凸密度。
若至少接液面之30%以上、尤其50%以上滿足上述表面凹凸部分之面積率,較佳係進一步滿足上述表面凹部分之面積率及表面凹凸密 度,則可得而本發明之異物捕捉效果。
另外,本發明組成物之保管中,為了充分得到本發明之玻璃容器所造成的異物捕捉效果,本發明之組成物較佳係封入至玻璃容器中保管16小時以上、特佳1日以上。
若此保管期間過短,則在經高度精製之組成物的情況,發生成為異物程度之金屬凝集的可能性低。因此,無法獲得由玻璃容器所造成之異物捕捉效果。又,若保管期間過長,則在組成物之穩定性較時,有組成物之凝集或分解等之劣化進行之虞。
作為有機電場發光元件用組成物之保管用的一般容器的材質,可舉例如塑膠容器(樹脂製容器)、玻璃容器、金屬容器。
金屬容器有由金屬表面發生進一步之金屬溶出的情形,塑膠容器則有耐熱性、耐藥品性等差劣的情形。由不發生此種情形、或容易確認內容物、牢固之觀點等而言,本發明中較佳係使用玻璃容器。
作為玻璃容器之玻璃的材質,由各種離子對本發明組成物之低溶出性的觀點而言,適合使用硼矽酸玻璃。作為玻璃容器之玻璃材質,亦可使用鈉玻璃等,但鈉玻璃由於Na等從玻璃的溶出量多,故較佳為硼矽酸玻璃。
玻璃容器之表面凹凸可認為主要由矽醇基所被覆。滿足上述表面凹凸部分之面積率、進而表面凹部部分之面積率或表面凹凸密度的玻璃容器,由於此矽醇基之表面積變大,故提高捕捉金屬之化學性效果。
另外,表面凹凸係形成3維之捕捉離子或異物的袋,藉由物理性之鍵結力的相乘效果,於容器之接液面捕捉金屬離子。因此,可防止於組成物內形成凝集體而成為異物的情形。
另外,假設即使生成異物,仍於容器之接液面被捕捉,而可防止異物在組成物內自由浮游的情形。在將此種組成物使用於膜形成時,可防止於所形成之膜中混入異物。
在玻璃容器之接液面形成滿足上述表面凹凸部分之面 積率、進而表面凹部分之面積率或表面凹凸密度的表面凹凸時,可藉由在玻璃之基質管之生成階段之加熱或分卻階段,分別調整溫度上升或冷卻速度而予以形成。又,使用噴砂法等之粒子、對完成之玻璃容器表面進行粗面化的方法亦有效。
另外,亦可對市售之玻璃容器進行上述AFM測定,選 擇滿足上述表面凹凸部分之面積率、進而表面凹部分之面積率或表面凹凸密度的表面凹凸,使用作為本發明之玻璃容器。
<陰離子成分>
如上述,若於組成物中存在Zn,則有與陰離子成分形成不溶性析出物的可能性。尤其是藉離子鍵結所形成之鹽係對有機溶劑通常呈不溶性,而於有機溶劑中析出。因此,較佳係亦減低陰離子成分、尤其是含有硫(S)作為構成成分的陰離子成分。以下說明硫(S)之減低。
<關於S之說明>
本發明之組成物較佳係組成物中之S含量(S濃度)減低至未滿20ppm、更佳未滿5ppm、再更佳未滿1ppm。
本發明組成物所含之S,通常來自有機化合物,一般而言,在調製組成物時所使用之有機溶劑所含的S成分被帶入至組成物內。
本發明中,組成物中之S含於有機溶劑中而被帶入的理 由如下述。
本發明組成物係使用芳香族胺系聚合物,將其溶解於有 機溶劑中而成者。為了使此種芳香族胺系聚合物溶解,作為本案發明組成物所使用之有機溶劑的要求物性,最好具有相當程度的極性。
在製造具有極性基之有機溶劑時,係使用利用了硫酸或硫酸衍生物等之觸媒或用於導入極性基的試藥。
例如,酯系有機溶劑係對原料之羧酸,使用醇及觸媒量之硫酸等之酸而合成。亦有對原料之羧酸,使硫酸二甲酯、硫酸二乙酯、硫酸二丁酯等之硫酸酯類反應而予以合成的情形。
於進行此種反應後,若精製不足,則於所合成之有機溶劑中殘存硫酸或硫酸酯等。
若使用此種含有殘存硫酸或殘存硫酸酯之有機溶劑調製組成物,則組成物中將含有S,於硫酸的情況,係與組成物中之金屬離子直接形成錯合物,於硫酸二乙酯的情況,係逐漸分解成為硫酸而與金屬離子形成錯合物。所形成之錯合物係於組成物中析出成為異物。
比較硫酸與硫酸酯時,通常硫酸可藉由水洗等步驟而輕易去除,相對於此,硫酸酯則有不易藉水洗去除、或即使藉蒸餾進行分離精製仍無法予以去除的情形。
此等情形即使在組成物剛調製完後不造成問題,但隨著時間經過仍成為問題,故特佳係使用使硫酸二乙酯等硫酸酯般之來自有機化合物之S含量減低的有機溶劑。
本發明組成物係藉由減低組成物中之S濃度,防止組成物中所含之金屬析出形成異物的情形,可使異物含量變少、作成成膜時之困擾少的組成物。
本發明組成物係S與組成物中之金屬成分所形成的異物越少越佳,較佳係在以孔徑0.1μm之過濾器進行過濾時,過濾器上未 出現長徑0.5μm以上的粒子。
尚且,所謂形成成為異物之錯合體的組成物中的金屬成分,有如來自下述而不可避免地混入至組成物中者:來自構成組成物之芳香族胺系聚合物等之固形材料或有機溶劑等之材料;來自在調製組成物時用於混合此等材料的容器;來自混合材料以調製組成物時的周圍環境;進而來自填充保存組成物之容器等。此等之中,尤其是Zn由於容易形成異物,故本發明組成物最好Zn含量少,Zn含量較佳為未滿0.5ppm。
<S之減低方法>
以下說明本發明組成物中用於使S含量成為未滿20ppm之有機溶劑的精製方法。
如上述,本發明組成物中之S含量較佳為未滿20ppm、 更佳未滿5ppm、再更佳未滿1ppm。在得到本發明組成物時,作為使調製組成物時所使用之有機溶劑之S含量減低的方法,可舉例如水洗法或使用離子去除劑的方法。
(使用離子去除劑之方法)
作為使用離子去除劑減低S濃度的方法,可舉例如與離子交換樹脂接觸的方法。
作為離子交換樹脂,可使用酸性陽離子交換樹脂或鹼性陰離子交換樹脂。其中,在去除SO4 2-等S成分時,適合使用鹼性陰離子交換樹脂。
鹼性陰離子交換樹脂係例如以苯乙烯系、丙烯酸系等各 種聚合物作為基體,於其主鏈導入4級銨鹼(4級胺)、3級胺、1或2級多胺等各種離子交換基(官能基)、亦即被離子交換基所修飾而成者。
鹼性陰離子交換樹脂,有如強鹼性陰離子交換樹脂與弱 鹼性陰離子交換樹脂。
強鹼性陰離子交換樹脂係例如以苯乙烯系之聚合物作為基體,具有4級銨鹼(4級胺)作為離子交換基(官能基)者,其可更良好地對雜質之陰離子進行離子交換而予以捕捉、由被處理液予以去除。
於此,作為成為去除對象之雜質之陰離子,可舉例如硫酸離子(SO4 2-)、甲酸離子(HCO2 -)、草酸離子(C2O4 2-)、醋酸離子(CH3COO-)、F-離子、Cl-離子、Br-離子、NO3 -離子等之無機離子及有機離子。
又,作為此種強鹼性陰離子交換樹脂之具體例,可舉例如三菱化學(股)製之「DIAION(註冊商標)NSA100」(商品名)、「DIAION(註冊商標)SAN1」(商品名)等。
弱鹼性陰離子交換樹脂可舉例如以苯乙烯系之聚合物 作為基體,具有3級胺作為離子交換基(官能基)者;或以丙烯酸系之聚合物作為基體,具有1或2級多胺作為離子交換基(官能基)者。與上述強鹼性陰離子交換樹脂同樣地,弱鹼性陰離子交換樹脂可更良好地對硫酸離子(磺酸離子)等之陰離子進行離子交換而予以捕捉、由被處理液予以去除。
尚且,作為此種弱鹼性陰離子交換樹脂之具體例,可舉例如三菱化學(股)製之「DIAION(註冊商標)WA20」(商品名)等。
另外,在使用上述鹼性陰離子交換樹脂去除陰離子之同 時,使用酸性陽離子交換樹脂去除陽離子性雜質,對於提升使用本發明組成物所製作之有機電場發光元件之壽命而言為較佳。
酸性陽離子交換樹脂係例如以苯乙烯系、丙烯酸系、甲 基丙烯酸系等各種聚合物作為基體,於其主鏈導入-SO3M(-SO3H)、 -COOM、-N=(CH2COOM)2等各種離子交換基(官能基)、亦即被離子交換基所修飾而成者。又,上述離子交換基(官能基)中之M表示金屬元素。
此酸性陽離子交換樹脂,有如強酸性陽離子交換樹脂與 弱酸性陽離子交換樹脂。強酸性陽離子交換樹脂係例如以苯乙烯系之聚合物作為基體,具有磺酸基(-SO3H)作為離子交換基(官能基)者,其可更良好地對雜質之陽離子進行離子交換而予以捕捉、由被處理液予以去除。
於此,作為成為去除對象之雜質之陽離子,除了Zn之外,可舉例如各種金屬離子或由P、Si所構成者。作為金屬離子,可舉例如周期表Ia族、IIa族、VIa族、VIIa族及IIb族所屬的金屬的離子,更具體可舉例如Ca、Cr、Fe、Pd、Na、Mg、Ni、Sn、K等。又,作為此種強酸性陽離子交換樹脂之具體例,可舉例如三菱化學(股)製之「DIAION(註冊商標)SK110」(商品名)、「DIAION(註冊商標)SKN1」(商品名)等。
弱酸性陽離子交換樹脂可舉例如以丙烯酸系之聚合物作為基體,具有丙烯酸基作為離子交換基(官能基)者;或以甲基丙烯酸系之聚合物作為基體,具有甲基丙烯酸基作為離子交換基(官能基)者。與上述強酸性陽離子交換樹脂同樣地,弱酸性陽離子交換樹脂可更良好地對金屬離子等之陽離子進行離子交換而予以捕捉、由被處理液予以去除。
另外,此弱酸性陽離子交換樹脂尤其在相對於被處理液中之施體性高分子被過剩使用、供於接觸時,亦可與上述強酸性陽離子交換樹脂同樣地,選擇性地吸附(離子交換)施體性高分子之低分子側成分,由 被處理液予以去除。又,作為此種弱酸性陽離子交換樹脂之具體例,可舉例如三菱化學(股)製之「DIAION(註冊商標)WK100」(商品名)(商品名)等。
作為此種離子交換樹脂,其形態並無特別限定,可使用 各種形態者。例如,可使用例如粒狀或纖維狀、或由該纖維由所構成之織布或不織布、進而成形為各種形狀而成的成形體。
再者,作為離子去除劑,亦適合使用無機離子交換材 料。無機離子交換材料係由金屬氧化物等之金屬鹽所構成者,有如吸附陽離子而進行離子交換之類型;吸附陰離子而進行離子交換之類型;一起吸附陽離子、陰離子而進行離子交換之類型。
作為對陽離子進行離子交換之類型的無機離子交換材 料,有如三氧化銻(Sb2O5)之水合物(例如東亞合成股份有限公司製「IXE(註冊商標)-300」(商品名))或磷酸鈦(例如東亞合成股份有限公司製「IXE(註冊商標)-400」(商品名)、磷酸鋯(例如東亞合成股份有限公司製「IXE(註冊商標)-100」(商品名))等。
另外,作為對陰離子進行離子交換之類型的無機離子交換材料,有如含水氧化鉍(例如東亞合成股份有限公司製「IXE(註冊商標)-500」(商品名))或氫氧化磷酸鉛(例如東亞合成股份有限公司製「IXE(註冊商標)-1000」(商品名))等。尤其是含水氧化鉍對硫酸離子(SO4 2-)的吸附選擇性較高。
作為此種離子去除劑與有機溶劑的接觸方法,可舉例如 將離子去除劑溶解混合至被精製之有機溶劑中予以充分攪拌,其後,藉過濾去除離子去除劑的方法;或於填充了離子去除劑之管柱內,使被精製之有機溶劑進行通液的方法等。
(以水洗進行之方法)
有機溶劑亦可藉由仔細地進行水洗而予以精製。
然而,由於即使藉由上述使用離子去除劑之方法或水洗 之方法仍難以去除有機系離子,故在調製本發明組成物時,較佳係對所使用之有機溶劑、其他材料不施行利用有機系之含S化合物的處理。
本發明中,如上述,藉由對調製組成物時所使用之有機 溶劑進行精製,則可防止S混入至組成物中,使本發明組成物中之S濃度成為未滿20ppm、較佳未滿5ppm、更佳未滿1ppm。本發明組成物中之S濃度越低越佳,較佳係後述S濃度分析之檢測界限以下。
若組成物中之S濃度為20ppm以上,則因S所造成之異 物生成而無法均勻成膜,使用此組成物所製造之有機電場發光元件將發生短路或暗點等問題,無法得到驅動壽命長之有機電場發光元件。
尚且,本發明組成物中之S濃度係如後述實施例之項中所記載,可藉ICP(分光分析)法進行測定。
另外,本發明組成物係在顯著獲得此種S濃度減低效果 方面而言,在使用容易混入S之苯甲酸乙酯、苯甲酸戊酯、苯甲酸丁酯等之酯系有機溶劑作為有機溶劑時,特別有效。
<芳香族胺系聚合物>
以下說明本發明之有機電場發光元件用組成物所使用之芳香族胺系聚合物。
本發明之有機電場發光元件用組成物所含之芳香族胺系聚合物,係於重複單位中至少具有芳香族胺基、重量平均分子量3,000~1,000,000之高分子化合物。
另外,本發明之有機電場發光元件用組成物所含之芳香族胺系聚 合物,係於重複單位中至少具有三芳基胺基、重量平均分子量3,000~1,000,000之高分子化合物。
(關於分子量)
本發明之芳香族胺系聚合物的重量平均分子量(Mw),為3,000以上且1,000,000以下,適合使用於有機電場發光元件。
若芳香族胺系聚合物之重量平均分子量為上述範圍,在 濕式成膜時,芳香族胺系聚合物對有機溶劑的溶解性良好,且容易形成均勻膜,進而不易發生雜質之高分子量化,故精製容易、工業上不易發生不利益的情形。
另外,若重量平均分子量小於其下限值,則由於玻璃轉移溫度、融點及氣化溫度降低,故有明顯損及耐熱性之虞。
在藉濕式成膜法形成含有此芳香族胺系聚合物的層 時,由溶解性、成膜性、耐熱性的觀點而言,其重量平均分子量較佳為100,000以下、更佳60,000以下。同樣地,下限值較佳為5,000以上、更佳10,000以上。
另外,本發明之芳香族胺系聚合物之數量平均分子量 (Mn),通常為2,500,000以下、較佳750,000以下、更佳400,000以下;又,通常為500以上、較佳1,500、更佳3,000以上。
再者,本發明之芳香族胺系聚合物之分散度(Mw/Mn), 通常為10以下、較佳2.5以下、更佳2.0以下,較佳1.0以上、更佳1.1以上、特佳1.2以上。
若為上述範圍內,則精製容易,且芳香族胺系聚合物對有機溶劑的溶解性或電荷輸送能力良好,故較佳。
本發明之重量平均分子量(及數量平均分子量)係藉 SEC(粒徑篩析層析)測定所決定。SEC測定係分子量成分越高則溶出時間越短,分子量成分越低則溶出時間越長,使用由分子量已知之聚苯乙烯(標準試料)之溶出時間所算出的校正曲線,將樣本之溶出時間換算為分子量,藉此算出重量平均分子量(及數量平均分子量)。
(關於較佳之重複單位)
本發明之有機電場發光元件用組成物所含有之芳香族胺系聚合物,較佳係含有下式(2)所示重複單位的聚合物。
(式中,m表示0~3之整數,Ar31及Ar32分別獨立表示直接鍵結、亦可具有取代基之2價芳香族烴環基或亦可具有取代基之2價芳香族雜環基,Ar33~Ar35分別獨立表示亦可具有取代基之芳香族烴環基或亦可具有取代基之芳香族雜環基;尚且,Ar33及Ar35表示1價基,Ar34表示2價基;其中,Ar31及Ar32並不同時為直接鍵結。)
作為亦可具有取代基之芳香族烴環基,可舉例如:具有1個或2個游離原子價之苯環、萘環、蒽環、菲環、苝環、稠四苯環、芘環、苯并芘環、環、聯伸三苯環、苊萘環、苯并苊環、茀環等之、具有1個或2個游離原子價的6員環之單環或2~5縮合環。
於此,本發明中,所謂游離原子價,係指如有機化學‧生化學命名法(上)(改定第2版,南江堂,1992年發行)記載,可與其他之游離原子價形成鍵結者。
作為亦可具有取代基之芳香族雜環基,可舉例如:具有1個或2個游離原子價之呋喃環、苯并呋喃環、噻吩環、苯并噻吩環、 吡咯環、吡唑環、咪唑環、二唑環、吲哚環、咔唑環、吡咯并咪唑環、吡咯并吡唑環、吡咯并吡咯環、噻吩并吡咯環、噻吩并噻吩環、呋喃并吡咯環、呋喃并呋喃環、噻吩并呋喃環、苯偶姻唑環、苯偶姻噻唑環、苯并咪唑環、吡啶環、吡環、嗒環、嘧啶環、三環、喹啉環、異喹啉環、啉環、喹啉環、啡三環、苯并咪唑環、呸啶環、喹唑啉環、喹唑啉酮環、薁環等之、具有1個或2個游離原子價之5或6員環之單環或2~4縮合環。
由對有機溶劑之溶解性及耐熱性的觀點而言,Ar31~Ar35 較佳係分別獨立為亦可具有取代基之、具有1個或2個游離原子價之由苯環、萘環、蒽環、菲環、聯伸三苯環、苝環、噻吩環、吡啶環、茀環所組成群選出之1種環。
另外,作為Ar31~Ar35,更佳係使由上述群選出之1種或2種以上之環直接鍵結、或藉-CH=CH-基所鍵結的基,再更佳為聯苯基或聯三苯基等。
另外,由作為有機電場發光元件之穩定性而言,更佳為具有1個或2個游離原子價之、苯環、茀環、聯苯環、聯三苯環。
作為上述亦可具有取代基之芳香族烴環基及亦可具有 取代基之芳香族雜環基所亦可具有的取代基,可舉例如下述(取代基群Z)記載的基。
<取代基群Z>
甲基、乙基等較佳碳數1~24、更佳碳數1~12的烷基;乙烯基等較佳碳數2~24、更佳碳數2~12的烯基;乙炔基等較佳碳數2~24、更佳碳數2~12的炔基;甲氧基、乙氧基等較佳碳數1~24、更佳碳數1~12的烷氧基; 苯氧基、萘氧基、吡啶氧基等較佳碳數4~36、更佳碳數5~24的芳氧基;甲氧基羰基、乙氧基羰基等較佳碳數2~24、更佳碳數2~12的烷氧基羰基;二甲基胺基、二乙基胺基等較佳碳數2~24、更佳碳數2~12的二烷基胺基;二苯基胺基、二甲苯基胺基、N-肼甲醯基等較佳碳數10~36、更佳碳數12~24的二芳基胺基;苯基甲基胺基等較佳碳數6~36、更佳碳數7~24的芳基烷基胺基;乙醯基、苯甲醯基等較佳碳數2~24、更佳碳數2~12的醯基;氟原子、氯原子等之鹵原子;三氟甲基等較佳碳數1~12、更佳碳數1~6的鹵烷基;甲基硫基、乙基硫基等較佳碳數1~24、更佳碳數1~12的烷基硫基;苯基硫基、萘基硫基、吡啶基硫基等較佳碳數4~36、更佳碳數5~24的芳基硫基;三甲基矽烷基、三苯基矽烷基等較佳碳數2~36、更佳碳數3~24的矽烷基;三甲基矽烷氧基、三苯基矽烷氧基等較佳碳數2~36、更佳碳數3~24的矽烷氧基;氰基;苯基、萘基等較佳碳數6~36、更佳碳數6~24的芳香族烴環基;噻吩基、吡啶基等較佳碳數3~36、更佳碳數4~24的芳香族雜環基。
上述各取代基亦可進一步具有取代基,作為亦可具有之取代基的例子,可舉例如與上述取代基群Z所例示基相同的基。
作為Ar31~Ar35中芳香族烴環基及芳香族雜環基所亦可具有之取代基的分子量,包括進一步經取代之基在內較佳為500以下、更佳250以下。
由對有機溶劑之溶解性的觀點而言,作為Ar31~Ar35中芳 香族烴環基及芳香族雜環基所亦可具有之取代基,分別獨立較佳為碳數1~12之烷基及碳數1~12之烷氧基、碳數6~24之芳香族烴環基、碳數4~24之芳香族雜環基,更佳為甲基、乙基、苯基、萘基,由作為有機電場發光元件之穩定性而言,特佳為苯基、萘基。
尚且,在m為2以上時,上式(2)所示之重複單位成為具有2個以上之Ar34及Ar35。此時,複數存在之Ar34彼此及Ar35彼此分別可為相同或相異。進而,Ar34彼此、Ar35彼此亦可互相直接或經由鍵結基而鍵結形成環狀構造。
式(2)中之m表示0以上、3以下之整數。
在m為0時,由提高芳香族胺系聚合物對有機溶劑之溶解性及成膜性的觀點而言屬較佳。
另外,由提升芳香族胺系聚合物之電洞輸送能力的觀點而言,較佳係m為1以上、3以下。
可視用途或狀況而使用改變了m值的化合物。
(共軛聚合物)
本發明之芳香族胺系聚合物係從由具有共軛系構造之重複單位所構成,故具有充分之電荷輸送能力、且對有機溶劑具有充分溶解性的觀點而言,較佳為共軛聚合物。
更具體而言,較佳修由上式(2)所示之重複單位所構成的聚合物。
(非共軛基)
本發明之芳香族胺系聚合物較佳係含有下式(3)所示重複構造的聚合物。
(式中,Ar51~Ar53分別獨立表示亦可具有取代基之2價芳香族基,Ar54及Ar55分別獨立表示亦可具有取代基之芳香族基,Ar56及Ar57分別獨立表示直接鍵結、亦可具有取代基之2價芳香族基,R11及R12分別獨立表示氫原子、亦可具有取代基之烷基、亦可具有取代基之烷氧基、或亦可具有取代基之芳香族基,m'表示0~5之整數,R11及R12亦可彼此鍵結形成環構造。)
具體而言,Ar51、Ar52、Ar53、為亦可具有取代基之2價芳香族基時之Ar56、及為亦可具有取代基之2價芳香族基時之Ar57,係與上述Ar31及Ar32所記載之基相同的基。
Ar54、Ar55、為芳香族基時之R11及為芳香族基時之R12,係與上述Ar33及Ar35所記載之基相同的基。
Ar51~Ar57、R11及R12所亦可具有之取代基,係與上述取代基群Z相同。
在R11及R12為亦可具有取代基之芳香族基時,R11及R12係與上述Ar33及Ar35所記載之基相同的基。
R11及R12係由溶解性的觀點而言,較佳為碳數1~12之烷基及碳數1~12之烷氧基,更佳為碳數1~12之烷基。
(不溶化基)
另外,在本發明之芳香族胺系聚合物為共軛聚合物時,由積層容易、且成膜時之表面平坦性優越的觀點而言,較佳係進一步具有不溶化基。亦即,本發明之芳香族胺系聚合物較佳係具有不溶化基的共軛聚合物。
所謂不溶化基,係指因熱及/或光等之活性射線的照射而 進行反應的基,其係具有相較於反應前,於反應後使對有機溶劑或水之溶解性降低之效果的基。
本發明中,不溶化基較佳為解離性基或交聯性基。
芳香族胺系聚合物係具有含有不溶化基作為取代基的基,具有不溶化基的位置,可為上式(2)所示重複單位中,亦可為式(2)所示重複單位以外之部分、例如存在於末端基。
以下,有時將具有解離性基之芳香族胺系聚合物稱為 「解離性聚合物」,將具有交聯性基之芳香族胺系聚合物稱為「交聯性聚合物」。
<解離性基>
所謂解離性基,係指對有機溶劑顯示可溶性的基,表示由所鍵結之基(例如烴環)在70℃以上時發生熱解離的基。又,由於解離性基發生解離,故聚合物對有機溶劑的溶解度降低。
然而,解離後,發生與其他原子結合之反應、例如因水解而進行解離的基等,並不包括在解離性基之內。因水解而進行解離的基係於解離後,在分子內具有活性質子。若此活性質子存在於元件中,則有 對元件特性造成影響的情形。
此種解離性基係結合於烴環,該烴環較佳係縮合於不具有極性基之芳香族烴基,更佳係藉逆狄耳士-阿德爾反應進行熱解離的基。
另外,熱解離之溫度較佳為100℃以上、更佳120℃以上,且較佳300℃以下、更佳240℃以下。
若為上述範圍內,則聚合物之合成容易,且成膜時化合物不易發生分解等。
另外,具有抑制分子間之堆疊的立體構造的基由於可溶性優越,故特佳。以下表示解離性基由化合物進行解離之反應的一例。
尚且,上述反應式時,所謂解離性基係指以下所示構造之圓框所框起的部分。
作為此種解離性基之解離的例子,可舉例如脫亞磺醯基 乙醯醯胺(參照JACS,V124,No.30,2002,8813);脫烯烴、脫醇、脫烷基(參照H,Kwart and K.King,Department of Chemistry,University of Delaware,Nework,Delaware 19771,p415-447(1967),O.Diels and K.Alder,Ber.,62,544(1929)及M.C.Kloetzel,Org.Reactions,4,6(1948));脫1,3-二唑(參照N.D.Field,J.Am.Chem.Soc.,83,3504(1961));脫二烯(參照R.Huisgen.M.Seidel,G.Wallbillich,and H.Knupfer,Tetrahedron,17,3(1962));脫異唑(參照R.Huisgen and M,Christi,Angew.Chem.Intern.Ed.Engl.,5,456(1967));脫三唑(參照R.Kreher and J.Seubert,Z.Naturforach.,20B,75(1965))等。
上述之中,解離性基所結合之烴環為含有乙烯橋基或乙 橋基的環時,因解離性基更穩定、容易合成,故較佳。
此種解離性基係在加熱處理前,由於其大體積之分子構造,故可防止分子間之堆疊、或使該聚合物成為對有機溶劑具有良好溶解性者。
另外,由於藉加熱處理而解離基由該聚合物發生解離, 故可顯著抑制加熱後之化合物對有機溶劑的溶解性,可對含有該化合物之有機層賦予耐有機溶劑塗佈性。
因此,在使用本發明之解離性聚合物所形成的有機層上,容易藉濕式成膜法積層形成有機薄膜。
含有解離性基之基的具體例,係如以下,但本發明並不 限定於此等。
含有解離性基之基為2價基時,其具體例如以下<2價之含有解離性基的基群A>
<2價之含有解離性基的基群A>
含有解離性基之基為1價基時,其具體例如以下<1價之含有解離性基的基群B>
<1價之含有解離性基的基群B>
<重複單位之配列及比例等>
具有解離性基之共軛聚合物,若為於其構造中具有解離性基者,則該重複單位等之構造並無特別限制,較佳係於重複單位內具有芳香族環、在縮合於此芳香族環之烴環結合著上述解離性基。
其中,由成膜性優越的觀點而言,較佳係含有下述重複 單位之具有解離性基的共軛聚合物:該重複單位係具有含乙烯橋基或乙橋基之解離性基所結合之部分構造。
尚且,乙烯橋基或乙橋基較佳係含於烴環,更佳係該烴環為6員環。
本發明之具有解離性基的共軛聚合物,作為具有解離性 基所結合之部分構造的重複單位,較佳係含有具下述化學式(U3)或(U4)所示部分構造的重複單位。此時,聚合物鏈中之重複單位(U3)或(U4) 的含量,較佳為10莫耳%以上、更佳30莫耳%以上。
(式(U3)中,環A1表示亦可具有取代基之芳香族環,上述取代基彼此亦可直接或經由2價鍵結基形成環。
S21、S22及R21~R26分別獨立表示氫原子、羥基、亦可具有取代基之烷基、亦可具有取代基之芳香族烴環基、亦可具有取代基之芳香族雜環基、亦可具有取代基之芳烷基、亦可具有取代基之烷氧基、亦可具有取代基之芳氧基、亦可具有取代基之醯基、亦可具有取代基之烯基、亦可具有取代基之炔基、亦可具有取代基之醯氧基、亦可具有取代基之芳基胺基、亦可具有取代基之雜芳基胺基或亦可具有取代基之醯基胺基。
X1及X2分別獨立表示亦可具有取代基之碳數6以上且50以下之2價芳香族烴環基、或亦可具有取代基之碳數5以上50以下之2價芳香族雜環基。
n1及n2分別獨立表示0~5之整數。)
(式(U4)中,環B1表示亦可具有取代基之芳香族環,上述取代基彼此亦可直接或經由2價鍵結基形成環。
S31~S34及R31~R36分別獨立與式(U3)之S21相同。
X3及X4分別獨立與式(U3)之X1相同。
n3及n4分別獨立表示0~5之整數。)
化學式(U3)及(U4)中之環A1及環B1,分別表示解離性基所結合的芳香族環,可為芳香族烴環或芳香族雜環,由電氣化學之穩定性優越、電荷不易局部存在化而言,較佳為芳香族烴環。
環A1及環B1為芳香族烴環時,該芳香族烴環之核碳數通常為6以上。又,通常為40以下、較佳30以下、更佳20以下。
另外,環A1及環B1為芳香族雜環時,該芳香族雜環之核碳數通常為3以上、較佳4以上、更佳5以上。又,通常為50以下、較佳30以下、更佳20以下。
作為該芳香族烴環,可舉例如苯環、萘環、蒽環、菲環、苝環、稠四苯環、芘環、苯并芘環、環、苯并環、聯伸三苯環、苯并苊環、茀環等。
上述之中,環A1及環B1分別獨立較佳為選自由苯環、萘環、蒽環及稠四苯環所組成群者。
另外,作為芳香族雜環,可舉例如呋喃環、苯并呋喃環、噻吩環、苯并噻吩環、吡咯環、吡唑環、咪唑環、二唑環、吲哚環、咔唑環、吡咯并咪唑環、吡咯并吡唑環、吡咯并吡咯環、噻吩并吡咯環、噻吩并噻吩環、呋喃并吡咯環、呋喃并呋喃環、噻吩并呋喃環、苯偶姻唑環、苯偶姻噻唑環、苯并咪唑環、吡啶環、吡環、嗒環、嘧啶環、喹啉環、異喹啉環、喹啉環、呸啶環、喹唑啉環、喹唑啉酮環等。
另外,上述化學式(U3)及(U4)中之環A1及環B1,亦可作成為使同種或相異之2種以上之環構造單位1個以上且10個以下,直接或經由從亦可含有氧原子、氮原子、硫原子、核碳數1以上且20 以下之雜原子的鏈狀基、及碳數1以上且20以下之脂肪族基所選擇之1種以上之2價鍵結基,而鍵結的構造。
尚且,作為所鍵結之環構造單位,可為與上述芳香族烴環或芳香族雜環相同者,或相異之芳香族烴環或芳香族雜環。又,此等之芳香族烴環及芳香族雜環亦可具有取代基。
作為環A1及環B1之取代基,可舉例如:甲基、乙基、 正丙基、2-丙基、正丁基、異丁基、第三丁基等之碳數1以上且10以下之直鏈狀或分枝狀之烷基;乙烯基、烯丙基、2-丁烯基等之碳數1以上且8以下之烯基;乙炔基、丙炔基等之碳數1以上且8以下之炔基;苄基等之碳數2以上且8以下之芳烷基;苯基胺基、二苯基胺基、二甲苯基胺基等之芳基胺基;吡啶基胺基、噻吩基胺基、二噻吩基胺基等之雜芳基胺基;乙醯基胺基、苯甲醯基胺基等之醯基胺基;甲氧基、乙氧基、丙氧基等之碳數1以上且8以下之烷氧基;丙烯醯基氧基、甲基羰基氧基、乙基羰基氧基、羥基羰基甲基羰基氧基、羥基羰基乙基羰基氧基、羥基苯基羰基氧基等之碳數1以上且15以下之醯基氧基;苯基氧基、1-萘基氧基、2-萘基氧基等碳數10以上且20以下之芳基氧基;等。
此等取代基亦可彼此直接、或經由-O-、-S-、>CO、>SO2、 -(CαH)-、-O-(CβH)-、取代或無取代之碳數2以上且20以下之亞烷基、或亦可具有取代基之碳數2以上且20以下之伸烷基等2價鍵結基進行結合,而形成環狀構造。上述α及β分別表示1以上且20以下之整數。
此等取代基可僅為1種、亦可為2種以上之任意組合、 或1個或2個以上之基於環A1及環B1進行取代。
上述化學式(U3)及化學式(U4)中,S21、S22、R21~R26、 S31~S34及R31~R36更佳係分別獨立表示:氫原子;羥基;甲基、乙基、正丙基、2-丙基、正丁基、異丁基、第三丁基等之亦可具有取代基之碳數通常1以上且通常50以下、較佳10以下的直鏈狀或分枝狀的烷基;亦可具有取代基之核碳數通常5以上且50以下之芳香族烴環基;亦可具有取代基之核碳數5以上且40以下之芳香族雜環基;苄基等亦可具有取代基之核碳數通常6以上、較佳7以上且通常50以下、較佳8以下的芳烷基;甲氧基、乙氧基、丁氧基等亦可具有取代基之碳數通常1以上、通常50以下、較佳8以下之烷氧基;苯基氧基、1-萘基氧基、2-萘基氧基等亦可具有取代基之核碳數通常5以上、較佳6以上且通常50以下、較佳15以下之芳基氧基;亦可具有取代基之核碳數通常2以上且50以下之醯基;乙烯基、烯丙基、1-丁烯基等亦可具有取代基之碳數通常1以上且8以下的烯基;乙炔基、丙炔基等亦可具有取代基之碳數通常1以上且8以下之炔基;丙烯醯基氧基、甲基羰基氧基、乙基羰基氧基、羥基羰基甲基羰基氧基、羥基羰基乙基羰基氧基、羥基苯基羰基氧基等亦可具有取代基之核碳數通常2以上、通常50以下、較佳15以下的醯基氧基;苯基胺基、二苯基胺基、二甲苯基胺基等亦可具有取代基之核碳數通常6以上且50以下的芳基胺基;吡啶基胺基、噻吩基胺基、二噻吩基胺基等亦可具有取代基之核碳數通常5以上且50以下的雜芳基胺基;或乙醯基胺基、苯甲醯基胺基等亦可具有取代基之碳數通常2以上且50以下之醯基胺基。
(熱解離性可溶性基的比例)
解離性基亦可含於上述解離性聚合物之重複單位以外的部分。解離性聚合物鏈中所含之解離性基,較佳係平均5個以上、更佳平均10 以上、再更佳平均50以上。
若為上述範圍內,使用解離性聚合物所形成之有機層對有機溶劑的溶解性充分降低,故較佳。
以下表示本發明之解離性聚合物之較佳具體例,但本發 明並不限定於此等。
(交聯性基)
另外,本發明之芳香族胺系聚合物為共軛聚合物的情況,具有交聯性基作為不溶化基時,由於在藉熱及/或活性能量射線之照射而發生反應(交聯反應)的前後,對有機溶劑之溶解性產生較大差異,故較佳。
於此,交聯性基係指藉熱及/或活性能量射線之照射而與位於附近之其他分子之相同或相異之基進行反應,生成新穎之化學結 合的基。
作為交聯性基,由容易交聯的觀點而言,可舉例如交聯性基群T所示之基。
<交聯性基群T>
(式中,R81~R85分別獨立表示氫原子或烷基。Ar41表示亦可具有取代基之芳香族烴環基或亦可具有取代基之芳香族雜環基。又,苯環丁烯環亦可具有取代基、或取代基彼此鍵結形成環。)
交聯性基係由反應性高而容易不溶化的觀點而言,較佳為環氧基、氧環丁烷基等之環狀醚基、乙烯基醚基等之藉陽離子聚合進行不溶化反應的基。其中,由容易控制陽離子聚合之速度的觀點而言,較佳為氧環丁烷基,由陽離子聚合時不易生成有導致元件劣化之虞之羥基的觀點而言,較佳為乙烯基醚基。
另外,由更加是升電氣化學之穩定性的觀點而言,交聯性基較佳為桂皮醯基等芳基乙烯基羰基、具有1個游離原子價之苯并環丁烯環等之進行環化加成反應的基。
另外,交聯性基中,由不溶化後之構造特別穩定的觀點而言,特佳係具有1個游離原子價之苯并環丁烯環。
具體而言,較佳為下式(5)所示之基。
(式(5)中之苯并環丁烯環亦可具有取代基。又,取代基彼此亦可互相鍵結形成環。)
交聯性基可直接鍵結於分子內之芳香族烴環基或芳香族雜環基,亦可經由2價基進行鍵結。作為此2價基,較佳係經由使由-O-基、-C(=O)-基或(亦可具有取代基之)-CH2-基所選擇之基依任意順序鍵結1~30個而成的2價基,而鍵結於芳香族烴環基或芳香族雜環基。
經由此等2價基之交聯性基、亦即含有交聯性基的基的具體例,如以下<含交聯性基的基群T'>所示,但本發明並不限定於此等。
<含交聯性基之基群T'>
(交聯性基之比例)
本發明之交聯性聚合物所具有之交聯性基的數量,可由每分子量1,000的數量所表示。
以每分子量1,000的數量表示上述交聯性聚合物所具有之交聯性基的數量時,每分子量1,000中,通常3.0個以下、較佳2.0個以下、 更佳1.0個以下,又通常0.01個以上、較佳0.05個以上。
若為上述範圍內,則可得到更平坦的膜,且膜形成後之未反應交聯性基之數量不易對驅動壽命造成影響,故較佳。
於此,交聯性聚合物之每分子量1,000之交聯性基的數量,係由交聯性聚合物去除其末端基,由合成時之填裝單體的莫耳比、構造式所算出。
例如,以下述化合物的情況進行說明。
上述化合物中,去除了末端基之重複單位的分子量,平均為362.33,又,交聯性基係每1重複單位為平均0.05個。若將此依單純比例進行計算,則每分子量1,000之交聯性基的數量算出為0.138個。
以下表示本發明之交聯性聚合物的較佳具體例,但本發明並不限定於此等。
[具體例]
(上式中,可舉例如a=0.475、b=0.475、c=0.025、d=0.025 者。)
(上式中,可舉例如a=0.9、b=0.1者。)
(上式中,可舉例如a=0.94、b=0.06者。)
(上式中,可舉例如a=0.1、b=0.9者。)
[化23]
(上式中,可舉例如a=0.9、b=0.1者。)
(上式中,可舉例如a=0.1、b=0.9者。)
(上式中,可舉例如a=0.8、b=0.1、c=0.1者。)
[化26]
(上式中,可舉例如a=0.8、b=0.2者。)
(上式中,可舉例如a=0.2、b=0.5、c=0.3者。)
(上式中,可舉例如a=0.9442、b=0.0558者。)
(上式中,可舉例如a=0.1、b=0.9者。)
(上式中,可舉例如a=0.9、b=0.1者。)
(上式中,可舉例如a=0.94、b=0.06者。)
(上式式中,可舉例如a=0.9、b=0.1者。)
[化33]
(上式中,可舉例如a=0.9、b=0.1者。)
(特佳之具有交聯性基的共軛聚合物)
本發明之交聯性聚合物,係由電荷輸送能力高、氧化還原穩定性優越的觀點而言,特佳為具有選自由下述重複單位群C所組成群之至少一個重複單位、及選自由下述重複單位D所組成群之至少一個重複單位的共軛聚合物。
<重複單位群C>
<重複單位群D>
((玻璃轉移溫度、其他物性)
本發明之交聯性聚合物的玻璃轉移溫度,通常為50℃以上,由有機電場發光元件之包括耐熱性在內之驅動穩定性的觀點而言,較佳為80℃以上、更佳100℃以上,又,通常為300℃以下。
另外,上述共軛聚合物之離子化電勢,係由電荷輸送能力優越的觀點而言,通常為4.5eV以上、較佳4.8eV以上,又,通常為6.0eV以下、較佳5.7eV以下。
(屬於具有交聯性基之共軛聚合物的優點)
在溶液狀態之電荷輸送膜用組成物的情況,由於為溶液,故交聯性基之分子運動大於固體狀態者。此時,可推測在交聯性聚合物的凝集狀態下,在交聯性基彼此經常存在於附近的情況,由於適度之分子運動,即使在用於後述不溶化之加熱溫度以下,於凝集狀態下進行交 聯的機率仍變高。
在非凝集狀態之均勻溶液的情況,交聯性聚合物分子本身的分子運動較大,故交聯性基彼此不經常存在於附近,因此在用於後述不溶化之加熱溫度以下的溶液狀態下,幾乎無進行交聯的可能性。
(關於非共軛聚合物)
本發明之芳香族胺系聚合物,亦適合使用非共軛聚合物。其理由在於,在因電子受容性化合物而胺部位成為陽離子自由基時,由於主鏈未共軛,故於未施加電壓的狀態下陽離子自由基難以移動。亦即,陽離子自由基均勻分佈於聚合物鏈中,陽離子自由基於聚合物鏈中傳播,不易發生因聚合物局部存在化所造成的凝集,故較佳。
非共軛聚合物中,較佳為含有上式(2)所示重複單位及/或上式(3)所示重複單位。又,非共軛係由電洞注入‧輸送性高的理由而言,更佳為含有下式(1)所示重複單位的聚合物。
(式中,Ar1及Ar2分別獨立表示亦可具有取代基之芳香族烴環基、或亦可具有取代基之芳香族雜環基;Ar3~Ar5分別獨立表示亦可具有取代基之2價芳香族烴環基、或亦可具有取代基之2價芳香族雜環基;Ar1~Ar5中,鍵結於同一N原子之二個基亦可彼此鍵結形成環;X表示2價鍵結基。)
作為Ar1及Ar2,由芳香族胺系聚合物之溶解性、耐熱性、電洞注入‧輸送性的觀點而言,較佳係分別獨立為亦可具有取代 基、具有1個游離原子價的苯環、萘環、菲環、噻吩環、吡啶環,苯基、萘基亦較佳。
另外,作為Ar3~Ar5,由耐熱性、包括氧化還原電位在內之電洞注入‧輸送性的觀點而言,較佳係分別獨立為具有2個游離原子價的苯環、萘環、聯伸三苯環、菲環,伸苯基、聯苯基、伸萘基亦較佳。
Ar1~Ar5中之芳香族烴環基或芳香族雜環基所亦可具有之取代基,係與上述(取代基群Z)同槎。又,此等之中,較佳基亦相同。
取代基之分子量通常為400以下、較佳250以下左右。
(鍵結基X)
進而,於上式(1)所示重複單位中,鍵結基X較佳係由鍵結基群X'所選擇之2價鍵結基。
<鍵結基群X'>
(式中,Ar11~Ar28分別獨立表示亦可具有取代基之芳香族烴環基或亦可具有取代基之芳香族雜環基;R41及R42分別獨立表示氫原子或任意之取代基。)
於此,Ar16、Ar21及Ar26分別獨立可舉例如與上式(1)中 之Ar1相同的基。又,Ar11~Ar15、Ar17~Ar20、Ar22~Ar25、Ar27及Ar28分別獨立可舉例如與上式(1)中之Ar3相同的基。
R41及R42分別獨立為氫原子或取代基。若例示該取代基,可舉例如烷基、烯基、炔基、烷氧基、矽烷基、矽烷氧基、芳香族烴環基、芳香族雜環基等,作為此等具體例及較佳例,可舉例如上述(取代基群Z)所例示者。
作為Ar11~Ar28中之芳香族烴環基及芳香族雜環基所亦可具有的取代基,可舉例如上述(取代基群Z)項所例示者。
另外,本發明所使用之芳香族胺系聚合物,基於電洞注入‧輸送性非常高的理由,較佳係上式(1)為下式(1-1)所示重複單位,更佳係下式(1-2)所示重複單位。
(式中,R1~R5分別獨立表示任意之取代基;p及q分別獨立表示0~5之整數;r、s及t分別獨立表示0~4之整數;X係與式(1)中之X同義。)
尚且,上式(1-1)中,R1~R5之具體例係等同於上述Ar1~Ar5所亦可具有之取代基的例、亦即上述(取代基群Z)所例示者。
[化39]
(式中,Y表示由下述鍵結基群X'中選擇之鍵結基。)
<鍵結基群X'>
(式中,Ar11~Ar17係分別與上述<鍵結基群X'>中之Ar11~Ar17同義。又,較佳例亦相同。)
(芳香族胺系聚合物之重複單位的具體例)
以下,例示構成本發明之芳香族胺系聚合物之重複單位的較佳例,但本發明並不限定於此等。
上述具體例中,由耐熱性、電荷輸送能力的觀點而言,較佳係(P-1)~(P-11)、(P-13)~(P-18)、(P-20)、(P-21)、(P-23)、(P-25)或(P-26)所示之重複單位,更佳係(P-1)、(P-3)、(P-4)、(P-6)、(P-9)或(P-10)所示之重複單位,最佳為(P-1)或(P-4)所示之重複單位。
本發明之芳香族胺系聚合物亦可為含有相異之2種以上重複單位的聚合物。
另外,亦可使式(1)所示重複單位中之Ar1~Ar5或鍵結基X相異,而成為相異之重複單位。
(不溶化基)
另外,含有式(1)所示重複單位之聚合物,係由容易積層、且成膜時之表面平坦性優越的觀點而言,亦可進一步具有不溶化基。不溶化基係與上述相同。
本發明之有機電場發光元件用組成物中之上述芳香族胺系聚合物的含量,通常為1重量%以上、較佳2重量%以上,又,通常為6重量%以下、較佳5重量%以下。
若芳香族胺系聚合物之含量過少,則有電荷輸送能力不足的情形。又,若過多,則有芳香族胺系聚合物對有機溶劑的溶解性降低的情形。在併用相異之二種以上之芳香族胺系聚合物時,此等之合計含量係設為上述範圍。
<電子受容性化合物>
電子受容性化合物係指具有氧化力,且最好是具有可由上述電洞輸送性化合物接收電子能力之化合物,具體而言,以電子親和力為4eV以上之化合物為佳,且以5eV以上的化合物更佳。
如此之電子受容性化合物,可舉例如,選自於三芳基硼化合物、鹵化金屬、路易士酸(Lewis acid)、有機酸、鎓鹽、芳基胺與鹵化金屬之鹽、及芳基胺與路易士酸之鹽所構成之群組之1種或2種以上的化合物等。
本發明之有機電場發光元件用組成物所含有之電子受容性化合物,較佳係具有於屬於長周期型周期表(以下在未特別限定之下,「周期表」係指長周期型周期表)之第15~17族的元素,使至少一個有機基藉碳原子予以鍵結之構造的離子化合物,更佳係下式(I-1)~(I-3)之任一者所示的化合物。
式(I-1)~(I-3)中,R51、R61及R71分別獨立表示與D1~D3 藉碳原子進行鍵結的有機基,R52、R62、R63及R72~R74分別獨立表示取代基。R51~R74中相鄰接之2個以上基亦可彼此鍵結形成環。
作為R51、R61及R71,若為於與D1~D3間之鍵結部分具 有碳原子的有機基,則在不損及本發明效果之前提下,其種類並無特別限制。本發明中所謂有機基,係指含有至少一個碳原子的基。
R51、R61及R71的分子量分別為包括其取代基的值,通 常為1,000以下、較佳500以下的範圍。
作為R51、R61及R71的較佳例,由使正電荷非局部存在化的觀點而言,可舉例如烷基、烯基、炔基、芳香族烴環基、芳香族雜環基。其中,由使正電荷非局部存在化且熱穩定而言,較佳為芳香族烴環基或芳香族雜環基。
作為芳香族烴環基,係具有1個游離原子價之5或6員 環的單環或2~5縮合環,可舉例如使正電荷於該基上非局部存在化的基。
作為具體例,可舉例如具有1個游離原子價之苯環、萘環、蒽環、 菲環、苝環、稠四苯環、芘環、苯并芘環、環、聯伸三苯環、苊萘環、茀環等。
作為芳香族雜環基,為具有1個游離原子價之5或6員環 的單環或2~4縮合環,可舉例如使正電荷於該基上非局部存在化的基。
作為具體例,可舉例如具有1個游離原子價之呋喃環、苯并呋喃環、噻吩環、苯并噻吩環、吡咯環、吡唑環、三唑環、咪唑環、二唑環、吲哚環、咔唑環、吡咯并咪唑環、吡咯并吡唑環、吡咯并吡咯環、噻吩并吡咯環、噻吩并噻吩環、呋喃并吡咯環、呋喃并呋喃環、噻吩并呋喃環、苯偶姻唑環、苯偶姻噻唑環、苯并咪唑環、吡啶環、吡環、嗒環、嘧啶環、三環、喹啉環、異喹啉環、啉環、喹啉環、啡三環、苯并咪唑環、呸啶環、喹唑啉環、喹唑啉酮環、薁環等。
作為烷基,為直鏈狀或分枝狀或環狀的烷基,可舉例如 其碳數通常1以上、且通常12以下、較佳6以下者。
具體例有如甲基、乙基、正丙基、2-丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、環己基等。
作為烯基,可舉例如碳數通常2以上、且通常12以下、 較佳6以下者。具體例有如乙烯基、烯丙基、1-丁烯基等。
作為炔基,可舉例如碳數通常2以上、且通常12以下、較佳6以下者。具體例有如乙炔基、丙炔基等。
R52、R62、R63及R72~R74之種類係在不損及本發明效果 之前提下,並無特別限制。
R52、R62、R63及R72~R74之分子量,分別係包括其取代基的值,通常為1,000以下、較佳500以下的範圍。
作為R52、R62、R63及R72~R74之例,可舉例如氫原子、 烷基、烯基、炔基、芳香族烴環基、芳香族雜環基、胺基、烷氧基、芳氧基、醯基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、烷基羰基氧基、烷基硫基、芳基硫基、磺醯基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、磺醯基氧基、氰基、羥基、硫醇基、矽烷基等。
其中,與R51、R61及R71同樣地,由電子受容性較大的觀點而言,較佳係於與D1~D3間之鍵結部分具有碳原子的有機基,作為例子,較佳係使用烷基、烯基、炔基、芳香族烴環基、芳香族雜環基。由電子受容性較大且熱穩定而言,特佳係芳香族烴環基或芳香族雜環基。
作為烷基、烯基、炔基、芳香族烴環基、芳香族雜環基, 關於R51、R61及R71可舉例如與先前說明相同者。作為胺基,可舉例如烷基胺基、芳基胺基、醯基胺基等。
作為烷基胺基,可舉例如具有碳數通常1以上、且通常12以下、較佳6以下之烷基1個以上的烷基胺基。作為具體例,可舉例如甲基胺基、二甲基胺基、二乙基胺基、二乙基胺基、二苄基胺基等。
作為芳基胺基,可舉例如具有碳數通常3以上、較佳4 以上且通常25以下、較佳15以下之芳香族烴環基或芳香族雜環基1個以上的芳基胺基。具體例有如苯基胺基、二苯基胺基、甲苯基胺基、吡啶基胺基、噻吩基胺基等。
作為醯基胺基,可舉例如具有碳數通常2以上且通常25以下、較佳15以下之醯基1個以上的醯基胺基。具體例有如乙醯基胺基、苯甲醯基胺基等。
作為烷氧基,可舉例如碳數通常1以上且通常12以下、 較佳6以下的烷氧基。具體例有如甲氧基、乙氧基、丁氧基等。
作為芳氧基,可舉例如具有碳數通常3以上、較佳4以上且通常25以下、較佳15以下之芳香族烴環基或芳香族雜環基的芳氧基。具體例有如苯氧基、萘氧基、吡啶基氧基、噻吩基氧基等。
作為醯基,可舉例如碳數通常1以上且通常25以下、較佳15以下的醯基。具體例有如甲醯基、乙醯基、苯甲醯基等。
作為烷氧基羰基,可舉例如碳數通常2以上且通常10以下、較佳7以下之烷氧基羰基。具體例有如甲氧基羰基、乙氧基羰基等。
作為芳氧基羰基,可舉例如具有碳數通常3以上、較佳4以上且通常25以下、較佳15以下之芳香族烴環基或芳香族雜環基者。具體例有如苯氧基羰基、吡啶基氧基羰基等。
作為烷基羰基氧基,可舉例如碳數通常2以上且通常10以下、較佳7以下之烷基羰基氧基。具體例有如乙醯氧基、三氟乙醯氧基等。
作為烷硫基,可舉例如碳數通常1以上且通常12以下、較佳6以下之烷硫基。具體例有如甲硫基、乙硫基。
作為芳硫基,可舉例如碳數通常3以上、較佳4以上且通常25以下、較佳14以下之芳硫基。具體例有如苯硫基、萘硫基、吡啶硫基等。
作為烷基磺醯基及芳基磺醯基的具體例,可舉例如甲磺醯基、甲苯磺醯基等。
作為磺醯氧基之具體例,可舉例如甲磺醯氧基、甲苯磺醯氧基等。
作為矽烷基之具體例,可舉例如三甲基矽烷基、三苯基矽烷基等。
以上,作為R51、R61及R71以及R52、R62、R63及R72~R74所例示的基,係在不違反本發明要旨之前提下,亦可進一步藉由其他取代基所取代。
取代基之種類並無特別限制,作為其例,除了上述R51、R61及R71 以及R52、R62、R63及R72~R74所分別例示之基之外,尚可舉例如鹵原子、氰基、硫氰基、硝基等。其中,由不妨礙離子化合物(電子受容性化合物)之耐熱性及電子受容性的觀點而言,較佳為烷基、烯基、炔基、烷氧基、芳氧基、芳香族烴環基、芳香族雜環基。
式(I-1)~(I-3)中,D1及D2係周期表第3周期之後(第3~ 第6周期)之元素,D3係周期表第2周期之後(第2~第6周期)之元素,D1表示屬於長周期型周期表之第17族的元素,D2係表示屬於第16族之元素,D3係表示屬於第15族之元素。
其中,由電子受容性及取得容易性的觀點而言,D1~D3均較佳為周期表第5周期之前的元素。
亦即,作為D1,較佳為碘原子、溴原子或氯原子,作為 D2,較佳為碲原子、硒原子或硫原子,作為D3,較佳為銻原子、砷原子、磷原子或氮原子。
尤其由電子受容性、化合物之穩定性的觀點而言,較佳係式(I-1)中之D1為溴原子或碘原子的電子受容性化合物,式(I-2)中之D2為硒原子或硫原子的電子受容性化合物,式(I-3)中之D3為氮原子的電子受容性化合物;其中,最佳係式(I-1)中之D1為碘原子的電子受容性化合物、式(I-3)中之D3為氮原子的電子受容性化合物。
式(I-1)~(I-3)中,Z1 n1-~Z3 n3-分別獨立表示對陰離子。
對陰離子之種類並無特別限制,可為單原子離子或錯離子。其中,對陰離子之尺寸越大則負電荷將發生非局部存在化,因此正電荷亦發生非局部存在化而電子受容能力變大,故相較於單原子離子,錯離子為更佳。
n1~n3分別獨立為相當於對陰離子Z1 n1-~Z3 n3-之離子價的 任意正數。n1~n3之值並無特別限制,較佳均為1或2,最佳為1。
作為Z1 n1-~Z3 n3-之具體例,可舉例如氫氧化物離子、氟 化物離子、氯化物離子、溴化物離子、碘化物離子、氰化物離子、硝酸離子、亞硝酸離子、硫酸離子、亞硫酸離子、過氯酸離子、過溴酸離子、過碘酸離子、氯酸離子、亞氯酸離子、次亞氯酸離子、磷酸離子、亞磷酸離子、次亞磷酸離子、硼酸離子、異氰酸離子、氫硫化物離子、四氟硼酸離子、六氟磷酸離子、六氯銻酸離子;醋酸離子、三氟醋酸離子、苯甲酸離子等之羧酸離子;甲磺酸、三氟甲磺酸離子等之磺酸離子;甲氧基離子、第三丁氧基離子等之烷氧基離子等;較佳為四氟硼酸離子或六氟硼酸離子。
另外,作為對陰離子Z1 n1-~Z3 n3-,由化合物之穩定性、 對有機溶劑之溶解性的觀點而言,較佳係由下式(I-4)~(I-6)之任一者所示的錯離子,由尺寸較大的觀點而言,由於負電荷非局部存在化、因此正電荷亦非局部存在化而電子受容能力變大,更佳為式(I-6)所示之錯離子。
式(I-4)及(I-6)中,E1及E3分別獨立表示屬於長周期型周期表之第13族的元素。其中較佳為硼原子、鋁原子或鎵原子,由化合物之穩定性、合成及精製之容易度的觀點而言,較佳為硼原子。
式(I-5)中,E2係表示屬於長周期型周期表之第15族的元素。其中較佳為磷原子、砷原子或銻原子,由化合物之穩定性、合成及精製容易的觀點及毒性的觀點而言,較佳為磷原子。
式(I-4)及(I-5)中,Q4及Q5係分別獨立表示氟原子、氯原 子、溴原子等之鹵原子,由化合物之穩定性、合成及精製容易的觀點而言,較佳為氟原子或氯原子,最佳為氟原子。
式(I-6)中,Ar61~Ar64分別獨立表示芳香族烴環基或芳香 族雜環基。作為芳香族烴環基、芳香族雜環基的例示,可舉例如與關於R51先前所例示者相同之、具有備1個游離原子價之5或6員環的單環或2~4縮合環。
其中,由化合物之穩定性、耐熱性的觀點而言,較佳係具有1個游離原子價的苯環、萘環、吡啶環、吡環、嗒環、嘧啶環、三環、喹啉環、異喹啉環。
作為Ar61~Ar64所例示之芳香族烴環基或芳香族雜環 基,係在不違反本發明要旨之前提下,亦可進一步藉其他取代基所取代。取代基種類並無特別限制,可應用任意之取代基,較佳為電子吸引性之基。
若例示Ar61~Ar64所亦可具有取代基之較佳電子吸引性 之基,可舉例如:氟原子、氯原子、溴原子等之鹵原子;氰基;硫氰基;硝基;甲磺醯基等之烷磺醯基;甲苯磺醯基等之芳磺醯基;甲醯基、乙醯基、苯甲醯基等之碳數通常1以上且通常12以下、較佳6以下的醯基;甲氧基羰基、乙氧基羰基等之碳數通常2以上且通常10以下、較佳7以下的烷氧基羰基;苯氧基羰基、吡啶氧基羰基等之具有碳數通常3以上、較佳4以上且通常25以下、較佳15以下之芳香族 烴環基或芳香族雜環基的芳氧基羰基;胺基羰基;胺基磺醯基;三氟甲基、五氟乙基等之、於碳數通常1以上且通常10以下、較佳6以下之直鏈狀、分枝狀或環狀的烷基上取代了氟原子、氯原子等之鹵原子的鹵烷基等。
其中,更佳係Ar61~Ar64中至少1個基具有1個或2個以 上氟原子或氯原子作為取代基。
尤其由使負電荷效率佳地非局部存在化的觀點、以及具有適度之升華性的觀點而言,最佳係Ar61~Ar64之所有氫原子被氟原子所取代的全氟芳基。作為全氟芳基之具體例,可舉例如五氟苯基、七氟-2-萘基、四氟-4-吡啶基等。
本發明之電子受容性化合物的分子量,通常為100以 上、較佳300以上、更佳400以上,又,通常為5,000以下、較佳3,000以下、更佳2,000以下的範圍。
若電子受容性化合物之分子量過小,則由於正電荷及負電荷的非局部存在化不足,故有電子受容能力降低之虞,若電子受容性化合物之分子量過大,則有電子受容性化合物本身妨礙電荷輸送之虞。
以下列舉本發明之電子受容性化合物的具體例,但本發明並不限定於此等。
上述具體例中,由電子受容性、耐熱性、對有機溶劑之溶解性的觀點而言,較佳係A-1~A-48、A-54、A-55、A-60~A-62、A-64~A-75、A-79~A-83、B-1~B-20、B-24、B-25、B-27、B-30~B-37、B-39~B-43、C-1~C-10、C-19~C-21、C-25~C-27、C-30、C-31、D-15~D-28的化合物,更佳係A-1~A-9、A-12~A-15、A-17、A-19、A-24、A-29、A-31~A-33、A-36、A-37、A-65、A-66、A-69、A-80~A-82、B-1~B-3、B-5、B-7~B-10、B-16、B-30、B-33、B-39、C-1~C-3、C-5、C-10、C-21、C-25、C-31、D-17~D-28的化合物,最佳為A-1~A-7、A-80、D-21~D-24的化合物。
製造以上說明之電子受容性化合物的方法並無特別限制,可使用各種方法進行製造。作為其例,可舉例如Chem.Rev.、66 卷、243頁、1966年及J.Org.Chem.、53卷、5571頁、1988年記載的方法等。
本發明之本發明之有機電場發光元件用組成物,可單獨含有上述電子受容性化合物中之任一種,亦可依任意組合及比例含有2種以上。又,亦可將相當於式(I-1)~(I-3)中任一式的電子受容性化合物組合2種以上,亦可將相當於分別相異式之2種以上電子受容性化合物組合。
本發明之有機電場發光元件用組成物中之上述電子受容性化合物的含量,係以相對於前述之芳香族胺系聚合物的值計,通常為0.1重量%以上、較佳1重量%以上,且通常100重量%以下、較佳40重量%以下。
若電子受容性化合物之含有率過少,則有驅動電壓上升之虞,又,若電子受容性化合物之含有率過多,則有成膜性降低之虞。在併用2種以上之電子受容性化合物時,係使此等之合計含量為上述範圍內。
<有機溶劑>
本發明之有機電場發光元件用組成物所含的有機溶劑,係將本發明之芳香族胺系聚合物溶解通常0.05重量%以上、較佳0.5重量%以上、更佳1重量%以上的有機溶劑。
另外,較佳係將電子受容性化合物溶解0.005重量%以上、較佳0.05重量%以上、更佳0.5重量%以上。
作為有機溶劑,具體可舉例如芳香族系有機溶劑、含鹵素有機溶劑、醚系有機溶劑、及酯系有機溶劑。
作為芳香族系有機溶劑的具體例,可舉例如甲苯、二甲苯、、環己基苯、五氟甲氧基苯、乙基(五氟苯甲酸酯)等; 作為含鹵素有機溶劑的具體例,可舉例如1,2-二氯乙烷、氯苯、鄰二氯苯等;作為醚系有機溶劑的具體例,可舉例如乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、丙二醇-1-單乙基乙酸酯(PGMEA)等之脂肪族醚;1,2-二甲氧基苯、1,3-二甲氧基苯、苯甲醚、苯基乙基醚、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、二苯基醚等之芳香族醚等;作為酯系有機溶劑的具體例,可舉例如醋酸乙酯、醋酸正丁酯、乳酸乙酯、乳酸正丁酯等之脂肪族酯;醋酸苯酯、丙酸苯酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸正丁酯等之芳香族酯等。
由必須使芳香族胺系聚合物溶解,以及將由此等芳香族胺系聚合物等之電洞輸送材料與電子受容性化合物的混合所產生之電洞注入‧輸送性材料的陽離子自由基溶解的能力較高而言,較佳係醚系有機溶劑、及酯系有機溶劑。
此等可使用1種,亦可為2種以上之混合有機溶劑。
作為本發明之有機電場發光元件用組成物所含有的有機溶劑,可舉例如25℃下之蒸氣壓為10mmHg以下、較佳5mmHg以下,且通常0.1mmHg以上的有機溶劑。
本發明之有機電場發光元件用組成物所含有之此等有機溶劑於組成物中的濃度,通常為10重量%以上、較佳50重量%以上、更佳80重量%以上。
尚且,作為有機溶劑,除了上述有機溶劑以外,視需要亦可含有各種其他有機溶劑。作為此種其他有機溶劑,可舉例如N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺等之醯胺系有機溶劑、二甲基亞碸 等。又,亦可含有均平劑或消泡劑等各種添加劑。
尚且,水分已知有促進有機電場發光元件之性能劣化、 尤其是連續驅動時之輝度降低的可能性,為了儘可能地減低塗膜中所殘留的水分,此等有機溶劑中,較佳係25℃下水的溶解度為1重量%以下、更佳0.1重量%以下。
另外,作為有機溶劑,可舉例如20℃下之表面張力通常為未滿40dyn/cm、較佳36dyn/cm以下、更佳33dyn/cm以下的有機溶劑。
作為有機溶劑,亦可為混合溶劑,可舉例如25℃下之蒸 氣壓為2mmHg以上、較佳3mmHg以上、更佳4mmHg以上(其中,上限值較佳為10mmHg以下)的有機溶劑,與25℃下之蒸氣壓為未滿2mmHg、較佳1mmHg以下、更佳0.5mmHg以下的有機溶劑的混合有機溶劑。藉由使用此種有機溶劑,可調製出適合藉濕式成膜法製造有機電場發光元件的製程、且適合芳香族胺系聚合物之性質的組成物。
<關於有機電場發光元件用組成物的物性>
本發明之有機電場發光元件用組成物的黏度,係依存於固形份的濃度,通常為15mPas以下、較佳10mPas以下、更佳8mPas以下,且通常2mPas以上、較佳3mPas以上、更佳5mPas以上。
若超過此上限值,則在藉濕式成膜法進行膜形成時,有無法均勻成膜之虞。又,若小於此下限值,則有無法成膜之虞。
尚且,黏度之測定方法係使用旋轉式黏度測定裝置進行 測定。通常,黏度係依存於溫度及測定旋轉數,上述值係依測定溫度23℃、測定旋轉數20旋轉之一定條件進行測定時的測定值。
<添加劑>
本發明之有機電場發光元件用組成物,視需要亦可含有均平劑或 消泡劑等之塗佈性改良劑等之各種添加劑。此時,作為有機溶劑,較佳係使用將芳香族胺系聚合物與添加劑之雙方溶解0.05重量%以上、較佳0.5重量%以上、更佳1重量%以上的有機溶劑。
<用途>
本發明之有機電場發光元件用組成物係無生成異物的問題,在藉濕式成膜法形成電洞注入層及/或電洞輸送層時,可均勻地成膜,故較佳。
另外,本發明之濕式成膜法,係指旋塗法、浸塗法、模塗法、棒塗法、刮塗法、輥塗法、噴塗法、毛細管塗佈法、組成物噴墨法、網版印刷法、凹版印刷法、可撓印刷法、平板印刷法等之使用含有有機溶劑之組成物進行成膜的方法。
由圖案化容易度的觀點而言,較佳為模塗法、輥塗法、噴塗法、組成物噴墨法、可撓印刷法。
<有機電場發光元件用組成物之製造方法>
以下表示本發明之有機電場發光元件用組成物之製造方法的一例,但本發明並不限定於此等。
尤其本發明之有機電場發光元件用組成物,可組合以下記載之方法或特佳方法等而製造。
[1]添加形態‧方法
在將本發明之有機電場發光元件用組成物所含有之芳香族胺系聚合物、電子受容性化合物及有機溶劑混合時,所混合之芳香族胺系聚合物及電子受容性化合物可分別獨立為固體或溶液。
較佳係將芳香族胺系聚合物及電子受容性化合物一起依溶液狀態進行混合。或較佳係將芳香族胺系聚合物及電子受容性化合物之任一 者依固體狀態、另一者依溶液狀態進行混合。此時,由可一邊確認固體溶解、一邊進行添加的觀點而言,較佳係於溶液中加入固體。
更佳係將芳香族胺系聚合物及電子受容性化合物一起依固體進行粉碎混合後,藉有機溶劑予以溶解。
在如上述般依固體進行混合時,粒徑通常為5cm以下、較佳1cm以下、更佳5mm以下,且通常0.5mm以上。
[2]溶解步驟
本發明之有機電場發光元件用組成物的較佳製造方法中,通常具有溶解步驟。
溶解步驟係指將固體攪拌於有機溶劑中,直到以目視無法確認到固體浮游的步驟。
溶解步驟之溫度通常為20℃以上、較佳40℃以上,且通常為有機溶劑的沸點以下、較佳為較有機溶劑沸點低10℃以上的溫度。
若大於此上限值,則有有機溶劑一部分蒸發而濃度變化之虞,若小於此下限值,則有有機溶劑固化、或溶解度降低而無法得到所需濃度之虞。
溶解步驟之環境,係在不損及本發明效果之下並無特別限制,可舉例如惰性氣體。作為惰性氣體,可舉例如氮氣、氬氣等,由操作容易等觀點而言,較佳為氮氣。
[3]超音波處理‧光照射處理‧加熱處理
作為用於獲得本發明之有機電場發光元件用組成物的製造方法,特佳為包含超音波處理、光照射處理、加熱處理之至少一種處理。
另外,進行處理的時期,係在不損及本發明效果之下並無特別限 制,可於溶解步驟中進行,亦可於溶解步驟後進行。
尚且,此等處理可單獨進行任一種處理,亦可併用進行處理。
(超音波處理)
於進行超音波處理時,較佳係使用振動子28kHz。
超音波處理之超音波時間,通常為5分鐘以上、較佳10分鐘以上,且通常為2小時以下、較佳1小時以下。
若大於此上限值,則有聚合物分解之虞,又,若小於此下限值,則有溶解不足之虞。
(光照射處理)
在進行光照射處理時,較佳係使用高壓水銀燈。高壓水銀燈係由404.7nm、435.8nm、546.1nm、577.0nm及579.1nm之輝線光譜所構成之帶綠色的藍白色(5,700K)的光源,並伴隨253.7nm、365.0nm的紫外線照射。
作為紫外線之照射方法,並無特別限定,可對上述調製 之組成物直接進行照射,亦可置入適當容器中照射紫外線。
在紫外線可穿透容器的情況,可依容器密閉的狀態照射紫外線,而在容器遮蔽紫外線的情況,例如可將蓋開封,由開口部照射紫外線。
作為紫外線照射所使用的裝置,並無特別限制,可使用 氙燈、水銀燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、金屬鹵素燈、紫外線螢光燈、D2燈、碳弧燈、LED等。
另外,在組成物含有有機溶劑時,組成物之液溫度並無 特別限定,通常為常溫,亦可進一步予以冷卻或加熱。
紫外線之照射量通常為10mJ/cm2以上、較佳100mJ/cm2 以上、更佳600mJ/cm2以上,通常50,000mJ/cm2以下、較佳10,000mJ/cm2 以下、更佳5,000mJ/cm2以下。
若為上述範圍內,則由芳香族胺系聚合物對電子受容性化合物的電子移動度充分,且芳香族胺系聚合物不易劣化,故較佳。
通常紫外線係於組成物表面被吸收,故較佳係於紫外線 照射後攪拌組成物使其均勻,或一邊攪拌、一邊照射紫外線。
作為紫外線之照射面積,較佳係對置入了組成物之容器全體照射紫外線,亦可照射組成物之一部分。此時,較佳係於紫外線照射後攪拌組成物,一邊攪拌組成物、一邊照射亦較佳。
(加熱處理)
加熱處理之加熱手段,係在不損及本發明效果之下,可使用公知技術。
具體可舉例如將芳香族胺系聚合物、電子受容性化合物及有機溶劑置入可加熱的容器,一邊攪拌、一邊藉加熱浴調節溫度,進行加熱攪拌的方法。
作為加熱浴,係使用水浴、油浴等。
另外,在將芳香族胺系聚合物、電子受容性化合物及有 機溶劑置入加熱容器並攪拌後,可藉由放置於可控制固定溫度之恆溫槽內進行加熱處理。
由考慮安全的觀點而言,較佳係以使用了加熱浴之加熱攪拌的方法。
加熱處理之加熱溫度,通常為40℃以上、較佳80℃以 上,且通常為有機溶劑沸點以下、較佳為較有機溶劑沸點低10℃以上的溫度。
於此,屬於上限值之沸點,係以2種以上之有機溶劑中最低沸點 之有機溶劑的沸點為基準。
若大於此上限值,具有有機溶劑發生突沸之虞,且因有機溶劑之蒸發而造成填裝時之濃度變化。又,若小於此下限值,則無加熱處理之效果,有溶解不足之虞。
加熱處理之加熱時間,通常為1小時以上、較佳5小時 以上,且通常36小時以下、較佳24小時以下。若超過此上限值,則有有機溶劑蒸發之虞,若小於此下限值,則有溶解不足之虞。
藉由進行超音波處理、光照射處理或加熱處理中之至少 任一種處理,則可製造本發明之有機電場發光元件用組成物的理由,係推測如下。
藉由進行超音波處理、光照射處理或加熱處理之任一種 處理,則使芳香族胺系聚合物之凝集狀態緩和,使芳香族胺系聚合物與電子受容性化合物容易接近。
藉由此接近,芳香族胺系聚合物係於分子內成為陽離子自由基狀態,與屬於陽離子自由基之電子受容性化合物成為離子對狀態,不易發生聚合物之凝集、或電子受容性化合物之凝集,故可製造含有粒徑為微米等級之較大凝集體之比例較小的電荷輸送膜用組成物。
[4]過濾步驟
於本發明之有機電場發光元件用組成物的製造方法中,較佳係包含過濾步驟。又,本發明之過濾步驟較佳係於溶解步驟後進行。
過濾步驟所使用之過濾器的孔,通常為5μm以下、較佳0.5μm以下,又通常為0.02μm以上、較佳0.1μm以上。
若超過此上限值,則有不溶物混入之虞,又,若小於此下限值,則無法過濾而有堵塞之虞。
<成膜方法>
如上述,有機電場發光元件由於係將由多數有機化合物所構成之層進行積層形成,故膜質均勻非常重要。在藉濕式成膜法進行層形成時,視其材料或基底的性質,可採用旋塗法、噴塗法等之塗佈法,或噴墨法、網版法等之印刷法等公知之成膜方法。
在使用濕式成膜法時,將本發明之有機電場發光元件用 組成物,藉旋塗法或浸塗法等手法,在相當於所形成層之下層的層上進行塗佈,予以乾燥而形成層。
本發明之芳香族胺系聚合物係在不具有不溶化基時,於塗佈後,通常藉加熱等使有機電場發光元件用組成物之膜乾燥。作為使其乾燥的方法,通常進行加熱步驟。
若列舉加熱步驟中所使用之加熱手段的例子,可舉例如 無塵爐、加熱板、紅外線、鹵素加熱器、微波照射等。其中,為了對膜全體均等地賦予熱,較佳為無塵爐及加熱板。
加熱步驟之加熱溫度,係在不顯著損及本發明效果之 下,較佳係依有機電場發光元件用組成物所使用之有機溶劑之沸點以上的溫度進行加熱。又,在層中含有上述解離性聚合物時,較佳係依解離性基發生解離之溫度以上的溫度進行加熱。
另外,在有機電場發光元件用組成物中含有2種以上有機溶劑時,較佳係依至少1種之有機溶劑的沸點以上的溫度進行加熱。
若考慮到有機溶劑之沸點上升,較佳係於加熱步驟中,依較佳120℃以上、較佳410℃以下進行加熱。
另外,加熱之外,在光等之活性能量照射時,可舉例如 使用超高壓水銀燈、高壓水銀燈、鹵素燈、紅外燈等之紫外‧可見‧ 紅外光源直接照射的方法,或使用內藏上述光源之光罩對準器、輸送帶型光照射裝置進行照射的方法等。
光以外之活性能量照射時,可舉例如使用照射藉磁控管所產生之微波的裝置、所謂微波爐進行照射的方法。
作為照射時間,較佳係設定用於使不溶化反應充分發生 的必要條件,通常照射0.1秒以上、較佳10小時以下。
加熱及光等之活性能量照射,可分別單獨進行、或組合進行。於組合的情況,實施順序並無特別限定。
加熱及光等之活性能量照射,係為了減低實施後層所含 有之水分及/或表面所吸附之水分的量,較佳為於氮氣環境等不含水分的環境下進行。同樣目的下,在將加熱及/或光等之活性能量照射組合進行時,特佳係在氮氣環境等不含水分之環境下進行至少發光層之形成前的步驟。
[有機電場發光元件]
本發明之有機電場發光元件係於基板上,積層至少陽極、電洞注入層、電洞輸送層、發光層及陰極者,其特徵為,上述電洞注入層及電洞輸送層中之至少1層係使用本發明之有機電場發光元件用組成物藉濕式成膜法所形成。
由本發明之有機電場發光元件用組成物所形成之層為 鄰接於陽極之層的有機電場發光元件,對於不發生短路或暗點具有效果。因此,通常由本發明之有機電場發光元件用組成物所形成之層,較佳為電洞注入層。
另外,較佳係電洞注入層、電洞輸送層、及發光層均藉濕式成膜法所形成。又,本發明之有機電場發光元件亦可具有無機層。
以下,參照圖1說明本發明之有機場效發光元件之層構 成之一例及其一般形成方法等。
圖1為表示本發明之有機電場發光元件之構造例之剖面的模式圖,圖1中,1表示基板,2表示陽極,3表示電洞注入層,4表示電洞輸送層,5表示發光層,6表示電洞阻止層,7表示電子輸送層,8表示電子注入層、9表示陰極。
尚且,此種有機電場發光元件中,在以濕式成膜法形成 陽極與陰極間之有機層時,係使以下記載之各層之材料分散或溶解於有機溶劑而製作濕式成膜用組成物,並使用該濕式成膜用組成物予以形成即可。
{基板}
基板係成為有機電場發光元件之支持體者,係使用石英或玻璃之板、金屬板或金屬箔、塑膠膜或片材等。特佳為玻璃板、或聚酯、聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚碸等透明合成樹脂之板。
於使用合成樹脂基板之情形時,必須注意阻氣性。若基板之阻氣之過小,則因通過基板之外部氣體使有機電場發光元件劣化,故不佳。 因此,於合成樹脂基板之至少單面上設置緻密之矽氧化膜等以確保阻氣性之方法亦為較佳方法之一。
{陽極}
陽極係發揮朝發光層側之層進行注入電洞之作用者。
該陽極通常由鋁、金、銀、鎳、鈀、鉑等金屬,銦及/或錫之氧化物等金屬氧化物,碘化銅等鹵化金屬,碳黑或聚(3-甲基噻吩)、聚吡咯、聚苯胺等導電性高分子等所構成。
陽極之形成大多通常藉由濺鍍法、真空蒸鍍法等方法而 進行。另外,於使用銀等金屬微粒子、碘化銅等微粒子、碳黑、導電性之金屬氧化物微粒子、導電性高分子微粉末等形成陽極時,亦可藉由使其分散於適當之黏合劑樹脂溶液中,塗佈於基板上,而形成陽極。
進而於導電性高分子之情形,亦可藉由電解聚合於基板上直接形成薄膜。另外,亦可於基板上塗佈導電性高分子而形成陽極(Appl.Phys.Lett.,60卷,2711頁,1992年)。
陽極通常為單層結構,亦可視需要製成由複數種材料所 構成的積層結構。
陽極之厚度係根據需要之透明性而異。於需要透明性之情形,較佳為使可見光之透過率通常為60%以上,較佳為80%以上。此時,陽極之厚度通常為5 nm以上、較佳10 nm以上,又,通常為1000 nm以下、較佳500 nm以下左右。
於可為不透明時,陽極之厚度為任意,亦可陽極兼為基板。
另外,進而亦可於上述陽極之上積層不同之導電材料。
以去除附著於陽極之雜質、調整離子化電勢、提高電洞 注入性為目的,較佳係對陽極表面實施紫外線(UV)/臭氧處理,或實施氧電漿、氬電漿處理。
{電洞注入層}
電洞注入層係具有自陽極向發光層輸送電洞之機能的層,通常形成於陽極上。
為了表現此機能,電洞注入層較佳係由本發明之有機電場發光元件用組成物所形成的層。
(成膜方法)
調製本發明之有機電場發光元件用組成物後,將此組成物藉濕式 成膜,於相當於電洞注入層之下層的層(通常為陽極)上進行濕式成膜,予以乾燥,藉此形成電洞注入層。
濕式成膜之溫度,係為了防止因組合物中產生結晶造成 膜缺損,較佳為10℃以上,且較佳50℃以下。
濕式成膜之相對濕度,係在不顯著損及本發明效果之下並無限定,通常為0.01 ppm以上,且通常為80%以下。
成膜後,通常藉加熱等使本發明之有機電場發光元件用 組成物之膜乾燥。進行乾燥之方法為加熱時,加熱手段並無特別限制,可舉例如無塵爐、加熱板、紅外線、鹵素加熱器、微波照射等。其中,為了對膜全體均等地賦予熱,較佳為無塵爐及加熱板。
另外,加熱溫度係在不明顯損及本發明效果之下,較佳 係依本發明之有機電場發光元件用組成物中所使用之有機溶劑中至少一種之沸點以上或接近沸點之溫度進行加熱。
若考慮有機溶劑之沸點上升,加熱步驟中,較佳係依200℃以上、更佳220℃以上、且較佳410℃以下進行加熱。
若加熱溫度為本發明之有機電場發光元件用組成物之 有機溶劑的沸點以上,且藉濕式成膜所形成之膜充分地不溶化,則加熱時間並無特別限制,較佳為10秒以上,且通常為180分鐘以下。若為上述範圍內,則有形成均勻膜之傾向,故較佳。加熱亦可分為2次進行。
由上述方法所形成之膜厚,通常為1nm以上、較佳5nm以上,且通常為1,000nm以下、較佳500nm以下。
{電洞輸送層}
本發明之有機電場發光元件通常具有電洞輸送層。
本發明之電洞輸送層之形成方法並無特別限制,由暗點減低的觀點而言,較佳係藉濕式成膜形成電洞輸送層。
電洞輸送層係在圖1所示之構成的有機電場發光元件的情況,可形成於電洞注入層上。
作為可利用於電洞輸送層之材料,較佳為電洞輸送性 高、且可效率佳地輸送被注入之電洞的材料。因此,較佳係離子化電勢小、對可見光之光的透明性高、電洞移動度大、穩定性優越、在製造時或使用時不易發生成為阱之雜質。
另外,由於大多情況下與發光層相接,故較佳係不使來自發光層之發光消光、或不致有在與發光層之間形成激發錯合體而使效率降低的情形。
作為此種電洞輸送層之材料,若為習知使用作為電洞輸 送層之材料即可。可舉例如作為本發明之有機電場發光元件用組成物所含有之電洞輸送性化合物所例示者。
另外,可舉例如4,4'-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯所代表之含有2個以上之三級胺且2個以上之縮合芳香族環取代為氮原子之芳香族二胺(日本專利特開平5-234681號公報)、4,4',4"-參(1-萘基苯基胺基)三苯基胺等具有星爆構造之芳香族胺化合物(J.Lumin.,72-74卷,985頁,1997年)、由三苯基胺之四聚物所構成的芳香族胺化合物(Chem.Commun.,2175頁,1996年)、2,2',7,7'-肆-(二苯基胺基)-9,9'-螺二茀等茀等之螺化合物(Synth.Metals,91卷,209頁,1997年)、4,4'-N,N'-二咔唑聯苯等之咔唑衍生物等。
另外,可舉例如聚乙烯咔唑、聚乙烯三苯基胺(日本專利特開平7-53953號公報)、含有四苯基聯苯胺之聚伸芳基醚碸(Polym.Adv. Tech.,7卷,33頁,1996年)等。
於藉由濕式成膜法形成電洞輸送層時,係於調製電洞輸送層形成用組成物後,予以成膜、加熱乾燥。
於電洞輸送層形成用組成物中,除了電洞輸送性化合物之外,含有有機溶劑。有機溶劑係與本發明之有機電場發光元件用組成物所使用者相同,成膜條件、加熱乾燥條件等亦與電洞注入層形成時相同。
在藉真空蒸鍍法形成電洞輸送層時的成膜條件如下述。
在藉真空蒸鍍法形成電洞注入層之情形時,係將電洞輸送層之構成材料(上述電洞輸送性化合物、電子受容性化合物等)之1種或2種以上放入設置於真空容器內之坩鍋中(於使用2種以上之材料時,則放入各自之坩鍋中),將真空容器內以適當之真空泵排氣至10-4Pa左右後,加熱坩鍋(於使用2種以上之材料時,加熱各自之坩鍋),控制蒸發量而使其蒸發(於使用2種以上之材料時,分別獨立地控制蒸發量使其蒸發),於與坩鍋相對設置之基板之陽極上形成電洞輸送層。
再者,於使用2種以上之材料時,亦可將此等之混合物放入坩鍋中,加熱使其蒸發而形成電洞輸送層。
蒸鍍時之真空度,係在不明顯損及本發明效果之下並無限定,通常為0.1×10-6Torr(0.13×10-4Pa)以上、通常9.0×10-6Torr(12.0×10-4Pa)以下。
蒸鍍速度係在不明顯損及本發明效果之下並無限定,通常為0.1 Å/秒以上、通常5.0 Å/秒以下。
蒸鍍時之成膜溫度係在不明顯損及本發明效果之下並無限定,較佳為於10℃以上、較佳50℃以下進行。
除了上述電洞輸送性化合物之外,電洞輸送層亦可含有 各種發光材料、電子輸送性化合物、黏合劑樹脂、塗佈性改良劑等。
電洞輸送層亦可為使交聯性化合物進行交聯而形成的層。
交聯性化合物為後述之具有交聯性基之化合物,藉由交聯而形成網狀芳香族胺系聚合物。交聯性化合物可為單體、寡聚物、聚合物之任一種,其中較佳為芳香族胺系聚合物。
交聯性化合物可僅含有1種,亦可依任意之組合及比率含有2種以上。
另外,所謂交聯性基係指與位於附近之其他分子之相同或相異之基進行反應、而生成新穎之化學鍵結的基。
例如,可舉例如藉由熱及/或活性能量射線之照射,與位於附近之其他分子之相同或相異的基進行反應,而生成新穎之化學鍵結的基。
若列舉交聯性基之例,有如氧環丁烷基、環氧基等環狀醚;乙烯基、三氟乙烯基、苯乙烯基、丙烯基、甲基丙烯醯基、桂皮醯基等之不飽和雙鍵;苯并環丁烷基等。
具有交聯性基之單體、寡聚物或聚合物所具有的交聯性基的數量並無特別限制,每電荷輸送單位通常為未滿2.0、較佳0.8以下、更佳0.5以下之數。此係由於可使交聯性化合物之介電常數為適當範圍內。
另外,若交聯性基之數量過多,則有發生反應活性種、對其他材料造成不良影響的可能性。
於此,電荷輸送單位係在形成網狀芳香族胺系聚合物之材料為單體時,指單體本身,且表示去除了交聯性基之骨架(主骨架)。即使在混合其他種單體的情況,仍表示各種單體之主骨架。
在形成網狀聚合物之材料為芳香族胺系聚合物時,於有機化學性 共軛中斷之構造的情況,係將其重複構造視為電荷輸送單位。又,在共軛廣泛連接之構造的情況,表示電荷輸送性之最小重複單位為單體之構造。
可舉例如萘、聯伸三苯、菲、稠四苯、、芘、苝等之多環系芳香族,茀、聯伸三苯、咔唑、三芳基胺、四芳基聯苯胺、1,4-雙(二芳基胺基)苯等。
再者,作為交聯性化合物,較佳係使用具有交聯性基之 電洞輸送性化合物。
若列舉電洞輸送性化合物之例,可舉例如吡啶衍生物、吡衍生物、嘧啶衍生物、三衍生物、喹啉衍生物、啡啉衍生物、咔唑衍生物、酞菁衍生物、卟啉衍生物等含氮芳香族化合物衍生物;三苯基胺衍生物;矽雜環戊二烯(silole)衍生物;寡噻吩衍生物、縮合多環芳香族衍生物、金屬錯合物等。
其中,較佳為吡啶衍生物、吡衍生物、嘧啶衍生物、 三衍生物、喹啉衍生物、啡啉衍生物、咔唑衍生物等含氮芳香族衍生物;三苯基胺衍生物、矽雜環戊二烯衍生物、縮合多環芳香族衍生物、金屬錯合物等,特佳為三苯基胺衍生物。
交聯性化合物之分子量通常為5,000以下、較佳2,500以下,且較佳300以上、較佳500以上。
在使交聯性化合物交聯而形成電洞輸送層時,通常調製 使交聯性化合物溶解或分散於有機溶劑中而成之塗佈液(電洞輸送層形成用組成物),藉由濕式成膜進行成膜使其交聯。
塗佈液中,除交聯性化合物以外,亦可含有促進交聯反應之添加物。
若列舉促進交聯反應之添加物,可舉例如烷基苯酮化合 物、醯基氧化膦化合物、二茂金屬化合物、肟酯化合物、偶氮化合物、鎓鹽等交聯起始劑及交聯促進劑;縮合多環烴、卟啉化合物、二芳基酮化合物等光增感劑;等。
另外,亦可含有均平劑、消泡劑等塗佈性改良劑;電子受容性化合物;黏合劑樹脂等。
塗佈液中所使用之有機溶劑,係在為了形成電洞注入層 而使用本發明之有機電場發光元件用組成物時,與作為用於形成上述專利文獻1之電洞輸送層的組成物有機溶劑所例示者相同。
塗佈液含有通常為0.01重量%以上、較佳為0.05重量%以上、更佳為0.1重量%以上且通常為50重量%以下、較佳為20重量%以下、進更佳為10重量%以下之交聯性化合物。
在為了形成電洞注入層而使用本發明之有機電場發光元件用組成物時,本發明之有機溶劑適合使用於電洞輸送層。
將塗佈液於下層上進行成膜後,藉由加熱及/或活性能量 射線照射而使交聯性化合物交聯以進行網狀高分子化。成膜後之加熱手法並無特別限定,可舉例如加熱乾燥、減壓乾燥等。
加熱乾燥時之條件,通常為將所成膜之層加熱至120℃ 以上,較佳為400℃以下。加熱時間通常為1分鐘以上,較佳為24小時以下。
加熱手段並無特別限定,可使用將具有所成膜之層的積層體載置於加熱板上、或於烘爐內進行加熱等手段。例如可使用於加熱板上於120℃以上加熱1分鐘以上等之條件。
在活性能量射線照射的情況,可舉例如使用超高壓水銀 燈、高壓水銀燈、鹵素燈、紅外燈等紫外‧可見‧紅外光源而直接進行照射之方法,或使用內藏有上述光源之光罩對準機、輸送帶型光照射裝置進行照射之方法等。
光以外之活性能量射線照射,可舉例如使用照射藉由磁控管所產生之微波之裝置、所謂之微波爐進行照射之方法。
作為照射時間,較佳係設定為使膜之溶解性降低所需之條件,通常照射0.1秒以上、較佳10小時以下。
加熱及活性能量射線照射可分別單獨進行,亦可組合進 行。於組合之情形時,實施之順序並無特別限定。
加熱及光等之活性能量射線照射,係為了減低實施後層所含有之水分及/或表面所吸附之水分的量,較佳為於氮氣環境等不含水分的環境下進行。同樣目的下,在將加熱及/或光等之活性能量射線照射組合進行時,特佳係在氮氣環境等不含水分之環境下進行至少發光層之形成前的步驟。
電洞輸送層之膜厚通常為5 nm以上、較佳10 nm以上, 另外通常為300 nm以下、較佳100 nm以下。
{發光層}
在電洞注入層上設置發光層,或在設有電洞輸送層的情況下則在電洞輸送層上設置發光層。發光層係在賦予電場之電極間,藉由從陽極所注入之電洞、與從陰極所注入之電子間的再結合而被激發,成為主要發光源的層。
<發光層之材料>
發光層中,作為其構成材料,係至少含有具有發光性質之材料(發光材料),且較佳係一起含有具有電洞移動性質之化合物(電洞輸送材 料)、或具有電子移動性質之化合物(電子輸送材料)。
發光材料並無特別限定,若使用依所需發光波長進行發 光、發光效率良好之物質即可。又,較佳係含有2成分以上之電荷輸送材料。更佳係發光層在不明顯損及本發明效果之範圍內含有其他成分。
尚且,在藉濕式成膜法形成發光層時,較佳係使用任一之單體量的材料。
(發光材料)
作為發光材料,可應用任意公知材料。例如可為螢光發光材料,亦可為磷光發光材料,但由內部量子效率之觀點而言,較佳為磷光發光材料。
尚且,在提升對有機溶劑之溶解性的目的下,較佳係降低發光材料之分子之對稱性或剛性,或者導入烷基等親油性取代基。
以下列舉發光材料中之螢光色素的例子,但螢光色素並 不限定於以下例示物。
作為提供藍色發光之螢光色素(藍色螢光色素),可舉例如萘、苝、芘、蒽、香豆素、、對雙(2-苯基乙烯基)苯及其等之衍生物等。
作為提供綠色發光之螢光色素(綠色螢光色素),可舉例 如喹吖啶酮、香豆素、Al(C9H6NO)3等鋁錯合物等。
作為提供黃色發光之螢光色素(黃色螢光色素),可舉例如紅螢烯、嘧啶酮衍生物等。
作為提供紅色發光之螢光色素(紅色螢光色素),可舉例如DCM(4-(二氰基亞甲基)-2-甲基-6-(對二甲基胺基苯乙烯基)-4H-吡喃)系化合物、苯并吡喃衍生物、若丹明衍生物、苯并硫衍生物、氮 雜苯并硫等等。
作為磷光發光材料,可舉例如含有自長週期型週期表第 7~11族選擇之金屬的有機金屬錯合物。
作為自週期表第7~11族選擇之金屬,較佳可舉例如釕、銠、鈀、銀、錸、鋨、銥、鉑、金等。
作為錯合物之配位基,較佳為(雜)芳基吡啶配位基、(雜) 芳基吡唑配位基等之(雜)芳基與吡啶、吡唑、啡啉等連結而成之配位基,特佳為苯基吡啶配位基、苯基吡唑配位基。
於此,所謂(雜)芳基,係表示芳基或雜芳基。
作為磷光發光材料,具體可舉例如參(2-苯基吡啶)銥、 參(2-苯基吡啶)釕、參(2-苯基吡啶)鈀、雙(2-苯基吡啶)鉑、參(2-苯基吡啶)鋨、參(2-苯基吡啶)錸、八乙基鉑卟啉、八苯基鉑卟啉、八乙基鈀卟啉、八苯基鈀卟啉等。
使用作為發光材料之化合物的分子量,係在不明顯損及 本發明效果之下為任意,通常為10,000以下,較佳為5,000以下,更佳為4,000以下,特佳為3,000以下,又,通常為100以上,較佳為200以上,更佳為300以上,特佳為400以上的範圍。
若發光材料之分子量過小,則有耐熱性顯著降低、成為氣體發生之原因、導致膜形成時之膜質降低、或因遷移等造成有機電場發光元件之形態改變的情形。另外一方面,若發光材料之分子量過大,則有發光材料之精製變得困難、使其溶解於有機溶劑時耗費時間的傾向。
尚且,上述發光材料可僅使用任一種,亦可依任意組合及比率併用2種以上。
發光層中之發光材料的比例,係在不明顯損及本發明效 果之下為任意,通常為0.05重量%以上、較佳0.3重量%以上、更佳為0.5重量%以上,又,通常為35重量%以下、較佳25重量%以下、更佳為20重量%以下。
若發光材料過少,有發生發光不均的可能性,若過多,則有發光效率降低的可能性。
尚且,於併用2種以上之發光材料時,較佳係使該等之合計含量成為上述範圍內。
(電洞輸送材料)
於發光層中,作為其構成材料,亦可含有電洞輸送材料。於此,電洞輸送材料中,作為單體量之電洞輸送材料的例子,除了上述電洞注入層中之(單體量之電洞輸送材料)所例示的各種化合物之外,可舉例如4,4'-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯所代表之含有2個以上之三級胺且2個以上之縮合芳香族環取代為氮原子之芳香族二胺(日本專利特開平5-234681號公報)、4,4',4"-參(1-萘基苯基胺基)三苯基胺等具有星爆構造之芳香族胺化合物(Journal of Luminescence,1997年,Vol.72-74,pp.985)、由三苯基胺之四聚物所構成的芳香族胺化合物(Chemical Communication,1996年,pp.2175)、2,2',7,7'-肆-(二苯基胺基)-9,9'-螺二茀等茀等之螺化合物(Synthetic Metals,1997年,Vol.91,pp.209)等。
尚且,發光層中,電洞輸送材料可僅使用任一種,亦可 依任意組合及比率併用2種以上。
發光層中之電洞輸送材料的比例,係在不明顯損及本發明效果之下為任意,通常為0.1重量%以上、較佳0.5重量%以上、更佳為1重量%以上,又,通常為65重量%以下、較佳50重量%以下、更佳為40 重量%以下。
若電洞輸送材料過少,有發生容易受到短路影響的可能性,若過多,則有發生膜厚不均的可能性。
尚且,於併用2種以上之電洞輸送材料時,較佳係使該等之合計含量成為上述範圍內。
(電子輸送材料)
發光層中,亦可含有電子輸送材料作為構成材料。於此,電子輸送材料中,作為單體量之電子輸送材料,可舉例如2,5-雙(1-萘基)-1,3,4-二唑(BND)、2,5-雙(6'-(2',2"-聯吡啶基))-1,1-二甲基-3,4-二苯基矽雜環戊二烯(PyPySPyPy)、4,7-二苯基-1,10-啡啉(BPhen)、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-啡啉(BCP,Bathocuproin)、2-(4-聯苯基)-5-(對第三丁基苯基)-1,3,4-二唑(tBu-PBD)、4,4'-雙(9-咔唑)-聯苯(CBP)等。
尚且,發光層中,電子輸送材料可僅使用任一種,亦可依任意組合及比率併用2種以上。
發光層中之電子輸送材料的比例,係在不明顯損及本發 明效果之下為任意,通常為0.1重量%以上、較佳0.5重量%以上、更佳為1重量%以上,又,通常為65重量%以下、較佳50重量%以下、更佳為40重量%以下。
若電子輸送材料過少,有發生容易受到短路影響的可能性,若過多,則有發生膜厚不均的可能性。尚且,於併用2種以上之電子輸送材料時,較佳係使該等之合計含量成為上述範圍內。
<發光層之形成>
本發明之在藉濕式成膜法形成發光層時,係使上述材料溶解於適當之有機溶劑中而調製濕式成膜用組成物,使用此經由成膜步驟、較 佳乾燥步驟而形成。
此等步驟之細節係與上述說明內容相同。又,在藉本發明之濕式成膜法形成其他之有機層時,在發光層之形成時亦可使用蒸鍍法或其他方法。
發光層用有機溶劑之較佳例,係與上述專利文獻1之發 光層用有機溶劑相同。
相對於用於形成發光層之濕式成膜用組成物,發光層用有機溶劑的比率,係在不明顯損及本發明效果之下為任意,通常為0.01重量%以上、較佳0.1重量%以上、更佳為0.5重量%以上,又,通常為70重量%以下、較佳60重量%以下、更佳為50重量%以下。
尚且,於混合使用2種以上之有機溶劑作為發光層用有機溶劑時,係使該等有機溶劑之合計成為上述範圍內。
用於形成發光層之濕式成膜用組成物的濕式成膜後,將 所得塗膜乾燥,去除發光層用有機溶劑,藉此形成發光層。
濕式成膜法之方式係在不明顯損及本發明效果之下為任意,亦可使用上述任一方法。
發光層之膜厚係在不明顯損及本發明效果之下為任 意,通常為3 nm以上、較佳5 nm以上,又,通常為200 nm以下、較佳100 nm以下之範圍。
發光層之膜厚若過薄,則有膜發光缺陷的可能性,若過厚,則有驅動電壓上升的可能性。
{電洞阻止層}
發光層與後述電子注入層之間亦可設置電洞阻止層。電洞阻止層係以接觸發光層之陰極側之界面的方式積層於發光層上的層。
此電洞阻止層具有阻止由陽極移動而來之電洞到達陰極、與使由陰極所注入之電子效率佳地輸送至發光層方向的功能。
作為構成電洞阻止層之材料所要求的物性,可舉例如電 子移動度較高而電洞移動度較低,能隙(HOMO、LUMO之差)較大,激發三重態能階(T1)較高等。
作為滿足此種條件之電洞阻止層之材料,可舉例如雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(苯酚)鋁、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(三苯基矽烷醇)鋁等混合配位基錯合物、雙(2-甲基-8-喹啉)鋁-μ-側氧基-雙-(2-甲基-8-喹啉)鋁二核金屬錯合物等金屬錯合物、二苯乙烯基聯苯基衍生物等苯乙烯基化合物(日本專利特開平11-242996號公報)、3-(4-聯苯基)-4-苯基-5(4-第三丁基苯基)-1,2,4-三唑等三唑衍生物(日本專利特開平7-41759號公報)、2,9-二甲基-4,7-聯苯-1,10-啡啉等啡啉衍生物(日本專利特開平10-79297號公報)等。
進而國際公開第2005/022962號中記載之至少具有1個2,4,6位經取代之吡啶環之化合物作為電洞阻止層之材料亦較佳。
尚且,電洞阻止層之材料可僅使用1種,亦可依任意之 組合及比率併用2種以上。
電洞阻止層之形成方法並無限制。因此,可利用濕式成膜法、蒸鍍法或、其他方法形成。
電洞阻止層之膜厚係在不明顯損及本發明效果之下為任意,通常為0.3 nm以上,較佳為0.5 nm以上,又,通常為100 nm以下,較佳為50 nm以下。
{電子輸送層}
於發光層與後述陰極之間,通常設置電子輸送層。
電子輸送層係依進一步提升元件發光效率之目的而設置者,藉由 可在賦予電場之電極間將由陰極所注入之電子效率佳地輸送至發光層方向的化合物所形成。
作為電子輸送層所使用之電子輸送性化合物,通常使用 來自陰極或電子注入層之電子注入效率高、且具有高電子移動度、可效率佳地輸送所注入之電子的化合物。
作為滿足此種條件之化合物,可舉例如8-羥基喹啉之鋁錯合物等金屬錯合物(日本專利特開昭59-194393號公報)、10-羥基苯并[h]喹啉之金屬錯合物、二唑衍生物、二苯乙烯基聯苯衍生物、矽雜環戊二烯衍生物、3-羥基黃酮金屬錯合物、5-羥基黃酮金屬錯合物、苯并唑金屬錯合物、苯并噻唑金屬錯合物、三苯并咪唑基苯(美國專利第5645948號公報)、喹啉化合物(日本專利特開平6-207169號公報)、啡啉衍生物(日本專利特開平5-331459號公報)、2-第三丁基-9,10-N,N'-二氰基蒽醌二亞胺、n型氫化非晶質碳化矽、n型硫化鋅、n型硒化鋅等。
尚且,電子輸送層之材料可僅使用1種,亦可依任意之組合及比率併用2種以上。
電子輸送層之形成方法並無限制。因此,可利用濕式成 膜法、蒸鍍法或、其他方法形成。
電子輸送層之膜厚係在不明顯損及本發明效果之下為任意,通常為1 nm以上,較佳為5nm以上,又,通常為300 nm以下,較佳為100 nm以下。
發光層與電子輸送層可設為1層。此時,係於1層中含 有上述發光材料與電子輸送材料。
作為發光材料、電子輸送材料,亦可使用各別的化合物,亦可使用1種之兼具有發光機能與電子輸送機能的化合物(例如後述之式(C3) 所示之8-羥基喹啉的鋁錯合物)。
{電子注入層}
較佳係在電子輸送層與陰極之間,設置電子注入層。
電子注入層係發揮使由陰極所注入之電子效率佳地注入至發光層的作用。為了效率佳地進行電子注入,形成電子注入層之材料較佳為功函數低的金屬。
作為其例子,係使用鈉或銫等之鹼金屬,鋇或鈣等之鹼土族金屬等,其膜厚通常為0.1nm以上且5nm以下。
進而藉由於以4,7-二苯基-1,10-啡啉等含氮雜環化合物 或8-羥基喹啉之鋁錯合物等金屬錯合物為代表之有機電子輸送化合物中,摻雜鈉、鉀、銫、鋰、銣等鹼金屬(記載於日本專利特開平10-270171號公報、日本專利特開2002-100478號公報、日本專利特開2002-100482號公報等),可兼具提升電子注入‧輸送性與優越的膜質,故更佳。 該情形下的膜厚,通常為5nm以上,其中以10nm以上為佳,又通常以200nm以下,其中以100nm以下為佳。
尚且,電子注入層之材料可僅使用1種,亦可依任意之 組合及比率併用2種以上。
電子注入層之形成方法並無限制。因此,可利用濕式成膜法、蒸鍍法或、其他方法形成。
{陰極}
陰極係發揮向發光層側之層(電子注入層或發光層等)中注入電子之作用。
作為陰極之材料,可使用上述陽極所使用的材料,但為了效率佳地進行電子注入,較佳為功函數較低之金屬,例如使用錫、鎂、銦、 鈣、鋁、銀等適當之金屬或此等之合金。
作為具體例,可舉例如鎂-銀合金、鎂-銦合金、鋁-鋰合金等低功函數之合金電極。
尚且,陰極之材料可僅使用1種,亦可以任意之組合及比率併用2種以上。
陰極之膜厚通常與陽極相同。
進而,若以保護由低功函數金屬所構成之陰極為目的,進而於其上積層功函數高且對大氣穩定之金屬層,則元件之穩定性增加,故較佳。為了此目的,係例如使用鋁、銀、銅、鎳、鉻、金、鉑等金屬。
再者,該等材料可僅使用1種,亦可以任意之組合及比率併用2種以上。
{其他層}
本發明之有機電場發光元件係在不脫離其要旨之範圍內,亦可具有其他構成。例如,在不損及其性能之下,於陽極與陰極之間,亦可具有上述說明之層以外的任意層,或亦可省略任意層。
<電子阻止層>
作為亦可具有之其他層,可舉例如電子阻止層。
電子阻止層係設置於電洞注入層或電洞輸送層與發光層之間,藉由阻止自發光層移動來之電子到達電洞注入層,而具有增加發光層內電洞與電子之再結合機率、將所生成之激子封閉於發光層內之作用、以及效率佳地將自電洞注入層所注入之電洞朝發光層之方向輸送之作用。尤其是於使用磷光材料或藍色發光材料作為發光材料之情形時,設置電子阻止層較為有效。
作為電子阻止層所要求之特性,可舉例如出:電洞輸送 性較高,能隙(HOMO、LUMO之差)較大,激發三重態能階(T1)較高等。
進而於本發明中,於利用濕式成膜法製作發光層時,對電子阻止層亦要求濕式成膜之適合性。作為用於此種電子阻止層之材料,可舉例如以F8-TFB為代表之二辛基茀與三苯基胺之共聚物(國際公開第2004/084260號)等。
再者,電子阻止層之材料可僅使用1種,亦可以任意之組合及比率併用2種以上。
電子阻止層之形成方法並無限制。因此,可利用濕式成膜法、蒸鍍法或其他方法形成。
進而,於陰極與發光層或電子輸送層間之界面,插入由 例如氟化鋰(LiF)、氟化鎂(MgF2)、氧化鉀(Li2O)、碳酸銫(II)(CsCO3)等所形成之極薄絕緣膜(0.1~5nm),亦為有效提升元件效率的方法(參照Applied Physics Letters,1997年,Vol.70,pp.152;日本專利特開平10-74586號公報;IEEETransactions on Electron Devices,1997年,Vol.44,pp.1245;SID 04 Digest,pp.154等)。
另外,於以上說明之層構成中,亦可將基板以外之構成 要素積層為相反順序。
例如,若為圖1之層構成,則亦可於基板上將其他構成要件依陰極、電子注入層、電子輸送層、電洞阻止層、發光層、電洞輸送層、電洞注入層、陽極之順序設置。進而,亦可藉由於至少一方具有透明性之2片基板之間積層基板以外之構成要素,而構成本發明之有機電場發光元件。
另外,亦可作為將基板以外之構成要素(發光單元)重疊 複數段之構造(使複數層之發光單元積層而成之構造)。此時,若設置例 如由五氧化釩(V2O5)等之電荷產生層(Carrier Generation Layer:CGL)代替各段間(發光單元間)之界面層(於陽極為ITO、陰極為Al之情形時,則為該等2層),則段間之障壁變少,由發光效率‧驅動電壓之觀點而言屬更佳。
進而,本發明之有機電場發光元件可構成為單一之有機 電場發光元件,亦可應用於將複數個有機電場發光元件配置為陣列狀之構成,亦可應用於將陽極與陰極配置成X-Y矩陣狀之構成。
另外,在不明顯損及本發明效果之下,上述各層中亦可含有作為材料所說明之成分以外的成分。
[有機電場發光(有機EL)顯示裝置]
本發明之有機EL顯示裝置,係使用上述本發明之有機電場發光元件。關於本發明之有機EL顯示裝置的型式或構造並無特別限制,可使用本發明之有機電場發光元件依常法進行組裝。
例如,可利用「有機EL顯示器」(Ohm公司,2004年8月20日發行,時任靜士、安達千波矢、村田英幸著)中記載之方法,形成本發明之有機EL顯示器。
[有機電場發光(有機EL)照明]
本發明之有機EL照明係使用上述本發明之有機電場發光元件者。本發明之有機電場發光元件所應用之本發明之有機EL照明的型式或構造並無特別限制,可使用本發明之有機電場發光元件並依常法進行組裝。
(實施例)
接著,藉實施例更具體說明本發明,但在不超過本發明要旨之下,並不限定於以下實施例之記載。
[芳香族胺系聚合物之合成及精製] [合成例1:芳香族胺系聚合物(P1-1)的合成]
依下述反應式進行反應,合成芳香族胺系聚合物(P1-1)。
於氮氣流下,將N,N'-雙(4-羥基苯基)-N,N'-二苯基-對苯 二胺(1.00重量份)、4,4'-二氟二苯基酮(0.49重量份)、碳酸鉀(1.87重量份)、及1-甲基-2-吡咯啶酮(23.13重量份),依131℃攪拌9小時。
將所得反應混合物冷卻後,藉中間過濾去除不溶物,並將濾液添加至甲醇中而得到沉澱。濾取沉澱,依60℃減壓乾燥6小時,藉此得到粗製組成物1-1。
將粗製組成物1-1溶解於四氫呋喃,於此溶液中添加正 庚烷,以20±5℃攪拌30分鐘得到沉澱。將上清液傾析去除,得到沉澱物。進而重複相同之再沉澱操作,得到粗製組成物1-2。
將粗製組成物1-2溶解於甲苯,於此甲苯溶液中添加2- 丙醇與脫氯水,以50±5℃攪拌30分鐘。靜置後進行分液,對所得之有機層依相同操作再洗淨2次,去除無機份。
將所得之有機層減壓濃縮,以四氫呋喃萃取殘渣,將此殘渣添加至甲醇中使其沉澱後進行濾取,以60℃減壓乾燥8小時,藉此得到目標之芳香族胺系聚合物(P1-1)(0.81重量份,產率59%)。
(芳香族胺系聚合物(P1-1)的SEC測定)
依下述條件進行所得芳香族胺系聚合物(P1-1)的SEC(粒徑篩析層析)測定,測定分子量。
<SEC測定條件>
裝置:東曹公司製HLC8020
管柱:東曹公司製TSKgel GMHxL(管柱尺寸30cm×2根)
管柱溫度:40℃
移動層:四氫呋喃
流量:1.0ml/分鐘
注入濃度:0.1重量%
注入量:0.10ml
檢測器:RI
換算法:聚苯乙烯換算
近似式:3次式
所得之芳香族胺系聚合物(P1-1)的重量平均分子量(Mw)為24,000。
[合成例2:芳香族胺系聚合物(P1-2)的合成]
於合成例1中,除了改變屬於料之N,N'-雙(4-羥基苯基)-N,N'-二苯基-對苯二胺、4,4'-二氟二苯基酮的原料批次之外,其餘同樣地進行,製造與芳香族胺系聚合物(P1-1)相同的芳香族胺系聚合物(P1-2)(重量平均分子量(Mw=24,000))。
[合成例3:芳香族胺系聚合物(P1-2)的精製]
於合成例2所製造之芳香族胺系聚合物(P1-2)50重量份,加入四氫呋喃105重量份與甲苯345重量份,得到均勻溶液。於此溶液中,進一步加入1N鹽酸500重量份,攪拌後,進行分液。
對所得有機相以500重量份之水洗淨3次。於所得有機層加入甲苯630重量份,在將強酸性陽離子交換樹脂(三菱化學(股)製商品名「DIAION(註冊商標)WK11」(商品名)167重量份、強鹼性陰離子交換樹脂(三菱化學(股)製商品名「DIAION(註冊商標)SAN1」(商品名)83重量份混合而製作之混床離子交換樹脂層,使上述有機層之甲苯溶液進行通液。
將溶出液藉孔徑0.1μm之聚四氟乙烯過濾器(以下稱為「0.1μmPTFE過濾器」)過濾後,釋出至3,500重量份之甲醇中製成聚合物漿料後,過濾,藉350重量份甲醇洗淨固形份,以60℃乾燥8小時而得到芳香族胺系聚合物(P1-3)。
[合成例4:芳香族胺系聚合物(P1-2)的精製]
與合成例3同樣地,將合成例2所製造之芳香族胺系聚合物(P1-2)精製。
於合成例2所製造之芳香族胺系聚合物(P1-2)40重量份,加入四氫呋喃84重量份與甲苯276重量份,得到均勻溶液。於此溶液中,進一步加入1N鹽酸400重量份,攪拌後,進行分液。
對所得有機相以400重量份之水洗淨3次。於所分離之有機層加入甲苯630重量份,在將強酸性陽離子交換樹脂(三菱化學(股)製商品名「DIAION(註冊商標)WK11」(商品名)134重量份、強鹼性陰離子交換樹脂(三菱化學(股)製商品名「DIAION(註冊商標)SAN1」(商品名)66重量份混合而製作之混床離子交換樹脂層,使上述有機層之甲苯溶液進行通液。
溶出液藉0.1μmPTFE過濾器過濾後,釋出至2800重量份之甲醇中製成聚合物漿料後,過濾,藉280重量份甲醇洗淨固形份, 以60℃乾燥8小時而得到芳香族胺系聚合物(P1-4)。
[有機電場發光元件用組成物的調製與評價] [實施例1] <有機電場發光元件用組成物1之調製>
依下述配方調製含有合成例3所得之芳香族胺系聚合物(P1-3)、下述構造式所示之電子受容性化合物(A1)、及有機溶劑的有機電場發光元件用組成物1。
溶質成分 化合物(P1-3) 3.0重量份
化合物(A1) 0.3重量份
有機溶劑 苯甲酸乙酯 96.7重量份
混合化合物(P1-3)與化合物(A1)與有機溶劑,以140℃加 熱攪拌3小時。放冷後,以目視確認溶解殘渣未沉澱後,以0.1μmPTFE過濾器進行過濾處理,得到有機電場發光元件用組成物1。
依ICP法,定量此有機電場發光元件用組成物1之Zn濃度,結果為0.03ppm。
<有機電場發光元件之製作>
使用所得之有機電場發光元件用組成物1,依以下方法製作有機電場發光元件。
(電洞注入層之形成)
於經洗淨處理的ITO基板上,將上述有機電場發光元件1藉旋塗法進行塗佈、乾燥、燒成,形成電洞注入層。旋塗法係依氣溫23℃、相對濕度50%之大氣中進行,旋轉器旋轉數為2750rpm,旋轉時間為30秒。
塗佈後,於加熱板上以80℃加熱乾燥1分鐘後,藉烘爐於大氣中依230℃烘烤15分鐘,形成膜厚35nm之電洞注入層。
(電洞輸送層之形成)
將形成了此電洞注入層之ITO基板設置於真空蒸鍍裝置之腔室內。對腔室以旋轉泵進行粗抽吸後,以低溫泵進行減壓。真空度為2.0×10-4Pa。於基板,將蒸鍍用遮罩配置於既定區域,腔室係配置了事先分別置入了所需之蒸鍍材料的磁器製坩堝。
將置入了依下述構造式所示之4,4'-雙[N-(9-菲基)-N-苯 基-胺基]聯苯(PPD)的磁器製坩堝進行通電加熱,蒸鍍於電洞注入層上。蒸鍍時之真空度設為1.8×10-4Pa,蒸鍍速度設為0.8Å/s~1.3Å/s,依膜厚45nm形成電洞輸送層。
(發光‧電子輸送層的形成)
接著,將置入了依下式(C3)所示之8-羥基喹啉的鋁錯合物(Alq3)的磁器製坩堝進行通電加熱,蒸鍍於電洞輸送層上。蒸鍍時之真空度設為1.8×10-4Pa,蒸鍍速度設為1.0Å/s~1.4Å/s,依膜厚60nm形成兼為發光層的電子輸送層。
(陰極形成)
接著,將形成至發光‧電子輸送層的基板暫時取出至大氣中,將作為陰極蒸鍍用之遮罩的7mm寬之條紋狀遮蔽遮罩,依與陽極之ITO條紋正交之方式配置,迅速地設置於蒸鍍裝置中。以旋轉泵進行粗抽吸後,以低溫泵進行減壓。真空度為3.4×10-6Torr。
作為陰極,首先將置入了氟化鋰(LiF)之鉬製舟進行通電 加熱,蒸鍍於電子輸送層上。蒸鍍條件係蒸鍍時之真空度設為3.6×10-6Torr,蒸鍍速度設為0.16Å/s~0.20Å/s,依膜厚0.5nm進行成膜。
最後,將置入了鋁的鉬製舟進行通電加熱,蒸鍍陰極。蒸鍍條件係蒸鍍時之真空度設為6.0×10-6Torr~12.0×10-6Torr,蒸鍍速度設為2.6Å/s~5.6Å/s,依膜厚80nm進行成膜。
(密封)
接著,將形成了陰極之基板暫時取出於大氣中,迅速移至經氮置換的手套箱中。於經氮置換之手套箱中於密封玻璃板之凹部貼附吸濕劑片,於密封玻璃板之凹部周圍藉配量器塗佈UV硬化性樹脂,對進 行了蒸鍍之基板的蒸鍍區域使密封玻璃板密黏予以密封,藉UV燈照射UV光使UV硬化性樹脂硬化。
如以上,得到有機電場發光元件。
<逆電壓漏電流試驗> (評價方法)
對所得元件,使用直流2端子法測定電流電壓特性。測定時使用KEYTHLEY公司製2400型通用電源電錶。依電壓2.0V/sec、0.0V~-16.0V進行掃描,依每0.2V取得電流值。
對使用有機電場發光元件用組成物1所形成之4個畫素進行2次上述掃描,依8個數據系列的形式獲得。
將於-15.0V~-16.0V之區域流通了1×10-7A以上電流的情 況判斷為NG,將8個數據系列中之NG比例作為「NG度數」而以百分比表示。
亦即,NG度數0%,係表示即使施加逆方向電壓亦不流通逆方向漏電流的極佳狀態;NG度數100%係指相對於逆方向電壓之施加,依100%機率流通逆方向漏電流的極差狀態。
(評價結果)
關於使用了利用芳香族胺系聚合物(P1-3)所調製之有機電場發光元件用組成物1的元件,得到NG度數25%的較佳結果。
[比較例1]
於實施例1中,除了取代芳香族胺系聚合物(P1-3),使用合成例1所製造之芳香族胺系聚合物(P1-1)以外,其餘與實施例1同樣進行而調製有機電場發光元件用組成物x。
依ICP法,對該組成物x之Zn濃度進行定量,結果為0.7ppm, 相較於實施例1所使用之有機電場發光元件用組成物1,Zn濃度較高。
取代有機電場發光元件用組成物1,使用上述有機電場發光元件用組成物x,與實施例1同樣進行而製作有機電場發光元件,同樣地進行逆電壓漏電流試驗,結果為NG度數88%之不佳結果。
[實施例2]
於實施例1中,除了取代芳香族胺系聚合物(P1-3),混合使用合成例2所製造之芳香族胺系聚合物(P1-2)0.5重量份與芳香族胺系聚合物(P1-3)2.5重量份以外,其餘與實施例1同樣進行而調製有機電場發光元件用組成物2。
依ICP法,對該組成物2之Zn濃度進行定量,結果為0.2ppm,相較於比較例1所使用之有機電場發光元件用組成物x,Zn濃度較低。
取代有機電場發光元件用組成物1,使用上述有機電場發光元件用組成物2,與實施例1同樣進行而製作有機電場發光元件,同樣地進行逆電壓漏電流試驗,結果為NG度數50%,得到較比較例1良好的結果。
[實施例3] <有機電場發光元件用組成物3之調製>
於實施例1中,除了取代芳香族胺系聚合物(P1-3),使用芳香族胺系聚合物(P1-4)以外,其餘進行與實施例1相同之操作,而調製有機電場發光元件用組成物3。
依ICP法,對該組成物3之Zn濃度進行定量,結果為0.01ppm。
<保存穩定性試驗方法>
針對此有機電場發光元件用組成物3之保存穩定性,依以下方法確認有無生成含Zn異物。
亦即,採取1ml之於室溫下保存3周之有機電場發光元件用組成物3,使其通過直徑1.3cm之0.1μmPTFE過濾器,將通液後之過濾器於室溫乾燥3小時,以掃描型電子顯微鏡(倍率:1000倍)觀察此過濾器。
亦即,由於將有機電場發光元件用組成物之1ml藉孔徑0.1μm之過濾器進行過濾,故藉此過濾,若於過濾器上殘留異物,則此異物為有機電場發光元件用組成物之1ml中所含之長徑0.1μm以上的異物,藉由計算其數量,可求得組成物1ml中之長徑0.1μm以上的異物數。
<保存穩定性試驗結果>
觀察過濾器找尋異物,但未確認到異物。
[比較例2]
於實施例3中,除了取代有機電場發光元件用組成物3,使用比較例1所調製之有機電場發光元件用組成物x之外,同樣地確認保存穩定性,結果於每1視野確認到10~20個異物,推定於過濾器全面合計有約56,000~112,000個異物。
EDX分析之結果,其異物判別為含有Zn。亦即,有機電場發光元件用組成物x1ml中之長徑0.1μm以上之含Zn異物為約56,000~112,000個。
[實施例4]
於實施例3中,除了取代有機電場發光元件用組成物3,使用實施例2所調製之有機電場發光元件用組成物2之外,同樣地確認保存穩定性,結果於每1視野確認到0~1個異物,推定於過濾器全面合計有約56,000個以下異物。
EDX分析之結果,其異物判別為含有Zn。亦即,此有機電場發光 元件用組成物2中,組成物1ml中雖存在5,600個以下之長徑0.1μm以上之含Zn異物,但相較於比較例之有機電場發光元件用組成物x,Zn異物析出行為已大幅改善。
[芳香族胺系聚合物之Zn去除操作]
作為使本發明所使用之芳香族胺系聚合物的Zn濃度減低的方法,除了上述實施例所例示之酸處理法、離子交換法、其組合以外,亦使用公知方法。
亦即,對於芳香族胺系聚合物之有機溶劑溶液,使例如作為離子去除劑的活性碳、二氧化矽接觸的方法等。以下表示使用了活性碳與二氧化矽的Zn去除效果。
[參考例1]
將合成例1所得之芳香族胺系聚合物(P1-1)2重量份,溶解於四氫呋喃18重量份中。此溶液之Zn濃度為3ppm。
[參考例2]
於參考例1所得之芳香族胺系聚合物溶液20重量份中,加入富士Silysia化學(股)製二胺二氧化矽2重量份,於室溫攪拌3小時後濾別二氧化矽,定量液相部之Zn濃度,結果Zn濃度為1ppm,Zn濃度減低。
[參考例3]
於參考例1所得之芳香族胺系聚合物溶液20重量份中,加入關東化學(股)製活性碳(粉末)2重量份,於室溫攪拌3小時後濾別活性碳,定量液相部之Zn濃度,結果Zn濃度為0.1ppm,Zn濃度減低。
[合成例5:芳香族胺系聚合物(P1-5)的合成]
依與合成例1相同之方法,再次合成芳香族胺系聚合物(P1-5)(重量平均分子量(Mw)=24,000)。
[合成例6:芳香族胺系聚合物(P1-6)的合成]
於合成例5所製造之芳香族胺系聚合物(P1-5)50重量份,加入四氫呋喃105重量份與甲苯345重量份,得到均勻溶液。於此溶液中,進一步加入1N鹽酸500重量份,攪拌後,進行分液。
對所得有機相以500重量份之水洗淨3次。於所分離之有機層加入甲苯630重量份,在將強酸性陽離子交換樹脂(三菱化學(股)製商品名「DIAION(註冊商標)WK11」(商品名)167重量份、強鹼性陰離子交換樹脂(三菱化學(股)製商品名「DIAION(註冊商標)SAN1」(商品名)83重量份混合而製作之混床離子交換樹脂層,使上述有機層之甲苯溶液進行通液。
將溶出液藉孔徑0.1μm之聚四氟乙烯過濾器(以下稱為 「0.1μmPTFE過濾器」)過濾後,釋出至3,500重量份之甲醇中製成聚合物漿料後,過濾,藉350重量份甲醇洗淨固形份,以60℃乾燥8小時而得到芳香族胺系聚合物(P1-6)(重量平均分子量(Mw)=24,000)。
[有機溶劑之精製] [精製例1:苯甲酸乙酯之精製]
將三菱化學(股)製強鹹性陰離子交換樹脂(DIAION(註冊商標)SAN1(商品名))30mL與三菱化學(股)製強酸性陽離子交換樹脂(DIAION(註冊商標)SKN1(商品名))30mL,分別與甲醇500mL混合攪拌,藉過濾進行固液分離。混合所得之「SAN1」24mL與「SKN1」12mL,填充至100mL之滴下漏斗,形成混床離子交換樹脂層。
於此混床離子交換樹脂層,使400mL苯甲酸乙酯 (KISHIDA化學製,以下稱為「EB-1」)通液而進行溶劑置換後,再使EB-1通液。將通過混床離子交換樹脂層之EB-1藉孔徑0.2μmPTFE製 過濾器進行過濾。以此精製苯甲酸乙酯作為「EB-2」。
針對EB-1及EB-2,依ICP法分析S濃度,結果EB-1的S濃度為33ppm,相對於此,EB-2的S濃度為4ppm。
[有機電場發光元件用組成物的調製與評價] [實施例5] <有機電場發光元件用組成物4之調製>
依下述配方調製含有合成例5所得之芳香族胺系聚合物(P1-5)、電子受容性化合物(A1)、及作為有機溶劑之精製例1所調製之苯甲酸乙酯EB-2的有機電場發光元件用組成物4。
溶質成分 化合物(P1-5) 3.0重量份
化合物(A1) 0.3重量份
有機溶劑 苯甲酸乙酯(EB-2) 6.7重量份
混合化合物(P1-5)與化合物(A1)與有機溶劑(EB-2),以140℃加熱攪拌3小時。放冷後,以目視確認溶解殘渣未沉澱後,以孔徑0.1μm之PTFE過濾器進行過濾處理,得到有機電場發光元件用組成物4。
依ICP法,定量此有機電場發光元件用組成物4之S濃度,結果為2ppm。又,Zn濃度為0.2ppm。
<保存穩定性試驗方法>
針對此有機電場發光元件用組成物4之保存穩定性,依實施例3記載之方法確認有無生成異物。
<保存穩定性試驗結果>
觀察過濾器找尋異物,但未確認到長徑0.5μm以上的異物。如此,由於在冷卻條件下的保管試驗中未形成異物,故實用上的問題少,可 知使用有機電場發光元件用組成物4可得到品質穩定的元件。
[實施例6] <有機電場發光元件用組成物5之調製>
除了取代實施例5之芳香族胺系聚合物(P1-5),使用合成例6所製造之芳香族胺系聚合物(P1-6)3重量份以外,其餘與實施例5同樣進行調製有機電場發光元件用組成物5。
依ICP法進行分析,結果有機電場發光元件用組成物5之Zn濃度為未滿0.1ppm,S濃度為2ppm。
<保存穩定性試驗方法>
針對有機電場發光元件用組成物5,與實施例3同樣地進行保存穩定性試驗,找尋過濾器上之異物,但未確認到長徑0.5μm以上的異物。
如此,由於在冷卻條件下的保管試驗中未形成異物,故實用上的問題少,可知使用有機電場發光元件用組成物5可得到品質穩定的元件。
<有機電場發光元件之製作>
使用保管後之有機電場發光元件用組成物5,依以下方法製作有機電場發光元件。
(電洞注入層之形成)
於經洗淨處理的ITO基板上,將上述有機電場發光元件5藉旋塗法進行塗佈、乾燥、燒成,形成電洞注入層。旋塗法係依氣溫23℃、相對濕度50%之大氣中進行,旋轉器旋轉數為2750rpm,旋轉時間為30秒。塗佈後,於加熱板上以80℃加熱乾燥1分鐘後,藉烘爐於大氣中依230℃烘烤15分鐘,形成膜厚35nm之電洞注入層。
(電洞輸送層之形成)
將形成了此電洞注入層之ITO基板設置於真空蒸鍍裝置之腔室內。對腔室以旋轉泵進行粗抽吸後,以低溫泵進行減壓。真空度為0.8×10-6Torr。於基板,將蒸鍍用遮罩配置於既定區域,腔室係配置了事先分別置入了所需之蒸鍍材料的磁器製坩堝。
將置入了4,4'-雙[N-(9-菲基)-N-苯基-胺基]聯苯(PPD)的磁器製坩堝進行通電加熱,蒸鍍於電洞注入層上。蒸鍍時之真空度設為0.8×10-6Torr,蒸鍍速度設為0.9~1.1Å/s,依膜厚45nm形成電洞輸送層。
(發光‧電子輸送層的形成)
接著,將置入了8-羥基喹啉的鋁錯合物(Alq3)的磁器製坩堝進行通電加熱,蒸鍍於電洞輸送層上。蒸鍍時之真空度設為0.7×10-6~0.8×10-6Torr,蒸鍍速度設為1.1~1.4Å/s,依膜厚60nm形成兼為發光層的電子輸送層。
(陰極形成)
接著,將基板暫時取出至大氣中,將作為陰極蒸鍍用之遮罩的2mm寬之條紋狀遮蔽遮罩,依與陽極之ITO條紋正交之方式配置,迅速地設置於蒸鍍裝置中。以旋轉泵進行粗抽吸後,以低溫泵進行減壓。真空度為1.5×10-4Pa。
作為陰極,首先將置入了氟化鋰(LiF)之鉬製舟進行通電 加熱,蒸鍍於電子輸送層上。蒸鍍條件係蒸鍍時之真空度設為1.7×10-4~1.9×10-4Pa,蒸鍍速度設為0.12~0.13Å/s,依膜厚0.5nm進行成膜。
最後,將置入了鋁的鉬製舟進行通電加熱,蒸鍍陰極。蒸鍍條件係蒸鍍時之真空度設為2.2×10-4~2.5×10-4Pa,蒸鍍速度設為 1.2~5.5Å/s,依膜厚80nm進行成膜。
(密封)
接著,將基板暫時取出於大氣中,迅速移至經氮置換的手套箱中。 於經氮置換之手套箱中於密封玻璃板之凹部貼附吸濕劑片,於密封玻璃板之凹部周圍藉配量器塗佈UV硬化性樹脂,對進行了蒸鍍之基板的蒸鍍區域使密封玻璃板密黏予以密封,藉UV燈照射UV光使UV硬化性樹脂硬化。
如以上,得到有機電場發光元件。
<發光性能確認>
對此元件通電,結果得到無發光缺陷、均勻發光面的綠色發光。
[參考例4] [玻璃容器之接液面的AFM測定]
準備以下3種硼矽酸玻璃製容器作為玻璃容器。
玻璃容器1:螺蓋樣本瓶褐色(販售商:Maruemu公司)
玻璃容器2:螺蓋樣本瓶褐色100ml(販售商:Alpha Purchase)
玻璃容器3:旋口試藥瓶圓型茶褐色(ShottDura公司製「DURAN(註冊商標)」)
針對上述3種玻璃容器,依以下方法對容器內側之接液的部分的表面凹凸進行AFM測定。
測定面係於玻璃容器之接液面中,於底面處隨意地抽出2處。又,上述玻璃容器係任一接液面均呈均勻面,幾乎沒有因測定處所造成的表面凹凸差異。
裝置:Asylum Reserch公司MFP-3D
探子:Olympus公司製AC240TS-C3,彈性常數~2N/m
測定環境:實驗室環境 室溫
1樣本之測定區域:10μm正方(=10μm×10μm)
數據樣本數:256×256
(解析方法)
對所得之AFM影像10μm正方,將藉AFM所觀察之高度影像依影像處理程式進行操作,依0~255級數由-6.4nm變換至6.4nm(0.05nm/濃度),使用影像處理程度(Media Cybernetics公司製Image Pro Plus),使用影像過濾器(過濾器區域5×5,次數1)進行影像的雜訊處理。
使用影像處理程式,以面積10畫素以下作為雜訊並去除,進行個數、面積的計測,求得0.8nm以上之凸部個數及面積率、與0.8nm以上之凹部個數與面積率。
尚且,0.8nm以上之凸部、凹部的個數,係與表面凹凸密度同樣地算出,為相對於基準面高出0.8nm以上之凸部於每1樣本的數量、相對於基準面低0.8nm以上之凹部於每1樣本的數量。
另外,0.8nm以上之凹部之面積率係相當於表面凹部分之面積率,0.8nm以上之凸部之面積率係與表面凹部分之面積率同樣地求得。
結果示於下表14。
由表14可知,玻璃容器3幾乎無接液面之表面凹凸,相對於此,玻璃容器1及2係於接液面有表面凹凸。
[芳香族胺系聚合物之合成及精製] [合成例7:芳香族胺系聚合物(P1-7)的合成]
與合成例1同樣地再次進行反應,合成芳香族胺系聚合物(P1-7)。
所得之芳香族胺系聚合物(P1-7的重量平均分子量(Mw)為29,000。
針對芳香族胺系聚合物(P1-7),藉ICP法進行無機分之測定,結果Zn含量為6,600ppb、Cu含量為未滿1,000ppb。
[合成例8:芳香族胺系聚合物(P1-8)的合成]
除了作為原料之N,N'-雙(4-羥基苯基)-N,N'-二苯基-對苯二胺,使用相異之原料批次之外,與合成例7同樣地進行,合成芳香族胺系聚合物(P1-8),並同樣地進行分析。
所得之芳香族胺系聚合物(P1-8)的重量平均分子量(Mw)為24,000,Zn含量為270ppb、Cu含量為2,000ppb。
[合成例9:芳香族胺系聚合物(P1-9)的合成]
除了作為原料之N,N'-雙(4-羥基苯基)-N,N'-二苯基-對苯二胺,使用相異之原料批次之外,與合成例7同樣地進行,合成芳香族胺系聚合物(P1-9),並同樣地進行分析。
所得之芳香族胺系聚合物(P1-9)的重量平均分子量(Mw)為29,000,Zn含量為220ppb、Cu含量為1,400ppb。
[有機電場發光元件用組成物的調製與評價] [實施例7] <有機電場發光元件用組成物6之調製>
依下述配方調製含有合成例7所得之芳香族胺系聚合物(P1-7)、電子受容性化合物(A1)、及作為有機溶劑之苯甲酸乙酯的有機電場發光元件用組成物6。
溶質成分 化合物(P1-7) 3.0重量份
化合物(A1) 0.3重量份
有機溶劑 苯甲酸乙酯 96.7重量份
混合化合物(P1-7)與化合物(A1)與有機溶劑,以140℃加熱攪拌3小時。放冷後,以目視確認溶解殘渣未沉澱後,以孔徑0.1μm之PTFE過濾器進行過濾處理,得到有機電場發光元件用組成物6。
將所得之有機電場發光元件用組成物6封入至玻璃容器1中保管,進行以下評價。
<保存穩定性試驗-1>
採取2ml之封入至玻璃容器1內以5℃保存1周之有機電場發光元件用組成物6,使其通過直徑1.3cm之孔徑0.1μmPTFE過濾器,將通液後之過濾器於室溫乾燥3小時,以掃描型電子顯微鏡(倍率:1000倍)觀察此過濾器。
對過濾器觀察9視野以上尋找異物,但未確認到異物。
<Zn濃度之測定>
針對封入至玻璃容器1內,於室溫保管3日後之有機電場發光元件用組成物6,藉ICP法測定組成物中之Zn濃度。結果示於表15。
<ToF-SIMS之測定>
於Zn濃度之測定中,由玻璃容器1去除組成物後,藉苯甲酸乙酯洗淨容器內壁,風乾2日後,對接液面依以下測定條件以ToF-SIMS測定Zn計數(質量63.93)。結果示於表15。
分析手法:飛行時間型二次離子質量分析計(簡稱ToF-SIMS)
機種名:ION-TOF公司製TOF-SIMS IV
一次離子:Bi3 ++,加速電壓25kV,照射電流0.1pA,200μm掃描
二次離子:正離子收集,30scan累積
[參考例5]
除了將有機電場發光元件用組成物6封入至玻璃容器3中保管以外,其餘與實施例7同樣進行保存穩定性試驗-1,觀察過濾器尋找異物,結果每1視野確認到5個以上之球狀異物,推定於過濾器全面有合計28,000個以上之異物。藉由使用掃描型電子顯微鏡(Kvex製S-4100)之觀察、及附屬之X射線解析裝置、EDX之解析,確認此異物之主成分為Zn。
另外,與實施例7同樣地進行Zn濃度測定與ToF-SIMS之測定,結果示於表15。
[參考例6]
除了將有機電場發光元件用組成物6封入至鐵氟龍(註冊商標)容器(Big Boy SCC(鐵氟龍(註冊商標))PFA製,販售商:Alpha Purchase股份有限公司)以外,其餘與實施例7同樣進行Zn濃度測定,結果示於表15。又,鐵氟龍(註冊商標)為非極性,於容器接液面無法補捉到異物或金屬離子。因此,組成物中容易生成多數異物。
由表15可知下述。
實施例7中,藉玻璃容器1捕捉組成物中之Zn,於容器表面之Zn 計數增加。
相對於此,以玻璃容器3或鐵氟龍(註冊商標)容器進行保管時,Zn計數之增加亦較小。
因此,可知本發明之玻璃容器因為在接液面存在許多凹凸,藉此凹凸而表面積變大,容易與金屬離子形成機械性‧化學性鍵結,而表面容易捕捉組成物中之此等金屬離子。
[實施例8] <有機電場發光元件用組成物7之調製>
除了取代芳香族胺系聚合物(P1-7)而使用芳香族胺系聚合物(P1-8),將混合時之加熱溫度由140℃變更為110℃以外,其餘與實施例7之有機電場發光元件用組成物6的調製同樣進行,得到有機電場發光元件用組成物7。
將所得之有機電場發光元件用組成物7封入至玻璃容器1中保管,進行以下評價。
<保存穩定性試驗-2>
採取2ml之封入至玻璃容器1內以23℃保存1周之有機電場發光元件用組成物7,使其通過直徑1.3cm之孔徑0.1μmPTFE過濾器,將通液後之過濾器於室溫乾燥3小時,以掃描型電子顯微鏡(倍率:1000倍)觀察此過濾器。
對過濾器觀察9視野以上尋找異物,但未確認到異物。
[比較例3]
除了將有機電場發光元件用組成物7封入至玻璃容器3中保管以外,其餘與實施例7同樣進行保存穩定性試驗-2,觀察過濾器尋找異物,結果每1視野確認到5個以上之球狀異物,推定於過濾器全面有 合計28,000個以上之異物。藉由使用掃描型電子顯微鏡(Kvex製S-4100)之觀察、及附屬之X射線解析裝置、EDX之解析,確認此異物之主成分為Cu。
[實施例9] <有機電場發光元件用組成物8之調製>
除了取代芳香族胺系聚合物(P1-7)而使用芳香族胺系聚合物(P1-9)以外,其餘與實施例7之有機電場發光元件用組成物6的調製同樣進行,得到有機電場發光元件用組成物8。
將所得之有機電場發光元件用組成物8封入至玻璃容器2中保管,進行以下評價。
<保存穩定性試驗-3>
採取2ml之封入至玻璃容器2內以室溫保存3個月之有機電場發光元件用組成物8,使其通過直徑1.3cm之孔徑0.1μmPTFE過濾器,將通液後之過濾器於室溫乾燥3小時,以掃描型電子顯微鏡(倍率:1000倍)觀察此過濾器。
對過濾器觀察9視野以上尋找異物,但未確認到異物。
[有機電場發光元件之製作] [實施例10]
於實施例8中,使用封入至玻璃容器1以23℃保管1周後之有機電場發光元件用組成物7,依以下方法製作有機電場發光元件。
(電洞注入層之形成)
於經洗淨處理的ITO基板上,將上述保管後之有機電場發光元件用組成物2藉旋塗法進行塗佈、乾燥、燒成,形成電洞注入層。旋塗法係依氣溫23℃、相對濕度50%之大氣中進行,旋轉器旋轉數 為2750rpm,旋轉時間為30秒。
塗佈後,於加熱板上以80℃加熱乾燥1分鐘後,藉烘爐於大氣中依230℃烘烤15分鐘,形成膜厚35nm之電洞注入層。
(電洞輸送層之形成)
將形成了此電洞注入層之ITO基板設置於真空蒸鍍裝置之腔室內。對腔室以旋轉泵進行粗抽吸後,以低溫泵進行減壓。真空度為2.0×10-4Pa。於基板,將蒸鍍用遮罩配置於既定區域,腔室係配置了事先分別置入了所需之蒸鍍材料的磁器製坩堝。
將置入了4,4'-雙[N-(9-菲基)-N-苯基-胺基]聯苯(PPD)的 磁器製坩堝進行通電加熱,蒸鍍於電洞注入層上。蒸鍍時之真空度設為1.8×10-4Pa,蒸鍍速度設為0.8~1.3Å/s,依膜厚45nm形成電洞輸送層。
(發光‧電子輸送層的形成)
接著,將置入了8-羥基喹啉的鋁錯合物(Alq3)的磁器製坩堝進行通電加熱,蒸鍍於電洞輸送層上。蒸鍍時之真空度設為1.8×10-4Pa,蒸鍍速度設為1.0~1.4Å/s,依膜厚60nm形成兼為發光層的電子輸送層。
(陰極形成)
接著,將基板暫時取出至大氣中,將作為陰極蒸鍍用之遮罩的7mm寬之條紋狀遮蔽遮罩,依與陽極之ITO條紋正交之方式配置,迅速地設置於蒸鍍裝置中。以旋轉泵進行粗抽吸後,以低溫泵進行減壓。真空度為4.5×10-4Pa。
作為陰極,首先將置入了氟化鋰(LiF)之鉬製舟進行通電 加熱,蒸鍍於電子輸送層上。蒸鍍條件係蒸鍍時之真空度設為4.8×10-4Pa,蒸鍍速度設為0.16~0.20Å/s,依膜厚0.5nm進行成膜。
最後,將置入了鋁的鉬製舟進行通電加熱,蒸鍍陰極。蒸鍍條件係蒸鍍時之真空度設為8.0×10-4~16.0×10-4Pa,蒸鍍速度設為2.6~5.6Å/s,依膜厚80nm進行成膜。
(密封)
接著,將形成了陰極的基板暫時取出於大氣中,迅速移至經氮置換的手套箱中。於經氮置換之手套箱中於密封玻璃板之凹部貼附吸濕劑片,於密封玻璃板之凹部周圍藉配量器塗佈UV硬化性樹脂,對進行了蒸鍍之基板的蒸鍍區域使密封玻璃板密黏予以密封,藉UV燈照射UV光使UV硬化性樹脂硬化。
如以上,得到有機電場發光元件。
<發光性能確認>
對此元件通電,結果得到無發光缺陷、均勻發光面的綠色發光。
以上詳細且參照特定實施態樣說明了本發明,但在不脫離本發明精神與範圍之下,本領域從業者當知可加入各種變更或修正。
本申請案係根據2012年4月9日申請之日本專利申請案(特願2012-088476)、2012年4月9日申請之日本專利申請案(特願2012-088477)、及2013年3月12日申請之日本專利申請案(特願2013-049291),將其內容引用於此作為參照。
(產業上之可利用性)
本發明之有機電場發光元件用組成物係無異物生成之問題,在藉濕式成膜法形成電洞注入層及/或電洞輸送層時,可均勻成膜,且由工業性觀點而言亦無不利益之情形。
另外,具有使用本發明之有機電場發光元件用組成物、藉濕式成膜所形成之電洞注入層及/或電洞輸送層的有機電場發光元件,係不發 生短路或暗點、驅動壽命較長。
因此,本發明可適合應用於使用有機電場發光元件的各種領域,例如平面面板、顯示器(例如OA電腦用或壁掛式電視)或活用作為面發光體之特徵的光源(例如影印機之光源、液晶顯示器或計數類之背光源,例如頂棚燈光或立燈等之一般照明裝置的照明光源,展示棚等之演出照明裝置的照明光源)、顯示板、號誌燈等領域。

Claims (22)

  1. 一種有機電場發光元件用組成物,係用於形成選自由有機電場發光元件之發光層、電洞注入層及電洞輸送層所組成群之至少1層者,其含有重量平均分子量3,000~1,000,000之芳香族胺系聚合物與有機溶劑,上述組成物中之Zn濃度為未滿0.5ppm。
  2. 如申請專利範圍第1項之有機電場發光元件用組成物,其中,上述有機電場發光元件用組成物係用於形成有機電場發光元件之電洞注入層及電洞輸送層之至少1層者。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之有機電場發光元件用組成物,其中,上述Zn濃度為未滿0.1ppm。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之有機電場發光元件用組成物,其中,上述組成物1ml中所含之長徑0.1μm以上之含Zn異物的數量為50,000個以下。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之有機電場發光元件用組成物,其中,上述組成物中之S濃度為未滿20ppm。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之有機電場發光元件用組成物,其中,上述組成物中之S濃度為未滿5ppm。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之有機電場發光元件用組成物,其中,上述組成物中存在之S係來自有機化合物。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之有機電場發光元件用組成物,其中,上述芳香族胺系聚合物係具有下式(2)所示之重複單位;[化1](式中,m表示0~3之整數,Ar31及Ar32分別獨立表示直接鍵結、亦可具有取代基之2價芳香族烴環基或亦可具有取代基之2價芳香族雜環基,Ar33~Ar35分別獨立表示亦可具有取代基之芳香族烴環基或亦可具有取代基之芳香族雜環基;尚且,Ar33及Ar35表示1價基,Ar34表示2價基;其中,Ar31及Ar32並不同時為直接鍵結)。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之有機電場發光元件用組成物,其中,上述芳香族胺系聚合物係具有下式(3)所示之重複單位;(式中,Ar51~Ar53分別獨立表示亦可具有取代基之2價芳香族基,Ar54及Ar55分別獨立表示亦可具有取代基之芳香族基,Ar56及Ar57分別獨立表示直接鍵結、或亦可具有取代基之2價芳香族基,R11及R12分別獨立表示氫原子、亦可具有取代基之烷基、亦可具有取代基之烷氧基、或亦可具有取代基之芳香族基,m'表示0~5之整數,R11及R12亦可彼此鍵結形成環構造)。
  10. 如申請專利範圍第1或2項之有機電場發光元件用組成物,其中,上述芳香族胺系聚合物係具有下式(1)所示之重複單位;(式中,Ar1及Ar2分別獨立表示亦可具有取代基之芳香族烴環基、或亦可具有取代基之芳香族雜環基;Ar3~Ar5分別獨立表示亦可具有取代基之2價芳香族烴環基、或亦可具有取代基之2價芳香族雜環基;Ar1~Ar5中,鍵結於同一N原子之二個基亦可彼此鍵結形成環;X表示選自下述鍵結基群X'中之1個鍵結基;)<鍵結基群X'>(式中,Ar11~Ar28分別獨立表示亦可具有取代基之芳香族烴環基或亦可具有取代基之芳香族雜環基;R41及R42分別獨立表示氫原子或任意之取代基)。
  11. 如申請專利範圍第10項之有機電場發光元件用組成物,其中,上述式(1)係下式(1-1)所示之重複單位;(式中,R1~R5分別獨立表示任意之取代基;p及q分別獨立表示0~5之整數;r、s及t分別獨立表示0~4之整數;X係與式(1)中之X同義)。
  12. 如申請專利範圍第1或2項之有機電場發光元件用組成物,其中,上述芳香族胺系聚合物係具有不溶化基。
  13. 如申請專利範圍第1或2項之有機電場發光元件用組成物,其中,進一步含有電子受容性化合物。
  14. 如申請專利範圍第1或2項之有機電場發光元件用組成物,其中,上述有機電場發光元件用組成物係被封入於具有下述特徵之玻璃容器中而成;(特徵)屬於玻璃容器,在上述容器內面之與上述有機電場發光元件用組成物間的接液面,由投影面積所求得之將由基準面起突出0.8nm以上之凸部區域、與由基準面起凹陷0.8nm以上之凹部區域合計的表面凹凸部分的面積率為0.2%以上。
  15. 如申請專利範圍第1或2項之有機電場發光元件用組成物,其中,上述有機電場發光元件用組成物係被封入於具有下述特徵之玻璃容器中而成;(特徵)屬於玻璃容器,在上述容器內面之與上述有機電場發光元件用組成物間的接液面,由投影面積所求得之屬於由基準面起凹陷0.8nm以上之凹部區域的表面凹部分的面積率為0.1%以上。
  16. 如申請專利範圍第1或2項之有機電場發光元件用組成物,其中,上述有機電場發光元件用組成物係被封入於具有下述特徵之玻璃容器中而成;(特徵)屬於玻璃容器,在上述容器內面之與上述有機電場發光元件用組成物間的接液面,於任意選擇之10μm×10μm之區域中,由基準面起突出0.8nm以上之凸部區域的數量、與由基準面起凹陷0.8nm以上之凹部區域的數量的合計為5以上。
  17. 一種有機電場發光元件,係於基板上至少積層陽極、電洞注入層、電洞輸送層、發光層及陰極而成者,選自由上述發光層、電洞注入層及電洞輸送層所組成群之至少1層係使用申請專利範圍第1至16項中任一項之有機電場發光元件用組成物藉濕式成膜法所形成。
  18. 一種有機電場發光照明裝置,係含有申請專利範圍第17項之有機電場發光元件。
  19. 一種有機電場發光顯示裝置,係含有申請專利範圍第17項之有機電場發光元件。
  20. 一種封入體,係將申請專利範圍第1至13項中任一項之有機電場發光元件用組成物封入於玻璃容器中而成者,上述玻璃容器係在上述容器內面之與上述有機電場發光元件用組成物間的接液面,由投影面積所求得之將由基準面起突出0.8nm以上之凸部區域、與由基準面起凹陷0.8nm以上之凹部區域合計的表面凹凸部分的面積率為0.2%以上。
  21. 一種封入體,係將申請專利範圍第1至13項中任一項之有機電場發光元件用組成物封入於玻璃容器中而成者,上述玻璃容器係在上述容器內面之與上述有機電場發光元件用組成物間的接液面,由投影面積所求得之屬於由基準面起凹陷0.8nm以上之凹部區域的表面凹部分的面積率為0.1%以上。
  22. 一種封入體,係將申請專利範圍第1至13項中任一項之有機電場發光元件用組成物封入於玻璃容器中而成者,上述玻璃容器係在上述容器內面之與上述有機電場發光元件用組成物間的接液面,於任意選擇之10μm×10μm之區域中,由基準面起突出0.8nm以上之凸部區域的數量、與由基準面起凹陷0.8nm以上之凹部區域的數量的合計為5以上。
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