三芳基胺高分子量化合物以及有机电致发光元件
文献发布时间:2024-07-23 01:35:12
技术领域
本发明涉及一种适合于作为各种显示装置中所适用的自发光元件的有机电致发光元件(有机EL元件)的高分子量化合物和该元件。
背景技术
有机EL元件是自发光性元件,因此,与液晶元件相比,明亮且可见性优异,能够实现鲜明的显示,因此积极地进行着研究。
有机EL元件具有将有机化合物的薄膜(有机层)夹在阳极和阴极的构成。作为薄膜的形成方法,大致分为真空蒸镀法和涂布法。真空蒸镀法是主要使用低分子化合物,在真空中在基板上形成薄膜的方法,是已经实用化的技术。另一方面,涂布法是主要使用高分子量化合物,通过喷墨、印刷等,使用溶液在基板上形成薄膜的方法,材料的使用效率高,适合于大面积化、高精细化,是对今后的大面积有机EL显示器不可欠缺的技术。
使用低分子材料的真空蒸镀法其材料的使用效率极低,若大型化,则阴影掩模的挠曲增大,难以对大型基板进行均匀的蒸镀。另外,还制面临造成本也增加的问题。
另一方面,高分子材料通过涂布溶解于有机溶剂的溶液,即使在大型基板中也能够形成均匀的膜,可以利用其来使用以喷墨法、印刷法为代表的涂布法。由此,可以提高材料的使用效率,可以大幅降低元件制备所需的制造成本。
迄今为止,对使用高分子材料的有机EL元件进行了各种研究,但是存在发光效率、寿命等元件特性不一定充分的问题(例如,参照专利文献1~专利文献5)。
另外,作为迄今为止用于高分子有机EL元件的代表性的空穴传输材料,已知有称为TFB的芴聚合物(参照专利文献6~7)。然而,TFB的空穴传输性不足,并且电子阻挡性不足,因此,电子的一部分穿过发光层,存在无法期待提高发光效率的问题。另外,与相邻层的膜密接性低,因此存在还无法期待元件的长寿命化的问题。
专利文献1:日本特开2005-272834号公报
专利文献2:日本特开2007-119763号公报
专利文献3:日本特开2007-162009号公报
专利文献4:日本特开2007-177225号公报
专利文献5:US7651746B2
专利文献6:国际公开第1999/054385号
专利文献7:国际公开WO2005/059951
发明内容
本发明的目的在于,提供一种空穴的注入、传输性能优异、具有电子阻挡能力且薄膜状态下的稳定性高的高分子材料。
另外,本发明的目的在于,提供一种具有通过所述高分子材料形成的有机层(薄膜)、发光效率高且长寿命的有机EL元件。
本发明人等着眼于在分子主链中包含三联苯结构的三芳基胺具有高的空穴注入、传输能力,进一步还能够期待宽带隙化,通过合成各种包含具有三联苯结构的热交联性结构单元的三芳基胺高分子量化合物来进行研究的结果,发现除了空穴注入、传输能力之外,宽带隙且具有优异的耐热性和薄膜稳定性的新型结构的高分子量化合物,从而完成本发明。
根据本发明,提供一种包含通过由下述通式(1)表示的三芳基胺结构单元和由通式(2)表示的连接结构单元构成的由下述通式(3)表示的重复单元和热交联性结构单元的高分子量化合物。
另外,根据本发明,提供一种具备使用所述的高分子量化合物形成的有机层的有机EL元件。
在本发明的有机EL元件中,所述有机层优选为空穴传输层、电子阻挡层、空穴注入层或发光层。
即,本发明如下所述。
[1]一种高分子量化合物,包含通过由下述通式(1)表示的三芳基胺结构单元和由下述通式(2)表示的连接结构单元构成的由下述通式(3)表示的重复结构单元和热交联性结构单元,并按聚苯乙烯换算具有10,000以上且小于1,000,000的重均分子量。
[化1]
[化2]
[化3]
所述式中,R
R
X表示氢原子、氨基、1价的芳基或1价的杂芳基。
L表示2价的苯基,n表示0~3的整数。
a和b是R
a=0、1、2或3。
b=0、1、2、3或4。
[2]根据[1]所述的高分子量化合物,在所述通式(1)、所述通式(2)以及所述通式(3)中,a和b是0。
[3]根据[1]或[2]所述的高分子量化合物,在所述通式(1)和所述通式(3)中,R
[4]根据[1]~[3]中任一项所述的高分子量化合物,在所述通式(2)和所述通式(3)中,X是氢原子或能够被取代的氨基、芳基或杂芳基。
[5]根据[1]~[3]中任一项所述的高分子量化合物,在所述通式(2)和所述通式(3)中,X是氢原子、二苯基氨基、苯基、萘基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、菲基、芴基、咔唑基、茚并咔唑基或吖啶基。
[6]根据[1]~[5]中任一项所述的高分子量化合物,所述热交联性结构单元是下述通式(4-1)~通式(4-112)所示的结构单元。
[化4]
[化5]
[化6]
[化7]
[化8]
[化9]
[化10]
[化11]
[化12]
[化13]
[化14]
[化15]
[化16]
[化17]
在所述通式(4-1)~所述通式(4-112)中,虚线表示与相邻的结构单元的键合键,从环延伸的末端自由的实线表示其末端为甲基。
R分别独立地表示氢原子、氘原子、氰基、硝基、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子或碳数为3~40的烷基、环烷基、烷氧基、环烷氧基、烯基或芳氧基。
a和b是R的数量,是以下的整数。
a=0、1、2或3。
b=0、1、2、3或4。
[7]根据[6]所述的高分子量化合物,还包含下述通式(5-1)~通式(5-31)所示的热交联性结构单元。
[化18]
[化19]
[化20]
在所述通式(5-1)~所述通式(5-31)中,虚线表示与相邻的结构单元的键合键,从环延伸的末端自由的实线表示其末端为甲基。
R分别独立地表示氢原子、氘原子、氰基、硝基、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子或碳数为3~40的烷基、环烷基、烷氧基、环烷氧基、烯基或芳氧基。
a和b是R的数量,是以下的整数。
a=0、1、2或3。
b=0、1、2、3或4。
[8]一种有机电致发光元件,具备使用[1]~[7]中任一项所述的高分子量化合物形成的有机层。
[9]根据[8]所述的有机电致发光元件,所述有机层是空穴传输层。
[10]根据[8]所述的有机电致发光元件,所述有机层是电子阻挡层。
[11]根据[8]所述的有机电致发光元件,所述有机层是空穴注入层。
[12]根据[8]所述的有机电致发光元件,所述有机层是发光层。
本发明的高分子量化合物是包含通过由上述的通式(1)表示的三芳基胺结构单元(2价的基团)和由通式(2)表示的连接结构单元(2价的基团)构成的由所述通式(3)表示的重复结构单元和热交联性结构单元的聚合物,优选地,所述聚合物的通过GPC(凝胶渗透色谱法)测定的按聚苯乙烯换算的重均分子量在10,000以上且小于1,000,000的范围内。
本发明的高分子量化合物具有如下特性:
(1)空穴的注入特性优异;
(2)空穴的迁移率大;
(3)宽带隙且电子阻挡能力优异;
(4)薄膜状态稳定;
(5)耐热性优异。
通过这种高分子量化合物形成的有机层,例如,空穴传输层、电子阻挡层、空穴注入层或发光层形成在一对电极之间的有机EL元件具有如下优点:
(1)发光效率以及功率效率高;
(2)实用驱动电压低;
(3)寿命长。
附图说明
图1是作为由通式(2)表示的连接结构单元优选的结构单元1~6的化学结构。
图2是作为由通式(2)表示的连接结构单元优选的结构单元7~11的化学结构。
图3是作为由通式(2)表示的连接结构单元优选的结构单元12~16的化学结构。
图4是作为由通式(2)表示的连接结构单元优选的结构单元17~21的化学结构。
图5是作为由通式(2)表示的连接结构单元优选的结构单元22~27的化学结构。
图6是作为由通式(2)表示的连接结构单元优选的结构单元28~31的化学结构。
图7是本发明的有机EL元件的层结构的一例。
图8是本发明的有机EL元件的层结构的一例。
图9是在实施例1中合成的高分子量化合物A的
图10是在实施例2中合成的高分子量化合物B的
图11是在实施例3中合成的高分子量化合物C的
图12是在实施例4中合成的高分子量化合物D的
图13是在实施例5中合成的高分子量化合物E的
图14是在实施例6中合成的高分子量化合物F的
图15是在实施例7中合成的高分子量化合物G的
具体实施方式
<三芳基胺结构单元以及连接结构单元>
本发明的高分子量化合物所具有的三芳基胺结构单元以及连接结构单元均为2价的基团,分别由下述的通式(1)以及通式(2)表示。
[化21]
[化22]
在所述通式(1)以及所述通式(2)中,R
作为所述R
作为烷基(碳数为1~8)的例,可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、异己基、新己基、正庚基、异庚基、新庚基、正辛基、异辛基、新辛基等。
作为烷氧基(碳数为1~8)的例,可以举出甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基、正己氧基、正庚氧基、正辛氧基等。
作为环烷基(碳数为5~10)的例,可以举出环戊基、环己基、1-金刚烷基、2-金刚烷基等。
作为环烷氧基(碳数为5~10)的例,可以举出环戊氧基、环己氧基、环庚氧基、环辛氧基、1-金刚烷氧基、2-金刚烷氧基等。
作为烯基(碳数为2~6)的例,可以举出乙烯基、烯丙基、异丙烯基、2-丁烯基等。
作为芳氧基(碳数为6~10)的例,可以举出苯氧基、甲苯氧基等。
在本发明的高分子量化合物中,当a以及b不是0时,前述的R
在所述通式(1)中,R
作为R
在本发明的高分子量化合物中,为了提高溶解性,所述的R
在所述通式(1)以及所述通式(2)中,a以及b是R的数量,表示以下的整数。
a=0、1、2或3。
b=0、1、2、3或4。
在所述通式(2)中,X表示氢原子、氨基、1价的芳基或1价的杂芳基。
作为所述1价的芳基以及1价的杂芳基的例,可以例示以下的基团。
作为芳基的例,可以举出苯基、萘基、蒽基、菲基、芴基、茚基、芘基、苝基以及荧蒽基等。
作为杂芳基的例,可以举出吡啶基、嘧啶基、三嗪基、呋喃基、吡咯基、噻吩基、喹啉基、异喹啉基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、咔唑基、茚并咔唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、喹噁啉基、苯并咪唑基、吡唑基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、萘啶基、菲咯啉基、吖啶基以及咔啉基等。
另外,前述的氨基、芳基以及杂芳基可以具有取代基。作为取代基,除了氘原子、氰基以及硝基等之外,可以举出:
卤原子,例如,氟原子、氯原子、溴原子以及碘原子;
烷基,尤其碳数为1~8的基团,例如,甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、异己基、新己基、正庚基、异庚基、新庚基、正辛基、异辛基以及新辛基;
烷氧基,尤其碳数1~8的基团,例如,甲氧基、乙氧基以及丙氧基;
烯基,例如,乙烯基以及烯丙基;
芳氧基,例如,苯氧基以及甲苯氧基;
芳基,例如,苯基、联苯基、三联苯基、萘基、蒽基、菲基、芴基、茚基、芘基、苝基、荧蒽基以及三亚苯基;
杂芳基,例如,吡啶基、嘧啶基、三嗪基、噻吩基、呋喃基、吡咯基、喹啉基、异喹啉基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、咔唑基、茚并咔唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、喹噁啉基、苯并咪唑基、吡唑基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基以及咔啉基;
芳基乙烯基,例如,苯乙烯基以及萘乙烯基;
酰基,例如,乙酰基以及苯甲酰基等。
另外,这些取代基可以进一步具有上述例示的取代基。
进一步,这些取代基优选分别独立存在,但是这些取代基彼此可以介由单键、可以具有取代基的亚甲基、氧原子或硫原子相互键合而形成环。
在本发明中,X优选为氢原子、二苯基氨基、苯基、萘基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、菲基、芴基、咔唑基、茚并咔唑基或吖啶基,在合成上,尤其优选为氢原子。
例如,前述的芳基以及杂芳基,可以具有苯基作为取代基,该苯基可以进一步具有苯基作为取代基。即,以芳基为例,该芳基可以是联苯基、三联苯基、三亚苯基。
在所述通式(1)中,L表示2价的亚苯基或亚萘基,n表示0~3的整数。在本发明中,n优选为0。
另外,所述的L可以具有取代基。作为取代基,是与上述的X可以具有的取代基相同的基团,这些取代基可以进一步具有取代基。
在本发明中,将由上述的通式(2)表示的连接结构单元的具体例作为结构单元1~31示于图1至图6中。此外,在图1至图6中示出的化学式中,虚线表示与相邻的结构单元的键合键,从环延伸的末端自由的实线表示其自由的末端为甲基。作为连接结构单元,虽然示出了优选的具体例,但是本发明中使用的连接结构单元不限于这些结构单元。
<热交联性结构单元>
本发明的高分子量化合物所具有的热交联性结构单元只要是能够通过热进行交联反应的结构单元即可,但是作为优选的结构单元,可以举出所述通式(4-1)~所述通式(4-112)所表示的结构单元(热交联性结构单元4)。
在所述通式(4-1)~所述通式(4-112)中,R分别独立地表示氢原子、氘原子、氰基、硝基、氟原子、氯原子、溴原子、碘原子或碳数为3~40的烷基、环烷基、烷氧基、环烷氧基、烯基或芳氧基。
作为由所述R表示的烷基、环烷基、烷氧基、环烷氧基、烯基以及芳氧基的例,可以举出与R
所述热交联性结构单元4之中,优选为通式(4-34)、通式(4-36)、通式(4-37)、通式(4-45)、通式(4-47)以及通式(4-48)所表示的结构单元。另外,这些结构单元优选a以及b为0。
所述热交联性结构单元4优选包含三个苯环连接的三联苯结构。
<高分子量化合物>
包含通过由上述的通式(1)表示的三芳基胺结构单元以及由通式(2)表示的连接结构单元构成的由通式(3)表示的重复单元和热交联性结构单元的本发明的高分子量化合物如已叙述那样,空穴的注入特性、空穴的迁移率、电子阻挡能力、薄膜稳定性以及耐热性等特性优异,但是从进一步提高这些特性且确保成膜性的观点出发,通过GPC测定的按聚苯乙烯换算的重均分子量优选为10,000以上且小于1,000,000、更优选为10,000以上且小于500,000、进一步优选为10,000以上且小于200,000的范围。
另外,本发明的高分子量化合物,优选包含所述热交联性结构单元4作为热交联性结构单元,但是,例如,为了确保适用于通过涂布形成有机EL元件中的有机层时的涂布性、与其它层的密接性、耐久性,除了所述热交联性结构单元4之外,可以还包含其它热交联性结构单元。
作为所述其它热交联性结构单元,可以举出所述通式(5-1)~所述通式(5-31)中示出的结构单元(热交联性结构单元5)。
通式(5-1)~通式(5-31)中的R与所述通式(4-1)~所述通式(4-112)中的R相同。
在所述热交联性结构单元5之中,优选为通式(5-5)以及通式(5-7)所表示的结构单元。另外,这些结构单元优选a以及b为0。
作为热交联性结构单元,示出了优选的具体例,但是本发明中使用的热交联性结构单元不限于这些结构单元。
在本发明的高分子量化合物中,当由通式(1)表示的三芳基胺结构单元以“结构单元A”表示、由通式(2)表示的连接结构单元以“结构单元B”表示、热交联性结构单元以“结构单元C”表示时,优选包含1摩尔%以上的结构单元A,尤其优选包含20摩尔%以上,以包含这种量的结构单元A为条件,包含1摩尔%以上的结构单元B,尤其包含30~70摩尔%的量,进一步,优选包含1摩尔%以上的结构单元C,尤其优选包含5~20摩尔%的量,以满足这种条件的方式包含结构单元A、B以及C的三元共聚物,在形成有机EL元件的有机层的方面上最优选。
本发明的高分子量化合物通过由铃木聚合反应或HARTWIG-BUCH WALD聚合反应分别形成碳-碳键或碳-氮键而连接各结构单元来合成。具体地,准备具有各结构单元的单元化合物,适当地硼酸酯化或卤化该单元化合物,使用适当的催化剂进行缩聚反应,由此可以合成本发明的高分子量化合物。
例如,作为用于引入由所述通式(1)表示的三芳基胺结构单元的化合物,可以使用由下述通式(1a)表示的三芳基胺衍生物。
[化23]
式中,Q是氢原子或卤原子(尤其优选Br),R
即,在所述通式(1a)中,Q为氢原子的是用于引入通式(1)的结构单元的单元化合物,Q为卤原子的是用于合成聚合物的卤化物。
例如,包含45摩尔%的由通式(1)表示的结构单元A、50摩尔%的由通式(2)表示的结构单元B、5摩尔%的热交联性结构单元C(由通式(4-34)表示的结构单元)的共聚物由下述所示的通式(5)表示。
[化24]
但是,必要的是,用于引入结构单元A和结构单元C的中间体是硼酸酯化物,相对于此,用于引入结构单元B的中间体是卤化物,或者,用于引入结构单元A和结构单元C的中间体是卤化物,相对于此,用于引入结构单元B的中间体是硼酸酯化物。即,卤化物和硼酸酯化物的摩尔比率必须相等。
上述的本发明的高分子量化合物溶解于苯、甲苯、二甲苯以及苯甲醚等芳香族类有机溶剂而配制涂布液,将该涂布液涂布在预定的基材上,加热干燥,由此可以形成空穴注入性、空穴传输性以及电子阻挡性等特性优异的薄膜。另外,所形成的薄膜的耐热性也良好,进一步与其它层的密接性也良好。
例如,所述高分子量化合物可以用作有机EL元件的空穴注入层和/或空穴传输层的构成材料。通过这种高分子量化合物形成的空穴注入层或者空穴传输层,与通过现有的材料形成的相比,可以实现如下优点:空穴的注入性高,迁移率大,电子阻挡性高,可以封闭在发光层内生成的激子,进一步提高空穴和电子再复合的概率,可以获得高发光效率的同时,降低驱动电压而提高有机EL元件的耐久性。
另外,具有如上所述的电特性的本发明的高分子量化合物,与现有的材料相比,更宽带隙,对激子的封闭有效,因此显然也可以适宜用于电子阻挡层、发光层。
<有机EL元件>
具备使用上述的本发明的高分子量化合物形成的有机层的有机EL元件,例如,具有图7所示的结构。即,在玻璃基板1(透明树脂基板等,只要是透明基板即可)之上,设置有透明阳极2、空穴注入层3、空穴传输层4、发光层5、电子传输层6以及阴极7。
适用本发明的高分子量化合物的有机EL元件不限于所述的层结构,可以在发光层5和电子传输层6之间设置空穴阻挡层,另外,如图8所示的结构,可以在空穴传输层4和发光层5之间设置电子阻挡层等。进一步,也可以在阴极7和电子传输层6之间设置电子注入层。进一步,也可以省略几个层。例如,也可以制成在基板1上设置阳极2、空穴传输层4、发光层5、电子传输层6以及阴极7的简易的层结构。另外,也可以制成叠加具有相同的功能的层的2层结构。
本发明的高分子量化合物利用其空穴注入性、空穴传输性等特性,适宜用作设置在所述的阳极2和阴极7之间的有机层(例如,空穴注入层3、空穴传输层4、发光层5以及电子阻挡层)的形成材料。
在所述的有机EL元件中,透明阳极2可以由其本身公知的电极材料形成,通过将ITO、金之类功函数大的电极材料蒸镀在基板1(玻璃基板等透明基板)之上来形成。
另外,设置在透明阳极2上的空穴注入层3可以使用将本发明的高分子量化合物溶解于例如甲苯、二甲苯、苯甲醚等芳香族类有机溶剂的涂布液来形成。例如,将该涂布液通过旋涂、喷墨等涂布在透明阳极2上,由此可以形成空穴注入层3。
另外,在具备使用本发明的高分子量化合物形成的有机层的有机EL元件中,所述的空穴注入层3也可以不使用本发明的高分子量化合物,而是使用现有公知的材料来形成,例如,使用以下的材料来形成。
以铜酞菁为代表的卟啉化合物;
星爆型三苯胺衍生物;
具有通过单键或不含杂原子的2价基团连接的结构的芳基胺(例如,三苯胺三聚物以及四聚物);
六氰基氮杂苯并菲之类受体性杂环化合物;
涂布型高分子材料,例如聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)(PEDOT)、聚(苯乙烯磺酸酯)(PSS)等。
使用这种材料的层(薄膜)的形成可以通过蒸镀法、基于旋涂以及喷墨等的涂布法进行成膜。这些对于其它层也相同,根据膜形成材料的种类,通过蒸镀法或涂布法进行成膜。
设置在所述的空穴注入层3之上的空穴传输层4也可以与空穴注入层3相同地,使用本发明的高分子量化合物通过基于旋涂、喷墨等的涂布法来形成。
另外,在具备使用本发明的高分子量化合物形成的有机层的有机EL元件中,也可以使用现有公知的空穴传输材料形成空穴传输层4。作为这种空穴传输材料的代表性物质如下。
联苯胺衍生物,例如,
N,N’-二苯基-N,N’-二(间甲苯基)联苯胺(以下,简称为TPD);
N,N’-二苯基-N,N’-二(α-萘基)联苯胺(以下,简称为NPD);
N,N,N’,N’-四联苯基联苯胺;
胺类衍生物,例如,
1,1-双[4-(二-4-甲苯基氨基)苯基]环己烷(以下,简称为TAPC);
各种三苯胺三聚物以及四聚物;
还用作空穴注入层用途的涂布型高分子材料。
上述的空穴传输层的化合物包含本发明的高分子量化合物,可以分别单独成膜,但是也可以混合两种以上来成膜。另外,也可以使用所述化合物的一种或多种形成多个层,将层叠有这种层的多层膜制成空穴传输层。
另外,在具备使用本发明的高分子量化合物形成的有机层的有机EL元件中,也可以制成兼有空穴注入层3和空穴传输层4的层,这种空穴注入、传输层可以使用PEDOT等高分子材料通过涂布法来形成。
此外,在空穴传输层4(空穴注入层3也相同)中,可以使用对于该层中通常使用的材料P掺杂了三溴苯基胺六氯锑或轴烯衍生物(例如,参照WO2014/009310)等而成的物质。另外,可以使用具有TPD基本骨架的高分子量化合物等形成空穴传输层4(或者空穴注入层3)。
进一步,电子阻挡层(如图8所示,可以设置在空穴传输层4和发光层5之间)也可以使用本发明的高分子量化合物通过基于旋涂、喷墨等的涂布来形成。
另外,在具备使用本发明的高分子量化合物形成的有机层的有机EL元件中,也可以使用具有电子阻挡作用的公知的电子阻挡性化合物例如咔唑衍生物、具有三苯基甲硅烷基且具有三芳基胺结构的化合物等形成电子阻挡层。咔唑衍生物以及具有三芳基胺结构的化合物的具体例如下。
咔唑衍生物的例
4,4’,4”-三(N-咔唑基)三苯胺(以下,简称为TCTA);
9,9-双[4-(咔唑-9-基)苯基]芴;
1,3-双(咔唑-9-基)苯(以下,简称为mCP);
2,2-双(4-咔唑-9-基苯基)金刚烷(以下,简称为Ad-Cz);
具有三芳基胺结构的化合物的例
9-[4-(咔唑-9-基)苯基]-9-[4-(三苯基甲硅烷基)苯基]-9H-芴。
电子阻挡层也包含本发明的高分子量化合物,可以分别单独成膜,但是也可以混合两种以上来成膜。另外,也可以使用所述化合物的一种或多种形成多个层,将层叠有这种层的多层膜制成电子阻挡层。
在具备使用本发明的高分子量化合物形成的有机层的有机EL元件中,发光层可以使用以Alq
另外,发光层也可以由主材料和掺杂剂材料构成。作为此时的主材料,除了所述的发光材料之外,可以使用噻唑衍生物、苯并咪唑衍生物以及聚二烷基芴衍生物等,进一步,也可以使用上述的本发明的高分子量化合物。作为掺杂剂材料,可以使用喹吖啶酮、香豆素、红荧烯、苝以及它们的衍生物;苯并吡喃衍生物;罗丹明衍生物;氨基苯乙烯衍生物等。
这种发光层5也可以制成使用各发光材料的一种或两种以上的单层构成,也可以制成层叠多个层的多层结构。
进一步,也可以使用磷光发光材料作为发光材料形成发光层5。作为磷光发光材料,可以使用铱以及铂等金属络合物的磷光发光体。例如,可以使用Ir(ppy)
此外,为了避免浓度猝灭,磷光性发光材料向主材料的掺杂优选相对于发光层整体在1~30重量百分比的范围内通过共蒸镀进行。
另外,作为发光材料,也可以使用PIC-TRZ、CC2TA、PXZ-TRZ以及4CzIPN等CDCB衍生物等放射延迟荧光的材料。(参照Appl.Phys.L et.,98,083302(2011))。
本发明的高分子量化合物可以通过负载称为掺杂剂的荧光发光体、磷光发光体或放射延迟荧光的材料而形成发光层5来实现驱动电压降低、发光效率改善的有机EL元件。
在具备使用本发明的高分子量化合物形成的有机层的有机EL元件中,作为空穴注入、传输性主材料,可以使用本发明的高分子量化合物。除此之外,也可以使用4,4’-二(N-咔唑基)联苯(以下,简称为CBP)、TCTA以及mCP等咔唑衍生物等。
另外,在具备使用本发明的高分子量化合物形成的有机层的有机EL元件中,作为电子传输性主材料,可以使用p-双(三苯基甲硅烷基)苯(以下,简称为UGH2)以及2,2’,2”-(1,3,5-亚苯基)-三(1-苯基-1H-苯并咪唑)(以下,简称为TPBI)等。
在具备使用本发明的高分子量化合物形成的有机层的有机EL元件中,作为设置在发光层5和电子传输层6之间的空穴阻挡层(图中未示出),可以使用其本身公知的具有空穴阻挡作用的化合物。作为这种具有空穴阻挡作用的公知化合物的例,可以举出以下物质。
浴铜灵(以下,简称为BCP)等菲咯啉衍生物;
双(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-苯基苯酚铝(Ⅲ)(以下,简称为BAlq)等羟基喹啉衍生物的金属络合物;
各种稀土类络合物;
三唑衍生物;
三嗪衍生物;
噁二唑衍生物。
这些材料也可以用于下面所述的电子传输层6的形成,进一步,也可以用作空穴阻挡层兼电子传输层6。
这种空穴阻挡层也可以制成单层或者多层的叠层结构,各层使用具有上述的空穴阻挡作用的化合物的一种或两种以上来成膜。
在具备使用本发明的高分子量化合物形成的有机层的有机EL元件中,电子传输层6可以使用其本身公知的电子传输性化合物例如以Alq
该电子传输层6也可以制成单层或多层的叠层结构,各层使用上述的电子传输性化合物的一种或两种以上来成膜。
进一步,在具备使用本发明的高分子量化合物形成的有机层的有机EL元件中,根据需要设置的电子注入层(图中未示出)也可以使用其本身公知的物质例如氟化锂以及氟化铯等碱金属盐、氟化镁等碱土金属盐、氧化铝等金属氧化物以及喹啉锂等有机金属络合物等来形成。
作为具备使用本发明的高分子量化合物形成的有机层的有机EL元件的阴极7,铝之类功函数低的电极材料以及镁银合金、镁铟合金或铝镁合金之类功函数更低的合金用作电极材料。
如上所述,通过使用本发明的高分子量化合物形成空穴注入层3、空穴传输层4、发光层5以及电子阻挡层的至少任一层来得到发光效率以及功率效率高、实用驱动电压低、发光起始电压也低、具有极优异的耐久性的有机EL元件。尤其,该有机EL元件具有高的发光效率的同时,驱动电压降低,电流耐性得到改善,从而最大发光亮度得到提高。
实施例
以下,通过下面的实验例说明本发明。
此外,在下面的说明中,本发明的高分子量化合物所具有的由通式(1)表示的结构单元以“结构单元A”表示,由通式(2)表示的连接结构单元以“结构单元B”表示,热交联性结构单元以“结构单元C”表示。
另外,所合成的化合物的提纯通过基于柱层析的提纯以及基于溶剂的晶析法进行。化合物的鉴定通过NMR分析进行。
为了制造本发明的高分子量化合物,合成以下的中间体1~10。其中,中间体1与“结构单元A”相对应,中间体4、5、6、10与“结构单元C”相对应。此外,中间体2、3是用于合成中间体4的中间体,中间体7、8、9是用于合成中间体10的中间体。
<中间体1的合成>
[化25]
将下述的成分加入到经氮置换的反应容器中,通入氮气30分钟。
N,N-双(4-溴苯基)-9,9-二-正辛基-9H-芴-2-胺:16.7g
联硼酸频那醇酯:11.9g
醋酸钾:5.7g
1,4-二恶烷:170ml
接着,加入{1,1’-双(二苯基膦基)二茂铁}钯(Ⅱ)二氯化物的二氯甲烷加成物0.19g并加热,在100℃下拌搅7小时。冷却至室温之后,加入水和甲苯,通过进行分液操作来收集有机层。将该有机层用无水硫酸镁进行脱水之后,在减压下进行浓缩来得到粗制品。将粗制品通过柱层析(乙酸乙酯:正己烷=1:20(v/v))进行提纯,由此得到中间体1的白色粉体7.6g(收率40%)。
<中间体2的合成>
[化26]
将下述的成分加入到经氮置换的反应容器中,通入氮气30分钟。
4-溴苯并环丁烯:5g
3-氨基苯硼酸一水合物:3.7g
2M-碳酸钾水溶液:22ml
甲苯:72ml、乙醇;18ml
接着,加入四(三苯基膦)钯(0)35mg并加热,在回流下搅拌3小时。冷却至室温之后,加入水和甲苯,通过进行分液操作来得到有机层。将该有机层用无水硫酸钠进行脱水之后,在减压下进行浓缩来得到粗制品。将粗制品通过柱层析(乙酸乙酯:正己烷=1:5(v/v))进行提纯,由此得到中间体2的白色粉末4.1g(收率74%)。
<中间体3的合成>
[化27]
将下述的成分加入到经氮置换的反应容器中,通入氮气30分钟。
中间体2:4g
1-溴-4-碘苯:17.4g
叔丁醇钠:5.9g
二甲苯:30ml
乙醇;18ml
接着,加入碘化铜(Ⅰ):390mg、N,N’-二甲基乙二胺:360mg并加热,在120℃下搅拌21小时。冷却至室温之后,加入甲苯,进行过滤。在减压下浓缩滤液,由此得到粗制品。将粗制品通过柱层析(甲苯:正己烷=1:3(v/v))进行提纯。将所得固体用甲苯:己烷=1:3进行重结晶,由此得到中间体3的白色粉末5.8g(收率56%)。
<中间体4的合成>
[化28]
将下述的成分加入到经氮置换的反应容器中,通入氮气30分钟。
中间体3:5.5g
联硼酸频那醇酯:6.1g
醋酸钾:3.2g
1,4-二恶烷:40ml
接着,加入{1,1’-双(二苯基膦基)二茂铁}钯(Ⅱ)二氯化物的二氯甲烷加成物89mg并加热,在90℃下搅拌7小时。冷却至室温之后,加入城市用水和甲苯,通过进行分液操作来得到有机层。将该有机层用无水硫酸钠进行脱水之后,在减压下进行浓缩来得到粗制品。将粗制品用乙酸乙酯进行重结晶3次,由此得到中间体4的白色粉体3.8g(收率58%)。
<中间体5的合成>
[化29]
将下述的成分加入到经氮置换的反应容器中,通入氮气30分钟。
3,6-二溴-9-(3-(苯并环丁烯-4-基)苯基)咔唑:5.3g
联硼酸频那醇酯:5.8g
醋酸钾:3.1g
1,4-二恶烷:230ml
接着,加入{1,1’-双(二苯基膦基)二茂铁}钯(Ⅱ)二氯化物的二氯甲烷加成物53mg并加热,在90℃下搅拌7小时。冷却至室温之后,加入城市用水和甲苯,通过进行分液操作来得到有机层。将该有机层用无水硫酸钠进行脱水之后,在减压下进行浓缩来得到粗制品。将粗制品用甲苯/甲醇=1/2进行重结晶,由此得到中间体5的白色针状结晶4.4g(收率70%)。
<中间体6的合成>
[化30]
将下述的成分加入到经氮置换的反应容器中,通入氮气30分钟。
N,N-双(4-溴苯基)-N-(4’-(苯并环丁烯-4-基)-4-联苯基)胺:3.5g联硼酸频那醇酯:3.3g
醋酸钾:1.8g
1,4-二恶烷:130ml
接着,加入{1,1’-双(二苯基膦基)二茂铁}钯(Ⅱ)二氯化物的二氯甲烷加成物49mg并加热,在90℃下搅拌7小时。冷却至室温之后,加入城市用水和甲苯,通过进行分液操作来得到有机层。将该有机层用无水硫酸钠进行脱水之后,在减压下进行浓缩来得到粗制品。将粗制品通过柱层析(三氯甲烷:正己烷=1:8(v/v))进行提纯,由此得到中间体6的白色粉末0.6g(收率18%)。
<中间体7的合成>
[化31]
将下述的成分加入到经氮置换的反应容器中,通入氮气30分钟。
2-溴-7-碘-9,9-二辛基-9H-芴:12.0g
2-(双环[4.2.0]辛-1,3,5-三烯-3-基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷:4.6g
碳酸钾:3.6g
水:13ml、甲苯:40ml、乙醇:10ml
接着,加入四(三苯基膦)钯(0)0.2g并加热,在75℃下搅拌11小时。冷却至室温之后,加入甲苯,通过进行分液操作来得到有机层。将该有机层用无水硫酸钠进行脱水之后,在减压下进行浓缩来得到粗制品。将粗制品通过柱层析(正己烷)进行提纯,由此得到中间体7的无色透明油7.9g(收率69%)。
<中间体8的合成>
[化32]
将下述的成分加入到经氮置换的反应容器中。
二苯基胺:2.3g
中间体7:7.8g
叔丁醇钠:1.7g
醋酸钯(Ⅱ):61mg
三叔丁基膦:0.2g
甲苯:50ml
加热反应容器,在90℃下搅拌4小时。冷却至室温之后,通过过滤去除不溶物,在减压下浓缩滤液,由此得到粗制品。将粗制品通过柱层析(正己烷)进行提纯,由此得到中间体8的无色透明油7.7g(收率86%)。
<中间体9的合成>
[化33]
将下述的成分加入到经氮置换的反应容器中。
中间体8:7.6g
四氢呋喃:40ml
在中间体8溶解时,加入N-溴代琥珀酰亚胺:4.1g,在室温下搅拌6小时。加入水和甲苯,通过进行分液操作来得到有机层。将该有机层用无水硫酸钠进行脱水之后,在减压下进行浓缩,由此得到中间体9的淡黄色油9.6g(收率102%)。
<中间体10的合成>
[化34]
将下述的成分加入到经氮置换的反应容器中,通入氮气30分钟。
中间体9:9.6g
联硼酸频那醇酯:6.3g
醋酸钾:3.5g
1,4-二恶烷:50ml
接着,加入{1,1’-双(二苯基膦基)二茂铁}钯(Ⅱ)二氯化物的二氯甲烷加成物0.2g并加热,在98℃下搅拌10.5小时。冷却至室温之后,加入饱和食盐水和甲苯,通过进行分液操作来得到有机层。将该有机层用无水硫酸钠进行脱水之后,在减压下进行浓缩来得到粗制品。将粗制品用乙酸乙酯/甲醇=2/1进行晶析,由此得到中间体10的白色粉体3.6g(收率34%)。
<中间体11的合成>
[化35]
将下述的成分加入到经氮置换的反应容器中,通入氮气30分钟。
3,6-二溴-9-(苯并环丁烯-4-基)咔唑:19.6g
联硼酸频那醇酯:24.5g
醋酸钾:13.5g
1,4-二恶烷:120ml
接着,加入{1,1’-双(二苯基膦基)二茂铁}钯(Ⅱ)二氯化物的二氯甲烷加成物0.4g并加热,在97℃下搅拌5小时。冷却至室温之后,加入城市用水和甲苯,通过进行分液操作来得到有机层。将该有机层用无水硫酸钠进行脱水之后,在减压下进行浓缩来得到粗制品。将粗制品用甲苯/甲醇=1/5进行晶析,由此得到中间体11的白色结晶14.5g(收率61%)。
<中间体12的合成>
[化36]
将下述的成分加入到经氮置换的反应容器中,通入氮气30分钟。
双(p-溴苯基)[p-(2-萘基)苯基]胺:7.3g
联硼酸频那醇酯:7.4g
醋酸钾:4.1g
1,4-二恶烷:50ml
接着,加入{1,1’-双(二苯基膦基)二茂铁}钯(Ⅱ)二氯化物的二氯甲烷加成物0.11g并加热,在100℃下搅拌11小时。冷却至室温之后,加入甲醇并搅拌1小时,进行过滤。将所得固体溶解于三氯甲烷,加入硅胶40g进行吸附提纯,在减压下进行浓缩来得到粗制品。将粗制品通过三氯甲烷/甲醇=1/6进行重结晶,由此得到中间体12的白色粉体3.9g(收率45%)。
<实施例1>
高分子量化合物A的合成:
将下述的成分加入到经氮置换的反应容器中,通入氮气30分钟。
中间体1:5.6g
1,3-二溴苯:1.8g
中间体4:0.5g
磷酸三钾:6.9g
甲苯:9ml、水:5ml、1,4-二恶烷:27ml
接着,加入醋酸钯(Ⅱ)1.4mg以及三邻甲苯基膦12mg并加热,在88℃下搅拌8小时。其后,加入苯硼酸17mg并搅拌1小时,接着加入溴苯242mg并搅拌1小时。加入甲苯50ml、5wt%N,N-二乙基二硫代氨基甲酸钠水溶液50ml并加热,在回流下搅拌2小时。冷却至室温之后,通过进行分液操作来收集有机层,用饱和食盐水清洗3次。将有机层用无水硫酸钠进行脱水之后,在减压下进行浓缩,由此得到粗聚合物。将粗聚合物溶解于甲苯,加入硅胶进行吸附提纯,进行过滤来去除硅胶。在减压下浓缩所得滤液,干固物中加入甲苯100ml来使其溶解,滴加到正己烷300ml中,过滤取得所得沉淀物。重复该操作3次,使其干燥,由此得到3.3g的高分子量化合物A(收率69%)。
高分子量化合物A的通过GPC测定的平均分子量以及分散度如下。
数均分子量Mn(聚苯乙烯换算):76,000
重均分子量Mw(聚苯乙烯换算):175,000
分散度(Mw/Mn):2.3
另外,对高分子量化合物A进行NMR测定。将
[化37]
由所述化学组成可以理解,该高分子量化合物A包含45摩尔%的结构单元A,并包含50摩尔%的结构单元B,并包含5摩尔%的结构单元C。
<实施例2>
高分子量化合物B的合成:
将下述的成分加入到经氮置换的反应容器中,通入氮气30分钟。
中间体1:5.6g
1,3-二溴苯:1.8g
中间体5:0.5g
磷酸三钾:6.8g
甲苯:9ml、水:5ml、1,4-二恶烷:27ml
接着,加入醋酸钯(Ⅱ)1.4mg以及三邻甲苯基膦12mg并加热,在88℃下搅拌12小时。其后,加入苯硼酸17mg并搅拌1小时,接着加入溴苯242mg并搅拌1小时。加入甲苯50ml、5wt%N,N-二乙基二硫代氨基甲酸钠水溶液50ml并加热,在回流下搅拌2小时。冷却至室温之后,通过进行分液操作来收集有机层,用饱和食盐水清洗3次。将有机层用无水硫酸钠进行脱水之后,在减压下进行浓缩,由此得到粗聚合物。将粗聚合物溶解于甲苯,加入硅胶进行吸附提纯,进行过滤来去除硅胶。在减压下浓缩所得滤液,干固物中加入甲苯100ml来使其溶解,滴加到正己烷300ml中,过滤取得所得沉淀物。重复该操作3次,使其干燥,由此得到3.4g的高分子量化合物B(收率71%)。
高分子量化合物B的通过GPC测定的平均分子量以及分散度如下。
数均分子量Mn(聚苯乙烯换算):40,000
重均分子量Mw(聚苯乙烯换算):65,000
分散度(Mw/Mn):1.6
另外,对高分子量化合物B进行NMR测定。将
[化38]
由所述化学组成可以理解,该高分子量化合物B包含45摩尔%的结构单元A,并包含50摩尔%的结构单元B,并包含5摩尔%的结构单元C。
<实施例3>
高分子量化合物C的合成:
将下述的成分加入到经氮置换的反应容器中,通入氮气30分钟。
中间体1:5.6g
1,3-二溴苯:1.8g
中间体6:0.5g
磷酸三钾:6.8g
甲苯:9ml、水:5ml、1,4-二恶烷:27ml
接着,加入醋酸钯(Ⅱ)1.4mg以及三邻甲苯基膦12mg并加热,在88℃下搅拌12小时。其后,加入苯硼酸17mg并搅拌1小时,接着加入溴苯242mg并搅拌1小时。加入甲苯50ml、5wt%N,N-二乙基二硫代氨基甲酸钠水溶液50ml并加热,在回流下搅拌2小时。冷却至室温之后,通过进行分液操作来收集有机层,用饱和食盐水清洗3次。将有机层用无水硫酸钠进行脱水之后,在减压下进行浓缩,由此得到粗聚合物。将粗聚合物溶解于甲苯,加入硅胶进行吸附提纯,进行过滤来去除硅胶。在减压下浓缩所得滤液,干固物中加入甲苯100ml来使其溶解,滴加到正己烷300ml中,过滤取得所得沉淀物。重复该操作3次,使其干燥,由此得到3.4g的高分子量化合物C(收率65%)。
高分子量化合物B的通过GPC测定的平均分子量以及分散度如下。
数均分子量Mn(聚苯乙烯换算):44,000
重均分子量Mw(聚苯乙烯换算):80,000
分散度(Mw/Mn):1.8
另外,对高分子量化合物C进行NMR测定。将
[化39]
由所述化学组成可以理解,该高分子量化合物C包含45摩尔%的结构单元A,并包含50摩尔%的结构单元B,并包含5摩尔%的结构单元C。
<实施例4>
高分子量化合物D的合成:
将下述的成分加入到经氮置换的反应容器中,通入氮气30分钟。
中间体1:5.4g
1,3-二溴苯:1.7g
中间体10:0.7g
磷酸三钾:7.4g
甲苯:9ml、水:5ml、1,4-二恶烷:27ml
接着,加入醋酸钯(Ⅱ)1.5mg以及三邻甲苯基膦12mg并加热,在86℃下搅拌9.5小时。其后,加入苯硼酸19mg并搅拌1小时,接着加入溴苯262mg并搅拌1小时。加入甲苯50ml、5wt%N,N-二乙基二硫代氨基甲酸钠水溶液50ml并加热,在回流下搅拌2小时。冷却至室温之后,通过进行分液操作来收集有机层,用饱和食盐水清洗3次。将有机层用无水硫酸钠进行脱水之后,在减压下进行浓缩,由此得到粗聚合物。将粗聚合物溶解于甲苯,加入硅胶进行吸附提纯,进行过滤来去除硅胶。在减压下浓缩所得滤液,干固物中加入甲苯100ml来使其溶解,滴加到正己烷300ml中,过滤取得所得沉淀物。重复该操作3次,使其干燥,由此得到3.3g的高分子量化合物D(收率63%)。
高分子量化合物D的通过GPC测定的平均分子量以及分散度如下。
数均分子量Mn(聚苯乙烯换算):78,000
重均分子量Mw(聚苯乙烯换算):124,000
分散度(Mw/Mn):1.6
另外,对高分子量化合物D进行NMR测定。将
[化40]
由所述化学组成可以理解,该高分子量化合物D包含45摩尔%的结构单元A,并包含50摩尔%的结构单元B,并包含5摩尔%的结构单元C。
<实施例5>
高分子量化合物E的合成:
将下述的成分加入到经氮置换的反应容器中,通入氮气30分钟。
中间体1:5.4g
1,3-二溴苯:1.8g
中间体10:0.4g
中间体11:0.2g
磷酸三钾:7.4g
甲苯:9ml、水:5ml、1,4-二恶烷:27ml
接着,加入醋酸钯(Ⅱ)1.5mg以及三邻甲苯基膦12.4mg并加热,在86℃下搅拌9小时。其后,加入苯硼酸19mg并搅拌1小时,接着加入溴苯262mg并搅拌1小时。加入甲苯50ml、5wt%N,N-二乙基二硫代氨基甲酸钠水溶液50ml并加热,在回流下搅拌2小时。冷却至室温之后,通过进行分液操作来收集有机层,用饱和食盐水清洗3次。将有机层用无水硫酸钠进行脱水之后,在减压下进行浓缩,由此得到粗聚合物。将粗聚合物溶解于甲苯,加入硅胶进行吸附提纯,进行过滤来去除硅胶。在减压下浓缩所得滤液,干固物中加入甲苯100ml来使其溶解,滴加到正己烷200ml中,过滤取得所得沉淀物。重复该操作3次,使其干燥,由此得到2.9g的高分子量化合物E(收率57%)。
高分子量化合物E的通过GPC测定的平均分子量以及分散度如下。
数均分子量Mn(聚苯乙烯换算):91,000
重均分子量Mw(聚苯乙烯换算):155,000
分散度(Mw/Mn):1.7
另外,对高分子量化合物E进行NMR测定。将
[化41]
由所述化学组成可以理解,该高分子量化合物E包含44摩尔%的结构单元A,并包含50摩尔%的结构单元B,并作为结构单元C包含3摩尔%的由通式(4-45)表示的结构单元,并包含3摩尔%的由通式(5-7)表示的结构单元。
<实施例6>
高分子量化合物F的合成:
将下述的成分加入到经氮置换的反应容器中,通入氮气30分钟。
中间体1:5.4g
1,3-二溴苯:1.7g
中间体10:0.3g
中间体11:0.2g
磷酸三钾:7.4g
甲苯:9ml、水:5ml、1,4-二恶烷:27ml
接着,加入醋酸钯(Ⅱ)1.5mg以及三邻甲苯基膦12.4mg并加热,在86℃下搅拌10小时。其后,加入苯硼酸19mg并搅拌1小时,接着加入溴苯262mg并搅拌1小时。加入甲苯50ml、5wt%N,N-二乙基二硫代氨基甲酸钠水溶液50ml并加热,在回流下搅拌2小时。冷却至室温之后,通过进行分液操作来收集有机层,用饱和食盐水清洗3次。将有机层用无水硫酸钠进行脱水之后,在减压下进行浓缩,由此得到粗聚合物。将粗聚合物溶解于甲苯,加入硅胶进行吸附提纯,进行过滤来去除硅胶。在减压下浓缩所得滤液,干固物中加入甲苯100ml来使其溶解,滴加到正己烷200ml中,过滤取得所得沉淀物。重复该操作3次,使其干燥,由此得到3.3g的高分子量化合物F(收率67%)。
高分子量化合物F的通过GPC测定的平均分子量以及分散度如下。
数均分子量Mn(聚苯乙烯换算):63,000
重均分子量Mw(聚苯乙烯换算):101,000
分散度(Mw/Mn):1.6
另外,对高分子量化合物F进行NMR测定。将
[化42]
由所述化学组成可以理解,该高分子量化合物F包含45摩尔%的结构单元A,并包含50摩尔%的结构单元B,并作为结构单元C包含2摩尔%的由通式(4-45)表示的结构单元,并包含3摩尔%的由通式(5-7)表示的结构单元。
<实施例7>
高分子量化合物G的合成:
将下述的成分加入到经氮置换的反应容器中,通入氮气30分钟。
中间体1:3.8g
9-(3,5-二溴苯基)咔唑:3.1g
中间体5:0.5g
中间体12:1.4g
磷酸三钾:6.9g
甲苯:9ml、水:5ml、1,4-二恶烷:27ml
接着,加入醋酸钯(Ⅱ)1.4mg以及三邻甲苯基膦11mg并加热,在86℃下搅拌12小时。然后,加入苯硼酸188mg并搅拌2小时,接着加入溴苯2.4g并搅拌2小时。加入甲苯50ml、5wt%N,N-二乙基二硫代氨基甲酸钠水溶液50ml并加热,回流2小时。冷却至室温之后,将有机层用饱和食盐水清洗3次。将所得有机层用无水硫酸钠进行脱水之后,在减压下进行浓缩,由此得到粗聚合物。将粗聚合物溶解于甲苯,加入硅胶进行吸附提纯,进行过滤来去除硅胶。在减压下浓缩所得滤液,干固物中加入甲苯100ml来使其溶解,滴加到正己烷300ml中,过滤取得所得沉淀物。重复该操作3次,使其干燥,由此得到2.6g的高分子量化合物G(收率46%)。
高分子量化合物G的通过GPC测定的平均分子量以及分散度如下。
数均分子量Mn(聚苯乙烯换算):67,000
重均分子量Mw(聚苯乙烯换算):97,000
分散度(Mw/Mn):1.4
另外,对高分子量化合物G进行NMR测定。将
[化43]
由所述化学组成可以理解,该高分子量化合物G包含30摩尔%的结构单元A,并包含50摩尔%的结构单元B,并包含5摩尔%的结构单元C。
<实施例8>
使用在实施例1~7中合成的高分子量化合物A~G,在ITO基板之上制备膜厚80nm的涂布膜,用电离电位测定装置(住友重机械工业株式会社制、PYS-202型)测定功函数。其结果如下。
高分子量化合物A:5.67eV
高分子量化合物B:5.62eV
高分子量化合物C:5.64eV
高分子量化合物D:5.66eV
高分子量化合物E:5.62eV
高分子量化合物F:5.62eV
高分子量化合物G:5.70eV
可知,本发明的高分子量化合物A~G与NPD、TPD等常规的空穴传输材料所具有的功函数5.4eV相比,表现出适宜的能级,具有良好的空穴传输能力。
<实施例9>
有机EL元件的制备和评价:
制备图7所示的层结构的有机EL元件来进行特性评价。
具体地,对成膜有膜厚50nm的ITO的玻璃基板1用有机溶剂清洗之后,通过UV/臭氧处理清洗ITO表面。以覆盖设置在该玻璃基板1中的透明阳极2(ITO)的方式,将PEDOT/PSS(Ossila制)通过旋涂法以50nm的厚度成膜,在热板上,在200℃下干燥10分钟,由此形成空穴注入层3。
将在实施例1中得到的高分子量化合物A以0.6wt%溶解于甲苯来配制涂布液。将通过上述方式形成有空穴注入层3的基板移至经干燥氮置换的手套箱内,在热板上,在230℃下干燥10分钟之后,在空穴注入层3之上,使用所述的涂布液通过旋涂形成25nm的厚度的涂布层,进一步,在热板上在220℃下干燥30分钟,由此形成空穴传输层4。
将通过上述方式形成有空穴传输层4的基板安装到真空蒸镀机内并减压至0.001Pa以下。在空穴传输层4之上,通过下述结构式的蓝色发光材料(EMD-1)和主材料(EMH-1)的二元蒸镀,形成膜厚34nm的发光层5。此外,在二元蒸镀中,将蒸镀速度比设为EMD-1:EMH-1=4:96。
[化44]
作为电子传输材料,准备下述结构式的化合物、ETM-1以及ETM-2。
[化45]
在上述形成的发光层5之上,使用所述的电子传输材料ETM-1以及ETM-2,通过二元蒸镀形成膜厚20nm的电子传输层6。此外,在二元蒸镀中,将蒸镀速度比设为ETM-1:ETM-2=50:50。
最后,以膜厚成为100nm的方式蒸镀铝来形成阴极7。
如上所述,将形成有透明阳极2、空穴注入层3、空穴传输层4、发光层5、电子传输层6以及阴极7的玻璃基板移动至经干燥氮置换的手套箱内,使用UV固化树脂贴合封装用其它玻璃基板,作为有机EL元件。
对于制备的有机EL元件,在大气中,在常温下进行特性测定。另外,测定对制备的有机EL元件施加直流电压时的发光特性。测定结果示于表1中た。
<实施例10>
代替高分子量化合物A,使用将在实施例2中得到的高分子量化合物B以0.6wt%溶解于甲苯而配制的涂布液形成空穴传输层4,除此之外,与实施例9完全相同地制备有机EL元件。对于制备的有机EL元件,与实施例9相同地评价各种特性,将其结果示于表1中。
<实施例11>
代替高分子量化合物A,使用将在实施例3中得到的高分子量化合物C以0.6wt%溶解于甲苯而配制的涂布液形成空穴传输层4,除此之外,与实施例9完全相同地制备有机EL元件。对于制备的有机EL元件,与实施例9相同地评价各种特性,将其结果示于表1中。
<实施例12>
代替高分子量化合物A,使用将在实施例4中得到的高分子量化合物D以0.6wt%溶解于甲苯而配制的涂布液形成空穴传输层4,除此之外,与实施例9完全相同地制备有机EL元件。对于制备的有机EL元件,与实施例9相同地评价各种特性,将其结果示于表1中。
<比较例1>
代替高分子量化合物A,使用将下述的TFB(空穴传输性聚合物)以0.6wt%溶解于甲苯而配制的涂布液形成空穴传输层4,除此之外,与实施例9完全相同地制备有机EL元件。
[化46]
TFB(空穴传输性聚合物)是聚[(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)-共-(4,4’-(N-(4-仲丁基苯基))二苯基胺](American Dye Source社制、空穴传输聚合物ADS259BE)。对于该比较例1的有机EL元件,与实施例9相同地评价各种特性,将其结果示于表1中。
此外,在各种特性评价中,电压、亮度、发光效率以及功率效率是流通电流密度为10mA/cm
[表1]
如表1所示,在实施例9~12中制作的有机EL元件的驱动电压是3.88V~3.91V,与比较例1的有机EL元件的驱动电压4.08V相比,为低电压。进一步,就流通电流密度为10mA/cm
<实施例13>
通过制备图8所示的层结构的有机EL元件来进行特性评价。
具体地,对成膜有膜厚50nm的ITO的玻璃基板8用有机溶剂清洗之后,通过UV/臭氧处理清洗ITO表面。以覆盖设置在该玻璃基板8中的透明阳极9(ITO)的方式,将PEDOT/PSS(Ossila制)通过旋涂法以50nm的厚度成膜,在热板上,在200℃下干燥10分钟,由此形成空穴注入层10。
将下述结构式的高分子量化合物HTM-1以0.4wt%溶解于甲苯而配制涂布液。将通过上述方式形成有空穴注入层10的基板移至经干燥氮置换的手套箱内,在热板上,在230℃下干燥10分钟之后,在空穴注入层10之上,使用所述的涂布液通过旋涂形成15nm的厚度的涂布层,进一步,在热板上,在220℃下干燥30分钟,由此形成空穴传输层11。
[化47]
将在实施例1中得到的高分子量化合物A以0.4wt%溶解于甲苯而配制涂布液。在空穴传输层11之上,使用所述的涂布液通过旋涂形成15nm的厚度的涂布层,进一步,在热板上,在220℃下干燥30分钟,由此形成电子阻挡层12。
将通过上述方式形成有电子阻挡层12的基板安装到真空蒸镀机内并减压至0.001Pa以下。在电子阻挡层12之上,通过蓝色发光材料(EMD-1)和主材料(EMH-1)的二元蒸镀,形成膜厚34nm的发光层13。此外,在二元蒸镀中,将蒸镀速度比设为EMD-1:EMH-1=4:96。
在上述形成的发光层13之上,使用电子传输材料ETM-1以及ETM-2,通过二元蒸镀形成膜厚20nm的电子传输层14。此外,在二元蒸镀中,将蒸镀速度比设为ETM-1:ETM-2=50:50。
最后,以膜厚成为100nm的方式蒸镀铝来形成阴极15。
如上所述,将形成有透明阳极9、空穴注入层10、空穴传输层11、电子阻挡层12、发光层13、电子传输层14以及阴极15的玻璃基板移动至经干燥氮置换的手套箱内,使用UV固化树脂贴合封装用其它玻璃基板,作为有机EL元件。
对于制备的有机EL元件,在大气中,在常温下进行特性测定。另外,测定对制备的有机EL元件施加直流电压时的发光特性。测定结果示于表2中。
<实施例14>
代替高分子量化合物A,使用将在实施例2中得到的高分子量化合物B以0.4wt%溶解于甲苯而配制的涂布液形成电子阻挡层12,除此之外,与实施例13完全相同地制备有机EL元件。对于制备的有机EL元件,与实施例13相同地评价各种特性,将其结果示于表2中。
<实施例15>
代替高分子量化合物A,使用将在实施例3中得到的高分子量化合物C以0.4wt%溶解于甲苯而配制的涂布液形成电子阻挡层12,除此之外,与实施例13完全相同地制备有机EL元件。对于制备的有机EL元件,与实施例13相同地评价各种特性,将其结果示于表2中。
<实施例16>
代替高分子量化合物A,使用将在实施例4中得到的高分子量化合物D以0.4wt%溶解于甲苯而配制的涂布液形成电子阻挡层12,除此之外,与实施例13完全相同地制备有机EL元件。对于制备的有机EL元件,与实施例13相同地评价各种特性,将其结果示于表2中。
<实施例17>
代替高分子量化合物A,使用将在实施例5中得到的高分子量化合物E以0.4wt%溶解于甲苯而配制的涂布液形成电子阻挡层12,除此之外,与实施例13完全相同地制备有机EL元件。对于制备的有机EL元件,与实施例13相同地评价各种特性,将其结果示于表2中。
<实施例18>
代替高分子量化合物A,使用将在实施例6中得到的高分子量化合物F以0.4wt%溶解于甲苯而配制的涂布液形成电子阻挡层12,除此之外,与实施例13完全相同地制备有机EL元件。对于制备的有机EL元件,与实施例13相同地评价各种特性,将其结果示于表2中。
<实施例19>
代替高分子量化合物A,使用将在实施例7中得到的高分子量化合物G以0.4wt%溶解于甲苯而配制的涂布液形成电子阻挡层12,除此之外,与实施例13完全相同地制备有机EL元件。对于制备的有机EL元件,与实施例13相同地评价各种特性,将其结果示于表2中。
<比较例2>
通过制备图7所示的层结构的有机EL元件来进行特性评价。
具体地,对成膜有膜厚50nm的ITO的玻璃基板1用有机溶剂清洗之后,通过UV/臭氧处理清洗ITO表面。以覆盖设置在该玻璃基板1中的透明阳极2(ITO)的方式,将PEDOT/PSS(Ossila制)通过旋涂法以50nm的厚度成膜,在热板上,在200℃下干燥10分钟,由此形成空穴注入层3。
将高分子量化合物HTM-1以0.6wt%溶解于甲苯而配制涂布液。将通过上述方式形成有空穴注入层3的基板移至经干燥氮置换的手套箱内,在空穴注入层3之上,使用所述的涂布液通过旋涂形成25nm的厚度的涂布层,进一步,在热板上,在220℃下干燥30分钟,由此形成空穴传输层4。
将通过上述方式形成有空穴传输层4的基板安装到真空蒸镀机内并减压至0.001Pa以下。在空穴传输层4之上,通过蓝色发光材料(EMD-1)和主材料(EMH-1)的二元蒸镀,形成膜厚34nm的发光层5。
此外,在二元蒸镀中,将蒸镀速度比设为EMD-1:EMH-1=4:96。
在上述形成的发光层5之上,使用电子传输材料ETM-1以及ETM-2,通过二元蒸镀形成膜厚20nm的电子传输层6。
此外,在二元蒸镀中,将蒸镀速度比设为ETM-1:ETM-2=50:50とした。
最后,以膜厚成为100nm的方式蒸镀铝来形成阴极7。
如上所述,将形成有透明阳极2、空穴注入层3、空穴传输层4、发光层5、电子传输层6以及阴极7的玻璃基板移动至经干燥氮置换的手套箱内,使用UV固化树脂贴合封装用其它玻璃基板,作为有机EL元件。
对于制备的有机EL元件,在大气中,在常温下进行特性测定。另外,测定对制备的有机EL元件施加直流电压时的发光特性。测定结果示于表2中。
此外,在各种特性评价中,电压、亮度、发光效率以及功率效率是流通电流密度为10mA/cm
[表2]
如表2所示,就流通电流密度为10mA/cm
如上所述,可知,具备使用本发明的高分子量化合物形成的有机层的有机EL元件与现有的有机EL元件相比,可以实现高发光效率、长寿命的有机EL元件。
本发明的高分子量化合物的空穴传输能力高、电子阻挡能力优异、热交联性良好,因此作为涂布型有机EL元件用化合物优异。通过使用该化合物制备涂布型有机EL元件,可以得到高的发光效率以及功率效率的同时,可以改善耐久性。由此,例如,可以扩展用于家用电器、照明等广泛的用途。
(附图标记说明)
1、8:玻璃基板
2、9:透明阳极
3、10:空穴注入层
4、11:空穴传输层
5、13:发光层
6、14:电子传输层
7、15:阴极
12:电子阻挡层
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