WO2020090294A1 - イオン性化合物、有機エレクトロニクス材料、インク組成物、及び有機エレクトロニクス素子 - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C211/00—Compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
- C07C211/62—Quaternary ammonium compounds
- C07C211/63—Quaternary ammonium compounds having quaternised nitrogen atoms bound to acyclic carbon atoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F5/00—Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table
- C07F5/02—Boron compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L79/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon only, not provided for in groups C08L61/00 - C08L77/00
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D11/00—Inks
- C09D11/52—Electrically conductive inks
Definitions
- Embodiments of the present invention relate to ionic compounds, organic electronic materials, ink compositions, and organic electronic devices.
- Organic electronics elements are elements that perform electrical operations using organic substances, and are expected to exhibit features such as energy saving, low cost, and flexibility, and they are attracting attention as a technology that replaces conventional inorganic semiconductors mainly composed of silicon. Has been done.
- organic electronic elements examples include organic electroluminescent elements (hereinafter, also referred to as organic EL elements), organic photoelectric conversion elements, organic transistors, and the like.
- organic EL elements are drawing attention as large-area solid-state light source applications as alternatives to incandescent lamps, gas-filled lamps, and the like. Further, it has been attracting attention as the most promising self-luminous display replacing the liquid crystal display (LCD) in the field of flat panel display (FPD), and is being commercialized.
- LCD liquid crystal display
- FPD flat panel display
- Patent Document 1 a hole-transporting polymer compound is mixed with tris (pentafluorophenyl) borane (PPB) as an electron-accepting compound by a wet film formation method to form holes. Forming an injection layer is disclosed.
- PPB tris (pentafluorophenyl) borane
- Patent Document 2 discloses, as a composition for a charge transport film, a composition comprising an ionic compound and a charge transporting compound.
- the organic EL element is roughly classified into a low molecular type organic EL element and a polymer type organic EL element, depending on the material used. Since the organic material of the polymer type organic EL element is composed of a polymer material, simple film formation by inkjet or the like is possible as compared with the low molecular type organic EL element which requires film formation in a vacuum system. , Is expected as an essential element for future large-screen organic EL displays.
- organic EL devices multiple layers of organic layers are used to improve luminous efficiency and device life.
- Patent Documents 3 and 4 In order to cope with this demand, in Patent Documents 3 and 4, a siloxane compound or a compound having a functional group such as an oxetane group or a vinyl group is used, and the solubility of the compound is changed by utilizing a polymerization reaction to form a thin film. A method of making it insoluble in a solvent is being studied.
- a suitable polymerization initiator that reacts or decomposes upon stimulation with light or heat to generate an acid, base or radical is usually added.
- Patent Document 5 discloses that an iodonium compound is used as the polymerization initiator to generate an acid by light.
- JP-A-2003-31365 JP, 2006-233162 A International Publication No. 2008/010487 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-196982 JP, 2007-302886, A
- a polymerization initiator having a thermal acid generation mechanism requires heating at about 180 ° C., for example, a polymerization failure may occur when a flexible substrate such as PET (polyethylene terephthalate) or polyimide is used. ..
- the present invention has been made in view of the above, and an embodiment of the present invention aims to provide an ionic compound having improved heat resistance. Another embodiment of the present invention aims to provide an organic electronic material, an ink composition, and an organic electronic element using the ionic compound.
- the embodiments of the present invention include the following, but the present invention is not limited to the embodiments listed below.
- a linking part having two or more cation moieties and two or more anion moieties in the molecule, and linking two of the cation moieties and anion moieties via a covalent bond through one or more carbon atoms.
- An ionic compound having one or more.
- R a , R b , R d , R e and R f each independently represent a hydrogen atom (H), an alkyl group or a benzyl group, and R c is an alkylene group, an alkenylene group or an alkynylene. Represents a group, and A represents an anion. n is an integer of 1 or more.
- Y 1 to Y 6 each independently represent a divalent linking group
- R 1 to R 16 each independently represent an electron-withdrawing monovalent group (R 2 and R 3 , at least two groups selected from R 4 to R 6, at least two groups selected from R 7 to R 10 , and at least two groups selected from R 11 to R 16 are Each may be bonded to each other).
- E 1 is an oxygen atom
- E 2 is a nitrogen atom
- E 3 is a carbon atom
- E 4 is a boron atom or a gallium atom
- E 5 is a phosphorus atom or an antimony atom.
- ⁇ 4> An organic electronic material containing the ionic compound according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3> and a charge transporting compound.
- ⁇ 5> The charge-transporting compound according to ⁇ 4>, wherein the charge-transporting compound contains at least one selected from the group consisting of a unit containing an aromatic amine structure, a unit containing a carbazole structure, and a unit containing a thiophene structure.
- Organic electronics materials wherein the charge-transporting compound contains at least one selected from the group consisting of a unit containing an aromatic amine structure, a unit containing a carbazole structure, and a unit containing a thiophene structure.
- ⁇ 14> The organic electronic element according to any one of ⁇ 11> to ⁇ 13>, wherein the substrate is a resin film.
- an ionic compound having improved heat resistance can be provided. Further, according to another embodiment of the present invention, it is possible to provide an organic electronic material, an ink composition and an organic electronic element using the ionic compound.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an organic EL element that is an embodiment of the present invention.
- the ionic compound of the embodiment has two or more cation moieties and anion moieties (hereinafter, the “cation moieties” and “anion moieties” may be collectively referred to as “charged moieties”) in the molecule. , And has at least one linking part (hereinafter, sometimes simply referred to as “linking part”) that links two of the cation part and the anion part using a covalent bond via one or more carbon atoms.
- linking part hereinafter, sometimes simply referred to as “linking part” that links two of the cation part and the anion part using a covalent bond via one or more carbon atoms.
- the linking part links two of the charged moieties using a covalent bond via one or more carbon atoms. Each of these two linked sites is preferably covalently bonded to a carbon atom of the linking moiety such that the linking moiety uses a covalent bond between the two moieties via one or more carbon atoms. Can be connected.
- the combination of charged moieties linked by a linking moiety through one or more carbon atoms using a covalent bond may be any of a cation moiety and a cation moiety, an anion moiety and an anion moiety, and a cation moiety and an anion moiety. Good. From the viewpoint of synthetic convenience, it is preferable to connect charges of the same kind. A combination of cation moieties and cation moieties is more preferred.
- the connecting part may contain at least one carbon atom, and may further contain, for example, boron, oxygen, nitrogen, silicon, phosphorus, sulfur or the like.
- the number of carbon atoms contained in the connecting portion is preferably 24 or less, more preferably 20 or less, further preferably 18 or less, and further preferably 15 or less.
- the number of carbon atoms contained in the connecting portion is more preferably 2 or more, further preferably 3 or more.
- the number of carbon atoms contained in the connecting portion is, for example, preferably 1 to 24, more preferably 2 to 20, further preferably 2 to 18, and further preferably 3 to 15.
- the connecting portion may be linear or may have a midway branched structure.
- the connecting part is preferably a divalent organic group, more preferably an alkylene group, an alkenylene group or an alkynylene group, and even more preferably an alkylene group.
- the connecting part is an alkylene group, an alkenylene group or an alkynylene group
- the number of carbon atoms of each of the alkylene group, the alkenylene group and the alkynylene group is preferably 24 or less, more preferably 20 or less, still more preferably 15 or less.
- the linking group is an alkylene group
- the alkylene group preferably has 2 or more carbon atoms, and more preferably 3 or more carbon atoms.
- the connecting part is preferably an alkylene group having 1 to 24 carbon atoms, an alkenylene group having 2 to 24 carbon atoms or an alkynylene group having 2 to 24 carbon atoms, and an alkylene group having 2 to 20 carbon atoms or an alkenylene group having 2 to 20 carbon atoms.
- an alkynylene group having 2 to 20 carbon atoms is more preferable, an alkylene group having 2 to 18 carbon atoms, an alkenylene group having 2 to 18 carbon atoms, or an alkynylene group having 2 to 18 carbon atoms is further preferable, and an alkylene group having 3 to 15 carbon atoms.
- a group, an alkenylene group having 3 to 15 carbon atoms or an alkynylene group having 3 to 15 carbon atoms is more preferable.
- the linking group is an alkylene group, an alkenylene group or an alkynylene group
- the alkylene group, alkenylene group and alkynylene group may be linear, branched or cyclic, and may have a substituent.
- the connecting portion is more preferably a straight chain alkylene group.
- the ionic compound may have only one connecting part, or may have two or more connecting parts.
- the number of connecting portions is preferably 20 or less, more preferably 10 or less, further preferably 5 or less, and further preferably 3 or less.
- the two or more connecting parts may be the same or different, but it is more preferable that they are the same.
- the cation moiety is not particularly limited, and examples thereof include iodonium, sulfonium, phosphonium, carbenium (trityl), anilinium, bismuthnium, ammonium, selenium, pyridinium, imidazolium, oxonium, quinolinium, pyrrolidinium, aminium, immonium, and tropylium.
- the ionic compound preferably comprises two or more cation moieties, but for example two or more of the cation moieties (eg all of the cation moieties) may be linked together by one or more linking moieties. At least one of the cation moieties may be linked to the anion moiety by the linking moiety, or none of the cation moieties may be included in the linking moiety.
- the ionic compound preferably contains any one kind of cations represented by the following formulas (15a) to (17a).
- R 11 to R 35 each independently represents an arbitrary organic group or a hydrogen atom. Two or more adjacent groups of R 11 to R 35 are bonded to each other. And A 1 represents an element belonging to Group 17 or Group 14 of the long periodic table, and A 2 belongs to Group 16 or Group 14 of the long periodic table. Represents an element, A 3 represents an element belonging to Group 15 of the long-periodic periodic table, and n is an integer of 1 or more.
- R 11 , R 13 , R 21 , R 22 , R 24 , R 31 , R 32 , R 33 , and R 35 in the formulas (15a) to (17a) are the viewpoints of the stability of the compound and the solubility in the solvent. From the above, it is preferable that each independently be an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group, which may be substituted.
- R 12 , R 23 , and R 34 in formulas (15a) to (17a) are each independently preferably a divalent organic group, and more preferably an optionally substituted alkylene group.
- a 1 in the formula (15a) is a bromine atom, an iodine atom or a carbon atom
- a 2 in the formula (16a) is an oxygen atom, a carbon atom or sulfur. It is preferably an atom or a selenium atom
- a 3 in the formula (17a) is preferably a nitrogen atom, a phosphorus atom, an arsenic atom or an antimony atom.
- the ionic compound of the present embodiment is more preferably iodonium, sulfonium, phosphonium, carbenium (trityl), anilinium, bismutonium, ammonium, selenium, pyridinium, imidazolium, oxonium, quinolinium, pyrrolidinium, aminium, immonium, tropylium. Including etc.
- sulfonium triphenylsulfonium, tri-p-tolylsulfonium, tri-o-tolylsulfonium, tris (4-methoxyphenyl) sulfonium, 1-naphthyldiphenylsulfonium, 2-naphthyldiphenylsulfonium, tris (4-fluoro) Phenyl) sulfonium, tri-1-naphthylsulfonium, tri-2-naphthylsulfonium, tris (4-hydroxyphenyl) sulfonium, 4- (phenylthio) phenyldiphenylsulfonium, 4- (p-tolylthio) phenyldi-p-tolylsulfonium, 4- (4-methoxyphenylthio) phenylbis (4-methoxyphenyl) sulfonium, 4- (phen
- Examples of the iodonium ion include diphenyliodonium, di-p-tolyliodonium, bis (4-dodecylphenyl) iodonium, bis (4-methoxyphenyl) iodonium, (4-octyloxyphenyl) phenyliodonium, and bis (4-decyloxyphenyl).
- Iodonium, 4- (2-hydroxytetradecyloxy) phenylphenyliodonium, 4-isopropylphenyl (p-tolyl) iodonium, isobutylphenyl (p-tolyl) iodonium and the like can be mentioned.
- selenium ion examples include triphenyl selenium, tri-p-tolyl selenium, tri-o-tolyl selenium, tris (4-methoxyphenyl) selenium, 1-naphthyldiphenyl selenium, tris (4-fluorophenyl) selenium, tri-1.
- Triarylselenium such as naphthylselenium, tri-2-naphthylselenium, tris (4-hydroxyphenyl) selenium, 4- (phenylthio) phenyldiphenylselenium, 4- (p-tolylthio) phenyldi-p-tolylselenium; diphenylphena Diarylselenium such as silselenium, diphenylbenzylselenium and diphenylmethylselenium; phenylmethylbenzylselenium, 4-hydroxyphenylmethylbenzylselenium, phenyl Monoarylselenium such as tylphenacylselenium, 4-hydroxyphenylmethylphenacylselenium, 4-methoxyphenylmethylphenacylselenium; dimethylphenacylselenium, phenacyltetrahydroselenophenium, dimethylbenzylselen
- ammonium ions include tetramethylammonium, ethyltrimethylammonium, diethyldimethylammonium, triethylmethylammonium, tetraethylammonium, trimethyl-n-propylammonium, trimethylisopropylammonium, trimethyl-n-butylammonium, trimethylisobutylammonium, trimethyl- Tetraalkylammonium such as t-butylammonium, trimethyl-n-hexylammonium, dimethyldi-n-propylammonium, dimethyldiisopropylammonium, dimethyl-n-propylisopropylammonium, methyltri-n-propylammonium, methyltriisopropylammonium; N, N-dimethylpyrrolidinium, N-ethyl -Pyrrolidinium such as N-methylpyrrolidinium and N, N-d
- Examples of the phosphonium ion include tetraphenylphosphonium, tetra-p-tolylphosphonium, tetrakis (2-methoxyphenyl) phosphonium, tetrakis (3-methoxyphenyl) phosphonium, tetrakis (4-methoxyphenyl) phosphonium, and the like; Triarylphosphonium such as triphenylbenzylphosphonium, triphenylphenacylphosphonium, triphenylmethylphosphonium, triphenylbutylphosphonium; triethylbenzylphosphonium, tributylbenzylphosphonium, tetraethylphosphonium, tetrabutylphosphonium, tetrahexylphosphonium, triethylphenacylphosphonium, Tetraalkyl such as tributylphenacylphosphonium Phosphonium, and the like.
- Examples of the oxonium ion include trimethyloxonium, triethyloxonium, tripropyloxonium, tributyloxonium, trihexyloxonium, triphenyloxonium, pyrilinium, chromenyllium, and xanthylium.
- Examples of the bismutonium ion include mesityl triphenylbismuthnium ion and the like.
- the ionic compound of the present embodiment preferably contains an ammonium cation represented by the following formula (1a) or the below-mentioned formula (2a).
- R 1 , R 2 , R 3 , R 5 , R 6 and R 7 each independently represent a monovalent organic group or a hydrogen atom.
- the monovalent organic group for example, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an arylalkyl group, a carbonyl group, a monovalent organic group containing an ether bond (for example, an ethylene glycol chain-containing 1 Valent organic groups) and the like. These groups may further have a substituent.
- At least two of R 1 , R 2 , R 3 , R 5 , R 6 and R 7 may be bonded to each other to form a ring.
- R 1 , R 2 , R 3 , R 5 , R 6 and R 7 may be the same or different from each other.
- R 4 represents a divalent organic group. Examples of the divalent organic group include an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, and the like. The alkylene group, alkenylene group and alkynylene group may further have a substituent.
- n is an integer of 1 or more. n is preferably 20 or less, more preferably 10 or less, still more preferably 5 or less, still more preferably 3 or less. n is, for example, preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10, further preferably 1 to 5, and further preferably 1 to 3.
- two or more R 4 s may be the same or different.
- two or more R 5's may be the same or different from each other.
- two or more R 6 may be the same or different.
- the organic group refers to an atomic group having at least one carbon atom.
- the aryl group refers to an atomic group obtained by removing one hydrogen atom from an aromatic hydrocarbon.
- the aromatic hydrocarbon include a monocycle, a condensed ring, and a polycycle in which two or more selected from an independent monocycle and a condensed ring are bonded via a single bond.
- the heteroaryl group is an atomic group obtained by removing one hydrogen atom from an aromatic heterocycle.
- the aromatic heterocycle include a monocycle, a condensed ring, and a polycycle in which two or more selected from an independent monocycle and a condensed ring are bonded via a single bond.
- R 1 to R 7 Specific examples of R 1 to R 7 will be described, but not limited to the following.
- the above-mentioned alkyl group may be linear, branched or cyclic, and may have a substituent.
- the carbon number of the alkyl group is preferably 1 or more, more preferably 2 or more.
- the carbon number of the alkyl group is preferably 24 or less, more preferably 18 or less, and further preferably 15 or less.
- the alkyl group has preferably 1 to 24 carbon atoms, more preferably 2 to 18 carbon atoms, and further preferably 2 to 15 carbon atoms.
- alkyl group examples include methyl group, ethyl group, propyl group, i-propyl group, butyl group, i-butyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, heptyl group, octyl group, 2-ethylhexyl group, nonyl group, decyl group, dodecyl group, tetradecyl group, octadecyl group, 3,7-dimethyloctyl group, lauryl group, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, perfluorobutyl group, perfluorohexyl group And a perfluorooctyl group.
- the alkenyl group may be linear, branched or cyclic, and may have a substituent.
- the carbon number of the alkenyl group is preferably 2 to 12, more preferably 2 to 6.
- Specific examples of the alkenyl group include a vinyl group, 1-propenyl group, 2-propenyl group, isopropenyl group, 1-butenyl group, 2-butenyl group, 3-butenyl group, 1-octenyl group, 1-decenyl group, Examples thereof include a 1-octadecenyl group.
- the alkynyl group may be linear, branched or cyclic, and may have a substituent.
- the carbon number of the alkynyl group is preferably 2-12, more preferably 2-6.
- Specific examples of the alkynyl group include an ethynyl group, 1-propynyl group, 2-propynyl group, 1-butynyl group, 2-butynyl group, 3-butynyl group, 1-octynyl group, 1-decynyl group, 1-octadecynyl group. Etc.
- the aryl group may have a substituent.
- the unsubstituted monovalent aryl group has preferably 6 to 60 carbon atoms, and more preferably 6 to 18 carbon atoms.
- a C1-C12 alkylphenyl group examples thereof include 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, 1-anthracenyl group, 2-anthracenyl group, 9-anthracenyl group, phenanthrene-yl group, pyren-yl group, perylene-yl group and pentafluorophenyl group.
- C1-C12 alkyl examples include methyl, ethyl, propyl, i-propyl, butyl, i-butyl, t-butyl, pentyl, hexyl, cyclohexyl, heptyl, octyl, 2-ethylhexyl, nonyl, decyl, 3, Examples include 7-dimethyloctyl, lauryl and the like.
- the above heteroaryl group may have a substituent.
- the unsubstituted monovalent heteroaryl group preferably has 4 to 60 carbon atoms, and more preferably 4 to 20 carbon atoms. Specific examples thereof include a thienyl group, a C1 to C12 alkylthienyl group, a pyrrolyl group, a furyl group, a pyridyl group, a C1 to C12 alkylpyridyl group, and the like.
- a thienyl group, a C1 to C12 alkylthienyl group, a pyridyl group, a C1 to A C12 alkylpyridyl group is preferred. Examples of C1-C12 alkyl are as described above.
- the arylalkyl group is a group in which at least one hydrogen atom of the alkyl group is substituted with an aryl group.
- the arylalkyl group may have a substituent.
- the unsubstituted monovalent arylalkyl group has preferably 7 to 19, more preferably 7 to 13 carbon atoms.
- the alkyl group is exemplified by the alkyl group, and the aryl group is exemplified by the aryl group. Specific examples thereof include a benzyl group, a phenethyl group, a naphthylmethyl group, a naphthylethyl group and a diphenylmethyl group.
- the alkylene group may be linear, branched or cyclic, and may have a substituent.
- the carbon number of the alkylene group is preferably 24 or less, more preferably 20 or less, still more preferably 15 or less.
- the carbon number of the alkylene group is more preferably 2 or more, further preferably 3 or more.
- the carbon number of the alkylene group is, for example, preferably 1 to 24, more preferably 2 to 20, more preferably 2 to 18, and further preferably 3 to 15.
- alkylene group examples include methylene group, ethylene group, propylene group, trimethylene group, n-butylene group, isobutylene group, pentylene group, hexylene group, heptylene group, octylene group, isooctylene group, nonylene group, decylene group, dodecylene group. Group, hexadecylene group, eicosylene group and the like.
- Specific examples of the alkylene group further include groups in which one hydrogen atom has been removed from the examples of the alkyl group.
- the alkenylene group may be linear, branched or cyclic and may have a substituent.
- the carbon number of the alkenylene group is preferably 24 or less, more preferably 20 or less, still more preferably 15 or less.
- the alkenylene group has preferably 2 to 24 carbon atoms, more preferably 2 to 20 carbon atoms, further preferably 2 to 18 carbon atoms, and further preferably 3 to 15 carbon atoms.
- Specific examples of the alkenylene group include vinylene group, propenylene group, butenylene group and the like.
- Specific examples of the alkenylene group further include groups in which one hydrogen atom has been removed from the examples given as examples of the alkenyl group.
- the alkynylene group may be linear, branched or cyclic, and may have a substituent.
- the carbon number of the alkynylene group is preferably 24 or less, more preferably 20 or less, still more preferably 15 or less.
- the alkynylene group has preferably 2 to 24 carbon atoms, more preferably 2 to 20 carbon atoms, further preferably 2 to 18 carbon atoms, and further preferably 3 to 15 carbon atoms.
- Specific examples of the alkynylene group include an ethynylene group and a propynylene group.
- Specific examples of the alkynylene group further include groups in which one hydrogen atom has been removed from the groups listed as examples of the alkynyl group.
- At least one of R 1 to R 3 and R 5 to R 7 is an organic group having 5 or more carbon atoms (more preferably 6 or more carbon atoms, and even more preferably 8 or more carbon atoms).
- at least one of R 1 to R 3 and R 5 to R 7 is an organic group having 5 or more carbon atoms, and an ionic compound is used together with a charge transporting compound having a polymerizable functional group described later.
- the low-temperature curability can be improved and the film forming property can be improved.
- R 1 to R 3 and R 5 to R 7 are each independently a monovalent organic group selected from the group consisting of an alkyl group, an alkenyl group and an alkynyl group. Is more preferable, and it is more preferable that R 1 to R 3 and R 5 to R 7 are each independently an alkyl group.
- R 1 to R 3 and R 5 to R 7 are each independently a monovalent organic group selected from the group consisting of an alkyl group, an alkenyl group and an alkynyl group, and R 1 It is also preferred that at least one of R 3 and R 5 to R 7 is a monovalent organic group having 5 or more carbon atoms (more preferably 6 or more carbon atoms, and even more preferably 8 or more carbon atoms).
- R 2 , R 3 , R 5 and R 7 are each independently an alkyl group.
- R 1 and R 6 are each a hydrogen atom.
- R 2 , R 3 , R 5 and R 7 are each independently an alkyl group, and at least one of R 2 , R 3 , R 5 and R 7 has a carbon number. It is also preferably an alkyl group having 5 or more (more preferably 6 or more carbon atoms, and even more preferably 8 or more carbon atoms). In this case, it is more preferable that R 1 and R 6 are each a hydrogen atom.
- R 4 is preferably an alkylene group, more preferably an alkylene group having 1 to 24 carbon atoms, further preferably an alkylene group having 2 to 20 carbon atoms, further preferably an alkylene group having 2 to 18 carbon atoms, More preferred is an alkylene group having 3 to 15 carbon atoms.
- R 4 preferably has 1 or more carbon atoms, preferably 10 or less carbon atoms, more preferably 6 or less carbon atoms, and further preferably 4 or less carbon atoms from the viewpoint of curability and conductivity.
- R 4 may be branched midway when the carbon number is 2 or more.
- R g , R h , R k , R 1 , R m and R n each independently represent an alkyl group or a benzyl group
- R i represents an alkylene group, an alkenylene group or an alkynylene group
- R g , R h , R k , R 1 , R m and R n may be the same or different from each other.
- Examples and preferred ranges of the alkyl group, alkylene group, alkenylene group and alkynylene group are the same as the examples and preferred ranges of the alkyl group, alkylene group, alkenylene group and alkynylene group in formula (1a), respectively.
- R g , R h , R k , R 1 , R m, and R n has 5 or more carbon atoms (more preferably 6 or more carbon atoms, and even more preferably 8 or more carbon atoms). Is preferably an alkyl group or a benzyl group.
- R g , R h , R k , R 1 , R m, and R n are each independently an alkyl group, and R g , R h , R k , R 1 , R m, and R m. It is also preferable that at least one of n is an alkyl group having 5 or more carbon atoms (more preferably 6 or more carbon atoms, and further preferably 8 or more carbon atoms).
- R i is preferably an alkylene group, more preferably an alkylene group having 1 to 24 carbon atoms, further preferably an alkylene group having 2 to 20 carbon atoms, further preferably an alkylene group having 2 to 18 carbon atoms, More preferred is an alkylene group having 3 to 15 carbon atoms.
- R i is preferably an alkylene group having 10 or less carbon atoms, more preferably an alkylene group having 6 or less carbon atoms, and still more preferably an alkylene group having 4 or less carbon atoms from the viewpoint of curability and conductivity.
- R i may be the same as or different from each other, but are preferably the same as each other.
- the anion portion is not particularly limited, but an anion represented by any of the following formulas (11b) to (15b) is preferable.
- Y 1 to Y 6 each independently represent a divalent linking group
- R 1 to R 16 each independently represent an electron-withdrawing monovalent group
- E 1 is an oxygen atom
- E 2 is a nitrogen atom
- E 3 is a carbon atom
- E 4 is a boron atom or a gallium atom
- E 5 is a phosphorus atom or an antimony atom.
- the ionic compound preferably comprises two or more anion moieties, but for example two or more of the anion moieties (eg all of the anion moieties) may be linked to each other by one or more linking moieties. At least one of the anion moieties may be linked to the cation moieties by the linking moieties, or none of the anion moieties may be included in a form that is not linked by the linking moieties.
- the ionic compound is, for example, from the viewpoint of enabling the organic electronic element to be driven for a long time and further from the viewpoint of reducing the driving voltage, for example, the following formulas (1b), (2b), (3b), (4b) and (5b). ) Or (6b) is also preferable.
- E 1 to E 2 are oxygen atoms
- E 3 is a nitrogen atom
- E 4 is a carbon atom
- E 5 is a boron atom or a gallium atom
- E 6 is a phosphorus atom or an antimony atom.
- Y 1 to Y 43 each independently represent a single bond or a divalent linking group
- R 1 to R 67 are each independently an electron-withdrawing monovalent group or a divalent group such as an alkylene group (at least two groups selected from R 31 and R 32 and R 41 to R 43 ; At least two groups selected from 51 to R 55 and at least two groups selected from R 61 to R 67 may be bonded to each other.
- n represents an integer of 1 or more. The divalent linking group and the electron-withdrawing monovalent group will be described later.
- Y 1 to Y 43 each independently represent a single bond or a divalent linking group.
- Y 1 to Y 43 are single bonds, it means that E and R are directly bonded (for example, E 1 and R 1 in the formula (1b)).
- the electron-withdrawing monovalent group refers to a substituent that easily attracts an electron from the atom side to be bonded, as compared with a hydrogen atom.
- the electron-withdrawing monovalent group is preferably an organic group.
- Examples of the electron-withdrawing monovalent group include a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom and a bromine atom; a cyano group; a thiocyano group; a nitro group; an alkylsulfonyl group such as a mesyl group (for example, having 1 to 12 carbon atoms).
- arylsulfonyl group such as tosyl group (eg, 6 to 18 carbon atoms, preferably 6 to 12 carbon atoms); alkyloxysulfonyl group such as methoxysulfonyl group (eg, 1 to 12 carbon atoms) , Preferably 1 to 6 carbon atoms; aryloxysulfonyl group such as phenoxysulfonyl group (eg, 6 to 18 carbon atoms, preferably 6 to 12 carbon atoms); acyl group such as formyl group, acetyl group, benzoyl group (eg, A carbon number of 1 to 12, preferably a carbon number of 1 to 6); an acyloxy group such as a formyloxy group and an acetoxy group (for example, a carbon number of 1 to 20, preferably Prime number 1 to 6); Alkoxycarbonyl group such as methoxycarbonyl group, ethoxycarbony
- heteroaryloxycarbonyl group (for example, having 4 to 25 carbon atoms, preferably 5 to 15 carbon atoms); linear, branched or cyclic“ alkyl group, alkenyl such as trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, etc.
- Haloalkyl group, haloalkenyl group or haloalkynyl group in which a halogen atom is substituted on “group or alkynyl group” (for example, having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms); halogen for aryl group such as pentafluorophenyl group Atom-substituted haloaryl group (eg, having 6 to 20 carbon atoms, preferably 6 to 12 carbon atoms); pentafluorophenyl halo arylalkyl group halogen atom arylalkyl group is substituted such as a methyl group (for example, having a carbon number 7 to 19, and preferably the number 7 to 13) such as carbon.
- group or alkynyl group for example, having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms
- halogen for aryl group such as pentafluorophenyl group Atom-substituted
- an organic group having a hydrogen atom is described.
- a group in which a part or all of hydrogen atoms are substituted with halogen atoms is preferable.
- Examples of the electron-withdrawing monovalent group include, in particular, a linear or branched perfluoroalkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cyclic perfluoroalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or carbon.
- a perfluoroaryl group of the number 6 to 18 is preferable.
- the electron-withdrawing monovalent group is not limited to these.
- the examples of the electron-withdrawing monovalent group described above may have a substituent or may have a hetero atom.
- electron-withdrawing monovalent group examples include groups shown in the following substituent group (1).
- the divalent linking group will be described below. Examples of the divalent linking group include linking groups represented by any of the following formulas (1c) to (11c).
- R's each independently represent a hydrogen atom or a monovalent group.
- R is preferably an organic group. From the viewpoint of improving electron acceptability and solubility in a solvent, R is more preferably independently an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group or a heteroaryl group. These groups may have a substituent or a hetero atom. Further, R is preferably an electron-withdrawing monovalent group, and examples of the electron-withdrawing monovalent group include, for example, the electron-withdrawing monovalent group and the substituent group. Examples include the group shown in (1).
- Examples of the ionic compound of the present embodiment include ionic compounds represented by the following formula (1) and ionic compounds represented by the following formula (2).
- R a , R b , R d , R e and R f each independently represent a hydrogen atom (H), an alkyl group or a benzyl group, and R c is an alkylene group, an alkenylene group or an alkynylene group.
- A represents an anion.
- n is an integer of 1 or more.
- N is preferably not directly attached to the aryl group.
- R a , R b , R d , R e and R f may be the same or different from each other.
- two or more R c may be the same or different from each other.
- two or more R d may be the same or different.
- two or more R e may be the same or different.
- the alkyl group may be linear, branched or cyclic, and may have a substituent.
- the carbon number of the alkyl group is preferably 1 or more, more preferably 2 or more.
- the carbon number of the alkyl group is preferably 24 or less, more preferably 18 or less, and further preferably 15 or less.
- the alkyl group has preferably 1 to 24 carbon atoms, more preferably 2 to 18 carbon atoms, and further preferably 2 to 15 carbon atoms.
- alkyl group examples include methyl group, ethyl group, propyl group, i-propyl group, butyl group, i-butyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, heptyl group, octyl group, 2-ethylhexyl group, nonyl group, decyl group, dodecyl group, tetradecyl group, octadecyl group, 3,7-dimethyloctyl group, lauryl group, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, perfluorobutyl group, perfluorohexyl group And a perfluorooctyl group.
- the alkylene group may be linear, branched or cyclic, and may have a substituent.
- the carbon number of the alkylene group is preferably 24 or less, more preferably 20 or less, still more preferably 15 or less.
- the carbon number of the alkylene group is more preferably 2 or more, further preferably 3 or more.
- the carbon number of the alkylene group is, for example, preferably 1 to 24, more preferably 2 to 20, more preferably 2 to 18, and further preferably 3 to 15.
- alkylene group examples include methylene group, ethylene group, propylene group, trimethylene group, n-butylene group, isobutylene group, pentylene group, hexylene group, heptylene group, octylene group, isooctylene group, nonylene group, decylene group, dodecylene group. Group, hexadecylene group, eicosylene group and the like.
- Specific examples of the alkylene group further include groups in which one hydrogen atom has been removed from the examples of the alkyl group.
- the alkenylene group may be linear, branched or cyclic, and may have a substituent.
- the carbon number of the alkenylene group is preferably 24 or less, more preferably 20 or less, still more preferably 15 or less.
- the alkenylene group has preferably 2 to 24 carbon atoms, more preferably 2 to 20 carbon atoms, further preferably 2 to 18 carbon atoms, and further preferably 3 to 15 carbon atoms.
- Specific examples of the alkenylene group include vinylene group, propenylene group, butenylene group and the like. Further, specific examples of the alkenylene group include groups in which one hydrogen atom has been removed from the groups exemplified as the alkenyl group in the formula (1a).
- the alkynylene group may be linear, branched or cyclic, and may have a substituent.
- the carbon number of the alkynylene group is preferably 24 or less, more preferably 20 or less, still more preferably 15 or less.
- the alkynylene group has preferably 2 to 24 carbon atoms, more preferably 2 to 20 carbon atoms, further preferably 2 to 18 carbon atoms, and further preferably 3 to 15 carbon atoms.
- Specific examples of the alkynylene group include an ethynylene group and a propynylene group.
- Specific examples of the alkynylene group further include groups in which one hydrogen atom has been removed from the groups listed as examples of the alkynyl group in formula (1a).
- At least one of R a , R b , R d , R e and R f has a carbon number of 5 or more (more preferably 6 or more, more preferably 8 or more). It is preferably an alkyl group or a benzyl group.
- the ionic compound is treated with a polymerizable compound described below.
- a charge transporting compound having a functional group it is possible to improve low temperature curability and film formability.
- R a , R b , R d , R e, and R f are each independently an alkyl group.
- R a , R b , R d , R e, and R f are each independently an alkyl group, and at least one of R a , R b , R d , R e, and R f has 5 carbon atoms. It is also preferable that it is an alkyl group having at least the above (more preferably at least 6 carbon atoms, and even more preferably at least 8 carbon atoms).
- R a , R b , R d , and R f are each independently an alkyl group.
- R e is more preferably a hydrogen atom.
- R a , R b , R d , and R f are each independently an alkyl group, and at least one of R a , R b , R d , and R f is used. It is also preferred that one is an alkyl group having 5 or more carbon atoms (more preferably 6 or more carbon atoms, and even more preferably 8 or more carbon atoms). In this case, R e is more preferably a hydrogen atom.
- R c is preferably an alkylene group, more preferably an alkylene group having 1 to 24 carbon atoms, further preferably an alkylene group having 2 to 20 carbon atoms, further preferably an alkylene group having 2 to 18 carbon atoms, More preferred is an alkylene group having 3 to 15 carbon atoms.
- R c is preferably an alkylene group having 10 or less carbon atoms, more preferably an alkylene group having 6 or less carbon atoms, and still more preferably an alkylene group having 4 or less carbon atoms, from the viewpoint of curability and conductivity.
- A is preferably an anion represented by any of the above formulas (11b) to (15b). A may be the same as or different from each other, but are preferably the same as each other.
- n is, for example, preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10, further preferably 1 to 5, and further preferably 1 to 3.
- R g , R h , R k , R 1 , R m and R n each independently represent an alkyl group or a benzyl group
- R i represents an alkylene group, an alkenylene group or an alkynylene group
- R g , R h , R k , R 1 , R m and R n may be the same or different from each other.
- Examples and preferable ranges of the alkyl group, alkylene group, alkenylene group and alkynylene group are the same as the examples and preferable ranges of the alkyl group, alkylene group, alkenylene group and alkynylene group in the formula (1), respectively.
- At least one of R g , R h , R k , R 1 , R m, and R n has 5 or more carbon atoms (more preferably 6 or more carbon atoms, and even more preferably 8 or more carbon atoms). It is preferable that it is an alkyl group or a benzyl group.
- R g , R h , R k , R 1 , R m, and R n are each independently an alkyl group, and R g , R h , R k , R 1 , R m, and R m.
- at least one of n is an alkyl group having 5 or more carbon atoms (more preferably 6 or more carbon atoms, and further preferably 8 or more carbon atoms).
- R i is preferably an alkylene group, more preferably an alkylene group having 1 to 24 carbon atoms, further preferably an alkylene group having 2 to 20 carbon atoms, further preferably an alkylene group having 2 to 18 carbon atoms, More preferred is an alkylene group having 3 to 15 carbon atoms.
- R i is preferably an alkylene group having 10 or less carbon atoms, more preferably an alkylene group having 6 or less carbon atoms, and further preferably an alkylene group having 4 or less carbon atoms from the viewpoint of curability and conductivity.
- R i may be the same as or different from each other, but are preferably the same as each other.
- A is preferably an anion represented by any of the formulas (11b) to (15b).
- A may be the same as or different from each other, but are preferably the same as each other.
- ionic compound of the present embodiment examples include ionic compounds 1 to 11 described later.
- the ionic compound of the embodiment can improve the storage stability of the ink composition when used in the ink composition. Further, when used together with a charge transporting compound having a polymerizable functional group described later, it is possible to improve curability at low temperature and film formability.
- the organic electronic material of the embodiment includes the ionic compound of the above embodiment.
- the organic electronic material may contain only one type or two or more types of the ionic compounds of the above-mentioned embodiment.
- the organic electronic material may further contain a charge transporting compound.
- the organic electronic material may contain a charge transporting compound.
- the charge transporting compound may be a low molecular weight compound or a polymer. From the viewpoint of solubility in an organic solvent, a polymer is preferable, and from the viewpoint of easy purification by sublimation, recrystallization, etc., a low molecular weight compound is preferable.
- the “polymer” includes an oligomer having a low degree of polymerization (for example, a number average degree of polymerization of 2 or more and 20 or less) and a polymer having a high degree of polymerization (for example, a number average degree of polymerization of more than 20).
- the charge transporting compound may be commercially available or may be synthesized by a method known to those skilled in the art, and there is no particular limitation.
- the charge transporting compound preferably contains at least one unit selected from the group consisting of a unit containing an aromatic amine structure, a unit containing a carbazole structure, and a unit containing a thiophene structure.
- the charge transporting compound preferably has one or more polymerizable functional groups in the molecule.
- the polymerizable functional group is not particularly limited, but preferable examples of the polymerizable functional group include an oxetane group, an epoxy group, and a vinyl ether group.
- the charge transporting polymer has the ability to transport charges.
- the charge transporting polymer may be linear or may have a branched structure.
- the charge-transporting polymer preferably contains at least a divalent structural unit D having a charge-transporting property and a monovalent structural unit M constituting a terminal portion, and a trivalent or higher-valent structural unit T constituting a branch portion. It may further include.
- the charge transporting polymer may include only one type of each structural unit, or may include a plurality of types of structural units. The structural units are bonded to each other at the “monovalent” to “trivalent or higher” binding sites.
- Examples of the partial structure contained in the charge transporting polymer include the following.
- the charge transporting polymer is not limited to those having the following partial structures.
- D represents the structural unit D
- M represents the structural unit M
- T represents the structural unit T.
- * Represents a binding site with another structural unit.
- a plurality of D may be the same structural unit or different structural units. The same applies to M and T.
- the structural unit D is a divalent structural unit having a charge transporting property.
- the structural unit D is not particularly limited as long as it contains an atomic group capable of transporting charges.
- the structural unit D is a substituted or unsubstituted aromatic amine structure, carbazole structure, thiophene structure, fluorene structure, benzene structure, biphenyl structure, terphenyl structure, naphthalene structure, anthracene structure, tetracene structure, phenanthrene structure, dihydro.
- Phenanthrene structure pyridine structure, pyrazine structure, quinoline structure, isoquinoline structure, quinoxaline structure, acridine structure, diazaphenanthrene structure, furan structure, pyrrole structure, oxazole structure, oxadiazole structure, thiazole structure, thiadiazole structure, triazole structure, benzo Thiophene structure, benzoxazole structure, benzooxadiazole structure, benzothiazole structure, benzothiadiazole structure, benzotriazole structure, and one or two of these It is selected from the structure including the upper.
- the aromatic amine structure is preferably a triarylamine structure, more preferably a triphenylamine structure.
- the structural unit D is a substituted or unsubstituted aromatic amine structure, carbazole structure, thiophene structure, fluorene structure, benzene structure, pyrrole structure, and these, from the viewpoint of obtaining an excellent hole transport property. Selected from the structures containing one or more of the above, and selected from the substituted or unsubstituted aromatic amine structure, the carbazole structure, the thiophene structure, and the structure containing one or more of these. More preferably.
- the structural unit D is a substituted or unsubstituted fluorene structure, a benzene structure, a phenanthrene structure, a pyridine structure, a quinoline structure, and one or two of these, from the viewpoint of obtaining an excellent electron transport property. It is preferably selected from structures containing more than one species. Specific examples of the structural unit D include the following. The structural unit D is not limited to the following.
- R independently represents a hydrogen atom or a substituent.
- R independently represents —R 1 , —OR 2 , —SR 3 , —OCOR 4 , —COOR 5 , —SiR 6 R 7 R 8 , a halogen atom, and a polymerizable functional group described later.
- R 1 to R 11 each independently represent a hydrogen atom; a linear, cyclic or branched alkyl group having 1 to 22 carbon atoms; or an aryl group or heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms.
- the alkyl group may be further substituted with an aryl group or a heteroaryl group having 2 to 20 carbon atoms, and the aryl group or the heteroaryl group may be further substituted with a linear, cyclic or branched group having 1 to 22 carbon atoms. It may be substituted with an alkyl group.
- R is preferably a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, or an alkyl-substituted aryl group.
- Ar represents an arylene group or heteroarylene group having 2 to 30 carbon atoms.
- Ar is preferably an arylene group, more preferably a phenylene group.
- the arylene group is an atomic group obtained by removing two hydrogen atoms from an aromatic hydrocarbon.
- the heteroarylene group is an atomic group obtained by removing two hydrogen atoms from an aromatic heterocycle.
- the aromatic hydrocarbon and the aromatic heterocycle are as described in the description of the aryl group and the heteroaryl group.
- the structural unit M is a monovalent structural unit that constitutes the terminal portion of the charge transporting polymer.
- the structural unit M is not particularly limited and is selected from, for example, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon structure, an aromatic heterocyclic structure, and a structure containing one or more of these.
- the structural unit M may have the same structure as the structural unit D.
- the structural unit M is preferably a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon structure from the viewpoint of imparting durability without lowering the charge transport property, and a substituted or unsubstituted benzene.
- the structure is more preferable.
- the structural unit M has a polymerizable structure (that is, a polymerizable group such as a pyrrole-yl group). Functional group).
- a polymerizable structure that is, a polymerizable group such as a pyrrole-yl group. Functional group.
- Specific examples of the structural unit M include the following.
- R is the same as R in the structural unit D.
- the charge-transporting polymer has a polymerizable functional group at the terminal portion, preferably at least one of R is a group containing a polymerizable functional group.
- the structural unit T is a trivalent or higher valent structural unit that constitutes the branched portion. From the viewpoint of improving the durability of the organic electronic element, the structural unit T is preferably hexavalent or less, more preferably tetravalent or less, and more preferably trivalent or tetravalent.
- the structural unit T is preferably a unit having a charge transporting property.
- the structural unit T is a substituted or unsubstituted triphenylamine structure, a carbazole structure, a condensed polycyclic aromatic hydrocarbon structure, and one or two of these from the viewpoint of improving the durability of the organic electronic element. Selected from structures containing more than one species. Specific examples of the structural unit T include the following. The structural unit T is not limited to the following.
- W represents a trivalent linking group, for example, an arenetriyl group having 2 to 30 carbon atoms or a heteroarenetriyl group.
- the arenetriyl group is an atomic group obtained by removing three hydrogen atoms from an aromatic hydrocarbon.
- the heteroarenetriyl group is an atomic group obtained by removing 3 hydrogen atoms from an aromatic heterocycle.
- Ar's each independently represent a divalent linking group, for example, each independently represent an arylene group or heteroarylene group having 2 to 30 carbon atoms.
- Ar is preferably an arylene group, more preferably a phenylene group.
- Y represents a divalent linking group, and for example, R in structural unit D (provided that it does not include a group containing a polymerizable functional group) has at least one hydrogen atom, and then one more hydrogen atom. And a divalent group excluding.
- Z represents a carbon atom, a silicon atom, or a phosphorus atom.
- the benzene ring and Ar may have a substituent, and examples of the substituent include R in the structural unit D.
- the charge transporting polymer preferably has at least one polymerizable functional group from the viewpoint of being cured by a polymerization reaction and changing the solubility in a solvent.
- the “polymerizable functional group” refers to a functional group capable of forming a bond with each other by applying heat and / or light.
- the polymerizable functional group is a group having a carbon-carbon multiple bond (eg, vinyl group, allyl group, butenyl group, ethynyl group, acryloyl group, acryloyloxy group, acryloylamino group, methacryloyl group, methacryloyloxy group, methacryloylamino group).
- Group, vinyloxy group, vinylamino group, etc.), group having a small ring for example, cycloalkyl group such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, etc .; cyclic ether group such as epoxy group (oxiranyl group), oxetane group (oxetanyl group), etc.
- These may have a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group and the like, and an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is preferable.
- a vinyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, an epoxy group, and an oxetane group are preferable, and from the viewpoint of reactivity and characteristics of the organic electronic device, a vinyl group, an oxetane group, or an epoxy group is more preferable. preferable.
- the main skeleton of the charge transporting polymer and the polymerizable functional group are linked by an alkylene chain.
- a hydrophilic chain such as an ethylene glycol chain or a diethylene glycol chain. preferable.
- the charge-transporting polymer is a terminal portion of an alkylene chain and / or a hydrophilic chain, that is, a polymer which is polymerized with these chains.
- group containing a polymerizable functional group means a polymerizable functional group itself or a group in which the polymerizable functional group and an alkylene chain or the like are combined.
- the group containing a polymerizable functional group for example, the groups exemplified in WO 2010/140553 can be preferably used.
- the polymerizable functional group may be introduced into the terminal portion (that is, the structural unit M) of the charge-transporting polymer or a portion other than the terminal portion (that is, the structural unit D or T), and the terminal portion It may be introduced into both the terminal and the portion other than the terminal. From the viewpoint of curability, it is preferably introduced into at least the terminal portion, and from the viewpoint of achieving both curability and charge transportability, it is preferably introduced into the terminal portion only.
- the polymerizable functional group may be introduced in the main chain of the charge transporting polymer or may be introduced in the side chain, and both the main chain and the side chain may be introduced. May have been introduced into.
- the polymerizable functional group is preferably contained in the charge transporting polymer in a large amount.
- the amount contained in the charge transporting polymer is preferably small.
- the content of the polymerizable functional group can be appropriately set in consideration of these.
- the number of polymerizable functional groups per molecule of the charge transporting polymer is preferably 2 or more, more preferably 3 or more, from the viewpoint of obtaining a sufficient change in solubility.
- the number of polymerizable functional groups is preferably 1,000 or less, more preferably 500 or less, from the viewpoint of maintaining charge transportability.
- the number of polymerizable functional groups per molecule of the charge transporting polymer is the charged amount of the polymerizable functional group used for synthesizing the charge transportable polymer (for example, the charged amount of the monomer having the polymerizable functional group), each structure. It can be determined as an average value by using the charged amount of the monomer corresponding to the unit, the weight average molecular weight of the charge transporting polymer and the like.
- the number of polymerizable functional groups is the ratio of the integral value of signals derived from the polymerizable functional group in the 1 H NMR (nuclear magnetic resonance) spectrum of the charge transporting polymer to the integral value of all spectra, the charge transporting polymer.
- the average value can be calculated using the weight average molecular weight of When the charged amount is clear because it is simple, it is preferable to adopt the value obtained by using the charged amount.
- the number average molecular weight of the charge transporting polymer can be appropriately adjusted in consideration of solubility in a solvent, film forming property, and the like. From the viewpoint of excellent charge transportability, the number average molecular weight is preferably 500 or more, more preferably 1,000 or more, and even more preferably 2,000 or more. The number average molecular weight is preferably 1,000,000 or less, more preferably 100,000 or less, and more preferably 50,000, from the viewpoint of maintaining good solubility in a solvent and facilitating the preparation of the ink composition. The following are more preferable.
- the weight average molecular weight of the charge transporting polymer can be appropriately adjusted in consideration of solubility in a solvent, film forming property, and the like.
- the weight average molecular weight is preferably 1,000 or more, more preferably 5,000 or more, still more preferably 10,000 or more, from the viewpoint of excellent charge transportability.
- the weight average molecular weight is preferably 1,000,000 or less, more preferably 700,000 or less, and more preferably 400,000, from the viewpoint of maintaining good solubility in a solvent and facilitating the preparation of the ink composition. The following are more preferable.
- the number average molecular weight and the weight average molecular weight can be measured by gel permeation chromatography (GPC) using a calibration curve of standard polystyrene.
- the proportion of the structural unit D contained in the charge transporting polymer is preferably 10 mol% or more, more preferably 20 mol% or more, and 30 mol% or more based on the total structural units. Is more preferable. Further, the ratio of the structural unit D is preferably 95 mol% or less, more preferably 90 mol% or less, still more preferably 85 mol% or less, in consideration of the structural unit M and the structural unit T introduced as necessary.
- the proportion of the structural units M contained in the charge transporting polymer is based on all the structural units from the viewpoint of improving the characteristics of the organic electronic device or from the viewpoint of suppressing the increase in viscosity and synthesizing the charge transporting polymer favorably. 5 mol% or more is preferable, 10 mol% or more is more preferable, and 15 mol% or more is further preferable. Further, the proportion of the structural unit M is preferably 60 mol% or less, more preferably 55 mol% or less, and further preferably 50 mol% or less, from the viewpoint of obtaining sufficient charge transportability.
- the proportion of the structural unit T is preferably 1 mol% or more, more preferably 5 mol% or more, based on the total structural units, from the viewpoint of improving the durability of the organic electronic element. It is preferably 10 mol% or more, and further preferably. Further, the proportion of the structural unit T is preferably 50 mol% or less, and 40 mol% or less from the viewpoint of suppressing an increase in viscosity and satisfactorily synthesizing the charge transporting polymer, or from the viewpoint of obtaining sufficient charge transportability. Is more preferable, and 30 mol% or less is further preferable.
- the proportion of the polymerizable functional group is preferably 0.1 mol% or more based on all structural units from the viewpoint of efficiently curing the charge transporting polymer, 1 mol% or more is more preferable, and 3 mol% or more is further preferable. Further, the proportion of the polymerizable functional group is preferably 70 mol% or less, more preferably 60 mol% or less, and further preferably 50 mol% or less from the viewpoint of obtaining good charge transportability.
- the "ratio of the polymerizable functional group” here means the ratio of the structural unit having the polymerizable functional group.
- the ratio of the structural unit can be determined by using the charged amount of the monomer corresponding to each structural unit used for synthesizing the charge transporting polymer. Further, the ratio of the structural unit can be calculated as an average value by utilizing the integral value of the spectrum derived from each structural unit in the 1 H NMR spectrum of the charge transporting polymer. When the charged amount is clear because it is simple, it is preferable to adopt the value obtained by using the charged amount.
- the charge transporting polymer can be produced by various synthetic methods and is not particularly limited.
- known coupling reactions such as Suzuki coupling, Negishi coupling, Sonogashira coupling, Stille coupling, Buchwald-Hartwig coupling can be used.
- Suzuki coupling causes a cross-coupling reaction using a Pd catalyst between an aromatic boronic acid derivative and an aromatic halide.
- a charge-transporting polymer can be easily produced by bonding desired aromatic rings together.
- Pd (0) compound, Pd (II) compound, Ni compound, etc. are used as a catalyst.
- a catalyst species generated by mixing tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0), palladium (II) acetate, etc. as a precursor and mixing with a phosphine ligand can also be used.
- the description of International Publication No. WO2010 / 140553 can be referred to.
- the charge transporting low molecular weight compound (Low molecular weight compound with charge transport property)
- the charge transporting low molecular weight compound will be described below.
- the charge transporting low molecular weight compound is not particularly limited as long as it contains an atomic group capable of transporting charges.
- the charge transporting low molecular weight compound may have a polymerizable functional group.
- the charge transporting low molecular weight compound preferably contains at least one unit selected from the group consisting of a unit containing an aromatic amine structure, a unit containing a carbazole structure, and a unit containing a thiophene structure.
- the organic electronic material may contain only one type of charge transporting compound, or may contain two or more types.
- the content of the ionic compound is 0.1% by mass or more based on the mass of the charge transporting compound from the viewpoint of film formability. Is preferable, 0.2 mass% or more is more preferable, and 0.5 mass% or more is further preferable.
- the content of the ionic compound is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and further preferably 30% by mass or less, from the viewpoint of the driving voltage of the organic electronic element.
- the organic electronic material may further contain a solvent.
- the organic electronic material containing a solvent is preferably used as an ink composition for producing an organic electronic element.
- the solvent water, an organic solvent, or a mixed solvent thereof can be used.
- the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol; alkanes such as pentane, hexane and octane; cyclic alkanes such as cyclohexane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, mesitylene, tetralin and diphenylmethane; ethylene glycol.
- Aliphatic ethers such as dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol-1-monomethyl ether acetate; 1,2-dimethoxybenzene, 1,3-dimethoxybenzene, anisole, phenetole, 2-methoxytoluene, 3-methoxytoluene, Aromatic ethers such as 4-methoxytoluene, 2,3-dimethylanisole and 2,4-dimethylanisole; ethyl acetate, n-butyl acetate, ethyl lactate, n-butyl lactate Aromatic esters of phenyl acetate, phenyl propionate, methyl benzoate, ethyl benzoate, propyl benzoate, n-butyl benzoate, etc .; N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, etc.
- Amide-based solvent dimethyl sulfoxide, tetrahydrofuran, acetone, chloroform, methylene chloride and the like.
- Preferred are aromatic hydrocarbons, aliphatic esters, aromatic esters, aliphatic ethers, aromatic ethers and the like.
- the solvent a nonpolar organic solvent is preferable.
- the content of the solvent can be determined in consideration of application to various coating methods.
- the content of the solvent is preferably such that the ratio of the ionic compound to the solvent is 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and 0.5% by mass or more. Is more preferable.
- the content of the solvent is preferably such that the ratio of the ionic compound to the solvent is 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and further preferably 10% by mass or less.
- the organic electronic material may further contain additives as an optional component.
- additives for example, a polymerization inhibitor, a stabilizer, a thickener, a gelling agent, a flame retardant, an antioxidant, a reducing agent, an oxidizing agent, a reducing agent, a surface modifier, an emulsifier, an antifoaming agent, Examples thereof include dispersants and surfactants.
- the organic layer that is an embodiment of the present invention is a layer formed by using the organic electronic material of the above embodiment.
- the organic layer can be well formed by the coating method.
- the application method include spin coating method; casting method; dipping method; letterpress printing method such as letterpress printing, intaglio printing, offset printing, lithographic printing, letterpress reverse offset printing, screen printing, gravure printing; ink jet method and the like.
- Known methods such as a plateless printing method can be mentioned.
- the organic layer (coating layer) obtained after coating may be dried using a hot plate or an oven to remove the solvent.
- the organic electronic material contains a charge transporting compound having a polymerizable functional group
- ionic compounds can function as polymerization initiators.
- the organic layers having different solubilities By stacking the organic layers having different solubilities, it becomes possible to easily make the organic electronic element multi-layered.
- the description of International Publication No. WO2010 / 140553 can be referred to.
- the organic electronic material contains a charge transporting compound having a polymerizable functional group
- the curability at low temperature can be improved when it is used as an ink composition. Further, it becomes possible to stack the organic layers satisfactorily, and when the organic electronic element is formed, the life of the organic electronic element can be extended.
- the thickness of the organic layer after drying or curing is preferably 0.1 nm or more, more preferably 1 nm or more, and further preferably 3 nm or more, from the viewpoint of improving the efficiency of charge transport.
- the thickness of the organic layer is preferably 300 nm or less, more preferably 200 nm or less, still more preferably 100 nm or less, from the viewpoint of reducing electric resistance.
- the organic electronic device that is an embodiment of the present invention has at least the organic layer of the above embodiment.
- the organic layer may be, for example, a layer insolubilized by polymerization
- the organic electronic element may be, for example, a layer in which another layer is formed on the organic layer insolubilized by polymerization.
- Examples of organic electronic elements include organic EL elements, organic photoelectric conversion elements, and organic transistors.
- the organic electronic element preferably has a structure in which an organic layer is arranged between at least a pair of electrodes.
- the organic EL element that is an embodiment of the present invention has at least the organic layer of the above embodiment.
- the organic EL device usually comprises a light emitting layer, an anode, a cathode, and a substrate, and if necessary, other functional layers such as a hole injecting layer, an electron injecting layer, a hole transporting layer and an electron transporting layer. I have it.
- Each layer may be formed by a vapor deposition method or a coating method.
- the organic EL device preferably has an organic layer as a light emitting layer or another functional layer, more preferably as a functional layer, and further preferably as at least one of a hole injection layer and a hole transport layer.
- FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of an organic EL element.
- the organic EL device of FIG. 1 is a device having a multi-layer structure, and includes a substrate 8, an anode 2, a hole injection layer 3, a hole transport layer 6, a light emitting layer 1, an electron transport layer 7, an electron injection layer 5, and a cathode 4. In this order.
- FIG. 1 is an example, and the organic EL element of the embodiment is not limited to this figure.
- each layer will be described.
- the hole injection layer 3 is an organic layer formed using the above organic electronic material.
- the organic EL of the embodiment is not limited to such a structure, and another organic layer may be an organic layer formed by using the above-mentioned organic electronic material.
- Light emitting layer As a material used for the light emitting layer, a light emitting material such as a low molecular weight compound, a polymer or a dendrimer can be used. A polymer is preferable because it has high solubility in a solvent and is suitable for a coating method. Examples of the light emitting material include a fluorescent material, a phosphorescent material, and a heat activated delayed fluorescent material (TADF).
- TADF heat activated delayed fluorescent material
- Low molecular weight compounds such as perylene, coumarin, rubrene, quinacdrine, stilbene, dye laser dyes, aluminum complexes, and their derivatives as fluorescent materials; polyfluorene, polyphenylene, polyphenylene vinylene, polyvinylcarbazole, fluorene-benzothiadiazole copolymer , Fluorene-triphenylamine copolymers, polymers such as derivatives thereof, and mixtures thereof.
- a metal complex containing a metal such as Ir or Pt can be used.
- Ir complex include FIr (pic) (iridium (III) bis [(4,6-difluorophenyl) -pyridinate-N, C 2 ] picolinate) which emits blue light, and Ir (ppy) 3 which emits green light. (Fact tris (2-phenylpyridine) iridium), which emits red light (btp) 2 Ir (acac) (bis [2- (2′-benzo [4,5- ⁇ ] thienyl) pyridinate-N, C 3 ].
- Iridium acetyl-acetonate
- Ir (piq) 3 tris (1-phenylisoquinoline) iridium
- PtOEP 2, 3, 7, 8, 12, 13, 17, 18-octaethyl-21H, 23H-forphine platinum
- the light emitting layer contains a phosphorescent material
- a host material in addition to the phosphorescent material.
- a low molecular weight compound, a polymer, or a dendrimer can be used as the host material.
- Examples of the low molecular weight compound include CBP (4,4'-bis (9H-carbazol-9-yl) biphenyl), mCP (1,3-bis (9-carbazolyl) benzene), CDBP (4,4'- Examples of the polymer include bis (carbazol-9-yl) -2,2′-dimethylbiphenyl) and their derivatives, and examples of the polymer include the organic electronic materials of the above-described embodiments, polyvinylcarbazole, polyphenylene, polyfluorene, and their derivatives. Be done.
- heat-activated delayed fluorescent materials include Adv. Mater., 21, 4802-4906 (2009); Appl. Phys. Lett., 98, 083302 (2011); Chem. Comm., 48, 9580 (2012). Appl. Phys. Lett., 101, 093306 (2012); J. Am. Chem. Soc., 134, 14706 (2012); Chem. Comm., 48, 11392 (2012); Nature, 492, 234 (2012) ); Adv. Mater., 25, 3319 (2013); J. Phys. Chem. A, 117, 5607 (2013); Phys. Chem. Chem. Phys., 15, 15850 (2013); Chem. Comm., 49, 10385 (2013); Chem. Lett., 43, 319 (2014) and the like.
- the hole injection layer 3 is an organic layer formed by using the above-mentioned organic electronic material, but the organic EL of the embodiment is not limited to such a structure, and other organic layers are the above-mentioned organic layers. It may be an organic layer formed using an electronic material.
- the organic EL element may have an organic layer formed by using the above-mentioned organic electronic material as a hole transport layer and a hole injection layer.
- a known material is used for the hole injection layer. Good.
- the organic EL element has an organic layer formed using the above organic electronic material containing an ionic compound composed of an ammonium cation and an anion represented by the formula (1a) as a hole injection layer.
- a hole transport layer is further provided, a known material may be used for the hole transport layer.
- the hole injection layer is an organic layer formed by using the above-mentioned organic electronic material containing an ionic compound composed of an ammonium cation and an anion represented by the formula (1a),
- the hole-transporting layer may be formed by using the same charge-transporting compound as the hole-injecting layer.
- the hole injection layer may be a layer using the same charge transport compound as the hole transport layer. Examples of materials that can be used for the hole injection layer and the hole transport layer include aromatic amine compounds, phthalocyanine compounds, and thiophene compounds.
- Electrode Examples of materials used for the electron transport layer and the electron injection layer include phenanthroline derivatives, bipyridine derivatives, nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, naphthalene, condensed ring tetracarboxylic acid anhydrides such as perylene, and carbodiimide.
- Fluorenylidene methane derivatives Fluorenylidene methane derivatives, anthraquinodimethane and anthrone derivatives, oxadiazole derivatives, thiadiazole derivatives, benzimidazole derivatives, quinoxaline derivatives, aluminum complexes (eg BAlq, Alq 3 ) and the like.
- cathode As the cathode material, for example, a metal or metal alloy such as Li, Ca, Mg, Al, In, Cs, Ba, Mg / Ag, LiF, CsF is used.
- a metal or metal alloy such as Li, Ca, Mg, Al, In, Cs, Ba, Mg / Ag, LiF, CsF is used.
- anode for example, a metal (for example, Au) or another material having conductivity is used.
- Other materials include, for example, oxides (eg, ITO: indium oxide / tin oxide), conductive polymers (eg, polythiophene-polystyrene sulfonic acid mixture (PEDOT: PSS)).
- substrate Glass, plastic or the like can be used as the substrate.
- the substrate is preferably transparent and has flexibility. Quartz glass, a light transmissive resin film and the like are preferably used.
- the resin film for example, a film made of polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyether sulfone, polyether imide, polyether ether ketone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyimide, polycarbonate, cellulose triacetate, cellulose acetate propionate, etc. Can be mentioned.
- the resin film When using a resin film, in order to suppress the permeation of water vapor, oxygen, etc., the resin film may be coated with an inorganic substance such as silicon oxide or silicon nitride.
- the emission color of the organic EL element is not particularly limited.
- the white organic EL element is preferable because it can be used for various lighting fixtures such as home lighting, in-vehicle lighting, clocks or liquid crystal backlights.
- a white organic EL element As a method of forming a white organic EL element, it is possible to use a method in which a plurality of light emitting materials are used and a plurality of light emitting colors are simultaneously emitted to mix colors.
- the combination of a plurality of emission colors is not particularly limited, but for example, a combination containing three emission maximum wavelengths of blue, green and red, and a relationship of complementary colors such as blue and yellow, yellow green and orange.
- a combination containing the two emission maximum wavelengths used may be mentioned.
- the emission color can be controlled by adjusting the type and amount of the light emitting material.
- a display element that is an embodiment of the present invention includes the organic EL element of the above embodiment.
- a color display element can be obtained by using an organic EL element as an element corresponding to each pixel of red, green, and blue (RGB).
- Image forming methods include a simple matrix type in which individual organic EL elements arranged in a panel are directly driven by electrodes arranged in a matrix, and an active matrix type in which thin film transistors are arranged and driven in each element.
- the lighting device according to the embodiment of the present invention includes the organic EL element according to the embodiment of the present invention.
- the display device according to the embodiment of the present invention includes a lighting device and a liquid crystal element as a display unit.
- the display device can be a display device using the illuminating device according to the embodiment of the present invention as a backlight and a known liquid crystal element as a display means, that is, a liquid crystal display device.
- Example 2 (Synthesis of Ionic Compound 2) Ionic compound 2 having the following structure was synthesized as follows. To 56.9 g (30 mmol) of 1,12 bis (dihexylamino) dodecane, 75 g of acetone and 15 g of pure water were added and stirred to form a uniform solution, and then 21.9 g of 10% hydrogen chloride aqueous solution was slowly added dropwise. Stir for hours. The solvent was distilled off under reduced pressure from this solution. Then, 463.3 g (66 mmol) of Sodium tetrakis (pentaphenyl) borate (10% aq.) was mixed and stirred for 1 hour. This was washed 5 times with water and dried to obtain a solid substance. (Ionic compound 2, yield 123.3 g / reaction yield 65%)
- Ionic compound 3 having the following structure was synthesized as follows. To 50.2 g (30 mmol) of 1,12 bis (diethylamino) dodecane, 75 g of acetone and 15 g of pure water were added and stirred to form a uniform solution, then 21.9 g of 10% hydrogen chloride aqueous solution was slowly added dropwise, and 1 hour after the addition was completed. It was stirred. The solvent was distilled off under reduced pressure from this solution. Then, 463.3 g (66 mmol) of Sodium tetrakis (pentaphenyl) borate (10% aq.) was mixed and stirred for 1 hour. This was washed 5 times with water and dried to obtain a liquid substance. (Ionic compound 3, yield 128.8 g / reaction yield 77%)
- Ionic compound 5 having the following structure was synthesized as follows. To 73.3 g (30 mmol) of 1,3 bis (dioctadecylamino) propane, 75 g of acetone and 15 g of pure water were added and stirred to form a uniform solution, and then 21.9 g of 10% hydrogen chloride aqueous solution was slowly added dropwise. Stir for 1 hour. The solvent was distilled off under reduced pressure from this solution. Then, 463.3 g (66 mmol) of Sodium tetrakis (pentaphenyl) borate (10% aq.) was mixed and stirred for 1 hour. This was washed 5 times with water and dried to obtain a solid substance. (Ionic compound 5, yield 180.9 g / reaction yield 74%)
- Example 6 (Synthesis of Ionic Compound 6) Ionic compound 6 having the following structure was synthesized as follows. After adding 75 g of acetone and 15 g of pure water to 63.2 g (30 mmol) of 1,3 bis (didodecylamino) propane and stirring to make a uniform solution, 21.9 g of 10% hydrogen chloride aqueous solution was slowly added dropwise, and after the addition was completed. Stir for 1 hour. The solvent was distilled off under reduced pressure from this solution. Then, 463.3 g (66 mmol) of Sodium tetrakis (pentaphenyl) borate (10% aq.) was mixed and stirred for 1 hour. This was washed 5 times with water and dried to obtain a solid substance. (Ionic compound 6, yield 177.0 g / reaction yield 84%)
- Example 7 (Synthesis of Ionic Compound 7) Ionic compound 7 having the following structure was synthesized as follows. To 33.1 g (30 mmol) of 1,3 bis (dihexylamino) propane, 75 g of acetone and 15 g of pure water were added and stirred to form a uniform solution, then 21.9 g of 10% hydrogen chloride aqueous solution was slowly added dropwise, and after completion of the addition 1 Stir for hours. The solvent was distilled off under reduced pressure from this solution. Then, 463.3 g (66 mmol) of Sodium tetrakis (pentaphenyl) borate (10% aq.) was mixed and stirred for 1 hour. This was washed 5 times with water and dried to obtain a solid substance. (Ionic compound 7, yield 122.2 g / reaction yield 69%)
- Example 8 (Synthesis of Ionic Compound 8) Ionic compound 8 having the following structure was synthesized as follows. To 44.7 g (30 mmol) of tetramethyl-1,3-diaminopropane, 75 g of acetone and 15 g of pure water were added and stirred to form a uniform solution, then 21.9 g of 10% hydrogen chloride aqueous solution was slowly added dropwise, and after completion of the addition, 1 Stir for hours. The solvent was distilled off under reduced pressure from this solution. Then, 463.3 g (66 mmol) of Sodium tetrakis (pentaphenyl) borate (10% aq.) was mixed and stirred for 1 hour. This was washed 5 times with water and dried to obtain a solid substance. (Ionic compound 8, yield 105.8 g / reaction yield 71%)
- Example 9 (Synthesis of Ionic Compound 9) Ionic compound 9 having the following structure was synthesized as follows. 7,11,15-Trihexyl-7,11,15-triazahenicosane 70.0 g (30 mmol) was added with 75 g of acetone and 15 g of pure water to obtain a homogeneous solution, and then 32.9 g of 10% hydrogen chloride aqueous solution was slowly added dropwise, and after completion of the addition, the mixture was stirred for 1 hour. The solvent was distilled off under reduced pressure from this solution. Then, 695.0 g (99 mmol) of Sodium tetrakis (pentaphenyl) borate (10% aq.) was mixed and stirred for 1 hour. This was washed 5 times with water and dried to obtain a solid substance. (Ionic compound 9, yield 158.7 g / reaction yield 68%)
- Example 10 (Synthesis of Ionic Compound 10) Ionic compound 10 having the following structure was synthesized as follows. 7,11,15,19-Tetrahexyl-7,11,15,19-tetraazapentacosane 76.8 g (30 mmol) was added with 75 g of acetone and 15 g of pure water to form a uniform solution, and then 10% hydrogen chloride 43.8 g of the aqueous solution was slowly added dropwise, and after completion of the addition, the mixture was stirred for 1 hour. The solvent was distilled off under reduced pressure from this solution.
- Example 11 (Synthesis of Ionic Compound 11) Ionic compound 11 having the following structure was synthesized as follows. To 76.8 g (30 mmol) of N, N, N-tris (3-dihexylaminopropyl) amine, 75 g of acetone and 15 g of pure water were added and stirred to form a uniform solution, and then 43.8 g of 10% hydrogen chloride aqueous solution was slowly added dropwise. Then, after completion of dropping, the mixture was stirred for 1 hour. The solvent was distilled off under reduced pressure from this solution.
- the metal adsorbent and the insoluble matter were removed by filtration, and the filtrate was concentrated with a rotary evaporator.
- the concentrate was dissolved in toluene and then reprecipitated from methanol-acetone (8: 3).
- the precipitate formed was suction filtered and washed with methanol-acetone (8: 3).
- the obtained precipitate was vacuum dried to obtain a charge transporting polymer 1.
- the charge transporting polymer 1 had a number average molecular weight of 7,800 and a weight average molecular weight of 31,000.
- the number average molecular weight and the weight average molecular weight were measured by GPC (polystyrene conversion) using tetrahydrofuran (THF) as an eluent.
- the measurement conditions are as follows. Liquid delivery pump: L-6050 Hitachi High-Technologies UV-Vis Detector: L-3000 Hitachi High-Technologies Co., Ltd. Column: Gelpack (registered trademark) GL-A160S / GL-A150S Hitachi Chemical Co., Ltd. Eluent: THF (for HPLC, without stabilizer) Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Flow rate: 1 mL / min Column temperature: Room temperature Molecular weight Standard substance: Standard polystyrene
- organic EL devices were prepared as follows.
- Ink composition 1 was prepared by mixing charge transporting polymer 1 (10 mg), each ionic compound (0.3 mg), and toluene (1,000 ⁇ L).
- Ink composition 1 was spin-coated at 3,000 rpm on a glass substrate on which ITO was patterned to have a width of 1.6 mm. Then, on a hot plate, the organic layer was cured by heating at 120 ° C. for 10 minutes to form a hole injection layer (30 nm).
- the ink composition 2 was prepared by mixing the charge transporting polymer 1 (10 mg) and toluene (1,000 ⁇ L). Ink composition 2 was spin-coated on the glass substrate at 3,000 rpm. Then, the organic layer was cured by heating on a hot plate at 120 ° C. for 10 minutes to form a hole transport layer (30 nm). The hole transport layer could be formed without dissolving the hole injection layer.
- the obtained glass substrate was transferred into a vacuum evaporator, and (CBP + Ir (ppy) 3 (5: 1, 20 nm), BAlq (10 nm), Alq 3 (40 nm), LiF (film) was formed on the hole transport layer. A thickness of 0.5 nm) and Al (film thickness 100 nm) were deposited in this order.
- the glass substrate was moved to a dry nitrogen environment without opening to the atmosphere.
- An organic glass having a multi-layer structure is formed by bonding a sealing glass having a recess of 0.4 mm depth to a non-alkali glass having a thickness of 0.7 mm and a glass substrate together by using a photocurable epoxy resin.
- An EL device was produced. Subsequent operations were performed at room temperature (25 ° C.) in the air.
- the brightness was measured with "BM-7" manufactured by Topcon Corporation while applying a constant current, and the time taken for the brightness to halve from the initial brightness (3,000 cd / m 2 ) was measured.
- the luminance half-life of the organic EL devices using the ionic compounds of Examples 1 to 11 (ionic compounds 1 to 11) and the ionic compound of Comparative Example 1 (ionic compound 12) is shown in Table 2 below. ..
- the heat resistance of the ionic compound is improved. Further, by using the organic electronic material containing the ionic compound having improved heat resistance, it is possible to prolong the life of the organic electronic element. It is considered that this is because the improvement in heat resistance suppressed the deterioration of the material during baking for manufacturing the element and during driving of the element after manufacturing.
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Abstract
カチオン部及びアニオン部を分子内にそれぞれ2つ以上有し、前記カチオン部及びアニオン部のうちの2つを1つ以上の炭素原子を介して共有結合を用いて連結する連結部を1つ以上有する、イオン性化合物が開示される。
Description
本発明の実施形態は、イオン性化合物、有機エレクトロニクス材料、インク組成物、及び有機エレクトロニクス素子に関する。
有機エレクトロニクス素子は、有機物を用いて電気的な動作を行う素子であり、省エネルギー、低価格、柔軟性等の特長を発揮できると期待され、従来のシリコンを主体とした無機半導体に替わる技術として注目されている。
有機エレクトロニクス素子の一例としては、有機エレクトロルミネセンス素子(以下、有機EL素子ということもある。)、有機光電変換素子、有機トランジスタなどが挙げられる。
有機エレクトロニクス素子の中でも有機EL素子は、例えば、白熱ランプ、ガス充填ランプ等の代替えとして、大面積ソリッドステート光源用途として注目されている。また、フラットパネルディスプレイ(FPD)分野における液晶ディスプレイ(LCD)に置き換わる最有力の自発光ディスプレイとしても注目されており、製品化が進んでいる。
近年、有機EL素子の発光効率及び寿命を改善する目的で、電荷輸送性の化合物に電子受容性の化合物を混合して用いる試みがなされている。
例えば、特許文献1には、正孔輸送性高分子化合物に、電子受容性化合物としてトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン(Tris(pentafluorophenyl)borane:PPB)を、湿式成膜法により混合して正孔注入層を形成することが開示されている。
また、特許文献2には、電荷輸送膜用組成物として、イオン化合物と電荷輸送性化合物とからなる組成物が開示されている。
一方、有機EL素子は、用いる材料により、低分子型有機EL素子又は高分子型有機EL素子の2つに大別される。高分子型有機EL素子は、有機材料が高分子材料により構成されており、真空系での成膜が必要な低分子型有機EL素子と比較して、インクジェットなどによる簡易成膜が可能なため、今後の大画面有機ELディスプレイには不可欠な素子として期待されている。
また、有機EL素子では、発光効率及び素子寿命を向上させるため、有機層の多層化が行われている。
低分子型有機EL素子の作製では、用いる材料を順次変更しながら蒸着を行うことで容易に多層化が達成できる。一方、高分子型有機EL素子の作製では、インクジェットといった湿式プロセスを用いて成膜するため、上層を塗布する際に下層が溶解しない方法が求められる。
この要求に対処するために、特許文献3及び4では、シロキサン化合物、又は、オキセタン基又はビニル基などの官能基を有する化合物を用い、重合反応を利用して化合物の溶解度を変化させ、薄膜を溶剤に対して不溶化する方法が検討されている。
重合反応を利用するには、通常、光、熱などの刺激により反応又は分解して、酸、塩基、ラジカル等を発生する適切な重合開始剤が添加される。
上記重合開始剤として、特許文献5には、ヨードニウム化合物を用い、光によって酸を発生させることが開示されている。
しかし、熱酸発生機構を持つ重合開始剤では、例えば180℃程度の加熱が必要であることにより、PET(ポリエチレンテレフタレート)やポリイミド等のフレキシブル基板を用いた際に重合不良が発生する恐れがある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、本発明の実施形態は、耐熱性が向上したイオン性化合物を提供することを目的とする。本発明の他の実施形態は、前記イオン性化合物を用いた有機エレクトロニクス材料、インク組成物、及び有機エレクトロニクス素子を提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意検討した結果、特定の構造を有するイオン性化合物が、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
本発明の実施形態は下記を含むが、本発明は下記に列挙した実施形態に限定されない。
<1>カチオン部及びアニオン部を分子内にそれぞれ2つ以上有し、前記カチオン部及びアニオン部のうちの2つを1つ以上の炭素原子を介して共有結合を用いて連結する連結部を1つ以上有する、イオン性化合物。
<2>下記式(1)で表されるイオン性化合物。
[式(1)中、Ra、Rb、Rd、Re及びRfはそれぞれ独立に水素原子(H)、アルキル基、又はベンジル基を表し、Rcはアルキレン基、アルケニレン基又はアルキニレン基を表し、Aはアニオンを表す。nは1以上の整数である。]
<3>前記アニオンが下記式(11b)~(15b)のいずれかで表される、前記<2>に記載のイオン性化合物。
[式(11b)~(15b)中、Y1~Y6は、それぞれ独立に2価の連結基を表し、R1~R16は、それぞれ独立に電子求引性の1価の基(R2及びR3、R4~R6から選択される少なくとも2つの基、R7~R10から選択される少なくとも2つの基、及び、R11~R16から選択される少なくとも2つの基は、それぞれ互いに結合していてもよい。)を表す。E1は酸素原子、E2は窒素原子、E3は炭素原子、E4はホウ素原子又はガリウム原子、E5はリン原子又はアンチモン原子を表す。]
<4>前記<1>~<3>のいずれか1項に記載のイオン性化合物と、電荷輸送性化合物とを含有する、有機エレクトロニクス材料。
<5>前記電荷輸送性化合物が、芳香族アミン構造を含む単位、カルバゾール構造を含む単位、及びチオフェン構造を含む単位からなる群から選択される少なくとも1つを含む、前記<4>に記載の有機エレクトロニクス材料。
<6>前記電荷輸送性化合物がポリマー又はオリゴマーである、前記<4>又は<5>に記載の有機エレクトロニクス材料。
<7>前記電荷輸送性化合物が1つ以上の重合性官能基を有する、前記<4>~<6>のいずれか1項に記載の有機エレクトロニクス材料。
<8>前記重合性官能基がオキセタン基、エポキシ基、及びビニルエーテル基からなる群から選択される少なくとも1種を含む、前記<7>に記載の有機エレクトロニクス材料。
<9>前記<4>~<8>のいずれか1項に記載の有機エレクトロニクス材料と、溶媒とを含む、インク組成物。
<10>前記溶媒が非極性の有機溶媒である、前記<9>記載のインク組成物。
<11>前記<4>~<8>のいずれか1項に記載の有機エレクトロニクス材料、又は、前記<9>又は<10>に記載のインク組成物を用いて形成された有機層を含む、有機エレクトロニクス素子。
<12>前記有機層が、重合により不溶化した層である、前記<11>に記載の有機エレクトロニクス素子。
<13>前記有機層上にさらに別の層が成膜されてなる多層構造を有する、前記<12>に記載の有機エレクトロニクス素子。
<14>基板が樹脂フィルムである、前記<11>~<13>のいずれかに1項に記載の有機エレクトロニクス素子。
本発明の実施形態によれば、耐熱性が向上したイオン性化合物を提供することができる。また、本発明の他の実施形態によれば、前記イオン性化合物を用いた有機エレクトロニクス材料、インク組成物及び有機エレクトロニクス素子を提供することができる。
<イオン性化合物>
実施形態のイオン性化合物について説明する。
実施形態のイオン性化合物について説明する。
実施形態のイオン性化合物は、カチオン部及びアニオン部(以下、「カチオン部」及び「アニオン部」をまとめて「電荷を有する部位」という場合もある。)を分子内にそれぞれ2つ以上有し、カチオン部及びアニオン部のうちの2つを1つ以上の炭素原子を介して共有結合を用いて連結する連結部(以下、単に「連結部」という場合がある。)を1つ以上有する。
(連結部)
連結部は、電荷を有する部位のうちの2つを、1つ以上の炭素原子を介して共有結合を用いて連結する。これら連結される2つの部位はそれぞれ、好ましくは、連結部の炭素原子と共有結合し、これによって、連結部は、これら2つの部位を、1つ以上の炭素原子を介して共有結合を用いて連結することができる。
連結部によって1つ以上の炭素原子を介して共有結合を用いて連結される電荷を有する部位の組合せは、カチオン部とカチオン部、アニオン部とアニオン部、カチオン部とアニオン部のいずれであってもよい。合成上の簡便性から同種の電荷間を連結することが好ましい。カチオン部とカチオン部の組合せがより好ましい。
連結部は、電荷を有する部位のうちの2つを、1つ以上の炭素原子を介して共有結合を用いて連結する。これら連結される2つの部位はそれぞれ、好ましくは、連結部の炭素原子と共有結合し、これによって、連結部は、これら2つの部位を、1つ以上の炭素原子を介して共有結合を用いて連結することができる。
連結部によって1つ以上の炭素原子を介して共有結合を用いて連結される電荷を有する部位の組合せは、カチオン部とカチオン部、アニオン部とアニオン部、カチオン部とアニオン部のいずれであってもよい。合成上の簡便性から同種の電荷間を連結することが好ましい。カチオン部とカチオン部の組合せがより好ましい。
連結部は1つ以上の炭素原子を含んでいればよく、例えば、ホウ素、酸素、窒素、ケイ素、リン、硫黄等をさらに含んでいても良い。
連結部に含まれる炭素原子の数は、24以下が好ましく、20以下がより好ましく、18以下がさらに好ましく、15以下がさらに好ましい。一方、連結部に含まれる炭素原子の数は、2以上がより好ましく、3以上がさらに好ましい。連結部に含まれる炭素原子の数は、例えば、1~24が好ましく、2~20がより好ましく、2~18がさらに好ましく、3~15がさらに好ましい。
連結部は、直鎖状でもよく、途中分岐構造を有していてもよい。
連結部に含まれる炭素原子の数は、24以下が好ましく、20以下がより好ましく、18以下がさらに好ましく、15以下がさらに好ましい。一方、連結部に含まれる炭素原子の数は、2以上がより好ましく、3以上がさらに好ましい。連結部に含まれる炭素原子の数は、例えば、1~24が好ましく、2~20がより好ましく、2~18がさらに好ましく、3~15がさらに好ましい。
連結部は、直鎖状でもよく、途中分岐構造を有していてもよい。
連結部は、好ましくは2価の有機基であり、アルキレン基、アルケニレン基又はアルキニレン基がより好ましく、アルキレン基がさらに好ましい。連結部がアルキレン基、アルケニレン基又はアルキニレン基である場合のアルキレン基、アルケニレン基及びアルキニレン基の炭素数としては、それぞれ24以下が好ましく、20以下がよりこのましく、15以下がさらに好ましい。一方、連結基がアルキレン基である場合のアルキレン基の炭素数は、2以上がより好ましく、3以上がさらに好ましい。連結部は、炭素数1~24のアルキレン基、炭素数2~24のアルケニレン基又は炭素数2~24のアルキニレン基が好ましく、炭素数2~20のアルキレン基、炭素数2~20のアルケニレン基又は炭素数2~20のアルキニレン基がより好ましく、炭素数2~18のアルキレン基、炭素数2~18のアルケニレン基又は炭素数2~18のアルキニレン基がさらに好ましく、炭素数3~15のアルキレン基、炭素数3~15のアルケニレン基又は炭素数3~15のアルキニレン基がさらに好ましい。連結基がアルキレン基、アルケニレン基又はアルキニレン基である場合のアルキレン基、アルケニレン基及びアルキニレン基はそれぞれ、直鎖、分岐、環状のいずれであってもよく、置換基を有してもよい。連結部は、直鎖のアルキレン基がより好ましい。
イオン性化合物は、連結部を1つのみ有してもよく、2つ以上有してもよい。イオン性化合物において、連結部の数は、20以下が好ましく、10以下がより好ましく、5以下がさらに好ましく、3以下がさらに好ましい。
イオン性化合物が2以上の連結部を有する場合は、2以上の連結部は、互いに同一であっても互いに異なってもよいが、互いに同一であることがより好ましい。
イオン性化合物が2以上の連結部を有する場合は、2以上の連結部は、互いに同一であっても互いに異なってもよいが、互いに同一であることがより好ましい。
(カチオン部)
カチオン部は特に限定されないが、例えば、ヨードニウム、スルホニウム、ホスホニウム、カルベニウム(トリチル)、アニリニウム、ビスムトニウム、アンモニウム、セレニウム、ピリジニウム、イミダゾリウム、オキソニウム、キノリニウム、ピロリジニウム、アミニウム、イモニウム、トロピリウムなどが挙げられる。
カチオン部は特に限定されないが、例えば、ヨードニウム、スルホニウム、ホスホニウム、カルベニウム(トリチル)、アニリニウム、ビスムトニウム、アンモニウム、セレニウム、ピリジニウム、イミダゾリウム、オキソニウム、キノリニウム、ピロリジニウム、アミニウム、イモニウム、トロピリウムなどが挙げられる。
イオン性化合物は、好ましくは2つ以上のカチオン部を含むが、例えば、カチオン部のうちの2つ以上(例えば、カチオン部の全て)が1つ以上の連結部で互いに連結されていてもよく、カチオン部の少なくとも1つが連結部でアニオン部と連結されていてもよく、カチオン部がいずれも連結部で連結されない形態で含まれてもよい。
イオン性化合物は、下記式(15a)~(17a)で表されるいずれか1種のカチオンを含むことが好ましい。
(式(15a)~(17a)中、R11~R35は、各々独立に、任意の有機基もしくは水素原子を表す。R11~R35のうち隣接する2以上の基が、互いに連結して環を形成していても良い。A1は長周期型周期表の第17族または第14族に属する元素を表し、A2は長周期型周期表の第16族または第14族に属する元素を表し、A3は長周期型周期表の第15族に属する元素を表す。nは1以上の整数である。)
式(15a)~(17a)におけるR11、R13、R21、R22、R24、R31、R32、R33、及びR35は、化合物の安定性、溶媒への溶解性の観点から、各々独立に、置換されていてもよい、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基であることが好ましい。
式(15a)~(17a)におけるR12、R23、及びR34は、各々独立に、2価の有機基が好ましく、置換されていてもよいアルキレン基がより好ましい。
化合物の安定性、合成及び精製のし易さから、前記式(15a)におけるA1が臭素原子、ヨウ素原子または炭素原子であり、前記式(16a)におけるA2が酸素原子、炭素原子、硫黄原子またはセレン原子であり、前記式(17a)におけるA3が窒素原子、リン原子、ヒ素原子またはアンチモン原子であることが好ましい。
すなわち、本実施形態のイオン性化合物は、より好ましくは、ヨードニウム、スルホニウム、ホスホニウム、カルベニウム(トリチル)、アニリニウム、ビスムトニウム、アンモニウム、セレニウム、ピリジニウム、イミダゾリウム、オキソニウム、キノリニウム、ピロリジニウム、アミニウム、イモニウム、トロピリウム等を含む。
すなわち、本実施形態のイオン性化合物は、より好ましくは、ヨードニウム、スルホニウム、ホスホニウム、カルベニウム(トリチル)、アニリニウム、ビスムトニウム、アンモニウム、セレニウム、ピリジニウム、イミダゾリウム、オキソニウム、キノリニウム、ピロリジニウム、アミニウム、イモニウム、トロピリウム等を含む。
カチオン部の例として、以下が挙げられる。
例えば、スルホニウムとしては、トリフェニルスルホニウム、トリ-p-トリルスルホニウム、トリ-o-トリルスルホニウム、トリス(4-メトキシフェニル)スルホニウム、1-ナフチルジフェニルスルホニウム、2-ナフチルジフェニルスルホニウム、トリス(4-フルオロフェニル)スルホニウム、トリ-1-ナフチルスルホニウム、トリ-2-ナフチルスルホニウム、トリス(4-ヒドロキシフェニル)スルホニウム、4-(フェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウム、4-(p-トリルチオ)フェニルジ-p-トリルスルホニウム、4-(4-メトキシフェニルチオ)フェニルビス(4-メトキシフェニル)スルホニウム、4-(フェニルチオ)フェニルビス(4-フルオロフェニル)スルホニウム、4-(フェニルチオ)フェニルビス(4-メトキシフェニル)スルホニウム、4-(フェニルチオ)フェニルジ-p-トリルスルホニウム、ビス[4-(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド、ビス〔4-{ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]スルホニオ}フェニル〕スルフィド、ビス{4-[ビス(4-フルオロフェニル)スルホニオ]フェニル}スルフィド、ビス{4-[ビス(4-メチルフェニル)スルホニオ]フェニル}スルフィド、ビス{4-[ビス(4-メトキシフェニル)スルホニオ]フェニル}スルフィド、4-(4-ベンゾイル-2-クロロフェニルチオ)フェニルビス(4-フルオロフェニル)スルホニウム、4-(4-ベンゾイル-2-クロロフェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウム、4-(4-ベンゾイルフェニルチオ)フェニルビス(4-フルオロフェニル)スルホニウム、4-(4-ベンゾイルフェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウム、7-イソプロピル-9-オキソ-10-チア-9,10-ジヒドロアントラセン-2-イルジ-p-トリルスルホニウム、7-イソプロピル-9-オキソ-10-チア-9,10-ジヒドロアントラセン-2-イルジフェニルスルホニウム、2-[(ジ-p-トリル)スルホニオ]チオキサントン、2-[(ジフェニル)スルホニオ]チオキサントン、4-[4-(4-tert-ブチルベンゾイル)フェニルチオ]フェニルジ-p-トリルスルホニウム、4-[4-(4-tert-ブチルベンゾイル)フェニルチオ]フェニルジフェニルスルホニウム、4-[4-(ベンゾイルフェニルチオ)]フェニルジ-p-トリルスルホニウム、4-[4-(ベンゾイルフェニルチオ)]フェニルジフェニルスルホニウム、5-(4-メトキシフェニル)チアアンスレニウム、5-フェニルチアアンスレニウム、5-トリルチアアンスレニウム、5-(4-エトキシフェニル)チアアンスレニウム、5-(2,4,6-トリメチルフェニル)チアアンスレニウムなどのトリアリールスルホニウム;ジフェニルフェナシルスルホニウム、ジフェニル4-ニトロフェナシルスルホニウム、ジフェニルベンジルスルホニウム、ジフェニルメチルスルホニウムなどのジアリールスルホニウム;フェニルメチルベンジルスルホニウム、4-ヒドロキシフェニルメチルベンジルスルホニウム、4-メトキシフェニルメチルベンジルスルホニウム、4-アセトカルボニルオキシフェニルメチルベンジルスルホニウム、2-ナフチルメチルベンジルスルホニウム、2-ナフチルメチル(1-エトキシカルボニル)エチルスルホニウム、フェニルメチルフェナシルスルホニウム、4-ヒドロキシフェニルメチルフェナシルスルホニウム、4-メトキシフェニルメチルフェナシルスルホニウム、4-アセトカルボニルオキシフェニルメチルフェナシルスルホニウム、2-ナフチルメチルフェナシルスルホニウム、2-ナフチルオクタデシルフェナシルスルホニウム、9-アントラセニルメチルフェナシルスルホニウムなどのモノアリールスルホニウム;ジメチルフェナシルスルホニウム、フェナシルテトラヒドロチオフェニウム、ジメチルベンジルスルホニウム、ベンジルテトラヒドロチオフェニウム、オクタデシルメチルフェナシルスルホニウムなどのトリアルキルスルホニウムなどが挙げられる。
ヨードニウムイオンとしては、ジフェニルヨードニウム、ジ-p-トリルヨードニウム、ビス(4-ドデシルフェニル)ヨードニウム、ビス(4-メトキシフェニル)ヨードニウム、(4-オクチルオキシフェニル)フェニルヨードニウム、ビス(4-デシルオキシフェニル)ヨードニウム、4-(2-ヒドロキシテトラデシルオキシ)フェニルフェニルヨードニウム、4-イソプロピルフェニル(p-トリル)ヨードニウム、イソブチルフェニル(p-トリル)ヨードニウムなどが挙げられる。
セレニウムイオンとしては、トリフェニルセレニウム、トリ-p-トリルセレニウム、トリ-o-トリルセレニウム、トリス(4-メトキシフェニル)セレニウム、1-ナフチルジフェニルセレニウム、トリス(4-フルオロフェニル)セレニウム、トリ-1-ナフチルセレニウム、トリ-2-ナフチルセレニウム、トリス(4-ヒドロキシフェニル)セレニウム、4-(フェニルチオ)フェニルジフェニルセレニウム、 4-(p-トリルチオ)フェニルジ-p-トリルセレニウムなどのトリアリールセレニウム;ジフェニルフェナシルセレニウム、ジフェニルベンジルセレニウム、ジフェニルメチルセレニウムなどのジアリールセレニウム;フェニルメチルベンジルセレニウム、4-ヒドロキシフェニルメチルベンジルセレニウム、フェニルメチルフェナシルセレニウム、4-ヒドロキシフェニルメチルフェナシルセレニウム、4-メトキシフェニルメチルフェナシルセレニウムなどのモノアリールセレニウム;ジメチルフェナシルセレニウム、フェナシルテトラヒドロセレノフェニウム、ジメチルベンジルセレニウム、ベンジルテトラヒドロセレノフェニウム、オクタデシルメチルフェナシルセレニウムなどのトリアルキルセレニウムなどが挙げられる。
アンモニウムイオンとしては、例えば、テトラメチルアンモニウム、エチルトリメチルアンモニウム、ジエチルジメチルアンモニウム、トリエチルメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、トリメチル-n-プロピルアンモニウム、トリメチルイソプロピルアンモニウム、トリメチル-n-ブチルアンモニウム、トリメチルイソブチルアンモニウム、トリメチル-t-ブチルアンモニウム、トリメチル-n-ヘキシルアンモニウム、ジメチルジ-n-プロピルアンモニウム、ジメチルジイソプロピルアンモニウム、ジメチル-n-プロピルイソプロピルアンモニウム、メチルトリ-n-プロピルアンモニウム、メチルトリイソプロピルアンモニウムなどのテトラアルキルアンモニウム;N,N-ジメチルピロリジニウム、N-エチル-N-メチルピロリジニウム、N,N-ジエチルピロリジニウムなどのピロリジニウム;N,N'-ジメチルイミダゾリニウム、N,N'-ジエチルイミダゾリニウム、N-エチル-N'-メチルイミダゾリニウム、1,2,3-トリメチルイミダゾリニウム、1,3,4-トリメチルイミダゾリニウム、1,3-ジエチル-2-メチルイミダゾリニウム、1,3-ジエチル-4-メチルイミダゾリニウム、1,2,3,4-テトラメチルイミダゾリニウムなどのイミダゾリニウム;N,N'-ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、N,N'-ジエチルテトラヒドロピリミジニウム、N-エチル-N'-メチルテトラヒドロピリミジニウム、1,2,3-トリメチルテトラヒドロピリミジニウムなどのテトラヒドロピリミジニウム;N,N'-ジメチルモルホリニウム、N-エチル-N-メチルモルホリニウム、N,N-ジエチルモルホリニウムなどのモルホリニウム;N,N-ジメチルピペリジニウム、N-エチル-N'-メチルピペリジニウム、N,N'-ジエチルピペリジニウムなどのピペリジニウム;N-メチルピリジニウム、N-エチルピリジニウム、N-n-プロピルピリジニウム、N-イソプロピルピリジニウム、N-n-ブチルピリジニウム、N-ベンジルピリジニウム、N-フェナシルピリジウムなどのピリジニウム;N,N'-ジメチルイミダゾリウム、N-エチル-N-メチルイミダゾリウム、N,N'-ジエチルイミダゾリウム、1,2-ジエチル-3-メチルイミダゾリウム、1,3-ジエチル-2-メチルイミダゾリウム、1-メチル-3-n-プロピル-2,4-ジメチルイミダゾリウムなどのイミダゾリウム;N-メチルキノリウム、N-エチルキノリウム、N-n-プロピルキノリウム、N-イソプロピルキノリウム、N-n-ブチルキノリウム、N-ベンジルキノリウム、N-フェナシルキノリウムなどのキノリウム;N-メチルイソキノリウム、N-エチルイソキノリウム、N-n-プロピルイソキノリウム、N-イソプロピルイソキノリウム、N-n-ブチルイソキノリウム、N-ベンジルイソキノリウム、N-フェナシルイソキノリウムなどのイソキノリウム;ベンジルベンゾチアゾニウム、フェナシルベンゾチアゾニウムなどのチアゾニウム;ベンジルアクリジウム、フェナシルアクリジウムなどのアクリジウムが挙げられる。
ホスホニウムイオンとしては、例えば、テトラフェニルホスホニウム、テトラ-p-トリルホスホニウム、テトラキス(2-メトキシフェニル)ホスホニウム、テトラキス(3-メトキシフェニル)ホスホニウム、テトラキス(4-メトキシフェニル)ホスホニウムなどのテトラアリールホスホニウム;トリフェニルベンジルホスホニウム、トリフェニルフェナシルホスホニウム、トリフェニルメチルホスホニウム、トリフェニルブチルホスホニウムなどのトリアリールホスホニウム;トリエチルベンジルホスホニウム、トリブチルベンジルホスホニウム、テトラエチルホスホニウム、テトラブチルホスホニウム、テトラヘキシルホスホニウム、トリエチルフェナシルホスホニウム、トリブチルフェナシルホスホニウムなどのテトラアルキルホスホニウムなどが挙げられる。
オキソニウムイオンとしては、トリメチルオキソニウム、トリエチルオキソニウム、トリプロピルオキソニウム、トリブチルオキソニウム、トリヘキシルオキソニウム、トリフェニルオキソニウム、ピリリニウム、クロメニリウム、キサンチリウムが挙げられる。
ビスムトニウムイオンとしては、例えば、メシチルトリフェニルビスムトニウムイオン等が挙げられる。
ビスムトニウムイオンとしては、例えば、メシチルトリフェニルビスムトニウムイオン等が挙げられる。
(アンモニウムカチオン)
本実施形態のイオン性化合物は、下記式(1a)または後述する式(2a)で表されるアンモニウムカチオンを含むことが好ましい。
本実施形態のイオン性化合物は、下記式(1a)または後述する式(2a)で表されるアンモニウムカチオンを含むことが好ましい。
下記式(1a)で表されるアンモニウムカチオンについて説明する。
式(1a)において、R1、R2、R3、R5、R6及びR7はそれぞれ独立に、1価の有機基又は水素原子を表す。1価の有機基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アリールアルキル基、カルボニル基、エーテル結合を含む1価の有機基(例えばエチレングリコール鎖を含む1価の有機基)等が挙げられる。これらの基はさらに置換基を有していてもよい。R1、R2、R3、R5、R6及びR7のうちの少なくとも2つが互いに結合し、環を形成していてもよい。R1、R2、R3、R5、R6及びR7は、互いに同一であっても異なってもよい。
R4は2価の有機基を表す。2価の有機基としては、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基等が挙げられる。アルキレン基、アルケニレン基及びアルキニレン基はさらに置換基を有していてもよい。
R4は2価の有機基を表す。2価の有機基としては、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基等が挙げられる。アルキレン基、アルケニレン基及びアルキニレン基はさらに置換基を有していてもよい。
nは1以上の整数である。nは20以下が好ましく、10以下がより好ましく、5以下がさらに好ましく、3以下がさらに好ましい。nは、例えば、1~20が好ましく、1~10がより好ましく、1~5がさらに好ましく、1~3がさらに好ましい。
nが2以上のとき、2以上のR4は互いに同一であっても異なってもよい。nが2以上のとき、2以上のR5は互いに同一であっても異なってもよい。nが2以上のとき、2以上のR6は互いに同一であっても異なってもよい。
nが2以上のとき、2以上のR4は互いに同一であっても異なってもよい。nが2以上のとき、2以上のR5は互いに同一であっても異なってもよい。nが2以上のとき、2以上のR6は互いに同一であっても異なってもよい。
本明細書において、有機基とは、炭素原子を1つ以上有する原子団をいう。
本明細書において、アリール基とは、芳香族炭化水素から水素原子を1個を除いた原子団をいう。芳香族炭化水素としては、単環、縮合環、又は、独立した単環及び縮合環から選択される2個以上が単結合を介して結合した多環が挙げられる。
本明細書において、ヘテロアリール基は、芳香族複素環から水素原子を1個を除いた原子団である。芳香族複素環としては、単環、縮合環、又は、独立した単環及び縮合環から選択される2個以上が単結合を介して結合した多環が挙げられる。
本明細書において、アリール基とは、芳香族炭化水素から水素原子を1個を除いた原子団をいう。芳香族炭化水素としては、単環、縮合環、又は、独立した単環及び縮合環から選択される2個以上が単結合を介して結合した多環が挙げられる。
本明細書において、ヘテロアリール基は、芳香族複素環から水素原子を1個を除いた原子団である。芳香族複素環としては、単環、縮合環、又は、独立した単環及び縮合環から選択される2個以上が単結合を介して結合した多環が挙げられる。
R1~R7の具体例を説明するが、以下に限定されない。
前記アルキル基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよく、置換基を有していてもよい。アルキル基の炭素数は、1以上が好ましく、2以上がより好ましい。一方、アルキル基の炭素数は、24以下が好ましく、18以下がより好ましく、15以下がさらに好ましい。例えば、アルキル基の炭素数は、好ましくは1~24、より好ましくは2~18、さらに好ましくは2~15である。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、i-プロピル基、ブチル基、i-ブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2-エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、オクタデシル基、3,7-ジメチルオクチル基、ラウリル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基等が挙げられる。
前記アルケニル基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよく、置換基を有していてもよい。アルケニル基の炭素数は、好ましくは2~12、より好ましくは2~6である。アルケニル基の具体例としては、ビニル基、1-プロペニル基、2-プロペニル基、イソプロペニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、1-オクテニル基、1-デセニル基、1-オクタデセニル基等が挙げられる。
前記アルキニル基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよく、置換基を有していてもよい。アルキニル基の炭素数は、好ましくは2~12、より好ましくは2~6である。アルキニル基の具体例としては、エチニル基、1-プロピニル基、2-プロピニル基、1-ブチニル基、2-ブチニル基、3-ブチニル基、1-オクチニル基、1-デシニル基、1-オクタデシニル基等が挙げられる。
前記アリール基は置換基を有していてもよい。無置換の状態の1価のアリール基の炭素数は、好ましくは6~60であり、より好ましくは6~18である。具体的には、フェニル基、C1~C12アルコキシフェニル基(C1~C12は、置換基の炭素数が1~12であることを示す。以下も同様である。)、C1~C12アルキルフェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、1-アントラセニル基、2-アントラセニル基、9-アントラセニル基、フェナントレン-イル基、ピレン-イル基、ペリレン-イル基、ペンタフルオロフェニル基等が例示さる。
C1~C12アルキルとして具体的には、メチル、エチル、プロピル、i-プロピル、ブチル、i-ブチル、t-ブチル、ペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、ヘプチル、オクチル、2-エチルヘキシル、ノニル、デシル、3,7-ジメチルオクチル、ラウリル等が例示される。
前記ヘテロアリール基は置換基を有していてもよい。無置換の状態の1価のヘテロアリール基の炭素数は、好ましくは4~60であり、より好ましくは4~20である。具体的には、チエニル基、C1~C12アルキルチエニル基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基、C1~C12アルキルピリジル基等が例示され、チエニル基、C1~C12アルキルチエニル基、ピリジル基、C1~C12アルキルピリジル基が好ましい。C1~C12アルキルの例としては、前記のとおりである。
前記アリールアルキル基は、アルキル基が有する水素原子の少なくとも1つがアリール基により置換された基である。アリールアルキル基は置換基を有していてもよい。無置換の状態の1価のアリールアルキル基の炭素数は、好ましくは7~19、より好ましくは7~13である。アルキル基としては、前記アルキル基が例示され、アリール基としては、前記アリール基が例示される。具体的には、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基、ジフェニルメチル基等が例示される。
前記アルキレン基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよく、置換基を有していてもよい。アルキレン基の炭素数は、24以下が好ましく、20以下がよりこのましく、15以下がさらに好ましい。一方、アルキレン基の炭素数は、2以上がより好ましく、3以上がさらに好ましい。アルキレン基の炭素数は、例えば、好ましくは1~24、より好ましくは2~20、さらに好ましくは2~18、さらに好ましくは3~15である。アルキレン基の具体例としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、n-ブチレン基、イソブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、イソオクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ドデシレン基、ヘキサデシレン基、エイコシレン基等が挙げられる。アルキレン基の具体例としては、さらに、アルキル基の例として挙げられたものから水素原子を1個除いた基等が挙げられる。
前記アルケニレン基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよく、置換基を有していてもよい。アルケニレン基の炭素数は、24以下が好ましく、20以下がよりこのましく、15以下がさらに好ましい。アルケニレン基の炭素数は、好ましくは2~24、より好ましくは2~20、さらに好ましくは2~18、さらに好ましくは3~15である。アルケニレン基の具体例としては、例えば、ビニレン基、プロペニレン基、ブテニレン基等が挙げられる。アルケニレン基の具体例としては、さらに、アルケニル基の例として挙げられたものから水素原子を1個除いた基等が挙げられる。
前記アルキニレン基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよく、置換基を有していてもよい。アルキニレン基の炭素数は、24以下が好ましく、20以下がよりこのましく、15以下がさらに好ましい。アルキニレン基の炭素数は、好ましくは2~24、より好ましくは2~20、さらに好ましくは2~18、さらに好ましくは3~15である。アルキニレン基の具体例としては、例えば、エチニレン基、プロピニレン基等が挙げられる。アルキニレン基の具体例としては、さらに、アルキニル基の例として挙げられたものから水素原子を1個除いた基等が挙げられる。
式(1a)において、R1~R3及びR5~R7のうちの少なくとも1つは、炭素数5以上(さらに好ましくは炭素数6以上、いっそう好ましくは炭素数8以上)の有機基であることが好ましい。
R1~R3及びR5~R7のうちの少なくとも1つが、炭素数5以上の有機基である場合、イオン性化合物を、後述する重合性官能基を有する電荷輸送性化合物とともに用いた場合に、低温硬化性を向上させて、成膜性を向上させることができる。
R1~R3及びR5~R7のうちの少なくとも1つが、炭素数5以上の有機基である場合、イオン性化合物を、後述する重合性官能基を有する電荷輸送性化合物とともに用いた場合に、低温硬化性を向上させて、成膜性を向上させることができる。
また、溶解性の観点から、式(1a)において、R1~R3及びR5~R7は、それぞれ独立にアルキル基、アルケニル基及びアルキニル基からなる群から選択される1価の有機基であることが好ましく、さらに好ましくは、R1~R3及びR5~R7は、それぞれ独立にアルキル基であることが好ましい。
例えば、式(1a)において、R1~R3及びR5~R7がそれぞれ独立にアルキル基、アルケニル基及びアルキニル基からなる群から選択される1価の有機基であり、かつ、R1~R3及びR5~R7のうちの少なくとも1つが炭素数5以上(さらに好ましくは炭素数6以上、いっそう好ましくは炭素数8以上)の1価の有機基であることも好ましい。
例えば、式(1a)において、R2、R3、R5及びR7がそれぞれ独立にアルキル基であることが好ましい。この場合、R1及びR6がそれぞれ水素原子であることがより好ましい。
例えば、式(1a)において、R2、R3、R5及びR7がそれぞれ独立にアルキル基であり、かつ、R2、R3、R5及びR7のうちの少なくとも1つが、炭素数5以上(さらに好ましくは炭素数6以上、いっそう好ましくは炭素数8以上)のアルキル基であることも好ましい。この場合、R1及びR6がそれぞれ水素原子であることがより好ましい。
例えば、式(1a)において、R2、R3、R5及びR7がそれぞれ独立にアルキル基であり、かつ、R2、R3、R5及びR7のうちの少なくとも1つが、炭素数5以上(さらに好ましくは炭素数6以上、いっそう好ましくは炭素数8以上)のアルキル基であることも好ましい。この場合、R1及びR6がそれぞれ水素原子であることがより好ましい。
式(1a)において、R4はアルキレン基が好ましく、炭素数1~24のアルキレン基がより好ましく、炭素数2~20のアルキレン基がさらに好ましく、炭素数2~18のアルキレン基がさらに好ましく、炭素数3~15のアルキレン基がさらに好ましい。
式(1a)において、R4は炭素数1以上が好ましく、硬化性及び導電性の観点から炭素数10以下が好ましく、炭素数6以下がさらに好ましく、炭素数4以下がいっそう好ましい。
式(1a)において、R4は炭素数1以上が好ましく、硬化性及び導電性の観点から炭素数10以下が好ましく、炭素数6以下がさらに好ましく、炭素数4以下がいっそう好ましい。
R4は炭素数が2以上のとき途中分岐していても構わない。
式(2a)において、Rg、Rh、Rk、Rl、Rm及びRnはそれぞれ独立にアルキル基又はベンジル基を表し、Riはアルキレン基、アルケニレン基又はアルキニレン基を表す。
Rg、Rh、Rk、Rl、Rm及びRnは互いに同一であっても異なってもよい。アルキル基、アルキレン基、アルケニレン基及びアルキニレン基の例及び好ましい範囲は、それぞれ、式(1a)におけるアルキル基、アルキレン基、アルケニレン基及びアルキニレン基の例及び好ましい範囲と同様である。
Rg、Rh、Rk、Rl、Rm及びRnは互いに同一であっても異なってもよい。アルキル基、アルキレン基、アルケニレン基及びアルキニレン基の例及び好ましい範囲は、それぞれ、式(1a)におけるアルキル基、アルキレン基、アルケニレン基及びアルキニレン基の例及び好ましい範囲と同様である。
式(2a)において、Rg、Rh、Rk、Rl、Rm及びRnのうちの少なくとも1つが炭素数5以上(さらに好ましくは炭素数6以上、いっそう好ましくは炭素数8以上)のアルキル基又はベンジル基であることが好ましい。
例えば、式(2a)において、Rg、Rh、Rk、Rl、Rm及びRnがそれぞれ独立にアルキル基であり、Rg、Rh、Rk、Rl、Rm及びRnのうちの少なくとも1つが炭素数5以上(さらに好ましくは炭素数6以上、いっそう好ましくは炭素数8以上)のアルキル基であることも好ましい。
例えば、式(2a)において、Rg、Rh、Rk、Rl、Rm及びRnがそれぞれ独立にアルキル基であり、Rg、Rh、Rk、Rl、Rm及びRnのうちの少なくとも1つが炭素数5以上(さらに好ましくは炭素数6以上、いっそう好ましくは炭素数8以上)のアルキル基であることも好ましい。
式(2a)において、Riはアルキレン基が好ましく、炭素数1~24のアルキレン基がより好ましく、炭素数2~20のアルキレン基がさらに好ましく、炭素数2~18のアルキレン基がさらに好ましく、炭素数3~15のアルキレン基がさらに好ましい。
式(2a)において、Riは硬化性及び導電性の観点から炭素数10以下のアルキレン基が好ましく、炭素数6以下のアルキレン基がさらに好ましく、炭素数4以下のアルキレン基がいっそう好ましい。
Riは互いに同一であってもよく異なってもよいが、互いに同一であることが好ましい。
式(2a)において、Riは硬化性及び導電性の観点から炭素数10以下のアルキレン基が好ましく、炭素数6以下のアルキレン基がさらに好ましく、炭素数4以下のアルキレン基がいっそう好ましい。
Riは互いに同一であってもよく異なってもよいが、互いに同一であることが好ましい。
(アニオン部)
アニオン部は、特に限定されないが、下記式(11b)~(15b)のいずれかで表されるアニオンが好ましい。
アニオン部は、特に限定されないが、下記式(11b)~(15b)のいずれかで表されるアニオンが好ましい。
式(11b)~(15b)中、Y1~Y6は、それぞれ独立に2価の連結基を表し、R1~R16は、それぞれ独立に電子求引性の1価の基(R2及びR3、R4~R6から選択される少なくとも2つの基、R7~R10から選択される少なくとも2つの基、及び、R11~R16から選択される少なくとも2つの基は、それぞれ互いに結合していてもよい。)を表す。式(11b)~(15b)中、E1は酸素原子、E2は窒素原子、E3は炭素原子、E4はホウ素原子又はガリウム原子、E5はリン原子又はアンチモン原子を表す。
2価の連結基、及び電子求引性の1価の基については、それぞれ後述する。
2価の連結基、及び電子求引性の1価の基については、それぞれ後述する。
イオン性化合物は、好ましくは2つ以上のアニオン部を含むが、例えば、アニオン部のうちの2つ以上(例えば、アニオン部の全て)が1つ以上の連結部で互いに連結されていてもよく、アニオン部の少なくとも1つが連結部でカチオン部と連結されていてもよく、アニオン部がいずれも連結部で連結されない形態で含まれてもよい。
イオン性化合物は、有機エレクトロニクス素子の長時間駆動を可能にする観点、さらに、駆動電圧を低減する観点から、例えば、下記式(1b)、(2b)、(3b)、(4b)、(5b)または(6b)で表されるアニオンを含むことも好ましい。
式(1b)~(6b)において、E1~E2は酸素原子、E3は窒素原子、E4は炭素原子、E5はホウ素原子又はガリウム原子、E6はリン原子又はアンチモン原子を表し、
Y1~Y43は、それぞれ独立に単結合又は2価の連結基を表し、
R1~R67は、それぞれ独立に電子求引性の1価の基又はアルキレン基等の2価の基(R31及びR32、R41~R43から選択される少なくとも2つの基、R51~R55から選択される少なくとも2つの基、及び、R61~R67から選択される少なくとも2つの基は、それぞれ互いに結合していてもよい。)を表し、
nは1以上の整数を表す。
2価の連結基、及び電子求引性の1価の基については、それぞれ後述する。
Y1~Y43は、それぞれ独立に単結合又は2価の連結基を表し、
R1~R67は、それぞれ独立に電子求引性の1価の基又はアルキレン基等の2価の基(R31及びR32、R41~R43から選択される少なくとも2つの基、R51~R55から選択される少なくとも2つの基、及び、R61~R67から選択される少なくとも2つの基は、それぞれ互いに結合していてもよい。)を表し、
nは1以上の整数を表す。
2価の連結基、及び電子求引性の1価の基については、それぞれ後述する。
式(1b)~(6b)において、Y1~Y43は、それぞれ独立に単結合又は2価の連結基を表す。Y1~Y43が単結合の場合、EとRとが(例えば式(1b)では、E1とR1とが)直接結合していることを意味する。
以下、電子吸引性の1価の基について説明する。
電子求引性の1価の基とは、水素原子と比べて、結合する原子側から電子を引きつけやすい置換基をいう。電子求引性の1価の基は、有機基であることが好ましい。
電子求引性の1価の基の例としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子;シアノ基;チオシアノ基;ニトロ基;メシル基等のアルキルスルホニル基(例えば炭素数1~12、好ましくは炭素数1~6);トシル基等のアリールスルホニル基(例えば炭素数6~18、好ましくは炭素数6~12);メトキシスルホニル基等のアルキルオキシスルホニル基(例えば炭素数1~12、好ましくは炭素数1~6);フェノキシスルホニル基等のアリールオキシスルホニル基(例えば炭素数6~18、好ましくは炭素数6~12);ホルミル基、アセチル基、ベンゾイル基等のアシル基(例えば炭素数1~12、好ましくは炭素数1~6);ホルミルオキシ基、アセトキシ基等のアシルオキシ基(例えば炭素数1~20、好ましくは炭素数1~6);メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基(例えば炭素数2~10、好ましくは炭素数2~7);フェノキシカルボニル基、ピリジルオキシカルボニル基等の「アリールオキシカルボニル基又はヘテロアリールオキシカルボニル基」(例えば炭素数4~25、好ましくは炭素数5~15);トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基等の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の「アルキル基、アルケニル基又はアルキニル基」にハロゲン原子が置換した「ハロアルキル基、ハロアルケニル基又はハロアルキニル基」(例えば炭素数1~10、好ましくは炭素数1~6);ペンタフルオロフェニル基等のアリール基にハロゲン原子が置換したハロアリール基(例えば炭素数6~20、好ましくは炭素数6~12);ペンタフルオロフェニルメチル基等のアリールアルキル基にハロゲン原子が置換したハロアリールアルキル基(例えば炭素数7~19、好ましくは炭素数7~13)等が挙げられる。
電子求引性の1価の基とは、水素原子と比べて、結合する原子側から電子を引きつけやすい置換基をいう。電子求引性の1価の基は、有機基であることが好ましい。
電子求引性の1価の基の例としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子;シアノ基;チオシアノ基;ニトロ基;メシル基等のアルキルスルホニル基(例えば炭素数1~12、好ましくは炭素数1~6);トシル基等のアリールスルホニル基(例えば炭素数6~18、好ましくは炭素数6~12);メトキシスルホニル基等のアルキルオキシスルホニル基(例えば炭素数1~12、好ましくは炭素数1~6);フェノキシスルホニル基等のアリールオキシスルホニル基(例えば炭素数6~18、好ましくは炭素数6~12);ホルミル基、アセチル基、ベンゾイル基等のアシル基(例えば炭素数1~12、好ましくは炭素数1~6);ホルミルオキシ基、アセトキシ基等のアシルオキシ基(例えば炭素数1~20、好ましくは炭素数1~6);メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基(例えば炭素数2~10、好ましくは炭素数2~7);フェノキシカルボニル基、ピリジルオキシカルボニル基等の「アリールオキシカルボニル基又はヘテロアリールオキシカルボニル基」(例えば炭素数4~25、好ましくは炭素数5~15);トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基等の直鎖状、分岐鎖状若しくは環状の「アルキル基、アルケニル基又はアルキニル基」にハロゲン原子が置換した「ハロアルキル基、ハロアルケニル基又はハロアルキニル基」(例えば炭素数1~10、好ましくは炭素数1~6);ペンタフルオロフェニル基等のアリール基にハロゲン原子が置換したハロアリール基(例えば炭素数6~20、好ましくは炭素数6~12);ペンタフルオロフェニルメチル基等のアリールアルキル基にハロゲン原子が置換したハロアリールアルキル基(例えば炭素数7~19、好ましくは炭素数7~13)等が挙げられる。
さらに、電子求引性の1価の基の例として、負電荷を効率よく非局在化できるという観点から、前記電子求引性の1価の基の例のうち「水素原子を有する有機基」から水素原子の一部又は全てをハロゲン原子で置換した基が好ましく挙げられる。例えば、パーフルオロアルキルスルホニル基、パーフルオロアリールスルホニル基、パーフルオロアルキルオキシスルホニル基、パーフルオロアリールオキシスルホニル基、パーフルオロアシル基、パーフルオロアシルオキシ基、パーフルオロアルコキシカルボニル基、パーフルオロアリールオキシカルボニル基、パーフルオロアルキル基、パーフルオロアルケニル基、パーフルオロアルキニル基、パーフルオロアリール基、パーフルオロアリールアルキル基等が挙げられる。
電子求引性の1価の基の例としては、特に、炭素数1~8の直鎖状若しくは分岐鎖状のパーフルオロアルキル基、炭素数3~6の環状パーフルオロアルキル基、又は、炭素数6~18のパーフルオロアリール基が好ましい。
電子求引性の1価の基は、これらに限定されるものではない。以上に示した電子求引性の1価の基の例は、置換基を有していても、また、ヘテロ原子を有していてもよい。
電子求引性の1価の基の例として、具体的には、下記置換基群(1)において示される基が挙げられる。
以下、2価の連結基について説明する。
2価の連結基として、例えば、下記式(1c)~(11c)のいずれかで表される連結基が挙げられる。
2価の連結基として、例えば、下記式(1c)~(11c)のいずれかで表される連結基が挙げられる。
式(7c)~(11c)中、Rは、それぞれ独立に水素原子又は1価の基を表す。
式(7c)~(11c)中、Rは、有機基であることが好ましい。Rは、電子受容性の向上、溶媒への溶解性等の観点から、それぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又はヘテロアリール基であることがより好ましい。これらの基は置換基を有していても、ヘテロ原子を有していてもよい。また、Rは、電子求引性の1価の基であることが好ましく、電子求引性の1価の基として、例えば、前記電子求引性の1価の基の例、前記置換基群(1)において示される基等が挙げられる。
本実施形態のイオン性化合物の例として、例えば、下記式(1)で表されるイオン性化合物、後述する式(2)で表されるイオン性化合物等が挙げられる。
下記式(1)で表されるイオン性化合物について説明する。
式(1)中、Ra、Rb、Rd、Re及びRfはそれぞれ独立に水素原子(H)、アルキル基、又はベンジル基を表し、Rcはアルキレン基、アルケニレン基又はアルキニレン基を表し、Aはアニオンを表す。nは1以上の整数である。Nは好ましくはアリール基とは直接結合しない。Ra、Rb、Rd、Re及びRfは、互いに同一であっても異なってもよい。
nが2以上のとき、2以上のRcは、互いに同一であっても異なってもよい。nが2以上のとき、2以上のRdは、互いに同一であっても異なってもよい。nが2以上のとき、2以上のReは、互いに同一であっても異なってもよい。
nが2以上のとき、2以上のRcは、互いに同一であっても異なってもよい。nが2以上のとき、2以上のRdは、互いに同一であっても異なってもよい。nが2以上のとき、2以上のReは、互いに同一であっても異なってもよい。
式(1)において、前記アルキル基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよく、置換基を有していてもよい。アルキル基の炭素数は、1以上が好ましく、2以上がより好ましい。一方、アルキル基の炭素数は、24以下が好ましく、18以下がより好ましく、15以下がさらに好ましい。例えば、アルキル基の炭素数は、好ましくは1~24、より好ましくは2~18、さらに好ましくは2~15である。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、i-プロピル基、ブチル基、i-ブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2-エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、オクタデシル基、3,7-ジメチルオクチル基、ラウリル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基等が挙げられる。
式(1)において、前記アルキレン基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよく、置換基を有していてもよい。アルキレン基の炭素数は、24以下が好ましく、20以下がよりこのましく、15以下がさらに好ましい。一方、アルキレン基の炭素数は、2以上がより好ましく、3以上がさらに好ましい。アルキレン基の炭素数は、例えば、好ましくは1~24、より好ましくは2~20、さらに好ましくは2~18、さらに好ましくは3~15である。アルキレン基の具体例としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、n-ブチレン基、イソブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、イソオクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ドデシレン基、ヘキサデシレン基、エイコシレン基等が挙げられる。アルキレン基の具体例としては、さらに、アルキル基の例として挙げられたものから水素原子を1個除いた基等が挙げられる。
式(1)において、前記アルケニレン基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよく、置換基を有していてもよい。アルケニレン基の炭素数は、24以下が好ましく、20以下がよりこのましく、15以下がさらに好ましい。アルケニレン基の炭素数は、好ましくは2~24、より好ましくは2~20、さらに好ましくは2~18、さらに好ましくは3~15である。アルケニレン基の具体例としては、例えば、ビニレン基、プロペニレン基、ブテニレン基等が挙げられる。アルケニレン基の具体例としては、さらに、式(1a)においてアルケニル基の例として挙げられたものから水素原子を1個除いた基等が挙げられる。
式(1)において、前記アルキニレン基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよく、置換基を有していてもよい。アルキニレン基の炭素数は、24以下が好ましく、20以下がよりこのましく、15以下がさらに好ましい。アルキニレン基の炭素数は、好ましくは2~24、より好ましくは2~20、さらに好ましくは2~18、さらに好ましくは3~15である。アルキニレン基の具体例としては、例えば、エチニレン基、プロピニレン基等が挙げられる。アルキニレン基の具体例としては、さらに、式(1a)においてアルキニル基の例として挙げられたものから水素原子を1個除いた基等が挙げられる。
式(1)において、Ra、Rb、Rd、Re及びRfのうちの少なくとも1つは、炭素数5以上(さらに好ましくは炭素数6以上、いっそう好ましくは炭素数8以上)のアルキル基又はベンジル基であることが好ましい。
式(1)において、Ra、Rb、Rd、Re及びRfのうちの少なくとも1つが、炭素数5以上のアルキル基又はベンジル基である場合、イオン性化合物を、後述する重合性官能基を有する電荷輸送性化合物とともに用いた場合に、低温硬化性を向上させて、成膜性を向上させることができる。
式(1)において、Ra、Rb、Rd、Re及びRfのうちの少なくとも1つが、炭素数5以上のアルキル基又はベンジル基である場合、イオン性化合物を、後述する重合性官能基を有する電荷輸送性化合物とともに用いた場合に、低温硬化性を向上させて、成膜性を向上させることができる。
溶解性の観点から、式(1)において、Ra、Rb、Rd、Re及びRfは、それぞれ独立にアルキル基であることが好ましい。
例えば、Ra、Rb、Rd、Re及びRfがそれぞれ独立にアルキル基であり、かつ、Ra、Rb、Rd、Re及びRfのうちの少なくとも1つが炭素数5以上(さらに好ましくは炭素数6以上、いっそう好ましくは炭素数8以上)のアルキル基であることも好ましい。
例えば、式(1)において、Ra、Rb、Rd、及びRfがそれぞれ独立にアルキル基であることが好ましい。この場合、Reが水素原子であることがより好ましい。
例えば、式(1)において、例えば、Ra、Rb、Rd、及びRfがそれぞれ独立にアルキル基であり、かつ、Ra、Rb、Rd、及びRfのうちの少なくとも1つが、炭素数5以上(さらに好ましくは炭素数6以上、いっそう好ましくは炭素数8以上)のアルキル基であることも好ましい。この場合、Reが水素原子であることがより好ましい。
例えば、式(1)において、例えば、Ra、Rb、Rd、及びRfがそれぞれ独立にアルキル基であり、かつ、Ra、Rb、Rd、及びRfのうちの少なくとも1つが、炭素数5以上(さらに好ましくは炭素数6以上、いっそう好ましくは炭素数8以上)のアルキル基であることも好ましい。この場合、Reが水素原子であることがより好ましい。
式(1)において、Rcはアルキレン基が好ましく、炭素数1~24のアルキレン基がより好ましく、炭素数2~20のアルキレン基がさらに好ましく、炭素数2~18のアルキレン基がさらに好ましく、炭素数3~15のアルキレン基がさらに好ましい。
式(1)において、Rcは、硬化性及び導電性の観点から炭素数10以下のアルキレン基が好ましく、炭素数6以下のアルキレン基がさらに好ましく、炭素数4以下のアルキレン基がいっそう好ましい。
式(1)において、Rcは、硬化性及び導電性の観点から炭素数10以下のアルキレン基が好ましく、炭素数6以下のアルキレン基がさらに好ましく、炭素数4以下のアルキレン基がいっそう好ましい。
式(1)において、Aは上述の式(11b)~(15b)のいずれかで表されるアニオンが好ましい。Aは互いに同一であってもよく異なってもよいが、互いに同一であることが好ましい。
式(1)において、nは、例えば、1~20が好ましく、1~10がより好ましく、1~5がさらに好ましく、1~3がさらに好ましい。
式(1)において、nは、例えば、1~20が好ましく、1~10がより好ましく、1~5がさらに好ましく、1~3がさらに好ましい。
式(2)において、Rg、Rh、Rk、Rl、Rm及びRnはそれぞれ独立にアルキル基又はベンジル基を表し、Riはアルキレン基、アルケニレン基又はアルキニレン基を表し、Aはアニオンを表す。
Rg、Rh、Rk、Rl、Rm及びRnは互いに同一であっても異なってもよい。
アルキル基、アルキレン基、アルケニレン基及びアルキニレン基の例及び好ましい範囲は、それぞれ、式(1)におけるアルキル基、アルキレン基、アルケニレン基及びアルキニレン基の例及び好ましい範囲と同様である。
アルキル基、アルキレン基、アルケニレン基及びアルキニレン基の例及び好ましい範囲は、それぞれ、式(1)におけるアルキル基、アルキレン基、アルケニレン基及びアルキニレン基の例及び好ましい範囲と同様である。
式(2)において、Rg、Rh、Rk、Rl、Rm及びRnのうちの少なくとも1つが、炭素数5以上(さらに好ましくは炭素数6以上、いっそう好ましくは炭素数8以上)のアルキル基又はベンジル基であることが好ましい。
例えば、式(2)において、Rg、Rh、Rk、Rl、Rm及びRnがそれぞれ独立にアルキル基であり、Rg、Rh、Rk、Rl、Rm及びRnのうちの少なくとも1つが炭素数5以上(さらに好ましくは炭素数6以上、いっそう好ましくは炭素数8以上)のアルキル基であることも好ましい。
例えば、式(2)において、Rg、Rh、Rk、Rl、Rm及びRnがそれぞれ独立にアルキル基であり、Rg、Rh、Rk、Rl、Rm及びRnのうちの少なくとも1つが炭素数5以上(さらに好ましくは炭素数6以上、いっそう好ましくは炭素数8以上)のアルキル基であることも好ましい。
式(2)において、Riはアルキレン基が好ましく、炭素数1~24のアルキレン基がより好ましく、炭素数2~20のアルキレン基がさらに好ましく、炭素数2~18のアルキレン基がさらに好ましく、炭素数3~15のアルキレン基がさらに好ましい。
式(2)において、Riは硬化性及び導電性の観点から炭素数10以下のアルキレン基が好ましく、炭素数6以下のアルキレン基がさらに好ましく、炭素数4以下のアルキレン基がいっそう好ましい。
Riは互いに同一であってもよく異なってもよいが、互いに同一であることが好ましい。
式(2)において、Riは硬化性及び導電性の観点から炭素数10以下のアルキレン基が好ましく、炭素数6以下のアルキレン基がさらに好ましく、炭素数4以下のアルキレン基がいっそう好ましい。
Riは互いに同一であってもよく異なってもよいが、互いに同一であることが好ましい。
式(2)において、Aは上述の式(11b)~(15b)のいずれかで表されるアニオンが好ましい。Aは互いに同一であってもよく異なってもよいが、互いに同一であることが好ましい。
本実施形態のイオン性化合物の具体例として、例えば、後述するイオン性化合物1~11等が挙げられる。
実施形態のイオン性化合物は、インク組成物に用いたときに、インク組成物としての保存安定性を向上させることができる。また、後述する重合性官能基を有する電荷輸送性化合物とともに用いた場合に、低温での硬化性を向上させ、成膜性を向上させることができる。
<有機エレクトロニクス材料>
実施形態の有機エレクトロニクス材料は、上記実施形態のイオン性化合物を含む。有機エレクトロニクス材料は、上記実施形態のイオン性化合物を、1種のみ含有しても、又は、2種以上含有してもよい。有機エレクトロニクス材料は、さらに電荷輸送性化合物を含んでいてもよい。上記実施形態のイオン性化合物を含む有機エレクトロニクス材料を用いることによって、有機エレクトロニクス素子の長寿命化することができる。
実施形態の有機エレクトロニクス材料は、上記実施形態のイオン性化合物を含む。有機エレクトロニクス材料は、上記実施形態のイオン性化合物を、1種のみ含有しても、又は、2種以上含有してもよい。有機エレクトロニクス材料は、さらに電荷輸送性化合物を含んでいてもよい。上記実施形態のイオン性化合物を含む有機エレクトロニクス材料を用いることによって、有機エレクトロニクス素子の長寿命化することができる。
[電荷輸送性化合物]
有機エレクトロニクス材料は、電荷輸送性化合物を含有してもよい。電荷輸送性化合物は、低分子の化合物であっても、ポリマーであってもよい。有機溶媒への溶解性の観点からは、ポリマーであることが好ましく、昇華、再結晶等による精製が容易な観点からは低分子化合物であることが好ましい。「ポリマー」には、重合度の低いオリゴマー(例えば、数平均重合度が2以上20以下)と、重合度の高いポリマー(例えば、数平均重合度が20超)とが含まれる。電荷輸送性化合物は、市販のものでもよく、当業者公知の方法で合成したものであってもよく、特に制限はない。
有機エレクトロニクス材料は、電荷輸送性化合物を含有してもよい。電荷輸送性化合物は、低分子の化合物であっても、ポリマーであってもよい。有機溶媒への溶解性の観点からは、ポリマーであることが好ましく、昇華、再結晶等による精製が容易な観点からは低分子化合物であることが好ましい。「ポリマー」には、重合度の低いオリゴマー(例えば、数平均重合度が2以上20以下)と、重合度の高いポリマー(例えば、数平均重合度が20超)とが含まれる。電荷輸送性化合物は、市販のものでもよく、当業者公知の方法で合成したものであってもよく、特に制限はない。
電荷輸送性化合物は、芳香族アミン構造を含む単位、カルバゾール構造を含む単位、及びチオフェン構造を含む単位からなる群から選択される少なくとも1種の単位を含むことが好ましい。
電荷輸送性化合物は、分子内に1つ以上の重合性官能基を有することが好ましい。重合性官能基としてはとくに限定されないが、好ましい重合性官能基として、オキセタン基、エポキシ基、及びビニルエーテル基が挙げられる。
電荷輸送性化合物が重合性官能基を有する場合、この電荷輸送性化合物と、上記実施形態のイオン性化合物とを含む有機エレクトロニクス材料をインク組成物とした場合に、低温での硬化性を向上させて、低温での成膜性を向上させることができる。
電荷輸送性化合物は、分子内に1つ以上の重合性官能基を有することが好ましい。重合性官能基としてはとくに限定されないが、好ましい重合性官能基として、オキセタン基、エポキシ基、及びビニルエーテル基が挙げられる。
電荷輸送性化合物が重合性官能基を有する場合、この電荷輸送性化合物と、上記実施形態のイオン性化合物とを含む有機エレクトロニクス材料をインク組成物とした場合に、低温での硬化性を向上させて、低温での成膜性を向上させることができる。
(電荷輸送性ポリマー)
以下、電荷輸送性ポリマーについて説明する。
電荷輸送性ポリマーは電荷を輸送する能力を有する。電荷輸送性ポリマーは、直鎖状であっても、又は、分岐構造を有していてもよい。電荷輸送性ポリマーは、好ましくは、電荷輸送性を有する2価の構造単位Dと末端部を構成する1価の構造単位Mと少なくともを含み、分岐部を構成する3価以上の構造単位Tを更に含んでもよい。電荷輸送性ポリマーは、各構造単位を、それぞれ1種のみ含んでいても、又は、それぞれ複数種含んでいてもよい。各構造単位は、「1価」~「3価以上」の結合部位において互いに結合している。
以下、電荷輸送性ポリマーについて説明する。
電荷輸送性ポリマーは電荷を輸送する能力を有する。電荷輸送性ポリマーは、直鎖状であっても、又は、分岐構造を有していてもよい。電荷輸送性ポリマーは、好ましくは、電荷輸送性を有する2価の構造単位Dと末端部を構成する1価の構造単位Mと少なくともを含み、分岐部を構成する3価以上の構造単位Tを更に含んでもよい。電荷輸送性ポリマーは、各構造単位を、それぞれ1種のみ含んでいても、又は、それぞれ複数種含んでいてもよい。各構造単位は、「1価」~「3価以上」の結合部位において互いに結合している。
(電荷輸送性ポリマーの構造)
電荷輸送性ポリマーに含まれる部分構造の例として、以下が挙げられる。電荷輸送性ポリマーは以下の部分構造を有するものに限定されない。部分構造中、「D」は構造単位Dを、「M」は構造単位Mを、「T」は構造単位Tを表す。「*」は、他の構造単位との結合部位を表す。以下の部分構造中、複数のDは、互いに同一の構造単位であっても、互いに異なる構造単位であってもよい。M及びTについても、同様である。
電荷輸送性ポリマーに含まれる部分構造の例として、以下が挙げられる。電荷輸送性ポリマーは以下の部分構造を有するものに限定されない。部分構造中、「D」は構造単位Dを、「M」は構造単位Mを、「T」は構造単位Tを表す。「*」は、他の構造単位との結合部位を表す。以下の部分構造中、複数のDは、互いに同一の構造単位であっても、互いに異なる構造単位であってもよい。M及びTについても、同様である。
(構造単位D)
構造単位Dは、電荷輸送性を有する2価の構造単位である。構造単位Dは、電荷を輸送する能力を有する原子団を含んでいればよく、特に限定されない。例えば、構造単位Dは、置換又は非置換の、芳香族アミン構造、カルバゾール構造、チオフェン構造、フルオレン構造、ベンゼン構造、ビフェニル構造、ターフェニル構造、ナフタレン構造、アントラセン構造、テトラセン構造、フェナントレン構造、ジヒドロフェナントレン構造、ピリジン構造、ピラジン構造、キノリン構造、イソキノリン構造、キノキサリン構造、アクリジン構造、ジアザフェナントレン構造、フラン構造、ピロール構造、オキサゾール構造、オキサジアゾール構造、チアゾール構造、チアジアゾール構造、トリアゾール構造、ベンゾチオフェン構造、ベンゾオキサゾール構造、ベンゾオキサジアゾール構造、ベンゾチアゾール構造、ベンゾチアジアゾール構造、ベンゾトリアゾール構造、及び、これらの1種又は2種以上を含む構造から選択される。芳香族アミン構造は、好ましくはトリアリールアミン構造であり、より好ましくはトリフェニルアミン構造である。
一実施形態において、構造単位Dは、優れた正孔輸送性を得る観点から、置換又は非置換の、芳香族アミン構造、カルバゾール構造、チオフェン構造、フルオレン構造、ベンゼン構造、ピロール構造、及び、これらの1種又は2種以上を含む構造から選択されることが好ましく、置換又は非置換の、芳香族アミン構造、カルバゾール構造、チオフェン構造、及び、これらの1種又は2種以上を含む構造から選択されることがより好ましい。他の実施形態において、構造単位Dは、優れた電子輸送性を得る観点から、置換又は非置換の、フルオレン構造、ベンゼン構造、フェナントレン構造、ピリジン構造、キノリン構造、及び、これらの1種又は2種以上を含む構造から選択されることが好ましい。
構造単位Dの具体例として、以下が挙げられる。構造単位Dは、以下に限定されない。
構造単位Dは、電荷輸送性を有する2価の構造単位である。構造単位Dは、電荷を輸送する能力を有する原子団を含んでいればよく、特に限定されない。例えば、構造単位Dは、置換又は非置換の、芳香族アミン構造、カルバゾール構造、チオフェン構造、フルオレン構造、ベンゼン構造、ビフェニル構造、ターフェニル構造、ナフタレン構造、アントラセン構造、テトラセン構造、フェナントレン構造、ジヒドロフェナントレン構造、ピリジン構造、ピラジン構造、キノリン構造、イソキノリン構造、キノキサリン構造、アクリジン構造、ジアザフェナントレン構造、フラン構造、ピロール構造、オキサゾール構造、オキサジアゾール構造、チアゾール構造、チアジアゾール構造、トリアゾール構造、ベンゾチオフェン構造、ベンゾオキサゾール構造、ベンゾオキサジアゾール構造、ベンゾチアゾール構造、ベンゾチアジアゾール構造、ベンゾトリアゾール構造、及び、これらの1種又は2種以上を含む構造から選択される。芳香族アミン構造は、好ましくはトリアリールアミン構造であり、より好ましくはトリフェニルアミン構造である。
一実施形態において、構造単位Dは、優れた正孔輸送性を得る観点から、置換又は非置換の、芳香族アミン構造、カルバゾール構造、チオフェン構造、フルオレン構造、ベンゼン構造、ピロール構造、及び、これらの1種又は2種以上を含む構造から選択されることが好ましく、置換又は非置換の、芳香族アミン構造、カルバゾール構造、チオフェン構造、及び、これらの1種又は2種以上を含む構造から選択されることがより好ましい。他の実施形態において、構造単位Dは、優れた電子輸送性を得る観点から、置換又は非置換の、フルオレン構造、ベンゼン構造、フェナントレン構造、ピリジン構造、キノリン構造、及び、これらの1種又は2種以上を含む構造から選択されることが好ましい。
構造単位Dの具体例として、以下が挙げられる。構造単位Dは、以下に限定されない。
Rは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。好ましくは、Rは、それぞれ独立に、-R1、-OR2、-SR3、-OCOR4、-COOR5、-SiR6R7R8、ハロゲン原子、及び、後述する重合性官能基を含む基からなる群から選択される。R1~R11は、それぞれ独立に、水素原子;炭素数1~22個の直鎖、環状又は分岐アルキル基;又は、炭素数2~30個のアリール基又はヘテロアリール基を表す。アルキル基は、更に、炭素数2~20個のアリール基又はヘテロアリール基により置換されていてもよく、アリール基又はヘテロアリール基は、更に、炭素数1~22個の直鎖、環状又は分岐アルキル基により置換されていてもよい。Rは、好ましくは水素原子、アルキル基、アリール基、アルキル置換アリール基である。Arは、炭素数2~30個のアリーレン基又はヘテロアリーレン基を表す。Arは、好ましくはアリーレン基であり、より好ましくはフェニレン基である。本明細書で、アリーレン基とは、芳香族炭化水素から水素原子2個を除いた原子団である。また、本明細書で、ヘテロアリーレン基は、芳香族複素環から水素原子2個を除いた原子団である。芳香族炭化水素及び芳香族複素環については、アリール基及びヘテロアリール基の説明で説明したとおりである。
(構造単位M)
構造単位Mは、電荷輸送性ポリマーの末端部を構成する1価の構造単位である。構造単位Mは、特に限定されず、例えば、置換又は非置換の、芳香族炭化水素構造、芳香族複素環構造、及び、これらの1種又は2種以上を含む構造から選択される。構造単位Mが構造単位Dと同じ構造を有していてもよい。一実施形態において、構造単位Mは、電荷の輸送性を低下させずに耐久性を付与するという観点から、置換又は非置換の芳香族炭化水素構造であることが好ましく、置換又は非置換のベンゼン構造であることがより好ましい。また、他の実施形態において、後述するように、電荷輸送性ポリマーが末端部に重合性官能基を有する場合、構造単位Mは重合可能な構造(すなわち、例えば、ピロール-イル基等の重合性官能基)であってもよい。構造単位Mの具体例として、以下が挙げられる。
構造単位Mは、電荷輸送性ポリマーの末端部を構成する1価の構造単位である。構造単位Mは、特に限定されず、例えば、置換又は非置換の、芳香族炭化水素構造、芳香族複素環構造、及び、これらの1種又は2種以上を含む構造から選択される。構造単位Mが構造単位Dと同じ構造を有していてもよい。一実施形態において、構造単位Mは、電荷の輸送性を低下させずに耐久性を付与するという観点から、置換又は非置換の芳香族炭化水素構造であることが好ましく、置換又は非置換のベンゼン構造であることがより好ましい。また、他の実施形態において、後述するように、電荷輸送性ポリマーが末端部に重合性官能基を有する場合、構造単位Mは重合可能な構造(すなわち、例えば、ピロール-イル基等の重合性官能基)であってもよい。構造単位Mの具体例として、以下が挙げられる。
Rは、構造単位DにおけるRと同様である。電荷輸送性ポリマーが末端部に重合性官能基を有する場合、好ましくは、Rのいずれか少なくとも1つが、重合性官能基を含む基である。
(構造単位T)
構造単位Tは、電荷輸送性ポリマーが分岐構造を有する場合に、分岐部を構成する3価以上の構造単位である。構造単位Tは、有機エレクトロニクス素子の耐久性向上の観点から、好ましくは6価以下であり、より好ましくは4価以下であり、より好ましくは3価又は4価である。構造単位Tは、電荷輸送性を有する単位であることが好ましい。例えば、構造単位Tは、有機エレクトロニクス素子の耐久性向上の観点から、置換又は非置換の、トリフェニルアミン構造、カルバゾール構造、縮合多環式芳香族炭化水素構造、及び、これらの1種又は2種以上を含有する構造から選択される。
構造単位Tの具体例として、以下が挙げられる。構造単位Tは、以下に限定されない。
構造単位Tは、電荷輸送性ポリマーが分岐構造を有する場合に、分岐部を構成する3価以上の構造単位である。構造単位Tは、有機エレクトロニクス素子の耐久性向上の観点から、好ましくは6価以下であり、より好ましくは4価以下であり、より好ましくは3価又は4価である。構造単位Tは、電荷輸送性を有する単位であることが好ましい。例えば、構造単位Tは、有機エレクトロニクス素子の耐久性向上の観点から、置換又は非置換の、トリフェニルアミン構造、カルバゾール構造、縮合多環式芳香族炭化水素構造、及び、これらの1種又は2種以上を含有する構造から選択される。
構造単位Tの具体例として、以下が挙げられる。構造単位Tは、以下に限定されない。
Wは、3価の連結基を表し、例えば、炭素数2~30個のアレーントリイル基又はヘテロアレーントリイル基を表す。アレーントリイル基は、芳香族炭化水素から水素原子3個を除いた原子団である。ヘテロアレーントリイル基は、芳香族複素環から水素原子3個を除いた原子団である。Arは、それぞれ独立に2価の連結基を表し、例えば、それぞれ独立に、炭素数2~30個のアリーレン基又はヘテロアリーレン基を表す。Arは、好ましくはアリーレン基、より好ましくはフェニレン基である。Yは、2価の連結基を表し、例えば、構造単位DにおけるR(ただし、重合性官能基を含む基を除く。)のうち水素原子を1個以上有する基から、更に1個の水素原子を除いた2価の基が挙げられる。Zは、炭素原子、ケイ素原子、又はリン原子のいずれかを表す。構造単位中、ベンゼン環及びArは、置換基を有していてもよく、置換基の例として、構造単位DにおけるRが挙げられる。
(重合性官能基)
一実施形態において、重合反応により硬化させ、溶剤への溶解度を変化させる観点から、電荷輸送性ポリマーは、重合性官能基を少なくとも1つ有することが好ましい。「重合性官能基」とは、熱及び/又は光を加えることにより、互いに結合を形成し得る官能基をいう。
一実施形態において、重合反応により硬化させ、溶剤への溶解度を変化させる観点から、電荷輸送性ポリマーは、重合性官能基を少なくとも1つ有することが好ましい。「重合性官能基」とは、熱及び/又は光を加えることにより、互いに結合を形成し得る官能基をいう。
重合性官能基としては、炭素-炭素多重結合を有する基(例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基、エチニル基、アクリロイル基、アクリロイルオキシ基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイル基、メタクリロイルオキシ基、メタクリロイルアミノ基、ビニルオキシ基、ビニルアミノ基等)、小員環を有する基(例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基等の環状アルキル基;エポキシ基(オキシラニル基)、オキセタン基(オキセタニル基)等の環状エーテル基;ジケテン基;エピスルフィド基;ラクトン基;ラクタム基等)、複素環基(例えば、フラン-イル基、ピロール-イル基、チオフェン-イル基、シロール-イル基)などが挙げられる。これらは置換基を有してもよく、置換基としては、アルキル基等が挙げられ、炭素数1~10のアルキル基が好ましい。重合性官能基としては、特に、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、エポキシ基、及びオキセタン基が好ましく、反応性及び有機エレクトロニクス素子の特性の観点から、ビニル基、オキセタン基、又はエポキシ基がより好ましい。
重合性官能基の自由度を上げ、重合反応を生じさせやすくする観点からは、電荷輸送性ポリマーの主骨格と重合性官能基とが、アルキレン鎖で連結されていることが好ましい。
また、例えば、電極上に有機層を形成する場合、ITO等の親水性電極との親和性を向上させる観点からは、エチレングリコール鎖、ジエチレングリコール鎖等の親水性の鎖で連結されていることが好ましい。さらに、重合性官能基を導入するために用いられるモノマーの調製が容易になる観点からは、電荷輸送性ポリマーは、アルキレン鎖及び/又は親水性の鎖の末端部、すなわち、これらの鎖と重合性官能基との連結部、及び/又は、これらの鎖と電荷輸送性ポリマーの骨格との連結部に、エーテル結合又はエステル結合を有していてもよい。前述の「重合性官能基を含む基」とは、重合性官能基それ自体、又は、重合性官能基とアルキレン鎖等とを合わせた基を意味する。重合性官能基を含む基として、例えば、国際公開第WO2010/140553号に例示された基を好適に用いることができる。
また、例えば、電極上に有機層を形成する場合、ITO等の親水性電極との親和性を向上させる観点からは、エチレングリコール鎖、ジエチレングリコール鎖等の親水性の鎖で連結されていることが好ましい。さらに、重合性官能基を導入するために用いられるモノマーの調製が容易になる観点からは、電荷輸送性ポリマーは、アルキレン鎖及び/又は親水性の鎖の末端部、すなわち、これらの鎖と重合性官能基との連結部、及び/又は、これらの鎖と電荷輸送性ポリマーの骨格との連結部に、エーテル結合又はエステル結合を有していてもよい。前述の「重合性官能基を含む基」とは、重合性官能基それ自体、又は、重合性官能基とアルキレン鎖等とを合わせた基を意味する。重合性官能基を含む基として、例えば、国際公開第WO2010/140553号に例示された基を好適に用いることができる。
重合性官能基は、電荷輸送性ポリマーの末端部(すなわち、構造単位M)に導入されていても、末端部以外の部分(すなわち、構造単位D又はT)に導入されていても、末端部と末端以外の部分の両方に導入されていてもよい。硬化性の観点からは、少なくとも末端部に導入されていることが好ましく、硬化性及び電荷輸送性の両立を図る観点からは、末端部のみに導入されていることが好ましい。また、電荷輸送性ポリマーが分岐構造を有する場合、重合性官能基は、電荷輸送性ポリマーの主鎖に導入されていても、側鎖に導入されていてもよく、主鎖と側鎖の両方に導入されていてもよい。
重合性官能基は、溶解度の変化に寄与する観点からは、電荷輸送性ポリマー中に多く含まれる方が好ましい。一方、電荷輸送性を妨げない観点からは、電荷輸送性ポリマー中に含まれる量が少ない方が好ましい。重合性官能基の含有量は、これらを考慮し、適宜設定できる。
例えば、電荷輸送性ポリマー1分子あたりの重合性官能基数は、十分な溶解度の変化を得る観点から、2個以上が好ましく、3個以上がより好ましい。また、重合性官能基数は、電荷輸送性を保つ観点から、1,000個以下が好ましく、500個以下がより好ましい。
電荷輸送性ポリマー1分子あたりの重合性官能基数は、電荷輸送性ポリマーを合成するために使用した、重合性官能基の仕込み量(例えば、重合性官能基を有するモノマーの仕込み量)、各構造単位に対応するモノマーの仕込み量、電荷輸送性ポリマーの重量平均分子量等を用い、平均値として求めることができる。また、重合性官能基の数は、電荷輸送性ポリマーの1H NMR(核磁気共鳴)スペクトルにおける重合性官能基に由来するシグナルの積分値と全スペクトルの積分値との比、電荷輸送性ポリマーの重量平均分子量等を利用し、平均値として算出できる。簡便であることから、仕込み量が明らかである場合は、好ましくは、仕込み量を用いて求めた値を採用する。
(数平均分子量)
電荷輸送性ポリマーの数平均分子量は、溶剤への溶解性、成膜性等を考慮して適宜、調整できる。数平均分子量は、電荷輸送性に優れるという観点から、500以上が好ましく、1,000以上がより好ましく、2,000以上が更に好ましい。また、数平均分子量は、溶媒への良好な溶解性を保ち、インク組成物の調製を容易にするという観点から、1,000,000以下が好ましく、100,000以下がより好ましく、50,000以下が更に好ましい。
電荷輸送性ポリマーの数平均分子量は、溶剤への溶解性、成膜性等を考慮して適宜、調整できる。数平均分子量は、電荷輸送性に優れるという観点から、500以上が好ましく、1,000以上がより好ましく、2,000以上が更に好ましい。また、数平均分子量は、溶媒への良好な溶解性を保ち、インク組成物の調製を容易にするという観点から、1,000,000以下が好ましく、100,000以下がより好ましく、50,000以下が更に好ましい。
(重量平均分子量)
電荷輸送性ポリマーの重量平均分子量は、溶剤への溶解性、成膜性等を考慮して適宜、調整できる。重量平均分子量は、電荷輸送性に優れるという観点から、1,000以上が好ましく、5,000以上がより好ましく、10,000以上が更に好ましい。また、重量平均分子量は、溶媒への良好な溶解性を保ち、インク組成物の調製を容易にするという観点から、1,000,000以下が好ましく、700,000以下がより好ましく、400,000以下が更に好ましい。
電荷輸送性ポリマーの重量平均分子量は、溶剤への溶解性、成膜性等を考慮して適宜、調整できる。重量平均分子量は、電荷輸送性に優れるという観点から、1,000以上が好ましく、5,000以上がより好ましく、10,000以上が更に好ましい。また、重量平均分子量は、溶媒への良好な溶解性を保ち、インク組成物の調製を容易にするという観点から、1,000,000以下が好ましく、700,000以下がより好ましく、400,000以下が更に好ましい。
数平均分子量及び重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により、標準ポリスチレンの検量線を用いて測定することができる。
(構造単位の割合)
電荷輸送性ポリマーに含まれる構造単位Dの割合は、十分な電荷輸送性を得る観点から、全構造単位を基準として、10モル%以上が好ましく、20モル%以上がより好ましく、30モル%以上が更に好ましい。また、構造単位Dの割合は、構造単位M及び必要に応じて導入される構造単位Tを考慮すると、95モル%以下が好ましく、90モル%以下がより好ましく、85モル%以下が更に好ましい。
電荷輸送性ポリマーに含まれる構造単位Dの割合は、十分な電荷輸送性を得る観点から、全構造単位を基準として、10モル%以上が好ましく、20モル%以上がより好ましく、30モル%以上が更に好ましい。また、構造単位Dの割合は、構造単位M及び必要に応じて導入される構造単位Tを考慮すると、95モル%以下が好ましく、90モル%以下がより好ましく、85モル%以下が更に好ましい。
電荷輸送性ポリマーに含まれる構造単位Mの割合は、有機エレクトロニクス素子の特性向上の観点、又は、粘度の上昇を抑え、電荷輸送性ポリマーの合成を良好に行う観点から、全構造単位を基準として、5モル%以上が好ましく、10モル%以上がより好ましく、15モル%以上が更に好ましい。また、構造単位Mの割合は、十分な電荷輸送性を得る観点から、60モル%以下が好ましく、55モル%以下がより好ましく、50モル%以下が更に好ましい。
電荷輸送性ポリマーが構造単位Tを含む場合、構造単位Tの割合は、有機エレクトロニクス素子の耐久性向上の観点から、全構造単位を基準として、1モル%以上が好ましく、5モル%以上がより好ましく、10モル%以上が更に好ましい。また、構造単位Tの割合は、粘度の上昇を抑え、電荷輸送性ポリマーの合成を良好に行う観点、又は、十分な電荷輸送性を得る観点から、50モル%以下が好ましく、40モル%以下がより好ましく、30モル%以下が更に好ましい。
電荷輸送性ポリマーが重合性官能基を有する場合、重合性官能基の割合は、電荷輸送性ポリマーを効率よく硬化させるという観点から、全構造単位を基準として、0.1モル%以上が好ましく、1モル%以上がより好ましく、3モル%以上が更に好ましい。また、重合性官能基の割合は、良好な電荷輸送性を得るという観点から、70モル%以下が好ましく、60モル%以下がより好ましく、50モル%以下が更に好ましい。なお、ここでの「重合性官能基の割合」とは、重合性官能基を有する構造単位の割合をいう。
電荷輸送性、耐久性、生産性等のバランスを考慮すると、構造単位D及び構造単位Mの割合(モル比)は、D:M=100:1~70が好ましく、100:3~50がより好ましく、100:5~30が更に好ましい。また、電荷輸送性ポリマーが構造単位Tを含む場合、構造単位D、構造単位M、及び構造単位Tの割合(モル比)は、D:M:T=100:10~200:10~100が好ましく、100:20~180:20~90がより好ましく、100:40~160:30~80が更に好ましい。
構造単位の割合は、電荷輸送性ポリマーを合成するために使用した、各構造単位に対応するモノマーの仕込み量を用いて求めることができる。また、構造単位の割合は、電荷輸送性ポリマーの1H NMRスペクトルにおける各構造単位に由来するスペクトルの積分値を利用し、平均値として算出することができる。簡便であることから、仕込み量が明らかである場合は、好ましくは、仕込み量を用いて求めた値を採用する。
(製造方法)
電荷輸送性ポリマーは、種々の合成方法により製造でき、特に限定されない。例えば、鈴木カップリング、根岸カップリング、園頭カップリング、スティルカップリング、ブッフバルト・ハートウィッグカップリング等の公知のカップリング反応を用いることができる。鈴木カップリングは、芳香族ボロン酸誘導体と芳香族ハロゲン化物の間で、Pd触媒を用いたクロスカップリング反応を起こさせるものである。鈴木カップリングによれば、所望とする芳香環同士を結合させることにより、電荷輸送性ポリマーを簡便に製造できる。
電荷輸送性ポリマーは、種々の合成方法により製造でき、特に限定されない。例えば、鈴木カップリング、根岸カップリング、園頭カップリング、スティルカップリング、ブッフバルト・ハートウィッグカップリング等の公知のカップリング反応を用いることができる。鈴木カップリングは、芳香族ボロン酸誘導体と芳香族ハロゲン化物の間で、Pd触媒を用いたクロスカップリング反応を起こさせるものである。鈴木カップリングによれば、所望とする芳香環同士を結合させることにより、電荷輸送性ポリマーを簡便に製造できる。
カップリング反応では、触媒として、例えば、Pd(0)化合物、Pd(II)化合物、Ni化合物等が用いられる。また、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)、酢酸パラジウム(II)等を前駆体とし、ホスフィン配位子と混合することにより発生させた触媒種を用いることもできる。電荷輸送性ポリマーの合成方法については、例えば、国際公開第WO2010/140553号の記載を参照できる。
(電荷輸送性低分子化合物)
以下、電荷輸送性低分子化合物について説明する。
電荷輸送性低分子化合物は、電荷を輸送する能力を有する原子団を含んでいればよく、特に限定されない。電荷輸送性低分子化合物は、重合性官能基を有していてもよい。電荷輸送性低分子化合物は、芳香族アミン構造を含む単位、カルバゾール構造を含む単位、及びチオフェン構造を含む単位からなる群から選択される少なくとも1種の単位を含むことが好ましい。
以下、電荷輸送性低分子化合物について説明する。
電荷輸送性低分子化合物は、電荷を輸送する能力を有する原子団を含んでいればよく、特に限定されない。電荷輸送性低分子化合物は、重合性官能基を有していてもよい。電荷輸送性低分子化合物は、芳香族アミン構造を含む単位、カルバゾール構造を含む単位、及びチオフェン構造を含む単位からなる群から選択される少なくとも1種の単位を含むことが好ましい。
(電荷輸送性低分子化合物の構造)
電荷輸送性低分子化合物の構造の例として、以下が挙げられる。「D」は構造単位Dを、「M」は構造単位Mを表す。構造単位D及び構造単位Mについては、上述のとおりである。
電荷輸送性低分子化合物の構造の例として、以下が挙げられる。「D」は構造単位Dを、「M」は構造単位Mを表す。構造単位D及び構造単位Mについては、上述のとおりである。
有機エレクトロニクス材料は、電荷輸送性化合物を、1種のみ含有しても、又は、2種以上含有してもよい。
有機エレクトロニクス材料が、イオン性化合物と電荷輸送性化合物とを含有する場合、イオン性化合物の含有量は、成膜性の観点から、電荷輸送性化合物の質量を基準として、0.1質量%以上が好ましく、0.2質量%以上がより好ましく、0.5質量%以上が更に好ましい。また、イオン性化合物の含有量は、有機エレクトロニクス素子の駆動電圧の観点から、50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、30質量%以下が更に好ましい。
[溶媒]
有機エレクトロニクス材料は、更に溶媒を含有してもよい。溶媒を含有する有機エレクトロニクス材料は、インク組成物として有機エレクトロニクス素子の製造に好ましく用いられる。
有機エレクトロニクス材料は、更に溶媒を含有してもよい。溶媒を含有する有機エレクトロニクス材料は、インク組成物として有機エレクトロニクス素子の製造に好ましく用いられる。
溶媒としては、水、有機溶媒、又はこれらの混合溶媒を使用できる。有機溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール;ペンタン、ヘキサン、オクタン等のアルカン;シクロヘキサン等の環状アルカン;ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、ジフェニルメタン等の芳香族炭化水素;エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコール-1-モノメチルエーテルアセタート等の脂肪族エーテル;1,2-ジメトキシベンゼン、1,3-ジメトキシベンゼン、アニソール、フェネトール、2-メトキシトルエン、3-メトキシトルエン、4-メトキシトルエン、2,3-ジメチルアニソール、2,4-ジメチルアニソール等の芳香族エーテル;酢酸エチル、酢酸n-ブチル、乳酸エチル、乳酸n-ブチル等の脂肪族エステル;酢酸フェニル、プロピオン酸フェニル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸n-ブチル等の芳香族エステル;N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒;ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、アセトン、クロロホルム、塩化メチレンなどが挙げられる。好ましくは、芳香族炭化水素、脂肪族エステル、芳香族エステル、脂肪族エーテル、芳香族エーテル等である。溶媒としては、非極性の有機溶媒が好ましい。
溶媒の含有量は、種々の塗布方法へ適用することを考慮して定めることができる。例えば、溶媒の含有量は、溶媒に対しイオン性化合物の割合が、0.1質量%以上となる量が好ましく、0.2質量%以上となる量がより好ましく、0.5質量%以上となる量が更に好ましい。また、溶媒の含有量は、溶媒に対しイオン性化合物の割合が、20質量%以下となる量が好ましく、15質量%以下となる量がより好ましく、10質量%以下となる量が更に好ましい。
[添加剤]
有機エレクトロニクス材料は、更に、任意成分として添加剤を含有してもよい。添加剤としては、例えば、重合禁止剤、安定剤、増粘剤、ゲル化剤、難燃剤、酸化防止剤、還元防止剤、酸化剤、還元剤、表面改質剤、乳化剤、消泡剤、分散剤、界面活性剤等が挙げられる。
有機エレクトロニクス材料は、更に、任意成分として添加剤を含有してもよい。添加剤としては、例えば、重合禁止剤、安定剤、増粘剤、ゲル化剤、難燃剤、酸化防止剤、還元防止剤、酸化剤、還元剤、表面改質剤、乳化剤、消泡剤、分散剤、界面活性剤等が挙げられる。
<有機層>
本発明の実施形態である有機層は、前記実施形態の有機エレクトロニクス材料を用いて形成された層である。溶媒を含有する有機エレクトロニクス材料を用いることによって、塗布法により有機層を良好に形成できる。塗布方法としては、例えば、スピンコーティング法;キャスト法;浸漬法;凸版印刷、凹版印刷、オフセット印刷、平版印刷、凸版反転オフセット印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷等の有版印刷法;インクジェット法等の無版印刷法などの公知の方法が挙げられる。塗布法によって有機層を形成する場合、塗布後に得られた有機層(塗布層)を、ホットプレート又はオーブンを用いて乾燥させ、溶媒を除去してもよい。
本発明の実施形態である有機層は、前記実施形態の有機エレクトロニクス材料を用いて形成された層である。溶媒を含有する有機エレクトロニクス材料を用いることによって、塗布法により有機層を良好に形成できる。塗布方法としては、例えば、スピンコーティング法;キャスト法;浸漬法;凸版印刷、凹版印刷、オフセット印刷、平版印刷、凸版反転オフセット印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷等の有版印刷法;インクジェット法等の無版印刷法などの公知の方法が挙げられる。塗布法によって有機層を形成する場合、塗布後に得られた有機層(塗布層)を、ホットプレート又はオーブンを用いて乾燥させ、溶媒を除去してもよい。
有機エレクトロニクス材料が、重合性官能基を有する電荷輸送性化合物を含有する場合、光照射、加熱処理等によりこれらの重合反応を進行させ、有機層の溶解度を変化させることができる。有機エレクトロニクス材料において、イオン性化合物は、重合開始剤として機能し得る。溶解度を変化させた有機層を積層することで、有機エレクトロニクス素子の多層化を容易に図ることが可能となる。有機層の形成方法については、例えば、国際公開第WO2010/140553号の記載を参照できる。
有機エレクトロニクス材料が重合性官能基を有する電荷輸送性化合物を含有する場合、インク組成物としたときに低温での硬化性を向上させることができる。また、良好な有機層の積層が可能となり、有機エレクトロニクス素子としたときに、有機エレクトロニクス素子の長寿命化を達成できる。
有機エレクトロニクス材料が重合性官能基を有する電荷輸送性化合物を含有する場合、インク組成物としたときに低温での硬化性を向上させることができる。また、良好な有機層の積層が可能となり、有機エレクトロニクス素子としたときに、有機エレクトロニクス素子の長寿命化を達成できる。
乾燥後又は硬化後の有機層の厚さは、電荷輸送の効率を向上させる観点から、好ましくは0.1nm以上であり、より好ましくは1nm以上であり、更に好ましくは3nm以上である。また、有機層の厚さは、電気抵抗を小さくする観点から、好ましくは300nm以下であり、より好ましくは200nm以下であり、更に好ましくは100nm以下である。
<有機エレクトロニクス素子>
本発明の実施形態である有機エレクトロニクス素子は、少なくとも前記実施形態の有機層を有する。有機層は、例えば、重合により不溶化した層であってよく、有機エレクトロニクス素子は、例えば、重合により不溶化した有機層上に、さらに別の層を成膜し、多層化したものであってよい。
有機エレクトロニクス素子として、例えば、有機EL素子、有機光電変換素子、有機トランジスタ等が挙げられる。有機エレクトロニクス素子は、好ましくは、少なくとも一対の電極の間に有機層が配置された構造を有する。
本発明の実施形態である有機エレクトロニクス素子は、少なくとも前記実施形態の有機層を有する。有機層は、例えば、重合により不溶化した層であってよく、有機エレクトロニクス素子は、例えば、重合により不溶化した有機層上に、さらに別の層を成膜し、多層化したものであってよい。
有機エレクトロニクス素子として、例えば、有機EL素子、有機光電変換素子、有機トランジスタ等が挙げられる。有機エレクトロニクス素子は、好ましくは、少なくとも一対の電極の間に有機層が配置された構造を有する。
[有機EL素子]
本発明の実施形態である有機EL素子は、少なくとも前記実施形態の有機層を有する。
有機EL素子は、通常、発光層、陽極、陰極、及び基板を備えており、必要に応じて、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等の他の機能層を備えている。各層は、蒸着法により形成してもよく、塗布法により形成してもよい。有機EL素子は、好ましくは、有機層を発光層又は他の機能層として有し、より好ましくは機能層として有し、更に好ましくは正孔注入層及び正孔輸送層の少なくとも一方として有する。
本発明の実施形態である有機EL素子は、少なくとも前記実施形態の有機層を有する。
有機EL素子は、通常、発光層、陽極、陰極、及び基板を備えており、必要に応じて、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等の他の機能層を備えている。各層は、蒸着法により形成してもよく、塗布法により形成してもよい。有機EL素子は、好ましくは、有機層を発光層又は他の機能層として有し、より好ましくは機能層として有し、更に好ましくは正孔注入層及び正孔輸送層の少なくとも一方として有する。
図1は、有機EL素子の一実施形態を示す断面模式図である。図1の有機EL素子は、多層構造の素子であり、基板8、陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層6、発光層1、電子輸送層7、電子注入層5、並びに陰極4をこの順に有している。なお、図1は例示であり、実施形態の有機EL素子はこの図に限定されるものではない。以下、各層について説明する。
図1では、正孔注入層3が、上記の有機エレクトロニクス材料を用いて形成された有機層である。しかし、実施形態の有機ELはこのような構造に限らず、他の有機層が、上記の有機エレクトロニクス材料を用いて形成された有機層であってもよい。例えば、上記の有機エレクトロニクス材料を用いて形成された有機層を、正孔輸送層、正孔注入層及び発光層から選択される少なくとも1つの層として含むことが好ましい。
図1では、正孔注入層3が、上記の有機エレクトロニクス材料を用いて形成された有機層である。しかし、実施形態の有機ELはこのような構造に限らず、他の有機層が、上記の有機エレクトロニクス材料を用いて形成された有機層であってもよい。例えば、上記の有機エレクトロニクス材料を用いて形成された有機層を、正孔輸送層、正孔注入層及び発光層から選択される少なくとも1つの層として含むことが好ましい。
[発光層]
発光層に用いる材料として、低分子化合物、ポリマー、デンドリマー等の発光材料を使用できる。ポリマーは、溶媒への溶解性が高く、塗布法に適しているため好ましい。発光材料としては、蛍光材料、燐光材料、熱活性化遅延蛍光材料(TADF)等が挙げられる。
発光層に用いる材料として、低分子化合物、ポリマー、デンドリマー等の発光材料を使用できる。ポリマーは、溶媒への溶解性が高く、塗布法に適しているため好ましい。発光材料としては、蛍光材料、燐光材料、熱活性化遅延蛍光材料(TADF)等が挙げられる。
蛍光材料として、ペリレン、クマリン、ルブレン、キナクドリン、スチルベン、色素レーザー用色素、アルミニウム錯体、これらの誘導体等の低分子化合物;ポリフルオレン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリビニルカルバゾール、フルオレンーベンゾチアジアゾール共重合体、フルオレン-トリフェニルアミン共重合体、これらの誘導体等のポリマー;これらの混合物等が挙げられる。
燐光材料として、Ir、Pt等の金属を含む金属錯体などを使用できる。Ir錯体としては、例えば、青色発光を行うFIr(pic)(イリジウム(III)ビス[(4,6-ジフルオロフェニル)-ピリジネート-N,C2]ピコリネート)、緑色発光を行うIr(ppy)3(ファク トリス(2-フェニルピリジン)イリジウム)、赤色発光を行う(btp)2Ir(acac)(ビス〔2-(2’-ベンゾ[4,5-α]チエニル)ピリジナート-N,C3〕イリジウム(アセチル-アセトネート))、Ir(piq)3(トリス(1-フェニルイソキノリン)イリジウム)等が挙げられる。Pt錯体としては、例えば、赤色発光を行うPtOEP(2、3、7、8、12、13、17、18-オクタエチル-21H、23H-フォルフィンプラチナ)等が挙げられる。
発光層が燐光材料を含む場合、燐光材料の他に、更にホスト材料を含むことが好ましい。ホスト材料としては、低分子化合物、ポリマー、又はデンドリマーを使用できる。低分子化合物としては、例えば、CBP(4,4’-ビス(9H-カルバゾール-9-イル)ビフェニル)、mCP(1,3-ビス(9-カルバゾリル)ベンゼン)、CDBP(4,4’-ビス(カルバゾール-9-イル)-2,2’-ジメチルビフェニル)、これらの誘導体等が、ポリマーとしては、前記実施形態の有機エレクトロニクス材料、ポリビニルカルバゾール、ポリフェニレン、ポリフルオレン、これらの誘導体等が挙げられる。
熱活性化遅延蛍光材料としては、例えば、Adv. Mater., 21, 4802-4906 (2009);Appl. Phys. Lett., 98, 083302 (2011);Chem. Comm., 48, 9580 (2012);Appl. Phys. Lett., 101, 093306 (2012);J. Am. Chem. Soc., 134, 14706 (2012);Chem. Comm., 48, 11392 (2012);Nature, 492, 234 (2012);Adv. Mater., 25, 3319 (2013);J. Phys. Chem. A, 117, 5607 (2013);Phys. Chem. Chem. Phys., 15, 15850 (2013);Chem. Comm., 49, 10385 (2013);Chem. Lett., 43, 319 (2014)等に記載の化合物が挙げられる。
[正孔輸送層、正孔注入層]
図1では、正孔注入層3が、上記の有機エレクトロニクス材料を用いて形成された有機層であるが、実施形態の有機ELはこのような構造に限らず、他の有機層が上記の有機エレクトロニクス材料を用いて形成された有機層であってもよい。
例えば、有機EL素子が、上記の有機エレクトロニクス材料を用いて形成された有機層を正孔輸送層及び正孔注入層として有してもよい。また、有機EL素子が上記の有機エレクトロニクス材料を用いて形成された有機層を正孔輸送層として有し、さらに正孔注入層を有する場合、正孔注入層には公知の材料を使用してもよい。また、例えば、有機EL素子が、式(1a)で表されるアンモニウムカチオンとアニオンとからなるイオン性化合物を含む上記の有機エレクトロニクス材料を用いて形成された有機層を正孔注入層として有し、さらに正孔輸送層を有する場合、正孔輸送層には公知の材料を使用してもよい。
また、例えば、正孔注入層を、式(1a)で表されるアンモニウムカチオンとアニオンとからなるイオン性化合物を含む上記の有機エレクトロニクス材料を用いて形成された有機層として、正孔輸送層を、正孔注入層と同じ電荷輸送性化合物を用いて作成してもよく、逆に、正孔輸送層を、式(1a)で表されるアンモニウムカチオンとアニオンとからなるイオン性化合物を含む有機エレクトロニクス材料を用いて形成された有機層として、正孔注入層を、正孔輸送層と同じ電荷輸送性化合物を用いた層としてもよい。
正孔注入層及び正孔輸送層に用いることができる材料として、例えば、芳香族アミン系化合物、フタロシアニン系化合物、チオフェン系化合物等が挙げられる。
図1では、正孔注入層3が、上記の有機エレクトロニクス材料を用いて形成された有機層であるが、実施形態の有機ELはこのような構造に限らず、他の有機層が上記の有機エレクトロニクス材料を用いて形成された有機層であってもよい。
例えば、有機EL素子が、上記の有機エレクトロニクス材料を用いて形成された有機層を正孔輸送層及び正孔注入層として有してもよい。また、有機EL素子が上記の有機エレクトロニクス材料を用いて形成された有機層を正孔輸送層として有し、さらに正孔注入層を有する場合、正孔注入層には公知の材料を使用してもよい。また、例えば、有機EL素子が、式(1a)で表されるアンモニウムカチオンとアニオンとからなるイオン性化合物を含む上記の有機エレクトロニクス材料を用いて形成された有機層を正孔注入層として有し、さらに正孔輸送層を有する場合、正孔輸送層には公知の材料を使用してもよい。
また、例えば、正孔注入層を、式(1a)で表されるアンモニウムカチオンとアニオンとからなるイオン性化合物を含む上記の有機エレクトロニクス材料を用いて形成された有機層として、正孔輸送層を、正孔注入層と同じ電荷輸送性化合物を用いて作成してもよく、逆に、正孔輸送層を、式(1a)で表されるアンモニウムカチオンとアニオンとからなるイオン性化合物を含む有機エレクトロニクス材料を用いて形成された有機層として、正孔注入層を、正孔輸送層と同じ電荷輸送性化合物を用いた層としてもよい。
正孔注入層及び正孔輸送層に用いることができる材料として、例えば、芳香族アミン系化合物、フタロシアニン系化合物、チオフェン系化合物等が挙げられる。
[電子輸送層、電子注入層]
電子輸送層及び電子注入層に用いる材料としては、例えば、フェナントロリン誘導体、ビピリジン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレン、ペリレンなどの縮合環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、キノキサリン誘導体、アルミニウム錯体(例えばBAlq、Alq3)等が挙げられる。
電子輸送層及び電子注入層に用いる材料としては、例えば、フェナントロリン誘導体、ビピリジン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレン、ペリレンなどの縮合環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、キノキサリン誘導体、アルミニウム錯体(例えばBAlq、Alq3)等が挙げられる。
[陰極]
陰極材料としては、例えば、Li、Ca、Mg、Al、In、Cs、Ba、Mg/Ag、LiF、CsF等の金属又は金属合金が用いられる。
陰極材料としては、例えば、Li、Ca、Mg、Al、In、Cs、Ba、Mg/Ag、LiF、CsF等の金属又は金属合金が用いられる。
[陽極]
陽極材料としては、例えば、金属(例えば、Au)又は導電性を有する他の材料が用いられる。他の材料として、例えば、酸化物(例えば、ITO:酸化インジウム/酸化錫)、導電性高分子(例えば、ポリチオフェン-ポリスチレンスルホン酸混合物(PEDOT:PSS))が挙げられる。
陽極材料としては、例えば、金属(例えば、Au)又は導電性を有する他の材料が用いられる。他の材料として、例えば、酸化物(例えば、ITO:酸化インジウム/酸化錫)、導電性高分子(例えば、ポリチオフェン-ポリスチレンスルホン酸混合物(PEDOT:PSS))が挙げられる。
[基板]
基板として、ガラス、プラスチック等を使用できる。基板は、透明であることが好ましく、また、フレキシブル性を有することが好ましい。石英ガラス、光透過性樹脂フィルム等が好ましく用いられる。
基板として、ガラス、プラスチック等を使用できる。基板は、透明であることが好ましく、また、フレキシブル性を有することが好ましい。石英ガラス、光透過性樹脂フィルム等が好ましく用いられる。
樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート等からなるフィルムが挙げられる。
樹脂フィルムを用いる場合、水蒸気、酸素等の透過を抑制するために、樹脂フィルムへ酸化珪素、窒化珪素等の無機物をコーティングして用いてもよい。
[発光色]
有機EL素子の発光色は特に限定されるものではない。白色の有機EL素子は、家庭用照明、車内照明、時計又は液晶のバックライト等の各種照明器具に用いることができるため好ましい。
有機EL素子の発光色は特に限定されるものではない。白色の有機EL素子は、家庭用照明、車内照明、時計又は液晶のバックライト等の各種照明器具に用いることができるため好ましい。
白色の有機EL素子を形成する方法としては、複数の発光材料を用いて複数の発光色を同時に発光させて混色させる方法を用いることができる。複数の発光色の組み合わせとしては、特に限定されるものではないが、例えば、青色、緑色及び赤色の3つの発光極大波長を含有する組み合わせ、青色と黄色、黄緑色と橙色等の補色の関係を利用した2つの発光極大波長を含有する組み合わせが挙げられる。発光色の制御は、発光材料の種類と量の調整により行うことができる。
<表示素子、照明装置、表示装置>
本発明の実施形態である表示素子は、前記実施形態の有機EL素子を備えている。例えば、赤、緑及び青(RGB)の各画素に対応する素子として、有機EL素子を用いることで、カラーの表示素子が得られる。画像の形成方法には、マトリックス状に配置した電極でパネルに配列された個々の有機EL素子を直接駆動する単純マトリックス型と、各素子に薄膜トランジスタを配置して駆動するアクティブマトリックス型とがある。
また、本発明の実施形態である照明装置は、本発明の実施形態の有機EL素子を備えている。さらに、本発明の実施形態である表示装置は、照明装置と、表示手段として液晶素子とを備えている。例えば、表示装置は、バックライトとして本発明の実施形態である照明装置を用い、表示手段として公知の液晶素子を用いた表示装置、すなわち液晶表示装置とできる。
本発明の実施形態である表示素子は、前記実施形態の有機EL素子を備えている。例えば、赤、緑及び青(RGB)の各画素に対応する素子として、有機EL素子を用いることで、カラーの表示素子が得られる。画像の形成方法には、マトリックス状に配置した電極でパネルに配列された個々の有機EL素子を直接駆動する単純マトリックス型と、各素子に薄膜トランジスタを配置して駆動するアクティブマトリックス型とがある。
また、本発明の実施形態である照明装置は、本発明の実施形態の有機EL素子を備えている。さらに、本発明の実施形態である表示装置は、照明装置と、表示手段として液晶素子とを備えている。例えば、表示装置は、バックライトとして本発明の実施形態である照明装置を用い、表示手段として公知の液晶素子を用いた表示装置、すなわち液晶表示装置とできる。
2018年10月31日に出願された日本国特許出願第2018-205089号の開示はその全体が参照によりここに取り込まれる。
以下に、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
<イオン性化合物の合成>
[実施例1]
(イオン性化合物1の合成)
下記構造のイオン性化合物1を以下のようにして合成した。
1,12ビス(ジドデシルアミノ)ドデカン36.1g(30mmol)にアセトン75gと純水15gを加え撹拌し均一溶液とした後、10%塩化水素水溶液21.9gをゆっくりと滴下し、滴下終了後1時間撹拌した。この溶液から溶剤を減圧溜去した。ついで、Sodium tetrakis(pentaphenyl)borate(10%aq.)463.3g(66mmol)を混合し、1時間撹拌した。これを5回水洗し、乾燥し液体状の物質を得た。(イオン性化合物1、収量163.1g/反応収率73%)
[実施例1]
(イオン性化合物1の合成)
下記構造のイオン性化合物1を以下のようにして合成した。
1,12ビス(ジドデシルアミノ)ドデカン36.1g(30mmol)にアセトン75gと純水15gを加え撹拌し均一溶液とした後、10%塩化水素水溶液21.9gをゆっくりと滴下し、滴下終了後1時間撹拌した。この溶液から溶剤を減圧溜去した。ついで、Sodium tetrakis(pentaphenyl)borate(10%aq.)463.3g(66mmol)を混合し、1時間撹拌した。これを5回水洗し、乾燥し液体状の物質を得た。(イオン性化合物1、収量163.1g/反応収率73%)
[実施例2]
(イオン性化合物2の合成)
下記構造のイオン性化合物2を以下のようにして合成した。
1,12ビス(ジヘキシルアミノ)ドデカン56.9g(30mmol)にアセトン75gと純水15gを加え撹拌し均一溶液とした後、10%塩化水素水溶液21.9gをゆっくりと滴下し、滴下終了後1時間撹拌した。この溶液から溶剤を減圧溜去した。ついで、Sodium tetrakis(pentaphenyl)borate(10%aq.)463.3g(66mmol)を混合し、1時間撹拌した。これを5回水洗し、乾燥し固体状の物質を得た。(イオン性化合物2、収量123.3g/反応収率65%)
(イオン性化合物2の合成)
下記構造のイオン性化合物2を以下のようにして合成した。
1,12ビス(ジヘキシルアミノ)ドデカン56.9g(30mmol)にアセトン75gと純水15gを加え撹拌し均一溶液とした後、10%塩化水素水溶液21.9gをゆっくりと滴下し、滴下終了後1時間撹拌した。この溶液から溶剤を減圧溜去した。ついで、Sodium tetrakis(pentaphenyl)borate(10%aq.)463.3g(66mmol)を混合し、1時間撹拌した。これを5回水洗し、乾燥し固体状の物質を得た。(イオン性化合物2、収量123.3g/反応収率65%)
[実施例3]
(イオン性化合物3の合成)
下記構造のイオン性化合物3を以下のようにして合成した。
1,12ビス(ジエチルアミノ)ドデカン50.2g(30mmol)にアセトン75gと純水15gを加え撹拌し均一溶液とした後、10%塩化水素水溶液21.9gをゆっくりと滴下し、滴下終了後1時間撹拌した。この溶液から溶剤を減圧溜去した。ついで、Sodium tetrakis(pentaphenyl)borate(10%aq.)463.3g(66mmol)を混合し、1時間撹拌した。これを5回水洗し、乾燥し液体状の物質を得た。(イオン性化合物3、収量128.8g/反応収率77%)
(イオン性化合物3の合成)
下記構造のイオン性化合物3を以下のようにして合成した。
1,12ビス(ジエチルアミノ)ドデカン50.2g(30mmol)にアセトン75gと純水15gを加え撹拌し均一溶液とした後、10%塩化水素水溶液21.9gをゆっくりと滴下し、滴下終了後1時間撹拌した。この溶液から溶剤を減圧溜去した。ついで、Sodium tetrakis(pentaphenyl)borate(10%aq.)463.3g(66mmol)を混合し、1時間撹拌した。これを5回水洗し、乾燥し液体状の物質を得た。(イオン性化合物3、収量128.8g/反応収率77%)
[実施例4]
(イオン性化合物4の合成)
下記構造のイオン性化合物4を以下のようにして合成した。
1,6ビス(ジドデシルアミノ)ヘキサン64.5g(30mmol)にアセトン75gと純水15gを加え撹拌し均一溶液とした後、10%塩化水素水溶液21.9gをゆっくりと滴下し、滴下終了後1時間撹拌した。この溶液から溶剤を減圧溜去した。ついで、Sodium tetrakis(pentaphenyl)borate(10%aq.)463.3g(66mmol)を混合し、1時間撹拌した。これを5回水洗し、乾燥し固体状の物質を得た。(イオン性化合物4、収量167.7g/反応収率78%)
(イオン性化合物4の合成)
下記構造のイオン性化合物4を以下のようにして合成した。
1,6ビス(ジドデシルアミノ)ヘキサン64.5g(30mmol)にアセトン75gと純水15gを加え撹拌し均一溶液とした後、10%塩化水素水溶液21.9gをゆっくりと滴下し、滴下終了後1時間撹拌した。この溶液から溶剤を減圧溜去した。ついで、Sodium tetrakis(pentaphenyl)borate(10%aq.)463.3g(66mmol)を混合し、1時間撹拌した。これを5回水洗し、乾燥し固体状の物質を得た。(イオン性化合物4、収量167.7g/反応収率78%)
[実施例5]
(イオン性化合物5の合成)
下記構造のイオン性化合物5を以下のようにして合成した。
1,3ビス(ジオクタデシルアミノ)プロパン73.3g(30mmol)にアセトン75gと純水15gを加え撹拌し均一溶液とした後、10%塩化水素水溶液21.9gをゆっくりと滴下し、滴下終了後1時間撹拌した。この溶液から溶剤を減圧溜去した。ついで、Sodium tetrakis(pentaphenyl)borate(10%aq.)463.3g(66mmol)を混合し、1時間撹拌した。これを5回水洗し、乾燥し固体状の物質を得た。(イオン性化合物5、収量180.9g/反応収率74%)
(イオン性化合物5の合成)
下記構造のイオン性化合物5を以下のようにして合成した。
1,3ビス(ジオクタデシルアミノ)プロパン73.3g(30mmol)にアセトン75gと純水15gを加え撹拌し均一溶液とした後、10%塩化水素水溶液21.9gをゆっくりと滴下し、滴下終了後1時間撹拌した。この溶液から溶剤を減圧溜去した。ついで、Sodium tetrakis(pentaphenyl)borate(10%aq.)463.3g(66mmol)を混合し、1時間撹拌した。これを5回水洗し、乾燥し固体状の物質を得た。(イオン性化合物5、収量180.9g/反応収率74%)
[実施例6]
(イオン性化合物6の合成)
下記構造のイオン性化合物6を以下のようにして合成した。
1,3ビス(ジドデシルアミノ)プロパン63.2g(30mmol)にアセトン75gと純水15gを加え撹拌し均一溶液とした後、10%塩化水素水溶液21.9gをゆっくりと滴下し、滴下終了後1時間撹拌した。この溶液から溶剤を減圧溜去した。ついで、Sodium tetrakis(pentaphenyl)borate(10%aq.)463.3g(66mmol)を混合し、1時間撹拌した。これを5回水洗し、乾燥し固体状の物質を得た。(イオン性化合物6、収量177.0g/反応収率84%)
(イオン性化合物6の合成)
下記構造のイオン性化合物6を以下のようにして合成した。
1,3ビス(ジドデシルアミノ)プロパン63.2g(30mmol)にアセトン75gと純水15gを加え撹拌し均一溶液とした後、10%塩化水素水溶液21.9gをゆっくりと滴下し、滴下終了後1時間撹拌した。この溶液から溶剤を減圧溜去した。ついで、Sodium tetrakis(pentaphenyl)borate(10%aq.)463.3g(66mmol)を混合し、1時間撹拌した。これを5回水洗し、乾燥し固体状の物質を得た。(イオン性化合物6、収量177.0g/反応収率84%)
[実施例7]
(イオン性化合物7の合成)
下記構造のイオン性化合物7を以下のようにして合成した。
1,3ビス(ジヘキシルアミノ)プロパン53.1g(30mmol)にアセトン75gと純水15gを加え撹拌し均一溶液とした後、10%塩化水素水溶液21.9gをゆっくりと滴下し、滴下終了後1時間撹拌した。この溶液から溶剤を減圧溜去した。ついで、Sodium tetrakis(pentaphenyl)borate(10%aq.)463.3g(66mmol)を混合し、1時間撹拌した。これを5回水洗し、乾燥し固体状の物質を得た。(イオン性化合物7、収量122.2g/反応収率69%)
(イオン性化合物7の合成)
下記構造のイオン性化合物7を以下のようにして合成した。
1,3ビス(ジヘキシルアミノ)プロパン53.1g(30mmol)にアセトン75gと純水15gを加え撹拌し均一溶液とした後、10%塩化水素水溶液21.9gをゆっくりと滴下し、滴下終了後1時間撹拌した。この溶液から溶剤を減圧溜去した。ついで、Sodium tetrakis(pentaphenyl)borate(10%aq.)463.3g(66mmol)を混合し、1時間撹拌した。これを5回水洗し、乾燥し固体状の物質を得た。(イオン性化合物7、収量122.2g/反応収率69%)
[実施例8]
(イオン性化合物8の合成)
下記構造のイオン性化合物8を以下のようにして合成した。
テトラメチル-1,3-ジアミノプロパン44.7g(30mmol)にアセトン75gと純水15gを加え撹拌し均一溶液とした後、10%塩化水素水溶液21.9gをゆっくりと滴下し、滴下終了後1時間撹拌した。この溶液から溶剤を減圧溜去した。ついで、Sodium tetrakis(pentaphenyl)borate(10%aq.)463.3g(66mmol)を混合し、1時間撹拌した。これを5回水洗し、乾燥し固体状の物質を得た。(イオン性化合物8、収量105.8g/反応収率71%)
(イオン性化合物8の合成)
下記構造のイオン性化合物8を以下のようにして合成した。
テトラメチル-1,3-ジアミノプロパン44.7g(30mmol)にアセトン75gと純水15gを加え撹拌し均一溶液とした後、10%塩化水素水溶液21.9gをゆっくりと滴下し、滴下終了後1時間撹拌した。この溶液から溶剤を減圧溜去した。ついで、Sodium tetrakis(pentaphenyl)borate(10%aq.)463.3g(66mmol)を混合し、1時間撹拌した。これを5回水洗し、乾燥し固体状の物質を得た。(イオン性化合物8、収量105.8g/反応収率71%)
[実施例9]
(イオン性化合物9の合成)
下記構造のイオン性化合物9を以下のようにして合成した。
7,11,15-トリヘキシル-7,11,15-トリアザヘニコサン70.0g(30mmol)にアセトン75gと純水15gを加え撹拌し均一溶液とした後、10%塩化水素水溶液32.9gをゆっくりと滴下し、滴下終了後1時間撹拌した。この溶液から溶剤を減圧溜去した。ついで、Sodium tetrakis(pentaphenyl)borate(10%aq.)695.0g(99mmol)を混合し、1時間撹拌した。これを5回水洗し、乾燥し固体状の物質を得た。(イオン性化合物9、収量158.7g/反応収率68%)
(イオン性化合物9の合成)
下記構造のイオン性化合物9を以下のようにして合成した。
7,11,15-トリヘキシル-7,11,15-トリアザヘニコサン70.0g(30mmol)にアセトン75gと純水15gを加え撹拌し均一溶液とした後、10%塩化水素水溶液32.9gをゆっくりと滴下し、滴下終了後1時間撹拌した。この溶液から溶剤を減圧溜去した。ついで、Sodium tetrakis(pentaphenyl)borate(10%aq.)695.0g(99mmol)を混合し、1時間撹拌した。これを5回水洗し、乾燥し固体状の物質を得た。(イオン性化合物9、収量158.7g/反応収率68%)
[実施例10]
(イオン性化合物10の合成)
下記構造のイオン性化合物10を以下のようにして合成した。
7,11,15,19-テトラヘキシル-7,11,15,19-テトラアザペンタコサン76.8g(30mmol)にアセトン75gと純水 15gを加え撹拌し均一溶液とした後、10%塩化水素水溶液43.8gをゆっくりと滴下し、滴下終了後1時間撹拌した。この溶液から溶剤を減圧溜去した。ついで、Sodium tetrakis(pentaphenyl)borate(10%aq.)926.6g(122mmol)を混合し、1時間撹拌した。これを5回水洗し、乾燥し固体状の物質を得た。(イオン性化合物10、収量156.2g/反応収率61%)
(イオン性化合物10の合成)
下記構造のイオン性化合物10を以下のようにして合成した。
7,11,15,19-テトラヘキシル-7,11,15,19-テトラアザペンタコサン76.8g(30mmol)にアセトン75gと純水 15gを加え撹拌し均一溶液とした後、10%塩化水素水溶液43.8gをゆっくりと滴下し、滴下終了後1時間撹拌した。この溶液から溶剤を減圧溜去した。ついで、Sodium tetrakis(pentaphenyl)borate(10%aq.)926.6g(122mmol)を混合し、1時間撹拌した。これを5回水洗し、乾燥し固体状の物質を得た。(イオン性化合物10、収量156.2g/反応収率61%)
[実施例11]
(イオン性化合物11の合成)
下記構造のイオン性化合物11を以下のようにして合成した。
N,N,N-トリス(3-ジヘキシルアミノプロピル)アミン76.8g(30mmol)にアセトン75gと純水 15gを加え撹拌し均一溶液とした後、10%塩化水素水溶液43.8gをゆっくりと滴下し、滴下終了後1時間撹拌した。この溶液から溶剤を減圧溜去した。ついで、Sodium tetrakis(pentaphenyl)borate(10%aq.)926.6g(122mmol)を混合し、1時間撹拌した。これを5回水洗し、乾燥し固体状の物質を得た。(イオン性化合物11、収量140.8g/反応収率55%)
(イオン性化合物11の合成)
下記構造のイオン性化合物11を以下のようにして合成した。
N,N,N-トリス(3-ジヘキシルアミノプロピル)アミン76.8g(30mmol)にアセトン75gと純水 15gを加え撹拌し均一溶液とした後、10%塩化水素水溶液43.8gをゆっくりと滴下し、滴下終了後1時間撹拌した。この溶液から溶剤を減圧溜去した。ついで、Sodium tetrakis(pentaphenyl)borate(10%aq.)926.6g(122mmol)を混合し、1時間撹拌した。これを5回水洗し、乾燥し固体状の物質を得た。(イオン性化合物11、収量140.8g/反応収率55%)
[比較例1]
(イオン性化合物12の合成)
下記構造のイオン性化合物12を以下のようにして合成した。
トリドデシルアミン 36.1g(30mmol)にアセトン75gと純水15gを加え撹拌し均一溶液とした後、10%塩化水素水溶液11.0gをゆっくりと滴下し、滴下終了後1時間撹拌した。この溶液から溶剤を減圧溜去した。ついで、Sodium tetrakis(pentaphenyl)borate(10%aq.)231.7g(33mmol)を混合し、1時間撹拌した。これを5回水洗し、乾燥し固体状の物質を得た。(イオン性化合物12、収量98.6g/反応収率82%)
(イオン性化合物12の合成)
下記構造のイオン性化合物12を以下のようにして合成した。
トリドデシルアミン 36.1g(30mmol)にアセトン75gと純水15gを加え撹拌し均一溶液とした後、10%塩化水素水溶液11.0gをゆっくりと滴下し、滴下終了後1時間撹拌した。この溶液から溶剤を減圧溜去した。ついで、Sodium tetrakis(pentaphenyl)borate(10%aq.)231.7g(33mmol)を混合し、1時間撹拌した。これを5回水洗し、乾燥し固体状の物質を得た。(イオン性化合物12、収量98.6g/反応収率82%)
<耐熱性の評価>
実施例1~11のイオン性化合物(イオン性化合物1~11)及び比較例1のイオン性化合物(イオン性化合物12)のそれぞれについて耐熱性の評価を行った。
耐熱性の評価は、TG-DTA測定装置(株式会社島津製作所製DTG-60H)を用いて、重量5%減少温度T95(℃)を測定することにより求めた。空気中で各イオン性化合物10mgを5℃/分の昇温条件で400℃まで加熱し、初期重量の95%となった時の温度をT95とした。実施例1~11のイオン性化合物(イオン性化合物1~11)及び比較例1のイオン性化合物(イオン性化合物12)のT95(℃)は下記表1に記載する。
実施例1~11のイオン性化合物(イオン性化合物1~11)及び比較例1のイオン性化合物(イオン性化合物12)のそれぞれについて耐熱性の評価を行った。
耐熱性の評価は、TG-DTA測定装置(株式会社島津製作所製DTG-60H)を用いて、重量5%減少温度T95(℃)を測定することにより求めた。空気中で各イオン性化合物10mgを5℃/分の昇温条件で400℃まで加熱し、初期重量の95%となった時の温度をT95とした。実施例1~11のイオン性化合物(イオン性化合物1~11)及び比較例1のイオン性化合物(イオン性化合物12)のT95(℃)は下記表1に記載する。
比較例1と比較し、実施例1~11のいずれにおいても耐熱性が向上した。
<電荷輸送性化合物の合成>
(Pd触媒の調製)
窒素雰囲気下のグローブボックス中で、室温下、サンプル管にトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(73.2mg、80μmol)を秤取り、アニソール(15mL)を加え、30分間撹拌した。同様に、サンプル管にトリス(t-ブチル)ホスフィン(129.6mg、640μmol)を秤取り、アニソール(5mL)を加え、5分間撹拌した。これらの溶液を混合し、室温で30分間撹拌し、触媒とした。
(Pd触媒の調製)
窒素雰囲気下のグローブボックス中で、室温下、サンプル管にトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(73.2mg、80μmol)を秤取り、アニソール(15mL)を加え、30分間撹拌した。同様に、サンプル管にトリス(t-ブチル)ホスフィン(129.6mg、640μmol)を秤取り、アニソール(5mL)を加え、5分間撹拌した。これらの溶液を混合し、室温で30分間撹拌し、触媒とした。
(電荷輸送性ポリマー1の合成)
三口丸底フラスコに、下記モノマー1(4.0mmol)、下記モノマー2(5.0mmol)、下記モノマー3(2.0mmol)、及びアニソール(20mL)を加え、さらに、調製したPd触媒溶液(7.5mL)を加えた。この混合物を30分撹拌した後、10質量%テトラエチルアンモニウム水酸化物水溶液(20mL)を加えた。すべての溶媒は、30分以上窒素バブルにより脱気した後、使用した。得られた混合物を、2時間、加熱還流した。ここまでの全ての操作は窒素気流下で行った。
三口丸底フラスコに、下記モノマー1(4.0mmol)、下記モノマー2(5.0mmol)、下記モノマー3(2.0mmol)、及びアニソール(20mL)を加え、さらに、調製したPd触媒溶液(7.5mL)を加えた。この混合物を30分撹拌した後、10質量%テトラエチルアンモニウム水酸化物水溶液(20mL)を加えた。すべての溶媒は、30分以上窒素バブルにより脱気した後、使用した。得られた混合物を、2時間、加熱還流した。ここまでの全ての操作は窒素気流下で行った。
反応終了後、有機層を水洗し、有機層をメタノール-水(9:1)に注いだ。生じた沈殿を吸引ろ過し、メタノール-水(9:1)で洗浄した。得られた沈殿をトルエンに溶解し、メタノールから再沈殿した。得られた沈殿を吸引ろ過し、トルエンに溶解し、金属吸着剤(Strem Chemicals社製「Triphenylphosphine, polymer-bound on styrene-divinylbenzene copolymer」、沈殿物100mgに対して200mg)を加えて、一晩撹拌した。撹拌終了後、金属吸着剤と不溶物とをろ過して取り除き、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮した。濃縮液をトルエンに溶解した後、メタノール-アセトン(8:3)から再沈殿した。生じた沈殿を吸引ろ過し、メタノール-アセトン(8:3)で洗浄した。得られた沈殿を真空乾燥し、電荷輸送性ポリマー1を得た。電荷輸送性ポリマー1の数平均分子量は7,800、重量平均分子量は31,000であった。
数平均分子量及び重量平均分子量は、溶離液にテトラヒドロフラン(THF)を用いたGPC(ポリスチレン換算)により測定した。測定条件は以下のとおりである。
送液ポンプ:L-6050 (株)日立ハイテクノロジーズ
UV-Vis検出器:L-3000 (株)日立ハイテクノロジーズ
カラム:Gelpack(登録商標) GL-A160S/GL-A150S 日立化成(株)
溶離液:THF(HPLC用、安定剤を含まない) 和光純薬工業(株)
流速:1 mL/min
カラム温度:室温
分子量標準物質:標準ポリスチレン
送液ポンプ:L-6050 (株)日立ハイテクノロジーズ
UV-Vis検出器:L-3000 (株)日立ハイテクノロジーズ
カラム:Gelpack(登録商標) GL-A160S/GL-A150S 日立化成(株)
溶離液:THF(HPLC用、安定剤を含まない) 和光純薬工業(株)
流速:1 mL/min
カラム温度:室温
分子量標準物質:標準ポリスチレン
<有機EL素子の作製>
実施例1~11のイオン性化合物(イオン性化合物1~11)及び比較例1のイオン性化合物(イオン性化合物12)を用いて、下記のように有機EL素子を作製した。
電荷輸送性ポリマー1(10mg)、各イオン性化合物(0.3mg)、及びトルエン(1,000μL)を混合し、インク組成物1を調製した。ITOを1.6mm幅にパターニングしたガラス基板上に、インク組成物1を3,000rpmでスピンコートした。
次いで、ホットプレート上で、120℃、10分間の条件で加熱して有機層を硬化させ、正孔注入層(30nm)を形成した。
実施例1~11のイオン性化合物(イオン性化合物1~11)及び比較例1のイオン性化合物(イオン性化合物12)を用いて、下記のように有機EL素子を作製した。
電荷輸送性ポリマー1(10mg)、各イオン性化合物(0.3mg)、及びトルエン(1,000μL)を混合し、インク組成物1を調製した。ITOを1.6mm幅にパターニングしたガラス基板上に、インク組成物1を3,000rpmでスピンコートした。
次いで、ホットプレート上で、120℃、10分間の条件で加熱して有機層を硬化させ、正孔注入層(30nm)を形成した。
その後、電荷輸送性ポリマー1(10mg)及びトルエン(1,000μL)を混合しインク組成物2を調製した。前記ガラス基板上に、インク組成物2を3,000rpmでスピンコートした。次いで、ホットプレート上で120℃、10分間の条件で加熱して有機層を硬化させ、正孔輸送層(30nm)を形成した。正孔注入層を溶解させることなく、正孔輸送層を形成することができた。
次に、得られたガラス基板を真空蒸着機中に移し、正孔輸送層上に(CBP+Ir(ppy)3(5:1、20nm)、BAlq(10nm)、Alq3(40nm)、LiF(膜厚0.5nm)、及びAl(膜厚100nm)をこの順に蒸着した。
蒸着後、大気開放することなく、乾燥窒素環境中にガラス基板を移動した。厚さ0.7mmの無アルカリガラスに深さ0.4mmの凹部を設けた封止ガラスとガラス基板とを、光硬化性エポキシ樹脂を用いて貼り合わせることにより封止を行い、多層構造の有機EL素子を作製した。以後の操作は、大気中、室温(25℃)で行った。
得られた有機EL素子に、ITOを陽極、Alを陰極として電圧を印加したところ、3.5Vで、発光面が均一な緑色発光が観測された。
また、寿命特性として、定電流を印加しながらトプコン社製「BM-7」で輝度を測定し、輝度が初期輝度(3,000cd/m2)から半減する時間を測定した。実施例1~11のイオン性化合物(イオン性化合物1~11)及び比較例1のイオン性化合物(イオン性化合物12)のそれぞれを用いた有機EL素子の輝度半減時間を下記表2に記載する。
比較例1と比較し、実施例1~11のいずれにおいても輝度半減時間が長く、素子特性の向上が見られた。
本発明の実施形態である構造とすることで、イオン性化合物の耐熱性が向上した。また、この耐熱性が向上したイオン性化合物を含む有機エレクトロニクス材料を用いることによって、有機エレクトロニクス素子の長寿命化を達成できる。これは、耐熱性の向上により、素子作製のためのベーク時や素子作製後の素子駆動時での材料の劣化を抑制されたと考えられる。
1 発光層
2 陽極
3 正孔注入層
4 陰極
5 電子注入層
6 正孔輸送層
7 電子輸送層
8 基板
2 陽極
3 正孔注入層
4 陰極
5 電子注入層
6 正孔輸送層
7 電子輸送層
8 基板
Claims (14)
- カチオン部及びアニオン部を分子内にそれぞれ2つ以上有し、前記カチオン部及びアニオン部のうちの2つを1つ以上の炭素原子を介して共有結合を用いて連結する連結部を1つ以上有する、イオン性化合物。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載のイオン性化合物と、電荷輸送性化合物とを含有する、有機エレクトロニクス材料。
- 前記電荷輸送性化合物が、芳香族アミン構造を含む単位、カルバゾール構造を含む単位、及びチオフェン構造を含む単位からなる群から選択される少なくとも1つを含む、請求項4に記載の有機エレクトロニクス材料。
- 前記電荷輸送性化合物がポリマー又はオリゴマーである、請求項4又は5に記載の有機エレクトロニクス材料。
- 前記電荷輸送性化合物が1つ以上の重合性官能基を有する、請求項4~6のいずれか1項に記載の有機エレクトロニクス材料。
- 前記重合性官能基がオキセタン基、エポキシ基、及びビニルエーテル基からなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項7に記載の有機エレクトロニクス材料。
- 請求項4~8のいずれか1項に記載の有機エレクトロニクス材料と、溶媒とを含むインク組成物。
- 前記溶媒が非極性の有機溶媒である、請求項9記載のインク組成物。
- 請求項4~8のいずれか1項に記載の有機エレクトロニクス材料、又は、請求項9又は10に記載のインク組成物を用いて形成された有機層を含む、有機エレクトロニクス素子。
- 前記有機層が、重合により不溶化した層である、請求項11に記載の有機エレクトロニクス素子。
- 前記有機層上にさらに別の層が成膜されてなる多層構造を有する、請求項12に記載の有機エレクトロニクス素子。
- 基板が樹脂フィルムである、請求項11~13のいずれか1項に記載の有機エレクトロニクス素子。
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