CN101675091B - 高分子化合物以及含有它的组合物 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明涉及高分子化合物以及含有它的组合物。
背景技术
近年来,在有机电致发光元件(以下有时简称为“有机EL元件”)领域,各种发光材料的研究开发盛行。其中,含有从三重激发态发光的化合物(以下有时简称为“三重态化合物”)的发光材料被期待作为高发光效率发光的材料。
在制造使用了含有三重态化合物的发光材料的有机EL元件时,作为制作具有该发光材料的薄膜的方法,已知有如下方法:使在三重态化合物中混合了高分子化合物得到的组合物溶于溶剂,通过涂布法形成薄膜。如上所述在三重态化合物中混合高分子化合物使用时,由于该高分子化合物会对有机EL元件的特性带来较大影响,因此对能适用于该组合物的高分子化合物进行了各种研究。作为这种高分子化合物,例如已知有含有2,7-芴二基和4,4’-二苯甲酮二基的高分子化合物(国际公开第2005/40302号小册子)。
发明内容
但是,使用含有上述公知的高分子化合物和三重态化合物的组合物来制作有机EL元件时,该元件的最大发光效率依然不足。
为此,本发明的目的在于提供能形成最大发光效率高的高分子发光元件的高分子化合物。
本发明的第一方面提供下述高分子化合物,其含有可以具有取代基的芴二基和具有1个以上取代基的亚苯基作为重复单元,并含有下式(1)所示的重复单元和/或下式(2)所示的基团。
[式(1)中,Ar1和Ar2表示亚芳基或2价芳香族杂环基,Ar1和Ar2可以相同或不同。]
[式(2)中,Ar1表示与上述相同的含义。Ar3表示芳基或1价的芳香族杂环基。]
本发明的第二方面提供含有上述高分子化合物和三重态化合物的组合物。
本发明的第三方面提供含有上述高分子化合物或上述组合物的高分子发光元件。
具体实施方式
<高分子化合物>
本发明的高分子化合物含有可以具有取代基的芴二基和具有1个以上取代基的亚苯基作为重复单元,并含有上式(1)所示的重复单元和/或上式(2)所示的基团。
-芴二基-
本发明的高分子化合物作为重复单位而具有的芴二基是指从芴去除2个氢原子衍生而来的2价基团,是从芴的1位到9位(优选从1位到8位)的氢原子中去除2个氢原子后得到的基团。从高分子化合物的聚合容易性的观点出发,优选从芴的1位到4位的氢原子中去除1个氢原子并从5位到8位的氢原子中去除1个氢原子后得到的基团。另外,芴二基可以具有取代基。
作为上述芴二基可以具有的取代基,可以列举烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烯基、芳基炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、1价杂环基、羧基、取代羧基、硝基、氰基或上式(2)所示的基团等。这些取代基中含有的氢原子可以被氟原子取代。
上述烷基可以是直链、支链或环状中的任一种,碳原子数通常为1~20左右,优选为3~20。作为烷基的例子,可以列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、己基、环己基、庚基、辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、3,7-二甲基辛基、月桂基、三氟甲基、五氟乙基、全氟丁基、全氟己基、全氟辛基等,从高分子化合物在有机溶剂中的溶解性、元件特性、高分子化合物的合成容易性等观点以及与耐热性的平衡的角度出发,优选戊基、异戊基、己基、辛基、2-乙基己基、癸基、3,7-二甲基辛基。
上述烷氧基可以是直链、支链或环状中的任一种,碳原子数通常为1~20左右,优选为3~20。作为烷氧基的例子,可以列举甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、己氧基、环己氧基、庚氧基、辛氧基、2-乙基己氧基、壬氧基、癸氧基、3,7-二甲基辛氧基、月桂基氧基、三氟甲氧基、五氟乙氧基、全氟丁氧基、全氟己氧基、全氟辛氧基、甲氧基甲基氧基、2-乙氧基乙基氧基等,从高分子化合物在有机溶剂中的溶解性、元件特性、高分子化合物的合成容易性等观点以及与耐热性的平衡的角度出发,优选戊氧基、己氧基、辛氧基、2-乙基己氧基、癸氧基、3,7-二甲基辛氧基。
上述烷硫基可以是直链、支链或环状中的任一种,碳原子数通常为1~20左右,优选为3~20。作为烷硫基的例子,可以列举甲硫基、乙硫基、正丙基硫基、异丙基硫基、正丁基硫基、异丁基硫基、仲丁基硫基、叔丁基硫基、戊硫基、己硫基、环己基硫基、庚硫基、辛硫基、2-乙基己硫基、壬硫基、癸硫基、3,7-二甲基辛硫基、月桂基硫基、三氟甲基硫基等,从高分子化合物在有机溶剂中的溶解性、元件特性、高分子化合物的合成容易性等观点以及与耐热性的平衡的角度出发,优选戊硫基、己硫基、辛硫基、2-乙基己硫基、癸硫基、3,7-二甲基辛硫基。
上述芳基是从芳烃去除1个氢原子后得到的原子团,包含从具有苯环的芳烃、具有缩合环的芳烃、独立的苯环或缩合环2个以上直接连接或通过亚乙烯基等基团连接得到的芳烃去除1个氢原子后得到的原子团等。芳基的碳原子数通常为6~60左右,优选为7~48。作为芳基的例子,可以列举苯基、C1~C12烷氧基苯基(“C1~C12烷氧基”是指烷氧基部分的碳原子数为1~12。下同)、C1~C12烷基苯基(“C1~C12烷基”是指烷基部分的碳原子数为1~12。下同)、1-萘基、2-萘基、1-蒽基、2-蒽基、9-蒽基、五氟苯基等,从高分子化合物在有机溶剂中的溶解性、元件特性、高分子化合物的合成容易性等观点出发,优选C1~C12烷氧基苯基、C1~C12烷基苯基。
作为C1~C12烷氧基苯基,可以例示甲氧基苯基、乙氧基苯基、丙氧基苯基、异丙氧基苯基、丁氧基苯基、异丁氧基苯基、叔丁氧基苯基、戊氧基苯基、己氧基苯基、环己氧基苯基、庚氧基苯基、辛氧基苯基、2-乙基己氧基苯基、壬氧基苯基、癸氧基苯基、3,7-二甲基辛氧基苯基、月桂基氧基苯基等,作为C1~C12烷基苯基,可以例示甲基苯基、乙基苯基、二甲基苯基、丙基苯基、均三甲苯基、甲基乙基苯基、异丙基苯基、丁基苯基、异丁基苯基、叔丁基苯基、戊基苯基、异戊基苯基、己基苯基、戊基苯基、辛基苯基、壬基苯基、癸基苯基、十二烷基苯基等。
上述芳氧基的碳原子数通常为6~60左右,优选7~48。作为芳氧基的例子,可以列举苯氧基、C1~C12烷氧基苯氧基、C1~C12烷基苯氧基、1-萘氧基、2-萘氧基、五氟苯氧基等,从高分子化合物在有机溶剂中的溶解性、元件特性、高分子化合物的合成容易性等观点出发,优选C1~C12烷氧基苯氧基、C1~C12烷基苯氧基。作为C1~C12烷氧基苯氧基,可以例示甲氧基苯氧基、乙氧基苯氧基、正丙氧基苯氧基、异丙氧基苯氧基、正丁氧基苯氧基、异丁氧基苯氧基、仲丁氧基苯基、叔丁氧基苯氧基、戊氧基苯氧基、己氧基苯氧基、环己氧基苯氧基、庚氧基苯氧基、辛氧基苯氧基、2-乙基己氧基苯氧基、壬氧基苯氧基、癸氧基苯氧基、3,7-二甲基辛氧基苯氧基、月桂基氧基苯氧基等。作为C1~C12烷基苯氧基,可以例示甲基苯氧基、乙基苯氧基、二甲基苯氧基、丙基苯氧基、1,3,5-三甲基苯氧基、甲基乙基苯氧基、异丙基苯氧基、丁基苯氧基、异丁基苯氧基、叔丁基苯氧基、戊基苯氧基、异戊基苯氧基、己基苯氧基、庚基苯氧基、辛基苯氧基、壬基苯氧基、癸基苯氧基、十二烷基苯氧基等。
上述芳硫基的碳原子数通常为6~60左右。作为芳硫基的例子,可以列举苯基硫基、C1~C12烷氧基苯基硫基、C1~C12烷基苯基硫基、1-萘基硫基、2-萘基硫基、五氟苯基硫基等,从高分子化合物在有机溶剂中的溶解性、元件特性、高分子化合物的合成容易性等观点出发,优选C1~C12烷氧基苯基硫基、C1~C12烷基苯基硫基。
上述芳烷基的碳原子数通常为7~60左右,优选7~48。
作为芳烷基的例子,可以列举苯基-C1~C12烷基、C1~C12烷氧基苯基-C1~C12烷基、C1~C12烷基苯基-C1~C12烷基、1-萘基-C1~C12烷基、2-萘基-C1~C12烷基等,从高分子化合物在有机溶剂中的溶解性、元件特性、高分子化合物的合成容易性等观点出发,优选C1~C12烷氧基苯基-C1~C12烷基、C1~C12烷基苯基-C1~C12烷基。
上述芳基烷氧基的碳原子数通常为7~60左右,优选7~48。作为芳基烷氧基的例子,可以列举苯基甲氧基、苯基乙氧基、苯基丁氧基、苯基戊氧基、苯基己氧基、苯基庚氧基、苯基辛氧基等苯基-C1~C12烷氧基、C1~C12烷氧基苯基-C1~C12烷氧基、C1~C12烷基苯基-C1~C12烷氧基、1-萘基-C1~C12烷氧基、2-萘基-C1~C12烷氧基等,从高分子化合物在有机溶剂中的溶解性、元件特性、高分子化合物的合成容易性等观点出发,优选C1~C12烷氧基苯基-C1~C12烷氧基、C1~C12烷基苯基-C1~C12烷氧基。
上述芳基烷基硫基的碳原子数通常为7~60左右,优选为7~48。作为芳基烷基硫基的例子,可以列举苯基-C1~C12烷基硫基、C1~C12烷氧基苯基-C1~C12烷基硫基、C1~C12烷基苯基-C1~C12烷基硫基、1-萘基-C1~C12烷基硫基、2-萘基-C1~C12烷基硫基等,从高分子化合物在有机溶剂中的溶解性、元件特性、高分子化合物的合成容易性等观点出发,优选C1~C12烷氧基苯基-C1~C12烷基硫基、C1~C12烷基苯基-C1~C12烷基硫基。
上述芳基烯基的碳原子数通常为8~60左右。作为芳基烯基的例子,可以列举苯基-C2~C12烯基(“C2~C12烯基”是指烯基部分的碳原子数为2~12。下同)、C1~C12烷氧基苯基-C2~C12烯基、C1~C12烷基苯基-C2~C12烯基、1-萘基-C2~C12烯基、2-萘基-C2~C12烯基等,从高分子化合物在有机溶剂中的溶解性、元件特性、高分子化合物的合成容易性等观点出发,优选C1~C12烷氧基苯基-C2~C12烯基、C1~C12烷基苯基-C2~C12烯基。
上述芳基炔基的碳原子数通常为8~60左右。作为芳基炔基的例子,可以列举苯基-C2~C12炔基(“C2~C12炔基”是指炔基部分的碳原子数为2~12。下同)、C1~C12烷氧基苯基-C2~C12炔基、C1~C12烷基苯基-C2~C12炔基、1-萘基-C2~C12炔基、2-萘基-C2~C12炔基等,从高分子化合物在有机溶剂中的溶解性、元件特性、高分子化合物的合成容易性等观点出发,优选C1~C12烷氧基苯基-C2~C12炔基、C1~C12烷基苯基-C2~C12炔基。
作为上述取代氨基,可以列举被选自烷基、芳基、芳基烷基以及1价杂环基中的1个或2个基团取代得到的氨基。这些烷基、芳基、芳基烷基以及1价杂环基可以具有取代基。取代氨基的碳原子数不包括该取代基的碳原子数,通常为1~60左右,优选为2~48。作为取代氨基的例子,可以列举甲基氨基、二甲基氨基、乙基氨基、二乙基氨基、丙基氨基、二丙基氨基、异丙基氨基、二异丙基氨基、丁基氨基、异丁基氨基、叔丁基氨基、戊基氨基、己基氨基、环己基氨基、庚基氨基、辛基氨基、2-乙基己基氨基、壬基氨基、癸基氨基、3,7-二甲基辛基氨基、月桂基氨基、环戊基氨基、二环戊基氨基、环己基氨基、二环己基氨基、吡咯烷基、哌啶基、二(三氟甲基)氨基苯基氨基、二苯基氨基、C1~C12烷氧基苯基氨基、二(C1~C12烷氧基苯基)氨基、二(C1~C12烷基苯基)氨基、1-萘基氨基、2-萘基氨基、五氟苯基氨基、吡啶基氨基、哒嗪基氨基、嘧啶基氨基、吡嗪基氨基、三嗪基氨基苯基-C1~C12烷基氨基、C1~C12烷氧基苯基-C1~C12烷基氨基、C1~C12烷基苯基-C1~C12烷基氨基、二(C1~C12烷氧基苯基-C1~C12烷基)氨基、二(C1~C12烷基苯基-C1~C12烷基)氨基、1-萘基-C1~C12烷基氨基、2-萘基-C1~C12烷基等。
作为上述取代甲硅烷基,可以列举被选自烷基、芳基、芳基烷基以及1价杂环基中的1个、2个或3个基团取代得到的甲硅烷基。取代甲硅烷基的碳原子数通常为1~60左右,优选为3~48。这些烷基、芳基、芳基烷基以及1价杂环基可以具有取代基。作为取代甲硅烷基的例子,可以列举三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、三丙基甲硅烷基、三异丙基甲硅烷基、二甲基异丙基甲硅烷基、二乙基异丙级基甲硅烷基、叔丁基甲硅烷基二甲基甲硅烷基、戊基二甲基甲硅烷基、己基二甲基甲硅烷基、庚基二甲基甲硅烷基、辛基二甲基甲硅烷基、2-乙基己基二甲基甲硅烷基、壬基二甲基甲硅烷基、癸基二甲基甲硅烷基、3,7-二甲基辛基二甲基甲硅烷基、月桂基二甲基甲硅烷基、苯基-C1~C12烷基甲硅烷基、C1~C12烷氧基苯基-C1~C12烷基甲硅烷基、C1~C12烷基苯基-C1~C12烷基甲硅烷基、1-萘基-C1~C12烷基甲硅烷基、2-萘基-C1~C12烷基甲硅烷基、苯基-C1~C12烷基二甲基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基、三对二甲苯基甲硅烷基、三苄基甲硅烷基、二苯基甲基甲硅烷基、叔丁基二苯基甲硅烷基、二甲基苯基甲硅烷基等。
作为上述卤原子,可以例示氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。
上述酰基的碳原子数通常为2~20左右,优选为2~18。作为酰基的例子,可以列举乙酰基、丙酰基、丁酰基、异丁酰基、新戊酰基、苯甲酰基、三氟乙酰基、五氟苯甲酰基等。
上述酰氧基的碳原子数通常为2~20左右,优选为2~18。
作为酰氧基的例子,可以列举乙酰氧基、丙酰氧基、丁酰氧基、异丁酰氧基、新戊酰氧基、苯甲酰氧基、三氟乙酰氧基、五氟苯甲酰氧基等。
作为上述亚胺残基,可以列举从亚胺化合物(即分子内具有-N=C~的有机化合物。作为其例子,可以列举醛亚胺、酮亚胺以及它们的N上的氢原子被烷基等取代后得到的化合物等)去除1个氢原子后得到的残基。亚胺残基的碳原子数通常为2~20左右,优选为2~18。作为亚胺残基的例子,可以列举以下结构式所示的基团等。
(式中,Me表示甲基。波浪线表示结合键,根据亚胺残基的种类,有时具有顺式异构体、反式异构体等几何异构体。)
上述酰胺基的碳原子数通常为2~20左右,优选为2~18。作为酰胺基的例子,可以列举甲酰胺基、乙酰胺基、丙酰胺基、丁酰胺基、苯甲酰胺基、三氟乙酰胺基、五氟苯甲酰胺基、二甲酰胺基、二乙酰胺基、二丙酰胺基、二丁酰胺基、二苯甲酰胺基、二(三氟乙酰胺基)、二(五氟苯甲酰胺基)等。
作为上述酰亚胺基,可以列举从酰亚胺去除1个与其氮原子结合的氢原子后得到的残基,碳原子数通常为4~20左右。作为酰亚胺基的例子,可以列举以下所示的基团等。
上述1价的杂环基是指从杂环化合物去除1个氢原子后残留的原子团。1价杂环基的碳原子数通常为4~60左右,优选4~20。另外,1价杂环基的碳原子数不包含取代基的碳原子数。上述杂环化合物是指在具有环结构的有机化合物中构成环的元素除了碳原子外在环内还包含氧、硫、氮、磷、硼、硅等杂原子的环化合物。1价杂环基中优选1价芳香族杂环基。
作为1价杂环基的例子,可以列举噻吩基、C1~C12烷基噻吩基、吡咯基、呋喃基、吡啶基、C1~C12烷基吡啶基、哌啶基、喹啉基、异喹啉基等,优选噻吩基、C1~C12烷基噻吩基、吡啶基、C1~C12烷基吡啶基。
作为上述取代羧基,可以列举被烷基、芳基、芳基烷基或1价杂环基取代得到的羧基等。另外,上述烷基、芳基、芳基烷基或1价杂环基可以具有取代基。取代羧基的碳原子数通常为2~60左右,优选为2~48。作为取代羧基的例子,可以列举甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基、异丙氧基羰基、丁氧基羰基、异丁氧基羰基、叔丁氧基羰基、戊氧基羰基、己氧基羰基、环己氧基羰基、庚氧基羰基、辛氧基羰基、2-乙基己氧基羰基、壬氧基羰基、癸氧基羰基、3,7-二甲基辛氧基羰基、十二烷氧基羰基、三氟甲氧基羰基、五氟乙氧基羰基、全氟丁氧基羰基、全氟己氧基羰基、全氟辛氧基羰基、苯氧基羰基、萘氧基羰基、吡啶氧基羰基等,这些基团还可以具有取代基。另外,取代羰基的碳原子数不包含该取代基的碳原子数。
作为可以具有取代基的芴二基,可以列举下式(3)所示的基团。
[式(3)中,R2表示取代基,R3表示烷基、烷氧基、芳基或1价杂环基,m独立地表示0~3的整数。当R2多个存在时,它们可以相同或不同。另外,多个R3可以相同或不同。]
上式(3)中,m独立地表示0~3的整数,从高分子化合物的合成容易性的观点出发,m优选为0或1,进一步优选两个m均为0或两个m均为1。作为R2所示的取代基,可以列举烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烯基、芳基炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、1价的杂环基、羧基、取代羧基、硝基、氰基等,作为这些基团的例子,可以列举与上述芴二基的取代基的例示相同的基团。
这些取代基中,从高分子化合物在有机溶剂中的溶解性、高分子化合物的合成容易性的观点出发,优选烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、1价的杂环基,进一步优选烷基、烷氧基、芳基、1价的杂环基。
上式(3)中,R3为芳基时,从高分子化合物的合成容易性、元件特性等观点出发,R3优选为苯基、C1~C12烷氧基苯基、C1~C12烷基苯基、1-萘基、2-萘基、1-蒽基、2-蒽基、9-蒽基、五氟苯基,进一步优选C1~C12烷氧基苯基、C1~C12烷基苯基。当R3为1价杂环基时,从高分子化合物的合成容易性、元件特性等观点出发,R3优选为噻吩基、吡咯基、呋喃基、吡啶基、哌啶基、喹啉基、异喹啉基等。
从元件特性等观点出发,R3优选为烷基或芳基。
作为上述式(3)所示的基团,从高分子化合物的合成容易性、元件特性等观点出发,优选下述式(3-1)所示的基团。
[式(3-1)中,R2和m表示与上述相同的意思,R4表示取代基,h表示0~5的整数。R2和R4多个存在时,它们可分别相同或不同。多个存在的m和h可分别相同或不同。]
作为R4所示的取代基,可以列举烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烯基、芳基炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、1价的杂环基、羧基、取代羧基、硝基、氰基等。这些取代基中含有的氢原子还可以被氟原子或其他基团取代。这些取代基中,从高分子化合物在有机溶剂中的溶解性、高分子化合物的合成容易性的观点出发,优选烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、1价的杂环基,进一步优选烷基、烷氧基、芳基、1价杂环基。这些取代基中,从元件特性的观点出发,优选未取代或取代的烷基、未取代或取代的烷氧基(碳原子数通常为1~12,优选为5~8)、取代羰基。R4所示的取代基与上述作为芴二基的取代基说明并例示的基团相同。
当R4为未取代或取代的烷氧基时,从元件特性等观点出发,优选下述式(a)或下述式(b)所示的基团。
*-O-(CH2)n1CH3 (a)
[式(a)中,n1表示0~9的整数。式中的氢原子可以被碳原子数为1~5的烷基取代。另外,在*的位置与上述式(3-1)中的苯环结合。]
*-O-(CH2)n2-O-(CH2)n3CH3 (b)
[式(b)中,n2表示1~10的整数,n3表示1~9的整数。式中的氢原子可以被碳原子数为1~5的烷基取代。另外,在*的位置与上述式(3-1)中的苯环结合。]
从高分子化合物的耐热性的观点出发,h优选为1~5的整数。
作为上述式(3-1)所示的基团,进一步优选下述式(3-2)所示的基团或下述式(3-3)所示的基团。
(式(3-2)中,R4和h分别独立地表示与上述相同的意思。R4多个存在时,它们可分别相同或不同。多个存在的h可以相同或不同。)
(式(3-3)中,RA表示烷基。多个存在的RA可以相同或不同。)
-具有1个以上取代基的亚苯基-
本发明的高分子化合物含有的亚苯基重复单元为邻亚苯基、间亚苯基、对亚苯基,从高分子化合物的聚合容易性的观点出发,优选对亚苯基。另外,本发明的高分子化合物使用的亚苯基具有1个以上取代基。
作为亚苯基具有的取代基,可以列举烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烯基、芳基炔基、1价的杂环基或上述式(2)所示的基团等。这些取代基中含有的氢原子可以被氟原子取代。
作为具有1个以上取代基的亚苯基,可以列举下述式(4)所示的基团。
[式(4)中,R5表示烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烯基、芳基炔基或1价的杂环基。n表示1~4的整数。当R5多个存在时,它们可以相同或不同。]
上述式(4)中,作为R5,从高分子化合物在有机溶剂中的溶解性、高分子化合物的合成容易性的观点出发,优选烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、1价的杂环基,进一步优选烷基、烷氧基、芳基、1价的杂环基。
这里,关于烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烯基、芳基炔基、1价的杂环基的说明,与上述作为芴二基的取代基说明并例示的基团相同。
上述式(4)中,n表示1~4的整数,从高分子化合物的合成容易性的观点出发,n优选为1或2。当R4多个存在时,它们可以相同或不同。
作为上述式(4)所示的基团的例子,可以例示下述基团。
本发明的高分子化合物的特征在于,含有可以具有取代基的芴二基和具有1个以上取代基的亚苯基作为重复单元,并含有上述式(1)所示的重复单元和/或上述式(2)所示的基团。上述式(1)中,Ar1和Ar2表示亚芳基或2价芳香族杂环基,Ar1和Ar2可以相同或不同。
这里,亚芳基是指从芳烃去除2个氢原子后的原子团,包含从具有独立的苯环或缩合环的芳烃去除2个氢原子后的原子团等。亚芳基的碳原子数通常为6~60左右,优选为6~48,进一步优选为6~30,进一步优选为6~18,进一步优选为6~10,最好是6。该碳原子数不包括取代基的碳原子数。作为亚芳基的例子,可以列举1,4-亚苯基、1,3-亚苯基、1,2-亚苯基、1,4-亚萘基、1,5-亚萘基、2,6-亚萘基、1,4-蒽二基、1,5-蒽二基、2,6-蒽二基、9,10-蒽二基、2,7-菲二基、1,7-丁省二基、2,8-丁省二基等,优选1,4-亚苯基、1,3-亚苯基、1,2-亚苯基、1,5-亚萘基、2,6-亚萘基、1,4-蒽二基、1,5-蒽二基、2,6-蒽二基、9,10-蒽二基,进一步优选1,4-亚苯基、1,3-亚苯基、1,2-亚苯基、1,5-亚萘基、2,6-亚萘基,进一步优选1,4-亚苯基、1,3-亚苯基、1,2-亚苯基,更优选1,4-亚苯基。
2价的芳香族杂环基是指从芳香族杂环化合物去除2个氢原子后残留的原子团,碳原子数通常为4~60左右,优选为4~20,进一步优选为4~9,更优选为4~5。作为2价的芳香族杂环基的例子,可以例示2,5-噻吩二基、N-甲基-2,5-吡咯二基、2,5-呋喃二基、2,5-吡啶二基、2,6-吡啶二基、2,4-喹啉二基、2,6-喹啉二基、1,4-异喹啉二基、1,5-异喹啉二基等,优选2,5-噻吩二基、2,5-吡啶二基、2,6-吡啶二基、2,4-喹啉二基、2,6-喹啉二基、1,4-异喹啉二基、1,5-异喹啉二基,进一步优选2,5-噻吩二基、2,5-吡啶二基、2,6-吡啶二基,更优选2,5-吡啶二基、2,6-吡啶二基。
当Ar1和Ar2具有取代基时,从在有机溶剂中的溶解性、元件特性、高分子化合物的合成容易性等观点出发,取代基优选选自烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烯基、芳基炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、1价的杂环基、羧基、取代羧基、硝基和氰基中的基团。进一步优选选自烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、芳基烷基、芳基烷氧基、取代氨基、取代甲硅烷基、酰基、取代羧基和氰基中的基团,更进一步优选选自烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、芳基烷基和芳基烷氧基中的基团,更优选选自烷基、烷氧基、芳基中的基团,特别优选烷基。
作为上述式(1)所示的重复单元,优选下述式(1-1)所示的重复单元。
[式(1-1)中,R1表示烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烯基、芳基炔基、氨基或1价的杂环基。p独立地表示0~4的整数。R1多个存在时,它们可以相同或不同。]
作为上述式(1-1)所示的重复单元,优选下述式(1-2)所示的重复单元。
作为上述式(1)所示的重复单元,可以列举从以下的化合物(式A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N、O、P、Q、S、T、U、V和W)去除2个氢原子后的残基、从以下的化合物去除2个氢原子后的残基且1个以上的氢原子被烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烯基、芳基炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、1价的杂环基、羧基、取代羧基、硝基和氰基等取代基取代后的残基。
作为上述式(1)的例子,可以列举下述重复单元。
从上式(A-1)~(Q-4)以及(S-1)~(W-6)中的芳香环引出的实线表示结合键。例如上式(B-1)所示的重复单元,在其b1~b5的任一部位具有1个结合键,在b7~b10的任一部位具有1个结合键。
本发明的高分子化合物含有上述式(2)所示的基团时,作为上述式(2)中的Ar3为芳基时的例子,可以列举与上述作为芴二基的取代基说明并例示的基团相同的基团。芳基中,优选苯基、萘基、蒽基。
作为Ar3为1价杂环基时的例子,可以列举与上述作为芴二基的取代基说明并例示的基团相同的基团。1价的杂环基中,优选噻吩基、吡咯基、呋喃基、吡啶基、哌啶基、喹啉基、异喹啉基。
Ar3具有取代基时,从在有机溶剂中的溶解性、元件特性、高分子化合物的合成容易性等观点出发,取代基优选选自烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烯基、芳基炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、1价的杂环基、羧基、取代羧基、硝基和氰基中的基团。进一步优选选自烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、芳基烷基、芳基烷氧基、取代氨基、取代甲硅烷基、酰基、取代羧基和氰基中的基团,更进一步优选选自自烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、芳基烷基和芳基烷氧基中的基团,更优选选自烷基、烷氧基、芳基中的基团,特别优选烷基。
作为上述式(2)所示的基团,优选下述式(2-1)所示的基团。
[式(2-1)中,q表示0~5的整数。R1和p表示与上述相同的意思。]
作为式(2-1)所示的基团,优选下述式(2-2)所示的基团。
作为上述式(2)所示的基团的例子,可以列举从上述化合物(式A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N、O、P、Q、S、T、U、V和W)去除1个氢原子后的残基、从上述化合物去除1个氢原子后的残基且1个以上的氢原子被烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烯基、芳基炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、1价的杂环基、羧基、取代羧基、硝基和氰基等取代基取代后的残基。
作为上述式(2)所示的基团的例子,可以列举下述基团。
从上式(TA-1)~(TQ-3)和(TS-1)~(TW-5)中的芳香环引出的实线与上式(B-1)同义。
本发明的高分子化合物可以含有可以具有取代基的芴二基、具有1个以上取代基的亚苯基以及上述式(1)所示的重复单元以外的重复单元。作为该重复单元,例如可以列举下述式(5)所示的重复单元。
-Ar4- (5)
[式中,Ar4表示亚芳基、2价的杂环基或2价的芳香族胺基。但是,可以具有取代基的芴二基、具有1个以上取代基的亚苯基以及上述式(1)所示的重复单元除外。]
上述式(5)中,Ar4所示的亚芳基是指从芳烃去除2个氢原子后的原子团,包括从具有苯环的芳烃、具有缩合环的芳烃、独立的苯环或缩合环2个以上直接或通过亚乙烯基等基团结合的芳烃去除2个氢原子后的原子团等。亚芳基可以具有取代基。亚芳基中的取代基以外的部分的碳原子数通常为6~60左右,优选为6~20。另外,包含亚芳基的取代基的总碳原子数通常为6~100左右。
作为Ar4所示的亚芳基,可以例示没有取代基的亚苯基(例如下式1~3)、萘二基(例如下式4~13)、蒽二基(例如下式14~19)、联苯二基(例如下式20~25)、三联苯二基(例如下式26~28)、缩合环化合物基(例如下式29~35)、苯并芴二基(例如下式36~38)、二苯并芴二基(例如下式Z)、芪二基(下式39~42)、二芪二基(例如下式43、44)等。
(式中,R表示氢原子或取代基。多个存在的R可以相同或不同。)
上式1~44和Z中,作为R表示的取代基,例如可以列举烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烯基、芳基炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、1价的杂环基、羧基、取代羧基、氰基或上述式(2)所示的基团等。这些取代基中含有的氢原子可以被氟原子取代。这些基团、残基、原子与上述芴二基的取代基一项中说明并例示的相同。R所示的取代基,从高分子化合物在有机溶剂中的溶解性、元件特性的观点出发,优选至少1个R不是氢原子。另外,R所示的取代基优选烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、1价的杂环基,进一步优选烷基、烷氧基、芳基。
Ar4所示的2价的杂环基是指从杂环化合物去除2个氢原子后残留的原子团。2价的杂环基可以具有取代基。上述杂环化合物是指具有环结构的有机化合物中构成环的元素除碳原子外在环内还含有氧、硫、氮、磷、硼、砷等杂原子的环化合物。2价的杂环基中,优选芳香族杂环基。2价杂环基中取代基以外的部分的碳原子数通常为3~60左右。2价杂环基的包含取代基在内的总碳原子数通常为3~100左右。
作为Ar4所示的2价杂环基,例如可以列举吡啶二基(例如下式45~50)、二氮杂亚苯基(例如下式51~54)、喹啉二基(例如下式55~69)、喹喔啉二基(例如下式70~74)、吖啶二基(例如下式75~78)、联吡啶二基(例如下式79~81)、邻菲罗啉二基(例如下式82~84)、具有咔唑结构的基团(例如下式85~87)等含有氮作为杂原子的2价杂环基;含有氧、硅、氮、硫、硒等作为杂原子的5员杂环基(例如下式88~92);含有氧、硅、氮、硒等作为杂原子的5员缩合杂环基(例如下式93~103);含有氧、硅、氮、硫、硒等作为杂原子的5员杂环基在其杂原子的α位结合成为二聚物或低聚物的基团(例如下式104~105);含有氧、硅、氮、硫、硒等作为杂原子的5员杂环基且在其杂原子的α位与苯基结合的基团(例如下式106~112);含有氧、氮、硫等作为杂原子的5员环缩合杂环基被苯基或呋喃基、噻吩基取代后的基团(例如下式113~118)等。
(式中,R的定义表示与上述相同的含义。多个存在的R可以相同或不同。)
作为Ar4所示的2价芳香族胺基,可以列举从芳香族叔胺或由芳香族叔胺衍生而来的化合物的芳香环去除2个氢原子后得到的原子团。2价的芳香族胺基中,下述式(2-A)所示的基团从改变发光波长的观点、取得电荷平衡的观点、提高最大发光效率的观点、提高耐热性的观点出发成为优选。
[式中,Ar5、Ar6、Ar7和Ar8分别独立地表示亚芳基或2价杂环基。Ar9、Ar10和Ar11分别独立地表示芳基或1价杂环基。x和y分别独立地为0或正整数。]
上述式(2-A)中,从最大发光效率、辉度半衰期等元件特性以及高分子化合物的合成容易性出发,x优选为0~2的整数,进一步优选为0或1。另外,上述式(2-A)中,从最大发光效率、辉度半衰期等元件特性以及高分子化合物的合成容易性出发,y优选为0~2的整数,进一步优选为0或1。
作为上述式(2-A)所示的基团的例子,可以列举下式119~126所示的基团。
(式中,R的定义表示与上述相同的含义。多个存在的R可以相同或不同。)
式(5)所示的重复单元中的Ar4中,下述式(5-1)~(5-5)所示的重复单元以及上述式102、103、119、120、123、124所示的基团(以该基团作为重复单元)从最大发光效率等元件特性的观点出发成为优选。
[式中,R6表示取代基,m1表示0~3的整数,m2表示0~5的整数。当R6多个存在时,它们可以相同或不同。式(5-1)中,X’表示-O-、-S-、-S(=O)-、-S(=O)2-、-Si(R7)2-Si(R7)2-、-Si(R7)2、-B(R7)-、-P(R7)-、-P(=O)(R7)-、-O-C(R7)2-或N=C(R7)-,式(5-2)、(5-3)、(5-4)和(5-5)中,X”表示-O-、-S-、-S(=O)-、-S(=O)2-、-C(R7)2-、-Si(R7)2-Si(R7)2-、-Si(R7)2、-B(R7)-、-P(R7)-、-P(=O)(R7)-、-O-C(R7)2-、-C(R7)2-O-、-C(R7)=N-或N=C(R7)-,R7表示氢原子或取代基。R7多个存在时,它们可以相同或不同。
作为R6所示的取代基,可以列举烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烯基、芳基炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、1价的杂环基、羧基、取代羧基、硝基、氰基等。这些基团、残基中含有的氢原子可以被氟原子取代。这些基团与作为芴二基的取代基说明并例示的基团相同。
R7优选为取代基。作为R7所示的取代基,可以列举烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烯基、芳基炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、1价的杂环基、羧基、取代羧基、硝基、氰基等。这些基团、残基中含有的氢原子可以被氟原子取代。上述R7中,从辉度半衰期等元件特性的观点出发,优选烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、1价杂环基,进一步优选烷基、烷氧基、芳基、1价杂环基,特别优选烷基、芳基。这些基团与作为芴二基的取代基说明并例示的基团相同。
本发明的高分子化合物可以含有2种以上可以具有取代基的芴二基,并且可以含有2种以上具有1个以上取代基的亚苯基,可以含有2种以上上述式(1)所示的重复单元。另外,还可以含有2种以上上述式(2)所示的基团。
本发明的高分子化合物还可以含有下述式(6)所示的重复单元和/或下述式(7)所示的重复单元。
-CR8=CR9- (6)
(式中,R8和R9分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、1价的杂环基、羧基、取代羧基或氰基。)
-C≡C- (7)
上述式(6)中,R8和R9表示的烷基、芳基、1价杂环基、取代羧基与在芴二基的取代基一项中说明并例示的基团相同。
本发明的高分子化合物可以含有来自三重激发态的发光的化合物的1价残基作为至少一个末端基团。
-来自三重激发态的发光的化合物(三重态化合物)-
这里,三重态化合物通常是指在室温(即25℃)下显示由三重激发态发出的光的化合物,例如包含观察到磷光发光的络合物、除此磷光发光外还观察到荧光发光的络合物。
作为上述三重态化合物,可以列举中心金属为过渡金属或镧族元素的金属络合物,作为其例子,可以列举以铱为中心金属的Ir(ppy)3、Btp2Ir(acac)、以铂为中心金属的PtOEP、以铕为中心金属的Eu(TTA)3phen等。
三重态化合物中,作为络合物化合物(以下有时简称为“三重态发光络合物化合物”),例如可以列举目前作为低分子类EL发光性材料使用的金属络合物化合物。它们例如在Nature,(1998),395,151、Appl.Phys.Lett.(1999),75(1),4、Proc.SPIE-Int.Soc.Opt.Eng.(2001),4105(OrganicLight-Emitting Materials and Devices IV),119、J.Am.Chem.Soc.,(2001),123,4304、AppI.Phys.Lett.,(1997),71(18),2596、Syn.Met.,(1998),94(1),103、Syn.Met.,(1999),99(2),1361、Adv.Mater.,(1999),11(10),852等中有公开。
作为三重态发光络合物化合物的中心金属,通常为原子序数50以上的原子,对该络合物具有自旋-轨道相互作用,能引起一重态和三重态之间的系间窜越的金属,作为其例子,可以列举铼、铱、锇、钪、钇、铂、金以及镧类的铕、铽、铥、镝、钐、镨、钆等,优选铼、铱、铂、金、铕、铽。
作为三重态发光络合物化合物的配体,例如可以列举8-喹啉醇及其衍生物、苯并喹啉醇及其衍生物、2-苯基-吡啶及其衍生物、2-苯基-苯并噻唑及其衍生物、2-苯基-苯并噁唑及其衍生物、卟啉及其衍生物等。
作为三重态发光络合物化合物,例如可以列举以下化合物。
此外,还可以例示在Jpn.J.Appl.Phys.,34,1883(1995)、WO01/41512、WO03/33617、04-2有机EL研究会预稿集(2004)、WO2005113704、WO2006014599等中记载的公知的化合物、下述结构式所示的化合物等。
(式中,R表示与上述相同的意思。多个存在的R可以相同或不同。)
作为三重态化合物,进一步优选显示来自三重激发态的发光的树枝状高分子。这里,作为显示来自三重激发态的发光的树枝状高分子,例如包含观察到磷光发光的化合物、除此磷光发光外还观察到荧光发光的化合物。作为树枝状高分子的例子,例如在WO02/066552中有记载。作为树枝状高分子的发光部,例如可以列举上述金属络合物结构。
这里,树枝状高分子由被称为核(core)的中心分子和被称为树枝(dendron)的侧链部分构成。另外,将树枝部分的支化次数称为代(generation)。作为树枝状高分子的例子,例如在文献(高分子第47卷11月号812页、1998页)和WO02/066575中有介绍,以各种功能为目的进行设计合成。作为树枝状高分子的例子,可以列举下式的化合物。
CORE-[D1]Z1[D2]Z2
[式中,CORE表示(Z1+Z2)价的原子或原子团,Z1和Z2表示1以上的整数。D1和D2分别独立地表示具有树枝结构的树枝,D1和D2多个存在时,可分别相同或不同,D1和D2中的至少一者为含有可以含有杂原子的芳香环的共轭体系。]
CORE表示(Z1+Z2)价的原子或原子团,例如可以列举在IEEE2002,p195(Conference Proceeds)、WO02/066575、WO02/066552中记载的原子或原子团。
上述树枝结构例如在高分子52卷、8月号、p578(2003年)、M&BE、vol.14、No3、p169(2003)中所示,有时也被称为分支结构。
作为可以含有杂原子的芳香环,可以列举苯环、吡啶环、嘧啶环、萘环、喹啉环、异喹啉环、咔唑环、二苯并呋喃、二苯并噻吩等环。
若进一步模式地表示树枝状高分子,可如下所述。
上图中,CORE表示发光性的结构单元,例如具有金属络合物结构。D1、D2、D3表示树枝,是分枝单元。上图记载到D3为止,但是在D3以后还可以反复出现分枝单元。另外,分枝单元可以相同,也可以是不同的结构。g为1以上的整数,当g为2以上时,属于各组的分枝单元可以相同或不同。分枝单元例如具有3价的芳香环、缩合环、杂环等结构。在结束分枝的末端,可以具有表面基团。表面基团是氢以外的原子、烷基、烷氧基等。
从提高溶解性的观点出发,树枝状高分子的表面基团的至少一个优选为非氢原子。
树枝状高分子中,作为发光性树枝状高分子,由中心(上图的CORE)具有发光性结构单元的树枝状多分枝结构构成。
作为本发明的高分子化合物的末端基团含有的三重态化合物的1价残基,是指上述三重态化合物去除1个氢原子后残留的基团。
本发明的高分子化合物还可以在主链含有显示来自三重激发态的发光的化合物的2价或3价的残基。这里,三重态化合物的2价或3价的残基,是指上述三重态化合物去除2个或3个氢原子后残留的基团。
当本发明的高分子化合物在主链含有上述三重态化合物的3价残基时,在该三重态化合物的3价的残基的部位,本发明的高分子化合物分枝。
当本发明的高分子化合物在主链含有上述三重态化合物的2价或3价的残基时,主链中含有的三重态化合物的2价或3价的残基的数目可以是1个,也可以含有2个以上作为重复单元。
当本发明的高分子化合物含有三重态化合物的2价或3价的残基作为重复单元时,将由可以具有取代基的芴二基形成的重复单元和由具有1个以上取代基的亚苯基形成的重复单元的合计作为100摩尔,优选含有0.01~60摩尔三重态化合物2价或3价的残基,进一步优选含有0.1~25摩尔。
本发明的高分子化合物还可以含有具有来自三重激发态的发光的化合物的1价残基的、亚芳基或2价杂环基。这里,作为具有来自三重激发态的发光的化合物的1价残基的、亚芳基或2价杂环基,例如可以列举下述式(8)所示的基团。
——Ar12—— (8)
[式中,Ar12表示亚芳基、或具有1个以上选自氧原子、硅原子、锗原子、锡原子、磷原子、硼原子、硫原子、硒原子和碲原子中的原子的2价杂环基。其中,A12具有1~4个-L-X所示的基团。这里,X独立地表示三重态化合物的1价残基,L在多个存在时可以相同或不同,表示单键、-O-、-S-、-CO-、-CO2-、-SO-、-SO2-、-SiR10R10-、NR10-、-BR10-、-PR10-、-P(=O)(R10)-、可以被取代的亚烷基、可以被取代的亚烯基、可以被取代的亚炔基、可以被取代的亚芳基、或可以被取代的2价杂环基。但是,该亚烷基、该亚烯基、该亚炔基含有-CH2-基时,该亚烷基中含有的-CH2-基的一个以上、该亚烯基中含有的-CH2-基的一个以上、该亚炔基中含有的-CH2-基的一个以上可以分别被选自-O-、-S-、-CO-、-CO2-、-SO-、-SO2-、-SiR11R11-、NR11-、-BR11-、-PR11-以及-P(=O)(R11)中的基团取代。这里,R10和R11分别独立表示选自氢原子、烷基、芳基、1价的杂环基和氰基中的基团,与上述作为芴二基的取代基说明并例示的基团相同。Ar12除了-L-X所示的基团以外,还可以具有选自烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烯基、芳基炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、1价的杂环基、羧基、取代羧基和氰基中的取代基。这些取代基的例子与上述作为芴二基的取代基说明并例示的基团相同。当Ar12具有多个取代基时,它们可以相同,也可以不同。]
作为Ar12所示的2价基团中的亚芳基,例如可以列举亚苯基、芴二基、苯并芴二基、亚萘基等,作为2价的杂环基,可以列举亚吡啶基、亚嘧啶基等。
当本发明的高分子化合物含有上述式(8)所示的基团时,在高分子化合物中可以含有1个上述式(8),也可以含有2个以上作为重复单元。
当本发明的高分子化合物含有上述式(8)所示的基团作为重复单元时,将由可以具有取代基的芴二基形成的重复单元和由具有1个以上取代基的亚苯基形成的重复单元的合计作为100摩尔,优选含有0.01~60摩尔上述式(8)所示的重复单元,进一步优选含有0.1~25摩尔。
本发明的高分子化合物可以含有三重态化合物的1价残基作为至少1个高分子化合物的末端基团,且在主链含有三重态化合物的2价或3价残基,还可以含有作为三重态化合物的1价残基的亚芳基或2价杂环基作为取代基。另外,也可以在主链含有三重态化合物的2价或3价残基,且含有作为显示来自三重激发态的发光的化合物的1价残基的亚芳基或2价杂环基作为取代基,还可以含有三重态化合物的1价残基作为至少1个高分子化合物的末端基团,且含有作为显示来自三重激发态的发光的化合物的1价残基的亚芳基或2价杂环基作为取代基。
本发明的高分子化合物在不损害发光特性和电荷输送特性的范围内,还可以含有可以具有取代基的芴二基、具有1个以上取代基的亚苯基、上述式(1)、(5)~(8)所示的重复单元以外的重复单元,可以含有上述式(2)所示的基团以外的基团。
本发明的高分子化合物中的重复单元可以被非共轭结构连接,也可以在该重复单元中含有该非共轭结构。作为该非共轭结构,可以例示以下所示的结构以及将它们2个以上组合而成的结构等。
(式中,R独立地表示与上述相同的意思,Ar表示可以含有杂原子的碳原子数为6~60的烃基。R多个存在时,它们可以相同或不同。)
上述式中,作为上述杂原子,可以列举氧、硫、氮、硅、硼、磷、硒等。
本发明的高分子化合物可以是无规共聚高分子化合物、接枝共聚高分子化合物、交替共聚高分子化合物中的任一种。另外,还包括主链有分枝、末端基团有3个以上的情况和树枝状高分子。
当本发明的高分子化合物含有可以具有取代基的芴二基、具有1个以上取代基的亚苯基以及上述式(1)所示的重复单元时,将高分子化合物具有的总重复单元的合计作为100摩尔,可以具有取代基的芴二基优选为10~48摩尔,进一步优选为20~45摩尔。具有1个以上取代基的亚苯基优选为50~80摩尔,进一步优选为50~70摩尔。上述式(1)所示的重复单元优选为2~30摩尔。
当本发明的高分子化合物含有可以具有取代基的芴二基、具有1个以上取代基的亚苯基以及上述式(2)所示的基团时,若将高分子化合物具有的总重复单元的合计作为100摩尔,则可以具有取代基的芴二基优选为20~50摩尔,具有1个以上取代基的亚苯基优选为50~80摩尔。另外,关于高分子化合物含有的上述式(2)所示基团的数目,将总重复单元的合计作为100时,优选为0.1~4。
从最大发光效率高的观点出发,作为本发明的高分子化合物的优选方式之一,可以列举含有上述式(1-2)所示的重复单元、上述式(3-2)所示的重复单元以及上述式(4-1)所示的重复单元的高分子化合物。
从最大发光效率高的观点出发,作为本发明的高分子化合物的优选的其他方式,可以列举含有上述式(3-2)所示的重复单元以及上述式(4-1)所示的重复单元、且具有上述式(2-2)所示的基团作为至少1个高分子化合物的末端基团的高分子化合物。
本发明的高分子化合物的聚苯乙烯换算的数均分子量,通常为1×103~1×108左右,优选为1×104~1×106。另外,聚苯乙烯换算的重均分子量,通常为3×103~1×108左右,从成膜性的观点以及制成元件时的发光效率的观点出发,优选为5×104以上,更优选为1×105以上,从高分子化合物在有机溶剂中的溶解性的观点出发,优选为1×105~5×106。在元件中无论是单独使用1种数均分子量和重均分子量在所述范围内的高分子化合物还是在元件中并用2种以上该高分子化合物,得到的元件的发光效率均很高。另外,从提高本发明的组合物的成膜性的观点出发,优选由重均分子量/数均分子量规定的分散度为3以下。
若在位于本发明的高分子化合物的分子链末端的基团(即末端基团)残留参与聚合的基团(通常被称为聚合活性基),则将该组合物用于发光元件时,发光特性、寿命有可能降低,因此优选用上述式(2)所示的基团或三重态化合物的1价残基保护。除这些基团以外,只要是不参与聚合的稳定的基团即可,优选具有与分子链主链的共轭结构连接的共轭键的基团。例如,可以例示通过碳-碳键与芳基或杂环基结合的结构。具体而言,可以例示在日本专利特开平9-45478号公报的化10中记载的取代基等。
通过用上述式(2)所示的基团或选自三重态化合物的1价残基、1价杂环基、1价芳香族胺基以及芳基中的芳香族末端基团将本发明的高分子化合物的分子链末端封端,可期待在高分子化合物上附加各种特性。作为这样的特性,可以列举延长元件辉度下降所需时间的效果、提高电荷注入性、电荷输送性、发光特性等的效果、提高高分子化合物间的相溶性或相互作用的效果、锚定效果等。
本发明的高分子化合物的制造方法可以如下来进行:将作为单体的具有多个反应性取代基的化合物根据需要解于有机溶剂中,例如使用碱或适当的催化剂,在有机溶剂的熔点以上沸点以下制造。例如可以采用在“Organic Reactions”,第14卷,270-490页、John Wiley&Sons,Inc.,1965年、“Organic Syntheses”,合订本第6卷(Collective Volume VI),407-411页、John Wiley&Sons,Inc.,1988年、Chem.Rev.,第95卷,2457页(1995年)、J.Organomet.Chem.,第576卷,147页(1999年)、Makromol.Chem.,Macromol.Symp.,第12卷,229页(1987年)等中记载的公知的方法。
在本发明的高分子化合物的制造方法中,作为缩聚的方法,可以采用已知的缩合反应来制造。在缩聚中,当生成双键时,例如可以列举在日本专利特开平5-202355号公报中记载的方法。即,可以例示通过具有甲酰基的化合物和具有鏻甲基的化合物的或具有甲酰基和鏻甲基的化合物的Wittig反应引起的聚合、通过具有乙烯基的化合物和具有卤原子的化合物的Heck反应引起的聚合、通过具有2个或2个以上一卤化甲基的化合物的脱卤化氢法引起的缩聚、通过具有2个或2个以上锍甲基的化合物的锍盐分解法引起的缩聚、通过具有甲酰基的化合物和具有氰基的化合物的Knoevenagel反应引起的聚合等方法、通过具有2个或2个以上甲酰基的化合物的McMurry反应引起的聚合等方法。
本发明的高分子化合物通过缩聚在主链上生成三键的情况下,例如可以利用Heck反应。
另外,在不生成双键或三键的情况下,例如可以例示由相应的单体通过铃木偶联反应而聚合的方法、通过Grignard反应而聚合的方法(共立出版、高分子功能材料系列第2卷、高分子的合成和反应(2)、432~433页)、利用Ni(0)络合物聚合的方法(Prog.Polym.Sci.,第17卷,1153~1205页,1992年)、利用FeCl3等氧化剂来聚合的方法、电化学氧化聚合的方法(丸善、实验化学讲座第4版、28卷,339~340页)、或利用具有合适的离去基团的中间体高分子的分解的方法等。
其中,通过Wittig反应引起的聚合、通过Heck反应引起的聚合、通过Knoevenagel反应引起的聚合以及通过铃木偶联反应来聚合的方法、通过Grignard反应来聚合的方法、利用镍(0)络合物来聚合的方法,由于结构控制容易,因而优选。
当本发明使用的高分子化合物的原料单体所具有的反应性取代基为卤原子、烷基磺酸酯基、芳基磺酸酯基或芳基烷基磺酸酯基时,优选在镍(0)络合物存在下进行缩聚的制造方法。
作为原料化合物,可以列举二卤化物、双(烷基磺酸酯)化合物、双(芳基磺酸酯)化合物、双(芳基烷基磺酸酯)化合物或卤-烷基磺酸酯化合物、卤-芳基磺酸酯化合物、卤-芳基烷基磺酸酯化合物、烷基磺酸酯-芳基磺酸酯化合物、烷基磺酸酯-芳基烷基磺酸酯化合物、芳基磺酸酯-芳基烷基磺酸酯化合物。
当本发明使用的高分子化合物的原料单体所具有的反应性取代基为卤原子、烷基磺酸酯基、芳基磺酸酯基、芳基烷基磺酸酯基、硼酸基或硼酸酯基时,卤原子、烷基磺酸酯基、芳基磺酸酯基和芳基烷基磺酸酯基的摩尔数的合计与硼酸基和硼酸酯基的摩尔数的合计之比实质上为1(通常为0.7~1.2的范围),优选使用镍催化剂或钯催化剂来缩聚的制造方法。
作为原料组合物的组合的例子,可以列举二卤化物、双(烷基磺酸酯)化合物、双(芳基磺酸酯)化合物或双(芳基烷基磺酸酯)化合物和二硼酸化合物或二硼酸酯化合物的组合。
另外,还可以列举卤-硼酸化合物、卤-硼酸酯化合物、烷基磺酸酯-硼酸化合物、烷基磺酸酯-硼酸酯化合物、芳基磺酸酯-硼酸化合物、芳基磺酸酯-硼酸酯化合物、芳基烷基磺酸酯-硼酸化合物、芳基烷基磺酸酯-硼酸化合物、芳基烷基磺酸酯-硼酸酯化合物。
作为有机溶剂,根据使用的化合物和反应而不同,通常为了抑制副反应,使用的溶剂优选充分实施脱氧处理,在惰性氛围气下进行反应。此外,优选同样地进行脱水处理。但是,铃木偶联反应这样的在与水的双相体系内的反应的情况不限于此。
为了进行反应,添加适当的碱或适当的催化剂。它们可以根据采用的反应来选择。该碱或催化剂优选能在反应使用的溶剂中充分溶解。作为混合碱或催化剂的方法,可以例示如下方法:一边在氩或氮等惰性氛围气下搅拌反应液一边缓慢地添加碱或催化剂的溶液、或反之在碱或催化剂的溶液中缓慢地添加反应液。
将本发明的高分子化合物用于高分子发光元件等时,由于高分子化合物的纯度会对发光特性等元件性能造成影响,因此优选将聚合前的单体用蒸馏、升华精制、重结晶等方法精制后进行聚合。另外,还优选在聚合后进行再沉淀精制、色谱法分离等纯化处理。
<组合物>
本发明的组合物含有上述高分子化合物和上述显示来自三重激发态的发光的化合物(三重态化合物)。
本发明的组合物中,上述高分子化合物和上述三重态化合物的比例因组合的高分子化合物的种类、希望最佳化的特性的不同而异,没有特殊限制,上述三重态化合物相对于上述高分子化合物100重量份,通常为0.01~50重量份,优选0.1~40重量份,进一步优选5~40重量份。
本发明的组合物中,上述高分子化合物和上述三重态化合物各自可以单独使用1种,也可以2种以上并用。
本发明的组合物还可以含有选自空穴输送材料、电子输送材料以及发光材料中的至少1种材料。
作为本发明的组合物可以含有的发光材料,可以列举低分子荧光材料或不具有上述式(1)所示的重复单元和上述式(2)所示的基团的高分子化合物。
本发明的组合物可以含有的低分子荧光材料通常在400~700nm的波长范围内具有光致发光峰。低分子荧光材料的分子量通常不足3000,优选为100~1000左右,进一步优选为100~500左右。
作为上述低分子荧光材料,例如可以列举萘衍生物、蒽、蒽衍生物、苝、苝衍生物、聚甲炔类色素、氧杂蒽类色素、香豆素类色素、氰类色素、以8-羟基喹啉的金属络合物为配体的金属络合物、以8-羟基喹啉衍生物为配体的金属络合物、其他荧光性金属络合物、芳香族胺、四苯基环戊二烯、四苯基环戊二烯衍生物、四苯基环丁烯、四苯基环丁烯衍生物、芪类、含硅芳香族类、噁唑类、N-氧化噁二唑类、噻唑类、四芳基甲烷类、噻二唑类、吡唑类、间环芳(Metacyclophane)类、乙炔类等低分子化合物的荧光性材料。具体而言,例如可以列举日本专利特开昭57-51781号公报、日本专利特开昭59-194393号公报等中记载的低分子荧光材料、公知的低分子荧光材料。以下,在该低分子荧光材料的例示中,式中的R表示与上述相同的含义,其中,优选氢原子、烷基、1价杂环基、取代氨基、氰基或卤原子。另外,这些基团中含有的氢原子可以被氟原子取代。
作为均不具有上述式(1)所示的重复单元和上述式(2)所示的基团的高分子化合物,可以列举仅具有上述式(3)所示的重复单元的高分子化合物、仅具有上述式(3)所示的重复单元和上述式(4)所示的重复单元的高分子化合物、仅具有上述式(3)所示的重复单元和上述式(5)所示的重复单元的高分子化合物、仅具有上述式(5)所示的重复单元的高分子化合物等。
作为本发明的组合物可以含有的空穴输送材料,例如可以列举聚乙烯基咔唑及其衍生物、聚硅烷及其衍生物、侧链或主链具有芳香族胺的聚硅氧烷衍生物、吡唑啉衍生物、芳基胺衍生物、芪衍生物、三苯基二胺衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚(对苯乙炔)及其衍生物、聚(2,5-噻吩乙炔)及其衍生物等。
作为本发明的组合物可以含有的电子输送材料,例如可以列举噁二唑衍生物、蒽醌二甲烷及其衍生物、苯醌及其衍生物、萘醌及其衍生物、蒽醌及其衍生物、四氰基蒽醌二甲烷及其衍生物、芴衍生物、二苯基二氰基乙烯及其衍生物、联苯醌衍生物、8-羟基喹啉及其衍生物的金属络合物、聚喹啉及其衍生物、聚喹喔啉及其衍生物、聚芴及其衍生物等。
此外,本发明的组合物还可以含有溶剂、稳定剂、用于调节粘度和/或表面张力的添加剂、抗氧剂等。这些任意成分分别可以单独使用1种也可以2种以上并用。
作为本发明的组合物可以含有的稳定剂,例如可以列举酚类抗氧剂、磷类抗氧剂等。
作为本发明的组合物可以含有的用于调节粘度和/或表面张力的添加剂,例如可以适当组合使用用于提高粘度的高分子量的化合物(增粘剂)或不良溶剂、用于降低粘度的低分子量的化合物、用于降低表面张力的表面活性剂等。
作为上述高分子量的化合物,只要是不阻碍发光和电荷输送的高分子量化合物即可,当组合物含有溶剂时,通常是相对于该溶剂为可溶性的高分子量化合物。作为高分子量的化合物,例如可以使用高分子量的聚苯乙烯、高分子量的聚甲基丙烯酸甲酯等。上述高分子量化合物的聚苯乙烯换算的重均分子量优选为50万以上,进一步优选为100万以上。另外,还可以将不良溶剂作为增粘剂使用。即,当本发明的组合物含有溶剂时(即后述的液状组合物的情况下),通过在该组合物中的固体成分中添加少量不良溶剂,能提高该组合物的粘度。当出于此目的添加不良溶剂时,在该组合物中的固体成分不析出的范围内,选择不良溶剂的种类和添加量即可。考虑到保存时的稳定性,不良溶剂的量相对于组合物整体优选为50重量%以下,进一步优选为30重量%以下。
作为本发明的组合物可以含有的抗氧剂,只要是不阻碍发光和电荷输送的抗氧剂即可,当组合物含有溶剂时,通常是相对于该溶剂为可溶性的抗氧剂。作为抗氧剂,可以例示酚类抗氧剂、磷类抗氧剂等。通过使用抗氧剂,能改善本发明的组合物、溶剂的保存稳定性。
当本发明的组合物含有空穴输送材料时,该组合物中的空穴输送材料的比例通常为1重量%~80重量%,优选为5重量%~60重量%。当本发明的组合物含有电子输送材料时,该组合物中的电子输送材料的比例通常为1重量%~80重量%,优选为5重量%~60重量%。
<液状组合物>
本发明的组合物特别是可作为液状组合物应用于高分子发光元件等发光元件。
液状组合物是本发明的组合物根据需要含有溶剂而形成的物质。在本说明书中,“液状组合物”是指在元件制作时为液状的组合物,典型而言,在常压(即1个大气压)、25℃下呈液状。液状组合物有时通常被称为墨液、墨液组合物、溶液等。
在制作高分子发光元件之际,当使用该液状组合物(例如溶液状态的组合物)来成膜时,在涂布该液状组合物后,只要通过干燥除去溶剂即可,并且在混合了电荷输送材料或发光材料的情况下也可以采用同样的方法,因此在制造上非常有利。另外,在干燥时,可以在加热到50~150℃左右的状态下干燥,也可以减压到10-3Pa左右后干燥。
作为液状组合物的成膜方法,可以采用旋转涂布法、流延法、微型凹版涂布法、凹版涂布法、棒涂法、辊涂法、线棒涂布法、浸渍涂布法、狭缝涂布法、毛细管涂布法、喷雾涂布法、丝网印刷法、苯胺印刷法、胶版印刷法、喷墨印刷法、喷嘴涂布法、分配器法、微型分配器法等涂布方法。
从图案形成或多种颜色的分涂容易的观点出发,优选丝网印刷法、苯胺印刷法、胶版印刷法、喷墨印刷法等印刷方法。
从溶液使用效率的观点出发,优选喷墨印刷法、喷嘴涂布法、分配器法。
从成膜速度的观点出发,优选微型凹版涂布法、旋转涂布法、苯胺印刷法、胶版印刷法。
关于液状组合物中的溶剂的比例,相对于该液状组合物的总重量,通常为1重量%~99.9重量%,优选为60重量%~99.9重量%,更优选为90重量%~99.8重量%。液状组合物的粘度根据印刷方法的不同而各异,优选在25℃下为0.5~500mPa·s的范围,在喷墨印刷法等液状组合物经过吐出装置的情况下,为了防止吐出时的堵塞或飞行弯曲,优选在25℃下为0.5~20mPa·s的范围。另外,含有上述式(1)所示的重复单元的高分子化合物和低分子荧光材料的重量之和,相对于液状组合物除去溶剂后的总成分的总重量,通常为20重量%~100重量%,优选为40重量%~100重量。
作为液状组合物中含有的溶剂,优选能溶解或分散该组合物中的该溶剂以外的成分的溶剂。作为该溶剂,可以例示氯仿、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、氯苯、邻二氯苯等氯类溶剂;四氢呋喃、二噁烷等醚类溶剂;甲苯、二甲苯、三甲基苯、1,3,5-三甲苯等芳烃类溶剂;环己烷、甲基环己烷、正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷等脂肪烃类溶剂;丙酮、甲乙酮、环己酮等酮类溶剂;乙酸乙酯、乙酸丁酯、苯甲酸甲酯、乙基溶纤剂乙酸酯等酯类溶剂;乙二醇、乙二醇单丁醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单甲醚、二甲氧基乙烷、丙二醇、二乙氧基甲烷、三乙二醇单乙醚、甘油、1,2-己二醇等多元醇及其衍生物;甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、环己醇等醇类溶剂;二甲亚砜等亚砜类溶剂;N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺等酰胺类溶剂。这些溶剂可以单独使用1种,也可以多种组合使用。从粘度、成膜性等观点出发,优选含有上述溶剂中的具有含有至少1个以上苯环的结构、且熔点为0℃以下、沸点为100℃以上的有机溶剂1种以上。
作为溶剂的种类,从液状组合物中的溶剂以外的成分在有机溶剂中的溶解性、成膜时的均一性、粘度特性等观点出发,优选芳烃类溶剂、脂肪烃类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂,优选甲苯、二甲苯、乙基苯、二乙基苯、三甲基苯、1,3,5-三甲苯、正丙基苯、异丙基苯、正丁基苯、异丁基苯、仲丁基苯、茴香醚、乙氧基苯、1-甲基萘、环己烷、环己酮、环己基苯、环己基环己烷、环己烯环己酮、正庚基环己烷、正己基环己烷、苯甲酸甲酯、2-丙基环己酮、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、2-辛酮、2-壬酮、2-癸酮、二环己酮,进一步优选含有二甲苯、茴香醚、1,3,5-三甲苯、环己基苯、二环己基甲基苯甲酸酯中的至少1种。
关于液状组合物中含有的溶剂的种类,从成膜性的观点和元件特性等观点出发,优选2种以上,进一步优选为2~3种,更优选为2种。
当液状组合物中含有2种溶剂时,其中的1种溶剂在25℃下可以是固体状态。从成膜性的观点出发,优选一种溶剂的沸点为180℃以上、另一种溶剂的沸点不足180℃,进一步优选一种溶剂的沸点为200℃以上、另一种溶剂的沸点不足180℃。从粘度的观点出发,优选在60℃下液状组合物中去除溶剂后的成分的0.2重量%以上在溶剂中溶解,优选在2种溶剂中的1种溶剂中,在25℃下,液状组合物中去除溶剂后的成分的0.2重量%以上会溶解。
当液状组合物中含有3种溶剂时,其中的1~2种溶剂在25℃下可以是固体状态。从成膜性的观点出发,优选3种溶剂中的至少1种溶剂是沸点为180℃以上的溶剂,至少1种溶剂是沸点不足180℃的溶剂,进一步优选3种溶剂中的至少1种溶剂是沸点为200℃以上300℃以下的溶剂,至少1种溶剂是沸点不足180℃的溶剂。从粘度的观点出发,优选在3种溶剂中的2种溶剂中,在60℃下,液状组合物中去除溶剂后的成分的0.2重量%以上在溶剂中溶解,优选在3种溶剂中的1种溶剂中,在25℃下,液状组合物中去除溶剂后的成分的0.2重量%以上在溶剂中溶解。
当液状组合物中含有2种以上溶剂时,从粘度和成膜性的观点出发,沸点最高的溶剂优选为液状组合物中含有的总溶剂的重量的40~90重量%,进一步优选为50~90重量%,更优选为65~85重量%。
作为液状组合物中含有的溶剂,从粘度和成膜性的观点出发,优选茴香醚和环己基环己烷的组合、茴香醚和环己基苯的组合、二甲苯和环己基环己烷的组合、二甲苯和环己基苯的组合、1,3,5-三甲苯和苯甲酸甲酯的组合。
从液状组合物中含有的溶剂以外的成分在溶剂中的溶解性的观点出发,优选溶剂的溶解度参数和本发明的组合物中含有的高分子化合物的溶解度参数之差为10以下,进一步优选为7以下。这些溶解度参数可以用“溶剂手册(讲谈社刊、1976年)”中记载的方法来求出。
<薄膜>
接着,对本发明的薄膜进行说明。该薄膜是用上述组合物、上述高分子化合物或上述液状组合物形成的。作为薄膜的种类,可以例示发光性薄膜、导电性薄膜、有机半导体薄膜。
关于发光性薄膜,从元件的辉度和发光电压等观点出发,发光的量子收率优选为50%以上,进一步优选为60%以上,更优选为70%以上。
导电性薄膜优选表面电阻为1KΩ/以下。通过在薄膜中掺杂路易斯酸、离子性化合物等,能提高电导率。表面电阻进一步优选为100Ω/以下,更优选为10Ω/以下。
有机半导体薄膜优选电子迁移率或空穴迁移率的任意一方的值较大,作为其值,优选为10-5cm2/Vs以上,进一步优选为10-3cm2/Vs以上,更优选为10-1cm2/Vs以上。
<高分子化合物、组合物的用途>
接着,对本发明的高分子化合物、组合物(包含液状组合物)的用途进行说明。
本发明的高分子化合物、组合物通常在固体状态下发光,可以用作高分子发光体(即高分子量的发光材料)。另外,本发明的组合物具有优异的电荷输送能力,可适用于含有高分子化合物的有机EL元件(以下有时简称为“高分子发光元件”)用材料和电荷输送材料。使用了该高分子发光体的高分子发光元件是能在低电压下以高发光效率驱动的高性能高分子发光元件。因此,本发明的组合物可以用作曲面状光源、平面状光源等面状光源(例如照明等);段式显示装置(例如段型的显示元件等)、点阵式显示装置(例如点阵平板显示器等)、液晶显示装置(例如液晶显示装置、液晶显示器的背光源等)等显示装置等的材料。此外,本发明的组合物还可以用作激光用色素、有机太阳电池用材料、导电性薄膜、有机半导体薄膜等传导性薄膜用材料、发光性薄膜材料等。
<高分子发光元件>
接着,对本发明的高分子发光元件进行说明。
本发明的高分子发光元件具有由阳极和阴极构成的电极、设于该电极间的含有上述组合物和/或上述高分子化合物的有机层(即含有有机物的层)。上述有机层可以是发光层、空穴输送层、电子输送层等中的任一种,但有机层优选为发光层。本发明的高分子发光元件还包括在空穴输送层和/或电子输送层中含有本发明的组合物的高分子发光元件。
发光层是指具有发光功能的层。空穴输送层是指具有输送空穴的功能的层。电子输送层是指具有输送电子的功能的层。另外,将空穴输送层和电子输送层统称为电荷输送层。发光层、空穴输送层、电子输送层可以分别独立地存在2层以上。
当本发明的高分子发光元件具有发光层时,该发光层的厚度的最佳值根据使用材料的不同而各异,按驱动电压和发光效率为最佳值来选择即可,例如为1nm~1μm,优选为2nm~500nm,更优选为5nm~200nm。
作为发光层的形成方法,例如可以列举由液状组合物来成膜的方法。
由液状组合物来成膜时,可以使用旋转涂布法、流延法、微型凹版涂布法、凹版涂布法、棒涂法、辊涂法、线棒涂布法、浸渍涂布法、喷雾涂布法、丝网印刷法、苯胺印刷法、胶版印刷法、喷墨印刷法等涂布方法。从图案形成或多种颜色的分涂容易的观点出发,优选丝网印刷法、苯胺印刷法、胶版印刷法、喷墨印刷法等印刷方法。
本发明的高分子发光元件,从元件的辉度等观点出发,优选在阳极与阴极之间施加电压时的最大外部量子收率为1%以上,进一步优选为1.5%以上。
作为本发明的高分子发光元件,例如可以列举在阴极和发光层之间设有电子输送层的高分子发光元件、在阳极和发光层之间设有空穴输送层的高分子发光元件、在阴极和发光层之间设有电子输送层并在阳极和发光层之间设有空穴输送层的高分子发光元件等。
作为本发明的高分子发光元件,可以例示以下的a)~d)的结构。
a)阳极/发光层/阴极
b)阳极/空穴输送层/发光层/阴极
c)阳极/发光层/电子输送层/阴极
d)阳极/空穴输送层/发光层/电子输送层/阴极
(这里,/表示各层邻接层叠。下同。)
当本发明的组合物用于空穴输送层时,优选本发明的组合物含有具有空穴输送性基(例如芳香族氨基、噻吩基等)的高分子化合物、或含有上述式(1)所示的重复单元的高分子化合物具有该空穴输送性基。作为含有空穴输送性基的高分子化合物的例子,可以列举含有芳香族胺的高分子化合物、含有芪的高分子化合物等。
当本发明的组合物用于电子输送层时,优选本发明的组合物含有具有电子输送性基(例如噁二唑基、噁噻二唑基、吡啶基等)的高分子化合物、或含有上述式(1)所示的重复单元的高分子化合物具有该电子输送性基。作为含有电子输送性基的高分子化合物的例子,可以列举含有噁二唑的高分子化合物、含有三唑的高分子化合物、含有喹啉的高分子化合物、含有喹喔啉的高分子化合物、含有苯并噻二唑的高分子化合物等。
当本发明的高分子发光元件具有空穴输送层时,通常在该空穴输送层使用空穴输送材料(有低分子材料、高分子材料)。作为该空穴输送材料,可以列举在上述本发明的组合物可以含有的空穴输送材料中例示的材料。
作为该空穴输送材料,可以例示在日本专利特开昭63-70257号公报、日本专利特开昭63-175860号公报、日本专利特开平2-135359号公报、日本专利特开平2-135361号公报、日本专利特开平2-209988号公报、日本专利特开平3-37992号公报、日本专利特开平3-152184号公报中记载的材料等。
其中,作为用于空穴输送层的空穴输送材料,优选聚乙烯基咔唑及其衍生物、聚硅烷及其衍生物、侧链或主链具有芳香族胺化合物基的聚硅氧烷衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚(对苯乙炔)及其衍生物、聚(2,5-噻吩乙炔)及其衍生物等高分子的空穴输送材料,更优选聚乙烯基咔唑及其衍生物、聚硅烷及其衍生物、侧链或主链具有芳香族胺的聚硅氧烷衍生物。
另外,作为低分子的空穴输送材料,可以例示吡唑啉衍生物、芳基胺衍生物、芪衍生物、三苯基二胺衍生物。当为低分子的空穴输送材料时,优选在高分子粘合剂中分散后使用。
作为高分子粘合剂,优选不极度阻碍电荷输送的物质,且优选使用对可见光的吸收不强的物质。作为高分子粘合剂,可以例示聚(N-乙烯基咔唑)、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚(对苯乙炔)及其衍生物、聚(2,5-噻吩乙炔)及其衍生物、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚硅氧烷等。
聚乙烯基咔唑及其衍生物例如可以由乙烯基单体通过阳离子聚合或自由基聚合来得到。
作为聚硅烷及其衍生物,可以例示在化学评论(Chem.Rev.)第89卷、1359页(1989年)、英国专利第2300196号公开说明书中记载的化合物等。合成方法也可以采用这些文献中记载的方法,特别优选采用kipping(キツピング)法。
关于聚硅氧烷及其衍生物,由于硅氧烷骨架结构几乎没有空穴输送性,因此优选使用在侧链或主链具有上述低分子空穴输送材料的结构的聚硅氧烷及其衍生物。特别可以例示在侧链或主链具有空穴输送性芳香族胺的聚硅氧烷及其衍生物。
对空穴输送层的成膜方法没有特殊限制,在低分子空穴输送材料的情况下,可以例示由与高分子粘合剂的混合溶液来成膜的方法。在高分子空穴输送材料的情况下,可以例示由溶液(例如空穴输送材料与溶剂的混合物)来成膜的方法。
作为由溶液来成膜时使用的溶剂,优选能将空穴输送材料溶解或均匀分散的溶剂。作为该溶剂,可以例示氯仿、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、氯苯、邻二氯苯等氯类溶剂;四氢呋喃、二噁烷等醚类溶剂;甲苯、二甲苯等芳烃类溶剂;环己烷、甲基环己烷、正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷等脂肪烃类溶剂;丙酮、甲乙酮、环己酮等酮类溶剂;乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙基溶纤剂乙酸酯等酯类溶剂;乙二醇、乙二醇单丁醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单甲醚、二甲氧基乙烷、丙二醇、二乙氧基甲烷、三乙二醇单乙醚、甘油、1,2-己二醇等多元醇及其衍生物;甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、环己醇等醇类溶剂;二甲亚砜等亚砜类溶剂;N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺等酰胺类溶剂。这些溶剂可以单独使用1种,也可以2种以上组合使用。
由溶液来成膜时,可以采用溶液的旋转涂布法、流延法、微型凹版涂布法、凹版涂布法、棒涂法、辊涂法、线棒涂布法、浸渍涂布法、喷雾涂布法、丝网印刷法、苯胺印刷法、胶版印刷法、喷墨印刷法等涂布方法。
空穴输送层的膜厚的最佳值根据使用材料的不同而各异,按驱动电压和发光效率为最佳值来选择即可,必须至少为不产生针孔的厚度,若太厚,则元件的驱动电压会增加,不优选。因此,空穴输送层的膜厚通常为1nm~1μm,优选为2nm~500nm,更优选为5nm~200nm。
当本发明的高分子发光材料具有电子输送层时,通常在该电子输送层使用电子输送材料(有低分子材料、高分子材料)。作为该电子输送材料,可以列举在上述本发明的组合物可以含有的电子输送材料中例示的材料。
作为该电子输送材料,可以例示在日本专利特开昭63-70257号公报、日本专利特开昭63-175860号公报、日本专利特开平2-135359号公报、日本专利特开平2-135361号公报、日本专利特开平2-209988号公报、日本专利特开平3-37992号公报、日本专利特开平3-152184号公报中记载的材料等。
其中,优选噁二唑衍生物、苯醌及其衍生物、蒽醌及其衍生物、8-羟基喹啉及其衍生物的金属络合物、聚喹啉及其衍生物、聚喹喔啉及其衍生物、聚芴及其衍生物,更优选2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑、苯醌、蒽醌、三(8-羟基喹啉)铝、聚喹啉。
作为电子输送层的成膜法,没有特殊限制,若是低分子的电子输送材料,可以例示粉末的真空蒸镀法、以及由溶液或熔融状态来成膜的方法,若是高分子电子输送材料,可以例示由溶液或熔融状态来成膜的方法。由溶液或熔融状态来成膜时,可以并用上述高分子粘合剂。
作为由溶液来成膜时使用的溶剂,优选能将电子输送材料和/或高分子粘合剂溶解或均一分散的溶剂。作为溶剂的例子,可以列举在上述空穴输送层一项中作为空穴输送层的由溶液来成膜时使用的溶剂而例示的溶剂。该溶剂可以单独使用1种,也可以2种以上并用。
作为由溶液或熔融状态来成膜的方法,可以列举在上述空穴输送层一项中作为空穴输送层的由溶液来成膜的方法所例示的溶剂。
作为电子输送层的膜厚,其最佳值根据使用材料的不同而各异,按驱动电压和发光效率为最佳值来选择即可,必须至少为不产生针孔的厚度,若太厚,则元件的驱动电压会增加,不优选。因此,电子输送层的膜厚通常为1nm~1μm,优选为2nm~500nm,更优选为5nm~200nm。
与电极邻接设置的空穴输送层、电子输送层中,具有改善从电极的电荷注入效率的功能、具有降低元件驱动电压的效果的层一般特地被称为空穴注入层、电子注入层(以下,有时将它们统称为“电荷注入层”。)。
此外,为了提高与电极的密合性和改善从电极的电荷注入,可以与电极邻接地设置上述电荷注入层或绝缘层,为了提高界面的密合性和防止混合等,还可以在电荷输送层和发光层的界面插入薄的缓冲层。
层叠的层的顺序和数量以及各层的厚度可以根据发光效率和元件寿命来适当调节。
本发明中,作为设有电荷注入层的高分子发光元件,例如可以列举与阴极邻接地设有电荷注入层的高分子发光元件、与阳极邻接地设有电荷注入层的高分子发光元件。作为高分子发光元件的结构的例子,可以列举以下的e)~p)的结构。
e)阳极/空穴注入层/发光层/阴极
f)阳极/发光层/电子注入层/阴极
g)阳极/空穴注入层/发光层/电子注入层/阴极
h)阳极/空穴注入层/空穴输送层/发光层/阴极
i)阳极/空穴输送层/发光层/电子注入层/阴极
j)阳极/空穴注入层/空穴输送层/发光层/电子注入层/阴极
k)阳极/空穴注入层/发光层/电子输送层/阴极
l)阳极/发光层/电子输送层/电子注入层/阴极
m)阳极/空穴注入层/发光层/电子输送层/电子注入层/阴极
n)阳极/空穴注入层/空穴输送层/发光层/电子输送层/阴极
o)阳极/空穴输送层/发光层/电子输送层/电子注入层/阴极
p)阳极/空穴注入层/空穴输送层/发光层/电子输送层/电子注入层/阴极
作为本发明的高分子发光元件,如上所述,还包括在空穴输送层和/或电子输送层中含有本发明组合物的高分子发光元件。另外,作为本发明的高分子发光元件,还包括在空穴注入层和/或电子注入层中含有本发明组合物的高分子发光元件。
当本发明的组合物用于空穴注入层时,优选与受电子性化合物同时使用。当本发明的组合物用于电子输送层时,优选与供电子性化合物同时使用。这里,为了同时使用,有混合、共聚、作为侧链导入等方法。
作为电荷注入层的例子,可以列举含有导电性高分子的层、设于阳极和空穴输送层之间且含有电离能为阳极材料和空穴输送层中含有的空穴输送材料的中间值的材料的层、设于阴极和电子输送层之间且含有电子亲和力为阴极材料和电子输送层中含有的电子输送材料的中间值的材料的层等。
当电荷注入层含有导电性高分子时,该导电性高分子的电导率优选为10-5S/cm以上103S/cm以下,为了减少发光像素间的漏电流,进一步优选为10-5S/cm以上102S/cm以下,更优选为10-5S/cm以上101S/cm以下。通常,为了使该导电性高分子的电导率为10-5S/cm以上103S/cm以下,在该导电性高分子中掺杂适量离子。
关于掺杂的离子的种类,若是空穴注入层,则为阴离子,若是电子注入层,则为阳离子。作为阴离子的例子,可以列举聚苯乙烯磺酸离子、烷基苯磺酸离子、樟脑磺酸离子等。作为阳离子的例子,可以列举锂离子、钠离子、钾离子、四丁基铵离子等。
电荷注入层的膜厚通常为1nm~100nm,优选2nm~50nm。
电荷注入层中使用的材料只要根据电极以及与邻接的层的材料的关系来适当选择即可,可以例示聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚苯乙炔及其衍生物、聚噻吩乙炔及其衍生物、聚喹啉及其衍生物、聚喹喔啉及其衍生物、在主链或侧链含有芳香族胺结构的高分子化合物等导电性高分子、金属酞菁(铜酞菁等)、碳等。
绝缘层通常膜厚为0.5~4.0nm,具有使电荷容易注入的功能。作为绝缘层的材料,可以列举金属氟化物、金属氧化物、有机绝缘材料等。
作为设有绝缘层的高分子发光元件,可以列举与阴极邻接地设有绝缘层的高分子发光元件、与阳极邻接地设有绝缘层的高分子发光元件。作为其例子,可以列举以下的q)~ab)的结构的元件。
q)阳极/绝缘层/发光层/阴极
r)阳极/发光层/绝缘层/阴极
s)阳极/绝缘层/发光层/绝缘层/阴极
t)阳极/绝缘层/空穴输送层/发光层/阴极
u)阳极/空穴输送层/发光层/绝缘层/阴极
v)阳极/绝缘层/空穴输送层/发光层/绝缘层/阴极
w)阳极/绝缘层/发光层/电子输送层/阴极
x)阳极/发光层/电子输送层/绝缘层/阴极
y)阳极/绝缘层/发光层/电子输送层/绝缘层/阴极
z)阳极/绝缘层/空穴输送层/发光层/电子输送层/阴极
aa)阳极/空穴输送层/发光层/电子输送层/绝缘层/阴极
ab)阳极/绝缘层/空穴输送层/发光层/电子输送层/绝缘层/阴极
本发明的高分子发光元件在上述a)~ab)所例示的元件结构中在空穴注入层、空穴输送层、发光层、电子输送层、电子注入层中的任一层中含有本发明的组合物。
本发明的高分子发光元件通常形成在基板上。该基板只要是在形成电极、形成有机物的层时不发生变化的基板即可。作为基板的材料,例如可以列举玻璃、塑料、高分子膜、硅等。若是不透明的基板,则相反的电极(即远离基板一侧的电极)优选为透明或半透明。通常,本发明的高分子发光元件具有的阳极和阴极的至少一方为透明或半透明。阳极侧优选为透明或半透明。
作为阳极的材料,可以使用导电性的金属氧化物膜、半透明的金属薄膜等,作为其例子,可以列举使用用由氧化铟、氧化锌、氧化锡以及作为它们的复合体的氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌等形成的导电性玻璃制作的膜(NESA)等以及金、铂、银、铜等,优选ITO、氧化铟锌、氧化锡。作为阳极的制作方法,可以列举真空蒸镀法、溅射法、离子镀法、镀敷法等。作为阳极,可以使用聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物等有机透明导电膜。
阳极的膜厚,可以考虑透光性和电导率来适当调节,通常为10nm~10μm,优选为20nm~1μm,更优选为50nm~500nm。
为了使电荷容易注入,在阳极上可以设置由酞菁衍生物、导电性高分子、碳等形成的层、或由金属氧化物或金属氟化物、有机绝缘材料等形成的层。
作为阴极的材料,优选功函数小的材料。例如,使用锂、钠、钾、铷、铯、铍、镁、钙、锶、钡、铝、钪、钒、锌、钇、铟、铈、钐、铕、铽、镱等金属、以及它们中2种以上的合金、或它们中1种以上与金、银、铂、铜、锰、钛、钴、镍、钨、锡中1种以上的合金、石墨或石墨层间化合物等。作为合金的例子,可以列举镁-银合金、镁-铟合金、镁-铝合金、铟-银合金、锂-铝合金、锂-镁合金、锂-铟合金、钙-铝合金等。可以将阴极制成2层以上的层叠结构。
阴极的膜厚可以考虑电导率和耐久性来适当调节,例如为10nm~10μm,优选20nm~1μm,更优选为50nm~500nm。
作为阴极的制作方法,可以采用真空蒸镀法、溅射法、将金属薄膜热压接的层压法等。另外,可以在阴极与有机层之间设置由导电性高分子形成的层、或由金素氧化物或金属氟化物、有机绝缘材料等形成的层,制作阴极后,还可以设置保护该高分子发光元件的保护层。为了长期稳定地使用高分子发光元件,优选设置保护层和/或保护罩以保护元件免受外部干扰。
作为保护层,可以使用高分子化合物、金属氧化物、金属氟化物、金属硼化物、金属氮化物、有机无机混合材料等。作为保护罩,可以使用玻璃板、表面实施了低透水率处理的塑料板等,优选采用使用热固化树脂或光固化树脂将该保护罩与元件基板贴合密封的方法。若使用间隔物来维持空间,则易于防止元件受损。若向该空间封入氮或氩之类的惰性气体,则能防止阴极的氧化,而且通过在该空间内设置氧化钡等干燥剂能抑制在制造工序中吸附的水分对元件的损害。其中,优选采取任意1个以上的对策。
本发明的高分子发光元件例如可以用于曲面状光源、平面状光源等面状光源(例如照明等);段式显示装置(例如段型的显示元件等)、点阵式显示装置(例如点阵平板显示器等)、液晶显示装置(例如液晶显示装置、液晶显示器的背光源等)等的显示装置等。
为了使用本发明的高分子发光元件得到面状的发光,只要将面状的阳极和阴极重叠配置即可。为了得到图案状的发光,有如下方法:在面状发光元件的表面设置设有图案状开口的掩模的方法、使非发光部的有机物层极厚而实质不发光的方法、将阳极或阴极的任一方或两方的电极形成图案状的方法。通过用上述任一方法形成图案,以能独立On/OFF的方式配置几个电极,可得到能显示数字或文字、简单符号等的段型显示元件。此外,为了制成点阵元件,只要将阳极和阴极均形成条状并正交配置即可。通过分涂多种发光颜色不同的高分子荧光体的方法或使用滤色器或荧光转换滤色器的方法,实现部分颜色显示、多色显示。点阵元件可以是被动驱动,也可以与TFT等组合来主动驱动。这些显示元件可以用作电脑、电视机、携带终端、手机、汽车导航仪、摄像机的取景器等显示装置。
面状的发光元件是自发光薄型发光元件,可适用于液晶显示装置的背光源用面状光源或面状的照明用光源。若使用柔性基板,则还可以用作曲面状的光源或显示装置。
<有机晶体管(高分子场效应晶体管)>
本发明的高分子化合物还可以用作有机晶体管的材料。有机晶体管具有上述薄膜。本发明的高分子化合物可适用于高分子场效应晶体管的材料,尤其是活性层。作为高分子场效应晶体管的结构,通常在由高分子形成的活性层相接地设置源电极和漏电极,然后夹杂与活性层相接的绝缘层来设置栅电极即可。
高分子场效应晶体管通常形成在支撑基板上。作为支撑基板,只要不损害作为场效应晶体管的特性即可,材质没有特殊限制,可以使用玻璃基板、柔性膜基板、塑料基板。
高分子场效应晶体管可以采用公知的方法、例如在日本专利特开平5-110069号公报中记载的方法来制造。
在形成活性层时使用有机溶剂可溶性的高分子化合物在制造上非常有利,成为优选。利用由有机溶剂可溶性的高分子化合物含有溶剂而形成的液状组合物来成膜时,可以采用旋转涂布法、流延法、微型凹版涂布法、凹版涂布法、棒涂法、辊涂法、线棒涂布法、浸渍涂布法、喷雾涂布法、丝网印刷法、苯胺印刷法、胶版印刷法、喷墨印刷法等涂布方法。
优选将高分子场效应晶体管在制作后封固得到的高分子场效应晶体管。由此,高分子场效应晶体管与大气隔离,能抑制高分子场效应晶体管的特性下降。
作为封固的方法,可以列举用紫外线(UV)固化树脂、热固化树脂或无机SiONx膜等覆盖的方法、用UV固化树脂、热固化树脂等粘贴玻璃板或膜的方法等。为了有效地与大气隔绝,优选在不暴露于大气中的条件下(例如干燥的氮氛围气中、真空中等)进行高分子场效应晶体管制作后到封固为止的工序。
以下,示出实施例来更详细地说明本发明,但本发明不限于这些实施例。
需要说明的是,在下述实施例中,关于光致发光的测定,采用堀场制作所公司制造的Fluorolog或株式会社オプテル公司制造的有机EL发光特性评价装置IES-150,在激发波长为350nm下测定。关于聚苯乙烯换算的数均分子量,以四氢呋喃为溶剂,利用凝胶渗透色谱法(GPC:HLC-8220GPC、东曹制造或SCL-10A、岛津制作所制造)来求得。
(实施例1)
高分子化合物(PO-1)的合成
高分子化合物(PO-1)按照日本专利特表2005-506439号公报中记载的方法来制造。
在惰性气体氛围气下,将化合物MO-1(0.4984g)、化合物MO-2(0.6031g)和化合物MO-3(0.0215g)溶解于事先用惰性气体鼓泡的甲苯7.7mL中。接着,将反应物料升温至85℃,加入乙酸钯(0.45mg)和三(2-甲氧基苯基)膦(7.05mg),升温至100℃后,加入2mol%碳酸钠水溶液2.1ml,回流7小时。注入到甲醇(155ml)中,得到高分子化合物(PO-1)0.40g。
聚苯乙烯换算的数均分子量和重均分子量分别为Mn=2.9×104,Mw=6.1×104。
(实施例2)
高分子化合物(PO-2)的合成
在惰性气体氛围气下,将化合物MO-1(0.4984g)、化合物MO-2(0.5154g)和化合物MO-4(0.0680g)溶解于事先用惰性气体鼓泡的甲苯10.0mL中。接着,将反应物料升温至85℃,加入乙酸钯(0.70mg)和三(2-甲氧基苯基)膦(7.40mg),升温至100℃后,加入17.5重量%碳酸钠水溶液2.7ml,回流7小时。注入到甲醇(155ml)中,得到高分子化合物(PO-2)0.29g。
聚苯乙烯换算的数均分子量和重均分子量分别为Mn=9.6×104,Mw=2.5×105。
(实施例3)
高分子化合物(PO-3)的合成
在惰性气体氛围气下,将化合物MO-1(0.9917g)、化合物MO-2(0.5156g)、化合物MO-4(0.3400g)以及化合物MO-5(0.1477g)溶解于事先用惰性气体鼓泡的甲苯10.0mL中。接着,将反应物料升温至85℃,加入乙酸钯(1.30mg)和三(2-甲氧基苯基)膦(14.80mg),升温至100℃后,加入17.5重量%碳酸钠水溶液5.4ml,回流7小时。注入到甲醇(300ml)中,得到高分子化合物(PO-3)0.36g。聚苯乙烯换算的数均分子量和重均分子量分别为Mn=6.6×104,Mw=1.4×105。
(合成例1)
高分子化合物(PO-4)的合成
在惰性气体氛围气下,将化合物MO-6(0.7387g)和化合物MO-4(0.3383g)溶解于事先用惰性气体鼓泡的甲苯10.0mL中。接着,将反应物料升温至85℃,加入乙酸钯(0.70mg)和三(2-甲氧基苯基)膦(7.40mg),升温至100℃后,加入17.5重量%碳酸钠水溶液2.7ml,回流7小时。注入到甲醇(155ml)中,得到高分子化合物(PO-4)0.04g。聚苯乙烯换算的数均分子量和重均分子量分别为Mn=3.0×104,Mw=4.9×104。
铱络合物(CO-1)的合成
按照WO02/066552中记载的合成方法来合成。即:在惰性气体氛围气下,通过2-溴吡啶和1.2当量的3-溴苯基硼酸的铃木偶联反应(催化剂:四(三苯基膦)钯(0)、碱:2M碳酸钠水溶液、溶剂:乙醇、甲苯),得到2-(3’-溴苯基)吡啶。
接着,在惰性气体氛围气下,通过三溴苯和2.2当量的4-叔丁基苯基硼酸的铃木偶联反应(催化剂:四(三苯基膦)钯(0)、碱:2M碳酸钠水溶液、溶剂:乙醇、甲苯),得到下述溴化物。
在惰性气体氛围气下,将该溴化物溶于无水THF后,冷却至-78℃,滴加略微过量的叔丁基锂。冷却,然后滴加B(OC4H9)3,在室温下反应。用3M盐酸水溶液进行后处理,得到下述硼酸化合物。
通过2-(3’-溴苯基)吡啶和1.2当量的上述硼酸化合物的铃木偶联反应(催化剂:四(三苯基膦)钯(0)、碱:2M碳酸钠水溶液、溶剂:乙醇、甲苯),得到下述配体。
在氩氛围气下,装入上述配体、4当量的IrCl3·3H2O、2-EtOEtOH、离子交换水。将析出的固体抽滤。将得到的固体用乙醇、离子交换水洗涤后,干燥,得到黄色粉体。
在氩氛围气下,在上述得到的黄色粉体中加入2当量的配体,在二元醇类溶剂中加热,得到下述铱络合物(CO-1)。
(实施例4)
-组合物1的制备-
制备由上述高分子化合物(PO-1)和上述铱络合物(CO-1)按重量比80∶20混合而成的混合物的1.9重量%二甲苯溶液(以下称为“组合物1”)。
(实施例5)
-发光元件的制作-
在用溅射法形成了150nm厚ITO膜的玻璃基板上,使用聚(亚乙二氧基噻吩)/聚苯乙烯磺酸的溶液(Bayer公司、BaytronP)通过旋转涂布法形成约65nm厚的膜,在加热板上于200℃下干燥10分钟。接着,使用上述制备的组合物1,通过旋转涂布,以1800rpm的转速成膜。膜厚为约80nm。将其在氮气氛围气下于130℃下干燥1小时后,作为阴极,蒸镀钡约5nm、然后蒸镀铝约80nm,制作EL元件。需要说明的是,在真空度达到1×10-4Pa以下后,开始蒸镀金属。
通过向得到的元件施加电压,得到绿色的EL发光(峰波长为515nm)。该元件在8.5V下显示100cd/m2的发光,显示37.9cd/A的最大效率。
(实施例6)
-组合物2的制备-
制备由上述高分子化合物(PO-2)和上述铱络合物(CO-1)按重量比80∶20混合而成的混合物的1.5重量%二甲苯溶液(以下称为“组合物2”)。
(实施例7)
-发光元件的制作-
使用组合物2,与实施例5同样地制作EL元件。关于发光层,通过旋转涂布,以1800rpm的转速成膜。膜厚为约80nm。通过向得到的元件施加电压,得到绿色的EL发光(峰波长为515nm)。该元件在6.9V下显示100cd/m2的发光,显示36.1cd/A的最大效率。
(实施例8)
-组合物3的制备-
制备由上述高分子化合物(PO-3)和上述铱络合物(CO-1)按重量比80∶20混合而成的混合物的1.5重量%二甲苯溶液(以下称为“组合物3”)。
(实施例9)
-发光元件的制作-
使用组合物3,与实施例5同样地制作EL元件。关于发光层,通过旋转涂布,以1200rpm的转速成膜。膜厚为约80nm。通过向得到的元件施加电压,得到绿色的EL发光(峰波长为515nm)。该元件在5.2V下显示100cd/m2的发光,显示29.9cd/A的最大效率。
(比较例1)
-组合物4的制备-
用上述高分子化合物(PO-4)代替高分子化合物(PO-1),制备由高分子化合物(PO-4)和上述铱络合物(CO-1)按重量比80∶20混合而成的混合物的1.0重量%氯仿溶液(以下称为“组合物4”)。
(比较例2)
-发光元件的制作-
使用组合物4,与实施例5同样地制作EL元件。关于发光层,通过旋转涂布,以1000rpm的转速成膜。膜厚为约280nm。通过向得到的元件施加电压,得到绿色的EL发光(峰波长为525nm)。对该元件施加电压直至1.2V,但只显示3cd/m2的发光。该元件显示1.1cd/A的最大效率。
工业上利用的可能性
本发明的高分子化合物、组合物用于制作有机EL元件时,最大发光效率提高。如此所述,本发明的高分子化合物、组合物可用作发光材料。
因此,使用本发明的高分子化合物、组合物得到的有机EL元件适用于曲面状光源、平面状光源等面状光源(例如照明等);段式显示装置(例如段型的显示元件等)、点阵式显示装置(例如点阵平板显示器等)、液晶显示装置(例如液晶显示装置、液晶显示器的背光源等)等显示装置等。
Claims (27)
2.根据权利要求1所述的高分子化合物,其含有所述式(1)所示的重复单元。
5.根据权利要求1所述的高分子化合物,其中,
具有所述式(2)所示的基团作为高分子化合物的末端基团中的至少1个。
13.根据权利要求1所述的高分子化合物,
其含有权利要求4中所述式(1-2)所示的重复单元、权利要求10中所述式(3-2)所示的重复单元和权利要求12中所述式(4-1)所示的重复单元。
14.根据权利要求1所述的高分子化合物,
其含有权利要求10中所述式(3-2)所示的重复单元和权利要求12中所述式(4-1)所示的重复单元,并且具有权利要求7中所述式(2-2)所示的基团作为高分子化合物的末端基团中的至少1个。
15.根据权利要求1所述的高分子化合物,
其还具有显示来自三重激发态的发光的化合物的1价残基作为高分子化合物的末端基团中的至少1个。
16.根据权利要求1所述的高分子化合物,其中,
在主链还含有显示来自三重激发态的发光的化合物的2价残基或3价残基。
17.根据权利要求1所述的高分子化合物,
其还含有下述亚芳基或2价杂环基,所述亚芳基或2价杂环基中具有显示来自三重激发态的发光的化合物的1价残基作为取代基。
18.根据权利要求1~17中任一项所述的高分子化合物,
该高分子化合物的聚苯乙烯换算的重均分子量为3×103~1×108。
19.一种组合物,
其含有权利要求1~18中任一项所述的高分子化合物和显示来自三重激发态的发光的化合物。
20.根据权利要求19所述的组合物,其中,
相对于所述高分子化合物100重量份,所述显示来自三重激发态的发光的化合物的含量为0.01~50重量份。
21.根据权利要求19所述的组合物,
其还含有选自由空穴输送材料、电子输送材料和发光材料构成的组中的至少1种材料。
22.根据权利要求19~21中任一项所述的组合物,
其含有下述高分子化合物,所述高分子化合物不具有所述式(1)所示的重复单元和所述式(2)所示的基团。
23.一种液状组合物,
其含有溶剂和权利要求1~18中任一项所述的高分子化合物。
24.一种液状组合物,
其含有溶剂和权利要求19~22中任一项所述的组合物。
25.一种薄膜,其含有权利要求1~18中任一项所述的高分子化合物。
26.一种薄膜,其含有权利要求19~22中任一项所述的组合物。
27.一种高分子发光元件,其含有由阳极和阴极形成的电极和在该电极间存在的权利要求25或权利要求26所述的薄膜。
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