CN102471465B - 高分子化合物及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高分子化合物,其含有选自下述通式(1)所示的第1构成单元、下述通式(2)所示的第2构成单元、以及选自下述通式(3)所示的第3构成单元和下述通式(4)所示的第4构成单元中的至少一种构成单元。

Description

高分子化合物及其制造方法
技术领域
本发明涉及高分子化合物、其制造方法、含有其的高分子组合物、溶液、有机薄膜、有机半导体元件、有机发光元件、面状光源和显示装置、以及其原料化合物。
背景技术
作为用于发光元件的发光材料,一直研究包含亚苝基和亚芴基的高分子化合物(例如,非专利文献1)。
【现有技术文献】
【非专利文献】
【非专利文献1】Synthetic Metals 102(1999)1087-1088
发明内容
发明要解决的课题
然而,使用了以往的高分子化合物的发光元件,其发光效率未必充分。
因此,本发明的目的在于,提供一种在发光效率优异的发光元件的制造中有用的高分子化合物。本发明的其他目的在于,提供以含有该高分子化合物为特征的高分子组合物、溶液、有机薄膜、有机半导体元件、有机发光元件、面状光源和显示装置。本发明的目的还在于,提供在该高分子化合物的制造方法和该高分子化合物的制造中有用的化合物。
【解决课题的方法】
即本发明提供一种高分子化合物,其含有下述通式(1)所示的第1构成单元、下述通式(2)所示的第2构成单元、以及选自下述通式(3)所示的第3构成单元和下述通式(4)所示的第4构成单元中的至少一种构成单元。
【化1】
Figure BDA0000135301930000021
[通式(1)中,R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、1价的芳香族杂环基或-O-RA所示的基团,X1表示与构成上述高分子化合物的构成单元的键合部位,X2、X3、X4和X5中的任一个表示与构成上述高分子化合物的构成单元的键合部位,其余3个分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、1价的芳香族杂环基或-O-RA所示的基团。此外,RA为烷基、芳基或1价的芳香族杂环基,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、X2、X3、X4、X5和RA可以具有取代基,RA存在多个时,RA互相之间可以相同也可以相异。]
【化2】
Figure BDA0000135301930000022
[通式(2)中,R8和R9分别独立地表示烷基、芳基或1价的芳香族杂环基,这些基团可以具有取代基。]
【化3】
Figure BDA0000135301930000031
[通式(3)中,Ar1表示亚芳基、2价的芳香族杂环基、或由选自亚芳基和2价的芳香族杂环基组成的组中的2个以上相同或不同的基团连结而成的2价的基团。此外,Ar1可以具有一个或多个选自烷基、芳基、1价的芳香族杂环基、-O-RA所示的基团、-S-RA所示的基团、-C(=O)-RA所示的基团、-C(=O)-O-RA所示的基团、-N(RA)2所示的基团、氰基和氟原子中的取代基。这里RA与上述同义,RA存在多个时,RA互相之间可以相同也可以相异。]
【化4】
Figure BDA0000135301930000032
[通式(4)中,x和y分别独立地表示0或1,Ar2、Ar3、Ar4和Ar5分别独立地表示亚芳基、2价的芳香族杂环基、或由选自亚芳基和2价的芳香族杂环基组成的组中的2个以上相同或不同的基团连结而成的2价的基团,Ar6、Ar7和Ar8分别独立地表示芳基或1价的芳香族杂环基,Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7和Ar8可以具有一个或多个选自烷基、芳基、1价的芳香族杂环基、-O-RA所示的基、-S-RA所示的基、-C(=O)-RA所示的基、-C(=O)-O-RA所示的基、-N(RA)2所示的基、氰基和氟原子中的取代基。另外,Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7和Ar8所表示的取代基中,结合于同一个氮原子的基团彼此,可以经由单键、或-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-N(RA)-、-C(=O)-N(RA)-或者-C(RA)(RA)-所示的基团进行键合。这里RA与上述同义,RA存在多个时,RA互相之间可以相同也可以相异。]
通过具有上述构成,使用本发明的高分子化合物而得的发光元件,发光效率变得优良。
本发明的高分子化合物,上述第1构成单元中,优选X3或X4是与构成上述高分子化合物的构成单元的键合部位。这样的高分子化合物稳定性优异,同时得到的发光元件的发光效率更加优异。
本发明的高分子化合物优选含有上述第1构成单元和上述第2构成单元连结而成的构成链。利用这样的高分子化合物,可以得到发光效率更加优异的发光元件。
本发明的高分子化合物中的上述第1构成单元的含量,以上述第1构成单元、上述第2构成单元、上述第3构成单元和上述第4构成单元的总含量基准计,优选0.1摩尔%以上20摩尔%以下。通过第1构成单元的含有比例处于上述范围内,上述的效果可以更好显现。
本发明的高分子化合物中的,上述第1构成单元、上述第2构成单元、上述第3构成单元和上述第4构成单元的总含量,以上述高分子化合物的总量基准计,优选为80质量%以上。由此,基于高分子化合物的上述的效果可以更好显现。
本发明的高分子化合物的聚苯乙烯换算的数均分子量优选为1×103~1×108。这样的高分子化合物不但成膜性优异,而且可以使采用了该高分子化合物的发光元件的发光效率更加优异。
本发明还提供上述高分子化合物的制造方法,该方法中将包含下述通式(M-1)所示的第1单体和下述通式(M-2)所示的第2单体的至少3种单体进行聚合。
【化5】
Figure BDA0000135301930000051
[通式(M-1)中,R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、1价的芳香族杂环基或-O-RA所示的基团,Ya1表示属于选自下述取代基A组和下述取代基B组中的基团的第1聚合性基团,Ya2、Ya3、Ya4和Ya5中的任一个表示属于选自下述取代基A组和下述取代基B组中的基团的第2聚合性基团,其余3个分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、1价的芳香族杂环基或-O-RA所示的基团。此外,RA为烷基、芳基或1价的芳香族杂环基,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、Ya2、Ya3、Ya4、Ya5和RA可以具有取代基,RA存在多个时,RA互相之间可以相同也可以相异。]
【化6】
Figure BDA0000135301930000052
[通式(M-2)中,R8和R9分别独立地表示烷基、芳基或1价的芳香族杂环基,这些基团可以具有取代基。另外,Yb1和Yb2分别独立地表示下述取代基A组和下述取代基B组中的基团。其中,上述通式(M-1)中的上述第1聚合性基团和上述第2聚合性基团都为选自下述取代基A组中的基团时,Yb1和Yb2中的至少一个为选自下述取代基B组中的基团,上述第1聚合性基团和上述第2聚合性基团都为选自下述取代基B组的基团时,Yb1和Yb2中的至少一个为选自下述取代基A组的基团。]
(取代基A组)
氯原子、溴原子、碘原子、-O-S(=O)2R20(R20表示烷基、或可以被烷基、烷氧基、硝基、氟原子或者氰基所取代的芳基。)所示的基团。
(取代基B组)
-B(OR21)2(R21表示氢原子或烷基,存在2个R21时,它们可以相同也可以不同,也可以互相键合形成环。)所示的基团、-BF4Q1(Q1表示锂、钠、钾、铷或铯的1价的阳离子。)所示的基团、-Sn(R22)3(R22表示氢原子或烷基,存在3个R22时,它们可以相同也可以不同,也可以互相键合形成环。)所示的基团、-MgY1(Y1表示氯原子、溴原子或碘原子。)所示的基团、-ZnY2(Y2表示氯原子、溴原子或碘原子。)所示的基团。
本发明还提供上述高分子化合物的制造方法,该方法中将包含下述通式(M-5)所示的单体的至少2种单体进行聚合。
【化7】
Figure BDA0000135301930000061
[上述通式(M-5)中,A表示下述通式(m-1)所示的基团,B表示下述通式(m-2)所示的基团,m和n分别独立地表示0或1,Ye1和Ye2分别独立地表示选自下述取代基A组和下述取代基B组中的基团。]
【化8】
[上述通式(m-1)中,R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、1价的芳香族杂环基或-O-RA所示的基团,Xa1表示与上述B、上述Ye1或上述Ye2的键合部位,Xa2、Xa3、Xa4和Xa5中的任一个表示与上述B、上述Ye1或上述Ye2的键合部位,其余3个分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、1价的芳香族杂环基或-O-RA所示的基团。此外,RA为烷基、芳基或1价的芳香族杂环基,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、Xa2、Xa3、Xa4、Xa5和RA可以具有取代基,RA存在多个时,RA互相之间可以相同也可以相异。]
【化9】
Figure BDA0000135301930000072
[通式(m-2)中,R8和R9分别独立地表示烷基、芳基或1价的芳香族杂环基,这些基团可以具有取代基。另外,Xb1和Xb2分别独立地表示与上述A、上述Ye1或上述Ye2的键合部位。]
(取代基A组)
氯原子、溴原子、碘原子、-O-S(=O)2R20(R20表示烷基、或可以被烷基、烷氧基、硝基、氟原子或者氰基所取代的芳基。)所示的基团。
(取代基B组)
-B(OR21)2(R21表示氢原子或烷基,存在2个R21时,它们可以相同也可以不同,也可以互相键合形成环。)所示的基团、-BF4Q1(Q1表示锂、钠、钾、铷或铯的1价的阳离子。)所示的基团、-Sn(R22)3(R22表示氢原子或烷基,存在3个R22时,它们可以相同也可以不同,也可以互相键合形成环。)所示的基团、-MgY1(Y1表示氯原子、溴原子或碘原子。)所示的基团、-ZnY2(Y2表示氯原子、溴原子或碘原子。)所示的基团。
本发明还提供高分子组合物,其含有上述高分子化合物、以及选自空穴传输材料、电子传输材料和发光材料中的至少一种材料。这样的高分子组合物可以适宜地用于发光元件的制造,由其得到的发光元件的发光效率优良。
本发明还提供,含有上述高分子化合物的溶液,和含有上述高分子组合物的溶液。利用这些溶液,可以容易地制造含有上述高分子化合物的有机薄膜。
本发明还提供,含有上述高分子化合物的有机薄膜,和含有上述高分子组合物的有机薄膜。这样的有机薄膜,在发光效率优异的发光元件的制造中有用。
本发明还提供具有上述有机薄膜的有机半导体元件,和具有上述有机薄膜的有机发光元件。使用了上述高分子化合物制造的这些元件的发光效率优良。另外,在优选实施方式中,这些元件的发光亮度的驱动稳定性也优良。
本发明还提供使用了上述的具有优良的发光效率的有机发光元件的面状光源和显示装置。
本发明还提供,下述通式(M-5)所示的化合物。这样的化合物作为用于制造上述高分子化合物的原料化合物是有用的。
【化10】
Figure BDA0000135301930000081
[上述通式(M-5)中,A表示下述通式(m-1)所示的基团,B表示下述通式(m-2)所示的基团,m和n分别独立地表示0或1,Ye1和Ye2分别独立地表示选自下述取代基A组和下述取代基B组中的基团。]
【化11】
[上述通式(m-1)中,R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、1价的芳香族杂环基或-O-RA所示的基团,Xa1表示与上述B,上述Ye1或上述Ye2的键合部位,Xa2、Xa3、Xa4和Xa5中的任一个表示与上述B、上述Ye1或上述Ye2的键合部位,其余3个分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、1价的芳香族杂环基或-O-RA所示的基团。此外,RA为烷基、芳基或1价的芳香族杂环基,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、Xa2、Xa3、Xa4、Xa5和RA可以具有取代基,RA存在多个时,RA互相之间可以相同也可以相异。]
【化12】
[通式(m-2)中,R8和R9分别独立地表示烷基、芳基或1价的芳香族杂环基,这些基团可以具有取代基。另外,Xb1和Xb2分别独立地表示与上述A、上述Ye1或上述Ye2的键合部位。]
(取代基A组)
氯原子、溴原子、碘原子、-O-S(=O)2R20(R20表示烷基、或可以被烷基、烷氧基、硝基、氟原子或者氰基所取代的芳基。)所示的基团。
(取代基B组)
-B(OR21)2(R21表示氢原子或烷基,存在2个R21时,它们可以相同也可以不同,也可以互相键合形成环。)所示的基团、-BF4Q1(Q1表示锂、钠、钾、铷或铯的1价的阳离子。)所示的基团、-Sn(R22)3(R22表示氢原子或烷基,存在3个R22时,可以相同也可以不同,也可以互相键合形成环。)所示的基团、-MgY1(Y1表示氯原子、溴原子或碘原子。)所示的基团、-ZnY2(Y2表示氯原子、溴原子或碘原子。)所示的基团。
发明的效果
根据本发明,可以提供在发光效率优异的发光元件的制造中有用的高分子化合物。另外,可以提供以含有该高分子化合物为特征的高分子组合物,溶液,有机薄膜,有机半导体元件,有机发光元件,面状光源和显示装置。使用了上述高分子化合物而得的发光元件的发光效率变得优良。另外,在优选实施方式中,该发光元件成为发光亮度的驱动稳定性也优良,长寿命的发光元件。进而,根据本发明,可以提供在该高分子化合物的制造方法和该高分子化合物的制造中有用的化合物。
附图说明
图1是表示合成例1中得到的黄色结晶的1H-NMR谱图的图。
图2是表示实施例1中得到的固体的1H-NMR谱图的图。
图3是表示有机薄膜晶体管的模式剖面图。
图4是表示有机薄膜晶体管的模式剖面图。
图5是表示发光元件(元件结构p)的模式剖面图。
图6是表示发光元件(元件结构e)的模式剖面图。
图7是表示发光元件(元件结构h)的模式剖面图。
图8是表示面状光源的模式剖面图。
具体实施方式
以下,对本发明的优选的一实施方式进行详细地说明。此外,本说明书中,Me表示甲基,Et表示乙基,Ph表示苯基。
本说明书中,所谓“构成单元”,是指在高分子化合物中存在1个以上的单元结构。“构成单元”优选作为“重复单元”(即,在高分子化合物中存在2个以上的单元结构)在高分子化合物中含有。所谓“n价的芳香族杂环基”,是指从具有芳香性的杂环式化合物中去掉n个与芳香环直接键合的氢原子的而成的原子团,包括具有稠环的基团。所谓“杂环式化合物”,是指具有环式结构的有机化合物中,作为构成环的原子不光有碳原子,还包括氧原子、硫原子、氮原子、磷原子、硼原子、硅原子等杂原子的化合物。所谓“芳香族杂环式化合物”,是指噁二唑、噻二唑、噻唑、噁唑、噻吩、吡咯、磷杂环戊二烯、呋喃、吡啶、吡嗪、嘧啶、三嗪、哒嗪、喹啉、异喹啉、咔唑、二苯并磷杂环戊二烯等含有杂原子的杂环式化合物且该杂环本身显示芳香性的化合物,以及吩噁嗪、吩噻嗪、二苯并硼杂环戊二烯、二苯并硅杂环戊二烯、苯并吡喃等含有杂原子的杂环本身不显示芳香性且在该杂环上稠合有芳香环的化合物。“n价的稠合芳香族杂环基”是表示上述“n价的芳香族杂环基”中具有稠环的基团。
<高分子化合物>
[第1构成单元]
本实施方式的高分子化合物包含通式(1)所示的构成单元(第1构成单元)。
【化13】
Figure BDA0000135301930000111
通式(1)中,R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、1价的芳香族杂环基或-O-RA所示的基团,X1表示与构成本实施方式的高分子化合物的构成单元的键合部位,X2、X3、X4和X5中的任一个表示与构成上述高分子化合物的构成单元的键合部位,其余3个分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、1价的芳香族杂环基或-O-RA所示的基团。此外,RA为烷基、芳基或1价的芳香族杂环基,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、X2、X3、X4、X5和RA可以具有取代基,RA存在多个时,RA互相之间可以相同也可以相异。
通式(1)中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、X2、X3、X4、X5中的烷基可以是直链、支链或环状中的任一种,碳数通常为1~20。在该碳数不包括取代基的碳数。作为上述烷基,可举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、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、十二烷基等。上述烷基中的氢原子的一部分或全部可以被芳基、1价的芳香族杂环基、-O-RA所示的基团、-S-RA所示的基团、-C(=O)-RA所示的基团、-C(=O)-O-RA所示的基团、氰基或氟原子所取代。作为被氟原子取代的烷基,例如,可例示三氟甲基、五氟乙基、全氟丁基、全氟己基、全氟辛基。
通式(1)中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、X2、X3、X4、X5中的芳基是从芳香烃去除1个与芳香环直接键合的氢原子的原子团,包括具有稠环的基团。上述芳基的碳数通常为6~60,优选6~48,更优选6~20,进一步优选6~14。在该碳数中不包括取代基的碳数。作为上述芳基,可举出苯基、1-萘基、2-萘基、1-蒽基、2-蒽基、9-蒽基、1-并四苯基、2-并四苯基、5-并四苯基、1-芘基、2-芘基、4-芘基、2-苝基、3-苝基、2-芴基、3-芴基、4-芴基、1-联苯基、2-联苯基、2-菲基、9-菲基、6-
Figure BDA0000135301930000121
基、1-晕苯基等。上述芳基中的氢原子的一部分或全部可以被烷基、芳基、1价的芳香族杂环基、-O-RA所示的基团、-S-RA所示的基团、-C(=O)-RA所示的基团、-C(=O)-O-RA所示的基团、氰基或氟原子所取代。
通式(1)中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、X2、X3、X4、X5中的1价的芳香族杂环基的碳数通常为3~60,优选3~20。该碳数中不包括取代基的碳数。作为上述1价的芳香族杂环基,可举出1,3,4-噁二唑-2-基、1,3,4-噻二唑-2-基、2-噻唑基、2-噁唑基、2-噻吩基、2-吡咯基、2-呋喃基、2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基、2-吡嗪基、2-嘧啶基、2-三嗪基、3-哒嗪基、5-喹啉基、5-异喹啉基、2-咔唑基、3-咔唑基、2-吩噁嗪基、3-吩噁嗪基、2-吩噻嗪基、3-吩噻嗪基等。上述1价的芳香族杂环基中的氢原子的一部分或全部可以被烷基、芳基、1价的芳香族杂环基、-O-RA所示的基团、-S-RA所示的基团、-C(=O)-RA所示的基团、-C(=O)-O-RA所示的基团、氰基或氟原子所取代。
作为RA中的烷基、芳基、1价的芳香族杂环基,可例示与上述的R1中的基团同样的基团。
通式(1)中,作为R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、X2、X3、X4、X5中的“-O-RA”所示的基团,作为RA为烷基时,可举出具有直链、支链或环状的烷基的烷氧基。上述烷氧基的碳数通常为1~20。作为上述烷氧基,可举出甲氧基、乙氧基、丙基氧基、异丙基氧基、丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、戊基氧基、己基氧基、壬基氧基、癸基氧基、3,7-二甲基辛基氧基、十二烷基氧基、三氟甲氧基、五氟乙氧基、全氟丁氧基、全氟己基氧基、全氟辛基氧基、甲氧基甲基氧基、2-甲氧基乙基氧基、2-乙氧基乙基氧基等。
另外,通式(1)中,作为R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、X2、X3、X4、X5中的“-O-RA”所示的基团,作为RA为芳基时,可举出碳数通常为6~60的芳氧基。作为其芳基部分,可举出与上述的R1所示的芳基同样的基团。更具体而言,作为上述芳氧基,可举出苯氧基、C1~C12烷氧基苯氧基(“C1~C12烷氧基”表示烷氧基部分的碳数为1~12,以下同。)、C1~C12烷基苯氧基(“C1~C12烷基”表示烷基部分的碳数为1~12,以下同。)、1-萘基氧基、2-萘基氧基、五氟苯基氧基等。
进而,通式(1)中,作为R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、X2、X3、X4、X5中的“-O-RA”所示的基团,作为RA为1价的芳香族杂环基时,可举出碳数通常为3~60,优选3~20的基团。作为该1价的芳香族杂环基,可举出与上述的R1中的1价的芳香族杂环基同样的基团。
通式(1)中,优选R1、R5、R6和R7为氢原子。由此,本实施方式的高分子化合物的稳定性提高。
通式(1)中,X2表示与构成本实施方式的高分子化合物的构成单元的键合部位时,为了使本实施方式的高分子化合物的稳定性良好,且使用了该高分子化合物的发光元件的发光效率更良好,优选R2和X3分别独立地为氢原子、烷基或芳基,更优选为氢原子。另外,R3优选为氢原子或烷基,更优选为原子。另外,优选和X5分别独立地为氢原子、烷基或芳基,更优选为原子或烷基。
通式(1)中,X3表示与构成本实施方式的高分子化合物的构成单元的键合部位时,为了使本实施方式的高分子化合物的稳定性良好,且使用了该高分子化合物的发光元件的发光效率更加良好,优选R2和X2分别独立地为氢原子、烷基或芳基,更优选为氢原子。另外,优选R3和X4分别独立地为氢原子或烷基,更优选为氢原子。另外,优选R4和X5分别独立地为氢原子、烷基或芳基,更优选为氢原子或烷基。
通式(1)中,X4表示与构成本实施方式的高分子化合物的构成单元的键合部位时,为了使本实施方式的高分子化合物的稳定性良好,且使用了该高分子化合物的发光元件的发光效率更加良好,优选R2和X5分别独立地为氢原子、烷基或芳基,更优选为氢原子。另外,优选R3和X3分别独立地为氢原子或烷基,更优选为氢原子。另外,优选R4和X2分别独立地为氢原子、烷基或芳基,更优选为氢原子或烷基。
通式(1)中,X5表示与构成本实施方式的高分子化合物的构成单元的键合部位时,为了使本实施方式的高分子化合物的稳定性良好,且使用了该高分子化合物的发光元件的发光效率更加良好,优选R2和X4分别独立地为氢原子、烷基或芳基,更优选为氢原子。另外,优选R3为氢原子或烷基,更优选为氢原子。另外,优选X2和X3分别独立地为氢原子、烷基或芳基,更优选为氢原子或烷基。
通式(1)中,优选X3或X4为与构成本实施方式的高分子化合物的构成单元的键合部位。对于具有这样的第1构成单元的高分子化合物而言,使用了该高分子化合物的发光元件的发光效率更加优异。
作为第1构成单元,具体地可举出以下的式(1-001)~(1-020),(1-101)~(1-120),(1-201)~(1-212)所示的构成单元。
【化14】
Figure BDA0000135301930000161
【化15】
Figure BDA0000135301930000181
【化16】
Figure BDA0000135301930000201
【化17】
Figure BDA0000135301930000221
【化18】
通式(1)所示的构成单元在本实施方式的高分子化合物中可以只含有一种也可以含有二种以上。
从本实施方式的高分子化合物的合成容易,且使用了该高分子化合物的发光元件的发光效率更加优异观点出发,作为通式(1)所示的构成单元,在上述式(1-001)~(1-020),(1-101)~(1-120),(1-201)~(1-212)所示的构成单元中,优选上述式(1-001)~(1-020),(1-101)~(1-120)所示的构成单元,更优选上述式(1-001)~(1-002)所示的构成单元。
[第2构成单元]
本实施方式的高分子化合物包含通式(2)所示的构成单元(第2构成单元)。
【化19】
Figure BDA0000135301930000251
通式(2)中,R8和R9分别独立地表示烷基、芳基或1价的芳香族杂环基,这些基团可以具有取代基。
通式(2)中,作为R8、R9中的烷基,可举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、仲丁基、异丁基、戊基、2-甲基丁基、异戊基、己基、庚基、辛基、2-乙基己基、壬基、癸基、3,7-二甲基辛基、十二烷基等。这些基团可以具有取代基。
通式(2)中,作为R8、R9中的芳基,可举出苯基、1-萘基、2-萘基等。这些基团可以具有取代基。
通式(2)中,作为R8、R9中的1价的芳香族杂环基,可举出与上述的R1中的1价的芳香族杂环基同样的基团。
通式(2)中,作为R8、R9中的基团,从本实施方式的高分子化合物的耐热性和溶解性的观点出发,优选取代或者非取代的芳基、或取代或者非取代的烷基,更优选非取代或被烷基、烷氧基、芳基或者取代氨基所取代的芳基,或非取代或被烷基、烷氧基、芳基或者取代氨基所取代的烷基,进一步优选4-甲苯基、4-丁基苯基、4-叔丁基苯基、4-己基苯基、4-辛基苯基、4-(2-乙基己基)苯基、4-(3,7-二甲基辛基)苯基、3-甲苯基、3-丁基苯基、3-叔丁基苯基、3-己基苯基、3-辛基苯基、3-(2-乙基己基)苯基、3-(3,7-二甲基辛基)苯基、3,5-二甲基苯基、3,5-二-(叔丁基)苯基、3,5-二己基苯基、3,5-二辛基苯基、3,4-二己基苯基、3,4-二辛基苯基、4-己氧基苯基、4-辛氧基苯基、4-(2-乙氧基)乙氧基苯基、4-(4’-叔丁基联苯基)基、9,9-二己基芴-2-基、9,9-二辛基芴-2-基、戊基、己基、2-乙基己基、辛基、或3,7-二甲基辛基。
通式(2)所示的构成单元在本实施方式的高分子化合物中可以含有一种,也可以含有2种以上。
[第3构成单元]
本实施方式的高分子化合物含有通式(3)所示的构成单元(第3构成单元)和/或通式(4)所示的构成单元(第4构成单元)。
【化20】
Figure BDA0000135301930000261
通式(3)中,Ar1表示亚芳基、2价的芳香族杂环基、或由选自亚芳基和2价的芳香族杂环基中的相同或不同的2个以上基团连结而成的2价的基团(其中,不包括上述通式(1)或上述通式(2)所示的基团)。此外,Ar1可以具有一个或多个选自烷基、芳基、1价的芳香族杂环基、-O-RA所示的基团、-S-RA所示的基团、-C(=O)-RA所示的基团、-C(=O)-O-RA所示的基团、-N(RA)2所示的基团、氰基和氟原子中的取代基。这里RA与上述同义,RA存在多个时,RA互相之间可以相同也可以相异。
通式(3)中,Ar1中的亚芳基的碳数通常为6~60,优选6~48,更优选6~30,进一步优选6~14。该碳数中不含取代基的碳数。作为上述亚芳基,可举出1,4-亚苯基(式2-001)、1,3-亚苯基(式2-002)、1,2-亚苯基(式2-003)等亚苯基;萘-1,4-二基(式2-004)、萘-1,5-二基(式2-005)、萘-2,6-二基(式2-006等亚萘基;9,10-二氢菲-2,7-二基(式2-007)等亚二氢菲基;芴-3,6-二基(式2-008);(式2-010)~(式2-012)所示的亚苯并芴基;蒽-2,6-二基(式2-013)、蒽-9,10-二基(式2-014)等亚蒽基等。这些亚芳基中的氢原子的一部分或全部可以被烷基、芳基、1价的芳香族杂环基、-O-RA所示的基团、-S-RA所示的基团、-C(=O)-RA所示的基团、-C(=O)-O-RA所示的基团、-N(RA)2所示的基团、氰基或氟原子所取代。
【化21】
【化22】
Figure BDA0000135301930000291
式中,R表示氢原子、烷基、芳基、1价的芳香族杂环基、-O-RA所示的基团、-S-RA所示的基团、-C(=O)-RA所示的基团、-C(=O)-O-RA所示的基团、氰基或氟原子,Ra表示烷基、芳基、1价的芳香族杂环基,存在多个R时它们可以相同也可以不同,存在多个Ra时它们可以相同也可以不同。
上述通式(3)中,Ar1中的2价的芳香族杂环基的碳数通常为3~60,优选3~20。该碳数中不包括取代基的碳数。2价的芳香族杂环基中的氢原子的一部分或全部可以被烷基、芳基、1价的芳香族杂环基、-O-RA所示的基团、-S-RA所示的基团、-C(=O)-RA所示的基团、-C(=O)-O-RA所示的基团、氰基或氟原子所取代。
上述通式(3)中,作为Ar1所示的2价的芳香族杂环基,从本实施方式的高分子化合物的稳定性良好的观点出发,优选2价的稠合芳香族杂环基。该2价的稠合芳香族杂环基的碳数通常为8~60,优选8~20。该碳数中不包括取代基的碳数。作为上述2价的稠合芳香族杂环基,可举出喹啉-2,6-二基(式2-107)等亚喹啉基;异喹啉-1,4-二基(式2-108)等亚异喹啉基;喹喔啉-5,8-二基(式2-109)等亚喹喔啉基;咔唑-3,6-二基(式2-110)、咔唑-2,7-二基(式2-111)等亚咔唑基;二苯并呋喃-4,7-二基(式2-112)、二苯并呋喃-3,8-二基(式2-113)等亚二苯并呋喃基;二苯并噻吩-4,7-二基(式2-114)、二苯并噻吩-3,8-二基(式2-115)等亚苯并噻吩基;二苯并硅杂环戊二烯-4,7-二基(式2-116)、二苯并硅杂环戊二烯-3,8-二基(式2-117)等亚二苯并硅杂环戊二烯基;吩噁嗪-3,7-二基(式2-118)、吩噁嗪-2,8-二基(式2-119)等亚吩噁嗪基;吩噻嗪-3,7-二基(式2-120)、吩噻嗪-2,8-二基(式2-121)等亚吩噻嗪基;二氢吖啶-2,7-二基(式2-123)等亚二氢吖啶基;(式2-124)所示的2价基团等。这些2价的稠合芳香族杂环基中的氢原子的一部分或全部可以被烷基、芳基、1价的芳香族杂环基、-O-RA所示的基团、-S-RA所示的基团、-C(=O)-RA所示的基团、-C(=O)-O-RA所示的基团、氰基或氟原子所取代。
【化23】
Figure BDA0000135301930000301
【化24】
Figure BDA0000135301930000302
【化25】
Figure BDA0000135301930000311
通式(3)中,Ar1中的“由2个以上选自亚芳基和2价的芳香族杂环基中的相同或不同种的基团连结而成的2价的基团”的碳数通常为4~60,优选12~60。该碳数中不包括取代基的碳数。作为这样的基团,可举出下述式2-201~2-208所示的基团。
【化26】
【化27】
Figure BDA0000135301930000313
上述式中,R与上述同义。
作为Ar1,从本实施方式的高分子化合物的稳定性良好,且使用了该高分子化合物的发光元件的发光效率更加良好的观点出发,优选1,4-亚苯基(式2-001)、1,3-亚苯基(式2-002)、9,10-二氢菲-2,7-二基(式2-007)、芴-3,6-二基(式2-008)、(式2-010)所示的2价基团、(式2-011)所示的2价基团、(式2-012)所示的2价基团、蒽-2,6-二基(式2-013)、蒽-9,10-二基(式2-014)、咔唑-3,6-二基(式2-110)、咔唑-2,7-二基(式2-111)、二苯并呋喃-4,7-二基(式2-112)、二苯并呋喃-3,8-二基(式2-113)、二苯并噻吩-4,7-二基(式2-114)、二苯并噻吩-3,8-二基(式2-115)、二苯并硅杂环戊二烯-4,7-二基(式2-116)、二苯并硅杂环戊二烯-3,8-二基(式2-117)、吩噁嗪-3,7-二基(式2-118)、吩噻嗪-3,7-二基(式2-120)、二氢吖啶-2,7-二基(式2-123)、(式2-124)所示的2价基团、(式2-201)所示的2价基团、(式2-202)所示的2价基团、(式2-207)所示的2价基团。
作为Ar1,从本实施方式的高分子化合物的稳定性良好,且使用了该高分子化合物的发光元件的发光效率更加良好的观点出发,优选上述R为氢原子、烷基、芳基或1价的芳香族杂环基,上述R更优选为氢原子或烷基。另外,上述Ra优选为烷基或芳基。
通式(3)所示的构成单元在本实施方式的高分子化合物中可以含有一种,也可以含有2种以上。
[第4构成单元]
本实施方式的高分子化合物从使用该高分子化合物得到的发光元件的发光效率更加良好,且耐热性提高观点出发,优选含有通式(4)所示的构成单元)(第4构成单元)。
【化28】
Figure BDA0000135301930000321
通式(4)中,x和y分别独立地表示0或1,Ar2、Ar3、Ar4和Ar5分别独立地表示亚芳基、2价的芳香族杂环基、或由选自亚芳基和2价的芳香族杂环基中的相同或不同的2个以上基团连结而成的2价的基团,Ar6、Ar7和Ar8分别独立地表示芳基或1价的芳香族杂环基,Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7和Ar8可以被选自烷基、芳基、1价的芳香族杂环基、-O-RA所示的基团、-S-RA所示的基团、-C(=O)-RA所示的基团、-C(=O)-O-RA所示的基团、-N(RA)2所示的基团、氰基和氟原子中的一个或多个取代基所取代。另外,Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7和Ar8所表示的取代基中,结合于同一个氮原子的基团彼此可以经由单键、或、-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-N(RA)-、-C(=O)-N(RA)-或者-C(RA)(RA)-所示的基团进行键合。这里RA与上述同义,RA存在多个时,RA互相之间可以相同也可以相异。
通式(4)中,作为Ar2、Ar3、Ar4、Ar5中的亚芳基,可举出下述式2-009所示的基团,和与上述的Ar1中的亚芳基同样的基团。式2-009中,R和Ra与上述同义。
【化29】
Figure BDA0000135301930000331
通式(4)中,作为Ar2、Ar3、Ar4、Ar5中的2价的芳香族杂环基,可举出与上述的Ar1中的2价的芳香族杂环基同样的基团。
通式(4)中,作为Ar2、Ar3、Ar4、Ar5中的“由选自亚芳基和2价的芳香族杂环基组成的组中的2个以上相同或不同的基团连结而成的2价的基团”,可例示与上述的基团同样的基团。另外,Ar2、Ar3、Ar4、Ar5中,也包括含有式(2-009)所示的基团的基团。
作为Ar2、Ar3、Ar4、Ar5,从本实施方式的高分子化合物的稳定性和使用了该高分子化合物的发光元件的发光效率的观点出发,上述R优选为氢原子、烷基、芳基或1价的芳香族杂环基,上述R更优选为氢原子或烷基。另外,上述Ra优选为烷基或芳基。
通式(4)中,作为Ar6、Ar7、Ar8中的芳基和1价的芳香族杂环基,分别可举出与上述的R1中的芳基和1价的芳香族杂环基同样的基团。
通式(4)中,在Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7和Ar8所表示的取代基中,结合于同一个氮原子的基团彼此可以经由单键、或-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-N(RA)-、-C(=O)-N(RA)-或者-C(RA)(RA)-所示的基团进行键合。由此,通常可以形成5~7元环。
作为通式(4)所示的构成单元,优选下述式3-001~3-005所示的构成单元。式中,R和Ra与上述同义。
【化30】
Figure BDA0000135301930000341
【化31】
Figure BDA0000135301930000351
作为通式(4)所示的构成单元,从本实施方式的高分子化合物的稳定性良好,且使用了该高分子化合物的发光元件的发光效率更加优异观点出发,上述式3-001~3-005中的R优选为氢原子、烷基、芳基或1价的芳香族杂环基,R更优选为氢原子或烷基。另外,作为上述式3-001~3-005中的Ra,优选烷基或芳基。
另外,作为通式(4)所示的构成单元,从本实施方式的高分子化合物的稳定性和使用了该高分子化合物的发光元件的发光效率的观点出发,优选下述式3-101~3-105所示的构成单元。式中,R和Ra与上述同义,R’表示烷基、芳基、或1价的芳香族杂环基,存在多个时R’可以相同也可以不同。
【化32】
Figure BDA0000135301930000361
进而,作为通式(4)所示的构成单元,从本实施方式的高分子化合物的稳定性和使用了该高分子化合物的发光元件的发光效率的观点出发,上述式3-103和3-105中,R优选为氢原子或烷基,上述式3-101~3-105中R’优选为烷基,上述式3-105中Ra优选为烷基或芳基。另外,上述式3-101~105所示的构成单元中,优选式3-102、式3-104或式3-105所示的构成单元,更优选式3-102所示的构成单元。
通式(4)所示的构成单元在本实施方式的高分子化合物中,可以含有一种,也可以含有两种以上。
[关于取代基]
作为上述-S-RA所示的基团,可以是直链、支链或环状的任一种,可举出碳数通常为1~20的烷基硫基;碳数通常为6~60的芳基硫基。
作为上述-C(=O)-RA所示的基团,可以是直链、支链或环状的任一种,可举出碳数通常为1~20的烷基羰基;碳数通常为6~60的芳基羰基。
作为上述-C(=O)-O-RA所示的基团,可以是直链、支链或环状的任一种,可举出碳数通常为1~20的烷氧基羰基;碳数通常为6~60的芳氧基羰基。
作为上述-N(RA)2所示的基团,可举出被2个选自碳数通常为1~20的烷基和碳数通常为6~60的芳基中的基团所取代的氨基。
[本实施方式的高分子化合物的构成链]
本实施方式的高分子化合物从使用该高分子化合物而得到的发光元件的发光效率更加良好的观点出发,优选含有通式(1)所示的结构单元与通式(2)所示的结构单元直接键合而成的构成链。作为这样的构成链,优选可例示下述式(1-2)、(1-3)所示的构成链。
【化33】
Figure BDA0000135301930000371
式中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9与上述同义,R10、R11和R12与上述的R1同义。
本实施方式的高分子化合物,从发光元件的发光效率更加良好的观点出发,更优选含有下述式(1-4)、式(1-5)、式(1-6)、式(1-7)和式(1-8)中的任一个所示的构成链,进一步优选含有下述式(1-6)、式(1-7)和式(1-8)的任一个所示的构成链。
【化34】
Figure BDA0000135301930000381
【化35】
Figure BDA0000135301930000391
式中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9与上述同义,R10、R11和R12与上述的R1同义。存在多个R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12时,它们互相之间可以相同也可以相异。
本实施方式的高分子化合物,从使用了该高分子化合物而得到的发光元件的发光效率进一步良好的观点出发,以通式(1)所示的构成单元、通式(2)所示的构成单元、通式(3)所示的构成单元和通式(4)所示的构成单元的总含量基准计,优选通式(1)所示的构成单元的含有比例为0.1摩尔%以上,更优选为0.5摩尔%以上。另外,从高分子化合物的溶解性和使用了该高分子化合物得到的发光元件的发光效率的观点出发,上述含有比例优选为20摩尔%以下,更优选为10摩尔%以下,进一步优选为3摩尔%以下。
本实施方式的高分子化合物,通式(1)所示的构成单元、通式(2)所示的构成单元、通式(3)所示的构成单元和通式(4)所示的构成单元的总含量,以高分子化合物的总量基准计,优选为80质量%以上,更优选为90质量%以上。
本实施方式的高分子化合物含有通式(4)所示的构成单元时,相对于通式(1)所示的构成单元、通式(2)所示的构成单元、通式(3)所示的构成单元和通式(4)所示的构成单元的合计而言,优选通式(4)所示的构成单元的含有比例为0.5摩尔%以上,更优选为1摩尔%以上。另外,上述含有比例优选为20摩尔%以下,更优选为10摩尔%以下。
作为本实施方式的高分子化合物,优选使通式(1)所示的构成单元(第1构成单元)、通式(2)所示的构成单元(第2构成单元)、通式(3)所示的构成单元(第3构成单元)、通式(4)所示的构成单元(第4构成单元)及其以外的构成单元按照下述表1所示的比率(摩尔%)含有的高分子化合物EP1、EP2和EP3。这里对于“其以外的构成单元”,是指以将第1构成单元、第2构成单元、第3构成单元和第4构成单元中的2个构成单元连接成的1个原子团作为1个构成单元。此外,各构成单元的含有比例(摩尔%)以合计为100摩尔%的方式,从表中的范围内选择。
【表1】
Figure BDA0000135301930000401
作为本实施方式的高分子化合物,更优选以下述表2所示的比率含有各构成单元的高分子化合物EP4、EP5和EP6。
【表2】
Figure BDA0000135301930000402
作为本实施方式的高分子化合物,进一步优选以下述表3所示的比率含有各构成单元的高分子化合物EP7、EP8和EP9。
【表3】
Figure BDA0000135301930000411
以下可举出高分子化合物EP7、EP8和EP9的优选的例子。此外,作为高分子化合物的例子,示出构成其的构成单元,及各构成单元所占比率(摩尔%)。作为高分子化合物EP7,优选例示例如以下的物质。
【化36】
Figure BDA0000135301930000412
[式中,pa和pb分别为0~3摩尔%,pa+pb为0.5~3摩尔%,p1a为0.5~99.4摩尔%,p2a为0.1~99摩尔%,pa+pb+p1a+p2a为100摩尔%。]
【化37】
Figure BDA0000135301930000413
[式中,pa和pb分别为0~3摩尔%,pa+pb为0.5~3摩尔%,p1a为0.5~99.4摩尔%,p2a为0.1~99摩尔%,pa+pb+p1a+p2a为100摩尔%。]
【化38】
Figure BDA0000135301930000414
[式中,pa和pb分别为0~3摩尔%,pa+pb为0.5~3摩尔%,p1a和p1b分别为0~99.4摩尔%,p1a+p1b为0.5~99.4摩尔%,p2a为0.1~99摩尔%,pa+pb+p1a+p1b+p2a为100摩尔%。]
【化39】
[式中,pa和pb分别为0~3摩尔%,pa+pb为0.5~3摩尔%,p1a和p1b分别为0~99.4摩尔%,p1a+p1b为0.5~99.4摩尔%,p2a和p2b分别为0~99摩尔%,p2a+p2b为0.1~99摩尔%,pa+pb+p1a+p1b+p2a为100摩尔%。]
作为高分子化合物EP8,优选可例示例如以下的物质。
Figure BDA0000135301930000422
[式中,pa和pb分别为0~3摩尔%,pa+pb为0.5~3摩尔%,p1a为87~98.5摩尔%,p3a为1~10摩尔%,pa+pb+p1a+p3a为100摩尔%。]
【化41】
Figure BDA0000135301930000423
[式中,pa和pb分别为0~3摩尔%,pa+pb为0.5~3摩尔%,p1a为87~98.5摩尔%,p3a为1~10摩尔%,pa+pb+p1a+p3a为100摩尔%。]
【化42】
Figure BDA0000135301930000431
[式中,pa和pb分别为0~3摩尔%,pa+pb为0.5~3摩尔%,p1a为87~98.5摩尔%,p3a为1~10摩尔%,pa+pb+p1a+p3a为100摩尔%。]
【化43】
Figure BDA0000135301930000432
[式中,pa和pb分别为0~3摩尔%,pa+pb为0.5~3摩尔%,p1a为87~98.5摩尔%,p3a为1~10摩尔%,pa+pb+p1a+p3a为100摩尔%。]
【化44】
Figure BDA0000135301930000433
[式中,pa和pb分别为0~3摩尔%,pa+pb为0.5~3摩尔%,p1a为87~98.5摩尔%,p3a为1~10摩尔%,pa+pb+p1a+p3a为100摩尔%。]
【化45】
Figure BDA0000135301930000434
[式中,pa和pb分别为0~3摩尔%,pa+pb为0.5~3摩尔%,p1a和p1b分别为0~98.5摩尔%,p1a+p1b为87~98.5摩尔%,p3a为1~10摩尔%,pa+pb+p1a+p1b+p3a为100摩尔%。]
【化46】
Figure BDA0000135301930000441
[式中,pa和pb分别为0~3摩尔%,pa+pb为0.5~3摩尔%,p1a和p1b分别为0~98.5摩尔%,p1a+p1b为87~98.5摩尔%,p3a为1~10摩尔%,pa+pb+p1a+p1b+p3a为100摩尔%。]
【化47】
[式中,pa和pb分别为0~3摩尔%,pa+pb为0.5~3摩尔%,p1a和p1b分别为0~98.5摩尔%,p1a+p1b为87~98.5摩尔%,p3a为1~10摩尔%,pa+pb+p1a+p1b+p3a为100摩尔%。]
【化48】
Figure BDA0000135301930000443
[式中,pa和pb分别为0~3摩尔%,pa+pb为0.5~3摩尔%,p1a、p1b和p1c分别为0~98.5摩尔%,p1a+p1b+p1c为87~98.5摩尔%,p3a为1~10摩尔%,pa+pb+p1a+p1b+p1c+p3a为100摩尔%。]
【化49】
Figure BDA0000135301930000444
[式中,pa和pb分别为0~3摩尔%,pa+pb为0.5~3摩尔%,p1a、p1b和p1c分别为0~98.5摩尔%,p1a+p1b+p1c为87~98.5摩尔%,p3a为1~10摩尔%,pa+pb+p1a+p1b+p1c+p3a为100摩尔%。]
【化50】
Figure BDA0000135301930000451
[式中,pa和pb分别为0~3摩尔%,pa+pb为0.5~3摩尔%,p1a、p1b和p1c分别为0~98.5摩尔%,p1a+p1b+p1c为87~98.5摩尔%,p3a为1~10摩尔%,pa+pb+p1a+p1b+p1c+p3a为100摩尔%。]
【化51】
Figure BDA0000135301930000452
[式中,pa和pb分别为0~3摩尔%,pa+pb为0.5~3摩尔%,p1a和p1b分别为0~98.5摩尔%,p1a+p1b为87~98.5摩尔%,p3a和p3b分别为0~10摩尔%,p3a+p3b为1~10摩尔%,pa+pb+p1a+p1b+p3a+p3b为100摩尔%。]
作为高分子化合物EP9,优选可例示例如以下的物质。
【化52】
Figure BDA0000135301930000453
[式中,pa和pb分别为0~3摩尔%,pa+pb为0.5~3摩尔%,p1a为0.5~98.4摩尔%,p2a为0.1~98摩尔%,p3a为1~10摩尔%,pa+pb+p1a+p2a+p3a为100摩尔%。]
【化53】
Figure BDA0000135301930000461
[式中,pa和pb分别为0~3摩尔%,pa+pb为0.5~3摩尔%,p1a为0.5~98.4摩尔%,p2a为0.1~98摩尔%,p3a为1~10摩尔%,pa+pb+p1a+p2a+p3a为100摩尔%。]
【化54】
[式中,pa和pb分别为0~3摩尔%,pa+pb为0.5~3摩尔%,p1a和p1b分别为0~98.4摩尔%,p1a+p1b为0.5~98.4摩尔%,p2a为0.1~98摩尔%,p3a为1~10摩尔%,pa+pb+p1a+p1b+p2a+p3a为100摩尔%。]
【化55】
[式中,pa和pb分别为0~3摩尔%,pa+pb为0.5~3摩尔%,p1a和p1b分别为0~98.4摩尔%,p1a+p1b为0.5~98.4摩尔%,p2a为0.1~98摩尔%,p3a为1~10摩尔%,pa+pb+p1a+p1b+p2a+p3a为100摩尔%。]
【化56】
Figure BDA0000135301930000464
[式中,pa和pb分别为0~3摩尔%,pa+pb为0.5~3摩尔%,p1a、p1b和p1c分别为0~98.4摩尔%,p1a+p1b+p1c为0.5~98.4摩尔%,p2a为0.1~98摩尔%,p3a为1~10摩尔%,pa+pb+p1a+p1b+p1c+p2a+p3a为100摩尔%。]
【化57】
Figure BDA0000135301930000471
[式中,pa和pb分别为0~3摩尔%,pa+pb为0.5~3摩尔%,p1a、p1b和p1c分别为0~98.4摩尔%,p1a+p1b+p1c为0.5~98.4摩尔%,p2a为0.1~98摩尔%,p3a为1~10摩尔%,pa+pb+p1a+p1b+p1c+p2a+p3a为100摩尔%。]
本实施方式的高分子化合物,在末端基团上原样残留聚合活性基时,有可能使用该高分子化合物制作的发光元件的发光特性、寿命会下降。因此,优选末端基团为稳定的基团(例如,芳基或1价的芳香族杂环基)。
本实施方式的高分子化合物可以具有例如线状聚合物、支化聚合物、超支化聚合物、环状聚合物、梳形聚合物、星型聚合物、筛孔聚合物等的任意的形状。另外,也可以是具有各种形状的均聚物、交替共聚物、周期共聚物、无规共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物等具有任意的组成、规则性的聚合物。
本实施方式的高分子化合物作为发光材料、电荷传输材料等是有用,使用时,可与其他化合物并用,制成后述的高分子组合物来使用。
本实施方式的高分子化合物的凝胶渗透色谱(以下,称为“GPC”)的聚苯乙烯换算的数均分子量(Mn)通常为1×103~1×108,优选为1×104~1×106。另外,本实施方式的高分子化合物的聚苯乙烯换算的重均分子量(Mw)通常为1×103~1×108,从成膜性良好,且由高分子化合物得到的发光元件的发光效率更加良好的观点出发,优选1×104~5×106,更优选3×104~1×106,进一步优选5×104~5×105
从对于用于制作发光元件等的各种工艺的耐久性、因发光元件的驱动中的发热的稳定性、耐热性更加良好的观点出发,本实施方式的高分子化合物的玻璃化转变温度通常约70℃以上,优选为100℃以上。此外,本说明书中,将玻璃化转变温度记为Tg。
本实施方式的高分子化合物,通常在固体状态发出荧光或磷光,作为发光元件的材料是有用的。使用了该高分子化合物的发光元件是能够以高发光效率驱动的高性能的发光元件。因此,该发光元件在液晶显示器的背光、作为照明用的曲面状、平面状的光源、线段型的显示元件、点阵的平板显示器等显示装置中有用。进而,本实施方式的高分子化合物可以作为激光用色素、有机太阳能电池用材料、有机晶体管用的有机半导体、导电性薄膜、有机半导体薄膜等传导性薄膜用材料、发出荧光、磷光的发光性薄膜材料使用。
<高分子化合物的制造方法>
本实施方式的高分子化合物例如将下述通式(M-1)所示的化合物(第1单体)、下述通式(M-2)所示的化合物(第2单体)、下述通式(M-3)所示的化合物(第3单体)和/或下述通式(M-4)所示的化合物(第4单体)根据需要在有机溶剂中溶解,通过使用碱、适当的催化剂、配体的公知的芳基-芳基偶联等聚合方法进行共聚,由此可以进行合成。
【化58】
Figure BDA0000135301930000481
通式(M-1)中,R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、1价的芳香族杂环基或-O-RA所示的基团,Ya1表示属于选自下述取代基A组和下述取代基B组中的基团的第1聚合性基团,Ya2、Ya3、Ya4和Ya5中的任一个表示属于选自下述取代基A组和下述取代基B组中的基团的第2聚合性基团,其余3个分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、1价的芳香族杂环基或-O-RA所示的基团。此外,RA为烷基、芳基或1价的芳香族杂环基,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、Ya2、Ya3、Ya4、Ya5和RA可以具有取代基,RA存在多个时,RA互相之间可以相同也可以相异。
【化59】
通式(M-2)中,R8和R9分别独立地表示烷基、芳基或1价的芳香族杂环基,这些基团可以具有取代基。另外,Yb1和Yb2分别独立地表示选自下述取代基A组和下述取代基B组中的基团。优选通式(M-1)中的第1聚合性基团和第2聚合性基团都为选自下述取代基A组中的基团时,Yb1和Yb2中的至少一个为选自下述取代基B组中的基团,第1聚合性基团和第2聚合性基团都为选自下述取代基B组的基团时,Yb1和Yb2中的至少一个为选自下述取代基A组的基团。
【化60】
Yc2-Ar1-Yc1    (M-3)
通式(M-3)中,Ar1与通式(3)中的Ar1同义,Yc1和Yc2分别独立地表示选自下述取代基A组和下述取代基B组中的基团。
【化61】
Figure BDA0000135301930000501
通式(M-4)中,x和y分别独立地表示0或1,Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7和Ar8分别与通式(4)中的Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7和Ar8同义,Yd1和Yd2分别独立地表示选自下述取代基A组和下述取代基B组中的基团。
(取代基A组)
氯原子、溴原子、碘原子、-O-S(=O)2R20(R20表示烷基、或可以被烷基、烷氧基、硝基、氟原子或者氰基所取代的芳基。)所示的基团。
(取代基B组)
-B(OR21)2(R21表示氢原子或烷基,存在2个R21时,它们可以相同也可以不同,也可以互相键合形成环。)所示的基团、-BF4Q1(Q1表示锂、钠、钾、铷或铯的1价的阳离子。)所示的基团、-Sn(R22)3(R22表示氢原子或烷基,存在3个R22时,它们可以相同也可以不同,也可以互相键合形成环。)所示的基团、-MgY1(Y1表示氯原子、溴原子或碘原子。)所示的基团、-ZnY2(Y2表示氯原子、溴原子或碘原子。)所示的基团。
本实施方式的高分子化合物的制造方法中,作为通式(M-1)所示的化合物,可以将选自由Ya2为第2聚合性基团的化合物、Ya3为第2聚合性基团的化合物、Ya4为第2聚合性基团的化合物和Ya5为第2聚合性基团的化合物组成的组中的2种以上混合使用。
作为通式(M-1)所示的化合物,可以优选使用Ya3或Ya4为第2聚合性基团的化合物。通过由此得到的高分子化合物,可制造具有更优良的发光效率的发光元件。
作为R20、R21和R22中的烷基,可例示与通式(1)中的R1中的烷基同样的基团。这些烷基的碳数通常为1~20,优选1~15,更优选1~10。
作为R20中的芳基,可例示与通式(1)中的R1中的芳基同样的基团,从高分子化合物合成的容易度和聚合时的反应性高的观点出发,优选苯基、4-甲苯基、4-甲氧基苯基、4-硝基苯基、3-硝基苯基、2-硝基苯基和4-三氟甲基苯基。
作为-O-S(=O)2R20所示的基团,可举出甲烷磺酰氧基、三氟甲烷磺酰氧基、苯基磺酰氧基、4-甲基苯基磺酰氧基、4-三氟甲基苯基磺酰氧基等。
作为-B(OR21)2所示的基团,可举出下述式所示的基团等。
【化62】
Figure BDA0000135301930000511
作为-BF4Q1所示的基团,可举出-BF4 -K+所示的基团等。
作为-Sn(R22)3所示的基团,可举出三甲基甲锡烷基、三乙基甲锡烷基、三丁基甲锡烷基等。
第1单体、第2单体、第3单体和第4单体,可以使用预先合成并分离的物质,也在反应系中合成并直接使用。将得到的高分子化合物用于发光元件时,其纯度会影响发光元件的性能。因此,这些单体优选可以通过蒸馏、升华精制、重结晶等方法进行精制。
作为聚合方法,可举出通过Suzuki偶联反应进行聚合的方法(化学综述(Chem.Rev.),第95卷,2457-2483页(1995年))、通过Grignard反应进行聚合的方法(Bull.Chem.Soc.Jpn.,第51卷,2091页(1978年))、通过Ni(0)催化剂进行聚合的方法(聚合物科学进展(Progress in PolymerScience),第17卷,1153~1205页,1992年)、使用Stille偶联反应的方法(欧洲聚合物杂志(European Polymer Journal),第41卷,2923-2933页(2005年))等。其中,从原料的合成容易,聚合反应操作的简便性的观点出发,优选通过Suzuki偶联反应进行聚合的方法、通过Ni(0)催化剂进行聚合的方法,从高分子化合物的结构控制的容易度观点出发,更优选Suzuki偶联反应、Grignard反应、Stille偶联反应等芳基-芳基交叉偶联反应进行聚合的方法,特别优选通过Suzuki偶联反应进行聚合的反应。
作为取代基A组和取代基B组中的基团,可以根据聚合反应的种类选择适当的基团,选择通过Suzuki偶联反应进行聚合的方法时,从合成的简易度、各化合物的操作容易度的观点出发,作为选自取代基A组的基团,优选氯原子、溴原子、碘原子,更优选溴原子,作为选自取代基B组的基团,优选-B(OR21)2所示的基团。
作为聚合方法,可举出使第1单体、第2单体、以及第3单体和/或第4单体与根据需要的适当的催化剂、碱进行反应的方法。选择通过Suzuki偶联反应进行聚合的方法时,为了得到具有所需的分子量的高分子化合物,可以调整第1单体、第2单体、第3单体、第4单体所具有的选自取代基A组的基团(例如,氯原子、碘原子、溴原子)的合计摩尔数与选自取代基B组的基团(例如,-B(OR21)2)的合计摩尔数的比率。通常,优选将后者相对于前者的摩尔数的摩尔数的比率设定为0.95~1.05,更优选设定为0.98~1.02,进一步优选设定为0.99~1.01。
本实施方式的高分子化合物的制造方法中,通式(M-1)所示的化合物在总单体中的投料比率优选设为0.1摩尔%以上,优选设为20摩尔%以下。由此,可以容易地制造通式(1)所示的构成单元相对于总构成单元的合计的比率为0.1摩尔%以上20摩尔%以下的高分子化合物。
另外,高分子化合物的制造中,第1单体、第2单体、第3单体和第4单体的扣除与聚合相关的取代基的重量相对于总单体的比率,优选为80质量%以上。由此,相对于构成高分子化合物的总构成单元,可以容易地合成第1构成单元、第2构成单元、第3构成单元和第4构成单元的各含有比例的合计为80质量%以上的高分子化合物。
作为本发明的高分子化合物的优选一实施方式的“含有第1构成单元和上述第2构成单元连接而成的构成链的高分子化合物”的制造方法,可以通过使用了芳基-芳基交叉偶联反应的聚合进行合成,即以第1构成单元和第2构成单元能直接键合的方式选择对应的单体(第1单体和第2单体)的聚合性基团,由此进行合成。
具体而言,通过Suzuki偶联反应进行聚合时,优选作为第1单体使用第1聚合性基团和第2聚合性基团为-B(OR21)2所示的基团或-BF4Q1所示的基团的化合物,且作为第2单体使用Yb1和Yb2为氯原子、溴原子或碘原子的化合物。同样,优选作为第1单体使用第1聚合性基团和第2聚合性基团为氯原子、溴原子或碘原子的化合物,作为第2单体使用Yb1和Yb2为-B(OR21)2所示的基或-BF4Q1所示的基团的化合物。使用这样的单体时,由于Suzuki偶联反应为交叉偶联反应,因此第1构成单元和第2构成单元能直接键合。
上述高分子化合物的制造中,第1聚合性基团和第2聚合性基团为-B(OR21)2所示的基团或-BF4Q1所示的基团,Yb1和Yb2为氯原子、溴原子或碘原子时,相对于总单体中具有氯原子、溴原子或碘原子作为聚合性基团的单体的总投料量100摩尔%,第2单体的投料比率,优选为50摩尔%以上,更优选为80摩尔%以上,进一步优选为100摩尔%。
同样,上述高分子化合物的制造中,第1聚合性基团和第2聚合性基团为氯原子、溴原子或碘原子,Yb1和Yb2为-B(OR21)2所示的基团或-BF4Q1所示的基团时,相对于总单体中的作为聚合性基团具有-B(OR21)2所示的基或-BF4Q1所示的基团的单体的总投料量100摩尔%,第2单体的投料比率优选为50摩尔%以上,更优选为80摩尔%以上,进一步优选为100摩尔%。
另外,作为本发明的高分子化合物的优选的一个实施方式的“含有第1构成单元和上述第2构成单元连结而成的构成链的高分子化合物”的制造方法,除上述之外,还可举出将包含具有第1构成单元和第2构成单元直接键合成的构成链的单体、和选自第3单体和第4单体中的至少1种单体的至少2种单体进行聚合的方法。作为具有第1构成单元和第2构成单元直接键合而成的构成链的单体,可举出下述通式(M-5)所示的化合物(以下,根据情况称为“第5单体”)。
【化63】
Figure BDA0000135301930000541
通式(M-5)中,A为下述通式(m-1)所示的基团,B为下述通式(m-2)所示的基团,m和n分别独立地表示0或1,Ye1和Ye2分别独立地表示选自取代基A组和取代基B组中的基团。m和n从发光效率的观点出发,优选为m=0,且n=0或1,从发光效率和单体的合成的容易度的观点出发,优选为m=0,且n=1。
【化64】
通式(m-1)中,R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7分别与上述的R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7同义,Xa1表示与上述B、上述Ye1或上述Ye2的键合部位,Xa2、Xa3、Xa4和Xa5中的任一个表示与上述B、上述Ye1或上述Ye2的键合部位,其余3个分别独立地表示氢原子、或与上述的X2、X3、X4和X5中的烷基、芳基、1价的芳香族杂环基或者-O-RA所示的基团同样的基团。此外,RA与上述的RA同义,RA存在多个时,RA互相之间可以相同也可以相异。
【化65】
通式(m-2)中,R8和R9分别与上述的R8和R9同义,Xb1和Xb2分别独立地表示与上述A、上述Ye1或上述Ye2的键合部位。
作为这样的第5单体,优选以下的式(M-a)~(M-g)所示的化合物,从采用了使用了该单体合成的高分子化合物的发光元件的发光效率的观点出发,更优选以下的式(M-e)、(M-f)或(M-g)所示的化合物。
【化66】
Figure BDA0000135301930000552
【化67】
Figure BDA0000135301930000561
【化68】
Figure BDA0000135301930000562
式中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、Ye1和Ye2与上述同义,R10、R11和R12分别与上述的R2、R3和R4同义。存在多个R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12时,它们互相之间可以相同也可以相异。
本实施方式的高分子化合物的制造方法中优选在催化剂的存在下进行单体的聚合。作为催化剂,通过Suzuki偶联反应进行聚合时,可举出[四(三苯基膦)]合钯、[三(二亚苄基丙酮)]二钯、乙酸钯、双三苯基膦二氯化钯等钯络合物等过渡金属络合物,以及在这些过渡金属络合物上配位有三苯基膦、三叔丁基膦、三环己基膦等配体的络合物,等。
另外,通过Ni(0)催化剂进行聚合时,作为Ni(0)催化剂,可举出[四(三苯基膦)]合镍、[1,3-双(二苯基膦)丙烷]二氯化镍、[双(1,4-环辛二烯)]镍等镍络合物等过渡金属络合物,以及在这些过渡金属络合物上配位了三苯基膦、三叔丁基膦、三环己基膦、二苯基膦丙烷、联吡啶基等配体的络合物,等。
上述的催化剂可使用预先合成物,也可在反应系中制备并直接使用。另外,这些催化剂,可以一种单独使用,也可以二种以上并用。
催化剂的使用量,只要是作为催化剂的有效量即可,例如,相对于聚合反应中的总单体的合计100mol%,以过渡金属的摩尔数换算计,通常为0.0001~300摩尔%,优选0.001~50摩尔%,更优选0.01~20摩尔%。
基于Suzuki偶联反应的聚合中,优选使用碱,作为碱,可举出碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、氟化钾、氟化铯、磷酸三钾等无机碱,四丁基氟化铵、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵、四乙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵等有机碱。
碱的使用量相对于聚合反应中的总单体的合计100摩尔%,通常为50~2000摩尔%,优选100~1000摩尔%。
聚合反应可在无溶剂条件下进行,也可在溶剂的存在下进行,但是通常在有机溶剂的存在下进行。这里作为有机溶剂,可举出甲苯、二甲苯、三甲苯、四氢呋喃、1,4-二噁烷、二甲氧基乙烷、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺等。一般地说,为了抑制副反应,希望使用进行了脱氧处理的溶剂。有机溶剂可以一种单独使用,也可以二种以上并用。
有机溶剂的使用量,优选为聚合反应中的总单体的合计浓度达到0.1~90重量%的量,更优选达到1~50重量%的量,进一步优选达到2~30重量%的量。
聚合反应的反应温度优选为-100~200℃,更优选为-80~150℃,进一步优选0~120℃。另外,反应时间通常为1小时以上,优选2~500小时。
本实施方式的高分子化合物的制造方法中,作为聚合性基团,使用具有-MgY1所示的基团的单体时,聚合反应优选在脱水条件下进行。另一方面,聚合反应为Suzuki偶联反应时,可以将所使用的碱制成水溶液,另外,作为溶剂,除了上述有机溶剂还可以使用水。
聚合反应中,为了避免在本实施方式的高分子化合物的末端残存聚合活性基团,作为链终止剂,可以使用下述式(F)中所示的化合物。由此,可以得到末端为芳基或1价的芳香族杂环基的高分子化合物。
【化69】
Xf-Ar9        (F)
式中,Ar9表示芳基或1价的芳香族杂环基,Xf表示选自取代基A组和取代基B组中的基团。作为Ar9中的芳基、1价的芳香族杂环基,分别可例示与上述的芳基、1价的芳香族杂环基相同的基团。
聚合反应的后处理可以通过公知的方法进行,例如,在甲醇等低级醇中加入聚合反应后的反应溶液,将析出的沉淀过滤,再进行干燥的方法来进行。
本实施方式的高分子化合物的纯度低时,可以通过重结晶、利用索氏提取器的连续萃取、柱色谱等通常的方法进行精制,但是将本实施方式的高分子化合物用于发光元件时,其纯度会影响发光特性等元件的性能,因此优选缩聚后,进行再沉淀精制、基于色谱的分离等纯化处理。
<高分子组合物>
本实施方式的高分子组合物含有高分子化合物、以及选自空穴传输材料、电子传输材料和发光材料中的至少一种材料。
作为空穴传输材料,可举出聚乙烯基咔唑及其衍生物、聚硅烷及其衍生物、在侧链或主链上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、茋衍生物、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(对亚苯基亚乙烯基)及其衍生物、聚(2,5-亚噻吩基亚乙烯基)及其衍生物等。其他还可举出日本特开昭63-70257号公报、日本特开昭63-175860号公报、日本特开平2-135359号公报、日本特开平2-135361号公报、日本特开平2-209988号公报、日本特开平3-37992号公报、日本特开平3-152184号公报中记载的物质。
空穴传输材料的含量相对于高分子组合物中的高分子化合物100重量份,优选为1~500重量份,更优选5~200重量份。
作为电子传输材料,可举出噁二唑衍生物、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、芴酮衍生物、二苯基二氰基乙烯及其衍生物、二苯酚合苯醌衍生物、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。其他还可举出日本特开昭63-70257号公报、日本特开昭63-175860号公报、日本特开平2-135359号公报、日本特开平2-135361号公报、日本特开平2-209988号公报、日本特开平3-37992号公报、日本特开平3-152184号公报中记载的物质。
电子传输材料的含量相对于高分子组合物中的高分子化合物100重量份,优选为1~500重量份,更优选5~200重量份。
作为发光材料,可举出低分子荧光发光材料、磷光发光材料等。作为具体例,可举出萘衍生物、蒽及其衍生物、苝及其衍生物、聚甲炔系色素、呫吨系色素、香豆素系色素、花青系色素等色素类、具有8-羟基喹啉衍生物作为配体的金属络合物、具有8-羟基喹啉衍生物作为配体的金属络合物、其他荧光性金属络合物、芳香族胺、四苯基环戊二烯及其衍生物、四苯基丁二烯及其衍生物、茋系、含硅芳香族系、噁唑系、呋咱系、噻唑系、四芳基甲烷系、噻二唑系、吡唑系、间环芳系、乙炔系等低分子化合物的荧光性材料、铱络合物、铂络合物等金属络合物、三重态发光络合物等。其他可举出日本特开昭57-51781号公报、日本特开昭59-194393号公报等中记载的物质。
发光材料的含量相对于高分子组合物中的高分子化合物100重量份,优选1~500重量份,更优选5~200重量份。
<溶液>
本实施方式的高分子化合物可以在有机溶剂中溶解或分散,制成溶液或分散液(以下,简单称为“溶液”。)。这样的溶液或分散液可以称为墨液、液状组合物等。上述溶液可以含有高分子化合物、以及选自空穴传输材料、电子传输材料和发光材料中的至少一种材料。
这里,作为有机溶剂,可举出氯仿、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、氯苯、间二氯苯等氯系溶剂;四氢呋喃、二噁烷等醚系溶剂;甲苯、二甲苯、三甲基苯、三甲苯等芳香烃系溶剂;环己烷、甲基环己烷、正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷等脂肪族烃系溶剂;丙酮、甲基乙基酮、环己酮等酮系溶剂;乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基苯甲酸酯”、乙基溶纤剂乙酸酯等酯系溶剂;乙二醇、乙二醇单丁基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单甲基醚、二甲氧基乙烷、丙二醇、二乙氧基甲烷、三乙二醇单乙基醚、甘油、1,2-己烷二醇等多元醇及其衍生物;甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、环己醇等醇系溶剂;二甲基亚砜等亚砜系溶剂;N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺等酰胺系溶剂;等。这些有机溶剂可以一种单独使用,也可以二种以上并用。从粘度、成膜性等观点出发,优选这些有机溶剂中包含具有含有苯环的结构,熔点为0℃以下,且沸点为100℃以上的有机溶剂。
利用上述溶液,可以容易地制造含有本实施方式的高分子化合物的有机薄膜。具体而言,在基板上涂布上述溶液,加热,通过减压等馏去有机溶剂,由此可得到含有本实施方式的高分子化合物的有机薄膜。有机溶剂的馏去可以根据使用的有机溶剂变更适当条件,例如,可以通过在50~150℃左右加热,在10-3Pa左右的减压来进行。
涂布中,可以使用旋涂法、流延法、微凹版涂布法、凹版涂布法、棒涂法、辊涂法、绕线棒涂法、浸涂法、狭缝涂布法、毛细管涂布法、喷涂法、丝网印刷法、柔版印刷法、胶版印刷法、喷墨打印法、喷嘴涂布法等涂布法。
上述溶液的优选的粘度根据印刷法不同而不同,优选在25℃条件下为0.5~500mPa·s。另外,如喷墨打印法那样,上述溶液经由喷出装置时,为了防止喷出时的孔堵塞、飞行弯曲,25℃下的粘度优选为0.5~20mPa·s。
<有机薄膜>
本实施方式的有机薄膜含有本实施方式的高分子化合物。另外,有机薄膜可以含有高分子化合物、以及选自空穴传输材料、电子传输材料和发光材料中的至少一种材料。本实施方式的有机薄膜,可以如上所述地由上述溶液容易地制造。
本实施方式的有机薄膜可以优选作为后述的有机发光元件中的发光层来使用。另外,可以优选用于有机半导体元件。本实施方式的有机薄膜,由于含有上述高分子化合物,作为发光元件的发光层使用时,该发光元件的发光效率非常优良。
<有机半导体元件>
本实施方式的有机半导体元件具备上述有机薄膜。作为该有机半导体元件,可例示有机薄膜太阳能电池、有机薄膜晶体管,在其制造中,本发明的高分子化合物优选用于有机薄膜。具体而言,例如,在形成了SiO2等绝缘膜和栅电极的Si基板上,形成上述有机薄膜,用Au等形成源电极和漏电极,由此制成的场效应型有机晶体管。
有机薄膜晶体管具备:源电极和漏电极、成为它们之间的电流经路的包含上述有机薄膜的有机半导体层(活性层)、控制流过电流经路的电流量的栅电极,可例示场效应型、静电感应型等。
场效应型有机薄膜晶体管优选具备:源电极和漏电极、成为它们间的电流经路的有机半导体层(活性层)、控制流过该电流经路的电流量的栅电极、以及在有机半导体层和栅电极之间配置的绝缘层。特别优选,源电极和漏电极以与有机半导体层(活性层)相接地方式设置,并且以夹持着与有机半导体层相接的绝缘层的方式设置栅电极。
静电感应型有机薄膜晶体管优选具备:源电极和漏电极、成为它们间的电流经路的有机半导体层(活性层)、以及控制流过电流经路的电流量的栅电极,并且该栅电极设于有机半导体层中。特别优选在源电极、漏电极和有机半导体层中设置的栅电极与有机半导体层相接地被设置。这里,作为栅电极的结构,只要是形成由源电极向漏电极流动的电流经路,且能够通过对栅电极施加的电压来控制流过电流经路的电流量的结构即可,例如,可举出叉指电极。
图3是表示有机薄膜晶体管(场效应型有机薄膜晶体管)的一实施方式的模式剖面图。图3所示的有机薄膜晶体管100具备:基板1;在基板1上隔开规定的间隔形成的源电极5和漏电极6;以覆盖源电极5和漏电极6的方式在基板1上形成的有机半导体层2;在有机半导体层2上形成的绝缘层3;以及以覆盖源电极5和漏电极6之间的绝缘层3的区域的方式在绝缘层3上形成的栅电极4。
图4是表示有机薄膜晶体管(场效应型有机薄膜晶体管)的其他实施方式的模式剖面图。图4所示的有机薄膜晶体管110具备:基板1;在基板1上形成的栅电极4;以覆盖栅电极4方式在基板1上形成的绝缘层3;以将在下部形成有栅电极4的绝缘层3的区域的一部分覆盖的方式,在绝缘层3上以规定的间隔形成的源电极5和漏电极6;以及以将源电极5和漏电极6的一部分覆盖的方式在绝缘层3上形成的有机半导体层2。
上述的有机薄膜晶体管中,有机半导体层2由含有上述的高分子化合物的有机薄膜构成,其成为源电极5和漏电极6之间的电流通路(沟道)。另外,栅电极4通过施加电压对流过有机半导体层2中的电流通路(沟道)的电流量进行控制。
有机薄膜晶体管中,场效应型有机薄膜晶体管可以通过公知的方法,例如,日本特开平5-110069号公报中记载的方法进行制造。另外,静电感应型有机薄膜晶体管,可以通过公知的方法,例如,日本特开2004-006476号公报中所述的方法来制造。
<有机发光元件>
本实施方式的有机发光元件具备上述有机薄膜。
具体而言,本实施方式的有机发光元件具有阳极、阴极、以及在该阳极和该阴极之间存在的含有上述高分子化合物的层。这里,含有上述高分子化合物的层优选由上述有机薄膜形成的层,该层优选作为发光层发挥功能。以下,对于将含有上述高分子化合物的层作为发光层发挥功能的情况,作为优选一实施方式进行例示。
作为本实施方式的发光元件的构成,可举出以下的(a)~(d)的结构。此外,“/”表示其前后的层邻接地层叠(例如,“阳极/发光层”是表示阳极和发光层邻接地层叠。)。
(a)阳极/发光层/阴极
(b)阳极/空穴传输层/发光层/阴极
(c)阳极/发光层/电子传输层/阴极
(d)阳极/空穴传输层/发光层/电子传输层/阴极
此外,所谓发光层是具有发光的功能的层,所谓空穴传输层是指具有传输空穴的功能的层,所谓电子传输层是指具有传输电子的功能的层。有时将空穴传输层和电子传输层总称作电荷传输层。另外,有时将与发光层邻接的空穴传输层称为中间层。
各层的层叠·成膜可以分别使用含有各层的构成成分的溶液来进行。由溶液进行层叠·成膜中,可以使用旋涂法、流延法、微凹版涂布法、凹版涂布法、棒涂法、辊涂法、绕线棒涂法、浸涂法、狭缝涂布法、毛细管涂布法、喷涂法、丝网印刷法、柔版印刷法、胶版印刷法、喷墨打印法、喷嘴涂布法等涂布法。
发光层的膜厚以驱动电压和发光效率达到适度的值的方式进行选择,通常为1nm~1μm,优选2nm~500nm,进一步优选5nm~200nm。
空穴传输层优选含有上述的空穴传输材料。空穴传输层的成膜可以采用任意方法,但是空穴传输材料为高分子化合物时,优选由含有空穴传输材料的溶液进行成膜,空穴传输材料为低分子化合物时,优选由含有高分子粘结剂和空穴传输材料的混合溶液进行成膜。作为成膜方法,可以使用与上述的涂布法同样的方法。
上述高分子粘结剂优选不极度阻碍电荷传输,且对可见光的吸收不强的粘结剂。作为高分子粘结剂,可举出聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚氯化乙烯基、聚硅氧烷等。
空穴传输层的膜厚以驱动电压和发光效率达到适度的值的方式进行选择,但是必须是不产生针孔的厚度,过厚时元件的驱动电压升高,因而不优选。因此,空穴传输层的膜厚通常为1nm~1μm,优选2nm~500nm,进一步优选5nm~200nm。
电子传输层优选含有上述的电子传输材料。电子传输层的成膜可采用任意方法实施,电子传输材料为高分子化合物时,优选由含有电子传输材料的溶液进行成膜的方法,将电子传输材料熔融进行成膜的方法等。另外,电子传输材料为低分子化合物时,优选使用电子传输材料的粉末通过真空蒸镀法进行成膜的方法,由含有电子传输材料的溶液进行成膜的方法,将电子传输材料熔融进行成膜的方法等。作为由含有电子传输材料的溶液进行成膜的方法,可例示与上述的涂布法同样的方法。另外,溶液中可以含有高分子粘结剂。
上述高分子粘结剂优选不极度损害电荷传输且对可见光吸收不强的粘结剂。作为高分子粘结剂,可举出聚(N-乙烯基咔唑)、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚(对亚苯基亚乙烯基)及其衍生物、聚(2,5-亚噻吩基亚乙烯基)及其衍生物、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚硅氧烷等。
电子传输层的膜厚以驱动电压和发光效率达到适度的值的方式进行选择,但是必须是不产生针孔的厚度,过厚时元件的驱动电压升高,因而不优选。因此,电子传输层的膜厚通常为1nm~1μm,优选2nm~500nm,进一步优选5nm~200nm。
在与电极邻接地设置的电荷传输层中,具有改善从电极的电荷注入效率的功能,具有降低元件的驱动电压的效果的层,有时特别地称为电荷注入层(空穴注入层、电子注入层)。为了提高与电极的密合性、改善从电极的电荷注入,可以与电极邻接地设置上述的电荷注入层或绝缘层,为了提高界面的密合性或防止混合等,可以在电荷传输层、发光层的界面中插入薄的缓冲层。此外,对于层叠的层的顺序、数、和各层的厚度而言,可以考虑发光效率、元件寿命来进行适当选择。
作为设有电荷注入层的发光元件,可举出具有以下的(e)~(p)的结构的元件。
(e)阳极/电荷注入层/发光层/阴极
(f)阳极/发光层/电荷注入层/阴极
(g)阳极/电荷注入层/发光层/电荷注入层/阴极
(h)阳极/电荷注入层/空穴传输层/发光层/阴极
(i)阳极/空穴传输层/发光层/电荷注入层/阴极
(j)阳极/电荷注入层/空穴传输层/发光层/电荷注入层/阴极
(k)阳极/电荷注入层/发光层/电荷传输层/阴极
(l)阳极/发光层/电子传输层/电荷注入层/阴极
(m)阳极/电荷注入层/发光层/电子传输层/电荷注入层/阴极
(n)阳极/电荷注入层/空穴传输层/发光层/电荷传输层/阴极
(o)阳极/空穴传输层/发光层/电子传输层/电荷注入层/阴极
(p)阳极/电荷注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/电荷注入层/阴极
作为电荷注入层,可举出(I)含有导电性高分子的层;(II)设置在阳极和空穴传输层之间且含有具有处于阳极中的阳极材料和空穴传输层中的空穴传输材料所具有的离子化电势的中间值的材料的层;(III)设置在阴极和电子传输层之间的且含有具有处于阴极中的阴极材料和电子传输层中的电子传输材料所具有的电子亲和力的中间值的材料的层,等。
电荷注入层为(I)含有导电性高分子的层时,该导电性高分子的电导率优选为10-5S/cm~103S/cm,为了降低发光像素间的漏电流,更优选10-5S/cm~102S/cm,特别优选10-5S/cm~101S/cm。为了满足该范围,可以在导电性高分子中掺杂适量的离子。
掺杂的离子的种类,在为空穴注入层时,为阴离子,在为电子注入层时为阳离子。作为阴离子,可举出聚苯乙烯磺酸离子、烷基苯磺酸离子、樟脑磺酸离子等,作为阳离子,可举出锂离子、钠离子、钾离子、四丁基铵离子等。
电荷注入层的膜厚优选为1~100nm,更优选为2~50nm。
作为导电性高分子,可以根据其与电极、邻接的层的材料的关系进行适当选择,可举出聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚亚苯基亚乙烯基及其衍生物、聚亚噻吩基亚乙烯基及其衍生物、聚喹啉及其衍生物、聚喹喔啉及其衍生物、主链或侧链上含有芳香族胺结构的聚合物等导电性高分子。另外,作为电荷注入层,也可举出含有金属酞菁(铜酞菁等)、碳等的层。
绝缘层是具有使电荷注入变得容易的功能的层。该绝缘层的膜厚,通常为0.1~20nm,优选0.5~10nm,更优选1~5nm。作为在绝缘层中使用的材料,可举出金属氟化物、金属氧化物、有机绝缘材料等。
作为设置有绝缘层的发光元件,可举出具有以下的(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/空穴传输层/发光层/阴极
(u)阳极/空穴传输层/发光层/绝缘层/阴极
(v)阳极/绝缘层/空穴传输层/发光层/绝缘层/阴极
(w)阳极/绝缘层/发光层/电子传输层/阴极
(x)阳极/发光层/电子传输层/绝缘层/阴极
(y)阳极/绝缘层/发光层/电子传输层/绝缘层/阴极
(z)阳极/绝缘层/空穴传输层/发光层/电子传输层/阴极
(aa)阳极/空穴传输层/发光层/电子传输层/绝缘层/阴极
(ab)阳极/绝缘层/空穴传输层/发光层/电子传输层/绝缘层/阴极
本实施方式的发光元件优选与阳极或阴极邻接地具备基板。作为基板,优选形成电极和各层时形状、性状不发生变化的基板,例如,可举出玻璃、塑料、高分子膜、硅等基板。为不透明的基板时,与该基板所相接的电极的相反一侧的电极,优选为透明或半透明。
本实施方式的发光元件中,通常包含阳极和阴极的电极的至少一个为透明或半透明,优选阳极为透明或半透明。
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。具体而言,使用了氧化铟、氧化锌、氧化锡、由铟·锡·氧化物(ITO)构成的复合氧化物、由铟·锌·氧化物构成的复合氧化物等导电性无机化合物而制作的膜(NESA等)、或者使用金、铂、银、铜等。另外,作为阳极,可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。另外,为了使对阳极的电荷注入变得容易,可以设置由酞菁衍生物、导电性高分子、碳等形成的层,或者由金属氧化物、金属氟化物、有机绝缘材料等形成的层。
作为阳极的制作方法,可举出真空蒸镀法、溅射法、离子镀法、镀敷法等。
阳极的膜厚可以考虑光的透射性和电导率进行适当选择,但是通常为10nm~10μm,优选20nm~1μm,进一步优选50nm~500nm。
作为阴极的材料,优选功函数的小的材料,可以使用锂、钠、钾、铷、铯、铍、镁、钙、锶、钡、铝、钪、钒、锌、钇、铟、铈、钐、铕、铽、镱等金属,含有2种以上这些金属的合金,含有上述该金属中的1种以上与金、银、铂、铜、锰、钛、钴、镍、钨、锡中的1种以上的合金,石墨或石墨层间化合物等。
作为阴极的制作方法,可使用真空蒸镀法、溅射法,或者将金属薄膜热压合的挤压覆膜法等。
阴极的膜厚可以考虑电导率、耐久性进行适当选择,通常为10nm~10μm,优选20nm~1μm,进一步优选50nm~500nm。
另外,阴极和发光层或阴极和电子传输层之间,可以设置由导电性高分子形成的层,或者由金属氧化物、或金属氟化物、有机绝缘材料等形成的层,阴极制作后,可以安装保护发光元件的保护层。为了使发光元件长期稳定地使用,为了从外部保护元件,优选安装保护层和/或保护罩。
作为保护层,可以使用树脂、金属氧化物、金属氟化物、金属硼化物等。另外,作为保护罩,可使用玻璃板、表面实施了低透水率处理的塑料板等,优选采用通过热固化树脂、光固化树脂将该保护罩与元件基板贴合进行密闭的方法。使用间隔件维持空间时,可以容易地防止元件受损伤。在该空间中封入氮、氩等惰性气体时,可以防止阴极的氧化,进而通过在该空间内设置氧化钡等干燥剂,可以容易地抑制制造工序中吸附的水分对元件的伤害。
图5是本实施方式的发光元件(具有上述(p)的构成的发光元件)的模式剖面图。图5所示的发光元件200具备基板20、在该基板20上形成的阳极22、电荷注入层23、空穴传输层24、由含有上述高分子化合物的有机薄膜构成的发光层25、电子传输层26、电荷注入层27和阴极28。阳极22与基板20相接地设置在基板20上,在与阳极22的基板20相反的一侧,按顺序层叠有电荷注入层23、空穴传输层24、发光层25、电子传输层26、电荷注入层27和阴极28。
图6是本实施方式的发光元件(具有上述(e)的构成的发光元件)的模式剖面图。图6所示的发光元件210具备,基板20、在该基板20上形成的阳极22、电荷注入层23、由含有上述高分子化合物的有机薄膜构成的发光层25和阴极28。阳极22与基板20相接地在基板20上设置,在与阳极22的基板20相反的一侧,按顺序层叠电荷注入层23、发光层25和阴极28。
图7是本实施方式的发光元件(具有上述(h)的构成的发光元件)的模式剖面图。图7所示的发光元件220具备,基板20、在该基板20上形成的阳极22、电荷注入层23、空穴传输层24、由含有上述高分子化合物的有机薄膜构成的发光层25和阴极28。阳极22与基板相接地在基板20上设置,在与阳极22的基板20相反的一侧,按顺序层叠电荷注入层23、空穴传输层24、发光层25和阴极28。
本实施方式的高分子化合物,或含有本实施方式的高分子组合物的发光元件在曲面状光源、平面状光源等面状光源(例如、照明等);线段显示装置(例如、线段型的显示元件等)、点阵显示装置(例如、点阵的平面显示器等)、液晶显示装置(例如、液晶显示装置、液晶显示器的背光等)等显示装置等中有用。另外,本实施方式的高分子化合物除了优选用作上述的制作材料以外,也可以用作激光用色素、有机太阳能电池用材料、有机晶体管用的有机半导体、导电性薄膜、有机半导体薄膜等传导性薄膜用材料、发出荧光的发光性薄膜材料、高分子电场效果晶体管的材料等。
为了使用本实施方式的发光元件得到面状的发光,可以将面状的阳极和阴极重合地配置。另外,为了得到图案状的发光,有在上述面状的发光元件的表面设置设有图案状的窗的掩模的方法,将阳极或者阴极中的任一个或两者形成为图案状的方法。通过上述任意方法形成图案,且将多个电极以能独立开/关的方式进行配置,可以得到能显示数字、文字、简单的符号等的线段型的显示元件。进而,为了制成点阵元件,可以将阳极和阴极一同以条纹状形成并正交地进行配置。通过分开涂布多种的发光色不同的高分子化合物的方法、使用滤色器或荧光变换滤波器的方法,部分彩色显示、多色显示成为可能。点阵元件可以是无源驱动,也可以是与TFT等组合而成的有源驱动。这些显示元件可作为计算机、电视机、移动终端、移动电话、车载导航、摄像机的取景器等显示装置使用。
图8是本实施方式的面状光源的模式剖面图。图8所示的面状光源300,包括基板30、阳极31、电荷注入层32、由含有上述高分子化合物的有机薄膜形成的发光层33、阴极34、以及保护层35。阳极31与基板30相接地在基板30上设置,在与阳极31的基板30相反的一侧,按顺序层叠有电荷注入层32、发光层33和阴极34。另外,保护层35,以将在基板30上形成的阳极31、电荷注入层32、发光层33和阴极34全部覆盖且在端部与基板30相接的方式形成。
另外,图8所示的面状光源300,还具备多个发光层33以外的发光层,各发光层中分别使用红色发光材料、蓝色发光材料和绿色发光材料,通过控制各发光层的驱动,可以制成彩色显示装置。
【实施例】
以下,通过实施例对本发明详细地进行说明,但是本发明不受实施例限定。
高分子化合物的聚苯乙烯换算的数均分子量和重均分子量使用体积排阻色谱(SEC)(岛津制作所制:LC-10Avp)利用以下的测定条件求出。
[测定条件]
将测定的高分子化合物溶解于四氢呋喃,使其达到约0.05重量%的浓度,在SEC中进样10μL。作为SEC的流动相,使用四氢呋喃,以2.0mL/min的流速进行洗脱。色谱柱作为,使用了PLgelMIXED-B(Polymer Labaoratories制)。检测器使用了UV-VIS检测器(岛津制作所制:SPD-10Avp)。
<合成例1>
3,9-二溴苝和3,10-二溴苝的混合物的合成。
【化70】
Figure BDA0000135301930000701
在氮气气氛下,在1000ml烧瓶中混合苝(Aldrich公司制,升华精制级别,>99.5%品)(25.23g,100mmol)、硝基苯(800ml),在125℃加热,使苝全部在硝基苯中溶解后,在遮光下,用1小时滴加将溴(32.9g,206mmol)用硝基苯(85ml)稀释而得的溶液。滴加结束后,在同温度下,进行5小时搅拌,然后,冷却至室温。
接着,将内容物(析出固体和溶液)移液至另外准备的2000ml烧瓶,一边搅拌一边加入甲醇(500ml),减压过滤,用甲醇(1000ml)进行清洗,通过减压干燥,得到黄色结晶(37.9g)。加入二甲苯(1350ml),加热回流下进行5小时搅拌。冷却至室温,减压过滤,用甲醇(100ml、4次)进行清洗,进行减压干燥,由此得到黄色结晶(30.2g)。接下来,加入二甲苯(1000ml),在加热回流下进行5小时搅拌。冷却至室温,减压过滤,用甲醇(100ml、4次)进行清洗,进行减压干燥,由此得到黄色结晶(24.6g)。以HPLC面积百分率值,纯度为99.82%。通过基于1H-NMR的解析,确认以大约50/50的比率含有3,9-二溴苝和3,10-二溴苝。图1表示合成例1中得到的黄色结晶的1H-NMR谱图(300MHz,THF-d8)。
<合成例2>
下述化合物MB的合成。
【化71】
Figure BDA0000135301930000702
氩气气氛下,在50ml烧瓶中,混合上述化合物MA(0.645g,1.00mmol)、4,4,5,5-四甲基-2-(3-苝基)-1,3,2-二氧杂环戊硼烷(0.774g,2.05mmol,根据Journal of Organic Chemistry(2007),72(26),10243-10246的记载来合成)、甲苯(20ml),然后,加入双(三苯基膦)二氯化钯(II)(7mg,0.01mmol)、四乙基氢氧化铵水溶液(20重量%,3.7g,5mmol),加热,在回流下进行3小时搅拌。冷却至室温,然后,用甲苯(30ml)稀释,用离子交换水进行2次清洗,在得到的有机层中添加活性白土(1.5g),搅拌后进行过滤。浓缩滤液,加入己烷50ml,在80℃进行1小时搅拌,然后,冷却至室温,滤取固体,进行减压干燥,由此得到0.94g的固体。将其加热溶解于甲苯(12g),加入己烷(50ml),在80℃进行1小时搅拌,然后,冷却至室温,滤取固体,进行减压干燥,由此得到0.87g的固体。将其加热溶解于甲苯(30g)中,加入己烷(150ml),在80℃进行1小时搅拌,然后,冷却至室温,滤取固体,进行减压干燥,由此得到0.80g的固体。收率81%。通过1H-NMR解析,确认该固体为上述化合物MB。得到的1H-NMR的谱图数据如下所述。
1H-NMR(300MHz,THF-d8)δ8.30(m,8H),8.06(d,2H),7.80(d,2H),7.70(m,6H),7.61(d,2H),7.48(m,6H),7.38(t,2H),7.29(d,4H),7.09(d,4H),2.57(t,4H),1.60(m,4H),1.30(m,12H),0.87(t,6H)。
<实施例1>
下述化合物MC(3种成分的混合物)的合成。
【化72】
Figure BDA0000135301930000721
氩气气氛下,50ml烧瓶中,混合上述化合物MB(0.691g,0.70mmol)、氯仿(35ml),使固体完全溶解,然后,以固体形式加入N-溴琥珀酰亚胺(0.249g,1.40mmol),室温下进行8小时搅拌,然后,将反应溶液缓慢滴加在甲醇(200ml)中,滤取析出的固体,进行减压干燥,由此得到橙色固体(0.82g)。将得到的固体溶于甲苯(24g)形成溶液,将该溶液缓慢滴加在己烷(150ml)中,使固体析出,进一步在40℃进行1小时搅拌,然后,冷却至室温,滤取固体,进行减压干燥,由此得到橙色固体。接着,将得到的固体在甲苯(2g)中加热至80℃,使其溶解,在80℃缓慢滴加在苯胺(10g)中,并慢慢冷却,由此进行晶析,滤取结晶,用甲醇进行清洗,进行减压干燥,由此得到橙色固体(0.43g)。另外,在滤液中加入己烷,通过滤取析出的固体,得到固体(0.20g)。合并得到的固体,在苯胺(2.5g)中加热溶解,通过冷却晶析,得到橙色固体(0.54g)。将得到的固体用中压色谱柱色谱(120g-SiO2,甲苯)进行精制,得到0.14g的橙色固体。收率17%。通过1H-NMR解析,确认该固体为上述化合物MC(3成分混合物)。图2示出实施例1中得到的固体的1H-NMR(300MHz,THF-d8)。另外,得到的1H-NMR的谱图数据如下。
1H-NMR(300MHz,THF-d8)δ8.34(m,6H),8.15(d,2H),8.07(d,4H),7.81(t,4H),7.70(s,2H),7.61(m,4H),7.49(m,2H),7.38(m,2H),7.29(d,4H),7.09(d,4H),2.57(t,4H),1.59(m,4H),1.30(m,12H),0.87(t,6H)。
<合成例3>
以50∶50的摩尔比含有下述式(A-1)所示的构成单元和下述式(A-2)所示的构成单元的交替共聚物(高分子化合物A)的合成。
【化73】
Figure BDA0000135301930000731
【化74】
Figure BDA0000135301930000732
在氮气氛下,混合2,7-双(1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)-9,9-二辛基芴5.20g、N,N-双(4-溴苯基)-N-(4-仲丁基苯基)-胺4.50g、乙酸钯2.2mg、三(2-甲基苯基)膦15.1mg、三辛基甲基氯化铵0.91g(商品名:Aliquat(注册商标)336,Aldrich制)和甲苯70ml,在105℃进行加热。在得到的溶液中,滴加2M碳酸钠水溶液19ml,使其回流4小时。随后,在其中加入苯基硼酸121mg,继续进行3小时回流。接着,加入二乙基二硫氨基甲酸钠水溶液,在80℃进行4小时搅拌。冷却后,用水60ml清洗3次,用3重量%乙酸水溶液60ml清洗3次,用水60ml清洗3次,使其按顺序通过氧化铝色谱柱、硅胶色谱柱,从而进行精制。将得到的甲苯溶液在甲醇3L中滴加,进行3小时搅拌后,取出得到的固体,使其干燥。该固体(高分子化合物A)的收量为5.25g。另外,高分子化合物A的聚苯乙烯换算的数均分子量为8.1×104,聚苯乙烯换算的重均分子量为3.4×105
<实施例2>
以50∶10∶20∶20的摩尔比具有下述式(A-1)所示的构成单元、下述式(A-2)所示的构成单元、下述式(A-3)所示的构成单元(2种构成单元的存在比(摩尔比)约为50∶50)和下述式(A-4)所示的构成单元的聚合物(高分子化合物C)的合成。
【化75】
Figure BDA0000135301930000741
【化76】
Figure BDA0000135301930000742
【化77】
【化78】
Figure BDA0000135301930000751
在200mL分体烧瓶中,加入2,7-双(1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)-9,9-二辛基芴1.994g(3.75mmol)、9,9-双(4-(2-乙氧基)乙氧基苯基)-2,7-二溴芴0.985g(1.50mmol)、N,N-双(4-溴苯基)-N-(4-仲丁基苯基)-胺0.347g(0.75mmol)、在合成1中合成的异构体混合物的二溴苝0.617g(1.50mmol)、甲基三辛基氯化铵(商品名:Aliquat(注册商标)336,Aldrich公司制)0.55g和甲苯64mL。在氮气氛下,在100℃进行加热,加入双三苯基膦二氯化钯2.6mg。在该溶液中,滴加17.5重量%碳酸钠水溶液10.36g后,进行3小时搅拌。接下来,加入苯基硼酸0.046g、双三苯基膦二氯化钯1.3mg、17.5重量%碳酸钠水溶液10.33g,在100℃进行16小时搅拌。
除去水层后,加入N,N-二乙基二硫代氨基甲酸钠三水合物2.09g、离子交换水43mL,在85℃进行2小时搅拌。将有机层和水层分离后,按照离子交换水(3次)、3重量%乙酸水溶液(3次)、离子交换水(3次)的顺序对有机层进行清洗。
将有机层滴加在甲醇600mL中,使聚合物沉淀,过滤沉淀物后进行干燥,得到固体。将该固体在甲苯120mL中溶解,使该溶液流过预先用甲苯冲洗过的硅胶/氧化铝色谱柱,将该溶出液滴加于甲醇700mL中,使聚合物沉淀,过滤沉淀物后进行干燥。该沉淀物(高分子化合物C)的收量为2.16g。另外,高分子化合物C的聚苯乙烯换算的数均分子量和重均分子量分别为Mn=1.0×105,Mw=2.2×105,高分子化合物C的玻璃化转变温度Tg为147℃。
<实施例3>
以50∶5∶20∶25的摩尔比含有上述式(A-1)所示的构成单元、上述式(A-2)所示的构成单元、上述式(A-3)所示的构成单元(2种构成单元的存在比(摩尔比)大致为50∶50)和上述式(A-4)所示的构成单元的聚合物(高分子化合物D)的合成。
在200mL分体烧瓶中加入2,7-双(1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)-9,9-二辛基芴1.944g(3.66mmol)、9,9-双(4-(2-乙氧基)乙氧基苯基)-2,7-二溴芴1.200g(1.83mmol)、N,N-双(4-溴苯基)-N-(4-仲丁基苯基)-胺0.169g(0.37mmol)、合成例1中合成的异构体混合物的二溴苝0.602g(1.46mmol)、甲基三辛基氯化铵(商品名:Aliquat(注册商标)336,Aldrich公司制)0.54g和甲苯64mL。在氮气氛下,在100℃进行加热,加入双三苯基膦二氯化钯2.6mg。在该溶液中,滴加17.5重量%碳酸钠水溶液10.16g之后,进行3小时搅拌。接着,加入苯基硼酸0.045g、双三苯基膦二氯化钯1.3mg、17.5重量%碳酸钠水溶液10.01g,在100℃进行17小时搅拌。
除去水层后,加入N,N-二乙基二硫氨基甲酸钠三水合物2.04g、离子交换水41mL,在85℃进行4小时搅拌。将有机层和水层分离后,按顺序用离子交换水(3次)、3重量%乙酸水溶液(3次)、离子交换水(3次)对有机层进行清洗。
将有机层滴加于甲醇600mL中使聚合物沉淀,过滤沉淀物后进行干燥,得到固体。将该固体溶解于甲苯110mL中,使该溶液流过预先用甲苯冲洗过的硅胶/氧化铝色谱柱,将溶出液在甲醇600mL中滴加使聚合物沉淀,过滤沉淀物后进行干燥。该沉淀物(高分子化合物D)的收量为1.99g。另外,高分子化合物D的聚苯乙烯换算的数均分子量和重均分子量分别为Mn=1.5×105,Mw=3.5×105,高分子化合物D的玻璃化转变温度Tg为146℃。
<实施例4>
以50∶5∶1∶44的摩尔比具有上述式(A-1)所示的构成单元、上述式(A-2)所示的构成单元、上述式(A-3)所示的构成单元(2种构成单元的存在比(摩尔比)大致为50∶50)和上述式(A-4)所示的构成单元的聚合物(高分子化合物E)的合成。
在200mL分体烧瓶中,加入2,7-双(1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)-9,9-二辛基芴1.983g(3.73mmol)、9,9-双(4-(2-乙氧基)乙氧基苯基)-2,7-二溴芴2.155g(3.29mmol)、N,N-双(4-溴苯基)-N-(4-仲丁基苯基)-胺0.172g(0.37mmol)、合成例1中合成的二溴苝0.031g(0.07mmol)、甲基三辛基氯化铵(商品名:Aliquat(注册商标)336,Aldrich公司制)0.55g和甲苯75mL。在氮气氛下,在100℃进行加热,加入双三苯基膦二氯化钯2.6mg。在该溶液中,滴加17.5重量%碳酸钠水溶液10.30g之后,进行3小时搅拌。接着,加入苯基硼酸0.046g、双三苯基膦二氯化钯1.3mg、17.5重量%碳酸钠水溶液10.21g,在100℃进行16.5小时搅拌。
除去水层后,加入N,N-二乙基二硫氨基甲酸钠三水合物2.07g、离子交换水42mL,在85℃进行3小时搅拌。将有机层和水层分离后,按顺序用离子交换水(2次)、3重量%乙酸水溶液(2次)、离子交换水(2次)对有机层进行清洗。
将有机层滴加于甲醇700mL中使聚合物沉淀,过滤沉淀物后进行干燥,得到固体。将该固体在甲苯120mL中溶解,使溶液流过预先用甲苯冲洗过的硅胶/氧化铝色谱柱,将流出的溶出液滴加于甲醇700mL中使聚合物沉淀,过滤沉淀物后进行干燥。该沉淀物(高分子化合物E)的收量为2.16g。另外,高分子化合物E的聚苯乙烯换算的数均分子量和重均分子量分别为Mn=1.2×105,Mw=2.7×105,高分子化合物E的玻璃化转变温度Tg为123℃。
<实施例5>
[基于高分子化合物C的发光元件(元件结构(h))的制作]
在通过溅射法以45nm的厚度附着了ITO膜的玻璃基板上,使用聚(乙烯二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸的溶液(HC Starc公司,CLEVIOSP)通过旋涂以约65nm进行成膜,在加热板上,以200℃,进行10分钟干燥。接下来,将高分子化合物A溶解在二甲苯(关东化学公司制,电子工业用(EL级别))达到0.7重量%的浓度。使用得到的二甲苯溶液,通过旋涂法在上述膜之上将高分子化合物A成膜为厚度20nm,然后,在氧浓度和水分浓度为10ppm以下(重量基准)的氮气氛中,在180℃,进行60分钟干燥。接着,制备高分子化合物C的1.5重量%二甲苯溶液。在高分子化合物A膜上将该二甲苯溶液通过旋涂法成膜为约80nm的厚度,然后,在氧浓度和水分浓度为10ppm以下(重量基准)的氮气氛中,在130℃,进行10分钟干燥,制成发光层。减压至1.0×10-4Pa以下后,作为阴极,在发光层上,蒸镀约5nm钡,接着,在钡层之上蒸镀约720nm的铝。蒸镀后,使用玻璃基板进行密封,由此制造了有机发光元件。对于得到的有机发光元件,使用了东京System开发公司制OLED TEST SYSYTEM,从0V~12V施加电压,使元件发光,测定亮度、发光效率、色度,施加电压6V的情况下,显示显示亮度5000cd/m2,发光效率3.16cd/A。另外,亮度1000cd/m2情况下的CIE色度座标为(0.373,0.593),显示黄绿色发光。
<实施例6>
[基于高分子化合物D的发光元件(元件结构(h))的制作]
代替高分子化合物C的1.5重量%二甲苯溶液,使用高分子化合物D的1.4重量%二甲苯溶液,除此以外,与实施例5同样地制造了有机发光元件。对于得到的有机发光元件,与实施例5同样地测定亮度、发光效率、色度,施加电压6V的情况下,显示亮度5900cd/m2,发光效率4.25cd/A。另外,亮度1000cd/m2情况下的CIE色度座标为(0.358,0.603),显示黄绿色发光。
<实施例7>
[基于高分子化合物E的发光元件(元件结构(h))的制作]
代替高分子化合物C的1.5重量%二甲苯溶液,使用高分子化合物E的1.5重量%二甲苯溶液,除此以外,与实施例5同样地制造了有机发光元件。对于得到的有机发光元件,与实施例5同样地测定亮度、发光效率、色度,施加电压6V的情况下,显示亮度940cd/m2,发光效率8.23cd/A。另外,亮度1000cd/m2情况下的CIE色度座标为(0.247,0.619),显示绿色发光。
<比较例1>
以80∶20的摩尔比具有上述式(A-1)所示的构成单元、上述式(A-3)所示的构成单元(2种构成单元的存在比(摩尔比)大致为50∶50)的聚合物(高分子化合物B)的合成。
在200mL分体烧瓶中,加入2,7-双(1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)-9,9-二辛基芴2.354g(4.43mmol)、9,9-二辛基-2,7-二溴芴1.505g(2.66mmol)、合成1中合成的异构体混合物的二溴苝0.729g(1.77mmol)、甲基三辛基氯化铵(商品名:Aliquat(注册商标)336,Aldrich公司制)0.65g和甲苯72mL。在氮气氛下,加热至100℃,加入双三苯基膦二氯化钯3.1mg。在该溶液中,滴加17.5重量%碳酸钠水溶液12.14g,然后,进行2小时搅拌。接着,加入苯基硼酸0.055g、双三苯基膦二氯化钯1.7mg、17.5重量%碳酸钠水溶液12.15g,在100℃进行17.5小时搅拌。
除去水层后,加入N,N-二乙基二硫氨基甲酸钠三水合物2.46g,离子交换水51mL,在85℃进行2小时搅拌。将有机层和水层分离后,按照离子交换水(3次)、3重量%乙酸水溶液(3次)、离子交换水(3次)的顺序对有机层进行清洗。
将有机层滴加于甲醇600mL中使聚合物沉淀,过滤沉淀物后进行干燥,得到固体。将该固体在甲苯300mL中溶解,使溶液流过预先用甲苯冲洗过的硅胶/氧化铝色谱柱,将流出的溶出液滴加于甲醇1500mL中使聚合物沉淀,过滤沉淀物后进行干燥。该沉淀物(高分子化合物B)的收量为2.73g。另外,高分子化合物B的聚苯乙烯换算的数均分子量和重均分子量分别为Mn=2.1×105,Mw=5.8×105。高分子化合物B的玻璃化转变温度Tg为95℃。
<比较例2>
以99∶1的摩尔比具有上述式(A-1)所示的构成单元、上述式(A-3)所示的构成单元(2种构成单元的存在比(摩尔比)大致为50∶50)的聚合物(高分子化合物F)的合成。
在200mL分体烧瓶中加入2,7-双(1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)-9,9-二辛基芴1.780g(3.357mmol)、9,9-二辛基-2,7-二溴芴1.804g(3.290mmol)、合成例1中合成的异构体混合物的二溴苝0.028g(0.067mmol)、甲基三辛基氯化铵(商品名:Aliquat(注册商标)336,Aldrich公司制)0.50g和甲苯60mL。在氮气氛下,加入双三苯基膦二氯化钯2.4mg并加热。在该溶液一边滴加17.5重量%碳酸钠水溶液9.2mL一边加热至100℃后,进行5小时搅拌。接着,加入苯基硼酸41.4mg、双三苯基膦二氯化钯2.5mg和17.5重量%碳酸钠水溶液9.2mL,在100℃进行16.5小时搅拌。
除去水层后,加入N,N-二乙基二硫氨基甲酸钠三水合物1.87g、离子交换水37mL,在85℃进行2小时搅拌。将有机层和水层分离后,按照离子交换水(2次)、3重量%乙酸水溶液(2次)、离子交换水(2次)的顺序对有机层进行清洗。
将有机层滴加于甲醇中使聚合物沉淀,过滤沉淀物后进行干燥,得到固体。将该固体在甲苯中溶解,使溶液流过预先用甲苯冲洗过的硅胶/氧化铝色谱柱,将流出的溶出液滴加于甲醇中使聚合物沉淀,过滤沉淀物后进行干燥。该沉淀物(高分子化合物F)的收量为2.155g。另外,高分子化合物F的聚苯乙烯换算的数均分子量和重均分子量分别为Mn=4.7×104,Mw=1.2×105
<比较例3>
[基于高分子化合物B的发光元件(元件结构(h))的制作]
代替高分子化合物C的1.5重量%二甲苯溶液,使用高分子化合物B的1.1重量%二甲苯溶液,除此以外,与实施例5同样地制造了有机发光元件。对于得到的有机发光元件,与实施例5同样地测定亮度、发光效率、色度,施加电压6V的情况下,显示亮度355cd/m2,发光效率2.5cd/A。另外,亮度1000cd/m2情况下的CIE色度座标为(0.384,0.585),显示黄绿色发光。
<比较例4>
[基于高分子化合物F的发光元件(元件结构(h))的制作]
代替高分子化合物C的1.5重量%二甲苯溶液,使用高分子化合物F的1.6重量%二甲苯溶液,除此以外,与实施例5同样地制造了有机发光元件。对于得到的有机发光元件,与实施例5同样地测定亮度、发光效率、色度,施加电压6V的情况下,显示亮度443cd/m2,发光效率2.9cd/A。另外,亮度1000cd/m2情况下的CIE色度座标为(0.294,0.618),显示绿色发光。
<实施例8>
[基于高分子化合物C的发光元件(元件结构(e))的制作]
在通过溅射法附着了45nm的厚度的ITO膜的玻璃基板上,使用聚(乙烯二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸的溶液(HC Starc公司,CLEVIOSP)通过旋涂以约65nm进行成膜,在加热板上,以200℃,进行10分钟干燥。接下来,将高分子化合物C在二甲苯(关东化学公司制,电子工业用(EL级别))中以1.5重量%的浓度使其溶解。将得到的二甲苯溶液以达到约80nm的厚度的方式在上述的膜上通过旋涂法成膜,然后,在氧浓度和水分浓度为10ppm以下(重量基准)的氮气氛中,在130℃,使其干燥10分钟,制成发光层。减压至1.0×10-4Pa以下后,作为阴极,在发光层上蒸镀约5nm钡,接着在钡层上蒸镀约720nm的铝。蒸镀后,使用玻璃基板进行密封,由此制造了有机发光元件。对于得到的有机发光元件,使用东京System开发公司制OLED TEST SYSYTEM,从0V至12V施加电压,使元件发光,测定亮度、发光效率、色度,施加电压6V的情况下,显示亮度6804cd/m2,发光效率3.5cd/A。另外,亮度1000cd/m2情况下的CIE色度座标为(0.348,0.612),显示黄绿色发光。
<实施例9>
[基于高分子化合物D的发光元件(元件结构(e))的制作]
代替高分子化合物C的1.5重量%二甲苯溶液,使用高分子化合物D的1.4重量%二甲苯溶液,除此以外,与实施例8同样地制造了有机发光元件。对于得到的有机发光元件,与实施例8同样地测定亮度、发光效率、色度,施加电压6V的情况下,显示亮度9343cd/m2,发光效率5.5cd/A。另外,亮度1000cd/m2情况下的CIE色度座标为(0.352,0.609),显示黄绿色发光。
<实施例10>
[基于高分子化合物E的发光元件(元件结构(e))的制作]
代替高分子化合物C的1.5重量%二甲苯溶液,使用高分子化合物E的1.5重量%二甲苯溶液,除此以外,与实施例8同样地制造了有机发光元件。对于得到的有机发光元件,与实施例8同样地测定亮度、发光效率、色度,施加电压6V的情况下,显示亮度893cd/m2,发光效率8.9cd/A。另外,亮度1000cd/m2情况下的CIE色度座标为(0.242,0.618),显示绿色发光。
<比较例5>
[基于高分子化合物B的发光元件(元件结构(e))的制作]
代替高分子化合物C的1.5重量%二甲苯溶液,使用高分子化合物B的1.1重量%二甲苯溶液,除此以外,与实施例8同样地制造了有机发光元件。对于得到的有机发光元件,与实施例8同样地测定亮度、发光效率、色度,施加电压6V的情况下,显示亮度712cd/m2,发光效率0.5cd/A。另外,亮度1000cd/m2情况下的CIE色度座标为(0.381,0.585),显示黄绿色发光。
<比较例6>
[基于高分子化合物F的发光元件(元件结构(e))的制作]
代替高分子化合物C的1.5重量%二甲苯溶液,使用高分子化合物F的1.6重量%二甲苯溶液,除此以外,与实施例8同样地制造了有机发光元件。对于得到的有机发光元件,与实施例8同样地测定亮度、发光效率、色度,施加电压6V的情况下,显示亮度737cd/m2,发光效率1.6cd/A。另外,亮度1000cd/m2情况下的CIE色度座标为(0.291,0.617),显示绿色发光。
<合成例4>
以70∶30的摩尔比具有上述式(A-1)所示的构成单元、下述式(A-5)所示的构成单元的聚合物(高分子化合物G)的合成。
【化79】
Figure BDA0000135301930000821
在反应容器中投入9,9-二辛基-2,7-二溴芴5.336g(9.729mmol)、N,N’-双(4-溴苯基)-N,N’-双(2,6-二甲基-4-叔丁基苯基)-1,4-亚苯基二胺3.080g(4.170mmol)、2,2’-联吡啶基5.861g(37.527mmol)和四氢呋喃(脱水溶剂)1000ml,然后,在反应系内充满氩气,用氩气对混合溶液进行鼓泡,进行脱气。接下来,开始搅拌并升温至60℃。在该混合溶液中,加入双(1,5-环辛二烯)合镍(0)10.323g(37.531mmol),升温至60℃后,在60℃使其反应3.3小时。
反应后,将该溶液冷却至室温,在其中注入25%氨水/甲醇/离子交换水的混合溶液,进行搅拌。接下来,将生成的沉淀物过滤回收。将该沉淀干燥后,将其在甲苯中溶解。过滤甲苯溶液,除去不溶物后,将该甲苯溶液流过填充有氧化铝的色谱柱。按照5.2重量%盐酸、4重量%氨水、离子交换水的顺序对流出的甲苯溶液进行清洗。将该甲苯溶液滴加于甲醇中,进行再沉淀精制,过滤沉淀物后使其干燥。该沉淀物(高分子化合物G)的收量为4.53g。另外,高分子化合物G的聚苯乙烯换算的数均分子量和重均分子量分别为Mn=8.7×103,Mw=1.2×105
<实施例11>
以94∶5∶1的摩尔比具有上述式(A-1)所示的构成单元、上述式(A-2)所示的构成单元和上述式(A-3)所示的构成单元(2种构成单元的存在比(摩尔比)大致为50∶50)的聚合物(高分子化合物H)的合成。
在200mL分体烧瓶中加入2,7-双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)-9,9-二辛基芴2.350g(3.657mmol)、9,9-二辛基-2,7-二溴芴1.765g(3.219mmol)、N,N-双(4-溴苯基)-N-(4-仲丁基苯基)-胺0.168g(0.366mmol)、合成例1中合成的二溴苝0.030g(0.073mmol)、甲苯61mL。在氮气气氛下,加入该溶液,加入双三苯基膦二氯化钯2.6mg,在100℃用时60分滴加20重量%四乙基氢氧化铵水溶液12.4mL。由碱滴加开始,在100℃搅拌3.5小时。追加苯基硼酸45.1mg、双三苯基膦二氯化钯2.7mg、20重量%四乙基氢氧化铵水溶液12.4mL,进一步进行19小时搅拌。
除去水层后,加入N,N-二乙基二硫氨基甲酸钠三水合物2.03g、离子交换水41mL,在85℃进行3.5小时搅拌。将有机层和水层分离后,按照离子交换水(2次)、3重量%乙酸水溶液(2次)、离子交换水(2次)的顺序对有机层进行清洗。
将有机层滴加于甲醇中使聚合物沉淀,过滤沉淀物后进行干燥,得到固体。将该固体在甲苯中溶解,使溶液流过预先用甲苯冲洗过的硅胶/氧化铝色谱柱,将流出的溶出液滴加于甲醇中使聚合物沉淀,过滤沉淀物后进行干燥。该沉淀物(高分子化合物H)的收量为2.180g。另外,高分子化合物H的聚苯乙烯换算的数均分子量和重均分子量分别为Mn=2.2×105,Mw=6.5×105,玻璃化转变温度Tg为79℃。
<实施例12>
以94∶1∶5的摩尔比具有上述式(A-1)所示的构成单元、上述式(A-3)所示的构成单元(2种构成单元的存在比(摩尔比)大致为50∶50)和上述式(A-5)所示的构成单元的聚合物(高分子化合物I)的合成。
在200mL分体烧瓶中加入2,7-双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)-9,9-二辛基芴2.267g(3.529mmol)、9,9-二辛基-2,7-二溴芴1.703g(3.105mmol)、N,N’-双(4-溴苯基)-N,N’-双(2,6-二甲基-4-叔丁基苯基)-1,4-亚苯基二胺0.261g(0.353mmol)、合成例1中合成的异构体混合物的二溴苝0.029g(0.071mmol)、甲苯61mL。在氮气气氛下,加热该溶液,加入双三苯基膦二氯化钯2.5mg,在100℃用时60分钟滴加20重量%四乙基氢氧化铵水溶液12mL。从碱滴加开始,在100℃搅拌4小时。接着,追加苯基硼酸43.5mg、双三苯基膦二氯化钯2.6mg、20重量%四乙基氢氧化铵水溶液12mL,进而进行19.5小时搅拌。
除去水层后,加入N,N-二乙基二硫氨基甲酸钠三水合物1.96g、离子交换水39mL,在85℃进行2.5小时搅拌。将有机层和水层分离后,按照离子交换水(2次)、3重量%乙酸水溶液(2次)、离子交换水(2次)的顺序对有机层进行清洗。
将有机层滴加于甲醇中使聚合物沉淀,过滤沉淀物后进行干燥,得到固体。将该固体在甲苯中溶解,使溶液流过预先用甲苯冲洗过的硅胶/氧化铝色谱柱,将流出的溶出液滴加于甲醇中使聚合物沉淀,过滤沉淀物后进行干燥。该沉淀物(高分子化合物I)的收量为2.578g。另外,高分子化合物I的聚苯乙烯换算的数均分子量和重均分子量分别为Mn=2.0×105,Mw=6.4×105,玻璃化转变温度Tg为85℃。
<实施例13>
以94∶1∶5的摩尔比具有上述式(A-1)所示的构成单元、上述式(A-3)所示的构成单元(2种构成单元的存在比(摩尔比)大致为50∶50)、下述式(A-6)所示的构成单元的聚合物(高分子化合物J)的合成。
【化80】
Figure BDA0000135301930000851
在200mL分体烧瓶中加入2,7-双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)-9,9-二辛基芴2.342g(3.644mmol)、9,9-二辛基-2,7-二溴芴1.759g(3.207mmol)、N,N-双(4-溴苯基)-N-(2,6-二甲基-4-叔丁基苯基)-胺0.178g(0.364mmol)、合成例1中合成的异构体混合物的二溴苝0.030g(0.073mmol)、甲苯61mL。在氮气气氛下,加热该溶液,加入双三苯基膦二氯化钯2.6mg,在100℃用时60分钟滴加20重量%四乙基氢氧化铵水溶液12.4mL。从碱滴加开始在100℃搅拌4.5小时。接着,追加苯基硼酸44.9mg、双三苯基膦二氯化钯2.6mg、20重量%四乙基氢氧化铵水溶液12.4mL,继续进行17.5小时搅拌。
除去水层后,加入N,N-二乙基二硫氨基甲酸钠三水合物2.02g、离子交换水40mL,在85℃进行2小时搅拌。将有机层和水层分离后,按照离子交换水(2次)、3重量%乙酸水溶液(2次)、离子交换水(2次)的顺序对有机层进行清洗。
将有机层滴加于甲醇中使聚合物沉淀,过滤沉淀物后进行干燥,得到固体。将该固体在甲苯中溶解,使溶液流过预先用甲苯冲洗过的硅胶/氧化铝色谱柱,将流出的溶出液滴加于甲醇中使聚合物沉淀,过滤沉淀物后进行干燥。该沉淀物(高分子化合物J)的收量为2.592g。另外,高分子化合物J的聚苯乙烯换算的数均分子量和重均分子量分别为Mn=2.2×105,Mw=6.8×105,玻璃化转变温度Tg为83℃。
<实施例14>
以67∶5∶1∶25∶2的摩尔比具有上述式(A-1)所示的构成单元、上述式(A-2)所示的构成单元、上述式(A-3)所示的构成单元(2种构成单元的存在比(摩尔比)大致为50∶50)、下述式(A-7)所示的构成单元、下述式(A-8)所示的构成单元的聚合物(高分子化合物K)的合成。
【化81】
Figure BDA0000135301930000861
【化82】
在200mL分体烧瓶中加入2,7-双(1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)-9,9-二辛基芴1.803g(3.399mmol)、9,9-二辛基-2,7-二溴芴0.634g(1.156mmol)、9,9-双(4-己氧基苯基)-2,7-二溴芴1.150g(1.699mmol)、N,N-双(4-溴苯基)-N-(4-仲丁基苯基)-胺0.156g(0.340mmol)、1,4-二溴-2,5-二己基苯0.055g(0.136mmol)、合成例1中合成的异构体混合物的二溴苝0.028g(0.068mmol)、甲基三辛基氯化铵(商品名:Aliquat(注册商标)336,Aldrich公司制)0.50g和甲苯65mL。在氮气氛下,再加入乙酸钯1.1mg、三(2-甲氧基苯基)膦7.2mg,加热。在该溶液中一边滴加17.5重量%碳酸钠水溶液9.3mL一边加热至100℃,然后,进行4.5小时搅拌。接着,加入苯基硼酸42.0mg、乙酸钯1.1mg、三(2-甲氧基苯基)膦7.1mg、17.5重量%碳酸钠水溶液9.3mL,在100℃进行19小时搅拌。
除去水层后,加入N,N-二乙基二硫氨基甲酸钠三水合物1.41g、离子交换水28mL,在85℃进行2小时搅拌。将有机层和水层分离后,按照离子交换水(2次)、3重量%乙酸水溶液(2次)、离子交换水(2次)的顺序对有机层进行清洗。
将有机层滴加于甲醇中使聚合物沉淀,过滤沉淀物后进行干燥,得到固体。将该固体在甲苯中溶解,使溶液流过预先用甲苯冲洗过的硅胶/氧化铝色谱柱,将流出的溶出液滴加于甲醇中使聚合物沉淀,过滤沉淀物后进行干燥。该沉淀物(高分子化合物K)的收量为2.440g。另外,高分子化合物K的聚苯乙烯换算的数均分子量和重均分子量分别为Mn=2.5×105,Mw=6.8×105,玻璃化转变温度Tg为103℃。
<实施例15>
以94.5∶5∶0.5的摩尔比具有上述式(A-1)所示的构成单元、上述式(A-2)所示的构成单元、下述式(A-9)所示的构成单元(3成分混合物)的聚合物(高分子化合物L)的合成例。
【化83】
Figure BDA0000135301930000871
在200mL分体烧瓶中加入2,7-双(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)-9,9-二辛基芴2.324g(3.616mmol)、9,9-二辛基-2,7-二溴芴1.765g(3.218mmol)、N,N-双(4-溴苯基)-N-(4-仲丁基苯基)-胺0.166g(0.362mmol)、实施例1中合成的3成分混合物的化合物MC0.041g(0.036mmol)、甲苯61mL。在氮气气氛下,加热该溶液,加入双三苯基膦二氯化钯2.5mg。接着,在100℃用时60分钟滴加20重量%四乙基氢氧化铵水溶液12.3mL。从碱滴加开始,在100℃搅拌4.5小时。继续追加苯基硼酸44.5mg、双三苯基膦二氯化钯2.6mg、20重量%四乙基氢氧化铵水溶液12.3mL,再进行19小时搅拌。
除去水层后,加入N,N-二乙基二硫氨基甲酸钠三水合物2.01g,离子交换水40mL,在85℃进行2.5小时搅拌。将有机层和水层分离后,按照离子交换水(2次)、3重量%乙酸水溶液(2次)、离子交换水(2次)的顺序对有机层进行清洗。
将有机层滴加于甲醇中使聚合物沉淀,过滤沉淀物后进行干燥,得到固体。将该固体在甲苯中溶解,使溶液流过预先用甲苯冲洗过的硅胶/氧化铝色谱柱,将流出的溶出液滴加于甲醇中使聚合物沉淀,过滤沉淀物后进行干燥。该沉淀物(高分子化合物L)的收量为2.604g。另外,高分子化合物L的聚苯乙烯换算的数均分子量和重均分子量分别为Mn=2.1×105,Mw=6.7×105,玻璃化转变温度Tg为78℃。
<实施例16>
[基于高分子化合物H的发光元件(元件结构(h))的制作]
在通过溅射法以45nm的厚度附着了ITO膜的玻璃基板上,使用聚(乙烯二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸的溶液(HC Starc公司,CLEVIOSP)通过旋涂以约65nm进行成膜,在加热板上,以200℃,进行10分钟干燥。接下来,将高分子化合物G在二甲苯(关东化学公司制,电子工业用(EL级别))中溶解,达到0.7重量%的浓度。使用得到的二甲苯溶液,通过旋涂法在上述膜之上以厚度达到20nm的方式成膜高分子化合物G,然后在,氧浓度和水分浓度为10ppm以下(重量基准)的氮气氛中,在180℃,干燥60分钟。接着,制备高分子化合物H的1.1重量%二甲苯溶液。在高分子化合物G膜上通过旋涂法成膜该二甲苯溶液以达到约80nm的厚度,然后,在氧浓度和水分浓度为10ppm以下(重量基准)的氮气氛中,在130℃,干燥10分钟,制成发光层。减压至1.0×10-4Pa以下后,作为阴极,在发光层上蒸镀约5nm钡,接着在钡层上蒸镀约720nm铝。蒸镀后,通过使用玻璃基板进行密封,由此制造了有机发光元件。对于得到的有机发光元件,使用东京System开发公司制OLED TEST SYSYTEM,从0V~12V施加电压使元件发光,测定亮度、发光效率、色度,施加电压6V的情况下,显示亮度153cd/m2,发光效率11.5cd/A。另外,亮度1000cd/m2条件下,显示发光效率9.7cd/A,电压8.1V,CIE色度座标(0.259,0.615),显示绿色发光。初期亮度3990cd/m2条件下,70%亮度保持时间为110小时。
<实施例17>
[基于高分子化合物I的发光元件(元件结构(h))的制作]
代替高分子化合物H的1.1重量%二甲苯溶液,使用高分子化合物I的1.1重量%二甲苯溶液,除此以外,与实施例16同样地制造了有机发光元件。对于得到的有机发光元件,与实施例16同样地测定亮度、发光效率、电压、色度,施加电压6V的情况下,显示亮度580cd/m2,发光效率12.2cd/A。另外,亮度1000cd/m2情况下,显示发光效率12.1cd/A,电压6.6V,CIE色度座标(0.247,0.613),显示绿色发光。
<实施例18>
[基于高分子化合物J的发光元件(元件结构(h))的制作]
代替高分子化合物H的1.1重量%二甲苯溶液,而使用高分子化合物J的1.0重量%二甲苯溶液,除此以外,与实施例16同样地制造了有机发光元件。对于得到的有机发光元件,与实施例16同样地测定亮度、发光效率、电压、色度,施加电压6V的情况下,显示亮度83cd/m2,发光效率11.1cd/A。另外,亮度1000cd/m2条件下,显示发光效率8.8cd/A,电压8.1V,CIE色度座标(0.258,0.615),显示绿色发光。
<实施例19>
[基于高分子化合物K的发光元件(元件结构(h))的制作]
代替高分子化合物H的1.1重量%二甲苯溶液,而使用高分子化合物K的1.0重量%二甲苯溶液,除此以外,与实施例16同样地制造了有机发光元件。对于得到的有机发光元件,与实施例16同样地测定亮度、发光效率、电压、色度,施加电压6V的情况下,显示亮度98cd/m2,发光效率11.2cd/A。另外,亮度1000cd/m2条件下,显示发光效率9.1cd/A,电压8.9V,CIE色度座标(0.248,0.609),显示绿色发光。
<实施例20>
[基于高分子化合物L的发光元件(元件结构(h))的制作]
代替高分子化合物H的1.1重量%二甲苯溶液,而使用高分子化合物L的1.1重量%二甲苯溶液,除此以外,与实施例16同样地制造了有机发光元件。对于得到的有机发光元件,与实施例16同样地测定亮度、发光效率、电压、色度,施加电压6V的情况下,显示亮度181cd/m2,发光效率13.2cd/A。另外,亮度1000cd/m2条件下,显示发光效率11.5cd/A,电压7.8V,CIE色度座标(0.261,0.619),显示绿色发光。初期亮度4000cd/m2条件下的70%亮度保持时间为159小时。
如上述所述,与使用不含有选自式(3)所示的构成单元和式(4)所示的构成单元中的至少一种构成单元的高分子化合物B、高分子化合物F得到的光学元件相比较,使用高分子化合物C、高分子化合物D、高分子化合物E、高分子化合物H、高分子化合物I、高分子化合物J、高分子化合物K、高分子化合物L得到的发光元件,都显示了高发光效率。即,本发明的高分子化合物作为用于发光元件的材料,具有优良的特性。
附图标记说明
1...基板,2...有机半导体层,3...绝缘层,4...栅电极,5...源电极,6...漏电极,20...基板,22...阳极,23...电荷注入层,24...空穴传输层,25...发光层,26...电子传输层,27...电荷注入层,28...阴极,30...基板,31...阳极,32...电荷注入层,33...发光层,34...阴极,35...保护层,100...有机薄膜晶体管,120...有机薄膜晶体管,200...发光元件(元件结构p),210...发光元件(元件结构e),220...发光元件(元件结构h),300...面状光源。

Claims (12)

1.一种高分子化合物,其聚苯乙烯换算数均分子量为1×103~1×108,其含有
下述通式(1)、(1-103)、(1-104)、(1-105)、(1-106)、(1-107)、(1-108)、(1-109)、(1-110)、(1-111)、(1-112)、(1-113)、(1-114)、(1-115)、(1-116)、(1-117)、(1-118)、(1-119)或(1-120)所示的第1构成单元、
下述通式(2)所示的第2构成单元、以及
选自下述通式(3)所示的第3构成单元和下述通式(4)所示的第4构成单元中的至少一种构成单元,
并且至少含有下述式3-102表示的构成单元、式3-104表示的构成单元或式3-105表示的构成单元,
所述高分子化合物中的所述第1构成单元的含量,以所述第1构成单元、所述第2构成单元、所述第3构成单元和所述第4构成单元的总含量基准计,为0.1摩尔%以上20摩尔%以下,
所述高分子化合物中的所述第1构成单元、所述第2构成单元、所述第3构成单元和所述第4构成单元的总含量,以所述高分子化合物的总量基准计,为80质量%以上,
Figure FDA0000433002850000011
通式(1)中,
R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、1价的芳香族杂环基或-O-RA所示的基团,
X1表示与构成所述高分子化合物的构成单元的键合部位,
X2、X3、X4和X5中的任一个表示与构成所述高分子化合物的构成单元的键合部位,其余3个分别独立地表示氢原子、烷基、芳基、1价的芳香族杂环基或-O-RA所示的基团,
此外,RA为烷基、芳基或1价的芳香族杂环基,RA存在多个时,RA互相之间可以相同也可以相异,
Figure FDA0000433002850000031
Figure FDA0000433002850000041
Figure FDA0000433002850000051
通式(2)中,R8和R9分别独立地表示,非取代或者被烷基、烷氧基、芳基或取代氨基所取代的芳基,或者,非取代或者被烷基、烷氧基、芳基或取代氨基所取代的烷基,
Figure FDA0000433002850000052
通式(3)中,
Ar1表示亚芳基、2价的芳香族杂环基、或由选自亚芳基和2价的芳香族杂环基组成的组中的2个以上相同或不同的基团连结而成的2价的基团,
此外,Ar1可以具有一个或多个选自由烷基、芳基、1价的芳香族杂环基、-O-RA所示的基团、-S-RA所示的基团、-C(=O)-RA所示的基团、-C(=O)-O-RA所示的基团、-N(RA2所示的基团、氰基和氟原子组成的组中的取代基,
这里RA与上述同义,RA存在多个时,RA互相之间可以相同也可以相异,
Figure FDA0000433002850000061
通式(4)中,
x和y分别独立地表示0或1,
Ar2、Ar3、Ar4和Ar5分别独立地表示亚芳基、2价的芳香族杂环基、或由选自亚芳基和2价的芳香族杂环基组成的组中的2个以上相同或不同的基团连结而成的2价的基团,
Ar6、Ar7和Ar8分别独立地表示芳基或1价的芳香族杂环基,
Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7和Ar8可以具有一个或多个选自烷基、芳基、1价的芳香族杂环基、-O-RA所示的基团、-S-RA所示的基团、-C(=O)-RA所示的基团、-C(=O)-O-RA所示的基团、-N(RA2所示的基团、氰基和氟原子中的取代基,
另外,Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7和Ar8所表示的取代基中,结合于同一个氮原子的基团彼此可以经由单键或-O-、-S-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-N(RA)-、-C(=O)-N(RA)-或者-C(RA)(RA)-所示的基团进行键合,
这里RA与上述同义,RA存在多个时,RA互相之间可以相同也可以相异,
Figure FDA0000433002850000071
式3-102、式3-104和式3-105中,
R’表示烷基、芳基或1价的芳香族杂环基,存在的多个R’可以相同也可以不同,
Ra表示烷基、芳基或1价的芳香族杂环基,存在的多个Ra可以相同也可以不同,
R表示氢原子、烷基、芳基、1价的芳香族杂环基、-O-RA表示的基团、-S-RA表示的基团、-C(=O)-RA表示的基团、-C(=O)-O-RA表示的基团、氰基或氟原子,存在的多个R可以相同也可以不同,RA与上述同义,RA存在多个时,多个RA可以相同也可以不同。
2.如权利要求1中所述的高分子化合物,
所述第1构成单元中,X3或X4是与构成所述高分子化合物的构成单元的键合部位。
3.如权利要求1或2中所述的高分子化合物,
含有所述第1构成单元和所述第2构成单元连结而成的构成链。
4.一种高分子组合物,其含有权利要求1~3中的任一项所述的高分子化合物、以及选自空穴传输材料、电子传输材料和发光材料中的至少一种材料。
5.一种溶液,其含有权利要求1~3中的任一项所述的高分子化合物。
6.一种溶液,其含有权利要求4中所述的高分子组合物。
7.一种有机薄膜,其含有权利要求1~3中的任一项所述的高分子化合物。
8.一种有机薄膜,其含有权利要求4中所述的高分子组合物。
9.一种有机半导体元件,其具备权利要求7或8中所述的有机薄膜。
10.一种有机发光元件,其具备权利要求7或8中所述的有机薄膜。
11.一种面状光源,其具备权利要求10中所述的有机发光元件。
12.一种显示装置,其具备权利要求10中所述的有机发光元件。
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