CN102791768B - 聚合物、有机电场发光元件材料、有机电场发光元件用组合物、有机电场发光元件、显示装置及照明装置 - Google Patents

聚合物、有机电场发光元件材料、有机电场发光元件用组合物、有机电场发光元件、显示装置及照明装置 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于,提供单重态激发能级和三重态激发能级高、电荷传输能力和电化学稳定性优异、能够进行层叠、不易发生分解等、能提供均匀膜质的聚合物、有机电场发光元件材料及有机电场发光元件用组合物,以及发光效率高、能以低电压驱动、驱动稳定性高的有机电场发光元件、显示装置及照明装置。本发明涉及具有下述通式(1)表示的重复单元和交联性基团的聚合物。(通式(1)中,Ar11~Ar13各自独立地表示2价芳香族基团,Ar14和Ar15各自独立地表示芳香族基团,Ar16和Ar17各自独立地表示直接键合、或者2价芳香族基团,R11和R12各自独立地表示氢原子、烷基、烷氧基、或者芳香族基团,r表示0~5的整数。R11和R12可以相互键合而形成环结构。应予说明,交联性基团可以包含在下述通式(1)表示的重复单元中)。

Description

聚合物、有机电场发光元件材料、有机电场发光元件用组合物、有机电场发光元件、显示装置及照明装置
技术领域
本发明涉及聚合物,尤其是涉及作为有机电场发光元件的空穴注入层和空穴传输层有用的聚合物、含有该聚合物的有机电场发光元件材料、有机电场发光元件用组合物及有机电场发光元件、以及具有该有机电场发光元件的显示装置及照明装置。
背景技术
近年来进行着利用有机薄膜的电场发光元件(即,有机电场发光元件)的开发。作为有机电场发光元件中的有机薄膜的形成方法,例如可以举出真空蒸镀法和湿式成膜法。
湿式成膜法具有不需要真空工艺、容易大面积化、容易在1个层及其形成用涂布液中混合具有各种各样功能的多个材料等优点。但是,湿式成膜法难以进行层叠。因此,与采用真空蒸镀法制成的元件相比,由湿式成膜法制成的元件驱动稳定性较差,除了一部分以外,其余都没有达到实用水平。尤其是在湿式成膜法中,虽然使用有机溶剂和水系溶剂等能够进行两层的层叠,但难以进行三层以上的层叠。
为了解决这种层叠化中的课题,在专利文献1和2中提出了如下所述的具有芴环和交联性基团的聚合物(Q-1)和(Q-2),并公开了利用这些交联性基团发生反应时得到的网状聚合物不溶于有机溶剂来进行层叠。
另外,在专利文献3~5中提出了将在主链中具有亚甲基的、含有三芳基胺的聚合物用于电致发光元件、有机电场发光元件、电子照相感光体。尤其在专利文献4中公开了将聚合物(Q-3)用于有机电场发光元件的空穴传输材料。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2008/032843号
专利文献2:国际公开第2008/038747号
专利文献3:国际公开第1999/032926号
专利文献4:日本国特开2001-064642号公报
专利文献5:日本国特开2003-316043号公报
发明内容
如果上述聚合物(Q-1)和(Q-2)通过交联而形成网状聚合物,则其本来刚性的主链结构发生弯曲或扭曲,从而电荷传输能力和氧化还原稳定性显著地降低。进而,聚合物主链结构的π共轭体系彼此凝聚、J缔合,由此生成新的显著降低的单重态激发能级和三重态激发能级。显著降低的单重态激发能级和三重态激发能级分别使单重激态和三重激态失活,造成荧光发光元件和磷光发光元件的发光效率降低。
因此,由专利文献1和2记载的技术得到的有机电场发光元件存在驱动电压高、发光效率低、驱动寿命短这个课题。
进而,虽然在专利文献3~5中例示了在主链具有亚甲基的、含有三芳基胺的聚合物,但没有记载在涂布后用于形成不溶的交联性基团等,通过专利文献3~5中记载的技术难以进行基于涂布法的层叠。
另外,上述聚合物(Q-3)等在专利文献4中记载的聚合物在重复单元的主链中具有2个亚烷基(季碳),在亚烷基(季碳)与亚烷基(季碳)之间存在的亚芳基难以参与空穴传输。因此,由专利文献4记载的技术得到的有机电场发光元件存在驱动电压高这个课题。
本发明是鉴于上述课题而研究出来的,其目的在于,提供单重态激发能级和三重态激发能级高、电荷传输能力和电化学稳定性优异、能够进行层叠、不易因通电而发生分解等、能提供均匀膜质的聚合物、和含有该聚合物的有机电场发光元件材料及有机电场发光元件用组合物。
本发明的目的还在于,提供发光效率高、能以低电压驱动、驱动稳定性高的有机电场发光元件及具有其的显示装置以及照明装置。
本发明人等为了解决上述课题进行了深入研究,结果发现,在主链具有亚烷基(季碳)、且具有交联性基团的特定结构的聚合物能够采用湿式成膜法进行层叠,使其交联而不溶于有机溶剂后,单重态激发能级和三重态激发能级高,具有高的空穴传输能力和电化学稳定性,进而,利用该聚合物得到的有机电场发光元件的发光效率高、能够以低电压驱动且驱动稳定性高,至此完成了本发明。
即,本发明的主旨在于下述(1)~(11)。
(1)具有下述通式(1)表示的重复单元和交联性基团的聚合物。
(通式(1)中,Ar11~Ar13各自独立地表示具有或不具有取代基的2价芳香族基团,
Ar14和Ar15各自独立地表示具有或不具有取代基的芳香族基团,
Ar16和Ar17各自独立地表示直接键合、或者具有或不具有取代基的2价芳香族基团,
R11和R12各自独立地表示氢原子、具有或不具有取代基的烷基、具有或不具有取代基的烷氧基、或者具有或不具有取代基的芳香族基团,
r表示0~5的整数。
R11和R12不形成环结构或者相互键合而形成环结构。
应予说明,交联性基团包含或不包含在上述通式(1)表示的重复单元中。)
(2)根据上述(1)所述的聚合物,其中,上述交联性基团是选自下述交联性基团组T中的至少1种基团。
<交联性基团组T>
(上述式中,R21~R23各自独立地表示氢原子或者具有或不具有取代基的烷基,
Ar21表示具有或不具有取代基的芳香族基团。
X1、X2及X3各自独立地表示氢原子或者卤素原子。
R24表示氢原子或者乙烯基。
苯并环丁烯环具有或不具有取代基,该取代基彼此不形成环或者相互键合而形成环。)
(3)根据上述(1)或(2)所述的聚合物,其中,重均分子量(Mw)为20000以上,分散度(Mw/Mn;Mn表示数均分子量)为2.5以下。
(4)由上述(1)~(3)中任一项所述的聚合物形成的有机电场发光元件材料。
(5)含有上述(1)~(3)中任一项所述的聚合物的有机电场发光元件用组合物。
(6)一种有机电场发光元件,在基板上含有阳极、阴极、以及设置在这两极间的1个以上的有机层,该有机层的至少一层含有将上述(1)~(3)中任一项所述的聚合物交联而得到的网状聚合物。
(7)根据上述(6)所述的有机电场发光元件,其中,含有上述网状聚合物的层是空穴注入层或者空穴传输层。
(8)根据上述(6)或(7)所述的有机电场发光元件,其中,含有上述网状聚合物的层是空穴传输层。
(9)根据上述(7)或(8)所述的有机电场发光元件,还具有发光层,且上述空穴注入层、空穴传输层、及该发光层全部都是采用湿式成膜法形成的层。
(10)具有上述(6)~(9)中任一项所述的有机电场发光元件的显示装置。
(11)具有上述(6)~(9)中任一项所述的有机电场发光元件的照明装置。
本发明的聚合物能够采用湿式成膜法进行层叠,由于使其交联而不溶于有机溶剂后,单重态激发能级和三重态激发能级高,具有高的空穴传输能力和电化学稳定性,因此,作为有机电场发光元件用材料是有用的,利用该聚合物得到的有机电场发光元件的发光效率高、能够以低的电压驱动,且驱动稳定性高,从而作为显示装置和照明装置用也是有用的。
附图说明
[图1]是表示本发明的有机电场发光元件的结构例的截面示意图。
具体实施方式
下面,对于本发明示出实施方式和例示物等来详细说明,但本发明并不限定于以下的实施方式和例示物等,只要不脱离本发明的主旨,就能够任意地变更而实施。
[1.聚合物的构成]
本发明的聚合物的特征在于,含有下述通式(1)表示的重复单元,且具有交联性基团。
(通式(1)中,Ar11~Ar13各自独立地表示具有或不具有取代基的2价芳香族基团,
Ar14和Ar15各自独立地表示具有或不具有取代基的芳香族基团,
Ar16和Ar17各自独立地表示直接键合、或者具有或不具有取代基的2价芳香族基团,
R11和R12各自独立地表示氢原子、具有或不具有取代基的烷基、具有或不具有取代基的烷氧基、或者具有或不具有取代基的芳香族基团,
r表示0~5的整数。
R11和R12不形成环结构或者相互键合而形成环结构。
应予说明,交联性基团包含或不包含在上述通式(1)表示的重复单元中。)
在上述通式(1)表示的重复单元中仅存在1个亚烷基(优选为含有季碳的亚烷基)。这样,通过在主链中含有非刚性的亚烷基(优选为含有季碳的亚烷基),能够在使聚合物交联而不溶于有机溶剂后也维持高的电荷传输能力和氧化还原稳定性。另外,通过在主链中含有抑制π共轭体系扩大的亚烷基(优选为含有季碳的亚烷基),能够在使聚合物交联而不溶于有机溶剂后也很高地维持单重态激发能级和三重态激发能级。因此,利用将本发明的聚合物交联而得到的网状聚合物形成层时,该层即使在低电压下也会流通电流,并且不易使激发子失活。
在具有通式(1)表示的重复单元的聚合物中,在亚烷基(优选为含有季碳的亚烷基)与亚烷基(优选为含有季碳的亚烷基)之间必定存在氮原子。因此,Ar11~Ar17均能参与空穴传输。其结果,认为以低的电压就能够驱动有机电场发光元件。
在通式(1)中,Ar11~Ar13各自独立地表示具有或不具有取代基的2价芳香族基团,Ar14和Ar15各自独立地表示具有或不具有取代基的芳香族基团,Ar16和Ar17各自独立地表示直接键合、或者具有或不具有取代基的2价芳香族基团。
在此所谓“芳香族基团”是芳香族烃基和芳香族杂环基的总称。
作为构成Ar11~Ar17的具有或不具有取代基的1价或者2价芳香族烃基,例如可以举出来自苯环、萘环、蒽环、菲环、苝环、并四苯环、芘环、苯并芘环、环、9,10-苯并菲环、苊环、荧蒽环、芴环等6元环的单环或者2~5稠环的基团、及2~4个这些环键合而成的基团等。
作为构成Ar11~Ar17的具有或不具有取代基的1价或者2价芳香族杂环基,例如可以举出来自呋喃环、苯并呋喃环、噻吩环、苯并噻吩环、吡咯环、吡唑环、咪唑环、二唑环、吲哚环、咔唑环、吡咯并咪唑环、吡咯并吡唑环、吡咯并吡咯环、噻吩并吡咯环、噻吩并噻吩环、呋喃并吡咯环、呋喃并呋喃环、噻吩并呋喃环、苯并异唑环、苯并异噻唑环、苯并咪唑环、吡啶环、吡嗪环、哒嗪环、嘧啶环、三嗪环、喹啉环、异喹啉环、shinorine环、喹喔啉环、菲啶环、苯并咪唑环、萘嵌间二氮杂苯环、喹唑啉环、喹唑啉酮环、薁环等5或6元环的单环或者2~4稠环的基团、及2~4个这些环键合而成的基团等。
另外,在Ar11~Ar17中,也可以举出2~4个上述的芳香族烃基和芳香族杂环基键合而成的基团。
其中,从溶解性和耐热性方面考虑,Ar11~Ar17优选选自苯环、萘环、蒽环、菲环、9,10-苯并菲环、芘环、噻吩环、吡啶环、芴环中的环所形成的基团、及2~4个这些环键合而成的基团。
进而,作为Ar11~Ar17中的芳香族基团可以具有的取代基,没有特别限制,例如可以举出选自后述的取代基组Z中的基团等。
应予说明,Ar11~Ar17可以具有1个取代基,也可以具有2个以上取代基。具有2个以上时,可以具有1种,也可以以任意组合和任意比例具有2种以上。
R11和R12各自独立地表示氢原子、具有或不具有取代基的烷基、具有或不具有取代基的烷氧基、或者具有或不具有取代基的芳香族基团。
作为R11和R12的烷基,例如可以举出甲基、乙基等碳原子数通常为1以上、通常为24以下、优选为12以下的烷基等。
作为R11和R12的烷氧基,例如可以举出甲氧基、乙氧基等碳原子数通常为1以上、通常为24以下、优选为12以下的烷氧基等。
作为R11和R12的芳香族基团,可以举出与构成上述Ar14~Ar15的芳香族基团相同的基团等。
从具有季碳方面考虑,R11和R12优选为上述基团之中除氢原子以外的基团,其中,从溶解性方面考虑,优选碳原子数为1~12的烷基和碳原子数为1~12的烷氧基,更优选碳原子数为1~12的烷基。
应予说明,作为R11~R12还可以具有的取代基,没有特别限制,例如可以举出选自下述取代基组Z中的基团等。
(取代基组Z)
例如甲基、乙基等碳原子数通常为1以上、通常为24以下、优选为12以下的烷基;
例如乙烯基等碳原子数通常为2以上、通常为24以下、优选为12以下的烯基;
例如乙炔基等碳原子数通常为2以上、通常为24以下、优选为12以下的炔基;
例如甲氧基、乙氧基等碳原子数通常为1以上、通常为24以下、优选为12以下的烷氧基;
例如苯氧基、萘氧基、吡啶氧基等碳原子数通常为4以上、优选为5以上、通常为36以下、优选为24的芳氧基;
例如甲氧羰基、乙氧羰基等碳原子数通常为2以上、通常为24以下、优选为12以下的烷氧羰基;
例如二甲基氨基、二乙基氨基等碳原子数通常为2以上、通常为24以下、优选为12以下的二烷基氨基;
例如二苯基氨基、二甲苯基氨基、N-咔唑基等碳原子数通常为10以上、优选为12以上、通常为36以下、优选为24以下的二芳基氨基;
例如苯基甲基氨基等碳原子数通常为7、通常为36以下、优选为24以下的芳基烷基氨基;
例如乙酰基、苯甲酰基等碳原子数通常为2、通常为24以下、优选为12的酰基;
例如氟原子、氯原子等卤素原子;
例如三氟甲基等碳原子数通常为1以上、通常为12以下、优选为6以下的卤代烷基;
例如甲硫基、乙硫基等碳原子数通常为1以上、通常为24以下、优选为12以下的烷硫基;
例如苯硫基、萘硫基、吡啶硫基等碳原子数通常为4以上、优选为5以上、通常为36以下、优选为24以下的芳硫基;
例如三甲基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基等碳原子数通常为2以上、优选为3以上、通常为36以下、优选为24以下的甲硅烷基;
例如三甲基甲硅烷氧基、三苯基甲硅烷氧基等碳原子数通常为2以上、优选为3以上、通常为36以下、优选为24以下的甲硅烷氧基;
氰基;
例如苯基、萘基等碳原子数通常为6以上、通常为36以下、优选为24以下的芳香族烃环基;
例如噻吩基、吡啶基等碳原子数通常为3以上、优选为4以上、通常为36以下、优选为24以下的芳香族杂环基。
这些取代基之中,从溶解性方面考虑,优选碳原子数为1~12的烷基和碳原子数为1~12的烷氧基。
另外,上述各取代基可以进一步具有取代基,作为其例子,可以举出在上述取代基组Z中例示的基团等。作为Ar11~Ar17的取代基的式量,包括进一步取代的取代基,优选为500以下,更优选为250以下。如果取代基的式量过大,则存在电荷传输能力降低的可能性。
此外,Ar11~Ar17的式量通常为65以上,优选为75以上,通常为500以下,优选为300以下,更优选为200以下。如果Ar11~Ar17的式量过大,则存在交联前的溶解性显著地降低的可能性。
在通式(1)中,r表示-Ar13-N(Ar15)-的重复数。r具体地表示0以上、优选为1以上、更优选为2以上、通常为5以下、优选为4以下、更优选为3以下的整数。如果r过大,则存在交联反应前的溶解性降低的可能性。另外,通过使r为1以上,能够确保电气耐久性。
Ar11~Ar13、以及Ar16和Ar17可以是使2个以上具有或不具有取代基的1价或者2价芳香族基团键合得到的基团。作为这种基团,可以举出亚联苯基、亚三联苯基等,从交联反应前的溶解性、电荷传输能力、及电气耐久性等方面考虑,优选为4,4’-亚联苯基。
本发明的聚合物必须具有交联性基团,通过具有交联性基团,能够在由热和/或照射活性能量射线引发的反应(不溶化反应)前后,使其在溶剂中的溶解性产生大的差异。
所谓交联性基团是指通过热和/或照射活性能量射线而与位于附近的其他分子的相同或者不同的基团反应,从而生成新化学键的基团。
作为交联性基,从容易不溶这个观点考虑,例如可以举出在交联性基团组T中示出的基团。本发明的交联性基团不限定于此。
[交联性基团组T]
(上述式中,R21~R23各自独立地表示氢原子或者具有或不具有取代基的烷基。
Ar21表示具有或不具有取代基的芳香族基团。
X1、X2及X3各自独立地表示氢原子或者卤素原子。
R24表示氢原子或者乙烯基。
苯并环丁烯环可以具有取代基,该取代基彼此可以相互键合而形成环。)
作为R21~R23的烷基,例如可以举出甲基、乙基等碳原子数通常为1以上、通常为24以下、优选为12以下的烷基等。
作为Ar21的芳香族基团,可以举出与上述构成Ar11~Ar17的芳香族基团相同的基团等。
此外,作为R21~R23、以及Ar21还可以具有的取代基,没有特别限制,例如可以举出选自上述取代基组Z中的基团等。
从反应性高且容易不溶方面考虑,优选环氧基、氧杂环丁烷基等环状醚基、乙烯基醚基等通过阳离子聚合而发生不溶化反应的基团。其中,从容易控制阳离子聚合的速度方面考虑,特别优选氧杂环丁烷基,从不易生成在阳离子聚合时有可能导致元件劣化的羟基方面考虑,优选乙烯基醚基。
从使电化学稳定性进一步提高方面考虑,优选肉桂酰基等芳基乙烯基羰基、来自苯并环丁烯环的基团等发生环化加成反应的基团。
另外,交联性基团之中,从不溶化后的结构特别稳定方面考虑,特别优选来自苯并环丁烯环的基团。
具体而言,优选为下述式(Ⅱ-a)表示的基团。
(式(Ⅱ-a)中的苯并环丁烯环具有或不具有取代基。另外,该取代基彼此可以相互键合而形成环。)
交联性基团可以直接键合在分子内的1价或者2价芳香族基团上,也可以介由2价基团键合。作为该2价基团,优选介由将选自-O-基、-C(=O)-基或者(具有或不具有取代基的)-CH2-基中的基团以任意的顺序连接1~30个而形成的2价基团键合在1价或者2价芳香族基团上。介由这些2价基团的交联性基团、即含有交联性基团的基团的具体例如以下的<含有交联性基团的基团组T’>所示,但本发明并不限定于此。
<含有交联性基团的基团组T’>
(上述式中,m表示0~12的整数,n表示1~12的整数。)
(交联性基团的比例)
本发明的聚合物在1条聚合物链中具有的交联性基团优选为平均1个以上,更优选为平均2个以上,另外,优选为平均200个以下,更优选为平均100个以下。
应予说明,对于交联性基团,可以包含在上述通式(1)表示的重复单元中,具体而言,可以包含在Ar11~Ar17、R11以及R12的任一个中,另外,也可以包含在上述通式(1)以外的聚合物部分结构中,进而可以任意地包含。
另外,本发明的聚合物具有的交联性基团的数量能够以每1000分子量的数量来表示。
将本发明的聚合物具有的交联性基团的数量以每1000分子量的数量表示时,每1000分子量通常为3.0个以下,优选为2.0个以下,进一步优选为1.0个以下,另外,通常为0.01个以上,优选为0.05个以上。
如果超过该上限值,则有可能由于开裂而无法获得平坦的膜、或交联密度变得过大而在交联层中未反应的交联性基团增加,从而对得到的元件的寿命带来影响。另一方面,如果低于该下限值,则交联层的不溶化不够,从而有可能不能通过湿式成膜法形成多层层叠结构。
在此,对于共轭聚合物的每1000分子量的交联性基团的数量,是从共轭聚合物中除去其末端基团,由合成时投料单体的摩尔比和结构式计算出的。
例如,通过后述的合成例1中合成的目标聚合物1的情况进行说明。
在目标聚合物1中,除去末端基团的重复单元的分子量平均为1219.2,另外,交联性基团为每1重复单元平均0.1076个。如果通过单纯比例计算它,则计算出每1000分子量的交联性基团的数量为0.088个。
本发明的聚合物的重均分子量(Mw)通常为3,000,000以下,优选为1,000,000以下,更优选为500,000以下,进一步优选为200,000以下,另外,通常为1,000以上,优选为2,500以上,更优选为5,000以上,进一步优选为20,000以上。
如果重均分子量超过该上限值,则在溶剂中的溶解性降低,因此有可能损害成膜性。另外,如果重均分子量低于该下限值,则聚合物的玻璃化转变温度、熔点以及气化温度降低,因此有时耐热性降低。
另外,通常该重均分子量(Mw)通过SEC(尺寸排除色谱法)测定来确定。SEC测定中,分子量越高的成分洗脱时间越短,低分子量越低的成分洗脱时间越长,利用由分子量已知的聚苯乙烯(标准样品)的洗脱时间计算出的校正曲线,将试样的洗脱时间换算成分子量,由此计算出重均分子量。
另外,本发明的聚合物中的数均分子量(Mn)通常为2,500,000以下,优选为750,000以下,更优选为400,000以下,另外,通常为500以上,优选为1,500以上,更优选为3,000以上。
进而,本发明的聚合物中的分散度(Mw/Mn)优选为3.5以下,进一步优选为2.5以下,特别优选为2.0以下。
应予说明,分散度的值越小越好,因此,理想的下限值为1。如果该聚合物的分散度在上述范围内,则容易精制,而且在溶剂中的溶解性、电荷传输能力良好。
将具有通式(1)表示的部分结构的重复单元的例子示于以下,但本发明并不限定于此。
将具有交联性基团的重复单元的例子示于以下,但本发明并不限定于此。
本发明的聚合物的玻璃化转变温度通常为50℃以上、80℃以上,更优选为100℃以上,另外,通常为300℃以下。
如果在上述范围内,则聚合物的耐热性优异、得到的元件的驱动寿命提高,在这一点上是优选的。
另外,本发明的聚合物的电离电势通常为4.5eV以上,优选为4.8eV以上,另外,通常为6.0eV以下,优选为5.7eV以下。
如果在上述范围内,则聚合物的电荷注入传输能力优异,得到的元件的驱动电压降低,因而优选。
[2.制造方法]
对于本发明的聚合物的制造方法没有特别限制,只要能获得本发明的聚合物则可以是任意的。例如,能够采用基于Suzuki反应的聚合方法、基于Grignard反应的聚合方法、基于Yamamoto反应的聚合方法、基于Ullmann反应的聚合方法、基于Buchwald-Hartwig反应的聚合方法等来制造。
采用基于Ullmann反应的聚合方法和基于Buchwald-Hartwig反应的聚合方法时,通过使例如式(1a)表示的二卤化芳基(X表示I、Br、Cl、F等卤素原子。)与式(2a)表示的伯氨基芳基或者仲二氨基芳基反应来合成本发明的聚合物。
(上述式中,X表示卤素原子,Ar11~Ar15、R11、R12、以及r与上述通式(1)中含义相同。其中,q为1。)
应予说明,在上述聚合方法中,通常形成N-芳基键的反应在例如碳酸钾、叔丁醇钠、三乙胺等碱的存在下进行。另外,也能够在例如铜、钯配合物等过渡金属催化剂的存在下进行。
采用基于Suzuki反应的聚合方法时,通过使例如式(1b)表示的硼衍生物(R为任意取代基,通常表示羟基或者可以形成环的烷氧基。)与式(2b)表示的二卤化芳基反应来合成本发明的聚合物。
(式中,R表示任意取代基,X、Ar11~Ar17、R11、R12、以及r与上述通式(1)中含义相同。其中,q为1。)
应予说明,在上述聚合方法中,通常硼衍生物与二卤化物的反应工序在例如碳酸钾、叔丁醇钠、三乙胺等碱的存在下进行。另外,根据需要,也可以在例如铜、钯配合物等过渡金属催化剂的存在下进行。进而,在与硼衍生物的反应工序中,也可以在例如碳酸钾、磷酸钾、叔丁醇钠、三乙胺等碱、以及钯配合物等过渡金属催化剂的存在下进行。
另外,通过将羰基化合物、二乙烯基化合物、与氨基的对位为氢原子的三芳基胺在三氟甲磺酸、硫酸等酸催化剂下聚合,也能够合成本发明的聚合物。
<有机电场发光元件材料及有机电场发光元件用组合物>
本发明的聚合物优选作为有机电场发光元件用材料使用。
另外,本发明的有机电场发光元件用组合物至少含有本发明的聚合物和溶剂。应予说明,本发明的有机电场发光元件用组合物可以仅含有1种本发明的聚合物,也可以以任意的比例和组合含有2种以上。
本发明的有机电场发光元件用组合物优选作为采用湿式成膜法将具有配置在阳极和阴极之间的有机层的有机电场发光元件的有机层成膜时的涂布液来使用。
本发明的有机电场发光元件用组合物特别优选用于形成该有机电场发光元件中的空穴注入层或者空穴传输层。
应予说明,在此,在有机电场发光元件中的阳极-发光层间的层为1层时,将其称为“空穴传输层”,为2层以上时,将与阳极相接的层称为“空穴注入层”,将其以外的层总称为“空穴传输层”。另外,有时将设在阳极-发光层间的层总称为“空穴注入·传输层”。
有机电场发光元件用组合物所含有的溶剂优选为溶解本发明的聚合物的溶剂,通常为将本发明的聚合物溶解0.1重量%以上、优选0.5重量%以上、进一步优选1重量%以上的溶剂。
应予说明,本发明的有机电场发光元件用组合物通常含有本发明的聚合物0.01重量%以上,优选为0.05重量%以上,更优选为0.1重量%以上,另外,通常为50重量%以下,优选为20重量%以下,更优选为10重量%。
对于本发明的有机电场发光元件用组合物所含有的溶剂的种类,没有特别限制。作为使本发明的聚合物溶解的溶剂,优选为甲苯、二甲苯、三甲基苯、环己基苯等芳香族化合物;1,2-二氯乙烷、氯苯、邻二氯苯等含卤素溶剂;乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇-1-单甲醚乙酸酯(PGMEA)等脂肪族醚、1,2-二甲氧基苯、1,3-二甲氧基苯、苯甲醚、苯乙醚、2-甲氧基甲苯、3-甲氧基甲苯、4-甲氧基甲苯、2,3-二甲基苯甲醚、2,4-二甲基苯甲醚等芳香族醚等醚系溶剂;乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乳酸乙酯、乳酸正丁酯等脂肪族酯;乙酸苯酯、丙酸苯酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸异丙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸正丁酯等酯系溶剂等有机溶剂。这些溶剂可以单独使用1种,也可以以任意比例和组合将2种以上并用。
本发明的有机电场发光元件用组合物所含有的溶剂的浓度通常为40重量%以上,优选为60重量%以上,更优选为80重量%以上。
作为本发明的有机电场发光元件用组合物所含有的溶剂,可以举出25℃时的蒸汽压通常为10mmHg以下、优选为5mmHg以下、通常为0.1mmHg以上的溶剂等。通过使用这样的溶剂,能够适合于采用湿式成膜法制造有机电场发光元件的工艺,而且,能够形成适于本发明的聚合物性质的组合物。作为这种溶剂的具体例,可以举出上述的甲苯、二甲苯、三甲苯等芳香族系溶剂、醚系溶剂及酯系溶剂。这些溶剂在组合物中的浓度通常为10重量%以上,优选为30重量%以上,更优选为50重量%以上。
另外,作为本发明的有机电场发光元件用组合物所含有的溶剂,也可以举出25℃时的蒸汽压通常为2mmHg以上、优选为3mmHg以上、更优选为4mmHg以上、优选为10mmHg以下的溶剂、与25℃时的蒸汽压通常低于2mmHg、优选为1mmHg以下、更优选为0.5mmHg以下的溶剂的混合溶剂。通过使用这种混合溶剂,能够采用湿式成膜法形成含有本发明的聚合物、进一步含有后述的电子接受性化合物等添加剂的均质的层。这种混合溶剂在有机电场发光元件用组合物中的浓度通常为10重量%以上,优选为30重量%以上,更优选为50重量%以上。
另外,也能够使用上述溶剂以外的溶剂,例如也可以使用N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等酰胺类;二甲基亚砜等。本发明的有机电场发光元件用组合物可以进一步含有流平剂、消泡剂等涂布性改良剂等各种添加剂。
<有机电场发光元件的构成>
本发明的有机电场发光元件是依次具备基板、阳极、1层或2层以上的有机层与阴极的有机电场发光元件,是该有机层的至少一层含有将上述本发明的聚合物交联而得到的网状聚合物的有机电场发光元件。在此,有机层可以举出空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层,但优选在空穴注入层和/或空穴传输层中含有将上述本发明的聚合物交联而得到的网状聚合物。
另外,在本发明的有机电场发光元件中,优选采用湿式成膜法形成空穴注入层、空穴传输层及发光层全部。
下面,参照图1对采用本发明的方法制造的有机电场发光元件的层构成及其一般的形成方法等进行说明。
图1是表示本发明的有机电场发光元件的结构例的截面示意图,在图1中,1表示基板,2表示阳极,3表示空穴注入层,4表示空穴传输层,5表示发光层,6表示空穴阻挡层,7表示电子传输层,8表示电子注入层,9表示阴极。
应予说明,在本发明中,所谓湿式成膜法是指例如旋涂法、浸涂法、模涂法、棒涂法、刮涂法、辊涂法、喷雾涂布法、毛细管涂布法、喷墨法、丝网印刷法、凹版印刷法、柔性版印刷法等以湿式方式成膜的方法。这些成膜方法之中,优选旋涂法、喷雾涂布法、喷墨法。这是由于与在有机电场发光元件中使用的涂布用组合物特有的液性相配。
[基板]
基板是有机电场发光元件的支撑体,可以使用石英或玻璃板、金属板、金属箔、塑料膜、片材等。特别优选玻璃板、聚酯、聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚砜等透明的合成树脂的板。在使用合成树脂基板时必须注意气体阻隔性。如果基板的气体阻隔性过小,则有机电场发光元件会因通过基板的外部空气而劣化,因而不优选。因此,在合成树脂基板的至少一个面设置致密的硅氧化膜等来确保气体阻隔性的方法也是优选方法之一。
[阳极]
阳极发挥向发光层侧的层注入空穴的作用。
该阳极通常由铝、金、银、镍、钯、铂等金属、铟和/或锡的氧化物等金属氧化物、碘化铜等卤化金属、炭黑、或者聚(3-甲基噻吩)、聚吡咯、聚苯胺等导电性高分子等构成。
阳极的形成通常多采用溅射法、真空蒸镀法等进行。另外,在采用银等金属微粒、碘化铜等微粒、炭黑、导电性的金属氧化物微粒、导电性高分子微粉末等形成阳极时,也能够通过使其分散到适当的粘结剂树脂溶液中、并涂布在基板上来形成阳极。进而,采用导电性高分子时,也能够通过电解聚合直接在基板上形成薄膜、或在基板上涂布导电性高分子来形成阳极(Appl.Phys.Lett.,60卷,2711页,1992年)。
阳极通常是单层结构,但也可以根据需要形成由多种材料形成的层叠结构。
阳极的厚度根据所需要的透明性不同而异。需要透明性时,通常使可见光的透射率为60%以上,优选使可见光的透射率为80%以上。这种情况下,阳极的厚度通常为5nm以上,优选为10nm以上,另外,通常为1000nm以下,优选为500nm以下左右。可以为不透明时,阳极的厚度是任意的,阳极可以与基板相同。另外,也可以进一步在上述阳极上层叠不同的导电材料。
为了除去附着在阳极上的杂质、调整电离电势来使空穴注入性提高,优选对阳极表面进行紫外线(UV)/臭氧处理、或进行氧等离子体、氩等离子体处理。
[空穴注入层]
空穴注入层是从阳极向发光层传输空穴的层,通常在阳极上形成。在本发明的有机电场发光元件中,优选在空穴注入层中使用将上述本发明的聚合物交联而得到的网状聚合物。
本发明的空穴注入层的形成方法可以为真空蒸镀法,也可以为湿式成膜法,没有特别限制,但从减少暗斑的观点考虑,优选采用湿式成膜法形成空穴注入层。
空穴注入层的膜厚通常为5nm以上,优选为10nm以上,另外,通常为1000nm以下,优选为500nm以下的范围。
{采用湿式成膜法的空穴注入层的形成}
通过湿式成膜来形成空穴注入层时,通常将构成空穴注入层的材料与合适的溶剂(空穴注入层用溶剂)混合,制成成膜用的组合物(空穴注入层形成用组合物),采用合适的方法在相当于空穴注入层下层的层(通常是阳极)上涂布该空穴注入层形成用组合物并成膜、干燥,由此形成空穴注入层。
(空穴传输性化合物)
空穴注入层形成用组合物通常含有空穴传输性化合物和溶剂作为空穴注入层的构成材料。
只要空穴传输性化合物是通常在有机电场发光元件的空穴注入层在使用的、具有空穴传输性的化合物,则可以为聚合物等高分子化合物,也可以为单体等低分子化合物,但优选为高分子化合物。在本发明中,优选将本发明的聚合物用作该高分子化合物。另外,也能够使用其它空穴传输性化合物。
作为其它空穴传输性化合物,从自阳极向空穴注入层的电荷注入位垒的观点考虑,优选具有4.5eV~6.0eV的电离电势的化合物。作为其它空穴传输性化合物的例子,可以举出芳香族胺衍生物、酞菁衍生物、卟啉衍生物、低聚噻吩衍生物、聚噻吩衍生物、苄基苯基衍生物、用芴基连接叔胺得到的化合物、腙衍生物、硅氮烷衍生物、硅胺衍生物、磷酰胺衍生物、喹吖啶酮衍生物、聚苯胺衍生物、聚吡咯衍生物、聚苯撑乙烯衍生物、聚噻吩乙烯衍生物、聚喹啉衍生物、聚喹喔啉衍生物、碳等。
应予说明,在本发明中,所谓衍生物,例如如果以芳香族胺衍生物为例,则包含芳香族胺本身及以芳香族胺为主骨格的化合物,可以是聚合物,也可以是单体。
用作空穴注入层材料的空穴传输性化合物可以单独地含有这种化合物之中的任1种,也可以含有2种以上。含有2种以上空穴传输性化合物时,其组合是任意的,但优选将1种或者2种以上芳香族叔胺高分子化合物与1种或者2种以上其它空穴传输性化合物并用。
上述例示之中,从非晶性、可见光的透射率方面考虑,优选芳香族胺化合物,特别优选芳香族叔胺化合物。在此,所谓芳香族叔胺化合物是具有芳香族叔胺结构的化合物,也包括具有来自芳香族叔胺的基团的化合物。
对芳香族叔胺化合物的种类没有特别限制,但从由表面平滑化效果产生均匀的发光方面考虑,进一步优选重均分子量为1000以上、1000000以下的高分子化合物(重复单元相连的聚合型化合物)。作为芳香族叔胺高分子化合物的优选例,可以举出具有下式(I)表示的重复单元的高分子化合物。
(式(I)中,Ar21和Ar22各自独立地表示具有或不具有取代基的芳香族烃基或者具有或不具有取代基的芳香族杂环基。Ar23~Ar25各自独立地表示具有或不具有取代基的2价芳香族烃基或者具有或不具有取代基的2价芳香族杂环基。Zb表示选自下述连接基团组中的连接基团。另外,Ar21~Ar25之中,键合在同一N原子上的两个基团可以相互键合而形成环。)
(上述各式中,Ar26~Ar36各自独立地表示具有或不具有取代基的1价或2价芳香族烃基或者具有或不具有取代基的1价或2价芳香族杂环基。R15和R16各自独立地表示氢原子或者任意取代基。)
作为Ar21~Ar36的1价或2价芳香族烃基以及1价或2价芳香族杂环基,从高分子化合物的溶解性、耐热性、空穴注入·传输性方面考虑,优选来自苯环、萘环、菲环、噻吩环、吡啶环的基团,进一步优选来自苯环、萘环的基团。
Ar21~Ar36的1价或2价芳香族烃基以及1价或2价芳香族杂环基可以进一步具有取代基。作为取代基的分子量,通常为400以下,尤为优选250以下左右。作为取代基,优选烷基、烯基、烷氧基、芳香族烃基、芳香族杂环基等。
R15和R16为任意取代基时,作为该取代基,可以举出烷基、烯基、烷氧基、甲硅烷基、甲硅烷氧基、芳香族烃基、芳香族杂环基等。
作为具有式(I)表示的重复单元的芳香族叔胺高分子化合物的具体例,可以举出在国际公开第2005/089024号中记载的芳香族叔胺高分子化合物。
另外,作为空穴传输性化合物,也优选将作为噻吩衍生物的3,4-亚乙二氧基噻吩(3,4-ethylenedioxythiophene)在高分子量聚苯乙烯磺酸中聚合而成的导电性聚合物(PEDOT/PSS)。另外,也可以是用甲基丙烯酸酯等对该聚合物的末端封端而得到的化合物。
应予说明,空穴传输性化合物可以是在下述[空穴传输层]项中记载的交联性聚合物。
只要不明显地损害本发明的效果,则空穴注入层形成用组合物中的空穴传输性化合物的浓度是任意的,但从膜厚的均匀性方面考虑,通常为0.01重量%以上,优选为0.1重量%以上,进一步优选为0.5重量%以上,另外,通常为70重量%以下,优选为60重量%以下,进一步优选为50重量%以下。如果该浓度过大,则存在产生膜厚不均的可能性,另外,如果过小,则存在已成膜的空穴注入层产生缺陷的可能性。
(电子接受性化合物)
优选空穴注入层形成用组合物含有电子接受性化合物作为空穴注入层的构成材料。
所谓电子接受性化合物,优选具有氧化能力、具有从上述空穴传输性化合物接受一个电子的能力的化合物,具体而言,优选电子亲和力为4eV以上的化合物的化合物,进一步优选5eV以上的化合物。
作为这种电子接受性化合物,例如可以举出选自三芳基硼化合物、卤化金属、路易斯酸、有机酸、盐、芳基胺与卤化金属的盐、芳基胺与路易斯酸的盐中的1种或者2种以上化合物等。更具体而言,可以举出4-异丙基-4’-甲基二苯基碘四(五氟苯基)硼酸盐、三苯基锍四氟硼酸盐等取代有有机基团的盐(国际公开第2005/089024号);氯化铁(Ⅲ)(日本国特开平11-251067号公报)、过二硫酸铵等高原子价的无机化合物;四氰乙烯等氰基化合物、三(五氟苯基)硼烷(日本国特开2003-31365号公报)等芳香族硼化合物;富勒烯衍生物;碘;聚苯乙烯磺酸根离子、烷基苯磺酸根离子、樟脑磺酸根离子等磺酸根离子等。
这些电子接受性化合物能够通过氧化空穴传输性化合物来使空穴注入层的导电率提高。
空穴注入层或者空穴注入层形成用组合物中的电子接受性化合物相对于空穴传输性化合物的含量通常为0.1摩尔%以上,优选为1摩尔%以上。但是,通常为100摩尔%以下,优选为40摩尔%以下。
(其它构成材料)
作为空穴注入层的材料,只要不明显地损害本发明的效果,则除上述的空穴传输性化合物、电子接受性化合物以外,还可以含有其它成分。作为其它成分的例子,可以举出各种发光材料、电子传输性化合物、粘结剂树脂、涂布性改良剂等。应予说明,其它成分可以仅使用1种,也可以以任意组合和比例并用2种以上。
(溶剂)
优选在湿式成膜法中使用的空穴注入层形成用组合物的溶剂之中至少1种是能够溶解上述空穴注入层的构成材料的化合物。另外,该溶剂的沸点优选通常为110℃以上,优选为140℃以上,尤为优选200℃以上,通常为400℃以下,尤为优选300℃以下。如果溶剂的沸点过低,则干燥速度过快而存在膜质恶化的可能性。另外,如果溶剂的沸点过高,则必须使干燥工序的温度升高,从而存在对其它层、基板带来不良影响的可能性。
作为溶剂,例如可以举出醚系溶剂、酯系溶剂、芳香族烃系溶剂、酰胺系溶剂等。
作为醚系溶剂,例如可以举出乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇-1-单甲醚乙酸酯(PGMEA)等脂肪族醚;1,2-二甲氧基苯、1,3-二甲氧基苯、苯甲醚、苯乙醚、2-甲氧基甲苯、3-甲氧基甲苯、4-甲氧基甲苯、2,3-二甲基苯甲醚、2,4-二甲基苯甲醚等芳香族醚等。
作为酯系溶剂,例如可以举出乙酸苯酯、丙酸苯酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸正丁酯等芳香族酯等。
作为芳香族烃系溶剂,例如可以举出甲苯、二甲苯、环己基苯、3-异丙基联苯、1,2,3,4-四甲基苯、1,4-二异丙基苯、环己基苯、甲基萘等。
作为酰胺系溶剂,例如可以举出N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等。
除此之外,还可以使用二甲基亚砜等。
这些溶剂可以仅使用1种,也可以以任意组合和比例使用2种以上。
(成膜方法)
制备空穴注入层形成用组合物后,通过湿式成膜将该组合物在相当于空穴注入层下层的层(通常是阳极)上涂布成膜,并进行干燥,由此形成空穴注入层。
为了防止在组合物中产生晶体而导致膜缺损,涂布工序的温度优选为10℃以上,优选50℃以下。
只要不明显地损害本发明的效果,则涂布工序的相对湿度通常为0.01ppm以上,通常为80%以下。
涂布后,通常通过加热等来使空穴注入层形成用组合物的膜干燥。列举在加热工序中使用的加热手段的例子,可以举出洁净烘箱、热板、红外线、卤素加热器、微波照射等。其中,为了对膜整体均等地提供热,优选洁净烘箱和热板。
只要不明显地损害本发明的效果,则加热工序的加热温度优选以在空穴注入层形成用组合物中使用的溶剂的沸点以上的温度进行加热。另外,空穴注入层中使用的溶剂为含有2种以上的混合溶剂时,优选在其至少1种溶剂的沸点以上的温度下加热。如果考虑溶剂的沸点升高,则优选在加热工序中以优选为120℃以上、优选为410℃以下的温度加热。
在加热工序中,只要加热温度为空穴注入层形成用组合物的溶剂的沸点以上,且不引起涂布膜的充分的不溶化,则对加热时间没有限定,但优选为10秒以上,通常为180分钟以下。如果加热时间过长,则有其它层的成分扩散的趋势,如果过短,则有空穴注入层变得不均质的趋势。加热可以分成2次进行。
<采用真空蒸镀法的空穴注入层的形成>
在通过真空蒸镀来形成空穴注入层时,将1种或者2种以上空穴注入层的构成材料(上述的空穴传输性化合物、电子接受性化合物等)放入设置在真空容器内的坩埚中(使用2种以上材料时放入各自的坩埚中),用适当的真空泵将真空容器内排气到10-4Pa左右后,加热坩埚(使用2种以上材料时加热各自的坩埚),控制蒸发量使其蒸发(使用2种以上材料时各自独立地控制蒸发量使其蒸发),在与坩埚相对放置的基板的阳极上形成空穴注入层。应予说明,使用2种以上材料时,也能够将它们的混合物放入坩埚中、加热、使其蒸发来形成空穴注入层。
只要不明显地损害本发明的效果,则对蒸镀时的真空度没有限定,但通常为0.1×10-6Torr(0.13×10-4Pa)以上,通常为9.0×10-6Torr(12.0×10-4Pa)以下。只要不明显地损害本发明的效果,则对蒸镀速度没有限定,但通常为/秒以上,通常为/秒以下。只要不明显地损害本发明的效果,则对蒸镀时的成膜温度没有限定,但优选在10℃以上、优选在50℃以下进行。
[空穴传输层]
本发明的空穴传输层的形成方法可以是真空蒸镀法,也可以是湿式成膜法,没有特别限制,但从减少暗斑的观点考虑,优选采用湿式成膜法来形成空穴传输层。
对于空穴传输层,在有空穴注入层时,能够在空穴注入层的上面形成,在没有空穴注入层时,能够在阳极的上面形成。另外,本发明的有机电场发光元件可以是省略空穴传输层的构成。
作为形成空穴传输层的材料,优选为空穴传输性高、且能够高效地传输所注入的空穴的材料。为此,优选电离电势小、对可见光的光透明性高、空穴迁移率大、稳定性优异、在制造时或使用时不易产生成为隐患的杂质。另外,由于大多数情况与发光层相接,因此,优选不会消除来自发光层的发光、或不会在与发光层之间形成激基复合物而使效率降低。
作为这种空穴传输层的材料,只要是以往作为空穴传输层的构成材料使用的材料即可,优选将上述本发明的聚合物交联而得到的网状聚合物和作为上述空穴注入层中使用的空穴传输性化合物例示的材料。另外,可以举出芳基胺衍生物、芴衍生物、螺环衍生物、咔唑衍生物、吡啶衍生物、吡嗪衍生物、嘧啶衍生物、三嗪衍生物、喹啉衍生物、菲咯啉衍生物、酞菁衍生物、卟啉衍生物、噻咯衍生物、低聚噻吩衍生物、稠合多环芳香族衍生物、金属配合物等。
另外,例如可以举出聚乙烯基咔唑衍生物、聚芳基胺衍生物、聚乙烯基三苯基胺衍生物、聚芴衍生物、聚芳撑衍生物、含有四苯基联苯胺的聚芳撑醚砜衍生物、聚芳撑乙烯衍生物、聚硅氧烷衍生物、聚噻吩衍生物、聚(对苯撑乙烯)衍生物等。它们可以是交替共聚物、无规聚合物、嵌段聚合物或者接枝共聚物中的任一种。另外,也可以是在主链有分枝、末端部为3个以上的高分子、所谓的树枝状大分子。
其中,优选聚芳基胺衍生物、聚芳撑衍生物。
作为聚芳基胺衍生物,优选为含有下式(Ⅱ)表示的重复单元的聚合物。特别优选为由下式(Ⅱ)表示的重复单元构成的聚合物。这种情况下,在各个重复单元中,Ara或者Arb可以是不同的基团。
(式(Ⅱ)中、Ara和Arb各自独立地表示具有或不具有取代基的1价或2价芳香族烃基或者1价或2价的芳香族杂环基。)
作为具有或不具有取代基的1价或2价芳香族烃基,例如可以举出来自苯环、萘环、蒽环、菲环、苝环、并四苯环、芘环、苯并芘环、环、9,10-苯并菲环、苊环、荧蒽环、芴环等6元环的单环或者2~5稠环的基团、及这些环2个环以上直接键合而连接成的基团等。
作为具有或不具有取代基的1价或2价芳香族杂环基,例如可以举出来自呋喃环、苯并呋喃环、噻吩环、苯并噻吩环、吡咯环、吡唑环、咪唑环、二唑环、吲哚环、咔唑环、吡咯并咪唑环、吡咯并吡唑环、吡咯并吡咯环、噻吩并吡咯环、噻吩并噻吩环、呋喃并吡咯环、呋喃并呋喃环、噻吩并呋喃环、苯并异唑环、苯并异噻唑环、苯并咪唑环、吡啶环、吡嗪环、哒嗪环、嘧啶环、三嗪环、喹啉环、异喹啉环、shinorine环、喹喔啉环、菲啶环、苯并咪唑环、萘嵌间二氮杂苯环、喹唑啉环、喹唑啉酮环、薁环等5或6元环的单环或者2~4稠环的基团、及这些环2环以上直接键合而连接成的基团等。
从溶解性、耐热性方面考虑,Ara和Arb各自独立地优选选自苯环、萘环、蒽环、菲环、9,10-苯并菲环、芘环、噻吩环、吡啶环、芴环中的环所形成的基团、苯环2个环以上连接形成的基团(例如联苯基、三联苯基)。
其中,优选来自苯环的基团(苯基)、苯环2个环连接形成的基团(联苯基)及来自芴环的基团(芴基)。
作为Ara和Arb中的芳香族烃基和芳香族杂环基可以具有的取代基,可以举出烷基、烯基、炔基、烷氧基、芳氧基、烷氧羰基、二烷基氨基、二芳基氨基、酰基、卤素原子、卤代烷基、烷硫基、芳硫基、甲硅烷基、甲硅烷氧基、氰基、芳香族烃环基、芳香族杂环基等。
作为聚芳撑衍生物,可以举出在其重复单元中含有作为上式(Ⅱ)中的Ara、Arb例示的可以具有取代基的芳香族烃基或者芳香族杂环基等亚芳基的聚合物。
作为聚芳撑衍生物,优选具有由下式(Ⅲ-1)和/或下式(Ⅲ-2)构成的重复单元的聚合物。
(式(Ⅲ-1)中,Ra、Rb、Rc及Rd各自独立地表示烷基、烷氧基、苯基烷基、苯基烷氧基、苯基、苯氧基、烷基苯基、烷氧基苯基、烷基羰基、烷氧羰基、或者羧基。t和s各自独立地表示0~3的整数。t或者s为2以上时,在一分子中含有的多个Ra或者Rb可以相同,也可以不同,邻接的Ra或者Rb可以彼此形成环。)
(式(Ⅲ-2)中,Re和Rf各自独立地与上式(Ⅲ-1)中的Ra、Rb、Rc或者Rd含义相同。u和v各自独立地表示0~3的整数。u或者v为2以上时,在一分子中含有的多个Re和Rf可以相同,也可以不同,邻接的Re和Rf可以彼此形成环。X表示构成5元环或者6元环的原子或者原子组。)
作为X的具体例,为-O-、-BR-、-NR-、-SiR2-、-PR-、-SR-、-CR2-或者它们键合形成的基团。应予说明,R表示氢原子或者任意有机基团。本发明中的有机基团是指含有至少一个碳原子的基团。
另外,作为聚芳撑衍生物,除由上式(Ⅲ-1)和/或上式(Ⅲ-2)构成的重复单元以外,优选还具有下式(Ⅲ-3)表示的重复单元。
(式(Ⅲ-3)中,Arc~Arj各自独立地表示具有或不具有取代基的芳香族烃基或者芳香族杂环基。w和x各自独立地表示0或者1。)
作为Arc~Arj的具体例,与上述式(Ⅱ)中的Ara和Arb相同。
对于上式(Ⅲ-1)~(Ⅲ-3)的具体例和聚芳撑衍生物的具体例等,可以举出在日本国特开2008-98619号公报中记载的具体例等。
采用湿式成膜法形成空穴传输层时,与形成上述空穴注入层同样地操作,制成空穴传输层形成用组合物后,湿式成膜后,将其加热干燥。
在空穴传输层形成用组合物中,除上述空穴传输性化合物以外,还含有溶剂。使用的溶剂与在上述空穴注入层形成用组合物中使用的溶剂相同。另外,成膜条件、加热干燥条件等也与形成空穴注入层时相同。
采用真空蒸镀法形成空穴传输层时,其成膜条件等也与形成上述空穴注入层时相同。
空穴传输层除含有上述空穴传输性化合物以外,也可以含有各种发光材料、电子传输性化合物、粘结剂树脂、涂布性改良剂等。
空穴传输层还可以是将交联性化合物交联而形成的层。交联性化合物是具有交联性基团的化合物,通过交联来形成网状高分子化合物。
列举该交联性基团的例子,可以举出来自氧杂环丁烷、环氧等环状醚的基团;来自乙烯基、三氟乙烯基、苯乙烯基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、肉桂酰基等不饱和双键的基团;来自苯并环丁烯的基团等。
交联性化合物可以是单体、低聚物、聚合物中的任一种。交联性化合物可以仅具有1种,也可以以任意组合和比例具有2种以上。
作为交联性化合物,优选使用具有交联性基团的空穴传输性化合物。作为空穴传输性化合物,可以举出上述例示的空穴传输性化合物,对于这些空穴传输性化合物,可以举出交联性基团键合在主链或者侧链上的化合物。特别优选交联性基团介由亚烷基等连接基团键合在主链上。另外,作为空穴传输性化合物,特别优选包含具有交联性基团的重复单元的聚合物,优选在上式(Ⅱ)、式(Ⅲ-1)~(Ⅲ-3)中具有直接或者介由连接基团键合交联性基团而成的重复单元的聚合物。
列举空穴传输性化合物的例子,可以举出吡啶衍生物、吡嗪衍生物、嘧啶衍生物、三嗪衍生物、喹啉衍生物、菲咯啉衍生物、咔唑衍生物、酞菁衍生物、卟啉衍生物等含氮芳香族化合物衍生物;三苯基胺衍生物;噻咯衍生物;低聚噻吩衍生物、稠合多环芳香族衍生物、金属配合物等。其中,优选吡啶衍生物、吡嗪衍生物、嘧啶衍生物、三嗪衍生物、喹啉衍生物、菲咯啉衍生物、咔唑衍生物等含氮芳香族衍生物;三苯基胺衍生物、噻咯衍生物、稠合多环芳香族衍生物、金属配合物等,特别是,更优选三苯基胺衍生物。
使交联性化合物交联而形成空穴传输层时,通常制备在溶剂中溶解或者分散有交联性化合物的空穴传输层形成用组合物,通过湿式成膜进行成膜并使其交联。
在空穴传输层形成用组合物中,除交联性化合物以外,还可以含有促进交联反应的添加物。列举促进交联反应的添加物的例子,可以举出烷基苯酮化合物、酰基氧化膦化合物、茂金属化合物、肟酯化合物、偶氮化合物、盐等聚合引发剂和聚合促进剂;稠合多环烃、卟啉化合物、二芳基酮化合物等光增感剂;等。
另外,也可以进一步含有流平剂、消泡剂等涂布性改良剂;电子接受性化合物;粘结剂树脂;等。
空穴传输层形成用组合物通常含有0.01重量%以上的交联性化合物,优选含有0.05重量%以上,进一步优选含有0.1重量%以上,通常含有50重量%以下,优选含有20重量%以下,进一步优选含有10重量%以下。
将以这样的浓度含有交联性化合物的空穴传输层形成用组合物在下层(通常为空穴注入层)上成膜后,通过加热和/或照射光等活性能量射线,使交联性化合物交联来形成网状高分子化合物。
成膜时的温度、湿度等条件与上述空穴注入层的湿式成膜时相同。
对于成膜后的加热方法没有特别限定。作为加热温度条件,通常为120℃以上,优选为400℃以下。
作为加热时间,通常为1分钟以上、优选为24小时以下。作为加热方法,没有特别限定,可使用将具有已成膜的层的层叠体放在热板上、或在烘箱内进行加热等方法。例如,可以采用在热板上在120℃以上加热1分钟以上等的条件。
在利用照射光等活性能量射线时,可以举出直接利用超高压汞灯、高压汞灯、卤素灯、红外灯等紫外·可见·红外光源进行照射的方法,或者使用内置上述光源的掩模对准器、传送型光照射装置进行照射的方法等。在光以外的活性能量射线照射中,例如可以举出利用照射由磁控管产生的微波的装置、即所谓的微波炉进行照射的方法。作为照射时间,优选设定为了使膜的溶解性降低所必需的条件,通常照射0.1秒以上,优选照射10小时以下。
加热和光等活性能量射线照射可以各自单独进行,也可以组合进行。组合时,对于实施的顺序没有特别限定。
这样形成的空穴传输层的膜厚通常为5nm以上,优选为10nm以上,另外,通常为300nm以下,优选为100nm以下。
[发光层]
在空穴注入层之上、或者在设有空穴传输层时在空穴传输层之上设有发光层。发光层是在提供电场的电极间因从阳极注入的空穴与从阴极注入的电子的复合而被激发、成为主要发光源的层。
{发光层的材料}
对于发光层,作为其构成材料,至少含有具有发光性质的材料(发光材料),并且优选含有具有空穴传输性质的化合物(空穴传输性化合物)、或者具有电子传输性质的化合物(电子传输性化合物)。可以将发光材料作为掺杂剂材料使用,将空穴传输性化合物、电子传输性化合物等作为客体材料使用。对于发光材料没有特别限定,可以使用在需要的发光波长发光、发光效率良好的物质。发光层可以在不明显地损害本发明的效果的范围内进一步含有其它成分。应予说明,采用湿式成膜法形成发光层时,优选使用任何低分子量的材料。
(发光材料)
作为发光材料,可以应用任意公知的材料。例如,可以为荧光发光材料,也可以为磷光发光材料,但从内部量子效率的观点考虑,优选为磷光发光材料。另外,也可以蓝色采用荧光发光材料、绿色、红色采用磷光发光材料等组合地使用。
应予说明,为了使其在溶剂中的溶解性提高,优选使发光材料的分子对称性、刚性降低,或者导入烷基等亲油性取代基。
下面,列举发光材料之中荧光发光材料的例子,但荧光色素不限定于以下例示物。
作为提供蓝色发光的荧光发光材料(蓝色荧光色素),例如可以举出萘、苝、芘、、蒽、香豆素、对双(2-苯基乙烯基)苯及它们的衍生物等。
作为提供绿色发光的荧光发光材料(绿色荧光色素),例如可以举出喹吖啶酮衍生物、香豆素衍生物、Al(C9H6NO)3等铝配合物等。
作为提供黄色发光的荧光发光材料(黄色荧光色素),例如可以举出红荧烯、萘嘧啶酮衍生物等。
作为提供红色发光的荧光发光材料(红色荧光色素),例如可以举出DCM(4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-(对二甲氨基苯乙烯基)-4H-吡喃)系化合物、苯并吡喃衍生物、若丹明衍生物、苯并噻吨衍生物、氮杂苯并噻吨等。
作为磷光发光材料,例如可以举出含有选自长周期型周期表(以下,只要没有特别说明,“周期表”这种情况是指长周期型周期表。)第7~11族中的金属的有机金属配合物。
作为选自周期表第7~11族中的金属,优选举出钌、铑、钯、银、铼、锇、铱、铂、金等。
作为配合物的配位基,优选(杂)芳基吡啶配位基、(杂)芳基吡唑配位基等(杂)芳基与吡啶、吡唑、菲咯啉等连接形成的配位基,特别优选苯基吡啶配位基、苯基吡唑配位基。在此,所谓(杂)芳基表示芳基或者杂芳基。
作为磷光发光材料,具体地可以举出三(2-苯基吡啶)合铱、三(2-苯基吡啶)合钌、三(2-苯基吡啶)合钯、双(2-苯基吡啶)合铂、三(2-苯基吡啶)合锇、三(2-苯基吡啶)合铼、八乙基铂卟啉、八苯基铂卟啉、八乙基钯卟啉、八苯基钯卟啉等。
只要不明显地损害本发明的效果,则作为发光材料使用的化合物的分子量是任意的,但通常为10000以下,优选为5000以下,更优选为4000以下,进一步优选为3000以下,另外,通常为100以上,优选为200以上,更优选为300以上,进一步优选为400以上的范围。如果发光材料的分子量过小,则有时耐热性显著地降低、或成为气体产生的原因、或导致形成膜时的膜质降低,或者由迁移等导致有机电场发光元件的形态学发生变化。另一方面,如果发光材料的分子量过大,则有难以精制有机化合物、或在使其溶解于溶剂中时需要时间的趋势。
应予说明,上述发光材料可以仅使用任1种,也可以以任意组合和比例并用2种以上。
只要不明显地损害本发明的效果,则发光层中的发光材料的比例是任意的,但通常为0.05重量%以上,通常为35重量%以下。如果发光材料过少,则有产生发光不均的可能性,如果过多,则有发光效率降低的可能性。应予说明,在并用2种以上发光材料时,使它们的合计含量包含在上述范围中。
(空穴传输性化合物)
在发光层中,作为其构成材料,可以含有空穴传输性化合物。在此,作为空穴传输性化合物之中低分子量的空穴传输性化合物的例子,除上述的作为空穴注入层中的(低分子量的空穴传输性化合物)例示的各种化合物以外,例如还可以举出以4,4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯为代表的含有2个以上叔胺、在氮原子上取代有2个以上稠合芳香族环的芳香族二胺(日本国特开平5-234681号公报)、4,4’,4”-三(1-萘基苯基氨基)三苯基胺等具有星爆结构的芳香族胺化合物(Journal ofLuminescence,1997年,Vol.72-74,pp.985)、由三苯基胺的四聚体形成的芳香族胺化合物(Chemical Communications,1996年,pp.2175)、2,2’,7,7’-四-(二苯基氨基)-9,9’-螺二芴等螺环化合物(Synthetic Metals,1997年,Vol.91,pp.209)等。
应予说明,在发光层中,空穴传输性化合物可以仅使用1种,也可以以任意组合和比例并用2种以上。
只要不明显地损害本发明的效果,则发光层中的空穴传输性化合物的比例是任意的,但通常为0.1重量%以上,通常为65重量%以下。如果空穴传输性化合物过少,则存在容易受到短路的影响的可能性,如果过多,则存在产生膜厚不均的可能性。应予说明,在并用2种以上空穴传输性化合物时,使它们的合计含量包含在上述范围中。
(电子传输性化合物)
在发光层中,作为其构成材料,可以含有电子传输性化合物。在此,作为电子传输性化合物之中低分子量的电子传输性化合物的例子,可以举出2,5-双(1-萘基)-1,3,4-二唑(BND)、2,5-双(6’-(2’,2”-联吡啶))-1,1-二甲基-3,4-二苯基噻咯(PyPySPyPy)、红菲绕啉(BPhen)、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲绕啉(BCP,浴铜灵)、2-(4-联苯基)-5-(对叔丁基苯基)-1,3,4-二唑(tBu-PBD)、4,4’-双(9-咔唑)-联苯(CBP)等。应予说明,在发光层中,电子传输性化合物可以仅使用1种,也可以以任意组合和比例并用2种以上。
只要不明显地损害本发明的效果,则发光层中的电子传输性化合物的比例是任意的,但通常为0.1重量%以上,通常为65重量%以下。如果电子传输性化合物过少,则存在容易受到短路的影响的可能性,如果过多,则存在产生膜厚不均的可能性。应予说明,在并用2种以上电子传输性化合物时,使它们的合计含量包含在上述范围中。
{发光层的形成}
采用本发明的湿式成膜法形成发光层时,通过使上述材料溶解在适合的溶剂中制备发光层形成用组合物、并使用其进行成膜来形成。
作为在用于通过本发明的湿式成膜法形成发光层的发光层形成用组合物中含有的发光层用溶剂,只要可以形成发光层,则能够使用任意的溶剂。发光层用溶剂的优选例与在上述空穴注入层形成用组合物中说明的溶剂相同。
只要不明显地损害本发明的效果,则发光层用溶剂相对于用于形成发光层的发光层形成用组合物的比例是任意的,但通常为0.01重量%以上,通常为70重量%以下。应予说明,在混合2种以上溶剂作为发光层用溶剂来使用时,使这些溶剂的合计满足该范围。
另外,作为发光层形成用组合物中的发光材料、空穴传输性化合物、电子传输性化合物等固体成分浓度,通常为0.01重量%以上,通常为70重量%以下。如果该浓度过大,则存在产生膜厚不均的可能性,另外,如果过小,则存在膜产生缺陷的可能性。
将发光层形成用组合物湿式成膜后,干燥所得到的涂膜,除去溶剂,由此形成发光层。具体而言,与在上述空穴注入层的形成中记载的方法相同。只要不明显地损害本发明的效果,则对于湿式成膜法的方式没有限定,也能够使用上述任何方式。
只要不明显地损害本发明的效果,则发光层的膜厚是任意的,但通常为3nm以上,优选为5nm以上,另外,通常为200nm以下,优选为100nm以下的范围。对于发光层的膜厚,如果过薄,则存在膜产生缺陷的可能性,如果过厚,则存在驱动电压升高的可能性。
[空穴阻挡层]
可以在发光层与后述的电子注入层之间设有空穴阻挡层。空穴阻挡层是以与发光层的阴极侧的界面相接的形式层叠在发光层上面的层。
该空穴阻挡层具有阻挡从阳极迁移过来的空穴到达阴极的作用、和将从阴极注入的电子高效地向发光层方向传输的作用。
作为对构成空穴阻挡层的材料要求的物性,可以举出电子迁移率高空穴迁移率低、能隙(HOMO、LUMO的差)大、激发三重态能级(T1)高。作为满足这种条件的空穴阻挡层的材料,例如可以举出双(2-甲基-8-羟基喹啉)(苯酚)铝、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(三苯基硅烷醇)铝等混合配位基配合物、双(2-甲基-8-喹啉)铝-μ-氧-双-(2-甲基-8-喹啉)铝二核金属配合物等金属配合物、二苯乙烯基联苯衍生物等苯乙烯基化合物(日本国特开平11-242996号公报)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5(4-叔丁基苯基)-1,2,4-三唑等三唑衍生物(日本国特开平7-41759号公报)、浴铜灵等菲咯啉衍生物(日本国特开平10-79297号公报)等。进而,在国际公开第2005/022962号中记载的具有至少1个2,4,6位被取代的吡啶环的化合物也优选作为空穴阻挡层的材料。
应予说明,空穴阻挡层的材料可以仅使用1种,也可以以任意组合和比例并用2种以上。
对于空穴阻挡层的形成方法没有限制。因此,能够采用湿式成膜法、蒸镀法、其它方法形成。
只要不明显地损害本发明的效果,则空穴阻挡层的膜厚是任意的,但通常为0.3nm以上,优选为0.5nm以上,另外,通常为100nm以下,优选为50nm以下。
[电子传输层]
可以在发光层与后述的电子注入层之间设置电子传输层。
电子传输层是为了进一步提高元件的发光效率而设置的层,由能够在提供电场的电极间将从阴极注入的电子高效地向发光层方向传输的化合物形成。
作为在电子传输层中使用的电子传输性化合物,通常使用从阴极或者电子注入层的电子注入效率高、且具有高的电子迁移率并能够将注入的电子高效传输的化合物。作为满足这样条件的化合物,例如可以举出8-羟基喹啉的铝配合物等金属配合物(日本国特开昭59-194393号公报)、10-羟基苯并[h]喹啉的金属配合物、二唑衍生物、二苯乙烯基联苯衍生物、噻咯衍生物、3-羟基黄酮金属配合物、5-羟基黄酮金属配合物、苯并唑金属配合物、苯并噻唑金属配合物、三苯并咪唑苯(美国专利第5645948号说明书)、喹喔啉化合物(日本国特开平6-207169号公报)、菲咯啉衍生物(日本国特开平5-331459号公报)、2-叔丁基-9,10-N,N’-二氰基蒽醌二亚胺、n型氢化非晶碳化硅、n型硫化锌、n型硒化锌等。
应予说明,电子传输层的材料可以仅使用1种,也可以以任意组合和比例并用2种以上。
对于电子传输层的形成方法没有限制。因此,能够采用湿式成膜法、蒸镀法、其它方法形成。
只要不明显地损害本发明的效果,则电子传输层的膜厚是任意的,但通常为1nm以上,优选为5nm以上,另外,通常为300nm以下,优选为100nm以下的范围。
[电子注入层]
电子注入层发挥高效地将从阴极注入的电子向发光层注入的作用。高效地进行电子注入时,优选形成电子注入层的材料是功函数低的金属。作为例子,使用钠、铯等碱金属、钡、钙等碱土金属等,其膜厚通常优选为0.1nm~5nm。
进而,通过在以红菲绕啉等含氮杂环化合物、8-羟基喹啉的铝配合物等金属配合物为代表的有机电子传输化合物中掺杂钠、钾、铯、锂、铷等碱金属(在日本国特开平10-270171号公报、日本国特开2002-100478号公报、日本国特开2002-100482号公报等中记载),电子注入·传输性提高,可以兼备优异的膜质,因而优选。此时的膜厚通常为5nm以上,尤为优选10nm以上,另外,通常为200nm以下,尤为优选100nm以下。
应予说明,电子注入层的材料可以仅使用1种,也可以以任意组合和比例并用2种以上。
对于电子注入层的形成方法没有限制。因此,能够采用湿式成膜法、蒸镀法、其它方法形成。
[阴极]
阴极发挥向发光层侧的层(电子注入层或者发光层等)中注入电子的作用。
作为阴极的材料,可以使用在上述阳极中使用的材料,在高效地进行电子注入时,优选功函数低的金属,例如,使用锡、镁、铟、钙、铝、银等适当的金属或者它们的合金。作为具体例,可以举出镁-银合金、镁-铟合金、铝-锂合金等低功函数合金电极。
应予说明,阴极的材料可以仅使用1种,也可以以任意组合和比例并用2种以上。
阴极的膜厚通常与阳极相同。
进而,为了保护由低功函数金属形成的阴极,在其上面进一步层叠功函数高、对大气稳定的金属层,则元件的稳定性增加,因而优选。为了这个目的,使用例如铝、银、铜、镍、铬、金、铂等金属。应予说明,这些材料可以仅使用1种,也可以以任意组合和比例并用2种以上。
[其它层]
本发明的有机电场发光元件可以在不脱离其主旨的范围内具有其它构成。例如,只要不损害其性能,则在阳极与阴极之间,除上述说明的层以外,还可以具有任意层,另外,也可以省略任意层。
[电子阻挡层]
作为其它的任意层,例如可以举出电子阻挡层。
电子阻挡层设在空穴注入层或空穴传输层与发光层之间,阻挡从发光层迁移过来的电子达到空穴注入层,由此具有如下作用:增加在发光层内空穴与电子的复合概率、将产生的激发子关入发光层内的作用,和高效地将从空穴注入层注入的空穴向发光层方向传输的作用。尤其是使用磷光材料、或使用蓝色发光材料作为发光材料时,设置电子阻挡层是有效的。
作为电子阻挡层所要求的特性,可以举出空穴传输性高、能隙(HOMO、LUMO的差)大、激发三重态能级(T1)高等。进而,在本发明中,在将发光层作为本发明的有机层采用湿式成膜法来制作时,对电子阻挡层也要求湿式成膜的适合性。作为在这种电子阻挡层中使用的材料,可以举出以F8-TFB为代表的二辛基芴与三苯基胺的共聚物(国际公开第2004/084260号)等。
应予说明,电子阻挡层的材料可以仅使用1种,也可以以任意组合和比例并用2种以上。
对于电子阻挡层的形成方法没有限制。因此,能够采用湿式成膜法、蒸镀法、其它方法形成。
进一步在阴极与发光层或电子传输层的界面插入由例如氟化锂(LiF)、氟化镁(MgF2)、氧化锂(Li2O)、碳酸铯(Ⅱ)(CsCO3)等形成的极薄绝缘膜(0.1~5nm)也是使元件效率提高的有效方法(参照Applied Physics Letters,1997年,Vol.70,pp.152;日本国特开平10-74586号公报;IEEE Transactions on Electron Devices,1997年,Vol.44,pp.1245;SID04Digest,pp.154等)。
另外,在以上说明的层构成中,也可以以相反的顺序层叠除基板以外的构成要素。例如,如果是图1的层构成,则可以在基板上以阴极、电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层、发光层、空穴传输层、空穴注入层、阳极的顺序设置其它构成要素。
进而,通过在至少一方具有透明性的2块基板之间层叠除基板以外的构成要素,也可以构成本发明的有机电场发光元件。
另外,也可以为重叠有多段除基板以外的构成要素(发光单元)的结构(层叠有多个发光单元的结构)。这种情况下,如果设置由例如五氧化钒(V2O5)等形成的电荷发生层(Carrier Generation Layer:CGL)来代替各段间(发光单元间)的界面层(阳极为ITO、阴极为Al时为这2层),则段间的位垒变少,从发光效率·驱动电压的观点考虑,更优选。
进而,本发明的有机电场发光元件可以作为单一的有机电场发光元件构成,也可以应用于以阵列状配置有多个有机电场发光元件的构成,也可以应用于以X-Y矩阵状配置有阳极和阴极的构成。
另外,只要不明显地损害本发明的效果,则上述各层可以含有除作为材料已说明的成分以外的成分。
<显示装置>
本发明的显示装置是采用上述本发明的有机电场发光元件的装置。
对于本发明的显示装置的型式、结构没有特别限制,能够采用本发明的有机电场发光元件按照常法组装。
例如,能够采用在“有机EL显示器”(OHM公司,平成16年8月20日发行,时任静士、安达千波矢、村田英幸著)中记载的方法来形成本发明的显示装置。
<照明装置>
本发明的照明装置是采用上述本发明的有机电场发光元件的装置。对于本发明的照明装置的型式、结构没有特别限制,能够采用本发明的有机电场发光元件按照常法组装。
实施例
(合成例1)聚合物1的合成
中间体1的合成
氮气氛下加入4,4’-(1,3-二甲基丁叉基)二苯酚(15g,55.48mmol)、三乙胺(22.46g,221.92mmol)、二氯甲烷(150ml),于0℃下搅拌。向其中加入三氟甲磺酸酸酐(37.56g,133.16mmol),于室温下搅拌6小时。在反应混合物中加入水和1N盐酸并用二氯甲烷萃取,用水和1N盐酸的混合液清洗有机层后,用食盐水清洗,用硫酸镁干燥,在减压下浓缩。采用硅胶柱色谱法(己烷/二氯甲烷=3/1)精制残渣,由此获得中间体1(19.1g,收率64%)。
中间体2的合成
氮气氛下将中间体1(19.1g,35.73mmol)、联硼酸频那醇酯(21.78g,85.76mmol)、乙酸钾(17.89g,182.25mmol)的脱水二甲基亚砜(157ml)悬浮液加热到60℃后,加入[1,1’-双(二苯基膦基)二茂铁]二氯化钯(Ⅱ)二氯甲烷加成物(1.46g,1.79mol),使温度升高到80℃,搅拌4时间。放冷到室温后,向反应混合物中加入水,滤出析出的晶体,使其溶解在二氯甲烷中,加入硫酸镁和白土,搅拌后过滤,将滤液浓缩,采用硅胶柱色谱法(己烷/二氯甲烷=1/1)精制残渣,用己烷悬洗,由此获得中间体2(7.9g,收率45%)。
中间体3的合成
氮气氛下于室温下向中间体2(13.2g,26.92mmol)、4-溴碘苯(17.67g,62.47mmol)、甲苯(268ml)、乙醇(134ml)溶液中加入四(三苯基膦)钯(0)(1.56g,1.35mmol)、2M三磷酸钾水溶液(67ml)并使其回流8.5小时。放冷到室温后,用甲苯萃取反应混合物,用水清洗有机层,用硫酸镁干燥,在减压下浓缩。采用硅胶柱色谱法(己烷/二氯甲烷=8/1)精制残渣,浓缩后加入少量己烷使晶体析出,由此获得单体3(8.3g,收率56%)。
(目标聚合物1的合成例)
投入单体1(2.677g,7.6596mmol)、单体2(0.0847g,0.4338mmol)、单体3(2.219g,4.0467mmol)及叔丁醇钠(2.49g,25.9mmol)、甲苯(30ml),将体系内充分地氮置换,加温到60℃(溶液A)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.084g,0.081mmol)的甲苯3ml溶液中加入三叔丁基膦(0.131g,0.647mmol),加温到60℃(溶液B)。氮气流中向溶液A中添加溶液B,加热回流反应2.0小时。确认单体1~3消失,添加4,4’-二溴苯(1.212g,3.8846mmol)。加热回流30分钟,放冷反应液,并将反应液滴加到300ml乙醇中,使粗品聚合物1结晶析出,滤出并干燥。
使得到的粗品聚合物1溶解在80ml甲苯中,投入溴苯(0.254g,1.62mmol)、叔丁醇钠(2.49g,25.9mmol),将体系内充分地氮置换,加温到60℃(溶液C)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.084g,0.081mmol)的甲苯3ml溶液中加入三叔丁基膦(0.131g,0.647mmol),加温到60℃(溶液D)。氮气流中向溶液C中添加溶液D,加热回流反应2小时。在该反应液中添加N,N-二苯基胺(1.37g,8.09mmol)的甲苯(3ml)溶液,进一步加热回流反应4时间。放冷反应液,滴加到乙醇/水(250ml/50ml)溶液中,从而获得封端的粗品聚合物1。
将该封端的粗品聚合物1溶解在甲苯中,在丙酮中再沉淀,滤出析出的聚合物。使得到的聚合物溶解在甲苯中,用稀盐酸清洗,利用含有氨的乙醇进行再沉淀。采用柱色谱法精制滤出的聚合物,从而获得目标聚合物1(2.95g)。
重均分子量(Mw)=82000
数均分子量(Mn)=48800
分散度(Mw/Mn)=1.68
<溶解度试验>
对于由合成例1合成的目标聚合物1,进行室温(25℃)下在甲苯中的溶解度试验。其结果,目标聚合物1在室温(25℃)下在甲苯中溶解10wt%以上。
(合成例2)聚合物2的合成
投入苯胺(0.6575g,0.706mmol)、单体2(0.0457g,0.234mmol)、单体3(2.000g,3.647mmol)及叔丁醇钠(2.24g,23.3mmol)、甲苯(19ml)并将体系内充分地氮置换,加温到60℃(溶液A)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.075g,0.0729mmol)的甲苯5ml溶液中加入三叔丁基膦(0.118g,0.584mmol),加温到60℃(溶液B)。氮气流中向溶液A中添加溶液B,加热回流反应2.0小时。确认苯胺及单体2、3消失,添加4,4’-二溴苯(1.104g,3.538mmol)。加热回流40分钟,放冷反应液,并将反应液滴加到300ml乙醇中,使聚合物2结晶析出。
将滤出的聚合物2溶解在70ml甲苯中后,滴加到300ml乙醇中,从而获得目标聚合物2(2.62g)。
重均分子量(Mw)=47900
数均分子量(Mn)=26600
分散度(Mw/Mn)=1.80
<有机电场发光元件的制造方法>
(实施例1)
制作图1所示的有机电场发光元件。
采用通常的光刻技术将在玻璃基板上形成铟·锡氧化物(ITO)透明导电膜150nm的制品(溅射成膜品,片电阻15Ω)图案化成2mm宽度的条纹来形成阳极2。按利用丙酮的超声波清洗、利用纯水的水洗、利用异丙醇的超声波清洗的顺序清洗形成图案的ITO基板后,在氮气流下干燥,最后进行紫外线臭氧清洗。
首先,制备含有以下结构式(H8)所示的聚合物(重均分子量:70000,数均分子量:40000)、结构式(A1)所示的4-异丙基-4’-甲基二苯基碘四(五氟苯基)硼酸盐及苯甲酸乙酯的空穴注入层形成用涂布液。采用旋涂法在下述条件下将该涂布液在阳极2上成膜,从而获得膜厚40nm的空穴注入层3。
<空穴注入层形成用涂布液>
溶剂            苯甲酸乙酯
涂布液浓度      H8:2.0重量%
                A1:0.4重量%
<空穴注入层3的成膜条件>
接着,制备含有以下式(H1)所示的聚合物(重均分子量:82000,数均分子量:48800,由合成例1得到的目标聚合物1)的空穴传输层形成用涂布液,采用旋涂法在下述条件下成膜,通过加热使其聚合,由此形成膜厚15nm的空穴传输层4。
<空穴传输层形成用涂布液>
溶剂          环己基苯
涂布液浓度    H1:1.0重量%
<空穴传输层4的成膜条件>
接着,制备含有以下结构式所示的化合物(C1)和(D1)的发光层形成用涂布液,采用旋涂法在下述条件下进行成膜、并加热,由此形成膜厚40nm的发光层5。
<发光层形成用涂布液>
溶剂           环己基苯
涂布液浓度    (C1):3.20重量%
              (D1):0.32重量%
<发光层5的成膜条件>
在得到的发光层5上,采用真空蒸镀法分别依次将下述结构的化合物HB-1以膜厚为10nm的形式层叠作为空穴阻挡层6,然后,将下述结构的化合物ET-1以膜厚为30nm的形式层叠作为电子传输层7。
然后,采用真空蒸镀法将氟化锂(LiF)形成膜厚为0.5nm作为电子注入层8、将铝形成膜厚为80nm作为阴极9,并分别层叠成与作为阳极2的ITO条纹正交的形状2mm宽的条纹状。按以上方式操作,获得具有2mm×2mm尺寸的发光面积部分的有机电场发光元件。
由该元件确认获得EL峰值波长为465nm的蓝色发光。将本实施例和后述比较例1中得到的有机电场发光元件的特性示于表1。
(比较例1)
在实施例1中,在空穴传输层形成用组合物中,用比较聚合物(H7)(由合成例2得到的目标聚合物2)来代替聚合物(H1),除此之外与实施例1同样地进行,从而制成有机电场发光元件。
由该元件确认获得EL峰值波长为465nm的蓝色发光。将得到的元件的发光特性示于表1。
[表1]
由表1清楚可知,采用本发明的化合物制成的有机电场发光元件为低电压。
(实施例2)
按下述方式形成发光层5,除此之外,与实施例1同样地制作有机电场发光元件。
制备含有以下结构式所示的化合物(C2)、化合物(C3)及(D2)的发光层形成用涂布液,采用旋涂法在下述条件下进行成膜、并加热,由此形成膜厚为60nm的发光层5。
<发光层形成用涂布液>
溶剂           环己基苯
涂布液浓度    (C2):3.75重量%
              (C3):1.25重量%
              (D2):0.50重量%
<发光层5的成膜条件>
由该元件确认获得EL峰值波长为521nm的绿色发光。将本实施例和后述比较例2中得到的有机电场发光元件的特性示于表2。
(比较例2)
在实施例2中,在空穴传输层形成用组合物中,用比较聚合物(H7)来代替聚合物(H1),除此之外,与实施例2同样地进行,从而制成有机电场发光元件。
由该元件确认获得EL峰值波长为522nm的绿色发光。将得到的有机电场发光元件的特性示于表2。
[表2]
由表2清楚可知,采用本发明的化合物制成的有机电场发光元件是低电压、高效率的。
(实施例3)
按下述方式形成发光层5,除此之外,与实施例1同样地制作有机电场发光元件。
制备含有以下结构式所示的化合物(C4)、化合物(C5)、化合物(D2)及(D3)的发光层形成用涂布液,采用旋涂法在下述条件下进行成膜、并加热,由此形成膜厚为60nm的发光层5。
<发光层形成用涂布液>
溶剂           环己基苯
涂布液浓度    (C4):3.75重量%
              (C5):1.25重量%
              (D2):0.25重量%
(D3):0.35重量%
<发光层5的成膜条件>
由该元件确认获得EL峰值波长为615nm的红色发光。将本实施例和后述比较例3中得到的有机电场发光元件的特性示于表3。
(比较例3)
在实施例3中,在空穴传输层形成用组合物中,用比较聚合物(H7)来代替聚合物(H1),除此之外,与实施例2同样地进行,从而制成有机电场发光元件。
由该元件确认获得EL峰值波长为615nm的绿色发光。将得到的有机电场发光元件的特性示于表3。
[表3]
由表3清楚可知,采用本发明的化合物制成的有机电场发光元件是低电压、高效率的。
(各种单体的合成)
于-5℃下使化合物X1(10.0g)溶解在二氯甲烷(150ml)和三乙胺(20.8g)中,缓慢地滴加三氟甲磺酸酸酐(37.1g)的50ml二氯甲烷溶液。将反应液搅拌2时间后,注入冰水,用二氯甲烷萃取,用硫酸镁干燥有机层后,浓缩。进一步采用硅胶柱色谱法(己烷:二氯甲烷=3:1)精制,由此获得化合物X2(15.7g)。
氮气流下将化合物X2(15.7g)、联硼酸频那醇酯(19.4g)、乙酸钾18.8g的脱水二甲基亚砜(150ml)悬浮液加热到60℃后,搅拌40分钟,加入[1,1’-双(二苯基膦基)二茂铁]二氯化钯(Ⅱ)二氯甲烷加成物(1.3g),于80℃下搅拌12小时。放冷到室温后,在反应液中加入甲苯(100ml)和水(120ml),搅拌后,用甲苯(100ml×2次)萃取水层,合并有机层,用硫酸镁干燥后浓缩。进一步采用硅胶柱色谱法(己烷:乙酸乙酯=1:4)精制,由此获得化合物X3(5.7g)。
氮气流下在化合物X3(5.7g)、4-溴碘苯(9.0g)的甲苯:乙醇(70ml:35ml)溶液中加入磷酸三钾(12.7g)的水溶液(2M),加热到60℃,并搅拌40分钟后,加入四(三苯基膦)钯(0)(0.44g),回流6时间。放冷到室温后,向反应液中加入甲苯(200ml)和水(120ml)搅拌后,用甲苯(100ml×2次)萃取水层,合并有机层,用硫酸镁干燥后,浓缩。进一步采用硅胶柱色谱法(己烷:二氯甲烷=4:1)精制,由此获得化合物X4(2.8g)。
边搅拌边于室温下向1,1-双(4-氨基苯基)环己烷(20.0g)中滴加浓盐酸(32g),30分钟后,加入100ml水,滴加冷却到0℃的亚硝酸钠(10.88g)水溶液,就这样反应1时间。将该反应液加入到60℃的碘化钾(37.4g)溶液中,使析出的粘状物溶解在二氯甲烷中后,用硫酸镁干燥有机层后,浓缩。进一步采用硅胶柱色谱法(正己烷/二氯甲烷=10/1)精制,由此获得化合物X5(13.2g)。
在氮气流下向烧瓶中加入化合物X6(33.62mmol)、化合物X7(38.297mmol)、甲苯60ml、及乙醇30ml并于室温下搅拌。向其中加入2M碳酸钠水溶液30ml,并于室温下进行30分钟氮鼓泡。然后,加入四(三苯基膦)钯(1.68mmol),在氮环境下加热回流4时间。放冷后,浓缩有机层,用甲醇清洗,于60℃下减压干燥,由此获得化合物X8(收率77%)。
在氮气流下,于75℃下将化合物X8(11.97mmol)溶解在乙醇中后,滴加27ml氢氧化钾(0.479mol)水溶液,在氮环境下80℃下反应7小时。在反应液中加入水,用乙酸乙酯进行萃取。浓缩有机层,采用柱色谱法(展开液:己烷/乙酸乙酯=5/1)精制。于40℃下减压干燥,由此获得化合物X9(4.9g,收率96%)。
在氮气流下向烧瓶中加入化合物X10(25.16mmol)、4-溴苯胺(22.87mmol)、甲苯60ml、及乙醇30ml并于室温下搅拌。向其中加入2M碳酸钠水溶液30ml,并于室温下进行30分钟氮鼓泡。然后,加入四(三苯基膦)钯(0.686mmol),在氮环境下加热回流5时间。放冷后,浓缩有机层,采用柱色谱法(展开液:己烷/乙酸乙酯=5/1)精制。于60℃下减压干燥,由此获得化合物X11(4.3g,收率57%)。
在化合物X12(7.97g)的乙醇:四氢呋喃(1:1,50ml)溶液中加入10wt%钯碳(1.60g),在50℃加热搅拌90分钟。在该悬浮液中缓慢地滴加肼一水合物(13ml),于60℃下加热搅拌3小时。冷却到室温后,进行硅藻土过滤,用乙酸乙酯萃取。用饱和食盐水清洗有机相,用硫酸镁干燥后,浓缩有机层,采用柱色谱法进行精制,从而获得化合物X13(2.11g,29%)。
投入咔唑(16.64g,99.5mmol)、对正己基溴化苯(20g,82.9mmol)、及叔丁醇钠(15.9g,165.4mmol)、甲苯(450ml),将体系内充分地氮置换,加温到60℃(溶液A)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.858g,0.8mmol)的甲苯50ml溶液中加入三叔丁基膦(1.35g,6.6mmol),加温到60℃(溶液B)。氮气流中向溶液A中添加溶液B,加热回流反应2.0小时。确认咔唑消失,放冷。在反应液中加入水,用甲苯萃取,进一步采用硅胶柱色谱法(己烷:二氯甲烷=8:1)精制有机层,由此获得化合物X14(17.8g)。
在化合物X14(10.3g,31.45mmol)中加入二甲基甲酰胺(80ml),在冰浴中冷却。向其中滴加N-溴丁二酰亚胺(56.2g,265.11mmol)的DMF(20ml)溶液,边搅拌边用4小时升温到室温。在反应液中加入水,用乙酸乙酯进行萃取。浓缩有机层,采用柱色谱法(展开液:THF/乙腈=9/1)精制。于40℃下减压干燥,由此获得化合物X15(8.5g,收率66.5%)。
在烧瓶中投入化合物X15(8.4g,20.67mmol)、4-4,4,5,5‐四甲基‐1,3,2‐二氧杂硼烷‐2‐基)苯胺(5.43g,24.80mmol)、碳酸钠(10.95g,103.30mmol)、及甲苯(90ml)、乙醇(45ml)、水(45ml),将体系内充分地氮置换并加温到100℃。加入四(三苯基膦)钯(240mg,206μmol),于100℃下搅拌5小时。在反应液中加入水,用甲苯进行萃取。浓缩有机层,采用柱色谱法(展开液:己烷/乙酸乙酯=4/1)精制。接着,再次柱色谱法(展开液:THF/乙腈=1/9)精制。于40℃下减压干燥,由此获得化合物X16(6.74g,收率78.1%)。
在烧瓶中投入1-氨基-4-溴萘(13.7g,61.8mmol)、对正己基苯基硼酸(14.0g,67.9mmol)、碳酸钠(32.75g,309.0mmol)、及甲苯(220ml)、乙醇(110ml)、水(150ml),将体系内充分地氮置换并加温到100℃。加入四(三苯基膦)钯(1.0g,865μmol),于100℃下搅拌2.5小时。在反应液中加入水,用甲苯进行萃取。浓缩有机层,采用柱色谱法(展开液:己烷/乙酸乙酯=4/1)精制。接着将其中一部分再次采用柱色谱法(展开液:THF/乙腈=2/8)精制。于40℃下减压干燥,由此获得化合物X17(6.3g)。
氮气氛下,将化合物X18(5.0g,9.12mmol)、联硼酸频那醇酯(5.56g,21.9mmol)、乙酸钾(4.56g,46.5mmol)的脱水二甲基亚砜(100ml)悬浮液加热到60℃后,加入[1,1’-双(二苯基膦基)二茂铁]二氯化钯(Ⅱ)二氯甲烷加成物(0.372g,0.456mmol),使温度升高到80℃,搅拌14时间。放冷到室温后,向反应混合物中加入水,滤出析出的晶体,使其溶解在甲苯中,加入硫酸镁和白土,搅拌后过滤,将滤液浓缩,采用硅胶柱色谱法精制残渣,由此获得化合物X19(4.4g,收率75%)。
在氮气氛下于室温下在化合物X19(3.40g,5.29mmol)、4-溴碘苯(3.89g,13.8mmol)、甲苯(34ml)、乙醇(17ml)溶液中加入四(三苯基膦)钯(0)(3.06g,0.265mmol)、2M三磷酸钾水溶液(8.5ml),使其回流8.5小时。放冷到室温后,用甲苯萃取反应混合物,用水清洗有机层,用硫酸镁干燥,在减压下浓缩。采用硅胶柱色谱法精制残渣,浓缩后加入少量己烷使晶体析出,由此获得化合物X20(1.9g,收率51%)。
(合成例3)聚合物3的合成
投入单体1(1.427g,4.0835mmol)、单体2(0.0512g,0.2620mmol)、化合物X4(1.1g,2.1728mmol)及叔丁醇钠(1.42g,14.78mmol)、甲苯(60ml),将体系内充分地氮置换,加温到60℃(溶液A)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.046g,0.0435mmol)的甲苯3ml溶液中加入三叔丁基膦(0.07g,0.35mmol),加温到60℃(溶液B)。氮气流中向溶液A中添加溶液B,加热回流反应2.0小时。追加化合物X4(1.06g)。加热回流1.5小时,放冷反应液,将反应液滴加到300ml乙醇中,使粗品聚合物3结晶析出。
使得到的粗品聚合物3溶解在100ml甲苯中,投入溴苯(0.14g)、叔丁醇钠(0.7g),将体系内充分地氮置换,加温到60℃(溶液C)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.046g)的甲苯3ml溶液中加入三叔丁基膦(0.07g),加温到60℃(溶液D)。氮气流中向溶液C中添加溶液D,加热回流反应2.0小时。在该反应液中添加N,N-二苯基胺(0.37g)的甲苯(3ml)溶液,进一步加热回流反应4小时。放冷反应液,滴加到乙醇/水(300ml/20ml)溶液中,从而获得封端的粗品聚合物3。
将该封端的粗品聚合物3溶解在甲苯中,在丙酮中再沉淀,滤出析出的聚合物。使得到的聚合物溶解在甲苯中,用稀盐酸清洗,用含有氨的乙醇进行再沉淀。采用柱色谱法精制滤出的聚合物,由此获得目标聚合物3(0.97g)。
重均分子量(Mw)=85900
数均分子量(Mn)=54025
分散度(Mw/Mn)=1.59
(合成例4)聚合物4的合成
投入化合物X16(2.6g,6.2116mmol)、单体2(0.0906g,0.4638mmol)、单体3(1.83g,3.3377mmol)及叔丁醇钠(2.18g,22.70mmol)、甲苯(20ml),将体系内充分地氮置换,加温到60℃(溶液A)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.07g,0.067mmol)的甲苯5ml溶液中加入三叔丁基膦(0.108g,0.534mmol),加温到60℃(溶液B)。氮气流中向溶液A中添加溶液B,加热回流反应2.0小时。追加单体3(1.72g)。加热回流1.0小时,放冷反应液并将反应液滴加到300ml乙醇中,使粗品聚合物4结晶析出。
使得到的粗品聚合物4溶解在120ml甲苯中,投入溴苯(0.21g)、叔丁醇钠(2.18g),将体系内充分地氮置换,加温到60℃(溶液C)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.07g)的甲苯5ml溶液中加入三叔丁基膦(0.108g),加温到60℃(溶液D)。氮气流中向溶液C中添加溶液D,加热回流反应2小时。在该反应液中添加N,N-二苯基胺(1.13g)的甲苯(5ml)溶液,进一步加热回流反应4小时。放冷反应液,滴加到乙醇/水(400ml/30ml)溶液中,获得封端的粗品聚合物4。
将该封端的粗品聚合物4溶解在甲苯中,在丙酮中再沉淀,滤出析出的聚合物。使得到的聚合物溶解在甲苯中,用稀盐酸清洗,用含有氨的乙醇进行再沉淀。采用柱色谱法精制滤出的聚合物,由此获得目标聚合物4(2.75g)。
重均分子量(Mw)=75000
数均分子量(Mn)=46000
分散度(Mw/Mn)=1.63
(合成例5)聚合物5的合成
投入化合物X17(3.0g,9.8866mmol)、单体2(0.1235g,0.6326mmol)、单体3(2.884g,5.2596mmol)及叔丁醇钠(3.44g,35.77mmol)、甲苯(30ml),将体系内充分地氮置换,加温到60℃(溶液A)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.11g,0.105mmol)的甲苯8ml溶液中加入三叔丁基膦(0.17g,0.84mmol),加温到60℃(溶液B)。氮气流中向溶液A中添加溶液B,加热回流反应2.0小时。追加单体3(2.88g)。加热回流1.5小时,放冷反应液并将反应液滴加到300ml乙醇中,使粗品聚合物5结晶析出。
使得到的粗品聚合物5溶解在100ml甲苯中,投入溴苯(0.33g)、叔丁醇钠(3.44g),将体系内充分地氮置换,加温到60℃(溶液C)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.11g)的甲苯8ml溶液中加入三叔丁基膦(0.17g),加温到60℃(溶液D)。氮气流中向溶液C中添加溶液D,加热回流反应2小时。在该反应液中添加N,N-二苯基胺(1.78g)的甲苯(5ml)溶液,进一步加热回流反应4小时。放冷反应液,滴加到乙醇/水(400ml/30ml)溶液中,获得封端的粗品聚合物5。
将该封端的粗品聚合物5溶解在甲苯中,在丙酮中再沉淀,滤出析出的聚合物。使得到的聚合物溶解在甲苯中,用稀盐酸清洗,用含有氨的乙醇进行再沉淀。采用柱色谱法精制滤出的聚合物,由此获得目标聚合物5(1.35g)。
重均分子量(Mw)=51000
数均分子量(Mn)=33100
分散度(Mw/Mn)=1.54
(合成例6)聚合物6的合成
投入化合物X13(1.37g,5.1586mmol)、单体2(0.061g,0.3124mmol)、单体3(1.5g,2.7355mmol)及叔丁醇钠(1.8g,18.6mmol)、甲苯(15ml),将体系内充分地氮置换,加温到60℃(溶液A)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.057g,0.055mmol)的甲苯5ml溶液中加入三叔丁基膦(0.089g,0.438mmol),加温到60℃(溶液B)。氮气流中向溶液A中添加溶液B,加热回流反应2.0小时。追加单体3(1.38g)。加热回流1.0小时,放冷反应液并将反应液滴加到250ml乙醇中,使粗品聚合物6结晶析出。
使得到的粗品聚合物6溶解在70ml甲苯中,投入溴苯(0.17g)、叔丁醇钠(1.8g),将体系内充分地氮置换,加温到60℃(溶液C)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.057g)的甲苯5ml溶液中加入三叔丁基膦(0.089g),加温到60℃(溶液D)。氮气流中向溶液C中添加溶液D,加热回流反应2小时。在该反应液中添加N,N-二苯基胺(0.93g)的甲苯(5ml)溶液,进一步加热回流反应4小时。放冷反应液,滴加到乙醇/水(300ml/20ml)溶液中,从而获得封端的粗品聚合物6。
将该封端的粗品聚合物6溶解在甲苯中,在丙酮中再沉淀,滤出析出的聚合物。使得到的聚合物溶解在甲苯中,用稀盐酸清洗,用含有氨的乙醇进行再沉淀。采用柱色谱法精制滤出的聚合物,由此获得目标聚合物6(1.5g)。
重均分子量(Mw)=56000
数均分子量(Mn)=38800
分散度(Mw/Mn)=1.44
(合成例7)聚合物7的合成
投入化合物X11(2.0g,6.0702mmol)、单体2(0.0787g,0.4031mmol)、单体3(1.775g,3.2367mmol)及叔丁醇钠(2.2g,22.0mmol)、甲苯(20ml),将体系内充分地氮置换,加温到60℃(溶液A)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.068g,0.065mmol)的甲苯5ml溶液中加入三叔丁基膦(0.105g,0.52mmol),加温到60℃(溶液B)。氮气流中向溶液A中添加溶液B,加热回流反应2.0小时。追加单体3(1.669g)。加热回流1.0小时,放冷反应液并将反应液滴加到250ml乙醇中,使粗品聚合物7结晶析出。
使得到的粗品聚合物7溶解在100ml甲苯中,投入溴苯(0.21g)、叔丁醇钠(2.2g),将体系内充分地氮置换,加温到60℃(溶液C)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.068g)的甲苯5ml溶液中加入三叔丁基膦(0.105g),加温到60℃(溶液D)。氮气流中向溶液C中添加溶液D,加热回流反应2小时。在该反应液中添加N,N-二苯基胺(1.1g)的甲苯(5ml)溶液,进一步加热回流反应4小时。放冷反应液,滴加到乙醇/水(300ml/20ml)溶液中,从而获得封端的粗品聚合物7。
将该封端的粗品聚合物7溶解在甲苯中,在丙酮中再沉淀,滤出析出的聚合物。使得到的聚合物溶解在甲苯中,用稀盐酸清洗,用含有氨的乙醇进行再沉淀。采用柱色谱法精制滤出的聚合物,由此获得目标聚合物7(2.37g)。
重均分子量(Mw)=53600
数均分子量(Mn)=34800
分散度(Mw/Mn)=1.54
(合成例8)聚合物8的合成
投入化合物X9(2.3g,5.4035mmol)、单体2(0.079g,0.407mmol)、单体3(1.593g,2.9053mmol)及叔丁醇钠(1.9g,19.76mmol)、甲苯(20ml),将体系内充分地氮置换,加温到60℃(溶液A)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.061g,0.058mmol)的甲苯5ml溶液中加入三叔丁基膦(0.094g,0.465mmol),加温到60℃(溶液B)。氮气流中向溶液A中添加溶液B,加热回流反应2.0小时。追加单体3(1.566g)。加热回流1.0小时,放冷反应液并将反应液滴加到250ml乙醇中,使粗品聚合物8结晶析出。
使得到的粗品聚合物8溶解在50ml甲苯中,投入溴苯(0.18g)、叔丁醇钠(1.9g),将体系内充分地氮置换,加温到60℃(溶液C)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.061g)的甲苯5ml溶液中加入三叔丁基膦(0.094g),加温到60℃(溶液D)。氮气流中向溶液C中添加溶液D,加热回流反应2小时。在该反应液中添加N,N-二苯基胺(0.98g)的甲苯(5ml)溶液,进一步加热回流反应4小时。放冷反应液,滴加到乙醇/水(300ml/20ml)溶液中,从而获得封端的粗品聚合物8。
将该封端的粗品聚合物8溶解在甲苯中,在丙酮中再沉淀,滤出析出的聚合物。使得到的聚合物溶解在甲苯中,用稀盐酸清洗,用含有氨的乙醇进行再沉淀。采用柱色谱法精制滤出的聚合物,由此获得目标聚合物8(0.9g)。
重均分子量(Mw)=37000
数均分子量(Mn)=27600
分散度(Mw/Mn)=1.34
(合成例9)聚合物9的合成
投入化合物X5(1.9g,3.8924mmol)、单体1(2.58g,7.3915mmol)、单体2(0.077g,0.3932mmol)及叔丁醇钠(2.54g,26.47mmol)、甲苯(15ml),将体系内充分地氮置换,加温到60℃(溶液A)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.082g,0.078mmol)的甲苯5ml溶液中加入三叔丁基膦(0.126g,0.624mmol),加温到60℃(溶液B)。氮气流中向溶液A中添加溶液B,加热回流反应2.0小时。追加化合物X5(1.9g)。加热回流1.0小时,放冷反应液并将反应液滴加到250ml乙醇中,使粗品聚合物9结晶析出。
使得到的粗品聚合物9溶解在40ml甲苯中,投入溴苯(0.25g)、叔丁醇钠(2.54g),将体系内充分地氮置换,加温到60℃(溶液C)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.082g)的甲苯5ml溶液中加入三叔丁基膦(0.126g),加温到60℃(溶液D)。氮气流中向溶液C中添加溶液D,加热回流反应2小时。在该反应液中添加N,N-二苯基胺(1.3g)的甲苯(5ml)溶液,进一步加热回流反应4小时。放冷反应液,滴加到乙醇/水(200ml/10ml)溶液中,从而获得封端的粗品聚合物9。
将该封端的粗品聚合物9溶解在甲苯中,在丙酮中再沉淀,滤出析出的聚合物。使得到的聚合物溶解在甲苯中,用稀盐酸清洗,用含有氨的乙醇进行再沉淀。采用柱色谱法精制滤出的聚合物,由此获得目标聚合物9(1.93g)。
重均分子量(Mw)=26000
数均分子量(Mn)=17800
分散度(Mw/Mn)=1.46
(合成例10)聚合物10的合成
投入单体1(0.5526g,1.581mmol)、单体2(0.0258g,0.1320mmol)、化合物X20(0.6000g,0.856mmol)及叔丁醇钠(0.5597g,5.824mmol)、甲苯(6ml),将体系内充分地氮置换,加温到60℃(溶液A)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.0177g,0.0171mmol)的甲苯3ml溶液中加入三叔丁基膦(0.0277g,0.137mmol),加温到65℃(溶液B)。氮气流中向溶液A中添加溶液B,加热回流反应2.0小时。追加化合物X20(0.5436g)。加热回流1.5小时,放冷反应液并将反应液滴加到300ml乙醇中,使粗品聚合物10结晶析出。
使得到的粗品聚合物10溶解在80ml甲苯中,投入溴苯(0.53g)、叔丁醇钠(0.62g),将体系内充分地氮置换,加温到65℃(溶液C)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.0088g)的甲苯3ml溶液中加入三叔丁基膦(0.014g),加温到60℃(溶液D)。氮气流中向溶液C中添加溶液D,加热回流反应2小时。在该反应液中添加N,N-二苯基胺(0.144g)、再调液的溶液D,进一步加热回流反应4小时。放冷反应液,滴加到乙醇/水(600ml/60ml)溶液中,从而获得封端的粗品聚合物10。
将该封端的粗品聚合物10溶解在甲苯中,在丙酮中再沉淀,滤出析出的聚合物。使得到的聚合物溶解在甲苯中,用稀盐酸清洗,用含有氨的乙醇进行再沉淀。采用柱色谱法精制滤出的聚合物,由此获得目标聚合物10(0.685g)。
重均分子量(Mw)=57100
数均分子量(Mn)=36100
分散度(Mw/Mn)=1.58
(合成例11)聚合物11的合成
投入单体1(2.488g,7.149mmol)、单体2(0.0285g,0.146mmol)、单体3(2.000g,3.647mmol)及叔丁醇钠(2.383g,24.8mmol)、甲苯(20ml),将体系内充分地氮置换,加温到65℃(溶液A)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.0755g,0.0729mmol)的甲苯3ml溶液中加入三叔丁基膦(0.1180g,0.584mmol),加温到65℃(溶液B)。氮气流中向溶液A中添加溶液B,加热回流反应2.0小时。追加单体3(1.96g)。加热回流1.5小时,放冷反应液并将反应液滴加到乙醇/水(500ml/50ml)溶液中,使粗品聚合物11结晶析出。
使粗品聚合物11溶解在甲苯中,在丙酮中再沉淀,滤出析出的聚合物。
使得到的粗品聚合物11溶解在100ml甲苯中,投入溴苯(0.229g)、叔丁醇钠(2.24g),将体系内充分地氮置换,加温到65℃(溶液C)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.0377g)的甲苯3ml溶液中加入三叔丁基膦(0.059g),加温到65℃(溶液D)。氮气流中向溶液C中添加溶液D,加热回流反应2小时。在该反应液中添加N,N-二苯基胺(0.617g)、再调液的溶液D,进一步加热回流反应4小时。放冷反应液,滴加到乙醇/水(300ml/30ml)溶液中,从而获得封端的粗品聚合物11。
将该封端的粗品聚合物11溶解在甲苯中,用稀盐酸清洗,用含有氨的乙醇进行再沉淀。采用柱色谱法精制滤出的聚合物,由此获得目标聚合物11(0.89g)。
重均分子量(Mw)=146000
数均分子量(Mn)=91800
分散度(Mw/Mn)=1.59
(合成例12)聚合物12的合成
投入单体1(5.980g,16.85mmol)、单体2(0.2246g,1.15mmol)、单体3(4.935g,9.00mmol)及叔丁醇钠(5.88g,61.2mmol)、甲苯(50ml),将体系内充分地氮置换,加温到65℃(溶液A)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.112g,0.108mmol)的甲苯5ml溶液中加入三叔丁基膦(0.175g,0.864mmol),加温到65℃(溶液B)。氮气流中向溶液A中添加溶液B,加热回流反应2.0小时。追加单体3(4.639g,8.46mmol)。加热回流2.5小时,放冷反应液并将反应液滴加到乙醇(750ml)溶液中,使粗品聚合物12结晶析出。
使得到的粗品聚合物12溶解在140ml甲苯中,投入溴苯(0.565g)、叔丁醇钠(2.94g),将体系内充分地氮置换,加温到65℃(溶液C)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.056g)的甲苯5ml溶液中加入三叔丁基膦(0.088g),加温到65℃(溶液D)。氮气流中向溶液C中添加溶液D,加热回流反应2小时。在该反应液中添加N,N-二苯基胺(3.042g)、再调液的溶液D,进一步加热回流反应4小时。放冷反应液,滴加到乙醇(750ml)溶液中,从而获得封端的粗品聚合物12。
将该封端的粗品聚合物12溶解在甲苯中,用稀盐酸清洗,用含有氨的乙醇进行再沉淀。采用柱色谱法精制滤出的聚合物,由此获得目标聚合物12(6.53g)。
重均分子量(Mw)=76400
数均分子量(Mn)=52500
分散度(Mw/Mn)=1.45
(合成例13)聚合物13的合成
投入单体1(1.803g,5.159mmol)、单体2(0.0608g,0.312mmol)、单体3(1.500g,2.735mmol)及叔丁醇钠(1.788g,18.6mmol)、甲苯(15ml),将体系内充分地氮置换,加温到65℃(溶液A)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.057g,0.0547mmol)的甲苯3ml溶液中加入三叔丁基膦(0.088g,0.438mmol),加温到65℃(溶液B)。氮气流中向溶液A中添加溶液B,加热回流反应2.0小时。添加二碘三联苯(1.239g)。加热回流1.5小时,放冷反应液并将反应液滴加到500ml乙醇中,使粗品聚合物13结晶析出。
使得到的粗品聚合物13溶解在120ml甲苯中,投入溴苯(0.080g)、叔丁醇钠(1.61g),将体系内充分地氮置换,加温到65℃(溶液C)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.028g)的甲苯3ml溶液中加入三叔丁基膦(0.045g),加温到65℃(溶液D)。氮气流中向溶液C中添加溶液D,加热回流反应2小时。在该反应液中添加N,N-二苯基胺(0.462g)、再调液的溶液D,进一步加热回流反应4小时。放冷反应液,滴加到500ml乙醇中,从而获得封端的粗品聚合物13。
将该封端的粗品聚合物溶解在甲苯中,在丙酮中再沉淀,滤出析出的聚合物。使粗品聚合物溶解在甲苯中,用稀盐酸清洗,用含有氨的乙醇进行再沉淀。采用柱色谱法精制滤出的聚合物,由此获得目标聚合物13(1.55g)。
重均分子量(Mw)=74000
数均分子量(Mn)=48600
分散度(Mw/Mn)=1.52
(合成例14)聚合物14的合成
投入苯胺(0.9533g,10.23mmol)、单体2(0.5208g,2.667mmol)、单体3(3.538g,6.452mmol)及叔丁醇钠(3.968g,41.29mmol)、甲苯(35ml),将体系内充分地氮置换,加温到65℃(溶液A)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.134g,0.129mmol)的甲苯3ml溶液中加入三叔丁基膦(0.209g,1.032mmol),加温到65℃(溶液B)。氮气流中向溶液A中添加溶液B,加热回流反应2.0小时。追加二溴苯(1.46g)。加热回流2.0小时,放冷反应液并将反应液滴加到500ml乙醇中,使粗品聚合物14结晶析出。
使得到的粗品聚合物14溶解在100ml甲苯中,投入溴苯(0.405g)、叔丁醇钠(3.968g),将体系内充分地氮置换,加温到65℃(溶液C)。在三(二亚苄基丙酮)二钯氯仿配合物(0.066g)的甲苯3ml溶液中加入三叔丁基膦(0.104g),加温到65℃(溶液D)。氮气流中向溶液C中添加溶液D,加热回流反应2小时。在该反应液中添加二苯基胺(1.09g)、再调液的溶液D,进一步加热回流反应4小时。放冷反应液,滴加到500ml乙醇中,从而获得封端的粗品聚合物14。
将该封端的粗品聚合物14溶解在甲苯中,在丙酮中再沉淀,滤出析出的聚合物。使粗品聚合物溶解在甲苯中,用稀盐酸清洗,用含有氨的乙醇进行再沉淀。采用柱色谱法精制滤出的聚合物,由此获得目标聚合物14(1.56g)。
重均分子量(Mw)=78500
数均分子量(Mn)=54100
分散度(Mw/Mn)=1.45
对于本领域技术人员可知,虽然是参照详细且特定的实施方式说明本发明的,对于本领域技术人员来说,显然能够在不脱离本发明的精神和范围的情况下加以各种变更、修改。本申请基于2010年2月10日申请的日本专利申请(特愿2010-027585),将其内容作为参照援引于此。产业上的可利用性
本发明能够很好地用于使用有机电场发光元件的各种领域,例如平板显示器(例如Office Automation(OA)计算机用、壁挂电视)、利用作为面发光体的特征的光源(例如复印机的光源、液晶显示器、计量仪器类的背光光源)、显示板、标识灯等领域。
1:基板
2:阳极
3:空穴注入层
4:空穴传输层
5:发光层
6:空穴阻挡层
7:电子传输层
8:电子注入层
9:阴极

Claims (14)

1.具有下述通式(1)表示的重复单元和交联性基团的聚合物,
通式(1)中,Ar11~Ar13各自独立地表示具有或不具有取代基的2价芳香族基团,
Ar14和Ar15各自独立地表示具有或不具有取代基的芳香族基团,
Ar16和Ar17各自独立地表示直接键合、或者具有或不具有取代基的2价芳香族基团,Ar16、Ar17中的至少一方是具有或不具有取代基的2价芳香族基团,
R11和R12各自独立地表示氢原子、具有或不具有取代基的烷基、具有或不具有取代基的烷氧基、或者具有或不具有取代基的芳香族基团,
r表示0~5的整数,
R11和R12不形成环结构或者相互键合而形成环结构;
而且,交联性基团包含或不包含在所述通式(1)表示的重复单元中,
所述交联性基团是下述式(Ⅱ-a)表示的基团,
式(Ⅱ-a)中的苯并环丁烯环具有或不具有取代基,该取代基彼此可以相互键合而形成环,
所述交联性基团的数量是每1000分子量为0.01个以上3.0个以下。
2.根据权利要求1所述的聚合物,其中,Ar11~Ar17是选自苯环、萘环、蒽环、菲环、9,10-苯并菲环、芘环、噻吩环、吡啶环、芴环中的环所形成的基团、及2~4个这些环键合而成的基团。
3.根据权利要求1所述的聚合物,其中,R11和R12为所述基团之中除氢原子以外的基团。
4.根据权利要求1所述的聚合物,其中,R11和R12表示碳原子数为1~12的烷基或碳原子数为1~12的烷氧基。
5.根据权利要求1所述的聚合物,其中,R11和R12表示碳原子数为1~12的烷基。
6.根据权利要求1所述的聚合物,其中,重均分子量Mw为20000以上,分散度Mw/Mn为2.5以下,Mn表示数均分子量。
7.一种有机电场发光元件材料,由权利要求1~6中任一项所述的聚合物形成。
8.一种有机电场发光元件用组合物,含有权利要求1~6中任一项所述的聚合物。
9.一种有机电场发光元件,在基板上含有阳极、阴极、以及设置在这两极之间的1个以上的有机层,该有机层的至少一层含有将权利要求1~6中任一项所述的聚合物交联而得到的网状聚合物。
10.根据权利要求9所述的有机电场发光元件,其中,含有所述网状聚合物的层是空穴注入层或者空穴传输层。
11.根据权利要求9或10所述的有机电场发光元件,其中,含有所述网状聚合物的层是空穴传输层。
12.根据权利要求10所述的有机电场发光元件,还具有发光层,且所述空穴注入层、空穴传输层、及该发光层全部都是采用湿式成膜法形成的层。
13.一种显示装置,具有权利要求9~12中任一项所述的有机电场发光元件。
14.一种照明装置,具有权利要求9~12中任一项所述的有机电场发光元件。
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