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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine lichtemittierende Polymerzusammensetzung,
die geeignet als ein organisches Elektrolumineszenzmaterial verwendbar
ist, und auf eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung und ein
Herstellungsverfahren für
diese.
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Beschreibung des technischen
Hintergrunds
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Für eine organische
Elektrolumineszenzvorrichtung wird erwartet, dass sie eine Anzeigevorrichtung der
nächsten
Generation ist, da sie solche hervorragenden Eigenschaften hat,
dass sie in einer dünnen
Gestalt bereitgestellt und durch Gleichstromspannung angetrieben
werden kann und einen weiten Sichtwinkel hat, eine große Sichtweite
aufweist und ein schnelles Ansprechverhalten hat, und gegenwärtig wird
daran aktiv geforscht.
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Als
organische Elektrolumineszenzvorrichtungen sind bisher jene mit
einer Einschichtstruktur bekannt gewesen, bei der eine aus einem
organischen Material bestehende lichtemittierende Schicht zwischen
einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode gebildet
ist, und jene mit einer Vielschichtstruktur wie etwa einer Struktur
mit einer Lücken
transportierenden Schicht zwischen einer positiven Elektrode und
einer lichtemittierenden Schicht und einer Struktur mit einer Elektronen
transportierenden Schicht zwischen einer negativen Elektrode und
einer lichtemittierenden Schicht. In allen diesen organischen Elektrolumineszenzvorrichtungen
wird Licht durch Rekombination eines von der negativen Elektrode
injizierten Elektrons mit einer von der positiven Elektrode injizierten
Lücke in
der lichtemittierenden Schicht emittiert.
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Als
Verfahren zur Bildung von funktionellen Schichten aus organischem
Material wie etwa der lichtemittierenden Schicht und der Lücken transportierenden
Schicht in solch einer organischen Elektrolumineszenzvorrichtung
sind ein Trockenverfahren, bei dem eine Schicht aus organischem
Material durch Vakuumabscheidung gebildet wird, und ein Nassverfahren,
bei dem eine Lösung
mit einem darin gelösten
organischen Material aufgebracht und getrocknet wird, um eine Schicht
zu bilden, bekannt gewesen. Von diesen ist das Trockenverfahren
schwerlich für
Massenproduktion geeignet, da das Verfahren kompliziert ist, und
es gibt eine Beschränkung
hinsichtlich der Bildung einer Schicht mit einer großen Fläche. Andererseits
ist das Nassverfahren für
Massenproduktion geeignet, da das Verfahren relativ einfach ist.
Zusätzlich
kann eine funktionelle Schicht aus organischem Material mit einer
großen
Fläche
leicht gebildet werden. Diesbezüglich
ist das Nassverfahren verglichen mit dem Trockenverfahren nützlich.
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Andererseits
ist es für
die funktionelle Schicht aus organischem Material, die die organische
Elektrolumineszenzvorrichtung bildet, notwendig, dass sie eine hohe
Haltbarkeit aufweist und eine große Leuchteffizienz erzielt.
Jene, die aus verschiedenen Materialien bestehen, sind bisher bekannt
gewesen, und funktionelle Schichten aus organischem Material, die
eine phosphoreszierende iridiumorganische Verbindung oder osmiumorganische
Verbindung als ein Leuchtmolekül
enthalten, sind kürzlich
vorgeschlagen worden (WO 00/70655). Solch eine funktionelle Schicht
aus organischem Material ist aus der iridiumorganischen Verbindung
oder der osmiumorganischen Verbindung alleine oder aus solch einer
Verbindung und einem Lücken transportierenden
Material wie etwa 4,4'-N,N'-Dicarbazolbiphenyl
oder 4,4'-Bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino)biphenyl
gebildet.
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Allerdings
wird diese funktionelle organische Schicht durch das Trockenverfahren
gebildet, und somit ist es schwierig, eine Massenproduktion zu erzielen
und eine funktionelle Schicht aus organischem Material mit einer
großen
Fläche
zu bilden.
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Ein
aus einer Iridiumverbindung, Polyvinylcarbazol und Oxadiazol bestehendes
lichtemittierendes Material ist auf dem MRS 2000 Fall Meeting (27.
November bis 1. Dezember 2000, Boston, Massachusetts, USA) vorgeschlagen
worden.
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Allerdings
hat dieses lichtemittierende Material das Problem, dass es eine
schlechte Haltbarkeit hat, obwohl es eine große Leuchteffizienz hat.
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US-A-2001/0019782
offenbart ein lichtemittierendes Material, das eine Verbindung umfasst,
von der eine Teilstruktur durch eine Formel (1) dargestellt wird.
Zudem kann die Verbindung eine Teilstruktur aufweisen, die ein Tautomer
der durch die Formel (1) dargestellten Struktur ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist auf der Grundlage der vorhergehenden Umstände gemacht
worden, und es ist ihre Aufgabe, eine lichtemittierende Polymerzusammensetzung
bereitzustellen, die es ermöglicht,
eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung mit großer Leuchteffizienz
und hervorragender Haltbarkeit bereitzustellen und eine funktionelle
Schicht aus organischem Material durch das Nassverfahren leicht
herzustellen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine organische
Elektrolumineszenzvorrichtung mit großer Leuchteffizienz und hervorragender
Haltbarkeit und ein Herstellungsverfahren für diese bereitzustellen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird somit eine lichtemittierende Polymerzusammensetzung
bereitgestellt, die eine Polymerkomponente und ein phosphoreszierendes
Mittel umfasst, das in der Polymerkomponente enthalten ist, wobei
die Polymerkomponente ein Copolymer ist, das aus 50 bis 99 Mol-%
Struktureinheiten, die sich von einem Monomer ableiten, das Lücken transportiert,
und 50 bis 1 Mol-% Struktureinheiten, die sich von einem Monomer
ableiten, das Elektronen transportiert, besteht.
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Es
kann bevorzugt sein, dass das Lücken
transportierende Monomer ein aromatisches tertiäres Aminderivat ist, und dass
das Elektronen transportierende Monomer ein Oxadiazolderivat ist.
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Des
Weiteren kann das phosphoreszierende Mittel bevorzugt eine Komplexverbindung
eines Metalls ausgewählt
aus Iridium, Platin und Osmium sein.
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Insbesondere
kann das phosphoreszierende Mittel bevorzugt aus einer Iridiumkomplexverbindung
bestehen, die durch die folgende allgemeine Formel (1) dargestellt
wird: Allgemeine
Formel (1)
wobei R
1 und R
2 unabhängig ein
Substituent bestehend aus einem Fluoratom, einer Alkylgruppe oder
einer Arylgruppe sind und gleich oder voneinander verschieden sein
können,
m eine ganze Zahl von 0 bis 4 und n eine ganze Zahl von 0 bis 4
ist.
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Der
Gehalt einer verunreinigenden Verbindung, die durch die folgende
allgemeine Formel (X) dargestellt wird, darf in dem phosphoreszierenden
Mittel bevorzugt höchstens
1000 ppm betragen: Allgemeine
Formel (X)
wobei R
1 und R
2 unabhängig ein
Substituent bestehend aus einem Fluoratom, einer Alkylgruppe oder
einer Arylgruppe sind und gleich oder voneinander verschieden sein
können,
m eine ganze Zahl von 0 bis 4 und n eine ganze Zahl von 0 bis 4
ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird zudem eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung
mit einer funktionellen Schicht aus organischem Material bereitgestellt,
die als eine lichtemittierende Schicht oder eine Lücken transportierende
Schicht fungiert und aus einer lichtemittierenden Polymerzusammensetzung
gebildet ist, die eine Polymerkomponente und ein phosphoreszierendes
Mittel umfasst, das in der Polymerkomponente enthalten ist, wobei
die Polymerkomponente ein Copolymer ist, das aus 50 bis 99 Mol-%
Struktureinheiten, die sich von einem Monomer ableiten, das Lücken transportiert,
und 50 bis 1 Mol-% Struktureinheiten, die sich von einem Monomer
ableiten, das Elektronen transportiert, besteht.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung einer
organischen Elektrolumineszenzvorrichtung bereitgestellt, das einen
Schritt des Bildens einer funktionellen Schicht aus organischem
Material durch Aufbringen einer Lösung einer lichtemittierenden
Polymerzusammensetzung, die eine Polymerkomponente und ein phosphoreszierendes
Mittel umfasst, das in der Polymerkomponente enthalten ist, wobei
die Polymerkomponente ein Copolymer ist, das aus 50 bis 99 Mol-%
Struktureinheiten, die sich von einem Monomer ableiten, das Lücken transportiert,
und 50 bis 1 Mol-% Struktureinheiten, die sich von einem Monomer
ableiten, das Elektronen transportiert, besteht, gelöst in einem
organischen Lösungsmittel
auf die Oberfläche
eines Substrats und des Behandelns des resultierenden Überzugs
zum Entfernen des organischen Lösungsmittel
umfasst.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden hiernach detailliert beschrieben.
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Die
lichtemittierende Polymerzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst eine Komponente (A), die aus einem Polymer besteht, und
eine Komponente (B), die aus einem phosphoreszierenden Mittel besteht,
das in der Komponente (A) enthalten ist. Als das Polymer, das die
Komponente (A) bildet, wird ein Copolymer verwendet, das aus 50
bis 99 Mol-% Struktureinheiten, die sich von einem Monomer ableiten,
das Lücken
transportiert, und 50 bis 1 Mol-% Struktureinheiten, die sich von
einem Monomer ableiten, das Elektronen transportiert, besteht.
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Spezieller
ist das Polymer, das die Komponente (A) in der vorliegenden Erfindung
bildet, ein Copolymer (A-1), das aus Struktureinheiten, die sich
von dem Monomer, das Lücken
transportiert, und Struktureinheiten, die sich von dem Monomer ableiten,
das Elektronen transportiert, besteht.
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Wie
in der vorliegenden Erfindung verwendet meint der Begriff „Lücken transportierendes
Polymer" ein Polymer
mit einer Funktion des Injizierens einer Lücke von einer positiven Elektrode
und des Transportierens der Lücke
oder des Sperrens eines von einer negativen Elektrode injizierten
Elektrons, wenn ein elektrisches Feld angelegt wird. Auf ein Monomer,
das solch ein Lücken
transportierendes Polymer ergibt, wird als ein „Monomer, das Lücken transportiert" bzw. „Lücken transportierendes
Monomer" Bezug genommen.
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Als
Beispiele für
solch ein Monomer, das Lücken
transportiert, können
polymerisierbare Verbindungen mit solch einer Struktur erwähnt werden,
bei der eine Elektronen abgebende Gruppe wie etwa eine Aminogruppe
an ein großes
konjugiertes Skelett wie etwa Benzol, Naphthalin oder Biphenyl gebunden
ist. Insbesondere sind tertiäre
aromatische Aminverbindungen mit einer Triphenylaminskelettstruktur
oder einer Carbazolskelettstruktur Lücken transportierende Monomere,
die Lücken
transportierende Polymere mit hervorragenden Eigenschaften ergeben.
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Andererseits
meint der Begriff „Elektronen
tansportierendes Polymer" ein
Polymer mit einer Funktion des Injizierens eines Elektrons von einer
negativen Elektrode und des Transportierens des Elektrons oder des Sperrens
einer von einer positiven Elektrode injizierten Lücke, wenn
ein elektrisches Feld angelegt wird. Auf ein Monomer, das solch
ein Elektronen transportierendes Polymer ergibt, wird als ein „Monomer,
das Elektronen transportiert" bzw. „Elektronen
transportierendes Monomer" Bezug
genommen.
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Als
Beispiele für
solch ein Elektronen transportierendes Monomer können Oxadiazolderivate, Vasophenanthrolinderivate
und Triazolderivate erwähnt
werden.
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Copolymer (A-1)
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Das
Copolymer (A-1) ist ein Copolymer aus einem Monomer, das Lücken transportiert,
und einem Monomer, das Elektronen transportiert. Dieses Copolymer
kann irgendeines von einem Zufallscopolymer, einem Blockcopolymer
und einem alternierenden Copolymer sein, das aus dem Monomer, das
Lücken
transportiert, und dem Monomer, das Elektronen transportiert, erhalten
wird.
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Als
das Monomer, das Lücken
transportiert und verwendet wird, um das Copolymer (A-1) zu erhalten, wird
bevorzugt ein tertiäres
aromatisches Aminderivat, insbesondere ein Carbazolderivat verwendet.
Spezielle Beispiele dafür
schließen
N-Vinylcarbazol, 3,6-Dimethyl-9-vinylcarbazol, 3,6-Diethyl-9-vinylcarbazol, 3-Methyl-9-vinylcarbazol
und 3-Ethyl-9-vinylcarbazol
ein. Von diesen sind N-Vinylcarbazol und 3,6-Dimethyl-9-vinylcarbazol bevorzugt.
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Als
das Monomer, das Elektronen transportiert und verwendet wird, um
das Copolymer (A-1) zu erhalten, wird bevorzugt ein Oxadiazolderivat
verwendet. Spezielle Beispiele dafür schließen 2-β-Naphthyl-5-(4-vinylphenyl)-1,3,4-oxadiazol,
2-α-Naphthyl-5-(4-vinylphenyl)-1,3,4-oxadiazol,
2-Phenyl-5-(4-vinylphenyl)oxadiazol,
2-Phenyl-5-(4-vinyl-p-biphenyl)-1,3,4-oxadiazol, 2-(p-Biphenyl)-5-(4-vinylphenyl)-oxadiazol,
2-(p-Biphenyl)-5-(4-propenylphenyl)-1,3,4-oxadiazol,
2-t-Butoxyphenyl-5-(4-(4-vinylphenyl)-p-biphenyl)-1,3,4-oxadiazol oder
substituierte Produkte dieser Oxadiazolderivate mit einer Acryloyl-
oder Methacryloylgruppe ein. Von diesen sind 2-β-Naphthyl-5-(4-vinylphenyl)-1,3,4-oxadiazol,
2-(p-Biphenyl)-5-(4-vinylphenyl)-1,3,4-oxadiazol
und 2-(p-Biphenyl)-5-(4-propenylphenyl)-1,3,4-oxadiazol
bevorzugt.
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In
dem Copolymer (A-1) beträgt
ein Anteil der Struktureinheiten, die sich von dem Monomer ableiten, das
Lücken
transportiert, zu den Struktureinheiten, die sich von dem Monomer
ableiten, das Elektronen transportiert, hinsichtlich des Molverhältnisses
50 : 50 bis 99 : 1, bevorzugt 65 : 35 bis 95 : 5. Wenn der Anteil
der Struktureinheiten, die sich von dem Monomer ableiten, das Lücken transportiert,
zu niedrig ist, wird die Menge an injizierten Lücken herabgesetzt. Daher ist
solch ein Copolymer nicht bevorzugt. Wenn der Anteil der Struktureinheiten,
die sich von dem Monomer ableiten, das Lücken transportiert, andererseits
zu hoch ist, nimmt die Menge an injizierten Lücken zu, und ein Ausgleich
mit dem Elektron bei der Rekombination wird zerstört. Daher ist
solch ein Copolymer nicht bevorzugt.
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Das
Copolymer (A-1) hat bevorzugt ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht
von 2.000 bis 1.500.000, speziell 5.000 bis 500.000 gemessen durch
Gelpermeationschromatographie hinsichtlich Polystyrol. Wenn das
gewichtsgemittelte Molekulargewicht niedriger als 2.000 ist, neigt
die resultierende lichtemittierende Polymerzusammensetzung dazu,
in dem Zustand eines dünnen
Films eine unzureichende Hitzebeständigkeit, Stabilität und mechanische
Festigkeit aufzuweisen. Wenn das gewichtsgemittelte Molekulargewicht andererseits
1.500.000 übersteigt,
neigt die resultierende lichtemittierende Polymerzusammensetzung
dazu, dass ihre Lösungsviskosität merklich
zunimmt und somit ihre Handhabungseigenschaft bei der Herstellung
der organischen Elektrolumineszenzvorrichtung verschlechtert wird,
und bei ihrer Lösung
tritt eine Fadenbildung auf. Es ist daher nicht bevorzugt, ein Copolymer
mit solch einem niedrigen oder hohen Molekulargewicht zu verwenden.
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Der
Gesamtanteil an nicht umgesetzten Monomer, das Lücken transportiert, und Monomer,
das Elektronen transportiert, der in dem Copolymer (A-1) enthalten
ist, beträgt
bevorzugt 5 Massenprozent oder weniger.
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Das
Copolymer (A-1) wird durch Copolymerisieren des Monomers, das Lücken transportiert,
und des Monomers, das Elektronen transportiert, in der Gegenwart
eines kationischen Polymerisationskatalysators, eines radikalischen
Polymerisationskatalysators oder eines anionischen Polymerisationskatalysators
in einem für
die Polymerisation geeigneten Lösungsmittel
erhalten.
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Als
das Lösungsmittel
für die
Polymerisation kann ein halogenierter Kohlenwasserstoff wie etwa
Methylenchlorid oder Chlorbenzol, ein aromatischer Kohlenwasserstoff
wie etwa Toluol oder Benzol, ein Etherlösungsmittel wie etwa Dibutylether,
Diphenylether, Dioxan oder Tetrahydrofuran oder ein hochpolares
Lösungsmittel
wie etwa Acetonitril, Nitrobenzol, N-Methylpyrrolidon oder Dimethylacetamid
verwendet werden.
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Als
der kationische Polymerisationskatalysator kann HI-ZnI2,
I2, I2-HI oder dergleichen
verwendet werden.
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Als
der radikalische Polymerisationskatalysator kann Azobisisobutyronitril,
Azobis-1-acetoxy-1-phenylethan oder dergleichen verwendet werden.
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Als
der anionische Polymerisationskatalysator kann Alkyllithium oder
dergleichen verwendet werden.
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Ein
Anteil des verwendeten Polymerisationskatalysators beträgt 0,0001
bis 0,5 mol pro mol des Gesamten aus dem Monomer, das Lücken transportiert,
und dem Monomer, das Elektronen transportiert.
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Die
Reaktionstemperatur beträgt
zum Beispiel –150
bis 50°C,
wenn der kationische Polymerisationskatalysator verwendet wird,
zum Beispiel 60 bis 200°C,
wenn der radikalische Polymerisationskatalysator verwendet wird,
oder zum Beispiel 0 bis 100°C,
wenn der anionische Polymerisationskatalysator verwendet wird.
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Komponente (B)
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Die
Komponente (B), die in der Komponente (A) enthalten ist, die aus
dem vorstehend beschriebenen Polymer besteht, ist eine Komponente,
die aus einem phosphoreszierenden Mittel besteht. Als das phosphoreszierende
Mittel wird bevorzugt eine Komplexverbindung eines Metalls ausgewählt aus
der Gruppe bestehend aus Iridium, Platin und Osmium verwendet, wobei
eine Iridiumkomplexverbindung speziell bevorzugt ist.
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In
der vorliegenden Erfindung kann als die Iridiumkomplexverbindung
eine Komplexverbindung aus Iridium und einer stickstoffhaltigen
aromatischen Verbindung wie etwa Phenylpyridin, Phenylpyrimidin,
Bipyridyl, 1-Phenylpyrazol, 2-Phenylchinolin,
2-Phenylbenzothiazol, 2-Phenyl-2-oxazolin, 2,4-Diphenyl-1,3,4-oxadiazol, 5-Phenyl-2-(4-pyridyl)-1,3- oxadiazol, 2-(2-Pyridylthiophen)-2-phenyl-4H-3,1-benzoxazin-4
oder ein Derivat davon verwendet werden.
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Als
spezielle Beispiele für
solch eine Iridiumkomplexverbindung können Verbindungen, die durch
die folgenden allgemeinen Formeln (1) bis (3) dargestellt werden,
und Verbindungen, die durch die folgenden Formeln (a) bis (j) dargestellt
werden, erwähnt
werden: Allgemeine
Formel (1)
Allgemeine
Formel (2)
Allgemeine
Formel (3)
wobei in den vorstehend beschriebenen allgemeinen
Formel (1) bis (3) R
1 und R
2 unabhängig ein
Substituent bestehend aus einem Fluoratom, einer Alkylgruppe oder
einer Arylgruppe sind und gleich oder voneinander verschieden sein
können,
m eine ganze Zahl von 0 bis Q und n eine ganze Zahl von 0 bis 4
ist.
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In
dem Vorstehenden schließen
spezielle Beispiele für
die auf den Substituenten R1 oder R2 bezogene Alkylgruppe Methyl-, Ethyl-, Isopropyl-,
t-Butyl-, n-Butyl-, Isobutyl-, Hexyl- und Octylgruppen ein.
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Spezielle
Beispiele für
die Arylgruppe schließen
Phenyl-, Tolyl-, Xylyl-, Biphenyl- und Naphthylgruppen ein.
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Von
den vorstehenden Verbindungen wird die Iridiumkomplexverbindung
(auf die hiernach als „genau angegebene
Iridiumkomplexverbindung" Bezug
genommen wird), die durch die allgemeine Formel (1) dargestellt
wird, bevorzugt verwendet.
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Spezielle
Beispiele für
die durch die allgemeine Formel (1) dargestellte, genau angegebene
Iridiumkomplexverbindung schließen
eine Verbindung [Tris(2,2-phenylpyridyl)iridium], die durch die
folgende Formel (k) dargestellt wird, eine durch die folgende Formel
(1) dargestellte Verbindung und eine durch die folgende Formel (m)
dargestellte Verbindung ein:
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Die
genau angegebene Iridiumkomplexverbindung wird allgemein durch Umsetzen
einer Verbindung, die durch die folgende allgemeine Formel (A) dargestellt
wird, mit einer Verbindung, die durch die folgende allgemeine Formel
(B) dargestellt wird, in der Gegenwart eines polaren Lösungsmittels
synthetisiert. Allerdings ist es wichtig, dass der Gehalt einer
genau angegebenen verunreinigenden Verbindung, die durch die folgende allgemeine
Formel (X) dargestellt und in dieser Reaktion gebildet wird, höchstens
1.000 ppm beträgt.
Allgemeine
Formel (X)
wobei R
1, R
2,
m und n die gleichen Bedeutungen haben, wie sie in der allgemeinen
Formel (1) definiert sind.
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Die
speziell angegebene Iridiumkomplexverbindung, in der der Gehalt
der speziell angegebenen verunreinigenden Verbindung höchstens
1.000 ppm beträgt,
kann durch Reinigen des Reaktionsprodukts aus der vorstehend beschriebenen
Synthesereaktion erhalten werden.
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Wenn
der Gehalt der speziell angegebenen verunreinigenden Verbindung
in der speziell angegebenen Iridiumkomplexverbindung 1.000 ppm übersteigt,
wird die Lichtemissionsleistung der speziell angegebenen Iridiumkomplexverbindung
beeinträchtigt,
und somit ist es schwierig, eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung
mit sowohl großer
Leuchtkraft als auch großer
Leuchteffizienz zu erhalten.
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Die
Umsetzung der durch die vorstehende allgemeine Formel (A) dargestellten
Verbindung mit der durch die vorstehende allgemeine Formel (B) dargestellten
Verbindung zur Synthese der speziell angegebenen Iridiumkomplexverbindung
wird in der Gegenwart eines polaren Lösungsmittels durchgeführt.
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Als
das polare Lösungsmittel
kann für
die Verwendung eines mit einem geeigneten Siedepunkt aus Glycerin,
Ethylenglykolderivaten und Propylenglykolderivaten ausgewählt werden.
Spezielle Beispiele für
die Ethylenglykolderivate schließen Ethylenglykolmonomethoxyether,
Ethylenglykolmonoethoxyether und Ethylenglykolmonobutoxyether ein.
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In
dieser Reaktion beträgt
die Reaktionstemperatur im Allgemeinen 150 bis 300°C, und die
Reaktionszeit beträgt
im Allgemeinen 1 bis 24 Stunden.
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Ein
Dimer der durch die allgemeine Formel (1) dargestellten Verbindung,
das heißt
die durch die vorstehende allgemeine Formel (X) dargestellte, speziell
angegebene verunreinigende Verbindung, ist in dem Produkt der vorstehenden
Reaktion in einem Anteil von zum Beispiel etwa 1.000 bis 100.000
ppm enthalten. Allerdings kann der Gehalt der speziell angegebenen
verunreinigenden Verbindung durch Reinigen dieses Reaktionsprodukts
auf höchstens
1.000 ppm verringert werden.
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Das
Reinigungsverfahren unterliegt keiner speziellen Beschränkung. Zum
Beispiel können
Lösungsmittelextraktion,
Säulenchromatographie,
Umkristallisation oder eine Kombination davon angewendet werden.
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Gemäß dem phosphoreszierenden
Mittel, das aus der so erhaltenen, speziell angegebenen Iridiumkomplexverbindung
besteht, zeigt sich die Lichtemissionsleistung der speziell angegebenen
Iridiumkomplexverbindung in hinreichender Weise, da der Gehalt der
speziell angegebenen verunreinigenden Verbindung äußerst niedrig
ist, und infolgedessen kann eine organische Elektrolumineszenzvorrichtung
mit sowohl großer Leuchtkraft
als auch großer
Leuchteffizienz erhalten werden.
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Als
ein speziell bevorzugtes Beispiel des speziell angegebenen Iridiumkomplexes,
der durch die vorstehende allgemeine Formel (2) dargestellt wird,
kann eine Verbindung erwähnt
werden, die durch die folgende Formel (n) dargestellt wird:
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Beispiele
für den
als das phosphoreszierende Mittel verwendeten Platinkomplex schließen Platinkomplexe
von Porphyrin und Platinkomplexe von Phthalocyanin ein. Als spezielle
Beispiele für
diesen können
ein Octaethylprophyrinplatinkomplex und ein 2,3,7,8,12,13,17,18-Octaethyl-21H,23H-platinkomplex
erwähnt
werden.
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Als
die Osmiumkomplexverbindung können
verschiedene Arten von Verbindungen verwendet werden, die üblicherweise
als phosphoreszierende Mittel verwendet werden.
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Ein
Anteil des verwendeten phosphoreszierenden Mittels beträgt bevorzugt
0,1 bis 30 Massenteile, mehr bevorzugt 0,5 bis 10 Massenteile pro
100 Massenteile der Polymerkomponente. Wenn dieser Anteil kleiner
als 0,1 Massenteile ist, kann es in einigen Fällen schwierig sein, eine ausreichende
Lichtemission zu erzielen. Wenn der Anteil andererseits 30 Massenteile übersteigt,
kann in einigen Fällen
ein Phänomen
des Konzentrationsquenchens (Konzentrationslöschung) auftreten, so dass
die Leuchtstärke
der Lichtemission aufgrund des überschüssigen Anteils
des phosphoreszierenden Mittels eher verringert wird. Es ist daher
nicht bevorzugt, das phosphoreszierende Mittel in solch einem großen Anteil
zu verwenden.
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In
der lichtemittierenden Polymerzusammensetzung gemäß der vorliegenden
Erfindung sind die vorstehend beschriebene Polymerkomponente und
das phosphoreszierende Mittel im Allgemeinen in einem geeigneten
organischen Lösungsmittel
gelöst,
wodurch sie als eine Lösungszusammensetzung
bereitgestellt ist. Diese Lösungszusammensetzung
wird auf die Oberfläche
eines Substrats aufgebracht, was eine funktionelle Schicht aus organischem
Material erzeugen wird, und der resultierende Überzug wird einer Behandlung
zum Entfernen des organischen Lösungsmittels
unterzogen, wodurch eine funktionelle Schicht aus organischem Material
aus der Polymerkomponente, die ein Medium bildet, in der das phosphoreszierende
Mittel in einer Elektrolumineszenzvorrichtung enthalten ist, gebildet
werden kann.
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Die
so erhaltene funktionelle Schicht aus organischem Material kann
entweder als eine lichtemittierende Schicht oder als eine Lücken transportierende
Schicht verwendet werden.
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Das
zur Herstellung der Lösungszusammensetzung
verwendete organische Lösungsmittel
unterliegt keiner speziellen Beschränkung, solange es die Polymerkomponente
und das phosphoreszierende Mittel darin lösen kann. Spezielle Beispiele
dafür schließen halogenierte
Kohlenwasserstoffe wie etwa Chloroform, Chlorbenzol und Tetrachlorethan,
Amidlösungsmittel
wie etwa Dimethylformamid und N-Methylpyrrolidon, Ethyllactat, Propylenglykolmethyletheracetat,
Ethylethoxypropionat und Methylamylketon ein. Diese organischen
Lösungsmittel
können
entweder einzeln oder in irgendeiner Kombination von diesen verwendet
werden.
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Von
diesen wird bevorzugt ein organisches Lösungsmittel mit einer geeigneten
Verdampfungsgeschwindigkeit, speziell ein organisches Lösungsmittel
mit einem Siedepunkt von etwa 70 bis 200°C verwendet, so dass ein dünner Film
mit einer gleichmäßigen Dicke
erhalten werden kann.
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Der
Anteil des verwendeten organischen Lösungsmittels variiert gemäß den verwendeten
Arten der Polymerkomponente und des phosphoreszierenden Mittels.
Allerdings ist er im Allgemeinen solch ein Anteil, dass die Gesamtkonzentration
der Polymerkomponente und des phosphoreszierenden Mittels in der
resultierenden Lösungszusammensetzung
0,1 bis 10 Massenprozent beträgt.
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Als
ein Mittel zum Aufbringen der Lösungszusammensetzung
können
zum Beispiel ein Schleuderüberzugsverfahren,
ein Eintauchverfahren, ein Walzenüberzugsverfahren, ein Tintenstrahlverfahren
oder ein Druckverfahren verwendet werden.
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Die
Dicke der gebildeten funktionellen Schicht aus organischem Material
unterliegt keiner speziellen Beschränkung, und sie ist im Allgemeinen
innerhalb eines Bereichs von 10 bis 1000 nm, bevorzugt von 30 bis 200
nm ausgewählt.
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Gemäß solch
einer lichtemittierenden Polymerzusammensetzung kann eine organische
Elektrolumineszenzvorrichtung mit großer Leuchteffizienz und hervorragender
Haltbarkeit bereitgestellt werden. Zusätzlich kann die funktionelle
Schicht aus organischem Material leicht durch das Nassverfahren
gebildet werden.
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Die
vorliegende Erfindung wird hiernach speziell durch die folgenden
Beispiele beschrieben. Allerdings ist die vorliegende Erfindung
nicht auf diese Beispiele beschränkt.
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(1) Synthese des Polymers
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Synthesebeispiel 1 (Copolymer)
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Ein
1000 ml Zweihalskolben mit rundem Boden wurde unter einer Stickstoffgasatmosphäre mit 0,95 mol
N-Vinylcarbazol, 0,05 mol 2-Biphenyl-5-(p-vinylphenyl)-1,3,4-oxadiazol
(das hiernach als „V-PBD" abgekürzt wird)
und 0,02 mol Azobisisobutyronitril befällt, und Dimethylformamid wurde
des Weiteren in einer Menge von dem Dreifachen der Masse der Monomere
zugegeben. Danach wurden die Monomere unter Bedingungen von 70°C und 12
Stunden radikalisch polymerisiert. Die resultierende Reaktionslösung wurde
in eine große
Menge Methanol gegossen, um das Reaktionsprodukt auszufällen. Eine
Reinigung durch Umfällung
wurde zusätzlich
wiederholt, wodurch ein Anteil an nicht umgesetzten Monomeren, die
in dem Reaktionsprodukt enthalten waren, auf höchstens 1 Massenprozent verringert
wurde.
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Das
so erhaltene Copolymer wurde analysiert. Im Ergebnis wurde ermittelt,
dass das Copolymer ein Copolymer war, das aus 94,8 Mol-% Struktureinheiten,
die sich von N-Vinylcarbazol ableiten, und 5,2 Mol-% Struktureinheiten,
die sich von V-PBD ableiten, bestand. Das gewichtsgemittelte Molekulargewicht
davon wurde durch Gelpermeationschromatographie bestimmt und es
wurde gefunden, dass es hinsichtlich Polystyrol 48.000 betrug. Auf
dieses Copolymer wird hiernach als „Polymer (1)" Bezug genommen.
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Synthesebeispiel 2 (Copolymer)
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Eine
radikalische Polymerisation wurde auf die gleiche Weise wie in Synthesebeispiel
1 durchgeführt, mit
der Ausnahme, dass die im Synthesebeispiel 1 verwendeten Mengen
von N-Vinylcarbazol und V-PBD zu 0,8 mol bzw. 0,2 mol verändert wurden,
und das Reaktionsprodukt wurde durch Umfällung gereinigt.
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Das
so erhaltene Copolymer wurde analysiert. Im Ergebnis wurde ermittelt,
dass das Copolymer ein Copolymer war, das aus 79,5 Mol-% Struktureinheiten,
die sich von N-Vinylcarbazol ableiten, und 20,5 Mol-% Struktureinheiten,
die sich von V-PBD ableiten, bestand. Das gewichtsgemittelte Molekulargewicht
davon wurde durch Gelpermeationschromatographie bestimmt und es
wurde gefunden, dass es hinsichtlich Polystyrol 39.000 betrug. Auf
dieses Copolymer wird hiernach als „Polymer (2)" Bezug genommen.
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Synthesebeispiel 3 (Copolymer)
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Eine
radikalische Polymerisation wurde auf die gleiche Weise wie in Synthesebeispiel
1 durchgeführt, mit
der Ausnahme, dass die im Synthesebeispiel 1 verwendeten Mengen
von N-Vinylcarbazol und V-PBD zu 0,5 mol bzw. 0,5 mol verändert wurden,
und das Reaktionsprodukt wurde durch Umfällung gereinigt.
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Das
so erhaltene Copolymer wurde analysiert. Im Ergebnis wurde ermittelt,
dass das Copolymer ein Copolymer war, das aus 50 Mol-% Struktureinheiten,
die sich von N-Vinylcarbazol ableiten, und 50 Mol-% Struktureinheiten,
die sich von V-PBD ableiten, bestand. Das gewichtsgemittelte Molekulargewicht
davon wurde durch Gelpermeationschromatographie bestimmt und es
wurde gefunden, dass es hinsichtlich Polystyrol 28.000 betrug. Auf
dieses Copolymer wird hiernach als „Polymer (3)" Bezug genommen.
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Synthesebeispiel 4 (Lücken transportierendes
Polymer)
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Eine
radikalische Polymerisation wurde auf die gleiche Weise wie in Synthesebeispiel
1 durchgeführt, mit
der Ausnahme, dass die im Synthesebeispiel 1 verwendete Menge von
N-Vinylcarbazol zu 1,0 mol verändert
und kein V-PBD verwendet wurde, und das Reaktionsprodukt wurde durch
Umfällung
gereinigt.
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Das
Molekulargewicht des so erhaltenen Polymers betrug 18.000. Auf dieses
Polymer wird hiernach als „Polymer
(4)" Bezug genommen.
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Synthesebeispiel 5 (Elektronen
transportierenes Polymer)
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Eine
radikalische Polymerisation wurde auf die gleiche Weise wie in Synthesebeispiel
1 durchgeführt, mit
der Ausnahme, dass die im Synthesebeispiel 1 verwendete Menge von
V-PBD zu 1,0 mol verändert
und kein N-Vinylcarbazol verwendet wurde, und das Reaktionsprodukt
wurde durch Umfällung
gereinigt.
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Das
Molekulargewicht des so erhaltenen Polymers betrug 35.000. Auf dieses
Polymer wird hiernach als „Polymer
(5)" Bezug genommen.
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Synthesebeispiel 6 (Vergleichscopolymer)
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Eine
radikalische Polymerisation wurde auf die gleiche Weise wie in Synthesebeispiel
1 durchgeführt, mit
der Ausnahme, dass die im Synthesebeispiel 1 verwendeten Mengen
von N-Vinylcarbazol und V-PBD zu 0,4 mol bzw. 0,6 mol verändert wurden,
und das Reaktionsprodukt wurde durch Umfällung gereinigt.
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Das
so erhaltene Copolymer wurde analysiert. Im Ergebnis wurde ermittelt,
dass das Copolymer ein Copolymer war, das aus 39 Mol-% Struktureinheiten,
die sich von N-Vinylcarbazol ableiten, und 61 Mol-% Struktureinheiten,
die sich von V-PBD ableiten, bestand. Das gewichtsgemittelte Molekulargewicht
davon wurde durch Gelpermeationschromatographie bestimmt und es
wurde gefunden, dass es hinsichtlich Polystyrol 40.000 betrug. Auf
dieses Copolymer wird hiernach als „Polymer (6)" Bezug genommen.
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(2) Herstellung des phosphorizierenden
Mittels
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Herstellungsbeispiel (1)
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Ein
mit einem Kondensator und einem Thermometer ausgestatteter 200 ml
Dreihalskolben wurde mit 2 g μ-Chlorbis(2-phenylpyridyl)iridium,
3 ml 2-Phenylpyridin und 160 ml Glycerin unter einer Stickstoffatomosphäre befüllt, und
die Inhalte wurden auf 260°C
oder höher
erhitzt, um sie für
10 Stunden unter Rückfluss
zu halten. Das System wurde dann auf 35°C abgekühlt, und die Reaktionslösung wurde
in 1 Liter Wasser gegossen. Nachdem die resultierende Lösung filtriert
worden war, wurde das Filtrat mit Methylenchlorid extrahiert und
durch Säulenchromatographie
aufgetrennt. Nachdem die getrennte Lösung mit Methylenchlorid extrahiert und
100 ml Methanol zu dem Extrakt zugegeben worden waren, wurde die
resultierende Lösung
durch einen Verdampfer auf konzentriert, und die auf konzentrierte
Lösung
wurde auf 5°C
abgekühlt
und umkristallisiert. Im Ergebnis wurden gelbe, faserförmige Kristalle
erhalten. Die Ausbeute davon betrug 70%.
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Die
so erhaltenen faserförmigen
Kristalle wurden einer nuklearmagnetischen Resonanzspektrometrieanalyse,
einer Infrarotspektrometrieanalyse, einer Massenspektrometrieanalyse
und einer Elementaranalyse unterzogen. Im Ergebnis wurde ermittelt,
dass diese Verbindung eine Iridiumkomplexverbindung war, die das durch
die vorstehende Formel (k) dargestellte Tris(2,2-phenylpyridyl)iridium
in einem Anteil von 99,9 Massenprozent und ein Dimer von μ-Chlorbis(2-phenylpyridyl)iridium
als eine verunreinigende Verbindung in einem Anteil von 0,01% (100
ppm) oder weniger enthielt. Auf diese Verbindung wird hiernach als „phosphoreszierendes
Mittel (1)" Bezug
genommen.
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Beispiel 1
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Zu
10 g des im Synthesebeispiel 1 enthaltenen Polymers (1) und 0,5
g des im Herstellungsbeispiel (1) erhaltenen phosphoreszierenden
Mittels (1) wurde Cyclohexan in solch einer Weise hinzugegeben,
dass die Feststoffkonzentration 5 Massenprozent betrug, und die
resultierende Mischung wurde gerührt
und durch ein Filter mit einer Porengröße von 2,52 μm filtriert,
wodurch eine Lösungszusammensetzung
mit einer in dem organischen Lösungsmittel
gelösten
lichtemittierenden Polymerzusammensetzung hergestellt wurde. Auf
diese Lösungszusammensetzung
wird hiernach als „Überzugsformulierung
(1), die eine lichtemittierende Schicht bildet" Bezug genommen.
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Beispiel 2
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Eine
Lösungszusammensetzung
wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der
Ausnahme, dass 10 g des im Synthesebeispiel 2 erhaltenen Polymers
(2) anstelle von 10 g des im Synthesebeispiel 1 erhaltenen Polymers
(1) verwendet wurden. Auf diese Lösungszusammensetzung wird hiernach
als „Überzugsformulierung
(2), die eine lichtemittierende Schicht bildet" Bezug genommen.
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Beispiel 3
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Eine
Lösungszusammensetzung
wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der
Ausnahme, dass 10 g des im Synthesebeispiel 3 erhaltenen Polymers
(3) anstelle von 10 g des im Synthesebeispiel 1 erhaltenen Polymers
(1) verwendet wurden. Auf diese Lösungszusammensetzung wird hiernach
als „Überzugsformulierung
(3), die eine lichtemittierende Schicht bildet" Bezug genommen.
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Referenzbeispiel 4
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Eine
Lösungszusammensetzung
wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der
Ausnahme, dass 10 g einer Polymermischung aus dem im Synthesebeispiel
4 erhaltenen Polymer (4) und dem im Synthesebeispiel 5 erhaltenen
Polymer (5), die in einem Anteil vermischt waren, dass das Molverhältnis der Monomere
bezogen auf die jeweiligen Polymere 9 : 1 betrug, anstelle von 10
g des im Synthesebeispiel 1 erhaltenen Polymers (1) verwendet wurden.
Auf diese Lösungszusammensetzung
wird hiernach als „Überzugsformulierung
(4), die eine lichtemittierende Schicht bildet" Bezug genommen.
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Vergleichsbeispiel 1
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Eine
Lösungszusammensetzung
wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der
Ausnahme, dass 10 g des im Synthesebeispiel 4 erhaltenen Polymers
(4) anstelle von 10 g des im Synthesebeispiel 1 erhaltenen Polymers
(1) verwendet wurden. Auf diese Lösungszusammensetzung wird hiernach
als „Überzugsformulierung
(5), die eine lichtemittierende Schicht bildet" Bezug genommen.
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Vergleichsbeispiel 2
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Eine
Lösungszusammensetzung
wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der
Ausnahme, dass 10 g des im Synthesebeispiel 6 erhaltenen Polymers
(6) anstelle von 10 g des im Synthesebeispiel 1 erhaltenen Polymers
(1) verwendet wurden. Auf diese Lösungszusammensetzung wird hiernach
als „Überzugsformulierung
(6), die eine lichtemittierende Schicht bildet" Bezug genommen.
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Testbeispiel
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(a) Herstellung einer
organischen Elektrolumineszenzvorrichtung
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Eine
Lösung,
in der ein aromatisches Polymer (Handelsbezeichnung: PEDOT P8000,
Produkt der Bayer AG) in einem Anteil von 5 Massenprozent gelöst war,
wurde auf die Oberfläche
eines Glassubstrats von 5 cm im Quadrat aufgebracht, auf dem ein
ITO-Film gebildet worden war, und die so gebildete Überzugsschicht wurde
bei 250°C
für 30
Minuten hitzebehandelt, wodurch eine aromatische Polymerschicht
gebildet wurde.
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Die Überzugsformulierung
(1), die eine lichtemittierende Schicht bildet, wurde dann auf die
Oberfläche der
aromatischen Polymerschicht durch einen Schleuderüberzieher
aufgebracht, um eine Überzugsschicht
mit einer Dicke von 70 nm zu bilden. Diese Überzugsschicht wurde bei 200°C für 30 Minuten
hitzebehandelt, wodurch eine aus der lichtemittierenden Polymerzusammensetzung
bestehende lichtemittierende Schicht gebildet wurde.
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Vasophenanthrolin
und Cs wurden auf der Oberfläche
der so erhaltenen lichtemittierenden Schicht vakuumabgeschieden,
so dass sich ein Molverhältnis
von 3 : 1 ergab. Dann wurde ein Aluminiumfilm mit einer Dicke von
1.500 A auf der Oberfläche
des so erhaltenen abgeschiedenen Films gebildet, wodurch eine organische
Elektrolumineszenzvorrichtung hergestellt wurde. Auf diese Vorrichtung
wird als „organische
EL-Vorrichtung (1)" Bezug
genommen.
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Organische
Elektrolumineszenzvorrichtungen wurden auf die gleiche Weise wie
vorstehend beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Überzugsformulierungen
(2) bis (6), die eine lichtemittierende Schicht bilden, jeweils
anstelle der Überzugsformulierung
(1), die eine lichtemittierende Schicht bildet, verwendet wurden.
Auf diese wird als „organische
EL-Vorrichtung (2)" für die bildende Überzugsformulierung
(2), „organische
EL-Vorrichtung (3)" für die bildende Überzugsformulierung
(3), „organische
EL-Vorrichtung (4)" für die bildende Überzugsformulierung
(4), „organische
EL-Vorrichtung (5)" für die bildende Überzugsformulierung (5),
und „organische
EL-Vorrichtung (6)" für die bildende Überzugsformulierung
(6) Bezug genommen.
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(b) Lichtemissionseigenschaften
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An
jede der unter Punkt (a) hergestellten organischen EL-Vorrichtungen (1)
bis (6) wurde eine Gleichstromspannung von 25 V angelegt, wobei
der ITO-Film als eine Anode und der Aluminiumfilm als eine Kathode verwendet
wurden, wodurch die lichtemittierende Schicht dazu gebracht wurde,
Licht zu emittieren, um die Emissionsstartspannung, die maximale
Leuchtstärke,
die Energieeffizienz und die Leuchteffizienz zu messen.
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(c) Haltbarkeit
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Jede
lichtemittierende Schicht in den unter Punkt (a) hergestellten organischen
EL-Vorrichtungen (1) bis (6) wurde dazu gebracht, unter solchen
Bedingungen Licht zu emittieren, dass die angelegte Spannung konstant
bei 20 V gehalten wurde, wodurch eine Zeitspanne (Halbwertszeit)
vom Beginn der Lichtemission bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Leuchten
die Hälfte
des anfänglichen
Leuchtens beträgt,
gemessen wurde, um einen Index zu finden (auf den hiernach als „Halbwertszeitindex" Bezug genommen wird),
wobei der Halbwertszeitwert der organischen EL-Vorrichtungen (6)
als 100 genommen wurde.
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Die
Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. In Tabelle 1 drückt „Verhältnis L/E
der Polymerkomponenten" ein
Molverhältnis
der Komponente, die Lücken
transportiert, zu der Komponente, die Elektronen transportiert, in
der auf die Monomere reduzierten Polymerkomponente aus.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung können
lichtemittierende Polymerzusammensetzungen bereitgestellt werden,
die die Bereitstellung einer organischen Elektrolumineszenzvorrichtung
mit großer
Leuchteffizienz und hervorragender Haltbarkeit und die leichte Bildung
einer funktionellen Schicht aus organischem Material durch das Nassverfahren
ermöglichen.
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Hierin
wird eine lichtemittierende Polymerzusammensetzung offenbart, die
die Bereitstellung einer organischen Elektrolumineszenzvorrichtung
mit großer
Leuchteffizienz und hervorragender Haltbarkeit und ein leichtes
Bilden einer funktionellen Schicht aus organischem Material durch
das Nassverfahren ermöglicht.
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Die
lichtemittierende Polymerzusammensetzung umfasst eine Polymerkomponente
und ein in der Polymerkomponente enthaltenes phosphoreszierendes
Mittel, wobei die Polymerkomponente aus einer Lücken transportierenden Komponente,
die aus 50 bis 99 Mol-% eines Monomers, das Lücken transportiert, gebildet ist,
und einer Elektronen transportierenden Komponente, die aus 50 bis
l Mol-% eines Monomers, das Elektronen transportiert, gebildet ist,
besteht. Die Polymerkomponente ist ein Copolymer, das aus 50 bis
99 Mol-% Struktureinheiten, die sich von dem Monomer ableiten, das
Lücken
transportiert, und 50 bis 1 Mol-% Struktureinheiten, die sich von
dem Monomer ableiten, das Elektronen transportiert, besteht. Die
lichtemittierende Polymerzusammensetzung wird in einer organischen
ELektrolumineszenzvorrichtung und einem Herstellungsverfahren für diese
verwendet.