JP2001098023A - 新規なアリールアミン含有ビニルモノマー、そのポリマーおよびそれを用いた有機エレクトロルミネッセント素子 - Google Patents
新規なアリールアミン含有ビニルモノマー、そのポリマーおよびそれを用いた有機エレクトロルミネッセント素子Info
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Abstract
れを重合して得られた高いガラス転移点をもつ新規なア
リールアミン含有ビニルポリマーを開発し、これを従来
の低分子芳香族アミンの代りに使用することにより、再
結晶化や凝集による素子構造の破壊や高い環境温度での
保存における素子の劣化を防止した新規な有機EL素子
の提供。 【解決手段】 下記一般式(1) 【化1】 (式中、R1は水素またはアルキル基、R2とR3は、
水素、メチル基およびエチル基よりなる群からそれぞれ
独立して選ばれた基であり、Ar1とAr2は、置換基
を有していてもよい芳香族基よりなる群からそれぞれ独
立して選ばれた基である。)で示されるアリールアミン
含有ビニルモノマーおよびそれを重合して得られた数平
均分子量1,000〜1,000,000のアリールア
ミン含有ビニルポリマーおよびそのポリマーを用いた有
機EL素子。
Description
ミン含有ビニルモノマー、そのポリマーおよびそれを用
いた平面光源や表示素子に利用される有機エレクトロル
ミネッセント素子(有機EL素子)に関するものであ
る。
L素子は低電圧駆動の大面積表示素子を実現するものと
して注目されている。素子の高効率化にはキャリア輸送
性の異なる有機層を積層する素子構造が有効であり、正
孔輸送層に低分子芳香族アミン、電子輸送性発光層にア
ルミキレート錯体を用いた素子が報告されている〔C.
W.Tang,Appl.Phys.Lett.,5
1,p.913(1987)〕。この素子では10V以
下の印加電圧で1000cd/m2の実用化に十分な高
輝度を得ている。
族アミンの正孔輸送層では材料のガラス転移温度が60
℃〜100℃程度と低く、再結晶化や凝集による素子構
造の破壊や、高い環境温度での保存における素子劣化が
問題になっている。そのため、初期特性がよい素子でも
長時間の使用には向かず、駆動素子寿命が数千時間程度
と既存の無機系の発光素子たとえば発光ダイオードに比
べると短い欠点を有している。
新規なアリールアミン含有ビニルモノマー、高いガラス
転移点をもつアリールアミン含有ビニルポリマーを開発
し、これを従来の低分子芳香族アミンの代りに使用する
ことにより、再結晶化や凝集による素子構造の破壊や高
い環境温度での保存における素子の劣化を防止した新規
な有機EL素子を提供する点にある。
め、本発明者らは、結晶化や凝集を起こしにくく膜安定
性の高い高分子材料に着目し、正孔輸送性のアリールア
ミン誘導体を高分子化することを検討した。その結果得
られた新規高分子材料は低分子モデル化合物よりはるか
に高いガラス転移温度(140℃以上)を示し、膜の保
存安定性が優れているうえ、有機EL素子における正孔
輸送層として良好に機能し、高い発光効率、発光輝度を
示すとともに素子の安定性の向上に大いに有効であるこ
とを見いだし本発明を完成するにいたった。
(1)
水素、メチル基およびエチル基よりなる群からそれぞれ
独立して選ばれた基であり、Ar1とAr2は、置換基
を有していてもよい芳香族基よりなる群からそれぞれ独
立して選ばれた基である。)で示される繰り返し単位を
含有するアリールアミン含有ビニルモノマーに関する。
水素、メチル基およびエチル基よりなる群からそれぞれ
独立して選ばれた基であり、Ar1とAr2は、置換基
を有していてもよい芳香族基よりなる群からそれぞれ独
立して選ばれた基である。)で示される繰り返し単位を
含有する数平均分子量1,000〜1,000,000
のアリールアミン含有ビニルポリマーに関する。
好ましいものとしては、下記一般式(3)
R10およびR11は水素およびアルキル基よりなる群
からそれぞれ独立して選ばれた基であり、R2とR
3は、水素、メチル基およびエチル基よりなる群からそ
れぞれ独立して選ばれた基であり、Ar3、Ar4およ
びAr5は、置換基を有していてもよいアリール基より
なる群からそれぞれ独立して選ばれた基である。また、
Ar4とAr5は、それらが結合しているNと一体にな
って下記式(4)
12、R13、R14、R15、R16、R17、R
18およびR19は、水素およびアルキル基よりなる群
からそれぞれ独立して選ばれた基である。〕で示される
繰り返し単位を含有するアリールアミン含有ビニルポリ
マーまたは下記一般式(5)
24、R25、R26 およびR27は、水素およびアル
キル基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基であ
り、R2とR3は、水素、メチル基およびエチル基より
なる群からそれぞれ独立して選ばれた基であり、A
r3、Ar4およびAr5は、置換基を有していてもよ
いアリール基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた
基である。)で示される繰り返し単位を含有するアリー
ルアミン含有ビニルポリマーである。
アリールアミン含有ビニルポリマーを用いたことを特徴
とする有機エレクトロルミネッセント素子に関する。
アリールアミン含有ビニルポリマーが正孔輸送層として
使用されていることを特徴とする有機エレクトロルミネ
ッセント素子に関する。
のようなアリール系ビニルモノマーの通常の重合開始剤
を用い、通常の方法により重合して、請求項2のポリマ
ーとすることができる。必要に応じて他のビニルモノマ
ーと共重合することもできる。
子は、前記高分子材料を含有する有機層を備えていれ
ば、素子構造は特に限定されず、有機層一層からなる単
層型でも二層以上の多層型であってもよい。要するに前
記高分子材料を備えた種々の素子構造に適用できる。
構成する各層の膜厚については、特に限定されない。高
分子層は高分子を適当な溶媒に溶解した溶液からの塗布
法のほかにもインクジェット法、ラングミュア−ブロジ
ェット法によっても形成できる。他の有機層は真空蒸着
法などの気相成長法や溶液塗布法によって形成すること
ができる。
きな仕事関数を有する陽極すなわち正孔注入電極から正
孔が有機層へ注入され、小さな仕事関数を有する陰極電
極から電子が有機層へ注入される。正孔輸送層と電子輸
送性発光層からなる二層型素子の場合、注入された正孔
は正孔輸送層を通り発光層との界面付近で、発光層に注
入されてきた電子と再結合し発光層中で励起子を生ず
る。この結果、発光層より発光が生じる。
は、各層の電荷の輸送特性の向上ばかりでなく電極から
の電荷の注入効率を上げることが重要である。また、通
電によるジュール熱による有機層の再結晶化、凝集の促
進、すなわち素子劣化を防ぐためにもガラス転移点の高
い材料を選択する必要がある。
輸送特性を有する新規高分子を用いることにより、電極
との密着性を高め電荷の注入特性を上げるものである。
また、高いガラス転移点を有する高分子を使用するた
め、結晶化や凝集による素子劣化が抑制され、良好な特
性を有する有機エレクトロルミネッセント素子を得るこ
とができる。
繰り返し単位構造中−C(R2,R 3)−の個所を中心
にしてジアリールアミン基が自由に回転することができ
る構造を有することにより、重合反応においてダイマー
などの低分子成分が生成せず、結果的に生成したポリマ
ーのガラス転移温度を高くすることに成功したものであ
る。したがって−C(R2,R3)−としては、−CH
2−や、−CHMe−(Meはメチル)が最も好まし
い。また、−C(R2,R3)−の存在により図1に示
すように分子の重なり合うエキシマー現象が抑制できる
のも大きなメリットである。この基本的技術思想を害し
ないかぎり、Ar1とAr2は芳香族系の広い範囲の基
を包含することができる。請求項3に示すものはAr2
の1つの具体例を示すにすぎない。
本発明はこれにより何ら限定されるものではない。
0mlの3つ口フラスコに、N,N′−ジフェニルベン
ジジン20.2g(60mmol)、ヨードベンゼン1
2.5g(60mmol)、銅粉38gと炭酸カリウム
16.6g(120mmol)を加え、窒素気流下マッ
ドヒーターで230℃で24時間反応した。反応後、室
温まで冷却し500mlのエチレンジクロリドで希釈し
た。この液を濾過し不溶物を分離し、溶媒を減圧下回収
した。得られた残渣は、カラムクロマトグラフィー(展
開液クロロホルム:n−ヘキサン=1:1)で精製し、
下記式(6)で示される目的物を4.6g(11.1m
mol)得た(収率18.6%)。
mmol)は、25mlの滴下ロート、水冷管、温度
計、マグネットと窒素導入管のついた100mlの3つ
口フラスコに、トリエチルアミン2.0g(20mmo
l)と共にジメチルスルホキシド(DMSO)25ml
に溶解させた。これに滴下ロートから、1.5g(10
mmol)のα−クロロメチルp−スチレンを室温で滴
下した。この後、マッドヒーターで100℃、24時間
反応した。反応後、室温まで冷却し沈殿物を濾過し、濾
液は減圧下回収した。得られた残渣は、カラムクロマト
グラフィー(展開液クロロホルム:n−ヘキサン=2:
1)で単離した。これにより目的の式(7)で示される
スチレンモノマーを1.0g(1.9mmol)、収率
18.9%で得た。融点58.5〜60.2℃。図3
は、このものの1H−NMRチャートであり、図4は、
IRチャートである。
mol)とアゾビスイソブチロニトリル(以下AIBN
と略する)0.005g(0.03mmol)を、水冷
管、窒素導入管、水銀温度計そして、マグネットのつい
た30mlの4つ口フラスコに加えテトラヒドロフラン
(以下THFと略す)4mlに溶かした。そして、液体
窒素で凍結脱気を3回くり返した。このTHF溶液は、
マッドヒーターで窒素気流下60℃、24時間ラジカル
重合を行った。その後、室温まで冷却し1000mlの
アセトン中にあけ、析出したポリマーを回収した。得ら
れた粗製のポリマーは、その後THF−アセトンで3回
再沈精製を行い0.3g(収率60%)の後記式(8)
にその繰り返し単位を示すポリ〔p−N′−(p−N,
N−ジフェニルアミノ)ビフェニル〕N′−フェニルア
ミノメチル〕スチレン(以下PTPD−2と略する)を
得た。
HFを移動層としたGPC分析(日立製L7100シリ
ーズ)を行ったところ、重量平均分子量(Mw)190
00、数平均分子量(Mn)14500であった(いず
れもポリスチレン換算)。示差走査熱量計(パーキンエ
ルマー社製DTA7)で測定したガラス転移温度は14
2℃であり、熱重量計(パーキンエルマー社製DTA
7)で測定した窒素ガス中での分解温度も403℃と高
く、高い熱安定性を示した。理研計器社製表面分析装置
(AC−1)で測定したイオン化ポテンシャルは5.6
eVであり、ホール輸送性材料としては十分に小さいイ
オン化ポテンシャルを有することが分った。PTPD−
2の有機溶媒に対する溶解性を下記表1に示す。
温度計のついた200mlの3つ口フラスコ内におい
て、ジフェニルアミン10.2g(6.0mmol)と
炭酸水素ナトリウム5.0g(4.00mmol)をメ
タノール100mlに溶解させた。これに滴下ロートか
ら、3.1g(2.00mmol)のα−クロロメチル
p−スチレンを室温で滴下した。この後、マッドヒータ
ーで還流下8時間反応した。反応後、室温まで冷却した
沈殿物を濾過し、濾液は減圧下回収した。得られた残渣
は、カラムクロマトグラフィー(展開液n−ヘキサン:
クロロホルム=4:1)で単離した。これにより目的の
下記式(9)で示されるスチレンモノマーを1.1g
(0.34mmol)、収率17.3%で得た。融点6
5.0〜66.0℃。図5は、このものの1H−NMR
チャートであり、図6は、IRチャートである。
チロニトリル(以下AIBMと略す)0.01g(0.
06mmol)を、水冷管、窒素導入管、水銀温度計そ
してマグネットのついた50mlの4つ口フラスコに加
えテトラヒドロフラン(以下THFと略す)4mlに溶
かした。そして、液体窒素で凍結脱気を3回くり返し
た。このTHF溶液は、マッドヒーターで窒素気流下還
流させながら24時間ラジカル重合を行った。その後、
室温まで冷却し1000mlのメタノール中にあけ、析
出したポリマーを回収した。得られた粗製のポリマー
は、その後THF−メタノールで2回再沈精製を行い
0.89g(収率89.0%)のポリ(p−N,N−ジ
フェニルアニリノメチル)スチレン(以下PDPAMS
と略する)を得た〔下記式(10)にその繰り返し単位
を示す〕。
THFを移動層としたGPC分析(日立製L7100シ
リーズ)を行ったところ、重量平均分子量(Mw)34
000、数平均分子量(Mn)18000であった(い
ずれもポリスチレン換算)。示差走査熱量計(パーキン
エルマー社製DTA7)で測定したガラス転移温度は8
0℃であり、熱重量計(パーキンエルマー社製DTA
7)で測定した窒素ガス中での分解温度も378℃と高
く、高い熱安定性を示した。理研計器社製表面分析装置
(AC−1)で測定したイオン化ポテンシャルは5.6
eVであり、ホール輸送性材料としては十分に小さいイ
オン化ポテンシャルを有することが分った。PDPAM
Sの有機溶媒に対する溶解性を下記表2に示す。
ルバゾール基を有するアリールアミン含有ビニルポリマ
ーを得た。
め、実施例1や2のポリマーに較べて耐熱性に優れてい
る。
ルオレン基をもつアリールアミン含有ビニルポリマーを
得た。
め、実施例1や2のポリマーに較べて耐熱性に優れてい
る。
ある。1はガラス基板で2のシート抵抗15Ω/□のI
TO(インジウム−チン−オキサイド)がコートされて
いる。その上に正孔輸送性高分子層3として実施例2で
得られた式(10)で示される繰り返し単位をもつアリ
ールアミン含有ビニルポリマー(PDPAMS)をクロ
ロホルム溶液からディップコーティング法により400
Å厚に形成した。その上から、発光層4として下記式
ルミニウム錯体を700Å、10−5Torrの真空下
で蒸着して形成した。最後に陰極電極としてMgとAg
(10:1)を同じ真空度で2000Å共蒸着した。発
光領域の領域は縦0.5cm、横0.5cmの正方形状
とした。
においてITOを陽極、Mg:Agを陰極として、直流
電圧を印加してガラス基板を通して発光を観察した。輝
度はトプコン輝度計BM−8により測定した。この素子
は初期駆動5Vの印加により緑色の発光が得られ、発光
スペクトルから発光層のトリス(8−キノリノラト)ア
ルミニウム錯体が発光していることを確認した。輝度は
14Vで2500cd/m2と高い値を示した。また、
作製後3カ月間、室温下、乾燥窒素雰囲気中で保存した
素子においても初期特性がほとんど変わらず、素子の保
存安定性は極めて良好であることを確認した。さらに、
乾燥窒素雰囲気中で100℃の条件で100時間保存し
た素子においてもおおきな劣化は見られず、この素子が
高い耐熱性を有することが確認された。また一定電流値
で連続駆動を行った場合においても、3カ月後に輝度の
大幅な低下は見られなかった。
子では輝度半減時間が25時間である。
用いた新規高分子(PDPAMS)の高いガラス転移温
度により有機層の安定性が大幅に改善されていることが
わかる。また、本発明の素子は発光層がトリス(8−キ
ノリノラト)アルミニウム錯体以外の有機材料の時でも
同様に安定性の向上が認められた。
で得られた式(8)で示される繰り返し単位をもつアリ
ールアミン含有ビニルポリマー(PTPD−2)を用い
た以外は実施例3を繰り返した。
においてITOを陽極、Mg:Agを陰極として、直流
電圧を印加してガラス基板を通して発光を観察した。輝
度はトプコン輝度計BM−8にて測定した。この素子か
らは直流電圧の印加により緑色の発光が得られ、発光ス
ペクトルから発光層のトリス(8−キノリノラト)アル
ミニウム錯体が発光していることを確認した。図9は輝
度−電圧特性を示し、図10は電流密度−電圧特性を示
す。本発明においては、アリールアミン含有ビニルポリ
マーよりなる正孔輸送性高分子層3の膜厚が200Åの
ときが膜厚を300Åとしたときや400Åとしたとき
に比べて同じ電圧をかけた場合、最も高い輝度を示す。
その最高輝度は11Vにおいて8700cd/m2であ
った。
雰囲気中で保存した素子においても初期特性がほとんど
変わらず、素子の保存安定性は極めて良好であることを
確認した。さらに、乾燥窒素雰囲気中で100℃の条件
で100時間保存した素子においてもおおきな劣化は見
られず、この素子が高い耐熱性を有することが確認され
た。また一定電流値で連続駆動を行った場合において
も、3カ月後に輝度の大幅な低下は見られなかった。
子では輝度半減時間が10時間である。
用いた新規高分子(PTPD−2)の高いガラス転移温
度により有機層の安定性が大幅に改善されていることが
わかる。また、本発明の素子は発光層がトリス(8−キ
ノリノラト)アルミニウム錯体以外の有機材料のときで
も同様に安定性の向上が認められた。
ミン含有ビニルモノマーおよびそのポリマーが提供でき
た。 (2) 本発明によれば発光特性および長期間の安定性
に優れた有機エレクトロルミネッセント素子が提供され
る。したがって、本発明の有機エレクトロルミネッセン
ト素子は実用化に十分な信頼性を有し、表示、照明の分
野で広く利用できる。
従来のアリールアミン含有ビニルポリマーに較べてエキ
シマーを抑制する理由を説明するためのモデル図であ
る。
を示すモデル図である。
示す。
示す。
示す図である。
線を示す図である。
示す図である。
曲線を示す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 下記一般式(1) 【化1】 (式中、R1は水素またはアルキル基、R2とR3は、
水素、メチル基およびエチル基よりなる群からそれぞれ
独立して選ばれた基であり、Ar1とAr2は、置換基
を有していてもよい芳香族基よりなる群からそれぞれ独
立して選ばれた基である。)で示される繰り返し単位を
含有するアリールアミン含有ビニルモノマー。 - 【請求項2】 下記一般式(2) 【化2】 (式中、R1は水素またはアルキル基、R2とR3は、
水素、メチル基およびエチル基よりなる群からそれぞれ
独立して選ばれた基であり、Ar1とAr2は、置換基
を有していてもよい芳香族基よりなる群からそれぞれ独
立して選ばれた基である。)で示される繰り返し単位を
含有する数平均分子量1,000〜1,000,000
のアリールアミン含有ビニルポリマー。 - 【請求項3】 前記アリールアミン含有ビニルポリマー
が下記一般式(3) 【化3】 〔式中、R1、R4、R5、R6、R7、R8、R9、
R10およびR11は水素およびアルキル基よりなる群
からそれぞれ独立して選ばれた基であり、R2とR
3は、水素、メチル基およびエチル基よりなる群からそ
れぞれ独立して選ばれた基であり、Ar3、Ar4およ
びAr5は、置換基を有していてもよいアリール基より
なる群からそれぞれ独立して選ばれた基である。また、
Ar4とAr5は、それらが結合しているNと一体にな
って下記式(4) 【化4】 で示される複素環基を形成してもよい。前記式中、R
12、R13、R14、R15、R16、R17、R
18およびR19は、水素およびアルキル基よりなる群
からそれぞれ独立して選ばれた基である。〕で示される
繰り返し単位を含有するアリールアミン含有ビニルポリ
マーまたは下記一般式(5) 【化5】 (式中、R1、R20、R21、R22、R23、R
24、R25、R26 およびR27は、水素およびアル
キル基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基であ
り、R2とR3は、水素、メチル基およびエチル基より
なる群からそれぞれ独立して選ばれた基であり、A
r3、Ar4およびAr5は、置換基を有していてもよ
いアリール基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた
基である。)で示される繰り返し単位を含有するアリー
ルアミン含有ビニルポリマーである請求項2記載のアリ
ールアミン含有ビニルポリマー。 - 【請求項4】 請求項2または3記載のアリールアミン
含有ビニルポリマーを用いたことを特徴とする有機エレ
クトロルミネッセント素子。 - 【請求項5】 請求項2または3記載のアリールアミン
含有ビニルポリマーが正孔輸送層として使用されている
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27712699A JP4608044B2 (ja) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | 新規なアリールアミン含有ビニルポリマーおよびそれを用いた有機エレクトロルミネッセント素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27712699A JP4608044B2 (ja) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | 新規なアリールアミン含有ビニルポリマーおよびそれを用いた有機エレクトロルミネッセント素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001098023A true JP2001098023A (ja) | 2001-04-10 |
JP4608044B2 JP4608044B2 (ja) | 2011-01-05 |
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ID=17579164
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP27712699A Expired - Lifetime JP4608044B2 (ja) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | 新規なアリールアミン含有ビニルポリマーおよびそれを用いた有機エレクトロルミネッセント素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP4608044B2 (ja) |
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