JP2001181618A - 高分子蛍光体の製造方法および高分子発光素子 - Google Patents

高分子蛍光体の製造方法および高分子発光素子

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Abstract

(57)【要約】 【課題】高分子蛍光体に使用したときに、長寿命である
高分子蛍光体の製造方法および該製造方法により得た高
分子蛍光体を用いた長寿命な高分子LEDを提供する。 【解決手段】〔1〕固体状態で蛍光を有し、ポリスチレ
ン換算の数平均分子量が1×104〜1×108である高
分子蛍光体を酸で処理する工程を含む高分子蛍光体の製
造方法。〔2〕少なくとも一方が透明または半透明であ
る一対の陽極および陰極からなる電極間に、高分子蛍光
体を含む発光層を少なくとも一層有する高分子発光素子
において、該発光層に〔1〕の製造方法により製造され
た高分子蛍光体を含む高分子発光素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高分子蛍光体の製
造方法、および該方法により製造した高分子蛍光体を用
いた高分子発光素子(以下、高分子LEDということが
ある。)に関する。
【0002】
【従来の技術】無機蛍光体を発光材料として用いた無機
エレクトロルミネッセンス素子(以下、無機EL素子と
いうことがある。)は、例えばバックライトとしての面
状光源やフラットパネルディスプレイ等の表示装置に用
いられているが、発光させるのに高電圧の交流が必要で
あった。
【0003】近年、有機蛍光色素を発光層とし、これと
電子写真の感光体等に用いられている有機電荷輸送化合
物とを積層した二層構造を有する有機エレクトロルミネ
ッセンス素子(以下、有機EL素子ということがあ
る。)が報告されている(特開昭59−194393号
公報)。有機EL素子は、無機EL素子に比べ、低電圧
駆動、高輝度に加えて多数の色の発光が容易に得られる
という特徴があることから素子構造や有機蛍光色素、有
機電荷輸送化合物について多くの試みが報告されている
〔ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィ
ジックス(Jpn.J.Appl.Phys.)第27
巻、L269頁(1988年)〕、〔ジャーナル・オブ
・アプライド・フィジックス(J.Appl.Phy
s.)第65巻、3610頁(1989年)〕。
【0004】また、主に低分子の有機化合物を用いる有
機EL素子とは別に、高分子量の発光材料を用いる高分
子LEDについては、WO9013148号公開明細
書、特開平3−244630号公報、アプライド・フィ
ジックス・レターズ(Appl.Phys.Let
t.)第58巻、1982頁(1991年)などで提案
されており、またWO9013148号公開明細書に
は、可溶性前駆体を電極上に成膜し、熱処理を行うこと
により共役系高分子に変換されたポリ(p−フェニレン
ビニレン)(以下、PPVということがある。)薄膜が
得られることおよびそれを用いた素子が記載されてい
る。
【0005】さらに、特開平3−244630号公報に
は、それ自身が溶媒に可溶であり、熱処理が不要である
という特徴を有する共役系高分子が記載されている。ま
た、アプライド・フィジックス・レターズ(Appl.
Phys.Lett.)第58巻、1982頁(199
1年)には、溶媒に可溶な高分子発光材料およびそれを
用いて作成した高分子LEDが記載されている。
【0006】高分子LEDは、塗布により容易に有機層
を製膜することができるので、低分子蛍光体を蒸着する
場合と比較して、大面積化や低コスト化に有利であり、
高分子であることから膜の機械的強度も優れていると考
えられる。
【0007】従来、これら高分子LEDに用いられる高
分子蛍光体としては、上記ポリ(p−フェニレンビニレ
ン)以外にも、ポリフルオレン(ジャパニーズ・ジャー
ナル・オブ・アプライド・フィジックス(Jpn.J.
Appl.Phys.)第30巻、L1941頁(19
91年))、ポリパラフェニレン誘導体(アドバンスト
・マテリアルズ(Adv.Mater.)第4巻、36
頁(1992年))などが報告されている。そして、高
分子LEDのさらなる長寿命化ができるような高分子蛍
光体の製造方法が求められていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は高分子
蛍光体に使用したときに、長寿命である高分子蛍光体の
製造方法および該製造方法により得た高分子蛍光体を用
いた長寿命な高分子LEDを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、このよう
な事情に鑑みて鋭意検討した結果、高分子蛍光体を酸で
処理する工程を含む製造方法により製造された高分子蛍
光体を用いることにより長寿命な高分子LED素子が得
られることを見出し、本発明に至った。すなわち本発明
は、〔1〕固体状態で蛍光を有し、ポリスチレン換算の
数平均分子量が1×104〜1×108である高分子蛍光
体を酸で処理する工程を含む高分子蛍光体の製造方法に
関する。また本発明は、〔2〕少なくとも一方が透明ま
たは半透明である一対の陽極および陰極からなる電極間
に、高分子蛍光体を含む発光層を少なくとも一層有する
高分子発光素子において、該発光層に〔1〕の製造方法
により製造された高分子蛍光体を含む高分子発光素子に
関する。さらに本発明は、〔3〕上記〔2〕の高分子発
光素子を用いた面状光源に関する。次いで本発明は、
〔4〕上記〔2〕の高分子発光素子を用いたセグメント
表示装置に関する。次に本発明は、〔5〕上記〔2〕の
高分子発光素子を用いたドットマトリックス表示装置に
関する。さらに本発明は、〔6〕上記〔3〕の面状光源
をバックライトとする液晶表示装置に関する。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の高分子蛍光体の製
造方法および該製造方法により製造された高分子蛍光体
を用いた高分子LEDについて詳細に説明する。
【0011】本発明の高分子蛍光体の製造方法は、固体
状態で蛍光を有し、ポリスチレン換算の数平均分子量が
1×104〜1×108である高分子蛍光体(以下、原料
高分子蛍光体ということがある)を酸で処理する工程を
含むことを特徴とする。
【0012】本発明において、酸とは、有機物、無機物
においてあらゆる意味で酸性を示すものであればよく、
例えば、有機酸、無機酸などであり、有機酸が処理の効
率が高いので好ましい。
【0013】有機酸としては、アルカンカルボン酸、ア
ルケンカルボン酸、芳香族カルボン酸、複素環化合物カ
ルボン酸、芳香族アルコール、アルカンスルホン酸、ア
ルケンスルホン酸、芳香族スルホン酸、複素環化合物ス
ルホン酸、アルカンスルフィン酸、アルケンスルフィン
酸、芳香族スルフィン酸、複素環化合物スルフィン酸、
アルカンスルフェン酸、アルケンスルフェン酸、芳香族
スルフェン酸、複素環化合物スルフェン酸、アルカンホ
スホン酸、アルケンホスホン酸、芳香族ホスホン酸、複
素環化合物ホスホン酸、アルカンホスフェン酸、アルケ
ンホスフェン酸、芳香族ホスフェン酸、複素環化合物ホ
スフェン酸、アルカンホスフィン酸、アルケンホスフィ
ン酸、芳香族ホスフィン酸、複素環化合物ホスフィン酸
などが例示できる。
【0014】また有機酸として具体的には、蟻酸、酢
酸、プロピオン酸、蓚酸、クエン酸、酒石酸、マレイン
酸、フタル酸、安息香酸、4-ピリジンカルボン酸、フェ
ノール、メタンスルホン酸、プロペンスルホン酸、トル
エンスルホン酸、2-チオフェンスルホン酸、エタンスル
フェン酸、1-ブテンスルフェン酸、トルエンスルフェン
酸、2-チオフェンスルフェン酸、エタンスルフィン酸、
1-ブテンスルフィン酸、トルエンスルフィン酸、2-チオ
フェンスルフィン酸、エチルホスホン酸、プロペンホス
ホン酸、ベンゼンホスホン酸、3-チオフェンホスホン
酸、エチルホスフェン酸、プロペンホスフェン酸、ベン
ゼンホスフェン酸、3-チオフェンホスフェン酸、エチル
ホスフィン酸、プロペンホスフィン酸、ベンゼンホスフ
ィン酸、3-チオフェンホスフィン酸などが例示でき、蟻
酸、酢酸、プロピオン酸、蓚酸、クエン酸、酒石酸がよ
り好ましく、蓚酸、クエン酸、酒石酸がさらに好まし
い。
【0015】また、無機酸としては、ハロゲン化水素
酸、硫黄酸化物水素酸、燐酸化物水素酸、窒素酸化物水
素酸、金属酸化物水素酸などがあげられる。無機酸とし
て具体的には、硫酸、塩酸、硝酸、燐酸、炭酸、亜塩素
酸、亜硝酸、亜セレン酸、亜ヒ酸、亜燐酸、亜硫酸、過
ヨウ素酸、クロム酸、ケイ酸、次亜塩素酸、次亜燐酸、
シアン酸、セレン酸、チオシアン酸、チオ硫酸、二クロ
ム酸、二燐酸、バナジン酸、フッ化水素酸、ホウ酸、よ
う素酸などが例示でき、硫酸、塩酸、硝酸、燐酸が好ま
しい。酸で処理する工程においては、これらの酸の単一
物、あるいは二種類以上の酸の混合物を用いることがで
きる。
【0016】本発明において、「酸で処理する工程」と
は、原料高分子蛍光体を、酸と接触させる工程のことを
いう。原料高分子蛍光体を酸で処理する方法としては、
例えば、 1)液体状態の原料高分子蛍光体と液体状態の酸を接触
させる方法 2)固体状態の原料高分子蛍光体と液体状態の酸を接触
させる方法 3)液体状態の原料高分子蛍光体を固体状態の酸と接触
させる方法 があげられる。これらの中では、原料高分子蛍光体と酸
との接触がよいため、1)が好ましい。ここで、液体状
態とは原料高分子蛍光体が、溶媒に溶解している状態な
どを含む。
【0017】酸で処理する工程においては、攪拌、振と
う等を行うことが処理の効率を高めるため好ましい。ま
た、酸で処理する工程は二度以上含まれていてもよい。
さらに、酸で処理する工程が二度以上含まれている場合
にはその時に用いる酸の種類、濃度等を変えてもよい。
【0018】また、本発明の高分子蛍光体の製造方法
は、必要に応じ、酸で処理する工程以外の工程を含んで
いてもよい。酸で処理する工程以外の工程とは、例え
ば、酸を除去する工程;溶媒を用いた場合には、溶媒を
除去する工程;相分離する溶媒を用いた場合には、分液
する工程;再沈殿、クロマトグラフィー等により精製す
る工程などがあげられる。これらの中で酸を除去する工
程および精製する工程を含むことは不要物を除くために
好ましい。
【0019】上記1)の方法についてさらに詳しく説明
する。1)の方法としては、原料高分子蛍光体を酸で処
理する工程が、酸の溶液と、該高分子蛍光体を溶媒に溶
解してなる溶液とを接触させる工程であることが、処理
の効率が高いので好ましい。ここで酸の溶液に用いる溶
媒は、水でも、その他の溶媒であってもよい。一方、液
体状態の原料高分子蛍光体と液体状態の酸が相分離する
ものが、高分子蛍光体と酸との分離が容易なのでより好
ましい。
【0020】原料高分子蛍光体と、酸の両方が、溶媒に
溶解して液体状態になっておりこれらを相分離させる方
法としては、酸が水に溶解して酸の水溶液となってお
り、原料高分子蛍光体が、酸の水溶液と相分離する溶媒
に溶解していることが好ましい。
【0021】酸の水溶液の濃度としては、特に限定され
ないが、およそ0.1〜30重量%に調整して用いられ
る。酸の水溶液の酸の強さとしては、強すぎると処理す
る高分子蛍光体が分解することが予想されることから、
pHが0.1以上5.5以下の酸水溶液が好ましく、よ
り好ましくはpHが0.5以上4.5以下である。この
際、用いる水は、イオン等の不純物が少ないもの、例え
ば蒸留水、イオン交換水、純水、超純水が好ましい。こ
れらの中で純水や超純水が好ましく、超純水が特に好ま
しい。具体的な純水の純度の指標として、導電率があ
り、その値で10μS/cm以下の水が好ましく、さら
に1μS/cm以下のものが好ましい。
【0022】高分子蛍光体を溶解する溶媒としては、高
分子蛍光体をよく溶解する溶媒であればよく、特に制限
はないが、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタ
ン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系
溶媒、トルエン、キシレン、メシリレン、テトラリン、
デカリン、n−ブチルベンゼン等の芳香族炭化水素系溶
媒が例示される。これらのなかで、酸の水溶液(または
水)と相分離するものが好ましく、クロロホルム、テト
ラヒドロフラン、トルエンが特に好ましい。酸で処理す
るときの温度は、特に制限はなく、室温から溶媒の沸点
未満の温度で処理することができるが、好ましくは室温
から50゜Cの間の温度である。
【0023】次に酸の水溶液と、該高分子蛍光体を該酸
の水溶液と相分離する溶媒に溶解してなる溶液とを接触
させる方法の一例について、具体的に説明する。まず、
高分子蛍光体をよく溶解し、酸の水溶液(または水)と
相分離する溶媒、例えばクロロホルムに原料高分子蛍光
体を溶解し、その溶液を酸の水溶液と、攪拌等しながら
接触させる(酸で処理する工程)。そして、静置したの
ち、酸の水溶液の相と、高分子蛍光体を含む相を分液分
離する。分液分離した高分子蛍光体を含む相は、さら
に、酸の水溶液と接触させて上記の酸で処理する工程を
適当回数繰り返す。その後、分液分離して得られた高分
子蛍光体を含む相を水と接触させて、高分子蛍光体を含
む相中に残存している酸を除去する。高分子蛍光体を含
む相の酸の除去を水相のpHが7になるまで繰り返すこ
とにより、高分子蛍光体の溶液を得る。この溶液を、高
分子蛍光体の溶解に対して貧溶媒である、例えば、メタ
ノールなどの中へ攪拌しながら滴下することにより、高
分子蛍光体の沈殿が生成する。この沈殿物をろ過しエタ
ノールで洗浄した後、減圧乾燥することにより、高分子
蛍光体が得られる。
【0024】2)の方法としては、液体の酸を無溶媒で
固体粉末状の原料高分子蛍光体と混合し攪拌リパルプ型
の洗浄操作で処理する方法、酸を有機溶媒に溶かして固
体粉末状の高分子蛍光体と混合し攪拌リパルプ型の洗浄
操作で処理する方法等があげられる。本方法により固体
粉末状の原料高分子蛍光体を用いる場合には、酸で処理
した後、ろ過し固体粉末状の原料高分子蛍光体から酸そ
の他の不要成分を除去することができる。さらに、高分
子蛍光体中に残存している酸を有機溶媒や水などにより
攪拌リパルプ型の洗浄操作でも除去することができる。
【0025】3)の方法としては、液体状態の原料高分
子蛍光体を、固体状態の酸を充填したカラムを通過させ
ることにより処理する方法等があげられる。
【0026】上記酸で処理する工程を含みさらに、原料
高分子蛍光体材料中に含まれる金属、例えば、リチウ
ム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウ
ム、鉄、銅、マンガン、アルミニウム、亜鉛、ニッケ
ル、クロム、鉛など;または塩基成分、例えば、カリウ
ムターシャリーブトキサイドなど;が低減されることが
好ましい。
【0027】本発明に使用する原料高分子蛍光体は、固
体状態で蛍光を有し、ポリスチレン換算の数平均分子量
が1×104〜1×108である高分子蛍光体である。ま
た、本発明に使用する原料高分子蛍光体は、固体状態で
蛍光を有し、ポリスチレン換算の数平均分子量が1×1
4〜1×108であり、下式(1)で示される繰り返し
単位を少なくとも一種類含むことを特徴とする高分子蛍
光体が好ましい。
【化2】 −Ar1−(CR1=CR2k− ・・・・・(1) 〔ここで、Ar1は、隣接する2つの基とそれぞれ炭素
−炭素結合を形成する2価の基であり、主鎖部分に含ま
れる炭素原子の数が6個以上60個以下からなるアリー
レン基、または主鎖部分に含まれる炭素原子の数が4個
以上60個以下からなる複素環化合物基であるものを示
し、アリーレン基、複素環化合物基は置換基を有してい
てもよい。R1、R2は、それぞれ独立に水素原子、炭素
数1〜20のアルキル基、炭素数6〜60のアリール
基、炭素数4〜60の複素環化合物基およびシアノ基か
らなる群から選ばれる基を示し、アリール基、複素環化
合物基は置換基を有していてもよい。kは0または1で
ある。〕
【0028】さらに、本発明に使用する原料高分子蛍光
体としては、固体状態で蛍光を有し、ポリスチレン換算
の数平均分子量が1×104〜1×108であり、下記式
(2)、下記式(3)および下記式(4)で示される繰
り返し単位を少なくとも一種類含んでいることが好まし
く、より好ましくは式(2)、式(3)および式(4)
で示される繰り返し単位をそれぞれ少なくとも一種類含
んだものがあげられる。
【化3】 〔ここで、Ar2は、隣接する2つの基とそれぞれ炭素
−炭素結合を形成する2価の基であり、主鎖部分に含ま
れる炭素原子の数が6個以上60個以下からなるアリー
レン基、または主鎖部分に含まれる炭素原子の数が4個
以上60個以下からなる複素環化合物基であるものを示
す。Ar2は、−X−R3以外に炭素数1〜20のアルキ
ル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1〜20
のアルキルチオ基、炭素数1〜60のアルキルシリル
基、炭素数1〜40のアルキルアミノ基、炭素数6〜6
0のアリール基、炭素数6〜60のアリールオキシ基、
炭素数6〜60のアリールアルキル基、炭素数6〜60
のアリールアルコキシ基、炭素数6〜60のアリールア
ミノ基、炭素数4〜60の複素環化合物基、シアノ基か
らなる群から選ばれる置換基を有していてもよく、アリ
ール基、アリールオキシ基、アリールアルキル基、アリ
ールアルコキシ基、アリールアミノ基および複素環化合
物基はさらに置換基を有していてもよい。Ar2が複数
の置換基を有する場合、それらは同一であってもよい
し、それぞれ異なっていてもよい。R3は、炭素数1〜
20のアルキル基、炭素数6〜60のアリール基、炭素
数7〜60のアリールアルキル基、炭素数4〜60の複
素環化合物基からなる群から選ばれる基を示し、アリー
ル基、アリールアルキル基および複素環化合物基は置換
基を有していてもよい。Xは−O−,−S−,−CR6
7−,−SiR89−,―NR 10−,−CO−,−C
OO−、−SO2−、−CR11=CR12−、および−C
≡C−からなる群から選ばれる基を表す。mは1〜4の
整数である。R4、R5およびR6〜R12は、それぞれ独
立に水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6
〜20のアリール基、炭素数4〜20の複素環化合物基
およびシアノ基からなる群から選ばれる基を示し、アリ
ール基、複素環化合物基は置換基を有していてもよい。
nは0または1である。〕
【化4】 〔ここで、Ar3は、隣接する2つの基とそれぞれ炭素
−炭素結合を形成する2価の基であり、主鎖部分に含ま
れる炭素原子の数が6個以上60個以下からなるアリー
レン基、または主鎖部分に含まれる炭素原子の数が4個
以上60個以下からなる複素環化合物基であるものを示
す。ここで、該Ar3は、−Ar4以外に炭素数1〜20
のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数
1〜20のアルキルチオ基、炭素数1〜60のアルキル
シリル基、炭素数1〜40のアルキルアミノ基、炭素数
6〜60のアリール基、炭素数6〜60のアリールオキ
シ基、炭素数6〜60のアリールアルキル基、炭素数6
〜60のアリールアルコキシ基、炭素数6〜60のアリ
ールアミノ基、炭素数4〜60の複素環化合物基、シア
ノ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよ
く、アリール基、アリールオキシ基、アリールアルキル
基、アリールアルコキシ基、アリールアミノ基および複
素環化合物基はさらに置換基を有していてもよい。Ar
3が複数の置換基を有する場合、それらは同一であって
もよいし、それぞれ異なっていてもよい。Ar4は、炭
素数6〜60のアリール基または炭素数4〜60の複素
環化合物基を示し、アリール基、複素環化合物基は置換
基を有していてもよい。oは1〜4の整数である。
13、R14は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜2
0のアルキル基、炭素数6〜60のアリール基、炭素数
4〜60の複素環化合物基およびシアノ基からなる群か
ら選ばれる基を示し、アリール基、複素環化合物基は置
換基を有していてもよい。pは0または1である。〕
【化5】 〔ここで、Ar5は、隣接する2つの基とそれぞれ炭素
−炭素結合を形成する2価の基であり、主鎖部分に含ま
れる炭素原子の数が6個以上60個以下からなるアリー
レン基、または主鎖部分に含まれる炭素原子の数が4個
以上60個以下からなる複素環化合物基であるものを示
す。ここで、該Ar5は、−R15以外に炭素数1〜20
のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数
1〜20のアルキルチオ基、炭素数1〜60のアルキル
シリル基、炭素数1〜40のアルキルアミノ基、炭素数
6〜60のアリール基、炭素数6〜60のアリールオキ
シ基、炭素数6〜60のアリールアルキル基、炭素数6
〜60のアリールアルコキシ基、炭素数6〜60のアリ
ールアミノ基、炭素数4〜60の複素環化合物基、シア
ノ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよ
く、アリール基、アリールオキシ基、アリールアルキル
基、アリールアルコキシ基、アリールアミノ基および複
素環化合物基はさらに置換基を有していてもよい。Ar
5が複数の置換基を有する場合、それらは同一であって
もよいし、それぞれ異なっていてもよい。R15は炭素数
1〜20のアルキル基、炭素数5〜16の環状飽和炭化
水素基または炭素数4〜60の飽和複素環化合物基を示
し、環状飽和炭化水素基、飽和複素環化合物基は置換基
を有していてもよい。qは1〜4の整数である。R16
17は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜20のア
ルキル基、炭素数6〜60のアリール基、炭素数4〜6
0の複素環化合物基およびシアノ基からなる群から選ば
れる基を示し、アリール基、複素環化合物基は置換基を
有していてもよい。rは0または1である。〕 さらに好ましくは、式(2)、式(3)および式(4)
で示される繰り返し単位の合計が全繰り返し単位の50
モル%以上であり、かつ式(2)、式(3)および式
(4)で示される繰り返し単位の合計に対して、式
(2)で示される繰り返し単位が0.1モル%以上30
モル%以下、式(3)で示される繰り返し単位が30モ
ル%以上70モル%以下、式(4)で示される繰り返し
単位が30モル%以上70モル%以の高分子蛍光体であ
る。もっとも好ましくは、式(2)で示される繰り返し
単位が全繰り返し単位数に対して0.2モル%以上10
モル%以下のものである。
【0029】Ar1、Ar2、Ar3およびAr5として
は、高分子蛍光体の蛍光特性を損なわないように選択す
れば良く、具体的な例としては下記化6〜化15に例示
された二価の基が挙げられる。
【0030】
【化6】
【化7】
【化8】
【化9】
【化10】
【化11】
【化12】
【化13】
【化14】
【化15】
【化16】
【化17】
【化18】
【化19】
【0031】ここで、Rは、Ar2の場合には、−X−
3で示される置換基を1〜4個有するように選択さ
れ、Ar3の場合には、−Ar4で示される置換基を1〜
4個有するように選択され、またAr5の場合には、−
3で示される置換基を1〜4個有するように選択され
る。 残りのRは、水素原子または、炭素数1〜20の
アルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1
〜20のアルキルチオ基、炭素数1〜60のアルキルシ
リル基、炭素数1〜40のアルキルアミノ基、炭素数6
〜60のアリール基、炭素数6〜60のアリールオキシ
基、炭素数6〜60のアリールアルキル基、炭素数6〜
60のアリールアルコキシ基、炭素数6〜60のアリー
ルアミノ基、炭素数4〜60の複素環化合物基、シアノ
基からなる群から選ばれる置換基をあらわし、アリール
基、アリールオキシ基、アリールアルキル基、アリール
アルコキシ基、アリールアミノ基および複素環化合物基
はさらに置換基を有していてもよい。上記の例におい
て、1つの構造式中に複数のRを有しているが、それら
は同一であってもよいし、異なる基であってもよく、そ
れぞれ独立に選択される。Ar1が複数の置換基を有す
る場合、それらは同一であってもよいし、それぞれ異な
っていてもよい。溶媒への溶解性を高めるためには、水
素原子でない置換基を少なくとも1つ以上有しているこ
とが好ましく、また置換基を含めた繰り返し単位の形状
の対称性が少ないことが好ましい。
【0032】Xは−O−,−S−,−CR67−,−S
iR89−,―NR10−,−CO−,−COO−、−S
2−、−CR11=CR12−、および−C≡C−からな
る群から選ばれる基を示すが、−O−,−S−、−CR
11=CR12−、および−C≡C−が好ましく、−O−が
さらに好ましい。R6からR12は、それぞれ独立に水素
原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜60の
アリール基、炭素数4〜60の複素環化合物基およびシ
アノ基からなる群から選ばれる基を示し、アリール基お
よび複素環化合物基はさらに置換基を有していてもよ
い。
【0033】R3,R15の具体的な例として、炭素数1
〜20のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プ
ロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチ
ル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ラウリル基な
どが挙げられ、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、
デシル基が好ましい。
【0034】R3,Ar4の具体的な例として、炭素数6
〜60のアリール基としては、フェニル基、C1〜C12
アルコキシフェニル基(C1〜C12は、炭素数が1〜1
2であることを示す。以下も同様である。)、C1〜C
12アルキルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル
基などが例示され、C1〜C12アルコキシフェニル基、
1〜C12アルキルフェニル基が好ましい。
【0035】R3,Ar4の具体的な例として、炭素数7
〜60のアリールアルキル基としては、フェニルメチル
基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、C1〜C
12アルコキシフェニルメチル基、C1〜C12アルコキシ
フェニルエチル基、C1〜C12アルコキシフェニルプロ
ピル基、C1〜C12アルキルフェニルメチル基、C1〜C
12アルキルフェニルエチル基、C1〜C12アルキルフェ
ニルプロピル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル
基、ナフチルプロピル基などが例示され、C1〜C1 2
ルコキシフェニルメチル基、C1〜C12アルコキシフェ
ニルエチル基、C1〜C12アルコキシフェニルプロピル
基、C1〜C12アルキルフェニルメチル基、C1〜C12
ルキルフェニルエチル基、C1〜C12アルキルフェニル
プロピル基が好ましい。
【0036】R3,Ar4の具体的な例として、炭素数4
〜60の複素環化合物基としては、チエニル基、C1
12アルキルチエニル基、ピロリル基、フリル基、ピリ
ジル基、C1〜C12アルキルピリジル基などが例示さ
れ、チエニル基、C1〜C12アルキルチエニル基、ピリ
ジル基、C1〜C12アルキルピリジル基が好ましい。
【0037】R15の具体的な例として、炭素数5〜16
の環状飽和炭化水素基としては、シクロプロピル基、シ
クロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、
シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル
基、シクロドデシル基などが例示され、シクロヘキシル
基が好ましい。
【0038】R15の具体的な例として、炭素数4〜60
の飽和複素環化合物基としては、テトラヒドロフラニル
基、ピラニル基、ピロリジル基、ピペラジル基、チオラ
ニル基、チアニル基などが例示され、テトラヒドロフラ
ニル基、ピラニル基が好ましい。
【0039】Rが、水素原子、シアノ基、−X−R3
−Ar4または−R15で示される基以外の置換基である
場合について述べると、炭素数1〜20のアルキル基と
しては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、
ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノ
ニル基、デシル基、ラウリル基などが挙げられ、ペンチ
ル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基が好ましい。
【0040】炭素数1〜20のアルコキシ基としては、
メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ブトキシ
基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオ
キシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオ
キシ基、ラウリルオキシ基などが挙げられ、ペンチルオ
キシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、デシル
オキシ基が好ましい。
【0041】炭素数1〜20のアルキルチオ基として
は、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブ
チルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、ヘプチ
ルチオ基、オクチルチオ基、ノニルチオ基、デシルチオ
基、ラウリルチオ基などが挙げられ、ペンチルチオ基、
ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、デシルチオ基が好ま
しい。
【0042】炭素数1〜60のアルキルシリル基として
は、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリプ
ロピルシリル基、トリブチルシリル基、トリペンチルシ
リル基、トリヘキシルシリル基、トリへプチルシリル
基、トリオクチルシリル基、トリノニルシリル基、トリ
デシルシリル基、トリラウリルシリル基、エチルジメチ
ルシリル基、プロピルジメチルシリル基、ブチルジメチ
ルシリル基、ペンチルジメチルシリル基、ヘキシルジメ
チルシリル基、ヘプチルジメチルシリル基、オクチルジ
メチルシリル基、ノニルジメチルシリル基、デシルジメ
チルシリル基、ラウリルジメチルシリル基などが挙げら
れ、トリペンチルシリル基、トリヘキシルシリル基、ト
リオクチルシリル基、トリデシルシリル基、ペンチルジ
メチルシリル基、ヘキシルジメチルシリル基、オクチル
ジメチルシリル基、デシルジメチルシリル基が好まし
い。
【0043】炭素数1〜40のアルキルアミノ基として
は、メチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ
基、ブチルアミノ基、ペンチルアミノ基、ヘキシルアミ
ノ基、ヘプチルアミノ基、オクチルアミノ基、ノニルア
ミノ基、デシルアミノ基、ラウリルアミノ基、ジメチル
アミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジ
ブチルアミノ基、ジペンチルアミノ基、ジヘキシルアミ
ノ基、ジヘプチルアミノ基、ジオクチルアミノ基、ジノ
ニルアミノ基、ジデシルアミノ基、ジラウリルアミノ基
などが挙げられ、ペンチルアミノ基、ヘキシルアミノ
基、オクチルアミノ基、デシルアミノ基、ジペンチルア
ミノ基、ジヘキシルアミノ基、ジオクチルアミノ基、ジ
デシルアミノ基が好ましい。
【0044】炭素数6〜60のアリール基としては、フ
ェニル基、C1〜C12アルコキシフェニル基(C1〜C12
は、炭素数1〜12であることを示す。以下も同様であ
る。)、C1〜C12アルキルフェニル基、1−ナフチル
基、2−ナフチル基などが例示され、 C1〜C12アル
コキシフェニル基、C1〜C12アルキルフェニル基が好
ましい。
【0045】炭素数6〜60のアリールオキシ基として
は、フェノキシ基、C1〜C12アルコキシフェノキシ
基、C1〜C12アルキルフェノキシ基、1−ナフチルオ
キシ基、2−ナフチルオキシ基などが例示され、 C1
〜C12アルコキシフェノキシ基、C1〜C12アルキルフ
ェノキシ基が好ましい。
【0046】炭素数6〜60のアリールアルキル基とし
ては、フェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アル
コキシフェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アル
キルフェニル−C1〜C12アルキル基、1−ナフチル−
1〜C12アルキル基、2−ナフチル−C1〜C12アルキ
ル基などが例示され、C1〜C12アルコキシフェニル−
1〜C12アルキル基、C1〜C12アルキルフェニル−C
1〜C12アルキル基が好ましい。
【0047】炭素数6〜60のアリールアルコキシ基と
しては、フェニル−C1〜C12アルコキシ基、C1〜C12
アルコキシフェニル−C1〜C12アルコキシ基、C1〜C
12アルキルフェニル−C1〜C12アルコキシ基、1−ナ
フチル−C1〜C12アルコキシ基、2−ナフチル−C1
12アルコキシ基などが例示され、C1〜C12アルコキ
シフェニル−C1〜C12アルコキシ基、C1〜C12アルキ
ルフェニル−C1〜C1 2アルコキシ基が好ましい。
【0048】炭素数6〜60のアリールアミノ基として
は、フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基、C1〜C
12アルコキシフェニルアミノ基、ジ(C1〜C12アルコ
キシフェニル)アミノ基、ジ(C1〜C12アルキルフェ
ニル)アミノ基、1−ナフチルアミノ基、2−ナフチル
アミノ基などが例示され、C1〜C12アルキルフェニル
アミノ基、ジ(C1〜C12アルキルフェニル)アミノ基
が好ましい。
【0049】炭素数4〜60の複素環化合物基として
は、チエニル基、C1〜C12アルキルチエニル基、ピロ
リル基、フリル基、ピリジル基、C1〜C12アルキルピ
リジル基などが例示され、チエニル基、C1〜C12アル
キルチエニル基、ピリジル基、C1〜C12アルキルピリ
ジル基が好ましい。
【0050】Rの例のうち、アルキル鎖を含む置換基に
おいては、それらは直鎖、分岐または環状のいずれかま
たはそれらの組み合わせであってもよく、直鎖でない場
合の例としては、イソアミル基、2−エチルヘキシル
基、3,7−ジメチルオクチル基、シクロヘキシル基、
4−C1〜C12アルキルシクロヘキシル基などが例示さ
れる。高分子蛍光体の溶媒への溶解性を高めるために
は、Ar1、Ar2、Ar3またはAr5の置換基のうちの
1つ以上に環状または分岐のあるアルキル鎖が含まれる
ことが好ましい。
【0051】上記式(1)において、k は0または1
であり、上記式(2)において、nは0または1であ
り、上記式(3)において、p は0または1であり、
上記式(4)において、r は0または1である。上記
式(1)におけるR1、R2、上記式(2)における
4、R5、上記式(3)におけるR13、R14、上記式
(4)におけるR16、R17および上記R6〜R12は、そ
れぞれ独立に水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、
炭素数6〜60のアリール基、炭素数4〜60の複素環
化合物基およびシアノ基からなる群から選ばれる基を示
し、アリール基、複素環化合物基は置換基を有していて
もよい。
【0052】R1、R2、R4〜R14、R16およびR
17が、水素原子またはシアノ基以外の置換基である場合
について述べると、炭素数1〜20のアルキル基として
は、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペン
チル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル
基、デシル基、ラウリル基などが挙げられ、メチル基、
エチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オク
チル基が好ましい。
【0053】炭素数6〜60のアリール基としては、フ
ェニル基、C1〜C12アルコキシフェニル基、C1〜C12
アルキルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基
などが例示され、フェニル基、 C1〜C12アルキルフ
ェニル基が好ましい。
【0054】炭素数4〜60の複素環化合物基として
は、チエニル基、C1〜C12アルキルチエニル基、ピロ
リル基、フリル基、ピリジル基、C1〜C12アルキルピ
リジル基などが例示され、チエニル基、C1〜C12アル
キルチエニル基、ピリジル基、C1〜C12アルキルピリ
ジル基が好ましい。
【0055】また、高分子蛍光体の末端基は、重合活性
基がそのまま残っていると、素子にしたときの発光特性
や寿命が低下する可能性があるので、安定な基で保護さ
れていてもよい。主鎖の共役構造と連続した共役結合を
有しているものが好ましく、例えば、ビニレン基を介し
てアリール基または複素環化合物基と結合している構造
が例示される。具体的には、特開平9−45478号公
報の化10に記載の置換基等が例示される。
【0056】該原料高分子蛍光体の合成法としては、主
鎖にビニレン基を有する場合には、例えば特開平5−2
02355号公報に記載の方法などが挙げられる。すな
わち、ジアルデヒド化合物とジホスホニウム塩化合物と
のWittig反応による重合、ジビニル化合物とジハ
ロゲン化合物とのもしくはビニルハロゲン化合物単独で
のHeck反応による重合、ジアルデヒド化合物とジ亜
燐酸エステル化合物とのHorner−Wadswor
th−Emmons法による重合、ハロゲン化メチル基
を2つ有する化合物の脱ハロゲン化水素法による重縮
合、スルホニウム塩基を2つ有する化合物のスルホニウ
ム塩分解法による重縮合、ジアルデヒド化合物とジアセ
トニトリル化合物とのKnoevenagel反応によ
る重合、ジアルデヒド化合物のMcMurry反応によ
る重合などの方法が例示される。
【0057】また、主鎖にビニレン基を有しない場合に
は、例えば該当するモノマーからSuzukiカップリ
ング反応により重合する方法、Grignard反応に
より重合する方法、Ni(0)触媒により重合する方
法、FeCl3等の酸化剤により重合する方法、電気化
学的に酸化重合する方法、あるいは適当な脱離基を有す
る中間体高分子の分解による方法などが例示される。
【0058】なお、該原料高分子蛍光体および本発明の
方法で製造された高分子蛍光体は、蛍光特性や電荷輸送
特性を損なわない範囲で、式(1)、式(2)、式
(3)および式(4)で示される繰り返し単位以外の繰
り返し単位を含んでいてもよい。また、式(1)、式
(2)、式(3)および式(4)で示される繰り返し単
位や他の繰り返し単位が、非共役の単位で連結されてい
てもよいし、繰り返し単位にそれらの非共役部分が含ま
れていてもよい。結合構造としては、下記化16に示す
もの、下記化16に示すものとビニレン基を組み合わせ
たもの、および下記化16に示すもののうち2つ以上を
組み合わせたものなどが例示される。ここで、Rは前記
のものと同じ置換基から選ばれる基であり、Arは炭素
数6〜60個の炭化水素基を示す。
【0059】
【化20】
【0060】また、該高分子蛍光体は、ランダム、ブロ
ックまたはグラフト共重合体であってもよいし、それら
の中間的な構造を有する高分子、例えばブロック性を帯
びたランダム共重合体であってもよい。蛍光の量子収率
の高い高分子蛍光体を得る観点からは完全なランダム共
重合体よりブロック性を帯びたランダム共重合体やブロ
ックまたはグラフト共重合体が好ましい。主鎖に枝分か
れがあり、末端部が3つ以上ある場合やデンドリマーも
含まれる。
【0061】また、薄膜からの発光を利用するので該高
分子蛍光体は、固体状態で蛍光を有するものが好適に用
いられる。該高分子蛍光体に対する良溶媒としては、ク
ロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、テトラヒ
ドロフラン、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラ
リン、デカリン、n−ブチルベンゼンなどが例示され
る。高分子蛍光体の構造や分子量にもよるが、通常はこ
れらの溶媒に0.1重量%以上溶解させることができ
る。
【0062】また、本発明の方法により製造された高分
子蛍光体は、分子量がポリスチレン換算で1×104
1×108であり、それらの重合度は、繰り返し構造や
その割合によっても変わる。成膜性の点から一般には繰
り返し構造の合計数が、好ましくは30〜10000、
さらに好ましくは50〜5000である。
【0063】本発明の方法により製造された高分子蛍光
体を高分子LEDの発光材料として用いる場合、その純
度が発光特性に影響を与えるため、原料高分子蛍光体を
製造する際に、重合前のモノマーを、蒸留、昇華精製、
再結晶等の方法で精製したのちに重合することが好まし
い。また、原料高分子蛍光体の製造の段階または本発に
おいて、高分子蛍光体を、再沈精製、クロマトグラフィ
ーによる分別等の純化処理をすることが好ましい。次
に、本発明の高分子LEDについて説明する。本発明の
高分子LEDの構造としては、少なくとも一方が透明ま
たは半透明である一対の陽極および陰極からなる電極間
に発光層を有する高分子LEDであり、本発明の高分子
蛍光体が、該発光層中に含まれる。また、本発明の高分
子LEDとしては、陰極と発光層との間に、電子輸送層
を設けた高分子LED、陽極と発光層との間に、正孔輸
送層を設けた高分子LED、陰極と発光層との間に、電
子輸送層を設け、かつ陽極と発光層との間に、正孔輸送
層を設けた高分子LED等が挙げられる。例えば、具体
的には、以下のa)〜d)の構造が例示される。 a)陽極/発光層/陰極 b)陽極/正孔輸送層/発光層/陰極 c)陽極/発光層/電子輸送層/陰極 d)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極 (ここで、/は各層が隣接して積層されていることを示
す。以下同じ。)
【0064】ここで、発光層とは、発光する機能を有す
る層であり、正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有
する層であり、電子輸送層とは、電子を輸送する機能を
有する層である。なお、電子輸送層と正孔輸送層を総称
して電荷輸送層と呼ぶ。発光層、正孔輸送層、電子輸送
層は、それぞれ独立に2層以上用いてもよい。
【0065】また、電極に隣接して設けた電荷輸送層の
うち、電極からの電荷注入効率を改善する機能を有し、
素子の駆動電圧を下げる効果を有するものは、特に電荷
注入層(正孔注入層、電子注入層)と一般に呼ばれるこ
とがある。
【0066】さらに電極との密着性向上や電極からの電
荷注入の改善のために、電極に隣接して前記の電荷注入
層又は膜厚2nm以下の絶縁層を設けてもよく、また、
界面の密着性向上や混合の防止等のために電荷輸送層や
発光層の界面に薄いバッファー層を挿入してもよい。積
層する層の順番や数、および各層の厚さについては、発
光効率や素子寿命を勘案して適宜用いることができる。
【0067】本発明において、電荷注入層(電子注入
層、正孔注入層)を設けた高分子LEDとしては、陰極
に隣接して電荷注入層を設けた高分子LED、陽極に隣
接して電荷注入層を設けた高分子LEDが挙げられる。
例えば、具体的には、以下のe)〜p)の構造が挙げられ
る。 e)陽極/電荷注入層/発光層/陰極 f)陽極/発光層/電荷注入層/陰極 g)陽極/電荷注入層/発光層/電荷注入層/陰極 h)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/陰極 i)陽極/正孔輸送層/発光層/電荷注入層/陰極 j)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電荷注入
層/陰極 k)陽極/電荷注入層/発光層/電荷輸送層/陰極 l)陽極/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極 m)陽極/電荷注入層/発光層/電子輸送層/電荷注入
層/陰極 n)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電荷輸送
層/陰極 o)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電荷注入
層/陰極 p)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送
層/電荷注入層/陰極
【0068】電荷注入層の具体的な例としては、導電性
高分子を含む層、陽極と正孔輸送層との間に設けられ、
陽極材料と正孔輸送層に含まれる正孔輸送材料との中間
の値のイオン化ポテンシャルを有する材料を含む層、陰
極と電子輸送層との間に設けられ、陰極材料と電子輸送
層に含まれる電子輸送材料との中間の値の電子親和力を
有する材料を含む層などが例示される。
【0069】上記電荷注入層が導電性高分子を含む層の
場合、該導電性高分子の電気伝導度は、10-5S/cm
以上103S/cm以下であることが好ましく、発光画
素間のリーク電流を小さくするためには、10-5S/c
m以上102S/cm以下がより好ましく、10-5S/
cm以上101S/cm以下がさらに好ましい。通常は
該導電性高分子の電気伝導度を10-5S/cm以上10
3S/cm以下とするために、該導電性高分子に適量の
イオンをドープする。
【0070】ドープするイオンの種類は、正孔注入層で
あればアニオン、電子注入層であればカチオンである。
アニオンの例としては、ポリスチレンスルホン酸イオ
ン、アルキルベンゼンスルホン酸イオン、樟脳スルホン
酸イオンなどが例示され、カチオンの例としては、リチ
ウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、テト
ラブチルアンモニウムイオンなどが例示される。電荷注
入層の膜厚としては、例えば1nm〜100nmであ
り、2nm〜50nmが好ましい。
【0071】電荷注入層に用いる材料は、電極や隣接す
る層の材料との関係で適宜選択すればよく、ポリアニリ
ンおよびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導
体、ポリピロールおよびその誘導体、ポリフェニレンビ
ニレンおよびその誘導体、ポリチエニレンビニレンおよ
びその誘導体、ポリキノリンおよびその誘導体、ポリキ
ノキサリンおよびその誘導体、芳香族アミン構造を主鎖
または側鎖に含む重合体などの導電性高分子、金属フタ
ロシアニン(銅フタロシアニンなど)、カーボンなどが
例示される。
【0072】膜厚2nm以下の絶縁層は電荷注入を容易
にする機能を有するものである。上記絶縁層の材料とし
ては、金属フッ化物、金属酸化物、有機絶縁材料等が挙
げられる。膜厚2nm以下の絶縁層を設けた高分子LE
Dとしては、陰極に隣接して膜厚2nm以下の絶縁層を
設けた高分子LED、陽極に隣接して膜厚2nm以下の
絶縁層を設けた高分子LEDが挙げられる。
【0073】具体的には、例えば、以下のq)〜ab)の
構造が挙げられる。 q)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/発光層/陰極 r)陽極/発光層/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極 s)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/発光層/膜厚2n
m以下の絶縁層/陰極 t)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/正孔輸送層/発光
層/陰極 u)陽極/正孔輸送層/発光層/膜厚2nm以下の絶縁
層/陰極 v)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/正孔輸送層/発光
層/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極 w)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/発光層/電子輸送
層/陰極 x)陽極/発光層/電子輸送層/膜厚2nm以下の絶縁
層/陰極 y)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/発光層/電子輸送
層/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極 z)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/正孔輸送層/発光
層/電子輸送層/陰極 aa)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/膜厚2n
m以下の絶縁層/陰極 ab)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/正孔輸送層/発光
層/電子輸送層/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極
【0074】高分子LED作成の際に、これらの有機溶
媒可溶性の高分子蛍光体を用いることにより、溶液から
成膜する場合、この溶液を塗布後乾燥により溶媒を除去
するだけでよく、また電荷輸送材料や発光材料を混合し
た場合においても同様な手法が適用でき、製造上非常に
有利である。溶液からの成膜方法としては、スピンコー
ト法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、
グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワ
イアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコー
ト法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット
印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法を用いる
ことができる。
【0075】発光層の膜厚としては、用いる材料によっ
て最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値とな
るように選択すればよいが、例えば1nmから1μmで
あり、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好
ましくは5nm〜200nmである。
【0076】本願発明の高分子LEDにおいては、発光
層に上記高分子蛍光体以外の発光材料を混合して使用し
てもよい。また、本願発明の高分子LEDにおいては、
上記高分子蛍光体以外の発光材料を含む発光層が、上記
高分子蛍光体を含む発光層と積層されていてもよい。該
発光材料としては、公知のものが使用できる。低分子化
合物では、例えば、ナフタレン誘導体、アントラセンも
しくはその誘導体、ペリレンもしくはその誘導体、ポリ
メチン系、キサンテン系、クマリン系、シアニン系など
の色素類、8−ヒドロキシキノリンもしくはその誘導体
の金属錯体、芳香族アミン、テトラフェニルシクロペン
タジエンもしくはその誘導体、またはテトラフェニルブ
タジエンもしくはその誘導体などを用いることができ
る。具体的には、例えば特開昭57−51781号、同
59−194393号公報に記載されているもの等、公
知のものが使用可能である。
【0077】本発明の高分子LEDが正孔輸送層を有す
る場合、使用される正孔輸送材料としては、ポリビニル
カルバゾールもしくはその誘導体、ポリシランもしくは
その誘導体、側鎖もしくは主鎖に芳香族アミンを有する
ポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールア
ミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン
誘導体、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフ
ェンもしくはその誘導体、ポリピロールもしくはその誘
導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)もしくはその誘
導体、またはポリ(2,5−チエニレンビニレン)もし
くはその誘導体などが例示される。
【0078】具体的には、該正孔輸送材料として、特開
昭63−70257号公報、同63−175860号公
報、特開平2−135359号公報、同2−13536
1号公報、同2−209988号公報、同3−3799
2号公報、同3−152184号公報に記載されている
もの等が例示される。
【0079】これらの中で、正孔輸送層に用いる正孔輸
送材料として、ポリビニルカルバゾールもしくはその誘
導体、ポリシランもしくはその誘導体、側鎖もしくは主
鎖に芳香族アミン化合物基を有するポリシロキサン誘導
体、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェン
もしくはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)
もしくはその誘導体、またはポリ(2,5−チエニレン
ビニレン)もしくはその誘導体等の高分子正孔輸送材料
が好ましく、さらに好ましくはポリビニルカルバゾール
もしくはその誘導体、ポリシランもしくはその誘導体、
側鎖もしくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサ
ン誘導体である。低分子の正孔輸送材料の場合には、高
分子バインダーに分散させて用いることが好ましい。
【0080】ポリビニルカルバゾールもしくはその誘導
体は、例えばビニルモノマーからカチオン重合またはラ
ジカル重合によって得られる。
【0081】ポリシランもしくはその誘導体としては、
ケミカル・レビュー(Chem.Rev.)第89巻、
1359頁(1989年)、英国特許GB230019
6号公開明細書に記載の化合物等が例示される。合成方
法もこれらに記載の方法を用いることができるが、特に
キッピング法が好適に用いられる。
【0082】ポリシロキサンもしくはその誘導体は、シ
ロキサン骨格構造には正孔輸送性がほとんどないので、
側鎖または主鎖に上記低分子正孔輸送材料の構造を有す
るものが好適に用いられる。特に正孔輸送性の芳香族ア
ミンを側鎖または主鎖に有するものが例示される。
【0083】正孔輸送層の成膜の方法に制限はないが、
低分子正孔輸送材料では、高分子バインダーとの混合溶
液からの成膜による方法が例示される。また、高分子正
孔輸送材料では、溶液からの成膜による方法が例示され
る。
【0084】溶液からの成膜に用いる溶媒としては、正
孔輸送材料を溶解させるものであれば特に制限はない。
該溶媒として、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロ
エタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテ
ル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶
媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、
酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート
等のエステル系溶媒が例示される。
【0085】溶液からの成膜方法としては、溶液からの
スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビア
コート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコ
ート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、ス
プレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、
オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布
法を用いることができる。
【0086】混合する高分子バインダーとしては、電荷
輸送を極度に阻害しないものが好ましく、また可視光に
対する吸収が強くないものが好適に用いられる。該高分
子バインダーとして、ポリカーボネート、ポリアクリレ
ート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレ
ート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサン
等が例示される。
【0087】正孔輸送層の膜厚としては、用いる材料に
よって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値
となるように選択すればよいが、少なくともピンホール
が発生しないような厚さが必要であり、あまり厚いと、
素子の駆動電圧が高くなり好ましくない。従って、該正
孔輸送層の膜厚としては、例えば1nmから1μmであ
り、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好ま
しくは5nm〜200nmである。
【0088】本発明の高分子LEDが電子輸送層を有す
る場合、使用される電子輸送材料としては公知のものが
使用でき、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメ
タンもしくはその誘導体、ベンゾキノンもしくはその誘
導体、ナフトキノンもしくはその誘導体、アントラキノ
ンもしくはその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメ
タンもしくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェ
ニルジシアノエチレンもしくはその誘導体、ジフェノキ
ノン誘導体、または8−ヒドロキシキノリンもしくはそ
の誘導体の金属錯体、ポリキノリンもしくはその誘導
体、ポリキノキサリンもしくはその誘導体、ポリフルオ
レンもしくはその誘導体等が例示される。
【0089】具体的には、特開昭63−70257号公
報、同63−175860号公報、特開平2−1353
59号公報、同2−135361号公報、同2−209
988号公報、同3−37992号公報、同3−152
184号公報に記載されているもの等が例示される。
【0090】これらのうち、オキサジアゾール誘導体、
ベンゾキノンもしくはその誘導体、アントラキノンもし
くはその誘導体、または8−ヒドロキシキノリンもしく
はその誘導体の金属錯体、ポリキノリンもしくはその誘
導体、ポリキノキサリンもしくはその誘導体、ポリフル
オレンもしくはその誘導体が好ましく、2−(4−ビフ
ェニリル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,
3,4−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキ
ノン、トリス(8−キノリノール)アルミニウム、ポリ
キノリンがさらに好ましい。
【0091】電子輸送層の成膜法としては特に制限はな
いが、低分子電子輸送材料では、粉末からの真空蒸着
法、または溶液もしくは溶融状態からの成膜による方法
が、高分子電子輸送材料では溶液または溶融状態からの
成膜による方法がそれぞれ例示される。溶液または溶融
状態からの成膜時には、高分子バインダーを併用しても
よい。
【0092】溶液からの成膜に用いる溶媒としては、電
子輸送材料および/または高分子バインダーを溶解させ
るものであれば特に制限はない。該溶媒として、クロロ
ホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系溶
媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエ
ン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メ
チルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸
ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶
媒が例示される。
【0093】溶液または溶融状態からの成膜方法として
は、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラ
ビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロー
ルコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート
法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印
刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等
の塗布法を用いることができる。
【0094】混合する高分子バインダーとしては、電荷
輸送を極度に阻害しないものが好ましく、また、可視光
に対する吸収が強くないものが好適に用いられる。該高
分子バインダーとして、ポリ(N−ビニルカルバゾー
ル)、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェ
ンもしくはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレ
ン)もしくはその誘導体、ポリ(2,5−チエニレンビ
ニレン)もしくはその誘導体、ポリカーボネート、ポリ
アクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメ
タクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、または
ポリシロキサンなどが例示される。
【0095】電子輸送層の膜厚としては、用いる材料に
よって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値
となるように選択すればよいが、少なくともピンホール
が発生しないような厚さが必要であり、あまり厚いと、
素子の駆動電圧が高くなり好ましくない。従って、該電
子輸送層の膜厚としては、例えば1nmから1μmであ
り、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好ま
しくは5nm〜200nmである。
【0096】本発明の高分子LEDを形成する基板は、
電極を形成し、有機物の層を形成する際に変化しないも
のであればよく、例えばガラス、プラスチック、高分子
フィルム、シリコン基板などが例示される。不透明な基
板の場合には、反対の電極が透明または半透明であるこ
とが好ましい。
【0097】本発明において、陽極側が透明または半透
明であることが好ましいが、該陽極の材料としては、導
電性の金属酸化物膜、半透明の金属薄膜等が用いられ
る。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化ス
ズ、およびそれらの複合体であるインジウム・スズ・オ
キサイド(ITO)、インジウム・亜鉛・オキサイド等
からなる導電性ガラスを用いて作成された膜(NESA
など)や、金、白金、銀、銅等が用いられ、ITO、イ
ンジウム・亜鉛・オキサイド、酸化スズが好ましい。作
製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオ
ンプレーティング法、メッキ法等が挙げられる。また、
該陽極として、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリ
チオフェンもしくはその誘導体などの有機の透明導電膜
を用いてもよい。陽極の膜厚は、光の透過性と電気伝導
度とを考慮して、適宜選択することができるが、例えば
10nmから10μmであり、好ましくは20nm〜1
μmであり、さらに好ましくは50nm〜500nmで
ある。また、陽極上に、電荷注入を容易にするために、
フタロシアニン誘導体、導電性高分子、カーボンなどか
らなる層、あるいは金属酸化物や金属フッ化物、有機絶
縁材料等からなる平均膜厚2nm以下の層を設けてもよ
い。
【0098】本発明の高分子LEDで用いる陰極の材料
としては、仕事関数の小さい材料が好ましい。例えば、
リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウ
ム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロン
チウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナ
ジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、
サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウ
ムなどの金属、およびそれらのうち2つ以上の合金、あ
るいはそれらのうち1つ以上と、金、銀、白金、銅、マ
ンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、
錫のうち1つ以上との合金、グラファイトまたはグラフ
ァイト層間化合物等が用いられる。合金の例としては、
マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合
金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀
合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネ
シウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−
アルミニウム合金などが挙げられる。陰極を2層以上の
積層構造としてもよい。陰極の膜厚は、電気伝導度や耐
久性を考慮して、適宜選択することができるが、例えば
10nmから10μmであり、好ましくは20nm〜1
μmであり、さらに好ましくは50nm〜500nmで
ある。
【0099】陰極の作製方法としては、真空蒸着法、ス
パッタリング法、また金属薄膜を熱圧着するラミネート
法等が用いられる。また、陰極と有機物層との間に、導
電性高分子からなる層、あるいは金属酸化物や金属フッ
化物、有機絶縁材料等からなる平均膜厚2nm以下の層
を設けても良く、陰極作製後、該高分子LEDを保護す
る保護層を装着していてもよい。該高分子LEDを長期
安定的に用いるためには、素子を外部から保護するため
に、保護層および/または保護カバーを装着することが
好ましい。
【0100】該保護層としては、高分子化合物、金属酸
化物、金属フッ化物、金属ホウ化物などを用いることが
できる。また、保護カバーとしては、ガラス板、表面に
低透水率処理を施したプラスチック板などを用いること
ができ、該カバーを熱効果樹脂や光硬化樹脂で素子基板
と貼り合わせて密閉する方法が好適に用いられる。スペ
ーサーを用いて空間を維持すれば、素子がキズつくのを
防ぐことが容易である。該空間に窒素やアルゴンのよう
な不活性なガスを封入すれば、陰極の酸化を防止するこ
とができ、さらに酸化バリウム等の乾燥剤を該空間内に
設置することにより製造工程で吸着した水分が素子にタ
メージを与えるのを抑制することが容易となる。これら
のうち、いずれか1つ以上の方策をとることが好まし
い。本発明の高分子LEDを用いて面状の発光を得るた
めには、面状の陽極と陰極が重なり合うように配置すれ
ばよい。また、パターン状の発光を得るためには、前記
面状の発光素子の表面にパターン状の窓を設けたマスク
を設置する方法、非発光部の有機物層を極端に厚く形成
し実質的に非発光とする方法、陽極または陰極のいずれ
か一方、または両方の電極をパターン状に形成する方法
がある。これらのいずれかの方法でパターンを形成し、
いくつかの電極を独立にOn/OFFできるように配置
することにより、数字や文字、簡単な記号などを表示で
きるセグメントタイプの表示素子が得られる。更に、ド
ットマトリックス素子とするためには、陽極と陰極をと
もにストライプ状に形成して直交するように配置すれば
よい。複数の種類の発光色の異なる高分子蛍光体を塗り
分ける方法や、カラーフィルターまたは蛍光変換フィル
ターを用いる方法により、部分カラー表示、マルチカラ
ー表示が可能となる。ドットマトリックス素子は、パッ
シブ駆動も可能であるし、TFTなどと組み合わせてア
クティブ駆動しても良い。これらの表示素子は、コンピ
ュータ、テレビ、携帯端末、携帯電話、カーナビゲーシ
ョン、ビデオカメラのビューファインダーなどの表示装
置として用いることができる。さらに、前記面状の発光
素子は、自発光薄型であり、液晶表示装置のバックライ
ト用の面状光源、あるいは面状の照明用光源として好適
に用いることができる。また、フレキシブルな基板を用
いれば、曲面状の光源や表示装置としても使用できる。
【0101】
【実施例】以下、本発明をさらに詳細に説明するために
実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものでは
ない。ここで、数平均分子量については、クロロホルム
を溶媒として、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ
ー(GPC)によりポリスチレン換算の数平均分子量を
求めた。
【0102】実施例1 <高分子蛍光体(1)の合成>2、5−ビス(クロロメ
チル)−4’−(3,7−ジメチルオクチルオキシ)ビ
フェニル 12gと2−メトキシ−5−(2−エチルヘ
キシルオキシ)−p−キシリレンジクロリド 0.2g
とを、脱水1,4−ジオキサン 2100gに溶解し
た。この溶液を、20分間窒素バブリングすることで系
内を窒素置換した後、窒素雰囲気中、95℃まで昇温し
た。この液に、あらかじめ、脱水1,4−ジオキサン
210gに、カリウムターシャリーブトキサイド15.
5gを溶かした溶液を、およそ10分間で滴下した。滴
下後、97℃で2.5時間保温し重合させた。重合後、
重合液を50℃まで冷却した後、酢酸を加えて中和し
た。室温まで冷却した後、この重合液を、イオン交換水
2500g中にそそぎ込み、生成した沈殿を回収した。
この沈殿を、メタノールで洗浄した後、減圧乾燥した。
得られた重合体 7gを、THF1500gに溶解し
た。この溶液を、メタノール 2000g中にそそぎ込
み、生成した沈殿を回収した。この沈殿を、エタノール
で洗浄した後、減圧乾燥して、重合体5gを得た。この
重合体を、高分子蛍光体(1)と呼ぶ。
【0103】<精製高分子蛍光体2の合成> 酸洗浄実施例 高分子蛍光体(1)の酸洗浄操作 上記の方法で合成した高分子蛍光体(1)0.4gを、
クロロホルム200gに溶解した。この溶液を、1%酒
石酸水溶液 200gで洗浄した後、分液することによ
り、クロロホルム層を回収した。この操作を3回繰り返
した後、クロロホルム溶液を、超純水200gで、5回
繰り返し洗浄した。このクロロホルム溶液を、メタノー
ル中にそそぎ込み、生成した沈殿を回収した。この沈殿
をエタノールで洗浄した後、減圧乾燥して、酸洗浄処理
した、精製高分子蛍光体(2)を得た。それぞれの高分
子蛍光体(1)、(2)について、ICP発光分析法に
より金属元素を定量した結果を表1に示す。精製した高
分子蛍光体(2)では、カリウム、鉄が低減されてい
た。
【0104】
【表1】
【0105】実施例2 <素子の作成および評価>スパッタ法により150nm
の厚みでITO膜を付けたガラス基板に、ポリ(3,
4)エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルフ
ォン酸(Bayer製、Bytron P TP AI 4083)の
懸濁液を0.5μmメンブランフィルターで濾過した
後、スピンコートにより70nmの厚みで成膜し、真空
オーブンで120゜C、1時間乾燥した。その後、高分子
蛍光体(2)の0.4wt%クロロホルム溶液を用いて
スピンコートにより70nmの厚みで発光層を成膜し
た。さらに、これを減圧下80℃で1時間乾燥した後、
陰極として、フッ化リチウムを約0.4nm相当、次い
でカルシウムを40nm、さらにアルミニウムを70n
m蒸着して、高分子LED素子を作製した。蒸着のとき
の真空度は、すべて8×10-6Torr以下であった。
得られた素子に電圧を3.0V印加したところ、電流密
度2.5mA/cm2 の電流が流れ、輝度320cd
/m2の黄色のEL発光が観測された。このときの発光
効率は13cd/Aであり、また素子の発光スペクトル
は、548nmにピークを有していた。窒素気流下で素
子を1時間エージングした後に25mA/cm2の一定
電流で連続駆動したところ、2000cd/m2の発光
輝度が、約60時間で半減した。
【0106】比較例 実施例2と同様にして、精製した高分子蛍光体(2)の
替わりに精製前の高分子蛍光体(1)を用いて、高分子
LEDを作製した。得られた素子に電圧を3.0V印加
したところ、電流密度1.0mA/cm2 の電流が流
れ、輝度110cd/m2の黄色のEL発光が観測され
た。このときの発光効率は11cd/Aであり、また素
子の発光スペクトルは、548nmにピークを有してい
た。窒素気流下で素子を1時間エージングした後に25
mA/cm2の一定電流で連続駆動したところ、210
0cd/m2の発光輝度が、約45時間で半減し、実施
例2の素子よりも寿命が短かった。
【0107】
【発明の効果】本発明の方法により製造された高分子蛍
光体を用いた高分子LEDは、長寿命である。したがっ
て、該高分子LEDは、バックライトとしての曲面状や
面状光源、セグメントタイプの表示素子、ドットマトリ
ックスのフラットパネルディスプレイ等の装置に好まし
く使用できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H091 FA43Z FA44Z FB02 FC01 LA01 3K007 AB00 AB13 BB01 BB04 BB05 CA00 CA01 CA05 CA06 CB01 CB03 DA00 DB03 EB00 FA01 4J032 BA03 BA04 BA08 BA09 BA12 BA13 BA14 BA18 BB01 BB03 BC03 BC12 BD07 CA01 CA04 CA07 CA12 CB01 CB03 CB07 CB08 CC01 CD01 CE03 CE22 CF06 CG03

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固体状態で蛍光を有し、ポリスチレン換算
    の数平均分子量が1×104〜1×108である高分子蛍
    光体を酸で処理する工程を含むことを特徴とする高分子
    蛍光体の製造方法。
  2. 【請求項2】固体状態で蛍光を有し、ポリスチレン換算
    の数平均分子量が1×104〜1×108である高分子蛍
    光体を酸で処理する工程を含み、かつ前記高分子蛍光体
    に含まれる金属が低減されることを特徴とする請求項1
    記載の高分子蛍光体の製造方法。
  3. 【請求項3】固体状態で蛍光を有し、ポリスチレン換算
    の数平均分子量が1×104〜1×108である高分子蛍
    光体を酸で処理する工程を含み、かつ前記高分子蛍光体
    に含まれる塩基が低減されることを特徴とする請求項1
    に記載の高分子蛍光体の製造方法。
  4. 【請求項4】酸が有機酸であることを特徴とする請求項
    1〜3のいずれかに記載の高分子蛍光体の製造方法。
  5. 【請求項5】固体状態で蛍光を有し、ポリスチレン換算
    の数平均分子量が1×104〜1×108である高分子蛍
    光体を酸で処理する工程が、酸の溶液と、該高分子蛍光
    体を溶媒に溶解してなる溶液とを接触させる工程である
    ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の高分
    子蛍光体の製造方法。
  6. 【請求項6】固体状態で蛍光を有し、ポリスチレン換算
    の数平均分子量が1×104〜1×108である高分子蛍
    光体が下式(1)で示される繰り返し単位を少なくとも
    一種類含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに
    記載の高分子蛍光体の製造方法。 【化1】 −Ar1−(CR1=CR2k− ・・・・・(1) 〔ここで、Ar1は、隣接する2つの基とそれぞれ炭素
    −炭素結合を形成する2価の基であり、主鎖部分に含ま
    れる炭素原子の数が6個以上60個以下からなるアリー
    レン基、または主鎖部分に含まれる炭素原子の数が4個
    以上60個以下からなる複素環化合物基であるものを示
    し、アリーレン基、複素環化合物基は置換基を有してい
    てもよい。R1、R2は、それぞれ独立に水素原子、炭素
    数1〜20のアルキル基、炭素数6〜60のアリール
    基、炭素数4〜60の複素環化合物基およびシアノ基か
    らなる群から選ばれる基を示し、アリール基、複素環化
    合物基は置換基を有していてもよい。kは0または1で
    ある。〕
  7. 【請求項7】少なくとも一方が透明または半透明である
    一対の陽極および陰極からなる電極間に、高分子蛍光体
    を含む発光層を少なくとも一層有する高分子発光素子に
    おいて、該発光層に請求項1〜6のいずれかに記載の製
    造方法により製造された高分子蛍光体を含むことを特徴
    とする高分子発光素子。
  8. 【請求項8】請求項7記載の高分子発光素子を用いたこ
    とを特徴とする面状光源。
  9. 【請求項9】請求項7記載の高分子発光素子を用いたこ
    とを特徴とするセグメント表示装置。
  10. 【請求項10】請求項7記載の高分子発光素子を用いた
    ことを特徴とするドットマトリックス表示装置。
  11. 【請求項11】請求項8記載の面状光源をバックライト
    とすることを特徴とする液晶表示装置。
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