JP2004531850A - ルミネセント金属錯体が結合したポリマーおよび前述のポリマーで製造されたデバイス - Google Patents
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Abstract
Description
(発明の背景)
(発明の分野)
本発明は、ルミネセント金属錯体がそれに結合したポリマー材料に関する。本発明はまた、電荷を有する複数の第1タイプ官能基を有する少なくとも1つのポリマーと、反対の電荷を有する少なくとも1つの金属錯体とを含むポリマー−金属錯体塩に関する。本発明はさらに、その活性層がそのようなポリマー材料を含む電子デバイスに関する。
【0002】
(関連技術の説明)
ディスプレイを構成する発光ダイオードのような、光を発する有機電子デバイスは、任意の異なる種類の電子機器に存在する。全てのそのようなデバイスにおいて、有機活性層は2つの電気的接触層の間に挟まれている。電気的接触層の少なくとも1つは、光が電気的接触層を通過できるように、光透過性である。有機活性層は、電気的接触層を横切って電気が加えられた時に、光透過性の電気的接触層を通して光を発する。
【0003】
有機エレクトロルミネセント化合物を発光ダイオードの活性な構成成分として使用することは周知である。アントラセン、チアジアゾール誘導体、およびクマリン誘導体のような簡単な有機分子がエレクトロルミネセンスを示すことが知られている。半導性の共役ポリマーもまたエレクトロルミネセント構成成分として使用されてきた。スチルベニルまたはオキサジアゾール側鎖を有するポリマー材料が、Holmesら,米国特許第5,653,914号によって報告された。
【0004】
ポリマー発光化合物は、多くの場合ほとんどの普通溶剤に不溶であり、コートすることが困難でありうる。それらはまた通常、空気および/または湿気に曝された場合に劣化を受け、それはコーティングプロセスを複雑にすることができる。小分子発光材料は通常、蒸発技術によって蒸着される。そのようなプロセスに必要とされる装置はかなり高価であり、連続加工に適応できないかもしれない。小分子発光材料は溶液からコートすることができる。しかしながら、それらはコーティング溶剤の蒸発と共に結晶化する傾向を有し、それは、それらのエレクトロルミネセント効力を低下させる。
【0005】
改善された効率を有するエレクトロルミネセント化合物と、それらを調製するための方法とを求める継続的要求がある。
【0006】
(発明の概要)
本発明は、複数の第1タイプ官能基を有するポリマー材料を含むポリマー金属錯体であって、第1タイプ官能基の少なくとも一部が少なくとも1つの金属含有錯体に配位している錯体に関する。本発明はまた、電荷を有する第1タイプ官能基を有するポリマー材料と、反対の電荷を有する少なくとも1つの金属錯体対イオンとを含むポリマー−金属錯体塩に関する。1つの実施態様において、ポリマー−金属錯体またはポリマー−金属錯体塩中の金属は、さらにホスフィンオキシド、N−オキシド、またはジイミン配位子に配位しているランタニド金属である。N−オキシドは、その窒素原子が単一の酸素原子に結合することによって酸化されている窒素含有配位子である。
【0007】
別の実施態様でおいて、ポリマー−金属錯体中の第1タイプ官能基は、ホスフィンオキシド、N−オキシドおよびジイミンから選択され、金属は、1つまたは複数のエノラート配位子にさらに配位しているランタニド金属である。
【0008】
別の実施態様において、ポリマー−金属錯体塩中の第1タイプ官能基は、置換アンモニウムイオンであり、金属錯体対イオンは、4つのエノラート配位子にさらに配位しているランタニド金属である。
【0009】
別の実施態様において、ポリマー金属錯体またはポリマー金属錯体塩中の金属は、2−アリールピリジン、2−アリールピリミジン、または2−アリールキノリンにさらに配位しているイリジウムである。
【0010】
別の実施態様において、ポリマー金属錯体またはポリマー金属錯体塩中の金属は、AlまたはZnであり、シッフ塩基配位子にさらに配位している。
【0011】
本発明はさらに、ポリマー金属錯体またはポリマー−金属錯体塩を含む少なくとも1つの発光層を有する有機電子デバイスに関する。
【0012】
「配位」とは、官能基の1つの原子が金属原子と結合を形成することを意味し、ここで、官能基原子はルイス塩基供与体原子であり、金属原子はルイス酸受容体原子である。本明細書で使用されるように、用語「化合物」は、同じタイプの分子から本質的に成るバルク物質を意味することを意図される。用語「配位子」は、金属イオンまたは原子に結合する分子、イオン、または原子を意味することを意図される。用語「錯体」は、名詞として使用される場合、少なくとも1つの配位子に配位した少なくとも1つの金属イオンを有する化合物を意味することを意図される。用語「基」は、有機化合物または錯体中の配位子における置換基のような、化合物の一部を意味することを意図される。用語「部分」は、基の官能基部分を意味することを意図される。用語「官能基化ポリマー」は、金属と錯体を形成するに先立って、少なくとも1つの官能基を有するポリマーを意味することを意図される。用語「前駆体金属化合物」は、それが官能基化ポリマーに結合する前の金属化合物を意味することを意図される。用語「ポリマー金属錯体」は、第1タイプ官能基を含有するポリマー材料であって、第1タイプ官能基の少なくとも一部が少なくとも1つの金属含有錯体に配位しているポリマー材料を意味することを意図される。用語「ポリマー−金属錯体塩」は、電荷を有する第1タイプ官能基と、少なくとも1つの金属錯体対イオンとを有するポリマー材料を意味することを意図される。
【0013】
(好適な実施態様の詳細な説明)
本発明は、その少なくとも一部が金属イオンと結合している、複数の第1タイプ官能基を有する官能基化ポリマーを含むルミネセントポリマー材料に関する。金属イオンは配位によって結合することができる。金属イオンは、官能基化ポリマーの第1タイプ官能基に配位して、ポリマー−金属錯体を形成する。金属イオンはまた、イオン結合によって結合することができる。ある電荷のイオン金属錯体は、ポリマー−金属錯体塩を形成するために、反対電荷の第1タイプ官能基を有する官能基化ポリマーに対する対イオンとして存在する。
【0014】
ポリマー−金属錯体において、第1タイプ官能基は、金属に配位することができる基である。有用な第1タイプ官能基は一般に、少なくとも1つの窒素、酸素、リンまたは硫黄原子を含有する。好適な第1タイプ官能基の例には、カルボン酸基、またはその酸塩;スルホン酸基、またはその酸塩;アルコキシルおよびフェノキシルのような、−OH部分を有する基;第一級、第二級および第三級アミン;ピリジン、ビピリジンおよびフェナントロリンおよびそれらのオキシドをはじめとする誘導体のような、イミンおよびジイミン;ホスフィン;ホスフィンオキシド;β−ジカルボニル基、ニトリルおよびイソニトリル、シアナート、イソシアナート、および任意の他の配位基が含まれる。好ましい第1タイプ官能基は、カルボン酸、スルホン酸、アルコキシル、ビピリジン、フェナントロリン、およびβ−ジカルボニルである。本明細書で使用されるように、用語「β−ジカルボニル」は、それに2つのケトン基が存在し、CHR基によって分離されている中性の化合物を意味することを意図される。用語「エノラート」は、CHR基からHが引き抜かれたβ−ジカルボニルの陰イオン形態を意味することを意図される。官能基化ポリマー中の第1タイプ官能基の組成が同じ官能基化ポリマー中の別の第1タイプ官能基の組成と同じであっても、異なってもよいことが理解されるべきである。
【0015】
ポリマー−金属錯体塩において、第1タイプ官能基は、負電荷または正電荷のいずれかを有する基である。負に帯電した第1タイプ官能基の例には、カルボキシレート(RCO2 −)、スルホナート(RSO3 −)、エノラート[RC(O)CR’C(O)R’’]−1、アルコキシド(RO−)、および脱プロトン化アミン(NRR’−)が含まれ、ここで、いろいろなR基は、ポリマー、アルキル、アリール、または水素への結合を表すことができる。正に帯電した第1タイプ官能基の例には、水素、アルキル、アリール、またはそれらの組合せでありうる置換基を有するアンモニウム基が含まれる。そのような第1タイプ官能基はまた、ピリジニウムのような、任意の正に帯電したN−含有複素環基から選択されることもできる。
【0016】
ポリマー−金属錯体およびポリマー−金属錯体塩において、金属および配位される配位子は、金属−配位子遷移、金属−金属遷移、または配位子内遷移によってルミネセンスが可能である。好ましい金属は、族を1〜18に番号付けするIUPAC番号付けシステム(CRC Handbook of Chemistry and Physics,第81版,2000)を用いて、ランタニド金属、7、8、9、10、および11族遷移金属、および12および13族金属である。特に好ましい金属は、ユーロピウム、テルビウム、ツリウム、レニウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、白金、パラジウム、金、アルミニウムおよび亜鉛である。
【0017】
ポリマー−金属錯体において、少なくとも1つの金属イオンまたは原子が複数の配位子に配位しており、その配位子の少なくとも1つは官能基化ポリマー上の第1タイプ官能基である。ルミネセンスが金属−配位子遷移による場合には、他の配位子の性質がルミネセンス強度、波長、効率および他の特性に影響を及ぼすことができる。他の配位子については位下でもっと詳細に論じられる。
【0018】
ポリマー−金属錯体塩において、金属は配位子に配位して錯体を形成し、その錯体は、第1タイプ官能基の電荷とは反対符号の電荷を有するイオンである。金属錯体は、帯電した官能基化ポリマーに対する対イオンである。金属錯体対イオンは、金属陽イオンと、帯電していても帯電していなくてもよい配位子とを含む。金属上の電荷が配位子の全負電荷を超える場合、その時錯体は陽イオンであろう。その時それは、負に帯電したポリマーに対する対イオンとして働くことができる。配位子の全負電荷が金属の正電荷よりも大きい場合、その時錯体は陰イオンであろう。その時それは、正に帯電したポリマーに対する対イオンとして働くことができる。ポリマー−金属錯体と同様に、ルミネセンスが金属−配位子遷移による場合、金属錯体対イオン中の配位子の性質は、ルミネセント特性に影響を及ぼすことができる。金属錯体対イオンの具体例については位下に論じられる。
【0019】
本発明のポリマー−金属錯体およびポリマー−金属錯体塩は、少なくとも1つの官能基化ポリマーを少なくとも1つの前駆体金属化合物と化合させることによって得ることができる。
【0020】
I.官能基化ポリマー
本発明で有用である官能基化ポリマー化合物は一般に、(a)ポリマー主鎖と、(b)複数の第1タイプ官能基と、任意に(c)ポリマー主鎖と第1タイプ官能基との間のスペーサー基と、任意に(d)複数の1つ以上の第2タイプ官能基とを有するものとして説明することができる。ポリマー主鎖は、所望の特性と加工性とを有し、それに所望の第1タイプ官能基を結合することができる、任意のポリマーまたはコポリマーであることができる。有用なポリマー主鎖の幾つかのカテゴリーには、ポリアクリレートおよびポリメタクリレート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリイミド、ポリウレタン、ポリカルバゾール、ポリフルオレン、ポリビニレン、ポリアリーレンビニレン、ポリアミド、ポリビニルエーテルおよびエステル、ポリカーボネート、ポリオキサゾリン、ポリホスファゼン、フルオロポリマー、およびそれらの組合せをはじめとする他のものが含まれる。
【0021】
上に論じられたように、第1タイプ官能基は、(ポリマー−金属錯体を形成するために)金属に配位することができるもの、または(ポリマー−金属錯体塩を形成するために)負もしくは正に帯電している基のいずれかである。
【0022】
「官能基の密度」として記載されることもできる、官能基化ポリマー中の第1タイプ官能基の数は、「金属錯体の最大ローディング」(官能基化ポリマーに配位することができる金属の量)を決定するであろう。本発明のポリマー材料について、第1タイプ官能基の密度は、ポリマー中の第1タイプ官能基を有するモノマー(「第1タイプ官能性モノマー」)対官能基を持たないモノマー(「非官能性モノマー」)の相対比率によって決定される。金属中心は、本発明のポリマー材料においてルミネセンスを提供し、電荷輸送特性をも提供するかもしれない。任意の他の電荷輸送材料が存在しない場合には、電荷輸送用の連続経路を提供するのに十分なルミネセント金属基を有することが必要である。他の電荷輸送材料が存在する場合には、金属基のより低いローディングが必要であるかもしれない。第1タイプ官能基の全てが最終ポリマー金属錯体において金属に結合しているわけではないかもしれないことも考慮に入れるべきである。一般に、第1タイプ官能性モノマー対非官能性モノマーの比は、約100:0(非官能性モノマーなし)から2:98の範囲にあることができる。他の電荷輸送材料が存在しない場合には、その比は95:5から5:95の範囲にあることが好ましい。追加の電荷輸送材料が存在する場合には、第1タイプ官能性モノマー対非官能性モノマーの比は、2:98から80:20の範囲にあることができる。第1タイプ官能基は、例えば、ポリアクリル酸ポリマーのカルボキシル基のように、ポリマー主鎖に直接結合することができる。しかしながら、金属錯体は嵩高いことが可能であり、多くの場合、第1タイプ官能基とポリマー主鎖との間にスペーサー基を有することが好ましい。有用なスペーサー基は、化学的に安定であり、ルミネセンスに悪影響を及ぼさないものである。スペーサー基は、飽和もしくは不飽和脂肪族基、または芳香族基であることができる。スペーサー基は、ヘテロ原子、特に酸素および窒素を含有することができる。幾つかの場合には、ある種の第1タイプ官能基用の最も容易に入手可能なモノマーはスペーサー基を有するので、スペーサー基は存在する。例えば、スルホン酸官能性を加えるのに便利なモノマーは、4−スチレンスルホン酸であり、それにはフェニルスペーサー基がある。スペーサー基は一般に、1から50の炭素原子、好ましくは5から15の炭素原子を有する。スペーサー基は、ポリマー主鎖と第1タイプ官能基との間に距離を単に提供することができる、または位下に論じられるように、それは、官能性を提供することができる。
【0023】
官能基化ポリマーはまた第2タイプ官能基を有することもできる。第2タイプ官能基は、最終ポリマー金属錯体または最終ポリマー金属錯体塩の物理的特性を改質するために存在することができる。そのようなタイプの基の例には、アルキレンオキシド基のような可塑化基、および末端ビニル基およびエポキシ基のような反応性基および/または架橋性基が含まれる。
【0024】
第2タイプ官能基もまた、最終ポリマー−金属錯体または最終ポリマー−金属錯体塩のルミネセント特性を改質するまたは改善する官能基であることができる。そのような第2タイプ官能基の例には、電荷輸送を促進するものおよび発光の色を変えるものが含まれる。電荷輸送を促進する第2タイプ官能基には、アリールアミン部分またはカルバゾール部分を有するもののような正孔輸送材料と、共役不飽和部分のような正孔および電子輸送材料とが含まれる。発光の色を変える第2タイプ官能基には蛍光染料が含まれる。第2タイプ官能基は、ポリマー主鎖中、第1タイプ官能基に結合したスペーサー基中、または第1タイプ官能基とは別個のペンダント基中に存在することができる。
【0025】
官能基化ポリマーは、所望の官能基を有するモノマーを使用し、従来の重合技術を用いて製造することができる。好適なアクリルモノマーの例には、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル(ヒドロキシル官能性)、メタクリル酸2−アセトアセトキシエチル(β−ジカルボニル官能性)、4−スチレンスルホン酸およびその塩(スルホナート官能性)、アクリル酸またはメタクリル酸(カルボキシル官能性)、4−スチレンカルボン酸およびその塩(カルボキシル官能性)、および上に論じられた第1タイプ官能基のうちのいずれかを有するペンダント基を有するアクリルモノマーが含まれる。官能基は、官能基と反応性基とを有する化合物を別の反応性基を有するポリマーと反応させることによって、ポリマー主鎖に加えることができる。例えば、官能基と酸塩化物基とを有する化合物は、アルコキシル官能基を有するポリマーと反応することができ、エステル結合を形成する。あるいはまた、酸塩化物基は、ポリマー上で官能基であることができ、アルコキシル基を有する化合物と反応することができる。有機化学文献において、いろいろな合成ルートが入手可能である。
【0026】
II.前駆体金属化合物
前駆体金属化合物は、官能基化ポリマー上の第1タイプ官能基に配位する、および/またはそれとイオン結合を形成するであろうものであり、場合によって、最終ポリマー−金属錯体、またはポリマー−金属錯体塩においてルミネセンスを提供するものである。
【0027】
ポリマー−金属錯体塩の場合には、前駆体金属化合物は、簡単な(非ポリマー性)釣合いイオンを有する金属錯体イオン塩である。金属錯体陽イオンの例には、M(ジイミン)3 2+(ここで、Mは+2酸化状態の7〜11族遷移金属である。)、およびLn(η8−C8H8)(HMPA)3]+(ここで、Lnはランタニド金属であり、C8H8は1,3,5、7−シクロオクタテトラエンであり、HMPAはヘキサメチルホスホルアミドである。)が含まれる。前駆体金属化合物中の釣合い陰イオンは、例えば、ハライド、アセテート、スルフェート、ニトレートであることができる。金属錯体陰イオンの例には、エノラート、カルボキシレート、スルホナート、アルコキシドおよびアミドのような、4つの負の配位子を有するランタニド+3金属の錯体が含まれる。釣合い陽イオンは、例えば、1または2族陽イオンであることができる。
【0028】
ポリマー−金属錯体の場合には、前駆体金属化合物は、任意に追加の配位子の存在下で、簡単な金属塩であることができ、またはそれは金属錯体であることができる。本発明のポリマー−金属錯体は、3つの代表的なタイプの金属(ランタニド、イリジウム、およびアルミニウム)に関して説明されるであろう。
【0029】
1.ランタニド金属
ポリマー−金属錯体において、ランタニド金属は、ホスフィンオキシド、N−オキシド、またはジイミンから選択された少なくとも1つの配位子に配位していることが好ましい。これらの配位子は別々に加えることができる、またはそれらはポリマー上の第1タイプ官能基として存在することができる。残りの配位部位は好ましくはエノラート配位子によって占められる。他の配位子の場合のように、エノラート配位子は、別個にまたはポリマー上の第1タイプ官能基として存在することができる。
【0030】
本明細書で使用されるように、用語「ホスフィンオキシド配位子」は、モノホスフィンオキシド、ジホスフィンジオキシドなどのような、1つまたは複数のホスフィンオキシド基を有する配位子を意味することを意図される。ホスフィンオキシドは位下に示される第1式を有する。
【0031】
【化5】
【0032】
式中、Aは、ポリマー主鎖に結合したスペーサー基から選択される。
【0033】
【化6】
【0034】
式中、Bは分子の異なる部分で異なることができ、C6HnF5 〜 nであり、ここで、nは0または1と5との間の整数である。
B’=C6F5
C=A、B
X=(CH2)m、(CF2)m、フェロセン
mは1と10との間の整数である。
【0035】
好適なモノホスフィンオキシド配位子の例には、
トリス(ペンタフルオロフェニル)ホスフィンオキシド[tpfpO]、(ジフェニホスフィノメチル)ジフェニルホスフィンオキシド[dppmO]、(ジフェニホスフィノエチル)ジフェニルホスフィンオキシドズ[dppeO]、(ジフェニホスフィノプロピル)ジフェニルホスフィンオキシドズ[dpppO]、(ジフェニホスフィノブチル)ジフェニルホスフィンオキシドズ[dppbO]、ビス(ジフェニルホスフィノメチル)フェニルホスフィンオキシド[bisdppmO]、およびビス(ジフェニルホスフィノエチル)フェニルホスフィンオキシド[bisdppeO]が含まれる。
【0036】
好適なジホスフィンジオキシド配位子の例には、
ビス(ジフェニルホスフィノ)メタンジオキシド[dppmO2]、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタンジオキシド[dppeO2]、1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパンジオキシド[dpppO2]、1,4−ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタンジオキシド[dppbO2]、1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセンジオキシド[dppFeO2]、1,2−ビス(ジ(ペンタフルオロフェニル)ホスフィノ)エタンジオキシド[F5dppeO2]、およびビス(ジフェニルホスフィノエチル)フェニルホスフィンジオキシドズ[bisdppeO2]が含まれる。
【0037】
本明細書において、複数用語「オキシドズ」は、多数の異性体が可能であり、存在するかもしれないことを示すために使用されている。
【0038】
ホスフィンオキシド配位子は一般に、位下の反応式(1)でモノホスフィンオキシドについて例示されるように、ホスフィン類似体の酸化によって調製される。
【0039】
【化7】
【0040】
ホスフィン類似体が商業的に入手可能でない場合、それは、リチウム化類似体をクロロジフェニルホスフィンと反応させることにより、またはジハロ類似体をリチウム化ジフェニルホスフィンと反応させることにより製造することができる。これは、位下の反応式(2)および(2a)でジホスフィンについて例示される。
【0041】
【化8】
【0042】
ホスフィンオキシド基は、有機化学文献において入手可能ないろいろな合成ルートによって、ポリマー主鎖に結合させることができる。
【0043】
N−オキシド配位子は一般に、位下の第2、第3または第4式から選択される式を有する。
【0044】
【化9】
【0045】
式中、X=ポリマー主鎖への結合、H、R、OR、C(O)OR、CN、OH、ハライドであり、ここで、Xは同じであるかまたは互いに異なることができる。
R=CsHaFb
nは、0または1と4との間の整数である。
sは、1と4との間の整数である。
a+b=2s+1
【0046】
好適なN−オキシド配位子の例は、次を含むが、それらに限定されない。
ピリジンN−オキシド[pyO]、
3−シアノピリジンN−オキシド[CNpyO]、および
ビピリジンビス(N−オキシド)[bipyO2]
【0047】
幾つかのN−オキシド化合物は商業的に入手可能である。他は、窒素含有配位子を、例えば、過酸化水素のような酸化剤で酸化ずることによって製造することができる。
【0048】
N−オキシドは、公知の合成技術を用いてポリマー主鎖に結合させることができる。幾つかの場合には、窒素含有配位子を結合させて、次に酸化することが可能である。
【0049】
ジイミン配位子は、好ましくは位下に示された第5式を有する。
【0050】
【化10】
【0051】
式中、R1〜R8の隣接対は、結合して5員環または6員環を形成することができ、
R1〜R8は、同じであるかまたは互いに異なることができ、H、アルキル、アリール、アルキルアリール、CnF2n+1、OCnF2n+1、およびOCF2Xから選択され、ここで、nは1と6との間の整数であり、X=H、Cl、またはBrである。
【0052】
本明細書で使用されるように、用語「アルキル、アリールおよびアルキルアリール」は、非置換である基および置換類似体の両方を包含することを意図される。置換基は、アルキル、アリール、ハロゲン、CnF2n+1、OCnF2n+1,およびOCF2Xを含むことができ、ここで、nは1と6との間の整数であり、X=H、Cl、またはBrである。
【0053】
好適なジイミン配位子の例は、第5式を有するジピリジン配位子および位下の第6式を有するフェナントロリン配位子である。
【0054】
【化11】
【0055】
式中、R1〜R8は、上の第5式において定義されたようなものであり、表1に示される置換基を持っている。
【0056】
【表1】
【0057】
ジイミン配位子は、多くの場合商業的に入手可能である。誘導体化合物は、いろいろな周知の合成ルートによって製造することができる。ジイミン基は、例えば、ジイミンの酸塩化物誘導体と、アルコール官能基を有するポリマーとを反応させることによって、ポリマー主鎖に結合させることができる。同様に、アルコール基を有するジイミン誘導体は、酸塩化物基を有するポリマーと反応させることができる。有機化学文献において、いろいろな合成ルートが入手可能である。
【0058】
エノラート配位子は一般に、位下に示された第7式を有する。
【0059】
【化12】
【0060】
式中、R1、R2、R3は同じであるかまたは互いに異なる。R基は、水素、ハロゲン、置換または非置換アルキル、アリール、アルキルアリールまたは複素環基である。隣接するR基は、結合して5員環および6員環を形成することができ、それは置換されることができ、また、N−、O−、またはS−含有複素環であってもよい。好ましいR1およびR3基は、H、F、CnHaFb;アルキル、アリール、ハライド、またはそれらの組合せで置換されていてもよいC6H5;C4H3S、およびC4H3Oから選択され、ここで、nは1と6との間の整数、a+b=2n+1である。好ましいR2基は、H、CH2・アリール、ハライド、およびCnHaFbであり、ここで、nは1と6との間の整数、a+b=2n+1である。
【0061】
好適なエノラート配位子の例には、位下にリストされた化合物か含まれる。エノラート形についての略記は、括弧内に示される。
2,4−ペンタンジオナト[acac]、
1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオナト[DI]、
2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナト[TMH]、
4,4,4−トリフルオロ−1−(2−チエニル)−1,3−ブタンジオナト[TTFA]、
7,7−ジメチル−1,1,1,2,2,3,3−ヘプタフルオロ−4,6−オクタンジオナト[FOD]
ヘプタフルオロ−2,4−ペンタンジオナト[F7acac]、および
1−フェニル−3−メチル−4−i−ブチリル−ピラゾリノナト。
【0062】
β−ジカルボニルは一般に、商業的に入手可能である。ヘプタフルロロ−2,4−ペンタンジオン、CF3C(O)CFHC(O)CF3は、パーフルオロペンテン−2とアンモニアとの反応と、それに続く加水分解工程とをベースにした2工程合成を用いて調製することができる。この化合物は、加水分解を受けるので、無水条件下に保管し、反応させるべきである。
【0063】
2.イリジウム
イリジウム金属を有するポリマー−金属錯体は、好ましくは、2−アリールピリジン、2−アリールピリミジンまたは2−アリールキノリンである少なくとも1つの配位子Lを有する錯体である前駆体イリジウム化合物から製造される。より好ましくは、イリジウム錯体は2つのL配位子を有する。これらの錯体は、多くの場合、環状金属化錯体と言われる。配位子Lは位下の第8式を有する
【0064】
【化13】
【0065】
式中、R1〜R4およびR5〜R8の隣接対は、結合して5員環または6員環を形成することができ、および
A=CまたはNである。ただし、A=Nの場合、R1は存在しない。
上の第8式のR1〜R8基は、水素または、フルオロ、フッ素化アルキルおよびフッ素化アルコキシ基だけでなく、アルキル、アルコキシ、ハロゲン、ニトロ、およびシアノ基のような、有機化合物にとって通常の置換基から選ばれてもよい。それらの基は、部分的にまたは完全にフッ素化(パーフッ素化)されることができる。好ましい配位子Lは、全てのR1〜R8置換基が水素、フルオロ、パーフッ素化アルキル基(CsF2s+1)およびパーフッ素化アルコキシ基(OCsF2s+1、(ここで、パーフッ素化アルキル基およびアルコキシ基は1〜6の炭素原子を有する。)、または式OCF2X(ここで、X=H、Cl、Br)の基から選択される。好ましい実施態様において、第8式中のR1〜R8の少なくとも1つは、F、CsHaFb、OCsHaFb、およびOCF2X(ここで、sは1と6との間の整数であり、a+b=2s+1であり、X=H、Cl、またはBrである。)から選択される。
【0066】
好適な配位子Lの例は、位下の表2に示される。
【0067】
【表2】
【0068】
より好ましい前駆体イリジウム錯体は、位下の第9式を有するイリジウムダイマーである。
【0069】
【化14】
【0070】
式中、 B=H、CH3、またはC2H5、ならびに
La、Lb、Lc、およびLdは、同じであるかあるかまたは互いに異なることができ、La、Lb、Lc、およびLdのそれぞれは、上の第8式を有する。
【0071】
イリジウムダイマーは一般に、まず三塩化イリジウム水和物を2−フェニルピリジン、2−フェニルピリミジンまたは2−フェニルキノリンと反応させ、NaOBを加えることによって調製することができる。
【0072】
1つの特に有用なイリジウムダイマーは、位下の第10式を有するヒドロキソイリジウムダイマーである。
【0073】
【化15】
【0074】
置換された2−フェニルピリジン、2−フェニルピリミジン、および2−フェニルキノリンは、O.Lohse,P.Thevenin,E.Waldvogel,Synlett.,1999,45−48に記載されているように、置換された2−クロロピリジン、2−クロロピリミジンまたは2−クロロキノリンとアリールボロン酸とのSuzukiカップリングを用いて、良好から優れた収率で調製される。
【0075】
3.アルミニウム
好ましい前駆体アルミニウム化合物は、多座シッフ塩基配位子を含む錯体である。シッフ塩基は、アルデヒドまたはケトン誘導体と第一級アミンとの間の縮合反応によって調製される化合物である。いろいろな異なるポリアミンおよびアルデヒドまたはケトンを選ぶことによって、広範な配列の多座陰イオン配位子を生み出すことが可能である。好ましいクラスのシッフ塩基配位子は、位下の第11式を有する。
【0076】
【化16】
【0077】
式中、Aは、ポリアミン反応体から誘導された架橋基を表し、それはアルキル、シクロアルキル、またはアリールであることができ、XおよびYは、サリチルアルデヒド反応体のフェニル基上の置換基を表し、それはアルキルまたはアリール基であることができる。好適なシッフ塩基配位子の例は、位下の表3に示される。
【0078】
【表3】
【0079】
1つの有用な前駆体アルミニウム錯体は、ヘキサンまたはトルエン溶媒中で1モル当量のトリエチルアルミニウムをシッフ塩基化合物に加えることによって製造することができる。これは、エチルアルミニウムシッフ塩基錯体を形成する。
【0080】
III.ポリマー−金属錯体
ポリマー−金属錯体は一般に、それが配位するであろう官能基化ポリマーポリマーに前駆体金属化合物を加えることによって調製される。官能基化ポリマーの具体的な選択は、加えられるべき前駆体金属化合物の性質に依存する。1タイプよりも多い金属を単一の官能基化ポリマーに配位させることができる。
【0081】
金属−配位子前駆体錯体をポリマー主鎖に結合させる一般的な方法には、2つの異なるアプローチが含まれる。両方とも、主要なポリマー鎖(主鎖)にぶら下げられたルイス塩基官能性(X)を含有するポリマー誘導体の使用を必要とする。この官能性は第1タイプ官能基であることができ(位下に示された方法A)、第1タイプ官能基は、金属に直接配位し、こうして(追加配位子Lnを有する)金属一次配位球(primary coordination sphere)においてそれを配位子にする。あるいはまた(位下に示された方法B)、ポリマー官能性は、(追加配位子Lnを有する)一次配位球の構成成分である配位子(L’)に近接部位で共有結合することができる。
【0082】
【化17】
【0083】
任意の金属−配位子電荷移動(MLCT)エミッター錯体(Re−、Ru−、およびOs−ジイミン錯体およびPh−、Ir−、Pd−、およびPt−フェニルピリジル錯体をはじめとする)、任意の配位子内電荷移動エミッター錯体(AlおよびZnシッフ塩基錯体をはじめとする)、または任意のランタニド(原子)エミッター錯体(Euアセチルアセトナート錯体をはじめとする)をぶら下げるために、どちらの方法が用いられてもよい。例えば、ポリマーに結合したルイス塩基は、金属に直接結合させる、またはビピリジルもしくはフェニルピリジル配位子にぶら下がった受容体官能性経由で結合させることができるであろう。
【0084】
これは、[Re(CO)3(2,2’−ビピリジル)L]エミッターのクラスを使ってもっと具体的に例示することができる。ポリマーに結合したアリールスルホナート官能性は、方法Aを用いてReに直接配位することができる。あるいはまた、方法Bは、ポリマーに結合したヒドロキシエチル官能性を、ピリジル炭素原子にぶら下がったカルボン酸官能性を有する2,2’−ビピリジル誘導体と縮合させるのに用いることができる。厳密な反応条件は、使用される具体的な材料と共に変わる。一般に、100℃以下の沸点を有する溶媒中で還流するような、適度の熱が加えらる。反応生成物は、次に、標準的な溶媒除去および精製手順によって回収することができる。
【0085】
ポリマーランタニド錯体は一般に、他のホスフィンオキシド、N−オキシド、、またはジイミン配位子の存在下に、ハロゲン化物または酢酸塩のような簡単な金属塩を、β−ジカルボニル官能基を有するポリマーに加えることによって調製することができる。塩化メチレンのような溶媒を使用することができる。あるいはまた、ランタニドとβ−ジカルボニルとの錯体は、フェナントロリンまたはビピリジンのようなジイミン官能基、ホスフィンオキシド官能基、またはN−オキシド官能基を有するポリマーに加えることができる。
【0086】
ポリマーイリジウム錯体は、前駆体イリジウムダイマー(上の第9式および第10式)と、β−ジカルボニル官能性を有するポリマーとから最も都合よく調製される。これは、位下の反応式(3)で例示される。
【0087】
【化18】
【0088】
上の反応速度は、溶媒の性質の大きく依存する。THF中では、それは数日を必要とし、ジクロロメタン中では数時間を必要とする。
【0089】
ポリマーアルミニウム錯体は、エチルアルミニウムシッフ塩基前駆体錯体と酸性官能基化ポリマーとから都合よく調製される。これは、位下の反応式(4)のように示された反応スキームで例示される。
【0090】
【化19】
【0091】
この反応スキームにおいて、XHはカルボン酸またはスルホン酸基で官能基化されたポリマーを表す。エチル錯体は酸官能性と反応するので、エタンが発生し、ポリマー酸の共役塩基(X)はアルミニウムと結合することになる。
【0092】
本発明のポリマー金属錯体は一般に、通常の溶剤からコートすることができる。使用される溶剤は、ポリマー主鎖の性質に依存するであろう。アクリルポリマー主鎖に対しては、テトラヒドロフラン、トルエン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、塩化メチレン、およびアセトンなどのケトンのような溶剤を使用することができる。
【0093】
IV.ポリマー−金属錯体塩
前駆体金属化合物を官能基化ポリマーに結合する別のルートは、ポリマー−金属錯体塩を形成するために、イオン結合の形成によるものである。ポリマー−金属錯体塩は、それぞれの相当する金属錯体対イオンに対する官能基化ポリマーのイオン形を含む。官能基化ポリマーのイオン形は、負に帯電しているまたは正に帯電している第1タイプ官能基を有することができる。負に帯電した第1タイプ官能基の例には、カルボキシレート、フルホナート、エノラート、アルコキシド、およびアミドが含まれる。正に帯電した第1タイプ官能基の例には、アルキル、アリールまたは両方であることができる置換基を有するアンモニウム基が含まれる。そのような第1タイプ官能基はまた、ピリジニウムのような、任意の正に帯電したN−含有複素環基から選択することもできる。官能基化ポリマーは、形成されたように帯電することができる、または帯電することができる中性形であることができる。
【0094】
相当する金属錯体対イオンは、少なくとも1つの金属陽イオンと、帯電していても帯電していなくてもよい配位子とを含む。金属上の電荷が配位子の全負電荷を超える場合、その時錯体は陽イオンであろう。その時それは、負に帯電したポリマーに対する対イオンとして働くことができる。金属錯体陽イオンの例には、M(ジイミノ)3 2+(ここで、Mは、+2酸化状態の7〜11族遷移金属である。)Ln(η8−C8H8)(HMPA)3]+(ここで、C8H8は1,3,5、7−シクロオクタテトラエンであり、HMPAはヘキサメチルホスホルアミドである。)が含まれる。配位子の全負電荷が金属の正電荷よりも大きい場合、その時錯体は陰イオンであろう。その時それは、正に帯電したポリマーに対する対イオンとして働くことができる。金属錯体陰イオンの例には、エノラート、カルボキシレート、スルホナート、アルコキシドおよびアミドのような、4つの負の配位子を有するランタニド+3金属の錯体が含まれる。
【0095】
ポリマー−金属錯体塩の形成は、ランタニドジオナート化合物について、位下の反応式5に例示される。
【0096】
【化20】
【0097】
この方法論は、以前にモノマーアミンについて、例えば、Melby,L.R.;Rose,N.J.;Abramson,E.;Caris,J.C.J.Chem.Soc.1964,5117に報告された。
【0098】
好ましい金属錯体塩は、ランタニド金属のテトラキス(エノラート)錯体の塩、Ru(bipy)3 2+、Os(bipy)3 +2、Tb(terpy)3 +3、Pt2(POP)4 4−であり、ここで、bipyはビピリジン、POPは亜リン酸の無水物(HO)2P−O−P(OH)2である。
【0099】
V.デバイス
本発明の電子デバイスは、光ルミネセントおよび/またはエレクトロルミネセント特性を示すのに有用である。それらは、位下でさらに論じられる発光ダイオード、フォトダイオード、光検出器において、およびゼログラフィー用途でのような光伝導体として、使用することができる。
【0100】
発光ダイオードは、LEDと言われ、または活性材料が有機的である場合にはOLEDと言われる。上で述べられたように、OLEDは一般に、有機活性層が2つの電気的接触層の間に挟まれている構造を有する。好ましい実施態様において有機活性層は、発光層に加えて、少なくとも電子輸送層を含む。OLEDは多くの場合、追加の正孔輸送と電子輸送層とを有する。典型的な構造は図1に示される。デバイス100は、アノード層110とカソード層150とを有する。正孔輸送材料を含む層120がアノードに隣接している。電子輸送材料を含む任意の層140がカソードに隣接している。正孔輸送層と電子輸送層またはカソードとの間に発光層130がある。図1で最もよく分かるように電圧が印可された場合、電子および正孔は、矢印で示された方向に移動する。電子および正孔は発光層で結合して、ときには励起子と呼ばれる励起状態を形成する。光子160が発せられるのは励起子からである。励起子はまた、非放射プロセスによっても減衰することができる。これは失活として知られている。
【0101】
本発明のポリマー−金属錯体および本発明のポリマー−金属錯体塩は、OLEDの発光層中の活性材料として特に有用である。ポリマー−金属錯体またはポリマー−金属錯体塩と共に追加材料が発光層に存在することができる。例えば、蛍光染料が発光の色を変えるために存在してもよい。幾つかの場合には、電荷輸送を促進する材料を添加することが望ましい。その材料は、正孔輸送材料、電子輸送材料または良好な輸送特性を有する他の発光材料であることができる。ここに、正孔輸送材料は、比較的高い効率と小さな損失とで、アノードから正電荷を受け取り、それを材料の厚さを通して移動させることができる材料と定義される。電子輸送材料は、比較的高い効率と小さな損失とで、カソードから負電荷を受け取り、それを材料の厚さを通して移動させることができる材料と定義される。幾つかの材料は、電子および正孔の両方を輸送することができ、使用するのにより柔軟である。
【0102】
LEDにおいて高効率を達成するためには、正孔輸送材料のHOMO(最高被占分子軌道)がアノードの仕事関数と整合しているべきであり、電子輸送材料のLUMO(最低空分子軌道)がカソードの仕事関数と整合しているべきである。材料の化学的相溶性および加工性もまた、電子および正孔輸送材料を選択する際に重要な考慮事項である。
【0103】
本発明のポリマー−金属錯体およびポリマー−金属錯体塩と共に、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(TPD)およびビス[4−(N,N−ジエチルアミノ)−2−メチルフェニル](4−メチルフェニル)メタン(MPMP)のような正孔輸送材料、およびポリビニルカルバゾール(PVK)、(フェニルメチル)ポリシラン、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)、およびポリアニリン(PANI)のような正孔輸送ポリマー、4,4’−N,N’−ジカルバゾールビフェニル(BCP)のような電子および正孔輸送材料、またはトリス(8−ヒドロキシキノラート)アルミニウム(Alq3)などのキレート化オキシノイド化合物のような、良好な電子および正孔輸送特性を有する発光材料を使用することが好ましい。電荷輸送材料が使用される場合、ポリマー−金属錯体は一般に、層の全重量を基準にして約5〜80重量%、好ましくは10〜50重量%存在する。
【0104】
幾つかの場合、前駆体金属錯体または金属錯体イオンは、1つよりも多い異性体形態で存在してもよい、または異なる錯体の混合物が存在してもよい。OLEDについての上の議論において、用語「前駆体金属化合物」または「金属錯体イオン」は、化合物および/または異性体の混合物を包含することを意図されることが理解されるであろう。
【0105】
OLED中の他の層は、そのような層で有用であることが知られている任意の材料から製造することができる。アノード110は、正電荷キャリアを追い出すのに特に効率的である電極である。それは、例えば金属、混合金属、合金、金属酸化物もしくは混合金属酸化物を含有する材料から製造することができ、またはそれは、電導性ポリマーであることができる。好適な金属には、元素の周期表(最新のIUPAC様式)において示されるような、11族金属、4,5、および6族金属、および8〜10族遷移金属が含まれる。アノードが光透過性であるべき場合には、インジウム−錫酸化物のような2、3、4、13および14族金属の混合金属酸化物、またはポリアニリンのような電導性ポリマーを使用することができる。アノードおよびカソードの少なくとも1つは、発生光が観察されるようにするために、少なくとも部分的に透明であるべきである。
【0106】
層120用の正孔輸送材料の例は例えば、Kirk−Othmer Encyclopedia of Chemical Technology,第4版,Vol.18,p.837−860,1996で、Y.Wangによってまとめられた。正孔輸送分子およびポリマーの両方を使用することができる。一般に使用される正孔輸送分子は、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(TPD)、1,1−ビス[(ジ−4−トリルアミノ)フェニル]シクロヘキサン(TAPC)、N,N’−ビス(4−メチルフェニル)−N,N’−ビス(4−エチルフェニル)−[1,1’−(3,3’−ジメチル)ビフェニル]−4,4’−ジアミン(ETPD)、テトラキス−(3−メチルフェニル)−N,N,N’,N’−2,5−フェニレンジアミン(PDA)、a−フェニル−4−N,N−ジフェニルアミノスチレン(TPS)、p−(ジエチルアミノ)ベンズアルデヒドジフェニルヒドラゾン(DEH)、トリフェニルアミン(TPA)、ビス[4−(N,N−ジエチルアミノ)−2−メチルフェニル](4−メチルフェニル)メタン(MPMP)、1−フェニル−3−[p−(ジエチルアミノ)スチリル]−5−[p−(ジエチルアミノ)フェニル]ピラゾリン(PPRまたはDEASP)、1,2−トランス−ビス(9H−カルバゾール−9−イル)シクロブタン(DCZB)、N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン(TTB)、およびフタロシアニン銅のようなポルフィリニック化合物である。一般に使用される正孔輸送ポリマーは、ポリビニルカルバゾール(PVK)、(フェニルメチル)ポリシラン、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)、およびポリアニリン(PANI)である。また、上述されたもののような正孔輸送分子をポリスチレンおよびポリカーボネートのようなポリマー中へドーピングすることによって正孔輸送ポリマーを得ることも可能である。
【0107】
任意の層140用の電子輸送材料の例には、トリス(8−ヒドロキシキノラート)アルミニウム(Alq3)のような金属キレート化オキシノイド化合物、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(DDPA)または4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(DPA)のようなフェナントロリン系化合物、および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(PBD)および3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(TAZ)のようなアゾール化合物が含まれる。層140は、電子輸送を促進する機能と、層界面での励起子の失活を防止するためのバッファー層または閉込め層としても役立つ機能との両方を果たすことができる。好ましくは、この層は電子移動を促進し、励起子の失活を減少させる。
【0108】
カソード150は、電子または負電荷キャリアを追い出すのに特に効率的である電極である。カソードは、アノードよりも低い仕事関数を有する任意の金属または非金属であることができる。カソード用の材料は、1族のアルカリ金属(例えば、Li、Cs)、2族(アルカリ土類)金属、12族金属、ランタニド、およびアクチニドから選択することができる。アルミニウム、インジウム、カルシウム、バリウム、およびマグネシウム、およびそれらの組合せのような材料を使用することができる。Li含有有機金属化合物もまた、運転電圧を低下させるために、有機層とカソード層との間にデポジットすることができる。
【0109】
各機能層は1つより多い層から構成されてもよいことが理解される。
【0110】
OLEDは、好適な基材上に個々の層を順次デポジットすることによって調製することができる。ガラスおよびポリマーフィルムのような基材を使用することができる。有機層は、任意の従来コーティング技術を用いて、好適な溶剤中の溶液または分散液からコートすることができる。一般に、異なる層は、次の範囲の厚さを有するであろう:アノード110、500〜5000Å、好ましくは1000〜2000Å;正孔輸送層120、50〜1000Å、好ましくは200〜800Å;発光層130、10〜1000Å、好ましくは100〜800Å;電子輸送層140、50〜1000Å、好ましくは200〜800Å;カソード150、200〜10000Å、好ましくは300〜5000Å。デバイスにおける電子−正孔再結合ゾーンの位置、従ってデバイスの発光スペクトルは、各層の相対的厚さに影響されうる。従って、電子輸送層の厚さは、電子−正孔再結合ゾーンが発光層にあるように選ばれるべきである。層厚さの望ましい比は、使用される材料の厳密な性質に依存するであろう。
【0111】
本発明のポリマー−金属錯体およびポリマー−金属錯体塩を使って製造されたデバイスの効率は、デバイス中の他の層を最適化することによってさらに改善できることが理解される。例えば、Ca、Ba、またはLiFのようなもっと効率の良いカソードを使用することができる。運転電圧の低下をもたらす、または量子効率を増加させる造形基材および新奇正孔輸送材料もまた適用できる。いろいろな層のエネルギーレベルを合わせ、エレクトロルミネセンスを促進するために、追加の層を加えることもできる。
【0112】
(実施例)
次の実施例は、本発明のある特徴と利点とを例示する。それらは、本発明を例示することを意図しているが、限定するものではない。全ての百分率は、特に明記しない限り、重量による。
【0113】
(デバイス)
実施例31〜33および比較例AおよびBにおける薄膜OLEDデバイスは、スピン−コーティングによって二次加工され、次の構成成分、すなわち、アノード、正孔輸送層(HT層)、エレクトロルミネセント層(EL層)およびカソードから構成され、スピン−コーティングによって二次加工された。デバイスを製造し、位下に記載するような手順1または手順2に従って試験した。
【0114】
(手順1)
約1000から1500Åのインジウム錫酸化物(ITO)厚さを有する、ガラス上のITOの基材を使用した。ITO基材上にHT層をスピンコートした。HT層は、500〜1000Å厚さのPEDOT(ドイツ国Bayer製のBaytron(登録商標)P)、約1000Å厚さのポリビニルカルバゾール(PVK)、またはそれぞれ500〜1000Åおよび約1000Å厚さのPEDOTおよびPVKの二層であった。ポリマー金属錯体(200mg)を10mLトルエン(2.0%w/v)に溶解し、0.22ミクロンフィルターを通して濾過し、HT層一面に異なるスピン速度でスピンコートした。得られたフィルムの厚さはTENCOR 500 Surface Profiler(表面型彫機)によって測定した。
【0115】
カソートについては、1×10−6トルの減圧下にBaおよびAl層をEL層のトップ上に蒸着した。Ba層の最終厚さは30Åであり、Al層の厚さは3000Åであった。デバイス性能は、較正されたSi光ダイオードを用いてドライボックス内で試験した。
【0116】
(手順2)
この手順では、全ての厚さはWyco光学干渉プロフィルメーターを用いて測定した。
【0117】
アノードとしてインジウム錫酸化物(ITO)パッドのパターンを有する50mm×50mmガラス基材を使用した。パッドは、2×5アレイ、30オームITOで3mm×19mmであった。基材およびアノードをメタノール/水でリンスして清浄にし、乾燥し、さらに酸素プラズマエッチャーで清浄にした。これらは、使用するまで窒素雰囲気下に保管した。
【0118】
HT層は、Baytron(登録商標)P−VP Al4083として購入したPEDOTであった。HT層を、2000rpmで(1.3重量%固形分で)供給されるように上からアノード/基材一面にスピンコートした。コートしたHT層を窒素下110℃で15分間乾燥し、窒素下で冷却した。最終厚さは約80nmであった。
【0119】
EL層を乾燥したHT層一面にスピンコートし、次に約110℃で乾燥した。溶液濃度およびスピン速度は、実施例で示す。一般に、1000〜4000rpmで回転された1重量%の溶液は、約50〜100nmの厚さを有するフィルムを得た。
【0120】
20mmシャドーマスクを用いて、EL層一面に2000Åの厚さに熱蒸留によってAlのカソード層を蒸着した。
【0121】
デバイスを試験するために、まず、選択した領域の有機材料を溶剤で取り除くことによって接触パッドを形成させた。次にDC電源から電力を印加し、輝度計を使って光出力をCd/m2単位で測定した。電流/電圧/輝度曲線を使用して、Cd/A単位で効率を計算した。
【0122】
(対照化合物)
比較例AおよびBにおいて、対照ポリマーは、官能基を持たないポリマーであった。対照錯体は、ポリマーに結合していない錯体であった
【0123】
(対照ポリマー1(CP−1))
メタクリル酸n−ブチル(NBMA)とメタクリル酸メチル(MMA)とのコポリマーは、熱電対、攪拌機、滴下ロート、還流冷却器、および反応を通して窒素をバブリングするための手段を装備した1リットルフラスコに、位下の表4Aにリストした次の構成成分を投入することによって調製した。
【0124】
【表4】
【0125】
上の表4Aにリストした部分1のモノマーおよび開始剤を反応フラスコ中で40グラムのTHFに溶解した。還流温度に達するためにマントルで溶液を加熱する間、反応フラスコ中の溶液を通して窒素をスパージャーで吹き込んだ。次に、部分2の90グラムのTHFに溶解したVazo(登録商標)−52開始剤および部分3の40グラムのTHF中のモノマーを、還流温度で、それぞれ5時間および4時間にわたって均一速度で反応フラスコ中へ同時にフィードした。開始剤フィード(部分2)が終了した後、反応溶液を還流温度でさらに60分間保持した。最後にポリマー溶液を過剰(2000グラム)のメタノール中へ添加することによってポリマー溶液を沈殿させ、溶媒をデカントした。ポリマーを2回メタノールでリンスし、真空オーブン中36℃で48時間乾燥した。特性を位下の表4に示す。
【0126】
(対照錯体1(CC−1))
Eu(TTFA)3は商業的に入手可能である。Eu(TTFA)3はまた、Melby,L.R.;Rose,N.J.;Abramson,E;Caris,J.C.J.Am.Chem.Soc.1964,86,5117の手順に従って製造することもできる。
【0127】
(対照錯体2(CC−2))
この対照は、ポリマーとは錯体を形成していない、位下の実施例21の化合物から誘導された2つの配位子と1つのアセチルアセトナート配位子とを有する、イリジウム錯体である。
【0128】
実施例22からのイリジウムヒドロキソダイマー(100mg)、アセト酢酸エチル(0.075mL、4倍過剰)、およびジクロロメタン(4mL)の混合物を室温で一晩攪拌した。溶液を短いシリカプラグを通して濾過し、蒸発させて、橙黄色固体を得て、これをヘキサンで洗浄して乾燥した。錯体の収量は109mg(94%)であった。1H NMR(CD2Cl2):1.1(t,CH3),3.9(dm,CH2),4.8(s,CH3COCH),5.9(m),6.7(m),7.7(m),8.0(m),8.8(d)。19F NMR(CD2Cl2):−63.1(s,3F),−63.2(s,3F),−109.1(ddd,1F),−109.5(ddd)。元素分析:計算値:C,44.9;H,2.6;N,3.5。実測値:C,44.4;H,2.6;N,3.3。
【0129】
(対照錯体3(CC−3))
この対照は、ポリマーとは錯体を形成していない、位下の実施例21の化合物から誘導された配位子と1つのスルホナート配位子とを有する、アルミニウム錯体である。
【0130】
乾燥窒素雰囲気下に、実施例22からの0.594g(1ミリモル)エチルアルミニウムシッフ塩基と0.186g(1ミリモル)p−エチルベンゼンスルホン酸とを乾燥テトラヒドロフラン中で混合した。30分間攪拌した後、溶液を蒸発乾固し、得られた黄色固体を乾燥窒素下に塩化メチレン/ヘキサンから再結晶して、X=p−エチルベンゼンスルホナートである、反応式(4)の錯体を生成した。
【0131】
(実施例1〜15)
実施例1〜15は、官能基化ポリマーおよび非官能基化対照ポリマーの調製を例示する。数平均分子量(Mn)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって測定した。重量平均分子量(Mw)対Mnの比を意味する多分散性(PD)は、GPCによって測定した。ポリマー組成および特性のまとめは、位下の表4に示す。
【0132】
(実施例1〜4)
これらの実施例は、カルボン酸官能基を有するポリマーの調製を例示する。
【0133】
(実施例1)
メタクリル酸n−ブチル(NBMA)とメタクリル酸(MAA)とのコポリマーは、熱電対、攪拌機、滴下ロート、還流冷却器、および反応を通して窒素をバブリングするための手段を装備した1リットルフラスコに、位下の表5Aにリストした構成成分を投入することによって調製した。
【0134】
【表5】
【0135】
上の表5Aの部分1のモノマーおよび開始剤を反応フラスコ中で20グラムのTHFに溶解した。還流温度に達するためにマントルで溶液を加熱する間、反応フラスコ中の溶液を通して窒素をスパージャーで吹き込んだ。次に、部分2の100グラムのTHFに溶解したVazo(登録商標)−52開始剤および部分3の40グラムのTHF中のモノマーを、還流温度で、それぞれ5時間および4時間にわたって均一速度で反応フラスコ中へ同時にフィードした。開始剤フィード(部分2)が終了した後、反応溶液を還流温度でさらに60分間保持した。最後に室温に冷却した後、そのポリマー溶液を過剰(300グラム)の石油エーテル中へ添加することによってポリマー溶液の一部(100グラム)を沈殿させ、溶媒をデカントした。ポリマーを2回石油エーテルでリンスし、真空オーブン中36℃で48時間乾燥した。ポリマー収率は91%であった。
【0136】
(実施例2〜4)
異なる量のモノマーを使用して、実施例1の手順を繰り返した。
【0137】
(実施例5〜8)
これらの実施例は、β−ジカルボニル官能基を有するポリマーの調製を例示する。
【0138】
(実施例5)
メタクリル酸イソブチル(IBMA)とメタクリル酸アセトアセトキシエチル(AAEM)とのコポリマーは、熱電対、攪拌機、滴下ロート、還流冷却器、および反応を通して窒素をバブリングするための手段を装備した1リットルフラスコに、位下の表6Aにリストした構成成分を投入することによって調製した。
【0139】
【表6】
【0140】
上の表6Aの部分1のモノマーおよび開始剤を反応フラスコ中で40グラムのTHFに溶解した。還流温度に達するためにマントルで溶液を加熱する間、反応フラスコ中の溶液を通して窒素をスパージャーで吹き込んだ。次に、部分2の90グラムのTHFに溶解したVazo(登録商標)−52開始剤および部分3の40グラムのTHF中のモノマーを、還流温度で、それぞれ5時間および4時間にわたって均一速度で反応フラスコ中へ同時にフィードした。開始剤フィード(部分2)が終了した後、反応溶液を還流温度でさらに60分間保持した。最後に室温に冷却した後、そのポリマー溶液を過剰(300グラム)の石油エーテル中へ添加することによってポリマー溶液の一部(100グラム)を沈殿させ、溶媒をデカントした。ポリマーを2回石油エーテルでリンスし、真空オーブン中36℃で48時間乾燥した。ポリマー収率は46.94%であった。
【0141】
(実施例6〜8)
異なる量のモノマーを使用して実施例5の手順を繰り返した。
【0142】
(実施例9〜11)
これらの実施例は、アルコキシ官能基を有するポリマーの調製を例示する。
【0143】
(実施例9)
メタクリル酸メチル(MMA)とメタクリル酸2−ヒドロキシエチル(HEMA)とのコポリマーは、熱電対、攪拌機、滴下ロート、還流冷却器、および反応を通して窒素をバブリングするための手段を装備した2リットルフラスコに、位下の表7Aにリストした構成成分を投入することによって調製した。
【0144】
【表7】
【0145】
上の表7Aの部分1の溶媒(アセトン)を反応フラスコに加えた。還流温度に達するためにマントルで溶液を加熱する間、反応フラスコ中のアセトンを通して窒素をスパージャーで吹き込んだ。次に、部分3の125グラムのアセトンに溶解したVazo(登録商標)−52開始剤および部分2のモノマーを、還流温度で、それぞれ5時間および4時間にわたって均一速度で反応フラスコ中へ同時にフィードした。重合中の溶液の粘度を低下させるために、(部分2および部分3を)フィード開始からそれぞれ、98分、150分、170分、217分、253分および300分後に100mLのアセトンを添加した。開始剤フィード(部分3)が終了した後、反応溶液を還流温度でさらに60分間保持し、次に重合を停止させるために室温に冷却した。
【0146】
(実施例10〜11)
異なる量のモノマーを使用して実施例9の手順を繰り返した。
【0147】
(実施例12)
この実施例は、アルコキシ官能基を有する異なるポリマーの調製を例示する。
【0148】
メタクリル酸イソブチル(IBMA)とメタクリル酸2−ヒドロキシエチル(HEMA)とのコポリマーは、熱電対、攪拌機、滴下ロート、還流冷却器、および反応を通して窒素をバブリングするための手段を装備した1リットルフラスコに、位下の表8Aにリストした構成成分を投入することによって調製した。
【0149】
【表8】
【0150】
上の表8Aの部分1のモノマーおよび開始剤を反応フラスコ中で26グラムのTHFに溶解した。還流温度に達するためにマントルで溶液を加熱する間、反応フラスコ中の溶液を通して窒素をスパージャーで吹き込んだ。次に、部分2の77グラムのTHFに溶解したVazo(登録商標)−52開始剤および部分3の10グラムのTHF中のモノマーを、還流温度で、それぞれ5時間および4時間にわたって均一速度で反応フラスコ中へ同時にフィードした。開始剤フィード(部分2)が終了した後、反応溶液を還流温度でさらに60分間保持した。最後に室温に冷却した後、そのポリマー溶液を過剰の石油エーテル中へ添加することによってポリマー溶液の一部(150グラム)を沈殿させ、溶媒をデカントした。ポリマーを2回石油エーテルでリンスし、真空オーブン中25℃で24時間乾燥した。ポリマー収率は78.3%であった。
【0151】
(実施例13〜14)
これらの実施例は、スルホナート官能基を有するポリマーの調製を例示する。
【0152】
スチレンスルホン酸テトラブチルアンモニウムモノマー(SSATBA)の合成 SSATBAを製造するために表9Aにリストした構成成分を組み合わせた。
【0153】
【表9】
【0154】
2リットル丸底反応フラスコ中で4−スチレンスルホン酸ナトリウム塩を脱イオン水に溶解した(部分2)。脱イオン水に溶解したTBAHS塩(部分1)を滴下ロートから2分間かけて21.8℃で反応フラスコに添加した。反応フラスコ温度は24.6℃に上昇した。ポット中の透明な水溶液は、部分2の添加が完了する前に白くなった。水溶液を3時間攪拌し、その間に溶液温度は23.2℃に低下した。攪拌を停止し、溶液を一晩放置した。その時間の間に、モノマーの主な部分が油層として分離した。油層を別のフラスコへ取り除いた。残った水層を2回約200mLの塩化メチレンで洗浄した。塩化メチレン洗液と油層とを合わせて、脱イオン水でリンスした。塩化メチレン溶液を無水硫酸マグネシウムで乾燥した。次に、塩化メチレンを減圧下に除去して、純スチレンスルホン酸テトラブチルアンモニウム(SSATBA)モノマーを白色固体として得た。
【0155】
(実施例13)
メタクリル酸イソブチル(IBMA)とスチレンスルホン酸テトラブチルアンモニウム(SSATBA)とのコポリマーは、熱電対、攪拌機、滴下ロート、還流冷却器、および反応を通して窒素をバブリングするための手段を装備した250mLフラスコに、位下の表10Aにリストした構成成分を投入することによって調製した。
【0156】
【表10】
【0157】
上の表10Aの部分1のモノマーおよび開始剤を溶媒に溶解して反応フラスコに加えた。還流温度に達するためにマントルで溶液を加熱する間、反応フラスコ中の溶液を通して窒素をスパージャーで吹き込んだ。次に、部分2の19.4グラムのTHFに溶解したVazo(登録商標)−52開始剤および部分3の溶媒に溶解したモノマーを、還流温度で、それぞれ5時間および4時間にわたって均一速度で反応フラスコ中へ同時にフィードした。フィード中に、ポリマー溶液が非常に粘稠になったらいつでも、少量の溶媒混合物(メタノールおよびTHF)を添加した。反応の間に追加した溶媒混合物の追加量は、67.6グラムであった。開始剤フィード(部分2)が終了した後、反応溶液を還流温度でさらに60分間保持した。最後にポリマー溶液を過剰(1000グラム)の石油エーテル中へ添加することによってポリマー溶液を沈殿させ、溶媒をデカントした。ポリマーを2回石油エーテルでリンスし、減圧下に乾燥した。ポリマー収率は73.8%であった。
【0158】
(実施例14)
異なる量のモノマーを使用して実施例13の手順を繰り返した。
【0159】
(実施例15)
この実施例は、ジイミン官能基を有するポリマーの調製を例示する。
【0160】
【表11】
【0161】
上の表11Aにリストした反応成分をドライボックス中で組み合わせて、次に外で窒素下2時間還流した。酸塩化物は溶解時に比較的速く溶液になった。次に揮発分を減圧下に除去した。残留物をトルエンに再溶解し、セライトを通して濾過した。濾液を蒸発乾固して減圧下に一晩乾燥した。収量は淡黄色固体1.0gであった。
【0162】
(実施例16〜18)
これらの実施例は、β−ジカルボニル基である第1タイプ官能基と、電荷輸送基である第2タイプ官能基とを有するポリマーの調製を例示する。
【0163】
(実施例16)
この実施例では、ビニルカルバゾール基が正孔輸送を提供する第2タイプ官能基として存在した。
【0164】
メタクリル酸イソブチル(IBMA)/9−ビニルカルバゾール(VC)/メタクリル酸アセトアセトキシエチル(AAEM)のターポリマーは、熱電対、攪拌機、滴下ロート、還流冷却器、および反応を通して窒素をバブリングするための手段を装備した250mLフラスコに、位下の表12Aにリストした構成成分を投入することによって調製した。
【0165】
【表12】
【0166】
上の表12Aの部分1のモノマーおよび開始剤を反応フラスコ中で15グラムのTHFに溶解した。還流温度に達するためにマントルで溶液を加熱する間、反応フラスコ中の溶液を通して窒素をスパージャーで吹き込んだ。次に、部分2の32グラムのTHFに溶解したVazo(登録商標)−52開始剤および部分3の18グラムのTHFに溶解したモノマーを、還流温度で、それぞれ5時間および4時間にわたって均一速度で反応フラスコ中へ同時にフィードした。開始剤フィード(部分2)が終了した後、反応溶液を還流温度でさらに60分間保持した。最後に室温に冷却した後、ポリマー溶液を過剰(800グラム)の石油エーテル中へ添加することによってポリマーを沈殿させ、溶媒をデカントした。ポリマーを2回石油エーテルでリンスし、真空オーブン中50℃で48時間乾燥した。ポリマー収率は95.4%であった。
【0167】
(実施例17)
この実施例では、フェナントロリン基が電子輸送を提供する第2タイプ官能基として存在した。
【0168】
電子輸送機能性を付与するための前駆体ポリマーとして、メタクリル酸イソブチル(IBMA)/メタクリル酸2−ヒドロキシエチル(HEMA)/メタクリル酸アセトアセトキシエチル(AAEM)のターポリマーを使用した。IBMA/HEMA/AAEMターポリマー(46.56/46.57/6.87 m/m/m)は、熱電対、攪拌機、滴下ロート、還流冷却器、および反応を通して窒素をバブリングするための手段を装備した250mLフラスコに、位下の表13Aにリストした構成成分を投入することによって調製した。
【0169】
【表13】
【0170】
上の表13Aの部分1のモノマーおよび開始剤を反応フラスコ中で15グラムのTHFに溶解した。還流温度に達するためにマントルで溶液を加熱する間、反応フラスコ中の溶液を通して窒素をスパージャーで吹き込んだ。次に、部分2の32グラムのTHFに溶解したVazo(登録商標)−52開始剤および部分3の18グラムのTHFに溶解したモノマーを、還流温度で、それぞれ5時間および4時間にわたって均一速度で反応フラスコ中へ同時にフィードした。開始剤フィード(部分2)が終了した後、反応溶液を還流温度でさらに60分間保持した。最後に室温に冷却した後、ポリマー溶液を過剰(800グラム)の石油エーテル中へ添加することによってポリマーを沈殿させ、溶媒をデカントした。ポリマーを2回石油エーテルでリンスし、真空オーブン中50℃で48時間乾燥した。ポリマー収率は99.0%であった。ターポリマーの分子量(Mn)および多分散性(Pd)はそれぞれ、10,284および2.15であった。
【0171】
電子輸送基は、実施例15の手順を用いて、上の前駆体ポリマーに結合されるであろう。前駆体ポリマーは、トリエチルアミンの存在下に、5,6−ビス(クロロカルボニル)−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリンと反応させられるであろう。ポリマーは、溶媒を除去することによって得られるであろう。
【0172】
(実施例18)
この実施例では、カルバゾール基が正孔輸送を提供する第2タイプ官能基として存在し、フェナントロリン基が電子輸送を提供する第2タイプ官能基として存在した。
【0173】
電子輸送機能性を付与するための前駆体ポリマーとして、メタクリル酸イソブチル(IBMA)/9−ビニルカルバゾール(VC)/メタクリル酸2−ヒドロキシエチル(HEMA)/メタクリル酸アセトアセトキシエチル(AAEM)のテトラポリマーを使用した。
【0174】
IBMA/VC/HEMA/AAEMテトラポリマー(33.14/30.0/30.0/6.87 m/m/m/m)は、熱電対、攪拌機、滴下ロート、還流冷却器、および反応を通して窒素をバブリングするための手段を装備した250mLフラスコに、位下の表14Aにリストした構成成分を投入することによって調製した。
【0175】
【表14】
【0176】
部分1のモノマーおよび開始剤を反応フラスコ中で15グラムのTHFに溶解した。還流温度に達するためにマントルで溶液を加熱する間、反応フラスコ中の溶液を通して窒素をスパージャーで吹き込んだ。次に、部分2の32グラムのTHFに溶解したVazo(登録商標)−52開始剤および部分3の18グラムのTHFに溶解したモノマーを、還流温度で、それぞれ5時間および4時間にわたって均一速度で反応フラスコ中へ同時にフィードした。開始剤フィード(部分2)が終了した後、反応溶液を還流温度でさらに60分間保持した。最後に室温に冷却した後、ポリマー溶液を過剰(800グラム)の石油エーテル中へ添加することによってポリマーを沈殿させ、溶媒をデカントした。ポリマーを2回石油エーテルでリンスし、真空オーブン中50℃で48時間乾燥した。ポリマー収率は95%であった。テトラポリマーの分子量(Mn)および多分散性(Pd)はそれぞれ、13,123および2.47であった。
【0177】
電子輸送基は、実施例15の手順を用いて、上の前駆体ポリマーに結合されるであろう。前駆体ポリマーは、トリエチルアミンの存在下に、5,6−ビス(クロロカルボニル)−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリンと反応させられるであろう。ポリマーは、溶媒を除去することによって得られるであろう。
【0178】
【表15】
【0179】
(実施例19〜20)
これらの実施例は、ランタニド金属のポリマー−金属錯体の調製を例示する。
【0180】
(実施例19)
この実施例は、その錯体中の第1タイプ官能基がジイミンである、ポリマーユーロピウム錯体の調製を例示する。
【0181】
Eu(TTFA)3(0.150g)のCH2Cl2(10mL)溶液を、ポリマー15(0.500g)のCH2Cl2(10mL)溶液に添加した。TTFAは4,4,4−トリフルオロ−1−(2−チエニル)−1,3−ブタンジオナトであり、ポリマー15は、ビピリジル基が結合したIBMA/HEMAコポリマーである。得られた混合物を室温で48時間攪拌した。溶媒を蒸発させた後、淡橙色の粘着性固体が得られた(0.440g)。19FNMR(C6D6):δ−80.62(大)、−78.84(小)。
【0182】
(実施例20)
この実施例は、その錯体中の第1タイプ官能基がカルボン酸であるδポリマーユーロピウム錯体の調製を例示する。
【0183】
実施例4からのポリマー(1.00g、THF中28重量%)のTHF(50mL)溶液に、Eu(NO3)3(0.72g、1.6ミリモル)を加え、引き続きEt3N(0.22mL、1.6ミリモル)を加えて、粘性の溶液を得た。反応混合物を一晩攪拌した後、溶媒を濾過によって除去し、白色固体を得た。この固体をTHF(50mL)に再溶解し、それにβ−ジカルボニル形のTTFA(0.72g、1.6ミリモル)とEt3N(0.45mL、3.2ミリモル)とを加えて一晩攪拌した。得られたポリマーをヘキサンで沈殿させ、濾過し、THF(50mL)に溶解し、次にヘキサンで再沈殿させた。濾過により、綿毛状の白色固体(0.661g)が得られた。19FNMR(CD2Cl2):δ−75.56。
【0184】
(実施例21〜23)
これらの実施例は、イリジウムのポリマー−金属錯体の調製を例示する。
【0185】
(実施例21)
この実施例は、前駆体イリジウム錯体を形成するために使用される、2−フェニルピリジン化合物、2−(4−フルオロフェニル)−5−トリフルオロメチルピリジンの調製を例示する。
【0186】
使用した一般手順は、O.Lohse,P.Thevenin,E.Waldvogel,Synlett,1999,45−48に記載されたものである。200mLの脱ガス水、20gの炭酸カリウム、150mLの1,2−ジメトキシエタン、0.5gのPd(PPh3)4、0.05モルの5−トリフルオロメチルピリジン、および0.05モルの4−フルオロフェニルボロン酸の混合物を16〜30時間還流した(80〜90℃)。得られた反応混合物を300mLの水で希釈し、CH2Cl2(2×100mL)で抽出した。合わせた有機層をMgSO4上で乾燥し、溶媒を減圧で除去した。液体生成物を分留減圧蒸留によって精製した。固体物質をヘキサンから再結晶した。単離された物質の典型的な純度は>98%であった。化合物は次のように特性を決定された。
【0187】
【表16】
【0188】
(実施例22)
この実施例は、前駆体金属錯体としてのヒドロキソイリジウムダイマーの調製を例示する。この錯体は、実施例21で調製した2−(4−フルオロフェニル)−5−トリフルオロメチルピリジンを使用して調製され、上の第10式を有する。
【0189】
IrCl3・nH2O(54%Ir、510mg)、2−(4−フルオロフェニル)−5−トリフルオロメチルピリジン(725mg)、水(5mL)、および2−エトキシエタノール(20mL)の混合物を還流下に4.5時間激しく攪拌した。水(5mL)中のNaOH(2.3g)の溶液を加え、引き続き20mLの水を加えた後、混合物を還流下に2時間攪拌した。混合物を室温に冷却し、50mLの水で希釈して濾過した。固体を還流下に30mLの1,2−ジクロロエタンおよびNaOH水溶液(8mLの水中の2.2g)と6時間激しく攪拌した。混合物から有機溶媒を蒸発させると、水相中の橙色固体の懸濁物が残った。橙色固体を濾過により分離し、水で十分に洗浄し、減圧下に乾燥して0.94g(95%)のイリジウムヒドロキソダイマー(分光器的に純粋)を生じた。1H NMR(CD2Cl2):−1.0(s,1H,IrOH),5.5(dd,2H),6.6(dt,2H),7.7(dd,2H),7.9(dd,2H),8.0(d,2H),9.1(d,2H)。19F NMR(CD2Cl2):−62.5(s,3F),−109.0(ddd,1F)。
【0190】
(実施例23)
この実施例は、その錯体において第1タイプ官能基がβ−ジカルボニルであるポリマーイリジウム錯体の調製を例示する。
【0191】
90:10w/wIBMA−AAEMポリマー(実施例5で記載したように調製した、517mg)のTHF(5mL)溶液に、実施例22からのヒドロキソイリジウムダイマー(167mg)を加えた。全ての固形分が溶解するまで1日間混合物を攪拌し、次に室温で6日間保持した。反応が起こるにつれた、元々鮮やかな橙色の、光ルミネセンスに乏しい溶液が橙−黄色になり、強い光ルミネセント(緑)特性を持つようになった。溶液を蒸発し、残留物を減圧下(2×10−3mmHg)に25℃で20時間乾燥すると、均質な橙−黄色のガラス状固体物質として生成物を定量的に得た。
【0192】
上の手順は、Ir発色団が第1タイプ官能基(β−ジカルボニル)に100%結合したポリマーをもたらした。同様に、ポリマー対Irダイマーの比を変えることによって、アセト酢酸エステル官能基の20%、25%、および50%がIr錯体で改質されたルミネセントポリマーを調製した。
【0193】
(実施例24〜27)
これらの実施例は、アルミニウムのポリマー−金属錯体の調製を例示する。
【0194】
(実施例24)
この実施例は、シッフ塩基配位子の典型的な合成を例示する。
【0195】
9.38g3,5−ジ−t−ブチル−2−ヒドロキシベンズアルデヒドを25mLメタノールに溶解し、同じく25mLメタノール中の2.3gの1,2−ジアミノベンゼンの溶液と混合した。この混合物を4時間還流し、その時間の間に固体の黄色沈殿が形成した。冷却した後、その固体を濾過によって集め。メタノールで洗浄し、次に吸引乾燥して10.6g(92%)を生じた。生成物の構造は、反応式4において物質Aとして示されている。
【0196】
(実施例25)
ジアミノベンゼンの代わりに1,2−ジアミノシクロヘキサンを使用し、実施例24の手順に従って、第2のシッフ塩基配位子を調製した。
【0197】
(実施例26)
この実施例は、前駆体Al錯体、エチルアルミニウムシッフ塩基錯体の典型的な合成を例示する。
【0198】
実施例24からの2.2gのシッフ塩基を、窒素充満グロ−ブボックス内で乾燥トルエンに溶解した。次にヘキサン中のトリエチルアルミニウムの1M溶液4mLを加えて、穏やかに還流しながら混合物を1時間攪拌した。次に溶液を蒸発乾固し、橙色固体を塩化メチレン/ヘキサンから再結晶すると、反応式4,物質Bに例示されるような構造を有する生成物を88%の収率で得た。
【0199】
(実施例27)
実施例25からのシッフ塩基を使用し、実施例26の手順に従って、第2の前駆体Al錯体を調製した。
【0200】
(実施例28)
この実施例は、その錯体においてスルホナート官能基を有するポリマーにAlシッフ塩基が結合しているポリマー−金属錯体の典型的な合成を例示する。
【0201】
THF/水中で強酸性イオン交換樹脂でイオン交換することによって、実施例13からの0.5gポリマーをその酸性形に変換した。窒素下に10mLの乾燥THF中のこの酸性ポリマーの溶液に、実施例26からのエチルアルミニウムシッフ塩基物質の0.395gを加え、混合物を一晩攪拌した。反応が進行し、エタンガスが徐々に発生するにつれて、黄色溶液が鮮やかに緑の光ルミネセントになった。蒸発すると、ガラス状の黄色固体が定量的収率で回収された。スピン−コーティング実験で使用するまで、この固体を大気湿気から保護した。
【0202】
(実施例29)
実施例27からの前駆体アルミニウム化合物を使用し、実施例27の手順に従って、スルホナート官能基を有するポリマーにAlシッフ塩基が結合した第2のポリマー−金属錯体を調製した。
【0203】
(実施例30)
実施例23、28および29からのポリマー−金属錯体を使用してデバイスを製造し、手順1に従って試験した。結果を位下の表5に示す。
【0204】
【表17】
【0205】
(実施例31)
実施例23からのポリマー−金属錯体を、製造されるデバイスにおけるEL層として使用し、手順2に従って試験した。クロロベンゼン中の2重量%固形分溶液を使用して、ELポリマー−金属錯体をスピンコートした。輝度は、1000rpmでスピンコートしたEL材料については20Vで約1cd/m2であり、4000rpmでスピンコートしたEL材料については20Vで約10cd/m2であった。
【0206】
(比較例A)
錯体CC−2(79mg)、対照ポリマーCP−1(200mg)およびジクロロメタン(8mL)を室温で2時間攪拌した。その溶液を蒸発させた。実施例23におけるように、イリジウムIrの濃度は、ブレンドの6.8重量%を占めた。溶液の体積が減少するにつれて、固体の錯体CC−2が別の結晶相として沈殿してきた。全ての揮発分を除去し、固体残留物を減圧下に乾燥した後、生成物を、手順2に従ってクロロホルムからITOガラス基材上にスピンコートした。コーティングが乾燥した時、イリジウム錯体がポリマー材料から分離し、結晶を形成した。この材料は、デバイスを製造するのに使用できなかった。
【0207】
(実施例32)
実施例28からのポリマー−金属錯体を、製造されるデバイスにおけるEL層として使用し、手順2に従って試験した。クロロホルム中の2重量%固形分溶液を使用して、ELポリマー−金属錯体をスピンコートした。結果を位下の表6に示す。
【0208】
(実施例33)
実施例29のポリマー−金属錯体を使用して、実施例32の手順に従ってデバイスを製造し、試験した。結果を位下の表6に示す。
【0209】
(比較例B)
アルミニウム錯体がブレンドの40重量%を占めるように、トルエン中で錯体CC−3を対照ポリマーCP−1とブレンドした。溶液中の全固形分含量は1.7重量%であった。ブレンドを製造されるデバイスにおけるEL層として使用し、手順2に従って試験した。結果を位下の表6に示す。
【0210】
【表18】
【0211】
(実施例34〜35)
これらの実施例は、レニウムのポリマー−金属錯体の調製を例示する。
【0212】
(実施例34)
この実施例ではポリマー−金属錯体は、Re(CO)3(2,2’−ビピリジン)(ポリマー−結合フェニルスルホナート)である。
【0213】
[Re(CO)3(2,2’−ビピリジン)(THF)](SbF6)
この錯体は、T.J.Meyer & J.Caspar J.Phys.Chem.1983,87,952−957に報告された[Re(CO)3(2,2’−ビピリジン)(MeCN)](PF6)を製造するための手順に従って、しかし、MeCN中のAgPF6の代わりにTHF中のAgSbF6を使用して製造されるであろう。
【0214】
ポリマーレニウム錯体は、次のスキームに従って製造されるであろう。
【0215】
【化21】
【0216】
【表19】
【0217】
反応成分は組み合わされて窒素下に攪拌しながら1時間還流されるであろう。次に揮発分が減圧下に除去されて所望のポリマーを得るであろう。テトラブチルアンモニウムヘキサフルオロアンチモナート副生成物は、粗ポリマーレニウム錯体の有機溶剤抽出により除去されるであろう。
【0218】
(実施例35)
この実施例では、ポリマー金属錯体は、Re(CO)3(ポリマー−結合−4−カルボキシ−2,2’−ビピリジン)Brである。
【0219】
Re(CO)3(2,2’−ビピリジン)Br:
この錯体は、T.J.Meyer & J.Caspar J.Phys.Chem.1983,87,952−957に報告された[Re(CO)3(2,2’−ビピリジン)Cl]を製造するための手順に従って、しかし、出発原料のブロモ類似体を使用して製造されるであろう。
【0220】
ポリマーレニウム錯体は、次のスキームに従って製造されるであろう。
【0221】
【化22】
【0222】
【表20】
【0223】
反応成分は組み合わされて窒素下に攪拌しながら1時間還流されるであろう。次に揮発分が減圧下に除去されて所望のポリマーを得るであろう。テトラブチルアンモニウム塩酸塩副生物は、粗ポリマーレニウム錯体の有機溶剤抽出により除去されるであろう。
【0224】
(実施例36)
この実施例は、ポリマー−金属錯体塩、Eu(F6acac)4HNMe2−IBMA/DMAEMA(P12008−108)(ここで、F6acacはヘキサフルオロアセチルアセトン[CF3C(O)CH2C(O)CF3]であり、第3級アミン官能基を有するポリマーはIBMA/DMAEMA(60/40 m/m)コポリマーである。)の調製を例示する。
【0225】
メタクリル酸イソブチル(IBMA)/メタクリル酸2−(ジメチルアミノ)エチル(DMAEMA)コポリマーは、熱電対、攪拌機、滴下ロート、還流冷却器、および反応を通して窒素をバブリングするための手段を装備した2Lフラスコに、位下の表15Aにリストした構成成分を投入することによって調製した。
【0226】
【表21】
【0227】
上の表15Aの部分1のモノマーを反応フラスコ中で266.25グラムのアセトンに溶解した。還流温度に達するためにマントルで溶液を加熱する間、反応フラスコ中の溶液を通して窒素をスパージャーで吹き込んだ。次に、部分2の176.63グラムのアセトンに溶解したVazo(登録商標)−52開始剤および部分3のモノマーを反応フラスコ中へ同時にフィードした。開始剤溶液の81.29%を2時間にわたってフィードし、開始剤溶液の残りの18.71%を1時間にわたってフィードした。モノマー溶液は3時間にわたって均一にフィードした。開始剤およびモノマーフィード(部分2および3)が終了した後、反応溶液を還流温度でさらに2時間保持した。最後に室温に冷却した後、真空ポンプを用いて溶媒を除去することによって乾燥した。ポリマー収率は95%であった。
【0228】
ポリマー−金属錯体塩、Eu(F6acac)4HNMe2−IBMA/DMAEMA
上からのポリマーIBMA/DMAEMA(1.00g)を、F6acac(0.52g、2.5ミリモル)のEtOH(8mL)溶液に加えた。この混合物を室温で10分間攪拌して透明な溶液を得て、その後EuNO3・6H2O(0.28g、0.62ミリモル)の水(5mL)溶液を加えた。その体積の約〜60%が蒸発するまで(Dean Starkトラップによって)、得られた混合物を100℃に加熱した。加熱を止めた後、50mLの水を加えた。この溶液は赤い光ルミネセンスを示した。
【0229】
本発明のポリマー−金属錯体は、上述した加工上の不利益を被らない。当技術で周知であるように、錯体がいろいろな普通溶剤に溶けるようにするために、ポリマー主鎖を選ぶことができる。当前記技術で周知であるように、主鎖ポリマーは通常いろいろな有機溶剤に溶解する。従って、ポリマー−金属錯体もまた、同じ溶剤に溶解性を有することができる。ポリマー主鎖および金属錯体は一般に空気および湿気に対して安定である。金属錯体がポリマー主鎖に結合している場合、結晶化が阻止される。さらに、コーティングの所望の物理的特性を得るために、ポリマー主鎖を変性することができる。主鎖は発光種ではないので、その構造の変化は発光にほとんどまたは全く影響を及ぼさない。その上に、結合した発光種は、デバイス運転中に移行する可能性が少ないかもしれない。移行のこの可能な減少は、発光中心の最初の分散を維持することによって、デバイス性能と寿命とを改善することができる。ポリマー主鎖への結合が存在しないと、印可電場の影響の下に金属錯体エミッター種は発光層を通って移行する傾向を有する。そのような移行および凝集は、典型的に、材料の発光特性に負の影響を有する。本発明のポリマー−金属錯体塩もまた、いろいろな普通の極性溶剤に溶解し、一般に空気および湿気に対して安定であり、ポリマーの嵩高さのために一般に結晶化せず、かつ、所望の物理的特性を得るために改質することができる。金属錯体イオンは同様に結合され、デバイス運転中に移行することができない。
【図面の簡単な説明】
【図1】発光デバイス(LED)の略図である。
Claims (32)
- 発光層を含む有機電子デバイスであって、前記発光層が複数の第1タイプ官能基を有する少なくとも1つの官能基化ポリマーを含み、かつ、前記第1タイプ官能基の少なくとも一部が少なくとも1つの金属に配位していることを特徴とする有機電子デバイス。
- 前記第1タイプ官能基がカルボン酸基;カルボン酸塩;スルホン酸基;スルホン酸塩;OH部分を有する基;第一級、第二級および第三級アミン;イミン;ジイミン;N−オキシド;ホスフィン;ホスフィンオキシド;およびβ−ジカルボニル基から選択されることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
- 前記金属がランタニド金属、7族金属、8族金属、9族金属、10族金属、11族金属、12族金属および13族金属から選択されることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
- 前記金属がユーロピウム、テルビウム、ツリウム、レニウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、白金、パラジウム、金、アルミニウムおよび亜鉛から選択されることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
- 前記金属がユーロピウム、テルビウムおよびツリウムから選択され、かつ、エノラート、ホスフィンオキシド、N−オキシド、およびジイミンから選択された少なくとも1つの配位子にさらに配位していることを特徴とする請求項4に記載のデバイス。
- 前記第1タイプ官能基がホスフィンオキシド、N−オキシド、およびジイミンから選択され、前記金属がユーロピウム、テルビウムおよびツリウムから選択され、かつ、前記金属が少なくとも1つのエノラート配位子にさらに配位していることを特徴とする請求項4に記載のデバイス。
- 前記ジイミンがフェナントロリンおよびジピリジンから選択されることを特徴とする請求項5または6に記載のデバイス。
- 前記N−オキシドがピリジンN−オキシド、ビピリジンビスN−オキシド、およびイソキノリンN−オキシドから選択されることを特徴とする請求項5または6に記載のデバイス。
- R1〜R8の少なくとも1つがF、CsHaFb、OCsHaFb、およびOCF2Xから選択され、ここで、s=1〜6、a+b=2s+1、およびX=H、Cl、またはBrであることを特徴とする請求項9に記載のデバイス。
- 前記金属がAlであり、かつ、シッフ塩基配位子にさらに配位していることを特徴とする請求項4に記載のデバイス。
- Aが1,2−フェニル、1,2−シクロヘキシルおよび1,3−プロピルから選択された基であり、ならびにX、Yが同じであるかまたは互いに異なり、かつ、3,5−ジ−t−ブチルおよび3−(2−エチルプロピル)から選択されることを特徴とする請求項12に記載のデバイス。
- 前記第1タイプ官能基がスルホナートであることを特徴とする請求項11に記載のデバイス。
- 前記発光層が電荷輸送材料をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
- 前記電荷輸送材料が正孔輸送材料であり、かつ、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(TPD)およびビス[4−(N,N−ジエチルアミノ)−2−メチルフェニル](4−メチルフェニル)メタン(MPMP)から選択されることを特徴とする請求項15に記載のデバイス。
- 前記電荷輸送材料が、4,4’−N,N’−ジカルバゾールビフェニル(BCP)、アルミニウムのキレート化オキシノイド化合物、ポリビニルカルバゾール、およびポリアニリンから選択された電子および正孔輸送材料であることを特徴とする請求項15に記載のデバイス。
- 前記ポリマーが少なくとも1つの第2タイプ官能基をさらに含み、前記第2タイプ官能基が電荷輸送基および蛍光基から選択されることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
- 前記第2タイプ官能基が正孔輸送基であり、かつ、アリールアミン部分およびカルバゾール部分から選択されることを特徴とする請求項18に記載のデバイス。
- 前記第2タイプ官能基が正孔および電荷輸送基であり、かつ、共役不飽和部分を含むことを特徴とする請求項18に記載のデバイス。
- 複数の第1タイプ官能基を有する少なくとも1つの官能基化ポリマーを含むポリマー金属錯体であって、前記第1タイプ官能基の少なくとも一部が少なくとも1つのランタニド金属イオンに配位しており、前記少なくとも1つのランタニド金属イオンが、エノラート、ホスフィンオキシド、N−オキシド、およびジイミンから選択された少なくとも1つの配位子にさらに配位していることを特徴とするポリマー金属錯体。
- エノラート、ホスフィンオキシド、N−オキシド、およびジイミンから選択された複数の第1タイプ官能基を有する少なくとも1つの官能基化ポリマーを含むポリマー金属錯体であって、前記第1タイプ官能基の少なくとも一部がランタニド金属イオンに配位していることを特徴とするポリマー金属錯体。
- 複数の第1タイプ官能基を有する少なくとも1つの官能基化ポリマーを含むポリマー金属錯体であって、前記第1タイプ官能基の少なくとも一部が少なくとも1つのイリジウムイオンに配位しており、前記少なくとも1つのイリジウムイオンが第8式を有する2−アリールピリジン、2−アリールピリミジンおよび2−アリールキノリンから選択された少なくとも1つの配位子にさらに配位しており、
R1〜R8は同じであるかまたは互いに異なることができ、かつ、H、アルキル、アリール、アルキルアリール、CsHaFb、OCsHaFb、およびOCF2Xから選択され、ここで、sは1と6との間の整数、a+b=2s+1、およびX=H、Cl、またはBrであることを特徴とするポリマー金属錯体。 - R1〜R8の少なくとも1つがF、CsHaFb、OCsHaFb、およびOCF2Xから選択され、ここで、s=1〜6、a+b=2s+1、およびX=H、Cl、またはBrであることを特徴とする請求項23に記載のポリマー金属錯体。
- 複数の第1タイプ官能基を有する少なくとも1つの官能基化ポリマーを含むポリマー金属錯体であって、前記第1タイプ官能基の少なくとも一部が少なくとも1つのアルミニウムイオンに配位しており、前記少なくとも1つのアルミニウムイオンがシッフ塩基配位子にさらに配位していることを特徴とするポリマー金属錯体。
- 複数の第1タイプ官能基を有するポリマー材料を含むポリマー金属錯体であって、前記第1タイプ官能基がジイミンであり、かつ、前記第1タイプ官能基の少なくとも一部がレニウムイオンに配位していることを特徴とするポリマー金属錯体。
- 複数の第1タイプ官能基を有するポリマー材料を含むポリマー金属錯体であって、前記第1タイプ官能基の少なくとも一部が、少なくとも1つのジイミン配位子にさらに配位している、レニウムイオンに配位していることを特徴とするポリマー金属錯体。
- 発光層を含む有機電子デバイスであって、前記発光層が、電荷を有する複数の第1タイプ官能基と、反対の電荷を有する少なくとも1つの金属錯体とを有する少なくとも1つの官能基化ポリマーを含むことを特徴とする有機電子デバイス。
- 前記第1タイプ官能基が負であり、かつ、カルボキシレート、スルホナート、アルコキシド、およびアミドから選択されることを特徴とする請求項27に記載の有機電子デバイス。
- 前記第1タイプ官能基が正であり、かつ、アルキル、アリール、およびそれらの組合せから選択された有機置換基を有するアンモニウム基であることを特徴とする請求項27に記載の有機電子デバイス。
- 前記金属錯体が、4つのエノラート配位子に配位している+3酸化状態のランタニド金属であることを特徴とする請求項29に記載の有機電子デバイス。
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