JP2008208359A - ブロック共重合体および高分子発光素子 - Google Patents

ブロック共重合体および高分子発光素子 Download PDF

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Abstract

【課題】発光素子用の発光材料として用いたとき、長寿命の発光素子を与えることができるブロック共重合体を提供する。
【解決手段】5員環を含む2価の複素環基からなる繰返し単位およびアリーレン基からなる繰返し単位を含むブロック(A)と、アリーレン基からなる繰返し単位および特定の2価の芳香族アミン残基からなる異なる2種の繰返し単位を含むブロック(B)と、を含むことを特徴とするブロック共重合体;前記ブロック共重合体と、溶媒、前記ブロック共重合体以外の発光材料、前記ブロック共重合体以外の正孔輸送材料、もしくは前記ブロック共重合体以外の電子輸送材料、またはこれらの2種以上の組み合わせと、を含有する組成物;前記のブロック共重合体を含有することを特徴とする発光性薄膜;陽極と、陰極と、前記ブロック共重合体を含み、該陽極及び該陰極の間に設けられた有機層と、を有することを特徴とする高分子発光素子。
【選択図】なし

Description

本発明は、ブロック共重合体およびそれを用いた高分子発光素子に関する。
高分子量の発光材料や電荷輸送材料は発光素子における有機層に用いる材料等として有用であることから種々検討されており、その例として、下記式で示される2価の基を繰り返し単位として有する重合体が報告されている(例えば特許文献1参照)。
Figure 2008208359

(式中、Arは置換または非置換のアリーレン基であり、Ar’は独立に置換または非置換のアリール基であり、Zは多環式アリーレン基である。)
国際公開第2005/049546号パンフレット
しかしながら、上記の共重合体を発光素子用の発光材料として用いたとき、その発光輝度は、未だ十分なものではなかった。
本発明の目的は、発光素子用の発光材料として用いたとき、高輝度発光が可能な発光素子を与えることができるブロック共重合体を提供することにある。
即ち本発明は、
下記式(I)で示される繰返し単位および下記式(II)で示される繰返し単位を含むブロック(A)と、
下記式(II)で示される繰返し単位、下記式(III)で示される繰返し単位、および下記式(IV)で示される繰返し単位を含むブロック(B)と
を含むことを特徴とするブロック共重合体を提供する。
−Ar1− (I)
〔式中、Ar1は5員環を含む2価の複素環基を表す。〕
−Ar2− (II)
〔式中、Ar2はアリーレン基を表す。〕
Figure 2008208359

〔式中、R1、R2、R3、R4、R5およびR6は、独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、1価の複素環基、複素環チオ基、アミノ基、シリル基、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、カルボキシル基、シアノ基またはニトロ基を表し、
aおよびbは独立に0〜4の整数を表し、
cおよびdは独立に0〜5の整数を表し、
eおよびfは独立に0〜3の整数を表し、
ただし、R1、R2、R3、R4、R5およびR6の少なくとも1種が複数存在する場合には、その複数存在する原子または基は同一でも異なっていてもよく、
7およびR8は独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、1価の複素環基、複素環チオ基、アミノ基、シリル基、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、カルボキシル基、シアノ基またはニトロ基を表す。〕
Figure 2008208359

〔式中、R9〜R34は独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、1価の複素環基、複素環チオ基、アミノ基、シリル基、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、カルボキシル基、シアノ基またはニトロ基を表し、
mおよびpは独立に0または1を表し、
ただし、R11とR13、R12とR21、R25とR34およびR30とR31の組み合わせのうち少なくとも1つの組み合わせにおいて当該2つの基は相互に直接に結合し単結合または2価の基として環を形成していてもよい。〕
本発明は第二に、
前記ブロック共重合体と
溶媒、前記ブロック共重合体以外の発光材料、前記ブロック共重合体以外の正孔輸送材料、もしくは前記ブロック共重合体以外の電子輸送材料、またはこれらの2種以上の組み合わせと
を含有する組成物を提供する。
本発明は第三に、前記のブロック共重合体を含有することを特徴とする発光性薄膜を提供する。
本発明は第四に、
陽極と、
陰極と、
前記ブロック共重合体を含み、該陽極および該陰極の間に設けられた有機層と
を有することを特徴とする高分子発光素子を提供する。
本発明のブロック共重合体は、発光素子の発光材料、正孔輸送材料および電子輸送材料として有用であり、特に、発光素子の発光材料として用いたとき、高輝度発光が可能な発光素子を与える。したがって、本発明のブロック共重合体を含む発光素子は、液晶ディスプレイのバックライト又は照明用としての曲面状や平面状の光源、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などに使用できる。
<用語の説明>
以下、本明細書において共通して用いられる用語を説明する。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が例示される。
「Cx〜Cy」(x、yはx<yを満たす正の整数である)という用語は、この用語とともに記載された有機基の炭素原子数がx〜yであることを表す。
アルキル基は、非置換のアルキル基およびハロゲン原子等で置換されたアルキル基を意味し、直鎖状アルキル基および環状アルキル基(シクロアルキル基)の両方を含む。アルキル基は分岐を有していてもよい。アルキル基の炭素原子数は、通常1〜20、好ましくは1〜15、より好ましくは1〜10程度である。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、イソアミル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、3,7−ジメチルオクチル基、ドデシル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基などが挙げられる。C1〜C12アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、イソアミル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基などが挙げられる。
アルコキシ基は、非置換のアルコキシ基およびハロゲン原子、アルコキシ基等で置換されたアルコキシ基を意味し、直鎖状アルコキシ基および環状アルコキシ基(シクロアルコキシ基)の両方を含む。アルコキシ基は分岐を有していてもよい。アルコキシ基の炭素原子数は、通常1〜20、好ましくは1〜15、より好ましくは1〜10程度である。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基、ドデシルオキシ基、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基、パーフルオロブトキシ基、パーフルオロヘキシルオキシ基、パーフルオロオクチルオキシ基、メトキシメチルオキシ基、2−メトキシエチルオキシ基などが挙げられる。
1〜C12アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基、ドデシルオキシ基などが挙げられる。
アルキルチオ基は、非置換のアルキルチオ基およびハロゲン原子等で置換されたアルキルチオ基を意味し、直鎖状アルキルチオ基および環状アルキルチオ基(シクロアルキルチオ基)の両方を含む。アルキルチオ基は分岐を有していてもよい。アルキルチオ基の炭素原子数は、通常1〜20、好ましくは1〜15、より好ましくは1〜10程度である。アルキルチオ基としては、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、イソプロピルチオ基、ブチルチオ基、イソブチルチオ基、s−ブチルチオ基、t−ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、シクロヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基、2−エチルヘキシルチオ基、ノニルチオ基、デシルチオ基、3,7−ジメチルオクチルチオ基、ドデシルチオ基、トリフルオロメチルチオ基などが挙げられる。C1〜C12アルキルチオ基としては、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、イソプロピルチオ基、ブチルチオ基、イソブチルチオ基、s−ブチルチオ基、t−ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、シクロヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基、2−エチルヘキシルチオ基、ノニルチオ基、デシルチオ基、3,7−ジメチルオクチルチオ基、ドデシルチオ基などが挙げられる。
アリール基は、芳香族炭化水素から芳香環を構成する炭素原子に結合した水素原子1個を除いた残りの原子団であり、非置換のアリール基およびハロゲン原子、アルコキシ基、アルキル基等で置換されたアリール基を意味する。アリール基には、縮合環を持つもの、独立したベンゼン環又は縮合環2個以上が単結合又は2価の有機基、例えば、ビニレン基等のアルケニレン基を介して結合したものも含まれる。アリール基の炭素原子数は、通常6〜60、好ましくは7〜48、より好ましくは7〜30程度である。アリール基としては、例えば、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、1−アントラセニル基、2−アントラセニル基、9−アントラセニル基、ペンタフルオロフェニル基などが挙げられ、中でも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。
1〜C12アルコキシフェニル基としては、例えば、メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、プロピルオキシフェニル基、イソプロピルオキシフェニル基、ブチルオキシフェニル基、イソブチルオキシフェニル基、t−ブチルオキシフェニル基、ペンチルオキシフェニル基、ヘキシルオキシフェニル基、オクチルオキシフェニル基などが挙げられる。
1〜C12アルキルフェニル基としては、例えば、メチルフェニル基、エチルフェニル基、ジメチルフェニル基、プロピルフェニル基、メシチル基、メチルエチルフェニル基、イソプロピルフェニル基、ブチルフェニル基、イソブチルフェニル基、t−ブチルフェニル基、ペンチルフェニル基、イソアミルフェニル基、ヘキシルフェニル基、ヘプチルフェニル基、オクチルフェニル基、ノニルフェニル基、デシルフェニル基、ドデシルフェニル基などが挙げられる。
アリールオキシ基は、非置換のアリールオキシ基およびハロゲン原子、アルコキシ基、アルキル基等で置換されたアリールオキシ基を意味する。アリールオキシ基の炭素原子数は、通常6〜60、好ましくは7〜48、より好ましくは7〜30程度である。アリールオキシ基としては、例えば、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、ペンタフルオロフェニルオキシ基など挙げられ、中でも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。
1〜C12アルコキシフェノキシ基としては、例えば、メトキシフェノキシ基、エトキシフェノキシ基、プロピルオキシフェノキシ基、イソプロピルオキシフェノキシ基、ブチルオキシフェノキシ基、イソブチルオキシフェノキシ基、t−ブチルオキシフェノキシ基、ペンチルオキシフェノキシ基、ヘキシルオキシフェノキシ基、オクチルオキシフェノキシ基などが挙げられる。
1〜C12アルキルフェノキシ基としては、例えば、メチルフェノキシ基、エチルフェノキシ基、ジメチルフェノキシ基、プロピルフェノキシ基、1,3,5−トリメチルフェノキシ基、メチルエチルフェノキシ基、イソプロピルフェノキシ基、ブチルフェノキシ基、イソブチルフェノキシ基、s−ブチルフェノキシ基、t−ブチルフェノキシ基、ペンチルフェノキシ基、イソアミルフェノキシ基、ヘキシルフェノキシ基、ヘプチルフェノキシ基、オクチルフェノキシ基、ノニルフェノキシ基、デシルフェノキシ基、ドデシルフェノキシ基などが挙げられる。
アリールチオ基は、非置換のアリールチオ基およびハロゲン原子、アルコキシ基、アルキル基等で置換されたアリールチオ基を意味する。アリールチオ基の炭素原子数は、通常6〜60、好ましくは7〜48、より好ましくは7〜30程度である。アリールチオ基としては、例えば、フェニルチオ基、C1〜C12アルコキシフェニルチオ基、C1〜C12アルキルフェニルチオ基、1−ナフチルチオ基、2−ナフチルチオ基、ペンタフルオロフェニルチオ基などが挙げられる。
アリールアルキル基は、非置換のアリールアルキル基およびハロゲン原子、アルコキシ基、アルキル基等で置換されたアリールアルキル基を意味する。アリールアルキル基の炭素原子数は、通常7〜60、好ましくは7〜48、より好ましくは7〜30程度である。
アリールアルキル基としては、例えば、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−C1〜C12アルキル基、2−ナフチル−C1〜C12アルキル基などが挙げられる。
アリールアルコキシ基は、非置換のアリールアルコキシ基およびハロゲン原子、アルコキシ基、アルキル基等で置換されたアリールアルコキシ基を意味する。アリールアルコキシ基の炭素原子数は、通常7〜60、好ましくは7〜48、より好ましくは7〜30程度である。アリールアルコキシ基としては、例えば、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〜C12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〜C12アルコキシ基などが挙げられる。
アリールアルキルチオ基は、非置換のアリールアルキルチオ基およびハロゲン原子、アルコキシ基、アルキル基等で置換されたアリールアルキルチオ基を意味する。アリールアルキルチオ基の炭素原子数は、通常7〜60、好ましくは7〜48、より好ましくは7〜30程度である。アリールアルキルチオ基としては、例えば、フェニル−C1〜C12アルキルチオ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルチオ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルチオ基、1−ナフチル−C1〜C12アルキルチオ基、2−ナフチル−C1〜C12アルキルチオ基などが挙げられる。
アリールアルケニル基は、非置換のアリールアルケニル基およびハロゲン原子、アルコキシ基、アルキル基等で置換されたアリールアルケニル基を意味する。アリールアルケニル基の炭素原子数は、通常8〜60、好ましくは8〜48、より好ましくは8〜30程度である。アリールアルケニル基としては、例えば、フェニル−C2〜C12アルケニル基、C1〜C12アルコキシフェニル−C2〜C12アルケニル基、C1〜C12アルキルフェニル−C2〜C12アルケニル基、1−ナフチル−C2〜C12アルケニル基、2−ナフチル−C2〜C12アルケニル基などが挙げられ、中でもC1〜C12アルコキシフェニル−C2〜C12アルケニル基、C1〜C12アルキルフェニル−C2〜C12アルケニル基が好ましい。
2〜C12アルケニル基としては、例えば、ビニル基、1−プロペニル基、2−プロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、1−ペンテニル基、2−ペンテニル基、1−ヘキセニル基、2−ヘキセニル基、1−オクテニル基などが挙げられる。
アリールアルキニル基は、非置換のアリールアルキニル基およびハロゲン原子、アルコキシ基、アルキル基等で置換されたアリールアルキニル基を意味する。アリールアルキニル基の炭素原子数は、通常8〜60、好ましくは8〜48、より好ましくは8〜30程度である。アリールアルキニル基としては、例えば、フェニル−C2〜C12アルキニル基、C1〜C12アルコキシフェニル−C2〜C12アルキニル基、C1〜C12アルキルフェニル−C2〜C12アルキニル基、1−ナフチル−C2〜C12アルキニル基、2−ナフチル−C2〜C12アルキニル基などが挙げられ、中でもC1〜C12アルコキシフェニル−C2〜C12アルキニル基、C1〜C12アルキルフェニル−C2〜C12アルキニル基が好ましい。
2〜C12アルキニル基としては、例えば、エチニル基、1−プロピニル基、2−プロピニル基、1−ブチニル基、2−ブチニル基、1−ペンチニル基、2−ペンチニル基、1−ヘキシニル基、2−ヘキシニル基、1−オクチニル基などが挙げられる。
1価の複素環基とは、複素環式化合物から水素原子1個を除いた残りの原子団をいい、非置換の1価の複素環基およびアルキル基等の置換基で置換された1価の複素環基を意味する。1価の複素環基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常4〜60、好ましくは4〜30、より好ましくは4〜20程度である。ここに複素環式化合物とは、環式構造をもつ有機化合物のうち、環を構成する元素として、炭素原子だけでなく、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、リン原子、ホウ素原子、ケイ素原子、セレン原子、テルル原子、ヒ素原子などのヘテロ原子を含むものをいう。1価の複素環基としては、例えば、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、ピリダジニル基、ピリミジル基、ピラジニル基、トリアジニル基、ピロリジル基、ピペリジル基、キノリル基、イソキノリル基などが挙げられ、中でもチエニル基、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。
複素環チオ基は、メルカプト基の水素原子が1価の複素環基で置換された基を意味する。複素環チオ基としては、例えば、ピリジルチオ基、ピリダジニルチオ基、ピリミジルチオ基、ピラジニルチオ基、トリアジニルチオ基などのヘテロアリールチオ基などが挙げられる。
アミノ基は、非置換のアミノ基ならびにアルキル基、アリール基、アリールアルキル基および1価の複素環基から選ばれる1または2個の置換基で置換されたアミノ基(以下、置換アミノ基という。)を意味する。置換基は更に置換基(以下、二次置換基という場合がある。)を有していてもよい。置換アミノ基の炭素原子数は、二次置換基の炭素原子数を含めないで、通常1〜60、好ましくは2〜48、より好ましくは2〜40程度である。置換アミノ基としては、例えば、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、プロピルアミノ基、ジプロピルアミノ基、イソプロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ブチルアミノ基、イソブチルアミノ基、s−ブチルアミノ基、t−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、2−エチルヘキシルアミノ基、ノニルアミノ基、デシルアミノ基、3,7−ジメチルオクチルアミノ基、ドデシルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、ジシクロペンチルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、ジシクロヘキシルアミノ基、ジトリフルオロメチルアミノ基、フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基、C1〜C12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、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、1−ナフチルアミノ基、2−ナフチルアミノ基、ペンタフルオロフェニルアミノ基、ピリジルアミノ基、ピリダジニルアミノ基、ピリミジルアミノ基、ピラジニルアミノ基、トリアジニルアミノ基、フェニル−C1〜C12アルキルアミノ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルアミノ基、ジ(C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキル)アミノ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルアミノ基、ジ(C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキル)アミノ基、1−ナフチル−C1〜C12アルキルアミノ基、2−ナフチル−C1〜C12アルキルアミノ基などが挙げられる。
シリル基は、非置換のシリル基ならびにアルキル基、アリール基、アリールアルキル基および1価の複素環基から選ばれる1、2または3個の置換基で置換されたシリル基(以下、置換シリル基という。)を意味する。置換基は二次置換基を有していてもよい。置換シリル基の炭素原子数は、二次置換基の炭素原子数を含めないで、通常1〜60、好ましくは3〜48、より好ましくは3〜40程度である。置換シリル基としては、例えば、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−イソプロピルシリル基、ジメチル−イソプロピルシリル基、ジエチル−イソプロピルシリル基、t−ブチルシリ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、2−エチルヘキシル−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、3,7−ジメチルオクチル−ジメチルシリル基、ドデシルジメチルシリル基、フェニル−C1〜C12アルキルシリル基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルシリル基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルシリル基、1−ナフチル−C1〜C12アルキルシリル基、2−ナフチル−C1〜C12アルキルシリル基、フェニル−C1〜C12アルキルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、トリ−p−キシリルシリル基、トリベンジルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、t−ブチルジフェニルシリル基、ジメチルフェニルシリル基などが挙げられる。
アシル基は、非置換のアシル基およびハロゲン原子等で置換されたアシル基を意味する。アシル基の炭素原子数は、通常2〜20、好ましくは2〜18、より好ましくは2〜16程度である。アシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、ピバロイル基、ベンゾイル基、トリフルオロアセチル基、ペンタフルオロベンゾイル基などが挙げられる。
アシルオキシ基は、非置換のアシルオキシ基およびハロゲン原子等で置換されたアシルオキシ基を意味する。アシルオキシ基の炭素原子数は、通常2〜20、好ましくは2〜18、より好ましくは2〜16程度である。アシルオキシ基としては、例えば、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、イソブチリルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、トリフルオロアセチルオキシ基、ペンタフルオロベンゾイルオキシ基などが挙げられる。
イミン残基は、式:H−N=C<および式:−N=CH−の少なくとも一方で表される構造を有するイミン化合物から、この構造中の水素原子1個を除いた残基を意味する。このようなイミン化合物としては、例えば、アルジミン、ケチミン及びアルジミン中の窒素原子に結合した水素原子がアルキル基、アリール基、アリールアルキル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基等で置換された化合物が挙げられる。イミン残基の炭素原子数は、通常2〜20、好ましくは2〜18、より好ましくは2〜16程度である。イミン残基としては、例えば、一般式:−CR''=N−R'''または一般式:−N=C(R''')2(式中、R''は水素原子、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基を表し、R'''は独立に、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基を表し、ただし、R'''が2個存在する場合、2個のR'''は相互に結合し一体となって2価の基、例えば、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基等の炭素原子数2〜18のアルキレン基として環を形成してもよい。)で表される基などが挙げられる。イミン残基の具体例としては、以下の構造式で示される基などが挙げられる。
Figure 2008208359

(式中、Meはメチル基を示す。)
アミド基は、非置換のアミド基およびハロゲン原子等で置換されたアミド基を意味する。アミド基の炭素原子数は、通常2〜20、好ましくは2〜18、より好ましくは2〜16程度である。アミド基としては、例えば、ホルムアミド基、アセトアミド基、プロピオアミド基、ブチロアミド基、ベンズアミド基、トリフルオロアセトアミド基、ペンタフルオロベンズアミド基、ジホルムアミド基、ジアセトアミド基、ジプロピオアミド基、ジブチロアミド基、ジベンズアミド基、ジトリフルオロアセトアミド基、ジペンタフルオロベンズアミド基などが例示される。
酸イミド基は、酸イミドからその窒素原子に結合した水素原子を除いて得られる残基を意味する。酸イミド基の炭素原子数は、通常4〜20、好ましくは4〜18、より好ましくは4〜16程度である。酸イミド基としては、例えば、以下に示す基などが挙げられる。
Figure 2008208359

(式中、Meはメチル基を示す。)
カルボキシル基は、非置換のカルボキシル基ならびにアルキル基、アリール基、アリールアルキル基、1価の複素環基等の置換基で置換されたカルボキシル基(以下、置換カルボキシル基という。)を意味する。置換基は二次置換基を有していてもよい。置換カルボキシル基の炭素原子数は、二次置換基の炭素原子数を含めないで、通常1〜60、好ましくは2〜48、より好ましくは2〜45程度である。置換カルボキシル基としては、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、イソブトキシカルボニル基、s−ブトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、ペンチルオキシカルボニル基、ヘキシルオキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル基、ヘプチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、2−エチルヘキシルオキシカルボニル基、ノニルオキシカルボニル基、デシロキシカルボニル基、3,7−ジメチルオクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基、トリフルオロメトキシカルボニル基、ペンタフルオロエトキシカルボニル基、パーフルオロブトキシカルボニル基、パーフルオロヘキシルオキシカルボニル基、パーフルオロオクチルオキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、ナフトキシカルボニル基、ピリジルオキシカルボニル基、などが挙げられる。
<式(I)で示される繰返し単位>
本発明のブロック共重合体は、ブロック(A)に下記式(I)で示される繰返し単位を含む。本発明のブロック共重合体は、ブロック(A)に下記式(I)で示される異なる2種類以上の繰返し単位を含んでいてもよい。
−Ar1− (I)
〔式中、Ar1は5員環を含む2価の複素環基を表す。〕
5員環を含む2価の複素環基とは、5員環を含む複素環式化合物から水素原子2個を除いた残りの原子団をいい、5員環を含む非置換の2価の複素環基および5員環を含む置換の2価の複素環基を意味する。ここに5員環を含む複素環式化合物とは、5員環を含む環式構造をもつ有機化合物のうち、環を構成する元素として、炭素原子だけでなく、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、リン原子、ホウ素原子、ケイ素原子、セレン原子、テルル原子、ヒ素原子などのヘテロ原子を含むものをいう。5員環を含む2価の複素環基の中では、5員環を含む2価の芳香族複素環基が好ましい。5員環を含む置換の2価の複素環基における置換原子および置換基は、特には限定されないが、溶解性、蛍光特性、合成の行いやすさ、素子にした場合の特性等の観点から、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、1価の複素環基、複素環チオ基、アミノ基、シリル基、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、カルボキシル基、シアノ基またはニトロ基が好ましい。5員環を含む2価の複素環基における置換基を除いた部分の炭素原子数は、通常3〜60、好ましくは3〜50、より好ましくは3〜40程度である。また、5員環を含む2価の複素環基の、置換基を含めた全炭素原子数は、通常3〜100、好ましくは3〜80、より好ましくは3〜70程度である。
5員環を含む2価の複素環基としては、例えば以下のものが挙げられる。
・ヘテロ原子として酸素原子、ケイ素原子、窒素原子、硫黄原子、セレン原子などを含みフルオレン構造を有する基(下式141〜155)。
・ヘテロ原子として酸素原子、ケイ素原子、窒素原子、硫黄原子、セレン原子、ホウ素原子、リン原子などを含む5員環含有複素環基(下式156〜175)。
・ヘテロ原子として酸素原子、ケイ素原子、窒素原子、硫黄原子、セレン原子などを含む5員環含有縮合複素基(下式176〜187)。
・ヘテロ原子として酸素原子、ケイ素原子、窒素原子、硫黄原子、セレン原子などを含む5員環含有複素環基で、そのヘテロ原子のα位で複素環同士が結合し2量体やオリゴマーを形成している基(下式188〜189)。
・ヘテロ原子として酸素原子、ケイ素原子、窒素原子、硫黄原子、セレン原子などを含む5員環含有複素環基で、そのヘテロ原子のα位で複素環とフェニレン基が結合している基(下式190〜196)。
・ヘテロ原子として酸素原子、窒素原子、硫黄原子、セレン原子などを含む5員環含有縮合複素環がフェニレン基、フランジイル基、チオフェンジイル基により置換された基(下式197〜202)。
Figure 2008208359
Figure 2008208359
Figure 2008208359
Figure 2008208359
Figure 2008208359
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Figure 2008208359
Figure 2008208359
上記式141〜202中、Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、1価の複素環基、複素環チオ基、アミノ基、シリル基、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、カルボキシル基、シアノ基またはニトロ基を表す。
発光効率の高い素子を与えるという観点から、上記式(I)中、Ar1は下記式(V)で示される基であることが好ましい。
Figure 2008208359

〔式中、R35、R36、R37、R38、R39およびR40は独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、1価の複素環基、複素環チオ基、アミノ基、シリル基、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、カルボキシル基、シアノ基またはニトロ基を表し、
nおよびoは独立に0〜3の整数を表し、
1、X2およびX3は独立に酸素原子、または硫黄原子を表し、
ただし、R35、R36、R39、R40、X1およびX3の少なくとも1種が複数存在する場合には、その複数存在する原子または基は同一でも異なっていてもよい。〕
原料モノマーの合成の容易さの観点から、上記式(V)中、R35、R36、R37、R38、R39およびR40は独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基または複素環チオ基であることが好ましく、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基またはアリールオキシ基であることがより好ましく、水素原子、アルキル基またはアリール基であることがさらに好ましい。
原料モノマーの合成の容易さの観点から、上記式(V)中、nおよびoは独立に0〜2の整数であることが好ましく、0または1であることがさらに好ましい。
さらに本発明のブロック共重合体の耐久性の観点から、上記式(V)中、X1、X2およびX3が酸素原子または硫黄原子であることが好ましく、硫黄原子であることが好ましい。
上記式(V)で示される繰返し単位の具体例としては、下記式(V−1)〜(V−9)で示される繰返し単位が挙げられる。
Figure 2008208359
<式(II)で示される繰返し単位>
本発明のブロック共重合体は、ブロック(A)に、上記式(I)で示される繰返し単位に加え、下記式(II)で示される繰返し単位を有する。また、本発明のブロック共重合体は、ブロック(B)に下記式(II)で示される繰返し単位を有する。本発明のブロック共重合体は、ブロック(A)および(B)のいずれにおいても、下記式(II)で示される異なる2種類以上の繰返し単位を有していてもよい。
−Ar2− (II)
〔式中、Ar2はアリーレン基を表す。〕
アリーレン基は、芳香族炭化水素から芳香環を構成する炭素原子に結合した水素原子2個を除いた残りの原子団であり、非置換のアリーレン基および置換のアリーレン基を意味する。アリーレン基には、縮合環を持つもの、独立したベンゼン環又は縮合環2個以上が単結合又は2価の有機基、例えば、ビニレン基等のアルケニレン基を介して結合したものも含まれる。置換のアリーレン基における置換原子および置換基は、特には限定されないが、溶解性、蛍光特性、合成の行いやすさ、素子の材料としての特性等の観点から、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、1価の複素環基、複素環チオ基、アミノ基、シリル基、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、カルボキシル基、シアノ基またはニトロ基が好ましい。
アリーレン基における置換基を除いた部分の炭素原子数は、通常6〜60、好ましくは6〜20、より好ましくは6〜18程度である。また、置換基を含めたアリーレン基の全炭素原子数は、通常6〜100、好ましくは6〜80、より好ましくは6〜70程度である。
アリーレン基としては、例えば、フェニレン基(例えば、下式1〜3)、ナフタレンジイル基(例えば、下式4〜13)、アントラセン−ジイル基(例えば、下式14〜19)、ビフェニル−ジイル基(例えば、下式20〜25)、ターフェニル−ジイル基(例えば、下式26〜28)、フルオレン−ジイル基(例えば、下式36〜38)、ベンゾフルオレン−ジイル基(例えば、下式39〜46)、および、その他の2価の縮合多環式芳香族炭化水素基(例えば、下式29〜35)などが挙げられる。
Figure 2008208359
Figure 2008208359
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Figure 2008208359
Figure 2008208359
Figure 2008208359
Figure 2008208359
上記式1〜46中、Rは前記と同じ意味を表す。
本発明のブロック共重合体を用いた発光素子の耐久性の観点から、上記式(II)中、Ar2は下記式(VI)で示される基であることが好ましい。
Figure 2008208359

〔式中、R43およびR44は独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、1価の複素環基、複素環チオ基、アミノ基、シリル基、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、カルボキシル基、シアノ基またはニトロ基を表し、
eおよびfは独立に0〜3の整数を表し、
ただし、R43およびR44の少なくとも1種が複数存在する場合には、その複数存在する原子または基は同一でも異なっていてもよく、
45およびR46は独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、1価の複素環基、複素環チオ基、アミノ基、シリル基、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、カルボキシル基、シアノ基またはニトロ基を表す。〕
原料モノマーの合成の容易さの観点から、上記式(VI)中、R43およびR44がアルキル基またはアルコキシ基であることが好ましい。
原料モノマーの合成の容易さの観点から、上記式(VI)中、eおよびfが0または1であることが好ましく、0であることが最も好ましい。
原料モノマーの合成の容易さの観点から、上記式(VI)中、R45およびR46がアルキル基またはアリール基であることが好ましい。
上記式(VI)で示される基の具体例としては、下記式(VI−1)〜(VI−8)で示される基が挙げられる。
Figure 2008208359
<式(III)で示される繰返し単位>
本発明のブロック共重合体は、ブロック(B)に、上記式(II)で示される繰返し単位に加え、下記式(III)で示される繰返し単位を有する。本発明のブロック共重合体は、ブロック(B)に、下記式(III)で示される異なる2種類以上の繰返し単位を有していてもよい。
Figure 2008208359

〔式中、R1、R2、R3、R4、R5およびR6は独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、1価の複素環基、複素環チオ基、アミノ基、シリル基、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、カルボキシル基、シアノ基またはニトロ基を表し、
aおよびbは独立に0〜4の整数を表し、
cおよびdは独立に0〜5の整数を表し、
eおよびfは独立に0〜3の整数を表し、
ただし、R1、R2、R3、R4、R5およびR6の少なくとも1種が複数存在する場合には、その複数存在する原子または基は同一でも異なっていてもよく、
7およびR8は独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、1価の複素環基、複素環チオ基、アミノ基、シリル基、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、カルボキシル基、シアノ基またはニトロ基を表す。〕
原料モノマーの合成の容易さの観点から、上記式(III)中、a、b、eおよびfが0または1であることが好ましく、0であることがさらに好ましい。
原料モノマーの合成の容易さの観点から、上記式(III)中、cおよびdが0〜3の整数であることが好ましく、1〜3の整数であることがさらに好ましい。
原料モノマーの合成の容易さの観点から、上記式(III)中、R7およびR8がアルキル基またはアリール基であることが好ましい。
原料モノマーの合成の容易さの観点から、上記式(III)中、R3およびR4がアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基または複素環チオ基であることが好ましく、アルキル基、アルコキシ基、アリール基またはアリールオキシ基であることがより好ましく、アリール基、アルコキシ基またはアリール基であることがさらに好ましい。
原料モノマーの合成の容易さの観点から、上記式(III)中、R1、R2、R5およびR6がアルキル基またはアルコキシ基であることが好ましい。
上記式(III)で示される繰返し単位の具体例としては、下記式(III−1)〜(III−6)で示される繰返し単位があげられる。
Figure 2008208359
<式(IV)で示される繰返し単位>
本発明のブロック共重合体は、ブロック(B)に、上記式(II)および上記式(III)で示される繰返し単位に加え、下記式(IV)で示される繰返し単位を有する。本発明のブロック共重合体は、ブロック(B)に、下記式(IV)で示される異なる2種類以上の繰返し単位を有していてもよい。
Figure 2008208359

〔式中、R9〜R34は独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、1価の複素環基、複素環チオ基、アミノ基、シリル基、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、カルボキシル基、シアノ基またはニトロ基を表し、
mおよびpは独立に0または1を表し、
ただし、R11とR13、R12とR21、R25とR34およびR30とR31の組み合わせのうち少なくとも1つの組み合わせは、上記の原子または基を表す代わりに、一体となって単結合または式:−O−もしくは式:−S−で表される2価の基を形成していてもよい。〕
原料モノマーの合成の容易さの観点から、R9〜R34は独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基または複素環チオ基であることが好ましく、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基またはアリールオキシ基であることがより好ましく、水素原子、アルキル基またはアルコキシ基であることがさらに好ましい。
原料モノマーの合成の容易さの観点から、R11とR13およびR25とR34の組み合わせのうち少なくとも一方の組み合わせが、上記の原子または基を表す代わりに、一体となって単結合または式:−O−もしくは式:−S−で表される2価の基を形成する場合、式:−O−もしくは式:−S−で表される2価の基を形成することが好ましく、式:−O−で表される基を形成することがさらに好ましい。
原料モノマーの合成の容易さの観点から、R12とR21およびR30とR31の組み合わせのうち少なくとも一方の組み合わせが、上記の原子または基を表す代わりに、一体となって単結合または式:−O−もしくは式:−S−で表される2価の基を形成する場合、単結合を形成することが好ましい。
上記式(IV)で示される繰返し単位の具体例としては、下記式(IV−1)〜(IV−17)で示される繰返し単位が挙げられる。
Figure 2008208359
Figure 2008208359
<その他の繰返し単位>
さらに本発明のブロック共重合体は、ブロック(A)およびブロック(B)のいずれにおいても、電荷の輸送性を変化させる観点、耐熱性を向上させる観点等から、上記式(I)〜(IV)で示される繰り返し以外の繰り返し単位を含む共重合体であってもよい。上記式(I)〜(IV)で示される繰り返し単位以外の繰り返し単位としては、下記式(C)で示される繰返し単位が好ましい。
−Ara− (C)
(式中、Araは5員環を含まない2価の複素環基を示す。)
5員環を含まない2価の複素環基とは、5員環を含まない複素環式化合物から水素原子2個を除いた残りの原子団をいい、5員環を含まない非置換の2価の複素環基および5員環を含まない置換の2価の複素環基を意味する。ここに5員環を含まない複素環式化合物とは、5員環を含まない環式構造をもつ有機化合物のうち、環を構成する元素として、炭素原子だけでなく、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、リン原子、ホウ素原子、ケイ素原子、セレン原子、テルル原子、ヒ素原子などのヘテロ原子を含むものをいう。5員環を含まない2価の複素環基の中では、5員環を含まない2価の芳香族複素環基が好ましい。5員環を含まない置換の2価の複素環基における置換原子および置換基は、特には限定されないが、溶解性、蛍光特性、合成の行いやすさ、素子にした場合の特性等の観点から、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、1価の複素環基、複素環チオ基、アミノ基、シリル基、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、カルボキシル基、シアノ基またはニトロ基が好ましい。5員環を含まない2価の複素環基における置換基を除いた部分の炭素原子数は、通常3〜60、好ましくは6〜40、より好ましくは6〜30程度である。また、5員環を含まない2価の複素環基の、置換基を含めた全炭素原子数は、通常3〜100程度である。
5員環を含まない2価の複素環基としては、例えば、以下のものが挙げられる。
ヘテロ原子として窒素を含む2価の6員環含有複素環基:ピリジン−ジイル基(下式101〜106)、ジアザフェニレン基(下式107〜110)、キノリンジイル基(下式111〜125)、キノキサリンジイル基(下式126〜130)、アクリジンジイル基(下式131〜134)、ビピリジルジイル基(下式135〜137)、フェナントロリンジイル基(下式138〜140)
ヘテロ原子として酸素、窒素などを含むその他の2価の6員環含有複素環基(下式203〜206)。
Figure 2008208359
Figure 2008208359
Figure 2008208359
Figure 2008208359
Figure 2008208359
Figure 2008208359
Figure 2008208359
Figure 2008208359
上記式101〜140および203〜206中、Rは、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、1価の複素環基、複素環チオ基、アミノ基、シリル基、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、カルボキシル基、シアノ基またはニトロ基を表す。
<ブロック共重合体>
ブロック共重合体中の全繰返し単位に対して、上記式(I)で示される繰返し単位の合計の含有率は、通常、0.02モル%〜30モル%の範囲であり、上記式(II)で示される繰返し単位の含有率は、通常、10モル%〜90モル%の範囲であり、上記式(III)で示される繰返し単位の含有率は、通常、0.1モル%〜30モル%の範囲であり、より好ましくは0.5モル%〜20モル%の範囲であり、さらに好ましくは0.5モル%〜10モル%の範囲であり、上記式(IV)で示される繰返し単位の含有率は、通常、0.1モル%〜50モル%の範囲である。また、本発明のブロック共重合体が上記式(I)〜(IV)で示される繰り返し単位以外の繰り返し単位、例えば、上記式(C)で示される繰返し単位を含む場合、そのような繰返し単位の含有率は、ブロック共重合体中の全繰返し単位に対して、通常、0.1モル%〜30モル%の範囲である。
本発明のブロック共重合体は、素子の寿命特性の観点から、ポリスチレン換算の数平均分子量が1×103〜1×107であることが好ましく、1×104〜1×107であることがさらに好ましい。
本発明のブロック共重合体は、素子の寿命特性の観点から、ポリスチレン換算の重量平均分子量が1×103〜1×107であることが好ましく、1×104〜1×107であることがさらに好ましい。
本発明のブロック共重合体において、ブロック(A)は、素子の寿命特性の観点から、ポリスチレン換算の数平均分子量が1×103〜1×105であることが好ましく、1×
104〜1×105であることがより好ましい。
本発明のブロック共重合体において、ブロック(A)は、素子の寿命特性の観点から、ポリスチレン換算の重量平均分子量が1×103〜1×105であることが好ましく、1
×104〜1×105であることがより好ましい。
本発明において、ポリスチレン換算の数平均分子量および重量平均分子量は、サイズエクスクルージョンクロマトグラフ(SEC)(島津製作所製:LC−10Avp)により求めた。測定するブロック共重合体は、約0.5重量%の濃度になるようにテトラヒドロフランに溶解させ、SECに50μL注入した。SECの移動相としてテトラヒドロフランを用い、0.6mL/minの流速で流した。カラムとして、TSKgel SuperHM−H(東ソー製)2本とTSKgel SuperH2000(東ソー製)1本とを直列に繋げて用いた。検出器には示差屈折率検出器(島津製作所製:RID−10A)を用いた。
ブロック(A)および(B)の合計に対して、ブロック(A)のモル分率を〔A〕と表し、ブロック(B)のモル分率を〔B〕と表した場合、本発明の高分子化合物の電子と正孔の輸送性のバランスをとり発光効率を高める観点から、〔A〕/〔B〕が0.1以上、10以下であることが好ましく、0.3以上、3以下であることがより好ましい。
また、本発明のブロック共重合体の末端に縮合重合に関与する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、該ブロック共重合体の末端は安定な保護基で保護されていてもよい。保護基としては、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、炭素―炭素結合を介してアリール基又は複素環基と結合している構造を有するものが挙げられる。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。
本発明のブロック共重合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。ブロック共重合体の構造や分子量にもよるが、通常はこれらの溶媒にブロック共重合体を0.1重量%以上溶解させることができる。
<ブロック共重合体の製造方法>
次に本発明のブロック共重合体の製造方法について説明する。
ブロックポリマーの合成方法としては、例えば、高分子量のブロック(A)を合成し、ここへブロック(B)を構成するモノマーを添加し重合する方法、あらかじめ高分子量のブロック(A)と高分子量のブロック(B)を合成し、これらをあわせて重合する方法などが挙げられる。
例えば、Y1−Ar1−Y2で示される化合物、Y1−Ar2−Y2で示される化合物、Y1−A−Y2で示される化合物、およびY1−B−Y2で示される化合物を原料として用い、これを縮合重合させることにより本発明のブロック共重合体を製造することができる(式中、−A−は上記式(III)で示される繰返し単位を表し、−B−は上記式(IV)で示される繰返し単位を表し、Ar1及びAr2は前記と同じ意味を表し、Y1及びY2はおのおの独立に、縮合重合に関与する置換基を示す。)
また、本発明のブロック共重合体が、上記式(I)〜(IV)で示される繰返し単位以外の繰返し単位を有する場合には、縮合重合に関与する2個の置換基を有し、重合後は上記式(I)〜(IV)で示される繰返し単位以外の繰返し単位となる化合物を共存させて縮合重合させればよい。このような化合物としては、Y3−Ara−Y4の化合物が例示される(式中、Araは前記と同じ意味を表し、Y3及びY4は縮合重合に関与する置換基を示す。)。その具体例としては、下記式(H)で示される化合物が挙げられる。この化合物は、縮合重合に関与する2個の置換基を有し、重合後は上記式140で示される基からなる繰返し単位となる。
Figure 2008208359

(式中、Rは前記と同じ意味を表し、Y5およびY6は縮合重合に関与する置換基を示す。
本発明の製造方法において、縮合重合に関与する置換基(Y1、Y2、Y3、Y4、Y5およびY6)としては、ハロゲン原子、アルキルスルホ基、アリールスルホ基、アリールアルキルスルホ基、ホウ酸エステル基、スルホニウムメチル基、ホスホニウムメチル基、ホスホネートメチル基、モノハロゲン化メチル基、−B(OH)2、ホルミル基、シアノ基またはビニル基等が挙げられる。
アルキルスルホ基としては、メタンスルホ基、エタンスルホ基、トリフルオロメタンスルホ基などが例示される。アリールスルホ基としては、ベンゼンスルホ基、p−トルエンスルホ基などが例示される。アリールアルキルスルホ基としては、ベンジルスルホ基などが例示される。
ホウ酸エステル基としては、下記式で示される基が例示される。
Figure 2008208359

(式中、Meはメチル基を示し、Etはエチル基を示す。)
スルホニウムメチル基としては、下記式で示される基が例示される。
−CH2+Me2-、 −CH2+Ph2-
(式中、Xはハロゲン原子を示し、Meはメチル基を示し、Phはフェニル基を示す。)
ホスホニウムメチル基としては、下記式で示される基が例示される。
−CH2+Ph3-
(式中、Xはハロゲン原子を示し、Phはフェニル基を示す。)
ホスホネートメチル基としては、下記式で示される基が例示される。
−CH2PO(OR’)2
(式中、R’はアルキル基、アリール基、アリールアルキル基を示す。)
モノハロゲン化メチル基としては、フッ化メチル基、塩化メチル基、臭化メチル基またはヨウ化メチル基が例示される。
縮合重合に関与する置換基として好ましい置換基は重合反応の種類によって異なるが、例えばYamamotoカップリング反応など0価ニッケル錯体(Ni(0)錯体)を用いる場合には、ハロゲン原子、アルキルスルホ基、アリールスルホ基またはアリールアルキルスルホ基が挙げられる。またSuzukiカップリング反応などニッケル触媒またはパラジウム触媒を用いる場合には、アルキルスルホ基、ハロゲン原子、ホウ酸エステル基、−B(OH)2などが挙げられる。
本発明の製造方法は、具体的には、モノマーとなる、縮合重合に関与する置換基を2個有する化合物を、必要に応じ、有機溶媒に溶解し、例えばアルカリや適当な触媒を用い、有機溶媒の融点以上沸点以下の温度で行うことができる。例えば、“オルガニック リアクションズ(Organic Reactions)”,第14巻,270−490頁,ジョンワイリー アンド サンズ(John Wiley&Sons,Inc.),1965年、“オルガニック シンセシス(Organic Syntheses)”,コレクティブ第6巻(Collective Volume VI),407−411頁,ジョンワイリー アンド サンズ(John Wiley&Sons,Inc.),1988年、ケミカル レビュー(Chem.Rev.),第95巻,2457頁(1995年)、ジャーナル オブ オルガノメタリック ケミストリー(J.Organomet.Chem.),第576巻,147頁(1999年)、マクロモレキュラー ケミストリー マクロモレキュラー シンポジウム(Macromol.Chem.,Macromol.Symp.),第12巻,229頁(1987年)などに記載の公知の方法を用いることができる。
ブロックポリマーの製造方法としては、例えばWO2005/36666などに記載の公知の方法を用いることができる。
本発明のブロック共重合体の製造方法において、縮合重合に関与する置換基に応じて、既知の縮合反応を用いることができる。例えば該当するモノマーを、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、ゼロ価ニッケル錯体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、また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。これらのうち、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、及びゼロ価ニッケル錯体により重合する方法は、構造制御がしやすいので好ましい。
本発明の製造方法の中で、縮合重合に関与する置換基(Y1、Y2、Y3、Y4、Y5およびY6)が独立に、ハロゲン原子、アルキルスルホ基、アリールスルホ基又はアリールアルキルスルホ基から選ばれ、ゼロ価ニッケル錯体存在下で縮合重合する製造方法が好ましい。原料化合物としては、例えば、ジハロゲン化化合物、ビス(アルキルスルホネート)化合物、ビス(アリールスルホネート)化合物、ビス(アリールアルキルスルホネート)化合物、ハロゲン−アルキルスルホネート化合物、ハロゲン−アリールスルホネート化合物、ハロゲン−アリールアルキルスルホネート化合物、アルキルスルホネート−アリールスルホネート化合物、アルキルスルホネート−アリールアルキルスルホネート化合物、およびアリールスルホネート−アリールアルキルスルホネート化合物が挙げられる。これらのうち、原料化合物として、例えば、ハロゲン−アルキルスルホネート化合物、ハロゲン−アリールスルホネート化合物、ハロゲン−アリールアルキルスルホネート化合物、アルキルスルホネート−アリールスルホネート化合物、アルキルスルホネート−アリールアルキルスルホネート化合物、又はアリールスルホネート−アリールアルキルスルホネート化合物を用いることにより、シーケンスを制御したブロック共重合体を製造する方法が挙げられる。
また、本発明の製造方法の中で、縮合重合に関与する置換基(Y1、Y2、Y3、Y4、Y5およびY6)が独立に、ハロゲン原子、アルキルスルホ基、アリールスルホ基、アリールアルキルスルホ基、ホウ酸基(−B(OH)2)、又はホウ酸エステル基から選ばれ、全原料化合物が有する、ハロゲン原子、アルキルスルホ基、アリールスルホ基及びアリールアルキルスルホ基のモル数の合計(J)と、ホウ酸基及びホウ酸エステル基のモル数の合計(K)との比K/Jが実質的に1(通常、0.7〜1.2の範囲)であり、ニッケル触媒またはパラジウム触媒を用いて縮合重合する製造方法が好ましい。具体的な原料化合物の組み合わせとしては、ジハロゲン化化合物、ビス(アルキルスルホネート)化合物、ビス(アリールスルホネート)化合物又はビス(アリールアルキルスルホネート)化合物とジホウ酸化合物又はジホウ酸エステル化合物との組み合わせが挙げられる。また、ハロゲン−ホウ酸化合物、ハロゲン−ホウ酸エステル化合物、アルキルスルホネート−ホウ酸化合物、アルキルスルホネート−ホウ酸エステル化合物、アリールスルホネート−ホウ酸化合物、アリールスルホネート−ホウ酸エステル化合物、アリールアルキルスルホネート−ホウ酸化合物、アリールアルキルスルホネート−ホウ酸エステル化合物が挙げられる。これらのうち、原料化合物として、例えば、ハロゲン−ホウ酸化合物、ハロゲン−ホウ酸エステル化合物、アルキルスルホネート−ホウ酸化合物、アルキルスルホネート−ホウ酸エステル化合物、アリールスルホネート−ホウ酸化合物、アリールスルホネート−ホウ酸エステル化合物、アリールアルキルスルホネート−ホウ酸化合物、アリールアルキルスルホネート−ホウ酸エステル化合物を用いることにより、シーケンスを制御したブロック共重合体を製造する方法が挙げられる。
反応に用いる溶媒は、用いる化合物や反応によっても異なるが、一般に副反応を抑制するために、十分に脱酸素処理を施すことが好ましい。反応は不活性雰囲気下で進行させることが好ましい。また、同様に、反応に用いる溶媒は、脱水処理を施すことが好ましい。
但し、Suzukiカップリング反応のような水との2相系での反応の場合にはその限りではない。
溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、デカリンなどの飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、n−ブチルベンゼン、キシレン、テトラリンなどの芳香族炭化水素、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、クロロブタン、ブロモブタン、クロロペンタン、ブロモペンタン、クロロヘキサン、ブロモヘキサン、クロロシクロヘキサン、ブロモシクロヘキサンなどのハロゲン化飽和炭化水素、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼンなどのハロゲン化芳香族炭化水素、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、t−ブチルアルコールなどのアルコール類、蟻酸、酢酸、プロピオン酸などのカルボン酸類、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチル−t−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキサンなどのエーテル類、トリメチルアミン、トリエチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、ピリジンなどのアミン類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N−メチルモルホリンオキシドなどのアミド類などが例示される。これらの溶媒は単一で、又は混合して用いてもよい。これらの中で、エーテル類が好ましく、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテルがさらに好ましい。
反応させるために適宜アルカリや適当な触媒を添加する。これらは用いる反応に応じて選択すればよい。該アルカリ又は触媒は、反応に用いる溶媒に十分に溶解するものが好ましい。アルカリとしては、例えば、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等の無機塩基;トリエチルアミン等の有機塩基;フッ化セシウム等の無機塩が挙げられる。触媒としては、例えば、パラジウム〔テトラキス(トリフェニルホスフィン)〕、パラジウムアセテート類が挙げられる。アルカリ又は触媒を混合する方法としては、反応液をアルゴンや窒素などの不活性雰囲気下で攪拌しながらゆっくりとアルカリ又は触媒の溶液を添加するか、逆にアルカリ又は触媒の溶液に反応液をゆっくりと添加する方法が例示される。
本発明のブロック共重合体を高分子LED等に用いる場合、その純度が発光特性等の素子の性能に影響を与えるため、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。また重合後、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。
<組成物>
本発明の組成物は、
本発明のブロック共重合体と
溶媒、前記ブロック共重合体以外の発光材料、前記ブロック共重合体以外の正孔輸送材料、もしくは前記ブロック共重合体以外の電子輸送材料、またはこれらの2種以上の組み合わせと
を含有する組成物である。該組成物は、前記ブロック共重合体を少なくとも2種類含有してもよい。
溶媒は、本発明組成物を後述する液状組成物とするために添加することができる。組成物に含まれる溶媒としては、該組成物中の該溶媒以外の成分を溶解又は分散できるものが好ましい。該溶媒としては、クロロホルム、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、メシチレン等の芳香族炭化水素系溶媒、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−へプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン等の脂肪族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルベンゾエート、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶媒、エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジメトキシエタン、プロピレングリコール、ジエトキシメタン、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、グリセリン、1,2−ヘキサンジオール等の多価アルコール及びその誘導体、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、シクロヘキサノール等のアルコール系溶媒、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒が例示される。また、これらの溶媒は、1種単独で用いても複数組み合わせて用いてもよい。前記溶媒のうち、ベンゼン環を少なくとも1個以上含む構造を有し、かつ融点が0℃以下、沸点が100℃以上である有機溶媒を1種類以上含むことが、粘度、成膜性等の観点から好ましい。
溶媒の種類としては、組成物中の溶媒以外の成分の溶媒への溶解性、成膜時の均一性、粘度特性等の観点から、芳香族炭化水素系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒が好ましく、具体的には、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メシチレン、n−プロピルベンゼン、i−プロピルベンゼン、n−ブチルベンゼン、i−ブチルベンゼン、s−ブチルベンゼン、アニソール、エトキシベンゼン、1−メチルナフタレン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、シクロヘキシルベンゼン、ビシクロヘキシル、シクロヘキセニルシクロヘキサノン、n−ヘプチルシクロヘキサン、n−ヘキシルシクロヘキサン、メチルベンゾエート、2−プロピルシクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、2−オクタノン、2−ノナノン、2−デカノン、ジシクロヘキシルケトンが好ましく、キシレン、アニソール、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン、ビシクロヘキシルメチルベンゾエートのうち少なくとも1種類を含むことがより好ましい。
組成物に含まれる溶媒の種類は、成膜性の観点や素子特性等の観点から、2種類以上であることが好ましく、2〜3種類であることがより好ましく、2種類であることがさらに好ましい。
組成物に2種類の溶媒が含まれる場合、そのうちの1種類の溶媒は25℃において固体状態でもよい。成膜性の観点から、1種類の溶媒は沸点が180℃以上のものであり、他の1種類の溶媒は沸点が180℃未満のものであることが好ましく、1種類の溶媒は沸点が200℃以上のものであり、他の1種類の溶媒は沸点が180℃未満のものであることがより好ましい。また、粘度の観点から、60℃において、組成物から溶媒を除いた成分の0.2重量%以上が溶媒に溶解することが好ましく、2種類の溶媒のうちの1種類の溶媒には、25℃において、組成物から溶媒を除いた成分の0.2重量%以上が溶解することが好ましい。
組成物に3種類の溶媒が含まれる場合、そのうちの1または2種類の溶媒は25℃において固体状態でもよい。成膜性の観点から、3種類の溶媒のうちの少なくとも1種類の溶媒は沸点が180℃以上の溶媒であり、少なくとも1種類の溶媒は沸点が180℃未満の溶媒であることが好ましく、3種類の溶媒のうちの少なくとも1種類の溶媒は沸点が200℃以上300℃以下の溶媒であり、少なくとも1種類の溶媒は沸点が180℃未満の溶媒であることがより好ましい。また、粘度の観点から、3種類の溶媒のうちの2種類の溶媒には、60℃において、組成物から溶媒を除いた成分の0.2重量%以上が溶解することが好ましく、3種類の溶媒のうちの1種類の溶媒には、25℃において、組成物から溶媒を除いた成分の0.2重量%以上が溶解することが好ましい。
組成物に2種類以上の溶媒が含まれる場合、粘度及び成膜性の観点から、最も沸点が高い溶媒が、組成物に含まれる全溶媒の重量の40〜90重量%であることが好ましく、50〜90重量%であることがより好ましく、65〜85重量%であることがさらに好ましい。
本発明のブロック共重合体は、前述のとおり、発光素子の発光材料、正孔輸送材料および電子輸送材料として用いることができるが、得られる発光素子の特性を改質するために、その他の発光材料、正孔輸送材料、および電子輸送材料の少なくとも1種を必要に応じて添加することができる。
前記ブロック共重合体以外の発光材料としては、例えば、低分子蛍光材料が挙げられ、その具体例としては、ナフタレン誘導体、アントラセン、アントラセン誘導体、ペリレン、ペリレン誘導体、ポリメチン系色素、キサンテン系色素、クマリン系色素、シアニン系色素等の色素類、8−ヒドロキシキノリンを配位子として有する金属錯体、8−ヒドロキシキノリン誘導体を配位子として有する金属錯体、その他の蛍光性金属錯体、芳香族アミン、テトラフェニルシクロペンタジエン、テトラフェニルシクロペンタジエン誘導体、テトラフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン誘導体、スチルベン系、含ケイ素芳香族系、オキサゾール系、フロキサン系、チアゾール系、テトラアリールメタン系、チアジアゾール系、ピラゾール系、メタシクロファン系、アセチレン系等の低分子化合物の蛍光性材料が挙げられる。具体的には、例えば、特開昭57-51781号公報、特開昭59-194393号公報等に記載されているもの等の、公知のものが挙げられる。これらの発光材料は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
前記ブロック共重合体以外の正孔輸送材料としては、例えば、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、側鎖又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、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)及びその誘導体、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)及びその誘導体等が挙げられる。これらの正孔輸送材料は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
前記ブロック共重合体以外の電子輸送材料としては、例えば、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン及びその誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、ナフトキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン及びその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン及びその誘導体、ジフェノキノン誘導体、8−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体、ポリキノリン及びその誘導体、ポリキノキサリン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体等が挙げられる。これらの電子輸送材料は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
本発明の組成物は、必要に応じて、前記ブロック共重合体、溶媒、前記ブロック共重合体以外の発光材料、前記ブロック共重合体以外の正孔輸送材料、および前記ブロック共重合体以外の電子輸送材料以外に、その他の任意成分として、安定剤、粘度及び/又は表面張力を調節するための添加剤、酸化防止剤等を含んでいてもよい。これらの任意成分は、各々、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
本発明の組成物が含有してもよい安定剤としては、例えば、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤等が挙げられる。
本発明の組成物が含有してもよい粘度及び/又は表面張力を調節するための添加剤としては、例えば、粘度を高めるための高分子量の化合物(増粘剤)や貧溶媒、粘度を下げるための低分子量の化合物、表面張力を下げるための界面活性剤、およびこららの組み合わせが挙げられる。
前記の高分子量の化合物としては、発光や電荷輸送を阻害しないものであればよく、該組成物が溶媒を含む場合には、通常、該溶媒に可溶性のものである。高分子量の化合物としては、例えば、高分子量のポリスチレン、高分子量のポリメチルメタクリレート等を用いることができる。前記の高分子量の化合物のポリスチレン換算の重量平均分子量は50万以上が好ましく、100万以上がより好ましい。また、貧溶媒を増粘剤として用いることもできる。
本発明の組成物が含有してもよい酸化防止剤としては、発光や電荷輸送を阻害しないものであればよく、該組成物が溶媒を含む場合には、通常、該溶媒に可溶性のものである。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤等が例示される。酸化防止剤を用いることにより、前記ブロック共重合体、溶媒の保存安定性を改善し得る。
本明細書において、「液状組成物」とは、前記ブロック共重合体と溶媒とを含んでなり、素子作製時において液状であるものを意味し、典型的には、常圧(即ち、1気圧)、25℃において液状のものを意味する。液状組成物は、一般的には、インク、インク組成物、溶液等と呼ばれることがある。本発明の液状組成物は、高分子発光素子等の発光素子や有機トランジスタの作製に有用である。
高分子発光素子の作製の際に、この液状組成物を用いて成膜する場合、該液状組成物を塗布した後、乾燥により溶媒を除去するだけでよく、また前記発光材料、正孔輸送材料、電荷輸送材料を混合した場合においても同様な手法が適用できるので、製造上非常に有利である。なお、乾燥の際には、50〜150℃程度に加温した状態で乾燥してもよく、また、10-3Pa程度に減圧して乾燥させてもよい。
液状組成物を用いた成膜方法としては、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、スリットコート法、キャピラリーコート法、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、インクジェット印刷法、ノズルコート法等の塗布法を用いることができる。パターン形成や多色の塗り分けが容易であるという点で、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法等の印刷法が好ましい。
液状組成物の粘度は印刷法によって異なるが、25℃において0.5〜500mPa・sの範囲が好ましく、インクジェット印刷法等、液状組成物が吐出装置を経由するものの場合には、吐出時の目づまりや飛行曲がりを防止するために粘度が25℃において0.5〜20mPa・sの範囲であることが好ましい。
本発明組成物中の本発明ブロック共重合体の割合は、該組成物の全重量に対して、通常、1重量%〜99.9重量%であり、好ましくは10重量%〜99.9重量%であり、さらに好ましくは20重量%〜99.9重量%である。
本発明組成物が溶媒を含有する場合、該組成物中の溶媒の割合は、該組成物の全重量に対して、通常、1重量%〜99.9重量%であり、好ましくは60重量%〜99.9重量%であり、さらに好ましく90重量%〜99.8重量%である。
本発明組成物が本発明ブロック共重合体以外の発光材料を含有する場合、該組成物中の該発光材料の割合は、該組成物の全重量に対して、通常、1重量%〜80重量%であり、好ましくは5重量%〜60重量%である。
本発明組成物が本発明ブロック共重合体以外の正孔輸送材料を含有する場合、該組成物中の該正孔輸送材料の割合は、該組成物の全重量に対して、通常、1重量%〜80重量%であり、好ましくは5重量%〜60重量%である。
本発明の組成物が本発明ブロック共重合体以外の電子輸送材料を含有する場合、該組成物中の該電子輸送材料の割合は、該組成物の全重量に対して、通常、1重量%〜80重量%であり、好ましくは5重量%〜60重量%である。
本発明組成物において、本発明ブロック共重合体の割合と、溶媒、前記ブロック共重合体以外の発光材料、前記ブロック共重合体以外の正孔輸送材料、もしくは前記ブロック共重合体以外の電子輸送材料、またはこれらの2種以上の組み合わせの割合と、必要に応じて添加される上記その他の任意成分の割合との合計は、該組成物の全重量に対して、100重量%である。
<用途>
本発明のブロック共重合体は、発光材料として用いることができるだけでなく、薄膜、有機半導体材料、有機トランジスタ、光学材料、太陽電池又はドーピングにより導電性材料として用いることもできる。
本発明の薄膜について説明する。この薄膜は、前記ブロック共重合体を用いてなるものである。薄膜の種類としては、発光性薄膜、導電性薄膜、有機半導体薄膜等が例示される。
本発明の発光性薄膜は、本発明のブロック共重合体を含有する。該発光性薄膜は、前記ブロック共重合体以外の発光材料、前記ブロック共重合体以外の正孔輸送材料、もしくは前記ブロック共重合体以外の電子輸送材料、またはこれらの2種以上の組み合わせを更に含有してもよい。これらの発光材料、正孔輸送材料、および電子輸送材料の例は上記のとおりである。発光性薄膜は、素子の輝度や発光電圧等の観点から、発光の量子収率が50%以上であることが好ましく、60%以上であることがより好ましく、70%以上であることがさらに好ましい。
導電性薄膜は、表面抵抗が1KΩ/□以下であることが好ましい。薄膜に、ルイス酸、イオン性化合物等をドープすることにより、電気伝導度を高めることができる。表面抵抗が100Ω/□以下であることがより好ましく、10Ω/□以下であることがさらに好ましい。
有機半導体薄膜は、電子移動度又は正孔移動度のいずれか大きいほうが、好ましくは10-5cm2/V秒以上であり、より好ましくは10-3cm2/V秒以上であり、さらに好ましくは10-1cm2/V秒以上である。また、有機半導体薄膜を用いて、有機トランジスタを作製することができる。具体的には、SiO2等の絶縁膜とゲート電極とを形成したSi基板上に有機半導体薄膜を形成し、Au等でソース電極とドレイン電極を形成することにより、有機トランジスタとすることができる。
次に、有機トランジスタの一態様である高分子電界効果トランジスタを説明する。
本発明のブロック共重合体は、高分子電界効果トランジスタの材料として、中でも活性層として好適に用いることができる。高分子電界効果トランジスタの構造としては、通常は、ソース電極及びドレイン電極が高分子からなる活性層に接して設けられており、さらに活性層に接した絶縁層を挟んでゲート電極が設けられていればよい。
高分子電界効果トランジスタは、通常は支持基板上に形成される。支持基板としては電界効果トランジスタとしての特性を阻害しなければ材質は特に制限されないが、Si基板に加え、ガラス基板やフレキシブルなフィルム基板やプラスチック基板も用いることができる。
高分子電界効果トランジスタは、公知の方法、例えば、特開平5-110069号公報に記載の方法により製造することができる。
活性層を形成する際に、本発明のブロック共重合体を溶媒に溶解させてなる溶液を用いることが製造上非常に有利であり好ましい。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、スリットコート法、キャピラリーコート法、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、インクジェット印刷法、ノズルコート法等の塗布法を用いることができる。パターン形成や多色の塗り分けが容易であるという点で、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法等の印刷法が好ましい。
高分子電界効果トランジスタを作製後、封止してなる封止高分子電界効果トランジスタが好ましい。これにより、高分子電界効果トランジスタが、大気から遮断され、高分子電界効果トランジスタの特性の低下を抑えることができる。
封止する方法としては、紫外線(UV)硬化樹脂、熱硬化樹脂や無機のSiONx膜等でカバーする方法、ガラス板やフィルムをUV硬化樹脂、熱硬化樹脂等で張り合わせる方法等が挙げられる。大気との遮断を効果的に行うため高分子電界効果トランジスタを作製後、封止するまでの工程を大気に曝すことなく(例えば、乾燥した窒素雰囲気中、真空中等で)行うことが好ましい。
次に、有機太陽電池について説明する。有機太陽電池の一態様である有機光電変換素子で、光起電力効果を利用する固体光電変換素子を説明する。
本発明のブロック共重合体は、有機光電変換素子の材料として、中でも有機半導体と金属との界面を利用するショットキー障壁型素子の有機半導体層として、また、有機半導体と無機半導体あるいは有機半導体どうしの界面を利用するpnへテロ接合型素子の有機半導体層として、好適に用いることができる。
さらに、ドナー・アクセプターの接触面積を増大させたバルクヘテロ接合型素子における電子供与性高分子、電子受容性高分子として、また、高分子・低分子複合系を用いる有機光電変換素子、例えば、電子受容体としてフラーレン誘導体を分散したバルクヘテロ接合型有機光電変換素子の電子供与性共役系高分子(分散支持体)として、好適に用いることができる。
有機光電変換素子の構造としては、例えば、pnへテロ接合型素子では、オーム性電極、例えば、ITO上に、p型半導体層を形成し、さらに、n型半導体層を積層し、その上にオーム性電極が設けられていればよい。
有機光電変換素子は、通常は支持基板上に形成される。支持基板としては有機光電変換素子としての特性を阻害しなければ材質は特に制限されないが、Si基板に加え、ガラス基板やフレキシブルなフィルム基板やプラスチック基板も用いることができる。
有機光電変換素子は、公知の方法、例えば、Synth.Met.,102,982(1999)に記載の方法やScience,270,1789(1995)に記載の方法により製造することができる。
次に、本発明の高分子発光素子について説明する。
本発明の高分子発光素子は、
陽極と、
陰極と、
前記ブロック共重合体を含み、該陽極および該陰極の間に設けられた有機層と
を有するものである。前記有機層は更に、前記ブロック共重合体以外の発光材料、前記ブロック共重合体以外の正孔輸送材料、もしくは前記ブロック共重合体以外の電子輸送材料、またはこれらの2種以上の組み合わせを含んでいてもよい。これらの発光材料、正孔輸送材料、および電子輸送材料の例は上記のとおりである。本発明の高分子発光素子において、前記有機層は発光層であることが好ましい。
また、本発明の高分子発光素子としては、(1)陰極と発光層との間に電子輸送層を設けた高分子発光素子、(2)陽極と発光層との間に正孔輸送層を設けた高分子発光素子、(3)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発光素子等が挙げられる。
より具体的には、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。)
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、おのおの独立に2層以上用いてもよい。
また、発光層に隣接した正孔輸送層をインターレイヤー層と呼ぶ場合もある。
発光層の成膜の方法に制限はないが、溶液からの成膜による方法が例示される。
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、スリットコート法、キャピラリーコート法、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、インクジェット印刷法、ノズルコート法等の塗布法を用いることができる。パターン形成や多色の塗り分けが容易であるという点で、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法等の印刷法が好ましい。
高分子発光素子作製の際に、本発明のブロック共重合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、また前記発光材料、正孔輸送材料、電荷輸送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。
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〜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。
本発明の高分子発光素子においては、発光層に上記ブロック共重合体以外の発光材料を混合して使用してもよい。また、本願発明の高分子発光素子においては、上記ブロック共重合体以外の発光材料を含む発光層が、上記ブロック共重合体を含む発光層と積層されていてもよい。
前記ブロック共重合体以外の発光材料としては、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、アントラセン及びその誘導体、ペリレン及びその誘導体、ポリメチン系、キサンテン系、クマリン系、シアニン系等の色素類、8−ヒドロキシキノリン及び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及びその誘導体、テトラフェニルブタジエン及びその誘導体等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の、公知のものが使用可能である。
本発明の高分子発光素子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及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、側鎖又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、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)及びその誘導体、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)及びその誘導体等が例示される。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2-135361号公報、同2-209988号公報、同3-37992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。
これらの中で、正孔輸送層に用いる正孔輸送材料としては、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、側鎖又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、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)及びその誘導体、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)及び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及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、側鎖又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。
ポリビニルカルバゾール及びその誘導体は、例えば、ビニルモノマーからカチオン重合又はラジカル重合によって得られる。
ポリシラン及び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GB2300196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。
ポリシロキサン誘導体は、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、側鎖又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又は主鎖に有するものが例示される。
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。
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。
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、スリットコート法、キャピラリーコート法、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、インクジェット印刷法、ノズルコート法等の塗布法を用いることができる。パターン形成や多色の塗り分けが容易であるという点で、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法等の印刷法が好ましい。
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。
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〜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。
本発明の高分子発光素子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及びその誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、ナフトキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン及びその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン及びその誘導体、ジフェノキノン誘導体、8−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体、ポリキノリン及びその誘導体、ポリキノキサリン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体等が例示される。具体的には、特開昭63-70257号公報、同63-175860号公報、特開平2-135359号公報、同2-135361号公報、同2-209988号公報、同3-37992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。
これらのうち、オキサジアゾール誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、8−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体、ポリキノリン及びその誘導体、ポリキノキサリン及びその誘導体、ポリフルオレン及び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。
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、溶液又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又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。溶液又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。
溶液からの成膜に用いる溶媒としては、電子輸送材料及び/又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。
溶液又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、スリットコート法、キャピラリーコート法、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、インクジェット印刷法、ノズルコート法等の塗布法を用いることができる。パターン形成や多色の塗り分けが容易であるという点で、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法等の印刷法が好ましい。
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は、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)及びその誘導体、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)及びその誘導体、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、ポリシロキサン等が例示される。
電子輸送層の膜厚は、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は、例えば、1nm〜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。
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。
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、及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選択すればよい。
本発明において、電荷注入層(電子注入層、正孔注入層)を設けた高分子発光素子としては、陰極および陽極のどちらか一方または両方に隣接して電荷注入層を設けた高分子発光素子が挙げられる。
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
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等が例示される。
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/cm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103S/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。
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等が挙げられ、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等が挙げられる。
電荷注入層の膜厚は、例えば、1nm〜100nmであり、2nm〜50nmが好ましい。
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、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体、ポリキノリン及びその誘導体、ポリキノキサリン及びその誘導体、芳香族アミン構造を主鎖又は側鎖に含む重合体等の導電性高分子、金属フタロシアニン(銅フタロシアニン等)、カーボン等が例示される。
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。この絶縁層の平均厚さは、通常、0.1〜20nmであり、好ましくは0.5〜10nm、より好ましくは1〜5nmである。
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。絶縁層を設けた高分子発光素子としては、陰極および陽極のどちらか一方または両方に隣接して絶縁層を設けた高分子発光素子が挙げられる。
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/絶縁層/発光層/陰極
r)陽極/発光層/絶縁層/陰極
s)陽極/絶縁層/発光層/絶縁層/陰極
t)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/陰極
u)陽極/正孔輸送層/発光層/絶縁層/陰極
v)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/絶縁層/陰極
w)陽極/絶縁層/発光層/電子輸送層/陰極
x)陽極/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
y)陽極/絶縁層/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
z)陽極/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/絶縁層/陰極
ab)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
本発明の高分子発光素子を形成する基板は、電極および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、シリコン等の基板が例示される。不透明な基板の場合には、該基板により近い電極と反対側の電極が透明又は半透明であることが好ましい。
本発明において、通常は、陽極及び陰極からなる電極の少なくとも一方が透明又は半透明であり、陽極側が透明又は半透明であることが好ましい。
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、及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等)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、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体等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〜10μmであり、好ましくは20nm〜1μm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、カーボン等からなる層、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層を設けてもよい。
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、イッテルビウム等の金属、及びそれらのうち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、グラファイト又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−アルミニウム合金等が挙げられる。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〜10μmであり、好ましくは20nm〜1μmであり、さらに好ましくは50nm〜500nmである。
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層を設けてもよく、陰極作製後、該高分子発光素子を保護する保護層を装着していてもよい。該高分子発光素子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、保護層及び/又は保護カバーを装着することが好ましい。
該保護層としては、樹脂、金属酸化物、金属フッ化物、金属ホウ化物等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等を用いることができ、該カバーを熱硬化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ダ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。
本発明の高分子発光素子は面状光源、セグメント表示装置、ドットマトリックス表示装置、液晶表示装置(例えば、バックライト等)等の表示装置等に用いることができる。
本発明の高分子発光素子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、非発光部の有機層を極端に厚く形成し実質的に非発光とする方法、陽極若しくは陰極のいずれか一方、又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、簡単な記号等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化合物を塗り分ける方法や、カラーフィルター又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等と組み合わせてアクティブ駆動してもよい。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等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、又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。
以下、本発明をさらに詳細に説明するために実施例および比較例を示すが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
(実施例1)高分子化合物<P−1>の合成
Figure 2008208359
不活性雰囲気下、2,7−ビス(1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−9,9−ジヘキシルフルオレン(0.69g)、4,7−ジブロモ−2,1,3−ベンゾチアジアゾール(0.40g)、4,7−ビス(5−ブロモ−4−メチル−2−チエニル)−2,1,3−ベンゾチアジアゾール(0.11g)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(3.3mg)、Aliquat336(0.20g,アルドリッチ製)、トルエン(16mL)を混合し、105℃に加熱した。この反応溶液に2M Na2CO3水溶液(5mL)を滴下し、4時間還流させた。このときのポリスチレン換算重量平均分子量は2.4×104であった。70℃まで冷却後、反応溶液に2,7−ビス(1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−9,9−ジヘキシルフルオレン(1.46g)、2,7−ジブロモ−9,9−ジヘキシルフルオレン(0.66g)、ビス(4−ブロモフェニル)−(4−セカンダリブチルフェニル)−アミン(0.52g)、N,N’−ビス−(4−ブロモフェニル)−N,N’−ジ−p−トルイル−9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジアミン(0.41g)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(6.2mg)、Aliquat336(0.38g,アルドリッチ製)、トルエン(30mL)を混合し、105℃に加熱した。この反応溶液に2M Na2CO3水溶液(8mL)を滴下し、7時間還流させた。反応後、フェニルホウ酸(0.05g)を加え、さらに2時間還流させた。次いでジエチルジチアカルバミン酸ナトリウム水溶液を加え80℃で2時間撹拌した。冷却後、水(100mL)で3回、3重量%酢酸水溶液(100mL)で3回、水(100mL)で3回洗浄し、アルミナカラム、シリカゲルカラムを通すことにより精製した。得られたトルエン溶液をメタノール(1.5L)に滴下し、1時間撹拌した後、得られた固体をろ取し乾燥させた。得られた高分子化合物<P−1>の収量は2.45gであった。
高分子化合物<P−1>のポリスチレン換算重量平均分子量は、2.9×105であり、ポリスチレン換算数平均分子量は9.5×104であった。
なお、4,7−ジブロモ−2,1,3−ベンゾチアジアゾールは、US3577427に記載の方法で合成し、4,7−ビス(5−ブロモ−2−チエニル)−2,1,3−ベンゾチアジアゾールおよび4,7−ビス(5−ブロモ−4−メチル−2−チエニル)−2,1,3−ベンゾチアジアゾールは、WO00/046321に記載の方法で合成し、ビス(4−ブロモフェニル)−(4−セカンダリブチルフェニル)−アミンは、WO02/045184に記載の方法で合成し、N,N’−ビス−(4−ブロモフェニル)−N,N’−ジ−p−トルイル−9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジアミンはWO2005/049548に記載の方法で合成した。
(比較例1)高分子化合物<P−2>の合成
Figure 2008208359
不活性雰囲気下、2,7−ビス(1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−9,9−ジヘキシルフルオレン(0.69g)、4,7−ジブロモ−2,1,3−ベンゾチアジアゾール(0.35g)、4,7−ビス(5−ブロモ−4−メチル−2−チエニル)−2,1,3−ベンゾチアジアゾール(0.10g)、2,7−ジブロモ−9,9−ジヘキシルフルオレン(0.59g)、ビス(4−ブロモフェニル)−(4−セカンダリブチルフェニル)−アミン(0.46g)、N,N’−ビス−(4−ブロモフェニル)−N,N’−ジ−p−トルイル−9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジアミン(0.36g)ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(8.4mg)、Aliquat336(0.52g,アルドリッチ製)、トルエン(40mL)を混合し、105℃に加熱した。この反応溶液に2M Na2CO3水溶液(11mL)を滴下し、7時間還流させた。反応後、フェニルホウ酸(0.05g)を加え、さらに2時間還流させた。次いでジエチルジチアカルバミン酸ナトリウム水溶液を加え80℃で2時間撹拌した。冷却後、水(100mL)で3回、3重量%酢酸水溶液(100mL)で3回、水(100mL)で3回洗浄し、アルミナカラム、シリカゲルカラムを通すことにより精製した。得られたトルエン溶液をメタノール(1.5L)に滴下し、1時間撹拌した後、得られた固体をろ取し乾燥させた。得られた高分子化合物<P−2>の収量は1.83gであった。
高分子化合物<P−2>のポリスチレン換算重量平均分子量は、2.6×105であり、ポリスチレン換算数平均分子量は9.8×104であった。
(合成例1)高分子化合物<P−3>の合成
Figure 2008208359
不活性雰囲気下、2,7−ビス(1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−9,9−ジオクチルフルオレン(5.20g)、ビス(4−ブロモフェニル)−(4−セカンダリブチルフェニル)−アミン(0.14g)、酢酸パラジウム(2.2mg)、トリ(2−メチルフェニル)ホスフィン(15.1mg)、Aliquat336(0.91g,アルドリッチ製)、トルエン(70ml)を混合し、105℃に加熱した。この反応溶液に2M Na2CO3水溶液(19ml)を滴下し、4時間還流させた。反応後、フェニルホウ酸(121mg)を加え、さらに3時間還流させた。次いでジエチルジチアカルバミン酸ナトリウム水溶液を加え80℃で4時間撹拌した。冷却後、水(60ml)で3回、3重量%酢酸水溶液(60ml)で3回、水(60ml)で3回洗浄し、アルミナカラム、シリカゲルカラムを通すことにより精製した。得られたトルエン溶液をメタノール(3L)に滴下し、3時間撹拌した後、得られた固体をろ取し乾燥させた。得られた高分子化合物<P−3>の収量は5.25gであった。
高分子化合物<P−3>のポリスチレン換算重量平均分子量は、2.6×105であり、ポリスチレン換算数平均分子量は1.2×105であった。
(比較例2)高分子化合物<P−4>の合成
Figure 2008208359
不活性雰囲気下、2,7−ビス(1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−9,9−ジヘキシルフルオレン(0.77g)、4,7−ジブロモ−2,1,3−ベンゾチアジアゾール(0.44g)、4,7−ビス(5−ブロモ−4−メチル−2−チエニル)−2,1,3−ベンゾチアジアゾール(0.15g)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(3.8mg)、Aliquat336(0.25g,アルドリッチ製)、トルエン(25mL)を混合し、105℃に加熱した。この反応溶液に2M Na2CO3水溶液(5mL)を滴下し、2時間還流させた。このときのポリスチレン換算重量平均分子量は7.2×10であった。70℃まで冷却後、反応溶液に2,7−ビス(1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−9,9−ジヘキシルフルオレン(2.09g)、2,7−ジブロモ−9,9−ジヘキシルフルオレン(1.18g)、ビス(4−ブロモフェニル)−(4−セカンダリブチルフェニル)−アミン(0.83g)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(8.8mg)、Aliquat336(0.55g,アルドリッチ製)、トルエン(45mL)を混合し、105℃に加熱した。この反応溶液に2M Na2CO3水溶液(11.4mL)を滴下し、1時間還流させた。反応後、フェニルホウ酸(0.07g)を加え、さらに2時間還流させた。次いでジエチルジチアカルバミン酸ナトリウム水溶液を加え80℃で2時間撹拌した。冷却後、水(80mL)で2回、3重量%酢酸水溶液(80mL)で2回、水(80mL)で2回洗浄し、アルミナカラム、シリカゲルカラムを通すことにより精製した。得られたトルエン溶液をメタノール(1.0L)に滴下し、1時間撹拌した後、得られた固体をろ取し乾燥させた。得られた高分子化合物<P−4>の収量は2.76gであった。
高分子化合物<P−4>のポリスチレン換算数平均分子量は、8.8×104であり、ポリスチレン換算重量平均分子量は1.9×10であった。
〔エレクトロルミネッセンス(EL)素子の作製と評価〕
(実施例2)
・発光素子の作製
スパッタ法により150nmの厚みでITO膜をつけたガラス基板に、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、商品名:BaytronP)の懸濁液をのせ、スピンコート法により約65nmの厚みと成るように製膜し、ホットプレート上で200℃、15分間乾燥した。次に、高分子化合物<P−3>を混合キシレンに1.5重量%の濃度で溶解させ、得られたキシレン溶液をBaytronPの膜の上にのせ、スピンコート法により成膜した後、酸素濃度、および水分濃度が10ppm以下(重量基準)の窒素雰囲気下で、200℃、1時間乾燥した。乾燥後、大気中にて混合キシレンを用い、可溶分をリンスすることで、高分子化合物<P−3>の膜の厚みを約10nm程度とした。次に、高分子化合物<P−1>を混合キシレンに1.5重量%の濃度で溶解させ、得られたキシレン溶液を高分子化合物<P−3>の膜の上にのせ、スピンコート法により約100nmの厚みとなるように成膜した。そして、酸素濃度、および水分濃度が10ppm以下(重量基準)の窒素雰囲気下で、130℃、1時間乾燥した。1.0×10-4Pa以下にまで減圧した後、陰極として、高分子化合物<P−1>の膜の上にバリウムを約5nm、次いでバリウムの層の上にアルミニウムを約80nm蒸着した。蒸着後、ガラス基板を用いて封止を行うことで、高分子発光素子を作製した。素子構成は以下の通りである。
ITO/BaytronP(約70nm)/高分子化合物<P−3>(10nm)/高分子化合物<P−1>(約100nm)/Ba/Al
・EL素子の性能
得られた高分子発光素子に10.0Vの電圧を印加すると、発光波長のピークトップが645nmである蛍光を発し、その時の輝度5315cd/m2であり、発光効率は1.5cd/Aであった。
(比較例3)
・発光素子の作製
実施例2において高分子化合物<P−1>の代わりに高分子化合物<P−2>を用いた以外は実施例2と同様にして高分子発光素子を作製した。素子構成は以下の通りである。
ITO/BaytronP(約70nm)/高分子化合物<P−3>(10nm)/高分子化合物<P−2>(約100nm)/Ba/Al
・EL素子の性能
得られた高分子発光素子に10.0Vの電圧を印加すると、発光波長のピークトップが645nmである蛍光を発し、その時の輝度3062cd/m2であり、発光効率は1.3cd/Aであった。

Claims (15)

  1. 下記式(I)で示される繰返し単位および下記式(II)で示される繰返し単位を含むブロック(A)と、
    下記式(II)で示される繰返し単位、下記式(III)で示される繰返し単位、および下記式(IV)で示される繰返し単位を含むブロック(B)と
    を含むことを特徴とするブロック共重合体。
    −Ar1− (I)
    〔式中、Ar1は5員環を含む2価の複素環基を表す。〕
    −Ar2− (II)
    〔式中、Ar2はアリーレン基を表す。〕
    Figure 2008208359

    〔式中、R1、R2、R3、R4、R5およびR6は独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、1価の複素環基、複素環チオ基、アミノ基、シリル基、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、カルボキシル基、シアノ基またはニトロ基を表し、
    aおよびbは独立に0〜4の整数を表し、
    cおよびdは独立に0〜5の整数を表し、
    eおよびfは独立に0〜3の整数を表し、
    ただし、R1、R2、R3、R4、R5およびR6の少なくとも1種が複数存在する場合には、その複数存在する原子または基は同一でも異なっていてもよく、
    7およびR8は独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、1価の複素環基、複素環チオ基、アミノ基、シリル基、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、カルボキシル基、シアノ基またはニトロ基を表す。〕
    Figure 2008208359

    〔式中、R9〜R34は独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、1価の複素環基、複素環チオ基、アミノ基、シリル基、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、カルボキシル基、シアノ基またはニトロ基を表し、
    mおよびpは独立に0または1を表し、
    ただし、R11とR13、R12とR21、R25とR34およびR30とR31の組み合わせのうち少なくとも1つの組み合わせは、上記の原子または基を表す代わりに、一体となって単結合または式:−O−もしくは式:−S−で表される2価の基を形成していてもよい。〕
  2. 上記式(I)中、Ar1が下記式(V)で示される基である請求項1に係るブロック共重合体。
    Figure 2008208359

    〔式中、R35、R36、R37、R38、R39およびR40は独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、1価の複素環基、複素環チオ基、アミノ基、シリル基、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、カルボキシル基、シアノ基またはニトロ基を表し、
    nおよびoは独立に0〜3の整数を表し、
    1、X2およびX3は独立に酸素原子、または硫黄原子を表し、
    ただし、R35、R36、R39、R40、X1およびX3の少なくとも1種が複数存在する場合には、その複数存在する原子または基は同一でも異なっていてもよい。〕
  3. 上記式(V)中、X1、X2およびX3が硫黄原子である請求項2に係るブロック共重
    合体。
  4. 上記式(II)中、Ar2が下記式(VI)で示される基である請求項1〜3のいずれか一項に係るブロック共重合体。
    Figure 2008208359

    〔式中、R43およびR44は独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、1価の複素環基、複素環チオ基、アミノ基、シリル基、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、カルボキシル基、シアノ基またはニトロ基を表し、
    eおよびfは独立に0〜3の整数を表し、
    ただし、R43およびR44の少なくとも1種が複数存在する場合には、その複数存在する原子または基は同一でも異なっていてもよく、
    45およびR46は独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、1価の複素環基、複素環チオ基、アミノ基、シリル基、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、カルボキシル基、シアノ基またはニトロ基を表す。〕
  5. 上記式(IV)中、pおよびmが0である請求項1〜4のいずれか一項に係るブロック共重合体。
  6. ポリスチレン換算の重量平均分子量が1×103〜1×107であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に係るブロック共重合体。
  7. ブロック(A)のポリスチレン換算の重量平均分子量が1×103〜1×105であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に係るブロック共重合体。
  8. 〔A〕/〔B〕が0.1以上、10以下である請求項1〜7のいずれか一項に係るブロック共重合体。
    (上記式中、〔A〕はブロック(A)および(B)の合計に対するブロック(A)のモル分率を表し、〔B〕はブロック(A)および(B)の合計に対するブロック(B)のモル分率を表す。)
  9. 請求項1〜8のいずれか一項に記載のブロック共重合体と
    溶媒、前記ブロック共重合体以外の発光材料、前記ブロック共重合体以外の正孔輸送材料、もしくは前記ブロック共重合体以外の電子輸送材料、またはこれらの2種以上の組み合わせと
    を含有する組成物。
  10. 前記ブロック共重合体を少なくとも2種類含有することを特徴とする請求項9に係る組成物。
  11. 請求項1〜8のいずれか一項に記載のブロック共重合体を含有することを特徴とする発光性薄膜。
  12. 前記ブロック共重合体以外の発光材料、前記ブロック共重合体以外の正孔輸送材料、もしくは前記ブロック共重合体以外の電子輸送材料、またはこれらの2種以上の組み合わせを更に含有することを特徴とする請求項11に係る発光性薄膜。
  13. 陽極と、
    陰極と、
    請求項1〜8のいずれか一項に記載のブロック共重合体を含み、該陽極および該陰極の間に設けられた有機層と
    を有することを特徴とする高分子発光素子。
  14. 前記有機層が更に、前記ブロック共重合体以外の発光材料、前記ブロック共重合体以外の正孔輸送材料、もしくは前記ブロック共重合体以外の電子輸送材料、またはこれらの2種以上の組み合わせを含むことを特徴とする請求項13に係る高分子発光素子。
  15. 前記有機層が発光層である請求項13または14に係る高分子発光素子。
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