JP2008223012A - 高分子化合物、有機電界発光素子材料、有機電界発光素子用組成物および有機電界発光素子 - Google Patents

高分子化合物、有機電界発光素子材料、有機電界発光素子用組成物および有機電界発光素子 Download PDF

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Abstract

【課題】正孔輸送能が高く、溶解性および成膜性に優れる高分子化合物を提供する。この高分子化合物を用いて、低電圧駆動が可能で、駆動寿命が長く、発光効率が高く、駆動安定性が高い有機電界発光素子を提供する。
【解決手段】下記式(I)で表される繰り返し単位を含む高分子化合物。この高分子化合物を含む有機電界発光素子。
Figure 2008223012

【選択図】なし

Description

本発明は、特に有機電界発光素子の正孔輸送層形成材料として有用な高分子化合物、有機電界発光素子材料および有機電界発光素子用組成物と、この高分子化合物を含有する有機電界発光素子に関する。
近年、ZnS等の無機材料に代わり、有機材料を用いた電界発光素子(有機電界発光素子)の開発が行われている。有機電界発光素子の高効率化および長寿命化のために、陽極と発光層の間に正孔輸送層を設けることが一般的である。
特許文献1には、下記式(X−1)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物が開示され、特許文献2には、正孔輸送層に、下記式(X−1)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物を用いる有機電界発光素子が提案されている。
しかしながら、下記式(X−1)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物は、剛直な高分子化合物であるため、溶媒に対する溶解性が非常に低い。このため、下記式(X−1)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物を用いて湿式成膜法で正孔輸送層を形成する場合、ジクロロメタン等のハロゲン系溶媒を塗布溶媒として用いる必要があり、また、高分子化合物の重合度が高い場合には、ハロゲン系溶媒にすらほとんど溶解しない。ハロゲン系溶媒は環境負荷が大きく実用上問題があり、更に、ハロゲン系溶媒中に含まれる不純物により材料を劣化させる可能性が大きいため、ハロゲン系溶媒を用いた素子の駆動安定性には問題がある。
Figure 2008223012
非特許文献1および非特許文献2には、下記式(X−2)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物を正孔輸送層に用いることが報告されている。式(X−2)は、エーテル結合を含むため、式(X−1)に比べ、溶解性が若干向上するものの、湿式成膜に際しては、やはり、ハロゲン系溶媒やテトラヒドロフラン等の極性の高い溶媒を用いる必要がある。極性の高い溶媒には、水が混入しやすいため、膜の均一性の低下や、材料の劣化が起こりやすく、極性の高い溶媒を用いた素子の駆動安定性には問題がある。
Figure 2008223012
特公平6−25342号公報 特開平10−308280号公報 Macromol. Symp., 1997, 125, 157 Synth. Met., 1999, 102, 1125-1128
本発明は、正孔輸送能が高く、溶解性および成膜性に優れる高分子化合物を提供することを課題とする。また、このような高分子化合物を用いて、低電圧駆動が可能で、駆動寿命が長く、発光効率が高く、駆動安定性が高い有機電界発光素子を提供することを課題とする。
本発明者らが鋭意検討した結果、下記の特定の繰り返し単位を有する高分子化合物は、正孔輸送能が高く、溶解性および成膜性に優れ、この高分子化合物を用いることにより、低電圧駆動が可能で、駆動寿命が長く、発光効率が高い有機電界発光素子を得ることができることを見出した。
すなわち、本発明は、下記式(I)で表される繰り返し単位を含む高分子化合物、該高分子化合物からなる有機電界発光素子材料、該高分子化合物を含有する有機電界発光素子用組成物、該高分子化合物を重合させて得られる網目状の高分子化合物、に存する。
本発明はまた、基板上に、陽極、陰極、および該陽極と該陰極の間に配置された1層または2層以上の有機層を有する有機電界発光素子において、該有機層の少なくとも1層が、下記式(I)で表される繰り返し単位を含む高分子化合物および/またはこの高分子化合物を架橋させて得られる網目状の高分子化合物を含有する有機電界発光素子、に存する。
Figure 2008223012
(式中、ArおよびArは、各々独立に、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基または置換基を有していてもよい芳香族複素環基を表す。Arは、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基および/または置換基を有していてもよい芳香族複素環基を含む基を表す。)
本発明の高分子化合物は、正孔輸送能が高く、溶媒に対する十分な溶解性を有し、成膜時の表面平坦性が高められる。このため、本発明の高分子化合物を含有する層を有する有機電界発光素子は、低い電圧で駆動可能であり、駆動寿命が長く、高い発光効率を有し、耐熱性が高く、さらに、定電流駆動時の発光輝度の低下、電圧上昇、非発光部分(ダークスポット)の発生、短絡欠陥等が抑制される。
従って、本発明の高分子化合物を含有する層を有する本発明の有機電界発光素子は、フラットパネル・ディスプレイ( 例えばOAコンピュータ用や壁掛けテレビ)や面発光体としての特徴を生かした光源(例えば、複写機の光源、液晶ディスプレイや計器類のバックライト光源)、表示板、標識灯への応用が考えられ、その技術的価値は高いものである。
また、本発明の高分子化合物は、本質的に優れた溶媒溶解性および電気化学的耐久性を有することから、有機電界発光素子に限らず、その他、電子写真感光体、有機電界発光素子、光電変換素子、有機太陽電池、有機整流素子等にも有効に利用することができる。
以下に本発明の高分子化合物、有機電界発光素子材料、有機電界発光素子用組成物、および有機電界発光素子の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの内容に特定されない。
<高分子化合物>
まず、本発明の高分子化合物について説明する。
本発明の高分子化合物は、下記式(I)で表される繰り返し単位を含む高分子化合物である。
Figure 2008223012
(式中、ArおよびArは、各々独立に、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基または置換基を有していてもよい芳香族複素環基を表す。Arは、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基および/または置換基を有していてもよい芳香族複素環基を含む基を表す。)
(構造上の特徴)
本発明の高分子化合物は、非対称の構造を有する繰り返し単位を有しているため、高分子鎖が折りたたまれて高分子結晶の元となる核が形成されにくいため、溶媒に対して十分な溶解性を有し、成膜時の表面平坦性が保たれるものと推測される。
1.ArおよびAr
ArおよびArに用いることができる芳香族炭化水素基を例示するならば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンズピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、アセナフテン環、フルオランテン環などの、6員環の単環または2〜5縮合環由来の1価の基が挙げられる。
ArおよびArに用いることができる芳香族複素環基を例示するならば、フラン環、ベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、インドール環、カルバゾール環、ピロロイミダゾール環、ピロロピラゾール環、ピロロピロール環、チエノピロール環、チエノチオフェン環、フロピロール環、フロフラン環、チエノフラン環、ベンゾイソオキサゾール環、ベンゾイソチアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、イソキノリン環、シノリン環、キノキサリン環、フェナントリジン環、ベンゾイミダゾール環、ペリミジン環、キナゾリン環、キナゾリノン環、アズレン環などの、5または6員環の単環または2〜4縮合環由来の1価の基が挙げられる。
溶解性、耐熱性の点から、ArおよびArは、各々独立に、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、チオフェン環、およびピリジン環からなる群より選ばれる環由来の1価の基が好ましく、無置換のフェニル基、1または2置換のフェニル基がさらに好ましい。
ArおよびArが有していてもよい置換基としては、例えば、下記置換基群Zから選ばれる1種または2種以上が挙げられる。
[置換基群Z]
メチル基、エチル基等の好ましくは炭素数1〜24、更に好ましくは炭素数1〜12のアルキル基;
ビニル基等の好ましくは炭素数2〜24、更に好ましくは炭素数2〜12のアルケニル基;
エチニル基等の好ましくは炭素数2〜24、更に好ましくは炭素数2〜12のアルキニル基;
メトキシ基、エトキシ基等の好ましくは炭素数1〜24、更に好ましくは炭素数1〜12のアルコキシ基;
フェノキシ基、ナフトキシ基、ピリジルオキシ基等の好ましくは炭素数4〜36、更に好ましくは炭素数5〜24のアリールオキシ基;
メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の好ましくは炭素数2〜24、更に好ましくは炭素数2〜12のアルコキシカルボニル基;
ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等の好ましくは炭素数2〜24、更に好ましくは炭素数2〜12のジアルキルアミノ基;
ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、N−カルバゾリル基等の好ましくは炭素数10〜36、更に好ましくは炭素数12〜24のジアリールアミノ基;
フェニルメチルアミノ基等の好ましくは炭素数6〜36、更に好ましくは炭素数7〜24のアリールアルキルアミノ基;
アセチル基、ベンゾイル基等の好ましくは炭素数2〜24、更に好ましくは炭素数2〜12のアシル基;
フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子;
トリフルオロメチル基等の好ましくは炭素数1〜12、更に好ましくは炭素数1〜6のハロアルキル基;
メチルチオ基、エチルチオ基等の好ましくは炭素数1〜24、更に好ましくは炭素数1〜12のアルキルチオ基;
フェニルチオ基、ナフチルチオ基、ピリジルチオ基等の好ましくは炭素数4〜36、更に好ましくは炭素数5〜24のアリールチオ基;
トリメチルシリル基、トリフェニルシリル基等の好ましくは炭素数2〜36、更に好ましくは炭素数3〜24のシリル基;
トリメチルシロキシ基、トリフェニルシロキシ基等の好ましくは炭素数2〜36、更に好ましくは炭素数3〜24のシロキシ基;
シアノ基;
フェニル基、ナフチル基等の好ましくは炭素数6〜36、更に好ましくは炭素数6〜24の芳香族炭化水素環基;
チエニル基、ピリジル基等の好ましくは炭素数3〜36、更に好ましくは炭素数4〜24の芳香族複素環基
上記各置換基は、さらに置換基を有していてもよく、その例としては前記置換基群Zに例示した基が挙げられる。
溶解性の点から、ArおよびArが有していてもよい置換基としては、各々独立に、炭素数1〜12のアルキル基および炭素数1〜12のアルコキシ基が好ましい。
ArおよびArが有していてもよい置換基としては、下記詳述する架橋基を含む基であってもよく、ArまたはArが置換基を有する場合には、該置換基として前記架橋基を含む基であることが好ましい。架橋基を含むことで、成膜後に有機溶媒に不溶とすることができるため、積層化が容易となり好ましい。
ここで、架橋基を含む基とは、後述の架橋基群Tに記載の基そのものであってもよいし、−O−基、−C(=O)−基または(置換基を有していてもよい)−CH−基から選ばれる基を任意の順番で1〜30個連結してなる2価の基と架橋基群Tに記載の基が結合してなる基であってもよい。架橋基を含む基の具体例は、下記(T−1〜T−84)に例示されるものが挙げられるが、それらに限定されるものではない。
ArおよびArの置換基の分子量としては、各々、さらに置換した基を含めて500以下が好ましく、250以下がさらに好ましい。
2.Ar
Arは、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基および/または置換基を有していてもよい芳香族複素環基を含む基である。置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基および/または置換基を有していてもよい芳香族複素環基を含む基とは、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基または置換基を有していてもよい芳香族複素環基そのものであってもよいし、他の連結基を介して、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基および/または置換基を有していてもよい芳香族複素環基が連結してなる基であってもよい。
Arに含まれる芳香族炭化水素基を例示するならば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンズピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、アセナフテン環、フルオランテン環などの、6員環の単環または2〜5縮合環由来の2価の基が挙げられる。
Arに含まれる芳香族複素環基を例示するならば、フラン環、ベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、インドール環、カルバゾール環、ピロロイミダゾール環、ピロロピラゾール環、ピロロピロール環、チエノピロール環、チエノチオフェン環、フロピロール環、フロフラン環、チエノフラン環、ベンゾイソオキサゾール環、ベンゾイソチアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、イソキノリン環、シノリン環、キノキサリン環、フェナントリジン環、ベンゾイミダゾール環、ペリミジン環、キナゾリン環、キナゾリノン環、アズレン環などの、5または6員環の単環または2〜4縮合環由来の2価の基が挙げられる。
Arは、これら芳香族炭化水素基および芳香族複素環基から選ばれる1種または2種以上の2価の基を、直接結合または連結基を介して連結して用いてもよい。連結基としては、−O−基、−S−基、−C(=O)−基、−S(=O)−基、(置換基を有していてもよい)−SiH−基または(置換基を有していてもよい)−CH−基から選ばれる基を任意の順番で1〜30個連結してなる2価の基が挙げられ、−O−基、−C(=O)−基または(置換基を有していてもよい)−CH−基から選ばれる基を任意の順番で1〜30個連結してなる2価の基が好ましい。
電気化学的安定性および耐熱性の点の点から、Arは、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、チオフェン環、ピリジン環からなる群より選ばれる環由来の2価の基、および、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、チオフェン環、ピリジン環からなる群から選ばれる1種または2種以上の環を直接結合または−O−基により連結した2価の基が好ましく、フェニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基、ナフチレン基がさらに好ましい。中でも、Arは、4,4’−ビフェニレン基であることが好ましい。
なお、Arが有していてもよい置換基としては、前記置換基群Zに記載の基が挙げられる。また、Arの分子量としては、その置換基も含めて、通常1000以下、好ましくは500以下である。
4.繰り返し単位の例示
以下に、本発明の高分子化合物の繰り返し単位として好ましい具体的な例(I−1〜I−35)を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Figure 2008223012
Figure 2008223012
Figure 2008223012
5.繰り返し単位の配列および割合等
本発明の高分子化合物は、1種または2種以上の式(I)で表される繰り返し単位を有するものであればよく、式(I)で表される以外の他の繰り返し単位が含まれていてもよいが、異なる2種以上の式(I)で表される繰り返し単位を一分子内に含むことが好ましい。
本発明の高分子化合物は、式(I)で表される繰り返し単位を得るためのモノマーが非対称構造であるため、通常、高分子化合物を合成すると、一般式(I)で表される繰り返し単位(以下「繰り返し単位(I)」と称す場合がある。)と、下記一般式(I’)で表される繰り返し単位(以下「繰り返し単位(I’)」と称す場合がある。)を有する高分子化合物が得られる。
Figure 2008223012
本発明の高分子化合物における繰り返し単位(I)および(I’)の入り方は、規則的であってもランダムであってもよいが、溶解性の点からランダムであることが好ましい。
繰り返し単位(I)および(I’)の入り方が規則的である場合、例えば、繰り返し単位(I)と繰り返し単位(I’)とが、1ずつ交互に連結しているもの、複数ずつ交互に連結しているものなどが挙げられる。
3種以上の式(I)で表される繰り返し単位を一分子内に含む場合も同様である。
また、本発明の高分子化合物に繰り返し単位(I)(および(I’))以外の他の繰り返し単位が含まれている場合、他の繰り返し単位としては、例えば、次のような繰り返し単位群K(K−1〜K−14)の中から選ばれる1種または2種以上が挙げられる。
[繰り返し単位群K]
Figure 2008223012
(式中、Ar12〜Ar39は、各々独立に、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基または置換基を有していてもよい芳香族複素環基を表す。Ar61〜Ar74は、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基および/または置換基を有していてもよい芳香族複素環基を含む基を表す。)
Ar12〜Ar39の具体例としては、前記式(I)における、ArおよびArとして例示した芳香族炭化水素基および芳香族複素環基が挙げられ、その有していてもよい置換基もArおよびArの置換基として例示したものと同様である。
Ar61〜Ar74の具体例としては、前記式(I)における、Arとして例示した芳香族炭化水素基および/または芳香族複素環基を含む基が挙げられ、その有していてもよい置換基もArの置換基として例示したものと同様である。
電荷輸送性および電気化学的耐久性の点から、高分子化合物中の、繰り返し単位(I)および繰り返し単位(I’)の含有量は、合計で通常20モル%以上、好ましくは50モル%以上、さらに好ましくは80モル%以上、最も好ましくは100モル%である。すなわち、本発明の高分子化合物は、繰り返し単位(I)および繰り返し単位(I’)からなる化合物であることが最も好ましい。
また、繰り返し単位(I)と繰り返し単位(I’)の比(繰り返し単位(I)/繰り返し単位(I’))は、溶媒に対する溶解性の点から、1であることが最も好ましく、0.5〜2であることが好ましい。
また、繰り返し単位(I)の分子量としては、通常5000以下、好ましくは2000以下である。
6.架橋基
本発明の高分子化合物は、分子内に架橋基を有することが好ましい。
架橋基は、繰り返し単位の中にあってもよいし、繰り返し単位以外の部分に有していてもよい。
架橋基としては、例えば、下記の置換基群Tから選ばれる1種または2種以上が挙げられる。
[架橋基群T]
Figure 2008223012
(式中、R〜Rは、各々独立に、水素原子またはアルキル基を表す。Ar11は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基または置換基を有していてもよい芳香族複素環基を表す。)
分子内において、架橋基は分子内の芳香族炭化水素基または芳香族複素環基に直接結合してもよいが、−O−基、−C(=O)−基または(置換基を有していてもよい)−CH−基から選ばれる基を任意の順番で1〜30個連結してなる2価の基を介して、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基に結合することが好ましい。これら2価の基を介する架橋基、すなわち、架橋基を含む基の具体例は以下の通り(T−1〜T−84)であるが、これらに限定されるものではない。
Figure 2008223012
Figure 2008223012
7.高分子化合物の分子量及び重合度
本発明の高分子化合物の重量平均分子量は、通常2,000,000以下、好ましくは500,000以下、より好ましくは200,000以下であり、また通常500以上、好ましくは2,000以上、より好ましくは4,000以上である。
通常、この重量平均分子量はSEC(サイズ排除クロマトグラフィー)測定により決定される。SEC測定では高分子量成分ほど溶出時間が短く、低分子量成分ほど溶出時間が長くなるが、分子量既知のポリスチレン(標準試料)の溶出時間から算出した校正曲線を用いて、サンプルの溶出時間を分子量に換算することによって、重量平均分子量が算出される。
分子量がこの上限値を超えると、不純物の高分子量化によって精製が困難となる場合があり、また分子量がこの下限値を下回ると、ガラス転移温度および、融点、気化温度などが低下するため、耐熱性が著しく損なわれるおそれがある。
本発明の高分子化合物の重合度nは、通常2以上、好ましくは5以上、より好ましくは11以上、また、通常4000以下、好ましくは1000以下、より好ましくは400以下である。重合度nがこの上限値を上回ると、不純物の高分子量化によって精製が困難となる恐れがあり、また重合度nがこの下限値を下回ると、耐熱性が損なわれる恐れがある。
なお、ここで重合度nとは、高分子化合物に含まれる前述の繰り返し単位(I)(および(I’))の個数と、場合によって含まれていてもよい繰り返し単位(I)(および(I’))以外の他の繰り返し単位の個数との和である。
8.合成方法
本発明の高分子化合物は、例えば、下記反応式に示すように、一般式(Ia)で表される3,4’−ジアミノジフェニルエーテルに、Ar-XおよびAr-X(X=I,Br,Cl,F)で表されるハロゲン化アリールを順次反応させることにより、一般式(Ic)で表される二級アミン化合物を得た後、一般式(Ic)で表される二級アミン化合物とX-Ar-Xとを反応させることにより、合成される。
ArとArが同じ場合、一般式(Ia)で表される3,4’−ジアミノジフェニルエーテルに対して、2つのハロゲン化アリールを反応させることにより、一般式(Ic)で表される二級アミン化合物を得ることもできる。
通常、各工程における、N−Ar結合を形成する反応は、炭酸カリウム、tert-ブトキシナトリウム、トリエチルアミン等の塩基存在下で行い、必要に応じて、銅やパラジウム錯体等の遷移金属触媒存在下で行うこともできる。
Figure 2008223012
(式中、Ar〜Arは、前記式(I)におけると同義であり、Xはフッ素原子、塩素原子、臭素原子などのハロゲン原子を表す。)
N−Ar結合の形成方法としては、公知のカップリング反応が使用可能である。また、Ar〜Ar部分の合成においても、公知のカップリング反応が使用可能である。公知のカップリング方法としては、具体的には、「Palladium in Heterocyclic Chemistry:A guide for the Synthetic Chemist」(第二版、2002、Jie Jack Li and Gordon W.Gribble、Pergamon社)、「遷移金属が拓く有機合成 その多彩な反応形式と最新の成果」(1997年、辻二郎、化学同仁社)、「ボルハルト・ショアー現代有機化学 下」(2004年、K.P.C.Vollhardt、化学同仁社)などに記載または引用されている、ハロゲン化アリールとアリールボレートとのカップリング反応などの、環同士の結合(カップリング)反応を用いることができる。
化合物の精製方法としては、「分離精製技術ハンドブック」(1993年、(財)日本化学会編)、「化学変換法による微量成分および難精製物質の高度分離」(1988年、(株)アイ ピー シー発行)、あるいは「実験化学講座(第4版)1」(1990年、(財)日本化学会編)の「分離と精製」の項に記載の方法をはじめとし、公知の技術を利用可能である。具体的には、抽出(懸濁洗浄、煮沸洗浄、超音波洗浄、酸塩基洗浄を含む)、吸着、吸蔵、融解、晶析(溶媒からの再結晶、再沈殿を含む)、蒸留(常圧蒸留、減圧蒸留)、蒸発、昇華(常圧昇華、減圧昇華)、イオン交換、透析、濾過、限外濾過、逆浸透、圧浸透、帯域溶解、電気泳動、遠心分離、浮上分離、沈降分離、磁気分離、各種クロマトグラフィー(形状分類:カラム、ペーパー、薄層、キャピラリー、移動相分類:ガス、液体、ミセル、超臨界流体。分離機構:吸着、分配、イオン交換、分子ふるい、キレート、ゲル濾過、排除、アフィニティー)などが挙げられる。
生成物の確認や純度の分析方法としては、ガスクロマトグラフ(GC)、高速液体クロマトグラフ(HPLC)、高速アミノ酸分析計(有機化合物)、キャピラリー電気泳動測定(CE)、サイズ排除クロマトグラフ(SEC)、ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)、交差分別クロマトグラフ(CFC)、質量分析(MS、LC/MS,GC/MS,MS/MS)、核磁気共鳴装置(NMR(1HNMR,13CNMR))、フーリエ変換赤外分光高度計(FT−IR)、紫外可視近赤外分光高度計(UV.VIS,NIR)、電子スピン共鳴装置(ESR)、透過型電子顕微鏡(TEM−EDX)電子線マイクロアナライザー(EPMA)、金属元素分析(イオンクロマトグラフ、誘導結合プラズマ−発光分光(ICP−AES)原子吸光分析(AAS)、蛍光X線分析装置(XRF))、非金属元素分析、微量成分分析(ICP−MS,GF−AAS,GD−MS)等を必要に応じ、適用可能である。
<有機電界発光素子材料>
本発明の有機電界発光素子材料は、本発明の高分子化合物からなるものであり、主に後述の有機電界発光素子用組成物に用いられる。
<網目状の高分子化合物>
本発明の高分子化合物であって分子内に架橋基を有するものは、下記有機電界発光素子用組成物の説明で記載のように、加熱および/または光などの電磁エネルギー照射により、架橋反応を起こし、網目状の高分子化合物を形成することができる。網目状の高分子化合物は下記詳述するように正孔輸送層として用いられることが好ましい。
本発明の網目状の高分子化合物における架橋度については、架橋前の高分子化合物が有する架橋基のうち、未反応基が通常50%以下、好ましくは10%以下、より好ましくは1%以下となるような程度である。架橋度がこの上限値を上回ると、この網目状の高分子化合物で形成された膜が不溶化しにくくなったり、耐熱性が低下したりするため、好ましくない。
<有機電界発光素子用組成物>
本発明の有機電界発光素子用組成物は、本発明の高分子化合物を含むものであり、陽極と陰極の間に配置された有機層を有する有機電界発光素子において、通常、該有機層を湿式成膜法により形成する際の塗布液として好適に用いられる。
本発明の有機電界発光素子用組成物は、該有機層のうち、正孔輸送層を形成するために用いられることが特に好ましい。
なお、ここでは、有機電界発光素子における陽極−発光層間の層が1つの場合には、これを「正孔輸送層」と称し、2つ以上の場合は、陽極に接している層を「正孔注入層」、それ以外の層を総称して「正孔輸送層」と称す。また、陽極−発光層間に設けられた層を総称して「正孔注入・輸送層」と称する場合がある。
本発明の有機電界発光素子用組成物は、前記本発明の高分子化合物を含有することを特徴とするが、通常、さらに溶媒を含有する。
該溶媒は、本発明の高分子化合物を溶解するものが好ましく、通常、本発明の高分子化合物を0.05重量%以上、好ましくは0.5重量%以上、さらに好ましくは1重量%以上溶解する溶媒である。
なお、本発明の有機電界発光素子用組成物は、本発明の高分子化合物の1種のみを含むものであってもよく、2種以上を含むものであってもよい。
本発明の有機電界発光素子用組成物は、本発明の高分子化合物を通常0.01重量%以上、好ましくは0.05重量%以上、より好ましくは0.1重量%以上、また、通常50重量%以下、好ましくは20重量%以下、より好ましくは10重量%以下含有する。
また、本発明の有機電界発光素子用組成物は、必要に応じ、電子受容性化合物や、後述の正孔輸送層の溶解性を低下させ、正孔輸送層上へ他の層を塗布することを可能とする架橋反応を促進するための添加物等の添加剤を含んでいてもよい。この場合は、溶媒としては、本発明の高分子化合物と添加剤の双方を0.05重量%以上、好ましくは0.5重量%以上、さらに好ましくは1重量%以上溶解する溶媒を使用することが好ましい。
本発明の有機電界発光素子用組成物に含まれる、本発明の高分子化合物の架橋反応を促進する添加物としては、アルキルフェノン化合物、アシルホスフィンオキサイド化合物、メタロセン化合物、オキシムエステル化合物、アゾ化合物、オニウム塩などの重合開始剤や重合促進剤、縮合多環炭化水素、ポルフィリン化合物、ジアリールケトン化合物などの光増感剤等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、本発明の有機電界発光素子用組成物に含まれる電子受容性化合物としては、本発明の有機電界発光素子の正孔注入層に含有される電子受容性化合物として後述したものの1種または2種以上を使用することができる。
本発明の有機電界発光素子用組成物に含有される溶媒としては、特に制限されるものではないが、本発明の高分子化合物を溶解させる必要があることから、好ましくは、トルエン、キシレン、メチシレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族化合物;1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン等の含ハロゲン溶媒;エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテルアセタート(PGMEA)等の脂肪族エーテル、1,2−ジメトキシベンゼン、1,3−ジメトキシベンゼン、アニソール、フェネトール、2−メトキシトルエン、3−メトキシトルエン、4−メトキシトルエン、2,3−ジメチルアニソール、2,4−ジメチルアニソール等の芳香族エーテル等のエーテル系溶媒;酢酸エチル、酢酸n−ブチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル等の脂肪族エステル;酢酸フェニル、プロピオン酸フェニル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸イソプロピル、安息香酸プロピル、安息香酸n−ブチル等のエステル系溶媒等の有機溶媒が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の有機電界発光素子用組成物に含有される溶媒の組成物中の濃度は、通常10重量%以上、好ましくは50重量%以上、より好ましくは80重量%以上である。
なお、水分は有機電界発光素子の性能劣化、中でも特に連続駆動時の輝度低下を促進する可能性があることが広く知られており、塗膜中に残留する水分をできる限り低減するために、これらの溶媒の中でも、25℃における水の溶解度が1重量%以下であるものが好ましく、0.1重量%以下である溶媒がより好ましい。
本発明の有機電界発光素子用組成物に含有される溶媒として、20℃における表面張力が40dyn/cm未満、好ましくは36dyn/cm以下、より好ましくは33dyn/cm以下である溶媒が挙げられる。
即ち、本発明の高分子化合物を含有する層を湿式成膜法により形成する場合、下地との親和性が重要である。膜質の均一性は有機電界発光素子の発光の均一性、安定性に大きく影響するため、湿式成膜法に用いる塗布液には、よりレベリング性が高く均一な塗膜を形成しうるように表面張力が低いことが求められる。このような溶媒を使用することにより、本発明の高分子化合物を含有する均一な層を形成することができる。
このような低表面張力の溶媒の具体例としては、前述したトルエン、キシレン、メチシレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族系溶媒、安息香酸エチル等のエステル系溶媒、アニソール等のエーテル系溶媒、トリフルオロメトキシアニソール、ペンタフルオロメトキシベンゼン、3−(トリフルオロメチル)アニソール、エチル(ペンタフルオロベンゾエート)等が挙げられる。
これらの溶媒の組成物中の濃度は、通常10重量%以上、好ましくは30重量%以上、より好ましくは50重量%以上である。
本発明の有機電界発光素子用組成物に含有される溶媒としてはまた、25℃における蒸気圧が10mmHg以下、好ましくは5mmHg以下で、通常0.1mmHg以上の溶媒が挙げられる。このような溶媒を使用することにより、有機電界発光素子を湿式成膜法により製造するプロセスに好適な、また、本発明の高分子化合物の性質に適した組成物を調製することができる。このような溶媒の具体例としては、前述したトルエン、キシレン、メチシレン等の芳香族系溶媒、エーテル系溶媒およびエステル系溶媒が挙げられる。これらの溶媒の組成物中の濃度は、通常10重量%以上、好ましくは30重量%以上、より好ましくは50重量%以上である。
本発明の有機電界発光素子用組成物に含有される溶媒として、25℃における蒸気圧が2mmHg以上、好ましくは3mmHg以上、より好ましくは4mmHg以上(但し、上限は好ましくは10mmHg以下である。)である溶媒と、25℃における蒸気圧が2mmHg未満、好ましくは1mmHg以下、より好ましくは0.5mmHg以下である溶媒との混合溶媒が挙げられる。このような混合溶媒を使用することにより、湿式成膜法により本発明の高分子化合物、更には電子受容性化合物を含む均質な層を形成することができる。このような混合溶媒の組成物中の濃度は、通常10重量%以上、好ましくは30重量%以上、より好ましくは50重量%以上である。
有機電界発光素子は、多数の有機化合物からなる層を積層して形成するため、膜質が均
一であることが非常に重要である。湿式成膜法で層形成する場合、その材料や、下地の性質によって、スピンコート法、スプレー法などの塗布法や、インクジェット法、スクリーン法などの印刷法等、公知の成膜方法が採用できる。例えばスプレー法は、凹凸のある面への均一な膜形成に有効であるため、パターニングされた電極や画素間の隔壁による凹凸が残る面に、有機化合物からなる層を設ける場合に、好ましい。スプレー法による塗布の場合、ノズルから塗布面へ噴射された塗布液の液滴はできる限り小さい方が、均一な膜質が得られるため好ましい。そのためには、塗布液に蒸気圧の高い溶剤を混合し、塗布雰囲気中において噴射後の塗布液滴から溶剤の一部が揮発することにより、基板に付着する直前に細かい液滴が生成する状態が好ましい。また、より均一な膜質を得るためには、塗布直後に基板上に生成した液膜がレベリングする時間を確保することが必要で、この目的を達成するためにはより乾燥の遅い溶剤、すなわち蒸気圧の低い溶剤をある程度含有させる手法が用いられる。
具体例としては、25℃における蒸気圧が2mmHg以上10mmHg以下である溶媒としては、例えば、キシレン、アニソール、シクロヘキサノン、トルエン等の有機溶媒が挙げられる。25℃における蒸気圧が2mmHg未満である溶媒としては、安息香酸エチル、安息香酸メチル、テトラリン、フェネトール等が挙げられる。
混合溶媒の比率は、25℃における蒸気圧が2mmHg以上である溶媒が、混合溶媒総量中、5重量%以上、好ましくは25重量%以上、但し50重量%未満であり、25℃における蒸気圧が2mmHg未満である溶媒が、混合溶媒総量中、30重量%以上、好ましくは50重量%以上、特に好ましくは75重量%以上、但し、95重量%未満である。
なお、有機電界発光素子は、多数の有機化合物からなる層を積層して形成するため、各層がいずれも均一な層であることが要求される。湿式成膜法で層形成する場合、層形成用の溶液(組成物)に水分が混入することにより、塗膜に水分が混入して膜の均一性が損なわれるおそれがあるため、溶液中の水分含有量はできるだけ少ない方が好ましい。具体的には、有機電界発光素子組成物中に含まれる水分量は、好ましくは1重量%以下、より好ましくは0.1重量%以下、さらに好ましくは0.05重量%以下である。
また、一般に、有機電界発光素子は、陰極等の水分により著しく劣化する材料が多く使用されているため、素子の劣化の観点からも、水分の存在は好ましくない。溶液中の水分量を低減する方法としては、例えば、窒素ガスシール、乾燥剤の使用、溶媒を予め脱水する、水の溶解度が低い溶媒を使用する等が挙げられる。なかでも、水の溶解度が低い溶媒を使用する場合は、塗布工程中に、溶液塗膜が大気中の水分を吸収して白化する現象を防ぐことができるため好ましい。
この様な観点からは、本発明の有機電界発光素子用組成物は、例えば25℃における水の溶解度が1重量%以下(好ましくは0.1重量%以下)である溶媒を、該組成物中10重量%以上含有することが好ましい。なお、上記溶解度条件を満たす溶媒が30重量%以上であればより好ましく、50重量%以上であれば特に好ましい。
なお、本実施の形態が適用される有機電界発光素子用組成物に含有される溶媒として、前述した溶媒以外にも、必要に応じて、各種の他の溶媒を含んでいてもよい。このような他の溶媒としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド類;ジメチルスルホキシド等がある。
また、本発明の有機電界発光素子用組成物は、レベリング剤や消泡剤等の塗布性改良剤などの各種添加剤を含んでいてもよい。
[成膜方法]
前述の如く、有機電界発光素子は、多数の有機化合物からなる層を積層して形成するため、膜質が均一であることが非常に重要である。湿式成膜法で層形成する場合、その材料や、下地の性質によって、スピンコート法、スプレー法などの塗布法や、インクジェット法、スクリーン法などの印刷法等、公知の成膜方法が採用できる。
湿式成膜法を用いる場合、本発明の高分子化合物および必要に応じて用いられるその他の成分(電子受容性化合物、架橋反応を促進する添加物や塗布性改良剤等)を、適切な溶媒に溶解させ、上記有機電界発光素子用組成物を調製する。この組成物を、スピンコート法やディップコート法等の手法により、形成する層の下層に該当する層上に塗布し、乾燥することにより、本発明の高分子化合物を含有する層を形成する。
通常、本発明の有機電界発光素子用組成物を用いて形成される層は、正孔輸送層として用いられる。そのため、通常は、この層は正孔注入層上に形成されるか、陽極上に形成される。
また、本発明の有機電界発光素子用組成物を用いて形成された層に引き続き発光層を形成するためには、発光層成膜用の塗布組成物に、形成された正孔輸送層が溶解しないことが好ましい。このため、本発明の有機電界発光素子用組成物を成膜後、加熱および/または光などの電磁エネルギー照射により、本発明の高分子化合物が架橋反応を起こし、反応後の膜の溶解性を低下させることが好ましい。
加熱の手法は特に限定されないが、例としては加熱乾燥、減圧乾燥等が挙げられる。加熱乾燥の場合の条件としては、通常120℃以上、好ましくは400℃以下に本発明の有機電界発光素子用組成物を用いて形成された層を加熱する。加熱時間としては、通常1分以上、好ましくは24時間以下である。加熱手段としては特に限定されないが、形成された層を有する積層体をホットプレート上に載せたり、オーブン内で加熱するなどの手段が用いられる。例えば、ホットプレート上で120℃以上、1分間以上加熱する等の条件を用いることができる。
光などの電磁エネルギー照射による場合には、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、赤外ランプ等の紫外・可視・赤外光源を直接用いて照射する方法、あるいは前述の光源を内蔵するマスクアライナ、コンベア型光照射装置を用いて照射する方法などが挙げられる。光以外の電磁エネルギー照射では、例えばマグネトロンにより発生させたマイクロ波を照射する装置、いわゆる電子レンジを用いて照射する方法が挙げられる。
照射時間としては、膜の溶解性を低下させるために必要な条件を設定することが好ましいが、通常、0.1秒以上、好ましくは10時間以下照射される。
加熱および光などの電磁エネルギー照射は、それぞれ単独、あるいは組み合わせて行ってもよい。組み合わせる場合、実施する順序は特に限定されない。
加熱および光を含む電磁エネルギー照射は、実施後に層に含有する水分および/または表面に吸着する水分の量を低減するために、窒素ガス雰囲気等の水分を含まない雰囲気で行うことが好ましい。同様の目的で、加熱および/または光などの電磁エネルギー照射を組み合わせて行う場合には、少なくとも有機発光層の形成直前の工程を窒素ガス雰囲気等の水分を含まない雰囲気で行うことが特に好ましい。
<有機電界発光素子>
本発明の有機電界発光素子は、基板上に、陽極、陰極、および該陽極と該陰極の間に配置された1層または2層以上の有機層を有する有機電界発光素子において、該有機層の少なくとも1層が、本発明の高分子化合物および/または本発明の網目状の高分子化合物を含有する有機電界発光素子である。
本発明の高分子化合物および/または本発明の網目状の高分子化合物を含有する層は、下記詳述する正孔輸送層であることが好ましく、該正孔輸送層は、前記本発明の有機電界発光素子用組成物を湿式成膜法により成膜して形成されることが好ましい。
また、該正孔輸送層の陰極側には、湿式成膜法で形成される発光層を有することが好ましく、さらに、該正孔輸送層の陽極側には、湿式成膜法で形成される正孔注入層を有することが好ましい。
すなわち、本発明の有機電界発光素子は、正孔注入層、正孔輸送層および発光層の全てが湿式成膜法で形成されることが好ましく、特にこの湿式成膜法で形成される発光層は低分子材料からなる層であることが好ましい。
図1は、本発明の有機電界発光素子の構造の一例を模式的に示す断面図である。図1に示す有機電界発光素子は、基板1の上に、陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、有機発光層5、正孔阻止層6,電子注入層7および陰極8を、この順に積層して構成される。この構成の場合、通常は正孔輸送層4が上述の本発明の高分子化合物含有層に該当することになる。
[1]基板
基板1は有機電界発光素子の支持体となるものであり、石英やガラスの板、金属板や金属箔、プラスチックフィルムやシートなどが用いられる。特にガラス板や、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスルホンなどの透明な合成樹脂の板が好ましい。合成樹脂基板を使用する場合にはガスバリア性に留意する必要がある。基板のガスバリア性が小さすぎると、基板を通過した外気により有機電界発光素子が劣化することがあるので好ましくない。このため、合成樹脂基板の少なくとも片面に緻密なシリコン酸化膜等を設けてガスバリア性を確保する方法も好ましい方法の一つである。
[2]陽極
陽極2は、後述する有機発光層側の層(正孔注入層3または有機発光層5など)への正孔注入の役割を果たすものである。この陽極2は、通常、アルミニウム、金、銀、ニッケル、パラジウム、白金等の金属、インジウムおよび/またはスズの酸化物などの金属酸化物、ヨウ化銅などのハロゲン化金属、カーボンブラック、或いは、ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリピロール、ポリアニリン等の導電性高分子などにより構成される。陽極2の形成は通常、スパッタリング法、真空蒸着法などにより行われることが多い。また、銀などの金属微粒子、ヨウ化銅などの微粒子、カーボンブラック、導電性の金属酸化物微粒子、導電性高分子微粉末などの場合には、適当なバインダー樹脂溶液に分散し、基板1上に塗布することにより陽極2を形成することもできる。更に、導電性高分子の場合は、電解重合により直接基板1上に薄膜を形成したり、基板1上に導電性高分子を塗布して陽極2を形成することもできる(Applied Physics Letters,1992年,Vol.60,pp.2711参照)。陽極2は異なる物質で積層して形成することも可能である。
陽極2の厚みは、必要とする透明性により異なる。透明性が必要とされる場合は、可視光の透過率を、通常60%以上、好ましくは80%以上とすることが望ましく、この場合、厚みは、通常5nm以上、好ましくは10nm以上、また、通常1000nm以下、好ましくは500nm以下の範囲である。不透明で良い場合、陽極2は基板1と同一でもよい。また、更には上記の陽極2の上に異なる導電材料を積層することも可能である。
なお、陽極に付着した不純物を除去し、イオン化ポテンシャルを調整して正孔注入性を向上させることを目的として、陽極表面を紫外線(UV)/オゾン処理したり、酸素プラズマ、アルゴンプラズマ処理することが好ましい。また、正孔注入の効率を更に向上させ、かつ、有機層全体の陽極への付着力を改善させる目的で、正孔注入層3と陽極2との間に公知の陽極バッファ層を挿入してもよい。
[3]正孔注入層
正孔注入層3は、陽極2から有機発光層5へ正孔を輸送する層である。通常はこの正孔注入層3が、陽極2上に形成される。よって、正孔注入層3は、好ましくは正孔注入性化合物および電子受容性化合物を含有して構成されることになる。更に、正孔注入層3は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、その他の成分を含有していてもよい。
正孔注入層3を陽極2上に形成する手法としては、湿式成膜法、真空蒸着法が挙げられるが、上述したように、均質で欠陥がない薄膜を容易に得られる点や、形成のための時間が短くて済む点から、湿式成膜法が好ましい。また、陽極2として一般的に用いられるITO(インジウム・スズ酸化物)は、その表面が10nm程度の表面粗さ(Ra)を有するのに加えて、局所的に突起を有することが多く、短絡欠陥を生じ易いという課題があった。陽極2の上の正孔注入層3を湿式成膜法により形成することは、真空蒸着法で形成する場合と比較して、陽極2表面の凹凸に起因する素子の欠陥の発生を低減するという利点をも有する。
正孔注入性化合物としての芳香族アミン化合物としては、トリアリールアミン構造を含む化合物が好ましく、従来有機電界発光素子における正孔注入層の形成材料として利用されてきた化合物の中から適宜選択してもよい。芳香族アミン化合物として、例えば、下記一般式(1)で表されるビナフチル系化合物が挙げられる。
Figure 2008223012
一般式(1)中、Ar〜Arは各々独立に、置換基を有していてもよい5または6員環の芳香族炭化水素環または芳香族複素環の単環基または縮合環基であり、ArとAr、ArとArは、各々結合して環を形成していてもよい。W1およびW2は各々0〜4の整数を表し、W1+W2≧1である。XおよびXは各々独立に、直接結合または2価の連結基を表す。また、一般式(1)中のナフタレン環は、−(XNArAr)および−(XNArAr)に加えて、任意の置換基を有していてもよい。
一般式(1)中、Ar〜Arの置換基を有していてもよい5または6員環の芳香族炭化水素環または芳香族複素環の単環基または縮合環基としては、各々独立に、例えば5または6員環の単環または2〜3縮合環であり、具体的には、フェニル基、ナフチル基、アントリル基等の芳香族炭化水素環由来の基;ピリジル基、チエニル基等の芳香族複素環由来の基が挙げられる。これらはいずれも置換基を有していてもよい。
Ar〜Arの有することがある置換基としては、Ar〜Arが有することがある置換基として後述するもの、および、アリールアミノ基(即ち、後述の−(NArAr),−(NArAr)に相当する)が挙げられる。
また、ArとAr、および/または、ArとArは、各々結合して環を形成していてもよい。この場合、形成する環の具体例としては、それぞれ、置換基を有することがあるカルバゾール環、フェノキサジン環、イミノスチルベン環、フェノチアジン環、アクリドン環、アクリジン環、イミノジベンジル環等が挙げられる。中でもカルバゾール環が好ましい。
一般式(1)において、W1およびW2は各々0〜4の整数を表し、W1+W2≧1である。特に好ましいものは、W1=1かつW2=1である。なお、W1および/またはW2が2以上の場合のアリールアミノ基は、各々同一であっても異なっていても良い。
およびXは各々独立に直接結合または2価の連結基を表す。2価の連結基としては特に制限はないが、例えば、下記に示すもの等が挙げられる。XおよびXとして、直接結合が特に好ましい。
Figure 2008223012
一般式(1)におけるナフタレン環は、−(XNArAr)および−(XNArAr)に加えて、任意の位置に任意の置換基を1個または2個以上有していてもよい。このような置換基として好ましいものは、ハロゲン原子、水酸基、置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアルコキシカルボニル基よりなる群から選ばれる1種または2種以上の置換基である。これらのうち、アルキル基が特に好ましい。
一般式(1)で表されるビナフチル系化合物として、下記一般式(1−1)で表されるように、ArおよびArが、更にそれぞれアリールアミノ基で置換されたビナフチル系化合物が好ましい。
Figure 2008223012
(一般式(1−1)中、Ar〜Arは各々独立に、置換基を有していてもよい5または6員環の芳香族炭化水素環または芳香族複素環の単環基または縮合環基を表し、ArとAr、ArとArは各々結合して環を形成していてもよい。W1およびW2は一般式(1)におけるのと同義である。XおよびXは一般式(1)におけるのと同義である。)
一般式(1−1)中のナフタレン環は、ナフタレン環にそれぞれ結合したアリールアミノ基を含む置換基−(XNArArNArAr)および−(XNArArNArAr)に加えて、任意の置換基を有していてもよい。また、これらの置換基−(XNArArNArAr)および−(XNArArNArAr)は、ナフタレン環のいずれの置換位置に置換基を有していてもよい。中でも、一般式(1−1)におけるナフタレン環の、各々4−位、4’−位に置換したビナフチル系化合物がより好ましい。
また、正孔注入性化合物として使用する、分子中に正孔輸送部位を有する高分子化合物としては、例えば芳香族三級アミノ基を構成単位として主骨格に含む高分子化合物が挙げられる。具体例として、以下の一般式(2)で表される構造を繰り返し単位として有する正孔注入性化合物が挙げられる。
Figure 2008223012
(式(2)中、Ar44〜Ar48は、各々独立して置換基を有していてもよい2価の芳香族環基を示し、R31〜R32は、各々独立して置換基を有していてもよい1価の芳香族環基を示し、Qは直接結合、または下記の連結基から選ばれる。なお、「芳香族環基」とは、「芳香族炭化水素環由来の基」および「芳香族複素環由来の基」の両方を含む。)
Figure 2008223012
(式(3)中、Ar49は置換基を有していてもよい2価の芳香族環基を示し、Ar50は置換基を有していてもよい1価の芳香族環基を示す。)
一般式(2)において、Ar44〜Ar48は、好ましくは、各々独立して置換基を有していてもよい2価のベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環由来の基またはビフェニル基であり、好ましくはベンゼン環由来の基である。前記置換基としてはハロゲン原子;メチル基、エチル基等の炭素数1〜6の直鎖または分岐のアルキル基;ビニル基等のアルケニル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数2〜7の直鎖または分岐のアルコキシカルボニル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6の直鎖または分岐のアルコキシ基;フェノキシ基、ベンジルオキシ基などの炭素数6〜12のアリールオキシ基;ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等の、炭素数1〜6のアルキル鎖を有するジアルキルアミノ基、などが挙げられる。これらのうち、好ましくは炭素数1〜3のアルキル基が挙げられ、特に好ましくはメチル基が挙げられる。Ar44〜Ar48がいずれも無置換の芳香族環基である場合が、最も好ましい。
31およびR32として好ましくは、各々独立して、置換基を有することがあるフェニル基、ナフチル基、アントリル基、ピリジル基、トリアジル基、ピラジル基、キノキサリル基、チエニル基、またはビフェニル基であり、好ましくはフェニル基、ナフチル基またはビフェニル基であり、より好ましくはフェニル基である。該置換基としては、Ar44〜Ar48における芳香族環が有しうる基として、前述した基と同様の基が挙げられる。
一般式(3)において、Ar49は、置換基を有していてもよい2価の芳香族環基、好ましくは正孔輸送性の面からは芳香族炭化水素環基であり、具体的には置換基を有していてもよい2価のベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環由来の基、ビフェニレン基、およびターフェニレン基等が挙げられる。また、該置換基としては、Ar44〜Ar48における芳香族環が有しうる基として、前述した基と同様の基が挙げられる。これらのうち、好ましくは炭素数1〜3のアルキル基が挙げられ、特に好ましくはメチル基が挙げられる。
Ar50は、置換基を有していてもよい芳香族環基、好ましくは正孔輸送性の面からは芳香族炭化水素環基であり、具体的には、置換基を有することがあるフェニル基、ナフチル基、アントリル基、ピリジル基、トリアジル基、ピラジル基、キノキサリル基、チエニル基、およびビフェニル基等が挙げられる。該置換基としては、一般式(2)のAr44〜Ar48における芳香族環が有しうる基として、前述した基と同様の基が挙げられる。
一般式(3)において、Ar49およびAr50がいずれも無置換の芳香族環基である場合が、最も好ましい。
芳香族三級アミノ基を側鎖として含む正孔注入性化合物としては、例えば、以下の一般式(4)および(5)で表される構造を有する繰り返し単位として有する化合物が挙げられる。
Figure 2008223012
(式(4)中、Ar51は置換基を有していてもよい2価の芳香族環基を示し、Ar52〜Ar53は、各々独立して置換基を有していてもよい1価の芳香族環基を示し、R33〜R35は、各々独立して水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、置換基を有していてもよい1価の芳香族環基を示す。)
Figure 2008223012
(式(5)中、Ar54〜Ar58は、各々独立して置換基を有していてもよい2価の芳香族環基を示し、R36およびR37は、各々独立して置換基を有していてもよい芳香族環基を示し、Yは直接結合、または下記の連結基から選ばれる。)
Figure 2008223012
一般式(4)において、Ar51は、好ましくは、各々置換基を有していてもよい2価のベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環由来の基、ビフェニレン基であり、また、置換基としては、例えば、前述した一般式(2)のAr44〜Ar48における芳香族環が有しうる基として、前述した基と同様の基が挙げられ、好ましい基も同様である。
Ar52およびAr53として、好ましくは、各々独立してフェニル基、ナフチル基、アントリル基、ピリジル基、トリアジル基、ピラジル基、キノキサリル基、チエニル基、およびビフェニル基が挙げられ、これらは置換基を有することがある。該置換基としては例えば、一般式(2)のAr44〜Ar48における芳香族環が有しうる基として、前述した基と同様の基が挙げられ、好ましい基も同様である。
33〜R35は、好ましくは、各々独立して、水素原子;ハロゲン原子;メチル基、エチル基等の炭素数1〜6の直鎖または分岐のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6の直鎖または分岐のアルコキシ基;フェニル基;またはトリル基である。
一般式(5)において、Ar54〜Ar58は、好ましくは、各々独立して置換基を有することがある2価のベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環由来の基、ビフェニレン基であり、好ましくはベンゼン環由来の基である。該置換基としては、一般式(2)のAr44〜Ar48における芳香族環が有しうる基として、前述した基と同様の基が挙げられ、好ましい基も同様である。
36およびR37は、好ましくは、各々独立して置換基を有することがあるフェニル基、ナフチル基、アントリル基、ピリジル基、トリアジル基、ピラジル基、キノキサリル基、チエニル基、またはビフェニル基である。該置換基としては、一般式(2)のAr44〜Ar48における芳香族環が有しうる基として、前述した基と同様の基が挙げられ、好ましい基も同様である。
一般式(2)〜(5)で示される構造のうち好ましい例を以下に示すが、何らこれらに限定されない。
Figure 2008223012
分子中に正孔輸送部位を有する高分子化合物である正孔注入性化合物は、一般式(2)〜(5)のいずれかで表される構造のホモポリマーであることが最も好ましいが、他の任意のモノマーとの共重合体(コポリマー)であってもよい。共重合体である場合、一般式(2)〜(5)で表される構成単位を50モル%以上、特に70モル%以上含有することが好ましい。なお、高分子化合物である正孔注入性材料は、一化合物中に、一般式(2)〜(5)で表される構造を複数種含有していてもよい。また、一般式(2)〜(5)で表される構造を含む化合物を、複数種併用して用いてもよい。一般式(2)〜(5)のうち、特に好ましくは、一般式(2)で表される繰り返し単位からなるホモポリマーである。
高分子化合物からなる正孔注入性材料としては、さらに、共役系高分子が挙げられる。この目的のために、ポリフルオレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリパラフェニレンビニレンが好適である。
次に、電子受容性化合物について説明する。
正孔注入層に含有される電子受容性化合物としては、例えば、トリアリールホウ素化合物、ハロゲン化金属、ルイス酸、有機酸、オニウム塩、アリールアミンとハロゲン化金属との塩、アリールアミンとルイス酸との塩よりなる群から選ばれる1種または2種以上の化合物等が挙げられる。これらの電子受容性化合物は、正孔注入性材料と混合して用いられ、正孔注入性材料を酸化することにより正孔注入層の導電率を向上させることができる。
電子受容性化合物として、トリアリールホウ素化合物としては、下記一般式(6)に示したホウ素化合物が挙げられる。一般式(6)で表されるホウ素化合物は、ルイス酸であることが好ましい。また、このホウ素化合物の電子親和力は、通常4eV以上、好ましく、5eV以上である。
Figure 2008223012
一般式(6)において、好ましくは、Ar101〜Ar103は、各々独立に、置換基を有することがあるフェニル基、ナフチル基、アントリル基、ビフェニル基等の5または6員環の単環、またはこれらが2〜3個縮合および/または直接結合してなる芳香族炭化水素環基;或いは置換基を有することがあるチエニル基、ピリジル基、トリアジル基、ピラジル基、キノキサリル基等の5または6員環の単環、またはこれらが2〜3個縮合および/または直接結合してなる芳香族複素環基を表す。
Ar101〜Ar103が有することがある置換基としては、例えば、ハロゲン原子;アルキル基;アルケニル基;アルコキシカルボニル基;アルコキシ基;アリールオキシ基;アシル基;ハロアルキル基;シアノ基等が挙げられる。
特に、Ar101〜Ar103の少なくとも1つが、ハメット定数(σおよび/またはσ)が正の値を示す置換基であることが好ましく、Ar101〜Ar103が、いずれもハメット定数(σおよび/またはσ)が正の値を示す置換基であることが特に好ましい。このような、電子吸引性の置換基を有することにより、これらの化合物の電子受容性が向上する。また、Ar101〜Ar103がいずれも、ハロゲン原子で置換された芳香族炭化水素基または芳香族複素環基であることがさらに好ましい。
一般式(6)で表されるホウ素化合物の好ましい具体例を以下の6−1〜6−17に示すが、これらに限定するものではない。
Figure 2008223012
Figure 2008223012
これらの中、以下に示す化合物が特に好ましい。
Figure 2008223012
電子受容性化合物として、オニウム塩としては、WO2005/089024号公報に記載のものが挙げられ、その好適例も同様であるが、特に好ましくは以下の化合物である。
Figure 2008223012
正孔注入層3の膜厚は、通常5nm以上、好ましくは10nm以上、また、通常1000nm以下、好ましくは500nm以下の範囲である。
なお、正孔注入層3における電子受容性化合物の正孔注入性化合物に対する含有量は、通常0.1モル%以上、好ましくは1モル%以上である。但し、通常100モル%以下、好ましくは40モル%以下である。
[4]正孔輸送層
正孔輸送層4は、陽極2、正孔注入層3の順に注入された正孔を有機発光層5に注入する機能を有すると共に、発光層5から電子が陽極2側に注入されることによる発光効率の低下を抑制する機能を有する。
この機能を発現するため、正孔輸送層4は、本発明の高分子化合物または本発明の網目状の高分子化合物を含むこと或いは本発明の高分子化合物を含有する有機電界発光素子用組成物を用いて形成された層であることが好ましい。すなわち、本発明の高分子化合物は正孔輸送性化合物として使用されることが好ましい。
正孔輸送層は、前記[成膜方法]に記載の方法で形成される。
その膜厚は、通常5nm以上、好ましくは10nm以上、また、通常1000nm以下、好ましくは500nm以下の範囲である。
[5]有機発光層
正孔輸送層4の上には、通常有機発光層5が設けられる。有機発光層5は、電界を与えられた電極間において、陽極2から正孔注入層3および正孔輸送層4を通じて注入された正孔と、陰極8から電子注入層7,正孔阻止層6を通じて注入された電子との再結合により励起されて、主たる発光源となる層である。
有機発光層5は、少なくとも、発光の性質を有する材料(発光材料)を含有するとともに、好ましくは、正孔輸送の性質を有する材料(正孔輸送性化合物)、或いは、電子輸送の性質を有する材料(電子輸送性化合物)とを含有する。更に、有機発光層5は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、その他の成分を含有していてもよい。これらの材料としては、後述のように湿式成膜法で有機発光層5を形成する観点から、何れも低分子系の材料を使用することが好ましい。
発光材料としては、任意の公知の材料を適用可能である。例えば、蛍光発光材料であってもよく、燐光発光材料であってもよいが、内部量子効率の観点から、好ましくは燐光発光材料である。
なお、溶剤への溶解性を向上させる目的で、発光材料の分子の対称性や剛性を低下させたり、或いはアルキル基などの親油性置換基を導入したりすることも、重要である。
青色発光を与える蛍光色素としては、ペリレン、ピレン、アントラセン、クマリン、p−ビス(2−フェニルエテニル)ベンゼンおよびそれらの誘導体等が挙げられる。緑色蛍光色素としては、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体等が挙げられる。黄色蛍光色素としては、ルブレン、ペリミドン誘導体等が挙げられる。赤色蛍光色素としては、DCM(4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran)系化合物、ベンゾピラン誘導体、ローダミン誘導体、ベンゾチオキサンテン誘導体、アザベンゾチオキサンテン等が挙げられる。
燐光発光材料としては、例えば、長周期型周期表(以下、特に断り書きの無い限り「周期表」という場合には、長周期型周期表を指すものとする。)第7〜11族から選ばれる金属を含む有機金属錯体が挙げられる。
燐光性有機金属錯体に含まれる、周期表第7〜11族から選ばれる金属として、好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金等が挙げられる。これらの有機金属錯体として、好ましくは下記式(III)または式(IV)で表される化合物が挙げられる。
ML(q−j)L′ (III)
(式(III)中、Mは金属を表し、qは上記金属の価数を表す。また、LおよびL′は二座配位子を表す。jは0、1または2の数を表す。)
Figure 2008223012
(式(IV)中、Mは金属を表し、Tは炭素原子または窒素原子を表す。R92〜R95は、それぞれ独立に置換基を表す。但し、Tが窒素原子の場合は、R94およびR95は無い。)
以下、まず、式(III)で表される化合物について説明する。
式(III)中、Mは任意の金属を表し、好ましいものの具体例としては、周期表第7〜11族から選ばれる金属として前述した金属が挙げられる。
また、式(III)中、二座配位子Lは、以下の部分構造を有する配位子を示す。
Figure 2008223012
(上記Lの部分構造において、環A1は、置換基を有していてもよい、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。)
該芳香族炭化水素基としては、5または6員環の単環または2〜5縮合環が挙げられる。具体例としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンズピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、アセナフテン環、フルオランテン環、フルオレン環由来の1価の基などが挙げられる。
該芳香族複素環基としては、5または6員環の単環または2〜4縮合環が挙げられる。具体例としては、フラン環、ベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、インドール環、カルバゾール環、ピロロイミダゾール環、ピロロピラゾール環、ピロロピロール環、チエノピロール環、チエノチオフェン環、フロピロール環、フロフラン環、チエノフラン環、ベンゾイソオキサゾール環、ベンゾイソチアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、イソキノリン環、シノリン環、キノキサリン環、フェナントリジン環、ベンゾイミダゾール環、ペリミジン環、キナゾリン環、キナゾリノン環、アズレン環由来の1価の基などが挙げられる。
また、上記Lの部分構造において、環A2は、置換基を有していてもよい、含窒素芳香族複素環基を表す。
該含窒素芳香族複素環基としては、5または6員環の単環または2〜4縮合環由来の基が挙げられる。具体例としては、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、インドール環、カルバゾール環、ピロロイミダゾール環、ピロロピラゾール環、ピロロピロール環、チエノピロール環、フロピロール環、チエノフラン環、ベンゾイソオキサゾール環、ベンゾイソチアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、イソキノリン環、キノキサリン環、フェナントリジン環、ベンゾイミダゾール環、ペリミジン環、キナゾリン環、キナゾリノン環由来の1価の基などが挙げられる。
環A1または環A2がそれぞれ有していてもよい置換基の例としては、ハロゲン原子;アルキル基;アルケニル基;アルコキシカルボニル基;アルコキシ基;アリールオキシ基;ジアルキルアミノ基;ジアリールアミノ基;カルバゾリル基;アシル基;ハロアルキル基;シアノ基;芳香族炭化水素基等が挙げられる。
また、式(III)中、二座配位子L′は、以下の部分構造を有する配位子を示す。但し、以下の式において、「Ph」はフェニル基を表す。
Figure 2008223012
中でも、L′としては、錯体の安定性の観点から、以下に挙げる配位子が好ましい。
Figure 2008223012
式(III)で表される化合物として、更に好ましくは、下記式(IIIa),(IIIb),(IIIc)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2008223012
(式(IIIa)中、Mは、Mと同様の金属を表し、wは、上記金属の価数を表し、環A1は、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基を表し、環A2は、置換基を有していてもよい含窒素芳香族複素環基を表す。)
Figure 2008223012
(式(IIIb)中、Mは、Mと同様の金属を表し、wは、上記金属の価数を表し、環A1は、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表し、環A2は、置換基を有していてもよい含窒素芳香族複素環基を表す。)
Figure 2008223012
(式(IIIc)中、Mは、Mと同様の金属を表し、wは、上記金属の価数を表し、jは、0、1または2を表し、環A1および環A1′は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表し、環A2および環A2′は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい含窒素芳香族複素環基を表す。)
上記式(IIIa),(IIIb),(IIIc)において、環A1および環A1′の好ましい
例としては、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントリル基、チエニル基、フリル基、ベンゾチエニル基、ベンゾフリル基、ピリジル基、キノリル基、イソキノリル基、カルバゾリル基等が挙げられる。
上記式(IIIa)〜(IIIc)において、環A2および環A2′の好ましい例としては、ピリジル基、ピリミジル基、ピラジル基、トリアジル基、ベンゾチアゾール基、ベンゾオキサゾール基、ベンゾイミダゾール基、キノリル基、イソキノリル基、キノキサリル基、フェナントリジル基等が挙げられる。
上記式(IIIa)〜(IIIc)で表される化合物が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子;アルキル基;アルケニル基;アルコキシカルボニル基;アルコキシ基;アリールオキシ基;ジアルキルアミノ基;ジアリールアミノ基;カルバゾリル基;アシル基;ハロアルキル基;シアノ基等が挙げられる。
なお、これら置換基は互いに連結して環を形成してもよい。具体例としては、環A1が有する置換基と環A2が有する置換基とが結合するか、または、環A1′が有する置換基と環A2′が有する置換基とが結合するかして、一つの縮合環を形成してもよい。このような縮合環としては、7,8−ベンゾキノリン基等が挙げられる。
中でも、環A1、環A1′、環A2および環A2′の置換基として、より好ましくは、アルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、シアノ基、ハロゲン原子、ハロアルキル基、ジアリールアミノ基、カルバゾリル基が挙げられる。
また、式(IIIa)〜(IIIc)におけるM〜Mの好ましい例としては、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金または金が挙げられる。
上記式(III)および(IIIa)〜(IIIc)で示される有機金属錯体の具体例を以下に示すが、下記の化合物に限定されるものではない。
Figure 2008223012
Figure 2008223012
Figure 2008223012
上記式(III)で表される有機金属錯体の中でも、特に、配位子Lおよび/またはL′として2−アリールピリジン系配位子、即ち、2−アリールピリジン、これに任意の置換基が結合したもの、および、これに任意の基が縮合してなるものを有する化合物が好ましい。
また、国際特許公開第2005/019373号明細書に記載の化合物も、発光材料として使用することが可能である。
次に、式(IV)で表される化合物について説明する。
式(IV)中、Mは金属を表す。具体例としては、周期表第7〜11族から選ばれる金属として前述した金属が挙げられる。中でも好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金または金が挙げられ、特に好ましくは、白金、パラジウム等の2価の金属が挙げられる。
また、式(IV)において、R92およびR93は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、アラルキルアミノ基、ハロアルキル基、水酸基、アリールオキシ基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。
更に、Tが炭素原子の場合、R94およびR95は、それぞれ独立に、R92およびR93と同様の例示物で表される置換基を表す。また、Tが窒素原子の場合は、R94およびR95は無い。
また、R92〜R95は、更に置換基を有していてもよい。置換基を有する場合、その種類に特に制限はなく、任意の基を置換基とすることができる。
更に、R92〜R95のうち任意の2つ以上の基が互いに連結して環を形成してもよい。
式(IV)で表される有機金属錯体の具体例(T−1、T−10〜T−15)を以下に示すが、下記の例示物に限定されるものではない。また、以下の化学式において、Meはメチル基を表し、Etはエチル基を表す。
Figure 2008223012
本発明において、発光材料として用いる化合物の分子量は、通常10000以下、好ましくは5000以下、より好ましくは4000以下、更に好ましくは3000以下、また、通常100以上、好ましくは200以上、より好ましくは300以上、更に好ましくは400以上の範囲である。分子量が100未満であると、耐熱性が著しく低下したり、ガス発生の原因となったり、膜を形成した際の膜質の低下を招いたり、或いはマイグレーションなどによる有機電界発光素子のモルフォロジー変化を来したりするため、好ましくない。分子量が10000を超えると、有機化合物の精製が困難となったり、溶媒に溶解させる際に時間を要する可能性が高いため、好ましくない。
なお、発光層は、上に説明した各種の発光材料のうち、何れか一種を単独で含有していてもよく、二種以上を任意の組み合わせおよび比率で併有していてもよい。
低分子系の正孔輸送性化合物の例としては、前述の正孔輸送層の正孔輸送性化合物として例示した各種の化合物の他、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニルに代表される、2個以上の3級アミンを含み2個以上の縮合芳香族環が窒素原子に置換した芳香族ジアミン(特開平5−234681号公報)、4,4’,4”−トリス(1−ナフチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン等のスターバースト構造を有する芳香族アミン化合物(Journal of Luminescence,1997年,Vol.72-74,pp.985)、トリフェニルアミンの四量体から成る芳香族アミン化合物(Chemical Communications,1996年,pp.2175)、2,2’,7,7’−テトラキス−(ジフェニルアミノ)−9,9’−スピロビフルオレン等のスピロ化合物(Synthetic Metals,1997年,Vol.91,pp.209)等が挙げられる。
低分子系の電子輸送性化合物の例としては、2,5−ビス(1−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール(BND)や、2,5−ビス(6’−(2’,2”−ビピリジル))−1,1−ジメチル−3,4−ジフェニルシロール(PyPySPyPy)や、バソフェナントロリン(BPhen)や、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(BCP、バソクプロイン)、2−(4−ビフェニリル)−5−(p−ターシャルブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(tBu−PBD)や、4,4’−ビス(9−カルバゾール)−ビフェニル(CBP)等がある。
これら正孔輸送性化合物や電子輸送性化合物は発光層においてホスト材料として使用されることが好ましいが、ホスト材料として具体的には以下のような化合物を使用することができる。
Figure 2008223012
有機発光層5の形成法としては、湿式成膜法、真空蒸着法が挙げられるが、上述したように、均質で欠陥がない薄膜を容易に得られる点や、形成のための時間が短くて済む点、更には、本発明の有機化合物による正孔輸送層4の不溶化の効果を享受できる点から、湿式成膜法が好ましい。湿式成膜法により有機発光層5を形成する場合、上述の材料を適切な溶剤に溶解させて塗布溶液を調製し、それを上述の形成後の正孔輸送層4の上に塗布・成膜し、乾燥して溶剤を除去することにより形成する。その形成方法としては、前記正孔輸送層の形成方法と同様である。
有機発光層5の膜厚は、通常3nm以上、好ましくは5nm以上、また、通常200nm以下、好ましくは100nm以下の範囲である。
[6]正孔阻止層
図1では、有機発光層5と電子輸送層7の間に、正孔阻止層6が設けられているが、正孔阻止層6はこれを省略してもよい。
正孔阻止層6は、有機発光層5の上に、有機発光層5の陰極8側の界面に接するように積層されるが、陽極2から移動してくる正孔が陰極8に到達するのを阻止する役割と、陰極8から注入された電子を効率よく有機発光層5の方向に輸送することができる化合物より形成される。
正孔阻止層6を構成する材料に求められる物性としては、電子移動度が高く正孔移動度が低いこと、エネルギーギャップ(HOMO、LUMOの差)が大きいこと、励起三重項準位(T1)が高いことが挙げられる。
このような条件を満たす正孔阻止材料としては、ビス(2−メチル−8−キノリノラト),(フェノラト)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラト),(トリフェニルシラノラト)アルミニウム等の混合配位子錯体、ビス(2−メチル−8−キノラト)アルミニウム−μ−オキソ−ビス−(2−メチル−8−キノリラト)アルミニウム二核金属錯体等の金属錯体、ジスチリルビフェニル誘導体等のスチリル化合物(特開平11−242996号公報)、3−(4−ビフェニルイル)−4−フェニル−5(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール等のトリアゾール誘導体(特開平7−41759号公報)、バソクプロイン等のフェナントロリン誘導体(特開平10−79297号公報)が挙げられる。更に、国際公開第2005−022962号公報に記載の2,4,6位が置換されたピリジン環を少なくとも1個有する化合物も、正孔阻止材料として好ましい。
具体的には以下に記載の化合物が挙げられる。
Figure 2008223012
正孔阻止層6も、正孔注入層3や有機発光層5と同様、湿式成膜法を用いて形成することもできるが、通常は真空蒸着法により形成される。真空蒸着法の手順の詳細は、後述の電子注入層7の場合と同様である。
正孔阻止層6の膜厚は、通常0.5nm以上、好ましくは1nm以上、また、通常100nm以下、好ましくは50nm以下である。
[7]電子輸送層
電子輸送層7は素子の発光効率をさらに向上させることを目的として、発光層5と電子注入層8との間に設けられる。
電子輸送層7は、電界を与えられた電極間において陰極9から注入された電子を効率よく発光層5の方向に輸送することができる化合物より形成される。電子輸送層7に用いられる電子輸送性化合物としては、陰極9または電子注入層8からの電子注入効率が高く、かつ、高い電子移動度を有し注入された電子を効率よく輸送することができる化合物であることが必要である。
このような条件を満たす材料としては、8−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体などの金属錯体(特開昭59−194393号公報)、10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリンの金属錯体、オキサジアゾール誘導体、ジスチリルビフェニル誘導体、シロール誘導体、3−または5−ヒドロキシフラボン金属錯体、ベンズオキサゾール金属錯体、ベンゾチアゾール金属錯体、トリスベンズイミダゾリルベンゼン(米国特許第5,645,948号)、キノキサリン化合物(特開平6−207169号公報)、フェナントロリン誘導体(特開平5−331459号公報)、2−t−ブチル−9,10−N,N’−ジシアノアントラキノンジイミン、n型水素化非晶質炭化シリコン、n型硫化亜鉛、n型セレン化亜鉛などが挙げられる。
電子輸送層7の膜厚は、通常下限は1nm、好ましくは5nm程度であり、上限は通常300nm、好ましくは100nm程度である。
電子輸送層7は、前記と同様にして湿式成膜法、或いは真空蒸着法により正孔阻止層6上に積層することにより形成されるが、通常は、真空蒸着法が用いられる。
[8]電子注入層
電子注入層8は、陰極9から注入された電子を効率良く、電子輸送層7または有機発光層5へ注入する役割を果たす。
電子注入を効率よく行うには、電子注入層8を形成する材料は、仕事関数の低い金属が好ましい。例としては、ナトリウムやセシウム等のアルカリ金属、バリウムやカルシウムなどのアルカリ土類金属等が用いられる。その膜厚は通常0.1nm以上、5nm以下が好ましい。
更に、後述するバソフェナントロリン等の含窒素複素環化合物や8−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体などの金属錯体に代表される有機電子輸送材料に、ナトリウム、カリウム、セシウム、リチウム、ルビジウム等のアルカリ金属をドープする(特開平10−270171号公報、特開2002−100478号公報、特開2002−100482号公報などに記載)ことにより、電子注入・輸送性が向上し優れた膜質を両立させることが可能となるため好ましい。この場合の膜厚は通常、5nm以上、好ましくは10nm以上、また、通常200nm以下、好ましくは100nm以下の範囲である。
電子注入層8は、湿式成膜法或いは真空蒸着法により、有機発光層5またはその上の正孔阻止層6上に積層することにより形成される。
湿式成膜法の場合の詳細は、正孔注入層3および有機発光層5の場合と同様である。
一方、真空蒸着法の場合には、真空容器内に設置されたるつぼまたは金属ボートに蒸着源を入れ、真空容器内を適当な真空ポンプで10−4Pa程度にまで排気した後、るつぼまたは金属ボートを加熱して蒸発させ、るつぼまたは金属ボートと向き合って置かれた基板上の有機発光層5、正孔阻止層6または電子輸送層7上に電子注入層8を形成する。
電子注入層としてのアルカリ金属の蒸着は、クロム酸アルカリ金属と還元剤をニクロムに充填したアルカリ金属ディスペンサーを用いて行う。このディスペンサーを真空容器内で加熱することにより、クロム酸アルカリ金属が還元されてアルカリ金属が蒸発される。有機電子輸送材料とアルカリ金属とを共蒸着する場合は、有機電子輸送材料を真空容器内に設置されたるつぼに入れ、真空容器内を適当な真空ポンプで10−4Pa程度にまで排気した後、各々のるつぼおよびディスペンサーを同時に加熱して蒸発させ、るつぼおよびディスペンサーと向き合って置かれた基板上に電子注入層8を形成する。
このとき、電子注入層8の膜厚方向において均一に共蒸着されるが、膜厚方向において濃度分布があっても構わない。
[9]陰極
陰極9は、有機発光層5側の層(電子注入層8または有機発光層5など)に電子を注入する役割を果たす。陰極9の材料としては、前記の陽極2に使用される材料を用いることが可能であるが、効率良く電子注入を行うには、仕事関数の低い金属が好ましく、スズ、マグネシウム、インジウム、カルシウム、アルミニウム、銀等の適当な金属またはそれらの合金が用いられる。具体例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、アルミニウム−リチウム合金等の低仕事関数合金電極が挙げられる。
陰極9の膜厚は通常、陽極2と同様である。
低仕事関数金属から成る陰極を保護する目的で、この上に更に、仕事関数が高く大気に対して安定な金属層を積層すると、素子の安定性が増すので好ましい。この目的のために、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、クロム、金、白金等の金属が使われる。
[10]その他
以上、図1に示す層構成の有機電界発光素子を中心に説明してきたが、本発明の有機電界発光素子は、その趣旨を逸脱しない範囲において、別の構成を有していてもよい。例えば、その性能を損なわない限り、陽極2と陰極9との間に、上記説明にある層の他に任意の層を有していてもよく、また、任意の層が省略されていてもよい。
なお、本発明においては、正孔輸送層4に本発明の高分子化合物を使用することにより、正孔注入層3、正孔輸送層4および有機発光層5を全て湿式成膜法により積層形成することができる。これにより、大面積のディスプレイを製造することが可能となる。
なお、図1とは逆の構造、即ち、基板1上に陰極、電子注入層、発光層、正孔注入層、陽極の順に積層することも可能であり、既述したように少なくとも一方が透明性の高い2枚の基板の間に本発明の有機電界発光素子を設けることも可能である。
さらには、図1に示す層構成を複数段重ねた構造(発光ユニットを複数積層させた構造)とすることも可能である。その際には段間(発光ユニット間)の界面層(陽極がITO、陰極がAlの場合はその2層)の代わりに、例えばV等を電荷発生層(CGL)として用いると段間の障壁が少なくなり、発光効率・駆動電圧の観点からより好ましい。
本発明は、有機電界発光素子が、単一の素子、アレイ状に配置された構造からなる素子、陽極と陰極がX−Yマトリックス状に配置された構造のいずれにおいても適用することができる。
次に、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。
[合成例]
以下に本発明の高分子化合物の合成例を示す。
尚、合成された高分子化合物は、先に説明したように、繰り返し単位として式(I)及び式(I’)を有するが、以下では省略して、式(I)のみを記載している。
(合成例1)
Figure 2008223012
滴下漏斗、および冷却管を装備した4口フラスコに、50重量%水酸化ナトリウム水溶液(300g)とヘキサン(250mL)の混合溶液を加え、テトラn−ブチルアンモニウムブロマイド(TBABr)(4.98g,15.5mmol)を添加した。混合物を5℃まで冷却後、メチルオキセタンメタノール(31g)と1,4−ジブロモブタン(200g)の混合物を激しく攪拌しながら滴下した。滴下終了後、室温で15分間攪拌し、さらに還流下、15分間攪拌し、室温まで放冷しながら15分間攪拌した。有機層を分離し、有機層を水洗して硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を減圧下に除去し、減圧蒸留(0.42mmHg、72℃)にて3−(4−ブロモブトキシメチル)−3−メチルオキセタン(52.2g)を得た。
窒素気流中、ジメチルスルホキシド(50ml)の溶液に粉砕した水酸化カリウム(8.98g)、を加え、m−ブロモフェノール(6.92g)を加えて30分間撹拌後、3−(4−ブロモブトキシメチル)−3−メチルオキセタン(12.33g)を加えて室温で6時間撹拌した。析出物を濾取した後、塩化メチレンで抽出してオイル層を濃縮し、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン/塩化メチレン混合液)で精製することにより、目的物1(11.4g)を得た。
Figure 2008223012
窒素気流中、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル(2.74g)、目的物1(9.00g)、tert-ブトキシナトリウム(3.69g)、およびトルエン(50ml)の溶液に、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.071g)、ビス(トリフェニルフォスフィノ)フェロセン(0.152g)、およびトルエン(5ml)を窒素雰囲気下、60℃で15分間攪拌して調製した溶液を加えて、85℃に加熱下、2時間攪拌した。放冷後、トルエンおよび活性白土を加え15分間攪拌した後、不溶物を濾別、濾液を濃縮し、シリカゲルクロマトグラフィー(酢酸エチル/塩化メチレン混合液)で精製することにより、目的物2(6.52g)を得た。
Figure 2008223012
窒素気流中、水酸化カリウム(49.4g)、ジメチルスルホキシド(220ml)の混合溶液に、1−ブロモヘキサン(28.1ml)、3−ブロモフェノール(36.3g)を順次投入し、室温で8時間撹拌した。反応溶液に水350mlを加えて得られた溶液から、塩化メチレン(450ml)で抽出し、抽出液を食塩水で2回洗浄後、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、濃縮した。これをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン)で精製し、無色の液体として、目的物3(44.3g)を得た。
Figure 2008223012
窒素気流中、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.673g)、ビス(トリフェニルフォスフィノ)フェロセン(0.708g)、およびトルエン(455ml)を、室温で10分間攪拌して得た溶液に、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル(13.02g)、目的物3(33.10g)、tert-ブトキシナトリウム(14.99g)を順次投入し、90℃の油浴中、6時間攪拌した。放冷後、酢酸エチル1リットルと食塩水500mlを加え、振り混ぜた後、有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥、濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/塩化メチレン混合液)および塩化メチレン/メタノールからの再結晶により精製し、目的物4の白色結晶(21.44g)を得た。
Figure 2008223012
窒素気流中、目的物2(0.840g)、目的物4(6.00g)、4,4’−ジブロモブフェニル(3.76g)、tert-ブトキシナトリウム(3.26g)、およびトルエン(60ml)の溶液に、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.125g)、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.196g)、およびトルエン(5ml)を窒素雰囲気下、60℃で15分間攪拌して調製した溶液を加えて、加熱還流下、2時間攪拌した。続いて、ブロモベンゼン(0.190g)およびトルエン(25ml)を加え、加熱還流下、1時間攪拌した。続いて、ジフェニルアミン(0.410g)を加え、加熱還流下、1.5時間攪拌した。放冷後、トルエンおよび活性白土を加え15分間攪拌した後、不溶物を濾別、濾液を濃縮し、塩化メチレンを加え、メタノールに再沈殿させた。沈殿物を濾取後、トルエンに溶解させた溶液に、活性白土を加え15分間攪拌した後、不溶物を濾別、濾液を濃縮し、塩化メチレンを加え、メタノールに再沈殿させた。沈殿物を濾取後、減圧乾燥することにより、目的物5(2.74g)を得た。
この高分子化合物の重量平均分子量(Mw)は158000、数平均分子量(Mn)31000であった。
(合成例2)
Figure 2008223012
窒素気流中、目的物2(0.405g)、目的物4(6.103g)、4,4’−ジブロモブフェニル(3.626g)、tert-ブトキシナトリウム(3.35g)、およびトルエン(110ml)の溶液に、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.237g)、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.376g)、およびトルエン(15ml)を窒素雰囲気下、55℃で20分間攪拌して調製した溶液を加えて、加熱還流下、2時間攪拌した。続いて、ブロモベンゼン(0.12ml)を加え、加熱還流下、1.3時間攪拌した。続いて、ジフェニルアミン(0.393g)を加え、加熱還流下、2時間攪拌した。放冷後、塩化メチレンおよび食塩水を加え、振り混ぜた後、有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥、濃縮して得られた残留分を塩化メチレンに溶かし、これをメタノールに投入し、再沈殿させた。沈殿物を濾取後、塩化メチレンに溶解させた溶液を、メタノール/水の混合溶液に投入し、再沈殿させた。沈殿物を濾取後、トルエンに溶解させた溶液に、活性白土を加え、よく撹拌した後、不溶物を濾別、濾液を濃縮し、塩化メチレンを加え、メタノール/エタノールの混合溶液に投入し、再沈殿させた。沈殿物を濾取後、減圧乾燥することにより、目的物6(5.43g)を得た。
(合成例3)
Figure 2008223012
トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.078g)、ビス(トリフェニルフォスフィノ)フェロセン(0.082g)、およびトルエン(100ml)を窒素雰囲気下、室温で30分間攪拌して得た溶液に、目的物4(5.528g)、4,4’−ジブロモビフェニル(2.340g)、tert-ブトキシナトリウム(1.922g)を順次投入し、加熱還流下、6時間攪拌した。放冷後、濾過および塩化メチレンによる振りかけ洗浄し、得られた濾液を濃縮後、塩化メチレンに溶解させ、これをメタノール中に投入して再沈殿させ、得た固形分を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン)で精製し、目的物7(4.6g)を得た。
窒素気流中、目的物1(4.15g)、目的物7(4.6g)およびトルエン(85ml)の溶液に、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.179g)、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.35ml)およびトルエン(15ml)を窒素雰囲気下、55℃で30分間攪拌して調製した溶液を加え、さらにtert-ブトキシナトリウム(1.33g)を加え、加熱還流下、4時間攪拌した。氷冷後、活性白土を加えてよく撹拌し、濾過し、濾液を濃縮後、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(クロロホルム溶媒)で精製後、得られた不揮発成分をトルエンに溶解させた溶液に、活性白土を加え、撹拌後、濾過、濾液を濃縮した。これを塩化メチレンに溶解させたものを、エタノール/メタノールの混合溶液に投入して、再沈殿させた後、減圧下、70℃で乾燥し、無定型固体の目的物8(2.10g)を得た。
この高分子化合物の重量平均分子量(Mw)は4480、数平均分子量(Mn)3380であった。
(合成例4)
Figure 2008223012
トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.046g)、ビス(トリフェニルフォスフィノ)フェロセン(0.048g)、およびトルエン(10ml)を窒素雰囲気下、室温で30分間攪拌して得た溶液を、目的物4(3.663g)、4,4’−ジブロモビフェニル(1.378g)、tert-ブトキシナトリウム(1.02g)の混合溶液に投入し、加熱還流下、4.5時間攪拌した。ここに、中間体1(0.922g)、tert-ブトキシナトリウム(1.02g)を投入して4時間後、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.065g)、ビス(トリフェニルフォスフィノ)フェロセン(0.072g)、およびトルエン(7ml)を窒素雰囲気下、室温で15分間攪拌して得た溶液を加え、1時間撹拌後、さらに中間体1(3g)を投入し、1.5時間撹拌し、ここに、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.100g)、ビス(トリフェニルフォスフィノ)フェロセン(0.115g)、およびトルエン(8ml)を窒素雰囲気下、50℃で15分間攪拌して得た溶液を加え、1.5時間撹拌した。放冷後、活性白土を加えてよく撹拌した後、濾過し、濾液を2規定塩酸水溶液、次いで食塩水で順次洗浄後、無水硫酸マグネシウムで乾燥、濃縮した。これをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/ヘキサンおよび塩化メチレン/酢酸エチル)で精製後、トルエンに溶解させた溶液に、活性白土を加え、よく撹拌後、濾過し、濾液を濃縮、減圧下、加熱乾燥して、目的物9(4.44g)を得た。
Figure 2008223012
窒素気流中、メチルトリフェニルフォスフォニウムアイオダイド(2.292g)、テトラヒドロフラン(10ml)の溶液に、氷冷下、tert-ブトキシカリウム(0.668g)のテトラヒドロフラン溶液(10ml)を、10分間かけて滴下した後、15分間撹拌して得た溶液を、氷冷下で、目的物9(4.44g)のテトラヒドロフラン溶液(20ml)に投入し、1時間撹拌後、室温下でさらに1時間撹拌した。得られた溶液に氷水および食塩を投入後、塩化メチレンで抽出し、抽出液を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/ヘキサン)で精製後、トルエンに溶解させた溶液に、活性白土を加えてよく撹拌後、不溶分を除去後、濃縮した。これを再びシリカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/ヘキサン)で精製し、得られた固形分を減圧下、70℃で加熱乾燥し、目的物10(1.40g)を得た。
(合成例5)
Figure 2008223012
窒素気流中、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.52g)、ビス(ジフェニルフォスフィノ)フェロセン(1.12g)、およびトルエン(200ml)の溶液に、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル(20.0g)、ブロモベンゼン(32.2g)、およびtert-ブトキシナトリウム(21.7g)を窒素雰囲気下、60℃で加えて、さらに90℃に加熱下、5.5時間攪拌した。放冷後、反応液を吸引濾過して濾液を濃縮し、シリカゲルクロマトグラフィー(塩化メチレン/n−ヘキサン混合液)で精製し、目的物11(26.3g)を得た。
Figure 2008223012
窒素気流中、目的物11(3.06g)、目的物2(0.659g)、4,4’−ジブロモビフェニル(2.95g)、tert-ブトキシナトリウム(2.91g)、およびトルエン(30ml)の溶液に、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.098g)、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.153g)、およびトルエン(10ml)を窒素雰囲気下、60℃で15分間攪拌して調製した溶液を加えて、加熱還流下、1時間攪拌した。続いて、4,4’−ジブロモビフェニル(0.030g)を加え、加熱還流下、1時間攪拌し、続いて、4,4’−ジブロモビフェニル(0.029g)及びトルエン(10ml)を加え、加熱還流下、1時間攪拌した。続いて、ブロモベンゼン(0.149g)を加え、加熱還流下、1時間攪拌した。続いて、ジフェニルアミン(0.320g)及びトルエン(5ml)を加え、さらに、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.049g)、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.077g)、およびトルエン(5ml)を窒素雰囲気下、60℃で15分間攪拌して調製した溶液を加えて、加熱還流下、3.5時間攪拌した。放冷後、メタノールに反応液を添加し、析出した固体をメタノール/水混合液で懸洗した後、濾取した。得られた固体をトルエンに溶解させて吸引濾過し、濾液をアセトンに再沈殿させた。析出した固体を濾取し、トルエンに溶解させてアセトンに再沈殿させた。析出した固体を濾取し、トルエンに溶解させてメタノールに再沈殿させ、目的物12(3.09g)を得た。
この高分子化合物の重量平均分子量(Mw)は144000、数平均分子量(Mn)は31100であった。
(合成例6)
Figure 2008223012
目的物11(3.08g)、目的物2(2.61g)、4,4’−ジブロモビフェニル(3.90g)、tert-ブトキシナトリウム(4.49gl)、およびトルエン(25ml)を仕込み、系内を十分に窒素置換して、50℃まで加温した(溶液A)。トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.14g)のトルエン5ml溶液に、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.202g)を加え、50℃まで加温した(溶液B)。窒素気流中、溶液Aに溶液Bを添加し、2時間、加熱還流反応した。反応液を放冷して、反応液をメタノール/エタノール200ml中に滴下し、粗ポリマーを晶出させた。
得られた粗ポリマーをトルエン200mlに溶解させ、ブロモベンゼン(0.79g)、tert-ブトキシナトリウム(0.48g)を仕込み、系内を十分に窒素置換して、50℃まで加温した(溶液C)。トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.97g)のトルエン10ml溶液に、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.190g)を加え、50℃まで加温した(溶液D)。窒素気流中、溶液Cに溶液Dを添加し、2時間、加熱還流反応した。この反応液に、N,N−ジフェニルアミン(0.85g)を添加し、さらに、4時間、加熱還流反応した。反応液を放冷し、エタノールに滴下し、粗ポリマーを得た。この粗ポリマーをトルエンに溶解し、アセトンに再沈殿し、析出したポリマーを濾別した。得られたポリマーをトルエンに溶解させ、希塩酸にて洗浄し、アンモニア含有エタノールにて再沈殿した。濾取したポリマーをカラムクロマトグラフィーにより精製し、目的物13(3.81g)を得た。
この高分子化合物の重量平均分子量(Mw)は144000、数平均分子量(Mn)は48500であった。
(合成例7)
Figure 2008223012
目的物11(3.00g)、目的物2(5.93g)、4,4’−ジブロモビフェニル(5.02)、tert-ブトキシナトリウム(4.49gl)、およびトルエン(35ml)を仕込み、系内を十分に窒素置換して、50℃まで加温した(溶液A)。トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.20g)のトルエン5ml溶液に、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.31g)を加え、50℃まで加温した(溶液B)。窒素気流中、溶液Aに溶液Bを添加し、2時間、加熱還流反応した。反応液を放冷して、反応液をメタノール/エタノール200ml中に滴下し、粗ポリマーを晶出させた。
得られた粗ポリマーをトルエン240mlに溶解させ、ブロモベンゼン(0.53g)、tert-ブトキシナトリウム(0.82g)を仕込み、系内を十分に窒素置換して、60℃まで加温した(溶液C)。トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.088g)のトルエン10ml溶液に、トリ−t−ブチルホスフィン(0.138g)を加え、60℃まで加温した(溶液D)。窒素気流中、溶液Cに溶液Dを添加し、1時間、加熱還流反応した。この反応液に、N,N−ジフェニルアミン(0.85g)を添加し、さらに、2時間、加熱還流反応した。反応液を放冷し、エタノールに滴下し、粗ポリマーを得た。この粗ポリマーをトルエンに溶解し、アセトンに再沈殿し、析出したポリマーを濾別した。得られたポリマーをトルエンに溶解させ、希塩酸にて洗浄し、アンモニア含有エタノールにて再沈殿した。濾取したポリマーをカラムクロマトグラフィーにより精製し、目的物14(4.36g)を得た。
この高分子化合物の重量平均分子量(Mw)は92400、数平均分子量(Mn)は39800であった。
(合成例8)
Figure 2008223012
窒素気流中、3−(フェニルアミノ)フェノール(14.3g)、1,6−ジブロモヘキサン(8.54g)のN,N−ジメチルホルムアミド(100ml)溶液に、炭酸カリウム(19.4g)を加え、120℃で6時間攪拌した。不溶物を濾別し、濾液に水を加え、塩化メチレンで抽出し、有機層を濃縮し、シリカゲルクロマトグラフィー(n−ヘキサン/塩化メチレン混合液)で精製し、塩化メチレン溶液からメタノールに再沈殿を行うことにより、白色固体として目的物15(8.00g)を得た。
Figure 2008223012
目的物15(3.86g)、目的物2(0.66g)、4,4’−ジブロモビフェニル(2.96g)、tert-ブトキシナトリウム(2.56g)、およびトルエン(48ml)を仕込み、系内を十分に窒素置換して、60℃まで加温した(溶液A)。トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.1g)のトルエン20ml溶液に、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.15g)を加え、60℃まで加温した(溶液B)。窒素気流中、溶液Aに溶液Bを添加し、2.5時間、加熱還流した。反応液にブロモベンゼン(0.15g)のトルエン(10ml)溶液を加えて、さらに1時間加熱還流した。反応液にN,N−ジフェニルアミン(0.32g)を添加して、さらに2時間加熱還流した。反応液を放冷して、反応液をメタノール200ml中に滴下し、粗ポリマーを晶出させた。
得られた粗ポリマーをトルエン80mlに溶解させ、セライト濾過を行った後に濾液をアセトン(200ml)にて再沈殿して、粗ポリマーを濾取した。
得られた粗ポリマーをトルエン48mlに溶解させ、N,N−ジフェニルアミン(0.32g)、tert-ブトキシナトリウム(2.56g)を仕込み、系内を十分に窒素置換して、50℃まで加温した(溶液C)。トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.09g)のトルエン20ml溶液に、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.15g)を加え、50℃まで加温した(溶液D)。窒素気流中、溶液Cに溶液Dを添加し、5時間、加熱還流反応した。反応液を放冷し、セライト濾過を行った後にメタノールに滴下し、析出したポリマーを回収し、乾燥することにより、目的物16(0.33g)を得た。
この高分子化合物の重量平均分子量(Mw)は78300、数平均分子量(Mn)は18800であった。
(合成例9)
Figure 2008223012
窒素気流中、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.52g)、ビス(ジフェニルフォスフィノ)フェロセン(1.12g)、およびトルエン(200ml)の溶液に、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル(20.0g)、4−ブロモビフェニル(23.3g)、およびtert-ブトキシナトリウム(10.6g)を窒素雰囲気下、60℃で加えて、さらに90℃に加熱下、5.5時間攪拌した。放冷後、反応液を吸引濾過し、濾液を濃縮し、シリカゲルクロマトグラフィー(塩化メチレン/n−ヘキサン混合液)で精製することにより、目的物17(8.9g)を得た。
Figure 2008223012
窒素気流中、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.52g)、ビス(ジフェニルフォスフィノ)フェロセン(1.12g)、およびトルエン(200ml)の溶液に、目的物17(8.8g)、目的物1(8.2g)、およびtert-ブトキシナトリウム(2.6g)を窒素雰囲気下、60℃で加えて、さらに90℃に加熱下、5.5時間攪拌した。放冷後、反応液を吸引濾過し、濾液を濃縮し、シリカゲルクロマトグラフィー(塩化メチレン/酢酸エチル混合液)で2回精製することにより、目的物18(12.6g)を得た。
Figure 2008223012
窒素気流中、目的物11(5.15g)、目的物18(0.85g)、4,4’−ジブロモブフェニル(4.92g)、tert-ブトキシナトリウム(4.85g)、およびトルエン(60ml)の溶液に、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.163g)、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.255g)、およびトルエン(15ml)を窒素雰囲気下、60℃で15分間攪拌して調製した溶液を加えて、加熱還流下、4時間攪拌した。続いて、ブロモベンゼン(0.25g)及びトルエン(2ml)を加え、加熱還流下、3時間攪拌した。続いて、ジフェニルアミン(0.53g)を加え、さらに、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.08g)、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.13g)、およびトルエン(7ml)を窒素雰囲気下、60℃で15分間攪拌して調製した溶液を加えて、加熱還流下、1時間攪拌した。放冷後、メタノールに反応液を添加し、析出した固体を濾取した。得られた固体にトルエン(70ml)を加え、不溶物を濾別し、濾液を濃縮し、アセトンに再沈殿させた。沈殿物を濾取後、トルエンに溶解させた溶液をアセトンにて再沈殿させ、さらにトルエンを加え、メタノールに再沈殿させた。沈殿物を濾取後、減圧乾燥することにより、目的物19(6.91g)を得た。
この高分子化合物の重量平均分子量(Mw)は16800、数平均分子量(Mn)は8900であった。
(合成例10)
Figure 2008223012
窒素気流中、目的物11(3.00g)、目的物4(0.588g)、目的物18(0.558g)、4,4’−ジブロモブフェニル(3.22g)、tert-ブトキシナトリウム(3.27g)、およびトルエン(15ml)の溶液に、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.110g)、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.172g)、およびトルエン(5ml)を窒素雰囲気下、60℃で15分間攪拌して調製した溶液を加えて、加熱還流下、1時間攪拌した。続いて、4,4’−ジブロモブフェニル(0.032g)及びトルエン(1ml)を加え、加熱還流下、1時間攪拌した。続いて、4,4’−ジブロモブフェニル(0.032g)及びトルエン(1ml)を加え、加熱還流下、1時間攪拌した。続いて、4,4’−ジブロモブフェニル(0.032g)及びトルエン(1ml)を加え、加熱還流下、1時間攪拌した。続いて、ブロモベンゼン(0.168g)及びトルエン(7ml)を加え、加熱還流下、1時間攪拌した。続いて、ジフェニルアミン(0.53g)及びトルエン(5ml)を加え、さらに、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.055g)、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.086g)、およびトルエン(5ml)を窒素雰囲気下、60℃で15分間攪拌して調製した溶液を加えて、加熱還流下、2.5時間攪拌した。
放冷後、メタノールに反応液を添加し、析出した固体を濾取し、得られた固体にトルエンを加え、不溶物を濾別し、濾液を濃縮し、アセトンに再沈殿させた。沈殿物を濾取後、トルエンに溶解させた溶液をメタノールに再沈殿させ、析出した固体を減圧乾燥した。窒素気流中、得られた個体と、ジフェニルアミン(0.33g)、tert-ブトキシナトリウム(0.25g)及びトルエン(120ml)の溶液に、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.05g)、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.20g)、およびトルエン(5ml)を窒素雰囲気下、60℃で15分間攪拌して調製した溶液を加えて、加熱還流下、2時間攪拌した。
放冷後、メタノールに反応液を添加し、析出した固体を濾別し、濾取した固体をメタノール水溶液で懸洗、濾過した。得られた固体にテトラヒドロフランと活性炭を加え、室温で30分間攪拌した後、セライト濾過した。濾液を濃縮し、メタノールにて再沈殿させた。得られた固体をトルエンに溶解させ、希塩酸処理、水洗、アルカリ処理を行い、トルエンを濃縮し、メタノールに再沈殿させた。濾取した固体をトルエンに溶解し、アルミナクロマトグラフィー(トルエン溶媒)で精製することにより、目的物20(0.48g)を得た。
この高分子化合物の重量平均分子量(Mw)は136000、数平均分子量(Mn)は16800であった。
(合成例11)
Figure 2008223012
窒素気流中、2,6−ジヒドロキシナフタレン(2.48g)の塩化メチレン(35ml)溶液に、トリフルオロメタンスルホン酸無水物(9.18g)を添加し、ピリジン(2.57g)を滴下した。室温で4時間攪拌し、水を加えて分液し、有機層を水洗してから希塩酸で洗浄した。有機層を濃縮し、シリカゲルクロマトグラフィー(n−ヘキサン/塩化メチレン混合液)で精製し、白色固体としてジトリフレート体(5.85g)を得た。
窒素気流中、得られたジトリフレート体(5.5g)、アニリン(2.41g)、tert-ブトキシナトリウム(2.74g)、およびトルエン(50ml)の溶液に、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.268g)、ビス(ジフェニルフォスフィノ)フェロセン(0.577g)、およびトルエン(25ml)を窒素雰囲気下、60℃で15分間攪拌して調製した溶液を加えて、85℃に加熱下、6時間攪拌した。放冷後、セライト濾過し、濾液を濃縮し、懸洗(n−ヘキサン/メタノール混合液、ヘキサン/塩化メチレン混合液)することにより、目的物21(0.80g)を得た。
Figure 2008223012
窒素気流中、3−ブロモフェノール(8.5g)、1,6−ジブロモヘキサン(5.71g)のN,N−ジメチルホルムアミド(50ml)溶液に、炭酸カリウム(6.47g)を加え、室温で2時間、60℃で2時間、80℃で5時間攪拌した。反応液に水を加え、酢酸エチルで抽出して、有機層を水洗した。有機層を濃縮し、シリカゲルクロマトグラフィー(n−ヘキサン/塩化メチレン混合液)で精製し、メタノールで懸洗することにより、白色固体として目的物22(6.81g)を得た。
Figure 2008223012
窒素気流中、目的物21(0.80g)、目的物18(0.15g)、目的物22(1.23g)、tert-ブトキシナトリウム(0.88g)、およびトルエン(9ml)の溶液に、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.03g)、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.05g)、およびトルエン(3.5ml)を窒素雰囲気下、60℃で15分間攪拌して調製した溶液を加えて、加熱還流下、4時間攪拌した。続いて、ブロモベンゼン(0.05g)及びトルエン(0.2ml)を加え、加熱還流下、1.5時間攪拌した。続いて、ジフェニルアミン(0.10g)及びトルエン(0.2ml)を加え、さらに、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.02g)、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.05g)、およびトルエン(2ml)を窒素雰囲気下にて60℃で15分間攪拌して調製した溶液を加えて、加熱還流下、1時間攪拌した。放冷後、メタノールに反応液を添加し、析出した固体を濾取した。この固体にトルエン(70ml)を加え、セライト濾過し、濾液を濃縮し、アセトンにて再沈殿させた。沈殿物を濾取後、トルエンに溶解させた溶液をアセトンにて再沈殿させ、さらにトルエンを加え、メタノールに再沈殿させた。沈殿物を濾取後、減圧乾燥することにより、目的物23(0.16g)を得た。
この高分子化合物の重量平均分子量(Mw)は約5万であった。
(合成例12)
Figure 2008223012
窒素気流中、目的物11(2.20g)、目的物18(3.77g)、4,4’-ジブロモビフェニル(3.90g)、tert-ブトキシナトリウム(4.49g)、およびトルエン(20ml)の溶液に、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.142g)、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.24g)、およびトルエン(10ml)を窒素雰囲気下、60℃で15分間攪拌して調製した溶液を加えて、加熱還流下、2時間攪拌した。4,4’−ジブロモブフェニル(0.38g)のトルエン(1.5ml)溶液を加え、さらに1時間攪拌した。続いて、目的物14(0.08g)のトルエン(0.5ml)溶液を加えて、さらに1時間攪拌した。続いて、目的物14(0.08g)のトルエン(1ml)溶液を加えて1時間攪拌した。
放冷後、メタノールに反応液を添加し、析出した固体を濾別し、濾取した固体をトルエンに溶解させ、濾過した。濾液を濃縮し、減圧乾燥した。窒素気流中、得られた固体と、ブロモベンゼン(0.79g)、tert-ブトキシナトリウム(0.48g)及びトルエン(250ml)の溶液に、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.85g)、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.19g)、およびトルエン(5ml)を窒素雰囲気下、60℃で15分間攪拌して調製した溶液を加えた。これを加熱還流下、1.5時間攪拌した後、ジフェニルアミン(0.85g)を加えてさらに2時間攪拌した。
放冷後、エタノール(90%水溶液)に反応液を添加し、析出した固体を濾別し、これをエタノール水溶液で懸洗、濾過した。固体にトルエンを加えて溶解させ、希塩酸、食塩水で洗浄し、取り出した有機層を半量程度に濃縮した後、エタノール(アンモニア水混合溶液)に再沈させ、得られた固体を濾別した。この固体をトルエンに溶解させ、アセトンに再沈殿させて得られた固体をトルエンに溶解させ、シリカゲルクロマトグラフィー(トルエン溶媒)により精製することにより、目的物24(0.31g)を得た。
この高分子化合物の重量平均分子量(Mw)は22800、数平均分子量(Mn)は9600であった。
(合成例13)
Figure 2008223012
窒素気流中、3−ブロモフェノール(12.3g)、2−クロロエチルビニルエーテル(8.0g)のN,N−ジメチルホルムアミド(90ml)溶液に、炭酸カリウム(20.7g)、ヨウ化カリウム(0.2g)を加え、100℃に昇温し5時間攪拌した。放冷後、反応液に水を加え、酢酸エチルで抽出して、有機層を水洗した。有機層を濃縮し、シリカゲルクロマトグラフィー(n−ヘキサン/塩化メチレン混合液)で精製することにより、目的物25(12.1g)を得た。
Figure 2008223012
窒素気流中、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.647g)、ビス(ジフェニルフォスフィノ)フェロセン(1.40g)、およびトルエン(313ml)の溶液に、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(25.0g)、ブロモベンゼン(19.6g)、およびtert-ブトキシナトリウム(13.2g)を窒素雰囲気下、60℃で加えて、さらに90℃に加熱下、5.5時間攪拌した。放冷後、反応液を吸引濾過し、濾液を濃縮し、シリカゲルクロマトグラフィー(n−ヘキサン/酢酸エチル混合液)で2回精製することにより、目的物26(9.38g)を得た。
Figure 2008223012
窒素気流中、目的物26(4.0g)、目的物25(3.72g)、tert-ブトキシナトリウム(1.67g)、およびトルエン(42ml)の溶液に、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.038g)、ビス(ジフェニルフォスフィノ)フェロセン(0.080g)、およびトルエン(5ml)を窒素雰囲気下、60℃で15分間攪拌して調製した溶液を加えて、90℃に加熱下、2.5時間攪拌した。放冷後、セライト濾過し、濾液を濃縮し、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン/塩化メチレン混合液)で精製することにより、目的物27(5.69g)を得た。
Figure 2008223012
窒素気流中、目的物11(3.0g)、目的物4(0.67g)、目的物27(1.07g)、4,4’−ジブロモブフェニル(3.68g)、tert-ブトキシナトリウム(3.74g)、およびトルエン(25ml)の溶液に、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.126g)、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.20g)、およびトルエン(10ml)を窒素雰囲気下、60℃で15分間攪拌して調製した溶液を加えて、加熱還流下、2時間攪拌した。4,4’−ジブロモブフェニル(0.38g)のトルエン(1.5ml)溶液を加え、さらに1時間攪拌した。続いて、4,4’−ジブロモブフェニル(0.38g)のトルエン(0.8ml)溶液を加えて、さらに1.5時間攪拌した。続いて、4,4’−ジブロモブフェニル(0.38g)のトルエン(1.5ml)溶液を加えて1時間攪拌した。続いて、ブロモベンゼン(0.19g)及びトルエン(7ml)を加え、加熱還流下、1時間攪拌した。続いて、ジフェニルアミン(0.41g)及びトルエン(5ml)を加え、さらに、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.06g)、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.1g)、およびトルエン(5ml)を窒素雰囲気下にて60℃で15分間攪拌して調製した溶液を加えて、加熱還流下、1時間攪拌した。
放冷後、メタノールに反応液を添加し、析出した固体を濾別し、濾取した固体をメタノール水溶液で懸洗、濾過した。固体にトルエンを加え、セライト濾過した。セライト上の固体をテトラヒドロフランで抽出し、抽出液を濃縮し、メタノールにて再沈殿させた。沈殿物を濾取後、トルエンに溶解させた溶液をアセトンにて再沈殿させて、沈殿物を濾取後、減圧乾燥した。窒素気流中、得られた固体と、ジフェニルアミン(0.41g)、tert-ブトキシナトリウム(1.85g)及びトルエン(35ml)の溶液に、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.06g)、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.10g)、およびトルエン(5ml)を窒素雰囲気下、60℃で15分間攪拌して調製した溶液を加えて、加熱還流下、4.5時間攪拌した。
放冷後、メタノールに反応液を添加し、析出した固体を濾別し、濾取した固体をメタノール水溶液で懸洗、濾過した。固体にトルエンを加え、セライト濾過した。濾液を濃縮し、メタノールにて再沈殿させた。得られた固体をトルエンに溶解させ、希塩酸処理、水洗、アルカリ処理を行い、トルエンを濃縮し、メタノールに再沈殿させた。濾取した固体をトルエンに溶解し、シリカゲルクロマトグラフィーにより精製することにより、目的物28(0.22g)を得た。
この高分子化合物の重量平均分子量(Mw)は48000、数平均分子量(Mn)は10200であった。
(合成例14)
Figure 2008223012
目的物11(8.32g)、目的物27(1.15g)、4,4’−ジブロモビフェニル(7.86g)、tert-ブトキシナトリウム(8.00g)、およびトルエン(56ml)を仕込み、系内を十分に窒素置換して、60℃まで加温した(溶液A)。トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.27g)のトルエン20ml溶液に、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.4g)を加え、60℃まで加温した(溶液B)。窒素気流中、溶液Aに溶液Bを添加し、1時間、加熱還流した。反応液に、4,4’−ジブロモビフェニル(0.08g)を1時間おきに計3回(計0.24g)追添加した。反応液にブロモベンゼン(0.4g)を加えた。トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.13g)のトルエン10ml溶液に、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.1g)を加え、60℃まで加温した(溶液C)。反応液に溶液Cを滴下し、さらに2時間加熱還流した。反応液を放冷して、エタノール/水(300ml/50ml)溶液に滴下し、粗ポリマーを得た。
粗ポリマーをテトラヒドロフランに溶解させ、セライト濾過を行った後に、テトラヒドロフラン/アセトンにより再沈殿を行った(2回)。得られたポリマーをトルエン/テトラヒドロフランに溶解させ、希塩酸にて洗浄し、さらに水洗、希アンモニア水洗浄、水洗を行い、有機層をカラムクロマトグラフィーにより精製し、粗ポリマー(8.9g)を得た。
粗ポリマー(4.0g)、N,N−ジフェニルアミン(0.44g)、およびtert-ブトキシナトリウム(3.95g)、トルエン(100ml)を仕込み、系内を十分に窒素置換して、60℃まで加温した(溶液D)。トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.14g)のトルエン10ml溶液に、トリ−t−ブチルホスフィン(0.2g)を加え、60℃まで加温した(溶液E)。窒素気流中、溶液Dに溶液Eを添加し、6時間、加熱還流した。反応液を放冷して、エタノール/水(150ml/25ml)溶液に滴下し、粗ポリマーを得た。粗ポリマーをテトラヒドロフランに溶解させ、セライト濾過を行った後に、濾液を希塩酸にて洗浄し、アンモニア含有エタノールにて再沈殿した。濾取したポリマーをカラムクロマトグラフィーにより精製し、目的物29(2.45g)を得た。
この高分子化合物の重量平均分子量(Mw)は28800、数平均分子量(Mn)は14200であった。
(合成例15)
Figure 2008223012
窒素気流中、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.145g)、ビス(ジフェニルフォスフィノ)フェロセン(0.31g)、およびトルエン(60ml)の溶液に、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル(5.81g)、1−ベンジルオキシ−3−ブロモベンゼン(14.9g)、およびtert-ブトキシナトリウム(6.22g)を窒素雰囲気下、60℃で加えて、さらに加熱還流下、3時間攪拌した。放冷後、白土を入れて撹拌、吸引濾過し、濾液を濃縮し、カラムクロマトグラフィー及び塩化メチレン溶液からメタノールへの再沈殿により精製し、目的物30(8.52g)を得た。
Figure 2008223012
目的物11(6.0g)、目的物30(0.68g)、4,4’−ジブロモビフェニル(3.77g)、tert-ブトキシナトリウム(3.26g、33.9mmol)、およびトルエン(50ml)を仕込み、系内を十分に窒素置換して、60℃まで加温した(溶液A)。トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.1g、0.1mmol)のトルエン20ml溶液に、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.2g、1mmol)を加え、60℃まで加温した(溶液B)。窒素気流中、溶液Aに溶液Bを添加し、4時間、加熱還流した。反応液に3−ベンジルオキシブロモベンゼン(3.2g、12mmol)とtert-ブトキシナトリウム(1.6g、16.6mmol)を加えた。トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.1g、0.1mmol)のトルエン20ml溶液に、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.2g、1mmol)を加え、60℃まで加温した(溶液C)。反応液に溶液Cを滴下し、さらに4時間加熱還流した。反応液を放冷して、セライト濾過を行った後に濾液を濃縮し、塩化メチレン/メタノールで再沈殿させて目的物30(9.0g)を濾取した。
Figure 2008223012
目的物31にテトラヒドロフラン(90ml)、5重量%パラジウム担持活性炭(2.0g)を加え、反応系を十分に窒素置換した後に、常圧で水素置換した。60℃に加熱し、水素還元反応を4時間行った。反応後放冷して、系内を窒素置換した後にセライト濾過を行った。濾液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/酢酸エチル)を行い、溶出した成分を塩化メチレン/メタノールにより再沈殿し、目的物32(6.0g)を得た。
Figure 2008223012
目的物32(6.0g)、2−クロロエチルビニルエーテル(5.2g)、炭酸カリウム(5.4g)、およびN,N−ジメチルホルムアミド(50ml)を仕込み、ヨウ化カリウムを触媒量添加し、100℃にて9.5時間反応した。反応後、すぐに水に添加し、得られた結晶をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/塩化メチレン)により精製し、溶出した成分を塩化メチレン/ヘキサンにて再沈殿を行い、目的物33(3.7g)を得た。
この高分子化合物の重量平均分子量(Mw)は6100、数平均分子量(Mn)は4400であった。
(合成例16)
Figure 2008223012
窒素気流中、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.164g)、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.233g)、およびトルエン(100ml)の溶液に、目的物11(4.07g)、目的物4(1.60g)、およびtert-ブトキシナトリウム(4.6g)を窒素雰囲気下、60℃で加えて、加熱還流下、2時間攪拌した。続いて、ブロモベンゼン(0.24g)を加えて加熱還流下、2時間攪拌した。続いて、ジフェニルアミン(0.49g)を加えて加熱還流下、2時間攪拌した。放冷後、メタノールに再沈殿させ、析出した粗ポリマーを濾取した。粗ポリマーをトルエンに溶解させ、白土を加え攪拌した後、不溶物を濾別し、濾液をアセトンに再沈殿させることにより、目的物34(5.69g)を得た。
この高分子化合物の重量平均分子量(Mw)は36800、数平均分子量(Mn)は20200であった。
(合成例17)
Figure 2008223012
目的物11(4.07g)、目的物4(1.59g)、1,4−ジブロモベンゼン(3.40g)、tert-ブトキシナトリウム(4.60g)、およびトルエン(67ml)を仕込み、系内を十分に窒素置換して、60℃まで加温した(溶液A)。トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)クロロホルム錯体(0.163g)のトルエン5ml溶液に、トリ-tert-ブチルフォスフィン(0.233g)を加え、60℃まで加温した(溶液B)。窒素気流中、溶液Aに溶液Bを添加し、4時間、加熱還流した。続いて、ブロモベンゼン(0.22g)を加え、2時間加熱還流し、ジフェニルアミン(0.48g)を加え、2時間加熱還流した。反応液を放冷し、クロロホルムを加え、攪拌した後、不溶物を濾別、濾液を濃縮した後、メタノールに再沈殿させた。析出した粗ポリマーをクロロホルムに溶解させ、アセトンに再沈殿させた。析出した粗ポリマーをクロロホルムに溶解させ、メタノールに再沈殿させることにより目的物35(2.67g)を得た。
この高分子化合物の重量平均分子量(Mw)は23500、数平均分子量(Mn)は7400であった。
[有機電界発光素子の作製]
(実施例1)
図1に示す有機電界発光素子を作製した。
ガラス基板1上に、インジウム・スズ酸化物(ITO)透明導電膜を120nmの厚さに堆積したもの(三容真空社製、スパッタ成膜品)を、通常のフォトリソグラフィー技術と塩酸エッチングを用いて2mm幅のストライプにパターニングして陽極2を形成した。パターン形成したITO基板を、界面活性剤水溶液による超音波洗浄、超純水による水洗、超純水による超音波洗浄、超純水による水洗の順で洗浄後、圧縮空気で乾燥させ、最後に紫外線オゾン洗浄を行った。
まず、下の構造式(P1)に示す繰り返し構造を有する正孔輸送性高分子材料2重量%と、構造式(A1)に示す4−イソプロピル−4’−メチルジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート0.8重量%を、溶媒としての安息香酸エチルに溶解した後、孔径0.2μmのPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)製メンブレンフィルターを用いて濾過し、塗布組成物を作製した。この塗布組成物を上記ガラス基板上にスピンコートした。スピンコートは気温23℃、相対湿度60%の大気中で行い、スピナ回転数は1500rpm、スピナ時間は30秒とした。スピンコート後、ホットプレート上で80℃、1分間加熱乾燥した後、オーブンにて常圧大気雰囲気中、230℃で180分間加熱した。このようにして、膜厚30nmの正孔注入層3を形成した。
Figure 2008223012
引き続き、下記構造式(H1)に示す本発明の高分子化合物(合成例1で合成した目的物5)を含む有機電界発光素子組成物を以下の条件で調製し、孔径0.2μmPTFE製メンブレンフィルターを用いて濾過し、上記正孔注入層3上にスピンコートした。スピンコートは窒素雰囲気グローブボックス中にて行い、スピナ回転数は1500rpm、スピナ時間は30秒とした。
Figure 2008223012
<組成物調製条件>
溶媒:トルエン
本発明の高分子化合物(H1):0.40重量%
上記スピンコート膜を窒素中、150℃で1時間加熱することで膜厚21nmの正孔輸送層4を形成した。
次に、下記構造式(C−1)で表される化合物1.00重量%、下記構造式(C−2)で表される化合物1.00重量%、および、下記構造式(C−3)で表される化合物0.10重量%をキシレンに溶解させ、発光層溶液を調製した。この発光層溶液を、先の正孔輸送層4の上にスピンコートにて40nmの厚さに塗布し、発光層5を形成した。スピンコートは窒素雰囲気グローブボックス中で行い、スピナ回転数は1500rpm、スピナ時間は30秒とした。塗布後、真空度0.01MPa、130℃で1時間加熱乾燥した。
Figure 2008223012
次に、正孔注入層3と正孔輸送層4と発光層5を湿式成膜法により成膜した基板をグローブボックスに連結されたマルチチャンバー型真空蒸着装置内に大気に曝すことなく搬入し、油回転ポンプにより装置の粗排気を行った後、装置内の真空度が1.4×10−4Pa以下になるまでクライオポンプを用いて排気し、下記構造式(C−4)で表される化合物を真空蒸着法によって積層し正孔阻止層6を得た。蒸着時の真空度は2.1〜9.4×10−5Pa、蒸着速度は0.6〜0.9Å/秒の範囲で制御し、膜厚5nmの膜を発光層の上に積層して正孔阻止層6を形成した。
Figure 2008223012
次いで、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウムを加熱して蒸着を行い、電子輸送層7を成膜した。蒸着時の真空度は2.2〜5.6×10−5Pa、蒸着速度は0.7〜1.5Å/秒の範囲で制御し、膜厚30nmの膜を正孔阻止層6の上に積層して電子輸送層7を形成した。
ここで、電子輸送層7までの蒸着を行った素子を電子輸送層7までを蒸着した有機層蒸着チャンバーから金属蒸着チャンバーへと真空中で搬送し、陰極蒸着用のマスクとして2mm幅のストライプ状シャドーマスクを、陽極2のITOストライプと直交するように素子に密着させて、別の真空蒸着装置内に設置して、有機層蒸着時と同様にして装置内の真空度が5.9×10−5Pa以下になるまで排気した。
電子注入層8として、先ずフッ化リチウム(LiF)を、モリブデンボートを用いて、蒸着速度0.1〜0.15Å/秒、真空度2.3〜6.7×10−5Paで制御し、0.5nmの膜厚で電子輸送層の上に成膜した。次に、陰極9としてアルミニウムを同様にモリブデンボートにより加熱して、蒸着速度0.9〜9.0Å/秒、真空度2.5〜15×10−5Paで制御して膜厚80nmのアルミニウム層を形成した。以上の電子注入層8および陰極9の蒸着時の基板温度は室温に保持した。
引き続き、素子が保管中に大気中の水分等で劣化することを防ぐため、以下に記載の方法で封止処理を行った。
真空蒸着装置に連結された窒素グローブボックス中で、23mm×23mmサイズのガラス板の外周部に、約1mmの幅で光硬化性樹脂(株式会社スリーボンド製30Y−437)を塗布し、中央部に水分ゲッターシート(ダイニック株式会社製)を設置した。この上に、陰極形成を終了した基板を、蒸着された面が乾燥剤シートと対向するように貼り合わせた。その後、光硬化性樹脂が塗布された領域のみに紫外光を照射し、樹脂を硬化させた。
以上の様にして、2mm×2mmのサイズの発光面積部分を有する有機電界発光素子が得られた。
得られた有機電界発光素子の発光特性を表1に示す。
表1に示す如く、本発明の高分子化合物(H1)を用いることで、高輝度、高効率の素子が得られたことが明らかである。
(実施例2)
正孔輸送層4を以下のように形成した以外は、実施例1と同様にして、図1に示す有機電界発光素子を作製した。
実施例1と同様にしてスピンコート膜を形成後、スピンコート膜にUV光を積算光量で1J/cm照射した後、窒素中、150℃で1時間加熱することで膜厚21nmの正孔輸送層4を得た。
得られた有機電界発光素子の発光特性を表1に示す。
表1に示す如く、本発明の高分子化合物(H1)を用いることで、低電圧、高輝度、高効率の素子が得られたことが明らかである。
(実施例3)
正孔輸送層4を以下のように形成した以外は、実施例1と同様にして、図1に示す有機電界発光素子を作製した。
以下に示す条件で下記構造式(H2)に示す本発明の高分子化合物(合成例3で合成した目的物8)を含む有機電界発光素子組成物を調製し、孔径0.2μmPTFE製メンブレンフィルターを用いて濾過し、上記正孔注入層3上にスピンコートした。スピンコートは窒素雰囲気グローブボックス中にて行い、スピナ回転数は1500rpm、スピナ時間は30秒とした。
Figure 2008223012
<組成物調製条件>
溶媒:キシレン
本発明の高分子化合物(H2):0.80重量%
上記スピンコート膜にUV光を積算光量で2J/cm照射した後、窒素中、200℃で1時間加熱することで膜厚20nmの正孔輸送層4を得た。
得られた有機電界発光素子の発光特性を表1に示す。
表1に示す如く、本発明の高分子化合物(H2)を用いることで、低電圧、高輝度、高効率の素子が得られたことが明らかである。
(比較例1)
正孔輸送層4を形成せず、正孔注入層3の上に発光層5を形成した以外は、実施例1と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
得られた有機電界発光素子の発光特性を表1に示す。
Figure 2008223012
(実施例4)
正孔輸送層4および発光層5の形成条件を以下のように代えた以外は、実施例1と同様にして図1に示す有機電界発光素子を作製した。
正孔輸送層4の成膜に当たり、スピンコート膜を窒素中200℃で1時間加熱することで膜厚18nmの正孔輸送層4を形成した。
次に、前記構造式(C−1)で表される化合物1.80重量%、前記構造式(C−2)で表される化合物0.20重量%、および、前記構造式(C−3)で表される化合物0.10重量%を、キシレンに溶解させ、発光層溶液を調製し、実施例1と同様にして発光層5を形成した。
得られた有機電界発光素子の発光特性を表2に示す。
表2に示す如く、本発明の高分子化合物(H1)を用いることで、高輝度、高効率の素子が得られたことが明らかである。
(実施例5)
正孔輸送層4を以下のように形成した以外は、実施例4と同様にして、図1に示す有機電界発光素子を作製した。
以下に示す条件で、下記構造式(H3)に示す本発明の高分子化合物(合成例2で合成した目的物6)を含む有機電界発光素子組成物を調製し、孔径0.2μmPTFE製メンブレンフィルターを用いて濾過し、上記正孔注入層3上にスピンコートした。スピンコートは窒素雰囲気グローブボックス中にて行い、スピナ回転数は1500rpm、スピナ時間は30秒とした。
Figure 2008223012
<組成物調製条件>
溶媒:トルエン
本発明の高分子化合物(H3):0.40重量%
上記スピンコート膜を窒素中、230℃で1時間加熱することで膜厚16nmの正孔輸送層4を形成した。
得られた有機電界発光素子の発光特性を表2に示す。
表2に示す如く、本発明の高分子化合物(H3)を用いることで、低電圧、高輝度、高効率の素子が得られたことが明らかである。
(実施例6)
正孔輸送層4を以下のように形成した以外は、実施例4と同様にして、図1に示す有機電界発光素子を作製した。
以下に示す条件で、下記構造式(H4)に示す本発明の高分子化合物(合成例4で合成した目的物10)を含む有機電界発光素子組成物を調製し、孔径0.2μmPTFE製メンブレンフィルターを用いて濾過し、上記正孔注入層3上にスピンコートした。スピンコートは窒素雰囲気グローブボックス中にて行い、スピナ回転数は1500rpm、スピナ時間は30秒とした。
Figure 2008223012
<組成物調製条件>
溶媒:キシレン
本発明の高分子化合物(H4):1.00重量%
上記スピンコート膜にUV光を積算光量で5J/cm照射した後、窒素中、200℃で1時間加熱することで膜厚22nmの正孔輸送層4を得た。
得られた有機電界発光素子の発光特性を表2に示す。
表2に示す如く、本発明の高分子化合物(H4)を用いることで、低電圧、高輝度、高効率の素子が得られたことが明らかである。
(比較例2)
正孔輸送層4を形成せず、正孔注入層3の上に発光層5を形成した以外は、実施例4と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
得られた有機電界発光素子の発光特性を表2に示す。
Figure 2008223012
(実施例7)
正孔移動度の測定のため、基板上に図2に示すような陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層4及び陰極9がこの順に積層されてなる正孔移動度測定用素子を作製した。
実施例1と同様にして、正孔注入層3までを作製した。
正孔注入層3上に、上記構造式(H1)に示す本発明の高分子化合物を含む塗布組成物を以下に示す条件で調製し、孔径0.2μmPTFE製メンブレンフィルターを用いて濾過し、以下に示す条件で正孔注入層3上にスピンコートした。スピンコートは窒素雰囲気グローブボックス中にて行い、スピナ回転数は1500rpm、スピナ時間は30秒とした。
<組成物調製条件>
溶媒:トルエン
本発明の高分子化合物(H1):2.2重量%
上記スピンコート膜を窒素中200℃で1時間加熱することで膜厚142nmの正孔輸送層4を形成した。
次に、正孔注入層3と正孔輸送層4を塗布成膜した基板をグローブボックスに連結されたマルチチャンバー型真空蒸着装置内に大気に曝すことなく搬入し、陰極蒸着用のマスクとして2mm幅のストライプ状シャドーマスクを、陽極2のITOストライプと直交するように素子に密着させた。油回転ポンプにより装置の粗排気を行った後、クライオポンプを用いて装置内の真空度が6.2×10−5Pa以下になるまで排気した。
陰極9としてアルミニウムをモリブデンボートにより加熱し、蒸着速度1.0〜12.7Å/秒、真空度1.3〜2.4×10−4Paで制御して膜厚80nmのアルミニウム層を形成した。以上の陰極の蒸着時の基板温度は室温に保持した。
引き続き、素子が保管中に大気中の水分等で劣化することを防ぐため、以下に記載の方法で封止処理を行った。
真空蒸着装置に連結された窒素グローブボックス中で、23mm×23mmサイズのガラス板の外周部に、約1mmの幅で光硬化性樹脂(株式会社スリーボンド製30Y−437)を塗布し、中央部に水分ゲッターシート(ダイニック株式会社製)を設置した。この上に、陰極形成を終了した基板を、蒸着された面が乾燥剤シートと対向するように貼り合わせた。その後、光硬化性樹脂が塗布された領域のみに紫外光を照射し、樹脂を硬化させた。
以上の様にして、2mm×2mmのサイズの素子面積を有する正孔移動度測定用素子が得られた。
得られた正孔移動度測定用素子をKeithley社製2400型ソースメーターに接続し、電圧を順次印加していき電流値を読み取った。読み取った電流Iと電圧Vを、素子の面積Sと膜厚dから電流密度Jと電界強度Eに直し、下式(1)に代入することで電界強度に依存する正孔移動度μ(E)を算出した。なお、式(1)において誘電率εは真空における誘電率を表し、比誘電率εを3と仮定して計算した。
Figure 2008223012
次に、電界強度の平方根の値E1/2に対して正孔移動度μ(E)をプロットし、直線にあたる部分を表面電荷制限電流の領域とみなし、正孔移動度の指標とした。その結果を図4に示す。
(実施例8)
正孔輸送層4を以下のように形成した以外は、実施例7と同様にして、図2に示す正孔移動度測定用素子を作製した。
以下に示す条件で上記本発明の高分子化合物(H1)と下記に示す構造を有する有機化合物(H5)を含む塗布組成物を以下の条件で調製し、孔径0.2μmPTFE製メンブレンフィルターを用いて濾過し、上記正孔注入層3上にスピンコートした。スピンコートは窒素雰囲気グローブボックス中にて行い、スピナ回転数は1500rpm、スピナ時間は30秒とした。
Figure 2008223012
<組成物調製条件>
溶媒:トルエン
固形分濃度:6.0重量%
固形分組成:(H1):(H5)=50:50(モル比)
窒素中230℃で1時間加熱することで膜厚339nmの正孔輸送層4を得た。
実施例7と同様にして算出した正孔移動度μ(E)の電界強度の平方根に対する依存性を図4に示す。
(実施例9)
図1に示す有機電界発光素子を作製した。
実施例1と同様にして、ガラス基板1上に陽極2と正孔注入層3を形成した後、下記構造式(H6)に示す本発明の高分子化合物(合成例9で合成した目的物19)を含有する有機電界発光素子用組成物を以下の条件で調製し、孔径0.2μmのPTFE製メンブレンフィルターを用いて濾過した後、下記の条件で正孔注入層3上にスピンコートにより成膜し、その後、窒素中、230℃で1時間加熱することにより高分子化合物を架橋させて膜厚8nmの正孔輸送層4を形成した。
Figure 2008223012
<組成物調製条件>
溶媒:トルエン
本発明の高分子化合物(H6):0.4重量%
<スピンコート条件>
スピナ回転数:1500rpm
スピナ回転時間:30秒
スピンコート雰囲気:窒素中
ここで、正孔注入層3および正孔輸送層4を成膜した基板を真空蒸着装置内に移し、油回転ポンプにより装置の粗排気を行った後、装置内の真空度が3.0×10−4Pa以下になるまでクライオポンプを用いて排気した。その後、以下の構造式に示す化合物(C−5)と以下に示すイリジウム錯体(C−6)を真空蒸着法にて成膜し、発光層5を得た。化合物(C−5)の蒸着速度は0.7〜1.0Å/秒の範囲で制御し、イリジウム錯体(C−6)の蒸着速度は0.04〜0.06Å/秒の範囲で制御して膜厚32nmの発光層5を形成した。蒸着時の真空度は1.6〜2.8×10−4Paであった。
Figure 2008223012
次に、下記構造式(C−7)で表される化合物を、真空蒸着法により、蒸着速度0.3〜0.8Å/秒の範囲で制御して、発光層5の上に積層することにより、膜厚10nmの正孔阻止層6を形成した。蒸着時の真空度は1.3〜2.0×10−4Paであった。
Figure 2008223012
続いて、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウムを加熱して蒸着を行い、電子輸送層7を成膜した。蒸着時の真空度は1.1〜1.7×10−4Pa、蒸着速度は0.5〜1.1Å/秒の範囲で制御し、膜厚30nmの膜を正孔阻止層6の上に積層して電子輸送層7を形成した。
ここで、電子輸送層7までの蒸着を行った素子を一度前記真空蒸着装置内より大気中に取り出して、陰極蒸着用のマスクとして2mm幅のストライプ状シャドーマスクを、陽極2のITOストライプとは直交するように素子に密着させて、別の真空蒸着装置内に設置して有機層蒸着時と同様にして装置内の真空度が5.6×10−4Pa以下になるまで排気した。
電子注入層8として、先ずフッ化リチウム(LiF)を、モリブデンボートを用いて、蒸着速度0.03〜0.2Å/秒、真空度3.0〜5.6×10−4Paで制御し、0.5nmの膜厚で電子輸送層7の上に成膜した。次に、陰極9としてアルミニウムを同様にモリブデンボートにより加熱して、蒸着速度0.5〜6.5Å/秒、真空度1.2〜10.7×10−4Paで制御して膜厚80nmのアルミニウム層を形成した。以上の2層の蒸着時の基板温度は室温に保持した。
引き続き、素子が保管中に大気中の水分等で劣化することを防ぐため、実施例1と同様にして封止処理を行って、2mm×2mmのサイズの発光面積部分を有する有機電界発光素子を得た。
得られた有機電界発光素子の発光特性を表3に示す。
表3に示す如く、本発明の高分子化合物(H6)を用いることで、高耐久性の素子が得られたことが明らかである。
(実施例10)
実施例9において、正孔輸送層4を形成するにあたり、高分子化合物(H6)の代わりに下記構造式(H7)に示す本発明の高分子化合物(合成例10で合成した目的物20)を用いて膜厚16nmの正孔輸送層4を形成したこと以外は、実施例9と同様にして図1に示す有機電界発光素子を作製した。
Figure 2008223012
得られた有機電界発光素子の発光特性を表3に示す。
表3に示す如く、本発明の高分子化合物(H7)を用いることで、高耐久性の素子が得られたことが明らかである。
(実施例11)
実施例9において、正孔輸送層4を形成するにあたり、高分子化合物(H6)の代わりに下記構造式(H8)に示す本発明の高分子化合物(合成例13で合成した目的物28)を用いて膜厚20nmの正孔輸送層4を形成したこと以外は、実施例9と同様にして図1に示す有機電界発光素子を作製した。
Figure 2008223012
得られた有機電界発光素子の発光特性を表3,4に示す。
表3,4に示す如く、本発明の高分子化合物(H8)を用いることで、高耐久性の素子が得られたことが明らかである。
(実施例12)
実施例9において、正孔輸送層4を形成するにあたり、高分子化合物(H6)の代わりに下記構造式(H9)に示す本発明の高分子化合物(合成例14で合成した目的物29)を用いて膜厚18nmの正孔輸送層4を形成したこと以外は、実施例9と同様にして図1に示す有機電界発光素子を作製した。
Figure 2008223012
得られた有機電界発光素子の発光特性を表3に示す。
表3に示す如く、本発明の高分子化合物(H9)を用いることで、高耐久性の素子が得られたことが明らかである。
(実施例13)
実施例9において、正孔輸送層4を形成するにあたり、高分子化合物(H6)の代わりに下記構造式(H10)に示す本発明の高分子化合物(合成例5で合成した目的物12)を用いて膜厚20nmの正孔輸送層4を形成したこと以外は、実施例9と同様にして図1に示す有機電界発光素子を作製した。
Figure 2008223012
得られた有機電界発光素子の発光特性を表3,4に示す。
表3,4に示す如く、本発明の高分子化合物(H10)を用いることで、高耐久性の素子が得られたことが明らかである。
(実施例14)
実施例9において、正孔輸送層4を形成するにあたり、高分子化合物(H6)の代わりに下記構造式(H11)に示す本発明の高分子化合物(合成例15で合成した目的物33)を用い、スピンコート成膜後の加熱温度を130℃として、膜厚11nmの正孔輸送層4を形成したこと以外は、実施例9と同様にして図1に示す有機電界発光素子を作製した。
Figure 2008223012
得られた有機電界発光素子の発光特性を表3に示す。
表3に示す如く、本発明の高分子化合物(H11)を用いることで、高耐久性の素子が得られたことが明らかである。
(実施例15)
実施例9において、正孔輸送層4を形成するにあたり、高分子化合物(H6)の代わりに下記構造式(H1)に示す本発明の高分子化合物(合成例1で合成した目的物5)を用いて膜厚20nmの正孔輸送層4を形成したこと以外は、実施例9と同様にして図1に示す有機電界発光素子を作製した。
Figure 2008223012
得られた有機電界発光素子の発光特性を表3に示す。
表3に示す如く、本発明の高分子化合物(H1)を用いることで、高耐久性の素子が得られたことが明らかである。
(実施例16)
実施例9において、正孔輸送層4を形成するにあたり、高分子化合物(H6)の代わりに下記構造式(H12)に示す本発明の高分子化合物(合成例16で合成した目的物34)を用い、スピンコート成膜後の加熱温度を130℃として、膜厚20nmの正孔輸送層4を形成したこと以外は、実施例9と同様にして図1に示す有機電界発光素子を作製した。
Figure 2008223012
得られた有機電界発光素子の発光特性を表3に示す。
表3に示す如く、本発明の高分子化合物(H12)を用いることで、高耐久性の素子が得られたことが明らかである。
(比較例3)
正孔輸送層4を形成せず、正孔注入層3の上に発光層5を形成したこと以外は、実施例9と同様にして、図3に示す有機電界発光素子を作製した。
得られた有機電界発光素子の発光特性を表3,4に示す。
Figure 2008223012
Figure 2008223012
表3,4から明らかなように、本発明の高分子化合物を用いることにより有機電界発光素子の長寿命化を達成することができる。
本発明は、有機電界発光素子が使用される各種の分野、例えば、フラットパネル・ディスプレイ(例えばOAコンピュータ用や壁掛けテレビ)や面発光体としての特徴を生かした光源(例えば、複写機の光源、液晶ディスプレイや計器類のバックライト光源)、表示板、標識灯等の分野において、好適に使用することが出来る。
本発明の有機電界発光素子の構造の一例を模式的に示す断面図である。 正孔移動度測定用素子を模式的に示す断面図である。 比較例3で作成した有機電界発光素子の構造を模式的に示す断面図である。 正孔移動度μ(E)の電界強度の平方根に対する依存性を示す図(実施例7,8)である。
符号の説明
1 基板
2 陽極
3 正孔注入層
4 正孔輸送層
5 発光層
6 正孔阻止層
7 電子輸送層
8 電子注入層
9 陰極

Claims (14)

  1. 下記式(I)で表される繰り返し単位を含む高分子化合物。
    Figure 2008223012
    (式中、ArおよびArは、各々独立に、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基または置換基を有していてもよい芳香族複素環基を表す。Arは、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基および/または置換基を有していてもよい芳香族複素環基を含む基を表す。)
  2. 異なる2種以上の式(I)で表される繰り返し単位を含む、請求項1に記載の高分子化合物。
  3. Arが、4,4’−ビフェニレン基である、請求項1または2に記載の高分子化合物。
  4. 分子内に架橋基を有する、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の高分子化合物。
  5. Arおよび/またはArが置換基を有し、該置換基が架橋基を含む基である、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の高分子化合物。
  6. 架橋基が、下記架橋基群Tの中から選ばれる請求項4または5に記載の高分子化合物。
    <架橋基群T>
    Figure 2008223012
    (式中、R〜Rは、各々独立に、水素原子またはアルキル基を表す。Ar11は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基または置換基を有していてもよい芳香族複素環基を表す。)
  7. 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の高分子化合物からなる有機電界発光素子材料。
  8. 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の高分子化合物を含有する有機電界発光素子用組成物。
  9. 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の高分子化合物を重合させて得られる網目状の高分子化合物。
  10. 基板上に、陽極、陰極、および該陽極と該陰極の間に配置された1層または2層以上の有機層を有する有機電界発光素子において、該有機層の少なくとも1層が、請求項1ないし6のいずれか1項に記載の高分子化合物および/または請求項9に記載の網目状の高分子化合物を含有する有機電界発光素子。
  11. 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の高分子化合物および/または請求項9に記載の網目状高分子化合物を含有する層が、正孔輸送層である請求項10に記載の有機電界発光素子。
  12. 該正孔輸送層が、請求項8に記載の有機電界発光素子用組成物を湿式成膜法により成膜して形成される、請求項11に記載の有機電界発光素子。
  13. 該正孔輸送層の陰極側に、湿式成膜法で形成される発光層を有する請求項11または12に記載の有機電界発光素子。
  14. 該正孔輸送層の陽極側に、湿式成膜法で形成される正孔注入層を有する請求項11ないし13のいずれか1項に記載の有機電界発光素子。
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