JP2009108313A - 高分子化合物およびそれを用いた高分子発光素子 - Google Patents

高分子化合物およびそれを用いた高分子発光素子 Download PDF

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Abstract

【課題】高分子発光素子に用いたとき、発光効率が高くなる高分子化合物を提供する。
【解決手段】式(1)で表される繰り返し単位と、式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる1種以上の繰り返し単位とを含む高分子化合物。
Figure 2009108313

〔式(1)中、R3はアルキル基を表し、R1およびR2は、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、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基、シアノ基またはニトロ基を表し、aおよびbは、0〜3の整数を表す。Zは−O−または−S−を表す。〕
【選択図】なし

Description

本発明は、高分子化合物およびそれを用いた高分子発光素子に関する。
高分子発光素子に用いる材料として様々な高分子化合物が検討されており、その例として、繰り返し単位としてフルオレンジイル基と、N位にアルキル基を有するフェノキサジンジイル基を含む高分子化合物が知られている(非特許文献1参照)。
Macromolecules;2005,38,7983−7991.
しかしながら、上記の高分子化合物を高分子発光素子に用いたとき、その発光効率は未だ十分なものではなかった。
本発明の目的は、発光効率が高い高分子発光素子を与えうる高分子化合物を提供することにある。
即ち本発明は第一に、式(1)で表される繰り返し単位と、式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる1種以上の繰り返し単位とを含む高分子化合物を提供する。
Figure 2009108313

〔式(1)中、R3はアルキル基を表し、R1およびR2は、それぞれ独立に、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、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基、シアノ基またはニトロ基を表し、aおよびbは、それぞれ独立に、0〜3の整数を表す。Zは−O−または−S−を表す。R1が複数個存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。また、R2が複数個存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。〕
Figure 2009108313

〔式(2)中、A環およびB環は、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環を表すが、A環およびB環の少なくとも1つが、複数個のベンゼン環が縮合した芳香族炭化水素環であり、2つの結合手はそれぞれA環またはB環上に存在する。RwおよびRxは、それぞれ独立に、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、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、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基またはシアノ基を表す。RwとRxは互いに結合して環を形成していてもよい。〕
Figure 2009108313
〔式(3)中、C環およびD環は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香環を表し、2つの結合手はそれぞれC環またはD環上に存在する。Xは、−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)2−、−Si(R42−Si(R42−、−Si(R42−、−B(R4)−、−P(R4)−、−P(=O)(R4)−、−O−C(R42−、−N=C(R4)−であり、R4は水素原子、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、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、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基、ニトロ基およびシアノ基を表す。複数個あるR4は、同一であっても異なっていてもよい。〕
本発明は第二に、前記高分子化合物を含有する組成物を提供する。
本発明は第三に、陽極及び陰極からなる電極と、該電極間に前記高分子化合物を含む層を有する高分子発光素子を提供する。
本発明は第四に、前記高分子化合物と溶媒とを含む液状組成物を提供する。
本発明は第五に、前記高分子化合物を含む薄膜を提供する。
本発明は第六に、前記高分子化合物を含む有機トランジスタを提供する。
本発明は第七に、前記高分子化合物を含む太陽電池を提供する。
本発明の高分子化合物を高分子発光素子用の発光材料として用いた場合、高分子発光素子の発光効率が高くなる。
本発明の高分子化合物は、式(1)で表される繰り返し単位を含む。前記式(1)中、R1およびR2は、それぞれ独立に、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、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基、シアノ基またはニトロ基を表す。R1が複数個存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。また、R2が複数個存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
ここで、アルキル基は、直鎖状でも分岐状でもよく、シクロアルキル基でもよい。炭素数は通常1〜20程度であり、アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、s−ブチル基、3−メチルブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、3,7−ジメチルオクチル基、n−ラウリル基等が挙げられる。前記アルキル基中の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。該当する置換基としては、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等が挙げられる。
アルコキシ基は、直鎖状でも分岐状でもよく、シクロアルキルオキシ基であってもよい。炭素数は通常1〜20程度であり、アルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロピルオキシ基、i−プロピルオキシ基、n−ブトキシ基、i−ブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、n−ノニルオキシ基、n−デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基、n−ラウリルオキシ基等が挙げられる。前記アルコキシ基中の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。該当する置換基としては、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基、パーフルオロオクチル基等が挙げられる。
アルキルチオ基は、直鎖状でも分岐状でもよく、シクロアルキルチオ基であってもよい。炭素数は通常1〜20程度であり、アルキルチオ基の具体的としては、メチルチオ基、エチルチオ基、n−プロピルチオ基、イソプロピルチオ基、n−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、n−ペンチルチオ基、n−ヘキシルチオ基、シクロヘキシルチオ基、n−ヘプチルチオ基、n−オクチルチオ基、2−エチルヘキシルチオ基、n−ノニルチオ基、n−デシルチオ基、3,7−ジメチルオクチルチオ基、n−ラウリルチオ基等が挙げられる。前記アルキルチオ基中の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。該当する置換基としては、トリフルオロメチルチオ基等が挙げられる。
アリール基は、芳香族炭化水素から、水素原子1個を除いた原子団であり、縮合環を持つもの、独立したベンゼン環又は縮合環2個以上が直接又はビニレン等の基を介して結合したものも含まれる。アリール基は、炭素数が通常6〜60程度であり、好ましくは6〜48である。前記アリール基は、置換基を有していてもよい。この置換基としては、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状のアルキル基又は炭素数1〜20のシクロアルキル基、炭素数1〜20の直鎖状、分岐状のアルキル基又は炭素数1〜20のシクロアルキル基をその構造中に含むアルコキシ基、下記式(5)で表される基があげられる。アリール基の具体例としては、フェニル基、C1〜C12アルコキシフェニル基(C1〜C12は、炭素数1〜12であることを示す。以下も同様である。)、C1〜C12アルキルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、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等が挙げられ、C1〜C12アルコキシフェニル基、C1〜C12アルキルフェニル基が好ましい。C1〜C12アルコキシフェニル基として具体的には、メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、n−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、n−ブトキシフェニル基、イソブトキシフェニル基、s−ブトキシフェニル基、t−ブトキシフェニル基、n−ペンチルオキシフェニル基、n−ヘキシルオキシフェニル基、シクロヘキシルオキシフェニル基、n−ヘプチルオキシフェニル基、n−オクチルオキシフェニル基、2−エチルヘキシルオキシフェニル基、n−ノニルオキシフェニル基、n−デシルオキシフェニル基、3,7−ジメチルオクチルオキシフェニル基、n−ラウリルオキシフェニル基等があげられる。C1〜C12アルキルフェニル基として具体的には、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、n−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、n−ブチルフェニル基、イソブチルフェニル基、s−ブチルフェニル基、t−ブチルフェニル基、n−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、n−ヘプチルフェニル基、n−オクチルフェニル基、n−ノニルフェニル基、n−デシルフェニル基、n−ドデシルフェニル基等があげられる。前記アリール基中の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。
Figure 2009108313
(5)
(式(5)中、gは1〜6の整数を表し、hは0〜5の整数を表す。)
アリールオキシ基は、炭素数が通常6〜60程度であり、好ましくは6〜48であり、アリールオキシ基の具体例としては、フェノキシ基、C1〜C12アルコキシフェノキシ基、C1〜C12アルキルフェノキシ基、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基、ペンタフルオロフェニルオキシ基等が挙げられ、C1〜C12アルコキシフェノキシ基、C1〜C12アルキルフェノキシ基が好ましい。C1〜C12アルコキシとして具体的には、メトキシ、エトキシ、n−プロピルオキシ、イソプロピルオキシ、n−ブトキシ、イソブトキシ、s−ブトキシ、t−ブトキシ、n−ペンチルオキシ、n−ヘキシルオキシ、シクロヘキシルオキシ、n−ヘプチルオキシ、n−オクチルオキシ、2−エチルヘキシルオキシ、n−ノニルオキシ、n−デシルオキシ、3,7−ジメチルオクチルオキシ、n−ラウリルオキシ等が挙げられる。C1〜C12アルキルフェノキシ基として具体的には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、n−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、n−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、n−ペンチルフェノキシ基、イソアミルフェノキシ基、n−ヘキシルフェノキシ基、n−ヘプチルフェノキシ基、n−オクチルフェノキシ基、n−ノニルフェノキシ基、n−デシルフェノキシ基、n−ドデシルフェノキシ基等が挙げられる。
アリールチオ基は、芳香環上に置換基を有していてもよく、炭素数は通常6〜60程度であり、アリールチオ基の具体的としては、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等が挙げられる。
アリールアルキル基は、置換基を有していてもよく、炭素数は通常7〜60程度であり、アリールアルキル基の具体的としては、フェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキル基、1−ナフチル−C1〜C12アルキル基、2−ナフチル−C1〜C12アルキル基等が挙げられる。
アリールアルコキシ基は、置換基を有していてもよく、炭素数は通常7〜60程度であり、アリールアルコキシ基の具体的としては、フェニル−C1〜C12アルコキシ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルコキシ基、C1〜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アルコキシ基等が挙げられる。
アリールアルキルチオ基としては、置換基を有していてもよく、炭素数は通常7〜60程度であり、アリールアルキルチオ基の具体的としては、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アルキルチオ基等が挙げられる。
アリールアルケニル基は、炭素数が通常8〜60程度であり、アリールアルケニル基の具体的としては、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アルケニル基等が挙げられ、C1〜C12アルコキシフェニル−C2〜C12アルケニル基、C2〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルケニル基が好ましい。
アリールアルキニル基は、炭素数が通常8〜60程度であり、アリールアルキニル基の具体的としては、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アルキニル基等が挙げられ、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。
置換アミノ基としては、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又は2個の基で置換されたアミノ基が挙げられ、該アルキル基、アリール基、アリールアルキル基又は1価の複素環基は置換基を有していてもよい。置換アミノ基の炭素数は、該置換基の炭素数を含めないで通常1〜60程度であり、好ましくは炭素数2〜48である。置換アミノ基の具体的としては、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、n−プロピルアミノ基、ジn−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、n−ブチルアミノ基、s−ブチルアミノ基、イソブチルアミノ基、t−ブチルアミノ基、n−ペンチルアミノ基、n−ヘキシルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、n−ヘプチルアミノ基、n−オクチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、n−ノニルアミノ基、n−デシルアミノ基、3,7−ジメチルオクチルアミノ基、n−ラウリルアミノ基、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、ピロリジル基、ピペリジル基、ジトリフルオロメチルアミノ基、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、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、ピラジルアミノ基、トリアジ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、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルアミノ基、ジ(C1〜C12アルコキシフェニル−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アルキルアミノ基等が挙げられる。
置換シリル基としては、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又は3個の基で置換されたシリル基が挙げられる。置換シリル基の炭素数は通常1〜60程度であり、好ましくは炭素数3〜48である。なお該アルキル基、アリール基、アリールアルキル基又は1価の複素環基は置換基を有していてもよい。置換シリル基の具体的としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリn−プロピルシリル基、トリ−イソプロピルシリル基、ジメチル−イソプロピリシリル基、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、n−ペンチルジメチルシリル基、n−ヘキシルジメチルシリル基、n−ヘプチルジメチルシリル基、n−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、n−ノニルジメチルシリル基、n−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、n−ラウリ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等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、およびヨウ素原子が挙げられる。
アシル基は、炭素数が通常2〜20程度であり、好ましくは炭素数2〜18であり、アシル基の具体例としては、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等が挙げられる。
アシルオキシ基は、炭素数が通常2〜20程度であり、好ましくは炭素数2〜18であり、アシルオキシ基の具体例としては、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等が挙げられる。
イミン残基としては、イミン化合物(即ち、分子内に、−N=C−を持つ有機化合物のことをいう。その例として、アルジミン、ケチミン及びこれらのN上の水素原子が、アルキル基等で置換された化合物等が挙げられる。)から水素原子1個を除いた残基が挙げられる。イミン残基の炭素数は、通常、2〜20程度であり、好ましくは2〜18である。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等が挙げられる。
Figure 2009108313
(式中、Meはメチル基を表す。また、波線は、結合手を表し、イミン残基の種類によっては、シス体、トランス体等の幾何異性体を持つ場合があることを意味する。)
アミド基は、炭素数が通常2〜20程度、好ましくは2〜18である。アミド基の具体例としては、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等が挙げられる。
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1個を除いて得られる残基が挙げられ、炭素数が4〜20程度である。酸イミド基の具体例としては、以下に示す基等が挙げられる。

Figure 2009108313
1価の複素環基とは、複素環化合物から水素原子1個を除いた残りの原子団をいう。1価の複素環基の炭素数は通常4〜60程度、好ましくは4〜20である。なお、1価の複素環基の炭素数には、置換基の炭素数は含まれない。前記複素環化合物とは、環式構造をもつ有機化合物のうち、環を構成する元素が炭素原子だけでなく、酸素、硫黄、窒素、燐、硼素、珪素等のヘテロ原子を環内に含むものをいう。1価の複素環基の具体例としては、チエニル基、C1〜C12アルキルチエニル基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基、C1〜C12アルキルピリジル基、ピペリジル基、キノリル基、イソキノリル基等が挙げられ、チエニル基、C1〜C12アルキルチエニル基、ピリジル基、C1〜C12アルキルピリジル基が好ましい。1価の複素環基の中では、1価の芳香族複素環基が好ましい。
置換カルボキシル基は、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基又は1価の複素環基で置換されたカルボキシル基が挙げられる。なお、前記のアルキル基、アリール基、アリールアルキル基又は1価の複素環基は置換基を有していてもよい。置換カルボキシル基の炭素数は、通常、2〜60程度、好ましくは2〜48である。なお、置換カルボキシル基の炭素数には該置換基の炭素数は含まれない。置換カルボキシル基の具体例としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基、イソブトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、n−ペンチルオキシカルボニル基、n−ヘキシロキシカルボニル基、シクロヘキシロキシカルボニル基、n−ヘプチルオキシカルボニル基、n−オクチルオキシカルボニル基、2−エチルヘキシロキシカルボニル基、n−ノニルオキシカルボニル基、n−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、n−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等が挙げられる。
式(1)中、R3はアルキル基を表す。アルキル基の具体例としては、前述のR1で説明したアルキル基と同様の基があげられる。
式(1)中、aおよびbは、それぞれ独立に、0〜3の整数を表す。Zは−O−または−S−を表す。
モノマーの合成の容易さの観点からは、式(1)で表される繰返し単位の中では、式(4)で表される繰返し単位が好ましい。
Figure 2009108313
〔式(4)中、R1、R2、R3、a、bおよびZは前述と同じ意味を表す。〕
本発明の高分子化合物の有機溶媒への溶解度性の観点からは、式(4)中、R1およびR2は、それぞれ独立に、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または1価の複素環基であることが好ましく、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またはアリールアルキルチオ基であることがより好ましく、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好ましく、アルキル基またはアリール基であることがより好ましい。
式(4)で示される繰返し単位の具体例としては、式(4−1)〜(4−16)で表される繰返し単位があげられる。
Figure 2009108313
Figure 2009108313
モノマーの合成の容易さの観点からは、式(4)中、aは0または1であることが好ましく、0であることがより好ましい。また、bは0または1であることが好ましく、0であることがより好ましい。
本発明の高分子化合物を高分子発光素子に用いた場合の発光効率の観点からは、式(4)中、Zは−O−であることが好ましい。
本発明の高分子化合物は、式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる1種以上の繰返し単位を有する。式(2)で表される繰り返し単位を含む場合、式(2)中のA環およびB環は、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環を表すが、A環およびB環の少なくとも1つが、複数個のベンゼン環が縮合した芳香族炭化水素環である。
前記芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、テトラセン環、ペンタセン環、ピレン環、フェナントレン環等が挙げられ、好ましくはベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環が挙げられる。
A環とB環との組み合わせとしては、好ましくはベンゼン環とナフタレン環、ベンゼン環とアントラセン環、ベンゼン環とフェナントレン環、ナフタレン環とナフタレン環、ナフタレン環とアントラセン環、ナフタレン環とフェナントレン環、アントラセン環とフェナントレン環の組み合わせが挙げられ、ベンゼン環とナフタレン環の組み合わせがより好ましい。
前記芳香族炭化水素環が置換基を有する場合、置換基が、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、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、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基、シアノ基、及びニトロ基からなる群から選ばれる置換基であることが好ましい。
前記芳香族炭化水素環が有するアルキル基、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、置換アミノ基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基、及び置換カルボキシル基の具体例としては、前記R1で説明した置換基と同じ置換基があげられる。
式(2)中、Rw及びRxは、それぞれ独立に、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、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、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基またはシアノ基を表す。該アルキル基、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、置換アミノ基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基、及び置換カルボキシル基の具体例は、前記R1で説明した置換基と同じ置換基があげられる。
wとRxがそれぞれ結合して環を形成してもよく、その環としては、置換基を有していてもよいC4〜C10シクロアルキル環、C4−C10シクロアルケニル環、C6〜C10芳香族炭化水素環、及びC4〜C10複素環等が挙げられる。モノマーの合成の容易さの観点からは、RwとRxは環を形成していないほうが好ましい。
シクロアルキル環としては、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、シクロオクタン環、シクロノナン環、シクロデカン環などが例示される。
シクロアルケニル環は、二重結合を2つ以上有するものも含み、その具体例としては、シクロヘキセン環、シクロヘキサジエン環、シクロオクタトリエン環などが例示される。
複素環としては、テトラヒドロフラン環、テトラヒドロチオフェン環、テトラヒドロインドール環、テトラヒドロキノリン環、ヘキサヒドロピリジン環、テトラヒドロイソキノリン環などが例示される。
式(2)で表される繰り返し単位として、具体的には、以下の2A−1〜2A−64、2B−1〜2B−64、及び2C−1〜2C−64で表される繰り返し単位、及び該繰り返し単位にアルキル基、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、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基、シアノ基又はニトロ基が置換基として結合した繰り返し単位が挙げられる。
なお、以下において、芳香族炭化水素環における結合手は、任意の位置を取り得ることを表し、Rw及びRxは前記と同じ意味を表す。
Figure 2009108313
Figure 2009108313

Figure 2009108313
Figure 2009108313

Figure 2009108313
Figure 2009108313
Figure 2009108313
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Figure 2009108313

Figure 2009108313
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Figure 2009108313
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Figure 2009108313

Figure 2009108313
Figure 2009108313

Figure 2009108313
Figure 2009108313
本発明の高分子化合物を高分子発光素子に用いた場合の発光効率の観点からは、式(2)で表される繰り返し単位が、式(2−1)で表される繰り返し単位、式(2−2)で表される繰り返し単位、式(2−3)で表される繰り返し単位および式(2−4)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる繰り返し単位であることが好ましく、式(2−1)で表される繰り返し単位であることがより好ましい。
Figure 2009108313
〔式(2−1)〜(2−4)中、R5およびR6は、それぞれ独立に、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、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基またはシアノ基を表す。cは0〜3の整数を表し、dは0〜5の整数を表す。R5が複数個存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。また、R6が複数個存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。RwおよびRxは前述と同じ意味を表し、RwとRxは互いに結合して環を形成していてもよい。〕
5およびR6における、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、置換アミノ基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基、および置換カルボキシル基の具体例は、前記R1で説明した置換基と同じ置換基があげられる。
本発明の高分子化合物を高分子発光素子に用いた場合の発光材料の耐久性の観点からは、式(2−1)で表される繰り返し単位が、式(2−5)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
Figure 2009108313
〔式(2−5)中、RwおよびRxは前述と同じ意味を表す。〕
合成の容易さの観点から、Rw及びRxはアルキル基、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が好ましく、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基がより好ましく、アルキル基がさらに好ましい。
本発明の高分子化合物は、式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる1種以上の繰返し単位を有する。式(3)で表される繰り返し単位を含む場合、式(3)中のC環およびD環は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香環を表し、該芳香環としては、芳香族炭化水素環、芳香族複素環があげられる。芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、テトラセン環、ペンタセン環、ピレン環、フェナントレン環等が挙げられ、芳香族複素環としては、チオフェン環、ピリジン環があげられる。モノマーの合成の行いやすさや素子特性の観点から、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環が好ましく、ベンゼン環、ナフタレン環がより好ましい。また、Xは、−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)2−、−Si(R42−Si(R42−、−Si(R42−、−B(R4)−、−P(R4)−、−P(=O)(R4)−、−O−C(R42−、−N=C(R4)−であり、R4は水素原子、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、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、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基、ニトロ基およびシアノ基から選ばれる。また、これらの置換基に含まれる水素原子は、フッ素原子に置き換わっていてもよく、R4が複数個ある場合は、それらは同一であっても異なっていてもよい。
式(3)中、R4における、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、置換アミノ基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基、及び置換カルボキシル基の具体例は、前記R1で説明した置換基と同じ置換基があげられる。
式(3)のC環およびD環が有する置換基は、本発明の高分子化合物の有機溶媒への溶解性、本発明の高分子化合物を用いた場合の高分子発光素子特性、モノマーの合成の行いやすさ等の観点からは、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、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基、ニトロ基およびシアノ基から選ばれるものであることが好ましい。これらの置換基に含まれる水素原子は、フッ素原子に置き換わっていてもよい。C環、D環が2個以上の置換基を有する場合、これらの置換基は同一でも異なっていてもよい。
C環およびD環が有するアルキル基、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、置換アミノ基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基および置換カルボキシル基の具体例は、前記R1で説明した置換基と同じ置換基があげられる。
C環およびD環が有する置換基の中で、本発明の高分子化合物の有機溶媒への溶解度向上の観点からは、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、1価の複素環基が好ましく、アルキル基、アルコキシ基、アリール基がより好ましい。
式(3)で示される繰り返し単位の具体的構造としては、式(3−1)〜(3−56)で示される構造があげられる。なお、式(3−1)〜(3−56)は置換基を有していてもよく、本発明の高分子化合物の有機溶媒への溶解度向上の観点から、置換基を1個以上有していることが好ましく、2個以上有していることがより好ましい。また、式(3−29)〜(3−56)中のR4は前述と同様の意味を表す。
Figure 2009108313
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Figure 2009108313
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Figure 2009108313
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式(3)で表される繰り返し単位において、本発明の高分子化合物を用いた場合の高分子発光素子特性、蛍光強度等の観点から、式(3−A)で表される繰り返し単位、式(3−B)で表される繰り返し単位および式(3−C)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる繰り返し単位が好ましく、式(3−A)で表される繰り返し単位もしくは式(3−B)で表される繰り返し単位がより好ましく、式(3−A)で表される繰り返し単位がさらに好ましい。

Figure 2009108313
(3−A) (3−B) (3−C)

〔式(3−A)〜(3−C)中、Xは前記と同じ意味を表し、R7は、それぞれ独立に、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、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基、ニトロ基およびシアノ基を表す。eは0から3の整数を表し、fは0から5の整数を表す。eが複数個ある場合は、それらは同一でも異なっていてもよく、fが複数個ある場合は、それらは同一でも異なっていてもよい。また、R7が複数個ある場合は、それらは同一であっても異なっていてもよい。〕
7おける、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、置換アミノ基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基、及び置換カルボキシル基の定義及び具体例は、前記R1で説明した置換基と同じ置換基があげられる。
式(3−A)〜(3−C)のR7は、本発明の高分子化合物の有機溶媒への溶解性、本発明の高分子化合物を用いた場合の高分子発光素子特性、モノマーの合成の行いやすさ等の観点からは、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基であることが好ましい。
式(3−A)〜(3−C)におけるe、fは、本発明の高分子化合物の有機溶媒への溶解度向上の観点から、eとfの和が1以上であることが好ましく、2以上であることがより好ましい。
式(3−A)で表される繰り返し単位が、式(3−D)で表されることが好ましい。
Figure 2009108313
(式(3−D)中、X、R7、eは前記と同じ意味を表す。)
式(3)、(3−A)、(3−B)、(3−C)および(3−D)において、蛍光強度の観点や本発明の高分子化合物を用いた場合の高分子発光素子特性の観点から、Xは−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)2−、−Si(R42−、−B(R4)−、−O−C(R42−であることが好ましく、−O−、−S−、−Si(R42−、−O−C(R42−であることがより好ましく、−O−、−S−であることがさらに好ましい。
本発明の高分子化合物は、式(1)で表される繰り返し単位を2種類以上含んでいてもよく、式(2)で表される繰り返し単位を2種類以上含んでいてもよく、式(3)で表される繰り返し単位を2種類以上含んでいてもよい。また、式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位を含んでいてもよい。
本発明の高分子化合物の繰り返し単位の総数を100とした場合、式(1)で表される繰り返し単位の総数が1〜95が好ましく、1〜50がより好ましく、5〜50がさらに好ましい。また、式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位の総数の和が5〜99が好ましく、20〜90がより好ましく、40〜90がさらに好ましい。
本発明の高分子化合物は、その発光効率、素子特性の観点からは、さらに式(7)で表される繰り返し単位を含んでいても良い。

−Ar−
(7)
[式(7)中、Arはアリーレン基、2価の複素環基、金属錯体構造を有する2価の基または2価の芳香族アミン基を表す。]
Arで表されるアリーレン基とは、芳香族炭化水素から、水素原子2個を除いた原子団であり、縮合環を持つもの、独立したベンゼン環又は縮合環2個以上が直接又はビニレン等の基を介して結合したものも含まれる。アリーレン基は置換基を有していてもよい。置換基の種類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、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、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基、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数は通常6〜60程度であり、好ましくは6〜20である。また、アリーレン基の置換基を含めた全炭素数は、通常6〜100程度である。
アリーレン基としては、フェニレン基(例えば、下式1〜3)、ナフタレンジイル基(下式4〜13)、アントラセン−ジイル基(下式14〜19)、ビフェニル−ジイル基(下式20〜25)、ターフェニル−ジイル基(下式26〜28)、縮合環化合物基(下式29〜42)などが例示される。

Figure 2009108313

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Figure 2009108313

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Figure 2009108313

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また、2価の複素環基とは、複素環化合物から水素原子2個を除いた残りの原子団をいい、該基は置換基を有していてもよい。
ここに複素環化合物とは、環式構造を持つ有機化合物のうち、環を構成する元素が炭素原子だけでなく、酸素、硫黄、窒素、リン、ホウ素、ヒ素などのヘテロ原子を環内に含むものをいう。2価の複素環基の中では、芳香族複素環基が好ましい。置換基の種類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、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、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基、シアノ基またはニトロ基が好ましい。
2価の複素環基における置換基を除いた部分の炭素数は通常3〜60程度である。また、2価の複素環基の置換基を含めた全炭素数は、通常3〜100程度である。
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価の複素環基:ピリジンージイル基(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、ケイ素、窒素、硫黄、セレン、ホウ素、リンなどを含む5員環複素環基(下式141〜145)。
ヘテロ原子として酸素、ケイ素、窒素、セレンなどを含む5員環縮合複素基(下式146〜157)。
ヘテロ原子として酸素、ケイ素、窒素、硫黄、セレンなどを含む5員環複素環基でそのヘテロ原子のα位で結合し2量体やオリゴマーになっている基(下式158〜159)。
ヘテロ原子として酸素、ケイ素、窒素、硫黄、セレンなどを含む5員環複素環基でそのヘテロ原子のα位でフェニル基に結合している基(下式160〜166)。
ヘテロ原子として酸素、窒素、硫黄、セレンなどを含む5員環縮合複素環基にフェニル基やフリル基、チエニル基が置換した基(下式167〜172)。

Figure 2009108313

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Figure 2009108313

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Figure 2009108313
Figure 2009108313

Figure 2009108313

Figure 2009108313
式(1〜42、101〜172)中、Rは水素原子、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、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、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基、シアノ基またはニトロ基を表す。
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、置換アミノ基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基および置換カルボキシル基の定義、具体例等は、前記R1、R2におけるそれらの定義、具体例等と同じである。
金属錯体構造を有する2価の基としては、具体的には以下のM1〜M7が例示される。
Figure 2009108313
式(M−1)〜(M−7)中、Rは前記式(1〜42、101〜172)における例示と同様である。
2価の芳香族アミン基としては、式(6)で表される基があげられる。
Figure 2009108313

[式(6)中、Ar1、Ar2、Ar3およびAr4は、それぞれ独立に、アリーレン基または2価の複素環基を表し、Ar5、Ar6およびAr7は、それぞれ独立に、アリール基または1価の複素環基を表し、x、yは、それぞれ独立に、0〜5の整数を表す。]
式(6)中、xは0〜3が好ましく、0または1がより好ましい。yは0〜3が好ましく、0または1がより好ましい。
アリーレン基、2価の複素環基、アリール基、1価の複素環基の定義、具体例等は、前記Arにおけるこれらの定義、具体例と同様である。
式(6)で表される繰返し単位の具体例としては、式(6−1)〜(6−14)で表される繰返し単位があげられる。
Figure 2009108313

Figure 2009108313
本発明の高分子化合物としては、式(1)で表される繰り返し単位および式(2)で表される繰り返し単位からなる高分子化合物、式(1)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位からなる高分子化合物、式(1)で表される繰り返し単位、式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位からなる高分子化合物、式(1)で表される繰り返し単位、式(2)で表される繰り返し単位および式(7)で表される繰り返し単位からなる高分子化合物、式(1)で表される繰り返し単位、式(3)で表される繰り返し単位および式(7)で表される繰り返し単位からなる高分子化合物、式(1)で表される繰り返し単位、式(2)で表される繰り返し単位、式(3)で表される繰り返し単位および式(7)で表される繰り返し単位からなる高分子化合物等があげられる。
また本発明の高分子化合物は、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103〜108であることが好ましく、103〜107であることがより好ましく、104〜107であることがさらに好ましい。
また、本発明の高分子化合物は、ランダム、ブロックまたはグラフト共重合体であってもよいし、それらの中間的な構造を有する高分子、例えばブロック性を帯びたランダム共重合体であってもよい。蛍光又はりん光の量子収率の高い高分子発光体を得る観点からは、完全なランダム共重合体よりブロック性を帯びたランダム共重合体やブロックまたはグラフト共重合体が好ましい。主鎖に枝分かれがあり、末端部が3つ以上ある場合やデンドリマーも含まれる。
また、本発明の高分子化合物の末端基は、重合活性基がそのまま残っていると、素子にしたときの発光特性や寿命が低下する可能性があるので、安定な基で保護されていてもよい。主鎖の共役構造と連続した共役結合を有しているものが好ましく、例えば、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が例示される。具体的には、特開平9−45478号公報の化10に記載の置換基等が例示される。
本発明の高分子化合物に対する良溶媒としては、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、デカリン、n−ブチルベンゼンなどが例示される。高分子化合物の構造や分子量にもよるが、通常はこれらの溶媒に高分子化合物を0.1重量%以上溶解させることができる。
次に本発明の高分子化合物の製造方法について説明する。
例えば、Y1−A−Y2で示される化合物を原料の一つとして用い、これを縮合重合さ
せることにより本発明の高分子化合物を製造することができる。
式中、−A−は式(1)、(2)または(3)で表される繰り返し単位を表す。
1及びY2はそれぞれ独立に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およびY2)としては、ハロゲン原子、アルキルスルホネート基、アリールスルホネート基、アリールアルキルスルホネート基、ホウ酸エステルから誘導される基、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。
ここに、ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子が挙げられる。
アルキルスルホネート基としては、メタンスルホネート基、エタンスルホネート基、トリフルオロメタンスルホネート基などが例示され、アリールスルホネート基としては、ベンゼンスルホネート基、p−トルエンスルホネート基などが例示され、アリールアルキルスルホネート基としては、ベンジルスルホネート基などが例示される。
ホウ酸エステルから誘導される基としては、下記式で示される基が例示される。

Figure 2009108313

(式中、Meはメチル基を、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+Me21 -、−CH2+Ph21 -
(X1はハロゲン原子を示し、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+Ph31 -
(X1はハロゲン原子を示す。)
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
(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価ニッケル錯体を用いる場合には、ハロゲン原子、アルキルスルホネート基、アリールスルホネート基またはアリールアルキルスルホネート基が挙げられる。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、アルキルスルホネート基、ハロゲン原子、ホウ酸エステルから誘導される基、−B(OH)2などが挙げられる。
本発明の高分子化合物の製造は、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複数有する化合物を、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(Makromol.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。
本発明の高分子化合物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、Ni(0)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、及びニッケルゼロ価錯体により重合する方法が、構造制御がしやすいので好ましい。
本発明の高分子化合物の製造方法の中で、縮合重合に関与する置換基(Y1およびY2)がそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキルスルホネート基、アリールスルホネート基又はアリールアルキルスルホネート基から選ばれ、ニッケルゼロ価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、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。
この場合、例えば原料化合物としてハロゲン−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高分子化合物を製造する方法が挙げられる。
また、本発明の高分子化合物の製造方法の中で、縮合重合に関与する置換基(Y1およびY2)がそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキルスルホネート基、アリールスルホネート基、アリールアルキルスルホネート基、ホウ酸基、又はホウ酸エステルから誘導される基から選ばれ、全原料化合物が有する、ハロゲン原子、アルキルスルホネート基、アリールスルホネート基及びアリールアルキルスルホネート基のモル数の合計(J)と、ホウ酸基(−B(OH)2)及びホウ酸エステルから誘導される基のモル数の合計(K)の比が実質的に1(通常 K/J は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。
この場合、例えば原料化合物としてハロゲン−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高分子化合物を製造する方法が挙げられる。
溶媒としては、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、用いる溶媒は十分に脱酸素処理を施し、不活性雰囲気下で反応を進行させることが好ましい。また、同様に脱水処理を行うことが好ましい。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、シクロヘキサンなどの飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレンなどの不飽和炭化水素、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不飽和炭化水素、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、トルエン、テトラヒドロフランが好ましい。
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。
本発明の高分子化合物を高分子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。
本発明の組成物は、本発明の高分子化合物を含む組成物であり、正孔輸送材料、電子輸送材料および発光材料からなる群から選ばれる少なくとも1種類の材料と、本発明の高分子化合物の少なくとも1種類とを含有することを特徴とする組成物、本発明の高分子化合物を少なくとも2種類含有することを特徴とする組成物等があげられる。
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。液状組成物は、前記高分子化合物と溶媒とを含んでなるものである。本明細書において、「液状組成物」とは、素子作製時において液状であるものを意味し、通常、常圧(即ち、1気圧)、25℃において液状である。また、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、前記高分子化合物以外に、低分子発光材料、正孔輸送材料、電子輸送材料、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。
本発明の液状組成物が含有してもよい低分子蛍光材料としては、例えば、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、8−ヒドロキシキノリンの金属錯体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、テトラフェニルシクロブタジエン、テトラフェニルシクロブタジエン誘導体、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、公知のものが挙げられる。
本発明の液状組成物が含有してもよい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。
本発明の液状組成物が含有してもよい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。
本発明の液状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。
本発明の液状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等を適宜組み合わせて使用すればよい。ここで貧溶媒とは、溶媒1gに溶解する本発明の高分子化合物の重量が0.1mg以下である溶媒をいう。
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、通常、液状組成物の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。
本発明の液状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、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、前記高分子化合物、溶媒の保存安定性を改善し得る。
本発明の液状組成物が正孔輸送材料を含有する場合には、該液状組成物中の正孔輸送材料の量は、溶媒以外の液状組成物の重量を100とすると、通常、1〜80であり、好ましくは5〜60である。本発明の液状組成物が電子輸送材料を含有する場合には、該液状組成物中の電子輸送材料の量は、溶媒以外の液状組成物の重量を100とすると、通常、1〜80であり、好ましくは5〜60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、また電荷輸送材料や発光材料を混合した場合においても同様な手法が適用できるので、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、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法を用いることができる。
液状組成物中の溶媒の割合は、該液状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。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、インクジェットプリント法等、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。
液状組成物に含まれる溶媒としては、該液状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、液状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、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。
液状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。
液状組成物に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、液状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、液状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。
液状組成物に3種類の溶媒が含まれる場合、そのうちの1〜2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℃以下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℃以下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、液状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、3種類の溶媒のうちの1種類の溶媒には、25℃において、液状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い。
液状組成物に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、液状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。
<用途>
本発明の高分子化合物は、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、前記高分子化合物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。
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。
本発明の高分子化合物は、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、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、有機溶媒可溶性の高分子化合物を用いることが製造上非常に有利であり好ましい。有機溶媒可溶性の高分子化合物を溶媒に溶解させてなる溶液からの成膜方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法等の塗布法を用いることができる。
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。
本発明の高分子化合物は、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、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、陽極及び陰極からなる電極と、該電極間に設けられ前記高分子化合物を含む発光層とを有するものである。
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、それぞれ独立に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、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法を用いることができる。
高分子発光素子作製の際に、本発明の高分子化合物を用いることにより、溶液から成膜する場合、この溶液を塗布後乾燥により溶媒を除去するだけでよく、また電荷輸送材料や発光材料を混合した場合においても同様な手法が適用でき、製造上非常に有利である。
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、発光層に上記高分子化合物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、上記高分子化合物以外の発光材料を含む発光層が、上記高分子化合物を含む発光層と積層されていてもよい。
前記高分子化合物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、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、溶液からのスピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法を用いることができる。
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、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法を用いることができる。
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、陰極に隣接して電荷注入層を設けた高分子発光素子、陽極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、陰極に隣接して絶縁層を設けた高分子発光素子、陽極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、電極を形成し、有機物の層を形成する際に変化しないものであればよく、例えば、ガラス、プラスチック、高分子フィルム、シリコン等の基板が例示される。不透明な基板の場合には、反対の電極が透明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材料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、陰極と有機物層との間に、導電性高分子からなる層、あるいは金属酸化物や金属フッ化物、有機絶縁材料等からなる層を設けてもよく、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タメージを与えるのを抑制することが容易となる。これらのうち、いずれか1つ以上の方策をとることが好ましい。
本発明の高分子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、非発光部の有機物層を極端に厚く形成し実質的に非発光とする方法、陽極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を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
ここで、数平均分子量及び重量平均分子量については、サイズエクスクルージョンクロマトグラフィー(SEC)(島津製作所製:LC−10Avp)によりポリスチレン換算の数平均分子量及び重量平均分子量を求めた。測定する高分子化合物は、約0.5wt%の濃度になるようにテトラヒドロフランに溶解させ、GPCに30μL注入した。GPCの移動相はテトラヒドロフランを用い、0.6mL/minの流速で流した。カラムは、TSKgel SuperHM−H(東ソー製)2本とTSKgel SuperH2000(東ソー製)1本を直列に繋げた。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。
(合成例1)
N−オクチルフェノキサジンの合成
不活性雰囲気下、フェノキサジン(10.0g)、水酸化ナトリウム(21.9g)、テトラエチルアンモニウムブロマイド(0.37g)、ジメチルスルホキシド(34mL)を混合し、80℃まで昇温した後、水18mLを加え、1−ブロモオクタン(12.9g)を50分で滴下した。ついで、90℃ まで昇温して 1 時間攪拌した後、室温へ冷却した。ついで、析出した固体をトルエン160mLに溶解し、水(100mL)で2回洗浄し、1N塩酸(100mL)で1回洗浄し、水(100mL)で3回洗浄し、シリカゲルカラムに通液させ、減圧濃縮、真空乾燥を行い、目的物とするN−オクチルフェノキサジン16.0g(純度99.4%)を得た。
1H−NMR(300MHz,CDCl3);δ 0.89(t,3H),1.15−1.47(m,10H),1.65(br,2H),3.45(br,2H),6.31−6.88(br,8H).
MS(APPI−MS(posi)):296[M+H]+
(合成例2)
3,7−ジブロモ−N−オクチルフェノキサジンの合成
不活性雰囲気下N−オクチルフェノキサジン(15.0g)にジクロロメタン(55mL)を加えて調整した溶液に、1,3−ジブロモ−5,5−ジメチルヒダントイン(15.1g)とN,N−ジメチルホルムアミド15.8mLからなる溶液を室温にて30分で滴下し1時間攪拌した後、室温にて6時間攪拌を行った。得られた沈澱を濾過、メタノールで洗浄、ついで減圧乾燥することにより、目的とする3,7−ジブロモ−N−オクチルフェノキサジンを16.6g得た(純度99.7%)。
1H−NMR(299.4MHz,CDCl3);δ 0.89(t,3H),1.18−1.46(m,10H),1.59(br,2H),3.38(br,2H),6.29(d,2H),6.73(s,2H),6.88(d,2H).
LC−MS(APPI−MS(posi)):452[M+H]+
(合成例3)
化合物(Monomer−1)の合成
下記反応により化合物Monomer−1を合成した。以下、順に説明する。
Figure 2009108313
(化合物M−1−1の合成)
Figure 2009108313
化合物M−1−1
不活性雰囲気下、300ml三つ口フラスコに1‐ナフタレンボロン酸5.00g(29mmol)、2−ブロモベンズアルデヒド6.46g(35mmol)、炭酸カリウム10.0g(73mmol)、トルエン36ml、イオン交換水36mlを入れ、室温で撹拌しつつ20分間アルゴンバブリングした。続いてテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム16.8mg(0.15mmol)を入れ、さらに室温で撹拌しつつ10分間アルゴンバブリングした。100℃に昇温し、25時間反応させた。室温まで冷却後、トルエンで有機層を抽出、硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を留去した。トルエン:シクロヘキサン=1:2混合溶媒を展開溶媒としたシリカゲルカラムで生成することにより、化合物M−1−1 5.18g(収率86%)を白色結晶として得た。
上記操作を複数回繰り返した。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ7.39〜7.62(m、5H)、7.70(m、2H)、7.94(d、2H)、8.12(dd、2H)、9.63(s、1H)
MS(APCI(+)):(M+H)+ 233
(化合物M−1−2の合成)
Figure 2009108313
化合物M−1−2
不活性雰囲気下で300mlの三つ口フラスコに化合物M−1−1 8.00g(34.4mmol)と脱水THF46mlを入れ、−78℃まで冷却した。続いてn−オクチルマグネシウムブロミド(1.0mol/lTHF溶液)52mlを30分かけて滴下した。滴下終了後0℃まで昇温し、1時間撹拌後、室温まで昇温して45分間撹拌した。氷浴して1N塩酸20mlを加えて反応を終了させ、酢酸エチルで有機層を抽出、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後トルエン:ヘキサン=10:1混合溶媒を展開溶媒とするシリカゲルカラムで精製することにより、化合物M−1−2 7.64g(収率64%)を淡黄色のオイルとして得た。HPLC測定では2本のピークが見られたが、LC−MS測定では同一の質量数であることから、異性体の混合物であると判断した。
(化合物M−1−3の合成)
Figure 2009108313
化合物M−1−3
不活性雰囲気下、500ml三つ口フラスコに化合物M−1−2(異性体の混合物)5.00g(14.4mmol)と脱水ジクロロメタン74mlを入れ、室温で撹拌、溶解させた。続いて、三フッ化ホウ素のエーテラート錯体を室温で1時間かけて滴下し、滴下終了後室温で4時間撹拌した。撹拌しながらエタノール125mlをゆっくりと加え、発熱がおさまったらクロロホルムで有機層を抽出、2回水洗し、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去後、ヘキサンを展開溶媒とするシリカゲルカラムで精製することにより、化合物M−1−3 3.22g(収率68%)を無色のオイルとして得た。
上記操作を複数回繰り返した。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ0.90(t、3H)、1.03〜1.26(m、14H)、2.13(m、2H)、4.05(t、1H)、7.35(dd、1H)、7.46〜7.50(m、2H)、7.59〜7.65(m、3H)、7.82(d、1H)、7.94(d、1H)、8.35(d、1H)、8.75(d、1H)
MS(APCI(+)):(M+H)+ 329
(化合物M−1−4の合成)
Figure 2009108313
化合物M−1−4
不活性雰囲気下200ml三つ口フラスコにイオン交換水20mlをいれ、撹拌しながら水酸化ナトリウム18.9g(0.47mol)を少量ずつ加え、溶解させた。水溶液が室温まで冷却した後、トルエン20ml、化合物M−1−3 5.17g(15.7mmol)、臭化トリブチルアンモニウム1.52g(4.72mmol)を加え、50℃に昇温した。臭化n−オクチルを滴下し、滴下終了後50℃で9時間反応させた。反応終了後トルエンで有機層を抽出し、2回水洗し、硫酸ナトリウムで乾燥した。ヘキサンを展開溶媒とするシリカゲルカラムで精製することにより、化合物M−1−4 5.13g(収率74%)を黄色のオイルとして得た。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ0.52(m、2H)、0.79(t、6H)、1.00〜1.20(m、22H)、2.05(t、4H)、7.34(d、1H)、7.40〜7.53(m、2H)、7.63(m、3H)、7.83(d、1H)、7.94(d、1H)、8.31(d、1H)、8.75(d、1H)
MS(APCI(+)):(M+H)+ 441
(化合物Monomer−1の合成)
Figure 2009108313
化合物Monomer−1
空気雰囲気下、50mlの三つ口フラスコに化合物M−1−4 4.00g(9.08mmol)と酢酸:ジクロロメタン=1:1混合溶媒57mlを入れ、室温で撹拌、溶解させた。続いて三臭化ベンジルトリメチルアンモニウム7.79g(20.0mmol)を加えて撹拌しつつ、塩化亜鉛を三臭化ベンジルトリメチルアンモニウムが完溶するまで加えた。室温で20時間撹拌後、5%亜硫酸水素ナトリウム水溶液10mlを加えて反応を停止し、クロロホルムで有機層を抽出、炭酸カリウム水溶液で2回洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。ヘキサンを展開溶媒とするフラッシュカラムで2回精製した後、エタノール:ヘキサン=1:1、続いて10:1混合溶媒で再結晶することにより、化合物Monomer−1 4.13g(収率76%)を白色結晶として得た。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ0.60(m、2H)、0.91(t、6H)、1.01〜1.38(m、22H)、2.09(t、4H)、7.62〜7.75(m、3H)、7.89(s、1H)、8.20(d、1H)、8.47(d、1H)、8.72(d、1H)
MS(APPI(+)):(M+H)+ 598
(実施例1)高分子化合物<P−1>の合成
化合物Monomer−1 0.84gと3,7−ジブロモ−N−オクチルフェノキサジン0.51gと2、2'−ビピリジル0.63gとを反応容器に仕込んだ後、反応系内を窒素ガスで置換した。これに、あらかじめアルゴンガスでバブリングして、脱気したテトラヒドロフラン(脱水溶媒)50gを加えた。次に、この混合溶液に、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0)を1.15g加え、60℃で3時間反応した。なお、反応は、窒素ガス雰囲気中で行った。
反応後、この溶液を冷却した後、メタノール50ml/イオン交換水50ml混合溶液をそそぎ込み、約1時間撹拌した。次に、生成した沈殿を、ろ過することにより回収した。次に、この沈殿を減圧乾燥した後、トルエンに溶解した。トルエン溶液にラジオライトを加え、撹拌後このトルエン溶液を濾過し、不溶物を除去した後、このトルエン溶液をアルミナを充填したカラムを通すことで精製した。次に、このトルエン溶液を、約5%塩酸水溶液で洗浄し、静置、分液した後、トルエン溶液を回収、次に、約5%アンモニア水で洗浄し、静置、分液した後、トルエン溶液を回収、次に、このトルエン溶液を水洗し、静置、分液した後、トルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、メタノール中にそそぎ込み、再沈生成した。
次に、生成した沈殿を回収し、この沈殿を減圧乾燥して、重合体0.54gを得た。この重合体を高分子化合物<P−1>と呼ぶ。高分子化合物<P−1>のポリスチレン換算数平均分子量は、6.9×104であり、ポリスチレン換算重量平均分子量は2.1×105であった。
(合成例4)DBFの合成
下記反応によりDBFを合成した。以下、順に説明する。
Figure 2009108313
(化合物F−1の合成)
Figure 2009108313

化合物F−1
不活性雰囲気下、1l三つ口フラスコにジベンゾフラン(23.2g、137.9mmol)と酢酸(232g)を入れ、室温で撹拌、溶かした後、75℃まで昇温した。昇温後、臭素(92.6g、579.3mmol)を酢酸(54g)で希釈したものを滴下した。滴下終了後、温度を保持したまま3時間撹拌し、放冷した。TLCで原料の消失を確認した後、チオ硫酸ナトリウム水を加え反応を終了させ、室温で1時間撹拌した。撹拌後、ろ過を行いケーキをろ別し、さらにチオ硫酸ナトリウム水、水で洗浄した後、乾燥した。得られた粗生成物をヘキサンにて再結晶し、目的物を得た。(収量:21.8g、収率:49%)
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ7.44(d、2H)、7.57(d、2H)、8.03(s、2H)
(化合物F−2の合成)
Figure 2009108313
化合物F−2
不活性雰囲気下、500ml四つ口フラスコに化合物F−1(16.6g、50.9mmol)とテトラヒドロフラン(293g)を入れ、―78℃まで冷却した。n−ブチルリチウム(80ml<1.6mol/L ヘキサン溶液>、127.3mmol)を滴下した後、温度を保持したまま1時間撹拌した。この反応液を、不活性雰囲気下で1000mlの四つ口フラスコにトリメトキシボロン酸(31.7g、305.5mmol)とテトラヒドロフラン(250ml)を入れ、−78℃まで冷却したものに滴下した。滴下終了後、ゆっくり室温まで戻し、2時間室温で撹拌後、TLCで原料の消失を確認した。反応終了マスを、2000mlビーカーに濃硫酸(30g)と水(600ml)を入れたものに注入し、反応を終了させた。トルエン(300ml)を加え、有機層を抽出し、有機層を水で洗浄した。溶媒を留去後、そのうち8gと酢酸エチル(160ml)を300mlの四つ口フラスコに入れ、続いて30%過酸化水素水(7.09g)を加え、40℃で2時間撹拌した。この反応液を、1000mlのビーカーに硫酸アンモニウム鉄(II)(71g)と水(500ml)の水溶液に注入した。撹拌後、有機層を抽出し、有機層を水で洗浄した。溶媒を除去することにより、化合物F−2粗製物7.57gを得た。
MS:(M―H)+ 199.0
(化合物F−3の合成)
Figure 2009108313
化合物F−3
不活性雰囲気下で200ml四つ口フラスコに化合物F−2(2.28g、11.4mmol)とN、N―ジメチルホルムアミド(23g)を入れ、室温で撹拌、溶かした後、炭酸カリウム(9.45g、68.3mmol)を入れ100℃まで昇温した。昇温後、臭化n−オクチル(6.60g、34.2mmol)をN、N―ジメチルホルムアミド(11g)で希釈したものを滴下した。滴下終了後、60℃まで昇温し、温度を保持したまま2時間撹拌し、TLCで原料の消失を確認した。水(50ml)を加え反応を終了させ、続いてトルエン(50ml)を加え、有機層を抽出し、有機層を水で2回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒留去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムで精製することにより、目的物を得た(収量:1.84g、収率:38%)
上記作業を複数回行った。
MS:M+ 425.3
(化合物DBFの合成)
Figure 2009108313
化合物DBF
不活性雰囲気下で500ml四つ口フラスコに化合物F−3(7.50g、17.7mmol)とN、N―ジメチルホルムアミドを入れ、室温で撹拌、溶かした後、氷浴で冷却した。冷却後、N−ブロモスクシンイミド(6.38g、35.9m)をN、N―ジメチルホルムアミド(225mmol)で希釈したものを滴下した。滴下終了後、氷浴で1時間、室温で18.5時間、40℃まで昇温し、温度を保持したまま6.5時間撹拌し、液体クロマトグラフィーで原料の消失を確認した。溶媒を除去し、トルエン(75ml)を加え溶解した後、有機層を水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒留去した。得られた粗生成物の約半量をシリカゲルカラムおよび液体クロマトグラフィー分取で精製することにより、目的物を得た(収量:0.326g)。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ0.90(t、6H)、1.26〜1.95(m、24H)、4.11(t、4H)、7.34(s、2H)、7.74(s、2H)
MS:M+ 582.1
(実施例2)
高分子化合物<P−2>の合成
化合物DBF 0.79gと3,7−ジブロモ−N−オクチルフェノキサジン0.51gと2、2'−ビピリジル0.63gとを反応容器に仕込んだ後、反応系内を窒素ガスで置換した。これに、あらかじめアルゴンガスでバブリングして、脱気したテトラヒドロフラン(脱水溶媒)50gを加えた。次に、この混合溶液に、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0)を1.15g加え、60℃で3時間反応した。なお、反応は、窒素ガス雰囲気中で行った。
反応後、この溶液を冷却した後、メタノール50ml/イオン交換水50ml混合溶液をそそぎ込み、約1時間撹拌した。次に、生成した沈殿を、ろ過することにより回収した。次に、この沈殿を減圧乾燥した後、トルエンに溶解した。トルエン溶液にラジオライトを加え、撹拌後このトルエン溶液を濾過し、不溶物を除去した後、このトルエン溶液をアルミナを充填したカラムを通すことで精製した。次に、このトルエン溶液を、約5%塩酸水溶液で洗浄し、静置、分液した後、トルエン溶液を回収、次に、約5%アンモニア水で洗浄し、静置、分液した後、トルエン溶液を回収、次に、このトルエン溶液を水洗し、静置、分液した後、トルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、メタノール中にそそぎ込み、再沈生成した。
次に、生成した沈殿を回収し、この沈殿を減圧乾燥して、重合体0.11gを得た。この重合体を高分子化合物<P−2>と呼ぶ。高分子化合物<P−2>のポリスチレン換算数平均分子量は、8.1×104であり、ポリスチレン換算重量平均分子量は1.5×105であった。
(合成例5)化合物(DBT−1)の合成
下記反応により化合物(DBT−1)を合成した。以下、順に説明する。
Figure 2009108313
(化合物T−1の合成)
Figure 2009108313
化合物T−1
不活性雰囲気下1lの四つ口フラスコに2,8−ジブロモジベンゾチオフェン 7gとTHF 280mlを入れ、室温で撹拌、溶かした後、−78℃まで冷却した。n−ブチルリチウム 29ml(1.6モルヘキサン溶液)を滴下した。滴下終了後、温度を保持したまま2時間撹拌し、トリメトキシボロン酸 13gを滴下した。滴下終了後、ゆっくり室温まで戻した。3時間室温で撹拌後、TLCで原料の消失を確認した。5%硫酸 100mlを加えて反応を終了させ、室温で12時間撹拌した。水を加えて洗浄し、有機層を抽出した。溶媒を酢酸エチルに置換した後、30%過酸化水素水 5mlを加え、40℃で5時間撹拌した。その後有機層を抽出し、10%硫酸アンモニウム鉄(II)水溶液で洗浄後乾燥、溶媒を除去することにより、茶色の固体 4.43gを得た。LC−MS測定からは二量体などの副生成物も生成しており、化合物T−1の純度は77%であった(LC面百)。
MS(APCI(−)):(M−H)- 215
(化合物T−2の合成)
Figure 2009108313
化合物T−2
不活性雰囲気下で化合物T−1 142.0gと臭化i−ペンチル 297.5g、および炭酸カリウム 399.3gを入れ、溶媒としてメチルイソブチルケトン 355.0gを加えて110℃で6.5時間加熱還流した。反応終了後、固体をろ過し、トルエンと水で分離、有機層を抽出し、さらに水で2回洗浄した後有機層を濃縮した。得られた個体をシリカゲルカラム(展開溶媒:ヘキサン/クロロホルム=5/1)で精製することにより、55.4g(収率33.7%、純度91.4%)の化合物T−2を得た。
(化合物T−3の合成)

Figure 2009108313
化合物T−3
不活性雰囲気下タングステン1.22g、水5.6ml、30%過酸化水素水11mlを加え、エタノール2086mlを加えた。その後系内に化合物T−2 79.0gとエタノール237mlを加え、30%過酸化水素水55.3mlを滴下した。滴下終了後45℃で4時間撹拌し、反応終了後室温まで冷却した後、6%チオ硫酸ナトリウム水溶液711mlを滴下して、固体をろ過し、水500mlで洗浄した後、水でリパルプ洗浄を行い、80.1g(純度97%、収率93%)の化合物T−3を得た。
(化合物T−4の合成)
Figure 2009108313
化合物T−4
不活性雰囲気下、化合物T−3 80.0gと酢酸/クロロホルム=1:1混合液 640gを加え、80℃で撹拌し溶解させた。続いて臭素 115.2gを上記の溶媒 114mlに溶かして滴下し、1.75時間撹拌した。反応終了後、メタノール1308ml中に滴下し、生成した固体をろ過した。得られた固体をクロロホルム500mlに溶解させ、2%チオ硫酸ナトリウム水溶液400ml、2%炭酸ナトリウム水溶液300ml、水300mlで2回洗浄し、有機層を濃縮した。その後メタノール300mlでリパルプ洗浄を行い、98.1g(純度98.4%、収率83.6%)の化合物T−4を得た。
(化合物DBT−1の合成)
Figure 2009108313
化合物DBT−1
不活性雰囲気化合物T−4 98.1gと脱水エーテル2255mlを加え、20℃に調整した後、リチウムアルミニウムハイドライド8.0gを4回に分けて加えて撹拌した。3時間後、さらに1.0gを加えて1時間撹拌した。その後、2℃まで冷却した後、5%塩酸739mlを滴下し、有機層を抽出した。得られた有機層を水700mlで洗浄した後硫酸ナトリウムで乾燥後ろ別して濃縮した。得られた個体をシリカゲルカラム(展開溶媒:トルエン/シクロヘキサン=1/109で分離精製を行い、得られた固体をエタノール/ヘキサンで繰り返し再結晶を行い、化合物DBT−1(49.1g、純度99.8%)を得た。
(実施例3)
高分子化合物<P−3>の合成
化合物DBT−1 0.72gと3,7−ジブロモ−N−オクチルフェノキサジン0.51gと2、2'−ビピリジル0.63gとを反応容器に仕込んだ後、反応系内を窒素ガスで置換した。これに、あらかじめアルゴンガスでバブリングして、脱気したテトラヒドロフラン(脱水溶媒)50gを加えた。次に、この混合溶液に、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0)を1.15g加え、60℃で3時間反応した。なお、反応は、窒素ガス雰囲気中で行った。
反応後、この溶液を冷却した後、メタノール50ml/イオン交換水50ml混合溶液をそそぎ込み、約1時間撹拌した。次に、生成した沈殿を、ろ過することにより回収した。次に、この沈殿を減圧乾燥した後、トルエンに溶解した。トルエン溶液にラジオライトを加え、撹拌後このトルエン溶液を濾過し、不溶物を除去した後、このトルエン溶液をアルミナを充填したカラムを通すことで精製した。次に、このトルエン溶液を、約5%塩酸水溶液で洗浄し、静置、分液した後、トルエン溶液を回収、次に、約5%アンモニア水で洗浄し、静置、分液した後、トルエン溶液を回収、次に、このトルエン溶液を水洗し、静置、分液した後、トルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、メタノール中にそそぎ込み、再沈生成した。
次に、生成した沈殿を回収し、この沈殿を減圧乾燥して、重合体0.05gを得た。この重合体を高分子化合物<P−3>と呼ぶ。高分子化合物<P−3>のポリスチレン換算数平均分子量は、2.1×105であり、ポリスチレン換算重量平均分子量は5.8×105であった。
(合成例6)
高分子化合物<P−4>の合成
2,7ジブロモ−9,9−ジオクチルフルオレン0.77gと3,7−ジブロモ−N−オクチルフェノキサジン0.51gと2、2'−ビピリジル0.63gとを反応容器に仕込んだ後、反応系内を窒素ガスで置換した。これに、あらかじめアルゴンガスでバブリングして、脱気したテトラヒドロフラン(脱水溶媒)50gを加えた。次に、この混合溶液に、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0)を1.15g加え、60℃で3時間反応した。なお、反応は、窒素ガス雰囲気中で行った。
反応後、この溶液を冷却した後、メタノール50ml/イオン交換水50ml混合溶液をそそぎ込み、約1時間撹拌した。次に、生成した沈殿を、ろ過することにより回収した。次に、この沈殿を減圧乾燥した後、トルエンに溶解した。トルエン溶液にラジオライトを加え、撹拌後このトルエン溶液を濾過し、不溶物を除去した後、このトルエン溶液をアルミナを充填したカラムを通すことで精製した。次に、このトルエン溶液を、約5%塩酸水溶液で洗浄し、静置、分液した後、トルエン溶液を回収、次に、約5%アンモニア水で洗浄し、静置、分液した後、トルエン溶液を回収、次に、このトルエン溶液を水洗し、静置、分液した後、トルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、メタノール中にそそぎ込み、再沈生成した。
次に、生成した沈殿を回収し、この沈殿を減圧乾燥して、重合体0.12gを得た。この重合体を高分子化合物<P−4>と呼ぶ。高分子化合物<P−4>のポリスチレン換算数平均分子量は、3.5×105であり、ポリスチレン換算重量平均分子量は9.2×105であった。
(合成例7)化合物Monomer−2の合成
Figure 2009108313
化合物Monomer−2
100mL四つ口フラスコをアルゴンガス置換後、化合物Monomer−1(3.2g、5.3mmol)、ビスピナコーラートジボロン(3.8g、14.8mmol)、PdCl2(dppf)(0.39g、0.45mmol)、 ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(0.27g、0.45mmol)、酢酸カリウム(3.1g、32mmol)を仕込み、脱水ジオキサン45mlを加えた。アルゴン雰囲気下、100℃まで昇温し、36時間反応させた。放冷後、セライト2gをプレコートで濾過を実施し、濃縮したところ黒色液体を取得した。ヘキサン50gに溶解させて活性炭で着色成分を除去し37gの淡黄色液体を取得した (濾過時、ラヂオライト(昭和科学工業株式会社製)5gプレコート実施)。
その後酢酸エチル6g、脱水メタノール12g、ヘキサン2gを加え、ドライアイス−メタノール浴に浸して、化合物Monomer−2 2.1gの無色結晶を取得した。
(実施例4)
高分子化合物<P−5>の合成
Monomer−2(1.63g)、2,7−ジブロモ−9,9−ジオクチルフルオレン(1.19g)、3,7−ジブロモ−N−オクチルフェノキサジン(0.16g)、酢酸パラジウム(0.2mg)、トリ(2−メトキシフェニル)ホスフィン(1.7mg)、Aliquat336「登録商標」(0.30g,アルドリッチ製)、トルエン(23ml)を混合し、不活性雰囲気下、105℃に加熱した。この反応溶液に2M Na2CO3水溶液(6.4ml)を滴下し、4時間還流させた。反応後、フェニルホウ酸(30mg)を加え、さらに1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(25ml)で2回、3%酢酸水溶液(25ml)で2回、水(25ml)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(800ml)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−5>の収量は1.68gであった。
高分子化合物<P−5>のポリスチレン換算数平均分子量は、1.1×105であり、ポリスチレン換算重量平均分子量は2.6×105であった。
(合成例8)
高分子化合物<P−6>の合成
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(1.37g)、2,7−ジブロモ−9,9−ジオクチルフルオレン(1.22g)、3,7−ジブロモ−N−オクチルフェノキサジン(0.18g)、酢酸パラジウム(0.4mg)、トリ(2−メトキシフェニル)ホスフィン(4.6mg)、Aliquat336「登録商標」(0.24g,アルドリッチ製)、トルエン(20ml)を混合し、105℃に加熱した。この反応溶液に2M Na2CO3水溶液(3.6ml)を滴下し、4時間還流させた。反応後、フェニルホウ酸(22mg)を加え、さらに1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(25ml)で2回、3%酢酸水溶液(25ml)で2回、水(25ml)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(800ml)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−6>の収量は1.86gであった。
高分子化合物<P−6>のポリスチレン換算数平均分子量は、9.1×104であり、ポリスチレン換算重量平均分子量は2.1×105であった。
(合成例9)
高分子化合物<P−7>の合成
200mlセパラブルフラスコにAliquat336「登録商標」(0.91g、アルドリッチ製)、化合物D 5.23g、化合物E 4.55gを取り、窒素置換した。トルエン70mlを加え、酢酸パラジウム 2.0mg、トリス(o−トリル)ホスフィン 15.1mgを加え、還流させた。炭酸ナトリウム水溶液19mlを滴下後、還流下終夜撹拌した後、フェニルホウ酸0.12gを加え、7時間撹拌した。300mlのトルエンを加え、反応液を分液し、有機相を酢酸水溶液、水で洗浄した後、ナトリウムN、N−ジエチルカルバメート水溶液を加え、4時間撹拌した。分液後、シリカゲルーアルミナカラムを通し、トルエンで洗浄した。メタノールに滴下し、ポリマーを沈殿させた。ろ過、減圧乾燥後トルエンに溶解させ、得られたトルエン溶液をメタノールに滴下し、ポリマーを沈殿させた。ろ過、減圧乾燥し、6.33gの重合体を得た。この重合体を高分子化合物<P−7>と呼ぶ。高分子化合物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3.2×105であった。
Figure 2009108313
(高分子化合物<P−7>)
(調製例1)
高分子化合物<P−7>溶液の調製
高分子化合物<P−7>をキシレンに溶解し、ポリマー濃度0.5重量%の溶液1を作製した。
(実施例5)
高分子化合物<P−1>溶液の調製
上記で得た高分子化合物<P−1>をキシレンに溶解し、ポリマー濃度1.4重量%の溶液2を作製した。
(実施例6)高分子発光素子の作製
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(商品名:BaytronP、Bayer製)の懸濁液を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。次に溶液1を用いてスピンコート法により約10nm程度に製膜後、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。次いで、溶液2を用いてスピンコート法により約100nmに製膜した。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℃、20分間乾燥した。1.0×10-4Pa以下にまで減圧した後、陰極として、バリウムを約5nm、次いでアルミニウムを約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、
ITO/BaytronP(約65nm)/<P−7>(10nm)/<P−1>(約100nm)/Ba/Al であった。
高分子発光素子の性能
得られた素子に電圧を印加することにより、この素子からEL発光が得られた。得られた高分子発光素子の発光効率は9.2Vで最大値を示し、9.27cd/Aであった。
(調製例2)
高分子化合物<P−4>溶液の調製
上記で得た高分子化合物<P−4>をキシレンに溶解し、ポリマー濃度0.5重量%の溶液3を作製した。
(比較例1)高分子発光素子の作製
溶液2の代わりに溶液3を用いて、実施例6と同様の方法で高分子発光素子を作成した。発光層の膜厚は約105nmであった。素子構成は、
ITO/BaytronP(約65nm)/<P−7>(10nm)/<P−4>(約105nm)/Ba/Al であった。
高分子発光素子の性能
得られた素子に電圧を印加することにより、この素子からEL発光が得られた。得られた高分子発光素子の発光効率は10.0Vで最大値を示し、6.62cd/Aであった。
(実施例7)
高分子化合物<P−2>溶液の調製
上記で得た高分子化合物<P−2>をキシレンに溶解し、ポリマー濃度1.5重量%の溶液4を作製した。
(実施例8)高分子発光素子の作製
溶液2の代わりに溶液4を用いて、実施例6と同様の方法で高分子発光素子を作成した。発光層の膜厚は約90nmであった。素子構成は、
ITO/BaytronP(約65nm)/<P−7>(10nm)/<P−2>(約90nm)/Ba/Al であった。
高分子発光素子の性能
得られた素子に電圧を印加することにより、この素子からEL発光が得られた。得られた高分子発光素子の発光効率は7.6Vで最大値を示し、7.03cd/Aであった。
(実施例9)
高分子化合物<P−5>溶液の調製
上記で得た高分子化合物<P−5>をキシレンに溶解し、ポリマー濃度1.4重量%の溶液5を作製した。
(実施例10)高分子発光素子の作製
溶液2の代わりに溶液5を用いて、実施例6と同様の方法で高分子発光素子を作成した。発光層の膜厚は約95nmであった。素子構成は、
ITO/BaytronP(約65nm)/<P−7>(10nm)/<P−5>(約95nm)/Ba/Al であった。
高分子発光素子の性能
得られた素子に電圧を印加することにより、この素子からEL発光が得られた。得られた高分子発光素子の発光効率は10.2Vで最大値を示し、8.25cd/Aであった。
(調製例3)
高分子化合物<P−6>溶液の調製
上記で得た高分子化合物<P−6>をキシレンに溶解し、ポリマー濃度1.2重量%の溶液6を作製した。
(比較例2)高分子発光素子の作製
溶液2の代わりに溶液6を用いて、実施例6と同様の方法で高分子発光素子を作成した。発光層の膜厚は約110nmであった。素子構成は、
ITO/BaytronP(約65nm)/<P−7>(10nm)/<P−6>(約110nm)/Ba/Al であった。
高分子発光素子の性能
得られた素子に電圧を印加することにより、この素子からEL発光が得られた。得られた高分子発光素子の発光効率は9.6Vで最大値を示し、5.88cd/Aであった。
作製した高分子発光素子の最大発光効率を表1に示す。比較例の高分子発光素子よりも実施例の高分子発光素子の方が、最大発光効率が高くなっている。
Figure 2009108313

Claims (18)

  1. 式(1)で表される繰り返し単位と、式(2)で表される繰り返し単位および式(3)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる1種以上の繰り返し単位とを含む高分子化合物。
    Figure 2009108313

    〔式(1)中、R3はアルキル基を表し、R1およびR2は、それぞれ独立に、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、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基、シアノ基またはニトロ基を表し、aおよびbは、それぞれ独立に、0〜3の整数を表す。Zは−O−または−S−を表す。R1が複数個存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。また、R2が複数個存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。〕
    Figure 2009108313

    〔式(2)中、A環およびB環は、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環を表すが、A環およびB環の少なくとも1つが、複数個のベンゼン環が縮合した芳香族炭化水素環であり、2つの結合手はそれぞれA環またはB環上に存在する。RwおよびRxは、それぞれ独立に、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、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、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基またはシアノ基を表す。RwとRxは互いに結合して環を形成していてもよい。〕
    Figure 2009108313
    〔式(3)中、C環およびD環は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香環を表し、2つの結合手はそれぞれC環またはD環上に存在する。Xは、−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)2−、−Si(R42−Si(R42−、−Si(R42−、−B(R4)−、−P(R4)−、−P(=O)(R4)−、−O−C(R42−、−N=C(R4)−であり、R4は水素原子、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、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、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基、ニトロ基またはシアノ基を表す。R4が複数個ある場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。〕
  2. 式(1)で表される繰り返し単位が、式(4)で表される請求項1記載の高分子化合物。
    Figure 2009108313
    〔式(4)中、R1、R2、R3、a、b、Zは前述と同じ意味を表す。〕
  3. aが0であり、かつ、bが0である請求項1または2に記載の高分子化合物。
  4. Zが−O−である請求項1〜3のいずれかに記載の高分子化合物。
  5. 式(2)で表される繰り返し単位が、式(2−1)で表される繰り返し単位、式(2−2)で表される繰り返し単位、式(2−3)で表される繰り返し単位および式(2−4)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる繰り返し単位である請求項1〜4のいずれかに記載の高分子化合物。
    Figure 2009108313
    〔式(2−1)〜(2−4)中、R5およびR6は、それぞれ独立に、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、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基またはシアノ基を表す。cは0〜3の整数を表し、dは0〜5の整数を表す。R5が複数個存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。また、R6が複数個存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。RwおよびRxは前述と同じ意味を表し、RwとRxは互いに結合して環を形成していてもよい。〕
  6. 式(2−1)で表される繰り返し単位が、式(2−5)で表される繰り返し単位である請求項5に記載の高分子化合物。
    Figure 2009108313
    〔式(2−5)中、RwおよびRxは前述と同じ意味を表す。〕
  7. wおよびRxがアルキル基である請求項6に記載の高分子化合物。
  8. 式(3)で表される繰り返し単位が、式(3−A)で表される繰り返し単位、式(3−B)で表される繰り返し単位および式(3−C)で表される繰り返し単位からなる群から選ばれる繰り返し単位である請求項1〜7のいずれかに記載の高分子化合物。

    Figure 2009108313
    (3−A) (3−B) (3−C)

    〔式(3−A)〜(3−C)中、Xは前記と同じ意味を表し、R7は、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、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、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、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基、ニトロ基またはシアノ基を表す。eは0から3の整数を表し、fは0から5の整数を表す。eが複数個ある場合は、それらは同一でも異なっていてもよく、fが複数個ある場合は、それらは同一でも異なっていてもよい。また、R7が複数個ある場合は、それらは同一であっても異なっていてもよい。〕
  9. 式(3−A)で表される繰り返し単位が、式(3−D)で表される繰り返し単位である請求項8に記載の高分子化合物。
    Figure 2009108313
    (式(3−D)中、X、R7、eは前記と同じ意味を表す。)
  10. Xが−O−または−S−である請求項8または9に記載の高分子化合物。
  11. ポリスチレン換算の数平均分子量が103〜108である請求項1〜10のいずれかに記載の高分子化合物。
  12. 請求項1〜11のいずれかに記載の高分子化合物を含有する組成物。
  13. 陽極および陰極からなる電極と、該電極間に請求項1〜11のいずれかに記載の高分子化合物を含む層とを有する高分子発光素子。
  14. 請求項13に記載の高分子発光素子を含む表示装置。
  15. 請求項1〜11のいずれかに記載の高分子化合物と溶媒とを含む液状組成物。
  16. 請求項1〜11のいずれかに記載の高分子化合物を含む薄膜。
  17. 請求項1〜11のいずれかに記載の高分子化合物を含む有機トランジスタ。
  18. 請求項1〜11のいずれかに記載の高分子化合物を含む太陽電池。
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