JP2009132883A - 高分子化合物及びそれを用いた高分子発光素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】発光材料や電荷輸送材料等として有用な新規な高分子化合物、該高分子化合物を用いた高分子発光素子、さらには、有機トランジスタや太陽電池を提供する。
【解決手段】下記式(1):
【化1】
〔式中、Z1は、−CR1=CR2−又は−C≡C−を表す。ここで、R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の複素環基又はシアノ基を表す。Rは、水素原子又は置換基を表す。複数あるRは同一であっても異なっていてもよい。〕
で表されるチオフェンを有する繰り返し単位を含む高分子化合物、前記高分子化合物を含有する組成物、前記高分子化合物を含む高分子発光素子、面状光源、表示装置、薄膜、有機トランジスタ、太陽電池。
【選択図】なし
【解決手段】下記式(1):
【化1】
〔式中、Z1は、−CR1=CR2−又は−C≡C−を表す。ここで、R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の複素環基又はシアノ基を表す。Rは、水素原子又は置換基を表す。複数あるRは同一であっても異なっていてもよい。〕
で表されるチオフェンを有する繰り返し単位を含む高分子化合物、前記高分子化合物を含有する組成物、前記高分子化合物を含む高分子発光素子、面状光源、表示装置、薄膜、有機トランジスタ、太陽電池。
【選択図】なし
Description
本発明は、高分子化合物および該高分子化合物を用いた高分子発光素子に関する。
高分子化合物からなる発光材料および電荷輸送材料は、塗布法により発光素子における層を形成できることから種々検討されており、その例として、ポリ(p−フェニレンビニレン)に代表されるポリ(アリーレンビニレン)系高分子化合物が知られている。ポリ(アリーレンビニレン)系高分子化合物としては、繰り返し単位中に、トリフェニルアミン骨格(例えば、非特許文献1参照)やフェノチアジン環構造(例えば、特許文献1参照)含む高分子化合物が知られている。
Synthetic Metals(2001),119,149−150
特開昭61−103923号公報
本発明の目的は、発光材料や電荷輸送材料等として有用な新規な高分子化合物を提供することにある。
本発明者は、上記課題を解決すべく検討した結果、下記式(1)で示される繰り返し単位を含む高分子化合物が、発光材料や電荷輸送材料等として有用であることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明は下記の〔1〕〜〔17〕を提供するものである。
〔1〕 下記式(1):
〔式中、Z1は、−CR1=CR2−又は−C≡C−を表す。ここで、R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の複素環基又はシアノ基を表す。Rは、水素原子又は置換基を表す。複数あるRは同一であっても異なっていてもよい。〕
で表される繰り返し単位を含む高分子化合物。
〔2〕 さらに、下記式(2):
〔式中、Ar1は、置換基を有していてもよいアリーレン基、置換基を有していてもよい2価の複素環基、又は置換基を有していてもよい2価の芳香族アミン基を表す。Z2は、−CR3=CR4−又は−C≡C−を表す。R3及びR4は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の複素環基又はシアノ基を表す。〕
で表される繰り返し単位を含む〔1〕に記載の高分子化合物。
〔3〕 前記式(2)中、Ar1で表される置換基を有していてもよいアリーレン基が、下記式(3):
〔式中、A環及び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。2つの結合手はそれぞれA環又はB環上に存在する。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、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、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、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アリールアミノ基、1価の複素環基、アシル基、置換カルボキシル基又はシアノ基を表し、Rw及びRxは、互いに結合して環を形成していてもよい。〕
で表されるものである〔2〕に記載の高分子化合物。
〔4〕 前記式(3)で表される置換基を有していてもよいアリーレン基が、下記式(4A)〜(4D):
〔式中、Raは、水素原子、アルキル基又はアリール基を表す。2個存在するRaは、同一であっても異なっていてもよい。2個存在するRaは、互いに結合して環を形成していてもよい。〕
のいずれかで表されるものである〔3〕に記載の高分子化合物。
〔5〕 前記式(2)中、Ar1で表される置換基を有していてもよい2価の複素環基が、下記式(5):
〔式中、C環及びD環は、それぞれ独立に、芳香環を表す。C環及びD環は、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、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、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アリールアミノ基、1価の複素環基、アシル基、アシルオキシ基、置換カルボキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい。置換基が複数ある場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。Eは、O又はSである。〕
で表されるものである〔2〕に記載の高分子化合物。
〔6〕 前記式(5)で表される置換基を有していてもよい2価の複素環基が、下記式(6):
〔式中、Yは、O又はSを表す。Rb及びRcは、それぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基又はアリール基を表す。a及びbは、それぞれ独立に、0又は1である。〕
で表されるものである〔5〕に記載の高分子化合物。
〔7〕 前記式(2)中、Ar1で表される置換基を有していてもよい2価の複素環基が、
下記式(7):
〔式中、Rd、Re、Rf及びRgは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基又はアリール基を表す。m及びnは、それぞれ独立に、1又は2である。〕
で表されるものである〔2〕に記載の高分子化合物。
〔8〕 前記式(2)中、Ar1で表される置換基を有してもよいアリーレン基が、式(9)
〔式中、Rは水素原子または置換基を表す。複数あるRは、それらは同一であっても異なっていてもよい。〕
で表されるものである〔2〕に記載の高分子化合物。
〔9〕 前記Z2で表される基が、−CR3=CR4−である〔2〕〜〔8〕のいずれか一項に記載の高分子化合物。
〔10〕 〔1〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の高分子化合物と、該高分子化合物以外のポリスチレン換算の数平均分子量が103〜108である化合物とを含有する組成物。
〔11〕 陽極及び陰極からなる電極と、該電極間に設けられ〔1〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の高分子化合物を含む発光層とを有する高分子発光素子。
〔12〕 〔11〕に記載の高分子発光素子を含む面状光源。
〔13〕 〔11〕に記載の高分子発光素子を含む表示装置。
〔14〕 〔1〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の高分子化合物と溶媒とを含む液状組成物。
〔15〕 〔1〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の高分子化合物を含む薄膜。
〔16〕 〔1〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の高分子化合物を含む有機トランジスタ。
〔17〕 〔1〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の高分子化合物を含む太陽電池。
〔1〕 下記式(1):
で表される繰り返し単位を含む高分子化合物。
〔2〕 さらに、下記式(2):
で表される繰り返し単位を含む〔1〕に記載の高分子化合物。
〔3〕 前記式(2)中、Ar1で表される置換基を有していてもよいアリーレン基が、下記式(3):
で表されるものである〔2〕に記載の高分子化合物。
〔4〕 前記式(3)で表される置換基を有していてもよいアリーレン基が、下記式(4A)〜(4D):
のいずれかで表されるものである〔3〕に記載の高分子化合物。
〔5〕 前記式(2)中、Ar1で表される置換基を有していてもよい2価の複素環基が、下記式(5):
で表されるものである〔2〕に記載の高分子化合物。
〔6〕 前記式(5)で表される置換基を有していてもよい2価の複素環基が、下記式(6):
で表されるものである〔5〕に記載の高分子化合物。
〔7〕 前記式(2)中、Ar1で表される置換基を有していてもよい2価の複素環基が、
下記式(7):
で表されるものである〔2〕に記載の高分子化合物。
〔8〕 前記式(2)中、Ar1で表される置換基を有してもよいアリーレン基が、式(9)
で表されるものである〔2〕に記載の高分子化合物。
〔9〕 前記Z2で表される基が、−CR3=CR4−である〔2〕〜〔8〕のいずれか一項に記載の高分子化合物。
〔10〕 〔1〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の高分子化合物と、該高分子化合物以外のポリスチレン換算の数平均分子量が103〜108である化合物とを含有する組成物。
〔11〕 陽極及び陰極からなる電極と、該電極間に設けられ〔1〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の高分子化合物を含む発光層とを有する高分子発光素子。
〔12〕 〔11〕に記載の高分子発光素子を含む面状光源。
〔13〕 〔11〕に記載の高分子発光素子を含む表示装置。
〔14〕 〔1〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の高分子化合物と溶媒とを含む液状組成物。
〔15〕 〔1〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の高分子化合物を含む薄膜。
〔16〕 〔1〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の高分子化合物を含む有機トランジスタ。
〔17〕 〔1〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の高分子化合物を含む太陽電池。
本発明の高分子化合物は、発光材料や電荷輸送材料等として有用であるが、通常、長波長側に蛍光スペクトルのピーク波長を有しているので、深色性が優れ、赤色領域の発光材料として有用である。また、本発明の高分子化合物は、通常、長波長側に吸収端波長を有しているので、有機トランジスタ、太陽電池等にも有用である。該高分子化合物を用いた高分子発光素子は高性能であるので、面状光源、表示装置等に有用である。
以下、本発明について説明する。なお、本明細書において、構造中にビニレン部位が存在する場合、該部位は、シス、トランスのいずれの構造であってもよい。
<高分子化合物>
本発明の高分子化合物は、前記式(1)で表される繰り返し単位を含むことを特徴とする。前記繰り返し単位は、1種類のみ含まれていても、2種以上含まれていてもよい。前記式(1)で表される繰り返し単位が2種以上含まれる場合には、各種の単位が交互またはランダムに接続していてもよいし、ある種類の単位が連続した後に別の種類の単位が連続するものでもよい。また、本発明の高分子化合物が前記式(1)で表される繰り返し単位以外の繰り返し単位を含む場合には、該単位を含め各種の単位が交互またはランダムに接続していてもよいし、ある種類の単位が連続した後に別の種類の単位が連続するものでもよい。
本発明の高分子化合物における、前記式(1)で表される繰り返しの回数については、1以上であればよく、2種以上の式(1)で表される繰り返し単位が含まれる場合にはそれぞれの繰り返し単位が1以上含まれていればよい。繰り返しの回数の上限については、高分子化合物の原料となる単量体の種類によって異なり一義的に規定することが困難であるが、好ましくは10000程度、より好ましくは5000程度である。
<高分子化合物>
本発明の高分子化合物は、前記式(1)で表される繰り返し単位を含むことを特徴とする。前記繰り返し単位は、1種類のみ含まれていても、2種以上含まれていてもよい。前記式(1)で表される繰り返し単位が2種以上含まれる場合には、各種の単位が交互またはランダムに接続していてもよいし、ある種類の単位が連続した後に別の種類の単位が連続するものでもよい。また、本発明の高分子化合物が前記式(1)で表される繰り返し単位以外の繰り返し単位を含む場合には、該単位を含め各種の単位が交互またはランダムに接続していてもよいし、ある種類の単位が連続した後に別の種類の単位が連続するものでもよい。
本発明の高分子化合物における、前記式(1)で表される繰り返しの回数については、1以上であればよく、2種以上の式(1)で表される繰り返し単位が含まれる場合にはそれぞれの繰り返し単位が1以上含まれていればよい。繰り返しの回数の上限については、高分子化合物の原料となる単量体の種類によって異なり一義的に規定することが困難であるが、好ましくは10000程度、より好ましくは5000程度である。
〔前記式(1)で表される繰り返し単位〕
前記式(1)中、Rは水素原子または置換基を表す。Rが置換基の場合、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、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、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アリールアミノ基、1価の複素環基、アシル基、アシルオキシ基、置換カルボキシル基又はシアノ基を表す。前記式中に複数のRを有しているが、それらは同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、異なるRの間に環を形成していてもよい。
前記式(1)中、Rは水素原子または置換基を表す。Rが置換基の場合、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、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、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アリールアミノ基、1価の複素環基、アシル基、アシルオキシ基、置換カルボキシル基又はシアノ基を表す。前記式中に複数のRを有しているが、それらは同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、異なるRの間に環を形成していてもよい。
Rとしてのアルキル基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよく、それらの組み合わせであってもよく、炭素数は通常1〜20程度である。該アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、3,7−ジメチルオクチル基、ラウリル基等が挙げられ、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、デシル基、3,7−ジメチルオクチル基が好ましい。また、直鎖でないものとしては、イソアミル基、2−エチルヘキシル基、3,7−ジメチルオクチル基、シクロヘキシル基、4−C1〜C12アルキルシクロヘキシル基(「C1〜C12アルキル」は、アルキル部分の炭素数が1〜12であることを示す。以下も同様である。)等が例示される。
Rとしてのアルコキシ基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよく、炭素数は通常1〜20程度である。該アルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、i−プロピルオキシ基、ブトキシ基、i−ブトキシ基、t−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基、ラウリルオキシ基等が挙げられ、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基が好ましい。
Rとしてのアルキルチオ基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよく、炭素数は通常1〜20程度である。該アルキルチオ基の具体例としては、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、i−プロピルチオ基、ブチルチオ基、i−ブチルチオ基、t−ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、シクロヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基、2−エチルヘキシルチオ基、ノニルチオ基、デシルチオ基、3,7−ジメチルオクチルチオ基、ラウリルチオ基等が挙げられ、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、2−エチルヘキシルチオ基、デシルチオ基、3,7−ジメチルオクチルチオ基が好ましい。
Rとしてのアルキルシリル基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよく、炭素数は通常1〜60程度である。該アルキルシリル基の具体例としては、メチルシリル基、エチルシリル基、プロピルシリル基、i−プロピルシリル基、ブチルシリル基、i−ブチルシリル基、t−ブチルシリル基、ペンチルシリル基、ヘキシルシリル基、シクロヘキシルシリル基、ヘプチルシリル基、オクチルシリル基、2−エチルヘキシルシリル基、ノニルシリル基、デシルシリル基、3,7−ジメチルオクチルシリル基、ラウリルシリル基、トリメチルシリル基、エチルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、i−プロピルジメチルシリル基、ブチルジメチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、ペンチルジメチルシリル基、ヘキシルジメチルシリル基、ヘプチルジメチルシリル基、オクチルジメチルシリル基、2−エチルヘキシル−ジメチルシリル基、ノニルジメチルシリル基、デシルジメチルシリル基、3,7−ジメチルオクチル−ジメチルシリル基、ラウリルジメチルシリル基等が挙げられ、ペンチルシリル基、ヘキシルシリル基、オクチルシリル基、2−エチルヘキシルシリル基、デシルシリル基、3,7−ジメチルオクチルシリル基、ペンチルジメチルシリル基、ヘキシルジメチルシリル基、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、デシルジメチルシリル基、3,7−ジメチルオクチル−ジメチルシリル基が好ましい。
Rとしてのアルキルアミノ基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよく、モノアルキルアミノ基でもジアルキルアミノ基でもよく、炭素数は通常1〜40程度である。該アルキルアミノ基の具体例としては、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、プロピルアミノ基、i−プロピルアミノ基、ブチルアミノ基、i−ブチルアミノ基、t−ブチルアミノ基、ペンチルアミノ基、ヘキシルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、ヘプチルアミノ基、オクチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ノニルアミノ基、デシルアミノ基、3,7−ジメチルオクチルアミノ基、ラウリルアミノ基等が挙げられ、ペンチルアミノ基、ヘキシルアミノ基、オクチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、デシルアミノ基、3,7−ジメチルオクチルアミノ基が好ましい。
Rとしてのアリール基の炭素数は、通常6〜60程度である。該アリール基の具体例としては、置換基を有していてもよいフェニル基、置換基を有していてもよい1−ナフチル基、置換基を有していてもよい2−ナフチル基等が挙げられる。前記置換基を有していてもよいフェニル基の置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、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、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アリールアミノ基、1価の複素環基、アシル基、アシルオキシ基、置換カルボキシル基、シアノ基等が挙げられる。置換基が複数存在する場合は、それらは同一であってもよいし、異なっていてもよい。置換基を有していてもよいフェニル基が置換基を有する場合、該置換基の数は、好ましくは1〜5、より好ましくは1〜3、特に好ましくは1である。
Rとしての置換基を有していてもよいフェニル基が置換基を有し、該置換基がアルキル基である場合、該置換基を有するフェニル基としては、フェニル環に置換基として炭素数1〜12のアルキル基が導入されたフェニル基(以下、「C1〜C12アルキルフェニル基」という。以下、同様である。)が好ましい。
C1〜C12アルキルフェニル基としては、例えば、メチル置換フェニル基、エチル置換フェニル基、プロピル置換フェニル基、i−プロピル置換フェニル基、ブチル置換フェニル基、i−ブチル置換フェニル基、t−ブチル置換フェニル基、ペンチル置換フェニル基、ヘキシル置換フェニル基、シクロヘキシル置換フェニル基、ヘプチル置換フェニル基、オクチル置換フェニル基、2−エチルヘキシル置換フェニル基、ノニル置換フェニル基、デシル置換フェニル基、3,7−ジメチルオクチル置換フェニル基、ラウリル置換フェニル基、トリフルオロメチル置換フェニル基、ペンタフルオロエチル置換フェニル基、パーフルオロブチル置換フェニル基、パーフルオロヘキシル置換フェニル基、パーフルオロオクチル置換フェニル基等が挙げられ、中でも、高分子化合物の溶媒への溶解性の観点からは、ブチル置換フェニル基、i−ブチル置換フェニル基、t−ブチル置換フェニル基、ヘキシル置換フェニル基、ヘプチル置換フェニル基、オクチル置換フェニル基、2−エチルヘキシル置換フェニル基、ノニル置換フェニル基、デシル置換フェニル基、3,7−ジメチルオクチル置換フェニル基が好ましい。これらのC1〜C12アルキルフェニル基は、さらに置換基を有していてもよい。
C1〜C12アルキルフェニル基としては、例えば、メチル置換フェニル基、エチル置換フェニル基、プロピル置換フェニル基、i−プロピル置換フェニル基、ブチル置換フェニル基、i−ブチル置換フェニル基、t−ブチル置換フェニル基、ペンチル置換フェニル基、ヘキシル置換フェニル基、シクロヘキシル置換フェニル基、ヘプチル置換フェニル基、オクチル置換フェニル基、2−エチルヘキシル置換フェニル基、ノニル置換フェニル基、デシル置換フェニル基、3,7−ジメチルオクチル置換フェニル基、ラウリル置換フェニル基、トリフルオロメチル置換フェニル基、ペンタフルオロエチル置換フェニル基、パーフルオロブチル置換フェニル基、パーフルオロヘキシル置換フェニル基、パーフルオロオクチル置換フェニル基等が挙げられ、中でも、高分子化合物の溶媒への溶解性の観点からは、ブチル置換フェニル基、i−ブチル置換フェニル基、t−ブチル置換フェニル基、ヘキシル置換フェニル基、ヘプチル置換フェニル基、オクチル置換フェニル基、2−エチルヘキシル置換フェニル基、ノニル置換フェニル基、デシル置換フェニル基、3,7−ジメチルオクチル置換フェニル基が好ましい。これらのC1〜C12アルキルフェニル基は、さらに置換基を有していてもよい。
Rとしての置換基を有していてもよいフェニル基が置換基を有し、該置換基がアルコキシ基である場合、該置換基を有するフェニル基としては、フェニル環に置換基として炭素数1〜12のアルコキシ基が導入されたフェニル基(以下、「C1〜C12アルコキシフェニル基」という。「C1〜C12アルコキシ」は、アルコキシ部分の炭素数が1〜12であることを示す。以下、同様である。)が好ましい。
C1〜C12アルコキシフェニル基としては、例えば、メトキシ置換フェニル基、エトキシ置換フェニル基、プロピルオキシ置換フェニル基、i−プロピルオキシ置換フェニル基、ブトキシ置換フェニル基、i−ブトキシ置換フェニル基、t−ブトキシ置換フェニル基、ペンチルオキシ置換フェニル基、ヘキシルオキシ置換フェニル基、シクロヘキシルオキシ置換フェニル基、ヘプチルオキシ置換フェニル基、オクチルオキシ置換フェニル基、2−エチルヘキシルオキシ置換フェニル基、ノニルオキシ置換フェニル基、デシルオキシ置換フェニル基、3,7−ジメチルオクチルオキシ置換フェニル基、ラウリルオキシ置換フェニル基、トリフルオロメトキシ置換フェニル基、ペンタフルオロエトキシ置換フェニル基、パーフルオロブトキシ置換フェニル基、パーフルオロヘキシルオキシ置換フェニル基、パーフルオロオクチルオキシ置換フェニル基、メトキシメチルオキシ置換フェニル基、2−メトキシエチルオキシ置換フェニル基等が挙げられ、中でも、高分子化合物の溶媒への溶解性の観点からは、ブトキシ置換フェニル基、i−ブトキシ置換フェニル基、t−ブトキシ置換フェニル基、ペンチルオキシ置換フェニル基、ヘキシルオキシ置換フェニル基、ヘプチルオキシ置換フェニル基、オクチルオキシ置換フェニル基、2−エチルヘキシルオキシ置換フェニル基、ノニルオキシ置換フェニル基、デシルオキシ置換フェニル基、3,7−ジメチルオクチルオキシ置換フェニル基、ラウリルオキシ置換フェニル基が好ましい。これらのC1〜C12アルコキシフェニル基は、さらに置換基を有していてもよい。
C1〜C12アルコキシフェニル基としては、例えば、メトキシ置換フェニル基、エトキシ置換フェニル基、プロピルオキシ置換フェニル基、i−プロピルオキシ置換フェニル基、ブトキシ置換フェニル基、i−ブトキシ置換フェニル基、t−ブトキシ置換フェニル基、ペンチルオキシ置換フェニル基、ヘキシルオキシ置換フェニル基、シクロヘキシルオキシ置換フェニル基、ヘプチルオキシ置換フェニル基、オクチルオキシ置換フェニル基、2−エチルヘキシルオキシ置換フェニル基、ノニルオキシ置換フェニル基、デシルオキシ置換フェニル基、3,7−ジメチルオクチルオキシ置換フェニル基、ラウリルオキシ置換フェニル基、トリフルオロメトキシ置換フェニル基、ペンタフルオロエトキシ置換フェニル基、パーフルオロブトキシ置換フェニル基、パーフルオロヘキシルオキシ置換フェニル基、パーフルオロオクチルオキシ置換フェニル基、メトキシメチルオキシ置換フェニル基、2−メトキシエチルオキシ置換フェニル基等が挙げられ、中でも、高分子化合物の溶媒への溶解性の観点からは、ブトキシ置換フェニル基、i−ブトキシ置換フェニル基、t−ブトキシ置換フェニル基、ペンチルオキシ置換フェニル基、ヘキシルオキシ置換フェニル基、ヘプチルオキシ置換フェニル基、オクチルオキシ置換フェニル基、2−エチルヘキシルオキシ置換フェニル基、ノニルオキシ置換フェニル基、デシルオキシ置換フェニル基、3,7−ジメチルオクチルオキシ置換フェニル基、ラウリルオキシ置換フェニル基が好ましい。これらのC1〜C12アルコキシフェニル基は、さらに置換基を有していてもよい。
Rとしての置換基を有していてもよいフェニル基が置換基を有し、該置換基がアシル基である場合、該置換基を有するフェニル基としては、炭素数が2〜30、好ましくは2〜15のアシル基で置換されたフェニル基が挙げられ、具体的には、アセチル置換フェニル基、プロピオニル置換フェニル基、ブチリル置換フェニル基、イソブチリル置換フェニル基、ピバロイル置換フェニル基、トリフルオロアセチル置換フェニル基等が挙げられる。
Rとしての置換基を有していてもよいフェニル基が置換基を有し、該置換基がアシルオキシ基である場合、該置換基を有するフェニル基としては、炭素数が2〜30、好ましくは2〜15のアシルオキシ基が挙げられ、具体的には、アセトキシ置換フェニル基、プロピオニルオキシ置換フェニル基、ブチリルオキシ置換フェニル基、イソブチリルオキシ置換フェニル基、ピバロイルオキシ置換フェニル基、トリフルオロアセチルオキシ置換フェニル基等が挙げられる。
Rとしての置換基を有していてもよいフェニル基が置換基を有し、該置換基が置換カルボキシル基である場合、該置換基を有するフェニル基としては、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基又は1価の複素環基で置換されたカルボキシル基(その炭素数は、通常、2〜30程度、好ましくは2〜15程度である。)を置換基として有するフェニル基が挙げられ、合成の容易さの観点からは、アルキル基で置換されたカルボキシル基を置換基として有するフェニル基が好ましい。該置換基を有するフェニル基の具体例としては、メトキシカルボニル置換フェニル基、エトキシカルボニル置換フェニル基、プロポキシカルボニル置換フェニル基、i−プロポキシカルボニル置換フェニル基、ブトキシカルボニル置換フェニル基、i−ブトキシカルボニル置換フェニル基、t−ブトキシカルボニル置換フェニル基、ペンチルオキシカルボニル置換フェニル基、ヘキシロキシカルボニル置換フェニル基、シクロヘキシロキシカルボニル置換フェニル基、ヘプチルオキシカルボニル置換フェニル基、オクチルオキシカルボニル置換フェニル基、2−エチルヘキシロキシカルボニル置換フェニル基、ノニルオキシカルボニル置換フェニル基、デシロキシカルボニル置換フェニル基、3,7−ジメチルオクチルオキシカルボニル置換フェニル基、ドデシルオキシカルボニル置換フェニル基、トリフルオロメトキシカルボニル置換フェニル基、ペンタフルオロエトキシカルボニル置換フェニル基、パーフルオロブトキシカルボニル置換フェニル基、パーフルオロヘキシルオキシカルボニル置換フェニル基、パーフルオロオクチルオキシカルボニル置換フェニル基、フェノキシカルボニル置換フェニル基等が挙げられる。
Rとしてのアリールオキシ基は、炭素数は通常6〜60程度である。該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。
Rとしてのアリールアルキル基は、炭素数は通常7〜60程度である。該アリールアルキル基の具体例としては、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、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アルキル基が好ましい。
Rとしてのアリールアルコキシ基は、炭素数は通常7〜60程度である。該アリールアルコキシ基の具体例としては、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、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アルコキシ基が好ましい。
Rとしてのアリールアルケニル基は、炭素数は通常8〜60程度である。該アリールアルケニル基の具体例としては、フェニル−C2〜C12アルケニル基(「C2〜C12アルケニル」は、アルケニル部分の炭素数が2〜12であることを示す。以下も同様である。)、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、C1〜C12アルキルフェニル−C2〜C12アルケニル基が好ましい。
Rとしてのアリールアルキニル基としては、炭素数は通常8〜60程度である。該アリールアルキニル基の具体例としては、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。
Rとしてのアリールアミノ基は、炭素数は通常6〜60程度である。該アリールアミノ基の具体例としては、フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基、C1〜C12アルコキシフェニルアミノ基、ジ(C1〜C12アルコキシフェニル)アミノ基、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−ナフチルアミノ基等が挙げられ、C1〜C12アルキルフェニルアミノ基、ジ(C1〜C12アルキルフェニル)アミノ基が好ましい。
Rとしてのアシル基は、炭素数が通常2〜30程度、好ましくは炭素数2〜15程度である。該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。
Rとしてのアシルオキシ基は、炭素数が通常2〜30程度、好ましくは炭素数2〜15程度である。該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。
Rとしての置換カルボキシル基としては、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、炭素数が通常2〜30程度、好ましくは炭素数2〜15程度である。該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、プロポキシカルボニル基、i−プロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、i−ブトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、ペンチルオキシカルボニル基、ヘキシロキシカルボニル基、シクロヘキシロキシカルボニル基、ヘプチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、2−エチルヘキシロキシカルボニル基、ノニルオキシカルボニル基、デシロキシカルボニル基、3,7−ジメチルオクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基、トリフルオロメトキシカルボニル基、ペンタフルオロエトキシカルボニル基、パーフルオロブトキシカルボニル基、パーフルオロヘキシルオキシカルボニル基、パーフルオロオクチルオキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、ナフトキシカルボニル基、ピリジルオキシカルボニル基等が挙げられる。なお、これらの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には、該置換基の炭素数は含まれない。
Rとしての1価の複素環基とは、複素環式化合物から水素原子1個を除いた残りの原子団をいう。
1価の複素環基は、炭素数は通常4〜60程度であり、置換基を有していてもよい。1価の複素環基としては、1価の芳香族複素環基(芳香族性を有する1価の複素環基)が好ましく、具体的には、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等が例示され、チエニル基、C1〜C12アルキルチエニル基、ピリジル基、C1〜C12アルキルピリジル基が好ましい。
1価の複素環基は、炭素数は通常4〜60程度であり、置換基を有していてもよい。1価の複素環基としては、1価の芳香族複素環基(芳香族性を有する1価の複素環基)が好ましく、具体的には、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等が例示され、チエニル基、C1〜C12アルキルチエニル基、ピリジル基、C1〜C12アルキルピリジル基が好ましい。
Rが置換基であって、かつ置換基がアルキル鎖を含む基である場合は、該アルキル鎖は、ヘテロ原子又はヘテロ原子を含む基で中断されていてもよい。ヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が例示される。ヘテロ原子又はヘテロ原子を含む基としては、例えば、以下の式群(8)に列挙される基が挙げられる。
(式中、R’は、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜60のアリール基、又は炭素数4〜60の1価の複素環基を表す。R’が複数存在する場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。)
前記式群(8)中、R’で表されるアルキル基、アリール基、1価の複素環基は、前記Rで表される置換基として説明し例示したものと同じである。
前記式(1)中、Z1は、−CR1=CR2−又は−C≡C−を表し、−CR1=CR2−が酸化安定性の観点から好ましい。ここで、R1、R2は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の複素環基又はシアノ基を表すが、高分子化合物の合成の容易さの観点からは、水素原子、アルキル基、アリール基であることが好ましい。
R1、R2で表されるアルキル基は、前記式(1)のRとして説明したものと同じ意味を表す。
R1、R2で表されるアリール基の炭素数は、通常6〜60程度である。その具体例としては、フェニル基、C1〜C12アルコキシフェニル基、C1〜C12アルキルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、アントラセニル基、ビフェニル基、トリフェニル基、ピレニル基等が挙げられ、高分子化合物の合成の容易さの観点からは、フェニル基、C1〜C12アルコキシフェニル基、C1〜C12アルキルフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。
R1、R2で表される1価の複素環基は、複素環式化合物から水素原子1個を除いた残りの原子団であり、炭素数は通常2〜60程度である。その具体例としては、以下のものが挙げられる。
ヘテロ原子として、窒素等の原子を含む1価の複素環基;ピリジニル基、ジアザフェニル基、キノリニル基、キノキサリニル基、アクリジニル基、ビピリジニル基、フェナントロリン−イル基等。
ヘテロ原子として、けい素、窒素、酸素、硫黄、セレン等の原子を含みフルオレン構造を有する基(後段の式(97)〜(111)において、結合手の1つが置換基Rとなったもの)。
ヘテロ原子として、けい素、窒素、酸素、硫黄、セレン等の原子を含む5員環複素環基(後段の式(112)〜(116)において、結合手の1つが置換基Rとなったもの)。
ヘテロ原子として、けい素、窒素、酸素、硫黄、セレン等の原子を含む5員環縮合複素環基(後段の式(117)〜(126)において、結合手の1つが置換基Rとなったもの)。
ヘテロ原子として、硫黄等の原子を含む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(後段の式(127)及び(128)において、結合手の1つが置換基Rとなったもの)。
ヘテロ原子として、けい素、窒素、酸素、硫黄、セレン等の原子を含む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(後段の式(129)〜(135)において、結合手の1つが置換基Rとなったもの)。
ヘテロ原子として、窒素等の原子を含む1価の複素環基;ピリジニル基、ジアザフェニル基、キノリニル基、キノキサリニル基、アクリジニル基、ビピリジニル基、フェナントロリン−イル基等。
ヘテロ原子として、けい素、窒素、酸素、硫黄、セレン等の原子を含みフルオレン構造を有する基(後段の式(97)〜(111)において、結合手の1つが置換基Rとなったもの)。
ヘテロ原子として、けい素、窒素、酸素、硫黄、セレン等の原子を含む5員環複素環基(後段の式(112)〜(116)において、結合手の1つが置換基Rとなったもの)。
ヘテロ原子として、けい素、窒素、酸素、硫黄、セレン等の原子を含む5員環縮合複素環基(後段の式(117)〜(126)において、結合手の1つが置換基Rとなったもの)。
ヘテロ原子として、硫黄等の原子を含む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(後段の式(127)及び(128)において、結合手の1つが置換基Rとなったもの)。
ヘテロ原子として、けい素、窒素、酸素、硫黄、セレン等の原子を含む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(後段の式(129)〜(135)において、結合手の1つが置換基Rとなったもの)。
前記式(1)で表される繰り返し単位の具体例としては、後述する式群(151)に示されるうちから選ばれる一つ以上のものが挙げられる。
〔前記式(2)で表される繰り返し単位〕
本発明の高分子化合物は、前記式(1)で表される繰り返し単位に加えて、さらに前記式(2)で表される繰り返し単位を含むものが、高分子化合物の溶解性や成膜性の観点から好ましい。前記式(2)で表される繰り返し単位は、1種類のみ含まれていても、2種以上含まれていてもよい。前記式(2)で表される繰り返し単位が2種以上含まれる場合には、各種の単位が交互またはランダムに接続していてもよいし、ある種類の単位が連続した後に別の種類の単位が連続するものでもよい。また、前記式(1)で表される繰り返し単位と前記式(2)で表される繰り返し単位とが交互またはランダムに接続していてもよいし、ある単位が連続した後に別の種類の単位が連続するものでもよい。
本発明の高分子化合物は、前記式(1)で表される繰り返し単位に加えて、さらに前記式(2)で表される繰り返し単位を含むものが、高分子化合物の溶解性や成膜性の観点から好ましい。前記式(2)で表される繰り返し単位は、1種類のみ含まれていても、2種以上含まれていてもよい。前記式(2)で表される繰り返し単位が2種以上含まれる場合には、各種の単位が交互またはランダムに接続していてもよいし、ある種類の単位が連続した後に別の種類の単位が連続するものでもよい。また、前記式(1)で表される繰り返し単位と前記式(2)で表される繰り返し単位とが交互またはランダムに接続していてもよいし、ある単位が連続した後に別の種類の単位が連続するものでもよい。
前記式(2)中、Ar1で表される基は、置換基を有していてもよいアリーレン基、置換基を有していてもよい2価の複素環基、又は置換基を有していてもよい2価の芳香族アミン基を表す。Z2は、−CR3=CR4−又は−C≡C−を表す。R3及びR4は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の複素環基又はシアノ基を表す。
前記式(2)中、Ar1で表される基は、置換基を有していてもよいアリーレン基、置換基を有していてもよい2価の複素環基、又は置換基を有していてもよい2価の芳香族アミン基である。このうち、蛍光強度の観点からは、置換基を有していてもよいアリーレン基、または置換基を有していてもよい2価の複素環基であることが好ましい。
前記式(2)中Ar1で表される基は、前記したように、アリーレン基、2価の複素環基、又は2価の芳香族アミン基であって、それぞれ置換基を有していてもよい。その置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、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、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アリールアミノ基、1価の複素環基、アシル基、アシルオキシ基、置換カルボキシル基、シアノ基等が挙げられる。これらの置換基は、前述したRで表される基の説明及び例示と同じである。Ar1が複数の置換基を有する場合、それらは同一であってもよいし、それぞれ異なっていてもよい。
前記式(2)中、Ar1で表される基が、アリーレン基、2価の複素環基及び2価の芳香族アミン基のいずれかにかかわらず、少なくとも1つの置換基を有していることが、本発明の高分子化合物の溶媒への溶解性を高める観点から好ましい。
前記式(2)中、Ar1で表される基が、アリーレン基、2価の複素環基及び2価の芳香族アミン基のいずれかにかかわらず、少なくとも1つの置換基を有していることが、本発明の高分子化合物の溶媒への溶解性を高める観点から好ましい。
前記式(2)中のAr1が置換基を有していてもよいアリーレン基の場合、アリーレン基は、芳香族炭化水素から水素原子2個を除いた残りの原子団であり、炭素数は、通常6〜60程度である。なお、ここでいう炭素数には置換基の炭素数は含まない。また、ここでいう芳香族炭化水素には、縮合環をもつもの、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。
前記式(2)中のAr1におけるアリーレン基としては、フェニレン基(例えば、下式(9)〜(11))、ナフタレンジイル基(下式(12)〜(21))、アントラセニレン基(下式(22)〜(27))、ビフェニレン基(下式(28)〜(33))、トリフェニレン基(下式(34)〜(36))、縮合環化合物基(下式(37)〜(43))、フルオレン−ジイル基(下式(44)〜(46))、スチルベン−ジイル基(下式(47)〜(50))、ジスチルベン−ジイル基(下式(51)、(52))、ベンゾフルオレン−ジイル基(下式(53)〜(56))等が例示される。これらの中でも、フェニレン基(下式(9)〜(11))、ナフタレンジイル基(下式(12)〜(21))、ビフェニレン基(下式(28)〜(33))、フルオレン−ジイル基(下式(44)〜(46))、スチルベン−ジイル基(下式(47)〜(50))、ジスチルベン−ジイル基(下式(51)、(52))、ベンゾフルオレン−ジイル基(下式(53)〜(56))が好ましい。
上記式(9)〜(56)において、Rは、水素原子又は置換基を表す。前記置換基は、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、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、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アリールアミノ基、1価の複素環基、アシル基、アシルオキシ基、置換カルボキシル基又はシアノ基を表す。上記式中、1つの構造式中に複数のRを有しているが、それらは同一であってもよいし、異なっていてもよい。
上記式(9)〜(56)において、Rで表される置換基は、前記式(1)のRで表される置換基として説明し例示したものと同じ意味を表す。
高分子化合物の合成の容易さの観点からは、前記式(2)中、Ar1で表される置換基を有してもよいアリーレン基が、前記式(9)で表されるものが好ましい。前記式(9)中、Rは、水素原子または置換基を表す。ここで置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、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、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アリールアミノ基、1価の複素環基、アシル基、アシルオキシ基、置換カルボキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる。高分子化合物の溶解性の観点からは、Rの少なくとも1つは、置換基であることが好ましく、Rの1つまたは2つが置換基であることがより好ましい。高分子化合物の合成の容易さや溶解性の観点からは、置換基は、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、アリールアルケニル基、1価の複素環基、置換カルボキシル基が好ましく、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、置換カルボキシル基がより好ましい。置換基が複数ある場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。
前記式(2)中のAr1における2価の複素環基としては、複素環式化合物から水素原子2個を除いた残りの原子団をいい、炭素数は通常4〜60程度である。炭素数には置換基の炭素数は含まない。前記複素環式化合物は、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、リン、ホウ素等のヘテロ原子を環内に含むものを意味する。2価の複素環基としては、2価の芳香族複素環基が好ましい。なお、2価の複素環基は、置換基を有していてもよい。
2価の複素環基としては、例えば以下のものが挙げられる。
ヘテロ原子として、窒素等の原子を含む基;ピリジン−ジイル基(下式(57)〜(62))、ジアザフェニレン基(下式(63)〜(66))、キノリンジイル基(下式(67)〜(81))、キノキサリンジイル基(下式(82)〜(86))、アクリジンジイル基(下式(87)〜(90))、ビピリジルジイル基(下式(91)〜(93))、フェナントロリンジイル基(下式(94)〜(96))等。
ヘテロ原子として、けい素、窒素、酸素、硫黄、セレン等の原子を含みフルオレン構造を有する基(下式(97)〜(111))。
ヘテロ原子として、けい素、窒素、酸素、硫黄、セレン等の原子を含む5員環複素環基(下式(112)〜(116))。
ヘテロ原子として、けい素、窒素、酸素、硫黄、セレン等の原子を含む5員環縮合複素環基(下式(117)〜(126))。
ヘテロ原子として硫黄等の原子を含む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(127)、(128))。
ヘテロ原子として、けい素、窒素、酸素、硫黄、セレン等の原子を含む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(129)〜(135))。
フェノキサジンジイル基(下式(136))、フェノチアジンジイル基(下式(137))。
ヘテロ原子として、窒素等の原子を含む基;ピリジン−ジイル基(下式(57)〜(62))、ジアザフェニレン基(下式(63)〜(66))、キノリンジイル基(下式(67)〜(81))、キノキサリンジイル基(下式(82)〜(86))、アクリジンジイル基(下式(87)〜(90))、ビピリジルジイル基(下式(91)〜(93))、フェナントロリンジイル基(下式(94)〜(96))等。
ヘテロ原子として、けい素、窒素、酸素、硫黄、セレン等の原子を含みフルオレン構造を有する基(下式(97)〜(111))。
ヘテロ原子として、けい素、窒素、酸素、硫黄、セレン等の原子を含む5員環複素環基(下式(112)〜(116))。
ヘテロ原子として、けい素、窒素、酸素、硫黄、セレン等の原子を含む5員環縮合複素環基(下式(117)〜(126))。
ヘテロ原子として硫黄等の原子を含む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(127)、(128))。
ヘテロ原子として、けい素、窒素、酸素、硫黄、セレン等の原子を含む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(129)〜(135))。
フェノキサジンジイル基(下式(136))、フェノチアジンジイル基(下式(137))。
上記式(57)〜(137)において、Rは、水素原子又は置換基を表す。前記置換基は、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、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、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アリールアミノ基、1価の複素環基、アシル基、アシルオキシ基、置換カルボキシル基又はシアノ基を表す。上記式中、1つの構造式中に複数のRを有しているが、それらは同一であってもよいし、異なっていてもよい。上記式(57)〜(137)のRは、前記式(1)のRについて説明し例示したものと同じ意味を表す。
前記式(2)中のAr1における2価の芳香族アミン基としては、芳香族アミンから水素原子2個を除いた残りの原子団をいい、炭素数は通常4〜60程度である。2価の芳香族アミン基は置換基を有していてもよいが、前記炭素数には置換基の炭素数は含まない。2価の芳香族アミン基としては、例えば、下記式(138)で表される基が挙げられる。
(式(138)中、Ar2及びAr4はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよいアリーレン基、置換基を有していてもよい2価の複素環基、式(139)で表される基、又は式(140)で表される基を表す。Ar3は、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい1価の複素環基、式(141)で表される基又は式(142)で表される基を表す。また、Ar2とAr3の間、Ar2とAr4の間、又はAr3とAr4の間に環を形成していてもよい。
(式(139)中、Ar5及びAr6は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいアリーレン基、又は置換基を有していてもよい2価の複素環基を表す。R5及びR6は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の複素環基又はシアノ基を表す。lは、0又は1である。)
(式(140)中、Ar7及びAr8は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいアリーレン基、又は置換基を有していてもよい2価の複素環基を表す。Ar9は、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよい1価の複素環基を表す。また、Ar7とAr9の間、Ar7とAr8の間、又はAr8とAr9の間に環を形成していてもよい。)
(式(141)中、Ar10は、置換基を有していてもよいアリーレン基、又は置換基を有していてもよい2価の複素環基を表す。Ar11及びAr12は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいアリール基、又は置換基を有していてもよい1価の複素環基を表す。また、Ar10とAr11の間、Ar10とAr12の間、又はAr11とAr12の間に環を形成していてもよい。)
(式(142)中、Ar13は、置換基を有していてもよいアリーレン基、又は置換基を有していてもよい2価の複素環基を示す。Ar14は、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい1価の複素環基を表す。R7及びR8は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の複素環基又はシアノ基を表す。rは0又は1である。)
上記式(138)〜(142)中、Ar2、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7、Ar8、Ar10、Ar13で表されるアリーレン基は、炭素数が、通常、6〜60のものであり、その具体例としては、フェニレン基、ナフタレンジイル基、アントラセン−ジイル基、ビフェニレン基、トリフェニレン基、フルオレン−ジイル基、スチルベンジイル基等が挙げられる。高分子化合物の合成の容易さの観点からは、フェニレン基であることが好ましい。
上記式(138)〜(142)中、Ar3、Ar9、Ar14、Ar11、Ar12で表されるアリール基は、炭素数が、通常、6〜60のものであり、その具体例としては、フェニル基、C1〜C12アルコキシフェニル基、C1〜C12アルキルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等が挙げられる。高分子化合物の合成の容易さの観点からは、フェニル基であることが好ましい。
上記式(138)〜(142)中、Ar2、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7、Ar8、Ar10、Ar13で表される2価の複素環基としては、前記式(2)中のAr1において、2価の複素環基として説明し、例示したものと同じものが挙げられる。高分子化合物の合成の容易さの観点からは、ピリジン−ジイル基であることが好ましい。
上記式(138)〜(142)中、Ar3、Ar9、Ar14、Ar11、Ar12で表される1価の複素環基としては、前記式(1)中のRで表される置換基として説明し、例示したものと同じものが挙げられる。高分子化合物の合成の容易さの観点からは、ピリジル基であることが好ましい。
上記式(138)〜(142)中、R5、R6、R7、R8で表されるアルキル基、アリール基、1価の複素環基は、前記式(1)のRで表される置換基について説明し例示したものと同じである。
上記式(138)〜(142)中のAr2〜Ar14は、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、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、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アリールアミノ基、1価の複素環基、アシル基、アシルオキシ基、置換カルボキシル基、シアノ基等の置換基を有していてもよい。
前記式(2)中のAr1における2価の芳香族アミン基として、具体的には、以下の基が例示される。
上記式(143)〜(147)中、Rは、水素原子又は置換基を表す。前記置換基は、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、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、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アリールアミノ基、1価の複素環基、アシル基、アシルオキシ基、置換カルボキシル基又はシアノ基を表す。上記式中、1つの構造式中に複数のRを有しているが、それらは同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、Rで表される置換基は、前記式(1)のRで表される置換基について説明し例示したものと同じ意味を表す。
上記式(2)中、Z2は、−CR3=CR4−又は−C≡C−を表し、−CR3=CR4−が酸化安定性の観点から好ましい。ここで、R3、R4は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の複素環基又はシアノ基を表すが、高分子化合物の合成の容易さの観点からは、水素原子、アルキル基、アリール基であることが好ましい。
R3、R4で表されるアルキル基、アリール基は、前記式(1)のRで表される置換基について説明し例示したものと同じ意味を表す。
前記式(2)中、Ar1で表される置換基を有していてもよいアリーレン基は、前記式(3)で表されるものであることが、高分子化合物の溶解性や蛍光強度の観点から好ましい。
前記式(3)中、A環及び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。2つの結合手はそれぞれA環又はB環に存在する。A環及びB環は、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、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、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アリールアミノ基、1価の複素環基、アシル基、アシルオキシ基、置換カルボキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい。置換基が複数ある場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。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、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、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、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アリールアミノ基、1価の複素環基、アシル基、置換カルボキシル基又はシアノ基を表し、Rw及びRxは、互いに結合して環を形成していてもよい。
前記式(3)中、A環及び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。2つの結合手はそれぞれA環又はB環に存在する。A環及びB環は、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、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、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アリールアミノ基、1価の複素環基、アシル基、アシルオキシ基、置換カルボキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい。置換基が複数ある場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。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、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、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、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アリールアミノ基、1価の複素環基、アシル基、置換カルボキシル基又はシアノ基を表し、Rw及びRxは、互いに結合して環を形成していてもよい。
前記式(3)中、Rw及びRxとして表される、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、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、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アリールアミノ基、1価の複素環基、アシル基、置換カルボキシル基は、前記式(1)のRで表される置換基として説明し例示したものと同じである。
前記式(3)中、Rw及びRxは、単量体の合成の容易さの観点からは、同一であることが好ましい。
前記式(3)で表される置換基を有していてもよいアリーレン基は、単量体の合成の容易さの観点からは、2つの結合手の一方がA環に存在し、他方がB環に存在するものが好ましい。また、耐熱性の観点からは、A環及びB環の少なくとも一方が、芳香族炭化水素環であるものが好ましい。
前記式(3)のA環、B環における芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環単独又は複数個のベンゼン環が縮合してなるものが好ましく、具体的には、例えば、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の芳香族炭化水素環が挙げられ、単量体の合成の容易さの観点から、好ましくはベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環であり、さらに好ましくはベンゼン環、ナフタレン環である。
前記式(3)のA環とB環の組み合わせとしては、単量体の合成の容易さの観点から、好ましくは、ベンゼン環とベンゼン環、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等が挙げられ、ベンゼン環とベンゼン環、ベンゼン環とナフタレン環がより好ましい。
前記式(3)で表される置換基を有していてもよいアリーレン基は、前記式(4A)〜(4D)のいずれかで表されるものであることが、単量体の合成の容易さや高分子化合物の蛍光強度の観点から好ましい。
前記式(4A)〜(4D)中、Raは、水素原子、アルキル基又はアリール基を表す。2個存在するRaは、同一であっても異なっていてもよい。2個存在するRaは、互いに結合して環を形成していてもよい。
前記式(4A)〜(4D)中、Raは、水素原子、アルキル基又はアリール基を表す。2個存在するRaは、同一であっても異なっていてもよい。2個存在するRaは、互いに結合して環を形成していてもよい。
前記式(4A)〜(4D)中、Raは、水素原子、アルキル基又はアリール基を表すが、高分子化合物の溶解性の観点からは、アルキル基であることが好ましい。Raで表されるアルキル基、アリール基は、前記Rで表される基として説明し例示したものと同じである。
前記式(2)中、Ar1で表される置換基を有していてもよいアリーレン基としては、前記式(3)、前記式(4A)〜(4D)で表されるもの等を含め、フェニレン基(上式(9)〜(11))、ナフタレンジイル基(上式(12)〜(21))、ビフェニレン基(上式(28)〜(33))、フルオレン−ジイル基(上式(44)〜(46))、スチルベン−ジイル(上式(47)〜(50))、ジスチルベン−ジイル(上式(51)、(52))、ベンゾフルオレン−ジイル(上式(53)〜(56))等が、単量体の合成の容易さや高分子化合物の蛍光強度の観点から好ましい。
前記式(2)中、Ar1で表される置換基を有していてもよい2価の複素環基は、前記式(5)で表されるものであることが、単量体の合成の容易さや高分子化合物の蛍光強度の観点から好ましい。
前記式(5)中、C環及び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す。C環及びD環は、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、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、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アリールアミノ基、1価の複素環基、アシル基、アシルオキシ基、置換カルボキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい。置換基が複数ある場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。Eは、O又はSである。
前記式(5)中、C環及び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す。C環及びD環は、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、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、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アリールアミノ基、1価の複素環基、アシル基、アシルオキシ基、置換カルボキシル基及びシアノ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい。置換基が複数ある場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。Eは、O又はSである。
前記式(5)中、C環及びD環で表される芳香環としては、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の芳香族炭化水素環;ピリジン環、ビピリジン環、フェナントロリン環、キノリン環、イソキノリン環、チオフェン環、フラン環、ピロール環等の複素芳香環が挙げられるが、単量体の合成の容易さの観点からは、芳香族炭化水素環が好ましく、ベンゼン環がより好ましい。
前記式(5)のC環及びD環は、置換基を有していてもよく、置換基としては、単量体の合成の容易さや、高分子化合物の溶解性の観点から、アルキル基、アルコキシ基が好ましい。さらに、置換基が複数ある場合、それらは同一でも異なっていてもよい。ここでいうアルキル基、アルコキシ基は、前記式(1)のRで表される置換基として説明し例示したものと同じである。
前記式(5)で表される置換基を有していてもよい2価の複素環基は、前記式(6)で表されるものであることが、単量体の合成の容易さや高分子化合物の蛍光強度の観点から好ましい。
前記式(6)中、Yは、O又はSを表す。Rb及びRcは、それぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基又はアリール基を表す。a及びbは、それぞれ独立に、0又は1である。
前記式(6)中、Yは、O又はSを表す。Rb及びRcは、それぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基又はアリール基を表す。a及びbは、それぞれ独立に、0又は1である。
前記式(6)中、Rb及びRcは、それぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基又はアリール基を表す。中でも、単量体の合成の容易さの観点からは、Rb及びRcとして同一のもの(即ち、両方とも、アルキル基、アルコキシ基又はアリール基)であることが好ましく、両方ともアルコキシ基であることが好ましい。Rb及びRcで表されるアルキル基、アリール基は、前記式(1)のRで表される置換基として説明し例示したものと同じである。また、Rb及びRcで表されるアルコキシ基としては、高分子化合物の溶解性や蛍光強度の観点から、ブトキシ基、i−ブトキシ基、t−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基、ラウリルオキシ基が好ましく、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基がさらに好ましい。
また、前記式(2)中、Ar1で表される置換基を有していてもよい2価の複素環基は、得られる高分子化合物の発光波長の観点(深赤色性が良好な赤色領域の発光や吸収端波長の長波長化)から、前記式(7)で表されるものであることが好ましい。
前記式(7)中、Rd、Re、Rf及びRgは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基又はアリール基を表す。m及びnは、それぞれ独立に、1又は2である。
前記式(7)中、Rd、Re、Rf及びRgは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基又はアリール基を表す。m及びnは、それぞれ独立に、1又は2である。
前記式(7)中、Rd、Re、Rf及びRgは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基又はアリール基を表す。このアルキル基およびアリール基は、前記式(1)のRで表される置換基として説明し例示したものと同じである。Rd、Re、Rf及びRgで表されるアルコキシ基は、前記Rb及びRcで説明し例示したものと同じである。
上記式(7)中、Rd、Re、Rf及びRgのうち1つ以上がアルキル基であることが、得られる高分子化合物の有機溶媒に対する溶解性の観点から好ましい。
上記式(7)中、Rd、Re、Rf及びRgのうち1つ以上がアルキル基であることが、得られる高分子化合物の有機溶媒に対する溶解性の観点から好ましい。
前記式(2)中、Ar1で表される置換基を有していてもよい2価の複素環基としては、前記式(5)、前記式(6)、前記式(7)で表されるもの等を含め、ヘテロ原子として、けい素、窒素、酸素、硫黄、セレン等の原子を含みフルオレン構造を有する基(上式(97)〜(111))、ヘテロ原子として、硫黄等の原子を含む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(上式(127)及び(128))、ヘテロ原子として、けい素、窒素、酸素、硫黄、セレン等の原子を含む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(上式(129)〜(135))等が、単量体の合成の容易さや高分子化合物の蛍光強度の観点から好ましい。
前記式(2)中、Z2としては、大気中での酸化安定性の観点から、−CR3=CR4−が好ましい。R3及びR4は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の複素環基又はシアノ基を表す。R3、R4で表されるアルキル基は、前記式(1)のRで表される置換基として説明し例示したものと同じ意味を有する。
前記式(2)中、R3、R4で表されるアリール基、1価の複素環基は、前記(1)のR1、R2で表されるアリール基、1価の複素環基として説明し例示したものと同じ意味を有する。
前記式群(148)〜(150)中、Rは、それぞれ独立に、前記式(1)のRとして説明したものと同じ意味を有する。また、1つの構造式中に複数のRを有しているが、それらは同一であってもよいし、異なる基であってもよい。
〔前記式(1)で表される繰り返し単位/前記式(2)で表される繰り返し単位〕
本発明の高分子化合物において、前記式(1)で表される繰り返し単位の合計は、通常、該高分子化合物が有する全繰り返し単位の0.5〜100モル%であるが、溶解性や蛍光強度の観点からは、該高分子化合物が有する全繰り返し単位の2〜80モル%であることが好ましい。
本発明の高分子化合物において、前記式(1)で表される繰り返し単位の合計は、通常、該高分子化合物が有する全繰り返し単位の0.5〜100モル%であるが、溶解性や蛍光強度の観点からは、該高分子化合物が有する全繰り返し単位の2〜80モル%であることが好ましい。
本発明の高分子化合物が、前記式(1)で表される繰り返し単位及び前記式(2)で表される繰り返し単位を含有するものである場合、前記式(1)で表される繰り返し単位及び前記式(2)で表される繰り返し単位の合計が、該高分子化合物が有する全繰り返し単位の2.1モル%以上であり、かつ前記式(1)で表される繰り返し単位及び前記式(2)で表される繰り返し単位の合計に対して、前記式(1)で表される繰り返し単位が2〜80モル%であるものが、高分子化合物の溶解性や蛍光強度の観点から好ましい。
〔各繰り返し単位の好ましい例〕
本発明の高分子化合物が、前記式(1)で表される繰り返し単位及び前記式(2)で表される繰り返し単位を含有するものである場合、その具体例としては、前記式(1)で表される繰り返し単位として、下記式群(151):
(式群(151)中、Rは前記式(1)のRとして説明したものと同じ意味を有する。)
で表されるものの1種類以上と、前記式(2)で表される繰り返し単位として、下記式群(152)、(153)及び(154):
(式群(152)〜(154)中、Rは式(1)のRとして説明したものと同じ意味を有する。)
中に表されるものの1種類以上との共重合体が挙げられる。
本発明の高分子化合物が、前記式(1)で表される繰り返し単位及び前記式(2)で表される繰り返し単位を含有するものである場合、その具体例としては、前記式(1)で表される繰り返し単位として、下記式群(151):
で表されるものの1種類以上と、前記式(2)で表される繰り返し単位として、下記式群(152)、(153)及び(154):
中に表されるものの1種類以上との共重合体が挙げられる。
〔分子量〕
本発明の高分子化合物は、ポリスチレン換算の数平均分子量が通常1×103〜1×108であり、好ましくは2×103〜2×107である。ポリスチレン換算の数平均分子量が1×103よりも小さいと、膜質が脆くなるおそれがあり、一方1×108を超えると、溶解性が低下するおそれがある。
本発明の高分子化合物は、ポリスチレン換算の数平均分子量が通常1×103〜1×108であり、好ましくは2×103〜2×107である。ポリスチレン換算の数平均分子量が1×103よりも小さいと、膜質が脆くなるおそれがあり、一方1×108を超えると、溶解性が低下するおそれがある。
〔その他の部分〕
本発明の高分子化合物の末端は、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、また、例えば、ビニレン基を介してアリール基又は複素環基と結合している構造であってもよい。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の末端は、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、また、例えば、ビニレン基を介してアリール基又は複素環基と結合している構造であってもよい。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は、蛍光特性や電荷輸送特性を損なわない範囲で、前記式(1)で表される繰り返し単位、前記式(2)で表される繰り返し単位以外の繰り返し単位を含んでいてもよい。また、繰り返し単位が、ビニレンや非共役部分で連結されていてもよいし、繰り返し単位にそれらのビニレンや非共役部分が含まれていてもよい。上記非共役部分を含む結合構造としては、以下に示すもの、以下に示すものとビニレン基を組み合わせたもの、及び以下に示す式群(155)のうち2つ以上を組み合わせたもの等が例示される。
(式中、Rは前記式(8)のR’として説明したものと同じ意味を有し、Arは炭素数6〜60個の炭化水素基を表す。)
本発明の高分子化合物は、ランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体又は交互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。蛍光量子収率の高い高分子化合物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又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。
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−ブチルベンゼン等が例示される。高分子化合物の構造や分子量にもよるが、本発明の高分子化合物は、通常、これらの溶媒に0.1重量%以上溶解させることができる。
〔製造方法〕
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。
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。
本発明の高分子化合物の製造方法としては、例えば、特開平5-202355号公報に記載の方法などが挙げられる。即ち、アルデヒド基を有する化合物とホスホニウム塩基を有する化合物との、又はアルデヒド基とホスホニウム塩基とを有する化合物のWittig反応による重合、ビニル基を有する化合物とハロゲン基を有する化合物との、又はビニル基とハロゲン基とを有する化合物のHeck反応による重合、アルデヒド基を有する化合物とアルキルホスホネート基を有する化合物との、又はアルデヒド基とアルキルホスホネート基とを有する化合物のHorner-Wadsworth-Emmons法による重合、ハロゲン化メチル基を2つ又は2つ以上有する化合物の脱ハロゲン化水素法による重縮合、スルホニウム塩基を2つ又は2つ以上有する化合物のスルホニウム塩分解法による重縮合、アルデヒド基を有する化合物とアセトニトリル基を有する化合物との、又はアルデヒド基とアセトニトリル基とを有する化合物のKnoevenagel反応による重合等の方法、アルデヒド基を2つ又は2つ以上有する化合物のMcMurry反応による重合等の方法が例示される。また、該当するモノマーからSuzukiカップリング反応により重合する方法が例示される。さらにまた、パラジウム触媒存在下、1,2−ビス(トリアルキルスタニル)エチレン化合物と芳香族ジハロゲン化合物とを反応させるStille反応による重合が例示される。
これらのうち、Wittig反応による重合、Heck反応による重合、Horner-Wadsworth-Emmons法による重合、Knoevenagel反応による重合、Suzukiカップリング反応により重合する方法が、構造制御しやすいので好ましい。
有機溶媒は、用いる化合物や反応によっても異なるが、一般に副反応を抑制するために、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)。
反応を進行させるために、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。アルカリ、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、触媒を混合する方法としては、反応液をアルゴンや窒素等の不活性雰囲気下で攪拌しながらゆっくりとアルカリ、触媒の溶液を添加する方法、アルカリ、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。
より具体的に反応条件について述べると、Wittig反応、Horner反応等の場合は、モノマーの官能基に対して当量以上、好ましくは1〜3当量のアルカリを用いて反応させる。アルカリとしては、特に限定されないが、例えば、カリウム−t−ブトキシド、ナトリウム−t−ブトキシド、ナトリウムエチラート、リチウムメチラート等の金属アルコラート等を用いることができる。溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン等が用いられる。反応温度は、通常は室温から150℃程度で反応を進行させることができる。反応時間は、例えば、5分間〜40時間であるが、十分に重合が進行する時間であればよく、また反応終了後に長時間放置する必要はないので、好ましくは10分間〜24時間である。反応の際の濃度は、希薄すぎると反応の効率が悪く、濃すぎると反応の制御が難しくなるので、約0.01重量%〜溶解する最大濃度の範囲で適宜選択すればよく、通常は、0.1〜20重量%の範囲である。Heck反応の場合は、パラジウム触媒を用い、トリエチルアミン等の塩基の存在下で、モノマーを反応させる。N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン等の比較的沸点の高い溶媒を用い、反応温度は80〜160℃程度、反応時間は1〜100時間程度である。
Suzukiカップリング反応の場合は、触媒として、例えば、パラジウム[テトラキス(トリフェニルホスフィン)]、パラジウムアセテート類、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)等を用い、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、水酸化バリウム等の無機塩基、トリエチルアミン等の有機塩基、フッ化セシウム等の無機塩をモノマーに対して当量以上、好ましくは1〜20当量加えて反応させる。溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、トルエン、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等が例示される。塩基は、水溶液として加え、2相系で反応させてもよい(なお、2相系で反応させる場合は、必要に応じて、第4級アンモニウム塩等の相間移動触媒を加えてもよい)。溶媒にもよるが50〜160℃程度の温度が好適に用いられる。溶媒の沸点近くまで昇温し、還流させてもよい。反応時間は0.5〜200時間程度である。なお、反応は、アルゴンガスや窒素ガス等の不活性雰囲気下、触媒が失活しない条件で行う。
本発明の高分子化合物の合成は上述のいずれの方法によってもよいが、合成の容易さの観点からは、下記式(100):
X1−C(A1)=C(A2)−X2 (100)
〔式中、A1及びA2は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1から12のアルキル基またはフェニル基を表す。X1及びX2は、それぞれ独立に、ホウ酸残基又はホウ酸エステル残基を表す。〕
で表される1種類以上の化合物と、下記式(200):
Y1−Ar200−Y2 (200)
〔式(200)中、Ar200は、下記式(156):
で示される基を表す。Y1及びY2は、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を表す。Rは、前記式(1)のRとして説明及び例示したものと同じである。〕
で表される1種類以上の化合物とを、パラジウム触媒及び塩基の存在下で反応させる工程を有する製造方法が好ましい。
X1−C(A1)=C(A2)−X2 (100)
〔式中、A1及びA2は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1から12のアルキル基またはフェニル基を表す。X1及びX2は、それぞれ独立に、ホウ酸残基又はホウ酸エステル残基を表す。〕
で表される1種類以上の化合物と、下記式(200):
Y1−Ar200−Y2 (200)
〔式(200)中、Ar200は、下記式(156):
で表される1種類以上の化合物とを、パラジウム触媒及び塩基の存在下で反応させる工程を有する製造方法が好ましい。
上記式(100)中、X1及びX2は、それぞれ独立に、ホウ酸残基(−(B(OH)2)又はホウ酸エステル残基を表す。
前記式(100)で表される化合物の具体例としては、下記式群(158):
(式中、Rhは、水素原子、アルキル基又はアリール基を表す。Rhが複数ある場合には、それらは同一であっても異なっていてもよい。)
で表されるもの等が挙げられ、より具体的には、下記式群(159)
で表されるもの等が挙げられる。
で表されるもの等が挙げられ、より具体的には、下記式群(159)
前記式中、Rhで表されるアルキル基、アリール基は、前記式(1)のRで説明し例示したものと同じである。
上記式(200)において、Y1及びY2は、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を表す。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられるが、高分子化合物の合成の容易さからは、臭素原子、ヨウ素原子であることが好ましく、臭素原子であることがさらに好ましい。
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等が例示される。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等が例示される。アリールスルホネート基としては、ベンジルスルホネート基等が例示される。
パラジウム触媒としては、例えば、パラジウム[テトラキス(トリフェニルホスフィン)]、パラジウムアセテート類、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム等が挙げられる。
パラジウム触媒の添加量は、特に限定されず、触媒としての有効量であればよいが、前記式(100)で表される化合物1モルに対して、通常、0.0001モル〜0.5モル、好ましくは0.0003モル〜0.1モルである。
前記パラジウム触媒としてパラジウムアセテート類を用いる場合は、例えば、トリフェニルホスフィン、トリ(o−トリル)ホスフィン、トリ(o−メトキシフェニル)ホスフィン等のリン化合物を配位子として添加することができる。この場合、配位子の添加量は、パラジウム触媒1モルに対して、通常、0.5モル〜100モルであり、好ましくは0.9モル〜20モル、さらに好ましくは1モル〜10モルである。
塩基としては、無機塩基、有機塩基、無機塩等が挙げられる。無機塩基としては、例えば、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、水酸化バリウム等が挙げられる。有機塩基としては、例えば、トリエチルアミン、トリブチルアミン等が挙げられる。無機塩としては、例えば、フッ化セシウム等が挙げられる。
塩基の添加量は、前記式(100)で表される化合物1モルに対して、通常、0.5モル〜100モル、好ましくは0.9モル〜30モル、さらに好ましくは1モル〜20モルである。
反応は、通常、溶媒中で行われる。溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、トルエン、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等が例示される。ポリ(アリーレンビニレン)系高分子化合物の溶解性の観点からは、トルエン、テトラヒドロフランが好ましい。また、塩基は、水溶液として加え、2相系で反応させてもよい。塩基として無機塩を用いる場合は、無機塩の溶解性の観点から、通常、水溶液として加え、2相系で反応させる(なお、2相系で反応させる場合は、必要に応じて、第4級アンモニウム塩等の相間移動触媒を加えてもよい)。
前記反応を行う温度は、前記溶媒にもよるが、通常、50〜160℃程度であり、高分子化合物の高分子量化の観点から、60〜120℃が好ましい。また、溶媒の沸点近くまで昇温し、還流させてもよい。
前記反応を行う時間(反応時間)は、目的の重合度に達したときを終点としてもよいが、通常、0.1時間〜200時間程度である。0.5時間〜30時間程度が効率的で好ましい。
前記反応は、不活性雰囲気下で行う。例えば、アルゴンガスや窒素ガス等で、十分脱気された系で行う。具体的には、重合容器(反応系)内を窒素ガスで十分置換し、脱気した後、この重合容器に、前記式(100)で表される化合物、前記式(200)で表される化合物、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)を仕込み、さらに、重合容器を窒素ガスで十分置換し、脱気した後、あらかじめ窒素ガスでバブリングすることにより脱気した溶媒、例えば、トルエンを加えた後、この溶液に、あらかじめ窒素ガスでバブリングすることにより脱気した塩基、例えば、炭酸ナトリウム水溶液を、60℃で滴下した後、例えば、還流温度で、8時間、不活性雰囲気を保持しながら重合する。
上記式(1)で表される繰り返し単位と、上記式(2)で表される繰り返し単位、それぞれ1種類以上とからなる高分子化合物は、前記式(100)で表される1種類以上の化合物と、前記式(200)で表される1種類以上の化合物と下記式(300):
Y3−Ar1−Y4 (300)
〔式中、Ar1は、前記(1)中のAr1と同様な基を表す。Y3及びY4は、Y1及びY2と同様な基を表す。〕
で表される1種類以上の化合物とを、パラジウム触媒及び塩基の存在下で反応させることにより製造することができる。
Y3−Ar1−Y4 (300)
〔式中、Ar1は、前記(1)中のAr1と同様な基を表す。Y3及びY4は、Y1及びY2と同様な基を表す。〕
で表される1種類以上の化合物とを、パラジウム触媒及び塩基の存在下で反応させることにより製造することができる。
一方、本発明の高分子化合物が上記式(1)で表される繰り返し単位と、上記式(2)で表される繰り返し単位、それぞれ1種類以上とからなる高分子化合物の場合の好ましい製法としては、下記式(400):
W1−Ar200−W2 (400)
〔式中、Ar200は前記式(200)中のAr200と同様である。W1、W2は、それぞれ独立に、ホルミル基、アシル基を表す。該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。高分子化合物の合成の容易さからは、ホルミル基、アセチル基、ベンゾイル基が好ましい。〕
であらわされる1種類以上の化合物と、下記式(500):
Y5−Ar1−Y6
〔式中、Ar1は、前記(1)中のAr1と同様な基を表す。Y5及びY6は、ジアルコキシホスホノメチル基をあらわす。ジアルコキシホスホノメチル基としては、高分子化合物の合成の容易さの観点から、ジエトキシホスホノメチル基が好ましい。〕
であらわされる1種類以上の化合物とのHorner-Wadsworth-Emmons法による重合も好ましい。
W1−Ar200−W2 (400)
〔式中、Ar200は前記式(200)中のAr200と同様である。W1、W2は、それぞれ独立に、ホルミル基、アシル基を表す。該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。高分子化合物の合成の容易さからは、ホルミル基、アセチル基、ベンゾイル基が好ましい。〕
であらわされる1種類以上の化合物と、下記式(500):
Y5−Ar1−Y6
〔式中、Ar1は、前記(1)中のAr1と同様な基を表す。Y5及びY6は、ジアルコキシホスホノメチル基をあらわす。ジアルコキシホスホノメチル基としては、高分子化合物の合成の容易さの観点から、ジエトキシホスホノメチル基が好ましい。〕
であらわされる1種類以上の化合物とのHorner-Wadsworth-Emmons法による重合も好ましい。
本発明の高分子化合物の製造方法において、それぞれの単量体は、一括混合して反応させてもよいし、必要に応じ、分割して混合してもよい。
<高分子化合物の用途>
本発明の高分子化合物は、例えば、発光材料として有用である。本発明の高分子化合物を高分子発光素子の発光材料として用いる場合には、その純度が発光特性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後に重合して製造することが好ましい。また、合成後、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。本発明の高分子化合物は、薄膜、有機トランジスタ、太陽電池等にも有用である。
本発明の高分子化合物は、例えば、発光材料として有用である。本発明の高分子化合物を高分子発光素子の発光材料として用いる場合には、その純度が発光特性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後に重合して製造することが好ましい。また、合成後、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。本発明の高分子化合物は、薄膜、有機トランジスタ、太陽電池等にも有用である。
<組成物(液状組成物)>
本発明の組成物は、前記本発明の高分子化合物と、該高分子化合物以外のポリスチレン換算の数平均分子量が103〜108である化合物とを含有するものである。該高分子化合物以外のポリスチレン換算の数平均分子量が103〜108である化合物としては、その構造中に前記式(1)で表される繰り返し単位を有しない化合物を意味し、ポリ(フェニレン)及びその誘導体、ポリ(フルオレン)及びその誘導体、ポリ(ベンゾフルオレン)及びその誘導体、ポリ(ジベンゾフラン)及びその誘導体、ポリ(ジベンゾチオフェン)及びその誘導体、ポリ(カルバゾール)及びその誘導体、ポリ(チオフェン)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(フルオレンビニレン)及びその誘導体、ポリ(ベンゾフルオレンビニレン)及びその誘導体、ポリ(ジベンゾフランビニレン)及びその誘導体等が例示される。但し、これら誘導体は、前記式(1)で表される繰り返し単位を有しないものである。
本発明の組成物は、前記本発明の高分子化合物と、該高分子化合物以外のポリスチレン換算の数平均分子量が103〜108である化合物とを含有するものである。該高分子化合物以外のポリスチレン換算の数平均分子量が103〜108である化合物としては、その構造中に前記式(1)で表される繰り返し単位を有しない化合物を意味し、ポリ(フェニレン)及びその誘導体、ポリ(フルオレン)及びその誘導体、ポリ(ベンゾフルオレン)及びその誘導体、ポリ(ジベンゾフラン)及びその誘導体、ポリ(ジベンゾチオフェン)及びその誘導体、ポリ(カルバゾール)及びその誘導体、ポリ(チオフェン)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(フルオレンビニレン)及びその誘導体、ポリ(ベンゾフルオレンビニレン)及びその誘導体、ポリ(ジベンゾフランビニレン)及びその誘導体等が例示される。但し、これら誘導体は、前記式(1)で表される繰り返し単位を有しないものである。
本発明の組成物において、前記高分子化合物(本段落において、「高分子化合物A」という)に対する、該高分子化合物以外のポリスチレン換算の数平均分子量が1×103〜1×108である化合物(本段落において、「高分子化合物B」という)が含まれる割合は、好ましくは、高分子化合物Bが有する全繰り返し単位の割合が、高分子化合物Aが有する全繰り返し単位及び高分子化合物Bが有する全繰り返し単位の合計の0.5〜99.5モル%となる割合であり、より好ましくは10〜95モル%となる割合である。
一方、前記高分子化合物を溶媒と組み合わせて、液状組成物とすることもでき、係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。本発明の液状組成物は、前記高分子化合物と溶媒とを含んでなるものであるが、必要に応じて、前記した該高分子化合物以外のポリスチレン換算の数平均分子量が1×103〜1×108である化合物を更に含んでいてもよい。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、典型的には、常圧(即ち、1気圧)、25℃において液状のものを意味する。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発光材料としては、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。
さらに、前記低分子発光材料としては、3重項励起状態からの発光を示す金属錯体(三重項発光錯体:通常、中心金属と配位子とを含んでなる錯体であって、例えば、燐光発光や、この燐光発光に加えて蛍光発光が観測される錯体や、三重項励起状態からの発光を示す錯体の部分構造が高分子化合物の側鎖、主鎖、末端にある高分子錯体化合物も含む。)を用いることができる。前記三重項発光錯体は、例えば、Nature,(1998),395,151、Appl.Phys.Lett.(1999),75(1),4、Proc.SPIE-Int.Soc.Opt.Eng.(2001),4105(Organic Light-Emitting Materials and DevicesIV),119、J. Am.Chem.Soc.,(2001),123,4304、Appl.Phys.Lett.,(1997),71(18),2596、Syn.Met.,(1998),94(1),103、Syn.Met.,(1999),99(2),1361、Adv.Mater.,(1999),11(10),852等に開示されている。
さらに、前記低分子発光材料としては、3重項励起状態からの発光を示す金属錯体(三重項発光錯体:通常、中心金属と配位子とを含んでなる錯体であって、例えば、燐光発光や、この燐光発光に加えて蛍光発光が観測される錯体や、三重項励起状態からの発光を示す錯体の部分構造が高分子化合物の側鎖、主鎖、末端にある高分子錯体化合物も含む。)を用いることができる。前記三重項発光錯体は、例えば、Nature,(1998),395,151、Appl.Phys.Lett.(1999),75(1),4、Proc.SPIE-Int.Soc.Opt.Eng.(2001),4105(Organic Light-Emitting Materials and DevicesIV),119、J. Am.Chem.Soc.,(2001),123,4304、Appl.Phys.Lett.,(1997),71(18),2596、Syn.Met.,(1998),94(1),103、Syn.Met.,(1999),99(2),1361、Adv.Mater.,(1999),11(10),852等に開示されている。
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。
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割合は、通常、1重量%〜80重量%であり、好ましくは5重量%〜60重量%である。本発明の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割合は、通常、1重量%〜80重量%であり、好ましくは5重量%〜60重量%である。
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には、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、ノズルコート法、キャピラリコート法、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方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有機溶媒への溶解性、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℃未満の溶媒であることが好ましく、3種類の溶媒のうちの少なくとも1種類の溶媒は沸点が200℃以上300℃以下の溶媒であり、少なくとも1種類の溶媒は沸点が180℃未満の溶媒であることがより好ましい。また、粘度の観点から、3種類の溶媒のうちの2種類の溶媒には、60℃において、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。
〔薄膜〕
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含むものである。薄膜の種類としては、発光性薄膜、導電性薄膜、有機半導体薄膜等が例示される。
本発明の薄膜について説明する。この薄膜は、前記高分子化合物を含むものである。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。
〔有機トランジスタ(高分子電界効果トランジスタ)〕
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。
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、本発明の高分子化合物の中でも、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には、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、ノズルコート法、キャピラリコート法、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方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。
〔太陽電池〕
次に、太陽電池について説明する。本発明の太陽電池は、前記高分子化合物を含むものである。以下、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。
次に、太陽電池について説明する。本発明の太陽電池は、前記高分子化合物を含むものである。以下、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。
前述した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。
〔発光材料〕
本発明の高分子化合物は、発光材料に用いることができる。この発光材料は、本発明の高分子化合物を含有してなるものである。
本発明の高分子化合物は、発光材料に用いることができる。この発光材料は、本発明の高分子化合物を含有してなるものである。
この発光材料には、公知の発光性材料を含有させてもよい。前記発光性材料としては、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が挙げられる。このような発光材料としては、例えば、特開昭57−51781号公報、特開昭59−194393号公報に記載されているもの等が挙げられる。また、前記発光性材料としては、3重項励起状態からの発光を示す金属錯体(三重項発光錯体:例えば、燐光発光や、この燐光発光に加えて蛍光発光が観測される錯体も含まれる。)、例えば、従来から知られている低分子系のEL発光性材料等が挙げられる。
〔高分子発光素子〕
次に、本発明の高分子発光素子について説明する。
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。)
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。
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。
溶液からの成膜には、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、ノズルコート法、キャピラリコート法、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方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。
前記本発明の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、例えば前述の低分子発光材料が挙げられる。
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。
溶液からの成膜には、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、ノズルコート法、キャピラリコート法、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方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には、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、ノズルコート法、キャピラリコート法、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方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
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
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無機化合物を用いて作製された膜(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。本実施例において、重量平均分子量および数平均分子量は、テトラヒドロフランを溶媒として、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求めたポリスチレン換算の重量平均分子量および数平均分子量である。
<実施例1>(高分子化合物1の合成)
下記式(160):
で表される単量体〔300−1〕0.295gと、下記式(161):
で表される単量体〔200−1〕0.443gと、下記式(162):
で表される単量体〔100−1〕{[1-cis-1,2-Bis(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)heptene]和光純薬工業(株)製}0.420gと、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:aliquat336、Aldrich製、CH3N[(CH2)7CH3]3Cl、density 0.884g/ml,25℃、trademark of Henkel Corporation)0.23gと、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II) 1.9mgとを反応容器に仕込み、反応容器内をアルゴンガスで十分置換した。この反応容器に、予めアルゴンガスでバブリングして脱気したトルエン 20mlを加えた。次に、この溶液に、予めアルゴンガスでバブリングして脱気した16.7重量%Na2CO3水溶液 8mlを滴下した後、昇温し、12時間還流した。なお、反応は、アルゴンガス雰囲気下で行った。
<実施例1>(高分子化合物1の合成)
下記式(160):
反応終了後、反応溶液を室温付近まで冷却した後、この反応溶液にトルエン15mlを加えた。この反応溶液を静置し、分液したトルエン溶液を回収した。次いで、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、メタノール中に注ぎ込み、再沈し、生成した沈殿を回収した。この沈殿を減圧乾燥した後、トルエンに溶解した。次に、このトルエン溶液をアルミナカラムに通し、精製した。次に、このトルエン溶液を減圧濃縮した後、メタノール中に注ぎ込み、再沈し、生成した沈殿を回収した。この沈殿をメタノールで洗浄した後、減圧乾燥して、重合体0.07gを得た。以下、この重合体を「高分子化合物1」という。高分子化合物1は、ポリスチレン換算の重量平均分子量が1.0×104であり、ポリスチレン換算の数平均分子量が5.5×103であった。
仕込みから推定される高分子化合物1に含まれる繰り返し単位の構造は、下記の(163)(164)のとおりであり、仕込みから推定されるモル比は、(繰り返し単位A+繰り返し単位A’):(繰り返し単位B+繰り返し単位B’)=5:5である。
下記式(165):
反応後、この反応溶液に酢酸を加え、中和した。次に、この溶液を、ゆっくりメタノール中に注ぎ込み、再沈した。生成した沈殿をろ過して回収し、これを減圧乾燥して重合体を得た。次に、得られた重合体をトルエンに溶解した後、このトルエン溶液をろ過して不溶物を除去した。得られたトルエン溶液を、アルミナカラムに通し精製した。得られたトルエン溶液を減圧濃縮した後、メタノール中に注ぎ込み、再沈した。生成した沈殿をろ過し回収した後、減圧乾燥して重合体 0.10gを得た。以下、この重合体を「高分子化合物2」という。
高分子化合物2は、ポリスチレン換算の重量平均分子量が8.4×103であり、ポリスチレン換算の数平均分子量が6.3×103であった。
仕込みから推定される高分子化合物2に含まれる繰り返し単位の構造は、下記の(167)、(168)のとおりであり、仕込みから推定されるモル比は、(繰り返し単位C):(繰り返し単位D)=5:5である。
前記単量体〔200−1〕0.739gと、前記単量体〔100−1〕0.350gと、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:aliquat336、Aldrich製、CH3N[(CH2)7CH3]3Cl、density 0.884g/ml,25℃、trademark of Henkel Corporation)0.19gと、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II) 2.0mgとを反応容器に仕込み、反応容器内をアルゴンガスで十分置換した。この反応容器に、予めアルゴンガスでバブリングして脱気したトルエン 15mlを加えた。次に、この溶液に、予めアルゴンガスでバブリングして脱気した16.7重量%Na2CO3水溶液 5mlを滴下した後、昇温し、12時間還流した。なお、反応は、アルゴンガス雰囲気下で行った。
反応終了後、反応溶液を室温付近まで冷却した後、この反応溶液にトルエン15mlを加えた。この反応溶液を静置し、分液したトルエン溶液を回収した。次いで、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、メタノール中に注ぎ込み、再沈し、生成した沈殿を回収した。この沈殿を減圧乾燥した後、トルエンに溶解した。次に、このトルエン溶液をアルミナカラムに通し、精製した。次に、このトルエン溶液を減圧濃縮した後、メタノール中に注ぎ込み、再沈し、生成した沈殿を回収した。この沈殿をメタノールで洗浄した後、減圧乾燥して、重合体0.17gを得た。以下、この重合体を「高分子化合物3」という。高分子化合物3は、ポリスチレン換算の重量平均分子量が1.2×104であり、ポリスチレン換算の数平均分子量が6.1×103であった。
仕込みから推定される高分子化合物3に含まれる繰り返し単位の構造は、下記の(169)のとおりである。
<比較例1>(高分子化合物4の合成)
下記式(170):
で表される単量体〔600−1〕0.482gと、下記式(171):
で表される単量体〔100−2〕0.356gと、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:aliquat336、Aldrich製、CH3N[(CH2)7CH3]3Cl、density 0.884g/ml,25℃、trademark of Henkel Corporation)0.15gと、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II) 1.5mgとを反応容器に仕込み、反応容器内をアルゴンガスで置換した。この反応容器に、予めアルゴンガスをバブリングして脱気したトルエン 15mlを加えた。次に、この溶液に、予めアルゴンガスでバブリングして脱気した16.7重量%炭酸ナトリウム水溶液 5mlを滴下した後、昇温し、10時間還流した。なお、反応はアルゴンガス雰囲気下で行った。
下記式(170):
反応終了後、反応溶液を室温付近まで冷却した後、この反応溶液にトルエン30gを加えた。この反応溶液を静置し、分液して、トルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を濾過し、不溶物を除去した。次に、このトルエン溶液を、約3重量%N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物水溶液で洗浄した後、静置し、分液したトルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、約3重量%酢酸水溶液で洗浄した後、静置し、分液したトルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、イオン交換水で洗浄した後、静置し、分液したトルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液をろ過した後、アルミナカラムに通し、精製した。次に、このトルエン溶液をメタノール中に注ぎ込み、再沈し、生成した沈殿を回収した。この沈殿をメタノールで洗浄した後、減圧乾燥して、重合体(以下、この重合体を「高分子化合物4」という)0.3gを得た。高分子化合物4のポリスチレン換算の重量平均分子量は4.9×103であり、ポリスチレン換算の数平均分子量は2.3×103であった。
<比較例2>(高分子化合物5の合成)
下記式(173):
で表される単量体〔600−2〕0.464gと前記単量体〔100−2〕0.356gと、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:aliquat336、Aldrich製、CH3N[(CH2)7CH3]3Cl、density 0.884g/ml,25℃、trademark of Henkel Corporation)0.15gと、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II) 1.8mgとを反応容器に仕込み、反応容器内をアルゴンガスで置換した。この反応容器に、予めアルゴンガスをバブリングして脱気したトルエン 15mlを加えた。次に、この溶液に、予めアルゴンガスでバブリングして、脱気した16.7重量%炭酸ナトリウム水溶液 5mlを滴下した後、昇温し、10時間還流した。なお、反応はアルゴンガス雰囲気下で行った。
下記式(173):
反応終了後、反応溶液を室温付近まで冷却した後、この反応溶液にトルエン30gを加えた。この反応溶液を静置し、分液して、トルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、約3重量%N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物水溶液で洗浄した後、静置し、分液したトルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、約3重量%酢酸水溶液で洗浄した後、静置し、分液したトルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、イオン交換水で洗浄した後、静置し、分液したトルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を濾過した後、アルミナカラムに通し、精製した。次に、このトルエン溶液をメタノール中に注ぎ込み、再沈し、生成した沈殿を回収した。この沈殿をメタノールで洗浄した後、減圧乾燥して、重合体(以下、この重合体を「高分子化合物5」という)0.30gを得た。高分子化合物5のポリスチレン換算の重量平均分子量は5.7×103であり、ポリスチレン換算の数平均分子量は2.3×103であった。
<実施例4>(高分子化合物6の合成)
下記式(175):
で表される単量体〔100−3〕0.477gと、下記式(176):
で表される単量体〔100−4〕0.626gと、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:aliquat336、Aldrich製、CH3N[(CH2)7CH3]3Cl、density 0.884g/ml,25℃、trademark of Henkel Corporation)0.7gと、酢酸パラジウム(II) 2.2mgと、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン 8.8mgとを反応容器に仕込み、反応容器内をアルゴンガスで十分置換した。この反応容器に、予めアルゴンガスをバブリングして脱気したトルエン 20mlを加えた。次に、この溶液に、予めアルゴンガスでバブリングして脱気した16.7重量%炭酸ナトリウム水溶液 5mlを滴下した後、昇温し、2.5時間還流した。なお、反応はアルゴンガス雰囲気下で行った。
下記式(175):
この反応溶液を室温まで冷却した後、この反応溶液に、予め別のアルゴンガスで置換した容器に用意しておいた、下記溶液(Sol.C)を加えた。次に、この溶液に、予めアルゴンガスでバブリングして脱気した16.7重量%炭酸ナトリウム水溶液 5mlを滴下した後、昇温し、4時間還流した。なお、反応は、アルゴンガス雰囲気下で行った。
・溶液(Sol.C):
前記単量体〔200−1〕 0.665gと、前記単量体〔100−2〕 0.356gと、酢酸パラジウム(II) 1.2mgと、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン 6.0mgとを、脱気したトルエン 20mlに溶解して、溶液(Sol.C)を得た。
前記単量体〔200−1〕 0.665gと、前記単量体〔100−2〕 0.356gと、酢酸パラジウム(II) 1.2mgと、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン 6.0mgとを、脱気したトルエン 20mlに溶解して、溶液(Sol.C)を得た。
次に、反応溶液を60℃付近まで冷却した後、この反応溶液に、フェニルホウ酸0.18g/テトラヒドロフラン0.7ml混合溶液を加え、昇温し、3.5時間還流した。なお、反応は、アルゴンガス雰囲気下で行った。
反応終了後、反応溶液を室温付近まで冷却した後、この反応溶液にトルエン30gを加えた。得られた反応溶液を静置し、分液したトルエン溶液を回収した。次いで、得られたトルエン溶液を濾過し、不溶物を除去した後、該トルエン溶液を、メタノール中に注ぎ込み、再沈し、生成した沈殿を回収した。この沈殿を減圧乾燥した後、トルエンに溶解した。得られたトルエン溶液をアルミナカラムに通して精製した。次に、得られたトルエン溶液をメタノール中に注ぎ込み、再沈し、生成した沈殿を回収した。この沈殿をメタノールで洗浄した後、減圧乾燥して、重合体(以下、この重合体を「高分子化合物6」という)0.8gを得た。高分子化合物6のポリスチレン換算の重量平均分子量は3.3×104であり、ポリスチレン換算の数平均分子量は1.7×104であった。
<実施例5>(蛍光特性評価)
高分子化合物1〜6の0.8重量%トルエン溶液を石英板上にスピンコートして高分子化合物1〜6の薄膜を作製した。この薄膜を用いて、高分子化合物1〜6の蛍光スペクトルを蛍光分光光度計(JOBINYVON-SPEX社製、商品名:Fluorolog)により、励起波長350nmで測定して求め、吸収スペクトルを分光光度計(Varian社製、商品名:Cary5E)により測定した。
高分子化合物1〜6の0.8重量%トルエン溶液を石英板上にスピンコートして高分子化合物1〜6の薄膜を作製した。この薄膜を用いて、高分子化合物1〜6の蛍光スペクトルを蛍光分光光度計(JOBINYVON-SPEX社製、商品名:Fluorolog)により、励起波長350nmで測定して求め、吸収スペクトルを分光光度計(Varian社製、商品名:Cary5E)により測定した。
こうして得られた高分子化合物1〜6の吸収ピーク波長、吸収端波長と蛍光ピーク波長の測定結果を表1に示す。表1は、高分子化合物の吸収ピーク波長、 吸収端波長と蛍光ピーク波長を示す表(1)である。本発明の高分子化合物1〜3および6は、赤色の蛍光を示した。
スパッタ法により約150nmの厚みでITO膜を付けたガラス基板に、ポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルホン酸の溶液(バイエル社製、商品名:Baytron)を用いてスピンコートにより約50nmの厚みで成膜し、ホットプレート上120℃で約5分間乾燥する。次に、高分子化合物1の約1.5重量%トルエン溶液を用いてスピンコートにより約70nmの厚みで成膜する。さらに、これを減圧下80℃で約1時間乾燥した後、フッ化リチウムを約4nm蒸着した後、陰極として、カルシウムを約20nm、次いで、アルミニウムを約50nm蒸着して、高分子発光素子を作製する。得られた素子に電圧を印加することにより、高分子化合物1からのEL発光(赤色)が得られる。
他の高分子化合物2、3および6についても、同様に、高分子発光素子を作製し、得られた素子に電圧を印加することにより、高分子化合物からのEL発光(赤色)が得られることを確認することができる。
<合成例>(重合体Mの合成)
ジムロートを接続したフラスコに、下記式(177):
で表される化合物A 5.25g(9.9mmol)、下記式(178):
で表される化合物B 4.55g(9.9mmol)、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:aliquat336、Aldrich製、CH3N[(CH2)7CH3]3Cl、density 0.884g/ml,25℃、trademark of Henkel Corporation) 0.91g、トルエン69mlを加えた。窒素雰囲気下、モノマー溶液を加熱し80℃で酢酸パラジウム 2mg、トリス(2−メチルフェニル)ホスフィン 15mgを加えた。このモノマー溶液に、17.5重量%炭酸ナトリウム水溶液 9.8gを注加した後、19時間還流した。次にトルエン1.6mlに溶解したフェニルホウ酸 121mgを加え1時間還流した。
<合成例>(重合体Mの合成)
ジムロートを接続したフラスコに、下記式(177):
有機層を水層と分離した後、有機層にトルエン300mlを加えた。有機層を3重量%酢酸水溶液 40ml(2回)、イオン交換水 100ml(1回)の順番で洗浄し、水層と分離した。有機層にN,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物 0.44g、トルエン 12mlを加え65℃で4時間攪拌した。
あらかじめトルエンを通液したシリカゲル/アルミナカラムにトルエン溶液を通液し、この溶液をメタノール 1400mlに滴下しポリマーを沈殿させ、沈殿物を濾過後乾燥し固体を得た。この固体をトルエン 400mlに溶解させ、メタノール 1400mlに滴下しポリマーを沈殿させ、沈殿物を濾過後乾燥し、重合体(以下、「重合体M」という)を6.33g得た。また、ポリスチレン換算の数平均分子量及び重量平均分子量は、それぞれMn=8.8×104、Mw=3.2×105であった。
なお、得られた重合体Mに含まれる繰り返し単位の構造は、下記の(179)、(180)の通りであり、それぞれのモル比は、仕込み原料から、(179)で示される繰り返し単位:(180)で示される繰り返し単位=1:1であるものと推測される。
<実施例7>(素子の作製及び評価)
発光材料として高分子化合物3をキシレンに溶解し、ポリマー濃度1.2重量%のキシレン溶液Aを調製した。ホスト材料としてLumation GP1300(商品名、Sumation社製)をポリマー濃度1.2重量%のキシレン溶液Bを調製した。
スパッタ法により150nmの厚みでITO膜を付けたガラス基板上に、ポリ(3,4)エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸(Bayer製、商品名:BaytronP AI4083)の懸濁液を0.2μmメンブランフィルターで濾過した液を用いて、スピンコートにより60nmの厚みで薄膜を形成し、ホットプレート上で200℃、10分間乾燥した。次に、上記合成例で得た重合体Mを固形分濃度が約0.5重量%になるように調製したキシレン溶液を用い、スピンコート法により約10nmの厚みで基板上に成膜した後、窒素雰囲気下で200℃、15分間加熱した。
発光材料として高分子化合物3をキシレンに溶解し、ポリマー濃度1.2重量%のキシレン溶液Aを調製した。ホスト材料としてLumation GP1300(商品名、Sumation社製)をポリマー濃度1.2重量%のキシレン溶液Bを調製した。
スパッタ法により150nmの厚みでITO膜を付けたガラス基板上に、ポリ(3,4)エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸(Bayer製、商品名:BaytronP AI4083)の懸濁液を0.2μmメンブランフィルターで濾過した液を用いて、スピンコートにより60nmの厚みで薄膜を形成し、ホットプレート上で200℃、10分間乾燥した。次に、上記合成例で得た重合体Mを固形分濃度が約0.5重量%になるように調製したキシレン溶液を用い、スピンコート法により約10nmの厚みで基板上に成膜した後、窒素雰囲気下で200℃、15分間加熱した。
次に、キシレン溶液Aとキシレン溶液Bとを重量比10:90で混合したキシレン溶液Cを調製した。この溶液Cを用いて、スピンコートにより1000rpmの回転速度で成膜した。成膜後の膜厚は約70nmであった。さらに、これを減圧下80℃で1時間乾燥した後、陰極としてバリウムを約5nm、次いで、アルミニウムを約80nm蒸着して高分子発光素子を作製した。なお、真空度が1×10-4Pa以下に到達した後に金属の蒸着を開始した。
前記高分子発光素子に電圧を印加することにより、この素子から605nmにピークを有するEL発光(赤色)が得られた。輝度100cd/m2における発光色をC.I.E.色座標値で示すとx=0.566、y=0.427であった。EL発光の強度は電流密度にほぼ比例していた。
<比較例3>(素子の作製及び評価)
発光材料として高分子化合物3を含まないこと以外は、実施例7と同様にして素子を作製した。
発光材料として高分子化合物3を含まないこと以外は、実施例7と同様にして素子を作製した。
前記高分子発光素子に電圧を印加することにより、この素子から540nmにピークを有するEL発光(緑色)が得られた。輝度100cd/m2における発光色をC.I.E.色座標値で示すとx=0.418、y=0.562であった。EL発光の強度は電流密度にほぼ比例していた。
<実施例8>(高分子化合物7の合成)
前記単量体〔200−1〕0.739gと、前記単量体〔100−1〕0.315gと、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:aliquat336、Aldrich製、CH3N[(CH2)7CH3]3Cl、density 0.884g/ml,25℃、trademark of Henkel Corporation)0.47gと、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II) 2.2mgとを反応容器に仕込み、反応容器内をアルゴンガスで十分置換した。この反応容器に、予めアルゴンガスをバブリングして脱気したトルエン 40mlを加えた。次に、この溶液に、予めアルゴンガスでバブリングして脱気した16.7重量%炭酸ナトリウム水溶液 10mlを滴下した後、昇温し、4.0時間還流した。なお、反応はアルゴンガス雰囲気下で行った。
前記単量体〔200−1〕0.739gと、前記単量体〔100−1〕0.315gと、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:aliquat336、Aldrich製、CH3N[(CH2)7CH3]3Cl、density 0.884g/ml,25℃、trademark of Henkel Corporation)0.47gと、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II) 2.2mgとを反応容器に仕込み、反応容器内をアルゴンガスで十分置換した。この反応容器に、予めアルゴンガスをバブリングして脱気したトルエン 40mlを加えた。次に、この溶液に、予めアルゴンガスでバブリングして脱気した16.7重量%炭酸ナトリウム水溶液 10mlを滴下した後、昇温し、4.0時間還流した。なお、反応はアルゴンガス雰囲気下で行った。
この反応溶液を室温まで冷却した後、この反応溶液に、予めアルゴンガスで置換した別の容器に用意しておいた、下記溶液(SOL.D)を加えた。次に、得られた反応溶液を昇温し、8.5時間還流した。なお、反応は、アルゴンガス雰囲気下で行った。
・溶液(SOL.D):
下記式(175):
で表される単量体〔100−3〕 0.530gと、下記式(181):
で表わされる単量体 0.614gと、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II) 3.0mgとを、予めアルゴンガスでバブリングして脱気したトルエン 20mlに溶解して、溶液(SOL.D)を得た。
下記式(175):
次に、前記反応溶液を60℃付近まで冷却した後、この反応溶液に、フェニルホウ酸0.27g/テトラヒドロフラン1.0ml混合溶液を加え、昇温し、4時間還流した。なお、反応は、アルゴンガス雰囲気下で行った。
反応終了後、反応溶液を室温付近まで冷却した後、得られた反応溶液を静置し、分液したトルエン層を回収した。次いで、得られたトルエン層を、メタノール中に注ぎ込み、再沈し、生成した沈殿を回収した。この沈殿を減圧乾燥した後、トルエンに溶解した。得られたトルエン溶液をろ過して不溶物を除去した後、アルミナカラムに通して精製した。次に、得られたトルエン溶液をメタノール中に注ぎ込み、再沈し、生成した沈殿を回収した。この沈殿をメタノールで洗浄した後、減圧乾燥して、重合体(以下、この重合体を「高分子化合物7」という)0.50gを得た。高分子化合物7のポリスチレン換算の重量平均分子量は7.0×103であり、ポリスチレン換算の数平均分子量は3.6×103であった。
仕込みから推定される高分子化合物7に含まれる繰り返し単位の構造は、下記式(182)の通りである。
得られた高分子化合物7の蛍光ピーク波長、吸収ピーク波長、吸収端波長を、表2に示す。表2は、高分子化合物の吸収ピーク波長、 吸収端波長と蛍光ピーク波長を示す表(2)である。なお、測定方法は、既に説明した実施例5の通りである。
高分子化合物7の蛍光ピーク波長、吸収ピーク波長、吸収端波長は、それぞれ、599nm、447nm、639nmであった。
得られた高分子化合物7の蛍光ピーク波長、吸収ピーク波長、吸収端波長を、表2に示す。表2は、高分子化合物の吸収ピーク波長、 吸収端波長と蛍光ピーク波長を示す表(2)である。なお、測定方法は、既に説明した実施例5の通りである。
高分子化合物7の蛍光ピーク波長、吸収ピーク波長、吸収端波長は、それぞれ、599nm、447nm、639nmであった。
<実施例9>(高分子化合物8の合成)
前記単量体〔200−1〕0.738gと、
下記式(183):
で表される単量体〔800−1〕{trans-1,2-bis(tri-n-buthylstannyl)ethylene(東京化成工業)}0.554gと、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)26.9mgとを反応容器に仕込み、反応容器内をアルゴンガスで十分置換した。この反応容器に、予めアルゴンガスをバブリングして脱気したトルエン(脱水溶媒) 40mlを加えた。次に、昇温し、95℃で4時間反応した。なお、反応はアルゴンガス雰囲気下で行った。
次に、この反応溶液を室温付近まで冷却した後、この反応溶液に、予めアルゴンガスで置換した別の容器に用意しておいた溶液(Sol.E)を加えた後、得られた反応溶液に、予めアルゴンガスをバブリングして脱気した16.7重量%炭酸ナトリウム水溶液 10mlを滴下した後、昇温し、8.5時間還流した。なお、反応は、アルゴンガス雰囲気下で行った。
前記単量体〔200−1〕0.738gと、
下記式(183):
次に、この反応溶液を室温付近まで冷却した後、この反応溶液に、予めアルゴンガスで置換した別の容器に用意しておいた溶液(Sol.E)を加えた後、得られた反応溶液に、予めアルゴンガスをバブリングして脱気した16.7重量%炭酸ナトリウム水溶液 10mlを滴下した後、昇温し、8.5時間還流した。なお、反応は、アルゴンガス雰囲気下で行った。
・溶液(Sol.E):
アルゴンガスで置換した容器に、前記単量体(175)〔100−3〕0.902gと、下記式(184):
で表わされる単量体〔900−1〕0.486gと、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:aliquat336、Aldrich製、CH3N[(CH2)7CH3]3Cl、density 0.884g/ml,25℃、trademark of Henkel Corporation)0.45gとを仕込み、容器内をアルゴンガスで十分置換した後、予めアルゴンガスでバブリングして脱気したトルエン 20mlを加え、溶解し、溶液(Sol.E)を得た。
アルゴンガスで置換した容器に、前記単量体(175)〔100−3〕0.902gと、下記式(184):
次に、この反応溶液を60℃付近まで冷却した後、得られた反応溶液に、フェニルホウ酸0.27g/テトラヒドロフラン1.0ml混合溶液を加え、4時間還流した。なお、反応は、アルゴンガス雰囲気下で行った。
反応終了後、反応溶液を室温付近まで冷却した後、得られた反応溶液を静置し、分液したトルエン層を回収した。次に、得られたトルエン層をメタノール中に注ぎ込み、再沈し、生成した沈殿を回収した。この沈殿を減圧乾燥した後、クロロホルムに溶解した。得られたクロロホルム溶液をろ過して不溶物を除去した後、得られたクロロホルム溶液をアルミナカラムに通して精製した。次に、得られたクロロホルム溶液を減圧濃縮した後、メタノール中に注ぎ込み、再沈し、生成した沈殿を回収した。この沈殿をメタノールで洗浄した後、減圧乾燥して、重合体(以下、この重合体を「高分子化合物8」という)0.46gを得た。高分子化合物8のポリスチレン換算の重量平均分子量は2.9×104であり、ポリスチレン換算の数平均分子量は1.2×104であった。
反応終了後、反応溶液を室温付近まで冷却した後、得られた反応溶液を静置し、分液したトルエン層を回収した。次に、得られたトルエン層をメタノール中に注ぎ込み、再沈し、生成した沈殿を回収した。この沈殿を減圧乾燥した後、クロロホルムに溶解した。得られたクロロホルム溶液をろ過して不溶物を除去した後、得られたクロロホルム溶液をアルミナカラムに通して精製した。次に、得られたクロロホルム溶液を減圧濃縮した後、メタノール中に注ぎ込み、再沈し、生成した沈殿を回収した。この沈殿をメタノールで洗浄した後、減圧乾燥して、重合体(以下、この重合体を「高分子化合物8」という)0.46gを得た。高分子化合物8のポリスチレン換算の重量平均分子量は2.9×104であり、ポリスチレン換算の数平均分子量は1.2×104であった。
仕込みから推定される高分子化合物8に含まれる繰り返し単位の構造は、下記式(185)の通りである。
得られた高分子化合物8の蛍光ピーク波長、吸収ピーク波長、吸収端波長を、表2に示す。なお、測定方法は、既に説明した実施例5の通りである。
高分子化合物8の蛍光ピーク波長、吸収ピーク波長、吸収端波長は、それぞれ、612nm、455nm、619nmであった。
高分子化合物8の蛍光ピーク波長、吸収ピーク波長、吸収端波長は、それぞれ、612nm、455nm、619nmであった。
<実施例10>(素子の作製及び評価)
高分子化合物7および8についても、既に説明した実施例6と同様にして、高分子発光素子を作製し、得られた素子に電圧を印加することにより、高分子化合物からのEL発光(赤色)が得られることを確認することができる。
高分子化合物7および8についても、既に説明した実施例6と同様にして、高分子発光素子を作製し、得られた素子に電圧を印加することにより、高分子化合物からのEL発光(赤色)が得られることを確認することができる。
Claims (17)
- 前記式(2)中、Ar1で表される置換基を有していてもよいアリーレン基が、下記式(3):
で表されるものである請求項2に記載の高分子化合物。 - 前記式(2)中、Ar1で表される置換基を有していてもよい2価の複素環基が、下記式(5):
で表されるものである請求項2に記載の高分子化合物。 - 前記Z2で表される基が、−CR3=CR4−である請求項2〜8のいずれか一項に記載の高分子化合物。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の高分子化合物と、該高分子化合物以外のポリスチレン換算の数平均分子量が103〜108である化合物とを含有する組成物。
- 陽極及び陰極からなる電極と、該電極間に設けられ請求項1〜9のいずれか一項に記載の高分子化合物を含む発光層とを有する高分子発光素子。
- 請求項11に記載の高分子発光素子を含む面状光源。
- 請求項11に記載の高分子発光素子を含む表示装置。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の高分子化合物と溶媒とを含む液状組成物。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の高分子化合物を含む薄膜。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の高分子化合物を含む有機トランジスタ。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の高分子化合物を含む太陽電池。
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- 2008-10-22 JP JP2008272089A patent/JP2009132883A/ja active Pending
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