JP2010150425A - 新規重合性単量体とその重合体、それを用いた有機デバイス用材料、及び有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】塗布法で膜を形成することができ、発光効率が高く、寿命が長く、特に高温駆動での寿命が長い有機デバイス、特に有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子、及びそれを実現する重合性単量体とその重合体、有機デバイス用材料、特に、発光材料、有機エレクトロルミネッセンス用材料を提供する。
【解決手段】一般式(1)に1以上の重合性官能基が置換された化合物である重合性単量体、前記単量体を繰り返し単位として有する重合体からなる有機デバイス用材料、発光材料、有機EL用材料、陽極、陰極、及び、該陽極と該陰極に挟持された少なくとも1層からなる有機化合物層を含んでなり、該有機化合物層が、前記重合体を含有する有機EL素子である。
Ar1Ar2N−X−(NAr3Ar4)s (1)
(式中、Ar1〜Ar4は、アリール基、複素環基、又はアルキル基、Xは、縮合芳香族環基、又はスチリル基、sは0〜3の整数。)
【選択図】なし
【解決手段】一般式(1)に1以上の重合性官能基が置換された化合物である重合性単量体、前記単量体を繰り返し単位として有する重合体からなる有機デバイス用材料、発光材料、有機EL用材料、陽極、陰極、及び、該陽極と該陰極に挟持された少なくとも1層からなる有機化合物層を含んでなり、該有機化合物層が、前記重合体を含有する有機EL素子である。
Ar1Ar2N−X−(NAr3Ar4)s (1)
(式中、Ar1〜Ar4は、アリール基、複素環基、又はアルキル基、Xは、縮合芳香族環基、又はスチリル基、sは0〜3の整数。)
【選択図】なし
Description
本発明は、新規重合性単量体とその重合体、それを用いた有機デバイス用材料であって、特に塗布法で膜を形成することができ、発光効率が高く、寿命が長く、特に高温駆動での寿命が長い有機デバイス、特に有機エレクトロルミネッセンス素子を実現しうる新規重合性単量体とその重合体に関する。
有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子の発光層は、ホスト材料中に発光材をドーピングして、高効率、長寿命化することがよく知られている(例えば、非特許文献1)。
しかしながら、ドーパントが低分子発光材料の場合、TVや照明用途で実用的な高温駆動を行うと、そのマイグレーションがおこりやすく、色変化や、効率低下を招きやすい。
また、低コスト化又は大画面化のために、蒸着より塗布型が最近検討されるようになったが、塗布、乾燥時に、低分子発光材料が容易に偏析して、濃度消光により、十分効率が出ていないという問題があった。
その問題を解決するため、低分子発光材料にビニル基を置換するか(特許文献1〜5);側鎖型、低分子化合物にハロゲン又はホウ酸を置換して(特許文献6〜7);主鎖型、それぞれの繰り返し単位を有する重合体が提案されている。
しかしながら、上記の重合体を用いた発光素子は、寿命(半減寿命)、発光効率等の素子特性が必ずしも十分でなく、TVや照明用途で特に実用的な高温駆動を施すと、極めて寿命が短くなるという問題があった。
例えば、特許文献1〜5の発光材料は、光学的、電気、熱、化学的に不安定であるため、寿命、および高温駆動耐久性にも問題があった。さらに、発光材単位の発光効率がそもそも低く、ビニル基を置換させ重合体とすると、エキサイプレックス形成などの消光因子によって、さらに、発光効率が低下するという問題があった。
また、特許文献6〜7の発光材料は、ハロゲンなどの不純物が残存することで、寿命、特に高温駆動耐久性に問題があった。
特開平8−20614
特開平8−269138
特開平11−74077
特開2000−239318
特開2003−342325
特開2007−162009
国際公開WO2005/049546
J.Appl.Phys.,65,p.3610(1989)
しかしながら、ドーパントが低分子発光材料の場合、TVや照明用途で実用的な高温駆動を行うと、そのマイグレーションがおこりやすく、色変化や、効率低下を招きやすい。
また、低コスト化又は大画面化のために、蒸着より塗布型が最近検討されるようになったが、塗布、乾燥時に、低分子発光材料が容易に偏析して、濃度消光により、十分効率が出ていないという問題があった。
その問題を解決するため、低分子発光材料にビニル基を置換するか(特許文献1〜5);側鎖型、低分子化合物にハロゲン又はホウ酸を置換して(特許文献6〜7);主鎖型、それぞれの繰り返し単位を有する重合体が提案されている。
しかしながら、上記の重合体を用いた発光素子は、寿命(半減寿命)、発光効率等の素子特性が必ずしも十分でなく、TVや照明用途で特に実用的な高温駆動を施すと、極めて寿命が短くなるという問題があった。
例えば、特許文献1〜5の発光材料は、光学的、電気、熱、化学的に不安定であるため、寿命、および高温駆動耐久性にも問題があった。さらに、発光材単位の発光効率がそもそも低く、ビニル基を置換させ重合体とすると、エキサイプレックス形成などの消光因子によって、さらに、発光効率が低下するという問題があった。
また、特許文献6〜7の発光材料は、ハロゲンなどの不純物が残存することで、寿命、特に高温駆動耐久性に問題があった。
本発明の目的は、塗布法で膜を形成することができ、発光効率が高く、寿命が長く、特に高温駆動での寿命が長い有機デバイス、特に有機エレクトロルミネッセンス素子、及びそれを実現する重合性単量体とその重合体、有機デバイス用材料、特に、発光材料、有機エレクトロルミネッセンス用材料を提供することを目的とする。
本発明者は、前記の目的を達成するため、鋭意研究を重ねた結果、少なくとも一つの重合性官能基(1種類の単位化合物の分子が、2個以上結合して、単位化合物の整数倍の分子量をもつ化合物を生成する化学反応を引き起こす官能基)を導入した、下記一般式(1)で表される重合性単量体を用い、それを繰り返し単位に有する重合体を、有機エレクトロルミネッセンス材料とすることにより、前記の目的を達成することを見出し、本発明を完成するに至った。
(式中、Ar1〜Ar4は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜40のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数3〜40の複素環基、又は、置換もしくは無置換の炭素数1〜50のアルキル基であり、Xは、置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜40の縮合芳香族環基、置換もしくは無置換のスチレン誘導基であり、sは0〜3の整数であり、sが2又は3である場合、2又は3個の−NAr3Ar4は同一でも異なっていてもよく、sが0の場合−NAr3Ar4は水素原子を表す。)
前記重合性単量体を繰り返し単位として有する重合体、
前記重合体からなる有機デバイス用材料、発光材料、及び有機EL用材料、
陽極、陰極、及び、該陽極と該陰極に挟持された少なくとも1層からなる有機化合物層を含んでなり、該有機化合物層が前記重合体を含有する有機EL素子、を提供するものである。
前記重合性単量体を繰り返し単位として有する重合体、
前記重合体からなる有機デバイス用材料、発光材料、及び有機EL用材料、
陽極、陰極、及び、該陽極と該陰極に挟持された少なくとも1層からなる有機化合物層を含んでなり、該有機化合物層が前記重合体を含有する有機EL素子、を提供するものである。
本発明の重合性単量体から得られた重合体は、塗布法で膜を形成することができ、さらに、発光効率が高く、寿命が長く、特に高温駆動での寿命が長い有機デバイス、特に有機EL素子の発光材料等の有機EL用材料として有用である。
本発明の重合性単量体は、下記一般式(1)に1以上の重合性官能基が置換されている。
ここで、重合性官能基とは、1種類の単位化合物の分子が、2個以上結合して、単位化合物の整数倍の分子量をもつ化合物を生成する化学反応を引き起こす官能基である。
ここで、重合性官能基とは、1種類の単位化合物の分子が、2個以上結合して、単位化合物の整数倍の分子量をもつ化合物を生成する化学反応を引き起こす官能基である。
式(1)において、Ar1〜Ar4は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜40、好ましくは6〜20のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数3〜40、好ましくは3〜20の複素環基、又は、置換もしくは無置換の炭素数1〜50、好ましくは1〜20、より好ましくは1〜5(置換基の炭素数を含まず)のアルキル基である。
好ましくは、Ar1〜Ar4の少なくとも一つが、アリール基であることが、有機デバイス用材料、特に発光材料の光、電気、化学的安定性を向上させることで好ましい。
Xは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜40、好ましくは6〜20の2〜4価の芳香族環基、置換もしくは無置換の2〜4価のスチリル基である。
このような基を導入することにより、有機デバイス用材料、特に発光材料の光、電気、化学的安定性を向上させることが可能となる。
sは0〜3の整数である。sが2又は3である場合、2又は3個の−NAr3Ar4は同一でも異なっていてもよい。sが0の場合−NAr3Ar4は水素原子を表す。
なお、sは、発光材料の発光効率向上のため、1〜3の整数がより好ましい。
好ましくは、Ar1〜Ar4の少なくとも一つが、アリール基であることが、有機デバイス用材料、特に発光材料の光、電気、化学的安定性を向上させることで好ましい。
Xは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜40、好ましくは6〜20の2〜4価の芳香族環基、置換もしくは無置換の2〜4価のスチリル基である。
このような基を導入することにより、有機デバイス用材料、特に発光材料の光、電気、化学的安定性を向上させることが可能となる。
sは0〜3の整数である。sが2又は3である場合、2又は3個の−NAr3Ar4は同一でも異なっていてもよい。sが0の場合−NAr3Ar4は水素原子を表す。
なお、sは、発光材料の発光効率向上のため、1〜3の整数がより好ましい。
式(1)のAr1〜Ar4が表す置換もしくは無置換のアリール基の例としては、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントリル基、2−アントリル基、9−アントリル基、1−フェナントリル基、2−フェナントリル基、3−フェナントリル基、4−フェナントリル基、9−フェナントリル基、1−ナフタセニル基、2−ナフタセニル基、9−ナフタセニル基、1−ピレニル基、2−ピレニル基、4−ピレニル基、ビフェニル−2−イル基、ビフェニル−3−イル基、ビフェニル−4−イル基、p−ターフェニル−4−イル基、p−ターフェニル−3−イル基、p−ターフェニル−2−イル基、m−ターフェニル−4−イル基、m−ターフェニル−3−イル基、m−ターフェニル−2−イル基、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、p−t−ブチルフェニル基、p−(2−フェニルプロピル)フェニル基、3−メチル−2−ナフチル基、4−メチル−1−ナフチル基、4−メチル−1−アントリル基、4’−メチルビフェニル−4−イル基、4”−t−ブチル−p−ターフェニル−4−イル基、フルオレニル基等が挙げられる。
中でも、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントリル基、2−アントリル基、9−アントリル基、ビフェニル−2−イル基、ビフェニル−3−イル基、ビフェニル−4−イル基、p−ターフェニル−4−イル基、p−ターフェニル−3−イル基、p−ターフェニル−2−イル基、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、フルオレニル基が好ましく、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、m−トリル基、p−トリル基、フルオレニル基がより好ましい。
中でも、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントリル基、2−アントリル基、9−アントリル基、ビフェニル−2−イル基、ビフェニル−3−イル基、ビフェニル−4−イル基、p−ターフェニル−4−イル基、p−ターフェニル−3−イル基、p−ターフェニル−2−イル基、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、フルオレニル基が好ましく、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、m−トリル基、p−トリル基、フルオレニル基がより好ましい。
式(1)のAr1〜Ar4が表す置換もしくは無置換の複素環基としては、例えば、1−ピロリル基、2−ピロリル基、3−ピロリル基、ピラジニル基、2−ピリジニル基、3−ピリジニル基、4−ピリジニル基、1−インドリル基、2−インドリル基、3−インドリル基、4−インドリル基、5−インドリル基、6−インドリル基、7−インドリル基、1−イソインドリル基、2−イソインドリル基、3−イソインドリル基、4−イソインドリル基、5−イソインドリル基、6−イソインドリル基、7−イソインドリル基、2−フリル基、3−フリル基、2−ベンゾフラニル基、3−ベンゾフラニル基、4−ベンゾフラニル基、5−ベンゾフラニル基、6−ベンゾフラニル基、7−ベンゾフラニル基、1−イソベンゾフラニル基、3−イソベンゾフラニル基、4−イソベンゾフラニル基、5−イソベンゾフラニル基、6−イソベンゾフラニル基、7−イソベンゾフラニル基、キノリル基、3−キノリル基、4−キノリル基、5−キノリル基、6−キノリル基、7−キノリル基、8−キノリル基、1−イソキノリル基、3−イソキノリル基、4−イソキノリル基、5−イソキノリル基、6−イソキノリル基、7−イソキノリル基、8−イソキノリル基、2−キノキサリニル基、5−キノキサリニル基、6−キノキサリニル基、1−カルバゾリル基、2−カルバゾリル基、3−カルバゾリル基、4−カルバゾリル基、9−カルバゾリル基、1−フェナンスリジニル基、2−フェナンスリジニル基、3−フェナンスリジニル基、4−フェナンスリジニル基、6−フエナンスリジニル基、7−フェナンスリジニル基、8−フェナンスリジニル基、9−フェナンスリジニル基、10−フェナンスリジニル基、1−アクリジニル基、2−アクリジニル基、3−アクリジニル基、4−アクリジニル基、9−アクリジニル基、1,7−フェナンスロリン−2−イル基、1,7−フェナンスロリン−3−イル基、1,7−フェナンスロリン−4−イル基、1,7−フェナンスロリン−5−イル基、1,7−フェナンスロリン−6−イル基、1,7−フェナンスロリン−8−イル基、1,7−フェナンスロリン−9−イル基、1,7−フェナンスロリン−10−イル基、1,8−フェナンスロリン−2−イル基、1,8−フェナンスロリン−3−イル基、1,8−フェナンスロリン−4−イル基、1,8−フェナンスロリン−5−イル基、1,8−フェナンスロリン−6−イル基、1,8−フェナンスロリン−7−イル基、1,8−フェナンスロリン−9−イル基、1,8−フェナンスロリン−10−イル基、1,9−フェナンスロリン−2−イル基、1,9−フェナンスロリン−3−イル基、1,9−フェナンスロリン−4−イル基、1,9−フェナンスロリン−5−イル基、1,9−フェナンスロリン−6−イル基、1,9−フェナンスロリン−7−イル基、1,9−フェナンスロリン−8−イル基、1,9−フェナンスロリン−10−イル基、1,10−フェナンスロリン−2−イル基、1,10−フェナンスロリン−3−イル基、1,10−フェナンスロリン−4−イル基、1,10−フェナンスロリン−5−イル基、2,9−フェナンスロリン−1−イル基、2,9−フェナンスロリン−3−イル基、2,9−フェナンスロリン−4−イル基、2,9−フェナンスロリン−5−イル基、2,9−フェナンスロリン−6−イル基、2,9−フェナンスロリン−7−イル基、2,9−フェナンスロリン−8−イル基、2,9−フェナンスロリン−10−イル基、2,8−フェナンスロリン−1−イル基、2,8−フェナンスロリン−3−イル基、2,8−フェナンスロリン−4−イル基、2,8−フェナンスロリン−5−イル基、2,8−フェナンスロリン−6−イル基、2,8−フェナンスロリン−7−イル基、2,8−フェナンスロリン−9−イル基、2,8−フェナンスロリン−10−イル基、2,7−フェナンスロリン−1−イル基、2,7−フェナンスロリン−3−イル基、2,7−フェナンスロリン−4−イル基、2,7−フェナンスロリン−5−イル基、2,7−フェナンスロリン−6−イル基、2,7−フェナンスロリン−8−イル基、2,7−フェナンスロリン−9−イル基、2,7−フェナンスロリン−10−イル基、1−フェナジニル基、2−フェナジニル基、1−フェノチアジニル基、2−フェノチアジニル基、3−フェノチアジニル基、4−フェノチアジニル基、10−フェノチアジニル基、1−フェノキサジニル基、2−フェノキサジニル基、3−フェノキサジニル基、4−フェノキサジニル基、10−フェノキサジニル基、2−オキサゾリル基、4−オキサゾリル基、5−オキサゾリル基、2−オキサジアゾリル基、5−オキサジアゾリル基、3−フラザニル基、2−チエニル基、3−チエニル基、2−メチルピロ−ル−1−イル基、2−メチルピロール−3−イル基、2−メチルピロール−4−イル基、2−メチルピロール−5−イル基、3−メチルピロール−1−イル基、3−メチルピロール−2−イル基、3−メチルピロール−4−イル基、3−メチルピロール−5−イル基、2−t−ブチルピロール−4−イル基、3−(2−フェニルプロピル)ピロール−1−イル基、2−メチル−1−インドリル基、4−メチル−1−インドリル基、2−メチル−3−インドリル基、4−メチル−3−インドリル基、2−t−ブチル−1−インドリル基、4−t−ブチル−1−インドリル基、2−t−ブチル−3−インドリル基、4−t−ブチル−3−インドリル基等が挙げられる。
1−ピロリル基、2−ピロリル基、3−ピロリル基、1−カルバゾリル基、2−カルバゾリル基、3−カルバゾリル基、4−カルバゾリル基、9−カルバゾリル基が好ましい。
1−ピロリル基、2−ピロリル基、3−ピロリル基、1−カルバゾリル基、2−カルバゾリル基、3−カルバゾリル基、4−カルバゾリル基、9−カルバゾリル基が好ましい。
式(1)のAr1〜Ar4が表す置換もしくは無置換のアルキル基の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、へキシル基、へプチル基、オクチル基、ステアリル基、2−フェニルイソプロピル基、トリクロロメチル基、トリフルオロメチル基、ベンジル基、α−フェノキシベンジル基、α,α−ジメチルベンジル基、α,α−メチルフェニルベンジル基、α,α−ジトリフルオロメチルベンジル基、トリフェニルメチル基、α−ベンジルオキシベンジル基等が挙げられる。
中でも、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基が好ましい。
中でも、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基が好ましい。
式(1)のXが表す置換もしくは無置換の縮合芳香族環基としては、例えば、前記したAr1〜Ar4の置換もしくは無置換のアリール基と同様の骨格を有する2〜4価のうち環形成炭素数10〜40のものが挙げられる。また、複数の縮合芳香族環が単結合によって結合した構造を有する基、及び、該縮合芳香族環と非縮合芳香族環が単結合によって結合した構造を有する基であっても良い。
前記縮合芳香族環としては、例えば、ナフタレン、フェナントレン、フルオランテン、アントラセン、ピレン、ペリレン、コロネン、クリセン、ピセン、ジナフチル、トリナフチル、フェニルアントラセン、ジフェニルアントラセン、フルオレン、トリフェニレン、ルビセン、ベンツアントラセン、ジベンツアントラセン、アセナフトフルオランテン、トリベンゾペンタフェン、フルオランテノフルオランテン、ベンゾジフルオランテン、ベンゾフルオランテン、ジインデノペリレンが挙げられ、特に、ナフタレン、フェナントレン、フルオランテン、アントラセン、ピレン、ペリレン、クリセン、フェニルアントラセン、ジフェニルアントラセン、フルオレン、アセナフトフルオランテンが好ましい。
前記縮合芳香族環としては、例えば、ナフタレン、フェナントレン、フルオランテン、アントラセン、ピレン、ペリレン、コロネン、クリセン、ピセン、ジナフチル、トリナフチル、フェニルアントラセン、ジフェニルアントラセン、フルオレン、トリフェニレン、ルビセン、ベンツアントラセン、ジベンツアントラセン、アセナフトフルオランテン、トリベンゾペンタフェン、フルオランテノフルオランテン、ベンゾジフルオランテン、ベンゾフルオランテン、ジインデノペリレンが挙げられ、特に、ナフタレン、フェナントレン、フルオランテン、アントラセン、ピレン、ペリレン、クリセン、フェニルアントラセン、ジフェニルアントラセン、フルオレン、アセナフトフルオランテンが好ましい。
式(X1)において、Ar10及びAr11は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜40のアリーレン基である。Ar12は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜40の2〜4価(好ましくは2価)の芳香族環基である。
また、Ar10及びAr11は、好ましくは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜18のアリーレン基であり、より好ましくは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜12のアリーレン基である。
R10〜R13は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1〜50(置換基の炭素を含まず)のアルキル基、好ましくは、炭素数1〜4(置換基の炭素を含まず)のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜40のアリール基、好ましくは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜18のアリール基、より好ましくは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜12のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数7〜50(アリール部分の環形成炭素数6〜40)のアラルキル基、好ましくは、置換もしくは無置換の炭素数7〜20(アリール部分の環形成炭素数6〜10)のアラルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜50のシクロアルキル基、好ましくは置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜12のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜50(置換基の炭素を含まず)のアルコキシ基、好ましくは、置換もしくは無置換の炭素数1〜12(置換基の炭素を含まず)のアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜40のアリールオキシ基、アミノ基、好ましくは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜18のアリールオキシ基、アミノ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜40のアリール基を有するモノ又はジアリールアミノ基、好ましくは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜18のアリール基を有するモノ又はジアリールアミノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20(置換基の炭素を含まず)のアルキル基を有するモノ又はジアルキルアミノ基、好ましくは、置換もしくは無置換の炭素数1〜10(置換基の炭素を含まず)のアルキル基を有するモノ又はジアルキルアミノ基、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、又は、ハロゲン原子(フッ素、塩素、ヨウ素、臭素)である。
mは0〜3、好ましくは0〜1の整数である。
また、Ar10及びAr11は、好ましくは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜18のアリーレン基であり、より好ましくは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜12のアリーレン基である。
R10〜R13は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1〜50(置換基の炭素を含まず)のアルキル基、好ましくは、炭素数1〜4(置換基の炭素を含まず)のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜40のアリール基、好ましくは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜18のアリール基、より好ましくは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜12のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数7〜50(アリール部分の環形成炭素数6〜40)のアラルキル基、好ましくは、置換もしくは無置換の炭素数7〜20(アリール部分の環形成炭素数6〜10)のアラルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜50のシクロアルキル基、好ましくは置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜12のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜50(置換基の炭素を含まず)のアルコキシ基、好ましくは、置換もしくは無置換の炭素数1〜12(置換基の炭素を含まず)のアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜40のアリールオキシ基、アミノ基、好ましくは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜18のアリールオキシ基、アミノ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜40のアリール基を有するモノ又はジアリールアミノ基、好ましくは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜18のアリール基を有するモノ又はジアリールアミノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20(置換基の炭素を含まず)のアルキル基を有するモノ又はジアルキルアミノ基、好ましくは、置換もしくは無置換の炭素数1〜10(置換基の炭素を含まず)のアルキル基を有するモノ又はジアルキルアミノ基、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、又は、ハロゲン原子(フッ素、塩素、ヨウ素、臭素)である。
mは0〜3、好ましくは0〜1の整数である。
式(X1)のAr10及びAr11が表す置換もしくは無置換のアリーレン基は、Ar1〜Ar4に関して例示した置換もしくは無置換のアリール基からそれぞれ芳香族水素を1つ除いて得られる2価の基から選択される。
式(X1)のAr12が表す置換もしくは無置換の2〜4価の芳香族環基としては、Ar1〜Ar4に関して例示した置換もしくは無置換のアリール基と同様の骨格を有する基から水素を除いて得られる2〜4価の基が挙げられる。
式(X1)のR10〜R13が表す置換もしくは無置換のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、へキシル基、へプチル基、オクチル基、ステアリル基、トリクロロメチル基、トリフルオロメチル基等が挙げられる。
式(X1)のR10〜R13が表す置換もしくは無置換のアリール基としては、例えば、フェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、4−エチルフェニル基、ビフェニル基、4−メチルビフェニル基、4−エチルビフェニル基、4−シクロへキシルビフェニル基、ターフェニル基、3,5−ジクロロフェニル基、ナフチル基、5−メチルナフチル基、アントリル基、ピレニル基等が挙げられる。
式(X1)のAr12が表す置換もしくは無置換の2〜4価の芳香族環基としては、Ar1〜Ar4に関して例示した置換もしくは無置換のアリール基と同様の骨格を有する基から水素を除いて得られる2〜4価の基が挙げられる。
式(X1)のR10〜R13が表す置換もしくは無置換のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、へキシル基、へプチル基、オクチル基、ステアリル基、トリクロロメチル基、トリフルオロメチル基等が挙げられる。
式(X1)のR10〜R13が表す置換もしくは無置換のアリール基としては、例えば、フェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、4−エチルフェニル基、ビフェニル基、4−メチルビフェニル基、4−エチルビフェニル基、4−シクロへキシルビフェニル基、ターフェニル基、3,5−ジクロロフェニル基、ナフチル基、5−メチルナフチル基、アントリル基、ピレニル基等が挙げられる。
式(X1)のR10〜R13が表す置換もしくは無置換のアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、1−フェニルエチル基、2−フェニルエチル基、1−フェニルイソプロピル基、2−フェニルイソプロピル基、フェニル−t−ブチル基、α−ナフチルメチル基、1−α−ナフチルエチル基、2−α−ナフチルエチル基、1−α−ナフチルイソプロピル基、2−α−ナフチルイソプロピル基、β−ナフチルメチル基、1−β−ナフチルエチル基、2−β−ナフチルエチル基、1−β−ナフチルイソプロピル基、2−β−ナフチルイソプロピル基、1−ピロリルメチル基、2−(1−ピロリル)エチル基、p−メチルベンジル基、m−メチルベンジル基、o−メチルベンジル基、p−クロロベンジル基、m−クロロベンジル基、o−クロロベンジル基、p−ブロモベンジル基、m−ブロモベンジル基、o−ブロモベンジル基、p−ヨードベンジル基、m−ヨードベンジル基、o−ヨードベンジル基、p−ヒドロキシベンジル基、m−ヒドロキシベンジル基、o−ヒドロキシベンジル基、p−アミノベンジル基、m−アミノベンジル基、o−アミノベンジル基、p−ニトロベンジル基、m−ニトロベンジル基、o−ニトロベンジル基、p−シアノベンジル基、m−シアノベンジル基、o−シアノベンジル基、α−フェノキシベンジル基、α,α−ジメチルベンジル基、α,α−メチルフェニルベンジル基、α,α−ジトリフルオロメチルベンジル基、トリフェニルメチル基、α−ベンジルオキシベンジル基、1−ヒドロキシ−2−フェニルイソプロピル基、1−クロロ−2−フェニルイソプロピル基等が挙げられる。
式(X1)のR10〜R13が表す置換もしくは無置換のシクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基等が挙げられる。
式(X1)のR10〜R13が表す置換もしくは無置換のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基,エトキシ基,プロポキシ基,イソプロポキシ基,ブトキシ基,イソブトキシ基,s−ブトキシ基,t−ブトキシ基、ペンチルオキシ基(異性体を含む),へキシルオキシ基(異性体を含む)等が挙げられる。
式(X1)のR10〜R13が表す置換もしくは無置換のアリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ基,トリルオキシ基,ナフチルオキシ基等が挙げられる。
式(X1)のR10〜R13が表す置換もしくは無置換のモノ又はジアリールアミノ基としては、例えば、モノ又はジフェニルアミノ基,モノ又はジトリルアミノ基,モノ又はジナフチルアミノ基,ナフチルフェニルアミノ基等が挙げられる。
式(X1)のR10〜R13が表す置換もしくは無置換のモノ又はジアルキルアミノ基としては、例えば、モノ又はジメチルアミノ基、モノ又はジエチルアミノ基、モノ又はジへキシルアミノ基等が挙げられる。
式(X1)のR10〜R13が表す置換もしくは無置換のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基,エトキシ基,プロポキシ基,イソプロポキシ基,ブトキシ基,イソブトキシ基,s−ブトキシ基,t−ブトキシ基、ペンチルオキシ基(異性体を含む),へキシルオキシ基(異性体を含む)等が挙げられる。
式(X1)のR10〜R13が表す置換もしくは無置換のアリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ基,トリルオキシ基,ナフチルオキシ基等が挙げられる。
式(X1)のR10〜R13が表す置換もしくは無置換のモノ又はジアリールアミノ基としては、例えば、モノ又はジフェニルアミノ基,モノ又はジトリルアミノ基,モノ又はジナフチルアミノ基,ナフチルフェニルアミノ基等が挙げられる。
式(X1)のR10〜R13が表す置換もしくは無置換のモノ又はジアルキルアミノ基としては、例えば、モノ又はジメチルアミノ基、モノ又はジエチルアミノ基、モノ又はジへキシルアミノ基等が挙げられる。
mがそれぞれ2以上の整数である場合、複数存在するR10、R11及びAr11はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
前記Ar10〜Ar12、及びR10〜R13の示す置換もしくは無置換の置換基としては、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、環形成炭素数6〜30のアリール基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜10のシクロアルコキシ基、環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、炭素数7〜31のアラルキル基(アリール部分の環形成炭素数が6〜30)、環形成炭素数3〜30の複素環基、炭素数1〜20のアルキル基を有するモノもしくはジアルキルアミノ基、環形成炭素数6〜30のアリール基を有するモノもしくはジアリールアミノ基、炭素数3〜10のトリアルキルシリル基、環形成炭素数18〜30のトリアリールシリル基、炭素数8〜15のアルキルアリールシリル基(アリール部分の環形成炭素数は6〜14)、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、ヒドロキシル基などが挙げられる。また、隣接した複数の置換基は結合し、飽和もしくは不飽和の環を形成してもよい。
前記Ar10〜Ar12、及びR10〜R13の示す置換もしくは無置換の置換基としては、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、環形成炭素数6〜30のアリール基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜10のシクロアルコキシ基、環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、炭素数7〜31のアラルキル基(アリール部分の環形成炭素数が6〜30)、環形成炭素数3〜30の複素環基、炭素数1〜20のアルキル基を有するモノもしくはジアルキルアミノ基、環形成炭素数6〜30のアリール基を有するモノもしくはジアリールアミノ基、炭素数3〜10のトリアルキルシリル基、環形成炭素数18〜30のトリアリールシリル基、炭素数8〜15のアルキルアリールシリル基(アリール部分の環形成炭素数は6〜14)、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、ヒドロキシル基などが挙げられる。また、隣接した複数の置換基は結合し、飽和もしくは不飽和の環を形成してもよい。
式(X2)において、L2及びL3は、それぞれ独立に、単結合又は置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜20のアリーレン基である。アリーレン基としては、Ar1〜Ar4に関して例示した置換もしくは無置換のアリール基のうち炭素数が適合するもののうち、それぞれ芳香族水素を1つ除いて得られる2価の基から選択される。
L3及びL2は、ナフタレン構造のいずれのベンゼン環に結合してもよいし、それぞれ異なるベンゼン環に結合してもよいし、同一のベンゼン環に結合してもよい。
式(X2)における中心ナフタレン骨格、L2及びL3の置換基としては、前記一般式(X1)で説明した置換基と同様である。
L3及びL2は、ナフタレン構造のいずれのベンゼン環に結合してもよいし、それぞれ異なるベンゼン環に結合してもよいし、同一のベンゼン環に結合してもよい。
式(X2)における中心ナフタレン骨格、L2及びL3の置換基としては、前記一般式(X1)で説明した置換基と同様である。
式(X3)において、L2、L3は上記と同様である。L3及びL2は、アントラセン構造のどのベンゼン環に結合していてもよいし、それぞれ異なるベンゼン環に結合してもよいし、同一のベンゼン環に結合してもよい。
式(X3)における中心アントラセン骨格、L2及びL3の置換基としては、前記一般式(X1)で説明した置換基と同様である。
式(X3)における中心アントラセン骨格、L2及びL3の置換基としては、前記一般式(X1)で説明した置換基と同様である。
式(X4)において、L2、L3は上記と同様である。L3及びL2は、クリセン構造のどのベンゼン環に結合していてもよいし、それぞれ異なるベンゼン環に結合してもよいし、同一のベンゼン環に結合してもよい。
式(X4)における中心クリセン骨格、L2及びL3の置換基としては、前記一般式(X1)で説明した置換基と同様である。
式(X4)における中心クリセン骨格、L2及びL3の置換基としては、前記一般式(X1)で説明した置換基と同様である。
式(X5)において、L2、L3は上記と同様である。L3及びL2は、ピレン構造のどのベンゼン環に結合していてもよいし、それぞれ異なるベンゼン環に結合してもよいし、同一のベンゼン環に結合してもよい。
式(X5)における中心ピレン骨格、L2及びL3の置換基としては、前記一般式(X1)で説明した置換基と同様である。
式(X5)における中心ピレン骨格、L2及びL3の置換基としては、前記一般式(X1)で説明した置換基と同様である。
式(X6)において、R10、R11、L2、L3は上記と同様である。L3及びL2は、どちらのベンゼン環に結合していてもよいし、それぞれ異なるベンゼン環に結合してもよいし、同一のベンゼン環に結合してもよい。
式(X6)における中心フルオレン骨格、R10、R11、L2及びL3の置換基としては、前記一般式(X1)で説明した置換基と同様である。
式(X6)における中心フルオレン骨格、R10、R11、L2及びL3の置換基としては、前記一般式(X1)で説明した置換基と同様である。
式(X7)において、L2、L3は上記と同様であり、L3及びL2は、どちらのベンゼン環に結合していてもよいし、それぞれ異なるベンゼン環に結合してもよいし、同一のベンゼン環に結合してもよい。
式(X7)において、Aは、ビフェニル構造を形成する1,2,1’,2’位の炭素と共に5〜8員環を形成する、置換もしくは無置換の2価飽和基(置換基の不飽和結合は除く)である。Bは、ビフェニル構造を形成する1,6,1’,6’位の炭素と共に5〜8員環を形成する、置換もしくは無置換の2価飽和基(置換基の不飽和結合は除く)である。AとBは同一でも異なっていてもよい。pは0又は1である。pが0である場合、6位の炭素と6’位の炭素の間には結合は存在しない。置換されたAと1,2,1’,2’位の炭素が形成する環構造及び/又は置換されたBと1,6,1’,6’位の炭素が形成する環構造はスピロ環構造を含んでいてもよい。A又はBを形成する原子はC,Si,O,S,N,B,P、及び、これらの組み合わせである。
A及びBの具体例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。
式(X7)において、Aは、ビフェニル構造を形成する1,2,1’,2’位の炭素と共に5〜8員環を形成する、置換もしくは無置換の2価飽和基(置換基の不飽和結合は除く)である。Bは、ビフェニル構造を形成する1,6,1’,6’位の炭素と共に5〜8員環を形成する、置換もしくは無置換の2価飽和基(置換基の不飽和結合は除く)である。AとBは同一でも異なっていてもよい。pは0又は1である。pが0である場合、6位の炭素と6’位の炭素の間には結合は存在しない。置換されたAと1,2,1’,2’位の炭素が形成する環構造及び/又は置換されたBと1,6,1’,6’位の炭素が形成する環構造はスピロ環構造を含んでいてもよい。A又はBを形成する原子はC,Si,O,S,N,B,P、及び、これらの組み合わせである。
A及びBの具体例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。
式(X8)において、R10、R11、L2、L3は上記と同様であり、qは1〜3の整数である。L3及びL2は、ベンゼン環と5員環(q=1の場合)のいずれに結合していてもよいし、それぞれ異なる環に結合してもよいし、同一の環に結合してもよい。
また、(X8)の下記中心骨格
、L2及びL3の置換基としては、前記一般式(X1)で説明した置換基と同様である。
また、(X8)の下記中心骨格
式(X9)において、L1、L2は上記と同様である。L3及びL2は、フェナントレン構造のどのベンゼン環に結合していてもよいし、それぞれ異なるベンゼン環に結合してもよいし、同一のベンゼン環に結合してもよい。
式(X9)における中心フェナントレン骨格、L2及びL3の置換基としては、前記一般式(X1)で説明した置換基と同様である。
式(X9)における中心フェナントレン骨格、L2及びL3の置換基としては、前記一般式(X1)で説明した置換基と同様である。
式(X10)において、L2、L3は上記と同様である。L3及びL2は、フルオランテン構造のどのベンゼン環に結合していてもよいし、それぞれ異なるベンゼン環に結合してもよいし、同一のベンゼン環に結合してもよい。
式(X10)における中心フルオランテン骨格、L2及びL3の置換基としては、前記一般式(X1)で説明した置換基と同様である。
式(X10)における中心フルオランテン骨格、L2及びL3の置換基としては、前記一般式(X1)で説明した置換基と同様である。
一般式(X11)
式(X11)において、L2、L3は上記と同様である。L3及びL2は、ペリレン構造のどのベンゼン環に結合していてもよいし、それぞれ異なるベンゼン環に結合してもよいし、同一のベンゼン環に結合してもよい。
式(X11)における中心ペリレン骨格、L2及びL3の置換基としては、前記一般式(X1)で説明した置換基と同様である。
式(X11)における中心ペリレン骨格、L2及びL3の置換基としては、前記一般式(X1)で説明した置換基と同様である。
一般式(X12)
式(X12)において、R10、R11、L2、L3は上記と同様である。L3及びL2は、アセトナフトフルオランテン構造のどのベンゼン環に結合していてもよいし、それぞれ異なるベンゼン環に結合してもよいし、同一のベンゼン環に結合してもよい。
式(X12)における中心アセナフトフルオランテン骨格、L2及びL3の置換基としては、前記一般式(X1)で説明した置換基と同様である。
式(X12)における中心アセナフトフルオランテン骨格、L2及びL3の置換基としては、前記一般式(X1)で説明した置換基と同様である。
前記一般式(1)に置換する重合性官能基の例としては、置換もしくは無置換のビニル基、置換もしくは無置換のアセチレン基(エチニル基)、置換もしくは無置換のエポキシ基等の環状エーテルを有する基、ラクトン構造、ラクタム構造を有する官能基が挙げられる。
ここで、一般式(1)に置換される重合性官能基は、1つ以上置換されるのが好ましく、さらに1つのみ置換されるのがより好ましい。理由は、1つのみの置換であれば、重合体を形成後、再沈殿操作等の精製処理が可能になるため、未反応単量体や他の不純物が残存せず、有機デバイス、特に有機EL素子としての耐久性、寿命に悪影響を及ぼすことが少ないからである。
このような重合性官能基は、一般式(1)の末端のAr1〜Ar4に置換されるものが好ましい。理由として、単量体または得られた重合体の溶媒に対する溶解性が高くなるので、重合体の塗布膜の均一性が向上するとともに、重合反応率が高く、未反応単量体が減り、有機デバイス、特に有機EL素子の耐久性、寿命が向上するためである。
さらに、本重合性官能基は、Ar1〜Ar4とN原子との結合位置に対して、パラ位に置換されるのが、好ましい。理由として、単量体間の立体反発または相互作用が小さくなり、エキサイプレックスが低減するため、重合体の発光効率が向上するとともに、重合反応率が高く、未反応単量体が減り、有機デバイス、特に有機EL素子の耐久性、寿命が向上するためである。
次に、前記重合性官能基が、以下の官能基から選択された基であると好ましい。このような重合性官能基は、反応性に富むため、重合反応率が高く、未反応単量体が減り、有機デバイス、特に有機EL素子の耐久性、寿命が向上するためである。
ここで、一般式(1)に置換される重合性官能基は、1つ以上置換されるのが好ましく、さらに1つのみ置換されるのがより好ましい。理由は、1つのみの置換であれば、重合体を形成後、再沈殿操作等の精製処理が可能になるため、未反応単量体や他の不純物が残存せず、有機デバイス、特に有機EL素子としての耐久性、寿命に悪影響を及ぼすことが少ないからである。
このような重合性官能基は、一般式(1)の末端のAr1〜Ar4に置換されるものが好ましい。理由として、単量体または得られた重合体の溶媒に対する溶解性が高くなるので、重合体の塗布膜の均一性が向上するとともに、重合反応率が高く、未反応単量体が減り、有機デバイス、特に有機EL素子の耐久性、寿命が向上するためである。
さらに、本重合性官能基は、Ar1〜Ar4とN原子との結合位置に対して、パラ位に置換されるのが、好ましい。理由として、単量体間の立体反発または相互作用が小さくなり、エキサイプレックスが低減するため、重合体の発光効率が向上するとともに、重合反応率が高く、未反応単量体が減り、有機デバイス、特に有機EL素子の耐久性、寿命が向上するためである。
次に、前記重合性官能基が、以下の官能基から選択された基であると好ましい。このような重合性官能基は、反応性に富むため、重合反応率が高く、未反応単量体が減り、有機デバイス、特に有機EL素子の耐久性、寿命が向上するためである。
(式中、Rは、水素原子、炭素数1〜50のアルキル基又は環形成炭素数6〜40のアリール基、L1は2価の連結基、nは0又は1。)
又は、マレイミド基、ノルボルネニル基、アセチレニル基及び環化または開環重合可能な官能基
Rが表す炭素数1〜50のアルキル基及び環形成炭素数6〜40のアリール基はAr1〜Ar4に関して例示したアリール基及びアルキル基から選択される。
ここで、L1は、以下の2価の連結基から選択された連結基又はその組み合わせを含む基であると好ましい。
−Ar5−、−O−、−C(O)O−、−C(O)NH−
(Ar5は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜40のアリーレン基、置換もしくは無置換の環形成原子数3〜40の2価の複素環基、又は、置換もしくは無置換の炭素数1〜50のアルキレン基を表す。)
Ar5の表す置換もしくは無置換のアリーレン基、複素環基、アルキレン基の例としては、Ar1〜Ar4で挙げたアリール基、複素環基、アルキル基の例を2価としたものが挙げられる。
又は、マレイミド基、ノルボルネニル基、アセチレニル基及び環化または開環重合可能な官能基
Rが表す炭素数1〜50のアルキル基及び環形成炭素数6〜40のアリール基はAr1〜Ar4に関して例示したアリール基及びアルキル基から選択される。
ここで、L1は、以下の2価の連結基から選択された連結基又はその組み合わせを含む基であると好ましい。
−Ar5−、−O−、−C(O)O−、−C(O)NH−
(Ar5は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜40のアリーレン基、置換もしくは無置換の環形成原子数3〜40の2価の複素環基、又は、置換もしくは無置換の炭素数1〜50のアルキレン基を表す。)
Ar5の表す置換もしくは無置換のアリーレン基、複素環基、アルキレン基の例としては、Ar1〜Ar4で挙げたアリール基、複素環基、アルキル基の例を2価としたものが挙げられる。
本発明は、前記一般式(1)で表される単量体を繰り返し単位に有する重合体である。
さらに、以上の単量体と、下記一般式(2)〜(15)のいずれかに1以上の重合性官能基が置換された単量体との共重合体である。
さらに、以上の単量体と、下記一般式(2)〜(15)のいずれかに1以上の重合性官能基が置換された単量体との共重合体である。
式(2)〜(12)において、Rは置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜40のアリール基、好ましくは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜18のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数3〜40の複素環基、好ましくは、置換もしくは無置換の環形成原子数3〜18の複素環基、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜50のアルキル基、好ましくは、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基、aは0〜7の整数、bは0〜9の整数、cは0〜11の整数、dは0〜23の整数、eは0〜7の整数、fは0〜19の整数を表し、a〜fのそれぞれが2以上の場合、複数個のRは、互いに同一であっても、異なっていてもよい。
前記アリール基、複素環基及びアルキル基はAr1〜Ar4に関して例示した置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換の複素環基及び置換もしくは無置換のアルキル基から選択される。上記式(2)〜(12)において、Rはいずれの芳香族環または複素環に結合していてもよく、また、2以上のRが同一の芳香族環または複素環に結合していてもよい。
前記アリール基、複素環基及びアルキル基はAr1〜Ar4に関して例示した置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換の複素環基及び置換もしくは無置換のアルキル基から選択される。上記式(2)〜(12)において、Rはいずれの芳香族環または複素環に結合していてもよく、また、2以上のRが同一の芳香族環または複素環に結合していてもよい。
上記式において、Ar及びAr’は、それぞれ置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜40のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数3〜40の複素環基、又は、置換もしくは無置換の炭素数1〜50のアルキル基であり、Ar1〜Ar4に関して例示した置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換の複素環基及び置換もしくは無置換のアルキル基から選択される。FA及びFA’はそれぞれ置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基であり、Ar1〜Ar4に関して例示した置換もしくは無置換のアリール基から選択される。FA及びFA’は縮合アリール基であってもよい。
式(13)中、Aは、ビフェニル構造を形成する1、2、1’及び2’位の炭素と共に5〜8員環を形成する、置換もしくは無置換の2価飽和基であり、Bは、ビフェニル構造を形成する1、6、1’及び6’位の炭素と共に5〜8員環を形成する、置換もしくは無置換の2価飽和基であり、Aと同一でも異なっていてもよく、pは0又は1であり、pが0である場合、6位の炭素と6’位の炭素の間には結合は存在せず、Aと1、2、1’及び2’位の炭素が形成する環構造及び/又はBと1、6、1’及び6’位の炭素が形成する環構造はスピロ環構造を含んでいてもよい。
式(14)中、C環及びD環は、それぞれ独立に、環形成炭素数6〜40の芳香族炭化水素環を表し、C環及びD環の少なくとも1つが、複数個のべンゼン環が縮合した芳香族炭化水素環であり、R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数1〜30のアルコキシ基、炭素数1〜30のアルキルチオ基、環形成炭素数6〜20のアリール基、環形成炭素数6〜20のアリールオキシ基、環形成炭素数6〜20のアリールチオ基、炭素数7〜30のアラルキル基、炭素数7〜30のアラルキルオキシ基、炭素数7〜30のアラルキルチオ基、炭素数8〜30のアリールアルケニル基、炭素数8〜30のアリールアルキニル基、アミノ基、炭素数1〜30のモノもしくはジ置換アミノ基、シリル基、炭素数1〜30のモノ、ジもしくはトリ置換シリル基、ハロゲン原子、−COR11基(R11は前記と同様)、−OCOR12基(R12は前記と同様)、炭素数2〜30のイミン残基、炭素数2〜30のアミド基、炭素数3〜30の酸イミド基、環形成炭素数5〜20の複素環基、−COOR10基(R10は前記と同様)、ニトロ基又はシアノ基を表し、R1とR2は互いに結合して環を形成していてもよい。
式(15)中、E環及びF環は、それぞれ独立に、環形成炭素数6〜40の芳香族炭化水素環を表し、Yは酸素原子、硫黄原子又はO−C(R3)2−を表し、2つのR3はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数1〜30のアルコキシ基、炭素数1〜30のアルキルチオ基、環形成炭素数6〜20のアリール基、環形成炭素数6〜20のアリールオキシ基、環形成炭素数6〜20のアリールチオ基、炭素数7〜30のアラルキル基、炭素数7〜30のアラルキルオキシ基、炭素数7〜30のアラルキルチオ基、炭素数8〜30のアリールアルケニル基、炭素数8〜30のアリールアルキニル基、アミノ基、炭素数1〜30のモノもしくはジ置換アミノ基、シリル基、炭素数1〜30のモノ、ジもしくはトリ置換シリル基、ハロゲン原子、−COR11基(R11は前記と同様)、−OCOR12基(R12は前記と同様)、炭素数2〜30のイミン残基、炭素数2〜30のアミド基、炭素数3〜30の酸イミド基、環形成炭素数5〜20の複素環基、−COOR10基(R10は前記と同様)、ニトロ基又はシアノ基を表し、2個のR3は同一であっても異なっていてもよい。
式(14)中、C環及びD環は、それぞれ独立に、環形成炭素数6〜40の芳香族炭化水素環を表し、C環及びD環の少なくとも1つが、複数個のべンゼン環が縮合した芳香族炭化水素環であり、R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数1〜30のアルコキシ基、炭素数1〜30のアルキルチオ基、環形成炭素数6〜20のアリール基、環形成炭素数6〜20のアリールオキシ基、環形成炭素数6〜20のアリールチオ基、炭素数7〜30のアラルキル基、炭素数7〜30のアラルキルオキシ基、炭素数7〜30のアラルキルチオ基、炭素数8〜30のアリールアルケニル基、炭素数8〜30のアリールアルキニル基、アミノ基、炭素数1〜30のモノもしくはジ置換アミノ基、シリル基、炭素数1〜30のモノ、ジもしくはトリ置換シリル基、ハロゲン原子、−COR11基(R11は前記と同様)、−OCOR12基(R12は前記と同様)、炭素数2〜30のイミン残基、炭素数2〜30のアミド基、炭素数3〜30の酸イミド基、環形成炭素数5〜20の複素環基、−COOR10基(R10は前記と同様)、ニトロ基又はシアノ基を表し、R1とR2は互いに結合して環を形成していてもよい。
式(15)中、E環及びF環は、それぞれ独立に、環形成炭素数6〜40の芳香族炭化水素環を表し、Yは酸素原子、硫黄原子又はO−C(R3)2−を表し、2つのR3はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数1〜30のアルコキシ基、炭素数1〜30のアルキルチオ基、環形成炭素数6〜20のアリール基、環形成炭素数6〜20のアリールオキシ基、環形成炭素数6〜20のアリールチオ基、炭素数7〜30のアラルキル基、炭素数7〜30のアラルキルオキシ基、炭素数7〜30のアラルキルチオ基、炭素数8〜30のアリールアルケニル基、炭素数8〜30のアリールアルキニル基、アミノ基、炭素数1〜30のモノもしくはジ置換アミノ基、シリル基、炭素数1〜30のモノ、ジもしくはトリ置換シリル基、ハロゲン原子、−COR11基(R11は前記と同様)、−OCOR12基(R12は前記と同様)、炭素数2〜30のイミン残基、炭素数2〜30のアミド基、炭素数3〜30の酸イミド基、環形成炭素数5〜20の複素環基、−COOR10基(R10は前記と同様)、ニトロ基又はシアノ基を表し、2個のR3は同一であっても異なっていてもよい。
これら(2)〜(15)に置換する重合性官能基の例としては、置換もしくは無置換のビニル基、置換もしくは無置換のアセチレン基(エチニル基)、置換もしくは無置換のエポキシ基等の環状エーテルを有する基、ラクトン構造、ラクタム構造を有する官能基が挙げられる。
ここで、一般式(2)〜(15)に置換される重合性官能基は、1つ以上置換されるのが好ましく、さらに1つのみ置換されるのがより好ましい。理由は、1つのみの置換であれば、重合体を形成後、再沈殿操作等の精製処理が可能になるため、未反応単量体や他の不純物が残存せず、有機デバイス、特に有機EL素子としての耐久性、寿命に悪影響を及ぼすことが少ないからである。
このような重合性官能基は、一般式(2)〜(15)の端部の芳香族環に置換されるものが好ましい。理由として、単量体または得られた重合体の溶媒に対する溶解性が高くなるので、重合体の塗布膜の均一性が向上するとともに、重合反応率が高く、未反応単量体が減り、有機デバイス、特に有機EL素子の耐久性、寿命が向上するためである。
次に、前記重合性官能基が、以下の官能基から選択された基であるとより好ましい。このような重合性官能基は、反応性に富むため、重合反応率が高く、未反応単量体が減り、発光素子の耐久性、寿命が向上するためである。
ここで、一般式(2)〜(15)に置換される重合性官能基は、1つ以上置換されるのが好ましく、さらに1つのみ置換されるのがより好ましい。理由は、1つのみの置換であれば、重合体を形成後、再沈殿操作等の精製処理が可能になるため、未反応単量体や他の不純物が残存せず、有機デバイス、特に有機EL素子としての耐久性、寿命に悪影響を及ぼすことが少ないからである。
このような重合性官能基は、一般式(2)〜(15)の端部の芳香族環に置換されるものが好ましい。理由として、単量体または得られた重合体の溶媒に対する溶解性が高くなるので、重合体の塗布膜の均一性が向上するとともに、重合反応率が高く、未反応単量体が減り、有機デバイス、特に有機EL素子の耐久性、寿命が向上するためである。
次に、前記重合性官能基が、以下の官能基から選択された基であるとより好ましい。このような重合性官能基は、反応性に富むため、重合反応率が高く、未反応単量体が減り、発光素子の耐久性、寿命が向上するためである。
(式中、Rは、水素原子、炭素数1〜50のアルキル基又は環形成炭素数6〜40のアリール基、L1は2価の連結基、nは0又は1。)、
無水マレイン酸残基、N−アルキルマレイミド基、N−アリールマレイミド基、フマル酸ジアルキル基、アセチレニル基及び環化または開環重合可能な官能基から選択される。
Rが表す炭素数1〜50のアルキル基及び環形成炭素数6〜40のアリール基はAr1〜Ar4に関して例示したアリール基及びアルキル基から選択される。
ここで、L1は、以下の2価の連結基から選択された連結基又はその組み合わせを含む基であると好ましい。
−Ar5−、−O−、−C(O)O−、−C(O)NH−
(Ar5は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜40のアリーレン基、置換もしくは無置換の環形成原子数3〜40の2価の複素環基、又は、置換もしくは無置換の炭素数1〜50のアルキレン基を表す。)
Ar5の表す置換もしくは無置換のアリーレン基、複素環基、アルキレン基の例としては、Ar1〜Ar4で挙げたアリール基、複素環基、アルキル基の例を2価としたものが挙げられる。
無水マレイン酸残基、N−アルキルマレイミド基、N−アリールマレイミド基、フマル酸ジアルキル基、アセチレニル基及び環化または開環重合可能な官能基から選択される。
Rが表す炭素数1〜50のアルキル基及び環形成炭素数6〜40のアリール基はAr1〜Ar4に関して例示したアリール基及びアルキル基から選択される。
ここで、L1は、以下の2価の連結基から選択された連結基又はその組み合わせを含む基であると好ましい。
−Ar5−、−O−、−C(O)O−、−C(O)NH−
(Ar5は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜40のアリーレン基、置換もしくは無置換の環形成原子数3〜40の2価の複素環基、又は、置換もしくは無置換の炭素数1〜50のアルキレン基を表す。)
Ar5の表す置換もしくは無置換のアリーレン基、複素環基、アルキレン基の例としては、Ar1〜Ar4で挙げたアリール基、複素環基、アルキル基の例を2価としたものが挙げられる。
上記の「置換もしくは無置換の・・・基」において、任意の置換基としては、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、環形成炭素数6〜30のアリール基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜10のシクロアルコキシ基、環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、炭素数7〜31のアラルキル基(アリール部分の環形成炭素数が6〜30)、環形成炭素数3〜30の複素環基、炭素数1〜20のアルキル基を有するモノもしくはジアルキルアミノ基、環形成炭素数6〜30のアリール基を有するモノもしくはジアリールアミノ基、炭素数3〜10のトリアルキルシリル基、環形成炭素数18〜30のトリアリールシリル基、炭素数8〜15のアルキルアリールシリル基(アリール部分の環形成炭素数は6〜14)ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、ヒドロキシル基などが挙げられる。また、隣接した複数の置換基は結合し、飽和もしくは不飽和の環を形成してもよい。)。
本発明の重合体は、1以上の重合性官能基を置換した化合物(1)を繰り返し単位:単量体(A)に有する重合体、又は、重合性官能基を置換した化合物(1)の繰り返し単位:単量体(A)と重合性官能基を置換した一般式(2)〜(15)のいずれかを繰り返し単位:単量体(B)に有する共重合体からなる。
共重合体は、繰り返し単位A[単量体(A)]と繰り返し単位B[単量体(B)]を含むランダム共重合体(―ABBABBBAAABA―)、交互共重合体(―ABABABABABAB―)、ブロック共重合体(―AAAAAABBBBBB―)、グラフト共重合体(繰り返し単位Aと繰り返し単位Bのどちらが主鎖であってもよいし、どちらが側鎖であってもよい)のいずれであってもよい。
共重合体は、繰り返し単位A[単量体(A)]と繰り返し単位B[単量体(B)]を含むランダム共重合体(―ABBABBBAAABA―)、交互共重合体(―ABABABABABAB―)、ブロック共重合体(―AAAAAABBBBBB―)、グラフト共重合体(繰り返し単位Aと繰り返し単位Bのどちらが主鎖であってもよいし、どちらが側鎖であってもよい)のいずれであってもよい。
本発明の重合体の数平均分子量(Mn)は、好ましくは103〜108、より好ましくは104〜106である。また、重量平均分子量(Mw)は、好ましくは103〜108、より好ましくは105〜106である。なお、両分子量は、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)を用い、標準ポリスチレンで検量して求めた。
また、繰り返し単位Aと繰り返し単位Bのモル比は、0.1:99.9〜49.9:50.1が好ましく、0.5:99.5〜20:80がより好ましく、1:99〜10:90が特に好ましい。
また、繰り返し単位Aと繰り返し単位Bのモル比は、0.1:99.9〜49.9:50.1が好ましく、0.5:99.5〜20:80がより好ましく、1:99〜10:90が特に好ましい。
前記重合体は、単量体を付加重合、又は環化、開環重合することにより製造することができる。
前記重合体の重合方法は問わないが、例えば、ラジカル重合法、イオン重合法、リビング重合法、ラジカルリビング重合法等が挙げられる。特に、ラジカル重合法またはカチオン重合が好ましい。ラジカル重合法の開始剤としては、例えばアゾ化合物、過酸化物が挙げられ、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、アゾビスイソブチル酸ジエステル誘導体、過酸化ジベンゾイル(BPO)が好ましい。
カチオン重合の開始剤としては、各種強酸(p−トルエンスルフォン酸、トリフルオロメタンスルフォン酸等)が好ましい
重合溶媒は、特に問わないが、例えば、トルエン・クロロベンゼンなどの芳香族炭化水素系溶媒、ジクロロエタン・クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素系溶媒、テトラヒドロフラン・ジオキサン等のエーテル系溶媒、ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒、メタノール等のアルコール系溶媒、酢酸エチル等のエステル系溶媒、アセトンなどのケトン系溶媒等が挙げられる。溶媒の選択により、均一系で重合する溶液重合、生成したポリマーが沈澱する沈澱重合を行うこともできる。
これらの有機溶媒は単独で用いてもよいし、2種以上用いてもよい。有機溶媒の使用量は、単量体の濃度が0.1〜90重量%になるような量が好ましく、1〜50重量%になる量がより好ましい。
重合温度は、反応媒体が液状を保つ範囲であれば、特に限定されない。−100〜200℃が好ましく、0〜120℃がより好ましい。反応時間は、反応温度などの反応条件で変わるが、1時間以上が好ましく、2〜500時間がより好ましい。
前記重合体の重合方法は問わないが、例えば、ラジカル重合法、イオン重合法、リビング重合法、ラジカルリビング重合法等が挙げられる。特に、ラジカル重合法またはカチオン重合が好ましい。ラジカル重合法の開始剤としては、例えばアゾ化合物、過酸化物が挙げられ、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、アゾビスイソブチル酸ジエステル誘導体、過酸化ジベンゾイル(BPO)が好ましい。
カチオン重合の開始剤としては、各種強酸(p−トルエンスルフォン酸、トリフルオロメタンスルフォン酸等)が好ましい
重合溶媒は、特に問わないが、例えば、トルエン・クロロベンゼンなどの芳香族炭化水素系溶媒、ジクロロエタン・クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素系溶媒、テトラヒドロフラン・ジオキサン等のエーテル系溶媒、ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒、メタノール等のアルコール系溶媒、酢酸エチル等のエステル系溶媒、アセトンなどのケトン系溶媒等が挙げられる。溶媒の選択により、均一系で重合する溶液重合、生成したポリマーが沈澱する沈澱重合を行うこともできる。
これらの有機溶媒は単独で用いてもよいし、2種以上用いてもよい。有機溶媒の使用量は、単量体の濃度が0.1〜90重量%になるような量が好ましく、1〜50重量%になる量がより好ましい。
重合温度は、反応媒体が液状を保つ範囲であれば、特に限定されない。−100〜200℃が好ましく、0〜120℃がより好ましい。反応時間は、反応温度などの反応条件で変わるが、1時間以上が好ましく、2〜500時間がより好ましい。
重合生成物は、公知の方法により、例えば、メタノールなどの低級アルコールに反応溶液を加えて析出させた沈殿をろ過、乾燥することにより、目的とする重合体又は共重合体(以下、重合体又は共重合体を総称して、高分子化合物ということがある)を得ることができる。高分子化合物の純度が低い場合は、再結晶、ソックスレー連続抽出、力ラムクロマトグラフィーなどの通常の方法にて精製すればよい。
このような重合体は、有機デバイス、特に有機EL素子用の材料、発光材料に用いられることが好ましい。
ここで、有機デバイスの例としては、有機EL素子のほかに、有機TFT、有機太陽電池等が挙げられる。
また、発光材料としては、有機EL素子の発光材料、波長変換材料(色変換材料)等が挙げられる。
このような重合体は、有機デバイス、特に有機EL素子用の材料、発光材料に用いられることが好ましい。
ここで、有機デバイスの例としては、有機EL素子のほかに、有機TFT、有機太陽電池等が挙げられる。
また、発光材料としては、有機EL素子の発光材料、波長変換材料(色変換材料)等が挙げられる。
本発明の有機EL素子は、一対の電極間に少なくとも1層からなる有機化合物層が挟持されている。有機化合物層の少なくとも1層は発光層である。発光層の厚さは、5〜200nmが好ましく、素子の印加電圧を低くしうることから、10〜40nmがより好ましい。本発明の高分子化合物は有機化合物層の少なくとも1層、好ましくは、発光層に含まれる。該電極とこの有機化合物層の間に種々の中間層を介在させるのが好ましい。このような中間層としては、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層などが挙げられる。これらの層を形成する材料としては、有機、無機の種々の化合物が知られている。このような有機EL素子の代表的な素子構成としては、
(1)陽極/発光層/陰極
(2)陽極/正孔注入層/発光層/陰極
(3)陽極/発光層/電子注入層/陰極
(4)陽極/正孔注入層/発光層/電子注入層/陰極
(5)陽極/有機半導体層/発光層/陰極
(6)陽極/有機半導体層/電子障壁層/発光層/陰極
(7)陽極/有機半導体層/発光層/付着改善層/陰極
(8)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極
(9)陽極/絶縁層/発光層/絶縁層/陰極
(10)陽極/無機半導体層/絶縁層/発光層/絶縁層/陰極
(11)陽極/有機半導体層/絶縁層/発光層/絶縁層/陰極
(12)陽極/絶縁層/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/絶縁層/陰極
(13)陽極/絶縁層/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極などの構造を挙げることができる。これらの中で通常(8)の構成が好ましく用いられるが、これらに限定されるものではない。
有機EL素子は、通常透光性の基板上に作製する。この透光性基板は有機EL素子を支持する基板であり、その透光性については、400〜700nmの可視領域の光の透過率が50%以上であるものが望ましく、さらに平滑な基板を用いるのが好ましい。このような透光性基板としては、例えば、ガラス板、合成樹脂板などが好適に用いられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウムストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英などで成形された板が挙げられる。また、合成樹脂板としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルサルファイド樹脂、ポリサルフオン樹脂などの板か挙げられる。
(1)陽極/発光層/陰極
(2)陽極/正孔注入層/発光層/陰極
(3)陽極/発光層/電子注入層/陰極
(4)陽極/正孔注入層/発光層/電子注入層/陰極
(5)陽極/有機半導体層/発光層/陰極
(6)陽極/有機半導体層/電子障壁層/発光層/陰極
(7)陽極/有機半導体層/発光層/付着改善層/陰極
(8)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極
(9)陽極/絶縁層/発光層/絶縁層/陰極
(10)陽極/無機半導体層/絶縁層/発光層/絶縁層/陰極
(11)陽極/有機半導体層/絶縁層/発光層/絶縁層/陰極
(12)陽極/絶縁層/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/絶縁層/陰極
(13)陽極/絶縁層/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極などの構造を挙げることができる。これらの中で通常(8)の構成が好ましく用いられるが、これらに限定されるものではない。
有機EL素子は、通常透光性の基板上に作製する。この透光性基板は有機EL素子を支持する基板であり、その透光性については、400〜700nmの可視領域の光の透過率が50%以上であるものが望ましく、さらに平滑な基板を用いるのが好ましい。このような透光性基板としては、例えば、ガラス板、合成樹脂板などが好適に用いられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウムストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英などで成形された板が挙げられる。また、合成樹脂板としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルサルファイド樹脂、ポリサルフオン樹脂などの板か挙げられる。
陽極としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物又はこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としては、Auなどの金属、CuI、ITO(インジウムチンオキシド)、SnO2、Z
nO、In−Zn−Oなどの導電性材料が挙げられる。陽極は、これらの電極物質を、蒸着法やスパソタリング法等の方法で薄膜を形成させることにより形成される。上記発光層からの発光を陽極から取り出す場合、陽極の発光に対する透過率が10%より大きいことが望ましい。また、陽極のシート抵抗は、数百Ω/square以下が好ましい。さらに、陽極の膜厚は、材料にもよるが通常10nm〜1μm、好ましくは50〜200nmである。
nO、In−Zn−Oなどの導電性材料が挙げられる。陽極は、これらの電極物質を、蒸着法やスパソタリング法等の方法で薄膜を形成させることにより形成される。上記発光層からの発光を陽極から取り出す場合、陽極の発光に対する透過率が10%より大きいことが望ましい。また、陽極のシート抵抗は、数百Ω/square以下が好ましい。さらに、陽極の膜厚は、材料にもよるが通常10nm〜1μm、好ましくは50〜200nmである。
陰極としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−力リウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム銀合金、アルミニウム/酸化アルミニウム、Al/Li2O、Al/LiO2、Al/LIF、アルミニウムリチウム合金、インジウム、希土類金属などが挙げられる。陰極は、これらの電極物質を蒸着やスパソタリング等の方法により薄膜を形成させることにより形成される。有機化合物層からの発光を陰極から取り出す場合、陰極の発光に対する透過率は10%より大きいことが好ましい。また、陰極のシート抵抗は数百Ω/square以下が好ましく、膜厚は通常10nm〜1μm、好ましくは50〜200nmである。
本発明の有機EL素子においては、このようにして作製された一対の電極の少なくとも一方の表面に、カルコゲナイド層、ハロゲン化金属層及び金属酸化物層(以下、これらを表面層ということがある。)から選ばれる少なくとも一層を配置するのが好ましい。具体的には、有機化合物層側の陽極表面にケイ素やアルミニウムなどの金属の力ルコゲナイド(酸化物を含む)層を、また、有機化合物層側の陰極表面にハロゲン化金属層又は金属酸化物層を配置するのがよい。これにより、駆動の安定化を図ることができる。上記カルコゲナイドとしては、例えば、SiOx(1≦x≦2)、AlOx(1≦x≦1.5)、SiON、SiAlONなどが好ましく挙げられ、ハロゲン化金属としては、例えば、LIF、MgF2、CaF2、フッ化希土類金属などが好ましく挙げられ、金属酸化物としては、例えば、Cs2O、Li2O、MgO、SrO、BaO、CaOなどが好ましく挙げられる。
さらに、本発明の有機EL素子においては、このようにして作製された一対の電極の少なくとも一方の表面に電子伝達化合物と還元性ドーパントの混合領域又は正孔伝達化合物と酸化性ドーパントの混合領域を配置するのも好ましい。このようにすると、電子伝達化合物が還元され、アニオンとなり混合領域がより発光媒体に電子を注入、伝達しやすくなる。また、正孔伝達化合物は酸化され、力チオンとなり混合領域がより発光媒体に正孔を注入、伝達しやすくなる。好ましい酸化性ドーパントとしては、各種ルイス酸やアクセプター化合物がある。好ましい還元性ドーパントとしては、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、希土類金属及びこれらの化合物がある。
本発明の有機EL素子において、発光層は、
(i)注入機能:電界印加時に陽極又は正孔注入層より正孔を注入することができ、陰極又は電子注入層より電子を注入することができる機能
(ii)輸送機能:注入した電荷(電子と正孔)を電界の力で移動させる機能
(iii)発光機能:電子と正孔の再結合の場を提供し、これを発光につなげる機能を有する。
(i)注入機能:電界印加時に陽極又は正孔注入層より正孔を注入することができ、陰極又は電子注入層より電子を注入することができる機能
(ii)輸送機能:注入した電荷(電子と正孔)を電界の力で移動させる機能
(iii)発光機能:電子と正孔の再結合の場を提供し、これを発光につなげる機能を有する。
前記重合体を含有する層(有機化合物層、特に発光層)を形成する方法としては、例えば、該重合体の溶液を成膜する方法が挙げられる。該成膜方法としては、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、オフセソト印刷法、インクジェソトプリント法等が挙げられ、パターン形成が容易であるという点で、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセソト印刷法、インクジェット印刷法が好ましい。これらの方法による成膜は当業者に周知の条件により行うことができ、その詳細は省略する。
成膜用溶液は、少なくとも1種類の前記重合体を含有していればよく、また該重合体以外に正孔輸送材料、電子輸送材料、発光材料、溶媒、安定剤などの添加剤を含んでいてもよい。該成膜用溶液中の該重合体、一般式(1)の重合体の場合は、特に発光材料のドーパントとして機能するので、溶媒を除いた組成物の全重量に対して0.1〜49重量%が好ましく、0.5〜20重量%がより好ましく、1〜10重量%が特に好ましい。一方、一般式(1)および一般式(2)〜(15)の共重合体の場合は、特に発光材料の主要成分として機能するので、99.9〜50.1重量%が好ましく、99.5〜80重量%がより好ましく、99〜90重量%が特に好ましい。溶媒の割合は、成膜用溶液の1〜99.9重量%が好ましく、80〜99重量%がより好ましい。
成膜用溶液は、粘度及び/又は表面張力を調節するための添加剤、例えば、増粘剤(高分子量化合物、本発明の高分子化合物の貧溶媒など)、粘度降下剤(低分子量化合物など)、界面活性剤などを含有していてもよい。また、保存安定性を改善するために、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤など、有機EL素子の性能に影響しない酸化防止剤を含有していてもよい。
成膜用溶液の溶媒としては、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、アニソール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;シクロへキサン、メチルシクロへキサン、n−ペンタン、n−へキサン、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、シクロへキサノン、べンゾフェノン、アセトフェノ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、安息香酸メチル、酢酸フェニル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−へ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、シクロへ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、これらの有機溶媒は、単独で、又は複数組み合わせて用いることができる。これらのうち、溶解性、成膜の均一性、粘度特性等の観点から、芳香族炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒、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、n−プロピルベンゼン、イソプロピルベンゼン、n−ブチルベンゼン、イソブチルベンゼン、5−ブチルベンゼン、n−へキシルベンゼン、シクロへキシルベンゼン、1−メチルナフタレン、テトラリン、アニソール、エトキシベンゼン、シクロへキサン、ビシクロへキシル、シクロヘキセニルシクロヘキサノン、n−ヘプチルシクロへキサン、n−へキシルシクロヘキサン、デカリン、安息香酸メチル、シクロへキサノン、2−プロピルシクロへキサノン、2−へプタノン、3−へプタノン、4−へプタノン、2−オクタノン、2−ノナノン、2−デカノン、ジシクロへキシルケトン、アセトフェノン、ベンゾフェノンがより好ましい。
本発明においては、本発明の目的が損なわれない範囲で、所望により発光層に、前記重合体からなる発光材料以外の有機化合物を含有させてもよく、また、本発明の発光材料を含む発光層に、公知の有機化合物を含む他の発光層を積層してもよい。
また、発光層は公知の蛍光性又はりん光性のドーパントを該重合体100重量部に対して0.1〜20重量部含んでいてもよい。これにより、発光輝度、発光効率がさらに改善される。前記蛍光性のドーパントは、アミン系化合物、トリス(8−キノリノラート)アルミニウム錯体等のキレート錯体、クマリン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ビススチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体等から、要求される発光色に合わせて選ばれる。また、前記りん光性のドーパントとしては、Ir、Ru、Pd、Pt、Os及びReから選ばれる少なくとも1種の金属を含む金属錯体化合物であることが好ましく、配位子は、フェニルピリジン骨格、ビピリジル骨格及びフェナントロリン骨格から選ばれる少なくとも1つの骨格を有することが好ましい。このような金属錯体化合物の具体例は、トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム、トリス(2−フェニルピリジン)ルテニウム、トリス(2−フェニルピリジン)パラジウム、ビス(2−フェニルピリジン)白金、トリス(2−フェニルピリジン)オスミウム、トリス(2−フェニルピリジン)レニウム、オクタエチル白金ポルフィリン、オクタフェニル白金ポルフィリン、オクタエチルパラジウムポルフィリン、オクタフェニルパラジウムポルフィリン等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、要求される発光色、素子性能、高分子化合物との関係から適切な錯体が選ばれる。
また、発光層は公知の蛍光性又はりん光性のドーパントを該重合体100重量部に対して0.1〜20重量部含んでいてもよい。これにより、発光輝度、発光効率がさらに改善される。前記蛍光性のドーパントは、アミン系化合物、トリス(8−キノリノラート)アルミニウム錯体等のキレート錯体、クマリン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ビススチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体等から、要求される発光色に合わせて選ばれる。また、前記りん光性のドーパントとしては、Ir、Ru、Pd、Pt、Os及びReから選ばれる少なくとも1種の金属を含む金属錯体化合物であることが好ましく、配位子は、フェニルピリジン骨格、ビピリジル骨格及びフェナントロリン骨格から選ばれる少なくとも1つの骨格を有することが好ましい。このような金属錯体化合物の具体例は、トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム、トリス(2−フェニルピリジン)ルテニウム、トリス(2−フェニルピリジン)パラジウム、ビス(2−フェニルピリジン)白金、トリス(2−フェニルピリジン)オスミウム、トリス(2−フェニルピリジン)レニウム、オクタエチル白金ポルフィリン、オクタフェニル白金ポルフィリン、オクタエチルパラジウムポルフィリン、オクタフェニルパラジウムポルフィリン等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、要求される発光色、素子性能、高分子化合物との関係から適切な錯体が選ばれる。
さらに、発光層はアリールアミン化合物及び/又はスチリルアミン化合物を該重合体100重量部に対して0.1〜50重量部含んでいてもよい。これにより、発光輝度、発光効率 がさらに改善される。該アリールアミン化合物としては、例えば、WO02/20459公報、特開2006−140235号公報、特開2006−306745号公報、WO2004/09211公報、WO2004/044088公報、特開2006−256979号公報、特開2007−230960号公報、WO2004/083162公報、特開2006−298793号公報、WO02/20460公報、WO02/20460公報、特開2007−137824号公報、特開2007−45725号公報、特開2005−068087号公報等に開示された化合物、また、該スチリルアミン化合物としては、例えば、WO02/20459に開示された化合物が挙げられる。
さらに、発光層は金属錯体化合物を該重合体100重量部に対して0.1〜50重量部含んでいてもよい。これにより、発光輝度、発光効率がさらに改善される。
さらに、発光層は金属錯体化合物を該重合体100重量部に対して0.1〜50重量部含んでいてもよい。これにより、発光輝度、発光効率がさらに改善される。
正孔注入輸送層は、発光層への正孔注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、正孔移動度が大きく、イオン化エネルギーが通常55eV以下と小さい。このような正孔注入輸送層としてはより低い電界強度で正孔を発光層に輸送する材料が好ましく、さらに正孔の移動度が、例えば、104〜106V/cmの電界印加時に、少なくとも10-6cm2/V・秒であるものが好ましい。このような材料としては、従来、光導伝材料において正孔の電荷輸送材料として慣用されているものや、有機EL素子の正孔注入層に使用されている公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。そして、この正孔注入輸送層を形成するには、正孔注入輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法等の公知の方法により薄膜化すればよい。この場合、正孔注入輸送層の膜厚は、特に制限はないが、通常は5nm〜5μmである。
電子注入層輸送層は、発光層への電子の注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、電子移動度が大きく、また付着改善層は、この電子注入層の中で特に陰極との付着が良い材料からなる層である。電子注入層に用いられる材料としては、8−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体が好適である。上記8−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体の具体例としては、オキシン(一般に8−キノリノール又は8−ヒドロキシキノリン)のキレートを含む金属キレートオキシノイド化合物、例えば、トリス(8−キノリノール)アルミニウムを電子注入材料として用いることができる。また、本発明の有機EL素子は、超薄膜に電界を印可するために、リークやショートによる画素欠陥が生じやすい。これを防止するために、一対の電極間に絶縁性の薄膜層を挿入しても良い。
絶縁層に用いられる材料としては、例えば、酸化アルミニウム、弗化リチウム、酸化リチウム、弗化セシウム、酸化セシウム、酸化マグネシウム、弗化マグネシウム、酸化力ルシウム、弗化力ルシウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、酸化珪素、酸化ゲルマニウム、窒化珪素、窒化ホウ素、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化バナジウム等が挙げられる。これらの混合物や積層物を用いてもよい。
上記したように、本発明の有機EL素子は、例えば、上記の材料及び方法により陽極、発光層、必要に応じて正孔注入層、及び必要に応じて電子注入層を形成し、最後に陰極を形成することにより製造される。また、陰極から陽極へ、前記と逆の頃序で製造してもよい。
<第1工程>
すなわち、アルゴン雰囲気下、冷却管付き500ml三口フラスコ中に、6,12−ジブロモクリセン19.2g(50mmol)、ジフェニルアミン3.38g(20mmol)、酢酸パラジウム0.08g(0.4mmol)、トリ−t−ブチルホスフィン0.4g(2mmol)、t−ブトキナトリウム2.8g(30mmol)、乾燥トルエン200mlを加えた後、100℃にて一晩加熱乾燥した。反応終了後、析出した結晶を濾取し、トルエン100ml、メタノール200mlにて洗浄し、淡黄色粉末5.4gを得た(中間体a、収率55%)。
<第2工程>
次いで、アルゴン雰囲気下、300ml三口フラスコに、中間体(a)5.0g(10.5mmol)、アニソリルフェニルアミン2.39g(12mmol)、酢酸パラジウム0.045g(0.2mmol)、トリ−t−ブチルホスフィン0.2g(1mmol)、t−ブトキナトリウム1.44g(15mmol)、乾燥トルエン100mlを加えた後、100℃にて一晩加熱乾燥した。反応終了後、析出した結晶を濾取し、トルエン100ml、メタノール200mlにて洗浄し、淡黄色粉末5.3gを得た(中間体b、収率85%)
<第3工程>
次に、アルゴン雰囲気下、300ml三口フラスコに、中間体(b)5.0g(8.4mmol)を100mlの脱水塩化メチレン中に溶解させ、10℃で冷却後、三臭化ホウ素2.11g(8.4mmol)の塩化メチレン溶液を滴下し、室温で4時間攪拌し、水で反応液を処理した後、塩化メチレン層を抽出、濃縮して、トルエンを展開溶媒として、カラムクロマトを実施した。淡黄色粉末4.4gを得た(中間体c、収率90%)。
<第4工程>
次に、アルゴン雰囲気下、300ml三口フラスコに、中間体(c)4.0g(6.9mmol)、ジイソプロピルアミン1.1g(11mmol)を100mlの脱水塩化メチレン中に溶解させ、0℃で冷却後、トリフロロメタンスルフォン酸無水物3.1g(11mmol)、の脱水塩化メチレン溶液を滴下し、室温で21時間攪拌した。次に、5%炭酸ナトリウム水溶液で中和後、塩化メチレン層を抽出、濃縮して、トルエン溶媒でのカラムクロマトを実施した。淡黄色粉末4.3gを得た(中間体d、収率88%)。
<第5工程>
次に、アルゴン雰囲気下、300ml三口フラスコに、中間体(d)4.0g(5.6mmol)、PdCl2(dppp)(dpppはジフェニルホスフィノプロパン配位子)、0.17g(0.28mmol)を100mlの脱水THF中に溶解させ、0℃で冷却後、1Mのビニルマグネシウムブロマイド(THF溶液)を6.7cc(6.72mmol相当)を滴下し、室温で22時間攪拌した。次に、トルエン200mlと2N塩酸水溶液を滴下後、ろ過し、ろ液を濃縮して、トルエン溶媒でのカラムクロマトを実施した。淡黄色粉末2.1gを得て、NMR、MS等にて目的性生成物e(収率65%)であることを確認した。
すなわち、アルゴン雰囲気下、冷却管付き500ml三口フラスコ中に、6,12−ジブロモクリセン19.2g(50mmol)、ジフェニルアミン3.38g(20mmol)、酢酸パラジウム0.08g(0.4mmol)、トリ−t−ブチルホスフィン0.4g(2mmol)、t−ブトキナトリウム2.8g(30mmol)、乾燥トルエン200mlを加えた後、100℃にて一晩加熱乾燥した。反応終了後、析出した結晶を濾取し、トルエン100ml、メタノール200mlにて洗浄し、淡黄色粉末5.4gを得た(中間体a、収率55%)。
<第2工程>
次いで、アルゴン雰囲気下、300ml三口フラスコに、中間体(a)5.0g(10.5mmol)、アニソリルフェニルアミン2.39g(12mmol)、酢酸パラジウム0.045g(0.2mmol)、トリ−t−ブチルホスフィン0.2g(1mmol)、t−ブトキナトリウム1.44g(15mmol)、乾燥トルエン100mlを加えた後、100℃にて一晩加熱乾燥した。反応終了後、析出した結晶を濾取し、トルエン100ml、メタノール200mlにて洗浄し、淡黄色粉末5.3gを得た(中間体b、収率85%)
<第3工程>
次に、アルゴン雰囲気下、300ml三口フラスコに、中間体(b)5.0g(8.4mmol)を100mlの脱水塩化メチレン中に溶解させ、10℃で冷却後、三臭化ホウ素2.11g(8.4mmol)の塩化メチレン溶液を滴下し、室温で4時間攪拌し、水で反応液を処理した後、塩化メチレン層を抽出、濃縮して、トルエンを展開溶媒として、カラムクロマトを実施した。淡黄色粉末4.4gを得た(中間体c、収率90%)。
<第4工程>
次に、アルゴン雰囲気下、300ml三口フラスコに、中間体(c)4.0g(6.9mmol)、ジイソプロピルアミン1.1g(11mmol)を100mlの脱水塩化メチレン中に溶解させ、0℃で冷却後、トリフロロメタンスルフォン酸無水物3.1g(11mmol)、の脱水塩化メチレン溶液を滴下し、室温で21時間攪拌した。次に、5%炭酸ナトリウム水溶液で中和後、塩化メチレン層を抽出、濃縮して、トルエン溶媒でのカラムクロマトを実施した。淡黄色粉末4.3gを得た(中間体d、収率88%)。
<第5工程>
次に、アルゴン雰囲気下、300ml三口フラスコに、中間体(d)4.0g(5.6mmol)、PdCl2(dppp)(dpppはジフェニルホスフィノプロパン配位子)、0.17g(0.28mmol)を100mlの脱水THF中に溶解させ、0℃で冷却後、1Mのビニルマグネシウムブロマイド(THF溶液)を6.7cc(6.72mmol相当)を滴下し、室温で22時間攪拌した。次に、トルエン200mlと2N塩酸水溶液を滴下後、ろ過し、ろ液を濃縮して、トルエン溶媒でのカラムクロマトを実施した。淡黄色粉末2.1gを得て、NMR、MS等にて目的性生成物e(収率65%)であることを確認した。
実施例2(発光材モノマーの合成)
実施例1の第1工程において、ジフェニルアミンの代わりにジトリルアミンを、第2工程において、アニソリルフェニルアミンの代わりにアニソリルトリルアミンを用いたこと以外は、同様に目的生成物を得た。
実施例3(発光材モノマーの合成)
実施例2の第2工程において、m−ブロモフェニルトリルアミンを用いて、クリセン誘導体を合成した後、p−ビニルフェニルホウ酸を用いた鈴木カップリングにより、目的生成物を得た。
実施例4(発光材モノマーの合成)
実施例2の第3工程で得たクリセン誘導体と同等量のメタクリル酸クロライド、1.5倍等量のトリエチルアミンを用いて、脱水塩化メチレン用溶媒中、室温にて反応し、トルエンを展開溶媒として、カラムクロマト精製を実施して、目的生成物を得た。
実施例1の第1工程において、ジフェニルアミンの代わりにジトリルアミンを、第2工程において、アニソリルフェニルアミンの代わりにアニソリルトリルアミンを用いたこと以外は、同様に目的生成物を得た。
実施例3(発光材モノマーの合成)
実施例2の第2工程において、m−ブロモフェニルトリルアミンを用いて、クリセン誘導体を合成した後、p−ビニルフェニルホウ酸を用いた鈴木カップリングにより、目的生成物を得た。
実施例4(発光材モノマーの合成)
実施例2の第3工程で得たクリセン誘導体と同等量のメタクリル酸クロライド、1.5倍等量のトリエチルアミンを用いて、脱水塩化メチレン用溶媒中、室温にて反応し、トルエンを展開溶媒として、カラムクロマト精製を実施して、目的生成物を得た。
実施例5(発光材モノマーの合成)
実施例3において、クリセン誘導体を合成した後、水素化ナトリウムで処理したN−ハイドロマレインイミドと反応させ、カラムクロマト精製を実施して、目的生成物を得た。
実施例6(発光材モノマーの合成)
実施例1の第1工程において、ジフェニルアミンの代わりにβ−ナフチルフェニルアミンを、第2工程において、アニソリルフェニルアミンの代わりにアニソリルβ−ナフチルアミンを用いたこと以外は、同様に目的生成物を得た。
実施例7(発光材モノマーの合成)
実施例2の第1工程において、6,12−ジブロモクリセンの代わりに、1,6−ジブロモピレンを用いたこと以外は同様にして、目的生成物を得た。
実施例3において、クリセン誘導体を合成した後、水素化ナトリウムで処理したN−ハイドロマレインイミドと反応させ、カラムクロマト精製を実施して、目的生成物を得た。
実施例6(発光材モノマーの合成)
実施例1の第1工程において、ジフェニルアミンの代わりにβ−ナフチルフェニルアミンを、第2工程において、アニソリルフェニルアミンの代わりにアニソリルβ−ナフチルアミンを用いたこと以外は、同様に目的生成物を得た。
実施例7(発光材モノマーの合成)
実施例2の第1工程において、6,12−ジブロモクリセンの代わりに、1,6−ジブロモピレンを用いたこと以外は同様にして、目的生成物を得た。
実施例8(発光材モノマーの合成)
実施例4の第1工程において、6,12−ジブロモクリセンの代わりに、1,6−ジブロモピレンを用いたこと以外は同様にして、目的生成物を得た。
実施例9(発光材モノマーの合成)
実施例7の第1工程において、1,6−ジブロモピレンの代わりに、3,8−ジメチル−1,6−ジブロモピレンを用いたこと以外は同様に、目的物を得た。
実施例10(発光材モノマーの合成)
実施例7の第1工程において、1,6−ジブロモピレンの代わりに、3,8−ジ−β−ナフチル−1,6ジブロモピレンを用いたこと以外は同様に、目的物を得た。
実施例4の第1工程において、6,12−ジブロモクリセンの代わりに、1,6−ジブロモピレンを用いたこと以外は同様にして、目的生成物を得た。
実施例9(発光材モノマーの合成)
実施例7の第1工程において、1,6−ジブロモピレンの代わりに、3,8−ジメチル−1,6−ジブロモピレンを用いたこと以外は同様に、目的物を得た。
実施例10(発光材モノマーの合成)
実施例7の第1工程において、1,6−ジブロモピレンの代わりに、3,8−ジ−β−ナフチル−1,6ジブロモピレンを用いたこと以外は同様に、目的物を得た。
実施例12(発光材モノマーの合成)
実施例6の第1工程において、6,12−ジブロモクリセンの代わりに、2,6−ジブロモ−4,8−ジメチルナフタレンを用いたこと以外は同様にして、目的生成物を得た。
実施例13(発光材モノマーの合成)
実施例6の第1工程において、6,12−ジブロモクリセンの代わりに、9,9−ジヘキシル−2,7−ジブロモフルオレンを用いたこと以外は同様にして、目的生成物を得た。
実施例14(発光材モノマーの合成)
実施例6の第1工程において、6,12−ジブロモクリセンの代わりに、2−ブロモ−6−(2−ブロモナフタレン−6−イル)ナフタレンを用いたこと以外は同様にして、目的生成物を得た。
実施例6の第1工程において、6,12−ジブロモクリセンの代わりに、2,6−ジブロモ−4,8−ジメチルナフタレンを用いたこと以外は同様にして、目的生成物を得た。
実施例13(発光材モノマーの合成)
実施例6の第1工程において、6,12−ジブロモクリセンの代わりに、9,9−ジヘキシル−2,7−ジブロモフルオレンを用いたこと以外は同様にして、目的生成物を得た。
実施例14(発光材モノマーの合成)
実施例6の第1工程において、6,12−ジブロモクリセンの代わりに、2−ブロモ−6−(2−ブロモナフタレン−6−イル)ナフタレンを用いたこと以外は同様にして、目的生成物を得た。
実施例15(発光材モノマーの合成)
実施例6の第1工程において、6,12−ジブロモクリセンの代わりに、9,10−ジブロモアントラセンを用いたこと以外は同様にして、目的生成物を得た。
実施例16(発光材モノマーの合成)
実施例6の第1工程において、6,12−ジブロモクリセンの代わりに、4,10−ジブロモペリレンを用いたこと以外は同様にして、目的生成物を得た。
実施例17(発光材モノマーの合成)
実施例6の第1工程において、6,12−ジブロモクリセンの代わりに、3−ブロモ−7,12−ジフェニル−ベンゾ〔k〕フルオランテンを用いたこと以外は同様にして、目的生成物を得た。
実施例6の第1工程において、6,12−ジブロモクリセンの代わりに、9,10−ジブロモアントラセンを用いたこと以外は同様にして、目的生成物を得た。
実施例16(発光材モノマーの合成)
実施例6の第1工程において、6,12−ジブロモクリセンの代わりに、4,10−ジブロモペリレンを用いたこと以外は同様にして、目的生成物を得た。
実施例17(発光材モノマーの合成)
実施例6の第1工程において、6,12−ジブロモクリセンの代わりに、3−ブロモ−7,12−ジフェニル−ベンゾ〔k〕フルオランテンを用いたこと以外は同様にして、目的生成物を得た。
実施例21(発光材モノマーの合成)
実施例20のフェノール誘導体(下記に示す)と、同等量のメタクリル酸クロライド、1.5倍等量のトリエチルアミンを用いて、脱水塩化メチレン用溶媒中、室温にて反応し、トルエンを展開溶媒として、カラムクロマト精製を実施して、目的生成物を得た。
実施例20のフェノール誘導体(下記に示す)と、同等量のメタクリル酸クロライド、1.5倍等量のトリエチルアミンを用いて、脱水塩化メチレン用溶媒中、室温にて反応し、トルエンを展開溶媒として、カラムクロマト精製を実施して、目的生成物を得た。
上記スキームに従って、製造例1の発光材料(ホスト)用単量体を合成した。
<第1工程>
すなわち、アルゴン雰囲気下、冷却管付き500ml三口フラスコ中に、9−ブロモアントラセン25.7g(100mmol)、2−ナフチルボロン酸17.2g(100mmol)、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)2.3g(2mmol)、炭酸ナトリウム31.8g(300mmol)、乾燥トルエン300mlを加えた後、80℃にて24時間加熱攪拌した。反応終了後、析出した結晶を濾取し、トルエン100ml、アセトン200mlにて洗浄し、淡黄色粉末24.3gを得た(中間体f、収率80%)。
<第2工程>
次いで、アルゴン雰囲気下、300ml三口フラスコに、中間体(f)20.0g(66mmol)、N−ブロモスクシンイミド12.5g(70mmol)、脱水塩化メチレン、200mlを加えた後、室温にて5時間反応させた。反応終了後、塩化メチレンを留去し、トルエンを展開溶媒として、カラムクロマト精製を実施して、淡黄色粉末22.8gを得た(中間体g、収率90%)。
<第3工程>
次いで、アルゴン雰囲気下、冷却管付き300ml三口フラスコ中に、中間体(g)19.2g(50mmol)、4−ビニルフェニルボロン酸 7.4g(50mmol)
2−ナフチル、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)1.2g(1mmol)、炭酸ナトリウム15.9g(150mmol)、乾燥トルエン150mlを加えた後、80℃にて24時間加熱攪拌した。反応終了後、析出した結晶を濾取し、トルエン100ml、アセトン100mlにて洗浄し、淡黄色粉末16.3gを得て、NMR、MS等にて目的生成物h:ホスト用モノマー(収率80%)であることを確認した。
<第1工程>
すなわち、アルゴン雰囲気下、冷却管付き500ml三口フラスコ中に、9−ブロモアントラセン25.7g(100mmol)、2−ナフチルボロン酸17.2g(100mmol)、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)2.3g(2mmol)、炭酸ナトリウム31.8g(300mmol)、乾燥トルエン300mlを加えた後、80℃にて24時間加熱攪拌した。反応終了後、析出した結晶を濾取し、トルエン100ml、アセトン200mlにて洗浄し、淡黄色粉末24.3gを得た(中間体f、収率80%)。
<第2工程>
次いで、アルゴン雰囲気下、300ml三口フラスコに、中間体(f)20.0g(66mmol)、N−ブロモスクシンイミド12.5g(70mmol)、脱水塩化メチレン、200mlを加えた後、室温にて5時間反応させた。反応終了後、塩化メチレンを留去し、トルエンを展開溶媒として、カラムクロマト精製を実施して、淡黄色粉末22.8gを得た(中間体g、収率90%)。
<第3工程>
次いで、アルゴン雰囲気下、冷却管付き300ml三口フラスコ中に、中間体(g)19.2g(50mmol)、4−ビニルフェニルボロン酸 7.4g(50mmol)
2−ナフチル、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)1.2g(1mmol)、炭酸ナトリウム15.9g(150mmol)、乾燥トルエン150mlを加えた後、80℃にて24時間加熱攪拌した。反応終了後、析出した結晶を濾取し、トルエン100ml、アセトン100mlにて洗浄し、淡黄色粉末16.3gを得て、NMR、MS等にて目的生成物h:ホスト用モノマー(収率80%)であることを確認した。
<第1工程>
アルゴン雰囲気下、冷却管付き300ml三口フラスコ中に、中間体(g)19.2g(50mmol)、4−メトキシフェニルボロン酸7.6g(50mmol)、2−ナフチル、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)1.2g(1mmol)、炭酸ナトリウム15.9g(150mmol)、乾燥トルエン150mlを加えた後、80℃にて24時間加熱攪拌した。反応終了後、析出した結晶を濾取し、トルエン100ml、アセトン100mlにて洗浄し、淡黄色粉末17.4gを得た。(中間体i、収率85%)。
<第2工程>
次に、アルゴン雰囲気下、300ml三口フラスコに、中間体(i)5.0g(12.2mmol)を100mlの脱水塩化メチレン中に溶解させ、10℃で冷却後、三臭化ホウ素3.06g(12.2mmol)の塩化メチレン溶液を滴下し、室温で4時間攪拌し、水で反応液を処理した後、塩化メチレン層を抽出、濃縮して、トルエンを展開溶媒として、カラムクロマトを実施した。淡黄色粉末4.4gを得た(中間体j、収率90%)。
<第3工程>
次に、アルゴン雰囲気下、300ml三口フラスコに、中間体(j)4.0g(10.1mmol)、トリエチルアミン1.6g(16mmol)を100mlの脱水トルエン中に溶解させ、0℃で冷却後、メタクリル酸クロライド1.06g(10.1mmol)の脱水トルエン溶液を滴下し、室温で10時間攪拌した。析出した塩をろ過後、ろ液を濃縮して、トルエン溶媒でのカラムクロマトを実施した。淡黄色粉末3.99gを得て、NMR、MS等にて目的生成物k:ホスト用モノマー(収率85%)であることを確認した。
アルゴン雰囲気下、冷却管付き300ml三口フラスコ中に、中間体(g)19.2g(50mmol)、4−メトキシフェニルボロン酸7.6g(50mmol)、2−ナフチル、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)1.2g(1mmol)、炭酸ナトリウム15.9g(150mmol)、乾燥トルエン150mlを加えた後、80℃にて24時間加熱攪拌した。反応終了後、析出した結晶を濾取し、トルエン100ml、アセトン100mlにて洗浄し、淡黄色粉末17.4gを得た。(中間体i、収率85%)。
<第2工程>
次に、アルゴン雰囲気下、300ml三口フラスコに、中間体(i)5.0g(12.2mmol)を100mlの脱水塩化メチレン中に溶解させ、10℃で冷却後、三臭化ホウ素3.06g(12.2mmol)の塩化メチレン溶液を滴下し、室温で4時間攪拌し、水で反応液を処理した後、塩化メチレン層を抽出、濃縮して、トルエンを展開溶媒として、カラムクロマトを実施した。淡黄色粉末4.4gを得た(中間体j、収率90%)。
<第3工程>
次に、アルゴン雰囲気下、300ml三口フラスコに、中間体(j)4.0g(10.1mmol)、トリエチルアミン1.6g(16mmol)を100mlの脱水トルエン中に溶解させ、0℃で冷却後、メタクリル酸クロライド1.06g(10.1mmol)の脱水トルエン溶液を滴下し、室温で10時間攪拌した。析出した塩をろ過後、ろ液を濃縮して、トルエン溶媒でのカラムクロマトを実施した。淡黄色粉末3.99gを得て、NMR、MS等にて目的生成物k:ホスト用モノマー(収率85%)であることを確認した。
実施例22(発光材モノマーの重合)
実施例1の発光材モノマー2gとラジカル重合開始剤として20mgのベンゾイルパーオキサイド(BPO)を15mlのテトラヒドロフラン(THF)に溶解し、窒素下、70℃で48時間重合反応を行った。反応終了後、良溶媒にTHF、貧溶媒にメタノールを用いて再沈殿を3回行い、次に貧溶媒を酢酸エチルにかえて同様に再沈殿を3回行い、1.08gのポリマーを得た。得られたポリマーの重量平均分子量は23,000であった。
実施例1の発光材モノマー2gとラジカル重合開始剤として20mgのベンゾイルパーオキサイド(BPO)を15mlのテトラヒドロフラン(THF)に溶解し、窒素下、70℃で48時間重合反応を行った。反応終了後、良溶媒にTHF、貧溶媒にメタノールを用いて再沈殿を3回行い、次に貧溶媒を酢酸エチルにかえて同様に再沈殿を3回行い、1.08gのポリマーを得た。得られたポリマーの重量平均分子量は23,000であった。
実施例23〜実施例34(発光材モノマーの重合)
実施例22と同様に、実施例7、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19,20の発光材モノマーを重合させ、発光材のポリマーを得た。
実施例23:実施例7のモノマーの重合
実施例24:実施例10のモノマーの重合
実施例25:実施例11のモノマーの重合
実施例26:実施例12のモノマーの重合
実施例27:実施例13のモノマーの重合
実施例28:実施例14のモノマーの重合
実施例29:実施例15のモノマーの重合
実施例30:実施例16のモノマーの重合
実施例31:実施例17のモノマーの重合
実施例32:実施例18のモノマーの重合
実施例33:実施例19のモノマーの重合
実施例34:実施例20のモノマーの重合
実施例22と同様に、実施例7、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19,20の発光材モノマーを重合させ、発光材のポリマーを得た。
実施例23:実施例7のモノマーの重合
実施例24:実施例10のモノマーの重合
実施例25:実施例11のモノマーの重合
実施例26:実施例12のモノマーの重合
実施例27:実施例13のモノマーの重合
実施例28:実施例14のモノマーの重合
実施例29:実施例15のモノマーの重合
実施例30:実施例16のモノマーの重合
実施例31:実施例17のモノマーの重合
実施例32:実施例18のモノマーの重合
実施例33:実施例19のモノマーの重合
実施例34:実施例20のモノマーの重合
実施例35(発光材モノマーの重合)
実施例4の発光材モノマー2gとラジカル重合開始剤として20mgのBPOを15mlのTHFに溶解し、窒素下、70℃で48時間重合反応を行った。反応終了後、良溶媒にTHF、貧溶媒にメタノールを用いて再沈殿を3回行い、次に貧溶媒を酢酸エチルにかえて同様に再沈殿を3回行い、1.23gのポリマーを得た。得られたポリマーの重量平均分子量は17,000であった。
実施例36〜実施例37(発光材モノマーの重合)
実施例35と同様にして、実施例8、実施例21の発光材モノマーを重合させ、発光材のポリマーを得た。
実施例36:実施例8のモノマーの重合
実施例37:実施例21のモノマーの重合
実施例4の発光材モノマー2gとラジカル重合開始剤として20mgのBPOを15mlのTHFに溶解し、窒素下、70℃で48時間重合反応を行った。反応終了後、良溶媒にTHF、貧溶媒にメタノールを用いて再沈殿を3回行い、次に貧溶媒を酢酸エチルにかえて同様に再沈殿を3回行い、1.23gのポリマーを得た。得られたポリマーの重量平均分子量は17,000であった。
実施例36〜実施例37(発光材モノマーの重合)
実施例35と同様にして、実施例8、実施例21の発光材モノマーを重合させ、発光材のポリマーを得た。
実施例36:実施例8のモノマーの重合
実施例37:実施例21のモノマーの重合
実施例38(発光材モノマーの重合)
実施例5の発光材モノマー2gとラジカル重合開始剤として20mgのBPOを15mlのTHFに溶解し、窒素下、70℃で48時間重合反応を行った。反応終了後、良溶媒にTHF、貧溶媒にメタノールを用いて再沈殿を3回行い、次に貧溶媒を酢酸エチルにかえて同様に再沈殿を3回行い、0.95gのポリマーを得た。得られたポリマーの重量平均分子量は12,000であった。
実施例5の発光材モノマー2gとラジカル重合開始剤として20mgのBPOを15mlのTHFに溶解し、窒素下、70℃で48時間重合反応を行った。反応終了後、良溶媒にTHF、貧溶媒にメタノールを用いて再沈殿を3回行い、次に貧溶媒を酢酸エチルにかえて同様に再沈殿を3回行い、0.95gのポリマーを得た。得られたポリマーの重量平均分子量は12,000であった。
製造例5(ホスト用モノマーの重合)
製造例1のモノマー2gとラジカル重合開始剤として20mgのBPOを15mlのTHFに溶解し、窒素下、70℃で48時間重合反応を行った。反応終了後、良溶媒にTHF、貧溶媒にメタノールを用いて再沈殿を3回行い、次に貧溶媒を酢酸エチルにかえて同様に再沈殿を3回行い、1.13gのホスト用ポリマーを得た。得られたポリマーの重量平均分子量は12,500であった。
製造例6(ホスト用モノマーの重合)
製造例5と同様にして、製造例2のホスト用モノマーを重合させ、ホスト用ポリマーを得た。
製造例7(ホスト用モノマーの重合)
製造例5と同様にして、製造例3のホスト用モノマーを重合させ、ホスト用ポリマーを得た。
製造例8(ホスト用モノマーの重合)
製造例5と同様にして、製造例4のホスト用モノマーを重合させ、ホスト用ポリマーを得た。
製造例1のモノマー2gとラジカル重合開始剤として20mgのBPOを15mlのTHFに溶解し、窒素下、70℃で48時間重合反応を行った。反応終了後、良溶媒にTHF、貧溶媒にメタノールを用いて再沈殿を3回行い、次に貧溶媒を酢酸エチルにかえて同様に再沈殿を3回行い、1.13gのホスト用ポリマーを得た。得られたポリマーの重量平均分子量は12,500であった。
製造例6(ホスト用モノマーの重合)
製造例5と同様にして、製造例2のホスト用モノマーを重合させ、ホスト用ポリマーを得た。
製造例7(ホスト用モノマーの重合)
製造例5と同様にして、製造例3のホスト用モノマーを重合させ、ホスト用ポリマーを得た。
製造例8(ホスト用モノマーの重合)
製造例5と同様にして、製造例4のホスト用モノマーを重合させ、ホスト用ポリマーを得た。
実施例39(ホスト/ドーパントの共重合)
実施例1の発光材モノマー(ドーパント用)0.15g(0.25mmol)と製造例1のホスト用モノマー2.0g(5mmol)、ラジカル重合開始剤として20mgのBPOを15mlのTHFに溶解し、窒素下、70℃で48時間重合反応を行った。反応終了後、良溶媒にTHF、貧溶媒にメタノールを用いて再沈殿を3回行い、次に貧溶媒を酢酸エチルにかえて同様に再沈殿を3回行い、1.35gのポリマー(ホスト/ドーパントの共重合体(モル比=20/1))を得た。得られたポリマーの重量平均分子量は18,000であった。
実施例1の発光材モノマー(ドーパント用)0.15g(0.25mmol)と製造例1のホスト用モノマー2.0g(5mmol)、ラジカル重合開始剤として20mgのBPOを15mlのTHFに溶解し、窒素下、70℃で48時間重合反応を行った。反応終了後、良溶媒にTHF、貧溶媒にメタノールを用いて再沈殿を3回行い、次に貧溶媒を酢酸エチルにかえて同様に再沈殿を3回行い、1.35gのポリマー(ホスト/ドーパントの共重合体(モル比=20/1))を得た。得られたポリマーの重量平均分子量は18,000であった。
実施例40〜実施例53(ホスト/ドーパントの共重合)
実施例39と同様に、実施例3、6、7、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、20の発光材モノマーと製造1のホスト用モノマーを共重合させ、発光材のポリマーを得た。
また、実施例39と同様に、実施例18、20の発光材モノマーと製造3のホスト用モノマーを共重合させ、発光材のポリマーを得た。
実施例40:実施例3の発光材モノマー(ドーパント)と製造例1のホスト用モノマーの共重合
実施例41:実施例6の発光材モノマー(ドーパント)と製造例1のホスト用モノマーの共重合
実施例42:実施例7の発光材モノマー(ドーパント)と製造例1のホスト用モノマーの共重合
実施例43:実施例9の発光材モノマー(ドーパント)と製造例1のホスト用モノマーの共重合
実施例44:実施例10の発光材モノマー(ドーパント)と製造例1のホスト用モノマーの共重合
実施例45:実施例11の発光材モノマー(ドーパント)と製造例1のホスト用モノマーの共重合
実施例46:実施例12の発光材モノマー(ドーパント)と製造例1のホスト用モノマーの共重合
実施例47:実施例13の発光材モノマー(ドーパント)と製造例1のホスト用モノマーの共重合
実施例48:実施例14の発光材モノマー(ドーパント)と製造例1のホスト用モノマーの共重合
実施例49:実施例15の発光材モノマー(ドーパント)と製造例1のホスト用モノマーの共重合
実施例50:実施例16の発光材モノマー(ドーパント)と製造例1のホスト用モノマーの共重合
実施例51:実施例17の発光材モノマー(ドーパント)と製造例1のホスト用モノマーの共重合
実施例52:実施例18の発光材モノマー(ドーパント)と製造例3のホスト用モノマーの共重合
実施例53:実施例20の発光材モノマー(ドーパント)と製造例3のホスト用モノマーの共重合
実施例39と同様に、実施例3、6、7、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、20の発光材モノマーと製造1のホスト用モノマーを共重合させ、発光材のポリマーを得た。
また、実施例39と同様に、実施例18、20の発光材モノマーと製造3のホスト用モノマーを共重合させ、発光材のポリマーを得た。
実施例40:実施例3の発光材モノマー(ドーパント)と製造例1のホスト用モノマーの共重合
実施例41:実施例6の発光材モノマー(ドーパント)と製造例1のホスト用モノマーの共重合
実施例42:実施例7の発光材モノマー(ドーパント)と製造例1のホスト用モノマーの共重合
実施例43:実施例9の発光材モノマー(ドーパント)と製造例1のホスト用モノマーの共重合
実施例44:実施例10の発光材モノマー(ドーパント)と製造例1のホスト用モノマーの共重合
実施例45:実施例11の発光材モノマー(ドーパント)と製造例1のホスト用モノマーの共重合
実施例46:実施例12の発光材モノマー(ドーパント)と製造例1のホスト用モノマーの共重合
実施例47:実施例13の発光材モノマー(ドーパント)と製造例1のホスト用モノマーの共重合
実施例48:実施例14の発光材モノマー(ドーパント)と製造例1のホスト用モノマーの共重合
実施例49:実施例15の発光材モノマー(ドーパント)と製造例1のホスト用モノマーの共重合
実施例50:実施例16の発光材モノマー(ドーパント)と製造例1のホスト用モノマーの共重合
実施例51:実施例17の発光材モノマー(ドーパント)と製造例1のホスト用モノマーの共重合
実施例52:実施例18の発光材モノマー(ドーパント)と製造例3のホスト用モノマーの共重合
実施例53:実施例20の発光材モノマー(ドーパント)と製造例3のホスト用モノマーの共重合
実施例54(ホスト/ドーパントの共重合)
実施例4の発光材モノマー(ドーパント用)0.17g(0.25mmol)と製造例2のホスト用モノマー2.3g(5mmol)、ラジカル重合開始剤として20mgのBPOを15mlのTHFに溶解し、窒素下、70℃で48時間重合反応を行った。反応終了後、良溶媒にTHF、貧溶媒にメタノールを用いて再沈殿を3回行い、次に貧溶媒を酢酸エチルにかえて同様に再沈殿を3回行い、1.55gのポリマー(ホスト/ドーパントの共重合体(モル比=20/1))を得た。得られたポリマーの重量平均分子量は28,000であった。
実施例55〜56(ホスト/ドーパントの共重合)
実施例54と同様にして、実施例8の発光材モノマーと製造例2のホスト用モノマーを共重合させ、発光材のポリマーを得た。
また、実施例54と同様にして、実施例21の発光材モノマーと製造例4のホスト用モノマーを共重合させ、発光材のポリマーを得た。
第1表に、各種発光材モノマー、ポリマーと、対応する実施例を記載する。
実施例4の発光材モノマー(ドーパント用)0.17g(0.25mmol)と製造例2のホスト用モノマー2.3g(5mmol)、ラジカル重合開始剤として20mgのBPOを15mlのTHFに溶解し、窒素下、70℃で48時間重合反応を行った。反応終了後、良溶媒にTHF、貧溶媒にメタノールを用いて再沈殿を3回行い、次に貧溶媒を酢酸エチルにかえて同様に再沈殿を3回行い、1.55gのポリマー(ホスト/ドーパントの共重合体(モル比=20/1))を得た。得られたポリマーの重量平均分子量は28,000であった。
実施例55〜56(ホスト/ドーパントの共重合)
実施例54と同様にして、実施例8の発光材モノマーと製造例2のホスト用モノマーを共重合させ、発光材のポリマーを得た。
また、実施例54と同様にして、実施例21の発光材モノマーと製造例4のホスト用モノマーを共重合させ、発光材のポリマーを得た。
第1表に、各種発光材モノマー、ポリマーと、対応する実施例を記載する。
実施例57(有機EL素子の作製と評価)
25mm×75mm×1.1mm厚のITO透明電極付きガラス基板(ジオマティック社製)を、イソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄した後、UVオゾン洗浄を30分間行なった。
洗浄後の透明電極付きガラス基板に、スピンコート法で正孔注入層に用いる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(PEDOT・PSS)の混合物を50nmの膜厚で成膜した。
ついで、正孔輸送性ポリマーとして、下記化合物Aで示されるポリマー(Mw:145,000)のトルエン溶液(0.6質量%)をスピンコート法で20nmの膜厚で成膜し、170℃で30分間乾燥した。
次いで、シクロヘキサノンを溶媒に用い、製造例5のポリマー(ホスト)中に実施例22の発光材ホモポリマー(ドーパント)を5重量%混合した溶液を調製し、この溶液からスピンコートにて一層からなる発光層を成膜した。発光層の膜厚は20nmとした。
その後、成膜済みの基板を真空蒸着装置に移送した。
この膜上に膜厚20nmのトリス(8−キノリノール)アルミニウム膜(以下「Alq膜」と略記する。)を成膜した。
このAlq膜は、電子輸送層として機能する。
この上に、電子注入層としてフッ化リチウムを1nmの膜厚に成膜した。
最後にアルミニウムを膜厚150nmで成膜し、陰極を形成し、窒素中でガラス封止して、有機EL素子を作製した。
電流を流して性能を評価したところ、青色に発光し、発光効率5.3cd/A、初期輝度1000cd/m2、室温での輝度半減寿命は、440時間であった。
さらに、本素子を初期輝度1000cd/m2、60℃のオーブン内で駆動させたところ、輝度半減寿命は180時間であった。
従って、60℃輝度半減寿命/室温輝度半減寿命比は、0.41であった。これらの結果を第2表に示す。
このように、比較例に比べて、発光効率、寿命で優れており、かつ、高温駆動しても、寿命低下の割合は小さかった。
25mm×75mm×1.1mm厚のITO透明電極付きガラス基板(ジオマティック社製)を、イソプロピルアルコール中で5分間超音波洗浄した後、UVオゾン洗浄を30分間行なった。
洗浄後の透明電極付きガラス基板に、スピンコート法で正孔注入層に用いる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(PEDOT・PSS)の混合物を50nmの膜厚で成膜した。
ついで、正孔輸送性ポリマーとして、下記化合物Aで示されるポリマー(Mw:145,000)のトルエン溶液(0.6質量%)をスピンコート法で20nmの膜厚で成膜し、170℃で30分間乾燥した。
次いで、シクロヘキサノンを溶媒に用い、製造例5のポリマー(ホスト)中に実施例22の発光材ホモポリマー(ドーパント)を5重量%混合した溶液を調製し、この溶液からスピンコートにて一層からなる発光層を成膜した。発光層の膜厚は20nmとした。
その後、成膜済みの基板を真空蒸着装置に移送した。
この膜上に膜厚20nmのトリス(8−キノリノール)アルミニウム膜(以下「Alq膜」と略記する。)を成膜した。
このAlq膜は、電子輸送層として機能する。
この上に、電子注入層としてフッ化リチウムを1nmの膜厚に成膜した。
最後にアルミニウムを膜厚150nmで成膜し、陰極を形成し、窒素中でガラス封止して、有機EL素子を作製した。
電流を流して性能を評価したところ、青色に発光し、発光効率5.3cd/A、初期輝度1000cd/m2、室温での輝度半減寿命は、440時間であった。
さらに、本素子を初期輝度1000cd/m2、60℃のオーブン内で駆動させたところ、輝度半減寿命は180時間であった。
従って、60℃輝度半減寿命/室温輝度半減寿命比は、0.41であった。これらの結果を第2表に示す。
このように、比較例に比べて、発光効率、寿命で優れており、かつ、高温駆動しても、寿命低下の割合は小さかった。
実施例58〜91(有機EL素子の作製と評価)
発光層の構成として、実施例58〜73は、第2表に示すホスト及びドーパントの混合発光層、実施例74〜91は、第2表に示すホスト/ドーパント共重合からなる発光層を形成した以外は実施例57と同様にして、有機EL素子を作製し、評価を行なった。その結果を第2表に示す。
発光層の構成として、実施例58〜73は、第2表に示すホスト及びドーパントの混合発光層、実施例74〜91は、第2表に示すホスト/ドーパント共重合からなる発光層を形成した以外は実施例57と同様にして、有機EL素子を作製し、評価を行なった。その結果を第2表に示す。
比較例1(低分子発光材の混合)
実施例57において、発光層の成膜として、実施例22の発光材ホモポリマーの代わりに、下記化合物Bの低分子発光材(ドーパント)を5重量%混合した溶液を用いたこと以外は、同様に青色発光の有機EL素子を作製して、評価した。その結果を第2表に示す。青色発光する実施例に比べて、発光効率、寿命で劣り、かつ、高温駆動すると、寿命低下が著しかった。
実施例57において、発光層の成膜として、実施例22の発光材ホモポリマーの代わりに、下記化合物Bの低分子発光材(ドーパント)を5重量%混合した溶液を用いたこと以外は、同様に青色発光の有機EL素子を作製して、評価した。その結果を第2表に示す。青色発光する実施例に比べて、発光効率、寿命で劣り、かつ、高温駆動すると、寿命低下が著しかった。
比較例2(低分子発光材の混合)
実施例57の発光層として、製造例7のポリマー(ホスト)中に下記化合物C(製造例3のモノマーのビニル基の水添品)の低分子発光材(ドーパント)を5重量%混合した溶液を用いたこと以外は、同様に赤色発光の有機EL素子を作製して、評価した。その結果を第2表に示す。赤色発光する実施例に比べて、発光効率、寿命で劣り、かつ、高温駆動すると、寿命低下が著しかった。
実施例57の発光層として、製造例7のポリマー(ホスト)中に下記化合物C(製造例3のモノマーのビニル基の水添品)の低分子発光材(ドーパント)を5重量%混合した溶液を用いたこと以外は、同様に赤色発光の有機EL素子を作製して、評価した。その結果を第2表に示す。赤色発光する実施例に比べて、発光効率、寿命で劣り、かつ、高温駆動すると、寿命低下が著しかった。
比較例3(低分子化合物にハロゲン又はホウ酸を置換してそれぞれの繰り返し単位を有する重合体)
アルゴン雰囲気下、冷却管付き300ml三口フラスコ中に、下記化合物D(モノマー1)0.167g(0.24mmol)、下記化合物E(モノマー2)2.18g(3.76mmol)、下記化合物F(モノマー3)2.22g(3.96mmol)、酢酸パラジウム2.7mg、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン29.6mg、Aliquat336(0.52g、アルドリッチ製)、乾燥トルエン40mlを混合し、105℃に加熱した。この反応溶液に2M Na2CO3水溶液(10.9ml)を滴下し、8時間還流した。反応後、フェニルホウ酸50mgを加え、更に2時間還流反応させた。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て80℃で2時間攪拌した。冷却後、抽出と有機溶媒の濃縮により化合物を析出・濾取し、イオン交換水、3%酢酸水溶液、イオン交換水、メタノールの順番で洗浄した。得られた析出物を、トルエンに加熱、溶解させ、シリカゲルカラムに通すことで精製した。得られたトルエン溶液を濃縮し、メタノール溶液に滴下し、再沈殿処理を行い析出物を濾取、乾燥し高分子化合物材料(2.01g)を得た。
得られた高分子化合物の分子量はMw=330,000であった。
この化合物を、実施例57の発光層のホスト及びドーパントの代わりに、ホスト/ドーパント共重合材料として用いたこと以外は、同様に有機EL素子を作製して、評価した。その結果を第2表に示す。実施例に比べて、発光効率、寿命で劣っていた。
アルゴン雰囲気下、冷却管付き300ml三口フラスコ中に、下記化合物D(モノマー1)0.167g(0.24mmol)、下記化合物E(モノマー2)2.18g(3.76mmol)、下記化合物F(モノマー3)2.22g(3.96mmol)、酢酸パラジウム2.7mg、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン29.6mg、Aliquat336(0.52g、アルドリッチ製)、乾燥トルエン40mlを混合し、105℃に加熱した。この反応溶液に2M Na2CO3水溶液(10.9ml)を滴下し、8時間還流した。反応後、フェニルホウ酸50mgを加え、更に2時間還流反応させた。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て80℃で2時間攪拌した。冷却後、抽出と有機溶媒の濃縮により化合物を析出・濾取し、イオン交換水、3%酢酸水溶液、イオン交換水、メタノールの順番で洗浄した。得られた析出物を、トルエンに加熱、溶解させ、シリカゲルカラムに通すことで精製した。得られたトルエン溶液を濃縮し、メタノール溶液に滴下し、再沈殿処理を行い析出物を濾取、乾燥し高分子化合物材料(2.01g)を得た。
得られた高分子化合物の分子量はMw=330,000であった。
この化合物を、実施例57の発光層のホスト及びドーパントの代わりに、ホスト/ドーパント共重合材料として用いたこと以外は、同様に有機EL素子を作製して、評価した。その結果を第2表に示す。実施例に比べて、発光効率、寿命で劣っていた。
比較例4(低分子化合物にハロゲン又はホウ酸を置換してそれぞれの繰り返し単位を有する重合体)
比較例3において、モノマー1、2、3に、化合物G、E、Fを用いたこと以外は、比較例3と同様に高分子化合物を合成し、この化合物を、実施例57の発光層のホスト及びドーパントの代わりに、ホスト/ドーパント共重合材料として用いたこと以外は、同様に緑色発光の有機EL素子を作製して、評価した。その結果を第2表に示す。緑色発光の実施例に比べて、発光効率、寿命で劣っていた。
比較例3において、モノマー1、2、3に、化合物G、E、Fを用いたこと以外は、比較例3と同様に高分子化合物を合成し、この化合物を、実施例57の発光層のホスト及びドーパントの代わりに、ホスト/ドーパント共重合材料として用いたこと以外は、同様に緑色発光の有機EL素子を作製して、評価した。その結果を第2表に示す。緑色発光の実施例に比べて、発光効率、寿命で劣っていた。
比較例5(低分子発光材料にビニル基を置換して、それぞれの繰り返し単位を有する重合体)
実施例53において、実施例20のモノマーの代わりに、特開平8−20614のモノマー(化合物H:中心骨格が複素環)を用いたこと以外は同様にホスト/ドーパント共重合体の発光材を合成した。以下、実施例57にて、本共重合体からなる発光層を形成し、赤色発光の有機EL素子を作製し、評価した。その結果を第2表に示す。赤色発光の実施例に比べて、発光効率、寿命で劣っていた。
実施例53において、実施例20のモノマーの代わりに、特開平8−20614のモノマー(化合物H:中心骨格が複素環)を用いたこと以外は同様にホスト/ドーパント共重合体の発光材を合成した。以下、実施例57にて、本共重合体からなる発光層を形成し、赤色発光の有機EL素子を作製し、評価した。その結果を第2表に示す。赤色発光の実施例に比べて、発光効率、寿命で劣っていた。
第2表に示したとおり、本発明の一般式(1)に1以上の重合性官能基が置換された単量体の重合体を発光層に用いた実施例57〜91は、発光効率が高く、寿命が長く、特に高温駆動での寿命が長い。これに対し、比較例1〜2のホスト材中に低分子発光材料を分散する構成、比較例3〜4の低分子化合物にハロゲン又はホウ酸を置換してそれぞれの繰り返し単位を有する重合体を発光層に用いる構成、および比較例5の低分子発光材料(中心骨格に複素環を有する:本発明では、Xに相当)にビニル基を置換して、それぞれの繰り返し単位を有する重合体を発光層に用いる構成は、本発明の実施例に比べて、著しく効率、寿命、高温耐久性が劣る。
本発明の単量体の重合体は、有機デバイス用材料、特に発光材料、有機EL材料として有用で、寿命、発光効率等の素子特性に優れ、TVや照明用途で特に実用的な高温駆動を施しても、劣化の小さい、実用に適した有機EL素子を提供することができる。
また、塗布法で発光層が形成されるため、低コスト化又は大画面化に適している。
また、塗布法で発光層が形成されるため、低コスト化又は大画面化に適している。
Claims (12)
- 前記L1が、以下の2価の基から選択された連結基又はその組み合わせを含む請求項2記載の重合性単量体。
−Ar5−、−O−、−C(O)O−、−C(O)NH−
(Ar5は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜40のアリーレン基、置換もしくは無置換の環形成原子数3〜40の2価の複素環基、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜50のアルキレン基を表す。
前記置換もしくは無置換の置換基は、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、環形成炭素数6〜30のアリール基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜10のシクロアルコキシ基、環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、炭素数7〜31のアラルキル基(アリール部分の環形成炭素数が6〜30)、環形成炭素数3〜30の複素環基、炭素数1〜20のアルキル基を有するモノもしくはジアルキルアミノ基、環形成炭素数6〜30のアリール基を有するモノもしくはジアリールアミノ基、炭素数3〜10のトリアルキルシリル基、環形成炭素数18〜30のトリアリールシリル基、炭素数8〜15のアルキルアリールシリル基(アリール部分の環形成炭素数は6〜14)、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、ヒドロキシル基である。また、隣接した複数の置換基は結合し、飽和もしくは不飽和の環を形成してもよい。) - 前記一般式(1)のXが、下記一般式(X1)〜(X12)のいずれかで表される化合物である請求項1〜3のいずれかに記載の重合性単量体。
前記置換もしくは無置換の置換基は、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、環形成炭素数6〜30のアリール基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜10のシクロアルコキシ基、環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、炭素数7〜31のアラルキル基(アリール部分の環形成炭素数が6〜30)、環形成炭素数3〜30の複素環基、炭素数1〜20のアルキル基を有するモノもしくはジアルキルアミノ基、環形成炭素数6〜30のアリール基を有するモノもしくはジアリールアミノ基、炭素数3〜10のトリアルキルシリル基、環形成炭素数18〜30のトリアリールシリル基、炭素数8〜15のアルキルアリールシリル基(アリール部分の環形成炭素数は6〜14)、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、ヒドロキシル基である。また、隣接した複数の置換基は結合し、飽和もしくは不飽和の環を形成してもよい。)
また、(X7)の下記中心骨格
- 請求項1〜4のいずれかに記載の重合性単量体を繰り返し単位として有する重合体。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の重合性単量体と、下記一般式(2)〜(15)のいずれかに1以上の重合性官能基が置換された重合性単量体との共重合体。
前記置換もしくは無置換の置換基は、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、環形成炭素数6〜30のアリール基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜10のシクロアルコキシ基、環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、炭素数7〜31のアラルキル基(アリール部分の環形成炭素数が6〜30)、環形成炭素数3〜30の複素環基、炭素数1〜20のアルキル基を有するモノもしくはジアルキルアミノ基、環形成炭素数6〜30のアリール基を有するモノもしくはジアリールアミノ基、炭素数3〜10のトリアルキルシリル基、環形成炭素数18〜30のトリアリールシリル基、炭素数8〜15のアルキルアリールシリル基(アリール部分の環形成炭素数は6〜14)、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、ヒドロキシル基である。また、隣接した複数の置換基は結合し、飽和もしくは不飽和の環を形成してもよい。)
式(14)中、C環及びD環は、それぞれ独立に、環形成炭素数6〜40の芳香族炭化水素環を表し、C環及びD環の少なくとも1つが、複数個のべンゼン環が縮合した芳香族炭化水素環であり、R1及びR2は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数1〜30のアルコキシ基、炭素数1〜30のアルキルチオ基、環形成炭素数6〜20のアリール基、環形成炭素数6〜20のアリールオキシ基、環形成炭素数6〜20のアリールチオ基、炭素数7〜30のアラルキル基、炭素数7〜30のアラルキルオキシ基、炭素数7〜30のアラルキルチオ基、炭素数8〜30のアリールアルケニル基、炭素数8〜30のアリールアルキニル基、アミノ基、炭素数1〜30のモノもしくはジ置換アミノ基、シリル基、炭素数1〜30のモノ、ジもしくはトリ置換シリル基、ハロゲン原子、−COR11基(R11は前記と同様)、−OCOR12基(R12は前記と同様)、炭素数2〜30のイミン残基、炭素数2〜30のアミド基、炭素数3〜30の酸イミド基、環形成炭素数5〜20の複素環基、−COOR10基(R10は前記と同様)、ニトロ基又はシアノ基を表し、R1とR2は互いに結合して環を形成していてもよい。
式(15)中、E環及びF環は、それぞれ独立に、環形成炭素数6〜40の芳香族炭化水素環を表し、Yは酸素原子、硫黄原子又はO−C(R3)2−を表し、2つのR3はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数1〜30のアルコキシ基、炭素数1〜30のアルキルチオ基、環形成炭素数6〜20のアリール基、環形成炭素数6〜20のアリールオキシ基、環形成炭素数6〜20のアリールチオ基、炭素数7〜30のアラルキル基、炭素数7〜30のアラルキルオキシ基、炭素数7〜30のアラルキルチオ基、炭素数8〜30のアリールアルケニル基、炭素数8〜30のアリールアルキニル基、アミノ基、炭素数1〜30のモノもしくはジ置換アミノ基、シリル基、炭素数1〜30のモノ、ジもしくはトリ置換シリル基、ハロゲン原子、−COR11基(R11は前記と同様)、−OCOR12基(R12は前記と同様)、炭素数2〜30のイミン残基、炭素数2〜30のアミド基、炭素数3〜30の酸イミド基、環形成炭素数5〜20の複素環基、−COOR10基(R10は前記と同様)、ニトロ基又はシアノ基を表し、2個のR3は同一であっても異なっていてもよい。
前記置換もしくは無置換の置換基は、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、環形成炭素数6〜30のアリール基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜10のシクロアルコキシ基、環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、炭素数7〜31のアラルキル基(アリール部分の環形成炭素数が6〜30)、環形成炭素数3〜30の複素環基、炭素数1〜20のアルキル基を有するモノもしくはジアルキルアミノ基、環形成炭素数6〜30のアリール基を有するモノもしくはジアリールアミノ基、炭素数3〜10のトリアルキルシリル基、環形成炭素数18〜30のトリアリールシリル基、炭素数8〜15のアルキルアリールシリル基(アリール部分の環形成炭素数は6〜14)、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、ヒドロキシル基である。また、隣接した複数の置換基は結合し、飽和もしくは不飽和の環を形成してもよい。) - 前記重合性官能基が、以下の官能基から選択される請求項6記載の共重合体。
無水マレイン酸残基、N−アルキルマレイミド基、N−アリールマレイミド基、フマル酸ジアルキル基、アセチレニル基及び環化または開環重合可能な官能基から選択され、
L1は、以下の2価の連結基から選択される基を含む。
−Ar5−、−O−、−C(O)O−、−C(O)NH−
(Ar5は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜40のアリーレン基、置換もしくは無置換の環形成原子数3〜40の2価の複素環基、又は、置換もしくは無置換の炭素数1〜50のアルキレン基である。
前記置換もしくは無置換の置換基は、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、環形成炭素数6〜30のアリール基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜10のシクロアルコキシ基、環形成炭素数6〜30のアリールオキシ基、炭素数7〜31のアラルキル基(アリール部分の環形成炭素数が6〜30)、環形成炭素数3〜30の複素環基、炭素数1〜20のアルキル基を有するモノもしくはジアルキルアミノ基、環形成炭素数6〜30のアリール基を有するモノもしくはジアリールアミノ基、炭素数3〜10のトリアルキルシリル基、環形成炭素数18〜30のトリアリールシリル基、炭素数8〜15のアルキルアリールシリル基(アリール部分の環形成炭素数は6〜14)、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、ヒドロキシル基である。また、隣接した複数の置換基は結合し、飽和もしくは不飽和の環を形成してもよい。) - 請求項5〜7のいずれかに記載の重合体からなる有機デバイス用材料。
- 請求項5〜7のいずれかに記載の重合体からなる発光材料。
- 請求項5〜7のいずれかに記載の重合体からなる有機エレクトロルミネッセンス用材料。
- 陽極、陰極、及び、該陽極と該陰極に挟持された少なくとも1層からなる有機化合物層を含んでなり、該有機化合物層が、請求項5〜7のいずれかに記載の重合体を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記該有機化合物層の少なくとも1層が発光層であり、該発光層が請求項5〜7のいずれかに記載の重合体を含有する請求項11に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
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