JP2022045759A - 共重合体、ならびに当該共重合体を用いるエレクトロルミネッセンス素子材料およびエレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】エレクトロルミネッセンス素子の性能(特に発光効率)を向上できる技術を提供する。【解決手段】 式(1)で表される構成単位を有する共重合体:JPEG2022045759000119.jpg50161【選択図】なし
Description
本発明は、共重合体、ならびに当該共重合体を用いるエレクトロルミネッセンス素子材料およびエレクトロルミネッセンス素子に関する。
エレクトロルミネッセンス素子(EL素子)は、研究開発が活発に進められている。特に、EL素子は、固体発光型の安価な大面積フルカラー表示素子や書き込み光源アレイとしての用途が有望視されている。EL素子は、陽極と陰極との間に数ナノメートルから数百ナノメートルの薄膜を有する発光素子である。また、EL素子は、通常、正孔輸送層、発光層、電子輸送層などをさらに有する。
このうち、発光層の材料としては、蛍光発光材料、りん光発光材料がある。りん光発光材料は、蛍光発光材料と比較し、高い発光効率が見込まれる材料である。また、広い色域を網羅するために、RGB光源は半値幅の狭い発光スペクトルが要求される。特に青色は深い青が要求されるが、長寿命かつ色純度の観点を満足できる素子は見出されていないのが現状である。
これらの問題を解決する方法として、発光材料に無機発光物質である「量子ドット」を用いる発光デバイスがある(特許文献1)。量子ドット(quantum dot;QD)は、数ナノメートルの大きさの結晶構造を有する半導体物質であって、数百から数千個程度の原子で構成されている。量子ドットは、大きさが非常に小さいため、単位体積当たりの表面積が広い。このため、大部分の原子がナノ結晶の表面に存在し、量子閉じ込め(quantum confinement)効果などを示す。このような量子閉じ込め効果により、量子ドットは、その大きさを調節することだけで発光波長を調節することができ、優れた色純度および高いPL(photoluminescence)発光効率などの特性を有するため、多くの関心を集めている。量子ドット発光素子(quantum dot light emitting diode;QD LED)は、量子ドット発光層を間において両端に正孔輸送層(hole transport layer;HTL)および電子輸送層(electron transport layer;ETL)を含む3層構造の素子が基本素子として知られている。
しかし、特許文献1に記載の正孔輸送材料を用いたエレクトロルミネッセンス素子(特に量子ドットエレクトロルミネッセンス素子)では、十分な性能(特に発光効率)を達成することができなかった。
したがって、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、エレクトロルミネッセンス素子(特に量子ドットエレクトロルミネッセンス素子)の性能(特に発光効率)を向上できる技術を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意研究を行った。その結果、特定の構造を有する高分子を用いることによって上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、上記目的は、下記式(1)で表される構成単位を有する共重合体によって達成できる。
上記式(1)中、
Ar1およびAr2は、それぞれ独立して、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上30以下の1価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上30以下の1価の芳香族複素環基を表し、Ar1およびAr2が複数存在する場合、それらは互いに同一でも異なってもよく、
L1は、置換されたまたは非置換の炭素数6以上30以下の2価の芳香族炭化水素基を表し、
R1は、水素原子、置換されたもしくは非置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換されたもしくは非置換の炭素数1以上20以下のアルコキシ基、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上30以下の1価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上30以下の1価の芳香族複素環基を表し、R1が複数存在する場合、各々のR1は互いに同一であっても異なっていてもよく、互いに結合して各々が結合する炭素原子とともに環構造を形成してもよく、
aは、0、1、2または3の整数であり;
Yは、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上60以下の2価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上60以下の2価の芳香族複素環基を表す。
Ar1およびAr2は、それぞれ独立して、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上30以下の1価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上30以下の1価の芳香族複素環基を表し、Ar1およびAr2が複数存在する場合、それらは互いに同一でも異なってもよく、
L1は、置換されたまたは非置換の炭素数6以上30以下の2価の芳香族炭化水素基を表し、
R1は、水素原子、置換されたもしくは非置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換されたもしくは非置換の炭素数1以上20以下のアルコキシ基、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上30以下の1価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上30以下の1価の芳香族複素環基を表し、R1が複数存在する場合、各々のR1は互いに同一であっても異なっていてもよく、互いに結合して各々が結合する炭素原子とともに環構造を形成してもよく、
aは、0、1、2または3の整数であり;
Yは、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上60以下の2価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上60以下の2価の芳香族複素環基を表す。
本発明によれば、性能(特に発光効率)に優れるエレクトロルミネッセンス素子(特に量子ドットエレクトロルミネッセンス素子)が提供できる。
第1の側面では、本発明は、下記式(1)で表される構成単位を有する共重合体を提供する:
上記式(1)中、
Ar1およびAr2は、それぞれ独立して、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上30以下の1価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上30以下の1価の芳香族複素環基を表し、Ar1およびAr2が複数存在する場合、それらは互いに同一でも異なってもよく、
L1は、置換されたまたは非置換の炭素数6以上30以下の2価の芳香族炭化水素基を表し、
R1は、水素原子、置換されたもしくは非置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換されたもしくは非置換の炭素数1以上20以下のアルコキシ基、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上30以下の1価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上30以下の1価の芳香族複素環基を表し、R1が複数存在する場合、各々のR1は互いに同一であっても異なっていてもよく、互いに結合して各々が結合する炭素原子とともに環構造を形成してもよく、
aは、0、1、2または3の整数であり;
Yは、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上60以下の2価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上60以下の2価の芳香族複素環基を表す。
Ar1およびAr2は、それぞれ独立して、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上30以下の1価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上30以下の1価の芳香族複素環基を表し、Ar1およびAr2が複数存在する場合、それらは互いに同一でも異なってもよく、
L1は、置換されたまたは非置換の炭素数6以上30以下の2価の芳香族炭化水素基を表し、
R1は、水素原子、置換されたもしくは非置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換されたもしくは非置換の炭素数1以上20以下のアルコキシ基、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上30以下の1価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上30以下の1価の芳香族複素環基を表し、R1が複数存在する場合、各々のR1は互いに同一であっても異なっていてもよく、互いに結合して各々が結合する炭素原子とともに環構造を形成してもよく、
aは、0、1、2または3の整数であり;
Yは、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上60以下の2価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上60以下の2価の芳香族複素環基を表す。
本明細書において、「下記式(1)で表される構成単位」を「構成単位(1)」または「本発明に係る構成単位(1)」とも称する。「下記式(1)で表される構成単位」中の下記構造:
を有する構成単位を「構成単位X」、「構成単位「X」」または「本発明に係る構成単位X」とも称する。同様にして、「下記式(1)で表される構成単位」中の構成単位「-Y-」を「構成単位Y」、「構成単位「Y」」または「本発明に係る構成単位Y」とも称する。また、式(1)で表される構成単位を有する共重合体を、「共重合体」または「本発明に係る共重合体」とも称する。
第2の側面では、本発明は、本発明に係る共重合体、およびHOMOレベルが-5.6eVを超えて-5.3eV以下の高分子材料を含む、高分子組成物を提供する。
第3の側面では、本発明に係る共重合体または本発明に係る高分子組成物を含むエレクトロルミネッセンス素子材料を提供する。
第4の側面では、本発明は、第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置される1層以上の有機膜と、を備えるエレクトロルミネッセンス素子であって、前記有機膜の少なくとも1層が本発明に係る共重合体または本発明に係る高分子組成物を含む、エレクトロルミネッセンス素子を提供する。本明細書において、エレクトロルミネッセンス素子を、単に「LED」とも称する。量子ドットエレクトロルミネッセンス素子を、単に「QLED」とも称する。有機エレクトロルミネッセンス素子を、単に「OLED」とも称する。
従来の有機電界発光素子(Organic Light Emitting Diodes;OLED)は正孔輸送層(HTL)および発光層を含む。正孔輸送層(HTL)に使用される物質のHOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)レベルは-5.3eV以上-5.0eV以下に存在する。また、前記発光層に使用される物質のHOMOレベルは-5.5eV以上-5.0eV以下の間に存在するため、正孔輸送層(HTL)に使用される物質のHOMOレベルとの差が小さくて効率的な正孔輸送が可能になり、高発光効率の素子を提供することができる。
一方、量子ドットエレクトロルミネッセンス素子(QLED)に使用される量子ドットの価電子帯(valance band)レベルは、例えば、青色QLEDでは約-5.7eVであり、赤色QLEDでは約-5.55eVである。このため、既存の有機電界発光素子(OLED)に使用される正孔輸送層物質のHOMOレベルとのバンドオフセット(band offset)の差が大きく、キャリア注入効率、発光効率、QLEDのターンオン電圧、駆動電圧の上昇などの問題をもたらす。このような問題点を解決するために、正孔輸送層(HTL)のHOMOレベルがより深い正孔輸送層物質を使用して発光層(QD(Quantum Dot)層)とのバンドオフセットを下げる方法が考慮されている。本発明者らは、HOMOレベルの深い物質(特に正孔輸送層物質)につき鋭意検討を行った結果、上記式(1)の構造、特に上記式(1)中の構成単位「X」を下記構造:
とすることによって、HOMOレベルの深い物質が得られることを知得した。詳細には、式(1)の共重合体を構成する構成単位「X」は、モノアミン(-N(Ar1)(Ar2))が側鎖に配置される構造を有する。このような構造をとることにより、共役の長さが短くなり、結果、共重合体のHOMOレベルを深くすることができる。上記に加えて、式(1)の共重合体を構成する構成単位「X」は、主鎖を構成するベンゼン環はパラ位で他の構成単位と連結し、オルト位に側鎖(モノアミン)が配置される構造を有する。このような構造をとることにより、モノアミンの共役が維持され、結果、共重合体のHOMOレベルを深くすることができる。ゆえに、本発明に係る共重合体は、深いHOMOレベルを有する。このため、当該共重合体を含む正孔注入層または正孔輸送層(特に正孔輸送層)と量子ドットを含む発光層とを有する量子ドットエレクトロルミネッセンス素子では、正孔注入層または正孔輸送層(特に正孔輸送層)と発光層とのHOMO差が小さく、これらの層から発光層へのホール(正孔)の注入能を向上できる。また、発光層へのホール(正孔)の注入能を向上できるので、発光領域を広くすることも可能である。ゆえに、本発明に係る共重合体を用いることで、高い発光効率を発揮するエレクトロルミネッセンス素子を作製することができる。
したがって、本発明に係る共重合体は深いHOMOレベルを有する。ゆえに、本発明に係る共重合体を用いて作製されるエレクトロルミネッセンス素子は、高い発光効率を発揮できる。また、本発明に係る共重合体は、駆動電圧の上昇を抑制できる。ゆえに、本発明に係る共重合体を用いて作製されるエレクトロルミネッセンス素子は、低駆動電圧で高い発光効率を発揮できる。加えて、本発明に係る共重合体は、成膜性および溶媒溶解性に優れるため、湿式(塗布)法での成膜が可能である。ゆえに、本発明に係る共重合体を用いることによって、エレクトロルミネッセンス素子の大面積化、高生産性が可能となる。上記効果は、本発明に係る共重合体がEL素子、特にQLEDの正孔輸送層または正孔注入層に適用される場合に、効果的に発揮できる。
なお、上記メカニズムは推測によるものであり、本発明は上記メカニズムに何ら拘泥されるものではない。
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態のみには限定されない。また、各図面は説明の便宜上誇張されて表現されており、各図面における各構成要素の寸法比率が実際とは異なる場合がある。また、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明した場合では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
本明細書において、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温(20℃以上25℃以下)/相対湿度40%RH以上50%RH以下の条件で測定する。
本明細書において「置換」とは、特に定義しない限り、アルキル基、シクロアルキル基、ヒドロキシアルキル基、アルコキシアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アルケニル基、アルキニル基、アミノ基、アリール基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ヒドロキシル基(-OH)、カルボキシル基(-COOH)、チオール基(-SH)、シアノ基(-CN)で置換されていることを指す。なお、ある基が置換される場合、置換された構造がさらに置換される前の定義に含まれるような置換の形態は除外される。例えば、置換基がアルキル基である場合、置換基としてのこのアルキル基はさらにアルキル基で置換されることはない。
ここで、置換基としてのアルキル基としては、直鎖もしくは分岐のいずれでよいが、好ましくは炭素数1以上20以下の直鎖もしくは炭素数3以上20以下の分岐のアルキル基が挙げられる。具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、tert-ペンチル基、ネオペンチル基、1,2-ジメチルプロピル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、1,3-ジメチルブチル基、1-イソプロピルプロピル基、1,2-ジメチルブチル基、n-ヘプチル基、1,4-ジメチルペンチル基、3-エチルペンチル基、2-メチル-1-イソプロピルプロピル基、1-エチル-3-メチルブチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、3-メチル-1-イソプロピルブチル基、2-メチル-1-イソプロピル基、1-tert-ブチル-2-メチルプロピル基、n-ノニル基、3,5,5-トリメチルヘキシル基、n-デシル基、イソデシル基、n-ウンデシル基、1-メチルデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基、n-ヘプタデシル基、n-オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基などが挙げられる。
置換基として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、シクロヘキシル基などが挙げられる。
ヒドロキシアルキル基としては、例えば、上記アルキル基が1以上3以下(好ましくは1以上2以下、特に好ましくは1)の水酸基で置換されるもの(例えば、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基)が例示される。
置換基としてのアルコキシアルキル基としては、例えば、上記アルキル基が1以上3以下(好ましくは1以上2以下、特に好ましくは1)の上記アルコキシ基で置換されるものが例示される。
置換基としてのアルコキシ基としては、直鎖もしくは分岐のいずれでよいが、好ましくは炭素数1以上20以下の直鎖もしくは炭素数3以上20以下の分岐のアルコキシ基が挙げられる。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、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、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、ウンデシルオキシ基、ドデシルオキシ基、トリデシルオキシ基、テトラデシルオキシ基、ペンタデシルオキシ基、ヘキサデシルオキシ基、ヘプタデシルオキシ基、オクタデシルオキシ基、2-エチルヘキシルオキシ基、3-エチルペンチルオキシ基などが挙げられる。
置換基としてのシクロアルコキシ基としては、例えば、シクロプロピルオキシ基、シクロブチルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基などが挙げられる。
アルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、1-プロペニル基、イソプロペニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、1-ペンテニル基、2-ペンテニル基、3-ペンテニル基、1-ヘキセニル基、2-ヘキセニル基、3-ヘキセニル基、1-ヘプテニル基、2-ヘプテニル基、5-ヘプテニル基、1-オクテニル基、3-オクテニル基、5-オクテニル基などが挙げられる。
置換基としてのアルキニル基としては、例えば、アセチレニル基、1-プロピニル基、2-プロピニル基、1-ブチニル基、2-ブチニル基、3-ブチニル基、1-ペンテチル基、2-ペンテチル基、3-ペンテチル基、1-ヘキシニル基、2-ヘキシニル基、3-ヘキシニル基、1-ヘプチニル基、2-ヘプチニル基、5-ヘプチニル基、1-オクチニル基、3-オクチニル基、5-オクチニル基などが挙げられる。
置換基としてのアリール基としては、炭素数6以上30以下のアリール基が挙げられる。例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基、アンスリル基、ピレニル基、アズレニル基、アセナフチレニル基、ターフェニル基、フェナンスリル基などが挙げられる。
置換基としてのアリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基などが挙げられる。
置換基としてのアルキルチオ基としては、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基などが挙げられる。
置換基としてのシクロアルキルチオ基としては、例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基などが挙げられる。
置換基としてのアリールチオ基としては、例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基などが挙げられる。
置換基としてのアルコキシカルボニル基としては、例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、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などが挙げられる。
置換基としてのアリールオキシカルボニル基としては、例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基などが挙げられる。
[共重合体]
本発明の共重合体は、下記式(1)で表される構成単位(構成単位(1))を有する。下記構造を有する共重合体は、HOMOレベル(HOMO準位)が深い。このため、本発明の共重合体を(特に正孔輸送層または正孔注入層に)有するエレクトロルミネッセンス素子(特に量子ドットエレクトロルミネッセンス素子)は、発光効率に優れる。また、高耐久性(長発光寿命)、高電流効率化および低駆動電圧化を達成できる。本発明の共重合体は、式(1)の構成単位(構成単位(1))1種を含むものであっても、または2種以上の構成単位(1)を含むものであってもよい。なお、複数の構成単位(1)は、ブロック状に存在しても、ランダム状に存在してもよい。
本発明の共重合体は、下記式(1)で表される構成単位(構成単位(1))を有する。下記構造を有する共重合体は、HOMOレベル(HOMO準位)が深い。このため、本発明の共重合体を(特に正孔輸送層または正孔注入層に)有するエレクトロルミネッセンス素子(特に量子ドットエレクトロルミネッセンス素子)は、発光効率に優れる。また、高耐久性(長発光寿命)、高電流効率化および低駆動電圧化を達成できる。本発明の共重合体は、式(1)の構成単位(構成単位(1))1種を含むものであっても、または2種以上の構成単位(1)を含むものであってもよい。なお、複数の構成単位(1)は、ブロック状に存在しても、ランダム状に存在してもよい。
上記式(1)において、構成単位X(上記式(1)の左側の構成単位)は、本発明に係る共重合体を構成する。なお、2種以上の構成単位(1)が存在する場合、各構成単位(1)中の「構成単位X」は同じであってもまたは異なるものであってもよい。
上記式(1)において、Ar1およびAr2は、それぞれ独立して、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上30以下の1価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上30以下の1価の芳香族複素環基を表す。この際、Ar1およびAr2が複数存在する場合、それらは互いに同一でも異なってもよい。ここで、炭素数6以上30以下の1価の芳香族炭化水素基としては、特に制限されないが、具体的には、ベンゼン(フェニル基)、ペンタレン、インデン、ナフタレン、アントラセン、アズレン、ヘプタレン、アセナフテン、フェナレン、フルオレン、フェナントリン、ビフェニル、テルフェニル、クアテルフェニル、キンキフェニル、ピレン、9,9-ジフェニルフルオレン、9,9’-スピロビ[フルオレン]、9,9-ジアルキルフルオレン等の芳香族炭化水素化合物由来の1価の基が挙げられる。環形成原子数3以上30以下の1価の芳香族複素環基としては、特に制限されないが、具体的には、アクリジン、フェナジン、ベンゾキノリン、ベンゾイソキノリン、フェナンスリジン、フェナントロリン、アントラキノン、フルオレノン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、カルバゾール、イミダゾフェナンスリジン、ベンズイミダゾフェナンスリジン、アザジベンゾフラン、9-フェニルカルバゾール、アザカルバゾール、アザジベンゾチオフェン、ジアザジベンゾフラン、ジアザカルバゾール、ジアザジベンゾチオフェン、キサントン、チオキサントン、ピリジン、キノリン、アントラキノリンなどの複素環式芳香族化合物由来の1価の基が挙げられる。Ar1およびAr2(非置換形態)は、上記したような1価の芳香族炭化水素基のみであっても、上記したような1価の芳香族炭化水素基を2種以上組み合わせた構造であっても、上記したような1価の芳香族複素環基のみであっても、上記したような1価の芳香族複素環基を2種以上組み合わせた構造であっても、または上記したような1種以上の1価の芳香族炭化水素基と1種以上の1価の芳香族複素環基とを組み合わせた構造であってもよい。
これらのうち、より深いHOMOレベルの観点から、Ar1およびAr2の少なくとも一方が、下記式(2)で表される基であることが好ましい。
上記式(2)において、L2は、単結合、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上30以下の2価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上30以下の2価の芳香族複素環基を表す。ここで、炭素数6以上30以下の2価の芳香族炭化水素基および環形成原子数3以上30以下の2価の芳香族複素環基としては、上記Ar1およびAr2における芳香族炭化水素化合物および複素環式芳香族化合物由来の2価の基が同様にして例示される。これらのうち、より深いHOMOレベルの観点から、L2は、単結合、ベンゼン(フェニレン基)、フルオレン(フルオレニル基)であることが好ましく、単結合またはベンゼン(フェニレン基)であることがより好ましい。
R2およびR3は、それぞれ同一でも、異なっていてもよく、水素原子、置換されたもしくは非置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換されたもしくは非置換の炭素数1以上20以下のアルコキシ基、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上30以下の1価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上30以下の1価の芳香族複素環基を表す。ここで、炭素数1以上20以下のアルキル基および炭素数1以上20以下のアルコキシ基としては、上記「置換基」にて列挙したものと同じ基が例示される。また、炭素数6以上30以下の1価の芳香族炭化水素基および環形成原子数3以上30以下の1価の芳香族複素環基としては、上記Ar1およびAr2における芳香族炭化水素化合物および複素環式芳香族化合物由来の1価の基が同様にして例示される。これらのうち、R2およびR3は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1以上10以下のアルキル基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
Xは、=CR4R5、O及びSから選択される基を表す。Xは、=CR4R5またはOであることが好ましい。Xが=CR4R5である際の、R4およびR5は、それぞれ独立して、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上30以下のアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数1以上20以下のアルキル基であり、互いに結合して各々が結合する炭素原子とともに環構造を形成してもよい。ここで、炭素数6以上30以下のアリール基としては、上記「置換基」にて列挙したものと同じアリール基が例示される。また、炭素数1以上20以下のアルキル基としては、上記「置換基」にて列挙したものと同じアルキル基が例示される。これらうち、より深いHOMOレベルの観点から、RおよびR5は、それぞれ独立して炭素数1以上8以下のアルキル基であるまたはアリール基が互いに結合して各々が結合する炭素原子とともに環構造を形成することが好ましく、それぞれ独立して炭素数1以上3以下のアルキル基であるまたはフェニル基が互いに結合して各々が結合する炭素原子とともに環構造(スピロビ[フルオレニル]基)を形成することがより好ましい。
bは、0、1、2または3の整数である。
cは、0、1、2、3または4の整数である。
すなわち、本発明の好ましい形態では、式(2)で表される基が、下記式(3)~式(18)から選択される基である。
上記式(3)~式(18)中、
L2は、単結合、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上30以下の2価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上30以下の2価の芳香族複素環基を表し、
R2およびR3は、それぞれ同一でも、異なっていてもよく、水素原子、置換されたもしくは非置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換されたもしくは非置換の炭素数1以上20以下のアルコキシ基、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上30以下の1価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上30以下の1価の芳香族複素環基を表し、
bは、0、1、2または3の整数であり、
cは、0、1、2、3または4の整数である。なお、上記式(3)~式(18)中のL2、R2、R3、bおよびcの具体的な説明は、上記式(2)におけるのと同様であるため、ここでは説明を省略する。
L2は、単結合、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上30以下の2価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上30以下の2価の芳香族複素環基を表し、
R2およびR3は、それぞれ同一でも、異なっていてもよく、水素原子、置換されたもしくは非置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換されたもしくは非置換の炭素数1以上20以下のアルコキシ基、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上30以下の1価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上30以下の1価の芳香族複素環基を表し、
bは、0、1、2または3の整数であり、
cは、0、1、2、3または4の整数である。なお、上記式(3)~式(18)中のL2、R2、R3、bおよびcの具体的な説明は、上記式(2)におけるのと同様であるため、ここでは説明を省略する。
上記式(1)において、Ar1およびAr2の組み合わせは、Ar1が下記式(3)~(6)および下記式(11)~(14)から選択される基であることが好ましく、Ar2が下記式(7)~(14)、および炭素数1以上8以下の直鎖もしくは炭素数3以上8以下の分岐のアルキル基で置換されたまたは非置換の炭素数6以上25以下の芳香族炭化水素基から選択される基であることがより好ましい。Ar1およびAr2の組み合わせは、Ar1が下記式(3)、(5)および(14)から選択される基であることが好ましく、Ar2が下記式(7)および(14)、ならびに炭素数3以上5以下の直鎖のアルキル基で置換されたまたは非置換の炭素数6以上25以下の芳香族炭化水素基(特にビフェニル基)から選択される基であることがより好ましい。このような組み合わせを有する共重合体はより深いHOMOレベルを発揮できる。ここで、炭素数6以上25以下の芳香族炭化水素基としては、ベンゼン(フェニル基)、ペンタレン、インデン、ナフタレン、アントラセン、アズレン、ヘプタレン、アセナフテン、フェナレン、フルオレン、フェナントリン、ビフェニル、テルフェニル、クアテルフェニル、ピレン、9,9-ジフェニルフルオレン、9,9’-スピロビ[フルオレン]、9,9-ジアルキルフルオレン等の芳香族炭化水素由来の1価の基が挙げられる。
より好ましくは、Ar1が、下記式(3)~(6)および下記式(11)~(14)から選択される基であり、かつ、Ar2が置換されたもしくは非置換のベンゼン、置換されたもしくは非置換のフルオレン、置換されたもしくは非置換のビフェニル、置換されたもしくは非置換のジベンゾフラン、ジベンゾチオフェンから選択される基、またはこれらの2以上の組み合わせである。さらに好ましくは、Ar1が、9,9’-スピロビ[フルオレニル]基またはベンゼンとジベンゾフランとの組み合わせであり、かつ、Ar2がベンゼン、9,9-ジメチルフルオレン、炭素数1以上5以下のアルキル基で置換されたもしくは非置換のビフェニル、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェンから選択される基、またはこれらの2以上の組み合わせである。特に好ましくは、Ar1およびAr2の組み合わせは、下記群から選択される。上記したようなAr1およびAr2である共重合体は、より深いHOMOレベルを有する(ゆえに、本発明に係る共重合体を使用したLED(特にQLED)の発光効率をさらに向上できる)。
L1は、置換されたまたは非置換の炭素数6以上30以下の2価の芳香族炭化水素基を表す。ここで、炭素数6以上30以下の2価の芳香族炭化水素基としては、上記Ar1およびAr2における芳香族炭化水素化合物由来の2価の基が同様にして例示される。これらのうち、より深いHOMOレベルの観点から、L1は、フェニレン基、フルオレニレン基、ナフチレン基であることが好ましく、フェニレン基であることがより好ましい。
R1は、水素原子、置換されたもしくは非置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換されたもしくは非置換の炭素数1以上20以下のアルコキシ基、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上30以下の1価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上30以下の1価の芳香族複素環基を表す。なお、R1が複数存在する場合、各々のR1は互いに同一であっても異なっていてもよく、互いに結合して各々が結合する炭素原子とともに環構造を形成してもよい。ここで、炭素数1以上20以下のアルキル基および炭素数1以上20以下のアルコキシ基は、上記「置換基」にて列挙したものと同じ基が例示される。また、炭素数6以上30以下の1価の芳香族炭化水素基および環形成原子数3以上30以下の1価の芳香族複素環基としては、上記Ar1およびAr2における芳香族炭化水素化合物および複素環式芳香族化合物由来の2価の基が同様にして例示される。これらのうち、R1は、水素原子、炭素数1以上20以下のアルキル基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
aは、0、1、2または3の整数である。好ましくは、aは、0である。
すなわち、本発明に係る構成単位Xの好ましい例としては、下記構造がある。
すなわち、本発明に係る構成単位X(上記式(1)の左側の構成単位)のより好ましい例としては、下記構造がある。上記構造を有する共重合体は、より深いHOMOレベルを示す。
上記式(1)において、Yは、上記構成単位Xに加えて、本発明に係る共重合体を構成し、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上60以下の2価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上60以下の2価の芳香族複素環基を表す。ここで、炭素数6以上30以下の1価の芳香族炭化水素基および環形成原子数3以上30以下の1価の芳香族複素環基としては、上記Ar1およびAr2における芳香族炭化水素化合物および複素環式芳香族化合物由来の2価の基が同様にして例示される。これらのうち、Yは、下記式(19)~式(34)から選択される基であることが好ましい。即ち、本発明の好ましい形態では、上記式(1)において、Yが、下記式(19)~式(34)から選択される基である。
上記式式(19)~式(34)中、R4は、それぞれ独立して、置換された若しくは非置換の環形成炭素数6以上60以下の1価の芳香族炭化水素基、置換された若しくは非置換の環形成原子数3以上60以下の1価の芳香族複素環基、炭素数1以上60以下のアルキル基、または水素原子を表す。ここで、炭素数6以上30以下の1価の芳香族炭化水素基および環形成原子数3以上30以下の1価の芳香族複素環基としては、上記Ar1およびAr2における芳香族炭化水素化合物および複素環式芳香族化合物由来の1価の基が同様にして例示される。また、炭素数1以上60以下のアルキル基としては、上記「置換基」にて列挙したものと同じアルキル基が例示される。これらのうち、R4は、それぞれ独立して、炭素数3以上20以下の直鎖のアルキル基、炭素数3以上20以下の分岐アルキル基または水素原子が好ましく、炭素数6以上12以下の直鎖アルキル基または水素原子であることがより好ましい。
Qは、それぞれ独立して、-O-、-S-、-Se-、-CR17R18-、-SiR17R18-を表す。この際、R17およびR18は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、置換若しくは非置換のアルキル基、置換若しくは非置換のアリール基または置換若しくは非置換のヘテロアリール基を表す。ここで、アルキル基およびアリール基としては、上記「置換基」にて列挙したものと同じアルキル基およびアリール基がそれぞれ例示される。また、ヘテロアリール基としては、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-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-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-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などが挙げられる。
Zは、それぞれ独立して、-CR19=、-N=、-SiR19=を表し、この際、R19は、水素原子、重水素原子、置換若しくは非置換のアルキル基、置換若しくは非置換のアリール基または置換若しくは非置換のヘテロアリール基を表す。ここで、アルキル基としては、上記「置換基」にて列挙したものと同じアルキル基が例示される。また、ヘテロアリール基としては、上記R17およびR18にて列挙したものと同じヘテロアリール基が例示される。
*は、主鎖を形成する結合部位である。
上記のうち、Yは、好ましくは式(19)、式(20)、式(21)、式(29)で示される基であり、より好ましくはR4がそれぞれ独立して炭素数3以上20以下の直鎖のアルキル基、炭素数3以上20以下の分岐アルキル基または水素原子である式(19)で示される基、Qが-CR17R18-であり、この際、R17およびR18がそれぞれ独立して炭素数3以上20以下の直鎖または分岐アルキル基である式(21)で示される基であり、特に好ましくはR4がそれぞれ独立して炭素数6以上12以下の直鎖アルキル基または水素原子である式(19)で示される基、Qが-CR17R18-であり、この際、R17およびR18がそれぞれ独立して炭素数6以上12以下の直鎖アルキル基である式(21)で示される基である。
本発明に係る共重合体における構成単位Xの組成は、特に制限されない。共重合体のHOMOレベル(ゆえに、共重合体を用いて形成した層(例えば、正孔注入層、正孔輸送層)の正孔輸送能、発光効率のさらなる向上効果)などを考慮すると、構成単位Xは、共重合体を構成する全構成単位に対して、好ましくは30モル%以上90モル%以下、より好ましくは40モル%を超え60モル%未満である。なお、共重合体が2種以上の構成単位Xを含む場合には、上記構成単位Xの含有量は、構成単位Xの合計量を意味する。
本発明に係る共重合体における構成単位Yの組成は、特に制限されない。共重合体のHOMOレベル(ゆえに、共重合体を用いて形成した層(例えば、正孔注入層、正孔輸送層)の正孔輸送能、発光効率のさらなる向上効果)などを考慮すると、構成単位Yは、共重合体を構成する全構成単位に対して、好ましくは10モル%以上70モル%以下、より好ましくは40モル%を超え60モル%未満である。なお、共重合体が2種以上の構成単位Yを含む場合には、上記構成単位Yの含有量は、構成単位Yの合計量を意味する。
本発明に係る共重合体を構成する構成単位Xと構成単位Yとの組成比(存在比)は、特に制限されない。共重合体のHOMOレベル(ゆえに、共重合体を用いて形成した層(例えば、正孔注入層、正孔輸送層)の正孔輸送能、発光効率のさらなる向上効果)などを考慮すると、構成単位Xと構成単位Yとの組成比(構成単位X:構成単位Yのモル比)は、好ましくは0.8~1.5:1、より好ましくは0.9~1.1:1である。なお、上記組成比において、共重合体が2種以上の構成単位Xを含む場合には、上記構成単位Xの含有量は、構成単位Xの合計量を意味する。同様にして、共重合体が2種以上の構成単位Yを含む場合には、上記構成単位Yの含有量は、構成単位Yの合計量を意味する。
本発明に係る共重合体は、構成単位X及び構成単位Yを必須に含むが、これらの構成単位X及びYに加えて、他の構成単位を有していてもよい。ここで、他の構成単位としては、例えば、アズレン、ナフタレン、アントラセンなどの化合物由来の構成単位が挙げられる。ここで、本発明に係る共重合体が他の構成単位を有する場合の、他の構成単位の組成は、特に制限されない。共重合体のHOMOレベル(ゆえに、共重合体を用いて形成した層(例えば、正孔注入層、正孔輸送層)の正孔輸送能、発光効率のさらなる向上効果)などを考慮すると、他の構成単位は、共重合体を構成する全構成単位に対して、好ましくは0モル%を超えて15モル%未満、より好ましくは0.5モル%以上10モル%以下である。なお、共重合体が2種以上の他の構成単位を含む場合には、上記他の構成単位の含有量は、他の構成単位の合計量を意味する。
本発明に係る共重合体の重量平均分子量(Mw)は、本発明の目的効果が得られる限りにおいて、特に制限されるものではない。重量平均分子量(Mw)は、例えば、5,000以上1,000,000以下であることが好ましく、5,000以上500,000以下であることがより好ましい。このような重量平均分子量であれば、共重合体を用いて層(例えば、正孔注入層、正孔輸送層)を形成するための塗布液の粘度を適切に調節して、均一な膜厚の層を形成することが可能である。
また、共重合体の数平均分子量(Mn)は、本発明の目的効果が得られる限りにおいて、特に制限されるものではない。数平均分子量(Mn)は、例えば、3,000以上500,000以下であることが好ましく、より好ましくは3,500以上300,000以下である。このような数平均分子量であれば、共重合体を用いて層(例えば、正孔注入層、正孔輸送層)を形成するための塗布液の粘度を適切に調節して、均一な膜厚の層を形成することが可能である。また、本実施形態の共重合体の多分散度(重量平均分子量/数平均分子量)は、例えば、1.10以上5.00以下、好ましくは1.20以上4.00以下である。
ここで、数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)の測定は、特に制限されず、公知の方法を用いてまたは公知の方法を適宜修飾して適用できる。本明細書では、数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、下記方法により測定される値を採用する。なお、ポリマーの多分散度(Mw/Mn)は、下記方法により測定された数平均分子量(Mn)で重量平均分子量(Mw)を除することによって算出される。
(数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)の測定)
共重合体(下記の場合では、高分子材料)の数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)は、ポリスチレンを標準物質として用いて、SEC(サイズ排除クロマトグラフィー:Size Exclusion Chromatography)により、以下の条件で測定する。
共重合体(下記の場合では、高分子材料)の数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)は、ポリスチレンを標準物質として用いて、SEC(サイズ排除クロマトグラフィー:Size Exclusion Chromatography)により、以下の条件で測定する。
本実施形態に係る共重合体の主鎖の末端は、特に制限されず、使用される原料の種類によって適宜規定されるが、通常、水素原子である。
本実施形態に係る共重合体は、公知の有機合成方法を用いることで合成することが可能である。本実施形態に係る共重合体の具体的な合成方法は、後述する実施例を参照した当業者であれば、容易に理解することが可能である。具体的には、本実施形態に係る共重合体は、下記式(A’)で示される1種以上の単量体(A)を用いた重合反応により、または下記式(A’)で示される1種以上の単量体(A)および上記他の構成単位に相当する他の単量体を用いた共重合反応により製造することができる。
または、下記式(B’)で示される1種以上の単量体(B)及び下記式(C’)で示される1種以上の単量体(C)を用いた、または下記式(B’)で示される1種以上の単量体(B)及び下記式(C’)で示される1種以上の単量体(C)および上記他の構成単位に相当する他の単量体を用いた共重合反応により製造することができる。
本発明に係る共重合体の重合に用いられる上記単量体は、公知の合成反応を適宜組み合わせて合成することができ、その構造も、公知の方法(例えば、NMR、LC-MS等)により確認できる。
上記式(A’)~(C’)中、R1、L1、Ar1、Ar2およびa、ならびにYは、上記式(1)におけるのと同様の定義である。X1およびX2は、それぞれ独立して、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、特に臭素原子)または下記構造の基である。なお、下記構造において、RA~RDは、それぞれ独立して、炭素数1以上3以下のアルキル基である。好ましくは、RA~RDはメチル基である。なお、上記式(A’)~(C’)中のX1およびX2は、それぞれ、同じであってもまたは異なるものであってもよい。好ましくは、上記式(A’)中、X1およびX2は異なる。上記式(B’)中、X1’およびX2’は同じであることが好ましい。上記式(C’)中、X1”およびX2”は同じであることが好ましい。
本実施形態に係る共重合体は、構成単位Xおよび構成単位Yを有する。このため、当該共重合体は深いHOMOレベルを有する。ゆえに、本実施形態に係る共重合体を正孔注入材料または正孔輸送材料(特に正孔輸送材料)として使用する場合には、高い発光効率を達成できる。また、本実施形態に係る共重合体は、高い三重項エネルギー準位を有し、かつ低い駆動電圧を有する。ゆえに、本実施形態に係る共重合体を正孔注入材料または正孔輸送材料(特に正孔輸送材料)として使用する場合には、低駆動電圧で高いホール移動性が達成される。ゆえに、本実施形態に係る共重合体を用いるエレクトロルミネッセンス素子(特にQLED)は発光効率および耐久性(発光寿命)に優れる。
本発明に係る共重合体は、深いHOMOレベルを有する。具体的には、本発明に係る共重合体のHOMOレベルは、-5.9eV以上-5.6eV以下である。このような深いHOMOレベルを有する共重合体を有するため、特に本発明に係る共重合体を正孔輸送層と量子ドットを含む発光層とを有する量子ドットエレクトロルミネッセンス素子では、正孔輸送層と発光層とのバンドオフセット差が小さく、正孔輸送層から発光層へのホール(正孔)の輸送能を向上できる。また、発光領域を広くすることも可能である。ゆえに、本発明に係る共重合体を用いることにより、高い発光効率を発揮するエレクトロルミネッセンス素子(特にQLED)を提供できる。
[高分子組成物]
本発明に係る共重合体は、単独で使用されてもよいが、本発明に係る共重合体より浅いHOMOレベルを有する高分子材料を組み合わせることが好ましい。上述したように、本発明に係る共重合体のHOMOレベルは-5.6eV以下とかなり深い。このため、本発明に係る共重合体を正孔輸送層(HTL)に使用した場合には、発光層(QD(Quantum Dot)層)とのバンドオフセットの差が低減されて、正孔輸送層から発光層へのホール(正孔)の注入能を向上できる。一方、正孔注入層の価電子帯は-5.35eV程度であるため、上記形態では、正孔注入層とのバンドオフセットの差が大きくなる傾向にある。このため、本発明に係る共重合体に加えて、本発明に係る共重合体より浅いHOMOレベルを有する高分子材料を正孔輸送層に組み合わせることにより、正孔注入層とのバンドオフセットの差が低減されて、正孔注入層から正孔輸送層へのホール(正孔)の注入能を向上して、その結果エレクトロルミネッセンス素子(特に量子ドットエレクトロルミネッセンス素子)の発光効率をさらに向上できる。
本発明に係る共重合体は、単独で使用されてもよいが、本発明に係る共重合体より浅いHOMOレベルを有する高分子材料を組み合わせることが好ましい。上述したように、本発明に係る共重合体のHOMOレベルは-5.6eV以下とかなり深い。このため、本発明に係る共重合体を正孔輸送層(HTL)に使用した場合には、発光層(QD(Quantum Dot)層)とのバンドオフセットの差が低減されて、正孔輸送層から発光層へのホール(正孔)の注入能を向上できる。一方、正孔注入層の価電子帯は-5.35eV程度であるため、上記形態では、正孔注入層とのバンドオフセットの差が大きくなる傾向にある。このため、本発明に係る共重合体に加えて、本発明に係る共重合体より浅いHOMOレベルを有する高分子材料を正孔輸送層に組み合わせることにより、正孔注入層とのバンドオフセットの差が低減されて、正孔注入層から正孔輸送層へのホール(正孔)の注入能を向上して、その結果エレクトロルミネッセンス素子(特に量子ドットエレクトロルミネッセンス素子)の発光効率をさらに向上できる。
すなわち、本発明は、本発明に係る共重合体、およびHOMOレベルが-5.6eVを超えて-5.3eV以下の高分子材料を含む、高分子組成物(第2の側面)をも提供する。高分子材料のHOMOレベルは、組み合わせる本発明に係る共重合体のHOMOレベルに応じて適宜選択される。好ましくは、高分子材料のHOMOレベルは、-5.50eV以上-5.35eV以下である。
ここで、本発明に係る共重合体と組み合わせる高分子材料は、HOMOレベルが-5.6eVを超えて-5.3eV以下(好ましくは-5.50eV以上-5.35eV以下)であれば特に制限されないが、下記式(35)で示されることが好ましい。すなわち、本発明の好ましい形態では、高分子材料は、下記式(35)で示される。
また、上記式(35)の構成単位(「構成単位(A)」とも称する)では、炭化水素基が側鎖(Ar4)に存在する。これにより、高分子材料(アリールアミン-フルオレン交互共重合体)を含む正孔輸送層と量子ドットを含む発光層とを有する量子ドットエレクトロルミネッセンス素子では、正孔輸送層中の高分子材料の側鎖の炭化水素基と発光層中に含まれる量子ドットとがより近接して存在して、高分子材料の側鎖の炭化水素基は量子ドットと密接に相互作用する。ゆえに、正孔が効率よく量子ドットに注入でき(ホール注入性が高い)、耐久性(発光寿命)を向上できる。上記式(35)の構成単位では、窒素原子が主鎖の共役を切断している。これにより、高分子材料の三重項エネルギー準位を高め、主鎖に沿った正孔移動性(Bulk Mobility)が高く、高い電流効率を達成できる。ゆえに、式(35)構成単位を有する高分子化合物(主鎖)により、優れた発光効率を達成できる。加えて、上記式(35)の構成単位では主鎖が窒素原子で切断されているため、本発明の高分子材料は、高分子化しても量子ドットとエネルギー準位が近い低分子化合物様の性質を示す。このため、本発明の高分子材料を用いることにより、駆動電圧の上昇を抑制し、低駆動電圧化が可能になる。
上記式(35)において、R6~R9は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1以上16以下の炭化水素基を表す。ここで、R6~R9は、同じであってもまたは異なるものであってもよい。好ましくは、R6およびR7は、同じであることが好ましい。また、上記式(35)中、2個あるR8は、同じであってもまたは異なるものであってもよいが、同じであることが好ましい。同様にして、上記式(35)中、2個あるR9は、同じであってもまたは異なるものであってもよいが、同じであることが好ましい。
R6~R9としての炭素数1以上16以下の炭化水素基は、特に制限されないが、直鎖もしくは分岐の、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基およびシクロアルキル基などが挙げられる。なお、R6~R9がアルケニル基またはアルキニル基である場合には、R6~R9の炭素数は2以上16以下である。同様にして、R6~R9がシクロアルキル基である場合には、R6~R9の炭素数は3以上16以下である。
炭素数1以上16以下のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、tert-ペンチル基、ネオペンチル基、1,2-ジメチルプロピル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、1,3-ジメチルブチル基、1-イソプロピルプロピル基、1,2-ジメチルブチル基、n-ヘプチル基、1,4-ジメチルペンチル基、3-エチルペンチル基、2-メチル-1-イソプロピルプロピル基、1-エチル-3-メチルブチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、3-メチル-1-イソプロピルブチル基、2-メチル-1-イソプロピル基、1-tert-ブチル-2-メチルプロピル基、n-ノニル基、3,5,5-トリメチルヘキシル基、n-デシル基、イソデシル基、n-ウンデシル基、1-メチルデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基などが挙げられる。
炭素数2以上16以下のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、1-プロペニル基、2-ブテニル基、1,3-ブタジエニル基、2-ペンテニル基、イソプロペニル基などが挙げられる。
炭素数2以上16以下のアルキニル基としては、例えば、エチニル基、プロパルギル基などが挙げられる。
炭素数は3以上16以下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、シクロヘキシル基などが挙げられる。
これらのうち、より適切なHOMOレベルの制御の観点から、R6~R7は、それぞれ独立して、炭素数4以上15以下の直鎖もしくは炭素数4以上15以下の分岐のアルキル基であることが好ましく、炭素数5以上12以下の直鎖もしくは炭素数5以上12以下の分岐のアルキル基であることがより好ましく、炭素数6以上10以下の直鎖のアルキル基であることがさらに好ましく、炭素数6以上8以下の直鎖のアルキル基であることが特に好ましい。当該形態であると、高いホール注入性、さらにはより高い三重項エネルギー準位およびより低駆動電圧化および製膜性ならびにこれらのいずれか2種以上のバランス(特にホール注入性と製膜性とのバランス)も達成できる。また、より適切なHOMOレベルの制御の観点から、R8~R9は、それぞれ独立して、水素原子(無置換)または炭素数1以上8以下の直鎖もしくは炭素数3以上8以下の分岐のアルキル基であることが好ましく、水素原子(無置換)または炭素数3以上6以下の直鎖のアルキル基であることがより好ましく、水素原子(無置換)であることが特に好ましい。当該形態であると、高いホール注入性、さらにはより高い三重項エネルギー準位およびより低駆動電圧化および製膜性ならびにこれらのいずれか2種以上のバランス(特にホール注入性と製膜性とのバランス)も達成できる。
上記式(35)において、L3は、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上25以下の2価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の2価の芳香族複素環基を表す。ここで、芳香族炭化水素基としては、特に制限されないが、炭素数6以上25以下の芳香族炭化水素基でありえる。具体的には、ベンゼン(フェニレン基)、ペンタレン、インデン、ナフタレン、アントラセン、アズレン、ヘプタレン、アセナフテン、フェナレン、フルオレン、フェナントリン、ビフェニル、テルフェニル、クアテルフェニル、ピレン、9,9-ジフェニルフルオレン、9,9’-スピロビ[フルオレン]、9,9-ジアルキルフルオレン等の芳香族炭化水素由来の2価の基が挙げられる。また、芳香族複素環基としては、特に制限されないが、炭素数12以上25以下の芳香族複素環基でありえる。具体的には、アクリジン、フェナジン、ベンゾキノリン、ベンゾイソキノリン、フェナンスリジン、フェナントロリン、アントラキノン、フルオレノン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、カルバゾール、イミダゾフェナンスリジン、ベンズイミダゾフェナンスリジン、9-フェニルカルバゾール、キサントン、チオキサントン、アントラキノリンなどの複素環式芳香族化合物由来の2価の基が挙げられる。これらのうち、L3は、ベンゼン、フルオレン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ビフェニルから選択される化合物由来の2価の基であることが好ましい。より好ましくは、L3は、ベンゼン(o,m,p-フェニレン基)、ジベンゾフラン、フルオレンから選択される化合物由来の2価の基である。特に好ましくは、L3がフェニレン基(特にp-フェニレン基)である。このようなL1であれば、高分子材料のHOMOレベルをより適切に制御できる。また、より高いホール注入性、さらにはより高い三重項エネルギー準位およびより低駆動電圧化および製膜性の観点ならびにこれらのいずれか2種以上のバランス(特にホール注入性と製膜性とのバランス)を達成できる。なお、上記好ましい形態において、L3は無置換であってもまたはいずれかの水素原子が置換基で置換されてもよい。
ここで、L3のいずれかの水素原子が置換される場合の置換基の導入数は、特に制限されないが、好ましくは1以上3以下であり、より好ましくは1以上2以下であり、特に好ましくは1である。L3が置換基を有する場合の置換基の結合位置は、特に制限されない。置換基は、好ましくはL3が連結する主鎖の窒素原子に対してなるべく遠位に存在することが好ましい。このような位置に置換基が存在することにより、高分子材料のHOMOレベルをより適切に制御できる。また、より高いホール注入性、さらにはより高い三重項エネルギー準位およびより低駆動電圧化および製膜性の観点ならびにこれらのいずれか2種以上のバランス(特にホール注入性と製膜性とのバランス)を達成できる。
上記のうち、L3は、下記群から選択される2価の基であることがより好ましい。すなわち、本発明の好ましい形態では、上記式(35)中、dは1または2(特に好ましくは1)であり、L3は、それぞれ独立して、下記群から選択される2価の基である。なお、下記構造において、R111~R125は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1以上16以下の直鎖もしくは炭素数3以上16以下の分岐した炭化水素基を表す(特に好ましくは、R111~R125は水素原子である)。
上記式(35)において、dは、0、1または2である。なお、dが0である場合には、L3は単結合を表わす。また、dが2である場合には、L3はそれぞれ同じであってもまたは異なるものであってもよい。より適切なHOMOレベルの制御の観点から、dは、0または1であることが好ましく、1であることがより好ましい。当該形態であると、高いホール注入性、さらにはより高い三重項エネルギー準位およびより低駆動電圧化および製膜性ならびにこれらのいずれか2種以上のバランス(特にホール注入性と製膜性とのバランス)も達成できる。
上記式(35)において、L4は、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上25以下の2価または3価の芳香族炭化水素基または置換されたもしくは非置換の2価または3価の芳香族複素環基を表す。この際、L4は、Ar3と環を形成してよい。なお、L4がAr3と環を形成する場合には、L4は3価の基である。L4がAr3と環を形成しない場合には、L4は2価の基である。
ここで、L4としての炭素数6以上25以下の芳香族炭化水素基および芳香族複素環基は、特に制限されない。L4がAr3と環を形成しない場合には、上記L3にて規定した炭素数6以上25以下の芳香族炭化水素由来の2価の基が例示できる。同様にして、上記場合において、L4としての芳香族複素環基は、特に制限されないが、上記L3にて規定した複素環式芳香族化合物由来の2価の基が例示できる。また、L4がAr3と環を形成する場合には、上記L3にて規定した炭素数6以上25以下の芳香族炭化水素由来の2価の基を3価の基に変換して例示できる。同様にして、上記場合において、L4としての芳香族複素環基は、特に制限されないが、上記L3にて規定した複素環式芳香族化合物由来の2価の基を3価の基に変換して例示できる。これらのうち、L4は、ベンゼン、フルオレン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ビフェニルから選択される化合物由来の2価または3価の基であることが好ましい。より好ましくは、L4は、ベンゼン、フルオレン、ジベンゾフランから選択される化合物由来の2価の基(例えば、o,m,p-フェニレン基)または3価の基(例えば、1,3,4-フェニリレン基)である。特に好ましくは、L4がベンゼン由来の2価(フェニレン基)(特にp-フェニレン基)または3価の基(特に1,3,4-フェニリレン基)である。このようなL4であれば、高分子材料のHOMOレベルをより適切に制御できる。また、より高いホール注入性、さらにはより高い三重項エネルギー準位およびより低駆動電圧化および製膜性の観点ならびにこれらのいずれか2種以上のバランス(特にホール注入性と製膜性とのバランス)を達成できる。なお、上記好ましい形態において、L4は無置換であってもまたはいずれかの水素原子が置換基で置換されてもよい。また、L4のいずれかの水素原子が置換される場合に存在しえる置換基は、特に限定されず、上記と同様の例示が適用できる。好ましくは、L4は無置換である。
上記式(35)において、Ar3は、置換もしくは非置換の炭素数6以上25以下の2価の芳香族炭化水素基または置換もしくは非置換の2価の芳香族複素環基を表す。
ここで、Ar3としての炭素数6以上25以下の芳香族炭化水素基は、特に制限されないが、上記L3にて規定した炭素数6以上25以下の芳香族炭化水素由来の2価の基が例示できる。同様にして、Ar3としての芳香族複素環基は、特に制限されないが、上記L3にて規定した複素環式芳香族化合物由来の2価の基が例示できる。これらのうち、フェニレン基、ビフェニレン基、ジベンゾフラニル基およびフルオレニル基から選択されることが好ましい。より好ましくは、Ar3は、フェニレン基(o,m,p-フェニレン基)である。特に好ましくは、Ar3はo-フェニレン基である。このようなAr3であれば、高分子材料のHOMOレベルをより適切に制御できる。また、より高いホール注入性、さらにはより高い三重項エネルギー準位およびより低駆動電圧化および製膜性の観点ならびにこれらのいずれか2種以上のバランス(特にホール注入性と製膜性とのバランス)を達成できる。なお、Ar3は無置換であってもまたはいずれかの水素原子が置換基で置換されてもよい。なお、Ar3のいずれかの水素原子が置換される場合に存在しえる置換基は、特に限定されず、上記と同様の例示が適用できる。Ar3は、好ましくは無置換のまたは炭素数3以上10以下の直鎖のもしくは炭素数3以上10以下の分岐したアルキル基で置換されたベンゼン、無置換のまたは炭素数3以上10以下の直鎖のもしくは炭素数3以上10以下の分岐したアルキル基で置換されたビフェニレン基、および無置換のまたは炭素数3以上10以下の直鎖のもしくは炭素数3以上10以下の分岐したアルキル基で置換されたフルオレニル基から選択される化合物由来の2価の基である。より好ましくは、Ar3は、無置換のまたは炭素数3以上10以下の直鎖のもしくは炭素数3以上10以下の分岐したアルキル基で置換されたo,m,p-フェニレン基であり、特に好ましくは、Ar3は、無置換のまたは炭素数5以上8以下の直鎖のアルキル基で置換されたo-フェニレン基である。なお、Ar3が置換基を有する(すなわち、置換の炭素数6以上25以下の2価の芳香族炭化水素基または置換の2価の芳香族複素環基である)場合の置換基の存在位置は特に制限されないが、Ar3に結合する窒素原子に対して、なるべく離れた位置に存在することが好ましい。例えば、Ar3がo-フェニレン基である場合には、置換基は窒素原子に対しパラ位に存在することが好ましい。このような配置により、高分子材料のHOMOレベルをより適切に制御できる。また、高分子材料と量子ドットとの距離がより近くなり、正孔輸送層中の高分子材料と発光層中の量子ドットとの相互作用がより強くなるため、ホール注入性(ゆえに、耐久性(発光寿命))をさらに向上できる。
また、Ar3は、Ar4またはL4と環を形成する。このように、Ar3がAr4またはL4と環を形成することにより、より高い三重項エネルギー準位を与えうる。これらのうち、より適切なHOMOレベルの制御の観点から、Ar3は、L4と環を形成することが好ましい。Ar3がL4と環を形成する際の、Ar3とL4とで形成される環構造は特に制限されないが、Ar3とL4とで、カルバゾール環を形成することが好ましい。すなわち、本発明の好ましい形態では、上記式(35)中の-L4-N(Ar3)(Ar4)は、下記群から選択される構造を有する。
ただし、R211~R214は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数3以上10以下の直鎖もしくは炭素数3以上10以下の分岐したアルキル基である。
より好ましくは、Ar3とL4とで下記構造のカルバゾール環を形成する。
上記構造において、R211~R214は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数3以上10以下の直鎖もしくは炭素数3以上10以下の分岐したアルキル基である。好ましくは、R211およびR213は水素原子であり、R212およびR214は水素原子または炭素数5以上8以下の直鎖のアルキル基である。
上記式(35)において、Ar4は、炭素数1以上12以下の直鎖のもしくは炭素数3以上12以下の分岐した炭化水素基で置換された炭素数6以上25以下の1価または2価の芳香族炭化水素基または炭素数1以上12以下の直鎖のもしくは炭素数3以上12以下の分岐した炭化水素基で置換された1価または2価の芳香族複素環基を表す。この際、Ar4は、Ar3と環を形成してよい。なお、Ar4がAr3と環を形成する場合には、Ar4は2価の基である。Ar4がAr3と環を形成しない場合には、Ar4は1価の基である。
ここで、Ar4としての炭素数6以上25以下の芳香族炭化水素基および芳香族複素環基は、特に制限されない。Ar4がAr3と環を形成しない場合には、上記L3にて規定した炭素数6以上25以下の芳香族炭化水素由来の2価の基を1価の基に変換して例示できる。同様にして、上記場合において、Ar4としての芳香族複素環基は、特に制限されないが、上記L3にて規定した複素環式芳香族化合物由来の2価の基を1価の基に変換して例示できる。また、Ar4がAr3と環を形成する場合には、上記L3にて規定した炭素数6以上25以下の芳香族炭化水素由来の2価の基が例示できる。同様にして、上記場合において、Ar4としての芳香族複素環基は、特に制限されないが、上記L3にて規定した複素環式芳香族化合物由来の2価の基が例示できる。これらのうち、Ar4は、ベンゼン、ビフェニル、ジベンゾフラニル基およびフルオレニル基から選択される化合物由来の価の基であることが好ましい。より好ましくは、Ar4は、ベンゼン由来の価の基(フェニル基またはo,m,p-フェニレン基)である。特に好ましくは、Ar4は、Ar4がAr3と環を形成しない場合にはフェニル基であり、または、Ar4がAr3と環を形成する場合にはo-フェニレン基である。このようなAr4(非置換形態)であれば、高分子材料のHOMOレベルをより適切に制御できる。また、より高いホール注入性、さらにはより高い三重項エネルギー準位およびより低駆動電圧化および製膜性の観点ならびにこれらのいずれか2種以上のバランス(特にホール注入性と製膜性とのバランス)を達成できる。なお、上記好ましい形態において、Ar4は無置換であってもまたはいずれかの水素原子が置換基で置換されてもよい。
また、Ar4は、炭素数1以上12以下の直鎖のもしくは炭素数3以上12以下の分岐した炭化水素基を置換基として有する。このような炭化水素基を高分子材料の末端に配置することにより、正孔輸送層中の本発明に係る高分子材料は発光層中の量子ドットと密接に相互作用できるため、正孔が効率よく量子ドットに注入でき(ホール注入性が高い)、耐久性(発光寿命)を向上できる。ここで、炭素数1以上12以下の炭化水素基は、特に制限されないが、直鎖もしくは分岐の、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基およびシクロアルキル基などが挙げられる。なお、Ar4がアルケニル基またはアルキニル基である場合には、Ar4の炭素数は2以上16以下である。同様にして、Ar4がシクロアルキル基である場合には、Ar4の炭素数は3以上6以下である。
炭素数1以上12以下のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、tert-ペンチル基、ネオペンチル基、1,2-ジメチルプロピル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、1,3-ジメチルブチル基、1-イソプロピルプロピル基、1,2-ジメチルブチル基、n-ヘプチル基、1,4-ジメチルペンチル基、3-エチルペンチル基、2-メチル-1-イソプロピルプロピル基、1-エチル-3-メチルブチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、3-メチル-1-イソプロピルブチル基、2-メチル-1-イソプロピル基、1-tert-ブチル-2-メチルプロピル基、n-ノニル基、3,5,5-トリメチルヘキシル基、n-デシル基、イソデシル基、n-ウンデシル基、1-メチルデシル基、n-ドデシル基などが挙げられる。
炭素数2以上16以下のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、1-プロペニル基、2-ブテニル基、1,3-ブタジエニル基、2-ペンテニル基、イソプロペニル基などが挙げられる。
炭素数2以上16以下のアルキニル基としては、例えば、エチニル基、プロパルギル基などが挙げられる。
炭素数は3以上6以下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、シクロヘキシル基などが挙げられる。
これらのうち、Ar4に存在する炭化水素基は、炭素数4以上10以下の直鎖もしくは炭素数4以上10以下の分岐のアルキル基であることが好ましい。このようにAr4に存在する炭化水素基の炭素数を大きく(長鎖に)することにより、高分子材料のHOMOレベルをより適切に制御できる。また、高分子材料と量子ドットとの距離がより近くなり、正孔輸送層中の高分子材料と発光層中の量子ドットとの相互作用がより強くなるため、ホール注入性(ゆえに、耐久性(発光寿命))をさらに向上できる。すなわち、本発明の好ましい形態では、Ar4はベンゼン、ビフェニル、ジベンゾフランおよびフルオレンからなる群より選択される化合物由来の基であり、かつ、炭素数4以上10以下の直鎖のもしくは炭素数4以上10以下の分岐したアルキル基で置換される。より好ましくは、Ar4に存在する炭化水素基は、炭素数5以上8以下の直鎖のアルキル基である。すなわち、本発明のより好ましい形態では、Ar4は、炭素数5以上8以下の直鎖のアルキル基で置換された、ベンゼン由来の基(フェニル基、o,m,p-フェニレン基)である。特に好ましくは、Ar4に存在する炭化水素基は、炭素数6以上8以下の直鎖のアルキル基である。すなわち、本発明の好ましい形態では、Ar4は、炭素数6以上8以下の直鎖のアルキル基で置換された、フェニル基(Ar4がAr3と環を形成しない場合)またはo-フェニレン基(Ar4がAr3と環を形成する場合)である。
なお、Ar4に存在する炭化水素基の位置は特に制限されないが、-L4-N(Ar3)(Ar4)の窒素原子からなるべく離れた位置に存在することが好ましい。例えば、Ar3がL4と環を形成し、Ar4がフェニル基である場合には、炭化水素基は窒素原子に対しパラ位に存在することが好ましい。このような配置により、高分子材料と量子ドットとの距離がより近くなり、正孔輸送層中の高分子材料と発光層中の量子ドットとの相互作用がより強くなるため、ホール注入性(ゆえに、耐久性(発光寿命))をさらに向上できる。
Ar4は、Ar3と環を形成してもよい。Ar4がAr3と環を形成する際の、Ar4とAr3とで形成される環構造は特に制限されないが、Ar4とAr3とで、カルバゾール環を形成することが好ましい。すなわち、本発明のより好ましい形態では、上記式(35)中、Ar3がAr4と環を形成し、-N(Ar3)(Ar4)が下記群から選択される基である。
ただし、R311~R323は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1以上16以下の炭化水素基を表し、R311~R323の少なくとも1つは炭素数1以上12以下の直鎖のもしくは炭素数1以上12以下の分岐した炭化水素基(より好ましくは炭素数4以上10以下の直鎖のもしくは炭素数4以上10以下の分岐したアルキル基、さらに好ましくは炭素数5以上8以下の直鎖のアルキル基、特に好ましくは炭素数6以上8以下の直鎖のアルキル基)を表す。
より好ましくは、Ar4とAr3とで下記構造のカルバゾール環を形成する。すなわち、本発明のより好ましい形態では、上記式(35)中の-L4-N(Ar3)(Ar4)は、下記構造を有する。
ただし、R311は、水素原子または炭素数4以上10以下の直鎖のもしくは炭素数4以上10以下の分岐したアルキル基(より好ましくは水素原子または炭素数5以上8以下の直鎖のアルキル基)を表し、R312は、炭素数4以上10以下の直鎖のもしくは炭素数4以上10以下の分岐したアルキル基(より好ましくは炭素数5以上8以下の直鎖のアルキル基、特に好ましくは炭素数6以上8以下の直鎖のアルキル基)を表す。
したがって、本発明に係る式(35)の構成単位(構成単位(A))は、下記群から選択されることが好ましい。
ただし、R411~R431は、それぞれ独立して、炭素数1以上12以下の直鎖もしくは炭素数3以上12以下の分岐したアルキル基を表し、R511~R543は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1以上16以下の炭化水素基を表す。
本発明の高分子材料における構成単位(A)の組成は、特に制限されない。得られる高分子材料を用いて形成した層(例えば、正孔注入層、正孔輸送層)の耐久性(発光寿命)や正孔輸送能のさらなる向上効果などを考慮すると、構成単位(A)は、高分子材料を構成する全構成単位に対して、好ましくは10モル%以上100モル%以下、より好ましくは50モル%を超え100モル%以下、特に好ましくは100モル%である。すなわち、本発明の好ましい形態では、構成単位(A)は、全構成単位に対して、10モル%以上100モル%以下の割合で含まれる。本発明のより好ましい形態では、構成単位(A)は、全構成単位に対して、50モル%を超え100モル%以下の割合で含まれる。本発明の特に好ましい形態では、高分子材料は、構成単位(A)のみから構成される(即ち、全構成単位に対する構成単位(A)の割合=100モル%)。なお、高分子材料が2種以上の構成単位(A)を含む場合には、上記構成単位(A)の含有量は、構成単位(A)の合計量を意味する。
上述したように、本発明の高分子材料は、構成単位(A)のみで構成されてもよい。または、本発明の高分子材料は、構成単位(A)以外の他の構成単位をさらに含んでもよい。他の構成単位を含む場合の他の構成単位は、高分子材料の効果(特に高い三重項エネルギー準位、低い駆動電圧)を阻害しない限り特に制限されない。具体的には、下記群から選択される構成単位などが挙げられる。なお、以下では、下記群で示される構成単位を「構成単位(B)」とも称する。
本実施形態の高分子材料における構成単位(B)の組成は、特に制限されない。得られる高分子化合物による製膜容易性、被膜強度のさらなる向上効果などを考慮すると、構成単位(B)は、高分子材料を構成する全構成単位に対して、好ましくは1モル%以上10モル%以下である。なお、高分子材料が2種以上の構成単位(B)を含む場合には、上記構成単位(B)の含有量は、構成単位(B)の合計量を意味する。
高分子材料の重量平均分子量(Mw)は、本発明の目的効果が得られる限りにおいて、特に制限されるものではない。重量平均分子量(Mw)は、例えば、12,000以上1,000,000以下であることが好ましく、50,000以上500,000以下であることがより好ましい。このような重量平均分子量であれば、高分子材料を用いて層(例えば、正孔注入層、正孔輸送層)を形成するための塗布液の粘度を適切に調節して、均一な膜厚の層を形成することが可能である。
また、高分子材料の数平均分子量(Mn)は、本発明の目的効果が得られる限りにおいて、特に制限されるものではない。数平均分子量(Mn)は、例えば、10,000以上250,000以下であることが好ましく、より好ましくは30,000以上100,000以下である。このような数平均分子量であれば、高分子材料を用いて層(例えば、正孔注入層、正孔輸送層)を形成するための塗布液の粘度を適切に調節して、均一な膜厚の層を形成することが可能である。また、本実施形態の高分子材料の多分散度(重量平均分子量/数平均分子量)は、例えば、1.2以上4.0以下、好ましくは1.5以上3.5以下である。
数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)の測定は、特に制限されず、公知の方法を用いてまたは公知の方法を適宜修飾して適用できる。本明細書では、数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、上記方法により測定される値を採用する。なお、ポリマーの多分散度(Mw/Mn)は、上記方法により測定された数平均分子量(Mn)で重量平均分子量(Mw)を除することによって算出される。
本実施形態に係る高分子材料の主鎖の末端は、特に制限されず、使用される原料の種類によって適宜規定されるが、通常、水素原子である。
本実施形態に係る高分子材料は、公知の有機合成方法を用いることで合成することが可能である。本実施形態の高分子材料の具体的な合成方法は、後述する実施例を参照した当業者であれば、容易に理解することが可能である。具体的には、本実施形態の高分子材料は、下記式(35’)で示される1種以上の単量体(35)を用いた重合反応により、または下記式(35’)で示される1種以上の単量体(35)および上記他の構成単位に相当する他の単量体を用いた共重合反応により製造することができる。
または、下記式(36’)で示される1種以上の単量体(36)及び下記式(37’)で示される1種以上の単量体(37)を用いた、または下記式(36’)で示される1種以上の単量体(36)及び下記式(37’)で示される1種以上の単量体(37)および上記他の構成単位に相当する他の単量体を用いた共重合反応により製造することができる。
本発明において、高分子材料の重合に用いられる上記単量体は、公知の合成反応を適宜組み合わせて合成することができ、その構造も、公知の方法(例えば、NMR、LC-MS等)により確認できる。
上記式(35’)~(37’)中、R6~R9、L3、L4、Ar3、Ar4およびdは、上記式(35)におけるのと同様の定義である。X1およびX2は、それぞれ独立して、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、特に臭素原子)または下記構造の基である。なお、下記構造において、RA~RDは、それぞれ独立して、炭素数1以上3以下のアルキル基である。好ましくは、RA~RDはメチル基である。なお、上記式式(35’)~(37’)中のX1およびX2は、それぞれ、同じであってもまたは異なるものであってもよい。好ましくは、上記式(35’)中、X1およびX2は異なる。上記式(36’)中、X1’およびX2’は同じであることが好ましい。上記式(37’)中、X1”およびX2”は同じであることが好ましい。
本実施形態に係る高分子組成物における共重合体と高分子材料との混合比は、特に制限されず、共重合体と高分子材料との混合物の所望のHOMOレベルに応じて適宜選択できる。高分子組成物における共重合体と高分子材料との混合比(高分子組成物における共重合体と高分子材料との混合重量比)は、好ましくは0.11~4.0:1、より好ましくは0.25~4.0:1である。
[エレクトロルミネッセンス素子材料]
本実施形態に係る共重合体または高分子組成物は、エレクトロルミネッセンス素子材料として好適に用いられる。本形態によれば、優れた発光効率を有するエレクトロルミネッセンス素子材料が提供される。また、本実施形態に係る共重合体または高分子組成物によれば、優れた耐久性(発光寿命)、高い三重項エネルギー準位(電流効率)および低い駆動電圧を有するエレクトロルミネッセンス素子材料もまた提供される。さらに、本実施形態に係る共重合体または高分子組成物は、溶媒への高い溶解性および高い耐熱性を示す。ゆえに、湿式(塗布)法により容易に製膜(薄膜化)できる。したがって、本発明は、第3の側面では、本発明の共重合体または本発明の高分子組成物を含むエレクトロルミネッセンス素子材料が提供される。または、本発明に係る共重合体または本発明に係る高分子組成物のエレクトロルミネッセンス素子材料としての使用が提供される。
本実施形態に係る共重合体または高分子組成物は、エレクトロルミネッセンス素子材料として好適に用いられる。本形態によれば、優れた発光効率を有するエレクトロルミネッセンス素子材料が提供される。また、本実施形態に係る共重合体または高分子組成物によれば、優れた耐久性(発光寿命)、高い三重項エネルギー準位(電流効率)および低い駆動電圧を有するエレクトロルミネッセンス素子材料もまた提供される。さらに、本実施形態に係る共重合体または高分子組成物は、溶媒への高い溶解性および高い耐熱性を示す。ゆえに、湿式(塗布)法により容易に製膜(薄膜化)できる。したがって、本発明は、第3の側面では、本発明の共重合体または本発明の高分子組成物を含むエレクトロルミネッセンス素子材料が提供される。または、本発明に係る共重合体または本発明に係る高分子組成物のエレクトロルミネッセンス素子材料としての使用が提供される。
また、本実施形態に係る共重合体は、-5.6eV以下の深いHOMOレベルを有する。このため、本実施形態に係る共重合体または高分子組成物は、量子ドットエレクトロルミネッセンス素子(特に正孔輸送層)に好適に使用できる。
[エレクトロルミネッセンス素子]
上述したように、本実施形態に係る共重合体または高分子組成物は、エレクトロルミネッセンス素子に好適に用いられる。すなわち、一対の電極と、該電極間に配置され、本実施形態の共重合体もしくは高分子組成物またはエレクトロルミネッセンス素子材料を含む1層以上の有機膜と、を備える、エレクトロルミネッセンス素子を提供する。このようなエレクトロルミネッセンス素子は、優れた発光効率(特に低駆動電圧で優れた発光効率)を発揮できる。したがって、第4の側面では、本発明は、第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置される1層以上の有機膜と、を備えるエレクトロルミネッセンス素子であって、前記有機膜の少なくとも1層は、本発明の共重合体または本発明の高分子組成物(特に本発明の高分子組成物)を含む、エレクトロルミネッセンス素子が提供される。本発明の目的(または効果)は、このような本実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子によっても達成できる。上記態様の好ましい形態としては、エレクトロルミネッセンス素子は、上記電極間に配置され、三重項励起子からの発光が可能な発光材料を含む発光層をさらに備える。なお、本実施形態のエレクトロルミネッセンス素子は、本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子の一例である。
上述したように、本実施形態に係る共重合体または高分子組成物は、エレクトロルミネッセンス素子に好適に用いられる。すなわち、一対の電極と、該電極間に配置され、本実施形態の共重合体もしくは高分子組成物またはエレクトロルミネッセンス素子材料を含む1層以上の有機膜と、を備える、エレクトロルミネッセンス素子を提供する。このようなエレクトロルミネッセンス素子は、優れた発光効率(特に低駆動電圧で優れた発光効率)を発揮できる。したがって、第4の側面では、本発明は、第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置される1層以上の有機膜と、を備えるエレクトロルミネッセンス素子であって、前記有機膜の少なくとも1層は、本発明の共重合体または本発明の高分子組成物(特に本発明の高分子組成物)を含む、エレクトロルミネッセンス素子が提供される。本発明の目的(または効果)は、このような本実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子によっても達成できる。上記態様の好ましい形態としては、エレクトロルミネッセンス素子は、上記電極間に配置され、三重項励起子からの発光が可能な発光材料を含む発光層をさらに備える。なお、本実施形態のエレクトロルミネッセンス素子は、本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子の一例である。
さらに、本実施形態は、一対の電極と、該電極間に配置され、本実施形態の共重合体または高分子組成物を含む1層以上の有機膜と、を備える、エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、上記有機膜のうち少なくとも1層を塗布法により形成する、方法を提供する。また、このような方法により、本実施形態は、上記有機膜のうち少なくとも1層が塗布法により形成される、エレクトロルミネッセンス素子を提供する。
本実施形態の共重合体または高分子組成物、および本実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子材料(EL素子材料)(以下、一括して、「共重合体/EL素子材料」とも称する)は、有機溶媒に対する溶解性に優れる。このため、本実施形態に係る共重合体/EL素子材料は、塗布法(ウェットプロセス)による素子(特に薄膜)の製造に特に好適に用いられる。このため、本実施形態は、本実施形態の共重合体または高分子組成物と、溶媒または分散媒と、を含有する液状組成物を提供する。このような液状組成物は、本発明に係る液状組成物の一例である。
また、上記のように実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子材料が、塗布法(ウェットプロセス)による素子(特に薄膜)の製造に好適に用いられる。上記観点から、本実施形態は、本実施形態の共重合体または高分子組成物を含有する薄膜を提供する。このような薄膜は、本発明に係る薄膜の一例である。
また、本実施形態に係るEL素子材料は、ホール注入性およびホール移動性に優れる。このため、正孔注入材料、正孔輸送材料または発光材料(ホスト)等のいずれの有機膜の形成においても好適に利用され得る。このうち、正孔の輸送性の観点から、正孔注入材料または正孔輸送材料として好適に用いられ、正孔輸送材料として特に好適に用いられる。
すなわち、本実施形態は、共重合体または高分子組成物と、正孔輸送材料、電子輸送材料および発光材料からなる群から選ばれる少なくとも一種の材料と、を含有する組成物を提供する。ここで、組成物に含まれる発光材料は、特に制限されないが、有機金属錯体(発光性有機金属錯体化合物)または半導体ナノ粒子(半導体無機ナノ粒子)を含有し得る。
[エレクトロルミネッセンス素子]
以下では、図1を参照して、本実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子について、詳細に説明する。図1は、本実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子を示す模式図である。なお、本明細書において、「エレクトロルミネッセンス素子」は「EL素子」と省略する場合がある。
以下では、図1を参照して、本実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子について、詳細に説明する。図1は、本実施形態に係るエレクトロルミネッセンス素子を示す模式図である。なお、本明細書において、「エレクトロルミネッセンス素子」は「EL素子」と省略する場合がある。
図1に示すように、本実施形態に係るEL素子100は、基板110と、基板110上に配置された第1電極120と、第1電極120上に配置された正孔注入層130と、正孔注入層130上に配置された正孔輸送層140と、正孔輸送層140上に配置された発光層150と、発光層150上に配置された電子輸送層160と、電子輸送層160上に配置された電子注入層170と、電子注入層170上に配置された第2電極180とを備える。
ここで、本実施形態の共重合体/EL素子材料は、例えば、第1電極120と第2電極180との間に配置されたいずれかの有機膜(有機層)中に含まれる。具体的には、共重合体/EL素子材料は、正孔注入材料として正孔注入層130または正孔輸送材料として正孔輸送層140または発光材料(ホスト)として発光層150に含まれることが好ましい。共重合体/EL素子材料は、正孔注入材料として正孔注入層130にまたは正孔輸送材料として正孔輸送層140に含まれることがより好ましい。共重合体/EL素子材料は、正孔輸送材料として正孔輸送層140に含まれることが特に好ましい。すなわち、本発明の好ましい形態では、共重合体/EL素子材料を含む有機膜が、正孔輸送層、正孔注入層または発光層である。本発明のより好ましい形態では、共重合体また高分子組成物を含む有機膜が、正孔輸送層または正孔注入層である。本発明の特に好ましい形態では、共重合体また高分子組成物を含む有機膜が、正孔輸送層である。
また、本実施形態の共重合体/EL素子材料を含む有機膜は、塗布法(溶液塗布法)によって形成される。具体的には、有機膜は、スピンコート(spin coat)法、キャスティング(casting)法、マイクログラビアコート(micro gravure coat)法、グラビアコート(gravure coat)法、バーコート(bar coat)法、ロールコート(roll coat)法、ワイアーバーコード(wire bar coat)法、ディップコート(dip coat)法、スプレーコート(spry coat)法、スクリーン(screen)印刷法、フレキソ(flexographic)印刷法、オフセット(offset)印刷法、インクジェット(ink jet)印刷法等の溶液塗布法を用いて製膜される。
なお、溶液塗布法に使用する溶媒は、共重合体/EL素子材料を溶解することができるものであれば、どのような溶媒でも使用することができ、使用する共重合体または高分子組成物(共重合体及び高分子材料)の種類によって適宜選択できる。例えば、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、メチシレン、プロピルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、ジメトキシベンゼン、アニソール、エトキシトルエン、フェノキシトルエン、イソプロピルビフェニル、ジメチルアニソール、酢酸フェニル、プロピオン酸フェニル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、シクロヘキサン等が例示できる。また、溶媒の使用量は、特に制限されないが、塗布容易性などを考慮すると、共重合体または高分子組成物の濃度が、好ましくは0.1質量%以上10質量%以下、より好ましくは0.5質量%以上5質量%以下程度となるような量である。
なお、共重合体/EL素子材料を含む有機膜以外の層の製膜方法については、特に限定されない。本実施形態の共重合体/EL素子材料を含む有機膜以外の層は、例えば、真空蒸着法にて製膜されてもよく、溶液塗布法にて製膜されてもよい。
基板110は、一般的なEL素子で使用される基板を使用することができる。例えば、基板110は、ガラス(glass)基板、シリコン(silicon)基板などの半導体基板、または透明なプラスチック(plastic)基板等であってもよい。
基板110上には、第1電極120が形成される。第1電極120は、具体的には、陽極であり、金属、合金、または導電性化合物等のうち仕事関数が大きいものによって形成される。例えば、第1電極120は、透明性および導電性に優れる酸化インジウムスズ(In2O3-SnO2:ITO)、酸化インジウム亜鉛(In2O3-ZnO)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)等によって透過型電極として形成されてもよい。また、第1電極120は、上記透明導電膜に対して、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)などを積層することによって反射型電極として形成されてもよい。また、基板110上に第1電極120を形成した後、必要であれば、洗浄、UV-オゾン処理を行ってもよい。
第1電極120上には、正孔注入層130が形成される。正孔注入層130は、第1電極120からの正孔の注入を容易にする層であり、具体的には、約10nm以上約1000nm以下、より具体的には約20nm以上約50nm以下の厚さ(乾燥膜厚;以下同様)にて形成されてもよい。
正孔注入層130は、公知の正孔注入材料にて形成することができる。正孔注入層130を形成する公知の正孔注入材料としては、例えば、トリフェニルアミン含有ポリエーテルケトン(poly(ether ketone)-containg triphenylamine:TPAPEK)、4-イソプロピル-4’-メチルジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート(4-isopropyl-4’-methyldiphenyliodonium tetrakis(pentafluorophenyl)borate:PPBI)、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス-[4-(フェニル-m-トリル-アミノ)-フェニル]-ビフェニル-4,4’-ジアミン(N,N’-diphenyl-N,N’-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4’-diamine:DNTPD)、銅フタロシアニン(copper phthalocyanine)、4,4’,4”-トリス(3-メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(4,4’,4”-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine:m-MTDATA)、N,N’-ジ(1-ナフチル)-N,N’-ジフェニルベンジジン(N,N’-di(1-naphthyl)-N,N’-diphenylbenzidine:NPB)、4,4’,4”-トリス(ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(4,4’,4”-tris(diphenylamino)triphenylamine:TDATA)、4,4’,4”-トリス(N,N-2-ナフチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(4,4’,4”-tris(N,N-2-naphthylphenylamino)triphenylamine:2-TNATA)、ポリアニリン/ドデシルベンゼンスルホン酸(polyaniline/dodecylbenzenesulphonic acid)、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(4-スチレンスルホネート)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/poly(4-styrenesulfonate):PEDOT/PSS)、およびポリアニリン/10-カンファースルホン酸(polyaniline/10-camphorsulfonic acid)等を挙げることができる。
正孔注入層130上には、正孔輸送層140が形成される。正孔輸送層140は、正孔を輸送する機能を備えた層であり、例えば、約10nm以上約150nm以下、より具体的には約20nm以上約50nm以下の厚さにて形成されてもよい。正孔輸送層140は、本実施形態の共重合体または高分子組成物を用いて溶液塗布法によって製膜されることが好ましい。この方法によれば、EL素子100の性能(発光効率)を向上させることが可能である。また、EL素子100の耐久性(発光寿命)を延長することも可能である。また、EL素子100の電流効率を向上させ、駆動電圧を低減させることも可能である。また、溶液塗布法にて正孔輸送層を形成できるため、効率的に大面積にて製膜することができる。
ただし、EL素子100のいずれかの他の有機膜が本実施形態の共重合体または高分子組成物を含む場合、正孔輸送層140は、公知の正孔輸送材料にて形成されてもよい。公知の正孔輸送材料としては、例えば、1,1-ビス[(ジ-4-トリルアミノ)フェニル]シクロヘキサン(1,1-bis[(di-4-tolylamino)phenyl]cyclohexane:TAPC)、N-フェニルカルバゾール(N-phenylcarbazole)およびポリビニルカルバゾール(polyvinylcarbazole)などのカルバゾール(carbazole)誘導体、N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-N,N’-ジフェニル-[1,1-ビフェニル]-4,4’-ジアミン(N,N’-bis(3-methylphenyl)-N,N’-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4’-diamine:TPD)、4,4’,4”-トリス(N-カルバゾリル)トリフェニルアミン(4,4’,4”-tris(N-carbazolyl)triphenylamine:TCTA)、ならびにN,N’-ジ(1-ナフチル)-N,N’-ジフェニルベンジジン(N,N’-di(1-naphthyl)-N,N’-diphenylbenzidine:NPB)等を挙げることができる。
正孔輸送層140上には、発光層150が形成される。発光層150は、蛍光、りん光等によって光を発する層であり、真空蒸着法、スピンコート法、インクジェット印刷法などを用いて形成される。発光層150は、例えば、約10nm以上約60nm以下、より具体的には約20nm以上約50nm以下の厚さにて形成されてもよい。発光層150の発光材料としては、公知の発光材料を用いることができる。ただし、発光層150に含まれる発光材料は、三重項励起子からの発光(すなわち、りん光発光)が可能な発光材料であることが好ましい。このような場合、EL素子100の駆動寿命をさらに向上させることができる。
発光層150は、特に制限されず、公知の構成とすることができる。好ましくは、発光層は、半導体ナノ粒子または有機金属錯体を含む。すなわち、本発明の好ましい形態では、有機膜が半導体ナノ粒子または有機金属錯体を含む発光層を有する。なお、発光層が半導体ナノ粒子を含む場合には、EL素子は、量子ドットエレクトロルミネッセンス素子(QLED)、量子ドット発光素子または量子点発光素子である。また、発光層が有機金属錯体を含む場合には、EL素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子(OLED)である。
発光層が半導体ナノ粒子を含む形態(QLED)において、発光層は、多数の半導体ナノ粒子(量子ドット)が単一層または複数層に配列されたものである。ここで、半導体ナノ粒子(量子ドット)は、量子拘束効果を持つ所定サイズの粒子である。半導体ナノ粒子(量子ドット)の直径は、特に制限されないが、1nm以上10nm以下程度である。
発光層に配列される半導体ナノ粒子(量子ドット)は、ウェット化学工程、有機金属化学蒸着工程、分子線エピタキシー工程または他の類似した工程等により合成することができる。中でも、ウェット化学工程は、有機溶媒に前駆体物質を入れて粒子を成長させる方法である。
ウェット化学工程では、結晶が成長する際に、有機溶媒が自然に量子ドット結晶の表面に配位されて、分散剤の役割を果たすことで、結晶の成長が調節される。そのため、ウェット化学工程では、有機金属化学蒸着(MOCVD、Metal Organic Chemical Vapor Deposition)や、分子線エピタキシー(MBE、Molecular Beam Epitaxy)などの気相蒸着法に比べて、容易かつ低コストで、半導体ナノ粒子の成長を制御することができる。
半導体ナノ粒子(量子ドット)は、そのサイズを調節することによって、エネルギーバンドギャップを調節できるようになり、発光層(量子ドット発光層)で多様な波長帯の光を得ることができる。したがって、複数の異なるサイズの量子ドットを使用することで、複数波長の光を出射(または発光)するディスプレイを可能にする。量子ドットのサイズは、カラーディスプレイを構成できるように、赤色、緑色、青色光が出射されるように選択できる。また、量子ドットのサイズは、多様なカラー光が白色光を出射するように組み合わせられる。
半導体ナノ粒子(量子ドット)としては、II-VI族半導体化合物;III-V族半導体化合物;IV-VI族半導体化合物;IV族元素または化合物;及びこれらの組み合わせからなる群から選択される半導体物質等を用いることができる。
II-VI族半導体化合物は、特に限定されないが、例えば、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe、及びこれらの混合物からなる群から選択される二元素化合物;CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnTeSe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe及びこれらの混合物からなる群から選択される三元素化合物;及びCdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe、及びこれらの混合物からなる群から選択される四元素化合物からなる群から選択される。
III-V族半導体化合物は、特に限定されないが、例えば、GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb、及びこれらの混合物からなる群から選択される二元素化合物;GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb、GaAlNP、及びこれらの混合物からなる群から選択される三元素化合物;及びGaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs、InAlPSb、及びこれらの混合物からなる群から選択される四元素化合物からなる群から選択される。
IV-VI族半導体化合物は、特に限定されないが、例えば、SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTe、及びこれらの混合物からなる群から選択される二元素化合物;SnSeS、SnSeTe、SnSTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe、SnPbS、SnPbSe、SnPbTe、及びこれらの混合物からなる群から選択される三元素化合物;及びSnPbSSe、SnPbSeTe、SnPbSTe、及びこれらの混合物からなる群から選択される四元素化合物からなる群から選択されることができる。
IV族元素または化合物は、特に限定されないが、例えば、Si、Ge、及びこれらの混合物からなる群から選択される一元素化合物;及びSiC、SiGe、及びこれらの混合物からなる群から選択される二元素化合物からなる群から選択される。
半導体ナノ粒子(量子ドット)は、均質な単一構造またはコア・シェルの二重構造を持つことができる。コア・シェルは相異なる物質を含むことができる。それぞれのコアとシェルとを構成する物質は、相異なる半導体化合物からなり得る。ただし、シェル物質のエネルギーバンドギャップは、コア物質のエネルギーバンドギャップより大きい。具体的には、ZnTeSe/ZnSe/ZnS、InP/ZnSe/ZnS、CdSe/ZnS、InP/ZnSなどの構造が好ましい。
例えば、コア(CdSe)・シェル(ZnS)構造を持つ量子ドットを作製する場合を説明する。まず、界面活性剤として、TOPO(trioctylphosphine oxide)を使用した有機溶媒に、(CH3)2Cd(dimethylcadmium)、TOPSe(trioctylphosphine selenide)などのコア(CdSe)の前駆体物質を注入して結晶を生成させる。このとき、結晶が一定のサイズに成長するように高温で一定時間維持した後、シェル(ZnS)の前駆体物質を注入して、既に生成されたコアの表面にシェルを形成させる。これによって、TOPOでキャッピングされたCdSe/ZnSの量子ドットを作製することができる。
また、発光層が有機金属錯体を含む形態(OLED)において、発光層150は、ホスト材料として、例えば、6,9-ジフェニル-9’-(5’-フェニル-[1,1’:3’,1”-ターフェニル]-3-イル)3,3’-ビ[9H-カルバゾール]、3,9-ジフェニル-5-(3-(4-フェニル-6-(5’-フェニル-[1,1’:3’,1”-ターフェニル]-3-イル)-1,3,5,-トリアジン-2-イル)フェニル)-9H-カルバゾール、9,9’-ジフェニル-3,3’-ビ[9H-カルバゾール]、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(tris(8-quinolinato)aluminium:Alq3)、4,4’-ビス(カルバゾール-9-イル)ビフェニル(4,4’-bis(carbazol-9-yl)biphenyl:CBP)、ポリ(n-ビニルカルバゾール)(poly(n-vinyl carbazole):PVK)、9,10-ジ(ナフタレン-2-イル)アントラセン(9,10-di(naphthalene)anthracene:ADN)、4,4’,4”-トリス(N-カルバゾリル)トリフェニルアミン(4,4’,4”-tris(N-carbazolyl)triphenylamine:TCTA)、1,3,5-トリス(N-フェニルベンズイミダゾール-2-イル)ベンゼン(1,3,5-tris(N-phenyl-benzimidazol-2-yl)benzene:TPBI)、3-tert-ブチル-9,10-ジ(ナフト-2-イル)アントラセン(3-tert-butyl-9,10-di(naphth-2-yl)anthracene:TBADN)、ジスチリルアリーレン(distyrylarylene:DSA)、4,4’-ビス(9-カルバゾール)-2,2’-ジメチル-ビフェニル(4,4’-bis(9-carbazole)2,2’-dimethyl-bipheny:dmCBP)などを含んでもよい。
また、発光層150は、ドーパント材料として、例えば、ペリレン(perylene)およびその誘導体、ルブレン(rubrene)およびその誘導体、クマリン(coumarin)およびその誘導体、4-ジシアノメチレン-2-(p-ジメチルアミノスチリル)-6-メチル-4H-ピラン(4-dicyanomethylene-2-(pdimethylaminostyryl)-6-methyl-4H-pyran:DCM)およびその誘導体、ビス[2-(4,6-ジフルオロフェニル)ピリジネート]ピコリネートイリジウム(III)(bis[2-(4,6-difluorophenyl)pyridinate]picolinate iridium(III):FIrpic)、ビス(1-フェニルイソキノリン)(アセチルアセトネート)イリジウム(III)(bis(1-phenylisoquinoline)(acetylacetonate)iridium(III):Ir(piq)2(acac))、トリス(2-フェニルピリジン)イリジウム(III)(tris(2-phenylpyridine)iridium(III):Ir(ppy)3)、トリス(2-(3-p-キシイル)フェニル)ピリジンイリジウム(III)などイリジウム(Ir)錯体、オスミウム(Os)錯体、白金錯体などを含んでもよい。これらのうち、発光材料が発光性有機金属錯体化合物であることが好ましい。
発光層を形成する方法は、特に制限されない。半導体ナノ粒子または有機金属錯体を含む塗布液を塗布すること(溶液塗布法)によって形成できる。この際、塗布液を構成する溶媒としては、正孔輸送層中の材料(正孔輸送材料、特に共重合体または高分子組成物)を溶解しない溶媒を選択することが好ましい。
発光層150上には、電子輸送層160が形成される。電子輸送層160は、電子を輸送する機能を備えた層であり、真空蒸着法、スピンコーティング法、インクジェット法などを用いて形成される。電子輸送層160は、例えば、約15nm以上約50nm以下の厚さにて形成されてもよい。
電子輸送層160は、公知の電子輸送材料にて形成されてもよい。公知の電子輸送材料としては、例えば、(8-キノリノラト)リチウム(リチウムキノレート)(Liq)、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(tris(8-quinolinato)aluminium:Alq3)、および含窒素芳香環を有する化合物等を挙げることができる。含窒素芳香環を有する化合物の具体例としては、例えば、1,3,5-トリ[(3-ピリジル)-フェン-3-イル]ベンゼン(1,3,5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene)のようなピリジン(pyridine)環を含む化合物、2,4,6-トリス(3’-(ピリジン-3-イル)ビフェニル-3-イル)-1,3,5-トリアジン(2,4,6-tris(3’-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)-1,3,5-triazine)のようなトリアジン(triazine)環を含む化合物、2-(4-(N-フェニルベンゾイニダゾリル-1-イル-フェニル)-9,10-ジナフチルアントラセン(2-(4-(N-phenylbenzoimidazolyl-1-yl-phenyl)-9,10-dinaphthylanthracene)、1,3,5-トリス(N-フェニルベンズイミダゾール-2-イル)ベンゼン(1,3,5-tris(N-phenyl-benzimidazol-2-yl)benzene:TPBI)のようなイミダゾール(imidazole)環を含む化合物等を挙げることができる。上記電子輸送材料は、1種を単独で使用してもまたは2種以上の混合物として使用してもよい。
電子輸送層160上には、電子注入層170が形成される。電子注入層170は、第2電極180からの電子の注入を容易にする機能を備えた層である。電子注入層170は、真空蒸着法などを用いて形成される。電子注入層170は、約0.1nm以上約5nm以下、より具体的には約0.3nm以上約2nm以下の厚さにて形成されてもよい。電子注入層170を形成する材料として公知の材料ならば、いずれも使用することができる。例えば、電子注入層170は、(8-キノリノラト)リチウム(リチウムキノレート)((8-quinolinato)lithium:Liq)およびフッ化リチウム(LiF)等のリチウム(lithium)化合物、塩化ナトリウム(NaCl)、フッ化セシウム(CsF)、酸化リチウム(Li2O)、または酸化バリウム(BaO)等にて形成されてもよい。
電子注入層170上には、第2電極180が形成される。第2電極180は、真空蒸着法などを用いて形成される。第2電極180は、具体的には、陰極であり、金属、合金、または導電性化合物等のうち仕事関数が小さいものによって形成される。例えば、第2電極180は、リチウム(Li)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、カルシウム(Ca)等の金属、またはアルミニウム-リチウム(Al-Li)、マグネシウム-インジウム(Mg-In)、マグネシウム-銀(Mg-Ag)等の合金で反射型電極として形成されてもよい。第2電極180は、約10nm以上約200nm以下、より具体的には約50nm以上約150nm以下の厚さにて形成されてもよい。または、第2電極180は、上記金属材料の20nm以下の薄膜、酸化インジウムスズ(In2O3-SnO2)および酸化インジウム亜鉛(In2O3-ZnO)などの透明導電膜によって透過型電極として形成されてもよい。
以上、本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子の一例として、本実施形態に係るEL素子100について説明した。本実施形態に係るEL素子100は、共重合体または高分子組成物を含む有機膜(特に正孔輸送層または正孔注入層)を設置することにより、発光効率(電流効率)をより向上させることができる。また、(特に本発明に係る高分子組成物を使用した場合には)耐久性(発光寿命)をより向上させ、駆動電圧を低減させることができる。
なお、本実施形態に係るEL素子100の積層構造は、上記例示に限定されない。本実施形態に係るEL素子100は、他の公知の積層構造にて形成されてもよい。例えば、EL素子100は、正孔注入層130、正孔輸送層140、電子輸送層160および電子注入層170のうちの1層以上が省略されてもよく、また、追加で他の層を備えていてもよい。また、EL素子100の各層は、それぞれ単層で形成されてもよく、複数層で形成されてもよい。
例えば、EL素子100は、励起子または正孔が電子輸送層160に拡散することを防止するために、正孔輸送層140と発光層150との間に正孔阻止層をさらに備えていてもよい。なお、正孔阻止層は、例えば、オキサジアゾール(oxadiazole)誘導体、トリアゾール(triazole)誘導体、または、フェナントロリン(phenanthroline)誘導体等によって形成することができる。
さらに、本実施形態に係る共重合体または高分子組成物は、上記QLEDまたはOLED以外のエレクトロルミネッセンス素子に適用することができる。本実施形態に係る共重合体または高分子組成物を適用することが可能な他のエレクトロルミネッセンス素子としては、特に限定されないが、例えば、有機無機ペロブスカイト発光素子等が挙げられる。
本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。なお、下記実施例において、特記しない限り、操作は室温(25℃)で行われた。また、特記しない限り、「%」および「部」は、それぞれ、「質量%」および「質量部」を意味する。
合成例1
(中間体1-1の合成)
中間体1-1を下記反応に従って合成した。
(中間体1-1の合成)
中間体1-1を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応器中に2-ブロモ-9,9’-スピロビ[9H-フルオレン](東京化成工業株式会社製)(5.0g、12.6mmol)、N-フェニル-4-ビフェニルアミン(3.1g、12.6mmol)、ナトリウムtert-ブトキシド(tBuONa)(2.42g、25.2mmol)、脱水キシレン100mLを加えて30分間撹拌した。その後、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(Pd2(dba)3)(0.173g、0.189mmol)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,6’-ジメトキシビフェニル(SPhos)(0.155g、0.378mmol)を加えて4時間加熱還流撹拌した。
反応終了後、室温に冷却し、セライト(Celite:登録商標)を通して濾過を行い、濾液を濃縮した。濃縮残渣に対して2-プロパノールを装入して洗浄(2回)を行い、7.1gの固体(中間体1-1)を得た(収率99%)。
(中間体1-2の合成)
中間体1-2を下記反応に従って合成した。
中間体1-2を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応器中に上記で得られた中間体1-1(11.0g、20.5mmol)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)(200mL)およびテトラヒドロフラン(THF)(200mL)を入れ、室温で撹拌した。DMF(200mL)に溶解したN-ブロモスクシンイミド(NBS)(3.7g、20.5mmol)を滴下し、14分間撹拌した。トルエン(100mL)を加え、水(200mL)で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を減圧留去し、カラムクロマトグラフィーで精製し、10.6gの固体(中間体1-2)を得た(収率80%)。
(中間体1-3の合成)
中間体1-3を下記反応に従って合成した。
中間体1-3を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応容器中に上記で得られた中間体1-2(7.4g、11.6mmol)、ビスピナコレートジボロン(8.8g、34.8mmol)、酢酸カリウム(3.0g、34.7mmol)、[ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(PdCl2(dppf))(0.25g、0.35mmol)、1,4-ジオキサン(70ml)を加えた後、混合した。次に、混合物を還流下で6時間攪拌し、反応が終了した後、反応混合液を室温まで放冷した。次に、セライト(Celite:登録商標)を用いて、反応混合液を濾過し、不純物を濾別した。次に、濾液から溶媒を留去した後、カラムクロマトグラフィーにより精製し、中間体1-3(7.8g)を得た(収率:98%)。
(化合物1の合成)
化合物1を下記反応に従って合成した。
化合物1を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応容器中に上記で得られた中間体1-3(7.8g、11.4mmol)、1,4-ジブロモ-2-ヨードベンゼン(7.0g、19.3mmol)、炭酸ナトリウム(2.0g、19.3mmol)、1,4-ジオキサン160mL、水80mLを加えて30分間撹拌した。その後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd[PPh3]4)(0.65g、0.57mmol)を加えて7時間加熱還流撹拌した。反応終了後、試料(反応物)を分液ロートに移し、トルエンにて抽出した。有機層をMgSO4で乾燥後、ろ過、濃縮した。濃縮残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、3.1gの白色固体(化合物1)を得た(収率34%)。
合成例2
(中間体2-1の合成)
中間体2-1を下記反応に従って合成した。
(中間体2-1の合成)
中間体2-1を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応器中に2-ブロモ-9,9’-スピロビ[9H-フルオレン](東京化成工業株式会社製)(10.0g、25.3mmol)、N-フェニル-4-ジメチルフルオレンアミン(8.7g、30.4mmol)、ナトリウムtert-ブトキシド(tBuONa)(2.42g、25.2mmol)、脱水キシレン150mLを加えて30分間撹拌した。その後、酢酸パラジウム(PdOAc)(0.085g、0.38mmol)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,6’-ジメトキシビフェニル(SPhos)(0.155g、0.76mmol)を加えて5時間加熱還流撹拌した。
反応終了後、室温に冷却し、セライト(Celite:登録商標)を通して濾過を行い、濾液を濃縮した。濃縮残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、中間体2-1(13.5g)を得た(収率89%)。
(中間体2-2の合成)
中間体2-2を下記反応に従って合成した。
中間体2-2を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応器中に上記で得られた中間体2-1(12.0g、20.0mmol)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)(200mL)およびテトラヒドロフラン(THF)(100mL)を入れ、室温で撹拌した。DMF(200mL)に溶解したN-ブロモスクシンイミド(NBS)(3.6g、20.0mmol)を滴下し、14間撹拌した。トルエン(200mL)を加え、水(100mL)で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を減圧留去し、カラムクロマトグラフィーで精製し、8.9gの固体(中間体2-2)を得た(収率66%)。
(中間体2-3の合成)
中間体2-3を下記反応に従って合成した。
中間体2-3を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応容器中に上記で得られた中間体2-2(8.9g、13.1mmol)、ビスピナコレートジボロン(10.0g、39.3mmol)、酢酸カリウム(3.8g、39.3mmol)、[ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(PdCl2(dppf))(0.28g、0.39mmol)、1,4-ジオキサン(80ml)を加えた後、混合した。次に、混合物を還流下で5時間攪拌し、反応が終了した後、反応混合液を室温まで放冷した。次に、セライト(Celite:登録商標)を用いて、反応混合液を濾過し、不純物を濾別した。次に、濾液から溶媒を留去した後、カラムクロマトグラフィーにより精製し、中間体2-3(8.0g)を得た(収率:84%)。
(化合物2の合成)
化合物2を下記反応に従って合成した。
化合物2を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応容器中に上記で得られた中間体2-3(2.0g、2.8mmol)、1,4-ジブロモ-2-ヨードベンゼン(1.7g、4.6mmol)、炭酸ナトリウム(0.5g、4.6mmol)、1,4-ジオキサン40mL、水20mLを加えて30分間撹拌した。その後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd[PPh3]4)(0.16g、0.14mmol)を加えて10時間加熱還流撹拌した。反応終了後、試料を分液ロートに移しトルエンにて抽出した。有機層をMgSO4で乾燥後、ろ過、濃縮した。濃縮残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、固体(化合物2)(1.3g)を得た(収率63%)。
合成例3
(中間体3-1の合成)
中間体3-1を下記反応に従って合成した。
(中間体3-1の合成)
中間体3-1を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応器中に2-アミノ-9,9-ジメチルフルオレン(3.9g、18.6mmol)、4-(4-ブロモフェニル)ジベンゾフラン(東京化成工業株式会社製)(5.0g、15.5mmol)、ナトリウムtert-ブトキシド(tBuONa)(1.49g、15.5mmol)、脱水トルエン150mLを加えて30分間撹拌した。その後、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(Pd2(dba)3)(0.142g、0.155mmol)、1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(dppf)(0.171g、0.309mmol)を加えて5時間加熱還流撹拌した。
反応終了後、室温に冷却し、セライト(Celite:登録商標)を通して濾過を行い、濾液を濃縮した。濃縮残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、6.7gの固体(中間体3-1)を得た(収率:95%)。
(中間体3-2の合成)
中間体3-2を下記反応に従って合成した。
中間体3-2を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応器中に上記で得られた中間体3-1(5.5g、9.73mmol)、ブロモヨードベンゼン(3.0g、10.7mmol)、ナトリウムtert-ブトキシド(tBuONa)(1.03g、10.7mmol)、脱水トルエン100mLを加えて30分間撹拌した。その後、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(Pd2(dba)3)(0.445g、0.486mmol)、1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(dppf)(1.08g、1.95mmol)を加えて7時間加熱還流撹拌した。
反応終了後、室温に冷却し、セライト(Celite:登録商標)を通して濾過を行い、濾液を濃縮した。濃縮残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、6.11gの固体(中間体3-2)を得た(収率:82%)。
(中間体3-3の合成)
中間体3-3を下記反応に従って合成した。
中間体3-3を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応容器中に上記で得られた中間体3-2(5.5g、9.1mmol)、ビスピナコレートジボロン(5.8g、22.7mmol)、酢酸カリウム(2.7g、27.2mmol)、[ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(PdCl2(dppf))(0.20g、0.27mmol)、ジオキサン(70ml)を加えた後、混合した。次に、混合物を還流下で5時間攪拌し、反応が終了した後、反応混合液を室温まで放冷した。次に、セライト(Celite:登録商標)を用いて、反応混合液を濾過し、不純物を濾別した。次に、濾液から溶媒を留去した後、カラムクロマトグラフィーにより精製し、中間体3-3(5.8g)を得た(収率:99%)。
(化合物3の合成)
化合物3を下記反応に従って合成した。
化合物3を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応容器中に上記で得られた中間体3-3(6.1g、9.4mmol)、1,4-ジブロモ-2-ヨードベンゼン(5.7g、15.9mmol)、炭酸ナトリウム(1.7g、15.9mmol)、ジオキサン80mL、水40mLを加えて30分間撹拌した。その後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd[PPh3]4)(0.54g、0.47mmol)を加えて8時間加熱還流撹拌した。反応終了後、室温に冷却し、試料を分液ロートに移し、トルエンにて抽出した。有機層をMgSO4で乾燥後、ろ過、濃縮した。濃縮残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、2.1gの白色固体(化合物3)を得た(収率:30%)。
合成例4
(中間体4-1の合成)
中間体4-1を下記反応に従って合成した。
(中間体4-1の合成)
中間体4-1を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応器中に9,9’-スピロビ[9H-フルオレン]-2-アミン(24.6g、74.2mmol)、4-(4-ブロモフェニル)ジベンゾフラン(東京化成工業株式会社製)(20.0g、61.9mmol)、ナトリウムtert-ブトキシド(tBuONa)(5.9g、61.9mmol)、脱水トルエン400mLを加えて30分間撹拌した。その後、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(Pd2(dba)3)(0.566g、0.619mmol)、1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(dppf)(0.69g、1.24mmol)を加えて4時間加熱還流撹拌した。
反応終了後、80℃でセライト(Celite:登録商標)を通して濾過を行い、濾液を濃縮した。濃縮残渣に対してメタノール100mLを装入して分散洗浄を行い、さらに2-プロパノール100mLを装入して分散洗浄を行い、33.9gの固体(中間体4-1)を得た(収率:99%)。
(中間体4-2の合成)
中間体4-2を下記反応に従って合成した。
中間体4-2を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応器中に上記で得られた中間体4-1(10.0g、17.4mmol)、ブロモヨードベンゼン(5.4g、19.2mmol)、ナトリウムtert-ブトキシド(tBuONa)(1.8g、19.2mmol)、脱水トルエン200mLを加えて30分間撹拌した。その後、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(Pd2(dba)3)(0.798g、0.872mmol)、1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(dppf)(1.93g、3.48mmol)を加えて7時間加熱還流撹拌した。
反応終了後、室温に冷却し、セライト(Celite:登録商標)を通して濾過を行い、濾液を濃縮した。濃縮残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、6.8gの固体(中間体4-2)を得た(収率:54%)。
(中間体4-3の合成)
中間体4-3を下記反応に従って合成した。
中間体4-3を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応容器中に上記で得られた中間体4-2(10.3g、14.1mmol)、ビスピナコレートジボロン(8.9g、35.3mmol)、酢酸カリウム(4.1g、42.3mmol)、[ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(PdCl2(dppf))(0.31g、0.42mmol)、ジオキサン(120ml)を加えた後、混合した。次に、混合物を還流下で5時間攪拌し、反応が終了した後、反応混合液を室温まで放冷した。次に、セライト(Celite:登録商標)を用いて、反応混合液を濾過し、不純物を濾別した。次に、濾液から溶媒を留去した後、カラムクロマトグラフィーにより精製し、中間体4-3(7.2g)を得た。(収率:66%)
(化合物4の合成)
化合物4を下記反応に従って合成した。
(化合物4の合成)
化合物4を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応容器中に上記で得られた中間体4-3(5.0g、6.4mmol)、1,4-ジブロモ-2-ヨードベンゼン(3.5g、9.7mmol)、炭酸ナトリウム(1.0g、9.7mmol)、ジオキサン60mL、水30mLを加えて30分間撹拌した。その後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd[PPh3]4)(0.37g、0.32mmol)を加えて10時間加熱還流撹拌した。反応終了後、室温に冷却し、試料を分液ロートに移し、トルエンにて抽出した。有機層をMgSO4で乾燥後、ろ過、濃縮した。濃縮残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、3.9gの白色固体(化合物4)を得た(収率:68%)。
合成例5
(中間体5-1の合成)
中間体5-1を下記反応に従って合成した。
(中間体5-1の合成)
中間体5-1を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応容器中に4-ブロモジフェニルアミン(10.0g、30.6mmol)、ジベンゾフラン-4-ボロン酸(14.2g、67.2mmol)、炭酸ナトリウム(6.5g、61.1mmol)、トルエン100mL、水50mLを加えて30分間撹拌した。その後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd[PPh3]4)(0.70g、0.61mmol)を加えて3時間加熱還流撹拌した。反応終了後、室温に冷却し、析出した固体を濾過した。濾物をMeOH100mLで分散洗浄を行い、12.8gの固体(中間体5-1)を得た(収率:83%)。
(中間体5-2の合成)
中間体5-2を下記反応に従って合成した。
中間体5-2を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応器中に上記で得られた中間体5-1(16.0g、31.9mmol)、ヨードクロロベンゼン(11.4g、47.8mmol)、ナトリウムtert-ブトキシド(tBuONa)(3.4g、35.1mmol)、脱水トルエン250mLを加えて30分間撹拌した。その後、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(Pd2(dba)3)(1.46g、1.59mmol)、1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(dppf)(1.77g、3.19mmol)を加えて9時間加熱還流撹拌した。
反応終了後、室温に冷却し、セライト(Celite:登録商標)を通して濾過を行い、濾液を濃縮した。濃縮残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、13.1gの固体(中間体5-2)を得た(収率:67%)。
(中間体5-3の合成)
中間体5-3を下記反応に従って合成した。
中間体5-3を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応容器中に上記で得られた中間体5-2(10.0g、16.3mmol)、ビスピナコレートジボロン(8.3g、32.6mmol)、酢酸カリウム(4.8g、49.0mmol)、ジオキサン(100ml)を加えて30分間撹拌した。その後、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(Pd2(dba)3)(0.45g、0.49mmol)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル(2-Dicyclohexylphosphino-2′,4′,6′-triisopropylbiphenyl)(Xphos)(0.93g、1.96mmol)を加えて4時間加熱還流撹拌した。
反応が終了した後、反応混合液を室温まで放冷した。次に、セライト(Celite:登録商標)を用いて、反応混合液を濾過し、不純物を濾別した。次に、濾液から溶媒を留去した後、カラムクロマトグラフィーにより精製し、中間体5-3(10.3g)を得た(収率:89%)。
(化合物5の合成)
化合物5を下記反応に従って合成した。
化合物5を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応容器中に上記で得られた中間体5-3(6.0g、8.5mmol)、1,4-ジブロモ-2-ヨードベンゼン(4.6g、12.8mmol)、炭酸ナトリウム(1.3g、12.8mmol)、ジオキサン60mL、水30mLを加えて30分間撹拌した。その後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd[PPh3]4)(0.49g、0.43mmol)を加えて11時間加熱還流撹拌した。
反応終了後、室温に冷却し試料を分液ロートに移しトルエンにて抽出した。有機層をMgSO4で乾燥後、ろ過、濃縮した。濃縮残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、2.1gの白色固体(化合物5)を得た(収率:30%)。
合成例6
(中間体6-1の合成)
中間体6-1を下記反応に従って合成した。
(中間体6-1の合成)
中間体6-1を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応器中に9,9’-スピロビ[9H-フルオレン]-2-アミン(14.4g、43.6mmol)、4-ブロモ-4’-プロピルビフェニル(10.0g、36.3mmol)、ナトリウムtert-ブトキシド(tBuONa)(3.5g、36.3mmol)、脱水トルエン200mLを加えて30分間撹拌した。その後、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(Pd2(dba)3)(0.332g、0.363mmol)、1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(dppf)(0.40g、0.727mmol)を加えて5時間加熱還流撹拌した。
反応終了後、反応混合液を室温まで放冷した。次に、セライト(Celite:登録商標)を用いて、反応混合液を濾過し、不純物を濾別した。次に、濾液から溶媒を留去した後、カラムクロマトグラフィーにより精製し、中間体6-1(16.5g)を得た(収率:86%)。
(中間体6-2の合成)
中間体6-2を下記反応に従って合成した。
中間体6-2を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応器中に上記で得られた中間体6-1(12.0g、22.8mmol)、ヨードクロロベンゼン(10.9g、45.6mmol)、ナトリウムtert-ブトキシド(tBuONa)(2.4g、25.1mmol)、脱水トルエン200mLを加えて30分間撹拌した。その後、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(Pd2(dba)3)(1.05g、1.14mmol)、1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(dppf)(1.27g、2.28mmol)を加えて9時間加熱還流撹拌した。
反応終了後、室温に冷却し、セライト(Celite:登録商標)を通して濾過を行い、濾液を濃縮した。濃縮残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、11.3gの固体(中間体6-2)を得た(収率:78%)。
(中間体6-3の合成)
中間体6-3を下記反応に従って合成した。
中間体6-3を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応容器中に上記で得られた中間体6-2(11.0g、17.3mmol)、ビスピナコレートジボロン(8.8g、34.6mmol)、酢酸カリウム(5.1g、51.9mmol)、ジオキサン(80ml)を加えて30分間撹拌した。その後、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(Pd2(dba)3)(0.47g、0.52mmol)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル(2-Dicyclohexylphosphino-2′,4′,6′-triisopropylbiphenyl)(Xphos)(0.99g、2.08mmol)を加えて8時間加熱還流撹拌した。
反応が終了した後、反応混合液を室温まで放冷した。次に、セライト(Celite:登録商標)を用いて、反応混合液を濾過し、不純物を濾別した。次に、濾液から溶媒を留去した後、カラムクロマトグラフィーにより精製し、中間体6-3(4.6g)を得た(収率:37%)。
(化合物6の合成)
化合物6を下記反応に従って合成した。
化合物6を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応容器中に上記で得られた中間体6-3(4.6g、6.3mmol)、1,4-ジブロモ-2-ヨードベンゼン(3.4g、9.5mmol)、炭酸ナトリウム(1.0g、9.5mmol)、ジオキサン60mL、水30mLを加えて30分間撹拌した。その後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd[PPh3]4)(0.36g、0.32mmol)を加えて13時間加熱還流撹拌した。
反応終了後、室温に冷却し試料を分液ロートに移しトルエンにて抽出した。有機層をMgSO4で乾燥後、ろ過、濃縮した。濃縮残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、4.2gの白色固体(化合物6)を得た(収率:75%)。
合成例7
(中間体7-1の合成)
中間体7-1を下記反応に従って合成した。
(中間体7-1の合成)
中間体7-1を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応器中に2-アミノビフェニル(7.4g、43.6mmol)、2-ブロモ-9,9’スピロビ[9H-フルオレン](14.3g、36.3mmol)、ナトリウムtert-ブトキシド(tBuONa)(3.5g、36.3mmol)、脱水トルエン150mLを加えて30分間撹拌した。その後、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(Pd2(dba)3)(0.332g、0.363mmol)、1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(dppf)(0.40g、0.727mmol)を加えて5時間加熱還流撹拌した。
反応終了後、反応混合液を室温まで放冷した。次に、セライト(Celite:登録商標)を用いて、反応混合液を濾過し、不純物を濾別した。次に、濾液から溶媒を留去した後、カラムクロマトグラフィーにより精製し、中間体7-1(15.8g)を得た(収率:90%)。
(中間体7-2の合成)
中間体7-2を下記反応に従って合成した。
中間体7-2を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応器中に上記で得られた中間体7-1(11.0g、22.8mmol)、ヨードクロロベンゼン(9.7g、40.6mmol)、ナトリウムtert-ブトキシド(tBuONa)(2.4g、25.1mmol)、脱水トルエン200mLを加えて30分間撹拌した。その後、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(Pd2(dba)3)(1.05g、1.14mmol)、1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(dppf)(1.27g、2.28mmol)を加えて9時間加熱還流撹拌した。
反応終了後、室温に冷却し、セライト(Celite:登録商標)を通して濾過を行い、濾液を濃縮した。濃縮残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、10.3gの固体(中間体7-2)を得た(収率:76%)。
(中間体7-3の合成)
中間体7-3を下記反応に従って合成した。
中間体7-3を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応容器中に上記で得られた中間体7-2(10.3g、17.3mmol)、ビスピナコレートジボロン(8.8g、34.6mmol)、酢酸カリウム(5.1g、51.9mmol)、ジオキサン(80ml)を加えて30分間撹拌した。その後、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(Pd2(dba)3)(0.47g、0.52mmol)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル(2-Dicyclohexylphosphino-2′,4′,6′-triisopropylbiphenyl)(Xphos)(0.99g、2.08mmol)を加えて8時間加熱還流撹拌した。
反応が終了した後、反応混合液を室温まで放冷した。次に、セライト(Celite:登録商標)を用いて、反応混合液を濾過し、不純物を濾別した。次に、濾液から溶媒を留去した後、カラムクロマトグラフィーにより精製し、中間体7-3(9.7g)を得た(収率:82%)。
(化合物7の合成)
化合物7を下記反応に従って合成した。
化合物7を下記反応に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、反応容器中に上記で得られた中間体7-3(6.0g、8.8mmol)、1,4-ジブロモ-2-ヨードベンゼン(4.7g、13.1mmol)、炭酸ナトリウム(1.4g、13.1mmol)、ジオキサン70mL、水35mLを加えて30分間撹拌した。その後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd[PPh3]4)(0.51g、0.44mmol)を加えて13時間加熱還流撹拌した。
反応終了後、室温に冷却し試料を分液ロートに移しトルエンにて抽出した。有機層をMgSO4で乾燥後、ろ過、濃縮した。濃縮残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、4.9gの白色固体(化合物7)を得た(収率:71%)。
合成例8
(化合物8の合成)
化合物8を下記反応に従って合成した。
(化合物8の合成)
化合物8を下記反応に従って合成した。
1L-四つ口フラスコに、9-(4-ヘキシルフェニル)-3-ヨード-9-カルバゾール(20.0g)、4-(ジフェニルアミノ)フェニルボロン酸(15.3g)、炭酸ナトリウム(9.51g)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd(PPh3)4)(2.49g)、トルエン(221mL)、エタノール(110mL)、水(110mL)を加え、120℃(バス温)で3時間攪拌した。室温まで冷却後、水層を分離し、有機層を水(100L×2)で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を減圧留去し、残渣をカラムクロマトグラフィーで精製し、4-(9-(4-ヘキシルフェニル)-9-カルバゾール-3-イル)-N,N-ジフェニル)アニリン(17.7g)を得た。
500mL-四つ口フラスコに、上記で得られた4-(9-(4-ヘキシルフェニル)-9-カルバゾール-3-イル)-N,N-ジフェニル)アニリン(17.7g)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)(310mL)を加え氷冷し、窒素雰囲気下でDMF(30mL)に溶解したN-ブロモスクシンイミド(NBS)(11.7g)を滴下し、6時間攪拌した。不溶物を濾別し、メタノール(800mL)、水(800mL)で洗浄し、真空乾燥し、4-ブロモ-N-(4-ブロモフェニル)-N-(4-(9-(4-ヘキシルフェニル)-9-カルバゾール-3-イル)フェニル)アニリン(14.0g)を得た。
500mL-四つ口フラスコに、上記で得られた4-ブロモ-N-(4-ブロモフェニル)-N-(4-(9-(4-ヘキシルフェニル)-9-カルバゾール-3-イル)フェニル)アニリン(14.0g)、ビスピナコレートジボロン(14.8g)、酢酸カリウム(KOAc)(11.4g)、[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)ジクロライドジクロロメタン付加物(PdCl2(dppf)CH2Cl2)(0.477g)、1,4-ジオキサン(160mL)を入れ、窒素雰囲気下で100℃で4時間還流した。反応液を室温まで冷却し、セライトを濾過助剤に用い固体を濾別し、ろ液をシリカゲルに通した。溶媒を減圧留去し、トルエン(200mL)に溶解し、活性炭(14.2g)を加えて30分間還流した。活性炭を濾別し、溶媒を減圧留去し、トルエンとアセトニトリルの混合溶媒を用いて再結晶し、化合物8(11.9g)を得た。
実施例1
(高分子化合物A-1の合成)
アルゴン雰囲気下、上記合成例1で合成した化合物1(1.317g)、2,2’-(2,5-ジヘキシル-1,4-フェニレン)ビス[4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン](2,2′-(2,5-Dihexyl-1,4-phenylene)bis[4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane])(0.823g)、酢酸パラジウム(2.2mg)、およびトリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン(20.3mg)、トルエン(30mL)、および20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(7.61g)を加え、8時間還流した。次に、フェニルボロン酸(23.3mg)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(13.4mg)、及び、20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(7.61g)を加え、7時間加熱還流した。その後、水層を除き、N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(3.43g)、及び、イオン交換水(40mL)を加え85℃で2時間攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層を水、3質量%酢酸水溶液、水で洗浄した。有機層をメタノールに滴下して高分子化合物を沈殿させ、ろ取、乾燥することで、固体を得た。この固体をトルエンに溶解して、シリカゲル/アルミナを充填したカラムクロマトグラフィーに通し、溶媒を減圧留去した。得られた液体をメタノールに滴下し、析出した固体をろ別、および乾燥して、高分子化合物A-1を得た(1.65g)。得られた高分子化合物A-1の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)をSECで測定した。その結果、高分子化合物A-1の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)は、それぞれ、160,000および1.75であった。
(高分子化合物A-1の合成)
アルゴン雰囲気下、上記合成例1で合成した化合物1(1.317g)、2,2’-(2,5-ジヘキシル-1,4-フェニレン)ビス[4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン](2,2′-(2,5-Dihexyl-1,4-phenylene)bis[4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane])(0.823g)、酢酸パラジウム(2.2mg)、およびトリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン(20.3mg)、トルエン(30mL)、および20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(7.61g)を加え、8時間還流した。次に、フェニルボロン酸(23.3mg)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(13.4mg)、及び、20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(7.61g)を加え、7時間加熱還流した。その後、水層を除き、N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(3.43g)、及び、イオン交換水(40mL)を加え85℃で2時間攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層を水、3質量%酢酸水溶液、水で洗浄した。有機層をメタノールに滴下して高分子化合物を沈殿させ、ろ取、乾燥することで、固体を得た。この固体をトルエンに溶解して、シリカゲル/アルミナを充填したカラムクロマトグラフィーに通し、溶媒を減圧留去した。得られた液体をメタノールに滴下し、析出した固体をろ別、および乾燥して、高分子化合物A-1を得た(1.65g)。得られた高分子化合物A-1の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)をSECで測定した。その結果、高分子化合物A-1の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)は、それぞれ、160,000および1.75であった。
このようにして得られた高分子化合物A-1は、単量体の仕込み比から以下の繰り返し単位を有し、本発明に係る構成単位Xおよび構成単位Yが交互に重合した高分子化合物であると推定される。
実施例2
(高分子化合物A-2の合成)
アルゴン雰囲気下、上記合成例1で合成した化合物1(1.597g)、2,7-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-9,9-ジ-n-オクチルフルオレン(2,7-Bis(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9,9-di-n-octylfluorene)(1.286g)、酢酸パラジウム(2.2mg)、及び、トリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン(20.3mg)、トルエン(30mL)、および20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(7.61g)を加え、8時間還流した。次に、フェニルボロン酸(23.3mg)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(13.4mg)、及び、20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(7.61g)を加え、7時間加熱還流した。その後、水層を除き、N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(3.43g)、及び、イオン交換水(40mL)を加え85℃で2時間攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層を水、3質量%酢酸水溶液、水で洗浄した。有機層をメタノールに滴下して高分子化合物を沈殿させ、ろ取、乾燥することで、固体を得た。この固体をトルエンに溶解して、シリカゲル/アルミナを充填したカラムクロマトグラフィーに通し、溶媒を減圧留去した。得られた液体をメタノールに滴下し、析出した固体をろ別、および乾燥して、高分子化合物A-2を得た(2.11g)。得られた高分子化合物A-2の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)をSECで測定した。その結果、高分子化合物A-2の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)は、それぞれ、200,000および2.52であった。
(高分子化合物A-2の合成)
アルゴン雰囲気下、上記合成例1で合成した化合物1(1.597g)、2,7-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-9,9-ジ-n-オクチルフルオレン(2,7-Bis(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9,9-di-n-octylfluorene)(1.286g)、酢酸パラジウム(2.2mg)、及び、トリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン(20.3mg)、トルエン(30mL)、および20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(7.61g)を加え、8時間還流した。次に、フェニルボロン酸(23.3mg)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(13.4mg)、及び、20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(7.61g)を加え、7時間加熱還流した。その後、水層を除き、N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(3.43g)、及び、イオン交換水(40mL)を加え85℃で2時間攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層を水、3質量%酢酸水溶液、水で洗浄した。有機層をメタノールに滴下して高分子化合物を沈殿させ、ろ取、乾燥することで、固体を得た。この固体をトルエンに溶解して、シリカゲル/アルミナを充填したカラムクロマトグラフィーに通し、溶媒を減圧留去した。得られた液体をメタノールに滴下し、析出した固体をろ別、および乾燥して、高分子化合物A-2を得た(2.11g)。得られた高分子化合物A-2の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)をSECで測定した。その結果、高分子化合物A-2の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)は、それぞれ、200,000および2.52であった。
このようにして得られた高分子化合物A-2は、単量体の仕込み比から以下の繰り返し単位を有し、本発明に係る構成単位Xおよび構成単位Yが交互に重合した高分子化合物であると推定される。
実施例3
(高分子化合物A-3の合成)
アルゴン雰囲気下、上記合成例1で合成した化合物1(0.3249g)、1,3-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-5-ドデシルベンゼン(1,3-Bis(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-5-dodecylbenzene)(0.2600g)、酢酸パラジウム(1.1mg)、及び、トリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン(10.2mg)、トルエン(20mL)、および20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(1.90g)を加え、8時間還流した。次に、フェニルボロン酸(23.3mg)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(13.4mg)、及び、20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(3.81g)を加え、7時間加熱還流した。その後、水層を除き、N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(3.43g)、及び、イオン交換水(20mL)を加え85℃で2時間攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層を水、3質量%酢酸水溶液、水で洗浄した。有機層をメタノールに滴下して高分子化合物を沈殿させ、ろ取、乾燥することで、固体を得た。この固体をトルエンに溶解して、シリカゲル/アルミナを充填したカラムクロマトグラフィーに通し、溶媒を減圧留去した。得られた液体をメタノールに滴下し、析出した固体をろ別、および乾燥して、高分子化合物A-3を得た(0.30g)。得られた高分子化合物A-3の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)をSECで測定した。その結果、高分子化合物A-3の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)は、それぞれ、15,800および1.56であった。
(高分子化合物A-3の合成)
アルゴン雰囲気下、上記合成例1で合成した化合物1(0.3249g)、1,3-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-5-ドデシルベンゼン(1,3-Bis(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-5-dodecylbenzene)(0.2600g)、酢酸パラジウム(1.1mg)、及び、トリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン(10.2mg)、トルエン(20mL)、および20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(1.90g)を加え、8時間還流した。次に、フェニルボロン酸(23.3mg)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(13.4mg)、及び、20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(3.81g)を加え、7時間加熱還流した。その後、水層を除き、N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(3.43g)、及び、イオン交換水(20mL)を加え85℃で2時間攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層を水、3質量%酢酸水溶液、水で洗浄した。有機層をメタノールに滴下して高分子化合物を沈殿させ、ろ取、乾燥することで、固体を得た。この固体をトルエンに溶解して、シリカゲル/アルミナを充填したカラムクロマトグラフィーに通し、溶媒を減圧留去した。得られた液体をメタノールに滴下し、析出した固体をろ別、および乾燥して、高分子化合物A-3を得た(0.30g)。得られた高分子化合物A-3の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)をSECで測定した。その結果、高分子化合物A-3の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)は、それぞれ、15,800および1.56であった。
このようにして得られた高分子化合物A-3は、単量体の仕込み比から以下の繰り返し単位を有し、本発明に係る構成単位Xおよび構成単位Yが交互に重合した高分子化合物であると推定される。
実施例4
(高分子化合物A-4の合成)
アルゴン雰囲気下、上記合成例2で合成した化合物2(1.323g)、2,2’-(2,5-ジヘキシル-1,4-フェニレン)ビス[4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン](2,2′-(2,5-Dihexyl-1,4-phenylene)bis[4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane])(0.749g)、酢酸パラジウム(2.2mg)、及び、トリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン(20.3mg)、トルエン(30mL)、および20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(7.61g)を加え、8時間還流した。次に、フェニルボロン酸(200mg)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(13.4mg)、及び、20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(7.61g)を加え、7時間加熱還流した。その後、水層を除き、N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(3.43g)、及び、イオン交換水(40mL)を加え85℃で2時間攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層を水、3質量%酢酸水溶液、水で洗浄した。有機層をメタノールに滴下して高分子化合物を沈殿させ、ろ取、乾燥することで、固体を得た。この固体をトルエンに溶解して、シリカゲル/アルミナを充填したカラムクロマトグラフィーに通し、溶媒を減圧留去した。得られた液体をメタノールに滴下し、析出した固体をろ別、および乾燥して、高分子化合物A-4を得た(0.91g)。得られた高分子化合物A-4の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)をSECで測定した。その結果、高分子化合物A-4の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)は、それぞれ、13,000および1.80であった。
(高分子化合物A-4の合成)
アルゴン雰囲気下、上記合成例2で合成した化合物2(1.323g)、2,2’-(2,5-ジヘキシル-1,4-フェニレン)ビス[4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン](2,2′-(2,5-Dihexyl-1,4-phenylene)bis[4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane])(0.749g)、酢酸パラジウム(2.2mg)、及び、トリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン(20.3mg)、トルエン(30mL)、および20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(7.61g)を加え、8時間還流した。次に、フェニルボロン酸(200mg)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(13.4mg)、及び、20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(7.61g)を加え、7時間加熱還流した。その後、水層を除き、N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(3.43g)、及び、イオン交換水(40mL)を加え85℃で2時間攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層を水、3質量%酢酸水溶液、水で洗浄した。有機層をメタノールに滴下して高分子化合物を沈殿させ、ろ取、乾燥することで、固体を得た。この固体をトルエンに溶解して、シリカゲル/アルミナを充填したカラムクロマトグラフィーに通し、溶媒を減圧留去した。得られた液体をメタノールに滴下し、析出した固体をろ別、および乾燥して、高分子化合物A-4を得た(0.91g)。得られた高分子化合物A-4の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)をSECで測定した。その結果、高分子化合物A-4の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)は、それぞれ、13,000および1.80であった。
このようにして得られた高分子化合物A-4は、単量体の仕込み比から以下の繰り返し単位を有し、本発明に係る構成単位Xおよび構成単位Yが交互に重合した高分子化合物であると推定される。
実施例5
(高分子化合物A-5の合成)
アルゴン雰囲気下、上記合成例2で合成した化合物2(1.359g)、1,3-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-5-ドデシルベンゼン(1,3-Bis(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-5-dodecylbenzene)(1.625g)、酢酸パラジウム(3.7mg)、及び、トリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン(34.5mg)、トルエン(60mL)、および20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(8.40g)を加え、8時間還流した。次に、フェニルボロン酸(200mg)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(68.4mg)、及び、20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(8.40g)を加え、7時間加熱還流した。その後、水層を除き、N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(3.43g)、及び、イオン交換水(60mL)を加え85℃で2時間攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層を水、3質量%酢酸水溶液、水で洗浄した。有機層をメタノールに滴下して高分子化合物を沈殿させ、ろ取、乾燥することで、固体を得た。この固体をトルエンに溶解して、シリカゲル/アルミナを充填したカラムクロマトグラフィーに通し、溶媒を減圧留去した。得られた液体をメタノールに滴下し、析出した固体をろ別、および乾燥して、高分子化合物A-5を得た(0.57g)。得られた高分子化合物A-5の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)をSECで測定した。その結果、高分子化合物A-5の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)は、それぞれ、9,400および1.55であった。
(高分子化合物A-5の合成)
アルゴン雰囲気下、上記合成例2で合成した化合物2(1.359g)、1,3-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-5-ドデシルベンゼン(1,3-Bis(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-5-dodecylbenzene)(1.625g)、酢酸パラジウム(3.7mg)、及び、トリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン(34.5mg)、トルエン(60mL)、および20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(8.40g)を加え、8時間還流した。次に、フェニルボロン酸(200mg)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(68.4mg)、及び、20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(8.40g)を加え、7時間加熱還流した。その後、水層を除き、N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(3.43g)、及び、イオン交換水(60mL)を加え85℃で2時間攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層を水、3質量%酢酸水溶液、水で洗浄した。有機層をメタノールに滴下して高分子化合物を沈殿させ、ろ取、乾燥することで、固体を得た。この固体をトルエンに溶解して、シリカゲル/アルミナを充填したカラムクロマトグラフィーに通し、溶媒を減圧留去した。得られた液体をメタノールに滴下し、析出した固体をろ別、および乾燥して、高分子化合物A-5を得た(0.57g)。得られた高分子化合物A-5の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)をSECで測定した。その結果、高分子化合物A-5の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)は、それぞれ、9,400および1.55であった。
このようにして得られた高分子化合物A-5は、単量体の仕込み比から以下の繰り返し単位を有し、本発明に係る構成単位Xおよび構成単位Yが交互に重合した高分子化合物であると推定される。
実施例6
(高分子化合物A-6の合成)
アルゴン雰囲気下、上記合成例3で合成した化合物3(1.338g)、
2,2’-(2,5-ジヘキシル-1,4-フェニレン)ビス[4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン](2,2′-(2,5-Dihexyl-1,4-phenylene)bis[4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane])(0.875g)、酢酸パラジウム(2.15mg)、及び、トリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン(20.3mg)、トルエン(30mL)、および20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(7.61g)を加え、8時間還流した。次に、フェニルボロン酸(200mg)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(13.4mg)、及び、20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(7.61g)を加え、7時間加熱還流した。その後、水層を除き、N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(3.43g)、及び、イオン交換水(40mL)を加え85℃で2時間攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層を水、3質量%酢酸水溶液、水で洗浄した。有機層をメタノールに滴下して高分子化合物を沈殿させ、ろ取、乾燥することで、固体を得た。この固体をトルエンに溶解して、シリカゲル/アルミナを充填したカラムクロマトグラフィーに通し、溶媒を減圧留去した。得られた液体をメタノールに滴下し、析出した固体をろ別、および乾燥して、高分子化合物A-6を得た(0.94g)。得られた高分子化合物A-6の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)をSECで測定した。その結果、高分子化合物A-6の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)は、それぞれ、133,900および2.60であった。
(高分子化合物A-6の合成)
アルゴン雰囲気下、上記合成例3で合成した化合物3(1.338g)、
2,2’-(2,5-ジヘキシル-1,4-フェニレン)ビス[4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン](2,2′-(2,5-Dihexyl-1,4-phenylene)bis[4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane])(0.875g)、酢酸パラジウム(2.15mg)、及び、トリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン(20.3mg)、トルエン(30mL)、および20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(7.61g)を加え、8時間還流した。次に、フェニルボロン酸(200mg)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(13.4mg)、及び、20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(7.61g)を加え、7時間加熱還流した。その後、水層を除き、N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(3.43g)、及び、イオン交換水(40mL)を加え85℃で2時間攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層を水、3質量%酢酸水溶液、水で洗浄した。有機層をメタノールに滴下して高分子化合物を沈殿させ、ろ取、乾燥することで、固体を得た。この固体をトルエンに溶解して、シリカゲル/アルミナを充填したカラムクロマトグラフィーに通し、溶媒を減圧留去した。得られた液体をメタノールに滴下し、析出した固体をろ別、および乾燥して、高分子化合物A-6を得た(0.94g)。得られた高分子化合物A-6の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)をSECで測定した。その結果、高分子化合物A-6の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)は、それぞれ、133,900および2.60であった。
このようにして得られた高分子化合物A-6は、単量体の仕込み比から以下の繰り返し単位を有し、本発明に係る構成単位Xおよび構成単位Yが交互に重合した高分子化合物であると推定される。
実施例7
(高分子化合物A-7の合成)
アルゴン雰囲気下、上記合成例4で合成した化合物4(1.821g)、1,3-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-5-ドデシルベンゼン(1,3-Bis(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-5-dodecylbenzene)(1.746g)、酢酸パラジウム(9.3mg)、及び、トリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン(87.2mg)、トルエン(70mL)、および20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(10.62g)を加え、8時間還流した。次に、フェニルボロン酸(500mg)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(86.8mg)、及び、20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(10.62g)を加え、7時間加熱還流した。その後、水層を除き、N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(3.43g)、及び、イオン交換水(80mL)を加え85℃で2時間攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層を水、3質量%酢酸水溶液、水で洗浄した。有機層をメタノールに滴下して高分子化合物を沈殿させ、ろ取、乾燥することで、固体を得た。この固体をトルエンに溶解して、シリカゲル/アルミナを充填したカラムクロマトグラフィーに通し、溶媒を減圧留去した。得られた液体をメタノールに滴下し、析出した固体をろ別、および乾燥して、高分子化合物A-7を得た(0.89g)。得られた高分子化合物A-7の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)をSECで測定した。その結果、高分子化合物A-7の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)は、それぞれ、5,970および1.30であった。
(高分子化合物A-7の合成)
アルゴン雰囲気下、上記合成例4で合成した化合物4(1.821g)、1,3-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-5-ドデシルベンゼン(1,3-Bis(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-5-dodecylbenzene)(1.746g)、酢酸パラジウム(9.3mg)、及び、トリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン(87.2mg)、トルエン(70mL)、および20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(10.62g)を加え、8時間還流した。次に、フェニルボロン酸(500mg)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(86.8mg)、及び、20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(10.62g)を加え、7時間加熱還流した。その後、水層を除き、N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(3.43g)、及び、イオン交換水(80mL)を加え85℃で2時間攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層を水、3質量%酢酸水溶液、水で洗浄した。有機層をメタノールに滴下して高分子化合物を沈殿させ、ろ取、乾燥することで、固体を得た。この固体をトルエンに溶解して、シリカゲル/アルミナを充填したカラムクロマトグラフィーに通し、溶媒を減圧留去した。得られた液体をメタノールに滴下し、析出した固体をろ別、および乾燥して、高分子化合物A-7を得た(0.89g)。得られた高分子化合物A-7の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)をSECで測定した。その結果、高分子化合物A-7の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)は、それぞれ、5,970および1.30であった。
このようにして得られた高分子化合物A-7は、単量体の仕込み比から以下の繰り返し単位を有し、本発明に係る構成単位Xおよび構成単位Yが交互に重合した高分子化合物であると推定される。
実施例8
(高分子化合物A-8の合成)
アルゴン雰囲気下、上記合成例5で合成した化合物5(1.807g)、1,3-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-5-ドデシルベンゼン(1,3-Bis(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-5-dodecylbenzene)(1.665g)、酢酸パラジウム(10.0mg)、及び、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,6’-ジメトキシビフェニル(SPhos)(54.8mg)、トルエン(70mL)、および20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(11.48g)を加え、8時間還流した。次に、フェニルボロン酸(270mg)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(94mg)、及び、20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(11.48g)を加え、7時間加熱還流した。その後、水層を除き、N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(3.43g)、及び、イオン交換水(70mL)を加え85℃で2時間攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層を水、3質量%酢酸水溶液、水で洗浄した。有機層をメタノールに滴下して高分子化合物を沈殿させ、ろ取、乾燥することで、固体を得た。この固体をトルエンに溶解して、シリカゲル/アルミナを充填したカラムクロマトグラフィーに通し、溶媒を減圧留去した。得られた液体をメタノールに滴下し、析出した個体をろ別、および乾燥して、高分子化合物A-8を得た(1.28g)。得られた高分子化合物A-8の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)をSECで測定した。その結果、高分子化合物A-8の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)は、それぞれ、6,520および1.60であった。
(高分子化合物A-8の合成)
アルゴン雰囲気下、上記合成例5で合成した化合物5(1.807g)、1,3-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-5-ドデシルベンゼン(1,3-Bis(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-5-dodecylbenzene)(1.665g)、酢酸パラジウム(10.0mg)、及び、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,6’-ジメトキシビフェニル(SPhos)(54.8mg)、トルエン(70mL)、および20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(11.48g)を加え、8時間還流した。次に、フェニルボロン酸(270mg)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(94mg)、及び、20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(11.48g)を加え、7時間加熱還流した。その後、水層を除き、N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(3.43g)、及び、イオン交換水(70mL)を加え85℃で2時間攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層を水、3質量%酢酸水溶液、水で洗浄した。有機層をメタノールに滴下して高分子化合物を沈殿させ、ろ取、乾燥することで、固体を得た。この固体をトルエンに溶解して、シリカゲル/アルミナを充填したカラムクロマトグラフィーに通し、溶媒を減圧留去した。得られた液体をメタノールに滴下し、析出した個体をろ別、および乾燥して、高分子化合物A-8を得た(1.28g)。得られた高分子化合物A-8の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)をSECで測定した。その結果、高分子化合物A-8の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)は、それぞれ、6,520および1.60であった。
このようにして得られた高分子化合物A-8は、単量体の仕込み比から以下の繰り返し単位を有し、本発明に係る構成単位Xおよび構成単位Yが交互に重合した高分子化合物であると推定される。
実施例9
(高分子化合物A-9の合成)
アルゴン雰囲気下、上記合成例7で合成した化合物7(1.803g)、1,3-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-5-ドデシルベンゼン(1,3-Bis(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-5-dodecylbenzene)(1.699g)、酢酸パラジウム(10.2mg)、及び、トリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン(48.0mg)、トルエン(70mL)、および20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(11.71g)を加え、8時間還流した。次に、フェニルボロン酸(275mg)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(96mg)、及び、20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(11.71g)を加え、7時間加熱還流した。その後、水層を除き、N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(3.43g)、及び、イオン交換水(70mL)を加え85℃で2時間攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層を水、3質量%酢酸水溶液、水で洗浄した。有機層をメタノールに滴下して高分子化合物を沈殿させ、ろ取、乾燥することで、固体を得た。この固体をトルエンに溶解して、シリカゲル/アルミナを充填したカラムクロマトグラフィーに通し、溶媒を減圧留去した。得られた液体をメタノールに滴下し、析出した個体をろ別、および乾燥して、高分子化合物A-9を得た(1.25g)。得られた高分子化合物A-8の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)をSECで測定した。その結果、高分子化合物A-9の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)は、それぞれ、8,300および1.43であった。
(高分子化合物A-9の合成)
アルゴン雰囲気下、上記合成例7で合成した化合物7(1.803g)、1,3-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-5-ドデシルベンゼン(1,3-Bis(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-5-dodecylbenzene)(1.699g)、酢酸パラジウム(10.2mg)、及び、トリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン(48.0mg)、トルエン(70mL)、および20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(11.71g)を加え、8時間還流した。次に、フェニルボロン酸(275mg)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(96mg)、及び、20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(11.71g)を加え、7時間加熱還流した。その後、水層を除き、N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(3.43g)、及び、イオン交換水(70mL)を加え85℃で2時間攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層を水、3質量%酢酸水溶液、水で洗浄した。有機層をメタノールに滴下して高分子化合物を沈殿させ、ろ取、乾燥することで、固体を得た。この固体をトルエンに溶解して、シリカゲル/アルミナを充填したカラムクロマトグラフィーに通し、溶媒を減圧留去した。得られた液体をメタノールに滴下し、析出した個体をろ別、および乾燥して、高分子化合物A-9を得た(1.25g)。得られた高分子化合物A-8の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)をSECで測定した。その結果、高分子化合物A-9の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)は、それぞれ、8,300および1.43であった。
このようにして得られた高分子化合物A-9は、単量体の仕込み比から以下の繰り返し単位を有し、本発明に係る構成単位Xおよび構成単位Yが交互に重合した高分子化合物であると推定される。
実施例10
(高分子化合物A-10の合成)
アルゴン雰囲気下、上記合成例6で合成した化合物6(1.812g)、1,3-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-5-ドデシルベンゼン(1,3-Bis(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-5-dodecylbenzene)(1.297g)、酢酸パラジウム(9.7mg)、及び、トリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン(45.8mg)、トルエン(62mL)、および20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(11.18g)を加え、8時間還流した。次に、フェニルボロン酸(262mg)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(91mg)、及び、20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(11.18g)を加え、7時間加熱還流した。その後、水層を除き、N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(3.43g)、及び、イオン交換水(62mL)を加え85℃で2時間攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層を水、3質量%酢酸水溶液、水で洗浄した。有機層をメタノールに滴下して高分子化合物を沈殿させ、ろ取、乾燥することで、固体を得た。この固体をトルエンに溶解して、シリカゲル/アルミナを充填したカラムクロマトグラフィーに通し、溶媒を減圧留去した。得られた液体をメタノールに滴下し、析出した個体をろ別、および乾燥して、高分子化合物A-10を得た(1.31g)。得られた高分子化合物A-8の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)をSECで測定した。その結果、高分子化合物A-9の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)は、それぞれ、7,900および1.38であった。
(高分子化合物A-10の合成)
アルゴン雰囲気下、上記合成例6で合成した化合物6(1.812g)、1,3-ビス(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-5-ドデシルベンゼン(1,3-Bis(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-5-dodecylbenzene)(1.297g)、酢酸パラジウム(9.7mg)、及び、トリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン(45.8mg)、トルエン(62mL)、および20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(11.18g)を加え、8時間還流した。次に、フェニルボロン酸(262mg)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(91mg)、及び、20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(11.18g)を加え、7時間加熱還流した。その後、水層を除き、N,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(3.43g)、及び、イオン交換水(62mL)を加え85℃で2時間攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層を水、3質量%酢酸水溶液、水で洗浄した。有機層をメタノールに滴下して高分子化合物を沈殿させ、ろ取、乾燥することで、固体を得た。この固体をトルエンに溶解して、シリカゲル/アルミナを充填したカラムクロマトグラフィーに通し、溶媒を減圧留去した。得られた液体をメタノールに滴下し、析出した個体をろ別、および乾燥して、高分子化合物A-10を得た(1.31g)。得られた高分子化合物A-8の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)をSECで測定した。その結果、高分子化合物A-9の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)は、それぞれ、7,900および1.38であった。
このようにして得られた高分子化合物A-10は、単量体の仕込み比から以下の繰り返し単位を有し、本発明に係る構成単位Xおよび構成単位Yが交互に重合した高分子化合物であると推定される。
実施例11
(高分子化合物B-1の合成)
アルゴン雰囲気下、上記合成例8で合成した化合物8(1.72g)、2,7-ジブロモ-9,9-ジオクチルフルオレン(1.15g)、酢酸パラジウム(9.4mg)、トリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン(44.2mg)、トルエン(57mL)、および20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(10.7g)を四つ口フラスコに加え、85℃で6時間撹拌した。次に、フェニルボロン酸(121mg)、テトラキス(トリフェニルホスフィノ)パラジウム(146mg)、20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(10.7g)を加え、3時間撹拌した。その後、イオン交換水(50mL)に溶解したN,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(14.1g)を加え85℃で2時間攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層を水、3質量%酢酸水溶液、水で洗浄した。有機層をシリカゲル/アルミナを充填したカラムクロマトグラフィーに通し、溶媒を減圧留去した。得られた液体をメタノールに滴下し、析出した固体をトルエンに溶解させた。次に、この溶液をメタノールに滴下し析出させ、析出した固体をろ別、乾燥して、高分子化合物B-1を得た(1.14g)。得られた高分子化合物B-1の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)をSECで測定した。その結果、高分子化合物B-1の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)は、それぞれ、139,000および3.39であった。
(高分子化合物B-1の合成)
アルゴン雰囲気下、上記合成例8で合成した化合物8(1.72g)、2,7-ジブロモ-9,9-ジオクチルフルオレン(1.15g)、酢酸パラジウム(9.4mg)、トリス(2-メトキシフェニル)ホスフィン(44.2mg)、トルエン(57mL)、および20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(10.7g)を四つ口フラスコに加え、85℃で6時間撹拌した。次に、フェニルボロン酸(121mg)、テトラキス(トリフェニルホスフィノ)パラジウム(146mg)、20質量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(10.7g)を加え、3時間撹拌した。その後、イオン交換水(50mL)に溶解したN,N-ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(14.1g)を加え85℃で2時間攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層を水、3質量%酢酸水溶液、水で洗浄した。有機層をシリカゲル/アルミナを充填したカラムクロマトグラフィーに通し、溶媒を減圧留去した。得られた液体をメタノールに滴下し、析出した固体をトルエンに溶解させた。次に、この溶液をメタノールに滴下し析出させ、析出した固体をろ別、乾燥して、高分子化合物B-1を得た(1.14g)。得られた高分子化合物B-1の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)をSECで測定した。その結果、高分子化合物B-1の重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)は、それぞれ、139,000および3.39であった。
このようにして得られた高分子化合物B-1は、単量体の仕込み比から以下の構成単位を有する高分子化合物であると推定される。
上記実施例1~10の高分子化合物A-1~A-10および実施例11の高分子化合物B-1について、下記方法により、HOMOレベル(eV)を測定した。結果を下記表1に示す。
(HOMOレベルの測定)
各高分子化合物を、濃度が1質量%となるようにキシレンに溶解させ、塗布液を調製する。UV洗浄したITO付きガラス基板上に、上記で調製した塗布液を用い、回転数2000rpmの条件で、スピンコート法により製膜した後、ホットプレート上で、150℃、30分の条件で乾燥させ、測定用のサンプルを作製する。大気中光電子分光装置(理研計器株式会社製、AC-3)を用いて、サンプルのHOMOレベルを測定する。このとき、測定結果から、立ち上がりの接線交点を算出し、HOMOレベル(eV)とする。なお、HOMOレベルは、通常、負の数値である。
各高分子化合物を、濃度が1質量%となるようにキシレンに溶解させ、塗布液を調製する。UV洗浄したITO付きガラス基板上に、上記で調製した塗布液を用い、回転数2000rpmの条件で、スピンコート法により製膜した後、ホットプレート上で、150℃、30分の条件で乾燥させ、測定用のサンプルを作製する。大気中光電子分光装置(理研計器株式会社製、AC-3)を用いて、サンプルのHOMOレベルを測定する。このとき、測定結果から、立ち上がりの接線交点を算出し、HOMOレベル(eV)とする。なお、HOMOレベルは、通常、負の数値である。
実施例12
(電界発光素子1の作製)
第1電極(陽極)として、酸化インジウムスズ(ITO)が膜厚150nmでパターニングされているITO付きガラス基板を使用した。このITO付きガラス基板を、中性洗剤、脱イオン水、水及びイソプロピルアルコールを用いて順次洗浄した後、UV-オゾン処理を実施した。次に、このITO付きガラス基板上に、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(4-スチレンスルホネート)(PEDOT/PSS)(Sigma-Aldrich製)を、乾燥膜厚が30nmになるようにスピンコート法により塗布した後、乾燥させた。その結果、厚さ(乾燥膜厚)30nmの正孔注入層がITO付きガラス基板上に形成された。
(電界発光素子1の作製)
第1電極(陽極)として、酸化インジウムスズ(ITO)が膜厚150nmでパターニングされているITO付きガラス基板を使用した。このITO付きガラス基板を、中性洗剤、脱イオン水、水及びイソプロピルアルコールを用いて順次洗浄した後、UV-オゾン処理を実施した。次に、このITO付きガラス基板上に、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(4-スチレンスルホネート)(PEDOT/PSS)(Sigma-Aldrich製)を、乾燥膜厚が30nmになるようにスピンコート法により塗布した後、乾燥させた。その結果、厚さ(乾燥膜厚)30nmの正孔注入層がITO付きガラス基板上に形成された。
次に、実施例1で合成した高分子化合物A-1(正孔輸送材料)をトルエン(溶媒)に1質量%濃度で溶解して正孔輸送層形成用塗布液(1)を調製した。上記で形成した正孔注入層上に、この正孔輸送層形成用塗布液(1)を厚さ(乾燥膜厚)が30nmになるようにスピンコート法にて塗布した後、230℃で1時間加熱して、厚さ(乾燥膜厚)30nmの正孔輸送層を正孔注入層上に形成した。
シクロヘキサン中に、下記構造:
を有するZnTeSe/ZnSe/ZnS(コア/シェル/シェル;平均直径=約10nm)の青色量子ドットを、1.0質量%となるように分散させ、量子ドット分散液を調製した。なお、正孔輸送層(特に高分子化合物A-1)はシクロヘキサンには溶解しない。この量子ドット分散液を、乾燥膜厚が30nmになるようにスピンコート法により上記正孔輸送層上に塗布した後、乾燥させた。その結果、厚さ(乾燥膜厚)30nmの量子ドット発光層が正孔輸送層上に形成された。なお、量子ドット分散液に紫外線を照射することにより発せられる光は、中心波長が462nm、半値幅が30nmであった。
この量子ドット発光層を完全に乾燥させた。この量子ドット発光層上に、真空蒸着装置を用いて、リチウムキノレート(Liq)及び電子輸送材料としての1,3,5-トリス(N-フェニルベンズイミダゾール-2-イル)ベンゼン(TPBI)(Sigma-Aldrich製)を共蒸着させた。その結果、厚さが36nmの電子輸送層が量子ドット発光層上に形成された。
真空蒸着装置を用いて、この電子輸送層上に、(8-キノリノラト)リチウム(リチウムキノレート)(Liq)を蒸着させた。その結果、厚さ0.5nmの電子注入層が電子輸送層上に形成された。
上記で形成した電子注入層上に、アルミニウム(以下、Al)を真空蒸着装置にて蒸着させて、厚さが100nmの第2電極(陰極)を電子注入層上に形成した。これにより、電界発光素子1(量子ドットエレクトロルミネッセンス素子1)を得た。
実施例13
(電界発光素子2の作製)
実施例12において、高分子化合物A-1の代わりに、実施例2の高分子化合物A-2を使用する以外は、実施例12と同様の操作を行い、電界発光素子2(量子ドットエレクトロルミネッセンス素子2)を作製した。
(電界発光素子2の作製)
実施例12において、高分子化合物A-1の代わりに、実施例2の高分子化合物A-2を使用する以外は、実施例12と同様の操作を行い、電界発光素子2(量子ドットエレクトロルミネッセンス素子2)を作製した。
実施例14
(電界発光素子3の作製)
実施例12において、高分子化合物A-1の代わりに、実施例3の高分子化合物A-3を使用する以外は、実施例12と同様の操作を行い、電界発光素子3(量子ドットエレクトロルミネッセンス素子3)を作製した。
(電界発光素子3の作製)
実施例12において、高分子化合物A-1の代わりに、実施例3の高分子化合物A-3を使用する以外は、実施例12と同様の操作を行い、電界発光素子3(量子ドットエレクトロルミネッセンス素子3)を作製した。
実施例15
(電界発光素子4の作製)
実施例12において、高分子化合物A-1の代わりに、実施例4の高分子化合物A-4を使用する以外は、実施例12と同様の操作を行い、電界発光素子4(量子ドットエレクトロルミネッセンス素子4)を作製した。
(電界発光素子4の作製)
実施例12において、高分子化合物A-1の代わりに、実施例4の高分子化合物A-4を使用する以外は、実施例12と同様の操作を行い、電界発光素子4(量子ドットエレクトロルミネッセンス素子4)を作製した。
実施例16
(電界発光素子5の作製)
実施例12において、高分子化合物A-1の代わりに、実施例5の高分子化合物A-5を使用する以外は、実施例12と同様の操作を行い、電界発光素子5(量子ドットエレクトロルミネッセンス素子5)を作製した。
(電界発光素子5の作製)
実施例12において、高分子化合物A-1の代わりに、実施例5の高分子化合物A-5を使用する以外は、実施例12と同様の操作を行い、電界発光素子5(量子ドットエレクトロルミネッセンス素子5)を作製した。
実施例17
(電界発光素子6の作製)
実施例12において、高分子化合物A-1の代わりに、実施例6の高分子化合物A-6を使用する以外は、実施例12と同様の操作を行い、電界発光素子6(量子ドットエレクトロルミネッセンス素子6)を作製した。
(電界発光素子6の作製)
実施例12において、高分子化合物A-1の代わりに、実施例6の高分子化合物A-6を使用する以外は、実施例12と同様の操作を行い、電界発光素子6(量子ドットエレクトロルミネッセンス素子6)を作製した。
実施例18
(電界発光素子7の作製)
実施例12において、高分子化合物A-1の代わりに、実施例7の高分子化合物A-7を使用する以外は、実施例12と同様の操作を行い、電界発光素子7(量子ドットエレクトロルミネッセンス素子7)を作製した。
(電界発光素子7の作製)
実施例12において、高分子化合物A-1の代わりに、実施例7の高分子化合物A-7を使用する以外は、実施例12と同様の操作を行い、電界発光素子7(量子ドットエレクトロルミネッセンス素子7)を作製した。
実施例19
(電界発光素子8の作製)
実施例12において、高分子化合物A-1の代わりに、実施例8の高分子化合物A-8を使用する以外は、実施例12と同様の操作を行い、電界発光素子8(量子ドットエレクトロルミネッセンス素子8)を作製した。
(電界発光素子8の作製)
実施例12において、高分子化合物A-1の代わりに、実施例8の高分子化合物A-8を使用する以外は、実施例12と同様の操作を行い、電界発光素子8(量子ドットエレクトロルミネッセンス素子8)を作製した。
実施例20
(電界発光素子9の作製)
実施例12において、高分子化合物A-1の代わりに、実施例9の高分子化合物A-9を使用する以外は、実施例12と同様の操作を行い、電界発光素子9(量子ドットエレクトロルミネッセンス素子9)を作製した。
(電界発光素子9の作製)
実施例12において、高分子化合物A-1の代わりに、実施例9の高分子化合物A-9を使用する以外は、実施例12と同様の操作を行い、電界発光素子9(量子ドットエレクトロルミネッセンス素子9)を作製した。
比較例1
(比較電界発光素子1の作製)
実施例12において、高分子化合物A-1の代わりに、下記構成単位を有するポリ[(9,9-ジオクチルフルオレニル-2,7-ジイル)-co-(4,4’-(N-(4-sec-ブチルフェニル)ジフェニルアミン)](TFB)(Luminescence Technology Corp.製)を使用する以外は、実施例12と同様の操作を行い、比較電界発光素子1(比較量子ドットエレクトロルミネッセンス素子1)を作製した。なお、TFBの重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)をSECで測定した。その結果、TFBの重量平均分子量(Mw)及び分散度(Mw/Mn)は、それぞれ、359,000および3.4であった。
(比較電界発光素子1の作製)
実施例12において、高分子化合物A-1の代わりに、下記構成単位を有するポリ[(9,9-ジオクチルフルオレニル-2,7-ジイル)-co-(4,4’-(N-(4-sec-ブチルフェニル)ジフェニルアミン)](TFB)(Luminescence Technology Corp.製)を使用する以外は、実施例12と同様の操作を行い、比較電界発光素子1(比較量子ドットエレクトロルミネッセンス素子1)を作製した。なお、TFBの重量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)をSECで測定した。その結果、TFBの重量平均分子量(Mw)及び分散度(Mw/Mn)は、それぞれ、359,000および3.4であった。
[電界発光素子の評価1]
上記実施例12~19にて作製した電界発光素子1~8および比較例1にて作製した比較電界発光素子1について、下記方法により、発光効率を評価した。結果を下記表2に示す。
上記実施例12~19にて作製した電界発光素子1~8および比較例1にて作製した比較電界発光素子1について、下記方法により、発光効率を評価した。結果を下記表2に示す。
(発光効率)
各電界発光素子に対して、電圧を印加すると、一定の電圧で電流が流れ始め、電界発光素子が発光する。直流定電圧電源(KEYENCE製、ソースメータ(source meter))を用いて、各素子に対して、徐々に電圧を増加させ、その時の電流値を計測し、発光時の輝度を輝度測定装置(Topcom製、SR-3)を用いて測定する。ここで、輝度が減衰を始めた時点で測定を終了する。各素子の面積から単位面積あたりの電流値(電流密度)を計算し、輝度(cd/m2)を電流密度(A/m2)にて除算することで、電流効率(cd/A)を算出する。
各電界発光素子に対して、電圧を印加すると、一定の電圧で電流が流れ始め、電界発光素子が発光する。直流定電圧電源(KEYENCE製、ソースメータ(source meter))を用いて、各素子に対して、徐々に電圧を増加させ、その時の電流値を計測し、発光時の輝度を輝度測定装置(Topcom製、SR-3)を用いて測定する。ここで、輝度が減衰を始めた時点で測定を終了する。各素子の面積から単位面積あたりの電流値(電流密度)を計算し、輝度(cd/m2)を電流密度(A/m2)にて除算することで、電流効率(cd/A)を算出する。
また、輝度測定装置で測定した分光放射輝度スペクトルから、ランバシアン放射を行ったと仮定して、Cd/A max時の外部量子効率(EQE)(%)を算出し、発光効率を評価する。
上記表2の結果から、実施例の電界発光素子1~8は、比較電界発光素子1に比して、有意に高い発光効率(EQE)を発揮できることが分かる。なお、本例では、青色量子ドットエレクトロルミネッセンス素子について評価したが、赤色量子ドットエレクトロルミネッセンス素子等においても、上記と同様の結果が得られると考察される。
実施例21
(電界発光素子10の作製)
第1電極(陽極)として、酸化インジウムスズ(ITO)が膜厚150nmでパターニングされているITO付きガラス基板を使用した。このITO付きガラス基板を、中性洗剤、脱イオン水、水及びイソプロピルアルコールを用いて順次洗浄した後、UV-オゾン処理を実施した。次に、このITO付きガラス基板上に、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(4-スチレンスルホネート)(PEDOT/PSS)(Sigma-Aldrich製)を、乾燥膜厚が30nmになるようにスピンコート法により塗布した後、乾燥させた。その結果、厚さ(乾燥膜厚)30nmの正孔注入層がITO付きガラス基板上に形成された。
(電界発光素子10の作製)
第1電極(陽極)として、酸化インジウムスズ(ITO)が膜厚150nmでパターニングされているITO付きガラス基板を使用した。このITO付きガラス基板を、中性洗剤、脱イオン水、水及びイソプロピルアルコールを用いて順次洗浄した後、UV-オゾン処理を実施した。次に、このITO付きガラス基板上に、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(4-スチレンスルホネート)(PEDOT/PSS)(Sigma-Aldrich製)を、乾燥膜厚が30nmになるようにスピンコート法により塗布した後、乾燥させた。その結果、厚さ(乾燥膜厚)30nmの正孔注入層がITO付きガラス基板上に形成された。
次に、実施例3で合成した高分子化合物A-3および実施例11で合成した高分子化合物B-1(正孔輸送材料)をトルエン(溶媒)にそれぞれ0.5質量%の濃度で溶解して正孔輸送層形成用塗布液(5)を調製した。上記で形成した正孔注入層上に、この正孔輸送層形成用塗布液(5)を厚さ(乾燥膜厚)が30nmになるようにスピンコート法にて塗布した後、230℃で1時間加熱して、厚さ(乾燥膜厚)30nmの正孔輸送層を正孔注入層上に形成した。
シクロヘキサン中に、下記構造:
を有するZnTeSe/ZnSe/ZnS(コア/シェル/シェル;平均直径=約10nm)の青色量子ドットを、1.0質量%となるように分散させ、量子ドット分散液を調製した。なお、正孔輸送層(特に高分子化合物A-3およびB-1)はシクロヘキサンには溶解しない。この量子ドット分散液を、乾燥膜厚が30nmになるようにスピンコート法により上記正孔輸送層上に塗布した後、乾燥させた。その結果、厚さ(乾燥膜厚)30nmの量子ドット発光層が正孔輸送層上に形成された。なお、量子ドット分散液に紫外線を照射することにより発せられる光は、中心波長が462nm、半値幅が30nmであった。
この量子ドット発光層を完全に乾燥させた。この量子ドット発光層上に、真空蒸着装置を用いて、リチウムキノレート(Liq)及び電子輸送材料としての1,3,5-トリス(N-フェニルベンズイミダゾール-2-イル)ベンゼン(TPBI)(Sigma-Aldrich製)を共蒸着させた。その結果、厚さが36nmの電子輸送層が量子ドット発光層上に形成された。
真空蒸着装置を用いて、この電子輸送層上に、(8-キノリノラト)リチウム(リチウムキノレート)(Liq)を蒸着させた。その結果、厚さ0.5nmの電子注入層が電子輸送層上に形成された。
上記で形成した電子注入層上に、アルミニウム(以下、Al)を真空蒸着装置にて蒸着させて、厚さが100nmの第2電極(陰極)を電子注入層上に形成した。これにより、電界発光素子5(量子ドットエレクトロルミネッセンス素子5)を得た。
上記実施例21にて作製した電界発光素子10を、上記[電界発光素子の評価1](発光効率)に記載の方法に従って、発光効率を評価した。結果を下記表3に示す。
[電界発光素子の評価2]
上記実施例21にて作製した電界発光素子10および上記比較例1にて作製した比較電界発光素子1について、下記方法により、発光寿命を評価した。結果を下記表3に示す。
上記実施例21にて作製した電界発光素子10および上記比較例1にて作製した比較電界発光素子1について、下記方法により、発光寿命を評価した。結果を下記表3に示す。
(発光寿命)
直流定電圧電源(株式会社キーエンス製、ソースメータ(source meter))を用いて、各電界発光素子に対して所定の電圧を加え、各量子ドットエレクトロルミネッセンス素子を発光させる。量子ドットエレクトロルミネッセンス素子の発光を輝度測定装置(株式会社Topcom製、SR-3)にて測定しつつ、徐々に電流を増加させ、輝度が280nit(cd/m2)になったところで電流を一定にし、放置する。輝度測定装置で測定した輝度の値が徐々に低下し、初期輝度の50%になるまでの時間を「LT50(hr)」とする。
直流定電圧電源(株式会社キーエンス製、ソースメータ(source meter))を用いて、各電界発光素子に対して所定の電圧を加え、各量子ドットエレクトロルミネッセンス素子を発光させる。量子ドットエレクトロルミネッセンス素子の発光を輝度測定装置(株式会社Topcom製、SR-3)にて測定しつつ、徐々に電流を増加させ、輝度が280nit(cd/m2)になったところで電流を一定にし、放置する。輝度測定装置で測定した輝度の値が徐々に低下し、初期輝度の50%になるまでの時間を「LT50(hr)」とする。
上記表3の結果から、高分子化合物A-3に加えて特定のHOMOレベルを有する高分子化合物B-1を組み合わせた実施例21の電界発光素子10は、比較例1の比較電界発光素子1に比して、有意に高い発光効率(EQE)および耐久性(有意に長い発光寿命)を発揮できることが分かる。なお、本例では、青色量子ドットエレクトロルミネッセンス素子について評価したが、赤色量子ドットエレクトロルミネッセンス素子等においても、上記と同様の結果が得られると考察される。
以上、本発明について実施形態および実施例を挙げて説明したが、本発明は特定の実施形態、実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
100…エレクトロルミネッセンス素子(EL素子)、
110…基板、
120…第1電極、
130…正孔注入層、
140…正孔輸送層、
150…発光層、
160…電子輸送層、
170…電子注入層、
180…第2電極。
110…基板、
120…第1電極、
130…正孔注入層、
140…正孔輸送層、
150…発光層、
160…電子輸送層、
170…電子注入層、
180…第2電極。
Claims (11)
- 下記式(1)で表される構成単位を有する共重合体:
上記式(1)中、
Ar1およびAr2は、それぞれ独立して、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上30以下の1価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上30以下の1価の芳香族複素環基を表し、Ar1およびAr2が複数存在する場合、それらは互いに同一でも異なってもよく;
L1は、置換されたまたは非置換の炭素数6以上30以下の2価の芳香族炭化水素基を表し;
R1は、水素原子、置換されたもしくは非置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換されたもしくは非置換の炭素数1以上20以下のアルコキシ基、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上30以下の1価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上30以下の1価の芳香族複素環基を表し、R1が複数存在する場合、各々のR1は互いに同一であっても異なっていてもよく、互いに結合して各々が結合する炭素原子とともに環構造を形成してもよく;
aは、0、1、2または3であり;
Yは、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上60以下の2価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上60以下の2価の芳香族複素環基を表す。 - 前記式(1)において、Ar1およびAr2の少なくとも一方が、下記式(2)で表される基である請求項1に記載の共重合体:
上記式(2)中、
L2は、単結合、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上30以下の2価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上30以下の2価の芳香族複素環基を表し;
R2およびR3は、それぞれ同一でも、異なっていてもよく、水素原子、置換されたもしくは非置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換されたもしくは非置換の炭素数1以上20以下のアルコキシ基、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上30以下の1価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上30以下の1価の芳香族複素環基を表し;
Xは、=CR4R5、O及びSから選択される基を表し、この際、R4およびR5は、それぞれ独立して、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上30以下のアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数1以上20以下のアルキル基であり、互いに結合して各々が結合する炭素原子とともに環構造を形成してもよく;
bは、0、1、2または3の整数であり;
cは、0、1、2、3または4の整数である。 - 前記式(2)で表される基が、下記式(3)~式(18)から選択される基である、請求項2に記載の共重合体:
上記式(3)~式(18)中、
L2は、単結合、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上30以下の2価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上30以下の2価の芳香族複素環基を表し;
R2およびR3は、それぞれ同一でも、異なっていてもよく、水素原子、置換されたもしくは非置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換されたもしくは非置換の炭素数1以上20以下のアルコキシ基、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上30以下の1価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の環形成原子数3以上30以下の1価の芳香族複素環基を表し;
R4およびR5は、それぞれ独立して、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上30以下のアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数1以上20以下のアルキル基であり、互いに結合して各々が結合する炭素原子とともに環構造を形成してもよく;
bは、0、1、2または3の整数であり;
cは、0、1、2、3または4の整数である。 - 前記式(1)において、Ar1が下記式(3)~(6)および下記式(11)~(14)から選択される基であり、Ar2が下記式(7)~(14)、および炭素数1以上8以下の直鎖もしくは炭素数3以上8以下の分岐のアルキル基で置換されたまたは非置換の炭素数6以上25以下の芳香族炭化水素基から選択される基である、請求項1~3のいずれか1項に記載の共重合体:
上記式(3)~(14)中、
L2は、単結合またはフェニレン基を表し、
R2およびR3は、それぞれ同一でも、異なっていてもよく、水素原子、または炭素数1以上10以下のアルキル基を表し、
bは、0、1、2または3の整数であり、
cは、0、1、2、3または4の整数である。 - 前記式(1)において、Yが、下記式(19)~式(34)から選択される基である、請求項1~4のいずれか1項に記載の共重合体:
上記式(19)~式(34)中、
R4は、それぞれ独立して、置換された若しくは非置換の環形成炭素数6以上60以下の1価の芳香族炭化水素基、置換された若しくは非置換の環形成原子数3以上60以下の1価の芳香族複素環基、炭素数1以上60以下のアルキル基、または水素原子を表し、
Qは、それぞれ独立して、-O-、-S-、-Se-、-CR17R18-、-SiR17R18-を表し、この際、R17およびR18は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、置換若しくは非置換のアルキル基、置換若しくは非置換のアリール基または置換若しくは非置換のヘテロアリール基を表し、
Zは、それぞれ独立して、-CR19=、-N=、-SiR19=を表し、この際、R19は、水素原子、重水素原子、置換若しくは非置換のアルキル基、置換若しくは非置換のアリール基または置換若しくは非置換のヘテロアリール基を表し、
*は、主鎖を形成する結合部位である。 - 請求項1~5のいずれか1項に記載の共重合体、およびHOMOレベルが-5.6eVを超えて-5.3eV以下の高分子材料を含む、高分子組成物。
- 前記高分子材料が、下記式(35)で示される、請求項6に記載の高分子組成物:
上記式(35)中、
R6~R9は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1以上16以下の炭化水素基を表し;
L3は、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上25以下の2価の芳香族炭化水素基、または置換されたもしくは非置換の2価の芳香族複素環基を表し;
dは、0、1または2であり、dが0である場合には、L3は単結合を表わし、dが2である場合には、L3はそれぞれ同じであってもまたは異なるものであってもよく;
L4は、置換されたもしくは非置換の炭素数6以上25以下の芳香族炭化水素基または置換されたもしくは非置換の芳香族複素環基を表し、この際、L4は、Ar3と環を形成してよく;
Ar3は、置換もしくは非置換の炭素数6以上25以下の2価の芳香族炭化水素基または置換もしくは非置換の2価の芳香族複素環基を表し、かつAr3はAr4またはL4と環を形成し;
Ar4は、炭素数1以上12以下の直鎖のもしくは炭素数3以上12以下の分岐した炭化水素基で置換された炭素数6以上25以下の芳香族炭化水素基または炭素数1以上12以下の直鎖のもしくは炭素数3以上12以下の分岐した炭化水素基で置換された芳香族複素環基を表し、この際、Ar4は、Ar3と環を形成してよい。 - 請求項1~5のいずれか1項に記載の共重合体または請求項6もしくは7に記載の高分子組成物を含むエレクトロルミネッセンス素子材料。
- 第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置される1層以上の有機膜と、を備えるエレクトロルミネッセンス素子であって、
前記有機膜の少なくとも1層は、請求項1~5のいずれか1項に記載の共重合体または請求項6もしくは7に記載の高分子組成物を含む、エレクトロルミネッセンス素子。 - 前記共重合体または前記高分子組成物を含む前記有機膜が、正孔輸送層または正孔注入層である、請求項9に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
- 前記有機膜が半導体ナノ粒子または有機金属錯体を含む発光層を有する、請求項9または10に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
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