JP4719341B2 - Dpp含有共役ポリマ−及びエレクトロルミネセンス装置 - Google Patents

Dpp含有共役ポリマ−及びエレクトロルミネセンス装置 Download PDF

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Description

【0001】
本発明は、下記式:
【0002】
【化8】
Figure 0004719341
【0003】
(式中、
xは、0.005〜1、好適には0.01〜1の範囲で選択され、
yは、0.995〜0、好適には0.99〜0の範囲で選択され、そして
x+yは、1であり、そして
Ar1及びAr2は、互いに独立して、下記式:
【0004】
【化9】
Figure 0004719341
【0005】
の基のいずれかを表し、そして
m及びnは、1〜10の数であり、そして
1及びR2は、互いに独立して、H、C1−C18アルキル、−C(O)O−C1−C18アルキル、ペルフルオロ−C1−C12アルキル、非置換C6−C12アリール又はC1−C12アルキル、C1−C12アルコキシ若しくはハロゲンの1〜3個で置換されたC6−C12アリール、あるいはC1−C12アルキル−C6−C12アリール又はC6−C12アリール−C1−C12アルキルを表し、
3及びR4は、好適には水素、C1−C12アルキル、C1−C12アルコキシ、非置換C6−C12アリール又はC1−C12アルキル、C1−C12アルコキシ若しくはハロゲンの1〜3個で置換されたC6−C12アリール、あるいはペルフルオロ−C1−C12アルキルを表し、そして
5は、好適にはC1−C12アルキル、C1−C12アルコキシ、非置換C6−C12アリール又はC1−C12アルキル、C1−C12アルコキシ若しくはハロゲンの1〜3個で置換されたC6−C12アリール、あるいはペルフルオロ−C1−C12アルキルを表す)で示される単位を含むことを特徴とする、ジケトピロロピロールをベースとするポリマー又はコポリマー、そのようなポリマー又はコポリマーの配合物、そのようなポリマー又はコポリマーを含むエレクトロルミネッセンス(「EL」)装置(類)の使用又は製造に関する。
【0006】
EP−A 787,730は、下記式(Ia):
【0007】
【化10】
Figure 0004719341
【0008】
(式中、
1及びQ2は、互いに独立して、重合性反応基を表し、そして
3及びQ4は、互いに独立して、水素、C12−C24アルキル、C6−C24アルキル(これはO又はSにより、1箇所以上中断されている)を表すか、又は下記式:
【0009】
【化11】
Figure 0004719341
【0010】
(式中、
5は、C4−C18アルキル又はC5−C10シクロアルキルを表す)の基である)で示されるDPPの重合により得ることができるポリアクリラート及びポリウレタンを記載している。
【0011】
化合物Iaは、光−及び電子伝導性ポリマーの製造のために用いることができることが述べられているが、相当する例は与えられていない。更に、DPPに基づくポリマーを含むEL装置をどのように製造するかについて、及びそれぞれのDPP−モノマーをそれぞれのDPP−ポリマーにどのように選択するかについて教示されていない。
【0012】
Macromol. Chem. Phys. 200 (1999) 106-112は、2官能性モノマーのDPP−誘導体類(ここで、官能基は、DPP−分子のN−原子に結合している)と、ジイソシアナート類又はジオール類又はジカルボン酸類との共重合により得ることができる蛍光DDP−ポリマーを記載している。記載されたポリマーがEL装置で用いることができるかどうかは教示されていない。
【0013】
JACS 115(1993) 11735-11743は、光屈折性、すなわち表示光導電性、及び2次非線形光学活性を示すDPP−ポリマーを記載している。光導電性は、EL装置に類似の装置を用いて測定、すなわちレーザービームで装置を照射し、次いでこの照射から得られた電流を測定するけれども、エレクトロルミネッセンスに関しては測定されていない。更に、他のDPP−ポリマーをどのように選択するかについて教示していない。
【0014】
Adv. Mater 4(1992) 36-37は、ポリ(p−フェニレン)に基づく、青光を発光するEL装置を記載している。しかしながら、用いたポリマーをどのように改変するかについて教示していない。更にエレクトロルミネッセンスのλmaxは、青色の領域である。
【0015】
したがって、本発明の目的は、好適には青色領域ではないエレクトロルミネッセンスのλmax、すなわち400〜470nでなく、好適には500〜800、更に好適には600〜750nmであるエレクトロルミネッセンスのλmaxを示す、新規なDPP−に基づくポリマー及びコポリマー、並びに電子及び光子装置、例えば、ダイオード類、発光ダイオード類、光ダイオード類、場効果トランジスター、ポリマー格子トリオード類、発光電子化学電池、光カップラー及びレーザー中でのその使用を提供することである。更に、新規なポリマーのエレクトロルミネッセンスの強度は、ポリ(1,4−フェニレン)に関して改善されるべきである。更に、新規なポリマーの、スピン被覆及び溶液被覆により薄いフィルムへの加工性は、ポリ(1,4−フェニレン)に関して改善されるべきである。
【0016】
したがって、上述のDDPに基づくポリマーが見出された。
【0017】
更に、本発明のポリマー類を含む配合物、本発明のポリマー類を含むEL装置及びDPPIの使用並びにそのポリマー類もまた見出されている。
【0018】
好適には、Ar1は、下記式:
【0019】
【化12】
Figure 0004719341
【0020】
の基、好適には下記式:
【0021】
【化13】
Figure 0004719341
【0022】
の基、更に好適には下記式:
【化14】
Figure 0004719341
【0023】
の基を表し、そして
Ar2は、下記式:
【0024】
【化15】
Figure 0004719341
【0025】
の基、好適には下記式:
【0026】
【化16】
Figure 0004719341
【0027】
の基を表す。
【0028】
好適には、R1及びR2は、互いに独立して、H、C1−C12アルキル、−C(O)O−C1−C12アルキル、ペルフルオロ−C1−C12アルキル、非置換C6−C12アリール又はC1−C12アルキル、C1−C12アルコキシ、若しくはハロゲンの1〜3個で置換されたC6−C12アリール、あるいはC1−C12アルキル−C6−C12アリール又はC6−C12アリール−C1−C12アルキルを表し、
【0029】
3及びR4は、好適には水素、C1−C12アルキル、C1−C12アルコキシ、非置換C6−C12アリール、又はC1−C12アルキル、C1−C12アルコキシ、若しくはハロゲンの1〜3個で置換されたC6−C12アリール、あるいはペルフルオロ−C1−C12アルキルを表し、そして
5は、好適には、C1−C12アルキル、C1−C12アルコキシ、非置換C6−C12アリール又はC1−C12アルキル、C1−C12アルコキシ、若しくはハロゲンの1〜3個で置換されたC6−C12アリール、あるいはペルフルオロ−C1−C12アルキルを表す。
【0030】
好適な実施態様は、下記式:
【0031】
【化17】
Figure 0004719341
【0032】
(式中、
6及びR7は、互いに独立して、水素、C1−C12アルキル、C1−C12アルコキシ、非置換C6−C12アリール又はC1−C12アルキル、C1−C12アルコキシ、若しくはハロゲンの1〜3個で置換されたC6−C12アリール、あるいはペルフルオロ−C1−C12アルキルを表す)の単位、
更に好適には、下記式:
【0033】
【化18】
Figure 0004719341
【0034】
(式中、
1−C18アルキルは、メチル、エチル、n−、i−プロピル、n−、i−、sec.−、tert.−ブチル、n−、i−、ネオ−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、n−ノニル、n−デシル、3,7−ジメチルオクチル、n−ウンデシル、n−ドデシル、n−トリデシル、n−テトラデシル、n−ペンタデシル、n−ヘキサデシル、n−ヘプタデシル、n−オクタデシルを表し、好適にはC1−C12アルキル、例えばメチル、エチル、n−、i−プロピル、n−、i−、sec.−、tert.−ブチル、n−、i−、ネオ−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、n−ノニル、n−デシル、3,7−ジメチルオクチル、n−ウンデシル又はn−ドデシルを表す)の単位を含むコポリマーに関する。
【0035】
ペルフルオロ−C1−C12アルキルは、全部又は部分的なフルオロ化C1−C12アルキル、例えばフルオロメチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル、ヘプタフルオロプロピル又はノナフルオロブチルを表す。
【0036】
1−C12アルコキシは、メトキシ、エトキシ、n−、i−プロポキシ、n−、i−、sec.−若しくはtert.−ブトキシ、n−、i−ペントキシ、n−ヘキソキシ、n−ヘプトキシ−、n−オクトキシ、2−エチルヘキソキシ、n−ノノキシ、n−デコキシ、3,7−ジメチルオクトキシ、n−ウンデコキシ、n−ドデコキシ、好適にはC4−C12アルコキシ、例えばn−、i−、sec.−若しくはtert.−ブトキシ、n−、i−ペントキシ、n−ヘキソコシ、n−ヘプトキシ−、n−オクトキシ、2−エチルヘキソキシ、n−ノノキシ、n−デコキシ、3,7−ジメチルオクトキシ、n−ウンデコキシ、n−ドデコキシを表す。
【0037】
6−C12アリールは、典型的にはフェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、又は4−ビフェニルである。
【0038】
1−C12アルキル−C6−C12アリールは、例えば2−、3−、4−メチル−フェニル、2−、3−、4−エチル−フェニル、2−、3−、4−n−プロピル−フェニル、2−、3−、4−i−プロピル−フェニル、2−、3−、4−n−ブチル−フェニル、2−、3−、4−tert.−ブチル−フェニル、1−、2−メチル−ナフチル、1−、2−エチル−ナフチル、1−、2−n−プロピル−ナフチル、1−、2−i−プロピル−ナフチル、1−、2−n−ブチル−ナフチル、1−、2−tert.−ブチル−フェニルを表す。
【0039】
6−C12アリール−C1−C12アルキルは、例えばベンジル、2−ベンジル−2−プロピル、β−フェニル−エチル、α,α−ジメチルベンジル、ω−フェニル−ブチル、ω,ω−ジメチル−ω−フェニル−ブチル、ω−フェニル−ドデシル、ω−フェニル−オクタデシル、ω−フェニル−エイコシル又はω−フェニル−ドデシル、好適にはC7−C18アラルキル、例えばベンジル、2−ベンジル−2−プロピル、β−フェニル−エチル、α,α−ジメチルベンジル、ω−フェニル−ブチル、ω,ω−ジメチル−ω−フェニル−ブチル、ω−フェニル−ドデシル又はω−フェニル−オクタデシル、特に好適にはC7−C12アラルキル、例えばベンジル、2−ベンジル−2−プロピル、β−フェニル−エチル、α,α−ジメチルベンジル、ω−フェニル−ブチル、又はω,ω−ジメチル−ω−フェニル−ブチルを表す。
【0040】
本発明のポリマー及びコポリマー(以後、用語、ポリマーは、コポリマーも含む)は、通常、1,000〜1,000,000g/mol、好適には2,000〜100,000g/mol、最も好適には2,000〜50,000g/molの分子量Mwを有する。
【0041】
本発明の好適な実施態様は、下記式:
【0042】
【化19】
Figure 0004719341
【0043】
の単位を含むDPPポリマーを製造するための方法であって、
式(II):
【0044】
【化20】
Figure 0004719341
【0045】
{式中、
1及びR2は、上記と同義であり、そして
8は、ハロゲン、例えばクロロ若しくはブロモ、好適にはブロモ又は下記式:
【0046】
【化21】
Figure 0004719341
【0047】
(式中、
aは、2又は3である)のEを意味する}のDPP誘導体を、下記式(III):
【0048】
【化22】
Figure 0004719341
【0049】
のホウ酸誘導体と反応させるか、あるいは
−R8がハロゲンでないとき−、下記式(IIIa):
【0050】
【化23】
Figure 0004719341
【0051】
(式中、
Halは、ハロゲンを表し、そして
3及びR4は、請求項1と同義である)で示される化合物と反応させ、そして
場合により、下記式(IV):
【0052】
【化24】
Figure 0004719341
【0053】
(式中、
Halは、ハロゲンを表し、そして
6及びR7は、互いに独立して、水素、C1−C12アルキル、C1−C12アルコキシ、非置換C6−C12アリール又はC1−C12アルキル、C1−C12アルコキシ若しくはハロゲンの1〜3個で置換されたC6−C12アリール、あるいはペルフルオロ−C1−C12アルキルを表す)で示されるジハロフェニル化合物と反応させることを含む方法に関する。
【0054】
好適には、この反応は、有機溶媒、例えばベンゼン、トルエン、キシレンのような芳香族炭化水素、テトラヒドロフラン若しくはジオキサン、又はそれらの混合物、最も好適にはトルエンの存在下に実施される。通常、溶媒の量は、ホウ酸誘導体IIIの1モル当り1〜10リットルの範囲から選択される。
【0055】
反応は、窒素又はアルゴンのような不活性雰囲気下に実施するのもまた好適である。
【0056】
更に、反応を、アルカリ金属水酸化物又は炭酸塩、例えばNaOH、KOH、Na2CO3、K2CO3などの水性塩基の存在下に行うのが好適であり、好適には水性K2CO3溶液が選択される。通常、化合物IIIに対する塩基のモル比は、0.5:1〜50:1の範囲で選択される。
【0057】
一般に、反応温度は、40〜180℃の範囲で選択され、好適には還流条件下である。
【0058】
好適には、反応時間は、1〜80時間の範囲から選択され、更に好適には20〜72時間から選択される。
【0059】
好適な実施態様において、結合反応又は重縮合反応のための通常の触媒が用いられ、好適にはPdに基づく触媒、例えば既知のテトラキス(トリアリールホスホニウム)−パラジウム、好適には(ph3P)4Pd及びその誘導体である。通常、触媒は、100:1〜10:1、好適には50:1〜30:1の触媒に対する本発明のDPPポリマーのモル比で加えられる。
【0060】
また好適には、触媒は、溶液又は懸濁液で加えられる。好適には、適切な有機溶媒、例えば上述したもの、好適にはベンゼン、トルエン、キシレン、THF、ジオキサン、最も好適にはトルエン、又はその混合物が用いられる。溶媒の量は、通常、ホウ酸誘導体IIIのモル当り1〜10リットルの範囲で選択される。
【0061】
得られた本発明のDPPポリマーは、周知の方法で単離することができる。好適には、反応混合物を室温に冷却した後、それをアセトン中へ注ぎ、次いで得られた沈殿物を好適には濾別し、洗浄し、次いで乾燥する。
【0062】
DPP誘導体IIは既知であり、当分野の既知の方法、例えばUS 4,579,949又はUS 4,585,878に記載されている方法、例えば適切なニトリル又はシッフ塩基の2モルとコハク酸ジエステルの1モルとを塩基及び有機溶媒の存在下に反応させることにより、製造することができる。
【0063】
本発明の別の実施態様は、本発明のポリマーを含むエレクトロルミネッセンス装置に関する。
【0064】
最も最近の有機エレクトロルミネッセンス装置の典型的な構成は:
(i)アノード/孔輸送層/電子輸送層/カソード、
ここで、本発明のポリマーは、正孔輸送化合物(それは、発光及び孔輸送層を形成するように利用される)としてか、又は電子輸送化合物(それは、発光及び孔輸送層を形成するように利用することができる)としてかのいずれかとして用いられる、及び
(ii)アノード/孔輸送層/発光層/場合により電子輸送層/カソード、
ここで、本発明のポリマーは、それらがこの構成において正孔又は電子輸送特性又は電子輸送特性を示すかどうかにかかわらず、発光層を形成する。
【0065】
発光層は、エネルギー供与体(類)及び電子受容体(類)のための、2種以上の本発明のポリマーからなることができる。
【0066】
この装置は、数種の方法で製造することができる。通常、真空蒸発は、製造のために広く用いられる。好適には、有機層は、商業的に入手し得るインジューム−スズ−オキシド(「ITO」)又はフルオロ化−スズ−オキシド(「FTO」)ガラス基質上に室温で上記の順序で薄層化され、それはこの構成においてアノードとして働く。膜厚は、好適には、1〜10,000nm、更に好適には、1〜5,000nm、更に好適には、1〜1,000nm、より好適には1〜500nmの範囲である。カソード金属、例えばAl、Ca、Mg/Ag合金及び30〜200nmの二層システムは、有機層のトップ上に薄層化される。付着の間の真空は、好適には0.1333Pa(1×10-3トル)、更に好適には1.333×10-3Pa(1×10-5トル)、より好適には1.333×10-4Pa(1×10-6トル)である。
【0067】
アノードとして、金属、例えば金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、鉄、亜鉛、錫、クロム、チタン、バナジウム、コバルト、ニッケル、鉛、マンガン、タングステンなど、金属の合金、例えばマグネシウム/銅、マグネシウム/銀、マグネシウム/アルミニウム、アルミニウム/インジウムなど、半導体、例えばSi、Ge、GaAsなど、金属酸化物、例えばITO、FTO、ZnOなど、金属化合物、例えばCuIなど、更に電気伝導性ポリマー、例えばポリアセチレン、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリパラフェニレンなど、好適にはITO又はFTO、最も好適にはガラス基質上のITO又はFTOのような高い作用を有する通常のアノード材料を用いることができる。
【0068】
それらの電極材料のうち、金属、金属合金及び金属化合物が、例えばスパッタリングの方法により電極へ転換される。電極のための材料として金属又は金属合金を用いる場合に、電極は、真空付着の方法によっても形成することができる。電極を形成する材料として金属又は金属合金を用いる場合に、電極は、更に、化学メッキ(例えば、電気化学ハンドブック、383〜387頁、丸善 1985参照)により形成することができる。導電性ポリマーを用いる場合に、電極は、陰極酸化重合方法の手段により導電性被覆で予め準備されている基質の上のフィルム中にそれを形成させることにより製造することができる。基質上に形成されるべき電極の厚さは、特定の値に限定されないが、基質が発光板として用いられるときには、電極の厚さは、透明性を保証するために、好適には1nm〜100nm、更に好適には5〜50nmの範囲である。
【0069】
好適な実施態様において、ITOは、10nm(100Å)〜1μ(10000Å)、好適には20nm(200Å)〜500nm(5000Å)の範囲のITOフィルムを有する基質上で用いられる。一般的に、ITOフィルムのシート抵抗は、100Ω/cm2以下、好適には50Ω/cm2以下の範囲から選択される。そのようなアノードは、商業的に、例えば Geomatech Co.Ltd.,Sanyo Vacuum Co. Ltd., Nippon Sheet Glass Co. Ltd.のような日本の製造社から入手できる。
【0070】
基質として、導電性又は電気的絶縁性材料のいずれかを用いることができる。導電性基質を用いる場合、発光層又は正孔輸送層は、直接にその上に形成されるが、一方電気的絶縁基質を用いる場合、電極は、初めにその上に形成され、次いで発光層又は正孔輸送層が、重ねられる。
【0071】
基質は、透明、半−透明又は不透明のいずれかであり得る。しかしながら、表示平面として、基質を用いる場合に、基質は、透明又は半−透明でなければならない。
【0072】
透明な電気的絶縁基質は、例えば無機化合物、例えばガラス、石英など、有機ポリマー化合物、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリラート、ポリアクリロニトリル、ポリエステル、ポリカーボナート、ポリビニルクロリド、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタートなどである。それらの基質のそれぞれは、電極を有するそれを上述の方法の一つにより準備することにより、透明な導電基質へ転換することができる。
【0073】
半−透明な電気絶縁基質の例として、無機化合物、例えばアルミナ、YSZ(イットリウム安定化ジルコニウム)など、有機ポリマー化合物、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、エポキシ樹脂などが存在する。それらの基質のそれぞれは、電極を有するそれを上述の方法の一つにより準備することにより、半−透明な導電基質へ転換することができる。
【0074】
不透明な電気絶縁基質の例として、金属、例えばアルミニウム、インジウム、鉄、ニッケル、亜鉛、錫、クロム、チタン、銅、銀、金、白金など、金属合金、例えばブロンズ、ステンレス鋼など、半導体、例えばSi、Ge、GaAsなど、導電性ポリマー、例えばポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリパラフェニレンなどが存在する。
【0075】
基質は、上に記載した材料の一つを所望の寸法に形成することにより得ることができる。基質は、滑らか表面を有することが好適である。しかしながら、粗い表面であっても、20μm未満でない曲率を有する丸い非平面を有するならば、実際の使用にはどのような問題もない。基質の厚さとして、それが十分な機械的強度を保証する限り、制限はない。
【0076】
カソードとして、例えばアルカリ金属、アルカリ土類金属、13属の元素、銀及び銅、並びにそれらの合金又は混合物、例えばナトリウム、リチウム、カリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−銅合金、マグネシウム−アルミニウム合金、マグネシウム−インジウム合金、アルミニウム、アルミニウム−アルミニウムオキシド合金、アルミニウム−リチウム合金、インジウム、カルシウムのような低い作用効果を有する材料、及びEP−A 499,011に例示されている材料、例えば導電性ポリマー、例えばポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレンなど、好適にはAl、Ga、Mg/Ag合金、又はLi−Al組成物が用いることができる。
【0077】
そのようなカソードは、上述した既知の真空付着技法により、前述の電子輸送層上に析出させることができる。
【0078】
本発明の好適な実施態様において、発光層は、孔輸送層と電子輸送層(場合により)それぞれカソードの間で用いることができる。通常、孔輸送層の上に本発明のDPPポリマーの薄いフィルムを形成させることにより製造される。
【0079】
該薄いフィルムを形成する方法として、例えば真空付着法、スピン−被覆法、流延法、ラングミュア−ブロジェット(LB)法などがある。それらの方法のうち、真空付着法、スピン−被覆法及び流延法は、操作及びコストの点から、特に好適である。
【0080】
本発明のDPPポリマーを用い、真空付着法により薄いフィルムを形成する場合に、真空析出が実施される条件は、通常、化合物の特性、形状及び結晶状態に強く依存する。しかしながら、最適条件は、例えば加熱ボートの温度、100〜400℃の範囲、基質温度−100〜350℃、圧力1.33×104Pa(1×102トル)〜1.33×10-4Pa(1X10-6トル)及び付着速度1pm〜6nm/secの範囲で選択される。
【0081】
有機EL素子において、それの発光層の厚さは、その発光特性を決定するファクターの一つである。例えば、発光層が十分に厚くなければ、該発光層を挟む二つの電極の間に、短い回路が容易に生起することができ、EL発光は得られない。一方、発光層が過剰に厚ければ、その高い電気抵抗のために、発光層の内部に大きな電圧低下が起こり、そのためにEL発光のための閾値電圧が増大する。したがって、有機発光層の厚さを5nm〜5μmの範囲に制限することが必要である。好適な厚さは、10nm〜500nmの範囲である。
【0082】
スピン被覆法及び流延法を用いて発光層を形成する場合に、被覆は、本発明のDPPポリマーを、適切な有機溶媒、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、N,N−ジメチル孔ムアミド、ジクロロメタン、ジメチルスルホキシドなどに0.0001〜90重量%の濃度で溶解することにより調製した溶液を用いて実施することができる。ここで、本発明のDPPポリマーの濃度が高ければ、得られたフィルムの厚さは厚くなり、一方濃度が低ければ、得られたフィルムはより薄くなる。しかしながら、濃度が90重量%を超えると、溶液は、通常粘稠であり、もはや平滑かつ均一なフィルムを形成しない。一方、概して、濃度が0.0001%未満であれば、フィルムを形成する効率が低すぎて経済的ではない。したがって、本発明のDPPポリマーの好適な濃度は、0.01〜80重量%の範囲内である。
【0083】
スピン被覆又は流延法を用いる場合に、発光層を形成するための溶液中にポリマー結合剤を加えることにより、得られた層の均一性及び機械的強度を更に改善することができる。それが、DPPIが溶解する溶媒中に溶解されるならば、原理的に、どのようなポリマー結合剤も用いることができる。そのようなポリマー結合剤の例は、ポリカーボナート、ポリビニルアルコール、ポリメタクリラート、ポリメチルメタクリラート、ポリエステル、ポリビニルアセタート、エポキシ樹脂などである。発光層を形成するための溶液は、本発明のDPPポリマー、ポリマー結合剤及び溶媒のどのような濃度であってもよい。しかしながら、もし、ポリマー結合剤及び本発明のポリマーの固体含量が、99重量%を超えるならば、溶液の流動性は、通常低いので、均一性において優れた発光層を形成することはできない。他方、もし本発明のDPPの含量が、ポリマー結合剤のそれよりも実質的に小さいならば、一般的に、該層の電気抵抗は非常に大きいので高い電圧がそれに印加されないかぎり、光を発光しない。更に、層中の本発明のDPPポリマーの濃度がこの場合小さいので、その発光効率は、比較的低い。したがって、ポリマー結合剤の本発明のDPPポリマーに対する好適な組成比は、10:1〜1:50重量での範囲から選択され、溶液中での両方の成分からなる固体含量は、好適には、0.01〜80重量%、更に好適には約0.1〜60重量%の範囲である。
【0084】
スピン被覆又は流延法により発光層を形成する場合に、該層の厚さは、真空付着法により発光層を形成する場合と同じ方法で選択することができる。すなわち、層の厚さは、好適には5nm〜5μm、更に好適には10nm〜500μmの範囲から選択される。
【0085】
正孔輸送層として、既知の有機孔輸送化合物、例えば
ポリビニルカルバゾール:
【0086】
【化25】
Figure 0004719341
【0087】
J. Amer. Chem. Soc. 90 (1968) 3925に開示されたトリフェニルアミン誘導体(TPD)
【0088】
【化26】
Figure 0004719341
【0089】
(式中、Z1及びZ2は、それぞれ水素原子又はメチルを表す)
J. Appl. Phys. 65(9) (1989) 3610に開示された化合物:
【0090】
【化27】
Figure 0004719341
【0091】
スチルベンに基づく化合物:
【0092】
【化28】
Figure 0004719341
【0093】
(式中、T及びT1は、有機基を表す)
ポリ(ジオキシエチレンチエニレン)(PEDOT)
ヒドラゾンに基づく化合物:
【0094】
【化29】
Figure 0004719341
【0095】
などである。
【0096】
正孔輸送材料として用いられる化合物は、上記の表に限定されない。正孔を輸送する特性を有するいかなる化合物も、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチルベンアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、アニリン誘導体のコポリマー、電子伝導性オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー、ポリフィリン化合物、芳香族第三アミン化合物、スチルベニルアミン化合物などのような正孔輸送材料として用いることができる。
【0097】
特に、芳香族第三アミン化合物、例えばN,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノビフェニル、N,N′−ジフェニル−N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−4,4′−ジアミノビフェニル(TPD)、2,2′−ビス(ジ−p−トリルアミノフェニル)プロパン、1,1′−ビス(4−ジ−トリルアミノフェニル)−4−フェニルシクロヘキサン、ビス(4−ジメチルアミノ−2−メチルフェニル)フェニルメタン、ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)フェニル−メタン、N,N′−ジフェニル−N,N′−ジ(4−メトキシフェニル)−4,4′−ジアミノビフェニル、N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′ジアミノジフェニルエーテル、4,4′−ビス(ジフェニルアミノ)クオータフェニル、N,N,N−トリ(p−トリル)アミン、4−(ジ−p−トリルアミノ)−4′−[4−(ジ−p−トリルアミノ)スチリル]スチルベン、4−N,N−ジフェニルアミノ−(2−ジフェニルビニル)ベンゼン、3−メトキシ−4′−N,N−ジフェニルアミノスチルベン、N−フェニルカルバゾールなどを用いることができる。
【0098】
更に、4,4′−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル(US 5,061,569に開示されている)、3つのトリフェニルアミン単位が、星の輝きのように窒素に結合している化合物、例えば4,4′,4″−トリス〔N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン(EP−A 508,562に記載されている)。
【0099】
正孔輸送層は、アノード上に少なくとも1種の正孔輸送材料を含む有機フィルムにより形成することができる。正孔輸送層は、真空付着法、スピン被覆法、流延法、LB法などにより製造することができる。それらの方法のうち、真空付着法、スピン被覆法及び流延法は、容易さとコストの点から特に好適である。
【0100】
真空付着法を用いる場合に、付着のための条件は、発光層の形成のために記載したのと同じ方法で選択される(上記参照)。一つ以上の正孔輸送材料からなる正孔輸送層を形成することが所望ならば、所望の化合物を用いて共付着方法を実施することができる。
【0101】
スピン被覆法又は流延法により正孔輸送層を形成する場合に、層は、発光層の形成のために記載した条件下で形成することができる(上記参照)。
【0102】
ポリマー結合剤を含む溶液を用いて発光層を形成する場合に、平滑な、かつより均一な正孔輸送層は、結合剤及び少なくとも1種の正孔輸送材料を含む溶液を用いて形成することができる。そのような溶液を用いる被覆は、ポリマー結合剤を用いる発光層の形成の場合と同じ方法で実施することができる。少なくとも1種の正孔輸送材料が溶解する溶媒にそれが溶解するならば、いかなるポリマー結合剤も用いることができる。適切なポリマー結合剤及び適切かつ好適な濃度は、発光層の形成を記載したときに上に与えた。正孔輸送層の厚さは、好適には0.5〜1000nm、好適には1〜100nm、更に好適には2〜50nmの範囲で選択される。
【0103】
電子−輸送層のための電子輸送材料として、カソードから高い電子注入効率及び高い電子移動性を有することが好適である。以下の材料が、電子輸送材料のために例示することができる:トリス(8−ヒドロキシキノリノアト)−アルミニウム(III)及びその誘導体、ビス(10−ヒドロキシベンゾ〔h〕キノリノールアト)ベリリウム(II)及びその誘導体、オキサジアゾール誘導体、例えば2−(4−ビフェニル)−5−(4−tert.−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール及びその二量体システム、例えば1,3−ビス(4−tert.−ブチルフェニル−1,3,4)オキサジアゾリル)−ビフェニレン及び1,3−ビス(4−tert.−ブチルフェニル−1,3,4−オキサジアゾリル)フェニレン、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体又はペリレンテトラカルボン酸誘導体、例えばAppl. Phys. Lett. 48 (2) (1986) 183に記載されているもの。
【0104】
電子輸送層は、正孔輸送層又は発光層上に少なくとも1種の電子輸送材料を含む有機フィルムを調製することにより形成することができる。電子輸送層は、真空付着法、スピン被覆法、流延法、LB法などにより形成することができる。
【0105】
ポリマー結合剤を含む溶液を用いて、発光層又は正孔輸送層を形成する場合に、平滑かつより均一な電子輸送層は、結合剤及び少なくとも1種の輸送材料を含む溶液を用いて形成することができる。
【0106】
一般的に、本発明のポリマーは、103〜106[103cm2mol-1]のモル吸光係数を示す。
【0107】
更に好適な実施態様は、電子及び光子装置、例えば、ダイオード、発光ダイオード、光ダイオード、磁場−効果トランジスター、ポリマー格子トリオード、発光電子化学電池、光カップラー及びレーザーでの本発明のポリマーの使用に関する。
【0108】
本発明の別の実施態様は、本発明のポリマーを含む、電子及び光子装置、例えばダイオード、発光ダイオード、光ダイオード、磁場−効果トランジスター、ポリマー格子トリオード、発光電子化学電池、光カップラー及びレーザーに関する。
【0109】
本発明のポリマーは、改善された加工性及び改善されたエレクトロルミネッセンス強度(ポリ(1,4−フェニレン)に関して102〜104のファクター)を示す。
【0110】
【実施例】
実施例1:xモルの1,4−ジケト−2,5−ジ(n−ヘキシル)−3,6−ジ(4−ブロモフェニル)ピロロ−[3.4−c]ピロール(US 4,579,949の例えば実施例25又は44に記載された方法により調製された)、(x+y)モルの2,5−ジ−n−ヘキシルベンゼン−1,4−ビス(ボロン酸)(Makromol. Chem. 191 (1990) 1991により調製された)yモルの2,5−ジブロモ−1,4−ジ−n−ヘキシルベンゼン(Synthesis (1988) 386-388)をトルエン(5ml/mmolボロン酸誘導体)中に窒素下で溶解し、1Nの水中の炭酸カリウム溶液(5ml/mmolボロン酸誘導体)を加えた。この溶液を還流まで加熱し、トルエン中のテトラキストリフェニル−ホスフィノ−Pd(0)(x/35モル)(5ml/mmolボロン酸誘導体)を加えた。この混合物を、24時間還流し、室温に冷却し、アセトン中へ注いだ。ろ過した後、ポリマーを、アセトン及び水性HClで順次洗浄した。最後に、固体、粉末を得た。これは、クロロホルム、トルエン及びキシレンに溶解する。熱特性:融点なし、250℃以上で徐徐に分解。組成及び特徴的性質は、下記表1を参照:
【0111】
1H−NMR;(CDCl3):δ(ppm):0.7−1.8(n−ヘキシルのCH2、CH3)、2.63(DPPのとなりのフェニレンのn−ヘキシルのα−CH2)、2.42(別のフェニレンのとなりのフェニレンのn−ヘキシルのα−CH2)、3.84 (DPPのn−ヘキシルのα−CH2)、7.19(m、フェニレンのCH)、7.55(d、DPPのCH)、7.93(d、DPPのCH)。
UV/VIS吸収(CHCl3):λmax=488nm
ホトルミネッセンス(CHCl3):λmax=544nm
【0112】
実施例2:433.9mgの1,4−ジケト−2,5−ジ(i−ペンチル)−3,6−ジ(4−ブロモフェニル)ピロロ−[3.4−c]ピロール、500.0mgの2,5−ジ−i−ペントキシベンゼン−1,4−ビス(ホウ酸)及び302.0mgの2,5−ジブロモ−1,4−ジ−i−ペントキシベンゼンを、テトラヒドロフラン20ml中に窒素雰囲気下で溶解し、水中のNaHCO3の1N溶液20mlを加えた。この溶液を還流まで加熱し、テトラヒドロフラン5ml中の17mgのテトラキストリフェニルホスフィノ−Pd(0)を加えた。この混合物を72時間還流し、室温に冷却した後、メタノール中へ注いだ。ろ過した後、ポリマーを水で洗浄し、メタノールを添加してクロロホルムから再結晶した。Mw=4500g/molの分子量を有する粉末を得た(ポリマー11:表1参照)
【0113】
1H−NMR(CDCl3):δ(ppm):0.7−1.6(i−ペンチルのCH2、CH3)、3.89(DPPでのi−ペンチルのα−CH2)、3.95(フェニレンのi−ペントキシのα−CH2)、6.9並びに7.0、7.6、7.76及び7.9(DPP及びフェニレンの芳香族プロトン)。
UV/VIS吸収(CHCl3):λmax=493、305nm
フルオレセンス:λmax=558nm
【0114】
表1:(コ)ポリマーの組成及び特徴的性質
【0115】
【表1】
Figure 0004719341
【0116】
wは、Mw/Mとして定義され、ここで、Mは、x及びyによる秤量したモノマーのそれぞれの相当するモノマーの分子量である。
xは、CDCl3中での本発明のポリマーの1H−NMRスペクトロスコピーにより決定した。
分子量は、サイズ排除クロマトグラフィ(「SEC」)(Waters/Millipore UV detector 481及びSECカラム組み合せLatek/styragel 50/1000nm pore size)を用いて決定した。
全ての測定は、テトラヒドロフラン中、45℃で実施した。カラムは、商業的に入手し得るポリスチレン標準により測定した。
【0117】
実施例3:83mgのポリマー1を、4.5mlのクロロホルムに溶解した。インジウム−スズ−オキシド(ITO)(100nm)及びポリ(ジオキシエチレンチエニレン)(「PEDOT」)/PSS(バイトロンP(Baytron)P(商標):Bayer AGから)(50nm)で被覆したガラス基質を用い、そしてスピン被覆を用いて、ポリマー1のフィルム(フィルムの厚さ:100nm)で被覆した;被覆条件は、1500回転/分、10秒、加速時間は、1秒、2000回転/分、20秒、加速時間1秒、そして1000回転/分、30秒、減速時間2秒。続いて、このフィルムを、付着法(圧力:6・10-6mbar)を用いて、厚さ50nmのAlの層で被覆した。
【0118】
エレクトロルミネッセンス測定は、自作のサンプルホルダーを有するHP 16442A試験固定装置を用いて、窒素雰囲気下で実施した。電圧は、0〜20Vの範囲から選択し、電流は、HP 4155A半導体パラメーターアナライザーで検出し、光力は、Hamamatsu S2281-01シリコンホトダイオードを用いて測定した。エレクトロルミネッセンススペクトルは、150g/mmの光格子を有するLN/CCD検出器を用いて測定した。15Vで、光力は、3・10-2mW/cm2、電流密度:2・10-1A/cm2であり、そしてλmax=623nm。
【0119】
実施例4:120mgのポリマー2を、5.5mlのクロロホルムに溶解し、スピン−被覆を用いて、100nmの厚さのフィルムを、ITO(100nm)及びPEDOT(50nm)上に調製した;被覆条件は、1500回転/分、10秒、加速時間は、1秒、2000回転/分、20秒、加速時間1秒、そして1000回転/分、30秒、減速時間2秒。続いて、このフィルムを、付着法(圧力:6・10-6mbar)を用いて、厚さ50nmのAlの層で被覆した。
【0120】
エレクトロルミネッセンス特性は、実施例2記載のように測定した。15Vで、光力は、8・10-2mW/cm2、電流密度:5・10-2A/cm2であり、そしてλmax=623nm。
【0121】
実施例5:80mgのポリマー3を6mlのクロロホルムに溶解した。スピン−被覆を用いて、100nmの厚さのフィルムを、ITO(100nm)及びPEDOT(50nm)上に調製した;被覆条件は、1200回転/分、10秒、加速時間は、3秒、1800回転/分、20秒、加速時間3秒、そして1000回転/分、30秒、減速時間2秒。続いて、このフィルムを、付着法(圧力:6・10-6mbar)を用いて、厚さ50nmのAlの層で被覆した。
【0122】
エレクトロルミネッセンス特性は、実施例2記載のように測定した。15Vで、光力は、5・10-3mW/cm2、電流密度:5.5・10-2A/cm2であり、そしてλmax=623nm。
【0123】
実施例6:83mgのポリマー5を6mlのクロロホルムに溶解した。スピン−被覆を用いて、100nmの厚さのフィルムを、ITO(100nm)及びPEDOT(50nm)上に調製した;被覆条件は、1800回転/分、10秒、加速時間は、1秒、2200回転/分、20秒、加速時間1秒、そして1000回転/分、30秒、減速時間2秒。続いて、このフィルムを、付着法(圧力:6・10-6mbar)を用いて、厚さ50nmのAlの層で被覆した。
【0124】
エレクトロルミネッセンス特性は、実施例2記載のように測定した。15Vで、光力は、8・10-4mW/cm2、電流密度:2・10-3A/cm2であり、そしてλmax=623nm。
【0125】
実施例7:120mgのポリマー6を6mlのクロロホルムに溶解した。スピン−被覆を用いて、100nmの厚さのフィルムを、ITO(100nm)及びPEDOT(50nm)上に調製した;被覆条件は、1500回転/分、10秒、加速時間は、1秒、2000回転/分、20秒、加速時間1秒、そして1000回転/分、30秒、減速時間2秒。続いて、このフィルムを、付着法(圧力:6・10-6mbar)を用いて、厚さ50nmのAlの層で被覆した。
【0126】
エレクトロルミネッセンス特性は、実施例2記載のように測定した。15Vで、光力は、5・10-4mW/cm2、電流密度:1.5・10-3A/cm2であり、そしてλmax=623nm。
【0127】
実施例8:実施例3の同じ方法を、Alに代えてCa(100nm)析出したことを除いて、実施した。
【0128】
エレクトロルミネッセンス特性は、実施例2記載のように測定した。15Vで、光力は、4・10-3mW/cm2、電流密度:3・10-3A/cm2であり、そしてλmax=623nm。
【0129】
実施例9:85mgのポリマー1を、5mlのクロロホルムに溶解した。スピン−被覆を用いて、100nmの厚さのフィルムを、ITO(100nm)及びPEDOT(50nm)上に調製した;被覆条件は、1800回転/分、10秒、加速時間は、1秒、2000回転/分、20秒、加速時間1秒、そして1000回転/分、30秒、減速時間2秒。続いて、このフィルムを、付着法(圧力:6・10-6mbar)を用いて、厚さ50nmのAlの層で被覆した。
【0130】
14Vでのエレクトロルミネッセンス特性(窒素下)は、λmax=623nm、光力:3・10-3mW/cm2、電流密度:9・10-1A/cm2
【0131】
実施例10:70mgのポリマー3を6mlのクロロホルムに溶解した。スピン−被覆を用いて、75nmの厚さのフィルムを、ITO(100nm)及びPEDOT(50nm)上に調製した;被覆条件は、1500回転/分、10秒、加速時間は、1秒、2000回転/分、20秒、加速時間1秒、そして1000回転/分、30秒、減速時間2秒。続いて、このフィルムを、付着法(圧力:6・10-6mbar)を用いて、厚さ50nmのAlの層で被覆した。
【0132】
20Vでのエレクトロルミネッセンス特性(窒素下)は、λmax=623nm、光力:4・10-4mW/cm2、電流密度:4・10-2A/cm2
【0133】
実施例11:100mgのポリマー2を、5.5mlのクロロホルムに溶解した。スピン−被覆を用いて、75nmの厚さのフィルムを、ITO(100nm)及びPEDOT(50nm)上に調製した;被覆条件は、1800回転/分、10秒、加速時間は、1秒、2200回転/分、20秒、加速時間1秒、そして1000回転/分、30秒、減速時間2秒。続いて、このフィルムを、付着法(圧力:6・10-6mbar)を用いて、厚さ50nmのAlの層で被覆した。
【0134】
20Vでのエレクトロルミネッセンス特性(窒素下)は、λmax=623nm、光力:2・10-4mW/cm2、電流密度:6・10-2A/cm2
【0135】
実施例12:88mgのポリマー1を4mlのクロロホルムに溶解した。スピン−被覆を用いて、100nmの厚さのフィルムを、ITO(100nm)及びPEDOT(〜50nm)上に調製した;被覆条件は、1500回転/分、10秒、加速時間は、1秒、2000回転/分、20秒、加速時間1秒、そして1000回転/分、30秒、減速時間2秒。続いて、このフィルムを、付着法(圧力:6・10-6mbar)を用いて、厚さ50nmのAlの層で被覆した。
【0136】
20Vでのエレクトロルミネッセンス特性(窒素下)は、λmax=727nmを有する広いEI−スペクトル、光力:2・10-4mW/cm2、電流密度:1・10-1A/cm2
【0137】
実施例13:88mgのポリマー1を4mlのクロロホルムに溶解した。スピン−被覆を用いて、100nmの厚さのフィルムを、ITO(100nm)及びPEDOT(50nm)上に調製した;被覆条件は、1500回転/分、10秒、加速時間は、1秒、2000回転/分、20秒、加速時間1秒、そして1000回転/分、30秒、減速時間2秒。続いて、このフィルムを、付着法(圧力:6・10-6mbar)を用いて、厚さ50nmのAlの層で被覆した。
【0138】
20Vでのエレクトロルミネッセンス特性(窒素下)は、λmax=727nmを有する広いEI−スペクトル、光力:1.5・10-4mW/cm2、電流密度:3・10-1A/cm2

Claims (5)

  1. 下記式:
    Figure 0004719341
    (式中、
    xは、0.005〜1の範囲で選択され、
    yは、0.995〜0の範囲で選択され、そして
    x+yは、1であり、そして
    Ar1及びAr 2 は、互いに独立して、下記式:
    Figure 0004719341
    の基のいずれかを表し、そして
    m及びnは、1〜10の数であり、そして
    1及びR2は、互いに独立して、H、C1−C18アルキル、−C(O)O−C1−C18アルキル、ペルフルオロ−C1−C12アルキル、非置換C6−C12アリール又はC1−C12アルキル、C1−C12アルコキシ若しくはハロゲンの1〜3個で置換されたC6−C12アリール、あるいはC1−C12アルキル−C6−C12アリール又はC6−C12アリール−C1−C12アルキルを表し、
    3及びR4、水素、C1−C12アルキル、C1−C12アルコキシ、非置換C6−C12アリール又はC1−C12アルキル、C1−C12アルコキシ若しくはハロゲンの1〜3個で置換されたC6−C12アリール、あるいはペルフルオロ−C1−C12アルキルを表し、そして
    5、C 1 −C12アルキル、C1−C12アルコキシ、非置換C6−C12アリール又はC1−C12アルキル、C1−C12アルコキシ若しくはハロゲンの1〜3個で置換されたC6−C12アリール、あるいはペルフルオロ−C1−C12アルキルを表す)で示される単位を含むことを特徴とする、ジケトピロロピロールをベースとしたポリマー又はコポリマー。
  2. 請求項1記載のDPPポリマーを製造するための方法であって、
    式(II):
    Figure 0004719341
    {式中、
    1及びR2は、請求項1と同義であり、そして
    8は、ハロゲン又は下記式:
    Figure 0004719341
    (式中、
    aは、2又は3である)のEを意味する}で示されるDPP誘導体を、下記式(III):
    Figure 0004719341
    のホウ酸誘導体と反応させるか、
    −R8が、ハロゲンでないとき−、下記式(IIIa):
    Figure 0004719341
    (式中、
    Halは、ハロゲンを表し、そして
    3及びR4は、請求項1と同義である)で示される化合物と反応させ、そして
    場合により、下記式(IV):
    Figure 0004719341
    (式中、
    Halは、ハロゲンを表し、そして
    6及びR7は、互いに独立して、水素、C1−C12アルキル、C1−C12アルコキシ、非置換C6−C12アリール又はC1−C12アルキル、C1−C12アルコキシ若しくはハロゲンの1〜3個で置換されたC6−C12アリール、あるいはペルフルオロ−C1−C12アルキルを表す)で示されるジハロフェニル化合物と反応させることを含むをことを特徴とする方法。
  3. 請求項1記載のポリマーまたはコポリマーを含む電子及び光子装置。
  4. エレクトロルミネッセンス装置用フィルムであって、前記フィルムが、請求項1記載のポリマー又はコポリマーによって形成されたエレクトロルミネッセンス装置用フィルム。
  5. 前記エレクトロルミネッセンス装置用フィルムの厚みが、10〜100nmである請求項4記載のエレクトロルミネッセンス装置用フィルム。
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