JP5698935B2 - 高分子化合物及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、高分子化合物、その製造方法、それを含む高分子組成物、溶液、有機薄膜、有機半導体素子、有機発光素子、面状光源及び表示装置、並びに、その原料化合物に関する。
発光素子に用いるための発光材料として、ペリレンジイル及びフルオレンジイルからなる高分子化合物が検討されている(例えば、非特許文献1)。
Synthetic Metals 102 (1999) 1087−1088
しかしながら、従来の高分子化合物を用いた発光素子は、その発光効率が必ずしも十分ではない。
そこで、本発明は、発光効率に優れる発光素子の製造に有用な高分子化合物を提供することを目的とする。本発明はまた、当該高分子化合物を含むことを特徴とする高分子組成物、溶液、有機薄膜、有機半導体素子、有機発光素子、面状光源及び表示装置を提供することを目的とする。本発明はさらに、当該高分子化合物の製造方法及び当該高分子化合物の製造に有用な化合物を提供することを目的とする。
すなわち本発明は、下記一般式(1)で表される第1構成単位と、下記一般式(2)で表される第2構成単位と、下記一般式(3)で表される第3構成単位及び下記一般式(4)で表される第4構成単位からなる群から選ばれる少なくとも一種の構成単位とを含む、高分子化合物を提供する。
Figure 0005698935

[一般式(1)中、R、R、R、R、R、R及びRはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基又は−O−Rで表される基を示し、Xは上記高分子化合物を構成する構成単位との結合部位を示し、X、X、X及びXのうちいずれか1つは上記高分子化合物を構成する構成単位との結合部位を示し、残りの3つは、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基又は−O−Rで表される基を示す。なお、Rはアルキル基、アリール基又は1価の芳香族複素環基であり、R、R、R、R、R、R、R、X、X、X、X及びRは置換基を有していてもよく、Rが複数存在する場合、Rは互いに同一でも異なっていてもよい。]
Figure 0005698935

[一般式(2)中、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基、アリール基又は1価の芳香族複素環基を示し、これらの基は置換基を有していてもよい。]
Figure 0005698935

[一般式(3)中、Arはアリーレン基、2価の芳香族複素環基、又は、アリーレン基及び2価の芳香族複素環基からなる群より選ばれる同一又は異なる種の基が2以上連結した2価の基を示す。なお、Arはアルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、−O−Rで表される基、−S−Rで表される基、−C(=O)−Rで表される基、−C(=O)−O−Rで表される基、−N(Rで表される基、シアノ基及びフッ素原子からなる群より選ばれる一種又は複数の置換基を有していてもよい。ここでRは上記と同義であり、Rが複数存在する場合、Rは互いに同一でも異なっていてもよい。]
Figure 0005698935

[一般式(4)中、x及びyはそれぞれ独立に0又は1を示し、Ar、Ar、Ar及びArはそれぞれ独立にアリーレン基、2価の芳香族複素環基、又は、アリーレン基及び2価の芳香族複素環基からなる群より選ばれる同一又は異なる種の基が2以上連結した2価の基を示し、Ar、Ar及びArはそれぞれ独立にアリール基又は1価の芳香族複素環基を示し、Ar、Ar、Ar、Ar、Ar、Ar及びArはアルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、−O−Rで表される基、−S−Rで表される基、−C(=O)−Rで表される基、−C(=O)−O−Rで表される基、−N(Rで表される基、シアノ基及びフッ素原子からなる群から選ばれる一種又は複数の置換基を有していてもよい。また、Ar、Ar、Ar、Ar、Ar、Ar及びArで示される基のうち、同一の窒素原子に結合する基同士が、単結合、又は、−O−、−S−、−C(=O)−、−C(=O)−O−、−N(R)−、−C(=O)−N(R)−若しくは−C(R)(R)−で表される基を介して結合していてもよい。ここでRは上記と同義であり、Rが複数存在する場合、Rは互いに同一でも異なっていてもよい。]
上記構成を有することにより、本発明に係る高分子化合物を用いて得られる発光素子は、発光効率が優れたものとなる。
本発明に係る高分子化合物は、上記第1構成単位において、X又はXが上記高分子化合物を構成する構成単位との結合部位であることが好ましい。このような高分子化合物は、安定性に優れると共に、得られる発光素子の発光効率が一層優れる。
本発明に係る高分子化合物は、上記第1構成単位と上記第2構成単位とが連結した構成連鎖を含有することが好ましい。このような高分子化合物によれば、発光効率に一層優れる発光素子が得られる。
本発明に係る高分子化合物における、上記第1構成単位の含有量は、上記第1構成単位、前記第2構成単位、前記第3構成単位及び前記第4構成単位の総含有量基準で、0.1モル%以上20モル%以下であることが好ましい。第1構成単位の含有割合が上記範囲内であることで、上記の効果が一層顕著に奏される。
本発明に係る高分子化合物における、上記第1構成単位、上記第2構成単位、上記第3構成単位及び上記第4構成単位の総含有量が、上記高分子化合物の総量基準で、80質量%以上であることが好ましい。これにより、高分子化合物による上記の効果が一層顕著に奏される。
本発明に係る高分子化合物のポリスチレン換算の数平均分子量は、1×10〜1×10であることが好ましい。このような高分子化合物は、成膜性に優れるとともに、当該高分子化合物を用いた発光素子の発光効率が一層優れるようになる。
本発明はまた、下記一般式(M−1)で表される第1単量体及び下記一般式(M−2)で表される第2単量体を含む少なくとも3種の単量体を重合する、上記高分子化合物の製造方法を提供する。
Figure 0005698935

[一般式(M−1)中、R、R、R、R、R、R及びRは、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基又は−O−Rで表される基を示し、Ya1は下記置換基A群及び下記置換基B群からなる群から選ばれる基である第1重合性基を示し、Ya2、Ya3、Ya4及びYa5のうちいずれか1つは下記置換基A群及び下記置換基B群からなる群から選ばれる基である第2重合性基を示し、残りの3つは、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基又は−O−Rで表される基を示す。なお、Rはアルキル基、アリール基又は1価の芳香族複素環基であり、R、R、R、R、R、R、R、Ya2、Ya3、Ya4、Ya5及びRは置換基を有していてもよく、Rが複数存在する場合、Rは互いに同一でも異なっていてもよい。]
Figure 0005698935

[一般式(M−2)中、R及びRは、それぞれ独立にアルキル基、アリール基又は1価の芳香族複素環基を示し、これらの基は置換基を有していてもよい。また、Yb1及びYb2は、それぞれ独立に下記置換基A群及び下記置換基B群からなる群から選ばれる基を示す。但し、上記一般式(M−1)における上記第1重合性基及び上記第2重合性基が、いずれも下記置換基A群から選ばれる基である場合、Yb1及びYb2のうち少なくとも一方は下記置換基B群から選ばれる基であり、上記第1重合性基及び上記第2重合性基が、いずれも下記置換基B群から選ばれる基である場合、Yb1及びYb2のうち少なくとも一方は下記置換基A群から選ばれる基である。]
(置換基A群)
塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、−O−S(=O)20(R20はアルキル基、又はアルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、フッ素原子若しくはシアノ基で置換されていてもよいアリール基を示す。)で表される基。
(置換基B群)
−B(OR21(R21は水素原子又はアルキル基を示し、2個存在するR21は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。)で表される基、−BF(Qはリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム又はセシウムの1価の陽イオンを示す。)で表される基、−Sn(R22(R22は水素原子又はアルキル基を示し、3個存在するR22は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。)で表される基、−MgY(Yは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。)で表される基、−ZnY(Yは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。)で表される基。
本発明はまた、下記一般式(M−5)で表される単量体を含む少なくとも2種の単量体を重合する、上記高分子化合物の製造方法を提供する。
Figure 0005698935

[上記一般式(M−5)中、Aは下記一般式(m−1)で表される基を示し、Bは下記一般式(m−2)で表される基を示し、m及びnはそれぞれ独立に0又は1を示し、Ye1及びYe2はそれぞれ独立に下記置換基A群及び下記置換基B群からなる群から選ばれる基を示す。]
Figure 0005698935

[上記一般式(m−1)中、R、R、R、R、R、R及びRは、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基又は−O−Rで表される基を示し、Xa1は上記B、上記Ye1又は上記Ye2との結合部位を示し、Xa2、Xa3、Xa4及びXa5のうちいずれか1つは上記B、上記Ye1又は上記Ye2との結合部位を示し、残りの3つは、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基又は−O−Rで表される基を示す。なお、Rはアルキル基、アリール基又は1価の芳香族複素環基であり、R、R、R、R、R、R、R、Xa2、Xa3、Xa4、Xa5及びRは置換基を有していてもよく、Rが複数存在する場合、Rは互いに同一でも異なっていてもよい。]
Figure 0005698935

[一般式(m−2)中、R及びRは、それぞれ独立にアルキル基、アリール基又は1価の芳香族複素環基を示し、これらの基は置換基を有していてもよい。また、Xb1及びXb2は、それぞれ独立に上記A、上記Ye1又は上記Ye2との結合部位を示す。]
(置換基A群)
塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、−O−S(=O)20(R20はアルキル基、又はアルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、フッ素原子若しくはシアノ基で置換されていてもよいアリール基を示す。)で表される基。
(置換基B群)
−B(OR21(R21は水素原子又はアルキル基を示し、2個存在するR21は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。)で表される基、−BF(Qはリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム又はセシウムの1価の陽イオンを示す。)で表される基、−Sn(R22(R22は水素原子又はアルキル基を示し、3個存在するR22は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。)で表される基、−MgY(Yは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。)で表される基、−ZnY(Yは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。)で表される基。
本発明はまた、上記高分子化合物と、正孔輸送材料、電子輸送材料及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、高分子組成物を提供する。このような高分子組成物は、発光素子の製造に好適に使用でき、得られる発光素子は発光効率に優れたものとなる。
本発明はまた、上記高分子化合物を含有する溶液、及び、上記高分子組成物を含有する溶液を提供する。これらの溶液によれば、上記高分子化合物を含有する有機薄膜を容易に製造することができる。
本発明はまた、上記高分子化合物を含有する有機薄膜、及び、上記高分子組成物を含有する、有機薄膜を提供する。これらの有機薄膜は、発光効率に優れる発光素子の製造に有用である。
本発明はまた、上記有機薄膜を有する有機半導体素子、及び、上記有機薄膜を有する有機発光素子を提供する。上記高分子化合物を用いて製造されたこれらの素子は、発光効率に優れたものとなる。また、好ましい実施形態において、これらの素子は、発光輝度の駆動安定性にも優れる。
本発明はまた、上記の優れた発光効率を有する有機発光素子を用いた面状光源及び表示装置を提供する。
本発明はさらに、下記一般式(M−5)で表される化合物を提供する。このような化合物は、上記高分子化合物を製造するための原料化合物として有用である。
Figure 0005698935

[上記一般式(M−5)中、Aは下記一般式(m−1)で表される基を示し、Bは下記一般式(m−2)で表される基を示し、m及びnはそれぞれ独立に0又は1を示し、Ye1及びYe2はそれぞれ独立に下記置換基A群及び下記置換基B群からなる群から選ばれる基を示す。]
Figure 0005698935

[上記一般式(m−1)中、R、R、R、R、R、R及びRは、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基又は−O−Rで表される基を示し、Xa1は上記B、上記Ye1又は上記Ye2との結合部位を示し、Xa2、Xa3、Xa4及びXa5のうちいずれか1つは上記B、上記Ye1又は上記Ye2との結合部位を示し、残りの3つは、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基又は−O−Rで表される基を示す。なお、Rはアルキル基、アリール基又は1価の芳香族複素環基であり、R、R、R、R、R、R、R、Xa2、Xa3、Xa4、Xa5及びRは置換基を有していてもよく、Rが複数存在する場合、Rは互いに同一でも異なっていてもよい。]
Figure 0005698935

[一般式(m−2)中、R及びRは、それぞれ独立にアルキル基、アリール基又は1価の芳香族複素環基を示し、これらの基は置換基を有していてもよい。また、Xb1及びXb2は、それぞれ独立に上記A、上記Ye1又は上記Ye2との結合部位を示す。]
(置換基A群)
塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、−O−S(=O)20(R20はアルキル基、又はアルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、フッ素原子若しくはシアノ基で置換されていてもよいアリール基を示す。)で表される基。
(置換基B群)
−B(OR21(R21は水素原子又はアルキル基を示し、2個存在するR21は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。)で表される基、−BF(Qはリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム又はセシウムの1価の陽イオンを示す。)で表される基、−Sn(R22(R22は水素原子又はアルキル基を示し、3個存在するR22は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。)で表される基、−MgY(Yは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。)で表される基、−ZnY(Yは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。)で表される基。
本発明によれば、発光効率に優れる発光素子の製造に有用な高分子化合物を提供することができる。また、当該高分子化合物を含むことを特徴とする高分子組成物、溶液、有機薄膜、有機半導体素子、有機発光素子、面状光源及び表示装置を提供することができる。上記高分子化合物を用いて得られる発光素子は、発光効率が優れたものとなる。また好ましい実施形態において、当該発光素子は、発光輝度の駆動安定性にも優れ、長寿命の発光素子となる。さらに、本発明によれば、当該高分子化合物の製造方法及び当該高分子化合物の製造に有用な化合物を提供することができる。
合成例1で得られた黄色結晶のH−NMRスペクトルを示す図である。 実施例1で得られた固体のH−NMRスペクトルを示す図である。 有機薄膜トランジスタの模式断面図である。 有機薄膜トランジスタの模式断面図である。 発光素子(素子構造p)の模式断面図である。 発光素子(素子構造e)の模式断面図である。 発光素子(素子構造h)の模式断面図である。 面状光源の模式断面図である。
以下、本発明の好適な一実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書中、Meはメチル基を示し、Etはエチル基を示し、Phはフェニル基を示す。
本明細書中、「構成単位」とは、高分子化合物中に1個以上存在する単位構造を意味する。「構成単位」は、「繰返し単位」(すなわち、高分子化合物中に2個以上存在する単位構造)として高分子化合物中に含まれることが好ましい。「n価の芳香族複素環基」とは、芳香族性を有する複素環式化合物から、芳香環に直接結合する水素原子のうちn個を除いた原子団を意味し、縮合環を有するものも含む。「複素環式化合物」とは、環式構造を持つ有機化合物のうち、環を構成する原子として、炭素原子だけでなく、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、リン原子、ホウ素原子、ケイ素原子等のヘテロ原子を含むものをいう。「芳香族複素環式化合物」とは、オキサジアゾール、チアジアゾール、チアゾール、オキサゾール、チオフェン、ピロール、ホスホール、フラン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、トリアジン、ピリダジン、キノリン、イソキノリン、カルバゾール、ジベンゾホスホール等のヘテロ原子を含む複素環式化合物であり、該複素環自体が芳香族性を示すもの、並びに、フェノキサジン、フェノチアジン、ジベンゾボロール、ジベンゾシロール、ベンゾピラン等のヘテロ原子を含む複素環それ自体は芳香族性を示さなくとも、該複素環に芳香環が縮環されているもの、を意味する。「n価の縮合芳香族複素環基」とは、上記「n価の芳香族複素環基」のうち、縮合環を有するものを表す。
<高分子化合物>
[第1構成単位]
本実施形態に係る高分子化合物は、一般式(1)で表される構成単位(第1構成単位)を含む。
Figure 0005698935
一般式(1)中、R、R、R、R、R、R及びRは、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基又は−O−Rで表される基を示し、Xは本実施形態に係る高分子化合物を構成する構成単位との結合部位を示し、X、X、X及びXのうちいずれか1つは上記高分子化合物を構成する構成単位との結合部位を示し、残りの3つは、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基又は−O−Rで表される基を示す。なお、Rはアルキル基、アリール基又は1価の芳香族複素環基であり、R、R、R、R、R、R、R、X、X、X、X及びRは置換基を有していてもよく、Rが複数存在する場合、Rは互いに同一でも異なっていてもよい。
一般式(1)中、R、R、R、R、R、R、R、X、X、X、Xにおけるアルキル基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよく、炭素数が通常1〜20である。該炭素数には置換基の炭素数は含まれない。上記アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソアミル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、3,7−ジメチルオクチル基、ドデシル基等が挙げられる。上記アルキル基における水素原子の一部又は全部は、アリール基、1価の芳香族複素環基、−O−Rで表される基、−S−Rで表される基、−C(=O)−Rで表される基、−C(=O)−O−Rで表される基、シアノ基又はフッ素原子で置換されていてもよい。フッ素原子で置換されたアルキル基として、例えば、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基が例示できる。
一般式(1)中、R、R、R、R、R、R、R、X、X、X、Xにおけるアリール基は、芳香族炭化水素から、芳香環に直接結合する水素原子1個を除いた原子団であり、縮合環を有するものを含む。上記アリール基は、炭素数が通常6〜60であり、好ましくは6〜48であり、より好ましくは6〜20であり、さらに好ましくは6〜14である。該炭素数には置換基の炭素数は含まれない。上記アリール基としては、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントラセニル基、2−アントラセニル基、9−アントラセニル基、1−テトラセニル基、2−テトラセニル基、5−テトラセニル基、1−ピレニル基、2−ピレニル基、4−ピレニル基、2−ぺリレニル基、3−ぺリレニル基、2−フルオレニル基、3−フルオレニル基、4−フルオレニル基、1−ビフェニリル基、2−ビフェニリル基、2−フェナンスレニル基、9−フェナンスレニル基、6−クリセニル基、1−コロネニル基等が挙げられる。上記アリール基における水素原子の一部又は全部は、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、−O−Rで表される基、−S−Rで表される基、−C(=O)−Rで表される基、−C(=O)−O−Rで表される基、シアノ基又はフッ素原子で置換されていてもよい。
一般式(1)中、R、R、R、R、R、R、R、X、X、X、Xにおける1価の芳香族複素環基は、炭素数が通常3〜60であり、好ましくは3〜20である。該炭素数には置換基の炭素数は含まれない。上記1価の芳香族複素環基としては、1,3,4−オキサジアゾール−2−イル基、1,3,4−チアジアゾール−2−イル基、2−チアゾリル基、2−オキサゾリル基、2−チエニル基、2−ピロリル基、2−フリル基、2−ピリジル基、3−ピリジル基、4−ピリジル基、2−ピラジニル基、2−ピリミジニル基、2−トリアジニル基、3−ピリダジニル基、5−キノリル基、5−イソキノリル基、2−カルバゾリル基、3−カルバゾリル基、2−フェノキサジニル基、3−フェノキサジニル基、2−フェノチアジニル基、3−フェノチアジニル基等が挙げられる。上記1価の芳香族複素環基における水素原子の一部又は全部は、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、−O−Rで表される基、−S−Rで表される基、−C(=O)−Rで表される基、−C(=O)−O−Rで表される基、シアノ基又はフッ素原子で置換されていてもよい。
におけるアルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基としては、上述のRにおける基と、同様のものが例示できる。
一般式(1)中、R、R、R、R、R、R、R、X、X、X、Xにおける「−O−R」で表される基としては、Rがアルキル基である場合として、直鎖、分岐又は環状のアルキル基を有するアルコキシ基が挙げられる。上記アルコキシ基は、炭素数が通常1〜20である。上記アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基、ドデシルオキシ基、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基、パーフルオロブトキシ基、パーフルオロヘキシルオキシ基、パーフルオロオクチルオキシ基、メトキシメチルオキシ基、2−メトキシエチルオキシ基、2−エトキシエチルオキシ基等が挙げられる。
また、一般式(1)中、R、R、R、R、R、R、R、X、X、X、Xにおける「−O−R」で表される基としては、Rがアリール基である場合として、炭素数が通常6〜60のアリールオキシ基が挙げられる。該アリール基部分としては、上述のRで表されるアリール基と同様のものが挙げられる。より具体的には、上記アリールオキシ基としては、フェノキシ基、C〜C12アルコキシフェノキシ基(「C〜C12アルコキシ」は、アルコキシ部分の炭素数が1〜12であることを示し、以下同様である。)、C〜C12アルキルフェノキシ基(「C〜C12アルキル」は、アルキル部分の炭素数が1〜12であることを示し、以下同様である。)、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基、ペンタフルオロフェニルオキシ基等が挙げられる。
さらに、一般式(1)中、R、R、R、R、R、R、R、X、X、X、Xにおける「−O−R」で表される基としては、Rが1価の芳香族複素環基である場合として、炭素数が通常3〜60であり、好ましくは3〜20である基が挙げられる。該1価の芳香族複素環基としては、上述のRにおける1価の芳香族複素環基と同様のものが挙げられる。
一般式(1)中、R、R、R及びRは、水素原子であることが好ましい。これにより、本実施形態に係る高分子化合物の安定性が向上する。
一般式(1)中、Xが本実施形態に係る高分子化合物を構成する構成単位との結合部位を示す場合、本実施形態に係る高分子化合物の安定性が良好となり、且つ当該高分子化合物を用いた発光素子の発光効率がより良好となるため、R及びXは、それぞれ独立に水素原子、アルキル基又はアリー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。また、Rは水素原子又は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。また、X及びXは、それぞれ独立に水素原子、アルキル基又はアリール基であることが好ましく、水素原子又はアルキル基であることがより好ましい。
一般式(1)中、Xが本実施形態に係る高分子化合物を構成する構成単位との結合部位を示す場合、本実施形態に係る高分子化合物の安定性が良好となり、且つ当該高分子化合物を用いた発光素子の発光効率がより良好となるため、R及びXは、それぞれ独立に水素原子、アルキル基又はアリー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。また、R及びXは、それぞれ独立に水素原子又は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。また、R及びXは、それぞれ独立に水素原子、アルキル基又はアリール基であることが好ましく、水素原子又はアルキル基であることがより好ましい。
一般式(1)中、Xが本実施形態に係る高分子化合物を構成する構成単位との結合部位を示す場合、本実施形態に係る高分子化合物の安定性が良好となり、且つ当該高分子化合物を用いた発光素子の発光効率がより良好となるため、R及びXは、それぞれ独立に水素原子、アルキル基又はアリー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。また、R及びXは、それぞれ独立に水素原子又は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。また、R及びXは、それぞれ独立に水素原子、アルキル基又はアリール基であることが好ましく、水素原子又はアルキル基であることがより好ましい。
一般式(1)中、Xが本実施形態に係る高分子化合物を構成する構成単位との結合部位を示す場合、本実施形態に係る高分子化合物の安定性が良好となり、且つ当該高分子化合物を用いた発光素子の発光効率がより良好となるため、R及びXは、それぞれ独立に水素原子、アルキル基又はアリー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。また、Rは水素原子又は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。また、X及びXは、それぞれ独立に水素原子、アルキル基又はアリール基であることが好ましく、水素原子又はアルキル基であることがより好ましい。
一般式(1)中、X又はXが、本実施形態に係る高分子化合物を構成する構成単位との結合部位であることが好ましい。このような第1構成単位を有する高分子化合物は、当該高分子化合物を用いた発光素子の発光効率が一層優れる。
第1構成単位としては、具体的には、以下の式(1−001)〜(1−020)、(1−101)〜(1−120)、(1−201)〜(1−212)で表される構成単位が挙げられる。
Figure 0005698935
Figure 0005698935
Figure 0005698935
Figure 0005698935
Figure 0005698935
一般式(1)で表される構成単位は、本実施形態に係る高分子化合物中に、一種のみ含まれていても二種以上含まれていてもよい。
一般式(1)で表される構成単位としては、本実施形態に係る高分子化合物の合成が容易となり、且つ当該高分子化合物を用いた発光素子の発光効率が一層優れる観点から、上記式(1−001)〜(1−020)、(1−101)〜(1−120)、(1−201)〜(1−212)で表される構成単位のうち、上記式(1−001)〜(1−020)、(1−101)〜(1−120)で表される構成単位が好ましく、上記式(1−001)〜(1−002)で表される構成単位がより好ましい。
[第2構成単位]
本実施形態に係る高分子化合物は、一般式(2)で表される構成単位(第2構成単位)を含む。
Figure 0005698935
一般式(2)中、R及びRは、それぞれ独立にアルキル基、アリール基又は1価の芳香族複素環基を示し、これらの基は置換基を有していてもよい。
一般式(2)中、R、Rにおけるアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、2−メチルブチル基、イソアミル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、3,7−ジメチルオクチル基、ドデシル基等が挙げられる。これらの基は置換基を有していてもよい。
一般式(2)中、R、Rにおけるアリール基としては、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等が挙げられる。これらの基は置換基を有していてもよい。
一般式(2)中、R、Rにおける1価の芳香族複素環基としては、上述のRにおける1価の芳香族複素環基と同様のものが挙げられる。
一般式(2)中、R、Rにおける基としては、本実施形態に係る高分子化合物の耐熱性と溶解性の観点から、置換若しくは非置換のアリール基、又は、置換若しくは非置換のアルキル基が好ましく、より好ましくは、非置換又はアルキル基、アルコキシ基、アリール基若しくは置換アミノ基で置換されたアリール基、又は、非置換又はアルキル基、アルコキシ基、アリール基若しくは置換アミノ基で置換されたアルキル基であり、さらに好ましくは、4−トリル基、4−ブチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−ヘキシルフェニル基、4−オクチルフェニル基、4−(2−エチルヘキシル)フェニル基、4−(3、7−ジメチルオクチル)フェニル基、3−トリル基、3−ブチルフェニル基、3−tert−ブチルフェニル基、3−ヘキシルフェニル基、3−オクチルフェニル基、3−(2−エチルヘキシル)フェニル基、3−(3,7−ジメチルオクチル)フェニル基、3,5−ジメチルフェニル基、3,5−ジ−(tert−ブチル)フェニル基、3,5−ジヘキシルフェニル基、3,5−ジオクチルフェニル基、3、4−ジヘキシルフェニル基、3,4−ジオクチルフェニル基、4−ヘキシルオキシフェニル基、4−オクチルオキシフェニル基、4−(2−エトキシ)エトキシフェニル基、4−(4’−tert−ブチルビフェニリル)基、9,9−ジヘキシルフルオレン−2−イル基、9,9−ジオクチルフルオレン−2−イル基、ペンチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基、又は、3,7−ジメチルオクチル基である。
一般式(2)で表される構成単位は、本実施形態に係る高分子化合物中に、一種のみ含まれていても二種以上含まれていてもよい。
[第3構成単位]
本実施形態に係る高分子化合物は、一般式(3)で表される構成単位(第3構成単位)及び/又は一般式(4)で表される構成単位(第4構成単位)を含有する。
Figure 0005698935
一般式(3)中、Arは、アリーレン基、2価の芳香族複素環基、又は、アリーレン基及び2価の芳香族複素環基からなる群より選ばれる同一又は異なる種の基が2以上連結した2価の基を示す(但し、上記一般式(1)又は上記一般式(2)で表される基は除く)。なお、Arは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、−O−Rで表される基、−S−Rで表される基、−C(=O)−Rで表される基、−C(=O)−O−Rで表される基、−N(Rで表される基、シアノ基及びフッ素原子からなる群より選ばれる一種又は複数の置換基を有していてもよい。ここでRは上記と同義であり、Rが複数存在する場合、Rは互いに同一でも異なっていてもよい。
一般式(3)中、Ar1におけるアリーレン基は、炭素数が通常6〜60であり、好ましくは6〜48であり、より好ましくは6〜30であり、さらに好ましくは6〜14である。該炭素数には置換基の炭素数は含まない。上記アリーレン基としては、1,4−フェニレン基(式2−001)、1,3−フェニレン基(式2−002)、1,2−フェニレン基(式2−003)等のフェニレン基;ナフタレン−1,4−ジイル基(式2−004)、ナフタレン−1,5−ジイル基(式2−005)、ナフタレン−2,6−ジイル基(式2−006等のナフタレンジイル基;9,10−ジヒドロフェナントレン−2,7−ジイル基(式2−007)等のジヒドロフェナントレンジイル基;フルオレン−3,6−ジイル基(式2−008);(式2−010)〜(式2−012)で表されるベンゾフルオレンジイル基;アントラセン−2,6−ジイル基(式2−013)、アントラセン−9,10−ジイル基(式2−014)等のアントラセンジイル基等が挙げられる。これらのアリーレン基における水素原子の一部又は全部は、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、−O−Rで表される基、−S−Rで表される基、−C(=O)−Rで表される基、−C(=O)−O−Rで表される基、−N(Rで表される基、シアノ基又はフッ素原子で置換されていてもよい。
Figure 0005698935
Figure 0005698935
式中、Rは水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、−O−Rで表される基、−S−Rで表される基、−C(=O)−Rで表される基、−C(=O)−O−Rで表される基、シアノ基又はフッ素原子を示し、Rは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基を示し、複数存在するRは同一でも異なっていてもよく、複数存在するRは同一でも異なっていてもよい。
上記一般式(3)中、Arにおける2価の芳香族複素環基は、炭素数が通常3〜60であり、好ましくは3〜20である。該炭素数には置換基の炭素数は含まない。2価の芳香族複素環基における水素原子の一部又は全部は、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、−O−Rで表される基、−S−Rで表される基、−C(=O)−Rで表される基、−C(=O)−O−Rで表される基、シアノ基又はフッ素原子で置換されていてもよい。
上記一般式(3)中、Arで表される2価の芳香族複素環基としては、本実施形態に係る高分子化合物の安定性が良好となるため、2価の縮合芳香族複素環基が好ましい。該2価の縮合芳香族複素環基は、炭素数が通常8〜60であり、好ましくは8〜20である。該炭素数には置換基の炭素数は含まない。上記2価の縮合芳香族複素環基としては、キノリン−2,6−ジイル基(式2−107)等のキノリンジイル基;イソキノリン−1,4−ジイル基(式2−108)等のイソキノリンジイル基;キノキサリン−5,8−ジイル基(式2−109)等のキノキサリンジイル基;カルバゾール−3,6−ジイル基(式2−110)、カルバゾール−2,7−ジイル基(式2−111)等のカルバゾールジイル基;ジベンゾフラン−4,7−ジイル基(式2−112)、ジベンゾフラン−3,8−ジイル基(式2−113)等のジベンゾフランジイル基;ジベンゾチオフェン−4,7−ジイル基(式2−114)、ジベンゾチオフェン−3,8−ジイル基(式2−115)等のジベンゾチオフェンジイル基;ジベンゾシロール−4,7−ジイル基(式2−116)、ジベンゾシロール−3,8−ジイル基(式2−117)等のジベンゾシロールジイル基;フェノキサジン−3,7−ジイル基(式2−118)、フェノキサジン−2,8−ジイル基(式2−119)等のフェノキサジンジイル基;フェノチアジン−3,7−ジイル基(式2−120)、フェノチアジン−2,8−ジイル基(式2−121)等のフェノチアジンジイル基;ジヒドロアクリジン−2,7−ジイル基(式2−123)等のジヒドロアクリジンジイル基;(式2−124)で表される2価の基等が挙げられる。これらの2価の縮合芳香族複素環基における水素原子の一部又は全部は、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、−O−Rで表される基、−S−Rで表される基、−C(=O)−Rで表される基、−C(=O)−O−Rで表される基、シアノ基又はフッ素原子で置換されていてもよい。
Figure 0005698935
Figure 0005698935
Figure 0005698935
一般式(3)中、Arにおける「アリーレン基及び2価の芳香族複素環基からなる群より選ばれる同一又は異なる種の基が2以上連結した2価の基」は、炭素数が通常4〜60であり、好ましくは12〜60である。該炭素数には置換基の炭素数は含まない。このような基としては、下記式2−201〜2−208で表される基が挙げられる。
Figure 0005698935
Figure 0005698935
上記式中、Rは上記と同義である。
Arとしては、本実施形態に係る高分子化合物の安定性が良好となり、且つ当該高分子化合物を用いた発光素子の発光効率がより良好となる観点から、1,4−フェニレン基(式2−001)、1,3−フェニレン基(式2−002)、9,10−ジヒドロフェナントレン−2,7−ジイル基(式2−007)、フルオレン−3,6−ジイル基(式2−008)、(式2−010)で表される2価の基、(式2−011)で表される2価の基、(式2−012)で表される2価の基、アントラセン−2,6−ジイル基(式2−013)、アントラセン−9,10−ジイル基(式2−014)、カルバゾール−3,6−ジイル基(式2−110)、カルバゾール−2,7−ジイル基(式2−111)、ジベンゾフラン−4,7−ジイル基(式2−112)、ジベンゾフラン−3,8−ジイル基(式2−113)、ジベンゾチオフェン−4,7−ジイル基(式2−114)、ジベンゾチオフェン−3,8−ジイル基(式2−115)、ジベンゾシロール−4,7−ジイル基(式2−116)、ジベンゾシロール−3,8−ジイル基(式2−117)、フェノキサジン−3,7−ジイル基(式2−118)、フェノチアジン−3,7−ジイル基(式2−120)、ジヒドロアクリジン−2,7−ジイル基(式2−123)、(式2−124)で表される2価の基、(式2−201)で表される2価の基、(式2−202)で表される2価の基、(式2−207)で表される2価の基が好ましい。
Arとしては、本実施形態に係る高分子化合物の安定性が良好となり、且つ当該高分子化合物を用いた発光素子の発光効率がより良好となる観点から、上記Rが水素原子、アルキル基、アリール基又は1価の芳香族複素環基であることが好ましく、上記Rが水素原子又はアルキル基であることがより好ましい。また、上記Rがアルキル基又はアリール基であることが好ましい。
一般式(3)で表される構成単位は、本実施形態に係る高分子化合物中に、一種のみ含まれていても二種以上含まれていてもよい。
[第4構成単位]
本実施形態に係る高分子化合物は、該高分子化合物を用いて得られる発光素子の発光効率が一層良好となり、且つ耐熱性が向上する観点から、一般式(4)で表される構成単位)(第4構成単位)を含むことが好ましい。
Figure 0005698935
一般式(4)中、x及びyはそれぞれ独立に0又は1を示し、Ar、Ar、Ar及びArは、それぞれ独立にアリーレン基、2価の芳香族複素環基、又は、アリーレン基及び2価の芳香族複素環基からなる群より選ばれる同一又は異なる種の基が2以上連結した2価の基を示し、Ar、Ar及びArは、それぞれ独立にアリール基又は1価の芳香族複素環基を示し、Ar、Ar、Ar、Ar、Ar、Ar及びArは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、−O−Rで表される基、−S−Rで表される基、−C(=O)−Rで表される基、−C(=O)−O−Rで表される基、−N(Rで表される基、シアノ基及びフッ素原子からなる群から選ばれる一種又は複数の置換基を有していてもよい。また、Ar、Ar、Ar、Ar、Ar、Ar及びArで示される基のうち、同一の窒素原子に結合する基同士が、単結合、又は、−O−、−S−、−C(=O)−、−C(=O)−O−、−N(R)−、−C(=O)−N(R)−若しくは−C(R)(R)−で表される基を介して結合していてもよい。ここでRは上記と同義であり、Rが複数存在する場合、Rは互いに同一でも異なっていてもよい。
一般式(4)中、Ar、Ar、Ar、Arにおけるアリーレン基としては、下記式2−009で表される基、及び、上述のArにおけるアリーレン基と同様のものが挙げられる。式2−009中、R及びRは上記と同義である。
Figure 0005698935
一般式(4)中、Ar、Ar、Ar、Arにおける2価の芳香族複素環基としては、上述のArにおける2価の芳香族複素環基と同様のものが挙げられる。
一般式(4)中、Ar、Ar、Ar、Arにおける「アリーレン基及び2価の芳香族複素環基からなる群より選ばれる同一又は異なる種の基が2以上連結した2価の基」としては、上述の基と同様の基が例示できる。また、Ar、Ar、Ar、Arには式(2−009)で表される基を含有する基も含まれる。
Ar、Ar、Ar、Arとしては、本実施形態に係る高分子化合物の安定性及び当該高分子化合物を用いた発光素子の発光効率の観点から、上記Rが水素原子、アルキル基、アリール基又は1価の芳香族複素環基であることが好ましく、上記Rが水素原子又はアルキル基であることがより好ましい。また、上記Rがアルキル基又はアリール基であることが好ましい。
一般式(4)中、Ar、Ar、Arにおけるアリール基及び1価の芳香族複素環基としては、上述のRにおけるアリール基及び1価の芳香族複素環基と同様のものがそれぞれ挙げられる。
一般式(4)中、Ar、Ar、Ar、Ar、Ar、Ar及びArで示される基のうち、同一の窒素原子に結合する基同士が、単結合、又は、−O−、−S−、−C(=O)−、−C(=O)−O−、−N(R)−、−C(=O)−N(R)−若しくは−C(R)(R)−で表される基を介して結合していてもよい。これにより、通常5〜7員環が形成される。
一般式(4)で表される構成単位としては、下記式3−001〜3−005で表される構成単位が好ましい。式中、R及びRは、上記と同義である。
Figure 0005698935
Figure 0005698935
一般式(4)で表される構成単位としては、本実施形態に係る高分子化合物の安定性が良好となり、且つ当該高分子化合物を用いた発光素子の発光効率が一層優れる観点から、上記式3−001〜3−005中のRが水素原子、アルキル基、アリール基又は1価の芳香族複素環基であるものが好ましく、Rが水素原子又はアルキル基であるものがより好ましい。また、上記式3−001〜3−005中のRとしては、アルキル基又はアリール基が好ましい。
また、一般式(4)で表される構成単位としては、本実施形態に係る高分子化合物の安定性及び当該高分子化合物を用いた発光素子の発光効率の観点から、下記式3−101〜3−105で表される構成単位が好ましい。式中、R及びRは、上記と同義であり、R’はアルキル基、アリール基、又は、1価の芳香族複素環基を示し、複数存在するR’は同一でも異なっていてもよい。
Figure 0005698935
さらに、一般式(4)で表される構成単位としては、本実施形態に係る高分子化合物の安定性及び当該高分子化合物を用いた発光素子の発光効率の観点から、上記式3−103及び3−105においてRが水素原子又はアルキル基であることが好ましく、上記式3−101〜3−105においてR’がアルキル基であることが好ましく、上記式3−105においてRがアルキル基又はアリール基であることが好ましい。また、上記式3−101〜105で表される構成単位のうち、式3−102、式3−104又は式3−105で表される構成単位が好ましく、式3−102で表される構成単位がより好ましい。
一般式(4)で表される構成単位は、本実施形態に係る高分子化合物中に、一種のみ含まれていても二種以上含まれていても良い。
[置換基について]
上記−S−Rで表される基としては、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよく、炭素数が通常1〜20のアルキルチオ基;炭素数が通常6〜60のアリールチオ基が挙げられる。
上記−C(=O)−Rで表される基としては、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよく、炭素数が通常1〜20のアルキルカルボニル基;炭素数が通常6〜60のアリールカルボニル基が挙げられる。
上記−C(=O)−O−Rで表される基としては、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよく、炭素数が通常1〜20のアルキルオキシカルボニル基;炭素数が通常6〜60のアリールオキシカルボニル基が挙げられる。
上記−N(Rで表される基としては、炭素数が通常1〜20のアルキル基及び炭素数が通常6〜60のアリール基からなる群から選ばれる2個の基により置換されたアミノ基が挙げられる。
[本実施形態に係る高分子化合物の構成連鎖]
本実施形態に係る高分子化合物は、当該高分子化合物を用いて得られる発光素子の発光効率がより良好となる観点から、一般式(1)で表される構造単位と、一般式(2)で表される構造単位とが、直接結合した構成連鎖を含有することが好ましい。このような構成連鎖としては、下記式(1−2)、(1−3)で表される構成連鎖が好ましく例示される。
Figure 0005698935
式中、R、R、R、R、R、R、R、R及びRは上記と同義であり、R10、R11及びR12は上述のRと同義である。
本実施形態に係る高分子化合物は、発光素子の発光効率がさらに良好となる観点から、下記式(1−4)、式(1−5)、式(1−6)、式(1−7)及び式(1−8)のいずれかで表される構成連鎖を含有することがより好ましく、下記式(1−6)、式(1−7)及び式(1−8)のいずれかで表される構成連鎖を含有することが更に好ましい。
Figure 0005698935
Figure 0005698935
式中、R、R、R、R、R、R、R、R及びRは上記と同義であり、R10、R11及びR12は上述のRと同義である。複数存在するR、R、R、R、R、R、R、R、R、R10、R11及びR12は互いに同一でも異なっていてもよい。
本実施形態に係る高分子化合物は、当該高分子化合物を用いて得られる発光素子の発光効率がさらに良好となる観点から、一般式(1)で表される構成単位、一般式(2)で表される構成単位、一般式(3)で表される構成単位及び一般式(4)で表される構成単位の総含有量基準で、一般式(1)で表される構成単位の含有割合が、0.1モル%以上であることが好ましく、0.5モル%以上であることがより好ましい。また、高分子化合物の溶解性及び当該高分子化合物を用いて得られる発光素子の発光効率の観点から、上記含有割合が、20モル%以下であることが好ましく、10モル%以下であることがより好ましく、3モル%以下であることがさらに好ましい。
本実施形態に係る高分子化合物は、一般式(1)で表される構成単位、一般式(2)で表される構成単位、一般式(3)で表される構成単位及び一般式(4)で表される構成単位の総含有量が、高分子化合物の総量基準で、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい。
本実施形態に係る高分子化合物が一般式(4)で表される構成単位を含有する場合、一般式(1)で表される構成単位、一般式(2)で表される構成単位、一般式(3)で表される構成単位及び一般式(4)で表される構成単位の合計に対する、一般式(4)で表される構成単位の含有割合は、0.5モル%以上であることが好ましく、1モル%以上であることがより好ましい。また、上記含有割合は、20モル%以下であることが好ましく、10モル%以下であることがより好ましい。
本実施形態に係る高分子化合物としては、一般式(1)で表される構成単位(第1構成単位)、一般式(2)で表される構成単位(第2構成単位)、一般式(3)で表される構成単位(第3構成単位)、一般式(4)で表される構成単位(第4構成単位)及びそれ以外の構成単位を、下記表1に示す比率(モル%)で含有する、高分子化合物EP1、EP2及びEP3が好ましい。ここで「それ以外の構成単位」では、第1構成単位、第2構成単位、第3構成単位及び第4構成単位からなる群から選ばれる2つの構成単位を連結する1原子団を、1構成単位とする。なお、各構成単位の含有割合(モル%)は、合計が100モル%となるように表中の範囲内から選ばれる。
Figure 0005698935
本実施形態に係る高分子化合物としては、下記表2に示す比率で各構成単位を含有する高分子化合物EP4、EP5及びEP6がより好ましい。
Figure 0005698935
本実施形態に係る高分子化合物としては、下記表3に示す比率で各構成単位を含有する高分子化合物EP7、EP8及びEP9がさらに好ましい。
Figure 0005698935
以下に、高分子化合物EP7、EP8及びEP9の好適な例を挙げる。なお、高分子化合物の例として、それを構成する構成単位と、各構成単位が占める比率(モル%)を示す。高分子化合物EP7としては、例えば以下のものが好ましく例示される。
Figure 0005698935

[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1aは0.5〜99.4モル%、p2aは0.1〜99モル%、pa+pb+p1a+p2aは100モル%である。]
Figure 0005698935

[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1aは0.5〜99.4モル%、p2aは0.1〜99モル%、pa+pb+p1a+p2aは100モル%である。]
Figure 0005698935

[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1a及びp1bは各々0〜99.4モル%、p1a+p1bは0.5〜99.4モル%、p2aは0.1〜99モル%、pa+pb+p1a+p1b+p2aは100モル%である。]
Figure 0005698935

[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1a及びp1bは各々0〜99.4モル%、p1a+p1bは0.5〜99.4モル%、p2a及びp2bは各々0〜99モル%、p2a+p2bは0.1〜99モル%、pa+pb+p1a+p1b+p2aは100モル%である。]
高分子化合物EP8としては、例えば以下のものが好ましく例示される。
Figure 0005698935

[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1aは87〜98.5モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p3aは100モル%である。]
Figure 0005698935

[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1aは87〜98.5モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p3aは100モル%である。]
Figure 0005698935

[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1aは87〜98.5モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p3aは100モル%である。]
Figure 0005698935

[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1aは87〜98.5モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p3aは100モル%である。]
Figure 0005698935

[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1aは87〜98.5モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p3aは100モル%である。]
Figure 0005698935

[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1a及びp1bは各々0〜98.5モル%、p1a+p1bは87〜98.5モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p1b+p3aは100モル%である。]
Figure 0005698935

[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1a及びp1bは各々0〜98.5モル%、p1a+p1bは87〜98.5モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p1b+p3aは100モル%である。]
Figure 0005698935

[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1a及びp1bは各々0〜98.5モル%、p1a+p1bは87〜98.5モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p1b+p3aは100モル%である。]
Figure 0005698935

[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1a、p1b及びp1cは各々0〜98.5モル%、p1a+p1b+p1cは87〜98.5モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p1b+p1c+p3aは100モル%である。]
Figure 0005698935

[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1a、p1b及びp1cは各々0〜98.5モル%、p1a+p1b+p1cは87〜98.5モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p1b+p1c+p3aは100モル%である。]
Figure 0005698935

[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1a、p1b及びp1cは各々0〜98.5モル%、p1a+p1b+p1cは87〜98.5モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p1b+p1c+p3aは100モル%である。]
Figure 0005698935

[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1a及びp1bは各々0〜98.5モル%、p1a+p1bは87〜98.5モル%、p3a及びp3bは各々0〜10モル%、p3a+p3bは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p1b+p3a+p3bは100モル%である。]
高分子化合物EP9としては、例えば以下のものが好ましく例示される。
Figure 0005698935

[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1aは0.5〜98.4モル%、p2aは0.1〜98モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p2a+p3aは100モル%である。]
Figure 0005698935

[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1aは0.5〜98.4モル%、p2aは0.1〜98モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p2a+p3aは100モル%である。]
Figure 0005698935

[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1a及びp1bは各々0〜98.4モル%、p1a+p1bは0.5〜98.4モル%、p2aは0.1〜98モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p1b+p2a+p3aは100モル%である。]
Figure 0005698935

[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1a及びp1bは各々0〜98.4モル%、p1a+p1bは0.5〜98.4モル%、p2aは0.1〜98モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p1b+p2a+p3aは100モル%である。]
Figure 0005698935

[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1a、p1b及びp1cは各々0〜98.4モル%、p1a+p1b+p1cは0.5〜98.4モル%、p2aは0.1〜98モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p1b+p1c+p2a+p3aは100モル%である。]
Figure 0005698935

[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1a、p1b及びp1cは各々0〜98.4モル%、p1a+p1b+p1cは0.5〜98.4モル%、p2aは0.1〜98モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p1b+p1c+p2a+p3aは100モル%である。]
本実施形態に係る高分子化合物は、末端基に重合活性基がそのまま残っていると、該高分子化合物を用いて作製した発光素子の発光特性や寿命が低下する可能性がある。そのため、末端基は安定な基(例えば、アリール基又は1価の芳香族複素環基)であることが好ましい。
本実施形態に係る高分子化合物は、例えば、線状ポリマー、分岐ポリマー、ハイパーブランチポリマー、環状ポリマー、櫛形ポリマー、星型ポリマー、網目ポリマー等の任意の形状を有していてもよい。また、それぞれの形状を有する、ホモポリマー、交互コポリマー、周期コポリマー、ランダムコポリマー、ブロックコポリマー、グラフトコポリマー等の任意の組成、規則性を有するポリマーであってもよい。
本実施形態に係る高分子化合物は、発光材料、電荷輸送材料等として有用であり、使用する際には、その他の化合物と併用し、後述の高分子組成物として用いてもよい。
本実施形態に係る高分子化合物のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、「GPC」という)によるポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)は、通常、1×10〜1×10であり、好ましくは1×10〜1×10である。また、本実施形態に係る高分子化合物のポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、通常、1×10〜1×10であり、成膜性が良好になり、且つ高分子化合物から得られる発光素子の発光効率がより良好となる観点から、好ましくは1×10〜5×10であり、より好ましくは3×10〜1×10であり、さらに好ましくは5×10〜5×10である。
発光素子等を作製するための様々なプロセスに対する耐久性や、発光素子の駆動中の発熱による安定性、耐熱性がより良好となる観点から、本実施形態に係る高分子化合物のガラス転移温度は、通常約70℃以上であり、100℃以上であることが好ましい。なお、本明細書中において、ガラス転移温度をTgと記載することがある。
本実施形態に係る高分子化合物は、通常、固体状態で蛍光又は燐光を発し、発光素子の材料として有用である。この高分子化合物を用いた発光素子は、高発光効率で駆動できる高性能の発光素子である。したがって、該発光素子は、液晶ディスプレイのバックライト、照明用としての曲面状や平面状の光源、セグメントタイプの表示素子、ドットマトリックスのフラットパネルディスプレイ等の表示装置に有用である。さらに、本実施形態に係る高分子化合物は、レーザー用色素、有機太陽電池用材料、有機トランジスタ用の有機半導体、導電性薄膜、有機半導体薄膜等の伝導性薄膜用材料、蛍光や燐光を発する発光性薄膜材料としても用いることができる。
<高分子化合物の製造方法>
本実施形態に係る高分子化合物は、例えば、下記一般式(M−1)で表される化合物(第1単量体)と、下記一般式(M−2)で表される化合物(第2単量体)と、下記一般式(M−3)で表される化合物(第3単量体)及び/又は下記一般式(M−4)で表される化合物(第4単量体)とを、必要に応じて有機溶媒に溶解し、アルカリや適切な触媒、配位子を用いた公知のアリール−アリールカップリング等の重合方法により共重合することにより、合成することができる。
Figure 0005698935
一般式(M−1)中、R、R、R、R、R、R及びRは、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基又は−O−Rで表される基を示し、Ya1は下記置換基A群及び下記置換基B群からなる群から選ばれる基である第1重合性基を示し、Ya2、Ya3、Ya4及びYa5のうちいずれか1つは下記置換基A群及び下記置換基B群からなる群から選ばれる基である第2重合性基を示し、残りの3つは、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基又は−O−Rで表される基を示す。なお、Rはアルキル基、アリール基又は1価の芳香族複素環基であり、R、R、R、R、R、R、R、Ya2、Ya3、Ya4、Ya5及びRは置換基を有していてもよく、Rが複数存在する場合、Rは互いに同一でも異なっていてもよい。
Figure 0005698935
一般式(M−2)中、R及びRは、それぞれ独立にアルキル基、アリール基又は1価の芳香族複素環基を示し、これらの基は置換基を有していてもよい。また、Yb1及びYb2は、それぞれ独立に下記置換基A群及び下記置換基B群からなる群から選ばれる基を示す。一般式(M−1)における第1重合性基及び第2重合性基が、いずれも下記置換基A群から選ばれる基である場合、Yb1及びYb2のうち少なくとも一方は下記置換基B群から選ばれる基であり、第1重合性基及び第2重合性基が、いずれも下記置換基B群から選ばれる基である場合、Yb1及びYb2のうち少なくとも一方は下記置換基A群から選ばれる基であることが好ましい。
Figure 0005698935
一般式(M−3)中、Arは一般式(3)中のArと同義であり、Yc1及びYc2は、それぞれ独立に下記置換基A群及び下記置換基B群からなる群から選ばれる基を示す。
Figure 0005698935
一般式(M−4)中、x及びyはそれぞれ独立に0又は1を示し、Ar、Ar、Ar、Ar、Ar、Ar及びArは、それぞれ一般式(4)中のAr、Ar、Ar、Ar、Ar、Ar及びArと同義であり、Yd1及びYd2は、それぞれ独立に下記置換基A群及び下記置換基B群からなる群から選ばれる基を示す。
(置換基A群)
塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、−O−S(=O)20(R20はアルキル基、又はアルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、フッ素原子若しくはシアノ基で置換されていてもよいアリール基を示す。)で表される基。
(置換基B群)
−B(OR21(R21は水素原子又はアルキル基を示し、2個存在するR21は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。)で表される基、−BF(Qはリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム又はセシウムの1価の陽イオンを示す。)で表される基、−Sn(R22(R22は水素原子又はアルキル基を示し、3個存在するR22は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。)で表される基、−MgY(Yは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。)で表される基、−ZnY(Yは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。)で表される基。
本実施形態に係る高分子化合物の製造方法においては、一般式(M−1)で表される化合物として、Ya2が第2重合性基である化合物、Ya3が第2重合性基である化合物、Ya4が第2重合性基である化合物及びYa5が第2重合性基である化合物からなる群より選ばれる2種以上を、混合して用いてもよい。
一般式(M−1)で表される化合物としては、Ya3又はYa4が第2重合性基である化合物が好適に使用できる。これにより得られる高分子化合物によれば、より優れた発光効率を有する発光素子が製造できる。
20、R21及びR22におけるアルキル基としては、一般式(1)中のRにおけるアルキル基と同様のものが例示できる。これらのアルキル基の炭素数は、通常1〜20であり、好ましくは1〜15であり、より好ましくは1〜10である。
20におけるアリール基としては、一般式(1)中のRにおけるアリール基と同様のものが例示できるが、高分子化合物合成の容易さ及び重合時の反応性の高さの観点から、フェニル基、4−トリル基、4−メトキシフェニル基、4−ニトロフェニル基、3−ニトロフェニル基、2−ニトロフェニル基及び4−トリフルオロメチルフェニル基が好ましい。
−O−S(=O)20で表される基としては、メタンスルホニルオキシ基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、フェニルスルホニルオキシ基、4−メチルフェニルスルホニルオキシ基、4−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ基等が挙げられる。
−B(OR21で表される基としては、下記式で表される基等が挙げられる。
Figure 0005698935
−BFで表される基としては、−BF で表される基等が挙げられる。
−Sn(R22で表される基としては、トリメチルスタニル基、トリエチルスタニル基、トリブチルスタニル基等が挙げられる。
第1単量体、第2単量体、第3単量体及び第4単量体は、予め合成し単離したものを用いてもよく、反応系中で合成してそのまま用いても良い。得られる高分子化合物を発光素子に用いる場合、その純度が発光素子の性能に影響を与える。そのため、これらの単量体は蒸留、昇華精製、再結晶等の方法で精製されていることが好ましい。
重合方法としては、Suzukiカップリング反応により重合する方法(ケミカル レビュー(Chem.Rev.),第95巻,2457−2483頁(1995年))、Grignard反応により重合する方法(Bull.Chem.Soc.Jpn.,第51巻,2091頁(1978年))、Ni(0)触媒により重合する方法(プログレッシブ ポリマー サイエンス(Progress in Polymer Science),第17巻,1153〜1205頁,1992年)、Stilleカップリング反応を用いる方法(ヨーロピアン ポリマー ジャーナル(European Polymer Journal),第41巻,2923−2933頁(2005年))等が挙げられる。これらのうち、Suzukiカップリング反応により重合する方法、Ni(0)触媒により重合する方法が、原料の合成のし易さ、重合反応操作の簡便性の観点から好ましく、高分子化合物の構造制御のしやすさの観点からは、Suzukiカップリング反応、Grignard反応、Stilleカップリング反応等のアリール−アリールクロスカップリング反応により重合する方法がより好ましく、Suzukiカップリング反応により重合する反応が特に好ましい。
置換基A群及び置換基B群からなる群から選ばれる基としては、重合反応の種類に応じて適切な基を選択すればよいが、Suzukiカップリング反応により重合する方法を選択する場合は、合成の簡便さや各化合物の取り扱い易さの観点から、置換基A群から選ばれる基としては塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が好ましく、臭素原子がより好ましく、置換基B群から選ばれる基としては−B(OR21で表される基が好ましい。
重合方法としては、第1単量体、第2単量体、並びに、第3単量体及び/又は第4単量体を、必要に応じて適切な触媒や塩基とともに反応させる方法が挙げられる。Suzukiカップリング反応により重合する方法を選択する場合、所望の分子量を有する高分子化合物を得るためには、第1単量体、第2単量体、第3単量体、第4単量体が有する置換基A群から選ばれた基(例えば、塩素原子、ヨウ素原子、臭素原子)の合計モル数と、置換基B群から選ばれた基(例えば、−B(OR21)の合計モル数との比率を調整すればよい。通常、前者のモル数に対する後者のモル数の比率を、0.95〜1.05とすることが好ましく、0.98〜1.02とすることがより好ましく、0.99〜1.01とすることがさらに好ましい。
本実施形態に係る高分子化合物の製造方法においては、一般式(M−1)で表される化合物の全単量体に対する仕込み比率を、0.1モル%以上をすることが好ましく、20モル%以下とすることが好ましい。これにより、全構成単位の合計に対する一般式(1)で表される構成単位の比率が、0.1モル%以上20モル%以下である高分子化合物を容易に製造することができる。
また、高分子化合物の製造において、全単量体に対する、第1単量体、第2単量体、第3単量体及び第4単量体の重合に関与する置換基を除いた重量比率が、80質量%以上であることが好ましい。これにより、高分子化合物を構成する全構成単位に対する、第1構成単位、第2構成単位、第3構成単位及び第4構成単位の各含有割合の合計が、80質量%以上である高分子化合物を容易に合成することができる。
本発明に係る高分子化合物の好ましい一実施形態である「第1構成単位と前記第2構成単位とが連結した構成連鎖を含有する、高分子化合物」の製造方法としては、アリール−アリールクロスカップリング反応を用いた重合であり、第1構成単位と、第2構成単位とが直接結合することが可能となるように、対応する単量体(第1単量体及び第2単量体)の重合性基が選択されることにより合成できる。
具体的には、Suzukiカップリング反応により重合する場合、第1単量体として第1重合性基及び第2重合性基が−B(OR21で表される基又は−BFで表される基である化合物を用い、且つ第2単量体としてYb1及びYb2が塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である化合物を用いることが好ましい。同様に、第1単量体として第1重合性基及び第2重合性基が塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である化合物を用い、第2単量体としてYb1及びYb2が−B(OR21で表される基又は−BFで表される基である化合物を用いることが好ましい。このような単量体を用いると、Suzukiカップリング反応がクロスカップリング反応であることから、第1構成単位と第2構成単位とが直接結合される。
上記高分子化合物の製造において、第1重合性基及び第2重合性基が−B(OR21で表される基又は−BFで表される基であり、Yb1及びYb2が塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である場合、全単量体のうち重合性基として塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を有する単量体の総仕込量100モル%に対する、第2単量体の仕込み比率は、50モル%以上であることが好ましく、80モル%以上であることがより好ましく、100モル%であることがさらに好ましい。
同様に、上記高分子化合物の製造において、第1重合性基及び第2重合性基が塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子であり、Yb1及びYb2が−B(OR21で表される基又は−BFで表される基である場合、全単量体のうち重合性基として−B(OR21で表される基又は−BFで表される基を有する単量体の総仕込量100モル%に対する、第2単量体の仕込み比率は、50モル%以上であることが好ましく、80モル%以上であることがより好ましく、100モル%であることがさらに好ましい。
また、本発明に係る高分子化合物の好ましい一実施形態である「第1構成単位と前記第2構成単位とが連結した構成連鎖を含有する、高分子化合物」の製造方法としては、上記のほかに、第1構成単位と第2構成単位とが直接結合している構成連鎖を有する単量体と、第3単量体及び第4単量体からなる群から選ばれる少なくとも1種の単量体とを含む、少なくとも2種の単量体を重合する方法も挙げられる。第1構成単位と第2構成単位とが直接結合している構成連鎖を有する単量体としては、下記一般式(M−5)で表される化合物(以下、場合により「第5単量体」という)が挙げられる。
Figure 0005698935
一般式(M−5)中、Aは下記一般式(m−1)で表される基を示し、Bは下記一般式(m−2)で表される基を示し、m及びnはそれぞれ独立に0又は1を示し、Ye1及びYe2はそれぞれ独立に置換基A群及び置換基B群からなる群から選ばれる基を示す。m及びnは、発光効率の観点からは、m=0、かつ、n=0又は1、であることが好ましく、発光効率及び単量体の合成の容易さの観点からは、m=0、かつ、n=1、であることが好ましい。
Figure 0005698935
一般式(m−1)中、R、R、R、R、R、R及びRは、それぞれ上述のR、R、R、R、R、R及びRと同義であり、Xa1は上記B、上記Ye1又は上記Ye2との結合部位を示し、Xa2、Xa3、Xa4及びXa5のうちいずれか1つは上記B、上記Ye1又は上記Ye2との結合部位を示し、残りの3つは、それぞれ独立に、水素原子、又は、上述のX、X、X及びXにおけるアルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基若しくは−O−Rで表される基と同様の基を示す。なお、Rは上述のRと同義であり、Rが複数存在する場合、Rは互いに同一でも異なっていてもよい。
Figure 0005698935
一般式(m−2)中、R及びRは、それぞれ上述のR及びRと同義であり、Xb1及びXb2は、それぞれ独立に上記A、上記Ye1又は上記Ye2との結合部位を示す。
このような第5単量体としては、以下の式(M−a)〜(M−g)で表される化合物が好ましく、該単量体を用いて合成された高分子化合物を用いた発光素子の発光効率の観点からは、以下の式(M−e)、(M−f)又は(M−g)で表される化合物がより好ましい。
Figure 0005698935
Figure 0005698935
Figure 0005698935
式中、R、R、R、R、R、R、R、R、R、Ye1及びYe2は上記と同義であり、R10、R11及びR12は、それぞれ上述のR、R及びRと同義である。複数存在するR、R、R、R、R、R、R、R、R、R10、R11及びR12は互いに同一でも異なっていてもよい。
本実施形態に係る高分子化合物の製造方法においては、触媒の存在下、単量体を重合することが好ましい。触媒としては、Suzukiカップリング反応により重合する場合、パラジウム[テトラキス(トリフェニルホスフィン)]、[トリス(ジベンジリデンアセトン)]ジパラジウム、パラジウムアセテート、ジクロロビストリフェニルホスフィンパラジウム等のパラジウム錯体等の遷移金属錯体、並びにこれらの遷移金属錯体にトリフェニルホスフィン、トリ−tert−ブチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン等の配位子が配位した錯体、等が挙げられる。
また、Ni(0)触媒により重合する場合、Ni(0)触媒としては、ニッケル[テトラキス(トリフェニルホスフィン)]、[1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ジクロロニッケル、[ビス(1,4−シクロオクタジエン)]ニッケル等のニッケル錯体等の遷移金属錯体、並びにこれらの遷移金属錯体にトリフェニルホスフィン、トリ−tert−ブチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、ジフェニルホスフィノプロパン、ビピリジル等の配位子が配位した錯体、等が挙げられる。
上述の触媒は、予め合成したものを用いてもよいし、反応系中で調製したものをそのまま用いてもよい。また、これらの触媒は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
触媒の使用量は、触媒としての有効量であればよく、例えば、重合反応における全単量体の合計100mol%に対して、遷移金属のモル数換算で通常0.0001〜300モル%であり、好ましくは0.001〜50モル%であり、より好ましくは0.01〜20モル%である。
Suzukiカップリング反応による重合においては、塩基を用いることが好ましく、塩基としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム、リン酸三カリウム等の無機塩基、フッ化テトラブチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム等の有機塩基が挙げられる。
塩基の使用量は、重合反応における全単量体の合計100モル%に対して、通常50〜2000モル%であり、好ましくは100〜1000モル%である。
重合反応は、溶媒の非存在下で行っても、溶媒の存在下で行ってもよいが、通常、有機溶媒の存在下で行う。ここで有機溶媒としては、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジメトキシエタン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等が挙げられる。一般的に、副反応を抑制するために、脱酸素処理を行った溶媒を用いることが望ましい。有機溶媒は一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
有機溶媒の使用量は、重合反応における全単量体の合計濃度が、0.1〜90重量%になる量であることが好ましく、1〜50重量%になる量であることがより好ましく、2〜30重量%となる量であることがさらに好ましい。
重合反応の反応温度は、好ましくは−100〜200℃であり、より好ましくは−80〜150℃であり、更に好ましくは0〜120℃である。また、反応時間は、通常、1時間以上であり、好ましくは2〜500時間である。
本実施形態に係る高分子化合物の製造方法において、重合性基として−MgYで表される基を有する単量体を用いる場合、重合反応は脱水条件下で行うことが好ましい。一方、重合反応がSuzukiカップリング反応である場合、使用する塩基を水溶液として用いてもよく、また、溶媒として、前記有機溶媒に加えて水を用いてもよい。
重合反応において、本実施形態に係る高分子化合物の末端に重合活性基が残存するのを避けるために、連鎖停止剤として、下記式(F)で示される化合物を用いてもよい。これにより、末端がアリール基又は1価の芳香族複素環基である高分子化合物を得ることができる。
Figure 0005698935
式中、Arはアリール基又は1価の芳香族複素環基を示し、Xは置換基A群及び置換基B群からなる群から選ばれる基を示す。Ar9におけるアリール基、1価の芳香族複素環基としては、それぞれ上述のアリール基、1価の芳香族複素環基と同様のものが例示できる。
重合反応の後処理は、公知の方法で行うことができ、例えば、メタノール等の低級アルコールに重合反応後の反応溶液を加えて、析出させた沈殿を濾過、乾燥する方法で行うことができる。
本実施形態に係る高分子化合物の純度が低い場合には、再結晶、ソックスレー抽出器による連続抽出、カラムクロマトグラフィー等の通常の方法にて精製すればよいが、本実施形態に係る高分子化合物を発光素子に用いる場合、その純度が発光特性等の素子の性能に影響を与えるため、縮合重合後、再沈精製、クロマトグラフィーによる分別等の純化処理をすることが好ましい。
<高分子組成物>
本実施形態に係る高分子組成物は、高分子化合物と、正孔輸送材料、電子輸送材料及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。
正孔輸送材料としては、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、側鎖又は主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリ(p―フェニレンビニレン)及びその誘導体、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)及びその誘導体、等が挙げられる。その他にも、特開昭63−70257号公報、特開昭63−175860号公報、特開平2−135359号公報、特開平2−135361号公報、特開平2−209988号公報、特開平3−37992号公報、特開平3−152184号公報に記載されたものも挙げられる。
正孔輸送材料の含有量は、高分子組成物中の高分子化合物100重量部に対して、好ましくは1〜500重量部、より好ましくは5〜200重量部である。
電子輸送材料としては、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン及びその誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、ナフトキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン及びその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン及びその誘導体、ジフェノキノン誘導体、8−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体、ポリキノリン及びその誘導体、ポリキノキサリン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体等が挙げられる。その他にも、特開昭63−70257号公報、特開昭63−175860号公報、特開平2−135359号公報、特開平2−135361号公報、特開平2−209988号公報、特開平3−37992号公報、特開平3−152184号公報に記載されたものも挙げられる。
電子輸送材料の含有量は、高分子組成物中の高分子化合物100重量部に対して、好ましくは1〜500重量部、より好ましくは5〜200重量部である。
発光材料としては、低分子蛍光発光材料、燐光発光材料等が挙げられる。具体例としては、ナフタレン誘導体、アントラセン及びその誘導体、ペリレン及びその誘導体、ポリメチン系色素、キサンテン系色素、クマリン系色素、シアニン系色素等の色素類、8−ヒドロキシキノリンを配位子として有する金属錯体、8−ヒドロキシキノリン誘導体を配位子として有する金属錯体、その他の蛍光性金属錯体、芳香族アミン、テトラフェニルシクロペンタジエン及びその誘導体、テトラフェニルブタジエン及びその誘導体、スチルベン系、含ケイ素芳香族系、オキサゾール系、フロキサン系、チアゾール系、テトラアリールメタン系、チアジアゾール系、ピラゾール系、メタシクロファン系、アセチレン系等の低分子化合物の蛍光性材料、イリジウム錯体、白金錯体等の金属錯体、三重項発光錯体等が挙げられる。その他にも、特開昭57−51781号公報、特開昭59−194393号公報等に記載されたものも挙げられる。
発光材料の含有量は、高分子組成物中の高分子化合物100重量部に対して、好ましくは1〜500重量部であり、より好ましくは5〜200重量部である。
<溶液>
本実施形態に係る高分子化合物は、有機溶媒に溶解又は分散させて、溶液又は分散液(以下、単に「溶液」という。)としてもよい。このような溶液又は分散液は、インク、液状組成物等と呼ばれる。上記溶液は、高分子化合物と、正孔輸送材料、電子輸送材料及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を含有していてもよい。
ここで、有機溶媒としては、クロロホルム、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン等の塩素系溶媒;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒;トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、メシチレン等の芳香族炭化水素系溶媒;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−へプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン等の脂肪族炭化水素系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルベンゾエート、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶媒;エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジメトキシエタン、プロピレングリコール、ジエトキシメタン、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、グリセリン、1,2−ヘキサンジオール等の多価アルコール及びその誘導体;メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、シクロヘキサノール等のアルコール系溶媒;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒;N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒;等が挙げられる。これらの有機溶媒は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。これらの有機溶媒のうち、ベンゼン環を含む構造を有し、融点が0℃以下であり、且つ沸点が100℃以上である有機溶媒を含むことが、粘度、成膜性等の観点から好ましい。
上記溶液によれば、本実施形態に係る高分子化合物を含有する有機薄膜を容易に製造することができる。具体的には、上記溶液を基板上に塗布して、加熱、減圧等により有機溶媒を留去することにより、本実施形態に係る高分子化合物を含有する有機薄膜が得られる。有機溶媒の留去は、使用される有機溶媒に応じて適宜条件を変更することができ、例えば、50〜150℃程度の加温、10−3Pa程度の減圧により行うことができる。
塗布には、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビア法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法、ノズルコート法等の塗布法を用いることができる。
上記溶液の好適な粘度は印刷法によっても異なるが、好ましくは25℃において0.5〜500mPa・sである。また、インクジェットプリント法のように上記溶液が吐出装置を経由する場合、吐出時の目詰まりや飛行曲がりを防止するために25℃における粘度は0.5〜20mPa・sであることが好ましい。
<有機薄膜>
本実施形態に係る有機薄膜は、本実施形態に係る高分子化合物を含有する。また有機薄膜は、高分子化合物と、正孔輸送材料、電子輸送材料及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を含有していてもよい。本実施形態に係る有機薄膜は、上述のように上記溶液から容易に製造することができる。
本実施形態に係る有機薄膜は、後述する有機発光素子における発光層として好適に使用することができる。また、有機半導体素子にも好適に使用できる。本実施形態に係る有機薄膜は、上記高分子化合物を含有するため、発光素子の発光層として使用した場合に当該発光素子の発光効率が非常に優れたものとなる。
<有機半導体素子>
本実施形態に係る有機半導体素子は、上記有機薄膜を備える。該有機半導体素子としては、有機薄膜太陽電池、有機薄膜トランジスタが例示され、その製造には、本発明の高分子化合物、有機薄膜が好適に用いられる。具体的には、例えば、SiO2等の絶縁膜とゲート電極とを形成したSi基板上に上記有機薄膜を形成し、Au等でソース電極とドレイン電極を形成することにより、電界効果型有機トランジスタとすることができる。
有機薄膜トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極、これらの間の電流経路となり上記有機薄膜からなる有機半導体層(活性層)、電流経路を通る電流量を制御するゲート電極を備えるものであり、電界効果型、静電誘導型などが例示される。
電界効果型有機薄膜トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極、これらの間の電流経路となる有機半導体層(活性層)、この電流経路を通る電流量を制御するゲート電極並びに、有機半導体層とゲート電極との間に配置される絶縁層を備えることが好ましい。特に、ソース電極及びドレイン電極が、有機半導体層(活性層)に接して設けられており、さらに有機半導体層に接した絶縁層を挟んでゲート電極が設けられていることが好ましい。
静電誘導型有機薄膜トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極、これらの間の電流経路となる有機半導体層(活性層)、並びに電流経路を通る電流量を制御するゲート電極を有し、このゲート電極が有機半導体層中に設けられていることが好ましい。特に、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体層中に設けられたゲート電極が、有機半導体層に接して設けられていることが好ましい。ここで、ゲート電極の構造としては、ソース電極からドレイン電極へ流れる電流経路が形成され、且つゲート電極に印加した電圧で電流経路を流れる電流量が制御できる構造であればよく、例えば、くし形電極が挙げられる。
図3は、有機薄膜トランジスタ(電界効果型有機薄膜トランジスタ)の一実施形態を示す模式断面図である。図3に示す有機薄膜トランジスタ100は、基板1と、基板1上に所定の間隔をもって形成されたソース電極5及びドレイン電極6と、ソース電極5及びドレイン電極6を覆うようにして基板1上に形成された有機半導体層2と、有機半導体層2上に形成された絶縁層3と、ソース電極5とドレイン電極6との間の絶縁層3の領域を覆うように絶縁層3上に形成されたゲート電極4と、を備えるものである。
図4は、有機薄膜トランジスタ(電界効果型有機薄膜トランジスタ)の他の実施形態を示す模式断面図である。図4に示す有機薄膜トランジスタ110は、基板1と、基板1上に形成されたゲート電極4と、ゲート電極4を覆うようにして基板1上に形成された絶縁層3と、ゲート電極4が下部に形成されている絶縁層3の領域を一部覆うように、絶縁層3上に所定の間隔を持って形成されたソース電極5及びドレイン電極6と、ソース電極5及びドレイン電極6を一部覆うように絶縁層3上に形成された有機半導体層2と、を備えるものである。
上述した有機薄膜トランジスタにおいては、有機半導体層2は、上述した高分子化合物を含む有機薄膜から構成されており、ソース電極5とドレイン電極6との間の電流通路(チャネル)となる。また、ゲート電極4は、電圧を印加することにより有機半導体層2における電流通路(チャネル)を通る電流量を制御する。
有機薄膜トランジスタのうち、電界効果型有機薄膜トランジスタは、公知の方法、例えば、特開平5−110069号公報に記載の方法により製造することができる。また、静電誘導型有機薄膜トランジスタは、公知の方法、例えば、特開2004−006476号公報に記載の方法により製造することができる。
<有機発光素子>
本実施形態に係る有機発光素子は、上記有機薄膜を備える。
具体的には、本実施形態に係る有機発光素子は、陽極と、陰極と、該陽極及び該陰極の間に存在する上記高分子化合物を含有する層と、を有する。ここで、上記高分子化合物を含有する層は上記有機薄膜からなる層であることが好ましく、当該層は発光層として機能することが好ましい。以下、上記高分子化合物を含有する層が、発光層として機能する場合を、好ましい一実施形態として例示する。
本実施形態に係る発光素子の構成としては、以下の(a)〜(d)の構造が挙げられる。なお、「/」は、その前後の層が隣接して積層していることを示す(例えば、「陽極/発光層」とは、陽極と発光層とが隣接して積層していることを示す。)。
(a)陽極/発光層/陰極
(b)陽極/正孔輸送層/発光層/陰極
(c)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
(d)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
なお、発光層とは、発光する機能を有する層であり、正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する層であり、電子輸送層とは、電子を輸送する機能を有する層である。正孔輸送層と電子輸送層とを総称して電荷輸送層と呼ぶ場合がある。また、発光層に隣接した正孔輸送層をインターレイヤー層と呼ぶ場合がある。
各層の積層・成膜は、それぞれ各層の構成成分を含有する溶液を用いて行うことができる。溶液からの積層・成膜には、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法、ノズルコート法等の塗布法を用いることができる。
発光層の膜厚は、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよいが、通常、1nm〜1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、更に好ましくは5nm〜200nmである。
正孔輸送層は、上述する正孔輸送材料を含有することが好ましい。正孔輸送層の成膜は、いかなる方法でおこなってもよいが、正孔輸送材料が高分子化合物である場合には、正孔輸送材料を含有する溶液から成膜することが好ましく、正孔輸送材料が低分子化合物である場合には、高分子バインダーと正孔輸送材料とを含有する混合溶液から成膜することが好ましい。成膜方法としては、上述の塗布法と同様の方法を用いることができる。
上記高分子バインダーは、電荷輸送を極度に阻害しないものであって、可視光に対する吸収が強くないものが好ましい。高分子バインダーとしては、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサン等が挙げられる。
正孔輸送層の膜厚は、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよいが、ピンホールが発生しないような厚さが必要であり、厚すぎると素子の駆動電圧が高くなり好ましくない。従って、正孔輸送層の膜厚は、通常、1nm〜1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、更に好ましくは5nm〜200nmである。
電子輸送層は、上述する電子輸送材料を含有することが好ましい。電子輸送層の成膜は、いかなる方法でおこなってもよいが、電子輸送材料が高分子化合物である場合には、電子輸送材料を含有する溶液から成膜する方法、電子輸送材料を溶融して成膜する方法等が好ましい。また、電子輸送材料が低分子化合物である場合には、電子輸送材料の粉末を用いて真空蒸着法により成膜する方法、電子輸送材料を含有する溶液から成膜する方法、電子輸送材料を溶融して成膜する方法等が好ましい。電子輸送材料を含有する溶液から成膜する方法としては、上述の塗布法と同様の方法が例示できる。また、溶液中に高分子バインダーが含有していてもよい。
上記高分子バインダーは、電荷輸送を極度に阻害しないものであって、可視光に対する吸収が強くないものが好ましい。高分子バインダーとしては、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)及びその誘導体、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)及びその誘導体、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサン等が挙げられる。
電子輸送層の膜厚は、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよいが、ピンホールが発生しないような厚さが必要であり、厚すぎると素子の駆動電圧が高くなり好ましくない。従って、電子輸送層の膜厚は、通常、1nm〜1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、更に好ましくは5nm〜200nmである。
電極に隣接して設けられた電荷輸送層のうち、電極からの電荷注入効率を改善する機能を有し、素子の駆動電圧を下げる効果を有するものは、特に電荷注入層(正孔注入層、電子注入層)と呼ぶことがある。電極との密着性向上や電極からの電荷注入の改善のために、電極に隣接して上記の電荷注入層又は絶縁層を設けてもよく、界面の密着性向上や混合の防止等のために電荷輸送層や発光層の界面に薄いバッファー層を挿入してもよい。なお、積層する層の順番や数、及び各層の厚さについては、発光効率や素子寿命を勘案して適宜選択すればよい。
電荷注入層を設けた発光素子としては、以下の(e)〜(p)の構造を有するものが挙げられる。
(e)陽極/電荷注入層/発光層/陰極
(f)陽極/発光層/電荷注入層/陰極
(g)陽極/電荷注入層/発光層/電荷注入層/陰極
(h)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/陰極
(i)陽極/正孔輸送層/発光層/電荷注入層/陰極
(j)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電荷注入層/陰極
(k)陽極/電荷注入層/発光層/電荷輸送層/陰極
(l)陽極/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
(m)陽極/電荷注入層/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
(n)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電荷輸送層/陰極
(o)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
(p)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
電荷注入層としては、(I)導電性高分子を含む層、(II)陽極と正孔輸送層との間に設けられ、陽極中の陽極材料と正孔輸送層中の正孔輸送材料との中間の値のイオン化ポテンシャルを有する材料を含有する層、(III)陰極と電子輸送層との間に設けられ、陰極中の陰極材料と電子輸送層中の電子輸送材料との中間の値の電子親和力を有する材料を含有する層、等が挙げられる。
電荷注入層が(I)導電性高分子を含む層である場合、該導電性高分子の電気伝導度は、10−5S/cm〜10S/cmが好ましく、発光画素間のリーク電流を小さくするためには、10−5S/cm〜10S/cmがより好ましく、10−5S/cm〜10S/cmが特に好ましい。かかる範囲を満たすために、導電性高分子に適量のイオンをドープしてもよい。
ドープするイオンの種類は、正孔注入層であればアニオン、電子注入層であればカチオンである。アニオンとしては、ポリスチレンスルホン酸イオン、アルキルベンゼンスルホン酸イオン、樟脳スルホン酸イオン等が挙げられ、カチオンとしては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン等が挙げられる。
電荷注入層の膜厚は、1〜100nmであることが好ましく、2〜50nmであることがより好ましい。
導電性高分子としては、電極や隣接する層の材料との関係で適宜選択すればよく、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体、ポリキノリン及びその誘導体、ポリキノキサリン及びその誘導体、芳香族アミン構造を主鎖又は側鎖に含む重合体等の導電性高分子が挙げられる。また、電荷注入層としては、金属フタロシアニン(銅フタロシアニン等)、カーボン等を含有する層も挙げられる。
絶縁層は、電荷注入を容易にする機能を有するものである。この絶縁層の膜厚は、通常、0.1〜20nmであり、好ましくは0.5〜10nm、より好ましくは1〜5nmである。絶縁層に用いる材料としては、金属フッ化物、金属酸化物、有機絶縁材料等が挙げられる。
絶縁層を設けた発光素子としては、以下の(q)〜(ab)の構造を有するものが挙げられる。
(q)陽極/絶縁層/発光層/陰極
(r)陽極/発光層/絶縁層/陰極
(s)陽極/絶縁層/発光層/絶縁層/陰極
(t)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/陰極
(u)陽極/正孔輸送層/発光層/絶縁層/陰極
(v)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/絶縁層/陰極
(w)陽極/絶縁層/発光層/電子輸送層/陰極
(x)陽極/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
(y)陽極/絶縁層/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
(z)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(aa)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
(ab)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
本実施形態に係る発光素子は、陽極又は陰極に隣接して基板を備えることが好ましい。基板としては、電極及び各層を形成する際に形状や性状が変化しないものが好ましく、例えば、ガラス、プラスチック、高分子フィルム、シリコン等の基板が挙げられる。不透明な基板の場合には、該基板が接する電極とは反対側の電極が、透明又は半透明であることが好ましい。
本実施形態に係る発光素子において、通常は、陽極及び陰極からなる電極の少なくとも一方が透明又は半透明であり、陽極が透明又は半透明であることが好ましい。
陽極の材料としては、導電性の金属酸化物膜、半透明の金属薄膜等が用いられる。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、インジウム・スズ・オキサイド(ITO)からなる複合酸化物、インジウム・亜鉛・オキサイドからなる複合酸化物等の導電性無機化合物を用いて作製された膜(NESA等)や、金、白金、銀、銅等が用いられる。また、陽極として、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体等の有機透明導電膜を用いてもよい。また、陽極上に、電荷注入を容易にするために、フタロシアニン誘導体、導電性高分子、カーボン等からなる層、あるいは金属酸化物や金属フッ化物、有機絶縁材料等からなる層を設けてもよい。
陽極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等が挙げられる。
陽極の膜厚は、光の透過性と電気伝導度とを考慮して、適宜選択することができるが、通常、10nm〜10μmであり、好ましくは20nm〜1μmであり、更に好ましくは50nm〜500nmである。
陰極の材料としては、仕事関数の小さい材料が好ましく、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウム等の金属、該金属のうち2種以上を含む合金、該金属のうち1種以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうち1種以上とを含む合金、グラファイト又はグラファイト層間化合物等が用いられる。
陰極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、また金属薄膜を熱圧着するラミネート法等が用いられる。
陰極の膜厚は、電気伝導度や耐久性を考慮して、適宜選択することができるが、通常、10nm〜10μmであり、好ましくは20nm〜1μmであり、更に好ましくは50nm〜500nmである。
また、陰極と発光層又は陰極と電子輸送層との間に、導電性高分子からなる層、あるいは金属酸化物や金属フッ化物、有機絶縁材料等からなる層を設けてもよく、陰極作製後、発光素子を保護する保護層を装着していてもよい。発光素子を長期安定的に用いるためには、素子を外部から保護するために、保護層及び/又は保護カバーを装着することが好ましい。
保護層としては、樹脂、金属酸化物、金属フッ化物、金属ホウ化物等を用いることができる。また、保護カバーとしては、ガラス板、表面に低透水率処理を施したプラスチック板等を用いることができ、該保護カバーを熱硬化樹脂や光硬化樹脂で素子基板と貼り合わせて密閉する方法が好適に用いられる。スペーサーを用いて空間を維持すれば、素子がキズつくのを容易に防ぐことができる。該空間に窒素やアルゴン等の不活性なガスを封入すれば、陰極の酸化を防止することができ、更に酸化バリウム等の乾燥剤を該空間内に設置することにより製造工程で吸着した水分が素子にタメージを与えるのを抑制することが容易となる。
図5は、本実施形態に係る発光素子(上記(p)の構成を有する発光素子)の模式断面図である。図5に示す発光素子200は、基板20と、該基板20上に形成された陽極22、電荷注入層23、正孔輸送層24、上記高分子化合物を含有する有機薄膜からなる発光層25、電子輸送層26、電荷注入層27及び陰極28と、を備えている。陽極22は、基板20と接するように基板20上に設けられており、陽極22の基板20とは反対側には、電荷注入層23、正孔輸送層24、発光層25、電子輸送層26、電荷注入層27及び陰極28が、この順で積層されている。
図6は、本実施形態に係る発光素子(上記(e)の構成を有する発光素子)の模式断面図である。図6に示す発光素子210は、基板20と、該基板20上に形成された陽極22、電荷注入層23、上記高分子化合物を含有する有機薄膜からなる発光層25及び陰極28と、を備えている。陽極22は、基板20と接するように基板20上に設けられており、陽極22の基板20と反対側には、電荷注入層23、発光層25及び陰極28が、この順で積層されている。
図7は、本実施形態に係る発光素子(上記(h)の構成を有する発光素子)の模式断面図である。図7に示す発光素子220は、基板20と、該基板20上に形成された陽極22、電荷注入層23、正孔輸送層24、上記高分子化合物を含有する有機薄膜からなる発光層25及び陰極28と、を備えている。陽極22は、基板と接するように基板20上に設けられており、陽極22の基板20と反対側には、電荷注入層23、正孔輸送層24、発光層25及び陰極28が、この順で積層されている。
本実施形態に係る高分子化合物、又は本実施形態に係る高分子組成物を含有する発光素子は、曲面状光源、平面状光源等の面状光源(例えば、照明等);セグメント表示装置(例えば、セグメントタイプの表示素子等)、ドットマトリックス表示装置(例えば、ドットマトリックスのフラットディスプレイ等)、液晶表示装置(例えば、液晶表示装置、液晶ディスプレイのバックライト等)等の表示装置等に有用である。また、本実施形態に係る高分子化合物は、これらの作製に用いられる材料として好適である以外にも、レーザー用色素、有機太陽電池用材料、有機トランジスタ用の有機半導体、導電性薄膜、有機半導体薄膜等の伝導性薄膜用材料、蛍光を発する発光性薄膜材料、高分子電界効果トランジスタの材料等としても有用である。
本実施形態に係る発光素子を用いて面状の発光を得るためには、面状の陽極と陰極が重なり合うように配置すればよい。また、パターン状の発光を得るためには、上記面状の発光素子の表面にパターン状の窓を設けたマスクを設置する方法、陽極若しくは陰極のいずれか一方、又は両方の電極をパターン状に形成する方法がある。これらのいずれかの方法でパターンを形成し、いくつかの電極を独立にOn/OFFできるように配置することにより、数字や文字、簡単な記号等を表示できるセグメントタイプの表示素子が得られる。更に、ドットマトリックス素子とするためには、陽極と陰極をともにストライプ状に形成して直交するように配置すればよい。複数の種類の発光色の異なる高分子化合物を塗り分ける方法や、カラーフィルター又は蛍光変換フィルターを用いる方法により、部分カラー表示、マルチカラー表示が可能となる。ドットマトリックス素子は、パッシブ駆動も可能であるし、TFT等と組み合わせてアクティブ駆動してもよい。これらの表示素子は、コンピュータ、テレビ、携帯端末、携帯電話、カーナビゲーション、ビデオカメラのビューファインダー等の表示装置として用いることができる。
図8は、本実施形態に係る面状光源の模式断面図である。図8に示す面状光源300は、基板30と、陽極31と、電荷注入層32と、上記高分子化合物を含有する有機薄膜からなる発光層33と、陰極34と、保護層35と、から構成されている。陽極31は、基板30と接するように基板30上に設けられており、陽極31の基板30と反対側には、電荷注入層32、発光層33及び陰極34がこの順で積層されている。また、保護層35は、基板30上に形成された陽極31、電荷注入層32、発光層33及び陰極34を全て覆うように、かつ、端部で基板30と接するように、形成されている。
また、図8に示した面状光源300は、発光層33以外の発光層をさらに複数備えるものとし、それぞれの発光層に赤色発光材料、青色発光材料及び緑色発光材料を用い、それぞれの発光層の駆動を制御することで、カラー表示装置とすることができる。
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
高分子化合物のポリスチレン換算の数平均分子量及び重量平均分子量は、サイズエクスクルージョンクロマトグラフィー(SEC)(島津製作所製:LC−10Avp)を用いて以下の測定条件により求めた。
[測定条件]
測定する高分子化合物は、約0.05重量%の濃度になるようにテトラヒドロフランに溶解させ、SECに10μL注入した。SECの移動相としてテトラヒドロフランを用い、2.0mL/minの流速で流した。カラムとして、PLgel MIXED−B(ポリマーラボラトリーズ製)を用いた。検出器にはUV−VIS検出器(島津製作所製:SPD−10Avp)を用いた。
<合成例1>
3,9−ジブロモペリレン及び3,10−ジブロモペリレンの混合物の合成。
Figure 0005698935
窒素ガス雰囲気下、1000mlフラスコ中、ペリレン(Aldrich社製、昇華精製グレード、>99.5%品)(25.23g、100mmol)、ニトロベンゼン(800ml)を混合し、125℃に加熱し、ペリレン全量をニトロベンゼンに溶解させた後、遮光下で臭素(32.9g、206mmol)をニトロベンゼン(85ml)で希釈した溶液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、同温度で5時間攪拌した後に、室温まで冷却した。
次いで、別に用意した2000mlフラスコに、内容物(析出固体と溶液)を移し、攪拌しながらメタノール(500ml)を加え、減圧濾過、メタノール(1000ml)で洗浄、減圧乾燥することにより、黄色結晶(37.9g)を得た。キシレン(1350ml)を加え、加熱還流下で5時間攪拌した。室温まで冷却し、減圧濾過、メタノール(100mlで4回)で洗浄、減圧乾燥することにより、黄色結晶(30.2g)を得た。再度、キシレン(1000ml)を加え、加熱還流下で5時間攪拌した。室温まで冷却し、減圧濾過、メタノール(100mlで4回)で洗浄、減圧乾燥することにより、黄色結晶(24.6g)を得た。HPLC面積百分率値で純度99.82%であった。H−NMRによる解析により、3,9−ジブロモペリレンと3,10−ジブロモペリレンをおよそ50/50の比率で含むことを確認した。図1は、合成例1で得られた黄色結晶のH−NMRスペクトル(300MHz、THF−d8)を示す。
<合成例2>
下記化合物MBの合成。
Figure 0005698935
アルゴンガス雰囲気下、50mlフラスコ中、上記化合物MA(0.645g、1.00mmol)、4,4,5,5−テトラメチル−2−(3−ペリレニル)−1,3,2−ジオキサボロラン(0.774g、2.05mmol、Journal of Organic Chemistry (2007),72(26),10243−10246の記載に基づき合成)、トルエン(20ml)を混合した後に、ビス(トリフェニルホスフィン)ジクロロパラジウム(II)(7mg、0.01mmol)、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(20重量%、3.7g、5mmol)を加え、加熱し、還流下で3時間攪拌した。室温まで冷却した後に、トルエン(30ml)で希釈し、イオン交換水で2回洗浄し、得られた有機層に活性白土(1.5g)を加え、攪拌した後にろ過した。ろ液を濃縮し、ヘキサン50mlを加え、80℃にて1時間攪拌した後に、室温まで冷却し、固体をろ取、減圧乾燥することにより、0.94gの固体を得た。これをトルエン(12g)に加熱溶解し、ヘキサン(50ml)を加え、80℃にて1時間攪拌した後に、室温まで冷却し、固体をろ取、減圧乾燥することにより、0.87gの固体を得た。これをトルエン(30g)に加熱溶解し、ヘキサン(150ml)を加え、80℃にて1時間攪拌した後に、室温まで冷却し、固体をろ取、減圧乾燥することにより、0.80gの固体を得た。収率81%。H−NMR解析により、この固体が上記化合物MBであることを確認した。得られたH−NMRのスペクトルデータは下記のとおりであった。
H−NMR(300MHz,THF−d)δ8.30(m,8H),8.06(d,2H),7.80(d,2H),7.70(m,6H),7.61(d,2H),7.48(m,6H),7.38(t,2H),7.29(d,4H),7.09(d,4H),2.57(t,4H),1.60(m,4H),1.30(m,12H),0.87(t,6H)。
<実施例1>
下記化合物MC(3成分混合物)の合成。
Figure 0005698935
アルゴンガス雰囲気下、50mlフラスコ中、上記化合物MB(0.691g,0.70mmol)、クロロホルム(35ml)を混合し、固体が完全に溶解した後に、N−ブロモスクシンイミド(0.249g、1.40mmol)を固体で加え、室温にて8時間攪拌した後に、反応溶液をメタノール(200ml)にゆっくりと加え、析出した固体をろ取、減圧乾燥することにより、オレンジ色固体(0.82g)を得た。得られた固体を、トルエン(24g)に溶解させた溶液を、ヘキサン(150ml)にゆっくりと加え、固体を析出させ、さらに40℃にて1時間攪拌した後に、室温まで冷却し、固体をろ取、減圧乾燥することにより、オレンジ色固体を得た。さらに、得られた固体を、トルエン(2g)に80℃に加熱することにより溶解させ、アニリン(10g)を80℃にてゆっくりと加えゆっくりと冷却することにより晶析し、ろ取、メタノールで洗浄、減圧乾燥することにより、オレンジ色固体(0.43g)を得た。またろ液にヘキサンを加え、析出した固体をろ取することにより、固体(0.20g)を得た。得られた固体を合一し、アニリン(2.5g)に加熱溶解、冷却晶析することにより、オレンジ色固体(0.54g)を得た。得られた固体を中圧カラムクロマトグラフィー(120g−SiO、トルエン)で精製することにより、0.14gのオレンジ色固体を得た。収率17%。H−NMR解析により、この固体が上記化合物MC(3成分混合物)であることを確認した。図2に、実施例1で得られた固体のH−NMR(300MHz、THF−d8)を示す。また、得られたH−NMRのスペクトルデータは、下記のとおりであった。
H−NMR(300MHz,THF−d8)δ8.34(m,6H),8.15(d,2H),8.07(d,4H),7.81(t,4H),7.70(s,2H),7.61(m,4H),7.49(m,2H),7.38(m,2H),7.29(d,4H),7.09(d,4H),2.57(t,4H),1.59(m,4H),1.30(m,12H),0.87(t,6H)。
<合成例3>
下記式(A−1)で表される構成単位と、下記式(A−2)で表される構成単位とを、50:50のモル比で含有する交互共重合体(高分子化合物A)の合成。
Figure 0005698935
Figure 0005698935
窒素雰囲気下、2,7−ビス(1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−9,9−ジオクチルフルオレン5.20g、N,N−ビス(4−ブロモフェニル)−N−(4−sec−ブチルフェニル)−アミン4.50g、酢酸パラジウム2.2mg、トリス(2−メチルフェニル)ホスフィン15.1mg、トリオクチルメチルアンモニウムクロライド0.91g(商品名:Aliquat(登録商標)336、アルドリッチ製)、及びトルエン70mlを混合し、105℃に加熱した。得られた溶液に、2M炭酸ナトリウム水溶液19mlを滴下し、4時間還流させた。その後、そこに、フェニルホウ酸121mgを加え、更に3時間還流させた。次いで、ジエチルジチアカルバミン酸ナトリウム水溶液を加え、80℃で4時間撹拌した。冷却後、水60mlで3回、3重量%酢酸水溶液60mlで3回、水60mlで3回洗浄し、アルミナカラム、シリカゲルカラムを順番に通すことにより精製した。得られたトルエン溶液をメタノール3Lに滴下し、3時間撹拌した後、得られた固体を取り出し乾燥させた。この固体(高分子化合物A)の収量は5.25gであった。また、高分子化合物Aのポリスチレン換算の数平均分子量は8.1×10であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量は3.4×10であった。
<実施例2>
下記式(A−1)で表される構成単位と、下記式(A−2)で表される構成単位と、下記式(A−3)で表される構成単位(2種の構成単位の存在比(モル比)は、およそ50:50)と、下記式(A−4)で表される構成単位とを、50:10:20:20のモル比で有する重合体(高分子化合物C)の合成。
Figure 0005698935
Figure 0005698935
Figure 0005698935
Figure 0005698935
200mLセパラブルフラスコに、2,7−ビス(1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−9,9−ジオクチルフルオレン1.994g(3.75mmol)、9,9−ビス(4−(2−エトキシ)エトエキシフェニル)−2,7−ジブロモフルオレン0.985g(1.50mmol)、N,N−ビス(4−ブロモフェニル)−N−(4−sec−ブチルフェニル)−アミン0.347g(0.75mmol)、合成1で合成された異性体混合物であるジブロモペリレン0.617g(1.50mmol)、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:Aliquat(登録商標)336、アルドリッチ社製)0.55g及びトルエン64mLを加えた。窒素雰囲気下、100℃に加熱し、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド2.6mgを加えた。この溶液に、17.5重量%炭酸ナトリウム水溶液10.36gを滴下した後、3hr攪拌した。次にフェニルホウ酸0.046g、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド1.3mg、17.5重量%炭酸ナトリウム水溶液10.33gを加え、100℃で16hr攪拌した。
水層を除いた後、N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物2.09g、イオン交換水43mLを加え85℃で2hr攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層をイオン交換水(3回)、3重量%酢酸水溶液(3回)、イオン交換水(3回)の順番で洗浄した。
有機層をメタノール600mLに滴下しポリマーを沈殿させ、沈殿物を濾過後乾燥し固体を得た。この固体をトルエン120mLに溶解させ、あらかじめトルエンを通液したシリカゲル/アルミナカラムにこの溶液を通液し、溶出液をメタノール700mLに滴下しポリマーを沈殿させ、沈殿物を濾過後乾燥した。この沈殿物(高分子化合物C)の収量は2.16gであった。また、高分子化合物Cのポリスチレン換算の数平均分子量及び重量平均分子量は、それぞれMn=1.0×10、Mw=2.2×10であり、高分子化合物Cのガラス転移温度Tgは、147℃であった。
<実施例3>
上記式(A−1)で表される構成単位と、上記式(A−2)で表される構成単位と、上記式(A−3)で表される構成単位(2種の構成単位の存在比(モル比)は、およそ50:50)と、上記式(A−4)で表される構成単位とを、50:5:20:25のモル比で有する重合体(高分子化合物D)の合成。
200mLセパラブルフラスコに、2,7−ビス(1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−9,9−ジオクチルフルオレン1.944g(3.66mmol)、9,9−ビス(4−(2−エトキシ)エトエキシフェニル)−2,7−ジブロモフルオレン1.200g(1.83mmol)、N,N−ビス(4−ブロモフェニル)−N−(4−sec−ブチルフェニル)−アミン0.169g(0.37mmol)、合成例1で合成された異性体混合物であるジブロモペリレン0.602g(1.46mmol)、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:Aliquat(登録商標)336、アルドリッチ社製)0.54g及びトルエン64mLを加えた。窒素雰囲気下、100℃に加熱し、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド2.6mgを加えた。この溶液に、17.5重量%炭酸ナトリウム水溶液10.16gを滴下した後、3hr攪拌した。次にフェニルホウ酸0.045g、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド1.3mg、17.5重量%炭酸ナトリウム水溶液10.01gを加え、100℃で17hr攪拌した。
水層を除いた後、N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物2.04g、イオン交換水41mLを加え85℃で4hr攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層をイオン交換水(3回)、3重量%酢酸水溶液(3回)、イオン交換水(3回)の順番で洗浄した。
有機層をメタノール600mLに滴下しポリマーを沈殿させ、沈殿物を濾過後乾燥し固体を得た。この固体をトルエン110mLに溶解させ、あらかじめトルエンを通液したシリカゲル/アルミナカラムにこの溶液を通液し、溶出液をメタノール600mLに滴下しポリマーを沈殿させ、沈殿物を濾過後乾燥した。この沈殿物(高分子化合物D)の収量は1.99gであった。また、高分子化合物Dのポリスチレン換算の数平均分子量及び重量平均分子量は、それぞれMn=1.5×10、Mw=3.5×10であり、高分子化合物Dのガラス転移温度Tgは、146℃であった。
<実施例4>
上記式(A−1)で表される構成単位と、上記式(A−2)で表される構成単位と、上記式(A−3)で表される構成単位(2種の構成単位の存在比(モル比)は、およそ50:50)と、上記式(A−4)で表される構成単位とを、50:5:1:44のモル比で有する重合体(高分子化合物E)の合成。
200mLセパラブルフラスコに、2,7−ビス(1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−9,9−ジオクチルフルオレン1.983g(3.73mmol)、9,9−ビス(4−(2−エトキシ)エトエキシフェニル)−2,7−ジブロモフルオレン2.155g(3.29mmol)、N,N−ビス(4−ブロモフェニル)−N−(4−sec−ブチルフェニル)−アミン0.172g(0.37mmol)、合成例1で合成されたジブロモペリレン0.031g(0.07mmol)、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:Aliquat(登録商標)336、アルドリッチ社製)0.55g及びトルエン75mLを加えた。窒素雰囲気下、100℃に加熱し、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド2.6mgを加えた。この溶液に、17.5重量%炭酸ナトリウム水溶液10.30gを滴下した後、3hr攪拌した。次にフェニルホウ酸0.046g、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド1.3mg、17.5重量%炭酸ナトリウム水溶液10.21gを加え、100℃で16.5hr攪拌した。
水層を除いた後、N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物2.07g、イオン交換水42mLを加え85℃で3hr攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層をイオン交換水(2回)、3重量%酢酸水溶液(2回)、イオン交換水(2回)の順番で洗浄した。
有機層をメタノール700mLに滴下しポリマーを沈殿させ、沈殿物を濾過後乾燥し固体を得た。この固体をトルエン120mLに溶解させ、あらかじめトルエンを通液したシリカゲル/アルミナカラムに溶液を通液し、通液された溶出液をメタノール700mLに滴下しポリマーを沈殿させ、沈殿物を濾過後乾燥した。この沈殿物(高分子化合物E)の収量は2.16gであった。また、高分子化合物Eのポリスチレン換算の数平均分子量及び重量平均分子量は、それぞれMn=1.2×10、Mw=2.7×10であり、高分子化合物Eのガラス転移温度Tgは、123℃であった。
<実施例5>
[高分子化合物Cによる発光素子(素子構造(h))の作製]
スパッタ法により45nmの厚みでITO膜を付けたガラス基板に、ポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルホン酸の溶液(エイチ・シー・スタルク社、CLEVIOS P)を用いてスピンコートにより約65nmで成膜し、ホットプレート上で200℃、10分間乾燥させた。次に、高分子化合物Aをキシレン(関東化学社製、電子工業用(ELグレード))に0.7重量%の濃度で溶解させた。得られたキシレン溶液を用いて、スピンコート法により上記膜の上に高分子化合物Aを厚み20nmとなるように成膜した後、酸素濃度及び水分濃度が10ppm以下(重量基準)の窒素雰囲気下で、180℃、60分間乾燥させた。次いで、高分子化合物Cの1.5重量%キシレン溶液を調製した。このキシレン溶液を高分子化合物A膜上に約80nmの厚みとなるようにスピンコート法により成膜した後、酸素濃度及び水分濃度が10ppm以下(重量基準)の窒素雰囲気下で、130℃、10分間乾燥さ発光層とした。1.0×10−4Pa以下にまで減圧した後、陰極として、発光層上にバリウムを約5nm、次いで、バリウムの層の上にアルミニウムを約720nm蒸着した。蒸着後、ガラス基板を用いて封止することにより、有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、東京システム開発社製 OLED TEST SYSYTEMを用いてに0Vから12Vまで電圧を印加して素子を発光させ輝度、発光効率、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度5000cd/m、発光効率3.16cd/Aを示した。また、輝度1000cd/mにおけるCIE色度座標は(0.373,0.593)であり、黄緑色発光を示した。
<実施例6>
[高分子化合物Dによる発光素子(素子構造(h))の作製]
高分子化合物Cの1.5重量%キシレン溶液に代えて、高分子化合物Dの1.4重量%キシレン溶液を使用したこと以外は、実施例5と同様にして有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例5と同様にして輝度、発光効率、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度5900cd/m、発光効率4.25cd/Aを示した。また、輝度1000cd/mにおけるCIE色度座標は(0.358,0.603)であり、黄緑色発光を示した。
<実施例7>
[高分子化合物Eによる発光素子(素子構造(h))の作製]
高分子化合物Cの1.5重量%キシレン溶液に代えて、高分子化合物Eの1.5重量%キシレン溶液を使用したこと以外は、実施例5と同様にして有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例5と同様にして輝度、発光効率、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度940cd/m、発光効率8.23cd/Aを示した。また、輝度1000cd/mにおけるCIE色度座標は(0.247,0.619)であり、緑色発光を示した。
<比較例1>
上記式(A−1)で表される構成単位と、上記式(A−3)で表される構成単位(2種の構成単位の存在比(モル比)は、およそ50:50)とを80:20のモル比で有する重合体(高分子化合物B)の合成。
200mLセパラブルフラスコに、2,7−ビス(1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−9,9−ジオクチルフルオレン2.354g(4.43mmol)、9,9−ジオクチル−2,7−ジブロモフルオレン1.505g(2.66mmol)、合成1で合成された異性体混合物であるジブロモペリレン0.729g(1.77mmol)、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:Aliquat(登録商標)336、アルドリッチ社製)0.65g及びトルエン72mLを加えた。窒素雰囲気下、100℃に加熱し、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド3.1mgを加えた。この溶液に、17.5重量%炭酸ナトリウム水溶液12.14gを滴下した後、2hr攪拌した。次にフェニルホウ酸0.055g、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド1.7mg、17.5重量%炭酸ナトリウム水溶液12.15gを加え、100℃で17.5hr攪拌した。
水層を除いた後、N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物2.46g、イオン交換水51mLを加え85℃で2hr攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層をイオン交換水(3回)、3重量%酢酸水溶液(3回)、イオン交換水(3回)の順番で洗浄した。
有機層をメタノール600mLに滴下してポリマーを沈殿させ、沈殿物を濾過後乾燥し、固体を得た。この固体をトルエン300mLに溶解させ、あらかじめトルエンを通液したシリカゲル/アルミナカラムに溶液を通液し、通液された溶出液をメタノール1500mLに滴下しポリマーを沈殿させ、沈殿物を濾過後乾燥した。この沈殿物(高分子化合物B)の収量は2.73gであった。また、高分子化合物Bのポリスチレン換算の数平均分子量及び重量平均分子量は、それぞれMn=2.1×10、Mw=5.8×10であった。高分子化合物Bのガラス転移温度Tgは、95℃であった。
<比較例2>
上記式(A−1)で表される構成単位と、上記式(A−3)で表される構成単位(2種の構成単位の存在比(モル比)は、およそ50:50)とを99:1のモル比で有する重合体(高分子化合物F)の合成。
200mLセパラブルフラスコに、2,7−ビス(1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−9,9−ジオクチルフルオレン1.780g(3.357mmol)、9,9−ジオクチル−2,7−ジブロモフルオレン1.804g(3.290mmol)、合成例1で合成された異性体混合物であるジブロモペリレン0.028g(0.067mmol)、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:Aliquat(登録商標)336、アルドリッチ社製)0.50g及びトルエン60mLを加えた。窒素雰囲気下、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド2.4mgを加え加熱した。この溶液に、17.5重量%炭酸ナトリウム水溶液9.2mLを滴下しながら100℃に加熱した後、5hr攪拌した。次にフェニルホウ酸41.4mg、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド2.5mgと17.5重量%炭酸ナトリウム水溶液9.2mLを加え、100℃で16.5hr攪拌した。
水層を除いた後、N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物1.87g、イオン交換水37mLを加え、85℃で2hr攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層をイオン交換水(2回)、3重量%酢酸水溶液(2回)、イオン交換水(2回)の順番で洗浄した。
有機層をメタノールに滴下してポリマーを沈殿させ、沈殿物を濾過後乾燥し固体を得た。この固体をトルエンに溶解し、あらかじめトルエンを通液したシリカゲル/アルミナカラムに溶液を通液し、通液された溶出液をメタノールに滴下しポリマーを沈殿させ、沈殿物を濾過後乾燥した。この沈殿物(高分子化合物F)の収量は2.155gであった。また、高分子化合物Fのポリスチレン換算の数平均分子量及び重量平均分子量は、それぞれMn=4.7×10、Mw=1.2×10であった。
<比較例3>
[高分子化合物Bによる発光素子(素子構造(h))の作製]
高分子化合物Cの1.5重量%キシレン溶液に代えて、高分子化合物Bの1.1重量%キシレン溶液を使用したこと以外は、実施例5と同様にして有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例5と同様にして輝度、発光効率、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度355cd/m、発光効率2.5cd/Aを示した。また、輝度1000cd/mにおけるCIE色度座標は(0.384,0.585)であり、黄緑色発光を示した。
<比較例4>
[高分子化合物Fによる発光素子(素子構造(h))の作製]
高分子化合物Cの1.5重量%キシレン溶液に代えて、高分子化合物Fの1.6重量%キシレン溶液を使用したこと以外は、実施例5と同様にして有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例5と同様にして輝度、発光効率、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度443cd/m、発光効率2.9cd/Aを示した。また、輝度1000cd/mにおけるCIE色度座標は(0.294,0.618)であり、緑色発光を示した。
<実施例8>
[高分子化合物Cによる発光素子(素子構造(e))の作製]
スパッタ法により45nmの厚みでITO膜を付けたガラス基板に、ポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルホン酸の溶液(エイチ・シー・スタルク社、CLEVIOS P)を用いてスピンコートにより約65nmで成膜し、ホットプレート上で200℃、10分間乾燥させた。次に、高分子化合物Cをキシレン(関東化学社製、電子工業用(ELグレード))に1.5重量%の濃度で溶解させた。得られたキシレン溶液を約80nmの厚みとなるように上記の膜の上にスピンコート法により成膜した後、酸素濃度及び水分濃度が10ppm以下(重量基準)の窒素雰囲気下で、130℃、10分間乾燥させ発光層とした。1.0×10−4Pa以下にまで減圧した後、陰極として、発光層上にバリウムを約5nm、次いで、バリウムの層の上にアルミニウムを約720nm蒸着した。蒸着後、ガラス基板を用いて封止することにより、有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、東京システム開発社製 OLED TEST SYSYTEMを用いてに0Vから12Vまで電圧を印加して素子を発光させ輝度、発光効率、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度6804cd/m、発光効率3.5cd/Aを示した。また、輝度1000cd/mにおけるCIE色度座標は(0.348,0.612)であり、黄緑色発光を示した。
<実施例9>
[高分子化合物Dによる発光素子(素子構造(e))の作製]
高分子化合物Cの1.5重量%キシレン溶液に代えて、高分子化合物Dの1.4重量%キシレン溶液を使用したこと以外は、実施例8と同様にして有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例8と同様にして輝度、発光効率、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度9343cd/m、発光効率5.5cd/Aを示した。また、輝度1000cd/mにおけるCIE色度座標は(0.352,0.609)であり、黄緑色発光を示した。
<実施例10>
[高分子化合物Eによる発光素子(素子構造(e))の作製]
高分子化合物Cの1.5重量%キシレン溶液に代えて、高分子化合物Eの1.5重量%キシレン溶液を使用したこと以外は、実施例8と同様にして有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例8と同様にして輝度、発光効率、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度893cd/m、発光効率8.9cd/Aを示した。また、輝度1000cd/mにおけるCIE色度座標は(0.242,0.618)であり、緑色発光を示した。
<比較例5>
[高分子化合物Bによる発光素子(素子構造(e))の作製]
高分子化合物Cの1.5重量%キシレン溶液に代えて、高分子化合物Bの1.1重量%キシレン溶液を使用したこと以外は、実施例8と同様にして有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例8と同様にして輝度、発光効率、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度712cd/m、発光効率0.5cd/Aを示した。また、輝度1000cd/mにおけるCIE色度座標は(0.381,0.585)であり、黄緑色発光を示した。
<比較例6>
[高分子化合物Fによる発光素子(素子構造(e))の作製]
高分子化合物Cの1.5重量%キシレン溶液に代えて、高分子化合物Fの1.6重量%キシレン溶液を使用したこと以外は、実施例8と同様にして有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例8と同様にして輝度、発光効率、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度737cd/m、発光効率1.6cd/Aを示した。また、輝度1000cd/mにおけるCIE色度座標は(0.291,0.617)であり、緑色発光を示した。
<合成例4>
上記式(A−1)で表される構成単位と、下記式(A−5)で表される構成単位とを、70:30のモル比で有する重合体(高分子化合物G)の合成。
Figure 0005698935
9,9−ジオクチル−2,7−ジブロモフルオレン5.336g(9.729mmol)、N,N’−ビス(4−ブロモフェニル)−N,N’−ビス(2,6−ジメチル−4−tert−ブチルフェニル)−1,4−フェニレンジアミン3.080g(4.170mmol)、2,2’―ビピリジル5.861g(37.527mmol)及びテトラヒドロフラン(脱水溶媒)1000mlを反応容器に仕込んだ後、反応系内をアルゴンガスで置換し、混合溶液をアルゴンガスでバブリングして、脱気を行った。次に、攪拌を開始して60℃まで昇温した。この混合溶液に、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0)10.323g(37.531mmol)を加え、60℃まで昇温した後、60℃で3.3hr反応した。
反応後、この溶液を室温まで冷却し、25%アンモニア水/メタノール/イオン交換水の混合溶液を注ぎ込み、攪拌した。次に、生成した沈殿物を濾過し、回収した。この沈殿を乾燥した後、トルエンに溶解した。トルエン溶液を濾過し、不溶物を除去した後、トルエン溶液をアルミナが充填されたカラムに通液した。通液したトルエン溶液を5.2重量%塩酸、4重量%アンモニア水、イオン交換水の順番で洗浄した。このトルエン溶液を、メタノールに滴下して、再沈精製を行い、沈殿物を濾過後乾燥させた。この沈殿物(高分子化合物G)の収量は4.53gであった。また、高分子化合物Gのポリスチレン換算の数平均分子量及び重量平均分子量は、それぞれMn=8.7×10、Mw=1.2×10であった。
<実施例11>
上記式(A−1)で表される構成単位と、上記式(A−2)で表される構成単位と、上記式(A−3)で表される構成単位(2種の構成単位の存在比(モル比)は、およそ50:50)とを、94:5:1のモル比で有する重合体(高分子化合物H)の合成。
200mLセパラブルフラスコに、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−ジオクチルフルオレン2.350g(3.657mmol)、9,9−ジオクチル−2,7−ジブロモフルオレン1.765g(3.219mmol)、N,N−ビス(4−ブロモフェニル)−N−(4−sec−ブチルフェニル)−アミン0.168g(0.366mmol)、合成例1で合成されたジブロモペリレン0.030g(0.073mmol)、トルエン61mLを加えた。窒素ガス雰囲気下、この溶液を加熱し、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド2.6mgを加え、100℃で20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液12.4mLを60分かけて滴下した。塩基滴下開始から3.5hr、100℃で攪拌した。にフェニルホウ酸45.1mg、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド2.7mg、20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液12.4mLを追加して、更に19hr攪拌した。
水層を除いた後、N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物2.03g、イオン交換水41mLを加え、85℃で3.5hr攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層をイオン交換水(2回)、3重量%酢酸水溶液(2回)、イオン交換水(2回)の順番で洗浄した。
有機層をメタノールに滴下しポリマーを沈殿させ、沈殿物を濾過後乾燥し固体を得た。この固体をトルエンに溶解し、あらかじめトルエンを通液したシリカゲル/アルミナカラムに溶液を通液し、通液された溶出液をメタノールに滴下しポリマーを沈殿させ、沈殿物を濾過後乾燥した。この沈殿物(高分子化合物H)の収量は2.180gであった。また、高分子化合物Hのポリスチレン換算の数平均分子量及び重量平均分子量は、それぞれMn=2.2×10、Mw=6.5×10でありガラス転移温度Tgは、79℃であった。
<実施例12>
上記式(A−1)で表される構成単位と、上記式(A−3)で表される構成単位(2種の構成単位の存在比(モル比)は、およそ50:50)と、上記式(A−5)で表される構成単位とを、94:1:5のモル比で有する重合体(高分子化合物I)の合成。
200mLセパラブルフラスコに、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−ジオクチルフルオレン2.267g(3.529mmol)、9,9−ジオクチル−2,7−ジブロモフルオレン1.703g(3.105mmol)、N,N’−ビス(4−ブロモフェニル)−N,N’−ビス(2,6−ジメチル−4−tert−ブチルフェニル)−1,4−フェニレンジアミン0.261g(0.353mmol)、合成例1で合成された異性体混合物であるジブロモペリレン0.029g(0.071mmol)、トルエン61mLを加えた。窒素ガス雰囲気下、この溶液を加熱し、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド2.5mgを加え、100℃で20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液12mLを60分かけて滴下した。塩基滴下開始から4hr、100℃で攪拌した。次にフェニルホウ酸43.5mg、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド2.6mg、20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液12mLを追加して、更に19.5hr攪拌した。
水層を除いた後、N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物1.96g、イオン交換水39mLを加え85℃で2.5hr攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層をイオン交換水(2回)、3重量%酢酸水溶液(2回)、イオン交換水(2回)の順番で洗浄した。
有機層をメタノールに滴下しポリマーを沈殿させ、沈殿物を濾過後乾燥し固体を得た。この固体をトルエンに溶解し、あらかじめトルエンを通液したシリカゲル/アルミナカラムに溶液を通液し、通液された溶出液をメタノールに滴下しポリマーを沈殿させ、沈殿物を濾過後乾燥した。この沈殿物(高分子化合物I)の収量は2.578gであった。また、高分子化合物Iのポリスチレン換算の数平均分子量及び重量平均分子量は、それぞれMn=2.0×10、Mw=6.4×10であり、ガラス転移温度Tgは、85℃であった。
<実施例13>
上記式(A−1)で表される構成単位と、上記式(A−3)で表される構成単位(2種の構成単位の存在比(モル比)は、およそ50:50)と、下記式(A−6)で表される構成単位とを、94:1:5のモル比で有する重合体(高分子化合物J)の合成。
Figure 0005698935
200mLセパラブルフラスコに、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−ジオクチルフルオレン2.342g(3.644mmol)、9,9−ジオクチル−2,7−ジブロモフルオレン1.759g(3.207mmol)、N,N−ビス(4−ブロモフェニル)−N−(2,6−ジメチル−4−tert−ブチルフェニル)−アミン0.178g(0.364mmol)、合成例1で合成された異性体混合物であるジブロモペリレン0.030g(0.073mmol)、トルエン61mLを加えた。窒素ガス雰囲気下、この溶液を加熱し、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド2.6mgを加え、100℃で20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液12.4mLを60分かけて滴下した。塩基滴下開始から4.5hr、100℃で攪拌した。次にフェニルホウ酸44.9mg、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド2.6mg、20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液12.4mLを追加して、更に17.5hr攪拌した。
水層を除いた後、N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物2.02g、イオン交換水40mLを加え85℃で2hr攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層をイオン交換水(2回)、3重量%酢酸水溶液(2回)、イオン交換水(2回)の順番で洗浄した。
有機層をメタノールに滴下しポリマーを沈殿させ、沈殿物を濾過後乾燥し固体を得た。この固体をトルエンに溶解し、あらかじめトルエンを通液したシリカゲル/アルミナカラムに溶液を通液し、通液された溶出液をメタノールに滴下しポリマーを沈殿させ、沈殿物を濾過後乾燥した。この沈殿物(高分子化合物J)の収量は2.592gであった。また、高分子化合物Jのポリスチレン換算の数平均分子量及び重量平均分子量は、それぞれMn=2.2×10、Mw=6.8×10であり、ガラス転移温度Tgは、83℃であった。
<実施例14>
上記式(A−1)で表される構成単位と、上記式(A−2)で表される構成単位と、上記式(A−3)で表される構成単位(2種の構成単位の存在比(モル比)は、およそ50:50)と、下記式(A−7)で表される構成単位と、下記式(A−8)で表される構成単位とを、67:5:1:25:2のモル比で有する重合体(高分子化合物K)の合成。
Figure 0005698935
Figure 0005698935
200mLセパラブルフラスコに、2,7−ビス(1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−9,9−ジオクチルフルオレン1.803g(3.399mmol)、9,9−ジオクチル−2,7−ジブロモフルオレン0.634g(1.156mmol)、9,9−ビス(4−ヘキシルオキシフェニル)−2,7−ジブロモフルオレン1.150g(1.699mmol)、N,N−ビス(4−ブロモフェニル)−N−(4−sec−ブチルフェニル)−アミン0.156g(0.340mmol)、1,4−ジブロモ−2,5−ジヘキシルベンゼン0.055g(0.136mmol)、合成例1で合成された異性体混合物であるジブロモペリレン0.028g(0.068mmol)、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:Aliquat(登録商標)336、アルドリッチ社製)0.50g及びトルエン65mLを加えた。窒素雰囲気下、酢酸パラジウム1.1mg、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン7.2mgをさらに加え、加熱した。この溶液に、17.5重量%炭酸ナトリウム水溶液9.3mLを滴下しながら100℃に加熱した後、4.5hr攪拌した。次にフェニルホウ酸42.0mg、酢酸パラジウム1.1mg、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン7.1mgと17.5重量%炭酸ナトリウム水溶液9.3mLを加え、100℃で19hr攪拌した。
水層を除いた後、N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物1.41g、イオン交換水28mLを加え85℃で2hr攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層をイオン交換水(2回)、3重量%酢酸水溶液(2回)、イオン交換水(2回)の順番で洗浄した。
有機層をメタノールに滴下しポリマーを沈殿させ、沈殿物を濾過後乾燥し固体を得た。この固体をトルエンに溶解し、あらかじめトルエンを通液したシリカゲル/アルミナカラムに溶液を通液し、通液された溶出液をメタノールに滴下しポリマーを沈殿させ、沈殿物を濾過後乾燥した。この沈殿物(高分子化合物K)の収量は2.440gであった。また、高分子化合物Kのポリスチレン換算の数平均分子量及び重量平均分子量は、それぞれMn=2.5×10、Mw=6.8×10であり、ガラス転移温度Tgは、103℃であった。
<実施例15>
上記式(A−1)で表される構成単位と、上記式(A−2)で表される構成単位と、下記式(A−9)で表される構成単位(3成分混合物)とを、94.5:5:0.5のモル比で有する重合体(高分子化合物L)の合成例。
Figure 0005698935
200mLセパラブルフラスコに、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−ジオクチルフルオレン2.324g(3.616mmol)、9,9−ジオクチル−2,7−ジブロモフルオレン1.765g(3.218mmol)、N,N−ビス(4−ブロモフェニル)−N−(4−sec−ブチルフェニル)−アミン0.166g(0.362mmol)、実施例1で合成された3成分混合物である化合物MC 0.041g(0.036mmol)、トルエン61mLを加えた。窒素ガス雰囲気下、この溶液を加熱し、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド2.5mgを加えた。次いで、100℃で20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液12.3mLを60分かけて滴下した。塩基滴下開始から4.5hr、100℃で攪拌した。次にフェニルホウ酸44.5mg、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド2.6mg、20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液12.3mLを追加して、更に19hr攪拌した。
水層を除いた後、N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物2.01g、イオン交換水40mLを加え85℃で2.5hr攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層をイオン交換水(2回)、3重量%酢酸水溶液(2回)、イオン交換水(2回)の順番で洗浄した。
有機層をメタノールに滴下しポリマーを沈殿させ、沈殿物を濾過後乾燥し固体を得た。この固体をトルエンに溶解し、あらかじめトルエンを通液したシリカゲル/アルミナカラムに溶液を通液し、通液された溶出液をメタノールに滴下しポリマーを沈殿させ、沈殿物を濾過後乾燥した。この沈殿物(高分子化合物L)の収量は2.604gであった。また、高分子化合物Lのポリスチレン換算の数平均分子量及び重量平均分子量は、それぞれMn=2.1×10、Mw=6.7×10であり、ガラス転移温度Tgは、78℃であった。
<実施例16>
[高分子化合物Hによる発光素子(素子構造(h))の作製]
スパッタ法により45nmの厚みでITO膜を付けたガラス基板に、ポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルホン酸の溶液(エイチ・シー・スタルク社、CLEVIOS P)を用いてスピンコートにより約65nmで成膜し、ホットプレート上で200℃、10分間乾燥させた。次に、高分子化合物Gをキシレン(関東化学社製、電子工業用(ELグレード))に0.7重量%の濃度で溶解させた。得られたキシレン溶液を用いて、スピンコート法により上記膜の上に高分子化合物Gを厚み20nmとなるように成膜した後、酸素濃度及び水分濃度が10ppm以下(重量基準)の窒素雰囲気下で、180℃、60分間乾燥させた。次いで、高分子化合物Hの1.1重量%キシレン溶液を調製した。このキシレン溶液を高分子化合物G膜上に約80nmの厚みとなるようにスピンコート法により成膜した後、酸素濃度及び水分濃度が10ppm以下(重量基準)の窒素雰囲気下で、130℃、10分間乾燥させ発光層とした。1.0×10−4Pa以下にまで減圧した後、陰極として、発光層上にバリウムを約5nm、次いで、バリウムの層の上にアルミニウムを約720nm蒸着した。蒸着後、ガラス基板を用いて封止することにより、有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、東京システム開発社製 OLED TEST SYSYTEMを用いてに0Vから12Vまで電圧を印加して素子を発光させ輝度、発光効率、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度153cd/m、発光効率11.5cd/Aを示した。また、輝度1000cd/mにおいて、発光効率9.7cd/A、電圧8.1V、CIE色度座標(0.259,0.615)を示し、緑色発光を示した。初期輝度3990cd/mでの70%輝度保持時間は、110時間であった。
<実施例17>
[高分子化合物Iによる発光素子(素子構造(h))の作製]
高分子化合物Hの1.1重量%キシレン溶液に代えて、高分子化合物Iの1.1重量%キシレン溶液を使用したこと以外は、実施例16と同様にして有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例16と同様にして輝度、発光効率、電圧、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度580cd/m、発光効率12.2cd/Aを示した。また、輝度1000cd/mにおいて、発光効率12.1cd/A、電圧6.6V、CIE色度座標(0.247,0.613)を示し、緑色発光を示した。
<実施例18>
[高分子化合物Jによる発光素子(素子構造(h))の作製]
高分子化合物Hの1.1重量%キシレン溶液に代えて、高分子化合物Jの1.0重量%キシレン溶液を使用したこと以外は、実施例16と同様にして有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例16と同様にして輝度、発光効率、電圧、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度83cd/m、発光効率11.1cd/Aを示した。また、輝度1000cd/mにおいて、発光効率8.8cd/A、電圧8.1V、CIE色度座標(0.258,0.615)を示し、緑色発光を示した。
<実施例19>
[高分子化合物Kによる発光素子(素子構造(h))の作製]
高分子化合物Hの1.1重量%キシレン溶液に代えて、高分子化合物Kの1.0重量%キシレン溶液を使用したこと以外は、実施例16と同様にして有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例16と同様にして輝度、発光効率、電圧、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度98cd/m、発光効率11.2cd/Aを示した。また、輝度1000cd/mにおいて、発光効率9.1cd/A、電圧8.9V、CIE色度座標(0.248,0.609)を示し、緑色発光を示した。
<実施例20>
[高分子化合物Lによる発光素子(素子構造(h))の作製]
高分子化合物Hの1.1重量%キシレン溶液に代えて、高分子化合物Lの1.1重量%キシレン溶液を使用したこと以外は、実施例16と同様にして有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例16と同様にして輝度、発光効率、電圧、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度181cd/m、発光効率13.2cd/Aを示した。また、輝度1000cd/mにおいて、発光効率11.5cd/A、電圧7.8V、CIE色度座標(0.261,0.619)を示し、緑色発光を示した。初期輝度4000cd/mでの70%輝度保持時間は、159時間であった。
上述のように、式(3)で表される構成単位及び式(4)で表される構成単位からなる群から選ばれる少なくとも一種の構成単位を含まない高分子化合物B、高分子化合物Fを用いて得られた光学素子と比較して、高分子化合物C、高分子化合物D、高分子化合物E、高分子化合物H、高分子化合物I、高分子化合物J、高分子化合物K、高分子化合物Lを用いて得られた発光素子は、いずれも高い発光効率を示した。すなわち、本発明に係る高分子化合物は、発光素子に用いる材料として優れた特性を有する。
1…基板、2…有機半導体層、3…絶縁層、4…ゲート電極、5…ソース電極、6…ドレイン電極、20…基板、22…陽極、23…電荷注入層、24…正孔輸送層、25…発光層、26…電子輸送層、27…電荷注入層、28…陰極、30…基板、31…陽極、32…電荷注入層、33…発光層、34…陰極、35…保護層、100…有機薄膜トランジスタ、120…有機薄膜トランジスタ、200…発光素子(素子構造p)、210…発光素子(素子構造e)、220…発光素子(素子構造h)、300…面状光源。

Claims (16)

  1. 下記一般式(1)で表される第1構成単位と、
    下記一般式(2)で表される第2構成単位と、
    下記一般式(3)で表される第3構成単位及び下記一般式(4)で表される第4構成単位からなる群から選ばれる少なくとも一種の構成単位と、を含む高分子化合物であって、
    下記一般式(4)で表される第4構成単位を少なくとも一種含む、高分子化合物。
    Figure 0005698935

    [一般式(1)中、
    、R、R、R、R、R及びRはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基又は−O−Rで表される基を示し、
    は前記高分子化合物を構成する構成単位との結合部位を示し、
    、X、X及びXのうちいずれか1つは前記高分子化合物を構成する構成単位との結合部位を示し、残りの3つは、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基又は−O−Rで表される基を示す。
    なお、Rはアルキル基、アリール基又は1価の芳香族複素環基であり、R、R、R、R、R、R、R、X、X、X、X及びRは置換基を有していてもよく、Rが複数存在する場合、Rは互いに同一でも異なっていてもよい。]
    Figure 0005698935

    [一般式(2)中、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基、アリール基又は1価の芳香族複素環基を示し、これらの基は置換基を有していてもよい。]
    Figure 0005698935

    [一般式(3)中、
    Arはアリーレン基、2価の芳香族複素環基、又は、アリーレン基及び2価の芳香族複素環基からなる群より選ばれる同一又は異なる種の基が2以上連結した2価の基を示す。
    なお、Arはアルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、−O−Rで表される基、−S−Rで表される基、−C(=O)−Rで表される基、−C(=O)−O−Rで表される基、−N(Rで表される基、シアノ基及びフッ素原子からなる群より選ばれる一種又は複数の置換基を有していてもよい。
    ここでRは前記と同義であり、Rが複数存在する場合、Rは互いに同一でも異なっていてもよい。]
    Figure 0005698935

    [一般式(4)中、
    は1を示し、
    yは0又は1を示し、
    Ar はアリーレン基を示し、
    Ar 、A及びArはそれぞれ独立にアリーレン基、2価の芳香族複素環基、又は、アリーレン基及び2価の芳香族複素環基からなる群より選ばれる同一又は異なる種の基が2以上連結した2価の基を示し、
    Ar、Ar及びArはそれぞれ独立にアリール基又は1価の芳香族複素環基を示し、
    Ar、Ar、Ar、Ar、Ar、Ar及びArはアルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、−O−Rで表される基、−S−Rで表される基、−C(=O)−Rで表される基、−C(=O)−O−Rで表される基、−N(Rで表される基、シアノ基及びフッ素原子からなる群から選ばれる一種又は複数の置換基を有していてもよい。
    また、Ar、Ar、Ar、Ar、Ar、Ar及びArで示される基のうち、同一の窒素原子に結合する基同士が、単結合、又は、−O−、−S−、−C(=O)−、−C(=O)−O−、−N(R)−、−C(=O)−N(R)−若しくは−C(R)(R)−で表される基を介して結合していてもよい。
    ここでRは前記と同義であり、Rが複数存在する場合、Rは互いに同一でも異なっていてもよい。]
  2. 前記第1構成単位において、X又はXが前記高分子化合物を構成する構成単位との結合部位である、請求項1に記載の高分子化合物。
  3. 前記第1構成単位と前記第2構成単位とが連結した構成連鎖を含有する、請求項1又は2に記載の高分子化合物。
  4. 前記高分子化合物における、前記第1構成単位の含有量が、前記第1構成単位、前記第2構成単位、前記第3構成単位及び前記第4構成単位の総含有量基準で、0.1モル%以上20モル%以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の高分子化合物。
  5. 前記高分子化合物における、前記第1構成単位、前記第2構成単位、前記第3構成単位及び前記第4構成単位の総含有量が、前記高分子化合物の総量基準で、80質量%以上である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の高分子化合物。
  6. ポリスチレン換算の数平均分子量が、1×10〜1×10である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の高分子化合物。
  7. 下記一般式(M−1)で表される第1単量体及び下記一般式(M−2)で表される第2単量体を含む少なくとも3種の単量体を重合する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の高分子化合物の製造方法。
    Figure 0005698935

    [一般式(M−1)中、
    、R、R、R、R、R及びRはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基又は−O−Rで表される基を示し、
    a1は下記置換基A群及び下記置換基B群からなる群から選ばれる基である第1重合性基を示し、
    a2、Ya3、Ya4及びYa5のうちいずれか1つは下記置換基A群及び下記置換基B群からなる群から選ばれる基である第2重合性基を示し、残りの3つは、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基又は−O−Rで表される基を示す。
    なお、Rはアルキル基、アリール基又は1価の芳香族複素環基であり、R、R、R、R、R、R、R、Ya2、Ya3、Ya4、Ya5及びRは置換基を有していてもよく、Rが複数存在する場合、Rは互いに同一でも異なっていてもよい。]
    Figure 0005698935

    [一般式(M−2)中、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基、アリール基又は1価の芳香族複素環基を示し、これらの基は置換基を有していてもよい。
    また、Yb1及びYb2はそれぞれ独立に下記置換基A群及び下記置換基B群からなる群から選ばれる基を示す。
    但し、前記一般式(M−1)における前記第1重合性基及び前記第2重合性基が、いずれも下記置換基A群から選ばれる基である場合、Yb1及びYb2のうち少なくとも一方は下記置換基B群から選ばれる基であり、前記第1重合性基及び前記第2重合性基が、いずれも下記置換基B群から選ばれる基である場合、Yb1及びYb2のうち少なくとも一方は下記置換基A群から選ばれる基である。]
    (置換基A群)
    塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、−O−S(=O)20(R20はアルキル基、又はアルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、フッ素原子若しくはシアノ基で置換されていてもよいアリール基を示す。)で表される基。
    (置換基B群)
    −B(OR21(R21は水素原子又はアルキル基を示し、2個存在するR21は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。)で表される基、−BF(Qはリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム又はセシウムの1価の陽イオンを示す。)で表される基、−Sn(R22(R22は水素原子又はアルキル基を示し、3個存在するR22は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。)で表される基、−MgY(Yは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。)で表される基、−ZnY(Yは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。)で表される基。
  8. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の高分子化合物と、正孔輸送材料、電子輸送材料及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、高分子組成物。
  9. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の高分子化合物を含有する、溶液。
  10. 請求項に記載の高分子組成物を含有する、溶液。
  11. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の高分子化合物を含有する、有機薄膜。
  12. 請求項に記載の高分子組成物を含有する、有機薄膜。
  13. 請求項11又は12に記載の有機薄膜を備える、有機半導体素子。
  14. 請求項11又は12に記載の有機薄膜を備える、有機発光素子。
  15. 請求項14に記載の有機発光素子を備える、面状光源。
  16. 請求項14に記載の有機発光素子を備える、表示装置。
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