JPH1160660A - ブロック共重合体およびその製造方法 - Google Patents

ブロック共重合体およびその製造方法

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JPH1160660A
JPH1160660A JP9216486A JP21648697A JPH1160660A JP H1160660 A JPH1160660 A JP H1160660A JP 9216486 A JP9216486 A JP 9216486A JP 21648697 A JP21648697 A JP 21648697A JP H1160660 A JPH1160660 A JP H1160660A
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block copolymer
vinylcarbazole
oxadiazole
vinylphenyl
naphthyl
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Mitsuhiko Sakakibara
満彦 榊原
Yasumasa Takeuchi
安正 竹内
Teikoku Cho
定国 丁
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KOKUSAI KIBAN ZAIRYO KENKYUSHO
TOGEN DENKI KOFUN YUGENKOSHI
JSR Corp
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KOKUSAI KIBAN ZAIRYO KENKYUSHO
TOGEN DENKI KOFUN YUGENKOSHI
JSR Corp
International Center for Materials Research
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光効率が高く、耐久性に優れた有機EL素
子を得ることのできるブロック共重合体およびその製造
方法を提供すること。 【解決手段】 ブロック共重合体は、下記式(1)で表
されるブロック成分(A)と、下記式(2)で表される
ブロック成分(B)とよりなり、前記ブロック成分
(A)を構成する構造単位と前記ブロック成分(B)を
構成する構造単位との割合が、モル比で0.1:99.
9〜99.9〜0.1である。製造方法は、リビングカ
チオン重合またはリビングラジカル重合により上記のブ
ロック共重合体を製造する。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばエレクトロ
ルミネッセンス素子等を構成するために用いられる高分
子材料として好適なブロック共重合体に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、エレクトロルミネッセンス素子を
構成する正孔輸送材料や電子輸送材料として、有機材料
が使用され始めており、このような有機材料を使用した
有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、「有機EL
素子」という。)の研究が活発に行われている。かかる
有機EL素子を構成する有機材料においては、優れた耐
久性を有するものであること、高い発光効率が得られる
ものであることが要求される。
【0003】従来、正孔輸送性能を有する有機材料とし
ては、ジアミン誘導体、N,N’−ジフェニル−N,
N’−ジ(3−メチルフェニル)−4,4’,ジアミノ
ビフェニル(以下、「TPD」ともいう。)等のアリー
ルアミン系化合物などの低分子有機材料、ポリビニルカ
ルバゾールなどの高分子有機材料が知られている。然る
に、上記の低分子有機材料は、物理的または熱的な耐久
性に乏しいものであるため、当該低分子有機材料により
正孔輸送層を構成する場合には、有機EL素子の駆動中
または保存中に当該正孔輸送層が変質してしまう、とい
う欠点がある。また、ポリビニルカルバゾールなどの高
分子有機材料は、ガラス転移点(Tg)が非常に高いも
のであるので、優れた耐久性を有する正孔輸送層が得ら
れるが、駆動電圧が非常に高く、また、正孔輸送性能が
十分なものではないために発光効率が低く、実用上問題
がある。
【0004】一方、電子輸送材料としては、2−(4−
ビフェニルイル)−5−(4−tert−ブチルフェニ
ル)−1,3,4−オキサジアゾール(以下、「PB
D」ともいう。)が知られているが、このPBDよりな
る薄膜は安定性に欠ける、という問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な事情に基づいてなされたものであって、その目的は、
発光効率が高く、耐久性に優れた有機EL素子を得るこ
とのできるブロック共重合体およびその製造方法を提供
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のブロック共重合
体は、下記式(1)で表されるブロック成分(A)と、
下記式(2)で表されるブロック成分(B)とよりな
り、前記ブロック成分(A)を構成する構造単位と前記
ブロック成分(B)を構成する構造単位との割合が、モ
ル比で0.1:99.9〜99.9〜0.1であること
を特徴とする。
【0007】
【化2】
【0008】本発明のブロック共重合体の製造方法は、
リビングカチオン重合により上記のブロック共重合体を
製造することを特徴とする。また、本発明のブロック共
重合体の製造方法は、リビングラジカル重合により上記
のブロック共重合体を製造することを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。 〔ブロック共重合体〕本発明のブロック共重合体は、ポ
リN−ビニルカルバゾールよりなるブロック成分(A)
と、ポリ2−β−ナフチル−5−(4−ビニルフェニ
ル)−オキサジアゾールよりなるブロック成分(B)と
よりなるものである。
【0010】ブロック成分(A)であるポリN−ビニル
カルバゾールは、上記式(1)で表されるものである。
式(1)において、nの値すなわちブロック成分(A)
におけるN−ビニルカルバゾールの平均重合度は、10
〜1000であることが好ましい。nの値が10未満の
場合には、得られるブロック共重合体は、耐熱性および
安定性が不十分なものとなりやすく、一方、nの値が1
000を超える場合には、得られるブロック共重合体
は、その溶液粘度が著しく高いものとなりやすく、ま
た、ブロック度が低下するため好ましくない。
【0011】ブロック成分(B)であるポリ2−β−ナ
フチル−5−(4−ビニルフェニル)−オキサジアゾー
ルは、上記式(2)で表されるものである。式(2)に
おいて、mの値すなわちブロック成分(B)における2
−β−ナフチル−5−(4−ビニルフェニル)−オキサ
ジアゾールの平均重合度は、10〜1000であること
が好ましい。mの値が10未満の場合には、得られるブ
ロック共重合体は、耐熱性、安定性および機械的強度が
不十分なものとなりやすく、一方、mの値が1000を
超える場合には、得られるブロック共重合体は、その溶
液粘度が著しく高いものとなりやすく、有機EL素子の
製造において、ハンドリング性が低下し、また、溶液の
糸引き性が生じるため、好ましくない。
【0012】本発明のブロック共重合体においては、ブ
ロック成分(A)を構成するN−ビニルカルバゾールに
由来する構造単位とブロック成分(B)を構成する2−
β−ナフチル−5−(4−ビニルフェニル)−オキサジ
アゾールに由来する構造単位との割合が、モル比で0.
1:99.9〜99.9〜01、好ましくは1:99〜
99:1とされる。N−ビニルカルバゾールに由来する
構造単位の含有割合が過小の場合には、得られるブロッ
ク共重合体は、電子トラップ性能が不十分なものとな
り、一方、2−β−ナフチル−5−(4−ビニルフェニ
ル)−オキサジアゾールに由来する構造単位の含有割合
が過小の場合には、正孔トラップ性能が不十分なものと
なり、当該ブロック共重合体により発光層を形成する場
合には、ポリN−ビニルカルバゾール部分とポリ2−β
−ナフチル−5−(4−ビニルフェニル)−オキサジア
ゾール部分との界面が少なく、発光サイトも減少するこ
とがあるため、好ましくない。
【0013】また、本発明のブロック共重合体の平均分
子量は、例えばポリスチレン換算で5000〜1000
000、好ましくは10000〜500000である。
【0014】このようなブロック共重合体は、優れた耐
久性を有し、しかも、正孔輸送性能を有するブロック成
分(A)および電子輸送性能を有するブロック成分
(B)の両方が含有されてなるものであるので、このブ
ロック共重合体により得られる有機EL素子は、発光効
率が高いものとなる。
【0015】〔ブロック共重合体の製造方法〕次に、本
発明のブロック共重合体の製造方法について説明する。
本発明の製造方法においては、リビングカチオン重合法
およびリビングラジカル重合法のいずれかによって、ブ
ロック共重合体を製造する。
【0016】(1)リビングカチオン重合法:この方法
においては、適宜の重合溶媒中において、例えばN−ビ
ニルカルバゾールをカチオン重合触媒の存在下にカチオ
ン重合することにより、N−ビニルカルバゾールのカチ
オン性リビングポリマーを形成し、このカチオン性リビ
ングポリマーに2−β−ナフチル−5−(4−ビニルフ
ェニル)−オキサジアゾールを添加して共重合すること
により、ブロック共重合体が得られる。
【0017】以上において、重合溶媒としては、メチレ
ンクロライド、クロロベンゼン等に代表されるハロゲン
化炭化水素類、ジブチルエーテル、ジフェニルエーテ
ル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶
媒、アセトニトリル、ニトロベンゼン等の高極性溶媒な
どを用いることができる。カチオン重合触媒としては、
HI−ZnI2 、I2 、I2 −HIなどの触媒を用いる
ことができ、その他には、メタルハライド・エーテル錯
体などのルイス酸と塩基とを組合わせてなる触媒を用い
ることもできる。このようなカチオン重合触媒の使用割
合は、最初に重合されるN−ビニルカルバゾール1モル
に対して0.01〜0.00001モルである。反応温
度は、例えば−150〜50℃である。
【0018】(2)リビングラジカル重合法:この方法
においては、適宜の重合溶媒中において、例えば2−β
−ナフチル−5−(4−ビニルフェニル)−オキサジア
ゾールをラジカル重合触媒の存在下にラジカル重合する
ことにより、2−β−ナフチル−5−(4−ビニルフェ
ニル)−オキサジアゾールのラジカル性リビングポリマ
ーを形成し、このラジカル性リビングポリマーにN−ビ
ニルカルバゾールを添加して共重合することにより、ブ
ロック共重合体が得られる。
【0019】以上において、重合溶媒としては、ジメチ
ルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピ
ロリドンなどのアミド系溶媒、ベンゼン、トルエン、キ
シレン、ヘキサン、シクロヘキサン等の炭化水素系溶
媒、γ−ブチロラクトン、乳酸エチル等のエステル類、
シクロヘキシルベンゾフェノン、シクロヘキサノン等の
ケトン系溶媒などを用いることができる。ラジカル重合
触媒としては、過酸化物と、4−メチルスルホニルオキ
シ−2,2’,6,6’−テトラメチル−1−ピペリジ
ン−N−オキシド、2,2’,5,5’−テトラメチル
ピロリデインオキシド、4−オキソ−2,2’,6,
6’−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシドな
どのN−オキシラジカルとの組合せよりなる系、スルフ
ィド系の触媒を用いることができる。このようなラジカ
ル重合触媒の使用割合は、モノマー1モルに対して0.
01〜0.00001モルである。反応温度は、末端保
護されたリビンググループが解裂されるのに必要なエネ
ルギーによって決定され、例えば60〜200℃であ
る。
【0020】〔有機EL素子〕本発明のブロック共重合
体によれば、例えば以下のような構成の有機EL素子を
得ることができる。図1は、本発明のブロック共重合体
を利用した有機EL素子の一例における構成を示す説明
用断面図である。この有機EL素子においては、ガラス
基板1上に、陽極(正孔注入電極)としてITO膜2が
設けられ、このITO膜2上には、本発明のブロック共
重合体よりなる発光層3が設けられ、この発光層3上に
は、陰極(電子注入電極)としてアルミニウム膜4が設
けられている。このような有機EL素子においては、直
流電源5により、ITO膜2とアルミニウム膜4との間
に直流電圧が印加されると、発光層3が発光し、この光
はITO膜2およびガラス基板1を介して放射される。
上記の構成の有機EL素子によれば、本発明のブロック
共重合体よりなる発光層が設けられており、発光層3そ
れ自体が正孔輸送能および電子輸送能を有するため、高
い発光効率が得られる。また、正孔輸送層および電子輸
送層を設けることが不要となるため、有機EL素子の生
産性の向上を図ることができる。
【0021】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明するが、
本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下
において、「部」は、「重量部」を意味する。
【0022】〈実施例1〉500ミリリットルの耐圧ビ
ン内に、窒素気流下にN−ビニルカルバゾール15.5
部が溶解されたメチレンクロライド溶液を仕込み、その
後、この溶液を−78℃に冷却した。この溶液を攪拌し
ながら、カチオン重合触媒としてHI−ZnI2 をN−
ビニルカルバゾール1モルに対して1/500モルとな
る量で添加することにより、N−ビニルカルバゾールの
カチオン重合を行った。TSC法により、N−ビニルカ
ルバゾールの反応率が98%以上に到達したことを確認
した後、この反応系に、窒素気流下に2−β−ナフチル
−5−(4−ビニルフェニル)−オキサジアゾール1.
5部を添加することにより、リビングカチオン重合によ
るオキサジアゾールのブロック共重合を8時間行った。
得られたポリマー溶液の温度を徐々に上昇させて室温に
戻し、このポリマー溶液に対してその5倍量のメタノー
ルを添加することにより、得られたブロック共重合体を
凝固させて回収した。このブロック共重合体を常法によ
り再沈精製し、その後、50℃で1日間減圧乾燥した。
【0023】上記のブロック共重合体を分析したとこ
ろ、N−ビニルカルバゾールに由来する構造単位と2−
β−ナフチル−5−(4−ビニルフェニル)−オキサジ
アゾールに由来する構造単位との割合が、モル比で9
5:5であった。また、ポリN−ビニルカルバゾールよ
りなるブロック成分(A)の平均重合度は500であ
り、ポリ2−β−ナフチル−5−(4−ビニルフェニ
ル)−オキサジアゾールよりなるブロック成分(B)の
平均重合度は10であり、ブロック共重合体のポリスチ
レン換算平均分子量は63800であった。
【0024】〈実施例2〜5〉下記表1の配合処方に従
って、N−ビニルカルバゾールおよび2−β−ナフチル
−5−(4−ビニルフェニル)−オキサジアゾールを用
いたこと以外は実施例1と同様にしてブロック共重合体
を製造した。得られたブロック共重合体におけるN−ビ
ニルカルバゾールに由来する構造単位と2−β−ナフチ
ル−5−(4−ビニルフェニル)−オキサジアゾールに
由来する構造単位との割合、ポリN−ビニルカルバゾー
ルよりなるブロック成分(A)およびポリ2−β−ナフ
チル−5−(4−ビニルフェニル)−オキサジアゾール
よりなるブロック成分(B)の平均重合度、並びにブロ
ック共重合体のポリスチレン換算平均分子量を表1に示
す。
【0025】
【表1】
【0026】上記表1において、「構造単位(A)」と
は、「N−ビニルカルバゾールに由来する構造単位」を
意味し、「構造単位(B)」とは、「2−β−ナフチル
−5−(4−ビニルフェニル)−オキサジアゾールに由
来する構造単位」を意味する。
【0027】〈実施例6〉300ミリットルのガラス耐
圧容器内を十分に窒素置換した後、このガラス耐圧容器
内に、2−β−ナフチル−5−(4−ビニルフェニル)
−オキサジアゾール10.5部と、脱水、窒素シールさ
れたジメチルホルムアミド30部とを仕込み、この溶液
に、ラジカル重合触媒としてTEMPO−BPO1.5
部を添加し、90℃で3時間の条件で、2−β−ナフチ
ル−5−(4−ビニルフェニル)−オキサジアゾールの
重合を行った。反応系はワイン色となった。次いで、反
応系の温度を135℃に上昇させ、更に2−β−ナフチ
ル−5−(4−ビニルフェニル)−オキサジアゾールの
重合を60時間行った。その後、反応系に、窒素気流下
にN−ビニルカルバゾール2.5部を添加し、ラジカル
リビング重合によるN−ビニルカルバゾールの共重合を
60時間行った。得られたポリマー溶液を室温に戻し、
このポリマー溶液に対してその10倍量のメタノールを
添加することにより、得られたブロック共重合体を凝固
させて回収した。次いで、このブロック共重合体を常法
により再沈精製し、その後、50℃で1日間減圧乾燥し
た。
【0028】上記のブロック共重合体を分析したとこ
ろ、N−ビニルカルバゾールに由来する構造単位と2−
β−ナフチル−5−(4−ビニルフェニル)−オキサジ
アゾールに由来する構造単位との割合が、モル比で3:
7であった。また、ポリN−ビニルカルバゾールよりな
るブロック成分(A)の平均重合度は30であり、ポリ
2−β−ナフチル−5−(4−ビニルフェニル)−オキ
サジアゾールよりなるブロック成分(B)の平均重合度
は70であり、ブロック共重合体のポリスチレン換算平
均分子量は27000であった。
【0029】〈ブロック共重合体の評価〉実施例1〜実
施例6で得られたブロック共重合体を用い、以下のよう
にして図1に示す構成の有機EL素子を作製した。ブロ
ック共重合体を、クロロベンゼン/クロロホルム混合溶
剤(重量比が2/8)に溶解し、この溶液を、スピンコ
ーターによって、表面にITO膜が形成された5cm角
のガラス基板上に塗布した後、溶剤の除去処理を行うこ
とにより、厚みが500Åの発光層を形成した。次い
で、この発光層上に、蒸着法によって厚みが1000Å
で5mm角のアルミニウム膜を形成した。また、比較例
1としてポリN−ビニルカルバゾール(平均分子量30
000を、比較例2としてポリ2−β−ナフチル−5−
(4−ビニルフェニル)−オキサジアゾール(平均分子
量28000)を用い、上記と同様にして有機EL素子
を作製した。このようにして作製された有機EL素子に
対し、ITO膜を陽極とし、アルミニウム膜を陰極とし
て直流電圧を印加し、発光層を発光させた。印加した電
圧値および発光輝度を表2に示す。
【0030】
【表2】
【0031】表2から明らかなように、実施例1〜6に
係るブロック共重合体よりなる発光層を有する有機EL
素子は、ポリN−ビニルカルバゾールまたはポリ2−β
−ナフチル−5−(4−ビニルフェニル)−オキサジア
ゾールよりなる発光層を有する有機EL素子に比べ、高
い発光効率が得られることが確認された。
【0032】
【発明の効果】本発明のブロック共重合体によれば、ポ
リN−ビニルカルバゾールよりなるブロック成分(A)
が正孔輸送性能を有し、ポリ2−β−ナフチル−5−
(4−ビニルフェニル)−オキサジアゾールよりなるブ
ロック成分(B)が電子輸送性能を有するため、発光効
率が高く、しかも、耐久性に優れた有機EL素子を得る
ことができ、正孔輸送層および電子輸送層を別個に設け
ることが不要となるため、有機EL素子の生産性の向上
を図ることができる。また、本発明の製造方法によれ
ば、上記のブロック共重合体を確実にかつ有利に製造す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のブロック共重合体を利用した有機エレ
クトロルミネセンス素子の一例における構成を示す説明
用断面図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 ITO膜 3 発光層 4 アルミニウム膜 5 直流電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08F 212:14 226:12) (72)発明者 竹内 安正 東京都中央区築地2丁目11番24号 日本合 成ゴム株式会社内 (72)発明者 丁 定国 東京都目黒区鷹番3丁目23番10号

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記式(1)で表されるブロック成分
    (A)と、下記式(2)で表されるブロック成分(B)
    とよりなり、 前記ブロック成分(A)を構成する構造単位と前記ブロ
    ック成分(B)を構成する構造単位との割合が、モル比
    で0.1:99.9〜99.9〜0.1であることを特
    徴とするブロック共重合体。 【化1】
  2. 【請求項2】 リビングカチオン重合により請求項1に
    記載のブロック共重合体を製造することを特徴とするブ
    ロック共重合体の製造方法。
  3. 【請求項3】 リビングラジカル重合により請求項1に
    記載のブロック共重合体を製造することを特徴とするブ
    ロック共重合体の製造方法。
JP9216486A 1997-08-11 1997-08-11 ブロック共重合体およびその製造方法 Withdrawn JPH1160660A (ja)

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Cited By (7)

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