JP5162888B2 - 高分子化合物およびそれを用いた高分子発光素子 - Google Patents
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Description
本発明の目的は、発光材料として有用で、耐熱性および強い蛍光強度を備えた新規な高分子化合物、該高分子化合物を用いた高分子発光素子を提供することにある。
(1)
〔式中、Qは、
または、
を表す。
Ar1およびAr2は、それぞれ独立に、アリーレン基、2価の複素環基または2価の芳香族アミン基を示す。またAr3は、アリール基、1価の複素環基または1価の芳香族アミン基を示す。Zは、−CR1=CR2−または−C≡C−を表す。R1およびR2はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、1価の複素環基またはシアノ基を示す。mは、0または1を示す。〕
〔式中、A環およびB環はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環を表すが、A環およびB環の少なくとも1つが、複数個のベンゼン環が縮合した芳香族炭化水素環であり、2つの結合手はそれぞれA環および/またはB環上に存在し、RwおよびRxはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基またはシアノ基を表し、RwとRxは互いに結合して環を形成していてもよい。〕
〔式中、C環及びD環は、それぞれ独立に芳香環を表す。C環及びD環は、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アリールアミノ基、1価の複素環基又はシアノ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい。さらに、置換基が複数ある場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。Eは、O又はSである。]
アリーレン基としては、フェニレン基(例えば、下式1〜3)、ナフタレンジイル基(下式4〜13)、アントラセニレン基(下式14〜19)、ビフェニレン基(下式20〜25)、トリフェニレン基(下式26〜28)、縮合環化合物基(下式29〜38)、スチルベン−ジイル(下式AからD)、ジスチルベン−ジイル(下式E,F)、ベンゾフルオレン−ジイル(下式G、H、I、K)などが例示される。
中でもフェニレン基、ナフタレンジイル基、ビフェニレン基、フルオレン−ジイル基(下式36〜38)、スチルベン−ジイル(下式AからD)、ジスチルベン−ジイル(下式E,F)、ベンゾフルオレン−ジイル(下式G、H、I、K)が好ましい。単量体の合成の容易さからは、フェニレン基がより好ましい。
2価の複素環基としては、例えば以下のものが挙げられる。
ヘテロ原子として、窒素を含む基;ピリジン−ジイル基(下式39〜44)、ジアザフェニレン基(下式45〜48)、キノリンジイル基(下式49〜63)、キノキサリンジイル基(下式64〜68)、アクリジンジイル基(下式69〜72)、ビピリジルジイル基(下式73〜75)、フェナントロリンジイル基(下式76〜78)など。
ヘテロ原子としてけい素、窒素、酸素、硫黄、セレンなどを含みフルオレン構造を有する基(下式79〜93)。
ヘテロ原子としてけい素、窒素、酸素、硫黄、セレンなどを含む5員環複素環基:(下式94〜98)が挙げられる。
ヘテロ原子としてけい素、窒素、酸素、硫黄、セレンなどを含む5員環縮合複素環基:(下式99〜108)が挙げられる。
ヘテロ原子として硫黄などを含む5員環複素環基でそのヘテロ原子のα位で結合し2量体やオリゴマーになっている基:(下式109〜110)が挙げられる。
ヘテロ原子としてけい素、窒素、酸素、硫黄、セレンなどを含む5員環複素環基でそのヘテロ原子のα位でフェニル基に結合している基:(下式111〜117)が挙げられる。
また上記式(3)のAr6、上記式(5)のAr12、上記式(6)のAr16とAr17、上記式(7)のAr15はアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アリールアミノ基、1価の複素環基、シアノ基等の置換基を有していてもよい。
1価の複素環基としては、例えば、以下のものが挙げられる。
ヘテロ原子として、窒素を含む1価の複素環基;ピリジニル基、ジアザフェニル基、キノリニル基、キノキサリニル基、アクリジニル基、ビピリジニル基、フェナントロリン−イル基など。
ヘテロ原子としてけい素、窒素、酸素、硫黄、セレンなどを含みフルオレン構造を有する基(上記式、79〜93で示された環を有する基)、
ヘテロ原子としてけい素、窒素、酸素、硫黄、セレンなどを含む5員環複素環基(上記式、94〜98で示された環を有する基)ヘテロ原子として、けい素、窒素、酸素、硫黄、セレンなどを含む5員環縮合複素環基(上記式、99〜108で示された環を有する基)。
ヘテロ原子として硫黄などを含む5員環複素環基でそのヘテロ原子のα位で結合し2両体やオリゴマーになっている基(上記式、109〜110で示された環を有する基)。
ヘテロ原子としてけい素、窒素、酸素、硫黄、セレンなどを含む5員環複素環基でそのヘテロ原子のα位でフェニル基に結合している基(上記式、111〜117で示された環を有する基)。
上記式123〜127において、Rは、前記と同じ意味を表す。
ここに、R1およびR2はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、1価の複素環基またはシアノ基を示す。
上記式(2)中、A環およびB環はそれぞれ独立に置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環を表すが、その少なくとも1つが、複数個のベンゼン環が縮合した芳香族炭化水素環である。該芳香族炭化水素環はさらにベンゼン環以外の芳香族炭化水素環および/または非芳香族炭化水素系縮合環状化合物が縮合していてもよい。本発明の高分子化合物のA環における芳香族炭化水素環とB環における芳香族炭化水素環とは互いに同じ環構造であっても異なる環構造であってもよいが、耐熱性、蛍光強度の観点から、A環における芳香族炭化水素環とB環における芳香族炭化水素環とは互いに異なる環構造の芳香族炭化水素環であることが好ましい。
式(1)における
を平面構造式で表したときに、
A環における芳香族炭化水素環と、B環におけるそれとが、構造式の中央の5員環の頂点と、頂点に対向する辺の中点とを結んだ対称軸(点線)に対して非対称であることをいう。
C1〜C12アルキルフェニル基として具体的にはメチルフェニル基、エチルフェニル基、ジメチルフェニル基、プロピルフェニル基、メシチル基、メチルエチルフェニル基、i−プロピルフェニル基、ブチルフェニル基、i−ブチルフェニル基、t−ブチルフェニル基、ペンチルフェニル基、イソアミルフェニル基、ヘキシルフェニル基、ヘプチルフェニル基、オクチルフェニル基、ノニルフェニル基、デシルフェニル基、ドデシルフェニル基などが例示される。
C1〜C12アルコキシとして具体的には、メトキシ、エトキシ、プロピルオキシ、i−プロピルオキシ、ブトキシ、i−ブトキシ、t−ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、シクロヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、2−エチルヘキシルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ、3,7−ジメチルオクチルオキシ、ラウリルオキシなどが例示される。
C1〜C12アルキルフェノキシ基として具体的にはメチルフェノキシ基、エチルフェノキシ基、ジメチルフェノキシ基、プロピルフェノキシ基、1,3,5−トリメチルフェノキシ基、メチルエチルフェノキシ基、i−プロピルフェノキシ基、ブチルフェノキシ基、i−ブチルフェノキシ基、t−ブチルフェノキシ基、ペンチルフェノキシ基、イソアミルフェノキシ基、ヘキシルフェノキシ基、ヘプチルフェノキシ基、オクチルフェノキシ基、ノニルフェノキシ基、デシルフェノキシ基、ドデシルフェノキシ基などが例示される。
具体的には、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、プロピルアミノ基、ジプロピルアミノ基、i−プロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ブチルアミノ基、i−ブチルアミノ基、t−ブチルアミノ基、ペンチルアミノ基、ヘキシルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、ヘプチルアミノ基、オクチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ノニルアミノ基、デシルアミノ基、3,7−ジメチルオクチルアミノ基、ラウリルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、ジシクロペンチルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、ジシクロヘキシルアミノ基、ピロリジル基、ピペリジル基、ジトリフルオロメチルアミノ基フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基、C1〜C12アルコキシフェニルアミノ基、ジ(C1〜C12アルコキシフェニル)アミノ基、ジ(C1〜C12アルキルフェニル)アミノ基、1−ナフチルアミノ基、2−ナフチルアミノ基、ペンタフルオロフェニルアミノ基、ピリジルアミノ基、ピリダジニルアミノ基、ピリミジルアミノ基、ピラジルアミノ基、トリアジルアミノ基フェニル−C1〜C12アルキルアミノ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルアミノ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルアミノ基、ジ(C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキル)アミノ基、ジ(C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキル)アミノ基、1−ナフチル−C1〜C12アルキルアミノ基、2−ナフチル−C1〜C12アルキルアミノ基などが例示される。
具体的には、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリプロピルシリル基、トリ−i−プロピルシリル基、ジメチル−i−プロピリシリル基、ジエチル−i−プロピルシリル基、t−ブチルシリルジメチルシリル基、ペンチルジメチルシリル基、ヘキシルジメチルシリル基、ヘプチルジメチルシリル基、オクチルジメチルシリル基、2−エチルヘキシル−ジメチルシリル基、ノニルジメチルシリル基、デシルジメチルシリル基、3,7−ジメチルオクチル−ジメチルシリル基、ラウリルジメチルシリル基、フェニル−C1〜C12アルキルシリル基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルシリル基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルシリル基、1−ナフチル−C1〜C12アルキルシリル基、2−ナフチル−C1〜C12アルキルシリル基、フェニル−C1〜C12アルキルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、トリ−p−キシリルシリル基、トリベンジルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、t−ブチルジフェニルシリル基、ジメチルフェニルシリル基などが例示される。
RwおよびRxにおける、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、置換アミノ基、置換シリル基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、1価の複素環基、置換カルボキシル基の定義、具体例は、上記芳香族炭化水素環が置換基を有する場合の置換基におけるそれらの定義、具体例と同様である。
この場合の上記式(2)の繰り返し単位としては、例えば、下記式(60)で示されるものがあげられる。
ここで、A環およびB環は、前記と同じ意味を表し、F環は、炭化水素環または複素環を表す。
(60)
(2b)
(ここで、G環およびH環はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環を表す。)
炭化水素環としては、また、脂肪族炭化水素環があげられ、その例として下記式(2c)で示される構造が例示される。
(ここで、Xp、XqおよびXrは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいメチレン基、置換基を有していてもよいエテニレン基を示す。kは0または正数を示す。)
炭化水素環に含まれる炭素数は3以上であるが、炭素数4以上20以下が好ましい。また、さらに他の環と組み合わせた多環式構造であってもよい。より具体的には、置換基を有していてもよいC4〜C20シクロアルキル環、C4〜C20シクロアルケニル環が例示される。
これらの環は、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、ハロゲン原子等で置換されていてもよい。ここで、アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、ブチル基、i−ブチル基、t−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、ラウリル基、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などが挙げられる。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、i−プロピルオキシ基、ブトキシ基、i−ブトキシ基、t−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、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、ラウリルオキシ基、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などが挙げられる。アルキルチオ基としては、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、i−プロピルチオ基、ブチルチオ基、i−ブチルチオ基、t−ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、シクロヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基、2−エチルヘキシルチオ基、ノニルチオ基、デシルチオ基、3,7−ジメチルオクチルチオ基、ラウリルチオ基、トリフルオロメチルチオ基などが挙げられる。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
なお、以下において、芳香族炭化水素環における結合手は、任意の位置をとり得ることを表す。
中でも、下記式(1−1)、(1−2)で示される繰り返し単位、(1−3)、(1−4)で示される繰り返し単位が好ましい。
〔式中、Rp1、Rq1、Rp2、Rq2、Rp3、Rq3、Rp4およびRq4はそれぞれ独立にアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基またはシアノ基を表す。aは0〜3の整数を表し、bは0〜5の整数を表す。Rp1、Rq1、Rp2、Rq2、Rp3、Rq3、Rp4およびRq4が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。Rw1、Rx1、Rw2、Rx2、Rw3、Rx3、Rw4およびRx4はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基またはシアノ基を表し、Rw1とRx1、Rw2とRx2、Rw3とRx3、Rw4とRx4は互いに結合して環を形成していてもよい。〕
アルキル基、アルコキシ基、アリール基として、より具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、ブチル基、i−ブチル基、t−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、シクロヘキシルメチル基、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、ラウリル基、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等の炭素数が通常1〜20程度の直鎖、分岐または環状のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、i−プロピルオキシ基、ブトキシ基、 i−ブトキシ基、t−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、シクロヘキシルメチルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、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、ラウリルオキシ基、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等の炭素数が通常1〜20程度のアルコキシ基;フェニル基、C1〜C12アルコキシフェニル基、C1〜C12アルキルフェニル基、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、ペンタフルオロフェニル基等の炭素数が通常6〜60程度のアリール基等が例示される。
ここに、C1〜C12アルコキシとして具体的には、メトキシ、エトキシ、プロピルオキシ、i−プロピルオキシ、ブトキシ、i−ブトキシ、t−ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、シクロヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、2−エチルヘキシルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ、3,7−ジメチルオクチルオキシ、ラウリルオキシなどが例示され、C1〜C12アルキルフェニル基として具体的にはメチルフェニル基、エチルフェニル基、ジメチルフェニル基、プロピルフェニル基、メシチル基、メチルエチルフェニル基、i−プロピルフェニル基、ブチルフェニル基、i−ブチルフェニル基、t−ブチルフェニル基、ペンチルフェニル基、イソアミルフェニル基、ヘキシルフェニル基、ヘプチルフェニル基、オクチルフェニル基、ノニルフェニル基、デシルフェニル基、ドデシルフェニル基などが例示される。
(110)
〔式中、Yは、O又はSを表す。Rj及びRkは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基又はアリール基を表す。〕
で表されるものが特に好ましい。
− Ar4−(X)p− (50)
〔式中、Ar4は、アリーレン基、2価の複素環基または2価の芳香族アミン基を示す。Xは、 −CR4=CR5−または−C≡C−を表す。R4およびR5はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、1価の複素環基またはシアノ基を示す。pは、0または1を示す。〕
上記式(50)において、Xは、 −CR4=CR5−または−C≡C−を表す。R4およびR5はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、1価の複素環基またはシアノ基を示す。pは、0または1を示す。光酸化安定性の観点からは、pは、0であることが好ましい。
また、式(1)、式(2)および式(70)で示される繰り返し単位の合計に対して、式(1)で示される繰り返し単位が、1モル%以上90モル%以下であるものが、高分子化合物の耐熱性や蛍光強度の観点からより好ましい。5モル%以上50モル%以下であるものがさらに好ましい。
3〜108であり、2×103〜107であることが好ましい。
本発明の高分子化合物は、例えば、下記式(80)と下記式(90)で示される化合物を、それぞれ原料の一つとして縮合重合することにより製造することができる。
(式中、Q、Ar1、Ar2、Ar3は、上記式(1)と同じ。Rw1、Rx1、Rp1、Rq1、a、bは、上記式(1−1)と同じ。D1、D2、D3、D4は、それぞれ独立にハロゲン原子、アルキルスルホネート基、アリールスルホネート基、アリールアルキルスルホネート基、ホウ酸エステル基、スルホニウムメチル基、ホスホニウムメチル基、ホスホネートメチル基、モノハロゲン化メチル基、ホウ酸基、ホルミル基、シアノメチル基またはビニル基を示す。)
ここにアルキルスルホネート基としては、メタンスルホネート基、エタンスルホネート基、トリフルオロメタンスルホネート基などが例示され、アリールスルホネート基としては、ベンゼンスルホネート基、p−トルエンスルホネート基などが例示され、アリールアルキルスルホネート基としては、ベンジルスルホネート基などが例示される。
ホウ酸エステル基としては、下記式で示される基が例示される。
スルホニウムメチル基としては、下記式で示される基が例示される。
−CH2S+Me2X―、−CH2S+Ph2X― (Xはハロゲン原子を示す。)
ホスホニウムメチル基としては、下記式で示される基が例示される。
−CH2P+Ph3X― (Xはハロゲン原子を示す。)
ホスホネートメチル基としては、下記式で示される基が例示される。
−CH2PO(OR''')2
(R'''はアルキル基、アリール基またはアリールアルキル基を示す。)
モノハロゲン化メチル基としては、フッ化メチル基、塩化メチル基、臭化メチル基、ヨウ化メチル基が例示される。
また、本発明の高分子化合物の製造方法として、主鎖にビニレン基を有しない場合には、例えば、〔12〕Suzukiカップリング反応により重合する方法、〔13〕Grignard反応により重合する方法、〔14〕Ni(0)触媒により重合する方法、〔15〕FeCl3等の酸化剤により重合する方法、電気化学的に酸化重合する方法、あるいは〔16〕適当な脱離基を有する中間体高分子の分解による方法などが例示される。
これらのうち、 Wittig反応による重合、Heck反応による重合、Horner−Wadsworth−Emmons法による重合、Knoevenagel反応による重合、およびSuzukiカップリング反応により重合する方法、Grignard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、構造制御がしやすいので好ましい。さらに、Ni(0)触媒により重合する方法が原料の入手しやすさと重合反応操作の簡便さからより好ましい。
なお、重合反応は、通常アルゴン、窒素等の不活性ガス雰囲気下、ゼロ価のニッケル錯体触媒が死活しない反応系で行う。
本発明の組成物は、前記高分子化合物と、該高分子化合物以外のポリスチレン換算の数平均分子量が103〜108である化合物とを含有するものである。該高分子化合物以外のポリスチレン換算の数平均分子量が103〜108である化合物としては、ポリ(フェニレン)及びその誘導体、ポリ(フルオレン)及びその誘導体、ポリ(ベンゾフルオレン)及びその誘導体、ポリ(ジベンゾフラン)及びその誘導体、ポリ(ジベンゾチオフェン)及びその誘導体、ポリ(カルバゾール)及びその誘導体、ポリ(チオフェン)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(フルオレンビニレン)及びその誘導体、ポリ(ベンゾフルオレンビニレン)及びその誘導体、ポリ(ジベンゾフランビニレン)及びその誘導体等が例示される。但し、これら誘導体は、上記式(1)、(2)、(70)で表される繰り返し単位以外のものである。
本発明の薄膜について説明する。この薄膜は、前記高分子化合物を用いてなるものである。薄膜の種類としては、発光性薄膜、導電性薄膜、有機半導体薄膜等が例示される。
次に、有機トランジスタの一態様である高分子電界効果トランジスタを説明する。
次に、有機太陽電池について説明する。有機太陽電池の一態様である有機光電変換素子で、光起電力効果を利用する固体光電変換素子を説明する。
乾燥の際には、残存する溶媒が十分に除去される条件であればよい。高分子化合物の変質を防止するために、不活性な雰囲気で遮光して乾燥することが好ましい。また、高分子化合物が熱的に変質しない温度で乾燥することが好ましい。
次に、本発明の高分子LEDについて説明する。
本発明の高分子LEDは、陽極および陰極からなる電極間に、発光層を有し、該発光層が本発明の高分子化合物を含むことを特徴とする。
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
(ここで、/は各層が隣接して積層されていることを示す。以下同じ。)
発光層、正孔輸送層、電子輸送層は、それぞれ独立に2層以上用いてもよい。
積層する層の順番や数、およ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用いることができる。
例えば、具体的には、以下のe)〜p)の構造が挙げられる。
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
通常は該導電性高分子の電気伝導度を10-5S/cm以上103S/cm以下とするために、該導電性高分子に適量のイオンをドープする。
電荷注入層の膜厚としては、例えば1nm〜100nmであり、2nm〜50nmが好ましい。
q)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/発光層/陰極
r)陽極/発光層/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極
s)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/発光層/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極
t)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/正孔輸送層/発光層/陰極
u)陽極/正孔輸送層/発光層/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極
v)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/正孔輸送層/発光層/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極
w)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/発光層/電子輸送層/陰極
x)陽極/発光層/電子輸送層/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極
y)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/発光層/電子輸送層/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極
z)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/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/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極
ab)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極
該発光材料としては、公知のものが使用できる。低分子化合物では、例えば、ナフタレン誘導体、アントラセンもしくはその誘導体、ペリレンもしくはその誘導体、ポリメチン系、キサンテン系、クマリン系、シアニン系などの色素類、8−ヒドロキシキノリンもしくはその誘導体の金属錯体、芳香族アミン、テトラフェニルシクロペンタジエンもしくはその誘導体、またはテトラフェニルブタジエンもしくはその誘導体、2−フェニルピリジンもしくはその誘導体の金属錯体、アセチルアセトンもしくはその誘導体の金属錯体などを用いることができる。
具体的には、例えば特開昭57−51781号、同59−194393号公報に記載されているもの等、公知のものが使用可能である。
さらに、3重項励起状態からの発光を示す金属錯体(三重項発光錯体:例えば、燐光発光や、この燐光発光に加えて蛍光発光が観測される錯体も含まれる。)、例えば、従来から低分子系のEL発光性材料として利用されてきたものも用いることができる。これら三重項発光錯体としては、例えば、Nature, (1998), 395, 151、Appl. Phys. Lett. (1999), 75(1), 4、Proc. SPIE-Int. Soc. Opt. Eng. (2001), 4105(Organic Light-Emitting Materials and DevicesIV), 119、J. Am. Chem. Soc., (2001), 123, 4304、Appl. Phys. Lett., (1997), 71(18), 2596、Syn. Met., (1998), 94(1), 103、Syn. Met., (1999), 99(2), 1361、Adv. Mater., (1999), 11(10), 852等に開示されている。
該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、およびそれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド(ITO)、インジウム・亜鉛・オキサイド等からなる導電性ガラスを用いて作成された膜(NESAなど)や、金、白金、銀、銅等が用いられ、ITO、インジウム・亜鉛・オキサイド、酸化スズが好ましい。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。また、該陽極として、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体などの有機の透明導電膜を用いてもよい。
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、例えば10nmから10μmであり、好ましくは20nm〜1μmであり、さらに好ましくは50nm〜500nmである。
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、カーボンなどからなる層、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平均膜厚2nm以下の層を設けてもよい。
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、例えば10nmから10μmであり、好ましくは20nm〜1μmであり、さらに好ましくは50nm〜500nmである。
さらに、前記面状の発光素子は、自発光薄型であり、液晶表示装置のバックライト用の面状光源、あるいは面状の照明用光源として好適に用いることができる。また、フレキシブルな基板を用いれば、曲面状の光源や表示装置としても使用できる。
ここで、数平均分子量、重量平均分子量については、テトラヒドロフランを溶媒として、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によりポリスチレン換算の数平均分子量、重量平均分子量を求めた。
化合物D
不活性雰囲気下、300ml三つ口フラスコに1‐ナフタレンボロン酸5.00g(29mmol)、2−ブロモベンズアルデヒド6.46g(35mmol)、炭酸カリウム10.0g(73mmol)、トルエン36ml、イオン交換水36mlを入れ、室温で撹拌しつつ20分間アルゴンバブリングした。続いてテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム16.8mg(0.15mmol)を入れ、さらに室温で撹拌しつつ10分間アルゴンバブリングした。100℃に昇温し、25時間反応させた。室温まで冷却後、トルエンで有機層を抽出、硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を留去した。トルエン:シクロヘキサン=1:2混合溶媒を展開溶媒としたシリカゲルカラムで生成することにより、化合物D5.18g(収率86%)を白色結晶として得た。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ7.39〜7.62(m、5H)、7.70(m、2H)、7.94(d、2H)、8.12(dd、2H)、9.63(s、1H)
MS(APCI(+)):(M+H)+ 233
化合物E
不活性雰囲気下で300mlの三つ口フラスコに化合物D 8.00g(34.4mmol)と脱水THF46mlを入れ、−78℃まで冷却した。続いてn−オクチルマグネシウムブロミド(1.0mol/lTHF溶液)52mlを30分かけて滴下した。滴下終了後0℃まで昇温し、1時間撹拌後、室温まで昇温して45分間撹拌した。氷浴して1N塩酸20mlを加えて反応を終了させ、酢酸エチルで有機層を抽出、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後トルエン:ヘキサン=10:1混合溶媒を展開溶媒とするシリカゲルカラムで精製することにより、化合物E7.64g(収率64%)を淡黄色のオイルとして得た。HPLC測定では2本のピークが見られたが、LC−MS測定では同一の質量数であることから、異性体の混合物であると判断した。
化合物F
不活性雰囲気下、500ml三つ口フラスコに化合物E(異性体の混合物)5.00g(14.4mmol)と脱水ジクロロメタン74mlを入れ、室温で撹拌、溶解させた。続いて、三フッ化ホウ素のエーテラート錯体を室温で1時間かけて滴下し、滴下終了後室温で4時間撹拌した。撹拌しながらエタノール125mlをゆっくりと加え、発熱がおさまったらクロロホルムで有機層を抽出、2回水洗し、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去後、ヘキサンを展開溶媒とするシリカゲルカラムで精製することにより、化合物F3.22g(収率68%)を無色のオイルとして得た。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ0.90(t、3H)、1.03〜1.26(m、14H)、2.13(m、2H)、4.05(t、1H)、7.35(dd、1H)、7.46〜7.50(m、2H)、7.59〜7.65(m、3H)、7.82(d、1H)、7.94(d、1H)、8.35(d、1H)、8.75(d、1H)
MS(APCI(+)):(M+H)+ 329
化合物G
不活性雰囲気下200ml三つ口フラスコにイオン交換水20mlをいれ、撹拌しながら水酸化ナトリウム18.9g(0.47mol)を少量ずつ加え、溶解させた。水溶液が室温まで冷却した後、トルエン20ml、化合物F5.17g(15.7mmol)、臭化トリブチルアンモニウム1.52g(4.72mmol)を加え、50℃に昇温した。臭化n−オクチルを滴下し、滴下終了後50℃で9時間反応させた。反応終了後トルエンで有機層を抽出し、2回水洗し、硫酸ナトリウムで乾燥した。ヘキサンを展開溶媒とするシリカゲルカラムで精製することにより、化合物G5.13g(収率74%)を黄色のオイルとして得た。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ0.52(m、2H)、0.79(t、6H)、1.00〜1.20(m、22H)、2.05(t、4H)、7.34(d、1H)、7.40〜7.53(m、2H)、7.63(m、3H)、7.83(d、1H)、7.94(d、1H)、8.31(d、1H)、8.75(d、1H)
MS(APCI(+)):(M+H)+ 441
化合物H
空気雰囲気下、50mlの三つ口フラスコに化合物G4.00g(9.08mmol)と酢酸:ジクロロメタン=1:1混合溶媒57mlを入れ、室温で撹拌、溶解させた。続いて三臭化ベンジルトリメチルアンモニウム7.79g(20.0mmol)を加えて撹拌しつつ、塩化亜鉛を三臭化ベンジルトリメチルアンモニウムが完溶するまで加えた。室温で20時間撹拌後、5%亜硫酸水素ナトリウム水溶液10mlを加えて反応を停止し、クロロホルムで有機層を抽出、炭酸カリウム水溶液で2回洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。ヘキサンを展開溶媒とするフラッシュカラムで2回精製した後、エタノール:ヘキサン=1:1、続いて10:1混合溶媒で再結晶することにより、化合物H4.13g(収率76%)を白色結晶として得た。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ0.60(m、2H)、0.91(t、6H)、1.01〜1.38(m、22H)、2.09(t、4H)、7.62〜7.75(m、3H)、7.89(s、1H)、8.20(d、1H)、8.47(d、1H)、8.72(d、1H)
MS(APPI(+)):(M+H)+ 598
ここで得られた化合物Hを単量体(1)とする。
窒素雰囲気下、マグネシウムの削り屑2.9gとテトラヒドロフラン(脱水)の混合物を攪拌、これに、あらかじめ2−ブロモー5−クロロトルエン25gをテトラヒドロフラン(脱水)に溶解した溶液を、少量加え、反応を開始させた。反応開始後、引き続き残りの溶液を、攪拌しながら一滴ずつ滴下し、反応させることにより、グリニャール試薬のテトラヒドロフラン(脱水)溶液120mlを得た。このグリニャール試薬溶液120mlに、あらかじめ二塩化フェニルリン9.7gをテトラヒドロフラン(脱水)100mlに溶解した溶液を、反応温度が30℃より低い温度に留まるように、攪拌しながら一滴ずつゆっくり滴下し、加えた。滴下後、室温で1時間攪拌した。次に、この溶液にイオン交換水を、一滴ずつゆっくり滴下し、加えた。
次に、この溶液を分液し、上層を回収した。この溶液をろ過し、不溶物を除去した。次に、減圧することにより、溶媒を除いた。次に、得られた沈殿物をへキサンに溶解した後、ろ過し、不溶物を除いた。この溶液を、冷却し、再結晶し、生成した沈殿を、ろ過することにより回収した。この沈殿を減圧乾燥して、単量体(TPP)11gを得た。
MS(APCI(+)):(M+H)+ 359
元素分析(フラスコ燃焼―イオンクロマトグラフ法)Cl含有量19.1(%)、
(硫硝酸分解―塩酸溶解―ICP発光分析法)P含有量8.54%
単量体(TPP):
<高分子化合物1の合成>
ビス(2−メチルー4−クロロフェニル)フェニルホスフィン{単量体(TPP)}0.17gと単量体(1)1.08gと2,2‘−ビピリジル0.84gとをテトラヒドロフラン(脱水)70gに溶解した後、この溶液を、窒素ガスでバブリングして、系内を窒素ガス置換した。この溶液に、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0){Ni(COD)2}1.5gを加え、室温で約10分間攪拌した後、昇温し、60℃で3時間反応した。なお、反応は窒素雰囲気下で行った。
この反応液を冷却した後、メタノール40ml/イオン交換水40ml混合溶液を加え、約1時間攪拌した。この溶液を室温で一夜静置した後、生成した沈殿をろ過することにより、回収した。次に、この沈殿を減圧乾燥した後、トルエンに溶解した。このトルエン溶液をろ過して、不溶物を除去した後、このトルエン溶液を、アルミナカラムを通過させることにより精製した。次に、このトルエン溶液を、約1規定の塩酸で洗浄した後、静置、分液してトルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、約3%アンモニア水で洗浄した後、静置、分液してトルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、イオン交換水で洗浄した後、静置、分液して、トルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液をメタノール中に注ぎ込み、再沈精製した。生成した沈殿を回収した後、これを減圧乾燥して、重合体0.3gを得た。得られた重合体を高分子化合物1と呼ぶ。
<高分子化合物2の合成>
ビス(2−メチルー4−クロロフェニル)フェニルホスフィン{単量体(TPP)}0.16gと単量体(1)0.63gと2,2‘−ビピリジル0.66gとを反応容器に仕込んだ後、反応容器内を窒素ガスで置換した。この容器に、あらかじめアルゴンガスをバブリングすることで、脱気したテトラヒドロフラン(脱水)70gを加え溶解した後、この溶液に、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0){Ni(COD)2}1.15gを加え、室温で約10分間攪拌した後、昇温し、60℃で3時間反応した。なお、反応は窒素雰囲気下で行った。
この反応液を冷却した後、メタノール40ml/イオン交換水40ml混合溶液を加え、約1時間攪拌した。この溶液を室温で一夜静置した後、生成した沈殿をろ過することにより、回収した。次に、この沈殿を減圧乾燥した後、トルエンに溶解した。このトルエン溶液をろ過して、不溶物を除去した後、このトルエン溶液を、アルミナカラムを通過させることにより精製した。次に、このトルエン溶液を、イオン交換水で洗浄した後、静置、分液して、トルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、再度、イオン交換水で洗浄した後、静置、分液して、トルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液をメタノール中に注ぎ込み、再沈精製した。生成した沈殿を回収した後、これを減圧乾燥して、重合体0.17gを得た。得られた重合体を高分子化合物2と呼ぶ。
<高分子化合物3の合成>
ビス(2−メチルー4−クロロフェニル)フェニルホスフィン{単量体(TPP)}0.45gと9,9−ジオクチルー2,7−ジブロムフルオレン1.29gと9,9−ジイソアミルー2,7−ジブロムフルオレン0.27gと2,2‘−ビピリジル1.77gとをテトラヒドロフラン(脱水)175gに溶解した後、この溶液を、窒素ガスでバブリングして、系内を窒素ガス置換した。この溶液に、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0){Ni(COD)2}3.2gを加え、室温で約10分間攪拌した後、昇温し、60℃で3時間反応した。なお、反応は窒素雰囲気下で行った。
この反応液を冷却した後、メタノール120ml/イオン交換水120ml混合溶液を加え、約1時間攪拌した。この溶液を室温で一夜静置した後、生成した沈殿をろ過することにより、回収した。次に、この沈殿を減圧乾燥した後、トルエンに溶解した。このトルエン溶液をろ過して、不溶物を除去した後、このトルエン溶液を、アルミナカラムを通過させることにより精製した。次に、このトルエン溶液を、約1規定の塩酸で洗浄した後、静置、分液してトルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、約3%アンモニア水で洗浄した後、静置、分液してトルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、イオン交換水で洗浄した後、静置、分液して、トルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液をメタノール中に注ぎ込み、再沈精製した。生成した沈殿を回収し、これを減圧乾燥して、重合体0.48gを得た。得られた重合体を高分子化合物3と呼ぶ。
<高分子化合物4の合成>
下記構造式:
で表される単量体(2)、4−(N,N−ビス(4−ブロムフェニル)アミノ)イソブチルベンゼン0.8gと単量体(1)2.5gと2,2‘−ビピリジル2.25gとをテトラヒドロフラン(脱水)200gに溶解した後、この溶液を、窒素ガスでバブリングして、系内を窒素ガス置換した。この溶液に、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0){Ni(COD)2}4.0gを加え、室温で約10分間攪拌した後、昇温し、60℃で3時間反応した。なお、反応は窒素雰囲気下で行った。
この反応液を冷却した後、25%アンモニア水50ml/メタノール100ml/イオン交換水100ml混合溶液を加え、約1時間攪拌した。この溶液を室温で一夜静置した後、生成した沈殿をろ過することにより、回収した。次に、この沈殿を減圧乾燥した後、トルエンに溶解した。このトルエン溶液をろ過して、不溶物を除去した後、このトルエン溶液を、アルミナカラムを通過させることにより精製した。次に、このトルエン溶液を、約1規定の塩酸で洗浄した後、静置、分液してトルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、約3%アンモニア水で洗浄した後、静置、分液してトルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、イオン交換水で洗浄した後、静置、分液して、トルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液をメタノール中に注ぎ込み、再沈精製した。生成した沈殿を回収した後、これを減圧乾燥して、重合体1.5gを得た。得られた重合体を高分子化合物4と呼ぶ。
<高分子化合物5の合成>
下記構造式:
で表される単量体(3)0.70gとビス(2−メチルー4−クロロフェニル)フェニルホスフィン{単量体(TPP)}0.11gと2,2‘−ビピリジル0.56gとを反応容器に仕込んだ後、反応容器内を窒素ガスで置換した。この容器に、あらかじめアルゴンガスをバブリングすることで、脱気したテトラヒドロフラン(脱水)60gを加え溶解した後、この溶液に、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0){Ni(COD)2}1.0gを加え、室温で24時間反応した。なお、反応は窒素雰囲気下で行った。
反応後、この反応溶液を、メタノール40ml/イオン交換水40ml混合溶液中に、ゆっくり加え、再沈した後、引き続き約1時間攪拌した。この溶液を室温で一夜静置した後、生成した沈殿をろ過することにより、回収した。次に、この沈殿を減圧乾燥した後、トルエンに溶解した。このトルエン溶液をろ過して、不溶物を除去した。次に、このトルエン溶液を、約1規定塩酸水溶液で洗浄した後、静置し、分液したトルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、4%アンモニア水で洗浄した後、静置し、分液したトルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、イオン交換水で洗浄した後、静置し、分液したトルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液をメタノール中に注ぎ込み、再沈精製した。生成した沈殿を回収した後、これを減圧乾燥して、重合体0.17gを得た。得られた重合体を高分子化合物5と呼ぶ。
<高分子化合物6の合成>
下記構造式:
で表される単量体(4)0.72gとビス(2−メチルー4−クロロフェニル)フェニルホスフィン{単量体(TPP)}0.11gと2,2‘−ビピリジル0.56gとを反応容器に仕込んだ後、反応容器内を窒素ガスで置換した。この容器に、あらかじめアルゴンガスをバブリングすることで、脱気したテトラヒドロフラン(脱水)60gを加え溶解した後、この溶液に、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0){Ni(COD)2}1.0gを加え、室温で24時間反応した。なお、反応は窒素雰囲気下で行った。
反応後、この反応溶液を、メタノール40ml/イオン交換水40ml混合溶液中に、ゆっくり加え再沈した後、引き続き約1時間攪拌した。この溶液を室温で一夜静置した後、生成した沈殿をろ過することにより、回収した。次に、この沈殿を減圧乾燥した後、トルエンに溶解した。このトルエン溶液をろ過して、不溶物を除去した。次に、このトルエン溶液を、約1規定塩酸水溶液で洗浄した後、静置し、分液したトルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、4%アンモニア水で洗浄した後、静置し、分液したトルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、イオン交換水で洗浄した後、静置し、分液したトルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液をメタノール中に注ぎ込み、再沈精製した。生成した沈殿を回収した後、これを減圧乾燥して、重合体0.20gを得た。得られた重合体を高分子化合物6と呼ぶ。
<高分子化合物7の合成>
前記単量体(4)3.6gと前記単量体(2)0.67gと2,2‘−ビピリジル2.58gとを反応容器に仕込んだ後、反応容器内を窒素ガスで置換した。この容器に、あらかじめアルゴンガスをバブリングすることで、脱気したテトラヒドロフラン(脱水)200gを加え溶解した後、この溶液に、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0){Ni(COD)2}4.54gを加え、室温で約10分間攪拌した後、60℃で3時間反応した。なお、反応は窒素雰囲気下で行った。
反応後、この反応溶液を冷却した。次に、この反応溶液を、25%アンモニア水50ml/メタノール200ml/イオン交換水200ml混合溶液中に、ゆっくり注ぎ込み、再沈した後、引き続き約1時間攪拌した。この溶液を室温で一夜静置した後、生成した沈殿をろ過することにより、回収した。次に、この沈殿を減圧乾燥した後、トルエンに溶解した。このトルエン溶液をろ過して、不溶物を除去した。次に、このトルエン溶液を、約1規定塩酸水溶液で洗浄した後、静置し、分液したトルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、約5%アンモニア水で洗浄した後、静置し、分液したトルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、イオン交換水で洗浄した後、静置し、分液したトルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液をメタノール中に注ぎ込み、再沈精製した。生成した沈殿を回収した後、これを減圧乾燥して、重合体1.20gを得た。得られた重合体を高分子化合物7と呼ぶ。
<高分子化合物8の合成>
前記単量体(3)0.61gとビス(2−メチルー4−クロロフェニル)フェニルホスフィン{単量体(TPP)}0.16gと2,2‘−ビピリジル0.63gとを反応容器に仕込んだ後、反応容器内を窒素ガスで置換した。この容器に、あらかじめアルゴンガスをバブリングすることで、脱気したテトラヒドロフラン(脱水)60gを加え溶解した後、この溶液に、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0){Ni(COD)2}1.11gを加え、室温で21時間反応した。なお、反応は窒素雰囲気下で行った。
反応後、この反応溶液を、メタノール40ml/イオン交換水40ml混合溶液中に、ゆっくり注ぎ込み、再沈した後、引き続き約1時間攪拌した。この溶液を室温で一夜静置した後、生成した沈殿をろ過することにより、回収した。次に、この沈殿を減圧乾燥した後、トルエンに溶解した。このトルエン溶液をろ過して、不溶物を除去した。次に、このトルエン溶液を、約5%酢酸水溶液で洗浄した後、静置し、分液したトルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、4%アンモニア水で洗浄した後、静置し、分液したトルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、イオン交換水で洗浄した後、静置し、分液したトルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、アルミナを充填したカラムを通すことで、精製した。次に、このトルエン溶液をメタノール中に注ぎ込み、再沈精製した。生成した沈殿を回収した後、これを減圧乾燥して、重合体0.10gを得た。得られた重合体を高分子化合物8と呼ぶ。
<<高分子化合物の蛍光特性およびガラス転移温度(Tg)評価>>
<高分子化合物の蛍光特性評価>
高分子化合物の0.8wt%トルエン溶液を石英板上にスピンコートして高分子化合物の薄膜を作製した。この薄膜の蛍光スペクトルを蛍光分光光度計(JOBINYVON―SPEX社製 Fluorolog)を用い、励起波長350nmで測定することにより行った。薄膜での相対的な蛍光強度を得るために、水のラマン線の強度を標準に、波数プロットした蛍光スペクトルをスペクトル測定範囲で積分して、分光光度計(Varian社製 Cary5E)を用いて測定した、励起波長での吸光度で割り付けた値を求めた。
<高分子化合物のガラス転移温度(Tg)評価>
ガラス転移温度(Tg)の測定は、DSC(DSC2920,TA Instruments製)により行った。試料を200℃で5分間保持した後、−50℃まで急冷して30分間保持した。30℃まで温度を上げた後、毎分5℃の昇温速度で300℃まで測定を行った。
蛍光ピーク波長と蛍光強度およびガラス転移温度(Tg)の測定結果を表1に示した。本発明の上記式(1)および上記式(2)を含む高分子化合物1および2は、フルオレンとトリフェニルホスフィンを含む高分子化合物3およびベンゾフルオレンとトリフェニルアミンを含む高分子化合物4よりも、ガラス転移温度(Tg)が高く、耐熱性に優れ、かつ、蛍光強度も強かった。
また、本発明の上記式(1)および上記式(70)を含む高分子化合物6は、ジベンゾチオフェンとトリフェニルアミンを含む高分子化合物7よりも、ガラス転移温度(Tg)が高く、耐熱性に優れ、かつ、蛍光強度も強かった。
<素子の作成および評価>
高分子化合物5に、イリジウム錯体Aを2wt%添加した混合物の、1.5wt%キシレン溶液を調製した。
スパッタ法により150nm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(バイエル社、BaytronP)
を用いてスピンコートにより50nmの厚みで成膜し、ホットプレート上で200℃で1
0分間乾燥した。次に、上記調製したキシレン溶液を用いてスピンコートにより700rpmの回転速度で成膜した。膜厚は約90nmであった。これを窒素ガス雰囲気下130℃で1時間乾燥した後、陰極としてバリウムを約5nm、次いでアルミニウムを約80nm蒸着して、EL素子を作製した。なお真空度が、1×10-4Pa以下に到達したのち、金属の蒸着を開始した。
得られた素子に電圧を引加することにより、イリジウム錯体からの強いEL発光(ピーク波長640nm)が得られた。該素子は13.5Vで100cd/m2の発光を示し、最大輝度は約600cd/m2以上と高輝度が得られた。
イリジウム錯体A
高分子化合物6にイリジウム錯体Aを2wt%添加した混合物の、1.5wt%キシレン溶液を調製し、実施例7と同様にEL素子を作製した。発光層は、スピンコートにより800rpmの回転速度で成膜した。膜厚は約90nmであった。得られた素子に電圧を引加することにより、イリジウム錯体からの強いEL発光(ピーク波長630nm)が得られた。該素子は14.8Vで100cd/m2の発光を示し、最大輝度は約290cd/m2以上と高輝度が得られた。
高分子化合物1にイリジウム錯体Aを2wt%添加した混合物の、1.5wt%キシレン溶液を調製し、実施例7と同様にEL素子を作製した。発光層は、スピンコートにより900rpmの回転速度で成膜した。膜厚は約100nmであった。得られた素子に電圧を引加することにより、イリジウム錯体からの強いEL発光(ピーク波長635nm)が得られた。該素子は7.5Vで100cd/m2の発光を示し、最大輝度は約1300cd/m2以上と高輝度が得られた。
Claims (9)
- 下記式(1)で示される繰り返し単位と下記式(2)で示される繰り返し単位および下記式(70)で示される繰り返し単位の少なくとも一方とを含むことを特徴とする高分子化合物。
(1)
〔式中、Qは、
または、
を表す。
Ar1およびAr2は、それぞれ独立に、アリーレン基、2価の複素環基または2価の芳香族アミン基を示す。またAr3は、アリール基、1価の複素環基または1価の芳香族アミン基を示す。Zは、−CR1=CR2−または−C≡C−を表す。R1およびR2はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基、1価の複素環基またはシアノ基を示す。mは、0または1を示す。〕
〔式中、A環およびB環はそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環を表すが、A環およびB環の少なくとも1つが、複数個のベンゼン環が縮合した芳香族炭化水素環であり、2つの結合手はそれぞれA環および/またはB環上に存在し、RwおよびRxはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基またはシアノ基を表し、RwとRxは互いに結合して環を形成していてもよい。
〔式中、C環及びD環は、それぞれ独立に芳香環を表す。C環及びD環は、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールアルキル基、アリールアルコキシ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アリールアミノ基、1価の複素環基又はシアノ基からなる群から選ばれる置換基を有していてもよい。さらに、置換基が複数ある場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。Eは、O又はSである。
- 請求項1記載の高分子化合物を含むことを特徴とする発光材料。
- 陽極および陰極からなる電極間に、発光層を有し、該発光層が請求項1記載の高分子化合物を含むことを特徴とする高分子発光素子。
- 請求項3に記載の高分子発光素子を用いたことを特徴とする面状光源。
- 請求項3に記載の高分子発光素子を用いたことを特徴とする表示装置。
- 請求項1記載の高分子化合物と溶媒とを含む液状組成物。
- 請求項1記載の高分子化合物を含む薄膜。
- 請求項1記載の高分子化合物を含む有機トランジスタ。
- 請求項1記載の高分子化合物を含む太陽電池。
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