JP2007211237A - ブロック共重合体 - Google Patents

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大介 福島
Hideyuki Higashimura
秀之 東村
Akihiko Okada
明彦 岡田
Kazue Ouchi
一栄 大内
Makoto Adachi
誠 安立
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【課題】電子素子の材料として用いた場合、素子性能に優れた電子素子を与えることのできる共重合体を提供する。
【解決手段】下記式(1)で表されるブロック2つ以上からなるブロック共重合体であって、


Figure 2007211237

(式(1)において、Arは共役系の二価の基を表し、同一ブロック内では同じ二価の基を表し、mは1つのブロックに存在するArの数平均重合度を表し1以上の数を表す。)
該共重合体に複数存在するmのうち少なくとも2つは5以上の数を表し、該共重合体の、隣り合う2つのブロックにおけるArは互いに異なり、該共重合体は、前記式(1)で表されるブロック2つからなる場合は二種類のArを有し、前記式(1)で表されるブロック3つからなる場合は二種類以上のArを有し、前記式(1)で表されるブロック4つ以上からなる場合は四種類以上のArを有することを特徴とするブロック共重合体。
【選択図】なし

Description

本発明はブロック共重合体に関する。
溶媒に可溶な高分子量の発光材料や電荷輸送材料は塗布法により発光素子における有機層を形成できることから種々検討されている。発光材料や電荷輸送材料として高分子発光素子(高分子LED)等の電子素子に用いることのできる高分子化合物として、例えば、ポリフルオレン類などのランダム共重合体が知られている。(特許文献1、非特許文献1)。
特開2001−151868 月刊ディスプレイ,2000年,9月号,26〜32頁
しかしながら、上記ランダム共重合体を発光材料や電荷輸送材料等として用いた素子の素子性能は、実用的には未だ必ずしも満足できる水準のものではなかった。
本発明の目的は、電子素子の材料として用いた場合、素子性能に優れた電子素子を与えることのできる共重合体を提供することにある。
即ち本発明は、下記式(1)で表されるブロック2つ以上からなるブロック共重合体であって、


Figure 2007211237

(式(1)において、Arは共役系の二価の基を表し、同一ブロック内では同じ二価の基を表し、mは1つのブロックに存在するArの数平均重合度を表し1以上の数を表す。)
該共重合体に複数存在するmのうち少なくとも2つは5以上の数を表し、該共重合体の、隣り合う2つのブロックにおけるArは互いに異なり、該共重合体は、前記式(1)で表されるブロック2つからなる場合は二種類のArを有し、前記式(1)で表されるブロック3つからなる場合は二種類以上のArを有し、前記式(1)で表されるブロック4つ以上からなる場合は四種類以上のArを有することを特徴とするブロック共重合体を提供するものである。
本発明のブロック共重合体は、発光材料や電荷輸送材料として有用で、素子性能に優れる。したがって、本発明のブロック共重合体を含む高分子LEDは、液晶ディスプレイのバックライトまたは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などに使用できる。また、燃料電池用高分子電解質膜、太陽電池などの光電変換材料としても使用できる。
本発明のブロック共重合体は、前記式(1)で表されるブロック2つ以上からなる。
式(1)において、Arはそれぞれ独立に共役系の二価の基を表す。Arは1つのブロックにおける構成単位を表す。
共役系の二価の基とは、分子の中の結合の電子が非局在化している二価の基であり、具体的には下記式(2)で表される基が好ましい。
Figure 2007211237
(2)

(式(2)において、A1,A2,A3,A4およびA5はそれぞれ独立に置換されていてもよいアリーレン基または二価の複素環基を表す。B1, B2,B3およびB4はそれぞれ独立に、−BR1−、−NR2−、−SiR34−、−PR5−、−C≡C−、−CRb=NRb−または置換基を有していてもよいビニレン基を表す。R1、R2、R3、R4、R5およびRbはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。a1, a2, a3, a4およびa5はそれぞれ独立に0から3の整数を表し、かつ1≦a1+a2+a3+a4+a5≦15を満たす整数を表す。b1, b2,b3およびb4はそれぞれ独立に0または1を表す。)
式(2)において、A1,A2,A3およびA4はそれぞれ独立に置換されていてもよいアリーレン基または二価の複素環基を表す。
ここでアリーレン基とは、芳香族炭化水素の環に結合する水素原子が2個脱離して生ずる基である。該アリーレン基は、炭素数が通常6〜60程度、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6〜25であり、特に好ましくは6〜20である。該炭素数は置換基の炭素数は含まない。
アリーレン基の具体例としては、下記式(A−1)〜(A−49)のものが挙げられ、好ましくは式(A−1)〜(A−12)および(A−19)〜(A−49)で表されるアリーレン基であり、より好ましくは(A−1)〜(A−4)および(A−19)〜(A−49)で表されるアリーレン基であり、より一層好ましくは(A−1)〜(A−4)および(A−22)〜(A−49)で表されるアリーレン基であり、さらに好ましくは(A−1)〜(A−3)および(A−22)〜(A−30)で表されるアリーレン基であり、さらに一層好ましくは(A−1)〜(A−3)および(A−22)で表されるアリーレン基であり、特に好ましくは(A−1)および(A−22)で表されるアリーレン基である。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。
Figure 2007211237
Figure 2007211237

Figure 2007211237

二価の複素環基とは、複素環を有する芳香族化合物の芳香環に結合する水素原子が2個脱離して生ずる基である。該二価の複素環基は、炭素数が通常2〜60程度、好ましくは3〜48であり、より好ましくは5〜30であり、さらに好ましくは6〜25であり、特に好ましくは10〜20である。該炭素数は置換基の炭素数は含まない。二価の複素環基の具体例としては、下記式(B−1)〜(B−49)で表される複素環基が挙げられ、好ましくは(B−4)〜(B−49)で表される複素環基であり、より好ましくは(B−8)〜(B−49)で表される複素環基であり、より一層好ましくは(B−11)〜(B−49)で表される複素環基であり、さらに好ましくは(B−11)〜(B−37)で表される複素環基であり、さらに一層好ましくは(B−11)〜(B−29)で表される複素環基であり、特に好ましくは(B−14)〜(B−25)で表される複素環基である。以下において、芳香環における結合手は、任意の炭素原子の位置をとり得ることを表す。
Figure 2007211237
Figure 2007211237
Figure 2007211237
上記式において、Raは水素原子または置換基を表し、共重合体の安定性や合成のしやすさ等の観点から、水素原子、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基、一価の複素環基であることが好ましく、より好ましくはアルキル基、アリール基、アリールアルキル基、一価の複素環基であり、さらに好ましくはアルキル基、アリール基である。
ここで、アルキル基は、直鎖、分岐または環状のいずれでもよく、炭素数が通常1〜20程度、好ましくは炭素数1〜15であり、より好ましくは1〜10であり、その具体例としては、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、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基、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、素子特性、合成の行いやすさ等の観点からは、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、オクチル基、2−エチルヘキシル基、デシル基、3,7−ジメチルオクチル基が好ましい。Raが複数存在する場合には、2つのアルキル基どうしで結合して環を形成してもよい。
アリール基は、芳香族炭化水素から、水素原子1個を除いた原子団であり、縮合環をもつもの、独立したベンゼン環または縮合環2個以上が直接またはビニレン等の基を介して結合したものも含まれる。アリール基は、全炭素数が通常6〜60程度、好ましくは7〜48である。その具体例としては、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、ペンタフルオロフェニル基などが例示され、これらはさらにアルキル基、アルコキシ基、アルキルオキシカルボニル基、置換アミノ基などの置換基を有していてもよい。これらの有機溶媒への溶解性、素子特性、合成の行いやすさ等の観点からは、炭素数1〜12のアルキル基および/または炭素数1〜12のアルコキシ基および/またはアルキルオキシカルボニル基を1つ以上置換基として有するフェニル基が好ましく、その具体例としては、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、3,5−ジメチルフェニル基、4−プロピルフェニル基、メシチル基、4−i−プロピルフェニル基、4−ブチルフェニル基、4−i−ブチルフェニル基、4−t−ブチルフェニル基、4−ペンチルフェニル基、4−イソアミルフェニル基、4−ヘキシルフェニル基、2,6−ジメチル−4−t−ブチルフェニル基、4−ヘプチルフェニル基、4−オクチルフェニル基、4−ノニルフェニル基、4−デシルフェニル基、4−ドデシルフェニル基、3−メチルオキシフェニル基、4−メチルオキシフェニル基、3,5−ジメチルオキシフェニル基、4−プロピルオキシフェニル基、4−i−プロピルオキシフェニル基、4−ブチルオキシフェニル基、4−i−ブチルオキシフェニル基、4−t−ブチルオキシフェニル基、4−ヘキシルオキシフェニル基、3,5−ジヘキシルオキシフェニル基、4−ヘプチルオキシフェニル基、4−オクチルオキシフェニル基、4−ノニルオキシフェニル基、4−(メトキシメトキシ)フェニル基、3−(メトキシメトキシ)フェニル基、4−(2−エトキシ−エトキシ)フェニル基、3−(2−エトキシ−エトキシ)フェニル基、3,5−ビス(2−エトキシ−エトキシ)フェニル基、3−メトキシカルボニルフェニル基、4−メトキシカルボニルフェニル基、3,5−ジメトキシカルボニルフェニル基、3−エトキシカルボニルフェニル基、4−エトキシカルボニルフェニル基、3−エチルオキシカルボニル−4−メトキシフェニル基、3−エチルオキシカルボニル−4−エトキシフェニル基、3−エチルオキシカルボニル−4−ヘキシルオキシフェニル基、4−ジフェニルアミノフェニル基などが挙げられる。
アリールアルキル基は、炭素数が通常7〜60程度、好ましくは7〜48であり、その具体例としては、フェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキル基、1−ナフチル−C1〜C12アルキル基、2−ナフチル−C1〜C12アルキル基などが例示され、有機溶媒への溶解性、素子特性、合成の行いやすさ等の観点からは、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキル基が好ましい。
一価の複素環基とは、複素環化合物から水素原子1個を除いた残りの原子団をいい、炭素数は通常4〜60程度、好ましくは4〜20である。なお、複素環基の炭素数には、置換基の炭素数は含まれない。ここに複素環化合物とは、環式構造をもつ有機化合物のうち、環を構成する元素が炭素原子だけでなく、酸素、硫黄、窒素、燐、硼素などのヘテロ原子を環内に含むものをいう。具体的には、チエニル基、C1〜C12アルキルチエニル基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基、C1〜C12アルキルピリジル基、ピペリジル基、キノリル基、イソキノリル基などが例示され、チエニル基、C1〜C12アルキルチエニル基、ピリジル基、C1〜C12アルキルピリジル基が好ましい。
式(2)において、A1,A2,A3およびA4が置換基を有する場合、有機溶媒への溶解性、素子特性、合成の行いやすさ等の観点からは、置換基が、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、一価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基、置換ホスフィノ基、スルホン酸基およびシアノ基から選ばれるものであることが好ましい。より好ましくはアルキル基、アルコキシ基、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、置換アミノ基、置換シリル基、アシル基、置換カルボキシル基およびシアノ基から選ばれるものであり、より一層好ましくは、アルキル基、アルコキシ基、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および置換カルボキシル基から選ばれるものであり、さらに好ましくはアルキル基、アルコキシ基、アリール基から選ばれるものであり、特に好ましくはアルキル基である。
上記アルキル基、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、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、一価の複素環基、置換カルボキシル基および置換ホスフィノ基は、それぞれ独立に、上記アルキル基、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、一価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基、置換ホスフィノ基、スルホン酸基およびシアノ基で置換されていてもよい。
ここに、アルキル基は、直鎖、分岐または環状のいずれでもよく、炭素数が通常1〜20程度、好ましくは炭素数1〜15であり、より好ましくは1〜10であり、その具体例としては、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、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基、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、素子特性、合成の行いやすさ等の観点からは、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、オクチル基、2−エチルヘキシル基、デシル基、3,7−ジメチルオクチル基が好ましい。アルキル基が複数存在する場合には、2つのアルキル基どうしで結合して環を形成してもよい。
アルコキシ基は、直鎖、分岐または環状のいずれでもよく、炭素数が通常1〜20程度、好ましくは炭素数1〜15であり、その具体例としては、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基、パーフルオロオクチル基、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などが挙げられ、有機溶媒への溶解性、素子特性、合成の行いやすさ等の観点からは、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基が好ましい。
アルキルチオ基は、直鎖、分岐または環状のいずれでもよく、炭素数が通常1〜20程度、好ましくは炭素数3〜20であり、その具体例としては、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、有機溶媒への溶解性、素子特性、合成の行いやすさ等の観点からは、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、2−エチルヘキシルチオ基、デシルチオ基、3,7−ジメチルオクチルチオ基が好ましい。
アリール基は、芳香族炭化水素から、水素原子1個を除いた原子団であり、縮合環をもつもの、独立したベンゼン環または縮合環2個以上が直接またはビニレン等の基を介して結合したものも含まれる。アリール基は、全炭素数が通常6〜60程度、好ましくは7〜48である。その具体例としては、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、ペンタフルオロフェニル基などが例示され、これらはさらにアルキル基、アルコキシ基、アルキルオキシカルボニル基などの置換基を有していてもよい。これらの有機溶媒への溶解性、素子特性、合成の行いやすさ等の観点からは、炭素数1〜12のアルキル基および/または炭素数1〜12のアルコキシ基および/またはアルキルオキシカルボニル基を1つ以上置換基として有するフェニル基が好ましく、その具体例としては、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、3,5−ジメチルフェニル基、4−プロピルフェニル基、メシチル基、4−i−プロピルフェニル基、4−ブチルフェニル基、4−i−ブチルフェニル基、4−t−ブチルフェニル基、4−ペンチルフェニル基、4−イソアミルフェニル基、4−ヘキシルフェニル基、2,6−ジメチル−4−t−ブチルフェニル基、4−ヘプチルフェニル基、4−オクチルフェニル基、4−ノニルフェニル基、4−デシルフェニル基、4−ドデシルフェニル基、3−メチルオキシフェニル基、4−メチルオキシフェニル基、3,5−ジメチルオキシフェニル基、4−プロピルオキシフェニル基、4−i−プロピルオキシフェニル基、4−ブチルオキシフェニル基、4−i−ブチルオキシフェニル基、4−t−ブチルオキシフェニル基、4−ヘキシルオキシフェニル基、3,5−ジヘキシルオキシフェニル基、4−ヘプチルオキシフェニル基、4−オクチルオキシフェニル基、4−ノニルオキシフェニル基、4−(メトキシメトキシ)フェニル基、3−(メトキシメトキシ)フェニル基、4−(2−エトキシ−エトキシ)フェニル基、3−(2−エトキシ−エトキシ)フェニル基、3,5−ビス(2−エトキシ−エトキシ)フェニル基、3−メトキシカルボニルフェニル基、4−メトキシカルボニルフェニル基、3,5−ジメトキシカルボニルフェニル基、3−エトキシカルボニルフェニル基、4−エトキシカルボニルフェニル基、3−エチルオキシカルボニル−4−メトキシフェニル基、3−エチルオキシカルボニル−4−エトキシフェニル基、3−エチルオキシカルボニル−4−ヘキシルオキシフェニル基などが挙げられる。
アリールオキシ基は、炭素数が通常6〜60程度、好ましくは7〜48であり、その具体例としては、フェノキシ基、C1〜C12アルコキシフェノキシ基(C1〜C12は、炭素数1〜12であることを示す。以下も同様である。)、C1〜C12アルキルフェノキシ基、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などが例示され、有機溶媒への溶解性、素子特性、合成の行いやすさ等の観点からは、C1〜C12アルコキシフェノキシ基、C1〜C12アルキルフェノキシ基が好ましい。
1〜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。
1〜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。
アリールチオ基は、炭素数が通常3〜60程度であり、その具体例としては、フェニルチオ基、C1〜C12アルコキシフェニルチオ基、C1〜C12アルキルフェニルチオ基、1−ナフチルチオ基、2−ナフチルチオ基、ペンタフルオロフェニルチオ基などが例示され、有機溶媒への溶解性、素子特性、合成の行いやすさ等の観点からは、C1〜C12アルコキシフェニルチオ基、C1〜C12アルキルフェニルチオ基が好ましい。
アリールアルキル基は、炭素数が通常7〜60程度、好ましくは7〜48であり、その具体例としては、フェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキル基、1−ナフチル−C1〜C12アルキル基、2−ナフチル−C1〜C12アルキル基などが例示され、有機溶媒への溶解性、素子特性、合成の行いやすさ等の観点からは、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキル基が好ましい。
アリールアルコキシ基は、炭素数が通常7〜60程度、好ましくは炭素数7〜48であり、その具体例としては、フェニルメトキシ基、フェニルエトキシ基、フェニルブトキシ基、フェニルペンチロキシ基、フェニルヘキシロキシ基、フェニルヘプチロキシ基、フェニルオクチロキシ基などのフェニル−C1〜C12アルコキシ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルコキシ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルコキシ基、1−ナフチル−C1〜C12アルコキシ基、2−ナフチル−C1〜C12アルコキシ基などが例示され、有機溶媒への溶解性、素子特性、合成の行いやすさ等の観点からは、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルコキシ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルコキシ基が好ましい。
アリールアルキルチオ基は、炭素数が通常7〜60程度、好ましくは炭素数7〜48であり、その具体的としては、フェニル−C1〜C12アルキルチオ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルチオ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルチオ基、1−ナフチル−C1〜C12アルキルチオ基、2−ナフチル−C1〜C12アルキルチオ基などが例示され、有機溶媒への溶解性、素子特性、合成の行いやすさ等の観点からは、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルチオ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルチオ基が好ましい。
アリールアルケニル基は、炭素数が通常8〜60程度であり、その具体的としては、フェニル−C2〜C12アルケニル基、C1〜C12アルコキシフェニル−C2〜C12アルケニル基、C1〜C12アルキルフェニル−C2〜C12アルケニル基、1−ナフチル−C2〜C12アルケニル基、2−ナフチル−C2〜C12アルケニル基などが例示され、有機溶媒への溶解性、素子特性、合成の行いやすさ等の観点からは、C1〜C12アルコキシフェニル−C2〜C12アルケニル基、C2〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルケニル基が好ましい。
アリールアルキニル基は、炭素数が通常8〜60程度であり、その具体的としては、フェニル−C2〜C12アルキニル基、C1〜C12アルコキシフェニル−C2〜C12アルキニル基、C1〜C12アルキルフェニル−C2〜C12アルキニル基、1−ナフチル−C2〜C12アルキニル基、2−ナフチル−C2〜C12アルキニル基などが例示され、有機溶媒への溶解性、素子特性、合成の行いやすさ等の観点からは、C1〜C12アルコキシフェニル−C2〜C12アルキニル基、C1〜C12アルキルフェニル−C2〜C12アルキニル基が好ましい。
置換アミノ基としては、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基または一価の複素環基から選ばれる1または2個の基で置換されたアミノ基があげられ、該アルキル基、アリール基、アリールアルキル基または一価の複素環基は置換基を有していてもよい。置換アミノ基の炭素数は該置換基の炭素数を含めないで通常1〜60程度、好ましくは炭素数2〜48である。
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。
置換シリル基としては、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基または一価の複素環基から選ばれる1、2または3個の基で置換されたシリル基があげられる。置換シリル基の炭素数は通常1〜60程度、好ましくは炭素数3〜48である。なお該アルキル基、アリール基、アリールアルキル基または一価の複素環基は置換基を有していてもよい。
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。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が例示される。
アシル基は、炭素数が通常2〜20程度、好ましくは炭素数2〜18であり、その具体例としては、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、ピバロイル基、ベンゾイル基、トリフルオロアセチル基、ペンタフルオロベンゾイル基などが例示される。
アシルオキシ基は、炭素数が通常2〜20程度、好ましくは炭素数2〜18であり、その具体例としては、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、イソブチリルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、トリフルオロアセチルオキシ基、ペンタフルオロベンゾイルオキシ基などが例示される。
イミン残基は、炭素数2〜20程度、好ましくは炭素数2〜18であり、その具体例としては、以下の構造式で示される基などが例示される。
Figure 2007211237
アミド基は、炭素数が通常2〜20程度、好ましくは炭素数2〜18であり、その具体例としては、ホルムアミド基、アセトアミド基、プロピオアミド基、ブチロアミド基、ベンズアミド基、トリフルオロアセトアミド基、ペンタフルオロベンズアミド基、ジホルムアミド基、ジアセトアミド基、ジプロピオアミド基、ジブチロアミド基、ジベンズアミド基、ジトリフルオロアセトアミド基、ジペンタフルオロベンズアミド基、などが例示される。
酸イミド基は、酸イミドからその窒素原子に結合した水素原子を除いて得られる残基が挙げられ、炭素数が4〜20程度であり、具体的には以下に示す基などが例示される。
Figure 2007211237
一価の複素環基とは、複素環化合物から水素原子1個を除いた残りの原子団をいい、炭素数は通常4〜60程度、好ましくは4〜20である。なお、複素環基の炭素数には、置換基の炭素数は含まれない。ここに複素環化合物とは、環式構造をもつ有機化合物のうち、環を構成する元素が炭素原子だけでなく、酸素、硫黄、窒素、燐、硼素などのヘテロ原子を環内に含むものをいう。具体的には、チエニル基、C1〜C12アルキルチエニル基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基、C1〜C12アルキルピリジル基、ピペリジル基、キノリル基、イソキノリル基などが例示され、チエニル基、C1〜C12アルキルチエニル基、ピリジル基、C1〜C12アルキルピリジル基が好ましい。
置換カルボキシル基としては、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基または一価の複素環基で置換されたカルボキシル基があげられ、炭素数が通常2〜60程度、好ましくは炭素数2〜48であり、その具体例としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、i−プロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、i−ブトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基、ペンチルオキシカルボニル基、ヘキシロキシカルボニル基、シクロヘキシロキシカルボニル基、ヘプチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、2−エチルヘキシロキシカルボニル基、ノニルオキシカルボニル基、デシロキシカルボニル基、3,7−ジメチルオクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基、トリフルオロメトキシカルボニル基、ペンタフルオロエトキシカルボニル基、パーフルオロブトキシカルボニル基、パーフルオロヘキシルオキシカルボニル基、パーフルオロオクチルオキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、ナフトキシカルボニル基、ピリジルオキシカルボニル基、などが挙げられる。
置換ホスフィノ基としては、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基または一価の複素環基で置換されたホスフィノ基があげられ、炭素数が通常2〜60程度、好ましくは炭素数9〜48であり、その具体例としては、ジメチルホスフィノ基、ジエチルホスフィノ基、ジブチルホスフィノ基、ビス(t−ブチル)ホスフィノ基、ジシクロヘキシルホスフィノ基、ジフェニルホスフィノ基、ビス(1−ナフチル)ホスフィノ基、ビス(2−メチルフェニル)ホスフィノ基、ビス(4−メチルフェニル)ホスフィノ基、ビス(2−メトキシフェニル)ホスフィノ基、ビス(4−メトキシフェニル)ホスフィノ基、ビス(4−フルオロフェニル)ホスフィノ基、ジベンジルホスフィノ基などが挙げられる。
前記式(2)中、B1, B2,B3およびB4はそれぞれ独立に、−BR1−、−NR2−、−SiR34−、−PR5−、−C≡C−、−CRb=N−または置換基を有していてもよいビニレン基を表す。R1、R2、R3、R4、R5およびRbは水素原子または置換基を表す。式(2)中のB1, B2,B3およびB4は、好ましくは−NR2−、−SiR34−、−C≡C−、−CRb=N−および置換基を有していてもよいビニレン基から選ばれるものであり、より好ましくは−NR2−、置換基を有していてもよいビニレン基から選ばれるものであり、さらに好ましくは−NR2−である。
1、R2、R3、R4およびR5は、共重合体の安定性や合成のしやすさ等の観点から、水素原子、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基、一価の複素環基であることが好ましく、より好ましくはアルキル基、アリール基、アリールアルキル基、一価の複素環基であり、さらに好ましくはアルキル基、アリール基である。アルキル基、アリール基、アリールアルキル基、一価の複素環基の具体例としてはそれぞれ、式(2)中のA1,A2,A3およびA4が置換基を有する場合のアルキル基、アリール基、アリールアルキル基、一価の複素環基と同じ具体例が挙げられる。
式(2)中のB1, B2,B3およびB4が表す−CRb=N−は具体的には下記式(3)または(4)で表される。
Figure 2007211237
(式(3)においてRbはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。)
Figure 2007211237
(式(4)においてRbはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。)
式(3)および式(4)におけるRbは、有機溶媒への溶解性、素子特性、合成の行いやすさ等の観点からは、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、一価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基およびシアノ基から選ばれるものであることが好ましい。より好ましくはアルキル基、アルコキシ基、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、置換アミノ基、置換シリル基、アシル基、置換カルボキシル基およびシアノ基から選ばれるものであり、より一層好ましくはアルキル基、アルコキシ基、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および置換カルボキシル基から選ばれるものであり、さらに好ましくはアルキル基、アルコキシ基、アリール基から選ばれるものであり、特に好ましくはアルキル基およびアリール基から選ばれるものである。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、一価の複素環基および置換カルボキシル基の具体例としてはそれぞれ、式(2)中のA1,A2,A3およびA4が置換基を有する場合のアルキル基、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、一価の複素環基および置換カルボキシル基と同じ具体例が挙げられる。
置換基を有していてもよいビニレン基の具体例としては、下記式(3’)および(4’)にて表されるビニレン基が挙げられる。
Figure 2007211237
(式(3’)においてRbはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。)
Figure 2007211237
(式(4’)においてRbはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。)
式(3’)および式(4’)におけるRbの好ましい例は、式(3)におけるRbの好ましい例と同じである。
式(2)において、a1, a2, a3,a4およびa5はそれぞれ独立に0から3の整数を表し、かつ1≦a1+a2+a3+a4+a5≦15を満たす整数を表す。a1, a2, a3,a4およびa5は、好ましくは1≦a1+a2+a3+a4+a5≦10を満たす整数であり、より好ましくは1≦a1+a2+a3+a4+a5≦7を満たす整数であり、より一層好ましくは1≦a1+a2+a3+a4+a5≦5を満たす整数であり、さらに好ましくは1≦a1+a2+a3+a4+a5≦4を満たす整数であり、特に好ましくは1≦a1+a2+a3+a4+a5≦3を満たす整数である。
式(2)においてb1, b2,b3およびb4はそれぞれ独立に0または1を表す。b1, b2,b3およびb4は好ましくは0≦b1+b2+b3+b4≦3を満たす整数であり、より好ましくは0≦b1+b2+b3+b4≦2を満たす整数である。
素子特性などの観点からは、式(2)において、a1=1かつa2=a3=a4=a5=b1=b2=b3=b4=0の場合またはa1=a3=b1=b2=1かつ1≦a2≦2かつa4=a5=b1=b2=0の場合またはa1=a2=1かつb1=1かつa3=a4=a5=b2=b3=b4=0の場合が好ましい
式(2)が表す基の具体的な例としては、素子特性などの観点から下記式(C−1)〜(C−22)、(D−1)〜(D−24)、(E−1)〜(E−26)、(F−1)〜(F−13)、(G−1)〜(G−14)、(H−1)〜(H−12)または(J−1)〜(J−22)で表される基が好ましく、より好ましくは(C−1)〜(C−22)、(D−1)〜(D−24)、(E−1)〜(E−26)、(F−1)〜(F−13)、(G−1)〜(G−14)または(J−1)〜(J−22)で表される基であり、より一層好ましくは(C−1)〜(C−22)、(D−1)〜(D−24)、(E−1)〜(E−26)、(F−1)〜(F−13)、(G−1)〜(G−14)または(J−20)〜(J−22)で表される基であり、さらに好ましくは(C−1)〜(C−22)、(D−1)〜(D−2)、(D−4)〜(D−24)、(E−1)〜(E〜16)、(E−19)〜(E−26)、(F−9)〜(F−13)、(G−1)〜(G−14)または(J−20)〜(J−22)で表される基であり、さらに一層好ましくは(C−1)〜(C−22)、(D−9)〜(D−24)、(E−1)〜(E〜16)、(E−19)〜(E−26)、(F−9)〜(F−13)、(G−1)〜(G−14)または(J−20)〜(J−22)で表される基であり、特に好ましくは(C−1)、(C−11)〜(C−22)、(D−9)〜(D−24)、(E−1)〜(E〜16)、(E−19)〜(E−26)、(F−9)〜(F−13)、(G−1)〜(G−14)または(J−20)〜(J−22)で表される基である。中でも、好ましくは(C−11)〜(C−22)、(D−9)〜(D−24)、(E−1)〜(E〜16)、(E−19)〜(E−26)、(F−9)〜(F−13)または(G−1)〜(G−14)で表される基であり、より好ましくは(C−11)〜(C−22)、(D−9)〜(D−24)、(E−1)〜(E〜16)、(E−19)〜(E−26)または(G−1)〜(G−14)で表される基であり、より一層好ましくは(C−11)〜(C−22)、(D−9)〜(D−24)、(E−1)〜(E〜16)または(G−1)〜(G−14)で表される基であり、さらに好ましくは(C−11)〜(C−22)、(D−9)〜(D−24)または(G−1)〜(G−14)で表される基であり、さらに一層好ましくは(C−11)、(C−15)〜(C−22)、(D−9)〜(D−24)または(G−1)〜(G−14)で表される基であり、特に好ましくは(C−11)、(C−15)〜(C−22)、(D−10−1)または(G−1)〜(G−14)で表される基である。その中でもとりわけ、好ましくは(C−11)、(C−15)〜(C−22)、(D−10−1)または(G−1)〜(G−4)で表される基であり、より好ましくは(C−11)、(C−15)、(D−10−1)または(G−1)〜(G−4)で表される基であり、さらに好ましくは(C−11)、(C−15)、(D−10−1)または(G−1)で表される基である。
ここで式中Raはそれぞれ独立に式(B−12)におけるRaと同じ意味を表し、Rbはそれぞれ独立に式(3)におけるRbと同じ意味を表す。式中Rcはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、置換基としては式(2)におけるA1,A2,A3およびA4が置換基を有する場合の好ましい置換基と同じ置換基を表す。式中のR1、R2、R3、R4およびR5は、共重合体の安定性や合成のしやすさ等の観点から、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基、一価の複素環基であることが好ましく、より好ましくはアルキル基、アリール基、アリールアルキル基、一価の複素環基であり、さらに好ましくはアルキル基、アリール基である。アルキル基、アリール基、アリールアルキル基、一価の複素環基の具体例としてはそれぞれ、式(2)中のA1,A2,A3およびA4が置換基を有する場合のアルキル基、アリール基、アリールアルキル基、一価の複素環基と同じ具体例が挙げられる。
Figure 2007211237

Figure 2007211237
Figure 2007211237

Figure 2007211237
Figure 2007211237
Figure 2007211237
Figure 2007211237

Figure 2007211237
Figure 2007211237
Figure 2007211237
Figure 2007211237
式(1)におけるArは同一ブロック内では同じ基を表し、隣り合う2つのブロックにおける2つのArは互いに異なる基を表す。
本発明のブロック共重合体は、前記式(1)で表されるブロック2つからなる場合は二種類のArを有し、前記式(1)で表されるブロック3つからなる場合は二種類以上のArを有し、前記式(1)で表されるブロック4つ以上からなる場合は四種類以上のArを有する。好ましくは、異なるブロックにおけるArはすべて異なる二価の基を表す場合である。

本発明のブロック共重合体のポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)は、通常1×103〜1×108程度であり、好ましくは1×103〜1×107であり、より好ましくは2×103〜1×106であり、より一層好ましくは5×103〜5×105であり、さらに好ましくは1×104〜5×105であり、特に好ましくは2×104〜5×105である。また、ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は通常2×103〜1×108程度であり、成膜性の観点および素子にした場合の効率の観点などから、好ましくは4×103〜2×107であり、より好ましくは1×104〜5×106であり、より一層好ましくは2×104〜1×106であり、さらに好ましくは4×104〜5×105である。Mn、Mwはサイズ排除クロマトグラフィー(以後、SECと呼ぶ)により測定することができる。
式(1)中、mは1つのブロックに存在する構成単位Arの数平均重合度を表し、それぞれ独立に1以上の数を表す。本発明のブロック共重合体に複数存在するmのうち少なくとも2つは5以上の数を表す。好ましくは少なくとも2つが5〜5×104の数であり、より好ましくは少なくとも2つが5〜5×103の数であり、より一層好ましくは少なくとも2つが10〜1×103の数であり、さらに好ましくは少なくとも2つが15〜5×102の数であり、特に好ましくは少なくとも2つが20〜5×102の数である。
ある1つのブロックにおけるmが表す数平均重合度は、本発明のブロック共重合体の数平均分子量をMn、本発明のブロック共重合体が含む全構成単位に対する該ブロックの構成単位Arの合計のモル分率をQa、該ブロックにおける構成単位Arの化学式量をMaとすると、下記式(a−1)にて表される。ここで化学式量とは、化学辞典(第1版、東京化学同人編、1994年)253頁記載のとおり、組成式で表したときにその中に含まれる原子の相対原子質量の総和のことである。

m = (Mn×Qa)/Ma (a−1)
本発明のブロック共重合体は、末端基を有する場合がある。末端基とはブロック共重合体の両末端に存在する一価の基であり、末端基の隣のブロックにおけるmは2以上の数を表す。本発明のブロック共重合体は、末端基は二種類以上有していてもよい。
本発明のブロック共重合体の末端基としては、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、一価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基、置換ホスフィノ基、ヒドロキシル基、スルホン酸基およびシアノ基から選ばれるものであることが好ましい。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、一価の複素環基、置換カルボキシル基および置換ホスフィノ基の具体例としてはそれぞれ、式(2)中のA1,A2,A3およびA4が置換基を有する場合のアルキル基、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、一価の複素環基、置換カルボキシル基および置換ホスフィノ基と同じ具体例が挙げられる。
本発明のブロック共重合体の末端基は、素子特性などの観点から、好ましくは水素原子、アルキル基、アルコキシ基、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、置換アミノ基、置換シリル基、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、一価の複素環基および置換ホスフィノ基から選ばれるものであり、より好ましくはアルキル基、アルコキシ基、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および置換ホスフィノ基から選ばれるものであり、さらに好ましくはアルキル基、アルコキシ基、アリール基および置換ホスフィノ基から選ばれるものであり、特に好ましくはアルキル基、アルコキシ基およびアリール基から選ばれるものである。
本発明のブロック共重合体は、両末端どうしで単結合を形成して環状構造を形成してもよい。
本発明のブロック共重合体には、素子特性を悪化させない程度のホモポリマーなどの不純物が含まれていてもよい。
本発明のブロック共重合体は、式(1)で表されるブロック2つ以上からなる。素子特性、合成のしやすさなどの観点から、好ましくはブロック2〜100個からなり、より好ましくはブロック2〜50個からなり、より一層好ましくはブロック2〜30個からなり、さらに好ましくはブロック2〜20個からなり、さらに一層好ましくはブロック2〜10個からなり、特に好ましくはブロック2〜5個からなる。中でも、好ましくはブロック2〜4個からなり、より好ましくはブロック2〜3個から構成され、さらに好ましくはブロック2個から構成される。
本発明のブロック共重合体の好ましい形態である、式(1)で表されるブロック2〜10個からなる場合、該共重合体は、例えば、下記式(5)で表される。

Figure 2007211237
(5)

(式(5)において、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7、Ar8、Ar9およびAr10はそれぞれ独立に共役系の二価の基を表し、同一ブロック内では同じ基を表し、隣り合う2つのブロックにおいては互いに異なる基を表す。RXおよびRYはそれぞれ独立に末端基を表すか、またはRXおよびRYで一つの単結合を形成しブロック共重合体の二つの末端どうしで結合して環状構造をとる。m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8、m9およびm10はそれぞれAr1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7、Ar8、Ar9およびAr10の数平均重合度を表し、それぞれ独立に0以上の数を表し、m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8、m9およびm10のうち少なくとも2つは5以上の数を表す。m1≧5かつm2≧5かつm3=m4=m5=m6=m7=m8=m9=m10=0の場合はAr1およびAr2は互いに異なる基を表す。m1、m2、m3がそれぞれ1以上の数であり、かつm1、m2、m3のうち少なくとも2つが5以上の数であり、かつm4=m5=m6=m7=m8=m9=m10=0の場合は、Ar1およびAr2は互いに異なる基を表し、Ar2およびAr3は互いに異なる二価の基を表し、Ar1およびAr3は互いに同一でも異なっていてもよい。m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8、m9およびm10のうち少なくとも4つが1以上の数を表し、かつ少なくとも2つが5以上の数を表す場合、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7、Ar8、Ar9およびAr10が表す二価の基は四種類以上である。)
式(5)において、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7、Ar8、Ar9およびAr10はそれぞれ独立に共役系の二価の基を表し、好ましい例はArの好ましい例と同じ例である。
式(5)において、RXおよびRYはそれぞれ独立に末端基を表すか、またはRXおよびRYで一つの単結合を形成しブロック共重合体の二つの末端どうしで結合して環状構造をとる。末端基としては、前記のものが挙げられる。RXおよびRYが表す末端基は二種類以上存在してもよい。
式(5)において、m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8、m9およびm10はそれぞれAr1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7、Ar8、Ar9およびAr10の数平均重合度を表し、それぞれ独立に0以上の数を表し、m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8、m9およびm10のうち少なくとも2つは5以上の数を表す。RXおよびRYが末端基を表す場合、RXおよびRYの隣のブロックの数平均重合度は2以上である。
1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8、m9およびm10が表す数平均重合度は、本発明のブロック共重合体の数平均分子量をMnとし、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7、Ar8、Ar9およびAr10の化学式量をそれぞれMn1、Mn2、Mn3、Mn4、Mn5、Mn6、Mn7、Mn8、Mn9およびMn10とし、本発明のブロック共重合体が含む全構成単位に対するAr1の合計、Ar2の合計、Ar3の合計、Ar4の合計、Ar5の合計、Ar6の合計、Ar7の合計、Ar8の合計、Ar9の合計およびAr10の合計のモル分率をそれぞれQ1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9およびQ10とすると、下記式(a−2)にて表される。

i = (Mn×Qi)/Mni (a−2)
(式(a−2)中、iは1,2,3,4,5,6,7,8,9または10を表す)
1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8、m9およびm10のうち少なくとも2つは5以上の数を表し、好ましくは少なくとも2つが5〜5×104の数であり、より好ましくは少なくとも2つが5〜5×103の数であり、より一層好ましくは少なくとも2つが10〜1×103の数であり、さらに好ましくは少なくとも2つが15〜5×102の数であり、特に好ましくは少なくとも2つが20〜5×102の数である。
1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8、m9およびm10のうち少なくとも4つが1以上の数を表し、かつ少なくとも2つが5以上の数を表す場合、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7、Ar8、Ar9およびAr10が表す二価の基は四種類以上である。好ましくは、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7、Ar8、Ar9およびAr10が表す二価の基は七種類以上であり、より好ましくは十種類である。
本発明のブロック共重合体の好ましい形態の一つである、式(1)で表されるブロック4個から構成される場合は、式(5)において、m1、m2、m3およびm4がそれぞれ独立に1以上の数であり、かつm1、m2、m3およびm4のうち少なくとも2つが5以上の数であり、かつm5=m6=m7=m8=m9=m10=0の場合であり、下記式(5−A)で表されるブロック共重合体である。


Figure 2007211237
(5−A)

(式(5−A)において、Ar1、Ar2、Ar3およびAr4はそれぞれ独立に置換基を有していてもよい共役系の二価の基を表し、互いに異なる二価の基を表す。RXおよびRYはそれぞれ独立に末端基を表すか、またはRXおよびRYで一つの単結合を形成しブロック共重合体の二つの末端どうしで結合して環状構造をとる。m1、m2、m3およびm4はそれぞれAr1、Ar2、Ar3およびAr4の数平均重合度を表し、それぞれ独立に1以上の数を表し、m1、m2、m3およびm4のうち少なくとも2つは5以上の数を表す。)
式(5−A)において、Ar1、Ar2、Ar3およびAr4はそれぞれ独立に式(1)におけるArが表す二価の基と同じ二価の基を表し、好ましい例はArの好ましい例と同じ例である。ただし、Ar1、Ar2、Ar3およびAr4は互いに異なる二価の基を表す。
好ましくはAr1、Ar2、Ar3およびAr4のうち1つ以上が上記式(C−11)または(C−15)で表される二価の基でありかつAr1、Ar2、Ar3およびAr4のうち1つ以上が上記式(D−10−1)、(D−16)、(G−1)、(G−2)、(G−3)または(G−4)で表される二価の基である場合であり、より好ましくはAr1およびAr2がそれぞれ独立に上記式(C−11)または(C−15)で表される二価の基でありかつAr3およびAr4がそれぞれ独立に上記式(D−10−1)、(D−16)、(G−1)、(G−2)、(G−3)または(G−4)で表される二価の基である場合あり、さらに好ましくはAr1が式(C−15)で表される二価の基でありかつAr2が式(C−11)で表される二価の基でありかつAr3が式(G−1)で表される二価の基でありかつAr4が式(D−10−1)で表される二価の基である場合である。
式(5−A)において、RXおよびRYはそれぞれ独立に末端基を表すか、またはRXおよびRYで一つの単結合を形成しブロック共重合体の二つの末端どうしで結合して環状構造をとる。末端基としては、前記のものが挙げられる。RXおよびRYが表す末端基は二種類以上存在してもよい。
式(5−A)において、m1、m2、m3およびm4はそれぞれAr1、Ar2、Ar3およびAr4の数平均重合度を表し、それぞれ独立に1以上の数を表し、m1、m2、m3およびm4のうち少なくとも2つは5以上の数を表す。m1、m2、m3およびm4はそれぞれ式(a−2)でiが1、2、3または4を表す場合によって同様に求めることができる。
1、m2、m3およびm4のうち少なくとも2つは5以上の数を表し、好ましくは少なくとも2つが5〜5×104の数であり、より好ましくは少なくとも2つが5〜5×103の数であり、より一層好ましくは少なくとも2つが10〜1×103の数であり、さらに好ましくは少なくとも2つが15〜5×102の数であり、特に好ましくは少なくとも2つが20〜5×102の数である。
式(5−A)において、RXおよびRYが末端基を表す場合、RXおよびRYの隣のブロックの数平均重合度は2以上である。
本発明のブロック共重合体の好ましい形態の一つである、式(1)で表されるブロック3個から構成される場合は、式(5)において、m1、m2、m3がそれぞれ独立に1以上の数であり、かつm1、m2、m3のうち少なくとも2つが5以上の数であり、かつm4=m5=m6=m7=m8=m9=m10=0の場合であり、下記式(6)で表されるブロック共重合体である。

Figure 2007211237

(式(6)において、Ar1、Ar2およびAr3はそれぞれ独立に共役系の二価の基を表し、Ar1およびAr2は互いに異なり、Ar2およびAr3は互いに異なり、Ar1およびAr3は互いに同一でも異なっていてもよい。RXおよびRYはそれぞれ独立に末端基を表すか、またはRXおよびRYで一つの単結合を形成しブロック共重合体の二つの末端どうしで結合して環状構造をとる。m1、m2およびm3はそれぞれAr1、Ar2およびAr3の数平均重合度を表し、それぞれ独立に1以上の数を表し、m1、m2およびm3のうち少なくとも2つは5以上の数を表す。)
式(6)において、Ar1、Ar2およびAr3はそれぞれ独立に式(1)におけるArが表す二価の基と同じ二価の基を表し、好ましい例はArの好ましい例と同じ例である。
式(6)において、Ar1およびAr2は互いに異なる二価の基を表し、Ar2およびAr3は互いに異なる二価の基を表し、Ar1およびAr3は互いに同一でも異なっていてもよい。好ましい場合は、Ar1およびAr3は互いに異なる二価の基を表す。
好ましくはAr1、Ar2およびAr3のうち1つ以上が上記式(C−11)または(C−15)で表される二価の基でありかつAr1、Ar2およびAr3のうち1つ以上が上記式(D−10−1)、(D−16)、(G−1)、(G−2)、(G−3)または(G−4)で表される二価の基である場合であり、より好ましくはAr1が上記式(C−11)または(C−15)で表される二価の基でありかつAr3が上記式(D−10−1)、(D−16)、(G−1)、(G−2)、(G−3)または(G−4)で表される二価の基である場合あり、さらに好ましくはAr1が式(C−15)で表される二価の基でありかつAr2が式(C−11)で表される二価の基でありかつAr3が式(G−1)で表される二価の基である場合である。
式(6)において、RXおよびRYはそれぞれ独立に末端基を表すか、またはRXおよびRYで一つの単結合を形成しブロック共重合体の二つの末端どうしで結合して環状構造をとる。末端基としては、前記のものが挙げられる。RXおよびRYが表す末端基は二種類以上存在してもよい。
式(6)において、m1、m2およびm3はそれぞれAr1、Ar2およびAr3の数平均重合度を表し、それぞれ独立に1以上の数を表し、m1、m2およびm3のうち少なくとも2つは5以上の数を表す。m1、m2またはm3はそれぞれ式(a−2)でiが1、2または3を表す場合によって同様に求めることができる。
1、m2およびm3のうち少なくとも2つは5以上の数を表し、好ましくは少なくとも2つが5〜5×104の数であり、より好ましくは少なくとも2つが5〜5×103の数であり、より一層好ましくは少なくとも2つが10〜1×103の数であり、さらに好ましくは少なくとも2つが15〜5×102の数であり、特に好ましくは少なくとも2つが20〜5×102の数である。
式(6)において、RXおよびRYが末端基を表す場合、RXおよびRYの隣のブロックの数平均重合度は2以上である。
本発明のブロック共重合体のさらに好ましい形態である、式(1)で表されるブロック2個から構成される場合は、式(5)において、m1≧5かつm2≧5かつm3=m4=m5=m6=m7=m8=m9=m10=0の場合であり、下記式(7)にて表されるブロック共重合体である。
Figure 2007211237

(式(7)において、Ar1およびAr2はそれぞれ独立に共役系の二価の基を表し、Ar1およびAr2は互いに異なり、RXおよびRYはそれぞれ独立に末端基を表すか、またはRXおよびRYで一つの単結合を形成しブロック共重合体の二つの末端どうしで結合して環状構造をとる。m1およびm2はそれぞれAr1およびAr2の数平均重合度を表し、それぞれ独立に5以上の数を表す。)
式(7)において、Ar1およびAr2はそれぞれ独立に式(1)におけるArが表す二価の基と同じ二価の基を表し、好ましい例はArの好ましい例と同じ例である。
式(7)において、Ar1およびAr2は互いに異なる二価の基を表す。
好ましくはAr1が上記式(C−11)または(C−15)で表される二価の基でありかつAr2が上記式(D−10−1)、(D−16)、(G−1)、(G−2)、(G−3)または(G−4)で表される二価の基である場合あり、より好ましくはAr1が式(C−11)または(C−15)で表される二価の基でありかつAr2が式(D−10−1)または(G−1)で表される二価の基である場合である。
式(7)において、RXおよびRYはそれぞれ独立に末端基を表すか、またはRXおよびRYで一つの単結合を形成しブロック共重合体の二つの末端どうしで結合して環状構造をとる。末端基としては、前記のものが挙げられる。RXおよびRYが表す末端基は二種類以上存在してもよい。
式(7)において、m1およびm2はそれぞれAr1およびAr2の数平均重合度を表し、それぞれ独立に5以上の数を表す。m1およびm2はそれぞれ式(a−2)でiが1または2を表す場合によって同様に求めることができる。
1およびm2はそれぞれ独立に5以上の数を表し、好ましくはそれぞれが5〜5×104の数であり、より好ましくはそれぞれが5〜5×103の数であり、より一層好ましくはそれぞれが10〜1×103の数であり、さらに好ましくはそれぞれが15〜5×102の数であり、特に好ましくはそれぞれが20〜5×102の数である。
本発明のブロック共重合体の中では、下記一般式(b)で表される単量体二種類以上を原料として縮合重合することにより製造されたブロック共重合体が好ましい。
以下に本発明のブロック共重合体の好ましい製造方法を詳細に説明する。
本発明のブロック共重合体は、下記一般式(b)で表される単量体二種類以上を原料として縮合重合することにより製造することができる。

Figure 2007211237
(式(b)においてArは前記式(1)におけるArが表す二価の基と同じ二価の基を表す。X1はハロゲン原子、式(c)で表されるスルホネート基、またはメトキシ基を表す。M1はホウ酸エステル基、ホウ酸基、式(d)で表される基、式(e)で表される基、または式(f)で表される基を表す。)
Figure 2007211237

Figure 2007211237

(式(c)、(d)においてXAは、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子からなる群から選ばれるハロゲン原子を表す。)
Figure 2007211237
(式(e)においてXAは、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子からなる群から選ばれるハロゲン原子を表す。)
Figure 2007211237

(式(f)においてRQ、RRおよびRSはそれぞれ独立にアルキル基またはアリール基を表す。)
式(b)におけるX1はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、式(c)で表されるスルホネート基、又はメトキシ基を表す。
式(b)中のX1におけるハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が挙げられる。
式(c)中のRPにおける置換されていてもよいアルキル基またはアリール基としてはそれぞれ、式(2)中のA1,A2,A3およびA4が置換基を有する場合のアルキル基およびアリール基と同じ具体例が挙げられる。式(c)で表されるスルホネート基としては例えば、メ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、フェニルスルホネート基、4−メチルフェニルスルホネート基等が挙げられる。
式(b)においてM1はホウ酸エステル基、ホウ酸基(−B(OH)2)、式(d)で表される基、式(e)で表される基、又は式(f)で表される基を表す。
式(b)中のM1におけるホウ酸エステル基としては例えば、下記式で示される基が例示される。
Figure 2007211237
式(f)中のRQ、RRおよびRSはそれぞれ独立にアルキル基またはアリール基を表す。その具体例としては、式(2)中のA1,A2,A3およびA4が置換基を有する場合のアルキル基およびアリール基と同じ具体例が挙げられる。
式(b)で示される化合物は、あらかじめ合成、単離したものを用いてもよいし、反応系中で調製してそのまま使用してもよい。
式(b)におけるM1は合成の簡便さや取り扱いやすさ、毒性の点などから、ホウ酸エステル基、ホウ酸基(−B(OH)2)、または式(d)で表される基であることが好ましい。
縮合重合の方法としては、式(b)で示される単量体を、必要に応じ、有機溶媒に溶解し、アルカリや適当な触媒を用い、有機溶媒の融点以上沸点以下で行うことができる。例えば該当する単量体から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、Stilleカップリングにより重合する方法、Negishiカップリングにより重合する方法などが例示される。
これらのうち、Suzukiカップリング反応により重合する方法、Grignard反応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。中でも、Suzukiカップリング反応により重合する方法が好ましい。
Suzukiカップリング反応としては例えば、Synthetic Communications,1981,11(7),513に記載の反応条件にて行うことができる。
適当な触媒を用いることにより、式(b)で表される単量体においては、ある1つの分子のX1が結合しているAr上の炭素原子は、他の分子のM1が結合しているAr上の炭素原子と結合を形成する。例えば、式(b)の単量体2分子を反応させた場合は、下記式のような反応式となる。

Figure 2007211237
(式中、Ar、X1およびM1は式(b)におけるAr、X1およびM1と同じ意味を表す。)
例えば、RX−X1などのX1のみを有する化合物を1モルと、M1−Ar1−X1をm1モルを縮合重合することによって、RX−(Ar1)m1−X1のようなX1のみを有する高分子化合物が生成する。該高分子化合物にさらに M1−Ar2−X1 をm2モル縮合重合させることにより、RX−(Ar1)m1−(Ar2)m2−X1のようなAr1からなるブロックとAr2からなるブロックの2つのブロックからなる高分子化合物を合成することができる。3つ以上のブロックからなる高分子化合物も同様にして合成可能であり、ブロックが並ぶ順序も適宜変更できる。ここで、Ar1、Ar2、m1、m2およびRX はそれぞれ式(5)におけるAr1、Ar2、m1、m2およびRXと同じ意味を表し、M1およびX1はそれぞれ式(b)におけるM1およびX1と同じ意味を表す。
したがって、式(5)のようなブロック共重合体は例えば以下のように製造できる。
1 ) RX−X1などの末端停止剤とm1モルのM1−Ar1−X1とを触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−X1を合成し、
2) Rx−(Ar1m1−X1 1モルに対して、m2モルのM1−Ar2−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−X1を合成し、
3)Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−X1 1モルに対して、m3モルのM1−Ar3−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−X1を合成し、
4)Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−X1 1モルに対して、m4モルのM1−Ar4−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−X1を合成し、
5)Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−X1 1モルに対して、m5モルのM1−Ar5−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−(Ar5m5−X1を合成し、
6)Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−(Ar5m5−X1 1モルに対して、m6モルのM1−Ar6−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−(Ar5m5−(Ar6m6−X1を合成し、
7)Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−(Ar5m5−(Ar6m6−X1 1モルに対して、m7モルのM1−Ar7−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−(Ar5m5−(Ar6m6−(Ar7m7−X1を合成し、
8) Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−(Ar5m5−(Ar6m6−(Ar7m7−X1 1モルに対して、m8モルのM1−Ar8−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−(Ar5m5−(Ar6m6−(Ar7m7−(Ar8m8−X1を合成し、
9) Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−(Ar5m5−(Ar6m6−(Ar7m7−(Ar8m8−X1 1モルに対して、m9モルのM1−Ar9−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−(Ar5m5−(Ar6m6−(Ar7m7−(Ar8m8−(Ar9m9−X1を合成し、
10) Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−(Ar5m5−(Ar6m6−(Ar7m7−(Ar8m8−(Ar9m9−X1 1モルに対して、m10モルのM1−Ar10−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−(Ar5m5−(Ar6m6−(Ar7m7−(Ar8m8−(Ar9m9−(Ar10m10−X1を合成し、
11) Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−(Ar5m5−(Ar6m6−(Ar7m7−(Ar8m8−(Ar9m9−(Ar10m10−X1に対して、RY−M1などの末端停止剤を触媒の存在下反応させRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−(Ar5m5−(Ar6m6−(Ar7m7−(Ar8m8−(Ar9m9−(Ar10m10−RYを合成する、
例が挙げられる。
ここで、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7、Ar8、Ar9、Ar10、m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8、m9、m10、RXおよびRYはそれぞれ式(5)におけるAr1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7、Ar8、Ar9、Ar10、m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8、m9、m10、RXおよびRYと同じ意味を表し、M1およびX1はそれぞれ式(b)におけるM1およびX1と同じ意味を表す。
また、式(5)のようなブロック共重合体を合成する別の例としては、
1) RX−M1などの末端停止剤とm1モルのM1−Ar1−X1とを触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−M1を合成し、
2) Rx−(Ar1m1−M1 1モルに対して、m2モルのM1−Ar2−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−M1を合成し、
3) Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−M1と1モルに対して、m3モルのM1−Ar3−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−M1を合成し、
4) Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−M11モルに対して、m4モルのM1−Ar4−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−M1を合成し、
5) Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−M11モルに対して、m5モルのM1−Ar5−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−(Ar5m5−M1を合成し、
6) Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−(Ar5m5−M11モルに対して、m6モルのM1−Ar6−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−(Ar5m5−(Ar6m6−M1を合成し、
7) Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−(Ar5m5−(Ar6m6−M11モルに対して、m7モルのM1−Ar7−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−(Ar5m5−(Ar6m6−(Ar7m7−M1を合成し、
x−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−(Ar5m5−(Ar6m6−(Ar7m7−M11モルに対して、m8モルのM1−Ar8−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−(Ar5m5−(Ar6m6−(Ar7m7−(Ar8m8−M1を合成し、
9) Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−(Ar5m5−(Ar6m6−(Ar7m7−(Ar8m8−M11モルに対して、m9モルのM1−Ar9−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−(Ar5m5−(Ar6m6−(Ar7m7−(Ar8m8−(Ar9m9−M1を合成し、
10) Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−(Ar5m5−(Ar6m6−(Ar7m7−(Ar8m8−(Ar9m9−M11モルに対して、m10モルのM1−Ar10−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−(Ar5m5−(Ar6m6−(Ar7m7−(Ar8m8−(Ar9m9−(Ar10m10−M1を合成し、
11) Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−(Ar5m5−(Ar6m6−(Ar7m7−(Ar8m8−(Ar9m9−(Ar10m10−M1にRY−X1などの末端停止剤を触媒の存在下反応させRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−(Ar5m5−(Ar6m6−(Ar7m7−(Ar8m8−(Ar9m9−(Ar10m10−RYを合成する、
例が挙げられる。ここで、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7、Ar8、Ar9、Ar10、m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8、m9、m10、RXおよびRYはそれぞれ式(5)におけるAr1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7、Ar8、Ar9、Ar10、m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8、m9、m10、RXおよびRYと同じ意味を表し、M1およびX1はそれぞれ式(b)におけるM1およびX1と同じ意味を表す。
同様に、式(5―A)のようなブロック共重合体は例えば以下のように製造できる。
1 ) RX−X1などの末端停止剤とm1モルのM1−Ar1−X1とを触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−X1を合成し、
2) Rx−(Ar1m1−X1 1モルに対して、m2モルのM1−Ar2−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−X1を合成し、
3)Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−X1 1モルに対して、m3モルのM1−Ar3−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−X1を合成し、
4)Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−X1 1モルに対して、m4モルのM1−Ar4−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−X1を合成し、
5) Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−X1に対して、RY−M1などの末端停止剤を触媒の存在下反応させRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−RYを合成する、
例が挙げられる。
ここで、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、m1、m2、m3、m4、RXおよびRYはそれぞれ式(5)におけるAr1、Ar2、Ar3、Ar4、m1、m2、m3、m4、RXおよびRYと同じ意味を表し、M1およびX1はそれぞれ式(b)におけるM1およびX1と同じ意味を表す。
また、式(5−A)のようなブロック共重合体を合成する別の例としては、
1) RX−M1などの末端停止剤とm1モルのM1−Ar1−X1とを触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−M1を合成し、
2) Rx−(Ar1m1−M1 1モルに対して、m2モルのM1−Ar2−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−M1を合成し、
3) Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−M1と1モルに対して、m3モルのM1−Ar3−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−M1を合成し、
4) Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−M11モルに対して、m4モルのM1−Ar4−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−M1を合成し、
5) Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−M1にRY−X1などの末端停止剤を触媒の存在下反応させRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−(Ar4m4−RYを合成する、
例が挙げられる。ここで、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、m1、m2、m3、m4、RXおよびRYはそれぞれ式(5)におけるAr1、Ar2、Ar3、Ar4、m1、m2、m3、m4、RXおよびRYと同じ意味を表し、M1およびX1はそれぞれ式(b)におけるM1およびX1と同じ意味を表す。
同様に、式(6)のようなブロック共重合体を合成する例としては、
1) RX−X1などの末端停止剤とm1モルのM1−Ar1−X1とを触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−X1を合成し、
2) Rx−(Ar1m1−X11モルに対して、m2モルのM1−Ar2−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−X1を合成し、
3) Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−X11モルに対して、m3モルのM1−Ar3−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−X1を合成し、
4) Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−X1にRY−M1などの末端停止剤を触媒の存在下反応させRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−RYを合成する、
例が挙げられる。ここで、Ar1、Ar2、Ar3、m1、m2、m3、RXおよびRYはそれぞれ式(5)におけるAr1、Ar2、Ar3、m1、m2、m3、RXおよびRYと同じ意味を表し、M1およびX1はそれぞれ式(b)におけるM1およびX1と同じ意味を表す。
また、式(6)のようなブロック共重合体を合成する別の例としては、
1) RX−M1などの末端停止剤とm1モルのM1−Ar1−X1とを触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−M1を合成し、
2) Rx−(Ar1m1−M11モルに対して、m2モルのM1−Ar2−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−M1を合成し、
3) Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−M11モルに対して、m3モルのM1−Ar3−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−M1を合成し、
4) Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−M1にRY−X1などの末端停止剤を触媒の存在下反応させRx−(Ar1m1−(Ar2m2−(Ar3m3−RYを合成する、
例が挙げられる。ここで、Ar1、Ar2、Ar3、m1、m2、m3、RXおよびRYはそれぞれ式(5)におけるAr1、Ar2、Ar3、m1、m2、m3、RXおよびRYと同じ意味を表し、M1およびX1はそれぞれ式(b)におけるM1およびX1と同じ意味を表す。
同様に、式(7)のようなブロック共重合体を合成する例としては、
1) RX−X1などの末端停止剤とm1モルのM1−Ar1−X1とを触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−X1を合成し、
2) Rx−(Ar1m1−X1 1モルに対して、m2モルのM1−Ar2−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−X1を合成し、
3) Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−X1にRY−M1などの末端停止剤を触媒の存在下反応させRx−(Ar1m1−(Ar2m2−RYを合成する、
例が挙げられる。ここで、Ar1、Ar2、m1、m2、RXおよびRYはそれぞれ式(5)におけるAr1、Ar2、m1、m2、RXおよびRYと同じ意味を表し、M1およびX1はそれぞれ式(b)におけるM1およびX1と同じ意味を表す。
また、式(7)のようなブロック共重合体を合成する別の例としては、
1) RX−M1などの末端停止剤とm1モルのM1−Ar1−X1とを触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−M1を合成し、
2) Rx−(Ar1m1−M11モルに対して、m2モルのM1−Ar2−X1を触媒の存在下反応させてRx−(Ar1m1−(Ar2m2−M1を合成し、
3) Rx−(Ar1m1−(Ar2m2−M1にRY−X1などの末端停止剤を触媒の存在下反応させRx−(Ar1m1−(Ar2m2−RYを合成する、
例が挙げられる。ここで、Ar1、Ar2、m1、m2、RXおよびRYはそれぞれ式(5)におけるAr1、Ar2、m1、m2、RXおよびRYと同じ意味を表し、M1およびX1はそれぞれ式(b)におけるM1およびX1と同じ意味を表す。
縮合重合の触媒としては、例えば、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、ビス(ジフェニルホスフィノプロパン)ニッケル、ビス(シクロオクタジエン)ニッケルなどの遷移金属錯体と、必要に応じ、さらにトリフェニルホスフィン、トリ−t−ブチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリス(2−メチルフェニル)ホスフィン、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン、ジフェニルホスフィノプロパン、ビピリジルなどの配位子からなる触媒が挙げられる。
式(b)で表され、X1がハロゲン原子、式(c)で表されるスルホネート基、またはメトキシ基から選ばれるものであり、かつM1が上記ホウ酸エステル基または−B(OH)2基から選ばれるものである場合の単量体をSuzukiカップリング反応によって縮合重合させる場合は、パラジウム[テトラキス(トリフェニルホスフィン)]、パラジウムジクロロ[ビス(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などのパラジウム錯体と、必要に応じ、さらにトリフェニルホスフィン、トリス(2−メチルフェニル)ホスフィン、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィンなどのトリアリールホスフィン、トリ−t−ブチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィンなどのトリアルキルホスフィン、ジ−t−ブチル−o−ビフェニルホスフィンなどのジアルキルモノアリールホスフィン、t−ブチルジフェニルホスフィンなどのモノアルキルジアリールホスフィン、カルベン型の配位子などの配位子からなる触媒を用いることが好ましい。
反応性を高める、副反応を抑制するなどといった観点からは、パラジウム錯体として[トリス(ジベンジリデンアセトン)]ジパラジウムまたはパラジウムアセテートを、配位子としてトリアリールホスフィンを組み合わせた触媒が好ましく、パラジウム錯体として[トリス(ジベンジリデンアセトン)]ジパラジウムまたはパラジウムアセテートを、配位子としてトリス(2−メチルフェニル)ホスフィンまたはトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィンを組み合わせて調整される触媒を使用することがより好ましく、[トリス(ジベンジリデンアセトン)]ジパラジウムトリスと(2−メトキシフェニル)ホスフィンを組み合わせて調整される触媒を使用することがさらに好ましい。
該触媒としては、あらかじめ合成したものを用いることもできるし、反応系中で調製したものを用いることもできる。本発明においては、該触媒を単独で又は2種以上混合して使用することができる。
該触媒は任意の量で用いることができるが、一般的には式(b)で示される化合物に対する遷移金属化合物の量として0.001〜300モル%が好ましく、0.005〜50モル%がより好ましく、0.01〜20モル%がさらに好ましい。
縮合重合において必要に応じ塩基を用いる場合がある。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、リン酸三カリウムなどの無機塩基およびそれらの水溶液、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、水酸化テトラブチルアンモニウムなどの有機塩基およびそれらの水溶液が挙げられる。反応性を高める、副反応を抑制するなどといった観点からは、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸カリウム水溶液、炭酸セシウム水溶液または水酸化テトラブチルアンモニウム水溶液が好ましく、炭酸ナトリウム水溶液または炭酸セシウム水溶液がより好ましく、炭酸セシウム水溶液がさらに好ましい。
該塩基は任意の量で用いることができるが、一般的には式(b)で示される化合物に対して0.5〜20当量が好ましく、1〜10当量がより好ましい。
縮合重合は、溶媒の非存在下においても実施可能であるが、通常、有機溶媒存在下で行われる。
使用する有機溶媒としては、テトラヒドロフラン、トルエン、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などが挙げられる。これらの有機溶媒は単独で用いてもよいし、二種以上を混合して組み合わせてもよい。
有機溶媒の使用量は、通常、モノマーの濃度が0.1〜90重量%になるような割合で使用する。好ましい割合は1〜50重量%であり、より好ましい割合は2〜30重量%である。
有機溶媒としては、用いる化合物や反応によっても異なるが、一般的に副反応を抑制するために、脱酸素処理を行うことが望ましい。
縮合重合は、反応を阻害しない程度に水を併用してもよい。
縮合重合を実施する反応温度は、反応媒体が液状を保つ範囲であれば、特に限定されない。好ましい温度範囲は、−100℃〜200℃であり、より好ましくは−80℃〜150℃であり、さらに好ましくは0℃〜120℃である。
反応時間は、反応温度などの反応条件で変わるが、通常、1時間以上、好ましくは2〜500時間である。
縮合重合は必要に応じて脱水条件下で行うことが望ましい場合がある。特に、式(b)で示される化合物におけるM1が式(d)で表される基である場合は、脱水条件下で行うことが必要である。
後処理は、公知の方法に準じて行うことが可能である。例えば、メタノールなどの低級アルコールに反応溶液を加えて析出させた沈殿を濾過、乾燥することにより、目的とする高分子化合物を得ることができる。
上記の後処理で得られた高分子化合物の純度が低い場合は、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などの通常の方法にて精製することが可能である。
次に、本発明の高分子発光素子について説明する。
本発明の高分子発光素子は、陽極及び陰極からなる電極間に、有機層を有し、該有機層が本発明のブロック共重合体を含むことを特徴とする。
有機層は、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層、インターレイヤー層等のいずれであってもよいが、有機層が発光層であることが好ましい。
ここに、発光層とは、発光する機能を有する層をいい、正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する層をいい、電子輸送層とは、電子を輸送する機能を有する層をいう。また、インターレイヤー層とは、発光層と陽極との間で発光層に隣接して存在し、発光層と陽極、又は発光層と、正孔注入層若しくは正孔輸送層とを隔離する役割をもつ層のことである。なお、電子輸送層と正孔輸送層を総称して電荷輸送層と呼ぶ。また、電子注入層と正孔注入層を総称して電荷注入層と呼ぶ。発光層、正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層、及び電子注入層は、それぞれ独立に2層以上用いてもよい。
有機層が発光層である場合、有機層である発光層がさらに正孔輸送性材料、電子輸送性材料又は発光性材料を含んでいてもよい。ここで、発光性材料とは、蛍光及び/又は燐光を示す材料のことを言う。
本発明のブロック共重合体と正孔輸送性材料と混合する場合には、その混合物全体に対して、正孔輸送性材料の混合割合は1wt%〜80wt%であり、好ましくは5wt%〜60wt%である。本発明のブロック共重合体と電子輸送性材料を混合する場合には、その混合物全体に対して電子輸送性材料の混合割合は1wt%〜80wt%であり、好ましくは5wt%〜60wt%である。さらに、本発明のブロック共重合体と発光性材料を混合する場合にはその混合物全体に対して発光性材料の混合割合は1wt%〜80wt%であり、好ましくは5wt%〜60wt%である。本発明のブロック共重合体と発光性材料、正孔輸送性材料及び/又は電子輸送性材料を混合する場合には、その混合物全体に対して発光性材料の混合割合は1wt%〜50wt%であり、好ましくは5wt%〜40wt%であり、正孔輸送性材料と電子輸送性材料はそれらの合計で1wt%〜50wt%であり、好ましくは5wt%〜40wt%である。従って本発明のブロック共重合体の含有量は98wt%〜1wt%、好ましくは90wt%〜20wt%である。
混合する正孔輸送性材料、電子輸送性材料、及び発光性材料は、公知の低分子化合物、三重項発光錯体、又は高分子化合物が使用できるが、高分子化合物を用いることが好ましい。
高分子化合物の正孔輸送性材料、電子輸送性材料及び発光性材料としては、WO99/13692、WO99/48160、GB2340304A、WO00/53656、WO01/19834、WO00/55927、GB2348316、WO00/46321、WO00/06665、WO99/54943、WO99/54385、US5777070、WO98/06773、WO97/05184、WO00/35987、WO00/53655、WO01/34722、WO99/24526、WO00/22027、WO00/22026、WO98/27136、US573636、WO98/21262、US5741921、WO97/09394、WO96/29356、WO96/10617、EP0707020、WO95/07955、特開平2001−181618、特開平2001−123156、特開平2001−3045、特開平2000−351967、特開平2000−303066、特開平2000−299189、特開平2000−252065、特開平2000−136379、特開平2000−104057、特開平2000−80167、特開平10−324870、特開平10−114891、特開平9−111233、特開平9−45478等に開示されているポリフルオレン、その誘導体及び共重合体、ポリアリーレン、その誘導体及び共重合体、ポリアリーレンビニレン、その誘導体及び共重合体、芳香族アミン及びその誘導体の(共)重合体が例示される。
低分子化合物の蛍光性材料としては、例えば、ナフタレン誘導体、アントラセン若しくはその誘導体、ペリレン若しくはその誘導体、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若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若しくはその誘導体、又はテトラフェニルブタジエン若しくはその誘導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。
三重項発光錯体としては、例えば、イリジウムを中心金属とするIr(ppy)3、Btp2Ir(acac)、白金を中心金属とするPtOEP、ユーロピウムを中心金属とするEu(TTA)3phen等が挙げられる。

Figure 2007211237

三重項発光錯体として具体的には、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 、Jpn.J.Appl.Phys.,34, 1883 (1995)などに記載されている。
本発明の組成物は、正孔輸送材料、電子輸送材料、及び発光材料から選ばれる少なくとも1種類の材料と本発明のブロック共重合体とを含有し、発光材料や電荷輸送材料として用いることができる。
その正孔輸送材料、電子輸送材料、及び発光材料から選ばれる少なくとも1種類の材料と本発明のブロック共重合体の含有比率は、用途に応じて決めればよいが、発光材料の用途の場合は、上記の発光層におけるのと同じ含有比率が好ましい。
本発明の高分子組成物のポリスチレン換算の数平均分子量は通常103〜108程度であり、好ましくは104〜106である。また、ポリスチレン換算の重量平均分子量は通常103〜108程度であり、成膜性の観点及び素子にした場合の効率の観点から、1×104〜5×106であることが好ましい。ここで、高分子組成物の平均分子量とは、2種類以上の高分子化合物を混合して得られた組成物をSECで分析して求めた値をいう。
本発明の高分子発光素子が有する発光層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、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、例えば1nmから1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好ましくは5nm〜200nmである。
発光層の形成方法としては、例えば、溶液からの成膜による方法が例示される。溶液からの成膜方法としては、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等の塗布法を用いることができる。パターン形成や多色の塗分けが容易であるという点で、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等の印刷法が好ましい。
印刷法等で用いるインク組成物としては、少なくとも1種類の本発明のブロック共重合体が含有されていればよく、また本発明のブロック共重合体以外に正孔輸送材料、電子輸送材料、発光材料、溶媒、安定剤などの添加剤を含んでいてもよい。
該インク組成物中における本発明のブロック共重合体の割合は、溶媒を除いた組成物の全重量に対して通常は20wt%〜100wt%であり、好ましくは40wt%〜100wt%である。
またインク組成物中に溶媒が含まれる場合の溶媒の割合は、組成物の全重量に対して1wt%〜99.9wt%であり、好ましくは60wt%〜99.5wt%であり、さらに好ましくは80wt%〜99.0wt%である。
インク組成物の粘度は印刷法によって異なるが、インクジェットプリント法などインク組成物中が吐出装置を経由するものの場合には、吐出時の目づまりや飛行曲がりを防止するために粘度が25℃において1〜20mPa・sの範囲であることが好ましい。
本発明の溶液は、本発明のブロック共重合体の他に、粘度及び/又は表面張力を調節するための添加剤を含有していてもよい。該添加剤としては、粘度を高めるための高分子量の高分子化合物(増粘剤)や貧溶媒、粘度を下げるための低分子量の化合物、表面張力を下げるための界面活性剤などを適宜組み合わせて使用すればよい。
前記の高分子量の高分子化合物としては、本発明のブロック共重合体と同じ溶媒に可溶性で、発光や電荷輸送を阻害しないものであればよい。例えば、高分子量のポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、又は本発明のブロック共重合体のうち分子量が大きいものなどを用いることができる。重量平均分子量が50万以上が好ましく、100万以上がより好ましい。
貧溶媒を増粘剤として用いることもできる。すなわち、溶液中の固形分に対する貧溶媒を少量添加することで、粘度を高めることができる。この目的で貧溶媒を添加する場合、溶液中の固形分が析出しない範囲で、溶媒の種類と添加量を選択すればよい。保存時の安定性も考慮すると、貧溶媒の量は、溶液全体に対して50wt%以下であることが好ましく、30wt%以下であることが更に好ましい。
また、本発明の溶液は、保存安定性を改善するために、本発明のブロック共重合体の他に、酸化防止剤を含有していてもよい。酸化防止剤としては、本発明のブロック共重合体と同じ溶媒に可溶性で、発光や電荷輸送を阻害しないものであればよく、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤などが例示される。
インク組成物として用いる溶媒としては特に制限はないが、該インク組成物を構成する溶媒以外の材料を溶解又は均一に分散できるものが好ましい。該溶媒としてクロロホルム、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、アニソール等のエーテル系溶媒、トルエン、キシ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、ベンゾフェノン、アセトフェノン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート、安息香酸メチル、酢酸フェニル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が例示される。また、これらの有機溶媒は、単独で、又は複数組み合わせて用いることができる。
これらのうち、高分子化合物等の溶解性、成膜時の均一性、粘度特性等の観点から、芳香族炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒が好ましく、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、n−プロピルベンゼン、イソプロピルベンゼン、n−ブチルベンゼン、イソブチルベンゼン、s−ブチルベンゼン、n−ヘキシルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、1−メチルナフタレン、テトラリン、アニソール、エトキシベンゼン、シクロヘキサン、ビシクロヘキシル、シクロヘキセニルシクロヘキサノン、n−ヘプチルシクロヘキサン、n−ヘキシルシクロヘキサン、デカリン、安息香酸メチル、シクロヘキサノン、2−プロピルシクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、2−オクタノン、2−ノナノン、2−デカノン、ジシクロヘキシルケトン、アセトフェノン、ベンゾフェノンが好ましい。
溶液中の溶媒の種類は、成膜性の観点や素子特性等の観点から、2種類以上であることが好ましく、2〜3種類であることがより好ましく、2種類であることがさらに好ましい。
溶液中に2種類の溶媒が含まれる場合、そのうちの1種類の溶媒は25℃において固体状態でもよい。成膜性の観点から、1種類の溶媒は沸点が180℃以上の溶媒であることが好ましく、200℃以上の溶媒であることがより好ましい。また、粘度の観点から、2種類の溶媒ともに、60℃において1wt%以上の芳香族重合体が溶解することが好ましく、2種類の溶媒のうちの1種類の溶媒には、25℃において1wt%以上の芳香族重合体が溶解することが好ましい。
溶液中に2種類以上の溶媒が含まれる場合、粘度及び成膜性の観点から、最も沸点が高い溶媒が、溶液中の全溶媒の重量の40〜90wt%であることが好ましく、50〜90wt%であることがより好ましく、65〜85wt%であることがさらに好ましい。
溶液中に含まれる本発明のブロック共重合体は、1種類でも2種類以上でもよく、素子特性等を損なわない範囲で本発明のブロック共重合体以外の高分子化合物を含んでいてもよい。
本発明の溶液には、水、金属及びその塩を1〜1000ppmの範囲で含んでいてもよい。金属としては、具体的にはリチウム、ナトリウム、カルシウム、カリウム、鉄、銅、ニッケル、アルミニウム、亜鉛、クロム、マンガン、コバルト、白金、イリジウム等が挙げられる。また、ケイ素、リン、フッ素、塩素、及び/又は臭素を1〜1000ppmの範囲で含んでいてもよい。
本発明の溶液を用いて、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等により薄膜を作製することができる。中でも、本発明の溶液をスクリーン印刷法、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により成膜する用途に用いることが好ましく、インクジェット法で成膜する用途に用いることがより好ましい。
本発明の溶液を用いて薄膜を作製する場合、溶液に含まれる高分子化合物のガラス転移温度が高いため、100℃以上の温度でベークすることが可能であり、130℃の温度でベークしても素子特性の低下が非常に小さい。また、高分子化合物の種類によっては、160℃以上の温度でベークすることも可能である。
本発明の溶液を用いて作製できる薄膜としては、発光性薄膜、導電性薄膜、及び有機半導体薄膜が例示される。
本発明の導電性薄膜は、表面抵抗が1KΩ/□以下であることが好ましい。薄膜に、ルイス酸、イオン性化合物などをドープすることにより、電気伝導度を高めることができる。表面抵抗が100Ω/□以下であることがより好ましく、10Ω/□以下であることがさらに好ましい。
本発明の有機半導体薄膜は、電子移動度又は正孔移動度のいずれか大きい方が、10-5cm2/V/秒以上であることが好ましい。より好ましくは、10-3cm2/V/秒以上であり、さらに好ましくは、10-1cm2/V/秒以上である。
SiO2などの絶縁膜とゲート電極とを形成したSi基板上に該有機半導体薄膜を形成し、Auなどでソース電極とドレイン電極を形成することにより、有機トランジスタとすることができる。
本発明の高分子発光素子は、素子の輝度等の観点から陽極と陰極との間に3.5V以上の電圧を印加したときの最大外部量子収率が1%以上であることが好ましく、1.5%以上がより好ましい。
本発明の高分子発光素子としては、陰極と発光層との間に電子輸送層を設けた高分子発光素子、陽極と発光層との間に正孔輸送層を設けた高分子発光素子、陰極と発光層との間に電子輸送層を設け、かつ陽極と発光層との間に正孔輸送層を設けた高分子発光素子等が挙げられる。
例えば、具体的には、以下のa)〜d)の構造が例示される。
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。)
またこれら構造の各一について、発光層と陽極との間に、発光層に隣接してインターレイヤー層を設ける構造も例示される。すなわち、以下のa’)〜d’)の構造が例示される。
a’)陽極/インターレイヤー層/発光層/陰極
b’)陽極/正孔輸送層/インターレイヤー層/発光層/陰極
c’)陽極/インターレイヤー層/発光層/電子輸送層/陰極
d’)陽極/正孔輸送層/インターレイヤー層/発光層/電子輸送層/陰極
本発明の高分子発光素子が正孔輸送層を有する場合、使用される正孔輸送性材料としては、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しく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、トリフェニルジアミン誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)若しくはその誘導体、又はポリ(2,5−チエニレンビニレン)若しくはその誘導体などが例示される。
具体的には、該正孔輸送性材料として、特開昭63−70257号公報、同63−175860号公報、特開平2−135359号公報、同2−135361号公報、同2−209988号公報、同3−37992号公報、同3−152184号公報に記載されているもの等が例示される。
これらの中で、正孔輸送層に用いる正孔輸送性材料として、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミン化合物基を有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)若しくはその誘導体、又はポリ(2,5−チエニレンビニレン)若しくはその誘導体等の高分子正孔輸送性材料が好ましく、さらに好ましくはポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体である。
また、低分子化合物の正孔輸送性材料としてはピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体が例示される。低分子の正孔輸送性材料の場合には、高分子バインダーに分散させて用いることが好ましい。
混合する高分子バインダーとしては、電荷輸送を極度に阻害しないものが好ましく、また可視光に対する吸収が強くないものが好適に用いられる。該高分子バインダーとして、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)若しくはその誘導体、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)若しくはその誘導体、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例示される。
ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体は、例えばビニルモノマーからカチオン重合又はラジカル重合によって得られる。
ポリシラン若しくはその誘導体としては、ケミカル・レビュー(Chem.Rev.)第89巻、1359頁(1989年)、英国特許GB2300196号公開明細書に記載の化合物等が例示される。合成方法もこれらに記載の方法を用いることができるが、特にキッピング法が好適に用いられる。
ポリシロキサン若しくはその誘導体は、シロキサン骨格構造には正孔輸送性がほとんどないので、側鎖又は主鎖に上記低分子正孔輸送性材料の構造を有するものが好適に用いられる。特に正孔輸送性の芳香族アミンを側鎖又は主鎖に有するものが例示される。
正孔輸送層の成膜の方法に制限はないが、低分子正孔輸送性材料では、高分子バインダーとの混合溶液からの成膜による方法が例示される。また、高分子正孔輸送性材料では、溶液からの成膜による方法が例示される。
溶液からの成膜に用いる溶媒としては、正孔輸送性材料を溶解又は均一に分散できるものが好ましい。該溶媒としてクロロホルム、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、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が例示される。また、これらの有機溶媒は、単独で、又は複数組み合わせて用いることができる。
溶液からの成膜方法としては、溶液からのスピンコート法、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等の塗布法を用いることができる。
正孔輸送層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、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、少なくともピンホールが発生しないような厚さが必要であり、あまり厚いと、素子の駆動電圧が高くなり好ましくない。従って、該正孔輸送層の膜厚としては、例えば1nmから1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好ましくは5nm〜200nmである。
本発明の高分子発光素子が電子輸送層を有する場合、使用される電子輸送性材料としては公知のものが使用でき、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン若しくはその誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、ナフトキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン若しくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン若しくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、又は8−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体等が例示される。
具体的には、特開昭63−70257号公報、同63−175860号公報、特開平2−135359号公報、同2−135361号公報、同2−209988号公報、同3−37992号公報、同3−152184号公報に記載されているもの等が例示される。
これらのうち、オキサジアゾール誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、又は8−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体が好ましく、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス(8−キノリノール)アルミニウム、ポリキノリンがさらに好ましい。
電子輸送層の成膜法としては特に制限はないが、低分子電子輸送性材料では、粉末からの真空蒸着法、又は溶液若しくは溶融状態からの成膜による方法が、高分子電子輸送材料では溶液又は溶融状態からの成膜による方法がそれぞれ例示される。溶液又は溶融状態からの成膜時には、上記の高分子バインダーを併用してもよい。
溶液からの成膜に用いる溶媒としては、電子輸送材料及び/又は高分子バインダーを溶解又は均一に分散できるものが好ましい。該溶媒としてクロロホルム、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、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が例示される。また、これらの有機溶媒は、単独で、又は複数組み合わせて用いることができる。
溶液又は溶融状態からの成膜方法としては、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等の塗布法を用いることができる。
電子輸送層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、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、少なくともピンホールが発生しないような厚さが必要であり、あまり厚いと、素子の駆動電圧が高くなり好ましくない。従って、該電子輸送層の膜厚としては、例えば1nmから1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好ましくは5nm〜200nmである。
また、電極に隣接して設け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)と一般に呼ばれることがある。
さらに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、電極に隣接して前記の電荷注入層又は膜厚2nm以下の絶縁層を設けてもよく、また、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。
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用いることができる。
本発明において、電荷注入層(電子注入層、正孔注入層)を設けた高分子発光素子としては、陰極に隣接して電荷注入層を設けた高分子発光素子、陽極に隣接して電荷注入層を設けた高分子発光素子が挙げられる。
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/電子輸送層/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/電子輸送層/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
またこれら構造の各一について、発光層と陽極との間に、発光層に隣接してインターレイヤー層を設ける構造も例示される。なおこの場合、インターレイヤー層が正孔注入層及び/又は正孔輸送層を兼ねてもよい。
電荷注入層の具体的な例としては、導電性高分子を含む層、陽極と正孔輸送層との間に設けられ、陽極材料と正孔輸送層に含まれる正孔輸送性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む層、陰極と電子輸送層との間に設けられ、陰極材料と電子輸送層に含まれる電子輸送性材料との中間の値の電子親和力を有する材料を含む層などが例示される。
上記電荷注入層が導電性高分子を含む層の場合、該導電性高分子の電気伝導度は、10-5S/cm以上103以下であることが好ましく、発光画素間のリーク電流を小さくする
ためには、10-5S/cm以上102以下がより好ましく、10-5S/cm以上101以下がさらに好ましい。
上記電荷注入層が導電性高分子を含む層の場合、該導電性高分子の電気伝導度は、10-5S/cm以上103S/cm以下であることが好ましく、発光画素間のリーク電流を小
さくするためには、10-5S/cm以上102S/cm以下がより好ましく、10-5S/cm以上101S/cm以下がさらに好ましい。
通常は該導電性高分子の電気伝導度を10-5S/cm以上103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。
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。アニオンの例としては、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などが例示され、カチオンの例としては、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などが例示される。
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。
電荷注入層に用いる材料は、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などの導電性高分子、金属フタロシアニン(銅フタロシアニンなど)、カーボンなどが例示される。
膜厚2nm以下の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。上記絶縁層の材料としては、金属フッ化物、金属酸化物、有機絶縁材料等が挙げられる。膜厚2nm以下の絶縁層を設けた高分子発光素子としては、陰極に隣接して膜厚2nm以下の絶縁層を設けた高分子発光素子、陽極に隣接して膜厚2nm以下の絶縁層を設けた高分子LEDが挙げられる。
具体的には、例えば、以下のq)〜ab)の構造が挙げられる。
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
またこれら構造の各一について、発光層と陽極との間に、発光層に隣接してインターレイヤー層を設ける構造も例示される。なおこの場合、インターレイヤー層が正孔注入層及び/又は正孔輸送層を兼ねてもよい。
上記の構造a)〜ab)にインターレイヤー層を適用する構造について、インターレイヤー層としては、陽極と発光層との間に設けられ、陽極又は正孔注入層若しくは正孔輸送層と、発光層を構成する高分子化合物との中間のイオン化ポテンシャルを有する材料で構成されることが好ましい。
インターレイヤー層に用いる材料として、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリアリーレン誘導体、アリールアミン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体などの、芳香族アミンを含むポリマーが例示される。
インターレイヤー層の成膜の方法に制限はないが、例えば高分子材料を用いる場合においては溶液からの成膜による方法が例示される。
溶液からの成膜に用いる溶媒としては、インターレイヤー層に用いる材料を溶解又は均一に分散できるものが好ましい。該溶媒としてクロロホルム、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、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が例示される。また、これらの有機溶媒は、単独で、又は複数組み合わせて用いることができる。
溶液からの成膜方法としては、溶液からのスピンコート法、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等の塗布法を用いることができる。
インターレイヤー層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、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。例えば1nmから1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好ましくは5nm〜200nmである。
該インターレイヤー層を発光層に隣接して設ける場合、特に両方の層を塗布法により形成する場合には、2つの層の材料が混合して素子の特性等に対して好ましくない影響を与える場合がある。インターレイヤー層を塗布法で形成した後、発光層を塗布法で形成する場合、2つの層の材料の混合を少なくする方法としては、インターレイヤー層を塗布法で形成した後、該インターレイヤー層を加熱して発光層作成に用いる有機溶媒に対して不溶化した後、発光層を形成する方法が挙げられる。加熱の温度は通常150℃〜300℃程度であり、時間は通常1分〜1時間程度である。この場合、加熱により溶媒不溶化しなかった成分を除くため、加熱した後、発光層を形成する前に、該インターレイヤー層を発光層形成に用いる溶媒でリンスすることで取り除くことができる。加熱による溶媒不溶化が十分に行われた場合は、溶媒によるリンスが省略できる。加熱による溶媒不溶化が十分に行われるためには、インターレイヤー層に用いる高分子化合物として分子内に少なくとも一つの重合可能な基を含むものを用いることが好ましい。さらには重合可能な基の数が、分子内の構成単位の数に対して5%以上であることが好ましい。
本発明の高分子発光素子を形成する基板は、電極を形成し、有機物の層を形成する際に変化しないものであればよく、例えばガラス、プラスチック、高分子フィルム、シリコン基板などが例示される。不透明な基板の場合には、反対の電極が透明又は半透明であることが好ましい。
通常本発明の高分子発光素子が有する陽極及び陰極の少なくとも一方が透明又は半透明である。陽極側が透明又は半透明であることが好ましい。
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、及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)、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、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若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、又は金属酸化物、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。
本発明の高分子発光素子で用いる陰極の材料としては、仕事関数の小さい材料が好ましい。例えば、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、イッテルビウムなどの金属、又はそれらのうち2つ以上の合金、又はそれらのうち1つ以上と、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つ以上との合金、又はグラファイト若しくはグラファイト層間化合物等が用いられる。合金の例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金などが挙げられる。陰極を2層以上の積層構造としてもよい。
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。
陰極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、又は金属薄膜を熱圧着するラミネート法等が用いられる。また、陰極と有機物層との間に、導電性高分子からなる層、又は金属酸化物、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く、陰極作製後、該高分子発光素子を保護する保護層を装着していてもよい。該高分子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。
該保護層としては、高分子化合物、金属酸化物、金属フッ化物、金属ホウ化物などを用いることができる。また、保護カバーとしては、金属板、ガラス板、表面に低透水率処理を施したプラスチック板などを用いることができ、該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、素子が傷付くのを防ぐことが容易である。該空間に窒素やアルゴンのような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、さら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又は硬化樹脂を通り抜けて浸入する微量の水分が素子にダメージを与えるのを抑制することが容易となる。これらのうち、いずれか1つ以上の方策を採ることが好ましい。
本発明の高分子発光素子は面状光源、セグメント表示装置、ドットマトリックス表示装置、液晶表示装置のバックライト等として用いることができる。
本発明の高分子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、前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、非発光部の有機物層を極端に厚く形成し実質的に非発光とする方法、陽極又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、簡単な記号など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蛍光体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など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などの表示装置として用いることができる。
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。
また、本発明のブロック共重合体は、高分子電解質膜、光電変換材料、熱電変換材料等にも使用できる。
以下、実施例によって本発明を更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。
単量体のNMR測定は、下記条件にて行った。
装置 : バリアン社製INOVA300核磁気共鳴装置
測定溶媒 : 重水素化クロロホルム
サンプル濃度 : 約1重量%
測定温度 : 25℃
本発明のブロック共重合体のNMR測定は、下記条件にて行った。
装置 : ブルカー社製Avance600核磁気共鳴装置
測定溶媒 : 重水素化テトラヒドロフラン
サンプル濃度 : 約1重量%
測定温度 : 30℃
ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)、及び重量平均分子量(Mw)はサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)により次の条件で求めた。
装置 :東ソー製HLC−8220GPC
カラム:TSKguard column SuperH−H(東ソー製)1本
TSKgel SuperHM−H(東ソー製)2本
TSKgel SuperH2000(東ソー製)1本
上記4本を直列に繋げた。
移動相:テトラヒドロフラン
検出器:示差屈折率検出器
[合成例1]
<2−(9−ブロモ−7,7−ジオクチル−7H−ベンゾ[c]フルオレン−5−イル)−4,4,5,5−テトラメチル−[1,3,2]ジオキサボロラン (化合物1)の合成>
Figure 2007211237

不活性ガス雰囲気下、5,9−ジブロモ−7,7−ジオクチル−7H−ベンゾ[c]フルオレン(化合物2)70.0g(0.12mol)を脱水テトラヒドロフラン1170mLおよび脱水ジエチルエーテル1170mLに溶解し、−65℃に冷却した。1.6mol/Lヘキサン溶液のn−ブチルリチウム73.1mL(0.12mol)を−65〜−70℃にて30分かけて滴下し、−70℃にて約1時間攪拌した。次いで、2−イソプロポキシ−4,4,5,5−テトラメチル―1,3,2−ジオキサボロラン28.6mL(0.14mol)を−70℃にて10分かけて滴下し、−70℃で約1時間攪拌し、さらに室温にて一晩攪拌した。次いで、水936mL、濃塩酸234mLからなる混合液に、反応溶液を室温にて15分かけて滴下し、さらに15分攪拌した後、油層を水層と分離した。該油層を蒸留水、5%NaHCO3水溶液、蒸留水の順で洗浄、分液した後、濃縮し油状の粗生成物77g得た。該粗生成物をテトラヒドロフラン31mLに溶解し、メタノール306mLを滴下し結晶を析出させ、濾過、洗浄、減圧乾燥をして、固体を得た。上記固体をさらにテトラヒドロフランとメタノールから再結晶を2回実施し、化合物1を57.7g(純度99.9%、収率76%)得た。
1H−NMR:0.50(br,4H)、0.80(t,6H)、0.92〜1.26(m,20H)、1.46(s,12H)、2.05(m,4H)、7.57〜7.51(m,4H)、8.19(d,1H)、8.66(d,1H)、8.92(d,1H)
LC−MS:644(M+
Figure 2007211237

[合成例2]
<(4−ブロモ−フェニル)−(4−tert−ブチル−2,6−ジメチル−フェニル)−[4−(4,4,5,5−テトラメチル−[1,3,2]ジオキサボロラン−2−イル)−フェニル]−アミン(化合物3)の合成>

Figure 2007211237

乾燥した四つ口フラスコにアルゴン雰囲気下、ビス−(4−ブロモ−フェニル)−(4−tert−ブチル−2,6−ジメチル−フェニル)アミン 91.89g (188.58mmol)を仕込み、脱水テトラヒドロフラン2750mLを加えて均一にした。反応溶液を−70℃に冷却し、1.54Mのn−ブチルリチウムのn−ヘキサン溶液98mL (150.9mmol)を78分かけて滴下し、そのまま65分間攪拌した。次いで、2−イソプロポキシ−4,4,5,5−テトラメチル―1,3,2−ジオキサボロラン35.1g (188.65mmol)を−70℃で60分かけて滴下しそのまま1時間攪拌し、その後15〜20℃に昇温し2時間攪拌した。室温で水1Lを仕込み1時間攪拌した後、減圧濃縮によってテトラヒドロフランを留去した。濃縮した懸濁液にトルエン2Lを加え攪拌した後、油層を水層と分液した。上記3回の分液操作で得られた油層を合一し、無水硫酸ナトリウムを加え攪拌した。無水硫酸ナトリウムを濾別し、得られた濾液を減圧濃縮し白色固体113.54gを得た。この白色固体をトルエン、n−ヘキサンを展開液とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーによって精製し濃縮乾固し、黄白色固体45.5gを得た。この黄白色をテトラヒドロフラン800mLに溶解し、25℃にて蒸留水800mLを3時間かけて滴下し結晶を析出させ1時間攪拌後ろ過するという操作を7回繰り返し、得られた結晶を減圧乾燥し、化合物3を白色固体として得た(収量40.2g、収率37.8%、LC面百値98.0%)。
1H−NMR : 1.32 (s, 9H), 1.32 (s, 12H), 1.98 (s, 6H), 6.87 (d, 2H), 6.90 (d, 2H), 7.09 (s, 2H), 7.28 (d, 2H), 7.63 (d, 2H)
LC−MS : 535.1(M+H)
[合成例3]
<ランダム共重合体1の合成>
不活性ガス雰囲気下、化合物2を0.70g(1.2mmol)、ビス−(4−ブロモ−フェニル)−(4−tert−ブチル−2,6−ジメチル−フェニル)アミンを 0.24g (0.50mmol)、2,2’−ビピリジルを0.63g(4.0mmol)、ビス(1、5−シクロオクタジエン)ニッケル(0)を1.10g(4.0mmol)、脱水したテトラヒドロフラン50mLを加え、60℃で5時間攪拌した。反応後、この反応液を室温まで
冷却し、25%アンモニア水5ml/メタノール50ml/イオン交換水50mlの混合溶液中に滴下して攪拌した後、析出した沈殿をろ過して減圧乾燥した。次いで、トルエン50mLに溶解し、ラヂオライトを加えて攪拌し、不溶解物を濾過した。得られた濾液をアルミナカラムを通して精製を行った。次いで、5.2%塩酸水を加え拌した後に水層を除去し、有機層に4%アンモニア水を加え攪拌した後に水層を除去し、さらに有機層にイオン交換水を加え攪拌した後水層を除去した。その後、有機層をメタノールに注加して攪拌し、析出した沈殿をろ過して減圧乾燥し、ランダム共重合体1を得た。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=3.5×104、Mw=1.0×105であった。該ランダム共重合体の下記二価の基1と二価の基2のモル比は70:30であった。
Figure 2007211237

Figure 2007211237
[合成例4]
<ランダム共重合体2の合成>
不活性ガス雰囲気下、化合物2を0.80g(1.3mmol)、ビス−(4−ブロモ−フェニル)−(4−tert−ブチル−2,6−ジメチル−フェニル)アミンを 0.65g (1.3mmol)、2,2’−ビピリジルを1.00g(6.4mmol)、ビス(1、5−シクロオクタジエン)ニッケル(0)を1.8g(6.4mmol)、脱水したテトラヒドロフラン150mLを加え、60℃で4時間攪拌した。反応後、この反応液を室温まで
冷却し、25%アンモニア水15ml/メタノール150ml/イオン交換水150mlの混合溶液中に滴下して攪拌した後、析出した沈殿をろ過して減圧乾燥した。次いで、トルエン150mLに溶解し、ラヂオライトを加えて攪拌し、不溶解物を濾過した。得られた濾液をアルミナカラムを通して精製を行った。次いで、5.2%塩酸水を加え拌した後に水層を除去し、有機層に4%アンモニア水を加え攪拌した後に水層を除去し、さらに有機層にイオン交換水を加え攪拌した後水層を除去した。その後、有機層をメタノールに注加して攪拌し、析出した沈殿をろ過して減圧乾燥し、ランダム共重合体2を得た。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=1.9×104、Mw=6.5×104であった。該ランダム共重合体の上記二価の基1と二価の基2のモル比は50:50であった。
[実施例1]
<ブロック共重合体1の合成>
200mL三口フラスコに化合物1を1.00g(1.5mmol)を仕込み、フラスコ内をアルゴンガスで置換した。次いで、4−t−ブチルブロモベンゼンを6.6mg(0.03mmol)、トルエン34mLを仕込み45℃で5分間攪拌した。次いで、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを2.2mg(0.002mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン6.6mg(0.019mmol)を加え45℃で10分間攪拌し、33重量%炭酸セシウム水溶液7.0mLを加え45℃で7分間攪拌した。次いで、110℃で3時間攪拌し、高速液体クロマトグラフィーにて化合物1の消失を確認し、このときの高分子化合物のSECにおけるピークトップの分子量が7.1×104であることを確認した。次いで、化合物3を0.82g(1.5mmol)およびトルエン10mLを加え110℃にて21hr攪拌し、高速液体クロマトグラフィーにて化合物3の消失を確認し、このときの高分子化合物のSECにおけるピークトップの分子量が8.9×104であり、共重合により分子量が増加したことを確認した。次いで、4−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)トルエン0.17g(0.78mmol)およびトルエン2mLを加え、110℃にて3時間攪拌した。室温まで冷却した後、反応溶液をエタノール500mLに滴下して得られた沈殿を濾過、乾燥し、黄色固体を得た。前記黄色固体をトルエン65mLに溶解し、シリカゲルと活性アルミナのカラムクロマトグラフィーを行い、濃縮乾固した。得られた固体をクロロホルムに溶解して得られた溶液をエタノールに滴下し、析出した沈殿を濾過、乾燥し、固体を0.82g得た。該固体0.73gをテトラヒドロフランに溶解し、アセトンへ溶液を滴下して得られた沈殿を濾過、乾燥する操作を4回実施し、目的とするブロック共重合体1を0.40g得た。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=7.2×104、Mw=1.1×105であった。該ブロック共重合体の元素分析の結果より、上記二価の基1と二価の基2のモル比は73:27であった。したがって、ブロック共重合体1は二価の基1を構成単位とするブロックと二価の基2を構成単位とするブロック2つからなり、二価の基1および二価の基2の化学式量はそれぞれ438.7および327.4であるため、二価の基1を構成単位とするブロックの数平均重合度は120であり、二価の基2を構成単位とするブロックの数平均重合度は59であった。
<SECによるブロック共重合体1の分画>
ブロック共重合体1を200.2mg秤量し40mlのトルエンに溶解して200μlずつSECカラムに注入しブロック共重合体1の高分子量成分を分離した。SECカラムは東ソー社製TSKgel GMHHR−3000カラムとTSKgel GMHHR−4000カラムを1本づつ直列につないで用い、クロマトグラフィー装置には島津製LC−10Avpを用い、テトラヒドロフランを移動相として60℃にてSECを行った。流速は毎分1.0mlとし、溶離液を30秒間隔で分取した。分画のうち注入から10.5分以降11分以前の分画(fr.2)と11分以降11.5分以前の分画(fr.3)をまとめて溶媒を除き、ブロック共重合体1Aを得た。なお、前記fr.2およびfr.3のポリスチレン換算のMnおよびMwはそれぞれ次のとおりであった。

Figure 2007211237
<ブロック共重合体1AのNMR測定>
ブロック共重合体1Aをテトラヒドロフラン−d8溶液とし、30℃においてTOCSYスペクトルを測定した。NMR装置には、ブルカー社製Avance600型核磁気共鳴装置を用いた。
TOCSYスペクトルには、(F1軸、F2軸)=(7.11ppm、7.67ppm)、および、(F1軸、F2軸)=(7.67ppm、7.11ppm)の位置に、式(Z1)においてHAおよびHBで示されるプロトン間の交差ピークが明瞭に観測された。このことは、該ブロック共重合体1Aにおいては二価の基1を構成単位とするブロックと二価の基2を構成単位とするブロックが化学結合で結合していることを意味する。
Figure 2007211237
(Z1)
(ただし、式(Z1)においてRはC817基を表す。)
一方、該TOCSYスペクトルには、式(Z2)においてHCおよびHDで示されるプロトン間の交差ピークの出現位置、すなわち(F1軸、F2軸)=(7.97ppm、8.60ppm)、および(F1軸、F2軸)=(8.60ppm、7.97ppm)には全くピークが観測されなかった。

Figure 2007211237
(Z2)
(ただし、式(Z2)においてRはC817基を表す。)
さらに、式(Z3)においてHEおよびHFで示されるプロトン間の交差ピークの出現位置、すなわち(F1軸、F2軸)=(7.38ppm、7.67ppm)、および(F1軸、F2軸)=(7.67ppm、7.38ppm)にも全くピークが観測されなかった。

Figure 2007211237
(Z3)
(ただし、式(Z3)においてRはC817基を表す。)
またさらに、式(Z4)においてHGおよびHHで示されるプロトン間の交差ピークの出現位置、すなわち(F1軸、F2軸)=(7.43ppm、7.18ppm)、および(F1軸、F2軸)=(7.18ppm、7.43ppm)にも全くピークが観測されなかった。
Figure 2007211237
(Z4)
(ただし、式(Z4)においてRはC817基を表す。)
これらの知見を総合すると、該ブロック共重合体1Aの二価の基1を構成単位とするブロックは、式(Z3)で示されるヘッド−ヘッド結合や式(Z2)で示されるテール−テール結合がNMRスペクトル上で検出できないほどヘッド−テール規則性が高いことが示される。一方、二価の基2を構成単位とするブロックにおいても、化合物3の単量体のBr基が2つ脱離してカップリングする反応が生じないことはモデル化合物を用いた反応から明らかであり、このことより、該ブロック共重合体1Aにおいて二価の基1を構成単位とするブロックと二価の基2を構成単位とするブロックの反応点は、その構造が式(Z1)に示されるような1種類のみであって、このような構造は該ブロック共重合体1Aの1分子に1カ所しか存在しないことが示される。よって、該ブロック共重合体1Aは二価の基1を構成単位とするブロックと二価の基2を構成単位とするブロック2つからなることが確認された。
[実施例2]
<ブロック共重合体2の合成>
300mL三口フラスコに化合物1を1.00g(1.5mmol)を仕込み、フラスコ内をアルゴンガスで置換した。次いで、4−t−ブチルブロモベンゼンを6.6mg(0.03mmol)、トルエン34mLを仕込み45℃で5分間攪拌した。次いで、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを2.1mg(0.002mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン6.5mg(0.018mmol)を加え45℃で10分間攪拌し、33重量%炭酸セシウム水溶液7.0mLを加え45℃で5分間攪拌した。次いで、110℃で2.5時間攪拌し、高速液体クロマトグラフィーにて化合物1の消失を確認し、このときの高分子化合物のSECにおけるピークトップの分子量が5.2×104であることを確認した。次いで、化合物3を2.23g(4.2mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを5.7mg(0.006mmol)、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン17.4mg(0.049mmol)、33重量%炭酸セシウム水溶液19mLおよびトルエン9mLを加え110℃にて17hr攪拌し、高速液体クロマトグラフィーにて化合物3の消失を確認し、このときの高分子化合物のSECにおけるピークトップの分子量が8.1×104であり、共重合により分子量が増加したことを確認した。次いで、4−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)トルエン0.46g(2.1mmol)およびトルエン2mLを加え、110℃にて3時間攪拌した。実施例1と同様の精製操作を行い、目的とするブロック共重合体2を1.1g得た。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=5.1×104、Mw=8.1×104であった。該ブロック共重合体の元素分析の結果より、上記二価の基1と二価の基2のモル比は42:58であった。したがって、ブロック共重合体2は二価の基1を構成単位とするブロックと二価の基2を構成単位とするブロック2つからなり、二価の基1および二価の基2の化学式量はそれぞれ438.7および327.4であるため、二価の基1を構成単位とするブロックの数平均重合度は49であり、二価の基2を構成単位とするブロックの数平均重合度は90であった。
[実施例3]
<ブロック共重合体3の合成>
300mL三口フラスコに化合物1を1.00g(1.5mmol)を仕込み、フラスコ内をアルゴンガスで置換した。次いで、4−t−ブチルブロモベンゼンを6.6mg(0.03mmol)、トルエン34mLを仕込み45℃で5分間攪拌した。次いで、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを2.1mg(0.002mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン6.6mg(0.018mmol)を加え45℃で10分間攪拌し、33重量%炭酸セシウム水溶液7.0mLを加え45℃で5分間攪拌した。次いで、110℃で4時間攪拌し、高速液体クロマトグラフィーにて化合物1の消失を確認し、このときの高分子化合物のSECにおけるピークトップの分子量が5.6×104であることを確認した。次いで、化合物3を5.12g(9.6mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを13.2mg(0.014mmol)、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン40.6mg(0.115mmol)、33重量%炭酸セシウム水溶液44mLおよびトルエン10mLを加え110℃にて14.5hr攪拌し、高速液体クロマトグラフィーにて化合物3の消失を確認し、このときの高分子化合物のSECにおけるピークトップの分子量が1.0×105であり、共重合により分子量が増加したことを確認した。次いで、4−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)トルエン1.05g(4.8mmol)およびトルエン2mLを加え、110℃にて3時間攪拌した。実施例1と同様の精製操作を行い、目的とするブロック共重合体3を2.5g得た。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=7.2×104、Mw=1.2×105であった。該ブロック共重合体の元素分析の結果より、上記二価の基1と二価の基2のモル比は24:76であった。したがって、ブロック共重合体3は二価の基1を構成単位とするブロックと二価の基2を構成単位とするブロック2つからなり、二価の基1および二価の基2の化学式量はそれぞれ438.7および327.4であるため、二価の基1を構成単位とするブロックの数平均重合度は39であり、二価の基2を構成単位とするブロックの数平均重合度は167であった。
[比較例1]
<ランダム共重合体1による発光素子の作成>
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(3,4)エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルフォン酸(Bayer製、Bytron P AI4083)の懸濁液を、スピンコートにより80nmの厚みで成膜し、ホットプレート上で200℃、10分間乾燥した。次に、合成例3で得たランダム共重合体1をトルエンに溶解した。このとき、固形分の濃度は1.6wt%となるように調製した。このトルエン溶液を用いてスピンコートにより2800rpmで成膜した。その後、5×10-3Pa以下の真空度で90℃1時間乾燥した後、陰極として、フッ化リチウムを約4nm、次いでカルシウムを5nm、最後にアルミニウムを約100nm蒸着して、有機EL素子を作製した。素子構成はITO/Baytron P(80nm)/ランダム共重合体1(80nm)/LiF/Ca /Alとなる。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印加したところ、ランダム共重合体1由来のピーク波長460nmの青色発光を示した。この素子の最大発光効率は0.60cd/Aであった。
[実施例4]
<ブロック共重合体1による発光素子の作成>
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(3,4)エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルフォン酸(Bayer製、Bytron P AI4083)の懸濁液を、スピンコートにより80nmの厚みで成膜し、ホットプレート上で200℃、10分間乾燥した。次に、実施例1で得たブロック共重合体1をトルエンに溶解した。このとき、固形分の濃度は1.6wt%となるように調製した。このトルエン溶液を用いてスピンコートにより2800rpmで成膜した。その後、5×10-3Pa以下の真空度で90℃1時間乾燥した後、陰極として、フッ化リチウムを約4nm、次いでカルシウムを5nm、最後にアルミニウムを約100nm蒸着して、有機EL素子を作製した。素子構成は
ITO/Baytron P(80nm)/ブロック共重合体1(80nm)/LiF/Ca /Alとなる。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印加したところ、ブロック共重合体1由来のピーク波長460nmの青色発光を示した。この素子の最大発光効率は1.36cd/Aであった。
以上のように、本願発明にかかるブロック共重合体は、比較例1のランダム共重合体より高い発光効率を示し、高分子発光素子に用いる材料として優れた性質を有するものである。
[比較例2]
<ランダム共重合体2による発光素子の作成>
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(3,4)エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルフォン酸(Bayer製、Bytron P AI4083)の懸濁液を、スピンコートにより80nmの厚みで成膜し、ホットプレート上で200℃、10分間乾燥した。次に、合成例4で得たランダム共重合体2をトルエンに溶解した。このとき、固形分の濃度は1.8wt%となるように調製した。このトルエン溶液を用いてスピンコートにより1200rpmで成膜した。その後、5×10-3Pa以下の真空度で90℃1時間乾燥した後、陰極として、フッ化リチウムを約4nm、次いでカルシウムを5nm、最後にアルミニウムを約100nm蒸着して、有機EL素子を作製した。素子構成は
ITO/Baytron P(80nm)/ランダム共重合体2(80nm)/LiF/Ca /Alとなる。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印加したところ、ランダム共重合体2由来のピーク波長460nmの青色発光を示した。この素子の最大発光効率は0.08cd/Aであった。
[実施例5]
<ブロック共重合体2による発光素子の作成>
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(3,4)エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルフォン酸(Bayer製、Bytron P AI4083)の懸濁液を、スピンコートにより80nmの厚みで成膜し、ホットプレート上で200℃、10分間乾燥した。次に、実施例2で得たブロック共重合体2をトルエンに溶解した。このとき、固形分の濃度は1.8wt%となるように調製した。このトルエン溶液を用いてスピンコートにより1200rpmで成膜した。その後、5×10-3Pa以下の真空度で90℃1時間乾燥した後、陰極として、フッ化リチウムを約4nm、次いでカルシウムを5nm、最後にアルミニウムを約100nm蒸着して、有機EL素子を作製した。素子構成は
ITO/Baytron P(80nm)/ブロック共重合体2(80nm)/LiF/Ca /Alとなる。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印加したところ、ブロック共重合体2由来のピーク波長460nmの青色発光を示した。この素子の最大発光効率は0.61cd/Aであった。
以上のように、本願発明にかかるブロック共重合体は、比較例2のランダム共重合体より高い発光効率を示し、高分子発光素子に用いる材料として優れた性質を有するものである。
[合成例5]
<交互共重合体1の合成>
200mL三口フラスコに下記化合物4を0.703g(1.02mmol)、ビス−(4−ブロモ−フェニル)−(4−tert−ブチル−2,6−ジメチル−フェニル)アミンを0.491g(1.01mmol)を仕込み、フラスコ内をアルゴンガスで置換した。次いで、トルエン21.5mLを仕込み45℃で5分間攪拌した。次いで、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを2.70mg(0.0029mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン8.22mg(0.023mmol)、トルエン4.0mLを加え45℃で10分間攪拌し、33重量%炭酸セシウム水溶液9.1mLを加え、114℃で2時間10分攪拌した。次いで、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを2.75mg(0.0030mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン8.56mg(0.024mmol)、トルエン4.0mLを加えた。次いで、114℃で2時間20分攪拌し、高速液体クロマトグラフィーにて化合物4およびビス−(4−ブロモ−フェニル)−(4−tert−ブチル−2,6−ジメチル−フェニル)アミンの消失を確認した。次いで、4−t−ブチルブロモベンゼンを42.6mg(0.20mmol)、およびトルエン2.0mLを加え、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを0.87mg(0.001mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン2.57mg(0.0073mmol)、トルエン1.0mL、33重量%炭酸セシウム水溶液2.7mLを加えた。次いで、114℃にて2時間25分攪拌し、次いで、4−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)トルエン0.090g(0.41mmol)およびトルエン2.0mLを加え、114℃にて2時間攪拌した。
室温まで冷却した後、反応溶液の有機層をメタノール165mLに滴下して得られた沈殿を濾過、乾燥し、黄色固体を得た。前記黄色固体をトルエン71mLに溶解し、シリカゲルと活性アルミナのカラムクロマトグラフィーを行い、濃縮、乾燥し、固体を0.59g得た。該固体0.59gをテトラヒドロフランに溶解し、アセトンへ溶液を滴下して得られた沈殿を濾過、乾燥する操作を3回実施し、さらに固体をトルエンに溶解し、メタノールへ溶液を滴下して沈殿を濾過、乾燥し目的とする交互共重合体1を0.52g得た。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=6.5×104、Mw=1.1×105であった。該交互共重合体の元素分析の結果より、上記二価の基1と二価の基2のモル比は54:46であった。
Figure 2007211237
(化合物4)
[合成例9]
<正孔輸送性高分子1の合成>
不活性ガス雰囲気下、反応容器に下記化合物8を1.59g(3.0mmol)、下記化合物9を1.38g(3.0mmol)、酢酸パラジウム(2.0mg)、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン(22.2mg)、Aliquat336(0.39g,アルドリッチ製)、トルエン(30ml)を混合し、105℃に加熱した。この反応溶液に2M Na2CO3水溶液(8.2ml)を滴下し、2時間還流させた。反応後、フェニルホウ酸(37mg)を加え、さらに2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2時間撹拌した。冷却後、水(40ml)で2回、3%酢酸水溶液(40ml)で2回、水(40ml)で2回洗浄し、得られた溶液をメタノール(465mL)に滴下、ろ取することで沈殿物を得た。該沈殿物をトルエン(93mL)に溶解し、アルミナカラム、シリカゲルカラムを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(465ml)に滴下し、撹拌した後、得られた沈殿物をろ取し乾燥した。得られた正孔輸送性高分子1の収量は1.4gであった。正孔輸送性高分子1のポリスチレン換算数平均分子量は、1.1×105であり、ポリスチレン換算重量平均分子量は2.8×105であった。

Figure 2007211237

(化合物8)

Figure 2007211237


(化合物9)
[実施例6]
<ブロック共重合体2による発光素子の作成>
溶液の調整
上記で得たブロック共重合体2をキシレンに溶解し、ポリマー濃度1.8重量%のキシレン溶液を作製した。
EL素子の作製
スパッタ法により150nmの厚みでITO膜を付けたガラス基板上に、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルホン酸(Bayer製、BaytronP CH8000)の懸濁液を0.2μmメンブランフィルターで濾過した液を用いて、スピンコートにより60nmの厚みで薄膜を形成し、ホットプレート上で200℃、10分間乾燥した。次に、上記で得た正孔輸送性高分子化合物1のキシレン溶液(濃度0.5重量%)を用いて、スピンコートにより3000rpmの回転速度で10nmの膜厚の薄膜を形成した。その後、窒素雰囲気下のホットプレート上で180℃、15分間熱処理した。
こうして形成した正孔輸送性高分子化合物1の層の上に、上記で得たブロック共重合体2のキシレン溶液を用いて、スピンコートにより3200rpmの回転速度で成膜した。成膜後の膜厚は約80nmであった。さらに、これを窒素雰囲気下、130℃のホットプレート上で20分間乾燥した後、陰極としてバリウムを約5nm、次いでアルミニウムを約83nm蒸着してEL素子を作製した。なお真空度が1×10-4Pa以下に到達した後に金属の蒸着を開始した。
EL素子の性能
得られた素子に電圧を印加することにより、この素子から450nmにピークを有するEL発光が得られた。輝度100cd/m2におけるEL発光色をC.I.E.色座標値で示すとx=0.150、y=0.126であった。EL発光の強度は電流密度にほぼ比例していた。また100cd/m2における駆動電圧は7.8Vであった。なお該素子は4.9Vから発光開始が見られ、最大発光効率は0.07cd/Aであった。
[比較例3]
<交互共重合体1による発光素子の作成>
溶液の調整
上記で得た交互共重合体1をキシレンに溶解し、ポリマー濃度1.8重量%のキシレン溶液を作製した。
EL素子の作製
ブロック共重合体2のキシレン溶液の代わりに、上記で得た交互共重合体1のキシレン溶液を用いる以外は、実施例6と全く同様にしてEL素子を作成した。なおスピンコート時の回転数は2000rpmとし、成膜後の膜厚は約82nmであった。
EL素子の性能
得られた素子に電圧を印加することにより、この素子から455nmにピークを有するEL発光が得られた。輝度100cd/m2におけるEL発光色をC.I.E.色座標値で示すとx=0.186、y=0.206であった。EL発光の強度は電流密度にほぼ比例していた。また100cd/m2における駆動電圧は9.8Vであった。なお該素子は5.8Vから発光開始が見られ、最大発光効率は0.01cd/Aであった。
実施例6におけるブロック共重合体2の素子、及び比較例3における交互共重合体1の素子について、電圧−電流特性を図1に、電圧−輝度特性を図2に比較して示す。(図中、○がブロック共重合体2を、□が交互共重合体1を示す。)図よりわかるように、ブロック共重合体2は交互共重合体1に比べ、同一電圧での電流密度及び輝度が大きいことがわかる。また、ブロック共重合体2は交互共重合体1に比べ発光開始電圧が低く、発光効率が高いため、電界発光素子に用いるためにより適した材料であると言える。

[合成例6]
<化合物5の合成>
不活性雰囲気下、反応容器に2,7−ジブロモ−9,9−ジオクチルフルオレンを31.26g(57.0mmol)、t−ブチルメチルエーテル390mLを加え、−70℃にてn−ブチルリチウムの1.6Mヘキサン溶液を30分かけて滴下し、−20℃にて2時間攪拌し、0℃にて2時間攪拌した。次いで、−70℃にてトリイソプロポキシボラン17.5mL(76.1mmol)を20分かけて滴下し、同温度にて1時間攪拌し、室温にて16時間攪拌した。次いで、−20℃にて5%塩酸水溶液88mLを20分かけて滴下し、室温にて30分攪拌した。有機層から水層を除去し、有機層に水88mLを加え攪拌し有機層から水層を除去する操作を3回繰り返し、有機層に飽和食塩水88mLを加え攪拌し有機層から水層を除去し、得られた有機層を無水硫酸マグネシウムにて乾燥し、溶媒を留去した。次いで、ヘキサンとクロロホルムを展開溶媒としシリカゲルクロマトグラフィーを行い、溶媒留去、減圧乾燥することにより白色固体を15.87g得た。不活性雰囲気下、ディーンスタークを備え付けた反応容器に該固体6.89g、カテコール1.50g、トルエン100mLを加え、100℃にて
脱水還流させながら8時間攪拌した。室温まで冷却し、濃縮乾固することにより固体を7.93g得た。該固体をヘキサンとアセトニトリルから再結晶を1回行い、クロロホルムとアセトニトリルから最結晶を2回行い、ヘキサンから再結晶を1回行い、目的とする化合物5を3.30g(収率22.7%、LC面百値:99.6%)を得た。

Figure 2007211237


(化合物5)


[合成例7]
<化合物6−1の合成>
反応容器に 4−ヨードアニソール200.0g(0.855 mol)、4−ブロモアニリン441.0g(2.56 mol)、1,10−フェナントロリン 5.60 g (0.031 mol) を加え、容器内をアルゴンガスにて置換し、トルエン 545 mL を加えた。ここに塩化第一銅 3.08 g (0.031 mol)、水酸化カリウム 374.9 g (6.68 mol)、トルエン 11 mL を加え、125 ℃ にて 2 時間撹拌した。室温に冷却し、クロロホルム 545mL を加えろ過し、ろ液を 2規定塩酸と蒸留水で洗浄して有機層を濃縮乾固すると暗紫色物質が 141.8 g 得られた。該暗紫色物質 14.9 g をシリカゲルカラムクロマトグラフィー (展開溶媒ヘキサン/クロロホルム 1 : 3) で精製し、溶出液を濃縮乾固、真空乾燥することにより目的とする化合物6−1が 4.4 g (収率18%)得られた。
LC−MS(APPI/posi):278[M+H+

Figure 2007211237

(化合物6−1)

<化合物6−2の合成>
反応容器に上記化合物6−1を10.00 g (36.0 mmol)、p−ジヨードベンゼン 35.58 g (108 mmol)、1,10−フェナントロリン0.24 g (1.3 mmol) を加え、容器内をアルゴンガスにて置換し、トルエン 206 mL を加えた。ここに 塩化第一銅 0.13 g (1.3 mmol)、水酸化カリウム 15.77 g (281 mmol)、トルエン 4 mL を加え、125 ℃ にて7 時間撹拌した。室温に冷却し、クロロホルム 206 mL を加えろ過し、ろ液を濃縮乾固した。濃縮物をクロロホルムに溶解し、メタノールを滴下すると沈殿が析出し、ろ過で沈殿を除きろ液を濃縮し固体を得た。次いで、シリカゲルカラムクロマトグラフィー (展開溶媒ヘキサン/クロロホルム 3 : 1) で精製し、溶出液を濃縮乾固、真空乾燥することにより、目的とする化合物6−2を12.57 g(収率73%)得た。
LC−MS(APPI/posi):480[M+H+



Figure 2007211237
(化合物6−2)

<化合物6−3の合成>
反応容器に上記化合物6−2を2.26g (4.7 mmol) 加え、容器内をアルゴンガスにて置換し、テトラヒドロフラン 40 mL を加えた。次に、室温にて2mol/L塩化イソプロピルマグネシウムのテトラヒドロフラン溶液3.50 mL (7.0 mmol) を 10 分間で滴下し、1 時間撹拌を続けた。撹拌後、反応溶液を−45 ℃ まで冷却しトリメトキシボラン 1.60 mL (14 mmol) を 10 分間で滴下し、−45 ℃ にて 30 分撹拌し、さらに室温にて30 分撹拌した。反応溶液を2規定塩酸 25 mL に滴下し、トルエンを加えて攪拌した後、有機層から水層を除去した。有機層2規定塩酸を加え攪拌し有機層から水層を除去し、該有機層に飽和食塩水を加え有機層から水層を除去し、有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、濃縮乾固することにより、オイル状物質が得られた。該オイル状物質をクロロホルムに溶解し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー (展開溶媒:クロロホルム) を行った。次いで、トルエン 90 mL とピナコール 0.56 g (4.7 mmol) を加え、125 ℃にて 2時間攪拌した。室温まで冷却し、水を加え攪拌した後有機層から水層を除去し、得られた有機層を無水硫酸マグネシウムにて乾燥し、濃縮乾固、減圧乾燥することにより、目的とする化合物6−3を0.64 g (収率 28%) をオイル状物質として得た。
LC−MS(APPI/posi):480[M+H+

Figure 2007211237

(化合物6−3)


[合成例8]
<化合物7−1の合成>
不活性ガス雰囲気下、反応容器に酢酸パラジウム1.56g(6.98mmol)、トリ−t−ブチルホスフィン2.8g(13.96mmol)、キシレン1.6Lを加え28℃にて1時間攪拌し、カルバゾール128.4g(768mmol)、1−ブロモ−4−ブチルオキシベンゼン160.0g(698mmol)、キシレン1.6Lを加え攪拌した。次いで、80℃にてナトリウム−tert−ブトキシド80.0g(838mmol)、キシレン0.8Lを加え、130℃にて一晩攪拌した。反応液を室温に冷却後、セライトを敷き詰めた濾過器にて濾過を行い、濃縮乾固した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーを行い、目的とする化合物7−1を150.6g(収率66%)得た。

Figure 2007211237

(化合物7−1)
<化合物7−2の合成>
不活性ガス雰囲気下、反応容器に化合物7−1を130.0g(412mmol)、N,N−ジメチルホルムアミド2.5L加え、4℃にてN−ブロモスクシンイミド143.8g(808mmol)を加えた後、室温にて一晩攪拌した。次いで、反応液に氷2kgを加え攪拌した後、析出した固体を濾過し、n−ヘキサンにて洗浄し、減圧乾燥を行った。次いで、シリカゲルカラムクロマトグラフィーを実施した後、トルエンとn−ヘキサンから再結晶を行い、目的とする化合物7−2を159.2g(収率81%)を得た。
GC−MS(EI):473
1H−NMR : 1.02 (t, 3H),1.55(m,2H),1.84(m,2H),4.06(t,2H),7.09(2H,d),7.17(d,2H),7.36(d,2H),7.50(d,2H),8.18(s,2H)

Figure 2007211237

(化合物7−2)
<化合物7−3の合成>
不活性ガス雰囲気下、反応容器に化合物7−2を60.0g(127mmol)、ピナコールジボラン19.3g(76mmol)酢酸カリウム37.3g(380mmol)、脱水1,4−ジオキサン600mL、ジクロロ[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム3.1g(3.8mmol)を加え、50℃にて4時間攪拌した。室温まで冷却した後、セライトを敷き詰めた濾過器にて濾過を行い、濃縮乾固した。次いで、トルエンに溶解し、水を加え攪拌し水層を有機層から除去する作業を2回行い、有機層を無水硫酸マグネシウムにて脱水し、無水硫酸マグネシウムを除去した後、有機層を濃縮乾固した。次いで、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製を行い、目的とする化合物7−3を11.7g(収率18%)得た。
LC−MS(APPI/posi):519[M+・
1H−NMR : 1.02 (t, 3H),1.40(s,12H),1.55(m,2H),1.84(m,2H) 4.06(t,2H),7.09(d,2H),7.16(d,1H),7.28(d,1H),7.38(d,2H),7.46(dd,1H),7.86(d,1H),8.28(d,1H),8.59(s,1H)
Figure 2007211237

(化合物7−3)
[実施例7]
<ブロック共重合体4の合成>
100mL二口フラスコに上記化合物5を0.250g(0.43mmol)を仕込み、フラスコ内をアルゴンガスで置換した。次いで、4−t−ブチルブロモベンゼンを1.90mg(0.009mmol)、トルエン8.9mLを仕込みArバブリングした後、45℃で5分間攪拌した。次いで、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを0.59mg(0.0006mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン1.80mg(0.0051mmol)、トルエン1.0mLを加え45℃で10分間攪拌し、33重量%炭酸セシウム水溶液1.9mLを加えた。次いで、114℃で30分攪拌し、高速液体クロマトグラフィーにて化合物5の消失を確認し、このときの高分子化合物のSECにおけるピークトップの分子量が8.6×104であることを確認した。次いで、上記化合物3を0.307g(0.58mmol)およびトルエン2mLを加え、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを0.78mg(0.0009mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン2.41mg(0.0068mmol)、トルエン1.0mL、33重量%炭酸セシウム水溶液2.6mLを加え114℃にて7時間攪拌した。次いで、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを0.73mg(0.0008mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン2.24mg(0.0064mmol)、トルエン1.0mLを加え114℃にて7時間30分撹拌した。次いで、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを0.86mg(0.0009mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン2.70mg(0.0077mmol)、トルエン1.0mLを加え114℃にて7時間撹拌し、高速液体クロマトグラフィーにて化合物3の消失を確認し、このときの高分子化合物のSECにおけるピークトップの分子量が9.9×104であり、共重合により分子量が増加したことを確認した。次いで、4−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)トルエン0.062g(0.28mmol)およびトルエン2mLを加え、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを0.32mg(0.0003mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン0.97mg(0.003mmol)、トルエン1.0mL、33重量%炭酸セシウム水溶液1.1mLを加え114℃にて4時間攪拌した。室温まで冷却した後、反応溶液の水層を有機層から除去し、有機層をメタノール90mLに滴下して得られた沈殿を濾過、乾燥し、黄色固体を得た。前記黄色固体をトルエン30mLに溶解し、シリカゲルと活性アルミナのカラムクロマトグラフィーを行い、溶出液を濃縮した。濃縮液をメタノールに滴下し、析出した沈殿を濾過、乾燥し、固体を0.25g得た。該固体0.21gをテトラヒドロフランに溶解し、アセトンへ溶液を滴下して得られた沈殿を濾過、乾燥する操作を3回実施し、目的とするブロック共重合体4を0.17g得た。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=7.7×104、Mw=1.3×105であった。該ブロック共重合体の元素分析の結果より、下記二価の基3と上記二価の基2のモル比は55:45であった。したがって、ブロック共重合体4は二価の基3を構成単位とするブロックと二価の基2を構成単位とするブロック2つからなり、二価の基3および二価の基2の化学式量はそれぞれ388.6および327.4であるため、二価の基3を構成単位とするブロックの数平均重合度は109であり、二価の基2を構成単位とするブロックの数平均重合度は106であった。




Figure 2007211237

(二価の基3)
<ブロック共重合体4のNMR測定>
上記で得られたブロック共重合体4をテトラヒドロフラン−d8溶液とし、30℃において1H検出1H−13C二次元相関スペクトル(HMQCスペクトル)およびNOE相関スペクトル(NOESYスペクトル)測定を行った。NMR装置には、ブルカー社製Avance600型核磁気共鳴装置を用いた。
HMQCスペクトルの測定を行ったところ、式(X1)においてHA1およびHB1で示されるプロトンは、それぞれ7.75ppm、7.80ppmの位置にあり、また式(X1)においてCA1およびCB1で示される炭素13は、それぞれ126.5ppm、121.6ppmの位置にあって、HA1とCA1、HB1とCB1で示されるプロトンと炭素の対に対してプロトン−炭素13相関ピークが観測された。
Figure 2007211237
(X1)

また、該HMQCスペクトル上で、式(X2)においてHC1およびHD1で示されるプロトンは、それぞれ7.44ppm、7.02ppmの位置にあり、式(X2)においてCC1およびCD1で示される炭素13の化学シフトは、それぞれ127.1ppm、120.1ppmの位置にあって、HC1とCC1、HD1とCD1で示されるプロトンと炭素の対に対してプロトン−炭素13相関ピークが観測された。
Figure 2007211237
(X2)

一方、該HMQCスペクトル上で、式(X3)においてHA2およびHB2で示されるプロトンは、それぞれ7.64ppm、7.69ppmの位置にあり、また式(X3)においてCA2およびCB2で示される炭素13は、それぞれ125.8ppm、121.4ppmの位置にあって、HA2とCA2、HB2とCB2で示されるプロトンと炭素の対に対してプロトン−炭素13相関ピークが観測された。
Figure 2007211237

また、該HMQCスペクトル上で、式(X3)においてHC2およびHD2で示されるプロトンは、それぞれ7.59ppm、7.08ppmの位置にあり、式(X3)においてCC2およびCD2で示される炭素13の化学シフトは、それぞれ127.9ppm、121.5ppmで、HC2とCC2、HD2とCD2で示されるプロトンと炭素の対に対してプロトン−炭素13相関ピークが観測された。 さらに、NOESY測定を行ったところ、式(X3)においてHB2およびHC2で示されるプロトン間の交差ピークの出現位置、すなわち(F1軸、F2軸)=(7.69ppm、7.59ppm)、および(F1軸、F2軸)=(7.59ppm、7.69ppm)にNOEピークが観測された。このことは、式(X3)においてHB2およびHC2で示されるプロトン間の距離が小さいことを示しており、式(X3)におけるHB2およびHC2の帰属が正しいことを明確に示している。
これらの知見を総合すると、ブロック共重合体4は、式(X1)で示されるブロックと、式(X2)で示されるブロックとを含み、さらに、式(X3)で示される連結部が存在することが確認された。
[実施例8]
<ブロック共重合体4による高分子発光素子の作成>
溶液の調整
上記で得たブロック共重合体4をキシレンに溶解し、ポリマー濃度1.6重量%のキシレン溶液を作製した。
EL素子の作製
ブロック共重合体2のキシレン溶液の代わりに、上記で得たブロック共重合体4のキシレン溶液を用いる以外は、実施例6と全く同様にしてEL素子を作成した。なおスピンコート時の回転数は3000rpmとし、成膜後の膜厚は約79nmであった。
EL素子の性能
得られた素子に電圧を印加することにより、この素子から430nmにピークを有するEL発光が得られた。輝度100cd/m2におけるEL発光色をC.I.E.色座標値で示すとx=0.162、y=0.066であった。EL発光の強度は電流密度にほぼ比例していた。また100cd/m2における駆動電圧は6.0Vであった。なお該素子は4.3Vから発光開始が見られ、最大発光効率は0.30cd/Aであった。
[実施例9]
<ブロック共重合体5の合成>
100mL二口フラスコに上記化合物5を0.250g(0.43mmol)を仕込み、フラスコ内をアルゴンガスで置換した。次いで、4−t−ブチルブロモベンゼンを1.90mg(0.009mmol)、トルエン8.9mLを仕込み45℃で5分間攪拌した。次いで、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを0.58mg(0.0006mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン1.83mg(0.0052mmol)、トルエン1.0mLを加え45℃で10分間攪拌し、33重量%炭酸セシウム水溶液1.9mLを加えた。次いで、114℃で30分攪拌し、高速液体クロマトグラフィーにて化合物5の消失を確認し、このときの高分子化合物のSECにおけるピークトップの分子量が7.6×104であることを確認した。次いで、上記化合物6−3を0.279g(0.58mmol)およびトルエン2mLを加え、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを0.79mg(0.0009mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン2.37mg(0.0067mmol)、トルエン1.0mL、33重量%炭酸セシウム水溶液2.6mLを加え114℃にて3時間攪拌した。次いで、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを0.83mg(0.0009mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン2.75mg(0.0078mmol)、トルエン1.0mLを加え114℃にて7時間30分撹拌した。次いで、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを0.81mg(0.0009mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン2.32mg(0.0066mmol)、トルエン1.0mLを加え114℃にて9時間撹拌した。次いで、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを0.78mg(0.0009mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン2.31mg(0.0066mmol)、トルエン1.0mLを加え114℃にて17時間撹拌した。高速液体クロマトグラフィーにて化合物6−3の消失を確認し、このときの高分子化合物のSECにおけるピークトップの分子量が8.9×104であり、共重合により分子量が増加したことを確認した。次いで、4−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)トルエン0.057g(0.26mmol)およびトルエン2mLを加え、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを0.37mg(0.0004mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン0.99mg(0.003mmol)、トルエン1.0mL、33重量%炭酸セシウム水溶液1.1mLを加え114℃にて2時間30分攪拌した。室温まで冷却した後、反応溶液の水層を有機層から除去し、有機層をメタノール120mLに滴下して得られた沈殿を濾過、乾燥し、黄色固体を得た。前記黄色固体にトルエン27mLを添加し、シリカゲルと活性アルミナのカラムクロマトグラフィーを行い、溶出液を濃縮した。濃縮液をメタノールに滴下し、析出した沈殿を濾過、乾燥し、固体を0.16g得た。該固体0.13gをトルエンに溶解し、メタノールへ溶液を滴下して得られた沈殿を濾過、乾燥する操作を2回実施し、目的とするブロック共重合体5を0.12g得た。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=5.3×104、Mw=1.1×105であった。該ブロック共重合体の元素分析の結果より、上記二価の基3と下記二価の基4のモル比は64:36であった。したがって、ブロック共重合体5は二価の基3を構成単位とするブロックと二価の4を構成単位とするブロック2つからなり、二価の基3および二価の基4の化学式量はそれぞれ388.6および273.3であるため、二価の基3を構成単位とするブロックの数平均重合度は87であり、二価の基4を構成単位とするブロックの数平均重合度は70であった。
Figure 2007211237

(二価の基4)

<ブロック共重合体5のNMR測定>
ブロック共重合体5をテトラヒドロフラン−d8溶液とし、30℃において1H検出1H−13C二次元相関スペクトル(HMQCスペクトル)およびNOE相関スペクトル(NOESYスペクトル)測定を行った。NMR装置には、ブルカー社製Avance600型核磁気共鳴装置を用いた。
HMQCスペクトルの測定を行ったところ、式(Y1)においてHA1およびHB1で示されるプロトンは、それぞれ7.75ppm、7.80ppmの位置にあり、また式(Y1)においてCA1およびCB1で示される炭素13は、それぞれ126.5ppm、121.6ppmの位置にあって、HA1とCA1、HB1とCB1で示されるプロトンと炭素の対に対してプロトン−炭素13相関ピークが観測された。
Figure 2007211237

また、該HMQCスペクトル上で、式(Y2)においてHC1およびHD1で示されるプロトンは、それぞれ7.47ppm、7.08ppmの位置にあり、式(Y2)においてCC1およびCD1で示される炭素13の化学シフトは、それぞれ127.3ppm、123.2ppmの位置にあって、HC1とCC1、HD1とCD1で示されるプロトンと炭素の対に対してプロトン−炭素13相関ピークが観測された。

Figure 2007211237
(Y2)


一方、該HMQCスペクトル上で、式(Y3)においてHA2およびHB2で示されるプロトンは、それぞれ7.63ppm、7.68ppmの位置にあり、また式(Y3)においてCA2およびCB2で示される炭素13は、それぞれ125.9ppm、121.2ppmの位置にあって、HA2とCA2、HB2とCB2で示されるプロトンと炭素の対に対してプロトン−炭素13相関ピークが観測された。

Figure 2007211237

また、該HMQCスペクトル上で、式(Y3)においてHC2およびHD2で示されるプロトンは、それぞれ7.61ppm、7.14ppmの位置にあり、式(Y3)においてCC2およびCD2で示される炭素13の化学シフトは、それぞれ127.9ppm、124.8ppmで、HC2とCC2、HD2とCD2で示されるプロトンと炭素の対に対してプロトン−炭素13相関ピークが観測された。
さらに、NOESY測定を行ったところ、式(Y3)においてHB2およびHC2で示されるプロトン間の交差ピークの出現位置、すなわち(F1軸、F2軸)=(7.68ppm、7.61ppm)、および(F1軸、F2軸)=(7.61ppm、7.68ppm)にNOEピークが観測された。このことは、式(Y3)においてHB2およびHC2で示されるプロトン間の距離が小さいことを示しており、式(Y3)におけるHB2およびHC2の帰属が正しいことを明確に示している。
これらの知見を総合すると、ブロック共重合体5は、式(Y1)で示されるブロックと、式(Y2)で示されるブロックとを含み、さらに、式(Y3)で示される連結部が存在することが確認された。
[実施例10]
<ブロック共重合体5による高分子発光素子の作成>
溶液の調整
上記で得たブロック共重合体5をクロロホルムに溶解し、ポリマー濃度0.5重量%のクロロホルム溶液を作製した。
EL素子の作製
ブロック共重合体2のキシレン溶液の代わりに、上記で得たブロック共重合体5のクロロホルム溶液を用いる以外は、実施例6と全く同様にしてEL素子を作成した。なおスピンコート時の回転数は3600rpmとし、成膜後の膜厚は約90nmであった。
EL素子の性能
得られた素子に電圧を印加することにより、この素子から445nmにピークを有するEL発光が得られた。輝度100cd/m2におけるEL発光色をC.I.E.色座標値で示すとx=0.181、y=0.134であった。EL発光の強度は電流密度にほぼ比例していた。また100cd/m2における駆動電圧は8.0Vであった。なお該素子は5.7Vから発光開始が見られ、最大発光効率は0.14cd/Aであった。
[実施例11]
<ブロック共重合体6の合成>
200mL三口フラスコに上記化合物5を0.600g(1.02mmol)を仕込み、フラスコ内をアルゴンガスで置換した。次いで、4−t−ブチルブロモベンゼンを4.53mg(0.021mmol)、トルエン22.0mLを仕込み45℃で5分間攪拌した。次いで、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを1.46mg(0.0016mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン4.44mg(0.013mmol)、トルエン2.0mLを加え45℃で10分間攪拌し、33重量%炭酸セシウム水溶液4.7mLを加えた。次いで、114℃で30分攪拌し、高速液体クロマトグラフィーにて化合物5の消失を確認し、このときの高分子化合物のSECにおけるピークトップの分子量が6.9×104であることを確認した。次いで、化合物7−3を0.718g(1.38mmol)およびトルエン5mLを加え、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを1.84mg(0.0020mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン5.61mg(0.016mmol)、トルエン2.0mL、33重量%炭酸セシウム水溶液6.5mLを加え114℃にて3時間攪拌した。次いで、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを1.94mg(0.0021mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン6.00mg(0.017mmol)、トルエン2.0mLを加えた。次いで、114℃にて19時間30分撹拌し、高速液体クロマトグラフィーにて化合物7−3の消失を確認し、このときの高分子化合物のSECにおけるピークトップの分子量が8.4×104であり、共重合により分子量が増加したことを確認した。次いで、4−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)トルエン0.138g(0.63mmol)およびトルエン4.8mLを加え、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを0.80mg(0.0009mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン2.57mg(0.0073mmol)、トルエン1.0mL、33重量%炭酸セシウム水溶液3.0mLを加え114℃にて1時間30分攪拌した。室温まで冷却した後、反応溶液の水層を有機層から除去し、有機層をメタノール194mLに滴下して得られた沈殿を濾過、乾燥し、黄色固体を得た。前記黄色固体にトルエン81mLを添加し、シリカゲルと活性アルミナのカラムクロマトグラフィーを行い、溶出液を濃縮した。濃縮液をメタノールに滴下し、析出した沈殿を濾過、乾燥し、固体を0.52g得た。該固体0.52gをテトラヒドロフランに溶解し、不溶部を濾過で除去し、濾液を濃縮乾固した。これをトルエンに溶解し、メタノールへ溶液を滴下して得られた沈殿を濾過、乾燥した。これをテトラヒドロフランに溶解し、アセトンへ溶液を滴下して得られた沈殿を濾過、乾燥する操作を3回実施し、さらに固体をトルエンに溶解し、メタノールへ溶液を滴下して沈殿を濾過、乾燥し目的とするブロック共重合体6を0.17g得た。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=7.3×104、Mw=1.2×105であった。該ブロック共重合体の元素分析の結果より、上記二価の基3と二価の基5のモル比は92:8であった。したがって、ブロック共重合体6は二価の基3を構成単位とするブロックと二価の基5を構成単位とするブロック2つからなり、二価の基3および二価の基5の化学式量はそれぞれ388.6および313.4であるため、二価の基3を構成単位とするブロックの数平均重合度は173であり、二価の基5を構成単位とするブロックの数平均重合度は19であった。

Figure 2007211237
(二価の基5)

[実施例12]
<ブロック共重合体6による高分子発光素子の作成>
溶液の調整
上記で得たブロック共重合体6をキシレンに溶解し、ポリマー濃度1.6重量%のキシレン溶液を作製した。
EL素子の作製
ブロック共重合体2のキシレン溶液の代わりに、上記で得たブロック共重合体6のキシレン溶液を用いる以外は、実施例6と全く同様にしてEL素子を作成した。なおスピンコート時の回転数は3000rpmとし、成膜後の膜厚は約78nmであった。
EL素子の性能
得られた素子に電圧を印加することにより、この素子から430nmにピークを有するEL発光が得られた。輝度100cd/m2におけるEL発光色をC.I.E.色座標値で示すとx=0.170、y=0.108であった。EL発光の強度は電流密度にほぼ比例していた。また100cd/m2における駆動電圧は6.4Vであった。なお該素子は4.9Vから発光開始が見られ、最大発光効率は1.02cd/Aであった。
[実施例13]
<ブロック共重合体7の合成>
200mL三口フラスコに上記化合物1を0.650g(1.01mmol)を仕込み、フラスコ内をアルゴンガスで置換した。次いで、4−t−ブチルブロモベンゼンを4.52mg(0.021mmol)、トルエン21.5mLを仕込み45℃で5分間攪拌した。次いで、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを1.43mg(0.0016mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン4.40mg(0.013mmol)、トルエン2.0mLを加え45℃で10分間攪拌し、33重量%炭酸セシウム水溶液4.6mLを加えた。次いで、114℃で2時間攪拌し、高速液体クロマトグラフィーにて化合物1の消失を確認し、このときの高分子化合物のSECにおけるピークトップの分子量が6.6×104であり共重合により分子量が増加したことを確認した。。次いで、上記化合物5を0.799g(1.36mmol)およびトルエン4.7mLを加え、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを1.95mg(0.0021mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン6.15mg(0.018mmol)、トルエン2.0mL、33重量%炭酸セシウム水溶液6.2mLを加えた。次いで、114℃にて1時間40分攪拌し、高速液体クロマトグラフィーにて化合物5の消失を確認し、このときの高分子化合物のSECにおけるピークトップの分子量が9.1×104であることを確認した。次いで、上記化合物3を0.726g(1.36mmol)およびトルエン4.7mLを加え、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを1.84mg(0.0020mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン5.58mg(0.016mmol)、トルエン2.0mL、33重量%炭酸セシウム水溶液6.2mLを加えた。次いで、114℃にて19時間50分攪拌し、高速液体クロマトグラフィーにて化合物3の消失を確認し、このときの高分子化合物のSECにおけるピークトップの分子量が1.0×105であり、共重合により分子量が増加したことを確認した。次いで、4−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)トルエン0.133g(0.61mmol)およびトルエン4.7mLを加え、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを0.88mg(0.001mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン2.78mg(0.0079mmol)、トルエン1.0mL、33重量%炭酸セシウム水溶液2.8mLを加え114℃にて2時間攪拌した。室温まで冷却した後、反応溶液の水層を有機層から除去し、有機層をメタノール300mLに滴下して得られた沈殿を濾過、乾燥し、黄色固体を得た。前記黄色固体をトルエン133mLに溶解し、シリカゲルと活性アルミナのカラムクロマトグラフィーを行い、溶出液を濃縮した。濃縮液をメタノールに滴下し、析出した沈殿を濾過、乾燥し、固体を1.13g得た。該固体1.13gをテトラヒドロフランに溶解し、アセトンへ溶液を滴下して得られた沈殿を濾過、乾燥する操作を3回実施し、さらに固体をトルエンに溶解し、メタノールへ溶液を滴下して沈殿を濾過、乾燥し目的とするブロック共重合体7を0.97g得た。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=8.0×104、Mw=1.5×105であった。該ブロック共重合体の下記NMR測定の結果より、上記二価の基1と上記二価の基3と上記二価の基2のモル比は27:41:32であった。したがって、ブロック共重合体7は二価の基1を構成単位とするブロックと二価の基3を構成単位とするブロックと二価の基2を構成単位とするブロック3つからなり、二価の基1、二価の基3および二価の基2の化学式量はそれぞれ438.7、388.6および327.4であるため、二価の基1を構成単位とするブロックの数平均重合度は49であり、二価の基3を構成単位とするブロックの数平均重合度は84であり、二価の基2を構成単位とするブロックの数平均重合度は78であった。
<ブロック共重合体7のNMR測定>
NMR測定は、重合体を重水素化テトラヒドロフランの約1%溶液としてブルカー社製Avance600核磁気共鳴装置を用い、30℃で行った。
ブロック共重合体6の1H-NMR測定を行ったところ、1H-NMRスペクトル上で、二価の基1を表す式(ZW1)においてH(1)、H(2)で示されるプロトンのピークの化学シフトは、それぞれ9.10ppm、8.67ppmであった。

Figure 2007211237
また、該1H-NMRスペクトル上で、二価の基2を表す式(ZW2)においてH(8)、H(9)、H(10)で示されるプロトンのピークの化学シフトは、それぞれ7.45ppm、7.23ppm、7.04ppmであった。

Figure 2007211237
1H-NMRスペクトル上で、H(1)、H(2)、H(8)、H(9)、H(10)のピークの積分強度を求め、1つの二価の基に含まれる等価なプロトンの個数を考慮して規格化した結果につき表1に示す。


Figure 2007211237


また、該1H−NMRスペクトル上で、二価の基3を表す式(ZW3)においてH(11)、H(12)、H(13)で示されるプロトンのピークは、7.53ppmから8.09ppmの範囲に観測された。さらにこの範囲には、式(ZW1)においてプロトンH(3)、H(4)、H(5)、H(6)、H(7)で示されるプロトンのピークも観測された。

Figure 2007211237
プロトンH(3)、H(4)、H(5)、H(6)、およびH(7)の積分強度は、上述の(YY1)にプロトンH(3)、H(4)、H(5)、H(6)、およびH(7)のプロトンの個数である5を乗じて4798.7…(b3_7)と計算された。したがってプロトンH(11)、H(12)およびH(13)の積分強度は、該1H-NMRスペクトル上で7.53ppmから8.09ppmまでの積分強度の実測値である13657.2から値(b3_7)をさし引くことにより、8858.5 …(b11_13)と計算された。さらに、プロトンH(11)、H(12)およびH(13)の規格化された積分強度(YY3)は値(b11_13)をプロトンH(11)、H(12)およびH(13) のプロトン個数である6で割ることにより、1476.4 …(YY3)と計算された。
以上のことから、ブロック共重合体6のを構成する3種類の二価の基のモル比は、規格化された積分強度YY1、YY2、YY3を用いて、(二価の基1):(二価の基2):(二価の基3)= 式(ZW1):式(ZW2):式(ZW3)= 959.7:1168.6:1476.4 = 27:32:41であることがわかった。
[実施例14]
<ブロック共重合体7による高分子発光素子の作成>
溶液の調整
上記で得たブロック共重合体7をキシレンに溶解し、ポリマー濃度1.5重量%のキシレン溶液を作製した。
EL素子の作製
ブロック共重合体2のキシレン溶液の代わりに、上記で得たブロック共重合体7のキシレン溶液を用いる以外は、実施例6と全く同様にしてEL素子を作成した。なおスピンコート時の回転数は3000rpmとし、成膜後の膜厚は約77nmであった。
EL素子の性能
得られた素子に電圧を印加することにより、この素子から450nmにピークを有するEL発光が得られた。輝度100cd/m2におけるEL発光色をC.I.E.色座標値で示すとx=0.151、y=0.105であった。EL発光の強度は電流密度にほぼ比例していた。また100cd/m2における駆動電圧は5.4Vであった。なお該素子は4.1Vから発光開始が見られ、最大発光効率は1.33cd/Aであった。
[実施例15]
<ブロック共重合体8の合成>
反応容器に上記化合物1を0.650g(1.01mmol)を仕込み、フラスコ内をアルゴンガスで置換した。次いで、4−t−ブチルブロモベンゼンを4.51mg(0.021mmol)、トルエン21.5mLを仕込み、45℃で5分間攪拌した。次いで、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを1.34mg(0.0015mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン4.14mg(0.012mmol)、トルエン2.0mLを加え45℃で10分間攪拌し、33重量%炭酸セシウム水溶液4.6mLを加えた。次いで、114℃で2時間攪拌し、高速液体クロマトグラフィーにて化合物1の消失を確認し、このときの高分子化合物のSECにおけるピークトップの分子量が6.2×104であることを確認した。次いで、上記化合物5を0.799g(1.36mmol)およびトルエン4.7mLを加え、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを1.93mg(0.0021mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン5.84mg(0.017mmol)、トルエン2.0mL、33重量%炭酸セシウム水溶液6.2mLを加えた。次いで、114℃にて1時間攪拌し、高速液体クロマトグラフィーにて化合物5の消失を確認し、このときの高分子化合物のSECにおけるピークトップの分子量が1.0×105であることを確認した。次いで、上記化合物3を0.727g(1.36mmol)およびトルエン4.7mLを加え、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを1.99mg(0.0022mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン6.07mg(0.017mmol)、トルエン2.0mL、33重量%炭酸セシウム水溶液6.2mLを加えた。次いで、114℃にて9時間攪拌し、高速液体クロマトグラフィーにて化合物3の消失を確認し、このときの高分子化合物のSECにおけるピークトップの分子量が1.1×105であり、共重合により分子量が増加したことを確認した。次いで、上記化合物7−3を0.709g(1.36mmol)およびトルエン4.7mLを加え、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを1.81mg(0.0020mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン5.49mg(0.016mmol)、トルエン2.0mL、33重量%炭酸セシウム水溶液6.2mLを加え、114℃にて7時間攪拌した。次いで、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを1.90mg(0.0021mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン5.83mg(0.017mmol)、トルエン2.0mLを加えた。次いで、114℃にて15時間攪拌し、高速液体クロマトグラフィーにて化合物7−3の消失を確認し、このときの高分子化合物のSECにおけるピークトップの分子量が1.2×105であり、共重合により分子量が増加したことを確認した。次いで、4−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)トルエン0.134g(0.61mmol)およびトルエン4.7mLを加え、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウムを0.78mg(0.0009mmol)およびトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン2.35mg(0.0067mmol)、トルエン1.0mL、33重量%炭酸セシウム水溶液2.7mLを加え114℃にて2時間攪拌した。室温まで冷却した後、反応溶液の水層を有機層から除去し、有機層をメタノール385mLに滴下して得られた沈殿を濾過、乾燥し、黄色固体を得た。前記黄色固体をテトラヒドロフランに溶解し、不溶部を濾過で除去し、濾液を濃縮し、アセトンへ溶液を滴下して得られた沈殿を濾過、乾燥した。これをトルエン119mLに溶解し、シリカゲルと活性アルミナのカラムクロマトグラフィーを行い、濃縮した。濃縮液をメタノールに滴下し、析出した沈殿を濾過、乾燥し、固体を1.03g得た。該固体1.03gをテトラヒドロフランに溶解し、アセトンへ溶液を滴下して得られた沈殿を濾過、乾燥する操作を2回実施し、さらに固体をトルエンに溶解し、メタノールへ溶液を滴下して沈殿を濾過、乾燥し目的とするブロック共重合体8を0.89g得た。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=9.4×104、Mw=1.8×105であった。下記NMR測定の結果より、上記二価の基1と上記二価の基3と上記二価の基2と上記二価の基5のモル比は26:36:31:6であった。したがって、ブロック共重合体8は二価の基1を構成単位とするブロックと二価の基3を構成単位とするブロックと二価の基2を構成単位とするブロックと二価の基5を構成単位とするブロック4つからなり、二価の基1、二価の基3、二価の基2および二価の基5の化学式量はそれぞれ438.7、388.6、327.4および313.4であるため、二価の基1を構成単位とするブロックの数平均重合度は56であり、二価の基3を構成単位とするブロックの数平均重合度は87であり、二価の基2を構成単位とするブロックの数平均重合度は89であり、二価の基5を構成単位とするブロックの数平均重合度は18であった。
<ブロック共重合体8のNMR測定>
NMR測定は、ブロック共重合体8を重水素化テトラヒドロフランの約1%溶液としてブルカー社製Avance600核磁気共鳴装置を用い、30℃で行った。
ブロック共重合体8の1H-NMR測定を行ったところ、1H-NMRスペクトル上で、二価の基1を表す式(Z5)においてH(14)で示されるプロトンのピークの化学シフトは、9.10ppmであった。

Figure 2007211237
また、該1H-NMRスペクトル上で、二価の基2を表す式(Z6)においてH(20)、H(21) で示されるプロトンのピークの化学シフトは、それぞれ2.08ppm、1.38ppmであった。

Figure 2007211237
また、該1H-NMRスペクトル上で、二価の基5を表す式(Z7)においてH(25)で示されるプロトンのピークの化学シフトは、4.03ppmであった。

Figure 2007211237
1H-NMRスペクトル上で、H(14)、H(20)、H(21)、H(25)のピークの積分強度を求め、1つの二価の基に含まれる等価なプロトンの個数を考慮して規格化した結果につき表2に示す。







Figure 2007211237



また、該1H-NMRスペクトル上で、二価の基3を表す式(Z9)においてH(31)、H(32)、H(33)で示されるプロトンのピークは、6.80ppmから8.07ppmの範囲に観測された。さらにこの範囲には、式(Z5)においてH(15)、H(16)、H(17) 、H(18)、H(19)で示されるプロトンのピークと、式(Z6)においてH(22)、H(23)、H(24)で示されるプロトンのピークと、式(Z7)においてH(26)、H(27)、H(28) 、H(29)、H(30)で示されるプロトンのピークが観測された。

Figure 2007211237
1H-NMRスペクトル上で6.80ppmから8.07ppmまでの範囲に観測される、プロトンH(15)、H(16)、H(17) 、H(18)、およびH(19)の積分強度と、プロトンH(22)、H(23)、およびH(24)の積分強度と、プロトンH(26)、H(27)、H(28) 、H(29)、およびH(30)の積分強度を、上述のY4、Y5、Y6を用いてそれぞれ計算した結果につき表3に示す。












Figure 2007211237


したがってプロトンH(31)、H(32)およびH(33)の積分強度は、該1H-NMRスペクトル上で6.80ppmから8.07ppmまでの積分強度の実測値27487.8から値(b15_19)、(b22_24)および(b26_30)をさし引くことにより、8442.7…(b31_33)と計算された。さらに、プロトンH(31)、H(32)およびH(33)の規格化された積分強度(Y7)は値(b31_33)をプロトンH(31)、H(32)およびH(33)のプロトン個数である6で割ることにより、1407.1…(Y7)と計算された。
以上のことから、ブロック共重合体8を構成する4種類の二価の基のモル比は、規格化された積分強度Y4、Y5、Y6およびY7を用いて、(二価の基1):(二価の基2):(二価の基5):(二価の基3)= 式(Z5):式(Z6):式(Z7):式(Z9)= 1016.5 : 1200.5 : 244.7 : 1407.1 =26:31:6:36であることがわかった。
実施例6の発光素子および比較例3の発光素子の電圧−電流特性を示す図である。 実施例6の発光素子および比較例3の発光素子の電圧−輝度特性を示す図である。

Claims (38)

  1. 下記式(1)で表されるブロック2つ以上からなるブロック共重合体であって、


    Figure 2007211237

    (式(1)において、Arは共役系の二価の基を表し、同一ブロック内では同じ二価の基を表し、mは1つのブロックに存在するArの数平均重合度を表し1以上の数を表す。)
    該共重合体に複数存在するmのうち少なくとも2つは5以上の数を表し、該共重合体の、隣り合う2つのブロックにおけるArは互いに異なり、該共重合体は、前記式(1)で表されるブロック2つからなる場合は二種類のArを有し、前記式(1)で表されるブロック3つからなる場合は二種類以上のArを有し、前記式(1)で表されるブロック4つ以上からなる場合は四種類以上のArを有することを特徴とするブロック共重合体。
  2. 共役系の二価の基が、下記式(2)で表される基であることを特徴とする請求項1記載のブロック共重合体。
    Figure 2007211237
    (2)


    (式(2)において、A1,A2,A3,A4およびA5はそれぞれ独立に置換されていてもよいアリーレン基または二価の複素環基を表す。B1, B2,B3およびB4はそれぞれ独立に、−BR1−、−NR2−、−SiR34−、−PR5−、−C≡C−、−CRb=N−または置換基を有していてもよいビニレン基を表す。R1、R2、R3、R4、R5およびRbはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。a1, a2, a3, a4およびa5はそれぞれ独立に0から3の整数を表し、かつ1≦a1+a2+a3+a4+a5≦15を満たす整数を表す。b1, b2,b3およびb4はそれぞれ独立に0または1を表す。)
  3. 異なるブロックにおけるArが、すべて異なる二価の基を表すことを特徴とする請求項1または2記載のブロック共重合体。
  4. 式(2)で表される基が下記式(C−1)、(C−11)、(C−15)、(D−9)、(D−10−1)、(D−11)、(D−13)、(D−16)、(D−17)、(G−1)、(G−2)、(G−3)および(G−4)からなる群から選ばれる基であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のブロック共重合体。
    Figure 2007211237

    Figure 2007211237

    Figure 2007211237


    Figure 2007211237








    Figure 2007211237

    Figure 2007211237



    Figure 2007211237





    Figure 2007211237




    Figure 2007211237



    Figure 2007211237




    Figure 2007211237





    Figure 2007211237



    Figure 2007211237


    (上記式(C−1)、(C−11)、(C−15)、(D−9)、(D−10−1)、(D−11)、(D−13)、(D−16)、(D−17)、(G−1)、(G−2)、(G−3)および(G−4)において、RaおよびRcはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。複数あるRcは互いに同一でも異なっていてもよい。)
  5. 複数存在するmのうち少なくとも2つは5〜1×104の数を表すことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のブロック共重合体。
  6. 式(1)で表されるブロック2〜100個からなることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載のブロック共重合体。
  7. 下記式(5)で表されることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のブロック共重合体。

    Figure 2007211237
    (5)

    (式(5)において、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7、Ar8、Ar9およびAr10はそれぞれ独立に共役系の二価の基を表し、同一ブロック内では同じ二価の基を表し、隣り合う2つのブロックにおいては互いに異なる二価の基を表す。RXおよびRYはそれぞれ独立に末端基を表すか、またはRXおよびRYで一つの単結合を形成しブロック共重合体の二つの末端どうしで結合して環状構造をとる。m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8、m9およびm10はそれぞれAr1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7、Ar8、Ar9およびAr10の数平均重合度を表し、それぞれ独立に0以上の数を表し、m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8、m9およびm10のうち少なくとも2つは5以上の数を表す。m1≧5かつm2≧5かつm3=m4=m5=m6=m7=m8=m9=m10=0の場合はAr1およびAr2は互いに異なる二価の基を表す。m1、m2、m3がそれぞれ1以上の数であり、かつm1、m2、m3のうち少なくとも2つが5以上の数であり、かつm4=m5=m6=m7=m8=m9=m10=0の場合は、Ar1およびAr2は互いに異なる二価の基を表し、Ar2およびAr3は互いに異なる二価の基を表し、Ar1およびAr3は互いに同一でも異なっていてもよい。m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8、m9およびm10のうち少なくとも4つが1以上の数を表し、かつ少なくとも2つが5以上の数を表す場合、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7、Ar8、Ar9およびAr10が表す二価の基は四種類以上である。)
  8. 下記式(5―A)で表されることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のブロック共重合体。

    Figure 2007211237

    (式(5−A)において、Ar1、Ar2、Ar3およびAr4はそれぞれ独立に共役系の二価の基を表し、互いに異なる二価の基を表す。RXおよびRYはそれぞれ独立に末端基を表すか、またはRXおよびRYで一つの単結合を形成しブロック共重合体の二つの末端どうしで結合して環状構造をとる。m1、m2、m3およびm4はそれぞれAr1、Ar2、Ar3およびAr4の数平均重合度を表し、それぞれ独立に1以上の数を表し、m1、m2、m3およびm4のうち少なくとも2つは5以上の数を表す。)
  9. Ar1およびAr2がそれぞれ独立に上記式(C−11)または(C−15)で表される二価の基でありかつAr3およびAr4がそれぞれ独立に上記式(D−10−1)、(D−16)、(G−1)、(G−2)、(G−3)または(G−4)で表される二の価基であることを特徴とする請求項8に記載のブロック共重合体。
  10. 下記式(6)で表されることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のブロック共重合体。
    Figure 2007211237
    (式(6)において、Ar1、Ar2およびAr3はそれぞれ独立に共役系の二価の基を表し、Ar1およびAr2は互いに異なり、Ar2およびAr3は互いに異なり、Ar1およびAr3は互いに同一でも異なっていてもよい。RXおよびRYはそれぞれ独立に末端基を表すか、またはRXおよびRYで一つの単結合を形成しブロック共重合体の二つの末端どうしで結合して環状構造をとる。m1、m2およびm3はそれぞれAr1、Ar2およびAr3の数平均重合度を表し、それぞれ独立に1以上の数を表し、m1、m2およびm3のうち少なくとも2つは5以上の数を表す。)
  11. Ar1が上記式(C−11)または(C−15)で表される二価の基でありかつAr3が上記式(D−10−1)、(D−16)、(G−1)、(G−2)、(G−3)または(G−4)で表される二価の基であることを特徴とする請求項10に記載のブロック共重合体。
  12. 下記式(7)で表されることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のブロック共重合体。

    Figure 2007211237
    (式(7)において、Ar1およびAr2はそれぞれ独立に共役系の二価の基を表し、Ar1およびAr2は互いに異なり、RXおよびRYはそれぞれ独立に末端基を表すか、またはRXおよびRYで一つの単結合を形成しブロック共重合体の二つの末端どうしで結合して環状構造をとる。m1およびm2はそれぞれAr1およびAr2の数平均重合度を表し、それぞれ独立に5以上の数を表す。)
  13. Ar1が上記式(C−11)または(C−15)で表される二価の基でありかつAr2が上記式(D−10−1)、(D−16)、(G−1)、(G−2)、(G−3)または(G−4)で表される二価の基であることを特徴とする請求項12に記載のブロック共重合体。
  14. 下記一般式(b)で表される単量体二種類以上を縮合重合することにより得られることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載のブロック共重合体。

    Figure 2007211237
    (式(b)においてArは前記式(1)におけるArが表す二価の基と同じ二価の基を表す。X1はハロゲン原子、式(c)で表されるスルホネート基、又はメトキシ基を表す。M1はホウ酸エステル基、ホウ酸基、式(d)で表される基、式(e)で表される基、または式(f)で表される基を表す。)

    Figure 2007211237

    (式(c)においてRPは置換されていてもよいアルキル基またはアリール基を表す。)

    Figure 2007211237


    Figure 2007211237

    (式(d)、(e)においてXAは、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子からなる群から選ばれるハロゲン原子を表す。)



    Figure 2007211237

    (式(f)においてRQ、RRおよびRSはそれぞれ独立にアルキル基またはアリール基を表す。)
  15. 前記式(b)のX1がハロゲン原子または式(c)で表されるスルホネート基であり、かつM1がホウ酸エステル基またはホウ酸基である単量体2種類以上を、パラジウム錯体と配位子共存下縮合重合することにより得られることを特徴とする請求項14に記載のブロック共重合体。
  16. パラジウム錯体が[トリス(ジベンジリデンアセトン)]ジパラジウムまたはパラジウムアセテートであることを特徴とする請求項15に記載のブロック共重合体。
  17. 配位子がトリス(2−メチルフェニル)ホスフィンまたはトリス(2−メトキシフェニル)ホスフィンであることを特徴とする請求項15または16に記載のブロック共重合体。
  18. ポリスチレン換算の数平均分子量が1×103〜1×107であることを特徴とする請求項1〜17のいずれかに記載のブロック共重合体。
  19. 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1種類の材料と、請求項1〜18のいずれかに記載のブロック共重合体を含有することを特徴とする高分子組成物。
  20. 請求項1〜18のいずれかに記載のブロック共重合体を含有することを特徴とする溶液。
  21. 請求項19に記載の高分子組成物を含有することを特徴とする溶液。
  22. 2種類以上の有機溶媒を含有する請求項20又は21に記載の溶液。
  23. 25℃において1〜20mPa・sの粘度を有する請求項20〜22のいずれかに記載の溶液。
  24. 請求項1〜18のいずれかに記載のブロック共重合体、又は請求項19に記載の高分子組成物を含有する発光性薄膜。
  25. 蛍光の量子収率が50%以上である請求項24記載の発光性薄膜。
  26. 請求項1〜18のいずれかに記載のブロック共重合体、又は請求項19に記載の高分子組成物を含有する導電性薄膜。
  27. 請求項1〜18のいずれかに記載のブロック共重合体、又は請求項19に記載の高分子組成物を含有する有機半導体薄膜。
  28. 請求項27に記載の有機半導体薄膜を有することを特徴とする有機トランジスタ。
  29. インクジェット法を用いることを特徴とする請求項24〜27のいずれかに記載の薄膜の製膜方法。
  30. 陽極及び陰極からなる電極間に、有機層を有し、該有機層が請求項1〜18のいずれか一項に記載のブロック共重合体、又は請求項19に記載の高分子組成物を含むことを特徴とする高分子発光素子。
  31. 前記有機層が発光層である請求項30記載の高分子発光素子。
  32. 前記発光層がさらに正孔輸送材料、電子輸送材料又は発光材料を含む請求項31記載の高分子発光素子。
  33. 陽極及び陰極からなる電極間に、発光層と電荷輸送層とを有し、該電荷輸送層が請求項1〜18のいずれかに記載のブロック共重合体、又は請求項19に記載の高分子組成物を含む請求項30に記載の高分子発光素子。
  34. 陽極及び陰極からなる電極間に、発光層と電荷輸送層とを有し、該電荷輸送層と電極との間に電荷注入層を有し、該電荷注入層が請求項1〜18のいずれかに記載のブロック共重合体、又は請求項19に記載の高分子組成物を含む請求項30記載の高分子発光素子。
  35. 請求項30〜34のいずれか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。
  36. 請求項30〜34のいずれかに記載の高分子発光素子を用いたことを特徴とするセグメント表示装置。
  37. 請求項30〜34のいずれかに記載の高分子発光素子を用いたことを特徴とするドットマトリックス表示装置。
  38. 請求項30〜34のいずれかに記載の高分子発光素子をバックライトとすることを特徴とする液晶表示装置。

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