JP2012131993A - 高分子化合物及びその製造方法、並びに発光素子 - Google Patents
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Abstract
Description
(置換基(a)群)
塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、−O−S(=O)2R20(R20はアルキル基、又はアルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、フッ素原子若しくはシアノ基で置換されていてもよいアリール基を示す。)で表される基。
(置換基(b)群)
−B(OR21)2(R21は水素原子又はアルキル基を示し、2個存在するR21は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。)で表される基、−BF4Q1(Q1はリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム又はセシウムの1価の陽イオンを示す。)で表される基、−Sn(R22)3(R22は水素原子又はアルキル基を示し、3個存在するR22は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。)で表される基、−MgY1(Y1は塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。)で表される基、−ZnY2(Y2は塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。)で表される基。
(置換基(a)群)
塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、−O−S(=O)2R20(R20はアルキル基、又はアルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、フッ素原子若しくはシアノ基で置換されていてもよいアリール基を示す。)で表される基。
(置換基(b)群)
−B(OR21)2(R21は水素原子又はアルキル基を示し、2個存在するR21は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。)で表される基、−BF4Q1(Q1はリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム又はセシウムの1価の陽イオンを示す。)で表される基、−Sn(R22)3(R22は水素原子又はアルキル基を示し、3個存在するR22は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。)で表される基、−MgY1(Y1は塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。)で表される基、−ZnY2(Y2は塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。)で表される基。
まず、本明細書において用いている用語について説明する。本明細書において、「構成単位」とは、高分子化合物中に1個以上存在する単位を意味し、この構成単位は、「繰り返し単位」(即ち、高分子化合物中に2個以上存在する単位)として高分子化合物中に存在するものであると好ましい。また、「構成連鎖」とは、高分子化合物中において、2つ以上の構成単位が単結合によって結合して形成された構造を意味する。
次に、本明細書に示した各種の置換基について具体的に説明する。本明細書では、特別な説明がない限り、各置換基は以下に説明されるものとする。
アルキル基は、直鎖、分岐又は環状であり、炭素数が1〜20のものが好ましい。アルキル基における水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、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、ドデシル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基等が挙げられる。
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、縮合環を有するものを含む。アリール基は、炭素数が6〜60のものが好ましく、6〜48のものがより好ましく、6〜20のものが更に好ましく、6〜14のものが一層好ましい。炭素数には、置換基の炭素数は含まない。アリール基における水素原子は、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子又はシアノ基で置換されていてもよい。アリール基としては、置換又は非置換のフェニル基等が挙げられる。
1価の芳香族複素環基は、炭素数が通常2〜60であり、3〜60のものが好ましく、3〜20のものがより好ましい。炭素数には、置換基の炭素数は含まない。1価の芳香族複素環基としては、2−オキサジアゾリル基、2−チアジアゾリル基、2−チアゾリル基、2−オキサゾリル基、2−チエニル基、2−ピロリル基、2−フリル基、2−ピリジル基、3−ピリジル基、4−ピリジル基、2−ピラジル基、2−ピリミジル基、2−トリアジル基、3−ピリダジル基、3−カルバゾリル基、2−フェノキサジニル基、3−フェノキサジニル基、2−フェノチアジニル基、3−フェノチアジニル基等が挙げられる。1価の芳香族複素環基における水素原子は、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子又はシアノ基で置換されていてもよい。
アルコキシ基は、直鎖、分岐又は環状であり、炭素数が1〜20のものが好ましい。アルコキシ基におけるアルキル基部分としては、上記アルキル基として例示したものと同様の基が挙げられる。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ブトキシ基、sec−ブトキシ基、イソブトキシ基、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、ドデシルオキシ基、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基、パーフルオロブトキシ基、パーフルオロヘキシルオキシ基、パーフルオロオクチルオキシ基、メトキシメチルオキシ基、2−メトキシエチルオキシ基、2−エトキシエチルオキシ基等が挙げられる。
アリールオキシ基は、炭素数が6〜60のものが好ましい。アリールオキシ基におけるアリール基部分としては、上記アリール基として例示したものと同様の基が挙げられる。アリールオキシ基としては、フェノキシ基、C1〜C12アルコキシフェノキシ基(「C1〜C12アルコキシ」は、アルコキシ部分の炭素数1〜12であることを示す。以下、同様の表記は同様のことを意味する。)、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等が挙げられる。
アラルキル基は、炭素数が7〜60のものが好ましい。アラルキル基におけるアルキル基部分としては、上記アルキル基として例示したものと同様の基が挙げられ、アリール基部分としては、上記アリール基として例示したものと同様の基が挙げられる。アラルキル基としては、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アルキル基等が挙げられる。
アリールアルコキシ基は、炭素数が7〜60のものが好ましい。アリールアルコキシ基におけるアリール基部分としては、上記アリール基として例示したものと同様の基が挙げられる。アリールアルコキシ基としては、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アルコキシ基等が挙げられる。
置換アミノ基は、炭素数が2〜60のものが好ましい。置換アミノ基としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基又は1価の芳香族複素環基で置換されたアミノ基が挙げられる。置換アミノ基には、アミノ基の置換基同士が直接、若しくは炭素原子、酸素原子、硫黄原子等を介して結合して縮合環を形成したものも含まれる。置換アミノ基としては、ジアルキル置換アミノ基、ジアリール置換アミノ基が好ましい。具体的には、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジ−4−トリルアミノ基、ジ−4−t−ブチルフェニルアミノ基、ビス(3,5−ジ−t−ブチルフェニル)アミノ基、N−カルバゾリル基、N−フェノキサジニル基、N−アクリジニル基、N−フェノチアジニル基等が挙げられる。
置換カルボニル基は、炭素数が2〜60のものが好ましい。置換カルボニル基としては、−C(=O)R(Rは所定の置換基)で表される基であって、Rがアルキル基、アリール基、アラルキル基又は1価の芳香族複素環基である基が挙げられる。より具体的には、アセチル基、ブチリル基、ベンゾイル基等が挙げられる。
置換カルボキシル基は、炭素数が2〜60のものが好ましい。置換カルボキシル基としては、−C(=O)−O−R(Rは所定の置換基)で表される基であって、Rがアルキル基、アリール基、アラルキル基又は1価の芳香族複素環基である基が挙げられる。より具体的には、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、ベンジルオキシカルボニル基等が挙げられる。
アリーレン基は、芳香族炭化水素から水素原子2個を除いた原子団を意味し、縮合環を有するものを含む。アリーレン基は、炭素数が6〜60のものが好ましい。炭素数には、置換基の炭素数は含まない。アリーレン基としては、1,4−フェニレン基(下記の式001で表される基、以下同様。)、1,3−フェニレン基(式002)、1,2−フェニレン基(式003)等のフェニレン基;ナフタレン−1,4−ジイル基(式004)、ナフタレン−1,5−ジイル基(式005)、ナフタレン−2,6−ジイル基(式006)等のナフタレンジイル基;9,10−ジヒドロフェナントレン−2,7−ジイル基(式007)等のジヒドロフェナントレンジイル基;フルオレン−3,6−ジイル基(式008)、フルオレン−2,7−ジイル基(式009)等のフルオレンジイル基等が挙げられる。これらのアリーレン基における水素原子は、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子又はシアノ基で置換されていてもよい。
2価の芳香族複素環基は、芳香族複素環式化合物から水素原子2個を除いた原子団であり、縮合環を有するものも含む。2価の芳香族複素環基は、炭素数が通常2〜60であり、3〜60のものが好ましい。炭素数には、置換基の炭素数は含まない。2価の芳香族複素環基としては、ピリジン−2,5−ジイル基(式101)、ピリジン−2,6−ジイル基(式102)等のピリジンジイル基;ピリミジン−4,6−ジイル基(式103)等のピリミジンジイル基;トリアジン−2,4−ジイル基(式104);ピラジン−2,5−ジイル基(式105)等のピラジンジイル基;ピリダジン−3,6−ジイル基(式106)等のピリダジンジイル基;キノリン−2,6−ジイル基(式107)等のキノリンジイル基;イソキノリン−1,4−ジイル基(式108)等のイソキノリンジイル基;キノキサリン−5,8−ジイル基(式109)等のキノキサリンジイル基;カルバゾール−3,6−ジイル基(式110)、カルバゾール−2,7−ジイル基(式111)等のカルバゾールジイル基;ジベンゾフラン−2,8−ジイル基(式112)、ジベンゾフラン−3,7−ジイル基(式113)等のジベンゾフランジイル基;ジベンゾチオフェン−2,8−ジイル基(式114)、ジベンゾチオフェン−3,7−ジイル基(式115)等のジベンゾチオフェンジイル基;ジベンゾシロール−2,8−ジイル基(式116)、ジベンゾシロール−3,7−ジイル基(式117)等のジベンゾシロールジイル基;式118、式119等のフェノキサジンジイル基;式120、式121等のフェノチアジンジイル基;式122等のジヒドロアクリジンジイル基;式123で表される2価の基;ピロ−ル−2,5−ジイル基(式124)等のピロールジイル基;フラン−2,5−ジイル基(式125)等のフランジイル基;チオフェン−2,5−ジイル基(式126)等のチオフェンジイル基;ジアゾール−2,5−ジイル基(式127)等のジアゾールジイル基;トリアゾール−2,5−ジイル基(式128)等のトリアゾールジイル基;オキサゾール−2,5−ジイル基(式129)等のオキサゾールジイル基;オキサジアゾール−2,5−ジイル基(式130);チアゾール−2,5−ジイル基(式131)等のチアゾールジイル基;チアジアゾール−2,5−ジイル基(式132)等が挙げられる。
次に、好適な実施形態に係る高分子化合物について説明する。本実施形態の高分子化合物は、式(1)、(2)及び(3)で表される構成単位、並びに、式(4)及び(5)のうちの少なくとも一方の構成単位を有する。まず、各構成単位について説明する。
式(1)中、R1aで表される基としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基が好ましい。この構成単位の原料となる単量体が、重合時に良好な反応性を示すので、アルキル基がより好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が更に好ましく、メチル基が特に好ましい。
式(2)中、Ar2a、Ar2bで表される基としては、アリーレン基が好ましく、なかでも、1,4−フェニレン基(式001)がより好ましく、非置換の1,4−フェニレン基が特に好ましい。式(2)中、Ar2cで表される基としては、アリール基が好ましく、アルキル基等で置換されたフェニル基がより好ましい。さらに、式(2)中、t1及びt2はともに1であるか、ともに2であると、高分子化合物の合成が容易となるので好ましい。
[式2−1中、R2aは、水素原子、アルキル基、又はアリール基を表す。複数あるR2aは、それぞれ同一でも異なっていてもよいが、少なくとも一つのR2aは、水素原子以外の基を表す。式2−2中、R2aは前記と同義である。R2bは水素原子、アルキル基、又はアリール基を表す。複数あるR2bは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。]
式(3)中、R3a及びR3bで表される基としては、アルキル基又はアリール基が好ましく、アルキル基、又はアルキル基で置換されたフェニル基が好ましく、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、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、ドデシル基が好ましい。
[式(7)中、R7aは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基又はシアノ基を表す。R7bは、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子又はシアノ基を表す。2個存在するR7aは、互いに同一であっても異なっていてもよく、2個存在するR7bは、互いに同一であっても異なっていてもよい。]
本実施形態の高分子化合物は、上述した式(1)、(2)及び(3)で表される構成単位に加えて、式(4)及び(5)で表される構成単位のうちの少なくとも一方を有している。これによって、高分子化合物は、高い発光効率が得られるとともに、発光素子とした場合に優れた輝度安定性が得られるようになる。
本実施形態の高分子化合物は、上記の各構成単位に加えて、更に燐光発光性化合物から誘導される構成単位を有していてもよい。燐光発光性化合物から誘導される構成単位とは、燐光発光性化合物に由来する構造を含む構成単位であり、例えば、燐光発光性化合物から水素原子を1個除いた残基、燐光発光性化合物から水素原子を1個除いた残基を置換基として有するアリーレン基又は2価の芳香族複素環基、燐光発光性化合物から水素原子を2個除いた残基、燐光発光性化合物から水素原子を3個除いた残基等が挙げられる。燐光発光性化合物から誘導される構成単位が、燐光発光性化合物から水素原子を3個除いた残基である場合、高分子化合物は、この構成単位において分岐した構造を有することになる。
燐光発光性化合物から誘導される構成単位を形成するための燐光発光性化合物としては、上述した好適な実施形態の高分子化合物が高いT1のエネルギー準位を有するために、様々な燐光発光性化合物を用いることが可能であるが、更に高い電流効率を得る為には、高分子化合物の有する最低励起三重項状態(T1)と同等の、もしくは、より低いエネルギー準位の最低励起三重項状態(T1)を有する燐光発光性化合物を選択することが好ましい。
TH>TM−0.1(eV)
の関係を満たすものが好ましく、
TH>TM
の関係を満たすものがより好ましく、
TH>TM+0.1(eV)
の関係を満たすものがさらに好ましい。
次に、上述した各構成単位によって構成される高分子化合物の構造について説明する。
本実施形態の高分子化合物は、高分子化合物を構成する式(1)〜(5)で表される構成単位やその他の構成単位を形成するための単量体(原料単量体)を、上述したような高分子化合物の構造が得られるように反応させることによって製造することができる。ここで、原料単量体としては、各構成単位における高分子鎖に結合している2つの結合手が、重合反応により結合を形成することが可能な脱離基(重合活性基)に置き換わった構造を有するものを用いることができる。高分子化合物に燐光発光性化合物から誘導される構成単位を導入する場合、その原料単量体としては、上述したような燐光発光性化合物の配位子部分に、直接、又は、アリーレン基や2価の芳香族複素環基を介して、重合活性基を導入した化合物を適用することができる。重合は、例えば、公知のクロスカップリング等の重合方法を適用して単量体を共重合させることにより行うことができる。
また、式(12)で表される化合物としては、式(12−1)で表される化合物が好ましい。
[式(12−2)中、R12f、R12g及びR12hは、それぞれ独立に、水素原子、又は炭素数1〜12のアルキル基を表す。但し、R12f、R12g及びR12hのうちの少なくとも一つは、炭素数6〜12のアルキル基である。式(12−1)において、複数存在する式(12−2)で表される基は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。]
[式中、R1a、R1b、R1c、Ar4a、k、X11aはいずれも上記と同義である。]
[式(19)中、Ar19aは、置換基を有していてもよいアリール基又は置換基を有していてもよい1価の芳香族複素環基を表す。X19aは、上述した置換基(a)群、又は置換基(b)群から選ばれる基を表す。]
好適な実施形態の組成物は、上述した高分子化合物と、正孔輸送材料、電子輸送材料及び発光材料からなる群から選ばれる少なくとも1種の材料とを含有する。このような組成物は、発光材料、正孔輸送材料又は電子輸送材料として用いることができる。なお、本実施形態の組成物において、高分子化合物、正孔輸送材料、電子輸送材料及び発光材料は、それぞれ、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
好適な実施形態の溶液は、高分子化合物と溶媒とを含有するものである。溶液としては、例えば、上記の組成物が溶媒を含有してなるものも含まれる。このような溶液は、印刷法等に適用するのに有利であり、一般に、インクやインク組成物等と呼ぶことがある。本実施形態の溶液は、必要に応じて、正孔輸送材料、電子輸送材料、発光材料、安定剤、増粘剤(粘度を高めるための高分子量の化合物)、粘度を低くするための低分子量の化合物、界面活性剤、酸化防止剤等、上述した実施形態の高分子化合物以外の高分子量の化合物等を含んでいてもよい。なお、溶液に含まれる各成分は、それぞれ、一種単独で含まれていても、二種以上を組み合わせて含まれていてもよい。
好適な実施形態の薄膜は、高分子化合物を含有するものである。例えば、発光性薄膜、導電性薄膜、有機半導体薄膜等が挙げられる。薄膜は、その用途に応じて、上述した組成物を構成する各成分を組み合わせて含んでいてもよい。
好適な実施形態の発光素子は、陽極及び陰極からなる電極と、これらの電極間に設けられた上記実施形態の高分子化合物又は組成物を含有する有機層とを備えている。発光素子は、有機層を一層のみ有するものであってもよく、二層以上有するものであってもよい。有機層を二層以上備える場合には、少なくとも一層が上述した実施形態の高分子化合物又は組成物を含有していればよい。
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
e)陽極/電荷注入層/発光層/陰極
f)陽極/発光層/電荷注入層/陰極
g)陽極/電荷注入層/発光層/電荷注入層/陰極
h)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/陰極
i)陽極/正孔輸送層/発光層/電荷注入層/陰極
j)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電荷注入層/陰極
k)陽極/電荷注入層/発光層/電荷輸送層/陰極
l)陽極/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
m)陽極/電荷注入層/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
n)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電荷輸送層/陰極
o)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
p)陽極/電荷注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電荷注入層/陰極
陽極は、通常、透明又は半透明であり、電気伝導度の高い金属酸化物、金属硫化物や金属の薄膜から構成され、それらの中でも透過率が高い材料から構成されることが好ましい。陽極の材料としては、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無機化合物を用いて作製された膜、NESA等や、金、白金、銀、銅等が用いられる。なかでも、ITO、インジウム・亜鉛・オキサイド、酸化スズが好ましい。陽極の作製には、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等の方法を用いることができる。また、陽極として、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体等の有機の透明導電膜を用いてもよい。
正孔注入層に用いられる材料としては、フェニルアミン系化合物、スターバースト型アミン系化合物、フタロシアニン系化合物、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム等の酸化物、アモルファスカーボン、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体等の導電性高分子等が挙げられる。
正孔輸送層に用いられる材料としては、正孔輸送材料として例示したものが挙げられる。なお、正孔輸送層に用いられる材料が低分子化合物である場合には、低分子化合物を高分子バインダーに分散させて用いることが好ましい。上記実施形態の高分子化合物が正孔輸送層に用いられる場合は、高分子化合物が、正孔輸送性基(芳香族アミノ基、チエニル基等)を、高分子化合物の構成単位及び/又は置換基として含むことが好ましい。
発光層は、蛍光又は燐光を発する有機化合物(低分子化合物、高分子化合物)と、必要に応じてこれを補助するドーパントとから形成される。本実施形態の発光素子における発光層は、上述した実施形態の高分子化合物及び発光材料等を含むものであることが好ましい。なお、発光材料が低分子化合物である場合には、高分子バインダーに分散させて用いることが好ましい。
電子輸送層に用いられる材料としては、上記実施形態の高分子化合物や、上述した電子輸送材料等が挙げられる。上記実施形態の高分子化合物が電子輸送層に用いられる場合は、高分子化合物が、電子輸送性基(オキサジアゾール基、オキサチアジアゾール基、ピリジル基、ピリミジル基、ピリダジル基、トリアジル基等)を、高分子化合物の構成単位及び/又は置換基として含むことが好ましい。
電子注入層の構成は、発光層の種類に応じて選択することができる。例えば、Ca層の単層構造からなる電子注入層、Caを除いた周期表1族と2族の金属であり、かつ仕事関数が1.5〜3.0eVの金属及びその金属の酸化物、ハロゲン化物及び炭酸化物から選ばれる1種又は2種以上で形成された層とCa層との積層構造からなる電子注入層等が挙げられる。仕事関数が1.5〜3.0eVの、周期表1族の金属又はその酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物としては、リチウム、フッ化リチウム、酸化ナトリウム、酸化リチウム、炭酸リチウム等が挙げられる。また、仕事関数が1.5〜3.0eVの、Caを除いた周期表2族の金属又はその酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物としては、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化バリウム、酸化ストロンチウム、炭酸マグネシウム等が挙げられる。
陰極の材料としては、仕事関数が小さく発光層への電子注入が容易な材料が好ましい。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、イッテルビウム等の金属、若しくは上記金属のうち2種以上の合金、又はそれらのうち1種以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうち1種以上との合金、或いはグラファイト又はグラファイト層間化合物等が用いられる。合金としては、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−アルミニウム合金等が挙げられる。
陰極の作製後には、その上部に、発光素子を保護するための保護層を更に形成してもよい。特に、発光素子を長期安定的に用いるためには、この発光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。
以下の実施例では、数平均分子量及び重量平均分子量の測定、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)、並びにガラス転移温度の測定を、以下のようにして実施した。
ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)及びポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、GPC(島津製作所製、商品名:LC−10Avp)により求めた。この際、測定する高分子化合物は、約0.05重量%の濃度になるようテトラヒドロフランに溶解させて、GPCに10μl注入した。GPCの移動相にはテトラヒドロフランを用い、2.0ml/分の流速で流した。カラムは、PLgel MIXED−B(ポリマーラボラトリーズ社製)を用いた。検出器にはUV−VIS検出器(島津製作所製、商品名:SPD−10Avp)を用いた。
NMRの測定は、特に記載がない限りは、測定試料5〜20mgを約0.5mlの有機溶媒に溶解させて、NMR(バリアン(Varian,Inc.)製、商品名:MERCURY 300)を用いて行った。
化合物の純度の指標として、HPLC面積百分率の値を用いた。この値は、特に記載がない限り、高速液体クロマトグラフィー(HPLC、島津製作所製、商品名:LC−20A)による、254nmにおける値とする。この際、測定する化合物は、0.01〜0.2重量%の濃度になるようにテトラヒドロフラン又はクロロホルムに溶解させ、HPLCに、濃度に応じて1〜10μl注入した。HPLCの移動相には、アセトニトリル及びテトラヒドロフランを用い、1ml/分の流速で、アセトニトリル/テトラヒドロフラン=100/0〜0/100(容積比)のグラジエント分析で流した。カラムは、Kaseisorb LC ODS 2000(東京化成工業製)を用いた。検出器には、フォトダイオードアレイ検出器(島津製作所製、商品名:SPD−M20A)を用いた。
ガラス転移温度の測定は、DSC(TA Instruments社製、商品名:DSC2920)により行った。各高分子化合物(サンプル、共重合体や重合体)を、200℃まで加熱した後、−50℃まで急冷して30分間保持した。そして、30℃まで温度を上げた後、毎分10℃の昇温速度で300℃まで測定を行った。
まず、以下の化合物や高分子化合物の製造に用いた原料単量体の合成方法について説明する。
アルゴンガス雰囲気下、1000mlフラスコ中、マグネシウム小片(19.45g、800mmol)に、少量の脱水テトラヒドロフランと1,2−ジブロモエタン(1.50g、8mmol)を順次加えた。発熱と発泡により、マグネシウムが活性化されたことを確認した後に、2,6−ジブロモトルエン(49.99g、200mmol)を脱水テトラヒドロフラン(200ml)に溶解した溶液を約2時間かけて滴下した。滴下終了後、80℃のオイルバスにより加熱し、還流下で1時間攪拌した。
δ(ppm)=1.34(s、24H)、2.74(s、3H)、7.14(t、1H)、7.79(d、2H).
アルゴンガス雰囲気下、遮光した300ml丸底フラスコ中、1,4−ジイソプロピルベンゼン(24.34g、150mmol)、鉄粉(0.838g、15mmol)、脱水クロロホルム(40ml)、トリフルオロ酢酸(1.71g、15mmol)を混合攪拌し、氷浴にて冷却したところに、臭素(55.1g、345mmol)の脱水クロロホルム(92ml)希釈溶液を30分間かけて滴下し、氷浴にて冷却したまま、更に5時間攪拌し反応させて、反応液を得た。
δ(ppm)=1.24(d、12H)、3.30(m、2H)、7.50(s、2H).
アルゴンガス雰囲気下、1000mlフラスコ中、マグネシウム小片(9.724g、400mmol)に少量の脱水テトラヒドロフランと1,2−ジブロモエタン(0.75g、4mmol)を順次加えた。発熱と発泡により、マグネシウムが活性化されたことを確認した後に、上記で得られた化合物CM2a(32.0g、100mmol)を脱水テトラヒドロフラン(100ml)に溶解した溶液を約1時間かけて滴下した。滴下終了後、80℃のオイルバスにより加熱し、還流下で1時間攪拌した。
δ(ppm)=1.23(d、12H),1.34(s、24H)、3.58(m、2H)、7.61(s、2H).
窒素雰囲気下、1,4−ジブロモベンゼン(27.1g)の脱水ジエチルエーテル(217ml)溶液をドライアイス/メタノール混合浴を用いて冷却した。得られた懸濁液に2.77Mのn−ブチルリチウムのヘキサン溶液(37.2ml)をゆっくりと滴下した後、1時間攪拌し、リチウム試薬を調製した。
窒素雰囲気下、マグネシウム(1.37g)に脱水テトラヒドロフラン(65ml)を加えた懸濁液に、4−ドデシルブロモベンゼン(14.2g)の脱水テトラヒドロフラン(15ml)溶液を少量ずつ加え、加熱して、還流下で攪拌した。放冷後、反応液にマグネシウム(0.39g)を追加し、再び加熱して、還流下で反応させ、グリニャール試薬を調製した。
次に、後述する高分子化合物の合成に用いた複合原料単量体の合成方法について説明する。
単量体CM4を用いて下記の工程(1a)を行い化合物M1aを得、次いで工程(1b)を行って化合物M1bを得た後、更に工程(1c)を行って、上記の式(12−1)で表される化合物である単量体M1を得た。
アルゴンガス雰囲気下、単量体CM4(60.33g)をテトラヒドロフラン(THF、750ml)に溶解させた後に、約−78℃のドライアイス/メタノールバスにより冷却したところへ、sec−ブチルリチウム(1mol/l、100ml)を約40分間かけてゆっくりと滴下することにより加えた。滴下終了後、約−30℃までゆっくりと昇温した後に、再度、約−78℃のドライアイス/メタノールバスにより冷却した。
アルゴンガス雰囲気下、化合物M1a(61g)、単量体CM1(13.42g)、トルエン(200ml)を混合し、均一な溶液を得た後に、20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(Aldrich社製、86.15g)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)(137mg)を加え、オイルバスにて加熱しながら、還流下で8時間攪拌した。次いで、室温まで冷却し、トルエンで希釈した後に、水層を除去し、得られた油層をイオン交換水、及び15重量%食塩水で順次洗浄した。
δ(ppm)=7.86(dd,4H)、7.64(s、2H)、7.56(d,2H)、7.44(s,2H)、7.36(d,2H)、7.16(m、11H)、7.03(d,2H)、2.55(t,8H)、2.09(s、3H)、1.58(m,8H)、1.31(m,24H)、0.88(t,12H)、0.25(s,18H).
アルゴンガス雰囲気下、上記で得られた化合物M1b(22.9g)、N−ブロモスクシンイミド(7.1g)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF、570ml)、酢酸(114ml)を混合し、80℃のオイルバスにより加熱しながら、4時間攪拌した後、室温まで冷却した。得られた反応液をメタノール(1900ml)にゆっくりと加え、析出した固体をろ取、減圧乾燥することにより、固体(29g)を得た。
δ(ppm)=7.87(d,2H)、7.78(d.2H)、7.60(s,2H)、7.53(d,2H)、7.42(s,2H)、7.37(d.2H)、7.17(m,11H)、7.05(d,8H)、2.56(t,8H)、2.06(s,3H)、1.59(m,8H)、1.36(m,24H)、0.88(t,12H).
上記工程(1a)及び(1b)により得られた化合物M1bを用いて、下記工程(1d)及び(1e)を行い、上記の式(12−1)で表される化合物である単量体M1d及びM1eをそれぞれ得る。
アルゴンガス雰囲気下、上記で得られた化合物M1b(1g)をジクロロメタン(10ml)に溶解した溶液を、予め0℃に冷却した三臭化ホウ素のジクロロメタン溶液(1mol/l濃度、20ml)中に、ゆっくりと滴下することにより加える。この溶液について0℃にて攪拌を続け、液体クロマトグラフィーによる分析により原料の消失を確認した後に、減圧濃縮により溶媒を除去する。得られた固体を再結晶することにより、化合物M1dが得られる。
上記と同様の操作により得られる化合物M1d(1g)にピナコール(5g)、酢酸エチル(20ml)を加え、加熱還流下で攪拌した後に、トルエンで希釈し、シリカゲルショートカラムに通液した溶液を中圧シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/トルエン)にて精製することにより、化合物M1eが得られる。
アルゴンガス雰囲気下、単量体CM1(6.881g)、4−ブロモヨードベンゼン(14.15g)、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(0.92g)、炭酸銀(16.55g)、テトラヒドロフラン(100ml)を混合し、50℃のオイルバスで加熱しながら、5時間攪拌した後に、クロロホルム(250g)、テトラヒドロフラン(20g)で希釈し、室温にて、不溶物をろ別した。
アルゴンガス雰囲気下、上記で得られた化合物M2、ビス(ピナコラート)ジボロン、ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)、酢酸カリウム、及び、1,4−ジオキサンを混合し、加熱還流下で一晩攪拌し、不溶物をろ過により除去し、濃縮して、ヘキサン/トルエン混合溶媒に再溶解する。その後、シリカゲルショートカラムに通液することに得られる溶液を、活性炭吸着処理、及び、中圧シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製することにより、化合物M2bが得られる。
上記で得た原料単量体や複合原料単量体を用いて、以下に示す方法により各種の高分子化合物を製造した。
窒素雰囲気下、単量体CM2(1.115g)、単量体M1(0.8301g)、単量体CM3(0.4320g)、及び単量体CM5(0.7665g)と、溶媒となるトルエン(43ml)との混合物を約80℃に加熱した後に、酢酸パラジウム(0.61mg)、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン(3.82mg)、20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(9.6g)を加え、オイルバスで更に加熱しながら、還流下で、約8時間攪拌した。
窒素雰囲気下、単量体CM2(1.526g)、単量体M2(0.3777g)、単量体CM3(0.5973g)、及び単量体CM5(1.060g)と、溶媒となるトルエン(38ml)との混合物を約80℃に加熱した後に、酢酸パラジウム(0.84mg)、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン(5.28mg)、20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(13.2g)を加え、オイルバスで更に加熱しながら、還流下で、約4時間攪拌した。
窒素雰囲気下、単量体CM2(1.1261g)、単量体CM1(0.2341g)、単量体CM4(0.8747g)、単量体CM3(0.4320g)、及び単量体CM5(0.7665g)と、溶媒となるトルエン(40ml)との混合物を約80℃に加熱した後に、酢酸パラジウム(0.76mg)、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン(4.77mg)、20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(12.0g)を加え、オイルバスで更に加熱しながら、還流下で、約4時間攪拌した。
窒素雰囲気下、単量体CM2(1.576g)、単量体CM1(0.3236g)、単量体CM6(0.4418g)、単量体CM3(0.5972g)、及び単量体CM5(1.060g)と、溶媒となるトルエン(34ml)との混合物を約80℃に加熱した後に、酢酸パラジウム(1.05mg)、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン(6.60mg)、20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(16.5g)を加え、オイルバスで更に加熱しながら、還流下で、約7時間攪拌した。
窒素雰囲気下、単量体CM7(21.218g)、単量体CM5(5.487g)、単量体CM8(16.377g)、単量体CM9(2.575g)、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:Aliquat(登録商標)336、アルドリッチ社製)(5.17g)と溶媒となるトルエン(400ml)の混合物を約80℃に加熱した後に、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド(56.2mg)、17.5重量%炭酸ナトリウム水溶液(109ml)を加え、オイルバスで更に加熱しながら、還流下で、約6時間攪拌した。
以下の方法により、発光材料であるイリジウム錯体(EM−A)の合成を行った。係る合成法は、WO02/066552に記載の合成法に従ったものである。
1H NMR (300MHz,CHCl3)
δ(ppm)=1.38(s,54H)、δ6.93(dd,J=6.3,6.6Hz,3H)、7.04(br,3H)、7.30(d,J=7.9Hz,3H)、7.48(d,J=7.3Hz,12H)、7.61−7.70(m,21H)、7.82(s,6H)、8.01(s,3H)、8.03(d,J=7.9Hz,3H).
LC/MS(APCI posi):[M+H]+1677
上記で得られた高分子化合物及び発光材料を用いて組成物及びその溶液を調製し、それらを用いて各種の発光素子を作製した。
<組成物MP1及びその溶液の調製>
高分子化合物P1及び発光材料EM−Aを重量比70:30で混合してなる組成物MP1を、キシレン(関東化学社製、電子工業用グレード)に、全固形分濃度が1.8重量%となるように溶解させた。こうして得られた溶液を、以下、「組成物MP1の1.8重量%キシレン溶液」と言う。
スパッタ法により45nmの厚みでITO膜を付けたガラス基板に、ポリ(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の溶液(H.C.Stark社製、商品名:CLEVIOS P AI4083、以下、「CLEVIOS P」と言う)を用いてスピンコートにより65nmの厚みで成膜し、ホットプレート上で、200℃で10分間乾燥させた。次に、高分子化合物CP3の0.7重量%キシレン溶液を用いて、スピンコートにより3000rpmの回転速度で成膜し、窒素ガス雰囲気化ホットプレート上で180℃で60分間乾燥させた。この膜厚は約20nmであった。
得られた発光素子DP1に電圧を印加したところ、ピーク波長(EL)520nmの緑色発光を示した。最大発光効率は41cd/Aであり、そのときの電圧は7.6Vであった。輝度1000cd/m2での駆動電圧は6.6Vであり、色度座標C.I.E.1931は(x,y)=(0.31,0.64)であり、そのときの発光効率は38cd/Aであった。初期輝度を8000cd/m2に設定し、定電流駆動したところ、輝度20%減までに要した時間は48.7時間であり、輝度半減寿命は466時間であった。
<組成物MCP1及びその溶液の調製>
高分子化合物CP1と発光材料EM−Aとを重量比70:30で混合してなる組成物MCP1を、キシレン(関東化学社製、電子工業用グレード)に、全固形分濃度が1.8重量%となるように溶解させた。こうして得られた溶液を、以下、「組成物MCP1の1.8重量%キシレン溶液」と言う。
実施例5における組成物MP1の1.8重量%キシレン溶液に代えて、組成物MCP1の1.8重量%キシレン溶液を用い、さらにスピンコートの回転数を1220rpmから1800rpmに変更したこと以外は、実施例5と同様にして、発光素子DCP1を作製した。
得られた発光素子DCP1に電圧を印加したところ、ピーク波長(EL)520nmの緑色発光を示した。最大発光効率は42cd/Aであり、そのときの電圧は8.4Vであった。輝度1000cd/m2での駆動電圧は6.7Vであり、色度座標C.I.E.1931は(x,y)=(0.308,0.637)であり、そのときの発光効率は40cd/Aであった。初期輝度を8000cd/m2に設定し、定電流駆動したところ、輝度20%減までに要した時間は40.2時間であり、輝度半減寿命は393時間であった。
実施例5で得た発光素子DP1及び比較例1で得た発光素子DCP1でそれぞれ得られた、最大発光効率と輝度20%減までに要した時間を比較した。「輝度20%減までに要した時間」の結果は、発光素子による輝度が経時的に低下する度合いを示す指標となる値である。この値が小さいほど、輝度が低下し難い、すなわち輝度安定性に優れることを意味し、発光素子が長寿命であることを示している。下記の表14には、DCP1で得られた結果を1としたときの、DP1で得られた結果の相対値を示した。
<組成物MP2及びその溶液の調製>
高分子化合物P2と発光材料EM−Aとを重量比70:30で混合してなる組成物MP2を、キシレン(関東化学社製、電子工業用グレード)に、全固形分濃度が1.8重量%となるように溶解させた。こうして得られた溶液を、以下、「組成物MP2の1.8重量%キシレン溶液」と言う。
実施例5における、組成物MP1の1.8重量%キシレン溶液に代えて、組成物MP2の1.8重量%キシレン溶液を用い、さらにスピンコートの回転数を1220rpmから1830rpmに変更したこと以外は、実施例5と同様にして、発光素子DP2を作製した。
得られた発光素子DP2に電圧を印加したところ、ピーク波長(EL)520nmの緑色発光を示した。最大発光効率は30cd/Aであり、そのときの電圧は7.6Vであった。輝度1000cd/m2での駆動電圧は6.3Vであり、色度座標C.I.E.1931は(x,y)=(0.309,0.636)であり、そのときの発光効率は27cd/Aであった。初期輝度を8000cd/m2に設定し、定電流駆動したところ、輝度20%減までに要した時間は17.9時間であり、輝度半減寿命は118時間であった。
<組成物MCP2及びその溶液の調製>
高分子化合物CP2と発光材料EM−Aとを重量比70:30で混合してなる組成物MCP2を、キシレン(関東化学社製、電子工業用グレード)に、全固形分濃度が1.8重量%となるように溶解させた。こうして得られた溶液を、以下、「組成物MCP2の1.8重量%キシレン溶液」と言う。
実施例5における、組成物MP1の1.8重量%キシレン溶液に代えて、組成物MCP2の1.8重量%キシレン溶液を用い、さらにスピンコートの回転数を1220rpmから1840rpmに変更したこと以外は、実施例5と同様にして、発光素子DCP2を作製した。
発光素子DCP2に電圧を印加したところ、ピーク波長(EL)520nmの緑色発光を示した。最大発光効率は32cd/Aであり、そのときの電圧は7.6Vであった。輝度1000cd/m2での駆動電圧は6.4Vであり、色度座標C.I.E.1931は(x,y)=(0.31,0.64)であり、そのときの発光効率は30cd/Aであった。初期輝度を8000cd/m2に設定し、定電流駆動したところ、輝度20%減までに要した時間は12.4時間であり、輝度半減寿命は107時間であった。
(DP2とDCP2との対比)
(実施例7:高分子化合物P3の合成)
窒素ガス雰囲気下、単量体CM10(1.0245g)、単量体CM4(0.3785g)、単量体M1(1.0743g)、単量体CM3(0.3732g)、及び、トルエン46mlを混合してモノマー溶液を調製した。窒素ガス雰囲気下、モノマー溶液を加熱し、酢酸パラジウム0.5mg、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン2.9mgを加えた後、100℃で20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液6.9mlを20分間かけて滴下した。テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液の滴下開始から4.5時間、100℃で攪拌した。次に、得られた溶液に、フェニルボロン酸113.9mg、酢酸パラジウム0.5mg、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン2.9mg、及び、20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液6.9mlを追加して、更に17.5時間攪拌した。
窒素ガス雰囲気下、単量体CM10(0.8985g)、単量体M1(1.4655g)、単量体CM3(0.3820g)、及び、トルエン47mlを混合してモノマー溶液を調製した。窒素ガス雰囲気下、モノマー溶液を加熱し、酢酸パラジウム0.4mg、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン2.6mgを加えた後、100℃で20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液6.1mlを30分間かけて滴下した。テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液の滴下開始から4.5時間、100℃で攪拌した。次に、得られた溶液に、フェニルボロン酸111.0mg、酢酸パラジウム0.4mg、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン2.6mg、及び、20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液6.1mlを追加して、更に16.5時間攪拌した。
窒素ガス雰囲気下、単量体CM10(1.4949g)、単量体M2(0.3016g)、単量体CM3(0.3813g)、及び、トルエン42mlを混合してモノマー溶液を調製した。窒素ガス雰囲気下、このモノマー溶液を加熱し、そこに、酢酸パラジウム0.7mg、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン4.2mgを加えた後、100℃で20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液10.2mlを滴下した。テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液の滴下開始から5時間、100℃で攪拌した。次に、得られた溶液に、フェニルボロン酸36.9mg、酢酸パラジウム0.7mg、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン4.2mg、及び、20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液10.2mlを追加して、更に約18時間攪拌した。
窒素ガス雰囲気下、単量体CM10(0.2492g)、単量体CM4(0.1289g)、単量体M2(0.0402g)、単量体CM3(0.0763g)、単量体CM11(0.1256g)、及び、トルエン10mlを混合してモノマー溶液を調製した。窒素ガス雰囲気下、このモノマー溶液を加熱し、そこに、酢酸パラジウム0.2mg、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン1.4mgを加えた後、100℃で20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液2.5mlを加えた。テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液の滴下開始から4.5時間、100℃で攪拌した。次に、得られた溶液に、フェニルボロン酸12.2mg、酢酸パラジウム0.2mg、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン1.4mg、及び、20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液2.5mlを追加して、更に14時間攪拌した。
上記で得られた高分子化合物及び発光材料を用いて組成物及びその溶液を調製し、それらを用いて各種の発光素子を作製した。
<組成物MP3及びその溶液の調製>
高分子化合物P3の3.0重量%キシレン溶液及び発光材料EM−Aを重量比70:30で混合してなる組成物MP3を、キシレン(関東化学社製、電子工業用グレード)に、全固形分濃度が1.6重量%となるように溶解させた。こうして得られた溶液を、以下、「組成物MP3の1.6重量%キシレン溶液」と言う。
スパッタ法により45nmの厚みでITO膜を付けたガラス基板に、ポリチオフェン・スルホン酸系の正孔注入剤であるAQ−1200(Plextronics社製)を用いてスピンコートにより65nmの厚みで成膜し、ホットプレート上で、170℃、15分間乾燥させた。次に、高分子化合物CP3の0.7重量%キシレン溶液を用いて、スピンコートにより1890rpmの回転速度で成膜し、窒素ガス雰囲気化ホットプレート上で180℃で60分間乾燥させた。この膜厚は約20nmであった。
得られた発光素子DP3について、0Vから12Vまで電圧して素子を発光させ、発光輝度、効率、色度を測定したところ、ピーク波長(EL)520nmの緑色発光を示した。最大発光効率は40cd/Aであり、そのときの電圧は8.2Vであった。輝度1000cd/m2での駆動電圧は6.0Vであり、色度座標C.I.E.1931は(x,y)=(0.31,0.63)であり、そのときの発光効率は37cd/Aであった。初期輝度を8000cd/m2に設定し、定電流駆動したところ、輝度20%減までに要した時間は73.1時間であり、輝度半減寿命は663時間であった。結果を表24に示す。
<組成物MP4及びその溶液の調製>
高分子化合物P4と発光材料EM−Aとを重量比70:30で混合してなる組成物MP4を、キシレン(関東化学社製、電子工業用グレード)に、全固形分濃度が3.0重量%となるように溶解させた。こうして得られた溶液を、以下、「組成物MP4の3.0重量%キシレン溶液」と言う。
実施例11における組成物MP3の1.6重量%キシレン溶液に代えて、組成物MP4の3.0重量%キシレン溶液を用い、さらにスピンコートの回転数を2020rpmから2100rpmに変更したこと以外は、実施例11と同様にして、発光素子DP4を作製した。
得られた発光素子DP4に電圧を印加したところ、ピーク波長(EL)520nmの緑色発光を示した。最大発光効率は41cd/Aであり、そのときの電圧は8.0Vであった。輝度1000cd/m2での駆動電圧は5.8Vであり、色度座標C.I.E.1931は(x,y)=(0.31,0.64)であり、そのときの発光効率は38cd/Aであった。初期輝度を8000cd/m2に設定し、定電流駆動したところ、輝度20%減までに要した時間は88.8時間であり、輝度半減寿命は752時間であった。結果を表24に示す。
<組成物MP5及びその溶液の調製>
高分子化合物P5と発光材料EM−Aとを重量比70:30で混合してなる組成物MP5を、キシレン(関東化学社製、電子工業用グレード)に、全固形分濃度が1.6重量%となるように溶解させた。こうして得られた溶液を、以下、「組成物MP5の1.6重量%キシレン溶液」と言う。
実施例11における組成物MP3の1.6重量%キシレン溶液に代えて、組成物MP5の1.6重量%キシレン溶液を用い、さらにスピンコートの回転数を2020rpmから2500rpmに変更したこと以外は、実施例11と同様にして、発光素子DP5を作製した。
得られた発光素子DP5に電圧を印加したところ、ピーク波長(EL)520nmの緑色発光を示した。最大発光効率は43cd/Aであり、そのときの電圧は8.0Vであった。輝度1000cd/m2での駆動電圧は6.2Vであり、色度座標C.I.E.1931は(x,y)=(0.31,0.64)であり、そのときの発光効率は42cd/Aであった。初期輝度を8000cd/m2に設定し、定電流駆動したところ、輝度20%減までに要した時間は40.9時間であり、輝度半減寿命は385時間であった。結果を表24に示す。
<高分子化合物P6の溶液の調製>
高分子化合物P6を、キシレン(関東化学社製、電子工業用グレード)に、全固形分濃度が1.6重量%となるように溶解させた。こうして得られた溶液を、以下、「高分子化合物P6の1.6重量%キシレン溶液」と言う。
実施例11における組成物MP3の1.6重量%キシレン溶液に代えて、高分子化合物P6の1.6重量%キシレン溶液を用い、さらにスピンコートの回転数を2020rpmから1950rpmに変更したこと以外は、実施例11と同様にして、発光素子DP6を作製した。
得られた発光素子DP6に電圧を印加したところ、ピーク波長(EL)520nmの緑色発光を示した。最大発光効率は46cd/Aであり、そのときの電圧は8.4Vであった。輝度1000cd/m2での駆動電圧は5.8Vであり、色度座標C.I.E.1931は(x,y)=(0.31,0.64)であり、そのときの発光効率は42cd/Aであった。初期輝度を8000cd/m2に設定し、定電流駆動したところ、輝度20%減までに要した時間は38.6時間であり、輝度半減寿命は385時間であった。結果を表24に示す。
Claims (24)
- 式(1)で表される構成単位、式(2)で表される構成単位及び式(3)で表される構成単位、並びに、式(4)で表される構成単位及び式(5)で表される構成単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の構成単位を含む高分子鎖を有しており、且つ、
前記高分子鎖中に、式(1)で表される構成単位と式(2)で表される構成単位とが直接結合した構造を含まない、高分子化合物。
[式(1)中、R1aは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アラルキル基又は置換アミノ基を表し、R1b及びR1cは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子又はシアノ基を表す。なお、2つのR1cは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
式(2)中、Ar2a及びAr2bは、それぞれ独立に、アリーレン基又は2価の芳香族複素環基であって、式(1)で表される構成単位とは異なる構造を有する基を表す。Ar2cは、アリール基、又は、1価の芳香族複素環基を表す。Ar2a、Ar2b及びAr2cで表される基は、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子又はシアノ基を、置換基として更に有していてもよい。t1及びt2は、それぞれ独立に、1又は2である。なお、Ar2a及びAr2bが複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。
式(3)で表される構成単位は、式(1)で表される構成単位とは異なる構造である。式(3)中、Ar3aは、アリーレン基、又は、2価の芳香族複素環基を表す。R3a及びR3bは、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、又は、1価の芳香族複素環基であって、Ar3aにおける前記高分子鎖と結合している炭素原子の隣の炭素原子に結合している基である。Ar3aで表される基は、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子又はシアノ基を置換基として更に有していてもよい。
式(4)で表される構成単位は、式(1)で表される構成単位及び式(3)で表される構成単位とはそれぞれ異なる構造である。式(4)中、Ar4aは、アリーレン基、又は、2価の芳香族複素環基を表す。Ar4aで表される基は、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子又はシアノ基を、置換基として更に有していてもよい。kは1から3の整数である。なお、Ar4aが複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。
式(5)中、Ar5a、Ar5b、Ar5c、Ar5d及びAr5hは、それぞれ独立に、アリーレン基又は2価の芳香族複素環基を表す。Ar5e、Ar5f及びAr5gは、それぞれ独立に、アリール基又は1価の芳香族複素環基を表す。Ar5a、Ar5b、Ar5c、Ar5d、Ar5e、Ar5f、Ar5g及びAr5hで表される基は、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子又はシアノ基を、置換基として更に有していてもよい。Ar5d、Ar5e、Ar5f及びAr5gで表される基は、それぞれ、当該基が結合している窒素原子に結合している当該基以外の基と、直接結合するか、或いは、−O−、−S−、−C(=O)−、−C(=O)−O−、−N(RA)−、−C(=O)−N(RA)−、又は−C(RA)2−で表される基を介して結合して、5〜7員環を形成していてもよい。これらの式中のRAは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、又はアラルキル基を表す。n1及びn2は、それぞれ独立に、0又は1であり、n3は、0、1又は2である。] - 式(2)で表される構成単位の両側に、式(3)で表される構成単位が隣接している、請求項1記載の高分子化合物。
- 式(1)で表される構成単位の両側に、式(4)で表される構成単位及び式(5)で表される構成単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の構成単位が隣接している、請求項1又は2記載の高分子化合物。
- R1aが、アルキル基、アリール基又はアラルキル基である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の高分子化合物。
- 高分子化合物の全質量中の、式(1)で表される構成単位、式(2)で表される構成単位、式(3)で表される構成単位、式(4)で表される構成単位及び式(5)で表される構成単位の合計の質量比率が、高分子化合物全体を1としたとき、0.9以上である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の高分子化合物。
- 燐光発光性化合物から誘導される構成単位を更に含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の高分子化合物。
- 式(12−1)で表される化合物。
[式(12−1)中、R12aはメチル基を表し、R12bは水素原子、アルキル基、非置換又はアルキル基若しくはアリール基で置換されたフェニル基を表し、R12cは水素原子又はメチル基を表し、R12dはアルキル基、アルキル基又はアリール基で置換されたアリール基を表し、R12eはアルキル基又はアリール基で置換されたアリール基を表す。2つのR12cは、互いに同一であっても異なっていてもよく、2つのR12dは、互いに同一であっても異なっていてもよく、2つのR12eは、互いに同一であっても異なっていてもよい。X11aは、下記の置換基(a)群から選ばれる基、又は下記の置換基(b)群から選ばれる基を表す。2つのX11aは、互いに同一であっても異なってもよい。
(置換基(a)群)
塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、−O−S(=O)2R20(R20はアルキル基、又はアルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、フッ素原子若しくはシアノ基で置換されていてもよいアリール基を示す。)で表される基。
(置換基(b)群)
−B(OR21)2(R21は水素原子又はアルキル基を示し、2つのR21は、互いに同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。)で表される基、−BF4Q1(Q1はリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム又はセシウムの1価の陽イオンを示す。)で表される基、−Sn(R22)3(R22は水素原子又はアルキル基を示し、3つのR22は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。)で表される基、−MgY1(Y1は塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。)で表される基、−ZnY2(Y2は塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。)で表される基。] - R12dが、炭素数1〜8のアルキル基、又は、1つ以上3つ以下の炭素数1〜12のアルキル基で置換されたアリール基であって且つ該アルキル基の少なくとも1つ以上が炭素数6〜12のアルキル基であるアリール基であり、R12eが、1つ以上3つ以下の炭素数1〜12のアルキル基で置換されたアリール基であって且つ該アルキル基の少なくとも1つ以上が炭素数6〜12のアルキル基であるアリール基である、請求項10記載の化合物。
- 式(13)で表される化合物。
[式(13)中、R1aは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アラルキル基又は置換アミノ基を表し、R1b及びR1cは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子又はシアノ基を表す。2つのR1cは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。X11aは、下記の置換基(a)群から選ばれる基、又は下記の置換基(b)群から選ばれる基を表す。2つのX11aは、互いに同一であっても異なってもよい。
(置換基(a)群)
塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、−O−S(=O)2R20(R20はアルキル基、又はアルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、フッ素原子若しくはシアノ基で置換されていてもよいアリール基を示す。)で表される基。
(置換基(b)群)
−B(OR21)2(R21は水素原子又はアルキル基を示し、2個存在するR21は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。)で表される基、−BF4Q1(Q1はリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム又はセシウムの1価の陽イオンを示す。)で表される基、−Sn(R22)3(R22は水素原子又はアルキル基を示し、3個存在するR22は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。)で表される基、−MgY1(Y1は塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。)で表される基、−ZnY2(Y2は塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。)で表される基。] - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の高分子化合物と、正孔輸送材料、電子輸送材料及び発光材料からなる群より選ばれる少なくとも1種の材料と、を含有する、組成物。
- 前記発光材料が、燐光発光性化合物を含有する、請求項14記載の組成物。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の高分子化合物、又は、請求項14若しくは15に記載の組成物と、
溶媒と、を含有する溶液。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の高分子化合物、又は、請求項14若しくは15に記載の組成物を含有する薄膜。
- 陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に設けられた請求項1〜9のいずれか一項に記載の高分子化合物、又は、請求項14若しくは15に記載の組成物を含有する有機層と、を備える発光素子。
- 請求項18記載の発光素子を備える面状光源。
- 請求項18記載の発光素子を備える表示素子。
- 式(11)で表される化合物、式(14)で表される化合物及び式(15)で表される化合物を含む単量体混合物を重合させて、式(6)で表される構造、式(2)で表される構成単位及び式(3)で表される構成単位を含む高分子化合物を得る工程を有しており、
前記単量体混合物は、その全モル数を100としたとき、式(11)で表される化合物、式(14)で表される化合物及び式(15)で表される化合物の合計モル数が、60〜100である、高分子化合物の製造方法。
[式(11)及び式(6)中、R1aは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アラルキル基又は置換アミノ基を表し、R1b及びR1cは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子又はシアノ基を表す。2つのR1cは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。Ar4aは、アリーレン基、又は、2価の芳香族複素環基を表す。Ar4aで表される基は、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子又はシアノ基を、置換基として更に有していてもよい。kは1から3の整数である。なお、複数存在するAr4aは、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、2つのkも、互いに同一であっても異なっていてもよい。式(11)中、X11aは、下記置換基(a)群から選ばれる基、又は下記置換基(b)群から選ばれる基を表す。2つのX11aは、互いに同一であっても異なってもよい。
(置換基(a)群)
塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、−O−S(=O)2R20(R20はアルキル基、又はアルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、フッ素原子若しくはシアノ基で置換されていてもよいアリール基を示す。)で表される基。
(置換基(b)群)
−B(OR21)2(R21は水素原子又はアルキル基を示し、2個存在するR21は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。)で表される基、−BF4Q1(Q1はリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム又はセシウムの1価の陽イオンを示す。)で表される基、−Sn(R22)3(R22は水素原子又はアルキル基を示し、3個存在するR22は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。)で表される基、−MgY1(Y1は塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。)で表される基、−ZnY2(Y2は塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。)で表される基。
式(14)及び式(2)中、Ar2a及びAr2bは、それぞれ独立に、アリーレン基又は2価の芳香族複素環基を表す。Ar2cは、アリール基、又は、1価の芳香族複素環基を表す。Ar2a、Ar2b及びAr2cで表される基は、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子又はシアノ基を、置換基として更に有していてもよい。t1及びt2は、それぞれ独立に、1又は2である。なお、Ar2a及びAr2bが複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。式(14)中、X14aは、X11aと同義である。
式(15)及び式(3)中、Ar3aは、アリーレン基、又は、2価の芳香族複素環基を表す。R3a及びR3bは、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、又は、1価の芳香族複素環基であって、Ar3aにおけるX15aと結合している炭素原子の隣の炭素原子に結合している基である。Ar3aで表される基は、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子又はシアノ基を置換基として更に有していてもよい。式(15)中、X15aは、X11aと同義である。] - 前記単量体混合物は、式(16)で表される化合物及び式(17)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物を更に含む、請求項21記載の高分子化合物の製造方法。
[式(16)中、Ar4aは、アリーレン基、又は、2価の芳香族複素環基を表す。Ar4aで表される基は、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子又はシアノ基を、置換基として更に有していてもよい。kは1から3の整数である。なお、Ar4aが複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。X16aは、X11aと同義である。
式(17)中、Ar5a、Ar5b、Ar5c、Ar5d及びAr5hは、それぞれ独立に、アリーレン基又は2価の芳香族複素環基を表す。Ar5e、Ar5f及びAr5gは、それぞれ独立に、アリール基又は1価の芳香族複素環基を表す。Ar5a、Ar5b、Ar5c、Ar5d、Ar5e、Ar5f、Ar5g及びAr5hで表される基は、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールアルコキシ基、置換アミノ基、置換カルボニル基、置換カルボキシル基、フッ素原子又はシアノ基を、置換基として更に有していてもよい。Ar5d、Ar5e、Ar5f及びAr5gで表される基は、それぞれ、当該基が結合している窒素原子に結合している当該基以外の基と、直接結合するか、或いは、−O−、−S−、−C(=O)−、−C(=O)−O−、−N(RA)−、−C(=O)−N(RA)−、又は−C(RA)2−で表される基を介して結合して、5〜7員環を形成していてもよい。これらの式中のRAは、アルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、又はアラルキル基を表す。n1及びn2は、それぞれ独立に、0又は1であり、n3は、0、1又は2である。X17aは、X11aと同義である。] - X11a、X14a、X16a及びX17aが、前記置換基(a)群から選ばれる基であり、X15aが、前記置換基(b)群から選ばれる基である、請求項22記載の高分子化合物の製造方法。
- X11a、X14a、X16a及びX17aが、前記置換基(b)群から選ばれる基であり、X15aが、前記置換基(a)群から選ばれる基である、請求項22記載の高分子化合物の製造方法。
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