以下、本明細書において共通して用いられる用語について、必要に応じて例を挙げて説明する。
「構成単位」とは、高分子化合物中に1個以上存在する単位構造を意味する。「構成単位」は、「繰り返し単位(すなわち、高分子化合物中に2個以上存在する単位構造)」として高分子化合物中に含まれることが好ましい。
「アリーレン基」とは、芳香族炭化水素から環を構成する炭素原子に直接結合する2個の水素原子を除いてなる基を意味する。
「アリール基」とは、芳香族炭化水素から環を構成する炭素原子に直接結合する1個の水素原子を除いてなる基を意味する。
「N’価の芳香族炭化水素基」とは、芳香族炭化水素から環を構成する炭素原子に直接結合するN’個の水素原子を除いてなる基を意味する。
「芳香族炭化水素」は、置換基を有していてもよく、炭素原子数が、置換基の炭素原子数を含まないで、通常6〜60であり、好ましくは6〜48、さらに好ましくは6〜30である。具体的には、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、インデン、フルオレン、ベンゾフルオレン、スピロビフルオレン、インデノフルオレン、フェナントレン、ジヒドロフェナントレン、ピレン、ペリレン、クリセン、ビフェニル、ターフェニル、フェニルナフタレン、フェニルアントラセン、フェニルフルオレン、フェニルフェナントレン等が例示され、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、フルオレン、ピレン、ペリレン、ビフェニル、ターフェニル、フェニルナフタレン、フェニルアントラセン、フェニルフルオレン、フェニルフェナントレンが好ましい。
「N価の芳香族複素環基」とは、芳香族複素環式化合物から環を構成する炭素原子またはヘテロ原子に直接結合するN個の水素原子を除いてなる基を意味する。
「芳香族複素環式化合物」とは、環式構造をもつ有機化合物のうち、環を構成する元素として、炭素原子だけでなく、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、リン原子、ホウ素原子、ケイ素原子、セレン原子、テルル原子、ヒ素原子等のヘテロ原子を含むものであって、芳香族性を示す化合物である。
「芳香族複素環式化合物」は、置換基を有していてもよく、炭素原子数が、置換基の炭素原子数を含まないで、通常2〜60であり、好ましくは3〜30である。具体的には、オキサジアゾール、チアジアゾール、チアゾール、オキサゾール、チオフェン、ピロール、ホスホール、フラン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、トリアジン、ピリダジン、キノリン、イソキノリン、カルバゾール、ジベンゾホスホール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン等のヘテロ原子を含む複素環自体が芳香族性を示す化合物、フェノキサジン、フェノチアジン、ジベンゾボロール、ジベンゾシロール、ベンゾピラン等のヘテロ原子を含む複素環それ自体は芳香族性を示さなくとも、該複素環に芳香族炭化水素が縮環されている化合物が例示される。
「高分子化合物(「高分子有機材料」ということもある。)」は、分子量分布を有し、特記しない限り、ポリスチレン換算の数平均分子量が、通常1×103〜1×108であり、好ましくは1×104〜1×106である。また、該高分子化合物のポリスチレン換算の重量平均分子量は、通常2×103〜2×108であり、成膜性が良好になるので、好ましくは2×104〜2×106である。
高分子化合物は、如何なる共重合体であってもよく、例えば、ブロック共重合体、ランダム共重合体、交互共重合体またはグラフト共重合体のいずれであってもよい。
高分子化合物の重量平均分子量および数平均分子量は、通常SEC(サイズ排除クロマトグラフィー)測定により決定される。SEC測定では高分子量成分ほど溶出時間が短く、低分子量成分ほど溶出時間が長くなるが、分子量既知のポリスチレン(標準試料)の溶出時間から算出した校正曲線を用いて、サンプルの溶出時間を分子量に換算することによって、重量平均分子量および数平均分子量を算出する。
「低分子化合物(「低分子有機材料」ということもある。)」は、分子量分布を有さない。
本明細書において、水素原子は重水素原子であってもよいが、水素原子であることが好ましい。
以下、本発明の高分子化合物、組成物、液状組成物、有機薄膜、発光素子、面状光源および表示装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
(高分子化合物)
第1実施形態の高分子化合物は、下記式(1)で表される構成単位を含む高分子化合物である。
式(1)中、Ar1およびAr2は、それぞれ独立に、アリーレン基または2価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
Ar1およびAr2は、アリーレン基であることが好ましく、これらの基は置換基を有していてもよい。
Ar1およびAr2で表されるアリーレン基は、置換基を有していてもよく、炭素原子数が、置換基の炭素原子数を含まないで、通常6〜60であり、好ましくは6〜48であり、さらに好ましくは6〜30である。
Ar1およびAr2で表されるアリーレン基は、それぞれ独立に、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、インデン、フルオレン、ベンゾフルオレン、スピロビフルオレン、インデノフルオレン、フェナントレン、ジヒドロフェナントレン、ピレン、ペリレンまたはクリセンから、環を構成する炭素原子に直接結合する2個の水素原子を取り除いてなる2価の基であることが好ましく、これらの基は置換基を有していてもよい。
Ar1およびAr2で表されるアリーレン基は、それぞれ独立に、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フルオレン、スピロビフルオレン、フェナントレン、ジヒドロフェナントレンまたはピレンから、環を構成する炭素原子に直接結合する2個の水素原子を取り除いてなる2価の基であることがより好ましく、これらの基は置換基を有していてもよい。
Ar1およびAr2で表されるアリーレン基は、下記式(Ar1−A1)〜(Ar1−A15)で表されるアリーレン基であることがさらに好ましく、下記式(Ar1−A1)〜(Ar1−A14)で表されるアリーレン基であることが特に好ましく、これらの基は置換基を有していてもよい。なお、下記において、*は結合手を表す。
Ar1およびAr2で表されるアリーレン基は、下記式(Ar1−1)〜(Ar1−5)で表されるアリーレン基であることがとりわけ好ましく、下記式(Ar1−1)で表されるアリーレン基であることがとりわけより好ましく、これらの基は置換基を有していてもよい。
[式中、R
Y1は、水素原子または置換基を表し、複数存在するR
Y1は同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する原子とともに環を形成していてもよい。*は前記と同じ意味を表し、R
Aは後記と同じ意味を表す。]
RY1は、水素原子、アルキル基、−O−RAで表される基、アリール基または1価の芳香族複素環基が好ましく、水素原子、アルキル基またはアリール基がより好ましく、水素原子またはアルキル基が更に好ましく、これらの基の定義や例は、後述の置換基であるそれらの基の定義や例と、同様である。RAは後記と同じ意味を表す。
Ar1およびAr2で表される2価の芳香族複素環基は、置換基を有していてもよく、炭素原子数が、置換基の炭素原子数を含まないで、通常2〜60であり、好ましくは3〜30である。
Ar1およびAr2で表される2価の芳香族複素環基は、それぞれ独立に、ピリジン、ジアザベンゼン、トリアジン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、ピロール、インドール、カルバゾール、フラン、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、チオフェン、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾホスホール、ジベンゾボロール、ジベンゾシロール、フェノキサジン、フェノチアジン、ベンゾチアジアゾールまたはオキサジアゾールから、環を構成する炭素原子またはヘテロ原子に直接結合する2個の水素原子を取り除いてなる2価の基であることが好ましく、これらの基は置換基を有していてもよい。
Ar1およびAr2で表される2価の芳香族複素環基は、それぞれ独立に、ピリジン、ジアザベンゼン、トリアジン、キノリン、イソキノリン、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、フェノキサジン、フェノチアジン、ベンゾチアジアゾールまたはオキサジアゾールから、環を構成する炭素原子またはヘテロ原子に直接結合する2個の水素原子を取り除いてなる基であることがより好ましく、これらの基は置換基を有していてもよい。
Ar1およびAr2で表される2価の芳香族複素環基は、下記で表される2価の芳香族複素環基であることがさらに好ましく、これらの基は置換基を有してもよい。なお、下記において、*は前記と同じ意味を表し、RAは後記と同じ意味を表す。
本明細書において、「置換基」とは、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、−O−RAで表される基、−N(RA)2で表される基、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、これらの基はさらに置換基を有していてもよい。置換基が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する原子とともに環を形成していてもよい。
RAは、水素原子、アルキル基、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RAは、特記しない限り、アルキル基、アリール基または1価の芳香族複素環基が好ましく、アルキル基またはアリール基がより好ましく、これらの基は置換基を有していてもよい。RAが複数ある場合、それらは同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する原子とともに環を形成していてもよい。
RAで表されるアルキル基、アリール基および1価の芳香族複素環基の定義や例は、後述のR1およびR2で表されるアルキル基、アリール基および1価の芳香族複素環基の定義や例と、同様である。
置換基であるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子が挙げられ、特記しない限り、フッ素原子が好ましい。
置換基であるアルキル基は、さらに置換基を有していてもよく、直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基または環状アルキル基(シクロアルキル基)のいずれであってもよい。アルキル基の炭素原子数は、特記しない限り、置換基の炭素原子数を含めずに、通常1〜60(分岐状アルキル基および環状アルキル基の場合、通常3〜60)であり、好ましくは1〜20(分岐状アルキル基および環状アルキル基の場合、好ましくは3〜20)である。
置換基であるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソアミル基、2−エチルブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、3−プロピルヘプチル基、ノニル基、デシル基、3,7−ジメチルオクチル基、2−エチルオクチル基、2−ヘキシル-デシル基、ドデシル基が挙げられ、特記しない限り、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソアミル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、3,7−ジメチルオクチル基またはドデシル基が好ましく、これらの基はさらに置換基を有していてもよい。置換基を有するアルキル基としては、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、3−フェニルプロピル基、3−(4−メチルフェニル)プロピル基、3−(3,5−ジ−ヘキシルフェニル)プロピル基、6−エチルオキシヘキシル基が挙げられる。
置換基であるアリール基は、さらに置換基を有していてもよく、特記しない限り、炭素原子数が、置換基の炭素原子数を含まないで、通常6〜60であり、好ましくは6〜48、さらに好ましくは6〜30である。
置換基であるアリール基としては、特記しない限り、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、インデン、フルオレン、ベンゾフルオレン、スピロビフルオレン、インデノフルオレン、フェナントレン、ジヒドロフェナントレン、ピレン、ペリレンまたはクリセンから、環を構成する炭素原子に直接結合する1個の水素原子を取り除いてなる1価の基であることが好ましく、これらの基はさらに置換基を有していてもよい。
置換基であるアリール基としては、特記しない限り、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フルオレン、スピロビフルオレン、フェナントレン、ジヒドロフェナントレンまたはピレンから、環を構成する炭素原子に直接結合する1個の水素原子を取り除いてなる1価の基であることがより好ましく、これらの基はさらに置換基を有していてもよい。
置換基であるアリール基としては、特記しない限り、下記で表されるアリール基がさらに好ましく、これらの基はさらに置換基を有していてもよい。なお、下記において、*は前記と同じ意味を表す。
置換基である1価の芳香族複素環基は、さらに置換基を有していてもよく、特記しない限り、炭素原子数が、置換基の炭素原子数を含まないで、通常2〜60であり、好ましくは3〜30である。
置換基である1価の芳香族複素環基としては、特記しない限り、ピリジン、ジアザベンゼン、トリアジン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、ピロール、インドール、カルバゾール、フラン、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、チオフェン、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾホスホール、ジベンゾボロール、ジベンゾシロール、フェノキサジン、フェノチアジン、ベンゾチアジアゾールまたはオキサジアゾールから、環を構成する炭素原子またはヘテロ原子に直接結合する1個の水素原子を取り除いてなる1価の基であることが好ましく、これらの基はさらに置換基を有していてもよい。
置換基である1価の芳香族複素環基としては、特記しない限り、ピリジン、ジアザベンゼン、トリアジン、キノリン、イソキノリン、ピロール、カルバゾール、フラン、チオフェンまたはオキサジアゾールから、環を構成する炭素原子またはヘテロ原子に直接結合する1個の水素原子を取り除いてなる1価の基であることがより好ましく、これらの基はさらに置換基を有していてもよい。
置換基である1価の芳香族複素環基としては、特記しない限り、下記で表される1価の芳香族複素環基がさらに好ましく、当該基はさらに置換基を有してもよい。なお、下記において、*およびRAは前記と同じ意味を表す。
置換基であるアルキル基、−O−RAで表される基、−N(RA)2で表される基、アリール基および1価の芳香族複素環基が有してもよい置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、−O−RAで表される基、−N(RA)2で表される基、アリール基または1価の芳香族複素環基が挙げられ、特記しない限り、フッ素原子、アルキル基、−O−RAで表される基、アリール基または1価の芳香族複素環基が好ましく、アルキル基、アリール基または1価の芳香族複素環基がより好ましく、アルキル基またはアリール基がさらに好ましい。これらの基の定義や例は、前述の置換基であるそれらの基の定義や例と、同様である。RAは前記と同じ意味を表す。なお、置換基が有してもよい置換基は、さらに置換基を有してもよい。
Ar1およびAr2で表される基が有してもよい置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、−O−RAで表される基、−N(RA)2で表される基、アリール基または1価の芳香族複素環基が挙げられ、アルキル基、−O−RAで表される基、−N(RA)2で表される基、アリール基または1価の芳香族複素環基が好ましく、アルキル基、−O−RAで表される基またはアリール基がより好ましく、アルキル基またはアリール基がさらに好ましい。これらの基の定義や例は、前述の置換基であるそれらの基の定義や例と、同様である。RAは前記と同じ意味を表す。なお、Ar1およびAr2で表される基が有してもよい置換基は、さらに置換基を有してもよい。
式(1)中、R1およびR2は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。R1およびR2は、アリール基または1価の芳香族複素環基が好ましく、アリール基がより好ましい。
R1およびR2で表されるアルキル基およびアリール基の定義や例は、前述の置換基であるアルキル基およびアリール基の定義や例と、同様である。
R1およびR2で表されるアリール基は、特に好ましくは下記式(R1−1)〜(R1−4)で表されるアリール基であり、とりわけ好ましくは下記式(R1−1)で表されるアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
[式中、R
A、R
Y1および*は前記と同じ意味を表す。]
R1およびR2で表される1価の芳香族複素環基は、置換基を有していてもよく、炭素原子数が、置換基の炭素原子数を含まないで、通常2〜60であり、好ましくは3〜30である。
R1およびR2で表される1価の芳香族複素環基は、ピリジン、ジアザベンゼン、トリアジン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、ピロール、インドール、カルバゾール、フラン、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、チオフェン、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾホスホール、ジベンゾボロール、ジベンゾシロール、フェノキサジン、フェノチアジン、ベンゾチアジアゾールまたはオキサジアゾールから、環を構成する炭素原子またはヘテロ原子に直接結合する1個の水素原子を取り除いてなる1価の基であることが好ましく、これらの基は置換基を有してもいてよい。
R1およびR2で表される1価の芳香族複素環基は、ピリジン、ジアザベンゼン、トリアジン、キノリン、イソキノリン、ピロール、カルバゾール、フラン、チオフェンまたはオキサジアゾールから、環を構成する炭素原子またはヘテロ原子に直接結合する1個の水素原子を取り除いてなる1価の基であることがより好ましく、これらの基は置換基を有していてもよい。
R1およびR2で表される1価の芳香族複素環基は、下記で表される1価の芳香族複素環基がさらに好ましく、これらの基は置換基を有していてもよい。なお、下記において、*およびRAは前記と同じ意味を表す。
R1およびR2で表される基が有してもよい置換基の定義や例は、前述のAr1およびAr2で表される基が有してもよい置換基の定義や例と、同様である。
Ar1およびR1は、直接または2価の基を介して結合して含窒素複素環を形成してもよい。Ar2およびR2は、直接または2価の基を介して結合して含窒素複素環を形成してもよい。
2価の基は、特に限定されないが、−O−、−S−、−N(RA)−または−C(RA)2−が好ましい。なお、RAは前記と同じ意味を表す。
上述の含窒素複素環としては、下記の構造が例示される。なお、下記において、*およびRAは前記と同じ意味を表す。
式(1)中、R3は、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、−O−RAで表される基、−N(RA)2で表される基、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。R3が複数ある場合、それらは同一でも異なっていてもよい。R3は、アルキル基、−O−RAで表される基、−N(RA)2で表される基、アリール基または1価の芳香族複素環基が好ましく、アルキル基、−O−RAで表される基、アリール基または1価の芳香族複素環基がより好ましく、アルキル基、−O−RAで表される基またはアリール基がさらに好ましく、アルキル基またはアリール基が特に好ましく、アルキル基がとりわけ好ましく、これらの基は置換基を有していてもよい。
R3で表されるハロゲン原子、アルキル基、アリール基および1価の芳香族複素環基の定義や例は、前述の置換基であるそれらの基の定義や例と、同様である。RAは前記と同じ意味を表す。
R3で表される基が有していてもよい置換基の定義や例は、前述のAr1およびAr2で表される基が有してもよい置換基の定義や例と、同様である。
前記(1)式中、n1は、0以上6以下の整数を表し、0以上2以下の整数であることが好ましい。
式(1)で表される構成単位は、下記式(1−1)〜(1−3)で表される構成単位であることが好ましく、下記式(1−1)で表される構成単位であることがより好ましい。
式(1−1)中、Ar1、Ar2、R1、R2、R3およびn1は、前記と同じ意味を表す。
式(1−2)中、Ar1、Ar2、R1、R2、R3およびn1は、前記と同じ意味を表す。
式(1−3)中、Ar1、Ar2、R1、R2、R3およびn1は、前記と同じ意味を表す。
前記式(1−1)で表される構成単位は、下記式(1−1A)で表される構成単位であることが好ましい。
[式中、Ar
1、Ar
2、R
1およびR
2は、前記と同じ意味を表す。R
XA1〜R
XA6は水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、−O−R
Aで表される基、−N(R
A)
2で表される基、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。]
RXA1〜RXA4は、好ましくは水素原子、アルキル基、−O−RAで表される基、−N(RA)2で表される基、アリール基または1価の芳香族複素環基であり、より好ましくは水素原子、アルキル基、−O−RAで表される基またはアリール基であり、さらに好ましくは水素原子またはアルキル基であり、特に好ましくは水素原子であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
RXA5およびRXA6は、好ましくは水素原子、アルキル基、−O−RAで表される基、−N(RA)2で表される基、アリール基または1価の芳香族複素環基であり、より好ましくは水素原子、アルキル基、−O−RAで表される基またはアリール基であり、さらに好ましくは水素原子、アルキル基またはアリール基であり、特に好ましくは水素原子またはアルキル基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
RXA1〜RXA6で表されるハロゲン原子、アルキル基、アリール基および1価の芳香族複素環基の定義および例は、R3で表されるそれらの基の定義や例と、同様である。
RXA1〜RXA6で表される基が有していてもよい置換基の定義や例は、前述のR3で表される基が有してもよい置換基の定義や例と、同様である。
前記式(1)で表される構成単位としては、下記式(1A−1)〜(1A−19)で表される構成単位が挙げられ、好ましくは下記式(1A−1)〜(1A−13)で表される構成単位であり、より好ましくは下記式(1A−1)〜(1A−8)で表される構成単位である。なお、下記式(1A−1)〜(1A−19)中、*は前記と同じ意味を表し、Dは重水素原子を表す。
第1実施形態の高分子化合物は、式(1)で表される構成単位を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
第1実施形態の高分子化合物において、全構成単位の合計モル数に対する、式(1)で表される構成単位の合計モル数の割合は、第1実施形態の高分子化合物を用いて得られる発光素子の輝度寿命がより優れるため、0.01〜100%が好ましく、0.1〜40%がより好ましく、0.5〜20%がさらに好ましく、1〜10%が特に好ましい。
第1実施形態の高分子化合物は、さらに、下記式(2−1)〜(2−4)で表される構成単位からなる群から選ばれる1種以上の構成単位を含むことが好ましく、下記式(2−1)〜(2−2)で表される構成単位からなる群から選ばれる1種以上の構成単位を含むことがより好ましく、下記式(2−1)で表される構成単位を1種以上含むことがさらに好ましい。ただし、式(1)で表される構成単位は、式(2−3)で表される構成単位と異なる。
式(2−1)中、B1は、アリーレン基を表し、当該基は置換基を有していてもよい。
B1で表されるアリーレン基は、置換基を有していてもよく、炭素原子数が、置換基の炭素原子数を含まないで、通常6〜60であり、好ましくは6〜48であり、さらに好ましくは6〜30である。
B1で表されるアリーレン基は、第1実施形態の高分子化合物を用いて得られる輝度寿命がより優れるので、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、インデン、フルオレン、ベンゾフルオレン、スピロビフルオレン、インデノフルオレン、フェナントレン、ジヒドロフェナントレン、ピレン、ペリレン、クリセンまたはジヒドロジベンゾシクロへプテンから、環を構成する炭素原子に直接結合する2個の水素原子を取り除いてなる2価の基であることが好ましく、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フルオレン、スピロビフルオレン、フェナントレン、ジヒドロフェナントレン、ピレンまたはジヒドロジベンゾシクロへプテンから、環を構成する炭素原子に直接結合する2個の水素原子を取り除いてなる2価の基であることがより好ましく、これらの基は置換基を有していてもよい。
B1で表されるアリーレン基は、下記で表されるアリーレン基であることがさらに好ましく、これらの基は置換基を有していてもよい。なお、下記において、*は前記と同じ意味を表す。
B1で表されるアリーレン基は、下記で表されるアリーレン基であることが特に好ましく、これらの基は置換基を有していてもよい。なお、下記において、*は前記と同じ意味を表す。
RBは、水素原子または置換基を表す。RBが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する原子とともに環を形成していてもよい。
RBは、アルキル基、−O−RAで表される基、−N(RA)2で表される基、アリール基または1価の芳香族複素環基が好ましく、アルキル基、アリール基または1価の芳香族複素環基がより好ましく、アルキル基またはアリール基がさらに好ましく、これらの基の定義や例は、前述の置換基であるそれらの基の定義や例と、同様である。RAは前記と同じ意味を表す。
B1で表されるアリーレン基は、第1実施形態の高分子化合物を用いて得られる輝度寿命がより優れるため、好ましくは式(B1−1)〜(B1−8)で表されるアリーレン基であり、より好ましくは式(B1−1)〜(B1−6)で表されるアリーレン基であり、さらに好ましくは(B1−2)または(B1−3)で表されるアリーレン基である。なお、下記において、*、RY1およびRBは前記と同じ意味を表す。
B1で表されるアリーレン基が有してもよい置換基は、Ar1およびAr2で表される基が有してもよい置換基の定義や例と、同様である。
B1で表されるアリーレン基としては、後述の式(Ar3−A1)〜(Ar3−A17)、式(Ar3−B1)〜(Ar3−B15)、式(Ar3−C1)〜(Ar3−C6)、式(Ar3−D1)〜(Ar3−D7)、式(Ar3−E1)〜(Ar3−E5)、式(Ar3−F1)〜(Ar3−F5)、式(Ar4−A1)〜(Ar4−A32)、式(Ar4−B1)〜(Ar4−B8)、式(Ar4−C1)〜(Ar4−C7)、式(Ar4−D1)〜(Ar4−D9)および式(Ar4−E1)〜(Ar4−E4)で表されるアリーレン基が挙げられ、、好ましくは式(Ar3−A11)〜(Ar3−A15)、式(Ar3−B5)〜(Ar3−B15)、式(Ar3−C3)〜(Ar3−C6)、(Ar4−A1)〜(Ar4−A27)、式(Ar4−B1)〜(Ar4−B6)、式(Ar4−C1)〜(Ar4−C3)、式(Ar4−D1)〜(Ar4−D4)、式(Ar4−D1)または式(Ar4−D2)である。
第1実施形態の高分子化合物において、全構成単位の合計モル数に対する、式(2−1)で表される構成単位の合計モル数の割合は、第1実施形態の高分子化合物を用いて得られる発光素子の輝度寿命がより優れるため、0.1〜99%が好ましく、10〜98%がより好ましく、30〜97%がさらに好ましく、50〜95%が特に好ましい。
式(2−2)中、B2は、2価の芳香族複素環基、または、アリーレン基および2価の芳香族複素環基からなる群から選ばれる2つ以上の基が直接結合した2価の基を表し、当該基は置換基を有していてもよいが、2価の芳香族複素環基であることが好ましい。
B2で表される2価の芳香族複素環基は、前述のAr1およびAr2で表される2価の芳香族複素環基の定義や例と、同様である。
B2で表される2価の芳香族複素環基は、第1実施形態の高分子化合物の正孔輸送性が優れるため、下記で表される2価の芳香族複素環基が特に好ましく、これらの基は置換基を有していてもよい。なお、下記において、*およびRY1は前記と同じ意味を表す。
RCは、水素原子、アルキル基、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、アルキル基、アリール基または1価の芳香族複素環基が好ましく、アリール基がより好ましく、これらの基は置換基を有していてもよい。
RCで表されるアルキル基、アリール基および1価の芳香族複素環基の定義や例は、前述のR1およびR2で表されるアルキル基、アリール基および1価の芳香族複素環基の定義や例と、同様である。
B2で表される2価の芳香族複素環基としては、例えば、下記で表される2価の芳香族複素環基が挙げられる。なお、下記において、*は前記と同じ意味を表す。
B2で表される2価の芳香族複素環基が有してもよい置換基は、Ar1およびAr2で表される基が有してもよい置換基の定義や例と、同様である。
B2で表されるアリーレン基および2価の芳香族複素環基からなる群から選ばれる2つ以上の基が直接結合した2価の基における、アリーレン基および2価の芳香族複素環基の定義や例は、それぞれ、B1で表されるアリーレン基およびB2で表される2価の芳香族複素環基の定義や例と、同様である。
B2で表されるアリーレン基および2価の芳香族複素環基からなる群から選ばれる2つ以上の基が直接結合した2価の基としては、例えば、下記で表される2価の基が挙げられ、これらは置換基を有していてもよい。なお、下記において、*は前記と同じ意味を表す。
B2で表されるアリーレン基および2価の芳香族複素環基からなる群から選ばれる2つ以上の基が直接結合した2価の基は、第1実施形態の高分子化合物の電子輸送性が優れるため、好ましくは、下記式(Y−3)または(Y−4)で表される2価の基である。
[式中、R
Y1は前記と同じ意味を表す。R
Y3は、水素原子または置換基を表す。]
RY3は、好ましくは水素原子、アルキル基、−O−RAで表される基、アリール基または1価の芳香族複素環基であり、より好ましくは、アルキル基、−O−RAで表される基、アリール基または1価の芳香族複素環基であり、さらに好ましくはアリール基または芳香族複素環基であり、特に好ましくはアリール基であり、これらの基の定義や例は、前述の置換基であるそれらの基の定義や例と、同様である。RAは前記と同じ意味を表す。
式(Y−3)または(Y−4)で表される2価の基としては、例えば、下記で表される2価の基が挙げられる。
第1実施形態の高分子化合物において、全構成単位の合計モル数に対する、式(2−2)で表される構成単位の合計モル数の割合は、第1実施形態の高分子化合物の電荷輸送性が優れるため、0.01〜50%が好ましく、0.1〜30%がより好ましく、1〜15%がさらに好ましい。
式(2−3)中、n2は、0以上の整数を表し、好ましくは3以下であり、より好ましくは0または1であり、さらに好ましくは0である。n3は、0以上の整数を表し、好ましくは2以下であり、より好ましくは1である。
式(2−3)中、B3およびB5は、それぞれ独立に、アリーレン基または2価の芳香族複素環基を表し、アリーレン基であることが好ましく、これらの基は置換基を有していてもよい。
B3およびB5で表されるアリーレン基および2価の芳香族複素環基の定義や例は、それぞれ、前述のAr1およびAr2で表されるアリーレン基および2価の芳香族複素環基の定義や例と、同様である。
式(2−3)中、B4およびB6は、アリーレン基、2価の芳香族複素環基、または、アリーレン基および2価の芳香族複素環基からなる群から選ばれる2つ以上の基が直接結合した2価の基を表し、アリーレン基または2価の芳香族複素環基であることが好ましく、これらの基は置換基を有していてもよい。B4およびB6が複数ある場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
B4およびB6で表されるアリーレン基の定義や例は、前述のAr1およびAr2で表されるアリーレン基の定義や例と、同様である。B4およびB6で表されるアリーレン基は、特に好ましくは式(B1−3)、(B1−5)〜(B1−7)または下記式(2B−1)〜(2B−3)で表されるアリーレン基である。
B4およびB6で表される2価の芳香族複素環基の定義や例は、Ar1およびAr2で表される2価の芳香族複素環基の定義や例と、同様である。
B4およびB6で表されるアリーレン基および2価の芳香族複素環基からなる群から選ばれる2つ以上の基が直接結合した2価の基における、アリーレン基および2価の芳香族複素環基の定義や例は、それぞれ、前述のB4およびB6で表されるアリーレン基および2価の芳香族複素環基の定義や例と、同様である。
B4およびB6で表されるアリーレン基および2価の芳香族複素環基からなる群から選ばれる2つ以上の基が直接結合した2価の基としては、例えば、下記で表される2価の基が挙げられ、これらは置換基を有していてもよい。なお、下記において、*は前記と同じ意味を表す。
B3、B4、B5およびB6が有していてもよい置換基の定義や例は、Ar1およびAr2で表される基が有していてもよい置換基の定義や例と、同様である。
式(2−3)中、RCは、前記と同じ意味を表す。RCが複数ある場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
式(2−3)で表される構成単位は、例えば、下記式(X−1)〜(X−9)で表される構成単位が挙げられ、好ましくは下記式(X−4)〜(X−8)で表される構成単位である。
[式中、R
x4およびR
x5は、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。複数存在するR
x4は、同一でも異なっていてもよい。複数存在するR
X5は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよい。]
Rx4は、水素原子、アルキル基、−O−RAで表される基、アリール基または1価の芳香族複素環基が好ましく、水素原子、アルキル基、−O−RAで表される基またはアリール基がより好ましく、水素原子、アルキル基またはアリール基がさらに好ましく、水素原子またはアルキル基が特に好ましく、これらの基の定義や例は、前述の置換基であるそれらの基の定義や例と、同様である。RAは前記と同じ意味を表す。
Rx5は、アルキル基、−O−RAで表される基、アリール基または1価の芳香族複素環基が好ましく、アルキル基、アリール基または1価の芳香族複素環基がより好ましく、アルキル基またはアリール基がさらに好ましく、これらの基の定義や例は、前述の置換基であるそれらの基の定義や例と、同様である。RAは前記と同じ意味を表す。
式(2−3)で表される構成単位としては、下記式(XA−1)〜(XA−28)で表される構成単位が挙げられ、好ましくは(XA−10)〜(XA−26)で表される構成単位である。
第1実施形態の高分子化合物において、全構成単位の合計モル数に対する、式(2−3)で表される構成単位の合計モル数の割合は、第1実施形態の高分子化合物の正孔輸送性が優れるため、0.01〜50%が好ましく、0.1〜30%がより好ましく、1〜10%がさらに好ましい。
式(2−4)中、n4は、0以上の整数を表し、好ましくは2以下である。
式(2−4)中、B7およびB9は、それぞれ独立に、アリーレン基または2価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有してもよい。
B7およびB9で表されるアリーレン基および2価の芳香族複素環基の定義や例は、それぞれ、前述のB1で表されるアリーレン基およびB2で表される2価の芳香族複素環基の定義や例と、同様である。
式(2−4)中、B8は、アリーレン基、2価の芳香族複素環基、または、アリーレン基および2価の芳香族複素環基からなる群から選ばれる2つ以上の基が直接結合した2価の基を表し、アリーレン基または2価の芳香族複素環基であることが好ましく、これらの基は置換基を有していてもよい。B8が複数ある場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
B8で表されるアリーレン基、2価の芳香族複素環基、および、アリーレン基および2価の芳香族複素環基からなる群から選ばれる2つ以上の基が直接結合した2価の基の定義や例は、前述のB4およびB6で表されるアリーレン基および2価の芳香族複素環基、並びに、アリーレン基および2価の芳香族複素環基からなる群から選ばれる2つ以上の基が直接結合した2価の基の定義や例と、同様である。
式(2−4)中、Z1およびZ2は、それぞれ独立に、−(RXX1)C=C(RXX1)−または−C≡C−を表し、Z2が複数ある場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
ここで、RXX1は、水素原子または置換基を表し、好ましくは、水素原子、アルキル基、−O−RAで表される基、−N(RA)2で表される基、アリール基または1価の芳香族複素環基であり、より好ましくは水素原子、アルキル基またはアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。これらの基の定義や例は、前述の置換基であるそれらの基の定義や例と、同様である。なお、RAは前記と同じ意味を表す。
第1実施形態の高分子化合物において、全構成単位の合計モル数に対する、式(2−4)で表される構成単位の合計モル数の割合は、第1実施形態の高分子化合物の電荷輸送性が優れるため、0.1〜50%が好ましく、1〜30%がより好ましい。
第1実施形態の高分子化合物としては、例えば、表4に示す高分子化合物1A−A1〜1A−A12が挙げられる。ここで、「その他の構成単位」とは、式(1)、式(2−1)、式(2−2)、式(2−3)および式(2−4)で表される構成単位以外の構成単位を意味する。
[表中、p
1A、q
1A、r
1A、s
1A、t
1Aおよびu
1Aは、第1実施形態の高分子化合物における各構成単位のモル比率を表す。p
1A+q
1A+r
1A+s
1A+t
1A+u
1A=100であり、かつ、70≦p
1A+q
1A+r
1A+s
1A+t
1A≦100である。]
第2実施形態の高分子化合物は、上記式(1)で表される構成単位、下記式(3−1)で表される構成単位および下記式(3−2)で表される構成単位を含む高分子化合物である。
式(3−1)中、Ar3は、ベンゼンまたは2個以上のベンゼンが縮合した芳香族炭化水素から、環を構成する炭素原子に直接結合する2個の水素原子を取り除いてなる2価の基を表し、当該基は置換基を有していてもよい。
Ar3で表される2価の基は、置換基を有していてもよく、炭素原子数が、置換基の炭素原子数を含まないで、通常6〜60であり、好ましくは6〜48であり、さらに好ましくは6〜30である。
Ar3で表される2価の基は、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、フェナントレン、ピレン、ペリレンまたはクリセンから、環を構成する炭素原子に直接結合する2個の水素原子を取り除いてなる2価の基であることが好ましく、これらの基は置換基を有してもよい。
Ar3で表される2価の基は、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレンまたはピレンから、環を構成する炭素原子に直接結合する2個の水素原子を取り除いてなる2価の基であることがより好ましく、これらの基は置換基を有してもよい。
Ar3で表される2価の基は、下記で表されるアリーレン基がさらに好ましく、これらの基は置換基を有してもよい。なお、下記において、*は前記と同じ意味を表す。
Ar3で表される2価の基は、下記式(Ar3−1)〜(Ar3−5)で表されるアリーレン基であることが特に好ましく、下記式(Ar3−1)〜(Ar3−3)で表されるアリーレン基であることがとりわけ好ましい。
[式中、*およびR
x4は前記と同じ意味を表す。R
Dは、水素原子または置換基を表す。R
Dが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。]
RDは、好ましくは水素原子、アルキル基、−O−RAで表される基、−N(RA)2で表される基、アリール基または1価の芳香族複素環基であり、より好ましくは水素原子、アルキル基、−O−RAで表される基またはアリール基であり、さらに好ましくは水素原子、アルキル基またはアリール基であり、特に好ましくは水素原子またはアルキル基であり、とりわけ好ましくはアルキル基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。これらの基の定義や例は、前述の置換基であるそれらの基の定義や例と、同様である。なお、RAは前記と同じ意味を表す。
Ar3で表される基が有していてもよい置換基としては、前述のAr1およびAr2で表される基が有していてもよい置換基の定義や例と、同様である。ただし、当該置換基が複数ある場合、それらは互いに結合して環を形成しない。
Ar3で表される2価の基としては、例えば、下記式(Ar3−A1)〜(Ar3−A17)、(Ar3−B1)〜(Ar3−B15)、(Ar3−C1)〜(Ar3−C6)、(Ar3−D1)〜(Ar3−D7)、(Ar3−E1)〜(Ar3−E5)および(Ar3−F1)〜(Ar3−F5)で表される2価の基が挙げられ、好ましくは式(Ar3−A11)〜(Ar3−A15)、(Ar3−B5)〜(Ar3−B11)または(Ar3−C3)〜(Ar3−C6)で表される2価の基ある。
式(3−2)中、Ar4は、アリーレン基を表し、当該基は置換基を有していてもよい。ただし、Ar4は、環を構成するSP3炭素原子の数が1以上である。
「環を構成するSP3炭素原子の数」とは、芳香族炭化水素環を構成するSP3炭素原子の数を表し、当該環には、縮合環、スピロ環およびビシクロ環等の架橋環も含まれる。
ただし、当該環が置換基を有する場合、該置換基が有するSP3炭素原子の数は、環を構成するSP3炭素原子の数に含まれない。
環を構成するSP3炭素原子の数について、下記式(3−a)〜(3−f)で表されるアリーレン基の例を用いて、説明する。
式(3−a)で表されるアリーレン基において、該アリーレン基の環を構成するSP3炭素原子の数は0である。
式(3−b)で表されるアリーレン基において、該アリーレン基の環を構成するSP3炭素原子の数は1である。
式(3−c)で表されるアリーレン基において、該アリーレン基の環を構成するSP3炭素原子の数は2である。
式(3−d)で表されるアリーレン基において、該アリーレン基の環を構成するSP3炭素原子の数は4である。
式(3−d)で表されるアリーレン基において、該アリーレン基の環を構成するSP3炭素原子の数は4である。
式(3−e)で表されるアリーレン基において、該アリーレン基の環を構成するSP3炭素原子の数は5である。
式(3−f)で表されるアリーレン基において、該アリーレン基の環を構成するSP3炭素原子の数は8である。
Ar4で表されるアリーレン基は、置換基を有していてもよく、炭素原子数が、置換基の炭素原子数を含まないで、通常6〜60であり、好ましくは6〜48である。
Ar4で表されるアリーレン基は、インデン、フルオレン、ベンゾフルオレン、インデノフルオレン、スピロビフルオレン、ジヒドロフェナントレンまたはジヒドロジベンゾシクロへプテンから、環を構成する炭素原子に直接結合する2個の水素原子を取り除いてなる2価の基であることが好ましく、インデン、フルオレン、ベンゾフルオレン、インデノフルオレン、スピロビフルオレンまたはジヒドロフェナントレンから、環を構成する炭素原子に直接結合する2個の水素原子を取り除いてなる2価の基であることがより好ましく、これらの基は置換基を有してもよい。
Ar4で表されるアリーレン基は、フルオレン、ベンゾフルオレン、スピロビフルオレン、ジヒドロフェナントレンまたはジヒドロジベンゾシクロへプテンから、環を構成する炭素原子に直接結合する2個の水素原子を取り除いてなる2価の基であることがさらに好ましく、フルオレン、ベンゾフルオレン、スピロビフルオレンまたはジヒドロフェナントレンから、環を構成する炭素原子に直接結合する2個の水素原子を取り除いてなる2価の基であることが特に好ましく、これらの基は置換基を有してもよい。
Ar4で表されるアリーレン基は、下記で表されるアリーレン基がとりわけ好ましく、これらの基は置換基を有してもよい。なお、下記において、*は前記と同じ意味を表す。
Ar4で表されるアリーレン基は、とりわけより好ましくは式(B1−3)または(B1−5)〜(B1−8)で表されるアリーレン基であり、とりわけさらに好ましくは式(B1−3)または(B1−5)〜(B1−7)で表されるアリーレン基であり、とりわけ特に好ましくは式(B1−3)または(B1−6)で表されるアリーレン基である。
Ar4で表される基が有していてもよい置換基としては、前述のAr1およびAr2で表される基が有していてもよい置換基の定義や例と、同様である。
Ar4の環を構成するSP3炭素原子の数は30以下が好ましく、20以下がより好ましく、10以下がさらに好ましい。
Ar4で表される2価の基としては、例えば、下記式(Ar4−A1)〜(Ar4−A32)、(Ar4−B1)〜(Ar4−B8)、(Ar4−C1)〜(Ar4−C7)、(Ar4−D1)〜(Ar4−D9)および(Ar4−E1)〜(Ar4−E4)で表される2価の基が挙げられ、好ましくは式(Ar4−A1)〜(Ar4−A27)または式(Ar4−C1)〜(Ar4−C3)で表される2価の基である。
第2実施形態の高分子化合物は、式(1)で表される構成単位を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
第2実施形態の高分子化合物において、全構成単位の合計モル数に対する、式(1)で表される構成単位の合計モル数の割合は、第2実施形態の高分子化合物を用いて得られる発光素子の輝度寿命がより優れるため、0.01〜99%が好ましく、0.1〜40%がより好ましく、0.5〜20%がさらに好ましく、1〜10%が特に好ましい。
第2実施形態の高分子化合物は、式(3−1)で表される構成単位を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
第2実施形態の高分子化合物において、全構成単位の合計モル数に対する、式(3−1)で表される構成単位の合計モル数の割合は、第2実施形態の高分子化合物を用いて得られる発光素子の輝度寿命がより優れるため、0.01〜99%が好ましく、1〜90%がより好ましく、10〜80%がさらに好ましく、30〜70%が特に好ましい。
第2実施形態の高分子化合物は、式(3−2)で表される構成単位を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
第2実施形態の高分子化合物において、全構成単位の合計モル数に対する、式(3−2)で表される構成単位の合計モル数の割合は、第2実施形態の高分子化合物を用いて得られる発光素子の輝度寿命がより優れるため、0.01〜99%が好ましく、1〜90%がより好ましく、10〜80%がさらに好ましく、30〜70%が特に好ましい。
第2実施形態の高分子化合物において、全構成単位の合計モル数に対する、式(1)で表される構成単位、式(3−1)で表される構成単位および式(3−2)で表される構成単位の合計モル数の割合は、50〜100%が好ましく、80〜100%がより好ましく、90〜100%がさらに好ましい。
第2実施形態の高分子化合物は、さらに、上記式(2−1)〜(2−4)で表される構成単位からなる群から選ばれる1種以上の構成単位を含んでいてもよく、第2実施形態の高分子化合物の電荷輸送性が優れるため、式(2−2)〜(2−4)で表される構成単位からなる群から選ばれる1種以上の構成単位を含むことが好ましい。
第2実施形態の高分子化合物において、全構成単位の合計モル数に対する、式(2−2)で表される構成単位の合計モル数の割合は、第2実施形態の高分子化合物の電荷輸送性が優れるため、0.01〜50%が好ましく、0.1〜30%がより好ましく、1〜15%がさらに好ましい。
第2実施形態の高分子化合物において、全構成単位の合計モル数に対する、式(2−3)で表される構成単位の合計モル数の割合は、正孔輸送性の観点から、0.01〜50%が好ましく、0.1〜30%がより好ましく、1〜10%がさらに好ましい。
第2実施形態の高分子化合物において、全構成単位の合計モル数に対する、式(2−4)で表される構成単位の合計モル数の割合は、第2実施形態の高分子化合物の電荷輸送性が優れるため、0.1〜50%が好ましく、1〜30%がより好ましい。
第2実施形態の高分子化合物としては、例えば、表5に示す高分子化合物1B−A1〜1B−A8が挙げられる。ここで、「その他の構成単位」とは、式(1)、式(2−2)、式(2−3)、式(2−4)、式(3−1)および式(3−2)で表される構成単位以外の構成単位を意味する。
[表中、p
2A、q
2A、q
2B、r
2A、s
2A、t
2Aおよびu
2Aは、第2実施形態の高分子化合物における各構成単位のモル比率を表す。p
2A+q
2A+q
2B+r
2A+s
2A+t
2A+u
2A=100であり、かつ、70≦p
2A+q
2A+q
2B+r
2A+s
2A+t
2A≦100である。]
第3実施形態の高分子化合物は、上記式(1)で表される構成単位および下記式(4)で表される構成単位を含む高分子化合物である。
式(4)中、Ar5は、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。Ar5は、アリール基が好ましい。
Ar5で表されるアリール基および1価の芳香族複素環基の定義や例は、前述の置換基であるアリール基および1価の芳香族複素環基の定義や例と、同様である。
Ar5は、置換基を有していてもよいフェニル基がより好ましく、置換基を有するフェニル基がさらに好ましい。
Ar5で表される基が有していてもよい置換基の定義や例は、前述のAr1およびAr2で表される基が有していてもよい置換基の定義や例と、同様である。
式(4)中、R4は、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、−O−RAで表される基または−N(RA)2で表される基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RAは、前記と同じ意味を表す。
R4は、置換基を有してもよいアルキル基が好ましく、無置換のアルキル基がより好ましい。
R4で表されるハロゲン原子およびアルキル基の定義や例は、前述の置換基であるハロゲン原子およびアルキル基の定義や例と、同様である。
R4で表される基が有していてもよい置換基の定義や例は、前述のAr1およびAr2で表される基が有していてもよい置換基の定義や例と、同様である。
前記式(4)中、環C1および環C2は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環または置換基を有してもよい芳香族複素環を表し、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環が好ましい。
環C1および環C2で表される置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環は、炭素原子数が、置換基の炭素原子数を含まないで、通常6〜60であり、好ましくは6〜48、さらに好ましくは6〜30である。
環C1および環C2で表される置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環は、ベンゼン環または2個以上のベンゼン環が縮合した芳香族炭化水素環が好ましい。
環C1および環C2で表される置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環は、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環またはフェナントレン環がより好ましく、ベンゼン環またはナフタレン環がさらに好ましく、ベンゼン環が特に好ましい。
環C1および環C2で表される置換基を有していてもよい芳香族複素環は、炭素原子数が、置換基の炭素原子数を含まないで、通常2〜60であり、好ましくは3〜30である。
環C1および環C2で表される置換基を有していてもよい芳香族複素環としては、ピリジン環、ジアザベンゼン環、トリアジン環、キノリン環、イソキノリン環、ピロール環、インドール環、カルバゾール環、フラン環、ベンゾフラン環、ジベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、フェノキサジン環またはフェノチアジン環が好ましい。
環C1および環C2が有していてもよい置換基の定義や例は、前述のAr1およびAr2で表される基が有していてもよい置換基の定義や例と、同様である。
式(4)で表される構成単位としては、例えば、下記式(4A−1)〜(4A−8)で表される構成単位が挙げられ、好ましくは下記式(4A−1)〜(4A−4)で表される構成単位であり、より好ましくは下記式(4A−1)で表される構成単位あり、これらは置換基を有していてもよい。
式(4)で表される構成単位は、下記式(4−1)で表される構成単位であることが好ましい。
式(4−1)中、Ar5およびR4は前記と同じ意味を表す。
式(4−1)中、R5およびR6は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、−O−RAで表される基、−N(RA)2で表される基、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、アルキル基、−O−RAで表される基、−N(RA)2で表される基、アリール基または1価の芳香族複素環基が好ましく、アルキル基、−O−RAで表される基またはアリール基がより好ましく、アルキル基またはアリール基がさらに好ましく、アルキル基が特に好ましく、これらの基は置換基を有していてもよい。R5およびR6が複数ある場合、それらはそれぞれ同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する原子とともに環を形成していてもよい。RAは前記と同じ意味を表す。
R5およびR6で表されるハロゲン原子、アルキル基、アリール基および1価の芳香族複素環基の定義や例は、前述の置換基であるそれらの基の定義や例と、同様である。
式(4−1)中、n5およびn6は、それぞれ独立に、0以上3以下の整数を表し、好ましくは、0または1である。
式(4)で表される構成単位としては、例えば、式(Ar4−A14)〜(Ar4−A27)および下記式(4A−A1)〜(4A−A7)で表される構成単位が挙げられ、好ましくは式(Ar4−A14)〜(Ar4−A27)で表される構成単位である。
第3実施形態の高分子化合物は、さらに、上記式(2−1)〜(2−4)で表される構成単位からなる群から選ばれる1種以上の構成単位を含んでいてもよく、第3実施形態の高分子化合物を用いて得られる発光素子の輝度寿命がより優れるため、式(2−1)で表される構成単位を1種以上含んでいることが好ましく、第3実施形態の高分子化合物の電荷輸送性が優れるため、式(2−2)および(2−4)で表される構成単位からなる群から選ばれる1種以上の構成単位を含んでいることが好ましく、第3実施形態の高分子化合物の正孔輸送性が優れるため、式(2−3)で表される構成単位を1種以上含んでいることが好ましい。
第3実施形態の高分子化合物は、式(4)で表される構成単位を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
第3実施形態の高分子化合物において、全構成単位の合計モル数に対する、式(1)で表される構成単位の合計モル数の割合は、第3実施形態の高分子化合物を用いて得られる発光素子の輝度寿命がより優れるため、0.01〜99%が好ましく、0.1%以上40%以下がより好ましく、0.5%以上20%以下がさらに好ましく、1%以上10%以下が特に好ましい。
第3実施形態の高分子化合物において、全構成単位の合計モル数に対する、式(1)で表される構成単位および式(4)で表される構成単位の合計モル数の割合は、20%以上100%以下が好ましく、50%以上100%以下がより好ましい。
第3実施形態の高分子化合物において、全構成単位の合計モル数に対する、式(1)で表される構成単位、式(2−1)で表される構成単位および式(4)で表される構成単位の合計モル数の割合は、50%以上100%以下が好ましく、80〜100%がより好ましい。
第3実施形態の高分子化合物において、全構成単位の合計モル数に対する、式(2−2)で表される構成単位の合計モル数の割合は、第3実施形態の高分子化合物の電荷輸送性が優れるため、0.01〜50%が好ましく、0.1〜30%がより好ましく、1〜15%がさらに好ましい。
第3実施形態の高分子化合物において、全構成単位の合計モル数に対する、式(2−3)で表される構成単位の合計モル数の割合は、第3実施形態の高分子化合物の正孔輸送性が優れるため、0.01〜50%が好ましく、0.1〜30%がより好ましく、1〜10%がさらに好ましい。
第3実施形態の高分子化合物において、全構成単位の合計モル数に対する、式(2−4)で表される構成単位の合計モル数の割合は、第3実施形態の高分子化合物の電荷輸送性が優れるため、0.1〜50%が好ましく、1〜30%がより好ましい。
第3実施形態の高分子化合物としては、例えば、表6に示す高分子化合物1C−A1〜1C−A12が挙げられる。ここで、「その他の構成単位」とは、式(1)、式(4)、式(2−1)、式(2−2)、式(2−3)および式(2−4)で表される構成単位以外の構成単位を意味する。
[表中、p
3A、q
3A、q
3B、r
3A、s
3A、t
3Aおよびu
3Aは、第3実施形態の高分子化合物における各構成単位のモル比率を表す。p
3A+q
3A+q
3B+r
3A+s
3A+t
3A+u
3A=100であり、かつ、70≦p
3A+q
3A+q
3B+r
3A+s
3A+t
3A≦100である。]
本実施形態の高分子化合物は、後述の架橋性基を有していてもよい。
本実施形態の高分子化合物の末端基は、重合活性基がそのまま残っていると、本実施形態の高分子化合物を発光素子の作製に用いた場合に、発光特性や輝度寿命が低下する可能性があるので、安定な基であることが好ましい。この末端基としては、主鎖と共役結合している基が好ましく、炭素−炭素結合を介してアリール基または1価の芳香族複素環基と結合している基が挙げられる。
本実施形態の高分子化合物は、共役系高分子化合物であることが好ましい。
本明細書において、「共役系高分子化合物」とは、二重結合(または三重結合)と単結合が交互に連なっている高分子化合物だけではなく、実質的に共役系の広がった高分子化合物も含める。
二重結合(または三重結合)と単結合が交互に連なっている高分子化合物としては、ポリフルオレン、ポリフェニレンといったアリーレンを構成単位とするポリアリーレン;ポリチオフェン、ポリジベンゾフランといった2価の芳香族複素環基を構成単位とするポリへテロアリーレン;ポリフェニレンビニレン等のポリアリーレンビニレン、または、それらの構成単位が組み合わされた共重合体が例示される。
実質的に共役系の広がった高分子化合物とは、二重結合と単結合が交互に連なっていないが、実質的に共役がつながっている高分子化合物を表す。具体的には、トリフェニルアミン等のへテロ原子を含む構成単位を含む高分子化合物が例示される。該高分子化合物は、二重結合と単結合が交互に連なっていないが、実質的に共役がつながっているため、共役系高分子化合物とみなす。
(高分子化合物の製造方法)
本発明の高分子化合物は、ケミカル レビュー(Chem.Rev.),第109巻,897−1091頁(2009年)等に記載の公知の重合方法を用いて製造することができ、該重合方法は縮合重合を用いることがより好ましい。
縮合重合としては、Suzuki反応、Yamamoto反応およびBuchwald反応等の遷移金属触媒を用いるカップリング反応により重合させる方法、並びに、Gilch反応、Wittig反応およびKnoevenagel反応等の遷移金属触媒を用いない反応により重合させる方法が例示されるが、遷移金属触媒を用いるカップリング反応により重合させる方法が好ましい。
カップリング反応により重合させる方法としては、Suzuki反応、Yamamoto反応、Stille反応、Buchwald反応、Hiyama反応、Ullmann反応、Heck反応、Negishi反応、Kumada反応、Glaser反応、Sonogashira反応により重合させる方法が好ましく、Suzuki反応、Yamamoto反応、Buchwald反応により重合させる方法がより好ましく、Suzuki反応、Yamamoto反応により重合させる方法がさらに好ましい。
カップリング反応により重合させる方法としては、例えば、下記式(M−1)で表される化合物と、下記式(M−2)で表される化合物、下記式(M−3)で表される化合物、下記式(M−4)で表される化合物および下記式(M−5)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種の化合物とを、遷移金属触媒の存在下において重合させる方法が挙げられる。本明細書において、本発明の高分子化合物の製造に使用される化合物を総称して、「原料モノマー」ということがある。
[式中、Ar
1、Ar
2、R
1〜R
3、B
1〜B
9、n1〜n4、Z
1、Z
2およびR
Cは、前記と同じ意味を表し、Z
C1〜Z
C10は、それぞれ独立に、置換基A群および置換基B群からなる群から選ばれる基を示す。]
例えば、ZC1およびZC2が置換基A群から選ばれる基である場合、ZC3、ZC4、ZC5、ZC6、ZC7、ZC8、ZC9およびZC10は、置換基B群から選ばれる基を選択する。
例えば、ZC1およびZC2が置換基B群から選ばれる基である場合、、ZC3、ZC4、ZC5、ZC6、ZC7、ZC8、ZC9およびZC10は、置換基A群から選ばれる基を選択する。
<置換基A群>
塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、−O−S(=O)2RC1で表される基。
(式中、RC1は、アルキル基またはアリール基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。)
<置換基B群>
−B(ORC2)2(式中、RC2は、水素原子、アルキル基またはアリール基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRC2は同一でも異なっていてもよく、互いに連結して、それぞれが結合する酸素原子とともに環構造を形成していてもよい。)で表される基;
−BF3Q'(式中、Q'は、Li、Na、K、RbまたはCsを示す。)で表される基;
−MgY'(式中、Y'は、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を示す。)で表される基;
−ZnY''(式中、Y''は、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を示す。)で表される基;および、
−Sn(RC3)3(式中、RC3は、水素原子、アルキル基またはアリール基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRC3は同一でも異なっていてもよく、互いに連結して、それぞれが結合するスズ原子とともに環構造を形成していてもよい。)で表される基。
−B(ORC2)2で表される基としては、例えば、下記で表される基が挙げられる。
置換基A群から選ばれる基を有する化合物と置換基B群から選ばれる基を有する化合物とは、公知のカップリング反応により縮合重合して、置換基A群から選ばれる基および置換基B群から選ばれる基と結合する炭素原子同士が結合する。そのため、置換基A群から選ばれる基を2個有する化合物と、置換基B群から選ばれる基を2個有する化合物を公知のカップリング反応に供すれば、縮合重合により、これらの化合物の縮合重合体を得ることができる。
遷移金属触媒としては、特に限定されないが、パラジウム触媒、ニッケル触媒が好ましい。
パラジウム触媒としては、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)、酢酸パラジウム(II)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)、ジクロロビス[トリス−(2−メトキシフェニルホスフィン)]パラジウムおよびヘキサクロロパラジウム(IV)酸カリウム等のパラジウム錯体等、並びに、該パラジウム錯体に配位子が配位した錯体等が挙げられる。
ニッケル触媒としては、テトラキス(トリフェニルホスフィン)ニッケル(0)、[ビス(1,5−シクロオクタジエン)]ニッケル(0)、[1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ジクロロニッケル(II)、ビス(2,4−ペンタンジオナト)ニッケル(II)およびハロゲン化ニッケル(II)等のニッケル錯体等、並びに、該ニッケル錯体に配位子が配位した錯体等が挙げられる。
配位子としては、遷移金属に配位可能な配位子であれば特に限定されないが、リン系配位子、窒素系配位子が好ましい。
リン系配位子としては、遷移金属に配位可能なリン原子を有する配位子であれば特に限定されないが、ホスフィン配位子が好ましく、3級ホスフィン配位子がより好ましい。
具体的には、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、ジ−tert−ブチルフェニルホスフィン、トリ−tert−ブチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(DPPF)、1,3―ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン(DPPP)、1,2―ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン(DPPE)、2,2’’−ビス(ジフェニルホスフィノ)−1,1’−ビナフチル(BINAP)、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,6’−ジメトキシビフェニル(SPhos)、2−(ジシクロヘキシルホスフィノ)−2’,4’,6’−トリイソプロピルビフェニル(XPhos)、2−(ジシクロヘキシルホスフィノ)−2’−メチルビフェニル(MePhos)、2−(ジシクロヘキシルホスフィノ)−2’−(ジメチルアミノ)ビフェニル(DavePhos)および2−(ジ−tert−ブチルホスフィノ)ビフェニル(JohnPhos)等が挙げられる。なお、該ホスフィン配位子は、第4級ホスホニウム塩で用いてもよい。
窒素系配位子としては、遷移金属に配位可能な窒素原子を有する配位子であれば特に限定制限されないが、ピリジン、ジメチルピリジン、ビピリジン、ターピリジン、キノリン、イソキノリン、アクリジン、フェナントロリン、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン(DMAP)、ポリフィリン等の含窒素芳香族複素環を含む配位子およびその塩、アンモニア、アニリン、ジイソプロピルアミン、1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、トリエチルアミン、トリフェニルアミン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(DBU)、N,N,N’,N’−テトラメチルエタン−1,2−ジアミン(TMEDA)等のアミン系配位子およびその第4級アンモニウム塩、並びに、アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル系配位子等が挙げられる。
上述の触媒は、予め合成したものをそのまま用いてもよいし、遷移金属触媒と配位子とを反応系中で調製した触媒を用いてもよい。なお、これらの触媒は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
触媒の使用量は、触媒としての有効量であればよく、例えば、高分子化合物の合成時における仕込み原料モノマーの合計100モル%に対して、遷移金属のモル数換算で通常0.0001〜300モル%であり、好ましくは0.001〜50モル%である。
遷移金属触媒を用いるカップリング反応において、塩基を用いる場合、塩基としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム、リン酸三カリウム等の無機塩基、ブチルリチウム、カリウム−tert−ブトキシド、ナトリウム−tert−ブトキシド、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、フッ化テトラブチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム等の有機塩基が挙げられる。
塩基の使用量は、高分子化合物の合成時における仕込み原料モノマーの合計100モル%に対して、通常10〜2000モル%である。
遷移金属触媒を用いるカップリング反応は、溶媒の非存在下で行っても、溶媒の存在下で行ってもよいが、通常、有機溶媒の存在下で行うことが好ましい。ここで有機溶媒としては、トルエン、キシレンおよびメシチレン等の芳香族炭化水素系の溶媒、ヘキサン、シクロヘキサンおよびデカリン等の炭化水素系溶媒、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンおよびジメトキシエタン等のエーテル系溶媒、メタノール、エタノール、2-プロパノール、tert−ブチルアルコールおよびフェノール等のアルコール系溶媒、塩化メチレンおよびクロロホルム等のハロゲン系溶媒、アセトニトリルおよびベンゾニトリル等のニトリル系溶媒、並びに、アセトン、酢酸、酢酸エチル、1−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミドおよびN,N−ジメチルホルムアミド等のアシル系溶媒が挙げられる。一般的に、副反応を抑制するために、脱酸素処理を行った溶媒を用いることが望ましい。有機溶媒は一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。また、有機溶媒と水の混合溶媒を用いてもよい。
有機溶媒の使用量は、高分子化合物の合成時における仕込み原料モノマーの合計濃度が、0.01〜90質量%になる量であることが好ましく、1〜50質量%になる量であることがより好ましい。
遷移金属触媒を用いるカップリング反応の反応温度は、好ましくは−100〜200℃であり、より好ましくは−80〜150℃であり、さらに好ましくは0〜120℃である。また、反応時間は、通常、1時間以上であり、好ましくは2〜500時間である。
重合の後処理は、公知の方法で行うことができ、例えば、分液により水溶性不純物を除去する方法や、メタノール等の低級アルコールに重合反応後の反応液を加えて、析出させた沈殿を濾過、乾燥させる方法等を単独、または組み合わせて行うことができる。
後処理により得られる高分子化合物は、必要に応じて、再結晶、ソックスレー抽出器による連続抽出、カラムクロマトグラフィー等の通常の方法にて精製することができる。本実施形態の高分子化合物を発光素子の製造に用いる場合、その純度が発光特性等の発光素子の性能に影響を与えることがあるため、重合後、再沈精製、クロマトグラフィーによる分別等の純化処理をすることが好ましい。
(組成物)
本発明の組成物は、本発明の高分子化合物と、正孔注入材料、正孔輸送材料、発光材料、電子輸送材料および電子注入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。
本発明の組成物は、本発明の高分子化合物と、正孔輸送材料およ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とが好ましく、本発明の高分子化合物と、1種以上の発光材料とを含有することがより好ましい。
[正孔注入材料]
正孔注入材料としては、後述の正孔注入層を構成する材料が挙げられる。
本発明の組成物において、正孔注入材料の配合量は、本発明の高分子化合物100重量部に対して、通常、1〜400重量部であり、好ましくは5〜150重量部である。
正孔注入材料は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
[正孔輸送材料]
正孔輸送材料としては、後述の正孔注入層を構成する材料が挙げられる。
本発明の組成物において、正孔輸送材料の配合量は、本発明の高分子化合物100重量部に対して、通常、1〜400重量部であり、好ましくは5〜150重量部である。
正孔輸送材料は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
[発光材料]
発光材料は、蛍光発光性材料と燐光発光性材料とに分類され、蛍光発光性材料は、低分子蛍光発光性材料と高分子蛍光発光性材料とに分類される。発光材料は、架橋基を有していてもよい。
低分子蛍光発光性材料としては、公知の化合物を適用でき、例えば、ナフタレンおよびその誘導体、アントラセンおよびその誘導体、ペリレンおよびその誘導体、ポリメチン系色素、キサンテン系色素、クマリン系色素、シアニン系色素等の色素類、8−ヒドロキシキノリンを配位子として有する金属錯体、トリアリールアミン化合物、テトラフェニルシクロペンタジエンおよびその誘導体、テトラフェニルブタジエンおよびその誘導体、カルバゾールおよびその誘導体、フェノキサジンおよびその誘導体、フェノチアジンおよびその誘導体、キナクリドンおよびその誘導体、並びに、スチルベン系、含ケイ素芳香族系、オキサゾール系、フロキサン系、チアゾール系、テトラアリールメタン系、チアジアゾール系、ピラゾール系、メタシクロファン系およびアセチレン系等の低分子化合物が挙げられ、好ましくはトリアリールアミン化合物である。
トリアリールアミン化合物としては、下記式(1B−B)で表される化合物が好ましい。
[式中、
n
1BBは、1以上の整数を表す。
Ar
1BBは、n
1BB価の芳香族炭化水素基、n
1BB価の芳香族複素環基、または、芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選ばれる2つ以上の環が、直接、または、−O−、−S−、−C(R
3BB)
2−、−C(R
3BB)=(R
3BB)−若しくは−C≡C−で表される基を介して結合した構造をn
1BB価の基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。R
3BBは、水素原子、アルキル基、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するR
3BBは同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよい。
R
1BBおよびR
2BBは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。R
1BBおよびR
2BBが複数ある場合、それらはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。]
Ar1BBで表されるn1BB価の芳香族炭化水素基としては、例えば、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、インデン、フルオレン、ベンゾフルオレン、スピロビフルオレン、インデノフルオレン、フェナントレン、ジヒドロフェナントレン、ピレン、ペリレンまたはクリセンから、環を構成する炭素原子に直接結合するn1BB個の水素原子を除いてなる基が挙げられ、好ましくはベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フルオレン、スピロビフルオレン、フェナントレン、ジヒドロフェナントレン、ピレンまたはクリセンから、環を構成する炭素原子に直接結合するn1BB個の水素原子を除いてなる基であり、より好ましくはベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フルオレン、ピレンまたはクリセンから、環を構成する炭素原子に直接結合するn1BB個の水素原子を除いてなる基であり、さらに好ましくはアントラセン、ピレンまたはクリセンから、環を構成する炭素原子に直接結合するn1BB個の水素原子を除いてなる基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
Ar1BBで表されるn1BB価の芳香族複素環基としては、ピリジン、ジアザベンゼン、トリアジン、アザナフタレン、ジアザナフタレン、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾシロール、フェノキサジン、フェノチアジン、アクリジン、ジヒドロアクリジン、フラン、チオフェン、アゾール、ジアゾール、トリアゾール、ベンゾチアジアゾールまたはオキサジアゾールから、環を構成する炭素原子またはヘテロ原子に直接結合するn1BB個の水素原子を除いてなる基が挙げられ、これらの基は置換基を有していてもよい。
Ar1BBで表される芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選ばれる2つ以上の環が、直接、または、−O−、−S−、−C(R3BB)2−、−C(R3BB)=(R3BB)−若しくは−C≡C−で表される基を介して結合したn1BB価の基における、芳香族炭化水素環としては、例えば、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、インデン、フルオレン、ベンゾフルオレン、スピロビフルオレン、インデノフルオレン、フェナントレン、ジヒドロフェナントレン、ピレン、ペリレンおよびクリセンが挙げられ、芳香族複素環としては、例えば、ピリジン、ジアザベンゼン、トリアジン、アザナフタレン、ジアザナフタレン、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾシロール、フェノキサジン、フェノチアジン、アクリジン、ジヒドロアクリジン、フラン、チオフェン、アゾール、ジアゾール、トリアゾール、ベンゾチアジアゾールおよびオキサジアゾールが挙げられる。
Ar1BBで表される芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選ばれる2つ以上の環が、直接、または、−O−、−S−、−C(R3BB)2−、−C(R3BB)=(R3BB)−若しくは−C≡C−で表される基を介して結合したn1BB価の基は、好ましくは2つ以上の芳香族炭化水素環が直接、または、−C(R3BB)2−若しくは−C(R3BB)=(R3BB)−で表される基を介して結合したn1BB価の基であり、当該基は置換基を有していてもよい。
R3BBで表されるアルキル基、アリール基または1価の芳香族複素環基の定義や例は、前述の置換基であるそれらの基の定義や例と、同様である。
−C(R3BB)2−で表される基において、R3BBは、好ましくは水素原子、アルキル基またはアリール基であり、より好ましくはアルキル基またはアリール基であり、更に好ましくはアルキル基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
−C(R3BB)=(R3BB)−で表される基において、R3BBは、好ましくは水素原子、アルキル基またはアリール基であり、より好ましくは水素原子またはアルキル基であり、更に好ましくは水素原子であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
Ar1BBは、好ましくはn1BB価の芳香族炭化水素基であり、当該基は置換基を有していてもよい。
R1BBおよびR2BBは、アリール基または1価の芳香族複素環基が好ましく、アリール基がより好ましく、これらの基は置換基を有していてもよい。
R1BBおよびR2BBで表されるアルキル基、アリール基または1価の芳香族複素環基の定義や例は、前述のR1およびR2で表されるそれらの基の定義や例と、同様である。
Ar1BB、R1BB、R2BBおよびR3BBで表される基が有してもよい置換基の定義や例は、Ar1およびAr2で表される基が有してもよい置換基の定義や例と、同様である。
n1BBは、通常10以下の整数であり、式(1B−B)で表される化合物の合成が容易であるため、好ましくは4以下であり、より好ましくは1または2であり、更に好ましくは2である。
式(1B−B)で表される化合物は、好ましくは式(1B−B1)〜(1B−B3)で表される化合物であり、より好ましくは式(1B−B1)である。
[式中、R
x4、R
1BBおよびR
2BBは前記と同じ意味を表す。]
式(1B−B)で表される化合物としては、例えば、下記で表される化合物が挙げられる。なお、下記において、Dは前記を同じ意味を表す。
燐光発光性材料としては、三重項発光錯体等の公知の化合物を適用でき、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、Inorg. Chem., (2003), 42, 8609、Inorg. Chem., (2004), 43, 6513、Journal of the SID 11/1、161 (2003)、WO2002/066552、WO2004/020504、WO2004/020448等に記載されている金属錯体が挙げられる。
燐光発光性材料である金属錯体としては、金属錯体の最高被占軌道(HOMO)において、全原子軌道係数の2乗の和に対する中心金属の最外殻d軌道の軌道係数の2乗の和が占める割合が1/3以上であるものを適用することが、高い発光量子効率を得る観点で好ましい。このような金属錯体としては、例えば、中心金属が第5周期または第6周期に属する遷移金属であるオルトメタル化錯体等が挙げられる。
燐光発光性材料である金属錯体の中心金属としては、原子番号50以上の原子で、錯体にスピン−軌道相互作用があり、一重項状態と三重項状態間の項間交差を起こし得る金属が挙げら、好ましくは、ルテニウム(II)、ロジウム(III)、パラジウム(II)、オスミウム(II)、イリジウム(III)または白金(II)であり、より好ましくは、白金(II)またはイリジウム(III)であり、更に好ましくは、イリジウム(III)である。
燐光発光性材料である金属錯体の配位子としては、例えば、中心金属原子との間に、配位結合および共有結合からなる群から選ばれる少なくとも1種の結合を形成する、中性若しくはアニオン性の単座配位子、または、中性若しくはアニオン性の多座配位子が挙げられる。中心金属原子と配位子との間の結合としては、例えば、金属−窒素結合、金属−炭素結合、金属−酸素結合、金属−リン結合、金属−硫黄結合および金属−ハロゲン結合が挙げられる。多座配位子とは、通常、2座以上6座以下の配位子を意味する。
燐光発光性材料としては、イリジウム錯体または白金錯体が好ましく、イリジウム錯体がより好ましく、下記式Ir-1〜Ir-3で表されるイリジウム錯体がさらに好ましい。
[式中、
R
D1、R
D2、R
D3、R
D4、R
D5、R
D6、R
D7、R
D8、R
D11、R
12、R
13、R
D14、R
15、R
16、R
D17、R
D18、R
D19およびR
D20は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、−O−R
Aで表される基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはハロゲン原子を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。R
Aは、前記と同じ意味を表す。
−A
D1---A
D2−は、アニオン性の2座配位子を表し、A
D1およびA
D2は、それぞれ独立に、イリジウム原子と結合する炭素原子、酸素原子または窒素原子を表す。
n
D1は、1、2または3を表し、n
D2は、1または2を表す。]
RD1〜RD8およびRD11〜RD20で表されるアルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基およびハロゲン原子の定義や例は、前述の置換基であるそれらの基の定義や例と、同様である。
RD1〜RD8およびRD11〜RD20は、水素原子、アルキル基、−O−RAで表される基、アリール基または1価の芳香族複素環基が好ましく、水素原子、アルキル基、アリール基または1価の芳香族複素環基がより好ましく、これらの基は置換基を有していてもよい。
式Ir-1で表されるイリジウム錯体において、RD1〜RD8の少なくとも1つは、好ましくは下記式(Dend−A)または(Dend−B)で表される基であり、より好ましくは下記式(Dend−A)で表される基である。
式Ir-2で表されるイリジウム錯体において、RD11〜RD20の少なくとも1つは、好ましくは下記式(Dend−A)または(Dend−B)で表される基であり、より好ましくは下記式(Dend−A)で表される基である。
式Ir-3で表されるイリジウム錯体において、RD1〜RD8およびRD11〜RD20の少なくとも1つは、好ましくは下記式(Dend−A)または(Dend−B)で表される基であり、より好ましくは下記式(Dend−A)で表される基である。
[式中、
G
DA1は、窒素原子、3価の芳香族炭化水素基または3価の芳香族複素環基を表す。
Ar
DA1、Ar
DA2およびAr
DA3は、それぞれ独立に、アリーレン基または2価の芳香族複素環基を表す。
T
DA2およびT
DA3は、それぞれ独立に、アリール基または1価の芳香族複素環基を表す。
m
DA1、m
DA2およびm
DA3は、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。
*は結合手を表す。]
[式中、
G
DA1、G
DA2およびG
DA3は、それぞれ独立に、窒素原子、3価の芳香族炭化水素基または3価の芳香族複素環基を表す。
Ar
DA1、Ar
DA2、Ar
DA3、Ar
DA4、Ar
DA5、Ar
DA6およびAr
DA7は、それぞれ独立に、アリーレン基または2価の芳香族複素環基を表す。
T
DA4、T
DA5、T
DA6およびT
DA7は、それぞれ独立に、アリール基または1価の芳香族複素環基を表す。
m
DA1、m
DA2、m
DA3、m
DA4、m
DA5、m
DA6およびm
DA7は、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。
*は結合手を表す。]
GDA1は、好ましくは3価の芳香族炭化水素基または3価の芳香族複素環基であり、より好ましくはベンゼン、ピリジン、ジアザベンゼン、トリアジンまたはカルバゾールから、環を構成する炭素原子またはヘテロ原子に直接結合している水素原子のうち3個の水素原子を除いた基であり、さらに好ましくは式(GDA−11)〜(GDA−15)で表される基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
[式中、
*1、*2および*3は、各々、Ar
DA1、Ar
DA2およびAr
DA3との結合を表す。
R
DAは、水素原子、アルキル基、−O−R
Aで表される基、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。R
DAが複数ある場合、それらは同一でも異なっていてもよい。R
Aは前記と同じ意味を表す。]
RDAで表されるアルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基およびハロゲン原子の定義や例は、前述の置換基であるそれらの基の定義や例と、同様である。
RDAは、好ましくは水素原子、アルキル基またはO−RAで表される基であり、より好ましくは水素原子またはアルキル基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
GDA2は、好ましくは3価の芳香族炭化水素基または3価の芳香族複素環基であり、より好ましくはベンゼン、ピリジン、ジアザベンゼン、トリアジンまたはカルバゾールから、環を構成する炭素原子またはヘテロ原子に直接結合している水素原子のうち3個の水素原子を除いた基であり、さらに好ましくは下記式(GDA−21)〜(GDA−25)で表される基である。
[式中、
*2、*4および*5は、各々、Ar
DA2、Ar
DA4およびAr
DA5との結合を表す。
R
DAは、前記と同じ意味を表す。]
GDA3は、好ましくは3価の芳香族炭化水素基または3価の芳香族複素環基であり、より好ましくはベンゼン、ピリジン、ジアザベンゼン、トリアジンまたはカルバゾールから、環を構成する炭素原子またはヘテロ原子に直接結合している水素原子のうち3個の水素原子を除いた基であり、さらに好ましくは下記式(GDA−31)〜(GDA−35)で表される基である。
[式中、
*3、*6および*7は、各々、Ar
DA3、Ar
DA6およびAr
DA7との結合を表す。
R
DAは、前記と同じ意味を表す。]
ArDA1、ArDA2、ArDA3、ArDA4、ArDA5、ArDA6およびArDA7で表されるアリーレン基および2価の芳香族複素環基の定義や例は、Ar1およびAr2で表されるそれらの基の定義や例と、同様である。
ArDA1、ArDA2、ArDA3、ArDA4、ArDA5、ArDA6およびArDA7は、好ましくは下記式(ArDA−1)〜(ArDA−3)で表される基である。ArDA1、ArDA2、ArDA3、ArDA4、ArDA5、ArDA6およびArDA7が複数存在する場合、それらはそれぞれ互いに同一でも異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
[式中、R
DA、R
A、R
Cおよび*は前記と同じ意味を表す。]
ArDA2およびArDA3は、同一であることが好ましい。
ArDA4、ArDA5、ArDA6およびArDA7は、同一であることが好ましい。
TDA2、TDA3、TDA4、TDA5、TDA6およびTDA7で表されるアリール基および1価の芳香族複素環基の定義や例は、R1およびR2で表されるそれらの基の定義や例と、同様である。
TDA2、TDA3、TDA4、TDA5、TDA6およびTDA7は、好ましくは下記式(TD−1)〜(TD−3)で表される基である。
[式中、R
DA、R
Aおよび*は前記と同じ意味を表す。]
TDA2およびTDA3は、同一であることが好ましい。
TDA4、TDA5、TDA6およびTDA7は、同一であることが好ましい。
mDA1、mDA2、mDA3、mDA4、mDA5、mDA6およびmDA7は、通常10以下の整数であり、5以下の整数であることが好ましく、0または1であることがより好ましく、0であることが更に好ましい。
mDA2およびmDA3は、同一の整数であることが好ましい。
mDA4、mDA5、mDA6およびmDA7は、同一の整数であることが好ましい。
式(Dend−A)で表される基は、下記式(Dend−A1)、(Dend−A2)または(Dend−A3)で表される基であることが好ましく、式(Dend−A1)または(Dend−A3)で表される基であることがより好ましく、式(Dend−A1)で表される基であることが更に好ましい。
[式中、
R
p1、R
p2およびR
p3は、それぞれ独立に、アルキル基、−O−R
Aで表される基、アリール基、1価の芳香族複素環基またはハロゲン原子を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。R
p1およびR
p2が複数存在する場合、それらはそれぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。
R
Aおよび*は前記と同じ意味を表す。
np1は0〜5の整数を表し、np2は0〜3の整数を表し、np3は0または1を表す。np1が複数存在する場合、それらは互いに同一でも異なっていてもよい。]
Rp1、Rp2およびRp3で表されるアルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基およびハロゲン原子の定義や例は、前述の置換基であるそれらの基の定義や例と、同様である。
Rp1、Rp2およびRp3は、アルキル基、アリール基または1価の芳香族複素環基であることが好ましく、アルキル基であることがより好ましく、これらの基は置換基を有していてもよい。
np1は、好ましくは0または1であり、より好ましくは1である。np2は、好ましくは0または1であり、より好ましくは0である。np3は好ましくは0である。
式(Dend−B)で表される基は、下記式(Dend−B1)、(Dend−B2)または(Dend−B3)で表される基であることが好ましく、式(Dend−B1)または(Dend−B3)で表される基であることがより好ましく、式(Dend−B1)で表される基であることが更に好ましい。
[式中、
R
p1、R
p2、R
p3、np1、np2、np3および*は前記と同じ意味を表す。]
−AD1---AD2−で表されるアニオン性の2座配位子としては、例えば、下記式で表される配位子が挙げられる。
[式中、**は、イリジウム原子と結合する部位を表す。]
式Ir-1で表されるイリジウム錯体は、好ましくは式Ir-11〜Ir-13で表されるイリジウム錯体である。式Ir-2で表されるイリジウム錯体は、好ましくは式Ir-21で表されるイリジウム錯体である。式Ir-3で表されるイリジウム錯体は、好ましくは式Ir-31〜Ir-33で表されるイリジウム錯体である。
[式中、Dendは、前記式(Dend−A)または(Dend−B)で表される基を表す。n
D3は、前記と同じ意味を表す。]
燐光発光性材料としては、例えば、以下に示す金属錯体が挙げられる。
高分子蛍光発光性材料としては、例えば、前記式(2−1)、(2−2)、(2−3)および(2−4)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種以上の構成単位を含む高分子化合物、並びに、該高分子化合物の末端、主鎖または側鎖に前述の低分子蛍光発光性材料を結合させた高分子化合物が挙げられる。
本発明の組成物において、発光材料の含有量は、本発明の高分子化合物100重量部に対して、通常、0.01〜400重量部であり、好ましくは0.1〜100重量部であり、より好ましくは0.5〜75重量部であり、さらに好ましくは1〜15重量である。
発光材料は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
[電子輸送材料および正孔阻止材料]
電子輸送材料および正孔阻止材料としては、後述の電子輸送層および正孔阻止層を構成する材料が挙げられる。
本発明の組成物において、電子輸送材料および正孔阻止材料の配合量は、本発明の高分子化合物100重量部に対して、通常、1〜400重量部であり、好ましくは5〜150重量部である。
電子輸送材料および正孔阻止材料は、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。
[電子注入材料]
電子注入材料としては、後述の電子注入層を構成する材料が挙げられる。
本発明の組成物において、電子注入材料の配合量は、本発明の高分子化合物100重量部に対して、通常、1〜400重量部であり、好ましくは5〜150重量部である。
電子注入材料は、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。
(液状組成物)
本発明の液状組成物は、本発明の高分子化合物と、溶媒とを含有する組成物であり、本発明の組成物と、溶媒とを含有する組成物であってもよい。本発明の液状組成物を、溶液、インク、インク組成物と呼ぶことがある。
本発明の液状組成物は、インクジェット印刷法に代表される印刷法等の塗布による素子作製に有用である。また、本実施形態の液状組成物は、他の成分として、安定剤、増粘剤、粘度を下げるための低分子量の化合物、界面活性剤、酸化防止剤等を含んでいてもよい。
本実施形態の液状組成物における本発明の高分子化合物の割合は、液状組成物100質量%に対して、通常、0.1〜99.9質量%であり、好ましくは0.1〜10質量%であり、より好ましくは0.2〜7質量%であり、更に好ましくは0.5〜2質量%である。
本実施形態の液状組成物の粘度は、印刷法の種類によって調整すればよいが、インクジェット印刷法等の溶液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、25℃において、1〜20mPa・sの範囲であることが好ましい。
増粘剤として用いられる高分子量の化合物は、本発明の高分子化合物と同じ溶媒に可溶であり、発光や電荷輸送を阻害しないものであればよく、例えば、高分子量のポリスチレン、高分子量のポリメチルメタクリレートを用いることができる。これらの高分子量の化合物は、ポリスチレン換算の重量平均分子量が50万以上であることが好ましく、100万以上であることがより好ましい。
本実施形態の液状組成物中の固形分に対する貧溶媒を増粘剤として少量添加することで、粘度を高めることができる。増粘剤として貧溶媒を添加する場合、液状組成物中の固形分が析出しないように、貧溶媒の種類と添加量を選択すればよく、保存安定性も考慮すると、貧溶媒の量は、液状組成物100質量%に対して、50質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましい。
酸化防止剤は、本発明の高分子化合物と同じ溶媒に可溶であり、発光や電荷輸送を阻害しないものであればよく、例えば、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤を用いることができる。
本発明の液状組成物において、酸化防止剤の配合量は、本発明の高分子化合物100重量部に対して、通常、0.001〜10重量部である。
酸化防止剤は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
本実施形態の液状組成物中の溶媒は、該液状組成物中の固形分を溶解または均一に分散できるものが好ましい。溶媒としては、例えば、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、4−メチルアニソール等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、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およびその誘導体、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挙げられる。これらの溶媒は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
これらの中でも、高分子化合物の溶解性、成膜時の均一性、および、粘度特性を向上できるので、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、sec−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、4−メチルアニソール、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、ベンゾフェノンがより好ましい。
これらの溶媒は、成膜性および素子特性が良好になるので、2種以上を組み合わせて用いることが好ましく、2〜3種を組み合わせて用いることがより好ましく、2種を組み合わせて用いることが特に好ましい。
本実施形態の液状組成物中に2種の溶媒が含まれる場合、そのうちの1種の溶媒は25℃において固体状態のものでもよい。成膜性が良好になるので、1種の溶媒は沸点が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、良好な粘度が得られるので、2種の溶媒のいずれにも60℃において1質量%以上の濃度で本発明の高分子化合物が溶解することが好ましく、2種の溶媒のうちの1種の溶媒には、25℃において1質量%以上の濃度で本発明の高分子化合物が溶解することが好ましい。
本実施形態の液状組成物中に2種以上の溶媒が含まれる場合、粘度および成膜性が良好に得られるので、沸点が最も高い溶媒が、液状組成物中の全溶媒の40〜90質量%であることが好ましく、50〜90質量%であることがより好ましく、65〜85質量%であることが更に好ましい。
本実施形態の液状組成物に含まれる本発明の高分子化合物は、1種でも2種以上でもよい。また、素子特性等を損なわない範囲で、本実施形態の高分子化合物以外の高分子量の化合物を含んでいてもよい。
本実施形態の液状組成物には、水、金属およびその塩を重量基準で1〜1000ppmの範囲で含んでいてもよい。金属としては、例えば、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、イリジウムが挙げられる。また、本実施形態の液状組成物は、ケイ素、ホウ素、リン、フッ素、塩素、臭素等を重量基準で1〜1000ppmの範囲で含んでいてもよい。
(有機薄膜)
本発明の有機薄膜は、本発明の高分子化合物または組成物を含有するものであり、例えば、発光性薄膜、導電性薄膜、有機半導体薄膜である。
有機薄膜には、本発明の高分子化合物または組成物を架橋により溶媒に対して不溶化させた、不溶化有機薄膜であってもよい。不溶化有機薄膜は、本発明の高分子化合物または組成物を加熱、光照射等の外部刺激により架橋させて得られる有機薄膜である。不溶化有機薄膜は、溶媒に実質的に不溶であるため、発光素子の積層化に好適に使用することができる。
有機薄膜を架橋させるための加熱の温度は、通常、25〜300℃であり、本発明の有機薄膜を用いて得られる発光素子の発光効率が良好になるので、好ましくは50〜250℃であり、より好ましくは150〜200℃である。
有機薄膜を架橋させるための光照射に用いられる光の種類は、例えば、紫外光、近紫外光、可視光である。
本発明の有機薄膜は、発光素子における発光層または正孔輸送層として好適である。
本発明の有機薄膜の製造方法としては、本発明の液状組成物からの成膜による方法が好ましい。例えば、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、ワイヤーバーコート法、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、インクジェット印刷法、キャピラリ−コート法、ノズルコート法により作製することができ、好ましくは、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法により作製することができる。
本実施形態の有機薄膜の厚さは、通常1nm〜10μmであり、好ましくは5nm〜1μmであり、より好ましくは10nm〜500nmであり、更に好ましくは10nm〜200nmである。
本実施形態の液状組成物を用いて有機薄膜を作製する場合、液状組成物に含まれる本実施形態の高分子化合物のガラス転移温度が高いため、100℃以上の温度で加熱することができる。
(発光素子)
<発光素子の構造>
本発明の発光素子は、陽極と、陰極と、該陽極と該陰極の間に設けられた有機層とを備え、該有機層が、本発明の有機薄膜である、発光素子である。
発光素子は、陽極と陰極の間に発光層を備える。
本発明の発光素子において、前記有機層は、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層、正孔阻止層および電子注入層から選ばれる1種以上の層であり、発光層または正孔輸送層であることがより好ましく、発光層であることがさらに好ましい。
本発明の発光素子は、陽極と発光層との間に設けられた正孔輸送層をさらに備えることが好ましい。
本発明の発光素子は、陽極と正孔輸送層との間に設けられた正孔注入層をさらに備えることが好ましい。
本発明の発光素子は、絶縁層等の任意の層をさらに備えていてもよい。
正孔注入層は陽極から正孔を注入される機能を有する層をいう。正孔輸送層は、正孔を輸送する機能、および、発光層等へ正孔を供給する機能を有する層であり、陰極から注入された電子を堰き止める機能を有する層であってもよい。なお、電子阻止層とは、主に出陰極から注入された電子を堰き止める機能を有し、さらに必要に応じて陽極から正孔を注入する機能、正孔を輸送する機能のいずれかを有する層をいう。
一方、陰極と発光層との間には、任意に電子注入層を有する事ができ、さらに、発光層と電子注入層(電子注入層が存在する場合)または陰極(電子注入層が存在しない場合)との間に電子輸送層、正孔阻止層のうちの1層以上を有する事ができる。
ここで、陽極は、正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、発光層等に正孔を供給する電極であり、陰極は、電子注入層、電子輸送層、正孔阻止層、発光層等に電子を供給する電極である。
本発明の発光素子において、陽極および陰極の少なくとも一方は、通常、透明または半透明であるが、陽極が透明または半透明であることが好ましい。
発光層とは、電界を印加した際に、陽極側に隣接する層より正孔を注入される事ができる機能、陰極側に隣接する層より電子を注入される事ができる機能、注入された電荷(電子および正孔)を電界の力で移動させる機能、電子および正孔の結合の場を提供し、これを発光につなげる機能を有する層をいう。
電子注入層は陰極から電子を注入される機能を有する層をいう。電子輸送層は、電子を輸送する機能、および、発光層等へ電子を供給する機能を有する層であり、陽極から注入された正孔を堰き止める機能を有する層であってもよい。なお、正孔阻止層とは、主に陽極から注入された正孔を堰き止める機能を有し、さらに必要に応じて陰極から電子を注入される機能、電子を輸送する機能のいずれかを有する層をいう。
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。
本実施形態の発光素子は、通常任意の構成要素として基板をさらに有し、かかる基板の面上に前記陰極、陽極および発光層、並びに必要に応じて正孔輸送層、電子輸送層、正孔注入層、電子注入層、その他の任意の構成層を設けた構成とすることができる。
本実施形態の発光素子の一様態としては、通常、基板上に陽極が設けられ、その上層として正孔輸送層および発光層が積層され、さらにその上層として陰極が積層される。変形例としては、基板上に陰極が設けられ、その上層として発光層および正孔輸送層が積層され、さらにその上層として陽極が積層される。
また、他の変形例としては、基板側から採光する所謂ボトムエミッションタイプ、基板と反対側から採光する所謂トップエミッションタイプ、または両面採光型のいずれのタイプの発光素子であってもよい。さらに他の変形例としては、任意の保護膜、バッファー膜、反射層などの他の機能を有する層を設けてもよい。発光素子はさらに封止膜、或いは、封止基板が覆い被せられ、発光素子が外気と遮断された発光装置が形成されてもよい。
本発明の発光素子の具体的な層構成の例としては、次の(a−1)〜(a−24)で表される層構成が挙げられ、(a−13)〜(a−24)で表される層構成が好ましく、(a−19)〜(a−24)で表される層構成がより好ましい。なお、「/」は、その前後の層が隣接して積層していることを示す(例えば、「正孔輸送層/発光層」とは、正孔輸送層と発光層とが隣接して積層していることを示す。)。
(a−1)陽極/発光層/陰極
(a−2)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
(a−3)陽極/発光層/電子注入層/陰極
(a−4)陽極/発光層/正孔阻止層/電子注入層/陰極
(a−5)陽極/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(a−6)陽極/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(a−7)陽極/正孔注入層/発光層/陰極
(a−8)陽極/正孔注入層/発光層/電子注入層/陰極
(a−9)陽極/正孔注入層/発光層/正孔阻止層/電子注入層/陰極
(a−10)陽極/正孔注入層/発光層/電子輸送層/陰極
(a−11)陽極/正孔注入層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(a−12)陽極/正孔注入層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(a−13)陽極/正孔輸送層/発光層/陰極
(a−14)陽極/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極
(a−15)陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子注入層/陰極
(a−16)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(a−17)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(a−18)陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(a−19)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/陰極
(a−20)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極
(a−21)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子注入層/陰極
(a−22)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(a−23)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(a−24)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層/陰極
本発明の発光素子において、積層する層の順番や数、および各層の厚さについては、発光素子の発光効率や輝度寿命を勘案して適宜用いる事ができる。
<発光素子の各層を構成する材料>
次に、本発明の発光素子を構成する各層の材料(即ち、本発明の発光素子を構成する材料)および形成方法について、詳説する。
[基板]
本発明の発光素子を構成する基板は、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、例えばガラス基板、プラスチック基板、高分子フィルム、金属フィルム、シリコン基板、これらを積層したもの等が用いられる。前記基板としては、市販のものが入手可能であるが、公知の方法により製造することもできる。
本発明の発光素子がディスプレイ装置の画素を構成する際には、当該基板上に画素駆動用の回路が設けられていてもよいし、当該駆動回路上に平坦化膜が設けられていてもよい。平坦化膜が設けられる場合には、該平坦化膜の中心線平均粗さ(Ra)がRa<10nmを満たすことが好ましい。Raは、日本工業規格JISのJIS−B0601−2001に基づいて、JIS−B0651〜JIS−B0656およびJIS−B0671−1を参考に計測できる。
[陽極]
本発明の発光素子を構成する陽極においては、正孔注入層、正孔輸送層、発光層等で用いられる材料への正孔注入性が良好になるので、かかる陽極の発光層側表面の仕事関数が4.0eV以上であることが好ましい。
陽極の材料は、発光層側の層への正孔注入の役割を果たす材料であれば、特に限定されないが、通常、仕事関数が3.0eV以上であり、好ましくは4.0eV以上である。
陽極の材料としては、金属、合金、金属酸化物若しくは金属硫化物等の電気伝導性化合物、導電性高分子材料、または、これらの混合物等公知の材料を用いることができる。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化モリブテン、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(IZO)、NESA等の導電性金属酸化物、金、白金、銀、クロム、ニッケル等の金属、ヨウ化銅等の導電性無機材料、ポリアニリンおよびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体等の導電性高分子材料、並びに、これらの混合物等が例示され、ITO、IZO、酸化スズが好ましい。
陽極は、これら材料の1種または2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成または異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。多層構造である場合は、仕事関数が4.0eV以上である材料を発光層側の最表面層に用いることがより好ましい。
陽極の作製方法としては、公知の方法が利用でき、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法およびメッキ法等が例示される。
陽極の材料に、導電性高分子材料を用いる場合には、該陽極の作製方法は、後述の溶液からの成膜による方法が好ましい。
陽極の厚さは、光の透過性と電気伝導度とを考慮して選択することができるが、例えば、10nm〜10μmであり、好ましくは20nm〜1μmであり、より好ましくは40〜100nmである。また、短絡等の電気的接続の不良をより効果的に防止できるので、陽極の発光層側表面の中心線平均粗さ(Ra)はRa<10nmを満たすことが好ましく、Ra<5nmを満たすことがより好ましい。
さらに、陽極は上記の方法にて作製された後に、UVオゾン、シランカップリング剤、2,3,5,6−テトラフルオロ−7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン等の電子受容性化合物を含む溶液等で表面処理を行ってもよい。表面処理によって該陽極に接する有機層との電気的接続が改善される。
本実施形態の発光素子において、陽極を光反射電極として用いる場合には、かかる陽極が、高光反射性金属からなる光反射層と4.0eV以上の仕事関数を有する材料を含む高仕事関数材料層を組み合わせた多層構造が好ましい。
このような陽極の構成としては、
(i)Ag−MoO3
(ii)(Ag-Pd-Cu合金)−(ITOおよび/またはIZO)
(iii)(Al-Nd合金)−(ITOおよび/またはIZO)
(iv)(Mo-Cr合金)−(ITOおよび/またはIZO)
(v)(Ag-Pd-Cu合金)−(ITOおよび/またはIZO)−MoO3
が例示される。十分な光反射率を得るために、Al、Ag、Al合金、Ag合金、Cr合金等の高光反射性金属層の厚さは50nm以上であることが好ましく、80nm以上であることがより好ましい。高仕事関数材料層の厚さは、通常、5nm〜500nmの範囲である。
[正孔注入層]
本発明の発光素子において、正孔注入層の材料は、陽極から発光層側の層への正孔注入効率を改善する機能を有する材料であれば、特に限定されない。
正孔注入層の材料は、後述の架橋基を有していてもよい。
正孔注入層の材料は、前記陽極材料と後述の正孔輸送層に含まれる正孔輸送材料との中間の値のイオン化ポテンシャルを有する材料が好ましく、具体的には、4.5eV以上6.0eV以下のイオン化ポテンシャルを有する化合物がより好ましい。
正孔注入層の材料としては、フタロシアニン材料、金属酸化物材料、アモルファスカーボン材料、低分子有機材料、高分子有機材料等が挙げられ、金属酸化物材料、高分子有機材料が好ましく、高分子有機材料がより好ましい。
正孔注入層におけるフタロシアニン材料としては、銅フタロシアニン、亜鉛フタロシアニンが例示される。
正孔注入層における金属酸化物材料としては、酸化バナジウム、酸化タンタル、酸化タングステン、酸化モリブテン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ゲルマニウムが例示される。
正孔注入層における低分子有機材料としては、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、スターバースト型アミン、フタロシアニン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、トリアリールアミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、有機シラン誘導体が挙げられる。
正孔注入層における高分子有機材料としては、前記低分子有機材料で例示した化合物を構成単位として含む高分子化合物、ポリビニルカルバゾールおよびその誘導体、ポリシランおよびその誘導体、側鎖また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、ポリアニリンおよびその誘導体、アニリン系共重合体、ポリピロールおよびその誘導体、チオフェンオリゴマーおよびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)およびその誘導体、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)およびその誘導体が例示される。
正孔注入層の材料は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。すなわち、正孔注入層の材料は、単成分であっても、複数の成分からなる組成物であってもよい。
正孔注入層の材料は、さらに、アクセプターを含有していてもよい。
アクセプターとしては、ポリスチレンスルホン酸(PSS)、アルキルベンゼンスルホン酸、樟脳スルホン酸等の有機スルホン酸化合物、テトラシアノキノジメタン、2,3,5,6−テトラフルオロ−7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン、トリフルオロメチル−テトラシアノキノジメタン等のテトラシアノキノジメタン化合物、2,3−ジシアノ−p−ベンゾキノン、2,3−ジシアノ−5−ニトロ−1,4−ナフトキノン、3,3,5,5−テトラブロモ−ジフェノキノン等のキノン化合物、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン、五フッ化リン、五フッ化ヒ素、五フッ化アンチモン等のルイス酸、塩化第二鉄、塩化第三鉄、四塩化チタン、パラジウム等の遷移金属化合物、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、過塩素酸イオン、六フッ化アンチモン酸イオン、スルホン酸アニオン等の電解質アニオン、2,4,7−トリニトロ−9H−フルオレン−9−オン(TNF)等のニトロ化合物、トリス(4−ブロモフェニル)アミニウムヘキサクロロアンチモネート(TBAHA)等のトリアリールアミン化合物とルイス酸との塩、が挙げられる。
アクセプターをドープした正孔注入層の材料としては、下記式:
で表されるα−NPDに塩化第三鉄または五フッ化アンチモンをドープした組成物、亜鉛フタロシアニンに2,3,5,6−テトラフルオロ−7,7,8,8−テトラシアノキノジメタンをドープした組成物、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)にPSSをドープしたPEDOT/PSS、ポリアニリンに樟脳スルホン酸をドープした組成物、下記式:
で表されるPTPDEKにTBAHAをドープした組成物、ポリピロールにパラジウムをドープした下記式:
前記正孔注入層は、前記材料の1種または2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成または異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
正孔注入層の作製方法としては、公知の方法が利用できる。無機化合物材料の場合は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等が挙げられ、低分子有機材料の場合は、真空蒸着法、レーザー転写や熱転写等の転写法、溶液からの成膜による方法(高分子バインダーとの混合溶液を用いてもよい)等が挙げられる。また、高分子有機材料では、溶液からの成膜による方法が例示される。
高分子化合物バインダーと低分子有機材料を分散させた混合溶液を用いて正孔注入層を成膜する場合、混合する高分子化合物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。。具体的には、ポリ(N−ビニルカルバゾール)若しくはその誘導体、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、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。
溶液からの成膜に用いる溶媒としては、正孔注入層の材料を溶解または均一に分散できるものが好ましい。溶媒としては、水、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、メシチレン、エチルベンゼン、n−ヘキシルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、アニソール、4−メチルアニソール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およびその誘導体、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。これらの溶媒は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
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、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法等のコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェット印刷法等の印刷法等の塗布法を用いることができる。パターン形成が容易であるという点で、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェット印刷法等の印刷法やノズルコート法が好ましい。
溶液からの成膜に用いる溶液の粘度は、塗布法の種類によって調整すればよいが、インクジェット印刷法等の溶液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、25℃において、1〜20mPa・sの範囲であることが好ましい。
正孔注入層に続いて、正孔輸送層、発光層等の有機化合物層を形成する場合、特に、両方の層を塗布法によって形成する場合には、先に塗布した層が後から塗布する層の溶液に含まれる溶媒に溶解して積層構造を作成できなくなることがある。この場合には、下層を該溶媒に対して不溶にする方法を用いることができる。溶媒に対して不溶にする方法としては、高分子化合物自体に架橋基を付けて架橋させる方法、芳香族ビスアジドに代表される芳香環を有する架橋基を持った低分子化合物を架橋剤として混合して架橋させる方法、アクリレート基に代表される芳香環を有しない架橋基を持った低分子化合物を架橋剤として混合して架橋させる方法、下層を紫外光に感光させて上層作成に用いる有機溶媒に対して不溶化する方法、下層を加熱して上層作成に用いる有機溶媒に対して不溶化する方法、等が挙げられる。下層を加熱する場合の加熱の温度は通常100〜300℃であり、時間は通常1分〜1時間である。
また、架橋以外の方法で下層を溶解させずに積層するその他の方法として、隣り合った層に異なる極性の溶液を用いる方法があり、例えば、下層に水溶性の高分子化合物を用い、上層に油溶性の高分子化合物を用いて、塗布しても下層が溶解しないようにする方法等がある。
正孔注入層の厚さとしては、用いる材料によって最適値が異なるが、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、該正孔注入層の厚さとしては、通常、1nm〜1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、更に好ましくは10nm〜100nmである。
[正孔輸送層]
本発明の発光素子において、正孔輸送層の材料は、公知の材料を用いることができ、前記正孔注入層における低分子有機材料または高分子有機材料を用いることが好ましく、高分子有機材料を用いることがより好ましい。また、これらの材料は後述の架橋基を有することがより好ましい。
すなわち、本発明の発光素子において、正孔輸送層は、架橋性化合物を用いることがより好ましい。
正孔輸送層を構成する材料は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
本明細書において、「架橋性化合物」とは、架橋基を1つ以上有する化合物である。架橋性化合物は高分子有機材料および低分子有機材料のいずれであってもよい。架橋性化合物が、架橋性基を2つ以上有する化合物である場合、複数ある架橋基は、同一でも異なっていてもよい。
「架橋基」とは、熱または光照射により、新しい化学結合を生成することのできる基を意味する。
架橋基は、特に限定されないが、不飽和二重結合、環状エーテル、ベンゾシクロブタンを含む基であることが好ましく、下記の置換基T群から選ばれる構造を含む基であることがより好ましく、下記式(15A−T1)、(15A−T3)または(15A−T5)〜(15A−T9)で表される構造を含む基であることがさらに好ましく、下記式(15A−T1)または(15A−T6)で表される構造を含む基であることが特に好ましく、式(15A−T6)で表される構造を含む基であることがとりわけ好ましい。なお、下記において、*は前記と同じ意味を表す。
<置換基T群>
上記において、RXX2は、水素原子、アルキル基、−O−RAで表される基、アリール基または1価の芳香族複素環基を表し、好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基または1価の芳香族複素環基であり、より好ましくは水素原子またはアルキル基であり、さらに好ましくは水素原子であり、これらの基は置換基を有していてもよい。RXX2が複数ある場合、それらは同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子とともに環を形成してもよい。RAは前記と同じ意味を表す。
なお、RXX2で表されるアルキル基、アリール基および1価の芳香族複素環基の定義や例は、前記の置換基であるアルキル基、アリール基および1価の芳香族複素環基の定義や例と、同様である。
架橋基としては、下記式(15A−1)〜(15A−34)で表される基が例示され、式(15A−1)、(15A−2)、(15A−6)〜(15A−9)、(15A−12)〜(15A−14)または(15A−29)〜(15A−32)で表される基が好ましく、式(15A−6)〜(15A−9)または(15A−12)〜(15A−14)で表される基がより好ましく、式(15A−6)〜(15A−9)で表される基がさらに好ましく、これらの基は置換基を有してもよい。なお、下記において、*は前記と同じ意味を表す。
架橋性化合物は、正孔輸送性を有する化合物であることが好ましく、トリアリールアミン骨格を有する化合物であることがより好ましい。具体的には、ジャーナル オブ マテリアル ケミストリー(J.Mater.Chem.),第18巻,4485−4592頁(2008年)、ケミストリー オブ マテリアルズ(Chem.Mater.),第23巻,658−681頁(2011年)、国際公開第2011/049241号、特開2011−149013号公報、特開2011−149012号公報、特開2010−215886号公報、特開2010−53349号公報、特開2008−248241号公報に記載された架橋性化合物が例示される。
トリアリールアミン骨格を有する化合物としては、トリアリールアミン化合物、式(2−3)で表される構成単位を含む高分子化合物、または、式(1)で表される構成単位を含む高分子化合物が挙げられ、好ましくは式(2−3)で表される構成単位を含む高分子化合物または式(1)で表される構成単位を含む高分子化合物であり、より好ましくは式(2−3)で表される構成単位を含む高分子化合物である。
架橋性化合物におけるトリアリールアミン化合物としては、式(1B−B)におけるR1BBおよびR2BBで表される基のうち、少なくとも1つの基が架橋基である化合物、並びに、式(1B−B)におけるR1BB、R2BBおよびAr1BBで表される基のうち、少なくとも1つの基が置換基として架橋基を有する化合物が挙げられる。
架橋性化合物におけるトリアリールアミン化合物において、架橋基の数は、通常10個以下であり、好ましくは5個以下、より好ましくは3個以下、さらに好ましくは1個または2個である。
架橋性化合物におけるトリアリールアミン化合物としては、例えば、下記で表される化合物が挙げられ、これらの基は置換基を有していてもよい。
[式中、T
1Aは、架橋基を表す。T
1Aが複数ある場合、それらは同一でも異なっていてもよい。R
Bは前記と同じ意味を表す。]
架橋性化合物における式(2−3)で表される構成単位を含む高分子化合物とは、式(2−3)で表される構成単位および架橋基を有する構成単位を含む高分子化合物を意味する。
「架橋基を有する構成単位」とは、架橋基を有する構成単位であれば特に限定されないが、式(2−1)〜(2−4)で表される構成単位が置換基として架橋基を有する構成単位、および、式(2−3)で表される構成単位におけるRCのうち、少なくとも1つが架橋基である構成単位が挙げられ、好ましくは式(2−1)若しくは(2−3)で表される構成単位が置換基として架橋基を有する構成単位、または、式(2−3)で表される構成単位におけるRCのうち、少なくとも1つが架橋基である構成単位であり、より好ましくは式(2−1)で表される構成単位が置換基として架橋基を有する構成単位、または、式(2−3)で表される構成単位におけるRCのうち、少なくとも1つが架橋基である構成単位である。
架橋基を有する構成単位において、架橋基の数は、通常10個以下であり、好ましくは5個以下、より好ましくは3個以下、さらに好ましくは1個または2個である。
架橋基を有する構成単位は、好ましくは下記式(T1−A1)〜(T1−A9)で表される構成単位であり、より好ましくは下記式(T1−A2)、(T1−A4)〜(T1−A6)または(T1−A8)で表される構成単位であり、さらに好ましくは下記式(T1−A4)または(T1−A5)で表される構成単位である。
[式中、R
Y1、T
1A、R
B、R
CおよびB
3〜B
5は前記と同じ意味を表す。]
架橋性化合物における式(2−3)で表される構成単位を含む高分子化合物は、さらに式(2−1)、(2−2)および(2−4)で表される構成単位からなる群から選ばれる1種以上の構成単位を含むことが好ましく、式(2−1)で表される構成単位を1種以上含むことがより好ましい。
架橋性化合物における式(2−3)で表される構成単位を含む高分子化合物において、架橋基を有する構成単位は1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
架橋性化合物における式(2−3)で表される構成単位を含む高分子化合物において、全構成単位の合計モル数に対する、架橋基を有する構成単位の合計モル数の割合は、当該高分子化合物を用いて得られる発光素子の輝度寿命が優れるため、0.01〜50%が好ましく、0.1%〜30%がより好ましく、1%〜20%がさらに好ましく、5%〜10%が特に好ましい。
架橋性化合物における式(2−3)で表される構成単位を含む高分子化合物において、式(2−3)で表される構成単位は1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
架橋性化合物における式(2−3)で表される構成単位を含む高分子化合物において、全構成単位の合計モル数に対する、式(2−3)で表される構成単位の合計モル数の割合は、当該高分子化合物の正孔輸送性の観点から、1〜99%が好ましく、10〜70%がより好ましく、20〜50%がさらに好ましい。
架橋性化合物における式(2−3)で表される構成単位を含む高分子化合物において、全構成単位の合計モル数に対する、架橋基を有する構成単位および式(2−1)〜(2−4)の合計モル数の割合は、当該高分子化合物を用いて得られる発光素子の輝度寿命が優れるため、50〜100%が好ましく、80%〜100%がより好ましい。
架橋性化合物における式(1)で表される構成単位を含む高分子化合物とは、式(1)で表される構成単位および架橋基を有する構成単位を含む高分子化合物を意味する。
架橋基を有する構成単位の定義や例は、前述の「架橋性化合物における式(2−3)で表される構成単位を含む高分子化合物」の定義や例と同様である。
架橋性化合物における式(1)で表される構成単位を含む高分子化合物は、さらに、式(2−1)〜(2−4)で表される構成単位からなる群から選ばれる1種以上の構成単位を含むことが好ましく、式(2−1)で表される構成単位を1種以上含むことがより好ましい。
架橋性化合物における式(1)で表される構成単位を含む高分子化合物において、架橋基を有する構成単位は1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
架橋性化合物における式(1)で表される構成単位を含む高分子化合物において、全構成単位の合計モル数に対する、架橋基を有する構成単位の合計モル数の割合は、本発明の高分子化合物を用いて得られる発光素子の輝度寿命がより優れるため、0.01〜50%が好ましく、0.1%〜30%がより好ましく、1%〜20%がさらに好ましく、5%〜10%が特に好ましい。
架橋性化合物における式(1)で表される構成単位を含む高分子化合物において、式(1)で表される構成単位は1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
架橋性化合物における式(1)で表される構成単位を含む高分子化合物において、全構成単位の合計モル数に対する、式(1)で表される構成単位の合計モル数の割合は、本発明の高分子化合物の正孔輸送性が優れるため、1〜99%が好ましく、10〜70%がより好ましく、20〜50%がさらに好ましい。
架橋性化合物における式(1)で表される構成単位を含む高分子化合物において、全構成単位の合計モル数に対する、式(1)で表される構成単位、架橋基を有する構成単位および式(2−1)〜(2−4)の合計モル数の割合は、本発明の高分子化合物を用いて得られる発光素子の輝度寿命がより優れるため、50〜100%が好ましく、80%〜100%がより好ましい。
正孔輸送層の厚さは、用いる材料によって最適値が異なるが、通常1nm〜1μmであり、好ましくは2〜500nmであり、より好ましくは5〜200nmである。
正孔輸送層の作製方法としては、公知の方法が利用できる。低分子有機材料の場合は、真空蒸着法、レーザー転写や熱転写等の転写法、溶液からの成膜による方法(高分子バインダーとの混合溶液を用いてもよい)等が挙げられる。また、高分子有機材料では、溶液からの成膜による方法が例示される。
高分子バインダーと低分子有機材料を分散させた混合溶液を用いて正孔注入層を成膜する場合、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。。具体的には、ポリ(N−ビニルカルバゾール)若しくはその誘導体、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、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。
溶液からの成膜に用いる溶媒としては、正孔輸送層の材料を溶解または均一に分散できるものが好ましい。溶媒としては、クロロホルム、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、n−ヘキシルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、アニソール、4−メチルアニソール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およびその誘導体、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。これらの溶媒は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
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、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリーコート法、スプレーコート法、ノズルコート法等のコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェット印刷法等の印刷法等の塗布法を用いることができる。パターン形成が容易であるという点で、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェット印刷法等の印刷法やノズルコート法が好ましい。
溶液からの成膜に用いる溶液の粘度は、塗布法の種類によって調整すればよいが、インクジェット印刷法等の溶液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、25℃において、1〜20mPa・sの範囲であることが好ましい。
正孔輸送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ことがある。正孔輸送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層の材料の混合を少なくする方法としては、正孔輸送層を塗布法で形成し、この正孔輸送層を加熱して発光層作製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℃である。加熱の時間は、通常1分〜1時間である。
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、加熱後、発光層を形成する前に、正孔輸送層を発光層形成に用いる溶媒でリンスしてもよい。加熱による溶媒不溶化が十分に行われた場合は、リンスを省略できる。加熱による溶媒不溶化が十分に行われるためには、正孔輸送層に用いる高分子有機材料として分子内に重合可能な基を含むものを用いることが好ましい。更に、重合可能な基のモル数が、分子内の構成単位のモル数に対して5%以上であることが好ましい。
なお、当該モル比は、高分子有機材料の合成時の原料モノマーの仕込み比率、および、高分子有機材料のポリスチレン換算の数平均分子量から、推定される高分子有機材料の構造を用いて、算出することができる。
[発光層]
本発明の発光素子において、発光層の材料は、発光の性質を有する材料(発光材料)であれば、特に限定されないが、前述の発光材料、本発明の高分子化合物または本発明の組成物を含むことが好ましく、本発明の高分子化合物または本発明の組成物を含むことがより好ましい。すなわち、本発明の有機薄膜は発光層として使用されることが好ましい。
発光層を構成する材料は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
発光層は、前記本発明の有機薄膜の説明に記載された方法で形成される。
発光層の厚さは、用いる材料によって最適値が異なるが、通常、1nm〜10μmであり、好ましくは5nm〜1μmであり、より好ましくは10nm〜500nmであり、更に好ましくは10nm〜200nmである。
[電子輸送層および正孔阻止層]
本実施形態の発光素子において、電子輸送層および正孔阻止層を構成する材料としては、公知のものが使用でき、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、フルオレン誘導体、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、テトラシアノアント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、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、8−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体、有機シラン誘導体、シロール誘導体、および、これらを構成単位として含む高分子有機材料が挙げられる。
これらのうち、トリアゾール誘導体、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、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−tert−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、ポリキノリンがより好ましい。
電子輸送層および正孔阻止層の材料は、前述の架橋基を有していてもよい。
電子輸送層および正孔阻止層の材料は、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。
電子輸送層および正孔阻止層を構成する材料が高分子有機材料である場合、該材料の標準ポリスチレン換算の重量平均分子量が1.0×104〜1.0×106であることが好ましい。
電子輸送層および正孔阻止層を構成する材料は、単成分であっても或いは複数の成分からなる組成物であってもよい。また、前記電子輸送層および正孔阻止層は、前記材料の1種または2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成または異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
電子輸送層および正孔阻止層の成膜方法は、正孔注入層の成膜と同様の方法が挙げられる。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、バーコート法、スリットコート法、スプレーコート法、ノズルコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、インクジェット印刷法等の前記塗布法および印刷法が挙げられ、昇華性化合物材料を用いる場合には、真空蒸着法、転写法等が挙げられる。
溶液からの成膜に用いる溶媒としては、正孔注入層の成膜方法で列記した溶媒が挙げられる。
電子輸送層および正孔阻止層に続いて、電子注入層等の有機層を塗布法にて形成する際に、下層が後から塗布する層の溶液に含まれる溶媒に溶解する場合は、正孔注入層の成膜方法での例示と同様の方法で下層を該溶媒に対して不溶にすることができる。
電子輸送層の厚さは、用いる材料によって最適値が異なるが、通常、1nm〜1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、更に好ましくは5nm〜100nmである。
[電子注入層]
本実施形態の発光素子において、電子注入層の材料は、陰極から発光層側の層への電子注入効率を改善する機能を有する材料であれば、特に限定されない。
電子注入層を構成する材料としては、公知のものが使用でき、発光層の種類に応じて最適な材料が適宜選択され、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属およびアルカリ土類金属のうちの1種類以上含む合金、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物、または、これらの物質の混合物などを挙げることができる。アルカリ金属、アルカリ金属の酸化物、ハロゲン化物および炭酸化物の例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、酸化リチウム、フッ化リチウム、酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、酸化カリウム、フッ化カリウム、酸化ルビジウム、フッ化ルビジウム、酸化セシウム、フッ化セシウム、炭酸リチウムなどを挙げることができる。また、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、酸化カルシウム、フッ化カルシウム、酸化バリウム、フッ化バリウム、酸化ストロンチウム、フッ化ストロンチウム、炭酸マグネシウムなどを挙げることができる。電子注入層は、2層以上を積層した積層体で構成されてもよく、例えばLiF/Caなどを挙げることができる。電子注入層は、蒸着法、スパッタリング法、印刷法などにより形成される。
電子注入層の材料は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
電子注入層の膜厚としては、1nm〜1μm程度が好ましい。
[絶縁層]
本実施形態の発光素子が任意に有し得る厚さ5nm以下の絶縁層は、電極との密着性向上、電極からの電荷注入改善、隣接層との混合防止等の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(ポリメチルメタクリレート等)等が挙げられる。厚さ5nm以下の絶縁層を設けた発光素子としては、陰極に隣接して厚さ5nm以下の絶縁層を設けたもの、陽極に隣接して厚さ5nm以下の絶縁層を設けたものが挙げられる。
[陰極]
本発明の発光素子において、陰極の材料は、発光層側の層への電子注入の役割を果たす材料であれば、特に限定されないが、通常、仕事関数が5.0eV以下であり、好ましくは4.5eV以下である。
陰極の材料としては、公知の材料を用いることができる。具体的には、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、および、それらのうち2つ以上の合金、または、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、グラファイトまたはグラファイト層間化合物等が例示される。前記合金の例としては、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−アルミニウム合金等が例示される。
陰極を2層以上の積層構造としてもよい。積層構造の例としては、上記の金属、金属酸化物、フッ化物、または、これらの合金と、アルミニウム、銀、クロム等の金属との積層構造などが挙げられる。
陰極の厚さは、電気伝導度や耐久性を考慮して調整すればよく、通常、10nm〜10μmであり、好ましくは20nm〜1μmであり、より好ましくは50〜500nmである。
陰極の作製方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、または、金属薄膜を熱圧着するラミネート法が挙げられる。また、陰極と有機層との間に、導電性高分子からなる層、または、金属酸化物、金属フッ化物、有機絶縁材料等からなる平均厚さ2nm以下の層を設けてもよく、陰極作製後、発光素子を保護する保護層を装着していてもよい。発光素子を長期安定的に用いるためには、発光素子を外部から保護するために、保護層および/または保護カバーを装着することが好ましい。
[保護層]
保護層としては、例えば、高分子量の化合物、金属酸化物、金属フッ化物、金属ホウ化物を用いることができる。保護カバーとしては、例えば、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を用いることができる。例えば、保護カバーを熱硬化樹脂や光硬化樹脂で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、発光素子の損傷を防ぐことが容易である。この空間に窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを封入すれば、陰極の酸化を防止することができる。更に、酸化バリウム等の乾燥剤をこの空間内に設置することにより、製造工程で吸着した水分または硬化樹脂を通り抜けて浸入する微量の水分が素子に損傷を与えるのを抑制することが容易となる。
(発光素子の製造方法)
本発明の発光素子の製造方法は、特に限定されず、基板上に各層を順次積層することにより製造することができる。具体的には、基板上に陽極を設け、その上に正孔注入層、電子素子層、正孔輸送層等の層を設け、その上に発光層を設け、その上に電子輸送層、正孔阻止層、電子注入層等の層を必要に応じて設け、さらにその上に、陰極を積層することにより製造することができる。
(発光素子の用途)
本発明の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、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、非発光部にしたい層を極端に厚く形成し実質的に非発光とする方法、陽極若しくは陰極、または、両方の電極をパターン状に形成する方法がある。これらのいずれかの方法でパターンを形成し、いくつかの電極を独立にON/OFFできるように配置することにより、数字や文字、簡単な記号等を表示できるセグメントタイプの表示装置が得られる。更に、ドットマトリックス表示装置とするためには、陽極と陰極を共にストライプ状に形成して直交するように配置すればよい。複数の種類の発光色の異なる高分子化合物を塗り分ける方法や、カラーフィルターまた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表示装置は、パッシブ駆動も可能であるし、TFT等と組み合わせてアクティブ駆動してもよい。これらの表示装置は、コンピュータ、テレビ、携帯端末、携帯電話、カーナビゲーション、ビデオカメラのビューファインダー等に用いることができる。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、または、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。
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
高分子化合物のポリスチレン換算の数平均分子量および重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(島津製作所製、商品名:LC−10Avp)を用いて以下の測定条件により求めた。測定する高分子化合物を、約0.05質量%の濃度になるようにテトラヒドロフランに溶解させ、GPCに10μL注入した。GPCの移動相としてテトラヒドロフランを用い、2.0mL/分の流速で流した。カラムとして、PLgel MIXED−B(ポリマーラボラトリーズ製)を用いた。検出器には示差屈折率検出器(島津製作所製、商品名:RID−10A)を用いた。
NMRの測定は、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:INOVA300)を用いて行った。
LC−MSの測定は、以下の方法で行った。測定試料を1〜10mg/mLの濃度になるように適切な有機溶媒(クロロホルム、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、トルエン等)に溶解させて、LC−MS(アジレント・テクノロジー製、商品名:1100LCMSD)にて測定し、解析した。LC−MSの移動相には、イオン交換水、アセトニトリル、テトラヒドロフランまたはそれらの混合液を用い、必要に応じて酢酸を添加した。カラムは、L−column 2 ODS(3μm)(化学物質評価研究機構製、内径:4.6mm、長さ:250mm、粒子径3μm)を用いた。
<合成例1:化合物2の合成>
反応容器内を窒素ガス雰囲気とした後、1,5−ビス(トリフルオロメタンスルフォネート)ナフチル(化合物1、25.0g)、[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(II)ジクロロメチレン付加体(0.24g)およびtert−ブチルメチルエーテル(410ml)を加え、10℃以下で2−エチルヘキシルマグネシウムブロマイド(1mol/L ジエチルエーテル溶液173ml)を滴下した後、室温にて4時間攪拌した。反応終了後、水(500ml)および2N塩酸(100ml)からなる混合液に、上記で得られた反応液を注加し、酢酸エチルにより抽出し、塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、得られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧下において溶媒を留去した。得られた残留物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)により精製し、化合物2を淡黄色油状物として21.3g得た。
LC−MS(ESI、positive):[M+]353
1H−NMR(300MHz、CDCl3):δ(ppm)=0.75−1.00(12H,m),1.10−1.50(16H,m),1.69−1.85(2H,m),2.90−3.05(4H,m),7.24−7.38(3H,m),7.35−7.44(3H,m),7.90−7.95(3H,m).
<合成例2:化合物3の合成>
反応容器内を窒素ガス雰囲気とした後、化合物3(21.3g)、ビス(ピナコラート)ジボロン(4,4,4’,4’,5,5,5’,5’−オクタメチル−2,2’−ビ−1,3,2−ジオキサボロラン)(46.0g)、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ジ−μ−メトキシジイリジウム(I)(0.24g)(アルドリッチ社製)、4,4’−ジ−tert−ブチル−2,2’−ジピリジル(0.19g)およびジオキサン(140ml)を加え、100℃で3時間攪拌した。冷却後、ジオキサンを減圧下において留去し、得られた残留物にメタノール(200ml)を加え、析出した固体をろ取、乾燥させた。
得られた固体をトルエン(250ml)に溶解させ、活性白土(20g)を加え、60℃で30分撹拌後、シリカゲルをプレコートした濾過機にて熱時ろ過し、得られたろ液を減圧下において濃縮した。得られた濃縮残渣にメタノール(250ml)を加え、析出した固体をろ取、乾燥して、化合物4を白色粉末固体として28.0g得た。
LC−MS(ESI、positive):[M+]605
1H−NMR(300MHz、CDCl3):δ(ppm)0.85−0.95(12H,m),1.24−1.50(16H,m),1.66−1.85(2H,m),2.90−3.18(4H,m),7.60(2H,s),8.47(2H,s).
<合成例3:化合物4の合成>
反応容器内を窒素ガス雰囲気とした後、化合物3(28.0g)、ジオキサン(420ml)、N,N−ジメチルホルムアミド(以下、「DMF」ということがある。)(420ml)および水(210ml)を加え、臭化銅(II)(62.7g)をさらに加え、95℃で2時間攪拌した。その後、同温度で臭化銅(II)(31.4g)をさらに追加し、1.5時間撹拌後、同温度で臭化銅(II)(31.4g)をさらに追加し、1.5時間撹拌した。冷却後、得られた反応液にヘキサン(300ml)を加え攪拌した後、得られた有機層を分液し、硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧下において溶媒を留去した。得られた残留物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)により精製し、濃縮し、固体(21.0g)を得た。得られた固体をトルエン(150ml)に溶解させ、活性炭(5g)加え、60℃で30分撹拌後、セライトをプレコートした濾過機にて熱時ろ過し、得られたろ液を減圧下において濃縮した。得られた濃縮残渣をトルエンとメタノールからなる混合液により再結晶を行い、化合物4を白色固体として13.2g得た。
MS(ESI、positive)[M+]511
1H−NMR(300MHz、CDCl3):δ(ppm)=0.80−0.98(12H,m),1.20−1.44(16H,m),1.64−1.80(2H,m),2.77−2.95(4H,m),7.37(2H,s),8.00(2H,s).
<合成例4:化合物5の合成>
反応容器内を窒素ガス雰囲気とした後、化合物4(5.0g)、N−フェニル−N−(4−tert−ブチル)−2,6−ジメチルフェニルアミン(7.4g)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(0.45g)、トリ−tert−ブチルホスホニウムテトラフルオロボレート(0.57g)およびナトリウムtert−ブトキシド(3.8g)を加え、さらにトルエン(64g)およびtert−ブタノール(1.9g)を加えた。その後、55℃まで昇温し、3時間保温しながら撹拌した。得られた反応液を室温まで冷却し、水を加え、セライトをプレコートした濾過器により濾過し、得られた残渣をトルエンで洗浄し、得られたろ液から水層を分離し、得られた有機層を水で洗浄した。得られた有機層を濃縮し、粗生成物を得た。得られた粗生成物をシリカゲルカラム(展開溶媒:ヘキサンおよびトルエンからなる混合液)を用いて精製し、得られた溶液を濃縮し、エタノールおよびヘキサンからなる混合液により再結晶を行い、薄黄色固体として化合物5を7.0g得た。
<合成例5:化合物6の合成>
反応容器内を窒素ガス雰囲気とした後、化合物5(5.8g)、N,N−ジメチルホルムアミド(24mL)、クロロベンゼン(360mL)およびクロロベンゼン(74mL)を加え、20℃に冷却した。その後、フラスコ全体を遮光し、20℃でN−ブロモスクシンイミド(NBS)(2.4g)を複数回に分けて入れた。同温度で2時間、保温しながら撹拌した後、水を加え、次いで、5質量%亜硫酸ナトリウム水溶液(0.4g)および水(22g)を加えた。室温まで昇温後、得られた溶液に、トルエンを加え、水層を分離した。得られた有機層を水で2回洗浄し、濃縮することで粗生成物を得た。得られた粗生成物をシリカゲルカラム(展開溶媒:ヘキサンおよびトルエンからなる混合液)を用いて精製し、得られた溶液を濃縮し、トルエンおよびイソプロパノールからなる混合液により再結晶を行い、薄黄色固体として化合物6を5.1g得た。
LC−MS(APPI、positive):[M+H+]1010
<合成例6:化合物8の合成>
反応容器内をアルゴンガス雰囲気とした後、1−ブロモ−3,5−ジ−n−ヘキシルベンゼン(58.4g)およびテトラヒドロフランを加え、均一溶液を調製し、−75℃まで冷却した。得られた溶液に、2.5Mのn−ブチルリチウム/ヘキサン溶液(1−ブロモ−3,5−ジ−n−ヘキシルベンゼンに対して1モル当量)(71.2ml)を−75℃で1.5時間かけて滴下し、得られた溶液をさらに−70℃で1.5時間撹拌した。その後、2,7−ジブロモフルオレノン(化合物7、55.2g)およびテトラヒドロフランからなる溶液を−75℃で1時間かけて滴下し、得られた反応溶液を室温まで昇温させた後、4時間撹拌した。その後、得られた溶液を0℃まで冷却し、アセトンおよび2mol%塩酸水をゆっくり加え撹拌した後、室温まで昇温し、室温にて静置した。その後、得られた反応混合物をろ過し、得られたろ液を濃縮し、ヘキサンおよび水を加え撹拌し、分液を行った。得られた油層に飽和食塩水を加え撹拌し、再度分液を行った。得られた油層に硫酸マグネシウムを加え撹拌し、ろ過し、得られたろ液を濃縮し、化合物8を30.2g得た。
<合成例7:化合物9の合成>
反応容器内をアルゴンガス気流下とし、化合物8(27.7g)およびトリフルオロ酢酸(36ml)を加えた。得られた溶液に対して、トリメチルシラン(8.4ml)およびヘキサン(25ml)の混合溶液を30分間かけて滴下し、室温にて一晩撹拌した。その後、得られた反応溶液を10℃に冷却し、ヘキサンおよび蒸留水を加え、1時間撹拌した後、分液を行った。その後、水を加え撹拌し、再度分液を行った。得られた油層に飽和食塩水を加え撹拌し、再度分液を行った。得られた油層に硫酸マグネシウムを加え撹拌し、ろ過し、得られたろ液を濃縮した。その後、ヘキサンおよびジクロロメタンからなる混合溶媒を展開溶媒としてシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、濃縮することで溶媒を除去した。その後、得られた残渣をメタノールで洗浄することにより、目的とする化合物9を12.1g得た。
<合成例8:化合物10の合成>
反応容器内をアルゴンガス気流下とし、化合物9(12.0g)、ジメチルスルホキシド(60ml)、水(2ml)および水酸化カリウム(4.85g)を加えた。得られた溶液にヨウ化メチル(4.1ml)を滴下し、室温にて一晩撹拌した。その後、得られた反応溶液に対して、室温においてヘキサンおよび蒸留水を加え、1時間撹拌した後、分液を行った。その後、得られた油層に水を加え撹拌し、再度分液を行った。得られた油層に飽和食塩水を加え撹拌し、再度分液を行った。得られた油層に硫酸マグネシウムを加え撹拌し、ろ過し、得られたろ液を濃縮した。その後、得られた残渣をメタノールおよび酢酸ブチルからなる混合液により再結晶を行い、目的とする化合物10を4.3g得た。
<合成例9:化合物11の合成>
反応容器内をアルゴンガス雰囲気とし、化合物10(4.2g)、ビス(ピナコラート)ジボロン(4,4,4’,4’,5,5,5’,5’−オクタメチル−2,2’−ビ−1,3,2−ジオキサボロラン)(4.0g)、1,4−ジオキサン(45ml)、酢酸カリウム(4.2g)、1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(dppf)(59mg)および1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセンジクロロパラジウム(II)塩化メチレン錯体(PdCl2(dppf) CH2Cl2、88mg)を加え、100℃で20時間撹拌した。その後、得られた反応液を室温まで冷却した後、セライトおよびシリカゲルを敷き詰めたろ過器でろ過し、得られたろ液を濃縮してジオキサンを除去した。その後、ヘキサンを加えて調製した溶液に、活性炭を加え、ヘキサンが還流する温度にて1時間撹拌した。得られた反応液を室温まで冷却後、セライトを敷き詰めたろ過器でろ過し、得られたろ液を濃縮してヘキサンを除去した。その後、得られた残渣をトルエンおよびメタノールからなる混合液により再結晶を行い、目的とする化合物11を3.9g得た。
<合成例10:化合物12の合成>
反応容器内をアルゴンガス雰囲気とし、3−n−ヘキシルブロモベンゼン(111.1g)およびテトラヒドロフランを加え、均一溶液を調製し、−75℃まで冷却した。得られた溶液に2.5Mのn−ブチルリチウム/ヘキサン溶液(1−ブロモ−3,5−ジ−n−ヘキシルベンゼンに対して1モル当量)(176ml)を−75℃で1.5時間かけて滴下し、得られた溶液をさらに−70℃で1.5時間撹拌した。その後、2,7−ジブロモフルオレノン(142g)およびテトラヒドロフランからなる溶液を−75℃で1時間かけて滴下し、得られた反応溶液を室温まで昇温させた後、4時間撹拌した。その後、得られた溶液を0℃まで冷却し、アセトンおよび2mol%塩酸水をゆっくり加え撹拌した後、室温まで昇温し、室温にて静置した。その後、得られた反応液をろ過し、得られたろ液を濃縮し、ヘキサンおよび水を加え撹拌し、分液を行った。得られた油層に飽和食塩水を加え撹拌し、再度分液を行った。得られた油層に硫酸マグネシウムを加え撹拌し、ろ過し、得られたろ液を濃縮した。その後、ヘキサンおよびジクロロメタンからなる混合溶媒を展開溶媒としてシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、化合物12を162g得た。
<合成例11:化合物13の合成>
反応容器内をアルゴンガス気流下とし、化合物12(162g)およびトリフルオロ酢酸(245ml)を加えた。得られた溶液にトリメチルシラン(115ml)を30分間かけて滴下し、室温にて一晩撹拌した。その後、得られた反応溶液を10℃に冷却し、ヘキサンおよび蒸留水を加え、1時間撹拌した後、分液を行った。その後、得られた油層に水を加え撹拌し、再度分液を行った。得られた油層に飽和食塩水を加え撹拌し、再度分液を行った。得られた油層に硫酸マグネシウムを加え撹拌し、ろ過し、得られたろ液を濃縮した。その後、ヘキサンおよびジクロロメタンからなる混合溶媒を展開溶媒としてシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、濃縮して溶媒を除去した。得られた残渣をメタノールで洗浄することにより、目的とする化合物13を138g得た。
<合成例12:化合物14の合成>
反応容器内をアルゴンガス気流下とし、化合物13(138g)、1−ブロモオクタン(75.4ml)、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)(1.2g)および40%水酸化カリウム(60ml)を加え、85℃にて一晩撹拌した。その後、得られた反応溶液を室温まで冷却し、ジクロロメタンおよび蒸留水を加え、1時間撹拌した後、分液を行った。その後、得られた油層に水を加え撹拌し、再度分液を行った。得られた油層に飽和食塩水を加え撹拌し、再度分液を行った。得られた油層に硫酸マグネシウムを加え撹拌し、ろ過し、得られたろ液を濃縮した。その後、ヘキサンおよびジクロロメタンからなる混合溶媒を展開溶媒としてシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、濃縮して溶媒を除去した。その後、得られた残渣に対して、メタノールおよびジクロロメタンからなる混合液により再沈殿を行い、目的とする化合物14を145g得た。
<合成例13:化合物16の合成>
反応容器内をアルゴンガス雰囲気とし、2,6−ジブロモナフタレン(化合物15、15.0g)、2,6−ジメチル−4−tert−ブチルアニリン(27.9g)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(2.40g)、トリ−tert−ブチルホスホニウムテトラフルオロボレート(3.04g)およびナトリウムtert−ブトキシド(20.2g)を加え、さらに、トルエン(300g)およびtert−ブタノール(6.00g)を加えた。その後、90℃まで昇温し、3時間保温しながら撹拌した。
得られた反応液を60℃まで冷却し、水(300g)および酢酸エチル(450g)を順次加え、約10℃/時間の冷却速度で0℃まで冷却したところ、固体が析出した。得られた固体をろ取、乾燥して、化合物16を白色固体として24.8g得た。
LC−MS(APPI、positive):[M+H+]479
<合成例14:化合物17の合成>
反応容器内をアルゴンガス雰囲気とし、化合物16(8.00g)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(0.765g)、1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(1.85g)およびナトリウムtert−ブトキシド(6.42g)を加え、さらにキシレン(160g)を加えた。その後、90℃まで昇温し、1,4−ジブロモベンゼン(15.8g)を加え、130℃で4時間撹拌した。その後、45℃まで冷却し、水(240g)を加え攪拌し、次いで、セライトプレコート処理を行い、分液した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサンおよび酢酸エチルからなる混合液)により精製を行い、その後、目的物の溶液を濃縮した。得れらた残留物をトルエンおよびヘキサンからなる混合溶媒に溶解させ、活性炭(6.5g)を加え、60℃で1時間撹拌した。その後、得られた混合物をろ過し、濃縮した。得られた残留物に対して、トルエンおよびイソプロパノールからなる混合溶媒で再結晶を行った後、トルエンおよびアセトニトリルからなる混合溶媒で再結晶を行った。さらに、得られた固体を、テトラヒドロフランおよびメタノールからなる混合溶媒で再結晶を2回行った後、テトラヒドロフランおよびアセトニトリルからなる混合溶媒で再結晶を2回行うことにより、目的とする化合物17を1.14g得た。
LC−MS(APPI、positive):[M+H+]789
<合成例15:化合物18の合成>
化合物18は、国際公開第2002/045184号に記載の方法に従って合成した。
<合成例16:化合物19の合成>
化合物19は、国際公開第2002/045184号に記載の方法に従って合成した。
<合成例17:化合物20の合成>
化合物20は、国際公開第2011/049241号に記載の方法に従って合成した。
<合成例18:化合物21の合成>
化合物21は、国際公開第2002/045184号に記載の方法に従って合成した。
<合成例19:化合物22の合成>
化合物22は、国際公開第2005/074329号に記載の方法に従って合成した。
<合成例20:高分子化合物HT1の合成>
高分子化合物HT1は、国際公開第2011/049241号に記載の方法に従って合成した。高分子化合物HT1のポリスチレン換算の数平均分子量および重量平均分子量は、それぞれ、Mn=8.9×104およびMw=4.2×105であった。
高分子化合物HT1は、仕込み原料から求めた理論値では、下記式:
で示される構成単位とが、50:42.5:7.5のモル比で構成されてなる共重合体である。
<実施例1:高分子化合物EP−1の合成>
反応容器内を不活性ガス雰囲気とした後、化合物11(1.3360g、1.97mmol)、化合物14(1.0772g、1.80mmol)、化合物6(0.2033g、0.200mmol)およびトルエン(50mL)を混合し、約80℃に加熱した。その後、20質量%水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液(7.5mL)およびジクロロビス(トリス(o−メトキシフェニル))ホスフィンパラジウム(1.77mg)を順次加え、110℃の還流下において5.5時間攪拌した。その後、フェニルボロン酸(24.4mg)、20質量%水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液(7.5mL)およびジクロロビス(トリス(o−メトキシフェニル))ホスフィンパラジウム(1.77mg)を順次加え、110℃の還流下において16時間攪拌した。その後、5質量%N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム水溶液(23.1g)を加え、約85℃で2時間攪拌した。得られた混合物を冷却後、水(30mL)で2回、3質量%酢酸水溶液(30mL)で2回、水(30mL)で2回洗浄した。得られた有機層をメタノール(330mL)に滴下することで生じた沈殿を濾取し、乾燥して固体を得た。得られた固体をトルエンに溶解させ、アルミナカラムおよびシリカゲルカラムを順番に通すことにより精製した。
得られた溶液をメタノールに滴下し、撹拌した後、得られた沈殿物をろ取し、乾燥させることにより、高分子化合物EP−1を1.37g得た。
高分子化合物EP−1のポリスチレン換算の数平均分子量は4.2×104であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量は2.09×105であった。。
高分子化合物EP−1は、仕込み原料から求めた理論値では、下記式:
で示される構成単位とが、50:45:5のモル比で構成されてなる共重合体である。
<実施例2:高分子化合物EP−2の合成>
反応容器内を不活性ガス雰囲気とした後、化合物3(1.1963g、1.97mmol)、化合物14(1.0772g、1.80mmol)、化合物6(0.2033g、0.200mmol)およびトルエン(50mL)を混合し、約80℃に加熱した。その後、20質量%水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液(7.5mL)およびジクロロビス(トリス(o−メトキシフェニル))ホスフィンパラジウム(1.78mg)を順次加え、110℃の還流下において3.5時間攪拌した。その後、フェニルボロン酸(26.0mg)、20質量%水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液(7.5mL)およびジクロロビス(トリス(o−メトキシフェニル))ホスフィンパラジウム(1.77mg)を順次加え、110℃の還流下において16時間攪拌した。その後、5質量%N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム水溶液(23.1g)を加え、約85℃で2時間攪拌した。得られた混合物を冷却後、水(30mL)で2回、3質量%酢酸水溶液(30mL)で2回、水(30mL)で2回洗浄した。得られた有機層をメタノール(330mL)に滴下することで生じた沈殿を濾取し、乾燥して固体を得た。得られた固体をトルエンに溶解させ、アルミナカラムおよびシリカゲルカラムを順番に通すことにより精製した。得られた溶液をメタノールに滴下し、撹拌した後、得られた沈殿物をろ取し、乾燥させることにより、高分子化合物EP−2を1.14g得た。
高分子化合物EP−2のポリスチレン換算の数平均分子量は9.1×104であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量は2.70×105であった。。
高分子化合物EP−2は、仕込み原料から求めた理論値では、下記式:
で示される構成単位とが、50:45:5のモル比で構成されてなる共重合体である。
<実施例3:高分子化合物EP−3の合成>
反応容器内を不活性ガス雰囲気とした後、化合物3(1.1656g、1.96mmol)、化合物14(1.0772g、1.80mmol)、化合物17(0.1583g、0.200mmol)およびトルエン(50mL)を混合し、約80℃に加熱した。その後、20質量%水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液(6.9g)およびジクロロビス(トリス(o−メトキシフェニル))ホスフィンパラジウム(1.78mg)を順次加え、110℃の還流下において4.5時間攪拌した。その後、化合物3(9.56mg)を加え、110℃の還流下において2時間攪拌した。その後、化合物3(15.4mg)を加え、110℃の還流下において1時間攪拌した。その後、フェニルボロン酸(24.3mg)、20質量%水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液(6.9g)およびジクロロビス(トリス(o−メトキシフェニル))ホスフィンパラジウム(1.78mg)を順次加え、110℃の還流下において16時間攪拌した。その後、5質量%N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム水溶液(20.1g)を加え、約85℃で2時間攪拌した。得られた混合物を冷却後、水(20mL)で2回、3質量%酢酸水溶液(20mL)で2回、水(20mL)で2回洗浄した。得られた有機層をメタノール(300mL)に滴下することで生じた沈殿を濾取し、乾燥して固体を得た。得られた固体をトルエンに溶解させ、アルミナカラムおよびシリカゲルカラムを順番に通すことにより精製した。得られた溶液をメタノールに滴下し、撹拌した後、得られた沈殿物をろ取し、乾燥させることにより、高分子化合物EP−3を1.19g得た。
高分子化合物EP−3のポリスチレン換算の数平均分子量は4.2×104であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量は2.60×105であった。。
高分子化合物EP−3は、仕込み原料から求めた理論値では、下記式:
で示される構成単位とが、50:45:5のモル比で構成されてなる共重合体である。
<実施例4:高分子化合物EP−4の合成>
反応容器内を不活性ガス雰囲気とした後、下記式:
で表される化合物23(1.2684g、1.97mmol)、化合物18(1.0221g、1.80mmol)、化合物6(0.2033g、0.200mmol)およびトルエン(50mL)を混合し、約80℃に加熱した。その後、20質量%水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液(6.9g)およびジクロロビス(トリス(o−メトキシフェニル))ホスフィンパラジウム(1.75mg)を順次加え、110℃の還流下において3.5時間攪拌した。その後、フェニルボロン酸(24.4mg)、20質量%水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液(6.9g)およびジクロロビス(トリス(o−メトキシフェニル))ホスフィンパラジウム(1.79mg)を順次加え、110℃の還流下において16時間攪拌した。その後、5質量%N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム水溶液(20.1g)を加え、約85℃で2時間攪拌した。得られた混合物を冷却後、水(20mL)で2回、3質量%酢酸水溶液(20mL)で2回、水(20mL)で2回洗浄した。得られた有機層をメタノール(300mL)に滴下することで生じた沈殿を濾取し、乾燥して固体を得た。得られた固体をトルエンに溶解させ、アルミナカラムおよびシリカゲルカラムを順番に通すことにより精製した。得られた溶液をメタノールに滴下し、撹拌した後、得られた沈殿物をろ取し、乾燥させることにより、高分子化合物EP−4を1.19g得た。
高分子化合物EP−4のポリスチレン換算の数平均分子量は9.7×104であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量は3.66×105であった。。
高分子化合物EP−4は、仕込み原料から求めた理論値では、下記式:
で示される構成単位とが、95:5のモル比で構成されてなる共重合体である。
<比較例1:高分子化合物CP−1の合成>
反応容器内を不活性ガス雰囲気とした後、化合物3(1.1963g、1.97mmol)、化合物14(1.0769g、1.80mmol)、化合物22(0.1631g、0.20mmol)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(1.4mg)およびトルエン(47ml)を混合し、105℃に加熱した。得られた反応溶液に20質量%水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液(7.5ml)を滴下し、3時間還流させた。反応後、そこに、フェニルボロン酸(25mg)、20質量%水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液(7.5ml)およびジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(1.5mg)を加え、更に17時間還流させた。次いで、そこに、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。得られた溶液を室温まで冷却後、水(26ml)で2回、3質量%酢酸水溶液(26ml)で2回、水(26ml)で2回洗浄し、得られた溶液をメタノール(310mL)に滴下、ろ取することで沈殿物を得た。この沈殿物をトルエン(63mL)に溶解させ、アルミナカラムおよびシリカゲルカラムを順番に通すことにより精製した。得られた溶液をメタノール(310ml)に滴下し、撹拌した後、得られた沈殿物をろ取し、乾燥させることにより、高分子化合物CP−1を1.23g得た。
高分子化合物CP−1のポリスチレン換算の数平均分子量は6.0×104であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量は2.1×105であった。
高分子化合物CP−1は、仕込み原料から求めた理論値では、下記式:
で示される構成単位とが、50:45:5のモル比で構成されてなる共重合体である。
<比較例2:高分子化合物CP−2の合成>
反応容器を不活性ガス雰囲気下とし、化合物11(1.3359g、1.97mmol)、化合物14(1.0772g、1.80mmol)、化合物22(0.1631g、0.20mmol)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(1.4mg)およびトルエン(47ml)を混合し、105℃に加熱した。得られた反応溶液に20質量%水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液(7.5ml)を滴下し、3時間還流させた。反応後、そこに、フェニルボロン酸(25mg)、20質量%水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液(7.5ml)およびジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(1.5mg)を加え、更に17時間還流させた。次いで、そこに、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。得られた混合物を冷却後、水(26ml)で2回、3質量%酢酸水溶液(26ml)で2回、水(26ml)で2回洗浄し、得られた溶液をメタノール(310mL)に滴下、ろ取することで沈殿物を得た。この沈殿物をトルエン(63mL)に溶解させ、アルミナカラムおよびシリカゲルカラムの順番で通すことにより精製した。得られた溶液をメタノール(310ml)に滴下し、撹拌した後、得られた沈殿物をろ取し、乾燥させることにより、高分子化合物CP−2を1.29g得た。
高分子化合物CP−2のポリスチレン換算の数平均分子量は6.3×104であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量は2.1×105であった。
高分子化合物CP−2は、仕込み原料から求めた理論値では、下記式:
で示される構成単位とが、50:45:5のモル比で構成されてなる共重合体である。
<実施例5:発光素子E−1の合成>
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)をスピンコート法により35nmの厚みで成膜し、ホットプレート上で170℃、15分間熱処理し、発光素子用基材を作製した。
次に、クロロベンゼン溶媒中に1.0質量%の濃度で溶解させた高分子化合物EP−1の溶液ES−1を調製した。
溶液ES−1をスピンコート法により60nmの厚みで、上記発光素子用基材上に成膜し、これを窒素ガス雰囲気下においてホットプレート上で130℃、10分間熱処理した後、陰極としてフッ化ナトリウムを約5nm、次いでアルミニウムを約120nm蒸着して、発光素子E−1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。
上記で得られた発光素子E−1を初期輝度が1000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、輝度半減寿命を測定した。結果を表7に示す。
<実施例6:発光素子E−2の合成>
実施例5の高分子化合物EP−1に代えて、高分子化合物EP−4を用いた以外は、実施例5と同様の方法で、発光素子E−2を作製した。
上記で得られた発光素子E−2を初期輝度が1000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、輝度半減寿命を測定した。結果を表7に示す。
<比較例3:発光素子C−1の合成>
実施例5の高分子化合物EP−1に代えて、高分子化合物CP−2を用いた以外は実施例5と同様の方法で発光素子C−1を作製した。
上記で得られた発光素子C−1を初期輝度が1000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、輝度半減寿命を測定した。結果を表7に示す。
<実施例7:発光素子E−3の合成>
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)をスピンコート法により35nmの厚みで成膜し、ホットプレート上で170℃、15分間熱処理し、発光素子用基材を作製した。
次に、キシレン溶媒中に0.7質量%の濃度で溶解させた高分子化合物HT1の溶液をスピンコートして、上記発光素子用基材上に20nmの厚みに成膜した。その後、これを窒素ガス雰囲気下においてホットプレート上で180℃、60分間熱処理することで、正孔輸送層付き発光素子用基材を作製した。
次に、クロロベンゼン溶媒中に1.0質量%の濃度で溶解させた高分子化合物EP−2の溶液ES−2を調製した。
溶液ES−2をスピンコート法により60nmの厚みで、上記正孔輸送層付き発光素子用基材に成膜し、これを窒素ガス雰囲気下において130℃、10分間熱処理した後、陰極としてフッ化ナトリウムを約5nm、次いでアルミニウムを約120nm蒸着して、発光素子E−3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。
上記で得られた発光素子E−3を初期輝度が5000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、輝度半減寿命を測定した。結果を表8に示す。
<実施例8:発光素子E−4の合成>
実施例7の高分子化合物EP−2に代えて、高分子化合物EP−3を用いた以外は、実施例7と同様の方法で発光素子E−4を作製した。
上記で得られた発光素子E−4を初期輝度が5000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、輝度半減寿命を測定した。結果を表8に示す。
<比較例4:発光素子C−2の合成>
実施例7の高分子化合物EP−2に代えて、高分子化合物CP−1を用いた以外は、実施例7と同様の方法で発光素子C−2を作製した。
上記で得られた発光素子C−2を初期輝度が5000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、輝度半減寿命を測定した。結果を表8に示す。
<合成例21:化合物23の合成>
化合物23は、国際公開第2007/058368号に記載の方法に従って合成した。
<合成例22:化合物24の合成>
化合物24は、特開2011―174062号公報に記載の方法に従って合成した。
<合成例23:化合物25の合成>
化合物25は、国際公開第2005/049546号に記載の方法に従って合成した。
<合成例24:化合物26の合成>
化合物26は、特開2008−106241号公報に記載の方法に従って合成した。
<合成例25:高分子化合物HT2の合成>
反応容器内を不活性ガス雰囲気とした後、化合物24(1.8163g、1.99mmol)、化合物25(1.5586g、1.70mmol)、化合物26(0.1587g、0.30mmol)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(1.4mg)およびトルエン(47mL)を混合し、105℃に加熱した。その後、20質量%水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液(6.6mL)を滴下し、105℃の還流下において8時間撹拌した。その後、フェニルボロン酸(24.4mg)およびジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(1.4mg)を順次加え、105℃の還流下において23時間還流させた。その後、ジエチルジチオ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。得られた混合物を冷却後、水で2回、3質量%酢酸水溶液で2回、水で2回洗浄した。得られた有機層をメタノールに滴下することで生じた沈殿を濾取し、乾燥して固体を得た。得られた固体をトルエンに溶解させ、アルミナカラムおよびシリカゲルカラムを順番に通すことにより精製した。得られた溶液をメタノールに滴下し、撹拌した後、得られた沈殿物を濾取し、乾燥させることにより、高分子化合物HT2を1.88g得た。
高分子化合物HT2のポリスチレン換算の数平均分子量は5.6×104であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量は2.4×105であった。
高分子化合物HT2は、仕込み原料から求めた理論値では、下記式:
で示される構成単位とが、50:42.5:7.5のモル比で構成されてなる共重合体である。
<合成例26:化合物COM−4の合成>
化合物26は、特開2006−188673号公報に記載の方法に従って合成した。
<実施例9:発光素子E−5の作製と評価>
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)をスピンコート法により35nmの厚みで成膜し、ホットプレート上で170℃、15分間熱処理し、発光素子用基材を作製した。
次に、キシレン溶媒中に0.6質量%の濃度で溶解させた高分子化合物HT2の溶液をスピンコートして、上記発光素子用基材上に20nmの厚みで成膜した。その後、これを窒素ガス雰囲気下においてホットプレート上で180℃、60分間熱処理することで、正孔輸送層付き発光素子用基材を作製した。
次に、クロロベンゼン溶媒中に1.0質量%の濃度で溶解させた化合物23の溶液と、クロロベンゼン溶媒中に1.0質量%の濃度で溶解させた高分子化合物EP−3の溶液とを、質量比で、化合物23:高分子化合物EP−3=3:97となるように混合して、溶液ES−3を調製した。
溶液ES−3をスピンコート法により80nmの厚みで、上記正孔輸送層付き発光素子用基材に成膜し、これを窒素ガス雰囲気下において130℃、10分間熱処理した後、陰極としてフッ化ナトリウムを約5nm、次いでアルミニウムを約120nm蒸着して、発光素子E−5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。
上記で得られた発光素子E−5を初期輝度が10000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、輝度半減寿命を測定した。結果を表9に示す。
<比較例5:発光素子C−3の合成>
実施例9の高分子化合物EP−3に代えて、高分子化合物CP−1を用いた以外は、実施例9と同様の方法で発光素子C−3を作製した。
上記で得られた発光素子C−3を初期輝度が10000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、輝度半減寿命を測定した。結果を表9に示す。
<実施例10:発光素子E−6の作製と評価>
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)をスピンコート法により35nmの厚みで成膜し、ホットプレート上で170℃、15分間熱処理し、発光素子用基材を作製した。
次に、キシレン溶媒中に0.6質量%の濃度で溶解させた高分子化合物HT2の溶液をスピンコートして、上記発光素子用基材上に20nmの厚みで成膜した。その後、これを窒素ガス雰囲気下においてホットプレート上で180℃、60分間熱処理することで、正孔輸送層付き発光素子用基材を作製した。
次に、クロロベンゼン溶媒中に1.0質量%の濃度で溶解させた化合物COM−4の溶液と、クロロベンゼン溶媒中に1.0質量%の濃度で溶解させた高分子化合物EP−3の溶液とを、質量比で、化合物COM−4:高分子化合物EP−1=7.5:92.5となるように混合して、溶液ES−4を調製した。
溶液ES−4をスピンコート法により80nmの厚みで、上記正孔輸送層付き発光素子用基材に成膜し、これを窒素ガス雰囲気下において130℃、10分間熱処理した後、陰極としてフッ化ナトリウムを約5nm、次いでアルミニウムを約120nm蒸着して、発光素子E−6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。
上記で得られた発光素子E−6を初期輝度が10000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、輝度半減寿命を測定した。結果を表10に示す。
<比較例6:発光素子C−4の合成>
実施例10の高分子化合物EP−1に代えて、高分子化合物CP−2を用いた以外は、実施例10と同様の方法で発光素子C−4を作製した。
上記で得られた発光素子C−4を初期輝度が10000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、輝度半減寿命を測定した。結果を表10に示す。