JPH05310949A - ポリフォスファゼン化合物 - Google Patents

ポリフォスファゼン化合物

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JPH05310949A
JPH05310949A JP4115084A JP11508492A JPH05310949A JP H05310949 A JPH05310949 A JP H05310949A JP 4115084 A JP4115084 A JP 4115084A JP 11508492 A JP11508492 A JP 11508492A JP H05310949 A JPH05310949 A JP H05310949A
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JP
Japan
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polyphosphazene
film
thin film
transporting
organic
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JP4115084A
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Hisaya Sato
壽彌 佐藤
Mitsunori Sugihara
光律 杉原
Yuichi Ito
祐一 伊藤
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Toppan Inc
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Toppan Printing Co Ltd
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    • H10K85/10Organic polymers or oligomers
    • H10K85/141Organic polymers or oligomers comprising aliphatic or olefinic chains, e.g. poly N-vinylcarbazol, PVC or PTFE
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
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    • HELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】 【目的】有機薄膜EL素子、有機薄膜光電池等の正孔輸
送材料に用いることができ、耐熱性およびスピンコート
等の溶剤塗布法による成膜性が良好な化合物を提供す
る。 【構成】高分子量のポリフォスファゼンの側鎖に高濃度
に正孔輸送性の基が導入でき、平滑で透明、耐熱性のあ
る正孔輸送層を形成できる。 【効果】本発明により、トリフェニルアミンのように低
融点、結晶性で平滑な膜が得られない、かつ低分子で蒸
気圧が低いために真空中で基板上から再蒸発してしまい
真空蒸着による成膜が難しいキャリア輸送性物質におい
ても、ヒドロキシ体を合成し、ポリフォスファゼンの側
鎖として導入することにより有機溶媒可溶な耐熱性のあ
る、あるポリマーが得られ、スピンコート法等により平
滑で透明なポリフォスファゼン薄膜が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、有機薄膜EL(エレク
トロルミネセンス)素子用や有機薄膜光電池用の正孔輸
送材料、あるいは電子写真用のキャリア輸送材料として
ふさわしい新規なポリフォスファゼン化合物に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】イーストマン・コダック社のC.W.T
angらに開発された有機薄膜EL素子は、特開昭59
−194393号公報、特開昭63−264692号公
報、特開昭63−295695号公報、アプライド・フ
ィジックス・レター第51巻第12号第913頁(19
87年)、およびジャーナル・オブ・アプライドフィジ
ックス第65巻第9号第3610頁(1989年)等に
よれば一般的には陽極、有機正孔輸送層、電子輸送発光
層、陰極の順に構成され、以下のように作られている。
【0003】まず、ガラスや樹脂フィルム等の透明絶縁
性の基板上に蒸着又はスパッタリング法等でインジウム
とスズの複合酸化物(以下ITOという)の透明導電性
被膜の陽極が形成される。次に有機正孔輸送層として銅
フタロシアニン、あるいは(化5)で示される化合物:
【0004】
【化5】
【0005】1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノ
フェニル)シクロヘキサン(融点181.4℃〜18
2.4℃)、あるいは(化6)で示される化合物:
【0006】
【化6】
【0007】N,N,N’,N’−テトラ−p−トリル
−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(融点1
20℃)等のテトラアリールジアミンを、0.1μm程
度以下の厚さに単層または積層して蒸着して形成する。
【0008】次に、有機正孔輸送層上にトリス(8−キ
ノリノール)アルミニウム等の有機蛍光体を0.1μm
程度以下の厚さで蒸着し、有機電子輸送発光層を形成す
る。最後に、その上に陰極としてMg:Ag,Ag:E
u,Mg:Cu,Mg:In,Mg:Sn等の合金を共
蒸着により2000Å程度蒸着している。
【0009】また、アプライド・フィズィックス・レタ
ー第57巻第6号第531頁(1990年)によると、
安達らは有機電子輸送発光層を、2種類の材料を積層す
ることにより有機発光層と有機電子注入輸送層とに分け
た素子を作製した。この素子は、ITOの陽極上に有機
正孔輸送層としてN,N’−ジフェニル−N,N’−ビ
ス(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−
4,4’−ジアミン(融点159〜163℃)、有機発
光層として1−〔4−N,N−ビス(p−メトキシフェ
ニル)アミノスチリル〕ナフタレン、有機電子注入輸送
層として2−(4−ビフェニリル)−5−(4−t−ブ
チルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(以
下、単にBPBDという)、陰極としてMgとAgの合
金を順に積層している。
【0010】しかし、上記で示した有機正孔輸送材料
は、銅フタロシアニンは耐熱性ではあるが可視光線波長
領域の吸収が大きく、また結晶性であるために蒸着膜が
凸凹になり素子が電気短絡し易くなる問題があった。ま
た、フタロシアニン類は有機溶媒に難溶でありスピンコ
ート法等の溶剤を用いた塗布法で膜厚0.1μm以下の
平滑な薄膜を作製するのは困難であった。(化5)(化
6)で示した化合物は、非晶質で平滑な蒸着膜が得ら
れ、可視光線波長領域での吸収もないが、融点が低く、
素子作成プロセスや素子駆動時の発熱により融解しやす
い問題があった。また、低分子化合物であるため膜の強
度も弱いと考えられる。
【0011】上記で述べたように、有機薄膜EL素子の
正孔輸送層材料の性質として求められている項目として
次の4点があげられる。 1.可視光線領域で無色透明であること。 2.スピンコート法等の溶剤を用いた塗布法により低コ
ストで膜厚0.1μm以下のピンホールがない平滑な膜
が形成できること。 3.200℃以上の高い耐熱性を付与可能なこと。 4.正孔輸送能力が大きいこと。 本発明では、以上の課題を解決し、耐熱性が高く、溶剤
を用いた成膜法にも適した有機薄膜EL素子用正孔輸送
材料、および有機薄膜光電池用正孔輸送材料、電子写真
用キャリア輸送材料にも応用できる新規なポリフォスフ
ァゼン化合物を提供することを目的としてなされたもの
である。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題に
鑑みてなされたものであって、無色透明で、高分子量の
ため成膜性の良いポリフォスファゼンを主鎖とし、側鎖
にキャリア輸送性の基を置換して得た一般式(化1)で
示される新規なポリフォスファゼン化合物である。本発
明によるポリフォスファゼン化合物は、例えば一般式
(化2)に示す化合物にあっては、可視領域で無色透明
であり、非晶質で平滑な膜を形成でき、正孔移動度が大
きいトリフェニルアミン等の芳香族第3級アミンを側鎖
に導入し、側鎖間の正孔および電子のホッピング伝導に
より正孔および電子のキャリアが輸送できるようにして
ある。
【0013】また、一般式(化3)で示したように、ト
リフェニルアミンと主鎖の間に−O−(CH2 2 −O
−鎖を導入し、側鎖の柔軟性を増すことも可能である。
また一般式(化4)で示したようにCF3 CH2 −基、
またはCH3 −基、CH3 CH2 −基、C3 7 CH2
−基等のアルキル基を一部導入し、分子の柔軟性を増す
こともできる。
【0014】本発明のポリフォスファゼンの合成は、ポ
リジクロロフォスファゼンのベンゼン、テトラヒドロフ
ラン等の溶液を、水素化ナトリウム等のアルカリ存在下
にヒドロキシトリフェニルアミンや(N,N’−ジフェ
ニルアミノ)フェノキシ−2−エタノール等の芳香族第
3級アミンのフェノール体やアルコール体および1、
1、1−トリフルオロエタノール等のアルキル基を導入
するためのアルコールのジオキサン等のエーテル溶液に
滴下し、生じた塩をろ別した後、ポリマーをメタノール
等から再沈澱させることにより行なわれる。
【0015】他の芳香族第3級アミンとしては、トリナ
フチルアミンやテトラフェニルベンジジンのモノヒドロ
キシ置換体等も、同様にポリジクロロフォスファゼンと
反応させ、ポリフォスファゼンの主鎖に導入可能であ
る。また、本発明のポリフォスファゼンを成膜し、正孔
輸送層等のキャリア輸送層として用いる場合、隣接する
仕事関数の異なる電極、または隣接する仕事関数の異な
る他のキャリア輸送層や発光層材料分子への最高被占軌
道をとおした電子および正孔の受け渡しをスムーズに行
なわせるためには、隣接各層の仕事関数のレベルを階段
状に並べる必要がある。そのために、合成原料としてジ
フェニルアミンの代わりにジトリルアミンを用い、トリ
フェニルアミン骨格上に2つのメチル基を導入し、窒素
上の電子密度を増やし仕事関数を0.1〜0.2eV小
さくしたり、同様にビス(トリフルオロメチルフェニ
ル)アミンを用いトリフルオロメチル基を導入し、窒素
上の電子密度を減らし仕事関数を0.1〜0.2eV大
きく調整することもできる。
【0016】このようにして得られたポリフォスファゼ
ンは、有機溶剤に溶かしてスピンコート等の方法でIT
O等の電極上に塗布することにより有機薄膜EL素子の
正孔輸送層として機能する。また、本発明におけるポリ
フォスファゼン化合物を電子写真における機能分離型感
光体におけるキャリア輸送材料として用いる場合には、
コロナ社刊、電子写真学会編「電子写真技術の基礎と応
用」第441頁に有機系のキャリア発生材料として記載
されているペリレン系、多環キノン系、フタロシアニン
系、アゾ系等の有機色素やSe,Se−Te,CdS,
アモルファスSi等の無機材料を含むキャリア発生層上
に塗布することによりキャリア輸送層を形成することが
できる。
【0017】
【作用】本発明の化合物の主鎖として用いているポリフ
ォスファゼンは、無色透明で高分子量のために成膜性が
良く、かつ−P=N−の繰り返し単位当り2つのキャリ
ア輸送性の基を導入できるため高いキャリア輸送能力が
与えられる。また、高分子化により低分子の場合よりも
耐熱性が高まる。
【0018】
【実施例】
<実施例1> ポリビス(N,N−ジフェニルアミノフェノキシ)フォ
スファゼンの合成 ジフェニルアミンと3−ヨードアニソールのウルマン反
応で得た3−メトキシトリフェニルアミンをクロロトリ
メチルシランでエーテル分解して得た3−ヒドロキシト
リフェニルアミン35.9g(138mモル)をテトラ
ヒドロフランとジオキサンの混合溶媒に溶かし、水素化
ナトリウム3.3g(138mモル)と反応させた後、
ポリジクロロフォスファゼン4g(34.5mモル)の
テトラヒドロフラン溶液60mlを滴下し、70℃で8
時間反応した。得られた生成物をテトラヒドロフラン溶
液からメタノール中に再沈澱を行ない精製し白色のポリ
ビス(N,N−ジフェニルアミノフェノキシ)フォスフ
ァゼンを得た。
【0019】本ポリマーは、250℃以上の融点を示
し、そのCDCl3 溶液の13C−NMRスペクトルを図
1に示す。GPCによる分析で本ポリマーの重量平均分
子量のピークは43万(ポリスチレン換算)であった。
また仕事関数は理研計器(株)製AC−1で測定した結
果約5.8eVであった。また、このポリマースピンコ
ート膜の紫外・可視吸収スペクトルを図2に示すが、4
00nm以上の可視領域には吸収はない。
【0020】
【実施例2】 ポリビス(3−(N,N−ジフェニルアミノ)フェノキ
シ−2−エトキシ)フォスファゼンの合成 3−ヒドロキシトリフェニルアミンと2−クロロエタノ
ールを反応させて得た3−(N,N−ジフェニルアミ
ノ)フェノキシ−2−エタノールを実施例1の3−ヒド
ロキシトリフェニルアミンの代わりに用いて同様に反応
と精製を行ない、白色のポリビス(3−(N,N−ジフ
ェニルアミノ)フェノキシ−2−エトキシ)フォスファ
ゼンを得た。
【0021】本ポリマーは250℃以上の融点を示し、
そのCDCl3 溶液の13C−NMRスペクトルを図3に
示す。仕事関数は約5.8eVであった。
【0022】
【実施例3】実施例2の反応時に1、1、1−トリフル
オロエタノールを加えて同様に反応と精製を行なった結
果、3−(N,N−ジフェニルアミノ)フェノキシ−2
−エタノールが81%,1、1、1−トリフルオロエタ
ノールが19%置換した白色のポリマーが得られた。
【0023】本ポリマーのKBr法で測定した赤外線吸
収スペクトルを図4に示す。本ポリマーは150℃以上
で軟化した。仕事関数は約5.9eVであった。
【0024】
【発明の効果】本発明により、トリフェニルアミンのよ
うに低融点、結晶性で平滑な膜が得られない、かつ低分
子で蒸気圧が低いために真空中で基板上から再蒸発して
しまい真空蒸着による成膜が難しいキャリア輸送性物質
においても、ヒドロキシ体を合成し、ポリフォスファゼ
ンの側鎖として導入することにより有機溶媒可溶な耐熱
性のある、あるポリマーが得られ、スピンコート法等に
より平滑で透明なポリフォスファゼン薄膜が得られる。
この膜は、低分子をポリマーバインダーに分散させて得
られる膜よりも高濃度にキャリア輸送性物質を含ませる
ことができるため、有機薄膜EL素子および有機薄膜光
電池に、有用であり、また電子写真の機能分離型感光体
におけるキャリア輸送材料としても優れた特性を持って
いる。
【0025】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のポリフォスファゼン化合物の13C−N
MRスペクトルを示すグラフ図である。
【図2】本発明のポリフォスファゼン化合物の紫外〜可
視吸収スペクトルを示すグラフ図である。
【図3】本発明のポリフォスファゼン化合物の13C−N
MRスペクトルを示すグラフ図である。
【図4】本発明のポリフォスファゼン化合物の赤外吸収
スペクトルを示すグラフ図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記の一般式(化1)で表されることを特
    徴とするポリフォスファゼン化合物。 【化1】
  2. 【請求項2】下記の一般式(化2)で表される請求項1
    記載のポリフォスファゼン化合物。 【化2】
  3. 【請求項3】下記の一般式(化3)で表される請求項1
    記載のポリフォスファゼン化合物。 【化3】
  4. 【請求項4】下記の一般式(化4)で表される請求項1
    記載のポリフォスファゼン化合物。 【化4】
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