JP5698935B2 - 高分子化合物及びその製造方法 - Google Patents
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Description
[一般式(1)中、R1、R2、R3、R4、R5、R6及びR7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又は−O−RAで表される基を示し、X1は上記高分子化合物を構成する構成単位との結合部位を示し、X2、X3、X4及びX5のうちいずれか1つは上記高分子化合物を構成する構成単位との結合部位を示し、残りの3つは、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又は−O−RAで表される基を示す。なお、RAはアルキル基、アリール基又は1価の芳香族複素環基であり、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、X2、X3、X4、X5及びRAは置換基を有していてもよく、RAが複数存在する場合、RAは互いに同一でも異なっていてもよい。]
[一般式(2)中、R8及びR9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を示し、これらの基は置換基を有していてもよい。]
[一般式(3)中、Ar1はアリーレン基、2価の芳香族複素環基、又は、アリーレン基及び2価の芳香族複素環基からなる群より選ばれる同一又は異なる種の基が2以上連結した2価の基を示す。なお、Ar1はアルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、−O−RAで表される基、−S−RAで表される基、−C(=O)−RAで表される基、−C(=O)−O−RAで表される基、−N(RA)2で表される基、シアノ基及びフッ素原子からなる群より選ばれる一種又は複数の置換基を有していてもよい。ここでRAは上記と同義であり、RAが複数存在する場合、RAは互いに同一でも異なっていてもよい。]
[一般式(4)中、x及びyはそれぞれ独立に0又は1を示し、Ar2、Ar3、Ar4及びAr5はそれぞれ独立にアリーレン基、2価の芳香族複素環基、又は、アリーレン基及び2価の芳香族複素環基からなる群より選ばれる同一又は異なる種の基が2以上連結した2価の基を示し、Ar6、Ar7及びAr8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示し、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7及びAr8はアルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、−O−RAで表される基、−S−RAで表される基、−C(=O)−RAで表される基、−C(=O)−O−RAで表される基、−N(RA)2で表される基、シアノ基及びフッ素原子からなる群から選ばれる一種又は複数の置換基を有していてもよい。また、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7及びAr8で示される基のうち、同一の窒素原子に結合する基同士が、単結合、又は、−O−、−S−、−C(=O)−、−C(=O)−O−、−N(RA)−、−C(=O)−N(RA)−若しくは−C(RA)(RA)−で表される基を介して結合していてもよい。ここでRAは上記と同義であり、RAが複数存在する場合、RAは互いに同一でも異なっていてもよい。]
[一般式(M−1)中、R1、R2、R3、R4、R5、R6及びR7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又は−O−RAで表される基を示し、Ya1は下記置換基A群及び下記置換基B群からなる群から選ばれる基である第1重合性基を示し、Ya2、Ya3、Ya4及びYa5のうちいずれか1つは下記置換基A群及び下記置換基B群からなる群から選ばれる基である第2重合性基を示し、残りの3つは、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又は−O−RAで表される基を示す。なお、RAはアルキル基、アリール基又は1価の芳香族複素環基であり、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、Ya2、Ya3、Ya4、Ya5及びRAは置換基を有していてもよく、RAが複数存在する場合、RAは互いに同一でも異なっていてもよい。]
[一般式(M−2)中、R8及びR9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を示し、これらの基は置換基を有していてもよい。また、Yb1及びYb2は、それぞれ独立に下記置換基A群及び下記置換基B群からなる群から選ばれる基を示す。但し、上記一般式(M−1)における上記第1重合性基及び上記第2重合性基が、いずれも下記置換基A群から選ばれる基である場合、Yb1及びYb2のうち少なくとも一方は下記置換基B群から選ばれる基であり、上記第1重合性基及び上記第2重合性基が、いずれも下記置換基B群から選ばれる基である場合、Yb1及びYb2のうち少なくとも一方は下記置換基A群から選ばれる基である。]
(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。
[上記一般式(M−5)中、Aは下記一般式(m−1)で表される基を示し、Bは下記一般式(m−2)で表される基を示し、m及びnはそれぞれ独立に0又は1を示し、Ye1及びYe2はそれぞれ独立に下記置換基A群及び下記置換基B群からなる群から選ばれる基を示す。]
[上記一般式(m−1)中、R1、R2、R3、R4、R5、R6及びR7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又は−O−RAで表される基を示し、Xa1は上記B、上記Ye1又は上記Ye2との結合部位を示し、Xa2、Xa3、Xa4及びXa5のうちいずれか1つは上記B、上記Ye1又は上記Ye2との結合部位を示し、残りの3つは、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又は−O−RAで表される基を示す。なお、RAはアルキル基、アリール基又は1価の芳香族複素環基であり、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、Xa2、Xa3、Xa4、Xa5及びRAは置換基を有していてもよく、RAが複数存在する場合、RAは互いに同一でも異なっていてもよい。]
[一般式(m−2)中、R8及びR9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を示し、これらの基は置換基を有していてもよい。また、Xb1及びXb2は、それぞれ独立に上記A、上記Ye1又は上記Ye2との結合部位を示す。]
(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。
[上記一般式(M−5)中、Aは下記一般式(m−1)で表される基を示し、Bは下記一般式(m−2)で表される基を示し、m及びnはそれぞれ独立に0又は1を示し、Ye1及びYe2はそれぞれ独立に下記置換基A群及び下記置換基B群からなる群から選ばれる基を示す。]
[上記一般式(m−1)中、R1、R2、R3、R4、R5、R6及びR7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又は−O−RAで表される基を示し、Xa1は上記B、上記Ye1又は上記Ye2との結合部位を示し、Xa2、Xa3、Xa4及びXa5のうちいずれか1つは上記B、上記Ye1又は上記Ye2との結合部位を示し、残りの3つは、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又は−O−RAで表される基を示す。なお、RAはアルキル基、アリール基又は1価の芳香族複素環基であり、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、Xa2、Xa3、Xa4、Xa5及びRAは置換基を有していてもよく、RAが複数存在する場合、RAは互いに同一でも異なっていてもよい。]
[一般式(m−2)中、R8及びR9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を示し、これらの基は置換基を有していてもよい。また、Xb1及びXb2は、それぞれ独立に上記A、上記Ye1又は上記Ye2との結合部位を示す。]
(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。
[第1構成単位]
本実施形態に係る高分子化合物は、一般式(1)で表される構成単位(第1構成単位)を含む。
本実施形態に係る高分子化合物は、一般式(2)で表される構成単位(第2構成単位)を含む。
本実施形態に係る高分子化合物は、一般式(3)で表される構成単位(第3構成単位)及び/又は一般式(4)で表される構成単位(第4構成単位)を含有する。
本実施形態に係る高分子化合物は、該高分子化合物を用いて得られる発光素子の発光効率が一層良好となり、且つ耐熱性が向上する観点から、一般式(4)で表される構成単位)(第4構成単位)を含むことが好ましい。
上記−S−RAで表される基としては、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよく、炭素数が通常1〜20のアルキルチオ基;炭素数が通常6〜60のアリールチオ基が挙げられる。
本実施形態に係る高分子化合物は、当該高分子化合物を用いて得られる発光素子の発光効率がより良好となる観点から、一般式(1)で表される構造単位と、一般式(2)で表される構造単位とが、直接結合した構成連鎖を含有することが好ましい。このような構成連鎖としては、下記式(1−2)、(1−3)で表される構成連鎖が好ましく例示される。
[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1a及びp1bは各々0〜99.4モル%、p1a+p1bは0.5〜99.4モル%、p2aは0.1〜99モル%、pa+pb+p1a+p1b+p2aは100モル%である。]
[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1a及びp1bは各々0〜99.4モル%、p1a+p1bは0.5〜99.4モル%、p2a及びp2bは各々0〜99モル%、p2a+p2bは0.1〜99モル%、pa+pb+p1a+p1b+p2aは100モル%である。]
[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1a及びp1bは各々0〜98.5モル%、p1a+p1bは87〜98.5モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p1b+p3aは100モル%である。]
[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1a及びp1bは各々0〜98.5モル%、p1a+p1bは87〜98.5モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p1b+p3aは100モル%である。]
[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1a及びp1bは各々0〜98.5モル%、p1a+p1bは87〜98.5モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p1b+p3aは100モル%である。]
[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1a、p1b及びp1cは各々0〜98.5モル%、p1a+p1b+p1cは87〜98.5モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p1b+p1c+p3aは100モル%である。]
[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1a、p1b及びp1cは各々0〜98.5モル%、p1a+p1b+p1cは87〜98.5モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p1b+p1c+p3aは100モル%である。]
[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1a、p1b及びp1cは各々0〜98.5モル%、p1a+p1b+p1cは87〜98.5モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p1b+p1c+p3aは100モル%である。]
[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1a及びp1bは各々0〜98.5モル%、p1a+p1bは87〜98.5モル%、p3a及びp3bは各々0〜10モル%、p3a+p3bは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p1b+p3a+p3bは100モル%である。]
[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1aは0.5〜98.4モル%、p2aは0.1〜98モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p2a+p3aは100モル%である。]
[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1aは0.5〜98.4モル%、p2aは0.1〜98モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p2a+p3aは100モル%である。]
[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1a及びp1bは各々0〜98.4モル%、p1a+p1bは0.5〜98.4モル%、p2aは0.1〜98モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p1b+p2a+p3aは100モル%である。]
[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1a及びp1bは各々0〜98.4モル%、p1a+p1bは0.5〜98.4モル%、p2aは0.1〜98モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p1b+p2a+p3aは100モル%である。]
[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1a、p1b及びp1cは各々0〜98.4モル%、p1a+p1b+p1cは0.5〜98.4モル%、p2aは0.1〜98モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p1b+p1c+p2a+p3aは100モル%である。]
[式中、pa及びpbは各々0〜3モル%、pa+pbは0.5〜3モル%、p1a、p1b及びp1cは各々0〜98.4モル%、p1a+p1b+p1cは0.5〜98.4モル%、p2aは0.1〜98モル%、p3aは1〜10モル%、pa+pb+p1a+p1b+p1c+p2a+p3aは100モル%である。]
本実施形態に係る高分子化合物は、例えば、下記一般式(M−1)で表される化合物(第1単量体)と、下記一般式(M−2)で表される化合物(第2単量体)と、下記一般式(M−3)で表される化合物(第3単量体)及び/又は下記一般式(M−4)で表される化合物(第4単量体)とを、必要に応じて有機溶媒に溶解し、アルカリや適切な触媒、配位子を用いた公知のアリール−アリールカップリング等の重合方法により共重合することにより、合成することができる。
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。
−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。
本実施形態に係る高分子組成物は、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一種の材料とを含有する。
本実施形態に係る高分子化合物は、有機溶媒に溶解又は分散させて、溶液又は分散液(以下、単に「溶液」という。)としてもよい。このような溶液又は分散液は、インク、液状組成物等と呼ばれる。上記溶液は、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一種の材料を含有していてもよい。
本実施形態に係る有機薄膜は、本実施形態に係る高分子化合物を含有する。また有機薄膜は、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一種の材料を含有していてもよい。本実施形態に係る有機薄膜は、上述のように上記溶液から容易に製造することができる。
本実施形態に係る有機半導体素子は、上記有機薄膜を備える。該有機半導体素子としては、有機薄膜太陽電池、有機薄膜トランジスタが例示され、その製造には、本発明の高分子化合物、有機薄膜が好適に用いられる。具体的には、例えば、SiO2等の絶縁膜とゲート電極とを形成したSi基板上に上記有機薄膜を形成し、Au等でソース電極とドレイン電極を形成することにより、電界効果型有機トランジスタとすることができる。
本実施形態に係る有機発光素子は、上記有機薄膜を備える。
(a)陽極/発光層/陰極
(b)陽極/正孔輸送層/発光層/陰極
(c)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
(d)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(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
(q)陽極/絶縁層/発光層/陰極
(r)陽極/発光層/絶縁層/陰極
(s)陽極/絶縁層/発光層/絶縁層/陰極
(t)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/陰極
(u)陽極/正孔輸送層/発光層/絶縁層/陰極
(v)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/絶縁層/陰極
(w)陽極/絶縁層/発光層/電子輸送層/陰極
(x)陽極/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
(y)陽極/絶縁層/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
(z)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(aa)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
(ab)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
[測定条件]
測定する高分子化合物は、約0.05重量%の濃度になるようにテトラヒドロフランに溶解させ、SECに10μL注入した。SECの移動相としてテトラヒドロフランを用い、2.0mL/min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UV−VIS検出器(島津製作所製:SPD−10Avp)を用いた。
3,9−ジブロモペリレン及び3,10−ジブロモペリレンの混合物の合成。
下記化合物MBの合成。
1H−NMR(300MHz,THF−d8)δ8.30(m,8H),8.06(d,2H),7.80(d,2H),7.70(m,6H),7.61(d,2H),7.48(m,6H),7.38(t,2H),7.29(d,4H),7.09(d,4H),2.57(t,4H),1.60(m,4H),1.30(m,12H),0.87(t,6H)。
下記化合物MC(3成分混合物)の合成。
1H−NMR(300MHz,THF−d8)δ8.34(m,6H),8.15(d,2H),8.07(d,4H),7.81(t,4H),7.70(s,2H),7.61(m,4H),7.49(m,2H),7.38(m,2H),7.29(d,4H),7.09(d,4H),2.57(t,4H),1.59(m,4H),1.30(m,12H),0.87(t,6H)。
下記式(A−1)で表される構成単位と、下記式(A−2)で表される構成単位とを、50:50のモル比で含有する交互共重合体(高分子化合物A)の合成。
下記式(A−1)で表される構成単位と、下記式(A−2)で表される構成単位と、下記式(A−3)で表される構成単位(2種の構成単位の存在比(モル比)は、およそ50:50)と、下記式(A−4)で表される構成単位とを、50:10:20:20のモル比で有する重合体(高分子化合物C)の合成。
上記式(A−1)で表される構成単位と、上記式(A−2)で表される構成単位と、上記式(A−3)で表される構成単位(2種の構成単位の存在比(モル比)は、およそ50:50)と、上記式(A−4)で表される構成単位とを、50:5:20:25のモル比で有する重合体(高分子化合物D)の合成。
上記式(A−1)で表される構成単位と、上記式(A−2)で表される構成単位と、上記式(A−3)で表される構成単位(2種の構成単位の存在比(モル比)は、およそ50:50)と、上記式(A−4)で表される構成単位とを、50:5:1:44のモル比で有する重合体(高分子化合物E)の合成。
[高分子化合物Cによる発光素子(素子構造(h))の作製]
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(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(エイチ・シー・スタルク社、CLEVIOS P)を用いてスピンコートにより約65nmで成膜し、ホットプレート上で200℃、10分間乾燥させた。次に、高分子化合物Aをキシレン(関東化学社製、電子工業用(ELグレード))に0.7重量%の濃度で溶解させた。得られたキシレン溶液を用いて、スピンコート法により上記膜の上に高分子化合物Aを厚み20nmとなるように成膜した後、酸素濃度及び水分濃度が10ppm以下(重量基準)の窒素雰囲気下で、180℃、60分間乾燥させた。次いで、高分子化合物Cの1.5重量%キシレン溶液を調製した。このキシレン溶液を高分子化合物A膜上に約80nmの厚みとなるようにスピンコート法により成膜した後、酸素濃度及び水分濃度が10ppm以下(重量基準)の窒素雰囲気下で、130℃、10分間乾燥さ発光層とした。1.0×10−4Pa以下にまで減圧した後、陰極として、発光層上にバリウムを約5nm、次いで、バリウムの層の上にアルミニウムを約720nm蒸着した。蒸着後、ガラス基板を用いて封止することにより、有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、東京システム開発社製 OLED TEST SYSYTEMを用いてに0Vから12Vまで電圧を印加して素子を発光させ輝度、発光効率、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度5000cd/m2、発光効率3.16cd/Aを示した。また、輝度1000cd/m2におけるCIE色度座標は(0.373,0.593)であり、黄緑色発光を示した。
[高分子化合物Dによる発光素子(素子構造(h))の作製]
高分子化合物Cの1.5重量%キシレン溶液に代えて、高分子化合物Dの1.4重量%キシレン溶液を使用したこと以外は、実施例5と同様にして有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例5と同様にして輝度、発光効率、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度5900cd/m2、発光効率4.25cd/Aを示した。また、輝度1000cd/m2におけるCIE色度座標は(0.358,0.603)であり、黄緑色発光を示した。
[高分子化合物Eによる発光素子(素子構造(h))の作製]
高分子化合物Cの1.5重量%キシレン溶液に代えて、高分子化合物Eの1.5重量%キシレン溶液を使用したこと以外は、実施例5と同様にして有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例5と同様にして輝度、発光効率、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度940cd/m2、発光効率8.23cd/Aを示した。また、輝度1000cd/m2におけるCIE色度座標は(0.247,0.619)であり、緑色発光を示した。
上記式(A−1)で表される構成単位と、上記式(A−3)で表される構成単位(2種の構成単位の存在比(モル比)は、およそ50:50)とを80:20のモル比で有する重合体(高分子化合物B)の合成。
上記式(A−1)で表される構成単位と、上記式(A−3)で表される構成単位(2種の構成単位の存在比(モル比)は、およそ50:50)とを99:1のモル比で有する重合体(高分子化合物F)の合成。
[高分子化合物Bによる発光素子(素子構造(h))の作製]
高分子化合物Cの1.5重量%キシレン溶液に代えて、高分子化合物Bの1.1重量%キシレン溶液を使用したこと以外は、実施例5と同様にして有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例5と同様にして輝度、発光効率、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度355cd/m2、発光効率2.5cd/Aを示した。また、輝度1000cd/m2におけるCIE色度座標は(0.384,0.585)であり、黄緑色発光を示した。
[高分子化合物Fによる発光素子(素子構造(h))の作製]
高分子化合物Cの1.5重量%キシレン溶液に代えて、高分子化合物Fの1.6重量%キシレン溶液を使用したこと以外は、実施例5と同様にして有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例5と同様にして輝度、発光効率、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度443cd/m2、発光効率2.9cd/Aを示した。また、輝度1000cd/m2におけるCIE色度座標は(0.294,0.618)であり、緑色発光を示した。
[高分子化合物Cによる発光素子(素子構造(e))の作製]
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(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(エイチ・シー・スタルク社、CLEVIOS P)を用いてスピンコートにより約65nmで成膜し、ホットプレート上で200℃、10分間乾燥させた。次に、高分子化合物Cをキシレン(関東化学社製、電子工業用(ELグレード))に1.5重量%の濃度で溶解させた。得られたキシレン溶液を約80nmの厚みとなるように上記の膜の上にスピンコート法により成膜した後、酸素濃度及び水分濃度が10ppm以下(重量基準)の窒素雰囲気下で、130℃、10分間乾燥させ発光層とした。1.0×10−4Pa以下にまで減圧した後、陰極として、発光層上にバリウムを約5nm、次いで、バリウムの層の上にアルミニウムを約720nm蒸着した。蒸着後、ガラス基板を用いて封止することにより、有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、東京システム開発社製 OLED TEST SYSYTEMを用いてに0Vから12Vまで電圧を印加して素子を発光させ輝度、発光効率、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度6804cd/m2、発光効率3.5cd/Aを示した。また、輝度1000cd/m2におけるCIE色度座標は(0.348,0.612)であり、黄緑色発光を示した。
[高分子化合物Dによる発光素子(素子構造(e))の作製]
高分子化合物Cの1.5重量%キシレン溶液に代えて、高分子化合物Dの1.4重量%キシレン溶液を使用したこと以外は、実施例8と同様にして有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例8と同様にして輝度、発光効率、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度9343cd/m2、発光効率5.5cd/Aを示した。また、輝度1000cd/m2におけるCIE色度座標は(0.352,0.609)であり、黄緑色発光を示した。
[高分子化合物Eによる発光素子(素子構造(e))の作製]
高分子化合物Cの1.5重量%キシレン溶液に代えて、高分子化合物Eの1.5重量%キシレン溶液を使用したこと以外は、実施例8と同様にして有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例8と同様にして輝度、発光効率、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度893cd/m2、発光効率8.9cd/Aを示した。また、輝度1000cd/m2におけるCIE色度座標は(0.242,0.618)であり、緑色発光を示した。
[高分子化合物Bによる発光素子(素子構造(e))の作製]
高分子化合物Cの1.5重量%キシレン溶液に代えて、高分子化合物Bの1.1重量%キシレン溶液を使用したこと以外は、実施例8と同様にして有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例8と同様にして輝度、発光効率、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度712cd/m2、発光効率0.5cd/Aを示した。また、輝度1000cd/m2におけるCIE色度座標は(0.381,0.585)であり、黄緑色発光を示した。
[高分子化合物Fによる発光素子(素子構造(e))の作製]
高分子化合物Cの1.5重量%キシレン溶液に代えて、高分子化合物Fの1.6重量%キシレン溶液を使用したこと以外は、実施例8と同様にして有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例8と同様にして輝度、発光効率、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度737cd/m2、発光効率1.6cd/Aを示した。また、輝度1000cd/m2におけるCIE色度座標は(0.291,0.617)であり、緑色発光を示した。
上記式(A−1)で表される構成単位と、下記式(A−5)で表される構成単位とを、70:30のモル比で有する重合体(高分子化合物G)の合成。
上記式(A−1)で表される構成単位と、上記式(A−2)で表される構成単位と、上記式(A−3)で表される構成単位(2種の構成単位の存在比(モル比)は、およそ50:50)とを、94:5:1のモル比で有する重合体(高分子化合物H)の合成。
上記式(A−1)で表される構成単位と、上記式(A−3)で表される構成単位(2種の構成単位の存在比(モル比)は、およそ50:50)と、上記式(A−5)で表される構成単位とを、94:1:5のモル比で有する重合体(高分子化合物I)の合成。
上記式(A−1)で表される構成単位と、上記式(A−3)で表される構成単位(2種の構成単位の存在比(モル比)は、およそ50:50)と、下記式(A−6)で表される構成単位とを、94:1:5のモル比で有する重合体(高分子化合物J)の合成。
上記式(A−1)で表される構成単位と、上記式(A−2)で表される構成単位と、上記式(A−3)で表される構成単位(2種の構成単位の存在比(モル比)は、およそ50:50)と、下記式(A−7)で表される構成単位と、下記式(A−8)で表される構成単位とを、67:5:1:25:2のモル比で有する重合体(高分子化合物K)の合成。
上記式(A−1)で表される構成単位と、上記式(A−2)で表される構成単位と、下記式(A−9)で表される構成単位(3成分混合物)とを、94.5:5:0.5のモル比で有する重合体(高分子化合物L)の合成例。
[高分子化合物Hによる発光素子(素子構造(h))の作製]
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(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(エイチ・シー・スタルク社、CLEVIOS P)を用いてスピンコートにより約65nmで成膜し、ホットプレート上で200℃、10分間乾燥させた。次に、高分子化合物Gをキシレン(関東化学社製、電子工業用(ELグレード))に0.7重量%の濃度で溶解させた。得られたキシレン溶液を用いて、スピンコート法により上記膜の上に高分子化合物Gを厚み20nmとなるように成膜した後、酸素濃度及び水分濃度が10ppm以下(重量基準)の窒素雰囲気下で、180℃、60分間乾燥させた。次いで、高分子化合物Hの1.1重量%キシレン溶液を調製した。このキシレン溶液を高分子化合物G膜上に約80nmの厚みとなるようにスピンコート法により成膜した後、酸素濃度及び水分濃度が10ppm以下(重量基準)の窒素雰囲気下で、130℃、10分間乾燥させ発光層とした。1.0×10−4Pa以下にまで減圧した後、陰極として、発光層上にバリウムを約5nm、次いで、バリウムの層の上にアルミニウムを約720nm蒸着した。蒸着後、ガラス基板を用いて封止することにより、有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、東京システム開発社製 OLED TEST SYSYTEMを用いてに0Vから12Vまで電圧を印加して素子を発光させ輝度、発光効率、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度153cd/m2、発光効率11.5cd/Aを示した。また、輝度1000cd/m2において、発光効率9.7cd/A、電圧8.1V、CIE色度座標(0.259,0.615)を示し、緑色発光を示した。初期輝度3990cd/m2での70%輝度保持時間は、110時間であった。
[高分子化合物Iによる発光素子(素子構造(h))の作製]
高分子化合物Hの1.1重量%キシレン溶液に代えて、高分子化合物Iの1.1重量%キシレン溶液を使用したこと以外は、実施例16と同様にして有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例16と同様にして輝度、発光効率、電圧、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度580cd/m2、発光効率12.2cd/Aを示した。また、輝度1000cd/m2において、発光効率12.1cd/A、電圧6.6V、CIE色度座標(0.247,0.613)を示し、緑色発光を示した。
[高分子化合物Jによる発光素子(素子構造(h))の作製]
高分子化合物Hの1.1重量%キシレン溶液に代えて、高分子化合物Jの1.0重量%キシレン溶液を使用したこと以外は、実施例16と同様にして有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例16と同様にして輝度、発光効率、電圧、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度83cd/m2、発光効率11.1cd/Aを示した。また、輝度1000cd/m2において、発光効率8.8cd/A、電圧8.1V、CIE色度座標(0.258,0.615)を示し、緑色発光を示した。
[高分子化合物Kによる発光素子(素子構造(h))の作製]
高分子化合物Hの1.1重量%キシレン溶液に代えて、高分子化合物Kの1.0重量%キシレン溶液を使用したこと以外は、実施例16と同様にして有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例16と同様にして輝度、発光効率、電圧、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度98cd/m2、発光効率11.2cd/Aを示した。また、輝度1000cd/m2において、発光効率9.1cd/A、電圧8.9V、CIE色度座標(0.248,0.609)を示し、緑色発光を示した。
[高分子化合物Lによる発光素子(素子構造(h))の作製]
高分子化合物Hの1.1重量%キシレン溶液に代えて、高分子化合物Lの1.1重量%キシレン溶液を使用したこと以外は、実施例16と同様にして有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例16と同様にして輝度、発光効率、電圧、色度を測定したところ、印加電圧6Vにおいて、輝度181cd/m2、発光効率13.2cd/Aを示した。また、輝度1000cd/m2において、発光効率11.5cd/A、電圧7.8V、CIE色度座標(0.261,0.619)を示し、緑色発光を示した。初期輝度4000cd/m2での70%輝度保持時間は、159時間であった。
Claims (16)
- 下記一般式(1)で表される第1構成単位と、
下記一般式(2)で表される第2構成単位と、
下記一般式(3)で表される第3構成単位及び下記一般式(4)で表される第4構成単位からなる群から選ばれる少なくとも一種の構成単位と、を含む高分子化合物であって、
下記一般式(4)で表される第4構成単位を少なくとも一種含む、高分子化合物。
[一般式(1)中、
R1、R2、R3、R4、R5、R6及びR7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又は−O−RAで表される基を示し、
X1は前記高分子化合物を構成する構成単位との結合部位を示し、
X2、X3、X4及びX5のうちいずれか1つは前記高分子化合物を構成する構成単位との結合部位を示し、残りの3つは、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又は−O−RAで表される基を示す。
なお、RAはアルキル基、アリール基又は1価の芳香族複素環基であり、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、X2、X3、X4、X5及びRAは置換基を有していてもよく、RAが複数存在する場合、RAは互いに同一でも異なっていてもよい。]
[一般式(2)中、R8及びR9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を示し、これらの基は置換基を有していてもよい。]
[一般式(3)中、
Ar1はアリーレン基、2価の芳香族複素環基、又は、アリーレン基及び2価の芳香族複素環基からなる群より選ばれる同一又は異なる種の基が2以上連結した2価の基を示す。
なお、Ar1はアルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、−O−RAで表される基、−S−RAで表される基、−C(=O)−RAで表される基、−C(=O)−O−RAで表される基、−N(RA)2で表される基、シアノ基及びフッ素原子からなる群より選ばれる一種又は複数の置換基を有していてもよい。
ここでRAは前記と同義であり、RAが複数存在する場合、RAは互いに同一でも異なっていてもよい。]
[一般式(4)中、
xは1を示し、
yは0又は1を示し、
Ar 3 はアリーレン基を示し、
Ar2 、Ar4及びAr5はそれぞれ独立にアリーレン基、2価の芳香族複素環基、又は、アリーレン基及び2価の芳香族複素環基からなる群より選ばれる同一又は異なる種の基が2以上連結した2価の基を示し、
Ar6、Ar7及びAr8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示し、
Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7及びAr8はアルキル基、アリール基、1価の芳香族複素環基、−O−RAで表される基、−S−RAで表される基、−C(=O)−RAで表される基、−C(=O)−O−RAで表される基、−N(RA)2で表される基、シアノ基及びフッ素原子からなる群から選ばれる一種又は複数の置換基を有していてもよい。
また、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5、Ar6、Ar7及びAr8で示される基のうち、同一の窒素原子に結合する基同士が、単結合、又は、−O−、−S−、−C(=O)−、−C(=O)−O−、−N(RA)−、−C(=O)−N(RA)−若しくは−C(RA)(RA)−で表される基を介して結合していてもよい。
ここでRAは前記と同義であり、RAが複数存在する場合、RAは互いに同一でも異なっていてもよい。] - 前記第1構成単位において、X3又はX4が前記高分子化合物を構成する構成単位との結合部位である、請求項1に記載の高分子化合物。
- 前記第1構成単位と前記第2構成単位とが連結した構成連鎖を含有する、請求項1又は2に記載の高分子化合物。
- 前記高分子化合物における、前記第1構成単位の含有量が、前記第1構成単位、前記第2構成単位、前記第3構成単位及び前記第4構成単位の総含有量基準で、0.1モル%以上20モル%以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の高分子化合物。
- 前記高分子化合物における、前記第1構成単位、前記第2構成単位、前記第3構成単位及び前記第4構成単位の総含有量が、前記高分子化合物の総量基準で、80質量%以上である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の高分子化合物。
- ポリスチレン換算の数平均分子量が、1×103〜1×108である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の高分子化合物。
- 下記一般式(M−1)で表される第1単量体及び下記一般式(M−2)で表される第2単量体を含む少なくとも3種の単量体を重合する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の高分子化合物の製造方法。
[一般式(M−1)中、
R1、R2、R3、R4、R5、R6及びR7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又は−O−RAで表される基を示し、
Ya1は下記置換基A群及び下記置換基B群からなる群から選ばれる基である第1重合性基を示し、
Ya2、Ya3、Ya4及びYa5のうちいずれか1つは下記置換基A群及び下記置換基B群からなる群から選ばれる基である第2重合性基を示し、残りの3つは、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又は−O−RAで表される基を示す。
なお、RAはアルキル基、アリール基又は1価の芳香族複素環基であり、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、Ya2、Ya3、Ya4、Ya5及びRAは置換基を有していてもよく、RAが複数存在する場合、RAは互いに同一でも異なっていてもよい。]
[一般式(M−2)中、R8及びR9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を示し、これらの基は置換基を有していてもよい。
また、Yb1及びYb2はそれぞれ独立に下記置換基A群及び下記置換基B群からなる群から選ばれる基を示す。
但し、前記一般式(M−1)における前記第1重合性基及び前記第2重合性基が、いずれも下記置換基A群から選ばれる基である場合、Yb1及びYb2のうち少なくとも一方は下記置換基B群から選ばれる基であり、前記第1重合性基及び前記第2重合性基が、いずれも下記置換基B群から選ばれる基である場合、Yb1及びYb2のうち少なくとも一方は下記置換基A群から選ばれる基である。]
(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1〜6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から選ばれる少なくとも一種の材料とを含有する、高分子組成物。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の高分子化合物を含有する、溶液。
- 請求項8に記載の高分子組成物を含有する、溶液。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の高分子化合物を含有する、有機薄膜。
- 請求項8に記載の高分子組成物を含有する、有機薄膜。
- 請求項11又は12に記載の有機薄膜を備える、有機半導体素子。
- 請求項11又は12に記載の有機薄膜を備える、有機発光素子。
- 請求項14に記載の有機発光素子を備える、面状光源。
- 請求項14に記載の有機発光素子を備える、表示装置。
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