説明

有機電界発光素子およびその表示媒体

【課題】移動度および溶媒に対する溶解性の高い電荷輸送性高分子材料を用いた長寿命で製造性にも優れた有機電界発光素子。
【解決手段】少なくとも一方が透明である一対の電極間に挟まれて固定された1つ以上の層から構成される有機化合物層が、下記一般式(I−1)又は(I−2)で表される電荷輸送性材料を含む有機電界発光素子。[化1]


上記一般式中、Aは、ビスベンゾチオフェン型二価連結基を表す。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機電界発光素子、及びその表示媒体に関する。
【背景技術】
【0002】
電界発光素子は、自発光性の全固体素子であり、視認性が高く衝撃にも強いため、広く応用が期待されている。電界発光素子としては無機材料や有機材料を用いたものが広く検討されているが、近年では、電荷輸送性の高分子材料を用いた電界発光素子についても研究・開発が進められている。
発光特性や電荷注入特性、発光効率及び製造性の向上を目的として有機電界発光素子としては、ポリ(p−フェニレンビニレン)等の導電性高分子を用いた素子(非特許文献1、特許文献1参照)、ポリフォスファゼンの側鎖にトリフェニルアミンを導入した高分子を用いた素子(非特許文献2参照)、正孔輸送性ポリビニルカルバゾール中に電子輸送材料と蛍光色素を混入した素子(非特許文献3参照)、ホール輸送性ポリエステル樹脂を用いた素子(特許文献2参照)などが提案されている。
【0003】
また、作製法においては、製造の簡略化、加工性、大面積化、コスト等の観点から塗布方式が望ましいが、キャステイング法によっても素子が得られることが報告されている(非特許文献4、5参照)。
高分子材料を溶液に溶かして成膜する方法では、ポリビニルカルバゾールを用いるのが一般的である。
【非特許文献1】Nature, 357, 477(1992)
【非特許文献2】第42回高分子討論会予稿集20J21(1993)
【非特許文献3】第38回応用物理学関係連合講演会予稿集31p−G−12(1991)
【非特許文献4】第50回応用物理学会学術講演予稿集,29p−ZP−5(1989))
【非特許文献5】第51回応用物理学会学術講演予稿集,28a−PB−7(1990)
【特許文献1】特開平10−92576号公報
【特許文献2】特開2002−43066号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明はポリビニルカルバゾールを用いた有機電界発光素子と比べ長寿命の有機電界発光素子を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題は以下の本発明により達成される。すなわち、
請求項1に係る発明は、
少なくとも一方が透明である一対の電極と、該一対の電極間に挟まれ、且つ1つ以上の層から構成される有機化合物層と、を有し、前記有機化合物層を構成する少なくとも1層が、下記一般式(I−1)または(I−2)で表される電荷輸送性ポリエステルを1種以上含有することを特徴とする有機電界発光素子である。
【0006】
【化1】

【0007】
〔一般式(I−1)及び(I−2)中、Aは下記一般式(II−1)及び(II−2)で示される構造から選択された少なくとも1種以上を表し、Yは2価のアルコール残基を表し、Zは2価のカルボン酸残基を表し、末端基Bは、それぞれ独立に水素、−O−(Y−O)m−Hまたは−O−(Y−O)m−CO−Z−CO−OR’で表される基(但し、R’は、水素原子、アルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、または、置換もしくは未置換のアラルキル基を表す)、mは1〜5の整数を表し、pは5〜5000の整数を表す。〕
【0008】
【化2】

【0009】
〔一般式(II−1)及び(II−2)中、Arは置換もしくは未置換のフェニル基、置換もしくは未置換の芳香環数2以上10以下の1価の多核芳香族炭化水素、置換もしくは未置換の芳香環数2以上10以下の1価の縮合芳香族炭化水素、又は置換もしくは未置換の1価の芳香族複素環を表し、i、jは0または1を表し、Tは炭素数1以上6以下の2価の直鎖状炭化水素基または炭素数2以上10以下の2価の分枝鎖状炭化水素基を表し、Xは、下記一般式(III)で表される2価の基を表す。〕
【0010】
【化3】

【0011】
〔一般式(III)中、Rは水素原子、炭素数1以上6以下の直鎖状炭化水素基または炭素数2以上10以下の2価の分枝鎖状炭化水素基を表す。〕
【0012】
請求項2に係る発明は、
前記有機化合物層が、少なくとも、発光層と、電子輸送層及び電子注入層の少なくとも1層とから構成され、
前記発光層、電子輸送層及び電子注入層から選択された少なくとも1層が、前記電荷輸送性ポリエステルを少なくとも1種以上含有することを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子である。
【0013】
請求項3に係る発明は、
前記有機化合物層が、少なくとも、発光層と、正孔輸送層及び正孔注入層の少なくとも1層とから構成され、
前記発光層、正孔輸送層及び正孔注入層から選択された少なくとも1層が、前記電荷輸送性ポリエステルを少なくとも1種以上含有することを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子である。
【0014】
請求項4に係る発明は、
前記有機化合物層が、少なくとも、発光層と、正孔輸送層及び正孔注入層の少なくとも1層と、電子輸送層及び電子注入層の少なくとも1層とから構成され、
前記発光層、正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層及び電子注入層から選択された少なくとも1層が、前記電荷輸送性ポリエステルを少なくとも1種以上含有することを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子である。
【0015】
請求項5に係る発明は、
前記有機化合物層が、電荷輸送機能を持つ発光層のみから構成され、
前記電荷輸送機能を持つ発光層が、前記電荷輸送性ポリエステルを1種以上含有することを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子である。
【0016】
請求項6に係る発明は、
少なくとも一方が透明である一対の電極と、該一対の電極間に挟まれ、且つ1つ以上の層から構成される有機化合物層と、を有し、前記有機化合物層を構成する少なくとも1層が、前記一般式(I−1)または(I−2)で表される電荷輸送性ポリエステルを1種以上含有し、マトリックス状及びセグメント状の少なくとも一方で配列された有機電界発光素子と、
マトリックス状及びセグメント状の少なくとも一方で配列された前記有機電界発光素子を駆動する駆動手段と、を備えることを特徴とする表示媒体である。
【発明の効果】
【0017】
以上に説明したように、請求項1に記載の発明によれば、ポリビニルカルバゾールを用いた有機電界発光素子と比べ長寿命の有機電界発光素子が提供される。
請求項2に記載の発明によれば、本層構成を有していない場合と比較して、発光効率が高い有機電界発光素子が提供される。
請求項3に記載の発明によれば、本層構成を有していない場合と比較して、耐久性が高い有機電界発光素子が提供される。
請求項4に記載の発明によれば、本層構成を有していない場合と比較して、より低電圧で駆動する有機電界発光素子が提供される。
請求項5に記載の発明によれば、本層構成を有していない場合と比較して、製造が容易である有機電界発光素子が提供される。
【0018】
請求項6に記載の発明によれば、ポリビニルカルバゾールを用いた有機電界発光素子からなる表示媒体と比べ長寿命の表示媒体が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
本実施形態の有機電界発光素子は、少なくとも一方が透明である一対の電極と、該一対の電極間に挟まれて固定され且つ1つ以上の層から構成される有機化合物層と、を有し、前記有機化合物層を構成する少なくとも1層が、下記一般式(I−1)または(I−2)で表される電荷輸送性ポリエステルを1種以上含有することを特徴とする。なお、「電荷輸送性ポリエステル」とは、移動度が10−5cm/Vs以上であるポリエステルを意味する。
【0020】
【化4】

【0021】
一般式(I−1)及び(I−2)中、Aは下記一般式(II−1)及び(II−2)で示される構造から選択された少なくとも1種以上を表し、Yは2価のアルコール残基を表し、Zは2価のカルボン酸残基を表し、末端基Bは、それぞれ独立に水素、−O−(Y−O)m−Hまたは−O−(Y−O)m−CO−Z−CO−OR’で表される基(但し、R’は、水素原子、アルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、または、置換もしくは未置換のアラルキル基を表す)、mは1〜5の整数を表し、好ましくは1を表し、pは5〜5000の整数を表す。
なお、Y(2価のアルコール残基)及び、Z(2価のカルボン酸残基)は、例えば、一般式(I−3)で示される電荷輸送性モノマー、2価アルコール類、及び2価カルボン酸又は2価カルボン酸ハロゲン化物等を、例えば後述の方法で重合して生成する。また、上記2価アルコール類から反応性基(アルコール性水酸基)を除いて残った連結基を「2価のアルコール残基」と言い、上記2価カルボン酸等から反応性基(カルボキシル基等)を除いて残った連結基を「2価のカルボン酸残基」と言う。
【0022】
【化5】

【0023】
一般式(II−1)及び(II−2)中、Arは置換もしくは未置換のフェニル基、置換もしくは未置換の芳香環数2以上10以下の1価の多核芳香族炭化水素、置換もしくは未置換の芳香環数2以上10以下の1価の縮合芳香族炭化水素、又は置換もしくは未置換の1価の芳香族複素環を表し、i、jは0または1を表し、好ましくはiは0、jは1を表し、Tは炭素数1以上6以下の2価の直鎖状炭化水素基または炭素数2以上10以下の2価の分枝鎖状炭化水素基を表し、Xは、下記一般式(III)で表される2価の基を表す。
【0024】
【化6】

【0025】
一般式(III)中、Rは水素原子、炭素数1以上6以下の直鎖状炭化水素基または炭素数2以上10以下の2価の分枝鎖状炭化水素基を表す。
【0026】
以下に、本実施形態に用いられる電荷輸送性ポリエステルにおいて、一般式(II−1)または(II−2)で表される部分についてより詳細に説明する。
一般式(II−1)、(II−2)中において、Arを表す構造として選択される多核芳香族炭化水素及び縮合芳香族炭化水素の芳香環数は2以上10以下であるが、2以上6以下が好ましい。
一般式(II−1)、(II−2)中において、Arを表す構造として選択される多核芳香族炭化水素、縮合芳香族炭化水素、及び芳香族複素環は特に限定されない。なお、当該多核芳香族炭化水素、縮合芳香族炭化水素、及び芳香族複素環とは、本実施形態においては、具体的には以下に定義されることを意味する。
【0027】
すなわち、「多核芳香族炭化水素」とは、炭素と水素から構成される芳香環が2個以上10個以下存在し、環同士が炭素―炭素結合によって結合している炭化水素を表す。具体的には、ビフェニル、ターフェニル等が挙げられる。また、「縮合芳香族炭化水素」とは、炭素と水素から構成される芳香環が2個以上存在し、環同士が1対の炭素原子を共有している炭化水素を表す。具体的には、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、またはフルオレン等が挙げられる。
【0028】
「芳香族複素環」とは、炭素と水素以外の元素も含む芳香環を表す。芳香族複素環には、芳香環に複素環が置換しているもの、複素環に芳香環が置換しているもののいずれも含む。
また、複素環は、その環骨格を構成する原子数(Nr)が、Nr=5及び/又は6が好ましく用いられる。また、環骨格を構成する炭素原子以外の原子(異種原子)の種類及び数は特に限定されないが、例えば、硫黄原子、窒素原子、酸素原子、セレン原子、または珪素原子等が好ましく用いられ、前記環骨格中には2種類以上及び/又は2個以上の異種原子が含まれてもよい。特に5員環構造をもつ複素環として、チオフェン、ピロール、フラン、セレノフェン、及びシロールまたは、前記化合物の3位および4位の炭素を窒素で置き換えた複素環が好ましく用いられ、6員環構造を持つ複素環として、ピリジンが好ましく用いられる。
【0029】
一般式(II−1)、(II−2)中において、Arを表す構造として選択されるフェニル基、多核芳香族炭化水素、縮合芳香族炭化水素、または芳香族複素環が置換基を有する場合、該置換基としては、水素原子、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、アラルキル基、置換アミノ基、またはハロゲン原子が挙げられる。
アルキル基としては、炭素数1以上10以下のものが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、またはターシャリーブチル基等が挙げられる。
アルコキシル基としては、炭素数1以上10以下のものが好ましく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、またはイソプロポキシ基等が挙げられる。
アリール基としては、炭素数6以上20以下のものが好ましく、例えば、フェニル基、トルイル基等が挙げられる。
アラルキル基としては、炭素数7以上20以下のものが好ましく、例えば、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
置換アミノ基の置換基としては、アルキル基、アリール基、またはアラルキル基等が挙げられ、具体例としては前述の通りである。
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、中でもフッ素原子が好ましい。
置換または未置換のフェニル基、置換もしくは未置換の芳香環数2以上10以下の1価の縮合芳香族炭化水素、置換もしくは未置換の1価の芳香族複素環としては、前述した一般式(II−1)、及び(II−2)におけるArと同義である。
【0030】
一般式(II−1)、(II−2)中において、Tは、炭素数1以上6以下の2価の直鎖状炭化水素基または炭素数2以上10以下の2価の分枝鎖状炭化水素基を示し、好適には炭素数が2以上6以下の2価の直鎖状炭化水素基および炭素数3以上7以下の2価の分枝鎖状炭化水素基より選択される。具体的な構造を以下に示す。
【0031】
【化7】

【0032】
一般式(II−1)、(II−2)において、好ましい態様としては、Arがフェニル基、ビフェニル基、トルイル基、エチルフェニル基、フッ化フェニル基、ベンゾチエノ[3,2−b][1]ベンゾチオフェン、ベンゾセレノフェノ[3,2−b][1]ベンゾセレノフェン、ベンゾチエニル基、トリフェニルアミノ基、チエニルフェニル基、9,9−ジメチルフルオレニル基、9,9−ジヘキシルフルオレニル基、ジフェニルスチルベニル基、N−フェニルカルバゾール基、ジベンゾチオフェン、クォーターチエニル基、スピロフルオレニル基、フェニルシロール基、フェニルセレノフェニル基、フェニルフランであり、i、jは0または1であり、Tはエチレン基、プロピレン基、2−メチルプロピレン基、2,2’−ジメチルブチレン基、ブチレン基、ペンチレン基、2−メチルオクチレン基、またはヘキシレン基であり、結合位置が 3、4 、又は 3,3’、4,4’ であることが挙げられる。
【0033】
一般式(II−1)、(II−2)において、特に好ましい態様としては、Arがフェニル基、ビフェニル基、チエニルフェニル基、ジメチルビフェニル基、トリフェニルアミノ基、9,9−ジメチル−2−フルオレニル基、またはエチルフェニル基であり、i、jは0または1 であり、Tはエチレン基、ブチレン基、またはヘキシレン基であり、結合位置が4、又は4,4’であることが挙げられる。
【0034】
次に、本実施形態に用いられる電荷輸送性ポリエステルにおいて、一般式(II−1)または(II−2)中、Xとして表される基(一般式(III)で表される基)についてより詳細に説明する。
【0035】
一般式(III)で表される基は、1個のチオフェン環と1個のベンゼン環とが縮環構造を形成した部分構造を2つ含み、且つ、2つの部分構造が、チオフェン環を構成する炭素原子同士を介して結合した構造を有するところに特徴がある。
一方、一般に、ポリチオフェン類は伝導性を示すことから、電荷輸送性ポリエステルの移動度確保・向上という点で、一般式(II−1)または(II−2)中のX基としては、チオフェンを含む基を用いることが好適であると考えられる。
このため、本発明者らは、X基としてチオフェンを含む基について種々の検討を行った。しかし、X基として直鎖状のポリチオフェンを用いた場合には、鎖長を長くするに従い電荷輸送性ポリエステルの溶媒に対する溶解性が低下する。また、チオフェンとその他の芳香族基(例えばフルオレン)とを組み合わせた基では、ある程度の向上が見られたものの、移動度と溶解度の両立という点では更なる向上が求められていた。
【0036】
しかしながら、本実施形態では、X基が一般式(III)に示されるチオフェン環とベンゼン環との縮環構造を有するため、移動度と溶解度とが高いレベルで両立する。この理由の詳細は不明であるが、縮環構造とすることで、一般式(III)に示される基にπ電子共役系が形成されその平面性が向上することが寄与しているものと推定される。
【0037】
また、チオフェン環に結合した置換基Rが、炭化水素基である場合、その炭素数を大きくすること(すなわち、立体障害を大きくすること)により、各々別々のチオフェン環に結合した置換基R同士の立体的反発が大きくなり、アモルファス性が向上し、溶解性が更に向上すると推定される。
なお、Rとしては既述したように水素原子、炭素数1以上6以下の直鎖状炭化水素基または炭素数2以上10以下の2価の分枝鎖状炭化水素基から選択されるが、上述した観点からは、炭素数2以上6以下の直鎖状炭化水素基または炭素数3以上8以下の2価の分枝鎖状炭化水素基を用いることが好適であり、具体例としては、ブチル基、ヘキシル基、イソプロピル基、またはターシャリーブチル基などが挙げられる。
【0038】
以下に、一般式(II−1)で示される構造の具体例(構造番号1〜124)を表1〜表32に示す。
【0039】
【表1】

【0040】
【表2】

【0041】
【表3】

【0042】
【表4】

【0043】
【表5】

【0044】
【表6】

【0045】
【表7】

【0046】
【表8】

【0047】
【表9】

【0048】
【表10】

【0049】
【表11】

【0050】
【表12】

【0051】
【表13】

【0052】
【表14】

【0053】
【表15】

【0054】
【表16】

【0055】
【表17】

【0056】
【表18】

【0057】
【表19】

【0058】
【表20】

【0059】
【表21】

【0060】
【表22】

【0061】
【表23】

【0062】
【表24】

【0063】
【表25】

【0064】
【表26】

【0065】
【表27】

【0066】
【表28】

【0067】
【表29】

【0068】
【表30】

【0069】
【表31】

【0070】
【表32】

【0071】
以下に、一般式(II−2)で示される構造の具体例(構造番号201〜324)を表33〜表64に示す。
【0072】
【表33】

【0073】
【表34】

【0074】
【表35】

【0075】
【表36】

【0076】
【表37】

【0077】
【表38】

【0078】
【表39】

【0079】
【表40】

【0080】
【表41】

【0081】
【表42】

【0082】
【表43】

【0083】
【表44】

【0084】
【表45】

【0085】
【表46】

【0086】
【表47】

【0087】
【表48】

【0088】
【表49】

【0089】
【表50】

【0090】
【表51】

【0091】
【表52】

【0092】
【表53】

【0093】
【表54】

【0094】
【表55】

【0095】
【表56】

【0096】
【表57】

【0097】
【表58】

【0098】
【表59】

【0099】
【表60】

【0100】
【表61】

【0101】
【表62】

【0102】
【表63】

【0103】
【表64】

【0104】
次に、一般式(I−1)および(I−2)についてより詳細に説明する。
一般式(I−1)および(I−2)において、Aは前記一般式(II−1)および(II−2)で示される構造から選択された少なくとも1種以上を表し、一つのポリマー中に2種類以上の構造Aが含まれてもよい。
また、YおよびZは、具体的には下記の式(1)〜(6)から選択された基が挙げられる。
【0105】
【化8】

【0106】
式(1)〜式(6)中、RおよびRは、それぞれ水素原子、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルコキシル基、置換もしくは未置換のフェニル基、置換もしくは未置換のアラルキル基、またはハロゲン原子を表し、dおよびeはそれぞれ1以上10以下の整数を意味し、fは0、1または2の整数を意味し、hおよびiはそれぞれ0または1を意味し、Vは下記式(13)〜(33)から選択される基を表す。
【0107】
式(13)〜(33)中、R15は水素原子、アルキル基、シアノ基を表し、R16〜R17は、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシル基、置換若しくは未置換のフェニル基、置換若しくは未置換のアラルキル基、又はハロゲン原子を表し、bは1〜10の整数を意味し、cは0〜10の整数を意味する。
【0108】
【化9】

【0109】
本実施形態で用いられる電荷輸送性ポリエステルの重量平均分子量Mwは、5000以上300000以下の範囲にあるものが好ましい。また、本実施形態で用いられる電荷輸送性ポリエステルのガラス転移温度は、50℃以上300℃以下であることが好ましい。
以下、一般式(I−1)および(I−2)で示される上記の電荷輸送性ポリエステルの具体例を表65〜表71に示すが、本実施形態はこれらの具体例に限定されるものではない。なお、表65〜表71中、Zの欄に「−」と記載されているのは、一般式(I−1)で示される化合物であることを示す。
【0110】
【表65】

【0111】
【表66】

【0112】
【表67】

【0113】
【表68】

【0114】
【表69】

【0115】
【表70】

【0116】
【表71】

【0117】
尚、表65〜表71における、Aの構造欄の番号は、前記一般式(II−1)および(II−2)で示される構造の具体例である構造番号に対応している。また、mは一般式(I−1)および(I−2)におけるmを意味する。以下、各番号を付した具体例(化合物)、例えば15の番号を付した具体例は例示化合物(15)という。
【0118】
本実施形態に用いられる電荷輸送性モノマーの合成法を以下に記述する。なお、本実施形態における合成法としてはこれらに限定されるものではない。
この電荷輸送性モノマーは、一般式(II−1)および(II−2)で示される2価の基Aを含むジハロゲン化合物とジアリールアミン化合物とのパラジウムカップリング反応もしくは一般式(I−1)および(I−2)で示される2価の基Aを含むジボロン酸、ジピナコールエステル等のホウ素化合物と前記ジアリールアミン化合物との銅触媒によるカップリング反応を経て合成することができる。
【0119】
本実施形態に用いられる電荷輸送性ポリエステルの合成方法としては、所望する構造に応じて公知の方法を組み合わせて利用することができ、特に限定されるものではないが、例えば、下記一般式(I−3)で示されるモノマーを、第4版実験化学講座第28巻(丸善,1992)等に記載された公知の重合方法が利用される。
【0120】
【化10】

【0121】
但し、一般式(I−3)において、Aは前記一般式(II−1)および(II−2)で示される構造から選択された少なくとも1種以上を表し、A’は水酸基、ハロゲン原子、または、基−O−Rを表し、Rはアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、または、アラルキル基を表す。
【0122】
すなわち、前記一般式(I−1)および(I−2)で示されるポリエステルは、次のようにして合成することができる。
【0123】
1)A’が水酸基の場合には、モノマーにHO−(Y−O)m−H(Yは2価のアルコール残基を表し、mは1以上5以下の整数を表す。)で示される2価アルコール類を当量混合し、酸触媒を用いて重合する。酸触媒としては、硫酸、トルエンスルホン酸、またはトリフルオロ酢酸等、通常のエステル化反応に用いるものが使用され、モノマー1質量部に対して、1/10,000質量部以上1/10質量部以下部、好適には1/1,000質量部以上1/50質量部以下の範囲で用いられる。重合中に生成する水を除去するために、水と共沸可能な溶剤を用いることが好ましく、トルエン、クロロベンゼン、または1−クロロナフタレン等が有効であり、モノマー1質量部に対して、1質量部以上100質量部以下、好適には2質量部以上50質量部以下の範囲で用いられる。反応温度は任意に設定されるが、重合中に生成する水を除去するために、溶剤の沸点で反応させることが好ましい。
【0124】
反応終了後、溶剤を用いなかった場合には溶解可能な溶剤に溶解させる。溶剤を用いた場合には、反応溶液をそのまま、メタノール、エタノール等のアルコール類や、アセトン等のポリマーが溶解しにくい貧溶剤中に滴下し、ポリエステルを析出させ、ポリエステルを分離した後、水や有機溶剤で十分洗浄し、乾燥させる。更に、必要であれば適当な有機溶剤に溶解させ、貧溶剤中に滴下し、ポリエステルを析出させる再沈殿処理を繰り返してもよい。再沈殿処理の際には、メカニカルスターラー等で、効率よく撹拌しながら行うことが好ましい。再沈殿処理の際にポリエステルを溶解させる溶剤は、ポリエステル1質量部に対して、1質量部以上100質量部以下、好適には2質量部以上50質量部以下の範囲で用いられる。また、貧溶剤はポリエステル1質量部に対して、1質量部以上1,000質量部以下、好適には10質量部以上500質量部以下の範囲で用いられる。
【0125】
2)A’がハロゲンの場合には、モノマーにHO−(Y−O)m−H(Yは2価のアルコール残基を表し、mは1以上5以下の整数を表す。)で示される2価アルコール類を当量混合し、ピリジンやトリエチルアミン等の有機塩基性触媒を用いて重合する。有機塩基性触媒は、モノマー1当量に対して、1当量以上10当量以下、好適には2当量以上5当量以下の範囲で用いられる。溶剤としては、塩化メチレン、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、クロロベンゼン、または1−クロロナフタレン等が有効であり、モノマー1質量部に対して、1質量部以上100質量部以下、好適には2質量部以上50質量部以下の範囲で用いられる。反応温度は任意に設定される。重合後、前述のように再沈殿処理し、精製する。
【0126】
また、ビスフェノール等の酸性度の高い2価アルコール類の場合には、界面重合法も用いることができる。すなわち、2価アルコール類を水に加え、当量の塩基を加えて溶解させた後、激しく撹拌しながら2価アルコール類と当量のモノマー溶液を加えることによって重合できる。この際、水は2価アルコール類1質量部に対して、1質量部以上1,000質量部以下、好適には2質量部以上500質量部以下の範囲で用いられる。モノマーを溶解させる溶剤としては、塩化メチレン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、トルエン、クロロベンゼン、または1−クロロナフタレン等が有効である。反応温度は任意に設定でき、反応を促進するために、アンモニウム塩、スルホニウム塩等の相間移動触媒を用いることが効果的である。相間移動触媒は、モノマー1質量部に対して、0.1質量部以上10質量部以下、好適には0.2質量部以上5質量部以下の範囲で用いられる。
【0127】
3)A’が−O−Rの場合には、モノマーに、HO−(Y−O)−H(Yは2価のアルコール残基を表し、mは1以上5以下の整数を表す。)で示される2価アルコール類を過剰に加え、硫酸、リン酸等の無機酸、チタンアルコキシド、カルシウムおよびコバルト等の酢酸塩或いは炭酸塩、亜鉛や鉛の酸化物を触媒に用いて加熱し、エステル交換により合成される。2価アルコール類はモノマー1当量に対して、2当量以上100当量以下、好適には3当量以上50当量以下の範囲で用いられる。触媒はモノマー1質量部に対して、1/10,000質量部以上1質量部以下、好適には1/1,000質量部以上1/2質量部以下の範囲で用いられる。反応は、反応温度200℃以上300℃以下で行い、基−O−Rから基−O−(Y−O)−Hへのエステル交換終了後は、HO−(Y−O)−Hの脱離による重合を促進するため、減圧下で反応させることが好ましい。また、HO−(Y−O)−Hと共沸可能な1−クロロナフタレン等の高沸点溶剤を用いて、常圧下でHO−(Y−O)−Hを共沸で除きながら反応させることもある。
【0128】
また、次のようにしてポリエステルを合成することができる。上記それぞれの場合において、2価アルコール類を過剰に加えて反応させることによって下記一般式(I−4)で示される化合物を生成した後、この化合物を前記一般式(I−3)で示したモノマーの代わりとして用いて上記段落0123〜0127に記載の方法で、2価カルボン酸または2価カルボン酸ハロゲン化物等と反応させればよく、それによってポリエステルが得られる。
【0129】
【化11】

【0130】
但し、一般式(I−4)中、Aは前記一般式(II−1)および(II−2)で示される構造から選択された少なくとも1種以上を表し、Yは2価のアルコール残基を表し、mは1以上5以下の整数を表す。
【0131】
また、前記電荷輸送性ポリエステルの末端に任意の分子を導入することを行なっても良い。その場合、次の方法が挙げられる。すなわち、A’が水酸基の場合、末端導入化合物のモノカルボン酸を共重合させるか、ポリマーの重合反応後の電子輸送性化合物にモノカルボン酸を仕込んで反応させ導入する。
【0132】
また、A’がハロゲンの場合、末端導入化合物のモノ酸塩化物を共重合させるか、ポリマーの重合反応後、末端導入化合物のモノ酸塩化物を仕込んで反応させ導入することができる。A’が−O−Rの場合には、末端導入化合物のモノエステルを共重合させるか、ポリマーの重合反応後、末端導入化合物のモノエステルを仕込んで反応させ導入する。
【0133】
次に、本実施の形態に係る有機電界発光素子の層構成について詳記する。
本実施の形態に係る有機電界発光素子は、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の陽極及び陰極からなる電極と、この一対の電極間に挟まれた一つまたは複数の有機化合物層と、を含む層構成を持つ。また、有機化合物層の少なくとも一層は、少なくとも1種の前記電荷輸送性ポリエステルを含む。
【0134】
ここで、前記電荷輸送性ポリエステルを含有する有機化合物層の内で最も陽極に近い側に位置する有機化合物層の膜厚は特に限定されるものではないが、20nm以上100nm以下の範囲が好ましく、20nm以上80nm以下の範囲がより好ましく、20nm以上50nm以下の範囲が更に好ましい。この有機化合物層は、有機化合物層が単層型の場合、電荷輸送能を有する発光層であり、機能分離型(積層型)の場合、正孔輸送層であることがよい。
【0135】
本実施の形態に係る有機電界発光素子においては、有機化合物層が発光層のみから構成される場合には、この発光層は電荷輸送能を有する発光層を意味し、この電荷輸送能を有する発光層が前記電荷輸送性ポリエステルを含有してなる。
【0136】
また、有機化合物層が、発光層に加え、更に1層以上の他の層を有する場合(3層以上の機能分離型の場合)は、発光層を除くその他の層は、電荷輸送層、すなわち、正孔輸送層、電子輸送層、又は、正孔輸送層及び電子輸送層よりなるものを意味し、これらの少なくとも一層に前記電荷輸送性ポリエステルが含まれる。
【0137】
具体的には、有機化合物層は、例えば、(1)少なくとも発光層と、電子輸送層及び電子注入層の少なくとも一つを含む構成、(2)少なくとも発光層と、正孔輸送層及び正孔注入層の少なくとも一つを含む構成、(3)少なくとも、発光層と、電子輸送層及び電子注入層の少なくとも一つと、正孔輸送層及び正孔注入層の少なくとも一つとを含む構成、であってもよい。この場合、これらの少なくとも一層(正孔輸送層、電子輸送層、発光層)に前記電荷輸送性ポリエステルが含まれていることが望ましいが、好適には正孔輸送性材料として前記電荷輸送性ポリエステルが含まれていることが望ましい。そして、特に、少なくとも発光層、正孔輸送層及び正孔注入層の少なくとも一つに前記電荷輸送性ポリエステルを含むことが好適である。
【0138】
ここで発光層と、電子輸送層及び電子注入層の少なくとも一つと、を含む構成では、他の層構成に比べ、製造容易性と発光効率とが両立する。これは、全て機能分離した層構成に比べ層数が少ない一方で、一般に正孔に比較して移動度が低い電子の注入効率を補い、発光層での電荷の均衡が図られるためであると考えられる。
発光層と、正孔輸送層及び正孔注入層の少なくとも一つと、電子輸送層及び電子輸送層の少なくとも一つと、を含む構成では、他の層構成の素子に比べ、発光効率に優れ、より低電圧で駆動する。これは、全て機能分離することで、他の層構成に比べ、電荷の注入効率が最も高くなり、発光層で電荷が再結合するためであると考えられる。
【0139】
発光層と、正孔輸送層及び正孔注入層の少なくとも一つと、を含む構成では、他の構成に比べ、製造容易性と耐久性とが両立する。これは、全て機能分離した層構成に比べ層数が少ない一方で、発光層への正孔の注入効率が向上し、発光層で過剰な電子の注入が抑制されるためであると考えられる。
【0140】
発光層のみから構成される場合では、他の層構成に比べ、素子の大面積化及び製造が容易となる。これは、層数が少なくなるためである。
【0141】
さらに、本実施の形態に係る有機電界発光素子においては、発光層が、電荷輸送性材料(前記電荷輸送性ポリエステル以外の正孔輸送性材料、電子輸送性材料)を含有してもよく、この電荷輸送性材料の詳細については後述する。
【0142】
以下、図面を参照しつつ、本実施の形態に係る有機電界発光素子についてより詳細に説明するが、これらに限定されるものではない。
図1〜図3の有機電界発光素子は、有機化合物層が3層又は4層構成の場合の一例であり、図4の有機電界発光素子は、有機化合物層が2層構成の場合の例を示す。なお、図1〜図4において、同様の機能を有するものは同じ符号を付して説明する。
【0143】
図1に示す有機電界発光素子10は、透明絶縁体基板1上に、透明電極2、発光層4、電子輸送層5及び背面電極7を順次積層してなる。
図2に示す有機電界発光素子10は、透明絶縁体基板1上に、透明電極2、正孔輸送層3、発光層4、電子輸送層5及び背面電極7を順次積層してなる。
図3に示す有機電界発光素子10は、透明絶縁体基板1上に、透明電極2、正孔輸送層3、発光層4及び背面電極7を順次積層してなる。
図4に示す有機電界発光素子10は、透明絶縁体基板1上に、透明電極2、電荷輸送能を有する発光層6及び背面電極7を順次積層してなる。
【0144】
なお、図1〜4中、透明電極2が陽極を意味し、背面電極7が陰極を意味する。以下、各々を詳しく説明する。
【0145】
また、前記電荷輸送性ポリエステルが含まれる層は、その構造によっては、図1に示される有機電界発光素子10の層構成の場合、発光層4、電子輸送層5としていずれも作用することができ、図2に示される有機電界発光素子10の層構成の場合、正孔輸送層3、電子輸送層5としていずれも作用することができ、図3に示される有機電界発光素子10の層構成の場合、正孔輸送層3、発光層4としていずれも作用することができ、図4に示される有機電界発光素子10の層構成の場合、電荷輸送能を有する発光層6として作用することができる。特に、好適には正孔輸送材料として作用することができる。
【0146】
図1から図4に示される有機電界発光素子の層構成の場合、透明絶縁体基板1は、発光を取り出すため透明なものが好ましく、ガラス、プラスチックフィルム等が用いられる。当該透明とは、可視領域の光の透過率が10%以上であることを意味し、更に透過率が75%以上であることが好ましい。透明電極2は、透明絶縁体基板と同様に発光を取り出すため透明であって、かつ正孔の注入を行うため仕事関数の大きなものが良く、仕事関数が4eV以上のものが好ましい。
【0147】
具体例として、酸化スズインジウム(ITO)、酸化スズ(NESA)、酸化インジウム、酸化亜鉛、または酸化インジウム亜鉛等の酸化膜、および蒸着或いはスパッタされた金、白金、またはパラジウム等が用いられる。電極のシート抵抗は、低いほどが望ましく、数百Ω/□以下が好ましく、さらには100Ω/□以下がより好ましい。また、透明絶縁体基板同様に、透明電極2は、その可視領域の光の透過率が10%以上で、更に透過率が75%以上であることが好ましい。
【0148】
なお、本実施形態において、陽極(透明電極2)と接するようにバッファ層を形成してもよい。バッファ層は1種以上の電荷注入材料を含有することが好ましい。そして、電荷注入材料として、前記置換ケイ素基を有する電荷注入材料を用いて形成される。具体的には、例えば、バッファ層は、前記置換ケイ素基を有する電荷注入材料によって形成される三次元架橋物を含んで構成されている。
【0149】
また、前記電荷注入材料は、バッファ層の陽極が設けられた側と反対側の面に接して設けられる層(すなわち、図1では発光層4、図2及び3では正孔輸送層3、図4では電荷輸送能を有する発光層6)への電荷の注入性を向上させるため、そのイオン化ポテンシャルは5.2eV以下であることが望ましく、5.1eV以下であることがより望ましい。また、バッファ層の層数についても特に制限はないが、1層又は2層であることが望ましく、より望ましくは1層である。
【0150】
なお、バッファ層を構成する材料は、上記材料の他、さらにバインダー樹脂等、他の電荷注入性を有さない材料も必要に応じて用いることができる。
【0151】
電子輸送層5は、目的に応じて機能(電子輸送能)が付与された前記電荷輸送性ポリエステル単独で形成されていてもよいが、電気的特性をさらに改善する等の目的で、電子移動度を調節するために、電荷輸送性ポリエステル以外の電子輸送材料を1質量%以上50質量%以下の範囲で混合分散して形成されていてもよい。
【0152】
この電子輸送材料としては、好適にはオキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェニルキノキサリン誘導体、ニトロ置換フルオレノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、またはフルオレニリデンメタン誘導体等が挙げられる。好適な具体例として、下記化合物(A−1)〜(A−3)が挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、前記電荷輸送性ポリエステルを用いずに電子輸送層5を形成する場合、電子輸送層5は、これら電子輸送性材料を用いて形成される。
【0153】
【化12】

【0154】
なお、陰極からの電子注入性を改善することを目的として、電子輸送層5および背面電極7間に前記電子注入層を形成する場合の材料は、陰極から電子を注入する機能を有しているものであればよく、前記電子輸送材料と同様の材料が用いられる。
【0155】
正孔輸送層3は、目的に応じて機能(正孔輸送能)が付与された電荷輸送性ポリエステル単独で形成されていてもよいが、正孔移動度を調節するために電荷輸送性ポリエステル以外の正孔輸送材料を1質量%ないし50質量%の範囲で混合分散して形成されていてもよい。
【0156】
この正孔輸送材料としては、テトラフェニレンジアミン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、カルバゾール誘導体、スチルベン誘導体、アリールヒドラゾン誘導体、またはポルフィリン系化合物等、特に好適な具体例として下記化合物(IV−1)〜(IV−7)が挙げられるが、電荷輸送性ポリエステルとの相容性が良いことから、テトラフェニレンジアミン誘導体が望ましい。また、他の汎用の樹脂等と混合して用いてもよい。なお、前記電荷輸送性ポリエステルを用いずに正孔輸送層4を形成する場合には、正孔輸送層4はこれら正孔輸送性材料を用いてで形成される。なお、化合物(IV−7)において、n(整数値)は10以上100000以下の範囲内であることが望ましく、1000以上50000以下の範囲内であることがより望ましい。
【0157】
【化13】

【0158】
なお、陽極からの正孔注入性を改善することを目的として、透明電極2および正孔輸送層3間に前記正孔注入層を形成する場合の材料は、陽極から正孔を注入する機能を有しているものであればよく、前記正孔輸送材料と同様の材料を用いることができるが、特に好適な具体例としては下記例示化合物(V−1)または(V−2)が挙げられる。ここで、(V−2)中、nは1以上の整数を示す。
【0159】
【化14】

【0160】
発光層4は、固体状態で高い蛍光量子収率を示す化合物が発光材料として用いられる。発光材料が有機低分子の場合、真空蒸着法もしくは低分子と結着樹脂を含む溶液又は分散液を塗布・乾燥することにより良好な薄膜形成が可能であることが条件である。また、高分子の場合、それ自身を含む溶液又は分散液を塗布・乾燥することにより良好な薄膜形成が可能であることが望ましい。
【0161】
好適には、有機低分子の場合、キレート型有機金属錯体、多核又は縮合芳香環化合物、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、スチリルアリーレン誘導体、シロール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサチアゾール誘導体、またはオキサジアゾール誘導体等が、高分子の場合、ポリパラフェニレン誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリアセチレン誘導体、またはポリフルオレン誘導体等が挙げられる。好適な具体例として、下記の化合物(VI−1)〜(VI−17)が用いられるが、これらに限定されるものではない。
【0162】
なお、下記構造式(VI−1)〜(VI−17)中、Arは、一般式(II−1)及び(II−2)中に示すArと同様の構造を有する一価基あるいは二価基を意味する。
また、Xは、置換もしくは未置換の2価の芳香族基を表す。具体的には、Xは、置換もしくは未置換のフェニレン基、又は置換もしくは未置換の芳香族数2以上10以下の2価の多核芳香族炭化水素、又は置換もしくは未置換の芳香族数2以上10以下の2価の縮合環芳香族炭化水素、又は置換もしくは未置換の2価の芳香族複素環、又は少なくとも1種の芳香族複素環を含む置換もしくは未置換の2価の芳香族基を表す。n及びxは1以上の整数を、yは0又は1を示す。
【0163】
【化15】

【0164】
【化16】

【0165】
また、有機電界発光素子の耐久性向上もしくは発光効率の向上を目的として、上記の発光材料中にゲスト材料として発光材料と異なる色素化合物をドーピングしてもよい。真空蒸着によって発光層を形成する場合、共蒸着によってドーピングを行い、溶液又は分散液を塗布・乾燥することで発光層を形成する場合、溶液又は分散液中に混合することでドーピングを行う。発光層中における色素化合物のドーピングの割合としては0.001質量%以上40質量%以下程度、望ましくは0.01質量%以上10質量%以下程度である。
【0166】
このドーピングに用いられる色素化合物としては、発光材料との相容性が良く、かつ発光層の良好な薄膜形成を妨げない有機化合物が用いられ、好適には4−ジシアンメチレン−2−メチル−6−(p2ジメチルアミノスチリル)−4H−ピラン(DCM)誘導体、キナクリドン誘導体、ルブレン誘導体、またはポルフィリン系化合物等が挙げられる。好適な具体例として、下記の化合物(VII−1)〜(VII−4)が用いられるが、これらに限定されるものではない。
【0167】
【化17】

【0168】
また、有機電界発光素子の耐久性向上或いは発光効率の向上を目的として、本実施形態に用いられる電荷輸送性ポリエステルに対して正孔移動度を調節するための前記電荷輸送性ポリエステル以外の正孔輸送材料を0.1質量%ないし50質量%の範囲で混合分散して形成されてもよい。この正孔輸送材料としては、テトラフェニレンジアミン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、カルバゾール誘導体、スチルベン誘導体、アリールヒドラゾン誘導体、またはポルフィリン系化合物が挙げられるが、電荷輸送性ポリエステルとの相溶性が良いことから、テトラフェニレンジアミン誘導体、トリフェニルアミン誘導体が好ましい。
【0169】
また、電子移動度を調整する場合は、電荷輸送性ポリエステルに対して電子輸送材料を0.1質量%から50質量%の範囲で混合分散して形成されてもよい。この電子輸送材料として、オキサジアゾール誘導体、ニトロ置換フルオレノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、シロール誘導体、キレート型有機金属錯体、多核または縮合芳香環化合物、ペリレン誘導体、トリアゾール誘導体、フルオレニリデンまたはメタン誘導体等が挙げられる。
【0170】
また、正孔移動度および電子移動度の両方の調整が必要な場合は、前記電荷輸送性ポリエステルに正孔輸送材料および電子輸送材料の両方を一緒に混在させてもよい。
さらに、成膜性の向上、ピンホール防止等のため、適切な樹脂(ポリマー)、添加剤を加えても良い。具体的な樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、セルロース樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリススチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、スチレンブタジエン共重合体、塩化ビニルデン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、シリコン樹脂、ポリ−N−ビニルカルバゾール樹脂、ポリシラン樹脂、ポリチオフェン、またはポリピロール等の導電性樹脂等を用いることができる。また、添加剤としては、公知の酸化防止剤、紫外線吸収剤、または可塑剤等を用いることができる。
【0171】
また、電荷注入性を向上させる場合は、正孔注入層および/または電子注入層を用いる場合があるが、正孔注入材料としては、フェニレンジアミン誘導体、フタロシアニン誘導体、インダンスレン誘導体、またはポリアルキレンジオキシチオフェン誘導体等が用いられる。また、これらには、ルイス酸、スルホン酸等を混合してもよい。電子注入材料としては、Li、Ca、またはSr等の金属やLiF、MgF等の金属フッ化物、MgO、Al、またはLiO等の金属酸化物が用いられる。
【0172】
また、発光性化合物を発光材料として用いるが、発光材料としては、固体状態で高い発光量子効率を示す化合物を用いる。発光材料は、低分子化合物または高分子化合物どちらでもよく、有機低分子である場合の好適な例としては、キレート型有機金属錯体、多核または縮合芳香環化合物、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、スチリルアリーレン誘導体、シロール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサチアゾール誘導体、またはオキサジアゾール誘導体等が、高分子の場合、ポリパラフェニレン誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、またはポリアセチレン誘導体等が用いられる。好適な具体例として、下記の発光材料(VIII−1)から(VIII−17)が用いられるが、これらに限られるものではない。なお、発光材料(VIII−13)から(VIII−17)中、Vは前記示した官能基、nおよびgは1以上の整数を示す。
【0173】
【化18】

【0174】
【化19】

【0175】
また、素子の耐久性の向上あるいは発光効率の向上を目指して、上記発光材料または前記電荷輸送性ポリエステルの中にゲスト材料として発光材料とは異なる色素化合物をドーピングしてもよい。色素化合物のドーピングの割合としては0.001質量%以上40質量%以下程度、好適には0.001質量%以上10質量%以下程度である。このドーピングに用いられる色素化合物としては、発光材料および電荷輸送性ポリエステルとの相容性が良く、かつ発光層の良好な薄膜形成を妨げない有機化合物が用いられ、好適にはクマリン誘導体、DCM誘導体、キナクリドン誘導体、ルブレン誘導体、ポルフィリン誘導体、Ir、Eu、またはPtなどの金属錯体化合物等が用いられる。好適な具体例として、下記の色素化合物(IX−1)〜(IX−6)があげられるが、これらに限られるものではない。
【0176】
【化20】

【0177】
発光層4は、前記発光性材料単独で形成されていてもよいが、電気特性及び発光特性をさらに改善する等の目的で、前記発光材料に前記電荷輸送性ポリエステルを1質量%ないし50質量%の範囲で混合分散して形成、もしくは前記発光性高分子中に前記電荷輸送性ポリエステル以外の電荷輸送材料を1質量%ないし50質量%の範囲で混合分散して形成させてもよい。
【0178】
電荷輸送能を有する発光層6は、例えば、目的に応じて機能(正孔輸送能、もしくは電子輸送能)が付与された前記電荷輸送性ポリエステル中に、発光材料として前記発光材料(VI−1)〜(VI−17)を50質量%以下分散させた材料を含むものであることが望ましい。この場合、有機電界発光素子に注入される正孔と電子とのバランスを調節するために前記電荷輸送性ポリエステル以外の電荷輸送材料を10質量%以上50質量%以下分散させてもよい。
【0179】
この電荷輸送材料としては、電子移動度を調節する場合、電子輸送材料として好適にはオキサジアゾール誘導体、ニトロ置換フルオレノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、またはフルオレニリデンメタン誘導体等が挙げられる。好適な具体例として、前記化合物(A−1)〜(A−3)が挙げられる。また、前記電荷輸送性ポリエステルと強い電子相互作用を示さない有機化合物が用いられることが望ましく、より望ましくは下記化合物(X)が用いられるが、これに限定されるものではない。
【0180】
【化21】

【0181】
正孔移動度を調節する場合、正孔輸送材料として好適にはテトラフェニレンジアミン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、カルバゾール誘導、スチルベン誘導体、アリールヒドラゾン誘導体、またはポルフィリン系化合物等、特に好適な具体例として上記化合物(IV−1)〜(IV−7)が挙げられるが、電荷輸送性ポリエステルとの相容性が良いことから、テトラフェニレンジアミン誘導体が望ましい。
【0182】
背面電極7には、真空蒸着が可能で、電子注入を行うため仕事関数の小さな金属元素が使用されるが、特に望ましくはマグネシウム、アルミニウム、銀、インジウム及びこれらの合金、またはフッ化リチウムや酸化リチウム等の金属ハロゲン化合物や金属酸化物が挙げられる。
【0183】
また、背面電極7上には、さらに素子の水分や酸素による劣化を防ぐために保護層を設けてもよい。具体的な保護層の材料としては、In、Sn、Pb、Au、Cu、Ag、またはAlなどの金属、MgO、SiO、またはTiO等の金属酸化物、ポリエチレン樹脂、ポリウレア樹脂、またはポリイミド樹脂等の樹脂が挙げられる。保護層の形成には、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマ重合法、化学気相成長(CVD)法、またはコーティング法等が適用できる。
【0184】
これら図1〜図4に示される有機電界発光素子の作製は、例えば、以下の手順で行われる。まず、透明絶縁体基板1上に予め形成された透明電極2の上に、必要に応じて、バッファ層を溶媒中に溶解もしくは分散させて得られた塗布液を用いて透明電極2上にスピンコーティング法、ディップ法等を用いて成膜し、加熱などにより硬化させて形成する。次に、各有機電界発光素子の層構成に応じて、透明電極2又はバッファ層上に、正孔輸送層3、発光層4、電子輸送層5、及び電荷輸送能を有する発光層6を形成する。さらに、これらの層の上に、各有機電界発光素子の層構成に応じて、さらに各層を順次積層する。
【0185】
また、正孔輸送層3、発光層4、電子輸送層5及び電荷輸送能を有する発光層6は、上述したようにこれら各層を構成する材料を真空蒸着法により用いて形成する。あるいは、この材料を有機溶媒中に溶解もしくは分散させて得られた塗布液を用いてスピンコーティング法、ディップ法等を用いて成膜することによって形成される。
【0186】
また、電荷輸送材料、発光材料として高分子化合物を用いる場合、各層形成は塗布液を用いた製膜法により行うことが望ましいが、インクジェット法を利用して製膜を行ってもよい。
また、形成されるバッファ層の膜厚は、1nm以上200nm以下で、特に10nm以上150nm以下の範囲であることが望ましい。
【0187】
また、正孔輸送層3、発光層4及び電子輸送層5の膜厚は、各々20nm以上100nm以下で、特に30nm以上80nm以下の範囲であることが望ましい。また、電荷輸送能を有する発光層6の膜厚は20nm以上200nm以下で、30nm以上200nm以下程度が望ましい。
【0188】
上記各材料(前記電荷輸送性ポリエステル、発光材料等)の分散状態は分子分散状態でも粒子分散状態でも構わない。塗布液を用いた成膜法の場合、分子分散状態とするためには、分散溶媒は上記各材料の共通溶媒が望ましく、粒子分散状態とするために分散溶媒は上記各材料の分散性及び溶解性を考慮して選択するのが望ましい。粒子状に分散するためには、ボールミル、サンドミル、ペイントシェイカー、アトライター、ホモジェナイザー、または超音波法等が利用できる。
【0189】
そして、最後に、発光層4、電子輸送層5又は電荷輸送能を有する発光層6の上に背面電極7を真空蒸着法により形成することにより図1〜4に示す有機電界発光素子を得ることができる。
【0190】
−表示媒体−
次に、本実施形態に係る表示媒体の構成について詳述する。
本実施形態の表示媒体は、上記本実施の形態の有機電界発光素子と、有機電界発光素子を駆動するための駆動手段と、を有する。
表示媒体として具体的には例えば、図1〜4に示すように、有機電界発光素子の一対の電極(透明電極2、背面電極7)に連結され、当該一対の電極間に直流電圧を印加するための電圧印加装置9を、駆動手段として備えたものが挙げられる。
電圧印加装置9を用いた有機電界発光素子の駆動方法としては、例えば、一対の電極間に、4V以上20V以下で、電流密度1mA/cm以上200mA/cm以下の直流電圧を印加することによって有機電界発光素子を発光させる。
【0191】
また、本実施の形態の有機電界発光素子は、最小単位(1画素単位)の構成について説明したが、例えば、当該1画素単位(有機電界発光素子)をマトリクス状及びセグメント状の少なくとも一方で配置した表示媒体に適用される。有機電界発光素子をマトリクス状に配置する場合、電極のみをマトリクス状に配置する態様であってもよいし、電極及び有機化合物層の両方をマトリクス状に配置する態様であってもよい。また、本実施形態において有機電界発光素子をセグメント状に配置する場合、電極のみをセグメント状に配置する態様であってもよいし、電極及び有機化合物の両方をセグメント状に配置する態様であってもよい。なお、マトリクス状又はセグメント状の有機化合物層は、前述したインクジェット法を用いることにより容易に形成される。
また、表示媒体の駆動方式としては、従来公知の技術、例えば複数の行電極及び列電極を配し、行電極を走査駆動しながら各行電極に対応する画像情報に応じて列電極を一括して駆動させる単純マトリクス駆動や、画素毎に配された画素電極によるアクティブマトリックス駆動等を利用される。
【実施例】
【0192】
以下、本実施形態を、実施例を挙げてさらに具体的に説明する。だだし、これら各実施例は、本実施形態を制限するものではない。
【0193】
(実施例A1)
<<合成例1>>
−DAA−1の合成−
アセトアニリド(25.0g、下記反応式の左辺の化合物)、4−ヨードフェニルプロピオン酸メチル(64.4g、下記反応式の左辺の化合物)、炭酸カリウム(38.3g)、硫酸銅5水和物(2.3g)、n−トリデカン(50ml)を500mlの三口フラスコに入れ、窒素気流下、230℃で20時間加熱攪拌した。反応終了後、水酸化カリウム(15.6g)をエチレングリコール(300ml)に溶解したものを加え、窒素気流下で3.5時間加熱還流した後、室温(25℃)まで冷却し、反応液を1Lの蒸留水に注ぎ、塩酸で中和し、結晶を析出させた。結晶を吸引ろ過によりろ取し、水洗した後、1Lのフラスコに移した。これに、トルエン(500ml)を加え、加熱還流し、共沸により水を除去した後、濃硫酸(1.5ml)のメタノール(300ml)溶液を加え、窒素気流下で5時間加熱還流した。反応後、トルエンで抽出し、有機層を蒸留水で洗浄した。次いで、無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶剤を減圧下留去し、ヘキサンから再結晶することにより下記反応式の右辺の化合物(DAA−1)を36.5g得た。
【0194】
【化22】

【0195】
−ハロゲン中間体1の合成−
非特許文献J.Org.Chem.,68,26,2003に記載のアリールボロン酸を用いて二量体とすることにより一般式(II−1)のX基に対応する中間体化合物(下記反応式の右辺に示す化合物(ハロゲン中間体1))を、下記に示す手順にて合成した。
【0196】
まず、温度計、コンデンサ−、マグネチックスタ−ラ−を備えた500ml三口フラスコに酢酸銅(II)(9.1g)、DMF(ジメチルホルムアミド)200mlを入れ、磁気撹拌下5−ブロモベンゾ[b]チオフェン−2−ボロン酸(フロンティア社製、下記反応式の左辺に示す化合物)(25.7g)を加え、その後、1時間加熱還流磁気撹拌した。
続いて、薄層クロマトグラフィー(TLC、ヘキサン/酢酸エチル=3/1(体積比)にて5−ブロモベンゾ[b]チオフェン−2−ボロン酸のスポットが消失しているのを確認後、シリカゲルカラムクロマトグラフィ−(ヘキサン/酢酸エチル=5/1(体積比)により精製を行い、次いで50℃で真空乾燥を15時間行い、ハロゲン中間体1を得た。この時の収率は40%であった。
【0197】
【化23】

【0198】
−モノマー1の合成−
温度計、コンデンサ−、マグネチックスタ−ラ−を備えた200ml三口フラスコにDAA−1(8.0g)、ハロゲン中間体1(6.4g)、酢酸パラジウム(II)(170mg)、炭酸ルビジウム(21g)を入れ、キシレン50mlに溶解させた。続いてトリ−タ−シャリ−ブチルホスフィン(1.2g)をすばやく加え、窒素雰囲気下9時間加熱還流磁気撹拌した。
その後、TLC(ヘキサン/酢酸エチル=3/1(体積比))にてハロゲン中間体1に起因するスポットが消失しているのを確認後、室温(25℃)まで冷却した。セライト吸引ろ過により無機物を除去した後、1Nの希塩酸100mlで洗浄し、次に、水200mlで3回洗浄し、最後に飽和食塩水200mlで洗浄した。無水硫酸ナトリウムで乾燥後、シリカゲルカラムクロマトグラフィ−(ヘキサン/酢酸エチル=3/1)により精製を行い、次いで70℃で真空乾燥を15時間行い、下記反応式の右辺に示す化合物(モノマー1)を得た。この時の収率は63%であった。
【0199】
【化24】

【0200】
−例示化合物(1)の合成−
モノマー1を1.5g、エチレングリコール10mlおよびテトラブトキシチタン0.02gを50mlの三口ナスフラスコに入れ、窒素雰囲気下、210℃で6時間加熱攪拌した。
モノマー1が消失したのをTLCにより確認した後40Paに減圧してエチレングリコールを留去しながら200℃に加熱し、7時間反応を続けた。その後、室温(25℃)まで冷却し、テトラヒドロフラン50mlに溶解し、不溶物を0.5μlのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルターにてろ過し、ろ液を減圧下留去した後、モノクロロベンゼン300mlに溶解させ、1Nの希塩酸300mlで洗浄した後、水500mlで3回洗浄した。
次に、モノクロロベンゼン溶液が30mlとなるまで減圧下留去して、混合溶媒(酢酸エチル/メタノール=1/5(体積比))800ml中に滴下し、ポリマーを再沈殿させた。得られたポリマーをろ過し、メタノールで洗浄した後、70℃で16時間真空乾燥させ、1.1gのポリマー〔例示化合物(1)、下記反応式の右辺に示す化合物〕を得た。
このポリマーの分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(東ソー社製、HLC−8120GPC)にて測定したところ、Mw=7.3×10(スチレン換算)、Mw/Mn=1.43であり、モノマーの分子量から求めた重合度pは約88であった。
【0201】
【化25】

【0202】
<有機電界発光素子の作製>
厚み150nmのITO膜付きのガラス基板(25mm×25mm、厚み0.7mmの無アルカリガラス基板、三容真空社製)を短冊状のフォトマスクを用いてフォトリソグラフィによりパターニングし、さらにエッチング処理することにより短冊状のITO電極(幅2mm)を形成した。
次に、このITO膜付ガラス基板を中性洗剤、純水、アセトン(電子工業用、関東化学製)およびイソプロパノール(電子工業用、関東化学製)で超音波を各5分間加えて洗浄した後、スピンコーターで乾燥させた。
洗浄後の基板のITO膜が設けられた面に、正孔輸送層として、電荷輸送性ポリエステル〔例示化合物(1)〕を5質量%の濃度で含むモノクロロベンゼン溶液(目開き0.1μmのPTFEフィルターで濾過した溶液)を、ディップ法により厚さ0.050μmとなるように形成した。
続いて、正孔輸送層表面に、発光材料として化合物(VI−1)を蒸着して、厚さ0.055μmの発光層を形成した。続いて、発光層上に、短冊状の穴が設けられた金属性マスクを設置した状態で、Mg−Ag合金を共蒸着により蒸着し、幅2mm、厚み0.15μmの背面電極をITO電極と交差するように形成し、有機電界発光素子を得た。形成された有機電界発光素子の有効面積は0.04cmであった。
【0203】
(実施例A2)
<<合成例2>>
−DAA−2の合成−
温度計、コンデンサ−、マグネチックスタ−ラ−を備えた100ml三口フラスコに4−フェニルアセトアニリド(4.0g、下記反応式左辺の化合物)、4−ヨードフェニルプロピオン酸メチル(6.4g、下記反応式左辺の化合物)、炭酸カリウム(3.9g)、硫酸銅5水和物(0.40g)を入れ、o−ジクロロベンゼン(20ml)に溶解させた。窒素雰囲気下、185℃で13時間加熱攪拌した。反応終了後、水酸化カリウム(1.3g)をエチレングリコール(25ml)に溶解したものを加え、窒素雰囲気下、5時間加熱還流した。反応終了後、25℃まで冷却し、これを水(200ml)に注ぎ、塩酸で中和して、結晶を析出させた。これをろ過し、水洗した後、1Lのフラスコに移した。これにトルエン(300ml)を加えて、加熱還流し、水を共沸により除去した後、メタノール(100ml)、濃硫酸(0.5ml)を加えて、窒素気流下で、3時間加熱還流した。反応終了後、蒸留水にあけ、トルエンで抽出した。トルエン層を蒸留水で洗浄し、次いで、無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶剤を減圧下留去し、酢酸エチル/ヘキサン混合液から再結晶することにより下記反応式右辺の化合物(DAA−2)を3.2g得た。
【0204】
【化26】

【0205】
−ハロゲン中間体2の合成−
非特許文献J.Org.Chem.,68,26,2003に記載のアリールボロン酸を用いたダイマー化により一般式(II−1)のX基に対応する中間体化合物(下記反応式の右辺に示す化合物(ハロゲン中間体2)を、下記に示す手順にて合成した。
まず、温度計、コンデンサ−、マグネチックスタ−ラ−を備えた500ml三口フラスコに酢酸銅(II)(3.6g)、DMF(ジメチルホルムアミド)200mlを入れ、磁気撹拌下5−ブロモ−3−メチルベンゾ[b]チオフェン−2−ボロン酸(下記反応式の左辺に示す化合物)(10.8g)を加え、その後、1時間加熱還流磁気撹拌した。
続いて、TLC(ヘキサン/酢酸エチル=3/1(体積比)にて5−ブロモベンゾ[b]チオフェン−2−ボロン酸のスポットが消失しているのを確認後、シリカゲルカラムクロマトグラフィ−(ヘキサン/酢酸エチル=5/1(体積比)により精製を行い、次いで50℃で真空乾燥を15時間行い、ハロゲン中間体2を得た。この時の収率は60%であった
【0206】
【化27】

【0207】
−例示化合物(17)の合成−
合成例1において、DAA−1の代わりにDAA−2を用い、ハロゲン中間体1の代わりにハロゲン中間体2を用いた以外は、合成例1と同様にして合成を行い、下記反応式の右辺に示すポリマー(例示化合物(17))を1.2g得た。このポリマーの分子量をGPCで測定したところ、MW=8.8×10(スチレン換算)、Mw/Mn=1.32であり、モノマーの分子量から求めた重合度pは約87であった。
【0208】
【化28】

【0209】
<有機電界発光素子の作製>
実施例A1で用いたものと同様のITO電極付きガラス基板の電極が設けられた面に、例示化合物(17)1質量部、ポリ(N−ビニルカルバゾール)4質量部および前記化合物(VIII−1)1質量部を10質量%の濃度で含むジクロロメタン溶液(目開き0.1μmのPTFEフィルターで濾過した溶液)を、スピンコーター法により塗布して膜厚0.15μmの電荷輸送能を持つ発光層を形成した。
充分乾燥させた後、Mg−Ag合金を共蒸着により蒸着して、2mm幅、0.15μm厚の背面電極をITO電極と交差するように形成し、有機電界発光素子を得た。形成された有機電界発光素子の有効面積は0.04cmであった。
【0210】
(実施例A3)
<<合成例3>>
−中間体3−1の合成−
5−フェニルペンタン酸21.4g(下記反応式中の左辺の化合物)、ヨウ素12.1g、過ヨウ素酸・2水和物4.6g、を300ml三口フラスコに入れ、更に硫酸2ml、酢酸80mlおよび水15mlを混合した混合液を加えた。
80℃で2時間撹拌後、1Lビーカーに満たした純水500ml中へあけた。沈殿した結晶を吸引ろ過によりろ取した。この結晶物を濃度が10質量%のチオ硫酸ナトリウム水溶液500mlを用いて2回洗浄して、さらに純水で中性まで洗浄した。続いて、得られた結晶を50℃で15時間真空乾燥し5−(4−ヨードフェニル)ペンタン酸30gを得た。
【0211】
得られた結晶(5−(4−ヨードフェニル)ペンタン酸)を300ml三口フラスコに入れ、トルエン100mlを加えた。メタノール20mlおよび硫酸2mlを混合した混合液を加え、1時間還流撹拌した。次にメタノールを除水管から留去した純水500mlを加えトルエン層と水層とに分液した。トルエン層を純水で中性まで洗浄した後、硫酸ナトリウムで乾燥した。乾燥後、トルエンを減圧下留去して無色結晶を得た。得られた結晶をトルエン/ヘキサンから再結晶して下記反応式中の右辺の化合物(中間体3−1)を25g得た。
続いて、合成例1において、アセトアニリドの代わりに4−(2,4−ジメチル)−フェニルアセトアニリドを用い、4−ヨードフェニルプロピオン酸メチルの代わりに中間体3−1を用いた以外は、合成例1と同様にして行い、DAA−13を得た。
【0212】
【化29】

【0213】
−例示化合物(9)の合成−
続いて、DAA−1の代わりにDAA−13を用い、ハロゲン中間体1の代わりにハロゲン中間体2を用いた以外は、合成例1と同様にして合成を行い下記反応式の右辺に示す化合物(例示化合物(9))を1.4g得た
このポリマーの分子量をGPCで測定したところ、MW=9.8×10(スチレン換算)、Mw/Mn=1.15であり、モノマーの分子量から求めた重合度pは約87であった。
【0214】
【化30】

【0215】
<有機電界発光素子の作製>
実施例A1で用いたものと同様のITO電極付きガラス基板の電極が設けられた面に、実施例A1同様に正孔輸送層として、電荷輸送性ポリエステル〔例示化合物(9)〕を厚さ0.050μmで形成した。
次に発光層として前記例示化合物(VIII−1)と前記化合物(IX−1)を厚さ0.065μm、電子輸送層として前記化合物(A−1)を厚さ0.030μmで形成した。続いてMg−Ag合金を共蒸着により蒸着して、2mm幅、0.15μm厚の背面電極をITO電極と交差するように形成し、有機電界発光素子を得た。形成された有機電界発光素子の有効面積は0.04cmであった。
【0216】
(実施例A4)
<<合成例4>>
−例示化合物(42)の合成−
−DAA−5の合成−
温度計、コンデンサ−、マグネチックスタ−ラ−を備えた500ml三口フラスコに4−(2−チエニル)フェニルアセトアニリド(43g、下記反応式左辺の化合物)、4−ヨードフェニルプロピオン酸メチル(64g、下記反応式左辺の化合物)、炭酸カリウム(33g)、硫酸銅5水和物(6.0g)を入れ、o−ジクロロベンゼン(50ml)に溶解させた。窒素雰囲気下、180℃で10時間加熱攪拌した。反応終了後、水酸化カリウム(17g)をエチレングリコール(200ml)に溶解したものを加え、窒素雰囲気下、3時間加熱還流した。反応終了後、25℃まで冷却し、これを純水(500ml)に注ぎ、塩酸で中和して、結晶を析出させた。これをろ過し、水洗した後、2Lのフラスコに移した。これにトルエン(500ml)を加えて、加熱還流し、水を共沸により除去した後、メタノール(100ml)、濃硫酸(0.5ml)を加えて、窒素気流下で、3時間加熱還流した。反応終了後、蒸留水にあけ、トルエンで抽出した。トルエン層を蒸留水で洗浄し、次いで、無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶剤を減圧下留去し、酢酸エチル/ヘキサン混合液から再結晶することにより下記反応式右辺の化合物(DAA−5)を35g得た。
【0217】
【化31】

【0218】
−例示化合物(42)の合成−
合成例1において、DAA−1の代わりにDAA−5を用い、ハロゲン中間体1の代わりにハロゲン中間体2を用いた以外は、合成例1と同様にして合成を行い、下記反応式の右辺に示すポリマー(例示化合物(42))を1.1g得た。このポリマーの分子量をGPCで測定したところ、Mw=9.1×10(スチレン換算)、Mw/Mn=1.14であり、モノマーの分子量から求めた重合度pは約86であった。
【0219】
【化32】

【0220】
<有機電界発光素子の作製>
実施例A1で用いたものと同様のITO電極付きガラス基板の電極が設けられた面に、実施例A1同様に正孔輸送層として、電荷輸送性ポリエステル〔例示化合物(42)〕を厚さ0.050μmでインクジェット法により形成した。次に、発光層として前記化合物(VIII−17)1質量部および前記化合物(IX−5)1質量部を10質量%の濃度で含むジクロロメタン溶液(目開き0.1μmのPTFEフィルターで濾過した溶液)を、厚さ0.065μmでスピンコーター法により形成した。なお、用いた前記化合物(VIII−17)は、n=4、g=200、Vが前記式(30)の構造を有する化合物(ただし、c=0、R16は水素原子)である。充分乾燥させた後、Caを厚さ0.08μm、Alを厚さ0.15μmに蒸着して、2mm幅、合計0.23μm厚の背面電極をITO電極と交差するように形成し、有機電界発光素子を得た。形成された有機電界発光素子の有効面積は0.04cmであった。
【0221】
(実施例A5)
<<合成例5>>
−DAA−3の合成−
温度計、コンデンサ−、マグネチックスタ−ラ−を備えた100ml三口フラスコに9,9−ジメチル−2−アセトアミドフルオレン(5.0g、下記反応式中の左辺の化合物)、4−ヨードフェニルプロピオン酸メチル(6.0g、下記反応式中の左辺の化合物)、炭酸カリウム(4.1g)、硫酸銅5水和物(0.41g)を入れ、o−ジクロロベンゼン(20ml)に溶解させた。窒素雰囲気下、185℃で13時間加熱攪拌した。反応終了後、水酸化カリウム(1.5g)をエチレングリコール(30ml)に溶解したものを加え、窒素雰囲気下、5時間加熱還流した。反応終了後、25℃まで冷却し、これを水(200ml)に注ぎ、塩酸で中和して、結晶を析出させた。これをろ過し、水洗した後、1Lのフラスコに移した。これにトルエン(300ml)を加えて、加熱還流し、水を共沸により除去した後、メタノール(100ml)、濃硫酸(0.5ml)を加えて、窒素気流下で、3時間加熱還流した。反応終了後、蒸留水にあけ、トルエンで抽出した。トルエン層を蒸留水で洗浄し、次いで、無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶剤を減圧下留去し、酢酸エチル/ヘキサン混合液から再結晶することにより下記反応式の右辺の化合物(DAA−3)を5.0g得た。
【0222】
【化33】

【0223】
−例示化合物(25)の合成−
合成例1において、DAA−1の代わりにDAA−3を用い、ハロゲン中間体1の代わりに ハロゲン中間体2を用いた以外は、合成例1と同様にして合成を行い、下記反応式右辺に示されるモノマーを合成した。
【0224】
【化34】

【0225】
続いて、合成例1において、モノマー1の代わりに上記モノマーを用いた以外は下記反応式の右辺に示すポリマー(例示化合物(25))を1.8g得た。このポリマーの分子量をGPCで測定したところ、MW=7.7×10(スチレン換算)、Mw/Mn=1.26であり、モノマーの分子量から求めた重合度pは約70であった。
【0226】
【化35】

【0227】
<有機電界発光素子の作製>
実施例A4において、例示化合物(42)の代わりに例示化合物(25)を用いた以外は、実施例A4と同様にして有機電界発光素子を作製した。
【0228】
(実施例A6)
<<合成例6>>
−例示化合物(34)の合成−
−DAA−6の合成−
温度計、コンデンサ−、マグネチックスタ−ラ−を備えた300ml三口フラスコに4−ブロモトリフェニルアミン(18g、アルドリッチ製、下記反応式左辺の化合物)、4−アセトアミドフェニルプロピオン酸メチル(11g、下記反応式左辺の化合物)、炭酸カリウム(8.3g)、硫酸銅5水和物(2.0g)を入れ、o−ジクロロベンゼン(30ml)に溶解させた。窒素雰囲気下、185℃で11時間加熱攪拌した。反応終了後、水酸化カリウム(4.0g)をエチレングリコール(50ml)に溶解したものを加え、窒素雰囲気下、5時間加熱還流した。反応終了後、25℃まで冷却し、これを水(300ml)に注ぎ、塩酸で中和して、結晶を析出させた。これをろ過し、水洗した後、1Lのフラスコに移した。これにトルエン(300ml)を加えて、加熱還流し、水を共沸により除去した後、メタノール(100ml)、濃硫酸(0.5ml)を加えて、窒素気流下で、3時間加熱還流した。反応終了後、蒸留水にあけ、トルエンで抽出した。トルエン層を蒸留水で洗浄し、次いで、無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶剤を減圧下留去し、酢酸エチル/ヘキサン混合液から再結晶することにより下記反応式右辺の化合物(DAA−6)を11g得た。
【0229】
【化36】

【0230】
合成例1において、DAA−1の代わりにDAA−6を用い、ハロゲン中間体1の代わりに ハロゲン中間体2を用いた以外は、合成例1と同様にして合成を行い、下記反応式右辺に示されるモノマーを合成した。
【0231】
【化37】

【0232】
続いて合成例1と同様な方法で下記反応式右辺に示す例示化合物(34)を1.5g得た。このポリマーの分子量をGPCで測定したところ、Mw=9.7×10(スチレン換算)、Mw/Mn=1.55であり、モノマーの分子量から求めた重合度pは約81であった。
【0233】
【化38】

【0234】
<有機電界発光素子の作製>
実施例A2において、例示化合物(17)の代わりに例示化合物(34)を用いた以外は、実施例A2と同様にして有機電界発光素子を作製した。
【0235】
(実施例A7)
<<合成例7>>
−中間体7−1の合成−
窒素雰囲気下、温度計、コンデンサ−、撹拌モーターを備えた10lセパラブルフラスコにテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(18.7g)、テトラヒドロフラン(THF)1Lを加え撹拌した。そこへ、あらかじめ用意した4−ヨードフェニルプロピオン酸(441g、下記反応式右辺の化合物)を1Nの水酸化ナトリウム水溶液(1600ml)に溶解させたカルボン酸ナトリウム水溶液を加えた。2M炭酸ナトリウム水溶液(1600ml)、あらかじめ用意したフェニルボロン酸(214g、下記反応式右辺の化合物)をTHF800mlに溶解させた溶液の順に加えた。3時間窒素雰囲気下還流後25℃まで冷却して塩酸560mlを加えPH=1とした。この水溶液を酢酸エチル2.5Lで抽出し、酢酸エチル層を純水3Lで3回、飽和食塩水3Lで1回洗浄した。硫酸ナトリウムで乾燥後、ろ過して減圧下溶剤を留去し、析出した結晶をヘキサン1Lで煮洗いした。得られた粗結晶をジイソプロピルエーテルから再結晶してビフェニルプロピオン酸300g(下記反応式右辺の化合物)を得た。この時の収率は83%であった。
【0236】
【化39】

【0237】
中間体3−1の合成において、5−フェニルペンタン酸の代わりにビフェニルプロピオン酸を用いた以外は、中間体3−1を合成する場合と同様に合成を行い、下記反応式右辺の化合物(中間体7−1)を得た。この時の収率は60%であった。
【0238】
【化40】

【0239】
−DAA−4の合成−
DAA−1の合成において、アセトアニリドの代わりに、4−エチルアセトアニリドを用い、4−ヨードフェニルプロピオン酸メチルの代わりに中間体7−1を用いた以外は、合成例1と同様に合成を行い、下記反応式右辺に示される化合物(DAA−4)を20g得た。
【0240】
【化41】

【0241】
−例示化合物(57)の合成−
モノマー1の合成において、DAA−1の代わりにDAA−4を用い、ハロゲン中間体1の代わりに中間体7−1を用いた以外は、合成例1と同様に合成を行い、下記反応式左辺のモノマーを得た。
続いて、モノマー1の代わりに下記反応式左辺のモノマーを用い、エチレングリコールの代わりに1,6−ヘキシレングリコールを用いた以外は、合成例1と同様にして合成を行い例示化合物(57)を2.3g得た。
このポリマーの分子量をGPCで測定したところ、Mw=1.1×10(スチレン換算)、Mw/Mn=1.32であり、モノマーの分子量から求めた重合度pは約74であった。
【0242】
【化42】

【0243】
<有機電界発光素子の作製>
実施例A1で用いたものと同様のITO電極付きガラス基板の電極が設けられた面に、発光材料として前記化合物(VIII−14)を用いインクジェット法により厚さ0.050μmの発光層を形成した。なお、用いた前記化合物(VIII−14)は、n=1、g=800の化合物である。
発光層を充分乾燥させた後、電荷輸送性ポリエステル〔例示化合物(57)〕を1.5質量部%含むジクロロメタン溶液を(目開き0.1μmのPTFEフィルターで濾過した溶液)を用いて、インクジェット法により膜厚0.05μmの電子輸送層を形成した。
続いてCaを厚さ0.08μm、Alを厚さ0.15μmに蒸着して、2mm幅、合計0.23μm厚の背面電極をITO電極と交差するように形成し、有機電界発光素子を得た。形成された有機電界発光素子の有効面積は0.04cmであった。
【0244】
(実施例A8)
<<合成例8>>
−例示化合物(59)の合成−
−中間体8−1の合成−
中間体3−1の合成において、5−フェニルペンタン酸の代わりに、6−フェニルヘキサン酸を用いた以外は合成例3、中間体3−1の合成と同様にして下記反応式右辺化合物(中間体8−1)を収率63%で合成した。
【0245】
【化43】

【0246】
−中間体8−2の合成−
続いて、窒素雰囲気下、温度計、コンデンサ−、マグネチックスターラを備えた5000ml三口フラスコにテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(0.58g)、THF50mlを加え撹拌した。そこへ、中間体8−1(18.2g)、2M炭酸ナトリウム水溶液(50ml)、あらかじめ用意した4―アセトアミドフェニルボロン酸ピナコールエステル(アルドリッチ製、13g、下記反応式左辺の化合物)をTHF50mlに溶解させた溶液の順に加えた。3時間窒素雰囲気下還流後25℃まで冷却して塩酸50mlを加えPH=1とした。この水溶液をトルエン1.0Lで抽出し、トルエン層を純水1.0Lで3回、飽和食塩水1.0Lで1回洗浄した。硫酸ナトリウムで乾燥後、ろ過して減圧下溶剤を留去して、得られた粗結晶を500mlの酢酸エチルで煮洗いした。続いて得られた粗結晶をトルエンから再結晶して下記反応式右辺の化合物(中間体8−2)11.5g(下記反応式右辺の化合物)を得た。この時の収率は70%であった。
【0247】
【化44】

【0248】
−ハロゲン中間体3の合成−
合成例1、ハロゲン中間体1の合成において、5−ブロモベンゾ[b]チオフェン−2−ボロン酸の代わりに下記反応式左辺化合物を用いた以外は合成例1と同様な方法で合成を行い、下記反応式右辺に示される化合物(ハロゲン中間体3)を収率60%で得た。
【0249】
【化45】

【0250】
−ハロゲン中間体4の合成−
温度計、マグネチックスタ−ラ−を備えた500ml三口フラスコに5−ヘキシル−2,2‘−ビチオフェン(25g、下記反応式中の左辺の化合物)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF、100ml)に溶解させた。ここへN−ブロモスクシンイミド(NBS、18g)を少しずつ入れ、窒素雰囲気下、室温25℃で3時間磁気攪拌した。反応終了後、純水(1000ml)中にあけ結晶を析出させた。純水(1000ml)で洗浄した後、ヘキサンから再結晶して、50℃で真空乾燥を15時間行なうことで下記反応式右辺に示される化合物(ハロゲン中間体4)を30g得た。
【0251】
【化46】

【0252】
−ハロゲン中間体5の合成−
窒素雰囲気下、温度計、コンデンサ−、撹拌モーターを備えた1000ml三口フラスコにテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(5.8g)、THF200mlを加え撹拌した。そこへハロゲン中間体4(30g、下記反応式左辺の化合物)を加え、2M炭酸ナトリウム水溶液(100ml)、あらかじめ用意した2,2‘−ビチオフェン−5−ボロン酸ピナコールエステル(30g、下記反応式左辺の化合物)をTHF(100ml)に溶解させた溶液の順に加えた。5時間窒素雰囲気下還流後25℃まで冷却して塩酸50mlを加えPH=1とした。この水溶液を酢酸エチル500mlで抽出し、酢酸エチル層を純水500mlで3回、飽和食塩水500mlで1回洗浄した。硫酸ナトリウムで乾燥後、ろ過して減圧下酢酸エチル、THFを留去して粗結晶を37g得た。
続いて温度計、マグネチックスタ−ラ−を備えた500ml三口フラスコにn−ヘキシルクォーターチオフェン上記粗結晶(30g)、DMF(300ml)に溶解させた。ここへNBS(14g)を少しずつ入れ、窒素雰囲気下、室温25℃で10時間磁気攪拌した。反応終了後、純水(1000ml)中にあけ結晶を析出させた。純水(1000ml)で洗浄した後、トルエンから再結晶して下記反応式右辺に示される化合物(ハロゲン中間体5)を27g得た。
【0253】
【化47】

【0254】
―DAA−8の合成―
合成例6、DAA6の合成において、4-ブロモトリフェニルアミンの代わりにハロゲン中間体5および4−アセトアミドフェニルプロピオン酸メチルの代わりに中間体8−2を用いた以外は合成例6と同様な方法で合成を行い、下記反応式右辺に示される化合物(DAA-8)を収率45%で得た。
【0255】
【化48】

【0256】
例示化合物(1)のモノマーの合成において、DAA−1の代わりにDAA−8を用い、ハロゲン中間体1の代わりにハロゲン中間体3を用いた以外は、合成例1と同様に合成を行い、下記反応式右辺のモノマーを得た。
【0257】
【化49】

【0258】
続いて、モノマー1の代わりに下記反応式左辺のモノマーを用いたこと、およびエチレングリコールのかわりに、シクロヘキシレングリコールを用いた以外は合成例1と同様にして合成を行い例示化合物(59)を2.3g得た。
このポリマーの分子量をGPCで測定したところ、Mw=7.9×10(スチレン換算)、Mw/Mn=1.28であり、モノマーの分子量から求めた重合度pは約40であった。
【0259】
【化50】

【0260】
<有機電界発光素子の作製>
実施例A1で用いたものと同様のITO電極付きガラス基板の電極が設けられた面に、電荷輸送性ポリエステル〔例示化合物(59)〕を5質量%の濃度で含むジクロロメタン溶液(目開き0.5μmのPTFEフィルターで濾過した溶液)を、スピンコーター法により塗布して膜厚0.10μmの電荷輸送能を持つ発光層を形成した。
充分乾燥させた後、短冊状の穴が設けられた金属製マスクを用いて、幅2mmでLiFからなる膜厚0.005μmの層とAlからなる膜厚0.15μmの層とからなる背面電極をITO電極と交差するように蒸着法を利用して形成し、有機電界発光素子を得た。形成された有機電界発光素子の有効面積は0.04cmであった。
【0261】
電荷輸送性ポリエステルの同定には、H−NMRスペクトル(H−NMR、溶媒:CDCl、VARIAN社製、UNITY−300、300MHz)と、
IRスペクトル(KBr法にてフーリェ変換赤外分光光度計(株式会社 堀場製作所、FT−730、分解能4cm−1)を用いた。
【0262】
(比較例A1)
実施例A1において、例示化合物(1)の代わりに下記化合物(XI)を用いた以外は、実施例A1と同様にして有機電界発光素子を作製した。
【0263】
【化51】

【0264】
(比較例A2)
電荷輸送性ポリマーとしてポリビニルカルバゾール(PVK)2質量部、発光材料として前記化合物(VI−1)を0.1質量部、電子輸送材料として前記化合物(A−1)を1質量部混合したものを10質量%の濃度で含むジクロロメタン溶液を調製し、これを目開き0.1μmのPTFEフィルターで濾過した。
次に、実施例A1で用いたITO電極付きガラス基板の電極が設けられた側の面に、上記溶液をディップ法により塗布して膜厚0.15μmの電荷輸送能を持つ発光層を形成した。電荷輸送能を持つ発光層を十分乾燥させた後、Mg−Ag合金を共蒸着により蒸着して、2mm幅、0.15μm厚の背面電極をITO電極と交差するように形成した。形成された有機電界発光素子の有効面積は0.04cmであった。
【0265】
(比較例A3)
電荷輸送性ポリマーとして下記化合物(XII)を2質量部、発光材料として前示化合物(VI−1)を0.1質量部、電子輸送材料として前記化合物(A−1)を1質量部混合したものを10質量%の濃度で含むジクロロメタン溶液を調製し、続いてこの溶液を目開き0.1μmのPTFEフィルターで濾過した。
次に、実施例A1で用いたITO電極付きガラス基板の電極が設けられた側の面に、上記溶液をディップ法により塗布して膜厚0.15μmの電荷輸送能を持つ発光層を形成した。電荷輸送能を持つ発光層を十分乾燥させた後、Mg−Ag合金を共蒸着により蒸着して、2mm幅、0.15μm厚の背面電極をITO電極と交差するように形成した。形成された有機電界発光素子の有効面積は0.04cmであった。
【0266】
【化52】

【0267】
(比較例B1)
実施例A1において、例示化合物(1)の代わりに下記化合物(XIII)を用いた以外は、実施例A1と同様にして有機電界発光素子を作製した。
【0268】
【化53】

【0269】
(比較例B2)
実施例A7において、例示化合物(57)の代わりに上記化合物(XIII)を用いた以外は、実施例A7と同様にして有機電界発光素子を作製した。
【0270】
(比較例B3)
実施例A3において、例示化合物(9)の代わりに上記化合物(XIII)を用いた以外は、実施例A3と同様にして有機電界発光素子を作製した。
【0271】
(比較例B4)
実施例A8において、例示化合物(59)の代わりに上記化合物(XIII)を用いた以外は、実施例A8と同様にして有機電界発光素子を作製した。
【0272】
(比較例C1)
実施例A1において、例示化合物(1)の代わりに下記化合物(XIV)を用いた以外は、実施例A1と同様にして有機電界発光素子を作製した。
【0273】
【化54】

【0274】
(比較例C2)
実施例A7において、例示化合物(57)の代わりに上記化合物(XIV)を用いた以外は、実施例A7と同様にして有機電界発光素子を作製した。
【0275】
(比較例C3)
実施例A3において、例示化合物(9)の代わりに上記化合物(XIV)を用いた以外は、実施例A3と同様にして有機電界発光素子を作製した。
【0276】
(比較例C4)
実施例A8において、例示化合物(59)の代わりに上記化合物(XIV)を用いた以外は、実施例A8と同様にして有機電界発光素子を作製した。
【0277】
(評価)
−各種特性の評価−
以上のように作製した有機電界発光素子を、乾燥窒素中で接着剤によりガラスで封止し、ITO電極側をプラス、背面電極をマイナスとして測定を行なった。
最高輝度の測定は、TOPCON BM−7型輝度計によって行い、発光特性は、直流駆動方式(DC駆動)で初期輝度を400cd/mとした時の駆動電流密度により比較を行った。また、発光寿命の評価は、室温(25℃)において、比較例A1の素子の輝度(初期輝度L:400cd/m)が輝度L/初期輝度L=0.5となった時点の駆動時間を1.0とした場合の相対時間、及び、素子の輝度が輝度L/初期輝度L=0.5となった時点での電圧上昇分(=電圧/初期駆動電圧)により評価した。結果を表72に示す。
【0278】
【表72】

【0279】
−電荷輸送性ポリエステルの溶解性評価−
また、実施例および比較例で用いた電荷輸送性ポリエステルの各種溶媒に対する溶解性を表73に示す。なお、表73中には、実施例/比較例で用いたモノクロロベンゼンやジクロロメタンに加えて、有機電界発光素子の作製に際して実用上好適なその他の溶媒の結果についても示した。溶解性試験については溶媒20ml中に化合物1gを溶解し、その状況を目視により観察することで行った。
【0280】
【表73】

【0281】
(評価)
以上のように作製した有機電界発光素子を、乾燥窒素中で接着剤によりガラスで封止し、ITO電極側をプラス、背面電極をマイナスとして測定を行なった。
ここで、発光寿命の評価は、室温25℃において、同じ層構成を有する素子間で、比較例C1〜C4の素子の輝度(初期輝度L:400cd/m)が輝度L/初期輝度L=0.5となった時点の駆動時間を1.0とした場合の相対時間により評価した。結果を表74に示す。
【0282】
【表74】

【図面の簡単な説明】
【0283】
【図1】本実施形態の表示媒体を示す概略構成図である。
【図2】他の実施形態の表示媒体を示す概略構成図である。
【図3】他の実施形態の表示媒体を示す概略構成図である。
【図4】他の実施形態の表示媒体を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【0284】
1 透明絶縁体基板
2 透明電極
3 正孔輸送層
4 発光層
5 電子輸送層
6 電荷輸送能を有する発光層
7 背面電極
9 電圧印加装置
10 有機電界発光素子

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも一方が透明である一対の電極と、該一対の電極間に挟まれ、且つ1つ以上の層から構成される有機化合物層と、を有し、
前記有機化合物層を構成する少なくとも1層が、下記一般式(I−1)または(I−2)で表される電荷輸送性ポリエステルを1種以上含有することを特徴とする有機電界発光素子。
【化1】

〔一般式(I−1)及び(I−2)中、Aは下記一般式(II−1)及び(II−2)で示される構造から選択された少なくとも1種以上を表し、
は2価のアルコール残基を表し、
は2価のカルボン酸残基を表し、
末端基Bは、それぞれ独立に水素、−O−(Y−O)m−Hまたは−O−(Y−O)m−CO−Z−CO−OR’で表される基(但し、R’は、水素原子、アルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、または、置換もしくは未置換のアラルキル基を表す)、
mは1〜5の整数を表し、pは5〜5000の整数を表す。〕
【化2】

〔一般式(II−1)及び(II−2)中、
Arは置換もしくは未置換のフェニル基、
置換もしくは未置換の芳香環数2以上10以下の1価の多核芳香族炭化水素、置換もしくは未置換の芳香環数2以上10以下の1価の縮合芳香族炭化水素、又は置換もしくは未置換の1価の芳香族複素環を表し、
i、jは0または1を表し、Tは炭素数1以上6以下の2価の直鎖状炭化水素基または炭素数2以上10以下の2価の分枝鎖状炭化水素基を表し、Xは、下記一般式(III)で表される2価の基を表す。〕
【化3】

〔一般式(III)中、Rは水素原子、炭素数1以上6以下の直鎖状炭化水素基または炭素数2以上10以下の2価の分枝鎖状炭化水素基を表す。〕
【請求項2】
前記有機化合物層が、少なくとも、発光層と、電子輸送層及び電子注入層の少なくとも1層とから構成され、
前記発光層、電子輸送層及び電子注入層から選択された少なくとも1層が、前記電荷輸送性ポリエステルを少なくとも1種以上含有することを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項3】
前記有機化合物層が、少なくとも、発光層と、正孔輸送層及び正孔注入層の少なくとも1層とから構成され、
前記発光層、正孔輸送層及び正孔注入層から選択された少なくとも1層が、前記電荷輸送性ポリエステルを少なくとも1種以上含有することを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項4】
前記有機化合物層が、少なくとも、発光層と、正孔輸送層及び正孔注入層の少なくとも1層と、電子輸送層及び電子注入層の少なくとも1層とから構成され、
前記発光層、正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層及び電子注入層から選択された少なくとも1層が、前記電荷輸送性ポリエステルを少なくとも1種以上含有することを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項5】
前記有機化合物層が、電荷輸送機能を持つ発光層のみから構成され、
前記電荷輸送機能を持つ発光層が、前記電荷輸送性ポリエステルを1種以上含有することを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項6】
少なくとも一方が透明である一対の電極と、該一対の電極間に挟まれ、且つ1つ以上の層から構成される有機化合物層と、を有し、前記有機化合物層を構成する少なくとも1層が、前記一般式(I−1)または(I−2)で表される電荷輸送性ポリエステルを1種以上含有し、マトリックス状及びセグメント状の少なくとも一方で配列された有機電界発光素子と、
マトリックス状及びセグメント状の少なくとも一方で配列された前記有機電界発光素子を駆動する駆動手段と、を備えることを特徴とする表示媒体。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2009−238779(P2009−238779A)
【公開日】平成21年10月15日(2009.10.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−79128(P2008−79128)
【出願日】平成20年3月25日(2008.3.25)
【出願人】(000005496)富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Fターム(参考)】