正孔注入層及び正孔輸送層の材料として使用可能な化合物及びこれを用いた有機発光素子
【課題】 本発明は、有機発光素子(Ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ)や電気素子などの正孔注入層又は正孔輸送層の材料として使用可能な化合物に関する。
【解決手段】 本発明の化合物は、高分子イオン液体を用いて導電性高分子を合成し、これを有機発光素子などの正孔注入層又は正孔輸送層の材料として使用することが可能であり、本発明に係る化合物を用いた有機発光素子は、その性能を維持する寿命が既存の材料よりもはるかに優れる効果がある。
【解決手段】 本発明の化合物は、高分子イオン液体を用いて導電性高分子を合成し、これを有機発光素子などの正孔注入層又は正孔輸送層の材料として使用することが可能であり、本発明に係る化合物を用いた有機発光素子は、その性能を維持する寿命が既存の材料よりもはるかに優れる効果がある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光素子(Ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ)や電気素子の電極と関連して、正孔注入層(Ｈｏｌｅ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ)や正孔輸送層(Ｈｏｌｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ)の材料として使用可能な化合物に関する。特に、本発明の化合物は、高分子イオン液体を用いて導電性高分子を合成して製造され、これを有機発光素子の正孔層の材料として使用することが可能であり、本発明に係る化合物を用いた有機発光素子の正孔注入層は、その性能を維持する寿命が既存の材料よりもはるかに優れる。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイ用装置において、電子銃を用いた映像装置であるＣＲＴが、液晶配向を用いた映像装置に代替された後、液晶ディスプレイ装置は多くの発展を遂げてきた。この液晶ディスプレイ装置は、外部から電圧を加えて液晶を配向させ光を通過させる技術であって、今は殆どの映像装置に用いられている。
【０００３】
しかしながら、液晶配向を用いるためには、液晶が配向されるように電圧を加えて電場を形成しなければならなく、液晶の配向が瞬間的にうまく行われない場合は、残像が残ったり、或いは、映像信号が液晶を通過しなければならないので、液晶が入っているガラス板の上下に光を通過させる装置及び光を発生させる装置などの様々な機構が必要である。例えば、光を発生させる導光板、光を全面に均一に拡散させる拡散フィルム、さらに光を前方に送るプリズムフィルム、偏光フィルム、そしてさらに反対面にもこのようなフィルムがなければ映像を見ることができない。そのため、パネルの厚さを一定の厚さ以下に薄くし難く、光源から最終的に使用者が目で見るまで光の損失が非常に多いなど様々な欠点があった。
【０００４】
このような欠点を克服できる映像装置が有機発光素子であり、これは別の光源が必要なく、いくつかの材料を数十ナノメートルの厚さで積層した後、ここに電圧を加えると層間で光が発生して別の光源が必要ないため、液晶配向技術を利用した映像装置に数枚の機能性フィルムを用いなくてもよいという利点がある。
【０００５】
有機発光素子の層構造は図１に示す。先ず、電圧が加えられる層である透明電極層としては、インジウム元素がドープされた酸化錫(ＩＴＯ)を用いる。ＩＴＯ層の表面に正孔注入層を数十ナノメートル厚で形成した後、その上にＮ,Ｎ'-ジフェニル-Ｎ,Ｎ'-ビス(１-ナフチル)-(１,１'-ビフェニル)-４,４'-ジアミン(ＮＰＢ)などの正孔輸送層、アルミニウムトリス(８-ヒドロキシキノリン)(Ａｌｑ３)などの発光層、ＬｉＦなどの電子注入層、そしてその上に電圧を加えるためのアルミニウムなどの金属電極層を形成した素子である。この装置において、透明電極層には正極性の電圧を、そして金属電極層には負極性の電圧を加えると、発光層で特定波長領域の光が発生され、この光は、透明電極層を通じて外部に出てくることになる。これにより、ＬＣＤのように別の光源が必要なく、且つこの光を伝達するための中間フィルムが必要ない。
【０００６】
しかしながら、有機発光素子技術を用いた映像装置の開発に関する多くの研究及び開発が行われるにもかかわらず、まだ円滑に利用されていない理由は有機発光素子の寿命が短いためである。初期にはドイツのＨ. Ｃ. Ｓｔａｒｃｋ社の導電性高分子の一種のポリ(３,４-エチレンジオキシチオフェン):ポリスチレンスルホン酸(以下、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳとする。ドイツのＨ. Ｃ. Ｓｔａｒｃｋ社製のｇａｒｄｅ:ＡＩ４０８３)を正孔注入層の材料として用いてインジウム酸化錫(ＩＴＯ)に薄膜を形成することにより、有機発光素子の効率が向上するという結果を報告したが、素子寿命を画期的に向上させるには無理があった。これはＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを正孔注入層材料として用いる場合、この材料の酸度(ａｃｉｄｉｔｙ)が高すぎ、透明電極のインジウム酸化錫(ＩＴＯ)層上に塗布されて用いられる場合に、透明電極層のインジウムを抽出することにより、時間の経過につれ有機発光素子の寿命を短縮させてしまうと知られている。
【０００７】
近年、このような欠点を克服するために、低分子量材料である銅フタロシアニン(Ｃｏｐｐｅｒ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ、ＣｕＰｃ)を蒸着法により正孔注入層として使用する技術が用いられている。この方法は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳのように透明電極からインジウムを抽出しないので、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳより寿命が格段に長く維持される。しかし、この方法は、正孔注入層の材料を蒸着法により形成する技術であるので、サイズの小さい映像装置は構わないが、サイズの大きい大型映像装置の場合には実現が非常に難しい技術と知られている。
【０００８】
したがって、インクジェットプリンティング又はスピンコーティングのように大面積ディスプレイの実現が可能な、溶液に基づいた高分子型正孔注入層又は正孔輸送層の材料であり、且つ既存のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳより有機発光素子の寿命を延ばすことができる新材料の発明が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、有機発光素子の寿命を向上させることができる新しい正孔注入又は正孔輸送層用有機材料のような正孔層に関連した材料として使用が可能な新しい化合物を提供することにある。
【００１０】
なお、本発明の目的は、上記化合物を用いた新しい有機発光素子を提供することにある。
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及されていない又他の課題は下記の記載から当業者が明確に理解するであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記のような本発明の目的を達成するために、本発明では、既存のポリスチレンスルホン酸を使用することで発生する高い酸度と水分酸性特性を防止するために、有機溶媒に分散して酸度を中性化させることができる下記一般式(１)の新しい化合物を提供する。
【００１３】
【化１】
【００１４】
式中、Ｒ１及びＲ３は、各々同一であっても異なっても良く、各々水素又は炭素数１〜１２個の炭化水素基を示し、この炭化水素基は、ヘテロ原子を１つ以上選択的に含むことができる。Ｒ２は、水素又は炭素数１〜１６個を含む炭化水素基であって、この炭化水素基は、ヘテロ原子を１つ又はそれ以上を選択的に含むことができる。又、Ｙ-は、イミダゾリウム系高分子イオン液体の陰イオンを示す。
【００１５】
又、Ｒ４及びＲ５は、各々水素、ハロゲン、又は、炭素数１〜１５個の炭化水素基であって、この炭化水素基は、ヘテロ原子を１つ以上選択的に含んでなるか、或いはＲ４及びＲ５は、３〜８員の芳香族環又は脂肪族環化合物を形成するアルキレン、アルケニレン、アルケニルオキシ、アルケニルジオキシ、アルキニルオキシ、アルキニルジオキシであって、これらは、ヘテロ原子を１つ以上選択的に含んでなる。又、Ｘは、ＮＨ、ＮＲ、Ｓ、Ｏ、Ｓｅ、Ｔｅから選ばれる１つである。
【００１６】
上記一般式(１)の化合物は、有機発光素子などの正孔注入層や正孔輸送層の材料として使用することが可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により製造された化合物は、イミダゾリウム系高分子イオン液体化合物を用いることにより、有機溶媒に導電性高分子が分散し、酸度が非常に低いという利点がある。
【００１８】
既存の導電性高分子は、水に分散されており、且つ酸度が非常に高いので、有機発光素子の正孔注入層として使用する場合、素子の寿命が急激に短縮される問題があった。その反面、本発明の化合物を正孔注入層として使用する場合には、有機発光素子の寿命をより一層増加させることができる。
【００１９】
本発明に係る化合物を正孔層材料として使用すると、インクジェットプリンティング又はスピンコーティング法を用いて大きい面積の層を容易に形成できるという利点がある。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る化合物(一般式(１))の製造方法について説明する。
【００２１】
先ず、導電性高分子合成用モノマー、酸化剤、そして有機溶媒に溶解されるイミダゾリウム系高分子イオン液体を混合して導電性高分子を合成する。上記の合成された導電性高分子は、水又は水系溶媒で洗浄した後乾燥して粒子状の最終導電性高分子を得るか、或いは有機溶媒で洗浄して導電性高分子が有機溶媒に分散されている形態の最終導電性高分子溶液を得ることができる。
【００２２】
本発明において、イミダゾリウム系高分子イオン液体は、下記一般式(２)に示すようにイミダゾリウム基を含む有機陽イオンと有機又は無機陰イオンから構成された高分子形態の化合物である。
【００２３】
【化２】
【００２４】
式中、Ｒ１及びＲ３は、各々同一であっても異なっても良く、各々水素又は炭素数１〜１２個の炭化水素基を示し、この炭化水素基は、ヘテロ原子を１つ以上選択的に含むことができる。Ｒ２は、水素又は炭素数１〜１６個を含む炭化水素基であって、この炭化水素基は、ヘテロ原子を１つ又はそれ以上を選択的に含むことができる。又、Ｙ-は、イミダゾリウム系高分子イオン液体の陰イオンを示す。
【００２５】
上記イミダゾリウム系高分子イオン液体は、陽イオン及び陰イオンの組み合わせにより様々な物理的及び化学的特性を有する物質を使用することが可能であるが、望ましくは、有機溶媒に対する溶解性が高く、導電性高分子を有機溶媒に安定的に分散させることができるものを使用することが有利である。
【００２６】
上記一般式(２)で表されるイミダゾリウム基を含む化合物における陽イオン成分の具体的な例としては、ポリ(１-ビニル-３-アルキルイミダゾリウム)、ポリ(１-アリル-３-アルキルイミダゾリウム)、ポリ(１-(メタ)アクリロイルオキシ-３-アルキルイミダゾリウム)などがある。上記一般式(２)のＹで表される陰イオンとしては、特に限定されないが、有機溶媒に対する溶解性の面でＣＨ３ＣＯＯ-、ＣＦ３ＣＯＯ-、ＣＨ３ＳＯ３-、ＣＦ３ＳＯ３-、(ＣＦ３ＳＯ２)２Ｎ-、(ＣＦ３ＳＯ２)３Ｃ-、(ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２)２Ｎ-、Ｃ４Ｆ９ＳＯ３-、Ｃ３Ｆ７ＣＯＯ-、(ＣＦ３ＳＯ２)(ＣＦ３ＣＯ)Ｎ-などを使用することが望ましい。
【００２７】
上記イミダゾリウム系高分子イオン液体は、先に単分子型化合物を製造した後、これを通常のラジカル重合反応をさせることにより、高分子形態の化合物を作製して使用しても良く、或いは、高分子で作製された化合物を使用しても良い。
【００２８】
本発明に使用できる導電性高分子合成用モノマーは、下記一般式(３)で表される。
【００２９】
【化３】
【００３０】
式中、Ｒ４及びＲ５は、各々水素、ハロゲン、又は、炭素数１〜１５個の炭化水素基であって、この炭化水素基は、ヘテロ原子を１つ以上選択的に含んでなるか、或いは、Ｒ４及びＲ５は、３〜８員の芳香族環又は脂肪族環化合物を形成するアルキレン、アルケニレン、アルケニルオキシ、アルケニルジオキシ、アルキニルオキシ、アルキニルジオキシであって、これらは、ヘテロ原子を１つ以上選択的に含んでなる。又、Ｘは、ＮＨ、ＮＲ、Ｓ、Ｏ、Ｓｅ、Ｔｅから選ばれる１つである。
【００３１】
上記のように、一般式(３)におけるモノマーは、ヘテロ原子を含む環型構造の共役二重結合を有する有機物であって、重合反応により生成された高分子が電気伝導性を示し、正孔注入を容易にする。
【００３２】
上記イミダゾリウム系高分子イオン液体化合物を用いた導電性高分子の合成には２つの方法を用いることができる。
【００３３】
第１の方法は、一般式(２)における有機溶剤性イミダゾリウム系高分子イオン液体、一般式(３)におけるモノマー、酸化剤を有機溶媒に溶解させた後重合することにより、有機溶媒に分散されている導電性高分子溶液を得ることができる。
【００３４】
第２の方法は、水溶性イミダゾリウム系高分子イオン液体、一般式(３)におけるモノマー及び酸化剤を水系で混合して重合することにより、水系導電性高分子溶液を先に製造した後、ここに含まれたイミダゾリウム系高分子イオン液体の陰イオンを有機溶剤可溶性陰イオン、Ｙ-に置換反応を誘導することから、上記導電性高分子が有機溶媒に分散されるようにすることである。
【００３５】
上記のいずれの方法を用いても、適切な洗浄過程を経ると、純度が高く、有機溶媒に均一に分散されており、且つ酸度が高くない有機溶媒分散性導電性高分子溶液を得ることができる。
【００３６】
導電性高分子モノマーを重合するための酸化剤は、導電性高分子の重合反応を誘導できるものであれば特に限定されず、例えば、過酸化水素(Ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｐｅｒｏｘｉｄｅ)、有機又は無機過酸化物、過硫酸(Ｐｅｒｓｕｌｆａｔｅｓ)、過酸(Ｐｅｒａｃｉｄｓ)、ペルオキシ酸(Ｐｅｒｏｘｙａｃｉｄｅｓ)、臭素酸(Ｂｒｏｍａｔｅｓ)、塩素酸(Ｃｈｌｏｒａｔｅｓ)、過塩素酸(Ｐｅｒｃｈｌｏｒａｔｅｓ)、及び鉄(ＩＩＩ)、クロミウム(ＩＶ)、クロミウム(ＶＩ)、マンガン(ＶＩＩ)、マンガン(Ｖ)、マンガン(ＩＶ)、バナジウム(Ｖ)、ルテニウム(ＩＶ)、銅(ＩＩ)の有機又は無機塩などを用いることができる。
【００３７】
上述の説明により合成された導電性高分子、すなわち、本発明に係る化合物は、溶媒に分散されて有機発光素子の正孔注入層や正孔輸送層の材料として使用することが可能である。
【００３８】
上記導電性高分子を正孔注入層又は正孔輸送層の材料として使用すると有機発光素子の寿命を延ばすことができる。本発明の導電性高分子は、下記の有機溶媒に望ましく分散して使用が可能である。代表的な有機溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノールなどのアルコール溶媒、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ブチルエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル溶媒、エチレングリコール、プロピレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、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ブチルエーテルなどのアルコールエーテル溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン溶媒、Ｎ-メチル-２-ピロリジノン、２-ピロリジノン、Ｎ-メチルホルムアミド、Ｎ,Ｎ-ジメチルホルムアミドなどのアミド溶媒、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシドなどのスルホキシド溶媒、ジエチルスルホン、テトラメチレンスルホンなどのスルホン溶媒、アセトニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル溶媒、アルキルアミン、環状アミン、芳香族アミンなどのアミン溶媒、メチルブチレート、エチルブチレート、プロピルプロピオネートなどのエステル溶媒、エチルアセテート、ブチルアセテートなどのカルボン酸エステル溶媒、ベンゼン、エチルベンゼン、クロロベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素溶媒、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素溶媒、クロロホルム、テトラクロロエチレン、カーボンテトラクロライド、ジクロロメタン、ジクロロエタンのようなハロゲン化された炭化水素溶媒、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジブチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ニトロメタン、ニトロベンゼンなどの有機溶媒のうち１つ、若しくはそれ以上が混合された混合溶媒を用いることができる。
【００３９】
この中でも、特に、Ｎ-メチル-２-ピロリジノン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、プロピレンカーボネートのような非プロトン性極性溶媒(Ｐｏｌａｒ ａｐｒｏｔｉｃ ｓｏｌｖｅｎｔｓ)が望ましく用いられる。
【００４０】
以下、図１を参考して、本発明の化合物は、有機溶媒に分散可能な導電性高分子であり、該化合物で正孔注入層を形成した有機発光素子について説明する。図１における有機発光素子は、本発明の化合物で正孔注入層を形成した例であり、本発明の化合物で正孔注入層を形成して様々な構造の有機発光素子を作製することができることは勿論である。図１に係る本発明の有機発光素子１は、正極として透明電極のＩＴＯフィルム１６の表面に本発明の上記化合物(一般式(１))のＰＥＤＯＴを一定の厚さで形成して正孔注入層１５を作製し、上記正孔注入層１５の上に正孔輸送層１４を形成し、さらにその上に発光層１３及び電子注入層１２を形成した後、最終的に負極電極１１を形成して作られる。
【００４１】
以下、本発明に係る有機溶媒に分散されている導電性高分子を用いて有機発光素子を作製する方法をより具体的に説明する。
【００４２】
先ず、透明電極のＩＴＯフィルムの表面に有機溶媒に分散されている導電性高分子溶液をスピンコーティング法により厚さ５〜１００ナノメートルで正孔注入層を形成する。
【００４３】
その上に、図１に示すように順次必要な層を形成して有機発光素子を製造すれば良い。
【００４４】
本発明に係る有機発光素子の一例として、有機薄膜層の材料としては正孔輸送層はＮ,Ｎ'-ジフェニル-Ｎ,Ｎ'-ビス(１-ナフチル)-(１,１'-ビフェニル)-４,４'-ジアミン(ＮＰＢ)、発光層の材料はアルミニウムトリス(８-ヒドロキシキノリン)(Ａｌｑ３)、電子注入層はＬｉＱ、負極材料はＡｌを使用して、それぞれの層を真空蒸着又はスパッタリング法を用いて有機発光素子を製造する。
【００４５】
上記のような有機発光素子の発光効率と寿命を測定して本発明の正孔注入層材料が有機発光素子の寿命を延ばすのに効果的であるということを下記の実施例により確認した。
【００４６】
本発明に係る有機溶媒分散性導電性高分子を正孔注入層として用いて有機発光素子を製造する方法を実施例及び比較例により具体的に説明する。しかしながら、実施例は本発明をより詳細に説明するためのものであり、本発明の権利範囲を限定するものではない。
【００４７】
なお、本発明の実施例と比較例は、主に、３,４-エチレンジオキシチオフェンモノマーで作った正孔注入層材料を用いた。ところが、本発明の技術は、このような単量体に限定される技術ではなく、一般式(３)に示された単量体、例えば、ピロール、チオフェン、又は、その他導電性高分子単量体に全て適用することが可能である。
【００４８】
<比較例>
比較例１は、既存の正孔注入層の材料として市販されているＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ(グレード名:Ｃｌｅｖｉｏｓ Ｐ ＡＩ４０８３、ドイツのＨ. Ｃ. Ｓｔａｒｃｋ社製)を使用して有機発光素子を作製した。この時、有機発光素子は、ＩＴＯ(１５０ｎｍ)//ＡＩ４０８３(５０ｎｍ)//ＮＰＢ(６０ｎｍ)//Ａｌｑ(５０ｎｍ)//ＬｉＱ(１ｎｍ)//Ａｌ(１００ｎｍ)となるようにした。
【００４９】
比較例１の有機発光素子の特性を表１に示す。
【実施例１】
【００５０】
実施例１は、正孔注入層の材料として本発明のイミダゾリウム系高分子イオン液体化合物を使用して有機溶媒のプロピレンカーボネートに３重量％(ｗｔ％)の含有量で分散されている導電性高分子溶液を使用したことを除いては比較例と同一である。
【００５１】
実施例１に使用された有機溶媒分散性導電性高分子は、次の方法により製造された。重量平均分子量が１７０,０００ｇ/モルであるポリ(１-ビニル-３-エチルイミダゾリイムブロマイド)１.５ｇ、導電性高分子合成用モノマーである３,４-エチレンジオキシチオフェン１ｇを水１５０ｍｌに入れて重合開始剤である過硫酸アンモニウムをモノマーに対して１.２モル比で一滴ずつ添加しながら常温で重合反応を経て水系導電性高分子を製造した。ここにアルカリ金属塩であるリチウムビス(トリフルオロメタンスルホンイミド)をポリ(１-ビニル-２,３-エチルイミダゾリウム)ブロマイドに対して１.２モル比で投入してブロマイドとビス(トリフルオロメタンスルホンイミド)間に陰イオン交換反応を誘導する。この反応により析出された物質を洗浄した後乾燥して収得し、これを再度有機溶媒であるプロピレンカーボネートに固形分の含有量が３％となるようにさらに分散させ、有機溶媒に分散されている導電性高分子溶液を製造した。
【００５２】
実施例１の方法で製造された有機発光素子の特性が表１に比較されている。
【００５３】
【表１】
【００５４】
表１に示すように発光効率及び寿命試験の結果から、本発明の正孔注入層材料の場合、従来の材料に比べて、５Ｖ電圧を印加した時に発光効率は同等であるが、寿命が１０倍以上に格段に長くなることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の化合物は、有機発光素子及び液晶ディスプレイ装置分野など様々な分野において使用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の化合物を用いた有機発光素子の構造を示す断面図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光素子(Ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ)や電気素子の電極と関連して、正孔注入層(Ｈｏｌｅ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ)や正孔輸送層(Ｈｏｌｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ)の材料として使用可能な化合物に関する。特に、本発明の化合物は、高分子イオン液体を用いて導電性高分子を合成して製造され、これを有機発光素子の正孔層の材料として使用することが可能であり、本発明に係る化合物を用いた有機発光素子の正孔注入層は、その性能を維持する寿命が既存の材料よりもはるかに優れる。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイ用装置において、電子銃を用いた映像装置であるＣＲＴが、液晶配向を用いた映像装置に代替された後、液晶ディスプレイ装置は多くの発展を遂げてきた。この液晶ディスプレイ装置は、外部から電圧を加えて液晶を配向させ光を通過させる技術であって、今は殆どの映像装置に用いられている。
【０００３】
しかしながら、液晶配向を用いるためには、液晶が配向されるように電圧を加えて電場を形成しなければならなく、液晶の配向が瞬間的にうまく行われない場合は、残像が残ったり、或いは、映像信号が液晶を通過しなければならないので、液晶が入っているガラス板の上下に光を通過させる装置及び光を発生させる装置などの様々な機構が必要である。例えば、光を発生させる導光板、光を全面に均一に拡散させる拡散フィルム、さらに光を前方に送るプリズムフィルム、偏光フィルム、そしてさらに反対面にもこのようなフィルムがなければ映像を見ることができない。そのため、パネルの厚さを一定の厚さ以下に薄くし難く、光源から最終的に使用者が目で見るまで光の損失が非常に多いなど様々な欠点があった。
【０００４】
このような欠点を克服できる映像装置が有機発光素子であり、これは別の光源が必要なく、いくつかの材料を数十ナノメートルの厚さで積層した後、ここに電圧を加えると層間で光が発生して別の光源が必要ないため、液晶配向技術を利用した映像装置に数枚の機能性フィルムを用いなくてもよいという利点がある。
【０００５】
有機発光素子の層構造は図１に示す。先ず、電圧が加えられる層である透明電極層としては、インジウム元素がドープされた酸化錫(ＩＴＯ)を用いる。ＩＴＯ層の表面に正孔注入層を数十ナノメートル厚で形成した後、その上にＮ,Ｎ'-ジフェニル-Ｎ,Ｎ'-ビス(１-ナフチル)-(１,１'-ビフェニル)-４,４'-ジアミン(ＮＰＢ)などの正孔輸送層、アルミニウムトリス(８-ヒドロキシキノリン)(Ａｌｑ３)などの発光層、ＬｉＦなどの電子注入層、そしてその上に電圧を加えるためのアルミニウムなどの金属電極層を形成した素子である。この装置において、透明電極層には正極性の電圧を、そして金属電極層には負極性の電圧を加えると、発光層で特定波長領域の光が発生され、この光は、透明電極層を通じて外部に出てくることになる。これにより、ＬＣＤのように別の光源が必要なく、且つこの光を伝達するための中間フィルムが必要ない。
【０００６】
しかしながら、有機発光素子技術を用いた映像装置の開発に関する多くの研究及び開発が行われるにもかかわらず、まだ円滑に利用されていない理由は有機発光素子の寿命が短いためである。初期にはドイツのＨ. Ｃ. Ｓｔａｒｃｋ社の導電性高分子の一種のポリ(３,４-エチレンジオキシチオフェン):ポリスチレンスルホン酸(以下、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳとする。ドイツのＨ. Ｃ. Ｓｔａｒｃｋ社製のｇａｒｄｅ:ＡＩ４０８３)を正孔注入層の材料として用いてインジウム酸化錫(ＩＴＯ)に薄膜を形成することにより、有機発光素子の効率が向上するという結果を報告したが、素子寿命を画期的に向上させるには無理があった。これはＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを正孔注入層材料として用いる場合、この材料の酸度(ａｃｉｄｉｔｙ)が高すぎ、透明電極のインジウム酸化錫(ＩＴＯ)層上に塗布されて用いられる場合に、透明電極層のインジウムを抽出することにより、時間の経過につれ有機発光素子の寿命を短縮させてしまうと知られている。
【０００７】
近年、このような欠点を克服するために、低分子量材料である銅フタロシアニン(Ｃｏｐｐｅｒ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ、ＣｕＰｃ)を蒸着法により正孔注入層として使用する技術が用いられている。この方法は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳのように透明電極からインジウムを抽出しないので、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳより寿命が格段に長く維持される。しかし、この方法は、正孔注入層の材料を蒸着法により形成する技術であるので、サイズの小さい映像装置は構わないが、サイズの大きい大型映像装置の場合には実現が非常に難しい技術と知られている。
【０００８】
したがって、インクジェットプリンティング又はスピンコーティングのように大面積ディスプレイの実現が可能な、溶液に基づいた高分子型正孔注入層又は正孔輸送層の材料であり、且つ既存のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳより有機発光素子の寿命を延ばすことができる新材料の発明が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、有機発光素子の寿命を向上させることができる新しい正孔注入又は正孔輸送層用有機材料のような正孔層に関連した材料として使用が可能な新しい化合物を提供することにある。
【００１０】
なお、本発明の目的は、上記化合物を用いた新しい有機発光素子を提供することにある。
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及されていない又他の課題は下記の記載から当業者が明確に理解するであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記のような本発明の目的を達成するために、本発明では、既存のポリスチレンスルホン酸を使用することで発生する高い酸度と水分酸性特性を防止するために、有機溶媒に分散して酸度を中性化させることができる下記一般式(１)の新しい化合物を提供する。
【００１３】
【化１】
【００１４】
式中、Ｒ１及びＲ３は、各々同一であっても異なっても良く、各々水素又は炭素数１〜１２個の炭化水素基を示し、この炭化水素基は、ヘテロ原子を１つ以上選択的に含むことができる。Ｒ２は、水素又は炭素数１〜１６個を含む炭化水素基であって、この炭化水素基は、ヘテロ原子を１つ又はそれ以上を選択的に含むことができる。又、Ｙ-は、イミダゾリウム系高分子イオン液体の陰イオンを示す。
【００１５】
又、Ｒ４及びＲ５は、各々水素、ハロゲン、又は、炭素数１〜１５個の炭化水素基であって、この炭化水素基は、ヘテロ原子を１つ以上選択的に含んでなるか、或いはＲ４及びＲ５は、３〜８員の芳香族環又は脂肪族環化合物を形成するアルキレン、アルケニレン、アルケニルオキシ、アルケニルジオキシ、アルキニルオキシ、アルキニルジオキシであって、これらは、ヘテロ原子を１つ以上選択的に含んでなる。又、Ｘは、ＮＨ、ＮＲ、Ｓ、Ｏ、Ｓｅ、Ｔｅから選ばれる１つである。
【００１６】
上記一般式(１)の化合物は、有機発光素子などの正孔注入層や正孔輸送層の材料として使用することが可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により製造された化合物は、イミダゾリウム系高分子イオン液体化合物を用いることにより、有機溶媒に導電性高分子が分散し、酸度が非常に低いという利点がある。
【００１８】
既存の導電性高分子は、水に分散されており、且つ酸度が非常に高いので、有機発光素子の正孔注入層として使用する場合、素子の寿命が急激に短縮される問題があった。その反面、本発明の化合物を正孔注入層として使用する場合には、有機発光素子の寿命をより一層増加させることができる。
【００１９】
本発明に係る化合物を正孔層材料として使用すると、インクジェットプリンティング又はスピンコーティング法を用いて大きい面積の層を容易に形成できるという利点がある。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る化合物(一般式(１))の製造方法について説明する。
【００２１】
先ず、導電性高分子合成用モノマー、酸化剤、そして有機溶媒に溶解されるイミダゾリウム系高分子イオン液体を混合して導電性高分子を合成する。上記の合成された導電性高分子は、水又は水系溶媒で洗浄した後乾燥して粒子状の最終導電性高分子を得るか、或いは有機溶媒で洗浄して導電性高分子が有機溶媒に分散されている形態の最終導電性高分子溶液を得ることができる。
【００２２】
本発明において、イミダゾリウム系高分子イオン液体は、下記一般式(２)に示すようにイミダゾリウム基を含む有機陽イオンと有機又は無機陰イオンから構成された高分子形態の化合物である。
【００２３】
【化２】
【００２４】
式中、Ｒ１及びＲ３は、各々同一であっても異なっても良く、各々水素又は炭素数１〜１２個の炭化水素基を示し、この炭化水素基は、ヘテロ原子を１つ以上選択的に含むことができる。Ｒ２は、水素又は炭素数１〜１６個を含む炭化水素基であって、この炭化水素基は、ヘテロ原子を１つ又はそれ以上を選択的に含むことができる。又、Ｙ-は、イミダゾリウム系高分子イオン液体の陰イオンを示す。
【００２５】
上記イミダゾリウム系高分子イオン液体は、陽イオン及び陰イオンの組み合わせにより様々な物理的及び化学的特性を有する物質を使用することが可能であるが、望ましくは、有機溶媒に対する溶解性が高く、導電性高分子を有機溶媒に安定的に分散させることができるものを使用することが有利である。
【００２６】
上記一般式(２)で表されるイミダゾリウム基を含む化合物における陽イオン成分の具体的な例としては、ポリ(１-ビニル-３-アルキルイミダゾリウム)、ポリ(１-アリル-３-アルキルイミダゾリウム)、ポリ(１-(メタ)アクリロイルオキシ-３-アルキルイミダゾリウム)などがある。上記一般式(２)のＹで表される陰イオンとしては、特に限定されないが、有機溶媒に対する溶解性の面でＣＨ３ＣＯＯ-、ＣＦ３ＣＯＯ-、ＣＨ３ＳＯ３-、ＣＦ３ＳＯ３-、(ＣＦ３ＳＯ２)２Ｎ-、(ＣＦ３ＳＯ２)３Ｃ-、(ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２)２Ｎ-、Ｃ４Ｆ９ＳＯ３-、Ｃ３Ｆ７ＣＯＯ-、(ＣＦ３ＳＯ２)(ＣＦ３ＣＯ)Ｎ-などを使用することが望ましい。
【００２７】
上記イミダゾリウム系高分子イオン液体は、先に単分子型化合物を製造した後、これを通常のラジカル重合反応をさせることにより、高分子形態の化合物を作製して使用しても良く、或いは、高分子で作製された化合物を使用しても良い。
【００２８】
本発明に使用できる導電性高分子合成用モノマーは、下記一般式(３)で表される。
【００２９】
【化３】
【００３０】
式中、Ｒ４及びＲ５は、各々水素、ハロゲン、又は、炭素数１〜１５個の炭化水素基であって、この炭化水素基は、ヘテロ原子を１つ以上選択的に含んでなるか、或いは、Ｒ４及びＲ５は、３〜８員の芳香族環又は脂肪族環化合物を形成するアルキレン、アルケニレン、アルケニルオキシ、アルケニルジオキシ、アルキニルオキシ、アルキニルジオキシであって、これらは、ヘテロ原子を１つ以上選択的に含んでなる。又、Ｘは、ＮＨ、ＮＲ、Ｓ、Ｏ、Ｓｅ、Ｔｅから選ばれる１つである。
【００３１】
上記のように、一般式(３)におけるモノマーは、ヘテロ原子を含む環型構造の共役二重結合を有する有機物であって、重合反応により生成された高分子が電気伝導性を示し、正孔注入を容易にする。
【００３２】
上記イミダゾリウム系高分子イオン液体化合物を用いた導電性高分子の合成には２つの方法を用いることができる。
【００３３】
第１の方法は、一般式(２)における有機溶剤性イミダゾリウム系高分子イオン液体、一般式(３)におけるモノマー、酸化剤を有機溶媒に溶解させた後重合することにより、有機溶媒に分散されている導電性高分子溶液を得ることができる。
【００３４】
第２の方法は、水溶性イミダゾリウム系高分子イオン液体、一般式(３)におけるモノマー及び酸化剤を水系で混合して重合することにより、水系導電性高分子溶液を先に製造した後、ここに含まれたイミダゾリウム系高分子イオン液体の陰イオンを有機溶剤可溶性陰イオン、Ｙ-に置換反応を誘導することから、上記導電性高分子が有機溶媒に分散されるようにすることである。
【００３５】
上記のいずれの方法を用いても、適切な洗浄過程を経ると、純度が高く、有機溶媒に均一に分散されており、且つ酸度が高くない有機溶媒分散性導電性高分子溶液を得ることができる。
【００３６】
導電性高分子モノマーを重合するための酸化剤は、導電性高分子の重合反応を誘導できるものであれば特に限定されず、例えば、過酸化水素(Ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｐｅｒｏｘｉｄｅ)、有機又は無機過酸化物、過硫酸(Ｐｅｒｓｕｌｆａｔｅｓ)、過酸(Ｐｅｒａｃｉｄｓ)、ペルオキシ酸(Ｐｅｒｏｘｙａｃｉｄｅｓ)、臭素酸(Ｂｒｏｍａｔｅｓ)、塩素酸(Ｃｈｌｏｒａｔｅｓ)、過塩素酸(Ｐｅｒｃｈｌｏｒａｔｅｓ)、及び鉄(ＩＩＩ)、クロミウム(ＩＶ)、クロミウム(ＶＩ)、マンガン(ＶＩＩ)、マンガン(Ｖ)、マンガン(ＩＶ)、バナジウム(Ｖ)、ルテニウム(ＩＶ)、銅(ＩＩ)の有機又は無機塩などを用いることができる。
【００３７】
上述の説明により合成された導電性高分子、すなわち、本発明に係る化合物は、溶媒に分散されて有機発光素子の正孔注入層や正孔輸送層の材料として使用することが可能である。
【００３８】
上記導電性高分子を正孔注入層又は正孔輸送層の材料として使用すると有機発光素子の寿命を延ばすことができる。本発明の導電性高分子は、下記の有機溶媒に望ましく分散して使用が可能である。代表的な有機溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノールなどのアルコール溶媒、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ブチルエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル溶媒、エチレングリコール、プロピレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、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ブチルエーテルなどのアルコールエーテル溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン溶媒、Ｎ-メチル-２-ピロリジノン、２-ピロリジノン、Ｎ-メチルホルムアミド、Ｎ,Ｎ-ジメチルホルムアミドなどのアミド溶媒、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシドなどのスルホキシド溶媒、ジエチルスルホン、テトラメチレンスルホンなどのスルホン溶媒、アセトニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル溶媒、アルキルアミン、環状アミン、芳香族アミンなどのアミン溶媒、メチルブチレート、エチルブチレート、プロピルプロピオネートなどのエステル溶媒、エチルアセテート、ブチルアセテートなどのカルボン酸エステル溶媒、ベンゼン、エチルベンゼン、クロロベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素溶媒、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素溶媒、クロロホルム、テトラクロロエチレン、カーボンテトラクロライド、ジクロロメタン、ジクロロエタンのようなハロゲン化された炭化水素溶媒、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジブチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ニトロメタン、ニトロベンゼンなどの有機溶媒のうち１つ、若しくはそれ以上が混合された混合溶媒を用いることができる。
【００３９】
この中でも、特に、Ｎ-メチル-２-ピロリジノン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、プロピレンカーボネートのような非プロトン性極性溶媒(Ｐｏｌａｒ ａｐｒｏｔｉｃ ｓｏｌｖｅｎｔｓ)が望ましく用いられる。
【００４０】
以下、図１を参考して、本発明の化合物は、有機溶媒に分散可能な導電性高分子であり、該化合物で正孔注入層を形成した有機発光素子について説明する。図１における有機発光素子は、本発明の化合物で正孔注入層を形成した例であり、本発明の化合物で正孔注入層を形成して様々な構造の有機発光素子を作製することができることは勿論である。図１に係る本発明の有機発光素子１は、正極として透明電極のＩＴＯフィルム１６の表面に本発明の上記化合物(一般式(１))のＰＥＤＯＴを一定の厚さで形成して正孔注入層１５を作製し、上記正孔注入層１５の上に正孔輸送層１４を形成し、さらにその上に発光層１３及び電子注入層１２を形成した後、最終的に負極電極１１を形成して作られる。
【００４１】
以下、本発明に係る有機溶媒に分散されている導電性高分子を用いて有機発光素子を作製する方法をより具体的に説明する。
【００４２】
先ず、透明電極のＩＴＯフィルムの表面に有機溶媒に分散されている導電性高分子溶液をスピンコーティング法により厚さ５〜１００ナノメートルで正孔注入層を形成する。
【００４３】
その上に、図１に示すように順次必要な層を形成して有機発光素子を製造すれば良い。
【００４４】
本発明に係る有機発光素子の一例として、有機薄膜層の材料としては正孔輸送層はＮ,Ｎ'-ジフェニル-Ｎ,Ｎ'-ビス(１-ナフチル)-(１,１'-ビフェニル)-４,４'-ジアミン(ＮＰＢ)、発光層の材料はアルミニウムトリス(８-ヒドロキシキノリン)(Ａｌｑ３)、電子注入層はＬｉＱ、負極材料はＡｌを使用して、それぞれの層を真空蒸着又はスパッタリング法を用いて有機発光素子を製造する。
【００４５】
上記のような有機発光素子の発光効率と寿命を測定して本発明の正孔注入層材料が有機発光素子の寿命を延ばすのに効果的であるということを下記の実施例により確認した。
【００４６】
本発明に係る有機溶媒分散性導電性高分子を正孔注入層として用いて有機発光素子を製造する方法を実施例及び比較例により具体的に説明する。しかしながら、実施例は本発明をより詳細に説明するためのものであり、本発明の権利範囲を限定するものではない。
【００４７】
なお、本発明の実施例と比較例は、主に、３,４-エチレンジオキシチオフェンモノマーで作った正孔注入層材料を用いた。ところが、本発明の技術は、このような単量体に限定される技術ではなく、一般式(３)に示された単量体、例えば、ピロール、チオフェン、又は、その他導電性高分子単量体に全て適用することが可能である。
【００４８】
<比較例>
比較例１は、既存の正孔注入層の材料として市販されているＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ(グレード名:Ｃｌｅｖｉｏｓ Ｐ ＡＩ４０８３、ドイツのＨ. Ｃ. Ｓｔａｒｃｋ社製)を使用して有機発光素子を作製した。この時、有機発光素子は、ＩＴＯ(１５０ｎｍ)//ＡＩ４０８３(５０ｎｍ)//ＮＰＢ(６０ｎｍ)//Ａｌｑ(５０ｎｍ)//ＬｉＱ(１ｎｍ)//Ａｌ(１００ｎｍ)となるようにした。
【００４９】
比較例１の有機発光素子の特性を表１に示す。
【実施例１】
【００５０】
実施例１は、正孔注入層の材料として本発明のイミダゾリウム系高分子イオン液体化合物を使用して有機溶媒のプロピレンカーボネートに３重量％(ｗｔ％)の含有量で分散されている導電性高分子溶液を使用したことを除いては比較例と同一である。
【００５１】
実施例１に使用された有機溶媒分散性導電性高分子は、次の方法により製造された。重量平均分子量が１７０,０００ｇ/モルであるポリ(１-ビニル-３-エチルイミダゾリイムブロマイド)１.５ｇ、導電性高分子合成用モノマーである３,４-エチレンジオキシチオフェン１ｇを水１５０ｍｌに入れて重合開始剤である過硫酸アンモニウムをモノマーに対して１.２モル比で一滴ずつ添加しながら常温で重合反応を経て水系導電性高分子を製造した。ここにアルカリ金属塩であるリチウムビス(トリフルオロメタンスルホンイミド)をポリ(１-ビニル-２,３-エチルイミダゾリウム)ブロマイドに対して１.２モル比で投入してブロマイドとビス(トリフルオロメタンスルホンイミド)間に陰イオン交換反応を誘導する。この反応により析出された物質を洗浄した後乾燥して収得し、これを再度有機溶媒であるプロピレンカーボネートに固形分の含有量が３％となるようにさらに分散させ、有機溶媒に分散されている導電性高分子溶液を製造した。
【００５２】
実施例１の方法で製造された有機発光素子の特性が表１に比較されている。
【００５３】
【表１】
【００５４】
表１に示すように発光効率及び寿命試験の結果から、本発明の正孔注入層材料の場合、従来の材料に比べて、５Ｖ電圧を印加した時に発光効率は同等であるが、寿命が１０倍以上に格段に長くなることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の化合物は、有機発光素子及び液晶ディスプレイ装置分野など様々な分野において使用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の化合物を用いた有機発光素子の構造を示す断面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式(１)で表される化学構造を有する化合物。
【化１】
式中、Ｒ１及びＲ３は、各々同一であっても異なっても良く、各々水素又は炭素数１〜１２個の炭化水素基を示し、この炭化水素基は、ヘテロ原子を１つ以上選択的に含むことができ、Ｒ２は、水素又は炭素数１〜１６個を含む炭化水素基であって、この炭化水素基は、ヘテロ原子を１つ又はそれ以上を選択的に含むことができ、Ｙ-は、イミダゾリウム系高分子イオン液体の陰イオンを示し、又、Ｒ４及びＲ５は、各々水素、ハロゲン、又は、炭素数１〜１５個の炭化水素基であって、この炭化水素基は、ヘテロ原子を１つ以上選択的に含んでなるか、或いは、Ｒ４及びＲ５は、３〜８員の芳香族環又は脂肪族環化合物を形成するアルキレン、アルケニレン、アルケニルオキシ、アルケニルジオキシ、アルキニルオキシ、アルキニルジオキシであって、これらは、ヘテロ原子を１つ以上選択的に含んでなり、そして、Ｘは、ＮＨ、ＮＲ、Ｓ、Ｏ、Ｓｅ、Ｔｅから選ばれる１つを示す。
【請求項２】
上記化合物が下記一般式(２)におけるイミダゾリウム系高分子イオン性液体及び下記一般式(３)における単量体を混合して重合反応させることにより生成されることを特徴とする請求項１に記載の化合物。
【化２】
式中、Ｒ１及びＲ３は、各々同一であっても異なっても良く、各々水素又は炭素数１〜１２個の炭化水素基を示し、この炭化水素基は、ヘテロ原子を１つ以上選択的に含むことができる。Ｒ２は、水素又は炭素数１〜１６個を含む炭化水素基であって、この炭化水素基は、ヘテロ原子を１つ又はそれ以上を選択的に含むことができる。又、Ｙ-は、イミダゾリウム系高分子イオン液体の陰イオンを示す。
【化３】
式中、Ｒ４及びＲ５は、各々水素、ハロゲン、又は、炭素数１〜１５個の炭化水素基であって、この炭化水素基は、ヘテロ原子を１つ以上選択的に含んでなるか、或いは、Ｒ４及びＲ５は、３〜８員の芳香族環又は脂肪族環化合物を形成するアルキレン、アルケニレン、アルケニルオキシ、アルケニルジオキシ、アルキニルオキシ、アルキニルジオキシであって、これらは、ヘテロ原子を１つ以上選択的に含んでなる。又、Ｘは、ＮＨ、ＮＲ、Ｓ、Ｏ、Ｓｅ、Ｔｅから選ばれる１つである。
【請求項３】
上記イミダゾリウム系高分子イオン性液体は、イミダゾリウム基を含む有機陽イオン及び有機又は無機陰イオンから構成された高分子形態のイオン性化合物であることを特徴とする請求項２に記載の化合物。
【請求項４】
上記単量体は、ヘテロ原子を含み、環型の共役二重結合構造を有する有機物であって、重合反応により生成された高分子が電気伝導性を示し、正孔注入を容易にすることを特徴とする請求項２又は３に記載の化合物。
【請求項５】
上記単量体は、３,４-エチレンジオキシチオフェンモノマー、ピロール、チオフェンのうちいずれか１つであることを特徴とする請求項４に記載の化合物。
【請求項６】
上記イミダゾリウム系高分子イオン性液体の陽イオンとしては、ポリ(１-ビニル-３-アルキルイミダゾリウム)、ポリ(１-アリル-３-アルキルイミダゾリウム)、ポリ(１-(メタ)アクリロイルオキシ-３-アルキルイミダゾリウム)を含むか、或いは、
陰イオンとしては、ＣＨ３ＣＯＯ-、ＣＦ３ＣＯＯ-、ＣＨ３ＳＯ３-、ＣＦ３ＳＯ３-、(ＣＦ３ＳＯ２)２Ｎ-、(ＣＦ３ＳＯ２)３Ｃ-、(ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２)２Ｎ-、Ｃ４Ｆ９ＳＯ３-、Ｃ３Ｆ７ＣＯＯ-、(ＣＦ３ＳＯ２)(ＣＦ３ＣＯ)Ｎ-を含むことを特徴とする請求項２〜５のうちいずれか１項に記載の化合物。
【請求項７】
上記イミダゾリウム系高分子イオン性液体の陽イオンとしては、ポリ(１-ビニル-３-アルキルイミダゾリウム)、ポリ(１-アリル-３-アルキルイミダゾリウム)、ポリ(１-(メタ)アクリロイルオキシ-３-アルキルイミダゾリウム)を含むか、或いは、
陰イオンとしては、ＣＨ３ＣＯＯ-、ＣＦ３ＣＯＯ-、ＣＨ３ＳＯ３-、ＣＦ３ＳＯ３-、(ＣＦ３ＳＯ２)２Ｎ-、(ＣＦ３ＳＯ２)３Ｃ-、(ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２)２Ｎ-、Ｃ４Ｆ９ＳＯ３-、Ｃ３Ｆ７ＣＯＯ-、(ＣＦ３ＳＯ２)(ＣＦ３ＣＯ)Ｎ-を含むことを特徴とする請求項３に記載の化合物。
【請求項８】
請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の化合物が有機溶媒に分散することを特徴とする化合物。
【請求項９】
上記有機溶媒が非プロトン性極性溶媒であることを特徴とする請求項８に記載の化合物。
【請求項１０】
請求項８に記載の化合物を用いて製造された有機発光素子用正孔注入層材料。
【請求項１１】
請求項１０に記載の正孔注入層材料として形成された正孔注入層を含んだ有機発光素子。
【請求項１２】
上記有機発光素子が、
正極と、
上記正極の上に上記正孔注入層材料として形成された上記正孔注入層と、
上記正孔注入層の上に形成された正孔輸送層と、
上記正孔輸送層の上に形成された発光層と、
上記発光層の上に形成された電子注入層と、
上記正孔注入層の上に形成された負極層と、
を含むことを特徴とする請求項１１に記載の有機発光素子。
【請求項１３】
請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の化合物を製造するための方法において、上記製造方法は、
一般式(２)における有機溶剤性イミダゾリウム系高分子イオン液体、一般式(３)におけるモノマー、及び酸化剤を有機溶媒に溶解させた後重合することにより、有機溶媒に分散されている導電性高分子溶液を得るか、或いは水溶性イミダゾリウム系高分子イオン液体、一般式(３)におけるモノマー、及び酸化剤を水系で混合して重合することにより、水系導電性高分子溶液を先に製造した後、ここに含まれたイミダゾリウム系高分子イオン液体の陰イオンを有機溶剤可溶性陰イオン、Ｙ-に置換反応を誘導することから、上記化合物が有機溶媒に分散されるようにすることを特徴とする方法。
【請求項１】
下記一般式(１)で表される化学構造を有する化合物。
【化１】
式中、Ｒ１及びＲ３は、各々同一であっても異なっても良く、各々水素又は炭素数１〜１２個の炭化水素基を示し、この炭化水素基は、ヘテロ原子を１つ以上選択的に含むことができ、Ｒ２は、水素又は炭素数１〜１６個を含む炭化水素基であって、この炭化水素基は、ヘテロ原子を１つ又はそれ以上を選択的に含むことができ、Ｙ-は、イミダゾリウム系高分子イオン液体の陰イオンを示し、又、Ｒ４及びＲ５は、各々水素、ハロゲン、又は、炭素数１〜１５個の炭化水素基であって、この炭化水素基は、ヘテロ原子を１つ以上選択的に含んでなるか、或いは、Ｒ４及びＲ５は、３〜８員の芳香族環又は脂肪族環化合物を形成するアルキレン、アルケニレン、アルケニルオキシ、アルケニルジオキシ、アルキニルオキシ、アルキニルジオキシであって、これらは、ヘテロ原子を１つ以上選択的に含んでなり、そして、Ｘは、ＮＨ、ＮＲ、Ｓ、Ｏ、Ｓｅ、Ｔｅから選ばれる１つを示す。
【請求項２】
上記化合物が下記一般式(２)におけるイミダゾリウム系高分子イオン性液体及び下記一般式(３)における単量体を混合して重合反応させることにより生成されることを特徴とする請求項１に記載の化合物。
【化２】
式中、Ｒ１及びＲ３は、各々同一であっても異なっても良く、各々水素又は炭素数１〜１２個の炭化水素基を示し、この炭化水素基は、ヘテロ原子を１つ以上選択的に含むことができる。Ｒ２は、水素又は炭素数１〜１６個を含む炭化水素基であって、この炭化水素基は、ヘテロ原子を１つ又はそれ以上を選択的に含むことができる。又、Ｙ-は、イミダゾリウム系高分子イオン液体の陰イオンを示す。
【化３】
式中、Ｒ４及びＲ５は、各々水素、ハロゲン、又は、炭素数１〜１５個の炭化水素基であって、この炭化水素基は、ヘテロ原子を１つ以上選択的に含んでなるか、或いは、Ｒ４及びＲ５は、３〜８員の芳香族環又は脂肪族環化合物を形成するアルキレン、アルケニレン、アルケニルオキシ、アルケニルジオキシ、アルキニルオキシ、アルキニルジオキシであって、これらは、ヘテロ原子を１つ以上選択的に含んでなる。又、Ｘは、ＮＨ、ＮＲ、Ｓ、Ｏ、Ｓｅ、Ｔｅから選ばれる１つである。
【請求項３】
上記イミダゾリウム系高分子イオン性液体は、イミダゾリウム基を含む有機陽イオン及び有機又は無機陰イオンから構成された高分子形態のイオン性化合物であることを特徴とする請求項２に記載の化合物。
【請求項４】
上記単量体は、ヘテロ原子を含み、環型の共役二重結合構造を有する有機物であって、重合反応により生成された高分子が電気伝導性を示し、正孔注入を容易にすることを特徴とする請求項２又は３に記載の化合物。
【請求項５】
上記単量体は、３,４-エチレンジオキシチオフェンモノマー、ピロール、チオフェンのうちいずれか１つであることを特徴とする請求項４に記載の化合物。
【請求項６】
上記イミダゾリウム系高分子イオン性液体の陽イオンとしては、ポリ(１-ビニル-３-アルキルイミダゾリウム)、ポリ(１-アリル-３-アルキルイミダゾリウム)、ポリ(１-(メタ)アクリロイルオキシ-３-アルキルイミダゾリウム)を含むか、或いは、
陰イオンとしては、ＣＨ３ＣＯＯ-、ＣＦ３ＣＯＯ-、ＣＨ３ＳＯ３-、ＣＦ３ＳＯ３-、(ＣＦ３ＳＯ２)２Ｎ-、(ＣＦ３ＳＯ２)３Ｃ-、(ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２)２Ｎ-、Ｃ４Ｆ９ＳＯ３-、Ｃ３Ｆ７ＣＯＯ-、(ＣＦ３ＳＯ２)(ＣＦ３ＣＯ)Ｎ-を含むことを特徴とする請求項２〜５のうちいずれか１項に記載の化合物。
【請求項７】
上記イミダゾリウム系高分子イオン性液体の陽イオンとしては、ポリ(１-ビニル-３-アルキルイミダゾリウム)、ポリ(１-アリル-３-アルキルイミダゾリウム)、ポリ(１-(メタ)アクリロイルオキシ-３-アルキルイミダゾリウム)を含むか、或いは、
陰イオンとしては、ＣＨ３ＣＯＯ-、ＣＦ３ＣＯＯ-、ＣＨ３ＳＯ３-、ＣＦ３ＳＯ３-、(ＣＦ３ＳＯ２)２Ｎ-、(ＣＦ３ＳＯ２)３Ｃ-、(ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２)２Ｎ-、Ｃ４Ｆ９ＳＯ３-、Ｃ３Ｆ７ＣＯＯ-、(ＣＦ３ＳＯ２)(ＣＦ３ＣＯ)Ｎ-を含むことを特徴とする請求項３に記載の化合物。
【請求項８】
請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の化合物が有機溶媒に分散することを特徴とする化合物。
【請求項９】
上記有機溶媒が非プロトン性極性溶媒であることを特徴とする請求項８に記載の化合物。
【請求項１０】
請求項８に記載の化合物を用いて製造された有機発光素子用正孔注入層材料。
【請求項１１】
請求項１０に記載の正孔注入層材料として形成された正孔注入層を含んだ有機発光素子。
【請求項１２】
上記有機発光素子が、
正極と、
上記正極の上に上記正孔注入層材料として形成された上記正孔注入層と、
上記正孔注入層の上に形成された正孔輸送層と、
上記正孔輸送層の上に形成された発光層と、
上記発光層の上に形成された電子注入層と、
上記正孔注入層の上に形成された負極層と、
を含むことを特徴とする請求項１１に記載の有機発光素子。
【請求項１３】
請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の化合物を製造するための方法において、上記製造方法は、
一般式(２)における有機溶剤性イミダゾリウム系高分子イオン液体、一般式(３)におけるモノマー、及び酸化剤を有機溶媒に溶解させた後重合することにより、有機溶媒に分散されている導電性高分子溶液を得るか、或いは水溶性イミダゾリウム系高分子イオン液体、一般式(３)におけるモノマー、及び酸化剤を水系で混合して重合することにより、水系導電性高分子溶液を先に製造した後、ここに含まれたイミダゾリウム系高分子イオン液体の陰イオンを有機溶剤可溶性陰イオン、Ｙ-に置換反応を誘導することから、上記化合物が有機溶媒に分散されるようにすることを特徴とする方法。
【図１】
【公表番号】特表２０１２−５２０３７３（Ｐ２０１２−５２０３７３Ａ）
【公表日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５５３９５８（Ｐ２０１１−５５３９５８）
【出願日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２０１０／００１５３８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１０４３４９
【国際公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（５０８１３７９９２）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２０１０／００１５３８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１０４３４９
【国際公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（５０８１３７９９２）
【Ｆターム（参考）】
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