説明

高分子発光体組成物および高分子発光素子

【課題】発光素子の発光層に用いたとき、効率の高い発光素子を与えることができる高分子発光体組成物を提供する。
【解決手段】高分子発光体と、下記式(1a)および(1b)から選ばれる化合物とを含有する高分子発光体組成物。


(Xは、式中の2個のベンゼン環上の4個の炭素原子と一緒になって5員環または6員環を形成するための原子または原子団を表し、R1〜R46は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基等を表す。)

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高分子発光体組成物、高分子発光体溶液組成物およびそれを用いた高分子発光素子(高分子LED)に関する。
【背景技術】
【0002】
高分子発光体(高分子量の発光材料)は低分子量のそれとは異なり溶媒に可溶であるため塗布法により発光素子における発光層を形成でき、素子の大面積化の要求に合致している。このため、近年種々の高分子発光材料が提案されている(例えば、非特許文献1)。
【0003】
【非特許文献1】Advanced Materials Vol.12 1737-1750 (2000)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、発光素子は、その発光効率が高い、すなわち電流あたりの発光輝度が高いことが望まれる。
しかしながら、高分子発光体を用いたときに、その素子の効率は未だ十分なものではなかった。
本発明の目的は、発光素子の発光層に用いたとき、効率の高い発光素子を与えることができる高分子発光体組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者等は、上記課題を解決すべく検討した結果、発光素子の発光層の材料として、高分子発光体に、特定の構造の化合物を含有させた組成物を用いると、効率の著しく向上した発光素子を与えることを見出し、本発明に至った。
【0006】
すなわち本発明は、高分子発光体と、下記式(1a)および(1b)から選ばれる化合物とを含有する高分子発光体組成物を提供するものである。


(Xは、式中の2個のベンゼン環上の4個の炭素原子と一緒になって5員環または6員環を形成するための原子または原子団を表し、R1〜R46はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、置換アミノ基、アミド基、酸イミド基、アシルオキシ基、1価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、シアノ基またはニトロ基を表す。)
【0007】
また、本発明は、上記高分子発光体、上記式(1a)および(1b)から選ばれる化合物に加え、さらに溶媒を含有する高分子発光体溶液組成物に関する。
【発明の効果】
【0008】
本発明の高分子発光体組成物を発光素子の発光層に含有させることにより、その素子の効率を高くすることができる。したがって、本発明の高分子発光体組成物を使用した高分子LEDは、液晶ディスプレイのバックライトまたは照明用としての曲面状や平面状の光源、セグメントタイプの表示素子、ドットマトリックスのフラットパネルディスプレイ等の装置に好ましく使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
本発明の組成物に用いる化合物は、上記式(1a)または(1b)で示されることを特徴とする。
【0010】
式(1a)または(1b)中のR1〜R46における、ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、よう素が例示される。
【0011】
アルキル基は、直鎖、分岐または環状のいずれでもよく、置換基を有していてもよく、
全炭素数が通常1〜20程度であり、その具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、ブチル基、 i−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、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、ラウリル基、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などが例示される。置換基としては、ハロゲン、オキセタン基、エポキシ基、オキセチジニル基、オキソリジニル基、オキソラニル基、オキサニル基、オキソナニル基、オキサチオラニル基、ピペリジル基などが挙げられる。
【0012】
アルキルオキシ基は、直鎖、分岐または環状のいずれでもよく、置換基を有していてもよく、全炭素数が通常1〜20程度であり、その具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、i−プロピルオキシ基、ブトキシ基、 i−ブトキシ基、t−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基、ラウリルオキシ基、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基、パーフルオロブトキシ基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基、メトキシメチルオキシ基、2−メトキシエチルオキシ基などが例示される。置換基としてはハロゲン、オキセタン基、エポキシ基、オキセチジニル基、オキソリジニル基、オキソラニル基、オキサニル基、オキソナニル基、オキサチオラニル基、ピペリジル基などが挙げられる。
【0013】
アルキルチオ基は、直鎖、分岐または環状のいずれでもよく、置換基を有していてもよく、全炭素数が通常1〜20程度であり、その具体例としては、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、 i−プロピルチオ基、ブチルチオ基、 i−ブチルチオ基、t−ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、シクロヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基、2−エチルヘキシルチオ基、ノニルチオ基、デシルチオ基、3,7−ジメチルオクチルチオ基、ラウリルチオ基、トリフルオロメチルチオ基などが例示される。置換基としてはハロゲン、オキセタン基、エポキシ基、オキセチジニル基、オキソリジニル基、オキソラニル基、オキサニル基、オキソナニル基、オキサチオラニル基、ピペリジル基などが挙げられる。
【0014】
アリール基は、置換基を有していてもよく、全炭素数が通常3〜60程度であり、その具体例としては、フェニル基、C1〜C12アルコキシフェニル基(C1〜C12は、炭素数1〜12であることを示す。以下も同様である。)、C1〜C12アルキルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、ペンタフルオロフェニル基などが例示される。置換基としてはハロゲン、オキセタン基、エポキシ基、オキセチジニル基、オキソリジニル基、オキソラニル基、オキサニル基、オキソナニル基、オキサチオラニル基、ピペリジル基などが挙げられる。
【0015】
アリールオキシ基は、芳香環上に置換基を有していてもよく、全炭素数が通常3〜60程度であり、その具体例としては、フェノキシ基、C1〜C12アルコキシフェノキシ基、C1〜C12アルキルフェノキシ基、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基、ペンタフルオロフェニルオキシ基などが例示される。置換基としてはアルコキシ基、アルキル基、ハロゲン、オキセタン基、エポキシ基、オキセチジニル基、オキソリジニル基、オキソラニル基、オキサニル基、オキソナニル基、オキサチオラニル基、ピペリジル基などが挙げられる。
【0016】
アリールチオ基は、芳香環上に置換基を有していてもよく、全炭素数が通常3〜60程度であり、その具体例としては、フェニルチオ基、C1〜C12アルコキシフェニルチオ基、C1〜C12アルキルフェニルチオ基、1−ナフチルチオ基、2−ナフチルチオ基、ペンタフルオロフェニルチオ基などが例示される。置換基としてはアルコキシ基、アルキル基、ハロゲン、オキセタン基、エポキシ基、オキセチジニル基、オキソリジニル基、オキソラニル基、オキサニル基、オキソナニル基、オキサチオラニル基、ピペリジル基などが挙げられる。
【0017】
アリールアルキル基は、置換基を有していてもよく、全炭素数が通常7〜60程度であり、その具体例としては、フェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキル基、1−ナフチル−C1〜C12アルキル基、2−ナフチル−C1〜C12アルキル基などが例示される。
置換基としてはアルコキシ基、アルキル基、ハロゲン、オキセタン基、エポキシ基、オキセチジニル基、オキソリジニル基、オキソラニル基、オキサニル基、オキソナニル基、オキサチオラニル基、ピペリジル基などが挙げられる。
【0018】
アリールアルキルオキシ基は、置換基を有していてもよく、全炭素数が通常7〜60程度であり、その具体例としては、フェニル−C1〜C12アルコキシ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルコキシ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルコキシ基、1−ナフチル−C1〜C12アルコキシ基、2−ナフチル−C1〜C12アルコキシ基などが例示される。置換基としてはアルコキシ基、アルキル基、ハロゲン、オキセタン基、エポキシ基、オキセチジニル基、オキソリジニル基、オキソラニル基、オキサニル基、オキソナニル基、オキサチオラニル基、ピペリジル基などが挙げられる。
【0019】
アリールアルキルチオ基は、置換基を有していてもよく、全炭素数が通常7〜60程度であり、その具体例としては、フェニル−C1〜C12アルキルチオ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルチオ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルチオ基、1−ナフチル−C1〜C12アルキルチオ基、2−ナフチル−C1〜C12アルキルチオ基などが例示される。置換基としてはアルコキシ基、アルキル基、ハロゲン、オキセタン基、エポキシ基、オキセチジニル基、オキソリジニル基、オキソラニル基、オキサニル基、オキソナニル基、オキサチオラニル基、ピペリジル基などが挙げられる。
【0020】
アルケニル基は、炭素数が通常2〜20程度であり、その具体例としてはビニル基、1−プロピレニル基、2−プロピレニル基、3−プロピレニル基、ブテニル基、ペンテニル基、へキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、シクロヘキセニル基が挙げられる。
また、アルケニル基には1,3−ブタジエニル基などのアルカジエニル基も含まれる。
【0021】
アルキニル基は、炭素数が通常2〜20程度であり、その具体例としてはエチニル基、1−プロピニル基、2−プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基、ヘプテニル基、オクチニル基、シクロヘキシルエチニル基が挙げられる。また、アルキニル基には1,3−ブタジイニル基などのアルキジエニル基も含まれる。
【0022】
アリールアルケニル基は、炭素数が通常8〜50程度であり、アリールアルケニルにおけるアリール基、アルケニル基としては、上記記載のアリール基、アルケニル基とそれぞれ同様のものが挙げられる。その具体例としては、1−アリールビニル基、2−アリールビニル基、1−アリール−1−プロピレニル基、2−アリール−1−プロピレニル基、2−アリール−2−プロピレニル基、3−アリール−2−プロピレニル基などが挙げられる。また、4−アリール−1,3−ブタジエニル基などのアリールアルカジエニル基も含まれる。
【0023】
アリールアルキニル基は、炭素数が通常8〜50程度であり、アリールアルキニル基におけるアリール基、アルキニル基としては、上記のアリール基、アルキニル基とそれぞれ同様である。その具体例としては、アリールエチニル基、3−アリール−1−プロピオニル基、3−アリール−2−プロピオニル基等が挙げられる。また、4−アリール−1,3−ブタジイニルなどのアリールアルカジイニル基も含まれる。
【0024】
置換シリルオキシ基における置換シリル基としては、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基および1価の複素環基から選ばれる1、2または3個の基で置換されたシリル基があげられ、炭素数は通常1〜60程度であり、好ましくは炭素数3〜30である。なお該アルキル基、アリール基、アリールアルキル基または1価の複素環基は置換基を有していてもよい。具体的にはトリメチルシリルオキシ基、トリエチルシリルオキシ基、トリ−n−プロピルシリルオキシ基、トリ−i−プロピルシリルオキシ基、t−ブチルシリルジメチルシリルオキシ基、トリフェニルシリルオキシ基、トリ−p−キシリルシリルオキシ基、トリベンジルシリルオキシ基、ジフェニルメチルシリルオキシ基、t−ブチルジフェニルシリルオキシ基、ジメチルフェニルシリルオキシ基などが例示される。
【0025】
置換シリルチオ基における置換シリル基としては、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基および1価の複素環基から選ばれる1、2または3個の基で置換されたシリル基があげられ、炭素数は通常1〜60程度であり、好ましくは炭素数3〜30である。なお該アルキル基、アリール基、アリールアルキル基または1価の複素環基は置換基を有していてもよい。具体的には、トリメチルシリルチオ基、トリエチルシリルチオ基、トリ−n−プロピルシリルチオ基、トリ−i−プロピルシリルチオ基、t−ブチルシリルジメチルシリルチオ基、トリフェニルシリルチオ基、トリ−p−キシリルシリルチオ基、トリベンジルシリルチオ基、ジフェニルメチルシリルチオ基、t−ブチルジフェニルシリルチオ基、ジメチルフェニルシリルチオ基などが例示される。
【0026】
置換シリルアミノ基としては、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基および1価の複素環基から選ばれる1〜6個の基で置換されたシリルアミノ基(H3SiNH−または(H3Si)2N−)が挙げられ、炭素数は通常1〜120であり、好ましくは炭素数3〜60である。なお、該アルキル基、アリール基、アリールアルキル基、1価の複素環基は置換基を有していてもよい。具体的には、トリメチルシリルアミノ基、トリエチルシリルアミノ基、トリ−n−プロピルシリルアミノ基、トリ−i−プロピルシリルアミノ基、t−ブチルシリルジメチルシリルアミノ基、トリフェニルシリルアミノ基、トリ−p−キシリルシリルアミノ基、トリベンジルシリルアミノ基、ジフェニルメチルシリルアミノ基、t−ブチルジフェニルシリルアミノ基、ジメチルフェニルシリルアミノ基、ジ(トリメチルシリル)アミノ基、ジ(トリエチルシリル)アミノ基、ジ(トリ−n−プロピルシリル)アミノ基、ジ(トリ−i−プロピルシリル)アミノ基、ジ(t−ブチルシリルジメチルシリル)アミノ基、ジ(トリフェニルシリル)アミノ基、ジ(トリ−p−キシリルシリル)アミノ基、ジ(トリベンジルシリル)アミノ基、ジ(ジフェニルメチルシリル)アミノ基、ジ(t−ブチルジフェニルシリル)アミノ基、ジ(ジメチルフェニルシリル)アミノ基などが例示される。
【0027】
置換アミノ基としては、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基および1価の複素環基から選ばれる1または2個の基で置換されたアミノ基があげられ、該アルキル基、アリール基、アリールアルキル基または1価の複素環基は置換基を有していてもよい。炭素数は通常1〜40程度であり、具体的には、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、プロピルアミノ基、ジプロピルアミノ基、イソプロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ブチルアミノ基、イソブチルアミノ基、t−ブチルアミノ基、ペンチルアミノ基、ヘキシルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、ヘプチルアミノ基、オクチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ノニルアミノ基、デシルアミノ基、3,7−ジメチルオクチルアミノ基、ラウリルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、ジシクロペンチルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、ジシクロヘキシルアミノ基、ピロリジル基、ピペリジル基、ジトリフルオロメチルアミノ基、フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基、C1〜C12アルコキシフェニルアミノ基、ジ(C1〜C12アルコキシフェニル)アミノ基、ジ(C1〜C12アルキルフェニル)アミノ基、1−ナフチルアミノ基、2−ナフチルアミノ基、ペンタフルオロフェニルアミノ基、ピリジルアミノ基、ピリダジニルアミノ基、ピリミジルアミノ基、ピラジルアミノ基、トリアジルアミノ基、フェニル−C1〜C12アルキルアミノ基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルアミノ基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルアミノ基、ジ(C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキル)アミノ基、ジ(C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキル)アミノ基、1−ナフチル−C1〜C12アルキルアミノ基、2−ナフチル−C1〜C12アルキルアミノ基などが例示される。
【0028】
アミド基は、炭素数が通常2〜20程度であり、その具体例としては、ホルムアミド基、アセトアミド基、プロピオアミド基、ブチロアミド基、ベンズアミド基、トリフルオロアセトアミド基、ペンタフルオロベンズアミド基、ジホルムアミド基、ジアセトアミド基、ジプロピオアミド基、ジブチロアミド基、ジベンズアミド基、ジトリフルオロアセトアミド基、ジペンタフルオロベンズアミド基などが例示される。
【0029】
酸イミド基としては、酸イミドからその窒素原子に結合した水素原子を除いて得られる残基があげられ、通常炭素数2〜60程度であり、好ましくは炭素数2〜20である。具体的には以下に示す基が例示される。


【0030】
アシルオキシ基は、炭素数が通常2〜20程度であり、その具体例としては、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、イソブチリルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、トリフルオロアセチルオキシ基、ペンタフルオロベンゾイルオキシ基などが例示される。
【0031】
1価の複素環基とは、複素環化合物から水素原子1個を除いた残りの原子団をいい、炭素数は通常2〜60程度であり、具体的には、チエニル基、C1〜C12アルキルチエニル基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基、C1〜C12アルキルピリジル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、トリアゾリル基、オキサゾリル基、チアゾール基、チアジアゾール基などが例示される。
【0032】
ヘテロアリールオキシ基(Q4-O−で示される基、Q4は1価の複素環基を表す)は、炭素数が通常2〜60程度であり、その具体例としては、チエニルオキシ基、C1〜C12アルキルチエニルオキシ基、ピロリルオキシ基、フリルオキシ基、ピリジルオキシ基、C1〜C12アルキルピリジルオキシ基、イミダゾリルオキシ基、ピラゾリルオキシ基、トリアゾリルオキシ基、オキサゾリルオキシ基、チアゾールオキシ基、チアジアゾールオキシ基などが例示される。
【0033】
ヘテロアリールチオ基(Q5−S−で示される。Q5は1価の複素環基を表す。)は、炭素数が、通常2〜60程度で、その具体例としては、チエニルメルカプト基、C1〜C12アルキルチエニルメルカプト基、ピロリルメルカプト基、フリルメルカプト基、ピリジルメルカプト基、C1〜C12アルキルピリジルメルカプト基、イミダゾリルメルカプト基、ピラゾリルメルカプト基、トリアゾリルメルカプト基、オキサゾリルメルカプト基、チアゾールメルカプト基、チアジアゾールメルカプト基などが例示される。
【0034】
Xは、式(1a)中の2個のベンゼン環上の4個の炭素原子と一緒になって5員環または6員環を形成するための原子または原子団を表し、具体例としては、下記に示すが、これらに限定されるものではない。
【0035】


式中、Rはそれぞれ独立にハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アシルオキシ基、置換アミノ基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、シアノ基または1価の複素環基を表す。R’はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、シアノ基、ニトロ基または1価の複素環基を表す。R''はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アシル基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基または1価の複素環基を表す。
【0036】
R、R’、R''におけるハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、置換アミノ基、アミド基、酸イミド基、アシル基、アシルオキシ基、1価の複素環基の具体例としては、式(1a)、(1b)のR1〜R46に例示のものが挙げられる。
【0037】
Xの中では、−O−、−S−、−Se−、−NR''−、−CR'R’−または−SiR’R’−が好ましく、-O-、-S-、−CR’R’−がより好ましい。
【0038】
式(1a)で示される化合物として、具体的には、以下に示すものが挙げられる。



【0039】
式(1b)で示される化合物として、具体的には、以下に示すものが挙げられる。

【0040】
(1a)、(1b)の化合物のうち、式(1a)の化合物のほうが、溶媒溶解性の点で好ましい。
【0041】
本発明に用いる式(1a)、(1b)の化合物の合成法としては、例えば パラジウム触媒を用いたカルバゾールとジブロモフルオレン誘導体やジブロモカルバゾール誘導体等とのクロスカップリング或いはullmann反応によるカップリング等の方法などが例示される。
【0042】
次に、本発明に用いる高分子発光体について説明する。
本発明に用いる高分子発光体は、特に限定されず、ポリスチレン換算の数平均分子量が通常103〜108である。本発明に用いられる高分子発光体は、単独重合体であっても共重合体でもよい。
本発明に用いる高分子発光体のなかでは、共役系高分子化合物であるものが好ましい。ここに、共役系高分子化合物とは高分子化合物の主鎖骨格に沿って非局在π電子対が存在している高分子化合物を意味する。この非局在電子としては、2重結合のかわりに不対電子または孤立電子対が共鳴に加わる場合もある。
【0043】
本発明に用いる高分子発光体としては、例えば、
ポリフルオレン〔例えば、ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス(Jpn.J.Appl.Phys.)第30巻、L1941頁(1991年)〕、ポリパラフェニレン〔例えば、アドバンスト・マテリアルズ(Adv.Mater.)第4巻、36頁(1992年)〕、ポリピロール、ポリピリジン、ポリアニリン、ポリチオフェン等のポリアリーレン系
;ポリパラフェニレンビニレン、ポリチエニレンビニレン等のポリアリーレンビニレン系(例えば、WO98/27136号公開明細書)
;ポリフェニレンサルファイド、ポリカルバゾール等が挙げられる。
〔総説としては、例えば「Advanced Materials Vol.12 1737-1750 (2000)」や、「有機ELディスプレイ技術 月刊ディスプレイ 12月号増刊 P68〜73」〕
【0044】
中でも、ポリアリーレン系の高分子発光体が好ましい。
ポリアリーレン系の高分子発光体が含む繰り返し単位としては、アリーレン基、2価の複素環基があげられる。
ここに、アリーレン基の環を構成する炭素数は通常6〜60程度であり、その具体例として、フェニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、フェナントレンジイル基、ペンタレンジイル基、インデンジイル基、ヘプタレンジイル基、インダセンジイル基、トリフェニレンジイル基、ビナフチルジイル基、フェニルナフチレンジイル基、スチルベンジイル基、フルオレンジイル基(例えば、下式(2)で、A=−CR’R’−である場合)等があげられる。
また、2価の複素環基の環を構成する炭素数は通常3〜60程度であり、具体例としては、ピリジンージイル基、ジアザフェニレン基、キノリンジイル基、キノキサリンジイル基、アクリジンジイル基、ビピリジルジイル基、フェナントロリンジイル基、下式(2)で、A=-O-、-S-、-Se-、−NR''−、または−SiR'R'−である場合があげられる。
【0045】
更に好ましくは、下記式(2)で示される繰返し単位を含む場合である。
【0046】



(式中、Aは、式中の2個のベンゼン環上の4個の炭素原子と一緒になって5員環または6員環を完成させるための原子または原子団を表し、R4a、R4b、R4c、R5a、R5bおよびR5cは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、シアノ基、ニトロ基、1価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールアルキルオキシカルボニル基、ヘテロアリールオキシカルボニル基またはカルボキシル基を表し、R4bとR4c、およびR5bとR5cは、それぞれ一緒になって環を形成していてもよい。)
【0047】
Aの具体例としては、式(1a)中のXに例示のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0048】
Aの中では、−O−、−S−、−Se−、−NR''−、−CR'R’−または−SiR’R’−が好ましく、-O-、-S-、−CR’R’−がより好ましい。
【0049】
4a、R4b、R4c、R5a、R5bおよびR5cにおけるハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、置換アミノ基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、1価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、及びカルボキシル基、は前記と同様である。
【0050】
また、イミン残基は、イミン化合物(分子内に、−N=C-を持つ有機化合物のことをいう。その例として、アルジミン、ケチミン及びこれらのN上の水素原子が、アルキル基等で置換された化合物があげられる)から水素原子1個を除いた残基があげられ、炭素数2〜20程度であり、具体的には、以下の基などが例示される。

【0051】
アシル基は、炭素数が通常2〜20程度であり、その具体例としては、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、ピバロイル基、ベンゾイル基、トリフルオロアセチル基、ペンタフルオロベンゾイル基などが例示される。
【0052】
置換シリル基は、アルキル基、アリール基、アリールアルキル基および1価の複素環基から選ばれる1、2または3個の基で置換されたシリル基があげられる。置換シリル基は、炭素数が通常1〜60程度であり、その具体例としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリプロピルシリル基、トリ−i−プロピルシリル基、ジメチル−i−プロピルシリル基、ジエチル−i−プロピルシリル基、t−ブチルシリルジメチルシリル基、ペンチルジメチルシリル基、ヘキシルジメチルシリル基、ヘプチルジメチルシリル基、オクチルジメチルシリル基、2−エチルヘキシル−ジメチルシリル基、ノニルジメチルシリル基、デシルジメチルシリル基、3,7−ジメチルオクチル−ジメチルシリル基、ラウリルジメチルシリル基、フェニル−C1〜C12アルキルシリル基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキルシリル基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキルシリル基、1−ナフチル−C1〜C12アルキルシリル基、2−ナフチル−C1〜C12アルキルシリル基、フェニル−C1〜C12アルキルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、トリ−p−キシリルシリル基、トリベンジルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、t−ブチルジフェニルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、トリプロピルオキシシリル基、トリ−i−プロピルシリル基、ジメチル−i−プロピルシリル基、メチルジメトキシシリル基、エチルジメトキシシリル基、などが例示される。
【0053】
アルキルオキシカルボニル基におけるアルキルオキシ基は、炭素数が通常2〜20程度であり、その具体例として、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、イソブチリルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、トリフルオロアセチルオキシ基、ペンタフルオロベンゾイルオキシ基などが例示される。
【0054】
アリールオキシカルボニル基におけるアリールオキシ基は、炭素数が通常6〜60程度であり、その具体的例としては、フェノキシ基、C1〜C12アルコキシフェノキシ基、C1〜C12アルキルフェノキシ基、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基、ペンタフルオロフェニルオキシ基などが例示され、C1〜C12アルコキシフェノキシ基、C1〜C12アルキルフェノキシ基が好ましい。
【0055】
アリールアルキルオキシカルボニル基におけるアリールアルキル基は、炭素数が通常7〜60程度であり、その具体例としては、フェニルメチル基、フェニルエチル基、フェニルブチル基、フェニルペンチル基、フェニルヘキシル基、フェニルヘプチル基、フェニルオクチル基などのフェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキル基、1−ナフチル−C1〜C12アルキル基、2−ナフチル−C1〜C12アルキル基などが例示され、C1〜C12アルコキシフェニル−C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルキルフェニル−C1〜C12アルキル基が好ましい。
【0056】
ヘテロアリールオキシカルボニル基におけるヘテロアリールオキシ基(Q6-O−で示される基、Q6は1価の複素環基を表す)は、炭素数が通常2〜60程度であり、その具体例としては、チエニルオキシ基、C1〜C12アルキルチエニルオキシ基、ピロリルオキシ基、フリルオキシ基、ピリジルオキシ基、C1〜C12アルキルピリジルオキシ基、イミダゾリルオキシ基、ピラゾリルオキシ基、トリアゾリルオキシ基、オキサゾリルオキシ基、チアゾールオキシ基、チアジアゾールオキシ基などが例示される。Q6としては1価の芳香族複素環基が好ましい。
【0057】
上記式(2)で示される繰返し単位としては、下記の構造が例示される。



【0058】



式中、ベンゼン環上の水素原子は、ハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、シアノ基、ニトロ基または1価の複素環基に置換されていてもよい。
【0059】
本発明に用いる高分子発光体は、アリーレン基、2価の複素環基の他に、例えば、芳香族アミンから誘導される繰り返し単位を含んでいてもよい。この場合、正孔注入性、輸送性を付与し得る。
この場合、アリーレン基、2価の複素環基からなる繰り返し単位と芳香族アミンから誘導される繰り返しのモル比率は、通常99:1〜20:80の範囲である。
【0060】
芳香族アミンから誘導される繰返し単位としては、下記式(3)で表される繰返し単位が好ましい。
【0061】


【0062】
式中、Ar4、Ar5、Ar6およびAr7は、それぞれ独立にアリーレン基または2価の複素環基を表す。Ar8、Ar9およびAr10は、それぞれ独立にアリール基または1価の複素環基を表す。oおよびpはそれぞれ独立に0または1を表し、0≦o+p≦2である。
【0063】
ここで、アリーレン基、2価の複素環基の具体例は、ポリアリーレン系の高分子発光体が含む繰り返し単位としてのそれらの具体例と同様であり、
アリール基および1価の複素環基の具体例は、上記式(1a)、(1b)におけるそれらの具体例と同様である。
【0064】
上記式(3)で示される繰り返し単位の具体例としては、以下の繰返し単位があげられる。

【0065】
式中、芳香環上の水素原子はハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、シアノ基、ニトロ基、1価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールアルキルオキシカルボニル基、ヘテロアリールオキシカルボニル基およびカルボキシル基から選ばれる置換基で置換されていてもよい。
【0066】
上記式(3)で表される繰返し単位の中で、下式(4)で表される繰り返し単位が特に好ましい。
【0067】


【0068】
式中、Q1、Q2およびQ3は、それぞれ独立にハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、シアノ基、ニトロ基、1価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールアルキルオキシカルボニル基、ヘテロアリールオキシカルボニル基またはカルボキシル基を表す。xおよびyはそれぞれ独立に0〜4の整数を示す。zは0〜2の整数を示す。wは0〜5の整数を示す。
【0069】
本発明に用いられる高分子発光体は、ランダム、ブロックまたはグラフト共重合体であってもよいし、それらの中間的な構造を有する高分子、例えばブロック性を帯びたランダム共重合体であってもよい。発光の量子収率の高い高分子発光体を得る観点からは完全なランダム共重合体よりブロック性を帯びたランダム共重合体やブロックまたはグラフト共重合体が好ましい。主鎖に枝分かれがあり、末端部が3つ以上ある場合やデンドリマーも含まれる。
【0070】
本発明に用いられる高分子発光体の末端基は、重合活性基がそのまま残っていると、素子にしたときの発光特性や寿命が低下する可能性があるので、安定な基で保護されていても良い。主鎖の共役構造と連続した共役結合を有しているものが好ましく、例えば、炭素―炭素結合を介してアリール基または複素環基と結合している構造が例示される。具体的には、特開平9−45478号公報の化10に記載の置換基等が例示される。
【0071】
本発明に用いられる高分子発光体は、数平均分子量がポリスチレン換算で103〜108程度であることが好ましく、中でも、数平均分子量がポリスチレン換算で104〜106程度である場合、更に好ましい。
【0072】
また、薄膜からの発光を利用するので高分子発光体としては、固体状態で発光を有するものが好適に用いられる。
【0073】
本発明に用いる高分子発光体の合成法としては、例えば該当するモノマーからSuzukiカップリング反応により重合する方法、Grignard反応により重合する方法、Ni(0)触媒により重合する方法、FeCl3等の酸化剤により重合する方法、電気化学的に酸化重合する方法、あるいは適当な脱離基を有する中間体高分子の分解による方法などが例示される。これらのうち、Suzukiカップリング反応により重合する方法、Grignard反応により重合する方法、Ni(0)触媒により重合する方法が、反応制御が容易であり、好ましい。
高分子発光体を高分子LEDの発光材料として用いる場合、その純度が発光特性に影響を与えるため、重合前のモノマーを蒸留、昇華精製、再結晶等の方法で精製したのちに重合することが好ましく、また合成後、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。
【0074】
本発明の高分子発光体組成物は高分子発光体と式(1a)または(1b)の化合物とを含有することを特徴とするが、式(1a)または(1b)の化合物の含有量が、高分子発光体を100重量部としたとき、通常0.1〜10000重量部程度であり、好ましくは、1〜1000重量部、より好ましくは5〜500重量部、さらに好ましくは10〜100重量部である。
【0075】
また本発明の高分子発光体溶液組成物は、高分子発光体と、式(1a)または(1b)と溶媒とを含有することを特徴とする。この溶液組成物を用いて、塗布法により、発光層を形成できる。この溶液組成物を用いて、製造された、発光層は通常は、本発明の高分子発光体組成物を含むものとなる。
【0076】
溶媒としては、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、デカリン、n−ブチルベンゼンなどが例示される。高分子発光体の構造や分子量にもよるが、通常はこれらの溶媒に0.1重量%以上溶解させることができる。
【0077】
溶媒の量は、高分子発光体100重量部に対して、通常1000〜100000重量部程度である。
【0078】
本発明の高分子発光体組成物は、高分子発光体を2種以上含んでいてもよく、式(1a)または(1b)の化合物を2種以上含んでいてもよい。
【0079】
本発明の組成物は、必要に応じ、色素、電荷輸送材料等を含有していてもよい。
【0080】
本発明の高分子LEDは、陽極および陰極からなる電極間に、発光層を有し、該発光層が本発明の高分子発光体組成物を含むことを特徴とする。
また、本発明の高分子LEDは、 陽極および陰極からなる電極間に、発光層を有し、該発光層が本発明の溶液組成物を用いて形成されることを特徴とする。
【0081】
また、本発明の高分子LEDとしては、陰極と発光層との間に、電子輸送層を設けた高分子LED、陽極と発光層との間に、正孔輸送層を設けた高分子LED、陰極と発光層との間に、電子輸送層を設け、かつ陽極と発光層との間に、正孔輸送層を設けた高分子LED等が挙げられる。
【0082】
例えば、具体的には、以下のa)〜d)の構造が例示される。
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
(ここで、/は各層が隣接して積層されていることを示す。以下同じ。)

ここで、発光層とは、発光する機能を有する層であり、正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する層であり、電子輸送層とは、電子を輸送する機能を有する層である。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。
発光層、正孔輸送層、電子輸送層は、それぞれ独立に2層以上用いてもよい。
【0083】
また、電極に隣接して設けた電荷輸送層のうち、電極からの電荷注入効率を改善する機能を有し、素子の駆動電圧を下げる効果を有するものは、特に電荷注入層(正孔注入層、電子注入層)と一般に呼ばれることがある。
【0084】
さらに電極との密着性向上や電極からの電荷注入の改善のために、電極に隣接して前記の電荷注入層又は膜厚2nm以下の絶縁層を設けてもよく、また、界面の密着性向上や混合の防止等のために電荷輸送層や発光層の界面に薄いバッファー層を挿入してもよい。
【0085】
積層する層の順番や数、および各層の厚さについては、発光効率や素子寿命を勘案して適宜用いることができる。
【0086】
本発明において、電荷注入層(電子注入層、正孔注入層)を設けた高分子LEDとしては、陰極に隣接して電荷注入層を設けた高分子LED、陽極に隣接して電荷注入層を設けた高分子LEDが挙げられる。
【0087】
例えば、具体的には、以下のe)〜p)の構造が挙げられる。
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/電子輸送層/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/電子輸送層/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

電荷注入層の具体的な例としては、導電性高分子を含む層、陽極と正孔輸送層との間に設けられ、陽極材料と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を含む層、陰極と電子輸送層との間に設けられ、陰極材料と電子輸送層に含まれる電子輸送材料との中間の値の電子親和力を有する材料を含む層などが例示される。
【0088】
上記電荷注入層が導電性高分子を含む層の場合、該導電性高分子の電気伝導度は、10-5S/cm以上103S/cm以下であることが好ましく、発光画素間のリーク電流を小さくするためには、10-5S/cm以上102S/cm以下がより好ましく、10-5S/cm以上101S/cm以下がさらに好ましい。
【0089】
通常は該導電性高分子の電気伝導度を10-5S/cm以上103S/cm以下とするために、該導電性高分子に適量のイオンをドープする。
【0090】
ドープするイオンの種類は、正孔注入層であればアニオン、電子注入層であればカチオンである。アニオンの例としては、ポリスチレンスルホン酸イオン、アルキルベンゼンスルホン酸イオン、樟脳スルホン酸イオンなどが例示され、カチオンの例としては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオンなどが例示される。
【0091】
電荷注入層の膜厚としては、例えば1nm〜100nmであり、2nm〜50nmが好ましい。
【0092】
電荷注入層に用いる材料は、電極や隣接する層の材料との関係で適宜選択すればよく、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、ポリピロールおよびその誘導体、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリチエニレンビニレンおよびその誘導体、ポリキノリンおよびその誘導体、ポリキノキサリンおよびその誘導体、芳香族アミン構造を主鎖または側鎖に含む重合体などの導電性高分子、金属フタロシアニン(銅フタロシアニンなど)、カーボンなどが例示される。
【0093】
膜厚2nm以下の絶縁層は電荷注入を容易にする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、有機絶縁材料等が挙げられる。膜厚2nm以下の絶縁層を設けた高分子LEDとしては、陰極に隣接して膜厚2nm以下の絶縁層を設けた高分子LED、陽極に隣接して膜厚2nm以下の絶縁層を設けた高分子LEDが挙げられる。
【0094】
具体的には、例えば、以下のq)〜ab)の構造が挙げられる。
q)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/発光層/陰極
r)陽極/発光層/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極
s)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/発光層/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極
t)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/正孔輸送層/発光層/陰極
u)陽極/正孔輸送層/発光層/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極
v)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/正孔輸送層/発光層/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極
w)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/発光層/電子輸送層/陰極
x)陽極/発光層/電子輸送層/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極
y)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/発光層/電子輸送層/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極
z)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/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/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極
ab)陽極/膜厚2nm以下の絶縁層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/膜厚2nm以下の絶縁層/陰極
【0095】
発光層は、例えば、本発明の高分子発光体溶液組成物を用いて、溶液から成膜する場合、この溶液を塗布後乾燥により溶媒を除去するだけでよく、また電荷輸送材料や発光材料を混合した場合においても同様な手法が適用でき、製造上非常に有利である。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、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、ワイアーバーコート法、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、インクジェットプリント法等の塗布法を用いることができる。
【0096】
発光層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよいが、例えば1nmから1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好ましくは5nm〜200nmである。
【0097】
本発明の高分子LEDにおいては、発光層に上記高分子発光体以外の発光材料を混合して使用してもよい、上記高分子発光体以外の発光材料を含む発光層が、上記高分子発光体を含む発光層と積層されていてもよい。
【0098】
該発光材料としては、公知のものが使用できる。低分子化合物では、例えば、ナフタレン誘導体、アントラセンもしくはその誘導体、ペリレンもしくはその誘導体、ポリメチン系、キサンテン系、クマリン系、シアニン系などの色素類、8−ヒドロキシキノリンもしくはその誘導体の金属錯体、芳香族アミン、テトラフェニルシクロペンタジエンもしくはその誘導体、またはテトラフェニルブタジエンもしくはその誘導体などを用いることができる。
【0099】
具体的には、例えば特開昭57−51781号、同59−194393号公報に記載されているもの等、公知のものが使用可能である。
【0100】
三重項発光錯体としては、例えば、イリジウムを中心金属とするIr(ppy)3、Btp2Ir(acac)、白金を中心金属とするPtOEP、ユーロピウムを中心金属とするEu(TTA)3phen等が挙げられる。
【0101】


【0102】

【0103】

【0104】


三重項発光錯体として具体的には、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 、Jpn.J.Appl.Phys.,34, 1883 (1995)などに記載されている。
【0105】
本発明の高分子LEDが正孔輸送層を有する場合、使用される正孔輸送材料としては、ポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体、ポリシランもしくはその誘導体、側鎖もしくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体、ポリピロールもしくはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)もしくはその誘導体、またはポリ(2,5−チエニレンビニレン)もしくはその誘導体などが例示される。
【0106】
具体的には、該正孔輸送材料として、特開昭63−70257号公報、同63−175860号公報、特開平2−135359号公報、同2−135361号公報、同2−209988号公報、同3−37992号公報、同3−152184号公報に記載されているもの等が例示される。
【0107】
これらの中で、正孔輸送層に用いる正孔輸送材料として、ポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体、ポリシランもしくはその誘導体、側鎖もしく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、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)もしくはその誘導体、またはポリ(2,5−チエニレンビニレン)もしくはその誘導体等の高分子正孔輸送材料が好ましく、さらに好ましくはポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体、ポリシランもしくはその誘導体、側鎖もしくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体である。低分子の正孔輸送材料の場合には、高分子バインダーに分散させて用いることが好ましい。
【0108】
ポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体は、例えばビニルモノマーからカチオン重合またはラジカル重合によって得られる。
【0109】
ポリシランもしくはその誘導体としては、ケミカル・レビュー(Chem.Rev.)第89巻、1359頁(1989年)、英国特許GB2300196号公開明細書に記載の化合物等が例示される。合成方法もこれらに記載の方法を用いることができるが、特にキッピング法が好適に用いられる。
【0110】
ポリシロキサンもしくはその誘導体は、シロキサン骨格構造には正孔輸送性がほとんどないので、側鎖または主鎖に上記低分子正孔輸送材料の構造を有するものが好適に用いられる。特に正孔輸送性の芳香族アミンを側鎖または主鎖に有するものが例示される。
【0111】
正孔輸送層の成膜の方法に制限はないが、低分子正孔輸送材料では、高分子バインダーとの混合溶液からの成膜による方法が例示される。また、高分子正孔輸送材料では、溶液からの成膜による方法が例示される。
【0112】
溶液からの成膜に用いる溶媒としては、正孔輸送材料を溶解させるものであれば特に制限はない。該溶媒として、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケト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が例示される。
【0113】
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、ワイアーバーコート法、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、インクジェットプリント法等の塗布法を用いることができる。
【0114】
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。該高分子バインダーとして、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。
【0115】
正孔輸送層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよいが、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、該正孔輸送層の膜厚としては、例えば1nmから1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好ましくは5nm〜200nmである。
【0116】
本発明の高分子LED組成物においては、芳香族アミンから誘導される繰返し単位を有するポリアミンを含む正孔輸送層と組み合わせることでさらに高効率を得ることができる。ポリアミンとしては式(3)で表される繰り返し単位を含むものが好ましく、さらに好ましくは式(4)で表される繰り返し単位を含むものが良い。
【0117】
本発明の高分子LEDが電子輸送層を有する場合、使用される電子輸送材料としては公知のものが使用でき、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタンもしくはその誘導体、ベンゾキノンもしくはその誘導体、ナフトキノンもしくはその誘導体、アントラキノンもしくはその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタンもしくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレンもしくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、または8−ヒドロキシキノリンもしくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリンもしくはその誘導体、ポリキノキサリンもしくはその誘導体、ポリフルオレンもしくはその誘導体等が例示される。
【0118】
具体的には、特開昭63−70257号公報、同63−175860号公報、特開平2−135359号公報、同2−135361号公報、同2−209988号公報、同3−37992号公報、同3−152184号公報に記載されているもの等が例示される。
【0119】
これらのうち、オキサジアゾール誘導体、ベンゾキノンもしくはその誘導体、アントラキノンもしくはその誘導体、または8−ヒドロキシキノリンもしくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリンもしくはその誘導体、ポリキノキサリンもしくはその誘導体、ポリフルオレンもしくはその誘導体が好ましく、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、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、ポリキノリンがさらに好ましい。
【0120】
電子輸送層の成膜法としては特に制限はないが、低分子電子輸送材料では、粉末からの真空蒸着法、または溶液もしくは溶融状態からの成膜による方法が、高分子電子輸送材料では溶液または溶融状態からの成膜による方法がそれぞれ例示される。溶液または溶融状態からの成膜時には、高分子バインダーを併用してもよい。
【0121】
溶液からの成膜に用いる溶媒としては、電子輸送材料および/または高分子バインダーを溶解させるものであれば特に制限はない。該溶媒として、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケト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が例示される。
【0122】
溶液または溶融状態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、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、ワイアーバーコート法、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、インクジェットプリント法等の塗布法を用いることができる。
【0123】
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。該高分子バインダーとして、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)もしくはその誘導体、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)もしくはその誘導体、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、またはポリシロキサンなどが例示される。
【0124】
電子輸送層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよいが、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、該電子輸送層の膜厚としては、例えば1nmから1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好ましくは5nm〜200nmである。
【0125】
本発明の高分子LEDを形成する基板は、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、プラスチック、高分子フィルム、シリコン基板などが例示される。不透明な基板の場合には、反対の電極が透明または半透明であることが好ましい。
【0126】
本発明の高分子LEDにおいて、通常は、陽極および陰極からなる電極の少なくとも一方が透明または半透明であり、陽極側が透明または半透明であることが好ましい。陽極の材料としては、導電性の金属酸化物膜、半透明の金属薄膜等が用いられる。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、およびそれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド(ITO)、インジウム・亜鉛・オキサイド等からなる導電性ガラスを用いて作成された膜(NESAなど)や、金、白金、銀、銅等が用いられ、ITO、インジウム・亜鉛・オキサイド、酸化スズが好ましい。作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等が挙げられる。また、該陽極として、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体などの有機の透明導電膜を用いてもよい。
【0127】
陽極の膜厚は、光の透過性と電気伝導度とを考慮して、適宜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、さらに好ましくは50nm〜500nmである。
【0128】
また、陽極上に、電荷注入を容易にするために、フタロシアニン誘導体、導電性高分子、カーボンなどからなる層、あるいは金属酸化物や金属フッ化物、有機絶縁材料等からなる平均膜厚2nm以下の層を設けてもよい。
【0129】
本発明の高分子LEDで用いる陰極の材料としては、仕事関数の小さい材料が好ましい。例えば、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、イッテルビウムなどの金属、およびそれらのうち2つ以上の合金、あるいはそれらのうち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用いられる。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−アルミニウム合金などが挙げられる。陰極を2層以上の積層構造としてもよい。
【0130】
陰極の膜厚は、電気伝導度や耐久性を考慮して、適宜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、さらに好ましくは50nm〜500nmである。
【0131】
陰極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、また金属薄膜を熱圧着するラミネート法等が用いられる。また、陰極と有機物層との間に、導電性高分子からなる層、あるいは金属酸化物や金属フッ化物、有機絶縁材料等からなる平均膜厚2nm以下の層を設けても良く、陰極作製後、該高分子LEDを保護する保護層を装着していてもよい。該高分子LEDを長期安定的に用いるためには、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。
【0132】
該保護層としては、高分子化合物、金属酸化物、金属フッ化物、金属ホウ化物などを用いることができる。また、保護カバーとしては、ガラス板、表面に低透水率処理を施したプラスチック板などを用いることができ、該カバーを熱効果樹脂や光硬化樹脂で素子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、素子がキズつくのを防ぐことが容易である。該空間に窒素やアルゴンのような不活性なガスを封入すれば、陰極の酸化を防止することができ、さらに酸化バリウム等の乾燥剤を該空間内に設置することにより製造工程で吸着した水分が素子にダメージを与えるのを抑制することが容易となる。これらのうち、いずれか1つ以上の方策をとることが好ましい。
【0133】
本発明の高分子LEDは面状光源、セグメント表示装置、ドットマトリックス表示装置、液晶表示装置のバックライト等として用いることができる。
【0134】
本発明の高分子LED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、前記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、非発光部の有機物層を極端に厚く形成し実質的に非発光とする方法、陽極または陰極のいずれか一方、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、簡単な記号などを表示できるセグメントタイプの表示素子が得られる。更に、ドットマトリックス素子とするためには、陽極と陰極をとも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発光体を塗り分ける方法や、カラーフィルターまたは発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素子は、パッシブ駆動も可能であるし、TFTなどと組み合わせてアクティブ駆動しても良い。これらの表示素子は、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などの表示装置として用いることができる。
【0135】
さらに、前記面状の発光素子は、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、あるい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。
【実施例】
【0136】
以下、本発明をさらに詳細に説明するために実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
以下、ポリスチレン換算の数平均分子量はSECにより求めた。
カラム: TOSOH TSKgel SuperHM-H(2本)+ TSKgel SuperH2000(4.6mm I.d. × 15cm)、検出器:RI (SHIMADZU RID-10A)を使用。移動相はテトラヒドロフラン(THF)を用いた。

【0137】
合成例1
<4−t−ブチル−2,6−ジメチルブロモベンゼンの合成>



不活性雰囲気下で、500mlの3つ口フラスコに酢酸225gを入れ、5−t−ブチル−m−キシレン24.3gを加えた。続いて臭素31.2gを加えた後、15〜20℃で3時間反応させた。
反応液を水500mlに加え析出した沈殿をろ過した。水250mlで2回洗浄し、白色の固体34.2gを得た。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ(ppm) = 1.3〔s,9H〕、2.4〔s,6H〕、7.1〔s,2H〕
MS(FD+)M+ 241
【0138】
合成例2
<N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(4−t−ブチル−2,6−ジメチルフェニル)−1,4−フェニレンジアミンの合成>



不活性雰囲気下で、100mlの3つ口フラスコに脱気した脱水トルエン36mlを入れ、トリ(t−ブチル)ホスフィン0.63gを加えた。続いてトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム0.41g、上記の4−t−ブチル−2,6−ジメチルブロモベンゼン9.6g、t−ブトキシナトリウム5.2g、N,N’−ジフェニル−1,4−フェニレンジアミン4.7gを加えた後、100℃で3時間反応させた。
反応液を飽和食塩水300mlに加え、約50℃に温めたクロロホルム300mlで抽出した。溶媒を留去した後、トルエン100mlを加えて、固体が溶解するまで加熱、放冷した後、沈殿をろ過し、白色の固体9.9gを得た。
【0139】
合成例3
<N,N’−ビス(4−ブロモフェニル)−N,N’−ビス(4−t−ブチル−2,6−ジメチルフェニル)−1,4−フェニレンジアミンの合成>



不活性雰囲気下で、1000mlの3つ口フラスコに脱水N,N−ジメチルホルムアミド350mlを入れ、上記のN,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(4−t−ブチル−2,6−ジメチルフェニル)−1,4−フェニレンジアミン5.2gを溶解した後、氷浴下でN−ブロモスクシンイミド3.5g/N,N−ジメチルホルムアミド溶液を滴下し、一昼夜反応させた。
反応液に水150mlを加え、析出した沈殿をろ過し、メタノール50mlで2回洗浄し白色の固体4.4gを得た。
1H−NMR(300MHz/THF−d8):
δ(ppm) = 1.3〔s,18H〕、2.0〔s,12H〕、6.6〜6.7〔d,4H〕、6.8〜6.9〔br,4H〕、7.1〔s,4H〕、7.2〜7.3〔d,4H〕
MS(FD+)M+ 738
【0140】
合成例4
(化合物Aの合成)



化合物A
不活性雰囲気下、300ml三つ口フラスコに1‐ナフタレンボロン酸5.00g(29mmol)、2−ブロモベンズアルデヒド6.46g(35mmol)、炭酸カリウム10.0g(73mmol)、トルエン36ml、イオン交換水36mlを入れ、室温で撹拌しつつ20分間アルゴンバブリングした。続いてテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム16.8mg(0.15mmol)を入れ、さらに室温で撹拌しつつ10分間アルゴンバブリングした。100℃に昇温し、25時間反応させた。室温まで冷却後、トルエンで有機層を抽出、硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を留去した。トルエン:シクロヘキサン=1:2混合溶媒を展開溶媒としたシリカゲルカラムで生成することにより、化合物A5.18g(収率86%)を白色結晶として得た。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ7.39〜7.62(m、5H)、7.70(m、2H)、7.94(d、2H)、8.12(dd、2H)、9.63(s、1H)
MS(APCI(+)):(M+H)+ 233
【0141】
合成例5
(化合物Bの合成)



化合物B
不活性雰囲気下で300mlの三つ口フラスコに化合物A8.00g(34.4mmol)と脱水THF46mlを入れ、−78℃まで冷却した。続いてn−オクチルマグネシウムブロミド(1.0mol/lTHF溶液)52mlを30分かけて滴下した。滴下終了後0℃まで昇温し、1時間撹拌後、室温まで昇温して45分間撹拌した。氷浴して1N塩酸20mlを加えて反応を終了させ、酢酸エチルで有機層を抽出、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後トルエン:ヘキサン=10:1混合溶媒を展開溶媒とするシリカゲルカラムで精製することにより、化合物B7.64g(収率64%)を淡黄色のオイルとして得た。HPLC測定では2本のピークが見られたが、LC−MS測定では同一の質量数であることから、異性体の混合物であると判断した。
【0142】
合成例6
(化合物Cの合成)



化合物C
不活性雰囲気下、500ml三つ口フラスコに化合物B(異性体の混合物)5.00g(14.4mmol)と脱水ジクロロメタン74mlを入れ、室温で撹拌、溶解させた。続いて、三フッ化ホウ素のエーテラート錯体を室温で1時間かけて滴下し、的か終了後室温で4時間撹拌した。撹拌しながらエタノール125mlをゆっくりと加え、発熱がおさまったらクロロホルムで有機層を抽出、2回水洗し、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去後、ヘキサンを展開溶媒とするシリカゲルカラムで精製することにより、化合物C3.22g(収率68%)を無色のオイルとして得た。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ0.90(t、3H)、1.03〜1.26(m、14H)、2.13(m、2H)、4.05(t、1H)、7.35(dd、1H)、7.46〜7.50(m、2H)、7.59〜7.65(m、3H)、7.82(d、1H)、7.94(d、1H)、8.35(d、1H)、8.75(d、1H)
MS(APCI(+)):(M+H)+ 329
【0143】
合成例7
(化合物Dの合成)



化合物D
不活性雰囲気下200ml三つ口フラスコにイオン交換水20mlをいれ、撹拌しながら水酸化ナトリウム18.9g(0.47mol)を少量ずつ加え、溶解させた。水溶液が室温まで冷却した後、トルエン20ml、化合物C5.17g(15.7mmol)、臭化トリブチルアンモニウム1.52g(4.72mmol)を加え、50℃に昇温した。臭化n−オクチルを滴下し、滴下終了後50℃で9時間反応させた。反応終了後トルエンで有機層を抽出し、2回水洗し、硫酸ナトリウムで乾燥した。ヘキサンを展開溶媒とするシリカゲルカラムで精製することにより、化合物D5.13g(収率74%)を黄色のオイルとして得た。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ0.52(m、2H)、0.79(t、6H)、1.00〜1.20(m、22H)、2.05(t、4H)、7.34(d、1H)、7.40〜7.53(m、2H)、7.63(m、3H)、7.83(d、1H)、7.94(d、1H)、8.31(d、1H)、8.75(d、1H)
MS(APCI(+)):(M+H)+ 441
【0144】
合成例8
(化合物Eの合成)



化合物E
空気雰囲気下、50mlの三つ口フラスコに化合物D4.00g(9.08mmol)と酢酸:ジクロロメタン=1:1混合溶媒57mlを入れ、室温で撹拌、溶解させた。続いて三臭化ベンジルトリメチルアンモニウム7.79g(20.0mmol)を加えて撹拌しつつ、塩化亜鉛を三臭化ベンジルトリメチルアンモニウムが完溶するまで加えた。室温で20時間撹拌後、5%亜硫酸水素ナトリウム水溶液10mlを加えて反応を停止し、クロロホルムで有機層を抽出、炭酸カリウム水溶液で2回洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。ヘキサンを展開溶媒とするフラッシュカラムで2回精製した後、エタノール:ヘキサン=1:1、続いて10:1混合溶媒で再結晶することにより、化合物E4.13g(収率76%)を白色結晶として得た。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ0.60(m、2H)、0.91(t、6H)、1.01〜1.38(m、22H)、2.09(t、4H)、7.62〜7.75(m、3H)、7.89(s、1H)、8.20(d、1H)、8.47(d、1H)、8.72(d、1H)
MS(APPI(+)):(M+H)+ 598
【0145】
化合物Fの合成実施例

100 mLの三口フラスコにPd(OAc)2 (123 mg, 0.54 mmol)、P(t-Bu)3・HBF4 (476 mg, 16.4 mmol)、Cs2CO3 (2.67 g, 82.1 mmol)を秤り取り、アルゴン雰囲気にした。
脱水キシレン (50 mL)をシリンジで導入し、室温で2時間撹拌した。カルバゾール(2.74 g, 16.4 mmol)、2,7-dibromo-9,9-di-n-octylfluorene (3g, 5.47 mmol)をフラスコ内に加え、120℃で8時間加熱した。
反応終了後、反応液を室温まで冷却してから固体をろ別した。ろ液を濃縮乾固し、シリカゲルクロマトグラフィーで精製{展開溶媒:CHCl3/hexane (1:3, v/v)}することにより、白色のフィルム状固体として化合物F (2.9 g,74.4%)を得た。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ0.79〜0.89(m、10H)、1.15〜1.27(m、20H)、2.01〜2.07(m、4H)、7.30〜7.35(m、4H)、7.41〜7.49(m、8H)、7.59〜7.62(m、4H)、7.98(d、J = 7.5 Hz、1H)、8.19(d、J = 8.4 Hz、4H)
MS(APCI(+)):(M+H)+ 721
【0146】
合成例9
<高分子化合物1の合成>
化合物E(8.0g)、および2,2’−ビピリジル(5.9g)を脱水したテトラヒドロフラン300mLに溶解した後、窒素でバブリングして系内を窒素置換した。窒素雰囲気下において、この溶液を60℃まで昇温し、ビス(1、5−シクロオクタジエン)ニッケル(0){Ni(COD)2}(10.4g、0.038mol)加え、5時間反応させた。反応後、この反応液を室温(約25℃)まで冷却し、25%アンモニア水40mL/メタノール300mL/イオン交換水300mL混合溶液中に滴下して30分間攪拌した後、析出した沈殿をろ過して風乾した。その後、トルエン400mLに溶解させてからろ過を行い、ろ液をアルミナカラムを通して精製し、1N塩酸約300mLを加えて3時間攪拌し、水層を除去し、有機層に4%アンモニア水約300mLを加え、2時間攪拌した後に水層を除去した。有機層にイオン交換水約300mLを加え1時間攪拌した後、水層を除去した。有機層にメタノール約100mLを滴下して1時間攪拌し、続いて静置した後、上澄み液をデカンテーションで除去した。得られた沈殿物をトルエン100mLに溶解して、メタノール約200mLに滴下して1時間攪拌し、ろ過して2時間減圧乾燥した。得られた共重合体の収量は4.1gであった(以後、高分子化合物1と呼ぶ)。高分子化合物1のポリスチレン換算の平均分子量および重量平均分子量は、それぞれMn=1.5×105、Mw=2.7×105であった(移動相:テトラヒドロフラン)。
【0147】
合成例10
<高分子化合物2の合成>
化合物E(0.65g)、N,N’−ビス(4−ブロモフェニル)−N,N’−ビス(4−t−ブチル−2,6−ジメチルフェニル)−1,4−フェニレンジアミン(0.34g)および2,2’−ビピリジル(0.58g)を脱水したテトラヒドロフラン100mLに溶解した後、窒素でバブリングして系内を窒素置換した。窒素雰囲気下において、この溶液に、ビス(1、5−シクロオクタジエン)ニッケル(0){Ni(COD)2}(1.0g)加え、60℃まで昇温し、攪拌しながら3時間反応させた。反応後、この反応液を室温(約25℃)まで冷却し、25%アンモニア水10mL/メタノール約100mL/イオン交換水約100mL混合溶液中に滴下して1時間攪拌した後、析出した沈殿をろ過して3時間減圧乾燥し、その後、トルエン50mLに溶解させてからろ過を行い、ろ液をアルミナカラムを通して精製し、4%アンモニア水約50mLを加え、2時間攪拌した後に水層を除去した。有機層にイオン交換水約50mLを加え1時間攪拌した後、水層を除去した。有機層はメタノール約100mLに滴下して1時間攪拌し、続いて静置した後、上澄み液をデカンテーションで除去した。得られた沈殿物をトルエン50mLに溶解して、メタノール約200mLに滴下して1時間攪拌し、ろ過して2時間減圧乾燥した。得られた共重合体の収量は390mgであった(以後、高分子化合物2と呼ぶ)。高分子化合物2のポリスチレン換算の平均分子量および重量平均分子量は、それぞれMn=1.6×104、Mw=7.4×104であった(移動相:テトラヒドロフラン)。
【0148】
合成例11
化合物Gの合成


50 mLの三口フラスコにPd(OAc)2 (0.007g, 0.03 mmol)、カルバゾール(0.75g, 4.5mmol)、2,7-ジブロモ-9,9-ジ-シクロヘキシルメチルフルオレン (0.77g, 1.5mmol)、K2CO3(1.24g、9mmol)、を仕込み減圧でアルゴン置換を3度行った。次に脱水トルエン(16mL)をシリンジで加え再度減圧でアルゴン置換を行った。このマスを70〜75℃に加熱し(t-Bu)P (0.015g、0.075mmolを加え昇温し105〜107℃で9時間加熱攪拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し固体をろ別し た。濾紙上の残滓をクロロホルム(50mL)で洗浄し濾液を濃縮乾固した。シリカゲルクロマトグラフィーで精製{展開媒:クロロホルム/ヘキサン(1:10, v/v)、0.1%トリエチルアミン添加}することにより、白色の固体として化合物G(0.6g、 収率 59.2%)を得た。
1H−NMR(270MHz/CDCl3):
δ0.747(m、6H)、0.934(m、6H)、1.165(m、4H)、1.459(m、6H)、1.983(d、4H)、7.382(m、12H)、7.583(m、4H)、8.006(m、2H)、8.187(d、4H)
【0149】
合成例12
化合物Hの合成



化合物H


化合物Hの前駆体

50 mLの三口フラスコにPd(OAc)2 (0.007g, 0.03 mmol)、カルバゾール(0.80g, 4.8mmol)、 特願2003-343244の記載に従って合成した上記前駆体 (0.77g, 1.6mmol)、 K2CO3(1.33g、9.6mmol)、を仕込み減圧でアルゴン置換を3度行った。次に脱水トルエン(16mL)をシリンジで加え再度減圧でアルゴン置換を行った。このマスを70〜75℃に加熱し(t-Bu)P(0.016g、0.08mmol)を加え昇温し105〜107℃で6時間加熱攪拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し固体をろ別した。濾紙上の残滓をクロロホルム(50mL)で洗浄し濾液を濃縮乾固した。シリカゲルクロマトグラフィーで精製{展開溶媒:クロ ロホルム/ヘキサン (1:10, v/v)、0.1%トリエチルアミン添加}することにより白色の固体1.05gを得た。この白色個体にメタノール30gを加え30分還流攪拌し室温へ冷却後濾過しケーキをメタノール20mL洗浄した。80℃で減圧乾燥し化合物H (0.87g、収率 82.8%)を得た。
1H−NMR(270MHz/CDCl3):
δ0.882(m、12H)、1.407(m、6H)、1.992(m、4H)、7.597(m、16H)、8.069(m、2H)、8.174(m、4H)
【0150】
合成例13
化合物Iの合成
(1)前駆体の合成

化合物Iの前駆体

500 mLの三口フラスコにNaOH( 48.0g、1.2mol)、水(89.1)gを仕込みNaOHを溶解した。50℃に調温後2,7-ジブロモフル オレン(12.96g、40mmol)、トルエン(74.8g)、テトラ-n-ブチルアンモニウムブロミド(7.74g,24mmol)を仕込んだ。
攪拌下1-クロロ-3-メチル-2-ブテン(12.55g、120mmol)を52〜55℃で40分で滴下した。その後50〜55℃で3 時間攪拌した。反応終了後室温まで冷却しトルエン(50mL)を加え水層を分離した。油層を水(100mL)で4回洗浄した後濃縮し19.0gの
固形物を得た。この固形物をエタノール(57g)に80℃で溶解、5℃以下で析出結晶を濾過、エタノール(30mL)で洗浄した後乾燥し乾燥ケーキ15.3gを得た。ケーキ/ヘキサン/エタノール=1/0.5/1.5(重量比)で更に2回再結晶を行ったのち乾燥し白色の前駆体(10.3g、収率 55.9%)を得た。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ1.42(s、6H)、1.48(s、6H)、2.525(d、4H)、4.625(t、2H)、7.465(m、6H)

(2)化合物Iの合成

化合物I

Pd(OAc)2(0.045g, 0.2 mmol)、カルバゾール(5.02g, 30mmol)、 前駆体 (4.60g, 10mmol)、K2CO3(8.29g、60mmol)を仕込み減圧でアルゴン置換を3度行った。次に脱水トルエン(50mL)をシリンジで加え再度減圧でアルゴン置換を行った。
このマスを70〜75℃に加熱し(t-Bu)P(0.10g、0.5mmol)を加え昇温し105〜107℃で11時間加熱攪拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し固体をろ別した。濾紙上の残滓をクロロホルム(100mL)で洗浄し濾液を濃縮乾固し固形分(8.6g)を得た。
固形分/クロロホルム/エタノール=1/5/5(重量比)の条件で再結晶を行い乾燥ケーキ(6.04g)を得た。
シリカゲルクロマトグラフィーで精製{展開溶媒:クロロホルム/ヘキサン (1:10, v/v)、0.1%トリエチルアミン添加}することにより白色の固体(6.00)gを得た。更に、白色個体/クロロホルム/ヘキサン=1/3/10(重量比)の 条件で再結晶を2回行い80℃で減圧乾燥し化合物I(5.10g、収率 80.5%)を得た。
1H−NMR(270MHz/CDCl3):
δ1.513(s、6H)、1.551(s、6H)、2.730(m、4H)、4.818(m、2H)、7.314(m、4H)、7.446(m、8H)、7.586(m、4H)、7.976(d、2H)、8.185(d、4H)
【0151】
合成例14
化合物Jの合成
(1)前駆体の合成

化合物Jの前駆体
500 mLの三口フラスコにNaOH( 48.0g、1.2mol)、水(89.1)gを仕込みNaOHを溶解した。50℃に調温後2,7-ジブロモフル オレン(12.96g、40mmol)、トルエン(64.8g)、テトラ-n-ブチルアンモニウムブロミド(7.74g,24mmol)を仕込んだ。
攪拌下エチルブロミド(6.54g、60mmol)を52〜55℃で30分で滴下した。その後50〜55℃で7時間攪拌した。反応終了後室温まで冷却しトルエン(50mL)を加え水層を分離した。油層を水(100mL)で4回洗浄した後濃縮し15.2gの 固形物を得た。この固形物をエタノール(45g)で75〜80℃で1時間洗浄し、室温に冷却後濾過、エタノール(30mL)で洗浄した。乾燥し乾燥ケーキ(15.2)gを得た。ケーキ/クロロホルム/ヘキサン=1/2/4(重量比)で更に3回再結晶を行ったのち乾燥し白色の前駆体 (4.90g、収率 32.2%)を得た。
1H−NMR(270MHz/CDCl3):
δ0.317(t、6H)、1.991(q、4H)、7.493(m、6H)

(2)化合物Jの合成

化合物J

Pd(OAc)2(0.045g, 0.2 mmol)、カルバゾール(5.02g, 30mmol)、 前駆体 (3.80g, 10mmol)、K2CO3(8.29g、60mmol)を仕込み減圧でアルゴン置換を3度行った。次に脱水トルエン40mLをシリンジで加え再度減圧でアルゴン置換を行った。このマスを70〜75℃に加熱し(t-Bu)P(0.10g、0.5mmol)を加え昇温し105〜107℃で10.5時間加熱攪拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し固体をろ別した。濾紙上の残滓をクロロホルム(150mL)で洗浄し濾液を濃縮乾固し固形分(6.85g)た。
固形分/クロロホルム/エタノール=1/5/5(重量比)の条件で再結晶を行い乾燥ケーキ(5.45g)を得た。 このケーキを クロロホルム(24g)に溶解しヘキサン(36g)を加えて再結晶を行い乾燥ケーキ(5.00g)を得た。シリカゲルクロマトグフィー で精製{展開溶媒:クロロホルム/ヘキサン (1:5, v/v)、0.1%トリエチルアミン添加}することにより白色の固(5.00g)を得た。更に、白色個体をクロロホルム(24g)に溶解しヘキサン(36g)を加えて再結晶を行い化合物J(4.55g、収82.4%)を得た。
1H−NMR(270MHz/CDCl3):
δ0.559(t、6H)、2.101(m、4H)、7.334(m、4H)、7.456(m、8H)、7.594(m、4H)、8.087(d、2H)、8.185(d、4H)
【0152】
合成例15
化合物Kの合成
オキセタンユニットの合成


オキセタンユニット

アルゴン置換した1l三つ口フラスコにイオン交換水163mlを入れ、水酸化ナトリウム85.2g(2.13mol)を少量ずつ加えて撹拌、溶解させた。続いて臭化テトラブチルアンモニウム12.5g(0.04mol)、を入れ、3−エチル−3−オキセタンメタノール15g(0.13mol)、1,6−ジブロモヘキサン94.5g(0.39mol)、およびヘキサン128mlを加え、室温で9時間反応後、80℃に昇温して1時間反応させた。室温まで冷却後、ヘキサンで有機層を抽出、硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を留去した。減圧蒸留で精製することにより、無色透明なオイル状のオキセタンユニット32.4gを得た

(1)前駆体の合成

化合物Kの前駆体
200 mLの三口フラスコにNaOH( 12.0g、0.3mol)、水(22.3)gを仕込みNaOHを溶解した。50℃に調温後2,7-ジブロモフル オレン(3.24g、10mmol)、トルエン(13.9g)、テトラ-n-ブチルアンモニウムブロミド(0.97g,3mmol)を仕込んだ。
攪拌下上記オキセタンユニット(6.98g、25mmol)をトルエン(7.0g)に溶解した液を52〜55℃で25分で滴下した。その後50〜55℃で8時間攪拌した。反応終了後室温 まで冷却しトルエン(100mL)を加え水層を分離した。油層を水(50mL)で4回洗浄した後濃
縮し9.0gの粘稠な油状物(一部結晶化)を得た。このマスにメタノール(20g)を加え結晶を濾別した。濾液を濃縮し粘稠な油 状物(9.0g)を得た。シリカゲルクロマトグフィーで精製{展開溶媒:クロロホルム/ヘキサン (1:1, v/v)、0.1%トリエチルアミン添加}を3回繰り返すことにより前駆体(1.82g、収率 25.2%)を得た。
1H−NMR(270MHz/CDCl3):
δ0.594(m、4H)、0.850(t、6H)、1.096(m、8H)、1.380(m、4H)、1.693(m、4H)、1.914(m、4H)、3.332(t、4H)、3.458(s、4H)、4.326(d、4H)、4.408(d、4H)、7.486(m、6H)

(2)化合物Kの合成

化合物K

Pd(OAc)2(0.007g, 0.03 mmol)、カルバゾール(0.75g, 4.5mmol)、前駆体 (1.08g, 1.5mmol)、K2CO3(1.24g、9mmol)を仕込み減圧でアルゴン置換を3度行った。次に脱水トルエン(16mL)をシリンジで加え再度減圧でアルゴン置換を行った。
このマスを70〜75℃に加熱し(t-Bu)P(0.015g、0.075mmol)を加え昇温し105〜107℃で6時間加熱攪拌した。反応終了後、反応液を室温まで冷却し固体をろ別した。濾紙上の残滓をクロロホルム(50mL)で洗浄し濾液を濃縮乾固し固形分(1.95g)を 得た。シリカゲルクロマトグフィーで2回精製{展開溶媒:クロロホルム/ヘキサン (1:2, v/v)、0.1%トリエチルアミンを添加}することにより樹脂状個体の化合物K(0.92g、収率68.6%)を得た。
1H−NMR(270MHz/CDCl3):
δ0.809(t、4H)、0.901(m、6H)、1.194(m、8H)、1.446(m、4H)、1.658(m、4H)、2.089(m、4H)、3.338(t、4H)、3.442(s、4H)、4.299(d、4H)、4.367(d、4H)、7.366(m、4H)、7.456(m、8H)、7.608(m、4H)、7.992(d、2H)、8.187(d、4H)
【0153】
合成例16
<4−t−ブチル−2,6−ジメチルブロモベンゼンの合成>


不活性雰囲気下で、500mlの3つ口フラスコに酢酸225gを入れ、5−t−ブチル−m−キシレン24.3gを加えた。続いて臭素31.2gを加えた後、15〜20℃で3時間反応させた。
反応液を水500mlに加え析出した沈殿をろ過した。水250mlで2回洗浄し、白色の固体34.2gを得た。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ(ppm) = 1.3〔s,9H〕、2.4〔s,6H〕、7.1〔s,2H〕
MS(FD+)M+ 241
【0154】
合成例17
<N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(4−t‐ブチル−2,6−ジメチルフェニル)−ベンジジンの合成>


不活性雰囲気下で、300mlの3つ口フラスコに脱気した脱水トルエン1660mlを入れ、N,N’−ジフェニルベンジジン275.0g、4−t−ブチル−2,6−ジメチルブロモベンゼン449.0gを加えた。続いてトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム7.48g、t−ブトキシナトリウム196.4g、を加えた後、トリ(t−ブチル)ホスフィン5.0gを加えた。その後、105℃で7時間反応させた。
反応液にトルエン2000mlを加え、セライト濾過し、濾液を水1000mlで3回洗浄した後、700mlまで濃縮した。これにトルエン/メタノール(1:1)溶液1600mlを加え、析出した結晶を濾過し、メタノールで洗浄した。白色の固体479.4gを得た。
【0155】
合成例18
<N,N’− ビス(4−ブロモフェニル)−N,N’−ビス(4−t‐ブチル−2,6−ジメチルフェニル)−ベンジジンの合成>


不活性雰囲気下で、クロロホルム4730gに、上記N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(4−t‐ブチル−2,6−ジメチルフェニル)−ベンジジン472.8gを溶解した後、遮光および氷浴下でN−ブロモスクシンイミド281.8gを12分割で1時間かけて仕込み、3時間反応させた。
クロロホルム1439mlを反応液に加え、濾過し、濾液のクロロホルム溶液を5%チオ硫酸ナトリウム2159mlで洗浄し、トルエンを溶媒留去して白色結晶を得た。得られた白色結晶をトルエン/エタノールで再結晶し、白色結晶678.7gを得た。
【0156】
合成例19
<高分子化合物3の合成>
化合物E(5.25g)、N,N’−ビス(4−ブロモフェニル)−N,N’−ビス(4−t‐ブチル−2,6−ジメチルフェニル)−ベンジジン(3.06g)および2,2’−ビピリジル(5.3g)を脱水したテトラヒドロフラン226mLに溶解した後、窒素でバブリングして系内を窒素置換した。窒素雰囲気下において、この溶液に、ビス(1、5−シクロオクタジエン)ニッケル(0){Ni(COD)2}(9.30g)加え、60℃まで昇温し、攪拌しながら3時間反応させた。反応後、この反応液を室温(約25℃)まで冷却し、25%アンモニア水45mL/メタノール約230mL/イオン交換水約230mL混合溶液中に滴下して1時間攪拌した後、析出した沈殿をろ過して2時間減圧乾燥し、その後、トルエン400mLに溶解させてからろ過を行い、ろ液をアルミナカラムを通して精製し、5.2%塩酸水約400mlを加え、3時間攪拌した後に水層を除去した。次に4%アンモニア水約400mLを加え、2時間攪拌した後に水層を除去した。さらに有機層にイオン交換水約400mLを加え1時間攪拌した後、水層を除去した。有機層にトルエン80mlを加え、デカンテーションで析出した沈殿物を捕集し、トルエン200mlに溶かした後、これをメタノール約600mLに滴下して1時間攪拌し、析出した沈殿をろ過して2時間減圧乾燥した。得られた共重合体(以後、高分子化合物3と呼ぶ)の収量は4.25gであった。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=2.5x104、Mw=8.0x105であった(移動相:テトラヒドロフラン)。
【0157】
合成例20
<3,6−ジブロモカルバゾ−ルのアミノ基の保護>

窒素雰囲気下で、1lの3つ口フラスコに3,6−ジブロモカルバゾール93.4g、4−ジメチルアミノピリジン1.76gを加え次に脱水テトラヒドロフラン467mlを加え溶解した。 ジ-t-ブチルジカ−ボネ−ト69.0gを滴下ロ−トに秤り取り水冷下20〜23℃で1.5時間かけ滴下した。同温度で1時間攪拌した。反応液を1lナス型フラスコに移し減圧下60℃でエバポレ−タでテトラヒドロフランを留去した。濃縮途中で結晶が析出した。次に70℃、3mmHgで結晶を乾燥し122.4gの粗ケ−キを得た。粗ケ−キにエタノ−ル250gを加え還流下1時間攪拌し室温まで冷却後濾過した。ウエットケ−キをエタノ−ル150gで2回洗浄した。このウエットケ−キにエタノ−ル250gを加え粗ケ−キと同じ精製操作を再度行った後80℃、3mmHgで乾燥した。僅かに黄色を帯びた乾燥ケ−キ117.9gを得た。

1H−NMR(270MHz/CDCl3):
δ(ppm) = 1.75〔s,9H〕、7.57〔d,2H〕、8.03〔s,2H〕、8.16〔d,2H〕
【0158】
合成例21
<3,6−ジ-n-ブチルカルバゾ−ルの合成>


アルゴン雰囲気下で、500mlの3つ口フラスコに合成例20で合成したBoc体25.5g、炭酸カリウム41.5g、n−ブチルボロン酸14.7g、イオン交換水96.7g、トルエン153gを加えた。室温下フラスコを40mmHgまで減圧にしアルゴンで復圧する操作を3回繰り返しフラスコ内をアルゴン置換した。65℃まで昇温しテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.35gを加えた。次にトリ-t-ブチルホスフィンの10%トルエン溶液2.7mlをシリンジで量りとり加えた。昇温し84〜85℃で3.5時間還流下反応させた。反応終了後65℃まで冷却し分液ロ−トに反応液を移し水層を分離した。60〜65℃に保温したイオン交換水100mlで油層を2回洗浄した。中間層が生成したのため同温度で10%食塩水100mlで再度洗浄した。油層を室温まで冷却し無水硫酸ナトリウムを適量加え20〜23℃で脱水した。
油層を濾別後濾紙上の無水硫酸ナトリウムを50mlのトルエンで洗浄した。濾洗液をエバポレ−タで濃縮し最終70℃、3mmHgで乾個した。オレンジ色のBoc体結晶23.4gを得た。
アルゴン雰囲気下で、1lの3つ口フラスコにBoc体結晶23.4g、テトラブチルアンモニウムフロリドの1mol/Lテトラヒドロフラン溶液494mlを加えた。昇温し還流下66時間反応させた。室温に冷却後反応マスを1lナス型フラスコに移し減圧下60℃でエバポレ−タで濃縮し濃縮物228.1gを得た。濃縮物にイオン交換水500mlを加え1l分液ロ−トに移しクロロホルム200mlで2回抽出した。クロロホルム層を1lナス型フラスコに移し減圧下60℃でエバポレ−タで濃縮し濃縮物61.5gを得た。シリカゲルクロマトグラフィ−[展開溶媒:クロロホルム/ヘキサン=1/6(V/V)、トリエチルアミン0.1%添加]で精製し白色ケ−キ13.4gを得た。

1H−NMR(270MHz/CDCl3):
δ(ppm) = 0.95〔t,6H〕、1.40〔m,4H〕、1.69〔m、4H〕、2.77〔t、4H〕、7.25〔m,4H〕、7.85〔m,3H〕
【0159】
合成例22
<N-ビフェニルカルバゾ−ル体の合成>

2lの3つ口フラスコに4、4´-ジヨ−ドビフェニル97.4g、炭酸カリウム66.3g、カルバゾ−ル13.4g、酢酸パラジウム0.36g、脱水トルエン780gを加えた。フラスコを40mmHgまで減圧にしアルゴンで復圧する操作を3回繰り返しアルゴン置換した。70〜75℃まで昇温しトリ(t−ブチル)ホスフィンの10%トルエン溶液11.6mlをシリンジで量り取りフラスコに加えた。105〜107℃に昇温し還流下16時間反応させた。反応マスを室温に冷却後濾過しケ−キをトルエン100mlで洗浄した。濾過ビンを変え次にイオン交換水150mlで3回洗浄した。ケ−キを500mlナス型フラスコに移し80℃、3mmHgで乾燥し個体52.9gを得た。別途濾洗液を500mlナス型フラスコで濃縮し最終80℃、3mmHgで乾個し固体41.4gを得た。この個体にトルエン200gを加え還流下溶解した後室温まで冷却し結晶を析出させた。結晶を濾過しトルエン100mlで洗浄後80℃、3mmHgで乾燥し24.9gの結晶を得た。個体52.9gと結晶24.9gを合わせシリカゲルクロマトグラフィ−[展開溶媒:クロロホルム/ヘキサン=1/5(V/V)、トリエチルアミン0.1%添加]で2回精製し白色の個体22.4gを得た。この個体にクロロホルム72g、ヘキサン72gを加え還流下1時間攪拌し室温に冷却後濾過し、ケ−キをヘキサン50mlで洗浄した。80℃、3mmHgで乾燥し21.3gの結晶を得た。このケ−キを500mlナス型フラスコに移しトルエン60gを加え80〜85℃で1時間攪拌した。室温に冷却後濾過しケ−キを50mlのトルエンで洗浄した。このケ−キを200mlナス型フラスコに移し80〜85℃、3mmHgで乾燥し白色結晶16.76gを得た。

1H−NMR(270MHz/THFd8):
δ(ppm) = 7.22〔m,2H〕、7.37〔m,4H〕、7.53〔d,2H〕、
7.68〔d,2H〕、7.86〔m,4H〕、8.12〔d,2H〕
【0160】
合成例23
<化合物Lの合成>

化合物L
200mlの3つ口フラスコに合成例21で合成したヨ−ドビフェニル体8.02g、炭酸カリウム7.46g、合成例20で合成した3,6−ジ-n-ブチルカルバゾ−ル6.54g、酢酸パラジウム0.081g、脱水トルエン120gを加えた。フラスコを40mmHgまで減圧にしアルゴンで復圧する操作を3回繰り返しアルゴン置換した。70〜75℃まで昇温しトリ(t−ブチル)ホスフィンの10%トルエン溶液2mlをシリンジで量り取りフラスコに加えた。105〜107℃に昇温し還流下16時間反応させた。反応マスを室温に冷却後濾過しケ−キをトルエン100mlで洗浄した。濾洗液を500mlナス型フラスコで濃縮し最終80℃、3mmHgで乾個し固体12.54gを得た。シリカゲルクロマトグラフィ−[展開溶媒:クロロホルム/ヘキサン=1/5(V/V)、トリエチルアミン0.1%添加]で精製し白色の個体9.51gを得た。これを化合物Lと呼ぶ。

1H−NMR(270MHz/CDCl3):
δ(ppm) = 0.97〔t,6H〕、1.44〔m,4H〕、1.73〔m,4H〕、2.82〔t,4H〕、7.29〔m,4H〕、7.47〔m,6H〕、7.87〔d,4H〕、7.92〔m,6H〕、8.17〔d,2H〕
【0161】
合成例24
ポリアミン高分子化合物4の合成
不活性雰囲気下、N、N’-ビス(4−ブロモフェニル)−N、N’−ビス(4−n−ブチルフェニル)1、4−フェニレンジアミン(1.911g)、N、N’−ビス(4−ブロモフェニル)フェニルアミン(0.484g)、2,2’−ビピリジル(1.687g)をあらかじめアルゴンでバブリングした、脱水テトラヒドロフラン109mLに溶解した。この溶液を60℃まで昇温後、ビス(1、5−シクロオクタジエン)ニッケル(0){Ni(COD)2}(2.971g)を加え、攪拌し、5時間反応させた。この反応液を室温まで冷却し、25%アンモニア水14mL/メタノール109mL/イオン交換水109mL混合溶液中に滴下して1時間攪拌した後、析出した沈殿をろ過して減圧乾燥し、トルエン120mlに溶解させた。溶解後、ラヂオライト0.48gを加えて30分攪拌し、不溶解物を濾過した。得られた濾液をアルミナカラムを通して精製を行った。次に4%アンモニア水236mLを加え、2時間攪拌した後に水層を除去した。さらに有機層にイオン交換水約236mLを加え1時間攪拌した後、水層を除去した。その後、有機層をメタノール376mlに注加して0.5時間攪拌し、析出した沈殿をろ過して減圧乾燥した。得られた重合体(以後、高分子化合物4と呼ぶ)の収量は1.54gであった。また、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=7.4x103、Mw=7.6x104であった。
【0162】
合成例25
高分子化合物5の合成
化合物E22.5gと2,2’―ビピリジル17.6gとを反応容器に仕込んだ後、反応系内を窒素ガスで置換した。これに、あらかじめアルゴンガスでバブリングして、脱気したテトラヒドロフラン(脱水溶媒)1500gを加えた。次に、この混合溶液に、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0)を31g加え、室温で10分間攪拌した後、60℃で3時間反応した。なお、反応は、窒素ガス雰囲気中で行った。
反応後、この反応溶液を冷却した後、この溶液に、25%アンモニア水200ml/メタノール900ml/イオン交換水900ml混合溶液をそそぎ込み、約1時間攪拌した。次に、生成した沈殿を濾過し、回収した。この沈殿を減圧乾燥した後、トルエンに溶解した。このトルエン溶液を濾過し、不溶物を除去した後、このトルエン溶液を、アルミナを充填したカラムを通過させることにより精製した。次に、このトルエン溶液を、1規定塩酸水溶液で洗浄し、静置、分液した後、トルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、約3%アンモニア水で洗浄し、静置、分液した後、トルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液をイオン交換水で洗浄し、静置、分液した後、トルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、メタノール中にそそぎ込み、再沈生成した。
次に、生成した沈殿を回収し、メタノールで洗浄した後、この沈殿を減圧乾燥して、重合体6.0gを得た。この重合体を高分子化合物5と呼ぶ。得られた高分子化合物5のポリスチレン換算重量平均分子量は、8.2x105であり、数平均分子量は、1.0x105であった。
【0163】
合成例26
高分子化合物6の合成
2,7−ジブロモ−9,9−ジオクチルフルオレン(26g、0.047mol)、2,7−ジブロモ−9,9−ジイソペンチルフルオレン(5.6g、0.012mol)および2,2’−ビピリジル(22g、0.141mol)を脱水したテトラヒドロフラン1600mLに溶解した後、窒素でバブリングして系内を窒素置換した。窒素雰囲気下において、この溶液に、ビス(1、5−シクロオクタジエン)ニッケル(0){Ni(COD)2}(40g、0.15mol)加え、60℃まで昇温し、8時間反応させた。反応後、この反応液を室温(約25℃)まで冷却し、25%アンモニア水200mL/メタノール1200mL/イオン交換水1200mL混合溶液中に滴下して30分間攪拌した後、析出した沈殿をろ過して風乾した。その後、トルエン1100mLに溶解させてからろ過を行い、ろ液をメタノール3300mLに滴下して30分間攪拌した。析出した沈殿をろ過し、メタノール1000mLで洗浄した後、5時間減圧乾燥した。得られた重合体の収量は20gであった。この重合体を高分子化合物6と呼ぶ。高分子化合物6のポリスチレン換算の平均分子量は、Mn=4.6×104、Mw=1.1×105であった。
【0164】
<高分子発光体溶液組成物の調製>
表1に示されるとおり高分子発光体の高分子化合物2または高分子化合物3と高分子化合物1の50:50(重量比)混合物をトルエンに1wt%、さらに添加物を表1に示される種類と添加量で混合し溶解させた。完溶しなかった実施例6については溶媒としてクロロホルムを追加した。その後0.2ミクロン径のテフロン(登録商標)フィルターでろ過して塗布溶液を調整した。
【0165】
【表1】


1 高分子発光体の合計重量100重量部に対する添加物の添加量
2 DCBP:下式4,4’-ビス(9-カルバゾイル)-ビフェニル ((株)同仁化学研究所製)


【0166】
<素子の作成および評価>
スパッタ法により150nm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(バイエル社、Baytron)を用いてスピンコートにより70nmの厚みで成膜し、ホットプレート上で200℃で10分間乾燥した。次に、調製した高分子発光体塗布溶液を用いて1400rpmの回転数のスピンコートにより約70nmの厚みで成膜した。さらに、これを減圧下90℃で1時間乾燥した後、陰極バッファー層として、フッ化リチウムを4nm、陰極として、カルシウムを5nm、次いでアルミニウムを100nm蒸着して、高分子LEDを作製した。蒸着のときの真空度は、すべて1〜9×10-5Torrであった。得られた、発光部が2mm×2mm(面積4mm2 )の素子に電圧を段階的に印加することにより、高分子発光体からのEL発光の輝度を測定し、それより電流効率値を得た。得られた素子の電流効率の最大値を表1に示す。高分子発光体に高分子化合物1と高分子化合物2の50/50混合物を用いた素子はλmax=470nmのEL発光を、高分子化合物1と高分子化合物3の50/50混合物を用いた素子はλmax=460nmのEL発光であった。化合物F〜K、L、DCBPを含まない比較例の高分子発光素子に比べて、化合物F〜K、L、DCBPを含む実施例1〜13の塗布溶液を用いて作成した高分子発光素子は、著しい効率の改善が見られた。
【0167】
ポリアミン正孔輸送層1の作成
スパッタ法により150nmの厚みでITO膜を付けたガラス基板に、PEDOT: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(スタルクヴイテック社、Baytron)を用いてスピンコートにより成膜し、ホットプレート上で200℃で10分間乾燥して50nmの厚みで正孔注入層のPEDOT層を形成した。次にポリアミン高分子化合物4の1重量%トルエン溶液を500rpmの回転数で塗布した。その後、基板を200℃で10分間窒素雰囲気下でベークしてポリアミン正孔輸送層1を作成した。
【0168】
ポリアミン正孔輸送層2の作成
スパッタ法により150nmの厚みでITO膜を付けたガラス基板に、次にポリアミン高分子化合物4の1重量%トルエン溶液にジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬製KAYARAD DPHA)を架橋剤として高分子化合物に対して25重量%混合し溶解させ、500rpmの回転数で塗布した。その後、基板を300℃で20分間窒素雰囲気下でベークして50nmの膜厚のポリアミン正孔輸送層2を作成した。
【0169】
<高分子発光体溶液組成物の調製>
表2に示されるとおり高分子発光体の高分子化合物、さらに添加物と色素を表2に示される種類と添加量で混合しトルエンに溶解させた。その後0.2ミクロン径のテフロン(登録商標)フィルターでろ過して塗布溶液を調整した。
【0170】
<素子の作成および評価>
次に、調製した高分子発光体塗布溶液を用いてスピンコートにより約70nmの厚みで成膜した。さらに、これを減圧下90℃で1時間乾燥した後、陰極バッファー層として、フッ化リチウムを4nm、陰極として、カルシウムを5nm、次いでアルミニウムを100nm蒸着して、高分子LEDを作製した。蒸着のときの真空度は、すべて1〜9×10-5Torrであった。得られた、発光部が2mm×2mm(面積4mm2 )の素子に電圧を段階的に印加することにより、高分子発光体からのEL発光の輝度を測定し、それより電流効率値を得た。得られた素子の電流効率の最大値を表2に示す。
【0171】



【表2】



3 高分子発光体の合計重量100重量部に対する添加物の添加量
4 高分子発光体と添加物の合計重量100重量部に対する色素の添加量
ADS078GE:下式で示されるアメリカンダイソース社製のイリジウム錯体色素



【0172】
高分子発光体塗布溶液に色素を含まない素子はλmax=460nmの青色EL発光を、色素を含んだ素子はλmax=460nmとλmax=555nmの二つのピークを持つ白色EL発光であった。化合物J、L、DCBPを含まない比較例の高分子発光素子に比べて、化合物J、L、DCBPを含む実施例14〜21の塗布溶液を用いて作成した高分子発光素子は、著しい効率の改善が見られた。



【特許請求の範囲】
【請求項1】
高分子発光体と、下記式(1a)および (1b)から選ばれる化合物とを含有することを特徴とする高分子発光体組成物。


(Xは、式中の2個のベンゼン環上の4個の炭素原子と一緒になって5員環または6員環を形成するための原子または原子団を表し、R1〜R46はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、置換アミノ基、アミド基、酸イミド基、アシルオキシ基、1価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、シアノ基またはニトロ基を表す。)
【請求項2】
1〜R46がそれぞれ独立に水素原子またはアルキル基であることを特徴とする請求項1に記載の高分子発光体組成物。
【請求項3】
高分子発光体が、下式(2)で表される繰返し単位を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の高分子発光体組成物。



(式中、Aは、式中の2個のベンゼン環上の4個の炭素原子と一緒になって5員環または6員環を形成するための原子または原子団を表し、R4a、R4b、R4c、R5a、R5bおよびR5cは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、シアノ基、ニトロ基、1価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールアルキルオキシカルボニル基、ヘテロアリールオキシカルボニル基またはカルボキシル基を表し、R4bとR4C、およびR5bとR5cは、それぞれ一緒になって環を形成していてもよい。)
【請求項4】
式(1a)および (1b)から選ばれる化合物の含有量が、高分子発光体を100重量部としたとき、0.1〜10000重量部であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の高分子発光体組成物。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれかに記載の高分子発光体組成物がさらに溶媒を含有することを特徴とする高分子発光体溶液組成物。
【請求項6】
陽極および陰極からなる電極間に、発光層を有し、該発光層が請求項1〜4のいずれかに記載の高分子発光体組成物を含むことを特徴とする高分子発光素子。
【請求項7】
陽極および陰極からなる電極間に、発光層を有し、該発光層が請求項5記載の高分子発光体溶液組成物を用いて形成されることを特徴とする高分子発光素子。
【請求項8】
陽極および陰極からなる電極間に、さらに正孔輸送層を有し、該正孔輸送層が、芳香族アミンから誘導される繰返し単位を有するポリアミンを含むことを特徴とする請求項6または7に記載の高分子発光素子。

【公開番号】特開2006−97008(P2006−97008A)
【公開日】平成18年4月13日(2006.4.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−250978(P2005−250978)
【出願日】平成17年8月31日(2005.8.31)
【出願人】(000002093)住友化学株式会社 (8,981)
【Fターム(参考)】