JP5162856B2 - 高分子発光素子及び有機トランジスタ並びにそれらに有用な組成物 - Google Patents
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Description
そこで、本発明の目的は、発光素子の作製に用いた場合に、該発光素子から低分子蛍光材料に由来する発光をほぼ選択的に得られる組成物を提供することにある。
したがって、本発明の組成物を用いてなる発光素子は、曲面状光源、平面状光源等の面状光源(例えば、照明等);セグメント表示装置(例えば、セグメントタイプの表示素子等)、ドットマトリックス表示装置(例えば、ドットマトリックスのフラットディスプレイ等)、液晶表示装置(例えば、液晶表示装置、液晶ディスプレイのバックライト等)等の表示装置等に有用である。
本発明の組成物は、これらの作製に用いられる材料として好適である以外にも、レーザー用色素、有機太陽電池用材料、有機トランジスタ用の有機半導体、導電性薄膜、有機半導体薄膜等の伝導性薄膜用材料、蛍光を発する発光性薄膜材料、高分子電界効果トランジスタの材料等としても好適である。
本発明の組成物は、前記式(1)で表される繰り返し単位、電子注入性を有する繰り返し単位、及び正孔注入性を有する繰り返し単位を含む重合体と、低分子蛍光材料とを含有するものである。
前記式(1)中、R1で表される置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、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、アリールアルコキシ基、アリールアルキルチオ基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基、ニトロ基、シアノ基等が挙げられる。これらの置換基に含まれる水素原子は、フッ素原子に置換されていてもよい。これらの置換基の中では、重合体の有機溶媒への溶解性、重合体の合成の行いやすさの観点からは、アルキル基、アルコキシ基、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、アリールアルコキシ基、1価の複素環基が好ましく、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、1価の複素環基がより好ましい。
アルキル基は、直鎖、分岐又は環状のいずれでもよく、炭素数が通常1〜20程度、好ましくは3〜20である。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、s−ブチル基、ペンチル基、イソアミル基、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等が挙げられ、重合体の有機溶媒への溶解性、素子特性、重合体の合成の行いやすさ等の観点と耐熱性とのバランスからは、ペンチル基、イソアミル基、ヘキシル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、デシル基、3,7−ジメチルオクチル基が好ましい。
〔式中、R1、R2及びnは、それぞれ独立に、前記と同じ意味を表す。〕
で表されるものが好ましい。
本発明において、「正孔注入性を有する繰り返し単位」とは、該繰り返し単位のみからなる10量体以上の重合体のHOMO(最高被占準位)のエネルギーレベル(eV)の絶対値が、前記式(1)で表される繰り返し単位のみからなる10量体以上の重合体のHOMOのエネルギーレベル(eV)の絶対値よりも小さくなる繰り返し単位であって、”前記式(1)で表される繰り返し単位、電子注入性を有する繰り返し単位、及び正孔注入性を有する繰り返し単位を含む重合体”を構成する全繰り返し単位の中で最もHOMOのエネルギーレベル(eV)の絶対値が小さくなる繰り返し単位をいう。以下、重合体中に前記式(1)で表される繰り返し単位が2種類以上含まれる場合には、前記式(1−2)を一例として説明すると、2個のR2がn−オクチル基である繰り返し単位のみからなる10量体以上の重合体のHOMO、LUMOのエネルギーレベルを前記式(1)で表される繰り返し単位のみからなる10量体以上の重合体のHOMO、LUMOのエネルギーレベルとみなす。
〔式中、Ar1、Ar2、Ar3及びAr4は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいアリーレン基又は2価の複素環基を表す。Ar5、Ar6及びAr7は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいアリール基又は1価の複素環基を表す。x及びyは、それぞれ独立に、0又は正の整数である。〕
で表される基が、発光波長を変化させる観点、発光効率を高める観点、耐熱性を向上させる観点から好ましい。
(式中、Rは独立に、水素原子又は置換基を表す。R4は独立に、水素原子、アルキルチオ基、アミノ基、置換アミノ基、シリル基、置換シリル基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イミン残基、アミド基、酸イミド基、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基、ニトロ基又はシアノ基を表す。)
〔式中、R3は独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基又は置換基を有していてもよいアルコキシ基を表す。〕
のいずれかで表される基が好ましい。
本発明において、「電子注入性を有する繰り返し単位」とは、該繰り返し単位のみからなる10量体以上の重合体のLUMO(最低空準位)のエネルギーレベル(eV)の絶対値が、前記式(1)で表される繰り返し単位のみからなる10量体以上の重合体のLUMOのエネルギーレベル(eV)の絶対値よりも大きくなる繰り返し単位であって、”前記式(1)で表される繰り返し単位、電子注入性を有する繰り返し単位、及び正孔注入性を有する繰り返し単位を含む重合体”を構成する全繰り返し単位の中で最もLUMOのエネルギーレベル(eV)の絶対値が大きくなる繰り返し単位をいう。
〔式中、R1は独立に前述と同じ意味を表し、m1は独立に0〜3の整数を表し、m2は独立に0〜5の整数を表す。式(3−1)において、X’は、−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)2−、−Si(R5)2−Si(R5)2−、−Si(R5)2−、−B(R5)−、−P(R5)−、−P(=O)(R5)−、−O−C(R5)2−又は−N=C(R5)−を表し、式(3−2)、(3−3)、(3−4)において、X’は、−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)2−、−Si(R5)2−Si(R5)2−、−Si(R5)2−、−B(R5)−、−P(R5)−、−P(=O)(R5)−、−O−C(R5)2−、−C(R5)2−O−、−C(R5)=N−又は−N=C(R5)−を表し、R5は独立に水素原子又は置換基を表す。〕
のいずれかで表される繰り返し単位が、発光効率等の素子特性の観点から好ましい。
〔式中、R1、m1及びm2は、それぞれ独立に、前述と同じ意味を表す。式(3−5)において、X’’は、−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)2−、−Si(R5)2−Si(R5)2−、−Si(R5)2−、−B(R5)−、−P(R5)−、−P(=O)(R5)−、−O−C(R5)2−又は−N=C(R5)−を表し、式(3−6)において、X’’は、−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)2−、−Si(R5)2−Si(R5)2−、−Si(R5)2−、−B(R5)−、−P(R5)−、−P(=O)(R5)−、−O−C(R5)2−、−C(R5)2−O−、−C(R5)=N−又は−N=C(R5)−を表し、R5は独立に前述と同じ意味を表す。〕
が好ましい。
〔式中、R3は、独立に前述と同じ意味を表し、X’’’は、−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)2−、−Si(R5)2−Si(R5)2−、−Si(R5)2−、−B(R5)−、−P(R5)−、−P(=O)(R5)−、−O−C(R5)2−又は−N=C(R5)−を表し、R5は独立に前述と同じ意味を表す。〕
で表されるものが好ましい。
本発明の組成物に含まれる重合体は、さらに下記式(4):
−CR6=CR7− (4)
(式中、R6及びR7は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、1価の複素環基、カルボキシル基、置換カルボキシル基又はシアノ基を表す。)
で表される繰り返し単位、及び/又は下記式(5):
−C≡C− (5)
で表される繰り返し単位を含んでいてもよい。
前記低分子蛍光材料は、通常、400〜700nmの波長範囲に光ルミネッセンス発光ピークを有するものである。低分子蛍光材料の分子量は、通常、3000未満であり、好ましくは100〜1000程度であり、より好ましくは100〜500程度である。
(式中、Rは独立に前述と同じ意味を表し、nbは、0〜3の整数を表し、Xcは独立に、−O−、−S−、−NR−、−Se−又は−CH=CH−を表し、Xd -は、ハロゲン化物イオンを表し、Mbは金属原子を表す。また、矢印は配位結合を表す。)
本発明の組成物は、特に液状組成物として高分子発光素子等の発光素子や有機トランジスタの作製に有用である。液状組成物は、本発明の組成物が必要に応じて溶媒を含んでなるものである。本明細書において、「液状組成物」とは、素子作製時において液状であるものを意味し、典型的には、常圧(即ち、1気圧)、25℃において液状のものを意味する。また、液状組成物は、一般的には、インク、インク組成物、溶液等と呼ばれることがある。
次いで、本発明の薄膜について説明する。この薄膜は、前記組成物(液状組成物を含む)を用いてなるものである。薄膜の種類としては、発光性薄膜、導電性薄膜、有機半導体薄膜が例示される。
次に本発明の組成物(液状組成物を含む)の用途について説明する。
本発明の組成物は、通常、固体状態で蛍光を発し、高分子発光体(即ち、高分子量の発光材料)として用いることができる。また、本発明の組成物は優れた電荷輸送能を有しており、高分子発光素子用材料や電荷輸送材料として好適に用いることができる。該高分子発光体を用いた高分子発光素子は、低電圧、高発光効率で駆動できる高性能の高分子発光素子である。従って、本発明の組成物は、曲面状光源、平面状光源等の面状光源(例えば、照明等);セグメント表示装置(例えば、セグメントタイプの表示素子等)、ドットマトリックス表示装置(例えば、ドットマトリックスのフラットディスプレイ等)、液晶表示装置(例えば、液晶表示装置、液晶ディスプレイのバックライト等)等の表示装置等の材料として有用である。また、本発明の組成物は、レーザー用色素、有機太陽電池用材料、有機トランジスタ用の有機半導体、導電性薄膜、有機半導体薄膜等の伝導性薄膜用材料、蛍光を発する発光性薄膜材料等としても用いることができる。有機トランジスタは、バイポーラトランジスタとして用いることも、高分子電界効果トランジスタ等の電界効果トランジスタとして用いることもできる。
次に、本発明の高分子発光素子について説明する。
本発明の高分子発光素子は、陽極及び陰極からなる電極と、該電極間に設けられ前記組成物を含む有機層(即ち、有機物を含む層)とを有するものである。前記有機層は、発光層、正孔輸送層、電子輸送層等のいずれであってもよいが、有機層が発光層であることが好ましい。本発明の高分子発光素子は、本発明の組成物が正孔輸送層及び/又は電子輸送層に含まれているものも含む。
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。)
e)陽極/正孔注入層/発光層/陰極
f)陽極/発光層/電子注入層/陰極
g)陽極/正孔注入層/発光層/電子注入層/陰極
h)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/陰極
i)陽極/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極
j)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極
k)陽極/正孔注入層/発光層/電子輸送層/陰極
l)陽極/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
m)陽極/正孔注入層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
n)陽極/正孔注入層/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/電子注入層/陰極
p)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
q)陽極/絶縁層/発光層/陰極
r)陽極/発光層/絶縁層/陰極
s)陽極/絶縁層/発光層/絶縁層/陰極
t)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/陰極
u)陽極/正孔輸送層/発光層/絶縁層/陰極
v)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/絶縁層/陰極
w)陽極/絶縁層/発光層/電子輸送層/陰極
x)陽極/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
y)陽極/絶縁層/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
z)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
aa)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
ab)陽極/絶縁層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/絶縁層/陰極
次に、有機トランジスタの一態様である高分子電界効果トランジスタを説明する。
本発明の組成物は、高分子電界効果トランジスタの材料として、中でも活性層として好適に用いることができる。高分子電界効果トランジスタの構造としては、通常は、ソース電極及びドレイン電極が高分子からなる活性層に接して設けられており、さらに活性層に接した絶縁層を挟んでゲート電極が設けられていればよい。
実施例において、ポリスチレン換算の数平均分子量及びポリスチレン換算の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC、島津製作所製、商品名:LC-10Avp)により求めた。測定する重合体は、約0.5重量%の濃度になるようテトラヒドロフランに溶解させ、GPCに50μL注入した。GPCの移動相にはテトラヒドロフランを用い、0.6mL/minの流速で流した。カラムは、TSKgel SuperHM-H(東ソー製)2本とTSKgel SuperH2000(東ソー製)1本を直列に繋げた。検出器には示差屈折率検出器(島津製作所製、商品名:RID-10A)を用いた。
重合体のHOMOは重合体の酸化電位から求め、重合体のLUMOは重合体の還元電位から求めた。酸化電位及び還元電位の測定には、サイクリックボルタンメトリー(ビー・エー・エス製、商品名:ALS600)を用い、0.1重量%テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートを含むアセトニトリル溶液中で測定を行った。酸化電位の測定は、参照電極に銀/塩化銀電極、作用極に白金電極、対極に白金電極を用い、溶液を窒素で1分間バブリングした後に測定を行った。一方、還元電位の測定は、参照電極に銀/銀イオン電極、作用極にグラッシーカーボン電極、対極に白金電極を用い、窒素で置換したグローブボックス中で測定を行った。また、電位の掃引速度は共に50mV/sで測定した。
(1)化合物A−1の合成
不活性雰囲気下1lの四つ口フラスコに、2,8−ジブロモジベンゾチオフェン7gとTHF 280mlを入れ、室温で撹拌し、溶解させた後、−78℃まで冷却した。n−ブチルリチウム 29ml(1.6Mヘキサン溶液)を滴下した。滴下終了後、温度を保持したまま2時間撹拌し、トリメトキシボロン酸 13gを滴下した。滴下終了後、ゆっくり室温まで戻した。3時間室温で撹拌後、TLCで原料の消失を確認した。5重量%硫酸 100mlを加えて反応を終了させ、室温で12時間撹拌した。水を加えて洗浄し、有機層を抽出した。溶媒を酢酸エチルに置換した後、30重量%過酸化水素水 5mlを加え、40℃で5時間撹拌した。その後、有機層を抽出し、10重量%硫酸アンモニウム鉄(II)水溶液で洗浄後、乾燥し、溶媒を除去することにより、下記式:
A−1
で表される化合物A−1(茶色の固体)を4.43g得た。LC−MS測定結果から、二量体等の副生成物も生成しており、化合物A−1の純度は77%であった(LC面積百分率)。
不活性雰囲気下で200mlの三つ口フラスコに化合物A−1 4.43g、臭化n−オクチル 25.1g、及び炭酸カリウム 12.5g(23.5mmol)を入れ、溶媒としてメチルイソブチルケトン 50mlを加えて125℃で6時間加熱還流した。反応終了後、溶媒を留去し、クロロホルムと水で分離することにより有機層を抽出し、さらに水で2回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで乾燥後、シリカゲルカラム(展開溶媒:トルエン/シクロヘキサン=1/10(容積比))で精製することにより、下記式:
A−2
で表される化合物A−2を8.49g(LC面積百分率97%、収率94%)得た。
100ml三つ口フラスコに化合物A−2 6.67gと酢酸 40mlを入れ、オイルバスでバス温度140℃まで昇温した。次いで、30重量%過酸化水素水 13mlを冷却管から加え、1時間強く撹拌した後、冷水180mlに注いで反応を終了させた。クロロホルムで抽出し、乾燥した後、溶媒を除去することによって、下記式:
A−3
で表される化合物A−3を6.96g(LC面積百分率90%、収率97%)得た。
不活性雰囲気下200ml四つ口フラスコに化合物A−3 3.96gと酢酸/クロロホルム=1:1(容積比)混合液 15mlを加え、70℃で撹拌し、溶解させた。次いで、臭素 6.02gを上記の溶媒 3mlに溶解して加え、3時間撹拌した。チオ硫酸ナトリウム水溶液を加えて未反応の臭素を除去し、クロロホルムと水で分離し、有機層を抽出し、乾燥した。次いで、溶媒を除去し、シリカゲルカラム(展開溶媒:クロロホルム/ヘキサン=1/4(容積比))で精製することにより、下記式:
A−4
で表される化合物A−4を4.46g(LC面積百分率98%、収率84%)得た。
不活性雰囲気下200ml三つ口フラスコに化合物A−4 3.9gとジエチルエーテル 50mlを入れ、40℃まで昇温、撹拌した。水素化アルミニウムリチウム 1.17gを少量ずつ加え、5時間反応させた。水を少量ずつ加えることによって過剰な水素化アルミニウムリチウムを分解し、36重量%塩酸 5.7mlで洗浄した。クロロホルム、水で分離し、有機層を抽出した後、乾燥した。シリカゲルカラム(展開溶媒:クロロホルム/ヘキサン=1/5(容積比))で精製することにより、下記式:
化合物A
で表される化合物Aを1.8g(LC面積百分率99%、収率49%)得た。
(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。次いで、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、下記式:
で表される4−t−ブチル−2,6−ジメチルブロモベンゼン34.2gを白色の固体として得た。
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、下記式:
で表される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 9.9gを白色の固体として得た。
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、下記式:
で表される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 4.4gを白色の固体として得た。
9,9−ジオクチル−2,7−ジブロモフルオレン 461mg、2,7−ジブロモ−9,9−ジイソペンチルフルオレン 97mg、化合物A 126mg、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 103mg、2,2’−ビピリジル 550mgを脱水したテトラヒドロフラン39mLに溶解した後、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} 960mg加え、60℃まで昇温し、3時間反応させた。反応後、得られた反応液を室温まで冷却し、25重量%アンモニア水20ml/メタノール240ml/イオン交換水100ml混合溶液中に滴下して30分攪拌した後、析出した沈殿をろ過して2時間減圧乾燥し、トルエン60mlに溶解させた。1N塩酸60mLを加えて3時間攪拌した後、水層を除去して有機層に4重量%アンモニア水60mLを加えて3時間攪拌した後に水層を除去した。有機層をメタノール300mLに滴下して30分攪拌し、析出した沈殿をろ過して2時間減圧乾燥し、トルエン60mLに溶解させた。その後、アルミナカラム(アルミナ量20g)を通して精製を行い、回収したトルエン溶液をメタノール400mLに滴下して30分攪拌した。析出した沈殿をろ過して2時間減圧乾燥させて、重合体(以下、この重合体を「重合体1」という)410mgを得た。
で表される割合で上記単位を有するものであると推測される。
重合体1において、実質的に繰り返し単位Aのみからなる26.3量体の重合体のHOMOは5.9eV、LUMOは2.4eVであり、繰り返し単位Bのみからなる44.8量体の重合体のHOMOは5.7eV、LUMOは2.5eVであり、繰り返し単位Cのみからなる11.0量体の重合体のHOMOは5.0eV、LUMOは2.0eVである。即ち、重合体1において、正孔注入性を有する繰り返し単位は、繰り返し単位Cであり、電子注入性を有する繰り返し単位は、繰り返し単位Bである。なお、これらの値は、後述のとおり求めた。
窒素雰囲気下において、9,9−ジオクチル−2,7−ジブロモフルオレン 1.65gと、9,9−n−ジオクチルフルオレン−2,7−ジエチレンボロネート 1.80gと、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド(商品名:アリコート336、アルドリッチ社製)1.21gとを反応容器に仕込んだ後、トルエン52gに溶解させ、これに炭酸カリウム1.31gを水56gに溶解させてなる炭酸カリウム水溶液を加えた。さらに、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム 6.9mgを加え、10時間加熱還流した。その後、ブロモベンゼン61mgを加え、更に2時間加熱還流した。室温まで冷却後、有機層をメタノールに滴下し、析出した沈殿を濾別し、乾燥して重合体(以下、この重合体を「重合体(2−1)」という)を得た。
別途、同様の合成操作を2回行い、重合体(2−2)及び重合体(2−3)を得た。こうして得られた重合体(2−1)、重合体(2−2)及び重合体(2−3)を混合し、トルエン150mLに溶解させ、この溶液をシリカとアルミナとを充填したカラムに通して精製した。その後、得られた精製物(溶液)をメタノール500mLに滴下し、析出した沈殿を濾別、乾燥し、重合体(以下、この重合体を「重合体2」という)3.82gを得た。
上述の測定方法に従って、重合体2(26.3量体)のHOMO及びLUMOを測定した。重合体2のHOMOは5.9eVであり、LUMOは2.4eVであった。なお、これらの値を、前記重合体1において、実質的に繰り返し単位Aのみからなる重合体のものとみなした。
化合物A 352mg及び2,2’−ビピリジル 274mgを脱水したテトラヒドロフラン20mL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} 500mg加え、60℃まで昇温し、3時間反応させた。反応後、得られた反応液を室温(約25℃)まで冷却し、25重量%アンモニア水10ml/メタノール120ml/イオン交換水50ml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、トルエン30mlに溶解させた。その後、1N塩酸30mlを加えて1時間攪拌し、水層を除去して有機層に4重量%アンモニア水30mlを加え、1時間攪拌した後に水層を除去した。有機層はメタノール200ml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、トルエン30mlに溶解させた。その後、アルミナカラム(アルミナ量5g)に通して精製を行い、回収したトルエン溶液をメタノール250mlに滴下して1時間攪拌し、析出した沈殿をろ過して2時間減圧乾燥させて、重合体(以下、この重合体を「重合体3」という)46mgを得た。
上述の測定方法に従って、重合体3(44.8量体)のHOMO及びLUMOを測定した。重合体3のHOMOは5.7eVであり、LUMOは2.5eVであった。
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11.1gと2,2’―ビピリジル5.6g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)400g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)10.0gを加え、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重量%アンモニア水50ml/メタノール200ml/イオン交換水200ml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すことにより精製した。次に、このトルエン溶液を、約1規定塩酸水で洗浄し、静置、分液した後、トルエン溶液を回収した。こうして得られたトルエン溶液を約3重量%アンモニア水で洗浄し、静置し、分液した後、トルエン溶液を回収した。次に、こうして得られたトルエン溶液をイオン交換水で洗浄し、静置し、分液した後、トルエン溶液を回収した。次に、こうして得られたトルエン溶液を、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、この沈殿を減圧乾燥して、重合体(以下、この重合体を「重合体4」という)を4.7g得た。
上述の測定方法に従って、重合体4(11.0量体)のHOMO及びLUMOを測定した。重合体4のHOMOは5.0eVであり、LUMOは2.0eVであった。
重合体1(光ルミネッセンス発光ピーク:465nm)とルブレン(光ルミネッセンス発光ピーク:560nm)を重量比95:5で混合し、組成物(以下、「組成物1」という)を調製した。
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(3,4)エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルフォン酸(Bayer製、商品名:Bytron P AI4083)の懸濁液を、スピンコートにより約80nmの厚みとなるように成膜し、ホットプレート上で200℃、10分間乾燥した。次に、組成物1をトルエンに1.5重量%の濃度で溶解させ、得られたトルエン溶液を用いてスピンコートにより約80nmの厚みとなるように成膜した。そして、酸素濃度及び水分濃度がいずれも10ppm以下(重量基準)の窒素雰囲気下で、90℃1時間乾燥した後、陰極として、フッ化リチウムを約4nm、次いでカルシウムを約5nm、最後にアルミニウムを約100nm蒸着して、高分子発光素子を作製した。素子構成は、
ITO/Baytron P(約80nm)/組成物1(約80nm)/LiF/Ca/Al
であった。なお、真空度が、1×10-4Pa以下に到達した後、金属の蒸着を開始した。
重合体2とルブレンを重量比95:5で混合し、組成物(以下、「組成物2」という)を調製した。
実施例2において、組成物1に代えて組成物2を用いた以外は実施例2と同様にして、高分子発光素子を作製した。
実施例2で作製した素子は、電圧を印加したときの発光が実質的に低分子蛍光材料に由来するものであった。即ち、低分子蛍光材料からほぼ選択的に発光が得られたと認められる。
一方、比較例2で作製した素子は、電圧を印加したときの発光が実質的に重合体に由来するものであった。即ち、低分子蛍光材料からほぼ選択的に発光が得られたとは認められない。
Claims (9)
- 下記式(1−1):
〔式中、R1は独立にアルキル基、アルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、R2は独立に置換基を有していてもよいアルキル基又は置換基を有していてもよいアルコキシ基を表し、nは独立に0〜3の整数を表す。〕
で表される繰り返し単位、電子注入性を有する繰り返し単位、及び正孔注入性を有する繰り返し単位を含む重合体と、低分子蛍光材料とを含有する組成物であって、
電子注入性を有する繰り返し単位が下記式(3)で表される繰り返し単位であり、
〔式中、R 3 は独立に、水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基又は置換基を有していてもよいアルコキシ基を表し、X’’’は、−O−、−S−又は−Si(R 5 ) 2 −を表し、R 5 は独立に、アルキル基又はアルコキシ基を表す。〕
正孔注入性を有する繰り返し単位が下記式119〜126のいずれかで表される繰り返し単位であり、
〔式中、Rは独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基又はアリール基を表す。〕
重合体において、全繰り返し単位における式(1−1)で表される繰り返し単位の比率は10〜95モル%であり、全繰り返し単位における電子注入性を有する繰り返し単位の比率は2〜50モル%であり、全繰り返し単位における正孔注入性を有する繰り返し単位の比率は2〜50モル%であり、
重合体と低分子蛍光材料との割合が、重合体100重量部に対して、低分子蛍光材料は0.1〜20重量部である、組成物。 - 前記式(1−1)で表される繰り返し単位を有しない重合体をさらに含む請求項1又は2に記載の組成物。
- 前記式(1−1)で表される繰り返し単位を有する重合体のポリスチレン換算の重量平均分子量が3×103〜1×108である請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記低分子蛍光材料の含有量が、前記重合体100重量部に対して0.5〜10重量部である請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。
- さらに溶媒を含む請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物からなる液状組成物。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物又は請求項6に記載の液状組成物を用いてなる薄膜。
- 請求項7に記載の薄膜を有する有機トランジスタ。
- 陽極及び陰極からなる電極と、該電極間に設けられ請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物を含む有機層とを有する高分子発光素子。
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