高分子化合物及使用有该高分子化合物的高分子发光元件的制作方法

文档序号:7233127阅读:242来源:国知局
专利名称:高分子化合物及使用有该高分子化合物的高分子发光元件的制作方法
技术领域
本发明涉及一种高分子化合物及使用有该高分子化合物的高分子发光元件。

背景技术
作为用于高分子发光元件的材料,对各种高分子化合物进行了研究,作为其实例,已知有包含亚芴基、N位具有烷基的亚吩嗪基作为重复单元的高分子化合物(参照非专利文献1)。
[非专利文献1]《Macromolecules》(《巨分子》);2005,38,7983-7991.

发明内容
但是,将上述高分子化合物用于高分子发光元件时,其发光效率未必充分。
本发明的目的在于,提供一种可形成发光效率高的高分子发光元件的高分子化合物。
即,本发明的第一方面是,提供一种高分子化合物,所述高分子化合物包含选自式(2)所示的重复单元及式(3)所示的重复单元中的1种以上的重复单元和式(1)所示的重复单元。

[式(1)中,R3表示烷基,R1及R2分别独立地表示烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、一元杂环基、羧基、取代羧基、氰基或硝基,a及b分别独立地表示0~3的整数。Z表示-O-或-S-。R1存在多个时,多个R1彼此相同或不同。另外,R2存在多个时,多个R2彼此相同或不同。]
[式(2)中,A环及B环分别独立地表示可以具有取代基的芳烃环,A环及B环的至少1个为多个苯环缩合而成的芳烃环,两个结合键分别存在于A环或B环上。Rw及Rx分别独立地表示氢原子、烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、一元杂环基、羧基、取代羧基或氰基。Rw和Rx相互结合可以形成环。]
[式(3)中,C环及D环分别独立地表示可以具有取代基的芳香环,两个结合键分别存在于C环或D环上。X为-O-、-S-、-S(=O)-、-S(=O)2-、-Si(R4)2-Si(R4)2-、-Si(R4)2-、-B(R4)-、-P(R4)-、-P(=O)(R4)-、-O-C(R4)2-、-N=C(R4)-,R4表示氢原子、烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、一元杂环基、羧基、取代羧基、硝基及氰基。多个存在的R4彼此相同或不同。] 本发明的第二方面是,提供一种含有所述高分子化合物的组合物。
本发明的第三方面是,提供一种高分子发光元件,其具有由阳极及阴极构成的电极、以及在该电极间的包含所述高分子化合物的层。
本发明的第四方面是,提供一种包含所述高分子化合物和溶剂的液状组合物。
本发明的第五方面是,提供一种包含所述高分子化合物的薄膜。
本发明的第六方面是,提供一种包含所述高分子化合物的有机晶体管。
本发明的第七方面是,提供一种包含所述高分子化合物的太阳能电池。

具体实施例方式 本发明的高分子化合物包含式(1)所示的重复单元。所述式(1)中,R1及R2分别独立地表示烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、一元杂环基、羧基、取代羧基、氰基或硝基。R1存在多个时,多个R1彼此相同或不同。另外,R2存在多个时,多个R2彼此相同或不同。
这里,烷基可以是直链状也可以是支链状,还可以是环烷基。碳数通常为1~20左右,作为烷基,可列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、3-甲基丁基、正戊基、正己基、2-乙基己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、3,7-二甲基辛基、正十二烷基。所述烷基中的氢原子可以用氟原子取代。作为用氟原子取代的烷基,可列举三氟甲基、五氟乙基、全氟丁基、全氟己基、全氟辛基。
烷氧基可以是直链状也可以是支链状,还可以是环烷氧基。碳数通常为1~20左右,作为烷氧基,可列举甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基、正己氧基、环己氧基、正庚氧基、正辛氧基、2-乙基己氧基、正壬氧基、正癸氧基、3,7-二甲基辛氧基、正十二烷氧基。所述烷氧基中的氢原子可以用氟原子取代。作为用氟原子取代的烷氧基,可列举三氟甲氧基、五氟乙氧基、全氟丁氧基、全氟己基、全氟辛基。
烷硫基可以是直链状也可以是支链状,还可以是环烷硫基。碳数通常为1~20左右,作为烷硫基,可列举甲硫基、乙硫基、正丙硫基、异丙硫基、正丁硫基、异丁硫基、仲丁硫基、叔丁硫基、正戊硫基、正己硫基、环己硫基、正庚硫基、正辛硫基、2-乙基己硫基、正壬硫基、正癸硫基、3,7-二甲基辛硫基、正十二烷硫基等。所述烷硫基中的氢原子可以用氟原子取代。作为用氟原子取代的烷硫基,可列举三氟甲硫基。
芳基是从芳烃中去掉1个氢原子后形成的原子团,包括具有苯环的芳基、具有稠环的芳基、2个以上独立的苯环或稠环直接或通过亚乙烯基等2元基团结合而成的芳基。芳基的碳数通常为6~60左右、优选为6~48。所述芳基可以具有取代基。作为该取代基,可列举碳数1~20的直链状或支链状的烷基或碳数1~20的环烷基、其结构中包含碳数1~20的直链状或支链状的烷基或碳数1~20的环烷基的烷氧基、下述式(5)所示的基团。
-O-(CH2)g-O-(CH2)h-CH3(5) [式(5)中,g表示1~6的整数,h表示0~5的整数。] 作为芳基,可列举苯基、C1~C12烷氧基苯基(C1~C12表示碳数为1~12。以下也同样。)、C1~C12烷基苯基、1-萘基、2-萘基、1-蒽基、2-蒽基、9-蒽基、五氟苯基等,优选为C1~C12烷氧基苯基、C1~C12烷基苯基。作为C1~C12烷氧基苯基,可列举甲氧基苯基、乙氧基苯基、正丙氧基苯基、异丙氧基苯基、正丁氧基苯基、异丁氧基苯基、仲丁氧基苯基、叔丁氧基苯基、正戊氧基苯基、正己氧基苯基、环己氧基苯基、正庚氧基苯基、正辛氧基苯基、2-乙基己氧基苯基、正壬氧基苯基、正癸氧基苯基、3,7-二甲基辛氧基苯基、正十二烷氧基苯基。作为C1~C12烷基苯基,可列举甲基苯基、乙基苯基、二甲基苯基、正丙基苯基、均三甲苯基、甲基乙基苯基、异丙基苯基、正丁基苯基、异丁基苯基、仲丁基苯基、叔丁基苯基、正戊基苯基、异戊基苯基、己基苯基、正庚基苯基、正辛基苯基、正壬基苯基、正癸基苯基、正十二烷基苯基。所述芳基中的氢原子可以用氟原子取代。
芳氧基的碳数通常为6~60左右、优选为6~48,作为芳氧基,可列举苯氧基、C1~C12烷氧基苯氧基、C1~C12烷基苯氧基、1-萘氧基、2-萘氧基、五氟苯氧基,优选为C1~C12烷氧基苯氧基、C1~C12烷基苯氧基。作为C1~C12烷氧基,可列举甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基、正己氧基、环己氧基、正庚氧基、正辛氧基、2-乙基己氧基、正壬氧基、正癸氧基、3,7-二甲基辛氧基、正十二烷氧基等。作为C1~C12烷基苯氧基,可列举甲基苯氧基、乙基苯氧基、二甲基苯氧基、正丙基苯氧基、1,3,5-三甲基苯氧基、甲基乙基苯氧基、异丙基苯氧基、正丁基苯氧基、异丁基苯氧基、仲丁基苯氧基、叔丁基苯氧基、正戊基苯氧基、异戊基苯氧基、正己基苯氧基、正庚基苯氧基、正辛基苯氧基、正壬基苯氧基、正癸基苯氧基、正十二烷基苯氧基。
芳硫基的芳香环上可以具有取代基,碳数通常为6~60左右,作为芳硫基,可列举苯硫基、C1~C12烷氧基苯硫基、C1~C12烷基苯硫基、1-萘硫基、2-萘硫基、五氟苯硫基、吡啶基硫基、哒嗪基硫基、嘧啶基硫基、吡唑基硫基、三嗪基硫基等。
芳烷基可以具有取代基,碳数通常为7~60左右,作为芳烷基,可列举苯基-C1~C12烷基、C1~C12烷氧基苯基-C1~C12烷基、C1~C12烷基苯基-C1~C12烷基、1-萘-C1~C12烷基、2-萘-C1~C12烷基。
芳烷氧基可以具有取代基,碳数通常为7~60左右,作为芳烷氧基,可列举苯基-C1~C12烷氧基、C1~C12烷氧基苯基-C1~C12烷氧基、C1~C12烷基苯基-C1~C12烷氧基、1-萘-C1~C12烷氧基、2-萘-C1~C12烷氧基。
芳烷硫基可以具有取代基,碳数通常为7~60左右,作为芳烷硫基,可列举苯基-C1~C12烷硫基、C1~C12烷氧基苯基-C1~C12烷硫基、C1~C12烷基苯基-C1~C12烷硫基、1-萘-C1~C12烷硫基、2-萘-C1~C12烷硫基等。
芳烯基的碳数通常为8~60左右,作为芳烯基,可列举苯基-C2~C12烯基、C1~C12烷氧基苯基-C2~C12烯基、C1~C12烷基苯基-C2~C12烯基、1-萘-C2~C12烯基、2-萘-C2~C12烯基,优选为C1~C12烷氧基苯基-C2~C12烯基、C1~C12烷基苯基-C2~C12烯基。
芳炔基的碳数通常为8~60左右,作为芳炔基,可列举苯基-C2~C12炔基、C1~C12烷氧基苯基-C2~C12炔基、C1~C12烷基苯基-C2~C12炔基、1-萘-C2~C12炔基、2-萘-C2~C12炔基,优选为C1~C12烷氧基苯基-C2~C12炔基、C1~C12烷基苯基-C2~C12炔基。
作为取代氨基,可列举用选自烷基、芳基、芳烷基及一元杂环基中的1个或2个基团取代而成的氨基。在取代氨基为用2个基团取代而成的氨基时,这2个基团可以结合形成环。该烷基、芳基、芳烷基或一元杂环基也可以具有取代基。取代氨基的碳数在不包含该取代基的碳数的情况下通常为1~60左右、优选为碳数2~48。作为取代氨基,可列举甲基氨基、二甲基氨基、乙基氨基、二乙基氨基、正丙基氨基、二正丙基氨基、异丙基氨基、二异丙基氨基、正丁基氨基、仲丁基氨基、异丁基氨基、叔丁基氨基、正戊基氨基、正己基氨基、环己基氨基、正庚基氨基、正辛基氨基、2-乙基己基氨基、正壬基氨基、正癸基氨基、3,7-二甲基辛基氨基、正十二烷基氨基、环戊基氨基、二环戊基氨基、环己基氨基、二环己基氨基、吡咯烷基、哌啶基、双三氟甲基氨基、苯基氨基、二苯基氨基、C1~C12烷氧基苯基氨基、二(C1~C12烷氧基苯基)氨基、二(C1~C12烷基苯基)氨基、1-萘氨基、2-萘氨基、五氟苯基氨基、吡啶基氨基、哒嗪基氨基、嘧啶基氨基、吡唑基氨基、三嗪基氨基苯基-C1~C12烷基氨基、C1~C12烷氧基苯基-C1~C12烷基氨基、C1~C12烷基苯基-C1~C12烷基氨基、二(C1~C12烷氧基苯基-C1~C12烷基)氨基、二(C1~C12烷基苯基-C1~C12烷基)氨基、1-萘-C1~C12烷基氨基、2-萘-C1~C12烷基氨基。
作为取代甲硅烷基,可列举用选自烷基、芳基、芳烷基及一元杂环基中的1个、2个或3个基团取代而成的甲硅烷基。取代甲硅烷基的碳数通常为1~60左右、优选为碳数3~48。需要说明的是,该烷基、芳基、芳烷基或一元杂环基也可以具有取代基。作为取代甲硅烷基,可列举三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、三正丙基甲硅烷基、三异丙基甲硅烷基、二甲基-异丙基甲硅烷基、二乙基-异丙基甲硅烷基、叔丁基甲硅烷基二甲基甲硅烷基、正戊基二甲基甲硅烷基、正己基二甲基甲硅烷基、正庚基二甲基甲硅烷基、正辛基二甲基甲硅烷基、2-乙基己基-二甲基甲硅烷基、正壬基二甲基甲硅烷基、正癸基二甲基甲硅烷基、3,7-二甲基辛基-二甲基甲硅烷基、正十二烷基二甲基甲硅烷基、苯基-C1~C12烷基甲硅烷基、C1~C12烷氧基苯基-C1~C12烷基甲硅烷基、C1~C12烷基苯基-C1~C12烷基甲硅烷基、1-萘-C1~C12烷基甲硅烷基、2-萘-C1~C12烷基甲硅烷基、苯基-C1~C12烷基二甲基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基、三对二甲苯基甲硅烷基、三苄基甲硅烷基、二苯基甲基甲硅烷基、叔丁基二苯基甲硅烷基、二甲基苯基甲硅烷基等。
作为卤原子,可列举氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。
酰基的碳数通常为2~20左右、优选为碳数2~18,作为酰基,可列举乙酰基、丙酰基、丁酰基、异丁酰基、新戊酰基、苯甲酰基、三氟乙酰基、五氟苯甲酰基。
酰氧基的碳数通常为2~20左右、优选为碳数2~18,作为酰氧基,可列举乙酰氧基、丙酰氧基、丁酰氧基、异丁酰氧基、新戊酰氧基、苯甲酰氧基、三氟乙酰氧基、五氟苯甲酰氧基。
作为亚胺残基,可列举从亚胺化合物(即,是指分子内具有-N=C-的有机化合物,作为其实例,可列举醛亚胺、酮亚胺及这些亚胺的N上的氢原子用烷基等取代而成的化合物。)中去掉1个氢原子后形成的残基。亚胺残基的碳数通常为2~20左右、优选为2~18。
作为亚胺残基,可列举如下所示的基团。

(式中,Me表示甲基。另外,波状线表示结合键,是指根据亚胺残基的种类而存在具有顺式体、反式体等几何异构体的情况。) 酰胺基的碳数通常为2~20左右、优选为2~18。作为酰胺基,可列举甲酰胺基、乙酰胺基、丙酰胺基、丁酰胺基、苯甲酰胺基、三氟乙酰胺基、五氟苯甲酰胺基、二甲酰胺基、二乙酰胺基、二丙酰胺基、二丁酰胺基、二苯甲酰胺基、双三氟乙酰胺基、双五氟苯甲酰胺基。
作为酰亚胺基,可列举从酰亚胺中去掉结合在其氮原子上的1个氢原子后得到的残基,碳数为4~20左右。作为酰亚胺基,可列举如下所示的基团。

一元杂环基是指从杂环化合物中去掉1个氢原子后剩下的原子团。一元杂环基的碳数通常为4~60左右、优选为4~20。需要说明的是,一元杂环基的碳数不包括取代基的碳数。所述杂环化合物是指具有环式结构的有机化合物中构成环的元素不仅包含碳原子,而且环内还包含氧、硫、氮、磷、硼、硅等杂原子的化合物。作为一元杂环基,可列举噻吩基、C1~C12烷基噻吩基、吡咯基、呋喃基、吡啶基、C1~C12烷基吡啶基、哌啶基、喹啉基、异喹啉基,优选为噻吩基、C1~C12烷基噻吩基、吡啶基、C1~C12烷基吡啶基。在一元杂环基中,优选一元芳香族杂环基。
作为取代羧基,可列举用烷基、芳基、芳烷基或一元杂环基取代而成的羧基。所述烷基、芳基、芳烷基或一元杂环基也可以具有取代基。取代羧基的碳数通常为2~60左右、优选为2~48。需要说明的是,取代羧基的碳数不包括该取代基的碳数。作为取代羧基,可列举甲氧基羰基、乙氧基羰基、正丙氧基羰基、异丙氧基羰基、正丁氧基羰基、异丁氧基羰基、叔丁氧基羰基、正戊氧基羰基、正己氧基羰基、环己氧基羰基、正庚氧基羰基、正辛氧基羰基、2-乙基己氧基羰基、正壬氧基羰基、正癸氧基羰基、3,7-二甲基辛氧基羰基、正十二烷氧基羰基、三氟甲氧基羰基、五氟乙氧基羰基、全氟丁氧基羰基、全氟己氧基羰基、全氟辛氧基羰基、苯氧基羰基、萘氧基羰基、吡啶氧基羰基等。
式(1)中,R3表示烷基。烷基的定义、具体例与上述R1的说明中的烷基的定义、具体例相同。
式(1)中,a及b分别独立地表示0~3的整数。
Z表示-O-或-S-。
从单体合成容易的观点考虑,式(1)所示的重复单元优选为式(4)所示的重复单元。

[式(4)中,R1、R2、R3、a、b及Z的含义与上述相同。] 从本发明的高分子化合物在有机溶剂中的溶解性的观点考虑,式(4)中,R1及R2分别独立,优选为烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基或一元杂环基,更优选为烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基或芳烷硫基,进一步优选为烷基、烷氧基、芳基或芳氧基,更进一步优选为烷基或芳基。
作为式(4)所示的重复单元,可列举式(4-1)~(4-16)所示的重复单元。

从单体合成容易的观点考虑,式(4)中,a优选为0或1、更优选为0。另外,b优选为0或1、更优选为0。
从将本发明的高分子化合物用于高分子发光元件时的发光效率的观点考虑,式(4)中,Z优选为-O-。
对本发明的高分子化合物而言,除了具有上述式(1)所示的重复单元以外,还具有选自式(2)所示的重复单元及式(3)所示的重复单元构成的族中的1种以上的重复单元。式(2)中,A环及B环分别独立地表示可以具有取代基的芳烃环,A环及B环的至少1个为多个苯环缩合而成的芳烃环。
作为所述芳烃环,可列举苯环、萘环、蒽环、并四苯环、并五苯环、芘环、菲环,可优选列举苯环、萘环、蒽环、菲环。
作为A环与B环的组合,可优选列举苯环与萘环、苯环与蒽环、苯环与菲环、萘环与萘环、萘环与蒽环、萘环与菲环、蒽环与菲环的组合,更优选为苯环与萘环组合。
所述芳烃环具有取代基时,取代基优选为选自由烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、一元杂环基、羧基、取代羧基、氰基及硝基构成的族中的取代基。
这里,烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、取代氨基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、一元杂环基及取代羧基的定义、具体例与上述R1的说明中的这些基团的定义、具体例相同。
式(2)中,Rw及Rx分别独立地表示氢原子、烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、一元杂环基、羧基、取代羧基或氰基。这里,烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、取代氨基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、一元杂环基、取代羧基的定义、具体例与上述R1的说明中的这些基团的定义、具体例相同。
Rw与Rx分别结合可以形成环,作为该环,可列举可以具有取代基的C4~C10环烷基环、可以具有取代基的C4~C10环烯基环、可以具有取代基的C6~C10芳烃环、可以具有取代基的C4~C10杂环。从单体合成容易的观点考虑,优选Rw与Rx不形成环。
作为环烷基环,可列举环丁烷环、环戊烷环、环己烷环、环庚烷环、环辛烷环、环壬烷环、环癸烷环等。
环烯基环包括具有2个以上双键的环烯基环,作为其实例,可示例环己烯环、环己二烯环、环辛三烯环等。
作为杂环,可列举四氢呋喃环、四氢噻吩环、四氢吲哚环、四氢喹啉环、六氢吡啶环、四氢异喹啉环等。
作为式(2)所示的重复单元,可列举以下2A-1~2A-64、2B-1~2B-64、及2C-1~2C-64所示的重复单元及在该重复单元上结合有烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、一元杂环基、羧基、取代羧基、氰基或硝基作为取代基的重复单元。
需要说明的是,在以下式中,芳烃环的结合位置为环上的任意位置。Rw及Rx的含义与上述相同。












从将本发明的高分子化合物用于高分子发光元件时的发光效率的观点考虑,式(2)所示的重复单元优选为选自由式(2-1)所示的重复单元、式(2-2)所示的重复单元、式(2-3)所示的重复单元及式(2-4)所示的重复单元构成的族中的重复单元,更优选为式(2-1)所示的重复单元。

[式(2-1)~(2-4)中,R5及R6分别独立地表示烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、一元杂环基、羧基、取代羧基或氰基。c表示0~3的整数,d表示0~5的整数。R5存在多个时,多个R5彼此相同或不同。另外,R6存在多个时,多个R6彼此相同或不同。Rw及Rx的含义与上述相同,Rw与Rx相互结合可以形成环。] R5及R6中的烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、取代氨基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、一元杂环基及取代羧基的定义、具体例与上述R1的说明中的这些基团的定义、具体例相同。
从将本发明的高分子化合物用作高分子发光元件的发光材料时的发光材料的耐久性的观点考虑,式(2-1)所示的重复单元优选为式(2-5)所示的重复单元。

[式(2-5)中,Rw及Rx的含义与上述相同。] 从合成容易的观点考虑,作为Rw及Rx,优选为烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基,更优选为烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、芳烷基、芳烷氧基,进一步优选为烷基。
本发明的高分子化合物具有选自由式(2)所示的重复单元及式(3)所示的重复单元构成的族中的1种以上的重复单元。式(3)中,C环及D环分别独立地表示可以具有取代基的芳香环,作为该芳香环,可列举芳烃环、芳香族杂环。
作为芳烃环,可列举苯环、萘环、蒽环、并四苯环、并五苯环、芘环、菲环,作为芳香族杂环,可列举噻吩环、吡啶环。从单体容易进行合成或元件特性的观点考虑,优选为苯环、萘环、蒽环、菲环,更优选为苯环、萘环。X表示-O-、-S-、-S(=O)-、-S(=O)2-、-Si(R4)2-Si(R4)2-、-Si(R4)2-、-B(R4)-、-P(R4)-、-P(=O)(R4)-、-O-C(R4)2-或-N=C(R4)-,R4表示氢原子、烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、一元杂环基、羧基、取代羧基、硝基或氰基。另外,这些基团中包含的氢原子可以被氟原子取代,R4存在多个时,多个R4彼此相同或不同。
式(3)中,R4中的烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、取代氨基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、一元杂环基及取代羧基的定义、具体例与上述R1的说明中的这些基团的定义、具体例相同。
式(3)的C环及/或D环具有取代基时,从本发明的高分子化合物在有机溶剂中的溶解性、使用有本发明的高分子化合物时的高分子发光元件特性、单体容易进行合成等观点考虑,这些取代基优选为选自由烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、一元杂环基、羧基、取代羧基、硝基及氰基构成的族中的基团。这些基团中包含的氢原子可以被氟原子取代。式(3)的重复单元的C环及/或D环上具有总计2个以上的取代基时,这些取代基彼此相同或不同。
这里,烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、取代氨基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、一元杂环基及取代羧基的定义、具体例与上述R1的说明中的这些基团的定义、具体例相同。
其中,从提高本发明的高分子化合物在有机溶剂中的溶解度的观点考虑,优选为烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、一元杂环基,更优选为烷基、烷氧基、芳基。
作为式(3)所示的重复单元,可列举式(3-1)~(3-56)所示的重复单元。式(3-1)~(3-56)所示的重复单元可以具有取代基,从提高本发明的高分子化合物在有机溶剂中的溶解度的观点考虑,优选具有1个以上取代基,更优选具有2个以上取代基。式(3-29)~(3-56)中的R4的含义与上述相同。



在式(3)所示的重复单元中,从使用有本发明的高分子化合物时的高分子发光元件的特性、荧光强度等观点考虑,优选为选自由式(3-A)所示的重复单元、式(3-B)所示的重复单元及式(3-C)所示的重复单元构成的族中的重复单元,更优选为式(3-A)所示的重复单元或式(3-B)所示的重复单元,进一步优选为式(3-A)所示的重复单元。

[式(3-A)~(3-C)中,X的含义与上述相同,R7分别独立地表示烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、一元杂环基、羧基、取代羧基、硝基及氰基。e表示0~3的整数,f表示0~5的整数。e存在多个时,多个e彼此相同或不同、f存在多个时,多个f彼此相同或不同。另外,R7存在多个时,多个R7彼此相同或不同。] R7中的烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、取代氨基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、一元杂环基及取代羧基的定义、具体例与上述R1的说明中的这些基团的定义、具体例相同。
从本发明的高分子化合物在有机溶剂中的溶解性、使用有本发明的高分子化合物时的高分子发光元件特性、单体容易进行合成等观点考虑,式(3-A)~(3-C)的R7优选为烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、芳烷基、芳烷氧基。
对于式(3-A)~(3-C)中的e、f,从提高本发明的高分子化合物在有机溶剂中的溶解度的观点考虑,e与f之和优选为1以上、更优选为2以上。
式(3-A)所示的重复单元优选为式(3-D)所示的重复单元。

(式(3-D)中,X、R7及e的含义与上述相同。) 在式(3)、(3-A)、(3-B)、(3-C)及(3-D)中,从荧光强度的观点或使用有本发明的高分子化合物时的高分子发光元件的特性的观点考虑,X优选为-O-、-S-、-S(=O)-、-S(=O)2-、-Si(R4)2-、-B(R4)-、-O-C(R4)2-,更优选为-O-、-S-、-Si(R4)2-、-O-C(R4)2-,进一步优选为-O-、-S-。
本发明的高分子化合物可以包含2种以上式(1)所示的重复单元,也可以包含2种以上式(2)所示的重复单元,还可以包含2种以上式(3)所示的重复单元。另外,也可以包含式(2)所示的重复单元及式(3)所示的重复单元。
将本发明的高分子化合物的重复单元的总数设定为100时,式(1)所示的重复单元的总数优选为1~95、更优选为1~50、进一步优选为5~50。式(2)所示的重复单元(2)及式(3)所示的重复单元的总数之和优选为5~99、更优选为20~90、进一步优选为40~90。
对于本发明的高分子化合物,从其发光效率、元件特性的观点考虑,还可以进一步包含式(7)所示的重复单元。
-Ar-(7) [式(7)中,Ar表示亚芳基、二元杂环基、具有金属络合物结构的二元基团或二元芳香族胺基。] Ar所示的亚芳基是从芳烃中去掉2个氢原子后形成的原子团,亚芳基包括具有苯环的亚芳基、具有稠环的亚芳基、2个以上独立的苯环或稠环直接或通过亚乙烯基等基团结合而成的亚芳基。亚芳基可以具有取代基。取代基的种类没有特别限制,但从溶解性、荧光特性、容易进行合成、作成元件时的特性等观点考虑,优选为烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、一元杂环基、羧基、取代羧基、氰基或硝基。
亚芳基的去掉取代基后的部分的碳数通常为6~60左右、优选为6~20。另外,亚芳基的包括取代基的总碳数通常为6~100左右。
作为亚芳基,可列举亚苯基(例如下式1~3)、亚萘基(下式4~13)、亚蒽基(下式14~19)、亚联苯基(下式20~25)、亚三联苯基(下式26~28)、稠环化合物基团(下式29~42)等。


另外,二元杂环基是从杂环化合物中去掉2个氢原子后剩下的原子团,该二元杂环基可以具有取代基。
这里,杂环化合物是指具有环式结构的有机化合物中构成环的元素不仅包含碳原子,而且环内还包含氧、硫、氮、磷、硼、砷等杂原子的化合物。在二元杂环基中,优选二元芳香族杂环基。取代基的种类没有特别限制,从溶解性、荧光特牲、容易进行合成、作成元件时的特性等观点考虑,优选为烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、一元杂环基、羧基、取代羧基、氰基或硝基。
二元杂环基的去掉取代基后的部分的碳数通常为3~60左右。另外,二元杂环基的包含取代基的总碳数通常为3~100左右。
作为二元杂环基,可列举以下基团。
包含氮作为杂原子的二元杂环基亚吡啶基(下式101~106)、亚重氮苯基(下式107~110)、亚喹啉基(下式111~125)、亚喹喔啉基(下式126~130)、亚吖啶基(下式131~134)、亚联吡啶基(下式135~137)、亚菲咯啉基(下式138~140)。
包含氧、硅、氮、硫、硒、硼、磷等作为杂原子的五元杂环基(下式141~145)。
包含氧、硅、氮、硒等作为杂原子的五元环缩合杂环基(下式146~157)。
由包含氧、硅、氮、硫、硒等作为杂原子的五元杂环基在其杂原子的α位结合而形成二聚物或低聚物的基团(下式158~159)。
由包含氧、硅、氮、硫、硒等作为杂原子的五元杂环基在其杂原子的α位结合苯基而成的基团(下式160~166)。
用包含氧、氮、硫、硒等作为杂原子的五元环缩合杂环基上取代苯基或呋喃基、噻吩基而成的基团(下式167~172)。




式(1~42、101~172)中,R表示氢原子、烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、一元杂环基、羧基、取代羧基、氰基或硝基。
这里,烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、取代氨基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、一元杂环基及取代羧基的定义、具体例等与上述R1、R2中的这些基团的定义、具体例等相同。
作为具有金属络合物结构的二元基团,可列举以下M-1~M-7所示的基团。

式(M-1)~(M-7)中,R的定义、具体例与上述式(1~42、101~172)中的R的定义、具体例相同。
作为二元芳香族胺基,可列举式(6)所示的基团。

[式(6)中,Ar1、Ar2、Ar3及Ar4分别独立地表示亚芳基或二元杂环基,Ar5、Ar6及Ar7分别独立地表示芳基或一元杂环基,x及y分别独立地表示0~5的整数。] 式(6)中,x优选为0~3、更优选为0或1。y优选为0~3、更优选为0或1。
亚芳基、二元杂环基、芳基、一元杂环基的定义、具体例等与上述Ar的说明中的这些基团的定义、具体例相同。
作为式(6)所示的重复单元,可列举式(6-1)~(6-14)所示的重复单元。

作为本发明的高分子化合物,可列举由式(1)所示的重复单元及式(2)所示的重复单元构成的高分子化合物;由式(1)所示的重复单元及式(3)所示的重复单元构成的高分子化合物;由式(1)所示的重复单元、式(2)所示的重复单元及式(3)所示的重复单元构成的高分子化合物;由式(1)所示的重复单元、式(2)所示的重复单元及式(7)所示的重复单元构成的高分子化合物;由式(1)所示的重复单元、式(3)所示的重复单元及式(7)所示的重复单元构成的高分子化合物;由式(1)所示的重复单元、式(2)所示的重复单元、式(3)所示的重复单元及式(7)所示的重复单元构成的高分子化合物。
对于本发明的高分子化合物,从元件的寿命特性的观点考虑,其聚苯乙烯换算的数均分子量优选为103~108、更优选为103~107、进一步优选为104~107。
本发明的高分子化合物可以是无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物或接枝共聚物,也可以是具有这些共聚物的中间结构的高分子,例如带有嵌段性的无规共聚物。从得到荧光或磷光的量子收率高的高分子发光体的观点考虑,与完全的无规共聚物相比,优选为带有嵌段性的无规共聚物或嵌段共聚物或接枝共聚物。本发明的高分子化合物还包括主链上有分支、有3个以上末端部的高分子化合物或树状大分子。
在本发明的高分子化合物的末端,如果来自高分子化合物的原料单体的聚合活性基直接残留,则使用该高分子化合物制造的元件的发光特性或寿命可能会下降,因此,可以用稳定的基团保护该末端。作为该稳定的基团,优选与主链的共轭结构连续的共轭键的基团,例如,可示例高分子化合物通过碳-碳键与稳定的基团的芳基或杂环基等结合的结构。作为用于保护的基团,具体可示例日本特开平9-45478号公报的化学式10所示的取代基等。
作为相对本发明的高分子化合物为良溶剂的溶剂,可示例氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、四氢呋喃、甲苯、二甲苯、三甲苯、四氢萘、十氢萘、正丁基苯等。因高分子化合物的结构或分子量不同而异,通常情况下,在这些溶剂中可以溶解0.1重量%以上的高分子化合物。
下面,对本发明的高分子化合物的制造方法进行说明。
本发明的高分子化合物可以通过使用例如下述式所示的化合物作为原料、使其缩聚来制造。
Y1-A-Y2 [式中,-A-表示式(1)、(2)或(3)所示的重复单元。Y1及Y2分别独立地表示参与缩聚的取代基。] 在本发明的制造方法中,作为参与缩聚的取代基(Y1及Y2),可列举卤原子、烷基磺酸酯基、芳基磺酸酯基、芳烷基磺酸酯基、由硼酸酯衍生的基团、甲基锍基、甲基鏻基、甲基膦酸酯基、一卤代甲基、-B(OH)2、甲酰基、氰基或乙烯基。
这里,作为卤原子,可列举氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。
作为烷基磺酸酯基,可示例甲烷磺酸酯基、乙烷磺酸酯基、三氟甲烷磺酸酯基等,作为芳基磺酸酯基,可示例苯磺酸酯基、对甲苯磺酸酯基等,作为芳基磺酸酯基,可列举苄基磺酸酯基。
作为由硼酸酯衍生的基团,可列举下式所示的基团。

(式中,Me表示甲基,Et表示乙基。) 作为甲基锍基,可列举下式所示的基团。
-CH2S+Me2X1-、-CH2S+Ph2X1- (X1表示卤原子,Ph表示苯基。) 作为甲基鏻基,可列举下式所示的基团。
-CH2P+Ph3X1- (X1表示卤原子。) 作为甲基膦酸酯基,可列举下式所示的基团。
-CH2PO(OR’)2 (R’表示烷基、芳基、芳烷基。) 作为一卤代甲基,可列举甲基氟、甲基氯、甲基溴、甲基碘。
作为参与缩聚的取代基优选的取代基,因缩聚反应的种类不同而异,例如,在缩聚反应为Yamamoto偶联反应等、使用0价镍络合物的反应时,可列举卤原子、烷基磺酸酯基、芳基磺酸酯基或芳烷基磺酸酯基,另外,在缩聚反应为Suzuki偶联反应等、使用镍催化剂或钯催化剂的反应时,可列举烷基磺酸酯基、卤原子、由硼酸酯衍生的基团、-B(OH)2等。
本发明的高分子化合物可以通过如下方法来制造,即,将成为单体的具有参与缩聚的取代基的化合物(原料化合物)根据需要溶解于有机溶剂,使用例如碱或适当的催化剂,在有机溶剂的融点以上、沸点以下的温度下,使原料化合物缩聚,从而制造本发明的高分子化合物。本发明的高分子化合物的制造可以使用例如《有机反应》(Organic Reactions),第14卷,270-490页,约翰·威利父子出版公司(John Wiley&Sons,Inc.),1965年、《有机合成》(Organic Syntheses),全集第6卷(Collective Volume VI),407-411页,约翰·威利父子出版公司(JohnWiley&Sons,Inc.),1988年、《化学评论》(Chem.Rev.),第95卷,2457页(1995年)、《有机金属化学杂志》(J.Organomet.Chem.),第576卷,147页(1999年)、《大分子化学-大分子讨论集》(Makromol.Chem.,Macromol.Symp.),第12卷,229页(1987年)等所述的公知的方法。
在本发明的高分子化合物的制造方法中,可以根据参与缩聚的取代基使用已知的缩聚反应。
可列举例如将适合的单体利用Suzuki偶联反应进行聚合的方法、利用Grignard反应进行聚合的方法、利用Ni(0)络合物进行聚合的方法、利用FeCl3等氧化剂进行聚合的方法、利用电化学方法进行氧化聚合的方法、利用具有适当的脱离基的中间体高分子的分解的方法等。
其中,由于利用Suzuki偶联反应进行聚合的方法、利用Grignard反应进行聚合的方法及利用镍(0)络合物进行聚合的方法容易控制高分子化合物的结构,因此优选。
在本发明的高分子化合物的制造方法中,优选参与缩聚的取代基(Y1及Y2)分别独立地选自卤原子、烷基磺酸酯基、芳基磺酸酯基或芳烷基磺酸酯基、在镍(0)络合物存在下进行缩聚的制造方法。
作为原料化合物,可列举二卤代化合物、双(烷基磺酸酯)化合物、双(芳基磺酸酯)化合物、双(芳烷基磺酸酯)化合物、卤素-烷基磺酸酯化合物、卤素-芳基磺酸酯化合物、卤素-芳烷基磺酸酯化合物、烷基磺酸酯-芳基磺酸酯化合物、烷基磺酸酯-芳烷基磺酸酯化合物及芳基磺酸酯-芳烷基磺酸酯化合物。
这时,可列举例如通过使用卤素-烷基磺酸酯化合物、卤素-芳基磺酸酯化合物、卤素-芳烷基磺酸酯化合物、烷基磺酸酯-芳基磺酸酯化合物、烷基磺酸酯-芳烷基磺酸酯化合物或芳基磺酸酯-芳烷基磺酸酯化合物作为原料化合物来制造控制好顺序的高分子化合物的方法。
另外,在本发明的高分子化合物的制造方法中,优选参与缩聚的取代基(Y1及Y2)分别独立地选自卤原子、烷基磺酸酯基、芳基磺酸酯基、芳烷基磺酸酯基、硼酸基或由硼酸酯衍生的基团,所有原料化合物具有的卤原子、烷基磺酸酯基、芳基磺酸酯基及芳烷基磺酸酯基的总摩尔数(J)与硼酸基(-B(OH)2)及由硼酸酯衍生的基团的总摩尔数(K)之比实质上为1(通常K/J为0.7~1.2的范围),使用镍催化剂或钯催化剂进行缩聚的制造方法。
作为原料化合物的组合,可列举二卤代化合物、双(烷基磺酸酯)化合物、双(芳基磺酸酯)化合物或双(芳烷基磺酸酯)化合物与二硼氧化合物或二硼酸酯化合物的组合。
另外,可列举卤素-硼酸化合物、卤素-硼酸酯化合物、烷基磺酸酯-硼酸化合物、烷基磺酸酯-硼酸酯化合物、芳基磺酸酯-硼酸化合物、芳基磺酸酯-硼酸酯化合物、芳烷基磺酸酯-硼酸化合物、芳烷基磺酸酯-硼酸化合物、芳烷基磺酸酯-硼酸酯化合物。
这时,可列举例如通过使用卤素-硼酸化合物、卤素-硼酸酯化合物、烷基磺酸酯-硼酸化合物、烷基磺酸酯-硼酸酯化合物、芳基磺酸酯-硼酸化合物、芳基磺酸酯-硼酸酯化合物、芳烷基磺酸酯-硼酸化合物、芳烷基磺酸酯-硼酸化合物、芳烷基磺酸酯-硼酸酯化合物作为原料化合物来制造控制好顺序的高分子化合物的方法。
作为溶剂,因所使用的化合物或反应不同而异,通常情况下,为了抑制副反应,优选使用的溶剂充分进行脱氧处理,在惰性氛围下进行反应。另外,同样优选进行脱水处理。其中,对于Suzuki偶联反应那样的在与水的2相体系中反应的情况,没有该限制。
作为溶剂,可列举戊烷、己烷、庚烷、辛烷、环己烷等饱和烃;苯、甲苯、乙基苯、二甲苯等不饱和烃;四氯化碳、氯仿、二氯甲烷、氯丁烷、溴丁烷、氯戊烷、溴戊烷、氯己烷、溴己烷、氯环己烷、溴环己烷等卤代饱和烃;氯苯、二氯苯、三氯苯等卤代不饱和烃;甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、叔丁醇等醇类;甲酸、醋酸、丙酸等羧酸类;二甲醚、二乙醚、甲基-叔丁基醚、四氢呋喃、四氢吡喃、二噁烷等醚类;三甲基胺、三乙基胺、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺、吡啶等胺类;N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基乙酰胺、N-甲基吗啉氧化物等酰胺类等。这些溶剂可以单独使用,也可以混合使用。在这些溶剂中,优选甲苯、四氢呋喃。
为了进行缩聚反应可适当添加碱或适当的催化剂。根据所使用的反应来选择这些碱或催化剂即可。优选该碱或催化剂可充分溶解于用于反应的溶剂。作为混合碱或催化剂的方法,可列举在氩或氮等惰性氛围下,一边搅拌包含原料化合物和溶剂的反应液,一边在其中缓慢添加碱或催化剂的溶液的方法,或相反地在碱或催化剂的溶液中缓慢添加反应液的方法。
将本发明的高分子化合物用于高分子LED等时,其纯度会影响发光特性等元件性能,因此,优选对聚合前的单体利用蒸馏、升华精制、重结晶等方法进行精制后进行聚合。而且优选在聚合后进行再沉淀精制、利用色谱进行分类等精制处理。
本发明的组合物是包含本发明的高分子化合物的组合物,可列举以含有选自由空穴传输材料、电子传输材料及发光材料构成的族中的至少1种材料和至少1种本发明的高分子化合物为特征的组合物;以含有至少2种本发明的高分子化合物为特征的组合物等。
本发明的液状组合物可有效用于制作高分子发光元件等发光元件或有机晶体管。液状组合物是包含所述高分子化合物和溶剂而成的。在本说明书中,“液状组合物”是指在制作元件时为液状的组合物,通常是指在常压(即,1个大气压)、25℃下为液状。另外,液状组合物通常往往被称为油墨、油墨组合物、溶液等。
对本发明的液状组合物而言,除了含有所述高分子化合物以外,还可以包含低分子发光材料、空穴传输材料、电子传输材料、稳定剂、用于调节粘度及/或表面张力的添加剂、抗氧化剂等。这些任意成分分别可以单独使用,也可以两种以上并用。
作为本发明的液状组合物可以含有的低分子荧光材料,可列举例如萘衍生物、蒽、蒽衍生物、苝、苝衍生物、聚甲炔系色素、呫吨系色素、香豆素系色素、花青苷系色素、具有8-羟基喹啉的金属络合物作为配合基的金属络合物、具有8-羟基喹啉衍生物作为配合基的金属络合物、其他荧光性金属络合物、芳香族胺、四苯基环戊二烯、四苯基环戊二烯衍生物、四苯基环丁二烯、四苯基环丁二烯衍生物、茋系、含硅芳香族系、噁唑系、呋咱系、噻唑系、四芳基甲烷系、噻二唑系、吡唑系、间-环芳系、乙炔系等低分子化合物的荧光性材料。作为低分子荧光材料,具体可列举例如日本特开昭57-51781号公报、日本特开昭59-194393号公报等所述的低分子荧光材料、公知的低分子荧光材料。
作为本发明的液状组合物可以含有的空穴传输材料,可列举例如聚乙烯咔唑及其衍生物、聚硅烷及其衍生物、侧链或主链上具有芳香族胺的聚硅氧烷衍生物、吡唑啉衍生物、芳基胺衍生物、茋衍生物、三苯基二胺衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚对苯乙炔及其衍生物、聚(2,5-噻吩乙炔)及其衍生物等。
作为本发明的液状组合物可以含有的电子传输材料,可列举例如噁二唑衍生物、蒽醌二甲烷及其衍生物、苯醌及其衍生物、萘醌及其衍生物、蒽醌及其衍生物、四氰基蒽醌二甲烷及其衍生物、芴酮衍生物、二苯基二氰基乙烯及其衍生物、联苯醌衍生物、8-羟基喹啉及其衍生物的金属络合物、聚喹啉及其衍生物、聚喹喔啉及其衍生物、聚芴及其衍生物等。
作为本发明的液状组合物可以含有的稳定剂,可列举例如苯酚系抗氧化剂、磷系抗氧化剂等。
作为本发明的液状组合物可以含有的用于调节粘度及/或表面张力的添加剂,适当组合使用例如用于提高粘度的高分子量化合物(增粘剂)或贫溶剂、用于降低粘度的低分子量化合物、用于降低表面张力的表面活性剂等即可。这里所谓的贫溶剂是指在1g溶剂中溶解的本发明的高分子化合物的重量为0.1mg以下的溶剂。
作为所述高分子量化合物,只要是不妨碍发光或电荷传输的高分子量化合物即可,通常为可溶于液状组合物的溶剂的高分子量化合物。作为高分子量化合物,可以使用例如高分子量聚苯乙烯、高分子量聚甲基丙烯酸甲酯等。所述高分子量化合物的聚苯乙烯换算的重均分子量优选为50万以上、更优选为100万以上。另外,也可以将贫溶剂用作增粘剂。
作为本发明的液状组合物可以含有的抗氧化剂,只要是不妨碍发光或电荷传输的抗氧化剂即可,当组合物包含溶剂时,通常为可溶于该溶剂的抗氧化剂。作为抗氧化剂,可示例苯酚系抗氧化剂、磷系抗氧化剂等。通过使用抗氧化剂,可以改善所述高分子化合物、溶剂的保存稳定性。
在本发明的液状组合物含有空穴传输材料的情况下,当将溶剂以外的液状组合物的重量设定为100时,该液状组合物中的空穴传输材料的量通常为1~80、优选为5~60。在本发明的液状组合物含有电子传输材料的情况下,当将溶剂以外的液状组合物的重量设定为100时,该液状组合物中的电子传输材料的量通常为1~80、优选为5~60。
在制作高分子发光元件时,在使用该液状组合物进行成膜的情况下,在涂敷该液状组合物后,只要通过干燥即可除去溶剂,而且在混合电荷传输材料或发光材料时也可以应用同样的方法,因此,在制造上非常有利。需要说明的是,干燥时,在加温至50~150℃左右的状态下进行干燥即可,另外,减压至10-3Pa左右干燥即可。
作为使用有液状组合物的成膜方法,可以使用旋涂法、铸涂法、微凹板涂布法、凹板涂布法、棒涂法、辊涂法、绕线棒涂敷法、浸渍涂敷法、喷雾涂敷法、丝网印刷法、柔性印刷法、胶版印刷法、喷墨印刷法等涂敷法。
相对该液状组合物的总重,液状组合物中的溶剂的比例通常为1重量%~99.9重量%、优选为60重量%~99.9重量%、进一步优选为90重量%~99.8重量%。液状组合物的粘度因印刷法而异,优选在25℃下为0.5~500mPa·s的范围,在喷墨印刷法等液状组合物经由吐出装置的情况下,为了防止吐出时喷嘴堵塞或墨滴的喷出轨迹弯曲,优选在25℃下粘度为0.5~20mPa·s的范围。
作为液状组合物所包含的溶剂,优选可以溶解或分散该液状组合物中的该溶剂以外的成分的溶剂。作为该溶剂,可示例氯仿、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、氯苯、邻二氯苯等氯系溶剂;四氢呋喃、二噁烷等醚系溶剂;甲苯、二甲苯、三甲基苯、三甲苯等芳烃系溶剂;环己烷、甲基环己烷、正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷等脂肪族烃系溶剂;丙酮、甲基乙基酮、环己酮等酮系溶剂;醋酸乙酯、醋酸丁酯、苯甲酸甲酯、乙基溶纤剂醋酸酯等酯系溶剂;乙二醇、乙二醇一丁基醚、乙二醇一乙基醚、乙二醇一甲基醚、二甲氧基乙烷、丙二醇、二乙氧基甲烷、三乙二醇一乙基醚、甘油、1,2-己二醇等多元醇及其衍生物;甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、环己醇等醇系溶剂;二甲基亚砜等亚砜系溶剂;N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺等酰胺系溶剂。这些溶剂可以单独使用1种,也可以组合使用多种。在所述溶剂中,从粘度、成膜性等观点考虑,优选包含1种以上具有包含至少1个以上苯环的结构、且融点为0℃以下、沸点为100℃以上的有机溶剂。
作为溶剂的种类,从液状组合物中溶剂以外的成分在溶剂中的溶解性、成膜时的均匀性、粘度特性等观点考虑,优选芳烃系溶剂、脂肪族烃系溶剂、酯系溶剂、酮系溶剂,优选为甲苯、二甲苯、乙基苯、二乙基苯、三甲基苯、三甲苯、正丙基苯、异丙基苯、正丁基苯、异丁基苯、仲丁基苯、苯甲醚、乙氧基苯、1-甲基萘、环己烷、环己酮、环己基苯、双环己基、环己烯基环己酮、正庚基环己烷、正己基环己烷、苯甲酸甲酯、2-丙基环己酮、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、2-辛酮、2-壬酮、2-癸酮、二环己酮,更优选包含二甲苯、苯甲醚、三甲苯、环己基苯、双环己基苯甲酸甲酯中的至少1种。
从成膜性的观点或元件特性等观点考虑,液状组合物所包含的溶剂的种类优选为2种以上、更优选为2~3种、进一步优选为2种。
在液状组合物包含2种溶剂的情况下,其中的1种溶剂在25℃可以为固体状态。从成膜性的观点考虑,优选其中的1种溶剂是沸点为180℃以上的溶剂、另1种溶剂是沸点低于180℃的溶剂,更优选其中的1种溶剂是沸点为200℃以上的溶剂、另1种溶剂是沸点低于180℃的溶剂。另外,从粘度的观点考虑,优选在60℃从液状组合物中去掉溶剂后的成分的0.2重量%以上溶解于溶剂中,优选在25℃从液状组合物中去掉溶剂后的成分的0.2重量%以上溶解于2种溶剂中的1种溶剂中。
在液状组合物包含3种溶剂的情况下,其中的1~2种溶剂在25℃可以为固体状态。从成膜性的观点考虑,优选3种溶剂中的至少1种溶剂是沸点为180℃以上的溶剂、至少1种溶剂是沸点为180℃以下的溶剂,更优选3种溶剂中的至少1种溶剂是沸点为200℃以上300℃以下的溶剂、至少1种溶剂是沸点为180℃以下的溶剂。另外,从粘度的观点考虑,优选在60℃从液状组合物中去掉溶剂后的成分的0.2重量%以上溶解于3种溶剂中的2种溶剂中,优选在25℃从液状组合物中去掉溶剂后的成分的0.2重量%以上溶解于3种溶剂中的1种溶剂中。
在液状组合物包含2种以上溶剂的情况下,从粘度及成膜性的观点考虑,优选沸点最高的溶剂为液状组合物所包含的全部溶剂重量的40~90重量%、更优选为50~90重量%、进一步优选为65~85重量%。
<用途> 本发明的高分子化合物不仅可以用作发光材料,而且还可以用作薄膜、有机半导体材料、有机晶体管、光学材料、太阳能电池或利用掺杂剂的导电性材料。
对本发明的薄膜进行说明。该薄膜包含所述高分子化合物。作为薄膜的种类,可示例发光性薄膜、导电性薄膜、有机半导体薄膜等。
对发光性薄膜而言,从元件的亮度或发光电压等观点考虑,其发光的量子收率优选为50%以上、更优选为60%以上、进一步优选为70%以上。
对导电性薄膜而言,其表面电阻优选为1KΩ/□以下。通过在薄膜中掺杂路易斯酸、离子性化合物等,可以提高电导率。其表面电阻更优选为100Ω/□以下、进一步优选为10Ω/□以下。
对有机半导体薄膜而言,电子迁移率或空穴迁移率的任一项大的一方优选为10-5cm2/V/秒以上、更优选为10-3cm2/V/秒以上、进一步优选为10-1cm2/V/秒以上。使用本发明的有机半导体薄膜,可以制作有机晶体管。例如,通过在形成有SiO2等绝缘膜和栅极的Si基板上形成有机半导体薄膜,用Au等形成源极和漏极,可以制造有机晶体管。
下面,对作为有机晶体管的一个实施方式的高分子场效应晶体管进行说明。
本发明的高分子化合物可以优选用作高分子场效应晶体管的材料、特别是活性层的材料。作为高分子场效应晶体管的结构,通常源极及漏极设置为与包含高分子的活性层相接,进而夹着活性层上设置的绝缘层而设置栅极即可。
高分子场效应晶体管通常形成于支撑基板上。作为支撑基板,只要不妨碍作为场效应晶体管的特性,其材质就没有特别限制,玻璃基板、挠性薄膜基板、塑料基板均可以使用。
可以利用公知的方法、例如日本特开平5-110069号公报所述的方法来制造高分子场效应晶体管。
在形成活性层时,使用可溶于有机溶剂的高分子化合物在制造上非常有利,优选。作为由使可溶于有机溶剂的高分子化合物溶解于溶剂而成的溶液进行成膜的方法,可以使用旋涂法、铸涂法、微凹板涂布法、凹板涂布法、棒涂法、辊涂法、绕线棒涂敷法、浸渍涂敷法、喷雾涂敷法、丝网印刷法、柔性印刷法、胶版印刷法、喷墨印刷法等涂敷法。
优选在制作高分子场效应晶体管后进行密封而成的密封高分子场效应晶体管。由此制成的高分子场效应晶体管可隔断来自大气的污染,可以抑制高分子场效应晶体管的特性下降。
作为密封方法,可列举用紫外线(UV)固化树脂、热固化树脂、无机SiONx膜等覆盖的方法;用UV固化树脂、热固化树脂等裱糊玻璃板或薄膜的方法等。为了有效地进行与大气的隔断,优选在不暴露于大气中(例如,在干燥的氮氛围中、真空中等)的条件下进行制作高分子场效应晶体管后至密封的工序。
下面,对有机太阳能电池进行说明。对作为有机太阳能电池的一个实施方式的有机光电转换元件、利用光伏效应的固体光电转换元件进行说明。
本发明的高分子化合物可以优选用作有机光电转换元件的材料,尤其是用作利用有机半导体和金属的界面的肖特基势垒型元件的有机半导体层、利用有机半导体和无机半导体的界面或有机半导体之间的界面的pn异质结型元件的有机半导体层。
而且,可以优选用作使给体·受体的接触面积增大的本体异质结型元件中的给电子性高分子、受电子性高分子;使用有高分子·低分子复合系的有机光电转换元件,例如分散作为受电子体的富勒烯衍生物的本体异质结型有机光电转换元件的给电子性共轭系高分子(分散支撑体)。
作为有机光电转换元件的结构,例如,对于pn异质结型元件,在欧姆电极、例如ITO上形成p型半导体层,进而层叠n型半导体层,在其上设置欧姆电极即可。
有机光电转换元件通常形成于支撑基板上。作为支撑基板,只要不妨碍作为有机光电转换元件的特性,其材质就没有特别限制,玻璃基板、挠性薄膜基板、塑料基板均可以使用。
可以利用公知的方法、例如《合成金属》(Synth.Met.)102,982(1999)所述的方法或《科学》(Science)270,1789(1995)所述的方法来制造有机光电转换元件。
下面,对本发明的高分子发光元件进行说明。
本发明的高分子发光元件具有包含阳极及阴极的电极、设置在该电极间的包含本发明的高分子化合物的层。
另外,作为本发明的高分子发光元件,可列举(1)在阴极和发光层之间设有电子传输层的高分子发光元件;(2)在阳极和发光层之间设有空穴传输层的高分子发光元件;(3)在阴极和发光层之间设有电子传输层、且在阳极和发光层之间设有空穴传输层的高分子发光元件等。
作为本发明的高分子发光元件,具体可列举以下a)~d)的结构。
a)阳极/发光层/阴极 b)阳极/空穴传输层/发光层/阴极 c)阳极/发光层/电子传输层/阴极 d)阳极/空穴传输层/发光层/电子传输层/阴极 (这里,/表示各层毗邻层叠。以下相同。) 这里,发光层是具有发光功能的层,空穴传输层是具有传输空穴的功能的层,电子传输层是具有传输电子的功能的层。需要说明的是,将电子传输层和空穴传输层总称为电荷传输层。发光层、空穴传输层、电子传输层可以分别独立地使用2层以上。
另外,有时将毗邻发光层的空穴传输层称为夹层。
发光层的成膜方法没有限制,可示例由溶液进行成膜的方法。
作为由溶液进行成膜的方法,可以使用旋涂法、铸涂法、微凹板涂布法、凹板涂布法、棒涂法、辊涂法、绕线棒涂敷法、浸渍涂敷法、喷雾涂敷法、丝网印刷法、柔性印刷法、胶版印刷法、喷墨印刷法等涂敷法。
在制作高分子发光元件时,通过使用本发明的高分子化合物,在由溶液进行成膜的情况下,在涂敷该溶液后,只要通过干燥即可除去溶剂,而且在混合电荷传输材料或发光材料时也可以应用同样的方法,在制造上非常有利。
作为发光层的膜厚,其最佳值因所使用的材料不同而异,以驱动电压和发光效率为适当值的方式进行选择即可,例如为1nm~1μm、优选为2nm~500nm、进一步优选为5nm~200nm。
作为本发明的高分子发光元件的一个实施方式,可列举发光层包含上述高分子化合物的发光元件。这时,该发光层也可以包含该高分子化合物以外的发光材料。包含上述高分子化合物以外的发光材料的发光层可以与包含上述高分子化合物的发光层层叠。
作为所述高分子化合物以外的发光材料,可以使用公知的发光材料。低分子化合物可以使用例如萘衍生物、蒽及其衍生物、苝及其衍生物、聚甲炔系、呫吨系、香豆素系、花青苷系等色素类、8-羟基喹啉及其衍生物的金属络合物、芳香族胺、四苯基环戊二烯及其衍生物、四苯基丁二烯及其衍生物等。具体而言,可以使用例如日本特开昭57-51781号、日本特开昭59-194393号公报所述的发光材料等公知的发光材料。
在本发明的高分子发光元件具有空穴传输层的情况下,作为所使用的空穴传输材料,可示例聚乙烯咔唑及其衍生物、聚硅烷及其衍生物、侧链或主链上具有芳香族胺的聚硅氧烷衍生物、吡唑啉衍生物、芳基胺衍生物、茋衍生物、三苯基二胺衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚对苯乙炔及其衍生物、聚(2,5-噻吩乙炔)及其衍生物等。作为空穴传输材料,具体可列举日本特开昭63-70257号公报、日本特开昭63-175860号公报、日本特开平2-135359号公报、日本特开平2-135361号公报、日本特开平2-209988号公报、日本特开平3-37992号公报、日本特开平3-152184号公报所述的空穴传输材料等。
其中,作为用于空穴传输层的空穴传输材料,优选聚乙烯咔唑及其衍生物、聚硅烷及其衍生物、侧链或主链上具有芳香族胺化合物基团的聚硅氧烷衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚对苯乙炔及其衍生物、聚(2,5-噻吩乙炔)及其衍生物等高分子空穴传输材料,进一步优选聚乙烯咔唑及其衍生物、聚硅烷及其衍生物、侧链或主链上具有芳香族胺的聚硅氧烷衍生物。在低分子空穴传输材料的情况下,优选使高分子粘合剂分散使用。
对于聚乙烯咔唑及其衍生物,例如,可由乙烯基单体利用阳离子聚合或自由基聚合来得到。
作为聚硅烷及其衍生物,可示例《化学评论》(Chem.Rev.)第89卷,1359页(1989年)、英国专利GB2300196号公开说明书所述的化合物等。合成方法也可以使用这些文献所述的方法,特别优选使用Kipping(キツピング)法。
对聚硅氧烷衍生物而言,由于硅氧烷骨架结构几乎没有空穴传输性,因此,优选使用侧链或主链上具有上述低分子空穴传输材料的结构的聚硅氧烷衍生物。尤其可示例侧链或主链上具有空穴传输性的芳香族胺的聚硅氧烷衍生物。
空穴传输层的成膜方法没有限制,对低分子空穴传输材料而言,可示例由与高分子粘合剂的混合溶液进行成膜的方法。另外,对高分子空穴传输材料而言,可示例由溶液进行成膜的方法。
作为由溶液成膜所使用的溶剂,只要是使空穴传输材料溶解的溶剂即可,没有特别限制。作为该溶剂,可示例氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷等氯系溶剂;四氢呋喃等醚系溶剂;甲苯、二甲苯等芳烃系溶剂;丙酮、甲基乙基酮等酮系溶剂;醋酸乙酯、醋酸丁酯、乙基溶纤剂醋酸酯等酯系溶剂。
作为由溶液成膜的方法,可以使用溶液的旋涂法、铸涂法、微凹板涂布法、凹板涂布法、棒涂法、辊涂法、绕线棒涂敷法(wire bar coating)、浸渍涂敷法、喷雾涂敷法、丝网印刷法、柔性印刷法、胶版印刷法、喷墨印刷法等涂敷法。
作为混合的高分子粘合剂,优选非常不妨碍电荷传输的高分子粘合剂,可优选使用对可见光的吸收不强的高分子粘合剂。作为该高分子粘合剂,可示例聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚硅氧烷等。
作为空穴传输层的膜厚,其最佳值因所使用的材料不同而异,以驱动电压和发光效率为适当值的方式进行选择即可,但必须为至少不发生针孔那样的厚度,如果其太厚,则元件的驱动电压升高,不优选。从而,作为该空穴传输层的膜厚,例如为1nm~1μm、优选为2nm~500nm、进一步优选为5nm~200nm。
在本发明的高分子发光元件具有电子传输层的情况下,作为可使用的电子传输材料,可以使用公知的电子传输材料,可示例噁二唑衍生物、蒽醌二甲烷(アントラキノジメタン)及其衍生物、苯醌及其衍生物、萘醌及其衍生物、蒽醌及其衍生物、四氰基蒽醌二甲烷及其衍生物、芴酮衍生物、二苯基二氰基乙烯及其衍生物、联苯醌衍生物、8-羟基喹啉及其衍生物的金属络合物、聚喹啉及其衍生物、聚喹喔啉及其衍生物、聚芴及其衍生物等。作为电子传输材料,具体可列举日本特开昭63-70257号公报、日本特开昭63-175860号公报、日本特开平2-135359号公报、日本特开平2-135361号公报、日本特开平2-209988号公报、日本特开平3-37992号公报、日本特开平3-152184号公报所述的电子传输材料等。
其中,优选噁二唑衍生物、苯醌及其衍生物、蒽醌及其衍生物、8-羟基喹啉及其衍生物的金属络合物、聚喹啉及其衍生物、聚喹喔啉及其衍生物、聚芴及其衍生物,进一步优选2-(4-联苯)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑、苯醌、蒽醌、三(8-羟基喹啉)铝、聚喹啉。
作为电子传输层的成膜法,没有特别限制,对低分子电子传输材料而言,可示例粉末的真空蒸镀法、溶液或熔融状态进行成膜的方法;对高分子电子传输材料而言,可示例溶液或熔融状态进行成膜的方法。在溶液或熔融状态进行成膜时,可以并用高分子粘合剂。
作为由溶液来成膜所使用的溶剂,只要是使电子传输材料及/或高分子粘合剂溶解的溶剂即可,没有特别限制。作为该溶剂,可示例氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷等氯系溶剂;四氢呋喃等醚系溶剂;甲苯、二甲苯等芳烃系溶剂;丙酮、甲基乙基酮等酮系溶剂;醋酸乙酯、醋酸丁酯、乙基溶纤剂醋酸酯等酯系溶剂。
作为溶液或熔融状态进行成膜的方法,可以使用旋涂法、铸涂法、微凹板涂布法、凹板涂布法、棒涂法、辊涂法、绕线棒涂敷法、浸渍涂敷法、喷雾涂敷法、丝网印刷法、柔性印刷法、胶版印刷法、喷墨印刷法等涂敷法。
作为混合的高分子粘合剂,优选非常不妨碍电荷传输的高分子粘合剂,可优选使用对可见光的吸收不强的高分子粘合剂。作为该高分子粘合剂,可示例聚(N-乙烯基咔唑)、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚对苯乙炔及其衍生物、聚(2,5-噻吩乙炔)及其衍生物、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚硅氧烷等。
作为电子传输层的膜厚,其最佳值因所使用的材料不同而异,以驱动电压和发光效率为适当值的方式进行选择即可,但必须为至少不发生针孔那样的厚度,如果其太厚,则元件的驱动电压升高,不优选。从而,作为该电子传输层的膜厚,例如为1nm~1μm、优选为2nm~500nm、进一步优选为5nm~200nm。
另外,在与电极毗邻而设的电荷传输层中,对于具有改善由电极的电荷注入效率的功能、具有降低元件的驱动电压的效果的电荷传输层,通常特别称为电荷注入层(空穴注入层、电子注入层)。
进而,为了提高与电极的密合性或改善由电极的电荷注入,可以设置与电极毗邻的所述电荷注入层或绝缘层,另外,为了提高界面的密合性或防止混合等,可以在电荷传输层或发光层的界面插入薄薄的过渡层。
对于所层叠的层的顺序、数量及各层的厚度,考虑发光效率或元件寿命进行适当选择即可。
在本发明中,作为设有电荷注入层(电子注入层、空穴注入层)的高分子发光元件,可列举设有与阴极毗邻的电荷注入层的高分子发光元件、设有与阳极毗邻的电荷注入层的高分子发光元件。
作为设有电荷注入层的高分子发光元件,可列举例如以下的e)~p)。
e)阳极/电荷注入层/发光层/阴极 f)阳极/发光层/电荷注入层/阴极 g)阳极/电荷注入层/发光层/电荷注入层/阴极 h)阳极/电荷注入层/空穴传输层/发光层/阴极 i)阳极/空穴传输层/发光层/电荷注入层/阴极 j)阳极/电荷注入层/空穴传输层/发光层/电荷注入层/阴极 k)阳极/电荷注入层/发光层/电荷传输层/阴极 l)阳极/发光层/电子传输层/电荷注入层/阴极 m)阳极/电荷注入层/发光层/电子传输层/电荷注入层/阴极 n)阳极/电荷注入层/空穴传输层/发光层/电荷传输层/阴极 o)阳极/空穴传输层/发光层/电子传输层/电荷注入层/阴极 p)阳极/电荷注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/电荷注入层/阴极 作为电荷注入层的具体例,可示例包含导电性高分子的层;设置在阳极和空穴传输层之间、包含其电离能为阳极材料和空穴传输层所包含的空穴传输材料的中间值的材料的层;设置在阴极和电子传输层之间、包含其电子亲和能为阴极材料和电子传输层所包含的电子传输材料的中间值的材料的层等。
在上述电荷注入层为包含导电性高分子的层的情况下,该导电性高分子的电导率优选为10-5S/cm以上103S/cm以下,为了减小发光像素间的泄漏电流,更优选为10-5S/cm以上102S/cm以下、进一步优选为10-5S/cm以上101S/cm以下。通常情况下,为了使该导电性高分子的电导率为10-5S/cm以上103S/cm以下,可在该导电性高分子中掺杂适量的离子。
对于掺杂的离子的种类,如果电荷注入层为空穴注入层,则掺杂的离子为阴离子,如果电荷注入层为电子注入层,则掺杂的离子为阳离子。作为阴离子,可列举聚苯乙烯磺酸根离子、烷基苯磺酸根离子、樟脑磺酸根离子;作为阳离子,可列举锂离子、钠离子、钾离子、四丁基铵离子。
电荷注入层的膜厚例如为1nm~100nm、优选为2nm~50nm。
电荷注入层所使用的材料根据电极或与毗邻的层的材料的关系适当选择即可,可示例聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚苯乙炔及其衍生物、聚噻吩乙炔及其衍生物、聚喹啉及其衍生物、聚喹喔啉及其衍生物、主链或侧链上包含芳香族胺结构的聚合物等导电性高分子、金属酞菁(铜酞菁等)、碳等。
绝缘层具有使电荷注入容易的功能。该绝缘层的平均厚度通常为0.1~20nm、优选为0.5~10nm、更优选为1~5nm。
作为绝缘层的材料,可列举金属氟化物、金属氧化物、有机绝缘材料等。作为设有绝缘层的高分子发光元件,可列举设有与阴极毗邻的绝缘层的高分子发光元件、设有与阳极毗邻的绝缘层的高分子发光元件。
作为设有绝缘层的高分子发光元件,可列举例如以下的q)~ab)。
q)阳极/绝缘层/发光层/阴极 r)阳极/发光层/绝缘层/阴极 s)阳极/绝缘层/发光层/绝缘层/阴极 t)阳极/绝缘层/空穴传输层/发光层/阴极 u)阳极/空穴传输层/发光层/绝缘层/阴极 v)阳极/绝缘层/空穴传输层/发光层/绝缘层/阴极 w)阳极/绝缘层/发光层/电子传输层/阴极 x)阳极/发光层/电子传输层/绝缘层/阴极 y)阳极/绝缘层/发光层/电子传输层/绝缘层/阴极 z)阳极/绝缘层/空穴传输层/发光层/电子传输层/阴极 aa)阳极/空穴传输层/发光层/电子传输层/绝缘层/阴极 ab)阳极/绝缘层/空穴传输层/发光层/电子传输层/绝缘层/阴极 对于形成本发明的高分子发光元件的基板,只要是在形成电极、形成有机物的层时不发生变化的基板即可,可示例例如玻璃、塑料、高分子薄膜、硅等基板。在基板为不透明的基板的情况下,优选相对的电极为透明或半透明。
在本发明中,通常情况下,包含阳极及阴极的电极的至少一方为透明的或半透明的。
作为阳极的材料,可使用导电性的金属氧化物膜、半透明的金属薄膜等。具体而言,可使用用包含氧化铟、氧化锌、氧化锡及作为它们的复合体的铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物等的导电性玻璃作成的膜(NESA等)、金、铂、银、铜等,优选ITO、铟锌氧化物、氧化锡。作为制作方法,可列举真空蒸镀法、溅射法、离子电镀法、镀敷法等。另外,作为该阳极,可以使用聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物等有机透明导电膜。
对于阳极的膜厚,可以考虑透光性和电导率来适当选择,例如为10nm~10μm、优选为20nm~1μm、进一步优选为50nm~500nm。
另外,在阳极上,为了使电荷注入容易,可以设置包含酞菁衍生物、导电性高分子、碳等的层,或包含金属氧化物、金属氟化物、有机绝缘材料等的层。
作为阴极的材料,优选功函数小的材料,作为其实例,可使用锂、钠、钾、铷、铯、铍、镁、钙、锶、钡、铝、钪、钒、锌、钇、铟、铈、钐、铕、铽、镱等金属及这些金属中的2个以上的合金、或这些金属中的1个以上与金、银、铂、铜、锰、钛、钴、镍、钨、锡中的1个以上的合金、石墨或石墨层间化合物等。作为合金的实例,可列举镁-银合金、镁-铟合金、镁-铝合金、铟-银合金、锂-铝合金、锂-镁合金、锂-铟合金、钙-铝合金等。对阴极而言,可以是1层,也可以是2层以上的层叠结构。
对于阴极的膜厚,可以考虑电导率或耐久性来适当选择,例如为10nm~10μm、优选为20nm~1μm、进一步优选为50nm~500nm。
作为阴极的制作方法,可使用真空蒸镀法、溅射法、或对金属薄膜进行热压接的层压法等。另外,在阴极和有机物层之间,可以设置包含导电性高分子的层或包含金属氧化物、金属氟化物、有机绝缘材料等的层,也可以在制作阴极后安装保护该高分子发光元件的保护层。为了长期稳定地使用该高分子发光元件,为了从外部保护元件,优选安装保护层及/或保护罩。
作为保护层的材料,可以使用树脂、金属氧化物、金属氟化物、金属硼化物等。另外,作为保护罩,可以使用玻璃板、表面实施了低透水率处理的塑料板等,优选使用用热固化树脂或光固化树脂将该罩与元件基板粘贴在一起进行密闭的方法。只要用隔板维持空间,就可很容易地防止元件受伤。如果在该空间封入氮或氩之类的惰性气体,则可以防止阴极氧化,进而,通过在该空间内安装氧化钡等干燥剂,可很容易地抑制制造工序中吸附的水分对元件的损害。在这些方法中,优选采用任意一个以上的方法。
本发明的高分子发光元件可以用于例如面状光源、区段显示装置、点阵显示装置、液晶显示装置(例如背照光等)等显示装置。
为了用本发明的高分子发光元件得到面状的发光,只要使面状的阳极和阴极以互相重叠的方式配置即可。另外,为了得到图形状的发光,有如下方法在所述面状的发光元件的表面,安装设有图形状的窗口的掩膜;非常厚地形成非发光部的有机物层,从而使其实质上不发光;将阳极或阴极的任一方或两方的电极形成为图案形状。用这些方法中的任一个方法形成图形,并将几个电极以可以独立地ON/OFF的方式进行配置,由此可得到可以显示数字、文字、简单的记号等的区段型的显示元件。进而,为了作成点阵元件,将阳极和阴极均形成为条纹状并以使其垂直的方式配置即可。利用涂敷多种发光色不同的高分子化合物的方法、使用彩色滤光片或荧光转换滤光片的方法,可以进行部分彩色显示、多色显示。点阵元件可以是无源驱动,也可以与TFT等组合进行有源驱动。这些显示元件可以用作计算机、电视、便携终端、便携电话、汽车导航系统、摄像机的取景器等显示装置。
而且,所述面状发光元件为自发光薄型,可以优选用作液晶显示装置的背照光用面状光源或面状照明用光源。另外,如果使用挠性基板,则还可以用作曲面状光源或显示装置。
实施例 下面,示例实施例更详细地说明本发明,但本发明并不限定于这些实施例。
这里,聚苯乙烯换算的数均分子量及重均分子量利用体积排阻色谱(SEC)(岛津制作所制LC-10Avp)求得。对于测定的高分子化合物,使其溶解于四氢呋喃,以使其浓度大约为0.5wt%,注入30μL于SEC(GPC)中。SEC(GPC)的流动相使用四氢呋喃,以0.6mL/min的流速流动。对于色谱柱,串联连接2根TSKgel Super HM-H(东曹株式会社制)和1根TSKgelSuper H2000(东曹株式会社制)。检测器使用差示折射率检测器(岛津制作所制RID-10A)。
(合成例1) N-辛基吩嗪的合成 在惰性氛围下,混合吩嗪(10.0g)、氢氧化钠(21.9g)、四乙基溴化铵(0.37g)、二甲基亚砜(34mL),升温至80℃后,加入水18mL,用50分钟滴加1-溴辛烷(12.9g)。接着,升温至90℃并搅拌1小时后,冷却至室温。接着,将析出的固体溶解于甲苯160mL中,用水(100mL)清洗2次,用1N盐酸(100mL)清洗1次,用水(100mL)清洗3次,使其通液于二氧化硅凝胶色谱柱,进行减压浓缩、真空干燥,得到N-辛基吩嗪16.0g(纯度99.4%)。
1H-NMR(300MHz,CDCl3);δ0.89(t,3H),1.15-1.47(m,10H),1.65(br,2H),3.45(br,2H),6.31-6.88(br,8H). MS(APPI-MS(posi))296[M+H]+ (合成例2) 3,7-二溴-N-辛基吩嗪的合成 在惰性氛围下,在N-辛基吩嗪(15.0g)中加入二氯甲烷(55mL),在由此制备的溶液中,在室温下用30分钟滴加包含1,3-二溴-5,5-二甲基乙内酰脲(15.1g)和N,N-二甲基甲酰胺15.8mL的溶液并搅拌1小时,然后,在室温下搅拌6小时。将得到的沉淀进行过滤、用甲醇清洗,接着进行减压干燥,由此得到3,7-二溴-N-辛基吩嗪16.6g(纯度99.7%)。
1H-NMR(299.4MHz,CDCl3);δ0.89(t,3H),1.18-1.46(m,10H),1.59(br,2H),3.38(br,2H),6.29(d,2H),6.73(s,2H),6.88(d,2H). LC-MS(APP I-MS(posi))452[M+H]+ (合成例3) 化合物(Monomer-1)的合成 利用下述反应合成化合物Monomer-1。下面,依次进行说明。

(化合物M-1-1的合成) 在惰性氛围下,在室温下一边对将在300ml三颈瓶中加入1-萘硼酸5.00g(29mmol)、2-溴苯甲醛6.46g(35mmol)、碳酸钾10.0g(73mmol)、甲苯36ml、去离子水36ml而成的混合液进行搅拌,一边用氩在其中鼓泡20分钟。接着,在该混合液中,加入四(三苯基膦)钯16.8mg(0.15mmol),进而在室温下一边进行搅拌一边用氩鼓泡10分钟。将混合液升温至100℃,使其反应25小时。冷却至室温后,用甲苯萃取有机相,用硫酸钠对其进行干燥。用以甲苯∶环己烷=1∶2混合溶剂为展开剂的二氧化硅凝胶色谱柱对从该液中蒸馏除去溶剂得到的残留物进行精制,由此以白色结晶的形式得到化合物M-1-1为5.18g(收率86%)。
重复多次上述操作。
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 (化合物M-1-2的合成) 在惰性氛围下,在300ml的三颈瓶中加入化合物M-1-18.00g(34.4mmol)和脱水THF46ml,冷却至-78℃。接下来用30分钟滴加正辛基溴化镁(1.0mol/lTHF溶液)52ml。滴加结束后升温至0℃,搅拌1小时后,升温至室温搅拌45分钟。将混合液用冰水浴进行冷却,在其中加入1N盐酸20ml使反应结束,用醋酸乙酯萃取有机相,用硫酸钠进行干燥。用以甲苯∶己烷=10∶1混合溶剂为展开剂的二氧化硅凝胶色谱柱对从有机相中蒸馏除去溶剂得到的残留物进行精制,由此以淡黄色油的形式得到化合物M-1-2为7.64g(收率64%)。将油供给HPLC(高速液相色谱)进行测定,结果可观测到2个峰值。由于用LC-MS测定各个峰值为相同质量数,因此判断该油为异构体的混合物。
(化合物M-1-3的合成) 在惰性氛围下,在500ml三颈瓶中加入化合物M-1-2(异构体的混合物)5.00g(14.4mmol)和脱水二氯甲烷74ml,在室温下进行搅拌,使其溶解。接着,在室温下用1小时在其中滴加三氟化硼的乙醚络合物,滴加结束后在室温下搅拌4小时。其后,在反应混合物中,一边搅拌一边慢慢加入乙醇125ml,放热平息后,用氯仿萃取有机相,水洗2次,用硫酸镁进行干燥。蒸馏除去溶剂后,用以己烷为展开剂的二氧化硅凝胶色谱柱对残留物进行精制,由此以无色油的形式得到化合物M-1-3为3.22g(收率68%)。
重复多次上述操作。
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 (化合物M-1-4的合成) 在惰性氛围下,在200ml三颈瓶中加入去离子水20ml,一边搅拌一边每次少量添加氢氧化钠18.9g(0.47mol),使其溶解。水溶液冷却至室温后,在其中加入甲苯20ml、化合物M-1-35.17g(15.7mmol)、三丁基溴化铵1.52g(4.72mmol),升温至50℃。进而,在其中滴加正辛基溴,滴加结束后在50℃使其反应9小时。反应结束后,用甲苯萃取有机层,水洗2次,用硫酸钠进行干燥。用以己烷为展开剂的二氧化硅凝胶色谱柱进行精制,由此以黄色油的形式得到化合物M-1-4为5.13g(收率74%)。
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 (化合物Monomer-1的合成) 在空气氛围下,在50ml的三颈瓶中加入化合物M-1-44.00g(9.08mmol)和醋酸∶二氯甲烷=1∶1混合溶剂57ml,在室温下搅拌,使其溶解。接下来一边加入三溴化苄基三甲基铵7.79g(20.0mmol)并进行搅拌,一边加入氯化锌至三溴化苄基三甲基铵完全溶解。在室温下搅拌20小时后,加入5%亚硫酸氢钠水溶液10ml停止反应,用氯仿萃取有机层,用碳酸钾水溶液清洗2次,用硫酸钠进行干燥。用以己烷为展开剂的闪蒸塔(flash column)精制2次后,用乙醇∶己烷=1∶1、接着10∶1混合溶剂进行重结晶,由此以白色结晶的形式得到化合物Monomer-1为4.13g(收率76%)。
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 (实施例1)高分子化合物<P-1>的合成 将化合物Monomer-10.84g、3,7-二溴-N-辛基吩嗪0.51g、2,2’-联吡啶0.63g装入反应容器后,用氮气对反应体系内进行了置换。在其中预先用氩气鼓泡,加入脱气后的四氢呋喃(脱水溶剂)50g。接着,在该混合溶液中加入双(1,5-环辛二烯)镍(0)1.15g,在60℃反应3小时。需要说明的是,反应在氮气氛围中进行。
反应后,将该溶液冷却后,注入甲醇50ml/去离子水50ml混合溶液,搅拌大约1小时。接着,通过过滤回收生成的沉淀。
接着,将该沉淀进行减压干燥后,溶解于甲苯中。在甲苯溶液中加入钠沸石(radiolite,ラジオライト),搅拌后过滤该甲苯溶液,除去不溶物后,将该甲苯溶液通入填充了氧化铝的填充柱进行精制。接着,将该甲苯溶液用大约5%盐酸水溶液进行清洗、静置、分液后,回收甲苯溶液,接着,用大约5%氨水进行清洗、静置、分液后,回收甲苯溶液,接着,将该甲苯溶液进行水洗、静置、分液后,回收甲苯溶液。接着,将该甲苯溶液注入甲醇中,进行再次沉淀。接着,回收生成的沉淀,对该沉淀进行减压干燥,得到聚合物0.54g。将该聚合物称为高分子化合物<P-1>。高分子化合物<P-1>的聚苯乙烯换算数均分子量为6.9×104、聚苯乙烯换算重均分子量为2.1×105。
(合成例4)DBF的合成 利用下述反应合成DBF。下面,依次进行说明。

(化合物F-1的合成) 在惰性氛围下,在1l三颈瓶中加入二苯并呋喃(23.2g、137.9mmol)和醋酸(232g),在室温下搅拌使其溶解后,升温至75℃。升温后,滴加将溴(92.6g、579.3mmol)用醋酸(54g)稀释而成的溶液。滴加结束后,在保持温度的情况下搅拌3小时,进行自然冷却。用TLC确认原料消失后,加入硫代硫酸钠水使反应结束,在室温下搅拌1小时。搅拌后,进行过滤并滤掉滤饼,进而用硫代硫酸钠水、水进行清洗后,进行干燥。
用己烷对得到的粗生成物进行重结晶,得到目标物。(产量21.8g,收率49%) 1H-NMR(300MHz/CDCl3) δ7.44(d、2H)、7.57(d、2H)、8.03(s、2H) (化合物F-2的合成) 在惰性氛围下,在500ml四颈瓶中加入化合物F-1(16.6g、50.9mmol)和四氢呋喃(293g),冷却至-78℃。滴加正丁基锂(80ml<1.6mol/L己烷溶液>、127.3mmol)后,在保持温度的情况下搅拌1小时。将该反应液滴加于在惰性氛围下在1000ml四颈瓶中加入三甲氧基硼酸(31.7g、305.5mmol)和四氢呋喃(250ml)并冷却至-78℃的溶液中。滴加结束后,慢慢恢复至室温,在室温下搅拌2小时后,用TLC来确认原料消失。将反应后的混合物注入在2000ml烧杯中加入浓硫酸(30g)和水(600ml)而成的溶液中,使反应结束。加入甲苯(300ml),萃取有机层,用水清洗有机层。蒸馏除去溶剂后,将其中8g和醋酸乙酯(160ml)加入300ml的四颈瓶中,接着加入30%过氧化氢水(7.09g),在40℃搅拌2小时。将该反应液注入1000ml烧杯中的硫酸铵铁(II)(71g)和水(500ml)的水溶液中。搅拌后,萃取有机层,用水清洗有机层。通过除去溶剂,得到化合物F-2粗产物7.57g。
MS(M-H)+199.0 (化合物F-3的合成) 在惰性氛围下,在200ml四颈瓶中加入化合物F-2(2.28g、11.4mmol)和N,N-二甲基甲酰胺(23g),在室温下搅拌使其溶解后,加入碳酸钾(9.45g、68.3mmol)升温至100℃。升温后,滴加将正辛基溴(6.60g、34.2mmol)用N,N-二甲基甲酰胺(11g)稀释而成的溶液。滴加结束后,升温至60℃,在保持温度的情况下搅拌2小时,用TLC来确认原料消失。加入水(50ml)使反应结束,接着加入甲苯(50ml),萃取有机层,用水清洗有机层2次。用无水硫酸钠进行干燥后,蒸馏除去溶剂。用二氧化硅凝胶色谱柱对得到的粗生成物进行精制,由此得到目标物(产量1.84g、收率38%)。
进行多次上述操作。
MSM+425.3 (化合物DBF的合成) 在惰性氛围下,在500ml四颈瓶中加入化合物D-3(7.50g、17.7mmol)和N,N-二甲基甲酰胺,在室温下搅拌使其溶解后,用冰水浴进行冷却。冷却后,滴加将N-溴代琥珀酰亚胺(6.38g、35.9m)用N,N-二甲基甲酰胺(225mmol)稀释而成的溶液。滴加结束后,在冰水浴中保持1小时,在室温下保持18.5小时,升温至40℃,在保持温度的情况下搅拌6.5小时,用液相色谱来确认原料消失。除去溶剂,加入甲苯(75ml)溶解后,用水清洗有机层3次。用无水硫酸钠进行干燥后,蒸馏除去溶剂。用二氧化硅凝胶色谱柱及液相色谱分离(liquid chromatography preparative isolation)对得到的粗生成物的大约一半量进行精制,由此得到目标物(产量0.326g)。
1H-NMR(300MHz/CDCl3) δ0.90(t、6H)、1.26~1.95(m、24H)、4.11(t、4H)、7.34(s、2H)、7.74(s、2H) MSM+582.1 (实施例2) 高分子化合物<P-2>的合成 将化合物DBF0.79g、3,7-二溴-N-辛基吩嗪0.51g、2,2’-联吡啶0.63g加入反应容器后,用氮气对反应体系内进行了置换。在其中预先用氩气鼓泡,加入脱气后的四氢呋喃(脱水溶剂)50g。接着,在该混合溶液中加入双(1,5-环辛二烯)镍(0)1.15g,在60℃反应3小时。需要说明的是,反应在氮气氛围中进行。
反应后,将该溶液冷却后,注入甲醇50ml/去离子水50ml混合溶液,搅拌大约1小时。接着,通过过滤回收生成的沉淀。
接着,将该沉淀进行减压干燥后,溶解于甲苯中。在甲苯溶液中加入钠沸石,搅拌后过滤该甲苯溶液,除去不溶物后,将该甲苯溶液通入填充了氧化铝的填充柱进行精制。接着,将该甲苯溶液用大约5%盐酸水溶液进行清洗、静置、分液后,回收甲苯溶液,接着,用大约5%氨水进行清洗、静置、分液后,回收甲苯溶液,接着,将该甲苯溶液进行水洗、静置、分液后,回收甲苯溶液。接着,将该甲苯溶液注入甲醇中,进行再次沉淀。接着,回收生成的沉淀,对该沉淀进行减压干燥,得到聚合物0.11g。将该聚合物称为高分子化合物<P-2>。高分子化合物<P-2>的聚苯乙烯换算数均分子量为8.1×104、聚苯乙烯换算重均分子量为1.5×105。
(合成例5)化合物(DBT-1)的合成 利用下述反应合成化合物(DBT-1)。下面,依次进行说明。

(化合物T-1的合成) 在惰性氛围下,在1l的四颈瓶中加入2,8-二溴二苯并噻吩7g和THF280ml,在室温下搅拌使其溶解后,冷却至-78℃。滴加正丁基锂29ml(1.6摩尔己烷溶液)。滴加结束后、在保持温度的情况下搅拌2小时,滴加三甲氧基硼酸13g。滴加结束后,慢慢恢复至室温。在室温下搅拌3小时后,用TLC来确认原料消失。加入5%硫酸100ml使反应结束,在室温下搅拌12小时。加入水进行清洗,萃取有机层。将溶剂置换为醋酸乙酯后,加入30%过氧化氢水5ml,在40℃搅拌5小时。其后萃取有机层,用10%硫酸铵铁(II)水溶液清洗后干燥、除去溶剂,由此得到茶色固体4.43g。根据LC-MS测定,还生成了二聚物等副产物,化合物T-1的纯度为77%(LC面积百分比(area percentage))。
MS(APCI(-))(M-H)-215 (化合物T-2的合成) 在惰性氛围下,加入化合物T-1 142.0g、异戊基溴297.5g及碳酸钾399.3g,加入作为溶剂的甲基异丁基酮355.0g并在110℃加热回流6.5小时。反应结束后,过滤固体,用甲苯和水分离,萃取有机层,进而用水清洗2次后浓缩有机层。用二氧化硅凝胶色谱柱(展开剂己烷/氯仿=5/1)对得到的固体进行精制,由此得到55.4g(收率33.7%、纯度91,4%)化合物T-2。
(化合物T-3的合成) 在惰性氛围下,加入钨1.22g、水5.6ml、30%过氧化氢水11ml,加入乙醇2086ml。其后在体系内加入化合物T-2 79.0g和乙醇237ml,滴加30%过氧化氢水55.3mI。滴加结束后在45℃搅拌4小时,反应结束后冷却至室温后,滴加6%硫代硫酸钠水溶液711ml,过滤固体,用水500ml清洗后,用水进行再浆化清洗,得到80.1g(纯度97%、收率93%)化合物T-3。
(化合物T-4的合成) 在惰性氛围下,加入化合物T-3 80.0g和醋酸/氯仿=1∶1混合液640g,在80℃搅拌使其溶解。接着滴加将溴115.2g溶解于上述溶剂114ml而成的溶液,搅拌1.75小时。反应结束后,滴加在甲醇1308ml中,过滤生成的固体。使得到的固体溶解于氯仿500ml,用2%硫代硫酸钠水溶液400ml、2%碳酸钠水溶液300ml、水300ml清洗2次,浓缩有机层。其后用甲醇300ml进行再浆化清洗,得到98.1g(纯度98.4%、收率83.6%)化合物T-4。
(化合物DBT-1的合成) 在惰性氛围下,加入化合物T-4 98.1g和脱水醚2255ml,调节至20℃后,将氢化铝锂8.0g分4次加入并搅拌。
3小时后,进一步加入1.0g并搅拌1小时。其后,冷却至2℃后,滴加5%盐酸739ml,萃取有机层。用水700ml清洗得到的有机层后,用硫酸钠进行干燥后过滤、浓缩。用二氧化硅凝胶色谱柱(展开剂甲苯/环己烷=1/109)对得到的固体进行分离精制,用乙醇/己烷对得到的固体反复进行重结晶,由此得到化合物DBT-1(49.1g、纯度99.8%)。
(实施例3) 高分子化合物<P-3>的合成 将化合物DBT-1 0.72g、3,7-二溴-N-辛基吩嗪0.51g、2,2’-联吡啶0.63g加入反应容器后,用氮气对反应体系内进行了置换。在其中预先用氩气鼓泡,加入脱气后的四氢呋喃(脱水溶剂)50g。接着,在该混合溶液中加入双(1,5-环辛二烯)镍(0)1.15g,在60℃反应3小时。需要说明的是,反应在氮气氛围中进行。
反应后,将该溶液冷却后,注入甲醇50ml/去离子水50ml混合溶液,搅拌大约1小时。接着,通过过滤回收生成的沉淀。
接着,将该沉淀进行减压干燥后,溶解于甲苯中。在甲苯溶液中加入钠沸石,搅拌后过滤该甲苯溶液,除去不溶物后,将该甲苯溶液通入填充了氧化铝的填充柱进行精制。接着,将该甲苯溶液用大约5%盐酸水溶液进行清洗、静置、分液后,回收甲苯溶液,接着,用大约5%氨水进行清洗、静置、分液后,回收甲苯溶液,接着,将该甲苯溶液进行水洗、静置、分液后,回收甲苯溶液。接着,将该甲苯溶液注入甲醇中,进行再次沉淀。接着,回收生成的沉淀,对该沉淀进行减压干燥,得到聚合物0.05g。将该聚合物称为高分子化合物<P-3>。高分子化合物<P-3>的聚苯乙烯换算数均分子量为2.1×105、聚苯乙烯换算重均分子量为5.8×105。
(合成例6) 高分子化合物<P-4>的合成 将2,7-二溴-9,9-二辛基芴0.77g、3,7-二溴-N-辛基吩嗪0.51g、2,2’-联吡啶0.63g加入反应容器后,用氮气对反应体系内进行了置换。在其中预先用氩气鼓泡,加入脱气后的四氢呋喃(脱水溶剂)50g。接着,在该混合溶液中加入双(1,5-环辛二烯)镍(0)1.15g,在60℃反应3小时。需要说明的是,反应在氮气氛围中进行。
反应后,将该溶液冷却后,注入甲醇50ml/去离子水50ml混合溶液,搅拌大约1小时。接着,通过过滤回收生成的沉淀。
接着,将该沉淀进行减压干燥后,溶解于甲苯中。在甲苯溶液中加入钠沸石,搅拌后过滤该甲苯溶液,除去不溶物后,将该甲苯溶液通入填充了氧化铝的填充柱进行精制。接着,将该甲苯溶液用大约5%盐酸水溶液进行清洗、静置、分液后,回收甲苯溶液,接着,用大约5%氨水进行清洗、静置、分液后,回收甲苯溶液,接着,将该甲苯溶液进行水洗、静置、分液后,回收甲苯溶液。接着,将该甲苯溶液注入甲醇中,进行再次沉淀。接着,回收生成的沉淀,对该沉淀进行减压干燥,得到聚合物0.12g。将该聚合物称为高分子化合物<P-4>。高分子化合物<P-4>的聚苯乙烯换算数均分子量为3.5×105、聚苯乙烯换算重均分子量为9.2×105。
(合成例7)化合物Monomer-2的合成 将100mL四颈瓶进行氩气置换后,加入化合物Monomer-1(3.2g、5.3mmol)、双戊酰二硼(bispinacolateddiboron)(3.8g、14.8mmol)、PdCl2(dppf)(0.39g、0.45mmol)、双(二苯基膦)二茂铁(0.27g、0.45mmol)、醋酸钾(3.1g、32mmol),加入脱水二噁烷45ml。在氩氛围下,升温至100℃,使其反应36小时。自然冷却后,用硅藻土2g预涂层(pre-coating)实施过滤,进行浓缩,结果获得黑色液体。使其溶解于己烷50g,用活性炭除去着色成分,获得37g淡黄色液体(过滤时,用钠沸石(昭和科学工业株式会社制)5g的预涂层来实施)。
其后,加入醋酸乙酯6g、脱水甲醇12g、己烷2g,浸于干冰-甲醇浴中,获得化合物Monomer-22.1g的无色结晶。
(实施例4) 高分子化合物<P-5>的合成 在惰性氛围下,将Monomer-2(1.63g)、2,7-二溴-9,9-二辛基芴(1.19g)、3,7-二溴-N-辛基吩嗪(0.16g)、醋酸钯(0.2mg)、三(2-甲氧基苯基)膦(1.7mg)、Aliquat336(0.30g,Aldrich公司制)、甲苯(23ml)混合,加热至105℃。在该反应溶液中滴加2M Na2CO3水溶液(6.4ml),使其回流4小时。反应后,加入苯基硼酸(30mg),进一步使其回流1小时。接着加入二乙基二硫代氨基甲酸钠水溶液,在80℃搅拌2小时。冷却后,用水(25ml)清洗2次、用3%醋酸水溶液(25ml)清洗2次、用水(25ml)清洗2次,通入氧化铝柱、二氧化硅凝胶柱,由此进行精制。将得到的甲苯溶液滴加于甲醇(800ml)中,搅拌1小时后,滤取得到的固体并使其干燥。得到的高分子化合物<P-5>的产量为1.68g。
高分子化合物<P-5>的聚苯乙烯换算数均分子量为1.1×105、聚苯乙烯换算重均分子量为2.6×105。
(合成例8) 高分子化合物<P-6>的合成 在惰性氛围下,将2,7-双(1,3,2-二氧杂环戊硼烷(borolan)-2-基)-9,9-二辛基芴(1.37g)、2,7-二溴-9,9-二辛基芴(1.22g)、3,7-二溴-N-辛基吩嗪(0.18g)、醋酸钯(0.4mg)、三(2-甲氧基苯基)膦(4.6mg)、Aliquat336(0.24g,Aldrich公司制)、甲苯(20ml)混合,加热至105℃。在该反应溶液中滴加2M Na2CO3水溶液(3.6ml),使其回流4小时。反应后,加入苯基硼酸(22mg),进一步使其回流1小时。接着加入二乙基二硫代氨基甲酸钠水溶液,在80℃搅拌2小时。冷却后,用水(25ml)清洗2次、用3%醋酸水溶液(25ml)清洗2次、用水(25ml)清洗2次,通入氧化铝柱、二氧化硅凝胶柱,由此进行精制。将得到的甲苯溶液滴加于甲醇(800ml)中,搅拌1小时后,滤取得到的固体并使其干燥。得到的高分子化合物<P-6>的产量为1.86g。
高分子化合物<P-6>的聚苯乙烯换算数均分子量为9.1×104、聚苯乙烯换算重均分子量为2.1×105。
(合成例9) 高分子化合物<P-7>的合成 用200ml可拆式烧瓶取Aliquat336 0.91g、化合物D 5.23g、化合物E4.55g,进行氮置换。加入甲苯70ml,加入醋酸钯2.0mg、三(邻甲苯基)膦15.1mg,使其回流。滴加碳酸钠水溶液19ml后,在回流下搅拌一整夜后,加入苯基硼酸0.12g,搅拌7小时。加入300ml甲苯,对反应液进行分液,用醋酸水溶液、水清洗有机相后,加入N,N-二乙基氨基甲酸钠水溶液,搅拌4小时。分液后,通入二氧化硅凝胶-氧化铝柱,用甲苯清洗。滴加于甲醇中,使聚合物沉淀。过滤、减压干燥后使其溶解于甲苯,将得到的甲苯溶液滴加于甲醇中,使聚合物沉淀。进行过滤、减压干燥,得到6.33g聚合物。将该聚合物称为高分子化合物<P-7>。高分子化合物的聚苯乙烯换算数均分子量为8.8×104、聚苯乙烯换算重均分子量为3.2×105。

(高分子化合物<P-7>) (制备例1) 高分子化合物<P-7>溶液的制备 将高分子化合物<P-7>溶解于二甲苯,制作聚合物浓度为0.5重量%的溶液1。
(实施例5) 高分子化合物<P-1>溶液的制备 将上述得到的高分子化合物<P-1>溶解于二甲苯,制作聚合物浓度为1.4重量%的溶液2。
(实施例6)高分子发光元件的制作 在利用溅射法制作的厚150nm的带ITO膜的玻璃基板上,利用旋涂法对聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)/聚苯乙烯磺酸(Starck公司制)的悬浮液以使其厚度大约为65nm的方式进行制膜,在加热板上、在200℃干燥15分钟。接着使用溶液1利用旋涂法以大约10nm左右进行制膜后,在氧浓度及水分浓度为10ppm以下(重量标准)的氮氛围下,在200℃干燥1小时。接着使用溶液2利用旋涂法以大约100nm左右进行制膜。然后,在氧浓度及水分浓度为10ppm以下(重量标准)的氮氛围下,在130℃干燥20分钟。减压至1.0×10-4Pa以下后,作为阴极,蒸镀钡大约5nm、接着蒸镀铝大约80nm。蒸镀后,用玻璃基板进行密封,由此制作高分子发光元件。元件构成为 ITO/BaytronP(大约65nm)/<P-7>(10nm)/<P-1>(大约100nm)/Ba/Al 高分子发光元件的性能 通过对得到的元件施加电压,可得到来自该元件的EL发光。
得到的高分子发光元件的发光效率在9.2V时显示出最大值,为9.27cd/A。
(制备例2) 高分子化合物<P-4>溶液的制备 将上述得到的高分子化合物<P-4>溶解于二甲苯,制作聚合物浓度为0.5重量%的溶液3。
(比较例1)高分子发光元件的制作 使用溶液3取代溶液2,用与实施例6同样的方法作成高分子发光元件。
发光层的膜厚大约为105nm。元件构成为 1TO/BaytronP(大约65nm)/<P-7>(10nm)/<P-4>(大约105nm)/Ba/Al 高分子发光元件的性能 通过对得到的元件施加电压,可得到来自该元件的EL发光。
得到的高分子发光元件的发光效率在10.0V时显示出最大值,为6.62cd/A。
(实施例7) 高分子化合物<P-2>溶液的制备 将上述得到的高分子化合物<P-2>溶解于二甲苯,制作聚合物浓度为1.5重量%的溶液4。
(实施例8)高分子发光元件的制作 使用溶液4取代溶液2,用与实施例6同样的方法作成高分子发光元件。
发光层的膜厚大约为90nm。元件构成为 ITO/BaytronP(大约65nm)/<P-7>(10nm)/<P-2>(大约90nm)/Ba/Al 高分子发光元件的性能 通过对得到的元件施加电压,可得到来自该元件的EL发光。
得到的高分子发光元件的发光效率在7.6V时显示出最大值,为7.03cd/A。
(实施例9) 高分子化合物<P-5>溶液的制备 将上述得到的高分子化合物<P-5>溶解于二甲苯,制作聚合物浓度为1.4重量%的溶液5。
(实施例10)高分子发光元件的制作 使用溶液5取代溶液2,用与实施例6同样的方法作成高分子发光元件。
发光层的膜厚大约为95nm。元件构成为 ITO/BaytronP(大约65nm)/<P-7>(10nm)/<P-5>(大约95nm)/Ba/Al 高分子发光元件的性能 通过对得到的元件施加电压,可得到来自该元件的EL发光。
得到的高分子发光元件的发光效率在10.2V时显示出最大值,为8.25cd/A。
(制备例3) 高分子化合物<P-6>溶液的制备 将上述得到的高分子化合物<P-6>溶解于二甲苯,制作聚合物浓度为1.2重量%的溶液6。
(比较例2)高分子发光元件的制作 使用溶液6取代溶液2,用与实施例6同样的方法作成高分子发光元件。
发光层的膜厚大约为110nm。元件构成为 ITO/BaytronP(大约65nm)/<P-7>(10nm)/<P-6>(大约110nm)/Ba/Al 高分子发光元件的性能 通过对得到的元件施加电压,可得到来自该元件的EL发光。
得到的高分子发光元件的发光效率在9.6V时显示出最大值,为5.88cd/A。
制作的高分子发光元件的最大发光效率示于表1。与比较例的高分子发光元件相比,实施例的高分子发光元件的最大发光效率提高。
表1 产业上的可利用性 将本发明的高分子化合物用作高分子发光元件用的发光材料时,可提高高分子发光元件的发光效率。
权利要求
1.一种高分子化合物,所述高分子化合物包含选自式(2)所示的重复单元及式(3)所示的重复单元中的1种以上的重复单元和式(1)所示的重复单元,
式(1)中,R3表示烷基,R1及R2分别独立地表示烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、一元杂环基、羧基、取代羧基、氰基或硝基,a及b分别独立地表示0~3的整数;Z表示-O-或-S-;R1存在多个时,多个R1彼此相同或不同;另外,R2存在多个时,多个R2彼此相同或不同;
式(2)中,A环及B环分别独立地表示可以具有取代基的芳烃环,A环及B环的至少1个为多个苯环缩合而成的芳烃环,两个结合键分别存在于A环或B环上;Rw及Rx分别独立地表示氢原子、烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、一元杂环基、羧基、取代羧基或氰基;Rw和Rx相互结合可以形成环;
式(3)中,C环及D环分别独立地表示可以具有取代基的芳香环,两个结合键分别存在于C环或D环上;X为-O-、-S-、-S(=O)-、-S(=O)2-、-Si(R4)2-Si(R4)2-、-Si(R4)2-、-B(R4)-、-P(R4)-、-P(=O)(R4)-、-O-C(R4)2-或-N=C(R4)-,R4表示氢原子、烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、一元杂环基、羧基、取代羧基、硝基或氰基;R4存在多个时,多个R4彼此相同或不同。
2.如权利要求1所述的高分子化合物,其中,所述式(1)所示的重复单元为式(4)所示的重复单元,
式(4)中,R1、R2、R3、a、b及Z的含义与上述相同。
3.如权利要求1或2所述的高分子化合物,其中,所述a为0,且所述b为0。
4.如权利要求1~3中任一项所述的高分子化合物,其中,所述Z为-O-。
5.如权利要求1~4中任一项所述的高分子化合物,其中,所述式(2)所示的重复单元为选自由式(2-1)所示的重复单元、式(2-2)所示的重复单元、式(2-3)所示的重复单元及式(2-4)所示的重复单元构成的族中的重复单元,
式(2-1)~(2-4)中,R5及R6分别独立地表示烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、一元杂环基、羧基、取代羧基或氰基;c表示0~3的整数,d表示0~5的整数;R5存在多个时,多个R5彼此相同或不同;另外,R6存在多个时,多个R6彼此相同或不同;Rw及Rx的含义与上述相同,Rw及Rx相互结合可以形成环。
6.如权利要求5所述的高分子化合物,其中,所述式(2-1)所示的重复单元为式(2-5)所示的重复单元,
式(2-5)中,Rw及Rx的含义与上述相同。
7.如权利要求6所述的高分子化合物,其中,所述Rw及Rx为烷基。
8.如权利要求1~7中任一项所述的高分子化合物,其中,所述式(3)所示的重复单元为选自式(3-A)所示的重复单元、式(3-B)所示的重复单元及式(3-C)所示的重复单元中的重复单元,
式(3-A)~(3-C)中,X的含义与上述相同,R7表示烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳烷氧基、芳烷硫基、芳烯基、芳炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酰亚胺基、一元杂环基、羧基、取代羧基、硝基或氰基;e表示0~3的整数,f表示0~5的整数;e存在多个时,多个e彼此相同或不同,f存在多个时,多个f彼此相同或不同;R7存在多个时,多个R7彼此相同或不同。
9.如权利要求8所述的高分子化合物,其中,所述式(3-A)所示的重复单元为式(3-D)所示的重复单元,
式(3-D)中,X、R7及e的含义与上述相同。
10.如权利要求8或9所述的高分子化合物,其中,X为-O-或-S-。
11.如权利要求1~10中任一项所述的高分子化合物,其聚苯乙烯换算的数均分子量为103~108。
12.一种组合物,其含有权利要求1~11中任一项所述的高分子化合物。
13.一种高分子发光元件,其具有由阳极及阴极构成的电极以及在该电极间的包含权利要求1~11中任一项所述的高分子化合物的层。
14.一种显示装置,其包含权利要求13所述的高分子发光元件。
15.一种液状组合物,其包含权利要求1~11中任一项所述的高分子化合物和溶剂。
16.一种薄膜,其包含权利要求1~11中任一项所述的高分子化合物。
17.一种有机晶体管,其包含权利要求1~11中任一项所述的高分子化合物。
18.一种太阳能电池,其包含权利要求1~11中任一项所述的高分子化合物。
全文摘要
本发明提供一种高分子化合物,所述高分子化合物包含选自式(2)所示的重复单元及式(3)所示的重复单元构成的族中的重复单元和式(1)所示的重复单元。式(1)中,R3表示烷基,R1及R2表示烷基、烷氧基等,a及b表示0~3的整数。Z表示-O-或-S-。式(2)中,A环及B环表示芳烃环,A环及B环的至少1个为多个苯环缩合而成的芳烃环。Rw及Rx表示氢原子、烷基等。Rw和Rx相互结合可以形成环。式(3)中,C环及D环表示芳香环,X表示-O-、-S-等。
文档编号H01L29/786GK101821313SQ20088011080
公开日2010年9月1日 申请日期2008年10月9日 优先权日2007年10月10日
发明者森胁章太, 福岛大介 申请人:住友化学株式会社
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