(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に被覆された１層以上の活性層を含み、発光活性層の少なくとも１層がポリ（ｐ−フェニレンビニレン）誘導体（ＰＰＶ誘導体）から成る有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）であって、前記ＰＰＶ誘導体がポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレン−１，２−エテニレン−２，５−ジメトキシ−１，４−フェニレン−１，２−エテニレン］（Ｍ３ＥＨ−ＰＰＶ）であることを特徴とする有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）。
【請求項２】
前記発光Ｍ３ＥＨ−ＰＰＶ層が、基板上に被覆された電荷キャリア注入コンタクト層上に配置され、かつ反対符号の電荷キャリアを注入する第２コンタクト層によって覆われ、前記コンタクト層の１層は光学的に透明であることを特徴とする、請求項１に記載のＯＬＥＤ。
【請求項３】
前記発光Ｍ３ＥＨ−ＰＰＶ層が正孔輸送層及び電子輸送層の中に埋め込まれることを特徴とする、請求項１に記載のＯＬＥＤ。
【請求項４】
前記発光Ｍ３ＥＨ−ＰＰＶ層の厚さが１０ｎｍから１μｍであることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか記載のＯＬＥＤ。
【請求項５】
前記発光層がＭ３ＥＨ−ＰＰＶに加えて別の電気的活性材料を含むことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載のＯＬＥＤ。
【請求項６】
必要に応じて他の電気的活性材料を含む前記ポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレン−１，２−エテニレン−２，５−ジメトキシ−１，４−フェニレン−１，２−エテニレン］が、必要に応じて被覆されている基板に、溶液から薄膜の形で、直接塗布されることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の有機発光ダイオードの製造方法。
【請求項７】
前記Ｍ３ＥＨ−ＰＰＶが有機溶媒としてのテトラクロロエタンに溶解されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
エレクトロルミネセント材料としてのポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレン−１，２−エテニレン−２，５−ジメトキシ−１，４−フェニレン−１，２−エテニレン］（Ｍ３ＥＨ−ＰＰＶ）の使用方法。
【請求項９】
他の電気的活性材料とブレンド物の形であることを特徴とする、請求項８に記載の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレクトロルミネセント材料として新規のポリ（ｐ−フェニレンビニレン）誘導体、即ちポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレン−１，２−エテニレン−２，５−ジメトキシ−１，４−フェニレン−１，２−エテニレン］（Ｍ３ＥＨ−ＰＰＶ）の使用方法に関する。
【０００２】
本発明は、また、前記材料を主成分として、著しく向上した操作温度で注目される有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）に関し、また溶液から薄膜の形で基板、又は被覆された基板に前記Ｍ３ＥＨ−ＰＰＶを直接塗布することにより前記ＯＬＥＤを製造する方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
半導体有機ポリマーを利用したこと、及びこれらの共役ポリマーを発光成分の製造に適用出来ることを実証したこと（Ｊ．Ｈ．Ｂｏｕｒｏｕｇｈｅｓ 等、Ｎａｔｕｒｅ ３４７ 、５３９ （１９９０年）；Ｔａｎｇ、Ｖａｎｓｌｙｋｅ、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１、９１３ （１９８７年））が、有機ルミネセントダイオードの開発、及び更にはそれを主成分とするディスプレイに関する世界規模での強力な研究の始まりであった。ある程度までは比較的高い解像度及び高コストのディスプレイに使用出来る三元及び四元のＡ3Ｂ5化合物を基本的に主成分とする無機ＬＥＤとは対照的に、有機発光体はコストミニマム指向のディスプレイとして極めて有望な可能性を持つと評価されている。液晶ディスプレイとは対照的に、エレクトロルミネセントディスプレイは、自己発光性（ｓｅｌｆ ｌｕｍｉｎｏｕｓ）であると言う長所を持ち、従って追加のバックライト光源（ｒｅａｒ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｃｅ）を必要としない。
【０００４】
共役ポリマーを含むＬＥＤによって、大面積の発光表面も高解像度ディスプレイも実現することが出来た。このような発光セル（ｃｅｌｌ）の主要構造を図１に示している。この例では、発光層４は、大抵はインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）から成る正孔供与性のコンタクト層５と、電子注入のコンタクト層（Ｃａ／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ／Ａｇ）６の間に埋め込まれている。この場合、ガラス又はプラスチック、例えばＰＥＴ、のような光透過性材料が基板７として使用される。追加の電子輸送層や正孔輸送層を導入すること、及び電荷キャリア−輸送層を再結合ゾーンから分離することのような構成要素の構造を更に最適化することによって、効率、ルミネセンス及び寿命に関して各構成要素の性能が大幅に向上した。
【０００５】
正孔輸送性もあり、再結合にも適するＯＬＥＤ用によく使用される材料は、ＭＥＨ−ＰＰＶと呼ばれるポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチレンヘキシルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（ｎ≧５）である。
【０００６】
【化１】
0004049948.tif 000002
【０００７】
このポリマー、すなわち発光層４は、可溶性であり、ナイフ塗布（ｋｎｉｆｉｎｇ）又はスピンコーティングのような好適な方法を使って基板上に塗布することが出来る、特別なＰＰＶ誘導体である。
【０００８】
ＭＥＨ−ＰＰＶを使い単層構造体も多層構造体も旨く作製することが可能である。前述の材料を使うと、単層構造体の場合、極めて高量子収率のダイオードを作製することが可能である［Ｂｒａｕｎ及びＨｅｅｇｅｒ；Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５８巻、１９８２頁（１９９１年）］。
【０００９】
ＭＥＨ−ＰＰＶを使い優れた結果が得られてきたけれども、ＯＬＥＤの全般的性質が更に向上することは確実である。例えば、ＭＥＨ−ＰＰＶの１つの欠点はガラス転移温度（Ｔｇ）が≦６８℃と比較的低く、この材料を主成分とするＯＬＥＤの操作温度範囲、従ってその適用性には限りがある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、向上した全般的性質を有する有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の主要構造は図１に示すものと同一であるので、図１に従って本発明を説明する。
【００１２】
驚くべきことに、次の式の少なくとも５回の繰り返し単位を持つ新規のＰＰＶ誘導体、即ちポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレン−１，２−エテニレン−２，５−ジメトキシ−１，４−フェニレン−１，２−エテニレン］（Ｍ３ＥＨ−ＰＰＶ）は、溶液からの薄膜形成性があり、エレクトロルミネセント材料として特に好適である完全な可溶性の半導体材料であることが判った。
【００１３】
【化２】
0004049948.tif 000003
【００１４】
Ｍ３ＥＨ−ＰＰＶはＭＥＨ−ＰＰＶと比較して、ほぼ等しい光学的特性を持ちながら、驚くべきことに、向上した熱特性を持っている。従って、示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）を使って測定したＭ３ＥＨ−ＰＰＶのガラス転移温度（Ｔｇ）は１０８℃であり、ＭＥＨ−ＰＰＶのＴｇより４０Ｋ高い。本発明によるＭ３ＥＨ−ＰＰＶの諸特性は図２に要約してある。
【００１５】
Ｍ３ＥＨ−ＰＰＶは、ホーナーの方法（ＨＯＲＮＥＲ ＭＥＴＨＯＤ）（例えば、ＤＤ ５１４３６、Ｄ ８４２７２を参照されたい）によって、例えば、ベンゼン、クロロベンゼン、トルエン、又はキシレンのような有機溶媒の中で、カリウムｔｅｒｔ-リブチラート、ナトリウムエチラート又は水素化カリウムのような強塩基性縮合剤の作用のもとで、２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）テレフタルアルデヒドと、２，５−ジメトキシ−ｐ−キシリレンビス（ジエチル−ホスホナート）の縮合重合を使って調製することが出来る。調製に関する第２番目の、更にコスト効率のよい方法は、２，５−ジメトキシテレフタルアルデヒドと、２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）−ｐ−キシリレンビス（ジエチルホスホナート）とのインバース（ｉｎｖｅｒｓｅ）縮合重合がある、と言うのは、２，５−ジメトキシテレフタルアルデヒドは、２−メトキシ−５−（２’−エチルヒキシルオキシ）テレフタルアルデヒドと比較して、入手しやすい出発材料だからである。
【００１６】
縮合成分として必要なビスホスホナートは、例えばミカエリス−アルブーゾフ（Ｍｉｃｈａｅｌｉｓ−Ａｒｂｕｓｏｖ）反応を使って、対応するビス（ハロメチル）化合物とトリエチルホスファイトから容易に得ることが出来る。
【００１７】
極めて高いＴｇ値を得るために、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の中にエレクトロルミネセント材料としてＭ３ＥＨ−ＰＰＶを使用すると、操作温度範囲が広がったＯＬＥＤが生成し、従って更に使い易い成分が得られる。従って、本発明は、基板７に被覆された１層以上の活性層を含むＯＬＥＤに関するのものであり、少なくとも発光活性層のうちの１層はＭ３ＥＨ−ＰＰＶから成る。本発明で意味する“活性層”は、電界を印加した時に、この層が光を放出出来る層（発光層）、および／または正電荷および／または負電荷の注入および／または輸送を向上させる層（電荷注入又は電荷輸送層）を表す。従って、本発明のＯＬＥＤは、最も初歩的変形体では、基板７上に被覆された電荷キャリア注入コンタクト層５から成り、そのコンタクト層５上にはＭ３ＥＨ−ＰＰＶの発光層４が配置され、この層４は反対符号の電荷キャリアを注入する第２のコンタクト層６によって被覆されていて、コンタクト層の１層は光学的に透明でなければならない。
【００１８】
本発明の材料は可溶性である結果、Ｍ３ＥＨ−ＰＰＶは他の電気的活性材料とのブレンド物としても使用することが出来る。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明のＯＬＥＤを形成するに当たっては、原則として、当業者には公知であり、そして米国特許第５,４０８,１０９号、米国特許第５,２４７,１９０号又は米国特許第５,７１９,４６７号に記載されているような層に使用される、全ての層構造体及び材料が可能である。慣用的には、ＯＬＥＤは、カソードとアノードの間にエレクトロルミネセント層を含み、その場合、ＯＬＥＤは両電極の少なくとも１極は透明でなければならない。更に、１層以上の電子注入層および／または電子輸送層がエレクトロルミネセント層とカソードの間に、および／または１層以上の正孔注入層および／または正孔輸送層がエレクトロルミネセント層とアノードの間に、導入されてもよい。金属又は金属合金、例えばＣａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｍｇ／Ａｇ、をカソードとして使用してもよい。Ａｕのような金属、又は他の金属性導電性材料、例えばＩＴＯ、を透明基板上でアノードして使用してもよい。
【００２０】
操作に当たっては、カソードがアノードに対して負の電位に設定される。結果として、電子はカソードから電子注入層／電子輸送層へ注入されるか、又は直接発光層へ注入され、同時に正孔はアノードから正孔注入層／正孔輸送層へ注入されるか、又は直接発光層へ注入される。
【００２１】
印加電圧の影響のもとで、注入された電荷キャリアは活性層を通って互いに別の方向へ移動する。この結果、電荷輸送層と発光層との間の境界面で、又は発光層内部で電子／正孔対が生成し、この電子／正孔対は光の放出を伴って再結合する。しかしながら、本発明によると、他ならぬ重要な課題は、発光層、又は発光層の１層はＭ３ＥＨ−ＰＰＶから成ることである。
【００２２】
本発明は、本発明のＯＬＥＤの製造方法にも関するものであり、この場合、Ｍ３ＥＨ−ＰＰＶは、例えばナイフ塗布又はスピンコーティングによって、溶液から薄膜の形で基板７に、又は被覆された基板７に直接塗布されるが、必要に応じてこの溶液は、溶液から薄膜を形成する別の電気的活性材料を含んでもよい。これらの方法は当業者には公知である。本発明の特に好ましい実施態様ではテトラクロロエタンに溶解したＭ３ＥＨ−ＰＰＶ溶液が使用される。
【００２３】
実施態様を参考にして下記で本発明を更に詳細に説明する。
【００２４】
Ｔｇ：ガラス転移温度、示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）を使って測定される
Ｍｗ：重量平均分子量
Ｍｎ：数平均分子量
ＶＰＯ：蒸気圧浸透圧法（例えば、ヘドロン、ケルン、ブロウンの高分子化学の実験方法（Ｃｈｅｄｒｏｎ、Ｋｅｒｎ、Ｂｒｏｗｎ、Ｐｒａｋｔｉｋｕｍ ｄｅｒ Ｍａｋｒｏｍｏｌｅｋｕｌａｒｅｎ Ｃｈｅｍｉｅ）を参照されたい）
ＧＰＣ：ゲル浸透クロマトグラフィーであり、標準物質はポリスチレン（ＰＳ）
【００２５】
実施態様：
実施例１：
ポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレン−１，２−エテニレン−２，５−ジメトキシ−１，４−フェニレン−１，２−エテニレン］（Ｍ３ＥＨ−ＰＰＶ）の調製
２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）テレフタルアルデヒド（２．９２ｇ；１０ミリモル）と、２，５−ジメトキシ−ｐ−キシリレンビス（ジエチルホスホナート）（４．３８ｇ；１０ミリモル）を加熱しながら、トルエン（１００ｍｌ）に溶解させ、アルゴン雰囲気のもとでカリウムｔｅｒｔ-ブチラート（３，４０ｇ；３０ミリモル）を加える。このバッチを加熱して４時間還流する。冷却した後、１０％塩酸（５０ｍｌ）を使って加水分解する。トルエン相を分離し、水で洗浄した後、水分離器を使って乾燥する。この溶液を濾過し、濃縮した後、メタノールに注いで沈澱させる。赤色粉末を吸い上げてメタノールで５時間抽出した後、一定の重量になるまで乾燥する。
収量：３．０ｇ（理論値の７２％）；Ｍn；５，０００（ＧＰＣ）；
Ｍw；１３，０００（ＧＰＣ）
【００２６】
実施例２：
Ｍ３ＥＨ−ＰＰＶの代替調製
２，５−ジメトキシテレフタルアルデヒド（１．９４ｇ；１０ミリモル）と、２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）−ｐ−キシリレンビス（ジエチルホスホナート）（５．３７ｇ；１０ミリモル）を加熱しながら、トルエン（１５０ｍｌ）に溶解させ、アルゴン雰囲気のもとでカリウムｔｅｒｔ-ブチラート（３，４０ｇ；３０ミリモル）を加える。このバッチを加熱して４時間還流する。冷却した後、１０％塩酸（５０ｍｌ）を使って加水分解する。トルエン相を分離し、水で洗浄した後、水分離器を使って乾燥する。この溶液を濾過し、濃縮した後、メタノールに注いで沈澱させる。赤色粉末を吸い上げてメタノールで５時間抽出した後、一定の重量になるまで乾燥する。
0004049948.tif 000004
【００２７】
実施例３：
ＯＬＥＤの作製
スピンコーティングによりＩＴＯ面にＭ３ＥＨ−ＰＰＶ薄膜を塗布されたＩＴＯ（インジウム錫酸化物）被覆ガラス板（Ｒ＝１８Ω／□）から成る発光ダイオードを作製した。１，１，２，２−テトラクロロエタンに溶解した１．５質量％のＭ３ＥＨ−ＰＰＶの溶液からこの薄膜を作製した。こうして生成した均一なポリマー薄膜の層厚は約１００ｎｍであった。テンプレートを使い真空蒸着によってＣａ／Ａｌ コンタクト部（５０ｎｍ／２００ｎｍ）をこのポリマー薄膜に塗布した。テンプレートを使うことによりこの成分の作用面積は２０ｍｍ2に限定された。
【００２８】
実施例４：
ＯＬＥＤの作製
スピンコーティングによりＩＴＯ面にＭ３ＥＨ−ＰＰＶ薄膜を塗布されたＩＴＯ被覆ガラス板（Ｒ＝１８Ω／□）から成る発光ダイオードを作製した。この薄膜を１，１，２，２−テトラクロロエタンに溶解した１．５質量％のＭ３ＥＨ−ＰＰＶの溶液から作製した。こうして生成した均一なポリマー薄膜の層厚は約１００ｎｍであった。ポリスチレン（ＰＳ）と２−（４−ビフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ-ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾールの混合物（８０：２０重量％）から成る電子伝導層としての第２ポリマー層でスピンコーティングによりこのポリマー薄膜を塗布した。このために、シクロヘキサンに溶解したＰＳとオキサジアゾールの３重量％溶液を使用した。層厚は約６０ｎｍであった。
【００２９】
テンプレートを使い８×１０-5トル（ｔｏｒｒ）で真空蒸着によりＣａ／Ａｌコンタクト部（５０ｎｍ／２００ｎｍ）を前記の電子伝導性ポリマー上に真空蒸着させた。テンプレートを使うことによりこの成分の作用面積は２０ｍｍ2に限定された。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のエレクトロルミネセント材料として新規のポリ（３ＭＥＨ−ＰＰＶ）を用いることにより、熱特性に優れ、従って操作温度範囲が広がったＯＬＥＤを得ることができる。
【００３１】
また、上記Ｍ３ＥＨ−ＰＰＶは、溶液から薄膜として成形できるので、基板または被覆された基板に薄膜として塗布できるだけでなく、可溶性であるので、他の電気気的活性材料とのブレンド物としても使用することが出来て適用性が広く、また出発材料が比較的入手しやすいため、コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の基本構造を示した斜視図。
【図２】本発明によるＭ３ＥＨ−ＰＰＶの諸特性を示したグラフである。
【符号の説明】
４  発光層
５  第１のコンタクト層（インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）コンタクト層）
６  第２のコンタクト層
７  基板
【図１】
0004049948.tif 000005
【図２】
0004049948.tif 000006