発光材料及び有機発光素子
【課題】蛍光物質をＤＮＡに挿入した従来のＤＮＡ複合体に比べ、成膜性に優れると共に、高い電荷輸送性能を有する発光材料を提供する。また、本発明の発光材料を用いて薄膜形成された平滑で且つ高い電荷輸送性能を有する発光層を備えることで、従来のＤＮＡ複合体を発光層に用いた有機発光素子に比べて、低電圧で大きな発光強度を得ることができる有機発光素子を提供する。
【解決手段】発光材料は、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）と、主鎖又は側鎖にプロトン化可能なアミノ基を少なくとも１つ有し、ＤＮＡと絡み合う導電性高分子と、ＤＮＡのアニオン部に結合するカチオン性官能基を有する脂質化合物と、ＤＮＡのアニオン部に結合する蛍光発光性の金属錯体と、を含む。有機発光素子は、この発光材料を含む発光層と、発光層に正孔を注入する陽極と、発光層に電子を注入する陰極と、を含む。
【解決手段】発光材料は、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）と、主鎖又は側鎖にプロトン化可能なアミノ基を少なくとも１つ有し、ＤＮＡと絡み合う導電性高分子と、ＤＮＡのアニオン部に結合するカチオン性官能基を有する脂質化合物と、ＤＮＡのアニオン部に結合する蛍光発光性の金属錯体と、を含む。有機発光素子は、この発光材料を含む発光層と、発光層に正孔を注入する陽極と、発光層に電子を注入する陰極と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光材料及び有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）を光電子デバイスの材料に応用する研究が進められている。例えば、ＤＮＡの二重らせん構造内に金属錯体などの発光物質を挿入（インターカレーション）した「ＤＮＡ複合体」を発光材料として用い、室温で燐光発光が得られるようにした有機発光素子が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、材料としてのＤＮＡは、多数のリン酸基を有する水溶性の高分子であり、自己組織化という特性を除けば、元来は光電子デバイスの材料には不向きである。このため、ＤＮＡ複合体を光電子デバイスの材料に応用するには、疎水化して成膜性を高める必要がある。また、ＤＮＡに特有の二重らせん構造を、物質のインターカレーションだけでなく、他の光電子性能に反映させる等の工夫が必要となる。
【０００５】
本発明の目的は、蛍光物質をＤＮＡに挿入した従来のＤＮＡ複合体に比べ、成膜性に優れると共に、高い電荷輸送性能を有する発光材料を提供することにある。また、本発明の他の目的は、本発明の発光材料を用いて薄膜形成された平滑で且つ高い電荷輸送性能を有する発光層を備えることで、従来のＤＮＡ複合体を発光層に用いた有機発光素子に比べて、低電圧で大きな発光強度を得ることができる有機発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明の発光材料は、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）と、主鎖又は側鎖にプロトン化可能なアミノ基を少なくとも１つ有し且つ前記ＤＮＡと絡み合う導電性高分子と、前記ＤＮＡのアニオン部に結合するカチオン性官能基を有する脂質化合物と、前記ＤＮＡのアニオン部に結合する蛍光発光性の金属錯体と、を含んでいる。前記金属錯体が、前記脂質化合物との疎水性相互作用により保持されることが好ましい。
【０００７】
前記導電性高分子としては、ポリアニリン、ポリアニシジン、ポリアミノフェノール、ポリメタニル酸、ポリナフチルアニリン、及びポリメトキシアニリンからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましく、ポリアニリンが特に好ましい。
【０００８】
前記脂質化合物としては、脂肪族又は芳香族の炭化水素基を有する炭素数が１０以上の四級アンモニウム塩を用いてもよい。前記炭化水素基としては、少なくとも１つの電子共役系を有するものが好ましい。例えば、前記脂質化合物は、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム塩（ＣＴＭＡ）、ベンジルトリメチルアンモニウム塩、及びＮ−ヘキサデシルピリジニウム塩からなる群から選択される一種である。
【０００９】
前記金属錯体としては、ルテニウム錯体、ロジウム錯体、オスミウム錯体、イリジウム錯体、レニウム錯体を少なくとも含む遷移金属錯体、及び亜鉛錯体からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましく、トリス（２，２−ビピリジル）ルテニウム（II）錯体(Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋) が特に好ましい。
【００１０】
また、上記目的を達成するために本発明の有機発光素子は、本発明の発光材料を含む発光層と、前記発光層に正孔を注入する陽極と、前記発光層に電子を注入する陰極と、を含んでいる。
【００１１】
前記発光層と前記陰極との間に、前記金属錯体とは異なる波長で発光する蛍光発光性の金属錯体を含む電子輸送層を更に備えていてもよい。この場合、前記電子輸送層は、トリス（８−オキソキノリン）アルミニウム（III）錯体（Ａｌｑ３）を有していてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の発光材料によれば、蛍光物質をＤＮＡに挿入した従来のＤＮＡ複合体に比べ、成膜性に優れると共に、高い電荷輸送性能を有する発光材料を提供することができる。また、本発明の有機発光素子によれば、本発明の発光材料を用いて薄膜形成された平滑で且つ高い電荷輸送性能を有する発光層を備えることで、従来のＤＮＡ複合体を発光層に用いた有機発光素子に比べて、低電圧で大きな発光強度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は本実施の形態に係る発光材料（組織体）の分子構造を模式的に示す図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は発光材料の溶液の調整手順を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の積層構造の一例を示す断面図である。
【図４】図３に示す構造の有機ＥＬ素子の製造方法の一例を示す概略図である。
【図５】ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体膜のＵＶ−可視吸収スペクトルとＣＤスペクトルとを一緒に示す図である。
【図６】ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体膜、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜のＵＶ−可視吸収スペクトルとＣＤスペクトルとを一緒に示す図である。
【図７】ＵＶ−可視吸収スペクトルとＣＤスペクトルの各々について、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体膜のスペクトルと、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜のスペクトルとの差分を示す図である。
【図８】（Ａ）及び（Ｂ）はＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜の表面のＡＦＭ像を示す図である。
【図９】ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜のＬ−Ｉ−Ｖ特性を測定した結果を示すグラフである。
【図１０】（Ａ）はＤＮＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜の表面のＡＦＭ像を示す図であり、（Ｂ）はＤＮＡ／ＰＡｎ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜の表面のＡＦＭ像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
＜発光材料の組成＞
まず、発光材料について説明する。
本発明の実施の形態に係る発光材料は、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）と、主鎖又は側鎖にプロトン化可能なアミノ基を少なくとも１つ有し且つＤＮＡと絡み合う導電性高分子と、ＤＮＡのアニオン部に結合するカチオン性官能基を有する脂質化合物と、ＤＮＡのアニオン部に結合する蛍光発光性の金属錯体と、を含んでいる。
【００１５】
−模式的な分子構造−
図１（Ａ）〜（Ｃ）は本実施の形態に係る発光材料（組織体）の分子構造を模式的に示す図である。なお、以下では、複数の成分からなる発光材料を、「ｃｏｍｐｌｅｘ」の意味で「複合体」又は「組織体」と称する。図１（Ａ）に示すように、ＤＮＡ１０は２重らせん構造を有し、ＤＮＡ鎖を形成する各糖にはアニオン部１０Ａとしてリン酸基が結合されている。導電性高分子１２は、主鎖又は側鎖にあるアミノ基がプロトン化されてアンモニウム塩となり、プロトン化されたアミノ基がＤＮＡ１０のアニオン部１０Ａの一部に結合（イオン結合により塩を形成）している。これにより、導電性高分子１２は、ＤＮＡ鎖に沿ってＤＮＡ１０に絡み付いている。導電性高分子１２が絡み付いたＤＮＡ１０には、結合可能なアニオン部１０Ａが残存している。
【００１６】
また、図１（Ｂ）に示すように、カチオン性官能基を有する脂質化合物１４は、導電性高分子１２が結合していないＤＮＡ１０のアニオン部１０Ａに、そのカチオン性官能基を介して結合している。これにより、ＤＮＡ１０の外側には、長鎖アルキル基など脂質化合物１４の疎水部が配置されて、発光材料を疎水化している。
【００１７】
更に、図１（Ｃ）に示すように、蛍光発光性の金属錯体１６は、導電性高分子１２や脂質化合物１４が結合していないＤＮＡ１０のアニオン部１０Ａに、静電相互作用により結合されている。例えば、ＤＮＡ１０のアニオン部１０Ａは、金属錯体１６の配位子の一部となり、錯体金属に配位している。また、金属錯体１６は、脂質化合物１４との疎水性相互作用により、ＤＮＡ１０のアニオン部１０Ａに結合された脂質化合物１４の間に分散保持されて、ＤＮＡ１０と同様に疎水化されている。
【００１８】
本実施の形態に係る発光材料は、上記の分子構造を形成することで、疎水化されて水分を含まなくなると共に、蛍光発光性の金属錯体１６が均一に分散される。従って、本実施の形態に係る発光材料を薄膜形成した場合に、防湿性が高く平滑性に優れる発光材料膜を成膜することができる。即ち、本実施の形態では、成膜性に優れる発光材料を得ることができる。
【００１９】
また、本実施の形態に係る発光材料は、上記の分子構造を形成することで、ＤＮＡの２重らせん構造に沿ってキャリアの輸送性が向上する。従って、本実施の形態に係る発光材料を薄膜形成した場合に、高い電荷輸送性能を有する発光材料膜を得ることができる。即ち、本実施の形態の発光材料膜は、蛍光物質をＤＮＡに挿入した従来のＤＮＡ複合体膜に比べ、低電圧で高い発光強度を発揮することができる。
【００２０】
−発光材料の各成分−
次に、発光材料に含まれる各成分について説明する。
（１）ＤＮＡ
本実施の形態に係るデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）は、２本のポリヌクレオチド鎖が二重らせん構造を形成した高分子である。また、二重らせん構造を形成可能であればよく、リボ核酸（ＲＮＡ）を含む構造でもよい。以下では、ＤＮＡとＲＮＡとを特に区別する必要がない場合には、ＤＮＡの代わりにＲＮＡを用いてもよい。
【００２１】
ＤＮＡは、通常は、ナトリウム塩であり水溶性の高分子である。ポリヌクレオチド鎖は、糖、リン酸基、核酸塩基からなるヌクレオチドを単位とする鎖状重合体である。糖はデオキシリボース又はリボースであり、核酸塩基はアデニン（Ａ）、グアニン（Ｇ）、ウラシル（Ｕ）、シトシン（Ｃ）、チミン（Ｔ）の５種類から選択される。本実施の形態に係るＤＮＡは、二重らせん構造を形成可能であればよく、ＤＮＡの塩基配列自体に特に意味はない。従って、ＤＮＡの塩基配列は、同じでも異なっていてもよく、ランダムでも均一でもよい。
【００２２】
本実施の形態のＤＮＡとしては、天然ＤＮＡ及び合成ＤＮＡのいずれも使用することができる。天然ＤＮＡとしては、細菌ウイルスのλファージＤＮＡ、大腸菌染色体ＤＮＡ、仔牛胸腺ＤＮＡ、サケ精子ＤＮＡを挙げることができる。また、合成ＤＮＡとしては、ポリ（ｄＡ）、ポリ（ｄＴ）、ポリ（ｄＧ）、ポリ（ｄＣ）、ポリ（ｄＡ−ｄＴ）、ポリ（ｄＧ−ｄＣ）などを用いて合成装置によって合成可能な合成ＤＮＡを挙げることができる。また、塩基配列の異なる種々の合成ＲＮＡ、相補的塩基対を有するＤＮＡ／ＲＮＡハイブリッドも含むことができる。
【００２３】
また、ＤＮＡのサイズ（長さ）は、成膜性の観点から、塩基対数１００〜１００万の範囲が好ましく、１０００〜２０万の範囲がより好ましい。なお、ＤＮＡの長さ（塩基対数）は、ＤＮＡの分子量に換算可能であり、ＤＮＡの分子量と略同じ値となる。
【００２４】
（２）導電性高分子
本実施の形態に係る導電性高分子は、主鎖又は側鎖にプロトン化可能なアミノ基を有する導電性高分子である。例えば、主鎖にプロトン化可能なアミノ基を有する導電性高分子としては、下記一般式（Ａ）で表される導電性高分子を用いることができる。
【００２５】
【化１】
【００２６】
前記一般式（Ａ）において、Ｘは、芳香族環又は複素環を表す。前記芳香族環としては、例えば、ベンゼン、ハロゲン化ベンゼン、ナフタレンハロゲン化ナフタレン、アントラセン、トルエン、クメン、スチレン、キシレン、フェノール、ナフトール、などが挙げられ、これらは置換基を有していてもよい。これらの中でも、ベンゼン、ナフタレンが好ましく、ベンゼンがより好ましい。前記複素環としては、例えば、チオフェン、ピロール、オキサゾール、フラン、ピリジン、ピリミジン、プリン、インドール、カルバゾール、フルオレノン、などが挙げられ、これらは置換基を有していてもよい。これらの中でも、チオフェン、ピロールが好ましく、ピロールがより好ましい。
【００２７】
前記一般式（Ａ）における複数のＸは、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよいが、アミノ基が等間隔に配置される点で、互いに同一であるのが好ましい。Ｘは、置換基を有していてもよく、該置換基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。また、前記一般式（Ａ）において、ｎは、重合度を表す（ここでは、重合度は、上記の「塩基対数」と同義である）。ｎとしては、成膜性並びに導電性の観点から、１００〜１００万の範囲が好ましく、１万〜３０万の範囲がより好ましい。
【００２８】
上記導電性高分子の具体例としては、例えば、ポリアニリン、ポリアニシジン、ポリアミノフェノール、ポリメタニル酸、ポリナフチルアニリン、ポリメトキシアニリン、などが好適に挙げられる。これらの中でも、導電性及び安定性の観点から、次式で表されるポリアニリンが特に好ましい。なお、ポリアニリンは「ＰＡｎ」又は「ＰＡＮＩ」と略記される。
【００２９】
【化２】
【００３０】
上記のポリアニリンは、下記に示すようにプロトン化されて導電性を示す。
【００３１】
【化３】
【００３２】
（３）脂質化合物
本実施の形態に係る脂質化合物は、カチオン性官能基を有する脂質化合物である。カチオン性官能基を有する脂質化合物は、ＤＮＡを含む発光材料を疎水化できるものであれば特に制限はない。カチオン性官能基を有する脂質化合物としては、基本的に疎水性の官能基を有する四級アンモニウム塩が用いられる。ＤＮＡのアニオン部であるリン酸基は、通常はナトリウム塩であるが、四級アンモニウム塩の添加により、ナトリウムイオン（Ｎａ＋）と四級アンモニウムイオンとのイオン交換が起こり、ＤＮＡを疎水化することが知られている。
【００３３】
例えば、成膜性を向上させるとの観点からは、脂肪族又は芳香族の炭化水素基を有する炭素数が１０以上の四級アンモニウム塩が好ましく、炭素数１２〜２０の脂肪族炭化水素基及び炭素数５〜２０の芳香族炭化水素基からなる群より選択された炭化水素基を少なくとも１つ有する四級アンモニウム塩が好ましい。また、キャリア輸送性を向上させるとの観点からは、例えば芳香族の炭化水素基のように、少なくとも１つの共役系を有する炭化水素基を有する四級アンモニウム塩が好ましい。疎水性の官能基に電子共役系を導入することにより、発光材料の導電性（即ち、キャリア輸送性）が改善される。
【００３４】
四級アンモニウムとしては、例えば、下記一般式（１）で示される界面活性剤を用いることができる。式中、ｍ、ｎ、及びｙは、０〜２０までの整数を示す。なお、第四級アンモニウムは、通常、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲンイオン（Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−）との塩として提供される。
【００３５】
【化４】
【００３６】
上記一般式（１）で示される界面活性剤の具体例としては、下記式で表されるヘキサデシルトリメチルアンモニウム塩があげられる。ヘキサデシルトリメチルアンモニウムの塩化物は、塩化セチルトリメチルアンモニウムとも称され、ＣＴＭＡと略記される。
【００３７】
【化５】
【００３８】
また、第四級アンモニウムとしては、下記一般式（２）で示されるポリエチレングリコールを含む界面活性剤を用いることもできる。式中、ｎ及びｍは、０〜２０までの整数を示す。
【００３９】
【化６】
【００４０】
更に、第四級アンモニウムとしては、下記一般式（３）で示される芳香環を含む界面活性剤を用いることもできる。式中、ｎは０〜３０までの整数を示す。下記一般式（３）で示される界面活性剤の具体例としては、ベンジルトリメチルアンモニウム塩を挙げることができる。
【００４１】
【化７】
【００４２】
芳香環を含む前記構造式において、芳香環の種類は特に問わず、例えば一般式（４）に示したような、ピリジンの誘導体を用いることもできる。式中、ｎは０〜２０までの整数を示す。下記一般式（４）で示される界面活性剤の具体例としては、Ｎ−ヘキサデシルピリジニウム塩を挙げることができる。
【００４３】
【化８】
【００４４】
なお、カチオン性官能基を有する脂質化合物は、上記の例示に拘わらず、四級化Ｌ−アラニン、四級化Ｌ−フェニルアラニン、四級化Ｌ−グルタミン酸、四級化ヒスチジン誘導体等のキラリティを有するカチオン性官能基を備えた四級アンモニウム塩でもよい。また、カチオン性官能基は、四級アンモニウムに限らず、リン酸基の負電荷と強い親和性を有する陽電荷を有するものであれば特に制限はない。
【００４５】
（４）金属錯体
本実施の形態に係る金属錯体は、蛍光発光性の金属錯体である。本実施の形態に係る金属錯体としては、例えば、遷移金属錯体及び亜鉛錯体から選択される少なくとも１種が好ましく、ルテニウム錯体、ロジウム錯体、オスミウム錯体、イリジウム錯体、レニウム錯体及び亜鉛錯体から選択されるのがより好ましく、これらの中でも、ルテニウム錯体がより好ましい。また、金属錯体の配位子としては、脂質化合物との疎水性相互作用に優れる配位子が好ましい。具体的には、蛍光発光性のルテニウム錯体としては、下記式で表されるトリス（２，２−ビピリジル）ルテニウム（II）錯体(Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋)が特に好ましい。
【００４６】
【化９】
【００４７】
上記のトリス（２，２−ビピリジル）ルテニウム（II）錯体(Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋)は、中心金属であるルテニウムから配位子への電子移動遷移（ＭＬＣＴ）に起因する第一吸収体の極大波長が４５０ｎｍ（ε＝１．３８×１０４）付近に存在する。この極大波長は太陽光の中で最も強度が高いスペクトルとほぼ一致するため、当該錯体は、可視光により容易に励起されて蛍光発光する。
【００４８】
（５）組成比
本発明の実施の形態に係る発光材料では、各成分の組成比（モル比）は以下の範囲とすることが好ましい。ここで、ＤＮＡのモル数はリン酸基のモル数で表される。導電性高分子のモル数はモノマーユニットのモル数で表される。脂質化合物のモル数はカチオン性官能基のモル数で表される。また、金属錯体のモル数は金属イオンのモル数で表される。
【００４９】
ＤＮＡ：導電性高分子は、１：１０〜３０：１の範囲が好ましく、１：２〜２０：１の範囲がより好ましい。導電性高分子がポリアニリンの場合には、ＤＮＡ：ＰＡｎ＝１０：１が好ましい。
【００５０】
ＤＮＡ：脂質化合物は、１０：１〜１０：２０の範囲が好ましく、１０：３〜１０：１２の範囲がより好ましい。脂質化合物がＣＴＭＡの場合には、ＤＮＡ：ＣＴＭＡ＝１：１が好ましい。脂質化合物は、組織体膜の防湿性及び平滑性を向上させて成膜性を高める成分である。従って、脂質化合物の組成比が、低くなり過ぎないようにする。
【００５１】
ＤＮＡ：金属錯体は、１：１０〜３０：１の範囲が好ましく、１：２〜２０：１の範囲がより好ましい。金属錯体がＲｕ（ｂｐｙ）３２＋の場合には、ＤＮＡ：Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋＝１０：１が好ましい。
【００５２】
従って、本発明の実施の形態に係る発光材料が、ＤＮＡ/ＰＡｎ/ＣＴＭＡ/Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋の組合せで構成される場合には、その組成比を、ＤＮＡ：ＰＡｎ：ＣＴＭＡ：Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋＝１０：１：１０：１としてもよい。
【００５３】
＜発光材料の成膜方法＞
次に、上記発光材料を用いた成膜方法について説明する。上記発光材料の成膜は、基本的には「溶液キャスト法」により行われる。溶液キャスト法とは、成膜材料を溶媒に溶解した溶液を、基板表面にキャスト（流延）し、溶媒を除去（乾燥）して成膜する方法である。
【００５４】
−発光材料溶液の調整−
図２（Ａ）及び（Ｂ）は発光材料の溶液の調整手順を示す図である。図２では、発光材料であるＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物/金属錯体が、ＤＮＡ/ＰＡｎ/ＣＴＭＡ/Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋の組合せで構成された例に関して調整手順を説明するが、他の材料を用いた場合にも基本的には同様の手順で、発光材料の溶液を調整することができる。なお、各成分の組成比に関しては上述した通りであり、具体的な濃度等に関しては実施例で説明する。
【００５５】
まず、酸性水溶液に、導電性高分子の水溶液を加えた後に、ＤＮＡの水溶液を加える。導電性高分子のアミノ基は、酸性下でプロトン化されている。これにより、（ＤＮＡ/導電性高分子）組織体の水溶液が得られる。次に、図２（Ａ）に示すように、（ＤＮＡ/導電性高分子）組織体の水溶液に、脂質化合物の水溶液を加える。脂質化合物の結合により（ＤＮＡ/導電性高分子）組織体が疎水化されて、（ＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物）組織体が沈殿する。沈殿した（ＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物）組織体を、ろ過・乾燥する。この際に、イオン交換で生じた塩（例えば、ＮａＣｌ）、水分、その他の水溶性の不純物が除去されて、（ＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物）組織体が高い純度で単離される。
【００５６】
次に、図２（Ｂ）に示すように、疎水性の（ＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物）組織体を、ブタノール等の有機溶媒に溶解して、（ＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物）組織体の有機溶媒溶液を得る。金属錯体を同じ有機溶媒に溶解して、金属錯体の有機溶媒溶液を得る。（ＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物）組織体の有機溶媒溶液に、金属錯体の有機溶媒溶液を加えることで、（ＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物/金属錯体）組織体の有機溶媒溶液が得られる。
【００５７】
なお、（ＤＮＡ/ＰＡｎ/ＣＴＭＡ/Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋）組織体は、ブタノールに対し均一に溶解している。発光材料の溶液を調整する際には、同様に、（ＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物/金属錯体）組織体の均一溶液が得られるように、（ＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物）組織体、金属錯体、（ＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物/金属錯体）組織体の各々を溶解することができる、有機溶媒を選択する。
【００５８】
−その他の成分−
本実施の形態に係る発光材料の溶液は、上記以外の成分（添加物）として、電荷輸送性及び発光量子収率を向上させる観点から、単核又は多核の芳香族化合物や、単核又は多核のヘテロ芳香族化合物等を含んでいてもよい。
【００５９】
−成膜−
上述した通り、発光材料の成膜は、基本的には最も簡単な「溶液キャスト法」により行われる。上記調整で得られた発光材料溶液を、基板上にキャストした後で、風乾、熱乾燥、真空乾燥等の乾燥方法により溶媒を除去して乾燥する。発光材料溶液は、所望の膜厚が得られるように、所定の粘度や濃度に調整されてキャストされる。キャストには、カンマコーター、リップコーター、ドクターブレードコーター、バーコーター、ロールコーター等を用いてもよい。なお、成膜方法は、溶液キャスト法に限定される訳ではない。発光材料の成膜性や所望の膜厚に応じて、ディップコート法、スピンコート法など他の成膜方法を用いてもよい。例えば、薄膜の形成には、溶液キャスト法よりも、遠心力を利用したスピンコート法の方が好適である。
【００６０】
＜有機発光素子＞
次に、本発明の有機発光素子の実施の形態に係る有機ＥＬ素子について説明する。
本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子は、上記の発光材料を含む発光層と、発光層に正孔を注入する陽極と、発光層に電子を注入する陰極と、を含んでいる。即ち、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子は、上記の（ＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物/金属錯体）組織体を発光材料とする発光層を備える以外に特に制限はなく、公知の構成を採用することができる。
【００６１】
有機ＥＬ素子は、一般に、正孔を注入可能な陽極及び電子を注入可能な陰極による一対の電極間に、該正孔と該電子とを再結合させる際に生ずる再結合エネルギーによって発光中心が励起されて発光を生ずる発光物質を含有する発光層を含む有機化合物層を有している。有機化合物層は、発光層の外に、正孔を輸送する正孔輸送層、電子を輸送する電子輸送層、保護層等を、適宜、含んでいてもよい。
【００６２】
−積層構造の一例−
図３は本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の積層構造の一例を示す断面図である。本実施の形態に係る有機ＥＬ素子は、図３に示すように、基板２０、基板２０上に積層された陽極２２、基板２０及び陽極２２上に積層された発光層２４、発光層２４上に積層された電子輸送層２６、及び電子輸送層２６上に積層された陰極２８を備えている。陽極２２と陰極２８とは、発光層２４に電界を印加するための電源に接続されている。陽極２２は、基板２０の一部の表面を覆うように設けられている。発光層２４は、陽極２２の表面の一部と、陽極２２で覆われていない基板２０の表面とを覆うように、基板２０及び陽極２２上に設けられている。陰極２８は、電子輸送層２６の一部の表面を覆うように設けられている。
【００６３】
上記の有機ＥＬ素子では、陽極２２と陰極２８との間に電圧が印加されると、陽極２２から発光層２４に正孔が注入されると共に、陰極２８から電子輸送層２６を介して発光層２４に電子が注入される。発光層２４では、正孔と電子とが再結合して、再結合エネルギーによって発光層２４に含まれる蛍光体を励起する。励起された蛍光体が、励起状態から基底状態に戻る際に光（フォトン）を放出することで、発光層２４で蛍光発光が発生する。発光層２４で生じた光は、基板２０側から取り出される。
【００６４】
（１）基板
基板２０は、有機ＥＬ素子の発光波長の光に対して透明な基板である。基板２０としては、通常、石英基板、ガラス基板、樹脂基板等が用いられる。基板２０の厚みとしては、機械的強度を保つのに充分な厚みであれば特に制限はないが、石英基板、ガラス基板を用いる場合には、通常０．２ｍｍ以上であり、０．７ｍｍ以上が好ましい。
【００６５】
（２）陽極
陽極２２は、発光層２４に正孔を注入できれば特に制限はなく、公知の陽極の構成を適宜選択することができる。陽極２２の材料としては、金属、合金、金属酸化物等が挙げられる。例えば、金、銀、クロム、ニッケル等の金属及びこれらの合金、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の金属酸化物等が挙げられる。これらの中でも、生産性、高伝導性、透明性などの観点からはＩＴＯが特に好ましい。陽極２２の厚みとしては、材料等により適宜選択可能であるが、通常は１０ｎｍ〜５μｍである。ＩＴＯで構成される陽極２２は、電子ビーム法、スパッタリング法等により形成することができる。
【００６６】
（３）陰極
陰極２８は、発光層２４に電子を注入できれば特に制限はなく、公知の陰極の構成を適宜選択することができる。陰極２８の材料としては、金属、合金、金属酸化物等が挙げられる。例えば、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム−アルミニウム合金等が挙げられる。これらの中でも、仕事関数が４ｅＶ以下の材料が好ましく、アルミニウムが特に好ましい。陰極２８の厚みとしては、材料等に応じて適宜選択することができるが、通常は１０ｎｍ〜５μｍである。アルミニウム等の金属、合金で構成される陰極２８は、電子ビーム法、スパッタリング法等により形成することができる。
【００６７】
（４）発光層
発光層２４は、電界印加時に陽極２２から正孔を注入することができ、陰極２８から電子を注入することができ、更に正孔と電子との再結合の場を提供し、再結合の際に生ずる再結合エネルギーにより蛍光光を発光させる機能を有していればよい。本実施の形態では、上記の（ＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物/金属錯体）組織体を発光材料とする発光層２４を備えることにより、上記の機能を発現することができる。発光層２４は、発光材料の成膜方法として説明した上記の方法で、成膜することが可能である。発光層２４の厚みとしては、発光効率や電荷輸送特性の観点から、１００ｎｍ以下とすることができ、１０ｎｍ〜６０ｎｍが好ましく、３０ｎｍ〜５０ｎｍがより好ましい。
【００６８】
（５）電子輸送層
電子輸送層２６は、電界印加時に陰極２８から電子を注入する機能、該電子を輸送する機能、陽極２２から注入された正孔を障壁する機能のいずれかを有しているものであればよい。電子輸送層２６の材料としては、例えば、トリアゾール、トリアジン、オキサゾール、オキサジアゾール、フルオレノン、アントラキノジメタン、アントロン、ジフェニルキノン、チオピランジオキシド、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン、ジスチリルピラジン、ナフタレンペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン、８−キノリノール誘導体の金属錯体、メタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体等の各種金属錯体、などが挙げられる。
【００６９】
これらの中でも、電子輸送性や発光特性の観点から、トリス（８−オキソキノリン）アルミニウム（III）錯体（Ａｌｑ３）が特に好ましい。電子輸送層２６の厚みとしては、材料等に応じて適宜選択することができるが、通常は１０ｎｍ〜５００ｎｍである。電子輸送性や発光特性の観点から、１００ｎｍ〜１０ｎｍが好ましく、５０ｎｍ〜３０ｎｍがより好ましい。Ａｌｑ３等の金属錯体で構成される電子輸送層２６は、真空蒸着法、電子ビーム法、スパッタリング法等により形成することができる。
【００７０】
また、電子輸送層２６に、上記のＡｌｑ３等、発光層２４に含まれる金属錯体とは異なる波長で発光する蛍光発光性の金属錯体を含むことで、多色発光が可能な有機ＥＬ素子を構成することができる。例えば、発光層２４の金属錯体であるＲｕ（ｂｐｙ）３２＋の発光は６１０ｎｍ（橙色）にピークを有するのに対し、Ａｌｑ３の発光は５４０ｎｍ（緑色）にピークを有する。従って、発光層２４の厚さ、電子輸送層２６の厚さ、印加電圧を適宜変化させることにより、Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋とＡｌｑ３とが異なる強度で発光して多色発光が可能となる。
【００７１】
ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜では、ＰＡｎがＤＮＡに相互作用することにより組織体膜のホール輸送性が向上する。このためＰＡｎを含む組織体膜を発光層２４とした場合には、Ａｌｑ３層（電子輸送層２６）でキャリアの再結合が発生する。低電圧印加時にはＰＡｎによるホール移動度が優勢になるのに対し、高電圧印加時にはＡｌｑ３の電子移動度が優勢となり、キャリアの再結合がＡｌｑ３層（電子輸送層２６）側からＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜（発光層２４）側にシフトして、印加電圧の変化に応じて多色発光が観測される。なお、Ａｌｑ３層が厚過ぎると、キャリアの再結合がＡｌｑ３層だけで生じ、多色発光は観測されない。
【００７２】
−製造方法の一例−
本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、発光層２４を上記の発光材料を用いて成膜する以外には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択した方法により製造することができる。例えば、以下に述べる有機ＥＬ素子の製造方法により好適に製造することができる。
【００７３】
図４は図３に示す構造の有機ＥＬ素子の製造方法の一例を示す概略図である。図４に示すように、石英基板等の基板２０上に、ＩＴＯ電極等の陽極２２がストライプ状に形成されたＩＴＯ基板を用意する。このＩＴＯ基板の表面の一部に、上記の発光材料の有機溶媒溶液をスピンコートして、（ＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物/金属錯体）組織体からなる発光層２４を成膜する。成膜後に真空乾燥して、発光層２４から溶媒や水分を除去する。この発光層２４上に、Ａｌｑ３等を蒸着して電子輸送層２６を形成する。最後に、アルミニウム（Ａｌ）等を蒸着して、ストライプ状の陰極２８を形成する。
【実施例】
【００７４】
以下に本発明を、実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００７５】
＜実施例１＞
ＤＮＡ/ＰＡｎ/ＣＴＭＡ/Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体を作製して、当該組織体の成膜性と電荷輸送性能とを評価した。組織体の成膜性の評価はＡＴＭ像の観察により行った。また、組織体の電荷輸送性能の評価は、組織体で発光層を構成したセル（有機ＥＬ素子）を作製し、その電界印加時の発光輝度を測定することにより行った。
【００７６】
−使用した試料及び条件−
（Ａ）ＤＮＡ
鮭の精巣より得たＮａ塩タイプのＤＮＡを使用した。ＤＮＡ１本あたりの平均塩基対数は１０ｋｂｐｓの高分子ＤＮＡを用いた。なお、ＤＮＡ濃度（モル濃度）は、全てリン酸基濃度とした。ＤＮＡ０．０３６８ｇを水１０ｍｌに溶解することで、１０ｍＭのＤＮＡ水溶液を得た。
【００７７】
（Ｂ）塩化ｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウム（ＣＴＭＡ）
関東化学社製の塩化ｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウム粉末を使用した。なお、ＣＴＭＡ濃度（モル濃度）は、全てモノマーユニット濃度とした。ＣＴＭＡ０．０３２ｇを水１０ｍｌに溶解することで、１０ｍＭのＣＴＭＡ水溶液を得た。
【００７８】
（Ｃ）ポリアニリン（ＰＡｎ）
アルドリッチ（Ardrich）社製の酸化脱プロトン状態（エメラルディンベース）のＰＡｎを使用した。ＰＡｎの重量平均分子量は１×１０５である。ＰＡｎ濃度（モル濃度）は、全てモノマーユニットの濃度とした。ＰＡｎ０．００４５ｇをＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）１０ｍｌに溶解することで、５ｍＭのＰＡｎ溶液を得た。
【００７９】
（Ｄ）トリス（２，２−ビピリジル）ルテニウム（II）錯体(Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋)
アルドリッチ（Ardrich）社製のトリス（２，２−ビピリジル）ルテニウム（II）６水和物（Tris(2-2’ bipyridyl) dichlororuthenium(II) hexahydrate）を使用した。当該化合物０．０７４９ｇをブタノール１０ｍｌに溶解することで、１０ｍＭのＲｕ（ｂｐｙ）３２＋溶液を得た。
【００８０】
−ＤＮＡ組織体溶液の調製−
（Ａ）ＤＮＡ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体溶液の調製
ＤＮＡ水溶液に対しＣＴＭＡ水溶液を１０：１０の割合（以下、モル比）で混合することにより、ＤＮＡ／ＣＴＭＡ組織体の沈殿物を得た。この沈殿物を濾過によって採取し、真空下で乾燥することで固体状のＤＮＡ／ＣＴＭＡ組織体を得た。このＤＮＡ／ＣＴＭＡ組織体をブタノールに溶解することで、ＤＮＡ／ＣＴＭＡ組織体溶液を得た。調製したＤＮＡ／ＣＴＭＡ組織体溶液に対し、同じくブタノールを溶媒としたＲｕ（ｂｐｙ）３２＋溶液を、ＤＮＡに対し濃度比１０：１で混合することにより、ＤＮＡ：ＣＴＭＡ：Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋＝１０：１０：１のＤＮＡ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体溶液を得た。
【００８１】
（Ｂ）ＤＮＡ／ＰＡｎ組織体溶液の調製
１０ｍＭのＤＮＡ水溶液、５ｍＭのＰＡｎ溶液、２４０ｍＭのＨＣｌをそれぞれ調製した。これらの溶液を、（１）水４０ｍｌ、（２）塩酸（ＨＣｌ）１ｍｌ、（３）ＰＡｎ溶液１０ｍｌ、（４）ＤＮＡ水溶液５０ｍｌの順序で順次混合し、ＤＮＡ／ＰＡｎ組織体を調整した。この時ＤＮＡ：ＰＡｎ＝１０：１であり、組織体溶液の濃度を変更してもこの濃度比は変えないように調製した。この溶液をアセトン８００ｍｌを用いて再沈殿処理を行った。この再沈殿物を濾過によって採取し、真空下で乾燥することで固体状のＤＮＡ／ＰＡｎ組織体を得た。これを水に溶解することでＤＮＡ／ＰＡｎ組織体溶液を得た。
【００８２】
（Ｃ）ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体溶液の調製
調製したＤＮＡ／ＰＡｎ組織体溶液に対しＣＴＭＡ水溶液を１０：１０で混合することにより、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体の沈殿物を得た。この沈殿物を濾過によって採集し、真空下で乾燥することで固体状のＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体を得た。このＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体をブタノールに溶解することで、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体溶液を得た。
【００８３】
（Ｄ）ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体溶液の調製
調製したＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ溶液に対し、同じくブタノールを溶媒としたＲｕ（ｂｐｙ）３２＋溶液を、ＤＮＡに対し濃度比１０：１で混合することにより、ＤＮＡ：ＰＡｎ：ＣＴＭＡ：Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋＝１０：１：１０：１のＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体溶液を得た。
【００８４】
−組織体の成膜性と電荷輸送性能の評価方法−
（Ａ）ＵＶ−可視吸収スペクトル（ＵＶ-vis-ＮＩＲスペクトル）の測定
調製した各ＤＮＡ組織体溶液をクリーンベンチ内で石英基板上にキャストし、そのまま大気下で自然乾燥させた。市販の測定装置を用いて、作製したセルについて２００ｎｍ〜９００ｎｍの波長域のＵＶ−可視吸収スペクトルを測定した。
【００８５】
（Ｂ）円二色性スペクトル（ＣＤスペクトル）の測定
調製した各ＤＮＡ組織体溶液をクリーンベンチ内で石英基板上にキャストし、そのまま大気下で自然乾燥させた。日本分光社製の測定装置「Ｊ−８００」を用いて、作製したセルについて２００ｎｍ〜９００ｎｍの波長域のＣＤスペクトルを測定した。
【００８６】
（Ｃ）原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）による表面形状観測
調製した各ＤＮＡ組織体溶液をＩＴＯ基板上にスピンコート法によって成膜し、真空下で乾燥させた。ＳＩＩ社製の測定装置ＳＰＡ４００を用いてＡＦＭ像を観察した。作製したセルは全て大気下で測定を行った。また、測定モードは全てタッピングモードで行った。
【００８７】
（Ｄ）輝度−電流−電圧（Ｌ−Ｉ−Ｖ）特性の測定
調製した各ＤＮＡ組織体溶液を発光層の材料として用いて、図３に示す構造の有機ＥＬ素子を作製し、Ｌ−Ｉ−Ｖ特性を測定した。具体的には、ＩＴＯ基板上のＩＴＯを一部取り除いた後、それぞれ調製したＤＮＡ組織体溶液をスピンコート法によって成膜し、真空乾燥機内で１日乾燥させた。発光層である組織体膜の上に電子注入層としてＡｌｑ３、電極としてＡｌを連続で蒸着し、セルを作製した。作製したセルの素子面積は９ｍｍ２である。Ｌ−Ｉ−Ｖ特性の測定は全て真空下で行った。また、電圧印加時に観測された発光の発光強度を、輝度計によって測定した。
【００８８】
−組織体の成膜性と電荷輸送性能の評価結果及び考察−
（Ａ）ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体におけるＰＡｎの作用
図５に石英基板上に製膜したＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体膜のＵＶ−可視吸収スペクトルとＣＤスペクトルとを一緒に示す。下側がＵＶ−可視吸収スペクトルであり、上側がＣＤスペクトルである。横軸は波長（単位：ナノメートル（ｎｍ））を示す。ＵＶ−可視吸収スペクトルの縦軸は吸収強度（任意単位）を示す。また、ＣＤスペクトルの縦軸は楕円率（単位：ミリ度（ｍｄｅｇ））を示す。図５から分かるように、４００ｎｍから４５０ｎｍにかけて、ＰＡｎに起因する吸収の肩が見られる。それに対し、ＣＤスペクトルにおいて誘起ＣＤが観測された。これより、ＰＡｎはＤＮＡに対して相互作用していることが確認された。また、負のコットン効果しか観測されないことから、ＤＮＡのらせん構造は反映されておらず、図１（Ａ）に示すように、ＰＡｎはＤＮＡの一部に部分的に相互作用している。
【００８９】
（Ｂ）ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体におけるＲｕ（ｂｐｙ）３２＋の作用
図６に石英基板上に製膜したＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体膜、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜のＵＶ−可視吸収スペクトルとＣＤスペクトルとを一緒に示す。実線がＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体膜に対応し、点線がＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜に対応する。
【００９０】
ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体では、２６０ｎｍにＤＮＡに起因する吸収ピークが観測された。また、その吸収ピークに対してＣＤスペクトルに正のキラリティが観測された。このことから、ＤＮＡにＣＴＭＡを相互作用させた場合においても、ＤＮＡの構造規則性は崩れていないことが確認された。また、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体において、Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋に起因する吸収ピークが観測され、ＣＤスペクトルに変化が見られた。
【００９１】
図７にＵＶ−可視吸収スペクトルとＣＤスペクトルの各々について、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体膜のスペクトルと、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜のスペクトルとの差分を示す。図７から分かるように、Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋に起因する吸収ピークに対して、誘起ＣＤが観測された。一般的に、Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋には誘起ＣＤは観測されないことが知られている。このことから、Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋はＤＮＡ／ＣＴＭＡ組織体に対して結合していると考えられる。これは、図１（Ｃ）に示すように、Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋分子がＤＮＡの構造に沿って配列するために、Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋の分子配列に規則性が生まれたことによる。
【００９２】
作用（Ａ）及び作用（Ｂ）での考察から分かるように、本実施例では、図１（Ｃ）に示すように、ＤＮＡのらせん構造を損なわずに、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋の４種類の成分を組織化させることが可能であり、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体が得られていることが分かる。また、ＰＡｎは、ＤＮＡのアニオン部（リン酸基）の一部に相互作用しており、ＣＴＭＡとＲｕ（ｂｐｙ）３２＋とは、ＤＮＡのアニオン部（リン酸基）の残部に相互作用していることが分かる。更に、Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋分子が、ＤＮＡのらせん構造に沿って規則的に配列されていることが分かる。これらの事象は、ＤＮＡのらせん構造の軸方向での電荷輸送性能の向上を意味すると共に、Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋分子の分散性の向上（即ち、凝集の低減）による成膜性の向上を意味している。なお、以下の評価結果により、電荷輸送性能の向上と成膜性の向上とが裏付けられている。
【００９３】
（Ｃ）ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜の成膜性
図８（Ａ）及び（Ｂ）はＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜の表面のＡＦＭ像を示す。図８（Ａ）は組織体膜の表面形状を二次元で示すＡＦＭ像であり、図８（Ｂ）は組織体膜の表面形状を三次元で示すＡＦＭ像である。また、図１０（Ａ）はＤＮＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜の表面形状を三次元で示すＡＦＭ像であり、図１０（Ｂ）はＤＮＡ／ＰＡｎ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜の表面形状を三次元で示すＡＦＭ像である。
【００９４】
これらのＡＦＭ像を比較すれば分かるように、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜では、図１０（Ａ）に示すＤＮＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜、図１０（Ｂ）に示すＤＮＡ／ＰＡｎ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜に比べて、組織体膜の表面においてＲｕ（ｂｐｙ）３２＋の凝集に起因すると考えられる凹凸が小さくなっていることが確認された。これにより、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜では、ＣＴＭＡにより成膜性が向上していることが分かる。
【００９５】
（Ｄ）ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜の電荷輸送性能
ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体をＩＴＯ基板上にスピンコート法で成膜した後、Ａｌｑ３、Ａｌ電極を蒸着し、ＩＴＯ／（ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体）／Ａｌｑ３／Ａｌをこの順に積層したセル（有機ＥＬ素子）を作製した。このセルについて真空下で、Ｌ−Ｉ−Ｖ特性を測定した。
【００９６】
図９はＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜のＬ−Ｉ−Ｖ特性を測定した結果を示すグラフである。横軸は印加電圧（単位：ボルト（Ｖ））を示す。縦軸（左側）は電流密度（単位：ミリアンペア/平方センチメートル（ｍＡ/ｃｍ２））を示し、縦軸（右側）は蛍光強度（単位：カンデラ/平方メートル（ｃｄ/ｍ２））を示す。また、●はＩ−Ｖ測定結果のプロットを示し、■はＬ−Ｖ測定結果のプロットを示す。
【００９７】
図９から分かるように、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体を発光層に用いたセル（有機ＥＬ素子）では、印加電圧が５Ｖの際にＲｕ（ｂｐｙ）３２＋に起因する赤色発光が観測された。印加電圧が約９Ｖで蛍光強度が最大となり、その大きさは約１ｃｄ/ｍ２であった。これに対し、図示はしていないが、ＰＡｎを含まないＤＮＡ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体（１０：１０：１）を発光層に用いたセル（有機ＥＬ素子）では、印加電圧１５Ｖ以下では、発光を観測することができなかった。この差異から、ホール輸送性の高いＰＡｎがＤＮＡに相互作用することにより、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜のホール輸送性が向上していることが分かる。
【００９８】
＜実施例２〜７＞
下記表１に示すように、発光材料の脂質化合物の種類、組成比を種々変更した以外は実施例１と同様にして発光材料を成膜した。いずれの実施例でも、ＵＶ−可視吸収スペクトルと円二色性スペクトルの測定結果から、図１（Ｃ）に示す構造の組織体が形成されていることが確認された。また、ＡＦＭ像から、Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋錯体が分散され、平滑な組織体膜が形成されていることが確認された。また、組織体膜を発光層に用いたセル（有機ＥＬ素子）を作製した。得られた有機ＥＬ素子についてＬ−Ｉ−Ｖ特性を測定した。各実施例の有機ＥＬ素子の発光開始電圧を下記表１に示す。
【００９９】
【表１】
【０１００】
上記の結果から、共役系を有する脂質化合物を含む組織体膜の方が導電性に優れており、有機ＥＬ素子の発光開始電圧が低下していることが分かる。また、成膜性が低下しない範囲では、Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋錯体のＤＮＡに対するモル比が高い方が導電性に優れており、有機ＥＬ素子の発光開始電圧が低下していることが分かる。
【符号の説明】
【０１０１】
１０ ＤＮＡ
１０Ａ アニオン部
１２ 導電性高分子
１４ 脂質化合物
１６ 金属錯体
２０ 基板
２２ 陽極
２４ 発光層
２６ 電子輸送層
２８ 陰極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光材料及び有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）を光電子デバイスの材料に応用する研究が進められている。例えば、ＤＮＡの二重らせん構造内に金属錯体などの発光物質を挿入（インターカレーション）した「ＤＮＡ複合体」を発光材料として用い、室温で燐光発光が得られるようにした有機発光素子が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、材料としてのＤＮＡは、多数のリン酸基を有する水溶性の高分子であり、自己組織化という特性を除けば、元来は光電子デバイスの材料には不向きである。このため、ＤＮＡ複合体を光電子デバイスの材料に応用するには、疎水化して成膜性を高める必要がある。また、ＤＮＡに特有の二重らせん構造を、物質のインターカレーションだけでなく、他の光電子性能に反映させる等の工夫が必要となる。
【０００５】
本発明の目的は、蛍光物質をＤＮＡに挿入した従来のＤＮＡ複合体に比べ、成膜性に優れると共に、高い電荷輸送性能を有する発光材料を提供することにある。また、本発明の他の目的は、本発明の発光材料を用いて薄膜形成された平滑で且つ高い電荷輸送性能を有する発光層を備えることで、従来のＤＮＡ複合体を発光層に用いた有機発光素子に比べて、低電圧で大きな発光強度を得ることができる有機発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明の発光材料は、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）と、主鎖又は側鎖にプロトン化可能なアミノ基を少なくとも１つ有し且つ前記ＤＮＡと絡み合う導電性高分子と、前記ＤＮＡのアニオン部に結合するカチオン性官能基を有する脂質化合物と、前記ＤＮＡのアニオン部に結合する蛍光発光性の金属錯体と、を含んでいる。前記金属錯体が、前記脂質化合物との疎水性相互作用により保持されることが好ましい。
【０００７】
前記導電性高分子としては、ポリアニリン、ポリアニシジン、ポリアミノフェノール、ポリメタニル酸、ポリナフチルアニリン、及びポリメトキシアニリンからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましく、ポリアニリンが特に好ましい。
【０００８】
前記脂質化合物としては、脂肪族又は芳香族の炭化水素基を有する炭素数が１０以上の四級アンモニウム塩を用いてもよい。前記炭化水素基としては、少なくとも１つの電子共役系を有するものが好ましい。例えば、前記脂質化合物は、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム塩（ＣＴＭＡ）、ベンジルトリメチルアンモニウム塩、及びＮ−ヘキサデシルピリジニウム塩からなる群から選択される一種である。
【０００９】
前記金属錯体としては、ルテニウム錯体、ロジウム錯体、オスミウム錯体、イリジウム錯体、レニウム錯体を少なくとも含む遷移金属錯体、及び亜鉛錯体からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましく、トリス（２，２−ビピリジル）ルテニウム（II）錯体(Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋) が特に好ましい。
【００１０】
また、上記目的を達成するために本発明の有機発光素子は、本発明の発光材料を含む発光層と、前記発光層に正孔を注入する陽極と、前記発光層に電子を注入する陰極と、を含んでいる。
【００１１】
前記発光層と前記陰極との間に、前記金属錯体とは異なる波長で発光する蛍光発光性の金属錯体を含む電子輸送層を更に備えていてもよい。この場合、前記電子輸送層は、トリス（８−オキソキノリン）アルミニウム（III）錯体（Ａｌｑ３）を有していてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の発光材料によれば、蛍光物質をＤＮＡに挿入した従来のＤＮＡ複合体に比べ、成膜性に優れると共に、高い電荷輸送性能を有する発光材料を提供することができる。また、本発明の有機発光素子によれば、本発明の発光材料を用いて薄膜形成された平滑で且つ高い電荷輸送性能を有する発光層を備えることで、従来のＤＮＡ複合体を発光層に用いた有機発光素子に比べて、低電圧で大きな発光強度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は本実施の形態に係る発光材料（組織体）の分子構造を模式的に示す図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は発光材料の溶液の調整手順を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の積層構造の一例を示す断面図である。
【図４】図３に示す構造の有機ＥＬ素子の製造方法の一例を示す概略図である。
【図５】ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体膜のＵＶ−可視吸収スペクトルとＣＤスペクトルとを一緒に示す図である。
【図６】ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体膜、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜のＵＶ−可視吸収スペクトルとＣＤスペクトルとを一緒に示す図である。
【図７】ＵＶ−可視吸収スペクトルとＣＤスペクトルの各々について、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体膜のスペクトルと、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜のスペクトルとの差分を示す図である。
【図８】（Ａ）及び（Ｂ）はＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜の表面のＡＦＭ像を示す図である。
【図９】ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜のＬ−Ｉ−Ｖ特性を測定した結果を示すグラフである。
【図１０】（Ａ）はＤＮＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜の表面のＡＦＭ像を示す図であり、（Ｂ）はＤＮＡ／ＰＡｎ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜の表面のＡＦＭ像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
＜発光材料の組成＞
まず、発光材料について説明する。
本発明の実施の形態に係る発光材料は、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）と、主鎖又は側鎖にプロトン化可能なアミノ基を少なくとも１つ有し且つＤＮＡと絡み合う導電性高分子と、ＤＮＡのアニオン部に結合するカチオン性官能基を有する脂質化合物と、ＤＮＡのアニオン部に結合する蛍光発光性の金属錯体と、を含んでいる。
【００１５】
−模式的な分子構造−
図１（Ａ）〜（Ｃ）は本実施の形態に係る発光材料（組織体）の分子構造を模式的に示す図である。なお、以下では、複数の成分からなる発光材料を、「ｃｏｍｐｌｅｘ」の意味で「複合体」又は「組織体」と称する。図１（Ａ）に示すように、ＤＮＡ１０は２重らせん構造を有し、ＤＮＡ鎖を形成する各糖にはアニオン部１０Ａとしてリン酸基が結合されている。導電性高分子１２は、主鎖又は側鎖にあるアミノ基がプロトン化されてアンモニウム塩となり、プロトン化されたアミノ基がＤＮＡ１０のアニオン部１０Ａの一部に結合（イオン結合により塩を形成）している。これにより、導電性高分子１２は、ＤＮＡ鎖に沿ってＤＮＡ１０に絡み付いている。導電性高分子１２が絡み付いたＤＮＡ１０には、結合可能なアニオン部１０Ａが残存している。
【００１６】
また、図１（Ｂ）に示すように、カチオン性官能基を有する脂質化合物１４は、導電性高分子１２が結合していないＤＮＡ１０のアニオン部１０Ａに、そのカチオン性官能基を介して結合している。これにより、ＤＮＡ１０の外側には、長鎖アルキル基など脂質化合物１４の疎水部が配置されて、発光材料を疎水化している。
【００１７】
更に、図１（Ｃ）に示すように、蛍光発光性の金属錯体１６は、導電性高分子１２や脂質化合物１４が結合していないＤＮＡ１０のアニオン部１０Ａに、静電相互作用により結合されている。例えば、ＤＮＡ１０のアニオン部１０Ａは、金属錯体１６の配位子の一部となり、錯体金属に配位している。また、金属錯体１６は、脂質化合物１４との疎水性相互作用により、ＤＮＡ１０のアニオン部１０Ａに結合された脂質化合物１４の間に分散保持されて、ＤＮＡ１０と同様に疎水化されている。
【００１８】
本実施の形態に係る発光材料は、上記の分子構造を形成することで、疎水化されて水分を含まなくなると共に、蛍光発光性の金属錯体１６が均一に分散される。従って、本実施の形態に係る発光材料を薄膜形成した場合に、防湿性が高く平滑性に優れる発光材料膜を成膜することができる。即ち、本実施の形態では、成膜性に優れる発光材料を得ることができる。
【００１９】
また、本実施の形態に係る発光材料は、上記の分子構造を形成することで、ＤＮＡの２重らせん構造に沿ってキャリアの輸送性が向上する。従って、本実施の形態に係る発光材料を薄膜形成した場合に、高い電荷輸送性能を有する発光材料膜を得ることができる。即ち、本実施の形態の発光材料膜は、蛍光物質をＤＮＡに挿入した従来のＤＮＡ複合体膜に比べ、低電圧で高い発光強度を発揮することができる。
【００２０】
−発光材料の各成分−
次に、発光材料に含まれる各成分について説明する。
（１）ＤＮＡ
本実施の形態に係るデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）は、２本のポリヌクレオチド鎖が二重らせん構造を形成した高分子である。また、二重らせん構造を形成可能であればよく、リボ核酸（ＲＮＡ）を含む構造でもよい。以下では、ＤＮＡとＲＮＡとを特に区別する必要がない場合には、ＤＮＡの代わりにＲＮＡを用いてもよい。
【００２１】
ＤＮＡは、通常は、ナトリウム塩であり水溶性の高分子である。ポリヌクレオチド鎖は、糖、リン酸基、核酸塩基からなるヌクレオチドを単位とする鎖状重合体である。糖はデオキシリボース又はリボースであり、核酸塩基はアデニン（Ａ）、グアニン（Ｇ）、ウラシル（Ｕ）、シトシン（Ｃ）、チミン（Ｔ）の５種類から選択される。本実施の形態に係るＤＮＡは、二重らせん構造を形成可能であればよく、ＤＮＡの塩基配列自体に特に意味はない。従って、ＤＮＡの塩基配列は、同じでも異なっていてもよく、ランダムでも均一でもよい。
【００２２】
本実施の形態のＤＮＡとしては、天然ＤＮＡ及び合成ＤＮＡのいずれも使用することができる。天然ＤＮＡとしては、細菌ウイルスのλファージＤＮＡ、大腸菌染色体ＤＮＡ、仔牛胸腺ＤＮＡ、サケ精子ＤＮＡを挙げることができる。また、合成ＤＮＡとしては、ポリ（ｄＡ）、ポリ（ｄＴ）、ポリ（ｄＧ）、ポリ（ｄＣ）、ポリ（ｄＡ−ｄＴ）、ポリ（ｄＧ−ｄＣ）などを用いて合成装置によって合成可能な合成ＤＮＡを挙げることができる。また、塩基配列の異なる種々の合成ＲＮＡ、相補的塩基対を有するＤＮＡ／ＲＮＡハイブリッドも含むことができる。
【００２３】
また、ＤＮＡのサイズ（長さ）は、成膜性の観点から、塩基対数１００〜１００万の範囲が好ましく、１０００〜２０万の範囲がより好ましい。なお、ＤＮＡの長さ（塩基対数）は、ＤＮＡの分子量に換算可能であり、ＤＮＡの分子量と略同じ値となる。
【００２４】
（２）導電性高分子
本実施の形態に係る導電性高分子は、主鎖又は側鎖にプロトン化可能なアミノ基を有する導電性高分子である。例えば、主鎖にプロトン化可能なアミノ基を有する導電性高分子としては、下記一般式（Ａ）で表される導電性高分子を用いることができる。
【００２５】
【化１】
【００２６】
前記一般式（Ａ）において、Ｘは、芳香族環又は複素環を表す。前記芳香族環としては、例えば、ベンゼン、ハロゲン化ベンゼン、ナフタレンハロゲン化ナフタレン、アントラセン、トルエン、クメン、スチレン、キシレン、フェノール、ナフトール、などが挙げられ、これらは置換基を有していてもよい。これらの中でも、ベンゼン、ナフタレンが好ましく、ベンゼンがより好ましい。前記複素環としては、例えば、チオフェン、ピロール、オキサゾール、フラン、ピリジン、ピリミジン、プリン、インドール、カルバゾール、フルオレノン、などが挙げられ、これらは置換基を有していてもよい。これらの中でも、チオフェン、ピロールが好ましく、ピロールがより好ましい。
【００２７】
前記一般式（Ａ）における複数のＸは、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよいが、アミノ基が等間隔に配置される点で、互いに同一であるのが好ましい。Ｘは、置換基を有していてもよく、該置換基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。また、前記一般式（Ａ）において、ｎは、重合度を表す（ここでは、重合度は、上記の「塩基対数」と同義である）。ｎとしては、成膜性並びに導電性の観点から、１００〜１００万の範囲が好ましく、１万〜３０万の範囲がより好ましい。
【００２８】
上記導電性高分子の具体例としては、例えば、ポリアニリン、ポリアニシジン、ポリアミノフェノール、ポリメタニル酸、ポリナフチルアニリン、ポリメトキシアニリン、などが好適に挙げられる。これらの中でも、導電性及び安定性の観点から、次式で表されるポリアニリンが特に好ましい。なお、ポリアニリンは「ＰＡｎ」又は「ＰＡＮＩ」と略記される。
【００２９】
【化２】
【００３０】
上記のポリアニリンは、下記に示すようにプロトン化されて導電性を示す。
【００３１】
【化３】
【００３２】
（３）脂質化合物
本実施の形態に係る脂質化合物は、カチオン性官能基を有する脂質化合物である。カチオン性官能基を有する脂質化合物は、ＤＮＡを含む発光材料を疎水化できるものであれば特に制限はない。カチオン性官能基を有する脂質化合物としては、基本的に疎水性の官能基を有する四級アンモニウム塩が用いられる。ＤＮＡのアニオン部であるリン酸基は、通常はナトリウム塩であるが、四級アンモニウム塩の添加により、ナトリウムイオン（Ｎａ＋）と四級アンモニウムイオンとのイオン交換が起こり、ＤＮＡを疎水化することが知られている。
【００３３】
例えば、成膜性を向上させるとの観点からは、脂肪族又は芳香族の炭化水素基を有する炭素数が１０以上の四級アンモニウム塩が好ましく、炭素数１２〜２０の脂肪族炭化水素基及び炭素数５〜２０の芳香族炭化水素基からなる群より選択された炭化水素基を少なくとも１つ有する四級アンモニウム塩が好ましい。また、キャリア輸送性を向上させるとの観点からは、例えば芳香族の炭化水素基のように、少なくとも１つの共役系を有する炭化水素基を有する四級アンモニウム塩が好ましい。疎水性の官能基に電子共役系を導入することにより、発光材料の導電性（即ち、キャリア輸送性）が改善される。
【００３４】
四級アンモニウムとしては、例えば、下記一般式（１）で示される界面活性剤を用いることができる。式中、ｍ、ｎ、及びｙは、０〜２０までの整数を示す。なお、第四級アンモニウムは、通常、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲンイオン（Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−）との塩として提供される。
【００３５】
【化４】
【００３６】
上記一般式（１）で示される界面活性剤の具体例としては、下記式で表されるヘキサデシルトリメチルアンモニウム塩があげられる。ヘキサデシルトリメチルアンモニウムの塩化物は、塩化セチルトリメチルアンモニウムとも称され、ＣＴＭＡと略記される。
【００３７】
【化５】
【００３８】
また、第四級アンモニウムとしては、下記一般式（２）で示されるポリエチレングリコールを含む界面活性剤を用いることもできる。式中、ｎ及びｍは、０〜２０までの整数を示す。
【００３９】
【化６】
【００４０】
更に、第四級アンモニウムとしては、下記一般式（３）で示される芳香環を含む界面活性剤を用いることもできる。式中、ｎは０〜３０までの整数を示す。下記一般式（３）で示される界面活性剤の具体例としては、ベンジルトリメチルアンモニウム塩を挙げることができる。
【００４１】
【化７】
【００４２】
芳香環を含む前記構造式において、芳香環の種類は特に問わず、例えば一般式（４）に示したような、ピリジンの誘導体を用いることもできる。式中、ｎは０〜２０までの整数を示す。下記一般式（４）で示される界面活性剤の具体例としては、Ｎ−ヘキサデシルピリジニウム塩を挙げることができる。
【００４３】
【化８】
【００４４】
なお、カチオン性官能基を有する脂質化合物は、上記の例示に拘わらず、四級化Ｌ−アラニン、四級化Ｌ−フェニルアラニン、四級化Ｌ−グルタミン酸、四級化ヒスチジン誘導体等のキラリティを有するカチオン性官能基を備えた四級アンモニウム塩でもよい。また、カチオン性官能基は、四級アンモニウムに限らず、リン酸基の負電荷と強い親和性を有する陽電荷を有するものであれば特に制限はない。
【００４５】
（４）金属錯体
本実施の形態に係る金属錯体は、蛍光発光性の金属錯体である。本実施の形態に係る金属錯体としては、例えば、遷移金属錯体及び亜鉛錯体から選択される少なくとも１種が好ましく、ルテニウム錯体、ロジウム錯体、オスミウム錯体、イリジウム錯体、レニウム錯体及び亜鉛錯体から選択されるのがより好ましく、これらの中でも、ルテニウム錯体がより好ましい。また、金属錯体の配位子としては、脂質化合物との疎水性相互作用に優れる配位子が好ましい。具体的には、蛍光発光性のルテニウム錯体としては、下記式で表されるトリス（２，２−ビピリジル）ルテニウム（II）錯体(Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋)が特に好ましい。
【００４６】
【化９】
【００４７】
上記のトリス（２，２−ビピリジル）ルテニウム（II）錯体(Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋)は、中心金属であるルテニウムから配位子への電子移動遷移（ＭＬＣＴ）に起因する第一吸収体の極大波長が４５０ｎｍ（ε＝１．３８×１０４）付近に存在する。この極大波長は太陽光の中で最も強度が高いスペクトルとほぼ一致するため、当該錯体は、可視光により容易に励起されて蛍光発光する。
【００４８】
（５）組成比
本発明の実施の形態に係る発光材料では、各成分の組成比（モル比）は以下の範囲とすることが好ましい。ここで、ＤＮＡのモル数はリン酸基のモル数で表される。導電性高分子のモル数はモノマーユニットのモル数で表される。脂質化合物のモル数はカチオン性官能基のモル数で表される。また、金属錯体のモル数は金属イオンのモル数で表される。
【００４９】
ＤＮＡ：導電性高分子は、１：１０〜３０：１の範囲が好ましく、１：２〜２０：１の範囲がより好ましい。導電性高分子がポリアニリンの場合には、ＤＮＡ：ＰＡｎ＝１０：１が好ましい。
【００５０】
ＤＮＡ：脂質化合物は、１０：１〜１０：２０の範囲が好ましく、１０：３〜１０：１２の範囲がより好ましい。脂質化合物がＣＴＭＡの場合には、ＤＮＡ：ＣＴＭＡ＝１：１が好ましい。脂質化合物は、組織体膜の防湿性及び平滑性を向上させて成膜性を高める成分である。従って、脂質化合物の組成比が、低くなり過ぎないようにする。
【００５１】
ＤＮＡ：金属錯体は、１：１０〜３０：１の範囲が好ましく、１：２〜２０：１の範囲がより好ましい。金属錯体がＲｕ（ｂｐｙ）３２＋の場合には、ＤＮＡ：Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋＝１０：１が好ましい。
【００５２】
従って、本発明の実施の形態に係る発光材料が、ＤＮＡ/ＰＡｎ/ＣＴＭＡ/Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋の組合せで構成される場合には、その組成比を、ＤＮＡ：ＰＡｎ：ＣＴＭＡ：Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋＝１０：１：１０：１としてもよい。
【００５３】
＜発光材料の成膜方法＞
次に、上記発光材料を用いた成膜方法について説明する。上記発光材料の成膜は、基本的には「溶液キャスト法」により行われる。溶液キャスト法とは、成膜材料を溶媒に溶解した溶液を、基板表面にキャスト（流延）し、溶媒を除去（乾燥）して成膜する方法である。
【００５４】
−発光材料溶液の調整−
図２（Ａ）及び（Ｂ）は発光材料の溶液の調整手順を示す図である。図２では、発光材料であるＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物/金属錯体が、ＤＮＡ/ＰＡｎ/ＣＴＭＡ/Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋の組合せで構成された例に関して調整手順を説明するが、他の材料を用いた場合にも基本的には同様の手順で、発光材料の溶液を調整することができる。なお、各成分の組成比に関しては上述した通りであり、具体的な濃度等に関しては実施例で説明する。
【００５５】
まず、酸性水溶液に、導電性高分子の水溶液を加えた後に、ＤＮＡの水溶液を加える。導電性高分子のアミノ基は、酸性下でプロトン化されている。これにより、（ＤＮＡ/導電性高分子）組織体の水溶液が得られる。次に、図２（Ａ）に示すように、（ＤＮＡ/導電性高分子）組織体の水溶液に、脂質化合物の水溶液を加える。脂質化合物の結合により（ＤＮＡ/導電性高分子）組織体が疎水化されて、（ＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物）組織体が沈殿する。沈殿した（ＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物）組織体を、ろ過・乾燥する。この際に、イオン交換で生じた塩（例えば、ＮａＣｌ）、水分、その他の水溶性の不純物が除去されて、（ＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物）組織体が高い純度で単離される。
【００５６】
次に、図２（Ｂ）に示すように、疎水性の（ＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物）組織体を、ブタノール等の有機溶媒に溶解して、（ＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物）組織体の有機溶媒溶液を得る。金属錯体を同じ有機溶媒に溶解して、金属錯体の有機溶媒溶液を得る。（ＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物）組織体の有機溶媒溶液に、金属錯体の有機溶媒溶液を加えることで、（ＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物/金属錯体）組織体の有機溶媒溶液が得られる。
【００５７】
なお、（ＤＮＡ/ＰＡｎ/ＣＴＭＡ/Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋）組織体は、ブタノールに対し均一に溶解している。発光材料の溶液を調整する際には、同様に、（ＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物/金属錯体）組織体の均一溶液が得られるように、（ＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物）組織体、金属錯体、（ＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物/金属錯体）組織体の各々を溶解することができる、有機溶媒を選択する。
【００５８】
−その他の成分−
本実施の形態に係る発光材料の溶液は、上記以外の成分（添加物）として、電荷輸送性及び発光量子収率を向上させる観点から、単核又は多核の芳香族化合物や、単核又は多核のヘテロ芳香族化合物等を含んでいてもよい。
【００５９】
−成膜−
上述した通り、発光材料の成膜は、基本的には最も簡単な「溶液キャスト法」により行われる。上記調整で得られた発光材料溶液を、基板上にキャストした後で、風乾、熱乾燥、真空乾燥等の乾燥方法により溶媒を除去して乾燥する。発光材料溶液は、所望の膜厚が得られるように、所定の粘度や濃度に調整されてキャストされる。キャストには、カンマコーター、リップコーター、ドクターブレードコーター、バーコーター、ロールコーター等を用いてもよい。なお、成膜方法は、溶液キャスト法に限定される訳ではない。発光材料の成膜性や所望の膜厚に応じて、ディップコート法、スピンコート法など他の成膜方法を用いてもよい。例えば、薄膜の形成には、溶液キャスト法よりも、遠心力を利用したスピンコート法の方が好適である。
【００６０】
＜有機発光素子＞
次に、本発明の有機発光素子の実施の形態に係る有機ＥＬ素子について説明する。
本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子は、上記の発光材料を含む発光層と、発光層に正孔を注入する陽極と、発光層に電子を注入する陰極と、を含んでいる。即ち、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子は、上記の（ＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物/金属錯体）組織体を発光材料とする発光層を備える以外に特に制限はなく、公知の構成を採用することができる。
【００６１】
有機ＥＬ素子は、一般に、正孔を注入可能な陽極及び電子を注入可能な陰極による一対の電極間に、該正孔と該電子とを再結合させる際に生ずる再結合エネルギーによって発光中心が励起されて発光を生ずる発光物質を含有する発光層を含む有機化合物層を有している。有機化合物層は、発光層の外に、正孔を輸送する正孔輸送層、電子を輸送する電子輸送層、保護層等を、適宜、含んでいてもよい。
【００６２】
−積層構造の一例−
図３は本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の積層構造の一例を示す断面図である。本実施の形態に係る有機ＥＬ素子は、図３に示すように、基板２０、基板２０上に積層された陽極２２、基板２０及び陽極２２上に積層された発光層２４、発光層２４上に積層された電子輸送層２６、及び電子輸送層２６上に積層された陰極２８を備えている。陽極２２と陰極２８とは、発光層２４に電界を印加するための電源に接続されている。陽極２２は、基板２０の一部の表面を覆うように設けられている。発光層２４は、陽極２２の表面の一部と、陽極２２で覆われていない基板２０の表面とを覆うように、基板２０及び陽極２２上に設けられている。陰極２８は、電子輸送層２６の一部の表面を覆うように設けられている。
【００６３】
上記の有機ＥＬ素子では、陽極２２と陰極２８との間に電圧が印加されると、陽極２２から発光層２４に正孔が注入されると共に、陰極２８から電子輸送層２６を介して発光層２４に電子が注入される。発光層２４では、正孔と電子とが再結合して、再結合エネルギーによって発光層２４に含まれる蛍光体を励起する。励起された蛍光体が、励起状態から基底状態に戻る際に光（フォトン）を放出することで、発光層２４で蛍光発光が発生する。発光層２４で生じた光は、基板２０側から取り出される。
【００６４】
（１）基板
基板２０は、有機ＥＬ素子の発光波長の光に対して透明な基板である。基板２０としては、通常、石英基板、ガラス基板、樹脂基板等が用いられる。基板２０の厚みとしては、機械的強度を保つのに充分な厚みであれば特に制限はないが、石英基板、ガラス基板を用いる場合には、通常０．２ｍｍ以上であり、０．７ｍｍ以上が好ましい。
【００６５】
（２）陽極
陽極２２は、発光層２４に正孔を注入できれば特に制限はなく、公知の陽極の構成を適宜選択することができる。陽極２２の材料としては、金属、合金、金属酸化物等が挙げられる。例えば、金、銀、クロム、ニッケル等の金属及びこれらの合金、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の金属酸化物等が挙げられる。これらの中でも、生産性、高伝導性、透明性などの観点からはＩＴＯが特に好ましい。陽極２２の厚みとしては、材料等により適宜選択可能であるが、通常は１０ｎｍ〜５μｍである。ＩＴＯで構成される陽極２２は、電子ビーム法、スパッタリング法等により形成することができる。
【００６６】
（３）陰極
陰極２８は、発光層２４に電子を注入できれば特に制限はなく、公知の陰極の構成を適宜選択することができる。陰極２８の材料としては、金属、合金、金属酸化物等が挙げられる。例えば、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム−アルミニウム合金等が挙げられる。これらの中でも、仕事関数が４ｅＶ以下の材料が好ましく、アルミニウムが特に好ましい。陰極２８の厚みとしては、材料等に応じて適宜選択することができるが、通常は１０ｎｍ〜５μｍである。アルミニウム等の金属、合金で構成される陰極２８は、電子ビーム法、スパッタリング法等により形成することができる。
【００６７】
（４）発光層
発光層２４は、電界印加時に陽極２２から正孔を注入することができ、陰極２８から電子を注入することができ、更に正孔と電子との再結合の場を提供し、再結合の際に生ずる再結合エネルギーにより蛍光光を発光させる機能を有していればよい。本実施の形態では、上記の（ＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物/金属錯体）組織体を発光材料とする発光層２４を備えることにより、上記の機能を発現することができる。発光層２４は、発光材料の成膜方法として説明した上記の方法で、成膜することが可能である。発光層２４の厚みとしては、発光効率や電荷輸送特性の観点から、１００ｎｍ以下とすることができ、１０ｎｍ〜６０ｎｍが好ましく、３０ｎｍ〜５０ｎｍがより好ましい。
【００６８】
（５）電子輸送層
電子輸送層２６は、電界印加時に陰極２８から電子を注入する機能、該電子を輸送する機能、陽極２２から注入された正孔を障壁する機能のいずれかを有しているものであればよい。電子輸送層２６の材料としては、例えば、トリアゾール、トリアジン、オキサゾール、オキサジアゾール、フルオレノン、アントラキノジメタン、アントロン、ジフェニルキノン、チオピランジオキシド、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン、ジスチリルピラジン、ナフタレンペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン、８−キノリノール誘導体の金属錯体、メタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体等の各種金属錯体、などが挙げられる。
【００６９】
これらの中でも、電子輸送性や発光特性の観点から、トリス（８−オキソキノリン）アルミニウム（III）錯体（Ａｌｑ３）が特に好ましい。電子輸送層２６の厚みとしては、材料等に応じて適宜選択することができるが、通常は１０ｎｍ〜５００ｎｍである。電子輸送性や発光特性の観点から、１００ｎｍ〜１０ｎｍが好ましく、５０ｎｍ〜３０ｎｍがより好ましい。Ａｌｑ３等の金属錯体で構成される電子輸送層２６は、真空蒸着法、電子ビーム法、スパッタリング法等により形成することができる。
【００７０】
また、電子輸送層２６に、上記のＡｌｑ３等、発光層２４に含まれる金属錯体とは異なる波長で発光する蛍光発光性の金属錯体を含むことで、多色発光が可能な有機ＥＬ素子を構成することができる。例えば、発光層２４の金属錯体であるＲｕ（ｂｐｙ）３２＋の発光は６１０ｎｍ（橙色）にピークを有するのに対し、Ａｌｑ３の発光は５４０ｎｍ（緑色）にピークを有する。従って、発光層２４の厚さ、電子輸送層２６の厚さ、印加電圧を適宜変化させることにより、Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋とＡｌｑ３とが異なる強度で発光して多色発光が可能となる。
【００７１】
ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜では、ＰＡｎがＤＮＡに相互作用することにより組織体膜のホール輸送性が向上する。このためＰＡｎを含む組織体膜を発光層２４とした場合には、Ａｌｑ３層（電子輸送層２６）でキャリアの再結合が発生する。低電圧印加時にはＰＡｎによるホール移動度が優勢になるのに対し、高電圧印加時にはＡｌｑ３の電子移動度が優勢となり、キャリアの再結合がＡｌｑ３層（電子輸送層２６）側からＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜（発光層２４）側にシフトして、印加電圧の変化に応じて多色発光が観測される。なお、Ａｌｑ３層が厚過ぎると、キャリアの再結合がＡｌｑ３層だけで生じ、多色発光は観測されない。
【００７２】
−製造方法の一例−
本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、発光層２４を上記の発光材料を用いて成膜する以外には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択した方法により製造することができる。例えば、以下に述べる有機ＥＬ素子の製造方法により好適に製造することができる。
【００７３】
図４は図３に示す構造の有機ＥＬ素子の製造方法の一例を示す概略図である。図４に示すように、石英基板等の基板２０上に、ＩＴＯ電極等の陽極２２がストライプ状に形成されたＩＴＯ基板を用意する。このＩＴＯ基板の表面の一部に、上記の発光材料の有機溶媒溶液をスピンコートして、（ＤＮＡ/導電性高分子/脂質化合物/金属錯体）組織体からなる発光層２４を成膜する。成膜後に真空乾燥して、発光層２４から溶媒や水分を除去する。この発光層２４上に、Ａｌｑ３等を蒸着して電子輸送層２６を形成する。最後に、アルミニウム（Ａｌ）等を蒸着して、ストライプ状の陰極２８を形成する。
【実施例】
【００７４】
以下に本発明を、実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００７５】
＜実施例１＞
ＤＮＡ/ＰＡｎ/ＣＴＭＡ/Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体を作製して、当該組織体の成膜性と電荷輸送性能とを評価した。組織体の成膜性の評価はＡＴＭ像の観察により行った。また、組織体の電荷輸送性能の評価は、組織体で発光層を構成したセル（有機ＥＬ素子）を作製し、その電界印加時の発光輝度を測定することにより行った。
【００７６】
−使用した試料及び条件−
（Ａ）ＤＮＡ
鮭の精巣より得たＮａ塩タイプのＤＮＡを使用した。ＤＮＡ１本あたりの平均塩基対数は１０ｋｂｐｓの高分子ＤＮＡを用いた。なお、ＤＮＡ濃度（モル濃度）は、全てリン酸基濃度とした。ＤＮＡ０．０３６８ｇを水１０ｍｌに溶解することで、１０ｍＭのＤＮＡ水溶液を得た。
【００７７】
（Ｂ）塩化ｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウム（ＣＴＭＡ）
関東化学社製の塩化ｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウム粉末を使用した。なお、ＣＴＭＡ濃度（モル濃度）は、全てモノマーユニット濃度とした。ＣＴＭＡ０．０３２ｇを水１０ｍｌに溶解することで、１０ｍＭのＣＴＭＡ水溶液を得た。
【００７８】
（Ｃ）ポリアニリン（ＰＡｎ）
アルドリッチ（Ardrich）社製の酸化脱プロトン状態（エメラルディンベース）のＰＡｎを使用した。ＰＡｎの重量平均分子量は１×１０５である。ＰＡｎ濃度（モル濃度）は、全てモノマーユニットの濃度とした。ＰＡｎ０．００４５ｇをＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）１０ｍｌに溶解することで、５ｍＭのＰＡｎ溶液を得た。
【００７９】
（Ｄ）トリス（２，２−ビピリジル）ルテニウム（II）錯体(Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋)
アルドリッチ（Ardrich）社製のトリス（２，２−ビピリジル）ルテニウム（II）６水和物（Tris(2-2’ bipyridyl) dichlororuthenium(II) hexahydrate）を使用した。当該化合物０．０７４９ｇをブタノール１０ｍｌに溶解することで、１０ｍＭのＲｕ（ｂｐｙ）３２＋溶液を得た。
【００８０】
−ＤＮＡ組織体溶液の調製−
（Ａ）ＤＮＡ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体溶液の調製
ＤＮＡ水溶液に対しＣＴＭＡ水溶液を１０：１０の割合（以下、モル比）で混合することにより、ＤＮＡ／ＣＴＭＡ組織体の沈殿物を得た。この沈殿物を濾過によって採取し、真空下で乾燥することで固体状のＤＮＡ／ＣＴＭＡ組織体を得た。このＤＮＡ／ＣＴＭＡ組織体をブタノールに溶解することで、ＤＮＡ／ＣＴＭＡ組織体溶液を得た。調製したＤＮＡ／ＣＴＭＡ組織体溶液に対し、同じくブタノールを溶媒としたＲｕ（ｂｐｙ）３２＋溶液を、ＤＮＡに対し濃度比１０：１で混合することにより、ＤＮＡ：ＣＴＭＡ：Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋＝１０：１０：１のＤＮＡ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体溶液を得た。
【００８１】
（Ｂ）ＤＮＡ／ＰＡｎ組織体溶液の調製
１０ｍＭのＤＮＡ水溶液、５ｍＭのＰＡｎ溶液、２４０ｍＭのＨＣｌをそれぞれ調製した。これらの溶液を、（１）水４０ｍｌ、（２）塩酸（ＨＣｌ）１ｍｌ、（３）ＰＡｎ溶液１０ｍｌ、（４）ＤＮＡ水溶液５０ｍｌの順序で順次混合し、ＤＮＡ／ＰＡｎ組織体を調整した。この時ＤＮＡ：ＰＡｎ＝１０：１であり、組織体溶液の濃度を変更してもこの濃度比は変えないように調製した。この溶液をアセトン８００ｍｌを用いて再沈殿処理を行った。この再沈殿物を濾過によって採取し、真空下で乾燥することで固体状のＤＮＡ／ＰＡｎ組織体を得た。これを水に溶解することでＤＮＡ／ＰＡｎ組織体溶液を得た。
【００８２】
（Ｃ）ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体溶液の調製
調製したＤＮＡ／ＰＡｎ組織体溶液に対しＣＴＭＡ水溶液を１０：１０で混合することにより、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体の沈殿物を得た。この沈殿物を濾過によって採集し、真空下で乾燥することで固体状のＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体を得た。このＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体をブタノールに溶解することで、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体溶液を得た。
【００８３】
（Ｄ）ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体溶液の調製
調製したＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ溶液に対し、同じくブタノールを溶媒としたＲｕ（ｂｐｙ）３２＋溶液を、ＤＮＡに対し濃度比１０：１で混合することにより、ＤＮＡ：ＰＡｎ：ＣＴＭＡ：Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋＝１０：１：１０：１のＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体溶液を得た。
【００８４】
−組織体の成膜性と電荷輸送性能の評価方法−
（Ａ）ＵＶ−可視吸収スペクトル（ＵＶ-vis-ＮＩＲスペクトル）の測定
調製した各ＤＮＡ組織体溶液をクリーンベンチ内で石英基板上にキャストし、そのまま大気下で自然乾燥させた。市販の測定装置を用いて、作製したセルについて２００ｎｍ〜９００ｎｍの波長域のＵＶ−可視吸収スペクトルを測定した。
【００８５】
（Ｂ）円二色性スペクトル（ＣＤスペクトル）の測定
調製した各ＤＮＡ組織体溶液をクリーンベンチ内で石英基板上にキャストし、そのまま大気下で自然乾燥させた。日本分光社製の測定装置「Ｊ−８００」を用いて、作製したセルについて２００ｎｍ〜９００ｎｍの波長域のＣＤスペクトルを測定した。
【００８６】
（Ｃ）原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）による表面形状観測
調製した各ＤＮＡ組織体溶液をＩＴＯ基板上にスピンコート法によって成膜し、真空下で乾燥させた。ＳＩＩ社製の測定装置ＳＰＡ４００を用いてＡＦＭ像を観察した。作製したセルは全て大気下で測定を行った。また、測定モードは全てタッピングモードで行った。
【００８７】
（Ｄ）輝度−電流−電圧（Ｌ−Ｉ−Ｖ）特性の測定
調製した各ＤＮＡ組織体溶液を発光層の材料として用いて、図３に示す構造の有機ＥＬ素子を作製し、Ｌ−Ｉ−Ｖ特性を測定した。具体的には、ＩＴＯ基板上のＩＴＯを一部取り除いた後、それぞれ調製したＤＮＡ組織体溶液をスピンコート法によって成膜し、真空乾燥機内で１日乾燥させた。発光層である組織体膜の上に電子注入層としてＡｌｑ３、電極としてＡｌを連続で蒸着し、セルを作製した。作製したセルの素子面積は９ｍｍ２である。Ｌ−Ｉ−Ｖ特性の測定は全て真空下で行った。また、電圧印加時に観測された発光の発光強度を、輝度計によって測定した。
【００８８】
−組織体の成膜性と電荷輸送性能の評価結果及び考察−
（Ａ）ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体におけるＰＡｎの作用
図５に石英基板上に製膜したＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体膜のＵＶ−可視吸収スペクトルとＣＤスペクトルとを一緒に示す。下側がＵＶ−可視吸収スペクトルであり、上側がＣＤスペクトルである。横軸は波長（単位：ナノメートル（ｎｍ））を示す。ＵＶ−可視吸収スペクトルの縦軸は吸収強度（任意単位）を示す。また、ＣＤスペクトルの縦軸は楕円率（単位：ミリ度（ｍｄｅｇ））を示す。図５から分かるように、４００ｎｍから４５０ｎｍにかけて、ＰＡｎに起因する吸収の肩が見られる。それに対し、ＣＤスペクトルにおいて誘起ＣＤが観測された。これより、ＰＡｎはＤＮＡに対して相互作用していることが確認された。また、負のコットン効果しか観測されないことから、ＤＮＡのらせん構造は反映されておらず、図１（Ａ）に示すように、ＰＡｎはＤＮＡの一部に部分的に相互作用している。
【００８９】
（Ｂ）ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体におけるＲｕ（ｂｐｙ）３２＋の作用
図６に石英基板上に製膜したＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体膜、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜のＵＶ−可視吸収スペクトルとＣＤスペクトルとを一緒に示す。実線がＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体膜に対応し、点線がＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜に対応する。
【００９０】
ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体では、２６０ｎｍにＤＮＡに起因する吸収ピークが観測された。また、その吸収ピークに対してＣＤスペクトルに正のキラリティが観測された。このことから、ＤＮＡにＣＴＭＡを相互作用させた場合においても、ＤＮＡの構造規則性は崩れていないことが確認された。また、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体において、Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋に起因する吸収ピークが観測され、ＣＤスペクトルに変化が見られた。
【００９１】
図７にＵＶ−可視吸収スペクトルとＣＤスペクトルの各々について、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ組織体膜のスペクトルと、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜のスペクトルとの差分を示す。図７から分かるように、Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋に起因する吸収ピークに対して、誘起ＣＤが観測された。一般的に、Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋には誘起ＣＤは観測されないことが知られている。このことから、Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋はＤＮＡ／ＣＴＭＡ組織体に対して結合していると考えられる。これは、図１（Ｃ）に示すように、Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋分子がＤＮＡの構造に沿って配列するために、Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋の分子配列に規則性が生まれたことによる。
【００９２】
作用（Ａ）及び作用（Ｂ）での考察から分かるように、本実施例では、図１（Ｃ）に示すように、ＤＮＡのらせん構造を損なわずに、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋の４種類の成分を組織化させることが可能であり、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体が得られていることが分かる。また、ＰＡｎは、ＤＮＡのアニオン部（リン酸基）の一部に相互作用しており、ＣＴＭＡとＲｕ（ｂｐｙ）３２＋とは、ＤＮＡのアニオン部（リン酸基）の残部に相互作用していることが分かる。更に、Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋分子が、ＤＮＡのらせん構造に沿って規則的に配列されていることが分かる。これらの事象は、ＤＮＡのらせん構造の軸方向での電荷輸送性能の向上を意味すると共に、Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋分子の分散性の向上（即ち、凝集の低減）による成膜性の向上を意味している。なお、以下の評価結果により、電荷輸送性能の向上と成膜性の向上とが裏付けられている。
【００９３】
（Ｃ）ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜の成膜性
図８（Ａ）及び（Ｂ）はＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜の表面のＡＦＭ像を示す。図８（Ａ）は組織体膜の表面形状を二次元で示すＡＦＭ像であり、図８（Ｂ）は組織体膜の表面形状を三次元で示すＡＦＭ像である。また、図１０（Ａ）はＤＮＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜の表面形状を三次元で示すＡＦＭ像であり、図１０（Ｂ）はＤＮＡ／ＰＡｎ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜の表面形状を三次元で示すＡＦＭ像である。
【００９４】
これらのＡＦＭ像を比較すれば分かるように、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜では、図１０（Ａ）に示すＤＮＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜、図１０（Ｂ）に示すＤＮＡ／ＰＡｎ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜に比べて、組織体膜の表面においてＲｕ（ｂｐｙ）３２＋の凝集に起因すると考えられる凹凸が小さくなっていることが確認された。これにより、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜では、ＣＴＭＡにより成膜性が向上していることが分かる。
【００９５】
（Ｄ）ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜の電荷輸送性能
ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体をＩＴＯ基板上にスピンコート法で成膜した後、Ａｌｑ３、Ａｌ電極を蒸着し、ＩＴＯ／（ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体）／Ａｌｑ３／Ａｌをこの順に積層したセル（有機ＥＬ素子）を作製した。このセルについて真空下で、Ｌ−Ｉ−Ｖ特性を測定した。
【００９６】
図９はＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜のＬ−Ｉ−Ｖ特性を測定した結果を示すグラフである。横軸は印加電圧（単位：ボルト（Ｖ））を示す。縦軸（左側）は電流密度（単位：ミリアンペア/平方センチメートル（ｍＡ/ｃｍ２））を示し、縦軸（右側）は蛍光強度（単位：カンデラ/平方メートル（ｃｄ/ｍ２））を示す。また、●はＩ−Ｖ測定結果のプロットを示し、■はＬ−Ｖ測定結果のプロットを示す。
【００９７】
図９から分かるように、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体を発光層に用いたセル（有機ＥＬ素子）では、印加電圧が５Ｖの際にＲｕ（ｂｐｙ）３２＋に起因する赤色発光が観測された。印加電圧が約９Ｖで蛍光強度が最大となり、その大きさは約１ｃｄ/ｍ２であった。これに対し、図示はしていないが、ＰＡｎを含まないＤＮＡ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体（１０：１０：１）を発光層に用いたセル（有機ＥＬ素子）では、印加電圧１５Ｖ以下では、発光を観測することができなかった。この差異から、ホール輸送性の高いＰＡｎがＤＮＡに相互作用することにより、ＤＮＡ／ＰＡｎ／ＣＴＭＡ／Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋組織体膜のホール輸送性が向上していることが分かる。
【００９８】
＜実施例２〜７＞
下記表１に示すように、発光材料の脂質化合物の種類、組成比を種々変更した以外は実施例１と同様にして発光材料を成膜した。いずれの実施例でも、ＵＶ−可視吸収スペクトルと円二色性スペクトルの測定結果から、図１（Ｃ）に示す構造の組織体が形成されていることが確認された。また、ＡＦＭ像から、Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋錯体が分散され、平滑な組織体膜が形成されていることが確認された。また、組織体膜を発光層に用いたセル（有機ＥＬ素子）を作製した。得られた有機ＥＬ素子についてＬ−Ｉ−Ｖ特性を測定した。各実施例の有機ＥＬ素子の発光開始電圧を下記表１に示す。
【００９９】
【表１】
【０１００】
上記の結果から、共役系を有する脂質化合物を含む組織体膜の方が導電性に優れており、有機ＥＬ素子の発光開始電圧が低下していることが分かる。また、成膜性が低下しない範囲では、Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋錯体のＤＮＡに対するモル比が高い方が導電性に優れており、有機ＥＬ素子の発光開始電圧が低下していることが分かる。
【符号の説明】
【０１０１】
１０ ＤＮＡ
１０Ａ アニオン部
１２ 導電性高分子
１４ 脂質化合物
１６ 金属錯体
２０ 基板
２２ 陽極
２４ 発光層
２６ 電子輸送層
２８ 陰極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）と、
主鎖又は側鎖にプロトン化可能なアミノ基を少なくとも１つ有し且つ前記ＤＮＡと絡み合う導電性高分子と、
前記ＤＮＡのアニオン部に結合するカチオン性官能基を有する脂質化合物と、
前記ＤＮＡのアニオン部に結合する蛍光発光性の金属錯体と、
を含む発光材料。
【請求項２】
前記金属錯体が、前記脂質化合物との疎水性相互作用により保持される請求項１に記載の発光材料。
【請求項３】
前記導電性高分子が、ポリアニリン、ポリアニシジン、ポリアミノフェノール、ポリメタニル酸、ポリナフチルアニリン、及びポリメトキシアニリンからなる群から選択される少なくとも１種である請求項１又は２に記載の発光材料。
【請求項４】
前記導電性高分子が、ポリアニリンである請求項３に記載の発光材料。
【請求項５】
前記脂質化合物が、脂肪族又は芳香族の炭化水素基を有する炭素数が１０以上の四級アンモニウム塩である請求項１から４のいずれか１項に記載の発光材料。
【請求項６】
前記炭化水素基は、少なくとも１つの電子共役系を有する請求項４に記載の発光材料。
【請求項７】
前記脂質化合物は、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム塩（ＣＴＭＡ）、ベンジルトリメチルアンモニウム塩、及びＮ−ヘキサデシルピリジニウム塩からなる群から選択される一種である請求項１から５のいずれか１項に記載の発光材料。
【請求項８】
前記金属錯体は、ルテニウム錯体、ロジウム錯体、オスミウム錯体、イリジウム錯体、レニウム錯体を少なくとも含む遷移金属錯体、及び亜鉛錯体からなる群から選択される少なくとも１種である請求項１から７のいずれか１項に記載の発光材料。
【請求項９】
前記金属錯体は、トリス（２，２−ビピリジル）ルテニウム（II）錯体(Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋)である請求項１から７のいずれか１項に記載の発光材料。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の発光材料を含む発光層と、
前記発光層に正孔を注入する陽極と、
前記発光層に電子を注入する陰極と、
を含む有機発光素子。
【請求項１１】
前記発光層と前記陰極との間に、前記金属錯体とは異なる波長で発光する蛍光発光性の金属錯体を含む電子輸送層を更に備えた請求項１０に記載の有機発光素子。
【請求項１２】
前記電子輸送層は、トリス（８−オキソキノリン）アルミニウム（III）錯体（Ａｌｑ３）を有する請求項１１に記載の有機発光素子。
【請求項１】
デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）と、
主鎖又は側鎖にプロトン化可能なアミノ基を少なくとも１つ有し且つ前記ＤＮＡと絡み合う導電性高分子と、
前記ＤＮＡのアニオン部に結合するカチオン性官能基を有する脂質化合物と、
前記ＤＮＡのアニオン部に結合する蛍光発光性の金属錯体と、
を含む発光材料。
【請求項２】
前記金属錯体が、前記脂質化合物との疎水性相互作用により保持される請求項１に記載の発光材料。
【請求項３】
前記導電性高分子が、ポリアニリン、ポリアニシジン、ポリアミノフェノール、ポリメタニル酸、ポリナフチルアニリン、及びポリメトキシアニリンからなる群から選択される少なくとも１種である請求項１又は２に記載の発光材料。
【請求項４】
前記導電性高分子が、ポリアニリンである請求項３に記載の発光材料。
【請求項５】
前記脂質化合物が、脂肪族又は芳香族の炭化水素基を有する炭素数が１０以上の四級アンモニウム塩である請求項１から４のいずれか１項に記載の発光材料。
【請求項６】
前記炭化水素基は、少なくとも１つの電子共役系を有する請求項４に記載の発光材料。
【請求項７】
前記脂質化合物は、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム塩（ＣＴＭＡ）、ベンジルトリメチルアンモニウム塩、及びＮ−ヘキサデシルピリジニウム塩からなる群から選択される一種である請求項１から５のいずれか１項に記載の発光材料。
【請求項８】
前記金属錯体は、ルテニウム錯体、ロジウム錯体、オスミウム錯体、イリジウム錯体、レニウム錯体を少なくとも含む遷移金属錯体、及び亜鉛錯体からなる群から選択される少なくとも１種である請求項１から７のいずれか１項に記載の発光材料。
【請求項９】
前記金属錯体は、トリス（２，２−ビピリジル）ルテニウム（II）錯体(Ｒｕ（ｂｐｙ）３２＋)である請求項１から７のいずれか１項に記載の発光材料。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の発光材料を含む発光層と、
前記発光層に正孔を注入する陽極と、
前記発光層に電子を注入する陰極と、
を含む有機発光素子。
【請求項１１】
前記発光層と前記陰極との間に、前記金属錯体とは異なる波長で発光する蛍光発光性の金属錯体を含む電子輸送層を更に備えた請求項１０に記載の有機発光素子。
【請求項１２】
前記電子輸送層は、トリス（８−オキソキノリン）アルミニウム（III）錯体（Ａｌｑ３）を有する請求項１１に記載の有機発光素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−３６２２８（Ｐ２０１２−３６２２８Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７４４９５（Ｐ２０１０−１７４４９５）
【出願日】平成２２年８月３日（２０１０．８．３）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２２年３月１２日 社団法人 日本化学会発行の「日本化学会第９０春季年会（２０１０）講演予稿集」に発表 平成２２年３月２９日 社団法人 日本化学会主催の「日本化学会第９０春季年会」において文書をもって発表
【出願人】（５０８１２３４４５）有限会社 緒方材料科学研究所 (5)
【出願人】（０００１３５２０９）株式会社ニフコ (972)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３日（２０１０．８．３）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２２年３月１２日 社団法人 日本化学会発行の「日本化学会第９０春季年会（２０１０）講演予稿集」に発表 平成２２年３月２９日 社団法人 日本化学会主催の「日本化学会第９０春季年会」において文書をもって発表
【出願人】（５０８１２３４４５）有限会社 緒方材料科学研究所 (5)
【出願人】（０００１３５２０９）株式会社ニフコ (972)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]