電荷輸送性材料および電荷輸送性ワニス
【課題】電荷輸送性物質の電荷輸送性を低下させずに有機ＥＬ素子の駆動電圧を維持し得るとともに、得られた薄膜の光透過率を向上させ得る、フラーレン化合物を含む電荷輸送性材料および電荷輸送性ワニスを提供すること。
【解決手段】水酸基などの極性官能基を有するフラーレン化合物と、電荷輸送性物質とを含む電荷輸送性材料、およびこの電荷輸送性材料と有機溶媒とを含み、フラーレン化合物および電荷輸送性物質が、有機溶媒に均一に溶解している電荷輸送性ワニス。
【解決手段】水酸基などの極性官能基を有するフラーレン化合物と、電荷輸送性物質とを含む電荷輸送性材料、およびこの電荷輸送性材料と有機溶媒とを含み、フラーレン化合物および電荷輸送性物質が、有機溶媒に均一に溶解している電荷輸送性ワニス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電荷輸送性材料および電荷輸送性ワニスに関し、さらに詳述すると、極性官能基を有するフラーレン化合物を含む電荷輸送性材料および電荷輸送性ワニスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、低分子有機エレクトロルミネッセンス（以下、ＯＬＥＤと略す）素子では、正孔注入層として銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）層を設けることによって、駆動電圧の低下や発光効率向上等の初期特性向上、さらには寿命特性向上を実現し得ることが報告されている（非特許文献１：アプライド・フィジックス・レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、米国、１９９６年、６９巻、ｐ．２１６０−２１６２）。
一方、高分子発光材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス（以下、ＰＬＥＤと略す）素子では、ポリアニリン系材料（特許文献１：特開平３−２７３０８７号公報、非特許文献２：ネイチャー（Ｎａｔｕｒｅ）、英国、１９９２年、第３５７巻、ｐ．４７７−４７９）や、ポリチオフェン系材料（非特許文献３：アプライド・フィジックス・レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、米国、１９９８年、７２巻、ｐ．２６６０−２６６２）からなる薄膜を正孔輸送層として用いることで、ＯＬＥＤ素子と同様の効果が得られることが報告されている。
【０００３】
近年、高溶解性の低分子オリゴアニリン系材料やオリゴチオフェン系材料を利用し、有機溶媒に完全溶解させた均一系溶液からなる電荷輸送性ワニスが見出された。そして、このワニスから得られる正孔注入層を有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬという）素子中に挿入することで、下地基板の平坦化効果や、優れたＥＬ素子特性が得られることが報告されている（特許文献２：特開２００２−１５１２７２号公報、特許文献３：国際公開第２００５／０４３９６２号パンフレット）。
当該低分子オリゴマー化合物は、それ自体の粘度が低く、通常の有機溶媒を使用した場合、成膜操作におけるプロセスマージンが狭いため、スピンコート、インクジェット塗布、スプレー塗布等の種々の塗布方式や、種々の焼成条件を用いる場合、高い均一性を有する成膜を行うことは困難であった。
この点、各種添加溶媒を用いることで、粘度や、沸点および蒸気圧の調整が可能となり、種々の塗布方式に対応して高い均一性を有する成膜面を得ることが可能になってきている（特許文献４：国際公開第２００４／０４３１１７号パンフレット、特許文献５：国際公開第２００５／１０７３３５号パンフレット）。
【０００４】
ところで、照明用途を考えた場合、色度コントロールのためには正孔注入層の透過率はできる限り高い方がよい。また、異物や陽極の凹凸によって有機ＥＬ素子にリークが発生するのを防止するためには、正孔注入層の膜厚は、厚い方がよい。
透過率を向上させる手法としては、構成材料の透過率を向上させるよう分子構造を変えたり、透過率の高い添加物を用いたりするものが考えられるが、これらの手法では、電荷輸送性が低下して薄膜の抵抗値が上昇し、有機ＥＬ素子の駆動電圧を上昇させる場合が多い。
その一方、その他の電荷輸送性物質を添加物として使用する場合、一般に可視光吸収があるうえに有機溶媒に対する溶解性が低いため、透過率が低下したり、薄膜を形成させるときに大きな凹凸が発生したりする場合が多く、特に有機ＥＬ素子で用いるような１０〜１００ｎｍの薄膜では均一かつ平坦な膜を得ることは難しい。
また、ＰＬＥＤ用途においては、アニリン骨格あるいはその酸化体を含む正孔輸送性ホスト物質を含む正孔注入材料がポリマー発光層に対する励起子失活作用を示し、当該正孔注入材料に対し、添加物を含有させることによってＰＬＥＤ素子における発光効率を向上させ得ることが特許文献６（国際公開第２００８／１２９９４７号パンフレット）に示されている。
すなわち、透過率や有機ＥＬ素子の駆動電圧を維持できる添加物は、ＰＬＥＤ素子のように発光層と正孔注入層とが直接接触している素子において、アニリン骨格あるいはその酸化物を含む正孔注入材料とともに用いる場合、当該添加物自体に励起子失活作用がなければ、発光効率を向上させ、消費電力を低下させ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−２７３０８７号公報
【特許文献２】特開２００２−１５１２７２号公報
【特許文献３】国際公開第２００５／０４３９６２号パンフレット
【特許文献４】国際公開第２００４／０４３１１７号パンフレット
【特許文献５】国際公開第２００５／１０７３３５号パンフレット
【特許文献６】国際公開第２００８／１２９９４７号パンフレット
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】アプライド・フィジックス・レターズ、米国、１９９６年、６９巻、ｐ．２１６０−２１６２
【非特許文献２】ネイチャー、英国、１９９２年、第３５７巻、ｐ．４７７−４７９
【非特許文献３】アプライド・フィジックス・レターズ、米国、１９９８年、７２巻、ｐ．２６６０−２６６２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電荷輸送性物質の電荷輸送性を低下させずに有機ＥＬ素子の駆動電圧を維持し得るとともに、得られた薄膜の光透過率を向上させ得るフラーレン化合物を含む電荷輸送性材料および電荷輸送性ワニスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、極性官能基を有するフラーレン化合物が、有機溶媒に対する溶解性に優れ、電荷輸送性物質と組み合わせて電荷輸送性材料として使用可能であることを見出すとともに、当該電荷輸送性材料を含む電荷輸送性薄膜をＯＬＥＤ素子の正孔注入層として用いた場合に、駆動電圧の上昇がなく、可視光から赤外光領域における透過率を向上させ得ることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、本発明は、
１． 極性官能基を有するフラーレン化合物と、電荷輸送性物質とを含むことを特徴とする電荷輸送性材料、
２． 前記極性官能基が、水酸基である１の電荷輸送性材料、
３． 前記電荷輸送性物質が、アニリン誘導体化合物である１または２の電荷輸送性材料、
４． 前記電荷輸送性物質が、下記式（１）で表されるオリゴアニリン誘導体、または式（１）の酸化体であるキノンジイミン誘導体である３の電荷輸送性材料、
【化１】
〔式中、Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、シラノール基、チオール基、カルボキシル基、リン酸基、リン酸エステル基、エステル基、チオエステル基、アミド基、ニトロ基、一価炭化水素基、オルガノオキシ基、オルガノアミノ基、オルガノシリル基、オルガノチオ基、アシル基またはスルホン基を示し、ＡおよびＢは、それぞれ独立して、一般式（２）または（３）で表される二価の基を示す。
【化２】
（式中、Ｒ4〜Ｒ11は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、シラノール基、チオール基、カルボキシル基、リン酸基、リン酸エステル基、エステル基、チオエステル基、アミド基、ニトロ基、一価炭化水素基、オルガノオキシ基、オルガノアミノ基、オルガノシリル基、オルガノチオ基、アシル基、またはスルホン基を示す。）
ｍおよびｎは、それぞれ独立して、１以上の整数で、ｍ＋ｎ≦２０を満足する。〕
５． 前記電荷輸送性物質が、式（４）で表されるオリゴアニリン誘導体、または式（４）の酸化体であるキノンジイミン誘導体である４の電荷輸送性材料、
【化３】
（式中、Ｒ1〜Ｒ7、ｍおよびｎは、前記と同じ意味を示す。）
６． １〜５のいずれかの電荷輸送性材料と、有機溶媒とを含み、前記フラーレン化合物および電荷輸送性物質が、前記有機溶媒に均一に溶解していることを特徴とする電荷輸送性ワニス、
７． 前記有機溶媒が、良溶媒と貧溶媒との混合溶媒である６の電荷輸送性ワニス、
８． ２０℃での粘度が、１０〜２００ｍＰａ・ｓである５または６の電荷輸送性ワニス、
９． １〜５のいずれかの電荷輸送性材料を含む電荷輸送性薄膜、
１０． ６〜８のいずれかの電荷輸送性ワニスから作製される電荷輸送性薄膜、
１１． ９または１０の電荷輸送性薄膜を備える有機エレクトロルミネッセンス素子
を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電荷輸送性材料およびワニスに含まれる極性官能基を有するフラーレン化合物は、一般的な電荷輸送性ワニスの調製に用いられる有機溶媒に対し、良好な溶解性を有しており、特に、一旦、良溶媒に溶解させることで、貧溶媒をはじめとした各種有機溶媒に対しても優れた溶解性を示す。このため、貧溶媒を一部、またはほぼ全量使用して貧溶媒（低極性有機溶媒）系の電荷輸送性ワニスを調製することができる。
このような低極性有機溶媒系の電荷輸送性ワニスは、溶剤耐性が問題となるインクジェット塗布装置にて塗布することができるだけでなく、基板上に絶縁膜や隔壁などの耐溶剤性が問題となる構造物が存在する場合でも用いることができ、その結果、高平坦性を有する非晶質固体薄膜を問題なく作製することができる。
さらに、得られた薄膜は、高電荷輸送性を示すため、正孔注入層または正孔輸送層として使用することで、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低下させることができる。
また、この薄膜は、高平坦性および高電荷輸送性を有しているため、この特性を利用して、当該薄膜を太陽電池の正孔輸送層、燃料電池用電極、コンデンサ電極保護膜、帯電防止膜へ応用することもできる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
本発明に係る電荷輸送性材料は、極性官能基を有するフラーレン化合物と、電荷輸送性物質とを含むものである。
ここで、電荷輸送性とは、導電性と同義であり、正孔輸送性、電子輸送性、正孔および電子の両電荷輸送性のいずれかを意味する。本発明の電荷輸送性材料は、それ自体に電荷輸送性があるものでもよく、これから得られる固体膜に電荷輸送性があるものでもよい。
【００１２】
本発明において、フラーレン化合物としては、従来公知の各種フラーレン化合物を用いることができ、例えば、Ｃ60フラーレン、Ｃ70フラーレン、Ｃ84フラーレン等を用いることができるが、中でも、Ｃ60フラーレンが好適である。
極性官能基としては、水酸基、アミノ基、シラノール基、チオール基、カルボキシル基、リン酸基、リン酸エステル基、エステル基、チオエステル基、アミド基、オルガノオキシ基、オルガノアミノ基、オルガノチオ基、アシル基、スルホン基などが挙げられるが、高い化学安定性、熱安定性、多くの溶媒に対する高溶解性を有するとともに、中性であるという点から、水酸基が好ましい。
また、電荷輸送性向上の観点から、フラーレン骨格に対する置換基の分子量比率は低い方が好ましく、２５％以下が好適であり、２０％以下であるとさらに好ましい。
【００１３】
フラーレン化合物に、極性官能基を導入する手法としては、例えば、求核付加反応や双極子付加反応等が挙げられる。
なお、極性官能基を有するフラーレン化合物は、市販品を用いることもでき、例えば、フロンティアカーボン製の水酸化フラーレン、ｐｈｅｎｙｌ Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ ｍｅｔｈｙｌ ｅｓｔｅｒ （ＰＣＢＭ）、ｐｈｅｎｙｌ Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ ｎ−ｂｕｔｙｌ ｅｓｔｅｒ （ＰＣＢＮＢ）、ｐｈｅｎｙｌ Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ ｉ−ｂｕｔｙｌ ｅｓｔｅｒ （ＰＣＢＩＢ）等を用いることができる。
【００１４】
本発明の電荷輸送性材料に使用できる電荷輸送性物質としては、使用する有機溶媒に可溶なものであれば特に限定されるものではなく、従来高溶解性材料として用いられている低分子オリゴアニリン化合物等のアニリン誘導体化合物、低分子オリゴチオフェン化合物などを用いることができるが、アニリン誘導体化合物が好適である。
特に、高溶解性および高電荷輸送性を示すとともに、適切なイオン化ポテンシャルを有していることから、下記式（１）で表されるオリゴアニリン誘導体、または式（１）の酸化体であるキノンジイミン誘導体を好適に用いることができ、さらには、分子内のπ共役系をなるべく拡張させた方が、得られる電荷輸送性薄膜の電荷輸送性が向上することから、式（４）で表されるオリゴアニリン誘導体、または式（４）の酸化体であるキノンジイミン誘導体が最適である。
【００１５】
【化４】
〔式中、Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、シラノール基、チオール基、カルボキシル基、リン酸基、リン酸エステル基、エステル基、チオエステル基、アミド基、ニトロ基、一価炭化水素基、オルガノオキシ基、オルガノアミノ基、オルガノシリル基、オルガノチオ基、アシル基またはスルホン基を示し、ＡおよびＢは、それぞれ独立して、一般式（２）または（３）で表される二価の基を示す。
【００１６】
【化５】
（式中、Ｒ4〜Ｒ11は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、シラノール基、チオール基、カルボキシル基、リン酸基、リン酸エステル基、エステル基、チオエステル基、アミド基、ニトロ基、一価炭化水素基、オルガノオキシ基、オルガノアミノ基、オルガノシリル基、オルガノチオ基、アシル基、またはスルホン基を示す。）
ｍおよびｎは、それぞれ独立して、１以上の整数で、ｍ＋ｎ≦２０を満足する。〕
【００１７】
【化６】
（式中、Ｒ1〜Ｒ7、ｍおよびｎは、上記と同じ意味を示す。）
【００１８】
なお、キノンジイミン体とは、その骨格中に、下記式で示される部分構造を有する化合物を意味する。
【００１９】
【化７】
（式中、Ｒ4〜Ｒ7は上記と同じ。）
【００２０】
上記各式において、ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素原子が挙げられる。
一価炭化水素基の具体例としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−オクチル基、２−エチルヘキシル基、デシル基等のアルキル基；シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基；ビシクロヘキシル基等のビシクロアルキル基；ビニル基、１−プロペニル基、２−プロペニル基、イソプロペニル基、１−メチル−２−プロペニル基、１または２または３−ブテニル基、ヘキセニル基等のアルケニル基；フェニル基、キシリル基、トリル基、ビフェニル基、ナフチル基等のアリール基；ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルシクロヘキシル基等のアラルキル基等や、これらの一価炭化水素基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、スルホン基などで置換されたものが挙げられる。
【００２１】
オルガノオキシ基の具体例としては、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アリールオキシ基などが挙げられ、これらのアルキル基、アルケニル基、アリール基としては、先に例示した基と同様のものが挙げられる。
オルガノアミノ基の具体例としては、フェニルアミノ基、メチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基、ブチルアミノ基、ペンチルアミノ基、ヘキシルアミノ基、ヘプチルアミノ基、オクチルアミノ基、ノニルアミノ基、デシルアミノ基、ラウリルアミノ基等のアルキルアミノ基；ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジペンチルアミノ基、ジヘキシルアミノ基、ジヘプチルアミノ基、ジオクチルアミノ基、ジノニルアミノ基、ジデシルアミノ基等のジアルキルアミノ基；シクロヘキシルアミノ基、モルホリノ基などが挙げられる。
【００２２】
オルガノシリル基の具体例としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリプロピルシリル基、トリブチルシリル基、トリペンチルシリル基、トリヘキシルシリル基、ペンチルジメチルシリル基、ヘキシルジメチルシリル基、オクチルジメチルシリル基、デシルジメチルシリル基などが挙げられる。
オルガノチオ基の具体例としては、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基、ノニルチオ基、デシルチオ基、ラウリルチオ基などのアルキルチオ基が挙げられる。
【００２３】
アシル基の具体例としては、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、バレリル基、イソバレリル基、ベンゾイル基等が挙げられる。
リン酸エステル基としては、−Ｐ（Ｏ）（ＯＱ1）（ＯＱ2）が挙げられる。
エステル基としては、−Ｃ（Ｏ）ＯＱ1、−ＯＣ（Ｏ）Ｑ1が挙げられる。
チオエステル基としては、−Ｃ（Ｓ）ＯＱ1、−ＯＣ（Ｓ）Ｑ1が挙げられる。
アミド基としては、−Ｃ（Ｏ）ＮＨＱ1、−ＮＨＣ（Ｏ）Ｑ1、−Ｃ（Ｏ）ＮＱ1Ｑ2、−ＮＱ1Ｃ（Ｏ）Ｑ2が挙げられる。
ここで、上記Ｑ1およびＱ2は、アルキル基、アルケニル基またはアリール基を示し、これらについては、上記一価炭化水素基で例示した基と同様のものが挙げられる。
【００２４】
上記一価炭化水素基、オルガノオキシ基、オルガノアミノ基、オルガノシリル基、オルガノチオ基、アシル基、リン酸エステル基、エステル基、チオエステル基およびアミド基などにおける炭素数は、特に限定されるものではないが、一般に炭素数１〜２０、好ましくは１〜８である。
好ましい置換基としては、フッ素、スルホン基、オルガノオキシ基、アルキル基、オルガノシリル基等が挙げられる。
なお、置換基において、置換基同士が連結されて環状である部分を含んでいてもよい。
【００２５】
一般式（１）および（４）において、ｍ＋ｎは、良好な電荷輸送性を発揮させるという点から４以上であることが好ましく、溶媒に対する溶解性を確保するという点から１６以下であることが好ましい。
また、式（１）および（４）のオリゴアニリン化合物は、溶解性を高めるとともに、電荷輸送性を均一にするということを考慮すると、分子量分布のない、換言すれば、分散度が１のオリゴアニリン化合物であることが好ましい。
その分子量は、材料の揮発の抑制および電荷輸送性発現のために、下限として通常２００以上、好ましくは４００以上であり、また溶解性向上のために、上限として通常５０００以下、好ましくは３０００以下である。
これらの電荷輸送性物質は１種類のみを使用してもよく、また２種類以上の物質を組み合わせて使用してもよい。
このような化合物の具体例としては、フェニルテトラアニリン、フェニルペンタアニリン、テトラアニリン（アニリン４量体）、オクタアニリン（アニリン８量体）等の有機溶媒に可溶なオリゴアニリン誘導体が挙げられる。
【００２６】
なお、これらの電荷輸送性物質の合成法としては、特に限定されないが、オリゴアニリン合成法（ブレティン・オブ・ケミカル・ソサエティ・オブ・ジャパン（Bulletin of Chemical Society of Japan）、１９９４年、第６７巻、ｐ.１７４９−１７５２、シンセティック・メタルズ（Synthetic Metals）、米国、１９９７年、第８４巻、ｐ.１１９−１２０参照）や、オリゴチオフェン合成法（例えば、ヘテロサイクルズ（Heterocycles）、１９８７年、第２６巻、ｐ.９３９−９４２、ヘテロサイクルズ（Heterocycles）、１９８７年、第２６巻、ｐ.１７９３−１７９６参照）などが挙げられる。
【００２７】
本発明に係る電荷輸送性ワニスは、上述した極性官能基を有するフラーレン化合物および電荷輸送性物質を含んで構成される電荷輸送性材料と、有機溶媒とを含み、フラーレン化合物および電荷輸送性物質が、有機溶媒に均一に溶解しているものである。
電荷輸送性ワニスを調製する際に用いられる有機溶媒としては、フラーレン化合物および電荷輸送性物質の溶解能を有する良溶媒を用いることができる。
ここで、良溶媒とは、溶媒分子の極性が高く、高極性化合物を良く溶解することのできる溶媒を意味する。
このような良溶媒としては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド、Ｎ−シクロヘキシル−２−ピロリジノン等が挙げられる。これらの溶媒は１種単独で、または２種以上混合して用いることができ、その使用量は、ワニスに使用する溶媒全体に対して５〜１００質量％とすることができる。
【００２８】
本発明で用いる極性官能基を有するフラーレン化合物は、有機溶媒に対する溶解性に優れているため、上記良溶媒よりも極性の低い貧溶媒（低極性溶媒）を併用することもできる。
ここで、貧溶媒とは、溶媒分子の極性が低く、高極性化合物に対する溶解性という点では劣るものの、粘度の向上、表面張力の低下、揮発性の付与等によって基板に対する塗れ性の向上や、各種塗布装置の噴霧あるいは塗布に適した物性を付与したり、塗布装置に対する腐食性の低下を可能にしたりする溶媒を意味する。
このような貧溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、ｐ−キシレン、ｏ−キシレン、スチレン等の芳香族炭化水素類；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルノーマルブチルケトン、シクロヘキサノン、エチルノーマルアミルケトン等のケトン類；酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ノーマルプロピル、酢酸イソブチル、酢酸ノーマルブチル、酢酸ノーマルアミル、カプロン酸メチル、酢酸−２−メチルペンチル、乳酸ノーマルブチル等のエステル類；エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコール等のグリコールエステルまたはグリコールエーテル類；メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、アリルアルコール、ノーマルプロパノール、２−メチル−２−ブタノール、イソブタノール、ノーマルブタノール、２−メチル−１−ブタノール、１−ペンタノール、２−メチル−１−ペンタノール、２−エチルヘキサノール、１−オクタノール、エチレングリコール、ヘキシレングリコール、トリメチレングリコール、１−メトキシ−２−ブタノール、シクロヘキサノール、ジアセトンアルコール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、プロピレングリコール、ベンジルアルコール、１，３−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール等のアルコール類；アニソール、フェノール、ｍ−クレゾール等のフェノール類；イソプロピルエーテル、１，４−ジオキサン、酢酸、γ−ブチルラクトン等のエーテルまたはカルボン酸類などが挙げられる。
【００２９】
これらの中でも、２０℃で１０〜２００ｍＰａ・ｓ、特に５０〜１５０ｍＰａ・ｓの粘度を有し、常圧で沸点５０〜３００℃、特に１５０〜２５０℃の高粘度溶媒であるシクロヘキサノール、エチレングリコール、エチレングリコールジクリシジルエーテル、１，３−オクチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、プロピレングリコール、へキシレングリコール等が好適である。
【００３０】
良溶媒と貧溶媒とを併用する場合、それらの使用割合は特に限定されるものではないが、貧溶媒の使用割合を多くすると、上述のように、粘度の向上、表面張力の低下、揮発性の付与、基板表面に対する塗れ性の向上、塗布、噴霧性の向上等の新たな好ましい物性を付与することが可能となる。また、得られたワニスの極性が低くなる結果、溶剤耐性が問題となる塗布装置や基板などを用いることができるようになり、その応用範囲が広がる。
したがって、貧溶媒の使用量を可能な限り多くすることが好ましく、より具体的には、良溶媒と貧溶媒との比率は、質量比で９：１〜１：９程度が好ましく、１：１〜１：４程度がより好ましい。
【００３１】
電荷輸送性ワニスの調製法としては、特に限定されるものではなく、各成分および溶媒を任意の順序で混合して調製することができるが、上述した極性官能基を有するフラーレン化合物は、一旦、良溶媒に溶解させると、より極性の低い貧溶媒を添加しても析出が生じないという性質を有しているため、フラーレン化合物および電荷輸送性物質を良溶媒に溶解させた溶液と、貧溶媒とを混合して調製することが好ましい。
このような手法を用いると、電荷輸送性ワニス中における貧溶媒の割合を多くできる結果、より低極性の電荷輸送性ワニスを得ることができる。
【００３２】
なお、上記のような貧溶媒を含む溶剤を使用しても析出が生じずに溶解状態を維持できる高分子化合物からなる添加物は少なく、溶解したとしても電荷輸送性が乏しいために有機ＥＬ素子中で用いた場合に駆動電圧を大きく上昇させてしまう場合が多い。
一方、低分子化合物は上記のような溶媒に対する溶解性が良好である場合があるものの、成膜時の高温焼成条件下で昇華あるいは使用する溶媒中で結晶化し、有機ＥＬ素子の添加物として適しない場合が多い。
また、電荷輸送性ワニスが均一溶液、あるいは直径数ｎｍ以下で高度に粒径を制御された粒子分散系材料でない場合で、不溶成分が残存、あるいは懸濁状態となっている場合には、そのまま成膜操作を行っても、成膜後の平均荒さが数ｎｍ以上と非常に大きくなるため素子の電流リークが生じ、長寿命の有機ＥＬ素子を作製することは一般に困難である。この点、不溶成分や懸濁状態の電荷輸送性ワニスを濾過することで、均一の電荷輸送性ワニスを得ることが可能な場合があるが、濾過によってワニス中に添加した固形材料が所定量未満の含有量になったり、全く含まれなくなったりするなど構成成分が変化して、膜の性能を想定通りに制御することは困難となることが多い。
本発明で添加物として用いる極性官能基を有するフラーレン化合物は、上述のように貧溶媒を含む溶剤に対する溶解性にも優れているため均一性の電荷輸送性ワニスが作製し易い上に、通常の低分子化合物のように、高温成膜条件下で昇華や結晶化することもない。また、得られた薄膜は、高電荷輸送性を示すため、正孔注入層または正孔輸送層として使用することで、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低下させることができる。
【００３３】
本発明の電荷輸送性ワニスの電荷輸送能等を向上させるために、正孔輸送性物質に対しては電子受容性ドーパント物質を、電子輸送性物質に対しては電子供与性ドーパント物質を必要に応じて用いることができるが、それぞれ高い電子受容性および高い電子供与性を有することが好ましい（以下、電子受容性ドーパント物質と電子供与性ドーパント物質を併せてドーパント物質と総称する）。ドーパント物質の溶解性に関しては、ワニスに使用する少なくとも１種の溶媒に溶解するものであれば特に限定されない。
【００３４】
電子受容性ドーパント物質の具体例としては、塩化水素、硫酸、硝酸、リン酸等の無機強酸；塩化アルミニウム（ＩＩＩ）（ＡｌＣｌ3）、四塩化チタン（ＩＶ）（ＴｉＣｌ4）、三臭化ホウ素（ＢＢｒ3）、三フッ化ホウ素エーテル錯体（ＢＦ3・ＯＥｔ2）、塩化鉄（ＩＩＩ）（ＦｅＣｌ3）、塩化銅（ＩＩ）（ＣｕＣｌ2）、五塩化アンチモン（Ｖ）（ＳｂＣｌ5）、五フッ化砒素（Ｖ）（ＡｓＦ5）、五フッ化リン（ＰＦ5）、トリス（４−ブロモフェニル）アルミニウムヘキサクロロアンチモナート（ＴＢＰＡＨ）等のルイス酸；ベンゼンスルホン酸、トシル酸、カンファスルホン酸、ヒドロキシベンゼンスルホン酸、５−スルホサリチル酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、国際公開第２００５／０００８３２号パンフレット記載の１，４−ベンゾジオキサンジスルホン酸誘導体、国際公開第２００６／０２５３４２号パンフレット記載のアリールスルホン酸誘導体、特開２００５−１０８８２８号公報記載のジノニルナフタレンスルホン酸誘導体等の有機強酸；７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、２，３−ジクロロ−５，６−ジシアノ−１，４−ベンゾキノン（ＤＤＱ）、ヨウ素等の有機または無機酸化剤を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００３５】
特に好ましい電子受容性ドーパント物質としては、５−スルホサリチル酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、国際公開第２００５／０００８３２号パンフレット記載の１，４−ベンゾジオキサンジスルホン酸誘導体、特開２００５−１０８８２８号公報記載のジノニルナフタレンスルホン酸誘導体、国際公開第２００６／０２５３４２号パンフレット記載のナフタレンジスルホン酸誘導体等の有機強酸である電子受容性ドーパント物質を挙げることができる。
【００３６】
電子供与性ドーパント物質の具体例としては、アルカリ金属（Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ）、リチウムキノリノラート（Ｌｉｑ）、リチウムアセチルアセトナート（Ｌｉ（ａｃａｃ））等の金属錯体が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００３７】
ドーパント物質と電荷輸送性物質との混合比率は、ドーパント物質の分子構造、電荷輸送性物質の分子構造、ドーパント物質の分子量、電荷輸送性物質の分子量、導電性膜の目標導電率により異なるため一概には規定できないが、電荷輸送性物質：ドーパント物質＝１：０．０１〜１０．０（質量比）が好ましく、より好ましくは電荷輸送性物質：ドーパント物質＝１：０．０５〜４．０（質量比）である。
【００３８】
また、極性官能基を有するフラーレン化合物と、電荷輸送性物質および必要に応じて用いられるドーパント物質の総量との比率は、導電性膜の目標導電率や目標透過率により異なるため一概には規定できないが、フラーレン化合物：（電荷輸送性物質＋ドーパント物質）＝０．０１〜１０．０：１（質量比）が好ましく、より好ましくは０．０５〜４．０：１（質量比）である。
【００３９】
さらに、基板に対する濡れ性の向上、溶媒の表面張力の調整、極性の調整、沸点の調整等の目的で、焼成時に膜の平坦性を付与し得るその他の溶媒を、ワニスに使用する溶媒全体に対して１〜９０質量％、好ましくは１〜５０質量％の割合で混合することもできる。
このような溶媒としては、例えば、ブチルセロソルブ、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチルカルビトール、ジアセトンアルコール、γ−ブチロラクトン、乳酸エチル等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４０】
以上で説明した電荷輸送性ワニスを基材上に塗布し、溶媒を蒸発させることで基材上に電荷輸送性薄膜を形成させることができる。
ワニスの塗布方法としては、特に限定されるものではなく、ディップ法、スピンコート法、転写印刷法、ロールコート法、刷毛塗り、インクジェット法、スプレー法等が挙げられる。
溶媒の蒸発法としては、特に限定されるものではなく、例えば、ホットプレートやオーブンを用いて、適切な雰囲気下、即ち大気、窒素等の不活性ガス、真空中等で蒸発させればよい。これにより、均一な成膜面を有する薄膜を得ることが可能である。
焼成温度は、溶媒を蒸発させることができれば特に限定されないが、４０〜２５０℃が好ましい。この場合、より高い均一成膜性を発現させたり、基材上で反応を進行させたりする目的で、２段階以上の温度変化をつけてもよい。
【００４１】
電荷輸送性薄膜の膜厚は、特に限定されないが、有機ＥＬ素子内で電荷注入層として用いる場合、５〜２００ｎｍであることが望ましい。膜厚を変化させる方法としては、ワニス中の固形分濃度を変化させたり、塗布時の基板上の溶液量を変化させたりする等の方法がある。
【００４２】
本発明の電荷輸送性ワニスを用いてＯＬＥＤ素子を作製する場合の使用材料や、作製方法としては、下記のようなものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
使用する電極基板は、洗剤、アルコール、純水等による液体洗浄を予め行って浄化しておくことが好ましく、例えば、陽極基板では使用直前にオゾン処理、酸素−プラズマ処理等の表面処理を行うことが好ましい。ただし陽極材料が有機物を主成分とする場合、表面処理を行わなくともよい。
【００４３】
正孔輸送性ワニスをＯＬＥＤ素子に使用する場合、以下の方法を挙げることができる。
陽極基板上に当該正孔輸送性ワニスを塗布し、上記の方法により蒸発、焼成を行い、電極上に正孔輸送性薄膜を作製する。これを真空蒸着装置内に導入し、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、陰極金属を順次蒸着してＯＬＥＤ素子とする。発光領域をコントロールするために任意の層間にキャリアブロック層を設けてもよい。
陽極材料としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）に代表される透明電極が挙げられ、平坦化処理を行ったものが好ましい。高電荷輸送性を有するポリチオフェン誘導体やポリアニリン誘導体を用いることもできる。
【００４４】
正孔輸送層を形成する材料としては、（トリフェニルアミン）ダイマー誘導体（ＴＰＤ）、（α−ナフチルジフェニルアミン）ダイマー（α−ＮＰＤ）、［（トリフェニルアミン）ダイマー］スピロダイマー（Ｓｐｉｒｏ−ＴＡＤ）等のトリアリールアミン類、４，４’，４”−トリス［３−メチルフェニル（フェニル）アミノ］トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’，４”−トリス［１−ナフチル（フェニル）アミノ］トリフェニルアミン（１−ＴＮＡＴＡ）等のスターバーストアミン類、５，５”−ビス−｛４−［ビス（４−メチルフェニル）アミノ］フェニル｝−２，２’：５’，２”−ターチオフェン（ＢＭＡ−３Ｔ）等のオリゴチオフェン類を挙げることができる。
【００４５】
発光層を形成する材料としては、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム（ＩＩＩ）（Ａｌｑ3）、ビス（８−キノリノラート）亜鉛（ＩＩ）（Ｚｎｑ2）、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（ｐ−フェニルフェノラート）アルミニウム（ＩＩＩ）（ＢＡｌｑ）、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）等が挙げられ、電子輸送材料または正孔輸送材料と発光性ドーパントとを共蒸着することによって、発光層を形成してもよい。
電子輸送材料としては、Ａｌｑ3、ＢＡｌｑ、ＤＰＶＢｉ、（２−（４−ビフェニル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール）（ＰＢＤ）、トリアゾール誘導体（ＴＡＺ）、バソクプロイン（ＢＣＰ）、シロール誘導体等が挙げられる。
【００４６】
発光性ドーパントとしては、キナクリドン、ルブレン、クマリン５４０、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｐｙ）3）、（１，１０−フェナントロリン）−トリス（４，４，４−トリフルオロ−１−（２−チエニル）−ブタン−１，３−ジオナート）ユーロピウム（ＩＩＩ）（Ｅｕ（ＴＴＡ）3ｐｈｅｎ）等が挙げられる。
【００４７】
キャリアブロック層を形成する材料としては、ＰＢＤ、ＴＡＺ、ＢＣＰ等が挙げられる。
電子注入層を形成する材料としては、酸化リチウム（Ｌｉ2Ｏ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ2）、Ｌｉｑ、Ｌｉ（ａｃａｃ）、酢酸リチウム、安息香酸リチウム等が挙げられる。
陰極材料としては、アルミニウム、マグネシウム−銀合金、アルミニウム−リチウム合金、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム等が挙げられる。
【００４８】
また、電子輸送性ワニスをＯＬＥＤ素子に使用する場合、以下の方法を挙げることができる。
陰極基板上に当該電子輸送性ワニスを塗布して電子輸送性薄膜を作製し、これを真空蒸着装置内に導入し、上記と同様の材料を用いて電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層を形成した後、陽極材料をスパッタリング等の方法により成膜してＯＬＥＤ素子とする。
【００４９】
本発明の電荷輸送性ワニスを用いたＰＬＥＤ素子の作製方法は、特に限定されないが、以下の方法が挙げられる。
上記ＯＬＥＤ素子作製において、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の真空蒸着操作を行う代わりに、発光性電荷輸送性高分子層を形成することによって本発明の電荷輸送性ワニスによって形成される電荷輸送性薄膜を含むＰＬＥＤ素子を作製することができる。
具体的には、陽極基板上に、電荷輸送性ワニス（正孔輸送性ワニス）を塗布して上記の方法により正孔輸送性薄膜を作製し、その上部に発光性電荷輸送性高分子層を形成し、さらに陰極電極を蒸着してＰＬＥＤ素子とする。
あるいは、陰極基板上に、電荷輸送性ワニス（電子輸送性ワニス）を塗布して上記の方法により電子輸送性薄膜を作製し、その上部に発光性電荷輸送性高分子層を形成し、さらにスパッタリング、蒸着、スピンコート等の方法により陽極電極を作製してＰＬＥＤ素子とする。
【００５０】
使用する陰極および陽極材料としては、上記ＯＬＥＤ素子作製時と同様の物質が使用でき、同様の洗浄処理、表面処理を行うことができる。
発光性電荷輸送性高分子層の形成法としては、発光性電荷輸送性高分子材料、またはこれに発光性ドーパントを加えた材料に溶媒を加えて溶解するか、均一に分散し、正孔注入層を形成してある電極基板に塗布した後、溶媒の蒸発により成膜する方法が挙げられる。
発光性電荷輸送性高分子材料としては、ポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）（ＰＤＡＦ）等のポリフルオレン誘導体、ポリ（２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキソキシ）−１，４−フェニレンビニレン）（ＭＥＨ−ＰＰＶ）等のポリフェニレンビニレン誘導体、ポリ（３−アルキルチオフェン）（ＰＡＴ）などのポリチオフェン誘導体、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）等を挙げることができる。
【００５１】
溶媒としては、トルエン、キシレン、クロロホルム等を挙げることができ、溶解または均一分散法としては撹拌、加熱撹拌、超音波分散等の方法が挙げられる。
塗布方法としては、特に限定されるものではなく、インクジェット法、スプレー法、ディップ法、スピンコート法、転写印刷法、ロールコート法、刷毛塗り等が挙げられる。なお、塗布は、窒素、アルゴン等の不活性ガス下で行うことが望ましい。
溶媒の蒸発法としては、不活性ガス下または真空中、オーブンまたはホットプレートで加熱する方法を挙げることができる。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００５３】
［１］電荷輸送性ワニスおよび電荷輸送性薄膜の作製
［実施例１］
フェニルテトラアニリン（以下、ＰＴＡという）５０ｍｇ、ＮＳＯ−２ １０２ｍｇおよび水酸化フラーレンＣ60（フロンティアカーボン製ｎａｎｏｍ ｓｐｅｃｔｒａ Ｄ１００、以下同様）５１ｍｇの混合物に対し、窒素雰囲気中で高極性溶媒であるＤＭＩ１．６８ｍＬを加えてこれらを溶解させた。この溶液に、プロピレングリコール０．８５ｍＬおよび４０℃まで加熱して融解させたシクロヘキサノール２．７８ｍＬを加え、室温まで放冷して赤黒色透明溶液を得た。
得られた溶液を孔径０．２μｍのＰＴＦＥ製フィルターを用いて濾過し、赤黒色透明の電荷輸送性ワニスを得た。なお、濾過の際、目詰まりは生じなかった。
４０分間オゾン洗浄を行ったＩＴＯ基板上に、得られたワニスをスピンコート法により塗布し、ホットプレート上２２０℃で３０分間焼成して電荷輸送性薄膜を形成した。得られた薄膜は均一な非晶質固体であった。
【００５４】
なお、下式で示されるＰＴＡは、ブレティン・オブ・ケミカル・ソサエティ・オブ・ジャパン（Ｂｕｌｌｅｔｉｎ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ）、１９９４年、第６７巻、ｐ．１７４９−１７５２に記載されている方法に従って合成した。
【００５５】
【化８】
【００５６】
また、下式で示されるＮＳＯ−２は、国際公開第２００６／０２５３４２号パンフレットに従って合成した。
【００５７】
【化９】
【００５８】
［比較例１］
水酸化フラーレンＣ60 ７０ｍｇに、窒素雰囲気中で高極性溶媒であるＤＭＩ１．１０ｍＬを加えてこれを溶解させた。この溶液に、プロピレングリコール０．５５ｍＬおよび４０℃まで加熱して融解させたシクロヘキサノール１．８１ｍＬを加え、室温まで放冷して赤黒色透明溶液を得た。
得られた溶液を孔径０．２μｍのＰＴＦＥ製フィルターを用いて濾過し、赤黒色透明の電荷輸送性ワニスを得た。なお、濾過の際、目詰まりは生じなかった。
４０分間オゾン洗浄を行ったＩＴＯ基板上に、得られたワニスをスピンコート法により塗布し、ホットプレート上２２０℃で３０分間焼成して電荷輸送性薄膜を形成した。得られた薄膜は均一な非晶質固体であった。
【００５９】
［比較例２］
ＰＴＡ５０ｍｇおよびＮＳＯ−２ １０２ｍｇの混合物に対し、窒素雰囲気中でＤＭＩ１．６８ｍＬを加えてこれらを溶解させた。この溶液に、プロピレングリコール０．８５ｍＬおよび４０℃まで加熱して融解させたシクロヘキサノール２．７８ｍＬを加え、室温まで放冷して緑色透明溶液を得た。
得られた溶液を孔径０．２μｍのＰＴＦＥ製フィルターを用いて濾過し、緑色透明の電荷輸送性ワニスを得た。なお、濾過の際、目詰まりは生じなかった。得られた電荷輸送性ワニスは、実施例１の電荷輸送性ワニスから水酸化フラーレンを除いたワニスと、濃度も含めて同一である。
４０分間オゾン洗浄を行ったＩＴＯ基板上に、得られたワニスをスピンコート法により塗布し、ホットプレート上２２０℃で３０分間焼成して電荷輸送性薄膜を形成した。得られた薄膜は均一な非晶質固体であった。
【００６０】
［比較例３］
水酸化フラーレンを無置換フラーレンＣ60（フロンティアカーボン製ｎａｎｏｍ ｐｕｒｐｌｅ ＳＴ）に置き換えた以外は、実施例１と同様にして電荷輸送性ワニスの調製を試みた。無置換フラーレンＣ60が使用した溶媒に不溶であり、均一溶液は得られなかった。
【００６１】
［比較例４］
水酸化フラーレンを水素化フラーレンＣ60（フロンティアカーボン製ｎａｎｏｍ ｓｐｅｃｔｒａ Ａ１００）に置き換えた以外は、実施例１と同様にして電荷輸送性ワニスの調製を試みた。水素化フラーレンＣ60が使用した溶媒に不溶であり、均一溶液は得られなかった。
【００６２】
［比較例５］
水酸化フラーレンをポリビニルピロリドンＫ−１５（純正化学製）に置き換えた以外は、実施例１と同様にして電荷輸送性ワニスの調製を試みた。ワニスは懸濁し、均一溶液は得られなかった。
【００６３】
［比較例６］
水酸化フラーレンをポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール（純正化学製）に置き換えた以外は、実施例１と同様にして電荷輸送性ワニスの調製を試みた。ワニスは懸濁し、均一溶液は得られなかった。
【００６４】
［比較例７］
水酸化フラーレンを、トリフェニルアミン（関東化学製）、ジフェニルアミン（東京化成製）、チアナフテン（東京化成製）、Ｎ−ビニルカルバゾール（関東化学製）、フルオレン（関東化学製）、ピレン（関東化学製）に置き換えた以外は、実施例１と同様にして６種の電荷輸送性ワニスの調製を試みた。いずれも均一な緑色透明溶液である電荷輸送性ワニスが得られた。
４０分間オゾン洗浄を行ったＩＴＯ基板上に、得られたワニスそれぞれをスピンコート法（スピン回転時間：各２０秒）により塗布し、ホットプレート上２２０℃で３０分間焼成して電荷輸送性薄膜を形成した。
得られた薄膜は、いずれも比較例２で得られたワニスを同条件でスピンコートして得られた薄膜と膜厚、透過率ともに変化がなかった。またトリフェニルアミンおよびフルオレンについては結晶化由来と考えられる模様が成膜面に発生した。このことから、添加した材料がいずれも焼成時に揮発あるいは結晶化し、透明性の向上に寄与しないことがわかる。
【００６５】
実施例１、比較例１および比較例２のワニスの固形分濃度、薄膜の膜厚、イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）および透過率を表１に示す。
なお、イオン化ポテンシャルは理研計器（株）製 光電子分光装置 ＡＣ−２を使用して測定した。膜厚は、（株）小坂研究所製 サーフコーダＥＴ−４０００Ａを使用して測定した。透過率は、（株）島津製作所製 島津自記分光光度計ＵＶ−３１００ＰＣを使用して測定した。
【００６６】
【表１】
【００６７】
表１に示されるように、実施例１のワニスは、同一のスピン回転数で成膜した比較例２と比べて厚膜化しており、水酸化フラーレンが膜中に残存していることが示唆される。
実施例１の透過率（波長６５０ｎｍ）は、比較例２のそれと比較して高く、水酸化フラーレンを添加したことで透過率が改善したことがわかる。
一方で比較例１は、アクセプタを含まないノンドープ材料でありながらＩｐ値が非常に大きいため、陽極からの良好な正孔注入が生じず、駆動電圧が大幅に増加することが予想される。すなわち正孔注入層に必要な物性を有していないことがわかる。
【００６８】
［２］ＯＬＥＤ素子の作製
［実施例２］
実施例１と同様の方法によりＩＴＯ基板上に正孔輸送性薄膜を形成した後、この基板を真空蒸着装置内に導入し、α−ＮＰＤ、Ａｌｑ3、ＬｉＦ、Ａｌを順次蒸着し、ＯＬＥＤ素子を作製した。膜厚は、それぞれ３５ｎｍ、５０ｎｍ、０．５ｎｍ、１００ｎｍとし、それぞれ８×１０-4Ｐａ以下の圧力となってから蒸着操作を行った。蒸着レートは、α−ＮＰＤおよびＡｌｑ3では０．３５〜０．４０ｎｍ／ｓ、ＬｉＦでは０．０１５〜０．０２５ｎｍ／ｓ、Ａｌでは０．２〜０．４ｎｍ／ｓとした。蒸着操作間の移動操作は真空中で行った。
【００６９】
［比較例８］
比較例２と同様の方法によりＩＴＯ基板上に電荷輸送性薄膜を形成した後、実施例２と同様の方法で各膜を蒸着し、ＯＬＥＤ素子を作製した。
実施例２および比較例８で得られた素子特性を併せて表２に示す。
なお、ＯＬＥＤ素子の特性は、有機ＥＬ発光効率測定装置（ＥＬ１００３、プレサイスゲージ（株）製）を使用して測定した。
【００７０】
【表２】
【００７１】
表２に示されるように、実施例２のＯＬＥＤ特性は、比較例８のそれと比較して駆動電圧が低く、正孔注入特性が高いことがわかる。また、電流効率に関してもほぼ同等であることがわかる。
【００７２】
［比較例９］
比較例１と同様の方法によりＩＴＯ基板上に正孔輸送性薄膜を形成した後、実施例２と同様の方法により有機ＥＬ素子を作製した。１０Ｖまで電圧を印加したが最高輝度は１０ｃｄ／ｍ2以下であった。実施例２と比較して比較例１の正孔輸送性薄膜は正孔注入特性が低いことがわかる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電荷輸送性材料および電荷輸送性ワニスに関し、さらに詳述すると、極性官能基を有するフラーレン化合物を含む電荷輸送性材料および電荷輸送性ワニスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、低分子有機エレクトロルミネッセンス（以下、ＯＬＥＤと略す）素子では、正孔注入層として銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）層を設けることによって、駆動電圧の低下や発光効率向上等の初期特性向上、さらには寿命特性向上を実現し得ることが報告されている（非特許文献１：アプライド・フィジックス・レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、米国、１９９６年、６９巻、ｐ．２１６０−２１６２）。
一方、高分子発光材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス（以下、ＰＬＥＤと略す）素子では、ポリアニリン系材料（特許文献１：特開平３−２７３０８７号公報、非特許文献２：ネイチャー（Ｎａｔｕｒｅ）、英国、１９９２年、第３５７巻、ｐ．４７７−４７９）や、ポリチオフェン系材料（非特許文献３：アプライド・フィジックス・レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、米国、１９９８年、７２巻、ｐ．２６６０−２６６２）からなる薄膜を正孔輸送層として用いることで、ＯＬＥＤ素子と同様の効果が得られることが報告されている。
【０００３】
近年、高溶解性の低分子オリゴアニリン系材料やオリゴチオフェン系材料を利用し、有機溶媒に完全溶解させた均一系溶液からなる電荷輸送性ワニスが見出された。そして、このワニスから得られる正孔注入層を有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬという）素子中に挿入することで、下地基板の平坦化効果や、優れたＥＬ素子特性が得られることが報告されている（特許文献２：特開２００２−１５１２７２号公報、特許文献３：国際公開第２００５／０４３９６２号パンフレット）。
当該低分子オリゴマー化合物は、それ自体の粘度が低く、通常の有機溶媒を使用した場合、成膜操作におけるプロセスマージンが狭いため、スピンコート、インクジェット塗布、スプレー塗布等の種々の塗布方式や、種々の焼成条件を用いる場合、高い均一性を有する成膜を行うことは困難であった。
この点、各種添加溶媒を用いることで、粘度や、沸点および蒸気圧の調整が可能となり、種々の塗布方式に対応して高い均一性を有する成膜面を得ることが可能になってきている（特許文献４：国際公開第２００４／０４３１１７号パンフレット、特許文献５：国際公開第２００５／１０７３３５号パンフレット）。
【０００４】
ところで、照明用途を考えた場合、色度コントロールのためには正孔注入層の透過率はできる限り高い方がよい。また、異物や陽極の凹凸によって有機ＥＬ素子にリークが発生するのを防止するためには、正孔注入層の膜厚は、厚い方がよい。
透過率を向上させる手法としては、構成材料の透過率を向上させるよう分子構造を変えたり、透過率の高い添加物を用いたりするものが考えられるが、これらの手法では、電荷輸送性が低下して薄膜の抵抗値が上昇し、有機ＥＬ素子の駆動電圧を上昇させる場合が多い。
その一方、その他の電荷輸送性物質を添加物として使用する場合、一般に可視光吸収があるうえに有機溶媒に対する溶解性が低いため、透過率が低下したり、薄膜を形成させるときに大きな凹凸が発生したりする場合が多く、特に有機ＥＬ素子で用いるような１０〜１００ｎｍの薄膜では均一かつ平坦な膜を得ることは難しい。
また、ＰＬＥＤ用途においては、アニリン骨格あるいはその酸化体を含む正孔輸送性ホスト物質を含む正孔注入材料がポリマー発光層に対する励起子失活作用を示し、当該正孔注入材料に対し、添加物を含有させることによってＰＬＥＤ素子における発光効率を向上させ得ることが特許文献６（国際公開第２００８／１２９９４７号パンフレット）に示されている。
すなわち、透過率や有機ＥＬ素子の駆動電圧を維持できる添加物は、ＰＬＥＤ素子のように発光層と正孔注入層とが直接接触している素子において、アニリン骨格あるいはその酸化物を含む正孔注入材料とともに用いる場合、当該添加物自体に励起子失活作用がなければ、発光効率を向上させ、消費電力を低下させ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−２７３０８７号公報
【特許文献２】特開２００２−１５１２７２号公報
【特許文献３】国際公開第２００５／０４３９６２号パンフレット
【特許文献４】国際公開第２００４／０４３１１７号パンフレット
【特許文献５】国際公開第２００５／１０７３３５号パンフレット
【特許文献６】国際公開第２００８／１２９９４７号パンフレット
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】アプライド・フィジックス・レターズ、米国、１９９６年、６９巻、ｐ．２１６０−２１６２
【非特許文献２】ネイチャー、英国、１９９２年、第３５７巻、ｐ．４７７−４７９
【非特許文献３】アプライド・フィジックス・レターズ、米国、１９９８年、７２巻、ｐ．２６６０−２６６２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電荷輸送性物質の電荷輸送性を低下させずに有機ＥＬ素子の駆動電圧を維持し得るとともに、得られた薄膜の光透過率を向上させ得るフラーレン化合物を含む電荷輸送性材料および電荷輸送性ワニスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、極性官能基を有するフラーレン化合物が、有機溶媒に対する溶解性に優れ、電荷輸送性物質と組み合わせて電荷輸送性材料として使用可能であることを見出すとともに、当該電荷輸送性材料を含む電荷輸送性薄膜をＯＬＥＤ素子の正孔注入層として用いた場合に、駆動電圧の上昇がなく、可視光から赤外光領域における透過率を向上させ得ることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、本発明は、
１． 極性官能基を有するフラーレン化合物と、電荷輸送性物質とを含むことを特徴とする電荷輸送性材料、
２． 前記極性官能基が、水酸基である１の電荷輸送性材料、
３． 前記電荷輸送性物質が、アニリン誘導体化合物である１または２の電荷輸送性材料、
４． 前記電荷輸送性物質が、下記式（１）で表されるオリゴアニリン誘導体、または式（１）の酸化体であるキノンジイミン誘導体である３の電荷輸送性材料、
【化１】
〔式中、Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、シラノール基、チオール基、カルボキシル基、リン酸基、リン酸エステル基、エステル基、チオエステル基、アミド基、ニトロ基、一価炭化水素基、オルガノオキシ基、オルガノアミノ基、オルガノシリル基、オルガノチオ基、アシル基またはスルホン基を示し、ＡおよびＢは、それぞれ独立して、一般式（２）または（３）で表される二価の基を示す。
【化２】
（式中、Ｒ4〜Ｒ11は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、シラノール基、チオール基、カルボキシル基、リン酸基、リン酸エステル基、エステル基、チオエステル基、アミド基、ニトロ基、一価炭化水素基、オルガノオキシ基、オルガノアミノ基、オルガノシリル基、オルガノチオ基、アシル基、またはスルホン基を示す。）
ｍおよびｎは、それぞれ独立して、１以上の整数で、ｍ＋ｎ≦２０を満足する。〕
５． 前記電荷輸送性物質が、式（４）で表されるオリゴアニリン誘導体、または式（４）の酸化体であるキノンジイミン誘導体である４の電荷輸送性材料、
【化３】
（式中、Ｒ1〜Ｒ7、ｍおよびｎは、前記と同じ意味を示す。）
６． １〜５のいずれかの電荷輸送性材料と、有機溶媒とを含み、前記フラーレン化合物および電荷輸送性物質が、前記有機溶媒に均一に溶解していることを特徴とする電荷輸送性ワニス、
７． 前記有機溶媒が、良溶媒と貧溶媒との混合溶媒である６の電荷輸送性ワニス、
８． ２０℃での粘度が、１０〜２００ｍＰａ・ｓである５または６の電荷輸送性ワニス、
９． １〜５のいずれかの電荷輸送性材料を含む電荷輸送性薄膜、
１０． ６〜８のいずれかの電荷輸送性ワニスから作製される電荷輸送性薄膜、
１１． ９または１０の電荷輸送性薄膜を備える有機エレクトロルミネッセンス素子
を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電荷輸送性材料およびワニスに含まれる極性官能基を有するフラーレン化合物は、一般的な電荷輸送性ワニスの調製に用いられる有機溶媒に対し、良好な溶解性を有しており、特に、一旦、良溶媒に溶解させることで、貧溶媒をはじめとした各種有機溶媒に対しても優れた溶解性を示す。このため、貧溶媒を一部、またはほぼ全量使用して貧溶媒（低極性有機溶媒）系の電荷輸送性ワニスを調製することができる。
このような低極性有機溶媒系の電荷輸送性ワニスは、溶剤耐性が問題となるインクジェット塗布装置にて塗布することができるだけでなく、基板上に絶縁膜や隔壁などの耐溶剤性が問題となる構造物が存在する場合でも用いることができ、その結果、高平坦性を有する非晶質固体薄膜を問題なく作製することができる。
さらに、得られた薄膜は、高電荷輸送性を示すため、正孔注入層または正孔輸送層として使用することで、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低下させることができる。
また、この薄膜は、高平坦性および高電荷輸送性を有しているため、この特性を利用して、当該薄膜を太陽電池の正孔輸送層、燃料電池用電極、コンデンサ電極保護膜、帯電防止膜へ応用することもできる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
本発明に係る電荷輸送性材料は、極性官能基を有するフラーレン化合物と、電荷輸送性物質とを含むものである。
ここで、電荷輸送性とは、導電性と同義であり、正孔輸送性、電子輸送性、正孔および電子の両電荷輸送性のいずれかを意味する。本発明の電荷輸送性材料は、それ自体に電荷輸送性があるものでもよく、これから得られる固体膜に電荷輸送性があるものでもよい。
【００１２】
本発明において、フラーレン化合物としては、従来公知の各種フラーレン化合物を用いることができ、例えば、Ｃ60フラーレン、Ｃ70フラーレン、Ｃ84フラーレン等を用いることができるが、中でも、Ｃ60フラーレンが好適である。
極性官能基としては、水酸基、アミノ基、シラノール基、チオール基、カルボキシル基、リン酸基、リン酸エステル基、エステル基、チオエステル基、アミド基、オルガノオキシ基、オルガノアミノ基、オルガノチオ基、アシル基、スルホン基などが挙げられるが、高い化学安定性、熱安定性、多くの溶媒に対する高溶解性を有するとともに、中性であるという点から、水酸基が好ましい。
また、電荷輸送性向上の観点から、フラーレン骨格に対する置換基の分子量比率は低い方が好ましく、２５％以下が好適であり、２０％以下であるとさらに好ましい。
【００１３】
フラーレン化合物に、極性官能基を導入する手法としては、例えば、求核付加反応や双極子付加反応等が挙げられる。
なお、極性官能基を有するフラーレン化合物は、市販品を用いることもでき、例えば、フロンティアカーボン製の水酸化フラーレン、ｐｈｅｎｙｌ Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ ｍｅｔｈｙｌ ｅｓｔｅｒ （ＰＣＢＭ）、ｐｈｅｎｙｌ Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ ｎ−ｂｕｔｙｌ ｅｓｔｅｒ （ＰＣＢＮＢ）、ｐｈｅｎｙｌ Ｃ６１−ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ ｉ−ｂｕｔｙｌ ｅｓｔｅｒ （ＰＣＢＩＢ）等を用いることができる。
【００１４】
本発明の電荷輸送性材料に使用できる電荷輸送性物質としては、使用する有機溶媒に可溶なものであれば特に限定されるものではなく、従来高溶解性材料として用いられている低分子オリゴアニリン化合物等のアニリン誘導体化合物、低分子オリゴチオフェン化合物などを用いることができるが、アニリン誘導体化合物が好適である。
特に、高溶解性および高電荷輸送性を示すとともに、適切なイオン化ポテンシャルを有していることから、下記式（１）で表されるオリゴアニリン誘導体、または式（１）の酸化体であるキノンジイミン誘導体を好適に用いることができ、さらには、分子内のπ共役系をなるべく拡張させた方が、得られる電荷輸送性薄膜の電荷輸送性が向上することから、式（４）で表されるオリゴアニリン誘導体、または式（４）の酸化体であるキノンジイミン誘導体が最適である。
【００１５】
【化４】
〔式中、Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、シラノール基、チオール基、カルボキシル基、リン酸基、リン酸エステル基、エステル基、チオエステル基、アミド基、ニトロ基、一価炭化水素基、オルガノオキシ基、オルガノアミノ基、オルガノシリル基、オルガノチオ基、アシル基またはスルホン基を示し、ＡおよびＢは、それぞれ独立して、一般式（２）または（３）で表される二価の基を示す。
【００１６】
【化５】
（式中、Ｒ4〜Ｒ11は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、シラノール基、チオール基、カルボキシル基、リン酸基、リン酸エステル基、エステル基、チオエステル基、アミド基、ニトロ基、一価炭化水素基、オルガノオキシ基、オルガノアミノ基、オルガノシリル基、オルガノチオ基、アシル基、またはスルホン基を示す。）
ｍおよびｎは、それぞれ独立して、１以上の整数で、ｍ＋ｎ≦２０を満足する。〕
【００１７】
【化６】
（式中、Ｒ1〜Ｒ7、ｍおよびｎは、上記と同じ意味を示す。）
【００１８】
なお、キノンジイミン体とは、その骨格中に、下記式で示される部分構造を有する化合物を意味する。
【００１９】
【化７】
（式中、Ｒ4〜Ｒ7は上記と同じ。）
【００２０】
上記各式において、ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素原子が挙げられる。
一価炭化水素基の具体例としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−オクチル基、２−エチルヘキシル基、デシル基等のアルキル基；シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基；ビシクロヘキシル基等のビシクロアルキル基；ビニル基、１−プロペニル基、２−プロペニル基、イソプロペニル基、１−メチル−２−プロペニル基、１または２または３−ブテニル基、ヘキセニル基等のアルケニル基；フェニル基、キシリル基、トリル基、ビフェニル基、ナフチル基等のアリール基；ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルシクロヘキシル基等のアラルキル基等や、これらの一価炭化水素基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、スルホン基などで置換されたものが挙げられる。
【００２１】
オルガノオキシ基の具体例としては、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アリールオキシ基などが挙げられ、これらのアルキル基、アルケニル基、アリール基としては、先に例示した基と同様のものが挙げられる。
オルガノアミノ基の具体例としては、フェニルアミノ基、メチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基、ブチルアミノ基、ペンチルアミノ基、ヘキシルアミノ基、ヘプチルアミノ基、オクチルアミノ基、ノニルアミノ基、デシルアミノ基、ラウリルアミノ基等のアルキルアミノ基；ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジペンチルアミノ基、ジヘキシルアミノ基、ジヘプチルアミノ基、ジオクチルアミノ基、ジノニルアミノ基、ジデシルアミノ基等のジアルキルアミノ基；シクロヘキシルアミノ基、モルホリノ基などが挙げられる。
【００２２】
オルガノシリル基の具体例としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリプロピルシリル基、トリブチルシリル基、トリペンチルシリル基、トリヘキシルシリル基、ペンチルジメチルシリル基、ヘキシルジメチルシリル基、オクチルジメチルシリル基、デシルジメチルシリル基などが挙げられる。
オルガノチオ基の具体例としては、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基、ノニルチオ基、デシルチオ基、ラウリルチオ基などのアルキルチオ基が挙げられる。
【００２３】
アシル基の具体例としては、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、バレリル基、イソバレリル基、ベンゾイル基等が挙げられる。
リン酸エステル基としては、−Ｐ（Ｏ）（ＯＱ1）（ＯＱ2）が挙げられる。
エステル基としては、−Ｃ（Ｏ）ＯＱ1、−ＯＣ（Ｏ）Ｑ1が挙げられる。
チオエステル基としては、−Ｃ（Ｓ）ＯＱ1、−ＯＣ（Ｓ）Ｑ1が挙げられる。
アミド基としては、−Ｃ（Ｏ）ＮＨＱ1、−ＮＨＣ（Ｏ）Ｑ1、−Ｃ（Ｏ）ＮＱ1Ｑ2、−ＮＱ1Ｃ（Ｏ）Ｑ2が挙げられる。
ここで、上記Ｑ1およびＱ2は、アルキル基、アルケニル基またはアリール基を示し、これらについては、上記一価炭化水素基で例示した基と同様のものが挙げられる。
【００２４】
上記一価炭化水素基、オルガノオキシ基、オルガノアミノ基、オルガノシリル基、オルガノチオ基、アシル基、リン酸エステル基、エステル基、チオエステル基およびアミド基などにおける炭素数は、特に限定されるものではないが、一般に炭素数１〜２０、好ましくは１〜８である。
好ましい置換基としては、フッ素、スルホン基、オルガノオキシ基、アルキル基、オルガノシリル基等が挙げられる。
なお、置換基において、置換基同士が連結されて環状である部分を含んでいてもよい。
【００２５】
一般式（１）および（４）において、ｍ＋ｎは、良好な電荷輸送性を発揮させるという点から４以上であることが好ましく、溶媒に対する溶解性を確保するという点から１６以下であることが好ましい。
また、式（１）および（４）のオリゴアニリン化合物は、溶解性を高めるとともに、電荷輸送性を均一にするということを考慮すると、分子量分布のない、換言すれば、分散度が１のオリゴアニリン化合物であることが好ましい。
その分子量は、材料の揮発の抑制および電荷輸送性発現のために、下限として通常２００以上、好ましくは４００以上であり、また溶解性向上のために、上限として通常５０００以下、好ましくは３０００以下である。
これらの電荷輸送性物質は１種類のみを使用してもよく、また２種類以上の物質を組み合わせて使用してもよい。
このような化合物の具体例としては、フェニルテトラアニリン、フェニルペンタアニリン、テトラアニリン（アニリン４量体）、オクタアニリン（アニリン８量体）等の有機溶媒に可溶なオリゴアニリン誘導体が挙げられる。
【００２６】
なお、これらの電荷輸送性物質の合成法としては、特に限定されないが、オリゴアニリン合成法（ブレティン・オブ・ケミカル・ソサエティ・オブ・ジャパン（Bulletin of Chemical Society of Japan）、１９９４年、第６７巻、ｐ.１７４９−１７５２、シンセティック・メタルズ（Synthetic Metals）、米国、１９９７年、第８４巻、ｐ.１１９−１２０参照）や、オリゴチオフェン合成法（例えば、ヘテロサイクルズ（Heterocycles）、１９８７年、第２６巻、ｐ.９３９−９４２、ヘテロサイクルズ（Heterocycles）、１９８７年、第２６巻、ｐ.１７９３−１７９６参照）などが挙げられる。
【００２７】
本発明に係る電荷輸送性ワニスは、上述した極性官能基を有するフラーレン化合物および電荷輸送性物質を含んで構成される電荷輸送性材料と、有機溶媒とを含み、フラーレン化合物および電荷輸送性物質が、有機溶媒に均一に溶解しているものである。
電荷輸送性ワニスを調製する際に用いられる有機溶媒としては、フラーレン化合物および電荷輸送性物質の溶解能を有する良溶媒を用いることができる。
ここで、良溶媒とは、溶媒分子の極性が高く、高極性化合物を良く溶解することのできる溶媒を意味する。
このような良溶媒としては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド、Ｎ−シクロヘキシル−２−ピロリジノン等が挙げられる。これらの溶媒は１種単独で、または２種以上混合して用いることができ、その使用量は、ワニスに使用する溶媒全体に対して５〜１００質量％とすることができる。
【００２８】
本発明で用いる極性官能基を有するフラーレン化合物は、有機溶媒に対する溶解性に優れているため、上記良溶媒よりも極性の低い貧溶媒（低極性溶媒）を併用することもできる。
ここで、貧溶媒とは、溶媒分子の極性が低く、高極性化合物に対する溶解性という点では劣るものの、粘度の向上、表面張力の低下、揮発性の付与等によって基板に対する塗れ性の向上や、各種塗布装置の噴霧あるいは塗布に適した物性を付与したり、塗布装置に対する腐食性の低下を可能にしたりする溶媒を意味する。
このような貧溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、ｐ−キシレン、ｏ−キシレン、スチレン等の芳香族炭化水素類；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルノーマルブチルケトン、シクロヘキサノン、エチルノーマルアミルケトン等のケトン類；酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ノーマルプロピル、酢酸イソブチル、酢酸ノーマルブチル、酢酸ノーマルアミル、カプロン酸メチル、酢酸−２−メチルペンチル、乳酸ノーマルブチル等のエステル類；エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコール等のグリコールエステルまたはグリコールエーテル類；メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、アリルアルコール、ノーマルプロパノール、２−メチル−２−ブタノール、イソブタノール、ノーマルブタノール、２−メチル−１−ブタノール、１−ペンタノール、２−メチル−１−ペンタノール、２−エチルヘキサノール、１−オクタノール、エチレングリコール、ヘキシレングリコール、トリメチレングリコール、１−メトキシ−２−ブタノール、シクロヘキサノール、ジアセトンアルコール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、プロピレングリコール、ベンジルアルコール、１，３−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール等のアルコール類；アニソール、フェノール、ｍ−クレゾール等のフェノール類；イソプロピルエーテル、１，４−ジオキサン、酢酸、γ−ブチルラクトン等のエーテルまたはカルボン酸類などが挙げられる。
【００２９】
これらの中でも、２０℃で１０〜２００ｍＰａ・ｓ、特に５０〜１５０ｍＰａ・ｓの粘度を有し、常圧で沸点５０〜３００℃、特に１５０〜２５０℃の高粘度溶媒であるシクロヘキサノール、エチレングリコール、エチレングリコールジクリシジルエーテル、１，３−オクチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、プロピレングリコール、へキシレングリコール等が好適である。
【００３０】
良溶媒と貧溶媒とを併用する場合、それらの使用割合は特に限定されるものではないが、貧溶媒の使用割合を多くすると、上述のように、粘度の向上、表面張力の低下、揮発性の付与、基板表面に対する塗れ性の向上、塗布、噴霧性の向上等の新たな好ましい物性を付与することが可能となる。また、得られたワニスの極性が低くなる結果、溶剤耐性が問題となる塗布装置や基板などを用いることができるようになり、その応用範囲が広がる。
したがって、貧溶媒の使用量を可能な限り多くすることが好ましく、より具体的には、良溶媒と貧溶媒との比率は、質量比で９：１〜１：９程度が好ましく、１：１〜１：４程度がより好ましい。
【００３１】
電荷輸送性ワニスの調製法としては、特に限定されるものではなく、各成分および溶媒を任意の順序で混合して調製することができるが、上述した極性官能基を有するフラーレン化合物は、一旦、良溶媒に溶解させると、より極性の低い貧溶媒を添加しても析出が生じないという性質を有しているため、フラーレン化合物および電荷輸送性物質を良溶媒に溶解させた溶液と、貧溶媒とを混合して調製することが好ましい。
このような手法を用いると、電荷輸送性ワニス中における貧溶媒の割合を多くできる結果、より低極性の電荷輸送性ワニスを得ることができる。
【００３２】
なお、上記のような貧溶媒を含む溶剤を使用しても析出が生じずに溶解状態を維持できる高分子化合物からなる添加物は少なく、溶解したとしても電荷輸送性が乏しいために有機ＥＬ素子中で用いた場合に駆動電圧を大きく上昇させてしまう場合が多い。
一方、低分子化合物は上記のような溶媒に対する溶解性が良好である場合があるものの、成膜時の高温焼成条件下で昇華あるいは使用する溶媒中で結晶化し、有機ＥＬ素子の添加物として適しない場合が多い。
また、電荷輸送性ワニスが均一溶液、あるいは直径数ｎｍ以下で高度に粒径を制御された粒子分散系材料でない場合で、不溶成分が残存、あるいは懸濁状態となっている場合には、そのまま成膜操作を行っても、成膜後の平均荒さが数ｎｍ以上と非常に大きくなるため素子の電流リークが生じ、長寿命の有機ＥＬ素子を作製することは一般に困難である。この点、不溶成分や懸濁状態の電荷輸送性ワニスを濾過することで、均一の電荷輸送性ワニスを得ることが可能な場合があるが、濾過によってワニス中に添加した固形材料が所定量未満の含有量になったり、全く含まれなくなったりするなど構成成分が変化して、膜の性能を想定通りに制御することは困難となることが多い。
本発明で添加物として用いる極性官能基を有するフラーレン化合物は、上述のように貧溶媒を含む溶剤に対する溶解性にも優れているため均一性の電荷輸送性ワニスが作製し易い上に、通常の低分子化合物のように、高温成膜条件下で昇華や結晶化することもない。また、得られた薄膜は、高電荷輸送性を示すため、正孔注入層または正孔輸送層として使用することで、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低下させることができる。
【００３３】
本発明の電荷輸送性ワニスの電荷輸送能等を向上させるために、正孔輸送性物質に対しては電子受容性ドーパント物質を、電子輸送性物質に対しては電子供与性ドーパント物質を必要に応じて用いることができるが、それぞれ高い電子受容性および高い電子供与性を有することが好ましい（以下、電子受容性ドーパント物質と電子供与性ドーパント物質を併せてドーパント物質と総称する）。ドーパント物質の溶解性に関しては、ワニスに使用する少なくとも１種の溶媒に溶解するものであれば特に限定されない。
【００３４】
電子受容性ドーパント物質の具体例としては、塩化水素、硫酸、硝酸、リン酸等の無機強酸；塩化アルミニウム（ＩＩＩ）（ＡｌＣｌ3）、四塩化チタン（ＩＶ）（ＴｉＣｌ4）、三臭化ホウ素（ＢＢｒ3）、三フッ化ホウ素エーテル錯体（ＢＦ3・ＯＥｔ2）、塩化鉄（ＩＩＩ）（ＦｅＣｌ3）、塩化銅（ＩＩ）（ＣｕＣｌ2）、五塩化アンチモン（Ｖ）（ＳｂＣｌ5）、五フッ化砒素（Ｖ）（ＡｓＦ5）、五フッ化リン（ＰＦ5）、トリス（４−ブロモフェニル）アルミニウムヘキサクロロアンチモナート（ＴＢＰＡＨ）等のルイス酸；ベンゼンスルホン酸、トシル酸、カンファスルホン酸、ヒドロキシベンゼンスルホン酸、５−スルホサリチル酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、国際公開第２００５／０００８３２号パンフレット記載の１，４−ベンゾジオキサンジスルホン酸誘導体、国際公開第２００６／０２５３４２号パンフレット記載のアリールスルホン酸誘導体、特開２００５−１０８８２８号公報記載のジノニルナフタレンスルホン酸誘導体等の有機強酸；７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、２，３−ジクロロ−５，６−ジシアノ−１，４−ベンゾキノン（ＤＤＱ）、ヨウ素等の有機または無機酸化剤を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００３５】
特に好ましい電子受容性ドーパント物質としては、５−スルホサリチル酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、国際公開第２００５／０００８３２号パンフレット記載の１，４−ベンゾジオキサンジスルホン酸誘導体、特開２００５−１０８８２８号公報記載のジノニルナフタレンスルホン酸誘導体、国際公開第２００６／０２５３４２号パンフレット記載のナフタレンジスルホン酸誘導体等の有機強酸である電子受容性ドーパント物質を挙げることができる。
【００３６】
電子供与性ドーパント物質の具体例としては、アルカリ金属（Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ）、リチウムキノリノラート（Ｌｉｑ）、リチウムアセチルアセトナート（Ｌｉ（ａｃａｃ））等の金属錯体が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００３７】
ドーパント物質と電荷輸送性物質との混合比率は、ドーパント物質の分子構造、電荷輸送性物質の分子構造、ドーパント物質の分子量、電荷輸送性物質の分子量、導電性膜の目標導電率により異なるため一概には規定できないが、電荷輸送性物質：ドーパント物質＝１：０．０１〜１０．０（質量比）が好ましく、より好ましくは電荷輸送性物質：ドーパント物質＝１：０．０５〜４．０（質量比）である。
【００３８】
また、極性官能基を有するフラーレン化合物と、電荷輸送性物質および必要に応じて用いられるドーパント物質の総量との比率は、導電性膜の目標導電率や目標透過率により異なるため一概には規定できないが、フラーレン化合物：（電荷輸送性物質＋ドーパント物質）＝０．０１〜１０．０：１（質量比）が好ましく、より好ましくは０．０５〜４．０：１（質量比）である。
【００３９】
さらに、基板に対する濡れ性の向上、溶媒の表面張力の調整、極性の調整、沸点の調整等の目的で、焼成時に膜の平坦性を付与し得るその他の溶媒を、ワニスに使用する溶媒全体に対して１〜９０質量％、好ましくは１〜５０質量％の割合で混合することもできる。
このような溶媒としては、例えば、ブチルセロソルブ、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチルカルビトール、ジアセトンアルコール、γ−ブチロラクトン、乳酸エチル等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４０】
以上で説明した電荷輸送性ワニスを基材上に塗布し、溶媒を蒸発させることで基材上に電荷輸送性薄膜を形成させることができる。
ワニスの塗布方法としては、特に限定されるものではなく、ディップ法、スピンコート法、転写印刷法、ロールコート法、刷毛塗り、インクジェット法、スプレー法等が挙げられる。
溶媒の蒸発法としては、特に限定されるものではなく、例えば、ホットプレートやオーブンを用いて、適切な雰囲気下、即ち大気、窒素等の不活性ガス、真空中等で蒸発させればよい。これにより、均一な成膜面を有する薄膜を得ることが可能である。
焼成温度は、溶媒を蒸発させることができれば特に限定されないが、４０〜２５０℃が好ましい。この場合、より高い均一成膜性を発現させたり、基材上で反応を進行させたりする目的で、２段階以上の温度変化をつけてもよい。
【００４１】
電荷輸送性薄膜の膜厚は、特に限定されないが、有機ＥＬ素子内で電荷注入層として用いる場合、５〜２００ｎｍであることが望ましい。膜厚を変化させる方法としては、ワニス中の固形分濃度を変化させたり、塗布時の基板上の溶液量を変化させたりする等の方法がある。
【００４２】
本発明の電荷輸送性ワニスを用いてＯＬＥＤ素子を作製する場合の使用材料や、作製方法としては、下記のようなものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
使用する電極基板は、洗剤、アルコール、純水等による液体洗浄を予め行って浄化しておくことが好ましく、例えば、陽極基板では使用直前にオゾン処理、酸素−プラズマ処理等の表面処理を行うことが好ましい。ただし陽極材料が有機物を主成分とする場合、表面処理を行わなくともよい。
【００４３】
正孔輸送性ワニスをＯＬＥＤ素子に使用する場合、以下の方法を挙げることができる。
陽極基板上に当該正孔輸送性ワニスを塗布し、上記の方法により蒸発、焼成を行い、電極上に正孔輸送性薄膜を作製する。これを真空蒸着装置内に導入し、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、陰極金属を順次蒸着してＯＬＥＤ素子とする。発光領域をコントロールするために任意の層間にキャリアブロック層を設けてもよい。
陽極材料としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）に代表される透明電極が挙げられ、平坦化処理を行ったものが好ましい。高電荷輸送性を有するポリチオフェン誘導体やポリアニリン誘導体を用いることもできる。
【００４４】
正孔輸送層を形成する材料としては、（トリフェニルアミン）ダイマー誘導体（ＴＰＤ）、（α−ナフチルジフェニルアミン）ダイマー（α−ＮＰＤ）、［（トリフェニルアミン）ダイマー］スピロダイマー（Ｓｐｉｒｏ−ＴＡＤ）等のトリアリールアミン類、４，４’，４”−トリス［３−メチルフェニル（フェニル）アミノ］トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’，４”−トリス［１−ナフチル（フェニル）アミノ］トリフェニルアミン（１−ＴＮＡＴＡ）等のスターバーストアミン類、５，５”−ビス−｛４−［ビス（４−メチルフェニル）アミノ］フェニル｝−２，２’：５’，２”−ターチオフェン（ＢＭＡ−３Ｔ）等のオリゴチオフェン類を挙げることができる。
【００４５】
発光層を形成する材料としては、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム（ＩＩＩ）（Ａｌｑ3）、ビス（８−キノリノラート）亜鉛（ＩＩ）（Ｚｎｑ2）、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（ｐ−フェニルフェノラート）アルミニウム（ＩＩＩ）（ＢＡｌｑ）、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）等が挙げられ、電子輸送材料または正孔輸送材料と発光性ドーパントとを共蒸着することによって、発光層を形成してもよい。
電子輸送材料としては、Ａｌｑ3、ＢＡｌｑ、ＤＰＶＢｉ、（２−（４−ビフェニル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール）（ＰＢＤ）、トリアゾール誘導体（ＴＡＺ）、バソクプロイン（ＢＣＰ）、シロール誘導体等が挙げられる。
【００４６】
発光性ドーパントとしては、キナクリドン、ルブレン、クマリン５４０、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｐｙ）3）、（１，１０−フェナントロリン）−トリス（４，４，４−トリフルオロ−１−（２−チエニル）−ブタン−１，３−ジオナート）ユーロピウム（ＩＩＩ）（Ｅｕ（ＴＴＡ）3ｐｈｅｎ）等が挙げられる。
【００４７】
キャリアブロック層を形成する材料としては、ＰＢＤ、ＴＡＺ、ＢＣＰ等が挙げられる。
電子注入層を形成する材料としては、酸化リチウム（Ｌｉ2Ｏ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ2）、Ｌｉｑ、Ｌｉ（ａｃａｃ）、酢酸リチウム、安息香酸リチウム等が挙げられる。
陰極材料としては、アルミニウム、マグネシウム−銀合金、アルミニウム−リチウム合金、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム等が挙げられる。
【００４８】
また、電子輸送性ワニスをＯＬＥＤ素子に使用する場合、以下の方法を挙げることができる。
陰極基板上に当該電子輸送性ワニスを塗布して電子輸送性薄膜を作製し、これを真空蒸着装置内に導入し、上記と同様の材料を用いて電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層を形成した後、陽極材料をスパッタリング等の方法により成膜してＯＬＥＤ素子とする。
【００４９】
本発明の電荷輸送性ワニスを用いたＰＬＥＤ素子の作製方法は、特に限定されないが、以下の方法が挙げられる。
上記ＯＬＥＤ素子作製において、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の真空蒸着操作を行う代わりに、発光性電荷輸送性高分子層を形成することによって本発明の電荷輸送性ワニスによって形成される電荷輸送性薄膜を含むＰＬＥＤ素子を作製することができる。
具体的には、陽極基板上に、電荷輸送性ワニス（正孔輸送性ワニス）を塗布して上記の方法により正孔輸送性薄膜を作製し、その上部に発光性電荷輸送性高分子層を形成し、さらに陰極電極を蒸着してＰＬＥＤ素子とする。
あるいは、陰極基板上に、電荷輸送性ワニス（電子輸送性ワニス）を塗布して上記の方法により電子輸送性薄膜を作製し、その上部に発光性電荷輸送性高分子層を形成し、さらにスパッタリング、蒸着、スピンコート等の方法により陽極電極を作製してＰＬＥＤ素子とする。
【００５０】
使用する陰極および陽極材料としては、上記ＯＬＥＤ素子作製時と同様の物質が使用でき、同様の洗浄処理、表面処理を行うことができる。
発光性電荷輸送性高分子層の形成法としては、発光性電荷輸送性高分子材料、またはこれに発光性ドーパントを加えた材料に溶媒を加えて溶解するか、均一に分散し、正孔注入層を形成してある電極基板に塗布した後、溶媒の蒸発により成膜する方法が挙げられる。
発光性電荷輸送性高分子材料としては、ポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）（ＰＤＡＦ）等のポリフルオレン誘導体、ポリ（２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキソキシ）−１，４−フェニレンビニレン）（ＭＥＨ−ＰＰＶ）等のポリフェニレンビニレン誘導体、ポリ（３−アルキルチオフェン）（ＰＡＴ）などのポリチオフェン誘導体、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）等を挙げることができる。
【００５１】
溶媒としては、トルエン、キシレン、クロロホルム等を挙げることができ、溶解または均一分散法としては撹拌、加熱撹拌、超音波分散等の方法が挙げられる。
塗布方法としては、特に限定されるものではなく、インクジェット法、スプレー法、ディップ法、スピンコート法、転写印刷法、ロールコート法、刷毛塗り等が挙げられる。なお、塗布は、窒素、アルゴン等の不活性ガス下で行うことが望ましい。
溶媒の蒸発法としては、不活性ガス下または真空中、オーブンまたはホットプレートで加熱する方法を挙げることができる。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００５３】
［１］電荷輸送性ワニスおよび電荷輸送性薄膜の作製
［実施例１］
フェニルテトラアニリン（以下、ＰＴＡという）５０ｍｇ、ＮＳＯ−２ １０２ｍｇおよび水酸化フラーレンＣ60（フロンティアカーボン製ｎａｎｏｍ ｓｐｅｃｔｒａ Ｄ１００、以下同様）５１ｍｇの混合物に対し、窒素雰囲気中で高極性溶媒であるＤＭＩ１．６８ｍＬを加えてこれらを溶解させた。この溶液に、プロピレングリコール０．８５ｍＬおよび４０℃まで加熱して融解させたシクロヘキサノール２．７８ｍＬを加え、室温まで放冷して赤黒色透明溶液を得た。
得られた溶液を孔径０．２μｍのＰＴＦＥ製フィルターを用いて濾過し、赤黒色透明の電荷輸送性ワニスを得た。なお、濾過の際、目詰まりは生じなかった。
４０分間オゾン洗浄を行ったＩＴＯ基板上に、得られたワニスをスピンコート法により塗布し、ホットプレート上２２０℃で３０分間焼成して電荷輸送性薄膜を形成した。得られた薄膜は均一な非晶質固体であった。
【００５４】
なお、下式で示されるＰＴＡは、ブレティン・オブ・ケミカル・ソサエティ・オブ・ジャパン（Ｂｕｌｌｅｔｉｎ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ）、１９９４年、第６７巻、ｐ．１７４９−１７５２に記載されている方法に従って合成した。
【００５５】
【化８】
【００５６】
また、下式で示されるＮＳＯ−２は、国際公開第２００６／０２５３４２号パンフレットに従って合成した。
【００５７】
【化９】
【００５８】
［比較例１］
水酸化フラーレンＣ60 ７０ｍｇに、窒素雰囲気中で高極性溶媒であるＤＭＩ１．１０ｍＬを加えてこれを溶解させた。この溶液に、プロピレングリコール０．５５ｍＬおよび４０℃まで加熱して融解させたシクロヘキサノール１．８１ｍＬを加え、室温まで放冷して赤黒色透明溶液を得た。
得られた溶液を孔径０．２μｍのＰＴＦＥ製フィルターを用いて濾過し、赤黒色透明の電荷輸送性ワニスを得た。なお、濾過の際、目詰まりは生じなかった。
４０分間オゾン洗浄を行ったＩＴＯ基板上に、得られたワニスをスピンコート法により塗布し、ホットプレート上２２０℃で３０分間焼成して電荷輸送性薄膜を形成した。得られた薄膜は均一な非晶質固体であった。
【００５９】
［比較例２］
ＰＴＡ５０ｍｇおよびＮＳＯ−２ １０２ｍｇの混合物に対し、窒素雰囲気中でＤＭＩ１．６８ｍＬを加えてこれらを溶解させた。この溶液に、プロピレングリコール０．８５ｍＬおよび４０℃まで加熱して融解させたシクロヘキサノール２．７８ｍＬを加え、室温まで放冷して緑色透明溶液を得た。
得られた溶液を孔径０．２μｍのＰＴＦＥ製フィルターを用いて濾過し、緑色透明の電荷輸送性ワニスを得た。なお、濾過の際、目詰まりは生じなかった。得られた電荷輸送性ワニスは、実施例１の電荷輸送性ワニスから水酸化フラーレンを除いたワニスと、濃度も含めて同一である。
４０分間オゾン洗浄を行ったＩＴＯ基板上に、得られたワニスをスピンコート法により塗布し、ホットプレート上２２０℃で３０分間焼成して電荷輸送性薄膜を形成した。得られた薄膜は均一な非晶質固体であった。
【００６０】
［比較例３］
水酸化フラーレンを無置換フラーレンＣ60（フロンティアカーボン製ｎａｎｏｍ ｐｕｒｐｌｅ ＳＴ）に置き換えた以外は、実施例１と同様にして電荷輸送性ワニスの調製を試みた。無置換フラーレンＣ60が使用した溶媒に不溶であり、均一溶液は得られなかった。
【００６１】
［比較例４］
水酸化フラーレンを水素化フラーレンＣ60（フロンティアカーボン製ｎａｎｏｍ ｓｐｅｃｔｒａ Ａ１００）に置き換えた以外は、実施例１と同様にして電荷輸送性ワニスの調製を試みた。水素化フラーレンＣ60が使用した溶媒に不溶であり、均一溶液は得られなかった。
【００６２】
［比較例５］
水酸化フラーレンをポリビニルピロリドンＫ−１５（純正化学製）に置き換えた以外は、実施例１と同様にして電荷輸送性ワニスの調製を試みた。ワニスは懸濁し、均一溶液は得られなかった。
【００６３】
［比較例６］
水酸化フラーレンをポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール（純正化学製）に置き換えた以外は、実施例１と同様にして電荷輸送性ワニスの調製を試みた。ワニスは懸濁し、均一溶液は得られなかった。
【００６４】
［比較例７］
水酸化フラーレンを、トリフェニルアミン（関東化学製）、ジフェニルアミン（東京化成製）、チアナフテン（東京化成製）、Ｎ−ビニルカルバゾール（関東化学製）、フルオレン（関東化学製）、ピレン（関東化学製）に置き換えた以外は、実施例１と同様にして６種の電荷輸送性ワニスの調製を試みた。いずれも均一な緑色透明溶液である電荷輸送性ワニスが得られた。
４０分間オゾン洗浄を行ったＩＴＯ基板上に、得られたワニスそれぞれをスピンコート法（スピン回転時間：各２０秒）により塗布し、ホットプレート上２２０℃で３０分間焼成して電荷輸送性薄膜を形成した。
得られた薄膜は、いずれも比較例２で得られたワニスを同条件でスピンコートして得られた薄膜と膜厚、透過率ともに変化がなかった。またトリフェニルアミンおよびフルオレンについては結晶化由来と考えられる模様が成膜面に発生した。このことから、添加した材料がいずれも焼成時に揮発あるいは結晶化し、透明性の向上に寄与しないことがわかる。
【００６５】
実施例１、比較例１および比較例２のワニスの固形分濃度、薄膜の膜厚、イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）および透過率を表１に示す。
なお、イオン化ポテンシャルは理研計器（株）製 光電子分光装置 ＡＣ−２を使用して測定した。膜厚は、（株）小坂研究所製 サーフコーダＥＴ−４０００Ａを使用して測定した。透過率は、（株）島津製作所製 島津自記分光光度計ＵＶ−３１００ＰＣを使用して測定した。
【００６６】
【表１】
【００６７】
表１に示されるように、実施例１のワニスは、同一のスピン回転数で成膜した比較例２と比べて厚膜化しており、水酸化フラーレンが膜中に残存していることが示唆される。
実施例１の透過率（波長６５０ｎｍ）は、比較例２のそれと比較して高く、水酸化フラーレンを添加したことで透過率が改善したことがわかる。
一方で比較例１は、アクセプタを含まないノンドープ材料でありながらＩｐ値が非常に大きいため、陽極からの良好な正孔注入が生じず、駆動電圧が大幅に増加することが予想される。すなわち正孔注入層に必要な物性を有していないことがわかる。
【００６８】
［２］ＯＬＥＤ素子の作製
［実施例２］
実施例１と同様の方法によりＩＴＯ基板上に正孔輸送性薄膜を形成した後、この基板を真空蒸着装置内に導入し、α−ＮＰＤ、Ａｌｑ3、ＬｉＦ、Ａｌを順次蒸着し、ＯＬＥＤ素子を作製した。膜厚は、それぞれ３５ｎｍ、５０ｎｍ、０．５ｎｍ、１００ｎｍとし、それぞれ８×１０-4Ｐａ以下の圧力となってから蒸着操作を行った。蒸着レートは、α−ＮＰＤおよびＡｌｑ3では０．３５〜０．４０ｎｍ／ｓ、ＬｉＦでは０．０１５〜０．０２５ｎｍ／ｓ、Ａｌでは０．２〜０．４ｎｍ／ｓとした。蒸着操作間の移動操作は真空中で行った。
【００６９】
［比較例８］
比較例２と同様の方法によりＩＴＯ基板上に電荷輸送性薄膜を形成した後、実施例２と同様の方法で各膜を蒸着し、ＯＬＥＤ素子を作製した。
実施例２および比較例８で得られた素子特性を併せて表２に示す。
なお、ＯＬＥＤ素子の特性は、有機ＥＬ発光効率測定装置（ＥＬ１００３、プレサイスゲージ（株）製）を使用して測定した。
【００７０】
【表２】
【００７１】
表２に示されるように、実施例２のＯＬＥＤ特性は、比較例８のそれと比較して駆動電圧が低く、正孔注入特性が高いことがわかる。また、電流効率に関してもほぼ同等であることがわかる。
【００７２】
［比較例９］
比較例１と同様の方法によりＩＴＯ基板上に正孔輸送性薄膜を形成した後、実施例２と同様の方法により有機ＥＬ素子を作製した。１０Ｖまで電圧を印加したが最高輝度は１０ｃｄ／ｍ2以下であった。実施例２と比較して比較例１の正孔輸送性薄膜は正孔注入特性が低いことがわかる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
極性官能基を有するフラーレン化合物と、電荷輸送性物質とを含むことを特徴とする電荷輸送性材料。
【請求項２】
前記極性官能基が、水酸基である請求項１記載の電荷輸送性材料。
【請求項３】
前記電荷輸送性物質が、アニリン誘導体化合物である請求項１または２記載の電荷輸送性材料。
【請求項４】
前記電荷輸送性物質が、下記式（１）で表されるオリゴアニリン誘導体、または式（１）の酸化体であるキノンジイミン誘導体である請求項３記載の電荷輸送性材料。
【化１】
〔式中、Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、シラノール基、チオール基、カルボキシル基、リン酸基、リン酸エステル基、エステル基、チオエステル基、アミド基、ニトロ基、一価炭化水素基、オルガノオキシ基、オルガノアミノ基、オルガノシリル基、オルガノチオ基、アシル基またはスルホン基を示し、ＡおよびＢは、それぞれ独立して、一般式（２）または（３）で表される二価の基を示す。
【化２】
（式中、Ｒ4〜Ｒ11は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、シラノール基、チオール基、カルボキシル基、リン酸基、リン酸エステル基、エステル基、チオエステル基、アミド基、ニトロ基、一価炭化水素基、オルガノオキシ基、オルガノアミノ基、オルガノシリル基、オルガノチオ基、アシル基、またはスルホン基を示す。）
ｍおよびｎは、それぞれ独立して、１以上の整数で、ｍ＋ｎ≦２０を満足する。〕
【請求項５】
前記電荷輸送性物質が、式（４）で表されるオリゴアニリン誘導体、または式（４）の酸化体であるキノンジイミン誘導体である請求項４記載の電荷輸送性材料。
【化３】
（式中、Ｒ1〜Ｒ7、ｍおよびｎは、前記と同じ意味を示す。）
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載の電荷輸送性材料と、有機溶媒とを含み、
前記フラーレン化合物および電荷輸送性物質が、前記有機溶媒に均一に溶解していることを特徴とする電荷輸送性ワニス。
【請求項７】
前記有機溶媒が、良溶媒と貧溶媒との混合溶媒である請求項６記載の電荷輸送性ワニス。
【請求項８】
２０℃での粘度が、１０〜２００ｍＰａ・ｓである請求項５または６記載の電荷輸送性ワニス。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれか１項記載の電荷輸送性材料を含む電荷輸送性薄膜。
【請求項１０】
請求項６〜８のいずれか１項記載の電荷輸送性ワニスから作製される電荷輸送性薄膜。
【請求項１１】
請求項９または１０記載の電荷輸送性薄膜を備える有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１】
極性官能基を有するフラーレン化合物と、電荷輸送性物質とを含むことを特徴とする電荷輸送性材料。
【請求項２】
前記極性官能基が、水酸基である請求項１記載の電荷輸送性材料。
【請求項３】
前記電荷輸送性物質が、アニリン誘導体化合物である請求項１または２記載の電荷輸送性材料。
【請求項４】
前記電荷輸送性物質が、下記式（１）で表されるオリゴアニリン誘導体、または式（１）の酸化体であるキノンジイミン誘導体である請求項３記載の電荷輸送性材料。
【化１】
〔式中、Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、シラノール基、チオール基、カルボキシル基、リン酸基、リン酸エステル基、エステル基、チオエステル基、アミド基、ニトロ基、一価炭化水素基、オルガノオキシ基、オルガノアミノ基、オルガノシリル基、オルガノチオ基、アシル基またはスルホン基を示し、ＡおよびＢは、それぞれ独立して、一般式（２）または（３）で表される二価の基を示す。
【化２】
（式中、Ｒ4〜Ｒ11は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、シラノール基、チオール基、カルボキシル基、リン酸基、リン酸エステル基、エステル基、チオエステル基、アミド基、ニトロ基、一価炭化水素基、オルガノオキシ基、オルガノアミノ基、オルガノシリル基、オルガノチオ基、アシル基、またはスルホン基を示す。）
ｍおよびｎは、それぞれ独立して、１以上の整数で、ｍ＋ｎ≦２０を満足する。〕
【請求項５】
前記電荷輸送性物質が、式（４）で表されるオリゴアニリン誘導体、または式（４）の酸化体であるキノンジイミン誘導体である請求項４記載の電荷輸送性材料。
【化３】
（式中、Ｒ1〜Ｒ7、ｍおよびｎは、前記と同じ意味を示す。）
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載の電荷輸送性材料と、有機溶媒とを含み、
前記フラーレン化合物および電荷輸送性物質が、前記有機溶媒に均一に溶解していることを特徴とする電荷輸送性ワニス。
【請求項７】
前記有機溶媒が、良溶媒と貧溶媒との混合溶媒である請求項６記載の電荷輸送性ワニス。
【請求項８】
２０℃での粘度が、１０〜２００ｍＰａ・ｓである請求項５または６記載の電荷輸送性ワニス。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれか１項記載の電荷輸送性材料を含む電荷輸送性薄膜。
【請求項１０】
請求項６〜８のいずれか１項記載の電荷輸送性ワニスから作製される電荷輸送性薄膜。
【請求項１１】
請求項９または１０記載の電荷輸送性薄膜を備える有機エレクトロルミネッセンス素子。
【公開番号】特開２０１０−１２３９３０（Ｐ２０１０−１２３９３０Ａ）
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４３０７３（Ｐ２００９−２４３０７３）
【出願日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【出願人】（０００００３９８６）日産化学工業株式会社 (510)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【出願人】（０００００３９８６）日産化学工業株式会社 (510)
【Ｆターム（参考）】
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