JP6250340B2 - Hole transport material, electroluminescence device and thin film solar cell - Google Patents

Hole transport material, electroluminescence device and thin film solar cell Download PDF

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Description

本発明は、導電性高分子を構成材料として含む正孔輸送材料、その正孔輸送材料で構成した正孔輸送層を有するエレクトロルミネッセンス素子および薄膜太陽電池に関する。   The present invention relates to a hole transport material containing a conductive polymer as a constituent material, an electroluminescence element having a hole transport layer composed of the hole transport material, and a thin film solar cell.

導電性高分子は、高い導電性を有することから、その高い導電性を利用して、従来からも、タンタル固体電解コンデンサ、アルミニウム固体電解コンデンサなどの固体電解コンデンサの固体電解質として用いられてきたが、最近は、その高い導電性を利用して、エレクトロルミネッセンス素子や薄膜太陽電池の正孔輸送層を構成する正孔輸送材料としての利用が検討されるようになってきた。   Since conductive polymers have high conductivity, they have been used as solid electrolytes for solid electrolytic capacitors such as tantalum solid electrolytic capacitors and aluminum solid electrolytic capacitors. Recently, utilization as a hole transport material constituting a hole transport layer of an electroluminescence element or a thin film solar cell has been studied by utilizing the high conductivity.

そこで、そのような用途に向けて、3,4−エチレンジオキシチオフェンの重合体とポリスチレンスルホン酸に由来するポリマーアニオンとを含む導電性高分子が提案されている(特許文献1)。   Therefore, a conductive polymer containing a polymer of 3,4-ethylenedioxythiophene and a polymer anion derived from polystyrene sulfonic acid has been proposed for such applications (Patent Document 1).

しかしながら、エレクトロルミネッセンス素子や薄膜太陽電池の特性上の要請はますます高くなり、上記提案の導電性高分子よりもさらにエレクトロルミネッセンス素子や薄膜太陽電池の正孔輸送層の構成材料として適する正孔輸送材料の出現が望まれている。   However, the demands on the characteristics of electroluminescent devices and thin film solar cells are increasing, and hole transport is more suitable as a constituent material for the hole transport layer of electroluminescent devices and thin film solar cells than the above-mentioned conductive polymers. The appearance of materials is desired.

特開2002−12647号公報JP 2002-12647 A

本発明は、上記のような事情に鑑み、より高性能のエレクトロルミネッセンス素子、すなわち、従来品よりも、輝度が高く、かつ外部量子効率、電流効率、電力効率が高いエレクトロルミネッセンス素子や、より高性能の薄膜太陽電池、すなわち、従来品よりも、解放電圧、短絡電流密度、曲線因子、光電変換効率が高い薄膜太陽電池を提供するのに適した正孔輸送材料を提供し、また、上記正孔輸送材料を用いて、上記特性を有するエレクトロルミネッセンス素子および薄膜太陽電池を提供することを目的とする。   In view of the circumstances as described above, the present invention provides a higher-performance electroluminescent element, that is, an electroluminescent element having higher luminance and higher external quantum efficiency, current efficiency, and power efficiency than a conventional product, and a higher The present invention provides a hole transport material suitable for providing a thin-film solar cell having high performance, that is, a thin-film solar cell having a higher open-circuit voltage, short-circuit current density, fill factor, and photoelectric conversion efficiency than conventional products. An object of the present invention is to provide an electroluminescent element and a thin-film solar cell having the above characteristics using a hole transport material.

本発明は、3,4−エチレンジオキシチオフェン以外の特定のチオフェン系モノマーの重合体と、ドーパントとしてポリスチレンスルホン酸由来のポリマーアニオン以外のポリマーアニオンとを含有する導電性高分子を主材として正孔輸送材料を構成するときは、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するにいたった。   The present invention is based on a conductive polymer containing a polymer of a specific thiophene monomer other than 3,4-ethylenedioxythiophene and a polymer anion other than a polymer anion derived from polystyrene sulfonic acid as a dopant. When constructing a hole transport material, the inventors have found that the above problems can be solved, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は、下記の一般式(1)で表されるチオフェン系モノマーの重合体と、ドーパントとして機能する下記の共重合体に由来するポリマーアニオンとを含む導電性高分子を含む正孔輸送材料に関する。   That is, the present invention provides a hole containing a conductive polymer containing a polymer of a thiophene monomer represented by the following general formula (1) and a polymer anion derived from the following copolymer functioning as a dopant. It relates to transport materials.

一般式(1):
(式中、R、Rは、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表し、Xは酸素原子または硫黄原子を表す。ただし、RとRが共に水素原子であって、Xが酸素原子である場合を除く)
General formula (1):
(In the formula, R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, X represents an oxygen atom or a sulfur atom, provided that both R 1 and R 2 are hydrogen. Except when X is an oxygen atom)

共重合体:
スチレンスルホン酸と、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステルおよび不飽和炭化水素含有アルコキシシラン化合物またはその加水分解物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の非スルホン酸系モノマーとの共重合体。
Copolymer:
A copolymer of styrene sulfonic acid and at least one non-sulfonic acid monomer selected from the group consisting of a methacrylic acid ester, an acrylic acid ester, an unsaturated hydrocarbon-containing alkoxysilane compound or a hydrolyzate thereof.

また、本発明は、上記の正孔輸送材料で構成した正孔輸送層を有するエレクトロルミネッセンス素子および薄膜太陽電池に関する。   Moreover, this invention relates to the electroluminescent element and thin film solar cell which have a positive hole transport layer comprised with said hole transport material.

本発明の正孔輸送材料で形成した正孔輸送層は、エレクトロルミネッセンス素子では、該正孔輸送層を通過する正孔を発光層で高効率で電子と結合させるので、同じ供給電力で比較した場合、従来品に比べて、より輝度が高く、かつ外部量子効率、電流効率、電力効率の高いエレクトロルミネッセンス素子を提供することができる。また、薄膜太陽電池では、本発明の正孔輸送材料で構成した正孔輸送層は、光電変換層で発生した正孔を均一に通過させることができるので、同量の入力光量で比較した場合、従来品に比べて、解放電圧、短絡電流密度、曲線因子、光電変換効率が高い薄膜太陽電池を提供することができる。   In the electroluminescence device, the hole transport layer formed of the hole transport material of the present invention combines holes that pass through the hole transport layer with electrons in the light emitting layer with high efficiency. In this case, it is possible to provide an electroluminescence element having higher luminance and higher external quantum efficiency, current efficiency, and power efficiency than the conventional product. Moreover, in the thin film solar cell, the hole transport layer composed of the hole transport material of the present invention can pass the holes generated in the photoelectric conversion layer uniformly, so when compared with the same amount of input light Compared with conventional products, a thin film solar cell having a higher release voltage, short-circuit current density, fill factor, and photoelectric conversion efficiency can be provided.

本発明の正孔輸送材料が、エレクトロルミネッセンス素子や薄膜太陽電池において上記のような効果を奏するのは、本発明の正孔輸送材料が、その主材をなす導電性高分子を構成する重合体とポリマーアニオンとの特異性に基づき、従来品に比べて、緻密な膜を形成することができ、正孔輸送層を均一な薄膜状に形成することができるので、形成される正孔輸送層の表面粗さが小さくなり、それによって、正孔の輸送速度にばらつきが少なくなることと、本発明の正孔輸送材料の透明導電膜や発光層、活性層(光電変換層)などへの密着性が強いことから、それらの界面における正孔輸送のロスが少なくなったことによるものと考えられる。   The hole transport material of the present invention has the above-described effects in electroluminescence elements and thin film solar cells because the hole transport material of the present invention is a polymer constituting a conductive polymer. Based on the specificity between the polymer anion and the polymer anion, it is possible to form a dense film, and the hole transport layer can be formed into a uniform thin film, so that the hole transport layer is formed. The surface roughness of the material is reduced, thereby reducing the variation in the hole transport rate and the adhesion of the hole transport material of the present invention to the transparent conductive film, light emitting layer, active layer (photoelectric conversion layer), etc. This is considered to be due to the fact that the loss of hole transport at those interfaces is reduced due to the strong nature.

本発明の正孔輸送材料は、上記のように重合体とポリマーアニオンとに特徴を有するので、まず、重合体の構成から説明する。   Since the hole transport material of the present invention is characterized by the polymer and the polymer anion as described above, first, the structure of the polymer will be described.

上記重合体は、下記の一般式(1)で表されるチオフェン系モノマーの重合体で構成される。   The said polymer is comprised with the polymer of the thiophene-type monomer represented by following General formula (1).

一般式(1):
(式中、R、Rは、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表し、Xは酸素原子または硫黄原子を表す。ただし、RとRが共に水素原子であって、Xが酸素原子である場合を除く)
General formula (1):
(In the formula, R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, X represents an oxygen atom or a sulfur atom, provided that both R 1 and R 2 are hydrogen. Except when X is an oxygen atom)

上記一般式(1)で表されるチオフェン系モノマーのうち、最もよく知られた化合物は、R、Rが共に水素原子であって、Xが酸素原子のものであり(ただし、本発明では、後記の理由により、R、Rが共に水素原子であり、Xが酸素原子である化合物は用いない)この化合物は、IUPAC名称で表示すると、「2,3−ジヒドローチエノ〔3,4−b〕〔1,4〕ジオキシン(2,3−Dihydro−thieno〔3,4−b〕〔1,4〕dioxine)」であるが、この化合物は、IUPAC名称で表示されるよりも、一般名称の「3,4−エチレンジオキシチオフェン」とか、その「3,4−」の部分を省略して、「エチレンジオキシチオフェン」と表示されることが多いので、本書でも、それにならって、一般式(1)で表されるチオフェン系モノマー中の「ジヒドローチエノ〔3,4−b〕〔1,4〕ジオキシン」に該当する部分を「エチレンジオキシチオフェン」と表示する。そして、上記一般式(1)で表されるチオフェン系モノマー中の、R、Rのいずれか一方が水素原子で、他方がアルキル基であり、Xが酸素原子である化合物は、IUPAC名称で表示すると、「2−アルキル−2,3−ジヒドロ−チエノ〔3、4−b〕〔1,4〕ジオキシン」であるが、本書では、これを簡略化して、「アルキル化エチレンジオキシチオフェン」と表示する。 Of the thiophene monomers represented by the general formula (1), the most well-known compound is one in which R 1 and R 2 are both hydrogen atoms and X is an oxygen atom (however, the present invention). Therefore, for the reasons described later, a compound in which R 1 and R 2 are both hydrogen atoms and X is an oxygen atom is not used.) This compound is represented by the IUPAC name as “2,3-dihydrothieno [3,4] -B] [1,4] dioxin (2,3-Dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxine) ", but this compound is more common than the IUPAC name. The name “3,4-ethylenedioxythiophene” or its “3,4-” part is omitted, and it is often displayed as “ethylenedioxythiophene”. General The portion corresponding to "dihydro over thieno [3,4-b] [1,4] dioxin" of thiophene-based monomer represented by Formula (1) indicated as "ethylenedioxythiophene". In the thiophene-based monomer represented by the general formula (1), one of R 1 and R 2 is a hydrogen atom, the other is an alkyl group, and X is an oxygen atom. Is represented by “2-alkyl-2,3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxin”. In this document, this is simplified to “alkylated ethylenedioxythiophene”. Is displayed.

上記のR、Rのうち、いずれか一方が水素原子で、他方がアルキル基で、Xが酸素原子である化合物において、本発明では、そのアルキル基が、炭素数1〜4のもの、つまり、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基であるものを用いるが、これらを具体的に例示すると、アルキル基がメチル基の化合物は、IUPAC名称で表示すると、「2−メチル−2,3−ジヒドロ−チエノ〔3,4−b〕〔1,4〕ジオキシン(2−Methyl−2,3−dihydro−thieno〔3,4−b〕〔1,4〕dioxine)」であるが、以下、これを簡略化して「メチル化エチレンジオキシチオフェン」と表示する。アルキル基がエチル基の化合物は、IUPAC名称で表示すると、「2−エチル−2,3−ジヒドロ−チエノ〔3,4−b〕〔1,4〕ジオキシン(2−Ethyl−2,3−dihydro−thieno〔3,4−b〕〔1,4〕dioxine)」であるが、以下、これを簡略化して「エチル化エチレンジオキシチオフェン」と表示する。アルキル基がプロピル基の化合物は、IUPAC名称で表示すると、「2−プロピル−2,3−ジヒドロ−チエノ〔3,4−b〕〔1,4〕ジオキシン(2−Propyl−2,3−dihydro−thieno〔3,4−b〕〔1,4〕dioxine)」であるが、以下、これを簡略化して「プロピル化エチレンジオキシチオフェン」と表示する。そして、アルキル基がブチル基の化合物は、IUPAC名称で表示すると、「2−ブチル−2,3−ジヒドロ−チエノ〔3,4−b〕〔1,4〕ジオキシン(2−Butyl−2,3−dihydro−thieno〔3,4−b〕〔1,4〕dioxine)」であるが、以下、これを簡略化して「ブチル化エチレンジオキシチオフェン」と表示する。 In the compound in which either one of R 1 and R 2 is a hydrogen atom, the other is an alkyl group, and X is an oxygen atom, in the present invention, the alkyl group has 1 to 4 carbon atoms, That is, those having a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a butyl group are used. Specifically, a compound in which the alkyl group is a methyl group can be represented by “2-methyl-2, 3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxin (2-Methyl-2,3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxine) " This is simplified and expressed as “methylated ethylenedioxythiophene”. A compound having an alkyl group as an ethyl group can be expressed by the name IUPAC as “2-ethyl-2,3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxin (2-Ethyl-2,3-dihydro). -Thieno [3,4-b] [1,4] dioxine) ", which will be simplified and represented as" ethylated ethylenedioxythiophene "hereinafter. A compound having an alkyl group as a propyl group can be expressed by the name IUPAC as “2-propyl-2,3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxin (2-Propyl-2,3-dihydro). -Thieno [3,4-b] [1,4] dioxine) ", which will be simplified and represented as" propylated ethylenedioxythiophene "hereinafter. A compound in which the alkyl group is a butyl group is represented by the IUPAC name, “2-butyl-2,3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxin (2-Butyl-2,3 -Dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxine) ", hereinafter, this is simplified and expressed as" butylated ethylenedioxythiophene ".

また、一般式(1)において、R、Rが共に水素原子で、Xが硫黄原子のチオフェン系モノマーは、IUPAC表称で表示すると、「チエノ〔3,4−b〕−1,4−オキサチン」であるが、これも一般名称の「3,4−エチレンオキシチアチオフェン」で表示する。 In the general formula (1), a thiophene-based monomer in which R 1 and R 2 are both hydrogen atoms and X is a sulfur atom is represented by “THIENO [3,4-b] -1,4” in terms of IUPAC name. -Oxatin ", which is also represented by the general name" 3,4-ethyleneoxythiathiophene ".

本発明においては、一般式(1)で表示されるチオフェン系モノマーに関して、上記に例示したもの以外にも、R、Rが共に炭素数1〜4のアルキル基であって、Xが酸素原子のもの、あるいは、Xが硫黄原子のもの、R、Rのうちいずれか一方が水素原子で、他方が炭素数1〜4のアルキル基であり、Xが硫黄原子であるものなどのいずれも使用することができる。 In the present invention, regarding the thiophene monomer represented by the general formula (1), in addition to those exemplified above, R 1 and R 2 are both alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, and X is oxygen An atom, or a compound in which X is a sulfur atom, one of R 1 and R 2 is a hydrogen atom, the other is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and X is a sulfur atom Either can be used.

これらの一般式(1)で表されるチオフェン系モノマーは、それぞれ単独で用いることができるし、また、2種類以上を併用することもできる。   These thiophene monomers represented by the general formula (1) can be used alone or in combination of two or more.

そして、本発明においては、一般式(1)で表されるチオフェン系モノマーのうち、R、Rが共に水素原子で、Xが硫黄原子の3,4−エチレンオキシチアチオフェンや、R、Rのうち、いずれか一方が水素原子で、他方が炭素数1〜4のアルキル基で、Xが酸素原子のアルキル化エチレンジオキシチオフェンが好ましく、そのアルキル化エチレンジオキシチオフェンの中でも、特にメチル化エチレンジオキシチオフェンが好ましい。また、上記3,4−エチレンオキシチアチオフェンとアルキル化エチレンジオキシチオフェンとを併用すると、それらをそれぞれ単独で用いる場合より、正孔輸送材料の特性が向上することからより好ましい。そして、この3,4−エチレンオキシチアチオフェンとアルキル化エチレンジオキシチオフェンとを併用する場合、両者の比率は、モル比で、3,4−エチレンオキシチアチオフェン:アルキル化エチレンジオキシチオフェンが0.1:1〜1:0.1の範囲が好ましく、0.3:0.7〜0.7〜0.3の範囲がより好ましい。 In the present invention, among the thiophene monomers represented by the general formula (1), R 1 and R 2 are both hydrogen atoms and X is a sulfur atom, 3,4-ethyleneoxythiathiophene, R 1 , R 2 is preferably a hydrogen atom, the other is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and X is an oxygen atom, preferably an alkylated ethylenedioxythiophene. Among the alkylated ethylenedioxythiophenes, In particular, methylated ethylenedioxythiophene is preferred. In addition, when 3,4-ethyleneoxythiathiophene and alkylated ethylenedioxythiophene are used in combination, the characteristics of the hole transport material are more improved than when they are used alone. When this 3,4-ethyleneoxythiathiophene and alkylated ethylenedioxythiophene are used in combination, the ratio of both is a molar ratio of 3,4-ethyleneoxythiathiophene: 0 of alkylated ethylenedioxythiophene. The range of 1: 1 to 1: 0.1 is preferable, and the range of 0.3: 0.7 to 0.7 to 0.3 is more preferable.

本発明においては、前記のように、一般式(1)で表されるチオフェン系モノマーのうち、R、Rが共に水素原子で、Xが酸素原子である3,4−エチレンジオキシチアチオフェンは、導電性高分子を合成するためのモノマーとしては、用いない。これは後記の実施例の項で示すように、3,4−エチレンジオキシチオフェンより、3,4−エチレンオキシチアチオフェンやメチル化エチレンジオキシチオフェンなどのアルキル化エチレンジオキシチオフェンの方が特性が良いからである。 In the present invention, as described above, among the thiophene monomers represented by the general formula (1), R 1 and R 2 are both hydrogen atoms and X is an oxygen atom, 3,4-ethylenedioxythia Thiophene is not used as a monomer for synthesizing a conductive polymer. This is more characteristic of alkylated ethylenedioxythiophene such as 3,4-ethyleneoxythiathiophene and methylated ethylenedioxythiophene than 3,4-ethylenedioxythiophene, as shown in the Examples section below. Because it is good.

次に、本発明における共重合体について説明すると、この共重合体は、スチレンスルホン酸と、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステルおよび不飽和炭化水素含有アルコキシシラン化合物またはその加水分解物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の非スルホン酸系モノマーとの共重合体で構成され、導電性高分子中においてはポリマーアニオンとして存在し、ドーパントとして機能するものである。   Next, the copolymer in the present invention will be described. This copolymer is selected from the group consisting of styrene sulfonic acid, methacrylic acid ester, acrylic acid ester and unsaturated hydrocarbon-containing alkoxysilane compound or a hydrolyzate thereof. In the conductive polymer, it is present as a polymer anion and functions as a dopant.

前記のスチレンスルホン酸と、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステルおよび不飽和炭化水素含有アルコキシシラン化合物またはその加水分解物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の非スルホン酸系モノマーとの共重合体(以下、これを「スチレンスルホン酸と非スルホン酸系モノマーとの共重合体」という場合がある)を合成するにあたって、スチレンスルホン酸と共重合させるモノマーとしては、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステルおよび不飽和炭化水素含有アルコキシシラン化合物またはその加水分解物よりなる群から選ばれる少なくとも1種を用いるが、上記メタクリル酸エステルとしては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ジフェニルブチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸スルホヘキシルナトリウム、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸メチルグリシジル、メタクリル酸ヒドロキシアルキル、すなわち、メタクリル酸ヒドロキシメチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシブチル、メタクリル酸ヒドロキシヘキシル、メタクリル酸ヒドロキシステアリルなどのメタクリル酸ヒドロキシアルキル、メタクリル酸ヒドロキシポリオキシエチレン、メタクリル酸メトキシヒドロキシプロピル、メタクリル酸エトキシヒドロキシプロピル、メタクリル酸ジヒドロキシプロピル、メタクリル酸ジヒドロキシブチルなどを用い得るが、特にメタクリル酸ヒドロキシメチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシブチルなどのアルキル基の炭素数が1〜4のメタクリル酸ヒドロキシアルキルが、スチレンスルホン酸と共重合体化したときのドーパントとしての特性上から好ましい。また、メタクリル酸グリシジルやメタクリル酸メチルグリシジルのようにグリシジル基を含有するものは、グリシジル基が開環することによりヒドロキシル基を含有する構造になることから、グリシジル基を有するものも、メタクリル酸ヒドロキシアルキルと同様にスチレンスルホン酸と共重合体化したときのドーパントとしての特性上から好ましい。   Copolymer of styrene sulfonic acid and at least one non-sulfonic acid monomer selected from the group consisting of methacrylic acid ester, acrylic acid ester and unsaturated hydrocarbon-containing alkoxysilane compound or a hydrolyzate thereof (hereinafter referred to as “non-sulfonic acid monomer”) In some cases, this may be referred to as “a copolymer of styrene sulfonic acid and a non-sulfonic acid monomer”). As a monomer copolymerized with styrene sulfonic acid, methacrylic acid ester, acrylic acid ester and unsaturated At least one selected from the group consisting of a hydrocarbon-containing alkoxysilane compound or a hydrolyzate thereof is used. Examples of the methacrylic acid ester include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, butyl methacrylate, and methacrylic acid. Acid hexyl Stearyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, diphenylbutyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, sodium sulfohexyl methacrylate, glycidyl methacrylate, methyl glycidyl methacrylate, hydroxyalkyl methacrylate, ie hydroxymethyl methacrylate , Hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate, hydroxybutyl methacrylate, hydroxyhexyl methacrylate, hydroxy stearyl methacrylate, hydroxyalkyl methacrylate, hydroxypolyoxyethylene methacrylate, methoxyhydroxypropyl methacrylate, ethoxyhydroxypropyl methacrylate , Dihydroxypropyl methacrylate, Dihydroxybutyl tacrylate can be used, and hydroxyalkyl methacrylate having 1 to 4 carbon atoms in the alkyl group such as hydroxymethyl methacrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate, and hydroxybutyl methacrylate is particularly preferable. It is preferable in view of characteristics as a dopant when copolymerized with an acid. In addition, those having a glycidyl group such as glycidyl methacrylate and methyl glycidyl methacrylate have a structure containing a hydroxyl group by ring opening of the glycidyl group. Like alkyl, it is preferable from the viewpoint of characteristics as a dopant when copolymerized with styrenesulfonic acid.

また、上記アクリル酸エステルとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸ジフェニルブチル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリル酸スルホヘキシルナトリウム、アクリル酸グリシジル、アクリル酸メチルグリシジル、アクリル酸ヒドロキシアルキル、すなわち、アクリル酸ヒドロキシメチル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸ヒドロキシブチルなどのアクリル酸ヒドロキシアルキルなどを用い得るが、特にアクリル酸ヒドロキシメチル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸ヒドロキシブチルなどのアルキル基の炭素数が1〜4のアクリル酸ヒドロキシアルキルが、スチレンスルホン酸と共重合体化したときのドーパントとしての特性上から好ましい。また、アクリル酸グリシジルやアクリル酸メチルグリシジルのようにグリシジル基を含有するものは、グリシジル基が開環することによりヒドロキシル基を含有する構造になることから、グリシジル基を有するものも、アクリル酸ヒドロキシアルキルと同様にスチレンスルホン酸と共重合体化したときのドーパントとしての特性上から好ましい。   Examples of the acrylate ester include methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, butyl acrylate, hexyl acrylate, stearyl acrylate, cyclohexyl acrylate, diphenylbutyl acrylate, dimethylaminoethyl acrylate, Acrylic acid such as diethylaminoethyl acrylate, sodium sulfohexyl acrylate, glycidyl acrylate, methyl glycidyl acrylate, hydroxyalkyl acrylate, ie hydroxymethyl acrylate, hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxybutyl acrylate Hydroxyalkyl and the like can be used, but hydroxymethyl acrylate, hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, acrylic Acrylic acid hydroxyalkyl having a carbon number 1 to 4 alkyl groups such as hydroxyethyl butyl is preferred from the characteristics as a dopant when the copolymerised with styrene sulfonic acid. In addition, those having a glycidyl group such as glycidyl acrylate and methyl glycidyl acrylate have a structure containing a hydroxyl group by ring opening of the glycidyl group. Like alkyl, it is preferable from the viewpoint of characteristics as a dopant when copolymerized with styrenesulfonic acid.

そして、上記不飽和炭化水素含有アルコキシシラン化合物またはその加水分解物としては、例えば、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルジメチルメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルジメチルエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシメチルジメトキシシラン、3−アクリロキシメチルジエトキシシラン、3−アクリロキシトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、p−スチリルトリエトキシシラン、p−スチリルメチルジメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシランなどの不飽和炭化水素含有アルコキシシラン化合物やそれらの加水分解物を用いることができる。この不飽和炭化水素含有アルコキシシラン化合物の加水分解物とは、例えば、不飽和炭化水素含有アルコキシシラン化合物が上記3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランの場合は、メトキシ基が加水分解されてヒドロキシル基になった構造である3−メタクリロキシトリヒドロキシシランになるか、またはシラン同士が縮合してオリゴマーを形成し、その反応に利用されていないメトキシ基がヒドロキシル基になった構造を有する化合物になる。そして、この不飽和炭化水素含有アルコキシシラン化合物としては、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどが、スチレンスルホン酸と共重合体化したときのドーパントとしての特性上から好ましい。   Examples of the unsaturated hydrocarbon-containing alkoxysilane compound or a hydrolyzate thereof include 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyldimethylmethoxysilane, 3- Methacryloxypropyldimethylethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxymethyldimethoxysilane, 3-acryloxymethyldiethoxysilane, 3-acryloxytriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, p-styryltriethoxysilane, p-styrylmethyldimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinylmethyldimethoxy Run, it can be used an unsaturated hydrocarbon containing alkoxysilane compound and a hydrolyzate thereof such as vinyl dimethyl methoxy silane. For example, when the unsaturated hydrocarbon-containing alkoxysilane compound is the above-mentioned 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, the hydrolyzate of the unsaturated hydrocarbon-containing alkoxysilane compound is converted into a hydroxyl group by hydrolysis of the methoxy group. The resulting structure is 3-methacryloxytrihydroxysilane, or silanes are condensed to form an oligomer, and a compound having a structure in which a methoxy group not used in the reaction is converted into a hydroxyl group is obtained. Examples of the unsaturated hydrocarbon-containing alkoxysilane compound include 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, and the like. It is preferable from the standpoint of properties as a dopant when copolymerized.

このスチレンスルホン酸と、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステルおよび不飽和炭化水素含有アルコキシシラン化合物またはその加水分解物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の非スルホン酸系モノマーとの共重合体における、スチレンスルホン酸と、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステルおよび不飽和炭化水素含有アルコキシシラン化合物またはその加水分解物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の非スルホン酸系モノマーとの比率としては、質量比で、1:0.01〜0.1:1であることが好ましい。   Styrene in a copolymer of this styrene sulfonic acid and at least one non-sulfonic acid monomer selected from the group consisting of methacrylic acid esters, acrylic acid esters and unsaturated hydrocarbon-containing alkoxysilane compounds or hydrolysates thereof As a ratio of sulfonic acid and at least one non-sulfonic acid monomer selected from the group consisting of methacrylic acid ester, acrylic acid ester and unsaturated hydrocarbon-containing alkoxysilane compound or a hydrolyzate thereof, It is preferably 1: 0.01 to 0.1: 1.

そして、上記スチレンスルホン酸と、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステルおよび不飽和炭化水素含有アルコキシシラン化合物またはその加水分解物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の非スルホン酸系モノマーとの共重合体は、その分子量が、重量平均分子量で5,000〜500,000程度のものが、水溶性およびドーパントとしての特性上から好ましく、重量平均分子量で40,000〜200,000程度のものがより好ましい。   A copolymer of the styrene sulfonic acid and at least one non-sulfonic acid monomer selected from the group consisting of a methacrylic acid ester, an acrylic acid ester, an unsaturated hydrocarbon-containing alkoxysilane compound or a hydrolyzate thereof, The molecular weight is preferably about 5,000 to 500,000 in terms of weight average molecular weight from the viewpoint of water solubility and characteristics as a dopant, and more preferably about 40,000 to 200,000 in terms of weight average molecular weight.

本発明の正孔輸送材料において主材となる導電性高分子は、上記一般式(1)で表されるチオフェン系モノマーを上記共重合体の存在下で酸化重合することによって得られる。上記のように導電性高分子を主材として正孔輸送材料を構成すると表現しているのは、下記の理由に基づいている。つまり、導電性高分子だけで構成される正孔輸送材料を用いて、例えば、エレクトロルミネッセンス素子の正孔輸送層を形成した場合、正孔の輸送速度が陰極からの電子の注入速度より速いため、発光層で正孔と電子が効率よく結合することができず(つまり、発光層に到着した正孔のうちの一部しか電子と結合できない)、その結果、発光が効率よく行われなくなる。そこで、正孔輸送層の正孔の輸送速度を遅くするために、正孔輸送材料に正孔輸送速度調整剤を添加して、正孔の輸送速度と電子の注入速度を合わすことになる。このように、正孔輸送速度調整剤を添加することが導電性高分子を主材として正孔輸送材料を構成すると表現している理由である。しかし、将来的に電子注入層における電子の注入速度が速くなれば、正孔輸送材料に正孔輸送速度調整剤を添加する必要がなくなるので、導電性高分子だけで正孔輸送材料を構成できるようになる。それ故、上記の正孔輸送速度調整剤は必須のものではない。   The conductive polymer as the main material in the hole transport material of the present invention can be obtained by oxidative polymerization of the thiophene monomer represented by the general formula (1) in the presence of the copolymer. The reason why the hole transport material is composed of the conductive polymer as the main material as described above is based on the following reason. In other words, for example, when a hole transport layer of an electroluminescence element is formed using a hole transport material composed only of a conductive polymer, the hole transport speed is faster than the electron injection speed from the cathode. In addition, holes and electrons cannot be efficiently combined in the light emitting layer (that is, only some of the holes arriving at the light emitting layer can be combined with electrons), and as a result, light emission is not efficiently performed. Therefore, in order to slow down the hole transport speed of the hole transport layer, a hole transport speed adjusting agent is added to the hole transport material to match the hole transport speed and the electron injection speed. Thus, it is the reason why it is expressed that the addition of the hole transport rate adjusting agent constitutes the hole transport material with the conductive polymer as the main material. However, if the electron injection rate in the electron injection layer is increased in the future, it is not necessary to add a hole transport rate adjusting agent to the hole transport material, so that the hole transport material can be composed of only a conductive polymer. It becomes like this. Therefore, the above hole transport rate adjusting agent is not essential.

従って、導電性高分子を主材として正孔輸送材料を構成するとは、導電性高分子だけで正孔輸送材料を構成する場合と、導電性高分子に上記正孔輸送速度調整剤などを添加して正孔輸送材料を構成する場合とを含んでいる。   Therefore, when the hole transport material is composed of the conductive polymer as the main material, the hole transport material is composed of only the conductive polymer, and the hole transport speed adjusting agent is added to the conductive polymer. And the case of constituting a hole transport material.

次に、上記共重合体の存在下で一般式(1)で表されるチオフェン系モノマーを酸化重合して導電性高分子を合成する方法について説明する。上記スチレンスルホン酸と非スルホン酸系モノマーとの共重合体(すなわち、スチレンスルホン酸と、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステルおよび不飽和炭化水素含有アルコキシシラン化合物またはその加水分解物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の非スルホン酸系モノマーとの共重合体)は、水や水と水混和性溶剤との混合物からなる水性液に対して溶解性を有していることから、酸化重合は水中または水性液中で行われる。   Next, a method for synthesizing a conductive polymer by oxidative polymerization of the thiophene monomer represented by the general formula (1) in the presence of the copolymer will be described. Copolymer of styrene sulfonic acid and non-sulfonic acid monomer (that is, selected from the group consisting of styrene sulfonic acid, methacrylic acid ester, acrylic acid ester, unsaturated hydrocarbon-containing alkoxysilane compound or hydrolyzate thereof) The copolymer of at least one non-sulfonic acid monomer) is soluble in an aqueous liquid composed of water or a mixture of water and a water-miscible solvent. It is carried out in an aqueous liquid.

上記水性液を構成する水混和性溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトン、アセトニトリルなどが挙げられ、これらの水混和性溶剤の水との混合割合としては、水性液全体中の50質量%以下が好ましい。   Examples of the water-miscible solvent constituting the aqueous liquid include methanol, ethanol, propanol, acetone, acetonitrile, and the like. The mixing ratio of these water-miscible solvents with water is 50 in the entire aqueous liquid. The mass% or less is preferable.

導電性高分子を合成するにあたっての酸化重合は、化学酸化重合、電解酸化重合のいずれも採用することができる。   As the oxidative polymerization for synthesizing the conductive polymer, either chemical oxidative polymerization or electrolytic oxidative polymerization can be employed.

化学酸化重合を行うにあたっての酸化剤としては、例えば、過硫酸塩が用いられるが、その過硫酸塩としては、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸カルシウム、過硫酸バリウムなどが用いられる。   For example, persulfate is used as an oxidizing agent in performing chemical oxidative polymerization. Examples of the persulfate include ammonium persulfate, sodium persulfate, potassium persulfate, calcium persulfate, and barium persulfate. Is used.

化学酸化重合において、その重合時の条件は、特に限定されることはないが、化学酸化重合時の温度としては、5℃〜95℃が好ましく、10℃〜30℃がより好ましく、また、重合時間としては、1時間〜72時間が好ましく、8時間〜24時間がより好ましい。   In chemical oxidative polymerization, the conditions during the polymerization are not particularly limited, but the temperature during chemical oxidative polymerization is preferably 5 ° C to 95 ° C, more preferably 10 ° C to 30 ° C, and polymerization is also performed. As time, 1 hour-72 hours are preferable, and 8 hours-24 hours are more preferable.

電解酸化重合は、定電流でも定電圧でも行い得るが、例えば、定電流で電解酸化重合を行う場合、電流値としては0.05mA/cm〜10mA/cmが好ましく、0.2mA/cm〜4mA/cmがより好ましく、定電圧で電解酸化重合を行う場合は、電圧としては0.5V〜10Vが好ましく、1.5V〜5Vがより好ましい。電解酸化重合時の温度としては、5℃〜95℃が好ましく、特に10℃〜30℃が好ましい。また、重合時間としては、1時間〜72時間が好ましく、8時間〜24時間がより好ましい。なお、電解酸化重合にあたっては、触媒として硫酸第一鉄または硫酸第二鉄を添加してもよい。 Electrolytic oxidation polymerization is be carried out even at a constant voltage at a constant current, for example, when performing electrolytic oxidation polymerization at a constant current, preferably 0.05mA / cm 2 ~10mA / cm 2 as the current value, 0.2 mA / cm more preferably 2 ~4mA / cm 2, when performing electrolytic oxidation polymerization at a constant voltage, preferably 0.5V~10V as voltage, 1.5V to 5V is more preferable. The temperature during electrolytic oxidation polymerization is preferably 5 ° C to 95 ° C, and particularly preferably 10 ° C to 30 ° C. The polymerization time is preferably 1 hour to 72 hours, more preferably 8 hours to 24 hours. In the electrolytic oxidation polymerization, ferrous sulfate or ferric sulfate may be added as a catalyst.

上記のようにして得られる導電性高分子は、重合直後、水中または水性液中に分散した状態で得られ、酸化剤としての過硫酸塩や触媒として用いた硫酸鉄塩やその分解物などを含んでいる。そこで、その不純物を含んでいる導電性高分子の分散液を超音波ホモジナイザーや高圧ホモジナイザーや遊星ボールミルなどの分散機にかけて不純物を分散させた後、カチオン交換樹脂で金属成分を除去することが好ましい。このときの動的光散乱法により測定した導電性高分子の粒径としては、100μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましく、また、0.01μm以上が好ましく、0.1μm以上がより好ましい。その後、エタノール沈殿法、限外濾過法、陰イオン交換樹脂などにより、酸化剤や触媒の分解により生成したものを除去することが好ましい。   The conductive polymer obtained as described above is obtained immediately after polymerization in a state of being dispersed in water or an aqueous liquid, and includes persulfate as an oxidizing agent, iron sulfate used as a catalyst, and decomposition products thereof. Contains. Therefore, it is preferable to remove the metal component with a cation exchange resin after the impurities are dispersed by applying a dispersion of the conductive polymer containing the impurities to a dispersing machine such as an ultrasonic homogenizer, a high-pressure homogenizer, or a planetary ball mill. The particle size of the conductive polymer measured by the dynamic light scattering method at this time is preferably 100 μm or less, more preferably 10 μm or less, 0.01 μm or more, and more preferably 0.1 μm or more. Then, it is preferable to remove what was produced | generated by decomposition | disassembly of an oxidizing agent or a catalyst by ethanol precipitation method, ultrafiltration method, anion exchange resin, etc.

上記のようにして得られる導電性高分子の分散液では、導電性高分子は、一般式(1)で表されるチオフェン系モノマーの重合体と、上記スチレンスルホン酸と非スルホン酸系モノマーとの共重合体に由来するポリマーアニオンとを含んで構成されている。つまり、上記共重合体が一般式(1)で表されるチオフェン系モノマーに由来してカチオン性を有し、そこにドーパントとして機能する上記共重合体に由来するポリマーアニオンが、一般式(1)で表されるチオフェン系モノマーの重合体にドープすることで、重合体から電子を引き抜くことによって重合体に導電性を付与し、それによって導電性高分子が構成されている。   In the conductive polymer dispersion obtained as described above, the conductive polymer comprises a polymer of a thiophene monomer represented by the general formula (1), the styrene sulfonic acid and the non-sulfonic acid monomer. And a polymer anion derived from the copolymer. That is, the polymer anion derived from the copolymer having a cationic property derived from the thiophene-based monomer represented by the general formula (1) and functioning as a dopant therein is represented by the general formula (1). The polymer of the thiophene monomer represented by) is doped to extract the electrons from the polymer, thereby imparting conductivity to the polymer, thereby forming a conductive polymer.

上記のようにして得られた導電性高分子に、現状では、その速すぎる正孔輸送速度を遅くするために正孔輸送速度調整剤を添加して正孔輸送材料を構成する。その正孔輸送速度調整剤の添加は、導電性高分子の分散液に正孔輸送速度調整剤を添加し、乾燥したときに導電性高分子中に正孔輸送速度調整剤が含まれているようにすればよい。   At present, the hole transport material is constituted by adding a hole transport rate adjusting agent to the conductive polymer obtained as described above in order to slow the hole transport rate that is too fast. The addition of the hole transport speed adjusting agent is performed by adding the hole transport speed adjusting agent to the dispersion of the conductive polymer, and the hole transport speed adjusting agent is contained in the conductive polymer when dried. What should I do?

上記正孔輸送速度調整剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルピロリドン、水系ポリエステル樹脂、アクリル変成ポリエステル樹脂、フェノールスルホン酸ノボラック樹脂など、乾燥後に膜を形成するものを用い得るが、意外にも、導電性高分子の合成にあたって用いた上記スチレンスルホン酸と非スルホン酸系モノマーとの共重合体が好ましい。つまり、上記共重合体は、導電性高分子の合成に際してはドーパントとして機能するが、導電性高分子に添加すると、正孔の輸送速度を遅くすることになる。   As the hole transport rate adjusting agent, for example, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, polyvinyl pyrrolidone, water-based polyester resin, acrylic modified polyester resin, phenol sulfonic acid novolak resin and the like that form a film after drying can be used. In addition, the copolymer of the styrene sulfonic acid and the non-sulfonic acid monomer used in the synthesis of the conductive polymer is preferable. That is, the copolymer functions as a dopant in the synthesis of the conductive polymer, but when added to the conductive polymer, the hole transport rate is decreased.

この正孔輸送速度調整剤の添加量は、電子注入層からの電子の輸送速度にあわせて決めることになるので、絶対的に好ましい量を決めることはできないが、現状では、導電性高分子に対して正孔輸送速度調整剤が質量比で導電性高分子:正孔輸送速度調整剤が1:0.1〜10の範囲になるように添加するのが好ましい。   The amount of the hole transport rate adjusting agent added is determined in accordance with the electron transport rate from the electron injection layer, so an absolutely preferable amount cannot be determined. On the other hand, the hole transport rate modifier is preferably added so that the ratio of the conductive polymer: hole transport rate modifier is 1: 0.1 to 10 in terms of mass ratio.

本発明の正孔輸送材料は、エレクトロルミネッセンス素子や薄膜太陽電池において正孔を適切な速度で輸送する正孔輸送層の構成にあたって用いられるものであるが、本発明の正孔輸送材料を用いて構成した正孔輸送層は電子の通過を阻止する作用も有している。   The hole transport material of the present invention is used in the construction of a hole transport layer for transporting holes at an appropriate speed in an electroluminescence element or a thin film solar cell, but the hole transport material of the present invention is used. The configured hole transport layer also has an action of blocking the passage of electrons.

また、上記導電性高分子の分散液には、正孔輸送層の膜強度を高めるために抵抗値を損なわない範囲でバインダを添加してもよい。そのようなバインダとしては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリエステル、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリイミド、エポキシ樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリメタクリロニトリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ノボラック樹脂、スルホン化ポリアリル、スルホン化ポリビニル、シランカップリング剤などが挙げられる。   In addition, a binder may be added to the conductive polymer dispersion in a range that does not impair the resistance value in order to increase the film strength of the hole transport layer. Examples of such binder include polyvinyl alcohol, polyurethane, polyester, acrylic resin, polyamide, polyimide, epoxy resin, polyacrylonitrile resin, polymethacrylonitrile resin, polystyrene resin, novolac resin, sulfonated polyallyl, sulfonated polyvinyl, Examples include silane coupling agents.

本発明において、エレクトロルミネッセンス素子や薄膜太陽電池は、その正孔輸送層が本発明の正孔輸送材料で構成されるということを除いては、従来と同様の構成でよい。   In the present invention, the electroluminescent element and the thin-film solar cell may have the same configuration as that of the conventional one except that the hole transport layer is composed of the hole transport material of the present invention.

エレクトロルミネッセンス素子は、例えば、陽極と、本発明の正孔輸送材料で構成されている正孔輸送層と、発光層と、電子注入層と、陰極などで構成される。   The electroluminescence element is composed of, for example, an anode, a hole transport layer composed of the hole transport material of the present invention, a light emitting layer, an electron injection layer, a cathode, and the like.

上記陽極は、例えば、ガラス基板上にインジウム・スズ酸化物(ITO)で構成される透明導電膜をフォトリソグラフとエッチングでストライプ状にパターニングすることによって構成される。   The anode is configured, for example, by patterning a transparent conductive film made of indium tin oxide (ITO) on a glass substrate in a stripe shape by photolithography and etching.

正孔輸送層は、分散液状態にある本発明の正孔輸送材料をスピンコートにより乾燥後の膜厚が20〜40nm程度の厚さになるように塗布し、乾燥することによって形成することが好ましい。   The hole transport layer may be formed by applying the hole transport material of the present invention in a dispersion state by spin coating so that the film thickness after drying is about 20 to 40 nm and drying. preferable.

本発明の正孔輸送材料は、それを用いて形成される正孔輸送層の表面粗さのバラツキ(ばらつき)が少ないという特徴を有していて、表面粗さが中心線平均粗さ(Ra)で0.1〜0.5nm程度の厚みのバラツキが少ない正孔輸送層を形成することができる。   The hole transport material of the present invention has a feature that there is little variation (variation) in the surface roughness of a hole transport layer formed using the hole transport material, and the surface roughness is centerline average roughness (Ra). ) Can form a hole transport layer with little variation in thickness of about 0.1 to 0.5 nm.

従って、本発明の正孔輸送材料を用いて形成した正孔輸送層は、そのほぼ全面において、正孔を輸送する速度が均一になり、該正孔輸送層を通過した正孔は発光層で電子注入層を通過してきた電子と効率よく結合して発色色素を効率よく発光させる。従って、同じ入力電力で比較した場合、本発明のエレクトロルミネッセンス素子は、従来のエレクトロルミネッセンス素子に比べて、輝度が高くなり、外部量子効率、電流効率、電子効率が高くなる。   Therefore, the hole transport layer formed using the hole transport material of the present invention has a uniform rate of transporting holes over almost the entire surface, and the holes that have passed through the hole transport layer are light emitting layers. It efficiently combines with the electrons that have passed through the electron injection layer to cause the coloring dye to emit light efficiently. Therefore, when compared with the same input power, the electroluminescent element of the present invention has higher luminance and higher external quantum efficiency, current efficiency, and electronic efficiency than the conventional electroluminescent element.

そして、発光層は、例えば、正孔輸送用材料としてのポリビニルカルバゾールと、電子輸送用材料としての2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾールと、蛍光性発色色素を含んで構成される。   The light-emitting layer is formed of, for example, polyvinyl carbazole as a hole transport material and 2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-as an electron transport material. It comprises oxadiazole and a fluorescent coloring dye.

電子注入層は、例えば、フッ化リチウムの蒸着膜で構成され、陰極は、例えば、アルミニウムの蒸着膜で構成される。   The electron injection layer is made of, for example, a lithium fluoride vapor deposition film, and the cathode is made of, for example, an aluminum vapor deposition film.

薄膜太陽電池は、例えば、正極と、本発明の正孔輸送材料で構成される正孔輸送層と、活性層(光電変換層)と、電子注入層と、負極とで構成される。   A thin film solar cell is comprised by the positive electrode, the positive hole transport layer comprised with the positive hole transport material of this invention, the active layer (photoelectric converting layer), the electron injection layer, and the negative electrode, for example.

上記正極、正孔輸送層、電子注入層、負極は、前記エレクトロルミネッセンス素子の場合と同様に構成される。   The positive electrode, the hole transport layer, the electron injection layer, and the negative electrode are configured similarly to the case of the electroluminescence element.

活性層(光電変換層)は、例えば、電子供与体としてのポリ−3−ヘキシルチオフェンと、電子受容体としてのフラーレン誘導体とをクロロベンゼンに溶解した液をスピンコート法により塗布し、乾燥することによって形成される。   The active layer (photoelectric conversion layer) is obtained, for example, by applying a solution obtained by dissolving poly-3-hexylthiophene as an electron donor and fullerene derivative as an electron acceptor in chlorobenzene by a spin coat method, and drying. It is formed.

この薄膜太陽電池においても、本発明の正孔輸送材料で構成される正孔輸送層は、薄い膜状であっても均一に形成されているので、入射された光をほぼ均一に活性層へ通過させることができる。その結果、入射した光は、活性層で効率よく電気に変換されるので、本発明の薄膜太陽電池は、同じ入力光量で比較した場合、従来の薄膜太陽電池より、入射した光を有効に活用でき、解放電圧、短絡電流密度、曲線因子、光電交換効率を高くすることができる。   Also in this thin-film solar cell, the hole transport layer composed of the hole transport material of the present invention is uniformly formed even if it is a thin film, so that incident light is almost uniformly transmitted to the active layer. Can be passed. As a result, the incident light is efficiently converted into electricity in the active layer, so that the thin film solar cell of the present invention makes more effective use of the incident light than the conventional thin film solar cell when compared with the same input light quantity. The release voltage, short circuit current density, fill factor, and photoelectric exchange efficiency can be increased.

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はそれらの実施例に例示のもののみに限定されることはない。なお、以下の実施例などにおいて、濃度や使用量を示す際の%は、特にその基準を付記しないかぎり、質量基準による%である。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited only to those illustrated in these examples. In the following examples and the like,% in the case of indicating the concentration and the amount used is% based on mass unless otherwise specified.

実施例は、正孔輸送材料、エレクトロルミネッセンス素子、薄膜太陽電池の順に説明するが、それらの実施例の説明に先立ち、正孔輸送材料の主材をなす導電性高分子の製造にあたって用いるチオフェン系モノマーの製造例、その導電性高分子のドーパントを構成することになるスチレンスルホン酸と非スルホン酸系モノマーとの共重合体の製造例について先に説明する。   Examples will be described in the order of a hole transport material, an electroluminescence element, and a thin-film solar cell. Prior to the description of these examples, a thiophene-based material used in the production of a conductive polymer that forms the main material of the hole transport material. A monomer production example and a production example of a copolymer of a styrene sulfonic acid and a non-sulfonic acid monomer constituting the conductive polymer dopant will be described first.

チオフェン系モノマーの製造例1
このチオフェン系モノマーの製造例1では、3,4−エチレンオキシチアチオフェン(すなわち、チエノ〔3,4−b〕−1,4−オキサチアン)の製造について説明する。この3,4−エチレンオキシチアチオフェンは、一般式(1)において、RとRが共に水素原子で、Xが硫黄原子であるものに該当する。
Production example 1 of thiophene monomer
In Production Example 1 of this thiophene monomer, production of 3,4-ethyleneoxythiathiophene (that is, thieno [3,4-b] -1,4-oxathiane) will be described. This 3,4-ethyleneoxythiathiophene corresponds to the general formula (1) in which R 1 and R 2 are both hydrogen atoms and X is a sulfur atom.

還流器付き反応容器に3,4−ジメトキシチオフェン433g(3.0モル)とトルエン3,400gを入れ、10分間撹拌し、その中にp-トルエンスルホン酸57g(3.0モル)を添加して混合した。   Put 433 g (3.0 mol) of 3,4-dimethoxythiophene and 3,400 g of toluene in a reaction vessel equipped with a refluxing vessel, stir for 10 minutes, and add 57 g (3.0 mol) of p-toluenesulfonic acid to it. And mixed.

上記の混合物を撹拌しながら、その混合物に2-メルカプトエタノール933kg(9.0モル)を添加し、容器内の温度を110℃に保ち、還流をしながら混合物を12時間撹拌した。反応終了液を70℃まで冷却し、炭酸水素ナトリウム378g(4.5モル)を加えた後、室温まで冷却した。   While stirring the above mixture, 933 kg (9.0 mol) of 2-mercaptoethanol was added to the mixture, the temperature in the container was kept at 110 ° C., and the mixture was stirred for 12 hours while refluxing. The reaction-terminated liquid was cooled to 70 ° C., 378 g (4.5 mol) of sodium bicarbonate was added, and then cooled to room temperature.

反応終了液に純水3,400gを添加し、よく撹拌後、12時間静置し、反応液を水相と有機相の2層に分離した。そのうち、有機相を抜き取り、トルエンをエバポレーターにて除去し、赤褐色の液体を得た。   3,400 g of pure water was added to the reaction-finished solution, and after stirring well, it was allowed to stand for 12 hours to separate the reaction solution into two layers, an aqueous phase and an organic phase. Among them, the organic phase was extracted and toluene was removed by an evaporator to obtain a reddish brown liquid.

得られた赤褐色の液体にトルエン2,000gと純水2,000gを入れ、室温でよく撹拌後、12時間静置し、有機相を抜き取り、トルエンをエバポレーターにて除去して、赤褐色の液体を得た。   To the obtained reddish brown liquid, 2,000 g of toluene and 2,000 g of pure water were added, stirred well at room temperature, allowed to stand for 12 hours, the organic phase was extracted, toluene was removed with an evaporator, and the reddish brown liquid was removed. Obtained.

上記工程を経て得られた赤褐色の液体を20hPaで、徐々に温度を上げながら蒸留して、水、トルエンと初留を留出させ、その後、本留として3,4−エチレンオキシチアチオフェンを373g(2.4モル)得た。収率は78%であった。   The reddish brown liquid obtained through the above steps is distilled at 20 hPa while gradually raising the temperature to distill water, toluene and the first fraction, and then 373 g of 3,4-ethyleneoxythiathiophene as the main fraction. (2.4 mol) was obtained. The yield was 78%.

チオフェン系モノマーの製造例2
このチオフェン系モノマーの製造例2では、メチル化エチレンジオキシチオフェン(すなわち、2−メチル−2,3−ジヒドロ−チエノ〔3,4−b〕〔1,4〕ジオキシン)の製造例について説明する。
Production example 2 of thiophene monomer
In Production Example 2 of this thiophene monomer, a production example of methylated ethylenedioxythiophene (that is, 2-methyl-2,3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxin) will be described. .

このメチル化エチレンジオキシチオフェンは、一般式(1)において、R、Rのいずれか一方が水素原子で、他方がメチル基であり、Xが酸素原子であるものに該当するものである。そして、このメチル化エチレンジオキシチオフェンの製造は、次の(1)〜(3)の合成工程を経て製造する。 This methylated ethylenedioxythiophene corresponds to the general formula (1) in which one of R 1 and R 2 is a hydrogen atom, the other is a methyl group, and X is an oxygen atom. . The methylated ethylenedioxythiophene is produced through the following synthesis steps (1) to (3).

(1) プロパン−1,2−ジイル−ビス(4−メチルベンゼンスルホネート)の合成
氷冷下、反応容器にトシルクロリド7.86kg(40モル)と1,2−ジクロロエタン7kgを入れ、容器内の温度が10℃になるまで攪拌し、その中にトリエチルアミン5.11kg(50モル)を滴下した。
(1) Synthesis of propane-1,2-diyl-bis (4-methylbenzenesulfonate) Under ice cooling, 7.86 kg (40 mol) of tosyl chloride and 7 kg of 1,2-dichloroethane were placed in a reaction vessel. The mixture was stirred until the temperature reached 10 ° C., and 5.11 kg (50 mol) of triethylamine was dropped therein.

上記の混合物を攪拌しながら、その混合物に容器内の温度が40℃を超えないようにしつつ1,2−プロパンジオール1.55kg(20モル)を60分かけて注意深く滴下し、容器内の温度を40℃に保ちながら混合物を6時間攪拌した。   While stirring the above mixture, 1.55 kg (20 mol) of 1,2-propanediol was carefully added dropwise to the mixture over 60 minutes while keeping the temperature in the container not exceeding 40 ° C. The mixture was stirred for 6 hours while maintaining at 40 ° C.

反応終了液を室温まで冷却し、水4kgを加えて攪拌し、その後、静置した。反応終了液を水相と有機相の2層に分け、有機相を濃縮して、黒赤色オイル状物を得た。
氷冷下、反応容器にメタノール500gを入れて攪拌し、そこに上記のようにして得た黒赤色オイル状物を滴下しながら攪拌し、沈殿する白色固体を濾取した。その白色固体を少量のメタノールで洗浄した後、乾燥して、生成物としてプロパン−1,2−ジイル−ビス(4−メチルベンゼンスルホネート)を3.87kg得た。
The reaction completion liquid was cooled to room temperature, 4 kg of water was added and stirred, and then allowed to stand. The reaction-terminated liquid was divided into two layers, an aqueous phase and an organic phase, and the organic phase was concentrated to obtain a black-red oily product.
Under ice-cooling, 500 g of methanol was added to the reaction vessel and stirred, and the black-red oily substance obtained as described above was added dropwise to the reaction vessel and stirred, and the precipitated white solid was collected by filtration. The white solid was washed with a small amount of methanol and dried to obtain 3.87 kg of propane-1,2-diyl-bis (4-methylbenzenesulfonate) as a product.

(2) 2−メチル−2,3−ジヒドロ−チエノ〔3,4−b〕〔1,4〕ジオキシン−5,7−ジカルボキシリックアシッドの合成
反応容器にジソジウム−2,5−ビス(アルコキシカルボニル)チオフェン−3,4−ジオレート508g(1.67モル)と、上記(1)で得たプロパン−1,2−ジイル−ビス(4−メチルベンゼンスルホネート)960g(2.5モル)と、炭酸カリウム46g(0.33モル)と、ジメチルホルムアミド2.5kgとを入れ、容器内の温度を120℃に保ちながら混合物を4時間攪拌した。
(2) Synthesis of 2-methyl-2,3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxin-5,7-dicarboxylic acid Disodium-2,5-bis (alkoxy) in a reaction vessel Carbonyl) thiophene-3,4-diolate 508 g (1.67 mol), propane-1,2-diyl-bis (4-methylbenzenesulfonate) 960 g (2.5 mol) obtained in (1) above, 46 g (0.33 mol) of potassium carbonate and 2.5 kg of dimethylformamide were added, and the mixture was stirred for 4 hours while maintaining the temperature in the container at 120 ° C.

反応終了液を濃縮し、残留した茶色固体に5%炭酸水素ナトリウム水溶液3.7kgを入れ、室温で15分間攪拌して茶色固体を濾取した。反応容器に濾取した茶色固体と7%水酸化ナトリウム水溶液2.47kgを入れて、容器内の温度を80℃に保ちながら2時間攪拌した。
容器内が室温になるまで冷却し、容器内の温度が30℃を超えないようにしつつ反応終了液に98%硫酸(759g)を注意深く滴下し、容器内の温度を80℃に保ちながら2時間攪拌した。
The reaction-terminated liquid was concentrated, 3.7 kg of 5% aqueous sodium hydrogen carbonate solution was added to the remaining brown solid, stirred at room temperature for 15 minutes, and the brown solid was collected by filtration. A brown solid collected by filtration and 2.47 kg of a 7% aqueous sodium hydroxide solution were added to the reaction vessel, and the mixture was stirred for 2 hours while maintaining the temperature in the vessel at 80 ° C.
The container is cooled to room temperature, 98% sulfuric acid (759 g) is carefully added dropwise to the reaction end solution while keeping the temperature in the container not exceeding 30 ° C., and the temperature in the container is kept at 80 ° C. for 2 hours. Stir.

容器内が室温になるまで攪拌しながら冷却し、沈殿する灰色固体を濾取した。さらに、反応終了液を冷却して灰色固体を濾取した。それらの灰色固体を少量の水で洗浄した後、乾燥して、生成物として2−メチル−2,3−ジヒドロ−チエノ〔3,4−b〕〔1,4〕ジオキシン−5,7−ジカルボキシリックアシッドを310g得た。   The container was cooled with stirring until it reached room temperature, and the precipitated gray solid was collected by filtration. Further, the reaction completion liquid was cooled and a gray solid was collected by filtration. These gray solids were washed with a small amount of water and then dried to give 2-methyl-2,3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxin-5,7-di as a product. 310 g of carboxylic acid was obtained.

(3) メチル化エチレンジオキシチオフェン(2−メチル−2,3−ジヒドロ−チエノ〔3,4−b〕〔1,4〕ジオキシン)の合成
上記(2)で得た2−メチル−2,3−ジヒドロ−チエノ〔3,4−b〕〔1,4〕ジオキシン−5,7−ジカルボキシリックアシッド880g(3.6モル)を反応容器内で3kgのポリエチレングリコール300(林純薬工業社製)に溶解し、酸化銅176gを加え、混合物を内圧20hPaで、徐々に温度を上げながら蒸留し、水と初留を留出させ、ポリエチレングリコール300を含有する本留に水400gを加えて攪拌し、静置した。
2層に分れた溶液を分液し、そのうちの下層の黄色透明液体を生成物のメチル化エチレンジオキシチオフェンとして345g得た。
(3) Synthesis of methylated ethylenedioxythiophene (2-methyl-2,3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxin) 2-methyl-2 obtained in (2) above 880 g (3.6 mol) of 3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxin-5,7-dicarboxylic acid was added to 3 kg of polyethylene glycol 300 (Hayashi Junyaku Kogyo Co., Ltd.) 176 g of copper oxide, and the mixture is distilled at an internal pressure of 20 hPa while gradually raising the temperature to distill water and the first distillate, and 400 g of water is added to the main distillate containing polyethylene glycol 300. Stir and let stand.
The solution separated into two layers was separated, and 345 g of the lower yellow transparent liquid was obtained as the product methylated ethylenedioxythiophene.

次に導電性高分子の製造にあたって用いるスチレンスルホン酸と非スルホン酸系モノマーとの共重合体の製造例について説明する。この共重合体は導電性高分子においてドーパントとして機能するポリマーアニオンを生じるものである。   Next, an example of producing a copolymer of styrene sulfonic acid and a non-sulfonic acid monomer used for producing a conductive polymer will be described. This copolymer produces a polymer anion that functions as a dopant in the conductive polymer.

共重合体の製造例1
〔共重合体(スチレンスルホン酸:メタクリル酸ヒドロキシエチル=9:1)の製造〕
この製造例1では、使用開始時のモノマーがスチレンスルホン酸とメタクリル酸エステルとしてのメタクリル酸ヒドロキシエチルとであって、それらの比率が質量比で9:1の共重合体の製造について説明する。なお、以下の共重合体の製造例などにおいても、共重合体の組成の表示にあたっては、使用開始時のモノマーの質量比で表示する。
Production Example 1 of Copolymer
[Production of copolymer (styrenesulfonic acid: hydroxyethyl methacrylate = 9: 1)]
In Production Example 1, the production of a copolymer in which the monomer at the start of use is styrene sulfonic acid and hydroxyethyl methacrylate as a methacrylic acid ester and the ratio thereof is 9: 1 will be described. Also in the following copolymer production examples, the copolymer composition is indicated by the mass ratio of the monomer at the start of use.

2Lの攪拌機付きセパラブルフラスコに1Lの純水を添加し、そこにスチレンスルホン酸ナトリウム201.5g(スチレンスルホン酸として180g)とメタクリル酸ヒドロキシエチル20gを添加した。そして、その溶液に酸化剤として、過硫酸アンモニウムを1g添加して、スチレンスルホン酸とメタクリル酸ヒドロキシルとの重合反応を12時間行った。   1 L of pure water was added to a 2 L separable flask equipped with a stirrer, and 201.5 g of sodium styrenesulfonate (180 g as styrenesulfonic acid) and 20 g of hydroxyethyl methacrylate were added thereto. And 1g of ammonium persulfate was added to the solution as an oxidizing agent, and the polymerization reaction of styrenesulfonic acid and hydroxyl methacrylate was performed for 12 hours.

その後、その反応液にオルガノ社製のカチオン交換樹脂〔アンバーライト120B(商品名)〕を100g添加して、1時間撹拌機で撹拌し、次いで、東洋濾紙社製の濾紙No.131で濾過し、このカチオン交換樹脂による処理と濾過を3回繰り返して、液中のカチオン成分をすべて除去した。   Thereafter, 100 g of a cation exchange resin [Amberlite 120B (trade name)] manufactured by Organo Corporation was added to the reaction solution, and the mixture was stirred for 1 hour with a stirrer. The mixture was filtered through 131, and the treatment with this cation exchange resin and filtration were repeated three times to remove all cation components in the liquid.

得られたスチレンスルホン酸とメタクリル酸ヒドロキシエチルとの共重合体について、GPC(Gel Permeation Chromatography:ゲル濾過クロマトグラフィーであるが、以下、「GPC」のみで示す)カラムを用いたHPLC(High performance liquid chromatography:高速液体クロマトグラフィーであるが、以下、「HPLC」のみで示す)システムを用いて分析を行った結果、上記共重合体のデキストランを標品として見積もった重量平均分子量は、100,000であった。   The obtained copolymer of styrene sulfonic acid and hydroxyethyl methacrylate was subjected to HPLC (High performance liquid) using a GPC (Gel Permeation Chromatography: Gel Filtration Chromatography, but only “GPC” hereinafter) column. As a result of analysis using a system (high-performance liquid chromatography, which will be referred to only as “HPLC” hereinafter), the weight average molecular weight estimated using dextran of the copolymer as a standard was 100,000. there were.

共重合体の製造例2
〔共重合体(スチレンスルホン酸:アクリル酸ヒドロキシエチル=8:2)の製造〕
この製造例2では、スチレンスルホン酸とアクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が8:2の共重合体の製造について説明する。
Copolymer production example 2
[Production of copolymer (styrenesulfonic acid: hydroxyethyl acrylate = 8: 2)]
In Production Example 2, production of a copolymer having a mass ratio of styrene sulfonic acid to hydroxyethyl acrylate of 8: 2 will be described.

2Lの攪拌機付きセパラブルフラスコに1Lの純水を添加し、そこにスチレンスルホン酸ナトリウム173.5g(スチレンスルホン酸として155g)とアクリル酸ヒドロキシエチル33gを添加した。そして、その溶液に過硫酸アンモニウムを1g添加して、スチレンスルホン酸とアクリル酸ヒドロキシエチルとの重合反応を12時間行った。   1 L of pure water was added to a 2 L separable flask equipped with a stirrer, and 173.5 g of sodium styrenesulfonate (155 g as styrenesulfonic acid) and 33 g of hydroxyethyl acrylate were added thereto. Then, 1 g of ammonium persulfate was added to the solution, and a polymerization reaction between styrene sulfonic acid and hydroxyethyl acrylate was performed for 12 hours.

その後、その反応液にオルガノ社製のカチオン交換樹脂〔アンバーライト120B(商品名)〕を100g添加して、1時間撹拌機で撹拌し、次いで、東洋濾紙社製の濾紙No.131で濾過し、このカチオン交換樹脂による処理と濾過を3回繰り返して、液中のカチオン成分をすべて除去した。   Thereafter, 100 g of a cation exchange resin [Amberlite 120B (trade name)] manufactured by Organo Corporation was added to the reaction solution, and the mixture was stirred for 1 hour with a stirrer. The mixture was filtered through 131, and the treatment with this cation exchange resin and filtration were repeated three times to remove all cation components in the liquid.

得られたスチレンスルホン酸とアクリル酸ヒドロキシエチルとの共重合体について、GPCカラムを用いたHPLCシステムを用いて分析を行った結果、上記共重合体のデキストランを標品として見積もった重量平均分子量は、90,000であった。   As a result of analyzing the obtained copolymer of styrene sulfonic acid and hydroxyethyl acrylate using an HPLC system using a GPC column, the weight average molecular weight estimated using dextran of the copolymer as a standard was 90,000.

共重合体の製造例3
〔共重合体(スチレンスルホン酸:3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン=9:1)の製造〕
この製造例3では、スチレンスルホン酸と3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランとの質量比が9:1の共重合体の製造について説明する。
Copolymer Production Example 3
[Production of copolymer (styrenesulfonic acid: 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane = 9: 1)]
In Production Example 3, production of a copolymer having a mass ratio of 9: 1 between styrenesulfonic acid and 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane will be described.

2Lの攪拌機付きセパラブルフラスコに1Lの純水を添加し、そこにスチレンスルホン酸ナトリウム201.5g(スチレンスルホン酸として180g)と3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン20gを添加した。そして、その溶液に過硫酸アンモニウムを1g添加して、スチレンスルホン酸と3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランの重合反応を12時間行った。   1 L of pure water was added to a 2 L separable flask equipped with a stirrer, and 201.5 g of sodium styrenesulfonate (180 g as styrenesulfonic acid) and 20 g of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane were added thereto. Then, 1 g of ammonium persulfate was added to the solution, and a polymerization reaction of styrenesulfonic acid and 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane was performed for 12 hours.

その後、その反応液にオルガノ社製のカチオン交換樹脂〔アンバーライト120B(商品名)〕を100g添加して、1時間撹拌機で撹拌し、次いで、東洋濾紙社製の濾紙No.131で濾過し、このカチオン交換樹脂による処理と濾過を3回繰り返して、液中のカチオン成分をすべて除去した。   Thereafter, 100 g of a cation exchange resin [Amberlite 120B (trade name)] manufactured by Organo Corporation was added to the reaction solution, and the mixture was stirred for 1 hour with a stirrer. The mixture was filtered through 131, and the treatment with this cation exchange resin and filtration were repeated three times to remove all cation components in the liquid.

得られたスチレンスルホン酸と3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランとの共重合体について、GPCカラムを用いたHPLCシステムを用いて分析を行った結果、上記共重合体のデキストランを標品として見積もった重量平均分子量は、70,000であった。   As a result of analyzing the obtained copolymer of styrenesulfonic acid and 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane using an HPLC system using a GPC column, the copolymer dextran was estimated as a standard product. The weight average molecular weight was 70,000.

共重合体の製造例4
〔共重合体(スチレンスルホン酸:3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン=8:2)の製造〕
この製造例4では、スチレンスルホン酸と3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランとの質量比が9:1の共重合体の製造について説明する。
Copolymer Production Example 4
[Production of copolymer (styrenesulfonic acid: 3-acryloxypropyltrimethoxysilane = 8: 2)]
In this Production Example 4, production of a copolymer having a mass ratio of styrenesulfonic acid and 3-acryloxypropyltrimethoxysilane of 9: 1 will be described.

2Lの攪拌機付きセパラブルフラスコに1Lの純水を添加し、そこにスチレンスルホン酸ナトリウム201.5g(スチレンスルホン酸として180g)と3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン20gを添加した。そして、その溶液に過硫酸アンモニウムを1g添加して、スチレンスルホン酸とビニルトリメトキシシランの重合反応を12時間行った。   1 L of pure water was added to a 2 L separable flask equipped with a stirrer, and 201.5 g of sodium styrenesulfonate (180 g as styrenesulfonic acid) and 20 g of 3-acryloxypropyltrimethoxysilane were added thereto. Then, 1 g of ammonium persulfate was added to the solution, and a polymerization reaction of styrenesulfonic acid and vinyltrimethoxysilane was performed for 12 hours.

その後、その反応液にオルガノ社製のカチオン交換樹脂〔アンバーライト120B(商品名)〕を100g添加して、1時間撹拌機で撹拌し、次いで、東洋濾紙社製の濾紙No.131で濾過し、このカチオン交換樹脂による処理と濾過を3回繰り返して、液中のカチオン成分をすべて除去した。   Thereafter, 100 g of a cation exchange resin [Amberlite 120B (trade name)] manufactured by Organo Corporation was added to the reaction solution, and the mixture was stirred for 1 hour with a stirrer. The mixture was filtered through 131, and the treatment with this cation exchange resin and filtration were repeated three times to remove all cation components in the liquid.

得られたスチレンスルホン酸と3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランとの共重合体について、GPCカラムを用いたHPLCシステムを用いて分析を行った結果、上記共重合体のデキストランを標品として見積もった重量平均分子量は、80,000であった。   The copolymer of styrene sulfonic acid and 3-acryloxypropyltrimethoxysilane thus obtained was analyzed using an HPLC system using a GPC column, and as a result, dextran of the copolymer was estimated as a standard product. The weight average molecular weight was 80,000.

次に正孔輸送材料の実施例を実施例1〜24で説明するが、この正孔輸送材料は分散液の状態で製造し、その特性については、表面抵抗と表面粗さのみ、この正孔輸送材料の実施例のところで測定し、その他の特性は、その正孔輸送材料を用いて、エレクトロルミネッセンス素子や薄膜太陽電池の正孔輸送層を構成し、その正孔輸送層を用いたエレクトロルミネッセンス素子や薄膜太陽電池の特性として評価する。   Next, examples of the hole transport material will be described in Examples 1 to 24. This hole transport material is manufactured in the state of a dispersion, and only the surface resistance and surface roughness of this hole transport material are used. Measured in the example of the transport material, and other characteristics are constituted by using the hole transport material to constitute a hole transport layer of an electroluminescence element or a thin film solar cell, and the electroluminescence using the hole transport layer. The characteristics of the device and thin film solar cell are evaluated.

実施例1
共重合体の製造例1で得たスチレンスルホン酸とメタクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が9:1の共重合体の4%水溶液600gを内容積1Lのステンレス鋼製容器に入れ、そこに触媒として硫酸第一鉄・7水和物を0.3g添加して溶解した。その中にチオフェン系モノマーの製造例1で製造した3,4−エチレンオキシチアチオフェンを4mLゆっくり滴下した。ステンレス鋼製の撹拌バネで撹拌し、容器に陽極を取り付け、撹拌バネに陰極を取り付け、1mA/cm2の定電流で18時間電解酸化重合して、導電性高分子を合成した。上記電解酸化重合後、水で4倍に希釈した後、超音波ホモジナイザー〔日本精機社製、US−T300(商品名)〕で30分間分散処理を行った。
Example 1
600 g of a 4% aqueous solution of a copolymer having a mass ratio of 9: 1 of styrene sulfonic acid and hydroxyethyl methacrylate obtained in Production Example 1 of the copolymer was placed in a stainless steel container having an internal volume of 1 L, and the catalyst was placed there. As a solution, 0.3 g of ferrous sulfate heptahydrate was added and dissolved. 4 mL of 3,4-ethyleneoxythiathiophene produced in Production Example 1 for thiophene monomer was slowly dropped therein. The mixture was stirred with a stainless steel stirring spring, an anode was attached to the container, a cathode was attached to the stirring spring, and electrolytic oxidation polymerization was performed at a constant current of 1 mA / cm 2 for 18 hours to synthesize a conductive polymer. After the electrolytic oxidation polymerization, the mixture was diluted 4 times with water, and then subjected to a dispersion treatment for 30 minutes with an ultrasonic homogenizer [manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd., US-T300 (trade name)].

その後、オルガノ社のカチオン交換樹脂〔アーバンライト120B(商品名)〕を100g添加して、1時間攪拌機で撹拌し、次いで、東洋濾紙社製の濾紙No.131で濾過し、このカチオン交換樹脂による処理と濾過を3回繰り返して、液中のカチオン成分をすべて除去した。   Thereafter, 100 g of Organo Cation Exchange Resin [Urbanlite 120B (trade name)] was added and stirred with a stirrer for 1 hour. The mixture was filtered through 131, and the treatment with this cation exchange resin and filtration were repeated three times to remove all cation components in the liquid.

上記処理後の液を孔径1μmのフィルターに通し、その通過液を限外濾過装置〔ザルトリウス社製Vivaflow200(商品名)、分子量分画5万〕で処理して、液中の遊離の低分子成分を除去した。この処理後の液を水で希釈して、導電性高分子の濃度を1.5%に調整し、導電性高分子の濃度が1.5%の分散液を得た。   The treated liquid is passed through a filter having a pore size of 1 μm, and the passing liquid is treated with an ultrafiltration device (Saltorius Vivaflow 200 (trade name), molecular weight fraction 50,000) to give free low molecular components in the liquid. Was removed. The liquid after this treatment was diluted with water to adjust the concentration of the conductive polymer to 1.5% to obtain a dispersion having a concentration of 1.5% of the conductive polymer.

この導電性高分子の分散液に正孔輸送材料として用いたときに正孔の輸送速度を調整するための正孔輸送速度調整剤として上記導電性高分子の合成にあたってドーパントとして用いた共重合体と同様の共重合体(すなわち、スチレンスルホン酸とメタクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が9:1の共重合体)を質量比で導電性高分子:共重合体=1:3の混合比となるように添加して混合した後、固形分濃度が0.8%になるまで純水で希釈して、正孔輸送材料の分散液を得た。   Copolymer used as a dopant in the synthesis of the above conductive polymer as a hole transport rate adjusting agent for adjusting the hole transport rate when used as a hole transport material in this conductive polymer dispersion And a copolymer having a mass ratio of styrene sulfonic acid and hydroxyethyl methacrylate of 9: 1 and a mixing ratio of conductive polymer: copolymer = 1: 3. After adding and mixing as described above, it was diluted with pure water until the solid content concentration became 0.8% to obtain a dispersion of a hole transport material.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(3,000rpm、60秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の厚みが30nmの薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を三菱化学アナリテック社製ハイレスターUP〔MCP−HT450型、リングプローブ(URS)〕により測定したところ、2.1×1010Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.4nmであった。なお、上記の「表面粗さ(Ra)」は表面粗さが中心線平均粗さによるものであることを示している。また、以下の実施例2〜12および比較例1〜4で形成する正孔輸送材料膜の厚みはこの実施例1の場合と同様に30nmであり、表面抵抗や表面粗さ(Ra)の測定時の温度はいずれの場合も25℃である。 The obtained hole transport material dispersion was applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (3,000 rpm, 60 seconds), and then dried at 130 ° C. for 5 minutes, so that the thickness of the hole transport material was 30 nm. A thin film was formed. The surface resistance of this hole transporting material film was measured by Hirester UP [MCP-HT450 type, ring probe (URS)] manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd. and found to be 2.1 × 10 10 Ω. The surface roughness (Ra) measured with (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation) was 0.4 nm. The “surface roughness (Ra)” indicates that the surface roughness is due to the centerline average roughness. Moreover, the thickness of the hole transport material film formed in the following Examples 2 to 12 and Comparative Examples 1 to 4 is 30 nm as in Example 1, and the surface resistance and the surface roughness (Ra) are measured. The temperature of the hour is 25 ° C. in all cases.

実施例2
チオフェン系モノマーの製造例1で製造した3,4−エチレンオキシチアチオフェンに代えて、チオフェン系モノマーの製造例2で製造したメチル化エチレンジオキシチオフェンを用いた以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Example 2
The same as Example 1 except that methylated ethylenedioxythiophene produced in Production Example 2 of thiophene monomer was used instead of 3,4-ethyleneoxythiathiophene produced in Production Example 1 of thiophene monomer. Thus, a hole transport material dispersion was obtained.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(3,000rpm、60秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、2.8×1010Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.5nmであった。 The obtained hole transport material dispersion was applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (3,000 rpm, 60 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 2.8 × 10 10 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.5 nm.

実施例3
チオフェン系モノマーの製造例1で製造した3,4−エチレンオキシチアチオフェンに代えて、チオフェン系モノマーの製造例1で製造した3,4−エチレンオキシチアチオフェンとチオフェン系モノマーの製造例2で製造したメチル化エチレンジオキシチオフェンとをモル比1:1で混合したモノマー溶液を用いた以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Example 3
Manufactured in Production Example 2 of 3,4-ethyleneoxythiathiophene and thiophene monomer produced in Production Example 1 of thiophene monomer instead of 3,4-ethyleneoxythiathiophene produced in Production Example 1 of thiophene monomer A hole transport material dispersion was obtained in the same manner as in Example 1 except that a monomer solution in which the methylated ethylenedioxythiophene was mixed at a molar ratio of 1: 1 was used.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(3,000rpm、60秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、1.5×1010Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.4nmであった。 The obtained hole transport material dispersion was applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (3,000 rpm, 60 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 1.5 × 10 10 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.4 nm.

実施例4
共重合体の製造例1で得たスチレンスルホン酸とメタクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が9:1の共重合体に代えて、共重合体の製造例2で得たスチレンスルホン酸とアクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が8:2の共重合体を用いた以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Example 4
Instead of the copolymer having a mass ratio of 9: 1 of styrene sulfonic acid and hydroxyethyl methacrylate obtained in Production Example 1 of the copolymer, styrene sulfonic acid and acrylic acid obtained in Production Example 2 of the copolymer Except that a copolymer having a mass ratio with hydroxyethyl of 8: 2 was used, the same operation as in Example 1 was performed to obtain a dispersion of a hole transport material.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(3,000rpm、60秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、3.6×1010Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.4nmであった。 The obtained hole transport material dispersion was applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (3,000 rpm, 60 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 3.6 × 10 10 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.4 nm.

実施例5
共重合体の製造例1で得たスチレンスルホン酸とメタクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が9:1の共重合体に代えて、共重合体の製造例2で得たスチレンスルホン酸とアクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が8:2の共重合体を用いた以外は、すべて実施例2と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Example 5
Instead of the copolymer having a mass ratio of 9: 1 of styrene sulfonic acid and hydroxyethyl methacrylate obtained in Production Example 1 of the copolymer, styrene sulfonic acid and acrylic acid obtained in Production Example 2 of the copolymer Except that a copolymer having a mass ratio to hydroxyethyl of 8: 2 was used, the same operation as in Example 2 was performed to obtain a dispersion of a hole transport material.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(3,000rpm、60秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、3.1×1010Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.5nmであった。 The obtained hole transport material dispersion was applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (3,000 rpm, 60 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 3.1 × 10 10 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.5 nm.

実施例6
共重合体の製造例1で得たスチレンスルホン酸とメタクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が9:1の共重合体に代えて、共重合体の製造例2で得たスチレンスルホン酸とアクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が8:2の共重合体を用いた以外は、すべて実施例3と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Example 6
Instead of the copolymer having a mass ratio of 9: 1 of styrene sulfonic acid and hydroxyethyl methacrylate obtained in Production Example 1 of the copolymer, styrene sulfonic acid and acrylic acid obtained in Production Example 2 of the copolymer Except that a copolymer having a mass ratio to hydroxyethyl of 8: 2 was used, the same operation as in Example 3 was performed to obtain a dispersion of a hole transport material.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(3,000rpm、60秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、2.2×1010Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.4nmであった。 The obtained hole transport material dispersion was applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (3,000 rpm, 60 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 2.2 × 10 10 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.4 nm.

実施例7
共重合体の製造例1で得たスチレンスルホン酸とメタクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が9:1の共重合体に代えて、共重合体の製造例3で得たスチレンスルホン酸と3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランとの質量比が9:1の共重合体を用いた以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Example 7
Instead of the copolymer having a mass ratio of styrene sulfonic acid and hydroxyethyl methacrylate of 9: 1 obtained in Copolymer Production Example 1, styrene sulfonic acid obtained in Copolymer Production Example 3 and 3- Except for using a copolymer having a mass ratio of 9: 1 with methacryloxypropyltrimethoxysilane, all operations were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a dispersion of a hole transport material.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(3,000rpm、60秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、4.4×1010Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.5nmであった。 The obtained hole transport material dispersion was applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (3,000 rpm, 60 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 4.4 × 10 10 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.5 nm.

実施例8
共重合体の製造例1で得たスチレンスルホン酸とメタクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が9:1の共重合体に代えて、共重合体の製造例3で得たスチレンスルホン酸と3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランとの質量比が9:1の共重合体を用いた以外は、すべて実施例2と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Example 8
Instead of the copolymer having a mass ratio of styrene sulfonic acid and hydroxyethyl methacrylate of 9: 1 obtained in Copolymer Production Example 1, styrene sulfonic acid obtained in Copolymer Production Example 3 and 3- Except for using a copolymer having a mass ratio of 9: 1 with methacryloxypropyltrimethoxysilane, all operations were performed in the same manner as in Example 2 to obtain a hole transport material dispersion.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(3,000rpm、60秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、2.7×1010Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.4nmであった。 The obtained hole transport material dispersion was applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (3,000 rpm, 60 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 2.7 × 10 10 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.4 nm.

実施例9
共重合体の製造例1で得たスチレンスルホン酸とメタクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が9:1の共重合体に代えて、共重合体の製造例3で得たスチレンスルホン酸と3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランとの質量比が9:1の共重合体を用いた以外は、すべて実施例3と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Example 9
Instead of the copolymer having a mass ratio of styrene sulfonic acid and hydroxyethyl methacrylate of 9: 1 obtained in Copolymer Production Example 1, styrene sulfonic acid obtained in Copolymer Production Example 3 and 3- Except that a copolymer having a mass ratio of 9: 1 with methacryloxypropyltrimethoxysilane was used, the same operation as in Example 3 was carried out to obtain a dispersion of a hole transport material.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(3,000rpm、60秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、2.0×1010Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.4nmであった。 The obtained hole transport material dispersion was applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (3,000 rpm, 60 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 2.0 × 10 10 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.4 nm.

実施例10
共重合体の製造例1で得たスチレンスルホン酸とメタクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が9:1の共重合体に代えて、共重合体の製造例4で得たスチレンスルホン酸と3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランとの質量比が8:2の共重合体を用いた以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Example 10
Instead of the copolymer having a mass ratio of styrene sulfonic acid and hydroxyethyl methacrylate obtained in Copolymer Production Example 1 of 9: 1, styrene sulfonic acid obtained in Copolymer Production Example 4 and 3- Except for using a copolymer having a mass ratio of 8: 2 with acryloxypropyltrimethoxysilane, all operations were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a hole transport material dispersion.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(3,000rpm、60秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、3.9×1010Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.4nmであった。 The obtained hole transport material dispersion was applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (3,000 rpm, 60 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 3.9 × 10 10 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.4 nm.

実施例11
共重合体ポリマーアニオンの製造例1で得たスチレンスルホン酸とメタクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が9:1の共重合体に代えて、共重合体の製造例4で得たスチレンスルホン酸と3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランとの質量比が8:2の共重合体を用いた以外は、すべて実施例2と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Example 11
Instead of the copolymer having a mass ratio of 9: 1 of the styrene sulfonic acid and hydroxyethyl methacrylate obtained in Production Example 1 of copolymer polymer anion, the styrene sulfonic acid obtained in Production Example 4 of the copolymer and Except that a copolymer having a mass ratio of 3-acryloxypropyltrimethoxysilane of 8: 2 was used, the same operation as in Example 2 was performed to obtain a dispersion of a hole transport material.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(3,000rpm、60秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、1.9×1010Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.5nmであった。 The obtained hole transport material dispersion was applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (3,000 rpm, 60 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 1.9 × 10 10 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.5 nm.

実施例12
共重合体の製造例1で得たスチレンスルホン酸とメタクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が9:1の共重合体に代えて、共重合体の製造例4で得たスチレンスルホン酸と3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランとの質量比が8:2の共重合体を用いた以外は、すべて実施例3と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Example 12
Instead of the copolymer having a mass ratio of styrene sulfonic acid and hydroxyethyl methacrylate obtained in Copolymer Production Example 1 of 9: 1, styrene sulfonic acid obtained in Copolymer Production Example 4 and 3- A hole transport material dispersion was obtained in the same manner as in Example 3 except that a copolymer having a mass ratio with acryloxypropyltrimethoxysilane of 8: 2 was used.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(3,000rpm、60秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、2.7×1010Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.4nmであった。 The obtained hole transport material dispersion was applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (3,000 rpm, 60 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 2.7 × 10 10 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.4 nm.

比較例1
テイカ株式会社製の重量平均分子量10万のポリスチレンスルホン酸の4%水溶液600gを内容積1Lのステンレス鋼製容器に入れ、そこに触媒として硫酸第一鉄・7水和物を0.3g添加して溶解した。その中に3,4−エチレンジオキシチオフェンを4mLゆっくり滴下した。ステンレス鋼製の撹拌バネで撹拌し、容器に陽極を取り付け、撹拌バネに陰極を取り付け、1mA/cm2の定電流で18時間電解酸化重合して、導電性高分子を合成した。上記電解酸化重合後、水で4倍に希釈した後、超音波ホモジナイザー〔日本精機社製、US−T300(商品名)〕で30分間分散処理を行った。
Comparative Example 1
600 g of 4% aqueous solution of polystyrene sulfonic acid having a weight average molecular weight of 100,000 manufactured by Teika Co., Ltd. is put into a stainless steel container having an internal volume of 1 L, and 0.3 g of ferrous sulfate heptahydrate is added thereto as a catalyst. And dissolved. 4 mL of 3,4-ethylenedioxythiophene was slowly dropped therein. The mixture was stirred with a stainless steel stirring spring, an anode was attached to the container, a cathode was attached to the stirring spring, and electrolytic oxidation polymerization was performed at a constant current of 1 mA / cm 2 for 18 hours to synthesize a conductive polymer. After the electrolytic oxidation polymerization, the mixture was diluted 4 times with water, and then subjected to a dispersion treatment for 30 minutes with an ultrasonic homogenizer [manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd., US-T300 (trade name)].

その後、オルガノ社製のカチオン交換樹脂〔アーバンライト120B(商品名)〕を100g添加して、1時間攪拌機で撹拌し、次いで、東洋濾紙社製の濾紙No.131で濾過し、このカチオン交換樹脂による処理と濾過を3回繰り返して、液中のカチオン成分をすべて除去した。   Thereafter, 100 g of a cation exchange resin [Urbanlite 120B (trade name)] manufactured by Organo Co., Ltd. was added and stirred with a stirrer for 1 hour. The mixture was filtered through 131, and the treatment with this cation exchange resin and filtration were repeated three times to remove all cation components in the liquid.

上記処理後の液を孔径1μmのフィルターに通し、その通過液を限外濾過装置〔ザルトリウス社製Vivaflow200(商品名)、分子量分画5万〕で処理して、液中の遊離の低分子成分を除去した。この処理後の液を水で希釈して導電性高分子の濃度を0.8%に調整し、導電性高分子の濃度が0.8%の分散液を得た。   The treated liquid is passed through a filter having a pore size of 1 μm, and the passing liquid is treated with an ultrafiltration device (Saltorius Vivaflow 200 (trade name), molecular weight fraction 50,000) to give free low molecular components in the liquid. Was removed. The liquid after this treatment was diluted with water to adjust the concentration of the conductive polymer to 0.8% to obtain a dispersion having a concentration of the conductive polymer of 0.8%.

上記導電性高分子の分散液にポリスチレンスルホン酸を質量比で導電性高分子:ポリスチレンスルホン酸=1:3になるように添加して混合し、固形分濃度が0.8%になるまで純水で希釈して、正孔輸送材料の分散液を得た。   Polystyrene sulfonic acid is added to the dispersion of the conductive polymer in a mass ratio so that the ratio of conductive polymer: polystyrene sulfonic acid is 1: 3, and is mixed until the solid content concentration becomes 0.8%. Dilution with water gave a dispersion of the hole transport material.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(3,000rpm、60秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、1.3×1010Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.8nmであった。 The obtained hole transport material dispersion was applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (3,000 rpm, 60 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 1.3 × 10 10 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.8 nm.

比較例2
3,4−エチレンジオキシチオフェンに代えて、チオフェン系モノマーの製造例1で製造した3,4−エチレンオキシチアチオフェンを用いた以外は、すべて比較例1と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Comparative Example 2
In place of 3,4-ethylenedioxythiophene, the same operation as in Comparative Example 1 was carried out except that 3,4-ethyleneoxythiathiophene produced in Production Example 1 of thiophene monomer was used. A transport material dispersion was obtained.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(3,000rpm、60秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、5.6×1010Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.8nmであった。 The obtained hole transport material dispersion was applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (3,000 rpm, 60 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 5.6 × 10 10 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.8 nm.

比較例3
3,4−エチレンジオキシチオフェンに代えて、チオフェン系モノマーの製造例2で製造したメチル化エチレンジオキシチオフェンを用いたほかは、すべて比較例1と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Comparative Example 3
In place of 3,4-ethylenedioxythiophene, the same procedure as in Comparative Example 1 was performed except that the methylated ethylenedioxythiophene produced in Production Example 2 of the thiophene monomer was used. A dispersion was obtained.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(3,000rpm、60秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、1.5×1010Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.7nmであった。 The obtained hole transport material dispersion was applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (3,000 rpm, 60 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 1.5 × 10 10 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.7 nm.

比較例4
チオフェン系モノマーの製造例1で製造した3,4−エチレンオキシチアチオフェンに代えて、3,4−エチレンジオキシチオフェンを用いた以外は、すべて実施例1と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Comparative Example 4
The same procedure as in Example 1 was performed except that 3,4-ethylenedioxythiophene was used in place of 3,4-ethyleneoxythiathiophene produced in Production Example 1 of thiophene monomer, and holes were formed. A transport material dispersion was obtained.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(3,000rpm、60秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、1.1×1010Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.7nmであった。 The obtained hole transport material dispersion was applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (3,000 rpm, 60 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 1.1 × 10 10 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.7 nm.

上記実施例1〜12の正孔輸送材料および比較例1〜4の正孔輸送材料の表面抵抗値および表面粗さ値を表1にモノマーおよびポリマーアニオンの種類とともに示す。ただし、モノマーに関しては、スペース上の関係で以下のように略号化して示す。
EOST:3,4−エチレンオキシチアチオフェン
MeEDOT:メチル化エチレンジオキシチオフェン
EDOT:3,4−エチレンジオキシチオフェン
The surface resistance values and surface roughness values of the hole transport materials of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 4 are shown in Table 1 together with the types of monomers and polymer anions. However, monomers are abbreviated as follows because of space limitations.
EOST: 3,4-ethyleneoxythiathiophene MeEDOT: methylated ethylenedioxythiophene EDOT: 3,4-ethylenedioxythiophene

また、ポリマーアニオンに関しては、そのポリマー(共重合体、ポリスチレンスルホン酸)の種類で示すが、これらに関しても、表1にはスペース上の関係で、実施例で用いる共重合体は、その製造例番号を共重合体の後に付して示し、ポリスチレンスルホン酸は「PSSA」と略号化して示す。   The polymer anion is indicated by the type of the polymer (copolymer, polystyrene sulfonic acid), and in these cases as well, in Table 1, the copolymer used in the examples is a production example. Numbers are given after the copolymer, and polystyrenesulfonic acid is abbreviated as “PSSA”.

表1に示すように、実施例1〜12の正孔輸送材料は、比較例1〜4の正孔輸送材料に比べて、表面粗さが小さく、形成される薄膜の表面の均一性が高いことを示していた。   As shown in Table 1, the hole transport materials of Examples 1 to 12 have a smaller surface roughness and higher surface uniformity of the formed thin film than the hole transport materials of Comparative Examples 1 to 4. It showed that.

上記実施例1〜12および比較例1〜4の正孔輸送材料は、後記の実施例25〜36および比較例9〜12で示すエレクトロルミネッセンス素子の正孔輸送層の構成にあたって用いるものであるが、以下の実施例13〜24および比較例5〜8では、後記の実施例37〜48および比較例13〜16で示す薄膜太陽電池の正孔輸送層の構成にあたって使用する正孔輸送材料の分散液の製造について説明する。   The hole transport materials of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 4 are used in the configuration of the hole transport layer of the electroluminescent element shown in Examples 25 to 36 and Comparative Examples 9 to 12 described later. In Examples 13 to 24 and Comparative Examples 5 to 8 below, dispersion of the hole transport material used in the construction of the hole transport layer of the thin film solar cell shown in Examples 37 to 48 and Comparative Examples 13 to 16 described later The production of the liquid will be described.

実施例13
実施例1と同様の操作を行って、導電性高分子の濃度が1.5%の分散液を得た。この導電性高分子の分散液に実施例1で用いたものと同様の共重合体(スチレンスルホン酸とメタクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が9:1の共重合体)を質量比で導電性高分子:共重合体=1:1となるように添加して混合し、固形分濃度が0.8%になるまで純水で希釈して、正孔輸送材料の分散液を得た。
Example 13
The same operation as in Example 1 was performed to obtain a dispersion having a conductive polymer concentration of 1.5%. The same copolymer (a copolymer having a 9: 1 mass ratio of styrene sulfonic acid and hydroxyethyl methacrylate) as that used in Example 1 was electrically conductive in this conductive polymer dispersion. Polymer and copolymer were added and mixed so that the ratio was 1: 1, and diluted with pure water until the solid content concentration became 0.8% to obtain a dispersion of a hole transport material.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(2000rpm、80秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の厚みが35nmの薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、6.1×10Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN-8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.5nmであった。なお、以下の実施例14〜24および比較例5〜8においても、形成する正孔輸送材料膜の厚みは35nmである。 The obtained hole transport material dispersion was applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (2000 rpm, 80 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a thin film having a hole transport material thickness of 35 nm. Formed. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 6.1 × 10 8 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.5 nm. In addition, also in the following Examples 14-24 and Comparative Examples 5-8, the thickness of the positive hole transport material film | membrane formed is 35 nm.

実施例14
チオフェン系モノマーの製造例1で製造した3,4−エチレンオキシチアチオフェンに代えて、チオフェン系モノマーの製造例2で製造したメチル化エチレンジオキシチオフェンを用いた以外は、すべて実施例13と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Example 14
Example 13 is the same as Example 13 except that methylated ethylenedioxythiophene produced in Production Example 2 of thiophene monomer was used instead of 3,4-ethyleneoxythiathiophene produced in Production Example 1 of thiophene monomer. Thus, a hole transport material dispersion was obtained.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(2,000rpm、80秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、5.7×10Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.3nmであった。 The obtained hole transport material dispersion is applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (2,000 rpm, 80 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 5.7 × 10 8 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.3 nm.

実施例15
チオフェン系モノマーの製造例1で製造した3,4−エチレンオキシチアチオフェンに代えて、チオフェン系モノマーの製造例1で製造した3,4−エチレンオキシチアチオフェンとチオフェン系モノマーの製造例2で製造したメチル化エチレンジオキシチオフェンとをモル比で1:1で混合したモノマー溶液を用いた以外は、すべて実施例13と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Example 15
Manufactured in Production Example 2 of 3,4-ethyleneoxythiathiophene and thiophene monomer produced in Production Example 1 of thiophene monomer instead of 3,4-ethyleneoxythiathiophene produced in Production Example 1 of thiophene monomer Except that a monomer solution in which the methylated ethylenedioxythiophene was mixed at a molar ratio of 1: 1 was used, the same operation as in Example 13 was performed to obtain a dispersion of a hole transport material.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(2,000rpm、80秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、4.1×10Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.4nmであった。 The obtained hole transport material dispersion is applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (2,000 rpm, 80 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 4.1 × 10 8 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.4 nm.

実施例16
共重合体の製造例1で得たスチレンスルホン酸とメタクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が9:1の共重合体に代えて、共重合体の製造例2で得たスチレンスルホン酸とアクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が8:2の共重合体を用いた以外は、すべて実施例13と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Example 16
Instead of the copolymer having a mass ratio of 9: 1 of styrene sulfonic acid and hydroxyethyl methacrylate obtained in Production Example 1 of the copolymer, styrene sulfonic acid and acrylic acid obtained in Production Example 2 of the copolymer Except that a copolymer having a mass ratio with hydroxyethyl of 8: 2 was used, the same operation as in Example 13 was performed to obtain a dispersion of a hole transport material.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(2,000rpm、80秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、3.8×10Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.3nmであった。 The obtained hole transport material dispersion is applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (2,000 rpm, 80 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 3.8 × 10 8 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.3 nm.

実施例17
共重合体の製造例1で得たスチレンスルホン酸とメタクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が9:1の共重合体に代えて、共重合体の製造例2で得たスチレンスルホン酸とアクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が8:2の共重合体を用いた以外は、すべて実施例14と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Example 17
Instead of the copolymer having a mass ratio of 9: 1 of styrene sulfonic acid and hydroxyethyl methacrylate obtained in Production Example 1 of the copolymer, styrene sulfonic acid and acrylic acid obtained in Production Example 2 of the copolymer Except that a copolymer having a mass ratio to hydroxyethyl of 8: 2 was used, the same operation as in Example 14 was performed to obtain a dispersion of a hole transport material.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(2,000rpm、80秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、6.2×10Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.5nmであった。 The obtained hole transport material dispersion is applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (2,000 rpm, 80 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 6.2 × 10 8 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.5 nm.

実施例18
共重合体の製造例1で得たスチレンスルホン酸とメタクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が9:1の共重合体に代えて、共重合体の製造例2で得たスチレンスルホン酸とアクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が8:2の共重合体を用いた以外は、すべて実施例15と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Example 18
Instead of the copolymer having a mass ratio of 9: 1 of styrene sulfonic acid and hydroxyethyl methacrylate obtained in Production Example 1 of the copolymer, styrene sulfonic acid and acrylic acid obtained in Production Example 2 of the copolymer Except that a copolymer having a mass ratio to hydroxyethyl of 8: 2 was used, the same operation as in Example 15 was performed to obtain a dispersion of a hole transport material.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(2,000rpm、80秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、7.5×10Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.4nmであった。 The obtained hole transport material dispersion is applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (2,000 rpm, 80 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 7.5 × 10 8 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.4 nm.

実施例19
共重合体の製造例1で得たスチレンスルホン酸とメタクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が9:1の共重合体に代えて、共重合体の製造例3で得たスチレンスルホン酸と3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランとの質量比が9:1の共重合体を用いた以外は、すべて実施例13と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Example 19
Instead of the copolymer having a mass ratio of 9: 1 between the styrene sulfonic acid and hydroxyethyl methacrylate obtained in Copolymer Production Example 1, the styrene sulfonic acid obtained in Copolymer Production Example 3 and 3- Except for using a copolymer having a mass ratio of 9: 1 with methacryloxypropyltrimethoxysilane, all operations were performed in the same manner as in Example 13 to obtain a dispersion of a hole transport material.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(2,000rpm、80秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、4.3×10Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.5nmであった。 The obtained hole transport material dispersion is applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (2,000 rpm, 80 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 4.3 × 10 8 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.5 nm.

実施例20
共重合体の製造例1で得たスチレンスルホン酸とメタクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が9:1の共重合体に代えて、共重合体の製造例3で得たスチレンスルホン酸と3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランとの質量比が9:1の共重合体を用いた以外は、すべて実施例14と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Example 20
Instead of the copolymer having a mass ratio of styrene sulfonic acid and hydroxyethyl methacrylate of 9: 1 obtained in Copolymer Production Example 1, styrene sulfonic acid obtained in Copolymer Production Example 3 and 3- Except for using a copolymer having a mass ratio of 9: 1 with methacryloxypropyltrimethoxysilane, all operations were carried out in the same manner as in Example 14 to obtain a dispersion of a hole transport material.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(2,000rpm、80秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、7.4×10Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.5nmであった。 The obtained hole transport material dispersion is applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (2,000 rpm, 80 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 7.4 × 10 8 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.5 nm.

実施例21
共重合体の製造例1で得たスチレンスルホン酸とメタクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が9:1の共重合体に代えて、共重合体の製造例3で得たスチレンスルホン酸と3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランとの質量比が9:1の共重合体を用いた以外は、すべて実施例15と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Example 21
Instead of the copolymer having a mass ratio of styrene sulfonic acid and hydroxyethyl methacrylate of 9: 1 obtained in Copolymer Production Example 1, styrene sulfonic acid obtained in Copolymer Production Example 3 and 3- Except that a copolymer having a mass ratio of 9: 1 with methacryloxypropyltrimethoxysilane was used, the same operation as in Example 15 was performed to obtain a dispersion of a hole transport material.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(2,000rpm、80秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、5.9×10Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.5nmであった。 The obtained hole transport material dispersion is applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (2,000 rpm, 80 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 5.9 × 10 8 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.5 nm.

実施例22
共重合体の製造例1で得たスチレンスルホン酸とメタクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が9:1の共重合体に代えて、共重合体の製造例4で得たスチレンスルホン酸と3-アクリロキシプロピルトリメトキシシランとの質量比が9:1の共重合体を用いた以外は、すべて実施例13と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Example 22
Instead of the copolymer having a mass ratio of 9: 1 between the styrene sulfonic acid and hydroxyethyl methacrylate obtained in Copolymer Production Example 1, the styrene sulfonic acid obtained in Copolymer Production Example 4 and 3- Except that a copolymer having a mass ratio of 9: 1 with acryloxypropyltrimethoxysilane was used, all operations were performed in the same manner as in Example 13 to obtain a dispersion liquid of a hole transport material.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(2,000rpm、80秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、6.8×10Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.5nmであった。 The obtained hole transport material dispersion is applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (2,000 rpm, 80 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 6.8 × 10 8 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.5 nm.

実施例23
共重合体の製造例1で得たスチレンスルホン酸とメタクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が9:1の共重合体に代えて、共重合体の製造例4で得たスチレンスルホン酸と3-アクリロキシプロピルトリメトキシシランとの質量比が9:1の共重合体を用いた以外は、すべて実施例14と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Example 23
Instead of the copolymer having a mass ratio of 9: 1 between the styrene sulfonic acid and hydroxyethyl methacrylate obtained in Copolymer Production Example 1, the styrene sulfonic acid obtained in Copolymer Production Example 4 and 3- Except for using a copolymer having a mass ratio of 9: 1 with acryloxypropyltrimethoxysilane, all operations were performed in the same manner as in Example 14 to obtain a dispersion of a hole transport material.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(2,000rpm、80秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、5.3×10Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.5nmであった。 The obtained hole transport material dispersion is applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (2,000 rpm, 80 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 5.3 × 10 8 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.5 nm.

実施例24
共重合体の製造例1で得たスチレンスルホン酸とメタクリル酸ヒドロキシエチルとの質量比が9:1の共重合体に代えて、共重合体の製造例4で得たスチレンスルホン酸と3-アクリロキシプロピルトリメトキシシランとの質量比が9:1の共重合体を用いた以外は、すべて実施例15と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Example 24
Instead of the copolymer having a mass ratio of 9: 1 between the styrene sulfonic acid and hydroxyethyl methacrylate obtained in Copolymer Production Example 1, the styrene sulfonic acid obtained in Copolymer Production Example 4 and 3- Except that a copolymer having a mass ratio of 9: 1 with acryloxypropyltrimethoxysilane was used, all operations were performed in the same manner as in Example 15 to obtain a dispersion of a hole transport material.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(2,000rpm、80秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、6.3×10Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.4nmであった。 The obtained hole transport material dispersion is applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (2,000 rpm, 80 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 6.3 × 10 8 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.4 nm.

比較例5
比較例1と同様に3,4−エチレンジオキシチオフェンをポリスチレンスルホン酸の存在下で重合して、導電性高分子の濃度が1.5%の分散液を得た。
Comparative Example 5
Similarly to Comparative Example 1, 3,4-ethylenedioxythiophene was polymerized in the presence of polystyrene sulfonic acid to obtain a dispersion having a conductive polymer concentration of 1.5%.

この導電性高分子の分散液にポリスチレンスルホン酸を質量比で導電性高分子:ポリスチレンスルホン酸=1:1の割合になるように添加して混合し、固形分濃度が0.8%になるまで純水で希釈して、正孔輸送材料の分散液を得た。   Polystyrene sulfonic acid is added to the dispersion of the conductive polymer in a mass ratio so that the ratio of conductive polymer: polystyrene sulfonic acid is 1: 1, and the solid content concentration becomes 0.8%. The solution was diluted with pure water until a hole transport material dispersion was obtained.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(2,000rpm、80秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、2.8×10Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.8nmであった。 The obtained hole transport material dispersion is applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (2,000 rpm, 80 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 2.8 × 10 8 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.8 nm.

比較例6
3,4−エチレンジオキシチオフェンを代えて、チオフェン系モノマーの製造例1で製造した3,4−エチレンチアチオフェンを用いた以外は、すべて比較例5と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Comparative Example 6
Except that 3,4-ethylenedioxythiophene was replaced with 3,4-ethylenethiathiophene produced in Production Example 1 of a thiophene monomer, all operations were performed in the same manner as in Comparative Example 5 to transport holes. A dispersion of the material was obtained.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(2,000rpm、80秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、4.0×10Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.7nmであった。 The obtained hole transport material dispersion is applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (2,000 rpm, 80 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 4.0 × 10 8 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.7 nm.

比較例7
3,4−エチレンジオキシチオフェンに代えて、チオフェン系モノマーの製造例2で製造したメチル化エチレンジオキシチオフェンを用いた以外は、すべて比較例5と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Comparative Example 7
In place of 3,4-ethylenedioxythiophene, the same operation as in Comparative Example 5 was performed except that the methylated ethylenedioxythiophene produced in Production Example 2 of the thiophene monomer was used. A dispersion was obtained.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(2,000rpm、80秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、3.1×10Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.8nmであった。 The obtained hole transport material dispersion is applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (2,000 rpm, 80 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 3.1 × 10 8 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.8 nm.

比較例8
チオフェン系モノマーの製造例1で製造した3,4−エチレンオキシチアチオエンに代えて、3,4−エチレンジオキシチオフェンを用いた以外は、すべて実施例13と同様の操作を行って、正孔輸送材料の分散液を得た。
Comparative Example 8
The same operation as in Example 13 was carried out except that 3,4-ethylenedioxythiophene was used in place of 3,4-ethyleneoxythiathioene produced in Production Example 1 of the thiophene monomer. A dispersion of pore transport material was obtained.

得られた正孔輸送材料の分散液をスピンコート(2,000rpm、80秒)で6cm×6cmのガラス基板に塗布した後、130℃で5分間乾燥して、正孔輸送材料の薄膜を形成した。この正孔輸送材料膜の表面抵抗を実施例1と同様に測定したところ、2.2×10Ωであり、ナノスケールハイブリッド顕微鏡(キーエンス社製VN−8000)で測定した表面粗さ(Ra)は、0.7nmであった。 The obtained hole transport material dispersion is applied to a 6 cm × 6 cm glass substrate by spin coating (2,000 rpm, 80 seconds) and then dried at 130 ° C. for 5 minutes to form a hole transport material thin film. did. When the surface resistance of this hole transport material film was measured in the same manner as in Example 1, it was 2.2 × 10 8 Ω, and the surface roughness (Ra) measured with a nanoscale hybrid microscope (VN-8000 manufactured by Keyence Corporation). ) Was 0.7 nm.

上記実施例13〜24の正孔輸送材料および比較例5〜8の正孔輸送材料の表面抵抗値と表面粗さ値を表2に前記表1の場合と同様の態様で示す。   The surface resistance values and surface roughness values of the hole transport materials of Examples 13 to 24 and Comparative Examples 5 to 8 are shown in Table 2 in the same manner as in Table 1.

表2に示すように、実施例13〜24の正孔輸送材料は、比較例5〜8の正孔輸送材料に比べて、表面粗さが小さく、形成される薄膜の表面の均一性が高いことを示していた。   As shown in Table 2, the hole transport materials of Examples 13 to 24 have smaller surface roughness and higher surface uniformity of the formed thin film than the hole transport materials of Comparative Examples 5 to 8. It showed that.

次に、前記実施例1〜12の正孔輸送材料を用いて構成した正孔輸送層を有するエレクトロルミネッセンス素子を実施例25〜36で示し、また、それらと対比すべきエレクトロルミネッセンス素子を比較例9〜12で示す。   Next, electroluminescent devices having hole transport layers constructed using the hole transport materials of Examples 1 to 12 are shown in Examples 25 to 36, and the electroluminescent devices to be compared with these are comparative examples. 9-12.

実施例25
ガラス基板上にインジウム・スズ酸化物(ITO)透明導電膜を150nm堆積したもの〔三容真空社製;シート抵抗10Ω、20mm(ヨコ)×25mm(タテ)×0.7mm(ガラス膜厚)〕を通常のフォトリソグラフィ技術と亜鉛-塩酸エッチングを用いて5mm幅のストライプにパターニングして陽極を形成した。亜鉛-塩酸で洗浄後、パターン形成したITO基板を、クロロホルムによる超音波洗浄、中性洗剤による洗浄、純水による水洗、エタノールとアセトンによる超音波洗浄、イソプロピルアルコールによるソックスレー洗浄の順で洗浄後、窒素ブローで乾燥させた。最後にオゾン処理による表面親水化を行った後、スピンコーター内に設置した。
Example 25
A 150 nm thick indium tin oxide (ITO) transparent conductive film deposited on a glass substrate [manufactured by Sanyo Vacuum Co .; Was patterned into a stripe having a width of 5 mm using a normal photolithography technique and zinc-hydrochloric acid etching to form an anode. After cleaning with zinc-hydrochloric acid, the patterned ITO substrate was cleaned in the order of ultrasonic cleaning with chloroform, cleaning with neutral detergent, water cleaning with pure water, ultrasonic cleaning with ethanol and acetone, and Soxhlet cleaning with isopropyl alcohol. Dry with nitrogen blow. Finally, after surface hydrophilization by ozone treatment, it was placed in a spin coater.

上記陽極の透明導電膜上に実施例1で得た正孔輸送材料の分散液をスピンコートして、膜厚30nmの正極輸送層を形成した。上記のスピンコートは25℃で、1500回転/分の回転速度で2秒、次いで3000回転/分の回転速度で60秒の条件で行った。   The positive electrode transport layer having a thickness of 30 nm was formed by spin-coating the dispersion liquid of the hole transport material obtained in Example 1 on the transparent conductive film of the anode. The above spin coating was performed at 25 ° C. for 2 seconds at a rotation speed of 1500 rotations / minute and then for 60 seconds at a rotation speed of 3000 rotations / minute.

次いで、正孔輸送用材料としてのPVCz(すなわち、ポリビニルカルバゾール)を69.7%、電子輸送用材料としてのPBD〔すなわち、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール〕を30%、蛍光性発色色素としての化合物1〔すなわち、トリス(2−フェニルピリジナト)イリジウム(III)錯体〕を0.3%の濃度でトルエンに溶解し、それらを含む発光層形成用のトルエン溶液を上記正孔輸送層上に、スピンコートして膜厚120nmの発光層を形成した。さらにその発光層上にフッ化リチウムを0.5nmの厚さに蒸着して電子注入層とした後、アルミニウムを200nmの厚さに蒸着して陰極としての反射電極を形成してエレクトロルミネッセンス素子を作製した。   Next, 69.7% of PVCz (that is, polyvinylcarbazole) as a hole transport material and PBD as an electron transport material [that is, 2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole] at 30%, Compound 1 [that is, tris (2-phenylpyridinato) iridium (III) complex] as a fluorescent coloring dye at a concentration of 0.3% in toluene A toluene solution for forming a light-emitting layer containing them was spin-coated on the hole transport layer to form a light-emitting layer having a thickness of 120 nm. Further, lithium fluoride was vapor-deposited to a thickness of 0.5 nm on the light-emitting layer to form an electron injection layer, and then aluminum was vapor-deposited to a thickness of 200 nm to form a reflective electrode as a cathode to produce an electroluminescent device. Produced.

上記フッ化リチウムの蒸着やアルミニウムの蒸着は、10−4Paの真空中で行った。その際の蒸着物質の成膜速度の制御や膜厚の制御は蒸着機中に取り付けられている水晶振動子を使用した成膜モニターCRTM−8000(株式会社アルバック製)を使用して行った。 The vapor deposition of lithium fluoride and the vapor deposition of aluminum were performed in a vacuum of 10 −4 Pa. At that time, the deposition rate and the film thickness of the vapor deposition material were controlled using a film deposition monitor CRTM-8000 (manufactured by ULVAC, Inc.) using a crystal resonator attached in the vapor deposition machine.

実施例26〜36
実施例1の正孔輸送材料の分散液に代えて、実施例2〜12の正孔輸送材料の分散液をそれぞれ用いた以外は、すべて実施例25と同様の操作を行って、エレクトロルミネッセンス素子を作製した。
Examples 26-36
An electroluminescent device was prepared in the same manner as in Example 25 except that the hole transport material dispersions of Examples 2 to 12 were used instead of the hole transport material dispersion of Example 1. Was made.

比較例9〜12
実施例1の正孔輸送材料の分散液に代えて、比較例1〜4の正孔輸送材料の分散液をそれぞれ用いた以外は、すべて実施例25と同様の操作を行って、エレクトロルミネッセンス素子を作製した。
Comparative Examples 9-12
An electroluminescent device was prepared in the same manner as in Example 25 except that the hole transport material dispersions in Comparative Examples 1 to 4 were used in place of the hole transport material dispersion in Example 1. Was made.

得られた実施例25〜36および比較例9〜12のエレクトロルミネッセンス素子の最大輝度、外部量子効率、電流効率および電力効率を、浜松ホトニクス株式会社製C9920−11輝度配向特性測定装置を用いて測定した。その結果を表3に示す。   The maximum luminance, external quantum efficiency, current efficiency and power efficiency of the obtained electroluminescent elements of Examples 25 to 36 and Comparative Examples 9 to 12 were measured using a C9920-11 luminance orientation characteristic measuring device manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd. did. The results are shown in Table 3.

表3に示す数値は、実施例25〜36のエレクトロルミネッセンス素子、比較例9〜12のエレクトロルミネッセンス素子とも、それぞれ5個ずつの試料について特性評価を行っており、最大輝度については発光体の単位面積あたりの明るさの最大値を表示し、外部量子効率は素子に外部から注入した電子数に対する発生した光子数を百分率で表示し、電流効率は単位電流量に対する輝度を表示し、電力効率は光源の効率を単位電力あたりの全光束で表示している。そして、それぞれの測定値などの下に示した括弧(カッコ)内の数値は、それらの測定値などが最もよい値を示した時の電圧が何Vであるかを示している。   The numerical values shown in Table 3 are evaluated for each of the five samples of the electroluminescent elements of Examples 25 to 36 and Comparative Examples 9 to 12, and the maximum luminance is the unit of the light emitter. The maximum value of brightness per area is displayed, the external quantum efficiency is displayed as a percentage of the number of photons generated with respect to the number of electrons injected from the outside into the device, the current efficiency is displayed as the luminance with respect to the unit current amount, and the power efficiency is The efficiency of the light source is displayed as the total luminous flux per unit power. The numerical values in parentheses below the respective measured values indicate how many volts the voltage is when the measured values are the best.

表3に示すように、実施例25〜36のエレクトロルミネッセンス素子は、比較例9〜12のエレクトロルミネッセンス素子に比べて、最大輝度が大きく、外部量子効率、電流効率、電力効率のいずれも高く、エレクトロルミネッセンス素子としての特性が優れていた。   As shown in Table 3, the electroluminescent elements of Examples 25 to 36 have a larger maximum luminance and higher external quantum efficiency, current efficiency, and power efficiency than the electroluminescent elements of Comparative Examples 9 to 12, The characteristics as an electroluminescence element were excellent.

次に、前記実施例13〜24の正孔輸送材料の分散液を用いて構成した正孔輸送層を有する薄膜太陽電池の実施例を実施例37〜48で示し、また、それらと対比すべき薄膜太陽電池を比較例13〜16で示す。   Next, examples of thin film solar cells having a hole transport layer constituted by using the dispersion liquids of the hole transport materials of Examples 13 to 24 are shown in Examples 37 to 48, and should be compared with them. Thin film solar cells are shown in Comparative Examples 13-16.

実施例37
ガラス基板上にインジウム・スズ酸化物(ITO)透明導電膜を150nm堆積したもの〔(三容真空社製;シート抵抗10Ω、20mm(ヨコ)×25mm(タテ)×0.7mm(ガラス膜厚)〕を通常のフォトリソグラフィ技術と亜鉛-塩酸エッチングを用いて2mm幅のストライプにパターニングして正極を形成した。亜鉛-塩酸で洗浄後、パターン形成したITO基板を、クロロホルムによる超音波洗浄、中性洗剤による洗浄、純水による水洗、エタノールとアセトンによる超音波洗浄、イソプロピルアルコールによるソックスレー洗浄の順で洗浄後、窒素ブローで乾燥させた。最後にオゾン処理による表面親水化を行った後、スピンコーター内に設置した。
Example 37
A 150 nm thick indium tin oxide (ITO) transparent conductive film deposited on a glass substrate [(Sanyo Vacuum Co., Ltd .; sheet resistance 10Ω, 20 mm (horizontal) × 25 mm (vertical) × 0.7 mm (glass film thickness) ] Was patterned into a 2 mm wide stripe using ordinary photolithography and zinc-hydrochloric acid etching, and after washing with zinc-hydrochloric acid, the patterned ITO substrate was subjected to ultrasonic cleaning with chloroform, neutrality Cleaning with detergent, water with pure water, ultrasonic cleaning with ethanol and acetone, Soxhlet cleaning with isopropyl alcohol, followed by drying with nitrogen blow, and finally surface hydrophilization by ozone treatment, spin coater Installed inside.

上記透明導電膜上に実施例13の正孔輸送材料の分散液をスピンコートして厚さ35nmの正孔輸送層を形成した。このスピンコートは、25℃で、2000回転/分の回転速度で80秒行った。   A hole transport layer having a thickness of 35 nm was formed by spin-coating the dispersion liquid of the hole transport material of Example 13 on the transparent conductive film. This spin coating was performed at 25 ° C. for 80 seconds at a rotation speed of 2000 rotations / minute.

次いで、ポリ-3-ヘキシルチオフェン(アルドリッチ社製、平均分子量15,000〜45,000、head to tail:>95%)5mgと、フラーレン誘導体(アルドリッチ社製PC61BM)5mgを0.5mlのクロロベンゼンに溶解した混合液を、上記正孔輸送層上にスピンコート法により塗布し、厚さ70nmの活性層を形成した。さらにその上に、フッ化リチウムを0.3nm蒸着して電子注入層とした後、アルミニウムを150nm蒸着して負極としての反射電極を形成して薄膜太陽電池を作製した。 Subsequently, 5 mg of poly-3-hexylthiophene (manufactured by Aldrich, average molecular weight 15,000-45,000, head to tail:> 95%) and 5 mg of fullerene derivative (PC 61 BM, manufactured by Aldrich) A mixed solution dissolved in chlorobenzene was applied onto the hole transport layer by a spin coating method to form an active layer having a thickness of 70 nm. Further thereon, 0.3 nm of lithium fluoride was vapor-deposited to form an electron injection layer, and then 150 nm of aluminum was vapor-deposited to form a reflective electrode as a negative electrode to produce a thin film solar cell.

上記活性層の形成にあたってのスピンコートは、25℃で、1000回転/分の回転速度で80秒の条件下で行い、フッ化リチウムやアルミニウムの蒸着については前記エレクトロルミネッセンス素子への場合と同様に行った。   The spin coating for forming the active layer is performed at 25 ° C. under the condition of 80 seconds at a rotation speed of 1000 rotations / minute, and the deposition of lithium fluoride and aluminum is the same as in the case of the electroluminescence element. went.

実施例38〜48
実施例13の正孔輸送材料の分散液に代えて、実施例14〜24の正孔輸送材料の分散液をそれぞれ用いた以外は、すべて実施例37と同様の操作を行って、薄膜太陽電池を作製した。
Examples 38-48
A thin film solar cell was prepared by performing the same operations as in Example 37 except that the hole transport material dispersions of Examples 14 to 24 were used instead of the hole transport material dispersion of Example 13, respectively. Was made.

比較例13〜16
実施例1の正孔輸送材料の分散液に代えて、比較例9〜12の正孔輸送材料の分散液をそれぞれ用いた以外は、すべて実施例37と同様の操作を行って、薄膜太陽電池を作製した。
Comparative Examples 13-16
A thin film solar cell was prepared by performing the same operations as in Example 37 except that the hole transport material dispersions of Comparative Examples 9 to 12 were used in place of the hole transport material dispersion of Example 1. Was made.

得られた実施例37〜48および比較例13〜16の薄膜太陽電池の解放電圧、短絡電流密度、曲線因子および光電変換率を、分光計器株式会社製分光感度測定装置CEP-2000を用いて測定した。その結果を表4に示す。   The open-circuit voltage, short-circuit current density, fill factor and photoelectric conversion rate of the thin film solar cells of Examples 37 to 48 and Comparative Examples 13 to 16 obtained were measured using a spectral sensitivity measuring device CEP-2000 manufactured by Spectrometer Co., Ltd. did. The results are shown in Table 4.

なお、これら解放電圧、短絡電流密度、曲線因子、光電変換効率の相互間の関係やその意義は次の通りである。   The relationship between the release voltage, the short-circuit current density, the fill factor, and the photoelectric conversion efficiency and their significance are as follows.

短絡電流密度:バイアス電圧(偏りのない信号を、偏った信号にするために加える電圧)かけないときに得られる電流密度
短絡電流密度から電流が流れにくくなる向きに電圧を印加し、電流がゼロになる点の電圧が開放電圧。
曲線因子:電流と電圧の積(出力電力)が最大になる点を理想的な最大出力(開放電圧×短絡電流密度)で割った値。
光電変換効率(エネルギー変換効率):最大出力(電圧×電流)を入射した光のエネルギーで割り、%にしたもの。測定において、100mW/cmの光源を用いることが多いため、PCE=(最大出力時の電流×最大出力時の電圧)÷100×100となる。
Short-circuit current density: Current voltage obtained when bias voltage (voltage applied to make a biased signal non-biased) is not applied. Voltage is applied in a direction that makes current difficult to flow from the short-circuit current density, and the current is zero. The voltage at the point becomes the open circuit voltage.
Curve factor: Value obtained by dividing the point at which the product of current and voltage (output power) is maximum divided by the ideal maximum output (open-circuit voltage x short-circuit current density).
Photoelectric conversion efficiency (energy conversion efficiency): The maximum output (voltage x current) divided by the energy of the incident light and made into%. In measurement, since a light source of 100 mW / cm 2 is often used, PCE = (current at maximum output × voltage at maximum output) ÷ 100 × 100.

上記測定は、各試料とも、5個ずつについて行い、いずれも、表4に示す数値は、その
5個の測定値の平均値を求め、小数点第2位を四捨五入して示したものである。
The above measurement is performed for each sample for five samples, and in each case, the numerical values shown in Table 4 are obtained by calculating an average value of the five measured values and rounding off to the second decimal place.

表4に示すように、実施例37〜48の薄膜太陽電池は、比較例13〜16の薄膜太陽電池に比べて、解放電圧が高く、短絡電流密度、曲線因子が大きく、かつ光電変換効率が高く、薄膜太陽電池としての特性が優れていた。   As shown in Table 4, the thin film solar cells of Examples 37 to 48 have a higher release voltage, a larger short circuit current density, a higher fill factor, and higher photoelectric conversion efficiency than the thin film solar cells of Comparative Examples 13 to 16. The characteristics as a thin film solar cell were high.

Claims (6)

下記の一般式(1)で表されるチオフェン系モノマーの重合体と、ドーパントとして機能する下記の共重合体に由来するポリマーアニオンとを含む導電性高分子とを含むことを特徴とする正孔輸送材料。
一般式(1):

(式中、R、Rは、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表し、Xは酸素原子または硫黄原子を表す。ただし、RとRが共に水素原子であって、Xが酸素原子である場合を除く)
共重合体:
スチレンスルホン酸と、メタクリル酸ヒドロキシアルキル、メタクリル酸グリシジル、アクリル酸ヒドロキシアルキル、アクリル酸グリシジルおよび不飽和炭化水素含有アルコキシシラン化合物またはその加水分解物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の非スルホン酸系モノマーとの共重合体。
A hole comprising: a polymer of a thiophene monomer represented by the following general formula (1); and a conductive polymer including a polymer anion derived from the following copolymer functioning as a dopant: Transport material.
General formula (1):

(In the formula, R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, X represents an oxygen atom or a sulfur atom, provided that both R 1 and R 2 are hydrogen. Except when X is an oxygen atom)
Copolymer:
At least one non-sulfonic acid selected from the group consisting of styrene sulfonic acid and hydroxyalkyl methacrylate, glycidyl methacrylate, hydroxyalkyl acrylate, glycidyl acrylate and unsaturated hydrocarbon-containing alkoxysilane compound or a hydrolyzate thereof Copolymer with monomer.
一般式(1)で表されるチオフェン系モノマーが、一般式(1)中のRとRが共に水素原子で、Xが硫黄原子であるチオフェン系モノマーである請求項1記載の正孔輸送材料。 The hole according to claim 1, wherein the thiophene monomer represented by the general formula (1) is a thiophene monomer in which R 1 and R 2 in the general formula (1) are both hydrogen atoms and X is a sulfur atom. Transport material. 一般式(1)で表されるチオフェン系モノマーが、一般式(1)中のR、Rのいずれか一方が水素原子で、他方がメチル基であり、Xが酸素原子であるチオフェン系モノマーである請求項1記載の正孔輸送材料。 The thiophene monomer represented by the general formula (1) is a thiophene monomer in which one of R 1 and R 2 in the general formula (1) is a hydrogen atom, the other is a methyl group, and X is an oxygen atom. The hole transport material according to claim 1, which is a monomer. 一般式(1)で表されるチオフェン系モノマーの重合体が、一般式(1)中のR、Rが共に水素原子で、Xが硫黄原子であるチオフェン系モノマーと、R、Rのいずれか一方が水素原子で、他方がメチル基であり、Xが酸素原子であるチオフェン系モノマーとの共重合体である請求項1記載の正孔輸送材料。 The polymer of the thiophene monomer represented by the general formula (1) is a thiophene monomer in which R 1 and R 2 in the general formula (1) are both hydrogen atoms and X is a sulfur atom, and R 1 , R 2. The hole transport material according to claim 1, which is a copolymer with a thiophene monomer in which any one of 2 is a hydrogen atom, the other is a methyl group, and X is an oxygen atom. 請求項1〜4のいずれかに記載の正孔輸送材料で構成した正孔輸送層を有することを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。   An electroluminescent device comprising a hole transport layer composed of the hole transport material according to claim 1. 請求項1〜4のいずれかに記載の正孔輸送材料で構成した正孔輸送層を有することを特徴とする薄膜太陽電池。   A thin-film solar cell comprising a hole transport layer composed of the hole transport material according to claim 1.
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