JPWO2011040531A1 - 有機エレクトロニクス用材料、有機エレクトロニクス素子、有機エレクトロルミネセンス素子、及びそれを用いた表示素子、照明装置、表示装置 - Google Patents

有機エレクトロニクス用材料、有機エレクトロニクス素子、有機エレクトロルミネセンス素子、及びそれを用いた表示素子、照明装置、表示装置 Download PDF

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Abstract

駆動電圧の低減や安定した長時間駆動が可能な有機エレクトロニクス素子を作製しうる有機エレクトロニクス用材料を提供する。少なくとも、イオン化合物と、電荷輸送性ユニットを有する化合物（以下、電荷輸送性化合物と呼ぶ）とを含有する有機エレクトロニクス用材料であって、前記イオン化合物が、対カチオンと対アニオンからなり、前記対カチオンが、Ｈ＋、炭素カチオン、窒素カチオン、酸素カチオン、遷移金属を有するカチオンのいずれか１種または２種以上である、有機エレクトロニクス用材料である。

Description

本発明は、有機エレクトロニクス用材料、ならびに当該有機エレクトロニクス用材料を用いた有機エレクトロニクス素子、有機エレクトロルミネセンス素子（以下、有機ＥＬ素子とも表す）、及びそれを用いた表示素子、照明装置、表示装置に関する。
有機エレクトロニクス素子は、有機物を用いて電気的な動作を行う素子であり、省エネルギー、低価格、柔軟性といった特長を発揮できると期待され、従来のシリコンを主体とした無機半導体に替わる技術として注目されている。
有機エレクトロニクス素子の中でも有機ＥＬ素子は、例えば、白熱ランプ、ガス充填ランプの代替えとして、大面積ソリッドステート光源用途として注目されている。また、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）分野における液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に置き換わる最有力の自発光ディスプレイとしても注目されており、製品化が進んでいる。
有機ＥＬ素子は、用いる材料及び製膜方法から低分子型有機ＥＬ素子、高分子型有機ＥＬ素子の２つに大別される。高分子型有機ＥＬ素子は、有機材料が高分子材料により構成されており、真空系での成膜が必要な低分子型有機ＥＬ素子と比較して、印刷やインクジェットなどの簡易成膜が可能なため、今後の大画面有機ＥＬディスプレイには不可欠な素子である。
低分子型有機ＥＬ素子、高分子型有機ＥＬ素子とも、これまで精力的に研究が行われてきたが、未だに発光効率の低さ、素子寿命の短さが大きな問題となっている。この問題を解決する一つの手段として、低分子型有機ＥＬ素子では多層化が行われている。
図１に多層化された有機ＥＬ素子の一例を示す。図１において、発光を担う層を発光層１、それ以外の層を有する場合、陽極２に接する層を正孔注入層３、陰極４に接する層を電子注入層５と記述する。さらに、発光層１と正孔注入層３の間に異なる層が存在する場合、正孔輸送層６と記述し、さらに発光層１と電子注入層５の間に異なる層が存在する場合、電子輸送層７と記述する。なお、図１において、８は基板である。
低分子型有機ＥＬ素子は蒸着法で製膜を行うため、用いる化合物を順次変更しながら蒸着を行うことで容易に多層化が達成できる。一方、高分子型有機ＥＬ素子は印刷やインクジェットといった湿式プロセスを用いて製膜を行うため、多層化するためには、新たな層を製膜する際に既に製膜した層が変化しないような方法が必要である。高分子型有機ＥＬ素子で多層化が困難であったのは、先に形成された下層が、上層形成時に溶解してしまう為である。
この問題に対処するために、溶解度の大きく異なる化合物を利用した検討がなされている。この典型的な例として、水分散液を用いて製膜を行うポリチオフェン：ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）からなる正孔注入層、トルエン等の芳香族系有機溶媒を用いて製膜を行う発光層の２層構造からなる素子が挙げられる。この場合、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層はトルエンに溶解しないため、２層構造を作製することが可能となっている。しかし、水を除去することが困難であり、有機エレクトロニクス素子の特性を劣化させる原因となる。また水の除去の為に、高温、長時間の乾燥が必要になり、樹脂基材への有機エレクトロニクス素子の作製が困難であったり、減圧条件などプロセスに大きな制限が生じたりする。
また、有機溶媒を用いた例として、先に形成した下層に影響しない溶媒を選択する方法が開示されている（特許文献１参照）。
しかし、このような方法では使用できる溶媒が下層を溶解しないものに限定される為、材料の選択の幅が少なくなるという問題がある。また、上層形成時にある程度の下層の侵食が生じる。
多層化構造をつくる他の方法として、架橋反応を使用する方法が開示されている。特許文献２には、トリフェニルアミン含有エーテルポリエーテルケトンを紫外線照射により、架橋し不溶化する方法が開示されている。この方法で、十分に不溶化するためには、長時間の紫外線照射が必要であり、トリフェニルアミンなどの分解が生じるなどの問題がある。
また、特許文献３、特許文献４、非特許文献１、非特許文献２には、オキセタン基の架橋による多層化が開示されている。これらの方法では、光開始剤を使うため、光による劣化が懸念される。また、低温での十分な不溶化が進行されず、低温硬化が必要な樹脂基板の適用が制限されるなどの問題や上層形成時上層と下層が混ざり合って有機ＥＬ特性が低下するなどの問題がある。さらにここで使われている光開始剤は、一般的なヨードニウム塩やスルフォニウム塩であり、ＥＬ特性への影響が懸念される。
一方、有機ＥＬ素子の課題である駆動電圧の低下のために、同様の構造を有するヨードニウム塩やスルフォニウム塩を正孔輸送層や発光層に用いた検討がなされている。
特許文献５には、イオン化合物が開示されているが、これは前述の光開始剤と同様の構造であり、有機ＥＬ素子特性への影響などが懸念される。また、架橋や積層などの記述はない。
特許文献６には、高分子発光体とイオン対とを含有する高分子発光体組成物の開示がある。これによると特定構造のイオン対を有することで寿命が一層長い発光素子が得られるとの記載があるが、電荷注入・輸送に関する記述がない。また、架橋や積層などの記述はない。
一方、有機ＥＬ素子の高効率化のため、燐光有機ＥＬ素子の開発も活発に行われている。燐光有機ＥＬ素子では、一重項状態のエネルギーのみならず三重項状態のエネルギーも利用することが可能であり、内部量子収率を原理的には１００％まで上げることが可能となる。燐光有機ＥＬ素子では、燐光を発するドーパントとして、白金やイリジウムなどの重金属を含む金属錯体系発光材料を、ホスト材料にドーピングすることで燐光発光を取り出す（非特許文献３、非特許文献４、非特許文献５参照）。
特許文献７には、重合性化合物を重合して多層化したりん光有機ＥＬ素子が開示されている。この中で重合開始剤が発光層に隣接する層に含まれるため、重合開始剤やその分解物が、発光層の化合物と反応することで、有機ＥＬ素子寿命が短くなることが推測されている。このため、発光層に隣接する層に重合開始剤を含まない構造が提案されている。
特開２００３−０７７６３号公報 特許第３６４３４３３号公報 特開２００４−１９９９３５号公報 特表２００７−５１４２９８号公報 国際公開第０５／０８９２４号 特開２００５−１７９６３４号公報 特開２００８−２２７４８３号公報
Macromol.Rapid Commun.20,224-228(1999) Nature,421(2003)829-833 M.A.Baldo et al.,Nature,vol.395,p.151(1998) M.A.Baldo et al.,Apllied Physics Letters,vol.75,p.4(1999) M.A.Baldo et al.,Nature,vol.403,p.750(2000)
しかし、発光層に隣接する層に重合開始剤を含まない構造とする上記提案において、重合開始剤を含む層と発光層とを隣接させないために、下層に重合開始剤を含有させ、上層の重合性化合物を含む層を硬化させる為に、上層形成時に下層を溶解しない溶媒を選択することが必要であり、使用できる材料に制限があった。また上層形成時に上層と下層が混合し、上層に重合開始剤が混入し、素子寿命が低下するなどの問題がある。
本発明は、上記した問題に鑑み、駆動電圧の低減や安定した長時間駆動が可能な有機エレクトロニクス素子を作製しうる有機エレクトロニクス用材料を提供することを目的とする。
また、本発明は、塗布法で低温硬化が可能な有機エレクトロニクス用材料と、それを用いた多層化有機エレクトロニクス素子を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、従来よりも優れた発光効率、発光寿命を有する有機ＥＬ素子と、それを用いた表示素子、照明装置、及び表示装置を提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意検討した結果、一般的な光開始剤で使われているヨードニウムやスルフォニウムではない、特定の対カチオンを有するイオン化合物と電荷輸送化合物を含むことで、上記の課題を解決することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
また、本発明者らは、鋭意検討した結果、多層構造中の隣接する２層に、それぞれ重合可能な置換基を有する化合物を含む混合物を用いて有機ＥＬ素子を作製することにより、有機ＥＬ素子の発光効率、発光寿命を改善できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、下記（１）〜（３８）の事項をその特徴とするものである。
（１）少なくとも、イオン化合物と、電荷輸送性ユニットを有する化合物（以下、電荷輸送性化合物と呼ぶ）とを含有する有機エレクトロニクス用材料であって、
前記イオン化合物が、対カチオンと対アニオンとからなり、前記対カチオンが、Ｈ＋、炭素カチオン、窒素カチオン、酸素カチオン、及び遷移金属を有するカチオンのうちのいずれか１種または２種以上であることを特徴とする有機エレクトロニクス用材料。
（２）炭素カチオンが三級炭素カチオンであることを特徴とする前記（１）に記載の有機エレクトロニクス用材料。
（３）窒素カチオンが、第三級もしくは第四級窒素カチオンであることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の有機エレクトロニクス用材料。
（４）対アニオンが、フルオロリン酸イオン類、フッ素化アルキルフルオロリン酸イオン類、ホウ酸イオン類、及びフルオロアンチモン酸イオン類のうちのいずれか１種または２種以上であることを特徴とする、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の有機エレクトロニクス用材料。
（５）電荷輸送性化合物が、トリアリールアミン、カルバゾール、及びチオフェンから選ばれる少なくとも１つ以上の構造を有する前記（１）〜（４）のいずれかに記載の有機エレクトロニクス用材料。
（６）電荷輸送性化合物が、下記一般式（１ａ）〜（７ａ）で表される正孔輸送性を有する繰り返し単位を含むポリマー又はオリゴマーであることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載の有機エレクトロニクス用材料。
Figure 2011040531
（式中、Ａｒ１〜Ａｒ２０は、それぞれ独立に炭素数２〜３０個のアリール基もしくはヘテロアリール基、または、置換もしくは非置換のアリーレン基、ヘテロアリーレン基を表す。ここで、アリール基とは芳香族炭化水素から水素原子１個を除いた原子団であり、ヘテロアリール基とは、ヘテロ原子を有する芳香族化合物から水素原子１個を除いた原子団、またはＲを表す。Ｒはそれぞれ独立に−Ｒ１、−ＯＲ２、−ＳＲ３、−ＯＣＯＲ４、−ＣＯＯＲ５、−ＳｉＲ６Ｒ７Ｒ８または一般式（２ａ）〜（４ａ）（ただし、Ｒ１〜Ｒ８は、水素原子、炭素数１〜２２個の直鎖、環状もしくは分岐アルキル基、または炭素数２〜３０個のアリール基もしくはヘテロアリール基を表す。）を表す。ここで、アリーレン基とは芳香族炭化水素から水素原子２個を除いた原子団であり、ヘテロアリーレン基とは、ヘテロ原子を有する芳香族化合物から水素原子２個を除いた原子団である。Ｘは前記Ｒのうち、水素原子を１つ以上有する基から、さらに１つの水素原子を除去した基を表す。）
（７）さらに、電荷輸送性化合物が、１つ以上の重合可能な置換基を有することを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれかに記載の有機エレクトロニクス用材料。
（８）重合可能な置換基が、オキセタン、エポキシ、及びビニルエーテルのうちのいずれか１以上であることを特徴とする前記（７）に記載の有機エレクトロニクス用材料。
（９）さらに、溶媒を含むことを特徴とする前記（１）〜（８）のいずれかに記載の有機エレクトロニクス用材料。
（１０）イオン化合物が電子受容性化合物であり、電荷輸送性化合物が一電子酸化されうることを特徴とする前記（１）〜（９）のいずれかに記載の有機エレクトロニクス用材料。
（１１）前記（１）〜（１０）のいずれかに記載の有機エレクトロニクス用材料を、基板上に塗布し、成膜した層を有することを特徴とする有機エレクトロニクス素子。
（１２）成膜した層を不溶化したことを特徴とする前記（１１）に記載の有機エレクトロニクス素子。
（１３）不溶化した層上に、さらに成膜し、多層化したことを特徴とする前記（１２）に記載の有機エレクトロニクス素子。
（１４）基板が、樹脂フィルムであることを特徴とする前記（１１）〜（１３）のいずれかに記載の有機エレクトロニクス素子。
（１５）前記（１）〜（１０）のいずれかに記載の有機エレクトロニクス用材料より形成された層を有することを特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子。
（１６）少なくとも基板、陽極、正孔注入層、重合層、発光層および陰極を積層してなる有機エレクトロルミネセンス素子であって、前記重合層が、前記（１）〜（１０）のいずれかにに記載の有機エレクトロニクス用材料により形成された層である有機エレクトロルミネセンス素子。
（１７）少なくとも基板、陽極、重合層、正孔輸送層、発光層および陰極を積層してなる有機エレクトロルミネセンス素子であって、前記重合層が、前記（１）〜（１０）のいずれかに記載の有機エレクトロニクス用材料により形成された層である有機エレクトロルミネセンス素子。
（１８）有機エレクトロルミネセンス素子の発光色が白色であることを特徴とする前記（１５）〜（１７）のいずれかに記載の有機エレクトロルミネセンス素子。
（１９）多層構造からなり、該多層構造中の隣接する２層が、それぞれ重合可能な置換基を有する正孔輸送性化合物を含む混合物を用いて塗布法により形成され、前記各正孔輸送性化合物を重合してなることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
（２０）前記重合可能な置換基が、エポキシ基、オキセタン基、及びビニルエーテル基のうちのいずれか１以上である前記（１９）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（２１）前記正孔輸送性化合物が、少なくともアリールアミン、カルバゾール、又はチオフェン骨格を含む前記（１９）又は（２０）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（２２）前記正孔輸送性化合物が、数平均分子量１０００以上のオリゴマーまたはポリマーである前記（１９）〜（２１）のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（２３）前記隣接する２層のうち、陽極に近い層にのみ重合開始剤を混合する前記（１９）〜（２２）のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（２４）前記重合開始剤が、炭素カチオン、窒素カチオン、酸素カチオン、及び遷移金属を有するカチオンからなる群より選ばれる対カチオンを有するイオン化合物である前記（２３）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（２５）前記隣接する２層が、正孔注入層と正孔輸送層、正孔輸送層と発光層のいずれかである前記（１９）〜（２４）のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（２６）前記発光層が金属錯体を含む前記（２５）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（２７）前記イオン化合物が電子受容性化合物であり、前記正孔輸送性化合物が一電子酸化されうることを特徴とする前記（２４）〜（２６）のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（２８）前記有機エレクトロルミネッセンス素子の基板が、樹脂フィルムである前記（１９）〜（２７）のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（２９）有機エレクトロルミネセンス素子の発光色が白色であることを特徴とする前記（１６）〜（１８）のいずれか又は前記（１９）〜（２８）のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（３０）有機エレクトロルミネセンス素子の基板が、フレキシブル基板であることを特徴とする前記（１６）〜（１８）のいずれか又は前記（１９）〜（２７）のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（３１）前記（１５）〜（２０）のいずれか又は前記（１９）〜（３０）のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた表示素子。
（３２）前記（１５）〜（２０）のいずれか又は前記（１９）〜（３０）のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた照明装置。
（３３）前記（３２）に記載の照明装置と、表示手段として液晶素子と、を備えた表示装置。
本願の開示は、２００９年１０月１日に日本国において出願された特願２００９−２２９４８３及び２０１０年１月１４日に日本国において出願された特願２０１０−５８４６に記載の主題と関連しており、それらの開示内容は引用によりここに援用される。
本発明によれば、駆動電圧の低減や安定した長時間駆動が可能な有機エレクトロニクス素子を作製しうる、塗布法で低温硬化が可能な有機エレクトロニクス用材料と、それを用いた多層化有機エレクトロニクス素子、有機エレクトロルミネセンス素子、表示素子及び照明装置を提供することができる。つまり、イオン化合物と電荷輸送化合物を含有させることにより、駆動電圧低減や安定した長時間駆動が可能な有機エレクトロニクス素子、特に有機ＥＬ素子ができる。
また、本発明によれば、塗布法により多層構造を有する有機ＥＬ素子を得ることができ、優れた発光効率や発光寿命を有する有機ＥＬ素子を提供することができ、それを用いてその特性を有する表示素子、照明装置、及び表示装置を提供することができる。
多層化された有機ＥＬ素子の一例を示す模式図である。
＜有機エレクトロニクス用材料＞
本発明の有機エレクトロニクス用材料は、少なくとも、イオン化合物と、電荷輸送性ユニットを有する化合物（以下、電荷輸送性化合物と呼ぶ）とを含有する有機エレクトロニクス用材料であって、前記イオン化合物が、対カチオンと対アニオンからなり、前記対カチオンが、Ｈ＋、炭素カチオン、窒素カチオン、酸素カチオン、遷移金属を有するカチオンのいずれか１種または２種以上であることを特徴とする。
以下に、本発明の有機エレクトロニクス用材料の各成分について詳述する。
［イオン化合物］
本発明で使用されるイオン化合物は、前述の対カチオンと対アニオンからなる。そして、対カチオンは、Ｈ＋、炭素カチオン、窒素カチオン、酸素カチオン、遷移金属を有するカチオンのいずれか１種または２種以上である。以下、各カチオンについて説明する。
（炭素カチオン）
炭素カチオンとして、第一級炭素カチオン、第二級炭素カチオン、第三級炭素カチオンが例示される。このなかで、第二級炭素カチオン、第三級炭素カチオンが材料の安定性と後述のアニオンと組合わせたときに、低温で硬化が可能な重合開始剤となることから好ましく、第三級炭素カチオンがもっとも好ましい。また、トリフェニルカルボニウムカチオン、トリ（メチルフェニル）カルボニウムカチオン、トリ（ジメチルフェニル）カルボニウムカチオンなどが例示される。
（窒素カチオン）
窒素カチオンとして、ＮＨ４ ＋、第一級窒素カチオン、第二級窒素カチオン、第三級窒素カチオン、第四級窒素カチオンが例示される。ここで、第一級窒素カチオンとはＮ＋が水素原子３つと結合し、その他の結合が水素以外の原子と結合した化合物を示し、第二級窒素カチオンとはＮ＋が水素原子２つと結合し、その他の結合が水素以外の原子と結合した化合物を示し、第三級窒素カチオンとはＮ＋が水素原子１つと結合し、その他の結合が水素以外の原子と結合した化合物を示し、第四級アンモニウムカチオンとはＮ＋が水素以外の原子と結合した化合物を示す。
具体的にはｎ−ブチルアンモニウム、ジメチルアンモニウム、トリメチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、トリイソプロピルアンモニウム、トリ−ｎ−ブチルアンモニウム、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアンモニウム、テトラメチルアンモニウム、エチルトリメチルアンモニウム、ジエチルジメチルアンモニウム、トリエチルメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、トリメチル−ｎ−プロピルアンモニウム、トリメチルイソプロピルアンモニウム、トリメチル−ｎ−ブチルアンモニウム、トリメチルイソブチルアンモニウム、トリメチル−ｔ−ブチルアンモニウム、トリメチル−ｎ−ヘキシルアンモニウム、ジメチルジ−ｎ−プロピルアンモニウム、ジメチルジイソプロピルアンモニウム、ジメチル−ｎ−プロピルイソプロピルアンモニウム、メチルトリ−ｎ−プロピルアンモニウム、メチルトリイソプロピルアンモニウム等のアンモニウムが挙げられる。
また、Ｎ−メチルアニリニウム、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリニウム、Ｎ，Ｎ−ジメチル−４−メチルアニリニウム、Ｎ，Ｎ−ジエチルアニリニウム、Ｎ，Ｎ−ジフェニルアニリニウム、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアニリニウム等のアニリニウムが挙げられる。
また、ピリジニウム、Ｎ−メチルピリジニウム、Ｎ−ブチルピリジニウム、Ｎ−メチル−４−メチル−ピリジニウム、Ｎ−ベンジルピリジニウム、３−メチル−Ｎ−ブチルピリジニウム、２−メチルピリジニウム、３−メチルピリジニウム、４−メチルピリジニウム、２，３−ジメチルピリジニウム、２，４−ジメチルピリジニウム、２，６−ジメチルピリジニウム、３，４−ジメチルピリジニウム、３，５−ジメチルピリジニウム、２，４，６−トリメチルピリジニウム、２−フルオロピリジニウム、３−フルオロピリジニウム、４−フルオロピリジニウム、２，６−ジフルオロピリジニウム、２，３，４，５，６−ペンタフルオロピリジニウム、２−クロロピリジニウム、３−クロロピリジニウム、４−クロロピリジニウム、２，３−ジクロロピリジニウム、２，５−ジクロロピリジニウム、２，６−ジクロロピリジニウム、３，５−ジクロロピリジニウム、３，５−ジクロロー２，４，６−トリフルオロピリジニウム、２−ブロモピリジニウム、３−ブロモピリジニウム、４−ブロモピリジニウム、２，５−ジブロモピリジニウム、２，６−ジブロモピリジニウム、３，５−ジブロモピリジニウム、２−シアノピリジニウム、３−シアノピリジニウム、４−シアノピリジニウム、２−ヒドロキシピリジニウム、３−ヒドロキシピリジニウム、４−ヒドロキシピリジニウム、２，３−ジヒドロキシピリジニウム、２，４−ジヒドロキシピリジニウム、２−メチル−５−エチルピリジニウム、２−クロロ−３−シアノピリジニウム、４−カルボキサミドピリジニウム、４−カルボキシアルデヒドピリジニウム、２−フェニルピリジニウム、３−フェニルピリジニウム、４−フェニルピリジニウム、２，６−ジフェニルピリジニウム、４−ニトロピリジニウム、４−メトキシピリジニウム、４−ビニルピリジニウム、４−メルカプトピリジニウム、４−ｔ−ブチルピリジニウム、２，６−ジｔ−ブチルピリジニウム、２−ベンジルピリジニウム、３−アセチルピリジニウム、４−エチルピリジニウム、２−カルボン酸ピリジニウム、４−カルボン酸ピリジニウム、２−ベンゾイルピリジニウム等のピリジニウムが挙げられる。
また、イミダゾリウム、１−メチル−イミダゾリウム、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、１−プロピル−３−メチルイミダゾリウム、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウム、１−メチル−３−オクチルイミダゾリウム、１−メチル−Ｎ−ベンジルイミダゾリウム、１−メチル−３−（３−フェニルプロピル）イミダゾリウム、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム等のイミダゾリウムが挙げられる。
また、１−エチル−１−メチル−ピロリジニウム、１−ブチル−１−メチル−ピロリジニウム等のピロリジニウムが挙げられる。
また、キノリニウム、イソキノリニウム等のキノリニウムが挙げられる。また、Ｎ，Ｎ−ジメチルピロリジニウム、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルピロリジニウム、Ｎ，Ｎ−ジエチルピロリジニウムなどのピロリジニウムが挙げられる。さらに、国際公開第０３／００５０７６号、国際公開第０３／０９７５８０号記載のジイモニウム、アミニウムが例示される このなかで、第三級窒素カチオン、第四級窒素カチオンが安定性と後述のアニオンと組合わせたときに、低温で硬化が可能な開始剤となることから好ましく、第三級窒素カチオンがもっとも好ましい。
（酸素カチオン）
酸素カチオンとして、トリメチルオキソニウム、トリエチルオキソニウム、トリプロピルオキソニウム、トリブチルオキソニウム、トリヘキシルオキソニウム、トリフェニルオキソニウム、ピリリニウム、クロメニリウム、キサンチリウムが例示される。
（遷移金属を有するカチオン）
遷移金属を有するカチオンとしては、例えば、（η５−シクロペンタジエニル）（η６−トルエン）Ｃｒ＋、（η５−シクロペンタジエニル）（η６−キシレン）Ｃｒ＋、（η５−シクロペンタジエニル）（η６−１−メチルナフタレン）Ｃｒ＋、（η５−シクロペンタジエニル）（η６−クメン）Ｃｒ＋、（η５−シクロペンタジエニル）（η６−メシチレン）Ｃｒ＋、（η５−シクロペンタジエニル）（η６−ピレン）Ｃｒ＋、（η５−フルオレニル）（η６−クメン）Ｃｒ＋、（η５−インデニル）（η６−クメン）Ｃｒ＋、ビス（η６−メシチレン）Ｃｒ２＋、ビス（η６−キシレン）Ｃｒ２＋、ビス（η６−クメン）Ｃｒ２＋、ビス（η６−トルエン）Ｃｒ２＋、（η６−トルエン）（η６−キシレン）Ｃｒ２＋、（η６−クメン）（η６−ナフタレン）Ｃｒ２＋、ビス（η５−シクロペタジエニル）Ｃｒ＋、ビス（η５−インデニル）Ｃｒ＋、（η５−シクロペンタジエニル）（η５−フルオレニル）Ｃｒ＋および（η５−シクロペンタジエニル）（η５−インデニル）Ｃｒ＋などのＣｒ化合物、更に（η５−シクロペンタジエニル）（η６−トルエン）Ｆｅ＋、（η５−シクロペンタジエニル）（η６−キシレン）Ｆｅ＋、（η５−シクロペンタジエニル）（η６−１−メチルナフタレン）Ｆｅ＋、（η５−シクロペンタジエニル）（η６−クメン）Ｆｅ＋、（η５−シクロペンタジエニル）（η６−メシチレン）Ｆｅ＋、（η５−シクロペンタジエニル）（η６−ピレン）Ｆｅ＋、（η５−フルオレニル）（η６−クメン）Ｆｅ＋、（η５−インデニル）（η６−クメン）Ｆｅ＋、ビス（η６−メシチレン）Ｆｅ２＋、ビス（η６−キシレン）Ｆｅ２＋、ビス（η６−クメン）Ｆｅ２＋、ビス（η６−トルエン）Ｆｅ２＋、（η６−トルエン）（η６−キシレン）Ｆｅ２＋、（η６−クメン）（η６−ナフタレン）Ｆｅ２＋、ビス（η５−シクロペンタジエニル）Ｆｅ２＋、ビス（η５−インデニル）Ｆｅ＋、（η５−シクロペンタジエニル）（η５−フルオレニル）Ｆｅ＋および（η５−シクロペンタジエニル）（η５−インデニル）Ｆｅ＋などのＦｅ化合物が挙げられる。
（対アニオン）
本発明に使用する対アニオンについて説明する。
アニオンとしては、従来公知のアニオンであればいかなるものでもよく、例えば、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−などのハロゲンイオン；ＯＨ−；ＣｌＯ４ −；ＦＳＯ３ −、ＣｌＳＯ３ −、ＣＨ３ＳＯ３ −、Ｃ６Ｈ５ＳＯ３ −、ＣＦ３ＳＯ３ −などのスルホン酸イオン類；ＨＳＯ４ −、ＳＯ４ ２−などの硫酸イオン類；ＨＣＯ３ −、ＣＯ３ ２−などの炭酸イオン類；Ｈ２ＰＯ４ −、ＨＰＯ４ ２−、ＰＯ４ ３−などのリン酸イオン類； ＰＦ６ −、ＰＦ５ＯＨ−などのフルオロリン酸イオン類、［（ＣＦ３ＣＦ２）３ＰＦ３］−、［（ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２）３ＰＦ３］−、［（（ＣＦ３）２ＣＦ）３ＰＦ３］−、［（（ＣＦ３）２ＣＦ）２ＰＦ４］−、［（（ＣＦ３）２ＣＦＣＦ２）３ＰＦ３］−および［（（ＣＦ３）２ＣＦＣＦ２）２ＰＦ４］−などのフッ素化アルキルフルオロリン酸イオン類；ＢＦ４ −、Ｂ（Ｃ６Ｆ５）４ −、Ｂ（Ｃ６Ｈ４ＣＦ３）４ −などのホウ酸イオン類；ＡｌＣｌ４ −；ＢｉＦ６、ＳｂＦ６ −、ＳｂＦ５ＯＨ−などのフルオロアンチモン酸イオン類、あるいはＡｓＦ６ −、ＡｓＦ５ＯＨ−などのフルオロヒ素酸イオン類が挙げられる。
本発明に使用する対アニオンは特に限定されないが、有機エレクトロニクス素子の長寿命化と前述のアニオンと組合わせたときに、低温で硬化が可能な重合開始剤となることから以下の構造が好ましい。
ＰＦ６ −、ＰＦ５ＯＨ−などのフルオロリン酸イオン類、［（ＣＦ３ＣＦ２）３ＰＦ３］−、［（ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２）３ＰＦ３］−、［（（ＣＦ３）２ＣＦ）３ＰＦ３］−、［（（ＣＦ３）２ＣＦ）２ＰＦ４］−、［（（ＣＦ３）２ＣＦＣＦ２）３ＰＦ３］−および［（（ＣＦ３）２ＣＦＣＦ２）２ＰＦ４］−などのフッ素化アルキルフルオロリン酸イオン類；ＢＦ４ −、Ｂ（Ｃ６Ｆ５）４ −、Ｂ（Ｃ６Ｈ４ＣＦ３）４ −などのホウ酸イオン類；ＡｌＣｌ４ −；ＢｉＦ６、ＳｂＦ６ −、ＳｂＦ５ＯＨ−などのフルオロアンチモン酸イオン類が好ましい。
本発明に係るイオン化合物において、対カチオンと対アニオンとの組合せは特に限定されないが、正孔輸送性化合物を一電子酸化させうる電子受容性化合物として働き、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低下させるため、及び有機エレクトロニクス素子の長寿命化と前述のアニオンと組合わせたときに、低温で硬化が可能な開始剤として、カルボニウムカチオンとＰＦ６ −、ＰＦ５ＯＨ−などのフルオロリン酸イオン類；ＢＦ４ −、Ｂ（Ｃ６Ｆ５）４ −、Ｂ（Ｃ６Ｈ４ＣＦ３）４ −などのホウ酸イオン類、ＳｂＦ６ −、ＳｂＦ５ＯＨ−などのフルオロアンチモン酸イオン類の組合せ、アニリニウムとＰＦ６ −、ＰＦ５ＯＨ−などのフルオロリン酸イオン類；ＢＦ４ −、Ｂ（Ｃ６Ｆ５）４ −、Ｂ（Ｃ６Ｈ４ＣＦ３）４ −などのホウ酸イオン類、ＳｂＦ６ −、ＳｂＦ５ＯＨ−などのフルオロアンチモン酸イオン類の組合せが好ましく、カルボニウムカチオンとＢ（Ｃ６Ｆ５）４ −、Ｂ（Ｃ６Ｈ４ＣＦ３）４ −などのホウ酸イオン類、ＳｂＦ６ −、ＳｂＦ５ＯＨ−などのフルオロアンチモン酸イオン類の組合せ、アニリニウムとＢ（Ｃ６Ｆ５）４ −、Ｂ（Ｃ６Ｈ４ＣＦ３）４ −などのホウ酸イオン類、ＳｂＦ６ −、ＳｂＦ５ＯＨ−などのフルオロアンチモン酸イオン類の組合せがより好ましい。
具体的にはトリフェニルカルボニウムカチオンとＳｂＦ６ −の塩、トリフェニルカルボニウムカチオンとＢ（Ｃ６Ｆ５）４ −の塩、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリニウムとＳｂＦ６ −の塩、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリニウムとＢ（Ｃ６Ｆ５）４ −の塩が挙げられる。
イオン化合物は、単独で用いてもよいし、任意の割合で２種以上を混合してもよい。
［電荷輸送性化合物］
本発明において、電荷輸送性化合物は、電荷輸送性ユニットを有する化合物である。
「電荷輸送性ユニット」とは、正孔または電子を輸送する能力を有した原子団であり、以下、その詳細について述べる。
上記電荷輸送性ユニットは、正孔または電子を輸送する能力を有していればよく、特に限定されないが、芳香環を有するアミンやカルバゾール、チオフェンであることが好ましく、例えば、下記一般式（１ａ）〜（７ａ）で表される部分構造を有することが好ましい。
Figure 2011040531
式中、Ａｒ１〜Ａｒ２０は、それぞれ独立に炭素数２〜３０個のアリール基もしくはヘテロアリール基、または、置換もしくは非置換のアリーレン基、ヘテロアリーレン基を表す。ここで、アリール基とは芳香族炭化水素から水素原子１個を除いた原子団であり、ヘテロアリール基とは、ヘテロ原子を有する芳香族化合物から水素原子１個を除いた原子団、またはＲを表す。Ｒはそれぞれ独立に−Ｒ１、−ＯＲ２、−ＳＲ３、−ＯＣＯＲ４、−ＣＯＯＲ５、−ＳｉＲ６Ｒ７Ｒ８または一般式（２ａ）〜（４ａ）（ただし、Ｒ１〜Ｒ８は、水素原子、炭素数１〜２２個の直鎖、環状もしくは分岐アルキル基、または炭素数２〜３０個のアリール基もしくはヘテロアリール基を表す。）を表す。ここで、アリーレン基とは芳香族炭化水素から水素原子２個を除いた原子団であり、ヘテロアリーレン基とは、ヘテロ原子を有する芳香族化合物から水素原子２個を除いた原子団である。Ｘは前記Ｒのうち、水素原子を１つ以上有する基から、さらに１つの水素原子を除去した基を表す。
また、本発明において電荷輸送性化合物は溶解度、成膜性の観点からポリマー又はオリゴマーであることが好ましい。また、ポリマー又はオリゴマーは下記一般式で表される繰り返し単位を含むことが好ましい。
Figure 2011040531
Figure 2011040531
Figure 2011040531
Figure 2011040531
前記式中、Ａｒ１〜Ａｒ１００は、それぞれ独立に炭素数２〜３０個のアリール基もしくはヘテロアリール基、または、置換もしくは非置換のアリーレン基、ヘテロアリーレン基を表す。ここで、アリール基とは芳香族炭化水素から水素原子１個を除いた原子団であり、ヘテロアリール基とは、ヘテロ原子を有する芳香族化合物から水素原子１個を除いた原子団、またはＲを表す。Ｒはそれぞれ独立に−Ｒ１、−ＯＲ２、−ＳＲ３、−ＯＣＯＲ４、−ＣＯＯＲ５、−ＳｉＲ６Ｒ７Ｒ８または一般式（２ａ）〜（４ａ）（ただし、Ｒ１〜Ｒ８は、水素原子、炭素数１〜２２個の直鎖、環状もしくは分岐アルキル基、または炭素数２〜３０個のアリール基もしくはヘテロアリール基を表す。）を表す。ここで、アリーレン基とは芳香族炭化水素から水素原子２個を除いた原子団であり、ヘテロアリーレン基とは、ヘテロ原子を有する芳香族化合物から水素原子２個を除いた原子団である。Ｘは前記Ｒのうち、水素原子を１つ以上有する基から、さらに１つの水素原子を除去した基を表す。Ｙは三価の置換基を表し、Ｚは二価の置換基を表す。また、ｘは、１以上の整数を表す。
また上記ポリマー又はオリゴマーは溶解度を変化させるため、一つ以上の「重合可能な置換基」を有することが好ましい。ここで、上記「重合可能な置換基」とは、重合反応を起こすことにより２分子以上の分子間で結合を形成可能な置換基のことであり、以下、その詳細について述べる。
上記重合可能な置換基としては、炭素−炭素多重結合を有する基（例えば、ビニル基、アセチレン基、ブテニル基、アクリル基、アクリレート基、アクリルアミド基、メタクリル基、メタクリレート基、メタクリルアミド基、アレーン基、アリル基、ビニルエーテル基、ビニルアミノ基、フリル基、ピロール基、チオフェン基、シロール基等を挙げることができる）、小員環を有する基（たとえばシクロプロピル基、シクロブチル基、エポキシ基、オキセタン基、ジケテン基、エピスルフィド基等）、ラクトン基、ラクタム基、またはシロキサン誘導体を含有する基等が挙げられる。また、上記基の他に、エステル結合やアミド結合を形成可能な基の組み合わせなども利用できる。例えば、エステル基とアミノ基、エステル基とヒドロキシル基などの組み合わせである。重合可能な置換基としては、特に、オキセタン基、エポキシ基、ビニル基、ビニルエーテル基、アクリレート基、メタクリレート基が反応性の観点から好ましく、オキセタン基が特に好ましい。
また、本発明における重合層を形成するポリマー又はオリゴマーは、溶解度や耐熱性、電気的特性の調整のため、上記繰り返し単位の他に、上記アリーレン基、ヘテロアリーレン基、もしくは前記一般式で表される構造を共重合繰り返し単位として有する共重合体であってもよい。この場合、共重合体では、ランダム、ブロックまたはグラフト共重合体であってもよいし、それらの中間的な構造を有する高分子、例えばブロック性を帯びたランダム共重合体であってもよい。また、本発明で用いるポリマー又はオリゴマーは、主鎖中に枝分かれを有し、末端が３つ以上あってもよい。
（溶媒）
本発明に用いられる溶媒は、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、メシチレン、アニソール、フェネトール、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル、乳酸エチル、乳酸ｎ−ブチル、γブチロラクトン、エチルセロソルブアセテート、酢酸フェニル、プロピオン酸フェニル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸ｎ−ブチルジフェニルメタン、ジフェニルエーテル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、エチレングリコールジメチルテトラリン等を挙げることができる。これらは何れか一種を単独で用いてもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いてもよい。
（比率）
イオン化合物は、電荷輸送性化合物を１００質量部としたとき、０．０１質量部から５０質量部が好ましく、０．０５質量部から２５質量部が好ましく、０．１質量部から２０質量部が特に好ましい。イオン化合物の配合割合が０．０１質量部未満であると駆動電圧の低下効果が得られず、５０質量部を超えると駆動電圧が上昇する傾向がある。
イオン化合物を重合開始剤として使用するとき、重合性置換基を有する化合物１００質量部に対して、０．１質量部から５０質量部が好ましい。０．１質量部未満では、重合が十分進行しない、５０質量部を超えると、膜質が低下する問題がある。なお、イオン化合物を重合開始剤として用いる重合方法において、加熱のみで重合を開始することが好ましい。
（その他成分）
イオン化合物は、重合開始剤と電子受容体の機能を兼ねている。これらを単独で使用してもよいし、複数を併用してもよい。また、本発明の範囲外の重合開始剤や電子受容体を含んでいてもよい。また、必要に応じて架橋材や発光材を含んでもよい。
＜有機エレクトロルミネセンス素子＞
本発明の有機エレクトロルミネセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」と呼ぶ。）は、第１の態様及び第２の態様の２つの態様があり、まず、第１の態様から説明する。
［第１の態様の有機ＥＬ素子］
本発明の第１の態様の有機ＥＬ素子は、上述の本発明の有機エレクトロニクス用材料より形成された層（以下、重合層ということもある）を有することをその特徴とするものである。本発明の有機ＥＬ素子は、発光層、重合層、陽極、陰極、基板を備えていれば特に限定されず、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層などの他の層を有していてもよい。以下、各層について詳細に説明する。
［発光層］
発光層に用いる材料としては、低分子化合物であっても、ポリマーまたはオリゴマーであってもよく、デンドリマー等も使用可能である。蛍光発光を利用する低分子化合物としては、ペリレン、クマリン、ルブレン、キナクドリン、色素レーザー用色素（例えば、ローダミン、ＤＣＭ１等）、アルミニウム錯体（例えば、Ｔｒｉｓ（８‐ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ）ａｌｕｍｉｎｕｍ（ＩＩＩ）（Ａｌｑ３））、スチルベン、これらの誘導体があげられる。蛍光発光を利用するポリマーまたはオリゴマーとしては、ポリフルオレン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、フルオレンーベンゾチアジアゾール共重合体、フルオレン−トリフェニルアミン共重合体、及びこれらの誘導体や混合物が好適に利用できる。
一方、近年有機ＥＬ素子の高効率化のため、燐光有機ＥＬ素子の開発も活発に行われている。燐光有機ＥＬ素子では、一重項状態のエネルギーのみならず三重項状態のエネルギーも利用することが可能であり、内部量子収率を原理的には１００％まで上げることが可能となる。燐光有機ＥＬ素子では、燐光を発するドーパントとして、白金やイリジウムなどの重金属を含む金属錯体系燐光材料を、ホスト材料にドーピングすることで燐光発光を取り出す（非特許文献３〜５参照）。
本発明の有機ＥＬ素子においても、高効率化の観点から、発光層に燐光材料を用いることが好ましい。燐光材料としては、ＩｒやＰｔなどの中心金属を含む金属錯体などが好適に使用できる。具体的には、Ｉｒ錯体としては、例えば、青色発光を行うＦＩｒ（ｐｉｃ）〔イリジウム（ＩＩＩ）ビス［（４，６−ジフルオロフェニル）−ピリジネート−Ｎ，Ｃ２］ピコリネート〕、緑色発光を行うＩｒ（ｐｐｙ）３〔ファク トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム〕（非特許文献４参照）又はＡｄａｃｈｉ ｅｔａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７８ｎｏ．１１，２００１，１６２２に示される赤色発光を行う（ｂｔｐ）２Ｉｒ（ａｃａｃ）｛ｂｉｓ〔２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナート−Ｎ，Ｃ３〕イリジウム（アセチル−アセトネート）｝、Ｉｒ（ｐｉｑ）３〔トリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム〕等が挙げられる。
Ｐｔ錯体としては、例えば、赤色発光を行う２、３、７、８、１２、１３、１７、１８−オクタエチル−２１Ｈ、２３Ｈ−フォルフィンプラチナ（ＰｔＯＥＰ）等が挙げられる。
燐光材料は、低分子又はデンドライド種、例えば、イリジウム核デンドリマーが使用され得る。またこれらの誘導体も好適に使用できる。
また、発光層に燐光材料が含まれる場合、燐光材料の他に、ホスト材料を含むことが好ましい。
ホスト材料としては、低分子化合物であっても、高分子化合物であってもよく、デンドリマーなども使用できる。
低分子化合物としては、例えば、ＣＢＰ（４，４’−Ｂｉｓ（Ｃａｒｂａｚｏｌ−９‐ｙｌ）−ｂｉｐｈｅｎｙｌ）、ｍＣＰ（１，３−ｂｉｓ（９−ｃａｒｂａｚｏｌｙｌ）ｂｅｎｚｅｎｅ）、ＣＤＢＰ（４，４’−Ｂｉｓ（Ｃａｒｂａｚｏｌ−９−ｙｌ）−２，２’−ｄｉｍｅｔｈｙｌｂｉｐｈｅｎｙｌ）などが、高分子化合物としては、例えば、ポリビニルカルバゾール、ポリフェニレン、ポリフルオレンなどが使用でき、これらの誘導体も使用できる。
発光層は、蒸着法により形成してもよく、塗布法により形成してもよい。
塗布法により形成する場合、有機ＥＬ素子を安価に製造することができ、より好ましい。発光層を塗布法によって形成するには、燐光材料と、必要に応じてホスト材料を含む溶液を、例えば、インクジェット法、キャスト法、浸漬法、凸版印刷、凹版印刷、オフセット印刷、平板印刷、凸版反転オフセット印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷等の印刷法、スピンコーティング法などの公知の方法で所望の基体上に塗布することで行うことができる。
上記のような塗布方法は、通常、−２０〜＋３００℃の温度範囲、好ましくは１０〜１００℃、特に好ましくは１５〜５０℃で実施することができ、また上記溶液に用いる溶媒としては、特に制限されないが、例えば、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、メシチレン、アニソール、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセロソルブアセテート、ジフェニルメタン、ジフェニルエーテル、テトラリン等を挙げることができる。
また、塗布後、ホットプレートやオーブンによって＋３０〜＋３００℃の温度範囲で加熱することで溶媒を除去してもよい。
［重合層］
重合層は、既述の本発明の有機エレクトロニクス材料を基板に塗布して成膜された層である。そして、本発明においては、当該有機エレクトロニクス材料中の電荷輸送性化合物としては、１つ以上の重合可能な置換基を有する電荷輸送性化合物であることが好ましく、ここではそのような電荷輸送性化合物を含む有機エレクトロニクス材料を用いて形成した重合層について詳細に説明する。
重合層とは、具体的には、１つ以上の重合可能な置換基を有する電荷輸送性化合物を含む有機エレクトロニクス材料を、後述する薄膜の形成方法において説明する塗布法により所望の基体上に塗布した後、光照射や加熱処理などにより、電荷輸送性化合物が有する重合可能な置換基の重合反応を進行させ、塗布層の溶解度を変化（硬化）させた層である。
上記のように、電荷輸送性化合物が有する重合可能な置換基の重合反応を進行させ、塗布層の溶解度を変化（硬化）させることで、該層の熱的安定性を改善することができる。
また、重合反応により溶解度を低下させることで、さらに発光層等の他の層を塗布形成する場合でもその塗布液によって重合層が溶解することがないため、当該他の層を塗布法により形成することができる。つまり、塗布法によって多層構造を容易に作製することができ、高効率、長寿命の有機ＥＬ素子を、低コストで製造することができる。重合層に用いる電荷輸送性化合物は、膜の均一性の観点から、正孔輸送性を有する繰り返し単位を含むポリマー又はオリゴマーが好ましい。
上記重合層は、有機ＥＬ素子の、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層とすることができ、発光効率、寿命特性の観点から、特に正孔注入層、正孔輸送層であることが好ましい。
正孔注入層及び正孔輸送層のいずれか一方が重合層であってもよく、双方が重合層あってもよい。また、これら層の膜厚は、特に制限はないが、１０〜１００ｎｍであることが好ましく、２０〜６０ｎｍであることがより好ましく、２０〜４０ｎｍであることがさらに好ましい。
また、上記重合層は、燐光材料を含む発光層と隣接して積層されていることがより好ましい。本重合層は、燐光材料の発光効率、劣化に与える影響が小さく、素子の発光効率や素子寿命を改善できるためである。
［基板］
本発明の有機ＥＬ素子に用いることができる基板として、ガラス、プラスチック等の種類は特に限定されることはなく、また、透明のものであれば特に制限は無いが、ガラス、石英、光透過性樹脂フィルム等が好ましく用いられる。樹脂フィルムを用いた場合には、有機ＥＬ素子にフレキシブル性を与えることが可能であり、特に好ましい。
樹脂フィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。
また、樹脂フィルムを用いる場合、水蒸気や酸素等の透過を抑制するために、樹脂フィルムへ酸化珪素や窒化珪素等の無機物をコーティングして用いてもよい。
［陰極］
陰極材料としては、例えば、Ｌｉ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｍｇ／Ａｇ、ＬｉＦ、ＣｓＦ等の金属又は金属合金であることが好ましい。
［陽極］
陽極としては、金属（例えば、Ａｕ）又は金属導電率を有する他の材料、例えば、酸化物（例えば、ＩＴＯ：酸化インジウム／酸化錫）、導電性高分子（例えば、ポリチオフェン−ポリスチレンスルホン酸混合物（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ））を使用することもできる。
［電子輸送層、電子注入層］
電子輸送層、電子注入層としては、例えば、フェナントロリン誘導体（例えば、２，９−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−４，７−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１，１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ（ＢＣＰ））、ビピリジン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレンなどの複素環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体（２−（４−Ｂｉｐｈｅｎｙｌｙｌ）−５−（４−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌｐｈｅｎｙｌ−１，３，４−ｏｘａｄｉａｚｏｌｅ）（ＰＢＤ））、アルミニウム錯体（例えば、Ｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ）ａｌｕｍｉｎｕｍ（ＩＩＩ）（Ａｌｑ３））などが挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も用いることができる。
［第２の態様の有機ＥＬ素子］
本発明の第２に態様の有機ＥＬ素子は、多層構造からなり、該多層構造中の隣接する２層が、それぞれ重合可能な置換基を有する正孔輸送性化合物を含む混合物を用いて塗布法により形成され、前記各正孔輸送性化合物を重合してなることを特徴としている。以下、第１の態様と同様に、重合可能な置換基を有する正孔輸送性化合物を含む混合物を用いて塗布法により形成し、該正孔輸送性化合物を重合させて溶解度を変化させた層を重合層と称する。
本発明の第２に態様の有機エレクトロルミネッセンス素子は多層構造からなるが、当該多層構造のうちの各層としては、発光層、重合層、陽極、陰極、基板を備えていれば特に限定されず、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層、正孔阻止層、電子阻止層、励起子阻止層などの他の層を有していてもよい。
以下、各層について詳細に説明する。
［重合層］
重合層、すなわち重合可能な置換基を有する正孔輸送性化合物を含む混合物を用いて形成された層とは、具体的には、重合可能な置換基を有する正孔輸送性化合物を含む混合物を、塗布法により所望の基体上に塗布した後、光照射や加熱処理などにより、正孔輸送性化合物が有する重合可能な置換基の重合反応を進行させ、塗布層の溶解度を変化（硬化）させた層である。
上記のように、正孔輸送性化合物が有する重合可能な置換基の重合反応を進行させ、塗布層の溶解度を変化（硬化）させることで、該層の熱的安定性を改善することができる。 また、重合反応により溶解度を低下させることで、さらに発光層等の他の層を塗布形成する場合でもその塗布液によって重合層が溶解することがないため、当該他の層を塗布法により形成することができる。つまり、塗布法によって多層構造を容易に作製することができ、高効率、長寿命の有機ＥＬ素子を、低コストで製造することができる。重合層に用いる正孔輸送性化合物は、膜の均一性の観点から、正孔輸送性を有する繰り返し単位を含むポリマー又はオリゴマーが好ましい。
また、二種以上の重合可能な置換基を有する正孔輸送性化合物を任意の割合で混合し、使用してよく、重合可能な置換基を有さない正孔輸送性化合物と混合し使用してもよい。 上記重合層は、有機ＥＬ素子の、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層とすることができ、発光効率、寿命特性の観点から、特に正孔注入層、正孔輸送層であることが好ましい。
正孔注入層及び正孔輸送層のいずれか一方が重合層であってもよく、双方が重合層あってもよい。また、これら層の膜厚は、特に制限はないが、１０〜１００ｎｍであることが好ましく、２０〜６０ｎｍであることがより好ましく、２０〜４０ｎｍであることがさらに好ましい。
本発明に係る「隣接する２層」は、正孔注入層と正孔輸送層、正孔輸送層と発光層のいずれかであることが好ましい。
また、重合開始剤や重合開始剤により発生する酸または重合開始剤の分解物が、有機ＥＬ素子の発光層の化合物、特に金属錯体と反応することで発光効率や寿命の低下が考えられている。このため、隣接する２層のうち、陽極に近い層のみに重合開始剤を混合し、この層から拡散する重合開始剤や活性成分により他層を重合させることで、多層構造を作製でき、かつ発光層には重合開始剤の影響がほとんどないため、発光効率や寿命が優れる有機ＥＬ素子を作製することができる。
本発明で用いる重合可能な置換基を有する正孔輸送性化合物を含む混合物は、塗布性や重合層の物性を制御するため必要に応じ、レベリング剤や消泡剤、架橋剤、電子受容性化合物、高分子量の正孔を輸送する能力を有した原子団を有するポリマーなどを含んでもよい。
本発明で用いる重合可能な置換基を有する正孔輸送性化合物の「重合可能な置換基」とは、重合反応を起こすことにより２分子以上の分子間で結合を形成可能な置換基のことであり、以下、その詳細について述べる。
上記重合可能な置換基としては、既述の本発明の有機エレクトロニクス材料における説明中の「重合可能な置換基」と同じであり、好ましい例も同じである。
重合可能な置換基は、塗布後の重合により２分子以上の分子間で結合を形成し、塗布膜の溶解度を変化（硬化）させる役割を有する。塗布膜の溶解度変化のために、一分子あたり重合可能な置換基が２つ以上あることが好ましい。
本発明で用いる「正孔輸送性化合物」とは、正孔を輸送する能力を有した原子団を含む化合物であり、以下、その詳細について述べる。
上記「正孔を輸送する能力を有した原子団」は、正孔を輸送する能力を有していればよく、特に制限されないが、アリールアミン、カルバゾール、チオフェンであることが好ましく、例えば、下記一般式（１）〜（５８）で表される部分構造を有することが好ましい。
Figure 2011040531
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Figure 2011040531
Figure 2011040531
Figure 2011040531
式中、Ｅはそれぞれ独立に−Ｒ1、−ＯＲ２、−ＳＲ３、−ＯＣＯＲ４、−ＣＯＯＲ５、−ＳｉＲ６Ｒ７Ｒ８または下記一般式（５９）〜（６１）（ただし、Ｒ１〜Ｒ１１は、水素原子、炭素数１〜２２個の直鎖、環状もしくは分岐アルキル基、または炭素数２〜３０個のアリール基もしくはヘテロアリール基を表し、ａおよびｂおよびｃは、１以上の整数を表す。ここで、アリール基とは、芳香族炭化水素から水素原子一個を除いた原子団であり、置換基を有していてもよく、ヘテロアリール基とは、ヘテロ原子を有する芳香族化合物から水素原子１個を除いた原子団であり、置換基を有していてもよい。）、または「重合可能な置換基」のいずれかを表す。Ａｒは、それぞれ独立に炭素数２〜３０個のアリーレン基、もしくはヘテロアリーレン基を表す。アリーレン基とは芳香族炭化水素から水素原子２個を除いた原子団であり置換基を有していてもよく、例えば、フェニレン、ビフェニル−ジイル、ターフェニル−ジイル、ナフタレン−ジイル、アントラセン−ジイル、テトラセン−ジイル、フルオレン−ジイル、フェナントレン−ジイル等が挙げられる。ヘテロアリール基とは、ヘテロ原子を有する芳香族化合物から水素原子２個を除いた原子団であり置換基を有していてもよく、例えば、ピリジン−ジイル、ピラジン−ジイル、キノリン−ジイル、イソキノリン−ジイル、アクリジン−ジイル、フェナントロリン−ジイル、フラン−ジイル、ピロール−ジイル、チオフェン−ジイル、オキサゾール−ジイル、オキサジアゾール−ジイル、チアジアゾール−ジイル、トリアゾール−ジイル、ベンゾオキサゾール−ジイル、ベンゾオキサジアゾール−ジイル、ベンゾチアジアゾール−ジイル、ベンゾトリアゾール−ジイル、ベンゾチオフェン−ジイル等が挙げられる。ＸおよびＺは、それぞれ独立に前記Ｒのうち、水素原子を１つ以上有する基から、さらに１つの水素原子を除去した基を表し、Ｘは０〜２の整数を表す。Ｙは前記ＸまたはＺのうち、水素原子を２つ以上有する基から２つの水素原子を除去した基を表す。
Figure 2011040531
「正孔輸送性化合物」は、膜の均一性の観点からオリゴマー又はポリマーがより好ましい。当該オリゴマー又はポリマーの数平均分子量は、１，０００以上１，０００，０００以下であることが好ましく、１，０００以上、５００，０００以下であることがより好ましく、２，０００以上、２００，０００以下であることがさらに好ましい。数平均分子量が１，０００未満であると結晶化しやすく製膜安定性が低下する傾向があり、１，０００，０００を越えると溶剤への溶解度が低下して塗布作業性に劣る。
前記ポリマー又はオリゴマーは下記一般式（１ａ）〜（８４ａ）で表される繰り返し単位を含むことが好ましい。なお、一般式（１ａ）〜（８４ａ）における、Ａｒ、Ｅ、Ｘ、ｘは前記一般式（１）〜（６０）中のＡｒ、Ｅ、Ｘ、ｘと同義である。
Figure 2011040531
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また、前記ポリマー又はオリゴマーは、溶解度や耐熱性、電気的特性の調整のため、上記繰り返し単位の他に、上記アリーレン基、ヘテロアリーレン基、もしくは下記一般式（Ｃ１）〜（Ｃ３０）で表される構造を共重合繰り返し単位として有する共重合体であってもよい。この場合、共重合体では、ランダム、ブロックまたはグラフト共重合体であってもよいし、それらの中間的な構造を有する高分子、例えばブロック性を帯びたランダム共重合体であってもよい。また、本発明で用いるポリマー又はオリゴマーは、主鎖中に枝分かれを有し、末端が３つ以上あってもよい。
Figure 2011040531
本発明に係る「重合可能な置換基を有する正孔輸送性化合物を含む混合物」には、さらに重合開始剤を配合することもできる。この重合開始剤としては、熱、光、マイクロ波、放射線、電子線等の印加によって、重合可能な置換基を重合させる能力を発現するものであればよく、特に制限されないが、光照射および／または加熱によって重合を開始させるものであることが好ましく、熱によって重合を開始させるものがより好ましい。
上記重合開始剤としては、光照射および／または加熱によって重合を開始させるもの、熱によって重合を開始させるものとして、オニウム塩が好ましい。
ここで、本発明においてオニウム塩とは、例えば、スルホニウム、ヨードニウム、カルベニウム、セレニウム、アンモニウム、ホスホニウム、ビスムトニウム等のカチオンと対アニオンからなる化合物を言う。対アニオンとしては、既述の本発明の有機エレクトロニクス材料における説明中のイオン化合物の対アニオンと同じである。
スルホニウムイオンとしては、トリフェニルスルホニウム、トリ−p−トリルスルホニウム、トリ−ｏ−トリルスルホニウム、トリス（４−メトキシフェニル）スルホニウム、１−ナフチルジフェニルスルホニウム、２−ナフチルジフェニルスルホニウム、トリス（４−フルオロフェニル）スルホニウム、トリ−１−ナフチルスルホニウム、トリ−２−ナフチルスルホニウム、トリス（４−ヒドロキシフェニル）スルホニウム、４−(フェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウム、４−（ｐ−トリルチオ）フェニルジ−p−トリルスルホニウム、４−(４−メトキシフェニルチオ)フェニルビス（４−メトキシフェニル）スルホニウム、４−(フェニルチオ)フェニルビス（４−フルオロフェニル）スルホニウム、４−(フェニルチオ)フェニルビス（４−メトキシフェニル）スルホニウム、４−(フェニルチオ)フェニルジ−ｐ−トリルスルホニウム、ビス［４−(ジフェニルスルホニオ)フェニル］スルフィド、ビス〔４−｛ビス［４−(２−ヒドロキシエトキシ)フェニル］スルホニオ｝フェニル〕スルフィド、ビス｛４−［ビス(４−フルオロフェニル)スルホニオ］フェニル｝スルフィド、ビス｛４−［ビス(４−メチルフェニル)スルホニオ］フェニル｝スルフィド、ビス｛４−［ビス(４−メトキシフェニル)スルホニオ］フェニル｝スルフィド、４−(４−ベンゾイル−２−クロロフェニルチオ)フェニルビス(４−フルオロフェニル)スルホニウム、４−(４−ベンゾイル−２−クロロフェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウム、４−(４−ベンゾイルフェニルチオ)フェニルビス(４−フルオロフェニル)スルホニウム、４−(４−ベンゾイルフェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウム、７−イソプロピル−９−オキソ−１０−チア−９，１０−ジヒドロアントラセン−２−イルジ−ｐ−トリルスルホニウム、７−イソプロピル−９−オキソ−１０−チア−９，１０−ジヒドロアントラセン−２−イルジフェニルスルホニウム、２−［（ジ−ｐ−トリル）スルホニオ］チオキサントン、２−［（ジフェニル）スルホニオ］チオキサントン、４−［４−(４−tert−ブチルベンゾイル)フェニルチオ］フェニルジ−p−トリルスルホニウム、４−［４−(４−tert−ブチルベンゾイル)フェニルチオ］フェニルジフェニルスルホニウム、４−［４−（ベンゾイルフェニルチオ）］フェニルジ−p−トリルスルホニウム、４−［４−（ベンゾイルフェニルチオ）］フェニルジフェニルスルホニウム、５−(４−メトキシフェニル)チアアンスレニウム、５−フェニルチアアンスレニウム、５−トリルチアアンスレニウム、５−(４−エトキシフェニル)チアアンスレニウム、５−(２，４，６−トリメチルフェニル)チアアンスレニウムなどのトリアリールスルホニウム；ジフェニルフェナシルスルホニウム、ジフェニル４−ニトロフェナシルスルホニウム、ジフェニルベンジルスルホニウム、ジフェニルメチルスルホニウムなどのジアリールスルホニウム；フェニルメチルベンジルスルホニウム、４−ヒドロキシフェニルメチルベンジルスルホニウム、４−メトキシフェニルメチルベンジルスルホニウム、４−アセトカルボニルオキシフェニルメチルベンジルスルホニウム、２−ナフチルメチルベンジルスルホニウム、２−ナフチルメチル(１−エトキシカルボニル)エチルスルホニウム、フェニルメチルフェナシルスルホニウム、４−ヒドロキシフェニルメチルフェナシルスルホニウム、４−メトキシフェニルメチルフェナシルスルホニウム、４−アセトカルボニルオキシフェニルメチルフェナシルスルホニウム、２−ナフチルメチルフェナシルスルホニウム、２−ナフチルオクタデシルフェナシルスルホニウム、９−アントラセニルメチルフェナシルスルホニウムなどのモノアリールスルホニウム；ジメチルフェナシルスルホニウム、フェナシルテトラヒドロチオフェニウム、ジメチルベンジルスルホニウム、ベンジルテトラヒドロチオフェニウム、オクタデシルメチルフェナシルスルホニウムなどのトリアルキルスルホニウムなどが挙げられ、これらは以下の文献に記載されている。
トリアリールスルホニウムに関しては、米国特許第４２３１９５１号明細書、米国特許第４２５６８２８号明細書、特開平７−６１９６４号公報、特開平８−１６５２９０号公報、特開平７−１０９１４号公報、特開平７−２５９２２号公報、特開平８−２７２０８号公報、特開平８−２７２０９号公報、特開平８−１６５２９０号公報、特開平８−３０１９９１号公報、特開平９−１４３２１２号公報、特開平９−２７８８１３号公報、特開平１０−７６８０号公報、特開平１０−２８７６４３号公報、特開平１０−２４５３７８号公報、特開平８−１５７５１０号公報、特開平１０−２０４０８３号公報、特開平８−２４５５６６号公報、特開平８−１５７４５１号公報、特開平７−３２４０６９号公報、特開平９−２６８２０５号公報、特開平９−２７８９３５号公報、特開２００１−２８８２０５号公報、特開平１１−８０１１８号公報、特開平１０−１８２８２５号公報、特開平１０−３３０３５３公報、特開平１０−１５２４９５公報、特開平５−２３９２１３号公報、特開平７−３３３８３４号公報、特開平９−１２５３７号公報、特開平８−３２５２５９号公報、特開平８−１６０６０６号公報、特開２０００−１８６０７１号公報（米国特許第６３６８７６９号明細書）など；ジアリールスルホニウムに関しては、特開平７−３００５０４号公報、特開昭６４−４５３５７号公報、特開昭６４−２９４１９号公報など；モノアリールスルホニウムに関しては、特開平６−３４５７２６号公報、特開平８−３２５２２５号公報、特開平９−１１８６６３号公報（米国特許第６０９３７５３号明細書）、特開平２−１９６８１２号公報、特開平２−１４７０号公報、特開平２−１９６８１２号公報、特開平３−２３７１０７号公報、特開平３−１７１０１号公報、特開平６−２２８０８６号公報、特開平１０−１５２４６９号公報、特開平７−３００５０５号公報、特開２００３−２７７３５３号公報、特開２００３−２７７３５２号公報など；トリアルキルスルホニウムに関しては、特開平４−３０８５６３号公報、特開平５−１４０２１０号公報、特開平５−１４０２０９号公報、特開平５−２３０１８９号公報、特開平６−２７１５３２号公報、特開昭５８−３７００３号公報、特開平２−１７８３０３号公報、特開平１０−３３８６８８号公報、特開平９−３２８５０６号公報、特開平１１−２２８５３４号公報、特開平８−２７１０２号公報、特開平７−３３３８３４号公報、特開平５−２２２１６７号公報、特開平１１−２１３０７号公報、特開平１１−３５６１３号公報、米国特許第６０３１０１４号明細書などが挙げられる。
ヨードニウムイオンとしては、ジフェニルヨードニウム、ジ−ｐ−トリルヨードニウム、ビス（４−ドデシルフェニル）ヨードニウム、ビス（４−メトキシフェニル）ヨードニウム、(４−オクチルオキシフェニル)フェニルヨードニウム、ビス（４−デシルオキシフェニル）ヨードニウム、４−（２−ヒドロキシテトラデシルオキシ）フェニルフェニルヨードニウム、４−イソプロピルフェニル（ｐ−トリル）ヨードニウム、イソブチルフェニル（ｐ−トリル）ヨードニウムなどが挙げられ、これらは、Macromolecules,10,1307(1977)、特開平６−１８４１７０号公報、米国特許第４２５６８２８号明細書、米国特許第４３５１７０８号明細書、特開昭５６−１３５５１９号公報、特開昭５８−３８３５０号公報、特開平１０−１９５１１７号公報、特開２００１−１３９５３９号公報、特開２０００−５１０５１６号公報、特開２０００−１１９３０６号公報などに記載されている。
カルベニウムカチオンとしては、トリフェニルカルベニウムカチオン、トリ（メチルフェニル）カルベニウムカチオン、トリ（ジメチルフェニル）カルベニウムカチオンなどのトリアリールカルベニウムが挙げられる。
セレニウムイオンとしては、トリフェニルセレニウム、トリ−ｐ−トリルセレニウム、トリ−ｏ−トリルセレニウム、トリス（４−メトキシフェニル）セレニウム、１−ナフチルジフェニルセレニウム、トリス（４−フルオロフェニル）セレニウム、トリ−１−ナフチルセレニウム、トリ−２−ナフチルセレニウム、トリス（４−ヒドロキシフェニル）セレニウム、４−(フェニルチオ)フェニルジフェニルセレニウム、 ４−(ｐ−トリルチオ)フェニルジ−ｐ−トリルセレニウムなどのトリアリールセレニウム；ジフェニルフェナシルセレニウム、ジフェニルベンジルセレニウム、ジフェニルメチルセレニウムなどのジアリールセレニウム；フェニルメチルベンジルセレニウム、４−ヒドロキシフェニルメチルベンジルセレニウム、フェニルメチルフェナシルセレニウム、４−ヒドロキシフェニルメチルフェナシルセレニウム、４−メトキシフェニルメチルフェナシルセレニウムなどのモノアリールセレニウム；ジメチルフェナシルセレニウム、フェナシルテトラヒドロセレノフェニウム、ジメチルベンジルセレニウム、ベンジルテトラヒドロセレノフェニウム、オクタデシルメチルフェナシルセレニウムなどのトリアルキルセレニウムなどが挙げられ、これらは特開昭５０−１５１９９７号公報、特開昭５０−１５１９７６号公報、特開昭５３−２２５９７号公報などに記載されている。
アンモニウムイオンとしては、例えば、テトラメチルアンモニウム、エチルトリメチルアンモニウム、ジエチルジメチルアンモニウム、トリエチルメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、トリメチル−ｎ−プロピルアンモニウム、トリメチルイソプロピルアンモニウム、トリメチル−ｎ−ブチルアンモニウム、トリメチルイソブチルアンモニウム、トリメチル−ｔ−ブチルアンモニウム、トリメチル−ｎ−ヘキシルアンモニウム、ジメチルジ−ｎ−プロピルアンモニウム、ジメチルジイソプロピルアンモニウム、ジメチル−ｎ−プロピルイソプロピルアンモニウム、メチルトリ−ｎ−プロピルアンモニウム、メチルトリイソプロピルアンモニウムなどのテトラアルキルアンモニウム；Ｎ，Ｎ−ジメチルピロリジニウム、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルピロリジニウム、Ｎ，Ｎ−ジエチルピロリジニウムなどのピロリジニウム；Ｎ，Ｎ’−ジメチルイミダゾリニウム、Ｎ，Ｎ’−ジエチルイミダゾリニウム、Ｎ−エチル−Ｎ’−メチルイミダゾリニウム、１，２，３−トリメチルイミダゾリニウム、１，３，４−トリメチルイミダゾリニウム、１，３−ジエチル−２−メチルイミダゾリニウム、１，３−ジエチル−４−メチルイミダゾリニウム、１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリニウムなどのイミダゾリニウム；Ｎ，Ｎ’−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、Ｎ，Ｎ’−ジエチルテトラヒドロピリミジニウム、Ｎ−エチル−Ｎ’−メチルテトラヒドロピリミジニウム、１，２，３−トリメチルテトラヒドロピリミジニウムなどのテトラヒドロピリミジニウム；Ｎ，Ｎ’−ジメチルモルホリニウム、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルモルホリニウム、Ｎ，Ｎ−ジエチルモルホリニウムなどのモルホリニウム；Ｎ，Ｎ−ジメチルピペリジニウム、Ｎ−エチル−Ｎ’−メチルピペリジニウム、Ｎ，Ｎ’−ジエチルピペリジニウムなどのピペリジニウム；Ｎ−メチルピリジニウム、Ｎ−エチルピリジニウム、Ｎ−ｎ−プロピルピリジニウム、Ｎ−イソプロピルピリジニウム、Ｎ−ｎ−ブチルピリジニウム、Ｎ−ベンジルピリジニウム、Ｎ−フェナシルピリジウムなどのピリジニウム；Ｎ，Ｎ’−ジメチルイミダゾリウム、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルイミダゾリウム、Ｎ，Ｎ’−ジエチルイミダゾリウム、１，２−ジエチル−３−メチルイミダゾリウム、１，３−ジエチル−２−メチルイミダゾリウム、１−メチル−３−ｎ−プロピル−２，４−ジメチルイミダゾリウムなどのイミダゾリウム；Ｎ−メチルキノリウム、Ｎ−エチルキノリウム、Ｎ−ｎ−プロピルキノリウム、Ｎ−イソプロピルキノリウム、Ｎ−ｎ−ブチルキノリウム、Ｎ−ベンジルキノリウム、Ｎ−フェナシルキノリウムなどのキノリウム；Ｎ−メチルイソキノリウム、Ｎ−エチルイソキノリウム、Ｎ−ｎ−プロピルイソキノリウム、Ｎ−イソプロピルイソキノリウム、Ｎ−ｎ−ブチルイソキノリウム、Ｎ−ベンジルイソキノリウム、Ｎ−フェナシルイソキノリウムなどのイソキノリウム；ベンジルベンゾチアゾニウム、フェナシルベンゾチアゾニウムなどのチアゾニウム；ベンジルアクリジウム、フェナシルアクリジウムなどのアクリジウムが挙げられる。
これらは、米国特許第４０６９０５５号明細書、特許第２５１９４８０号公報、特開平５−２２２１１２号公報、特開平５−２２２１１１号公報、特開平５−２６２８１３号公報、特開平５−２５５２５６号公報、特開平７−１０９３０３号公報、特開平１０−１０１７１８号公報、特開平２−２６８１７３号公報、特開平９−３２８５０７号公報、特開平５−１３２４６１号公報、特開平９−２２１６５２号公報、特開平７−４３８５４号公報、特開平７−４３９０１号公報、特開平５−２６２８１３号公報、特開平４−３２７５７４号公報、特開平２−４３２０２号公報、特開昭６０−２０３６２８号公報、特開昭５７−２０９９３１号公報、特開平９−２２１６５２号公報などに記載されている。
ホスホニウムイオンとしては、例えば、テトラフェニルホスホニウム、テトラ−ｐ−トリルホスホニウム、テトラキス（２−メトキシフェニル）ホスホニウム、テトラキス（３−メトキシフェニル）ホスホニウム、テトラキス（４−メトキシフェニル）ホスホニウムなどのテトラアリールホスホニウム；トリフェニルベンジルホスホニウム、トリフェニルフェナシルホスホニウム、トリフェニルメチルホスホニウム、トリフェニルブチルホスホニウムなどのトリアリールホスホニウム；トリエチルベンジルホスホニウム、トリブチルベンジルホスホニウム、テトラエチルホスホニウム、テトラブチルホスホニウム、テトラヘキシルホスホニウム、トリエチルフェナシルホスホニウム、トリブチルフェナシルホスホニウムなどのテトラアルキルホスホニウムなどが挙げられる。
これらは、特開平６−１５７６２４号公報、特開平５−１０５６９２号公報、特開平７−８２２８３号公報、特開平９−２０２８７３号公報などに記載されている。
ビスムトニウムイオンとしては、例えば、特開２００８−２１４３３０号公報に記載されている。
本発明で用いるオニウム塩は、前述の対カチオンと対アニオンからなる。この組み合わせは電荷がつり合う組み合わせであれば特に制限されないが、正孔輸送性化合物を一電子酸化させ、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低下させるために、ＰＦ６ −、ＰＦ５ＯＨ−などのフルオロリン酸イオン類、［（ＣＦ３ＣＦ２）３ＰＦ３］−、［（ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２）３ＰＦ３］−、［（（ＣＦ３）２ＣＦ）３ＰＦ３］−、［（（ＣＦ３）２ＣＦ）２ＰＦ４］−、［（（ＣＦ３）２ＣＦＣＦ２）３ＰＦ３］−および［（（ＣＦ３）２ＣＦＣＦ２）２ＰＦ４］−などのフッ素化アルキルフルオロリン酸イオン類；ＢＦ４ −、Ｂ（Ｃ６Ｆ５）４ −、Ｂ(Ｃ６Ｈ４ＣＦ３)４ −などのホウ酸イオン類、ＳｂＦ６ −、ＳｂＦ５ＯＨ−などのフルオロアンチモン酸イオン類が好ましく、さらに重合可能な置換基を有する電荷輸送性化合物の薄膜をより低温で作製するために、スルホニウム、ヨードニウム、カルベニウム、アンモニウムなどのカチオンとの組合せがより好ましく、有機ＥＬ素子を長寿命化させるためにはカルベニウム、アンモニウムカチオンとＢ（Ｃ６Ｆ５）４ −、Ｂ(Ｃ６Ｈ４ＣＦ３)４ −などのホウ酸イオン類、ＳｂＦ６ −、ＳｂＦ５ＯＨ−などのフルオロアンチモン酸イオン類、Ｆ６ −、ＰＦ５ＯＨ−などのフルオロリン酸イオン類、［（ＣＦ３ＣＦ２）３ＰＦ３］−、［（ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２）３ＰＦ３］−、［（（ＣＦ３）２ＣＦ）３ＰＦ３］−、［（（ＣＦ３）２ＣＦ）２ＰＦ４］−、［（（ＣＦ３）２ＣＦＣＦ２）３ＰＦ３］−および［（（ＣＦ３）２ＣＦＣＦ２）２ＰＦ４］−などのフッ素化アルキルフルオロリン酸イオン類の組合せがより好ましい。
特に、重合開始剤としては、オニウム塩の中でも、炭素カチオン、窒素カチオン、酸素カチオン、及び遷移金属を有するカチオンからなる群より選ばれる対カチオンを有するイオン化合物、すなわち既述の本発明の有機エレクトロニクス材料における説明中のイオン化合物が好ましい。
（溶媒）
重合層を形成するための塗布液を調製するための溶媒は、特に制限はないが、具体的には、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール、ペンタン、ヘキサン、オクタン等のアルカン、シクロヘキサン等の環状アルカン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、ジフェニルメタン等の芳香族溶媒、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコール−１−モノメチルエーテルアセタート等の脂肪族エーテル、１，２−ジメトキシベンゼン、１，３−ジメトキシベンゼン、アニソール、フェネトール、２−メトキシトルエン、３−メトキシトルエン、４−メトキシトルエン、２，３−ジメチルアニソール、２，４−ジメチルアニソール等の芳香族エーテル、酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル、乳酸エチル、乳酸ｎ−ブチル等の脂肪族エステル、酢酸フェニル、プロピオン酸フェニル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸ｎ−ブチル等の芳香族エステル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒、その他、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、アセトン、クロロホルム、塩化メチレンなどが挙げられるが、好ましくは芳香族溶媒、脂肪族エーテル、芳香族エーテル、脂肪族エステル、芳香族エステルである。
これらは何れか一種を単独で用いてもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いてもよい。
（比率）
本発明で用いる重合開始剤は、重合可能な置換基を有する正孔輸送性化合物を１００としたとき、０．０１〜１００質量％が好ましく、０．０５〜５０質量％が好ましく、０．１〜１００質量％がもっとも好ましい。０．０１質量％以下では、重合が十分進行しない、１００質量％以上では、膜質が低下する傾向がある。
［発光層、基板、陰極、陽極、電子輸送層、電子注入層］
本発明の第２の態様の有機ＥＬ素子において形成する、発光層、基板、陰極、陽極、電子輸送層、及び電子注入層は既述の第１の態様と同様であり、好ましい例や形成方法等も第１の態様と同様である。従って、既述の第１の態様における、発光層、基板、陰極、陽極、電子輸送層、及び電子注入層の説明が、第２の態様においてそのまま妥当する。
［薄膜の形成方法］
以上の第１及び第２の態様の有機ＥＬ素子において、各種の層を形成するためには、例えば、有機エレクトロニクス用材料を含む溶液を、インクジェット法、キャスト法、浸漬法、凸版印刷、凹版印刷、オフセット印刷、平板印刷、凸版反転オフセット印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷等の印刷法、スピンコーティング法などの公知の方法で所望の基体上に塗布する塗布法により作製し形成することができる。
さらに上記のような塗布方法で作製した薄膜を光照射や加熱処理等により重合反応を進行させ、塗布層の溶解度を変化（硬化）させることができる。このような作業を繰り返すことで塗布法により形成される有機ＥＬ素子の多層化を図ることが可能となる。
上記のような塗布方法は、通常、−２０〜＋３００℃の温度範囲、好ましくは１０〜１００℃、特に好ましくは１５〜５０℃で実施することができる。
また、上記光照射には、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、蛍光灯、発光ダイオード、太陽光等の光源を用いることができる。また、上記加熱処理は、ホットプレート上やオーブン内で行うことができ、０〜＋３００℃の温度範囲、好ましくは２０〜２５０℃、より好ましくは５０〜２００℃、さらに好ましく７０〜１５０℃で実施することができる。低温では十分な硬化反応の進行ができない、溶媒が残留するなどの問題から有機ＥＬ素子の寿命が低下する。高温では、樹脂基板へ有機ＥＬ素子を作製することが困難となる。また、塗布後の硬化反応は、加熱処理のみで行うことが、有機ＥＬ素子の長寿命化のために好ましい。
［発光色］
本発明の有機ＥＬ素子における発光色は特に限定されるものではないが、白色発光素子は家庭用照明、車内照明、時計や液晶のバックライト等の各種照明器具に用いることができるため好ましい。
白色発光素子を形成する方法としては、現在のところ単一の材料で白色発光を示すことが困難であることから、複数の発光材料を用いて複数の発光色を同時に発光させて混色させることで白色発光を得ている。複数の発光色の組み合わせとしては、特に限定されるものではないが、青色、緑色、赤色の３つの発光極大波長を含有するもの、青色と黄色、黄緑色と橙色等の補色の関係を利用した２つの発光極大波長を含有するものが挙げられる。
また発光色の制御は、燐光材料の種類と量を調整することによって行うことができる。
＜表示素子、照明装置、表示装置＞
本発明の表示素子は、既述の本発明の有機ＥＬ素子を備えたことを特徴としている。
例えば、赤・緑・青（ＲＧＢ）の各画素に対応する素子として、本発明の有機ＥＬ素子を用いることで、カラーの表示素子が得られる。
画像の形成には、マトリックス状に配置した電極でパネルに配列された個々の有機ＥＬ素子を直接駆動する単純マトリックス型と、各素子に薄膜トランジスタを配置して駆動するアクティブマトリックス型とがある。前者は、構造は単純ではあるが垂直画素数に限界があるため文字などの表示に用いる。後者は、駆動電圧は低く電流が少なくてすみ、明るい高精細画像が得られるので、高品位のディスプレイ用として用いられる。
また、本発明の照明装置は、既述の本発明の有機ＥＬ素子を備えたことを特徴としている。さらに、本発明の表示装置は、照明装置と、表示手段として液晶素子と、を備えたことを特徴としている。バックライト（白色発光光源）として上述の本発明の照明装置を用い、表示手段として液晶素子を用いた表示装置、すなわち液晶表示装置としてもよい。この構成は、公知の液晶表示装置において、バックライトのみを本発明の照明装置に置き換えた構成であり、液晶素子部分は公知技術を転用することができる。
以下に、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
（重合性の評価）
下記化合物１（４．５ｍｇ）のトルエン溶液（４００μｌ）と下記イオン化合物１（０．４５ｇ）の酢酸エチル溶液（１００μｌ）を混合した塗布溶液を、３０００ｒｐｍで石英板上にスピンコートした。ついで、ホットプレート上で、１２０℃で１０分間加熱して重合反応を行った。加熱後にトルエン：酢酸エチル（４：１）の混合溶媒に石英板を１分間浸漬し、洗浄をおこなった。洗浄前後のＵＶ−ｖｉｓスペクトルにおける吸収極大（λｍａｘ）の吸光度（Ａｂｓ）の比から、残膜率を測定した。
洗浄前：λｍａｘ＝３８３ｎｍ 、 Ａｂｓ＝０．２２９
洗浄後：λｍａｘ＝３８３ｎｍ 、 Ａｂｓ＝０．２２８
残膜率（％）＝洗浄後Ａｂｓ／洗浄前Ａｂｓ×１００
＝０．２２８／０．２２９×１００＝９９．６
Figure 2011040531
Figure 2011040531
［実施例２］
ホットプレート上での加熱温度を１８０℃にした以外は、すべて実施例１と同様の方法で残膜率を測定した。
［実施例３］
イオン化合物１に代えて、下記イオン化合物２を用いた以外は、すべて実施例１と同様の方法で残膜率を測定した。
Figure 2011040531
［実施例４］
ホットプレート上での加熱温度を１８０℃にした以外は、すべて実施例３と同様の方法で残膜率を測定した。
［比較例１］
イオン化合物１に代えて、下記イオン化合物３を用いた以外は、すべて実施例１と同様の方法で残膜率を測定した。
Figure 2011040531
［比較例２］
ホットプレート上での加熱温度を１８０℃にした以外は、すべて比較例１と同様の方法で残膜率を測定した。
［比較例３］
イオン化合物１に代えて、下記イオン化合物４を用いた以外は、すべて実施例１と同様の方法で残膜率を測定した。
Figure 2011040531
［比較例４］
ホットプレート上での加熱温度を１８０℃にした以外は、すべて比較例３と同様の方法で残膜率を測定した。
［比較例５］
イオン化合物１に代えて、下記イオン化合物５を用いた以外は、すべて実施例１と同様の方法で残膜率を測定した。
Figure 2011040531
［比較例６］
ホットプレート上での加熱温度を１８０℃にした以外は、すべて比較例５と同様の方法で残膜率を測定した。
表１に各イオン化合物を用い、１２０℃及び１８０℃で残膜率を評価した結果をまとめた。本発明に係るイオン化合物を用いたとき、従来のオニウム塩型の硬化剤を用いたときより、低温で効果が進行していることが分かる。
Figure 2011040531
［実施例５］
ＩＴＯを１．６ｍｍ幅にパターンニングしたガラス基板上に、化合物１（４．５ｍｇ）のトルエン溶液（４００μｌ）とイオン化合物１（０．４５ｇ）の酢酸エチル溶液（１００μｌ）を混合した塗布溶液を、３０００ｒｐｍでガラス基板上にスピンコートした。以後の実験は乾燥窒素環境下で行った。ついで、ホットプレート上で１８０℃で１０分間加熱して硬化させ、正孔注入層（４０ｎｍ）を形成した。
次いで、正孔注入層上に、下記構造式で表されるポリマ１（７５質量部）、ポリマ２（２０質量部）、ポリマ３（５質量部）からなる混合物の、トルエン溶液（１．０質量％）を３０００ｒｐｍでスピンコートし、ホットプレート上で８０℃、５分間加熱し、ポリマー発光層（膜厚８０ｎｍ）を形成した。なお、正孔注入層と発光層は互いに溶解することなく積層することができた。
Figure 2011040531
さらに、得られたガラス基板を真空蒸着機中に移し、上記発光層上にＢａ（膜厚３ｎｍ）、Ａｌ（膜厚１００ｎｍ）の順に電極を形成した。
電極形成後、大気開放することなく、乾燥窒素環境中に基板を移動し、０．７ｍｍの無アルカリガラスに０．４ｍｍのザグリを入れた封止ガラスとＩＴＯパターニングガラス基板を、光硬化性エポキシ樹脂を用いて貼り合わせることにより封止を行い、多層構造の高分子型有機ＥＬ素子を作製した。以後の実験は大気中、室温（２５℃）で行った。
この有機ＥＬ素子のＩＴＯを正極、Ａｌを陰極として電圧を印加したところ、約３Ｖで緑色発光が観測された。輝度５０００ｃｄ／ｍ２における電流効率は９．１ｃｄ／Ａ、駆動電圧は４．９Ｖであった。また、寿命特性として、電流密度１３ｍＡ／ｃｍ２の定電流を印加し、輝度半減時間を測定したところ、３４０時間であった。
［比較例７］
イオン化合物１をイオン化合物３に変更した以外は、すべて実施例５と同様の方法で多層構造の高分子型有機ＥＬ素子を作製した。この有機ＥＬ素子のＩＴＯを正極、Ａｌを陰極として電圧を印加したところ、約３．５Ｖで緑色発光が観測された。輝度５０００ｃｄ／ｍ２における電流効率は６．９ｃｄ／Ａ、駆動電圧は５．９Ｖであった。また、寿命特性として、電流密度１４ｍＡ／ｃｍ２の定電流を印加し、輝度半減時間を測定したところ、７０時間であった。実施例５と比較して、駆動電圧が高く、輝度半減時間も大幅に短かった。
［実施例６］（有機ＥＬ素子の特性）
有機ＥＬ素子の作製
ＩＴＯを１．６ｍｍ幅にパターンニングしたガラス基板上に、下記に示した化合物１(３．９ｍｇ)と化合物２（０．６ｍｇ、重量平均分子量（Ｍｗ）２４７，０００ Ｍｗ／Ｍｎ＝１．６５、Ｍｎは、数平均分子量を示す）をトルエン（１．２ｍｌ）に溶解し、下記化学式で表される重合開始剤（０．４５ｍｇ）を酢酸エチル（１００μｌ）に溶解し、それらを混合した塗布溶液を、３０００ｒｐｍでスピンコートした後、ホットプレート上で１８０℃、１０分間加熱して硬化させ、正孔注入層（３０ｎｍ）を形成した。
Figure 2011040531
Figure 2011040531
さらに、下記化合物３（４．５ｍｇ、重量平均分子量５，７００ Ｍｗ／Ｍｎ＝１．９４）をトルエン（１．２ｍｌ）に溶解し、上記重合開始剤（０．４５ｍｇ）を酢酸エチル（１００μｌ）に溶解し、それらを混合した塗布溶液を、３０００ｒｐｍでスピンコートした後、ホットプレート上で１８０℃、１０分間加熱して硬化させ、正孔輸送層（３０ｎｍ）を形成した。
Figure 2011040531
次いで、得られたガラス基板を真空蒸着機中に移し、ＣＢＰ＋Ｉｒ（ｐｉｑ）３（４０ｎｍ）、ＢＡｌｑ（１０ｎｍ）、Ａｌｑ３（３０ｎｍ）、ＬｉＦ（膜厚０．５ｎｍ）、Ａｌ（膜厚１００ｎｍ）の順に蒸着して発光層を形成した。
ＣＢＰ：4,4'-Bis(Carbazol-9-yl)-biphenyl
Ｉｒ（ｐｉｑ）３：トリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム
ＢＡｌｑ：ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノリナート）（４−ビフェニルオキソラート）アルミニウム
Ａｌｑ３：アルミニウム錯体（Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum(III)）
電極形成後、大気開放することなく、乾燥窒素環境中に基板を移動し、０．７ｍｍの無アルカリガラスに０．４ｍｍのザグリを入れた封止ガラスとＩＴＯ基板を、光硬化性エポキシ樹脂を用いて貼り合わせることにより封止を行い、多層構造の高分子型有機ＥＬ素子を作製した。以後の操作は大気中、室温（２５℃）で行った。
この有機ＥＬ素子のＩＴＯを正極、Ａｌを陰極として電圧を印加したところ、約４Ｖで赤色発光が観測され、輝度１０００ｃｄ／ｍ２における電流効率は７．２ｃｄ／Ａであった。なお、電流電圧特性はヒューレットパッカード社製の微小電流計４１４０Ｂで測定し、発光輝度はフォトリサーチ社製の輝度計プリチャード１９８０Ｂを用いて測定した。
また、寿命特性として、定電流を印加しながらトプコン社製ＢＭ−７で輝度を測定し、輝度が初期輝度（１０００ｃｄ／ｍ２）から半減する時間を測定したところ、２７０時間であった。
（実施例６の積層の確認）
実施例６のＩＴＯを石英に変更した以外は、すべて同じ方法で正孔注入層を形成した。正孔注入層をトルエンに１分間浸漬させ、トルエン浸漬前後の吸収スペクトル強度変化を観測したところ、９９．８％が残存していることが分かった。
正孔注入層の上に、実施例１と同様に正孔輸送を形成した。正孔輸送層をトルエンに１分間浸漬させ、トルエン浸漬前後の吸収スペクトル強度変化を観測したところ、９７．８％が残存した。
［実施例７］
実施例６で、正孔輸送層を、重合開始剤（０．４５ｍｇ）を加えずに形成した以外は同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。この有機ＥＬ素子のＩＴＯを正極、Ａｌを陰極として電圧を印加したところ、約３．５Ｖで赤色発光が観測され、輝度１０００ｃｄ／ｍ２における電流効率は８．４ｃｄ／Ａであった。また、輝度が初期輝度（１０００ｃｄ／ｍ２）から半減する時間を測定したところ、１０２０時間であった。
（実施例７の積層の確認）
実施例７のＩＴＯを石英に変更した以外は、すべて同じ方法で正孔注入層を形成した。正孔注入層をトルエンに１分間浸漬させ、トルエン浸漬前後の吸収スペクトル強度変化を観測したところ、９９．８％が残存していることが分かった。
正孔注入層の上に、実施例２と同様に正孔輸送を形成した。正孔輸送層をトルエンに１分間浸漬させ、トルエン浸漬前後の吸収スペクトル強度変化を観測したところ、９７．２％が残存した。
［比較例８］
実施例６で化合物１と化合物２の代わりに化合物２（４．５ｍｇ）のみを用いて、重合開始剤との混合溶液を調製して正孔注入層（３０ｎｍ）を形成した以外は、実施例６と同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。この有機ＥＬ素子のＩＴＯを正極、Ａｌを陰極として電圧を印加したところ、約６Ｖで赤色発光が観測され、輝度１０００ｃｄ／ｍ２における電流効率は１．３ｃｄ／Ａであった。
また、輝度が初期輝度（１０００ｃｄ／ｍ２）から半減する時間を測定したところ、１２時間であった。
（比較例８の積層の確認）
比較例８のＩＴＯを石英に変更した以外は、すべて同じ方法で正孔注入層を形成した。正孔注入層をトルエンに１分間浸漬させ、トルエン浸漬前後の吸収スペクトル強度変化を観測したところ、２．８％しか膜が残存しておらず、積層構造は作製できなかった。
比較例８のように隣接する２層に、それぞれ重合可能な置換基を有する正孔輸送性化合物を含む混合物を用いない場合、積層構造が作製できず、発光効率、発光寿命が劣るが、実施例６、７に示したように、隣接する２層に、それぞれ重合可能な置換基を有する正孔輸送性化合物を含む混合物を用いた場合、積層構造が容易に作成でき発光効率、発光寿命に優れた素子が出来る。また、実施例７のように、陽極に近い層にのみ重合開始剤を混合することでより発光効率・発光寿命に優れた素子が作製できる。
［実施例８］
ＩＴＯを１．６ｍｍ幅にパターンニングしたガラス基板上に、下記に示した化合物４(４．５ｍｇ、Ｍｗ＝７，７００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．４５）をトルエン（１．２ｍｌ）に溶解し、上記重合開始剤（０．４５ｍｇ）を酢酸エチル（１００μｌ）に溶解し、それらを混合した塗布溶液を、３０００ｒｐｍでスピンコートした後、ホットプレート上で１８０℃、１０分間加熱して硬化させ、正孔注入層（３０ｎｍ）を形成した。
Figure 2011040531
次いで、正孔注入層上に下記に示した化合物５(４．５ｍｇ、Ｍｗ＝１０，８００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．５２）、トルエン（１．２ｍｌ）を混合した塗布溶液を、３０００ｒｐｍでスピンコートした後、ホットプレート上で１８０℃、１０分間加熱して硬化させ、正孔輸送層（３０ｎｍ）を形成した。
Figure 2011040531
次いで、正孔輸送層上に、下記構造式で表されるポリマ１（７５質量部）、ポリマ２（２０質量部）、ポリマ３（５質量部）からなる混合物の、
トルエン溶液（１．０質量％）を３０００ｒｐｍでスピンコートし、ホットプレート上で８０℃、５分間加熱し、ポリマー発光層（膜厚８０ｎｍ）を形成した。なお、正孔輸送層と発光層は互いに溶解することなく積層することができた。
さらに、得られたガラス基板を真空蒸着機中に移し、上記発光層上にＢａ（膜厚３ｎｍ）、Ａｌ（膜厚１００ｎｍ）の順に電極を形成した。
電極形成後、大気開放することなく、乾燥窒素環境中に基板を移動し、０．７ｍｍの無アルカリガラスに０．４ｍｍのザグリを入れた封止ガラスとＩＴＯ基板を、光硬化性エポキシ樹脂を用いて貼り合わせることにより封止を行い、多層構造の高分子型有機ＥＬ素子を作製した。以後の操作は大気中、室温（２５℃）で行った。
この有機ＥＬ素子のＩＴＯを正極、Ａｌを陰極として電圧を印加したところ、約３．５Ｖで緑色発光が観測された。輝度５０００ｃｄ／ｍ２における電流効率は８．１ｃｄ／Ａ、駆動電圧は６．１Ｖであった。また、輝度が初期輝度（１０００ｃｄ／ｍ２）から半減する時間を測定したところ、９９０時間であった。
Figure 2011040531
１．発光層
２．陽極
３．正孔注入層
４．陰極
５．電子注入層
６．正孔輸送層
７．電子輸送層
８．基板

Claims (33)

  1. 少なくとも、イオン化合物と、電荷輸送性ユニットを有する化合物（以下、電荷輸送性化合物と呼ぶ）とを含有する有機エレクトロニクス用材料であって、
    前記イオン化合物が、対カチオンと対アニオンとからなり、前記対カチオンが、Ｈ＋、炭素カチオン、窒素カチオン、酸素カチオン、及び遷移金属を有するカチオンのうちのいずれか１種または２種以上であることを特徴とする有機エレクトロニクス用材料。
  2. 炭素カチオンが三級炭素カチオンであることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロニクス用材料。
  3. 窒素カチオンが、第三級もしくは第四級窒素カチオンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロニクス用材料。
  4. 対アニオンが、フルオロリン酸イオン類、フッ素化アルキルフルオロリン酸イオン類、ホウ酸イオン類、及びフルオロアンチモン酸イオン類のうちのいずれか１種または２種以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機エレクトロニクス用材料。
  5. 電荷輸送性化合物が、トリアリールアミン、カルバゾール、及びチオフェンから選ばれる少なくとも１つ以上の構造を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機エレクトロニクス用材料。
  6. 電荷輸送性化合物が、下記一般式（１ａ）〜（７ａ）で表される正孔輸送性を有する繰り返し単位を含むポリマー又はオリゴマーであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機エレクトロニクス用材料。
    Figure 2011040531
    （式中、Ａｒ１〜Ａｒ２０は、それぞれ独立に炭素数２〜３０個のアリール基もしくはヘテロアリール基、または、置換もしくは非置換のアリーレン基、ヘテロアリーレン基を表す。ここで、アリール基とは芳香族炭化水素から水素原子１個を除いた原子団であり、ヘテロアリール基とは、ヘテロ原子を有する芳香族化合物から水素原子１個を除いた原子団、またはＲを表す。Ｒはそれぞれ独立に−Ｒ１、−ＯＲ２、−ＳＲ３、−ＯＣＯＲ４、−ＣＯＯＲ５、−ＳｉＲ６Ｒ７Ｒ８または一般式（２ａ）〜（４ａ）（ただし、Ｒ１〜Ｒ８は、水素原子、炭素数１〜２２個の直鎖、環状もしくは分岐アルキル基、または炭素数２〜３０個のアリール基もしくはヘテロアリール基を表す。）を表す。ここで、アリーレン基とは芳香族炭化水素から水素原子２個を除いた原子団であり、ヘテロアリーレン基とは、ヘテロ原子を有する芳香族化合物から水素原子２個を除いた原子団である。Ｘは前記Ｒのうち、水素原子を１つ以上有する基から、さらに１つの水素原子を除去した基を表す。）
  7. さらに、電荷輸送性化合物が、１つ以上の重合可能な置換基を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機エレクトロニクス用材料。
  8. 重合可能な置換基が、オキセタン、エポキシ、及びビニルエーテルのうちのいずれか１以上であることを特徴とする請求項７に記載の有機エレクトロニクス用材料。
  9. さらに、溶媒を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機エレクトロニクス用材料。
  10. イオン化合物が電子受容性化合物であり、電荷輸送性化合物が一電子酸化されうることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の有機エレクトロニクス用材料。
  11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の有機エレクトロニクス用材料を、基板上に塗布し、成膜した層を有することを特徴とする有機エレクトロニクス素子。
  12. 成膜した層を不溶化したことを特徴とする請求項１１に記載の有機エレクトロニクス素子。
  13. 不溶化した層上に、さらに成膜し、多層化したことを特徴とする請求項１２に記載の有機エレクトロニクス素子。
  14. 基板が、樹脂フィルムであることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の有機エレクトロニクス素子。
  15. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の有機エレクトロニクス用材料より形成された層を有することを特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子。
  16. 少なくとも基板、陽極、正孔注入層、重合層、発光層および陰極を積層してなる有機エレクトロルミネセンス素子であって、前記重合層が、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の有機エレクトロニクス用材料により形成された層である有機エレクトロルミネセンス素子。
  17. 少なくとも基板、陽極、重合層、正孔輸送層、発光層および陰極を積層してなる有機エレクトロルミネセンス素子であって、前記重合層が、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の有機エレクトロニクス用材料により形成された層である有機エレクトロルミネセンス素子。
  18. 有機エレクトロルミネセンス素子の発光色が白色であることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネセンス素子。
  19. 多層構造からなり、該多層構造中の隣接する２層が、それぞれ重合可能な置換基を有する正孔輸送性化合物を含む混合物を用いて塗布法により形成され、前記各正孔輸送性化合物を重合してなることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  20. 前記重合可能な置換基が、エポキシ基、オキセタン基、及びビニルエーテル基のうちのいずれか１以上である請求項１９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  21. 前記正孔輸送性化合物が、少なくともアリールアミン、カルバゾール、又はチオフェン骨格を含む請求項１９又は２０に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  22. 前記正孔輸送性化合物が、数平均分子量１０００以上のオリゴマーまたはポリマーである請求項１９〜２１のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  23. 前記隣接する２層のうち、陽極に近い層にのみ重合開始剤を混合する請求項１９〜２２のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  24. 前記重合開始剤が、炭素カチオン、窒素カチオン、酸素カチオン、及び遷移金属を有するカチオンからなる群より選ばれる対カチオンを有するイオン化合物である請求項２３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  25. 前記隣接する２層が、正孔注入層と正孔輸送層、正孔輸送層と発光層のいずれかである請求項１９〜２４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  26. 前記発光層が金属錯体を含む請求項２５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  27. 前記イオン化合物が電子受容性化合物であり、前記正孔輸送性化合物が一電子酸化されうることを特徴とする請求項２４〜２６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  28. 前記有機エレクトロルミネッセンス素子の基板が、樹脂フィルムである請求項１９〜２７のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  29. 有機エレクトロルミネセンス素子の発光色が白色であることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか１項又は請求項１９〜２８のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  30. 有機エレクトロルミネセンス素子の基板が、フレキシブル基板であることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか１項又は請求項１９〜２７のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  31. 請求項１５〜２０のいずれか１項又は請求項１９〜３０のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた表示素子。
  32. 請求項１５〜２０のいずれか１項又は請求項１９〜３０のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた照明装置。
  33. 請求項３２に記載の照明装置と、表示手段として液晶素子と、を備えた表示装置。
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