(57)【要約】  有機ＥＬ材料と溶媒とを含有する有機ＥＬ材料含有溶液であって、有機ＥＬ材料は、少なくともホストとドーパントとを含み、ホストは、アントラセン誘導体であり、溶媒は、ホストを０．５重量％以上溶解させ、かつ、粘度が５ｃＰ以上である。また、溶媒は、炭素数１〜１０のアルキル基を置換基に有するアルキル置換ビフェニルを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ＥＬ材料と溶媒とを含有する有機ＥＬ材料含有溶液であって、
前記有機ＥＬ材料は、少なくともホストとドーパントとを含み、
前記ホストは、アントラセン誘導体であり、
前記溶媒は、前記ホストを０．５重量％以上溶解させ、かつ、粘度が５ｃＰ以上である
ことを特徴とした有機ＥＬ材料含有溶液。
【請求項２】
請求項１に記載の有機ＥＬ材料含有溶液において、
前記溶媒は、ビフェニル誘導体を含む
ことを特徴とした有機ＥＬ材料含有溶液。
【請求項３】
請求項２に記載の有機ＥＬ材料含有溶液において、
前記溶媒は、炭素数１〜１０のアルキル基を置換基に有するアルキル置換ビフェニルを含む
ことを特徴とした有機ＥＬ材料含有溶液。
【請求項４】
請求項３に記載の有機ＥＬ材料含有溶液において、
前記アルキル置換ビフェニルの前記アルキル基の炭素数は、１〜５である
ことを特徴とした有機ＥＬ材料含有溶液。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の有機ＥＬ材料含有溶液において、
前記ホストは、分子量が４０００以下である
ことを特徴とした有機ＥＬ材料含有溶液。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の有機ＥＬ材料含有溶液において、
前記アントラセン誘導体は、下記式（１）で表される
ことを特徴とした有機ＥＬ材料含有溶液。
【化１】
2008105471.tif 000040
（前記式（１）中、Ａｒ１〜Ａｒ３は、置換または無置換の核原子数５〜５０のアリール基またはヘテロアリール基、炭素数１０〜３０の縮合芳香族基を示す。
Ｌは単結合、または、２価の連結基としての置換または無置換の核原子数５〜５０のアリーレン基またはヘテロアリーレン基を示す。
ｎは１〜４までの整数を示す。）
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の有機ＥＬ材料含有溶液において、
前記アントラセン誘導体は、下記式（２）で表される
ことを特徴とした有機ＥＬ材料含有溶液。
【化２】
2008105471.tif 000041
（前記式（２）中、Ａｒ１は、置換または無置換の核原子数５〜５０のアリール基またはヘテロアリール基を示し、
Ｌは、２価の連結基であり、置換または無置換の核原子数５〜５０のアリーレン基またはヘテロアリーレン基、炭素数１０〜３０の縮合芳香族基を示す。
ｎは０〜４までの整数を示す。）
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の有機ＥＬ材料含有溶液において、
前記式（１）または前記式（２）中のｎは、０〜２の整数である
ことを特徴とした有機ＥＬ材料含有溶液。
【請求項９】
請求項１に記載の有機ＥＬ材料含有溶液において、
前記アントラセン誘導体に代えて、下記式（３）で表されるナフタセン誘導体を前記ホストとする
ことを特徴とした有機ＥＬ材料含有溶液。
【化３】
2008105471.tif 000042
（前記式（３）中、Ａ、Ｂは炭素数６〜２０の置換または無置換の芳香族基、炭素数１０〜２０の置換または無置換の縮合芳香族基であり、Ａ、Ｂは同一でも異なっていても良い。ただし、Ａ、Ｂの少なくともいずれか一つは下記式（４）で表される構造を有する。
【化４】
2008105471.tif 000043
前記式（４）中、Ａｒは、炭素数６〜２０の置換または無置換の芳香族、炭素数１０〜２０の置換または無置換の縮合芳香族基である。ｎは、０〜４の整数である。）
【請求項１０】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の有機ＥＬ材料含有溶液において、
前記ドーパントは、下記式（５）で表されるスチリルアミン誘導体である
ことを特徴とした有機ＥＬ材料含有溶液。
【化５】
2008105471.tif 000044
（前記式（５）中、Ａｒ４からＡｒ６のうち少なくとも一つは置換または無置換のスチリル基を含む。ｐ’は、１〜４の整数である。）
【請求項１１】
請求項１０に記載の有機ＥＬ材料含有溶液において、
前記式（５）に示されるスチリルアミン誘導体に代えて、下記式（６）に示されるアリールアミンの置換誘導体を前記ドーパントとする
ことを特徴とした有機ＥＬ材料含有溶液。
【化６】
2008105471.tif 000045
（前記式（６）中、Ａｒ７〜Ａｒ９は、置換または無置換の核炭素数５〜４０のアリール基である。
ｑ’は、１〜４の整数である。）
【請求項１２】
請求項９に記載の有機ＥＬ材料含有溶液において、
前記ドーパントは、下記式（７）で表されるインデノペリレン誘導体である
ことを特徴とした有機ＥＬ材料含有溶液。
【化７】
2008105471.tif 000046
（前記式（７）中、Ｘ１ 〜Ｘ６、Ｘ９、Ｘ１０、Ｘ１１〜Ｘ１６、Ｘ１９、Ｘ２０はそれぞれ独立に水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルケニル基、アルケニルオキシ基、アルケニルチオ基、芳香環含有アルキル基、芳香環含有アルキルオキシ基、芳香環含有アルキルチオ基、芳香環基、芳香族複素環基、芳香環オキシ基、芳香環チオ基、芳香環アルケニル基、アルケニル芳香環基、アミノ基、カルバゾリル基、シアノ基、水酸基、−ＣＯＯＲ１’（Ｒ１’は水素、アルキル基、アルケニル基、芳香環含有アルキル基または芳香環基である。）、−ＣＯＲ２’（Ｒ２’は水素、アルキル基、アルケニル基、芳香環含有アルキル基、芳香環基またはアミノ基である。）、または−ＯＣＯＲ３’（Ｒ３’はアルキル基、アルケニル基、芳香環含有アルキル基または芳香環基である。）である。Ｘ１〜Ｘ６、Ｘ９、Ｘ１０、Ｘ１１〜Ｘ１６、Ｘ１９、Ｘ２０の隣接する基は、互いに結合して、または置換している炭素原子と共に環を形成していてもよい。Ｘ１〜Ｘ６、Ｘ９、Ｘ１０、Ｘ１１〜Ｘ１６、Ｘ１９、Ｘ２０の少なくとも１つは水素ではない。）
【請求項１３】
請求項１２に記載の有機ＥＬ材料含有溶液において、
前記インデノペリレン誘導体は、下記式（８）で表される
ことを特徴とした有機ＥＬ材料含有溶液。
【化８】
2008105471.tif 000047
（前記式（８）中、Ｘ１，Ｘ４、Ｘ１１、Ｘ１４は芳香環基である。）
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれかに記載の有機ＥＬ材料含有溶液において、
粘度調整液を含有する
ことを特徴とした有機ＥＬ材料含有溶液。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれかに記載の有機ＥＬ材料含有溶液を用いて前記有機ＥＬ材料を成膜する
ことを特徴とする有機ＥＬ薄膜形成方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の有機ＥＬ薄膜形成方法において、
前記有機ＥＬ材料含有溶液をインクジェット法により吐出する吐出工程と、
吐出された前記有機ＥＬ材料含有溶液から前記溶媒を揮発させて前記有機ＥＬ材料を膜化させる膜化工程と、
を備える
ことを特徴とする有機ＥＬ薄膜形成方法。
【請求項１７】
請求項１５または請求項１６に記載の有機ＥＬ薄膜形成方法により形成された有機ＥＬ薄膜を含む
ことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ材料含有溶液、有機ＥＬ薄膜形成方法および有機ＥＬ素子に関し、有機ＥＬ素子を構成する有機薄膜を塗布法で形成する際に用いられる有機ＥＬ材料含有溶液、この溶液を用いて薄膜を形成する方法、この方法により形成された有機ＥＬ薄膜を含む有機ＥＬ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記のような有機ＥＬ素子が知られている。
有機ＥＬ素子は、電界を印加することにより、陽極より注入された正孔と陰極より注入された電子の再結合エネルギーにより蛍光物質が発光する原理を利用した自発光素子である。【０００３】
このような有機ＥＬ素子を構成する材料として、低分子有機ＥＬ材料が知られている。
低分子有機ＥＬ材料としては、トリス（８−キノリノール）アルミニウム錯体等のキレート錯体、クマリン錯体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ビススチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体等の発光材料が知られており、それらは青色から赤色までの可視領域の発光が得られることが報告されており、カラー表示素子の実現が期待されている。【０００４】
低分子有機ＥＬ材料を薄膜に成膜するにあたっては、真空蒸着法が採用され、良好な熱的安定性を持って昇華させて基板上に蒸着させることにより、高性能の有機ＥＬ素子が得られている（例えば、特許文献１等）。
しかしながら、蒸着法にあっては、高真空の設備や複雑な製造工程が必要であり、赤緑青の各色の区分が困難であるという問題があった。また、蒸着法は、材料利用効率が低いという問題があった。【０００５】
これに対し、有機ＥＬ材料の他の成膜法として塗布法が知られている。
塗布法は、一般に高分子有機ＥＬ材料の成膜に用いられており、溶媒に溶解された有機ＥＬ材料を使用して有機ＥＬ材料の薄膜を形成することが行われている（例えば、特許文献２等）。この塗布法によれば、有機ＥＬ材料の薄膜を簡易かつ低コストに成膜することができ、色の区分も容易になるという利点がある。
しかしながら、高分子有機ＥＬ材料は、合成経路が複雑で、高純度精製も困難である。そのため、発光効率、寿命、色純度等に優れた高分子有機ＥＬ材料は、未だ知られていない。特に、青色発光の高分子有機ＥＬ材料は、青色発光の低分子有機ＥＬ材料と比較して性能が低い。【０００６】
そこで、低分子有機ＥＬ材料を塗布法で成膜するという考え方がある。
しかし、低分子有機ＥＬ材料を溶解させた塗布用組成物には、溶解度や粘度等の問題点があった。【０００７】
塗布法にて有機ＥＬ材料の薄膜を成膜するにあたっては、有機ＥＬ材料を溶液に溶解させる必要がある。
高分子有機ＥＬ材料の場合、トルエン、キシレン、テトラリン等の溶媒に溶解させた塗布用組成物が一般に知られている（例えば、特許文献３、４、５等）。
しかし、低分子有機ＥＬ材料を塗布法で成膜するにあたり、任意の低分子有機ＥＬ材料を上記の溶媒に溶解させようとすると、低分子有機ＥＬ材料は難溶性であるという問題がある。【０００８】
所定量以上（例えば０．５重量％以上）の溶解度がないと、塗布法を適用できないところ、低分子有機ＥＬ材料の溶解度は、一般に、０．１重量％〜０．２重量％であり、このような低い溶解度であるため、低分子有機ＥＬ材料を塗布法で成膜することができなかった。
最近では、低分子系材料でも塗布法による成膜ができることをみいだしているが（例えば、特許文献６等）、この場合においても、低分子系材料の溶解度は不十分である。また、特許文献６に記載の塗布用組成物を用いて有機ＥＬ素子を実際に製造した場合、得られる有機ＥＬ素子の性能（発光効率、寿命、色純度等）が不十分である。【０００９】
また、低分子有機ＥＬ材料を溶媒に溶解させた塗布用組成物は、一般に溶液粘度が低いため、塗布法による成膜への適性が低いという問題がある。
例えば、インクプリント法やノズルジェット法等の塗布法で有機ＥＬ材料を成膜する場合、インクジェット法で１.５ｃＰ以上、ノズルプリント法で１ｃＰ以上の粘度が必要である。
この点、高分子有機ＥＬ材料であれば、溶媒にＥＬ材料を溶解させると粘度を大きくすることができる。【００１０】
これに対し、低分子有機ＥＬ材料は、溶媒に溶解させてもそれだけでは粘度を高くすることができない。例えば、低分子有機ＥＬ材料をトルエンやキシレンなどの溶媒に溶かしても、その溶液粘度は１ｃＰ未満である。したがって、何らかの手段により塗布用組成物の粘度を高くする必要がある。
塗布用組成物の増粘手段としては、例えば、アルコール系溶液等の粘度調整液が知られている。しかし、アルコール系溶液は低分子有機ＥＬ材料に対しては貧溶媒であるため、粘度を高くするためにアルコール系溶液を添加すると、低分子有機ＥＬ材料の溶解度が低下する。
また、低分子有機ＥＬ材料に炭素数の大きいアルキル基を導入することにより塗布用組成物の粘度を高くすることも可能である。しかし、この場合においても、低分子有機ＥＬ材料の溶解度が低下するという問題がある。【００１１】
【特許文献１】ＷＯ２００４／０１８５８７号公報
【特許文献２】特開２００３−２２９２５６号公報
【特許文献３】ＷＯ２００５／０５９２６７号公報
【特許文献４】特開２００２−３１３５６１号公報
【特許文献５】特開２００４−１１９３５１号公報
【特許文献６】特開２００６−１９０７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記のような問題のため、発光効率、寿命、色純度等の点で非常に優れた低分子有機ＥＬ材料を、簡易かつ低コストに薄膜形成が可能な塗布法によって成膜することができず、有機ＥＬ材料の本格的実用化にとって大きな障害となっている。【００１３】
本発明の目的は、上記問題を解消し、性能の高い有機ＥＬ材料を塗布法で成膜するための有機ＥＬ材料含有溶液を提供することにある。あわせて、本発明は、この有機ＥＬ材料含有溶液を用いた有機ＥＬ薄膜形成方法およびこの有機ＥＬ薄膜形成方法により形成された有機ＥＬ薄膜を含む有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の有機ＥＬ材料含有溶液は、有機ＥＬ材料と溶媒とを含有する有機ＥＬ材料含有溶液であって、前記有機ＥＬ材料は、少なくともホストとドーパントとを含み、前記ホストは、アントラセン誘導体であり、前記溶媒は、前記ホストを０．５重量％以上溶解させ、かつ、粘度が５ｃＰ以上であることを特徴とする。【００１５】
このような有機ＥＬ材料含有溶液によれば、簡易かつ低コストに薄膜形成が可能な塗布法により有機ＥＬ薄膜を成膜することができる。【００１６】
ここで、ホスト材料とドーパント材料について説明する。
有機ＥＬ素子は、例えば、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層、等の各機能を有する層の積層によって構成される。そして、発光層はホスト材料とドーパント材料とで構成され、ホスト材料からドーパント材料にエネルギー移動等が生じ、ドーパント材料が発光機能を担う。
ホスト材料に対してドーパント材料が添加（ドープ）されており、その比（ドーパント材料／ホスト材料）は０．０１〜２０重量％とすることが一例として挙げられる。ホスト材料は、例えば３０ｎｍ〜１００ｎｍの発光層の大部分（例えば８０％以上）を構成することになるので、塗布法にて発光層を成膜するには、有機ＥＬ材料含有溶液に所定量のホスト材料が溶解していなければならない。
この点、本発明においては発光層の膜の大部分を構成するホストについては溶解度を０．５重量％以上とするので、十分な膜厚の発光層を塗布法により成膜できる。【００１７】
また、塗布法に用いる有機ＥＬ材料含有溶液としては、所定量以上に有機ＥＬ材料を含有することに加えて、所定以上の粘度を有することが必要である。
例えば、スピンコート、インクジェット、ノズルプリンティング等の塗布法で有機ＥＬ薄膜を成膜する場合、溶液の粘度としては数ｃＰ以上が必要である。
この点、本発明では、溶媒の粘度が、５ｃＰ以上であるため、塗布法により有機ＥＬ薄膜を成膜することができる。そして、溶液の粘度が、５ｃＰ以上である場合、比較的高い粘度を要するインクジェットに好適である。
なお、溶液の粘度は、６ｃＰ以上であることがより好ましく、７ｃＰ以上であることがさらに好ましい。【００１８】
本溶液を用いて厚さ数１０ｎｍの薄膜を成膜する必要性から、粘度の上限値は自ずと決まるものであるが、例えば、１００ｃＰ程度を粘度の上限とすることが例として挙げられる。【００１９】
さらに、ホストとして用いるアントラセン誘導体は、有機ＥＬ材料としての性能が高い。よって、本発明の有機ＥＬ材料含有溶液を用い塗布法によって成膜した有機ＥＬ薄膜は、発光効率、寿命、色純度等の点で優れた性能を有する。【００２０】
本発明において、前記溶媒は、ビフェニル誘導体を含むことが好ましい。
ビフェニル誘導体を溶媒とすることにより、十分な量の低分子有機ＥＬ材料を含有し、塗布法に適した高い粘度を有する有機ＥＬ材料含有溶液を調製することができる。【００２１】
本発明者らは、種々の検討の結果、ビフェニル誘導体は、他の溶媒に比して、粘度が高く、かつ、高濃度に低分子有機ＥＬ材料を溶解させることを見出した。
そして、ビフェニル誘導体を用いることで、十分な量の低分子有機ＥＬ材料を含有し、塗布法に適した高い粘度を有する有機ＥＬ材料含有溶液を調製できることを見出し、本発明を完成するに至った。【００２２】
ここで、特許文献２には、高粘度の溶媒であるイソプロピルビフェニルを用いて有機ＥＬ装置用インク組成物を調製できることが開示されている。
しかし、特許文献２に記載のインク組成物は、主に高分子有機ＥＬ材料を溶媒に溶解させたものである。
ペリレン系やクマリン系等の低分子有機ＥＬ材料を適用することについての記載も見られるが、これらは少量のドーパントとして用いられているに過ぎず、低分子有機ＥＬ材料からなるホストを、溶媒に高濃度に溶解させることについての知見は開示されていない。【００２３】
また、高分子有機ＥＬ材料を用いた場合、高分子材料を溶媒に溶解させれば溶液の粘度が高くなるので溶液の粘度を問題にすることはない。その一方、低分子有機ＥＬ材料では、材料を溶かしても溶液の粘度が高くならないという問題がある。
この点、本発明では、粘度が高いビフェニル誘導体を選択することにより、低分子有機ＥＬ材料であっても塗布成膜プロセスに好適な有機ＥＬ材料含有溶液とすることができる。【００２４】
なお、有機ＥＬ材料含有溶液の増粘手段としては、例えば、アルコール系溶液が知られているが、低分子有機ＥＬ材料に対して貧溶媒であるアルコール系溶液を添加すると低分子有機ＥＬ材料の溶解度が低下するので多量に加えるわけにはいかない。
また、低分子有機ＥＬ材料に炭素数の大きいアルキル基を導入することにより有機ＥＬ材料含有溶液の粘度を高くすることも可能であるが、この場合も、低分子有機ＥＬ材料の溶解度が低下する。
これに対し、本発明では、溶媒としてビフェニル誘導体を選択することにより、粘度と溶解性の両方の課題を解決することができる。【００２５】
本発明では、前記溶媒は、炭素数１〜１０のアルキル基を置換基に有するアルキル置換ビフェニルを含むことが好ましい。
このような構成によれば、溶媒に対する低分子有機ＥＬ材料の溶解度を高めるとともに、溶媒の粘度を高めることができる。
アルキル置換ビフェニルとしては、例えば、メチルビフェニル、エチルビフェニル、ジエチルビフェニル、イソプロピルビフェニル、ジイソプロピルビフェニル、ｎ-プロピルビフェニル、ｎ-ペンチルビフェニル、メトキシビフェニル等が挙げられる。
なお、アルキル置換ビフェニルのアルキル基の炭素数は、１〜５であることがより好ましい。この場合、適切な粘度と溶解性を両立させることができる。
例えば、エチルビフェニル、イソプロピルビフェニル等が、本発明の有機ＥＬ材料含有溶液の溶媒として好適に使用できる。【００２６】
なお、溶媒組成は、１００％がビフェニル誘導体であってもよく、粘度調整液等を混合した混合溶液としてもよい。
混合溶液とする場合、２０％以上をビフェニル誘導体としてもよく、５０％以上をビフェニル誘導体としてもよく、７５％以上をビフェニル誘導体としてもよい。ビフェニル誘導体の粘度および溶解性の利点を活かす観点から、ビフェニル誘導体の割合が高い方が好ましい。【００２７】
本発明では、前記ホストは、分子量が４０００以下であることが好ましい。
このような低分子有機ＥＬ材料は、発光層の材料として性能が高いからである。【００２８】
本発明において、前記アントラセン誘導体は、下記式（１）で表されることが好ましい。【００２９】
【化１】
2008105471.tif 000002
【００３０】
前記式（１）中、Ａｒ１〜Ａｒ３は、置換または無置換の核原子数５〜５０のアリール基またはヘテロアリール基、炭素数１０〜３０の縮合芳香族基を示す。
Ｌは単結合、または、２価の連結基としての置換または無置換の核原子数５〜５０のアリーレン基またはヘテロアリーレン基を示す。
ｎは０〜４までの整数を示す。【００３１】
前記式（１）に示すように、アントラセン中心骨格に結合したフェニル基に対して置換基をメタ位につけることにより溶媒に対する溶解度を高くすることができる。また、このような材料は有機ＥＬ材料としての性能も高い。よって、塗布法による成膜に適した有機ＥＬ材料含有溶液とすることができる。
本発明ではアントラセン中心骨格の９位、１０位に置換基をつけることとしているが、従来は、可溶化させるために、１〜４位および５〜８位に置換基をつけていた。そのため、有機ＥＬ材料としての性能が低く、発光性能、寿命の点で不十分であった。
この点、本発明の化合物によれば、溶媒に対する溶解度が高く、さらに、有機ＥＬ材料としての性能も高い。
また、このようにホスト材料の溶解度を十分に高くできるので、塗布法に必要とされる粘度の調整を行うための粘度調整用の溶液を加えることができる。このような粘度調整液は貧溶媒であることが多いが、このような貧溶媒であってもホストの溶解度が十分に高いので、必要な溶解量を確保したうえで粘度調整用の溶液を加えることができる。
したがって、塗布法に適した有機ＥＬ材料含有溶液とすることができる。【００３２】
前記式（１）において、Ａｒ１〜Ａｒ３は、置換または無置換の核原子数５〜５０のアリール基であることが好ましく、置換または無置換のフェニル基またはナフチル基であることがより好ましい。
Ａｒ１〜Ａｒ３をフェニル基やナフチル基とすれば、ホスト材料としての性能、寿命ともに向上させることができる。【００３３】
本発明において、前記アントラセン誘導体は、下記式（２）で表されることが好ましい。【００３４】
【化２】
2008105471.tif 000003
【００３５】
前記式（２）中、Ａｒ１は、置換または無置換の核原子数５〜５０のアリール基またはヘテロアリール基を示し、Ｌは、２価の連結基であり、置換または無置換の核原子数５〜５０のアリーレン基またはヘテロアリーレン基、炭素数１０〜３０の縮合芳香族基を示す。ｎは０〜４までの整数を示す。【００３６】
前記式（２）に示すように、アントラセン中心骨格にフェニル基を挟んでパラ位でナフチル基を繋いだ場合にも、溶媒に対する溶解度を高くすることができる。
このような化合物は、前記式（１）の化合物と同様に、有機ＥＬ材料としての性能が高いので、塗布法による成膜に適した有機ＥＬ材料含有溶液とすることができる。
なお、前記式（２）において、Ａｒ１は、置換または無置換の核原子数５〜５０のアリール基であることが好ましく、置換または無置換のフェニル基またはナフチル基であることがより好ましい。
Ａｒ１をフェニル基やナフチル基とすれば、ホスト材料としての性能、寿命ともに向上させることができる。【００３７】
本発明では、前記式（１）、式（２）中のｎは、０〜２の整数であることが好ましい。
ｎが大きすぎる場合、有機ＥＬ材料としての性能が十分に発現されないところ、ｎを１または２とすることにより、発光性能および寿命の点で優れた材料とできる。そして、このような材料は溶解性も高いので、塗布法による成膜に好適な有機ＥＬ材料含有溶液とすることができる。【００３８】
本発明では、前記アントラセン誘導体に代えて、下記式（３）で表されるナフタセン誘導体を前記ホストとすることが好ましい。【００３９】
【化３】
2008105471.tif 000004
前記式（３）中、Ａ、Ｂは炭素数６〜２０の置換または無置換の芳香族基、炭素数１０〜２０の置換または無置換の縮合芳香族基であり、Ａ、Ｂは同一でも異なっていても良い。ただし、Ａ、Ｂの少なくともいずれか一つは下記式（４）で表される構造を有する。【００４０】
【化４】
2008105471.tif 000005
【００４１】
前記式（４）中、Ａｒは、炭素数６〜２０の置換または無置換の芳香族、炭素数１０〜２０の置換または無置換の縮合芳香族基である。ｎは０〜４の整数である。【００４２】
このような構造によれば、ホストの溶媒に対する溶解度を所定以上にすることができる。
例えば、ナフタセン骨格に置換基として芳香族基がパラ位で接続すると溶解度が低くなり、例えば、下記化合物では、０．１重量％以下と、極めて溶解度が小さい。【００４３】
【化５】
2008105471.tif 000006
【００４４】
この点、本発明では、ナフタセン骨格に置換基として一般式（４）の構造をとることにより、溶媒に対する溶解度を所定値以上にすることができる。これにより、有機ＥＬ材料として性能も高く、かつ、溶解度も高い化合物を選択することができ、これによって塗布法に好適な有機ＥＬ材料含有溶液とすることができる。【００４５】
なお、ｎが０のとき上記式（４）は無置換のフェニル基である。上記式（３）で表される化合物中にパラ位での置換基が２つ存在しないことが重要であるところ、ｎは０であってもよい。前記式（４）中、ｎは、０〜２の整数であることが好ましい。【００４６】
本発明において、前記ドーパントは、下記式（５）で表されるスチリルアミン誘導体であることが好ましい。【００４７】
【化６】
2008105471.tif 000007
前記式（５）中、Ａｒ４〜Ａｒ６のうち少なくとも一つは置換または無置換のスチリル基を含む。
好ましくは、Ａｒ４は、フェニル、ビフェニル、テルフェニル、スチルベン、ジスチリルアリールから選ばれる基であり、Ａｒ５およびＡｒ６は、それぞれ水素原子または炭素数が６〜２０の芳香族基であり、ｐ’は、１〜４の整数である。【００４８】
ここで、炭素数が６〜２０の芳香族基としては、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、テルフェニル基等が好ましい。【００４９】
本発明では、前記式（５）に示されるスチリルアミン誘導体に代えて、下記式（６）に示されるアリールアミンの置換誘導体を前記ドーパントとすることが好ましい。【００５０】
【化７】
2008105471.tif 000008
前記式（６）中、Ａｒ７〜Ａｒ９は、置換または無置換の核炭素数５〜４０のアリール基である。ｑ’は、１〜４の整数である。【００５１】
ここで、核原子数が５〜４０のアリール基としては、フェニル、ナフチル、アントラセニル、フェナントリル、ピレニル、クリセニル、コロニル、ビフェニル、テルフェニル、ピローリル、フラニル、チオフェニル、ベンゾチオフェニル、オキサジアゾリル、ジフェニルアントラセニル、インドリル、カルバゾリル、ピリジル、ベンゾキノリル、フルオレニル、フルオランテニル、アセナフトフルオランテニル、スチルベン、または、下記一般式（Ａ）、（Ｂ）で示される基等が好ましい。
下記一般式（Ａ）においてｒは１〜３の整数である。【００５２】
【化８】
2008105471.tif 000009
【００５３】
なお、核原子数が５〜４０のアリール基は、さらに置換基により置換されていてもよく、好ましい置換基としては、炭素数２〜６のアルキル基（エチル基、メチル基、イソプロピル基、ｎ−プロピル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）が挙げられる。【００５４】
本発明では、前記ドーパントは、下記式（７）で表されるインデノペリレン誘導体であることが好ましい。【００５５】
【化９】
2008105471.tif 000010
【００５６】
前記式（７）中、Ｘ１〜Ｘ６、Ｘ９、Ｘ１０、Ｘ１１〜Ｘ１６、Ｘ１９、Ｘ２０はそれぞれ独立に水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルケニル基、アルケニルオキシ基、アルケニルチオ基、芳香環含有アルキル基、芳香環含有アルキルオキシ基、芳香環含有アルキルチオ基、芳香環基、芳香族複素環基、芳香環オキシ基、芳香環チオ基、芳香環アルケニル基、アルケニル芳香環基、アミノ基、カルバゾリル基、シアノ基、水酸基、−ＣＯＯＲ１’（Ｒ１’は水素、アルキル基、アルケニル基、芳香環含有アルキル基または芳香環基である。）、−ＣＯＲ２’（Ｒ２’は水素、アルキル基、アルケニル基、芳香環含有アルキル基、芳香環基またはアミノ基である。）、または−ＯＣＯＲ３’（Ｒ３’はアルキル基、アルケニル基、芳香環含有アルキル基または芳香環基である。）である。Ｘ１〜Ｘ６、Ｘ９、Ｘ１０、Ｘ１１〜Ｘ１６、Ｘ１９、Ｘ２０の隣接する基は、互いに結合して、または置換している炭素原子と共に環を形成していてもよい。Ｘ１〜Ｘ６、Ｘ９、Ｘ１０、Ｘ１１〜Ｘ１６、Ｘ１９、Ｘ２０の少なくとも１つは水素ではない。【００５７】
本発明では、前記インデノペリレン誘導体は、下記式（８）で表されることが好ましい。【００５８】
【化１０】
2008105471.tif 000011
【００５９】
前記式（８）中、Ｘ１，Ｘ４、Ｘ１１、Ｘ１４は芳香環基である。
芳香環基としては、フェニル基、オルトビフェニル基、メタビフェニル基、ナフチル基が好ましく、さらに好ましくはフェニル基、オルトビフェニル基である。【００６０】
本発明では、有機ＥＬ材料含有溶液は、粘度調整液を含有することが好ましい。
このような構成によれば、有機ＥＬ材料含有溶液の粘度を調整することができ、より確実に塗布法による成膜に適した粘度の溶液とすることができる。
なお、粘度の調整には、粘度を高めることのみならず、粘度を低くすることも含まれる。【００６１】
本発明の有機ＥＬ薄膜形成方法は、上述の有機ＥＬ材料含有溶液を用いて前記有機ＥＬ材料を成膜することを特徴とする。
また、本発明の有機ＥＬ薄膜形成方法は、前記有機ＥＬ材料含有溶液をインクジェット法により吐出する吐出工程と、吐出された前記有機ＥＬ材料含有溶液から前記溶媒を揮発させて前記有機ＥＬ材料を膜化させる膜化工程と、を備えることが好ましい。
このような構成によれば、発光効率、寿命、色純度等の点で非常に優れた低分子有機ＥＬ材料を、簡易かつ低コストに薄膜形成が可能な塗布法によって成膜することができる。【００６２】
なお、塗布プロセスによる有機ＥＬ薄膜形成方法としては、上記のインクジェットを用いたものに限らず、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、等の塗布法を用いることができる。パターン形成や多色の塗分けが容易であるという点で、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の印刷法が好ましい。【００６３】
本発明の有機ＥＬ素子は、上述の有機ＥＬ薄膜形成方法により形成された有機ＥＬ薄膜を含むことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６４】
以下、本発明の実施形態を説明する。【００６５】
本発明の有機ＥＬ材料含有溶液は、有機ＥＬ材料が溶媒に溶解されたものである。
有機ＥＬ材料含有溶液は、ホストとドーパントとを含む。
ホストは、分子量４０００以下であることが好ましく、アントラセン誘導体であることが好ましい。【００６６】
アントラセン誘導体として、前記式（１）または式（２）で表される化合物が挙げられる。
このようなアントラセン誘導体としては、例えば、下記のものが挙げられる。【００６７】
【化１１】
2008105471.tif 000012
【００６８】
【化１２】
2008105471.tif 000013
【００６９】
【化１３】
2008105471.tif 000014
【００７０】
アントラセン誘導体に代えて、前記式（３）で表されるナフタセン誘導体をホストとしてもよい。
具体的には、次の化合物を挙げることができる。【００７１】
【化１４】
2008105471.tif 000015
【００７２】
前記アントラセン誘導体のホスト（前記式（１）、式（２））に組合せられるドーパントとしては、前記式（５）で表されるスチリルアミン誘導体または前記式（６）で表されるアリールアミンの置換誘導体が挙げられる。
このようなドーパントとしては、例えば、下記に示す化合物が挙げられる。【００７３】
【化１５】
2008105471.tif 000016
【００７４】
【化１６】
2008105471.tif 000017
【００７５】
【化１７】
2008105471.tif 000018
【００７６】
【化１８】
2008105471.tif 000019
【００７７】
【化１９】
2008105471.tif 000020
【００７８】
【化２０】
2008105471.tif 000021
【００７９】
【化２１】
2008105471.tif 000022
【００８０】
【化２２】
2008105471.tif 000023
【００８１】
【化２３】
2008105471.tif 000024
【００８２】
【化２４】
2008105471.tif 000025
【００８３】
【化２５】
2008105471.tif 000026
【００８４】
【化２６】
2008105471.tif 000027
【００８５】
【化２７】
2008105471.tif 000028
【００８６】
【化２８】
2008105471.tif 000029
【００８７】
また、前記ナフタセン誘導体（前記式（３））のホストに組合せられるドーパントとしては、前記式（７）で表されるインデノペリレン誘導体が例として挙げられ、好ましくは、前記式（８）で表されるものである。【００８８】
溶媒は、ホストを０．５重量％以上溶解させ、かつ、粘度が５ｃＰ以上である。
溶媒は、ビフェニル誘導体を含むことが好ましい。特に、炭素数１〜１０のアルキル基を置換基に有するアルキル置換ビフェニルを含むことが好ましい。
アルキル置換ビフェニルとしては、例えば、メチルビフェニル、エチルビフェニル、ジエチルビフェニル、イソプロピルビフェニル、ジイソプロピルビフェニル、ｎ-プロピルビフェニル、ｎ-ペンチルビフェニル、メトキシビフェニル等が挙げられる。
なお、アルキル置換ビフェニルのアルキル基の炭素数は、１〜５であることがより好ましい。例えば、エチルビフェニル、イソプロピルビフェニル等が、溶媒として好適に使用できる。【００８９】
有機ＥＬ材料含有溶液は、粘度調整液を含有することが好ましい。
粘度調整液としては、例えば、アルコール系溶液、ケトン系溶液、パラフィン系溶液およびアルキル置換芳香族系溶液等が挙げられる。好ましくは、アルコール系溶液、アルキル置換芳香族系溶液である。【００９０】
アルコール系溶液としては、メタノールやエタノール、プロパノール、ｎ-ブタノール、ｓ-ブタノール、２-メチル-１-ブタノール、２-メチル-２-ブタノール、３-メチル-２-ブタノール、ｔ-ブタノール、ｎ-ペンタノール、４-メチル-２-ペンタノール、３-メチル-１-ペンチン-３-オール、ｎ-ヘキサノール、２-エチルヘキサノール、３、５-ジメチル-１-ヘキシン-３-オール、ｎ-ヘプタノール、３、３,５-トリメチルヘキサノール、３-ヘプタノール、ｎ-オクタノール、２-オクタノール、ｎ-ノナノール、ｎ-デカノール、メチルシクロヘキサノール、シクロヘキサノール、α-テルピネオール、ネオペンチルアルコール、グリシドール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ベンジルアルコール、などが例として挙げられる。上記アルコールは直鎖、分岐構造のどちらでも良い。【００９１】
アルキル置換芳香族系溶液としては直鎖または分岐のブチルベンゼン、ドデシルベンゼン、テトラリン、シクロヘキシルベンゼン、ジシクロヘキシルベンゼン、１,１-ビス（３,４-ジメチルフェニル）エタン、３-メチルジフェニルエーテルなどが挙げられる。上記粘度調整液のなかでも、５ｃＰを超えるもの、さらには１０ｃｐを超えるものが好ましい。
また、粘度調整液は単独で使用してもよく、複数混合して用いてもよい。
【実施例】
【００９２】
以下、本発明の実施例、比較例について説明する。【００９３】
（実施例１〜２、比較例１〜９）
下記式で表される化合物Ａを１００ｍｇ秤量してサンプル瓶に入れ、撹拌しながら、化合物Ａが完全に溶解するまで溶媒を滴下した。滴下した溶媒の量から、その溶媒に対する化合物Ａの溶解度を計算した。また、２２℃の条件で溶媒の粘度を測定した。結果を表１に示す。【００９４】
【化２９】
2008105471.tif 000030
【００９５】
【表１】
2008105471.tif 000031
【００９６】
有機ＥＬ材料含有溶液は、十分な膜厚の発光層を形成するために、ホストを数重量％以上溶解させることが好ましい。また、スピンコート、インクジェット、ノズルプリンティング等の塗布法で成膜するために、溶媒の粘度が数ｃＰ以上であることが好ましい。
比較例１〜３、５、６の各溶媒は、発光層のホストとなる化合物Ａに対し、比較的良好な溶解性を示したが、粘度が低いため、有機ＥＬ材料含有溶液の溶媒としては好ましくない。比較例４、７、８の各溶媒は、溶解性、粘度の双方が低く、有機ＥＬ材料含有溶液の溶媒として好ましくない。比較例９の溶媒は、高い粘度を有するが、溶解性が低いため、有機ＥＬ材料含有溶液の溶媒として好ましくない。
これに対し、実施例１および２のビフェニル誘導体は、化合物Ａに対し、比較的良好な溶解性を示し、粘度も高い。したがって、有機ＥＬ材料含有溶液の溶媒として好適に用いることができる。【００９７】
（実施例３〜８、比較例１０〜１６）
４−イソプロピルビフェニルに、０．５重量％に相当する量のアントラセン誘導体（下記の化合物Ｂ〜Ｎ）を加え、目視にて溶解性を評価した。
不溶成分がないものをＡ、不溶成分があるものをＢとし、結果を表２に示す。【００９８】
【化３０】
2008105471.tif 000032
【００９９】
【表２】
2008105471.tif 000033
【０１００】
アントラセン誘導体を溶媒とした場合、実施例３〜６および比較例１０〜１３により、アントラセン中心骨格にフェニル基を挟んでメタ位でナフチル基を繋いだ化合物Ｆ、Ｇは、４−イソプロピルビフェニルに対する溶解度が低いことがわかった。また、アントラセン中心骨格に結合したフェニル基に対して置換基をパラ位につけた化合物Ｈ、アントラセン骨格をビフェニレンで結合させたビスアントラセン化合物Ｉも、４−イソプロピルビフェニルに対する溶解度が低いことがわかった。
ナフタセン誘導体を溶媒とした場合、実施例７、８および比較例１４〜１６により、パラ位への置換数が２である化合物Ｌ、Ｍは、４−イソプロピルビフェニルに対する溶解度が低いことがわかった。また、パラ位置換のない化合物Ｎも、化合物Ｊ、Ｋに比べて溶解度が低いことがわかった。【０１０１】
（実施例９〜１４）
次に、ホストとして化合物Ａ、ドーパントとして下記のドーパントＡを用い、実際に有機ＥＬ材料含有溶液を調整した。
ホストとドーパントの混合比率は、重量比で２０／１とし、溶媒に対する固形分濃度は、０．５重量％とした。
調製した有機ＥＬ材料含有溶液の粘度を表３に示す。測定条件は上述の実施例１と同様である。【０１０２】
【化３１】
2008105471.tif 000034
【０１０３】
【表３】
2008105471.tif 000035
【０１０４】
実施例９と１０および実施例１２と１３の比較の結果、１，１-ビス(３,４-ジメチルフェニル)エタンは粘度調整液として粘度を高める作用を示すことがわかった。
一方、実施例１０と１１および実施例１３と１４の比較の結果、トルエンは、粘度調整液として粘度を低くする作用を示すことがわかった。【０１０５】
（実施例１５〜１９）
次に、ホストとして化合物Ｊ、ドーパントとして下記のドーパントＢを用い、実際に有機ＥＬ材料含有溶液を調整した。
ホストとドーパントの混合比率は、重量比で２０／１とし、溶媒に対する固形分濃度は、０．５重量％とした。
調製した有機ＥＬ材料含有溶液の粘度を表４に示す。測定条件は上述の実施例１と同様である。【０１０６】
【化３２】
2008105471.tif 000036
【０１０７】
【表４】
2008105471.tif 000037
【０１０８】
表４の結果により、実施例９から実施例１４と同様の傾向がみられる。すなわち、実施例９から実施例１０で用いた材料（青色発光材料）と実施例１５から実施例１９で用いた材料（赤色発光材料）とでは、溶液の粘度としては同様の傾向が見られることがわかる。【０１０９】
（実施例２０〜２８、比較例１７）
次に、有機ＥＬ素子を作成した例を下記に示す。【０１１０】
【表５】
2008105471.tif 000038
【０１１１】
（実施例２０：青色素子の作成）
（１）有機ＥＬ材料含有溶液の調製
有機ＥＬ材料である化合物Ａ（ホスト）／ドーパントＡ（ドーパント）（重量比２０／１）を４−イソプロピルビフェニル／シクロヘキサノール（重量比７５／２５）の溶媒に固形分として０．５重量％濃度で溶解させた。溶液粘度は、８．２ｃＰであった。
（２）有機ＥＬ薄膜の形成
市販のインクジェット装置（ダイマティックス製ＤＭＰ−２３８１、インクジェットヘッド１０ｐｌ（ＤＭＣ−１１６１０）を用いて、ガラス基板（ジオマテック社製）の上に、上記（１）で作製した有機ＥＬ材料含有溶液を吐出させた。インクジェットと基板を結ぶ線の直角方向から吐出の様子を光学カメラを用いて観察した。インクジェットヘッドから液滴が形成され、ヘッド直下の基板位置に吐出され、膜を形成した。ヘッド直下以外の基板上に吐出されることはなく、安定した吐出といえた。
その後、１２０℃で３０分加熱乾燥させた。基板上を光学顕微鏡で観察したところ、液滴に対応した膜が形成された。直径１００μｍ、膜厚２０ｎｍの膜が形成されていた。
（３）有機ＥＬ素子の作成と評価
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍ厚のＩＴＯ透明電極付きガラス基板（ジオマテック社製）を、イソプロピルアルコール中で５分間超音波洗浄した後、ＵＶ（紫外線）オゾン洗浄を３０分間行った。
洗浄後のＩＴＯ透明電極付きガラス基板に、スピンコート法で正孔注入層として用いるポリエチレンジオキシチオフェン・ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ・ＰＳＳ）を５０ｎｍの膜厚で成膜し、ホットプレート上で２００℃で１５分間加熱乾燥させた。
その後、酸素濃度、水分濃度が１ｐｐｍ以下で管理されたグローブボックスの中に、上記基板を搬入し、再度２００℃で１５分間加熱乾燥させた。
ついで、下記ポリマ−１（Ｍｗ：１４５０００）のトルエン溶液（固形分濃度０．６重量％）をスピンコート法で２０ｎｍの膜厚で成膜し、ホットプレート上で１７０℃で３０分間加熱乾燥させた。【０１１２】
【化３３】
2008105471.tif 000039
ついで、上記インクジェット装置を用いて、上記有機ＥＬ材料含有溶液を４０ｎｍの膜厚で成膜した。ホットプレート上で１２０℃で３０分間加熱乾燥させた。
その後、グローブボックスと連結したチャンバーを経由し、上記基板を真空蒸着チャンバーに搬送した。電子注入層として、トリス（８−キノリノール）アルミニウムを膜厚２０ｎｍで蒸着し、その上に無機膜をＬｉＦを膜厚０．５nｍ、陰極としてアルミニウムを膜厚１００ｎｍ蒸着し、有機ＥＬ素子を作製した。各層の蒸着時の真空度は１０−５Ｐａであった。
作製した有機ＥＬ素子の発光性能と、発光効率５．１ｃｄ／Ａ、初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２にて、室温における、ＤＣ定電流での発光輝度の半減寿命は、４０００時間であった。【０１１３】
（比較例１７）
有機ＥＬ材料である化合物Ａ（ホスト）／ドーパントＡ（ドーパント）（重量比２０／１）をイソプロピルベンゼン／シクロヘキサノール（重量比７５／２５）の溶媒に固形分として０．５重量％濃度で溶解させた。溶液粘度は、２.３ｃＰであった。
本溶液を上述の実施例２０と同様のインクジェット装置を用いて吐出させた。吐出の様子を観察すると、ヘッド直下の基板位置に吐出される液滴と、飛行形状が乱れ、ヘッド直下の基板位置以外に吐出される液滴が観察された。安定に吐出されたといえなかった。【０１１４】
（実施例２１：青色素子の作成）
有機ＥＬ材料含有溶液の調製において、有機ＥＬ材料である化合物Ａ（ホスト）／ドーパントＡ（ドーパント）（重量比２０／１）を３−エチルビフェニル／シクロヘキサノール（重量比７５／２５）の溶媒に固形分として０．５重量％濃度で溶解させた。溶液粘度は、６．５ｃＰであった。インクジェットによる成膜は、上述の実施例２０と同じ方法で行なった。
インクジェットの吐出性は、前記実施例２０と同等であった。【０１１５】
（実施例２２：青色素子の作成）
有機ＥＬ材料含有溶液の調製において、有機ＥＬ材料である化合物Ｅ（ホスト）／ドーパントＡ（ドーパント）（重量比２０／１）を４−イソプロピルビフェニル／シクロヘキサノール（重量比７５／２５）の溶媒に固形分として０．５重量％濃度で溶解させた。溶液粘度は、８．３ｃＰであった。インクジェットによる成膜は、上述の実施例２０と同じ方法で行なった。
インクジェットの吐出性は、前記実施例２０と同等であった。【０１１６】
（実施例２３：緑色素子の作成）
有機ＥＬ材料含有溶液の調製において、有機ＥＬ材料である化合物Ａ（ホスト）／化合物ＥＭ１４４（ドーパント）（重量比２０／１）を４−イソプロピルビフェニル／シクロヘキサノール（重量比７５／２５）の溶媒に固形分として０．５重量％濃度で溶解させた。溶液粘度は、８．３ｃＰであった。インクジェットによる成膜は、上述の実施例２０と同じ方法で行なった。
インクジェットの吐出性は、前記実施例２０と同等であった。【０１１７】
（実施例２４〜２７：緑色素子の作成）
有機ＥＬ材料として、表５に記載のドーパントをそれぞれ用いた。ホスト、溶剤、溶剤の重量比、固形分濃度は、上述の実施例２３と同様である。実施例２４および実施例２７における溶液粘度は、８．４ｃＰであった。実施例２５および実施例２６における溶液粘度は、８．３ｃＰであった。
インクジェットの吐出性は、前記実施例２０と同等であった。【０１１８】
（実施例２８：赤色素子）
有機ＥＬ材料含有溶液の調製において、有機ＥＬ材料である化合物Ｊ（ホスト）／ドーパントＢ（重量比１００／１）を４−イソプロピルビフェニル／シクロヘキサノール（重量比７５／２５）の溶媒に固形分として０．５重量％濃度で溶解させた。溶液粘度は、８．３ｃPであった。インクジェットによる成膜は、上述の実施例２０と同じ方法で行なった。
インクジェットの吐出性は、前記実施例２０と同等であった。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は、性能の高い有機ＥＬ材料を塗布法で成膜するための有機ＥＬ材料含有溶液、およびこの溶液を用いて有機ＥＬ薄膜を形成する方法として利用できる。
【国際調査報告】
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