JP2010118488A - Solution for forming conductive high polymer film, method for forming conductive high polymer film, and organic electroluminescent element - Google Patents

Solution for forming conductive high polymer film, method for forming conductive high polymer film, and organic electroluminescent element Download PDF

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Kunio Aketo
邦夫 明渡
Koichi Sakaguchi
幸一 坂口
Koji Noda
浩司 野田
Toshiichi Sato
敏一 佐藤
Masayuki Katayama
片山  雅之
Kazue Kojima
和重 小島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To form a conductive high polymer film having an intended thickness and excellent in flatness and conductivity. <P>SOLUTION: As the conductive high polymer material, one or both of polyaniline having a weight-average molecular weight of 1,000 or more and 10,000 or less and a derivative are used and dissolved in a mixed solvent to obtain a solution for forming a thin film. The mixed solvent includes a first aprotic polarity solvent and a second solvent does not include a hydroxyl group and includes a boiling point of 50°C or above and less than 120°C, which is lower than that of the first solvent. The mixed ratio by weight of the first and the second solvent ranges from 1:3 to 10:1. The thin film obtained by drying the solution, for instance, is employed for a hole-injection layer of an organic EL element. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

ポリアニリン又はその誘導体を導電性高分子材料として用いた導電性高分子膜の成膜に関する。   The present invention relates to film formation of a conductive polymer film using polyaniline or a derivative thereof as a conductive polymer material.

有機電界発光(エレクトロルミネッセンス:以下EL)素子は通常、酸化インジウム錫(ITO)電極上に有機層が形成されるが、形成直後のITO電極表面は凹凸が大きい。このため、ITO電極上に形成された有機EL素子の有機層は、特に高温環境下で駆動中に短絡しやすく、素子の信頼性を低下させる原因となる。   In an organic electroluminescence (electroluminescence: hereinafter referred to as EL) element, an organic layer is usually formed on an indium tin oxide (ITO) electrode, but the surface of the ITO electrode immediately after the formation has large irregularities. For this reason, the organic layer of the organic EL element formed on the ITO electrode is likely to be short-circuited during driving particularly in a high-temperature environment, which causes a decrease in the reliability of the element.

また、ITO電極上に小さなパーティクルが付着した場合、有機層が薄層であるため、有機層によるパーティクルの被覆が不十分となりがちで、断線やダークスポットの発生など、素子の信頼性を低下させてしまう。   In addition, when small particles adhere to the ITO electrode, the organic layer is thin, so the particles are likely to be insufficiently covered with the organic layer, reducing the reliability of the device, such as disconnection and dark spots. End up.

上記問題を解決するためにITO電極表面を研磨することで表面凹凸を小さくする手法が考えられる。しかし、新たに研磨痕や研磨剤残渣の問題が生じ、フレキシブルな基板を用いた場合には適用できないといった問題もあり、さらに付着パーティクルに対しては対応することができない。   In order to solve the above problem, a method of reducing the surface unevenness by polishing the surface of the ITO electrode can be considered. However, there is a new problem of polishing marks and abrasive residue, and there is a problem that it cannot be applied when a flexible substrate is used. Further, it cannot cope with adhered particles.

導電性高分子であるPEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン):PSS(ポリスチレンスルフォン酸)を含む溶液を用い、ITO電極上に塗布法で正孔注入層を形成する手法が、非特許文献1等に提案されている。   A method of forming a hole injection layer on an ITO electrode by a coating method using a solution containing PEDOT (polyethylenedioxythiophene): PSS (polystyrene sulfonic acid), which is a conductive polymer, is proposed in Non-Patent Document 1, etc. Has been.

しかし、非特許文献1に提案されているPEDOT:PSSは、酸性材料であり、素子寿命を低下させてしまう。   However, PEDOT: PSS proposed in Non-Patent Document 1 is an acidic material and reduces the device lifetime.

一方、非特許文献2等には、PEDOT:PSSではなく、ポリアニリンをホール注入層に用いた高分子有機EL素子が開示されている。市販の高導電性ポリアニリン溶液を用いて塗布用によって有機EL素子を形成した場合、素子寿命の点で改善が期待される。しかし、粒子分散系溶液を採用することとなり、塗布膜表面の平坦性が悪く、短絡しやすくなり、素子の信頼性を低下させる。   On the other hand, Non-Patent Document 2 and the like disclose a polymer organic EL element using polyaniline as a hole injection layer instead of PEDOT: PSS. When an organic EL device is formed by coating using a commercially available highly conductive polyaniline solution, improvement is expected in terms of device life. However, a particle dispersion solution is adopted, and the flatness of the coating film surface is poor, short circuit is easily caused, and the reliability of the element is lowered.

特許文献1や特許文献2には、塗布に用いる上記市販のポリアニリン溶液の問題を解決するため、粒子分散系ではなく溶解型の新しいポリアニリン塗布液が開示されている。   Patent Documents 1 and 2 disclose a new polyaniline coating solution which is not a particle dispersion but a dissolution type, in order to solve the above-mentioned problem of the commercially available polyaniline solution used for coating.

特開2002−151272号公報JP 2002-151272 A WO2003/071559WO2003 / 071559 Synthetic metals 87,頁171−174(1997)Synthetic metals 87, pp. 171-174 (1997) Nature 357,頁477−479(1992)Nature 357, pp. 477-479 (1992)

上記膜形成用の溶解型のポリアニリン溶液では、通常、ポリアニリンを1−メチル−2−ピロリドン等の非プロトン性極性溶媒に溶解させる。しかし、非プロトン性極性溶媒を用いた溶液は高粘度溶液になりにくいため、非プロトン性極性溶媒のみを用いて例えばガラス基板上に溶液膜をスピンコート法で形成した場合、短絡を防ぐために必要な膜厚、例えば100nmの膜厚の均一な膜が得られにくい。   In the solution-type polyaniline solution for film formation, polyaniline is usually dissolved in an aprotic polar solvent such as 1-methyl-2-pyrrolidone. However, since a solution using an aprotic polar solvent is unlikely to become a high-viscosity solution, it is necessary to prevent a short circuit, for example, when a solution film is formed on a glass substrate by a spin coating method using only an aprotic polar solvent. It is difficult to obtain a uniform film having a uniform thickness, for example, a thickness of 100 nm.

上記特許文献1や特許文献2では、エチルセロソルブやエチレングリコールなどの溶媒を添加することが示唆されている。ところがヒドロキシ基を含有するこれらの溶媒は、ポリアニリンのN原子に働きかけることで溶解度を低下させるように働いてしまう。   Patent Document 1 and Patent Document 2 suggest that a solvent such as ethyl cellosolve or ethylene glycol is added. However, these solvents containing a hydroxy group act to lower the solubility by acting on the N atom of polyaniline.

ここで、ポリアニリンは、下記式(2)

Figure 2010118488
に示されるような構造を持ち、特許文献1では、式中のyで区切られたユニットを省略して溶解度を向上させている。しかし、このユニットyを省略するとポリアニリンとして安定した導電率が得られにくい。 Here, the polyaniline has the following formula (2):
Figure 2010118488
In Patent Document 1, the unit delimited by y in the formula is omitted to improve the solubility. However, when this unit y is omitted, it is difficult to obtain a stable conductivity as polyaniline.

なお、特許文献2では、安定した導電率を得るために、上記化学式(2)のユニットyを酸素存在化での焼成により生成させる。したがって、グローブボックス中など、不活性ガス雰囲気中では焼成することができない。しかし、ポリアニリン以外の構造体、例えば金属層や、有機EL素子の他の有機層など、焼成に際して不活性ガス雰囲気であることが望まれることが多い。   In Patent Document 2, the unit y of the chemical formula (2) is generated by firing in the presence of oxygen in order to obtain a stable conductivity. Therefore, it cannot be fired in an inert gas atmosphere such as in a glove box. However, a structure other than polyaniline, such as a metal layer or another organic layer of an organic EL element, is often desired to have an inert gas atmosphere upon firing.

本発明では、平坦性、導電性に優れ、所望の厚さの導電性高分子膜の形成を実現する。   In the present invention, formation of a conductive polymer film having excellent flatness and conductivity and having a desired thickness is realized.

本発明に係る導電性高分子膜形成用の溶液は、重量平均分子量が1000以上10000以下のポリアニリンおよびポリアニリン誘導体のいずれか又は両方を含む導電性高分子材料を、混合溶媒に溶解した導電性高分子膜形成用の溶液であり、前記混合溶媒は、非プロトン性極性の第1溶媒と、ヒドロキシ基を含まず、前記第1溶媒の沸点より低沸点の第2溶媒と、を含み、前記第2溶媒の沸点は、50℃以上120℃未満であり、前記第1溶媒と前記第2溶媒との混合重量比が、1:3から10:1の間である。   The solution for forming a conductive polymer film according to the present invention is a conductive polymer film in which a conductive polymer material containing one or both of a polyaniline and a polyaniline derivative having a weight average molecular weight of 1,000 to 10,000 is dissolved in a mixed solvent. A solution for forming a molecular film, wherein the mixed solvent includes a first solvent having an aprotic polarity and a second solvent not containing a hydroxy group and having a boiling point lower than that of the first solvent, The boiling point of the two solvents is 50 ° C. or higher and lower than 120 ° C., and the mixing weight ratio of the first solvent and the second solvent is between 1: 3 and 10: 1.

本発明の他の態様では、上記導電性高分子膜形成用の溶液において、前記ポリアニリン又は該ポリアニリンの誘導体は、下記式(1)で示される化合物であり、

Figure 2010118488
式(1)において、
R1、R2、R3、R4は、それぞれH、C2n+1(n=1〜8)、O、C2n+1(n=1,2)のいずれか、
Ra、Rbは、それぞれ水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、ヒドロキシ基のいずれかであり、
式(1)において、xで区切られたユニットと、yで区切られたユニットと、zで区切られたユニットが、高分子中にランダム状又はブロック状のいずれか又は両方の混合状態で配置され、かつ、2z/(2x+y+2z)は、0.005から0.1の範囲にあり、y/(2x+y)は0.2から0.7の範囲にある。 In another aspect of the present invention, in the solution for forming a conductive polymer film, the polyaniline or a derivative of the polyaniline is a compound represented by the following formula (1):
Figure 2010118488
In equation (1),
R1, R2, R3, R4 are each H, C n H 2n + 1 (n = 1~8), O, C n H 2n + 1 either (n = 1, 2),
Ra and Rb are each a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, or a hydroxy group,
In the formula (1), the unit delimited by x, the unit delimited by y, and the unit delimited by z are arranged in a polymer in a random state, a block shape, or both in a mixed state. 2z / (2x + y + 2z) is in the range of 0.005 to 0.1, and y / (2x + y) is in the range of 0.2 to 0.7.

本発明の他の態様では、上記導電性高分子膜形成用の溶液において、前記第1溶媒は、1−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドのいずれかを含む。   In another aspect of the present invention, in the solution for forming a conductive polymer film, the first solvent includes any one of 1-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, and dimethylacetamide.

本発明の他の態様では、上記導電性高分子膜形成用の溶液において、前記第2溶媒は、環状エーテル化合物を含む。   In another aspect of the present invention, in the solution for forming a conductive polymer film, the second solvent contains a cyclic ether compound.

本発明の他の態様では、上記導電性高分子膜形成用の溶液において、前記第2溶媒は、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキサンのいずれかを含む。   In another aspect of the present invention, in the solution for forming a conductive polymer film, the second solvent contains any one of tetrahydrofuran, tetrahydropyran, and dioxane.

本発明の他の態様では、上記導電性高分子膜形成用の溶液において、上記式(1)中、Aで示されるドーピングアニオンは、有機スルホン酸若しくは有機リン酸である。   In another aspect of the present invention, in the solution for forming a conductive polymer film, the doping anion represented by A in the formula (1) is an organic sulfonic acid or an organic phosphoric acid.

本発明の他の態様では、上記導電性高分子膜形成用の溶液において、該導電性高分子膜形成用の溶液を用い、絶縁性基板上に100nm形成した場合の該導電性高分子膜の導電率は、10−6S/cm以上10−4S/cm以下である。 In another aspect of the present invention, in the conductive polymer film forming solution, the conductive polymer film forming solution is formed with a thickness of 100 nm on an insulating substrate using the conductive polymer film forming solution. The electrical conductivity is 10 −6 S / cm or more and 10 −4 S / cm or less.

本発明の他の態様では、導電性高分子膜の形成方法であって、上述のいずれかの導電性高分子膜形成用の溶液を成膜対象上に配した後、加熱処理により前記混合溶媒を蒸発させ、前記成膜対象上に導電性高分子膜を形成する。   In another aspect of the present invention, there is provided a method for forming a conductive polymer film, wherein any one of the above-described solutions for forming a conductive polymer film is disposed on a film formation target, and then the mixed solvent is subjected to heat treatment. Is evaporated to form a conductive polymer film on the film formation target.

本発明の他の態様では、上記導電性高分子膜の形成方法において、前記導電性高分子膜形成用の溶液は、ウエットプロセスによって前記成膜対象上に配される。   In another aspect of the present invention, in the method for forming a conductive polymer film, the solution for forming the conductive polymer film is disposed on the film formation target by a wet process.

本発明の他の態様では、上記導電性高分子膜の形成方法において、上記乾燥処理として、真空乾燥処理、又は120℃以上、250℃以下の熱乾燥処理を行う。   In another aspect of the present invention, in the method for forming a conductive polymer film, a vacuum drying process or a heat drying process at 120 ° C. or more and 250 ° C. or less is performed as the drying process.

本発明の他の態様では、有機電界発光素子であって、電子注入電極とホール注入電極との間に、有機材料を含む発光層と、ホール輸送層と、ホール注入層と、を含む3層以上の有機層を有し、前記ホール注入層は、前記ホール注入電極上に直接形成されており、該ホール注入層は、上述の導電性高分子膜形成用の溶液を用いて形成され、かつ該ホール注入層の導電率が10−6S/cm以上10−4S/cm以下である。 In another aspect of the present invention, an organic electroluminescent device comprising a light emitting layer containing an organic material, a hole transport layer, and a hole injection layer between an electron injection electrode and a hole injection electrode. The hole injection layer is formed directly on the hole injection electrode, the hole injection layer is formed using the above-mentioned solution for forming a conductive polymer film, and The conductivity of the hole injection layer is 10 −6 S / cm or more and 10 −4 S / cm or less.

本発明の他の態様では、上記有機電界発光素子において、前記発光層は、低分子発光性もしくは高分子発光性有機材料のいずれかもしくは両方を含み、前記ホール輸送層は、低分子ホール輸送性の有機材料を含むことが望ましい。   In another aspect of the present invention, in the organic electroluminescent element, the light emitting layer includes either or both of a low molecular light emitting property and a high molecular light emitting organic material, and the hole transporting layer has a low molecular hole transporting property. It is desirable to include the organic material.

本発明の導電性高分子膜形成用の溶液を用いることにより、ガラス基板やITO電極や樹脂基板等の種々の基板の上に、表面平坦性に優れ、所望の導電率を有する導電性高分子膜を形成することが可能となる。また、大気中や窒素ガス雰囲気中などあらゆる環境下において焼成可能となる。   By using the solution for forming a conductive polymer film of the present invention, a conductive polymer having excellent surface flatness and desired conductivity on various substrates such as a glass substrate, an ITO electrode, and a resin substrate. A film can be formed. In addition, it can be fired in any environment such as air or nitrogen gas atmosphere.

さらに、本発明のような導電性高分子膜を有機EL素子に適用することより、駆動時の短絡が少なく長寿命で信頼性の高い有機EL素子の形成が可能となる。このため、例えば、高信頼性であることが強く要求される車載用表示素子等への用途にも適用することが可能となる。   Furthermore, by applying the conductive polymer film as in the present invention to an organic EL element, it is possible to form an organic EL element with a short life during driving and a long life and high reliability. For this reason, for example, it becomes possible to apply also to the use to the vehicle-mounted display element etc. which are highly requested | required of high reliability.

以下、本発明の好適な実施の形態(以下、実施形態)について図面を参照して説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments (hereinafter, embodiments) of the invention will be described with reference to the drawings.

(導電性高分子膜及び薄膜形成用の溶液)
本実施形態に係る導電性高分子膜は、導電性高分子材料として、重量平均分子量1000以上10000以下のポリアニリンおよびポリアニリンの誘導体のいずれか又は両方を用いる。この導電性高分子材料を混合溶媒に溶解して得た溶液を成膜対象上(被形成面)に配して溶液層を形成した後、乾燥処理を施して混合溶媒を揮発させ、所望の厚さの導電性高分子膜を得ることができる。
(Conductive polymer film and solution for thin film formation)
The conductive polymer film according to the present embodiment uses, as the conductive polymer material, either or both of polyaniline having a weight average molecular weight of 1000 or more and 10,000 or less and a polyaniline derivative. A solution obtained by dissolving this conductive polymer material in a mixed solvent is placed on a film formation target (formation surface) to form a solution layer, and then subjected to a drying treatment to volatilize the mixed solvent. A conductive polymer film having a thickness can be obtained.

成膜対象面への溶液の付着方法としては、いわゆるウエットプロセス方法が採用可能であり、例えば、スピンコート法、ディップコート法、スプレー法などの塗布法や、インクジェット法、転写、LITI(laser-induced thermal imaging)法などの印刷法などが挙げられる。   A so-called wet process method can be employed as a method for attaching the solution to the film formation target surface. For example, a coating method such as a spin coating method, a dip coating method, or a spray method, an ink jet method, a transfer, a LITI (laser- printing methods such as induced thermal imaging).

ポリアニリン又はポリアニリン誘導体を溶解させるために採用する上記混合溶媒は、非プロトン性極性の第1溶媒と、ヒドロキシ基を含まず、かつ、沸点が第1溶媒より低い第2溶媒と、を含む。   The mixed solvent employed for dissolving the polyaniline or the polyaniline derivative includes a first solvent having an aprotic polarity and a second solvent having no hydroxy group and having a boiling point lower than that of the first solvent.

ヒドロキシ基を含まない第2溶媒の沸点は、50℃以上120℃未満が好適である。60℃以上110℃以下とすればより望ましい。第2溶媒がこのような沸点であることにより、溶液層を塗布等によって成膜対象面上に形成した後の乾燥(焼成)時、第2溶媒を第1溶媒よりも速く、かつ、適度な速度で蒸発させることができる。このため、薄膜表面の平坦性を向上させつつ添加溶媒の薄膜中への残存を防ぐことができ、高密度の薄膜を形成することができる。   The boiling point of the second solvent not containing a hydroxy group is preferably 50 ° C. or more and less than 120 ° C. It is more desirable that the temperature be 60 ° C. or higher and 110 ° C. or lower. When the second solvent has such a boiling point, the second solvent is faster than the first solvent and is appropriate when drying (baking) after the solution layer is formed on the film formation target surface by coating or the like. It can be evaporated at speed. For this reason, it is possible to prevent the additive solvent from remaining in the thin film while improving the flatness of the thin film surface, and to form a high-density thin film.

ポリアニリン又は該ポリアニリンの誘導体は、下記式(1)で示される化合物であり、

Figure 2010118488
式(1)において、R1、R2、R3、R4は、それぞれH、C2n+1(n=1〜8)、O、C2n+1(n=1,2)のいずれかであり、互いに同じでも異なっていても良い。Ra、Rbは、それぞれ水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、ヒドロキシ基のいずれかであり、互いには同じでも異なっていても良い。 The polyaniline or a derivative of the polyaniline is a compound represented by the following formula (1):
Figure 2010118488
In the formula (1), R1, R2, R3, and R4 are H, C n H 2n + 1 (n = 1 to 8), O, C n H 2n + 1 (n = 1, 2), respectively. It can be the same or different. Ra and Rb are each a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, or a hydroxy group, and may be the same or different.

上記式(1)において、xで区切られたユニットと、yで区切られたユニットと、zで区切られたユニットは、ランダム若しくはブロック若しくは両者の混合状態で配置されている。また、式中、2z/(2x+y+2z)は、0.005から0.1の範囲にあり、y/(2x+y)は0.2から0.7の範囲である。   In the above formula (1), the unit delimited by x, the unit delimited by y, and the unit delimited by z are arranged in a random or block state or a mixture of both. In the formula, 2z / (2x + y + 2z) is in the range of 0.005 to 0.1, and y / (2x + y) is in the range of 0.2 to 0.7.

上記のように、2z/(2x+y+2z)を、0.005から0.1の範囲とし、y/(2x+y)を0.2から0.7の範囲とすることで、溶液中でのポリアニリンの凝集を防ぐことができる。このため、ポリアニリンが溶解した溶液から薄膜を形成した場合に、平坦な膜表面を得ることができる。   As described above, 2z / (2x + y + 2z) is in the range of 0.005 to 0.1, and y / (2x + y) is in the range of 0.2 to 0.7, so that polyaniline is aggregated in the solution. Can be prevented. For this reason, when a thin film is formed from a solution in which polyaniline is dissolved, a flat film surface can be obtained.

さらにポリアニリン又はその誘導体において、導電性発現に必要なyで示されるユニットを含みかつ、2z/(2x+y+2z)、y/(2x+y)が、上記条件を満たすことで、導電率が10−6S/cm以上、10−4S/cm以下の薄膜を安定して形成することができる。 Furthermore, polyaniline or a derivative thereof includes a unit represented by y necessary for the expression of conductivity, and 2z / (2x + y + 2z) and y / (2x + y) satisfy the above conditions, whereby the conductivity is 10 −6 S / A thin film having a thickness of cm to 10 −4 S / cm can be stably formed.

この範囲の導電率を達成することができれば、本実施形態に係る導電性高分子膜を、後述するように例えば有機EL素子に用いて適切な導電性等を発揮することができる。   If the conductivity in this range can be achieved, the conductive polymer film according to the present embodiment can be used, for example, for an organic EL element to exhibit appropriate conductivity as described later.

2z/(2x+y+2z)とy/(2x+y)が大きいほどポリアニリンの凝集が起こりやすくなる。しかし、両者は薄膜にした時の導電性に大きく関わるパラメータのために、本実施形態のような範囲とすることで、ポリアニリンの非凝集状態と導電率を得るために重要となる。また、2x=yで示される材料はエメラルディンと呼ばれ高い導電性を示すことができ、導電性薄膜として好適である。   As 2z / (2x + y + 2z) and y / (2x + y) are larger, polyaniline is more likely to aggregate. However, both are important parameters for obtaining the non-aggregated state and conductivity of polyaniline by setting the range as in the present embodiment because of the parameters which are largely related to the conductivity when the film is formed into a thin film. A material represented by 2x = y is called emeraldine and can exhibit high conductivity and is suitable as a conductive thin film.

第1溶媒としては、非プロトン性極性である1−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等があげられる。   Examples of the first solvent include aprotic polar 1-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide and the like.

第2溶媒は、上記のようにヒドロキシ基がない溶媒であり、例えば、環状エーテル化合物溶媒を採用することができ、より具体的には、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキサンがあげられる。   The second solvent is a solvent having no hydroxy group as described above, and for example, a cyclic ether compound solvent can be employed, and more specifically, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, and dioxane are exemplified.

上記第1溶媒と第2溶媒との混合重量比は、1:3から10:1の間であることが好適である。ポリアニリン又はその誘導体材料の溶媒として、非プロトン性極性の第1溶媒だけを用いた場合、溶液の粘度が低いため十分な厚さで均一な膜を形成することが難しくなる。   The mixing weight ratio of the first solvent and the second solvent is preferably between 1: 3 and 10: 1. When only the first aprotic polar solvent is used as the solvent for the polyaniline or its derivative material, it is difficult to form a uniform film with a sufficient thickness because the viscosity of the solution is low.

しかし、本実施形態では、上記重量混合比のように、少なくともヒドロキシ基がない第2溶媒を第1溶媒への添加溶媒として用いる。ヒドロキシ基は、ポリアニリン骨格のN原子に働き掛け、溶解度を低下させてしまうが、第2溶媒ではこのヒドロキシ基がないため、添加してもポリアニリンの溶解度を低下させることが無い。また、短絡を防ぐために必要な膜厚で、均一な膜を塗布法で得ることができる。   However, in the present embodiment, as in the above-mentioned weight mixing ratio, a second solvent having at least a hydroxy group is used as an additive solvent to the first solvent. The hydroxy group acts on the N atom of the polyaniline skeleton to lower the solubility. However, since the hydroxy solvent does not exist in the second solvent, the solubility of the polyaniline does not decrease even if added. In addition, a uniform film can be obtained by a coating method with a film thickness necessary for preventing a short circuit.

特に、第2溶媒として上記環状エーテル化合物溶媒は、上述の特性に加えて、酸素原子を有し分子の面形状性が高いため、ITOやガラス基板との親和性が高く、非プロトン性極性溶媒(第1溶媒)との親和性も高い。したがって、例えばスピンコートによる塗布形成において、塗布溶液の粘度が低いにもかかわらず膜厚を厚くすることができる。基板への濡れ性の高さと塗布溶液の粘度の低さは、パーティクルや段差への被覆性を向上させる効果もあるために素子短絡防止効果も大きい。   In particular, the cyclic ether compound solvent as the second solvent has an oxygen atom and a high surface shape of the molecule in addition to the above-described properties, and thus has high affinity with ITO and a glass substrate, and is an aprotic polar solvent. Affinity with (first solvent) is also high. Therefore, for example, in coating formation by spin coating, the film thickness can be increased despite the low viscosity of the coating solution. The high wettability to the substrate and the low viscosity of the coating solution also have the effect of improving the coverage of particles and steps, so that the effect of preventing an element short circuit is great.

さらに、上記導電性高分子膜形成用の溶液には、式(1)にAで示すようなドーピングアニオン材料を含むことができる。このドーピングアニオンとしては、ドデシルベンゼンスルホン酸、ジノニルナフタレンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸等の有機スルホン酸、ビス(2−エチルヘキシル)リン酸等の有機リン酸があげられる。化学式(1)のようなポリアニリン若しくはその誘導体材料を含む溶液に、ドーピングアニオンを適量添加することにより、ポリアニリン又はその誘導体の2z/(2x+y+2z)を、添加前の0から添加後に0.005から0.1の値に制御することができる。   Further, the solution for forming the conductive polymer film may contain a doping anion material as represented by A in Formula (1). Examples of the doping anion include organic sulfonic acids such as dodecylbenzenesulfonic acid, dinonylnaphthalenesulfonic acid and paratoluenesulfonic acid, and organic phosphoric acids such as bis (2-ethylhexyl) phosphoric acid. By adding an appropriate amount of doping anion to a solution containing polyaniline or its derivative material as represented by chemical formula (1), 2z / (2x + y + 2z) of polyaniline or its derivative is changed from 0 before addition to 0.005 to 0 after addition. .1 value can be controlled.

本実施形態に係る導電性高分子膜材料を溶かした溶液を利用した成膜方法としては、上述のように、塗布法や印刷法等のウエットプロセス法である。溶液層を形成した後、溶媒を揮発させるための乾燥処理は、熱乾燥処理や真空乾燥処理などの手法があげられる。   As described above, the film forming method using the solution in which the conductive polymer film material according to this embodiment is dissolved is a wet process method such as a coating method or a printing method. Examples of the drying process for volatilizing the solvent after forming the solution layer include a thermal drying process and a vacuum drying process.

熱乾燥処理は乾燥ガス雰囲気中で行われることが望ましいが、限定されるものではなく、大気中で行っても良い。熱処理温度は120℃以上250℃以下が望ましく、130℃以上200℃以下がより望ましい。このような熱処理温度とすれば、導電性高分子膜を形成する基板としてガラス基板など以外にも、耐熱性の低いプラスチック基板などを採用することできる。また、このような温度で乾燥させる際、上述のように第2溶媒が第1溶媒よりも先に蒸発し、膜の平坦性、膜の密度の向上が図られる。   The heat drying treatment is desirably performed in a dry gas atmosphere, but is not limited and may be performed in the air. The heat treatment temperature is preferably 120 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, and more preferably 130 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. With such a heat treatment temperature, a plastic substrate with low heat resistance can be employed in addition to a glass substrate as a substrate on which the conductive polymer film is formed. Further, when drying at such a temperature, as described above, the second solvent evaporates before the first solvent, and the flatness of the film and the density of the film are improved.

(素子構造)
次に、本実施形態に係る上記導電性高分子膜を利用した素子について説明する。図1は、この素子として、有機発光素子、例えば、有機エレクトロルミネッセンス(以下、EL)素子を採用した場合の素子100の概略断面構造を示している。なお、以下、本実施形態の素子として有機EL素子を例に説明するが、有機EL素子に限定されるものではなく、電子デバイス、例えば有機電子デバイスなどにも利用することができる。
(Element structure)
Next, an element using the conductive polymer film according to this embodiment will be described. FIG. 1 shows a schematic cross-sectional structure of an element 100 when an organic light emitting element, for example, an organic electroluminescence (hereinafter, EL) element is adopted as this element. Hereinafter, an organic EL element will be described as an example of the element of the present embodiment. However, the element is not limited to the organic EL element, and can be used for an electronic device such as an organic electronic device.

本実施形態に係る有機EL素子100は、基板10の上に、陽極として機能するホール注入電極12と陰極として機能する電子注入電極14との間に、有機層を有する。この有機層は、本実施形態では、ホール注入電極12側から、ホール注入層20、ホール輸送層22、及び有機材料を含む発光層24とを備える3層構造を備えている。なお、3層構造には限られず、図1に示すように、発光層24と電子注入電極14との間に電子輸送層26を備えていても良い。さらに、より多くの層を有していても良い。   The organic EL element 100 according to this embodiment includes an organic layer on a substrate 10 between a hole injection electrode 12 that functions as an anode and an electron injection electrode 14 that functions as a cathode. In this embodiment, the organic layer has a three-layer structure including a hole injection layer 20, a hole transport layer 22, and a light emitting layer 24 containing an organic material from the hole injection electrode 12 side. The structure is not limited to the three-layer structure, and an electron transport layer 26 may be provided between the light emitting layer 24 and the electron injection electrode 14 as shown in FIG. Furthermore, you may have many layers.

図1に示すような有機EL素子100において、ホールは、ホール注入電極12からホール注入層20及びホール輸送層22を介して発光層24に注入され、電子は、電子注入電極14から電子輸送層26を介して発光層24に注入される。発光層24でホールと電子とが再結合し、再結合エネルギによって励起した電子が基底状態に戻る際に発光が起き、有機EL素子では、この光を素子外部に取り出すことで、光源や自発光型の表示装置などとして利用される。   In the organic EL device 100 as shown in FIG. 1, holes are injected from the hole injection electrode 12 into the light emitting layer 24 through the hole injection layer 20 and the hole transport layer 22, and electrons are transferred from the electron injection electrode 14 to the electron transport layer. 26 is injected into the light-emitting layer 24 via. Holes and electrons recombine in the light emitting layer 24, and light emission occurs when the electrons excited by the recombination energy return to the ground state. In the organic EL element, this light is extracted to the outside of the element. Used as a type display device.

本実施形態では、ホール注入電極12に接して形成される上記ホール注入層20として、上述の導電性高分子膜形成用の溶液を用いて形成した導電性高分子層を採用する。このホール注入層20は、ホール注入電極12からのホールの注入効率を高め、かつ電子注入電極14から注入される電子がホール注入電極12に到達して消失してしまわないよう電子ブロック性を発揮する。   In the present embodiment, as the hole injection layer 20 formed in contact with the hole injection electrode 12, a conductive polymer layer formed using the above-described solution for forming a conductive polymer film is employed. This hole injection layer 20 enhances the efficiency of hole injection from the hole injection electrode 12 and exhibits an electron blocking property so that electrons injected from the electron injection electrode 14 do not reach the hole injection electrode 12 and disappear. To do.

基板10は、例えばガラスなどの透明基板であるが、ガラスには限られず、バリア膜付きの樹脂基板や金属基板等様々なものを用いることができる。   The substrate 10 is a transparent substrate such as glass, but is not limited to glass, and various substrates such as a resin substrate with a barrier film and a metal substrate can be used.

ホール注入電極12は、透明又は半透明の電極を形成することのできる任意の導電性物質を採用できる。具体的には、酸化物として酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化亜鉛アルミニウム、酸化亜鉛ガリウム、酸化チタンニオブ等を使用し、スパッタリングなどによって積層することができる。このうち、ITOは、特に、低抵抗であること、耐溶剤性があること、透明性に優れていることなどの利点を有する材料である。   The hole injection electrode 12 may employ any conductive material that can form a transparent or translucent electrode. Specifically, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), tin oxide, zinc oxide, indium oxide, zinc aluminum oxide, zinc gallium oxide, titanium niobium oxide, etc. are used as oxides and stacked by sputtering or the like. can do. Among these, ITO is a material having advantages such as low resistance, solvent resistance, and excellent transparency.

ITOなどの導電性層の表面に、又は、基板10の上に、アルミニウム、金、銀等の金属材料を蒸着して半透明導電層を形成してホール注入電極12としても良い。また、更にその他の方法を用いてホール注入電極12としても良い。   The hole injection electrode 12 may be formed by forming a translucent conductive layer by vapor-depositing a metal material such as aluminum, gold, or silver on the surface of a conductive layer such as ITO or on the substrate 10. Furthermore, the hole injection electrode 12 may be formed by using other methods.

また、ホール注入電極12は、必要に応じて、成膜後にエッチングによってディスプレイなどにおいて要求される形状にパターニングしてもよい。例えば、画素毎の個別形状や、行毎又は列毎のストライプ形状などにすることができる。なお、UV処理やプラズマ処理などにより表面の活性化を行ってもよい。   Further, the hole injection electrode 12 may be patterned into a shape required for a display or the like by etching after film formation, if necessary. For example, an individual shape for each pixel or a stripe shape for each row or column can be used. Note that the surface may be activated by UV treatment or plasma treatment.

ホール注入電極12の上に、ホール注入層20として、上記導電性高分子層を形成する。まず、上述のポリアニリン又はその誘導体のいずれか又は両方を混合溶媒に溶解させて薄膜形成用の溶液(以下、単にポリアニリン溶液という)を作成し、このポリアニリン溶液を塗布法や印刷法などのウエットプロセス法によってホール注入電極12の上に付着させる。   The conductive polymer layer is formed as the hole injection layer 20 on the hole injection electrode 12. First, a solution for forming a thin film (hereinafter simply referred to as a polyaniline solution) is prepared by dissolving either or both of the above-mentioned polyaniline or a derivative thereof in a mixed solvent, and the polyaniline solution is applied to a wet process such as a coating method or a printing method. It is deposited on the hole injection electrode 12 by the method.

例えば、塗布法の一種であるスピンコート法の場合、ホール注入電極12の上に所定量の薄膜形成用溶液を吐出し、その後、図示しないスピンコータによってホール注入電極12の上に溶液層を均一に広げることにより、ホール注入電極12の上にポリアニリン溶液層を形成する。その後、乾燥処理を施して溶液層から溶媒を蒸発させ、ポリアニリン又はその誘導体層を含む導電性高分子膜を得る。この導電性高分子膜は、例えば、100nm程度の厚さに形成することができる。   For example, in the case of a spin coating method which is a kind of coating method, a predetermined amount of a thin film forming solution is discharged onto the hole injection electrode 12, and then the solution layer is uniformly formed on the hole injection electrode 12 by a spin coater (not shown). A polyaniline solution layer is formed on the hole injection electrode 12 by spreading. Thereafter, a drying process is performed to evaporate the solvent from the solution layer, thereby obtaining a conductive polymer film including polyaniline or a derivative layer thereof. This conductive polymer film can be formed to a thickness of about 100 nm, for example.

また、乾燥処理法としては熱乾燥処理や真空乾燥処理などが採用可能である。熱乾燥処理の場合、乾燥ガス雰囲気中で行われることが望ましいがこれに限定されるものではなく、大気中で行っても良い。熱処理温度は120℃以上250℃以下が望ましく、130℃以上200℃以下がより望ましい。このような温度範囲であれば、有機EL素子を形成する基板10としてガラス基板の他、可撓性でより耐熱性の低いプラスチック基板を採用することができる。   Moreover, as a drying method, a heat drying process, a vacuum drying process, etc. are employable. In the case of the thermal drying treatment, it is desirable to be performed in a dry gas atmosphere, but the present invention is not limited to this and may be performed in the air. The heat treatment temperature is preferably 120 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, and more preferably 130 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. Within such a temperature range, a flexible and lower heat-resistant plastic substrate can be adopted as the substrate 10 on which the organic EL element is formed, in addition to a glass substrate.

ホール注入層20の形成後、本実施形態では、有機層として、ホール輸送層22、発光層24及び電子輸送層26を順次形成する。また、電子輸送層26の上にはさらに、電子注入電極14を形成することができる。有機層及び電子注入電極14のいずれの層も真空蒸着法によって形成することができる。また、真空蒸着法以外の方法によって形成することも可能である。例えば高分子発光材料等、高分子材料などを用いる場合には、ウエットプロセス法を採用して形成することもできる。   After the formation of the hole injection layer 20, in this embodiment, a hole transport layer 22, a light emitting layer 24, and an electron transport layer 26 are sequentially formed as organic layers. Further, the electron injection electrode 14 can be further formed on the electron transport layer 26. Both the organic layer and the electron injection electrode 14 can be formed by vacuum deposition. Further, it can be formed by a method other than the vacuum deposition method. For example, when a polymer material such as a polymer light emitting material is used, it can be formed by employing a wet process method.

ホール注入層20は、積層構造を採用することも可能である。ホール注入電極12を覆う1層目のホール注入層としては、上記ポリアニリン層を採用し、その上に2層目のホール注入層として銅フタロシアニン(CuPc)層などを形成しても良い。なお、2層目のホール注入層を省略しても良い。   The hole injection layer 20 can also adopt a laminated structure. As the first hole injection layer covering the hole injection electrode 12, the above polyaniline layer may be adopted, and a copper phthalocyanine (CuPc) layer or the like may be formed thereon as the second hole injection layer. Note that the second hole injection layer may be omitted.

ホール輸送層22としては、ホールの移動度の高い材料が好適であり、例えば、低分子有機材料であるトリフェニルアミン4量体(TPTE)等を採用することで高いホール移動度が実現される。また真空蒸着法によって形成したTPTE層は、平坦性に優れ、密度が高く、本実施形態のホール注入層20、上層の発光層24との密着性も良い。   The hole transport layer 22 is preferably made of a material having a high hole mobility. For example, a high hole mobility can be realized by adopting a low molecular organic material such as triphenylamine tetramer (TPTE). . Further, the TPTE layer formed by the vacuum evaporation method has excellent flatness, high density, and good adhesion to the hole injection layer 20 and the upper light emitting layer 24 of the present embodiment.

発光層24についても、低分子有機材料を採用することができ、例えば発光層と電子輸送層とを兼用する層としてキノリノールアルミ錯体(Alq)を用いて形成することができる。この場合、発光層24の領域にのみドーパント材料としてメチル化キナクリドン(MeQd)(ホスト材料は、例えば上記キノリノールアルミ錯体)を採用し、発光層24、電子輸送層26を連続的に形成することができる。発光層24と電子輸送層26をそれぞれ異なる材料で形成することもできる。 The light emitting layer 24 can also employ a low molecular organic material, and can be formed using, for example, a quinolinol aluminum complex (Alq 3 ) as a layer that serves as both the light emitting layer and the electron transport layer. In this case, methylated quinacridone (MeQd) (host material is, for example, the quinolinol aluminum complex) as a dopant material only in the region of the light emitting layer 24, and the light emitting layer 24 and the electron transport layer 26 can be formed continuously. it can. The light emitting layer 24 and the electron transport layer 26 can be formed of different materials.

なお、以上のホール輸送層22、発光層24、電子輸送層26についてこれらを高分子材料を用いて形成することも可能である。この場合、例えば上述のようなウエットプロセス法によって膜を形成することができる。   The hole transport layer 22, the light emitting layer 24, and the electron transport layer 26 can be formed using a polymer material. In this case, for example, the film can be formed by a wet process method as described above.

電子注入電極14は、仕事関数の低い材料を用いること、特に、発光層24側の界面が低仕事関数であることが望まれる。そこで、電子注入電極14としては、金属電極層と、電子注入電極14との間に電子注入層を介在させた積層構造を採用することができる。例えば、電子注入層として、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属等を用い、金属電極層としてアルミニウム等を用いた積層構造が採用可能である。あるいは、電子注入層として、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属のハロゲン化物等を用い、金属電極層として、アルミニウム等を用いた積層構造を採用することができる。   The electron injection electrode 14 is desirably made of a material having a low work function, and in particular, the interface on the light emitting layer 24 side should have a low work function. Therefore, as the electron injection electrode 14, a stacked structure in which an electron injection layer is interposed between the metal electrode layer and the electron injection electrode 14 can be adopted. For example, a stacked structure using alkali metal or alkaline earth metal, alkali metal or alkaline earth metal as the electron injection layer, and aluminum or the like as the metal electrode layer can be employed. Alternatively, a laminated structure using an alkali metal or alkaline earth metal halide or the like as the electron injection layer and aluminum or the like as the metal electrode layer can be employed.

具体的には、Al/Ca(発光層側)、Al/Ba(発光層側)、Al/Li(発光層側)、Al/LiF(発光層側)、Al/CsF(発光層側)、Al/CaF(発光層側)、Al/Ca/LiF(発光層側)とする積層構造などが採用可能である。また、これらの積層構造は、例えば真空蒸着法などによって形成することができる。   Specifically, Al / Ca (light emitting layer side), Al / Ba (light emitting layer side), Al / Li (light emitting layer side), Al / LiF (light emitting layer side), Al / CsF (light emitting layer side), A laminated structure such as Al / CaF (light emitting layer side) or Al / Ca / LiF (light emitting layer side) can be employed. Moreover, these laminated structures can be formed, for example by a vacuum evaporation method.

電子注入電極14の形成後、最後に乾燥窒素等の不活性ガス雰囲気中にて基板10の素子形成側に封止部材を貼り合わせ、素子を封止する。封止部材の貼り合わせによる封止工程は、グローブボックス中で行うことが望ましい。   After the formation of the electron injection electrode 14, finally, a sealing member is bonded to the element forming side of the substrate 10 in an inert gas atmosphere such as dry nitrogen, and the element is sealed. It is desirable to perform the sealing process by bonding the sealing member in a glove box.

封止部材としては、例えば金属製の缶や、酸素や水の透過性の低いガラスや、バリア膜付きの樹脂基板や金属基板等様々なものを用いることができる。また、貼り合わせではなく、酸素や水素などの透過性の低い保護膜(バリア膜)を、電子注入電極14の上から素子全体を覆うように形成して素子を膜封止する方法を採用しても良い。   As a sealing member, various things, such as a metal can, glass with low permeability of oxygen and water, a resin substrate with a barrier film, and a metal substrate can be used. Also, a method of sealing the element by forming a protective film (barrier film) having low permeability such as oxygen and hydrogen so as to cover the entire element from above the electron injection electrode 14 instead of bonding is adopted. May be.

なお、各層を形成するプロセスをそれぞれ異なる成膜室で行い、特に真空蒸着によって各層を形成する場合、工程間における搬送は、特に限定されるものではないが、乾燥雰囲気中での搬送であることが望ましい。   In addition, when the process for forming each layer is performed in different film forming chambers, and particularly when each layer is formed by vacuum deposition, transportation between processes is not particularly limited, but transportation in a dry atmosphere is required. Is desirable.

ポリアニリン層20は、上述の導電性高分子膜及びその形成用の溶液の項目において説明したように、ポリアニリン若しくはその誘導体材料を、第1溶媒と第2溶媒とを含む混合溶媒に溶解させ、さらにドーピングアニオン材料を加えた溶液を用いて形成する。   The polyaniline layer 20 is prepared by dissolving polyaniline or a derivative material thereof in a mixed solvent containing a first solvent and a second solvent, as described in the above-mentioned item of the conductive polymer film and the solution for forming the conductive polymer film. It forms using the solution which added doping anion material.

ポリアニリン若しくはその誘導体材料としては、上述の通り、混合溶媒への溶解性を向上させるために重量平均分子量1000以上10000以下であることが望ましい。出発材料であるポリアニリン若しくはその誘導体材料は、上記化学式(1)に示され、かつzが0でかつy/(2x+y)が0.2〜0.7の範囲にある材料が望ましく、y/(2x+y)が0.4〜0.6の範囲にある材料がより望ましい。中でも、高い導電性を示す2x=yの関係を有する材料(エメラルディン)は好適である。   As described above, the polyaniline or a derivative material thereof preferably has a weight average molecular weight of 1000 or more and 10,000 or less in order to improve the solubility in a mixed solvent. The starting material polyaniline or a derivative material thereof is preferably a material represented by the above chemical formula (1) and having z of 0 and y / (2x + y) in the range of 0.2 to 0.7. A material having 2x + y) in the range of 0.4 to 0.6 is more desirable. Among them, a material (emeraldine) having a relationship of 2x = y showing high conductivity is preferable.

混合溶媒の第1溶媒は、非プロトン性極性溶媒であり、また、第2溶媒はヒドロキシ基を含まず第1溶媒より低融点の溶媒を用いる。両溶媒の混合比についても上述のとおり、1:3から10:1の間であることが好適である。   The first solvent of the mixed solvent is an aprotic polar solvent, and the second solvent does not contain a hydroxy group and has a lower melting point than the first solvent. The mixing ratio of both solvents is also preferably between 1: 3 and 10: 1 as described above.

溶液に添加するドーピングアニオン材料は、ドデシルベンゼンスルホン酸、ジノニルナフタレンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸等の有機スルホン酸、ビス(2−エチルヘキシル)リン酸等の有機リン酸が採用可能である。ポリアニリン溶液にドーピングアニオンを適量添加することにより、2z/(2x+y+2z)を、添加前の0から添加後に0.005から0.1の値に制御することができる。   As the doping anion material added to the solution, organic sulfonic acids such as dodecylbenzenesulfonic acid, dinonylnaphthalenesulfonic acid and paratoluenesulfonic acid, and organic phosphoric acids such as bis (2-ethylhexyl) phosphoric acid can be employed. By adding an appropriate amount of doping anion to the polyaniline solution, 2z / (2x + y + 2z) can be controlled from 0 before addition to a value of 0.005 to 0.1 after addition.

このように調製されたポリアニリン溶液を用いて形成したポリアニリン層は、導電率が10−6S/cm以上10−4S/cm以下となり、有機EL素子のホール注入層20として適切な導電率が実現される。 The polyaniline layer formed using the polyaniline solution thus prepared has a conductivity of 10 −6 S / cm or more and 10 −4 S / cm or less, and has an appropriate conductivity as the hole injection layer 20 of the organic EL element. Realized.

このような導電率であれば、ポリアニリン層を用いた有機EL素子が高電圧化することを防止できる。また、基板面内に配置された極性の異なる電極間での面内漏れ電流による電力ロスを抑制することができる。基板面内の極性の異なる電極とは、例えば、画素毎に個別形状に形成される電極、あるいは行又は列毎にストライプ状に形成される電極であって、近接配置されている電極同士が、選択(電流供給)されている画素と、非選択(電流非供給)の画素との関係となって、電位差が生じている場合が該当する。   Such conductivity can prevent the organic EL element using the polyaniline layer from increasing in voltage. In addition, it is possible to suppress power loss due to in-plane leakage current between electrodes having different polarities arranged in the substrate surface. The electrodes with different polarities in the substrate surface are, for example, electrodes formed in individual shapes for each pixel, or electrodes formed in stripes for each row or column, and the electrodes arranged in proximity to each other, This corresponds to the case where a potential difference is generated due to the relationship between the selected (current supply) pixel and the non-selected (current non-supply) pixel.

有機EL素子において、ホール注入電極12と電子注入電極14との電位差、つまり印加電圧を高くしなければならない場合、必然的に、ホール注入電極12同士でも選択画素と非選択画素とで大きな電位差が発生する。しかし、本実施形態のようなポリアニリン層をホール注入層20に採用し、素子の高電圧化を抑制することで、基板面内での極性の異なる電極同士の電位差を小さくし、面内漏れ電流を抑制することが可能となる。   In the organic EL element, when the potential difference between the hole injection electrode 12 and the electron injection electrode 14, that is, the applied voltage must be increased, there is inevitably a large potential difference between the selected pixel and the non-selected pixel in the hole injection electrode 12. appear. However, by adopting the polyaniline layer as in the present embodiment for the hole injection layer 20 and suppressing the increase in the voltage of the element, the potential difference between the electrodes having different polarities in the substrate plane is reduced, and the in-plane leakage current is reduced. Can be suppressed.

なお、パッシブマトリクス型(パッシブ駆動ドットマトリックス型)のディスプレイでは、ホール注入電極12及び電子注入電極14を、互いに交差する方向にストライプ状に形成し、両電極の交点において、両電極と、電極間に挟まれた有機層とを含んで構成される。このパッシブマトリクス型ディスプレイは、各画素に有機EL素子で発光を個別に制御するためのトランジスタ素子などの能動素子が設けられたアクティブマトリクス型のディスプレイと比較して、構造は簡易であるが、各画素の有機EL素子に印加する電圧を高くする必要がある。よって、このパッシブマトリクス型ディスプレイでは、上記基板面内の電力ロスが問題になりやすいが、本実施形態であればこの電力ロスを抑制することができ、低コスト、低電圧駆動が可能であり、かつ信頼性の高い有機EL素子、有機EL表示装置を得ることが容易となる。   In the passive matrix type (passive drive dot matrix type) display, the hole injection electrode 12 and the electron injection electrode 14 are formed in a stripe shape in a direction crossing each other, and at the intersection of both electrodes, the electrodes And an organic layer sandwiched between the layers. This passive matrix type display has a simple structure compared to an active matrix type display in which each pixel is provided with an active element such as a transistor element for individually controlling light emission by an organic EL element. It is necessary to increase the voltage applied to the organic EL element of the pixel. Therefore, in this passive matrix type display, power loss in the substrate surface is likely to be a problem, but with this embodiment, this power loss can be suppressed, and low-cost, low-voltage driving is possible. In addition, it becomes easy to obtain a highly reliable organic EL element and organic EL display device.

また、膜表面の平滑性が高く、かつ、下層のホール注入電極12及びガラスなどの基板10との密着性にも優れるため、素子形成後の剥離を防ぎ、素子の信頼性向上に寄与できる。また、100nm程度と、十分な厚さの導電性高分子層を形成することが可能となる点も、素子の信頼性向上において非常に有利となる。   In addition, since the film surface has high smoothness and excellent adhesion to the underlying hole injection electrode 12 and the substrate 10 such as glass, peeling after the formation of the element can be prevented, contributing to an improvement in element reliability. Moreover, the fact that a conductive polymer layer having a sufficient thickness of about 100 nm can be formed is very advantageous in improving the reliability of the device.

以下、本実施形態の具体的な実施例について説明する。   Hereinafter, specific examples of the present embodiment will be described.

(実施例1)
本実施形態に係る実施例1として、ポリアニリン溶液の調整法を示す。まず、アルドリッチ社製アンドープポリアニリン(エメラルディンベース、重量平均分子量5000) 10gを、第1溶媒の1−メチル−2−ピロリドン溶媒183gに加え、60℃にて超音波を印加して完全に溶解させた第1溶液を調製した。次に、ドーピングアニオン材料としてドデシルベンゼンスルホン酸1.34gと、第2溶媒のテトラヒドロフラン183gを混合させた第2溶液を調製した。
Example 1
As Example 1 according to the present embodiment, a method for preparing a polyaniline solution is shown. First, 10 g of undoped polyaniline (emeraldine base, weight average molecular weight 5000) manufactured by Aldrich was added to 183 g of 1-methyl-2-pyrrolidone solvent as the first solvent, and completely dissolved by applying ultrasonic waves at 60 ° C. A first solution was prepared. Next, a second solution was prepared by mixing 1.34 g of dodecylbenzenesulfonic acid as a doping anion material and 183 g of tetrahydrofuran as a second solvent.

ポリアニリン材料を第1溶媒に溶かした上記第1溶液に、滴下法にて、上記第2溶液であるドデシルベンゼンスルホン酸溶液を徐々に撹拌しながら添加し、60℃にて4時間の加熱処理を行い、3重量%ポリアニリンが溶解した第3溶液とした。   To the first solution in which the polyaniline material is dissolved in the first solvent, the dodecylbenzenesulfonic acid solution, which is the second solution, is gradually added with stirring by a dropping method, and heat treatment is performed at 60 ° C. for 4 hours. The third solution was prepared by dissolving 3% by weight of polyaniline.

最後にこの第3溶液に第1溶媒の1−メチル−2−ピロリドン溶媒378gと、第2溶媒のテトラヒドロフラン378gを加え、1重量%ポリアニリンが溶解したポリアニリン溶液(薄膜形成用のポリアニリン溶液)とした。   Finally, 378 g of 1-methyl-2-pyrrolidone solvent as the first solvent and 378 g of tetrahydrofuran as the second solvent were added to the third solution to obtain a polyaniline solution (polyaniline solution for forming a thin film) in which 1 wt% polyaniline was dissolved. .

上記ポリアニリン溶液中のポリアニリンの状態は、上記化学式(1)において、xが0.25、yが0.425、zが0.0375であり、2z/(2x+y+2z)が0.075、かつy/(2x+y)が0.46であった。   The state of polyaniline in the polyaniline solution is as follows. In the chemical formula (1), x is 0.25, y is 0.425, z is 0.0375, 2z / (2x + y + 2z) is 0.075, and y / (2x + y) was 0.46.

ポリアニリン層の形成は、以下のようにして行った。即ち、上記ポリアニリン溶液を塗布液として用い、スピンコート法にて行った。UV/O処理を行ったITO/ガラス基板上に2000回転30秒の条件で上記ポリアニリン溶液を塗布した後、150℃、2時間の熱処理乾燥を行って、膜厚100nmのポリアニリン薄膜を得た。 The polyaniline layer was formed as follows. That is, the polyaniline solution was used as a coating solution, and the spin coating method was used. The above polyaniline solution was applied on an ITO / glass substrate that had been subjected to UV / O 3 treatment under conditions of 2000 rpm for 30 seconds, followed by heat treatment drying at 150 ° C. for 2 hours to obtain a polyaniline thin film having a thickness of 100 nm. .

得られたポリアニリン層の上には、有機EL素子の第2ホール注入層として銅フタロシアニン(CuPc)層を形成した。また、ホール輸送層22としてトリフェニルアミン4量体(TPTE)層、発光層24として、メチル化キナクリドン(MeQd)を2%ドープしたキノリノールアルミ錯体(Alq)層、電子輸送層26としてキノリノールアルミ錯体を形成した。これら有機層は、いずれも真空蒸着法により、in−situで作製した。さらに、続けて、電子注入電極14の電子注入層としてフッ化リチウム(LiF)、金属電極層としてアルミニウム(Al)をいずれも真空蒸着法により順に、in−situにより積層し素子構造を得た。最後に、素子構造を封止缶によって封止し、実施例1に係る有機EL素子を得た。 A copper phthalocyanine (CuPc) layer was formed on the obtained polyaniline layer as a second hole injection layer of the organic EL element. The hole transport layer 22 is a triphenylamine tetramer (TPTE) layer, the light emitting layer 24 is a quinolinol aluminum complex (Alq 3 ) layer doped with 2% of methylated quinacridone (MeQd), and the electron transport layer 26 is a quinolinol aluminum. A complex was formed. All of these organic layers were produced in-situ by vacuum deposition. Further, subsequently, lithium fluoride (LiF) as an electron injection layer of the electron injection electrode 14 and aluminum (Al) as a metal electrode layer were both laminated in order by a vacuum deposition method to obtain an element structure. Finally, the element structure was sealed with a sealing can to obtain an organic EL element according to Example 1.

各層の膜厚はITO:150nm、ポリアニリン:100nm、銅フタロシアニン:10nm、トリフェニルアミン4量体:50nm、メチル化キナクリドンドープキノリノールアルミ錯体:40nm、キノリノールアルミ錯体:20nm、フッ化リチウム0.5nm、Al:100nmとした。   The film thickness of each layer is ITO: 150 nm, polyaniline: 100 nm, copper phthalocyanine: 10 nm, triphenylamine tetramer: 50 nm, methylated quinacridone-doped quinolinol aluminum complex: 40 nm, quinolinol aluminum complex: 20 nm, lithium fluoride 0.5 nm, Al: 100 nm.

(比較例1−1)
比較例1−1として、ポリアニリン層の代わりにH.C.Starck社製PEDOT:PSS(CLEVIO P CH8000)溶液を用い、PEDOT:PSS層(膜厚100nm)をホール注入電極12の上に形成した。なお、他の構成、形成条件は、実施例1と同じとし、比較例1−1に係る有機EL素子を作製した。
(Comparative Example 1-1)
As Comparative Example 1-1, H.264 was used instead of the polyaniline layer. C. A PEDOT: PSS layer (thickness: 100 nm) was formed on the hole injection electrode 12 using a PEDOT: PSS (CLEVIO P CH8000) solution manufactured by Starck. Other configurations and formation conditions were the same as in Example 1, and an organic EL element according to Comparative Example 1-1 was produced.

(比較例1−2)
比較例1−2として、アルドリッチ社製市販高導電性ポリアニリン塗布液(Emeraldine salt、0.5wt.%、伝導率〜1S/cm 薄膜として)を用いてポリアニリン層を形成した以外は実施例1と同様の構成の素子を作製した。
(Comparative Example 1-2)
As Comparative Example 1-2, Example 1 was used except that a polyaniline layer was formed using a commercially available highly conductive polyaniline coating solution (Emeraldine salt, 0.5 wt.%, Conductivity ~ 1 S / cm thin film) manufactured by Aldrich. An element having the same configuration was produced.

(評価)
実施例1、比較例1−1、1−2の素子に対して、逆電圧を印加した場合の破壊電圧Vbr、素子に順電流を流し、室温にて初期輝度2400cd/mにて定電流駆動させた場合において、100時間後の初期に対する相対輝度(L/L)、電圧上昇率(dV/V)を測定した。結果を下記表1に示す。
(Evaluation)
A breakdown voltage V br when a reverse voltage is applied to the elements of Example 1 and Comparative Examples 1-1 and 1-2, a forward current passed through the elements, and an initial luminance of 2400 cd / m 2 at room temperature. In the case of current driving, the relative luminance (L / L 0 ) and the voltage increase rate (dV / V 0 ) with respect to the initial value after 100 hours were measured. The results are shown in Table 1 below.

Figure 2010118488
Figure 2010118488

実施例1及び比較例1ー1では高い破壊電圧を示したのに対して比較例1−2では低かった。破壊電圧が高いことは素子が短絡しにくいことを意味しており、実施例1及び比較例1は短絡しにくい素子であることがわかった。   In Example 1 and Comparative Example 1-1, a high breakdown voltage was shown, but in Comparative Example 1-2, it was low. A high breakdown voltage means that the element is difficult to short-circuit, and Example 1 and Comparative Example 1 were found to be elements that are difficult to short-circuit.

また、実施例1及び比較例1−2では相対輝度が高く電圧上昇率が低いのに対して比較例1では逆の結果となったことから、実施例1及び比較例1−2が長寿命素子であることがわかった。以上の結果より、全ての特性を満足しているのは実施例1のみであり、本実施形態に係る導電性高分子膜形成用の溶液の効果が示されている。   Further, in Example 1 and Comparative Example 1-2, the relative luminance was high and the voltage increase rate was low, whereas in Comparative Example 1, the opposite result was obtained. Therefore, Example 1 and Comparative Example 1-2 had a long life. It turned out to be an element. From the above results, only Example 1 satisfies all the characteristics, and the effect of the solution for forming a conductive polymer film according to this embodiment is shown.

(実施例2)
次に、実施例2として、上記実施例1において導電性高分子材料として用いたポリアニリンの重量平均分子量を変化させた場合の例を示す。上記実施例1においてアルドリッチ社製アンドープポリアニリン(エメラルディンベース)の重量平均分子量を1000、5000、10000、20000、65000と変化させ、それぞれポリアニリン溶液の調製を行った。
(Example 2)
Next, as Example 2, an example in which the weight average molecular weight of the polyaniline used as the conductive polymer material in Example 1 is changed is shown. In Example 1 above, the weight average molecular weights of undoped polyaniline (emeraldine base) manufactured by Aldrich were changed to 1000, 5000, 10000, 20000, and 65000, respectively, and polyaniline solutions were prepared.

得られたポリアニリン溶液をPTFE 0.45μmフィルタに通した結果、重量平均分子量が1000(実施例2−1)、5000(実施例2−2)、10000(実施例2-3)の場合は問題なく通すことが可能であった。しかし、重量平均分子量が20000(比較例2−1)の場合は通すのにかなりの抵抗を受け、重量平均分子量が65000(比較例2−2)の場合は全く通らなかった。   As a result of passing the obtained polyaniline solution through a PTFE 0.45 μm filter, there was a problem when the weight average molecular weights were 1000 (Example 2-1), 5000 (Example 2-2), and 10000 (Example 2-3). It was possible to pass without. However, when the weight average molecular weight was 20000 (Comparative Example 2-1), a considerable resistance was passed, and when the weight average molecular weight was 65000 (Comparative Example 2-2), it did not pass at all.

フィルタの通りやすさは粒子の生成と相関があり、実施例2−1、2−2、2−3の結果から分かるように、重量平均分子量は、10000以下が望ましいことがわかる。また、重量平均分子量1000より小さいと薄膜を形成した時の結晶化が起こりやすくなった。以上より、重量平均分子量1000以上10000以下が粒子の生成のない適切な条件であることがわかった。   The ease of passing through the filter correlates with the generation of particles, and as can be seen from the results of Examples 2-1, 2-2, and 2-3, it is understood that the weight average molecular weight is preferably 10,000 or less. On the other hand, if the weight average molecular weight is less than 1000, crystallization is likely to occur when a thin film is formed. From the above, it was found that a weight average molecular weight of 1,000 or more and 10,000 or less is an appropriate condition without generation of particles.

(実施例3)
次に、実施例3として、第2溶媒に用いる環状エーテル化合物溶媒の沸点を変化させた場合の事例を示す。
(Example 3)
Next, as Example 3, a case where the boiling point of the cyclic ether compound solvent used as the second solvent is changed is shown.

上記実施例1において示した第2溶媒の環状エーテル化合物溶媒として、フラン(沸点31℃)、テトラヒドロフラン(沸点66℃)、テトラヒドロピラン(沸点88℃)、ジオキサン(沸点101℃)、1−ベンゾフラン(沸点173℃)をそれぞれ用いたポリアニリン溶液を作成した。   As the cyclic ether compound solvent of the second solvent shown in Example 1 above, furan (boiling point 31 ° C.), tetrahydrofuran (boiling point 66 ° C.), tetrahydropyran (boiling point 88 ° C.), dioxane (boiling point 101 ° C.), 1-benzofuran ( Polyaniline solutions each having a boiling point of 173 ° C. were prepared.

さらに、この溶液を用いてスピンコート法にてポリアニリン薄膜を形成した。この場合の膜表面の平坦性(算術平均粗さ)Raを原子間力顕微鏡にて評価した結果を図2に示す。各平坦性Raは、フランが1.56nm、テトラヒドロフランが0.52nm、テトラヒドロピランが0.63nm、ジオキサンが0.76nm、そして、1−ベンゾフランが1.12nmであった。平坦性Raは、高い破壊電圧を得るためには1nm以下であることが望ましく、図2の結果から、第2溶媒の沸点は、50℃から120℃の間が適切な条件であることが理解できる。   Furthermore, a polyaniline thin film was formed by spin coating using this solution. The result of evaluating the flatness (arithmetic mean roughness) Ra of the film surface in this case with an atomic force microscope is shown in FIG. Each flatness Ra was 1.56 nm for furan, 0.52 nm for tetrahydrofuran, 0.63 nm for tetrahydropyran, 0.76 nm for dioxane, and 1.12 nm for 1-benzofuran. The flatness Ra is desirably 1 nm or less in order to obtain a high breakdown voltage. From the result of FIG. 2, it is understood that the boiling point of the second solvent is an appropriate condition between 50 ° C. and 120 ° C. it can.

(実施例4)
実施例4として、実施例1で第1溶媒として用いた非プロトン性極性溶媒と、第2溶媒として用いた環状エーテル化合物溶媒の混合重量比を変化させた場合の事例を示す。
Example 4
Example 4 shows an example in which the mixing weight ratio of the aprotic polar solvent used as the first solvent in Example 1 and the cyclic ether compound solvent used as the second solvent was changed.

非プロトン性極性溶媒である1−メチル−2−ピロリドンと、環状エーテル化合物溶媒であるテトラヒドロフランの混合重量比を1:5から20:1の間で変化させた以外は実施例1と同じ条件でポリアニリン溶液を調製した。得られたポリアニリン溶液を用い、スピンコート法にてポリアニリン薄膜を形成した。   Under the same conditions as in Example 1, except that the mixing weight ratio of 1-methyl-2-pyrrolidone, which is an aprotic polar solvent, and tetrahydrofuran, which is a cyclic ether compound solvent, was changed between 1: 5 and 20: 1. A polyaniline solution was prepared. A polyaniline thin film was formed by spin coating using the obtained polyaniline solution.

ポリアニリン膜の形成の結果、混合重量比(第1溶媒:第2溶媒)が、1:5から1:4の間では、ポリアニリンの溶け残りが生じ、スピンコート等による塗布法や、インクジェット、転写などの印刷法に用いる溶液として、不適切であった。   As a result of the formation of the polyaniline film, when the mixing weight ratio (first solvent: second solvent) is between 1: 5 and 1: 4, polyaniline remains undissolved, and coating methods such as spin coating, ink jet, transfer, etc. As a solution for use in printing methods such as

さらに、混合重量比が11:1から20:1の間では、スピンコート後の熱処理乾燥時にポリアニリンの凝集が起こって均一な薄膜が得られなかった。以上のことから、第1溶媒と第2溶媒の混合重量比は、1:3から10:1の間が適切な条件であること理解できる。   Furthermore, when the mixing weight ratio was between 11: 1 and 20: 1, polyaniline aggregated during heat treatment drying after spin coating, and a uniform thin film could not be obtained. From the above, it can be understood that the appropriate mixing weight ratio of the first solvent and the second solvent is between 1: 3 and 10: 1.

(実施例5)
実施例5として、上記実施例1で用いた化学式(1)で示されるポリアニリン材料について、その2z/(2x+y+2z)の値を変化させた場合の事例を示す。
(Example 5)
Example 5 shows an example in which the value of 2z / (2x + y + 2z) of the polyaniline material represented by the chemical formula (1) used in Example 1 is changed.

ポリアニリン材料の2z/(2x+y+2z)を、0、0.001、0.005、0.01、0.05、0.1、0.2、0.3と変化させ、他は上記実施例1と同一の条件でそれぞれ有機EL素子を作成した。   2z / (2x + y + 2z) of the polyaniline material was changed to 0, 0.001, 0.005, 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, and others were the same as in Example 1 above. Organic EL elements were prepared under the same conditions.

図3は、各素子に50mA/cmの電流を流した時の素子駆動電圧を示している。図3に示されるように、2z/(2x+y+2z)が0.005未満の場合、導電率の低下に伴い、急激に素子の駆動電圧が上昇する。一方、0.2以上では塗布液中に粒子が生成されてしまい、均一なポリアニリン薄膜を形成することができなかった。 FIG. 3 shows an element driving voltage when a current of 50 mA / cm 2 is passed through each element. As shown in FIG. 3, when 2z / (2x + y + 2z) is less than 0.005, the drive voltage of the element rapidly increases as the conductivity decreases. On the other hand, at 0.2 or more, particles were generated in the coating solution, and a uniform polyaniline thin film could not be formed.

以上の結果より、本実施形態のようにポリアニリン材料の2z/(2x+y+2z)は、0.005から0.1の範囲であることが適切な条件であることが理解できる。   From the above results, it can be understood that it is an appropriate condition that 2z / (2x + y + 2z) of the polyaniline material is in the range of 0.005 to 0.1 as in the present embodiment.

(実施例6)
実施例6として、上記実施例1で用いた化学式(1)で示されるポリアニリン材料のy/(2x+y)の値を変化させた場合の事例を示す。
(Example 6)
Example 6 shows a case where the value of y / (2x + y) of the polyaniline material represented by the chemical formula (1) used in Example 1 is changed.

ポリアニリン材料のy/(2x+y)を0から1の間で変化させ、他は上記実施例1と同一条件としてポリアニリン薄膜を作成した。   A polyaniline thin film was prepared under the same conditions as in Example 1 except that y / (2x + y) of the polyaniline material was changed between 0 and 1.

y/(2x+y)が0の場合(ポリアニリン薄膜を完全に還元させた状態)は、得られるポリアニリン薄膜の導電率が6×10−8 S/cmとなったため、素子が高電圧化し、y/(2x+y)が1の場合(ポリアニリン薄膜を完全に酸化させた状態)は粒子が生成されてしまった。 When y / (2x + y) is 0 (the state in which the polyaniline thin film is completely reduced), the resulting polyaniline thin film has a conductivity of 6 × 10 −8 S / cm. When (2x + y) is 1 (a state in which the polyaniline thin film is completely oxidized), particles are generated.

一方、y/(2x+y)が0.2から0.7の場合は、粒子が生成されるというような問題は起こらなかった。すなわち、本実施形態のように、y/(2x+y)が0.2から0.7の範囲とすることが適切な条件であることが理解できる。   On the other hand, when y / (2x + y) is 0.2 to 0.7, the problem that particles are generated does not occur. That is, it can be understood that it is an appropriate condition that y / (2x + y) is in the range of 0.2 to 0.7 as in the present embodiment.

(実施例7)
次に、実施例7として、ポリアニリン薄膜の導電率を変化させた場合の事例を示す。
(Example 7)
Next, as Example 7, a case where the conductivity of the polyaniline thin film is changed is shown.

図3において、2z/(2x+y+2z)が0.005の時のポリアニリン薄膜の導電率が2×10−6S/cmである。これに対して、2z/(2x+y+2z)が0.001の時の導電率が5×10−8S/cmである。よって、導電率は、10−6S/cm以上であることが望ましいことがわかる。 In FIG. 3, the electrical conductivity of the polyaniline thin film when 2z / (2x + y + 2z) is 0.005 is 2 × 10 −6 S / cm. On the other hand, the conductivity when 2z / (2x + y + 2z) is 0.001 is 5 × 10 −8 S / cm. Therefore, it can be seen that the conductivity is desirably 10 −6 S / cm or more.

また、導電率が10−4S/cm以上になると、2型(2インチ型)サイズのパッシブマトリックス型ディスプレイにおいて、基板面内に配置された極性の異なる電極間での面内漏れ電流が1μA以上となり、電力ロスが増大することがわかった。 In addition, when the conductivity is 10 −4 S / cm or more, in a 2-inch (2-inch type) size passive matrix display, an in-plane leakage current between electrodes of different polarities arranged in the substrate surface is 1 μA. Thus, it has been found that the power loss increases.

以上のことから、ポリアニリン薄膜の導電率は、本実施形態のように10−6S/cm以上、10−4S/cm以下であることが適切な条件であることが理解できる。 From the above, it can be understood that the appropriate condition is that the electrical conductivity of the polyaniline thin film is 10 −6 S / cm or more and 10 −4 S / cm or less as in this embodiment.

本発明の実施形態に係る有機EL素子の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the organic EL element which concerns on embodiment of this invention. 実施例3に係る表面平坦性と第2溶媒の沸点との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the surface flatness which concerns on Example 3, and the boiling point of a 2nd solvent. 実施例5に係るポリアニリンの2z/(2x+y+2z)の値と、各ポリアニリンを用いて形成した有機EL素子に50mA/cmの電流を流した時の素子駆動電圧との関係を示す図である。The value of the polyaniline according to Example 5 2z / (2x + y + 2z), a diagram showing the relationship of the element driving voltage at a current of 50 mA / cm 2 to the organic EL device formed by a respective polyaniline.

符号の説明Explanation of symbols

10 基板、12 ホール注入電極、14 電子注入電極、20 ホール注入層、22 ホール輸送層、24 発光層、26 電子輸送層、100 有機EL素子。   10 substrate, 12 hole injection electrode, 14 electron injection electrode, 20 hole injection layer, 22 hole transport layer, 24 light emitting layer, 26 electron transport layer, 100 organic EL element.

Claims (11)

重量平均分子量が1000以上10000以下のポリアニリンおよびポリアニリン誘導体のいずれか又は両方を含む導電性高分子材料を、混合溶媒に溶解した導電性高分子膜形成用の溶液であり、
前記混合溶媒は、
非プロトン性極性の第1溶媒と、
ヒドロキシ基を含まず、前記第1溶媒の沸点より低沸点の第2溶媒と、
を含み、
前記第2溶媒の沸点は、50℃以上120℃未満であり、
前記第1溶媒と前記第2溶媒との混合重量比が、1:3から10:1の間であることを特徴とする導電性高分子膜形成用の溶液。
A conductive polymer film-forming solution in which a conductive polymer material containing either or both of a polyaniline having a weight average molecular weight of 1000 or more and 10,000 or less and a polyaniline derivative is dissolved in a mixed solvent;
The mixed solvent is
A first solvent of aprotic polarity;
A second solvent not containing a hydroxy group and having a boiling point lower than that of the first solvent;
Including
The boiling point of the second solvent is 50 ° C. or higher and lower than 120 ° C.,
A solution for forming a conductive polymer film, wherein a mixing weight ratio of the first solvent and the second solvent is between 1: 3 and 10: 1.
請求項1に記載の導電性高分子膜形成用の溶液において、
前記ポリアニリン又は該ポリアニリンの誘導体は、下記式(1)で示される化合物であり、
Figure 2010118488
式(1)において、
R1、R2、R3、R4は、それぞれH、C2n+1(n=1〜8)、O、C2n+1(n=1,2)のいずれか、
Ra、Rbは、それぞれ水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、ヒドロキシ基のいずれかであり、
式(1)において、xで区切られたユニットと、yで区切られたユニットと、zで区切られたユニットが、高分子中にランダム状又はブロック状のいずれか又は両方の混合状態で配置され、かつ、2z/(2x+y+2z)は、0.005から0.1の範囲にあり、y/(2x+y)は0.2から0.7の範囲にあることを特徴とする導電性高分子膜形成用の溶液。
In the solution for forming a conductive polymer film according to claim 1,
The polyaniline or the derivative of the polyaniline is a compound represented by the following formula (1):
Figure 2010118488
In equation (1),
R1, R2, R3, R4 are each H, C n H 2n + 1 (n = 1~8), O, C n H 2n + 1 either (n = 1, 2),
Ra and Rb are each a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, or a hydroxy group,
In the formula (1), the unit delimited by x, the unit delimited by y, and the unit delimited by z are arranged in a polymer in a random state, a block shape, or both in a mixed state. And 2z / (2x + y + 2z) is in the range of 0.005 to 0.1, and y / (2x + y) is in the range of 0.2 to 0.7. Solution.
請求項1又は請求項2に記載の導電性高分子膜形成用の溶液において、
前記第1溶媒は、1−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドのいずれかを含むことを特徴とする導電性高分子膜形成用の溶液。
In the solution for forming a conductive polymer film according to claim 1 or 2,
The solution for forming a conductive polymer film, wherein the first solvent contains any one of 1-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, and dimethylacetamide.
請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の導電性高分子膜形成用の溶液において、
前記第2溶媒は、環状エーテル化合物を含むことを特徴とする導電性高分子膜形成用の溶液。
In the solution for forming a conductive polymer film according to any one of claims 1 to 3,
The solution for forming a conductive polymer film, wherein the second solvent contains a cyclic ether compound.
請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の導電性高分子膜形成用の溶液において、
前記第2溶媒は、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキサンのいずれかを含むことを特徴とする導電性高分子膜形成用の溶液。
In the solution for forming a conductive polymer film according to any one of claims 1 to 3,
The solution for forming a conductive polymer film, wherein the second solvent contains any one of tetrahydrofuran, tetrahydropyran, and dioxane.
請求項1〜請求項5に記載の導電性高分子膜形成用の溶液において、
上記式(1)中、Aで示されるドーピングアニオンは、有機スルホン酸若しくは有機リン酸であることを特徴とする導電性高分子膜形成用の溶液。
In the solution for forming a conductive polymer film according to claim 1,
In the above formula (1), the doping anion represented by A is an organic sulfonic acid or an organic phosphoric acid.
請求項1〜請求項6に記載の導電性高分子膜形成用の溶液において、
該導電性高分子膜形成用の溶液を用い、絶縁性基板上に100nm形成した場合の該導電性高分子膜の導電率は、10−6S/cm以上10−4S/cm以下であることを特徴とする導電性高分子膜形成用の溶液。
In the conductive polymer film forming solution according to claim 1,
The conductivity of the conductive polymer film is 10 −6 S / cm or more and 10 −4 S / cm or less when the conductive polymer film forming solution is used to form 100 nm on an insulating substrate. A solution for forming a conductive polymer film.
導電性高分子膜の形成方法であって、
請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の導電性高分子膜形成用の溶液を成膜対象上に配した後、
乾燥処理により前記混合溶媒を蒸発させ、前記成膜対象上に導電性高分子膜を形成することを特徴とする導電性高分子膜の形成方法。
A method of forming a conductive polymer film,
After arranging the solution for forming a conductive polymer film according to any one of claims 1 to 7 on a film formation target,
A method for forming a conductive polymer film, comprising evaporating the mixed solvent by a drying process to form a conductive polymer film on the film formation target.
請求項8に記載の導電性高分子膜の形成方法において、
前記導電性高分子膜形成用の溶液は、ウエットプロセスによって前記成膜対象上に配されることを特徴とする導電性高分子膜の形成方法。
The method for forming a conductive polymer film according to claim 8,
The method for forming a conductive polymer film, wherein the solution for forming the conductive polymer film is disposed on the film formation target by a wet process.
請求項8又は請求項9に記載の導電性高分子膜の形成方法において、
前記乾燥処理として、真空乾燥処理、又は120℃以上、250℃以下の熱乾燥処理を行うことを特徴とする導電性高分子膜の形成方法。
In the formation method of the conductive polymer film according to claim 8 or 9,
The method for forming a conductive polymer film, characterized by performing a vacuum drying process or a thermal drying process at 120 ° C. or higher and 250 ° C. or lower as the drying process.
有機電界発光素子であって、
電子注入電極とホール注入電極との間に、
有機材料を含む発光層と、ホール輸送層と、ホール注入層と、を含む3層以上の有機層を有し、
前記ホール注入層は、前記ホール注入電極上に直接形成されており、
該ホール注入層は、請求項1〜請求項6のいずれかに記載の導電性高分子膜形成用の溶液を用いて形成され、かつ該ホール注入層の導電率が10−6S/cm以上10−4S/cm以下であることを特徴とする有機電界発光素子。
An organic electroluminescent device,
Between the electron injection electrode and the hole injection electrode,
Having three or more organic layers including a light emitting layer containing an organic material, a hole transport layer, and a hole injection layer;
The hole injection layer is formed directly on the hole injection electrode,
The hole injection layer is formed using the solution for forming a conductive polymer film according to any one of claims 1 to 6, and the conductivity of the hole injection layer is 10 -6 S / cm or more. The organic electroluminescent element characterized by being 10 < -4 > S / cm or less.
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