JP2011129449A - Organic electronic element and manufacturing method therefor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode having both a high conductivity and transparency through the restraint of current leakage or field concentration by one with high smoothness, or further, an organic electronic element with excellent efficiency and with an improved preservation property through reduction in its driving voltage. <P>SOLUTION: In the organic electronic element and its manufacturing method, provided with a first electrode having a transparent conductive layer made of metal nanoparticles on a substrate, a second electrode facing the same, and at least one organic function layer between the electrodes, the transparent conductive layer of the first electrode contains a conductive polymer and a nonconductive polymer, the nonconductive polymer is one in which hydroxyl groups themselves of the polymer equipped with a number of them are dehydrated and condensed, and moreover, with a dehydration condensation reaction ratio of 30% or more to 95% or less. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子)、有機太陽電池といった有機電子素子に関し、更に詳しくは、有機電子素子の駆動電圧や効率、寿命といった性能を向上させた有機電子素子に関する。   The present invention relates to an organic electronic device such as an organic electroluminescence device (hereinafter referred to as an organic EL device) and an organic solar cell, and more particularly to an organic electronic device with improved performance such as driving voltage, efficiency, and life of the organic electronic device.

近年、有機EL素子や有機太陽電池といった有機電子素子が注目されており、このような素子において、透明電極は必須の構成技術となっている。   In recent years, organic electronic elements such as organic EL elements and organic solar cells have attracted attention, and in such elements, transparent electrodes have become an essential constituent technology.

従来、透明電極は、ガラスや透明なプラスチックフィルム等の透明基板上に、インジウム−スズの複合酸化物(ITO)膜を真空蒸着法やスパッタリング法で製膜したITO透明電極が、その導電性や透明性といった性能の点から、主に使用されてきた。しかし、真空蒸着法やスパッタリング法を用いた透明電極は生産性が悪いため製造コストが高いことや、可撓性に劣るためフレキシブル性が求められる素子用途には適用できないことが問題であった。   Conventionally, a transparent electrode is an ITO transparent electrode obtained by forming a composite oxide (ITO) film of indium-tin on a transparent substrate such as glass or a transparent plastic film by a vacuum deposition method or a sputtering method. It has been mainly used from the viewpoint of performance such as transparency. However, a transparent electrode using a vacuum deposition method or a sputtering method has a problem in that the productivity is low and the manufacturing cost is high, and since it is inferior in flexibility, it cannot be applied to an element application requiring flexibility.

これに対し、π共役系高分子に代表される導電性ポリマーを適当な溶媒に溶解または分散した塗液を用い、塗布や印刷によって透明導電体層を形成する方法(例えば特許文献1参照)が提案されている。しかし、真空成膜法によるITO等の金属酸化物透明電極に較べると、透明性、導電性とも著しく低下するという課題があった。さらに、これを用いて有機ELといった有機電子素子を形成した場合、透明導電体層自身の低導電性に加え、該透明導電体層上に設けられる機能層との界面抵抗が高いと思われる挙動(例えば、有機ELでは駆動電圧の上昇)が見られ、素子としての性能が低下するという課題があった。   In contrast, there is a method of forming a transparent conductor layer by coating or printing using a coating solution in which a conductive polymer typified by a π-conjugated polymer is dissolved or dispersed in an appropriate solvent (see, for example, Patent Document 1). Proposed. However, there is a problem that both transparency and conductivity are remarkably reduced as compared with a metal oxide transparent electrode such as ITO formed by a vacuum film formation method. Furthermore, when an organic electronic device such as an organic EL is formed using this, in addition to the low conductivity of the transparent conductor layer itself, a behavior that is considered to have a high interface resistance with the functional layer provided on the transparent conductor layer (For example, in organic EL, the drive voltage was increased), and there was a problem that the performance as an element was lowered.

また、導電性ポリマーは、有機ELにおいて、ITOやZnO電極上に、ホール注入材料、ホール輸送材料として積層されることが多い。その際、ITO電極上に突起があると、電極間リークや、その部分での電界集中により素子寿命低下の要因となる。導電性ポリマーの積層は、このような突起を埋めることで、表面平滑性の改善にもなるが、突起の大きさによっては、埋め込みに必要な導電性ポリマー層が厚くなり、素子の透明性の点から、これらを両立させることは難しい。電極としてITOに代わり、金属ナノ粒子からなる導電層を用いた場合、このような表面平滑化と透明性の両立は、さらに困難となる。   In addition, in the organic EL, the conductive polymer is often laminated as a hole injection material and a hole transport material on the ITO or ZnO electrode. At this time, if there is a protrusion on the ITO electrode, the element life may be reduced due to leakage between the electrodes or electric field concentration at that portion. Laminating conductive polymer also improves surface smoothness by filling such protrusions, but depending on the size of the protrusions, the conductive polymer layer required for embedding becomes thicker, and the transparency of the element is increased. From the point of view, it is difficult to achieve both. When a conductive layer made of metal nanoparticles is used as an electrode instead of ITO, it is more difficult to achieve both surface smoothing and transparency.

これに対して、導電性ポリマーとバインダー樹脂からなる被覆層を用いる方法(例えば特許文献2参照)が提案されている。バインダー樹脂添加により、透明性を損なうことなく、突起の埋め込みに必要な層の厚みを得られるが、導電性ポリマー比率の低下により、層の導電性が著しく低下するという別の課題が生じる。さらに、この電極を用いて有機EL素子を形成した場合、前述の方法同様、駆動電圧の上昇が見られ、素子性能が低下する。   On the other hand, the method (for example, refer patent document 2) using the coating layer which consists of a conductive polymer and binder resin is proposed. By adding the binder resin, the thickness of the layer necessary for embedding the protrusion can be obtained without impairing the transparency, but another problem arises that the conductivity of the layer is remarkably lowered due to the reduction of the conductive polymer ratio. Furthermore, when an organic EL element is formed using this electrode, an increase in driving voltage is observed and the element performance is reduced as in the above-described method.

このバインダー樹脂添加による導電性低下の問題に対して、導電性ポリマーに特定構造の架橋点形成化合物を添加する方法(例えば、特許文献3参照)が提案されている。しかし、この方法では、電極自身の導電性低下は抑制できるが、突起の埋め込み効果が低く、結果、表面平滑性の低い電極が形成され、さらには、この電極を用いた有機EL素子において、駆動電圧の上昇を抑制する効果はない。   In order to solve the problem of the decrease in conductivity due to the addition of the binder resin, a method of adding a cross-linking point forming compound having a specific structure to the conductive polymer (for example, see Patent Document 3) has been proposed. However, this method can suppress the decrease in conductivity of the electrode itself, but the effect of embedding the protrusion is low, resulting in the formation of an electrode with low surface smoothness. Furthermore, in an organic EL device using this electrode, driving There is no effect to suppress the voltage rise.

本発明において、金属ナノ粒子からなる第一導電層上に、可視部に吸収を持つ導電性ポリマーと、導電性増強効果を有し、かつ可視部に吸収を持たないある特定構造の非導電性ポリマーからなる第二導電層を形成することで、第一導電層の平滑化に必要な膜厚において、高い透明性と高い導電性を両立できる。   In the present invention, a conductive polymer having absorption in the visible part on the first conductive layer made of metal nanoparticles, and non-conductivity of a specific structure having conductivity enhancing effect and no absorption in the visible part By forming the second conductive layer made of a polymer, both high transparency and high conductivity can be achieved at a film thickness necessary for smoothing the first conductive layer.

特開平6−273964号公報JP-A-6-273964 特開2006−198805号公報JP 2006-198805 A 特開2006−143922号公報JP 2006-143922 A

本発明の目的は、前記事情に鑑みてなされたものであり、有機EL素子、有機太陽電池といった有機電子素子において、平滑性の高い電極により電流リークや電界集中を抑制し、高い導電性と透明性を兼ね備えた電極を提供し、さらには、素子の駆動電圧を低減し、効率に優れ、保存性を向上させた有機電子素子を提供することにある。   The object of the present invention has been made in view of the above circumstances, and in organic electronic elements such as organic EL elements and organic solar cells, current leakage and electric field concentration are suppressed by highly smooth electrodes, and high conductivity and transparency are achieved. Another object of the present invention is to provide an organic electronic device which has an excellent performance and further has a reduced driving voltage of the device, an excellent efficiency, and an improved storage property.

本発明の上記目的は、以下の構成により達成することができる。   The above object of the present invention can be achieved by the following configuration.

1.基板上に、金属ナノ粒子からなる透明導電層を有する第一電極と、これに対向する第二電極と、該電極間に少なくとも一層の有機機能層とを有する有機電子素子において、該第一電極の透明導電層は、導電性ポリマーと非導電性ポリマーを含有しており、かつ、該非導電性ポリマーは、多数の水酸基を有するポリマーの該水酸基同士が脱水縮合したポリマーであって、更に、その脱水縮合反応率が30%以上95%以下の状態である事を特徴とする有機電子素子。   1. In an organic electronic device having a first electrode having a transparent conductive layer made of metal nanoparticles on a substrate, a second electrode facing the first electrode, and at least one organic functional layer between the electrodes, the first electrode The transparent conductive layer contains a conductive polymer and a non-conductive polymer, and the non-conductive polymer is a polymer obtained by dehydrating and condensing the hydroxyl groups of a polymer having a large number of hydroxyl groups. An organic electronic device having a dehydration condensation reaction rate of 30% to 95%.

2.前記非導電性ポリマーの脱水縮合反応率が50%以上95%以下の状態である事を特徴とする前記1記載の有機電子素子。   2. 2. The organic electronic device as described in 1 above, wherein the non-conductive polymer has a dehydration condensation reaction rate of 50% to 95%.

3.前記非導電性ポリマーが、下記3種のポリマー鎖を有するポリマー(A)を含む事を特徴とする前記1又は2記載の有機電子素子。   3. 3. The organic electronic device as described in 1 or 2 above, wherein the nonconductive polymer contains a polymer (A) having the following three polymer chains.

Figure 2011129449
Figure 2011129449

(式中、X、X、Xは、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表し、R、R、Rはそれぞれ独立に、炭素数5以下のアルキレン基を表す。l、m、nは構成率(mol%)を示し、50≦l+m+n≦100であり、l、m、nはそれぞれ0〜100である。)
4.前記導電性ポリマーが、スルホ基含有ポリアニオンを含む事を特徴とする前記1〜3のいずれか1項に記載の有機電子素子。
(Wherein X 1 , X 2 and X 3 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 1 , R 2 and R 3 each independently represents an alkylene group having 5 or less carbon atoms. , M, and n indicate the composition ratio (mol%), 50 ≦ l + m + n ≦ 100, and l, m, and n are each 0-100.)
4). 4. The organic electronic device according to any one of 1 to 3, wherein the conductive polymer includes a sulfo group-containing polyanion.

5.前記透明導電層が、脱水縮合反応の触媒を含有する事を特徴とする前記1〜4のいずれか1項に記載の有機電子素子。   5. 5. The organic electronic device according to any one of 1 to 4, wherein the transparent conductive layer contains a catalyst for dehydration condensation reaction.

6.前記触媒が、酸触媒である事を特徴とする前記5に記載の有機電子素子。   6). 6. The organic electronic device as described in 5 above, wherein the catalyst is an acid catalyst.

7.前記1〜6のいずれか1項に記載の有機電子素子の製造方法が、基板上に、金属ナノ粒子を設ける工程と、該金属ナノ粒子層上に導電性ポリマーと水酸基を有する非導電性ポリマーと脱水縮合反応触媒との混合物層を設ける工程と、熱処理する工程と、該熱処理を行った後に有機機能層を形成する工程とからなる事を特徴とする有機電子素子の製造方法。   7. 7. The method for producing an organic electronic device according to any one of 1 to 6, wherein a step of providing metal nanoparticles on a substrate, and a non-conductive polymer having a conductive polymer and a hydroxyl group on the metal nanoparticle layer A method for producing an organic electronic device, comprising: a step of providing a mixture layer of a dehydration condensation reaction catalyst; a step of heat treatment; and a step of forming an organic functional layer after the heat treatment.

8.前記熱処理を、50℃以上200℃以下の温度で行う事を特徴とする前記7に記載の有機電子素子の製造方法。   8). 8. The method for producing an organic electronic device according to 7, wherein the heat treatment is performed at a temperature of 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower.

9.前記1〜6のいずれか1項に記載の有機電子素子が有機エレクトロルミネッセンス素子または有機太陽電池素子である事を特徴とする有機電子素子。   9. The organic electronic device according to any one of 1 to 6 is an organic electroluminescence device or an organic solar cell device.

本発明によれば、有機EL素子、有機太陽電池といった有機電子素子において、平滑性の高い電極により電流リークや電界集中を抑制し、高い導電性と透明性を兼ね備えた電極を提供し、さらには、素子の駆動電圧を低減し、効率に優れ、寿命を向上させた有機電子素子を提供することができる。   According to the present invention, in an organic electronic element such as an organic EL element and an organic solar cell, an electrode having high conductivity and transparency is provided by suppressing current leakage and electric field concentration by a highly smooth electrode, and further, It is possible to provide an organic electronic device with reduced driving voltage of the device, excellent efficiency, and improved lifetime.

本発明の有機電子素子の断面図である。It is sectional drawing of the organic electronic element of this invention. 本発明に係る補助電極の形状の断面図である。It is sectional drawing of the shape of the auxiliary electrode which concerns on this invention. 本発明に係る補助電極の形状の代表例を示す図である。It is a figure which shows the representative example of the shape of the auxiliary electrode which concerns on this invention. 本発明の有機電子素子の製造方法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the organic electronic element of this invention.

以下本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited thereto.

本発明者らは、第一電極として、金属ナノ粒子からなる透明導電層上に、導電性ポリマーと水酸基を有する非導電性ポリマーからなる透明導電層を形成する方法を試みた。これにより、電極の表面平滑性、透明性、導電性を同時に満たすことができ、さらに有機ELといった有機電子素子の駆動電圧や効率といった通電特性を向上することができる。しかし、この方法では、該非導電性ポリマーの水酸基の脱水縮合反応のため、素子の保存性、特に高温下での保存性が低下する課題があった。   The present inventors tried a method of forming a transparent conductive layer made of a conductive polymer and a non-conductive polymer having a hydroxyl group on the transparent conductive layer made of metal nanoparticles as the first electrode. Thereby, the surface smoothness, transparency, and conductivity of the electrode can be satisfied at the same time, and further, the current-carrying characteristics such as the driving voltage and efficiency of the organic electronic element such as the organic EL can be improved. However, this method has a problem that the storage stability of the device, particularly storage stability at high temperatures, is lowered due to the dehydration condensation reaction of the hydroxyl group of the non-conductive polymer.

それに対して本発明者らは、第一電極として、金属ナノ粒子からなる透明導電層上に、導電性ポリマーと水酸基を有する非導電性ポリマーからなる透明導電層を形成し、該非導電性ポリマーの水酸基の脱水縮合により保存性を向上できることを見いだした。   On the other hand, the present inventors formed a transparent conductive layer made of a conductive polymer and a non-conductive polymer having a hydroxyl group on the transparent conductive layer made of metal nanoparticles as the first electrode, and the non-conductive polymer It has been found that the storage stability can be improved by dehydration condensation of hydroxyl groups.

本発明において、金属ナノ粒子からなる第一導電層上に、可視部に吸収を持つ導電性ポリマーと、導電性増強効果を有し、かつ可視部に吸収を持たないある特定構造の非導電性ポリマーからなる第二導電層を形成することで、第一導電層の平滑化に必要な膜厚において、高い透明性と高い導電性を両立できる。さらに、非導電性ポリマーの水酸基部が、脱水縮合することで架橋構造を形成し、電極の耐水、耐溶媒性が得られ、工程適性を向上することができる。この水酸基部の脱水縮合の反応率を30%以上とすることで、素子の保存性を向上することができた。   In the present invention, a conductive polymer having absorption in the visible part on the first conductive layer made of metal nanoparticles, and non-conductivity of a specific structure having conductivity enhancing effect and no absorption in the visible part By forming the second conductive layer made of a polymer, both high transparency and high conductivity can be achieved at a film thickness necessary for smoothing the first conductive layer. Furthermore, the hydroxyl group of the non-conductive polymer forms a crosslinked structure by dehydration condensation, so that the water resistance and solvent resistance of the electrode can be obtained, and process suitability can be improved. The storage stability of the device could be improved by setting the reaction rate of the dehydration condensation of the hydroxyl portion to 30% or more.

また、第二導電層中に酸触媒を添加する、または電極を塗布、乾燥して形成した後、熱処理を行う事で、反応を促進し、短時間で反応率を30%以上とすることができ、素子性能を向上することができる。   Further, by adding an acid catalyst in the second conductive layer or by applying and drying the electrode, heat treatment is performed to promote the reaction, and the reaction rate can be increased to 30% or more in a short time. Device performance can be improved.

以下、本発明とその構成要素等について詳細な説明をする。   Hereinafter, the present invention and its components will be described in detail.

<基板>
本発明では、透明基板として、プラスチックフィルム、プラスチック板、ガラスなどを用いることができ、軽量性と柔軟性の観点から透明プラスチックフィルムを用いることが好ましい。
<Board>
In the present invention, a plastic film, a plastic plate, glass or the like can be used as the transparent substrate, and it is preferable to use a transparent plastic film from the viewpoint of lightness and flexibility.

プラスチックフィルム及びプラスチック板の原料としては、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などのポリエステル類、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン、EVAなどのポリオレフィン類、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどのビニル系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリサルホン(PSF)、ポリエーテルサルホン(PES)、ポリカーボネート(PC)、ポリアミド、ポリイミド、アクリル樹脂、トリアセチルセルロース(TAC)などを用いることができる。   Examples of raw materials for plastic films and plastic plates include polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate, polyolefins such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene, and EVA, polyvinyl chloride, and polychlorinated chloride. Use vinyl resins such as vinylidene, polyether ether ketone (PEEK), polysulfone (PSF), polyether sulfone (PES), polycarbonate (PC), polyamide, polyimide, acrylic resin, triacetyl cellulose (TAC), etc. Can do.

本発明に係る透明電極及び有機電子素子において、基板は、表面平滑性に優れているものが好ましい。表面の平滑性は算術平均粗さRaが5nm以下かつ最大高さRzが50nm以下であることが好ましく、Raが2nm以下かつRzが30nm以下であることがより好ましく、さらに好ましくはRaが1nm以下かつRzが20nm以下である。基板の表面は、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂、放射線硬化性樹脂等の下塗り層を付与して平滑化してもよいし、研磨などの機械加工によって平滑にすることもできる。ここで、表面の平滑性は、原子間力顕微鏡(AFM)等による測定から、表面粗さ規格(JIS B 0601−2001)に従い、求めることができる。   In the transparent electrode and the organic electronic device according to the present invention, the substrate is preferably excellent in surface smoothness. The smoothness of the surface is preferably an arithmetic average roughness Ra of 5 nm or less and a maximum height Rz of 50 nm or less, more preferably Ra of 2 nm or less and Rz of 30 nm or less, and still more preferably Ra of 1 nm or less. Rz is 20 nm or less. The surface of the substrate may be smoothed by applying an undercoat layer such as a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, an electron beam curable resin, or a radiation curable resin, or may be smoothed by mechanical processing such as polishing. You can also. Here, the smoothness of the surface can be determined according to the surface roughness standard (JIS B 0601-2001) from measurement by an atomic force microscope (AFM) or the like.

本発明に用いられる透明基板には、塗布液の濡れ性や接着性を確保するために、表面処理を施すことや易接着層を設けることができる。表面処理や易接着層については従来公知の技術を使用できる。例えば、表面処理としては、コロナ放電処理、火炎処理、紫外線処理、高周波処理、グロー放電処理、活性プラズマ処理、レーザー処理等の表面活性化処理を挙げることができる。また、易接着層としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ビニル系共重合体、ブタジエン系共重合体、アクリル系共重合体、ビニリデン系共重合体、エポキシ系共重合体等を挙げることができる。易接着層は単層でもよいが、接着性を向上させるためには2層以上の構成にしてもよい。   The transparent substrate used in the present invention can be subjected to a surface treatment or an easy adhesion layer in order to ensure the wettability and adhesiveness of the coating solution. A conventionally well-known technique can be used about a surface treatment or an easily bonding layer. For example, the surface treatment includes surface activation treatment such as corona discharge treatment, flame treatment, ultraviolet treatment, high frequency treatment, glow discharge treatment, active plasma treatment, and laser treatment. Examples of the easy adhesion layer include polyester, polyamide, polyurethane, vinyl copolymer, butadiene copolymer, acrylic copolymer, vinylidene copolymer, and epoxy copolymer. The easy adhesion layer may be a single layer, but may be composed of two or more layers in order to improve adhesion.

また、大気中の酸素、水分を遮断する目的でガスバリア層を設けるのが好ましい。ガスバリア層の形成材料としては、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム等の金属酸化物、金属窒化物が使用できる。これらの材料は、水蒸気バリア機能のほかに酸素バリア機能も有する。特にバリアー性、耐溶剤性、透明性が良好な窒化シリコン、酸化窒化シリコンが好ましい。また、バリア層は必要に応じて多層構成とすることも可能である。ガスバリア層の形成方法は、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法を用いることができる。前記ガスバリア層を構成する各無機層の厚みに関しては特に限定されないが、典型的には1層あたり5nm〜500nmの範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは1層あたり10nm〜200nmである。ガスバリア層は基板の少なくとも一方の面に設けられ、両面に設けられるのがより好ましい。   In addition, it is preferable to provide a gas barrier layer for the purpose of blocking oxygen and moisture in the atmosphere. As a material for forming the gas barrier layer, metal oxides such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum nitride, and aluminum oxide, and metal nitrides can be used. These materials have an oxygen barrier function in addition to a water vapor barrier function. In particular, silicon nitride and silicon oxynitride having favorable barrier properties, solvent resistance, and transparency are preferable. In addition, the barrier layer may have a multilayer structure as necessary. As a method for forming the gas barrier layer, a resistance heating vapor deposition method, an electron beam vapor deposition method, a reactive vapor deposition method, an ion plating method, or a sputtering method can be used depending on the material. The thickness of each inorganic layer constituting the gas barrier layer is not particularly limited, but typically it is preferably in the range of 5 nm to 500 nm per layer, more preferably 10 nm to 200 nm per layer. The gas barrier layer is provided on at least one surface of the substrate, and more preferably on both surfaces.

<導電層>
本発明における導電層は、金属ナノ粒子からなる第一導電層と、導電性ポリマーと水酸基含有非導電性ポリマーとからなる第二導電層から構成される。
<Conductive layer>
The conductive layer in the present invention includes a first conductive layer made of metal nanoparticles and a second conductive layer made of a conductive polymer and a hydroxyl group-containing nonconductive polymer.

導電層の形成方法としては、まず支持体上に金属ナノ粒子とバインダーからなる第一導電層を塗布、乾燥して膜形成した後、さらに、導電性ポリマーと水酸基含有非導電性ポリマーとからなる第二導電層を塗布、乾燥して膜形成する。また、有機電子素子の機能を損なわない限り、第一導電層と第二導電層の間、あるいは、第二導電層上に、さらに第三の層を設けてもよく、第三の層は、導電性ポリマーを含んでもよい。   As a method for forming a conductive layer, first, a first conductive layer composed of metal nanoparticles and a binder is coated on a support, dried to form a film, and further composed of a conductive polymer and a hydroxyl group-containing non-conductive polymer. A second conductive layer is applied and dried to form a film. Further, as long as the function of the organic electronic element is not impaired, a third layer may be further provided between the first conductive layer and the second conductive layer, or on the second conductive layer. A conductive polymer may be included.

これら導電層の形成方法は、金属ナノ粒子含有分散液、あるいは、導電性ポリマー及び水酸基含有非導電性ポリマー含有分散液を、塗布、乾燥して膜形成する液相成膜法であれば特に制限はない。ロールコート法、バーコート法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、キャスティング法、ダイコート法、ブレードコート法、バーコート法、グラビアコート法、カーテンコート法、スプレーコート法、ドクターコート法、インクジェット法等の塗布法を用いることができる。なお、塗布液の濃度、目的とする導電性に応じて、塗布を複数回行ってもよい。また、スプレーコート法やインクジェット法により、あるいはマスクを用いて、直接パターン形成してもよい。   The method for forming these conductive layers is not particularly limited as long as it is a liquid phase film forming method in which a metal nanoparticle-containing dispersion or a conductive polymer and a hydroxyl group-containing non-conductive polymer-containing dispersion is applied and dried to form a film. There is no. Roll coating method, bar coating method, dip coating method, spin coating method, casting method, die coating method, blade coating method, bar coating method, gravure coating method, curtain coating method, spray coating method, doctor coating method, ink jet method, etc. A coating method can be used. In addition, you may perform application | coating several times according to the density | concentration of a coating liquid and the target electroconductivity. Alternatively, direct pattern formation may be performed by a spray coating method, an inkjet method, or using a mask.

本発明の導電層を形成することで、導電層の導電性と透明性を両立するとともに、該導電層の下層の突起を埋め、電極表面を平滑化することができる。   By forming the conductive layer of the present invention, both the conductivity and transparency of the conductive layer can be achieved, and the protrusions in the lower layer of the conductive layer can be filled to smooth the electrode surface.

導電層の別の形成方法として、第一導電層を転写形成してもよい。まず離型性を有する平滑な第一の支持体に金属ナノ粒子を塗布、乾燥して膜形成したのち、バインダーを介して第二の支持体に転写して金属ナノ粒子の隙間にバインダーを充填させ、第一の支持体を剥離して導電層を形成する。次いで、第一導電層上に第二導電層を塗布、乾燥して形成する。   As another method for forming the conductive layer, the first conductive layer may be transferred and formed. First, metal nanoparticles are applied to a smooth first support with releasability, dried to form a film, then transferred to the second support via a binder, and the gaps between the metal nanoparticles are filled with the binder The first support is peeled off to form a conductive layer. Next, the second conductive layer is applied and dried on the first conductive layer.

第一の支持体の表面は、ハードコート層等による平滑化処理がされていることが好ましい。第一の支持体の表面平滑性(凹凸)は算術平均粗さRaが5nm以下、かつ最大高さRzが50nm以下であることが好ましく、より好ましくはRaが1nm以下、かつRzが30nm以下である。   The surface of the first support is preferably smoothed by a hard coat layer or the like. The surface smoothness (unevenness) of the first support is preferably such that the arithmetic average roughness Ra is 5 nm or less and the maximum height Rz is 50 nm or less, more preferably Ra is 1 nm or less and Rz is 30 nm or less. is there.

ここで、表面平滑性を表すRaとRzとは、Ra=算術平均粗さとRz=最大高さ(表面の山頂部と谷底部との高低差)を意味し、JIS B601(2001)に規定される表面粗さに準ずる値である。本発明においてRaとRzおよび段差の測定には、市販の原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscopy:AFM)を用いることができ、例えば、以下の方法で測定できる。   Here, Ra and Rz representing surface smoothness mean Ra = arithmetic mean roughness and Rz = maximum height (the difference in height between the top and bottom of the surface), and are defined in JIS B601 (2001). It is a value according to the surface roughness. In the present invention, Ra, Rz, and the level difference can be measured by using a commercially available atomic force microscope (AFM), for example, by the following method.

AFMとして、セイコーインスツルメンツ社製SPI3800Nプローブステーション及びSPA400多機能型ユニットを使用し、約1cm角の大きさに切り取った試料を、ピエゾスキャナー上の水平な試料台上にセットし、カンチレバーを試料表面にアプローチし、原子間力が働く領域に達したところで、XY方向にスキャンし、その際の試料の凹凸をZ方向のピエゾの変位で捉える。ピエゾスキャナーは、XY150μm、Z5μmが走査可能なものを使用する。カンチレバーは、セイコーインスツルメンツ社製シリコンカンチレバーSI−DF20で、共振周波数120〜150kHz、バネ定数12〜20N/mのものを用い、DFMモード(Dynamic Force Mode)で測定する。測定領域80×80μmを、走査周波数0.1Hzで測定する。   Using an SPI 3800N probe station and SPA400 multifunctional unit manufactured by Seiko Instruments Inc. as the AFM, set the sample cut to a size of about 1 cm square on a horizontal sample stage on the piezo scanner, and place the cantilever on the sample surface. When approaching and reaching the region where the atomic force works, scanning is performed in the XY direction, and the unevenness of the sample at that time is captured by the displacement of the piezo in the Z direction. A piezo scanner that can scan XY 150 μm and Z 5 μm is used. The cantilever is a silicon cantilever SI-DF20 manufactured by Seiko Instruments Inc., which has a resonance frequency of 120 to 150 kHz and a spring constant of 12 to 20 N / m, and is measured in a DFM mode (Dynamic Force Mode). A measurement area of 80 × 80 μm is measured at a scanning frequency of 0.1 Hz.

第一導電層における金属ナノ粒子の付き量は5mg/m以上500mg/m以下であり、10mg/m以上200mg/m以下であるのが好ましい。金属ナノ粒子の付き量が5mg/mより少ないと、金属ナノ粒子同士の接触が悪くなり導電性が著しく低下し、500mg/mを超えると、金属ナノ粒子により遮光される部分が増大し透明性が大幅に損なわれる。 The attached amount of the metal nanoparticles in the first conductive layer is 5 mg / m 2 or more and 500 mg / m 2 or less, and preferably 10 mg / m 2 or more and 200 mg / m 2 or less. If the attached amount of metal nanoparticles is less than 5 mg / m 2, the contact between the metal nanoparticles deteriorates and the conductivity is remarkably reduced, and if it exceeds 500 mg / m 2 , the portion shielded from the metal nanoparticles increases. Transparency is greatly impaired.

第一導電層の表面比抵抗は、100Ω/□以下であることが好ましく、10Ω/□以下であることがより好ましい。表面比抵抗は、例えば、JIS K6911、ASTM D257、等に準拠して測定することができ、また市販の表面抵抗率計を用いて簡便に測定することができる。   The surface specific resistance of the first conductive layer is preferably 100Ω / □ or less, and more preferably 10Ω / □ or less. The surface specific resistance can be measured based on, for example, JIS K6911, ASTM D257, etc., and can be easily measured using a commercially available surface resistivity meter.

第二導電層の導電性ポリマーと水酸基含有非導電性ポリマーの比率は、導電性ポリマーを100質量部とした時、水酸基含有非導電性ポリマーが30質量部から900質量部であることが好ましく、リーク防止、水酸基含有非導電性ポリマーの導電性増強効果、透明性の観点から、水酸基含有非導電性ポリマーが100質量部以上であることがより好ましい。   The ratio of the conductive polymer of the second conductive layer to the hydroxyl group-containing nonconductive polymer is preferably 30 to 900 parts by mass of the hydroxyl group-containing nonconductive polymer when the conductive polymer is 100 parts by mass. From the viewpoint of leakage prevention, the conductivity enhancing effect of the hydroxyl group-containing nonconductive polymer, and transparency, the hydroxyl group-containing nonconductive polymer is more preferably 100 parts by mass or more.

導電層の乾燥膜厚は30nmから2000nmであることが好ましい。本発明の導電層は、導電性の点から、100nm以上であることがより好ましく、電極の表面平滑性の点から、200nm以上であることがさらに好ましい。また、透明性の点から、1000nm以下であることがより好ましい。   The dry film thickness of the conductive layer is preferably 30 nm to 2000 nm. The conductive layer of the present invention is more preferably 100 nm or more from the viewpoint of conductivity, and further preferably 200 nm or more from the viewpoint of the surface smoothness of the electrode. Moreover, it is more preferable that it is 1000 nm or less from the point of transparency.

導電層を塗布した後、適宜乾燥処理を施すことができる。乾燥処理の条件として特に制限はないが、基材や導電層が損傷しない範囲の温度で乾燥処理することが好ましい。例えば、80℃から150℃で10秒から10分の乾燥処理をすることができる。   After applying the conductive layer, a drying treatment can be appropriately performed. Although there is no restriction | limiting in particular as conditions of a drying process, It is preferable to dry-process at the temperature of the range which does not damage a base material or a conductive layer. For example, a drying process can be performed at 80 to 150 ° C. for 10 seconds to 10 minutes.

本発明において、乾燥終了後、さらに熱処理を行う事で、前述の架橋反応を促進、完了させることができる。これにより電極の洗浄耐性、溶媒耐性が著しく向上し、さらに素子性能が向上する。特に、EL素子においては、駆動電圧の低減、寿命の向上といった効果が得られる。   In the present invention, after the drying is completed, the above crosslinking reaction can be promoted and completed by further heat treatment. Thereby, the cleaning resistance and solvent resistance of the electrode are remarkably improved, and the device performance is further improved. In particular, in an EL element, effects such as reduction in driving voltage and improvement in life can be obtained.

熱処理は、50℃以上200℃以下の温度で、10分以上行う事が好ましい。50℃未満では、反応促進効果が小さく、200℃を超える場合、素材への熱的ダメージが増えるためか、効果が小さくなる。処理温度としては80℃以上150℃以下であることがより好ましく、処理時間としては10分以上であることがより好ましい。処理時間の上限は特にないが、生産性の観点から24時間以下であることが好ましい。   The heat treatment is preferably performed at a temperature of 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower for 10 minutes or longer. If it is less than 50 ° C., the reaction promoting effect is small, and if it exceeds 200 ° C., thermal damage to the material increases, or the effect is small. The treatment temperature is more preferably 80 ° C. or more and 150 ° C. or less, and the treatment time is more preferably 10 minutes or more. The upper limit of the treatment time is not particularly limited, but is preferably 24 hours or less from the viewpoint of productivity.

架橋反応により生成した水分は、本発明の熱処理工程で同時に乾燥することもできるが、有機機能層を形成する前に、別途乾燥工程により乾燥してもよい。熱処理は、導電層を塗布、乾燥した後、オンラインで行ってもよく、オフラインで行ってもよい。オフラインで行う場合、さらに減圧下で行う事が、架橋反応により生成した水分の乾燥促進にもつながり、好ましい。   The moisture generated by the crosslinking reaction can be simultaneously dried in the heat treatment step of the present invention, but may be dried by a separate drying step before forming the organic functional layer. The heat treatment may be performed on-line or off-line after applying and drying the conductive layer. In the case of off-line, it is preferable to further perform under reduced pressure because it leads to promotion of drying of moisture generated by the crosslinking reaction.

本発明において、酸触媒を用いて反応を促進、完了させることができる。酸触媒としては、塩酸、硫酸や硫酸アンモニウムを用いることができる。また導電性ポリマーにドーパントとして用いるポリアニオンにおいて、スルホ基含有ポリアニオンを使用することで、ドーパントと触媒を兼用することができる。また、酸触媒の使用と合わせて、前述の熱処理を行う事ができ、処理時間の短縮にもつながり、好ましい。   In the present invention, the reaction can be promoted and completed using an acid catalyst. As the acid catalyst, hydrochloric acid, sulfuric acid or ammonium sulfate can be used. Moreover, in the polyanion used as a dopant for a conductive polymer, a dopant and a catalyst can be used together by using a sulfo group-containing polyanion. In addition, the heat treatment described above can be performed in combination with the use of an acid catalyst, which is preferable because it shortens the treatment time.

なお、脱水縮合反応の反応率は、各種分析方法を用いることができる。例えば、示差走査熱量分析(DSC)や、示差熱−熱質量同時測定(TG/DTA)といった熱分析において、脱水縮合反応に伴う反応熱や脱水量の変化から求めることができる。また、赤外分光分析により、水分量や水酸基量の変化から求めることができる。   Various analysis methods can be used for the reaction rate of the dehydration condensation reaction. For example, in thermal analysis such as differential scanning calorimetry (DSC) and differential thermal-thermal mass simultaneous measurement (TG / DTA), it can be determined from the reaction heat and dehydration amount change accompanying the dehydration condensation reaction. Moreover, it can obtain | require from the change of a moisture content or the amount of hydroxyl groups by infrared spectroscopy.

本発明の導電性ポリマー及び水酸基含有非導電性ポリマーを含む分散液は、導電層の導電性、透明性、平滑性を同時に満たす範囲において、さらに他の透明な非導電性ポリマーや添加剤を含有してもよい。   The dispersion containing the conductive polymer of the present invention and the hydroxyl group-containing non-conductive polymer further contains other transparent non-conductive polymers and additives as long as the conductivity, transparency and smoothness of the conductive layer are simultaneously satisfied. May be.

透明な非導電性ポリマーとしては、天然高分子樹脂または合成高分子樹脂から広く選択して使用することができ、水溶性高分子又は水性高分子エマルジョンが特に好ましい。水溶性高分子としては、天然高分子のデンプン、ゼラチン、寒天等、半合成高分子のヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体、合成高分子のポリビニルアルコール、ポリアクリル酸系高分子、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン等が、水性高分子エマルジョンとしては、アクリル系樹脂(アクリルシリコン変性樹脂、フッ素変性アクリル樹脂、ウレタン変性アクリル樹脂、エポキシ変性アクリル樹脂等)、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂等が、使用することができる。   As the transparent non-conductive polymer, a natural polymer resin or a synthetic polymer resin can be widely selected and used, and a water-soluble polymer or an aqueous polymer emulsion is particularly preferable. Examples of water-soluble polymers include natural polymers such as starch, gelatin, and agar, semi-synthetic polymers such as hydroxypropylmethylcellulose, carboxymethylcellulose, and hydroxyethylcellulose, cellulose derivatives, synthetic polymers such as polyvinyl alcohol, and polyacrylic acid polymers. , Polyacrylamide, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, etc., and aqueous polymer emulsions include acrylic resins (acrylic silicon modified resins, fluorine modified acrylic resins, urethane modified acrylic resins, epoxy modified acrylic resins, etc.), polyester resins, urethane Resin, vinyl acetate resin and the like can be used.

また、合成高分子樹脂としては、透明な熱可塑性樹脂(例えば、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリメチルメタクリレート、ニトロセルロース、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、フッ化ビニリデン)や、熱・光・電子線・放射線で硬化する透明硬化性樹脂(例えば、メラミンアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル変性シリケート等のシリコーン樹脂)を使用することができる。   In addition, as the synthetic polymer resin, a transparent thermoplastic resin (for example, polyvinyl chloride, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, polymethyl methacrylate, nitrocellulose, chlorinated polyethylene, chlorinated polypropylene, vinylidene fluoride) A transparent curable resin (for example, melamine acrylate, urethane acrylate, epoxy resin, polyimide resin, silicone resin such as acrylic-modified silicate) that can be cured by heat, light, electron beam, or radiation can be used.

添加剤としては、可塑剤、酸化防止剤や硫化防止剤などの安定剤、界面活性剤、溶解促進剤、重合禁止剤、染料や顔料などの着色剤などが挙げられる。更に、塗布性などの作業性を高める観点から、溶媒(例えば、水や、アルコール類、グリコール類、セロソルブ類、ケトン類、エステル類、エーテル類、アミド類、炭化水素類等の有機溶媒)を含んでいてもよい。   Examples of the additive include plasticizers, stabilizers such as antioxidants and sulfurization inhibitors, surfactants, dissolution accelerators, polymerization inhibitors, and colorants such as dyes and pigments. Furthermore, from the viewpoint of improving workability such as coating properties, solvents (for example, water, organic solvents such as alcohols, glycols, cellosolves, ketones, esters, ethers, amides, hydrocarbons, etc.) are used. May be included.

〔金属ナノ粒子〕
本発明の金属ナノ粒子とは、粒子径が原子スケールからnmサイズの微粒子状の金属のことをいう。金属ナノ粒子の平均粒径としては10〜300nmが好ましく、30〜200nmであることがより好ましい。本発明に係る金属ナノ粒子に用いられる金属としては、導電性の観点から銀または銅が好ましく、銀または銅単独でもよいし、それぞれの組み合わせでもよく、銀と銅の合金、銀または銅が一方の金属でめっきされていてもよい。
[Metal nanoparticles]
The metal nanoparticles of the present invention refer to fine metal particles having a particle diameter of from atomic scale to nm size. The average particle diameter of the metal nanoparticles is preferably 10 to 300 nm, and more preferably 30 to 200 nm. The metal used in the metal nanoparticles according to the present invention is preferably silver or copper from the viewpoint of conductivity, and may be silver or copper alone, or a combination of them, either silver and copper alloy, silver or copper. It may be plated with any metal.

本発明の金属ナノ粒子において、粒子径の短径がnmサイズであれば、形状として粒子状であってもよく、ロッド状やワイヤ状であってもよいが、導電性及び透明性の観点からワイヤ状の金属ナノワイヤであることが好ましい。   In the metal nanoparticles of the present invention, if the minor axis of the particle diameter is nm size, the shape may be particulate, rod or wire, but from the viewpoint of conductivity and transparency A wire-like metal nanowire is preferable.

一般に、金属ナノワイヤとは、金属元素を主要な構成要素とする、原子スケールからnmサイズの直径を有する線状構造体のことをいう。   In general, a metal nanowire refers to a linear structure having a diameter from the atomic scale to the nm size, which contains a metal element as a main component.

本発明に用いられる金属ナノワイヤとしては、1つの金属ナノワイヤで長い導電パスを形成するために、平均長さが3μm以上であることが好ましく、さらには3〜500μmが好ましく、特に3〜300μmであることが好ましい。併せて、長さの相対標準偏差は40%以下であることが好ましい。また、平均短径には特に制限はないが、透明性の観点からは小さいことが好ましく、一方で、導電性の観点からは大きい方が好ましい。本発明においては、金属ナノワイヤの平均短径として10〜300nmが好ましく、30〜200nmであることがより好ましい。併せて、短径の相対標準偏差は20%以下であることが好ましい。導電層の金属ナノワイヤは相互に接触していることが好ましく、さらにメッシュ状に接触していることが好ましい。金属ナノワイヤを相互に接触、またはメッシュ状に接触させた導電層は、上記の液相成膜法を用いれば容易に得ることができる。   As the metal nanowire used in the present invention, in order to form a long conductive path with one metal nanowire, the average length is preferably 3 μm or more, more preferably 3 to 500 μm, and particularly preferably 3 to 300 μm. It is preferable. In addition, the relative standard deviation of the length is preferably 40% or less. Moreover, although there is no restriction | limiting in particular in an average breadth, it is preferable that it is small from a transparency viewpoint, and the larger one is preferable from a conductive viewpoint. In the present invention, the average minor axis of the metal nanowire is preferably 10 to 300 nm, and more preferably 30 to 200 nm. In addition, the relative standard deviation of the minor axis is preferably 20% or less. The metal nanowires of the conductive layer are preferably in contact with each other, and more preferably in mesh form. A conductive layer in which metal nanowires are brought into contact with each other or in a mesh form can be easily obtained by using the above liquid phase film forming method.

本発明において金属ナノワイヤの製造手段には特に制限はなく、例えば、液相法や気相法等の公知の手段を用いることができる。また、具体的な製造方法にも特に制限はなく、公知の製造方法を用いることができる。例えば、銀ナノワイヤの製造方法としては、Adv.Mater.,2002,14,833〜837;Chem.Mater.,2002,14,4736〜4745、銅ナノワイヤの製造方法としては特開2002−266007号公報等を参考にすることができる。銀ナノワイヤの製造方法は、水溶液中で簡便に銀ナノワイヤを製造することができ、また銀の導電率は金属中で最大であることから、本発明に係る金属ナノワイヤの製造方法として好ましく適用することができる。   In the present invention, the means for producing the metal nanowire is not particularly limited, and for example, known means such as a liquid phase method and a gas phase method can be used. Moreover, there is no restriction | limiting in particular in a specific manufacturing method, A well-known manufacturing method can be used. For example, as a method for producing silver nanowires, Adv. Mater. , 2002, 14, 833-837; Chem. Mater. 2002, 14, 4736-4745, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-266007 as a method for producing copper nanowires. The method for producing silver nanowires can be easily produced in an aqueous solution, and since the conductivity of silver is the highest in metals, it is preferably applied as a method for producing metal nanowires according to the present invention. Can do.

金属ナノワイヤ以外で導電層を形成する方法としては、特許文献4に記載されている様に、自己組織化銀微粒子によるランダムな網目状構造により導電層を形成してもよい。   As a method for forming a conductive layer other than metal nanowires, as described in Patent Document 4, the conductive layer may be formed by a random network structure of self-assembled silver fine particles.

<導電性ポリマー>
本発明の導電性ポリマーはπ共役系導電性高分子とポリアニオンとを含んで成る導電性ポリマーである。こうした導電性ポリマーは、後述するπ共役系導電性高分子を形成する前駆体モノマーを、適切な酸化剤と酸化触媒と後述のポリアニオンの存在下で化学酸化重合することによって容易に製造できる。
<Conductive polymer>
The conductive polymer of the present invention is a conductive polymer comprising a π-conjugated conductive polymer and a polyanion. Such a conductive polymer can be easily produced by chemically oxidatively polymerizing a precursor monomer that forms a π-conjugated conductive polymer described later in the presence of an appropriate oxidizing agent, an oxidation catalyst, and a polyanion described later.

<π共役系導電性高分子>
本発明に用いるπ共役系導電性高分子としては、特に限定されず、ポリチオフェン(基本のポリチオフェンを含む、以下同様)類、ポリピロール類、ポリインドール類、ポリカルバゾール類、ポリアニリン類、ポリアセチレン類、ポリフラン類、ポリパラフェニレンビニレン類、ポリアズレン類、ポリパラフェニレン類、ポリパラフェニレンサルファイド類、ポリイソチアナフテン類、ポリチアジル類の鎖状導電性ポリマーを利用することができる。中でも、導電性、透明性、安定性等の観点からポリチオフェン類やポリアニリン類が好ましい。ポリエチレンジオキシチオフェンであることが最も好ましい。
<Π-conjugated conductive polymer>
The π-conjugated conductive polymer used in the present invention is not particularly limited, and includes polythiophenes (including basic polythiophenes, the same applies hereinafter), polypyrroles, polyindoles, polycarbazoles, polyanilines, polyacetylenes, polyfurans. , Polyparaphenylene vinylenes, polyazulenes, polyparaphenylenes, polyparaphenylene sulfides, polyisothianaphthenes, polythiazyl chain conductive polymers can be used. Of these, polythiophenes and polyanilines are preferable from the viewpoints of conductivity, transparency, stability, and the like. Most preferred is polyethylene dioxythiophene.

<π共役系導電性高分子前駆体モノマー>
前駆体モノマーは、分子内にπ共役系を有し、適切な酸化剤の作用によって高分子化した際にもその主鎖にπ共役系が形成されるものである。例えば、ピロール類及びその誘導体、チオフェン類及びその誘導体、アニリン類及びその誘導体等が挙げられる。
<Π-conjugated conductive polymer precursor monomer>
The precursor monomer has a π-conjugated system in the molecule, and a π-conjugated system is formed in the main chain even when polymerized by the action of an appropriate oxidizing agent. Examples thereof include pyrroles and derivatives thereof, thiophenes and derivatives thereof, anilines and derivatives thereof, and the like.

前駆体モノマーの具体例としては、ピロール、3−メチルピロール、3−エチルピロール、3−n−プロピルピロール、3−ブチルピロール、3−オクチルピロール、3−デシルピロール、3−ドデシルピロール、3,4−ジメチルピロール、3,4−ジブチルピロール、3−カルボキシルピロール、3−メチル−4−カルボキシルピロール、3−メチル−4−カルボキシエチルピロール、3−メチル−4−カルボキシブチルピロール、3−ヒドロキシピロール、3−メトキシピロール、3−エトキシピロール、3−ブトキシピロール、3−ヘキシルオキシピロール、3−メチル−4−ヘキシルオキシピロール、チオフェン、3−メチルチオフェン、3−エチルチオフェン、3−プロピルチオフェン、3−ブチルチオフェン、3−ヘキシルチオフェン、3−ヘプチルチオフェン、3−オクチルチオフェン、3−デシルチオフェン、3−ドデシルチオフェン、3−オクタデシルチオフェン、3−ブロモチオフェン、3−クロロチオフェン、3−ヨードチオフェン、3−シアノチオフェン、3−フェニルチオフェン、3,4−ジメチルチオフェン、3,4−ジブチルチオフェン、3−ヒドロキシチオフェン、3−メトキシチオフェン、3−エトキシチオフェン、3−ブトキシチオフェン、3−ヘキシルオキシチオフェン、3−ヘプチルオキシチオフェン、3−オクチルオキシチオフェン、3−デシルオキシチオフェン、3−ドデシルオキシチオフェン、3−オクタデシルオキシチオフェン、3,4−ジヒドロキシチオフェン、3,4−ジメトキシチオフェン、3,4−ジエトキシチオフェン、3,4−ジプロポキシチオフェン、3,4−ジブトキシチオフェン、3,4−ジヘキシルオキシチオフェン、3,4−ジヘプチルオキシチオフェン、3,4−ジオクチルオキシチオフェン、3,4−ジデシルオキシチオフェン、3,4−ジドデシルオキシチオフェン、3,4−エチレンジオキシチオフェン、3,4−プロピレンジオキシチオフェン、3,4−ブテンジオキシチオフェン、3−メチル−4−メトキシチオフェン、3−メチル−4−エトキシチオフェン、3−カルボキシチオフェン、3−メチル−4−カルボキシチオフェン、3−メチル−4−カルボキシエチルチオフェン、3−メチル−4−カルボキシブチルチオフェン、アニリン、2−メチルアニリン、3−イソブチルアニリン、2−アニリンスルホン酸、3−アニリンスルホン酸等が挙げられる。   Specific examples of the precursor monomer include pyrrole, 3-methylpyrrole, 3-ethylpyrrole, 3-n-propylpyrrole, 3-butylpyrrole, 3-octylpyrrole, 3-decylpyrrole, 3-dodecylpyrrole, 3, 4-dimethylpyrrole, 3,4-dibutylpyrrole, 3-carboxylpyrrole, 3-methyl-4-carboxylpyrrole, 3-methyl-4-carboxyethylpyrrole, 3-methyl-4-carboxybutylpyrrole, 3-hydroxypyrrole 3-methoxypyrrole, 3-ethoxypyrrole, 3-butoxypyrrole, 3-hexyloxypyrrole, 3-methyl-4-hexyloxypyrrole, thiophene, 3-methylthiophene, 3-ethylthiophene, 3-propylthiophene, 3 -Butylthiophene, 3-hexylchi Phen, 3-heptylthiophene, 3-octylthiophene, 3-decylthiophene, 3-dodecylthiophene, 3-octadecylthiophene, 3-bromothiophene, 3-chlorothiophene, 3-iodothiophene, 3-cyanothiophene, 3-phenyl Thiophene, 3,4-dimethylthiophene, 3,4-dibutylthiophene, 3-hydroxythiophene, 3-methoxythiophene, 3-ethoxythiophene, 3-butoxythiophene, 3-hexyloxythiophene, 3-heptyloxythiophene, 3- Octyloxythiophene, 3-decyloxythiophene, 3-dodecyloxythiophene, 3-octadecyloxythiophene, 3,4-dihydroxythiophene, 3,4-dimethoxythiophene, 3,4-diethoxythiol 3,4-dipropoxythiophene, 3,4-dibutoxythiophene, 3,4-dihexyloxythiophene, 3,4-diheptyloxythiophene, 3,4-dioctyloxythiophene, 3,4-didecyloxy Thiophene, 3,4-didodecyloxythiophene, 3,4-ethylenedioxythiophene, 3,4-propylenedioxythiophene, 3,4-butenedioxythiophene, 3-methyl-4-methoxythiophene, 3-methyl -4-ethoxythiophene, 3-carboxythiophene, 3-methyl-4-carboxythiophene, 3-methyl-4-carboxyethylthiophene, 3-methyl-4-carboxybutylthiophene, aniline, 2-methylaniline, 3-isobutyl Aniline, 2-aniline sulfonic acid, 3-aniline A sulfonic acid etc. are mentioned.

(ポリアニオン)
ポリアニオンは、置換若しくは未置換のポリアルキレン、置換若しくは未置換のポリアルケニレン、置換若しくは未置換のポリイミド、置換若しくは未置換のポリアミド、置換若しくは未置換のポリエステル及びこれらの共重合体であって、アニオン基を有する構成単位とアニオン基を有さない構成単位とからなるものである。
(Polyanion)
The polyanion is a substituted or unsubstituted polyalkylene, a substituted or unsubstituted polyalkenylene, a substituted or unsubstituted polyimide, a substituted or unsubstituted polyamide, a substituted or unsubstituted polyester, and a copolymer thereof. It consists of a structural unit having a group and a structural unit having no anionic group.

このポリアニオンは、π共役系導電性高分子を溶媒に可溶化させる可溶化高分子である。また、ポリアニオンのアニオン基は、π共役系導電性高分子に対するドーパントとして機能して、π共役系導電性高分子の導電性と耐熱性を向上させる。   This polyanion is a solubilized polymer that solubilizes the π-conjugated conductive polymer in a solvent. The anion group of the polyanion functions as a dopant for the π-conjugated conductive polymer, and improves the conductivity and heat resistance of the π-conjugated conductive polymer.

ポリアニオンのアニオン基としては、π共役系導電性高分子への化学酸化ドープが起こりうる官能基であればよいが、中でも、製造の容易さ及び安定性の観点からは、一置換硫酸エステル基、一置換リン酸エステル基、リン酸基、カルボキシ基、スルホ基等が好ましい。さらに、官能基のπ共役系導電性高分子へのドープ効果の観点より、スルホ基、一置換硫酸エステル基、カルボキシ基がより好ましい。   The anion group of the polyanion may be a functional group capable of undergoing chemical oxidation doping to the π-conjugated conductive polymer. Among them, from the viewpoint of ease of production and stability, a monosubstituted sulfate group, A monosubstituted phosphate group, a phosphate group, a carboxy group, a sulfo group and the like are preferable. Furthermore, from the viewpoint of the doping effect of the functional group on the π-conjugated conductive polymer, a sulfo group, a monosubstituted sulfate group, and a carboxy group are more preferable.

ポリアニオンの具体例としては、ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、ポリアクリル酸エチルスルホン酸、ポリアクリル酸ブチルスルホン酸、ポリ−2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ポリイソプレンスルホン酸、ポリビニルカルボン酸、ポリスチレンカルボン酸、ポリアリルカルボン酸、ポリアクリルカルボン酸、ポリメタクリルカルボン酸、ポリ−2−アクリルアミド−2−メチルプロパンカルボン酸、ポリイソプレンカルボン酸、ポリアクリル酸等が挙げられる。これらの単独重合体であってもよいし、2種以上の共重合体であってもよい。また、化合物内にフッ素を有するポリアニオンであっても良い。具体的には、パーフルオロスルホン酸基を含有するナフィオン(Dupont社製)、カルボン酸基を含有するパーフルオロ型ビニルエーテルからなるフレミオン(旭硝子社製)などをあげることができる。これらのうち、スルホ基を有する化合物であると、導電性ポリマー含有層を塗布、乾燥することによって形成した後に、50℃以上200℃以下の温度で熱処理を施した場合、この塗布膜の洗浄耐性や溶媒耐性が著しく向上することから、より好ましい。さらに、これらの中でも、ポリスチレンスルホン酸、ポリイソプレンスルホン酸、ポリアクリル酸エチルスルホン酸、ポリアクリル酸ブチルスルホン酸が好ましい。これらのポリアニオンは、バインダー樹脂との相溶性が高く、また、得られる導電性ポリマーの導電性をより高くできる。   Specific examples of polyanions include polyvinyl sulfonic acid, polystyrene sulfonic acid, polyallyl sulfonic acid, polyacrylic acid ethyl sulfonic acid, polyacrylic acid butyl sulfonic acid, poly-2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, polyisoprene sulfone. Examples include acid, polyvinyl carboxylic acid, polystyrene carboxylic acid, polyallyl carboxylic acid, polyacryl carboxylic acid, polymethacryl carboxylic acid, poly-2-acrylamido-2-methylpropane carboxylic acid, polyisoprene carboxylic acid, polyacrylic acid and the like. . These homopolymers may be sufficient and 2 or more types of copolymers may be sufficient. Moreover, the polyanion which has a fluorine in a compound may be sufficient. Specific examples include Nafion containing a perfluorosulfonic acid group (manufactured by Dupont), Flemion made of perfluoro vinyl ether containing a carboxylic acid group (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), and the like. Among these, when the compound having a sulfo group is formed by applying and drying the conductive polymer-containing layer, the heat resistance of the applied film is obtained when heat treatment is performed at a temperature of 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. And the solvent resistance is remarkably improved. Furthermore, among these, polystyrene sulfonic acid, polyisoprene sulfonic acid, polyacrylic acid ethylsulfonic acid, and polyacrylic acid butylsulfonic acid are preferable. These polyanions have high compatibility with the binder resin, and can further increase the conductivity of the obtained conductive polymer.

ポリアニオンの重合度は、モノマー単位が10〜100000個の範囲であることが好ましく、溶媒溶解性及び導電性の点からは、50〜10000個の範囲がより好ましい。   The degree of polymerization of the polyanion is preferably in the range of 10 to 100,000 monomer units, and more preferably in the range of 50 to 10,000 from the viewpoint of solvent solubility and conductivity.

ポリアニオンの製造方法としては、例えば、酸を用いてアニオン基を有さないポリマーにアニオン基を直接導入する方法、アニオン基を有さないポリマーをスルホ化剤によりスルホン酸化する方法、アニオン基含有重合性モノマーの重合により製造する方法が挙げられる。   Examples of methods for producing polyanions include a method of directly introducing an anionic group into a polymer having no anionic group using an acid, a method of sulfonating a polymer having no anionic group with a sulfonating agent, and anionic group-containing polymerization. And a method of production by polymerization of a functional monomer.

アニオン基含有重合性モノマーの重合により製造する方法は、溶媒中、アニオン基含有重合性モノマーを、酸化剤及び/又は重合触媒の存在下で、酸化重合又はラジカル重合によって製造する方法が挙げられる。具体的には、所定量のアニオン基含有重合性モノマーを溶媒に溶解させ、これを一定温度に保ち、それに予め溶媒に所定量の酸化剤及び/又は重合触媒を溶解した溶液を添加し、所定時間で反応させる。その反応により得られたポリマーは溶媒によって一定の濃度に調整される。この製造方法において、アニオン基含有重合性モノマーにアニオン基を有さない重合性モノマーを共重合させてもよい。アニオン基含有重合性モノマーの重合に際して使用する酸化剤及び酸化触媒、溶媒は、π共役系導電性高分子を形成する前駆体モノマーを重合する際に使用するものと同様である。得られたポリマーがポリアニオン塩である場合には、ポリアニオン酸に変質させることが好ましい。アニオン酸に変質させる方法としては、イオン交換樹脂を用いたイオン交換法、透析法、限外ろ過法等が挙げられ、これらの中でも、作業が容易な点から限外ろ過法が好ましい。   Examples of the method for producing an anion group-containing polymerizable monomer by polymerization include a method for producing an anion group-containing polymerizable monomer in a solvent by oxidative polymerization or radical polymerization in the presence of an oxidizing agent and / or a polymerization catalyst. Specifically, a predetermined amount of the anionic group-containing polymerizable monomer is dissolved in a solvent, kept at a constant temperature, and a solution in which a predetermined amount of an oxidizing agent and / or a polymerization catalyst is dissolved in the solvent is added to the predetermined amount. React with time. The polymer obtained by the reaction is adjusted to a certain concentration by the solvent. In this production method, an anionic group-containing polymerizable monomer may be copolymerized with a polymerizable monomer having no anionic group. The oxidizing agent, oxidation catalyst, and solvent used in the polymerization of the anionic group-containing polymerizable monomer are the same as those used in the polymerization of the precursor monomer that forms the π-conjugated conductive polymer. When the obtained polymer is a polyanionic salt, it is preferably transformed into a polyanionic acid. Examples of the method for converting to an anionic acid include an ion exchange method using an ion exchange resin, a dialysis method, an ultrafiltration method, and the like. Among these, the ultrafiltration method is preferable from the viewpoint of easy work.

こうした導電性ポリマーは市販の材料も好ましく利用できる。例えば、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)とポリスチレンスルホン酸からなる導電性ポリマー(PEDOT:PSSと略す)が、H.C.Starck社からCleviosシリーズとして、Aldrich社からPEDOT:PSSの483095、560596として、Nagase Chemtex社からDenatronシリーズとして市販されている。また、ポリアニリンが、日産化学社からORMECONシリーズとして市販されている。本発明において、こうした剤も好ましく用いることが出来る。   A commercially available material can be preferably used for such a conductive polymer. For example, a conductive polymer (abbreviated as PEDOT: PSS) made of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) and polystyrene sulfonic acid is H.264. C. It is commercially available from Starck as the Clevios series, from Aldrich as PEDOT: PSS 483095, 560596 and from Nagase Chemtex as the Denatron series. Polyaniline is also commercially available from Nissan Chemical as the ORMECON series. In the present invention, such an agent can also be preferably used.

2nd.ドーパントとして水溶性有機化合物を含有してもよい。本発明で用いることができる水溶性有機化合物には特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、酸素含有化合物が好適に挙げられる。前記酸素含有化合物としては、酸素を含有する限り特に制限はなく、例えば、水酸基含有化合物、カルボニル基含有化合物、エーテル基含有化合物、スルホキシド基含有化合物などが挙げられる。前記水酸基含有化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,4−ブタンジオール、グリセリンなどが挙げられ、これらの中でも、エチレングリコール、ジエチレングリコールが好ましい。前記カルボニル基含有化合物としては、例えば、イソホロン、プロピレンカーボネート、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトンなどが挙げられる。前記エーテル基含有化合物としては、例えば、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、などが挙げられる。前記スルホキシド基含有化合物としては、例えば、ジメチルスルホキシドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよいが、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、ジエチレングリコールから選ばれる少なくとも1種を用いることが好ましい。   2nd. A water-soluble organic compound may be contained as a dopant. There is no restriction | limiting in particular in the water-soluble organic compound which can be used by this invention, It can select suitably from well-known things, For example, an oxygen containing compound is mentioned suitably. The oxygen-containing compound is not particularly limited as long as it contains oxygen, and examples thereof include a hydroxyl group-containing compound, a carbonyl group-containing compound, an ether group-containing compound, and a sulfoxide group-containing compound. Examples of the hydroxyl group-containing compound include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, 1,4-butanediol, and glycerin. Among these, ethylene glycol and diethylene glycol are preferable. Examples of the carbonyl group-containing compound include isophorone, propylene carbonate, cyclohexanone, and γ-butyrolactone. Examples of the ether group-containing compound include diethylene glycol monoethyl ether. Examples of the sulfoxide group-containing compound include dimethyl sulfoxide. These may be used alone or in combination of two or more, but at least one selected from dimethyl sulfoxide, ethylene glycol, and diethylene glycol is preferably used.

<水系溶媒>
本発明において、水系溶媒とは、50質量%以上が水である溶媒を表す。もちろん、他の溶媒を含有しない純水であっても良い。水系溶媒の水以外の成分は、水に相溶する溶剤であれば特に制限はないが、アルコール系の溶媒を好ましく用いることができ、中でも、沸点が比較的水に近いイソプロピルアルコールを用いることが形成する膜の平滑性などには有利である。
<Aqueous solvent>
In the present invention, the aqueous solvent represents a solvent in which 50% by mass or more is water. Of course, pure water containing no other solvent may be used. The component other than water in the aqueous solvent is not particularly limited as long as it is a solvent compatible with water, but an alcoholic solvent can be preferably used, and isopropyl alcohol having a boiling point relatively close to water can be used. This is advantageous for the smoothness of the film to be formed.

<水酸基含有非導電性ポリマー>
本発明における水酸基含有非導電性ポリマーとは、主たる共重合成分が下記モノマーM1、M2、M3からなり、共重合成分の50mol%以上の成分が該モノマーのいずれか、あるいは、合計が50mol%以上ある共重合ポリマーである。該モノマー成分の合計が80mol%以上であることがより好ましく、さらに、いずれか単独のモノマーから形成されたホモポリマーであっても良く、また、好ましい実施形態である。
<Hydroxyl-containing non-conductive polymer>
In the present invention, the hydroxyl group-containing non-conductive polymer is composed mainly of the following monomers M1, M2, and M3, and 50 mol% or more of the copolymer components are any of the monomers, or the total is 50 mol% or more. It is a copolymer. The total of the monomer components is more preferably 80 mol% or more, and it may be a homopolymer formed from any single monomer, which is a preferred embodiment.

Figure 2011129449
Figure 2011129449

本発明のポリマー(A)においては、水系溶媒に可溶である範囲において、他のモノマー成分が共重合されていてもかまわないが、親水性の高いモノマー成分であることがより好ましい。また、ポリマー(A)は数平均分子量1000以下の含有量が0〜5%であることが好ましい。低分子成分が少ないことで、素子の保存性や、導電層に対して垂直方向の導電性に障壁があるような挙動をより低下させることができる。   In the polymer (A) of the present invention, other monomer components may be copolymerized as long as they are soluble in an aqueous solvent, but a monomer component having high hydrophilicity is more preferable. The polymer (A) preferably has a number average molecular weight of 1000 or less in a content of 0 to 5%. When there are few low molecular components, the preservation | save property of an element and the behavior which has a barrier in the electroconductivity of a perpendicular | vertical direction with respect to a conductive layer can be reduced more.

このポリマー(A)の数平均分子量1000以下の含有量を0〜5%とする方法としては、再沈殿法、分取GPCに、リビング重合による単分散のポリマーを合成等により、低分子量成分を除去する、または低分子量成分の生成を抑制する方法を用いることができる。再沈殿法は、ポリマーが溶解可能な溶媒へ溶解し、ポリマーを溶解した溶媒より溶解性の低い溶媒中へ滴下することにより、ポリマーを析出させ、モノマー、触媒、オリゴマー等の低分子量成分を除去する方法である。また、分取GPCは例えばリサイクル分取GPCLC−9100(日本分析工業社製)、ポリスチレンゲルカラムで、ポリマーを溶解した溶液をカラムに通すことにより分子量で分けることができ、所望の低分子量をカットすることができる方法である。リビング重合は、開始種の生成が経時で変化せず、また停止反応等の副反応が少なく、分子量の揃ったポリマーが得られる。分子量はモノマーの添加量により調整できるため、例えば分子量を2万のポリマーを合成すれば、低分子量体の生成を抑制することができる。生産適正から、再沈殿法、リビング重合が好ましい。   As a method for adjusting the content of the polymer (A) having a number average molecular weight of 1000 or less to 0 to 5%, a low molecular weight component is obtained by synthesizing a monodisperse polymer by living polymerization in a reprecipitation method or preparative GPC. A method of removing or suppressing the generation of low molecular weight components can be used. In the reprecipitation method, the polymer is dissolved in a solvent in which the polymer can be dissolved and dropped into a solvent having a lower solubility than the solvent in which the polymer is dissolved, thereby precipitating the polymer and removing low molecular weight components such as monomers, catalysts, and oligomers. It is a method to do. In addition, preparative GPC is, for example, recycled preparative GPCLC-9100 (manufactured by Nihon Analytical Industrial Co., Ltd.), polystyrene gel column, and the polymer dissolved solution can be separated by molecular weight to cut the desired low molecular weight. This is how you can do it. In the living polymerization, the generation of the starting species does not change with time, and there are few side reactions such as termination reaction, and a polymer having a uniform molecular weight can be obtained. Since the molecular weight can be adjusted by the addition amount of the monomer, for example, if a polymer having a molecular weight of 20,000 is synthesized, the formation of a low molecular weight body can be suppressed. The reprecipitation method and living polymerization are preferable from the viewpoint of production suitability.

本発明のポリマー(A)の数平均分子量は3,000〜2,000,000の範囲が好ましく、より好ましくは4,000〜500,000、更に好ましくは5000〜100000の範囲内である。本発明のポリマー(A)の数平均分子量分布は1.01〜1.30が好ましく、より好ましくは1.01〜1.25である。数平均分子量1000以下の含有量はGPCにより得られた分布において、数平均分子量1000以下の面積を積算し、分布全体の面積で割ることで割合を換算した。リビングラジカル重合溶剤は、反応条件化で不活性であり、モノマー、生成するポリマーを溶解できれば特に制限はないが、アルコール系溶媒と水の混合溶媒が好ましい。リビングラジカル重合温度は、使用する開始剤によって異なるが、一般に−10〜250℃、好ましくは0〜200℃、より好ましくは10〜100℃で実施される。   The number average molecular weight of the polymer (A) of the present invention is preferably in the range of 3,000 to 2,000,000, more preferably 4,000 to 500,000, still more preferably 5,000 to 100,000. The number average molecular weight distribution of the polymer (A) of the present invention is preferably from 1.01 to 1.30, more preferably from 1.01 to 1.25. In the distribution obtained by GPC, the content having a number average molecular weight of 1000 or less was converted by multiplying the area having a number average molecular weight of 1000 or less and dividing by the area of the entire distribution. The living radical polymerization solvent is inactive under the reaction conditions and is not particularly limited as long as it can dissolve the monomer and the polymer to be formed, but a mixed solvent of an alcohol solvent and water is preferable. The living radical polymerization temperature varies depending on the initiator used, but is generally -10 to 250 ° C, preferably 0 to 200 ° C, more preferably 10 to 100 ° C.

<有機電子素子の構成>
図を用いて有機電子素子の構成を説明する。図1において、基板(10)上に対向する第一電極(11)と第二電極(12)を有し、第一電極(11)と第二電極(12)電極間に少なくとも1層の有機機能層(13)を有する。本発明において第一電極(11)は、金属ナノ粒子からなる第一導電層(14)と、導電性ポリマーと水酸基含有非導電性ポリマーとからなる第二導電層(15)を含み、導電性ポリマーと水酸基含有非導電性ポリマーからなる第二導電層は、金属ナノ粒子からなる第一導電層の隙間に充填されている。
<Configuration of organic electronic device>
The configuration of the organic electronic element will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, it has the 1st electrode (11) and 2nd electrode (12) which oppose on a board | substrate (10), and at least 1 layer of organic is between a 1st electrode (11) and a 2nd electrode (12) electrode. It has a functional layer (13). In the present invention, the first electrode (11) includes a first conductive layer (14) made of metal nanoparticles, and a second conductive layer (15) made of a conductive polymer and a hydroxyl group-containing non-conductive polymer. The second conductive layer made of a polymer and a hydroxyl group-containing non-conductive polymer is filled in the gap between the first conductive layer made of metal nanoparticles.

本発明の有機機能層(13)としては、有機発光層、有機光電変換層、液晶ポリマー層など特に限定無く挙げることができるが、本発明は、機能層が薄膜でかつ電流駆動系の素子である有機発光層、有機光電変換層である場合において、特に有効である。   Examples of the organic functional layer (13) of the present invention include an organic light emitting layer, an organic photoelectric conversion layer, and a liquid crystal polymer layer without any particular limitation. However, the present invention is an element of a current drive system in which the functional layer is a thin film. This is particularly effective in the case of a certain organic light emitting layer or organic photoelectric conversion layer.

<補助電極>
大面積化に対応するためには、金属ナノ粒子、導電性ポリマーと水酸基含有非導電性ポリマーからなる導電層を有する第一電極が、さらに、光不透過の導電部と透光性窓部とからなる補助電極を有することが好ましい。補助電極は、第一電極と電気的に接していればよく、例えば、基板上に補助電極を形成し、その上に金属ナノ粒子からなる第一導電層を形成し、さらに導電性ポリマーと水酸基含有非導電性ポリマーからなる第二導電層を形成することができる(図2a)。また、他の方法として、基板上に補助電極を形成し、この上に金属ナノ粒子からなる第一導電層を形成(図2b)、あるいは基板上に金属ナノ粒子からなる第一導電層を形成し、この上に補助電極を形成し(図2c)、これを透明性接着樹脂を用いて、別の基板上に転写形成したのち、その上に第二導電層を形成(図2d、図2e)してもよい。さらに、基板上に補助電極を形成し、これを別の基板に転写した後、第一導電層、第二導電層を形成してもよい。
<Auxiliary electrode>
In order to cope with an increase in area, the first electrode having a conductive layer made of metal nanoparticles, a conductive polymer and a hydroxyl group-containing nonconductive polymer is further provided with a light-impermeable conductive portion and a light-transmissive window portion. It is preferable to have an auxiliary electrode made of The auxiliary electrode only needs to be in electrical contact with the first electrode. For example, the auxiliary electrode is formed on the substrate, the first conductive layer made of metal nanoparticles is formed thereon, and the conductive polymer and the hydroxyl group are further formed. A second conductive layer composed of the containing non-conductive polymer can be formed (FIG. 2a). As another method, an auxiliary electrode is formed on a substrate, and a first conductive layer made of metal nanoparticles is formed thereon (FIG. 2b), or a first conductive layer made of metal nanoparticles is formed on the substrate. Then, an auxiliary electrode is formed thereon (FIG. 2c), this is transferred onto another substrate using a transparent adhesive resin, and then a second conductive layer is formed thereon (FIG. 2d, FIG. 2e). ) Further, after the auxiliary electrode is formed on the substrate and transferred to another substrate, the first conductive layer and the second conductive layer may be formed.

補助電極の光不透過の導電部は導電性が良い点で金属であることが好ましく、金属材料としては、例えば、金、銀、銅、鉄、ニッケル、クロム等が挙げられる。また導電部の金属は合金でも良く、金属層は単層でも多層でも良い。   The light-impermeable conductive portion of the auxiliary electrode is preferably a metal from the viewpoint of good conductivity, and examples of the metal material include gold, silver, copper, iron, nickel, and chromium. The metal of the conductive part may be an alloy, and the metal layer may be a single layer or a multilayer.

補助電極の形状は特に制限はないが、例えば、導電部がストライプ状、あるいはメッシュ状、あるいは、ランダムな網目状である(図3)。導電部がストライプ状、あるいはメッシュ状の補助電極を形成する方法としては、特に、制限はなく、従来公知な方法が利用できる。例えば、基材全面に金属層を形成し、公知のフォトリソ法によって形成できる。具体的には、基材上に全面に、蒸着、スパッタ、めっき等の1或いは2以上の物理的或いは化学的形成手法を用いて導電体層を形成する、あるいは、金属箔を接着剤で基材に積層した後、公知のフォトリソ法を用いて、エッチングすることにより、所望のストライプ状、あるいはメッシュ状に加工できる。   The shape of the auxiliary electrode is not particularly limited, but for example, the conductive portion has a stripe shape, a mesh shape, or a random mesh shape (FIG. 3). There are no particular limitations on the method of forming the stripe-shaped or mesh-shaped auxiliary electrode with the conductive portion, and a conventionally known method can be used. For example, a metal layer can be formed on the entire surface of the substrate and formed by a known photolithography method. Specifically, a conductor layer is formed on the entire surface of the substrate using one or more physical or chemical forming methods such as vapor deposition, sputtering, and plating, or a metal foil is formed with an adhesive. After being laminated on the material, it can be processed into a desired stripe shape or mesh shape by etching using a known photolithography method.

別な方法としては、金属ナノ粒子を含有するインクをスクリーン印刷により所望の形状に印刷する方法や、メッキ可能な触媒インクをグラビア印刷、あるいは、インクジェット方式で所望の形状に塗布した後、メッキ処理する方法、さらに別な方法としては、銀塩写真技術を応用した方法も利用できる。銀塩写真技術を応用した方法については、例えば、特開2009−140750号公報の0076−0112、および実施例を参考にして実施できる。触媒インクをグラビア印刷してメッキ処理する方法については、例えば、特開2007−281290号公報を参考にして実施できる。   As another method, a method of printing an ink containing metal nanoparticles in a desired shape by screen printing, or a plating treatment after applying a catalyst ink that can be plated to a desired shape by gravure printing or an inkjet method. As another method, a method using silver salt photographic technology can also be used. About the method to which silver salt photography technology is applied, it can carry out with reference to 0076-0112 of Unexamined-Japanese-Patent No. 2009-140750 and an Example, for example. About the method of carrying out the gravure printing of catalyst ink and plating, it can carry out with reference to Unexamined-Japanese-Patent No. 2007-281290, for example.

<ランダムな網目構造>
ランダムな網目構造としては、例えば、特表2005−530005号公報に記載のような、金属ナノ粒子を含有する液を塗布乾燥することにより、自発的に導電性微粒子の無秩序な網目構造を形成する方法を利用できる。別な方法としては、例えば、特表2009−505358号公報に記載のような、金属ナノワイヤを含有する塗布液を塗布乾燥することで、金属ナノワイヤのランダムな網目構造を形成させる方法を利用できる。
<Random network structure>
As a random network structure, for example, a disordered network structure of conductive fine particles is spontaneously formed by applying and drying a liquid containing metal nanoparticles as described in JP-T-2005-530005. You can use the method. As another method, for example, a method of forming a random network structure of metal nanowires by applying and drying a coating solution containing metal nanowires as described in JP-T-2009-505358 can be used.

<有機機能層構成>
(有機EL素子)
〔有機発光層〕
本発明において有機発光層を有する有機電子素子は、有機発光層に加えて、ホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層、ホールブロック層、電子ブロック層などの有機発光層と併用して発光を制御する層を有しても良い。本発明の導電性ポリマー含有層はホール注入層として働くことも可能であるので、ホール注入層を兼ねることも可能だが、独立にホール注入層を設けても良い。
<Organic functional layer configuration>
(Organic EL device)
(Organic light emitting layer)
The organic electronic device having an organic light emitting layer in the present invention is used in combination with an organic light emitting layer such as a hole injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, an electron injection layer, a hole block layer, and an electron block layer in addition to the organic light emitting layer. Thus, a layer for controlling light emission may be provided. Since the conductive polymer-containing layer of the present invention can also function as a hole injection layer, it can also serve as a hole injection layer, but a hole injection layer may be provided independently.

構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
(i)(第一電極部)/発光層/電子輸送層/(第二電極部)
(ii)(第一電極部)/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/(第二電極部)
(iii)(第一電極部)/正孔輸送層/発光層/正孔ブロック層/電子輸送層/(第二電極部)
(iv)(第一電極部)/正孔輸送層/発光層/正孔ブロック層/電子輸送層/陰極バッファー層/(第二電極部)
(v)(第一電極部)/陽極バッファー層/正孔輸送層/発光層/正孔ブロック層/電子輸送層/陰極バッファー層/(第二電極部)
ここで、発光層は、発光極大波長が各々430〜480nm、510〜550nm、600〜640nmの範囲にある単色発光層であってもよく、また、これらの少なくとも3層の発光層を積層して白色発光層としたものであってもよく、さらに発光層間には非発光性の中間層を有していてもよい。本発明の有機EL素子としては、白色発光層であることが好ましい。
Although the preferable specific example of a structure is shown below, this invention is not limited to these.
(I) (first electrode part) / light emitting layer / electron transport layer / (second electrode part)
(Ii) (first electrode part) / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / (second electrode part)
(Iii) (first electrode part) / hole transport layer / light emitting layer / hole block layer / electron transport layer / (second electrode part)
(Iv) (first electrode part) / hole transporting layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transporting layer / cathode buffer layer / (second electrode part)
(V) (first electrode part) / anode buffer layer / hole transport layer / light emitting layer / hole block layer / electron transport layer / cathode buffer layer / (second electrode part)
Here, the light-emitting layer may be a monochromatic light-emitting layer having a light emission maximum wavelength in the range of 430 to 480 nm, 510 to 550 nm, and 600 to 640 nm, respectively, or by laminating at least three of these light emitting layers. A white light emitting layer may be used, and a non-light emitting intermediate layer may be provided between the light emitting layers. The organic EL device of the present invention is preferably a white light emitting layer.

また、本発明において有機発光層に使用できる発光材料またはドーピング材料としては、アントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム錯体、トリス(4−メチル−8−キノリナート)アルミニウム錯体、トリス(5−フェニル−8−キノリナート)アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ−(p−ターフェニル−4−イル)アミン、1−アリール−2,5−ジ(2−チエニル)ピロール誘導体、ピラン、キナクリドン、ルブレン、ジスチルベンゼン誘導体、ジスチルアリーレン誘導体、及び各種蛍光色素及び希土類金属錯体、燐光発光材料等があるが、これらに限定されるものではない。またこれらの化合物のうちから選択される発光材料を90〜99.5質量部、ドーピング材料を0.5〜10質量部含むようにすることも好ましい。有機発光層は上記の材料等を用いて公知の方法によって作製されるものであり、蒸着、塗布、転写などの方法が挙げられる。この有機発光層の厚みは0.5〜500nmが好ましく、特に、0.5〜200nmが好ましい。   In addition, as the light emitting material or doping material that can be used in the organic light emitting layer in the present invention, anthracene, naphthalene, pyrene, tetracene, coronene, perylene, phthaloperylene, naphthaloperylene, diphenylbutadiene, tetraphenylbutadiene, coumarin, oxadiazole, bisbenzo Xazoline, bisstyryl, cyclopentadiene, quinoline metal complex, tris (8-hydroxyquinolinato) aluminum complex, tris (4-methyl-8-quinolinato) aluminum complex, tris (5-phenyl-8-quinolinato) aluminum complex, Aminoquinoline metal complex, benzoquinoline metal complex, tri- (p-terphenyl-4-yl) amine, 1-aryl-2,5-di (2-thienyl) pyrrole derivative, pyran, quinacridone Rubrene, distyrylbenzene derivatives, di still arylene derivatives, and various fluorescent dyes and rare earth metal complex, there are phosphorescent materials, but is not limited thereto. It is also preferable to include 90 to 99.5 parts by mass of a light emitting material selected from these compounds and 0.5 to 10 parts by mass of a doping material. The organic light emitting layer is prepared by a known method using the above materials and the like, and examples thereof include vapor deposition, coating, and transfer. The thickness of the organic light emitting layer is preferably 0.5 to 500 nm, particularly preferably 0.5 to 200 nm.

〔第二電極部〕
本発明の第二電極は有機EL素子においては陰極となる。本発明の第二電極部は導電材単独層であっても良いが、導電性を有する材料に加えて、これらを保持する樹脂を併用してもよい。第二電極部の導電材としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。
[Second electrode part]
The second electrode of the present invention serves as a cathode in the organic EL device. The second electrode portion of the present invention may be a single conductive material layer, but in addition to a conductive material, a resin that holds these may be used in combination. As the conductive material of the second electrode portion, a material having a work function (4 eV or less) metal (referred to as an electron injecting metal), an alloy, an electrically conductive compound, and a mixture thereof as an electrode material is used. Specific examples of such electrode materials include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) Mixtures, indium, lithium / aluminum mixtures, rare earth metals and the like.

これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm〜5μm、好ましくは50〜200nmの範囲で選ばれる。 Among these, from the point of durability against electron injection and oxidation, etc., a mixture of an electron injecting metal and a second metal which is a stable metal having a larger work function than this, for example, a magnesium / silver mixture, Magnesium / aluminum mixtures, magnesium / indium mixtures, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixtures, lithium / aluminum mixtures, aluminum and the like are preferred. The cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering. The sheet resistance as the cathode is preferably several hundred Ω / □ or less, and the film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 μm, preferably 50 to 200 nm.

第二電極部の導電材として金属材料を用いれば第二電極側に来た光は反射されて第一電極部側にもどる。第一電極部の金属ナノワイヤは光の一部を後方に散乱、あるいは反射するが第二電極部の導電材として金属材料を用いることで、この光が再利用可能となりより取り出しの効率が向上する。   If a metal material is used as the conductive material of the second electrode part, the light coming to the second electrode side is reflected and returns to the first electrode part side. The metal nanowire of the first electrode part scatters or reflects part of the light backward, but by using a metal material as the conductive material of the second electrode part, this light can be reused and the extraction efficiency is improved. .

<有機光電変換素子>
有機光電変換素子は、第一電極部、バルクヘテロジャンクション構造(p型半導体層およびn型半導体層)を有する光電変換層(以下、バルクヘテロジャンクション層とも呼ぶ)、第二電極部が積層された構造を有する。
<Organic photoelectric conversion element>
The organic photoelectric conversion element has a structure in which a first electrode portion, a photoelectric conversion layer (hereinafter also referred to as a bulk heterojunction layer) having a bulk heterojunction structure (p-type semiconductor layer and n-type semiconductor layer), and a second electrode portion are stacked. Have.

光電変換層と第二電極部との間に電子輸送層などの中間層を有しても良い。   An intermediate layer such as an electron transport layer may be provided between the photoelectric conversion layer and the second electrode portion.

〔光電変換層〕
光電変換層は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する層であって、p型半導体材料とn型半導体材料とを一様に混合したバルクヘテロジャンクション層を構成している。p型半導体材料は、相対的に電子供与体(ドナー)として機能し、n型半導体材料は、相対的に電子受容体(アクセプター)として機能する。ここで、電子供与体及び電子受容体は、“光を吸収した際に、電子供与体から電子受容体に電子が移動し、正孔と電子のペア(電荷分離状態)を形成する電子供与体及び電子受容体”であり、電極のように単に電子を供与あるいは受容するものではなく、光反応によって、電子を供与あるいは受容するものである。
[Photoelectric conversion layer]
The photoelectric conversion layer is a layer that converts light energy into electric energy, and constitutes a bulk heterojunction layer in which a p-type semiconductor material and an n-type semiconductor material are uniformly mixed. The p-type semiconductor material functions relatively as an electron donor (donor), and the n-type semiconductor material functions relatively as an electron acceptor (acceptor). Here, the electron donor and the electron acceptor are “an electron donor in which, when light is absorbed, electrons move from the electron donor to the electron acceptor to form a hole-electron pair (charge separation state)”. And an electron acceptor ”, which does not simply donate or accept electrons like an electrode, but donates or accepts electrons by a photoreaction.

p型半導体材料としては、種々の縮合多環芳香族化合物や共役系化合物が挙げられる。縮合多環芳香族化合物としては、例えば、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、クリセン、ピセン、フルミネン、ピレン、ペロピレン、ペリレン、テリレン、クオテリレン、コロネン、オバレン、サーカムアントラセン、ビスアンテン、ゼスレン、ヘプタゼスレン、ピランスレン、ビオランテン、イソビオランテン、サーコビフェニル、アントラジチオフェン等の化合物、及びこれらの誘導体や前駆体が挙げられる。   Examples of the p-type semiconductor material include various condensed polycyclic aromatic compounds and conjugated compounds. As the condensed polycyclic aromatic compound, for example, anthracene, tetracene, pentacene, hexacene, heptacene, chrysene, picene, fluorene, pyrene, peropyrene, perylene, terylene, quaterylene, coronene, ovalene, sarkham anthracene, bisanthene, zestrene, heptazelene, Examples thereof include compounds such as pyranthrene, violanthene, isoviolanthene, cacobiphenyl, anthradithiophene, and derivatives and precursors thereof.

共役系化合物としては、例えば、ポリチオフェン及びそのオリゴマー、ポリピロール及びそのオリゴマー、ポリアニリン、ポリフェニレン及びそのオリゴマー、ポリフェニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリチエニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、テトラチアフルバレン化合物、キノン化合物、テトラシアノキノジメタン等のシアノ化合物、フラーレン及びこれらの誘導体あるいは混合物を挙げることができる。   Examples of the conjugated compound include polythiophene and its oligomer, polypyrrole and its oligomer, polyaniline, polyphenylene and its oligomer, polyphenylene vinylene and its oligomer, polythienylene vinylene and its oligomer, polyacetylene, polydiacetylene, tetrathiafulvalene compound, quinone Compounds, cyano compounds such as tetracyanoquinodimethane, fullerenes and derivatives or mixtures thereof.

また、特にポリチオフェン及びそのオリゴマーのうち、チオフェン6量体であるα−セクシチオフェンα,ω−ジヘキシル−α−セクシチオフェン、α,ω−ジヘキシル−α−キンケチオフェン、α,ω−ビス(3−ブトキシプロピル)−α−セクシチオフェン、等のオリゴマーが好適に用いることができる。   In particular, among polythiophene and oligomers thereof, thiophene hexamer α-seccithiophene α, ω-dihexyl-α-sexualthiophene, α, ω-dihexyl-α-kinkethiophene, α, ω-bis (3- An oligomer such as butoxypropyl) -α-sexithiophene can be preferably used.

その他、高分子p型半導体の例としては、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリピロール、ポリパラフェニレンスルフィド、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレン、ポリカルバゾール、ポリイソチアナフテン、ポリヘプタジイン、ポリキノリン、ポリアニリンなどが挙げられ、更には特開2006−36755号公報などの置換−無置換交互共重合ポリチオフェン、特開2007−51289号公報、特開2005−76030号公報、J.Amer.Chem.Soc.,2007,p4112、J.Amer.Chem.Soc.,2007,p7246などの縮環チオフェン構造を有するポリマー、WO2008/000664、Adv.Mater.,2007,p4160、Macromolecules,2007,Vol.40,p1981などのチオフェン共重合体などを挙げることができる。   Other examples of the polymer p-type semiconductor include polyacetylene, polyparaphenylene, polypyrrole, polyparaphenylene sulfide, polythiophene, polyphenylene vinylene, polycarbazole, polyisothianaphthene, polyheptadiyne, polyquinoline, polyaniline, and the like. Substituted-unsubstituted alternating copolymer polythiophenes such as JP-A-2006-36755, JP-A-2007-51289, JP-A-2005-76030, J. Org. Amer. Chem. Soc. , 2007, p4112, J.A. Amer. Chem. Soc. , 2007, p7246, etc., polymers having a condensed ring thiophene structure, WO2008 / 000664, Adv. Mater. , 2007, p4160, Macromolecules, 2007, Vol. Examples thereof include thiophene copolymers such as 40 and p1981.

さらに、ポルフィリンや銅フタロシアニン、テトラチアフルバレン(TTF)−テトラシアノキノジメタン(TCNQ)錯体、ビスエチレンジチオテトラチアフルバレン(BEDTTTF)−過塩素酸錯体、BEDTTTF−ヨウ素錯体、TCNQ−ヨウ素錯体、等の有機分子錯体、C60、C70、C76、C78、C84等のフラーレン類、SWNT等のカーボンナノチューブ、メロシアニン色素類、ヘミシアニン色素類等の色素等、さらにポリシラン、ポリゲルマン等のσ共役系ポリマーや特開2000−260999に記載の有機・無機混成材料も用いることができる。   Furthermore, porphyrin, copper phthalocyanine, tetrathiafulvalene (TTF) -tetracyanoquinodimethane (TCNQ) complex, bisethylenedithiotetrathiafulvalene (BEDTTTTF) -perchloric acid complex, BEDTTTF-iodine complex, TCNQ-iodine complex, etc. Organic molecular complexes of C60, C70, C76, C78, C84, fullerenes such as SWNT, carbon nanotubes such as SWNT, merocyanine dyes, dyes such as hemicyanine dyes, and σ-conjugated polymers such as polysilane and polygermane Organic / inorganic hybrid materials described in Kai 2000-260999 can also be used.

これらのπ共役系材料のうちでも、ペンタセン等の縮合多環芳香族化合物、フラーレン類、縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、金属フタロシアニン、金属ポルフィリンよりなる群から選ばれた少なくとも1種が好ましい。また、ペンタセン類がより好ましい。   Among these π-conjugated materials, at least one selected from the group consisting of condensed polycyclic aromatic compounds such as pentacene, fullerenes, condensed ring tetracarboxylic acid diimides, metal phthalocyanines, and metal porphyrins is preferable. Further, pentacenes are more preferable.

ペンタセン類の例としては、国際公開第03/16599号パンフレット、国際公開第03/28125号パンフレット、米国特許第6,690,029号明細書、特開2004−107216号公報等に記載の置換基をもったペンタセン誘導体、米国特許出願公開第二003/136964号明細書等に記載のペンタセンプレカーサ、J.Amer.Chem.Soc.,vol127.No14.4986等に記載の置換アセン類及びその誘導体等が挙げられる。   Examples of pentacenes include substituents described in International Publication No. 03/16599, International Publication No. 03/28125, US Pat. No. 6,690,029, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-107216, and the like. A pentacene derivative described in U.S. Patent Application Publication No. 2003/136964 and the like; Amer. Chem. Soc. , Vol127. Examples thereof include substituted acenes described in No. 14.4986 and the like and derivatives thereof.

これらの化合物の中でも、溶液プロセスが可能な程度に有機溶剤への溶解性が高く、かつ乾燥後は結晶性薄膜を形成し、高い移動度を達成することが可能な化合物が好ましい。そのような化合物としては、J.Amer.Chem.Soc.,vol.123、p9482、J.Amer.Chem.Soc.,vol.130(2008)、No.9、2706等に記載のトリアルキルシリルエチニル基で置換されたアセン系化合物、及び米国特許出願公開第二003/136964号明細書等に記載のペンタセンプレカーサ、特開2007−224019号公報等に記載のポルフィリンプレカーサー等のような、プレカーサータイプの化合物(前駆体)が挙げられる。   Among these compounds, compounds that have high solubility in organic solvents to the extent that solution processing is possible, can form a crystalline thin film after drying, and can achieve high mobility are preferable. Such compounds include those described in J. Org. Amer. Chem. Soc. , Vol. 123, p9482; Amer. Chem. Soc. , Vol. 130 (2008), no. Acene compounds substituted with trialkylsilylethynyl groups described in US Pat. No. 9,2706, etc., and pentacene precursors described in US Patent Application Publication No. 2003/136964, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-224019, etc. And a precursor type compound (precursor) such as a porphyrin precursor.

これらの中でも、後者のプリカーサータイプの方が好ましく用いることができる。   Among these, the latter precursor type can be preferably used.

これは、プリカーサータイプの方が、変換後に不溶化するため、バルクヘテロジャンクション層の上に正孔輸送層・電子輸送層・正孔ブロック層・電子ブロック層等を溶液プロセスで形成する際に、バルクヘテロジャンクション層が溶解してしまうことがなくなるため、前記の層を構成する材料とバルクヘテロジャンクション層を形成する材料とが混合することがなくなり、一層の効率向上・寿命向上を達成することができるためである。   This is because the precursor type is insolubilized after conversion, so when forming the hole transport layer, electron transport layer, hole block layer, electron block layer, etc. on the bulk hetero junction layer by solution process, bulk hetero junction This is because the layer does not dissolve and the material constituting the layer and the material forming the bulk heterojunction layer are not mixed, and further improvement in efficiency and life can be achieved. .

p型半導体材料としては、p型半導体材料前駆体に熱・光・放射線・化学反応を引き起こす化合物の蒸気に晒す、等の方法によって化学構造変化を起こし、p型半導体材料に変換された化合物であることが好ましい。中でも熱によって科学構造変化を起こす化合物が好ましい。   The p-type semiconductor material is a compound that has undergone a chemical structural change by a method such as exposing the precursor of the p-type semiconductor material to vapor of a compound that causes heat, light, radiation, or a chemical reaction, and converted into a p-type semiconductor material. Preferably there is. Among them, compounds that cause a scientific structural change by heat are preferred.

n型半導体材料の例としては、フラーレン、オクタアザポルフィリン、p型半導体のパーフルオロ体(パーフルオロペンタセンやパーフルオロフタロシアニン等)、ナフタレンテトラカルボン酸無水物、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ペリレンテトラカルボン酸無水物、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の芳香族カルボン酸無水物やそのイミド化物を骨格として含む、高分子化合物が挙げられる。   Examples of n-type semiconductor materials include fullerene, octaazaporphyrin, p-type semiconductor perfluoro compounds (perfluoropentacene, perfluorophthalocyanine, etc.), naphthalenetetracarboxylic anhydride, naphthalenetetracarboxylic diimide, perylenetetracarboxylic acid Examples thereof include polymer compounds containing an anhydride, an aromatic carboxylic acid anhydride such as perylenetetracarboxylic acid diimide, or an imidized product thereof as a skeleton.

中でも、フラーレン含有高分子化合物が好ましい。フラーレン含有高分子化合物としては、フラーレンC60、フラーレンC70、フラーレンC76、フラーレンC78、フラーレンC84、フラーレンC240、フラーレンC540、ミックスドフラーレン、フラーレンナノチューブ、多層ナノチューブ、単層ナノチューブ、ナノホーン(円錐型)等を骨格に持つ高分子化合物が挙げられる。フラーレン含有高分子化合物では、フラーレンC60を骨格に持つ高分子化合物(誘導体)が好ましい。   Among these, fullerene-containing polymer compounds are preferable. Fullerene-containing polymer compounds include fullerene C60, fullerene C70, fullerene C76, fullerene C78, fullerene C84, fullerene C240, fullerene C540, mixed fullerene, fullerene nanotubes, multi-walled nanotubes, single-walled nanotubes, nanohorns (conical), etc. Examples thereof include a polymer compound having a skeleton. As the fullerene-containing polymer compound, a polymer compound (derivative) having fullerene C60 as a skeleton is preferable.

フラーレン含有ポリマーとしては、大別してフラーレンが高分子主鎖からペンダントされたポリマーと、フラーレンが高分子主鎖に含有されるポリマーとに大別されるが、フラーレンがポリマーの主鎖に含有されている化合物が好ましい。   The fullerene-containing polymers are roughly classified into polymers in which fullerene is pendant from a polymer main chain and polymers in which fullerene is contained in the polymer main chain. Fullerene is contained in the polymer main chain. Are preferred.

これは、フラーレンが主鎖に含有されているポリマーは、ポリマーが分岐構造を有さないため、固体化した際に高密度なパッキングができ、結果として高い移動度を得ることができるためではないかと推定される。   This is not because fullerene is contained in the main chain because the polymer does not have a branched structure, so that it can be packed with high density when solidified, resulting in high mobility. It is estimated that.

電子受容体と電子供与体とが混合されたバルクヘテロジャンクション層の形成方法としては、蒸着法、塗布法(キャスト法、スピンコート法を含む)等を例示することができる。   Examples of a method for forming a bulk heterojunction layer in which an electron acceptor and an electron donor are mixed include a vapor deposition method and a coating method (including a casting method and a spin coating method).

本発明の光電変換素子を、太陽電池などの光電変換材料として用いる形態としては、光電変換素子を単層で利用してもよいし、積層して(タンデム型)利用してもよい。   As a form which uses the photoelectric conversion element of this invention as photoelectric conversion materials, such as a solar cell, a photoelectric conversion element may be utilized by a single layer and may be laminated | stacked (tandem type) and may be utilized.

また、光電変換材料は、環境中の酸素、水分等で劣化しないために、公知の手法によって封止することが好ましい。   Further, since the photoelectric conversion material is not deteriorated by oxygen, moisture, or the like in the environment, the photoelectric conversion material is preferably sealed by a known method.

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。なお、実施例において「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量%」を表す。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, although the display of "%" is used in an Example, unless otherwise indicated, "mass%" is represented.

合成例
<ATRP(Atom Transfer Radical Polymerization)法を用いたリビングラジカル重合>
「開始剤の合成」
合成例1(メトキシキャップされたオリゴエチレングリコールメタクリレート1の合成)
50ml三口フラスコに2−ブロモイソブチリルブロミド(7.3g、35mmol)とトリエチルアミン(2.48g、35mmol)及びTHF(20ml)を加え、アイスバスにより内温を0℃に保持した。この溶液内にオリゴエチレングリコール(10g、23mmol、エチレングリコールユニット7〜8、Laporte Specialties社製)の33%THF溶液30mlを滴下した。30分攪拌後、溶液を室温にし、更に4時間攪拌した。THFをロータリーエバポレーターにより減圧除去後、残渣をジエチルエーテルに溶解し、分駅ロートに移した。水を加えエーテル層を3回洗浄後、エーテル層をMgSOにより乾燥させた。エーテルをロータリーエバポレーターにより減圧留去し、開始剤1を8.2g(収率73%)得た。
Synthesis Example <Living Radical Polymerization Using ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization) Method>
"Synthesis of initiators"
Synthesis Example 1 (Synthesis of methoxy-capped oligoethylene glycol methacrylate 1)
2-Bromoisobutyryl bromide (7.3 g, 35 mmol), triethylamine (2.48 g, 35 mmol) and THF (20 ml) were added to a 50 ml three-necked flask, and the internal temperature was kept at 0 ° C. with an ice bath. In this solution, 30 ml of 33% THF solution of oligoethylene glycol (10 g, 23 mmol, ethylene glycol units 7-8, manufactured by Laporte Specialties) was added dropwise. After stirring for 30 minutes, the solution was brought to room temperature and further stirred for 4 hours. After THF was removed under reduced pressure by a rotary evaporator, the residue was dissolved in diethyl ether and transferred to a minute funnel. Water was added and the ether layer was washed three times, and then the ether layer was dried with MgSO 4 . The ether was distilled off under reduced pressure using a rotary evaporator to obtain 8.2 g (yield 73%) of initiator 1.

「リビング重合(ATRP)による水酸基含有非導電性ポリマーの合成」
合成例2(ポリ(2−ヒドロキシエチルアクリレート)の合成)
開始剤1(500mg、1.02mmol)、2−ヒドロキシエチルアクリレート(4.64g、40mmol、東京化成社製)、50:50v/v%、メタノール/水混合溶媒を5mlをシュレンク管に投入し、減圧下液体窒素に10分間シュレンク管を浸した。シュレンク管を液体窒素から出し、5分後に窒素置換を行った。この操作を3回行った後、窒素下で、ビピリジン(400mg、2.56mmol)、CuBr(147mg、1.02mmol)を加え、20℃で攪拌した。30分後、ろ紙とシリカを敷いた4cm桐山ロート上に反応溶液を滴下し、減圧で反応溶液を回収した。ロータリーエバポレーターにより溶媒を減圧留去後、50℃で3時間減圧乾燥した。その結果、数平均分子量13100、分子量分布1.17、数平均分子量<1000の含量0%、の水酸基含有非導電性ポリマーP−1を2.60g(収率84%)得た。構造、分子量は各々H−NMR(400MHz、日本電子社製)、GPC(Waters2695、Waters社製)で測定した。
“Synthesis of hydroxyl group-containing non-conductive polymers by living polymerization (ATRP)”
Synthesis Example 2 (Synthesis of poly (2-hydroxyethyl acrylate))
Initiator 1 (500 mg, 1.02 mmol), 2-hydroxyethyl acrylate (4.64 g, 40 mmol, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 50:50 v / v%, 5 ml of methanol / water mixed solvent was put into a Schlenk tube, The Schlenk tube was immersed in liquid nitrogen under reduced pressure for 10 minutes. The Schlenk tube was taken out of liquid nitrogen and replaced with nitrogen after 5 minutes. After performing this operation three times, bipyridine (400 mg, 2.56 mmol) and CuBr (147 mg, 1.02 mmol) were added under nitrogen, and the mixture was stirred at 20 ° C. After 30 minutes, the reaction solution was dropped onto a 4 cm Kiriyama funnel with filter paper and silica, and the reaction solution was recovered under reduced pressure. The solvent was distilled off under reduced pressure using a rotary evaporator and then dried under reduced pressure at 50 ° C. for 3 hours. As a result, 2.60 g (yield 84%) of a hydroxyl group-containing non-conductive polymer P-1 having a number average molecular weight of 13100, a molecular weight distribution of 1.17, and a content of number average molecular weight <1000 of 0% was obtained. The structure and molecular weight were measured by 1 H-NMR (400 MHz, manufactured by JEOL Ltd.) and GPC (Waters 2695, manufactured by Waters), respectively.

<GPC測定条件>
装置:Wagers2695(Separations Module)
検出器:Waters 2414(Refractive Index Detector)
カラム:Shodex Asahipak GF−7M HQ
溶離液:ジメチルホルムアミド(20mM LiBr)
流速:1.0ml/min
温度:40℃
同様にして、水酸基含有非導電性ポリマーのホモポリマーとして、ポリヒドロキシブチルアクリレート(P−2)、ポリヒドロキシエチルビニルエーテル(P−3)、ポリヒドロキシエチルアクリルアミド(P−4)(数平均分子量約2万、数平均分子量<1000の含量0%)を、ヒドロキシエチルアクリレート(60mol%)、メチルアクリレート(40mol%)の共重合ポリマーとしてP−5を合成した。
<GPC measurement conditions>
Apparatus: Wagers 2695 (Separations Module)
Detector: Waters 2414 (Refractive Index Detector)
Column: Shodex Asahipak GF-7M HQ
Eluent: Dimethylformamide (20 mM LiBr)
Flow rate: 1.0 ml / min
Temperature: 40 ° C
Similarly, as a homopolymer of a hydroxyl group-containing nonconductive polymer, polyhydroxybutyl acrylate (P-2), polyhydroxyethyl vinyl ether (P-3), polyhydroxyethyl acrylamide (P-4) (number average molecular weight of about 2 P-5 was synthesized as a copolymer of hydroxyethyl acrylate (60 mol%) and methyl acrylate (40 mol%) with a number average molecular weight <1000 of 0%).

<銀ナノワイヤの調製>
金属ナノ粒子として、Adv.Mater.,2002,14,833〜837に記載の方法を参考に、PVP K30(数平均分子量5万;ISP社製)を利用して、平均短径75nm、平均長さ35μmの銀ナノワイヤを作製し、限外濾過膜を用いて銀ナノワイヤを濾別、水洗処理した後、ヒドロキシプロピルメチルセルロース60SH−50(信越化学工業社製)を銀に対し25質量%加えた水溶液に再分散し、銀ナノワイヤ分散液を調製した。
<Preparation of silver nanowire>
As metal nanoparticles, Adv. Mater. , 2002, 14, 833 to 837 with reference to PVP K30 (number average molecular weight 50,000; manufactured by ISP), silver nanowires having an average minor axis of 75 nm and an average length of 35 μm were prepared. After silver nanowires are filtered and washed with an ultrafiltration membrane, hydroxypropylmethylcellulose 60SH-50 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is redispersed in an aqueous solution containing 25% by mass of silver, and the silver nanowire dispersion liquid Was prepared.

<第一導電層の作製>
第一導電層として、30mm×30mm×1.1mmのガラス基板上に、作製した銀ナノワイヤ分散液を、銀ナノワイヤの付量が0.06g/mとなるように、スピンコーターを用いて塗布、乾燥させて、銀ナノワイヤ層を作製した。
<Preparation of the first conductive layer>
As a first conductive layer, the prepared silver nanowire dispersion liquid was applied on a 30 mm × 30 mm × 1.1 mm glass substrate using a spin coater so that the amount of silver nanowire applied was 0.06 g / m 2. And dried to produce a silver nanowire layer.

下記、金属ナノ粒子除去液の粘度をカルボキシメチルセルロースナトリウム(SIGMA−ALDRICH社製;C5013 以下、CMC)で10Pa・sに調整し、銀ナノワイヤ層の上に塗布膜厚30μmとなるよう図4aの逆パターンでスクリーン印刷を行った。印刷後1分間放置し、次いで30秒水に浸漬して水洗処理を行い、ガラス基板21上に銀ナノワイヤ層(第一導電層)22を形成した。   The viscosity of the metal nanoparticle removing solution is adjusted to 10 Pa · s with sodium carboxymethylcellulose (manufactured by SIGMA-ALDRICH; C5013 or less, CMC), and the reverse of FIG. Screen printing was performed with a pattern. After printing, the substrate was left for 1 minute, and then immersed in water for 30 seconds to perform a water washing treatment, thereby forming a silver nanowire layer (first conductive layer) 22 on the glass substrate 21.

〈金属ナノ粒子除去液の作製〉
エチレンジアミン4酢酸第二鉄アンモニウム 60g
エチレンジアミン4酢酸 2.0g
メタ重亜硫酸ナトリウム 15g
チオ硫酸アンモニウム 70g
マレイン酸 5.0g
純水で1Lに仕上げ、硫酸またはアンモニア水でpHを5.5に調整し金属ナノワイヤ除去剤を作製した。
<Preparation of metal nanoparticle removal solution>
60 g of ethylenediaminetetraacetic acid ferric ammonium salt
Ethylenediaminetetraacetic acid 2.0 g
Sodium metabisulfite 15g
70g ammonium thiosulfate
Maleic acid 5.0g
The metal nanowire remover was prepared by finishing to 1 L with pure water and adjusting the pH to 5.5 with sulfuric acid or ammonia water.

<第二導電層の作製>
第一導電層をパターニングした基板に、表1記載の導電性ポリマー及び非導電性ポリマーの混合液を、所定の乾燥膜厚となるように、スピンコーターを用いて塗設した。次いで、純水を浸した綿棒を用いて図4bに示す第二導電層23以外の領域を除去、乾燥した後、さらに、表1記載の温度、時間にて熱処理を施し、第一電極101から124を作製した。なお、表1のポリマー組成は、導電性ポリマーと非導電性ポリマー固形分の総質量に対する導電性ポリマー固形分の質量比を表す。
<Preparation of second conductive layer>
A mixed liquid of the conductive polymer and the nonconductive polymer shown in Table 1 was applied to the substrate on which the first conductive layer was patterned using a spin coater so as to have a predetermined dry film thickness. Next, using a cotton swab dipped in pure water, the region other than the second conductive layer 23 shown in FIG. 4b was removed and dried, and then heat treatment was performed at the temperature and time shown in Table 1, and from the first electrode 101 124 was produced. In addition, the polymer composition of Table 1 represents the mass ratio of the conductive polymer solid content to the total mass of the conductive polymer and the non-conductive polymer solid content.

導電性ポリマー
PH510: PEDOT:PSS分散液 PH510(固形分1.89%)(H.C.Starck社製)
P4083: PEDOT:PSS分散液 Clevios P AI 4083(固形分1.5%)(H.C.Starck社製)
水酸基含有非導電性ポリマー
CMC:カルボキシメチルセルロース 低粘度型 (シグマ−アルドリッチ社製)
PVA:ポリビニルアルコール PVA−235(クラレ社製)
P−1:ポリヒドロキシエチルアクリレート
P−2:ポリヒドロキシブチルアクリレート
P−3:ポリヒドロキシエチルビニルエーテル
P−4:ポリヒドロキシエチルアクリルアミド
P−5:ヒドロキシエチルアクリレート(60mol%)、メチルアクリレート(40mol%)の共重合ポリマー
電極の評価として、第一導電層、第二導電層が重なる部分の導電性、透明性、平滑性及び、第二導電層の脱水縮合反応率について、下記により評価した。
Conductive polymer PH510: PEDOT: PSS dispersion PH510 (solid content 1.89%) (manufactured by HC Starck)
P4083: PEDOT: PSS dispersion Clevios P AI 4083 (solid content 1.5%) (manufactured by HC Starck)
Hydroxyl group-containing non-conductive polymer CMC: Carboxymethylcellulose low viscosity type (manufactured by Sigma-Aldrich)
PVA: polyvinyl alcohol PVA-235 (manufactured by Kuraray Co., Ltd.)
P-1: Polyhydroxyethyl acrylate P-2: Polyhydroxybutyl acrylate P-3: Polyhydroxyethyl vinyl ether P-4: Polyhydroxyethyl acrylamide P-5: Hydroxyethyl acrylate (60 mol%), Methyl acrylate (40 mol%) As the evaluation of the copolymer polymer electrode, the conductivity, transparency, smoothness of the portion where the first conductive layer and the second conductive layer overlap, and the dehydration condensation reaction rate of the second conductive layer were evaluated as follows.

(透明性)
透明性の評価として、東京電色社製 HAZE METER NDH5000を用いて、全光線透過率を測定し、以下の指標で評価した。素子での光ロスから、70%以上であることが好ましい。
(transparency)
As evaluation of transparency, the total light transmittance was measured using HAZE METER NDH5000 manufactured by Tokyo Denshoku Co., Ltd., and evaluated with the following indices. It is preferable that it is 70% or more from the optical loss in an element.

5:80%以上
4:70%以上80%未満
3:60%以上70%未満
2:50%以上60%未満
1:50%未満
(導電性)
導電性の評価として、抵抗率計(ロレスタGP(MCP−T610型):(株)ダイヤインスツルメンツ社製)を用いて表面抵抗を測定し、以下の指標で評価した。4以上が好ましく、5がより好ましい。
5: 80% or more 4: 70% or more and less than 80% 3: 60% or more and less than 70% 2: 50% or more and less than 60% 1: less than 50% (conductivity)
As conductivity evaluation, the surface resistance was measured using a resistivity meter (Loresta GP (MCP-T610 type): manufactured by Dia Instruments Co., Ltd.), and evaluated by the following indices. 4 or more is preferable, and 5 is more preferable.

5:10Ω/□未満
4:10Ω/□以上10Ω/□未満
3:10Ω/□以上10Ω/□未満
2:10Ω/□以上10Ω/□未満
1:10Ω/□以上
(平滑性)
平滑性の評価として、原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscopy:AFM)SPI3800Nプローブステーション及びSPA400多機能型ユニット(セイコーインスツルメンツ社製)を用い、表面粗さRaを測定した。カンチレバーは、SI−DF20(セイコーインスツルメンツ社製)を用い、共振周波数120〜150kHz、バネ定数12〜20N/m、DFMモード(Dynamic Force Mode)にて、測定領域10μm角を、走査周波数1Hzで測定した。JIS B601(1994)に準じて求めた算術平均粗さRaを用い、以下の指標で平滑性を評価した。導電性ポリマー含有層単独としては、5nm以下であることが好ましい。
5:10 3 Ω / □ less than 4:10 3 Ω / □ or more 10 4 Ω / □ of less than 3:10 4 Ω / □ or more 10 5 Ω / □ under 2:10 5 Ω / □ or more 10 6 Ω / □ under 1:10 6 Ω / □ or more (smoothness)
As an evaluation of smoothness, an atomic force microscope (AFM) SPI3800N probe station and a SPA400 multifunctional unit (manufactured by Seiko Instruments Inc.) were used to measure the surface roughness Ra. The cantilever uses SI-DF20 (manufactured by Seiko Instruments Inc.) and measures a 10 μm square measurement area at a scanning frequency of 1 Hz in a resonance frequency of 120 to 150 kHz, a spring constant of 12 to 20 N / m, and a DFM mode (Dynamic Force Mode). did. Using the arithmetic average roughness Ra determined according to JIS B601 (1994), the smoothness was evaluated using the following indices. The conductive polymer-containing layer alone is preferably 5 nm or less.

5:0μm以上1μm未満
4:1μm以上5μm未満
3:5μm以上10μm未満
2:10μm以上20μm未満
1:20μm以上
(脱水縮合反応率)
反応率の評価として、示差走査熱量分析計(SII ナノテクノロジー(株)製 EXSTAR DSC6220)を用いて、大気下、30℃から250℃まで、10℃/分の昇温速度にて測定を行い、縮合反応の反応熱を測定した。第二導電層として、室温下で塗布、真空乾燥を行い、この試料の反応熱C0を反応率100%の基準とし、各試料の反応熱C1から、次の式により反応率を算出した。
反応率(%)=(C0−C1)/C0
以下の指標で、反応率を評価した。
5: 0 μm or more and less than 1 μm 4: 1 μm or more and less than 5 μm 3: 5 μm or more but less than 10 μm 2:10 μm or more but less than 20 μm 1:20 μm or more (dehydration condensation reaction rate)
As an evaluation of the reaction rate, a differential scanning calorimeter (EXSTAR DSC6220 manufactured by SII Nanotechnology Co., Ltd.) was used to measure from 30 ° C. to 250 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min in the atmosphere. The heat of reaction of the condensation reaction was measured. As the second conductive layer, coating and vacuum drying were performed at room temperature, and the reaction rate was calculated from the reaction heat C1 of each sample by the following formula using the reaction heat C0 of this sample as a reference for a reaction rate of 100%.
Reaction rate (%) = (C0−C1) / C0
The reaction rate was evaluated using the following indices.

5:反応率50%以上100%以下
4:反応率30%以上50%未満
3:反応率20%以上30%未満
2:反応率10%以上20%未満
1:10%未満
5: Reaction rate of 50% to 100% 4: Reaction rate of 30% to less than 50% 3: Reaction rate of 20% to less than 30% 2: Reaction rate of 10% to less than 20% 1: Less than 10%

Figure 2011129449
Figure 2011129449

表1から、銀ナノワイヤからなる第一導電層のみでは、平滑性を満足することができない。第二導電層として、非導電性ポリマーを単独で用いると、電極の平滑性と導電性を両立することができない。第二導電層として、導電性ポリマーを単独で用いると、透明性、導電性、平滑性を同時に満足することができない。本発明の電極は、前記性能を同時に満たすことができる。   From Table 1, smoothness cannot be satisfied only with the first conductive layer made of silver nanowires. If a non-conductive polymer is used alone as the second conductive layer, the smoothness and conductivity of the electrode cannot be compatible. When a conductive polymer is used alone as the second conductive layer, transparency, conductivity, and smoothness cannot be satisfied at the same time. The electrode of the present invention can simultaneously satisfy the above performance.

(有機EL素子の作製)
(有機機能層(有機発光層)の作製)
作製した第一電極基板を、セミコクリーン56(フルウチ化学社製)に浸漬し、超音波洗浄器ブランソニック3510J−MTにより10分間の超音波洗浄処理を施した。次いで、流水で5分間洗浄した後、乾燥した。
(Production of organic EL element)
(Production of organic functional layer (organic light-emitting layer))
The produced first electrode substrate was immersed in Semico Clean 56 (manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.), and subjected to ultrasonic cleaning treatment for 10 minutes using an ultrasonic cleaner Brandonic 3510J-MT. Subsequently, it was washed with running water for 5 minutes and then dried.

市販の真空蒸着装置内の蒸着用るつぼの各々に、各層の構成材料を各々素子作製に最適の量を充填した。蒸着用るつぼは、モリブデン製またはタングステン製の抵抗加熱用材料で作製されたものを用いた。まず、真空度1×10−4Paまで減圧した後、α−NPDの入った前記蒸着用るつぼに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で、図4bのパターンで第二導電層23の上に蒸着し、30nmの正孔輸送層を設けた。 Each of the vapor deposition crucibles in a commercially available vacuum vapor deposition apparatus was filled with the optimum amount of the constituent material of each layer for device fabrication. The evaporation crucible used was made of a resistance heating material made of molybdenum or tungsten. First, after reducing the vacuum to 1 × 10 −4 Pa, the deposition crucible containing α-NPD was energized and heated, the deposition rate was 0.1 nm / second, and the second conductive layer in the pattern of FIG. A 30 nm hole transport layer was provided.

次いで、以下の手順で、図4bのパターンで前記正孔輸送層の上に各発光層を設けた。   Next, each light emitting layer was provided on the hole transport layer in the pattern of FIG.

Ir−1が13質量%、Ir−2が3.7質量%の濃度になるように、Ir−1、Ir−2及びA−1を蒸着速度0.1nm/秒で共蒸着し、発光極大波長が622nm、厚さ10nmの緑赤色燐光発光層を形成した。   Ir-1, Ir-2, and A-1 were co-deposited at a deposition rate of 0.1 nm / sec so that the concentration of Ir-1 was 13% by mass and Ir-2 was 3.7% by mass. A green-red phosphorescent light emitting layer having a wavelength of 622 nm and a thickness of 10 nm was formed.

次いで、A−2が10質量%になるように、A−2及びA−1を蒸着速度0.1nm/秒で共蒸着し、発光極大波長が471nm、厚さ15nmの青色燐光発光層を形成した。   Next, A-2 and A-1 are co-evaporated at a deposition rate of 0.1 nm / second so that A-2 is 10% by mass to form a blue phosphorescent light emitting layer having a maximum emission wavelength of 471 nm and a thickness of 15 nm. did.

その後、A−2を膜厚5nmに蒸着して正孔阻止層を形成し、更にCsFを膜厚比で10%になるようにA−3と共蒸着し、厚さ45nmの電子輸送層を形成した。以上にて、有機機能層(有機発光層)24を作製した。   Thereafter, A-2 is deposited to a thickness of 5 nm to form a hole blocking layer, and CsF is co-deposited with A-3 so that the film thickness ratio is 10%, and an electron transport layer having a thickness of 45 nm is formed. Formed. Thus, an organic functional layer (organic light emitting layer) 24 was produced.

更に、第二電極として、アルミニウム(膜厚:110nm)を図4cのパターンで蒸着して陰極25を形成した。   Furthermore, as the second electrode, aluminum (film thickness: 110 nm) was deposited in the pattern of FIG.

Figure 2011129449
Figure 2011129449

〈封止膜の形成〉
形成した電子輸送層の上に、ポリエチレンテレフタレートを基材とし、Alを厚さ300nmで蒸着した可撓性封止部材を使用した。第1電極及び第2電極の外部取り出し端子が形成できる様に端部を除き第2電極の周囲に接着剤を塗り、可撓性封止部材26を図4dの(可撓性封止部材)の領域に貼合した後、熱処理を行い接着剤を硬化させた。
<Formation of sealing film>
On the formed electron transport layer, a polyethylene terephthalate as a substrate, using a flexible sealing member which is deposited to a thickness 300nm of Al 2 O 3. An adhesive is applied to the periphery of the second electrode except for the end portions so that external lead terminals of the first electrode and the second electrode can be formed, and the flexible sealing member 26 is shown in FIG. 4d (flexible sealing member). After bonding to the region, heat treatment was performed to cure the adhesive.

ITOをアノード電極及びカソード電極の外部取り出し端子とし、有機EL素子201から224を作製した。   Organic EL elements 201 to 224 were fabricated using ITO as an external extraction terminal for the anode and cathode electrodes.

(EL素子評価)
得られた、各有機EL素子について、KEITHLEY製ソースメジャーユニット2400型を用いて、直流電圧を印加して1000cd/mで発光させた。
(EL element evaluation)
About each obtained organic EL element, DC voltage was applied and light-emitted at 1000 cd / m < 2 > using the source measure unit 2400 type made from KEITHLEY.

各基板5個作製した。基板1個につき2個の発光部があるので、計10個の発光部で評価した。   Five substrates were produced. Since there are two light emitting portions per substrate, a total of 10 light emitting portions were evaluated.

(整流比)
印加電圧のプラスマイナスを反転させる。(発光時の電流の絶対値)/(反転時の電流の絶対値)を整流比とした。異物や突起の影響があるとこの比率が大きくなる。この比率が1だと完全にリーク状態、100以上であることが好ましく、1000以上であることがより好ましい。以下の指標で評価した。大面積化に対応するためには、3以上のレベルであることが必須で、4以上が好ましい。
(Rectification ratio)
Inverts the plus or minus of the applied voltage. The rectification ratio was defined as (absolute value of current during light emission) / (absolute value of current during inversion). This ratio increases with the influence of foreign matter and protrusions. When this ratio is 1, it is preferably completely leaked, preferably 100 or more, more preferably 1000 or more. The following indicators were used for evaluation. In order to cope with an increase in area, it is essential that the level is 3 or more, and 4 or more is preferable.

5:8個以上が1000以上、100未満なし
4:5個以上が1000以上、100未満なし
3:発光しない素子はないが、100未満が1個
2:100未満、あるいは発光しない素子が1〜4個
1:100未満、あるいは発光しない素子が5個以上
(駆動電圧)
発光した素子の平均値を各素子の駆動電圧とし、素子204の駆動電圧に対する比率を求め、以下の指標で評価した。3以上が好ましく、4以上であることがより好ましい。
5: 8 or more is 1000 or more, less than 100 4: 5 or more is 1000 or more, less than 100 3: There is no element that does not emit light, but 1 is less than 100 2: 1 is less than 100, or 1 is an element that does not emit light 4: 1: Less than 100, or 5 or more elements that do not emit light (drive voltage)
The average value of the light-emitting elements was used as the drive voltage for each element, and the ratio of the element 204 to the drive voltage was determined and evaluated using the following indices. 3 or more is preferable, and 4 or more is more preferable.

5:80%未満
4:80%以上90%未満
3:90%以上110%未満
2:110%以上130%未満
1:130%以上または発光しない
(保存性)
発光した素子を、80℃オーブン中に1週間放置した後、駆動電圧を測定し、前述の駆動電圧評価と同様、オーブン処理前の素子204の駆動電圧に対する比率を求め、以下の指標で評価した。
5: Less than 80% 4: 80% or more and less than 90% 3: 90% or more and less than 110% 2: 110% or more and less than 130% 1: 130% or more or no light emission (storability)
The light-emitting element was left in an oven at 80 ° C. for 1 week, and then the drive voltage was measured. Similarly to the drive voltage evaluation described above, the ratio of the element 204 before the oven treatment to the drive voltage was obtained and evaluated using the following indices. .

5:80%未満
4:80%以上90%未満
3:90%以上110%未満
2:110%以上130%未満
1:130%以上または発光しない
(寿命)
任意に素子を選び、初期の輝度を5000cd/mで連続発光させて、輝度が半減するまでの時間を求めた。素子204の駆動電圧に対する比率を求め、以下の指標で評価した。3以上が好ましく、4以上であることがより好ましい。
5: Less than 80% 4: 80% or more and less than 90% 3: 90% or more and less than 110% 2: 110% or more and less than 130% 1: 130% or more or no light emission (lifetime)
Arbitrary elements were selected, continuous light emission was performed at an initial luminance of 5000 cd / m 2 , and the time until the luminance was reduced by half was determined. The ratio of the element 204 to the driving voltage was obtained and evaluated using the following indices. 3 or more is preferable, and 4 or more is more preferable.

5:90%以上
4:90%未満70%以上
3:70%未満50%以上
2:50%未満10%以上
1:10%未満
5: 90% or more 4: less than 90% 70% or more 3: less than 70% 50% or more 2: less than 50% 10% or more 1: less than 10%

Figure 2011129449
Figure 2011129449

表2から水酸基を有する特定構造の非導電性ポリマーを含有することで、素子の整流比、駆動電圧、連続発光時の寿命といった素子性能が向上し、さらに非導電性ポリマーの脱水縮合反応率を30%以上とすることで、保存性を飛躍的に向上できることが、わかる。   By including a non-conductive polymer having a specific structure having a hydroxyl group from Table 2, the device performance such as the rectification ratio of the device, the driving voltage, and the lifetime during continuous light emission is improved, and the dehydration condensation reaction rate of the non-conductive polymer is further improved. It can be seen that the storage stability can be drastically improved by setting it to 30% or more.

10 基板
11 第一電極
12 第二電極
13 有機機能層
14 第一導電層
15 第二導電層
16 補助電極
21 ガラス基板
22 銀ナノワイヤ層(第一導電層)
23 第一導電層(導電性ポリマー及び非導電性ポリマー層)
24 有機機能層(有機発光層)
25 アルミニウム陰極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate 11 First electrode 12 Second electrode 13 Organic functional layer 14 First conductive layer 15 Second conductive layer 16 Auxiliary electrode 21 Glass substrate 22 Silver nanowire layer (first conductive layer)
23 First conductive layer (conductive polymer and non-conductive polymer layer)
24 Organic functional layer (organic light-emitting layer)
25 Aluminum cathode

Claims (9)

基板上に、金属ナノ粒子からなる透明導電層を有する第一電極と、これに対向する第二電極と、該電極間に少なくとも一層の有機機能層とを有する有機電子素子において、該第一電極の透明導電層は、導電性ポリマーと非導電性ポリマーを含有しており、かつ、該非導電性ポリマーは、多数の水酸基を有するポリマーの該水酸基同士が脱水縮合したポリマーであって、更に、その脱水縮合反応率が30%以上95%以下の状態である事を特徴とする有機電子素子。   In an organic electronic device having a first electrode having a transparent conductive layer made of metal nanoparticles on a substrate, a second electrode facing the first electrode, and at least one organic functional layer between the electrodes, the first electrode The transparent conductive layer contains a conductive polymer and a non-conductive polymer, and the non-conductive polymer is a polymer obtained by dehydrating and condensing the hydroxyl groups of a polymer having a large number of hydroxyl groups. An organic electronic device having a dehydration condensation reaction rate of 30% to 95%. 前記非導電性ポリマーの脱水縮合反応率が50%以上95%以下の状態である事を特徴とする請求項1記載の有機電子素子。   2. The organic electronic device according to claim 1, wherein the non-conductive polymer has a dehydration condensation reaction rate of 50% to 95%. 前記非導電性ポリマーが、下記3種のポリマー鎖を有するポリマー(A)を含む事を特徴とする請求項1又は2記載の有機電子素子。
Figure 2011129449
(式中、X、X、Xは、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表し、R、R、Rはそれぞれ独立に、炭素数5以下のアルキレン基を表す。l、m、nは構成率(mol%)を示し、50≦l+m+n≦100であり、l、m、nはそれぞれ0〜100である。)
3. The organic electronic device according to claim 1, wherein the non-conductive polymer includes a polymer (A) having the following three polymer chains.
Figure 2011129449
(Wherein X 1 , X 2 and X 3 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 1 , R 2 and R 3 each independently represents an alkylene group having 5 or less carbon atoms. , M, and n indicate the composition ratio (mol%), 50 ≦ l + m + n ≦ 100, and l, m, and n are each 0-100.)
前記導電性ポリマーが、スルホ基含有ポリアニオンを含む事を特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機電子素子。   The organic electronic device according to claim 1, wherein the conductive polymer includes a sulfo group-containing polyanion. 前記透明導電層が、脱水縮合反応の触媒を含有する事を特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の有機電子素子。   The organic electronic device according to claim 1, wherein the transparent conductive layer contains a catalyst for a dehydration condensation reaction. 前記触媒が、酸触媒である事を特徴とする請求項5に記載の有機電子素子。   The organic electronic device according to claim 5, wherein the catalyst is an acid catalyst. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の有機電子素子の製造方法が、基板上に、金属ナノ粒子を設ける工程と、該金属ナノ粒子層上に導電性ポリマーと水酸基を有する非導電性ポリマーと脱水縮合反応触媒との混合物層を設ける工程と、熱処理する工程と、該熱処理を行った後に有機機能層を形成する工程とからなる事を特徴とする有機電子素子の製造方法。   The method for producing an organic electronic device according to any one of claims 1 to 6, wherein the step of providing metal nanoparticles on a substrate, and a non-conductive material having a conductive polymer and a hydroxyl group on the metal nanoparticle layer are provided. A method for producing an organic electronic device, comprising: a step of providing a mixture layer of a polymer and a dehydration condensation reaction catalyst; a step of heat treatment; and a step of forming an organic functional layer after the heat treatment. 前記熱処理を、50℃以上200℃以下の温度で行う事を特徴とする請求項7に記載の有機電子素子の製造方法。   The method for manufacturing an organic electronic device according to claim 7, wherein the heat treatment is performed at a temperature of 50 ° C. or more and 200 ° C. or less. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の有機電子素子が有機エレクトロルミネッセンス素子または有機太陽電池素子である事を特徴とする有機電子素子。   The organic electronic element of any one of Claims 1-6 is an organic electroluminescent element or an organic solar cell element, The organic electronic element characterized by the above-mentioned.
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