JP2013178945A - Substrate with transparent conductive film, production method therefor, and organic electroluminescent element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、透明導電膜付き基材及びその製造方法並びに有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)に関するものである。 The present invention relates to a substrate with a transparent conductive film, a method for producing the same, and an organic electroluminescence element (organic EL element).
従来、透明導電膜付き基材として、ナノワイヤに基づく透明導電体が知られている(例えば、特許文献1参照)。そしてこの透明導電体は、複数の金属ナノワイヤを含む導電層を基板上に備えることにより、所望の電気的、光学的及び機械的特性を有するものである。 Conventionally, a transparent conductor based on nanowires is known as a substrate with a transparent conductive film (see, for example, Patent Document 1). The transparent conductor has desired electrical, optical, and mechanical characteristics by providing a conductive layer including a plurality of metal nanowires on the substrate.
しかし、特許文献1に記載の透明導電体を電極として用いて有機エレクトロルミネッセンス素子を製造する場合、導電層から金属ナノワイヤが突出しやすいので、この突出した金属ナノワイヤが他方の電極に接触するなどしてリーク電流が発生しやすくなる。
However, when an organic electroluminescence element is manufactured using the transparent conductor described in
また、特許文献1には導電層上にオーバーコートを備えた積層構造も提案されている。この積層構造によれば、上記のオーバーコートによって、金属ナノワイヤが他方の電極に接触しにくくなる結果、リーク電流の発生が抑制されると考えられる。
しかし、上記の導電層には通常、樹脂マトリクスが含有され、この樹脂マトリクスはホール注入性を阻害しやすい。そのため、有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動電圧が高くなるという問題がある。 However, the conductive layer usually contains a resin matrix, and this resin matrix tends to hinder hole injection properties. Therefore, there exists a problem that the drive voltage of an organic electroluminescent element becomes high.
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造等に用いた場合に従来よりも駆動電圧を低減することができる透明導電膜付き基材及びその製造方法並びに有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and when used in the production of an organic electroluminescence element, the substrate with a transparent conductive film capable of reducing the driving voltage as compared with the conventional method, its production method, and organic An object of the present invention is to provide an electroluminescence element.
本発明に係る透明導電膜付き基材は、透明基材にA層及びB層を前記A層から順に交互にそれぞれ複数積層し、前記透明基材から最も離れた最外層に前記B層を配置して透明導電膜が形成され、前記A層が導電性粒子及び樹脂マトリクスを含有し、前記B層が導電性化合物を含有し、前記A層の前記透明基材から遠い側の面と前記B層の前記透明基材に近い側の面とが接触している界面において、前記A層の前記透明基材から遠い側の面から前記樹脂マトリクスが除去されて前記導電性粒子が露出していることを特徴とするものである。 In the substrate with a transparent conductive film according to the present invention, a plurality of A layers and B layers are alternately laminated in order from the A layer on the transparent substrate, and the B layer is disposed on the outermost layer farthest from the transparent substrate. A transparent conductive film is formed, the A layer contains conductive particles and a resin matrix, the B layer contains a conductive compound, the surface of the A layer far from the transparent substrate, and the B At the interface where the surface of the layer close to the transparent substrate is in contact, the resin matrix is removed from the surface of the layer A remote from the transparent substrate to expose the conductive particles. It is characterized by this.
前記透明導電膜付き基材において、前記最外層の前記B層の表面から前記導電性粒子が突出していないことが好ましい。 In the substrate with a transparent conductive film, it is preferable that the conductive particles do not protrude from the surface of the outermost layer B layer.
前記透明導電膜付き基材において、前記導電性粒子が金属ナノワイヤであることが好ましい。 In the substrate with a transparent conductive film, the conductive particles are preferably metal nanowires.
前記透明導電膜付き基材において、前記金属ナノワイヤが銀ナノワイヤであることが好ましい。 In the substrate with a transparent conductive film, the metal nanowire is preferably a silver nanowire.
前記透明導電膜付き基材において、前記樹脂マトリクスの除去が、光照射処理、UVオゾン処理、溶剤洗浄処理、ドライエッチング処理の群から選ばれる処理により行われていることが好ましい。 In the substrate with a transparent conductive film, the resin matrix is preferably removed by a process selected from the group consisting of a light irradiation process, a UV ozone process, a solvent cleaning process, and a dry etching process.
本発明に係る透明導電膜付き基材の製造方法は、前記透明導電膜付き基材を製造する方法であって、前記透明基材に前記A層及び前記B層を前記A層から順に交互にそれぞれ複数積層するにあたって、前記A層を形成し、次に前記A層の表面から前記樹脂マトリクスを除去して前記導電性粒子を露出させた後に、前記B層を形成することを特徴とするものである。 The manufacturing method of the base material with a transparent conductive film according to the present invention is a method for manufacturing the base material with a transparent conductive film, wherein the A layer and the B layer are alternately arranged on the transparent base material in order from the A layer. A plurality of layers are formed, the A layer is formed, and then the resin matrix is removed from the surface of the A layer to expose the conductive particles, and then the B layer is formed. It is.
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、前記透明導電膜付き基材の前記透明導電膜を第一電極とし、前記第一電極に発光層及び第二電極を設けて形成されていることを特徴とするものである。 The organic electroluminescence device according to the present invention is characterized in that the transparent conductive film of the substrate with the transparent conductive film is used as a first electrode, and a light emitting layer and a second electrode are provided on the first electrode. To do.
本発明に係る透明導電膜付き基材によれば、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造等に用いた場合に従来よりも駆動電圧を低減することができるものである。 According to the substrate with a transparent conductive film according to the present invention, the driving voltage can be reduced as compared with the conventional case when used for the production of an organic electroluminescence element.
本発明に係る透明導電膜付き基材の製造方法によれば、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造等に用いた場合に従来よりも駆動電圧を低減することができる透明導電膜付き基材を容易に得ることができるものである。 According to the method for manufacturing a substrate with a transparent conductive film according to the present invention, a substrate with a transparent conductive film that can reduce the driving voltage more easily than conventional when used for manufacturing an organic electroluminescence element or the like is easily obtained. It is something that can be done.
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子によれば、従来よりも駆動電圧を低減することができるものである。 According to the organic electroluminescence element of the present invention, the driving voltage can be reduced as compared with the conventional case.
以下、本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
図1(a)は本発明に係る透明導電膜付き基材9の一例を示すものである。この透明導電膜付き基材9は、透明基材1の表面に透明導電膜4を設けて形成されている。さらにこの透明導電膜4は、透明基材1にA層2及びB層3をA層2から順に交互にそれぞれ複数積層し、透明基材1から最も離れた最外層にB層3を配置して形成されている。
Fig.1 (a) shows an example of the
ここで、透明基材1において、その形状、構造、大きさ等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。透明基材1の形状としては、例えば平板状、シート状、フィルム状などが挙げられ、また構造としては、例えば単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、適宜選択することができる。透明基材1の材料についても特に制限はなく、無機材料及び有機材料のいずれであっても好適に用いることができる。透明基材1を形成する無機材料としては、例えば、ガラス、石英、シリコンなどが挙げられる。また有機材料としては、例えば、トリアセチルセルロース(TAC)等のアセテート系樹脂;ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステル系樹脂;ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリノルボルネン系樹脂、セルロース系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリアクリル系樹脂などが挙げられる。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。
Here, in the
またA層2は、透明性を有し、導電性粒子5及び樹脂マトリクス6を含有するA層形成材料を用いて形成することができる(図2参照)。
The
導電性粒子5としては、例えば、金属ナノワイヤ10や金属ナノ粒子等を用いることができるが、金属ナノワイヤ10の方が相互の接点が多いことによって導電性を高く得ることができるので好ましい。
As the
金属ナノワイヤ10としては任意のものを用いることができるものであり、また金属ナノワイヤ10の製造手段には特に制限は無く、例えば、液相法や気相法などの公知の手段を用いることができる。具体的な製造方法にも特に制限は無く、公知の製造方法を用いることができる。例えば、Agナノワイヤ(銀ナノワイヤ)の製造方法として、Adv.Mater.2002,14,P833〜837や、Chem.Mater.2002,14,P4736〜4745や、Materials Chemistry and Physics vol.114 p333−338“Preparation of Ag nanorods with high yield by polyol process”や、特許文献1(特表2009−505358号公報)等を、Auナノワイヤ(金ナノワイヤ)の製造方法として、特開2006−233252号公報等を、Cuナノワイヤ(銅ナノワイヤ)の製造方法として、特開2002−266007号公報等を、Coナノワイヤ(コバルトナノワイヤ)の製造方法として、特開2004−149871号公報等を挙げることができる。特に、上記のAdv.Mater.及びChem.Mater.で報告されたAgナノワイヤの製造方法は、水系で簡便にかつ大量にAg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、本発明で用いる金属ナノワイヤ10の製造方法として好ましく適用することができる。このように、金属ナノワイヤ10は、Agナノワイヤであることが好ましい。これにより、他の金属ナノワイヤ10を用いる場合に比べて、透明導電膜4の透明性及び導電性を高く得ることができるものである。
Any
金属ナノワイヤ10の平均直径は、透明性の観点から200nm以下であることが好ましく、導電性の観点から10nm以上であることが好ましい。平均直径が200nm以下であれば光透過率の低下を抑えることができるため好ましい。平均直径が10nm以上であれば導電体としての機能を有意に発現でき、平均直径がより大きい方が導電性が向上するため好ましい。よって、平均直径は、より好ましくは20〜150nmであり、40〜150nmであることが最も好ましい。また金属ナノワイヤ10の平均長さは、導電性の観点から1μm以上であることが好ましく、凝集による透明性への影響から100μm以下であることが好ましい。より好ましくは1〜50μmであり、3〜50μmであることが最も好ましい。金属ナノワイヤ10の平均直径及び平均長さは、SEMやTEMを用いて十分な数の金属ナノワイヤ10について電子顕微鏡写真を撮影し、個々の金属ナノワイヤ10の像の計測値の算術平均から求めることができる。金属ナノワイヤ10の長さは、本来直線状に伸ばした状態で求めるべきであるが、現実には屈曲している場合が多いため、電子顕微鏡写真から画像解析装置を用いて金属ナノワイヤ10の投影径及び投影面積を算出し、円柱体と仮定して算出する(長さ=投影面積/投影径)ものとする。計測対象の金属ナノワイヤ10の数は、少なくとも100個以上が好ましく、300個以上の金属ナノワイヤ10を計測するのがより好ましい。
The average diameter of the
樹脂マトリクス6としては、例えば、ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体及びその部分又は全部ケン化物、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−メタクリル酸メチル共重合体、ポリプロピレン、プロピレン−α−オレフィン共重合体等のオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等の塩化ビニル系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体等のアクリロニトリル系樹脂、ポリスチレン、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体等のスチレン系樹脂、ポリアクリル酸エチル等のアクリル酸エステル重合体、ポリメタクリル酸メチル等のメタクリル酸エステル重合体、それらの共重合体や他の共重合成分を加えた(メタ)アクリル酸エステル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ナイロン等のポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、アルキルセルロース、アセチルセルロース等のセルロース樹脂、ポリウレタン系樹脂、シリコン系樹脂等が挙げられる。
Examples of the
また、樹脂マトリクス6としては、熱硬化性樹脂も挙げられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アミノアルキッド樹脂、珪素樹脂、ポリシロキサン樹脂等を使用することができ、これらの熱硬化性樹脂に必要に応じて架橋剤、重合開始剤、硬化剤、硬化促進剤、溶剤を加えて使用することもできる。
Examples of the
また、樹脂マトリクス6としては、電離放射線硬化型樹脂も挙げられる。電離放射線硬化型樹脂としては、好ましくは、アクリレート系の官能基を有するもの、例えば、比較的低分子量のポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂、多価アルコール等の多官能化合物の(メタ)アクリレート等のオリゴマー、プレポリマー、及び反応性希釈剤としてエチル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、スチレン、メチルスチレン、N−ビニルピロリドン等の単官能モノマー、並びに多官能モノマー、例えばトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等を比較的多量に含有するものを使用することができる。さらに、上記の電離放射線硬化型樹脂を紫外線硬化型樹脂とするには、この中に光重合開始剤を配合することが好ましい。光重合開始剤としては、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、α−アミロキシムエステル、チオキサントン類などを例示することができる。また、光重合開始剤に加えて光増感剤を用いてもよい。光増感剤としては、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−ブチルホスフィン、チオキサントンなどを例示することができる。
Examples of the
またB層3は、透明性を有し、導電性化合物7を含有するB層形成材料を用いて形成することができる(図2参照)。
Further, the
ここで、導電性化合物7としてホール注入性(正孔注入性)を有するものを用いると、透明導電膜4を陽極とすることができる。このような導電性化合物7としては、例えば、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアセチレン、ポリカルバゾール、ポリアセチレン、トリフェニルメタン、ヒドラゾリン、アミールアミン、ヒドラゾン、スチルベン、トリフェニルアミン、ポリビニルカルバゾール、ポリエチレンジオキシチオフェン:ポリスチレンスルホネート(PEDOT:PSS)、TPDなどの芳香族アミン誘導体などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、これらは単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。さらに、導電性を高めるために、次のようなドーパントを用いてドーピングを行うようにしてもよい。ドーパントとしては、例えば、スルホン酸、ルイス酸、プロトン酸、アルカリ金属、アルカリ土類金属などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
Here, if the
また、導電性化合物7として電子注入性を有するものを用いると、透明導電膜4を陰極とすることができる。このような導電性化合物7としては、例えば、フッ化リチウムやフッ化マグネシウムなどの金属フッ化物、塩化ナトリウム、塩化マグネシウムなどに代表される金属塩化物などの金属ハロゲン化物や、チタン、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウムなどの酸化物などを用いることができる。これらの材料の場合、B層3は、真空蒸着法により形成することができる。また、B層3の材料は、例えば、電子注入を促進させるドーパント(アルカリ金属など)を混合した有機半導体材料を用いることができる。このような材料の場合、B層3は、塗布法により形成することができる。
In addition, when a compound having an electron injection property is used as the
そして、図1(a)に示すような透明導電膜付き基材9を製造するにあたっては、まず透明基材1の表面にA層形成材料を塗布し、これを例えば40〜100℃、1〜30分間の条件で乾燥させた後に、例えば100〜300℃、1〜60分間の条件で加熱することによってA層2を形成する。このようにして形成されたA層2の膜厚は、20〜100nmであることが好ましい。なお、A層2の形成にはA層形成材料をそのまま用いてもよいが、このA層形成材料を水に分散させることによって固形分が0.1〜10質量%のA層形成材料分散液を調製し、このA層形成材料分散液を用いるようにしてもよい。以下ではA層形成材料にはA層形成材料分散液も含まれるものとする。
And in manufacturing the
A層形成材料の塗布方法は、特に限定されるものではないが、例えば、刷毛塗り、スプレーコート、浸漬(ディップコート)、ロールコート、グラビアコート、マイクログラビアコート、フローコート、カーテンコート、ナイフコート、スピンコート、テーブルコート、シートコート、枚葉コート、ダイコート、バーコート、リバースコート、キャップコート等の通常の各種塗布方法、インクジェットコーターを用いるパターン状に塗布する方法等を選択することができる。 The method for applying the A layer forming material is not particularly limited, and examples thereof include brush coating, spray coating, dipping (dip coating), roll coating, gravure coating, micro gravure coating, flow coating, curtain coating, and knife coating. Various usual coating methods such as spin coating, table coating, sheet coating, single wafer coating, die coating, bar coating, reverse coating, cap coating, etc., a method of coating in a pattern using an inkjet coater, and the like can be selected.
上記のようにして形成した後のA層2の表面には、図2(a)に示すように、樹脂マトリクス6が露出し、部分的に導電性粒子5が露出している。本発明においては、図2(b)に示すように、A層2の表面から樹脂マトリクス6を除去して可能な限り導電性粒子5のみを露出させた後に、図2(c)に示すようにB層3を形成する。
As shown in FIG. 2A, the
ここで、樹脂マトリクス6の除去は、光照射処理、UVオゾン処理(紫外線オゾン処理)、溶剤洗浄処理、ドライエッチング処理の群から選ばれる処理により行うことが好ましい。これらの処理は、他の処理に比べて容易に樹脂マトリクス6を選択的に除去することができるものである。
Here, the removal of the
光照射処理は、酸素を含む雰囲気下でもよいが、特に窒素など不活性ガスのみを含む無酸素雰囲気下において、樹脂マトリクス6の原子間の結合エネルギーに応じた紫外光を照射することによって、A層2の表面の樹脂マトリクス6を除去するものである。例えば、光照射処理は、エキシマランプ光源(波長172〜308nm)を用いて、照度15〜140mW、照射光量0.1〜1000mJの条件で行うことができる。
The light irradiation treatment may be performed in an atmosphere containing oxygen, but in particular in an oxygen-free atmosphere containing only an inert gas such as nitrogen, ultraviolet light corresponding to the bond energy between atoms of the
UVオゾン処理は、公知のUVオゾン処理装置、エキシマ紫外光発生装置等を用いて行うことができる。UVオゾン処理では、例えば低圧水銀ランプから発する紫外線(波長254nm)の一部が光子エネルギーによりA層2の表面の樹脂マトリクス6の原子間の化学結合を切断すると共に、上記の紫外線の残部が酸素に吸収されて活性酸素及びオゾンを生成する。さらにオゾンは再び分解し、酸素及び活性酸素を生成する。このように、化学結合を切断されて生成した樹脂マトリクス6の原子と、オゾンから生成した活性酸素とが結合して揮発性の二酸化炭素となり、A層2の表面の樹脂マトリクス6が除去される。つまり、UVオゾン処理では、紫外光ランプ(波長172〜308nm)による処理と、オゾンによる処理とを組み合わせることによって、狙いとする原子間結合を切断し、樹脂マトリクス6を除去することが可能である。
The UV ozone treatment can be performed using a known UV ozone treatment apparatus, excimer ultraviolet light generation apparatus, or the like. In the UV ozone treatment, for example, a part of ultraviolet rays (wavelength 254 nm) emitted from a low-pressure mercury lamp breaks chemical bonds between atoms of the
溶剤洗浄処理は、樹脂マトリクス6を溶解可能な溶剤を用いて、スピンコートによる洗浄、浸漬洗浄、スプレー洗浄、蒸気洗浄、超音波洗浄等を行うことによって、A層2の表面の樹脂マトリクス6を除去するものである。溶剤は、樹脂マトリクス6に応じて選択されるが、例えば、水、イソプロピルアルコール(2−プロパノール)、アセトン、ポリエチレングリコール、イソブチルアルコール、イソペンチルアルコール(イソアミルアルコール)、プロピレングリコール、エチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル(セロソルブ)、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(セロソルブアセテート)、エチレングリコールモノノルマルブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、エチレングリコールモノメチルエーテル(メチルセロソルブ)、オルト−ジクロルベンゼン、シクロヘキサノール、キシレン、クレゾール、クロルベンゼン、酢酸イソブチル、酢酸イソプロピル、酢酸イソペンチル(酢酸イソアミル)、酢酸エチル、酢酸ノルマル−ブチル、酢酸ノルマル−プロピル、酢酸ノルマル−ペンチル、酢酸ノルマル−アミル、酢酸メチル、シクロヘキサノン、1,4−ジオキサン、ジクロルメタン(二塩化メチレン)、N,N−ジメチルホルムアミド、スチレン、テトラクロルエチレン(パークロルエチレン)、テトラヒドロフラン、1,1,1−トリクロルエタン、トルエン、ノルマルヘキサン、1−ブタノール、2−ブタノール、メタノール、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、メチルシクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノン、メチル−ノルマル−ブチルケトン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2−ジクロルエタン(二塩化エチレン)、1,2−ジクロルエチレン(二塩化アセチレン)、1,1,2,2−テトラクロルエタン(四塩化アセチレン)、トリクロロエチレン、ジメチルアセトアミド等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。また、これらを組み合わせて用いることもできる。
In the solvent cleaning process, the
ドライエッチング処理は、Arプラズマ発生装置など公知のドライエッチング処理装置を用いて行うことができる。ドライエッチング処理では、Ar等の不活性ガスやCCl4等の反応性ガスを、プラズマ、イオン、ラジカル等のエッチングガスとして、A層2の表面の樹脂マトリクス6を物理的又は化学的に除去するものである。Arプラズマを利用したドライエッチング処理については、例えば特開昭57−36715号公報に記載されている。
The dry etching process can be performed using a known dry etching processing apparatus such as an Ar plasma generator. In the dry etching process, the
B層3の形成は、図2(b)のように樹脂マトリクス6を除去して導電性粒子5が露出したA層2の表面に図2(c)のようにB層形成材料を塗布し、これを例えば40〜100℃、1〜30分間の条件で乾燥させた後に、例えば100〜300℃、1〜60分間の条件で加熱することによって行うことができる。B層形成材料の塗布方法は、A層形成材料の塗布方法と同様である。このようにして形成されたB層3の膜厚は、20〜500nmであることが好ましい。
The
上記のように、本発明においては、A層2の透明基材1から遠い側の面とB層3の透明基材1に近い側の面とが接触している界面8(以下「AB界面8」ともいう。)において、A層2の透明基材1から遠い側の面から樹脂マトリクス6が除去されて導電性粒子5が露出している。よって、A層2の樹脂マトリクス6とB層3の導電性化合物7との接触面積が減少して、A層2の導電性粒子5とB層3の導電性化合物7との接触面積が増加することによって、A層2からB層3へのキャリア注入性を向上させることができるものである。キャリアがホールである場合にはホール注入性であり、キャリアが電子である場合には電子注入性である。
As described above, in the present invention, the interface 8 (hereinafter referred to as “AB interface”) where the surface of the
B層3を形成した後は、さらにA層2及びB層3を交互に積層する。A層2及びB層3は上記と同様に形成する。A層2及びB層3のそれぞれの層数は2層以上であり、それぞれの上限は特に限定されるものではない。また透明基材1から最も離れた最外層にはB層3を配置する。このとき最外層のB層3の表面からA層2の導電性粒子5が突出していると、この導電性粒子5の突出が、有機エレクトロルミネッセンス素子14においてリーク電流発生の原因となるおそれがある。そこで、例えば最外層のB層3の膜厚を増加させるなどして、最外層のB層3の表面からA層2の導電性粒子5を突出させないようにすることが好ましい。これにより、有機エレクトロルミネッセンス素子14の第一電極11及び第二電極13が短絡しにくくなり、リーク電流の発生を抑制することができるものである。また、最外層のB層3の表面粗さRaは20nm以下であることが好ましい。表面粗さRaは、原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)を用いて測定することができる。この場合の測定条件としては、例えば、測定範囲10μm×10μm、走査速度1Hz、解像度256×256画素等が挙げられる。
After the formation of the
上記のようにして図1(a)に示すような透明導電膜付き基材9を容易に得ることができる。この透明導電膜付き基材9において透明導電膜4の膜厚は、80〜3000nmであることが好ましい。
The
そして、図1(a)に示すような透明導電膜付き基材9を用いて、図1(b)に示すような有機エレクトロルミネッセンス素子14を製造することができる。この有機エレクトロルミネッセンス素子14は、透明導電膜付き基材9の透明導電膜4を第一電極11とし、この第一電極11の表面に発光層12及び第二電極13をこの順に設けて形成されている。
And the
有機エレクトロルミネッセンス素子14を製造するにあたっては、まず、透明導電膜付き基材9の透明導電膜4である第一電極11の表面に発光層12を形成する。
In manufacturing the
第一電極11が陽極である場合には、図示省略しているが、第一電極11と発光層12との間にホール輸送層(正孔輸送層)を形成してもよい。この場合、B層3がホール注入層(正孔注入層)として機能するので、別途ホール注入層を形成する必要はない。次に、発光層12の表面に第二電極13を形成する。この場合、第二電極13は陰極となるが、発光層12と第二電極13との間に発光層12の側から電子輸送層及び電子注入層(いずれも図示省略)を積層して形成してもよい。
In the case where the
逆に第一電極11が陰極である場合には、図示省略しているが、第一電極11と発光層12との間に電子輸送層を形成してもよい。この場合、B層3が電子注入層として機能するので、別途電子注入層を形成する必要はない。次に、発光層12の表面に第二電極13を形成する。この場合、第二電極13は陽極となるが、発光層12と第二電極13との間に発光層12の側からホール輸送層及びホール注入層(いずれも図示省略)を積層して形成してもよい。
Conversely, when the
ここで、発光層12の材料としては、例えば、アルミキノリノール錯体(トリス(8−ヒドロキノリン)アルミニウム)、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体など、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、色素体、金属錯体系発光材料を高分子化したものなどや、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、ピラン、キナクリドン、ルブレン、及びこれらの誘導体、あるいは、1−アリール−2,5−ジ(2−チエニル)ピロール誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、スチリルアリーレン誘導体、スチリルアミン誘導体、及びこれらの発光性化合物からなる基を分子の一部分に有する化合物などが挙げられる。また、上記化合物に代表される蛍光色素由来の化合物のみならず、いわゆる燐光発光材料、例えばイリジウム錯体、オスミウム錯体、白金錯体、ユーロピウム錯体などの発光材料、又はそれらを分子内に有する化合物若しくは高分子も好適に用いることができる。これらの材料は、必要に応じて、適宜選択して用いることができる。発光層12は、塗布法(例えば、スピンコート法、スプレーコート法、ダイコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法など)のような湿式プロセスによって成膜することが好ましい。ただし、発光層12の成膜方法は、塗布法に限らず、例えば、真空蒸着法、転写法などの乾式プロセスによって発光層12を成膜してもよい。
Here, examples of the material of the
また、電子注入層の材料は、例えば、フッ化リチウムやフッ化マグネシウムなどの金属フッ化物、塩化ナトリウム、塩化マグネシウムなどに代表される金属塩化物などの金属ハロゲン化物や、チタン、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウムなどの酸化物などを用いることができる。これらの材料の場合、電子注入層は、真空蒸着法により形成することができる。また、電子注入層の材料は、例えば、電子注入を促進させるドーパント(アルカリ金属など)を混合した有機半導体材料を用いることができる。このような材料の場合、電子注入層は、塗布法により形成することができる。 The material of the electron injection layer is, for example, metal fluorides such as lithium fluoride and magnesium fluoride, metal halides such as sodium chloride and magnesium chloride, titanium, zinc, magnesium, Oxides such as calcium, barium, and strontium can be used. In the case of these materials, the electron injection layer can be formed by a vacuum deposition method. As the material for the electron injection layer, for example, an organic semiconductor material mixed with a dopant (such as an alkali metal) that promotes electron injection can be used. In the case of such a material, the electron injection layer can be formed by a coating method.
また、電子輸送層の材料は、電子輸送性を有する化合物の群から選定することができる。この種の化合物としては、Alq3等の電子輸送性材料として知られる金属錯体や、フェナントロリン誘導体、ピリジン誘導体、テトラジン誘導体、オキサジアゾール誘導体などのヘテロ環を有する化合物などが挙げられるが、この限りではなく、一般に知られる任意の電子輸送材料を用いることが可能である。 The material for the electron transport layer can be selected from the group of compounds having electron transport properties. Examples of this type of compound include metal complexes known as electron transporting materials such as Alq3, and compounds having a heterocyclic ring such as phenanthroline derivatives, pyridine derivatives, tetrazine derivatives, oxadiazole derivatives, etc. Instead, any generally known electron transport material can be used.
また、ホール輸送層の材料としては、LUMO(Lowest UnoccupiedMolecular Orbital)準位が小さい低分子材料や高分子材料を用いることができる。例えば、ポリビニルカルバゾール(PVCz)や、ポリピリジン、ポリアニリンなどの側鎖や主鎖に芳香族アミンを有するポリアリーレン誘導体などの芳香族アミンを含むポリマーなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、ホール輸送層の材料としては、例えば、N,N−ジフェニル−N,N−ビス−3−メチル−フェニル−1,1−ジフェニル−4,4−ジアミン、4,4’−ビス[N−(ナフチル)−N−フェニル−アミノ]ビフェニル(α−NPD)、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン(TPD)、2−TNATA、4,4’,4”−トリス(N−(3−メチルフェニル)N−フェニルアミノ)トリフェニルアミン(MTDATA)、4,4’−N,N’−ジカルバゾールビフェニル(CBP)、スピロ−NPD、スピロ−TPD、スピロ−TAD、TNBなどを用いることが可能である。 As a material for the hole transport layer, a low molecular material or a polymer material having a low LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital) level can be used. Examples thereof include polymers containing aromatic amines such as polyvinyl carbazole (PVCz), polyarylene derivatives such as polypyridine and polyaniline, and polyarylene derivatives having aromatic amines in the main chain, but are not limited thereto. . Examples of the material for the hole transport layer include N, N-diphenyl-N, N-bis-3-methyl-phenyl-1,1-diphenyl-4,4-diamine, 4,4′-bis [N -(Naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenyl (α-NPD), N, N′-bis (3-methylphenyl)-(1,1′-biphenyl) -4,4′-diamine (TPD), 2-TNATA, 4,4 ′, 4 ″ -tris (N- (3-methylphenyl) N-phenylamino) triphenylamine (MTDATA), 4,4′-N, N′-dicarbazole biphenyl (CBP) Spiro-NPD, spiro-TPD, spiro-TAD, TNB, and the like can be used.
また、ホール注入層の材料としては、例えば、チオフェン、トリフェニルメタン、ヒドラゾリン、アミールアミン、アニリン、ヒドラゾン、スチルベン、トリフェニルアミンなどを含む有機材料が挙げられる。例えば、ポリビニルカルバゾール、ポリエチレンジオキシチオフェン:ポリスチレンスルホネート(PEDOT:PSS)、TPDなどの芳香族アミン誘導体などで、これらの材料を単独で用いてもよいし、2種類以上の材料を組み合わせて用いてもよい。このようなホール注入層は、塗布法(スピンコート法、スプレーコート法、ダイコート法、グラビア印刷法など)のような湿式プロセスによって成膜することができる。 Examples of the material for the hole injection layer include organic materials including thiophene, triphenylmethane, hydrazoline, amiramine, aniline, hydrazone, stilbene, triphenylamine, and the like. For example, polyvinyl carbazole, polyethylenedioxythiophene: polystyrene sulfonate (PEDOT: PSS), aromatic amine derivatives such as TPD, etc., these materials may be used alone or in combination of two or more types. Also good. Such a hole injection layer can be formed by a wet process such as a coating method (spin coating method, spray coating method, die coating method, gravure printing method, etc.).
また、第二電極13は光反射性又は透明性のいずれを有していてもよいが、第二電極13の材料としては、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物からなる材料を用いることが好ましく、LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)準位との差が大きくなりすぎないように仕事関数が1.9eV以上5eV以下のものを用いることが好ましい。具体的には、例えば、アルミニウム、銀、マグネシウム、金、銅、クロム、モリブデン、パラジウム、錫など、及びこれらと他の金属との合金、例えばマグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金を挙げることができる。また、金属、金属酸化物など、及びこれらと他の金属との混合物、例えば、酸化アルミニウムからなる薄膜とアルミニウムからなる薄膜との積層膜なども使用可能である。また、発光層12から放射される光に対する反射率が高く、かつ抵抗率の低い金属が好ましく、アルミニウムや銀が好ましい。
The
なお、ホール注入層の膜厚は20〜60nm、ホール輸送層の膜厚は20〜60nm、発光層12の膜厚は20〜80nm、電子輸送層の膜厚は20〜60nm、電子注入層の膜厚は0.5〜10nm、第一電極11と第二電極13との間の膜厚は80〜260nmと設定することができるが、これに限定されるものではない。
The hole injection layer has a thickness of 20 to 60 nm, the hole transport layer has a thickness of 20 to 60 nm, the
そして、外気を遮断した雰囲気下において、第一電極11、発光層12及び第二電極13等の各層を覆うように封止キャップ16をシール剤17で基材1に貼り付けて封止することによって、図1(b)に示すような有機エレクトロルミネッセンス素子を製造することができる。図示省略しているが、第一電極11及び第二電極13の一部は封止キャップ16の内部から外部に引き出されている。ここで、封止キャップ16としては、ガラス製のように透明性を有するもののほか、内面が光反射性を有するもの等を用いることができる。また、封止キャップ16の内面には吸水剤を貼り付けておいてもよい。また、シール剤17としては、紫外線硬化樹脂製のもの等を用いることができる。
Then, in an atmosphere in which the outside air is blocked, the sealing
上記のようにして形成された有機エレクトロルミネッセンス素子においては、AB界面8の樹脂マトリクス6が除去されて、A層2の導電性粒子5とB層3の導電性化合物7との接触面積が増加している(図2(c)参照)。そのため、A層2からB層3へのキャリア注入性(ホール注入性又は電子注入性)が向上し、従来よりも駆動電圧を低減することができるものである。
In the organic electroluminescence element formed as described above, the
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples.
(実施例1)
公知論文「Materials Chemistry and Physicsvol.114 p333-338“Preparation of Ag nanorods with highyield by polyol process”」に基づいて、導電性粒子5である銀ナノワイヤ(平均直径50nm、平均長さ5μm)を製造した。
Example 1
Based on a known paper “Materials Chemistry and Physics vol. 114 p333-338“ Preparation of Ag nanorods with highyield by polyol process ””, silver nanowires (average diameter 50 nm,
また、樹脂マトリクス6としてメチルセルロース(シグマアルドリッチジャパン(株)製「M0512−100G」)を用い、これを純水に溶かして固形分1質量%の樹脂マトリクス6の水溶液を調製した。
Moreover, methylcellulose ("M0512-100G" manufactured by Sigma-Aldrich Japan Co., Ltd.) was used as the
そして、上記の導電性粒子5(1質量部)を水(99質量部)に分散させることによって、固形分1質量%のA層形成材料を調製した。さらに、上記の樹脂マトリクス6の水溶液とA層形成材料と水とを混合することによって、固形分1質量%のA層形成材料分散液を調製した。
And the A layer forming material of
次に、透明基材1である無アルカリガラス板(コーニング社製「No.1737」、波長500nmにおける屈折率1.50〜1.53)の表面に上記のA層形成材料分散液を膜厚が50nmとなるようにスピンコート法によって塗布し、これを50℃、5分間の条件で乾燥させた後に、140℃、5分間の条件で加熱することによってA層2を形成した(図2(a)参照)。
Next, the above-mentioned A layer forming material dispersion liquid is formed on the surface of a non-alkali glass plate (Corning “No. 1737”, refractive index 1.50 to 1.53 at a wavelength of 500 nm) which is the
次に、UVオゾン処理装置を用いて、A層2の表面から樹脂マトリクス6をUVオゾン処理により除去して導電性粒子5を露出させた(図2(b)参照)。UVオゾン処理装置の低圧水銀ランプからA層2の表面までの距離は3cm、UV照射時間は5分間とした。
Next, using a UV ozone treatment apparatus, the
次に、樹脂マトリクス6を除去して導電性粒子5が露出したA層2の表面にB層形成材料を膜厚が50nmとなるようにスピンコート法によって塗布し、これを50℃、5分間の条件で乾燥させた後に、120℃、15分間の条件で加熱することによってB層3を形成した(図2(c)参照)。B層形成材料として、導電性化合物7であるポリチオフェン(ポリ(チオフェン−3−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]−2,5−ジイル))を含有するスルホン化溶液(シグマアルドリッチジャパン(株)製「Plexcore OC RG−1100(699799−25ML)」)を用いた。
Next, the
B層3を形成した後は、さらにA層2及びB層3を交互に1層ずつ上記と同様に積層することによって、図1(a)に示すような透明導電膜付き基材9を製造した。この透明導電膜付き基材9の透明導電膜4の膜厚は200nmである。
After forming the
次に、透明導電膜4を第一電極11(陽極)とし、この第一電極11の表面に、N,N−ジフェニル−N,N−ビス−3−メチル−フェニル−1,1−ジフェニル−4,4−ジアミン((株)同仁化学研究所製)を真空蒸着して膜厚50nmのホール輸送層を形成し、このホール輸送層の表面にアルミキノリノール錯体(トリス(8−ヒドロキノリン)アルミニウム:(株)同仁化学研究所製)を真空蒸着して膜厚50nmの発光層12を形成した。
Next, the transparent
次に、発光層12の表面にフッ化リチウムを真空蒸着して膜厚5nmの電子注入層を形成し、この電子注入層の表面に第二電極13(陰極)を形成した。第二電極13は、膜厚が150nmとなるようにアルミニウム((株)高純度化学研究所製、純度99.999%)を真空蒸着して形成した。
Next, lithium fluoride was vacuum-deposited on the surface of the
その後、この基板1を露点−80℃以下のドライ窒素雰囲気のグローブボックスに大気に暴露することなく搬送した。一方、ガラス製の封止キャップ16の内面に吸水剤(ダイニック(株)製)を貼り付けると共に、この封止キャップ16の開口縁に紫外線硬化樹脂製のシール剤17を塗布しておいた。そして、グローブボックス内において、第一電極11、発光層12及び第二電極13等の各層を覆うように封止キャップ16をシール剤17で基板1に貼り付けた後、紫外線照射によりシール剤17を硬化させて封止することによって、図1(b)に示すような有機エレクトロルミネッセンス素子14を製造した。
Then, this board |
(実施例2)
UVオゾン処理の代わりに溶剤洗浄処理によりAB界面8の樹脂マトリクス6の除去を行うようにした以外は、実施例1と同様にして透明導電膜付き基材9を製造し、有機エレクトロルミネッセンス素子14を製造した。溶剤洗浄処理は、スピンコート(回転数1000rpm、30秒間)による流水洗浄により行った。
(Example 2)
A
(実施例3)
UVオゾン処理の代わりにドライエッチング処理によりAB界面8の樹脂マトリクス6の除去を行うようにした以外は、実施例1と同様にして透明導電膜付き基材9を製造し、有機エレクトロルミネッセンス素子14を製造した。ドライエッチング処理は、Arプラズマ発生装置を用いて150秒間行った。
(Example 3)
A
(実施例4)
UVオゾン処理の代わりに光照射処理によりAB界面8の樹脂マトリクス6の除去を行うようにした以外は、実施例1と同様にして透明導電膜付き基材9を製造し、有機エレクトロルミネッセンス素子14を製造した。光照射処理は、(株)エム・ディ・エキシマ製エキシマランプ光源(波長172nm)を用いて、照度60mW、照射光量4mJ、照射時間10秒間の条件で行った。
Example 4
A
(比較例1)
透明基材1にA層2及びB層3をこの順に1層ずつ積層し、かつAB界面8の樹脂マトリクス6を除去しないようにした以外は、実施例1と同様にして図3(a)に示すような透明導電膜付き基材9を製造し、図3(b)に示すような有機エレクトロルミネッセンス素子14を製造した。
(Comparative Example 1)
FIG. 3A is the same as in Example 1 except that the
(駆動電圧)
各有機エレクトロルミネッセンス素子14に2mA/cm2の定電流を流して駆動電圧を測定した。
(Drive voltage)
A driving current was measured by applying a constant current of 2 mA / cm 2 to each
(外部量子効率EQE及び電力発光効率PE)
各有機エレクトロルミネッセンス素子14について、(株)トプコン製「分光放射計SR−3」を用いて、正面(0°)から5°刻みで80°までの範囲の輝度、電圧及び発光スペクトルを測定することによって、外部量子効率EQE及び電力発光効率PEを測定した。
(External quantum efficiency EQE and power luminous efficiency PE)
About each
上記の各測定結果を表1に示す。 Each measurement result is shown in Table 1.
1 透明基材
2 A層
3 B層
4 透明導電膜
5 導電性粒子
6 樹脂マトリクス
7 導電性化合物
8 界面
9 透明導電膜付き基材
10 金属ナノワイヤ
11 第一電極
12 発光層
13 第二電極
14 有機エレクトロルミネッセンス素子
DESCRIPTION OF
Claims (7)
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