JP6390373B2 - Transparent electrode, electronic device, and organic electroluminescence element - Google Patents
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Description
本発明は、透明電極、電子デバイス及び有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。より詳しくは、光透過性と導電性とを兼ね備え、更に耐久性に優れた透明電極、当該透明電極を備えた電子デバイス及び有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。 The present invention relates to a transparent electrode, an electronic device, and an organic electroluminescence element. More specifically, the present invention relates to a transparent electrode that has both light transmittance and conductivity and is excellent in durability, and an electronic device and an organic electroluminescence element including the transparent electrode.
有機材料のエレクトロルミネッセンス(electroluminescence:以下ELと記す。)を利用した有機EL素子(有機電界発光素子ともいう。)は、数V〜数十V程度の低電圧で発光が可能な薄膜型の完全固体素子であり、高輝度、高発光効率、薄型、軽量といった多くの優れた特徴を有する。このため、各種ディスプレイのバックライト、看板や非常灯等の表示板、照明光源等の面発光体として近年注目されている。 An organic EL element (also referred to as an organic electroluminescence element) using organic electroluminescence (hereinafter referred to as EL) is a thin-film type that can emit light at a low voltage of several volts to several tens of volts. It is a solid element and has many excellent features such as high brightness, high luminous efficiency, thinness, and light weight. For this reason, it has been attracting attention in recent years as surface light emitters such as backlights for various displays, display boards such as signboards and emergency lights, and illumination light sources.
このような有機EL素子は、2枚の電極間に有機材料からなる発光層を配置した構成であり、発光層で生じた発光光は電極を透過して外部に取り出される。このため、2枚の電極のうちの少なくとも一方は、透明電極として構成される。 Such an organic EL element has a configuration in which a light emitting layer made of an organic material is disposed between two electrodes, and emitted light generated in the light emitting layer passes through the electrode and is extracted outside. For this reason, at least one of the two electrodes is configured as a transparent electrode.
透明電極としては、酸化インジウムスズ(SnO2−In2O3:Indium Tin Oxide:ITO)等の酸化物半導体系の材料が一般的に用いられているが、ITOと銀とを積層して低抵抗化を狙った検討もなされている(例えば、特許文献1及び2参照。)。しかしながら、ITOは、レアメタルのインジウムを使用しているため材料コストが高く、また、抵抗を下げるために成膜後に300℃程度でアニール処理する必要がある。
As the transparent electrode, an oxide semiconductor material such as indium tin oxide (SnO 2 -In 2 O 3 : Indium Tin Oxide: ITO) is generally used. Studies aiming at resistance have also been made (see, for example,
そこで、電気伝導率の高い銀(Ag)を導電性層として、該導電性層の下層に芳香族性に関与しない非共有電子対を有する含窒素有機化合物からなる中間層を設けることで、前記含窒素有機化合物と銀との間に強い相互作用が働いて、優れた光透過率と導電性とを両立した透明電極を作製できる技術等が提案されている(例えば、特許文献3〜6参照。)。
しかしながら、特許文献3〜6に開示されている含窒素有機化合物は、銀との間の強い相互作用力と、中間層の主な形成方法である真空蒸着法の工業的な生産適性との両立が不充分であるという新たな課題が発生した。
Therefore, by providing silver (Ag) having a high electrical conductivity as a conductive layer, and providing an intermediate layer made of a nitrogen-containing organic compound having a lone pair not involved in aromaticity under the conductive layer, Technologies that can produce a transparent electrode that has both excellent light transmittance and conductivity due to a strong interaction between the nitrogen-containing organic compound and silver have been proposed (see, for example,
However, the nitrogen-containing organic compounds disclosed in
真空蒸着法の工業的な生産適性の一つは、中間層材料の長期間過熱状態での安定性である。通常の有機エレクトロルミネッセンス素子材料と同様に、本発明の中間層材料においても真空蒸着法を用いて透明電極を作製することができる。
真空蒸着法は実験室レベルでは、小型のタングステンボートなどに100mg程度という少量の固体試料を充填して、所望の蒸着レート(揮発レート)になるまでボートへ電流を与えて抵抗加熱を行っている。一方、工業的な生産方法では、大型のるつぼにグラム単位の大量の試料を充填して、数日から場合によっては数週間にわたり過熱状態を保持させることがあるため、材料にはそのような環境下にあっても熱分解することのない安定性が求められる。
One of the industrial production aptitudes of the vacuum deposition method is the stability of the intermediate layer material in a long-term overheated state. Similarly to the normal organic electroluminescence element material, the transparent electrode can be produced using the vacuum deposition method in the intermediate layer material of the present invention.
In the vacuum vapor deposition method, at the laboratory level, a small tungsten boat or the like is filled with a small amount of solid sample of about 100 mg, and current is applied to the boat until resistance reaches a desired vapor deposition rate (volatilization rate) to perform resistance heating. . On the other hand, in an industrial production method, a large crucible is filled with a large amount of sample in grams, and the material may be kept in an overheated state for several days to several weeks. Stability without thermal decomposition is required even if it is below.
また、大型のるつぼに大量の試料を充填することを考慮すると、試料への熱の伝わり具合が均等になりにくく、箇所によっては所望の蒸着温度以上になっていることが予想される。
このように工業的な生産環境・生産方法は、実験室とは大きく異なるものであり、長期間にわたる過熱状態での安定性及び高耐熱性の観点から、より工業的な生産適性に優れる材料が求められていた。
In consideration of filling a large crucible with a large amount of sample, it is difficult for the heat to be transmitted to the sample to be uniform, and it is expected that the temperature is higher than a desired deposition temperature depending on the location.
In this way, the industrial production environment and production method are significantly different from those in laboratories, and materials with superior industrial production suitability from the viewpoint of stability in a superheated state over a long period of time and high heat resistance. It was sought after.
本発明は上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、生産適性に優れた材料を用いることにより、十分な光透過性と導電性とを兼ね備え、かつ耐久性に優れた透明電極、当該透明電極を備えた電子デバイス及び有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems and situations, and the solution is to use a material excellent in production suitability, which has both sufficient light transmission and conductivity, and excellent durability. To provide a transparent electrode, an electronic device including the transparent electrode, and an organic electroluminescence element.
本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討した結果、導電性層と、前記導電性層に隣接して設けられる中間層と、を備える透明電極であって、前記導電性層が、金属を主成分として含有し、前記中間層が、下記一般式(1)又は一般式(2)で表される構造を有する化合物を含有することで、優れた光透過率と導電性とを両立し、かつ耐久性に優れた透明電極を実現できることを見いだし、本発明に至った。
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
As a result of examining the cause of the above-mentioned problem in order to solve the above-mentioned problems, the present inventor is a transparent electrode comprising a conductive layer and an intermediate layer provided adjacent to the conductive layer, The conductive layer contains a metal as a main component, and the intermediate layer contains a compound having a structure represented by the following general formula (1) or general formula (2). The present inventors have found that a transparent electrode having both conductivity and excellent durability can be realized, and the present invention has been achieved.
That is, the said subject which concerns on this invention is solved by the following means.
1.導電性層と、前記導電性層に隣接して設けられる中間層と、を備える透明電極であって、
前記導電性層が、金属を主成分として含有し、
前記中間層が、下記一般式(1)又は一般式(2)で表される構造を有する化合物を含有することを特徴とする透明電極。
The conductive layer contains a metal as a main component,
The said intermediate | middle layer contains the compound which has a structure represented by following General formula (1) or General formula (2), The transparent electrode characterized by the above-mentioned.
2.前記導電性層が、金、銀及び銅のうち少なくともいずれか一つを主成分として含有することを特徴とする第1項に記載の透明電極。
2. 2. The transparent electrode according to
3.前記導電性層が、銀を主成分として含有することを特徴とする第1項又は第2項に記載の透明電極。
3. 3. The transparent electrode according to
4.前記一般式(1)中の、X1〜X3のうち、二つ以上が窒素原子を表し、かつ、前記一般式(2)中の、X4〜X6のうち、二つ以上が窒素原子を表すことを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載の透明電極。
4). Two or more of X 1 to X 3 in the general formula (1) represent a nitrogen atom, and two or more of X 4 to X 6 in the general formula (2) are nitrogen. The transparent electrode according to any one of
5.前記一般式(1)で表される構造を有する化合物が、下記一般式(3)で表される構造を有し、
前記一般式(2)で表される構造を有する化合物が、下記一般式(4)で表される構造を有することを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載の透明電極。
The compound having the structure represented by the general formula (2) has a structure represented by the following general formula (4), according to any one of the first to third aspects, Transparent electrode.
6.前記一般式(3)で表される構造を有する化合物が、下記一般式(5)で表される構造を有し、
前記一般式(4)で表される構造を有する化合物が、下記一般式(6)で表される構造を有することを特徴とする第5項に記載の透明電極。
6. The transparent electrode according to item 5, wherein the compound having a structure represented by the general formula (4) has a structure represented by the following general formula (6).
7.前記一般式(5)中の、X13〜X15のうち、少なくとも二つ以上が窒素原子を表し、かつ、前記一般式(6)中の、X16〜X18のうち、少なくとも二つ以上が窒素原子を表すことを特徴とする第6項に記載の透明電極。 7). At least two of X 13 to X 15 in the general formula (5) represent a nitrogen atom, and at least two of X 16 to X 18 in the general formula (6). 7. The transparent electrode according to item 6, characterized in that represents a nitrogen atom.
8.前記一般式(5)中、R59〜R74のうち少なくとも一つ、及び前記一般式(6)中、R75〜R90のうち少なくとも一つが、直鎖状の置換基又は分枝状の置換基であることを特徴とする第6項又は第7項に記載の透明電極。 8). In the general formula (5), at least one of R 59 to R 74 , and in the general formula (6), at least one of R 75 to R 90 is a linear substituent or branched. Item 8. The transparent electrode according to Item 6 or 7, wherein the transparent electrode is a substituent.
10.第1項から第8項までのいずれか一項に記載の透明電極を備えていることを特徴とする電子デバイス。
10. An electronic device comprising the transparent electrode according to any one of
11.第1項から第8項までのいずれか一項に記載の透明電極を備えていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
11. An organic electroluminescence device comprising the transparent electrode according to any one of
本発明によれば、生産適性に優れた材料を用いることにより、十分な光透過性と導電性とを兼ね備え、かつ耐久性に優れた透明電極、当該透明電極を備えた電子デバイス及び有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができる。 According to the present invention, by using a material excellent in production suitability, a transparent electrode having sufficient light transmittance and conductivity and excellent in durability, an electronic device including the transparent electrode, and organic electroluminescence An element can be provided.
本発明の効果の発現機構、作用機構については明確にはなっていないが、以下のように推察される。
本発明の透明電極は、中間層に隣接して、金属を主成分として含有する導電性層が設けられており、かつ中間層は、前記一般式(1)又は一般式(2)で表される構造を有する化合物を含有している。
本発明に係る化合物を中間層に用いると、金属原子は、まず金属原子と親和性のある原子を有する金属親和性化合物を含有する中間層表面上で2次元的な核を形成し、それを中心に2次元の単結晶層を形成するという層状成長型(Frank−van der Merwe:FM型)の膜成長によって成膜されるようになる。
Although the expression mechanism and action mechanism of the effect of the present invention are not clarified, it is presumed as follows.
In the transparent electrode of the present invention, a conductive layer containing a metal as a main component is provided adjacent to the intermediate layer, and the intermediate layer is represented by the general formula (1) or the general formula (2). The compound which has a structure is contained.
When the compound according to the present invention is used for the intermediate layer, the metal atom first forms a two-dimensional nucleus on the surface of the intermediate layer containing the metal affinity compound having an atom having an affinity for the metal atom. The film is formed by a layer growth type (Frank-van der Merwe: FM type) film growth in which a two-dimensional single crystal layer is formed at the center.
なお、一般的には、中間層表面において付着した銀原子が表面を拡散しながら結合して3次元的な核を形成し、3次元的な島状に成長するという島状成長型(Volumer−Weber:VW型)での膜成長により、島状に成膜しやすいと考えられる。
しかし、本発明においては、中間層に含有されている金属親和性化合物である一般式(1)又は一般式(2)で表される構造である化合物により、島状成長が抑制され、層状成長が促進されると推察される。
In general, silver atoms attached on the surface of the intermediate layer are bonded while diffusing on the surface to form three-dimensional nuclei and grow into three-dimensional islands (Volume- It is considered that the film is easily formed into an island shape by the film growth using the Weber (VW type).
However, in the present invention, the island-like growth is suppressed by the compound having the structure represented by the general formula (1) or the general formula (2) which is a metal affinity compound contained in the intermediate layer, and the layer growth is performed. Is presumed to be promoted.
したがって、薄い層厚でありながらも均一な層厚の導電性層が得られるようになる。その結果、より薄い層厚として光透過率を保ちつつも、導電性が確保された透明電極とすることができる。
さらに、当該金属親和性化合物の構造に含まれる炭素−窒素結合の数を従来のものと比較して減らし、炭素−炭素結合を増やすことにより化合物の耐熱安定性を向上させて、より工業的な生産適性に優れることができたものと推察している。
Accordingly, it is possible to obtain a conductive layer having a uniform thickness even though the layer thickness is thin. As a result, it is possible to obtain a transparent electrode in which conductivity is ensured while maintaining light transmittance with a thinner layer thickness.
Furthermore, the number of carbon-nitrogen bonds contained in the structure of the metal affinity compound is reduced as compared with the conventional one, and the heat-resistant stability of the compound is improved by increasing the carbon-carbon bonds, making it more industrial. It is presumed that production aptitude was excellent.
本発明の透明電極は、導電性層と、前記導電性層に隣接して設けられる中間層と、を備え、導電性層が、金属を主成分として含有し、中間層が、前記一般式(1)又は一般式(2)で表される構造を有する化合物を含有することを特徴とする。この特徴は、請求項1から請求項11までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。
The transparent electrode of the present invention comprises a conductive layer and an intermediate layer provided adjacent to the conductive layer, the conductive layer contains a metal as a main component, and the intermediate layer has the general formula ( It contains a compound having a structure represented by 1) or general formula (2). This feature is a technical feature common to the inventions according to
本発明の実施態様としては、前記導電性層が、金、銀及び銅のうち少なくともいずれか一つを主成分として含有することが、前記一般式(1)又は一般式(2)で表される構造を有する化合物との強い相互作用が形成される点から好ましい。 As an embodiment of the present invention, it is represented by the general formula (1) or the general formula (2) that the conductive layer contains at least one of gold, silver and copper as a main component. This is preferable because a strong interaction with a compound having a structure is formed.
本発明の実施態様としては、前記導電性層が、銀を主成分とすることが、透過性及び導電性の観点から好ましい。 As an embodiment of the present invention, it is preferable that the conductive layer contains silver as a main component from the viewpoints of transparency and conductivity.
本発明の実施態様としては、前記一般式(1)中の、X1〜X3のうち、二つ以上が窒素原子を表し、かつ、前記一般式(2)中の、X4〜X6のうち、二つ以上が窒素原子を表すことが、導電性層の主成分である金属との相互作用が強固になる点から好ましい。 As an embodiment of the present invention, two or more of X 1 to X 3 in the general formula (1) represent a nitrogen atom, and X 4 to X 6 in the general formula (2). Of these, it is preferable that two or more of them represent nitrogen atoms from the viewpoint of strengthening the interaction with the metal that is the main component of the conductive layer.
また、本発明の実施態様としては、前記一般式(1)で表される構造を有する化合物が、前記一般式(3)で表される構造を有し、前記一般式(2)で表される構造を有する化合物が、前記一般式(4)で表される構造を有することが、効果発現の観点から好ましい。 As an embodiment of the present invention, the compound having the structure represented by the general formula (1) has a structure represented by the general formula (3), and is represented by the general formula (2). It is preferable from a viewpoint of effect expression that the compound which has a structure which has a structure represented by the said General formula (4).
また、本発明の実施態様としては、前記一般式(3)で表される構造を有する化合物が、下記一般式(5)で表される構造を有し、前記一般式(4)で表される構造を有する化合物が、下記一般式(6)で表される構造を有することが、効果発現の観点から好ましい。 As an embodiment of the present invention, a compound having a structure represented by the general formula (3) has a structure represented by the following general formula (5), and is represented by the general formula (4). It is preferable that the compound which has a structure which has a structure represented by following General formula (6) from a viewpoint of an effect expression.
また、本発明の実施態様としては、前記一般式(5)中の、X13〜X15のうち、少なくとも二つ以上が窒素原子を表し、かつ、前記一般式(6)中の、X16〜X18のうち、少なくとも二つ以上が窒素原子を表すことが、前記一般式(5)又は一般式(6)で表される構造を有する化合物と中間層に含有される金属との強い相互作用が形成される点から好ましい。 As an embodiment of the present invention, at least two of X 13 to X 15 in the general formula (5) represent a nitrogen atom, and X 16 in the general formula (6) It is possible that at least two or more of X 18 represent nitrogen atoms, a strong mutual relationship between the compound having the structure represented by the general formula (5) or the general formula (6) and the metal contained in the intermediate layer It is preferable from the point that an action is formed.
また、本発明の実施態様としては、前記一般式(5)中、R59〜R74のうち少なくとも一つ、及び前記一般式(6)中、R75〜R90のうち少なくとも一つが、直鎖状の置換基又は分枝状の置換基であることが、溶媒との相溶性を高める点で好ましい。 In the embodiment of the present invention, at least one of R 59 to R 74 in the general formula (5) and at least one of R 75 to R 90 in the general formula (6) A chain-like substituent or a branched substituent is preferable from the viewpoint of increasing the compatibility with the solvent.
また、本発明の実施態様としては、前記導電性層及び前記中間層が、ともに湿式法により形成されたことが、本発明の効果発現の観点から好ましい。 Moreover, as an embodiment of the present invention, it is preferable that the conductive layer and the intermediate layer are both formed by a wet method from the viewpoint of the effect of the present invention.
また、本発明の透明電極は、電子デバイスに好適に具備され得る。これにより、十分な光透過性と導電性とを兼ね備え、かつ耐久性に優れた電子デバイスを得ることができる。 Moreover, the transparent electrode of this invention can be comprised suitably for an electronic device. Thereby, it is possible to obtain an electronic device having both sufficient light transmission and conductivity and excellent durability.
また、本発明の透明電極は、有機エレクトロルミネッセンス素子に好適に具備され得る。これにより、十分な光透過性と導電性とを兼ね備え、かつ耐久性に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。 Moreover, the transparent electrode of this invention can be comprised suitably for an organic electroluminescent element. Thereby, it is possible to obtain an organic electroluminescence element having both sufficient light transmittance and conductivity and excellent in durability.
以下、本発明とその構成要素及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。
なお、本発明において示す「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。
Hereinafter, the present invention, its components, and modes and modes for carrying out the present invention will be described in detail.
In addition, "-" shown in this invention is used in the meaning which includes the numerical value described before and behind that as a lower limit and an upper limit.
≪1.透明電極≫
<透明電極の構成>
図1Aに示すように、透明電極1は、導電性層1bと、導電性層1bに隣接して設けられる中間層1aとを備えている。具体的には、透明電極1は、中間層1aと、この中間層1aの上部に導電性層1bとが積層された2層構造であり、例えば、基板11の上部に、中間層1a、導電性層1bの順に設けられている。
中間層1aは、前記一般式(1)又は一般式(2)で表される構造を有する化合物を含有する層である。導電性層1bは、金属を主成分として構成されている層であり、金、銀又は銅が好ましく、銀を主成分とすることが最も好ましい。以下の説明において、一例として、銀を用いて説明する。
なお、導電性層1bの主成分とは、導電性層1bを構成する成分のうち、構成比率が最も高い成分をいう。導電性層1bにおける銀の構成比率としては、60質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、98質量%以上であることが特に好ましい。
<< 1. Transparent electrode >>
<Configuration of transparent electrode>
As shown in FIG. 1A, the
The
The main component of the
また、透明電極1の透明とは、測定光波長550nmでの光透過率が50%以上であることをいう。
また、透明電極1としてのシート抵抗値は、20Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常5〜20nm、好ましくは5〜12nmの範囲で選ばれる。
次に、このような積層構造の透明電極1が設けられる基板11、透明電極1を構成する中間層1a及び導電性層1bの順に、詳細な構成を説明する。
Moreover, the transparency of the
Further, the sheet resistance value as the
Next, the detailed configuration will be described in the order of the
(基板)
本発明の透明電極1が形成される基板11としては、例えば、ガラス、プラスチック等を挙げることができるが、これらに限定されない。また、基板11は、透明であっても不透明であってもよい。本発明の透明電極1が、基板11側から光を取り出す電子デバイスに用いられる場合には、基板11は透明であることが好ましい。好ましく用いられる透明な基板11としては、ガラス、石英又は透明樹脂フィルムを挙げることができる。
(substrate)
Examples of the
ガラスとしては、例えば、シリカガラス、ソーダ石灰シリカガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、無アルカリガラス等が挙げられる。これらのガラス材料の表面には、中間層1aとの密着性、耐久性、平滑性の観点から、必要に応じて、研磨等の物理的処理が施されていてもよいし、無機物又は有機物からなる被膜や、これらの被膜を組み合わせたハイブリッド被膜が形成されていてもよい。
Examples of the glass include silica glass, soda-lime silica glass, lead glass, borosilicate glass, and alkali-free glass. From the viewpoints of adhesion to the
樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、セルロースアセテートフタレート、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類若しくはそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル若しくはポリアリレート類、アートン(商品名JSR社製)又はアペル(商品名三井化学社製)といったシクロオレフィン系樹脂等が挙げられる。 Examples of the resin film include polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene, polypropylene, cellophane, cellulose diacetate, cellulose triacetate (TAC), cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate ( CAP), cellulose esters such as cellulose acetate phthalate, cellulose nitrate or derivatives thereof, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, syndiotactic polystyrene, polycarbonate, norbornene resin, polymethylpentene, polyether ketone, polyimide , Polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide, polysulfone , Polyether imide, polyether ketone imide, polyamide, fluororesin, nylon, polymethyl methacrylate, acrylic or polyarylates, Arton (trade name, manufactured by JSR) or Appel (trade name, manufactured by Mitsui Chemicals) Etc.
上記したように、樹脂フィルムの表面には、無機物又は有機物からなる被膜や、これらの被膜を組み合わせたハイブリッド被膜が形成されていてもよい。このような被膜及びハイブリッド被膜は、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定された水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度90±2%)が0.01g/m2・24h以下のガスバリアー性フィルム(ガスバリアー膜等ともいう。)であることが好ましい。さらには、JIS K 7126−1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が1×10−3ml/m2・24h・atm以下及び水蒸気透過度が1×10−5g/m2・24h以下の高ガスバリアー性フィルムであることが好ましい。 As described above, a film made of an inorganic material or an organic material, or a hybrid film combining these films may be formed on the surface of the resin film. Such coatings and hybrid coatings have a water vapor transmission rate (25 ± 0.5 ° C., relative humidity 90 ± 2%) measured by a method according to JIS K 7129-1992 of 0.01 g / m 2 · 24 h or less. It is preferably a gas barrier film (also referred to as a gas barrier film). Furthermore, the oxygen permeability measured by a method according to JIS K 7126-1987 is 1 × 10 −3 ml / m 2 · 24 h · atm or less and the water vapor permeability is 1 × 10 −5 g / m 2 · 24 h. The following high gas barrier films are preferred.
以上のようなガスバリアー性フィルムを形成する材料としては、水分や酸素等の電子デバイスや有機EL素子の劣化をもたらす要因の浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素等を用いることができる。さらに、当該ガスバリアー性フィルムの脆弱性を改良するために、これら無機材料からなる層(無機層)と有機材料からなる層(有機層)の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層との積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。 The material for forming the gas barrier film as described above may be any material that has a function of suppressing intrusion of factors that cause deterioration of electronic devices such as moisture and oxygen and organic EL elements, such as silicon oxide, Silicon dioxide, silicon nitride, or the like can be used. Furthermore, in order to improve the brittleness of the gas barrier film, it is more preferable to have a laminated structure of a layer made of these inorganic materials (inorganic layer) and a layer made of organic material (organic layer). Although there is no restriction | limiting in particular about the lamination | stacking order of an inorganic layer and an organic layer, It is preferable to laminate | stack both alternately several times.
ガスバリアー性フィルムの作製方法については特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができるが、特開2004−68143号公報に記載の大気圧プラズマ重合法によるものが特に好ましい。
一方、基板11を不透明な材料で構成する場合には、例えば、アルミニウム、ステンレス等の金属基板、フィルムや不透明樹脂基板、セラミック製の基板等を用いることができる。
The method for producing the gas barrier film is not particularly limited. For example, the vacuum deposition method, sputtering method, reactive sputtering method, molecular beam epitaxy method, cluster ion beam method, ion plating method, plasma polymerization method, atmospheric pressure plasma A polymerization method, a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method, or the like can be used, but the method based on the atmospheric pressure plasma polymerization method described in JP-A-2004-68143 is particularly preferable.
On the other hand, when the
(中間層)
本発明の透明電極は、中間層に隣接して、金属を主成分として含有する導電性層が設けられており、中間層は、下記一般式(1)又は下記一般式(2)で表される構造を有する化合物を含有している。
(Middle layer)
In the transparent electrode of the present invention, a conductive layer containing a metal as a main component is provided adjacent to the intermediate layer, and the intermediate layer is represented by the following general formula (1) or the following general formula (2). The compound which has a structure is contained.
一般式(1)中、X1〜X3は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。X1〜X3が、それぞれ独立に、炭素原子を表す場合、R1a〜R3aは水素原子を表す。X1〜X3が、それぞれ独立に、窒素原子を表す場合、R1a〜R3aは非共有電子対を表す。Y1〜Y7は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表し、少なくとも一つは窒素原子を表す。Z1〜Z5は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表し、少なくとも一つは窒素原子を表す。Y1〜Y7及びZ1〜Z5が炭素原子の場合、R1〜R11は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。Y1〜Y7及びZ1〜Z5が窒素原子の場合、R1〜R11は、それぞれ独立に、非共有電子対を表す。環Aは、炭素原子とともに形成される芳香族環を表し、さらに置換基を有していてもよく、それらの置換基が互いに結合して環を形成してもよい。 In General Formula (1), X 1 to X 3 each independently represent a carbon atom or a nitrogen atom. X 1 to X 3 are each independently, may represent a carbon atom, R 1a to R 3a represents a hydrogen atom. When X 1 to X 3 each independently represent a nitrogen atom, R 1a to R 3a represent an unshared electron pair. Y 1 to Y 7 each independently represent a carbon atom or a nitrogen atom, and at least one represents a nitrogen atom. Z 1 to Z 5 each independently represent a carbon atom or a nitrogen atom, and at least one represents a nitrogen atom. When Y 1 to Y 7 and Z 1 to Z 5 are carbon atoms, R 1 to R 11 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. When Y 1 to Y 7 and Z 1 to Z 5 are nitrogen atoms, R 1 to R 11 each independently represent an unshared electron pair. Ring A represents an aromatic ring formed with a carbon atom, and may further have a substituent, and these substituents may be bonded to each other to form a ring.
一般式(2)中、X4〜X6は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。X4〜X6が、それぞれ独立に、炭素原子を表す場合、R4a〜R6aは水素原子を表す。X4〜X6が、それぞれ独立に、窒素原子を表す場合、R4a〜R6aは非共有電子対を表す。Y8〜Y14は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表し、少なくとも一つは窒素原子を表す。Z6〜Z10は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表し、少なくとも一つは窒素原子を表す。Y8〜Y14及びZ6〜Z10が炭素原子の場合、R12〜R22は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。Y8〜Y14及びZ6〜Z10が窒素原子の場合、R12〜R22は、それぞれ独立に、非共有電子対を表す。環Bは、炭素原子とともに形成される芳香族環を表し、さらに置換基を有していてもよく、それらの置換基が互いに結合して環を形成してもよい。 In General Formula (2), X 4 to X 6 each independently represent a carbon atom or a nitrogen atom. When X < 4 > -X < 6 > represents a carbon atom each independently, R < 4a > -R < 6a > represents a hydrogen atom. When X 4 to X 6 each independently represent a nitrogen atom, R 4a to R 6a represent an unshared electron pair. Y 8 to Y 14 each independently represent a carbon atom or a nitrogen atom, and at least one represents a nitrogen atom. Z 6 to Z 10 each independently represent a carbon atom or a nitrogen atom, and at least one represents a nitrogen atom. When Y < 8 > -Y < 14 > and Z < 6 > -Z < 10 > are carbon atoms, R < 12 > -R < 22 > represents a hydrogen atom or a substituent each independently. When Y 8 to Y 14 and Z 6 to Z 10 are nitrogen atoms, R 12 to R 22 each independently represent an unshared electron pair. Ring B represents an aromatic ring formed with a carbon atom, and may further have a substituent, and these substituents may be bonded to each other to form a ring.
一般式(1)に含まれる環A及び一般式(2)に含まれる環Bについては、芳香族六員環骨格を有する置換基であることが好ましい。芳香族六員環骨格としては、例えば、芳香族炭化水素基(芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、p−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等)等又は芳香族複素環基(ヘテロアリール基ともいい、例えば、ピリジル基、ピリダジル基、ピリミジル基、ピラジル基、トリアジル基等)を有するものが好ましく、特に、ベンゼン環骨格又はトリアジン環骨格を有することが好ましい。ここで、芳香族六員環骨格、ベンゼン環骨格及びトリアジン環骨格とは、それぞれの部分構造を含んでいることを表している。 The ring A contained in the general formula (1) and the ring B contained in the general formula (2) are preferably substituents having an aromatic six-membered ring skeleton. As an aromatic six-membered ring skeleton, for example, an aromatic hydrocarbon group (also called an aromatic carbocyclic group, an aryl group, etc., for example, a phenyl group, a p-chlorophenyl group, a mesityl group, a tolyl group, a xylyl group, a naphthyl group. , Anthryl group, azulenyl group, acenaphthenyl group, fluorenyl group, phenanthryl group, indenyl group, pyrenyl group, biphenylyl group, etc.) or aromatic heterocyclic group (also referred to as heteroaryl group, for example, pyridyl group, pyridadyl group, pyrimidyl group , Pyrazyl group, triazyl group, etc.) are preferable, and it is particularly preferable to have a benzene ring skeleton or a triazine ring skeleton. Here, the aromatic six-membered ring skeleton, the benzene ring skeleton, and the triazine ring skeleton represent that each partial structure is included.
本発明において、一般式(1)又は一般式(2)で表される構造を有する化合物は、少なくとも一つは窒素原子を有する。この窒素原子が非共有電子対を持つ窒素原子である場合、「芳香族性に関与しない非共有電子対を持つ窒素原子」となる場合がある。「芳香族性に関与しない非共有電子対を持つ窒素原子」とは、当該非共有電子対が不飽和環状化合物の芳香族性に必須要素として直接的に関与していない窒素原子のことをいう。すなわち、共役不飽和環構造(芳香環)上の非局在化したπ電子系に、非共有電子対が、化学構造式上、芳香性発現のために必須のものとして関与していない窒素原子をいう。 In the present invention, at least one of the compounds having the structure represented by the general formula (1) or the general formula (2) has a nitrogen atom. When this nitrogen atom is a nitrogen atom having an unshared electron pair, it may be “a nitrogen atom having an unshared electron pair not involved in aromaticity”. “Nitrogen atom having an unshared electron pair not involved in aromaticity” refers to a nitrogen atom in which the unshared electron pair is not directly involved as an essential element in the aromaticity of the unsaturated cyclic compound. . That is, a non-localized π electron system on a conjugated unsaturated ring structure (aromatic ring) has a nitrogen atom in which a lone pair is not involved as an essential element for aromatic expression in the chemical structural formula Say.
このような窒素原子を有することにより、中間層に隣接して導電性層を成膜する際、導電性層を構成する銀原子が中間層に含有されている該芳香族性に関与しない非共有電子対を持つ窒素原子と相互作用し、中間層表面上での銀原子の拡散距離が減少し、特異箇所での銀の凝集を抑制することができたものである。 By having such a nitrogen atom, when the conductive layer is formed adjacent to the intermediate layer, the silver atoms constituting the conductive layer are not shared with the aromaticity contained in the intermediate layer. By interacting with nitrogen atoms having electron pairs, the diffusion distance of silver atoms on the surface of the intermediate layer was reduced, and aggregation of silver at specific locations could be suppressed.
以下、本発明における「芳香族性に関与しない非共有電子対を持つ窒素原子」について説明する。
窒素原子は第15族元素であり、最外殻に5個の電子を有する。このうち3個の不対電子は他の原子との共有結合に用いられ、残りの2個は一対の非共有電子対となるため、通常窒素原子の結合本数は3本である。
Hereinafter, the “nitrogen atom having an unshared electron pair not involved in aromaticity” in the present invention will be described.
The nitrogen atom is a
例えば、アミノ基(−NR1R2)、アミド基(−C(=O)NR1R2)、ニトロ基(−NO2)、シアノ基(−CN)、ジアゾ基(−N2)、アジド基(−N3)、ウレア結合(−NR1C=ONR2−)、イソチオシアネート基(−N=C=S)、チオアミド基(−C(=S)NR1R2)などが挙げられ、これらは本発明における「芳香族性に関与しない非共有電子対を持つ窒素原子」に該当する。なお、R1及びR2はそれぞれ置換基を表す。
このうち、例えば、ニトロ基(−NO2)の共鳴式は、下記のように表すことができる。ニトロ基における窒素原子の非共有電子対は、厳密には、酸素原子との共鳴構造に利用されているが、本発明においては、ニトロ基の窒素原子も非共有電子対を持つこと定義する。
For example, an amino group (—NR 1 R 2 ), an amide group (—C (═O) NR 1 R 2 ), a nitro group (—NO 2 ), a cyano group (—CN), a diazo group (—N 2 ), An azide group (—N 3 ), a urea bond (—NR 1 C═ONR 2 —), an isothiocyanate group (—N═C═S), a thioamide group (—C (═S) NR 1 R 2 ), and the like. These correspond to the “nitrogen atom having an unshared electron pair not involved in aromaticity” in the present invention. R 1 and R 2 each represent a substituent.
Among these, for example, the resonance formula of a nitro group (—NO 2 ) can be expressed as follows. Strictly speaking, the unshared electron pair of the nitrogen atom in the nitro group is used for the resonance structure with the oxygen atom, but in the present invention, it is defined that the nitrogen atom of the nitro group also has an unshared electron pair.
一方、窒素原子は、非共有電子対を利用することで4本目の結合を作り出すこともできる。例えば、下記に示すように、テトラブチルアンモニウムクロライド(略称:TBAC)は、四つ目のブチル基が窒素原子とイオン結合しており、対イオンとして塩化物イオンを有する第四級アンモニウム塩である。また、トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(III)(略称:Ir(ppy)3)は、イリジウム原子と窒素原子が配位結合している中性の金属錯体である。これらの化合物は窒素原子を有するものの、その非共有電子対がそれぞれイオン結合、配位結合に利用されてしまっているため、本発明における「芳香族性に関与しない非共有電子対を持つ窒素原子」には該当しない。 On the other hand, a nitrogen atom can also create a fourth bond by utilizing an unshared electron pair. For example, as shown below, tetrabutylammonium chloride (abbreviation: TBAC) is a quaternary ammonium salt in which a fourth butyl group is ionically bonded to a nitrogen atom and has a chloride ion as a counter ion. . Tris (2-phenylpyridine) iridium (III) (abbreviation: Ir (ppy) 3 ) is a neutral metal complex in which an iridium atom and a nitrogen atom are coordinated. Although these compounds have a nitrogen atom, the unshared electron pair is used for ionic bond and coordination bond, respectively. Therefore, in the present invention, “a nitrogen atom having an unshared electron pair not involved in aromaticity”. Is not applicable.
すなわち、本発明は、結合に利用されていない窒素原子の非共有電子対を有効利用するというものである。
下記に示す構造式において、左側はテトラブチルアンモニウムクロライド(略称:TBAC)、右側はトリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(III)(略称:Ir(ppy)3)の構造を示す。
That is, the present invention effectively uses a lone pair of nitrogen atoms that are not used for bonding.
In the structural formulas shown below, the left side shows the structure of tetrabutylammonium chloride (abbreviation: TBAC), and the right side shows the structure of tris (2-phenylpyridine) iridium (III) (abbreviation: Ir (ppy) 3 ).
また、窒素原子は、芳香環を構成することのできるヘテロ原子として一般的であり、芳香族性の発現に寄与することができる。この「含窒素芳香環」としては、例えばピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、トリアジン環、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環及びテトラゾール環等が挙げられる。 Moreover, a nitrogen atom is general as a hetero atom which can comprise an aromatic ring, and can contribute to the expression of aromaticity. Examples of the “nitrogen-containing aromatic ring” include pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, triazine ring, pyrrole ring, imidazole ring, pyrazole ring, triazole ring, and tetrazole ring.
ピリジン環の場合、下記に示すように、六員環状に並んだ共役(共鳴)不飽和環構造において、非局在化したπ電子の数が6個であるため、4n+2(n=0又は自然数)のヒュッケル則を満たす。六員環内の窒素原子は、−CH=を置換したものであるため、1個の不対電子を6π電子系に動員するのみで、非共有電子対は、芳香族性発現のために必須のものとして関与していない。
したがって、ピリジン環の窒素原子は、本発明における「芳香族性に関与しない非共有電子対を持つ窒素原子」に該当する。以下に、ピリジン環の分子軌道を示す。
In the case of a pyridine ring, as shown below, in the conjugated (resonant) unsaturated ring structure arranged in a six-membered ring, the number of delocalized π electrons is 6, so 4n + 2 (n = 0 or natural number) ) Satisfies the Hückel rule. Since the nitrogen atom in the six-membered ring is substituted with —CH═, only one unpaired electron is mobilized to the 6π electron system, and an unshared electron pair is essential for aromatic expression. Not involved as a thing.
Therefore, the nitrogen atom of the pyridine ring corresponds to the “nitrogen atom having an unshared electron pair not involved in aromaticity” in the present invention. The molecular orbital of the pyridine ring is shown below.
ピロール環の場合は、下記に示すように、五員環内を構成する炭素原子の一つが窒素原子に置換された構造であるが、やはりπ電子の数は6個であり、ヒュッケル則を満たした含窒素芳香環である。ピロール環の窒素原子は、水素原子とも結合しているため、非共有電子対が6π電子系に動員されている。
したがって、ピロール環の窒素原子は、非共有電子対を有するものの、芳香族性発現のために必須のものとして利用されてしまっているため、本発明における「芳香族性に関与しない非共有電子対を持つ窒素原子」には該当しない。
以下に、ピロール環の分子軌道を示す。
In the case of a pyrrole ring, as shown below, one of the carbon atoms constituting the five-membered ring is substituted with a nitrogen atom, but the number of π electrons is six, which satisfies the Hückel rule. A nitrogen-containing aromatic ring. Since the nitrogen atom of the pyrrole ring is also bonded to a hydrogen atom, an unshared electron pair is mobilized to the 6π electron system.
Therefore, although the nitrogen atom of the pyrrole ring has an unshared electron pair, it has been utilized as an essential element for the expression of aromaticity. Therefore, in the present invention, the “unshared electron pair not involved in aromaticity” Does not correspond to "nitrogen atom having".
The molecular orbital of the pyrrole ring is shown below.
一方、イミダゾール環は、下記に示すように、五員環内の二つの窒素原子が1位及び3位に置換した構造を有しており、やはりπ電子数が6個の含窒素芳香環である。窒素原子N1は、1個の不対電子のみを6π電子系に動員し、非共有電子対を芳香族性発現のために利用していないピリジン環型の窒素原子である。一方、窒素原子N2は、非共有電子対を6π電子系に動員しているピロール環型の窒素原子である。
したがって、イミダゾール環の窒素原子N1は、本発明における「芳香族性に関与しない非共有電子対を持つ窒素原子」に該当する。以下に、イミダゾール環の分子軌道を示す。
On the other hand, as shown below, the imidazole ring has a structure in which two nitrogen atoms in a five-membered ring are substituted at the 1-position and 3-position, and is also a nitrogen-containing aromatic ring having 6 π electrons. is there. The nitrogen atom N 1 is a pyridine ring-type nitrogen atom in which only one unpaired electron is mobilized to the 6π-electron system, and the unshared electron pair is not used for aromaticity expression. On the other hand, the nitrogen atom N 2 is a pyrrole-ring nitrogen atom that mobilizes an unshared electron pair to the 6π electron system.
Therefore, the nitrogen atom N 1 of the imidazole ring corresponds to “a nitrogen atom having an unshared electron pair not involved in aromaticity” in the present invention. The molecular orbital of the imidazole ring is shown below.
また、含窒素芳香環骨格を有する縮環化合物の場合も同様である。例えば、δ−カルボリンは、下記に示すように、ベンゼン環骨格、ピロール環骨格及びピリジン環骨格がこの順に縮合したアザカルバゾール化合物である。ピリジン環の窒素原子N3は、1個の不対電子のみを、ピロール環の窒素原子N4は、非共有電子対を、それぞれπ電子系に動員しており、環を形成している炭素原子からの11個のπ電子とともに、全体のπ電子数が14個の芳香環となっている。 The same applies to a condensed ring compound having a nitrogen-containing aromatic ring skeleton. For example, as shown below, δ-carboline is an azacarbazole compound in which a benzene ring skeleton, a pyrrole ring skeleton, and a pyridine ring skeleton are condensed in this order. The nitrogen atom N 3 of the pyridine ring mobilizes only one unpaired electron, and the nitrogen atom N 4 of the pyrrole ring mobilizes an unshared electron pair to the π-electron system, respectively, to form a ring. Together with 11 π electrons from the atoms, the total number of π electrons is 14 aromatic rings.
したがって、δ−カルボリンの二つの窒素原子のうち、ピリジン環の窒素原子N3は本発明における「芳香族性に関与しない非共有電子対を持つ窒素原子」に該当するが、ピロール環の窒素原子N4はこれに該当しない。
このように、ピリジン環やピロール環は、その骨格が縮環化合物中に組み込まれている場合でも、その効果が阻害されたり抑制されたりすることはなく、単環として利用したときとなんら相違はない。以下に、δ−カルボリンの分子軌道を示す。
Therefore, among the two nitrogen atoms of δ-carboline, the nitrogen atom N 3 of the pyridine ring corresponds to the “nitrogen atom having an unshared electron pair not involved in aromaticity” in the present invention, but the nitrogen atom of the pyrrole ring N 4 does not fall into this category.
Thus, even when the pyridine ring or pyrrole ring is incorporated in a condensed ring compound, its effect is not inhibited or suppressed, and there is no difference from when it is used as a single ring. Absent. The molecular orbital of δ-carboline is shown below.
以上のように、本発明で規定する「芳香族性に関与しない非共有電子対を持つ窒素原子」は、その非共有電子対を導電性層の主成分である金属と強い相互作用を発現するために重要である。そのような窒素原子としては、安定性、耐久性の観点から、含窒素芳香環中の窒素原子であることが好ましい。 As described above, the “nitrogen atom having an unshared electron pair not involved in aromaticity” defined in the present invention expresses a strong interaction between the unshared electron pair and the metal that is the main component of the conductive layer. Is important for. Such a nitrogen atom is preferably a nitrogen atom in a nitrogen-containing aromatic ring from the viewpoint of stability and durability.
窒素原子と金属、特に銀との間に働く相互作用の強さは、窒素原子の求核性の強さから推察できる。すなわち、求核性が強いほど、銀原子への配位力も強く、相互作用も強い、というものである。
さらに求核性の強さは、塩基性の強さに相関があることが知られている。ブレンステッド・ローリーの定義による塩基性とは、プロトンを受け取る性質のことであるから、これを能動的に言い換えると、攻撃対象がプロトンである、といえる。
The strength of the interaction between the nitrogen atom and the metal, particularly silver, can be inferred from the nucleophilic strength of the nitrogen atom. That is, the stronger the nucleophilicity, the stronger the coordination power to silver atoms and the stronger the interaction.
Furthermore, it is known that the strength of nucleophilicity is correlated with the strength of basicity. The basicity according to the definition of Bronsted Raleigh is the property of receiving protons. In other words, it can be said that the attack target is protons.
塩基性の強さを定量的に理解するためには、共役酸のpKa値(酸解離定数)を参照するのがよい。共役酸とは、塩基にプロトンが付加した姿であり、pKa値とは、数値が小さいほど酸性(プロトン放出能)が強いことを表す。
したがって、共役酸のpKa値が大きければ大きいほど、塩基性が強いことを意味する。
In order to quantitatively understand the basic strength, it is preferable to refer to the pKa value (acid dissociation constant) of the conjugate acid. The conjugate acid is a form in which protons are added to the base, and the pKa value indicates that the smaller the value, the stronger the acidity (proton releasing ability).
Therefore, the larger the pKa value of the conjugate acid, the stronger the basicity.
HAは酸、Bは塩基、A−は共役塩基、HB+は共役酸を表す。
本発明は中間層の含窒素芳香族環化合物と金属との相互作用を利用している。そこで上記の観点から、主な含窒素芳香族環化合物の共役酸のpKa値を参照した。なお、pKa値は山中宏、日野亨、中川昌子、坂本尚夫著「新編ヘテロ環化合物 基礎編」講談社サイエンティフィク、2004年3月1日、巻末の一覧表を用いた(表1参照。)。
HA represents an acid, B represents a base, A − represents a conjugate base, and HB + represents a conjugate acid.
The present invention utilizes the interaction between the nitrogen-containing aromatic ring compound in the intermediate layer and the metal. Therefore, from the above viewpoint, the pKa value of the conjugate acid of the main nitrogen-containing aromatic ring compound was referred. For the pKa value, the list at the end of the volume was used (see Table 1), Hiroshi Yamanaka, Satoshi Hino, Masako Nakagawa, Naoko Sakamoto, “New edition of heterocyclic compounds”, Kodansha Scientific, March 1, 2004. .
上記の観点から、共役酸のpKa値が大きく、かつ原料となる試薬の入手性が高く、有機合成のしやすい芳香族複素環を考慮した場合、イミダゾール、ピリジン、キノリン及びイソキノリンが好ましい。
さらにこれらの芳香族複素環を分子内にできるだけ多く導入して、かつ有機合成上の容易性をも考慮した最もシンプルな構造としては、例えば下記の化合物等が挙げられる。
From the above viewpoint, imidazole, pyridine, quinoline, and isoquinoline are preferable when an aromatic heterocycle having a large pKa value of the conjugate acid, high availability of the reagent as a raw material, and easy organic synthesis is considered.
Furthermore, examples of the simplest structure in which as many of these aromatic heterocycles are introduced into the molecule as possible and considering the ease of organic synthesis include the following compounds.
化合物(1)〜(4)は、中心の芳香族六員環がトリアジン環であり、該トリアジン環の2,4,6位に同一の置換基を有しており、それぞれイミダゾール、ピリジン及び置換位置が異なるキノリンを置換基として持つ構造である。
化合物(1)〜(4)は、銀との強い相互作用を期待させるに充分な構造であると考えられたが、中間層に使用して透明電極を作製しても、低抵抗と高光透過率を満たす透明電極とすることはできなかった。この理由としては、分子構造の対称性が高すぎるために、化合物の凝集及び結晶化を招いてしまい、該化合物を用いた中間層が、連続かつ均一な導電性層を形成するために効果的に働いていないことが推測される。
In the compounds (1) to (4), the central aromatic six-membered ring is a triazine ring and has the same substituents at the 2, 4, and 6 positions of the triazine ring. This structure has quinoline at different positions as a substituent.
Although the compounds (1) to (4) were considered to have a structure sufficient to expect a strong interaction with silver, low resistance and high light transmission were obtained even when a transparent electrode was produced using the intermediate layer. It was not possible to make a transparent electrode satisfying the rate. The reason for this is that the symmetry of the molecular structure is too high, leading to aggregation and crystallization of the compound, and the intermediate layer using the compound is effective for forming a continuous and uniform conductive layer. Guess not to work.
次に、三つの同一の置換基の内、一つを異なる置換基に変更した化合物(5)及び化合物(6)を考案した。これらは、芳香族複素環の共役酸のpKa値として最も大きいイミダゾール(表1参照。)を、置換基として少なくとも一つは導入しつつ、残りの置換基をピリジンとした構造である。 Next, compounds (5) and (6) were devised in which one of the three identical substituents was changed to a different substituent. These are structures in which at least one imidazole (see Table 1), which has the largest pKa value of the conjugate acid of the aromatic heterocyclic ring, is introduced as a substituent, and the remaining substituent is pyridine.
化合物(5)及び化合物(6)を中間層に使用して透明電極を作製したところ、低抵抗と高光透過率を充分に満たす透明電極を作製することはできなかった。これは、分子内の対称性を下げることで凝集及び結晶性を抑制し、薄膜安定性が向上すると思われた化合物(5)及び化合物(6)であるが、低分子量等の影響に由来する耐熱安定性が小さいためであると考えられる。
そこで、三つの置換基を、一つのイミダゾールと二つのキノリンに変更させた化合物(7)及び化合物(8)を考案し、中間層に使用して透明電極を作製したところ、ついに低抵抗及び高光透過率を実現する優れた透明電極を作製できることを見いだした。
When a transparent electrode was produced by using the compound (5) and the compound (6) for the intermediate layer, it was not possible to produce a transparent electrode sufficiently satisfying low resistance and high light transmittance. This is a compound (5) and compound (6) that are thought to suppress aggregation and crystallinity by reducing intramolecular symmetry and to improve thin film stability, but are derived from the effects of low molecular weight and the like. This is probably because the heat stability is small.
Therefore, a compound (7) and compound (8) in which three substituents were changed to one imidazole and two quinolines were devised, and a transparent electrode was produced using the intermediate layer. It was found that an excellent transparent electrode that achieves transmittance can be produced.
中間層に化合物(7)及び化合物(8)のような構造を有する化合物を用いることが好ましい理由として、耐熱安定性の向上という観点から述べることができる。
まず化合物(7)及び化合物(8)は、置換基として、芳香族六員環の二縮合環構造であるキノリン環を有しているため、単環であるピリジン環と比べて分子量が大きい。さらにより広いπ共役環である縮合環構造のキノリン環は、電子雲が分子内の比較的広い範囲にわたって広がるため、非局在化したより安定な化合物であると考えられる。
The reason why it is preferable to use a compound having a structure such as compound (7) or compound (8) in the intermediate layer can be described from the viewpoint of improving heat resistance stability.
First, since the compound (7) and the compound (8) have a quinoline ring, which is a double condensed ring structure of an aromatic six-membered ring, as a substituent, the molecular weight is larger than that of a monocyclic pyridine ring. Further, a quinoline ring having a condensed ring structure, which is a wider π-conjugated ring, is considered to be a delocalized and more stable compound because an electron cloud spreads over a relatively wide range in the molecule.
さらに化合物(7)及び化合物(8)の、中心六員環との結合様式に着目すると、置換基として二つのキノリン環を導入したことで、中心六員環と三つの置換基は、二つのC−C結合及び一つのC−N結合から形成されていることになる。一般的に、C−C結合は、炭素原子と窒素原子の電気陰性度の違いに由来して電荷の偏りが大きくなるC−N結合と比較して、より安定でより強い結合様式であるということがいえる。例えば、上記に示した化合物(5)及び化合物(7)の分子軌道からも、中心六員環と三つの置換基との結合様式が、三つのC−N結合からなる化合物(1)や、二つのC−N結合からなる化合物(5)よりも、結合が強く、より耐熱安定性が向上した化合物であることが推測される。 Furthermore, paying attention to the bonding mode of the compound (7) and the compound (8) with the central six-membered ring, by introducing two quinoline rings as substituents, the central six-membered ring and the three substituents are It is formed from a C—C bond and one C—N bond. In general, a C—C bond is a more stable and stronger bond mode compared to a C—N bond that has a large charge bias due to a difference in electronegativity between a carbon atom and a nitrogen atom. I can say that. For example, from the molecular orbitals of the compounds (5) and (7) shown above, the compound (1) in which the bonding mode between the central six-membered ring and the three substituents consists of three CN bonds, It is presumed that the compound has a stronger bond and improved heat stability than the compound (5) comprising two CN bonds.
なお、本発明におけるHOMO及びLUMOのエネルギー準位は、米国Gaussian社製の分子軌道計算用ソフトウェアであるGaussian03(Gaussian03、Revision D02,M.J.Frisch,et al,Gaussian,Inc.,Wallingford CT,2004.)を用い、キーワードとしてB3LYP/6−31G*を用いて、対象とする分子構造の構造最適化を行うことにより算出した(eV単位換算値)。
この計算値が有効な背景には、この手法で求めた計算値と実験値の相関が高いことが知られている。
The energy levels of HOMO and LUMO in the present invention are Gaussian 03 (Gaussian 03, Revision D02, MJ Frisch, et al, Gaussian, Inc., Wallingford CT, software for molecular orbital calculation manufactured by Gaussian, USA). 2004.) and using B3LYP / 6-31G * as a keyword, the structure of the target molecular structure was optimized (eV unit converted value).
It is known that the correlation between the calculated value obtained by this method and the experimental value is high as a background to the effectiveness of this calculated value.
下記に示した化合物(1)、化合物(12)、化合物(7)及び化合物(3)は、トリアジン環中心を共通に持ち、置換基としてのキノリンをそれぞれ0個、1個、2個及び3個有する化合物である。これらのトリアジン環と各々の置換基との結合軸周りの原子に着目して、その電荷を分子計算により算出した。 Compound (1), Compound (12), Compound (7) and Compound (3) shown below have a triazine ring center in common, and 0, 1, 2, and 3 quinolines as substituents, respectively. It is a compound having a number. Focusing on the atoms around the bond axis between these triazine rings and each substituent, the charge was calculated by molecular calculation.
トリアジン環の炭素原子と結合しているイミダゾールの窒素原子は、その高い電気陰性度に伴い電荷が−0.52〜−0.53と負に大きい。
そしてトリアジン環の炭素原子は、ともにトリアジン環を構成している両端の二つの窒素原子と結合しているために、もともと電荷が正に大きく、置換基がキノリン(炭素原子と結合)の場合、+0.43であるが、置換基がイミダゾール(窒素原子と結合)の場合、さらに電荷は正に大きくなり、+0.73〜+0.74となる。
共有結合の強さは、両原子の電荷の差異に求めることができる。例えば化合物(1)において、トリアジン環の炭素原子とイミダゾールの窒素原子の電荷の差異は、Δ1.27と非常に大きくなる一方で、化合物(12)において、トリアジン環の炭素原子とキノリンの炭素原子の電荷の差異は、Δ0.47と小さいため、後者の結合の方がより強く、より安定な結合である、ということがいえる。
The nitrogen atom of imidazole bonded to the carbon atom of the triazine ring has a negative charge of -0.52 to -0.53 due to its high electronegativity.
And since the carbon atom of the triazine ring is bonded to the two nitrogen atoms at both ends constituting the triazine ring, when the charge is originally large and the substituent is quinoline (bonded to the carbon atom), Although it is +0.43, when the substituent is imidazole (bonded with a nitrogen atom), the charge is further positively increased to +0.73 to +0.74.
The strength of the covalent bond can be determined by the difference in charge between the two atoms. For example, in the compound (1), the difference in charge between the carbon atom of the triazine ring and the nitrogen atom of the imidazole becomes very large as Δ1.27, while in the compound (12), the carbon atom of the triazine ring and the carbon atom of the quinoline Since the difference in charge is as small as Δ0.47, it can be said that the latter bond is stronger and more stable.
さらに、これらの効果は中心の六員環を構成する窒素原子の数が多くなるほど顕著になる。下記に示した化合物(9)、化合物(10)、化合物(11)及び化合物(7)は、それぞれ中心六員環がベンゼン環、ピリジン環、ピリミジン環及びトリアジン環を有する化合物である。これらについても先と同様に中心六員環と置換基との結合軸周りの原子に着目して、その電荷を分子計算により算出した。 Furthermore, these effects become more prominent as the number of nitrogen atoms constituting the central six-membered ring increases. The compound (9), compound (10), compound (11) and compound (7) shown below are compounds in which the central six-membered ring has a benzene ring, a pyridine ring, a pyrimidine ring and a triazine ring, respectively. In the same way as above, the charge around the bond axis between the central six-membered ring and the substituent was focused on and the charge was calculated by molecular calculation.
これら中心六員環の2,4,6位の炭素原子の電荷は、中心六員環の窒素原子の数が多くなるほど、窒素原子の電子求引性により正に大きくなる。例えば、化合物(7)において、置換基がキノリン(炭素原子と結合)の場合、その差異がΔ0.47と小さいが、置換基がイミダゾール(窒素原子と結合)の場合、Δ1.13と極めて大きくなる。
つまり多くの窒素原子から構成されているピリミジン環やトリアジン環を用いた場合、電子求引性の性質により環上の炭素原子の電荷が必然的に正に大きくなってしまい、イミダゾール等窒素原子と結合している置換基と結合している場合、その電荷はさらに正に大きくなる。
結合軸周りの原子の電荷の差異を小さくして、より安定な強い結合として、耐熱安定性を向上させるためには、分子内のC−C結合の数を増やす、すなわち少なくとも二つのC−C結合を導入することが必要である。
The charge of carbon atoms at the 2, 4, and 6 positions of the central six-membered ring increases positively as the number of nitrogen atoms in the central six-membered ring increases. For example, in the compound (7), when the substituent is quinoline (bonded to a carbon atom), the difference is as small as Δ0.47, but when the substituent is imidazole (bonded to a nitrogen atom), it is extremely large as Δ1.13. Become.
In other words, when a pyrimidine ring or triazine ring composed of many nitrogen atoms is used, the charge of carbon atoms on the ring inevitably increases due to the electron withdrawing properties, When it is bonded to the bonded substituent, the charge is further positively increased.
In order to improve the thermal stability as a more stable and strong bond by reducing the difference in charge of atoms around the bond axis, the number of C—C bonds in the molecule is increased, ie at least two C—C. It is necessary to introduce a bond.
上記に挙げたいくつかの理由から、中間層に一般式(1)又は一般式(2)で表される構造を有する化合物(例えば、化合物(7)及び(8))を含有することで、優れた熱安定性を有した工業的な生産適性に優れる透明電極を実現できることを見いだし、本発明に至った。 For several reasons listed above, the intermediate layer contains compounds having a structure represented by the general formula (1) or the general formula (2) (for example, the compounds (7) and (8)), The present inventors have found that a transparent electrode having excellent thermal stability and excellent industrial productivity can be realized, and the present invention has been achieved.
上記の観点から、前記一般式(1)中の、X1〜X3のうち、二つ以上が窒素原子を表し、かつ、前記一般式(2)中の、X4〜X6のうち、二つ以上が窒素原子を表すことが、中間層に含有される金、銀又は銅等の金属と効果的に相互作用を形成することができる点から好ましい。 From the above viewpoint, two or more of X 1 to X 3 in the general formula (1) represent a nitrogen atom, and among X 4 to X 6 in the general formula (2), It is preferable that two or more represent a nitrogen atom from the point which can form interaction effectively with metals, such as gold | metal | money, silver, or copper contained in an intermediate | middle layer.
本発明のさらに好ましい形態は、一般式(1)で表される構造を有する化合物が、一般式(3)で表される構造を有し、一般式(2)で表される構造を有する化合物が、一般式(4)で表される構造を有することである。 In a more preferred embodiment of the present invention, the compound having a structure represented by the general formula (1) has a structure represented by the general formula (3) and has a structure represented by the general formula (2). Is having a structure represented by the general formula (4).
一般式(3)中、X7〜X9は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。X7〜X9が、それぞれ独立に、炭素原子を表す場合、R7a〜R9aは水素原子を表す。X7〜X9が、それぞれ独立に、窒素原子を表す場合、R7a〜R9aは非共有電子対を表す。Y15〜Y21は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表し、少なくとも一つは窒素原子を表す。Y15〜Y21が炭素原子の場合、R23〜R29は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。Y15〜Y21が窒素原子の場合、R23〜R29は、それぞれ独立に、非共有電子対を表す。Y22〜Y28は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表し、少なくとも一つは窒素原子を表す。Y22〜Y28が炭素原子の場合、R30〜R36は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。Y22〜Y28が窒素原子の場合、R30〜R36は、それぞれ独立に、非共有電子対を表す。Z11〜Z15は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表し、少なくとも一つは窒素原子を表す。R37〜R40は、それぞれ独立に、水素原子、置換基又は非共有電子対のいずれかを表す。 In General Formula (3), X 7 to X 9 each independently represent a carbon atom or a nitrogen atom. When X < 7 > -X < 9 > represents a carbon atom each independently, R <7a > -R < 9a > represents a hydrogen atom. When X < 7 > -X < 9 > represents a nitrogen atom each independently, R <7a > -R < 9a > represents a lone pair. Y 15 to Y 21 each independently represent a carbon atom or a nitrogen atom, and at least one represents a nitrogen atom. If Y 15 to Y 21 is a carbon atom, R 23 to R 29 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. When Y < 15 > -Y < 21 > is a nitrogen atom, R < 23 > -R < 29 > represents an unshared electron pair each independently. Y 22 to Y 28 each independently represent a carbon atom or a nitrogen atom, and at least one represents a nitrogen atom. When Y < 22 > -Y < 28 > is a carbon atom, R < 30 > -R < 36 > represents a hydrogen atom or a substituent each independently. When Y < 22 > -Y < 28 > is a nitrogen atom, R < 30 > -R < 36 > represents an unshared electron pair each independently. Z 11 to Z 15 each independently represent a carbon atom or a nitrogen atom, and at least one represents a nitrogen atom. R < 37 > -R < 40 > represents either a hydrogen atom, a substituent, or an unshared electron pair each independently.
一般式(4)中、X10〜X12は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。X10〜X12が、それぞれ独立に、炭素原子を表す場合、R10a〜R12aは水素原子を表す。X10〜X12が、それぞれ独立に、窒素原子を表す場合、R10a〜R12aは非共有電子対を表す。Y29〜Y35は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表し、少なくとも一つは窒素原子を表す。Y29〜Y35が炭素原子の場合、R41〜R47は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。Y29〜Y35が窒素原子の場合、R41〜R47は、それぞれ独立に、非共有電子対を表す。Y36〜Y42は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表し、少なくとも一つは窒素原子を表す。Y36〜Y42が炭素原子の場合、R48〜R54は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。Y36〜Y42が窒素原子の場合、R48〜R54は、それぞれ独立に、非共有電子対を表す。Z16〜Z20は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表し、少なくとも一つは窒素原子を表す。R55〜R58は、それぞれ独立に、水素原子、置換基又は非共有電子対のいずれかを表す。 In general formula (4), X < 10 > -X < 12 > represents a carbon atom or a nitrogen atom each independently. When X < 10 > -X < 12 > represents a carbon atom each independently, R <10a > -R < 12a > represents a hydrogen atom. When X < 10 > -X < 12 > represents a nitrogen atom each independently, R <10a > -R < 12a > represents a lone pair. Y 29 to Y 35 each independently represent a carbon atom or a nitrogen atom, and at least one represents a nitrogen atom. When Y < 29 > -Y < 35 > is a carbon atom, R < 41 > -R < 47 > represents a hydrogen atom or a substituent each independently. When Y < 29 > -Y < 35 > is a nitrogen atom, R < 41 > -R < 47 > represents an unshared electron pair each independently. Y 36 to Y 42 each independently represent a carbon atom or a nitrogen atom, and at least one represents a nitrogen atom. If Y 36 to Y 42 is a carbon atom, R 48 to R 54 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. When Y < 36 > -Y < 42 > is a nitrogen atom, R < 48 > -R < 54 > represents an unshared electron pair each independently. Z 16 to Z 20 each independently represents a carbon atom or a nitrogen atom, at least one nitrogen atom. R 55 to R 58 each independently represents any of a hydrogen atom, a substituent or an unshared electron pair.
また、一般式(3)で表される構造を有する化合物が、一般式(5)で表される構造を有し、一般式(4)で表される構造を有する化合物が、一般式(6)で表される構造を有することが好ましい。 In addition, the compound having the structure represented by the general formula (3) has the structure represented by the general formula (5), and the compound having the structure represented by the general formula (4) is represented by the general formula (6). It is preferable to have a structure represented by
一般式(5)中、X13〜X15は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。X13〜X15が、それぞれ独立に、炭素原子を表す場合、R13a〜R15aは水素原子を表す。X13〜X15が、それぞれ独立に、窒素原子を表す場合、R13a〜R15aは非共有電子対を表す。Y43〜Y49は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表し、少なくとも一つは窒素原子を表す。Y43〜Y49が炭素原子の場合、R59〜R65は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。Y43〜Y49が窒素原子の場合、R59〜R65は、それぞれ独立に、非共有電子対を表す。Y50〜Y56は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表し、少なくとも一つは窒素原子を表す。Y50〜Y56が炭素原子の場合、R66〜R72は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。Y50〜Y56が窒素原子の場合、R66〜R72は、それぞれ独立に、非共有電子対を表す。R73及びR74は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基のいずれかを表す。 In General Formula (5), X 13 to X 15 each independently represent a carbon atom or a nitrogen atom. When X < 13 > -X < 15 > represents a carbon atom each independently, R <13a > -R < 15a > represents a hydrogen atom. When X < 13 > -X < 15 > represents a nitrogen atom each independently, R <13a > -R < 15a > represents a lone pair. Y 43 to Y 49 each independently represent a carbon atom or a nitrogen atom, and at least one represents a nitrogen atom. If Y 43 to Y 49 is a carbon atom, R 59 to R 65 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. If Y 43 to Y 49 is a nitrogen atom, R 59 to R 65 each independently represent a non-covalent electron pair. Y 50 to Y 56 each independently represent a carbon atom or a nitrogen atom, and at least one represents a nitrogen atom. If Y 50 to Y 56 is a carbon atom, R 66 to R 72 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. If Y 50 to Y 56 is a nitrogen atom, R 66 to R 72 each independently represent a non-covalent electron pair. R 73 and R 74 each independently represent either a hydrogen atom or a substituent.
一般式(6)中、X16〜X18は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。X16〜X18が、それぞれ独立に、炭素原子を表す場合、R16a〜R18aは水素原子を表す。X16〜X18が、それぞれ独立に、窒素原子を表す場合、R16a〜R18aは非共有電子対を表す。Y57〜Y63は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表し、少なくとも一つは窒素原子を表す。Y57〜Y63が炭素原子の場合、R75〜R81は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。Y57〜Y63が窒素原子の場合、R75〜R81は、それぞれ独立に、非共有電子対を表す。Y64〜Y70は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表し、少なくとも一つは窒素原子を表す。Y64〜Y70が炭素原子の場合、R82〜R88は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。Y64〜Y70が窒素原子の場合、R82〜R88は、それぞれ独立に、非共有電子対を表す。R89及びR90は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基のいずれかを表す。 In the general formula (6), X 16 ~X 18 each independently represents a carbon atom or a nitrogen atom. X 16 to X 18 are each independently, it may represent a carbon atom, R 16a to R 18a represents a hydrogen atom. X 16 to X 18 are each independently, it may represent a nitrogen atom, R 16a to R 18a represents a lone pair. Y 57 to Y 63 each independently represent a carbon atom or a nitrogen atom, and at least one represents a nitrogen atom. If Y 57 to Y 63 is a carbon atom, R 75 to R 81 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. If Y 57 to Y 63 is a nitrogen atom, R 75 to R 81 each independently represent a non-covalent electron pair. Y 64 to Y 70 each independently represents a carbon atom or a nitrogen atom, at least one nitrogen atom. If Y 64 to Y 70 is a carbon atom, R 82 to R 88 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. If Y 64 to Y 70 is a nitrogen atom, R 82 to R 88 each independently represent a non-covalent electron pair. R 89 and R 90 each independently represent either a hydrogen atom or a substituent.
前記一般式(5)中の、X13〜X15のうち、少なくとも二つ以上が窒素原子を表し、かつ、前記一般式(6)中の、X16〜X18のうち、少なくとも二つ以上が窒素原子を表すことが、より強固な相互作用を形成することができる点から好ましい。 At least two of X 13 to X 15 in the general formula (5) represent a nitrogen atom, and at least two of X 16 to X 18 in the general formula (6). Represents a nitrogen atom from the viewpoint that a stronger interaction can be formed.
前記一般式(5)中、R59〜R74のうち少なくとも一つ、及び前記一般式(6)中、R75〜R90のうち少なくとも一つが、直鎖状の置換基又は分枝状の置換基であることが好ましい。 In the general formula (5), at least one of R 59 to R 74 , and in the general formula (6), at least one of R 75 to R 90 is a linear substituent or branched. A substituent is preferred.
一般式(1)〜(6)において、R1〜R90で表される置換基としては、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等)、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基等)、アルキニル基(例えば、エチニル基、プロパルギル基等)、芳香族炭化水素基(芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、p−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等)、芳香族複素環基(例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基(前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する任意の炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す)、フタラジニル基等)、複素環基(例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等)、シクロアルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2−ピリジルアミノスルホニル基等)、アシル基(例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、2−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等)、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等)、アミド基(例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、2−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、2−ピリジルアミノカルボニル基等)、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、2−ピリジルアミノウレイド基等)、スルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、2−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、2−ピリジルスルフィニル基等)、アルキルスルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、2−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等)、アリールスルホニル基又はヘテロアリールスルホニル基(例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、2−ピリジルスルホニル基等)、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、2−ピリジルアミノ基、ピペリジル基(ピペリジニル基ともいう)、2,2,6,6−テトラメチルピペリジニル基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、フッ化炭化水素基(例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等)、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基(例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等)、リン酸エステル基(例えば、ジヘキシルホスホリル基等)、亜リン酸エステル基(例えばジフェニルホスフィニル基等)、ホスホノ基等が挙げられる。 In the general formulas (1) to (6), examples of the substituent represented by R 1 to R 90 include an alkyl group (for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, Hexyl group, octyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, etc.), cycloalkyl group (for example, cyclopentyl group, cyclohexyl group, etc.), alkenyl group (for example, vinyl group, allyl group, etc.), alkynyl group ( For example, ethynyl group, propargyl group, etc.), aromatic hydrocarbon group (also called aromatic carbocyclic group, aryl group, etc.), for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, mesityl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, Anthryl, azulenyl, acenaphthenyl, fluorenyl, phenanthryl, indenyl, pyrenyl Group, biphenylyl group, etc.), aromatic heterocyclic group (for example, furyl group, thienyl group, pyridyl group, pyridazinyl group, pyrimidinyl group, pyrazinyl group, triazinyl group, imidazolyl group, pyrazolyl group, thiazolyl group, quinazolinyl group, carbazolyl group , A carbolinyl group, a diazacarbazolyl group (indicating that one of the carbon atoms constituting the carboline ring of the carbolinyl group is replaced by a nitrogen atom), a phthalazinyl group, etc.), a heterocyclic group (eg, a pyrrolidyl group) Imidazolidyl group, morpholyl group, oxazolidyl group, etc.), alkoxy group (for example, methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, pentyloxy group, hexyloxy group, octyloxy group, dodecyloxy group, etc.), cycloalkoxy group (for example, , Cyclopentyloxy group, cyclohe Siloxy group etc.), aryloxy group (eg phenoxy group, naphthyloxy group etc.), alkylthio group (eg methylthio group, ethylthio group, propylthio group, pentylthio group, hexylthio group, octylthio group, dodecylthio group etc.), cycloalkylthio Groups (eg, cyclopentylthio group, cyclohexylthio group, etc.), arylthio groups (eg, phenylthio group, naphthylthio group, etc.), alkoxycarbonyl groups (eg, methyloxycarbonyl group, ethyloxycarbonyl group, butyloxycarbonyl group, octyloxy) Carbonyl group, dodecyloxycarbonyl group, etc.), aryloxycarbonyl group (eg, phenyloxycarbonyl group, naphthyloxycarbonyl group, etc.), sulfamoyl group (eg, aminosulfonyl group, Methylaminosulfonyl group, dimethylaminosulfonyl group, butylaminosulfonyl group, hexylaminosulfonyl group, cyclohexylaminosulfonyl group, octylaminosulfonyl group, dodecylaminosulfonyl group, phenylaminosulfonyl group, naphthylaminosulfonyl group, 2-pyridylaminosulfonyl group Etc.), acyl group (for example, acetyl group, ethylcarbonyl group, propylcarbonyl group, pentylcarbonyl group, cyclohexylcarbonyl group, octylcarbonyl group, 2-ethylhexylcarbonyl group, dodecylcarbonyl group, phenylcarbonyl group, naphthylcarbonyl group, pyridyl) Carbonyl group, etc.), acyloxy groups (for example, acetyloxy group, ethylcarbonyloxy group, butylcarbonyloxy group, octylcarbo group) Ruoxy group, dodecylcarbonyloxy group, phenylcarbonyloxy group, etc.), amide group (for example, methylcarbonylamino group, ethylcarbonylamino group, dimethylcarbonylamino group, propylcarbonylamino group, pentylcarbonylamino group, cyclohexylcarbonylamino group, 2-ethylhexylcarbonylamino group, octylcarbonylamino group, dodecylcarbonylamino group, phenylcarbonylamino group, naphthylcarbonylamino group, etc.), carbamoyl group (for example, aminocarbonyl group, methylaminocarbonyl group, dimethylaminocarbonyl group, propylamino) Carbonyl group, pentylaminocarbonyl group, cyclohexylaminocarbonyl group, octylaminocarbonyl group, 2-ethylhexylaminocarbonyl , Dodecylaminocarbonyl group, phenylaminocarbonyl group, naphthylaminocarbonyl group, 2-pyridylaminocarbonyl group, etc.), ureido group (for example, methylureido group, ethylureido group, pentylureido group, cyclohexylureido group, octylureido group, dodecyl group) Ureido group, phenylureido group naphthylureido group, 2-pyridylaminoureido group, etc.), sulfinyl group (for example, methylsulfinyl group, ethylsulfinyl group, butylsulfinyl group, cyclohexylsulfinyl group, 2-ethylhexylsulfinyl group, dodecylsulfinyl group, phenyl) Sulfinyl group, naphthylsulfinyl group, 2-pyridylsulfinyl group, etc.), alkylsulfonyl group (for example, methylsulfonyl group, ethylsulfonyl group, Acetylsulfonyl group, cyclohexylsulfonyl group, 2-ethylhexylsulfonyl group, dodecylsulfonyl group, etc.), arylsulfonyl group or heteroarylsulfonyl group (for example, phenylsulfonyl group, naphthylsulfonyl group, 2-pyridylsulfonyl group, etc.), amino group ( For example, amino group, ethylamino group, dimethylamino group, butylamino group, cyclopentylamino group, 2-ethylhexylamino group, dodecylamino group, anilino group, naphthylamino group, 2-pyridylamino group, piperidyl group (also called piperidinyl group) ), 2,2,6,6-tetramethylpiperidinyl group), halogen atom (eg, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom), fluorinated hydrocarbon group (eg, fluoromethyl group, trifluoromethyl) Group, pentafluoroe Group, pentafluorophenyl group, etc.), cyano group, nitro group, hydroxy group, mercapto group, silyl group (for example, trimethylsilyl group, triisopropylsilyl group, triphenylsilyl group, phenyldiethylsilyl group, etc.), phosphate ester Examples include a group (for example, dihexyl phosphoryl group), a phosphite group (for example, diphenylphosphinyl group), a phosphono group, and the like.
R1〜R90で表される置換基は、前記R1〜R90で表される置換基で置換されていてもよい。
一般式(1)〜(6)で表される構造を有する化合物は、溶解性が向上し、成膜後の長時間保存性に優れるという観点から、分子内に直鎖状又は分岐状の置換基を有することが好ましい。
分岐構造を有する置換基としては、分岐状アルキル基、2置換以上のシリル基(例えば、トリアルキルシリル基、トリアリールシリル基など)、2置換のアミノ基(例えば、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基など)、2置換のホスホリル基(例えば、ジアルキルホスホリル基、ジアリールホスホリル基など)、また、トリル基、キシリル基、ジメチルピリジル基等の二つ以上の置換基(好ましくは直鎖又は分岐状置換基)を有する芳香族基等が挙げられる。また、分岐構造が維持される範囲であれば、これらの分岐状置換基に含まれる構成原子を、適宜酸素原子や窒素原子、硫黄原子等他の原子に置き換えることも可能である。
Substituents represented by R 1 to R 90 may be substituted with a substituent represented by R 1 to R 90.
The compound having the structure represented by the general formulas (1) to (6) has a linear or branched substitution in the molecule from the viewpoint of improved solubility and excellent long-term storage after film formation. It preferably has a group.
Examples of the substituent having a branched structure include a branched alkyl group, a silyl group having two or more substitutions (for example, a trialkylsilyl group, a triarylsilyl group, etc.), a disubstituted amino group (for example, a dialkylamino group, a diarylamino group). Etc.) Disubstituted phosphoryl groups (for example, dialkyl phosphoryl group, diaryl phosphoryl group, etc.), and two or more substituents such as tolyl group, xylyl group, dimethylpyridyl group (preferably linear or branched substituents) ) And the like. In addition, as long as the branched structure is maintained, the constituent atoms contained in these branched substituents can be appropriately replaced with other atoms such as an oxygen atom, a nitrogen atom, and a sulfur atom.
特に好ましくは、炭素原子を3〜20個、より好ましくは炭素原子を3〜10個有する分岐状アルキル基であり、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ネオペンチル基、ジメチルヘキシル基等が挙げられる。
以下に、本発明に係る中間層1aに含有される有機化合物の具体例(I−1〜I−116)を示すが、これに限定されるものではない。
Particularly preferred is a branched alkyl group having 3 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 10 carbon atoms, such as isopropyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, neopentyl group, dimethyl group. A hexyl group etc. are mentioned.
Although the specific example (I-1 to I-116) of the organic compound contained in the intermediate |
本発明に係る有機化合物は、従来公知の合成方法に準じて、容易に合成することができる。
以下、本発明に係る中間層1aに含有される有機化合物の合成方法の一例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
The organic compound according to the present invention can be easily synthesized according to a conventionally known synthesis method.
Hereinafter, although an example of the synthesis | combining method of the organic compound contained in the intermediate |
[合成例:例示化合物I−15の合成]
(1)中間体−1の合成
100mlナスフラスコに、6−Bromoquinoline(5.0g、0.024mol)、Bis pinacolate diboron(15g、0.060mol)、Pd(dppf)2(2.0g、0.0024mol)及びK2CO3(5.0g、0.036mol)のTHF(50ml)溶液を、80℃で16時間撹拌した。
その後、溶液を分液ロートに移して抽出を行った。酢酸エチルと飽和食塩水を加えて有機相と水相に分離した後、有機相を取り出し、減圧留去した。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、中間体−1の白色固体(5.4g、収率84%)を得た。
[Synthesis Example: Synthesis of Exemplified Compound I-15]
(1) Synthesis of Intermediate-1 In a 100 ml eggplant flask, 6-bromoquinoline (5.0 g, 0.024 mol), Bis pinacolato diboron (15 g, 0.060 mol), Pd (dppf) 2 (2.0 g, 0. 0024 mol) and K 2 CO 3 (5.0 g, 0.036 mol) in THF (50 ml) were stirred at 80 ° C. for 16 h.
Thereafter, the solution was transferred to a separatory funnel and extracted. Ethyl acetate and saturated brine were added to separate the organic phase and the aqueous phase, and then the organic phase was taken out and evaporated under reduced pressure. The obtained solid was purified by silica gel column chromatography to obtain a white solid of Intermediate-1 (5.4 g, yield 84%).
(2)中間体−2の合成
50mlナスフラスコに、2,4,6−Tricholoropyrimidine(1.7g、0.0093mol)、中間体−1(5.0g、0.020mol)、Pd(PPh3)4(1.1g、0.93mmol)及びK2CO3(6.4g、0.047mol)のToluene(30ml)溶液を、90℃で16時間撹拌した。
その後、溶液を分液ロートに移して抽出を行った。飽和食塩水を加えて有機相と水相に分離した後、有機相を取り出し、減圧留去した。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、中間体−2の白色固体(1.6g、収率43%)を得た。
(2) Synthesis of Intermediate-2 In a 50 ml eggplant flask, 2,4,6-Trichloropyrimidine (1.7 g, 0.0093 mol), Intermediate-1 (5.0 g, 0.020 mol), Pd (PPh 3 ) A solution of 4 (1.1 g, 0.93 mmol) and K 2 CO 3 (6.4 g, 0.047 mol) in Toluene (30 ml) was stirred at 90 ° C. for 16 hours.
Thereafter, the solution was transferred to a separatory funnel and extracted. Saturated saline was added to separate the organic phase and the aqueous phase, and then the organic phase was taken out and evaporated under reduced pressure. The obtained solid was purified by silica gel column chromatography to obtain a white solid of Intermediate-2 (1.6 g, yield 43%).
(3)例示化合物I−15の合成
50mlナスフラスコに、中間体−2(1.6g、0.0043mol)、Imidazole(0.89g、0.013mol)及びNaH(0.31g、0.013mmol)のDMF(20ml)溶液を、80℃で16時間撹拌した。
その後、溶液を分液ロートに移して抽出を行った。THFと飽和食塩水を加えて有機相と水相に分離した後、有機相を取り出し、減圧留去した。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、例示化合物I−15の白色固体(1.0g、収率58%)を得た。
(3) Synthesis of Exemplified Compound I-15 In a 50 ml eggplant flask, Intermediate-2 (1.6 g, 0.0043 mol), Imidazole (0.89 g, 0.013 mol) and NaH (0.31 g, 0.013 mmol) Of DMF (20 ml) was stirred at 80 ° C. for 16 hours.
Thereafter, the solution was transferred to a separatory funnel and extracted. After adding THF and saturated saline to separate the organic phase and the aqueous phase, the organic phase was taken out and evaporated under reduced pressure. The obtained solid was purified by silica gel column chromatography to obtain a white solid (1.0 g, yield 58%) of exemplary compound I-15.
(導電性層)
本発明に係る導電性層1bは、金属を主成分として含有しており、金、銀又は銅を主成分とすることが好ましく、特に銀を主成分とすることが好ましい。また、導電性層1bは、中間層1a上に成膜された層である。
導電性層1bは、金属を主成分として構成されている層が、必要に応じて、複数の層に分けて積層された構成であってもよい。
(Conductive layer)
The
The
導電性層1bは、層厚が5〜20nmの範囲内であることが好ましく、5〜12nmの範囲内であることがより好ましい。
層厚が20nmより薄い場合には、層の吸収成分又は反射成分が少なくなり、透明電極1の光透過率が向上するため好ましい。また、層厚が5nmより厚い場合には、層の導電性が十分になるため好ましい。
The
When the layer thickness is less than 20 nm, the absorption component or reflection component of the layer is reduced, and the light transmittance of the
なお、以上のような中間層1aと、この上部に成膜された導電性層1bとからなる積層構造の透明電極1は、導電性層1bの上部が保護膜で覆われていてもよいし、別の導電性層が積層されていてもよい。この場合、透明電極1の光透過性を損なうことのないように、保護膜及び別の導電性層が光透過性を有することが好ましい。また、中間層1aの下部、すなわち中間層1aと基板11との間にも、必要に応じた層を設けた構成としてもよい。
Note that, in the
導電性層1bは、合金から構成されていてもよく、そのような合金としては、例えば、銀マグネシウム(AgMg)、銀銅(AgCu)、銀パラジウム(AgPd)、銀パラジウム銅(AgPdCu)、銀インジウム(AgIn)等が挙げられ、金及び銅についても同様に合金を用いることができる。
The
導電性層1bの成膜方法としては、塗布法、インクジェット法、コーティング法、ディップ法等のウェットプロセスを用いる方法や、蒸着法(抵抗加熱、EB法等)、スパッタ法、CVD法等のドライプロセスを用いる方法等が挙げられる。
湿式法により導電性層1bを成膜する場合は、例えば銀を主成分とし、かつ有機溶媒を含有する導電性インクを用いることが好ましい。有機溶媒としては、本発明の透明電極1の効果を阻害しない限りにおいて、従来公知のものを特に制限なく使用することができる。
As a method for forming the
When the
湿式法を用いて導電性層を形成する場合、金、銀及び銅の各金属を主成分とする導電性インクを用いることが好ましい。これらは本発明の目的を満たす限り特に限定はされないが、導電性層の膜厚を薄くすることで、高い光透過性を実現している本構成においては、粒径の小さい10nm前後のナノ粒子からなる導電性インクや、錯体からなる導電性インクを用いることが特に好ましい。 When the conductive layer is formed using a wet method, it is preferable to use a conductive ink containing gold, silver, and copper as main components. These are not particularly limited as long as the object of the present invention is satisfied, but in the present configuration that realizes high light transmittance by reducing the film thickness of the conductive layer, nanoparticles having a small particle size of around 10 nm It is particularly preferable to use a conductive ink made of or a conductive ink made of a complex.
しかしながら、市販されている導電性インクの多くは、電気回路や光反射膜の作製等が主な用途であるため、これらを通常の使用方法により用いて、光透過性に優れた薄膜の作製をすることは困難である。そこで、該導電性インクを溶媒で希釈する方法や、薄膜形成プロセス条件を最適化させるなどの工夫が必要となる。
希釈する溶媒としては、本発明の透明電極1の効果を阻害しない限りにおいて、有機溶媒や水系溶媒等、従来公知のものを特に制限なく使用することができる。
また、導電性層1bは、中間層1a上に成膜されることにより、必要に応じて、導電性層成膜後の高温アニール処理(例えば、100℃以上の加熱プロセス)等を行ってもよい。
However, since many of the commercially available conductive inks are mainly used for the production of electric circuits and light reflection films, etc., they can be used in the usual way to produce thin films with excellent light transmittance. It is difficult to do. Therefore, it is necessary to devise a method of diluting the conductive ink with a solvent and optimizing thin film formation process conditions.
As the solvent to be diluted, a conventionally known solvent such as an organic solvent or an aqueous solvent can be used without particular limitation as long as the effect of the
Further, the
<透明電極の効果>
以上のような構成の透明電極1は、上記一般式(1)〜(6)のいずれかで表される構造を有する化合物を含有する中間層1a上に、金属を主成分として構成されている導電性層1bを設けている。これにより、中間層1aの上部に導電性層1bを成膜する際には、導電性層1bに含有される金属原子が中間層1aに含有される上記一般式(1)〜(6)のいずれかで表される構造を有する化合物と相互作用し、金属原子の中間層1a表面での拡散距離が減少し、金属の凝集が抑えられる。
<Effect of transparent electrode>
The
例えば、一般的に銀を主成分として構成されている導電性層の成膜においては、島状成長型(VW型)で薄膜成長するため、銀粒子が島状に孤立しやすく、膜厚が薄いときは導電性を得ることが困難であり、シート抵抗値が高くなる。
したがって、導電性を確保するには膜厚を厚くする必要があるが、膜厚を厚くすると光透過率が下がるため、透明電極としては不適であった。
しかしながら、本発明構成の透明電極1によれば、上述したように中間層1a上において金属、例えば、銀の凝集が抑えられるため、銀を主成分として構成されている導電性層1bの成膜においては、層状成長型(FM型)で薄膜成長するようになる。
For example, in the formation of a conductive layer generally composed of silver as a main component, an island-like growth type (VW type) thin film is grown, so that silver particles are easily isolated in an island shape and the film thickness is increased. When it is thin, it is difficult to obtain conductivity, and the sheet resistance value becomes high.
Therefore, it is necessary to increase the film thickness in order to ensure conductivity. However, if the film thickness is increased, the light transmittance is lowered, which is not suitable as a transparent electrode.
However, according to the
また、本発明の透明電極1の透明とは、測定光波長550nmでの光透過率が50%以上であることをいうが、中間層1aとして用いられる上述した各材料は、金属を主成分とした導電性層1bと比較して、十分に光透過性の良好な膜を形成する。一方、透明電極1の導電性は、主に、導電性層1bによって確保される。したがって、上述のように、金属を主成分として構成されている導電性層1bが、より薄い層厚で導電性が確保されたものとなることにより、透明電極1の導電性の向上と光透過性の向上との両立を図ることが可能になるのである。
In addition, the transparency of the
(光学調整層)
図1Bに示すように、本発明の透明電極2においては、基板12上に中間層2a及び導電性層2bに加えて、光学調整層2cをさらに備えることも好ましい。光学調整層2cは、導電性層2b上に成膜された層である。
光学調整層は、有機化合物、無機化合物どちらを主成分としていてもよく、必要に応じて、光学調整層を構成する層が、複数の層を積層した構成であってもよい。
(Optical adjustment layer)
As shown in FIG. 1B, the
The optical adjustment layer may contain either an organic compound or an inorganic compound as a main component, and the layer constituting the optical adjustment layer may have a configuration in which a plurality of layers are laminated as necessary.
光学調整層は、中間層とともに導電性層を挟持する構成となっている。金属を主成分としてなる導電性層の反射成分を低減させて、光透過性を向上させるためには、このような構成であることが好ましい。
光透過性を最大限に向上させた、優れた透明電極を作製するためには、中間層及び光学調整層に含有される化合物の屈折率や膜厚を考慮して、最適化する必要があり、これらは光学シミュレーションにより見積もることができる。
The optical adjustment layer is configured to sandwich the conductive layer together with the intermediate layer. In order to improve the light transmittance by reducing the reflection component of the conductive layer containing metal as a main component, such a configuration is preferable.
In order to produce an excellent transparent electrode with the maximum improvement in light transmittance, it is necessary to optimize it in consideration of the refractive index and film thickness of the compound contained in the intermediate layer and the optical adjustment layer. These can be estimated by optical simulation.
なお、光学調整層は、光透過性の向上のために適宜設けられるものであるが、導電性層の隣接層であることを鑑み、該導電性層の主成分である金属、特に金、銀又は銅と強く相互作用する化合物を含有することが、密着性や耐スクラッチ性及び長時間保存性等の観点から好ましい。
したがって、芳香族性に関与しない非共有電子対を有する窒素原子を含む芳香族複素環化合物等を用いることが特に好ましい。
なお、以下においては、光学調整層を含まない透明電極1を用いて説明している場合であっても、同様に光学調整層2cを含む透明電極2を用いることができる。
The optical adjustment layer is provided as appropriate for improving light transmittance. However, in view of being an adjacent layer of the conductive layer, a metal, particularly gold or silver, which is the main component of the conductive layer. Alternatively, it is preferable to contain a compound that interacts strongly with copper from the viewpoints of adhesion, scratch resistance, long-term storage, and the like.
Therefore, it is particularly preferable to use an aromatic heterocyclic compound containing a nitrogen atom having an unshared electron pair not involved in aromaticity.
In the following description, the
≪2.透明電極の用途≫
上述した構成の透明電極1は、各種電子デバイスに用いることができる。電子デバイスの例としては、有機EL素子、LED(Light Emitting Diode)、液晶素子、太陽電池、タッチパネル等が挙げられ、これらの電子デバイスにおいて光透過性を必要とされる電極部材として、上述の透明電極1を用いることができる。
以下では、用途の一例として、本発明の透明電極1を用いた有機EL素子の実施の形態を説明する。
≪2. Applications of transparent electrodes >>
The
Below, embodiment of the organic EL element using the
≪3.有機EL素子の第1例≫
<有機EL素子の構成>
図2は、本発明の電子デバイスの一例として、上述した透明電極1を用いた有機EL素子の第1例を示す概略断面図である。
以下に、この図に基づいて有機EL素子の構成を説明する。
≪3. First example of organic EL element >>
<Configuration of organic EL element>
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a first example of an organic EL element using the
Below, the structure of an organic EL element is demonstrated based on this figure.
図2に示すとおり、有機EL素子100は、透明基板(基板)13上に設けられており、透明基板13側から順に、透明電極1、有機材料等を用いて構成された有機機能層3及び対向電極5aをこの順に積層して構成されている。この有機EL素子100においては、透明電極1として、先に説明した本発明の透明電極1を用いている。このため、有機EL素子100は、発生させた光(以下、発光光hと記す。)を、少なくとも透明基板13側から取り出すように構成されている。
As shown in FIG. 2, the
また、有機EL素子100の層構造は以下に説明する例に限定されることはなく、一般的な層構造であってもよい。ここでは、透明電極1がアノード(すなわち陽極)として機能し、対向電極5aがカソード(すなわち陰極)として機能することとする。この場合、例えば、有機機能層3は、アノードである透明電極1側から順に正孔注入層3a/正孔輸送層3b/発光層3c/電子輸送層3d/電子注入層3eを積層した構成が例示されるが、このうち少なくとも有機材料を用いて構成された発光層3cを有することが必須である。正孔注入層3a及び正孔輸送層3bは、正孔輸送注入層として設けられていてもよい。電子輸送層3d及び電子注入層3eは、電子輸送注入層として設けられていてもよい。また、これらの有機機能層3のうち、例えば、電子注入層3eは無機材料で構成されているものとしてもよい。
Further, the layer structure of the
また、有機機能層3は、これらの層の他に正孔阻止層や電子阻止層等が必要に応じて必要箇所に積層されていてもよい。さらに、発光層3cは、各波長領域の発光光を発生させる各色発光層を有し、これらの各色発光層を非発光性の補助層を介して積層させた構造としてもよい。補助層は、正孔阻止層、電子阻止層として機能してもよい。さらに、カソードである対向電極5aも、必要に応じた積層構造であってもよい。このような構成においては、透明電極1と対向電極5aとで有機機能層3が挟持された部分のみが、有機EL素子100における発光領域となる。
また、以上のような層構成においては、透明電極1の低抵抗化を図ることを目的とし、透明電極1の導電性層1bに接して補助電極15が設けられていてもよい。
In addition to these layers, the organic
In the layer configuration as described above, the
以上のような構成の有機EL素子100は、有機材料等を用いて構成された有機機能層3の劣化を防止することを目的として、透明基板13上において後述する封止材17で封止されている。この封止材17は、接着剤19を介して透明基板13側に固定されている。ただし、透明電極1及び対向電極5aの端子部分は、透明基板13上において有機機能層3によって互いに絶縁性を保った状態で封止材17から露出させた状態で設けられていることとする。
以下、上述した有機EL素子100を構成するための主要各層の詳細を、透明基板13、透明電極1、対向電極5a、有機機能層3の発光層3c、有機機能層3の他の層、補助電極15及び封止材17の順に説明する。
The
Hereinafter, the details of the main layers for constituting the
(透明基板)
透明基板13は、先に説明した本発明の透明電極1が設けられる基板11であり、先に説明した基板11のうち、光透過性を有する透明な基板11が用いられる。
(Transparent substrate)
The
(透明電極(アノード))
透明電極1は、先に説明した本発明の透明電極1であり、透明基板13側から順に中間層1a及び導電性層1bを順に成膜した構成である。ここでは特に、透明電極1はアノードとして機能するものであり、導電性層1bが実質的なアノードとなる。
(Transparent electrode (anode))
The
(対向電極(カソード))
対向電極5aは、有機機能層3に電子を供給するカソードとして機能する電極膜であり、金属、合金、有機若しくは無機の導電性化合物又はこれらの混合物等から構成されている。具体的には、アルミニウム、銀、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、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属、ITO、ZnO、TiO2、SnO2等の酸化物半導体等が挙げられる。
(Counter electrode (cathode))
The
対向電極5aは、これらの導電性材料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、対向電極5aとしてのシート抵抗値は、数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常5nm〜5μm、好ましくは5〜200nmの範囲内で選ばれる。
なお、この有機EL素子100が、対向電極5a側からも発光光hを取り出すものである場合には、上述した導電性材料のうちから選択される光透過性の良好な導電性材料により対向電極5aが構成されていればよい。
The
Further, the sheet resistance value as the
In addition, when this
(発光層)
発光層3cは、発光材料が含有されているが、中でも発光材料としてリン光発光ドーパント(リン光発光材料、リン光発光化合物、リン光性化合物)が含有されていることが好ましい。
この発光層3cは、電極又は電子輸送層3dから注入された電子と、正孔輸送層3bから注入された正孔とが再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層3cの層内であっても発光層3cと隣接する層との界面であってもよい。
(Light emitting layer)
The
The
このような発光層3cとしては、含まれる発光材料が発光要件を満たしていれば、その構成には特に制限はない。また、同一の発光スペクトルや発光極大波長を有する層が複数層あってもよい。この場合、各発光層3c間には非発光性の補助層(図示せず)を有していることが好ましい。
There is no restriction | limiting in particular in the structure as such a
発光層3cの層厚の総和は、好ましくは、1〜100nmの範囲内であり、更に好ましくは、より低い駆動電圧を得ることができることから1〜30nmの範囲内である。なお、発光層3cの層厚の総和とは、発光層3c間に非発光性の補助層が存在する場合には、当該補助層も含む層厚である。
複数層を積層した構成の発光層3cの場合、個々の発光層の層厚としては、1〜50nmの範囲内に調整することが好ましく、1〜20nmの範囲内に調整することがより好ましい。積層された複数の発光層が、青、緑、赤のそれぞれの発光色に対応する場合、青、緑、赤の各発光層の層厚の関係については、特に制限はない。
The total thickness of the
In the case of the
以上のように構成されている発光層3cは、後述する発光材料やホスト化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法、インクジェット法等の公知の薄膜形成方法により成膜して形成することができる。
また発光層3cは、複数の発光材料が混合されて構成されていてもよく、またリン光発光ドーパント(リン光発光性化合物)と蛍光ドーパント(蛍光発光材料、蛍光性化合物)とが混合されて構成されていてもよい。
発光層3cは、ホスト化合物(発光ホスト)と発光材料(発光ドーパント)を含有し、発光材料をより発光させることが好ましい。
The
The
The
(ホスト化合物)
発光層3cに含有されるホスト化合物としては、室温(25℃)におけるリン光発光のリン光量子収率が0.1未満の化合物が好ましい。さらに好ましくはリン光量子収率が0.01未満である。また、発光層3cに含有される化合物の中で、その層中での体積比が50%以上であることが好ましい。
ホスト化合物としては、公知のホスト化合物を単独で用いてもよく、複数種用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機EL素子を高効率化することができる。また、後述する発光材料を複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。
(Host compound)
As the host compound contained in the
As a host compound, a well-known host compound may be used independently and multiple types may be used. By using a plurality of types of host compounds, it is possible to adjust the movement of charges, and the organic EL element can be made highly efficient. In addition, by using a plurality of kinds of light emitting materials described later, it is possible to mix different light emission, thereby obtaining an arbitrary light emission color.
用いられるホスト化合物としては、従来公知の低分子化合物でも、繰り返し単位をもつ高分子化合物でもよく、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物(蒸着重合性発光ホスト)でもよい。
公知のホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、発光の長波長化を防ぎ、かつ高Tg(ガラス転移温度)の化合物が好ましい。
ここでいうガラス転移温度とは、DSC(Differential Scanning Colorimetry:示差走査熱量法)を用いて、JIS K 7121−2012に準拠した方法により求められる値である。
The host compound used may be a conventionally known low molecular compound, a high molecular compound having a repeating unit, or a low molecular compound having a polymerizable group such as a vinyl group or an epoxy group (evaporation polymerizable light emitting host). .
As the known host compound, a compound having a hole transporting ability and an electron transporting ability while preventing the emission of light from being increased in wavelength and having a high Tg (glass transition temperature) is preferable.
The glass transition temperature here is a value obtained by a method based on JIS K 7121-2012 using DSC (Differential Scanning Colorimetry).
公知のホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物を用いることもできる。例えば、特開2001−257076号公報、同2002−308855号公報、同2001−313179号公報、同2002−319491号公報、同2001−357977号公報、同2002−334786号公報、同2002−8860号公報、同2002−334787号公報、同2002−15871号公報、同2002−334788号公報、同2002−43056号公報、同2002−334789号公報、同2002−75645号公報、同2002−338579号公報、同2002−105445号公報、同2002−343568号公報、同2002−141173号公報、同2002−352957号公報、同2002−203683号公報、同2002−363227号公報、同2002−231453号公報、同2003−3165号公報、同2002−234888号公報、同2003−27048号公報、同2002−255934号公報、同2002−260861号公報、同2002−280183号公報、同2002−299060号公報、同2002−302516号公報、同2002−305083号公報、同2002−305084号公報、同2002−308837号公報、米国特許出願公開第2003/0175553号明細書、米国特許出願公開第2006/0280965号明細書、米国特許出願公開第2005/0112407号明細書、米国特許出願公開第2009/0017330号明細書、米国特許出願公開第2009/0030202号明細書、米国特許出願公開第2005/0238919号明細書、国際公開第2001/039234号明細書、国際公開第2009/021126号、国際公開第2008/056746号、国際公開第2004/093207号、国際公開第2005/089025号、国際公開第2007/063796号、国際公開第2007/063754号、国際公開第2004/107822号、国際公開第2005/030900号、国際公開第2006/114966号、国際公開第2009/086028号、国際公開第2009/003898号、国際公開第2012/023947号、特開2008−074939号公報、特開2007−254297号公報、欧州特許第2034538号明細書等が挙げられる。 As specific examples of known host compounds, compounds described in the following documents may be used. For example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2001-257076, 2002-308855, 2001-313179, 2002-319491, 2001-357777, 2002-334786, 2002-8860 Gazette, 2002-334787 gazette, 2002-15871 gazette, 2002-334788 gazette, 2002-43056 gazette, 2002-334789 gazette, 2002-75645 gazette, 2002-338579 gazette. No. 2002-105445, No. 2002-343568, No. 2002-141173, No. 2002-352957, No. 2002-203683, No. 2002-363227, No. 2002-231453. No. 2003-3165, No. 2002-234888, No. 2003-27048, No. 2002-255934, No. 2002-286061, No. 2002-280183, No. 2002-299060. No. 2002-302516, No. 2002-305083, No. 2002-305084, No. 2002-308837, No. 2003/0175553, No. 2006/0280965. US Patent Application Publication No. 2005/0112407, US Patent Application Publication No. 2009/0017330, US Patent Application Publication No. 2009/0030202, US Patent Application Publication No. 2005/0238919 ,Country Publication No. 2001/039234, International Publication No. 2009/021126, International Publication No. 2008/056746, International Publication No. 2004/093207, International Publication No. 2005/089025, International Publication No. 2007/063796, International Publication No. International Publication No. 2007/063754, International Publication No. 2004/107822, International Publication No. 2005/030900, International Publication No. 2006/114966, International Publication No. 2009/086028, International Publication No. 2009/003898, International Publication No. Examples include 2012/023947, JP 2008-074939 A, JP 2007-254297 A, and European Patent No. 2034538.
(発光材料)
(1)リン光発光ドーパント
本発明で用いることのできる発光材料としては、リン光発光ドーパントが挙げられる。
リン光発光ドーパントとは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には室温(25℃)にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が25℃において0.01以上の化合物であると定義されるが、好ましいリン光量子収率は0.1以上である。
上記リン光量子収率は、第4版実験化学講座7の分光IIの398頁(1992年版、丸善)に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明においてリン光発光ドーパントを用いる場合、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率(0.01以上)が達成されればよい。
(Luminescent material)
(1) Phosphorescence emission dopant As a luminescent material which can be used by this invention, a phosphorescence emission dopant is mentioned.
A phosphorescent dopant is a compound in which light emission from an excited triplet is observed. Specifically, it is a compound that emits phosphorescence at room temperature (25 ° C.). Although defined as being a compound of 01 or more, a preferable phosphorescence quantum yield is 0.1 or more.
The phosphorescence quantum yield can be measured by the method described in Spectroscopic II, page 398 (1992 edition, Maruzen) of Experimental Chemistry Course 4 of the 4th edition. The phosphorescence quantum yield in a solution can be measured using various solvents, but when using a phosphorescent dopant in the present invention, the above phosphorescence quantum yield (0.01 or more) is achieved in any solvent. It only has to be done.
リン光発光ドーパントの発光の原理としては2種挙げられる。
一つは、キャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーをリン光発光ドーパントに移動させることでリン光発光ドーパントからの発光を得るというエネルギー移動型である。
もう一つは、リン光発光ドーパントがキャリアトラップとなり、リン光発光ドーパント上でキャリアの再結合が起こりリン光発光ドーパントからの発光が得られるというキャリアトラップ型である。いずれの場合においても、リン光発光ドーパントの励起状態のエネルギーはホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件となる。
There are two types of light emission principles of the phosphorescent dopant.
One is that recombination of carriers occurs on the host compound to which carriers are transported to generate an excited state of the host compound, and this energy is transferred to the phosphorescent dopant to obtain light emission from the phosphorescent dopant. It is an energy transfer type.
The other is a carrier trap type in which the phosphorescent dopant becomes a carrier trap, and carrier recombination occurs on the phosphorescent dopant to emit light from the phosphorescent dopant. In any case, it is a condition that the excited state energy of the phosphorescent dopant is lower than the excited state energy of the host compound.
リン光発光ドーパントは、一般的な有機EL素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができるが、好ましくは元素の周期表で8〜10族の金属を含有する錯体系化合物であり、更に好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、又は白金化合物(白金錯体系化合物)、希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。 The phosphorescent light emitting dopant can be appropriately selected from known materials used for the light emitting layer of a general organic EL device, and preferably contains a group 8-10 metal in the periodic table of elements. A complex compound, more preferably an iridium compound, an osmium compound, a platinum compound (platinum complex compound), or a rare earth complex, and most preferably an iridium compound.
本発明においては、少なくとも一つの発光層3cに2種以上のリン光発光ドーパントが含有されていてもよく、発光層3cにおけるリン光発光ドーパントの濃度比が発光層3cの厚さ方向で変化していてもよい。
リン光発光ドーパントは、好ましくは発光層3cの総量に対し0.1体積%以上30体積%未満である。
In the present invention, at least one
The phosphorescent dopant is preferably 0.1% by volume or more and less than 30% by volume with respect to the total amount of the
本発明に使用できる公知のリン光ドーパントの具体例としては、以下の文献に記載されている化合物等が挙げられる。
Nature,395,151(1998)、Appl.Phys.Lett.,78,1622(2001)、Adv.Mater.,19,739(2007)、Chem.Mater.,17,3532(2005)、Adv.Mater.,17,1059(2005)、国際公開第2009/100991号、国際公開第2008/101842号、国際公開第2003/040257号、米国特許出願公開第2006/835469号明細書、米国特許出願公開第2006/0202194号明細書、米国特許出願公開第2007/0087321号明細書、米国特許出願公開第2005/0244673号明細書、Inorg.Chem.,40,1704(2001)、Chem.Mater.,16,2480(2004)、Adv.Mater.,16,2003(2004)、Angew.Chem.lnt.Ed.,2006,45,7800、Appl.Phys.Lett.,86,153505(2005)、Chem.Lett.,34,592(2005)、Chem.Commun.,2906(2005)、Inorg.Chem.,42,1248(2003)、国際公開第2009/050290号、国際公開第2002/015645号、国際公開第2009/000673号、米国特許出願公開第2002/0034656号明細書、米国特許第7332232号明細書、米国特許出願公開第2009/0108737号明細書、米国特許出願公開第2009/0039776号明細書、米国特許第6921915号明細書、米国特許第6687266号明細書、米国特許出願公開第2007/0190359号明細書、米国特許出願公開第2006/0008670号明細書、米国特許出願公開第2009/0165846号明細書、米国特許出願公開第2008/0015355号明細書、米国特許第7250226号明細書、米国特許第7396598号明細書、米国特許出願公開第2006/0263635号明細書、米国特許出願公開第2003/0138657号明細書、米国特許出願公開第2003/0152802号明細書、米国特許第7090928号明細書、Angew.Chem.lnt.Ed.,47,1(2008)、Chem.Mater.,18,5119(2006)、Inorg.Chem.,46,4308(2007)、Organometallics,23,3745(2004)、Appl.Phys.Lett.,74,1361(1999)、国際公開第2002/002714号、国際公開第2006/009024号、国際公開第2006/056418号、国際公開第2005/019373号、国際公開第2005/123873号、国際公開第2005/123873号、国際公開第2007/004380号、国際公開第2006/082742号、米国特許出願公開第2006/0251923号明細書、米国特許出願公開第2005/0260441号明細書、米国特許第7393599号明細書、米国特許第7534505号明細書、米国特許第7445855号明細書、米国特許出願公開第2007/0190359号明細書、米国特許出願公開第2008/0297033号明細書、米国特許第7338722号明細書、米国特許出願公開第2002/0134984号明細書、米国特許第7279704号明細書、米国特許出願公開第2006/098120号明細書、米国特許出願公開第2006/103874号明細書、国際公開第2005/076380号、国際公開第2010/032663号、国際公開第2008/140115号、国際公開第2007/052431号、国際公開第2011/134013号、国際公開第2011/157339号、国際公開第2010/086089号、国際公開第2009/113646号、国際公開第2012/020327号、国際公開第2011/051404号、国際公開第2011/004639号、国際公開第2011/073149号、米国特許出願公開第2012/228583号明細書、米国特許出願公開第2012/212126号明細書、特開2012−069737号公報、特開2011−181303号公報、特開2009−114086号公報、特開2003−81988号公報、特開2002−302671号公報、特開2002−363552号公報等である。
中でも、好ましいリン光ドーパントとしてはIrを中心金属に有する有機金属錯体が挙げられる。さらに好ましくは、金属−炭素結合、金属−窒素結合、金属−酸素結合、金属−硫黄結合のうち少なくとも一つの配位様式を含む錯体が好ましい。
Specific examples of known phosphorescent dopants that can be used in the present invention include compounds described in the following documents.
Nature, 395, 151 (1998), Appl. Phys. Lett. 78, 1622 (2001), Adv. Mater. , 19, 739 (2007), Chem. Mater. 17, 3532 (2005), Adv. Mater. , 17, 1059 (2005), International Publication No. 2009/100991, International Publication No. 2008/101842, International Publication No. 2003/040257, US Patent Application Publication No. 2006/835469, US Patent Application Publication No. 2006. No. 0202194, U.S. Patent Application Publication No. 2007/0087321, U.S. Patent Application Publication No. 2005/0244673, Inorg. Chem. , 40, 1704 (2001), Chem. Mater. 16, 2480 (2004), Adv. Mater. 16, 2003 (2004), Angew. Chem. lnt. Ed. , 2006, 45, 7800, Appl. Phys. Lett. 86, 153505 (2005), Chem. Lett. , 34, 592 (2005), Chem. Commun. , 2906 (2005), Inorg. Chem. , 42, 1248 (2003), International Publication No. 2009/050290, International Publication No. 2002/015645, International Publication No. 2009/000673, US Patent Application Publication No. 2002/0034656, and US Pat. No. 7,332,232. United States Patent Application Publication No. 2009/0108737, United States Patent Application Publication No. 2009/0039776, United States Patent No. 6921915, United States Patent No. 6,687,266, United States Patent Application Publication No. 2007/0190359. No., US Patent Application Publication No. 2006/0008670, US Patent Application Publication No. 2009/0165846, US Patent Application Publication No. 2008/0015355, US Pat. No. 7,250,226, US Patent No. 7396598 Writing, U.S. Patent Application Publication No. 2006/0263635, U.S. Patent Application Publication No. 2003/0138657, U.S. Patent Application Publication No. 2003/0152802, U.S. Patent No. 7090928, Angew. Chem. lnt. Ed. 47, 1 (2008), Chem. Mater. , 18, 5119 (2006), Inorg. Chem. 46, 4308 (2007), Organometallics, 23, 3745 (2004), Appl. Phys. Lett. , 74, 1361 (1999), International Publication No. 2002/002714, International Publication No. 2006/009024, International Publication No. 2006/056418, International Publication No. 2005/019373, International Publication No. 2005/123873, International Publication. No. 2005/123873, International Publication No. 2007/004380, International Publication No. 2006/082742, US Patent Application Publication No. 2006/0251923, US Patent Application Publication No. 2005/0260441, US Pat. No. 7,393,599. No. 7, U.S. Pat. No. 7,534,505, U.S. Pat. No. 7,445,855, U.S. Patent Application Publication No. 2007/0190359, U.S. Patent Application Publication No. 2008/0297033, U.S. Pat. No. 7,338,722. Letter, United States Published Patent Application No. 2002/0134984, U.S. Pat. No. 7,279,704, U.S. Patent Application Publication No. 2006/098120, U.S. Patent Application Publication No. 2006/103874, International Publication No. 2005/076380. International Publication No. 2010/032663, International Publication No. 2008/140115, International Publication No. 2007/052431, International Publication No. 2011/134013, International Publication No. 2011/157339, International Publication No. 2010/086089, International Publication No. Publication No. 2009/113646, International Publication No. 2012/020327, International Publication No. 2011/051404, International Publication No. 2011/004639, International Publication No. 2011/073149, US Patent Application Publication No. 2012/228583 , Rice Japanese Patent Application Publication No. 2012/212126, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-069737, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-181303, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-114086, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-81988, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-302671. Japanese Patent Laid-Open No. 2002-363552.
Among these, a preferable phosphorescent dopant includes an organometallic complex having Ir as a central metal. More preferably, a complex containing at least one coordination mode among a metal-carbon bond, a metal-nitrogen bond, a metal-oxygen bond, and a metal-sulfur bond is preferable.
(2)蛍光ドーパント
本発明に用いられる蛍光発光性ドーパント(以下、「蛍光ドーパント」ともいう。)について説明する。
本発明に用いられる蛍光ドーパントは、励起一重項からの発光が可能な化合物であり、励起一重項からの発光が観測される限り特に限定されない。
本発明に用いられる蛍光ドーパントとしては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素又は希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
また、近年では遅延蛍光を利用した発光ドーパントも開発されており、これらを用いてもよい。
遅延蛍光を利用した発光ドーパントの具体例としては、例えば、国際公開第2011/156793号、特開2011−213643号公報、特開2010−93181号公報等に記載の化合物が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
(2) Fluorescent dopant The fluorescent luminescent dopant (henceforth "fluorescent dopant") used for this invention is demonstrated.
The fluorescent dopant used in the present invention is a compound that can emit light from an excited singlet, and is not particularly limited as long as light emission from the excited singlet is observed.
Fluorescent dopants used in the present invention include coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, croconium dyes, squalium dyes, oxobenzanthracene dyes, fluorescein dyes, rhodamine dyes, pyrylium dyes, perylene dyes Examples thereof include dyes, stilbene dyes, polythiophene dyes, and rare earth complex phosphors.
In recent years, light emitting dopants utilizing delayed fluorescence have been developed, and these may be used.
Specific examples of the luminescent dopant using delayed fluorescence include, for example, the compounds described in International Publication No. 2011/156793, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-213643, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-93181, and the like. Is not limited to these.
(注入層:正孔注入層、電子注入層)
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と発光層3cの間に設けられる層のことで、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)に詳細に記載されており、正孔注入層3aと電子注入層3eとがある。
注入層は、必要に応じて設けることができる。正孔注入層3aであれば、アノードと発光層3c又は正孔輸送層3bとの間、電子注入層3eであれば、カソードと発光層3c又は電子輸送層3dとの間に存在させてもよい。
(Injection layer: hole injection layer, electron injection layer)
The injection layer is a layer provided between the electrode and the
The injection layer can be provided as necessary. The
正孔注入層3aは、特開平9−45479号公報、同9−260062号公報、同8−288069号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニン層、酸化バナジウムに代表される酸化物層、アモルファスカーボン層、ポリアニリン(エメラルディン)やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子層等が挙げられる。
The details of the
電子注入層3eは、特開平6−325871号公報、同9−17574号公報、同10−74586号公報等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属層、フッ化カリウムに代表されるアルカリ金属ハライド層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物層、酸化モリブデンに代表される酸化物層等が挙げられる。電子注入層3eはごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるがその層厚は1nm〜10μmの範囲内が好ましい。
The details of the
(正孔輸送層)
正孔輸送層3bは、正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層3a、電子阻止層も正孔輸送層3bに含まれる。正孔輸送層3bは、単層又は複数層設けることができる。
正孔輸送材料としては、正孔の注入又は輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また、導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。
(Hole transport layer)
The
The hole transport material has any of hole injection or transport and electron barrier properties, and may be either organic or inorganic. For example, triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, Examples thereof include stilbene derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, and conductive polymer oligomers, particularly thiophene oligomers.
正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第3級アミン化合物を用いることが好ましい。
芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノフェニル、N,N′−ジフェニル−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)、2,2−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シクロヘキサン、N,N,N′,N′−テトラ−p−トリル−4,4′−ジアミノビフェニル、1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)−4−フェニルシクロヘキサン、ビス(4−ジメチルアミノ−2−メチルフェニル)フェニルメタン、ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)フェニルメタン、N,N′−ジフェニル−N,N′−ジ(4−メトキシフェニル)−4,4′−ジアミノビフェニル、N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、4,4′−ビス(ジフェニルアミノ)クオードリフェニル、N,N,N−トリ(p−トリル)アミン、4−(ジ−p−トリルアミノ)−4′−〔4−(ジ−p−トリルアミノ)スチリル〕スチルベン、4−N,N−ジフェニルアミノ−(2−ジフェニルビニル)ベンゼン、3−メトキシ−4′−N,N−ジフェニルアミノスチルベンゼン、N−フェニルカルバゾール、更には米国特許第5061569号明細書に記載されている2個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、4,4′−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル(NPD)、特開平4−308688号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが3個スターバースト型に連結された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)等が挙げられる。
Although the above-mentioned thing can be used as a positive hole transport material, It is preferable to use a porphyrin compound, an aromatic tertiary amine compound, and a styryl amine compound, especially an aromatic tertiary amine compound.
Representative examples of aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds include N, N, N ′, N′-tetraphenyl-4,4′-diaminophenyl, N, N′-diphenyl-N, N′— Bis (3-methylphenyl)-[1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine (TPD), 2,2-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) propane, 1,1-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) cyclohexane, N, N, N ′, N′-tetra-p-tolyl-4,4′-diaminobiphenyl, 1,1-bis (4-di-p-tolyl) Aminophenyl) -4-phenylcyclohexane, bis (4-dimethylamino-2-methylphenyl) phenylmethane, bis (4-di-p-tolylaminophenyl) phenylmethane, N, N'-diphenyl-N, N ' − (4-methoxyphenyl) -4,4'-diaminobiphenyl, N, N, N ', N'-tetraphenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-bis (diphenylamino) quadriphenyl, N, N, N-tri (p-tolyl) amine, 4- (di-p-tolylamino) -4 '-[4- (di-p-tolylamino) styryl] stilbene, 4-N, N-diphenylamino- (2-diphenylvinyl) benzene, 3-methoxy-4'-N, N-diphenylaminostilbenzene, N-phenylcarbazole, and also two fused aromatic rings described in US Pat. No. 5,061,569 In the molecule, for example, 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (NPD), JP-A-4-308688 4,4 ′, 4 ″ -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine (MTDATA) in which three triphenylamine units described in the publication are linked in a starburst type Etc.
さらに、これらの材料を高分子鎖に導入した、又はこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。また、p型−Si、p型−SiC等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。
また、特開平11−251067号公報、J.Huang et.al.,Applied Physics Letters,80(2002),p.139に記載されているような、いわゆるp型正孔輸送材料を用いることもできる。本発明においては、より高効率の発光素子が得られることから、これらの材料を用いることが好ましい。
Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used. In addition, inorganic compounds such as p-type-Si and p-type-SiC can also be used as the hole injection material and the hole transport material.
JP-A-11-251067, J. Org. Huang et. al. , Applied Physics Letters, 80 (2002), p. A so-called p-type hole transport material as described in 139 can also be used. In the present invention, it is preferable to use these materials because a light-emitting element with higher efficiency can be obtained.
正孔輸送層3bは、上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、LB法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層3bの層厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度、好ましくは5〜200nmの範囲内である。この正孔輸送層3bは、上記材料の1種又は2種以上からなる1層構造であってもよい。
The
また、正孔輸送層3bの材料に不純物をドープしてp性を高くすることもできる。その例としては、特開平4−297076号公報、特開2000−196140号公報、同2001−102175号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。
このように、正孔輸送層3bのp性を高くすると、より低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。
Also, the p-type can be enhanced by doping impurities into the material of the
Thus, it is preferable to increase the p property of the
(電子輸送層)
電子輸送層3dは、電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層3e、正孔阻止層も電子輸送層3dに含まれる。電子輸送層3dは、単層構造又は複数層の積層構造として設けることができる。
(Electron transport layer)
The
単層構造の電子輸送層3dの電子輸送材料及び積層構造の電子輸送層3dにおいて発光層3cに隣接する層部分を構成する電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる)としては、カソードより注入された電子を発光層3cに伝達する機能を有していればよい。このような材料としては、従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。
例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン、アントロン誘導体及びオキサジアゾール誘導体等が挙げられる。
さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送層3dの材料として用いることができる。
さらに、これらの材料を高分子鎖に導入した、又はこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
As an electron transport material (also serving as a hole blocking material) constituting an electron transport material of the
Examples include nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, carbodiimides, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane, anthrone derivatives, and oxadiazole derivatives.
Further, in the above oxadiazole derivative, a thiadiazole derivative in which an oxygen atom of the oxadiazole ring is substituted with a sulfur atom, and a quinoxaline derivative having a quinoxaline ring known as an electron withdrawing group are also used as the material for the
Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.
また、8−キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス(8−キノリノール)アルミニウム(Alq3)、トリス(5,7−ジクロロ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5,7−ジブロモ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、ビス(8−キノリノール)亜鉛(Znq)等及びこれらの金属錯体の中心金属がIn、Mg、Cu、Ca、Sn、Ga又はPbに置き替わった金属錯体も、電子輸送層3dの材料として用いることができる。
In addition, metal complexes of 8-quinolinol derivatives such as tris (8-quinolinol) aluminum (Alq 3 ), tris (5,7-dichloro-8-quinolinol) aluminum, tris (5,7-dibromo-8-quinolinol) The central metals of aluminum, tris (2-methyl-8-quinolinol) aluminum, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) zinc (Znq), etc. and these metal complexes are In, Mg, A metal complex replaced with Cu, Ca, Sn, Ga, or Pb can also be used as the material of the
その他、メタルフリー若しくはメタルフタロシアニン、又はそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送層3dの材料として好ましく用いることができる。また、発光層3cの材料としても用いられるジスチリルピラジン誘導体も電子輸送層3dの材料として用いることができるし、正孔注入層3a、正孔輸送層3bと同様にn型−Si、n型−SiC等の無機半導体も電子輸送層3dの材料として用いることができる。
In addition, metal-free or metal phthalocyanine, or those having terminal ends substituted with an alkyl group or a sulfonic acid group can be preferably used as the material for the
電子輸送層3dは、上記材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、LB法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。電子輸送層3dの層厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度、好ましくは5〜200nmの範囲内である。電子輸送層3dは、上記材料の1種又は2種以上からなる1層構造であってもよい。
The
また、電子輸送層3dに不純物をドープし、n性を高くすることもできる。その例としては、特開平4−297076号公報、同10−270172号公報、特開2000−196140号公報、同2001−102175号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。さらに、電子輸送層3dには、カリウムやカリウム化合物等を含有させることが好ましい。カリウム化合物としては、例えば、フッ化カリウム等を用いることができる。このように電子輸送層3dのn性を高くすると、より低消費電力の素子を作製することができる。
In addition, the
また、電子輸送層3dの材料(電子輸送性化合物)として、上述した中間層1aを構成する材料と同様のものを用いてもよい。これは、電子注入層3eを兼ねた電子輸送層3dであっても同様である。
Further, as the material (electron transporting compound) of the
(阻止層:正孔阻止層、電子阻止層)
阻止層は、上記した有機機能層3の基本構成層の他に、必要に応じて設けられるものである。例えば、特開平11−204258号公報、同11−204359号公報及び「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の237頁等に記載されている正孔阻止(ホールブロック)層がある。
(Blocking layer: hole blocking layer, electron blocking layer)
The blocking layer is provided as necessary in addition to the basic constituent layer of the organic
正孔阻止層とは、広い意味では、電子輸送層3dの機能を有する。正孔阻止層は、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、上記の電子輸送層3dの構成を、必要に応じて、正孔阻止層として用いることができる。正孔阻止層は、発光層3cに隣接して設けられていることが好ましい。
The hole blocking layer has the function of the
一方、電子阻止層とは、広い意味では、正孔輸送層3bの機能を有する。電子阻止層は、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、上記の正孔輸送層3bの構成を、必要に応じて、電子阻止層として用いることができる。
正孔阻止層の層厚としては、好ましくは3〜100nmの範囲内であり、更に好ましくは5〜30nmの範囲内である。
On the other hand, the electron blocking layer has the function of the
The thickness of the hole blocking layer is preferably in the range of 3 to 100 nm, and more preferably in the range of 5 to 30 nm.
(補助電極)
補助電極15は、透明電極1の抵抗を下げる目的で設けられるものであって、透明電極1の導電性層1bに接して設けられる。補助電極15を形成する材料としては、金、白金、銀、銅、アルミニウム等の抵抗が低い金属が好ましい。これらの金属は光透過性が低いため、光取り出し面13aからの発光光hの取り出しの影響のない範囲でパターン形成される。このような補助電極15の作製方法としては、蒸着法、スパッタリング法、印刷法、インクジェット法、エアロゾルジェット法等が挙げられる。補助電極15の線幅は、光を取り出す開口率の観点から50μm以下であることが好ましく、補助電極15の厚さは、導電性の観点から1μm以上であることが好ましい。
(Auxiliary electrode)
The
(封止材)
封止材17は、有機EL素子100を覆うものであって、板状(フィルム状)の封止部材であって接着剤19によって透明基板13側に固定されるものであってもよく、封止膜であってもよい。このような封止材17は、有機EL素子100における透明電極1及び対向電極5aの端子部分を露出させる状態で、少なくとも有機機能層3を覆う状態で設けられている。また、封止材17に電極を設け、有機EL素子100の透明電極1及び対向電極5aの端子部分と、この電極とを導通させるように構成されていてもよい。
(Encapsulant)
The sealing
板状(フィルム状)の封止材17としては、具体的には、ガラス基板、ポリマー基板、金属基板等が挙げられ、これらの基板材料を更に薄型のフィルム状にして用いてもよい。ガラス基板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマー基板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属基板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブデン、シリコン、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる1種以上の金属又は合金からなるものが挙げられる。
Specific examples of the plate-like (film-like) sealing
中でも、素子を薄膜化できるということから、封止材としてポリマー基板や金属基板を薄型のフィルム状にしたものを好ましく使用することができる。
さらには、フィルム状としたポリマー基板は、JIS K 7126−1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が1×10−3ml/m2・24h・atm以下及びJIS K 7129−1992に準拠した方法で測定された水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%)が、1×10−3g/m2・24h以下のものであることが好ましい。
Among them, since the element can be thinned, a thin film-like polymer substrate or metal substrate can be preferably used as the sealing material.
Further, the polymer substrate in the form of a film has an oxygen permeability measured by a method according to JIS K 7126-1987 of 1 × 10 −3 ml / m 2 · 24 h · atm or less and conforms to JIS K 7129-1992. The water vapor permeability (25 ± 0.5 ° C., relative humidity (90 ± 2)%) measured by the above method is preferably 1 × 10 −3 g / m 2 · 24 h or less.
また以上のような基板材料は、凹板状に加工して封止材17として用いてもよい。この場合、上述した基板材料に対してサンドブラスト加工、化学エッチング加工等の加工が施され、凹状が形成される。
Further, the above substrate material may be processed into a concave plate shape and used as the sealing
また、このような板状の封止材17を透明基板13側に固定するための接着剤19は、封止材17と透明基板13との間に挟持された有機EL素子100を封止するためのシール剤として用いられる。このような接着剤19は、具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化及び熱硬化型接着剤、2−シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。
また、エポキシ系等の熱及び化学硬化型(二液混合)、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を挙げることもできる。
The adhesive 19 for fixing the plate-shaped
In addition, epoxy-based heat and chemical curing type (two-component mixing), hot-melt type polyamide, polyester, polyolefin, and cationic curing type UV-curable epoxy resin adhesive can also be exemplified.
なお、有機EL素子100を構成する有機材料は、熱処理により劣化する場合がある。このため、接着剤19は、室温(25℃)から80℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、接着剤19中に乾燥剤を分散させておいてもよい。
封止材17と透明基板13との接着部分への接着剤19の塗布は、市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。
In addition, the organic material which comprises the
Application | coating of the
また、板状の封止材17と透明基板13と接着剤19との間に隙間が形成される場合、この間隙には、気相及び液相では、窒素、アルゴン等の不活性気体やフッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また、真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性化合物を封入することもできる。
In addition, when a gap is formed between the plate-shaped
吸湿性化合物としては、例えば、金属酸化物(例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等)、硫酸塩(例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト等)、金属ハロゲン化物(例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、ヨウ化バリウム、ヨウ化マグネシウム等)、過塩素酸類(例えば、過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウム等)等が挙げられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物及び過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。 Examples of the hygroscopic compound include metal oxides (for example, sodium oxide, potassium oxide, calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide) and sulfates (for example, sodium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, cobalt sulfate). Etc.), metal halides (eg calcium chloride, magnesium chloride, cesium fluoride, tantalum fluoride, cerium bromide, magnesium bromide, barium iodide, magnesium iodide etc.), perchloric acids (eg perchloric acid) Barium, magnesium perchlorate, and the like), and anhydrous salts are preferably used in sulfates, metal halides, and perchloric acids.
一方、封止材17として封止膜を用いる場合、有機EL素子100における有機機能層3を完全に覆い、かつ有機EL素子100における透明電極1及び対向電極5aの端子部分を露出させる状態で、透明基板13上に封止膜が設けられる。
このような封止膜は、無機材料や有機材料を用いて構成される。特に、水分や酸素等、有機EL素子100における有機機能層3の劣化をもたらす物質の浸入を抑制する機能を有する材料で構成されることとする。このような材料として、例えば、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素等の無機材料が用いられる。さらに、封止膜の脆弱性を改良するために、これら無機材料からなる膜とともに、有機材料からなる膜を用いて積層構造としてもよい。
On the other hand, when a sealing film is used as the sealing
Such a sealing film is configured using an inorganic material or an organic material. In particular, it is made of a material having a function of suppressing entry of a substance that causes deterioration of the organic
これらの膜の作製方法については、特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができる。 The method for producing these films is not particularly limited. For example, vacuum deposition, sputtering, reactive sputtering, molecular beam epitaxy, cluster ion beam, ion plating, plasma polymerization, atmospheric pressure plasma A polymerization method, a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method, or the like can be used.
(保護膜、保護板)
透明基板13とともに、有機EL素子100及び封止材17を挟むようにして保護膜若しくは保護板を設けてもよい。この保護膜若しくは保護板は、有機EL素子100を機械的に保護するためのものであり、特に封止材17が封止膜である場合には、有機EL素子100に対する機械的な保護が十分ではないため、このような保護膜若しくは保護板を設けることが好ましい。
以上のような保護膜若しくは保護板としては、ガラス板、ポリマー板、これよりも薄型のポリマーフィルム、金属板、これよりも薄型の金属フィルム、又はポリマー材料膜や金属材料膜が適用される。特に、軽量かつ薄膜化ということから、ポリマーフィルムを用いることが好ましい。
(Protective film, protective plate)
A protective film or a protective plate may be provided so as to sandwich the
As the protective film or protective plate as described above, a glass plate, a polymer plate, a thinner polymer film, a metal plate, a thinner metal film, a polymer material film or a metal material film is applied. In particular, it is preferable to use a polymer film because it is lightweight and thin.
<有機EL素子の製造方法>
ここでは一例として、図2に示す有機EL素子100の製造方法について説明する。
まず、透明基板13上に、一般式(1)から一般式(3)のいずれか一つで表される構造を有する化合物を含有する中間層1aを、1μm以下、好ましくは10〜100nmの層厚になるように蒸着法等の適宜の方法により形成する。次に、銀(又は銀を含有する合金)を主成分とする導電性層1bを5〜20nmの範囲内、好ましくは8〜12nmの範囲内の層厚になるように蒸着法等の適宜の方法により中間層1a上に形成し、アノードとなる透明電極1を作製する。
<Method for producing organic EL element>
Here, as an example, a method for manufacturing the
First, an
次に、この上に正孔注入層3a、正孔輸送層3b、発光層3c、電子輸送層3d、電子注入層3eの順に成膜し、有機機能層3を形成する。これらの各層の成膜は、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、蒸着法、印刷法等があるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法又はスピンコート法が特に好ましい。さらに、層ごとに異なる成膜法を適用してもよい。これらの各層の成膜に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度50〜450℃、真空度1×10−6〜1×10−2Pa、蒸着速度0.01〜50nm/秒、基板温度−50〜300℃、層厚0.1〜5μmの範囲内で、各条件を適宜選択することが望ましい。
Next, a
以上のようにして有機機能層3を形成した後、この上部にカソードとなる対向電極5aを、蒸着法やスパッタ法等の適宜の成膜法によって形成する。この際、対向電極5aは、有機機能層3によって透明電極1に対して絶縁状態を保ちつつ、有機機能層3の上方から透明基板13の周縁に端子部分を引き出した形状にパターン形成する。これにより、有機EL素子100が得られる。その後には、有機EL素子100における透明電極1及び対向電極5aの端子部分を露出させた状態で、少なくとも有機機能層3を覆う封止材17を設ける。
After the organic
以上により、透明基板13上に所望の有機EL素子が得られる。このような有機EL素子100の作製においては、一回の真空引きで一貫して有機機能層3から対向電極5aまで作製するのが好ましいが、途中で真空雰囲気から透明基板13を取り出して異なる成膜法を施しても構わない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。
As described above, a desired organic EL element is obtained on the
このようにして得られた有機EL素子100に直流電圧を印加する場合には、アノードである透明電極1を+の極性とし、カソードである対向電極5aを−の極性として、電圧2〜40V程度を印加すると発光が観測できる。また、交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
When a DC voltage is applied to the
<有機EL素子の効果>
以上説明した有機EL素子100は、本発明の光透過性と導電性とを兼ね備えた透明電極1をアノードとして用い、この上部に有機機能層3とカソードとなる対向電極5aとを設けた構成である。このため、透明電極1と対向電極5aとの間に十分な電圧を印加して有機EL素子100での高輝度発光を実現しつつ、透明電極1側からの発光光hの取り出し効率が向上することによる高輝度化を図ることが可能である。さらに、所定輝度を得るための駆動電圧の低減による発光寿命の向上を図ることも可能になる。
<Effect of organic EL element>
The
≪4.有機EL素子の第2例≫
<有機EL素子の構成>
図3は、本発明の電子デバイスの一例として、上述した透明電極1を用いた有機EL素子の第2例を示す概略断面図である。図3に示す第2例の有機EL素子200が、図2に示した第1例の有機EL素子100と異なるところは、透明電極1をカソードとして用いるところにある。
以下、第1例と同様の構成要素についての重複する詳細な説明は省略し、第2例の有機EL素子200の特徴的な構成を説明する。
<< 4. Second example of organic EL element >>
<Configuration of organic EL element>
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a second example of an organic EL element using the
Hereinafter, a detailed description of the same components as those in the first example will be omitted, and a characteristic configuration of the
図3に示すとおり、有機EL素子200は、透明基板13上に設けられており、第1例と同様に、透明基板13上の透明電極1として先に説明した本発明の透明電極1を用いている。このため有機EL素子200は、少なくとも透明基板13側から発光光hを取り出せるように構成されている。ただし、この透明電極1は、カソード(陰極)として用いられる。このため、対向電極5bは、アノードとして用いられることになる。
このように構成される有機EL素子200の層構造は以下に説明する例に限定されることはなく、一般的な層構造であってもよいことは、第1例と同様である。
As shown in FIG. 3, the
The layer structure of the
第2例の場合の一例としては、カソードとして機能する透明電極1の上部に、電子注入層3e/電子輸送層3d/発光層3c/正孔輸送層3b/正孔注入層3aをこの順に積層した構成が例示される。ただし、このうち少なくとも有機材料で構成された発光層3cを有することが必須である。
As an example of the second example, an
なお、有機機能層3は、これらの層の他にも、第1例で説明したのと同様に、必要に応じたさまざまな構成が採用される。このような構成において、透明電極1と対向電極5bとで有機機能層3が挟持された部分のみが、有機EL素子200における発光領域となることも第1例と同様である。
In addition to these layers, the organic
また、以上のような層構成においては、透明電極1の低抵抗化を図ることを目的として、透明電極1の導電性層1bに接して補助電極15が設けられていてもよいことも、第1例と同様である。
ここで、アノードとして用いられる対向電極5bは、金属、合金、有機若しくは無機の導電性化合物、又はこれらの混合物等から構成されている。具体的には、金(Au)等の金属、ヨウ化銅(CuI)、ITO、ZnO、TiO2、SnO2等の酸化物半導体等が挙げられる。
In the layer structure as described above, the
Here, the
以上のように構成されている対向電極5bは、これらの導電性材料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、対向電極5bとしてのシート抵抗値は、数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常5nm〜5μm、好ましくは5〜200nmの範囲内で選ばれる。
The
Further, the sheet resistance value as the
なお、この有機EL素子200が、対向電極5b側からも発光光hを取り出せるように構成されている場合、対向電極5bを構成する材料としては、上述した導電性材料のうち光透過性の良好な導電性材料が選択されて用いられる。
以上のような構成の有機EL素子200は、有機機能層3の劣化を防止することを目的として、第1例と同様に封止材17で封止されている。
In addition, when this
The
以上説明した有機EL素子200を構成する主要各層のうち、アノードとして用いられる対向電極5b以外の構成要素の詳細な構成及び有機EL素子200の製造方法は、第1例と同様である。このため、詳細な説明は省略する。
Among the main layers constituting the
<有機EL素子の効果>
以上説明した有機EL素子200は、本発明の光透過性と導電性とを兼ね備えた透明電極1をカソードとして用い、この上部に有機機能層3とアノードとなる対向電極5bとを設けた構成である。このため、第1例と同様に、透明電極1と対向電極5bとの間に十分な電圧を印加して有機EL素子200での高輝度発光を実現しつつ、透明電極1側からの発光光hの取り出し効率が向上することによる高輝度化を図ることが可能である。さらに、所定輝度を得るための駆動電圧の低減による発光寿命の向上を図ることも可能になる。
<Effect of organic EL element>
The
≪5.有機EL素子の第3例≫
<有機EL素子の構成>
図4は、本発明の電子デバイスの一例として、上述した透明電極1を用いた有機EL素子の第3例を示す概略断面図である。図4に示す第3例の有機EL素子300が、図2に示した第1例の有機EL素子100と異なるところは、基板131側に対向電極5cを設け、この上部に有機機能層3と透明電極1とをこの順に積層したところにある。
以下、第1例と同様の構成要素についての重複する詳細な説明は省略し、第3例の有機EL素子300の特徴的な構成を説明する。
≪5. Third example of organic EL element >>
<Configuration of organic EL element>
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a third example of the organic EL element using the
Hereinafter, the detailed description of the same components as those in the first example will be omitted, and the characteristic configuration of the
図4に示す有機EL素子300は、基板131上に設けられており、基板131側から、アノードとなる対向電極5c、有機機能層3及びカソードとなる透明電極1がこの順に積層されている。このうち、透明電極1として、先に説明した本発明の透明電極1を用いている。このため、有機EL素子300は、少なくとも基板131とは逆の透明電極1側から発光光hを取り出せるように構成されている。
このように構成される有機EL素子300の層構造は、以下に説明する例に限定されることはなく、一般的な層構造であってもよいことは第1例と同様である。
The
The layer structure of the
第3例の場合の一例としては、アノードとして機能する対向電極5cの上部に、正孔注入層3a/正孔輸送層3b/発光層3c/電子輸送層3dをこの順に積層した構成が例示される。ただし、このうち少なくとも有機材料を用いて構成された発光層3cを有することが必須である。また、電子輸送層3dは、電子注入層3eを兼ねたもので、電子注入性を有する電子輸送層3dとして設けられていることとする。
An example of the case of the third example is a configuration in which a
特に、第3例の有機EL素子300に特徴的な構成としては、電子注入性を有する電子輸送層3dが、透明電極1における中間層1aとして設けられているところにある。すなわち、第3例においては、カソードとして用いられる透明電極1が、電子注入性を有する電子輸送層3dを兼ねる中間層1aと、その上部に設けられた導電性層1bとで構成されているものである。
In particular, the characteristic structure of the
このような電子輸送層3dは、上述した透明電極1の中間層1aを構成する材料を用いて構成されている。
なお、有機機能層3は、これらの層の他にも、第1例で説明したと同様に、必要に応じたさまざまな構成が採用されるが、透明電極1の中間層1aを兼ねる電子輸送層3dと、透明電極1の導電性層1bとの間には、電子注入層や正孔阻止層が設けられることはない。以上のような構成において、透明電極1と対向電極5cとで有機機能層3が挟持された部分のみが、有機EL素子300における発光領域となることは、第1例と同様である。
Such an
In addition to these layers, the organic
また、以上のような層構成においては、透明電極1の低抵抗化を図ることを目的とし、透明電極1の導電性層1bに接して補助電極15が設けられていてもよいことも、第1例と同様である。
In the layer structure as described above, the
さらに、アノードとして用いられる対向電極5cは、金属、合金、有機若しくは無機の導電性化合物、又はこれらの混合物等から構成されている。具体的には、銀(Ag)、金(Au)等の金属、ヨウ化銅(CuI)、ITO、ZnO、TiO2、SnO2等の酸化物半導体等が挙げられる。
Furthermore, the
以上のように構成されている対向電極5cは、これらの導電性材料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、対向電極5cとしてのシート抵抗値は、数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常5nm〜5μm、好ましくは5〜200nmの範囲で選ばれる。
The
Further, the sheet resistance value as the
なお、この有機EL素子300が、対向電極5c側からも発光光hを取り出せるように構成されている場合、対向電極5cを構成する材料としては、上述した導電性材料のうち光透過性の良好な導電性材料が選択されて用いられる。またこの場合、基板131としては、第1例で説明した透明基板13と同様のものが用いられ、基板131の外側に向かう面が光取り出し面131aとなる。
In addition, when this
<有機EL素子の効果>
以上説明した有機EL素子300は、有機機能層3の最上部を構成する電子注入性を有する電子輸送層3dを中間層1aとし、この上部に導電性層1bを設けることにより、中間層1aと導電性層1bとからなる透明電極1をカソードとして設けた構成である。このため、第1例及び第2例と同様に、透明電極1と対向電極5cとの間に十分な電圧を印加して有機EL素子300での高輝度発光を実現しつつ、透明電極1側からの発光光hの取り出し効率が向上することによる高輝度化を図ることが可能である。さらに、所定輝度を得るための駆動電圧の低減による発光寿命の向上を図ることも可能になる。また、対向電極5cが光透過性を有する場合には、対向電極5cからも発光光hを取り出すことができる。
<Effect of organic EL element>
In the
なお、上述の第3例においては、透明電極1の中間層1aが電子注入性を有する電子輸送層3dを兼ねているものとして説明したが、本例はこれに限られるものではなく、中間層1aが電子注入性を有していない電子輸送層3dを兼ねているものであってもよいし、中間層1aが電子輸送層ではなく電子注入層を兼ねているものであってもよい。また、中間層1aが有機EL素子の発光機能に影響を及ぼさない程度の極薄膜として形成されているものとしてもよく、この場合には、中間層1aは電子輸送性及び電子注入性を有していない。
In the third example described above, the
さらに、透明電極1の中間層1aが有機EL素子の発光機能に影響を及ぼさない程度の極薄膜として形成されている場合には、基板131側の対向電極5cをカソードとし、有機機能層3上の透明電極1をアノードとしてもよい。この場合、有機機能層3は、基板131上の対向電極(カソード)5c側から順に、例えば、電子注入層3e/電子輸送層3d/発光層3c/正孔輸送層3b/正孔注入層3aが積層される。そして、この上部に極薄い中間層1aと導電性層1bとの積層構造からなる透明電極1が、アノードとして設けられる。
Further, when the
≪6.有機EL素子の用途≫
上述した各構成の有機EL素子は、上述したように面発光体であるため各種の発光光源として用いることができる。例えば、家庭用照明や車内照明等の照明装置、時計や液晶用のバックライト、看板広告用照明、信号機の光源、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられる。特に、カラーフィルターと組み合わせた液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。
≪6. Applications of organic EL elements >>
Since the organic EL elements having the above-described configurations are surface light emitters as described above, they can be used as various light emission sources. For example, lighting devices such as home lighting and interior lighting, backlights for watches and liquid crystals, lighting for billboard advertisements, light sources for traffic lights, light sources for optical storage media, light sources for electrophotographic copying machines, light sources for optical communication processors, Examples include a light source of an optical sensor. In particular, it can be effectively used for a backlight of a liquid crystal display device combined with a color filter and a light source for illumination.
また、本発明の有機EL素子は、照明用や露光光源のような一種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置(ディスプレイ)として使用してもよい。この場合、近年の照明装置及びディスプレイの大型化にともない、有機EL素子を設けた発光パネル同士を平面的に接合する、いわゆるタイリングによって発光面を大面積化してもよい。 Further, the organic EL element of the present invention may be used as a kind of lamp for illumination or exposure light source, a projection device for projecting an image, or a type for directly viewing a still image or a moving image. It may be used as a display device (display). In this case, with the recent increase in the size of lighting devices and displays, the light emitting surface may be enlarged by so-called tiling, in which light emitting panels provided with organic EL elements are joined together in a plane.
動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は、単純マトリクス(パッシブマトリクス)方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでもよい。また、異なる発光色を有する本発明の有機EL素子を2種以上使用することにより、カラー又はフルカラー表示装置を作製することが可能である。
以下では、用途の一例として照明装置について説明し、次にタイリングによって発光面を大面積化した照明装置について説明する。
The driving method when used as a display device for moving image reproduction may be either a simple matrix (passive matrix) method or an active matrix method. In addition, a color or full-color display device can be manufactured by using two or more organic EL elements of the present invention having different emission colors.
Hereinafter, a lighting device will be described as an example of the application, and then a lighting device in which the light emitting surface is enlarged by tiling will be described.
≪7.照明装置−1≫
本発明の有機EL素子は、照明装置に用いることができる。
本発明の有機EL素子は、上述した構成の各有機EL素子に共振器構造を持たせた設計としてもよい。共振器構造を有するように構成された有機EL素子の使用目的としては、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるが、これらに限定されない。また、レーザー発振をさせることにより上記用途に使用してもよい。
≪7. Lighting device-1 >>
The organic EL element of the present invention can be used for a lighting device.
The organic EL element of the present invention may be designed such that each organic EL element having the above-described configuration has a resonator structure. The purpose of use of the organic EL element configured to have a resonator structure includes a light source of an optical storage medium, a light source of an electrophotographic copying machine, a light source of an optical communication processor, a light source of an optical sensor, etc. It is not limited to. Moreover, you may use for the said use by making a laser oscillation.
なお、本発明の有機EL素子に用いられる材料は、実質的に白色の発光を生じる有機EL素子(白色有機EL素子)に適用できる。例えば、複数の発光材料により複数の発光色を同時に発光させて、混色により白色発光を得ることもできる。複数の発光色の組み合わせとしては、赤色、緑色、青色の三原色の三つの発光極大波長を含有させたものでもよいし、青色と黄色、青緑と橙色等の補色の関係を利用した二つの発光極大波長を含有したものでもよい。 In addition, the material used for the organic EL element of this invention is applicable to the organic EL element (white organic EL element) which produces substantially white light emission. For example, a plurality of luminescent colors can be simultaneously emitted by a plurality of luminescent materials, and white light emission can be obtained by mixing colors. As a combination of a plurality of emission colors, those containing the three emission maximum wavelengths of the three primary colors of red, green and blue may be used, or two emission using the complementary colors such as blue and yellow, blue green and orange, etc. It may contain a maximum wavelength.
また、複数の発光色を得るための発光材料の組み合わせは、複数のリン光又は蛍光で発光する材料を複数組み合わせたもの、蛍光又はリン光で発光する発光材料と、発光材料からの光を励起光として発光する色素材料との組み合わせたもののいずれでもよいが、白色有機EL素子においては、発光ドーパントを複数組み合わせて混合したものでもよい。 In addition, a combination of light emitting materials for obtaining a plurality of emission colors is a combination of a plurality of phosphorescent or fluorescent materials, a light emitting material that emits fluorescence or phosphorescence, and excitation of light from the light emitting materials. Any combination with a pigment material that emits light as light may be used, but in a white organic EL element, a combination of a plurality of light-emitting dopants may be used.
このような白色有機EL素子は、各色発光の有機EL素子をアレー状に個別に並列配置して白色発光を得る構成と異なり、有機EL素子自体が白色を発光する。このため、素子を構成するほとんどの層の成膜にマスクを必要とせず、一面に蒸着法、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等で成膜することができ、生産性も向上する。 Such a white organic EL element is different from a configuration in which organic EL elements each emitting light are individually arranged in parallel in an array to obtain white light emission, and the organic EL element itself emits white light. For this reason, a mask is not required for film formation of most layers constituting the element, and deposition can be performed on one side by vapor deposition, casting, spin coating, ink jet, printing, etc., and productivity is also improved. To do.
また、このような白色有機EL素子の発光層に用いる発光材料としては、特に制限はなく、例えば、液晶表示素子におけるバックライトであれば、CF(カラーフィルター)特性に対応した波長範囲に適合するように、上記した金属錯体や公知の発光材料の中から任意のものを選択して組み合わせて白色化すればよい。
以上に説明した白色有機EL素子を用いれば、実質的に白色の発光を生じる照明装置を作製することが可能である。
Moreover, there is no restriction | limiting in particular as a light emitting material used for the light emitting layer of such a white organic EL element, For example, if it is a backlight in a liquid crystal display element, it will fit in the wavelength range corresponding to CF (color filter) characteristic. As described above, any one of the above-described metal complexes and known light-emitting materials may be selected and combined to be whitened.
If the white organic EL element demonstrated above is used, it is possible to produce the illuminating device which produces substantially white light emission.
≪8.照明装置−2≫
図5は、上記各構成の有機EL素子を複数用いて発光面を大面積化した照明装置の概略断面図である。
図5に示すとおり、照明装置21は、透明基板13上に有機EL素子100を備えた複数の発光パネル22を、支持基板23上に複数配列する(タイリングする)ことによって発光面を大面積化した構成である。支持基板23は、封止材17を兼ねるものであってもよく、この支持基板23と、発光パネル22の透明基板13との間に有機EL素子100を挟持する状態で各発光パネル22をタイリングする。支持基板23と透明基板13との間には接着剤19を充填し、これによって有機EL素子100を封止してもよい。なお、発光パネル22の周囲には、アノードである透明電極1及びカソードである対向電極5aの端部を露出させておく。ただし、図5においては対向電極5aの露出部分のみを図示した。
なお、図5では、有機EL素子100を構成する有機機能層3として、透明電極1上に、正孔注入層3a/正孔輸送層3b/発光層3c/電子輸送層3d/電子注入層3eを順次積層した構成を一例として示している。
≪8. Lighting device-2 >>
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an illuminating device having a large light emitting surface using a plurality of organic EL elements having the above-described configurations.
As shown in FIG. 5, the illuminating device 21 has a light emitting surface having a large area by arranging a plurality of
In FIG. 5, as the organic
このような構成の照明装置21では、各発光パネル22の中央が発光領域Aとなり、発光パネル22間には非発光領域Bが発生する。このため、非発光領域Bからの光取り出し量を増加させるための光取り出し部材を、光取り出し面13aの非発光領域Bに設けてもよい。光取り出し部材としては、集光シートや光拡散シートを用いることができる。
In the lighting device 21 having such a configuration, the center of each light emitting
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに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.
[実施例1]
《透明電極の作製》
以下に説明するように、透明電極101〜123を、導電性領域の面積が5cm×5cmとなるように作製した。透明電極101は、導電性層のみからなる単層構造の透明電極として作製し、透明電極102〜123は、中間層と導電性層との積層構造の透明電極として作製した。
[Example 1]
<< Preparation of transparent electrode >>
As described below, the transparent electrodes 101 to 123 were fabricated so that the area of the conductive region was 5 cm × 5 cm. The transparent electrode 101 was produced as a transparent electrode having a single layer structure consisting only of a conductive layer, and the transparent electrodes 102 to 123 were produced as transparent electrodes having a laminated structure of an intermediate layer and a conductive layer.
(1)透明電極101の作製
まず、透明な無アルカリガラス製の基板を、市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、真空蒸着装置の真空槽に取り付けた。また、タングステン製の抵抗加熱ボートに銀(Ag)を充填し、当該真空槽内に取り付けた。次に、真空槽を4×10−4Paまで減圧した後、抵抗加熱ボートを通電して加熱し、蒸着速度0.1〜0.2nm/秒の範囲内で、基板上に層厚8nmの銀からなる導電性層を成膜し、単層構造の透明電極101を作製した。
(1) Production of transparent electrode 101 First, a transparent non-alkali glass substrate was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus and attached to a vacuum chamber of the vacuum deposition apparatus. Moreover, the resistance heating boat made from tungsten was filled with silver (Ag), and was attached in the said vacuum chamber. Next, after depressurizing the vacuum tank to 4 × 10 −4 Pa, the resistance heating boat is energized and heated, and the layer thickness is 8 nm on the substrate within the range of the deposition rate of 0.1 to 0.2 nm / second. A conductive layer made of silver was formed to produce a transparent electrode 101 having a single layer structure.
(2)透明電極102の作製
透明な無アルカリガラス製の基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、下記に示す比較化合物(1)をタンタル製抵抗加熱ボートに充填し、これらの基板ホルダーと加熱ボートとを真空蒸着装置の第1真空槽に取り付けた。また、タングステン製の抵抗加熱ボートに銀を充填し、第2真空槽内に取り付けた。
(2) Production of transparent electrode 102 A transparent non-alkali glass substrate is fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus, and the following comparative compound (1) is filled in a resistance heating boat made of tantalum, and these substrates The holder and the heating boat were attached to the first vacuum chamber of the vacuum evaporation apparatus. Moreover, the resistance heating boat made from tungsten was filled with silver, and it attached in the 2nd vacuum chamber.
この状態で、まず、第1真空槽を4×10−4Paまで減圧した後、比較化合物(1)の入った加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1〜0.2nm/秒の範囲内で、基板上に層厚30nmの比較化合物(1)からなる中間層を設けた。 In this state, first, the first vacuum chamber was depressurized to 4 × 10 −4 Pa, and then the heating boat containing the comparative compound (1) was energized and heated, and the deposition rate was 0.1 to 0.2 nm / second. In this range, an intermediate layer made of the comparative compound (1) having a layer thickness of 30 nm was provided on the substrate.
次に、中間層まで成膜した基板を真空のまま第2真空槽に移し、第2真空槽を4×10−4Paまで減圧した後、銀の入った加熱ボートを通電して加熱し、蒸着速度0.1〜0.2nm/秒の範囲内で、層厚8nmの銀からなる導電性層を形成し、中間層と導電性層との積層構造からなる透明電極102を作製した。 Next, the substrate formed up to the intermediate layer was transferred to the second vacuum chamber in a vacuum, the second vacuum chamber was depressurized to 4 × 10 −4 Pa, and then the heating boat containing silver was energized and heated, A conductive layer made of silver having a layer thickness of 8 nm was formed within the range of the deposition rate of 0.1 to 0.2 nm / second, and a transparent electrode 102 having a laminated structure of an intermediate layer and a conductive layer was produced.
(3)透明電極103及び104の作製
透明電極102の作製において、導電性層の層厚をそれぞれ10nm、15nmに変更した以外は同様にして、透明電極103及び104を作製した。
(3) Production of transparent electrodes 103 and 104 Transparent electrodes 103 and 104 were produced in the same manner except that the thickness of the conductive layer was changed to 10 nm and 15 nm, respectively.
(4)透明電極105〜107の作製
透明電極102〜104の作製において、中間層の構成材料を例示化合物I−1に変更した以外は同様にして、透明電極105〜107を作製した。
(4) Preparation of transparent electrodes 105 to 107 Transparent electrodes 105 to 107 were prepared in the same manner as in the preparation of the transparent electrodes 102 to 104 except that the constituent material of the intermediate layer was changed to the exemplified compound I-1.
(5)透明電極108〜115の作製
透明電極105の作製において、中間層の構成材料を表2に記載の化合物に変更した以外は同様にして、透明電極108〜115を作製した。
(5) Production of transparent electrodes 108 to 115 Transparent electrodes 108 to 115 were produced in the same manner as the production of the transparent electrode 105 except that the constituent material of the intermediate layer was changed to the compounds shown in Table 2.
(6)透明電極116の作製
無アルカリガラス製の基材上に、I−7のトルエン溶液を用い、スピンコート法により薄膜を形成した。150℃で1時間加熱乾燥し、層厚30nmのI−7を含有する中間層を設けた。
この中間層上に、導電性層材料として錯体銀からなるインクジェットインク(Ink Tec(株)製、TEC−IJ−010)1.0mlを、エタノールにより10倍希釈した。この希釈溶液0.1mlを、スピンコート法により塗布・パターニングした後、120℃で30分間焼成し、層厚8nmの銀からなる導電性層を形成し、中間層と導電性層との積層構造からなる透明電極116を作製した。
(6) Production of Transparent Electrode 116 A thin film was formed on a non-alkali glass base material by spin coating using a toluene solution of I-7. An intermediate layer containing I-7 having a layer thickness of 30 nm was provided by heating and drying at 150 ° C. for 1 hour.
On this intermediate layer, 1.0 ml of inkjet ink (TEC-IJ-010, manufactured by Ink Tec Co., Ltd.) made of complex silver as a conductive layer material was diluted 10 times with ethanol. After applying and patterning 0.1 ml of this diluted solution by spin coating, baking is performed at 120 ° C. for 30 minutes to form a conductive layer made of silver having a layer thickness of 8 nm, and a laminated structure of an intermediate layer and a conductive layer A transparent electrode 116 made of was prepared.
(7)透明電極117の作製
無アルカリガラス製の基材上に、I−8のトルエン溶液を用い、スピンコート法により薄膜を形成した。150℃で1時間加熱乾燥し、層厚30nmのI−8を含有する中間層を設けた。
次に、中間層まで成膜した基板を真空槽に移し、真空槽を4×10−4Paまで減圧した後、銀の入った加熱ボートを通電して加熱し、蒸着速度0.1〜0.2nm/秒の範囲内で、層厚8nmの銀からなる導電性層を形成し、中間層と導電性層との積層構造からなる透明電極117を作製した。
(7) Production of transparent electrode 117 A thin film was formed on a base made of alkali-free glass by using a toluene solution of I-8 by a spin coating method. An intermediate layer containing I-8 having a layer thickness of 30 nm was provided by heating and drying at 150 ° C. for 1 hour.
Next, after transferring the substrate formed up to the intermediate layer to a vacuum chamber and depressurizing the vacuum chamber to 4 × 10 −4 Pa, the heating boat containing silver was energized and heated, and the deposition rate was 0.1 to 0. A conductive layer made of silver having a layer thickness of 8 nm was formed within a range of 0.2 nm / second, and a transparent electrode 117 having a laminated structure of an intermediate layer and a conductive layer was produced.
(8)透明電極118の作製
透明電極117の作製において、中間層の構成材料を表2に記載の化合物に変更した以外は同様にして、透明電極118を作製した。
(8) Production of Transparent Electrode 118 Transparent electrode 118 was produced in the same manner as production of transparent electrode 117 except that the constituent material of the intermediate layer was changed to the compounds shown in Table 2.
(9)透明電極119及び120の作製
透明電極105の作製において、導電性層を表2に記載の材料に変更した以外は同様にして、透明電極119及び120を作製した。
(9) Production of transparent electrodes 119 and 120 Transparent electrodes 119 and 120 were produced in the same manner except that the conductive layer was changed to the material shown in Table 2 in the production of the transparent electrode 105.
(10)透明電極121〜123の作製
透明電極109、114及び117の作製において、基板を無アルカリガラスからPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムに変更した以外は同様にして、透明電極121〜123を作製した。
(10) Production of transparent electrodes 121 to 123 Transparent electrodes 121 to 123 were produced in the same manner except that the substrate was changed from non-alkali glass to PET (polyethylene terephthalate) film in the production of transparent electrodes 109, 114, and 117. .
《透明電極の評価》
作製した透明電極101〜123について、下記の方法に従い、光透過率、シート抵抗値及び高温高湿下での光透過率変化(耐久性)の測定を行った。
<< Evaluation of transparent electrode >>
About the produced transparent electrodes 101-123, according to the following method, the light transmittance, sheet resistance value, and the light transmittance change (durability) under high temperature, high humidity were measured.
(1)光透過率の測定
作製した各透明電極について、分光光度計(日立ハイテクノロジーズ社製U−3300)を用い、各透明電極の基板をリファレンスとして、測定光波長550nmにおける光透過率(%)を測定した。測定結果を表2に示した。
(1) Measurement of light transmittance For each of the produced transparent electrodes, a spectrophotometer (U-3300 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) was used, and the light transmittance (%) at a measurement light wavelength of 550 nm with reference to the substrate of each transparent electrode. ) Was measured. The measurement results are shown in Table 2.
(2)シート抵抗値の測定
作製した各透明電極について、抵抗率計(三菱化学アナリテック社製MCP−T610)を用い、4探針法定電流印加方式でシート抵抗値(Ω/□)を測定した。測定結果を表2に示した。
(2) Measurement of sheet resistance value For each of the produced transparent electrodes, a sheet resistance value (Ω / □) was measured by a 4-probe method constant current application method using a resistivity meter (MCP-T610 manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd.). did. The measurement results are shown in Table 2.
(3)高温高湿下でのシート抵抗値変化の測定
作製した各透明電極について、温度100℃/相対湿度90%雰囲気下において保存し、シート抵抗値変化を測定した。具体的には、試験開始前と500時間経過後のシート抵抗値を比較して、変化を評価し、結果を表2に示した。シート抵抗値は、抵抗率計(三菱化学アナリテック社製MCP−T610)を用い、四探針法定電流印加方式でシート抵抗値(Ω/□)を測定し、初期シートからの抵抗値の変化を算出した。各透明電極の高温高湿下でのシート抵抗値変化は、透明電極119のシート抵抗値変化を100とする相対値で示しており、値が小さいほど変化が少ないことを表し、耐久性が優れている。
(3) Measurement of sheet resistance value change under high temperature and high humidity About each produced transparent electrode, it preserve | saved in
(4)まとめ
表2から明らかなように、中間層上に銀(Ag)を主成分とした導電性層を設けた本発明の透明電極109〜123は、いずれも光透過率が50%以上であり、シート抵抗値が38.2Ω/□以下に抑えられている。これに対して、比較例の透明電極101〜104は、光透過率が50%未満のものがあり、しかもシート抵抗値が38.2Ω/□を超える値を示したものがあった。
また、耐久性(高温高湿下でのシート抵抗値変化)においても、本発明の透明電極105〜123が、比較例の透明電極101〜104と比較して、変化が小さく、優れていることが分かった。
(4) Summary As is clear from Table 2, the transparent electrodes 109 to 123 of the present invention in which a conductive layer mainly composed of silver (Ag) is provided on the intermediate layer have a light transmittance of 50% or more. The sheet resistance value is suppressed to 38.2 Ω / □ or less. On the other hand, some of the transparent electrodes 101 to 104 of the comparative example had a light transmittance of less than 50%, and the sheet resistance value showed a value exceeding 38.2Ω / □.
Further, in terms of durability (change in sheet resistance value under high temperature and high humidity), the transparent electrodes 105 to 123 of the present invention are small and excellent in comparison with the transparent electrodes 101 to 104 of the comparative example. I understood.
また、PET(ポリエチレンテレフタレート)のような樹脂フィルムにおいても、本発明の化合物を中間層に用いることで、無アルカリガラスと同等の評価結果が得られたことから、基板によらず効果を発現することが確認できた。
以上から、本発明の透明電極は、高い光透過率と導電性とを兼ね備え、更に耐久性に優れていることが確認された。
In addition, even in a resin film such as PET (polyethylene terephthalate), by using the compound of the present invention for the intermediate layer, an evaluation result equivalent to that of non-alkali glass was obtained, so that the effect is exhibited regardless of the substrate. I was able to confirm.
From the above, it was confirmed that the transparent electrode of the present invention has high light transmittance and conductivity, and is further excellent in durability.
[実施例2]
《発光パネルの作製》
本発明の透明電極をアノードとして用いた両面発光型の発光パネル401〜423を作製した。以下、図6を参照して、作製手順を説明する。
[Example 2]
<Production of light emitting panel>
Double-sided light emitting panels 401 to 423 using the transparent electrode of the present invention as an anode were manufactured. Hereinafter, the manufacturing procedure will be described with reference to FIG.
(1)発光パネル401の作製
まず、実施例1で作製した透明電極101、すなわち、導電性層1bのみを有する透明電極1が形成された透明基板13を、市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、透明電極1の形成面側に蒸着マスクを対向配置した。また、真空蒸着装置内の加熱ボートの各々に、有機機能層3を構成する各材料を、それぞれの層の成膜に最適な量で充填した。なお、加熱ボートは、タングステン製抵抗加熱用材料で作製されたものを用いた。
(1) Production of Light-Emitting Panel 401 First, the transparent substrate 101 produced in Example 1, that is, the
次いで、真空蒸着装置の蒸着室内を真空度4×10−4Paまで減圧し、各材料が入った加熱ボートを順次通電して加熱することにより、以下のように各層を成膜した。
まず、正孔輸送注入材料としてα−NPD(4,4′−Bis[phenyl(1−naphthyl)amino]−1,1′−biphenyl)が入った加熱ボートに通電して加熱し、α−NPDよりなる正孔注入層と正孔輸送層とを兼ねた正孔輸送注入層31を、透明電極1を構成する導電性層1b上に成膜した。この際、蒸着速度0.1〜0.2nm/秒、層厚20nmとした。
Next, the inside of the vapor deposition chamber of the vacuum vapor deposition apparatus was depressurized to a vacuum degree of 4 × 10 −4 Pa, and each layer was formed as follows by sequentially energizing and heating the heating boat containing each material.
First, a heating boat containing α-NPD (4,4′-Bis [phenyl (1-naphthyl) amino] -1,1′-biphenyl) as a hole transport injection material is energized and heated, and α-NPD A hole
次いで、ホスト材料H4の入った加熱ボートと、リン光発光ドーパントIr−4の入った加熱ボートとを、それぞれ独立に通電し、ホスト材料H4とリン光発光ドーパントIr−4を含有する発光層3cを、正孔輸送注入層31上に成膜した。この際、蒸着速度がホスト材料H4:リン光発光ドーパントIr−4=100:6となるように、加熱ボートの通電を調節した。また、層厚は30nmとした。
Next, the heating boat containing the host material H4 and the heating boat containing the phosphorescent dopant Ir-4 are energized independently, and the
次いで、正孔阻止材料としてBAlq([Bis(2−methyl−8−quinolinolate)−4−(phenylphenolato)aluminium])が入った加熱ボートに通電して加熱し、BAlqよりなる正孔阻止層33を、発光層3c上に成膜した。この際、蒸着速度0.1〜0.2nm/秒、層厚10nmとした。
Next, the hole blocking layer 33 made of BAlq is heated by energizing a heating boat containing BAlq ([Bis (2-methyl-8-quinolinolate) -4- (phenylphenolato) aluminum]) as a hole blocking material. A film was formed on the
その後、電子輸送材料として下記に示すET−6の入った加熱ボートと、フッ化カリウムの入った加熱ボートとを、それぞれ独立に通電し、ET−6とフッ化カリウムを含有する電子輸送層3dを、正孔阻止層33上に成膜した。この際、蒸着速度がET−6:フッ化カリウム=75:25になるように、加熱ボートの通電を調節した。また、層厚30nmとした。
Thereafter, a heating boat containing ET-6 shown below as an electron transporting material and a heating boat containing potassium fluoride were energized independently, and an
次に、電子注入材料としてフッ化カリウムの入った加熱ボートに通電して加熱し、フッ化カリウムよりなる電子注入層3eを、電子輸送層3d上に成膜した。この際、蒸着速度0.01〜0.02nm/秒、層厚1nmとした。
Next, a heating boat containing potassium fluoride as an electron injection material was energized and heated to form an
その後、電子注入層3eまで成膜した透明基板13を、真空蒸着装置の蒸着室から、対向電極材料としてITOのターゲットが取り付けられたスパッタ装置の処理室内に、真空状態を保持したまま移送した。次いで、処理室内において、成膜速度0.3〜0.5nm/秒で、膜厚150nmのITOからなる光透過性の対向電極5aをカソードとして成膜した。以上により、透明基板13上に有機EL素子400を形成した。
Thereafter, the
その後、有機EL素子400を、厚さ300μmのガラス基板からなる封止材17で覆い、有機EL素子400を囲む状態で、封止材17と透明基板13との間に接着剤19(シール材)を充填した。接着剤19としては、エポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を用いた。封止材17と透明基板13との間に充填した接着剤19に対して、ガラス基板(封止材17)側からUV光を照射し、接着剤19を硬化させて有機EL素子400を封止した。
Thereafter, the
なお、有機EL素子400の形成においては、各層の形成に蒸着マスクを使用し、5cm×5cmの透明基板13における中央の4.5cm×4.5cmを発光領域Aとし、発光領域Aの全周に幅0.25cmの非発光領域Bを設けた。また、アノードである透明電極1とカソードである対向電極5aとは、正孔輸送注入層31から電子注入層3eまでの有機機能層3によって絶縁された状態で、透明基板13の周縁に端子部分を引き出された形状で形成した。
In forming the
以上のようにして、透明基板13上に有機EL素子400を設け、これを封止材17と接着剤19とで封止した発光パネル401を作製した。
発光パネル401においては、発光層3cで発生した各色の発光光hが、透明電極1側すなわち透明基板13側と、対向電極5a側すなわち封止材17側との両方から取り出される。
As described above, the light emitting panel 401 in which the
In the light emitting panel 401, the emitted light h of each color generated in the
(2)発光パネル402の作製
発光パネル401の作製において、中間層1aの構造材料を比較化合物(2)に変更し、層厚を40nmに変更した透明電極102を用いて作製した以外は同様にして、発光パネル402を作製した。
(2) Production of light emitting panel 402 The production of the light emitting panel 401 was the same except that the structural material of the
(3)発光パネル403及び404の作製
発光パネル402の作製において、導電性層1bの層厚をそれぞれ10nm、15nmに変更した以外は同様にして、発光パネル403〜404を作製した。
(3) Production of Light-Emitting Panels 403 and 404 Light-emitting panels 403 to 404 were produced in the same manner except that the thickness of the
(4)発光パネル405〜407の作製
発光パネル402〜404の作製において、中間層1aの構成材料を例示化合物I−9に変更した以外は同様にして、発光パネル405〜407を作製した。
(4) Production of light-emitting panels 405 to 407 Light-emitting panels 405 to 407 were produced in the same manner as in the production of the light-emitting panels 402 to 404 except that the constituent material of the
(5)発光パネル408〜415の作製
発光パネル405の作製において、中間層1aの構成材料を表3に記載の化合物に変更した以外は同様にして、発光パネル408〜415を作製した。
(5) Production of light-emitting panels 408 to 415 Light-emitting panels 408 to 415 were produced in the same manner as the light-emitting panel 405 except that the constituent material of the
(6)発光パネル416の作製
無アルカリガラス製の基材上に、I−15のトルエン溶液を用い、スピンコート法により薄膜を形成した。150℃で1時間加熱乾燥し、層厚40nmのI−15を含有する中間層を設けた。
この中間層上に、導電性層材料として錯体銀からなるインクジェットインク(Ink Tec(株)製、TEC−IJ−010)1.0mlを、エタノールにより10倍希釈した。この希釈溶液0.1mlを、スピンコート法により塗布・パターニングした後、120℃で30分間焼成し、層厚8nmの銀からなる導電性層を形成し、中間層と導電性層との積層構造からなる透明電極を作製した。
発光パネル405の作製において、当該透明電極を用いた以外は同様にして、発光パネル416を作製した。
(6) Production of Light-Emitting Panel 416 A thin film was formed by spin coating using a toluene solution of I-15 on a non-alkali glass substrate. An intermediate layer containing I-15 having a layer thickness of 40 nm was provided by heating and drying at 150 ° C. for 1 hour.
On this intermediate layer, 1.0 ml of inkjet ink (TEC-IJ-010, manufactured by Ink Tec Co., Ltd.) made of complex silver as a conductive layer material was diluted 10 times with ethanol. After applying and patterning 0.1 ml of this diluted solution by spin coating, baking is performed at 120 ° C. for 30 minutes to form a conductive layer made of silver having a layer thickness of 8 nm, and a laminated structure of an intermediate layer and a conductive layer A transparent electrode comprising:
In manufacturing the light-emitting panel 405, a light-emitting panel 416 was manufactured in the same manner except that the transparent electrode was used.
(7)発光パネル417の作製
無アルカリガラス製の基材上に、I−16のトルエン溶液を用い、スピンコート法により薄膜を形成した。150℃で1時間加熱乾燥し、層厚40nmのI−16を含有する中間層を設けた。
次に、中間層まで成膜した基板を真空槽に移し、真空槽を4×10−4Paまで減圧した後、銀の入った加熱ボートを通電して加熱し、蒸着速度0.1〜0.2nm/秒の範囲内で、層厚8nmの銀からなる導電性層を形成し、中間層と導電性層との積層構造からなる透明電極を作製した。
発光パネル405の作製において、当該透明電極を用いた以外は同様にして、発光パネル417を作製した。
(8)発光パネル418の作製
発光パネル417の作製において、中間層1aの構成材料を表3に記載の化合物に変更した以外は同様にして、発光パネル418を作製した。
(7) Production of Light-Emitting Panel 417 A thin film was formed on a non-alkali glass base material by spin coating using a toluene solution of I-16. An intermediate layer containing I-16 having a layer thickness of 40 nm was provided by heating and drying at 150 ° C. for 1 hour.
Next, after transferring the substrate formed up to the intermediate layer to a vacuum chamber and depressurizing the vacuum chamber to 4 × 10 −4 Pa, the heating boat containing silver was energized and heated, and the deposition rate was 0.1 to 0. A conductive layer made of silver having a layer thickness of 8 nm was formed within a range of .2 nm / second, and a transparent electrode having a laminated structure of an intermediate layer and a conductive layer was produced.
In the manufacture of the light-emitting panel 405, a light-emitting panel 417 was manufactured in the same manner except that the transparent electrode was used.
(8) Production of Light-Emitting Panel 418 A light-emitting panel 418 was produced in the same manner as in the production of the light-emitting panel 417 except that the constituent material of the
(9)発光パネル419及び420の作製
発光パネル405の作製において、導電性層1bの構成材料を表3に記載の化合物に変更した以外は同様にして、発光パネル419及び420を作製した。
(9) Production of Light-Emitting Panels 419 and 420 Light-emitting panels 419 and 420 were produced in the same manner as the light-emitting panel 405 except that the constituent material of the
(10)発光パネル421〜423の作製
発光パネル410、414及び417の作製において、基板を無アルカリガラスからPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムに変更した以外は同様にして、発光パネル421〜423を作製した。
(10) Production of light-emitting panels 421 to 423 Light-emitting panels 421 to 423 were produced in the same manner except that the substrate was changed from non-alkali glass to PET (polyethylene terephthalate) film in the production of light-emitting panels 410, 414 and 417. .
《発光パネルの評価》
作製した発光パネル401〜423について、下記の方法に従い、光透過率、駆動電圧及び高温高湿下での外部量子効率(耐久性)の測定を行った。
<Evaluation of luminous panel>
About the produced light emitting panels 401-423, according to the following method, the external transmittance | permeability (durability) under a light transmittance, a drive voltage, and high temperature / humidity was measured.
(1)光透過率の測定
作製した各発光パネルについて、分光光度計(日立ハイテクノロジーズ社製U−3300)を用い、各発光パネルの透明電極の基板をリファレンスとして、測定光波長550nmにおける光透過率(%)を測定した。測定結果を表3に示した。
(1) Measurement of light transmittance About each produced light emitting panel, using a spectrophotometer (U-3300 by Hitachi High-Technologies Corporation), with the transparent electrode substrate of each light emitting panel as a reference, light transmission at a measuring light wavelength of 550 nm The rate (%) was measured. The measurement results are shown in Table 3.
(2)駆動電圧の測定
上記作製した各発光パネルの透明電極1側(すなわち透明基板13側)と、対向電極5a側(すなわち封止材17側)との両側での正面輝度を測定し、その和が1000cd/m2となるときの電圧を駆動電圧(V)として測定した。なお、輝度の測定には、分光放射輝度計CS−1000(コニカミノルタ社製)を用いた。得られた駆動電圧の数値が小さいほど、好ましい結果であることを表す。測定結果を表3に示した。
(2) Measurement of driving voltage The front luminance on both sides of the
(3)高温高湿下での外部量子効率(EQE)変化の測定
上記作製した各有機EL素子を、100℃、相対湿度90%で、2.5mA/cm2の定電流条件下で発光させ、発光開始直後の発光輝度と、開始500時間後の発光輝度を、分光放射輝度計CS−2000(コニカミノルタ社製)を用いて測定した。
発光開始直後の発光輝度に対する開始500時間後の相対発光輝度を求め、これを外部量子効率(External Quantum Efficiency:EQE)の尺度とした。各発光パネルの高温高湿下でのEQE変化は、発光パネル419のEQE変化を100とする相対値で示しており、数値が小さいほど、発光輝度の変化が小さく、外部量子効率が優れていることを表す。測定結果を表3に示した。
(3) Measurement of change in external quantum efficiency (EQE) under high temperature and high humidity Each of the organic EL devices prepared above was allowed to emit light at 100 ° C. and 90% relative humidity under a constant current condition of 2.5 mA / cm 2. The emission luminance immediately after the start of light emission and the emission luminance after 500 hours from the start were measured using a spectral radiance meter CS-2000 (manufactured by Konica Minolta).
Relative light emission luminance after 500 hours from the light emission luminance immediately after the start of light emission was obtained, and this was used as a measure of External Quantum Efficiency (EQE). The change in EQE of each light-emitting panel under high temperature and high humidity is shown as a relative value where the EQE change of the light-emitting panel 419 is 100. The smaller the value, the smaller the change in emission luminance and the better the external quantum efficiency. Represents that. The measurement results are shown in Table 3.
(4)まとめ
表3から明らかなように、本発明の透明電極を有機EL素子のアノードに用いた本発明の発光パネル405〜423は、いずれも光透過率が61%以上であり、駆動電圧が7.5V以下に抑えられている。これに対して、比較例の透明電極を有機EL素子のアノードに用いた発光パネル401〜404は、光透過率が61%未満のものがあり、しかも駆動電圧が7.5Vより大きい値を示したものがあった。
また、耐久性(高温高湿下での外部量子効率変化)においても、本発明の発光パネル405〜423が、比較例の発光パネル401〜404と比較して、優れていることが分かった。
(4) Summary As is clear from Table 3, each of the light emitting panels 405 to 423 of the present invention using the transparent electrode of the present invention as the anode of an organic EL element has a light transmittance of 61% or more, and a driving voltage. Is suppressed to 7.5 V or less. On the other hand, the light emitting panels 401 to 404 using the transparent electrode of the comparative example as the anode of the organic EL element have a light transmittance of less than 61%, and the driving voltage is higher than 7.5V. There was something.
Moreover, it turned out that the light emission panels 405-423 of this invention are excellent also in durability (external quantum efficiency change under high temperature, high humidity) compared with the light emission panels 401-404 of a comparative example.
本発明の一般式(1)又は(2)で表される構造を有する化合物を用いた透明電極は、さまざまな電子デバイスに用いることができる。その中でも、シート抵抗値などの観点から、電子デバイスのうちで最も制約の厳しい有機エレクトロルミネッセンス素子において、本発明の透明電極が有効に使用できることが分かった。
このことにより本発明の一般式(1)又は(2)で表される構造を有する化合物を用いた透明電極は、例えば液晶表示装置、太陽電池、電子ペーパー、タッチパネルなど他の電子デバイスにも適用できるものと考えられる。
The transparent electrode using the compound having the structure represented by the general formula (1) or (2) of the present invention can be used for various electronic devices. Among these, it has been found that the transparent electrode of the present invention can be effectively used in an organic electroluminescence element having the most severe restrictions among electronic devices from the viewpoint of sheet resistance.
Accordingly, the transparent electrode using the compound having the structure represented by the general formula (1) or (2) of the present invention is also applied to other electronic devices such as a liquid crystal display device, a solar cell, electronic paper, and a touch panel. It is considered possible.
実際に実施例1の透明電極105で作製した電極を用いて、有機薄膜太陽電池及びタッチパネルを作製し、良好に作動することを確認した。
これにより本発明の透明電極を用いた発光パネルは、低いシート抵抗値で高輝度発光が可能であることが確認された。
An organic thin film solar cell and a touch panel were actually produced using the electrode produced with the transparent electrode 105 of Example 1 and confirmed to work well.
Thereby, it was confirmed that the light emitting panel using the transparent electrode of the present invention can emit light with high luminance with a low sheet resistance value.
[実施例3]
(1)長期間過熱状態での安定性テスト
本発明の中間層材料の工業的な生産適性を評価するため、化合物(1)、化合物(5)、化合物(7)、化合物(8)及び例示化合物I−1〜I−8の長期間過熱状態での安定性テストを行った(それぞれ、テスト番号501〜512とする。)。表4中、C−C結合数とは、各化合物の、中心の芳香族六員環が有する炭素−炭素結合の数を表している。以下、作製手順を説明する。
[Example 3]
(1) Stability test in a long-term overheated state In order to evaluate the industrial productivity of the intermediate layer material of the present invention, the compound (1), the compound (5), the compound (7), the compound (8) and examples Compounds I-1 to I-8 were subjected to a stability test in a superheated state for a long time (referred to as test numbers 501 to 512, respectively). In Table 4, the number of C—C bonds represents the number of carbon-carbon bonds of the central aromatic six-membered ring of each compound. Hereinafter, the production procedure will be described.
表4に記載の中間層材料を、それぞれ1gずつるつぼに充填してサーモボールバルブドセルの材料室内にセットした。次いで、蒸着室内を真空度4×10−4Paまで減圧し、中間層材料が入ったるつぼに通電を行った。通電は、るつぼに取り付けた温度計が示す温度が後述する所望の温度に達するまで続けた。
るつぼに与える電流の大きさ、つまりは最終的に中間層材料に与える温度は、材料の蒸着速度が0.1nm/秒(±0.05nm/秒の範囲内)に安定した際の温度よりも30℃高い温度とした。これは実験室レベルの小規模な生産よりも工業的な生産時の方が、材料にかかる熱負荷が大きいと推測されるためである。
The intermediate layer material shown in Table 4 was filled in a crucible by 1 g each and set in the material chamber of the thermo ball valved cell. Next, the inside of the vapor deposition chamber was depressurized to a vacuum degree of 4 × 10 −4 Pa, and the crucible containing the intermediate layer material was energized. The energization was continued until the temperature indicated by the thermometer attached to the crucible reached a desired temperature described later.
The magnitude of the current applied to the crucible, that is, the temperature finally applied to the intermediate layer material is higher than the temperature when the deposition rate of the material is stabilized at 0.1 nm / second (within ± 0.05 nm / second). The temperature was 30 ° C higher. This is because it is presumed that the heat load applied to the material is larger in industrial production than in small scale production at the laboratory level.
サーモボールバルブドセルは材料室、バルブ制御室及び蒸気導入路からなり、材料室から発生した材料の蒸気はバルブにより流量を調整できる。したがって、るつぼへの通電の値(抵抗加熱時の温度)を一定にした場合、バルブの開閉により、蒸着レートを変化させることができ、バルブを完全に閉じておくならば蒸気は外部に流入することはない。今回は、バルブを全閉にして、るつぼに所望の温度を計100時間かけ続けることで、長期間過熱状態での安定性テストとした。 The thermo ball valved cell includes a material chamber, a valve control chamber, and a steam introduction path, and the flow rate of the material vapor generated from the material chamber can be adjusted by a valve. Therefore, when the value of energization to the crucible (temperature during resistance heating) is made constant, the deposition rate can be changed by opening and closing the valve, and if the valve is completely closed, the steam flows to the outside. There is nothing. This time, the valve was fully closed, and a desired temperature was continuously applied to the crucible for a total of 100 hours.
(2)純度の評価
長期間過熱状態での安定性テストを行った上記材料について、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)にて純度測定を行い、テスト開始前の純度との差異の大きさをそれぞれ比較した。それぞれの純度変化は、テスト前を100とする相対値で示しており、数値が100に近いほど純度の変化が小さく、安定性に優れていることを表す。
一方、純度変化の数値が小さい場合、テスト後に熱分解物に由来する副生物が多く発生したことが示唆される。
また、HPLC測定では、試料を溶媒に完全に溶解させなければ純度を測定することはできないという制約がある。テスト後、回収した試料の一部には炭化して、重合物に由来すると思われる不溶成分も見られたが、このような場合、溶解成分を分析するだけでは当然正確な純度とすることはできないので、不溶成分の有無も同様に示した。測定結果を表4に示した。
(2) Purity evaluation The above materials that have been subjected to a stability test in a superheated state for a long period of time are measured by high-performance liquid chromatography (HPLC), and the magnitude of the difference from the purity before the start of the test is compared. did. Each purity change is shown as a relative value with the value before the test being 100, and the closer the value is to 100, the smaller the change in purity and the better the stability.
On the other hand, when the numerical value of the purity change is small, it is suggested that many by-products derived from the pyrolyzate were generated after the test.
Moreover, in HPLC measurement, there is a restriction that the purity cannot be measured unless the sample is completely dissolved in a solvent. After the test, some of the collected samples were carbonized, and some insoluble components that were thought to be derived from the polymer were also found. In such cases, it is natural to analyze the dissolved components to obtain an accurate purity. Since it was not possible, the presence or absence of insoluble components was also shown. The measurement results are shown in Table 4.
(3)まとめ
表4から明らかなように、本発明に係る化合物(7)、化合物(8)及び材料I−1〜I−8は、いずれも純度変化が98.54以上であり、ほとんど100に近かった。また不溶成分も無かったことから、熱分解物や重合物が発生することはなく、工業的な生産適性に優れた材料であることが分かった。
(3) Summary As is clear from Table 4, the compound (7), the compound (8) and the materials I-1 to I-8 according to the present invention all have a purity change of 98.54 or more, almost 100. It was close to. Moreover, since there was no insoluble component, it was found that no thermal decomposition product or polymer was generated, and the material was excellent in industrial productivity.
1、2 透明電極
1a、2a 中間層
1b、2b 導電性層
2c 光学調整層
3 有機機能層
3a 正孔注入層
3b 正孔輸送層
3c 発光層
3d 電子輸送層
3e 電子注入層
31 正孔輸送注入層
33 正孔阻止層
5a、5b、5c 対向電極
11、12 基板
13、131 透明基板(基板)
13a、131a 光取り出し面
15 補助電極
17 封止材
19 接着剤
21 照明装置
22 発光パネル
23 支持基板
100、200、300、400 有機EL素子
A 発光領域
B 非発光領域
h 発光光
1, 2
13a, 131a Light extraction surface 15
Claims (10)
前記導電性層が、金属を主成分として含有し、
前記中間層が、下記一般式(1)又は一般式(2)で表される構造を有する化合物を含有することを特徴とする透明電極。
The conductive layer contains a metal as a main component,
The said intermediate | middle layer contains the compound which has a structure represented by following General formula (1) or General formula (2), The transparent electrode characterized by the above-mentioned.
前記一般式(2)で表される構造を有する化合物が、下記一般式(4)で表される構造を有することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の透明電極。
The compound having the structure represented by the general formula (2) has a structure represented by the following general formula (4), according to any one of claims 1 to 3. Transparent electrode.
前記一般式(4)で表される構造を有する化合物が、下記一般式(6)で表される構造を有することを特徴とする請求項5に記載の透明電極。
The transparent electrode according to claim 5, wherein the compound having the structure represented by the general formula (4) has a structure represented by the following general formula (6).
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