JPWO2013129116A1 - 透明電極の製造方法、透明電極及び有機電子デバイス - Google Patents

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孝敏 末松
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Abstract

本発明の課題は、経時安定性(粘度安定性、不溶物耐性、インクジェット印刷方式における出射安定性)に優れた透明導電層形成用塗布液を用いた透明電極の製造方法と、伸縮安定性、透明性、導電性に優れる透明電極と、整流比に優れ、電流リークのない有機電子デバイスを提供することである。本発明の透明電極の製造方法は、透明基板上に金属細線を形成する工程、該透明基板及び該金属細線上に透明導電層を形成する工程を有し、透明導電層を形成する工程は、透明導電層形成用塗布液を印刷法により該透明基板及び該金属細線上に塗布して形成する工程であり、透明導電層形成用塗布液が、導電性ポリマー、下記一般式(I)で表される構造単位を有する水溶性バインダー、logP値が−1.50〜−0.45の範囲内にある極性溶媒、及び5.0〜25質量%で含有するグリコールエーテル類により構成されていることを特徴とする。【化1】

Description

本発明は、透明電極の製造方法とそれにより得られる透明電極、及び当該透明電極を用いた有機電子デバイスに関する。
近年、有機エレクトロルミネッセンスデバイス(以下、有機ELデバイスともいう。)や有機太陽電池といった有機電子デバイスが注目されており、このような有機電子デバイスにおいては、透明電極が必須の構成要素となっている。
従来、透明電極としては、透明基板上にインジウム−スズの複合酸化物(以下、ITOと略記。)膜を、真空蒸着法やスパッタリング法により製膜したITO透明電極が、その導電性及び透明性といった特性上の利点から、広く使用されてきた。
しかしながら、真空蒸着法やスパッタリング法を用いて作製された透明電極は、生産性が低いため、製造コストが高いという経済的な問題点があった。さらに、近年においては、有機電子デバイスの大面積化が強く要求されており、真空蒸着法やスパッタリング法等の大型の真空設備を必要とするため、経済的な負荷が大きく、加えて、ITO透明電極の抵抗値では不十分となってきている。
このような大面積化が可能で、かつ低抵抗値が要求される有機電子デバイスにも対応できるよう、パターン状に形成された金属細線上に、導電性ポリマー等の透明導電層を積層し、電流の面均一性と高い導電性を併せ持つ透明電極が開発されている(例えば、特許文献1及び2参照。)。
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、透明導電層の形成に用いているITO分散物の塗布膜自体が平滑でないため、有機電子デバイスに適用した際の電流リークが問題となっている。一方、特許文献2に記載の方法では、導電性ポリマー自体の平滑性は問題ないが、金属細線の凹凸を導電性ポリマー等の透明導電層で平滑化する必要があり、導電性ポリマーの厚膜化が必須の条件となる。その結果、導電性ポリマーは可視光領域に吸収を有するため、厚膜化すると、透明電極の透明性を著しく低下させてしまうという問題を有している。
上記問題である導電性と透明性を両立する手段として、透明導電層にポリヒドロキシエチルアクリレート等のヒドロキシアルキル基含有のアクリル系ポリマーを用いる方法が開示されている(例えば、特許文献3参照。)。
しかしながら、特許文献3で開示されている導電性ポリマーとヒドロキシアルキル基含有アクリル系ポリマーを含有する塗布液は、時間の経過と共に粘度の上昇が生じ、塗布液の経時安定性、いわゆるポットライフに問題があった。特に、インクジェット印刷方式を用いて透明導電層を形成する場合、このような粘度変動性を抱えた塗布液を用いて連続射出すると、数十回の出射で、粘度上昇に伴いインクジェット記録ヘッドの一部でノズル詰まりが発生し、出射安定性を維持することができない。
また、選択する溶媒によっては、塗布液中にゲル状の不溶物が発生するという問題と、塗布液の乾燥工程で、塗布膜の伸縮が生じ、塗布膜が塗布直後の所望の形、すなわち設計した形状を保つことができないという問題があった。ゲル状物が発生した塗布液を用いて作製した透明電極を有機電子デバイスに用いると、有機電子デバイスで電流リークが起こり、整流比が大幅に悪化する。また、乾燥過程で塗布液が濡れ広がることにより、パターン精度が悪くなり、配線の電流リークの原因にもなる。一方、形成した塗布膜が乾燥収縮すると、透明導電層の面積が小さくなり、金属細線の端部が覆われず露出して、有機電子デバイスの整流比の悪化につながることになる。
一方、導電性ポリマーをインクジェット印刷方式で、凹凸を有する基板上に付与する方法として、エチレングリコールやエチレングリコールエーテルといった溶媒を用いる方法が開示されている(例えば、特許文献4参照。)。
しかし、特許文献4で開示されている方法を用いても、上記に挙げたすべての問題を解決するには至っていないのが現状である。
特開2005−302508号公報 特開2009−087843号公報 米国特許出願公開第2010/255323号明細書 特表2008−541471号公報
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、経時安定性(粘度安定性、不溶物耐性、インクジェット印刷方式における出射安定性)に優れた透明導電層形成用塗布液を用いた透明電極の製造方法と、それにより得られる伸縮安定性、透明性、導電性に優れる透明電極と、それを用いて整流比に優れ、電流リークのない有機電子デバイスを提供することである。
本発明者は、上記問題に鑑み鋭意検討を進めた結果、透明基板上に金属細線を形成する工程と、透明基板及び金属細線上に透明導電層を形成する工程を有し、透明導電層を形成する工程は、透明導電層形成用塗布液を印刷法により該透明基板及び該金属細線上に塗布して透明導電層を形成する工程であり、1)導電性ポリマー、2)特定の構造単位を有する水溶性バインダー、3)特定のlogP値を有する極性溶媒、及び4)グリコールエーテル類を特定量含有する透明導電層形成用塗布液を用いて、透明導電層を形成することを特徴とすることにより、経時安定性(粘度安定性、不溶物耐性、インクジェット印刷方式における出射安定性)に優れた透明導電層形成用塗布液を用いた透明電極の製造方法を実現することができることを見出し、本発明に至った次第である。
すなわち、本発明の上記問題は、下記の手段により解決される。
1.透明基板上に金属細線及び透明導電層を形成して透明電極を製造する透明電極の製造方法であって、
該透明基板上に該金属細線を形成する工程と、
該透明基板及び該金属細線上に透明導電層を形成する工程を有し、
該透明導電層を形成する工程は、透明導電層形成用塗布液を印刷法により該透明基板及び該金属細線上に塗布して透明導電層を形成する工程であり、
該透明導電層形成用塗布液が、1)導電性ポリマー、2)下記一般式(I)で表される構造単位を有する水溶性バインダー、3)logP値が−1.50〜−0.45の範囲内にある極性溶媒、及び4)5.0〜25質量%の範囲内で含有するグリコールエーテル類により構成されていることを特徴とする透明電極の製造方法。
Figure 2013129116
〔式中、Rは、水素原子又はメチル基を表し、Qは、C(=O)O又はC(=O)NRaを表す。Raは、水素原子、アルキル基又は窒素原子と共にモルホリン基を形成するための原子団を表す。Aは、置換又は無置換のアルキレン基又は(CHCHRbO)−(CHCHRb)を表し、Rbは、水素原子又はアルキル基を表し、xは、平均繰り返しユニット数で0〜100の数を表す。〕
2.前記極性溶媒が、プロピレングリコール又はジメチルスルホキシドであることを特徴とする第1項に記載の透明電極の製造方法。
3.前記グリコールエーテル類が、エチレングリコールモノアルキルエーテル又はプロピレングリコールモノアルキルエーテルであ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の製造方法。
4.前記透明導電層形成用塗布液における前記極性溶媒の含有量が、該透明導電層形成用塗布液全質量の8.0〜25質量%の範囲内であ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の製造方法。
5.前記導電性ポリマーが、π共役系導電性高分子成分Aとポリアニオン成分Bとを有し、該導電性ポリマーにおける該π共役系導電性高分子成分Aと、該ポリアニオン成分Bとの固形分の質量比(A:B)が、1:1〜1:10の範囲内であることを特徴とする第1項から第4項までのいずれか一項+に記載の透明電極の製造方法。
6.前記導電性ポリマーを構成するポリアニオン成分Bが、フッ素原子を有することを特徴とする第5項に記載の透明電極の製造方法。
7.前記透明導電層の形成に用いる印刷法が、インクジェット印刷方式であることを特徴とする第1項から第6項までのいずれか一項に記載の透明電極の製造方法。
8.前記金属細線を、線幅が10〜100μm、線間隔が0.5〜4.0mm、線の高さが0.1〜2.0μmの範囲内にあるストライプ状のパターンで形成することを特徴とする第1項から第7項までのいずれか一項に記載の透明電極の製造方法。
9.前記金属細線を、線幅が10〜100μm、線間隔が0.5〜4.0mm、線の高さが0.1〜2.0μmの範囲内にある格子状のパターンで形成することを特徴とする第1項から第7項までのいずれか一項に記載の透明電極の製造方法。
10.前記金属細線を、印刷法を用いて形成することを特徴とする第1項から第9項までのいずれか一項に記載の透明電極の製造方法。
11.前記透明基板が、ガラス基板であることを特徴とする第1項から第10項までのいずれか一項に記載の透明電極の製造方法。
12.第1項から第11項までのいずれか一項に記載の透明電極の製造方法により製造されたことを特徴とする透明電極。
13.第12項に記載の透明電極と、該透明電極に対向する位置に配置された第2電極と、該透明電極と該第2電極との間に設けられた有機機能層とを具備することを特徴とする有機電子デバイス。
14.前記有機電子デバイスが、有機エレクトロルミネッセンスデバイスであることを特徴とする第13項に記載の有機電子デバイス。
すなわち、本発明者は、上記問題について詳細に検討してみたところ、下記のようなプロセスを経て、本発明を考案するに至った次第である。
通常、透明導電層の形成において、導電性ポリマーと、繰り返し単位中にヒドロキシ基(OH)を有する構造単位を含む水溶性バインダーを含有する透明導電層形成用塗布液を用いると、調製した透明電極形成用塗布液が時間の経過に伴って、塗布液粘度が上昇するという問題が生じる。これは、導電性ポリマーと水溶性バインダーとの間で相互作用が生じ、導電性ポリマーと水溶性バインダーの安定な分散状態が崩れた結果と推察した。
そこで、上記の様な問題に鑑み、本発明者らは鋭意検討を行った結果、導電性ポリマーと水溶性バインダーを含有する透明導電層形成用塗布液中に、logP値が−1.50〜−0.45の範囲内にある極性溶媒を存在させることにより、経時で粘度上昇がない経時安定性に優れた透明導電層形成用塗布液が得られることを見出した。しかしながら、logP値が−1.50〜−0.45の範囲内にある極性溶媒を透明導電層形成用塗布液に適用した場合、透明基板及び該金属細線上に透明導電層を形成した後、乾燥工程で透明導電層膜の濡れ広がりが起きるという問題が発生した。そこで、更に、透明導電層形成用塗布液中に、5.0〜25質量%の範囲内でグリコールエーテル類を含有することにより、形成した透明導電層塗布膜が乾燥工程を経ても塗布直後の形を保つことができることを見出した。また、本発明で規定する構成からなる透明導電層形成用塗布液を用いて、透明基板上に形成された金属細線上に透明導電層を形成することにより、整流比に優れ、電流リークのない有機電子デバイスを作製できることを見出した。
本発明の上記手段により、経時安定性(粘度安定性、不溶物耐性、インクジェット印刷方式における出射安定性)に優れた透明導電層形成用塗布液を用いた透明電極の製造方法と、それにより得られる伸縮安定性、透明性、導電性に優れる透明電極と、それを用いて整流比に優れ、電流リークのない有機電子デバイスを提供することができる。
透明基板と金属細線との間に構成されるテーパ角を概略的に説明するための模式図 インクジェット印字装置を用い、金属細線が形成された透明基板上に、透明導電層を付与するインクジェット印刷方式の一例を示す概略模式図 一部破断面を有するインクジェットヘッドの一例を示す概略斜視図 本発明に係る有機ELデバイスの概略構成の一例を示す断面図 本発明に係る有機ELデバイスの製造方法の一例で、金属細線の形成工程を示す平面図 本発明に係る有機ELデバイスの製造方法の一例で、透明導電層の形成工程を示す平面図 本発明に係る有機ELデバイスの製造方法の一例で、有機機能層の形成工程を示す平面図 本発明に係る有機ELデバイスの製造方法の一例で、第2電極の形成工程を示す平面図
本発明の透明電極の製造方法は、透明基板上に金属細線及び透明導電層を形成して透明電極を製造する透明電極の製造方法であって、該透明基板上に該金属細線を形成する工程と、該透明基板及び該金属細線上に透明導電層を形成する工程を有し、該透明導電層を形成する工程は、透明導電層形成用塗布液を印刷法により該透明基板及び該金属細線上に塗布して透明導電層を形成する工程であり、該透明導電層形成用塗布液が、1)導電性ポリマー、2)前記一般式(I)で表される構造単位を有する水溶性バインダー、3)logP値が−1.50〜−0.45の範囲内にある極性溶媒、及び4)5.0〜25質量%の範囲内で含有するグリコールエーテル類により構成されていることを特徴とし、経時安定性(粘度安定性、不溶物耐性、インクジェット印刷方式における出射安定性)に優れた透明導電層形成用塗布液を用いた透明電極の製造方法を実現することができる。この特徴は、請求項1から請求項14に係る発明に共通する技術的特徴である。
本発明の実施態様としては、本発明の目的とする効果をより発現できる観点から、透明導電層形成用塗布液を構成する極性溶媒が、プロピレングリコール、又はジメチルスルホキシドであること、グリコールエーテル類が、エチレングリコールモノアルキルエーテル、又はプロピレングリコールモノアルキルエーテルであることが、更に経時安定性(粘度安定性、不溶物耐性、インクジェット印刷方式における出射安定性)に優れた透明導電層形成用塗布液を得ることができる観点から好ましい。また、透明導電層形成用塗布液における前記極性溶媒の含有量が、該透明導電層形成用塗布液の全質量の8.0〜25質量%の範囲内であることが、更に経時安定性(粘度安定性、不溶物耐性、インクジェット印刷方式における出射安定性)に優れた透明導電層形成用塗布液を得ることができる観点から好ましい。また、透明導電層形成用塗布液を構成する電性ポリマーが、π共役系導電性高分子成分Aとポリアニオン成分Bとを有し、該導電性ポリマーにおける該π共役系導電性高分子成分Aと、該ポリアニオン成分Bとの固形分の比率(A:B)が、1:1〜1:10の範囲内であることが好ましい。また、前記導電性ポリマーを構成するポリアニオン成分Bが、フッ素原子を有することが好ましい態様である。また、透明導電層の形成に用いる印刷法が、インクジェット印刷方式であることが、精緻な透明導電層を形成することができる観点から好ましい。また、形成する金属細線が、線幅が10〜100μm、線間隔が0.5〜4.0mm、線の高さが0.1〜2.0μmの範囲内にあるストライプ状のパターンであること、あるいは、形成する金属細線が、線幅が10〜100μm、線間隔が0.5〜4.0mm、線の高さが0.1〜2.0μmの範囲内にある格子状のパターンであることが、整流比に優れ、電流リークのない有機電子デバイスを作製できる観点から好ましい態様である。
また、金属細線が印刷法により形成されていること、あるいは透明基板がガラス基板であることが好ましい態様である。
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、以下の説明において示す「〜」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。
以下、図面の説明を交えながら、本発明の透明電極の構成、その製造方法、及びそれを適用した有機電子デバイスの詳細について説明する。
《透明電極》
本発明の透明電極の製造方法は、主に、透明基板上に該金属細線を形成する工程と、該透明基板及び該金属細線上に透明導電層を形成する工程を経て、透明電極を製造することを特徴とする。
本発明に係る透明導電層は、以下に説明する特定の構成からなる透明導電層形成用塗布液を用い、透明基板及び金属細線上に印刷法を用いて塗布することにより形成する。
[透明基板]
本発明の透明電極を構成する透明基板において、本発明でいう透明とは、JIS K 7361−1:1997(プラスチック−透明材料の全光線透過率の試験方法)に準拠した方法で測定した可視光波長領域における全光線透過率が、70%以上であることをいう。
本発明に係る透明基板に適用可能な材料としては、透明な材料であれば特に制限はなく、有機電子デバイスなどに用いられ公知の材料より適宜選択して使用することができる。
本発明に適用可能な透明基板としては、例えば、透明樹脂基板、ガラス基板などを挙げることができるが、特に、水や酸素による性能劣化の影響を受けやすい有機電子デバイスに、本発明の透明電極を適用する場合には、バリア性の観点からガラス基板であることが好ましい。さらに、硬度、軽量性、柔軟性、ロールツーロールによる連続生産適性などの観点から、可撓性を有する薄膜ガラス基板を用いることも好ましい。このような可撓性に優れた基板を用いることにより、折り曲げ可能な有機電子デバイスを作製することができる。
薄膜ガラス基板としては、例えば、厚さが120μm以下の薄膜ガラスを挙げることができ、より好ましくは、厚さが30〜100μmの範囲内の薄膜ガラスである。
本発明でいう可撓性を有するとは、ガラス基板に傷や欠陥がない状態で、曲率半径100mmの曲げが可能な場合をいう。
これらのガラス基板の製造方法や種類に特に制限はないが、一般に有機電子デバイスに好ましく用いられる無アルカリガラスを挙げることができる。
透明基板には、上部に形成する透明導電層との接着性を向上させるため、表面処理を施すことや易接着層を設けることができる。
この表面処理や易接着層については、従来公知の技術を適用することができる。
表面処理としては、例えば、コロナ放電処理、火炎処理、紫外線処理、高周波処理、グロー放電処理、活性プラズマ処理、レーザー処理等の表面活性化処理を挙げることができる。
また、易接着層の構成材料としては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ビニル系共重合体、ブタジエン系共重合体、アクリル系共重合体、ビニリデン系共重合体、エポキシ系共重合体等を挙げることができる。易接着層は単層でもよいが、接着性を向上させるため、2層以上の構成としてもよい。
透明基板が樹脂基板である場合には、必要に応じてバリアコート層が予め形成されている構成であっても、ハードコート層が予め形成されている構成であってもよい。
バリアコート層としては、樹脂基板の表面又は裏面に、無機物、有機物の被膜又はその両者のハイブリッド被膜が形成された構成であってもよい。
透明基板は、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)%RH)が、1×10−3g/(m・24h)以下のバリア性を有していることが好ましく、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/(m・24h・atm)以下、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が、1×10−3g/(m・24h)以下であることが好ましい。
透明基材上にバリアコート層を形成するのに用いられる材料としては、水分や酸素等の有機電子デバイスの劣化をもたらす因子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、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等の無機材料を用いることができる。
更に、バリアコート層の脆弱性を改良するため、これら無機層と有機材料からなる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構造であることが好ましい。
[金属細線]
本発明に係る金属細線は、金属材料により構成される細線状の構造体であり、透明基板上に開口部を有する状態で、パターン状に形成される層である。本発明でいう開口部とは、透明基板のうち、金属細線を有さない部分であり金属パターンの透光性部分である。
本発明に係る金属細線のパターン形状としては、特に制限はなく、例えば、ストライプ状(平行線状)、格子状、ハニカム状、ランダムな網目状であってもよいが、透明性の観点から、ストライプ状又は格子状であることが好ましく、特に好ましくは、ストライプ状である。
本発明の透明電極において、面電極の全体面に対する開口部が占める割合、即ち開口率としては、透明性の観点から80%以上であることが好ましい。
例えば、本発明に係る金属細線がストライプ状であるとき、線幅100μm、線間隔1mmのストライプ状パターンの場合は、開口率がおよそ90%である。
本発明に係る金属細線においては、線幅が10〜100μm、線間隔が0.5〜4.0mm、線の高さが0.1〜2.0μmの範囲内にあるストライプ状のパターンあることが好ましく、また、線幅が10〜100μm、線間隔が0.5〜4.0mm、線の高さが0.1〜2.0μmの範囲内にある格子状のパターンであることが好ましい態様である。
本発明において、線幅としては10〜200μmの範囲をとることができるが、上記のように、線幅としては10〜100μmの範囲内であることが好ましい。細線の線幅が10μm以上であれば、所望の導電性を得ることができ、また、100μm以下とすることで、十分な透明性を得ることができる観点から好ましい。
上記のように、ストライプ状あるいは格子状の金属細線のパターンにおいては、細線の間隔は、0.5〜4.0mmの範囲内であることが好ましい。
本発明において、金属細線の高さ(厚さ)としては、0.1〜5.0μmの範囲をとることができるが、上記のように、金属細線の高さ(厚さ)としては、0.1〜2.0μmの範囲内であることが好ましい。細線の高さが0.1μm以上であれば、所望の導電性を得ることができ、また2.0μm以下とすることで有機電子デバイスに適用した際、より一層、電流リークが抑制され、整流比がより向上し、積層される透明導電層の膜厚分布を均一にすることができる観点から好ましい。
ストライプ状、格子状、ハニカム状の金属細線の形成方法としては、特に制限はなく、従来公知の方法から適宜選択して、適用することができる。
具体的な金属細線の形成方法としては、例えば、フォトリソ法、銀塩写真技術法、印刷法を応用した方法などを適用することができ、特に、有機電子デバイスに本発明の透明電極を適用する場合には、印刷法を用いて形成することが、整流比がより向上する観点から好ましい。これは、印刷法で形成した金属細線は、フォトリソ法や銀塩写真技術を適用して形成した金属細線より、テーパ角が小さく、金属細線上の透明導電層の膜厚分布が生じにくくなる観点から好ましい。
本発明でいう上記金属細線のテーパ角について、図を用いて説明する。
図1は、透明基板と金属細線との間に構成されるテーパ角を概略的に説明するための断面図である。
図1に示すように、本発明でいうテーパ角1とは、透明基板2と金属細線3の縁部とで構成される内角を意味する。テーパ角1は、透明基板2と金属細線3とを断面で切断し、SEM(走査型電子顕微鏡)を用いて観察することにより測定することができる。
本発明に係る金属細線の作製に用いることができるフォトリソ法とは、感光性(光硬化性)樹脂を塗布した物質の表面を、フォトマスクを介してパターン状に露光(パターン露光、像様露光などともいう。)することで、露光された部分(硬化部分)と露光されていない部分(未硬化)からなるパターンを形成した後、現像を行うことにより不要な部分(未硬化部分)を除去し、硬化部分でパターンを形成する方法である。本発明では、具体的には、基材全面に、印刷、蒸着、スパッタ、めっき等の1あるいは2以上の物理的又は化学的形成手法を用いて導電体層を形成、あるいは、金属箔を接着剤で基材に積層した後、公知のフォトリソ法を用いて、エッチングすることにより、所望のストライプ状、格子状、ハニカム状の金属細線に加工できる。
銀塩写真技術を応用した方法については、例えば、特開2009−140750号公報の段落番号(0076)〜(0112)及び実施例に記載された内容を参考にして実施できる。
公知の印刷法とは、金属粒子を含有する金属細線形成用塗布液を印刷方式により、パターン形成する方法である。
金属粒子を含有する金属細線形成用塗布液とは、以下に説明する金属粒子を含有する金属粒子分散液である。
金属粒子分散液は、水、アルコールなどの溶媒中に金属粒子を含有するが、必要に応じバインダー、金属を分散させるための分散剤などを含んでもよい。
金属粒子分散液を用い、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法等の印刷方式により金属パターンを形成することができる。
各印刷方式は、一般的に電極パターン形成に使われる方法が、本発明に関しても適用可能である。具体的な例として、グラビア印刷法に関しては、特開2009−295980号公報、特開2009−259826号公報、特開2009−96189号公報、特開2009−90662号公報等に記載の方法が、フレキソ印刷法については、特開2004−268319号公報、特開2003−168560号公報等に記載の方法が、スクリーン印刷法については、特開2010−34161号公報、特開2010−10245号公報、特開2009−302345号公報等に記載の方法が挙げられる。
金属粒子の平均粒径としては、原子スケールから1000nmの範囲のものが好ましく適用できる。
本発明においては、特に、平均粒径が3.0〜300nmの範囲内であるものが好ましく、5.0〜100nmの範囲内にあるものがより好ましく用いられる。
上記の中でも特に、透明基板として、樹脂基板や樹脂フィルムを用いる場合は、低い加熱温度で高い導電性を得ることができるため、平均粒径が3.0〜100nmの範囲内にある銀ナノ粒子が好ましい。
本発明でいう平均粒径は、光散乱方式等を用いた市販の粒径測定装置を使用して簡便に計測することが可能であり、本発明ではゼータサイザー1000(マルバーン社製)を用いて、レーザドップラー法により、液温25℃、サンプル希釈液量1.0mlにて測定した値をいう。
金属粒子分散液は、パターン形成した後、加熱処理を施すことが好ましい。これにより、金属粒子同士の融着が進み、金属細線が高導電化するため、特に好ましい。
加熱温度は、金属粒子であれば、100〜500℃の範囲内であることが好ましい。時間は、適用する温度や使用する金属粒子の大きさにもよるが、10秒以上、30分以下の範囲であることが好ましく、生産性の観点から、10秒以上、15分以下の範囲内であることが好ましく、10秒以上、5分以下の範囲内であることがより好ましい。
透明基板に樹脂基板や樹脂フィルムを用いる場合には、100〜250℃の範囲内の温度で、基板にダメージを与えない温度を適宜選択して加熱することが好ましい。
加熱処理方法は、特に制限はなく、公知の加熱方法を用いることができる。例えば、加熱処理の態様として、ヒーターやIRヒーターを用いた加熱方法、減圧下で加熱乾燥する方法などを挙げることができるが、これに限定されない。また、透明基板に樹脂基板や樹脂フィルムを用いる場合は、加熱処理に加えて、プラズマ処理やキセノンフラッシュ処理などを併用することが、低温環境下で低抵抗化できる観点から、より好ましい。
ランダムな網目状のパターンを形成する方法としては、例えば、特表2005−530005号公報に記載のような構成からなる金属粒子を含有する液を塗布乾燥することにより、自発的に導電性微粒子の無秩序な網目構造を形成する方法を利用できる。
金属細線に用いられる金属としては、導電性に優れていれば特に制限はなく、例えば、金、銀、銅、鉄、ニッケル、クロム等の金属の他に合金などを挙げることができる。
導電性の観点からは銀又は銅が好ましく、銀又は銅単独でもよいし、それぞれの組み合わせでもよく、銀と銅の合金、銀又は銅が一方の金属でめっきされている形態であってもよい。
金属細線の細線部の表面比抵抗は、100Ω/□以下であることが好ましく、10Ω/□以下であることがより好ましく、さらに大面積化の観点から、5Ω/□以下であることがより好ましい。表面比抵抗は、例えば、JIS K6911、ASTM D257等に準拠して測定することができ、また市販の表面抵抗率計を用いて簡便に測定することができる。
[透明導電層]
本発明に係る透明導電層は、導電性ポリマーと、一般式(I)で表される構造単位を有する水溶性バインダー(以下、単に水溶性バインダーともいう。)を含有する、透明でかつ導電性を有する層である。本発明に係る透明導電層では、一般式(I)で表される構造単位を有する水溶性バインダーを含むことにより、導電性ポリマーの導電性が増強され、その結果、高い導電性と、導電性ポリマー単独では得られない高い透明性を得ることができる。
透明導電層は、上記1)導電性ポリマーと、2)水溶性バインダーと共に、3)logP値が−1.50〜−0.45の範囲内にある極性溶媒と、4)グリコールエーテル類を5.0〜25質量%の範囲内で含有する透明導電層形成用塗布液を用い、金属細線を形成した透明基板上に、当該透明導電層形成用塗布液を塗布、乾燥して形成する。このような金属細線と透明導電層との積層構造を有する透明電極を形成することで、金属細線、あるいは導電性ポリマー層単独では達成することができない高い導電性を、電極面内において、均一に得ることができる。
本発明に係る透明導電層においては、1)導電性ポリマーと2)水溶性バインダーとの比率は、導電性ポリマーを100質量部とした時、水溶性バインダーが30〜900質量部の範囲内であることが好ましく、電流リーク防止、水溶性バインダーの導電性増強効果、透明性の観点から、水溶性バインダーが100質量部以上であることがより好ましい。
透明導電層の乾燥膜厚は、透明導電層の透過率と金属細線の開口部の大きさから要求されるシート抵抗率を考慮して適宜選択できるが、30〜2000nmの範囲内であることが好ましい。導電性の点から、200nm以上であることがより好ましく、透明性の点から、1000nm以下であることがより好ましい。
透明導電層形成用塗布液を塗布した後、適宜乾燥処理を施すことができる。乾燥処理の条件として特に制限はないが、透明基板や透明導電層が損傷しない範囲の温度で乾燥処理することが好ましい。また、熱処理を行うことで、塗布液中の溶媒を蒸発させ、透明導電層の水溶性バインダー間又は導電性ポリマーと水溶性バインダーとの間の縮合反応を促進、完了させることができる。これにより、電極の洗浄耐性、溶媒耐性が著しく向上し、さらに有機素子デバイス性能が向上する。特に、有機ELデバイスにおいては、駆動電圧の低減、寿命の向上といった効果が得られる。上記乾燥の工程と、熱処理の工程は、同一工程であっても、あるいは個別に独立して行う工程であっても構わない。個別に独立して行う工程である場合には、乾燥工程と熱処理工程とが連続した工程であってもよく、両処理工程間に時間的な休止があっても構わない。
乾燥工程、熱処理工程の条件として、特に制限はないが、乾燥は溶媒の蒸発が迅速に行える条件として、例えば、80℃以上の温度をかけることができ、上限は透明導電層が損傷を与えない温度として300℃程度までは可能な領域と考えられる。時間は10秒から10分程度の範囲が好ましい。さらに、熱処理は、150〜300℃の温度範囲内で行うことが好ましい。150℃以上であれば、塗布液中の溶媒の蒸発を完了させることができ、反応促進効果が大きく、300℃以下であれば、熱により導電性ポリマーの分解や、透明導電層の抵抗が高くなることを防止することができる。熱処理時間は、1分以上行うことが好ましい。処理時間の上限は特にないが、生産性の観点から24時間以下であることが好ましい。ただし熱処理温度が200℃を超える範囲では、30分以内に抑えることが好ましい。熱処理は、透明導電層を塗布、乾燥した後、オンラインで行ってもよく、オフラインで行ってもよい。オフラインで行う場合、さらに減圧下で行うことが、水分の乾燥促進にもつながり、好ましい。熱処理方法としては、例えば、ヒーターやIRヒーターを用いた加熱、減圧下での加熱、電子誘導加熱、マイクロ波加熱、レーザー加熱、プラズマ加熱等が挙げられるが、温度や湿度制御の簡便さの観点から、ヒーターを用いた加熱が好ましい。
本発明において、酸触媒を用いて透明導電層の水溶性バインダー間、又は導電性ポリマーと水溶性バインダーとの間の縮合反応を促進、完了させることができる。酸触媒としては、塩酸、硫酸や硫酸アンモニウムを用いることができる。また、導電性ポリマーにドーパントとして用いるポリアニオンにおいて、スルホ基含有ポリアニオンを使用することで、ドーパントと触媒を兼用することができる。また、酸触媒の使用と合わせて、前述の熱処理を行う事ができ、処理時間の短縮にもつながる観点から好ましい。
〔透明導電層形成用塗布液〕
本発明に係る透明導電層を形成するのに用いる透明導電層形成用塗布液は、1)導電性ポリマー、2)一般式(I)で表される構造単位を有する水溶性バインダーのほかに、少なくとも3)logP値が−1.50〜−0.45の範囲内にある極性溶媒と、4)5.0〜25質量%の範囲内でグリコールエーテル類とを含有することを、主な構成上の特徴としている。本発明に係る透明導電層形成用塗布液は、塗布液の経時での粘度上昇が抑制され、優れた経時安定性を備えた塗布液となっている。
このような特性を備えた本発明に係る透明導電層形成用塗布液を、インクジェット印刷方式を用いた透明導電層形成方法に適用することにより、インクジェットヘッドからの安定した出射を実現することができる。また、透明導電層形成用塗布液を、透明基板及び金属細線上に塗布、乾燥すると、形成した透明導電膜の伸縮がないため、パターニング精度が良く、金属細線を露出なく完全に覆うことができる。
(logP値)
本発明でいう極性溶媒とは、親水性の高い溶媒であり、logP値が−1.50以上で、−0.45以下の範囲内にある溶媒をいう。
本発明でいうlogP値とは、1−オクタノール/水の二相系溶媒における化合物の分配係数(Po/w)の対数値であり、化合物の疎水性又は親水性の程度を示すひとつの指標値である。
1−オクタノール/水分配係数(logP値)の測定は、一般にJIS日本工業規格Z7260−107(2000)に記載のフラスコ浸とう法により実施することができる。また、1−オクタノール/水分配係数(logP値)は実測に代わって、計算化学的手法あるいは経験的方法により見積もることも可能である。計算方法としては、Crippen’s fragmentation法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,27,21(1987))、Viswanadhan’s fragmentation法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,29,163(1989))、Broto’s fragmentation法(Eur.J.Med.Chem.−Chim.Theor.,19,71(1984))などを用いることが知られている。本発明では、Crippen’s fragmentation法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,27,21(1987))を用いることができる。
logP値の計算に用いる方法やソフトウェアについては公知の物を用いることができるが、本発明ではCambridge Soft社のシステム:Chem Bio Drawを用いてlogP値を計算できる。
また、ある化合物のlogPの値が、測定方法あるいは計算方法により異なる場合に、該化合物が本発明の範囲内であるかどうかは、Chem Bio Drawを用いて求めたlogP値により判断した。
本発明に係る透明導電層形成用塗布液におけるlogP値が−1.50〜−0.45の範囲内にある極性溶媒の効果に関しては、詳細な機構は不明だが、透明導電層形成用塗布液中にlogP値が−1.50〜−0.45の範囲内にある極性溶媒を含有させることで、導電性ポリマーと水溶性バインダーの両成分の分散性を高めることができ、長時間にわたり塗布液を停滞させた際の透明導電層形成用塗布液の粘度上昇を抑制できたと考えている。また、logP値が−1.50〜−0.45の範囲内の極性溶媒を用いると、グリコールエーテル類などのlogP値が−0.45より大きい極性溶媒を透明導電層形成用塗布液に用いた際に生じやすいゲル状不溶物の発生を抑制できる。また、透明導電層形成用塗布液中に5.0〜25質量%の範囲内でグリコールエーテル類を含有することにより、透明導電層形成用塗布液の表面張力を調整することができ、乾燥による塗布膜の伸縮を抑制できたと考えている。
(極性溶媒)
本発明に係る極性溶媒は、logP値が−1.50〜−0.45の範囲内であることを特徴としている。logP値が−1.50〜−0.45の範囲内にある極性溶媒を用いることにより、上記のように長時間停滞させた際の透明導電層形成用塗布液の粘度安定性及びゲル状不溶物の抑制効果を発現させることができる。
また、logP値が−1.50〜−0.45の範囲にある本発明に係る極性溶媒は、透明導電層形成用塗布液中に、8.0〜25質量の範囲内で含有されていることが、透明導電層形成用塗布液の長時間停滞させた際の透明導電層形成用塗布液の粘度安定性及びゲル状不溶物の抑制効果を、より一層発現させることができる観点から好ましい。
また、本発明に係る透明導電層形成用塗布液においては、5.0〜25質量%の範囲内でグリコールエーテル類を含有することを特徴の一つとしている。グリコールエーテル類の含有量が5質量%以上であれば、表面張力を下げる効果を発現させることができ、透明導電層形成用塗布液の濡れ広がりを抑えることができる。また、25質量%以下であれば、極性溶媒の効果に対し影響を及ぼすことはなく、透明導電層形成用塗布液の粘度上昇やゲル状不溶物の発生を防止することができる。さらに、表面張力が下がり過ぎることがなく、透明導電層形成用塗布液の乾燥過程で、塗布膜である透明導電層の膜収縮を防止することができる。透明導電層形成用塗布液中におけるグリコールエーテル類は、5.0〜25質量の範囲内であることを特徴とするが、8.0〜20質量%の範囲内が更に好ましい。
本発明に係るlogP値が−1.50〜−0.45の範囲内にある極性溶媒としては、特に制限はないが、例えば、エチレングリコール(logP=−0.79)、ジエチレングリコール(logP=−0.95)、トリエチレングリコール(logP=−1.10)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(logP=−0.58)、トリエチレングリコールモノメチルエーテル(logP=−0.74)、プロピレングリコール(logP=−0.47)、1.3−プロパンジオール(logP=−0.68)、ジメチルスルホキシド(logP=−1.49)などを挙げることができる。とくに、透明導電層形成用塗布液の印刷法として、インクジェット印刷方式を適用する場合には、ノズル部からの出射安定性の観点から、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジメチルスルホキシドであることが好ましく、更には、有機電子デバイスの整流比の観点からは、プロピレングリコール、ジメチルスルホキシドがより好ましく、透明導電層形成用塗布液の停滞安定性(経時安定性)の観点からは、ジメチルスルホキシドであることが特に好ましい。
(グリコールエーテル類)
本発明に適用可能なグリコールエーテル類としては、例えば、エチレングリコールアルキルエーテル類、ジエチレングリコールアルキルエーテル類、トリエチレングリコールアルキルエーテル類、プロピレングリコールアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールアルキルエーテル類、トリプロピレングリコールアルキルエーテル類等が挙げられ、透明導電層形成用塗布液の粘度、表面張力及び塗布液の停滞安定性の観点から、エチレングリコールモノアルキルエーテル類、プロピレングリコールモノアルキルエーテル類が好ましい。
エチレングリコールモノアルキルエーテル類及びプロピレングリコールモノアルキルエーテル類としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテルなどが挙げられ、特に、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテルが、特に好ましい。
(透明導電層形成用添加剤)
本発明に係る透明導電層形成用塗布液には、本発明に係る透明導電層の導電性、透明性、平滑性を同時に満たす範囲において、更に他の透明なポリマー、添加剤及び架橋剤等を含有してもよい。
透明なポリマーとしては、天然高分子樹脂又は合成高分子樹脂から広く選択して使用することができ、水溶性高分子又は水性高分子エマルジョンが特に好ましい。
水溶性高分子としては、例えば、天然高分子のデンプン、ゼラチン、寒天等、半合成高分子のヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体、合成高分子のポリビニルアルコール、ポリアクリル酸系高分子、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン等を挙げることができる。
また、水性高分子エマルジョンとしては、例えば、アクリル系樹脂(例えば、アクリルシリコン変性樹脂、フッ素変性アクリル樹脂、ウレタン変性アクリル樹脂、エポキシ変性アクリル樹脂等)、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂等を挙げることができる。
合成高分子樹脂としては、透明な熱可塑性樹脂(例えば、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリメチルメタクリレート、ニトロセルロース、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、フッ化ビニリデン等)や、熱・光・電子線・放射線で硬化する透明な活性光線硬化性樹脂(例えば、メラミンアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル変性シリケート等のシリコン樹脂等)を使用することができる。
水溶性バインダーの架橋剤としては、例えば、オキサゾリン系架橋剤、カルボジイミド系架橋剤、イソシアネート系架橋剤、エポキシ系架橋剤、メラミン系架橋剤、ホルムアルデヒド系架橋剤等を単独あるいは複数併用して用いることができる。
(導電性ポリマー)
本発明に係る透明導電層形成用塗布液を構成する導電性ポリマーとしては、π共役系導電性高分子成分Aとポリアニオン成分Bとを有する導電性ポリマーを好ましく用いることができる。
こうした導電性ポリマーは、後述するπ共役系導電性高分子成分Aを形成する前駆体モノマーを、適切な酸化剤と酸化触媒と後述のポリアニオン成分Bの存在下で化学酸化重合することによって容易に製造できる。
〈π共役系導電性高分子成分A〉
π共役系導電性高分子成分Aとして、例えば、ポリチオフェン(基本のポリチオフェンを含む、以下同様)類、ポリピロール類、ポリインドール類、ポリカルバゾール類、ポリアニリン類、ポリアセチレン類、ポリフラン類、ポリパラフェニレンビニレン類、ポリアズレン類、ポリパラフェニレン類、ポリパラフェニレンサルファイド類、ポリイソチアナフテン類、ポリチアジル類の鎖状導電性ポリマーを利用することができる。
中でも、導電性、透明性、安定性等の観点からポリチオフェン類やポリアニリン類が好ましい。具体的には、ポリエチレンジオキシチオフェンであることが最も好ましい。
〈π共役系導電性高分子成分Aの前駆体モノマー〉
前駆体モノマーは、分子内にπ共役系を有し、適切な酸化剤の作用によって高分子化した際に、その主鎖にπ共役系が形成されるものである。
前駆体モノマーとしては、例えば、ピロール類及びその誘導体、チオフェン類及びその誘導体、アニリン類及びその誘導体等が挙げられる。
前駆体モノマーの具体例としては、ピロール、3−メチルピロール、3−エチルピロール、3−n−プロピルピロール、3−ブチルピロール、3−オクチルピロール、3−デシルピロール、3−ドデシルピロール、3,4−ジメチルピロール、3,4−ジブチルピロール、3−カルボキシルピロール、3−メチル−4−カルボキシルピロール、3−メチル−4−カルボキシエチルピロール、3−メチル−4−カルボキシブチルピロール、3−ヒドロキシピロール、3−メトキシピロール、3−エトキシピロール、3−ブトキシピロール、3−ヘキシルオキシピロール、3−メチル−4−ヘキシルオキシピロール、チオフェン、3−メチルチオフェン、3−エチルチオフェン、3−プロピルチオフェン、3−ブチルチオフェン、3−ヘキシルチオフェン、3−ヘプチルチオフェン、3−オクチルチオフェン、3−デシルチオフェン、3−ドデシルチオフェン、3−オクタデシルチオフェン、3−ブロモチオフェン、3−クロロチオフェン、3−ヨードチオフェン、3−シアノチオフェン、3−フェニルチオフェン、3,4−ジメチルチオフェン、3,4−ジブチルチオフェン、3−ヒドロキシチオフェン、3−メトキシチオフェン、3−エトキシチオフェン、3−ブトキシチオフェン、3−ヘキシルオキシチオフェン、3−ヘプチルオキシチオフェン、3−オクチルオキシチオフェン、3−デシルオキシチオフェン、3−ドデシルオキシチオフェン、3−オクタデシルオキシチオフェン、3,4−ジヒドロキシチオフェン、3,4−ジメトキシチオフェン、3,4−ジエトキシチオフェン、3,4−ジプロポキシチオフェン、3,4−ジブトキシチオフェン、3,4−ジヘキシルオキシチオフェン、3,4−ジヘプチルオキシチオフェン、3,4−ジオクチルオキシチオフェン、3,4−ジデシルオキシチオフェン、3,4−ジドデシルオキシチオフェン、3,4−エチレンジオキシチオフェン、3,4−プロピレンジオキシチオフェン、3,4−ブテンジオキシチオフェン、3−メチル−4−メトキシチオフェン、3−メチル−4−エトキシチオフェン、3−カルボキシチオフェン、3−メチル−4−カルボキシチオフェン、3−メチル−4−カルボキシエチルチオフェン、3−メチル−4−カルボキシブチルチオフェン、アニリン、2−メチルアニリン、3−イソブチルアニリン、2−アニリンスルホン酸、3−アニリンスルホン酸等が挙げられる。
〈ポリアニオン成分B〉
ポリアニオン成分Bは、アニオン基を複数有するオリゴマーもしくはポリマーである。
ポリアニオン成分Bとしては、置換若しくは未置換のポリアルキレン、置換若しくは未置換のポリアルケニレン、置換若しくは未置換のポリイミド、置換若しくは未置換のポリアミド、置換若しくは未置換のポリエステル及びこれらの共重合体が好ましく、アニオン基を有する構成単位とアニオン基を有さない構成単位とからなるものが好ましく用いられる。
ポリアニオン成分Bは、π共役系導電性高分子成分Aを溶媒に可溶化させる可溶化高分子である。
ポリアニオン成分Bのアニオン基は、π共役系導電性高分子成分Aに対するドーパントとして機能して、π共役系導電性高分子成分Aの導電性と耐熱性を向上させる。
ポリアニオン成分Bのアニオン基としては、π共役系導電性高分子成分Aへの化学酸化ドープが起こりうる官能基であればよいが、中でも、製造の容易さ及び安定性の観点からは、一置換硫酸エステル基、一置換リン酸エステル基、リン酸基、カルボキシ基、スルホ基等が好ましい。さらに、官能基のπ共役系導電性高分子へのドープ効果の観点より、スルホ基、一置換硫酸エステル基、カルボキシ基がより好ましい。
ポリアニオン成分Bの具体例としては、ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、ポリアクリル酸エチルスルホン酸、ポリアクリル酸ブチルスルホン酸、ポリ−2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ポリイソプレンスルホン酸、ポリビニルカルボン酸、ポリスチレンカルボン酸、ポリアリルカルボン酸、ポリアクリルカルボン酸、ポリメタクリルカルボン酸、ポリ−2−アクリルアミド−2−メチルプロパンカルボン酸、ポリイソプレンカルボン酸、ポリアクリル酸等が挙げられる。これらの単独重合体であってもよいし、2種以上の共重合体であってもよい。
また、ポリアニオン成分Bが、化合物内にフッ素原子を有することが、有機電子デバイスに本発明の透明電極を用いた際、整流比の向上につながるため好ましい。
具体的には、パーフルオロスルホン酸基を含有するナフィオン(Dupont社製)、カルボン酸基を含有するパーフルオロ型ビニルエーテルからなるフレミオン(旭硝子社製)などを挙げることができる。
これらのうち、スルホン酸を有する化合物であると、熱処理を行うことによって、透明導電層の洗浄耐性や溶媒耐性が著しく向上することから、より好ましい。
さらに、これらの中でも、ポリスチレンスルホン酸、ポリイソプレンスルホン酸、ポリアクリル酸エチルスルホン酸、ポリアクリル酸ブチルスルホン酸が好ましい。これらのポリアニオンは、後述の水溶性バインダーとの相溶性が高く、また、得られる導電性ポリマーの導電性をより高くできる。
ポリアニオン成分Bの重合度は、モノマー単位数が10〜100000個の範囲内であることが好ましく、溶媒溶解性及び導電性の点からは、50〜10000個の範囲内がより好ましい。
ポリアニオン成分Bの製造方法としては、例えば、酸を用いてアニオン基を有さないポリマーにアニオン基を直接導入する方法、アニオン基を有さないポリマーをスルホ化剤によりスルホン酸化する方法、アニオン基含有重合性モノマーの重合により製造する方法が挙げられる。
アニオン基含有重合性モノマーの重合による製造方法としては、溶媒中、アニオン基含有重合性モノマーを、酸化剤又は重合触媒の存在下で、酸化重合又はラジカル重合によって製造する方法が挙げられる。
具体的には、所定量のアニオン基含有重合性モノマーを溶媒に溶解させ、これを一定温度に保ち、それに予め溶媒に所定量の酸化剤又は重合触媒を溶解した溶液を添加し、所定時間で反応させる。その反応により得られたポリマーは、溶媒によって一定の濃度に調整される。この製造方法において、アニオン基含有重合性モノマーにアニオン基を有さない重合性モノマーを共重合させてもよい。
アニオン基含有重合性モノマーの重合の際に使用する酸化剤及び酸化触媒や溶媒は、π共役系導電性高分子成分Aを形成する前駆体モノマーを重合する際に使用するものと同様である。
得られたポリマーがポリアニオン塩である場合には、ポリアニオン酸に変質させることが好ましい。アニオン酸に変質させる方法としては、イオン交換樹脂を用いたイオン交換法、透析法、限外ろ過法等が挙げられ、これらの中でも、作業が容易な点から限外ろ過法が好ましい。
本発明に係る導電性ポリマーを構成するπ共役系導電性高分子成分Aとポリアニオン成分Bの比率(固形分比率、A:B)は、導電性、分散性の観点から質量比(A:B)で1:1〜1:10の範囲内であることが好ましく、より好ましくは1:2〜1:8の範囲内である。
π共役系導電性高分子成分Aを形成する前駆体モノマーを、ポリアニオン成分Bの存在下で化学酸化重合して、本発明に係る導電性ポリマーを得る際に使用される酸化剤は、例えば、J.Am.Soc.,85、454(1963)に記載されるピロールの酸化重合に適用する、いずれかの酸化剤を挙げることができる。実際的には、安価でかつ取扱い易い酸化剤、例えば、鉄(III)塩、例えば、FeCl、Fe(ClO、有機酸及び有機残基を含む無機酸の鉄(III)塩、又は過酸化水素、重クロム酸カリウム、過硫酸アルカリ(例えば過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム)、アンモニウム、過ホウ酸アルカリ、過マンガン酸カリウム及び銅塩例えば四フッ化ホウ酸銅を用いることが好ましい。加えて、酸化剤として随時触媒量の金属イオン、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、モリブデン及びバナジウムイオンの存在下における空気及び酸素も使用することができる。過硫酸塩並びに有機酸及び有機残基を含む無機酸の鉄(III)塩を用いることが、腐食性でないため好ましい。
有機残基を含む無機酸の鉄(III)塩の例としては、炭素数1〜20のアルカノールの硫酸半エステルの鉄(III)塩、例えば、ラウリル硫酸;炭素数1〜20のアルキルスルホン酸、例えば、メタン又はドデカンスルホン酸;脂肪族炭素数1〜20のカルボン酸、例えば2−エチルヘキシルカルボン酸;脂肪族パーフルオロカルボン酸、例えば、トリフルオロ酢酸及びパーフルオロオクタノン酸;脂肪族ジカルボン酸、例えば、シュウ酸並びに殊に芳香族の、随時炭素数1〜20のアルキル置換されたスルホン酸、例えばベンゼセンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸及びドデシルベンゼンスルホン酸のFe(III)塩が挙げられる。
〈その他の導電性ポリマー材料〉
本発明においては、本発明に係る導電性ポリマーは、市販品として入手することもできる。
例えば、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)とポリスチレンスルホン酸からなる導電性ポリマー(以下、PEDOT−PSSと略記する。)が、Heraeus社からCLEVIOSシリーズとして、Aldrich社からPEDOT−PASS483095、560598として、Nagase Chemtex社からDenatronシリーズとして市販されている。
また、ポリアニリンが、日産化学社からORMECONシリーズとして市販されている。
本発明において、上記のような市販品も好ましく用いることができる。
〈その他の添加剤〉
添加剤としては、可塑剤、酸化防止剤や硫化防止剤等の安定剤、界面活性剤、溶解促進剤、重合禁止剤、染料や顔料等の着色剤等が挙げられる。更に、塗布性等の作業性を高める観点から、本発明に係る極性溶媒やグリコールエーテル類以外の他の溶媒、例えば、水や、アルコール類、グリコール類、セロソルブ類、ケトン類、エステル類、エーテル類、アミド類、炭化水素類等の有機溶媒や水溶性有機化合物を、本発明の目的とする効果を損なわない範囲で含んでいてもよい。
本発明で用いることができる水溶性有機化合物としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、酸素含有化合物が好適に挙げられる。
前記酸素含有化合物としては、酸素を含有する限り特に制限はなく、例えば、ヒドロキシ基含有化合物、カルボニル基含有化合物、エーテル基含有化合物、スルホキシド基含有化合物などが挙げられる。
前記カルボニル基含有化合物としては、例えば、イソホロン、プロピレンカーボネート、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
(水溶性バインダー)
本発明に係る透明導電層形成用塗布液においては、下記一般式(I)で表される構造単位を有する水溶性バインダーを含有することを特徴とする。
本発明に係る水溶性バインダーでいう「水溶性」とは、25℃の水100gに0.001g以上溶解することをいう。なお、溶解性の判定は、ヘイズメーター、濁度計等を用いて測定して、判定することができる。
Figure 2013129116
上記一般式(I)において、Rは、水素原子又はメチル基を表す。Qは、C(=O)O又はC(=O)NRaを表す。Raは、水素原子、アルキル基又は窒素原子と共にモルホリン基を形成するための原子団を表す。Aは、置換若しくは無置換のアルキレン基又は(CHCHRbO)−(CHCHRb)を表し、Rbは水素原子又はアルキル基を表し、xは平均繰り返しユニット数で0〜100の数を表す。
Ra及びRbで表されるアルキル基は、例えば、炭素原子数1〜5の直鎖、あるいは分岐アルキル基が好ましく、より好ましくはメチル基である。また、これらのアルキル基は、更に置換基で置換されていてもよい。
これら置換基の例としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロシクロアルキル基、ヘテロアリール基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アルキルカルボンアミド基、アリールカルボンアミド基、アルキルスルホンアミド基、アリールスルホンアミド基、ウレイド基、アラルキル基、ニトロ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基、アルキルカルバモイル基、アリールカルバモイル基、アルキルスルファモイル基、アリールスルファモイル基、アシルオキシ基、アルケニル基、アルキニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アルキルオキシスルホニル基、アリールオキシスルホニル基、アルキルスルホニルオキシ基、アリールスルホニルオキシ基等が挙げられる。これらのうち好ましくは、ヒドロキシ基又はアルキルオキシ基である。
上記置換基群において、アルキル基としては、分岐を有していてもよく、炭素原子数は、1〜20であることが好ましく、1〜12であることがより好ましく、1〜8であることがさらに好ましい。アルキル基の例には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基等が含まれる。上記シクロアルキル基の炭素原子数は、3〜20であることが好ましく、3〜12であることがより好ましく、3〜8であることがさらに好ましい。シクロアルキル基の例には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基及びシクロヘキシル基が含まれる。上記アルコキシ基としては、分岐を有していてもよく、炭素原子数は1〜20であることが好ましく、1〜12であることがより好ましく、1〜6であることがさらに好ましく、1〜4であることが最も好ましい。アルコキシ基の例としては、メトキシ基、エトキシ基、2−メトキシエトキシ基、2−メトキシ−2−エトキシエトキシ基、ブチルオキシ基、ヘキシルオキシ基及びオクチルオキシ基が含まれ、好ましくはエトキシ基である。上記アルキルチオ基の炭素数は、分岐を有していてもよく、炭素原子数は1〜20であることが好ましく、1〜12であることがより好ましく、1〜6であることがさらに好ましく、1〜4であることが最も好ましい。アルキルチオ基の例としては、メチルチオ基、エチルチオ基等が含まれる。上記アリールチオ基の炭素数は、6〜20であることが好ましく、6〜12であることがさらに好ましい。アリールチオ基の例にはフェニルチオ基及びナフチルチオ基等が含まれる。上記シクロアルコキシ基の炭素原子数は、3〜12であることが好ましく、より好ましくは3〜8である。シクロアルコキシ基の例には、シクロプロポキシ基、シクロブチロキシ基、シクロペンチロキシ基及びシクロヘキシロキシ基が含まれる。
更に、上記置換基群において、アリール基の炭素原子数は6〜20であることが好ましく、6〜12であることがさらに好ましい。アリール基の例にはフェニル基及びナフチル基が含まれる。上記アリールオキシ基の炭素原子数は、6〜20であることが好ましく、6〜12であることがさらに好ましい。アリールオキシ基の例にはフェノキシ基及びナフトキシ基が含まれる。上記ヘテロシクロアルキル基の炭素原子数は、2〜10であることが好ましく、3〜6であることがさらに好ましい。ヘテロシクロアルキル基の例にはピペリジノ基、ジオキサニル基及び2−モルホリニル基が含まれる。上記ヘテロアリール基の炭素原子数は、3〜20であることが好ましく、3〜10であることがさらに好ましい。ヘテロアリール基の例にはチエニル基、ピリジル基が含まれる。上記アシル基の炭素原子数は1〜20であることが好ましく、1〜12であることがさらに好ましい。アシル基の例にはホルミル基、アセチル基及びベンゾイル基が含まれる。上記アルキルカルボンアミド基の炭素原子数は1〜20であることが好ましく、1〜12であることがさらに好ましい。アルキルカルボンアミド基の例にはアセトアミド基等が含まれる。上記アリールカルボンアミド基の炭素原子数は1〜20であることが好ましく、1〜12であることがさらに好ましい。アリールカルボンアミド基の例にはベンズアミド基等が含まれる。上記アルキルスルホンアミド基の炭素原子数は1〜20であることが好ましく、1〜12であることがさらに好ましい。スルホンアミド基の例にはメタンスルホンアミド基等が含まれる。上記アリールスルホンアミド基の炭素原子数は1〜20であることが好ましく、1〜12であることがさらに好ましい。アリールスルホンアミド基の例には、ベンゼンスルホンアミド基及びp−トルエンスルホンアミドが基含まれる。
更に、上記置換基群において、上記アラルキル基の炭素原子数は7〜20であることが好ましく、7〜12であることがさらに好ましい。アラルキル基の例にはベンジル基、フェネチル基及びナフチルメチル基が含まれる。上記アルコキシカルボニル基の炭素原子数は1〜20であることが好ましく、2〜12であることがさらに好ましい。アルコキシカルボニル基の例にはメトキシカルボニル基が含まれる。上記アリールオキシカルボニル基の炭素原子数は7〜20であることが好ましく、7〜12であることがさらに好ましい。アリールオキシカルボニル基の例にはフェノキシカルボニル基が含まれる。上記アラルキルオキシカルボニル基の炭素原子数は8〜20であることが好ましく、8〜12であることがさらに好ましい。アラルキルオキシカルボニル基の例にはベンジルオキシカルボニル基が含まれる。上記アシルオキシ基の炭素原子数は1〜20であることが好ましく、2〜12であることがさらに好ましい。アシルオキシ基の例にはアセトキシ基及びベンゾイルオキシ基が含まれる。上記アルケニル基の炭素原子数は2〜20であることが好ましく、2〜12であることがさらに好ましい。アルケニル基の例に、ビニル基、アリル基及びイソプロペニル基が含まれる。上記アルキニル基の炭素原子数は2〜20であることが好ましく、2〜12であることがさらに好ましい。アルキニル基の例にはエチニル基が含まれる。上記アルキルスルホニル基の炭素原子数は1〜20であることが好ましく、1〜12であることがさらに好ましい。アルキルスルホニル基の例に、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基が含まれる。上記アリールスルホニル基の炭素原子数は6〜20であることが好ましく、6〜12であることがさらに好ましい。アリールスルホニル基の例に、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基が含まれる。上記アルキルオキシスルホニル基の炭素原子数は1〜20あることが好ましく、1〜12であることがさらに好ましい。アルキルオキシスルホニル基の例に、メトキシスルホニル基、エトキシスルホニル基が含まれる。上記アリールオキシスルホニル基の炭素原子数は6〜20であることが好ましく、6〜12であることがさらに好ましい。アリールオキシスルホニル基の例に、フェノキシスルホニル基、ナフトキシスルホニル基が含まれる。上記アルキルスルホニルオキシ基の炭素原子数は1〜20であることが好ましく、1〜12であることがさらに好ましい。アルキルスルホニルオキシ基の例に、メチルスルホニルオキシ基、エチルスルホニルオキシ基が含まれる。上記アリールスルホニルオキシ基の炭素原子数は6〜20であることが好ましく、6〜12であることがさらに好ましい。アリールスルホニルオキシ基の例に、フェニルスルホニルオキシ基、ナフチルスルホニルオキシ基が含まれる。
これらの置換基は、同一でも異なっていても良く、これら置換基がさらに置換されてもよい。
上記一般式(I)において、Aは置換若しくは無置換のアルキレン基、又は(CHCHRbO)−(CHCHRb)を表すが、アルキレン基としては、例えば、炭素原子数が1〜5のアルキレン基が好ましく、より好ましくはエチレン基、プロピレン基である。これらのアルキレン基は、前述した置換基群から選ばれる置換基により置換されていてもよい。
また、上記一般式(I)において、Rbは水素原子又はアルキル基を表す。また、これらのアルキル基は、前述の置換基群から選ばれる置換基により置換されていてもよい。さらに、xは平均繰り返しユニット数を表し、0〜100の範囲内であるが、好ましくは0〜10の範囲内である。通常、繰り返しユニット数xは分布を有しており、表記は平均値で示し、小数点以下1桁で表記してもよい。
本発明に係る一般式(I)において、Rは水素原子又はメチル基を表し、QはC(=O)O又はC(=O)NRaを表す。Raは、水素原子、アルキル基又は窒素原子と共にモルホリン基を形成するための原子団を表す。
以下、一般式(I)で表される構造単位の代表的な具体例を示すが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
Figure 2013129116
本発明に係る水溶性バインダーにおいては、一般式(I)で表される端部にヒドロキシ基を有する構造単位が占めるモル比としては、10〜100モル%の範囲内が好ましく、より好ましくは、30〜90モル%の範囲内である。
本発明に係る水溶性バインダーは、一般式(I)で表される構造単位単独のモノマーから形成されたホモポリマーであっても、その他の構造単位を含む共重合ポリマーであってもよい。
本発明に係る水溶性バインダーは、汎用的な重合触媒を用いたラジカル重合により得ることができる。重合様式としては、塊状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合等が挙げられ、好ましくは溶液重合である。重合温度は、使用する開始剤によっても異なるが、一般に、−10〜250℃の温度範囲内であり、好ましくは0〜200℃の温度範囲内であり、より好ましくは10〜100℃の温度範囲内で実施される。
本発明に係る水溶性バインダーの数平均分子量は、3,000〜2,000,000の範囲内が好ましく、より好ましくは4,000〜500,000の範囲内であり、さらに好ましくは5000〜100000の範囲内である。
本発明に係る水溶性バインダーの数平均分子量や分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量=Mw/Mn)の測定は、一般的に知られているゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により行うことができる。
使用する溶媒は、水溶性バインダーに対する溶解能を有していれば、特に限定はないが、THF(テトラヒドロフラン)、DMF(ジメチルホルムアミド)、CHCl(ジクロロメタン)が好ましく、より好ましくはTHF、DMFであり、更に好ましくはDMFである。測定温度としても、特に制限はないが、40℃が好ましい。
〔透明導電層の形成方法〕
本発明に係る透明導電層は、上記構成からなる透明導電層形成用塗布液を、印刷法により、金属細線の形成した透明基板上に塗布することで形成される。
本発明に適用可能な印刷法としては、例えば、グラビア、フレキソ、スクリーン、インクジェット印刷方式等の印刷方法に加えて、ロールコート法、バーコート法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、キャスティング法、ダイコート法、ブレードコート法、バーコート法、グラビアコート法、カーテンコート法、スプレーコート法、ドクターコート法等の塗布法を用いることができる。
これらの中でも、生産性、金属導電層へパターニング性の観点、特に、金属細線と基板上の膜厚が均一になり、有機電子デバイスの整流比向上につながる観点からは、インクジェット印刷方式を用いることが好ましい。
(インクジェット印刷方式)
〈1:インクジェット印刷装置の全体概要〉
本発明に係る透明導電層を、インクジェット印刷方式を用いて形成することが好ましい態様であり、以下、本発明に好適に用いられるインクジェット印刷方式の詳細について説明する。
図2は、インクジェットヘッドを具備したインクジェット印字装置を使用して、金属細線が形成された透明基板上に、透明導電層をある面積で区切って塗布する方法の一例を示す概略模式図である。
図2に示すとおり、透明基板100は連続的に搬送されており、インクジェットヘッド2により透明導電層を形成するための透明導電層形成用塗布液が、微細なインク液滴として出射されて、透明導電層105が形成されて、次いで、乾燥ゾーン(不図示)を通過する。
本発明において適用可能なインクジェットヘッド2としては、特に限定はなく、例えば、インク圧力室が圧電素子を備えた振動板を有し、この振動板によるインク圧力室の圧力変化で、射出液体である透明導電層形成用塗布液を吐出させる剪断モード型(ピエゾ型)のインクジェットヘッドでもよいし、発熱素子を有しており、この発熱素子からの熱エネルギーにより透明導電層形成用塗布液の膜沸騰による急激な体積変化により、透明導電層形成用塗布液をノズルから射出液体として吐出させるサーマルタイプのインクジェットヘッドであってもよい。
インクジェットヘッド2には、射出液体を供給する機構などが接続されている。射出液体の供給はタンク8Aにより行われる。インクジェットヘッド2内の射出液体圧力を常に一定に保つようにこの例ではタンク液面を一定にする。そのためにタンク8Aからオーバーフローさせてタンク8Bに射出液体を自然流下で戻している。タンク8Bからタンク8Aへの射出液体の供給はポンプ11により行われており、射出条件に合わせて安定的にタンク8Aの液面が一定となるように運転条件が設定されている。
なお、ポンプ11からタンク8Aへ射出液体を戻す際には、フィルター12を通してから行われている。このように、射出液体はインクジェットヘッド2へ供給される前に絶対濾過精度又は準絶対濾過精度が0.05〜50μmの濾材を少なくとも1回は通過させて、不溶物や異物を除去することが好ましい。
また、インクジェットヘッド2の洗浄作業や液体充填作業などを実施するためにタンク6より射出液体である透明導電層形成用塗布液が、タンク7より洗浄溶媒がポンプ9によりインクジェットヘッド2へ強制的に供給可能となっている。インクジェットヘッド2に対してこうしたタンクポンプ類は複数に分けても良いし、配管の分岐を使用しても良い、またそれらの組み合わせでもかまわない。図2では配管分岐13を使用している。さらにインクジェットヘッド2内のエアーを十分に除去するため、タンク6よりポンプ9にてインクジェット2へ射出液体を強制的に送液しながら下記に示すエアー抜き配管から射出液体を抜き出して廃液タンク4に送ることもある。
さらに、インクジェットヘッド2内の射出液体温度を一定に保持するためにタンク8Aとインクジェットヘッド2の間に熱交換器を設けてもよいし、インクジェットヘッド2内に熱交換器のような射出液体温度を一定に保つ保温機構を設けても構わない。
次いで、インクジェット印刷方式を用いた透明導電層の形成手順について、以下に示す。
まず、インクジェットヘッド2に射出液体である透明導電層形成用塗布液を充填する手順であるが、インクジェットヘッド2の待機位置にて、ポンプ9によりタンク6から強制的に透明導電層形成用塗布液をインクジェットヘッド2へ通液する。この際に排出された透明導電層形成用塗布液は、図示しないキャッチパンなどにより受けられる。この操作により、インクジェットヘッド2に射出液体である透明導電層形成用塗布液を充填し、インクジェットヘッド内部の空気抜きを実施した後、ノズル表面(射出面)の清掃を実施する。
次に、あらかじめ決められた流量にてタンク8Aへタンク8Bから射出液体である透明導電層形成用塗布液を送り込み、オーバーフローにより循環を開始する。ポンプ9とインクジェットヘッド2の間のバルブは閉めておき、タンク8Aとインクジェットヘッド2間のバルブを開けることでインクジェットヘッド2から射出させることが可能になる。金属細線を形成した透明基板100を所定の速度で搬送させ、射出準備の完了したインクジェットヘッド2を、金属細線を形成した透明基板100の所定の距離まで近づけ、所定の射出条件で射出液体である透明導電層形成用塗布液の射出を開始する。オーバーフローさせてタンク8Aの液面を一定に保持しているため射出量は安定となる。
インクジェットヘッド2の種類は任意である、本発明では一滴の液滴量が数10ピコリットルで、射出周波数は数百〜数万Hzで安定に射出できる条件を選ぶことが好ましい。また、速度は任意で早ければ生産性向上につながる。速度に対して目的のウェット膜厚になるように周波数を調整して射出する。
〈2:インクジェットヘッド〉
本発明に係るインクジェット印刷装置に適用可能なインクジェットヘッド2の詳細について説明する。
図3は、一部破断面を有するインクジェットヘッドの一例を示す概略斜視図である。図3に示すインクジェットヘッドは、剪断モード型(ピエゾ型)インクジェットヘッドである。
図2に示したように、インクジェットヘッド2には、圧電性基盤を駆動させるための制御部5(図2参照)がコネクタ(不図示)を介して接続されている。この制御部5により、射出液体である透明導電層形成用塗布液の射出時の圧電性基盤の動作強度や周波数の選択等が行われる。
図3において、インクジェットヘッド2は、上層圧電性基盤201b1と下層圧電性基盤201b2とを接合して形成された圧電性基盤201bと、天板201cと、ノズル板201dとを有して構成されている。
圧電性基盤201bには、研削加工を施すことにより、ノズル板201d側が開口し、反対側が閉塞している互いに平行な所定の長さを有する複数のノズル201b3と、ノズル201b3の閉塞した側につながる平坦な面201b4と、ノズル(インク圧力室)201b3の両側には側壁201b5とを有している。
複数のノズルとして、交互に塗布液圧力室用のノズルと空気圧力室用のノズルとして使用する場合もある。
図3においては、塗布液圧力室用として使用した場合を示している。201c2は圧電性基盤201bの上面を覆う第1天板を示し、201c1は第1天板の上面を覆う第2天板を示す。
201eは塗布液の塗布液供給管を示す。塗布液供給管201eより供給された塗布液はノズル吐出口201d1より吐出する様になっている。
201c3は塗布液供給管201eから供給された塗布液の貯留部を示し、各ノズル201b3に連通した各塗布液供給口201c4より、各塗布液圧力室用のノズル201b3に供給される様になっている。
各ノズル201b3は、第1天板201c2とノズル板201dとにより覆われることにより、複数の密閉されたチャネル(塗布液圧力室)が形成される様になっている。
201d1は各側壁の剪断変形に伴い、塗布液圧力室の圧力変化で透明導電層形成用塗布液をインク液滴の状態で射出及び飛翔させるノズル吐出口を示す。ノズル吐出口の間隔は、0.02〜0.3mmの範囲内が好ましい。
201fは、透明導電層形成用塗布液のエアー抜きなどに使用される配管を示す。配管201fは、塗布液の射出時にはバルブ等により密閉される構造となっている。
第1天板201c2及び第2天板201c1の材料は、特に限定されず、例えば、有機材料からなってもよいが、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、シリコン、窒化シリコン、シリコンカーバイド、石英、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等が挙げられる。
ノズル板201dを構成する基材としては、金属や樹脂が使用される。例えば、ステンレス、ポリイミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン等が好ましく用いることができる。特に好ましくは、ポリイミド樹脂で、Dupont社製のカプトンや宇部興産(株)製のユーピレックス等が、寸法安定性、耐インク性、耐熱性等に優れている観点から好ましい。
《有機電子デバイス》
上記方法に従って作製された本発明の透明電極は、高い導電性と透明性とを併せ持ち、液晶表示デバイス、有機発光デバイス、無機電界発光デバイス、電子ペーパー、有機太陽電池、無機太陽電池等の各種オプトエレクトロニクスデバイスや、電磁波シールド、タッチパネル等の分野において好適に用いることができる。その中でも、透明電極表面の平滑性が厳しく求められる有機ELデバイスや有機薄膜太陽電池デバイスの透明電極として特に好ましく用いることができる。
本発明の有機電子デバイスは、本発明の透明電極を用いた第1透明電極とこれに対向配置された第2電極とを有し、第1透明電極と第2電極との電極間に少なくとも1層の有機機能層が設けられた構成を有している。
本発明の有機電子デバイスを構成する有機機能層としては、例えば、有機発光層、有機光電変換層、液晶ポリマー層など、特に限定なく挙げることができるが、本発明においては、有機機能層が薄膜でかつ電流駆動系のデバイスである有機発光層、有機光電変換層である場合において、特に有効である。
本発明において、有機機能層は、有機発光層や有機光電変換層に加えて、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層、電子阻止層など、有機発光層と併用して発光を制御する有機層を有しても良い。本発明では、導電性ポリマーを有する透明導電層は、有機電子デバイスにおいては正孔注入層を兼ねることも可能だが、正孔の移動のしやすさの観点から、独立に正孔注入層を透明導電層と隣接する位置に設ける構成が好ましい。
[有機ELデバイス]
次いで、本発明の有機電子デバイスの代表的な態様の一つである有機エレクトロルミネッセンスデバイス(有機ELデバイス)について説明する。
図4は、本発明に係る有機ELデバイスの概略構成の一例を示す断面図である。また、図5〜図8は、本発明に係る有機ELデバイスの製造工程フローの一例を示す上面図である。
図4に示すように、有機ELデバイスは、透明基板100上に金属細線104と透明導電層105からなる第1透明電極とを有し、それに対向する位置に第2電極102を有している。第1透明電極と第2電極102との間には、少なくとも1層の有機機能層110を有する構成である。図4においては、有機機能層110の構成として、正孔輸送層112、発光層114、正孔阻止層116及び電子輸送層118から構成されている一例を示してある。
有機ELデバイスには、表示領域を覆うようにして封止部材109が配置され、封止部材109と電極(第1透明電極、第2電極102)とが接着剤層109aを介して封止されている。
続いて、図5〜図8を参照しながら、有機ELデバイスの製造方法について簡単に説明する。
はじめに、図5に示すように、透明基板100を準備する。透明基板100の側縁部に対し、取り出し電極101を形成し、透明基板100の中央部に対し、金属細線104を形成する。この場合、金属細線104の一部を取り出し電極101に重複させ、電気的に接続させる。
次いで、図6に示すように、金属細線104の全体を被覆するように一定の透明導電層形成用塗布液をインクジェット印刷方式により塗布し、金属細線104及びそこから露出する透明基板100上に透明導電層105を形成する。
次いで、図7に示すように、金属細線104及び透明導電層105から構成される第1電極上に有機機能層110を形成し、次いで、図8に示すように、有機機能層110上に第2電極102を形成する。
次いで、図4に示すように、接着剤層109aを構成する接着剤を用いて、各電極や有機機能層110を封止部材109で封止する。
〔1:第1透明電極〕
第1透明電極は、本発明の透明電極であり、有機ELデバイスにおいて陽極となる。
本発明において、第1透明電極は、金属細線104と、導電性ポリマーと水溶性バインダーとからなる透明導電層105とを含む。導電性ポリマーと水溶性バインダーからなる透明導電層105は、金属細線104の隙間にも充填されている。
金属細線104、透明導電層105の詳細は、上述したとおりであるのでその説明を省略する。
〔2:有機機能層〕
有機機能層110としては、有機発光層、有機光電変換層、液晶ポリマー層など特に限定なく挙げることができるが、本発明は、機能層が薄膜でかつ電流駆動系のデバイスである有機発光層、有機光電変換層である場合において、特に有効である。
金属細線104は取り出し電極101に接続されている。取り出し電極101は、導電性が高ければ、特に限定されず、具体的には金属、金属微粒子又は金属ナノ粒子、金属酸化物、合金が挙げられる。
有機発光層を有する有機ELデバイスは、有機発光層に加えて、正孔注入層、正孔輸送層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層などの有機発光層と併用して発光を制御する層を有しても良い。
構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
(i)(第1透明電極)/有機発光層/電子輸送層/(第2電極)
(ii)(第1透明電極)/正孔輸送層/有機発光層/電子輸送層/(第2電極)
(iii)(第1透明電極)/正孔輸送層/有機発光層/正孔阻止層/電子輸送層/(第2電極)
(iv)(第1透明電極)/正孔輸送層/有機発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層/(第2電極)
(v)(第1透明電極)/正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層/(第2電極)
(2.1:有機発光層)
本発明に係る有機ELデバイスにおいて、有機発光層は、発光極大波長が各々430〜480nm、510〜550nm、600〜640nmの範囲にある単色発光層であってもよく、また、これらの少なくとも3層の有機発光層を積層して白色発光層としたものであってもよく、さらに有機発光層間には非発光性の中間層を有していてもよい。
本発明の有機ELデバイスとしては、有機発光層が白色発光層であることが好ましい。
また、本発明において、有機発光層に使用できる発光材料又はドーピング材料としては、アントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、カルバゾール、アザカルバゾール、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム錯体、トリス(4−メチル−8−キノリナート)アルミニウム錯体、トリス(5−フェニル−8−キノリナート)アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ−(p−ターフェニル−4−イル)アミン、1−アリール−2,5−ジ(2−チエニル)ピロール誘導体、ピラン、キナクリドン、ルブレン、ジスチルベンゼン誘導体、ジスチルアリーレン誘導体、及び各種蛍光色素及び希土類金属錯体、燐光発光材料等があるが、これらに限定されるものではない。
また、これらの化合物のうちから選択される発光材料を90.0〜99.5質量部、ドーピング材料を0.5〜10質量部含むようにすることも好ましい。
有機発光層は上記の材料等を用いて公知の方法によって作製されるものであり、蒸着、塗布、転写などの方法が挙げられる。この有機発光層の厚みは0.5〜500nmが好ましく、特に、0.5〜200nmが好ましい。
(2.2:阻止層;正孔阻止層、電子阻止層)
阻止層は、有機化合物薄膜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デバイス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層がある。
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有し、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、後述する電子輸送層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。本発明の白色有機ELデバイスに設ける正孔阻止層は、発光層に隣接して設けられていることが好ましい。
一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、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、後述する正孔輸送層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。
本発明に係る正孔阻止層、電子輸送層の膜厚としては、好ましくは100nm以下であり、更に好ましくは5.0〜30nmの範囲内である。
(2.3:正孔輸送層)
正孔輸送層と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、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。
正孔輸送層は単層
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。
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、更には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(略称: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5,061,569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(略称: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つ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(略称:MTDATA)等が挙げられる。更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4−297076号公報、特開2000−196140号公報、特開2001−102175号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)、特開平11−251067号公報、J.Huang et.al.著文献(Applied Physics Letters 80(2002),p.139)、特表2003−519432号公報に記載されているような、いわゆるp型半導体的性質を有するとされる正孔輸送材料を用いることもできる。
本発明においては、より高効率の発光デバイス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。
正孔輸送層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。
正孔輸送層の膜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。
この正孔輸送層は上記材料の1種又は2種以上からなる一層構造であってもよい。
(2.4:電子輸送層)
電子輸送層とは、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、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は単層又は複数層設けることができる。
従来、単層の電子輸送層、及び複数層とする場合は、発光層に対して陰極側に隣接する電子輸送層に用いられる電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる)としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その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、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及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。
更に、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、電子輸送材料として用いることができる。更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、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(略称:Alq)、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(略称: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、電子輸送材料として用いることができる。
その他、メタルフリーも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、電子輸送材料として好ましく用いることができる。
また、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様にn型−Si、n型−SiC等の無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。
電子輸送層は、上記電子輸送材料を、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。
電子輸送層の膜厚については、特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度、好ましくは5〜200nmである。
電子輸送層は、上記材料の1種又は2種以上からなる一層構造であってもよい。
また、不純物をドープしたn型半導体的性質を有するとされる電子輸送材料を用いることもできる。その例としては、特開平4−297076号公報、特開平10−270172号公報、特開2000−196140号公報、特開2001−102175号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)などに記載されたものが挙げられる。本発明においては、このようなn型半導体的性質を有するとされる電子輸送材料を用いることが、より低消費電力のデバイスを作製することができるため好ましい。
(2.5:注入層;電子注入層、正孔注入層)
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有機機能層間に設ける層のことで、例えば、「有機ELデバイス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)にその詳細に記載されており、正孔注入層と電子注入層とがある。
正孔注入層としては、第1透明電極との仕事関数の差が少ないことが要求される。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バッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、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ポリマー層等が挙げられる。特に塗布法での使用が可能である点から、導電性ポリマー層を使用することが好ましい。
また、正孔注入層に使用する導電性ポリマーは、仕事関数の観点から、化合物内にフッ素(F)を有するポリアニオンであることが好ましい。また、フッ素は後から添加してもよく、パーフルオロ化されたポリアニオンでもよい。
具体的には、パーフルオロスルホン酸基を含有するナフィオン(Dupont社製)、カルボン酸基を含有するパーフルオロ型ビニルエーテルからなるフレミオン(旭硝子社製)などを挙げることができる。
電子注入層としては、特開平6−325871号公報、同9−17574号公報、同10−74586号公報等に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バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、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バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。
注入層はごく薄い膜であることが望ましく、使用する素材にもよるが、その膜厚は0.1nm〜5μmの範囲内が好ましい。また、導電性ポリマーを用いたときは、透明性の観点から5.0〜50nmの範囲内であることが特に好ましい。
〔3:第2電極〕
第2電極は、本発明に係る有機ELデバイスにおいては陰極となる。
第2電極は、導電性材料からなる単独層であっても良いが、導電性を有する材料に加えて、これらを保持する樹脂を併用してもよい。
第2電極の導電性材料としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。
このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。
これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。
また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm〜5μm、好ましくは50〜200nmの範囲内で選ばれる。
〔4:封止部材〕
封止部材としては、有機ELデバイスの表示領域を覆うように配置されておればよく、凹板状でも平板状でもよい。また透明性、電気絶縁性は特に問わない。
本発明においては、有機ELデバイスを薄膜化できるということから、ポリマーフィルムや金属フィルムを好ましく使用することができる。
接着剤層を形成する接着剤としては、例えば、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)を挙げることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンを挙げることができる。また、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ができる。
また、有機機能層を挟み透明基材と対向する側の電極の外側には、該電極と有機機能層を被覆し、透明基材と接する形で無機物、有機物の層を形成し封止膜とすることも好適にできる。
この場合、当該封止膜を形成する材料としては、水分や酸素等、デバイスの劣化をもたらすもの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、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。
以下、実施例を挙げて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。
実施例1
《透明電極の作製》
〔透明電極1の作製〕
(金属細線1の形成)
厚さ0.5mmの5.0cm角のガラス基板を準備し、当該ガラス基板を2−プロパノールに浸漬させ、超音波洗浄器ブランソニック3510J−MT(日本エマソン社製)により10分間の超音波洗浄処理を施し、250℃で30分間乾燥させた。
その後、洗浄済みのガラス基板の3.0cm×3.0cmの範囲に、銀ナノ粒子インク(TEC−PA−010;InkTec社製)を用いて、線幅50μm幅、線間隔1.0mm、線の高さ(厚さ)1.0μmになるようにストライプ状の金属細線1をスクリーン印刷方式で印刷し、250℃で10分間加熱した。
印刷機としては、小型厚膜半自動印刷機STF−150IP(東海商事社製)を用い、線径13μmの版(ソノコム社製)を用いた。金属細線1の形状は高輝度非接触3次元表面形状粗さ計WYKO NT9100を用いて測定した。
(透明導電層形成用塗布液1の調製)
下記の各透明導電層形成材料を、順次混合した後、加熱溶解して、透明導電層形成用塗布液1を調製した。
1)導電性ポリマー1(PEDOT−PSS CLEVIOS PH510、Heraeus社製、固形分濃度;1.89%、PEDOT:PSS(固形分比率)=1:2.5) 15.9g
2)水溶性バインダー1水溶液(ポリヒドロキシエチルアクリレート、下記参照、PHEA、固形分濃度;20.0%) 3.5g
3)極性溶媒(ジメチスルホキシド、略称:DMSO、logP値:−1.49) 3.6g
4)グリコールエーテル類(エチレングリコールモノブチルエーテル、略称:EGBu) 0.7g
上記透明導電層形成用塗布液1において、3)極性溶媒(ジメチスルホキシド)の含有量は、透明導電層形成用塗布液1全質量の15質量%であり、4)グリコールエーテル類(エチレングリコールモノブチルエーテル)の含有量は、透明導電層形成用塗布液1全質量の3.0質量%である。
〈水溶性バインダー1:ポリヒドロキシエチルアクリレートの合成(例示化合物I−1)〉
500mlの三ツ口フラスコに、テトラヒドロフラン(以下、THFと略記)を200ml加え、10分間加熱還流させた後、窒素下で室温に冷却した。次いで、2−ヒドロキシエチルアクリレート(10.0g、86mmol、分子量:116.05)と、アゾビスイソブチロニトリル(以下、AIBNと略記、1.41g、8.5mmol、分子量:164.11)を加え、5時間加熱還流した。室温に冷却した後、5000mlのメチルエチルケトン(以下、MEKと略記)中に、上記反応溶液を滴下し、1時間攪拌した。MEKをデカンテーションした後、200mlのMEKで3回洗浄した後、THFでポリマーを溶解し、100mlフラスコへ移した。THFをロータリーエバポレーターにより減圧留去後、50℃で3時間減圧乾燥した。その結果、数平均分子量が35700、分子量分布が2.3の水溶性バインダー1(ポリヒドロキシエチルアクリレート、略称:PHEA)を9.0g(収率90%)得た。次いで、水溶性バインダー1を水に溶解し、固形分濃度が20%の水溶性バインダー1水溶液を調製した。
なお、分子量はGPC(Waters2695、Waters社製)を用い、下記の測定条件で測定した。
〈GPC測定条件〉
装置:Wagers2695(Separations Module)
検出器:Waters 2414 (Refractive Index Detector)
カラム:Shodex Asahipak GF−7M HQ
溶離液:ジメチルホルムアミド(20mM LiBr)
流速:1.0ml/min
温度:40℃。
(インクジェット印刷方式を用いた透明導電層1の形成)
上記金属細線1を形成したガラス基板上に、上記調製した透明導電層形成用塗布液1を、3.3cm×3.3cmの範囲にインクジェット印刷方式を用いて付与し、透明導電層1を形成して、透明電極1を作製した。
なお、インクジェット印刷方式としては、インク液滴の射出量が42plのインクジェットヘッドを使用し、塗布速度と射出周波数を調整して、乾燥膜厚が400nmになるようにしてパターン印字した。印字後、ヒーターを用いて、250℃で30分間加熱処理を行い、透明電極1を得た。なお、インクジェット印刷装置としては、インクジェットヘッド(コニカミノルタIJ社製)を取り付けた卓上型ロボット Shotmaster−300(武蔵エンジニアリング社製)を用い、インクジェット評価装置EB150(コニカミノルタIJ社製)にて制御した。
〔透明電極2〜31の作製〕
上記透明電極1の作製において、透明導電層1の作製に用いた透明導電層形成用塗布液1に代えて、3)極性溶媒の種類と添加量(質量%)と、4)グリコールエーテル類の種類と添加量(質量%)を表1に記載の様に変更して調製した透明導電層形成用塗布液2〜31を用いた以外は同様にして、透明電極2〜31を作製した。
なお、上記透明電極2〜31の作製において、1)導電性ポリマー1の添加量は、15.9g、2)水溶性バインダー1の添加量は3.5gの一定量とし、それぞれ3)極性溶媒と、4)グリコールエーテル類が、表1に記載の質量%となるように、添加量を調整した。
〔透明電極32の作製〕
上記透明電極4の作製において、透明導電層4の作製に用いた透明導電層形成用塗布液4に代えて、下記透明導電層形成用塗布液32を用いて透明導電層32を形成した以外は同様にして、透明電極32を作製した。
(透明導電層形成用塗布液32の調製)
下記の各透明導電層形成材料を、順次混合した後、加熱溶解して、透明導電層形成用塗布液32を調製した。
1)導電性ポリマー1(PEDOT−PSS CLEVIOS PH510、Heraeus社製、固形分濃度:1.89%、PEDOT:PSS(固形分比率)=1:2.5) 15.9g
2)水溶性バインダー2水溶液(ポリヒドロキシエチルアクリルアミド、下記参照、PHEAA、固形分濃度;20.0%) 3.5g
3)極性溶媒(ジメチスルホキシド、略称:DMSO、logP値:−1.49) 4.2g
4)グリコールエーテル類(エチレングリコールモノブチルエーテル、略称:EGBu) 4.2g
上記透明導電層形成用塗布液32において、3)極性溶媒(ジメチスルホキシド)の含有量は、透明導電層形成用塗布液32全質量の15質量%であり、4)グリコールエーテル類(エチレングリコールモノブチルエーテル)の含有量は、透明導電層形成用塗布液32全質量の15質量%である。
〈水溶性バインダー2:ポリヒドロキシエチルアクリルアミドの合成(例示化合物I−19)〉
前記水溶性バインダー1(ポリヒドロキシエチルアクリレート)の合成において、モノマーとして、2−ヒドロキシエチルアクリレートに代えて、ヒドロキシエチルアクリルアミドを用いた以外は同様にして、水溶性バインダー2としてポリヒドロキシエチルアクリルアミド(略称:PHEAA)を得た。次いで、水溶性バインダー2を水に溶解し、固形分濃度が20%の水溶性バインダー2水溶液を調製した。
前述の方法で測定した水溶性バインダー2(ポリヒドロキシエチルアクリルアミド)の数平均分子量は36500、分子量分布は2.2であった。
〔透明電極33の作製〕
上記透明電極32の作製において、透明導電層32の形成に用いた透明導電層形成用塗布液32において、3)極性溶媒をプロピレングリコール(略称:PG、logP値:−0.47)に、4)グリコールエーテル類をプロピレングリコールモノブチルエーテル(略称:PGBu)に変更した以外は同様に調製した透明導電層形成用塗布液33を用いて、透明電極33を作製した。
〔透明電極34の作製〕
上記透明電極4の透明導電層4の作製に用いた透明導電層形成用塗布液4に代えて、下記透明導電層形成用塗布液34を用いて透明導電層34を形成した以外は同様にして、透明電極34を作製した。
(透明導電層形成用塗布液34の調製)
下記の各透明導電層形成材料を、順次混合した後、加熱溶解して、透明導電層形成用塗布液34を調製した。
1)導電性ポリマー1(PEDOT−PSS CLEVIOS PH510、Heraeus社製、固形分濃度:1.89%、PEDOT:PSS(固形分比率)=1:2.5) 15.9g
2)水溶性バインダー3水溶液(ポリヒドロキシエチルアクリレートとポリヒドロキシエチルアクリルアミドの共重合体(PHEA/PHEAA)、固形分濃度;20.0%、下記参照) 3.5g
3)極性溶媒(ジメチスルホキシド、略称:DMSO、logP値:−1.49) 4.2g
4)グリコールエーテル類(エチレングリコールモノブチルエーテル、略称:EGBu) 4.2g
上記透明導電層形成用塗布液34において、3)極性溶媒(ジメチスルホキシド)の含有量は、透明導電層形成用塗布液1全質量の15質量%であり、4)グリコールエーテル類(エチレングリコールモノブチルエーテル)の含有量は、透明導電層形成用塗布液34全質量の15質量%である。
〈水溶性バインダー3:ポリヒドロキシエチルアクリレートとポリヒドロキシエチルアクリルアミドの共重合体の合成〉
200ml三ツ口フラスコに、THFの100mlを加え10分間加熱還流させた後、窒素下で室温に冷却した。2−ヒドロキシエチルアクリレート(4.1g、35mmol、分子量:116.05)、ヒドロキシエチルアクリルアミド(例示化合物I−19)(1.7g、15mmol、分子量:115.15)、AIBN(0.8g、5mmol、分子量:164.11)を加え、5時間加熱還流した。室温に冷却した後、3000mlのMEK中に反応溶液を滴下し、1時間攪拌した。MEKをデカンテーション後、100mlのMEKで3回洗浄後、THFでポリマーを溶解し、100mlフラスコへ移した。THFをロータリーエバポレーターにより減圧留去後、50℃で3時間減圧乾燥した。その結果、数平均分子量33700、分子量分布2.4のポリヒドロキシエチルアクリレートとポリヒドロキシエチルアクリルアミドの共重合体(略称:PHEA/PHEAA)を、10.3g(収率90%)得た。次いで、水溶性バインダー3を水に溶解し、固形分濃度が20%の水溶性バインダー3水溶液を調製した。
〔透明電極35の作製〕
上記透明電極4の透明導電層4の作製に用いた透明導電層形成用塗布液4の調製において、4)グリコールエーテル類(エチレングリコールモノブチルエーテル)を除いた以外は同様にして調製した透明導電層形成用塗布液35を用いて、透明電極35を作製した。
〔透明電極36の作製〕
上記透明電極4の透明導電層4の作製に用いた透明導電層形成用塗布液4の調製において、3)極性溶媒(ジメチスルホキシド)を除いた以外は同様にして調製した透明導電層形成用塗布液36を用いて、透明電極36を作製した。
〔透明電極37の作製〕
上記透明電極4の透明導電層4の作製に用いた透明導電層形成用塗布液4の調製において、3)極性溶媒(ジメチスルホキシド)及び4)グリコールエーテル類(エチレングリコールモノブチルエーテル)を除いた以外は同様にして調製した透明導電層形成用塗布液37を用いて、透明電極37を作製した。
〔透明電極38の作製〕
上記透明電極4の透明導電層4の作製に用いた透明導電層形成用塗布液4に代えて、下記透明導電層形成用塗布液38を用いて透明導電層38を形成した以外は同様にして、透明電極38を作製した。
(透明導電層形成用塗布液38の調製)
下記の各透明導電層形成材料を、順次混合した後、加熱溶解して、透明導電層形成用塗布液38を調製した。
1)導電性ポリマー1(PEDOT−PSS CLEVIOS PH510、Heraeus社製、固形分濃度:1.89%、PEDOT:PSS(固形分比率)=1:2.5) 20.0g
3)極性溶媒(ジメチスルホキシド、略称:DMSO、logP値:−1.49) 4.29g
4)グリコールエーテル類(エチレングリコールモノブチルエーテル、略称:EGBu) 4.29g
上記透明導電層形成用塗布液38において、3)極性溶媒(ジメチスルホキシド)の含有量は、透明導電層形成用塗布液38全質量の15質量%であり、4)グリコールエーテル類(エチレングリコールモノブチルエーテル)の含有量は、透明導電層形成用塗布液38全質量の15質量%である。
〔透明電極39〜43の作製〕
(導電性ポリマー2及び3の調製)
特表2008−541471号公報に記載された方法に従って、固形分濃度1.0質量%、で、PEDOT:PSS=1:30の導電性ポリマー2及びPEDOT:PSS=1:40の導電性ポリマー3を合成した。
(透明電極の作製)
上記透明電極38の透明導電層38の作製に用いた透明導電層形成用塗布液38において、導電性ポリマーの種類、極性溶媒の種類と添加量(質量%)、グリコールエーテル類の種類と添加量(質量%)を、表1に記載の組み合わせに変更した以外は同様にして調製した透明導電層形成用塗布液39〜43を用いて、それぞれ透明導電層39〜43を形成した以外は同様にして、透明電極39〜43を作製した。
以上により作製した各透明電極の構成を、表1に示す。
Figure 2013129116
なお、表1に略称で記載した各化合物の詳細は、以下のとおりである。
〈導電性ポリマー〉
導電性ポリマー1:PEDOT−PSS(ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)−ポリスチレンスルホン酸) CLEVIOS PH510、Heraeus社製、固形分濃度:1.89%、PEDOT:PSS(固形分比率)=1:2.5
導電性ポリマー2;固形分濃度:1.0%、PEDOT:PSS(固形分比率)=1:30
導電性ポリマー3;固形分濃度:1.0%、PEDOT:PSS(固形分比率)=1:40。
〈水溶性バインダー〉
水溶性バインダー1:ポリヒドロキシエチルアクリレート、PHEA
水溶性バインダー2:ポリヒドロキシエチルアクリルアミド、PHEAA
水溶性バインダー3:ポリヒドロキシエチルアクリレートとポリヒドロキシエチルアクリルアミドの共重合体、PHEA/PHEAA。
〈極性溶媒〉
DMSO:ジメチスルホキシド、logP値=−1.49
PG:プロピレングリコール(1,2−プロパンジオール)、logP値=−0.47
1,3−PG:1,3−プロパンンジオール、logP値=−0.68
EG:エチレングリコール(1,2−エタンジオール)、logP値=−0.79
DGEMe:ジエチレングリコールモノメチルエーテル、logP値=−0.58
TEGMe:トリエチレングリコールモノメチルエーテル、logP値=−0.74
DEG:ジエチレングリコール、logP値=−0.95
TEG:トリエチレングリコール、logP値=−1.10
GC:グリセロール、logP値=−1.33
DPG:ジプロピレングリコール、logP値=−0.31
NMP:N−メチルピロリドン、logP値=−0.34
BG:1,3−ブチレングリコール(1,3−ブタンジオール)、logP値=−0.37
IPA:イソプロピルアルコール、logP値=0.38。
なお、上記各logP値は、Chem Bio Draw Ultra(Version:12.0)を用いてそれぞれ計算した。
〈グリコールエーテル類〉
EGBu:エチレングリコールモノブチルエーテル(2−ブトキシエタノール)
PGBu:プロピレングリコールモノブチルエーテル
DEGDMe:ジエチレングリコールジメチルエーテル
EGPr:エチレングリコールモノイソプロピルエーテル
PGMe:プロピレングリコールモノメチルエーテル(1−メトキシ−2−プロパノール)。
《透明電極の評価》
上記透明電極の作製に用いた各透明導電層形成用塗布液(以下、単に塗布液と略記する。)及び透明電極について、下記の各評価を行った。
〔1〕塗布液特性の評価
(塗布液安定性の評価)
各塗布液の安定性を評価するため、各塗布液を25℃で3日間保存を行った後、保存前後での粘度変化率を下式により求め、下記の基準に従って、塗布液安定性(粘度安定性)の評価を行った。なお、塗布液の粘度は、振動式粘度計としてVISCOMATE VM−1G−MH(YAMAICHI.CO.LTD製)を用い、温度25℃の条件下で測定した。
粘度変化率=3日間保存後の粘度/保存前の粘度×100(%)
◎:粘度変化率が、90%以上、110%未満である
○:粘度変化率が、110%以上、120%未満である
△:粘度変化率が、120%以上、150%未満である
×:粘度変化率が、150%以上である。
(ゲル化耐性の評価)
上記塗布液安定性の評価において、25℃で3日間保存を行った各塗布液について、塗布液中にゲル状不溶物の発生の有無を目視観察し、ゲル状不溶物の発生が認められないものを「○」、ゲル状不溶部の発生が認められるものを「×」と判定した。
(出射安定性の評価)
各塗布液のインクジェット印刷方式における出射安定性として、矩形のベタ画像パターンを、インクジェット専用紙に連続して印刷し、形成された画像の目視評価を行い、スジや画像欠点が生じる出射回数を測定し、下記の基準に従って出射安定性を評価した。
◎:300回以上連続出射しても、形成した画像に、スジや画像欠点の発生は認められない
○:スジや画像欠点の発生が認められない出射回数は、30回以上、300回未満である
△:スジや画像欠点の発生が認められない出射回数は、10回以上、30回未満である
×:スジや画像欠点の発生が認められない出射回数は、10回未満である。
〔2〕透明電極特性の評価
(伸縮耐性の評価)
作製した各透明電極について、形成した透明導電層の一辺の長さ(3.3cm)を測定し、250℃の環境下で、30分間の熱処理を行った。熱処理前の透明導電層の一辺の長さ(3.3cm)をAとし、熱処理後の透明導電層の一辺の長さをBとして、透明導電の伸縮率を下記の式に従って計算し、下記の基準に従って伸縮耐性を評価した。
伸縮率=|B−A|/A×100(%)
◎:伸縮率(絶対値)が、5%未満である
○:伸縮率(絶対値)が、5%以上、10%未満の範囲内である
△:伸縮率(絶対値)が、10%以上、20%未満の範囲内である
×:伸縮率(絶対値)が、20%以上である。
(透明性の評価)
ポリマー導電層を積層した各透明電極について、東京電色社製のHAZE METER
NDH5000を用いて、全光線透過率を測定し、以下の基準に従って、透明性の評価を行った。なお、この評価では、本発明の透明電極を有機電子デバイスに用いるためには、透過率が65%以上(ランク「○」)であることが好ましく、75%以上(ランク「◎」)であることがより好ましい。
◎:全光線透過率が、75%以上である
○:全光線透過率が、65%以上、75%未満である
△:全光線透過率が、55%以上、65%未満である
×:全光線透過率が、55%未満である。
(透明電極の導電性評価)
金属細線部が正方形になるように金属細線の両端に銀電極を蒸着して、銀電極の両端の抵抗を測定し、各透明電極の表面抵抗値を測定し、下記の基準に従って透明電極の導電性を評価した。表面抵抗値が、10Ω/□以上であると、抵抗が高く、大面積化に対する適性を損なう。
◎:表面抵抗値が、3Ω/□未満である
○:表面抵抗値が、3Ω/□以上、10Ω/□未満である
×:表面抵抗値が、10Ω/□以上である
(透明導電層の導電性評価)
ガラス基板上に、透明導電層形成用塗布液1〜43を、上記インクジェット印刷方法を用いて印刷して、各透明導電層を形成した。次いで、形成した透明導電層の表面比抵抗を抵抗率計(ロレスタGP(MCP−T610型):(株)ダイヤインスツルメンツ社製)を用いて測定し、下記の評価基準に従って透明導電層の導電性を評価した。
表面抵抗値としては、3000Ω/□以下(評価ランク「○」)であることが好ましく、有機電子デバイスを大面積とした場合には、1000Ω/□未満(評価ランク「◎」)であることがより好ましい。
◎:表面比抵抗値が、1000Ω/□未満である
○:表面比抵抗値が、1000Ω/□以上、3000Ω/□未満である
△:表面比抵抗値が、3000Ω/□以上、10000Ω/□未満である
×:表面比抵抗値が、10000Ω/□以上である。
〔3〕有機ELデバイスの作製及び評価
〔有機ELデバイスの作製〕
(取り出し電極の作製)
5cm角のガラス基板を準備した。ガラス基板については、2−プロパノールに浸漬させ、超音波洗浄器ブランソニック3510J−MT(日本エマソン社製)により10分間の超音波洗浄処理を施し、250℃で30分間乾燥させた。これら洗浄済みのガラス基板に対し、ITO膜(インジウムチンオキシド)をスパッタ法により150nm成膜し、ITO基板を作製し、次いでフォトリソ法により、アノード電極(中央部30mm×30mm)を、取り出し電極としてITOが残るようにパターニングして、取り出し電極にITOをもつガラス基板(アノード電極部分(中央部30mm×30mm)にITOがない)を作製した。
次いで、上記作製した取り出し電極にITOをもつガラス基板上に、前記作製した透明電極1〜43を、それぞれアノード電極として配置し、当該アノード電極上に、有機機能層(正孔輸送層、有機発光層、正孔阻止層及び電子輸送層)とカソード電極とを以下の手順で形成し、有機ELデバイス1〜43を作製した。
なお、取り出し電極ITOと金属細線の一部は接点を持つように形成した。
有機EL層の正孔輸送層以降の層は蒸着により形成した。
市販の真空蒸着装置内の蒸着用るつぼの各々に、各層の構成材料を各々有機ELデバイスの作製に必要な量を充填した。蒸着用るつぼは、モリブデン製又はタングステン製の抵抗加熱用材料で作製されたものを用いた。
(有機EL層の形成)
上記配置した透明電極1〜43上に、それぞれ、下記の方法に従って、正孔輸送層、有機発光層、正孔阻止層及び電子輸送層から構成される有機機能層を、透明電極1〜43の中央部の30mm×33mmの範囲に順次形成した。
〈正孔輸送層の形成〉
真空度1×10−4Paまで減圧した後、化合物1の入った蒸着用るつぼを通電、加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で蒸着して、厚さ30nmの正孔輸送層を形成した。
〈有機発光層の形成〉
次に、以下の手順で各有機発光層を設けた。
形成した正孔輸送層上に、化合物2が13.0質量%、化合物3が3.7質量%、化合物5が83.3質量%になるように、化合物2、化合物3及び化合物5を蒸着速度0.1nm/秒で正孔輸送層と同じ領域に共蒸着し、発光極大波長が622nm、厚さ10nmの緑赤色燐光発光の有機発光層を形成した。
次いで、化合物4が10.0質量%、化合物5が90.0質量%になるように、化合物4及び化合物5を蒸着速度0.1nm/秒で緑赤色燐光発光の有機発光層と同じ領域に共蒸着し、発光極大波長が471nm、厚さ15nmの青色燐光発光の有機発光層を形成した。
〈正孔阻止層の形成〉
次いで、上記形成した有機発光層と同じ領域に、化合物6を膜厚5nmで蒸着して正孔阻止層を形成した。
〈電子輸送層の形成〉
次いで、形成した正孔阻止層と同じ領域に、CsFを膜厚比で10%になるように化合物6と共蒸着し、厚さ45nmの電子輸送層を形成した。
Figure 2013129116
〈カソード電極の形成〉
形成した有機機能層である電子輸送層上に、30mm×42mmの陰極形成用材料として、Alを5×10−4Paの真空下でマスク蒸着し、厚さ100nmの陰極を形成した。
最終的に、陰極及び陽極の外部取り出し端子が形成できるように、端部を除き陽極の周囲に接着剤を塗り、ポリエチレンテレフタレートを基板とし、Alを厚さ300nmで蒸着した可撓性封止部材を貼合した後、熱処理で接着剤を硬化させ封止膜を形成し、発光エリア30mm×30mmの有機ELデバイス1〜43を作製した。
なお、熱処理は周囲の接着剤だけが加熱されるように、接着剤の塗ってある部分に型取ったステージを用いてヒーターで行った。
〔有機ELデバイスの評価〕
上記作製した有機ELデバイス1〜43について、整流比を評価した。
(整流比の評価)
各有機ELデバイスのそれぞれ10サンプルについて、+4V印加時の電流値と、−4V印加時の電流値を測定し、下式に従って整流比を測定し、10サンプルの平均値を求めた。
整流比=+4V印加時の電流値/−4V印加時の電流値
下記のランクにおいては、ランク1以上のレベルであることが電流リーク耐性の観点から必須であり、大面積化の観点からは、ランク2以上であることが好ましい。
4:整流比が1.0×10以上
3:整流比が1.0×10以上、1.0×10未満
2:整流比が1.0×10以上、1.0×10未満
1:整流比が5.0×10以上、1.0×10未満
0:整流比が5.0×10未満
以上により得られた結果を、表2に示す。
Figure 2013129116
表2に記載の結果より明らかなように、導電性ポリマーと水溶性バインダーからなる塗布液中に、logP値が−1.50〜−0.45の範囲内にある極性溶媒を含有し(透明電極4、12〜23を比較)、グリコールエーテル類が5.0〜25質量%の範囲内で含有すると(透明電極1〜7を比較)、塗布液安定性に優れ、形成した透明導電膜を乾燥した後、膜の伸縮のない透明導電層を形成でき、金属細線の露出がないため、整流比に優れた有機ELデバイスが作製できることが分かる。
一方、極性溶媒の量に関わらず、グリコールエーテル類が本発明の範囲内にないと、発現する効果が低いことが分かる(透明電極8〜11)。特に、極性溶媒として、ジエチルスルホキシド、プロピレングリコール及びエチレングリコールが、インクジェット印刷方式での出射安定性に優れており、更に、プロピレングリコール及びジメチルスルホキシドを用いると有機ELデバイスの整流比に優れており、その中でも、特に、ジメチルスルホキシドを用いることにより、塗布液の粘度安定性の観点から3つの極性溶媒の中で最も優れていることが分かる(透明電極4、12〜14を比較)。
極性溶媒としては、その含有量が8.0〜25質量%の範囲内にあることが、透明導電層形成用塗布液の塗布液安定性の観点から好ましいことが分かる(透明電極4、28〜31)。塗布液中のグリコールエーテル類としては、エチレングリコールモノアルキルエーテル及びプロピレングリコールモノアルキルエーテルである水準は、粘度安定性に優れた塗布液となる(透明電極4、24、25〜27を比較)。また、一般式(I)で表される構造単位を有する水溶性バインダーとしては、PHEAであってもPHEAAであっても、その共重体であっても、本発明の効果を確認することができた(透明電極4、32〜34)。一方、グリコールエーテル類を含有していない場合(透明電極4と35とを比較)には、塗布膜が濡れ広がることになり、極性溶媒を含有しない場合(透明電極4と36とを比較)には、粘度上昇とゲルの発生が生じ、共に有機ELデバイスの整流比が悪い結果となった。
極性溶媒及びグリコールエーテル類の双方を含有しない場合(透明電極4、37を比較)には、粘度上昇が生じると共に、塗布膜の膜収縮が起き、有機ELデバイスの整流比が低下する結果となった。特表2008−541471号公報に記載されている導電性ポリマーを用いた場合は、透明性が低く、さらに、金属細線をはじいてしまい、有機ELデバイスの整流比が悪い結果となった(透明電極4、39〜43)。
また、logP値が−1.50〜−0.45の範囲内にある極性溶媒を含有し、かつグリコールエーテル類を8.0〜20質量%の範囲内で含有することにより、伸縮耐性がより向上していることが分かる(透明電極2〜6を比較)。
実施例2
《透明電極の作製》
(透明電極44の作製)
実施例1に記載の透明電極4の作製において、透明導電層4の形成に用いた透明導電層形成用塗布液4に代えて、下記透明導電層形成用塗布液44を用いた以外は同様にして、透明電極44を作製した。
〈透明導電層形成用塗布液44の調製〉
実施例1に記載の透明導電層形成用塗布液4の調製において、導電性ポリマー1であるPEDOT−PSS CLEVIOS PH510(Heraeus社製、固形分濃度:1.89%、PEDOT:PSS(固形分比率)=1:2.5)の15.9gに代えて、導電性ポリマー4として、PEDOT−PSS CLEVIOS AI4083(Heraeus社製、固形分濃度:1.7%、PEDOT:PSS(固形分比率)=1:6)の17.6gを用いた以外は同様にして、透明導電層形成用塗布液44を調製した。
(透明電極45の作製)
実施例1に記載の透明電極4の作製において、透明導電層4の形成に用いた透明導電層形成用塗布液4に代えて、下記透明導電層形成用塗布液45を用いた以外は同様にして、透明電極45を作製した。
〈透明導電層形成用塗布液45の調製〉
実施例1に記載の透明導電層形成用塗布液4の調製において、導電性ポリマー1であるPEDOT−PSS CLEVIOS PH510(Heraeus社製、固形分濃度:1.89%、PEDOT:PSS(固形分比率)=1:2.5)の15.9gに代えて、導電性ポリマー5として、PEDOT−PSS CLEVIOS P CH8000(Heraeus社製、固形分濃度:3.0%、PEDOT:PSS(固形分比率)=1:20)の10.0gを用いた以外は同様にして、透明導電層形成用塗布液45を調製した。
(透明電極46の作製)
実施例1に記載の透明電極4の作製において、透明導電層4の形成に用いた透明導電層形成用塗布液4に代えて、下記透明導電層形成用塗布液46を用いた以外は同様にして、透明電極46を作製した。
〈透明導電層形成用塗布液46の調製〉
実施例1に記載の透明導電層形成用塗布液4の調製において、更に、特許第4509787号公報の実施例16に記載の方法に従って、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ナフィオン(フッ素原子を有するポリアニオン、登録商標)の固形分濃度2.6%分散液を調製し、固形分として10質量%となる比率で添加した以外は同様にして、透明導電層形成用塗布液46を調製した。
《有機ELデバイスの作製》
実施例1に記載の有機ELデバイス4の作製において、透明電極4に代えて、上記作製した透明電極44〜46を用いた以外は同様にして、有機ELデバイス44〜46を作製した。
《透明導電層形成用塗布液、透明電極及び有機ELデバイスの評価》
上記調製した各透明導電層形成用塗布液、透明電極及び有機ELデバイスと、実施例1に記載の透明導電層形成用塗布液4、透明電極4及び有機ELデバイス4について、実施例1に記載の方法と同様の各評価を行い、得られた結果を表3に示す。
Figure 2013129116
表3に記載の結果より明らかなように、PEDOT:PSSの固形分比率が1:2.5〜1:20の範囲にあるとき、導電性に優れた透明導電層を有する透明電極を得ることができることが分かる。また、透明電極4と透明電極46の結果から、フッ素を有するポリアニオン(ナフィオン)を用いることにより、有機ELデバイスの整流比が更に向上していることが分かる。
実施例3
《透明電極の作製》
〔透明電極47〜53の作製〕
実施例1に記載の透明電極4の作製において、スクリーン印刷法により形成した金属細線のパターン形状や形態(線幅、線間隔、線の高さ)を、表4に記載の構成で作製した金属細線47〜53を用いた以外は同様にして、透明電極47〜53を作製した。
〔透明電極54の作製〕
実施例1に記載の透明電極4の作製において、金属細線として下記のインクジェット印刷方式で作製した金属細線54を用いた以外は同様にして、透明電極54を作製した。
(金属細線54の作製:インクジェット印刷方式)
銀ナノ粒子インク(ハリマNPS−J ハリマ化成製)を、インクジェットヘッドとして、圧力印加手段と電界印加手段とを有し、ノズル口径が25μm、駆動周波数が12kHz、ノズル数が128、ノズル密度が180dpi(dpiとは1インチ、即ち2.54cm当たりのドット数を表す)のピエゾ型インクジェットヘッドを搭載したインクジェットプリント装置に装填し、厚さ0.5mmの5cm角のガラス基板の3.0cm×3.0cmの範囲に、線幅50μm、線の高さ(厚さ)1.0μm、線間隔1.0mmのストライプ状の金属細線を印刷し、次いで、250℃で10分間の加熱処理を行い、金属細線54を形成した。
〔透明電極55の作製〕
実施例1に記載の透明電極4の作製において、金属細線として下記のダイレクトグラビア印刷方式で作製した金属細線55を用いた以外は同様にして、透明電極55を作製した。
(金属細線55の作製:ダイレクトグラビア印刷方式)
厚さ0.1mmの5cm角のガラス基板に3.0cm×3.0cmの範囲に、銀ナノ粒子インク(TEC−PR−020;InkTec社製、)を用い、線幅50μm幅、線間隔1.0mm、線の高さ0.2μmの格子状の金属細線をダイレクトグラビア印刷方式で印刷し、次いで、250℃で10分間加熱して、金属細線55を作製した。
なお、ダイレクトグラビア印刷機は、RK Print Coat Instruments Ltd製のグラビア印刷試験機 K303MULTICOATERを用いた。
〔透明電極56の作製〕
実施例1に記載の透明電極4の作製において、金属細線として下記のフォトリソ法で作製した金属細線56を用いた以外は同様にして、透明電極56を作製した。
〈金属細線56の作製:フォトリソ法〉
厚さ0.5mmの5cm角のガラス基板の3.0cm×3.0cmの範囲に、銀ナノ粒子インク(TEC−PA−010;InkTec社製)を、スピン塗布により膜厚1.0μmの条件で均一塗布した後、100℃、5分の乾燥処理を行った。その後、さらにフォトリソグラフィ法により、線幅50μm、線間隔1.0mm、線の高さ1.0μmのストライプ状の金属細線を作製した後、250℃で10分間の加熱処理を行い、金属細線56を形成した。
〔透明電極57の作製〕
実施例1に記載の透明電極4の作製において、金属細線として下記の方法に従って、フィルム基材上にダイレクトグラビア印刷方式で作製した金属細線57を用いた以外は同様にして、透明電極57を作製した。なお、透明電極57の作製時、透明導電層57の加熱処理条件としては、150℃で60分間の加熱処理とした。
(金属細線57の作製)
〈フィルム基板の作製〉
厚さ100μmのポリエチレンナフタレートフィルム(PENフィルム)に、JSR株式会社製のUV硬化型有機/無機ハイブリッドハードコート材 OPSTAR Z7501を、乾燥後の平均膜厚が4μmとなる条件で、ワイヤーバーを用いて塗布した後、80℃で3分間乾燥した後、空気雰囲気下で、高圧水銀ランプ使用し、硬化条件1.0J/cmで硬化を行い、平滑層を形成した。
〈ガスバリアー層の形成〉
次に、上記平滑層を設けたフィルム基板上に、ガスバリアー層を以下に示す条件で形成した。
1)パーヒドロポリシラザン(PHPS、AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製アクアミカ NN320)の20質量%ジブチルエーテル溶液を、ワイヤレスバーにて、乾燥後の(平均)膜厚が、0.30μmとなる条件で塗布し、塗布試料を得た。
2)乾燥処理:得られた塗布試料を温度85℃、相対湿度55%の雰囲気下で1分間処理し、乾燥試料を得た。
3)除湿処理:乾燥試料をさらに温度25℃、相対湿度10%(露点温度−8℃)の雰囲気下に10分間保持し、除湿処理を行った。
4)改質処理A:除湿処理を行った試料を下記の条件で改質処理を行い、ガスバリアー層を形成した。改質処理時の露点温度は−8℃で実施した。
(A)改質処理装置
装置:株式会社エム・ディ・コム製エキシマ照射装置MODEL:MECL−M−1−200
波長:172nm
ランプ封入ガス:Xe
稼動ステージ上に固定した試料を以下の条件で改質処理を行った。
(B)改質処理条件
エキシマ光強度:60mW/cm(172nm)
試料と光源の距離:1mm
ステージ加熱温度:70℃
照射装置内の酸素濃度:1.0%
エキシマ照射時間:3秒
上記のようにしてガスバリアー性を有するフィルム基板を作製した。
〈金属細線の作製〉
上記の方法でガスバリアー層を形成した5cm角のフィルム基板の3.0cm×3.0cmの範囲に、銀ナノ粒子インク(TEC−PR−020;InkTec社製、)を用いて、線幅50μm幅、線間隔1.0mm、線の高さ0.2μmになるように格子状の金属細線をダイレクトグラビア印刷方式で印刷した後、150℃で5分間加熱して、金属細線57を形成した。
なお、ダイレクトグラビア印刷機は、RK Print Coat Instruments Ltd製のグラビア印刷試験機K303MULTICOATERを用いた。
《有機ELデバイスの作製》
実施例1に記載の有機ELデバイス4の作製において、透明電極4に代えて、上記作製した透明電極47〜57を用いた以外は同様にして、有機ELデバス47〜57を作製した。
《金属細線のテーパ角の測定》
実施例1にて作製した金属細線1と上記透明電極の作製において形成した金属細線4756(57は除く)のテーパ角を、電子顕微鏡を用いて撮影し、図1に記載の方法に従って測定した結果、各種印刷方法(スクリーン印刷法、インクジェット印刷方式、ダイレクトグラビア印刷方式)を用いて作製した金属細線1、47〜55はテーパ角が30°以下であったのに対し、フォトリソ法で作製した金属細線56はテーパ角が80〜90°の範囲内であった。
《透明電極及び有機ELデバイスの評価》
上記作製した透明電極及び有機ELデバイスについて、実施例1に記載の方法と同様の各評価を行い、得られた結果を、表4に示す。
Figure 2013129116
表4に記載の結果より明らかなように、金属細線の高さが2μm以下であれば、有機ELデバイスとしての整流比が良いことが分かる(透明電極4、50、51を比較)。形状がストライプであれば、線幅、線間隔が同じである場合、透明性の観点からより良いことが分かる(透明電極4、49を比較)。しかし、形状が格子であっても、透明性は金属細線が細ければ、十分透明な透明電極が作製できる(透明電極49、52、53)。また、基板として薄膜ガラスやフィルムを用いると(透明電極55、57)、均一発光をしている折り曲げ可能な有機ELデバイスが作製できる(透明電極55、57)。また、金属細線の形成方法としては、フォトリソ法を用いるよりも印刷法を用いた方が、有機ELデバイスの整流比に優れることが分かる(透明電極4、54、55、56を比較)。
実施例4
《透明電極58の作製》
実施例1に記載の透明電極4の作製において、透明導電層4の形成に用いた透明導電層形成用塗布液4に代えて、下記透明導電層形成用塗布液58を用いた以外は同様にして、透明電極58を作製した。
〈透明導電層形成用塗布液58の調製〉
実施例1に記載の透明導電層形成用塗布液4の調製において、導電性ポリマー1であるPEDOT−PSS CLEVIOS PH510(Heraeus社製、固形分濃度:1.89%、PEDOT:PSS(固形分比率)=1:2.5)の15.9gに代えて、導電性ポリアニリン分散液ORMECON(登録商標)INK(導電性高分子分散分散液インク、固形分濃度2.5%、日産化学社製)の12.0gを用いた以外は同様にして、透明電極58を作製した。
《有機ELデバイス58の作製》
実施例1に記載の有機ELデバイス4の作製において、透明電極4に代えて、上記作製した透明電極58を用いた以外は同様にして、有機ELデバイス58を作製した。
《透明導電層形成用塗布液、透明電極及び有機ELデバイスの評価》
上記調製した透明導電層形成用塗布液58、透明電極58及び有機ELデバイス58について、実施例1に記載の方法と同様の各評価を行い、得られた結果を、表5に示す。
Figure 2013129116
表5に記載の結果より明らかなように、透明導電層形成用塗布液において、導電性ポリマーとしてポリアニリンを用いても、実施例1で確認したのと同様な効果が得られることが分かる。
実施例5
《透明電極の作製》
〔透明電極59の作製〕
実施例1に記載の透明電極4の作製において、透明導電層4の形成方法として、インクジェット印刷方式に代えて、エクストルージョン型の押し出し塗布方式を用いて、透明導電層59を形成した以外は同様にして、透明電極59を作製した。
〔透明電極60の作製〕
実施例1に記載の透明電極4の作製において、透明導電層4の形成方法として、インクジェット印刷方式に代えて、バーコーター方式を用いて、透明導電層60を形成した以外は同様にして、透明電極60を作製した。バーコーター方式では、乾燥膜厚が400nmになるように、バーコーターの種類を選択した。
《有機ELデバイスの作製》
実施例1に記載の有機ELデバイス4の作製において、透明電極4に代えて、上記作製した透明電極59、60をそれぞれ用いた以外は同様にして、有機ELデバイス59,60を作製した。
《透明電極及び有機ELデバイスの評価》
上記作製した各透明電極及び各有機ELデバイスについて、実施例1に記載の方法と同様の各評価を行い、得られた結果を表6に示す。
Figure 2013129116
表6に記載の結果より明らかなように、透明導電層の形成方法として、インクジェット印刷方法以外の塗布方法(押し出し塗布方式、バーコーター方式)を用いても、実施例1と同様な効果が得られるが、インクジェット印刷方法に比較すると、有機ELデバイスとしての整流比がやや低下しており、透明導電層の形成手段としては、インクジェット印刷方法が、より優れていることが分かる。
実施例6
本発明の透明電極1〜24を有機薄膜太陽電池に具備させたところ、有機ELデバイス1〜24と同様に、整流比の良い有機電子デバイスを得ることができた。
本発明の透明電極は、高い導電性と透明性とを併せ持ち、液晶表示デバイス、有機発光デバイス、無機電界発光デバイス、電子ペーパー、有機太陽電池、無機太陽電池等の各種オプトエレクトロニクスデバイスや、電磁波シールド、タッチパネル等の分野において好適に用いることができる。
1 テーパ角
2 透明基板
3 金属細線
2 インクジェットヘッド
4 廃液タンク
5 制御部
6 タンク
7 タンク
8A タンク
8B タンク
9 ポンプ
11 ポンプ
12 フィルター
13 配管分岐
100 透明基板
102 第2電極
104 金属細線
105 透明導電層
105 透明導電層
109 封止部材
109a 接着剤層
110 有機機能層
112 正孔輸送層
114 発光層
116 正孔阻止層
118 電子輸送層
201b 圧電性基盤
201c 天板
201d ノズル板
201e 塗布液供給管
201f 配管

Claims (14)

  1. 透明基板上に金属細線及び透明導電層を形成して透明電極を製造する透明電極の製造方法であって、
    該透明基板上に該金属細線を形成する工程と、
    該透明基板及び該金属細線上に透明導電層を形成する工程を有し、
    該透明導電層を形成する工程は、透明導電層形成用塗布液を印刷法により該透明基板及び該金属細線上に塗布して透明導電層を形成する工程であり、
    該透明導電層形成用塗布液が、1)導電性ポリマー、2)下記一般式(I)で表される構造単位を有する水溶性バインダー、3)logP値が−1.50〜−0.45の範囲内にある極性溶媒、及び4)5.0〜25質量%の範囲内で含有するグリコールエーテル類により構成されていることを特徴とする透明電極の製造方法。
    Figure 2013129116
    〔式中、Rは、水素原子又はメチル基を表し、Qは、C(=O)O又はC(=O)NRaを表す。Raは、水素原子、アルキル基又は窒素原子と共にモルホリン基を形成するための原子団を表す。Aは、置換又は無置換のアルキレン基又は(CHCHRbO)−(CHCHRb)を表し、Rbは、水素原子又はアルキル基を表し、xは、平均繰り返しユニット数で0〜100の数を表す。〕
  2. 前記極性溶媒が、プロピレングリコール又はジメチルスルホキシドであることを特徴とする請求項1に記載の透明電極の製造方法。
  3. 前記グリコールエーテル類が、エチレングリコールモノアルキルエーテル又はプロピレングリコールモノアルキルエーテルであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の透明電極の製造方法。
  4. 前記透明導電層形成用塗布液における前記極性溶媒の含有量が、該透明導電層形成用塗布液全質量の8.0〜25質量%の範囲内であ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の製造方法。
  5. 前記導電性ポリマーが、π共役系導電性高分子成分Aとポリアニオン成分Bとを有し、該導電性ポリマーにおける該π共役系導電性高分子成分Aと、該ポリアニオン成分Bとの固形分の質量比(A:B)が、1:1〜1:10の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の透明電極の製造方法。
  6. 前記導電性ポリマーを構成するポリアニオン成分Bが、フッ素原子を有することを特徴とする請求項5に記載の透明電極の製造方法。
  7. 前記透明導電層の形成に用いる印刷法が、インクジェット印刷方式であることを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の透明電極の製造方法。
  8. 前記金属細線を、線幅が10〜100μm、線間隔が0.5〜4.0mm、線の高さが0.1〜2.0μmの範囲内にあるストライプ状のパターンで形成することを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の透明電極の製造方法。
  9. 前記金属細線を、線幅が10〜100μm、線間隔が0.5〜4.0mm、線の高さが0.1〜2.0μmの範囲内にある格子状のパターンで形成することを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の透明電極の製造方法。
  10. 前記金属細線を、印刷法を用いて形成することを特徴とする請求項1から請求項9までのいずれか一項に記載の透明電極の製造方法。
  11. 前記透明基板が、ガラス基板であることを特徴とする請求項1から請求項10までのいずれか一項に記載の透明電極の製造方法。
  12. 請求項1から請求項11までのいずれか一項に記載の透明電極の製造方法により製造されたことを特徴とする透明電極。
  13. 請求項12に記載の透明電極と、該透明電極に対向する位置に配置された第2電極と、該透明電極と該第2電極との間に設けられた有機機能層とを具備することを特徴とする有機電子デバイス。
  14. 前記有機電子デバイスが、有機エレクトロルミネッセンスデバイスであることを特徴とする請求項13に記載の有機電子デバイス。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9728304B2 (en) * 2009-07-16 2017-08-08 Pct International, Inc. Shielding tape with multiple foil layers
JP2014216123A (ja) * 2013-04-24 2014-11-17 タイコエレクトロニクスジャパン合同会社 電気コネクタ組立体及びその実装構造
US9990944B1 (en) * 2017-02-28 2018-06-05 International Business Machines Corporation Tunnel valve magnetic tape head for multichannel tape recording
US10062398B1 (en) 2017-02-28 2018-08-28 International Business Machines Corporation Magnetic head having arrays of tunnel valve read transducers
JP7151065B2 (ja) * 2017-08-18 2022-10-12 東ソー株式会社 導電性高分子水溶液及びその用途
JP6921698B2 (ja) * 2017-09-27 2021-08-18 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド及びその製造方法
US20210079160A1 (en) * 2018-01-22 2021-03-18 Idemitsu Kosan Co.,Ltd. Composition, and redox material using the same
JP2019196443A (ja) * 2018-05-09 2019-11-14 東ソー株式会社 導電性高分子水溶液、及び導電性高分子膜
KR102148329B1 (ko) * 2018-10-01 2020-08-26 한국과학기술연구원 금속나노입자가 전사된 투명 면상 발열필름 및 이의 제조방법
US11848120B2 (en) 2020-06-05 2023-12-19 Pct International, Inc. Quad-shield cable
CN114980687A (zh) * 2022-06-08 2022-08-30 Oppo广东移动通信有限公司 散热组件、壳体组件和电子设备

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1081546A1 (en) * 1999-08-30 2001-03-07 Eastman Kodak Company Coating composition containing electrically-conductive polymer and solvent mixture
JP2005302508A (ja) 2004-04-12 2005-10-27 Fuji Photo Film Co Ltd 透明導電性シートおよびそれを用いたエレクトロルミネッセンス素子
GB0510382D0 (en) 2005-05-20 2005-06-29 Cambridge Display Tech Ltd Ink jet printing compositions in opto-electrical devices
EP1947655B1 (en) * 2005-09-29 2011-06-29 Shin-Etsu Polymer Co., Ltd. Transparent conductive sheet for touch panel, method for manufacturing same and touch panel
US8137767B2 (en) * 2006-11-22 2012-03-20 Fujifilm Corporation Antireflective film, polarizing plate and image display device
JP5298491B2 (ja) 2007-10-02 2013-09-25 コニカミノルタ株式会社 透明導電フィルム
WO2009054273A1 (ja) * 2007-10-26 2009-04-30 Konica Minolta Holdings, Inc. 透明導電性フィルム及びその製造方法
JP5584991B2 (ja) * 2009-04-02 2014-09-10 コニカミノルタ株式会社 透明電極、透明電極の製造方法、および有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2011018542A (ja) * 2009-07-08 2011-01-27 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 透明導電性基材及びその製造方法
JP2011048358A (ja) * 2009-07-31 2011-03-10 Fujifilm Corp 反射防止フィルム、偏光板、及び画像表示装置
JP5499617B2 (ja) * 2009-10-15 2014-05-21 コニカミノルタ株式会社 透明電極および有機エレクトロルミネッセンス素子
US8664518B2 (en) * 2009-12-11 2014-03-04 Konica Minolta Holdngs, Inc. Organic photoelectric conversion element and producing method of the same
JP2011216468A (ja) * 2010-03-18 2011-10-27 Konica Minolta Holdings Inc 電極および有機エレクトロルミネッセンス素子

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