JP2012252821A - Transparent electrode and organic electroluminescent element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は液晶表示素子、有機発光素子、無機電界発光素子、太陽電池、電磁波シールド、電子ペーパー、タッチパネルなどの各種分野において好適に用いることができる透明電極、さらには当該透明電極を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子(以後、有機EL素子ともいう)に関する。 The present invention is a transparent electrode that can be suitably used in various fields such as a liquid crystal display element, an organic light emitting element, an inorganic electroluminescent element, a solar cell, an electromagnetic wave shield, electronic paper, and a touch panel, and further, an organic electro that uses the transparent electrode. The present invention relates to a luminescence element (hereinafter also referred to as an organic EL element).
近年、薄型TV需要の高まりに伴い、液晶、プラズマ、有機エレクトロルミネッセンス、フィールドエミッション等、各種方式のディスプレイ技術が開発されている。これら表示方式の異なるいずれのディスプレイにおいても、透明電極は必須の構成技術となっている。また、テレビ以外でもタッチパネルや携帯電話、電子ペーパー、各種太陽電池、各種エレクトロルミネッセンス調光素子においても、透明電極は欠くことのできない技術要素となっている。 In recent years, various types of display technologies such as liquid crystal, plasma, organic electroluminescence, and field emission have been developed in response to the increasing demand for thin TVs. In any of these displays having different display methods, the transparent electrode is an essential constituent technology. In addition to televisions, transparent electrodes are an indispensable technical element in touch panels, mobile phones, electronic paper, various solar cells, and various electroluminescence light control elements.
従来、透明電極として、Au、Ag、Pt、Cu等の各種金属薄膜や、錫や亜鉛をドープした酸化インジウム(ITO、IZO)、アルミニウムやガリウムをドープした酸化亜鉛(AZO、GZO)、フッ素やアンチモンをドープした酸化錫(FTO、ATO)等の金属酸化物薄膜、TiN、ZrN、HfN等の導電性窒化物薄膜、LaB6等の導電性ホウ素化物薄膜が知られており、またこれらを組み合わせたBi2O3/Au/Bi2O3、TiO2/Ag/TiO2等も知られている。無機物以外にも、CNT(カーボンナノチューブ)を使用した透明電極も提案されている。
しかしながら、上述した金属薄膜、窒化物薄膜、ホウ素物薄膜は、光透過性と導電性の特性が両立し得ないため、電磁波シールド等の特殊な技術分野や、比較的高い抵抗値でも許容されるようなタッチパネル分野において使用されていた。またタッチパネルの分野では、水酸基を含有する水溶性樹脂とポリチオフェンを含有する透明の導電性高分子層による透明電極も提案されているが(特許文献1)、透明導電性高分子は一般に抵抗が高く、面抵抗を十分低く抑えられないことが課題であった。
Conventionally, as transparent electrodes, various metal thin films such as Au, Ag, Pt, Cu, indium oxide doped with tin or zinc (ITO, IZO), zinc oxide doped with aluminum or gallium (AZO, GZO), fluorine, Metal oxide thin films such as tin oxide (FTO, ATO) doped with antimony, conductive nitride thin films such as TiN, ZrN, and HfN, and conductive boride thin films such as LaB 6 are known and combinations thereof. Bi 2 O 3 / Au / Bi 2 O 3 , TiO 2 / Ag / TiO 2 and the like are also known. In addition to inorganic materials, transparent electrodes using CNTs (carbon nanotubes) have also been proposed.
However, since the metal thin film, nitride thin film, and boron thin film described above cannot have both light transmission and conductivity characteristics, they are allowed even in special technical fields such as electromagnetic shielding and relatively high resistance values. It was used in the touch panel field. In the field of touch panels, a transparent electrode using a water-soluble resin containing a hydroxyl group and a transparent conductive polymer layer containing polythiophene has also been proposed (Patent Document 1). However, a transparent conductive polymer generally has a high resistance. The problem is that the sheet resistance cannot be kept low enough.
有機EL素子のような大面積でかつ低抵抗値が要求される製品にも対応できるよう、金属細線パターンを第1導電層として形成し、その上に第2導電層として透明導電層を積層した透明導電フィルムが知られている(例えば、特許文献2)。
この技術は低抵抗と高透明性の両立を可能とするが、金属細線パターンに起因する段差や金属細線パターン表面の凹凸により電極表面の平滑性が劣化する為、有機EL素子のような複数の薄層を電極表面に積層する構成を有する電子デバイスにおいては積層した各層間に短絡等の問題が生じ、発光不良を起こす等の問題が生じていた。金属細線パターンの段差や金属細線パターン表面の凹凸を埋め電極表面を平滑にする方法としては、導電性高分子(導電性ポリマー)と透明樹脂とを混合し膜厚を厚くして金属細線パターンを被覆する方法が考えられ、このような用途に用いることが可能な透明性の樹脂が提案されている(特許文献3,4)。
A thin metal wire pattern is formed as the first conductive layer, and a transparent conductive layer is laminated thereon as the second conductive layer so that it can be applied to products that require a large area and a low resistance value such as an organic EL element. A transparent conductive film is known (for example, Patent Document 2).
Although this technology makes it possible to achieve both low resistance and high transparency, the smoothness of the electrode surface deteriorates due to the level difference caused by the metal fine line pattern and the unevenness of the surface of the metal fine line pattern. In an electronic device having a configuration in which a thin layer is laminated on the electrode surface, a problem such as a short circuit occurs between the laminated layers, causing a problem such as a light emitting failure. As a method of smoothing the surface of the electrode by filling the steps of the fine metal wire pattern and the unevenness of the fine metal wire pattern surface, the conductive fine polymer (conductive polymer) and transparent resin are mixed to increase the film thickness, thereby forming the fine metal wire pattern. A method of coating is conceivable, and transparent resins that can be used for such applications have been proposed (Patent Documents 3 and 4).
しかしながら、導電性ポリマーと透明樹脂とを混合した透明導電層は、これら混合液を塗布した際の、下地となる基材と金属細線の表面エネルギーの違いに起因した膜厚の不均一化による発光不良の発生や電極間におけるリークの発生、デバイス化後の経時劣化(発光輝度の持続性)に問題がある。導電性ポリマーと透明樹脂との混合物に界面活性剤を添加することで膜面の均一性は改善されるが、長期間の使用に際して透明導電層に損傷が発生してこれに隣り合う層との接着性が低下するという問題もある。
したがって、本発明の主な目的は、金属細線パターン上に透明導電性ポリマー層を積層した透明電極であって、有機エレクトロルミネッセンス素子に利用した場合でも、発光不良の発生や電極間でのリークの発生、経時劣化を抑制することができ、透明導電層の損傷も抑制することができる透明電極を提供することにあり、さらには当該透明電極を具備する有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することにある。
However, a transparent conductive layer that is a mixture of a conductive polymer and a transparent resin emits light due to non-uniform film thickness due to the difference in surface energy between the base material and the fine metal wire when these mixed solutions are applied. There are problems in the occurrence of defects, the occurrence of leaks between electrodes, and the deterioration over time after device formation (sustainability of light emission luminance). Although the uniformity of the film surface is improved by adding a surfactant to the mixture of the conductive polymer and the transparent resin, the transparent conductive layer is damaged when used for a long period of time. There is also a problem that adhesiveness decreases.
Therefore, the main object of the present invention is a transparent electrode in which a transparent conductive polymer layer is laminated on a thin metal wire pattern. Even when it is used for an organic electroluminescence element, the occurrence of light emission defects and leakage between electrodes are prevented. The object is to provide a transparent electrode capable of suppressing generation and deterioration over time, and also capable of suppressing damage to the transparent conductive layer, and further to provide an organic electroluminescence device including the transparent electrode.
本発明の一態様によれば、
基板と、
基板上にパターン状に形成された金属材料からなる第1導電層と、
導電性ポリマーを含有する第2導電層とを、有する透明電極において、
前記第2導電層には、一般式(I)または一般式(II)で表わされる化合物が含有されていることを特徴とする透明電極が提供される。
According to one aspect of the invention,
A substrate,
A first conductive layer made of a metal material formed in a pattern on the substrate;
In a transparent electrode having a second conductive layer containing a conductive polymer,
A transparent electrode is provided, wherein the second conductive layer contains a compound represented by the general formula (I) or the general formula (II).
式(I)および式(II)中、「R1」および「R4」は炭素原子数3〜10の直鎖または分枝鎖のアルキル鎖であり、「R2」および「R3」は水素原子または炭素原子数1〜5のアルキル鎖であり、「m」、「n」、「p」および「q」は0〜20の範囲の数である。 In the formulas (I) and (II), “R1” and “R4” are linear or branched alkyl chains having 3 to 10 carbon atoms, and “R2” and “R3” are hydrogen atoms or carbon atoms. It is an alkyl chain having 1 to 5 atoms, and “m”, “n”, “p” and “q” are numbers in the range of 0-20.
本発明の他の態様によれば、
上記透明電極と、
陰極と、
前記透明電極と前記陰極との間に介在する有機発光層と、
を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
According to another aspect of the invention,
The transparent electrode;
A cathode,
An organic light emitting layer interposed between the transparent electrode and the cathode;
The organic electroluminescent element characterized by including this is provided.
本発明によれば、金属細線パターン上に透明導電性ポリマー層を積層した透明電極における発光不良の発生や電極間でのリークの発生、経時劣化を抑制することができ、透明導電層の損傷も抑制することができる。
すなわち、本発明によれば、導電性高分子と透明樹脂とを混合した透明導電層は、これら混合物を塗布した際の、下地となる基材と金属細線の表面エネルギーの違いに起因した膜厚の不均一化による発光不良の発生や電極間におけるリークの発生、デバイス化後の経時劣化(発光輝度の持続性)に問題があったが、一般式(I)または一般式(II)の化合物を第2導電層の塗布液に用いた場合、塗布時に液表面に速やかに配向して表面張力を下げ、塗布性が改善される。この効果は、一般のポリオキシエチレンアルキルエーテルのような非イオン性界面活性剤やフッ素系界面活性剤より大きく、塗布性改善の効果が特に高い。
さらに、有機EL素子のようなデバイスを作製する場合に、第2導電層上にさらに別の層を積層するとき、フッ素系界面活性剤とは異なり、第2導電層上に別の層を欠陥なく積層することが可能である。特に有機EL素子のホール注入層を積層する際に、顕著な効果を発揮する。
本発明の構成を用いることにより、第2導電層の均一な形成とこれに隣り合う層の良好な積層を可能にし、均一に発光し、デバイスを保存した際でも良好な発光を維持するデバイスが得られることを見出した。
According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of light emission failure, the occurrence of leakage between electrodes, and the deterioration over time in a transparent electrode in which a transparent conductive polymer layer is laminated on a thin metal wire pattern. Can be suppressed.
That is, according to the present invention, the transparent conductive layer obtained by mixing the conductive polymer and the transparent resin has a film thickness resulting from the difference in surface energy between the base material and the metal thin wire when the mixture is applied. There was a problem in the occurrence of light emission failure due to non-uniformity of the material, the occurrence of leakage between electrodes, and the deterioration over time after device formation (sustainability of light emission luminance), but the compound of general formula (I) or general formula (II) Is used as a coating solution for the second conductive layer, it quickly orients to the surface of the solution at the time of coating to lower the surface tension, thereby improving coating properties. This effect is greater than nonionic surfactants such as general polyoxyethylene alkyl ethers and fluorosurfactants, and the effect of improving coating properties is particularly high.
Further, when a device such as an organic EL element is manufactured, when another layer is stacked on the second conductive layer, the other layer is defective on the second conductive layer, unlike the fluorosurfactant. It is possible to laminate without any problem. In particular, when the hole injection layer of the organic EL element is laminated, a remarkable effect is exhibited.
By using the structure of the present invention, a device that enables uniform formation of the second conductive layer and good lamination of adjacent layers, emits light uniformly, and maintains good light emission even when the device is stored. It was found that it can be obtained.
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
《有機エレクトロルミネッセンス素子(100)》
はじめに、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)の構成などについて説明する。
(1)透明電極2
図1に示すとおり、有機EL素子100は透明電極2を有している。
透明電極2は主に基板4と第1導電層6,第2導電層8とで構成されており、第1導電層6,第2導電層8が基板4上に形成されている。
第1導電層6は金属材料から構成され、所定形状のパターンを有している。
第2導電層8は導電性ポリマーを含有する層であり、第1導電層6とその隙間から露出する基板4とを被覆している。
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First, the configuration of an organic electroluminescence element (organic EL element) will be described.
(1)
As shown in FIG. 1, the
The
The first
The second
(2)有機発光層10
透明電極2上には有機発光層10が形成されている。
有機発光層10に代えて、公知の有機光電変換層、液晶ポリマー層などを使用してもよいが、本実施形態では、薄膜でかつ電流駆動系の素子である有機発光層(または有機光電変換層)である場合において特に有効である。
有機発光層10は、発光層に加えて、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、正孔ブロック層、電子ブロック層などの層と併用して発光を制御する層を有しても良い。導電性ポリマーを含有する第2導電層8は正孔注入層として働くことも可能であるので、正孔注入層を兼ねることも可能だが、独立に正孔注入層を設けても良い。
(2) Organic
An organic
In place of the organic
In addition to the light emitting layer, the organic
有機発光層10の構成の好ましい具体例(i)〜(v)を以下に示す。
(i)(陽極)/発光層/電子輸送層/(陰極)
(ii)(陽極)/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/(陰極)
(iii)(陽極)/正孔輸送層/発光層/正孔ブロック層/電子輸送層/(陰極)
(iv)(陽極)/正孔輸送層/発光層/正孔ブロック層/電子輸送層/陰極バッファー層/(陰極)
(v)(陽極)/陽極バッファー層/正孔輸送層/発光層/正孔ブロック層/電子輸送層/陰極バッファー層/(陰極)
Preferred specific examples (i) to (v) of the configuration of the organic
(I) (anode) / light emitting layer / electron transport layer / (cathode)
(Ii) (anode) / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / (cathode)
(Iii) (anode) / hole transport layer / light emitting layer / hole block layer / electron transport layer / (cathode)
(Iv) (anode) / hole transport layer / light emitting layer / hole block layer / electron transport layer / cathode buffer layer / (cathode)
(V) (anode) / anode buffer layer / hole transport layer / light emitting layer / hole block layer / electron transport layer / cathode buffer layer / (cathode)
本実施形態にかかる有機EL素子100は具体例(iii)の構成を有しており、有機発光層10が正孔輸送層12,発光層14,正孔ブロック層16,電子輸送層18の積層体から構成されている。
The
(2.1)発光層14
発光層14は、発光極大波長が各々430〜480nm、510〜550nm、600〜640nmの範囲にある単色発光層であってもよく、また、これらの少なくとも3層の発光層を積層して白色発光層としたものであってもよく、さらに発光層間には非発光性の中間層を有していてもよい。有機EL素子100としては、白色発光層であることが好ましい。
有機発光層10に使用できる発光材料またはドーピング材料としては、アントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、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90〜99.5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10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10の厚みは0.5〜500nmが好ましく、特に、0.5〜200nmが好ましい。
(2.1)
The light-emitting
Examples of the light emitting material or the doping material that can be used for the organic
(3)陰極20
有機発光層10上には陰極20が形成されている。
陰極20は導電材単独層であっても良いが、導電性を有する材料に加えて、これらを保持する樹脂を併用してもよい。陰極20の導電材としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)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(Al2O3)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20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。
陰極20としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm〜5μm、好ましくは50〜200nmの範囲で選ばれる。
陰極の導電材として金属材料を用いれば陰極側に来た光は反射されて陽極側にもどる。陽極の金属ナノワイヤは光の一部を後方に散乱、あるいは反射するが陰極の導電材として金属材料を用いることで、この光が再利用可能となりより取り出しの効率が向上する。
(3)
A
The
Among these, from the point of durability against electron injection and oxidation, etc., a mixture of an electron injecting metal and a second metal which is a stable metal having a larger work function than this, for example, a magnesium / silver mixture, Magnesium / aluminum mixtures, magnesium / indium mixtures, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixtures, lithium / aluminum mixtures, aluminum and the like are preferred.
The
The sheet resistance as the
If a metal material is used as the cathode conductive material, the light coming to the cathode side is reflected and returns to the anode side. The anode metal nanowires scatter or reflect a part of the light backward, but by using a metal material as the cathode conductive material, the light can be reused and the extraction efficiency is improved.
(4)陽極22など
基板4上には陽極22が形成され、陽極22と透明電極2(第2導電層8)とが導通(接続)されている。
なお、透明電極2とは別個に陽極22を設けなくても、透明電極2自体を陽極としてもよい。
基板4の上方には可撓性封止部材30が設けられている。可撓性封止部材30の端部が接着剤40により陰極20と陽極22とに貼付され、有機発光層10などが可撓性封止部材30で封止(被覆)されている。陰極20と陽極22との各端部であって接着剤40が塗布された領域の外側は接続端子として使用される。
(4)
Note that the
A
(5)光電変換層
有機発光層10に代えて光電変換層が設けられてもよい。
光電変換層と陰極との間に電子輸送層などの中間層を有しても良い。
光電変換層は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する層であって、p型半導体材料とn型半導体材料とを一様に混合したバルクヘテロジャンクション層を構成している。
p型半導体材料は、相対的に電子供与体(ドナー)として機能し、n型半導体材料は、相対的に電子受容体(アクセプター)として機能する。
ここで、電子供与体及び電子受容体は、“光を吸収した際に、電子供与体から電子受容体に電子が移動し、正孔と電子のペア(電荷分離状態)を形成する電子供与体及び電子受容体”であり、電極のように単に電子を供与あるいは受容するものではなく、光反応によって、電子を供与あるいは受容するものである。
(5) Photoelectric Conversion Layer A photoelectric conversion layer may be provided instead of the organic
An intermediate layer such as an electron transport layer may be provided between the photoelectric conversion layer and the cathode.
The photoelectric conversion layer is a layer that converts light energy into electric energy, and constitutes a bulk heterojunction layer in which a p-type semiconductor material and an n-type semiconductor material are uniformly mixed.
The p-type semiconductor material functions relatively as an electron donor (donor), and the n-type semiconductor material functions relatively as an electron acceptor (acceptor).
Here, the electron donor and the electron acceptor are “an electron donor in which, when light is absorbed, electrons move from the electron donor to the electron acceptor to form a hole-electron pair (charge separation state)”. And an electron acceptor ”, which does not simply donate or accept electrons like an electrode, but donates or accepts electrons by a photoreaction.
p型半導体材料としては、種々の縮合多環芳香族化合物や共役系化合物が挙げられる。
縮合多環芳香族化合物としては、例えば、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、へプタセン、クリセン、ピセン、フルミネン、ピレン、ペロピレン、ペリレン、テリレン、クオテリレン、コロネン、オバレン、サーカムアントラセン、ビスアンテン、ゼスレン、ヘプタゼスレン、ピランスレン、ビオランテン、イソビオランテン、サーコビフェニル、アントラジチオフェン等の化合物、及びこれらの誘導体や前駆体が挙げられる。
共役系化合物としては、例えば、ポリチオフェン及びそのオリゴマー、ポリピロール及びそのオリゴマー、ポリアニリン、ポリフェニレン及びそのオリゴマー、ポリフェニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリチエニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、テトラチアフルバレン化合物、キノン化合物、テトラシアノキノジメタン等のシアノ化合物、フラーレン及びこれらの誘導体あるいは混合物を挙げることができる。
また、特にポリチオフェン及びそのオリゴマーのうち、チオフェン6量体であるα−セクシチオフェンα,ω−ジヘキシル−α−セクシチオフェン、α,ω−ジヘキシル−α−キンケチオフェン、α,ω−ビス(3−ブトキシプロピル)−α−セクシチオフェン、等のオリゴマーが好適に用いることができる。
Examples of the p-type semiconductor material include various condensed polycyclic aromatic compounds and conjugated compounds.
Examples of the condensed polycyclic aromatic compound include anthracene, tetracene, pentacene, hexacene, heptacene, chrysene, picene, fluorene, pyrene, peropyrene, perylene, terylene, quaterylene, coronene, ovalene, thacumanthracene, bisanthene, zesulene, heptazelene. , Pyranthrene, violanthene, isoviolanthene, cacobiphenyl, anthradithiophene, and the like, and derivatives and precursors thereof.
Examples of the conjugated compound include polythiophene and its oligomer, polypyrrole and its oligomer, polyaniline, polyphenylene and its oligomer, polyphenylene vinylene and its oligomer, polythienylene vinylene and its oligomer, polyacetylene, polydiacetylene, tetrathiafulvalene compound, quinone Compounds, cyano compounds such as tetracyanoquinodimethane, fullerenes and derivatives or mixtures thereof.
In particular, among polythiophene and oligomers thereof, thiophene hexamer, α-seccithiophene α, ω-dihexyl-α-sexualthiophene, α, ω-dihexyl-α-kinkethiophene, α, ω-bis (3- An oligomer such as butoxypropyl) -α-sexithiophene can be preferably used.
その他、高分子p型半導体の例としては、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリピロール、ポリパラフェニレンスルフィド、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレン、ポリカルバゾール、ポリイソチアナフテン、ポリヘプタジイン、ポリキノリン、ポリアニリンなどが挙げられ、更には特開2006−36755号公報などの置換―無置換交互共重合ポリチオフェン、特開2007−51289号公報、特開2005−76030号公報、J.Amer.Chem.Soc.,2007,p4112、J.Amer.Chem.Soc.,2007,p7246などの縮環チオフェン構造を有するポリマー、WO2008/000664、Adv.Mater.,2007,p4160、Macromolecules,2007,Vol.40,p1981などのチオフェン共重合体などを挙げることができる。
さらに、ポルフィリンや銅フタロシアニン、テトラチアフルバレン(TTF)−テトラシアノキノジメタン(TCNQ)錯体、ビスエチレンジチオテトラチアフルバレン(BEDTTTF)−過塩素酸錯体、BEDTTTF−ヨウ素錯体、TCNQ−ヨウ素錯体、等の有機分子錯体、C60、C70、C76、C78、C84等のフラーレン類、SWNT等のカーボンナノチューブ、メロシアニン色素類、ヘミシアニン色素類等の色素等、さらにポリシラン、ポリゲルマン等のσ共役系ポリマーや特開2000−260999に記載の有機・無機混成材料も用いることができる。
Other examples of the polymer p-type semiconductor include polyacetylene, polyparaphenylene, polypyrrole, polyparaphenylene sulfide, polythiophene, polyphenylene vinylene, polycarbazole, polyisothianaphthene, polyheptadiyne, polyquinoline, polyaniline, and the like. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2006-36755 and other substituted-unsubstituted alternating copolymer polythiophenes, Japanese Patent Laid-Open No. 2007-51289, Japanese Patent Laid-Open No. 2005-76030, J. Pat. Amer. Chem. Soc. , 2007, p4112, J.A. Amer. Chem. Soc. , 2007, p7246, etc., polymers having a condensed ring thiophene structure, WO2008 / 000664, Adv. Mater. , 2007, p4160, Macromolecules, 2007, Vol. Examples thereof include thiophene copolymers such as 40 and p1981.
Furthermore, porphyrin, copper phthalocyanine, tetrathiafulvalene (TTF) -tetracyanoquinodimethane (TCNQ) complex, bisethylenedithiotetrathiafulvalene (BEDTTTTF) -perchloric acid complex, BEDTTTF-iodine complex, TCNQ-iodine complex, etc. Organic molecular complexes of C60, C70, C76, C78, C84, fullerenes such as SWNT, carbon nanotubes such as SWNT, merocyanine dyes, dyes such as hemicyanine dyes, and σ-conjugated polymers such as polysilane and polygermane Organic / inorganic hybrid materials described in Kai 2000-260999 can also be used.
これらのπ共役系材料のうちでも、ペンタセン等の縮合多環芳香族化合物、フラーレン類、縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、金属フタロシアニン、金属ポルフィリンよりなる群から選ばれた少なくとも1種が好ましい。また、ペンタセン類がより好ましい。
ペンタセン類の例としては、国際公開第03/16599号パンフレット、国際公開第03/28125号パンフレット、米国特許第6,690,029号明細書、特開2004−107216号公報等に記載の置換基をもったペンタセン誘導体、米国特許出願公開第2003/136964号明細書等に記載のペンタセンプレカーサ、J.Amer.Chem.Soc.,vol127.No14.4986等に記載の置換アセン類及びその誘導体等が挙げられる。
これらの化合物の中でも、溶液プロセスが可能な程度に有機溶剤への溶解性が高く、かつ乾燥後は結晶性薄膜を形成し、高い移動度を達成することが可能な化合物が好ましい。そのような化合物としては、J.Amer.Chem.Soc.,vol.123、p9482、J.Amer.Chem.Soc.,vol.130(2008)、No.9、2706等に記載のトリアルキルシリルエチニル基で置換されたアセン系化合物、及び米国特許出願公開第2003/136964号明細書等に記載のペンタセンプレカーサ、特開2007−224019号公報等に記載のポルフィリンプレカーサー等のような、プレカーサータイプの化合物(前駆体)が挙げられる。
これらの中でも、後者のプリカーサータイプの方が好ましく用いることができる。
これは、プリカーサータイプの方が、変換後に不溶化するため、バルクへテロジャンクション層の上に正孔輸送層・電子輸送層・正孔ブロック層・電子ブロック層等を溶液プロセスで形成する際に、バルクへテロジャンクション層が溶解してしまうことがなくなるため、前記の層を構成する材料とバルクへテロジャンクション層を形成する材料とが混合することがなくなり、一層の効率向上・寿命向上を達成することができるためである。
Among these π-conjugated materials, at least one selected from the group consisting of condensed polycyclic aromatic compounds such as pentacene, fullerenes, condensed ring tetracarboxylic acid diimides, metal phthalocyanines, and metal porphyrins is preferable. Further, pentacenes are more preferable.
Examples of pentacenes include substituents described in International Publication No. 03/16599, International Publication No. 03/28125, US Pat. No. 6,690,029, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-107216, and the like. A pentacene derivative described in U.S. Patent Application Publication No. 2003/136964 and the like; Amer. Chem. Soc. , Vol127. Examples thereof include substituted acenes described in No. 14.4986 and the like and derivatives thereof.
Among these compounds, compounds that have high solubility in organic solvents to the extent that solution processing is possible, can form a crystalline thin film after drying, and can achieve high mobility are preferable. Such compounds include those described in J. Org. Amer. Chem. Soc. , Vol. 123, p9482; Amer. Chem. Soc. , Vol. 130 (2008), no. No. 9, 2706 and the like, acene-based compounds substituted with a trialkylsilylethynyl group, a pentacene precursor described in U.S. Patent Application Publication No. 2003/136964, etc., and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-224019 Examples include precursor type compounds (precursors) such as porphyrin precursors.
Among these, the latter precursor type can be preferably used.
This is because the precursor type is insolubilized after conversion, so when forming the hole transport layer, electron transport layer, hole block layer, electron block layer, etc. on the bulk heterojunction layer by a solution process, Since the bulk heterojunction layer will not be dissolved, the material constituting the layer and the material forming the bulk heterojunction layer will not be mixed, thereby further improving the efficiency and life. Because it can.
p型半導体材料としては、p型半導体材料前駆体に熱・光・放射線・化学反応を引き起こす化合物の蒸気に晒す、等の方法によって化学構造変化を起こし、p型半導体材料に変換された化合物であることが好ましい。中でも熱によって化学構造変化を起こす化合物が好ましい。 The p-type semiconductor material is a compound that has undergone a chemical structural change by a method such as exposing the precursor of the p-type semiconductor material to vapor of a compound that causes heat, light, radiation, or a chemical reaction, and converted into a p-type semiconductor material. Preferably there is. Of these, compounds that cause a chemical structural change by heat are preferred.
n型半導体材料の例としては、フラーレン、オクタアザポルフィリン、p型半導体のパーフルオロ体(パーフルオロペンタセンやパーフルオロフタロシアニン等)、ナフタレンテトラカルボン酸無水物、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ペリレンテトラカルボン酸無水物、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の芳香族カルボン酸無水物やそのイミド化物を骨格として含む、高分子化合物が挙げられる。
中でも、フラーレン含有高分子化合物が好ましい。フラーレン含有高分子化合物としては、フラーレンC60、フラーレンC70、フラーレンC76、フラーレンC78、フラーレンC84、フラーレンC240、フラーレンC540、ミックスドフラーレン、フラーレンナノチューブ、多層ナノチューブ、単層ナノチューブ、ナノホーン(円錐型)等を骨格に持つ高分子化合物が挙げられる。フラーレン含有高分子化合物では、フラーレンC60を骨格に持つ高分子化合物(誘導体)が好ましい。
フラーレン含有ポリマーとしては、大別してフラーレンが高分子主鎖からペンダントされたポリマーと、フラーレンが高分子主鎖に含有されるポリマーとに大別されるが、フラーレンがポリマーの主鎖に含有されている化合物が好ましい。
これは、フラーレンが主鎖に含有されているポリマーは、ポリマーが分岐構造を有さないため、固体化した際に高密度なパッキングができ、結果として高い移動度を得ることができるためではないかと推定される。
電子受容体と電子供与体とが混合されたバルクヘテロジャンクション層の形成方法としては、蒸着法、塗布法(キャスト法、スピンコート法を含む)等を例示することができる。
Examples of n-type semiconductor materials include fullerene, octaazaporphyrin, p-type semiconductor perfluoro compounds (perfluoropentacene, perfluorophthalocyanine, etc.), naphthalenetetracarboxylic anhydride, naphthalenetetracarboxylic diimide, perylenetetracarboxylic acid Examples thereof include polymer compounds containing an anhydride, an aromatic carboxylic acid anhydride such as perylenetetracarboxylic acid diimide, or an imidized product thereof as a skeleton.
Among these, fullerene-containing polymer compounds are preferable. Fullerene-containing polymer compounds include fullerene C60, fullerene C70, fullerene C76, fullerene C78, fullerene C84, fullerene C240, fullerene C540, mixed fullerene, fullerene nanotubes, multi-walled nanotubes, single-walled nanotubes, nanohorns (conical), etc. Examples thereof include a polymer compound having a skeleton. As the fullerene-containing polymer compound, a polymer compound (derivative) having fullerene C60 as a skeleton is preferable.
The fullerene-containing polymers are roughly classified into polymers in which fullerene is pendant from a polymer main chain and polymers in which fullerene is contained in the polymer main chain. Fullerene is contained in the polymer main chain. Are preferred.
This is not because fullerene is contained in the main chain because the polymer does not have a branched structure, so that it can be packed with high density when solidified, resulting in high mobility. It is estimated that.
Examples of a method for forming a bulk heterojunction layer in which an electron acceptor and an electron donor are mixed include a vapor deposition method and a coating method (including a casting method and a spin coating method).
本発明の光電変換素子を、太陽電池などの光電変換材料として用いる形態としては、光電変換素子を単層で利用してもよいし、積層して(タンデム型)利用してもよい。
また、光電変換材料は、環境中の酸素、水分等で劣化しないために、公知の手法によって封止することが好ましい。
As a form which uses the photoelectric conversion element of this invention as photoelectric conversion materials, such as a solar cell, a photoelectric conversion element may be utilized by a single layer and may be laminated | stacked (tandem type) and may be utilized.
Further, since the photoelectric conversion material is not deteriorated by oxygen, moisture, or the like in the environment, the photoelectric conversion material is preferably sealed by a known method.
《透明電極2》
(1)基板4
本発明の電極に用いられる透明な基板としては、高い光透過性を有していればそれ以外に特に制限はない。例えば、基板としての硬度に優れ、またその表面への導電層の形成のし易さ等の点で、ガラス基板、樹脂基板、樹脂フィルムなどが好適に挙げられる。
本発明に用いることのできるガラス基板には特に限定は無い。中では無アルカリガラスが好ましく用いられる。その他、ロールトゥロールでの生産適性、有機エレクトロルミネッセンス素子用の透明電極に供した際の素子のフレキシビリティ等の観点からは、厚さが10〜200μmの薄膜ガラスを用いることが好ましい。更に厚さが50〜120μmが破損のしにくさ、ロール搬送の容易さの観点から望ましい。具体的には特開2010−132532にガラスフィルムとして記載あるような薄膜ガラスを用いることができる。
本発明で透明基板として好ましく用いることができる透明樹脂フィルムには特に制限はなく、その材料、形状、構造、厚み等については公知のものの中から適宜選択することができる。
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)、変性ポリエステル等のポリエステル系樹脂フィルム、ポリエチレン(PE)樹脂フィルム、ポリプロピレン(PP)樹脂フィルム、ポリスチレン樹脂フィルム、環状オレフィン系樹脂等のポリオレフィン類樹脂フィルム、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂フィルム、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂フィルム、ポリサルホン(PSF)樹脂フィルム、ポリエーテルサルホン(PES)樹脂フィルム、ポリカーボネート(PC)樹脂フィルム、ポリアミド樹脂フィルム、ポリイミド樹脂フィルム、アクリル樹脂フィルム、トリアセチルセルロース(TAC)樹脂フィルム等を挙げることができるが、可視域の波長(380〜780nm)における透過率が80%以上である樹脂フィルムであれば、本発明に係る透明樹脂フィルムに好ましく適用することができる。中でも透明性、耐熱性、取り扱いやすさ、強度及びコストの点から、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリエーテルサルホンフィルム、ポリカーボネートフィルムであることが好ましく、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルムであることがより好ましい。
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(1)
The transparent substrate used for the electrode of the present invention is not particularly limited as long as it has high light transmittance. For example, a glass substrate, a resin substrate, a resin film, etc. are mentioned suitably at points, such as being excellent in the hardness as a board | substrate, and the ease of forming the conductive layer on the surface.
There is no particular limitation on the glass substrate that can be used in the present invention. Among them, alkali-free glass is preferably used. In addition, it is preferable to use a thin film glass having a thickness of 10 to 200 μm from the viewpoint of production suitability in roll-to-roll, flexibility of the element when used for a transparent electrode for an organic electroluminescence element, and the like. Further, a thickness of 50 to 120 μm is desirable from the viewpoint of resistance to breakage and ease of roll conveyance. Specifically, a thin film glass described in JP 2010-132532 A as a glass film can be used.
There is no restriction | limiting in particular in the transparent resin film which can be preferably used as a transparent substrate by this invention, The material, a shape, a structure, thickness, etc. can be suitably selected from well-known things.
For example, polyolefins such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyester resin film such as modified polyester, polyethylene (PE) resin film, polypropylene (PP) resin film, polystyrene resin film, cyclic olefin resin, etc. Resin films, vinyl resin films such as polyvinyl chloride and polyvinylidene chloride, polyether ether ketone (PEEK) resin films, polysulfone (PSF) resin films, polyether sulfone (PES) resin films, polycarbonate (PC) resin films , Polyamide resin film, polyimide resin film, acrylic resin film, triacetyl cellulose (TAC) resin film, and the like. If the resin film transmittance of 80% or more in 0~780nm), can be preferably applied to a transparent resin film according to the present invention. Among these, from the viewpoint of transparency, heat resistance, ease of handling, strength and cost, it is preferably a biaxially stretched polyethylene terephthalate film, a biaxially stretched polyethylene naphthalate film, a polyethersulfone film, or a polycarbonate film, and biaxially stretched. More preferred are polyethylene terephthalate films and biaxially stretched polyethylene naphthalate films.
本発明に用いられる透明基板には、塗布液の濡れ性や接着性を確保するために、表面処理を施すことや易接着層を設けることができる。表面処理や易接着層については従来公知の技術を使用できる。
例えば、表面処理としては、コロナ放電処理、火炎処理、紫外線処理、高周波処理、グロー放電処理、活性プラズマ処理、レーザー処理等の表面活性化処理を挙げることができる。
また、易接着層としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ビニル系共重合体、ブタジエン系共重合体、アクリル系共重合体、ビニリデン系共重合体、エポキシ系共重合体等を挙げることができる。易接着層は単層でもよいが、接着性を向上させるためには2層以上の構成にしてもよい。
The transparent substrate used in the present invention can be subjected to a surface treatment or an easy adhesion layer in order to ensure the wettability and adhesiveness of the coating solution. A conventionally well-known technique can be used about a surface treatment or an easily bonding layer.
For example, the surface treatment includes surface activation treatment such as corona discharge treatment, flame treatment, ultraviolet treatment, high frequency treatment, glow discharge treatment, active plasma treatment, and laser treatment.
Examples of the easy adhesion layer include polyester, polyamide, polyurethane, vinyl copolymer, butadiene copolymer, acrylic copolymer, vinylidene copolymer, and epoxy copolymer. The easy adhesion layer may be a single layer, but may be composed of two or more layers in order to improve adhesion.
(2)第1導電層6
(2.1)構成など
本発明に係る第1導電層は、基板上に金属材料をパターン状に形成することを特徴とする。これにより金属材料からなる光不透過の導電部と透光性窓部を併せ持つフィルム基板となり、透明性、導電性に優れた電極基板が作製できる。金属材料は、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でもよい。特に、後述のようにパターンの形成のしやすさの観点から金属材料の形状は、金属微粒子または金属ナノワイヤであることが好ましく、金属材料は導電性の観点から銀であることが好ましい。
(2) First
(2.1) Configuration The first conductive layer according to the present invention is characterized in that a metal material is formed in a pattern on a substrate. As a result, a film substrate having both a light-impermeable conductive portion made of a metal material and a light-transmissive window portion is obtained, and an electrode substrate excellent in transparency and conductivity can be produced. The metal material is not particularly limited as long as it is excellent in conductivity. For example, the metal material may be an alloy other than a metal such as gold, silver, copper, iron, nickel, and chromium. In particular, the shape of the metal material is preferably metal fine particles or metal nanowires from the viewpoint of ease of pattern formation as described later, and the metal material is preferably silver from the viewpoint of conductivity.
パターン形状には特に制限はないが、例えば、導電部がストライプ状、格子状、ハニカム状、あるいはランダムな網目状であってもよく、特にストライプ状、格子状、ハニカム状が好ましい。
パターンの線幅は10〜200μmが好ましい。細線の線幅が10μm以上で、所望の導電性が得られ、また200μm以下とすることで透明性が向上する。さらに好ましくは10〜100μmの範囲である。
ストライプ状、格子状のパターンにおいて細線の間隔は、0.5〜4mmが好ましい。またハニカム状のパターンにおいては、一辺の長さが0.5〜4mmが好ましい。
細線の高さは、0.1〜10μmが好ましい。細線の高さが0.1μm以上で、所望の導電性が得られ、また10μm以下とすることで有機電子デバイスの形成において、電流リークや機能層の膜厚分布不良の要因となることを防止できる。
The pattern shape is not particularly limited, but for example, the conductive portion may have a stripe shape, a lattice shape, a honeycomb shape, or a random mesh shape, and a stripe shape, a lattice shape, or a honeycomb shape is particularly preferable.
The line width of the pattern is preferably 10 to 200 μm. When the line width of the thin wire is 10 μm or more, desired conductivity is obtained, and when it is 200 μm or less, the transparency is improved. More preferably, it is the range of 10-100 micrometers.
In the stripe-like and lattice-like patterns, the interval between the fine lines is preferably 0.5 to 4 mm. In the honeycomb pattern, the length of one side is preferably 0.5 to 4 mm.
The height of the thin wire is preferably 0.1 to 10 μm. When the height of the fine wire is 0.1 μm or more, desired conductivity is obtained, and by making the
本発明に係る第1導電層の細線パターンは、金属粒子の分散液を用い、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法により形成できる。各印刷の方式は、一般的に電極パターン形成に使われる手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、グラビア印刷法については特開2009−295980、特開2009−259826、特開2009−96189、特開2009−90662記載の方法等が、フレキソ印刷法については特開2004−268319、特開2003−168560記載の方法等が、スクリーン印刷法については特開2010−34161、特開2010−10245、特開2009−302345記載の方法等が例として挙げられる。
その他の方法としては、例えば、基板全面に金属層を形成し、公知のフォトリソ法によって形成できる。具体的には、基板上に全面に、印刷、蒸着、スパッタ、めっき等の1あるいは2以上の物理的または化学的形成手法を用いて導電体層を形成する、あるいは、金属箔を接着剤で基板に積層した後、公知のフォトリソ法を用いて、エッチングすることにより、所望のストライプ状あるいはメッシュ状に加工できる。
別な方法としては、メッキ可能な触媒インクをグラビア印刷、あるいは、インクジェット方式で所望の形状に塗布した後、メッキ処理する方法、さらに別な方法としては、銀塩写真技術を応用した方法も利用できる。銀塩写真技術を応用した方法については、例えば、特開2009−140750号公報の[0076]−[0112]、及び実施例を参考にして実施できる。触媒インクをグラビア印刷してメッキ処理する方法については、例えば、特開2007−281290号公報を参考にして実施できる。
ランダムな網目構造としては、例えば、特表2005−530005号公報に記載のような、金属微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。
The fine line pattern of the first conductive layer according to the present invention can be formed by a printing method such as a gravure printing method, a flexographic printing method, a screen printing method, and an ink jet printing method using a dispersion of metal particles. For each printing method, a method generally used for electrode pattern formation can be applied to the present invention. Specific examples include gravure printing methods described in JP2009-295980, JP2009-259826, JP2009-96189, and JP2009-90662, and flexographic printing methods in JP2004-268319. Examples of the method described in JP-A No. 2003-168560, and examples of the screen printing method include methods described in JP-A 2010-34161, JP-A 2010-10245, and JP-A 2009-302345.
As another method, for example, a metal layer is formed on the entire surface of the substrate, and can be formed by a known photolithography method. Specifically, a conductor layer is formed on the entire surface of the substrate using one or more physical or chemical forming methods such as printing, vapor deposition, sputtering, and plating, or a metal foil is bonded with an adhesive. After being laminated on the substrate, it can be processed into a desired stripe shape or mesh shape by etching using a known photolithography method.
Another method is to apply a catalyst ink that can be plated to the desired shape by gravure printing or inkjet method, and then apply plating. Another method is to apply silver salt photographic technology. it can. A method using silver salt photographic technology can be carried out with reference to, for example, [0076]-[0112] of JP-A-2009-140750 and Examples. About the method of carrying out the gravure printing of catalyst ink and plating, it can carry out with reference to Unexamined-Japanese-Patent No. 2007-281290, for example.
As a random network structure, for example, a method for spontaneously forming a disordered network structure of conductive fine particles by applying and drying a liquid containing metal fine particles as described in JP-T-2005-530005 Can be used.
第1導電層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。
前記金属の細線パターンを金属粒子のペーストを印刷により設けた後、導電性を高めるために、加熱し焼成することが好ましい。基板にガラスを用いる場合、焼成温度は500℃以下、基板にPETフィルムを用いる場合、焼成の温度は110℃以下が好ましい。前記金属粒子は、高い導電性が得られることから、金属ナノ粒子が好ましい。
The surface specific resistance of the thin wire portion of the first conductive layer is preferably 100Ω / □ or less, and more preferably 10Ω / □ or less. The surface specific resistance can be measured based on, for example, JIS K6911, ASTM D257, etc., and can be easily measured using a commercially available surface resistivity meter.
After the metal fine line pattern is provided by printing a paste of metal particles, it is preferably heated and fired in order to increase conductivity. When glass is used for the substrate, the baking temperature is preferably 500 ° C. or lower, and when a PET film is used for the substrate, the baking temperature is preferably 110 ° C. or lower. The metal particles are preferably metal nanoparticles because high conductivity is obtained.
(2.2)金属ナノ粒子
前記金属ナノ粒子は、粒子径が原子スケールからnmサイズの微粒子状の金属のことをいう。金属ナノ粒子の平均粒径としては3〜300nmが好ましく、5〜100nmであることがより好ましい。本発明に係る金属ナノ粒子に用いられる金属としては、導電性の観点から銀または銅が好ましく、銀または銅単独でもよいし、それぞれの組み合わせでもよく、銀と銅の合金、銀または銅が一方の金属でめっきされていてもよい。中でも特に銀のナノ粒子が好ましい。中でも、平均粒径30nm以下の銀ナノ粒子が好ましい。
また、基板上に形成された第1導電層は、加熱焼成処理を施すことが好ましい。これにより、金属微粒子同士の融着が進み、第1導電層の高導電化するため、特に好ましい。加熱焼成の温度は100〜900℃の範囲が好ましく特に150から600℃の範囲が更に好ましい。加熱焼成の時間は、温度によって好ましい範囲が異なるが、1〜60分が好ましい。
(2.2) Metal nanoparticle The metal nanoparticle refers to a metal in the form of fine particles having a particle diameter of from atomic scale to nm size. As an average particle diameter of a metal nanoparticle, 3-300 nm is preferable and it is more preferable that it is 5-100 nm. The metal used in the metal nanoparticles according to the present invention is preferably silver or copper from the viewpoint of conductivity, and may be silver or copper alone, or a combination of them, either silver and copper alloy, silver or copper. It may be plated with any metal. Among these, silver nanoparticles are particularly preferable. Among these, silver nanoparticles having an average particle size of 30 nm or less are preferable.
Moreover, it is preferable that the 1st conductive layer formed on the board | substrate performs a heat baking process. This is particularly preferable because the fusion of the metal fine particles proceeds and the first conductive layer becomes highly conductive. The temperature for heating and baking is preferably in the range of 100 to 900 ° C, more preferably in the range of 150 to 600 ° C. The preferred range of the heat firing time varies depending on the temperature, but is preferably 1 to 60 minutes.
(3)第2導電層8
(3.1)構成など
第2導電層は、パターン形成された第1導電層を被覆するように、主に水溶性樹脂と導電性ポリマーとを混合・分散した分散液であってこれに所定の非イオン性界面活性剤を含有した所定の分散液を、塗布して乾燥させ、膜形成されたものである。
第2導電層の塗布は、前述のグラビア印刷法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法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、インクジェット法等の塗布法を用いることができる。
(3) Second
(3.1) Configuration, etc. The second conductive layer is a dispersion in which a water-soluble resin and a conductive polymer are mainly mixed and dispersed so as to cover the patterned first conductive layer. A predetermined dispersion containing a nonionic surfactant is applied and dried to form a film.
In addition to the above-described printing methods such as gravure printing, flexographic printing, and screen printing, the second conductive layer is applied by roll coating, bar coating, dip coating, spin coating, casting, and die coating. A coating method such as a blade coating method, a bar coating method, a gravure coating method, a curtain coating method, a spray coating method, a doctor coating method, or an inkjet method can be used.
第2導電層には、繰り返し単位中に水酸基を有する水溶性樹脂が含有され、かつ、第2導電性層中の水酸基濃度が0.5〜5.0mmol/g(0.5mmol/g以上で5.0mmol/g以下)となっている。
第2導電層中の水酸基濃度は好ましくは0.7〜3.0mmol/gであり、より好ましくは1.4mmol/gである。
水酸基を有する水溶性樹脂としては、一般式(III)で表される構造単位を有する水溶性樹脂であることがより好ましい。一般式(III)で表される構造単位を有する水溶性樹脂は、導電性ポリマーの導電性増強効果を有しており、これにより、高い導電性、高い透明性を同時に満たすことができる。
このような積層構造を有する本発明の導電層を形成することで、金属細線、あるいは導電性ポリマー層単独では得ることの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。
第2導電層の導電性ポリマーと水溶性樹脂との比率は、導電性ポリマーを100質量部とした時、水溶性樹脂が30質量部から900質量部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。
第2導電層の乾燥膜厚は30nmから2000nmであることが好ましい。導電性の点から、100nm以上であることがより好ましく、電極の表面平滑性の点から、200nm以上であることがさらに好ましい。また、透明性の点から、1000nm以下であることがより好ましい。
The second conductive layer contains a water-soluble resin having a hydroxyl group in the repeating unit, and the hydroxyl group concentration in the second conductive layer is 0.5 to 5.0 mmol / g (0.5 mmol / g or more). 5.0 mmol / g or less).
The hydroxyl group concentration in the second conductive layer is preferably 0.7 to 3.0 mmol / g, more preferably 1.4 mmol / g.
The water-soluble resin having a hydroxyl group is more preferably a water-soluble resin having a structural unit represented by the general formula (III). The water-soluble resin having the structural unit represented by the general formula (III) has an effect of enhancing the conductivity of the conductive polymer, and thereby can simultaneously satisfy high conductivity and high transparency.
By forming the conductive layer of the present invention having such a laminated structure, high conductivity that cannot be obtained by a metal thin wire or a conductive polymer layer alone can be obtained uniformly in the electrode plane.
The ratio of the conductive polymer and the water-soluble resin in the second conductive layer is preferably 30 to 900 parts by mass of the water-soluble resin when the conductive polymer is 100 parts by mass. From the viewpoint of the conductivity enhancing effect and transparency of the conductive binder, the water-soluble binder is more preferably 100 parts by mass or more.
The dry thickness of the second conductive layer is preferably 30 nm to 2000 nm. From the viewpoint of conductivity, the thickness is more preferably 100 nm or more, and from the viewpoint of the surface smoothness of the electrode, it is further preferably 200 nm or more. Moreover, it is more preferable that it is 1000 nm or less from the point of transparency.
第2導電層を塗布した後、適宜乾燥処理を施すことができる。乾燥処理の条件として特に制限はないが、基板や導電層が損傷しない範囲の温度で乾燥処理することが好ましい。また、熱処理を行う事で、水溶性樹脂の架橋反応を促進、完了させることができる。これにより電極の洗浄耐性、溶媒耐性が著しく向上し、さらに素子性能が向上する。特に、有機EL素子においては、駆動電圧の低減、寿命の向上といった効果が得られる。上記乾燥の工程と、熱処理の工程は、同一工程であってもよく、別途行う工程であっても構わない。別途行う工程である場合には、乾燥と熱処理が連続した処理であってもよく、両処理間に時間的な休止があっても構わない。
乾燥工程、熱処理工程の条件に制限は無いが、たとえば乾燥は水分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℃以上300℃以下の温度で行う事が好ましい。150℃未満では、反応促進効果が小さく、300℃を超える場合、素材への熱的ダメージが増えるためか、効果が小さくなる。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、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。
After apply | coating a 2nd conductive layer, a drying process can be given suitably. Although there is no restriction | limiting in particular as conditions of a drying process, It is preferable to dry-process at the temperature of the range which does not damage a board | substrate and a conductive layer. Further, by performing heat treatment, the crosslinking reaction of the water-soluble resin can be promoted and completed. Thereby, the cleaning resistance and solvent resistance of the electrode are remarkably improved, and the device performance is further improved. In particular, in an organic EL element, effects such as reduction in driving voltage and improvement in life can be obtained. The drying step and the heat treatment step may be the same step or may be performed separately. In the case of separate processes, drying and heat treatment may be continuous, and there may be a time pause between the two processes.
There are no restrictions on the conditions of the drying process and the heat treatment process, but for example, drying can be performed at a temperature of 80 ° C. or higher, for example, as a condition that allows rapid evaporation of moisture, and the upper limit is a temperature at which the conductive layer is not damaged. Up to about 300 ° C is considered a possible region. The time is preferably in the range of about 10 seconds to 10 minutes. Further, the heat treatment is preferably performed at a temperature of 150 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. If it is less than 150 ° C., the reaction promoting effect is small, and if it exceeds 300 ° C., the effect is small because thermal damage to the material increases. The heat treatment time is preferably 1 minute or longer. The upper limit of the treatment time is not particularly limited, but is preferably 24 hours or less from the viewpoint of productivity. However, when the heat treatment temperature exceeds 200 ° C., it is preferable to keep it within 30 minutes. The heat treatment may be performed on-line or off-line after applying and drying the conductive layer. In the case of off-line, it is preferable to further perform under reduced pressure because it leads to accelerated drying of moisture.
本発明において、酸触媒を用いて水酸基含有非導電性ポリマーの架橋反応を促進、完了させることができる。酸触媒としては、塩酸、硫酸や硫酸アンモニウムを用いることができる。また導電性ポリマーにドーパントとして用いるポリアニオンにおいて、スルホ基含有ポリアニオンを使用することで、ドーパントと触媒を兼用することができる。また、酸触媒の使用と合わせて、前述の熱処理を行う事ができ、処理時間の短縮にもつながり、好ましい。 In the present invention, the crosslinking reaction of the hydroxyl group-containing nonconductive polymer can be promoted and completed using an acid catalyst. As the acid catalyst, hydrochloric acid, sulfuric acid or ammonium sulfate can be used. Moreover, in the polyanion used as a dopant for a conductive polymer, a dopant and a catalyst can be used together by using a sulfo group-containing polyanion. In addition, the heat treatment described above can be performed in combination with the use of an acid catalyst, which is preferable because it shortens the treatment time.
(3.2)非イオン性界面活性剤
第2導電層には一般式(I)または一般式(II)で表わされる化合物が含有される。
本化合物はアセチレンジオール誘導体の非イオン性界面活性剤である。
(3.2) Nonionic surfactant The second conductive layer contains a compound represented by general formula (I) or general formula (II).
This compound is a nonionic surfactant of an acetylenic diol derivative.
式(I)および式(II)中、「R1」および「R4」は炭素原子数3〜10の直鎖または分枝鎖のアルキル鎖であり、「R2」および「R3」は水素原子または炭素原子数1〜5のアルキル鎖である。また「m」、「n」、「p」および「q」は0〜20の範囲の数である。(n+m)の値は0〜30であり、好ましくは1.3〜15であり、さらに好ましくは1.3〜10の範囲である。m,n,p,qの値を上記の範囲にすることで、親水性と親油性のバランスが良好となり、界面活性効果が発現する。その結果、良好な塗布性を得ることが可能になる。
好ましい実施態様では、分子のアセチレンジオール部分は、2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオールまたは2,5,8,11−テトラメチル−6−ドデシン−5,8−ジオールである。
第2導電層中の一般式(I)または一般式(II)で表わされる化合物の添加量は、好ましくは0.01〜10質量%である。
In the formulas (I) and (II), “R1” and “R4” are linear or branched alkyl chains having 3 to 10 carbon atoms, and “R2” and “R3” are hydrogen atoms or carbon atoms. It is an alkyl chain having 1 to 5 atoms. “M”, “n”, “p” and “q” are numbers in the range of 0-20. The value of (n + m) is 0 to 30, preferably 1.3 to 15, and more preferably 1.3 to 10. By setting the values of m, n, p, and q within the above ranges, the balance between hydrophilicity and lipophilicity is improved, and a surfactant effect is exhibited. As a result, it becomes possible to obtain a good coating property.
In a preferred embodiment, the acetylenic diol portion of the molecule is 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol or 2,5,8,11-tetramethyl-6-dodecyne-5. 8-diol.
The amount of the compound represented by general formula (I) or general formula (II) in the second conductive layer is preferably 0.01 to 10% by mass.
(3.3)水酸基を有する水溶性樹脂
本発明に係る水酸基を有する水溶性樹脂は、25℃の水100gに0.001g程度溶解することが好ましい。水への溶解性の程度は、ヘイズメーター、濁度計で測定することができる。
(3.3) Water-soluble resin having a hydroxyl group The water-soluble resin having a hydroxyl group according to the present invention is preferably dissolved in about 0.001 g in 100 g of water at 25 ° C. The degree of solubility in water can be measured with a haze meter or a turbidimeter.
(3.3.1)一般式(III)で表される構造単位
本発明にかかる水酸基を有する水溶性樹脂は、一般式(III)で表される構造単位を含有する水溶性樹脂であることが好ましい。
(3.3.1) Structural unit represented by general formula (III) The water-soluble resin having a hydroxyl group according to the present invention is a water-soluble resin containing a structural unit represented by general formula (III). Is preferred.
本発明の一般式(III)で表されるヒドロキシ基を有する構造単位において、「R」は水素原子、メチル基を表す。また、「Q」は−C(=O)O−、−C(=O)NRa−を表し、「Ra」は水素原子、アルキル基を表す。アルキル基は、例えば炭素原子数1〜5の直鎖、或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置換基で置換されていても良い。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で置換されても良い。これらのうち好ましくは、ヒドロキシ基、アルキルオキシ基である。
上記アルキル基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であることが更に好ましい。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であることが更に好ましい。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であることが更に好ましく、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であることが更に好ましく、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であることが更に好ましい。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。上記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であることが更に好ましい。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であることが更に好ましい。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。上記へ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、3〜5であることが更に好ましい。へ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。上記へ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であることが更に好ましい。へ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であることが更に好ましい。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であることが更に好ましい。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であることが更に好ましい。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であることが更に好ましい。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であることが更に好ましい。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。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であることが更に好ましい。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であることが更に好ましい。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であることが更に好ましい。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であることが更に好ましい。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であることが更に好ましい。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であることが更に好ましい。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であることが更に好ましい。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であることが更に好ましい。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であることが更に好ましい。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であることが更に好ましい。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であることが更に好ましい。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であることが更に好ましい。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であることが更に好ましい。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。置換基は同一でも異なっていても良く、これら置換基が更に置換されても良い。
本発明一般式(III)で表されるヒドロキシ基を有する構造単位において、「A」は置換或いは無置換アルキレン基、−(CH2CHRbO)x−CH2CHRb−を表す。アルキレン基は、例えば炭素原子数1〜5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で置換されていても良い。また、「Rb」は水素原子、アルキル基を表す。アルキル基は、例えば炭素原子数1〜5の直鎖、或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前述の置換基で置換されていても良い。更に、「x」は平均繰り返しユニット数を表し、1〜100が好ましく、より好ましくは1〜10である。繰り返しユニット数は分布を有しており、表記は平均値を示し、小数点以下1桁で表記しても良い。
In the structural unit having a hydroxy group represented by formula (III) of the present invention, “R” represents a hydrogen atom or a methyl group. “Q” represents —C (═O) O— or —C (═O) NRa—, and “Ra” represents a hydrogen atom or an alkyl group. The alkyl group is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and more preferably a methyl group. These alkyl groups may be substituted with a substituent. Examples of these substituents include alkyl groups, cycloalkyl groups, aryl groups, heterocycloalkyl groups, heteroaryl groups, hydroxy groups, halogen atoms, alkoxy groups, alkylthio groups, arylthio groups, cycloalkoxy groups, aryloxy groups, Acyl group, alkylcarbonamide group, arylcarbonamide group, alkylsulfonamide group, arylsulfonamide group, ureido group, aralkyl group, nitro group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, aralkyloxycarbonyl group, alkylcarbamoyl group, Arylcarbamoyl group, alkylsulfamoyl group, arylsulfamoyl group, acyloxy group, alkenyl group, alkynyl group, alkylsulfonyl group, arylsulfonyl group, alkyloxysulfonyl , Aryloxy sulfonyl group, alkylsulfonyloxy group, may be substituted with an aryl sulfonyloxy group. Of these, a hydroxy group and an alkyloxy group are preferable.
The alkyl group may have a branch, and the number of carbon atoms is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 12, and still more preferably 1 to 8. Examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, t-butyl group, hexyl group, octyl group and the like.
The number of carbon atoms of the cycloalkyl group is preferably 3-20, more preferably 3-12, and still more preferably 3-8. Examples of the cycloalkyl group include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group. The alkoxy group may have a branch, and the number of carbon atoms is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 12, still more preferably 1 to 6, and further preferably 1 to 4. Most preferably. Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a 2-methoxyethoxy group, a 2-methoxy-2-ethoxyethoxy group, a butyloxy group, a hexyloxy group and an octyloxy group, and preferably an ethoxy group. The number of carbon atoms of the alkylthio group may be branched, and the number of carbon atoms is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 12, still more preferably 1 to 6, Most preferably, it is 1-4. Examples of the alkylthio group include a methylthio group and an ethylthio group. The arylthio group preferably has 6 to 20 carbon atoms, and more preferably 6 to 12 carbon atoms. Examples of the arylthio group include a phenylthio group and a naphthylthio group. The number of carbon atoms of the cycloalkoxy group is preferably 3-12, more preferably 3-8. Examples of the cycloalkoxy group include a cyclopropoxy group, a cyclobutoxy group, a cyclopentyloxy group, and a cyclohexyloxy group. The aryl group preferably has 6 to 20 carbon atoms, and more preferably 6 to 12 carbon atoms. Examples of the aryl group include a phenyl group and a naphthyl group. The aryloxy group preferably has 6 to 20 carbon atoms, and more preferably 6 to 12 carbon atoms. Examples of the aryloxy group include a phenoxy group and a naphthoxy group. The heterocycloalkyl group preferably has 2 to 10 carbon atoms, and more preferably 3 to 5 carbon atoms. Examples of the heterocycloalkyl group include a piperidino group, a dioxanyl group, and a 2-morpholinyl group. The number of carbon atoms in the heteroaryl group is preferably 3-20, and more preferably 3-10. Examples of the heteroaryl group include a thienyl group and a pyridyl group. The acyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and more preferably 1 to 12 carbon atoms. Examples of the acyl group include a formyl group, an acetyl group, and a benzoyl group. The alkylcarbonamide group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and more preferably 1 to 12 carbon atoms. Examples of the alkylcarbonamide group include an acetamide group. The arylcarbonamide group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and more preferably 1 to 12 carbon atoms. Examples of the arylcarbonamide group include a benzamide group and the like. The alkylsulfonamide group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and more preferably 1 to 12 carbon atoms. Examples of the sulfonamido group include a methanesulfonamido group and the like, and the arylsulfonamido group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and more preferably 1 to 12 carbon atoms. Examples of the arylsulfonamide group include a benzenesulfonamide group and p-toluenesulfonamide group. The number of carbon atoms in the aralkyl group is preferably 7-20, and more preferably 7-12. Examples of the aralkyl group include a benzyl group, a phenethyl group, and a naphthylmethyl group. The alkoxycarbonyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 12 carbon atoms. Examples of the alkoxycarbonyl group include a methoxycarbonyl group. The aryloxycarbonyl group preferably has 7 to 20 carbon atoms, and more preferably 7 to 12 carbon atoms. Examples of the aryloxycarbonyl group include a phenoxycarbonyl group. The aralkyloxycarbonyl group preferably has 8 to 20 carbon atoms, and more preferably 8 to 12 carbon atoms. Examples of the aralkyloxycarbonyl group include a benzyloxycarbonyl group. The acyloxy group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and more preferably 2 to 12 carbon atoms. Examples of the acyloxy group include an acetoxy group and a benzoyloxy group. The alkenyl group has preferably 2 to 20 carbon atoms, and more preferably 2 to 12 carbon atoms. Examples of the alkenyl group include vinyl group, allyl group and isopropenyl group. The alkynyl group preferably has 2 to 20 carbon atoms, and more preferably 2 to 12 carbon atoms. Examples of the alkynyl group include an ethynyl group. The alkylsulfonyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and more preferably 1 to 12 carbon atoms. Examples of the alkylsulfonyl group include a methylsulfonyl group and an ethylsulfonyl group. The arylsulfonyl group preferably has 6 to 20 carbon atoms, and more preferably 6 to 12 carbon atoms. Examples of the arylsulfonyl group include a phenylsulfonyl group and a naphthylsulfonyl group. The alkyloxysulfonyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and more preferably 1 to 12 carbon atoms. Examples of the alkyloxysulfonyl group include a methoxysulfonyl group and an ethoxysulfonyl group. The aryloxysulfonyl group preferably has 6 to 20 carbon atoms, and more preferably 6 to 12 carbon atoms. Examples of the aryloxysulfonyl group include a phenoxysulfonyl group and a naphthoxysulfonyl group. The alkylsulfonyloxy group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and more preferably 1 to 12 carbon atoms. Examples of the alkylsulfonyloxy group include a methylsulfonyloxy group and an ethylsulfonyloxy group.
The number of carbon atoms of the arylsulfonyloxy group is preferably 6-20, and more preferably 6-12. Examples of the arylsulfonyloxy group include a phenylsulfonyloxy group and a naphthylsulfonyloxy group. The substituents may be the same or different, and these substituents may be further substituted.
In the structural unit having a hydroxy group represented by formula (III) of the present invention, “A” represents a substituted or unsubstituted alkylene group, — (CH 2 CHRbO) x —CH 2 CHRb—. The alkylene group preferably has, for example, 1 to 5 carbon atoms, more preferably an ethylene group or a propylene group. These alkylene groups may be substituted with the above-described substituents. “Rb” represents a hydrogen atom or an alkyl group. The alkyl group is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and more preferably a methyl group. Further, these alkyl groups may be substituted with the above-described substituents. Furthermore, “x” represents the average number of repeating units, preferably 1 to 100, more preferably 1 to 10. The number of repeating units has a distribution, the notation indicates an average value, and may be expressed by one digit after the decimal point.
(3.3.2)一般式(IV)で表される構造単位
本発明にかかる水酸基を有する水溶性樹脂は、一般式(III)で表される構造単位と一般式(IV)で表される構造単位とを共に含有する構造を有するものであってもよい。
(3.3.2) Structural unit represented by general formula (IV) The water-soluble resin having a hydroxyl group according to the present invention is represented by a structural unit represented by general formula (III) and general formula (IV). It may have a structure containing both structural units.
本発明の一般式(IV)で表されるヒドロキシ基を有しない構造単位において、R、Q、Ra、A、Rb、xは一般式(III)で定義した内容と同義である。
本発明の一般式(IV)で表されるヒドロキシ基を有しない構造単位において、「y」は0または1を表す。また、「Z」はアルコキシ基、−O−C(=O)−Rc、−O−SO2−Rdまたは−O−SiRe3を表し、アルコキシ基は、例えば炭素原子数1〜12が好ましく、より好ましくはメトキシ基、エトキシ基で、更に好ましくはメトキシ基である。これらのアルコキシ基は前述した置換基で置換されても良い。Rc、Rd、Reはアルキル基、パーフルオロアルキル基、アリール基を表し、アルキル基は、例えば炭素原子数1〜12が好ましく、より好ましくはメチル基、エチル基で、更に好ましくはメチル基である。これらのアルキル基は前述した置換基で置換されても良い。パーフルオロアルキル基は、例えば炭素原子数1〜8が好ましく、より好ましくはトリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基で、更に好ましくはトリフルオロメチル基である。アリール基は、例えばフェニル基、トルイル基が好ましく、より好ましくはトルイル基である。更に、これらのアルキル基、パーフルオロアルキル基、アリール基は前述した置換基で置換されても良い。
In the structural unit having no hydroxy group represented by the general formula (IV) of the present invention, R, Q, Ra, A, Rb, and x have the same meaning as defined in the general formula (III).
In the structural unit having no hydroxy group represented by the general formula (IV) of the present invention, “y” represents 0 or 1. “Z” represents an alkoxy group, —O—C (═O) —Rc, —O—SO 2 —Rd or —O—SiRe 3 , and the alkoxy group preferably has, for example, 1 to 12 carbon atoms; More preferred are a methoxy group and an ethoxy group, and even more preferred is a methoxy group. These alkoxy groups may be substituted with the substituents described above. Rc, Rd, and Re represent an alkyl group, a perfluoroalkyl group, and an aryl group. The alkyl group preferably has, for example, 1 to 12 carbon atoms, more preferably a methyl group or an ethyl group, and still more preferably a methyl group. . These alkyl groups may be substituted with the substituent described above. The perfluoroalkyl group preferably has, for example, 1 to 8 carbon atoms, more preferably a trifluoromethyl group or a pentafluoroethyl group, still more preferably a trifluoromethyl group. The aryl group is preferably, for example, a phenyl group or a toluyl group, and more preferably a toluyl group. Furthermore, these alkyl groups, perfluoroalkyl groups, and aryl groups may be substituted with the above-described substituents.
本発明の水溶性樹脂は一般式(III)で表される構造単位と一般式(IV)で表される構造単位以外に構造単位を含有していても良い。
本発明に係る水溶性樹脂において、一般式(III)で表されるヒドロキシ基を有する構造単位のモル比は、10〜90%が好ましく、より好ましくは10〜50%である。本発明の水溶性樹脂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異なるが、一般に−10〜250℃、好ましくは0〜200℃、より好ましくは10〜100℃で実施される。
本発明の水溶性樹脂の数平均分子量は3,000〜2,000,000の範囲が好ましく、より好ましくは4,000〜500,000、更に好ましくは5000〜100000の範囲内である。
本発明の水溶性の数平均分子量、分子量分布の測定は、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)により行なうことができる。使用する溶媒は、バインダー樹脂が溶解すれば特に限りはなく、THF(テトラヒドロフラン)、DMF(ジメチルホルムアミド)、CH2Cl2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。また、測定温度も特に制限はないが40℃が好ましい。
The water-soluble resin of the present invention may contain a structural unit in addition to the structural unit represented by the general formula (III) and the structural unit represented by the general formula (IV).
In the water-soluble resin according to the present invention, the molar ratio of the structural unit having a hydroxy group represented by the general formula (III) is preferably 10 to 90%, more preferably 10 to 50%. The water-soluble resin of the present invention can be obtained by radical polymerization using a general-purpose polymerization catalyst. Examples of the polymerization mode include bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization and the like, preferably solution polymerization. The polymerization temperature varies depending on the initiator used, but is generally -10 to 250 ° C, preferably 0 to 200 ° C, more preferably 10 to 100 ° C.
The number average molecular weight of the water-soluble resin of the present invention is preferably in the range of 3,000 to 2,000,000, more preferably 4,000 to 500,000, still more preferably 5,000 to 100,000.
The water-soluble number average molecular weight and molecular weight distribution of the present invention can be measured by generally known gel permeation chromatography (GPC). The solvent to be used is not particularly limited as long as the binder resin dissolves, and THF (tetrahydrofuran), DMF (dimethylformamide), and CH 2 Cl 2 are preferable, more preferably THF and DMF, and still more preferably DMF. The measurement temperature is not particularly limited, but 40 ° C. is preferable.
(3.4)水酸基を有しない第2の水溶性樹脂
第2導電層には水酸基を有しない水溶性樹脂が含有されてもよい。
水酸基を有しない水溶性樹脂を第2導電層に含有することで、水酸基を有する水溶性樹脂と併用し、第2導電層中の水酸基の濃度を所望の濃度に調整が可能である。本発明に用いる水酸基を有しない水溶性樹脂としては、ポリビニルピロリドン類、ポリエチレンオキシド類、ポリアクリル酸類が挙げられるが、ポリエチレンオキシド類が最も好ましい。水酸基を有しない水溶性樹脂の添加量は特に規定しないが、0.1〜99.9wt%が好ましい。また、水酸基を有しない水溶性樹脂の重量平均分子量(Mw)は特に規定しないが、3000〜100000が好ましい。上記の範囲の分子量であれば、十分な膜面強度を有し、且つ、塗布液の粘度も良好であり第2導電層の塗膜の形成も良好となる。
(3.4) Second water-soluble resin having no hydroxyl group The second conductive layer may contain a water-soluble resin having no hydroxyl group.
By containing a water-soluble resin having no hydroxyl group in the second conductive layer, it is possible to adjust the concentration of the hydroxyl group in the second conductive layer to a desired concentration in combination with the water-soluble resin having a hydroxyl group. Examples of the water-soluble resin having no hydroxyl group used in the present invention include polyvinyl pyrrolidones, polyethylene oxides, and polyacrylic acids, with polyethylene oxides being most preferred. The addition amount of the water-soluble resin having no hydroxyl group is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 99.9 wt%. Moreover, although the weight average molecular weight (Mw) of water-soluble resin which does not have a hydroxyl group in particular is not prescribed | regulated, 3000-100000 are preferable. If the molecular weight is in the above range, the film surface strength is sufficient, the viscosity of the coating solution is good, and the coating film of the second conductive layer is also good.
(3.5)導電性ポリマー
本発明に係る導電性ポリマーはπ共役系導電性高分子とポリアニオンとを含んで成る導電性ポリマーである。こうした導電性ポリマーは、後述するπ共役系導電性高分子を形成する前駆体モノマーを、適切な酸化剤と酸化触媒と後述のポリアニオンの存在下で化学酸化重合することによって容易に製造できる。
(3.5) Conductive polymer The conductive polymer according to the present invention is a conductive polymer comprising a π-conjugated conductive polymer and a polyanion. Such a conductive polymer can be easily produced by chemically oxidatively polymerizing a precursor monomer that forms a π-conjugated conductive polymer described later in the presence of an appropriate oxidizing agent, an oxidation catalyst, and a polyanion described later.
(3.5.1)π共役系導電性高分子
本発明に用いるπ共役系導電性高分子としては、特に限定されず、ポリチオフェン(基本のポリチオフェンを含む、以下同様)類、ポリピロール類、ポリインドール類、ポリカルバゾール類、ポリアニリン類、ポリアセチレン類、ポリフラン類、ポリパラフェニレンビニレン類、ポリアズレン類、ポリパラフェニレン類、ポリパラフェニレンサルファイド類、ポリイソチアナフテン類、ポリチアジル類の鎖状導電性ポリマーを利用することができる。中でも、導電性、透明性、安定性等の観点からポリチオフェン類やポリアニリン類が好ましい。ポリエチレンジオキシチオフェンであることが最も好ましい。
前駆体モノマーは、分子内にπ共役系を有し、適切な酸化剤の作用によって高分子化した際にもその主鎖にπ共役系が形成されるものである。例えば、ピロール類及びその誘導体、チオフェン類及びその誘導体、アニリン類及びその誘導体等が挙げられる。
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。
(3.5.1) π-conjugated conductive polymer The π-conjugated conductive polymer used in the present invention is not particularly limited, and includes polythiophenes (including basic polythiophene, the same shall apply hereinafter), polypyrroles, polypyrrole. Chain conductive polymers of indoles, polycarbazoles, polyanilines, polyacetylenes, polyfurans, polyparaphenylene vinylenes, polyazulenes, polyparaphenylenes, polyparaphenylene sulfides, polyisothianaphthenes, polythiazyls Can be used. Of these, polythiophenes and polyanilines are preferable from the viewpoints of conductivity, transparency, stability, and the like. Most preferred is polyethylene dioxythiophene.
The precursor monomer has a π-conjugated system in the molecule, and a π-conjugated system is formed in the main chain even when polymerized by the action of an appropriate oxidizing agent. Examples thereof include pyrroles and derivatives thereof, thiophenes and derivatives thereof, anilines and derivatives thereof, and the like.
Specific examples of the precursor monomer include pyrrole, 3-methylpyrrole, 3-ethylpyrrole, 3-n-propylpyrrole, 3-butylpyrrole, 3-octylpyrrole, 3-decylpyrrole, 3-dodecylpyrrole, 3, 4-dimethylpyrrole, 3,4-dibutylpyrrole, 3-carboxylpyrrole, 3-methyl-4-carboxylpyrrole, 3-methyl-4-carboxyethylpyrrole, 3-methyl-4-carboxybutylpyrrole, 3-hydroxypyrrole 3-methoxypyrrole, 3-ethoxypyrrole, 3-butoxypyrrole, 3-hexyloxypyrrole, 3-methyl-4-hexyloxypyrrole, thiophene, 3-methylthiophene, 3-ethylthiophene, 3-propylthiophene, 3 -Butylthiophene, 3-hexylchi Phen, 3-heptylthiophene, 3-octylthiophene, 3-decylthiophene, 3-dodecylthiophene, 3-octadecylthiophene, 3-bromothiophene, 3-chlorothiophene, 3-iodothiophene, 3-cyanothiophene, 3-phenyl Thiophene, 3,4-dimethylthiophene, 3,4-dibutylthiophene, 3-hydroxythiophene, 3-methoxythiophene, 3-ethoxythiophene, 3-butoxythiophene, 3-hexyloxythiophene, 3-heptyloxythiophene, 3- Octyloxythiophene, 3-decyloxythiophene, 3-dodecyloxythiophene, 3-octadecyloxythiophene, 3,4-dihydroxythiophene, 3,4-dimethoxythiophene, 3,4-diethoxythiol 3,4-dipropoxythiophene, 3,4-dibutoxythiophene, 3,4-dihexyloxythiophene, 3,4-diheptyloxythiophene, 3,4-dioctyloxythiophene, 3,4-didecyloxy Thiophene, 3,4-didodecyloxythiophene, 3,4-ethylenedioxythiophene, 3,4-propylenedioxythiophene, 3,4-butenedioxythiophene, 3-methyl-4-methoxythiophene, 3-methyl -4-ethoxythiophene, 3-carboxythiophene, 3-methyl-4-carboxythiophene, 3-methyl-4-carboxyethylthiophene, 3-methyl-4-carboxybutylthiophene, aniline, 2-methylaniline, 3-isobutyl Aniline, 2-aniline sulfonic acid, 3-aniline A sulfonic acid etc. are mentioned.
(3.5.2)ポリアニオン
ポリアニオンは、置換若しくは未置換のポリアルキレン、置換若しくは未置換のポリアルケニレン、置換若しくは未置換のポリイミド、置換若しくは未置換のポリアミド、置換若しくは未置換のポリエステル及びこれらの共重合体であって、アニオン基を有する構成単位とアニオン基を有さない構成単位とからなるものである。
このポリアニオンは、π共役系導電性高分子を溶媒に可溶化させる可溶化高分子である。また、ポリアニオンのアニオン基は、π共役系導電性高分子に対するドーパントとして機能して、π共役系導電性高分子の導電性と耐熱性を向上させる。
ポリアニオンのアニオン基としては、π共役系導電性高分子への化学酸化ドープが起こりうる官能基であればよいが、中でも、製造の容易さ及び安定性の観点からは、一置換硫酸エステル基、一置換リン酸エステル基、リン酸基、カルボキシ基、スルホ基等が好ましい。さらに、官能基のπ共役系導電性高分子へのドープ効果の観点より、スルホ基、一置換硫酸エステル基、カルボキシ基がより好ましい。
(3.5.2) Polyanion Polyanions are substituted or unsubstituted polyalkylene, substituted or unsubstituted polyalkenylene, substituted or unsubstituted polyimide, substituted or unsubstituted polyamide, substituted or unsubstituted polyester, and these A copolymer comprising a structural unit having an anionic group and a structural unit having no anionic group.
This polyanion is a solubilized polymer that solubilizes the π-conjugated conductive polymer in a solvent. The anion group of the polyanion functions as a dopant for the π-conjugated conductive polymer, and improves the conductivity and heat resistance of the π-conjugated conductive polymer.
The anion group of the polyanion may be a functional group capable of undergoing chemical oxidation doping to the π-conjugated conductive polymer. Among them, from the viewpoint of ease of production and stability, a monosubstituted sulfate group, A monosubstituted phosphate group, a phosphate group, a carboxy group, a sulfo group and the like are preferable. Furthermore, from the viewpoint of the doping effect of the functional group on the π-conjugated conductive polymer, a sulfo group, a monosubstituted sulfate group, and a carboxy group are more preferable.
ポリアニオンの具体例としては、ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、ポリアクリル酸エチルスルホン酸、ポリアクリル酸ブチルスルホン酸、ポリ−2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ポリイソプレンスルホン酸、ポリビニルカルボン酸、ポリスチレンカルボン酸、ポリアリルカルボン酸、ポリアクリルカルボン酸、ポリメタクリルカルボン酸、ポリ−2−アクリルアミド−2−メチルプロパンカルボン酸、ポリイソプレンカルボン酸、ポリアクリル酸等が挙げられる。これらの単独重合体であってもよいし、2種以上の共重合体であってもよい。 Specific examples of polyanions include polyvinyl sulfonic acid, polystyrene sulfonic acid, polyallyl sulfonic acid, polyacrylic acid ethyl sulfonic acid, polyacrylic acid butyl sulfonic acid, poly-2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, polyisoprene sulfone. Examples include acid, polyvinyl carboxylic acid, polystyrene carboxylic acid, polyallyl carboxylic acid, polyacryl carboxylic acid, polymethacryl carboxylic acid, poly-2-acrylamido-2-methylpropane carboxylic acid, polyisoprene carboxylic acid, polyacrylic acid and the like. . These homopolymers may be sufficient and 2 or more types of copolymers may be sufficient.
また、化合物内にFを有するポリアニオンであっても良い。
具体的には、パーフルオロスルホン酸基を含有するナフィオン(Dupont社製)、カルボン酸基を含有するパーフルオロ型ビニルエーテルからなるフレミオン(旭硝子社製)などをあげることができる。
これらのうち、スルホン酸を有する化合物であると、導電性ポリマー含有層を塗布、乾燥することによって形成した後に、100℃以上200℃以下の温度で5分以上の加熱処理を施した場合、この塗布膜の洗浄耐性や溶媒耐性が著しく向上することから、より好ましい。
さらに、これらの中でも、ポリスチレンスルホン酸、ポリイソプレンスルホン酸、ポリアクリル酸エチルスルホン酸、ポリアクリル酸ブチルスルホン酸が好ましい。これらのポリアニオンは、バインダー樹脂との相溶性が高く、また、得られる導電性ポリマーの導電性をより高くできる。
ポリアニオンの重合度は、モノマー単位が10〜100000個の範囲であることが好ましく、溶媒溶解性及び導電性の点からは、50〜10000個の範囲がより好ましい。
Moreover, the polyanion which has F in a compound may be sufficient.
Specific examples include Nafion containing a perfluorosulfonic acid group (manufactured by Dupont), Flemion made of perfluoro vinyl ether containing a carboxylic acid group (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), and the like.
Among these, when a compound having a sulfonic acid is formed by applying and drying a conductive polymer-containing layer, when subjected to a heat treatment at a temperature of 100 ° C. or more and 200 ° C. or less for 5 minutes or more, It is more preferable because the cleaning resistance and solvent resistance of the coating film are remarkably improved.
Furthermore, among these, polystyrene sulfonic acid, polyisoprene sulfonic acid, polyacrylic acid ethylsulfonic acid, and polyacrylic acid butylsulfonic acid are preferable. These polyanions have high compatibility with the binder resin, and can further increase the conductivity of the obtained conductive polymer.
The degree of polymerization of the polyanion is preferably in the range of 10 to 100,000 monomer units, and more preferably in the range of 50 to 10,000 from the viewpoint of solvent solubility and conductivity.
ポリアニオンの製造方法としては、例えば、酸を用いてアニオン基を有さないポリマーにアニオン基を直接導入する方法、アニオン基を有さないポリマーをスルホ化剤によりスルホン酸化する方法、アニオン基含有重合性モノマーの重合により製造する方法が挙げられる。
アニオン基含有重合性モノマーの重合により製造する方法は、溶媒中、アニオン基含有重合性モノマーを、酸化剤及び/又は重合触媒の存在下で、酸化重合又はラジカル重合によって製造する方法が挙げられる。具体的には、所定量のアニオン基含有重合性モノマーを溶媒に溶解させ、これを一定温度に保ち、それに予め溶媒に所定量の酸化剤及び/又は重合触媒を溶解した溶液を添加し、所定時間で反応させる。その反応により得られたポリマーは溶媒によって一定の濃度に調整される。この製造方法において、アニオン基含有重合性モノマーにアニオン基を有さない重合性モノマーを共重合させてもよい。
アニオン基含有重合性モノマーの重合に際して使用する酸化剤及び酸化触媒、溶媒は、π共役系導電性高分子を形成する前駆体モノマーを重合する際に使用するものと同様である。
Examples of methods for producing polyanions include a method of directly introducing an anionic group into a polymer having no anionic group using an acid, a method of sulfonating a polymer having no anionic group with a sulfonating agent, and anionic group-containing polymerization. And a method of production by polymerization of a functional monomer.
Examples of the method for producing an anion group-containing polymerizable monomer by polymerization include a method for producing an anion group-containing polymerizable monomer in a solvent by oxidative polymerization or radical polymerization in the presence of an oxidizing agent and / or a polymerization catalyst. Specifically, a predetermined amount of the anionic group-containing polymerizable monomer is dissolved in a solvent, kept at a constant temperature, and a solution in which a predetermined amount of an oxidizing agent and / or a polymerization catalyst is dissolved in the solvent is added to the predetermined amount. React with time. The polymer obtained by the reaction is adjusted to a certain concentration by the solvent. In this production method, an anionic group-containing polymerizable monomer may be copolymerized with a polymerizable monomer having no anionic group.
The oxidizing agent, oxidation catalyst, and solvent used in the polymerization of the anionic group-containing polymerizable monomer are the same as those used in the polymerization of the precursor monomer that forms the π-conjugated conductive polymer.
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。
こうした導電性ポリマーは市販の材料も好ましく利用できる。
例えば、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)とポリスチレンスルホン酸からなる導電性ポリマー(PEDOT−PSSと略す)が、H.C.Starck社からCLEVIOSシリーズとして、Aldrich社からPEDOT−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、こうした剤も好ましく用いることが出来る。
When the obtained polymer is a polyanionic salt, it is preferably transformed into a polyanionic acid. Examples of the method for converting to an anionic acid include an ion exchange method using an ion exchange resin, a dialysis method, an ultrafiltration method, and the like. Among these, the ultrafiltration method is preferable from the viewpoint of easy work.
A commercially available material can be preferably used for such a conductive polymer.
For example, a conductive polymer (abbreviated as PEDOT-PSS) composed of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) and polystyrenesulfonic acid is described in H.C. C. It is commercially available from Starck as the CLEVIOS series, from Aldrich as PEDOT-PASS 483095, 560598, and from Nagase Chemtex as the Denatron series. Polyaniline is also commercially available from Nissan Chemical as the ORMECON series. In the present invention, such an agent can also be preferably used.
(3.6)その他の添加剤
(3.6.1)水溶性有機化合物
第2のドーパントとして水溶性有機化合物を含有してもよい。
本発明で用いることができる水溶性有機化合物には特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、酸素含有化合物が好適に挙げられる。
前記酸素含有化合物としては、酸素を含有する限り特に制限はなく、例えば、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。前記ヒドロキシ基含有化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,4−ブタンジオール、グリセリンなどが挙げられ、これらの中でも、エチレングリコール、ジエチレングリコールが好ましい。前記カルボニル基含有化合物としては、例えば、イソホロン、プロピレンカーボネート、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトンなどが挙げられる。前記エーテル基含有化合物としては、例えば、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、などが挙げられる。前記スルホキシド基含有化合物としては、例えば、ジメチルスルホキシドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよいが、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、ジエチレングリコールから選ばれる少なくとも1種を用いることが好ましい。
(3.6) Other additives (3.6.1) Water-soluble organic compound A water-soluble organic compound may be contained as the second dopant.
There is no restriction | limiting in particular in the water-soluble organic compound which can be used by this invention, It can select suitably from well-known things, For example, an oxygen containing compound is mentioned suitably.
The oxygen-containing compound is not particularly limited as long as it contains oxygen, and examples thereof include a hydroxy group-containing compound, a carbonyl group-containing compound, an ether group-containing compound, and a sulfoxide group-containing compound. Examples of the hydroxy group-containing compound include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, 1,4-butanediol, and glycerin. Among these, ethylene glycol and diethylene glycol are preferable. Examples of the carbonyl group-containing compound include isophorone, propylene carbonate, cyclohexanone, and γ-butyrolactone. Examples of the ether group-containing compound include diethylene glycol monoethyl ether. Examples of the sulfoxide group-containing compound include dimethyl sulfoxide. These may be used alone or in combination of two or more, but at least one selected from dimethyl sulfoxide, ethylene glycol, and diethylene glycol is preferably used.
(3.6.2)界面活性剤
第2導電層には界面活性剤を含有してもよい。
本発明に係る界面活性剤としてはアニオン界面活性剤又は非イオン性界面活性剤が挙げられる。
例えば、アニオン型界面活性剤としては、脂肪酸塩類、アビエチン酸塩類、ヒドロキシアルカンスルホン酸塩類、アルカンスルホン酸塩類、ジアルキルスルホコハク酸塩類、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩類、分岐鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩類、アルキルナフタレンスルホン酸塩類、アルキルフェノキシポリオキシエチレンプロピルスルホン酸塩類、ポリオキシエチレンアルキルスルホフェニルエーテル塩類、ポリオキシエチレンアリールエーテルスルホン酸塩、ポリオキシエチレンナフチルエーテルスルホン酸塩、N−メチル−N−オレイルタウリンナトリウム類、N−アルキルスルホコハク酸モノアミドニナトリウム塩類、石油スルホン酸塩類、硝酸化ヒマシ油、硫酸化牛脂油、脂肪酸アルキルエステルの硫酸エステル塩類、アルキル硝酸エステル塩類、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩類、脂肪酸モノグリセリド硫酸エステル塩類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩類、ポリオキシエチレンスチリルフェニルエーテル硫酸エステル塩類、アルキル燐酸エステル塩類、ポリオキシエチレンアルキルエーテル燐酸エステル塩類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル燐酸エステル塩類、スチレン−無水マレイン酸共重合物の部分ケン化物類、オレフィン−無水マレイン酸共重合物の部分ケン化物類、ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合物類等が挙げられる。これらの中でもジアルキルスルホコハク酸塩類、アルキル硫酸エステル塩類及びアルキルナフタレンスルホン酸塩類が特に好ましく用いられる。
又、非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレンアリールエーテル類、ポリオキシエチレンナフチルエーテル、ポリオキシエチレンポリスチリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、グリセリン脂肪酸部分エステル類、ソルビタン脂肪酸部分エステル類、ペンタエリスリトール脂肪酸部分エステル類、プロピレングリコールモノ脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸部分エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸部分エステル類、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸部分エステル類、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル類、ポリグリセリン脂肪酸部分エステル類、ポリオキシエチレン化ひまし油類、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸部分エステル類、脂肪酸ジエタノールアミド類、N,N−ビス−2−ヒドロキシアルキルアミン類、ポリオキシエチレンアルキルアミン、トリエタノールアミン脂肪酸エステル、トリアルキルアミンオキシド等が挙げられる。その中でもポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレンポリエキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロックポリマー類等が好ましく用いられる。又、弗素系、シリコン系のアニオン、ノニオン界面活性剤も使用することができる。
これら界面活性剤は2種以上併用することもできる。例えば互いに異なる2種以上を併用することもできる。例えば互いに異なる2種以上のアニオン界面活性剤の併用やアニオン界面活性剤とノニオン界面活性剤の併用が好ましい。上記界面活性剤の使用量は特に限定する必要はないが、好ましくは後処理液の0.01〜1質量%である。
(3.6.2) Surfactant The second conductive layer may contain a surfactant.
Examples of the surfactant according to the present invention include an anionic surfactant and a nonionic surfactant.
For example, anionic surfactants include fatty acid salts, abietic acid salts, hydroxyalkane sulfonates, alkane sulfonates, dialkyl sulfosuccinates, linear alkyl benzene sulfonates, branched alkyl benzene sulfonates, alkyl naphthalene sulfones. Acid salts, alkylphenoxy polyoxyethylene propyl sulfonates, polyoxyethylene alkyl sulfophenyl ether salts, polyoxyethylene aryl ether sulfonates, polyoxyethylene naphthyl ether sulfonates, N-methyl-N-oleyl taurine sodium salts N-alkylsulfosuccinic acid monoamido disodium salts, petroleum sulfonates, nitrated castor oil, sulfated beef tallow oil, sulfate esters of fatty acid alkyl esters, Rualkyl nitrates, polyoxyethylene alkyl ether sulfates, fatty acid monoglyceride sulfates, polyoxyethylene alkylphenyl ether sulfates, polyoxyethylene styryl phenyl ether sulfates, alkyl phosphate esters, polyoxyethylene alkyl ethers Phosphate ester salts, polyoxyethylene alkylphenyl ether phosphate ester salts, partially saponified products of styrene-maleic anhydride copolymer, partially saponified products of olefin-maleic anhydride copolymer, naphthalenesulfonate formalin condensates Etc. Among these, dialkyl sulfosuccinates, alkyl sulfate esters, and alkyl naphthalene sulfonates are particularly preferably used.
Nonionic surfactants include polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl phenyl ethers, polyoxyethylene aryl ethers, polyoxyethylene naphthyl ether, polyoxyethylene polystyryl phenyl ether, polyoxyethylene. Polyoxypropylene alkyl ether, glycerin fatty acid partial ester, sorbitan fatty acid partial ester, pentaerythritol fatty acid partial ester, propylene glycol mono fatty acid ester, sucrose fatty acid partial ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid partial ester, polyoxyethylene sorbitol Fatty acid partial esters, polyethylene glycol fatty acid esters, polyglycerin fatty acid partial esters, polyoxyethylenation Bran oils, polyoxyethylene glycerin fatty acid partial esters, fatty acid diethanolamides, N, N-bis-2-hydroxyalkylamines, polyoxyethylene alkylamines, triethanolamine fatty acid esters, trialkylamine oxides, etc. It is done. Of these, polyoxyethylene alkylphenyl ethers, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether, polyoxyethylene-polyoxypropylene block polymers and the like are preferably used. Fluorine-based and silicon-based anions and nonionic surfactants can also be used.
Two or more of these surfactants can be used in combination. For example, two or more different from each other can be used in combination. For example, a combination of two or more different anionic surfactants or a combination of an anionic surfactant and a nonionic surfactant is preferable. The amount of the surfactant used is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 1% by mass of the post-treatment liquid.
(3.6.3)キレート剤
第2導電層にはキレート化合物を含有することもできる。
例えば、エチレンジアミンテトラ酢酸、そのカリウム塩、そのナトリウム塩;ジエチレントリアミンペンタ酢酸、そのカリウム塩、そのナトリウム塩;トリエチレンテトラミンヘキサ酢酸、そのナトリウム塩;エチレンジアミンジコハク酸、そのカリウム塩、そのナトリウム塩;トリエチレンテトラミンヘキサ酢酸、そのカリウム塩、そのナトリウム塩、ヒドロキシエチルエチレンジアミントリ酢酸、そのカリウム塩、そのナトリウム塩:ニトリロトリ酢酸、そのナトリウム塩;1−ヒドロキシエタン−1,1−ジホスホン酸、そのカリウム塩、そのナトリウム塩;アミノトリ(メチレンホスホン酸)、そのカリウム塩、そのナトリウム塩等の様な有機ホスホン酸類或いはホスホノアルカントリカルボン酸類を挙げることが出来る。
上記キレート剤のナトリウム塩、カリウム塩の代わりに有機アミンの塩も有効である。添加量としては0.001〜1.0質量%が適当である。
(3.6.3) Chelating agent The second conductive layer may contain a chelating compound.
For example, ethylenediaminetetraacetic acid, its potassium salt, its sodium salt; diethylenetriaminepentaacetic acid, its potassium salt, its sodium salt; triethylenetetramine hexaacetic acid, its sodium salt; ethylenediamine disuccinic acid, its potassium salt, its sodium salt; Ethylenetetraminehexaacetic acid, its potassium salt, its sodium salt, hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid, its potassium salt, its sodium salt: nitrilotriacetic acid, its sodium salt; 1-hydroxyethane-1,1-diphosphonic acid, its potassium salt, Organic sodium phosphonic acid or phosphonoalkanetricarboxylic acid such as its sodium salt; aminotri (methylenephosphonic acid), its potassium salt, its sodium salt and the like.
An organic amine salt is also effective in place of the sodium salt and potassium salt of the chelating agent. The addition amount is suitably 0.001 to 1.0% by mass.
(4)透明電極2の加圧または加圧加熱処理
本発明においては、さらに高い平滑性が求められる場合やメッシュ部の導電性向上の目的で加圧または加圧加熱処理を施すことも好ましく用いられ、少なくとも透明導電膜(透明電極)設置前に実施するのが好ましい。この処理により、導電性金属パターン(第1導電層)上部や透光窓部の樹脂(第2導電層)表面を平滑化することが可能であり、また、導電性金属パターンと透光窓部の樹脂との段差をさらに低減することが可能となる。さらに、導電性金属パターン部の金属粒子密度が高くなり、粒子界面密着も向上することから導電性も向上させることができる。
加圧に際しては、プレート上でプレートで加圧する面/面加圧やロールとロールの間に基材フィルムを通過させながら加圧させるニップロール加圧や、プレート上をロールで加圧する組み合わせた加圧を採用することができる。加圧の大きさは1kPから100MPaの範囲で任意に可能であるが、好ましくは10kPa〜10Mpaの範囲、より好ましくは、50kPa〜5MPaである。加圧が1kPより少ないと粒子同士の接触の効果が得られないし、100MPa以上では、面を平滑に保つことができにくくヘイズが上昇するので好ましくない。また、加圧に際して加熱すると効果的になるので、40℃〜300℃の範囲で加熱することが好ましい。特に透光窓部の樹脂表面平滑および金属パターンとの段差低減には樹脂のTg以上に加熱することが好ましい。加熱の時間は温度との関係で調節されて、高い温度では、短く、低温では長くというようにすることができる。加熱の方法は、ニップロールの場合には、ロールを予め所定の温度に加熱しておく方法やオートクレーブ室のような加熱室内で過熱する方法がある。所定の大きさの試料を複数枚枚葉積層して一度に加熱する方法は、生産性が高いので好適である。
(4) Pressurization or pressurization heat treatment of
In pressurization, the surface is pressed on the plate with the plate / surface pressurization, the nip roll pressurization is performed while passing the base film between the rolls, and the combined pressurization is performed on the plate with the roll. Can be adopted. Although the magnitude | size of a pressurization is arbitrarily possible in the range of 1 kPa to 100 MPa, Preferably it is the range of 10 kPa-10 MPa, More preferably, it is 50 kPa-5 MPa. When the pressure is less than 1 kP, the effect of contact between the particles cannot be obtained, and when the pressure is 100 MPa or more, it is difficult to keep the surface smooth, and the haze increases. Moreover, since it becomes effective when it heats at the time of pressurization, it is preferable to heat in the range of 40 to 300 degreeC. In particular, for the smoothness of the resin surface of the translucent window portion and the reduction in the level difference with the metal pattern, it is preferable to heat to a temperature equal to or higher than the Tg of the resin. The heating time is adjusted in relation to the temperature and can be short at a high temperature and long at a low temperature. In the case of a nip roll, the heating method includes a method in which the roll is heated to a predetermined temperature in advance and a method in which heating is performed in a heating chamber such as an autoclave chamber. A method of laminating a plurality of samples of a predetermined size and heating them at a time is preferable because of high productivity.
(5)透明電極2の製造方法
本発明の有機電子デバイス用電極は、透明基板上に導電金属細線(第1導電層)と透明導電ポリマー層(第2導電層)とを順次積層して作成する方法が最も簡便で好ましい方法である。
導電金属細線または透明導電ポリマー層は、同じ構成または異なる構成の層を複数積層してもよい。導電金属細線と透明導電ポリマー層の積層は、一般的な塗布方法または印刷方法を用いることができる。
たとえば、インクジェット方式、押し出し塗布方式、グラビア印刷方式、フレキソ印刷方式等が挙げられる。導電金属細線を積層後、乾燥、加熱を行い、その後、界面活性剤および/またはキレート剤を含有する水溶液に接触させる。前記水溶液の基板への供給は、浸漬、シャワーのいずれの方法でも好適に実施できる。
界面活性剤および/またはキレート剤を含有する水溶液に接触後、さらに通常の水にて水洗することが好ましい。
これらの洗浄工程は、洗浄効果の促進の為、洗浄水の超音波印加、加熱等の手段を用いることができる。透明導電ポリマー層の積層の後、乾燥、加熱工程等を通じて基板に固定され、有機電子デバイス用電極を得る。
(5) Manufacturing method of
The conductive metal fine wire or the transparent conductive polymer layer may be formed by laminating a plurality of layers having the same configuration or different configurations. The lamination of the conductive metal fine wire and the transparent conductive polymer layer can be performed by a general coating method or printing method.
For example, an inkjet method, an extrusion coating method, a gravure printing method, a flexographic printing method, and the like can be given. After laminating the conductive metal wires, drying and heating are performed, and then contacted with an aqueous solution containing a surfactant and / or a chelating agent. The supply of the aqueous solution to the substrate can be suitably carried out by any method of immersion or shower.
After contacting with an aqueous solution containing a surfactant and / or chelating agent, it is preferable to further wash with normal water.
In these washing steps, means such as applying ultrasonic waves of washing water and heating can be used to promote the washing effect. After laminating the transparent conductive polymer layer, it is fixed to the substrate through a drying process, a heating process, and the like to obtain an electrode for an organic electronic device.
(6)応用例
以上の透明電極2は高い導電性と透明性を併せ持ち、液晶表示素子、有機発光素子、無機電界発光素子、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エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子100)や有機薄膜太陽電池素子の透明電極として特に好ましく用いることができる。
(6) Application Examples The above
以下に本発明を実施例により、更に具体的に説明するが、本発明の構成はこれら実施態様に制限されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the configuration of the present invention is not limited to these embodiments.
《実施例サンプル1(透明電極)の作製》
(1)第1導電層の形成
厚さ100μmのガラス基板上に、銀ナノ粒子インキ1(TEC−PR−020;InkTec社製)を用いて、50μm幅でかつ1mm間隔の格子状パターンで第1導電層の印刷を行った。パターンを印刷するエリアの面積は18mm平方とした。印刷機はRK Print Coat Instruments Ltd製グラビア印刷試験機K303MULTICOATERを用いた。
印刷後のガラス基板を、電気炉を用いて250℃で2分間の焼成を行い、ガラス基板上に第1導電層を形成した。
第1導電層のパターンを高輝度非接触3次元表面形状粗さ計WYKO NT9100で測定したところ、パターンの高さは0.7μm、パターン細線上の中心線に沿って測定した平均粗さRaは0.01μmであった。
<< Preparation of Example Sample 1 (Transparent Electrode) >>
(1) Formation of First Conductive Layer Using a silver nanoparticle ink 1 (TEC-PR-020; manufactured by InkTec) on a glass substrate having a thickness of 100 μm, the first conductive layer is formed in a grid pattern having a width of 50 μm and an interval of 1 mm. One conductive layer was printed. The area for printing the pattern was 18 mm square. As a printing machine, a gravure printing tester K303MULTICOATER manufactured by RK Print Coat Instruments Ltd was used.
The glass substrate after printing was baked at 250 ° C. for 2 minutes using an electric furnace to form a first conductive layer on the glass substrate.
When the pattern of the first conductive layer was measured with a high brightness non-contact three-dimensional surface shape roughness meter WYKO NT9100, the pattern height was 0.7 μm, and the average roughness Ra measured along the center line on the pattern fine line was It was 0.01 μm.
(2)第2導電層の形成
上記で得られた第1導電層パターニング済みガラス基板上に、下記組成の第2導電層塗布液をウェット膜厚10μmになるようにアプリケーターでパターン塗布した。パターンのエリアは、第1導電層を覆う位置で20mm平方とした。
パターン塗布後のガラス基板を、循環式恒温槽を用いて90℃で1分間乾燥させた後、電気炉を用いて230℃で2分間の焼成を行い、第2導電層を形成した。
その結果、サンプル1(透明電極)を得た。
(2) Formation of Second Conductive Layer A second conductive layer coating solution having the following composition was pattern-coated on the glass substrate having the first conductive layer patterned obtained above with a wet film thickness of 10 μm using an applicator. The area of the pattern was 20 mm square at the position covering the first conductive layer.
The glass substrate after application of the pattern was dried at 90 ° C. for 1 minute using a circulating thermostat and then baked at 230 ° C. for 2 minutes using an electric furnace to form a second conductive layer.
As a result, Sample 1 (transparent electrode) was obtained.
(第2導電層塗布液組成)
導電性ポリマー分散液(Clevios PH510;H.C.Starck社製、固形分1.7質量%) 17.6g
一般式(I)化合物(2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール(m+n=6,p+q=0)) 0.02g
ポリエチレンオキサイド(固形分20質量%に調整) 3.5g
ジメチルスルホキシド 1.0g
(Second conductive layer coating solution composition)
Conductive polymer dispersion (Clevios PH510; manufactured by HCStarck, solid content 1.7% by mass) 17.6 g
Compound of general formula (I) (2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol (m + n = 6, p + q = 0)) 0.02 g
Polyethylene oxide (adjusted to a solid content of 20% by mass) 3.5 g
Dimethyl sulfoxide 1.0g
一般式(I)化合物の2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール(m+n=6,p+q=0)の化学構造式を下記に示す。 The chemical structural formula of 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol (m + n = 6, p + q = 0) of the general formula (I) compound is shown below.
《実施例サンプル1(有機EL素子)の作製》
(1)陽極の形成
作製した各透明電極において、パターン辺長20mmの正方形タイル状透明パターン1個が中央に配置されるように30mm角に切り出し、これを第1電極(陽極)に用いて、以下の手順でそれぞれ有機EL素子を作製した。
<< Preparation of Example Sample 1 (Organic EL Element) >>
(1) Formation of anode In each of the produced transparent electrodes, a square tile-shaped transparent pattern having a pattern side length of 20 mm was cut into a 30 mm square so as to be arranged in the center, and this was used as the first electrode (anode). An organic EL element was produced by the following procedure.
(2)有機発光層の形成
切り出した透明パターン電極を市販の真空蒸着装置内にセットし、真空蒸着装置内の蒸着用るつぼの各々に、各層の構成材料を各々素子作製に最適の量を充填した。蒸着用るつぼはモリブデン製またはタングステン製の抵抗加熱用材料で作製されたものを用いた。
次いで、以下の手順で各発光層を設けた。
まず、真空度1×10−4Paまで減圧した後、下記α−NPDの入った前記蒸着用るつぼに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、30nmの正孔輸送層を設けた。
下記Ir−1が13質量%、下記Ir−14が3.7質量%の濃度になるように、Ir−1、Ir−14及び下記化合物1−7を蒸着速度0.1nm/秒で共蒸着し、発光極大波長が622nm、厚さ10nmの緑赤色燐光発光層を形成した。
次いで、下記E−66が10質量%になるように、E−66及び化合物1−7を蒸着速度0.1nm/秒で共蒸着し、発光極大波長が471nm、厚さ15nmの青色燐光発光層を形成した。
その後、下記M−1を膜厚5nmに蒸着して正孔阻止層を形成し、更にCsFを膜厚比で10%になるようにM−1と共蒸着し、厚さ45nmの電子輸送層を形成した。
各層形成に用いた化合物を下記に示す。
(2) Formation of organic light-emitting layer The cut out transparent pattern electrode is set in a commercially available vacuum deposition apparatus, and each of the vapor deposition crucibles in the vacuum deposition apparatus is filled with the optimum amount of each layer constituent material for device fabrication. did. The evaporation crucible used was made of a resistance heating material made of molybdenum or tungsten.
Subsequently, each light emitting layer was provided in the following procedures.
First, after depressurizing to a vacuum degree of 1 × 10 −4 Pa, the energization crucible containing the following α-NPD was energized and heated, evaporated at a deposition rate of 0.1 nm / second, and a 30 nm hole transport layer. Was provided.
Ir-1 and Ir-14 and the following compound 1-7 were co-deposited at a deposition rate of 0.1 nm / sec so that the following Ir-1 would be 13% by mass and the following Ir-14 would be 3.7% by mass. Then, a green-red phosphorescent light emitting layer having an emission maximum wavelength of 622 nm and a thickness of 10 nm was formed.
Subsequently, E-66 and compound 1-7 were co-evaporated at a deposition rate of 0.1 nm / second so that the following E-66 was 10% by mass, and a blue phosphorescent light emitting layer having an emission maximum wavelength of 471 nm and a thickness of 15 nm. Formed.
Thereafter, the following M-1 was deposited to a thickness of 5 nm to form a hole blocking layer, and CsF was co-deposited with M-1 so that the film thickness ratio was 10%. Formed.
The compounds used for forming each layer are shown below.
(3)陰極の形成
形成した電子輸送層の上に、Alを5×10−4Paの真空下にて蒸着し、厚さ100nmの陰極を形成した。
(3) Formation of cathode On the formed electron carrying layer, Al was vapor-deposited under the vacuum of 5x10 <-4> Pa, and the 100-nm-thick cathode was formed.
(4)封止膜の形成
形成した電子輸送層の上に、ポリエチレンテレフタレートを基材とし、Al2O3を厚さ300nmで蒸着した可撓性封止部材を使用した。接着剤を塗り、可撓性封止部材に貼合した後、熱処理で接着剤を硬化させて封止した。封止部材の外に出たITOを陽極および陰極の外部取り出し端子とし、サンプル1(有機EL素子)を作製した。
(4) on the sealing film electron transport layer formed form of a polyethylene terephthalate as a substrate, using a flexible sealing member which is deposited to a thickness 300nm of Al 2 O 3. After the adhesive was applied and bonded to the flexible sealing member, the adhesive was cured by heat treatment and sealed. Sample 1 (organic EL element) was prepared using ITO that had come out of the sealing member as an external extraction terminal for the anode and cathode.
《その他のサンプル(透明電極,有機EL素子)の作製》
(1)実施例2
実施例1の第2導電層塗布液において、ポリエチレンオキサイドに代えてポリビニルアルコール(固形分20質量%に調整)3.5gを添加した。
それ以外は実施例1と同様の方法で透明電極,有機EL素子を作製した。
<< Production of other samples (transparent electrode, organic EL element) >>
(1) Example 2
In the second conductive layer coating solution of Example 1, 3.5 g of polyvinyl alcohol (adjusted to a solid content of 20% by mass) was added instead of polyethylene oxide.
Otherwise, a transparent electrode and an organic EL device were produced in the same manner as in Example 1.
(2)実施例3〜9
実施例1の第2導電層塗布液において、一般式(III)化合物としてポリヒドロキシエチルアクリレート水溶液(固形分20質量%に調整)3.5gを添加し、ポリエチレンオキサイドを無添加とした。
それ以外は実施例1と同様の方法で透明電極,有機EL素子を作製した。
(2) Examples 3 to 9
In the second conductive layer coating solution of Example 1, 3.5 g of a polyhydroxyethyl acrylate aqueous solution (adjusted to a solid content of 20% by mass) was added as a compound of the general formula (III), and polyethylene oxide was not added.
Otherwise, a transparent electrode and an organic EL device were produced in the same manner as in Example 1.
(3)実施例10
実施例1の第2導電層塗布液において、一般式(I)化合物に代えて一般式(II)化合物((2,5,8,11−テトラメチル−6−ドデシン−5,8−ジオール(m+n=4,p+q=0))0.02gを添加し、一般式(III)化合物としてポリヒドロキシエチルアクリレート水溶液(固形分20質量%に調整)3.5gを添加し、ポリエチレンオキサイドを無添加とした。
それ以外は実施例1と同様の方法で透明電極,有機EL素子を作製した。
(3) Example 10
In the second conductive layer coating solution of Example 1, the compound of the general formula (II) ((2,5,8,11-tetramethyl-6-dodecyne-5,8-diol ( m + n = 4, p + q = 0)) 0.02 g, 3.5 g of polyhydroxyethyl acrylate aqueous solution (adjusted to a solid content of 20% by mass) as a compound of general formula (III) is added, and polyethylene oxide is not added. did.
Otherwise, a transparent electrode and an organic EL device were produced in the same manner as in Example 1.
(4)実施例11
実施例1の第2導電層塗布液において、一般式(I)化合物(2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール(m+n=6,p+q=0)/同左(m+n=5,p+q=2))をそれぞれ0.01gずつ2種類添加し、一般式(III)化合物としてポリヒドロキシエチルアクリレート水溶液(固形分20質量%に調整)3.5gを添加し、ポリエチレンオキサイドを無添加とした。
それ以外は実施例1と同様の方法で透明電極,有機EL素子を作製した。
(4) Example 11
In the second conductive layer coating solution of Example 1, the compound of general formula (I) (2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol (m + n = 6, p + q = 0) / same as on the left. (M + n = 5, p + q = 2)) were added in an amount of 0.01 g each, and 3.5 g of a polyhydroxyethyl acrylate aqueous solution (adjusted to a solid content of 20% by mass) was added as a general formula (III) compound, Oxide was not added.
Otherwise, a transparent electrode and an organic EL device were produced in the same manner as in Example 1.
(5)比較例1
実施例1の第2導電層塗布液において、一般式(I)化合物を無添加とし、一般式(III)化合物としてポリヒドロキシエチルアクリレート水溶液(固形分20質量%に調整)3.5gを添加し、ポリエチレンオキサイドを無添加とした。
それ以外は実施例1と同様の方法で透明電極,有機EL素子を作製した。
(5) Comparative Example 1
In the second conductive layer coating solution of Example 1, the compound of general formula (I) was not added, and 3.5 g of an aqueous solution of polyhydroxyethyl acrylate (adjusted to a solid content of 20% by mass) was added as the compound of general formula (III). No polyethylene oxide was added.
Otherwise, a transparent electrode and an organic EL device were produced in the same manner as in Example 1.
(6)比較例2,3
実施例1の第2導電層塗布液において、一般式(I)化合物を無添加とし、一般式(III)化合物としてポリヒドロキシエチルアクリレート水溶液(固形分20質量%に調整)3.5gを添加するとともに、比較例2ではポリエチレンオキサイドに代えてフッ素系界面活性剤(Dupont社製Zonyl FSO)0.02gを、比較例3ではポリエチレンオキサイドに代えてポリオキシエチレンアルキルエーテル(花王製Emulgen 147)0.02gをそれぞれ添加した。
それ以外は実施例1と同様の方法で透明電極,有機EL素子を作製した。
(6) Comparative Examples 2 and 3
In the second conductive layer coating solution of Example 1, the compound of general formula (I) is not added, and 3.5 g of a polyhydroxyethyl acrylate aqueous solution (adjusted to a solid content of 20% by mass) is added as the compound of general formula (III). In Comparative Example 2, 0.02 g of a fluorosurfactant (Zonyl FSO manufactured by Dupont) was used instead of polyethylene oxide, and in Comparative Example 3, polyoxyethylene alkyl ether (Emulgen 147 manufactured by Kao) was used instead of polyethylene oxide. 02 g was added respectively.
Otherwise, a transparent electrode and an organic EL device were produced in the same manner as in Example 1.
各サンプルの第2導電層塗布液の組成を簡単に表1および表2に示す。 Tables 1 and 2 briefly show the composition of the second conductive layer coating solution of each sample.
《サンプルの測定および評価》
下記方法で、上記のように作製した各サンプルの性能を評価した。
(1)発光ムラ
KEITHLEY製ソースメジャーユニット2400型を用いて、各有機EL素子に直流電圧を印加して輝度が1000cd/m2になるよう発光させ、発光状態を下記基準で目視評価した。評価結果を表3に示す。
「◎」:完全に均一発光しており、問題ない
「○」:殆ど均一発光しており、問題ない
「△」:部分的に若干発光ムラが見られるが、実用的に許容できる
「×」:全面にわたって発光ムラが見られ、許容できない
<Measurement and evaluation of sample>
The performance of each sample produced as described above was evaluated by the following method.
(1) Light emission unevenness Using a KEITHLEY source measure unit 2400 type, a direct current voltage was applied to each organic EL element to emit light so that the luminance became 1000 cd / m 2 , and the light emission state was visually evaluated according to the following criteria. The evaluation results are shown in Table 3.
“◎”: Completely uniform light emission, no problem “◯”: Almost uniform light emission, no problem “Δ”: Light emission unevenness is partially observed, but practically acceptable “×” : Uneven light emission is observed over the entire surface, which is unacceptable
(2)整流比
各有機EL素子に、+3V/−3Vの電圧を印加した時の電流値を測定し、下記の計算式により整流比を求め、下記基準で評価した。評価結果を表3に示す。
電極間リークがあると、整流比が低い値となる。
整流比が102以上であれば、実用的範囲である。
「整流比」=+3V印加時の電流値/−3V印加時の電流値
「◎」:整流比103以上
「○」:整流比102以上103未満
「△」:整流比101以上102未満
「×」:整流比101未満
(2) Rectification ratio The current value when a voltage of +3 V / -3 V was applied to each organic EL element was measured, the rectification ratio was determined by the following calculation formula, and evaluated according to the following criteria. The evaluation results are shown in Table 3.
If there is leakage between electrodes, the rectification ratio becomes a low value.
If the rectification ratio of 10 2 or more, a practical range.
“Rectification ratio” = Current value when +3 V is applied / Current value when −3 V is applied “◎”:
(3)保存性
各有機EL素子を80℃のサーモ器で保存した。12時間毎にサーモ器から取り出し、初期の1000cd/m2発光時の電圧を印加し、その時の輝度を測定し、輝度が半減した時間を保存時間とした。アノード電極として本発明の透明電極に替えてITO蒸着ガラスを用いた有機EL素子を、上記と同様の方法で作製し、これに対する比率(=透明電極使用時の保存時間/ITO蒸着ガラス使用時の保存時間)を求め、以下の指標(基準)で評価した。評価結果を表3に示す。
比率は100%以上が好ましく、120%以上であることがより好ましい。
「◎」:120%以上
「○」:100〜120%未満
「△」:80〜100%未満
「×」:80%未満
(3) Preservability Each organic EL element was preserve | saved with the 80 degreeC thermostat. It was taken out from the thermostat every 12 hours, the voltage at the time of initial 1000 cd / m 2 emission was applied, the luminance at that time was measured, and the time when the luminance was reduced by half was defined as the storage time. An organic EL device using ITO vapor-deposited glass instead of the transparent electrode of the present invention as an anode electrode was prepared by the same method as described above, and the ratio to this (= storage time when using transparent electrode / when using ITO vapor-deposited glass) The storage time was determined and evaluated according to the following index (standard). The evaluation results are shown in Table 3.
The ratio is preferably 100% or more, and more preferably 120% or more.
“◎”: 120% or more “◯”: less than 100 to 120% “△”: less than 80 to 100% “×”: less than 80%
(4)揺動試験による損傷試験
第2導電層のパターニング終了後、第2導電層上で、100gf/cm2の荷重をかけながら濡れたキムワイプを30往復させた後、各透明電極の表面の損傷を下記基準で目視評価した。評価結果を表3に示す。
「◎」:ルーペでのぞいても損傷は確認されない。
「○」:ルーペでのぞいて、表面にかすかに損傷が確認される。
「△」:目視で、表面にかすかに損傷が確認される。
「×」:目視で明から損傷が確認される。
(4) Damage test by rocking test After patterning the second conductive layer, 30 wet reciprocating Kimwipes were applied on the second conductive layer while applying a load of 100 gf / cm 2 , and then the surface of each transparent electrode Damage was visually evaluated according to the following criteria. The evaluation results are shown in Table 3.
“◎”: No damage was observed even when viewed with a loupe.
“O”: The surface is slightly damaged by looking through the loupe.
“Δ”: The surface is slightly damaged visually.
"X": Damage is confirmed visually.
(5)まとめ
表3に示すとおり、実施例1〜11と比較例1〜3のサンプルを比較すると、第2導電層の塗布液中に一般式(I)または一般式(II)の化合物を添加した実施例1〜11のサンプルでは、結果が良好であった。特に、一般式(I)の化合物を添加したサンプルにおいて、その化合物中の(n+m)の値が1.3〜10である実施例4〜7,9,11のサンプルでその結果が顕著に現れた。また、実施例1〜2と実施例6のサンプルを比較すると、第2導電層の塗布液中に一般式(III)で表される構造単位を有する水溶性樹脂を含有する実施例6のサンプルでは、結果が良好であった。
以上から、発光不良の発生や電極間でのリークの発生、経時劣化、透明導電層(第2導電層)の損傷を抑制する上では、第2導電層に一般式(I)または一般式(II)の化合物が含有されることが有用であること、さらには一般式(III)で表される構造単位を有する水溶性樹脂が含有されることが有用であることがわかる。
(5) Summary As shown in Table 3, when the samples of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 3 are compared, the compound of the general formula (I) or the general formula (II) is added to the coating solution of the second conductive layer. In the added samples of Examples 1 to 11, the results were good. In particular, in the sample to which the compound of the general formula (I) was added, the results of the samples of Examples 4 to 7, 9, and 11 in which the value of (n + m) in the compound was 1.3 to 10 appeared remarkably. It was. Moreover, comparing the samples of Examples 1 and 2 and Example 6, the sample of Example 6 containing a water-soluble resin having a structural unit represented by the general formula (III) in the coating solution of the second conductive layer. The result was good.
From the above, in order to suppress the occurrence of light emission defects, the occurrence of leakage between electrodes, deterioration with time, and damage to the transparent conductive layer (second conductive layer), the second conductive layer may be represented by the general formula (I) or the general formula ( It can be seen that it is useful that the compound of II) is contained, and that it is useful that a water-soluble resin having a structural unit represented by the general formula (III) is contained.
2 透明電極
4 基板
6 第1導電層
8 第2導電層
10 有機発光層
12 正孔輸送層
14 発光層
16 正孔ブロック層
18 電子輸送層
20 陰極
22 陽極
30 可撓性封止部材
40 接着剤
100 有機エレクトロルミネッセンス素子
DESCRIPTION OF
Claims (3)
基板上にパターン状に形成された金属材料からなる第1導電層と、
導電性ポリマーを含有する第2導電層とを、有する透明電極において、
前記第2導電層には、一般式(I)または一般式(II)で表わされる化合物が含有されていることを特徴とする透明電極。
A first conductive layer made of a metal material formed in a pattern on the substrate;
In a transparent electrode having a second conductive layer containing a conductive polymer,
The transparent electrode, wherein the second conductive layer contains a compound represented by general formula (I) or general formula (II).
前記第2導電層中には水溶性樹脂が含有され、
前記水溶性樹脂が、一般式(III)で表される構造単位を有することを特徴とする透明電極。
The second conductive layer contains a water-soluble resin,
The said water-soluble resin has a structural unit represented by general formula (III), The transparent electrode characterized by the above-mentioned.
陰極と、
前記透明電極と前記陰極との間に介在する有機発光層と、
を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 The transparent electrode according to claim 1 or 2,
A cathode,
An organic light emitting layer interposed between the transparent electrode and the cathode;
An organic electroluminescence device comprising:
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JP2016538166A (en) * | 2013-12-23 | 2016-12-08 | エルジー・ケム・リミテッド | Conductive polymer membrane |
JP2020037697A (en) * | 2015-07-17 | 2020-03-12 | 日産化学株式会社 | Non-aqueous ink compositions containing metalloid nanoparticles suitable for use in organic electronics |
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