JP6411036B2 - Organic electronic devices - Google Patents
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Description
本発明は、金属アノードと正孔注入層を備えており、さらに前記金属アノードと前記正孔注入層の間に自己組織化単分子膜(SAM)を備えており、かつぬれ可能な腐食防止剤としての機能を果たす有機電子デバイス、および前記デバイスの製造方法に関する。 The present invention includes a metal anode and a hole injection layer, and further includes a self-assembled monolayer (SAM) between the metal anode and the hole injection layer, and is a wettable corrosion inhibitor. The present invention relates to an organic electronic device that fulfills the functions of and a method for manufacturing the device.
有機電子デバイスは、多くの潜在的な利点、例えば、さまざまな基板(ガラスおよびプラスチックなど)での安価で低温での大規模製作をもたらす。有機電子デバイスの例としては、有機発光ダイオード、有機薄膜トランジスタ、有機光起電性デバイス、有機光センサおよび有機メモリアレイデバイスが挙げられる。 Organic electronic devices provide many potential advantages, such as inexpensive, low temperature, large scale fabrication on a variety of substrates (such as glass and plastic). Examples of organic electronic devices include organic light emitting diodes, organic thin film transistors, organic photovoltaic devices, organic photosensors, and organic memory array devices.
有機発光ダイオードディスプレイは、他のディスプレイ技術と比べてさらなる利点をもたらす、特に、明るく、色鮮やかで高速スイッチングであり、広い視角が得られる。OLEDデバイス(これは、本明細書において有機金属デバイスおよび1種類以上のリン光体を含むデバイスを包含している)は、一連の色において、および多色ディスプレイにおいて、使用される物質に応じてポリマーまたは小分子のいずれかを用いて製作され得る。一般的な背景情報については、例えば、WO90/13148、WO95/06400、WO99/48160およびUS4,539,570、ならびにいくつかの物質およびデバイス(小分子およびポリマーどちらも)が記載された「Organic Light Emitting Materials and Devices」edited by Zhigang Li and Hong Meng,CRC Press(2007),ISBN 10:1−57444−574Xを参照するのがよい。 Organic light-emitting diode displays offer additional advantages compared to other display technologies, in particular bright, colorful and fast switching, resulting in a wide viewing angle. OLED devices, which include herein organometallic devices and devices that include one or more phosphors, depend on the materials used in a range of colors and in multicolor displays It can be made using either polymers or small molecules. For general background information see, for example, “Organic Light”, which describes WO 90/13148, WO 95/06400, WO 99/48160 and US 4,539,570, as well as several materials and devices (both small molecules and polymers). Reference may be made to Emitting Materials and Devices "by by Zhigang Li and Hong Meng, CRC Press (2007), ISBN 10: 1-57444-574X.
最も基本的な形態において、有機発光ダイオード(OLED)は、発光層がアノードとカソードの間に配置されて構成されている。多くの場合、正孔注入層は、アノードと発光層の間に組み込まれる。これは、アノード[例えば、酸化インジウムスズ(ITO)(これは透明であるため一般的に使用されている)]の仕事関数と発光層の最高被占軌道(HOMO)間のエネルギー差を低減させ、それにより発光層内に導入される正孔の数を増大させる機能を果たす。動作中、正孔は、アノードおよび存在する場合は正孔注入層から発光層内に注入され、電子は発光層内にカソード(陰極)から注入される。正孔と電子が発光層内で結合して励起子を形成し、次いでこれが放射崩壊を行い、光が生じる。 In its most basic form, an organic light emitting diode (OLED) is configured with a light emitting layer disposed between an anode and a cathode. In many cases, a hole injection layer is incorporated between the anode and the light emitting layer. This reduces the energy difference between the work function of the anode [eg indium tin oxide (ITO) (which is commonly used because it is transparent)] and the highest occupied orbit (HOMO) of the emissive layer. , Thereby increasing the number of holes introduced into the light emitting layer. In operation, holes are injected into the light emitting layer from the anode and hole injection layer, if present, and electrons are injected from the cathode (cathode) into the light emitting layer. Holes and electrons combine in the light emitting layer to form excitons, which then undergo radiative decay, producing light.
また、一部のデバイスには正孔注入層と発光層の間に薄いポリマー中間層も組み込まれる。これは、デバイス効率およびRGB発光ポリマー(LEP)OLEDの寿命の改善に重要な役割を果たす。例えば、中間層があると、5%より大きい外部量子効率(これは、中間層なしの場合より35%高い)を有する青色LEP OLEDが得られ得る。これは、正孔注入層/発光層界面における励起子消滅の抑制によるためと考えられる。 Some devices also incorporate a thin polymer interlayer between the hole injection layer and the light emitting layer. This plays an important role in improving device efficiency and lifetime of RGB light emitting polymer (LEP) OLEDs. For example, with an interlayer, a blue LEP OLED with an external quantum efficiency greater than 5% (which is 35% higher than without the interlayer) can be obtained. This is considered to be due to suppression of exciton annihilation at the hole injection layer / light emitting layer interface.
さらなる重要な有機電子デバイスは有機薄膜トランジスタである。有機薄膜トランジスタの種々の配列が知られている。かかるデバイスの一例は絶縁ゲート電界効果トランジスタであり、これは、ソース電極とドレイン電極、これらの間のチャネル領域内に配設された半導体物質、該半導体物質に隣接して配設されたゲート電極、およびゲート電極とチャネル領域内の該半導体物質の間に配設された絶縁物質の層を備えている。 A further important organic electronic device is an organic thin film transistor. Various arrangements of organic thin film transistors are known. An example of such a device is an insulated gate field effect transistor, which includes a source electrode and a drain electrode, a semiconductor material disposed in a channel region therebetween, a gate electrode disposed adjacent to the semiconductor material. And a layer of insulating material disposed between the gate electrode and the semiconductor material in the channel region.
かかる有機薄膜トランジスタの一例はトップゲート型薄膜トランジスタであり、これはソース電極とドレイン電極を備えているが、両電極は、間に存在するチャネル領域により隔てられている。有機半導体がチャネル領域内に成膜され、ソース電極とドレイン電極の少なくとも一部分に延在し得る。誘電物質の絶縁層が有機半導体上に成膜され、ソース電極とドレイン電極の少なくとも一部分上に延在し得る。最後に、ゲート電極が絶縁層上に成膜される。ゲート電極はチャネル領域上に存在し、ソース電極とドレイン電極の少なくとも一部分上に延在し得る。 An example of such an organic thin film transistor is a top-gate thin film transistor, which includes a source electrode and a drain electrode, and both electrodes are separated by a channel region existing therebetween. An organic semiconductor can be deposited in the channel region and can extend to at least a portion of the source and drain electrodes. An insulating layer of dielectric material can be deposited on the organic semiconductor and can extend over at least a portion of the source and drain electrodes. Finally, a gate electrode is formed on the insulating layer. The gate electrode is on the channel region and may extend on at least a portion of the source and drain electrodes.
上記構造は、ゲートがデバイスの上面側に存在するため、トップゲート型有機薄膜トランジスタとして知られている。あるいはまた、また、ゲートをデバイスの底面側に設け、ゲート電極が基板上に成膜され、その上面に誘電物質の絶縁層が成膜されて構成されたいわゆるボトム−ゲート有機薄膜トランジスタを形成することも知られている。ソース電極およびドレイン電極は、誘電物質の絶縁層上に成膜される。ソース電極とドレイン電極は、両電極間にゲート電極上に存在するチャネル領域により隔てられている。有機半導体は、チャネル領域内に成膜され、ソース電極とドレイン電極の少なくとも一部分上に延在し得る。 The above structure is known as a top gate type organic thin film transistor because the gate exists on the upper surface side of the device. Alternatively, a so-called bottom-gate organic thin film transistor is formed, in which a gate is provided on the bottom side of the device, a gate electrode is formed on the substrate, and an insulating layer of a dielectric material is formed on the top surface. Is also known. The source and drain electrodes are deposited on an insulating layer of dielectric material. The source electrode and the drain electrode are separated by a channel region existing on the gate electrode between the two electrodes. The organic semiconductor may be deposited in the channel region and extend over at least a portion of the source and drain electrodes.
チャネルの導電性は、ゲートへの電圧の印加によって変更され得る。このように、トランジスタは、印加されるゲート電圧を用いてスイッチのオンとオフがなされ得る。所与の電圧で得られ得るドレイン電流は、デバイスのアクティブ領域(ソース電極とドレイン電極間のチャネル)内の有機半導体における電荷キャリアの移動度に依存性である。したがって、低い動作電圧で高いドレイン電流を得るためには、有機薄膜トランジスタは、チャネル内で高度に移動性の電荷キャリアを有する有機半導体を有するものでなければならない。 The conductivity of the channel can be changed by applying a voltage to the gate. In this way, the transistor can be switched on and off using the applied gate voltage. The drain current that can be obtained at a given voltage is dependent on the mobility of charge carriers in the organic semiconductor in the active region of the device (the channel between the source and drain electrodes). Therefore, in order to obtain a high drain current at a low operating voltage, the organic thin film transistor must have an organic semiconductor having highly mobile charge carriers in the channel.
OLEDの場合のように、正孔注入層は、ソース電極およびドレイン電極と有機半導体層との間に組み込まれ得る。これは、電極の仕事関数と有機半導体層の最高被占軌道(HOMO)間のエネルギー差を低減させ、それにより有機半導体層内に導入される正孔の数を増大させる機能を果たす。 As in the case of OLEDs, the hole injection layer can be incorporated between the source and drain electrodes and the organic semiconductor layer. This serves to reduce the energy difference between the work function of the electrode and the highest occupied orbit (HOMO) of the organic semiconductor layer, thereby increasing the number of holes introduced into the organic semiconductor layer.
この技術の別の重要な応用は、OLED照明を実現可能にするための白色OLED材料および低コストアノード構造の開発におけるものである。これは非常に大きな潜在市場である(2018年までに63億ドルに達すると推定される)。OLED照明は、既存の技術、特に、蛍光照明(その寿命は宣伝されているものより短いことがあり得、水銀などの毒性物質を含有していることがあり得、付属品がないと実用上非効率となる)および無機LED(これは、良好な点光源であるが、大面積での均等な散光による発光用途には良好に適合しない)に対して実現可能な直接のライバルとなる。OLED照明は、大面積での均等な散光による発光が必要とされる用途に充分に適している。 Another important application of this technology is in the development of white OLED materials and low cost anode structures to enable OLED illumination. This is a very large potential market (estimated to reach $ 6.3 billion by 2018). OLED lighting is an existing technology, especially fluorescent lighting (its lifetime can be shorter than what is advertised, it can contain toxic substances such as mercury, and is practical without an accessory. Becomes an inefficient) and inorganic LED (which is a good point light source but is not well suited for light emitting applications with uniform light scattering over large areas). OLED illumination is well-suited for applications that require light emission with uniform scattering over a large area.
最近の重要な開発は、従来のアノード物質(ITOまたは金など、これらはともに加工成形が困難であり、高価である)を、フォトパターナブル(photo−patternable)プリカーサ金属成膜技術で置き換えたOLED照明タイルの開発である(例えば、WO−A−2004/068389参照)。基板上に導電性金属領域を形成するこの方法は、基板上に金属イオンの溶液を成膜すること、および該基板上に還元剤の溶液を、該金属イオンと該還元剤が反応溶液中で一緒に反応して該基板上に導電性金属領域が形成されるように成膜することを含む。この手法を使用すると、基板上に金属のファインメッシュを、単純で安価でw液相処理可能な(液相処理可能な)様式で成膜することが可能である。 An important recent development is an OLED that replaces conventional anode materials (such as ITO or gold, both of which are difficult to process and expensive) with photo-patternable precursor metal deposition techniques. Development of lighting tiles (see, for example, WO-A-2004 / 068389). This method of forming a conductive metal region on a substrate includes forming a solution of a metal ion on the substrate, and forming a solution of a reducing agent on the substrate, wherein the metal ion and the reducing agent are in a reaction solution. Forming a film so that a conductive metal region is formed on the substrate by reacting together. By using this method, it is possible to form a metal fine mesh on a substrate in a simple, inexpensive and w liquid phase processable (liquid phase processable) manner.
低コスト金属、例えばアルミニウムおよび特に銅では、基板上に10ミクロン未満のオーダーの非常に微細なメッシュのトラックが成膜できることにより、メッシュの微細性によりアノードに対して非常に高い透明性がもたらされる非常に柔軟性のデバイス(脆くて加工時に亀裂が生じ得るITOとは対照的)が作製できる可能性に道が開かれている。また、ITOは高い抵抗率を有し、これにより大面積ライティングパネルでは、例えば、デバイスの中心に向かってみられる大きな電圧降下のため問題が生じ、光強度の大きな低下がもたらされる。WO−A−2004/068389の方法によって成膜される微細金属トラックでは、ITOデバイスで起こる電圧降下なく高度に導電性の表面が得られる。 For low cost metals such as aluminum and especially copper, very fine mesh tracks on the order of less than 10 microns can be deposited on the substrate, resulting in very high transparency to the anode due to the fineness of the mesh. There is a path to the possibility of making very flexible devices (as opposed to ITO, which is brittle and can crack during processing). ITO also has a high resistivity, which causes problems in large area lighting panels due to, for example, the large voltage drop seen towards the center of the device, resulting in a large reduction in light intensity. Fine metal tracks deposited by the method of WO-A-2004 / 068389 provide a highly conductive surface without the voltage drop that occurs in ITO devices.
WO−A−2004/068389のフォトパターナブル成膜手法における銅および他の金属(アルミニウムなど)の使用は、ITO(および透明性が重要でない場合は金)などの高価な物質の置き換えの結果、ならびに開示された無電解めっき手法の方が、ITOに典型的に使用されるスパッタリング手法よりも単純で安価でより効率的であるという理由の両方によりコストが削減される。これは、OLED照明および有機薄膜トランジスタディスプレイ用の低コスト構造の開発において得に重要である。どちらにおいても、金属トラッキング(tracking)(例えば、銅)は、液相処理可能な無電解めっき手法によって透明基板(ガラス)上に成膜され、次いで残りの層が、当該技術分野で既知のさらなる液相処理可能な手法を用いて成膜される。 The use of copper and other metals (such as aluminum) in the photo-patternable deposition technique of WO-A-2004 / 068389 has resulted in the replacement of expensive materials such as ITO (and gold if transparency is not important), As well as the disclosed electroless plating technique, both cost is reduced both because it is simpler, cheaper and more efficient than the sputtering technique typically used for ITO. This is particularly important in the development of low cost structures for OLED lighting and organic thin film transistor displays. In either case, metal tracking (eg, copper) is deposited on a transparent substrate (glass) by a liquid phase processable electroless plating technique, and then the remaining layers are further known in the art. The film is formed using a technique capable of liquid phase processing.
さらに、照明デバイスでは効率を最大にするため、ガラス屈折率整合正孔注入層による導波モードの低減の結果として従来のITOデバイスと比べてガラス内への放射を改善するためのアウトカップリングフィルムがガラス基板の底面上に配置される。さらに、ガラスから光を取り出すためのアウトカップリングフィルムの使用により、より厚い正孔注入層の使用が可能になり、製造効率が改善される。 In addition, for maximum efficiency in lighting devices, an outcoupling film to improve emission into the glass compared to conventional ITO devices as a result of reduced guided modes by the glass index matching hole injection layer Is disposed on the bottom surface of the glass substrate. In addition, the use of an outcoupling film to extract light from the glass allows the use of a thicker hole injection layer and improves manufacturing efficiency.
銅および他の金属(アルミニウムなど)の成膜のための他の好適な手法としては真空蒸着、印刷、およびフォトリソグラフィが挙げられる。 Other suitable techniques for the deposition of copper and other metals (such as aluminum) include vacuum evaporation, printing, and photolithography.
しかしながら、無電解めっき手法、真空蒸着またはフォトリソグラフィなどの手法を用いて成膜される金属トラッキング、特に好ましい金属、例えば、銅(これは、安価であるとともに良好な導電性を有する)およびアルミニウムの使用に伴う問題が存在する。第1に、これらは容易に酸化される。酸化物層が金属表面上に生じると、これにより、該金属とその上面に成膜された正孔注入層間の接触抵抗が増大する。これは、金属/正孔注入層界面からの正孔供給の低減をもたらし、したがってデバイス効率が低下する。第2に、正孔注入層には、PEDTなどの親水性化合物であって水溶液から成膜される化合物が含まれている。その結果、正孔注入化合物の水溶液を金属表面上に成膜することは容易でない。理想的には、必要とされるものは、該表面を親水性にして正孔注入層の結合を改善するものである。当該技術分野において、このような問題に対処する明白な必要性が存在している。 However, metal tracking deposited using techniques such as electroless plating techniques, vacuum deposition or photolithography, particularly preferred metals such as copper (which is inexpensive and has good conductivity) and aluminum There are problems with use. First, they are easily oxidized. When an oxide layer is formed on the metal surface, this increases the contact resistance between the metal and the hole injection layer deposited on top of it. This results in a reduction in hole supply from the metal / hole injection layer interface, thus reducing device efficiency. Second, the hole injection layer contains a hydrophilic compound such as PEDT, which is formed from an aqueous solution. As a result, it is not easy to form an aqueous solution of the hole injection compound on the metal surface. Ideally, what is needed is to improve the bonding of the hole injection layer by making the surface hydrophilic. There is a clear need in the art to address such issues.
多種多様な腐食防止剤が当該技術分野で知られている。銅を一例に挙げると、酸化銅は、水性酢酸中に2〜3分間浸漬することによって銅表面から除去され得る。しかしながら、該酸化物はすぐに大気中で再形成を開始する。銅の場合、広く使用されている銅腐食防止剤の一例はcuprotec3であり、これはベンゾトリアゾールを含む。また、場合により銅腐食防止のための特にベンゾトリアゾール、ならびにインダゾールの使用も当該技術分野でよく知られており、例えば、ベンゾトリアゾールおよびインダゾールの使用は、J.B.Cotton,I.R.Scholes,Br.Corros.J.2(1967)1に開示および試験されている。Ngoc Huu Huynh(PhD thesis 2004,Queensland University of Technology)には、酸性水性環境における一部のいくつかの複素環式化合物の銅腐食防止剤としての使用が開示されている。一例では、腐食性環境における銅腐食防止のための4−カルボキシベンゾトリアゾールおよび5−カルボキシベンゾトリアゾールの使用が開示されている。カルボキシ基が、標的の水性腐食性環境において腐食防止を増大し得るという仮定の下で選択された。これらが、大気腐食またはエレクトロマイグレーション効果によって引き起こされる銅腐食を抑制するために使用され得るという開示も示唆もない。 A wide variety of corrosion inhibitors are known in the art. Taking copper as an example, copper oxide can be removed from the copper surface by immersion in aqueous acetic acid for 2-3 minutes. However, the oxide immediately begins to reform in the atmosphere. In the case of copper, an example of a widely used copper corrosion inhibitor is cuprotec 3, which contains benzotriazole. Also the use of benzotriazole, and indazole, in some cases to prevent copper corrosion is well known in the art, for example, the use of benzotriazole and indazole is described in J. Am. B. Cotton, I.D. R. Scholes, Br. Corros. J. et al. 2 (1967) 1 is disclosed and tested. Ngoc Huu Huynh (PhD thesis 2004, Queensland University of Technology) discloses the use of some heterocyclic compounds as copper corrosion inhibitors in acidic aqueous environments. In one example, the use of 4-carboxybenzotriazole and 5-carboxybenzotriazole to prevent copper corrosion in corrosive environments is disclosed. The carboxy group was selected under the assumption that it could increase corrosion protection in the target aqueous corrosive environment. There is no disclosure or suggestion that they can be used to control copper corrosion caused by atmospheric corrosion or electromigration effects.
J.M.Park and J.P.Bell,Epoxy Adhesion to Copper;Adhesive Aspects of Polymer Coatings.Symposium on Adhesion Aspects of Polymeric Coatings(1981:Minneapolis,1983,205−224)には、ベンゾトリアゾール誘導体、例えば5−ヒドロキシトリアゾールを銅とエポキシ層の間に含めることによる銅−エポキシ結合の耐水性の改善が開示されている。この開示の焦点は、例えば、エポキシ樹脂が使用された銅板によって形成される接合部の水、特に沸騰水に対する抵抗性の改善である。種々のデバイス(電子デバイスなど)における銅腐食防止剤としてのさらなるベンゾトリアゾールおよび他の芳香族誘導体の使用が、例えば、US−A−2004/0217006、Vishnevs’kii,R.Fizika i Khimiya Tverdogo Tila(2006),7(4),748−750およびUS−A−2009/0239380に開示されている。これらおよび先行技術の多くでは、銅腐食の増大はベンゾトリアゾール誘導体がより疎水性となることにより起こり得ると結論付けられている。例えば,X.R.Ye et al.,Applied Surface Science 135(1998)307参照のこと。 J. et al. M.M. Park and J.M. P. Bell, Epoxy Adhesion to Copper; Adhesive Aspects of Polymer Coatings. Symposium on Adhesion Aspects of Polymeric Coatings (1981: Minneapolis, 1983, 205-224) improves the water resistance of copper-epoxy bonds by including benzotriazole derivatives, such as 5-hydroxytriazole, between the copper and epoxy layers. Is disclosed. The focus of this disclosure is, for example, improving the resistance of joints formed by copper plates using epoxy resin to water, especially boiling water. The use of additional benzotriazoles and other aromatic derivatives as copper corrosion inhibitors in various devices (such as electronic devices) is described in, for example, US-A-2004 / 0217006, Vishnev'ski, R., et al. Fizika i Kimimiya Tverdogo Tila (2006), 7 (4), 748-750 and US-A-2009 / 0239380. In these and many of the prior art, it is concluded that increased copper corrosion can occur due to the benzotriazole derivatives becoming more hydrophobic. For example, X. R. Ye et al. , Applied Surface Science 135 (1998) 307.
しかしながら先行技術において、有機電子デバイスに、金属アノードの酸化を抑制するために金属表面を不動態化し得るとともにぬれ性が増大するように水接触角を増大させ得る化合物を使用し、したがって、親水性化合物が水溶液から上面(例えば、正孔注入層)に成膜されることを可能にするという開示も示唆もない。 However, in the prior art, organic electronic devices use compounds that can passivate the metal surface to suppress oxidation of the metal anode and increase the water contact angle so as to increase wettability and are therefore hydrophilic. There is no disclosure or suggestion that allows the compound to be deposited from an aqueous solution onto the top surface (eg, hole injection layer).
本発明者らは、有機電子デバイスおよびその作製方法に関して、アノードとしての金属トラッキングの双対問題(すなわち、第1に、多くは容易に酸化し、接触抵抗の増大のため効率が低下する;第2に、アノード上に成膜される正孔注入層は、PEDTなどの親水性化合物である化合物を含む−正孔注入化合物の水溶液を金属表面上または慣用的な腐食防止剤上に成膜させることは容易でない)に対処することを可能にするという大きな飛躍を遂げた。本発明者らは、特定の特性を有する分子の自己組織化単分子膜を金属表面と正孔注入層間に使用することにより、該金属表面の酸化を抑制するとともに、正孔注入層の分子の水溶液での被覆に理想的な環境がもたらされることを確実にする所望の親水性表面を得ることが可能であることを見出した。 The inventors have described the dual problem of metal tracking as the anode (ie, first, it easily oxidizes and reduces efficiency due to increased contact resistance) with respect to organic electronic devices and methods of making them; In addition, the hole injection layer formed on the anode includes a compound that is a hydrophilic compound such as PEDT-an aqueous solution of a hole injection compound is formed on a metal surface or a conventional corrosion inhibitor. Made a big leap to make it possible to deal with. By using a self-assembled monolayer of molecules having specific characteristics between the metal surface and the hole injection layer, the present invention suppresses oxidation of the metal surface and prevents molecules in the hole injection layer. It has been found that it is possible to obtain the desired hydrophilic surface which ensures that an ideal environment is provided for coating with an aqueous solution.
したがって、本発明の第1の実施形態では、金属アノードと正孔注入層を備えた有機電子デバイスであって、さらに前記金属アノードと前記正孔注入層の間に自己組織化単分子膜(SAM)を備えており、前記SAMが、前記金属アノードの表面上に吸着され得る部分と親水性部分とを有する化合物を含む有機電子デバイスを提供する。 Therefore, in the first embodiment of the present invention, an organic electronic device including a metal anode and a hole injection layer, and further a self-assembled monolayer (SAM) between the metal anode and the hole injection layer. And the SAM includes a compound having a portion that can be adsorbed on the surface of the metal anode and a hydrophilic portion.
以下にさらに論考するように、該金属アノードの表面上に吸収され得る種々の部分を有する好適な化合物には多くの例が存在し、また、親水性である好適な部分にも多くの例が存在する。本発明の有機電子デバイスの枢要な特徴は、本質的に別々の2つの機能を有するこのような2つの部分を有するSAMが組み込まれていることである。 As discussed further below, there are many examples of suitable compounds having various moieties that can be absorbed on the surface of the metal anode, and many examples of suitable parts that are hydrophilic. Exists. A key feature of the organic electronic device of the present invention is that it incorporates a SAM having such two parts with essentially two separate functions.
金属アノードの表面上に吸着され得るSAMの該部分は、金属表面の酸化を抑制し、したがって本発明のデバイスにおいて、該部分がなければ金属アノード/正孔注入層界面を介する正孔供給を妨害する該表面上の金属酸化物(例えば、酸化銅)の薄膜の存在のため生じるであろう接触抵抗を最小限にする不動態化要素である。 The portion of the SAM that can be adsorbed on the surface of the metal anode inhibits the oxidation of the metal surface and thus hinders the hole supply through the metal anode / hole injection layer interface in the device of the present invention without the portion. A passivating element that minimizes the contact resistance that would be caused by the presence of a thin film of metal oxide (eg, copper oxide) on the surface.
親水性部分は、該表面のぬれ性を改善し、該親水性基のない対応化合物と比べて水との接触角を変化させることを担う部分である。この親水性/ぬれ性における改善により、該金属上に親水性表面がもたらされ、該金属が正孔注入層の分子の水溶液で被覆されるための理想的な環境がもたらされ、最適な正孔注入層が得られる。 The hydrophilic portion is a portion that improves the wettability of the surface and is responsible for changing the contact angle with water compared to the corresponding compound without the hydrophilic group. This improvement in hydrophilicity / wetting results in a hydrophilic surface on the metal, providing an ideal environment for the metal to be coated with an aqueous solution of molecules in the hole injection layer, and optimal A hole injection layer is obtained.
本発明の第2の態様では、以下の工程:
(i)基板上に金属アノードを成膜する工程;
(ii)前記金属アノードの表面上にSAMを形成し得る化合物を成膜する工程であって、前記化合物は、前記金属アノードの表面上に吸着され得る部分と親水性部分とを有する、工程;および
(iii)該SAM上に正孔注入層を成膜する工程
を含む、有機電子デバイスの製造方法を提供する。
In the second aspect of the present invention, the following steps:
(I) forming a metal anode on the substrate;
(Ii) forming a compound capable of forming SAM on the surface of the metal anode, the compound having a portion capable of being adsorbed on the surface of the metal anode and a hydrophilic portion; And (iii) A method for producing an organic electronic device, comprising a step of forming a hole injection layer on the SAM.
本発明の第3の態様では、前記金属アノードの酸化を抑制するための有機電子デバイスの金属アノードの不動態化における使用のためのSAMを形成し得る化合物であって、前記アノードの表面のぬれ性を改善する親水性基を有する化合物を提供する。 In a third aspect of the present invention, there is provided a compound capable of forming a SAM for use in passivation of a metal anode of an organic electronic device for inhibiting oxidation of the metal anode, wherein the wettability of the surface of the anode Provided is a compound having a hydrophilic group that improves properties.
本発明の第4の態様では、金属アノードと正孔注入層を備えた有機電子デバイスにおける使用のためのSAMを形成し得る化合物であって、前記SAMが前記金属アノードと前記正孔注入層の間に存在し、前記SAMを含めることにより前記SAMが存在しないこと以外は同一のデバイスと比べて前記金属アノードと前記正孔注入層間の接触抵抗が低減され、さらに親水性部分を備えた前記SAMが形成され得る化合物を提供する。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a compound capable of forming a SAM for use in an organic electronic device comprising a metal anode and a hole injection layer, the SAM comprising the metal anode and the hole injection layer. The SAM having a hydrophilic portion is further reduced in contact resistance between the metal anode and the hole injection layer compared to the same device except that the SAM is not present by including the SAM. Provides compounds that can be formed.
本発明による上記特性を有するSAMを本発明の有機電子デバイスに組み込むことにより、容易に酸化される金属アノード(例えば、銅またはアルミニウムトラッキングなどの金属ファインメッシュデバイス)、すなわち、金属表面の酸化によって正孔注入層で接触抵抗の増大がもたらされること(したがって、金属/正孔注入層界面からの正孔供給が障害される)、および正孔注入層の分子の水溶液で被覆し、親水性正孔注入層の良好な被覆を得るために理想的な環境がもたらされることを確実にする親水性表面がないことなどのデバイスの効率を制限していた重要な問題のうちの2つに対処する。 By incorporating a SAM having the above properties according to the present invention into the organic electronic device of the present invention, a metal anode that is easily oxidized (eg, a metal fine mesh device such as copper or aluminum tracking), ie, positive by oxidation of the metal surface. The hole injection layer results in increased contact resistance (thus hindering the hole supply from the metal / hole injection layer interface) and is coated with an aqueous solution of molecules of the hole injection layer to provide hydrophilic holes It addresses two of the important issues that have limited the efficiency of the device, such as the lack of a hydrophilic surface that ensures that an ideal environment is provided for obtaining a good coating of the injection layer.
本発明のデバイスおよび製造方法により、有機電子デバイスの作製の潜在的にすべての(または、例えば、何がOLEDデバイスのカソード物質として使用されるかにもよるが、ほぼすべての)工程を、液相処理可能にすること、および容易に製造レベルに拡張可能にすること(液相(solution−based)成膜手法には真空が必要とされないため)が可能になる。得られるデバイスは比較的安価であり、改善された効率、例えば、本発明のデバイスに使用されたSAMによってもたらされる優れた腐食防止による低接触抵抗を有する。また、さらに、効率は、金属アノードの表面上に吸着され得る部分上の親水性部分、例えば、ヒドロキシ基またはカルボキシ基の存在の結果によっても改善される。SAMが金属アノードの表面上に吸着されたときに、このような基によって提示される水溶液からの該親水性表面上への正孔注入層の成膜により該金属表面のぬれ性が大きく改善され、優れた均一な正孔注入層が該金属表面上に成膜されることが確実になる。これにより、最適な金属−正孔注入層界面がもたらされることによって正孔注入層からの正孔の注入がさらに改善される。 With the device and manufacturing method of the present invention, potentially all (or nearly all) steps in the fabrication of organic electronic devices can be achieved using, for example, liquids, depending on what is used as the cathode material of the OLED device. It is possible to enable phase processing and to easily extend to manufacturing levels (since no vacuum is required for the solution-based deposition technique). The resulting device is relatively inexpensive and has improved efficiency, for example, low contact resistance due to the superior corrosion protection provided by the SAM used in the device of the present invention. Furthermore, the efficiency is also improved by the result of the presence of hydrophilic moieties, such as hydroxy or carboxy groups, on the moieties that can be adsorbed on the surface of the metal anode. When the SAM is adsorbed on the surface of the metal anode, the wettability of the metal surface is greatly improved by the formation of a hole injection layer on the hydrophilic surface from the aqueous solution presented by such groups. It is ensured that an excellent uniform hole injection layer is deposited on the metal surface. This further improves the injection of holes from the hole injection layer by providing an optimal metal-hole injection layer interface.
理論に拘束されることを望まないが、本発明者らは、金属アノードの表面上に吸着され得る部分上の親水性基の位置が変化することにより水との接触角の変化がもたらされ、これにより結合の表面エネルギーの変化がもたらされると考えている。これにより、SAMの分子が該金属の表面上に吸着されたとき該分子のぬれ性の変化がもたらされる。これは、金属アノードの表面上に吸着され得る部分が前記金属アノードの表面上に吸着されたとき、SAMの化合物内の前記金属アノードの表面上に吸着され得る該部分上の親水性部分の結合点が、金属アノードの表面からの該親水性基の距離が最大となるように存在している場合、表面エネルギーの最適な変化、したがって、該金属アノードの表面のぬれ性の改善が得られると考えられる。 Without wishing to be bound by theory, we have changed the contact angle with water by changing the position of the hydrophilic group on the portion that can be adsorbed on the surface of the metal anode. We believe this will result in a change in the surface energy of the bond. This results in a change in the wettability of the SAM molecule when adsorbed on the surface of the metal. This is because when a moiety that can be adsorbed on the surface of the metal anode is adsorbed on the surface of the metal anode, the binding of hydrophilic moieties on the moiety that can be adsorbed on the surface of the metal anode in the SAM compound When the point is present such that the distance of the hydrophilic group from the surface of the metal anode is maximized, an optimal change in surface energy and thus an improvement in the wettability of the surface of the metal anode is obtained. Conceivable.
本発明の好ましい一実施形態では、SAMは親水性置換基を有する芳香族化合物からなる。好ましくは、前記親水性置換基を有する芳香族化合物は、ベンゾトリアゾール誘導体、インダゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体またはベンゾオキサゾール誘導体、より好ましくはベンゾトリアゾール誘導体またはインダゾール誘導体、最も好ましくはベンゾトリアゾール誘導体である。該芳香族部分は、金属アノードの表面上に吸着され得る部分としての機能を果たす。特に、芳香族環の窒素原子が吸着を担っていると考えられる。 In a preferred embodiment of the present invention, the SAM consists of an aromatic compound having a hydrophilic substituent. Preferably, the aromatic compound having a hydrophilic substituent is a benzotriazole derivative, an indazole derivative, a benzimidazole derivative, a benzothiazole derivative or a benzoxazole derivative, more preferably a benzotriazole derivative or an indazole derivative, most preferably a benzotriazole derivative. It is. The aromatic moiety serves as a moiety that can be adsorbed on the surface of the metal anode. In particular, it is considered that nitrogen atoms of the aromatic ring are responsible for adsorption.
本発明のデバイスに存在させるSAMの化合物において、親水性置換基は、好ましくは、ヒドロキシ、カルボキシ、カルボニルおよびチオ置換基からなる群より選択され、これは、好ましくはヒドロキシルまたはカルボキシ置換基である。SAMがベンゾトリアゾール誘導体などの芳香族化合物である場合、親水性置換基は、好ましくは該芳香族環基の4位または5位、より好ましくは5位に存在させる。本発明のデバイスのSAMとしての使用のための最も好ましい化合物は、4−カルボキシベンゾトリアゾール、5−カルボキシベンゾトリアゾール、5−ヒドロキシベンゾトリアゾールおよび4−ヒドロキシベンゾトリアゾール(trizole)、最も好ましくは5−ヒドロキシベンゾトリアゾールまたは5−カルボキシベンゾトリアゾールである。 In the SAM compounds present in the devices of the present invention, the hydrophilic substituent is preferably selected from the group consisting of hydroxy, carboxy, carbonyl and thio substituents, which are preferably hydroxyl or carboxy substituents. When SAM is an aromatic compound such as a benzotriazole derivative, the hydrophilic substituent is preferably present at the 4-position or 5-position, more preferably 5-position of the aromatic ring group. The most preferred compounds for use as SAMs in the devices of the present invention are 4-carboxybenzotriazole, 5-carboxybenzotriazole, 5-hydroxybenzotriazole and 4-hydroxybenzotriazole (trizole), most preferably 5-hydroxy Benzotriazole or 5-carboxybenzotriazole.
本発明の別の好ましい実施形態では、SAMは、親水性の尾を有するチオ化合物からなる。好ましい例としては、6〜24個の炭素原子を有するチオアルカンおよびチオアルケン誘導体ならびに1つ以上の芳香族環に5〜14個の炭素原子を有するチオ芳香族誘導体が挙げられる。各場合において、前記誘導体は、ヒドロキシル、カルボキシおよびカルボニルからなる群より選択される親水性基で置換されている。最も好ましくは、親水性の尾を有する前記チオ化合物は11−チオ−1−ウンデカノールまたは4−チオフェノールである。 In another preferred embodiment of the invention, the SAM consists of a thio compound with a hydrophilic tail. Preferred examples include thioalkane and thioalkene derivatives having 6 to 24 carbon atoms and thioaromatic derivatives having 5 to 14 carbon atoms in one or more aromatic rings. In each case, the derivative is substituted with a hydrophilic group selected from the group consisting of hydroxyl, carboxy and carbonyl. Most preferably, the thio compound having a hydrophilic tail is 11-thio-1-undecanol or 4-thiophenol.
上記に論考したSAMを備えた本発明の有機電子デバイスは、金属アノードを備えている。本発明のデバイスの金属アノードは、典型的には、大気中で室温(典型的には、25〜37℃)で酸化される金属である。これには、不活性金属である金、白金およびパラジウムを除き、ある程度までのほとんどの金属が包含される。金は、先行技術のデバイスにおいて、透明性が重要でない場合のデバイスのアノードの作製に常套的に使用されている。しかしながら、これは種々の問題点を有する。第1に、明らかに、これは非常に高価である。第2に、これは、熱蒸着手法によってしか成膜できないため加工が困難である。したがって、上記に論考したSAMが組み込まれた本発明のデバイスは、好ましくは、金属アノードが大気中で室温(典型的には、25〜37℃)で酸化性である。より好ましくは、これは、銅、アルミニウム、ニッケルおよび銀からなる群より選択される金属、より好ましくは銅である。好ましくは、アノードはパターン形成金属トラッキングの形態である。以下にさらに論考するように、これは、無電解めっき手法(WO−A−2004/068389に開示されたものなど)によって成膜され得る。あるいはまた、これは真空蒸着またはフォトリソグラフィによっても成膜され得る。これらの手法では、金属トラッキングの成膜が可能であり、10ミクロン未満のオーダーのトラックでの厳密なパターン形成トラッキング(例えば、非常に微細なメッシュ)を作製することが可能である。 The organic electronic device of the present invention comprising the SAM discussed above comprises a metal anode. The metal anode of the device of the present invention is typically a metal that is oxidized in the atmosphere at room temperature (typically 25-37 ° C.). This includes most metals to some extent except for the inert metals gold, platinum and palladium. Gold is routinely used in prior art devices to make device anodes where transparency is not important. However, this has various problems. First, clearly this is very expensive. Second, it is difficult to process because it can only be deposited by thermal evaporation techniques. Accordingly, in the devices of the present invention incorporating the SAM discussed above, the metal anode is preferably oxidizing at room temperature (typically 25-37 ° C.) in the atmosphere. More preferably it is a metal selected from the group consisting of copper, aluminum, nickel and silver, more preferably copper. Preferably, the anode is in the form of patterned metal tracking. As discussed further below, this can be deposited by electroless plating techniques (such as those disclosed in WO-A-2004 / 068389). Alternatively, it can also be deposited by vacuum evaporation or photolithography. With these techniques, metal tracking can be deposited, and strict patterning tracking (for example, a very fine mesh) can be produced with tracks on the order of less than 10 microns.
正孔注入層は、好ましくは導電性物質を含む。これにより、アノードからの発光層への正孔注入が補助される。正孔注入層を形成するために使用され得る物質の好ましい例は、導電性が高いもの、特に、デバイスのアノードからの電流が広がるように高い側方導電性を有するもの(これは、アノードがパターン形成金属トラッキング、例えば、パターン形成銅金属トラッキングの形態である場合に特に重要である)である。正孔注入層を形成するために使用され得る物質の代表的な例としては、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDT)、ならびにポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)−ポリ(スチレンスルホネート)(PEDT:PSS)(他のドープ型PEDTとともにEP0901176およびEP0947123に開示);ポリアニリン(US5723873およびUS5798170に開示);ポリピロール(polypyrole);ポリアクリル酸;ならびにフッ素化スルホン酸、例えば、Nafion(登録商標);置換されていてもよいポリチオフェンまたはポリ(チエノチオフェン)、例えば、Heraeusから市販されている1:2.5のPEDT:PSS比のPEDT:PSSであるPH510が挙げられる。5%DMSO(重量基準)PH510に添加すると、導電性が>300Scm−1まで増大する。好ましくは、正孔注入層は、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDT)、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)−ポリ(スチレンスルホネート)(PEDT:PSS)、ポリアニリンまたはポリピロール、最も好ましくはPEDTまたはPEDT:PSSを含む。 The hole injection layer preferably contains a conductive material. This assists hole injection from the anode into the light emitting layer. Preferred examples of materials that can be used to form the hole injection layer are those that are highly conductive, particularly those that have a high lateral conductivity so that the current from the anode of the device spreads (this means that the anode Patterned metal tracking, particularly important when in the form of patterned copper metal tracking). Representative examples of materials that can be used to form the hole injection layer include poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDT), as well as poly (3,4-ethylenedioxythiophene) -poly. (Styrene sulfonate) (PEDT: PSS) (disclosed in EP 0901176 and EP 0947123 with other doped PEDT); polyaniline (disclosed in US5723873 and US5798170); polypyrrole; polyacrylic acid; and fluorinated sulfonic acids such as Nafion (Registered trademark); optionally substituted polythiophene or poly (thienothiophene), for example, PH510 which is a PEDT: PSS ratio of 1: 2.5 PEDT: PSS commercially available from HeraeusWhen added to 5% DMSO (weight basis) PH510, the conductivity increases to> 300 Scm-1. Preferably, the hole injection layer comprises poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDT), poly (3,4-ethylenedioxythiophene) -poly (styrenesulfonate) (PEDT: PSS), polyaniline or polypyrrole. And most preferably comprises PEDT or PEDT: PSS.
本発明による有機電子デバイスは、金属アノードと正孔注入層が組み込まれた任意のものであり、本発明によるSAMが含まれていることにより金属アノードの耐食性が増大し、接触抵抗が低下し、該金属表面のぬれ性の改善の結果、およびデバイス効率の増大の結果、正孔注入層の成膜が改善される。典型的な例としては、有機発光ダイオード(例えば、OLED照明デバイス)、有機薄膜トランジスタ、有機光起電性デバイス、有機光センサ、および有機メモリアレイデバイスが挙げられる。 The organic electronic device according to the present invention is an arbitrary one in which a metal anode and a hole injection layer are incorporated, and the inclusion of the SAM according to the present invention increases the corrosion resistance of the metal anode and decreases the contact resistance. As a result of improved wettability of the metal surface and increased device efficiency, deposition of the hole injection layer is improved. Typical examples include organic light emitting diodes (eg, OLED lighting devices), organic thin film transistors, organic photovoltaic devices, organic photosensors, and organic memory array devices.
好ましくは、該デバイス、例えばOLEDは:
(i)金属アノード;
(ii)前記金属アノードの表面上に吸着され得る部分と親水性部分とを有する化合物を含むSAM;
(iii)正孔注入層;
(iv)有機発光層;および
(v)カソード
を備える。
Preferably, the device, such as an OLED, is:
(I) a metal anode;
(Ii) a SAM comprising a compound having a moiety capable of being adsorbed on the surface of the metal anode and a hydrophilic moiety;
(Iii) a hole injection layer;
(Iv) an organic light emitting layer; and (v) a cathode.
さらにより好ましくは、該デバイス、例えばOLEDは:
(i)基板;
(ii)前記基板上に金属アノード;
(iii)前記金属アノードの表面上に吸着され得る部分と親水性部分とを有する化合物からなるSAM;
(iv)前記金属アノード上に正孔注入層;
(v)有機発光層;および
(vi)前記有機発光層上にカソード
を備える。
Even more preferably, the device, such as an OLED, is:
(I) substrate;
(Ii) a metal anode on the substrate;
(Iii) a SAM comprising a compound having a portion capable of being adsorbed on the surface of the metal anode and a hydrophilic portion;
(Iv) a hole injection layer on the metal anode;
(V) an organic light emitting layer; and (vi) a cathode is provided on the organic light emitting layer.
特に好ましいデバイス、例えばOLEDは、さらに中間層および電子注入層(later)を備える。好ましくは、中間層は、正孔注入層と発光層の間および/またはアノードと正孔注入層の間に存在させる。存在させる場合、電子注入層はカソードと有機発光層の間に存在させる。本発明の好ましいOLEDは、正孔注入層と発光層の間に中間層を備える。 Particularly preferred devices, such as OLEDs, further comprise an intermediate layer and an electron injection layer. Preferably, the intermediate layer is present between the hole injection layer and the light emitting layer and / or between the anode and the hole injection layer. When present, the electron injection layer is present between the cathode and the organic light emitting layer. The preferred OLED of the present invention comprises an intermediate layer between the hole injection layer and the light emitting layer.
また、本発明の好ましいデバイスは、湿気および酸素の進入を回避するために封入されている。慣用的な封入手法が使用され得る。 Also, preferred devices of the present invention are encapsulated to avoid moisture and oxygen ingress. Conventional encapsulation techniques can be used.
基板は、当該技術分野で慣用的に使用されている任意の物質、例えば、ガラスまたはプラスチックであり得る。好ましくは、基板は透明である。また、好ましくは、基板はデバイス内への湿気または酸素の進入を妨げるための良好なバリア特性を有する。 The substrate can be any material conventionally used in the art, such as glass or plastic. Preferably, the substrate is transparent. Also preferably, the substrate has good barrier properties to prevent moisture or oxygen from entering the device.
金属アノードは、発光層内への正孔の注入に適した仕事関数を有する任意の金属を含み得る。アノードに透明であることが必要とされない場合(例えば、カソードが透明な場合)、オペーク(opaque)金属などの不透明な導電性物質をアノードとして使用してもよい。好ましくは、金属は、無電解めっき手法による成膜によって低コストのファインメッシュトラッキング(例えば、銅またはアルミニウム)を得るのに適したものである。 The metal anode can include any metal having a work function suitable for injecting holes into the emissive layer. If the anode is not required to be transparent (eg, if the cathode is transparent), an opaque conductive material such as opaque metal may be used as the anode. Preferably, the metal is suitable for obtaining low-cost fine mesh tracking (for example, copper or aluminum) by film formation by an electroless plating technique.
好ましくは、アノードは無電解めっき手法(WO−A−2004/068389に開示されたものなど)によって成膜される。この手法は、スピンコーティングまたはインクジェットプリンターによる金属トラッキングの成膜を可能にすることができ、10ミクロンオーダーのトラックで厳密なパターン形成トラッキング(例えば、非常に微細なメッシュ)を作製することが可能である。あるいはまた、アノードをブランケットイオンスパッタリング(例えば、US−A−5,556,520参照)によって成膜してもよい。 Preferably, the anode is deposited by an electroless plating technique (such as that disclosed in WO-A-2004 / 068389). This technique can enable metal tracking deposition by spin coating or inkjet printers, and can produce precise patterning tracking (eg, very fine meshes) on a 10 micron order track. is there. Alternatively, the anode may be formed by blanket ion sputtering (see, for example, US-A-5,556,520).
アノードが成膜されたら、これを、酸化物および他の物質をすべて該金属の表面から除去するために処理する。まず、UV−オゾン処理でおよそ2分間洗浄し、有機混入物(あれば)を除去する。次いで、基板を即座に酢酸水溶液中に(典型的には1〜5M、好ましくは2Mの酢酸中に50〜70℃の温度(好ましくは60℃))、または氷酢酸中に室温で1分間浸漬し、酸化物をアノードの表面から除去する。これを即座に酢酸溶液中から取り出し、窒素ガンで急速乾燥させる。基板上に成膜された乾燥無酸化物アノードを、次いで即座に、該プロセスの次の層での被覆に移す(本発明者らは、不動態化プロセスが開始するまでに最大2分間の時間があることを見出した)。 Once the anode is deposited, it is treated to remove all oxides and other materials from the surface of the metal. First, it is washed for about 2 minutes by UV-ozone treatment to remove organic contaminants (if any). The substrate is then immediately immersed in aqueous acetic acid (typically 1-5 M, preferably 2 M acetic acid at a temperature of 50-70 ° C. (preferably 60 ° C.)) or in glacial acetic acid for 1 minute at room temperature. And the oxide is removed from the surface of the anode. This is immediately removed from the acetic acid solution and quickly dried with a nitrogen gun. The dry oxide-free anode deposited on the substrate is then immediately transferred to coating with the next layer of the process (we have a time of up to 2 minutes before the passivation process begins) Found that).
好ましくは、SAM(例は上記を示している)は液相処理法によって成膜される。任意の慣用的な液相処理法が使用され得る。液相処理法の代表的な例としては、スピンコーティング、グラビア印刷、フレキシ(flexigraphic)印刷、ディップコーティング、スロットダイコーティング、ドクターブレードコーティングおよびインクジェット印刷が挙げられる。好ましい方法の一例では、成膜はスピンコーティングによるものである。浸漬時間中に該金属と接触する溶液から、SAM、すなわち自己組織化単分子膜が該金属上に形成される。スピンコーターの使用により、過剰のSAM溶液が除去されること、および有効なすすぎ洗浄様式が可能である。条件(RPMなど)はSAMの厚さに影響しない。したがって、基板は、スピンコーターへの移送後、例えば対象SAMのイソプロピルアルコール溶液で浸され得る。次いで、これは典型的には30秒間〜5分間、好ましくは1分間〜3分間、最も好ましくは2分間放置される。過剰のSAM溶液がすすぎ洗浄で除去された後、基板は溶媒で浸され、スピン工程が開始される(典型的には500〜2000rpm、好ましくは1000rpm、典型的には200〜400rpm/秒の加速、好ましくは300rpm/秒)。スピニングは、典型的には、15秒間〜1分間、好ましくは30秒間の期間で行われる。この期間の終了時、SAM層が成膜された得られた基板を窒素グローブボックス内での脱水焼成(例えば、70℃で15分間)に供する。 Preferably, the SAM (examples are shown above) is deposited by liquid phase processing. Any conventional liquid phase processing method can be used. Representative examples of liquid phase processing methods include spin coating, gravure printing, flexographic printing, dip coating, slot die coating, doctor blade coating and ink jet printing. In one example of a preferred method, film formation is by spin coating. From a solution that contacts the metal during the immersion time, a SAM, a self-assembled monolayer, is formed on the metal. The use of a spin coater allows the excess SAM solution to be removed and an effective rinsing mode. Conditions (such as RPM) do not affect the thickness of the SAM. Thus, the substrate can be immersed in an isopropyl alcohol solution of the target SAM after transfer to the spin coater, for example. This is then typically left for 30 seconds to 5 minutes, preferably 1 minute to 3 minutes, most preferably 2 minutes. After the excess SAM solution is removed by rinsing, the substrate is immersed in a solvent and the spinning process is started (typically 500-2000 rpm, preferably 1000 rpm, typically 200-400 rpm / second acceleration). , Preferably 300 rpm / second). Spinning is typically performed for a period of 15 seconds to 1 minute, preferably 30 seconds. At the end of this period, the obtained substrate on which the SAM layer is formed is subjected to dehydration baking (for example, at 70 ° C. for 15 minutes) in a nitrogen glove box.
好ましくは、正孔注入層(例は上記を示している)は、SAM層上に液相処理法によって成膜される。任意の慣用的な液相処理法が使用され得る。液相処理法の代表的な例としては、スピンコーティング、グラビア印刷、フレキシ印刷、ディップコーティング、スロットダイコーティング、ドクターブレードコーティングおよびインクジェット印刷が挙げられる。好ましい方法の一例では、成膜はスピンコーティングによるものである。正孔注入層のスピンコーティングに使用されるパラメータ、例えば、スピンコーティング速度、加速および時間は目的の層厚に基づいて選択される。成膜後、正孔注入層は、好ましくは、大気中にて例えば150〜200℃で5〜30分間の加熱によるアニールが行われる。 Preferably, the hole injection layer (examples are shown above) is deposited on the SAM layer by liquid phase processing. Any conventional liquid phase processing method can be used. Representative examples of liquid phase processing methods include spin coating, gravure printing, flexographic printing, dip coating, slot die coating, doctor blade coating and ink jet printing. In one example of a preferred method, film formation is by spin coating. The parameters used for spin coating of the hole injection layer, such as spin coating speed, acceleration and time, are selected based on the desired layer thickness. After the film formation, the hole injection layer is preferably annealed by heating at 150 to 200 ° C. for 5 to 30 minutes in the air.
正孔注入層としての使用に適した任意の化合物または化合物の組合せが本発明のデバイスに使用され得る。例えば、上記PH510が使用され得る。よく知られた中間層用化合物の他の代表的な例は上記に論考しているが、正孔注入層としての使用に適した特性を有する任意の化合物が使用され得る。 Any compound or combination of compounds suitable for use as a hole injection layer can be used in the devices of the present invention. For example, the PH 510 can be used. Although other representative examples of well-known intermediate layer compounds are discussed above, any compound having properties suitable for use as a hole injection layer may be used.
正孔注入層の厚さは好ましくは15〜200nm、より好ましくは150nmである。 The thickness of the hole injection layer is preferably 15 to 200 nm, more preferably 150 nm.
本発明のデバイスに存在させてもよい中間層には、この目的に慣用的に使用される任意の中間層が含まれ得る。中間層用化合物の典型的な例としては、ポリ(2,7−(9,9−ジ−n−オクチルフルオレン)−alt−(1,4−フェニレン−((4−sec−ブチルフェニル)イミノ)−1,4−フェニレン))(TFB)が挙げられる。 Intermediate layers that may be present in the devices of the present invention can include any intermediate layer conventionally used for this purpose. Typical examples of the intermediate layer compound include poly (2,7- (9,9-di-n-octylfluorene) -alt- (1,4-phenylene-((4-sec-butylphenyl) imino). ) -1,4-phenylene)) (TFB).
好ましくは、中間層は液相処理法によって成膜される。任意の慣用的な液相処理法が使用され得る。液相処理法の代表的な例としては、スピンコーティング、グラビア印刷、フレキシ印刷、ディップコーティング、スロットダイコーティング、ドクターブレードコーティングおよびインクジェット印刷、例えば、スピンコーティングが挙げられる。中間層のスピンコーティングに使用されるパラメータ、例えば、スピンコーティング速度、加速および時間は目的の層厚に基づいて選択される。成膜後、中間層は、好ましくは、例えば、窒素グローブボックス内での150〜200℃で30〜120分間の加熱によって架橋される。 Preferably, the intermediate layer is formed by a liquid phase treatment method. Any conventional liquid phase processing method can be used. Representative examples of liquid phase processing methods include spin coating, gravure printing, flexographic printing, dip coating, slot die coating, doctor blade coating and ink jet printing such as spin coating. The parameters used for spin coating of the intermediate layer, such as spin coating speed, acceleration and time, are selected based on the desired layer thickness. After film formation, the intermediate layer is preferably crosslinked, for example, by heating at 150 to 200 ° C. for 30 to 120 minutes in a nitrogen glove box.
中間層の厚さは、好ましくは5〜50nm、より好ましくは10〜40nm、最も好ましくは20〜30nmである。 The thickness of the intermediate layer is preferably 5 to 50 nm, more preferably 10 to 40 nm, and most preferably 20 to 30 nm.
本発明のデバイスに存在させる有機発光層は、任意の慣用的な有機発光化合物および/または有機発光ポリマーを含み得る。好ましくは、有機発光層は発光ポリマーを含む。かかる有機発光物質の一例は、コポリマー2とモノマー2のブレンドであるブレンド1である。モノマー2はリン光性緑色ドーパントであり、facトリス(2−フェニルピリジン)イリジウムまたはIr(ppy)3として知られている。同様のリン光性ホモレプティックまたはヘテロレプティックイリジウム錯体が使用され得る。Ir(ppy)3用のホスト物質は、フェナントレンもしくはプロペランポリマーまたは非ポリマーホスト、またはポリフルオレンであり得る。好適な有機リン光性化合物は、Zhigang LiおよびHong Mengによる書籍「Organic Light Emitting Materials and Devices」(CRC Press(2007)ISBN 1−57444−574−X 第369〜375頁)に記載されている。同書籍の第2章には、使用に好適であり得るさまざまな発光ポリマー(例えば、ポリフルオレン、PPVおよびポリチオフェン)が記載されている。コポリマー2は、25%のモノマー1/モノマー3(1:1)と75%のモノマー1/モノマー4からなるコポリマーである。
The organic light emitting layer present in the device of the present invention may comprise any conventional organic light emitting compound and / or organic light emitting polymer. Preferably, the organic light emitting layer includes a light emitting polymer. An example of such an organic light emitting material is
発光層の厚さは好ましくは50〜350nm、より好ましくは75〜150nmである。 The thickness of the light emitting layer is preferably 50 to 350 nm, more preferably 75 to 150 nm.
存在させてもよい電子注入層は、好ましくは、溶液を発光層上に成膜させることにより作製される。該方法は中間層のものと同様である。本発明のデバイスに存在させてもよい電子注入層には任意の慣用的な電子注入層が含まれ得、典型的な例としては、金属ハロゲン化物(LiFもしくはNaFなど)または好ましくは、有機化合物の塩もしくは金属イオンがドープされた有機化合物の薄層が挙げられ得、該薄層は、有機溶液(リチウムフェノラートおよび4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリンなど)から成膜され得る。 The electron injection layer that may be present is preferably produced by depositing a solution on the light emitting layer. The method is similar to that of the intermediate layer. The electron injection layer that may be present in the device of the present invention may include any conventional electron injection layer, typically a metal halide (such as LiF or NaF) or preferably an organic compound There may be mentioned a thin layer of an organic compound doped with a salt or a metal ion, which may be deposited from an organic solution (such as lithium phenolate and 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline).
カソードは、発光層(1つまたは複数)内への電子の注入を可能にする仕事関数を有する物質から選択される。他の要素、例えば、カソードと発光物質間の有害な相互作用の可能性もカソードの選択に影響を及ぼす。カソードは、アルミニウム層などの1種類の物質からなってもよい。あるいはまた、複数種の金属、例えば、低仕事関数物質と高仕事関数物質(例えば、カルシウムとアルミニウム(WO98/10621に開示))の二層を備えてもよい。カソードは、バリウム元素を含有している層を備えてもよい(例えば、WO98/57381、Appl.Phys.Lett.2002,81(4),634およびWO02/84759に開示)。カソードは、OLEDの発光層(1つまたは複数)とカソードの1つ以上の導電性層(1つ以上の金属層など)との間に金属化合物の薄い(例えば、1〜5nm厚の)層を備えてもよい。例示的な金属化合物としては、アルカリまたはアルカリ土類金属の酸化物またはフッ化物(電子注入の補助のため)、例えばフッ化リチウム(WO00/48258に開示);フッ化バリウム(Appl.Phys.Lett.2001,79(5),2001に開示);および酸化バリウムが挙げられる。デバイス内への電子の効率的な注入がもたらされるように、カソードは、好ましくは3.5eV未満、より好ましくは3.2eV未満、最も好ましくは3eV未満の仕事関数を有する。金属の仕事関数は、例えば、Michaelson,J.Appl.Phys.48(11),4729,1977において知得され得る。 The cathode is selected from a material having a work function that allows injection of electrons into the light-emitting layer (s). Other factors such as the possibility of deleterious interactions between the cathode and the luminescent material also affect the choice of cathode. The cathode may be made of one type of material such as an aluminum layer. Alternatively, two layers of a plurality of metals, for example, a low work function material and a high work function material (eg, calcium and aluminum (disclosed in WO 98/10621)) may be provided. The cathode may comprise a layer containing barium element (e.g. disclosed in WO 98/57381, Appl. Phys. Lett. 2002, 81 (4), 634 and WO 02/84759). The cathode is a thin (e.g., 1-5 nm thick) layer of a metal compound between the light emitting layer (s) of the OLED and one or more conductive layers (such as one or more metal layers) of the cathode. May be provided. Exemplary metal compounds include oxides or fluorides of alkali or alkaline earth metals (to aid electron injection), such as lithium fluoride (disclosed in WO 00/48258); barium fluoride (Appl. Phys. Lett 2001, 79 (5), 2001); and barium oxide. The cathode preferably has a work function of less than 3.5 eV, more preferably less than 3.2 eV, and most preferably less than 3 eV so as to provide efficient injection of electrons into the device. Metal work functions are described, for example, in Michaelson, J. et al. Appl. Phys. 48 (11), 4729, 1977.
カソードは不透明であっても透明であってもよい。透明カソードは、アクティブマトリクスデバイスでは特に、かかるデバイスの透明アノードからの放射が、少なくとも一部、放射ピクセルの下部に存在する駆動回路によってブロックされるため好都合である。透明カソードは、透明であるのに充分に薄い電子注入物質の層を備える。典型的には、この層の側方導電性は、その薄さの結果として低くなる。この場合、電子注入物質の層は、透明な導電性物質(酸化インジウムスズなど)のより厚みのある層と組み合わせて使用される。 The cathode may be opaque or transparent. Transparent cathodes are advantageous, especially in active matrix devices, because radiation from the transparent anode of such devices is blocked at least in part by a drive circuit that is present at the bottom of the emitting pixel. A transparent cathode comprises a layer of an electron injecting material that is thin enough to be transparent. Typically, the lateral conductivity of this layer is low as a result of its thinness. In this case, the layer of electron injecting material is used in combination with a thicker layer of transparent conductive material (such as indium tin oxide).
透明カソードデバイスは、透明アノードを有している必要はなく(もちろん、充分に透明なデバイスが所望される場合を除く)、そのため、ボトムエミッション型デバイスに使用される透明アノードを反射性物質の層(アルミニウムの層など)で置き換えてもよく、該層を補足してもよいことは認識されよう。透明カソードデバイスの例は、例えばGB2348316に開示されている。 Transparent cathode devices do not need to have a transparent anode (unless of course a sufficiently transparent device is desired), so that transparent anodes used in bottom emission devices are made of a layer of reflective material. It will be appreciated that (such as an aluminum layer) may be substituted and supplemented. An example of a transparent cathode device is disclosed, for example, in GB 2348316.
好ましくは、電子注入層は存在させず、カソードは標準的なフッ化ナトリウム積層体(例えば、NaF(2nm)/Al(100nm)/Ag(100nm))である。 Preferably, there is no electron injection layer and the cathode is a standard sodium fluoride stack (eg, NaF (2 nm) / Al (100 nm) / Ag (100 nm)).
好適な封入材としては、ガラスシート、適当なバリア特性を有するフィルム、例えば、二酸化ケイ素、一酸化ケイ素、窒化ケイ素またはポリマーと誘電体の交互積層体(例えば、WO01/81649に開示)または気密容器(例えば、WO01/19142に開示)が挙げられる。透明カソードデバイスの場合、透明な封入層(一酸化ケイ素または二酸化ケイ素など)はミクロンレベルの厚さに成膜され得るが、好ましい一実施形態ではかかる層の厚さは20〜300nmの範囲である。 Suitable encapsulants include glass sheets, films with appropriate barrier properties, such as silicon dioxide, silicon monoxide, silicon nitride or alternating polymer and dielectric laminates (eg disclosed in WO 01/81649) or hermetic containers (For example, disclosed in WO01 / 19142). For transparent cathode devices, a transparent encapsulating layer (such as silicon monoxide or silicon dioxide) can be deposited to a micron level thickness, but in a preferred embodiment the thickness of such layer is in the range of 20-300 nm. .
本発明の第2の態様による方法では、金属アノードは、好ましくは、金属酸化物および有機物質をすべて前記金属アノードの表面から除去する薬剤で前処理する。まず、UV−オゾン処理でおよそ2分間洗浄し、有機混入物(あれば)を除去する。次いで、基板を即座に無水酢酸中または酢酸水溶液中(30〜90℃の温度、好ましくは60℃の1〜5Mの酢酸水溶液、好ましくは2Mの酢酸水溶液もしくは室温の氷酢酸のいずれか)に1分間浸漬し、酸化物をアノードの表面から除去する。これをすぐに酢酸溶液中から取り出し、窒素ガンで急速乾燥させる。基板上に存在する乾燥無酸化物アノードを、次いで即座に、該プロセスの次の層での被覆に移す。 In the method according to the second aspect of the invention, the metal anode is preferably pretreated with an agent that removes all metal oxides and organic materials from the surface of the metal anode. First, it is washed for about 2 minutes by UV-ozone treatment to remove organic contaminants (if any). The substrate is then immediately placed in acetic anhydride or an aqueous acetic acid solution (either at a temperature of 30-90 ° C, preferably 1-5M aqueous acetic acid at 60 ° C, preferably 2M aqueous acetic acid or room temperature glacial acetic acid). Immerse for a minute to remove the oxide from the surface of the anode. This is immediately removed from the acetic acid solution and quickly dried with a nitrogen gun. The dry oxide free anode present on the substrate is then immediately transferred to coating with the next layer of the process.
本発明の第2の態様の好ましい一実施形態では、金属酸化物をすべて該金属の表面の表面から除去する薬剤での処理と、金属アノードの表面上へのSAMを形成し得る化合物の成膜が、単一の液相処理工程に併合される。 In a preferred embodiment of the second aspect of the present invention, treatment with an agent that removes all metal oxide from the surface of the metal surface and deposition of a compound capable of forming a SAM on the surface of the metal anode. Are combined into a single liquid phase processing step.
本発明者らは、本発明の第2の態様の方法では、SAMの化合物の親水性部分により、SAMのぬれ性が前記親水性基のない同等化合物と比べて改善されると考えている。さらに、前記SAMを含めることにより、金属アノードと正孔注入層間の接触抵抗が、前記SAMが存在しないこと以外は同一のデバイスと比べて低減される。 The inventors believe that in the method of the second aspect of the present invention, the hydrophilic portion of the SAM compound improves the wettability of the SAM compared to the equivalent compound without the hydrophilic group. Further, by including the SAM, the contact resistance between the metal anode and the hole injection layer is reduced compared to the same device except that the SAM is not present.
第2の発明の第2の態様の好ましい実施形態では、金属アノードが、蒸着、スパッタリング(例えば、Leybold(登録商標)ブランケットスパッタリング(例えば、US−A−5,556,520に記載))および無電解めっきからなる群より選択されるプロセス、好ましくは無電解めっきによって基板上に成膜されるパターン形成金属トラッキングの形態である方法を提供する。無電解めっき手法は、特に好ましくは、WO−A−2004/068389に開示されたものなどの無電解めっき手法である。これは、その最も基本的な形態において、基板上への前記金属のイオンの溶液の成膜、および該金属イオンと還元剤が反応溶液中で一緒に反応して前記基板上に導電性金属領域が形成され、該基板上に導電性金属領域が形成されるような前記基板上への該還元剤の溶液の成膜を含む。該金属イオンと該還元剤の反応は、典型的には活性化剤(第1のものと異なる第2の導電性金属など)によって活性化される。使用する場合、活性化剤は、典型的には最初に基板上に成膜してパターン形成構造を得る。次いで、第1の金属イオンと還元剤を基板上にさらに成膜し、所望のパターンを有する金属トラッキングとして所望のアノードを得る。 In a preferred embodiment of the second aspect of the second invention, the metal anode is deposited, sputtered (eg, Leybold® blanket sputtering (eg, described in US-A-5,556,520)) and no A method is provided that is in the form of a patterned metal tracking that is deposited on a substrate by a process selected from the group consisting of electroplating, preferably electroless plating. The electroless plating technique is particularly preferably an electroless plating technique such as that disclosed in WO-A-2004 / 068389. In its most basic form, it forms a solution of the metal ion solution on the substrate, and the metal ion and the reducing agent react together in the reaction solution to form a conductive metal region on the substrate. Forming a solution of the reducing agent on the substrate such that a conductive metal region is formed on the substrate. The reaction between the metal ion and the reducing agent is typically activated by an activator (such as a second conductive metal different from the first). When used, the activator is typically first deposited on a substrate to obtain a patterned structure. Next, a first metal ion and a reducing agent are further formed on the substrate to obtain a desired anode as a metal tracking having a desired pattern.
本発明による好ましい方法は以下の工程:
(i)好ましくは銅のパターン形成金属トラッキングをガラス基板上に無電解めっきによって成膜する工程であって、好ましくは、該ガラス基板上に前記金属のイオンの溶液を成膜し、前記ガラス基板上に還元剤の溶液を、該金属イオンと該還元剤が反応溶液中で一緒に反応して前記基板上に導電性金属領域が形成されるように成膜することにより、前記パターン形成金属トラッキングを形成する、工程;
(ii)該パターン形成金属トラッキングを1〜5Mの酢酸溶液で処理し、すべての酸化物を該金属の表面から除去し、直後に乾燥させる工程;
(iii)溶液からSAMを形成し得る化合物を、工程(ii)で作製した前記パターン形成金属トラッキングの表面上に成膜する工程であって、SAMを形成し得る前記化合物は前記パターン形成金属トラッキングの表面上に吸着され得る部分を有し、さらに親水性部分を有し、前記成膜は、好ましくは、スピンコーティング、ディップコーティング、スロットダイコーティング、ドクターブレードコーティングおよびインクジェット印刷からなる群より選択されるプロセスによって行われる、工程;
(iv)溶液から正孔注入層を、工程(iii)で作製したSAM上に、好ましくは、スピンコーティング、ディップコーティング、スロットダイコーティング、ドクターブレードコーティングおよびインクジェット印刷からなる群より選択されるプロセスによって成膜する工程;
(v)溶液から中間層を、工程(iv)で作製した前記正孔注入層上にスピンコーティング、ディップコーティング、スロットダイコーティング、ドクターブレードコーティングおよびインクジェット印刷からなる群より選択されるプロセスによって成膜してもよい工程;
(vi)溶液から有機発光層を、工程(iii)で作製した前記正孔注入層または工程(v)で作製した中間層上にスピンコーティング、ディップコーティング、スロットダイコーティング、ドクターブレードコーティングおよびインクジェット印刷からなる群より選択されるプロセスによって成膜する工程;および
(vii)カソードを工程(vi)で作製した前記有機発光層上に金属、金属酸化物または金属ハロゲン化物の熱蒸着、好ましくは、NaF/Al/Agカソードを前記有機発光層上に成膜する工程
を含む。
A preferred method according to the invention comprises the following steps:
(I) Preferably a step of forming a copper patterned metal tracking on a glass substrate by electroless plating, preferably forming a solution of the metal ions on the glass substrate, The pattern forming metal tracking is formed by forming a solution of a reducing agent on the substrate so that the metal ions and the reducing agent react together in the reaction solution to form a conductive metal region on the substrate. Forming a step;
(Ii) treating the patterned metal tracking with 1-5 M acetic acid solution to remove all oxides from the surface of the metal and immediately drying;
(Iii) A step of forming a compound capable of forming SAM from a solution on the surface of the patterned metal tracking prepared in step (ii), wherein the compound capable of forming SAM is the patterned metal tracking. Having a portion that can be adsorbed on the surface of the substrate and further having a hydrophilic portion, and the film formation is preferably selected from the group consisting of spin coating, dip coating, slot die coating, doctor blade coating, and inkjet printing. Performed by the process
(Iv) A hole injection layer from solution is applied onto the SAM made in step (iii), preferably by a process selected from the group consisting of spin coating, dip coating, slot die coating, doctor blade coating and ink jet printing. Forming a film;
(V) forming an intermediate layer from the solution on the hole injection layer prepared in step (iv) by a process selected from the group consisting of spin coating, dip coating, slot die coating, doctor blade coating, and inkjet printing; An optional step;
(Vi) Spin coating, dip coating, slot die coating, doctor blade coating and ink jet printing on the organic light emitting layer from the solution on the hole injection layer prepared in step (iii) or the intermediate layer prepared in step (v) Forming a film by a process selected from the group consisting of: and (vii) thermal evaporation of a metal, metal oxide or metal halide on the organic light emitting layer produced in step (vi), preferably NaF / Al / Ag cathode is formed on the organic light emitting layer.
典型的なOLED1の基本構造の断面を図1aに示す。ガラスまたはプラスチック基板2は、例えば、10ミクロン未満のオーダーのメッシュを有するパターン形成金属トラッキングの形態の金属(例えば、銅またはアルミニウム)アノードを備えた透明アノード層4を支持しており、その上には、正孔注入層6、中間層8、有機発光層10およびカソード12が成膜されている。正孔注入層6は、アノード層4と発光層10の正孔エネルギーレベルのマッチングを補助し、導電性の透明ポリマーを含む。カソード12は、例えば、フッ化ナトリウム、アルミニウムおよび銀の三層を備える。アノードおよびカソードに対するコンタクトワイヤ14と16はそれぞれ、電源18への接続をもたらす。
A cross section of the basic structure of a
いわゆる「ボトムエミッション型」デバイスでは、多層サンドイッチが平面ガラス基板の前面に成膜され、反射性の電極層(通常、カソード)は基板から最も遠く、それにより、発光層の内部で生じた光は、基板からデバイスの外に出て結合する。ボトムエミッション型1aの一例を図1aに示す。図中、光20は透明アノード4と基板2から放射され、カソード12は反射性である。
In so-called “bottom emission” devices, a multilayer sandwich is deposited on the front side of a flat glass substrate, and the reflective electrode layer (usually the cathode) is furthest from the substrate, so that the light generated inside the light-emitting layer is Bond out of the device, out of the device. An example of the bottom emission type 1a is shown in FIG. 1a. In the figure, light 20 is emitted from the
逆に、いわゆる「トップエミッション型」では、多層サンドイッチは基板2の裏面に配設され、発光層10の内部で生じた光は、基板2を通過することなく透明電極層12から外部で結合する。トップエミッション型1bの一例を図1bに示す。通常、透明電極層12はカソードであるが、アノードから放射されるデバイスもまた構築され得る。カソード層12は、例えば、カソード層の厚さをおよそ50〜100nm未満に維持することにより実質的に透明にすることができる。
In contrast, in the so-called “top emission type”, the multilayer sandwich is disposed on the back surface of the
本発明によるボトムエミッション型デバイスの断面を図2に示す。ガラスまたはプラスチック基板2は、100nmオーダー厚のパターン形成金属トラッキングの形態の金属(例えば、銅)アノードを備えた透明アノード層4を支持している。これは、例えば、無電解めっき手法(WO−A−2004/068389に開示されたものなど)またはブランケットイオンスパッタリング(例えば、Leybold(登録商標)ブランケットスパッタリング)によって成膜され得る。金属トラッキング4上には、前記金属アノードの表面上に吸着され得る部分と親水性部分とを有する化合物、例えば、親水性ベンゾトリアゾール誘導体(5−ヒドロキシベンゾトリアゾールまたは5−カルボキシベンゾトリアゾールなど)からなるSAM22が成膜されている。該SAM上に正孔注入層6が成膜される。次いで、中間層8、有機発光層10およびカソード12が連続的に成膜される。正孔注入層6は、アノード層4と発光層10の正孔エネルギーレベルのマッチングを補助し、導電性の透明ポリマーを含む。カソード12は、例えば、銀、アルミニウムおよびフッ化ナトリウムの三層(triilayer)を備える。アノードおよびカソードに対するコンタクトワイヤ14と16はそれぞれ、電源18への接続をもたらす。
A cross section of a bottom emission device according to the present invention is shown in FIG. A glass or
本発明は、以下の実施例を考察することによってさらに理解され得よう。 The present invention may be further understood by considering the following examples.
種々のSAMで処理した基材の調製および得られた被処理基材の水接触角の測定
(a)2インチ(5.08cm)の100nmの銅基板をLeybold(登録商標)ブランケットスパッタリングによって調製した。上面に成膜された銅アノードを有する得られた基板を、次いで、SAMとしての使用のために選択した分子溶液からの成膜のために調製した。その方法は以下のとおりである。
Preparation of various SAM treated substrates and measurement of water contact angle of the resulting treated substrate (a)
(b)SAMインク調製物を調製した。これを行うため、10ml容バイアルをテトラヒドロフランで洗浄し、窒素ガンで吹き付け乾燥した。この10ml容バイアル内に、不活性窒素雰囲気のグローブボックス内で試験対象の所望量のSAM物質を量り入れた。適当な量の所望の溶媒(本試験ではイソプロピルアルコール)を同10ml容バイアルに、同じ条件下のこのグローブボックス内で添加した。次いで、混合物を1〜2分間ボルテックスした後、加熱ブロックに1時間または完全に溶解して溶液状態になるまで入れた。 (B) A SAM ink preparation was prepared. To do this, a 10 ml vial was washed with tetrahydrofuran and dried by blowing with a nitrogen gun. In the 10 ml vial, a desired amount of SAM substance to be tested was weighed in a glove box with an inert nitrogen atmosphere. An appropriate amount of the desired solvent (isopropyl alcohol in this test) was added to the same 10 ml vial in this glove box under the same conditions. The mixture was then vortexed for 1-2 minutes and then placed in a heating block for 1 hour or completely until dissolved.
(c)また、酢酸溶液浴を調製した。これは、0.45μmのPVDF(ポリフッ化ビニリデン)フィルターを使用し、ビーカー内への200mlまでの2M酢酸の濾過を伴った。次いでビーカーを60℃まで加熱した。使用前、溶液の温度を少なくとも20〜30分間安定化させた。 (C) An acetic acid solution bath was also prepared. This used a 0.45 μm PVDF (polyvinylidene fluoride) filter, with filtration of up to 200 ml of 2M acetic acid into a beaker. The beaker was then heated to 60 ° C. Prior to use, the temperature of the solution was allowed to stabilize for at least 20-30 minutes.
(d)2インチパネルの前処理
上記工程(a)で調製した2インチ(5.08cm)の基板を、UV処理を用いて120秒間洗浄し、有機混入物(あれば)を除去した。次いで、基板を上記工程(c)で調製した60℃の2M酢酸のビーカー内に1分ないし3分間入れ、酸化物をすべて金属表面から除去した。次いで、基板を抽出し、窒素ブローガンで即座に乾燥させた(水すすぎなし)。
(D) Pretreatment of 2 inch panel The 2 inch (5.08 cm) substrate prepared in the above step (a) was washed with UV treatment for 120 seconds to remove organic contaminants (if any). The substrate was then placed in a 2M acetic acid beaker prepared in step (c) above for 1 to 3 minutes to remove any oxide from the metal surface. The substrate was then extracted and immediately dried with a nitrogen blow gun (no water rinse).
(e)2インチの前処理パネルのSAM処理
2インチ(5.08cm)の前処理済み基板を、SAM処理のために即座にKarl−Sussスピンコーターに移した。この前処理済み基板を上記工程(b)で調製したSAM[これは、0.45μmのPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)フィルターを用いて濾過しておいた]で浸し、次いで、これを2分間放置した。次いで、基板を10mlのイソプロピルアルコール(0.45μmのPTFEを用いて濾過しておいた)ですすぎ洗浄した。このため、基板をまず、2mlのイソプロピルアルコールで浸した。次いで、基板を1000rpm/300rpms/60秒でスピンし、スピン中、さらに8mlの溶媒を加えた。この時間の終了時、上面にSAMが成膜された得られた基板を、窒素ガン中での脱水焼成に70℃で15分間供した。
(E) SAM Treatment of 2 Inch
一連の実験は、未処理銅(オゾン処理ありまたはなし)の水接触角を測定するために実施し、これを、銅表面を以下のような種々の化合物で処理した場合の水接触角と比較した。 A series of experiments were performed to measure the water contact angle of untreated copper (with or without ozone treatment) and compared to the water contact angle when the copper surface was treated with various compounds such as: did.
また、親水性基の位置の変化により表面エネルギーが変化すると考えられる。これにより、銅パターン形成基板に結合したとき該化合物のぬれ性が引き起こされ、したがって、ぬれ性が最大になる可能性がもたらされる。本発明者らの計算により、ぬれ性の最大化は、該親水性基をSAM分子上に、SAM分子の該表面への吸着部分が実際に該金属の表面に吸着されたときに該金属の表面からの最大距離に存在するように結合することによって達成され得ることが示されている。5−ヒドロキシベンゾトリアゾールおよび5−カルボキシトリアゾールは2つの例である。この着想は、化合物が同様に該金属アノードの表面に吸着されてSAMが形成され得る場合、ベンゼン環上のいずれかの位置に結合したときに親水性をもたらし得る任意の種類の基に適用され得る。 Further, it is considered that the surface energy changes due to the change of the position of the hydrophilic group. This causes the wettability of the compound when bonded to a copper patterned substrate, thus providing the potential for maximum wettability. According to the calculations of the present inventors, the maximization of the wettability is determined by the fact that the hydrophilic group is on the SAM molecule and the adsorption part of the SAM molecule on the surface is actually adsorbed on the surface of the metal. It has been shown that it can be achieved by coupling to exist at a maximum distance from the surface. 5-hydroxybenzotriazole and 5-carboxytriazole are two examples. This concept applies to any type of group that can provide hydrophilicity when attached to any position on the benzene ring, where the compound can also be adsorbed to the surface of the metal anode to form a SAM. obtain.
次の第2の実験では、SCA126−2(PEDT)との接触角を測定した。結果は表2に示したとおりである。 In the next second experiment, the contact angle with SCA126-2 (PEDT) was measured. The results are as shown in Table 2.
SAM処理基材の仕事関数および安定性の比較
(a)実施例1で調製した基板を、AC−2での光電子スペクトルを測定するため、すなわち、入射光子エネルギー(eV)に対する光電子量の平方根(これは、計数された光電子の数に正比例する)プロットを調べるために試験した。これにより、未処理銅のものに対するSAM処理銅の仕事関数の尺度が得られる。測定は、SAM処理の終了後、1分間行った。図3からわかるように、F4TCNQ、HOTBA、CBTA、HBTおよびHUTで処理した銅基板でのAC−2応答は、未処理銅と比べて高い仕事関数を示す。対照的に、MBIおよびMBTでのAC−2応答はどちらも、未処理銅と比べて低い仕事関数を示す。
Comparison of Work Function and Stability of SAM Treated Substrates (a) To measure the photoelectron spectrum at AC-2 of the substrate prepared in Example 1, ie, the square root of the photoelectron amount relative to the incident photon energy (eV) ( This was tested to examine the plot (which is directly proportional to the number of photoelectrons counted). This provides a measure of the work function of SAM-treated copper relative to that of untreated copper. The measurement was performed for 1 minute after completion of the SAM treatment. As can be seen from FIG. 3, the AC-2 response on copper substrates treated with F4TCNQ, HOTBA, CBTA, HBT and HUT shows a higher work function compared to untreated copper. In contrast, both AC-2 responses with MBI and MBT show a lower work function compared to untreated copper.
(b)上記(a)の場合と同じ手順に従ったが、今回は、基板の安定性を調べるため、測定を、SAM処理銅の調製後のいくつかの時点で行った。具体的には、測定を1分後、10分後および3時間後に行った。図4a、4b、4c、4d、4e、4fおよび4gから、HOTBA、CBTA、HBTおよびHUTで処理した銅基板では3時間の試験期間を通して優れた安定性が示されているが、F4TCNQ、MBIおよびMBTではすべて、不充分な安定性が示されており、その仕事関数は、3時間の期間中で未処理銅のものの方に移行しつつあることがわかる。例えば、銅表面をCBTAで処理した場合、エネルギーに対する平方根量のプロットは、未処理銅と比べて高エネルギー(およそ5.2eVより上)方向に離れるシフトがみられる。これにより、CBTA結合の結果として銅表面に明白な差がみられることが確認される、すなわち、安定なCBTA結合が確認される。 (B) The same procedure as in (a) above was followed, but this time measurements were taken at several times after the preparation of the SAM-treated copper to examine the stability of the substrate. Specifically, the measurement was performed after 1 minute, 10 minutes, and 3 hours. Figures 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f and 4g show excellent stability over a 3 hour test period for copper substrates treated with HOTBA, CBTA, HBT and HUT, but F4TCNQ, MBI and All MBTs show inadequate stability and it can be seen that their work function is moving towards that of untreated copper over a period of 3 hours. For example, when the copper surface is treated with CBTA, the plot of the square root amount versus energy shows a shift away in the direction of higher energy (above about 5.2 eV) compared to untreated copper. This confirms that there is a clear difference on the copper surface as a result of CBTA binding, i.e. stable CBTA binding.
CBTA SAMを含むOLEDの作製
以下のものを備えたOLEDデバイスを作製した:
基板は、Corningから入手したガラスである。
Fabrication of OLEDs containing CBTA SAMs OLED devices with the following were fabricated:
The substrate is glass obtained from Corning.
アノードは、実施例1に記載のブランケットスパッタリング手法によって基板上に成膜した100nm厚の銅アノードである。銅は、金属グリッド内に光パターニング手法によってパターン形成した。 The anode is a 100 nm thick copper anode formed on a substrate by the blanket sputtering method described in Example 1. Copper was patterned in a metal grid by photo-patterning techniques.
調製した基板をUV処理を用いて120秒間洗浄し、有機混入物(あれば)を除去した。次いで、基板を、調製済みの60℃の2M酢酸のビーカー内に1分間入れ、酸化物をすべて金属表面から除去した。次いで、基板を抽出し、窒素ブローガンで即座に乾燥させた(水すすぎなし)。 The prepared substrate was washed for 120 seconds using UV treatment to remove organic contaminants (if any). The substrate was then placed in a prepared 60 ° C. 2M acetic acid beaker for 1 minute to remove any oxide from the metal surface. The substrate was then extracted and immediately dried with a nitrogen blow gun (no water rinse).
SAMは、存在させる場合、5−カルボキシベンゾトリアゾール(ベンゾトリアゾール−5−カルボン酸としても知られている)であり、銅アノード上にスピンコーティングによって成膜し、実施例1に記載のSAM層を得る。「短時間SAM」デバイスでは基板を1分間のSAM処理に供し、一方、「長時間SAM」デバイスでは基板を3分間のSAM処理に供する。対照として、イソプロピルアルコールのみをスピナーに含め、5−カルボキシベンゾトリアゾールなしのさらなるデバイスを作製した(「IPAすすぎ」デバイス)この対照は、観察される有益性(あれば)がSAM単独によるものかどうか、または有益性(あれば)が溶媒でのすすぎに起因するものかどうか(「IPAすすぎ」デバイスの場合、溶媒でのすすぎは行うがSAM分子は存在しないため)を調べるために含める。 The SAM, when present, is 5-carboxybenzotriazole (also known as benzotriazole-5-carboxylic acid) and is deposited on a copper anode by spin coating to form the SAM layer described in Example 1. obtain. In a “short time SAM” device, the substrate is subjected to a 1 minute SAM process, whereas in a “long time SAM” device, the substrate is subjected to a 3 minute SAM process. As a control, isopropyl alcohol alone was included in the spinner to make a further device without 5-carboxybenzotriazole ("IPA rinse" device). This control is whether the observed benefit (if any) is due to SAM alone Or if the benefit (if any) is due to rinsing with a solvent (in the case of an “IPA rinsing” device, rinsing with solvent but no SAM molecules present).
正孔注入物質は、Heraeusから市販されている1:2.5のPEDT:PSS比のPEDT:PSSであるPH510である。5%DMSO(重量基準)をPH510に添加し、導電性を>300Scm−1まで増大させる。 The hole injection material is PH510, a PEDT: PSS ratio of 1: 2.5 PEDT: PSS commercially available from Heraeus. 5% DMSO (by weight) is added to PH510 to increase the conductivity to> 300 Scm-1.
中間層物質はコポリマー1(50%のモノマー1、42.5%のFDAモノマーおよび7.5%の架橋剤TFBBCBを含むコムポリマー(compolymer)−上記参照)である。エレクトロルミネセント層はブレンド、すなわち、コポリマー2とモノマー2のブレンド(上記参照)である。カソードはNaF(2nm)/Al(100nm)/Ag(100nm)である。
The interlayer material is Copolymer 1 (compolymer comprising 50
正孔注入層は、溶液からスピンコーティングにより、Karl−Sussスピンコーターを用いて成膜した(スピン速度1500rpmで60秒間,大気中)。次いで、これを大気中で130℃にて15分間乾燥させた。得られた正孔注入層は150nm厚であった。 The hole injection layer was formed by spin coating from a solution using a Karl-Suss spin coater (spin speed of 1500 rpm for 60 seconds in the atmosphere). This was then dried in air at 130 ° C. for 15 minutes. The resulting hole injection layer was 150 nm thick.
次いで、コポリマー1中間層(上記参照)を、キシレン溶液からKarl−Sussスピンコーターを用いて、先の工程で各試験デバイス上に成膜した正孔注入層上に成膜した(グローブボックス内でスピン速度150rpmにて6秒間;次いで、N2グローブボックス内で180℃にて60分間、X結合させ、中間層を乾燥)。得られたコポリマー1中間層は22nm厚であった。
A
各中間層を各試験デバイス上に成膜した後、次いで、コポリマー2とモノマー2からなるブレンド(上記参照)であるエレクトロルミネセント層を、キシレン溶液からKarl−Sussスピンコーターを用いて、先の工程で各試験デバイス上に成膜した中間層上に成膜した(グローブボックス内でスピン速度1500rpmにて7秒間.次いで、これをグローブボックス内で130℃にて10分間で焼成)。得られたコポリマー2:モノマー2ブレンドのエレクトロルミネセント層は100nm厚であった。
After each interlayer was deposited on each test device, the electroluminescent layer, which was a blend of
最後に、エレクトロルミネセント層を各試験デバイスの各中間層上に成膜した後、各試験デバイスに、真空内での連続熱蒸着によってフッ化ナトリウム(2nm)、アルミニウム(100nm)および銀(100nm)の連続層をブランケット成膜し、三層NaF/Al/Agカソードを得た。 Finally, after depositing an electroluminescent layer on each intermediate layer of each test device, each test device was subjected to sodium fluoride (2 nm), aluminum (100 nm) and silver (100 nm) by continuous thermal evaporation in vacuum. ) Was formed into a blanket film to obtain a three-layer NaF / Al / Ag cathode.
上記手順に従って作製した試験デバイスの詳細は、以下の表3のとおりである: Details of the test devices made according to the above procedure are as shown in Table 3 below:
・イソプロピルアルコールすすぎ洗浄により対照デバイスと同一の電流密度が得られた−イソプロピルアルコール処理はデバイス性能に影響しなかった、したがって、イソプロピルアルコールすすぎ洗浄は漏洩電流の低減を担わないことを示す。
• Isopropyl alcohol rinse gave the same current density as the control device—Isopropyl alcohol treatment did not affect device performance, thus indicating that isopropyl alcohol rinse does not contribute to reducing leakage current.
・SAM層を含めることにより、銅アノードを備えたデバイスの電流密度が金アノードで得られる電流密度レベル近くまで高められた。 -Inclusion of the SAM layer increased the current density of the device with the copper anode to near the current density level obtained with the gold anode.
・短時間SAM処理と長時間SAM処理間にはほとんど差がないようであった。 -There seemed to be almost no difference between short-time SAM processing and long-time SAM processing.
最良のデバイスの測定(図7〜9参照)により、以下のことが示される:
・SAMスプリットにより、銅アノードの電流密度が対照金アノードアノードで得られるレベル近くまで高まることが確認される。
The best device measurements (see FIGS. 7-9) show that:
SAM split confirms that the current density of the copper anode is increased to a level close to that obtained with the control gold anode anode.
・さらに、短時間SAM処理と長時間SAM処理間にはほとんど差がないようであることが確認される。 Furthermore, it is confirmed that there is almost no difference between the short-time SAM process and the long-time SAM process.
・イソプロピルアルコールすすぎ洗浄スプリットでは銅対照スプリットと同一の電流密度が得られた。したがって、SAM処理した銅でみられる電流密度の増大が、単に基板のさらなる加工によるものではなく、実際にSAMによるものであることが確認される。 The isopropyl alcohol rinse wash split gave the same current density as the copper control split. Thus, it is confirmed that the increase in current density seen with SAM-treated copper is not simply due to further processing of the substrate, but is actually due to SAM.
これらの実験で作製したデバイスの1000Cd/m2におけるデバイスデータは、以下の表4に示したとおりである: Device data at 1000 Cd / m 2 for the devices produced in these experiments is as shown in Table 4 below:
・短時間SAM処理と長時間SAM処理間にはほとんど差がないようである。 There seems to be little difference between short-time SAM processing and long-time SAM processing.
・イソプロピルアルコールすすぎ洗浄スプリットでは銅対照スプリットと同様の効率がもたらされる−すなわち、SAM処理した銅でみられる効率の増大は、単に基板のさらなる加工によるものではなく、実際にSAMによるものである。 The isopropyl alcohol rinse wash split provides similar efficiency to the copper control split—ie, the increased efficiency seen with SAM-treated copper is not simply due to further processing of the substrate, but is actually due to the SAM.
したがって、上記表から、5−カルボキシトリアゾールを含めた本発明によるデバイスの性能は(短時間処理であれ長時間処理であれ)、銅対照デバイス(およびイソプロピルアルコール対照デバイス)よりも有意に良好であることがわかる。さらに、該性能(特に短時間処理では)、金対照デバイスのものにかなり近いことがわかる。これは、SAM層を含めることが、実際に、接触抵抗の低減とぬれ性の増大の所望の二重効果を有するという強力な証拠を示す。 Thus, from the above table, the performance of the device according to the invention including 5-carboxytriazole (whether short or long treatment) is significantly better than the copper control device (and isopropyl alcohol control device). I understand that. Furthermore, it can be seen that the performance (especially for short time processing) is quite close to that of the gold control device. This shows strong evidence that including a SAM layer actually has the desired dual effect of reducing contact resistance and increasing wettability.
Claims (20)
(i)基板上に金属アノードを成膜する工程;
(ii)前記金属アノードの表面上にSAMを形成し得る化合物を成膜する工程であって、前記化合物は、前記金属アノードの表面上に吸着され得る部分と親水性部分とを有し、前記SAMが、ベンゾトリアゾール誘導体またはインダゾール誘導体からなる、工程;および
(iii)該SAM上に正孔注入層を成膜する工程
を含む、有機電子デバイスの製造方法。 The following steps:
(I) forming a metal anode on the substrate;
A step of forming a compound capable of forming a SAM on (ii) the metal anode surface, the compound possess a portion and a hydrophilic moiety which can be adsorbed on the metal anode surface, the A method in which the SAM comprises a benzotriazole derivative or an indazole derivative ; and (iii) forming a hole injection layer on the SAM.
(i)パターン形成金属層をガラス基板上に無電解めっきによって成膜する工程であって、前記ガラス基板上に還元剤の溶液を、該金属イオンと該還元剤が反応溶液中で一緒に反応して前記基板上に導電性金属領域が形成されるように成膜することにより、前記パターン形成金属層を形成する、工程;
(ii)該パターン形成金属層を1〜5Mの酢酸溶液で処理し、すべての酸化物を該金属の表面から除去し、直後に乾燥させる工程;
(iii)溶液からSAMを形成し得る化合物を、工程(ii)で作製した前記パターン形成金属層の表面上に成膜する工程であって、SAMを形成し得る前記化合物は前記パターン形成金属層の表面上に吸着され得る部分を有し、さらに親水性部分を有し、前記成膜は、スピンコーティング、ディップコーティング、スロットダイコーティング、ドクターブレードコーティングおよびインクジェット印刷からなる群より選択されるプロセスによって行われる、工程;
(iv)溶液から正孔注入層を、工程(iii)で作製したSAM上にスピンコーティング、ディップコーティング、スロットダイコーティング、ドクターブレードコーティングおよびインクジェット印刷からなる群より選択されるプロセスによって成膜する工程;
(v)溶液から中間層を、工程(iv)で作製した前記正孔注入層上にスピンコーティング、ディップコーティング、スロットダイコーティング、ドクターブレードコーティングおよびインクジェット印刷からなる群より選択されるプロセスによって成膜してもよい工程;
(vi)溶液から有機発光層を、工程(iii)で作製した前記正孔注入層または工程(v)で作製した中間層上にスピンコーティング、ディップコーティング、スロットダイコーティング、ドクターブレードコーティングおよびインクジェット印刷からなる群より選択されるプロセスによって成膜する工程;および
(vii)カソードを工程(vi)で作製した前記有機発光層上に成膜する工程
を含む、有機発光ダイオードの作製のための請求項13〜19のいずれか一項に記載の方法。 The following steps:
(I) patterning a metal layer comprising the steps of forming a film by electroless plating on a glass substrate, a solution of a reducing agent prior Symbol glass substrate, the metal ions and the reducing agent together in the reaction solution Forming the patterned metal layer by forming a film so that a conductive metal region is formed on the substrate by reaction;
(Ii) treating the patterned metal layer with 1-5M acetic acid solution to remove all oxides from the surface of the metal and immediately drying;
(Iii) forming a SAM-forming compound from a solution on the surface of the pattern-forming metal layer prepared in step (ii), wherein the SAM-forming compound is the pattern-forming metal layer Having a portion that can be adsorbed on the surface of the substrate and further having a hydrophilic portion, wherein the film formation is performed by a process selected from the group consisting of spin coating, dip coating, slot die coating, doctor blade coating, and inkjet printing. Performed, steps;
(Iv) forming a hole injection layer from the solution on the SAM prepared in step (iii) by a process selected from the group consisting of spin coating, dip coating, slot die coating, doctor blade coating, and inkjet printing; ;
(V) forming an intermediate layer from the solution on the hole injection layer prepared in step (iv) by a process selected from the group consisting of spin coating, dip coating, slot die coating, doctor blade coating, and inkjet printing; An optional step;
(Vi) Spin coating, dip coating, slot die coating, doctor blade coating and ink jet printing on the organic light emitting layer from the solution on the hole injection layer prepared in step (iii) or the intermediate layer prepared in step (v) step deposited by a process selected from the group consisting of; and (vii) a cathode in the organic light-emitting layer prepared in the step (vi) comprises a film to process claims for the production of organic light emitting diodes The method according to any one of 13 to 19 .
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