JP7691884B2 - Electronic device, organic electroluminescence device, display device, and lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、電子素子、並びに、これを用いた有機エレクトロルミネッセンス(以下、エレクトロルミネッセンス(電界発光)を「EL」と記す場合がある。)素子、表示装置、及び照明装置に関する。 The present invention relates to an electronic device, and an organic electroluminescence (hereinafter, electroluminescence (field emission) may be abbreviated as "EL") device, display device, and lighting device that use the electronic device.
近年、有機物に電界を印加した時に発する光を利用する有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、「有機EL素子」と略す場合がある。)を用いた表示装置や照明装置の研究開発が盛んに行われ、その普及が急速に進んでいる。また、近年、その更なる性能向上のために、電荷輸送層として有機物よりも抵抗の低い無機物を用いる有機-無機ハイブリッド素子の開発が盛んである。その中でも特に、溶液プロセスで成膜する金属酸化物導電膜の開発が盛んである。 In recent years, there has been active research and development into display devices and lighting devices that use organic electroluminescence elements (hereinafter sometimes abbreviated as "organic EL elements"), which utilize the light emitted when an electric field is applied to organic materials, and their widespread use is progressing rapidly. In addition, in recent years, in order to further improve their performance, there has been active development of organic-inorganic hybrid elements that use inorganic materials with lower resistance than organic materials as the charge transport layer. Among these, there has been particularly active development of metal oxide conductive films formed by solution processing.
一般に有機EL素子において、良好な特性を得るためには、素子内部の光学干渉を適切に制御する必要があり、そのためには、数十nm以上の厚膜の電荷輸送層が必要となる。しかしながら、一部の透明導電膜を除いて、一般的な金属酸化物は、可視光領域において光を吸収してしまうため、有機EL素子内部に厚い金属酸化物層を設けた場合、電荷の再結合により発せられた光が金属酸化物層に吸収されて発光効率が低下してしまう。そのため、金属酸化物を数十nm以上の厚膜で利用した際に高い発光効率を得る事は難しいという課題がある。また、この課題は、有機EL素子に限らず、有機太陽電池等の電子素子(特には、光学素子)における一般的な課題と言える。 In general, in order to obtain good characteristics in an organic EL element, it is necessary to properly control the optical interference inside the element, and for this purpose, a charge transport layer with a thickness of several tens of nm or more is required. However, with the exception of some transparent conductive films, general metal oxides absorb light in the visible light range, so when a thick metal oxide layer is provided inside an organic EL element, the light emitted by the recombination of charges is absorbed by the metal oxide layer, reducing the luminous efficiency. Therefore, there is a problem that it is difficult to obtain high luminous efficiency when using a metal oxide in a thick film of several tens of nm or more. Moreover, this problem is not limited to organic EL elements, but can be said to be a general problem in electronic elements such as organic solar cells (especially optical elements).
溶液プロセスで利用可能な、可視光領域において無色透明な金属酸化物として、リン酸と三酸化タングステンからなるリンタングステン酸(PWA)が知られている。該PWAに含まれる三酸化タングステンは、電気抵抗が高いものの、一度、電流を流すとタングステンが還元されて、電気抵抗が低下する。しかしながら、該PWAは、タングステンが還元された際に、混合原子価状態になるために、青色に着色してしまうという問題がある。 Phosphotungstic acid (PWA), which is made of phosphoric acid and tungsten trioxide, is known as a colorless and transparent metal oxide in the visible light region that can be used in solution processes. The tungsten trioxide contained in this PWA has high electrical resistance, but once an electric current is passed through it, the tungsten is reduced and the electrical resistance decreases. However, when tungsten is reduced in this PWA, it enters a mixed valence state, which causes the PWA to be colored blue, which is a problem.
一方、ドライプロセスで成膜する透明導電膜としてよく知られているスズ添加酸化インジウム(ITO)では、スパッタ成膜の際の酸素分圧等の条件を変える事で金属の価数を制御し、可視光領域において高透明性を実現している(非特許文献1)。 On the other hand, in the case of tin-doped indium oxide (ITO), which is well known as a transparent conductive film formed by a dry process, the metal valence is controlled by changing conditions such as the oxygen partial pressure during sputtering film formation, achieving high transparency in the visible light region (Non-Patent Document 1).
上述のように、スズ添加酸化インジウム(ITO)では、スパッタ成膜の際の酸素分圧等の条件を変える事で金属の価数を制御することができるが、溶液プロセスにおいては、金属の価数を制御することは難しい。従って、溶液プロセスで成膜でき、金属酸化物を含みつつも、高導電性と可視光領域での高透明性とを両立した電荷輸送層を具える電子素子の開発が課題となっている。 As mentioned above, in the case of tin-doped indium oxide (ITO), the metal valence can be controlled by changing conditions such as the oxygen partial pressure during sputtering deposition, but it is difficult to control the metal valence in a solution process. Therefore, the challenge is to develop an electronic device that can be deposited by a solution process and has a charge transport layer that contains metal oxide and yet has both high conductivity and high transparency in the visible light range.
そこで、本発明は、上記従来技術の問題を解決し、金属酸化物を含みつつ、高導電性と可視光領域での高透明性とを両立した電荷輸送層を具える電子素子を提供することを課題とする。
また、本発明は、かかる電子素子を用いた有機EL素子、表示装置及び照明装置を提供することを更なる課題とする。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional technology and to provide an electronic device having a charge transport layer that contains a metal oxide and has both high electrical conductivity and high transparency in the visible light region.
Another object of the present invention is to provide an organic EL element, a display device, and a lighting device that use such an electronic element.
上記課題を解決する本発明の要旨構成は、以下の通りである。 The gist of the present invention, which solves the above problems, is as follows:
本発明の電子素子は、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極の間に位置する電荷輸送層と、を具える電子素子において、
前記電荷輸送層が、金属酸化物と、該金属酸化物よりも還元性が高い化合物と、を含み、
前記金属酸化物よりも還元性が高い化合物の含有量が、前記金属酸化物100質量部に対して10質量部以下であることを特徴とする。
かかる本発明の電子素子は、金属酸化物を含みつつも、高導電性と可視光領域での高透明性とを両立することができる。
The electronic device of the present invention is an electronic device comprising an anode, a cathode, and a charge transport layer located between the anode and the cathode,
the charge transport layer comprises a metal oxide and a compound having a higher reducing ability than the metal oxide,
The content of the compound having a higher reducing ability than the metal oxide is 10 parts by mass or less per 100 parts by mass of the metal oxide.
The electronic device of the present invention contains a metal oxide and yet is capable of achieving both high electrical conductivity and high transparency in the visible light region.
本発明の電子素子の好適例においては、前記金属酸化物が、式:H3PW12O40で表されるリンタングステン酸である。この場合、電荷輸送層の可視光領域での透明性が更に向上し、また、電荷輸送層の平滑性が向上する。 In a preferred embodiment of the electronic device of the present invention, the metal oxide is phosphotungstic acid represented by the formula: H 3 PW 12 O 40. In this case, the transparency of the charge transport layer in the visible light region is further improved, and the smoothness of the charge transport layer is also improved.
本発明の電子素子の他の好適例においては、前記金属酸化物よりも還元性が高い化合物が、モリブデン酸、ヨウ化銅(I)、及びジピラジノ[2,3-f:2’,3’-h]キノキサリン-2,3,6,7,10,11-ヘキサカルボニトリル(HAT-CN)からなる群から選択される少なくとも一種である。この場合、電荷輸送層の透明性を高いレベルで維持することができる。 In another preferred embodiment of the electronic device of the present invention, the compound having a higher reducing ability than the metal oxide is at least one selected from the group consisting of molybdic acid, copper(I) iodide, and dipyrazino[2,3-f:2',3'-h]quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile (HAT-CN). In this case, the transparency of the charge transport layer can be maintained at a high level.
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、上記の電子素子と、発光層と、を具え、前記発光層が、前記陽極と前記陰極の間に位置することを特徴とする。かかる本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光効率が高い。 The organic electroluminescent element of the present invention comprises the electronic element described above and a light-emitting layer, and is characterized in that the light-emitting layer is located between the anode and the cathode. Such an organic electroluminescent element of the present invention has high light-emitting efficiency.
また、本発明の表示装置は、上記の有機エレクトロルミネッセンス素子を具えることを特徴とする。かかる本発明の表示装置は、発光効率が高い。 The display device of the present invention is characterized by comprising the organic electroluminescence element described above. Such a display device of the present invention has high luminous efficiency.
また、本発明の照明装置は、上記の有機エレクトロルミネッセンス素子を具えることを特徴とする。かかる本発明の照明装置は、発光効率が高い。 The lighting device of the present invention is characterized by comprising the organic electroluminescence element described above. Such a lighting device of the present invention has high luminous efficiency.
本発明によれば、金属酸化物を含みつつ、高導電性と可視光領域での高透明性とを両立した電荷輸送層を具える電子素子を提供することができる。
また、本発明によれば、かかる電子素子を用いた有機EL素子、表示装置及び照明装置を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide an electronic device having a charge transport layer that contains a metal oxide and has both high electrical conductivity and high transparency in the visible light region.
Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide an organic EL element, a display device, and a lighting device using such an electronic element.
以下に、本発明の電子素子、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置、及び照明装置を、その実施形態に基づき、詳細に例示説明する。 The electronic device, organic electroluminescence device, display device, and lighting device of the present invention will be described in detail below with reference to their embodiments.
<電子素子>
本発明の電子素子は、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極の間に位置する電荷輸送層と、を具える。そして、本発明の電子素子においては、前記電荷輸送層が、金属酸化物と、該金属酸化物よりも還元性が高い化合物と、を含み、前記金属酸化物よりも還元性が高い化合物の含有量が、前記金属酸化物100質量部に対して10質量部以下であることを特徴とする。
<Electronic elements>
The electronic device of the present invention includes an anode, a cathode, and a charge transport layer located between the anode and the cathode, and is characterized in that the charge transport layer contains a metal oxide and a compound having a higher reducing ability than the metal oxide, and the content of the compound having a higher reducing ability than the metal oxide is 10 parts by mass or less per 100 parts by mass of the metal oxide.
本発明の電子素子においては、電荷輸送層が、金属酸化物と、該金属酸化物よりも還元性が高い化合物と、を含み、電流が流れた際に、金属酸化物よりも還元性が高い化合物が還元されることで、金属酸化物の還元を抑制することができる。そして、金属酸化物の還元が抑制されることで、電荷輸送層の着色を防止して、可視光領域での高透明性を維持することができる。また、本発明の電子素子においては、前記金属酸化物よりも還元性が高い化合物の含有量が、前記金属酸化物100質量部に対して10質量部以下と少量であるため、電気伝導特性に与える影響が小さい。
従って、本発明の電子素子の電荷輸送層は、金属酸化物を含みつつも、高導電性と可視光領域での高透明性とを両立することができる。
In the electronic device of the present invention, the charge transport layer contains a metal oxide and a compound more reducible than the metal oxide, and when a current flows, the compound more reducible than the metal oxide is reduced, thereby suppressing the reduction of the metal oxide. By suppressing the reduction of the metal oxide, coloring of the charge transport layer can be prevented and high transparency in the visible light region can be maintained. In addition, in the electronic device of the present invention, the content of the compound more reducible than the metal oxide is small, at 10 parts by mass or less relative to 100 parts by mass of the metal oxide, so that the effect on electrical conductivity properties is small.
Therefore, the charge transport layer of the electronic device of the present invention can achieve both high electrical conductivity and high transparency in the visible light region while containing a metal oxide.
ここで、本発明において、金属酸化物よりも還元性が高い化合物の「還元性」は、XPSで判断する。具体的には、金属酸化物に添加することで、電流をかけた後において、低結合エネルギー側のスペクトル強度を低下させる作用を有する化合物を、金属酸化物よりも還元性が高い化合物とする。一例として、金属酸化物がタングステン(W)を含む金属酸化物である場合は、W4fのXPSスペクトルを測定することで、金属酸化物よりも還元性が高い化合物の「還元性」を評価できる。 Here, in the present invention, the "reducibility" of a compound that is more reducible than a metal oxide is determined by XPS. Specifically, a compound that, when added to a metal oxide, has the effect of lowering the spectral intensity on the low binding energy side after a current is applied is considered to be a compound that is more reducible than a metal oxide. As an example, when the metal oxide is a metal oxide that contains tungsten (W), the "reducibility" of a compound that is more reducible than a metal oxide can be evaluated by measuring the XPS spectrum of W4f.
前記金属酸化物よりも還元性が高い化合物(以下、「着色防止剤」と称することがある。)としては、可視光領域において、光吸収の少ないものが好ましく、下記構造式:
次に、本発明の電子素子の電荷輸送層の一例として、金属酸化物として、リンタングステン酸(PWA)を含み、金属酸化物よりも還元性が高い化合物(着色防止剤)として、ジピラジノ[2,3-f:2’,3’-h]キノキサリン-2,3,6,7,10,11-ヘキサカルボニトリル(HAT-CN)、リンモリブデン酸(PMA)、又はヨウ化銅(I)(CuI)を含む薄膜を例として詳述する。 Next, as an example of the charge transport layer of the electronic device of the present invention, a thin film containing phosphotungstic acid (PWA) as a metal oxide and dipyrazino[2,3-f:2',3'-h]quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile (HAT-CN), phosphomolybdic acid (PMA), or copper(I) iodide (CuI) as a compound (coloration inhibitor) with higher reducing properties than metal oxides will be described in detail.
図1に、リンタングステン酸(PWA)の薄膜の吸収スペクトルと、リンタングステン酸(PWA)とHAT-CNを含み、PWA100質量部に対して、HAT-CNを0.5質量部、1質量部、3質量部又は10質量部添加して形成した薄膜の吸収スペクトルを示す。
また、図2に、リンタングステン酸(PWA)の薄膜の吸収スペクトルと、リンタングステン酸(PWA)とリンモリブデン酸(PMA)を含み、PWA100質量部に対して、PMAを0.5質量部、1質量部、3質量部又は10質量部添加して形成した薄膜の吸収スペクトルを示す。
また、図3に、リンタングステン酸(PWA)の薄膜の吸収スペクトルと、リンタングステン酸(PWA)とCuIを含み、PWA100質量部に対して、CuIを0.5質量部、1質量部又は3質量部添加して形成した薄膜の吸収スペクトルを示す。
FIG. 1 shows the absorption spectrum of a thin film of phosphotungstic acid (PWA) and the absorption spectrum of a thin film containing phosphotungstic acid (PWA) and HAT-CN, and formed by adding 0.5 parts by mass, 1 part by mass, 3 parts by mass, or 10 parts by mass of HAT-CN to 100 parts by mass of PWA.
FIG. 2 shows the absorption spectrum of a thin film of phosphotungstic acid (PWA) and the absorption spectrum of a thin film containing phosphotungstic acid (PWA) and phosphomolybdic acid (PMA) formed by adding 0.5 parts by mass, 1 part by mass, 3 parts by mass, or 10 parts by mass of PMA to 100 parts by mass of PWA.
FIG. 3 shows the absorption spectrum of a thin film of phosphotungstic acid (PWA) and the absorption spectrum of a thin film containing phosphotungstic acid (PWA) and CuI, and formed by adding 0.5 parts by mass, 1 part by mass, or 3 parts by mass of CuI to 100 parts by mass of PWA.
図1~図3から、金属酸化物がリンタングステン酸(PWA)の場合、HAT-CN、PMA、CuIを加えても、可視光領域における吸収が増大していない事が分かる。 Figures 1 to 3 show that when the metal oxide is phosphotungstic acid (PWA), the addition of HAT-CN, PMA, or CuI does not increase absorption in the visible light region.
リンタングステン酸(PWA)を含む電荷輸送層を具える電子素子を駆動した際の着色を抑えるためには、添加剤(着色防止剤)がPWAよりも還元され易い事が求められ、この還元のされ易さは、上述のように、W4fのXPSスペクトルを測定する事で評価できる。 In order to suppress coloration when an electronic device having a charge transport layer containing phosphotungstic acid (PWA) is driven, the additive (coloration inhibitor) must be more easily reduced than PWA, and this ease of reduction can be evaluated by measuring the XPS spectrum of W4f, as described above.
図4は、リンタングステン酸(PWA)の薄膜のW4fのXPSスペクトルである。
また、図5は、リンタングステン酸(PWA)100質量部に対して、HAT-CNを3質量部添加して形成した薄膜のW4fのXPSスペクトルである。
また、図6は、リンタングステン酸(PWA)100質量部に対して、PMAを3質量部添加して形成した薄膜のW4fのXPSスペクトルである。
また、図7は、リンタングステン酸(PWA)100質量部に対して、CuIを3質量部添加して形成した薄膜のW4fのXPSスペクトルである。
FIG. 4 is an XPS spectrum of W4f of a thin film of phosphotungstic acid (PWA).
FIG. 5 shows an XPS spectrum of W4f of a thin film formed by adding 3 parts by mass of HAT-CN to 100 parts by mass of phosphotungstic acid (PWA).
FIG. 6 shows an XPS spectrum of W4f of a thin film formed by adding 3 parts by mass of PMA to 100 parts by mass of phosphotungstic acid (PWA).
FIG. 7 shows an XPS spectrum of W4f of a thin film formed by adding 3 parts by mass of CuI to 100 parts by mass of phosphotungstic acid (PWA).
図4に示すPWAの薄膜のXPSスペクトルは、図5~図7に示すPWAに対してHAT-CN、PMA又はCuIを添加して形成した薄膜のXPSスペクトルに比べて、低結合エネルギー側の肩の強度が大きい事が分かる。ここで、低結合エネルギー側の部分は、より価数の小さいタングステンの存在を表している。ピーク分離を行い、Wの原子価数の存在比をまとめたものを表1に示す。 The XPS spectrum of the thin film of PWA shown in Figure 4 shows that the intensity of the shoulder on the low binding energy side is greater than that of the XPS spectra of the thin films formed by adding HAT-CN, PMA, or CuI to PWA shown in Figures 5 to 7. Here, the part on the low binding energy side represents the presence of tungsten, which has a smaller valence. Peak separation was performed, and the abundance ratio of the valence of W is summarized in Table 1.
表1から分かるように、PWAの薄膜(添加剤無し)では、タングステン(W)の原子価が6のものが89.0%であり、残りの11%はそれよりも原子価が小さい。
一方、PWAに対してHAT-CNを加えた薄膜では、タングステン(W)の原子価が6のものが95.5%であり、PWAに対してPMAを加えた薄膜では、タングステン(W)の原子価が6のものが93.3%であり、PWAに対してCuIを加えた薄膜では、タングステン(W)の原子価が6のものが90.8%であり、いずれも、PWAの薄膜(添加剤無し)に比べて、原子価の高いタングステン(W)の割合が大きく、酸化されている事が分かる。従って、HAT-CN、PMA、及びCuIは、全てPWAを酸化する能力(PWAの還元を抑制する能力)を有している事が分かる。また、このことから、PWAが還元される際に、代わりにHAT-CN、PMA、CuIが還元される事が分かる。
なお、本発明では、HAT-CN、PMA、CuIに限られず、金属酸化物よりも還元性が高い化合物を着色防止剤として、金属酸化物に添加することで、金属酸化物の還元を抑制して、金属酸化物の着色を防止することができる。
As can be seen from Table 1, in the PWA thin film (without additives), 89.0% of the tungsten (W) has a valence of 6, and the remaining 11% has a lower valence.
On the other hand, in the thin film in which HAT-CN was added to PWA, 95.5% of the tungsten (W) had a valence of 6, in the thin film in which PMA was added to PWA, 93.3% of the tungsten (W) had a valence of 6, and in the thin film in which CuI was added to PWA, 90.8% of the tungsten (W) had a valence of 6. In either case, the proportion of tungsten (W) with a high valence is greater than that of the thin film of PWA (without additives), and it is found that it is oxidized. Therefore, it can be seen that HAT-CN, PMA, and CuI all have the ability to oxidize PWA (the ability to suppress the reduction of PWA). In addition, from this, it can be seen that when PWA is reduced, HAT-CN, PMA, and CuI are reduced instead.
In the present invention, by adding a compound having a higher reducing ability than the metal oxide as a discoloration inhibitor to the metal oxide, not limited to HAT-CN, PMA, or CuI, the reduction of the metal oxide can be suppressed and discoloration of the metal oxide can be prevented.
次に、本発明の電子素子の一実施態様を、図面を参照しながら詳細に説明する。図8は、本実施形態の電子素子の一例を説明するための断面模式図である。 Next, one embodiment of the electronic element of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Figure 8 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the electronic element of this embodiment.
図8に示す本実施形態の電子素子1においては、基板10上に陽極又は陰極となる電極20(図8では、陰極20)が設けられている。また、図8に示す電子素子1においては、電極20(図8では、陰極20)の上層に、金属酸化物に着色防止剤を添加してなる電荷輸送層30、機能層40が順に積層されており、最後に電極20の対向電極となる電極50(図2では、陽極50)が積層されている。ここで、機能層40は、有あっても無くてもよい。
In the
(基板10)
基板10は、ガラス、樹脂等の材料からできており、適宜用いる事ができる。基板10の材料は、1種のみを用いてもよいし、2種以上組み合わせて使用してもよい。
基板10に用いられるガラス材料としては、石英ガラス、ソーダガラス等が挙げられる。
一方、基板10に用いられる樹脂材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレート等が挙げられる。基板10の材料として、樹脂材料を用いた場合、柔軟性に優れた電子素子1が得られる。
基板10の平均厚さは、特に限定されないが、0.1~30mmであることが好ましく、0.1~10mmであることがより好ましい。
(Substrate 10)
The
Examples of glass materials used for the
On the other hand, examples of the resin material used for the
The average thickness of the
(電極20)
電極20には、一般的に電子素子で用いられる電極材料を好適に用いる事ができる。
例えば、ITO(インジウム酸化錫)、IZO(インジウム酸化亜鉛)、FTO(フッ素酸化錫)、InSnZnO(インジウム酸化亜鉛錫、ITZO)、In3O3、SnO2、Sb含有SnO2、Al含有ZnO等からなる導電性の高い透明電極や、アルミニウム、銀等からなる、反射率が高く、導電性の高い電極を適宜、用いる事ができる。
電極20(図2では、陰極20)の平均厚さは、特に制限されないが、10~500nmであることが好ましく、50~200nmであることがより好ましい。
(electrode 20)
For the
For example, a highly conductive transparent electrode made of ITO (indium tin oxide), IZO (indium zinc oxide), FTO (fluorine tin oxide), InSnZnO (indium zinc tin oxide, ITZO), In 3 O 3 , SnO 2 , Sb-containing SnO 2 , Al-containing ZnO, or the like, or an electrode having high reflectivity and high conductivity made of aluminum, silver, or the like can be appropriately used.
The average thickness of the electrode 20 (
(電荷輸送層30)
電荷輸送層30の材料としては、上述した金属酸化物に、該金属酸化物よりも還元性が高い化合物(着色防止剤)を添加したものが用いられる。
(Charge transport layer 30)
The material for the
--金属酸化物--
前記金属酸化物としては、ポリオキソメタレートが好ましく、ヘテロポリオキソメタレートが更に好ましい。該ヘテロポリオキソメタレートとは、ヘテロ原子(P5+、Si4+、Ge4+、Bi3+等)を中心とし、ポリ原子(W6+、Mo6+、V5+等)がヘテロ原子に酸素を介して配位した構造を有する化合物であり、ケギン(Keggin)型、ドーソン(Dawson)型等の構造が知られている。
--Metal oxides--
The metal oxide is preferably a polyoxometalate, more preferably a heteropolyoxometalate, which is a compound having a structure in which a heteroatom (P5 + , Si4 + , Ge4 + , Bi3 + , etc.) is at the center and polyatoms (W6 + , Mo6 + , V5 + , etc.) are coordinated to the heteroatom via oxygen, and structures such as Keggin type and Dawson type are known.
前記ポリオキソメタレートとしては、リンタングステン酸(PWA)、リンモリブデン酸(PMA)、ケイタングステン酸(SWA)等の酸や、これらの酸のナトリウム塩であるPWAのナトリウム塩(PWA-Na)、PMAのナトリウム塩(PMA-Na)等を用いる事ができる。
前記ポリオキソメタレートは、溶剤への溶解性が高く、溶剤に溶かしてインクとし塗布成膜することで数百nmの厚膜の電荷輸送層を形成し易い。なお、形成される膜は、表面が平滑であることが好ましい。
As the polyoxometalate, acids such as phosphotungstic acid (PWA), phosphomolybdic acid (PMA), silicotungstic acid (SWA), and the like, as well as the sodium salts of these acids, such as the sodium salt of PWA (PWA-Na) and the sodium salt of PMA (PMA-Na), can be used.
The polyoxometalate has high solubility in a solvent, and can be dissolved in a solvent to form an ink, which can be applied to form a film to easily form a charge transport layer having a thickness of several hundred nanometers. The film thus formed preferably has a smooth surface.
前記金属酸化物としては、式:H3PW12O40で表されるリンタングステン酸(PWA)が好ましい。リンタングステン酸(PWA)は、溶剤への溶解性が特に高く、また、可視光領域での透明性が高く、更には、電荷輸送層の形成にリンタングステン酸(PWA)を使用した場合、形成される膜(電荷輸送層)の平滑性が向上する。なお、不純物の濃度により、作製した膜の平滑性が異なるため、より平滑となる原材料を適宜選択して用いる事が好ましい。 The metal oxide is preferably phosphotungstic acid (PWA) represented by the formula: H 3 PW 12 O 40. Phosphotungstic acid (PWA) has particularly high solubility in solvents and high transparency in the visible light region. Furthermore, when phosphotungstic acid (PWA) is used to form a charge transport layer, the smoothness of the film (charge transport layer) formed is improved. Note that, since the smoothness of the film produced varies depending on the concentration of impurities, it is preferable to appropriately select and use raw materials that provide a smoother film.
電荷輸送層30中の金属酸化物の含有率は、90質量%以上が好ましく、95質量%以上が更に好ましく、また、99.9質量%以下が好ましく、99.5質量%以下が更に好ましく、99質量%以下がより一層好ましい。
The content of metal oxide in the
--金属酸化物よりも還元性が高い化合物--
前記金属酸化物よりも還元性が高い化合物は、使用する金属酸化物に応じて選択され、電子素子に電流を流した際に、金属酸化物の代わりに電子を受容できる化合物であればよい。ここで、化合物の「還元性」は、XPSで判断する。前記金属酸化物よりも還元性が高い化合物は、金属酸化物の還元による着色を抑制し、所謂、着色防止剤として作用する。
--Compounds with higher reducing properties than metal oxides--
The compound having a higher reducing ability than the metal oxide is selected according to the metal oxide to be used, and may be any compound capable of accepting electrons in place of the metal oxide when a current is passed through the electronic device. Here, the "reducibility" of the compound is determined by XPS. The compound having a higher reducing ability than the metal oxide suppresses coloration caused by the reduction of the metal oxide, and acts as a so-called coloration inhibitor.
前記金属酸化物よりも還元性が高い化合物としては、モリブデン酸等のポリオキソメタレート、ヨウ化銅(I)、ジピラジノ[2,3-f:2’,3’-h]キノキサリン-2,3,6,7,10,11-ヘキサカルボニトリル(HAT-CN)等の電子受容性有機化合物、更には、一般の有機EL素子で正孔注入層や電荷発生層中の電荷受容層の材料として用いられる化合物が好ましい。ここで、モリブデン酸は、モリブデンのオキソアニオンを含む化合物であり、該モリブデン酸には、リンモリブデン酸(PMA)等のポリオキソメタレートも包含される。
また、金属酸化物よりも還元性が高い化合物として、モリブデン酸、ヨウ化銅(I)、HAT-CNを使用した場合、金属酸化物の還元を抑制する効果が高く、金属酸化物の着色を更に抑制して、電荷輸送層の透明性を高いレベルで維持することができる。
Examples of compounds having a higher reducing ability than the metal oxides include polyoxometalates such as molybdic acid, copper(I) iodide, and electron-accepting organic compounds such as dipyrazino[2,3-f:2',3'-h]quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile (HAT-CN), as well as compounds used as materials for the hole injection layer and charge-accepting layer in the charge generation layer of general organic EL devices. Here, molybdic acid is a compound containing an oxoanion of molybdenum, and the molybdic acid also includes polyoxometalates such as phosphomolybdic acid (PMA).
In addition, when molybdic acid, copper(I) iodide, or HAT-CN is used as a compound having a higher reducing ability than a metal oxide, the effect of suppressing the reduction of the metal oxide is high, and the coloring of the metal oxide is further suppressed, thereby enabling the transparency of the charge transport layer to be maintained at a high level.
また、前記金属酸化物よりも還元性が高い化合物としては、前記金属酸化物が溶解するアルコール、アセトニトリル、エステル等の極性溶媒への溶解性が高い化合物が好ましい。具体的には、金属酸化物よりも還元性が高い化合物は、溶媒1mL当たり20mg以上溶解する事が好ましい。 In addition, as a compound having a higher reducing ability than the metal oxide, a compound having a high solubility in a polar solvent such as alcohol, acetonitrile, or ester in which the metal oxide dissolves is preferred. Specifically, a compound having a higher reducing ability than the metal oxide is preferably soluble in an amount of 20 mg or more per mL of solvent.
前記金属酸化物よりも還元性が高い化合物(着色防止剤)の含有量は、前記金属酸化物100質量部に対して10質量部以下である。金属酸化物よりも還元性が高い化合物の含有量が、前記金属酸化物100質量部に対して10質量部以下であれば、電荷輸送層30の電気伝導特性に与える影響が小さく、高い導電性を維持できる。
なお、前記金属酸化物よりも還元性が高い化合物(着色防止剤)の含有量は、前記金属酸化物の電気伝導性を著しく阻害しない限り、高い事が好ましい。金属酸化物よりも還元性が高い化合物(着色防止剤)の含有量が低いと、金属酸化物の着色防止の効果が小さい。具体的には、前記金属酸化物よりも還元性が高い化合物の含有量は、前記金属酸化物100質量部に対して、0.1質量部以上が好ましく、0.5質量部以上が更に好ましく、1質量部以上がより一層好ましく、また、5質量部以下が好ましく、3質量部以下が更に好ましい。特には、前記金属酸化物よりも還元性が高い化合物(着色防止剤)の含有量は、1質量部以上3質量部以下の範囲が好ましい。
The content of the compound (coloring inhibitor) having a higher reducing property than the metal oxide is 10 parts by mass or less relative to 100 parts by mass of the metal oxide. When the content of the compound having a higher reducing property than the metal oxide is 10 parts by mass or less relative to 100 parts by mass of the metal oxide, the effect on the electrical conductivity properties of the
The content of the compound (coloring inhibitor) having higher reducing ability than the metal oxide is preferably high as long as it does not significantly inhibit the electrical conductivity of the metal oxide. If the content of the compound (coloring inhibitor) having higher reducing ability than the metal oxide is low, the effect of preventing coloring of the metal oxide is small. Specifically, the content of the compound having higher reducing ability than the metal oxide is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, even more preferably 1 part by mass or more, and preferably 5 parts by mass or less, and even more preferably 3 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the metal oxide. In particular, the content of the compound (coloring inhibitor) having higher reducing ability than the metal oxide is preferably in the range of 1 part by mass or more and 3 parts by mass or less.
前記電荷輸送層30の厚さ(平均厚さ)は、100nm以上であることが好ましく、120nm以上であることが更に好ましい。なお、電荷輸送層30の厚さ(平均厚さ)の上限は、特に限定されるものではないが、効果とコストのバランスの観点から、1000nm以下が好ましく、500nm以下が更に好ましい。
ここで、電荷輸送層30の厚さ(平均厚さ)は、分光エリプソメトリー法等の非接触式光学膜厚測定装置や非接触式表面形状測定装置で測定することができる。
The thickness (average thickness) of the
Here, the thickness (average thickness) of the
(機能層40)
本発明の電子素子は、機能層40を有しても、有しなくても良いが、例えば、本発明の電子素子では、後述のように、有機EL素子を構成する層を機能層として用いる事ができる。また、本発明の電子素子は、有機EL素子以外の無機材料で構成されるダイオード素子や太陽電池素子等にも用いる事ができる。
(Functional Layer 40)
The electronic element of the present invention may or may not have a
(電極50)
電極50は、機能層40がある場合は、機能層40を構成する材料とスムーズに電荷をやり取りできるもの、機能層40がない場合は、電荷輸送層30を構成する材料とスムーズに電荷をやり取りできるものがよく、例えば、アルミニウム等の金属材料が好ましい。
電極50(図2では、陽極50)の平均厚さは、特に制限されないが、10~500nmであることが好ましく、50~200nmであることがより好ましい。
(electrode 50)
If the
The average thickness of the electrode 50 (
(形成方法)
図8に示す電子素子1において、全ての層を形成する方法は、特に制限されず、気相成膜法であるプラズマCVD、熱CVD、レーザーCVD等の化学蒸着法(CVD)、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、溶射法、そして液相成膜法である電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、ゾル・ゲル法、MOD法、スプレー熱分解法、微粒子分散液を用いたドクターブレード法、スピンコート法、インクジェット法、スクリーンプリンティング法等の印刷技術等を用いることができ、材料に応じた適切な方法を選択して用いることができる。
これらの方法は各層の材料の特性に応じて選択するのが好ましく、層ごとに作製方法が異なっていてもよい。
(Formation method)
In the
It is preferable to select these methods depending on the characteristics of the material of each layer, and the manufacturing method may differ for each layer.
<エレクトロルミネッセンス素子>
上述した機能層40は、有機EL素子や量子ドットEL素子等の発光素子の一部とすることができる。
順構造のEL素子においては、EL素子内部において、電荷を発生させ、発生により得られた電子を前記電荷輸送層30が受け取るキャリア輸送メカニズムが好ましい。
一方、逆構造のEL素子においては、陰極から前記電荷輸送層30に電子を注入・輸送し、機能層40に電子を注入するキャリア輸送メカニズムとなるが、電荷輸送層30から機能層40への電子注入を容易にするために、電荷輸送層30と機能層40の間に低仕事関数を有する材料からなる層を挿入する事が好ましい。そのような材料は、例えば、アルミニウムや銀等の金属、ITO等の透明導電膜である。光吸収やデバイスの面方向への電子伝導を抑える観点から、金属を用いる場合、低仕事関数を有する材料からなる層は、3nm以下の厚さで用いることが好ましい。
<Electroluminescence element>
The above-mentioned
In an EL element having a forward structure, a carrier transport mechanism in which charges are generated inside the EL element and the generated electrons are received by the
On the other hand, in an EL element having an inverted structure, a carrier transport mechanism is provided in which electrons are injected and transported from the cathode to the
<有機エレクトロルミネッセンス素子>
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、上述の電子素子と、発光層と、を具え、前記発光層が、前記陽極と前記陰極の間に位置することを特徴とする。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、上述の高導電性と可視光領域での高透明性とを両立した電子素子を具えるため、発光効率が高い。
<Organic electroluminescence element>
The organic electroluminescence device of the present invention comprises the above-mentioned electronic device and a light-emitting layer, the light-emitting layer being located between the anode and the cathode.
The organic electroluminescence device of the present invention has high luminous efficiency since it includes the electronic element that achieves both high electrical conductivity and high transparency in the visible light region.
本発明の一実施形態の有機EL素子は、基板上に陰極が設けられている、所謂、逆構造の有機EL素子であり、該陰極上に上述の電荷輸送層が設けられている。ここで、該電荷輸送層は、上述の金属酸化物と、該金属酸化物よりも還元性が高い化合物と、を含む。また、電荷輸送層の上部(基板に対して反対側)には、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極等を、この順で設けることができる。
なお、本発明の有機EL素子の構成は、これに限らず、陰極から陽極までの間に、少なくとも一層の発光層が含まれていればよく、本発明の有機EL素子の実施形態は、この例に限らない。
The organic EL element according to one embodiment of the present invention is a so-called inverted organic EL element having a cathode on a substrate, and the above-mentioned charge transport layer is provided on the cathode. Here, the charge transport layer contains the above-mentioned metal oxide and a compound having a higher reducing property than the metal oxide. In addition, an electron injection layer, an electron transport layer, a light-emitting layer, a hole transport layer, a hole injection layer, an anode, etc. can be provided in this order on the upper side of the charge transport layer (the opposite side of the substrate).
The configuration of the organic EL element of the present invention is not limited to this example, and it is sufficient that at least one light-emitting layer is included between the cathode and the anode, and the embodiment of the organic EL element of the present invention is not limited to this example.
<表示装置>
本発明の表示装置は、上述の有機エレクトロルミネッセンス素子を具えることを特徴とする。本発明の表示装置は、上述の有機エレクトロルミネッセンス素子を具えるため、発光効率が高い。
前記表示装置は、一般的に有機ELディスプレイの駆動に用いられるTFT回路等の上層に、本発明の有機EL素子を形成することで、形成できる。
<Display device>
The display device of the present invention is characterized by comprising the organic electroluminescence element described above.Since the display device of the present invention comprises the organic electroluminescence element described above, it has high luminous efficiency.
The display device can be formed by forming the organic EL element of the present invention on a layer above a TFT circuit or the like that is generally used to drive an organic EL display.
<照明装置>
本発明の照明装置は、上述の有機エレクトロルミネッセンス素子を具えることを特徴とする。本発明の照明装置は、上述の有機エレクトロルミネッセンス素子を具えるため、発光効率が高い。
前記照明装置は、一般的に有機EL照明に用いられる照明器具に、本発明の有機EL素子を組み込むことで、形成できる。
<Lighting equipment>
The lighting device of the present invention is characterized by comprising the organic electroluminescence element described above.Since the lighting device of the present invention comprises the organic electroluminescence element described above, the lighting device has high luminous efficiency.
The lighting device can be formed by incorporating the organic EL element of the present invention into a lighting fixture generally used for organic EL lighting.
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.
(比較例1-1及び実施例1-1~1-11)
以下のようにして、比較例1-1及び実施例1-1~1-11の電子素子1を製造した。
製造した電子素子1の構造は、図8に示す通りである。但し、作製した電子素子1は、機能層40を有しない。
(Comparative Example 1-1 and Examples 1-1 to 1-11)
The structure of the manufactured
幅15mm、厚さ150nmのITO付きガラス基板を洗浄、続いてUVオゾン処理し、窒素で満たしたグローブボックス中に移動した。173nmの膜厚が得られるように所定の濃度に調整したリンタングステン酸(PWA)のアセトニトリル溶液(比較例1-1)と、該溶液に、
リンタングステン酸(PWA)100質量部に対して0.5質量部のHAT-CNを添加した溶液(実施例1-1)と、
リンタングステン酸(PWA)100質量部に対して1質量部のHAT-CNを添加した溶液(実施例1-2)と、
リンタングステン酸(PWA)100質量部に対して3質量部のHAT-CNを添加した溶液(実施例1-3)と、
リンタングステン酸(PWA)100質量部に対して10質量部のHAT-CNを添加した溶液(実施例1-4)と、
リンタングステン酸(PWA)100質量部に対して0.5質量部のリンモリブデン酸(PMA)を添加した溶液(実施例1-5)と、
リンタングステン酸(PWA)100質量部に対して1質量部のリンモリブデン酸(PMA)を添加した溶液(実施例1-6)と、
リンタングステン酸(PWA)100質量部に対して3質量部のリンモリブデン酸(PMA)を添加した溶液(実施例1-7)と、
リンタングステン酸(PWA)100質量部に対して10質量部のリンモリブデン酸(PMA)を添加した溶液(実施例1-8)と、
リンタングステン酸(PWA)100質量部に対して0.5質量部のヨウ化銅(CuI)を添加した溶液(実施例1-9)と、
リンタングステン酸(PWA)100質量部に対して1質量部のヨウ化銅(CuI)を添加した溶液(実施例1-10)と、
リンタングステン酸(PWA)100質量部に対して3質量部のヨウ化銅(CuI)を添加した溶液(実施例1-11)と、を用意した。
A glass substrate with ITO having a width of 15 mm and a thickness of 150 nm was washed, then subjected to UV ozone treatment, and moved into a glove box filled with nitrogen. An acetonitrile solution of phosphotungstic acid (PWA) (Comparative Example 1-1) adjusted to a predetermined concentration so as to obtain a film thickness of 173 nm was added to the solution.
A solution (Example 1-1) in which 0.5 parts by mass of HAT-CN was added to 100 parts by mass of phosphotungstic acid (PWA),
A solution in which 1 part by mass of HAT-CN was added to 100 parts by mass of phosphotungstic acid (PWA) (Example 1-2);
A solution in which 3 parts by mass of HAT-CN was added to 100 parts by mass of phosphotungstic acid (PWA) (Example 1-3);
A solution in which 10 parts by mass of HAT-CN was added to 100 parts by mass of phosphotungstic acid (PWA) (Example 1-4);
A solution (Example 1-5) in which 0.5 parts by mass of phosphomolybdic acid (PMA) was added to 100 parts by mass of phosphotungstic acid (PWA);
A solution (Example 1-6) in which 1 part by mass of phosphomolybdic acid (PMA) was added to 100 parts by mass of phosphotungstic acid (PWA),
A solution (Example 1-7) in which 3 parts by mass of phosphomolybdic acid (PMA) was added to 100 parts by mass of phosphotungstic acid (PWA);
A solution (Example 1-8) in which 10 parts by mass of phosphomolybdic acid (PMA) was added to 100 parts by mass of phosphotungstic acid (PWA),
A solution (Example 1-9) in which 0.5 parts by mass of copper iodide (CuI) was added to 100 parts by mass of phosphotungstic acid (PWA);
A solution (Example 1-10) in which 1 part by mass of copper iodide (CuI) was added to 100 parts by mass of phosphotungstic acid (PWA);
A solution (Example 1-11) in which 3 parts by mass of copper iodide (CuI) was added to 100 parts by mass of phosphotungstic acid (PWA) was prepared.
各溶液を、スピンコーターのスピン台上に固定された基板上に滴下し、5000rpmで180秒間スピン回転させて、着色防止剤添加無しの電荷輸送層(比較例1-1)と、着色防止剤添加有りの電荷輸送層(実施例1-1~1-11)を塗布成膜した。この時、塗布したくない部分はマスクでカバーし、塗布後にマスクを取り除いた。次に、窒素下で150℃、10分間の加熱処理を施して、溶媒を除いた。
次に、真空チャンバー中に基板を移し、幅10mmのAlを1~10Å/秒の成膜レートで、厚さ12nmの陽極を蒸着成膜した。
続いて、真空チャンバー中から窒素で満たしたグローブボックス中に基板を取り出し、UV硬化接着剤を塗布したガラス管を素子部にかぶせてUV照射することで中空封止した。作製した素子の面積は、150mm2である。
Each solution was dropped onto a substrate fixed on the spin stage of a spin coater, and spun at 5000 rpm for 180 seconds to form a charge transport layer without the addition of a coloring inhibitor (Comparative Example 1-1) and a charge transport layer with the addition of a coloring inhibitor (Examples 1-1 to 1-11). At this time, the parts not to be coated were covered with a mask, and the mask was removed after coating. Next, a heat treatment was performed at 150°C for 10 minutes under nitrogen to remove the solvent.
Next, the substrate was transferred into a vacuum chamber, and an anode film of 12 nm in thickness was formed by vapor deposition of Al having a width of 10 mm at a film formation rate of 1 to 10 Å/sec.
Next, the substrate was taken out of the vacuum chamber into a glove box filled with nitrogen, and the element was covered with a glass tube coated with a UV-curable adhesive and irradiated with UV light to seal the hollow. The area of the fabricated element was 150 mm2 .
<検証のための測定結果:着色の評価>
作製した素子のAlの膜厚は12nmと薄く、可視光の一部を透過させられるため、吸収スペクトルの評価を行う事ができる。また、素子面積は10mm×15mmであり、一般の吸収スペクトル測定に用いる光の形状よりも十分に大きい。
始めに、素子のITO電極を陰極、Alを陽極として、電源をつなぎ、電圧をかけずに素子部の吸収スペクトルを測定した。
次に、素子に電圧を印加した。0Vから徐々に電圧を増大させて電流を流し、7Vまで増大させた。7Vで1分間保持した後、電圧の印加を止めた。再び素子部の吸収スペクトルを測定した。電圧印加前後の吸収スペクトルの差を図9~図12に示し、また、685nm、480nmにおける吸光度の差を表2、表3に示す。
<Measurement results for verification: Evaluation of coloring>
The thickness of the Al film of the fabricated element is as thin as 12 nm, and it is possible to evaluate the absorption spectrum because it transmits part of the visible light. In addition, the element area is 10 mm x 15 mm, which is sufficiently larger than the shape of the light used in general absorption spectrum measurement.
First, the ITO electrode of the element was used as the cathode and Al as the anode, and a power source was connected, and the absorption spectrum of the element was measured without applying voltage.
Next, a voltage was applied to the element. The voltage was gradually increased from 0 V to allow current to flow, and was increased up to 7 V. After holding at 7 V for 1 minute, the application of the voltage was stopped. The absorption spectrum of the element was measured again. The difference in the absorption spectra before and after the application of the voltage is shown in Figures 9 to 12, and the difference in absorbance at 685 nm and 480 nm is shown in Tables 2 and 3.
図9~図12、表2、表3から、着色防止剤を添加した全ての素子(実施例1-1~1-11)は、PWAのみのもの(比較例1-1)と比べて、素子に電圧を印加して駆動した後の着色が抑制されている事が分かる。これは、PWAの代わりに着色防止剤が電子を受け取る事で、PWA中のタングステンの還元が抑制されたためである。 Figures 9 to 12 and Tables 2 and 3 show that in all elements to which a coloring inhibitor was added (Examples 1-1 to 1-11), coloring was suppressed after a voltage was applied to the element to drive it, compared to the element containing only PWA (Comparative Example 1-1). This is because the coloring inhibitor received electrons instead of PWA, suppressing the reduction of tungsten in the PWA.
(比較例2-1及び実施例2-1~2-6)
以下のようにして、比較例2-1及び実施例2-1~2-6の電子素子1を製造した。
製造した電子素子1の構造は、図8に示す通りである。但し、作製した電子素子1は、機能層40を有しない。
(Comparative Example 2-1 and Examples 2-1 to 2-6)
The
The structure of the manufactured
幅3mm、厚さ150nmのITO付きガラス基板を洗浄、続いてUVオゾン処理し、窒素で満たしたグローブボックス中に移動した。173nmの膜厚が得られるように所定の濃度に調整したリンタングステン酸(PWA)のアセトニトリル溶液(比較例2-1)と、該溶液に、
リンタングステン酸(PWA)100質量部に対して1質量部のHAT-CNを添加した溶液(実施例2-1)と、
リンタングステン酸(PWA)100質量部に対して3質量部のHAT-CNを添加した溶液(実施例2-2)と、
リンタングステン酸(PWA)100質量部に対して1質量部のリンモリブデン酸(PMA)を添加した溶液(実施例2-3)と、
リンタングステン酸(PWA)100質量部に対して3質量部のリンモリブデン酸(PMA)を添加した溶液(実施例2-4)と、
リンタングステン酸(PWA)100質量部に対して1質量部のヨウ化銅(CuI)を添加した溶液(実施例2-5)と、
リンタングステン酸(PWA)100質量部に対して3質量部のヨウ化銅(CuI)を添加した溶液(実施例2-6)と、を用意した。
A glass substrate with an ITO film having a width of 3 mm and a thickness of 150 nm was washed, then subjected to UV ozone treatment, and moved into a glove box filled with nitrogen. An acetonitrile solution of phosphotungstic acid (PWA) (Comparative Example 2-1) adjusted to a predetermined concentration so as to obtain a film thickness of 173 nm was added to the solution.
A solution in which 1 part by mass of HAT-CN was added to 100 parts by mass of phosphotungstic acid (PWA) (Example 2-1);
A solution in which 3 parts by mass of HAT-CN was added to 100 parts by mass of phosphotungstic acid (PWA) (Example 2-2);
A solution in which 1 part by mass of phosphomolybdic acid (PMA) was added to 100 parts by mass of phosphotungstic acid (PWA) (Example 2-3);
A solution (Example 2-4) in which 3 parts by mass of phosphomolybdic acid (PMA) was added to 100 parts by mass of phosphotungstic acid (PWA),
A solution (Example 2-5) in which 1 part by mass of copper iodide (CuI) was added to 100 parts by mass of phosphotungstic acid (PWA);
A solution (Example 2-6) in which 3 parts by mass of copper iodide (CuI) was added to 100 parts by mass of phosphotungstic acid (PWA) was prepared.
各溶液を、スピンコーターのスピン台上に固定された基板上に滴下し、5000rpmで180秒間スピン回転させて、着色防止剤添加無しの電荷輸送層(比較例2-1)と、着色防止剤添加有りの電荷輸送層(実施例2-1~2-6)と、を塗布成膜した。この時、塗布したくない部分はマスクでカバーし、塗布後にマスクを取り除いた。次に、窒素下で150℃、10分間の加熱処理を施して、溶媒を除いた。
次に、真空チャンバー中に基板を移し、3mm幅のAlを1~10Å/秒の成膜レートで、厚さ100nmの電極を蒸着成膜した。
続いて、真空チャンバー中から窒素で満たしたグローブボックス中に基板を取り出し、UV硬化接着剤を塗布したガラス管に乾燥剤を貼り付けた後、素子部にかぶせてUV照射することで中空封止した。作製した素子の面積は、9mm2である。
Each solution was dropped onto a substrate fixed on the spin stage of a spin coater, and spun at 5000 rpm for 180 seconds to form a charge transport layer without the addition of a coloring inhibitor (Comparative Example 2-1) and a charge transport layer with the addition of a coloring inhibitor (Examples 2-1 to 2-6). At this time, the parts not to be coated were covered with a mask, and the mask was removed after coating. Next, a heat treatment was performed at 150°C for 10 minutes under nitrogen to remove the solvent.
Next, the substrate was transferred into a vacuum chamber, and an electrode having a thickness of 100 nm was formed by vapor deposition of Al having a width of 3 mm at a film formation rate of 1 to 10 Å/sec.
Next, the substrate was taken out of the vacuum chamber into a glove box filled with nitrogen, and a desiccant was attached to a glass tube coated with a UV-curable adhesive, after which the element was covered and irradiated with UV light to seal the hollow. The area of the fabricated element was 9 mm2 .
<検証のための測定結果:電流密度-電圧特性の評価>
各素子について、始めに、ITOを陽極、Alを陰極とした順構造の素子の特性評価を行った。0Vから徐々に電圧を増大させ、電流密度-電圧特性を評価した。電流密度22.2mA/cm2まで増大させ、同電流密度で10秒間保持した。続いて、二回目に電流密度-電圧測定を評価した。2.5mA/cm2時の電圧を表4にまとめた。
<Measurement results for verification: Evaluation of current density-voltage characteristics>
For each element, first, the characteristics of the element with a normal structure in which ITO was the anode and Al was the cathode were evaluated. The voltage was gradually increased from 0 V, and the current density-voltage characteristics were evaluated. The current density was increased to 22.2 mA/ cm2 and held at the same current density for 10 seconds. Then, the current density-voltage measurement was evaluated a second time. The voltage at 2.5 mA/cm2 is summarized in Table 4.
次に、上記とは別の測定点を用いて、ITOを陰極、Alを陽極とした逆構造の素子の特性評価を上記と同様に行った。2.5mA/cm2時の電圧を表4にまとめた。 Next, using measurement points different from those described above, the characteristics of an element with an inverted structure in which ITO was used as the cathode and Al was used as the anode were evaluated in the same manner as described above. The voltage at 2.5 mA/cm2 is summarized in Table 4.
表4から分かるように、着色防止剤を添加しなかった素子(比較例2-1)は、0.3Vで駆動した。着色防止剤を1質量部加えた素子(実施例2-1、2-3、2-5)は、3種類とも0.3Vとほぼ同等の駆動電圧であった。着色防止剤を3質量部加えた素子(実施例2-2、2-4、2-6)は、それよりも若干高駆動電圧となったが、駆動電圧の上昇幅は十分に小さかった。このことから、着色防止剤の添加によって、電気特性の劣化を抑制しつつ、着色を抑制できることが分かる。 As can be seen from Table 4, the element to which no coloring inhibitor was added (Comparative Example 2-1) was driven at 0.3 V. All three elements to which 1 part by mass of coloring inhibitor was added (Examples 2-1, 2-3, and 2-5) had almost the same drive voltage of 0.3 V. The elements to which 3 parts by mass of coloring inhibitor were added (Examples 2-2, 2-4, and 2-6) had a slightly higher drive voltage, but the increase in drive voltage was sufficiently small. This shows that the addition of a coloring inhibitor can suppress coloration while suppressing deterioration of electrical characteristics.
本発明の電子素子は、金属酸化物を含みつつも、高導電性と可視光領域での高透明性とを両立した電荷輸送層を具え、有機EL素子に適用することで、低電圧で駆動させつつ、発光効率を向上させることができる。また、かかる有機EL素子を表示装置や照明装置に組み込むことで、表示装置や照明装置の発光効率を向上させることが可能となる。 The electronic element of the present invention has a charge transport layer that contains a metal oxide but has both high electrical conductivity and high transparency in the visible light region. By applying this to an organic EL element, it is possible to improve the luminous efficiency while driving it at a low voltage. Furthermore, by incorporating such an organic EL element into a display device or lighting device, it is possible to improve the luminous efficiency of the display device or lighting device.
1:電子素子
10:基板
20:電極(陰極)
30:電荷輸送層
40:機能層
50:電極(陽極)
1: Electronic element 10: Substrate 20: Electrode (cathode)
30: Charge transport layer 40: Functional layer 50: Electrode (anode)
Claims (5)
前記電荷輸送層が、金属酸化物と、該金属酸化物よりも還元性が高い化合物と、を含み、
前記金属酸化物よりも還元性が高い化合物の含有量が、前記金属酸化物100質量部に対して3質量部以下であり、
前記金属酸化物が、式:H 3 PW 12 O 40 で表されるリンタングステン酸であることを特徴とする、電子素子。 1. An electronic device comprising an anode, a cathode, and a charge transport layer located between the anode and the cathode,
the charge transport layer comprises a metal oxide and a compound having a higher reducing ability than the metal oxide,
The content of the compound having a higher reducing ability than the metal oxide is 3 parts by mass or less per 100 parts by mass of the metal oxide,
An electronic device, wherein the metal oxide is phosphotungstic acid represented by the formula: H 3 PW 12 O 40.
前記発光層が、前記陽極と前記陰極の間に位置することを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンス素子。 An electronic device comprising the electronic device according to claim 1 or 2 and a light-emitting layer,
The organic electroluminescence element, wherein the light-emitting layer is located between the anode and the cathode.
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