[发明专利]用于透明氧化物电极的表面改性剂、表面改性的透明氧化物电极及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于透明氧化物电极的表面改性剂，一种表面改性的透明氧化物电极及一种用于生产表面改性的透明氧化物电极的方法。本发明尤其涉及一种在增加透明氧化物电极的功函数方面具有显著有利效果并且使改性后的电极表面对有机溶剂具有良好可湿性的透明氧化物电极的表面改性剂，一种表面改性的透明氧化物电极，及一种用于生产表面改性的透明氧化物电极的方法。

背景技术

具有高可见光透射率的透明导电膜被用作诸如液晶显示器、有机EL显示器和电子纸等显示装置以及触摸面板、有机太阳能电池及类似物的透明电极。除了金属薄膜以外，还考虑使用有机导电聚合物、碳纳米管、石墨烯及类似物作为透明导电膜的材料。目前主要使用称为透明导电氧化物的化合物，其吸收少量可见光并且在无机金属氧化物当中展现出高电导率。

作为具体的透明导电氧化物，锡氧化物、锌氧化物、铟氧化物和钛氧化物是已知的。在它们当中，作为掺杂有锡的铟氧化物，掺锡的铟氧化物(下文也称为“ITO”)由于其低体电阻率而能够制成薄膜、能够增加透射率以及容易图案化等原因而成为广泛使用的材料。本文中将由透明导电氧化物制成的透明电极称为透明氧化物电极。

在有机EL装置中使用ITO的情况下，因为ITO本身的功函数相对高，所以ITO通常被用作阳极。有机EL装置的重要技术挑战之一是减小驱动电压。因此，必须减小从阳极到空穴传输层的空穴注入势垒。空穴注入材料具有大约5.2至5.8eV的电离电位，并且与ITO的功函数的差是空穴注入势垒。由于ITO的功函数为大约4.5至4.8eV，所以存在大约0.4至1.3eV的高注入势垒。已经提出了用于减小该注入势垒的若干个方法。

通常，采用插入电离电位在阳极和空穴传输层材料的功函数之间的空穴注入层的方法。诸如酞菁、卟啉、三芳香胺、聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)和过渡金属氧化物等各种材料被用作空穴注入层的材料。

近年来，已经报道通过使用预定化合物在阳极表面形成单分子层来提高空穴注入能力。该单分子层的形成代替上述空穴注入层，并且还可以消除空穴注入层，使装置更薄。例如，非专利文献1(Japanese Journal of Applied Physics,2008,vol.47,pp.455-459)公开了与使用酞菁铜作为空穴注入层的情况相比，在ITO上沉积十七氟癸丙烯酸三乙氧基硅烷(heptadecafluorodecyl triethoxysilane)的自组织单分子层(F-SAM)增强了有机EL装置的性能。有迹象表明，由于该因素，与没有F-SAM的ITO相比，通过形成F-SAM并且在具有F-SAM的ITO上沉积作为空穴传输层的N,N'-二-1-萘基-N,N'-二苯联苯胺(N,N'-di-1-naphthyl-N,N'-diphenylbenzidine，NDP)增加ITO表面的功函数，NDP层的稳定性增强。

使用硅烷衍生物的方法由于能够在短时间内形成层而卓越。另外，由于硅烷衍生物具有相对高的蒸汽压，所以除了液相层沉积以外，还可以气相层沉积。此外，优选地，还可以沉积具有较少杂质的层。然而，具有F-SAM的ITO表面由于其低表面自由能而具有非常高的水和油排斥性。结果，溶剂和溶液的接触角增加。专利文献1(日本专利公报2008-130882号)公开一种通过使用具有氟化烃基团的各种硅烷的表面处理使硅酮热氧化层抗液性高的方法。

相反，非专利文献2(Thin Solid Films,2001,vol.394,p.292-297)和非专利文献3(Journal of Materials Chemistry,2002,vol.12,pp.3494-3498)公开了使用具有特定结构的硅烷衍生物增加ITO的功函数的ITO表面改性。如上所述，例如在有机EL装置的情况下，增加ITO的功函数的目的是使阳极的电力势垒适应空穴传输层的电离电位，以减小空穴注入势垒。尽管从无表面改性的ITO到空穴传输层的空穴注入势垒通常为1eV或更多，但是ITO的功函数的改变量在非专利文献2中大约为+0.3eV，在非专利文献3中大约为+0.5eV。这些功函数的改变量还不够。

发明内容