JP2011082090A - 透明導電性フィルム、有機エレクトロルミネッセンス素子及びそれを用いた発光デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、表面平滑性が高く、抵抗値の低い透明導電膜を有する透明導電性フィルムを提供することにある。
【解決手段】透明フィルム基板上にインジウムを含有する酸化物膜からなる透明導電膜が形成された透明導電性フィルムであって、前記透明導電膜が二層で構成され、基板側から一層目が結晶化した層であり、さらにその上の二層目がアモルファス層であることを特徴とする透明導電性フィルム。
【選択図】なし

Description

本発明は透明フィルム基板上に形成された透明導電膜に関し、抵抗値が低く、表面の平滑性が優れた透明導電性フィルム関する。またこれを用いる有機エレクトロルミネッセンス素子、さらに有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた発光デバイスに関する。

透明導電膜は液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、無機及び有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ等の表示装置等の電極材料や、無機及び有機ＥＬ素子による発光装置等の光学素子の電極材料や、タッチパネル材料、太陽電池用材料等で利用されている。前記表示装置や光学素子はガラス基板が主に利用されているが、近年、フレキシブル化や薄型化のためにフィルム基板に置き換える検討が行われている。

前記透明導電膜を表示素子、例えば有機ＥＬ素子等に用いる場合に要求される特性には、抵抗値が低いこと、膜表面が平坦であること、可視光透過率が高いこと等があげられる。

有機ＥＬにおいては電極間に挟まれた有機層に電気を通し発光させる為にその有機層は通常１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度と非常に薄く形成される。この為、電極に突起等の凹凸があると電極間が一部近接することになり電界集中による輝点の発生やさらに突起が大きくなると電極の接触による短絡が発生するため、電極表面平滑性が高いことが求められている。

また一般に陽極としては透明電極が用いられ、陰極としては金属電極が使用されるが、光取り出し側になる透明電極（陽極）は金属電極に比較して導電性が低い。このため、特に有機ＥＬのような電流駆動の素子を面発光源として使用する場合はできる限り抵抗値が低くないと、給電点に近い位置と離れた位置では輝度ムラが生じ、また抵抗による発熱でのエネルギーロス、温度上昇による寿命低下を生じる為、抵抗値は低いことが求められている。

透明導電膜を基板上に形成（成膜）する方法としては、現在、真空成膜法が主流であり、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ等が知られている。また、前記透明導電膜は、様々な種類、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｃｒ等の金属薄膜やＩｎ_２Ｏ_３、ＣｄＯ、ＣｄＩｎ_２Ｏ_４、Ｃｄ_２ＳｎＯ_４、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ等の酸化物半導体薄膜が知られているが、ＳｎドープＩｎ_２Ｏ_３のＩＴＯが一般に用いられている。

ＩＴＯ膜においてはアモルファス状態と結晶状態の膜が存在する。一般にアモルファス状態の膜の表面平滑性は高いが抵抗値が比較的高くなり、結晶状態の膜は抵抗値が低くなるが表面性平滑性は劣化するという、相反する傾向が見られる。また基板を加熱しない場合はアモルファス状態の膜になり易く、加熱することで結晶化が促進される傾向が見られる。

有機ＥＬ用透明導電膜付きガラス基板は、透明導電膜の低抵抗化を図る為、一般的には、２００℃〜３００℃の基板温度にてスパッタ法により成膜されている。このような条件にて成膜されたＩＴＯは、抵抗値は下がるものの結晶化される為、グレイン（粒子）が発生し表面が荒れてしまう。この為、特許文献１に記載されているような、ポリッシングやラッピングなどの研磨を行って表面性を改善している場合が多い。

フィルム基板上では高温成膜ができない為、ＩＴＯにおいては低温にてアモルファス状態の膜を形成し、膜の平滑性と低抵抗化の両方を向上させることが特許文献２に記載されているが、有機ＥＬとして用いる為には、平滑性に関しては使用可能であるものの、抵抗値に関してはさらに低抵抗化が望まれる。研磨を主体とする表面性改善以外の方法としては特許文献３に記載の方法が提案されている。

スパッタ以外として圧力勾配型プラズマガンを使用した方式において、基板温度１５０℃以上で、比抵抗１．５０μΩｍ以下、平均表面粗さＲａ１ｎｍ以下のＩＴＯ膜が提案されている。また、基板温度を１００℃以下とすることでＲａ０．５以下の平滑性の高い膜が形成できることが記載されている。

この圧力勾配型プラズマガンを用いた成膜方法はイオンプレーティングの一種であり、アーク放電を利用し材料を蒸発、もしくは昇華させるとともに、アーク放電下のプラズマにさらすことによりイオン化を促進させ、基板上での結晶性を低温で高めることが可能な方式である。そして、本方式は一般的なスパッタに比べ反跳Ａｒや負イオンによるダメージが無いので低抵抗化が図りやすく、またイオン化された原子が緻密な膜を形成するので、配向性に優れ、単一配向を取るため面方位も整っている為、平滑性の高い膜が作成可能な方式であると言われている。本記載では活性化蒸着法と呼ぶ。

但し、この場合においても抵抗値を下げる為、膜厚を厚くすると結晶のグレインが成長し表面性が劣化してしまうという課題がある。膜厚が厚くなると表面性が劣化する現象はスパッタ等にも見られる現象であり特許文献４にも記載されている。また、成膜する基板の差も存在し、フィルム基板ではガラス基板より結晶表面の凹凸が大きくなり表面性が悪くなる傾向が見られる。

上記はＩＴＯにおける特性であるが、表面平滑性が高い透明導電膜としてＩＺＯ（登録商標）があり、これは室温〜３５０℃までアモルファスで平滑性の高い膜が得られ、その表面粗さＲａ０．７と記載されている。ただし、ＩＴＯよりは抵抗値が下がり難く比抵抗が３００〜４００μΩｃｍと言われている。

以上のように、透明導電膜において、低抵抗と高平滑性を研磨無しで両立させることは難しい。

特開平９−２４５９６５号公報 特開２００２−１２９３０８号公報 特開２００２−４７５５９号公報 特開２００５−２０３３１０号公報

従って、本発明の目的は、表面平滑性が高く、抵抗値の低い透明導電膜を有する透明導電性フィルムを提供することにある。

本発明の上記課題は以下の手段により達成される。

１．透明フィルム基板上にインジウムを含有する酸化物膜からなる透明導電膜が形成された透明導電性フィルムであって、前記透明導電膜が二層で構成され、該基板側から一層目が結晶化した層であり、さらにその上の二層目がアモルファス層であることを特徴とする透明導電性フィルム。

２．前記一層目の膜厚が１００〜１６０ｎｍであって、さらにその上の前記二層目のアモルファス層との合計膜厚が２５０〜３５０ｎｍであることを特徴とする前記１に記載の透明導電性フィルム。

３．シート抵抗が１０Ω／□以下、中心線平均粗さがＲａ１ｎｍ以下、透過率が８０％以上（５５０ｎｍ）であることを特徴とする前記１または２に記載の透明導電性フィルム。

４．前記一層目の結晶化した層が、圧力勾配型プラズマガンを用いた活性化蒸着法を用いて成膜されることを特徴とする前記１または２に記載の透明導電性フィルム。

５．前記二層目のアモルファス層がＩＴＯ膜もしくはＩＺＯ膜で構成されることを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の透明導電性フィルム。

６．前記１〜５のいずれか１項に記載の透明導電性フィルムを使用したことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

７．前記６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を面発光光源として用いることを特徴とする発光デバイス。

本発明により、透明フィルム基板上、または、機能膜等を形成した透明フィルム基板上に、表面平滑性が高く、抵抗値の低い透明導電膜を形成することができ、表面平滑性と低抵抗値を兼ね備えた透明導電性フィルムを提供することができる。

圧力勾配型プラズマガンを用いた成膜装置の一例を示す模式図である。

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。

本発明は、透明フィルム基板上（もしくは導電性の無い機能膜を形成した）透明フィルム基板上に、インジウムをカチオン元素として含有する酸化物膜からなる二層で構成された透明導電膜を形成した透明導電性フィルムであって、前記二層で構成される透明導電膜が、基板側に形成された第一層である結晶化層と、これに二層目としてアモルファス層が積層された構成を有していることを特徴とするものである。

本発明においては、最初に抵抗値が低く、表面平滑性が高いインジウム含有する酸化物膜からなる結晶化膜を形成後、更に表面性を維持したまま、抵抗値を下げる為にアモルファス状のインジウムを含有する酸化物膜を成膜することで抵抗値が低く表面平滑性の高い膜を形成することが可能となる。

例えば、最初に抵抗値が低く、表面平滑性が高いＩＴＯの結晶化膜を形成後、更に表面性を維持したまま、アモルファス状のＩＴＯ膜を成膜することで抵抗値が低く表面平滑性の高い膜を形成することが可能となる。

ここにおいて、二層目の酸化物膜としてはアモルファスＩＴＯが良いが、ＩＴＯの場合、室温成膜においても成膜条件等によっては微結晶が混在する場合もあり、より安定的にアモルファス膜を形成する為にはＩＺＯを２層目に形成するのも良い。

本発明によれば、導電膜を形成した後、研磨する必要が無いので、追加工程が必要なく、コストメリットと、追加工程に起因する歩留まり低下が無いため透明導電性フィルムの品質向上が図れる。

本発明において透明導電膜を形成する透明フィルム基板とは、プラスチックフィルム等の透明フィルム基板もしくは透明フィルム基板上に導電性をもたない機能膜、例えば、ハードコート層、バリア膜、平滑膜、密着性向上機能を有する膜等を形成した透明フィルム基板を含むものである。これらの機能膜材料としては、有機材料、高分子材料もしくは無機材料いずれにより構成されていても良い。

但し、透明導電化膜を付与するフィルム基板もしくは機能膜付きフィルム基板の表面性は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１で定義される中心線平均粗さ（Ｒａ）で表したとき、Ｒａが１ｎｍ以下でなければならない。

中心線平均粗さ（Ｒａ）の測定方法としては、例えば、触針法もしくは光学的方法等が挙げられ、本発明においては、島津製作所製：走査プローブ顕微鏡ＳＰＭ９５００にて１０μｍ視野での表面粗さを測定する。

また、結晶化した層、アモルファス層は、ＸＲＤ分析（Ｘ線回折）を用いることで容易に確認することができる。

即ち、ＸＲＤ分析（Ｘ線回折）において明確に回折線ピークを有するものは結晶化層であり、回折ピークがみられないものがアモルファス層となる。例えば、島津製作所製ＸＲＤ−６０００等を用いて容易に測定が可能である。

結晶化の程度もあるが、回折線が明確に観察される状態であれば、結晶化層と見なすことができ、抵抗値がアモルファス層よりも向上する。

回折線が明確に観察される状態とは、ＩＴＯの場合、横軸をＸ線入射角度（２θ）、縦軸を強度としたＸＲＤ図における（２２２）回折線のバックグラウンドを基準としたピーク値の半分の強度位置におけるピーク幅（以後ピーク幅と定義する）が１．２度以内であればアモルファスと定義することとする。膜の結晶化が進むとピーク値は高くシャープになりそれと共にピーク幅は大きくなるので、ピーク幅（２θ）が１．２度以上となる状態が、明確に回折線が観察される状態である。

このようにＸＲＤ分析において回折ピークが明確に観察される状態であれば結晶化したものと見なせばよい。明確に回折ピークがみられないものはアモルファス状態とみられる。

次に成膜装置について説明をする。

本発明において、透明導電膜を基板上に形成（成膜）する方法としては、真空蒸着、スパッタ法、イオンプレーティング、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法等を用いることができる。

本発明において、少なくとも第一層目の結晶化層については、圧力勾配型プラズマガンを用いた活性化蒸着法を用いることが好ましい。

以下、この方式について説明する。

成膜装置の説明
図１は、圧力勾配型プラズマガンを用いた成膜装置の一例を示す模式図である。

成膜装置Ａは、真空槽２とその側壁に取り付けられた圧力勾配型プラズマガン５、真空槽２の下部に配設されたるつぼ４、るつぼの下部に配設された永久磁石９、るつぼ４へペレット状の蒸発材料４Ａを供給する蒸発材料供給手段（不図示）、るつぼ４の上部に配設された回転機構を有する基板ホルダ７及び基板ホルダ７ととるつぼ４の間に配設されたシャッター６を有する。

透明フィルム基板は真空槽内の基板ホルダ上に固定され、回転機構によって回転しつつ蒸発活性化した材料が透明フィルム基板上に堆積し成膜が行われる。また、基板ホルダには成膜温度を調節可能とするため上部にヒータ８が、また基板ホルダ内には冷却装置が内蔵されている。

前記成膜に際し、成膜領域はシャッター６の開口度合により、調節される。成膜領域の調節は、シャッター６を用いず、別途、基板ホルダ７とるつぼ４の間に調節部材（不図示）を設けても良い。

前述のように、ＩＴＯの場合、低温での成膜、即ち基板ホルダの温度が低い状態での成膜の場合はアモルファス状になり、表面粗さは良化するが抵抗値は高くなる。一方、成膜温度が高い、即ち基板ホルダ７の温度が高い状態での成膜の場合はＩＴＯ膜の結晶化が進むため、抵抗値は低くなるが、表面粗さは劣化する。そのため、本発明の、基板側に近い第一層目を成膜する際には、基板ホルダの温度は５０℃〜１４０℃の間の何れかの好ましい条件に設定されることが好ましい。また、第二層目については、アモルファス層で構成するため、低温（好ましくは、２０〜４０℃）での成膜条件が設定される。

真空槽２の側壁に取り付けられた圧力勾配型プラズマガン５は、陰極５１１により一端が閉塞された絶縁管５１２を備えている。この絶縁管５１２内では、Ｔａ管５１４、ＬａＢ_６板５１５を内蔵したＭｏ円筒５１３が陰極５１１に固定されている。Ｔａ管５１４よりＡｒガスを導入することで圧力勾配型プラズマガン５内部の圧力を真空槽２内の蒸着室より高くし、圧力勾配を持たせることで酸素ガス等の反応ガスからの劣化を抑えられる構造となっている。プラズマビーム５Ａは、プラズマビーム５Ａを収束するための環状永久磁石を内蔵した第１中間電極５１６と収束コイルを内蔵した第２電極５１７及びステアリングコイル５１８で制御されるつぼ４へ照射される。

プラズマビーム５Ａによる加熱で蒸発した材料や導入ガスは、このプラズマ内でイオン化され透明フィルム基板１０に成膜される。

成膜は、るつぼ４にペレット状の蒸発材料４Ａを充填して行われる。連続搬送する透明フィルム基板１０に成膜する際には蒸発材料供給手段（不図示）により蒸発量に見合う量の蒸発材料４Ａがるつぼ４に供給される。

真空槽２は、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプ（不図示）と接続されており、高真空が保たれる。真空槽２の内部の圧力は、電離真空計、ピラニ真空計等のセンサー（不図示）でモニターされ、成膜時の圧力は真空槽２の側面のポートからの導入ガスによりコントロールされる。

透明フィルム基板１０は回転する基板ホルダ７上に固定され、透明フィルム基板上に蒸発活性化した材料が沈積し成膜される。また、基板ホルダは成膜温度を調節することで結晶化層、またアモルファス層の形成を可能とする。

導電膜を形成する透明フィルム基板を所定の大きさにカットし、これを基板ホルダにセットし蒸発材料４Ａを、真空槽２内の坩堝４に充填し、真空ポンプ（図示せず）にて排気、真空槽内を減圧とし、搬入した基板は回転機構により基板回転を行いながら、加熱を行う場合はヒータにより基板を所定の温度まで加熱（或いは冷却）する。

次いで、圧力勾配型プラズマガンに例えばＡｒガス、さらに酸素ガスを流し、圧力勾配型プラズマガンが所定の出力になるまで徐々に電力を上げて材料にプラズマを照射して材料を昇華させるとともにプラズマ雰囲気下でイオン化された蒸発材料を発生させ、基板上に成膜する、所望膜厚となったところで、時間管理でシャッターを閉じる。真空槽への基板の移送は受け渡し室等を設置し、一旦、受け渡し室を減圧し、真空チャンバーと圧力差が規定の範囲内に入った所で、受け渡し室と真空チャンバーを区切るゲートバルブを開放し基板搬送装置にて基板を成膜室に搬入してもよい。

成膜後、室温（２０〜４０℃）になるまで基板および真空槽の冷却操作を実施し、プラズマガンを停止して基板を取り出す。受け渡し室等がある場合は、真空槽内から基板を一旦待避させて同様に停止させてもよい。

本発明においては、基板上に５０℃〜１４０℃の間の何れかの好ましい温度条件で結晶化層（膜）を形成させた後、その上に低温条件で、アモルファス層（膜）を積層することで透明導電膜を作成する。

本発明において、前記透明導電膜は、インジウムをカチオン元素として含有する様々な酸化物薄膜からなり、Ｉｎのほか、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｃｄ等を含んでもよく、例えば、Ｉｎ_２Ｏ_４・ＳｎＯ_２（ＩＴＯ）、ＣｄＩｎ_２Ｏ_４、Ｃｄ_２ＳｎＯ_４、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ等のこれまで知られた酸化物半導体薄膜が該当する。中でもＳｎドープＩｎ_２Ｏ_３のＩＴＯ（インジウムチンオキシド）が一般に用いられており、特に好ましい。

蒸発材料としては、これら形成される酸化物膜に応じた蒸発材料が用いられ、例えば、ＩＴＯには、例えば、Ｉｎ_２Ｏ_３にＳｎＯ_２を含有量で５質量％〜１０質量％ドープしたＩＴＯペレット材料等を用いることができる。

透明フィルム基板１０の表面上にＩＴＯ膜を成膜する際に、透明フィルム基板１０の表面の粗さは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１規格の中心線平均粗さＲａが１．０ｎｍ以下であることが好ましく、更に好ましいのは０．８ｎｍ以下である。Ｒａ１．０ｎｍを超えると、成膜した際に透明フィルム基板１０の凸部を核として成膜成長が起こるため、透明フィルム基板１０の表面粗さ以上の劣化を生じやすくなる。

透明フィルム基板が、透明フィルム上にハードコート層、ガスバリア層等、種々の機能層を形成したものであっても同様であり、平滑性の高い膜であることが好ましい。

また、透明フィルム基板１０上に形成された機能層上にＩＴＯ膜を成膜する場合は、前記機能層の表面の粗さは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１規格の中心線平均粗さＲａ０．８ｎｍ以下であることが好ましい。Ｒａ０．８ｎｍを超えると、成膜した際に前記機能層の凸部を核として成膜成長が起こるため、前記機能層の表面粗さ以上の劣化を生じやすくなる。

なお、有機ＥＬ素子として使用する場合の透明導電膜（透明導電性フィルム）の表面粗さ（Ｒａ）は、１ｎｍ以下が好ましい。

透明フィルム基板１０の材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル系フィルムやポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、脂環族ポリオレフィン等の非晶性ポリマー系フィルム（ＡＰＯ）、またはエポキシのような熱硬化フィルムが挙げられるが、耐熱性の観点より、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）等の樹脂フィルムがより好ましい。

また、勿論、前記のように樹脂フィルム上に、ハードコート層、ガスバリア層、等の機能層を形成したフィルムも本発明の透明フィルム基板として用いられる。

ディスプレイ材料においては湿度や酸素を嫌うものも多く、樹脂フィルムの表面には防湿層等の機能層があることが好ましい。ガスバリア性を付与する為、無機物、有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されている必要がある。水蒸気透過度が０．０１ｇ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ以下のバリア性フィルムであることが好ましく、特に有機ＥＬ用途では、酸素透過度１０^−３ｍｌ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ以下、水蒸気透過度１０^−５ｇ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。

該バリア膜を形成する材料としては、水分や酸素など素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素などを用いることができる。更に該膜の脆弱性を改良するためにこれら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせ複合膜がより好ましい。無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。該防湿膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法などを用いることができる。

本発明により、表面平滑性に優れ、表面に異物突起が少なく、膜平面の算術平均高さＲａが１．０ｎｍ以下で、且つシート抵抗が１０Ω／□以下と低い透明導電性薄膜を得ることができる。

また、透過率については、５５０ｎｍで測定したとき、８０％以上の透過率を有する透明導電性フィルムをうることができ好ましい。

本発明の低抵抗で表面平滑性に優れた異物突起のない平滑な透明電極を形成した透明導電性フィルムを用いると、前記低抵抗で表面平滑性に優れた透明電極を、有機ＥＬ素子の陰極および／または陽極として有利に利用することができる。

以下、有機ＥＬ素子について説明する。

有機ＥＬ素子
有機ＥＬ素子は、軽量・薄型で持ち運びに適し、環境負荷の小さく安価な面光源を形成できる。本発明の方法で作成される透明導電膜を透明電極として用いることができる。

有機ＥＬ素子は、電極間に単数又は複数の有機層を積層した構造であり、例えば、陽極層／正孔注入・輸送層／発光層／電子注入・輸送層／陰極層等、各種の有機化合物からなる機能層が必要の応じ積層された構成をもつ。最も単純には、陽極層／発光層／陰極層からなる構造を有する。

正孔注入・輸送層に用いられる有機材料としては、フタロシアニン誘導体、ヘテロ環アゾール類、芳香族三級アミン類、ポリビニルカルバゾール、ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）などに代表される導電性高分子等の高分子材料が用いられる。

また、発光層に用いられる、例えば、４，４’−ジカルバゾリルビフェニル、１，３−ジカルバゾリルベンゼン等のカルバゾール系発光材料、（ジ）アザカルバゾール類、１，３，５−トリピレニルベンゼンなどのピレン系発光材料に代表される低分子発光材料、ポリフェニレンビニレン類、ポリフルオレン類、ポリビニルカルバゾール類などに代表される高分子発光材料などが挙げられる。これらのうちで、発光材料としては分子量１００００以下の低分子系発光材料が好ましく用いられる。

また発光層中、発光材料には、好ましくは０．１〜２０質量％程度のドーパントが含まれてもよく、ドーパントとしては、ペリレン誘導体、ピレン誘導体等公知の蛍光色素、また、りん光色素、例えば、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム、ビス（２−フェニルピリジン）（アセチルアセトナート）イリジウム、ビス（２，４−ジフルオロフェニルピリジン）（ピコリナート）イリジウム、などに代表されるオルトメタル化イリジウム錯体等の錯体化合物がある。

発光層は、発光層材料を混合或いは発光色の異なる複数の層で構成することで白色発光層とすることもできる。

電子注入・輸送層材料としては、８−ヒドロキシキノリナートリチウム、ビス（８−ヒドロキシキノリナート）亜鉛等の金属錯体化合物もしくは以下に挙げられる含窒素五員環誘導体がある。即ち、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾールもしくはトリアゾール誘導体が好ましい。具体的には、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−オキサゾール、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−チアゾール、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、２−（４’−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−（４”−ビフェニル）１，３，４−オキサジアゾール、２，５−ビス（１−ナフチル）−１，３，４−オキサジアゾール、１，４−ビス［２−（５−フェニルオキサジアゾリル）］ベンゼン、１，４−ビス［２−（５−フェニルオキサジアゾリル）−４−ｔｅｒｔ−ブチルベンゼン］、２−（４’−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−（４”−ビフェニル）−１，３，４−チアジアゾール、２，５−ビス（１−ナフチル）−１，３，４−チアジアゾール、１，４−ビス［２−（５−フェニルチアジアゾリル）］ベンゼン、２−（４’−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−（４”−ビフェニル）−１，３，４−トリアゾール、２，５−ビス（１−ナフチル）−１，３，４−トリアゾール、１，４−ビス［２−（５−フェニルトリアゾリル）］ベンゼン等が挙げられる。

これらの各層の作成には、各機能層を構成する材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等の公知の各種の薄膜化法により製膜して形成する。

これら各機能層に用いられる材料として、分子中にビニル基等の重合反応性基を有する材料を用い、製膜後に架橋・重合膜を形成させてもよい。

陽極に使用される導電性材料としては、４ｅＶより大きな仕事関数をもつものが適しており、銀、金、白金、パラジウム等及びそれらの合金、酸化スズ、酸化インジウム、ＩＴＯ等の酸化金属、さらにはポリチオフェンやポリピロール等の有機導電性樹脂があり、これらの材料からなる薄膜が用いられるが、本発明に係る二層で構成される透明導電膜は平滑性が高く、低抵抗であり、これを陽極として用いることは、輝点発生が少なく、ムラのない、またダークスポット等が生じにくい有機ＥＬ素子を得る上で適している。

また、陰極に使用される導電性物質としては、４ｅＶより小さな仕事関数をもつものが適しており、マグネシウム、アルミニウム等。合金としては、マグネシウム／銀、リチウム／アルミニウム等が代表例として挙げられる。

以上の各機能層が前記透明フィルム基板或いはバリア層を有する透明フィルム基板上に形成され、更に、封止基板により封止され有機ＥＬパネルを構成することができる。

封止手段としては、例えば、封止部材と電極、透明フィルム基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。透明フィルム基板としてはバリア層付きのものを用いることが好ましい。

封止部材としては、有機ＥＬ素子の表示領域を覆うように配置されておればよく、凹板状でも平板状でもよい。また透明性、電気絶縁性は特に問わない。具体的には、ガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等が挙げられる。素子を薄膜化できるということからポリマーフィルム、金属フィルムを好ましく使用することができる。

本発明においては、基板がフィルムの為フレキシブル性を考えた場合、可撓性を有する封止部材が好ましい。

接着剤として具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化及び熱硬化型接着剤、２−シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。

これらの有機ＥＬ素子乃至有機ＥＬパネルを面発光光源として用い照明灯を構成することができる。

以下実施例により本発明を具体的に説明する。

図２に示す成膜装置を用いて透明導電膜としてＩＴＯを透明フィルム基板に形成した。

材料準備
成膜（蒸発）材料は、ＩＴＯペレット材料を使用した。

先ず、図１の装置において、真空槽内の坩堝に前記ペレット材料を充填したのち、真空ポンプにて排気し、真空槽内を減圧にした。

３０ｃｍ×３０ｃｍに切り出したＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）フィルム（住友ベークライト社製厚み２００μｍ）を基板ホルダにセットし、受け渡し室（図には非図示）に設置した。なお、フィルムの表面粗さはＲａ０．３５ｎｍであった。

受け渡し室を減圧にし、真空槽と圧力差が規定の範囲内に入った所で、基板を成膜室に搬入した。

真空槽内に装着した透明フィルム基板は、フィルムに含有される水分、ガスの除去を行うため、真空槽の圧力が１．０×１０^−３Ｐａ以下まで減圧を行った。

搬入した基板は基板ホルダ上にて回転機構により基板回転を行いながら、成膜をおこなった。加熱を行う場合はヒータにより基板を所定の温度まで加熱する。

（結晶化層の作成（１層目））
１層目は結晶化したＩＴＯ膜を成膜するため、ヒータ加熱を行った。

基板ヒータを１００℃の温度に設定し、基板温度が安定するまで３０分以上放置した。

圧力勾配型プラズマガンに２０ｓｃｃｍ（ｓｃｃｍ：ｓｔａｎｄａｒｄ ｍｌ／ｍｉｎ（１×１０^−６ｍ^３／ｍｉｎ））のＡｒガスを流し、Ｏ_２ガスを１０〜５０ｓｃｃｍ流し、更に真空槽内圧力が一定になるようにＡｒガスを流した。

圧力勾配型プラズマガンの出力を５ｋｗになるまで段々に電力を加え、プラズマビームを発生させペレット材料に照射し材料を昇華させた。

放電が安定した後、シャッターを開け成膜を開始した。成膜膜厚に関してはあらかじめ成膜時間と膜厚との関係を検量しておき、そのデータに基づき所望膜厚になるまで時間管理でシャッターを閉じた。

成膜した層については、ＸＲＤ測定したところ、回折線のピーク幅は１．２度以上であり明確な回折ピークが観察され結晶化した層であることを確認した。ＸＲＤ装置は、理学電機製ＲＩＮＴ−ＴＴＲ２を用い測定を行った。

（アモルファス層の作成（２層目））
真空槽内から基板を一旦待避させ室温（２０〜４０℃）になるまで基板および真空槽の冷却操作を実施した。冷却後、再び、受け渡し室から真空槽に基板を搬入した。

圧力勾配型プラズマガンに２０ｓｃｃｍ（ｓｃｃｍ：ｓｔａｎｄａｒｄ ｍｌ／ｍｉｎ（１×１０^−６ｍ^３／ｍｉｎ））のＡｒガスを流し、Ｏ_２ガスを１０〜５０ｓｃｃｍ流し、更に真空槽内圧力が一定になるようにＡｒガスを流した。

圧力勾配型プラズマガンの出力を５ｋｗになるまで段々に電力を加え、プラズマビームを発生させペレット材料に照射し材料を昇華させた。

この条件で成膜されたＩＴＯはＸＲＤ測定したところ回折ピークが観察されず、また回折線（２２２）におけるピーク幅は１．２以内であり、完全なアモルファス状態であることが確認された。

以上の方法で結晶化層、アモルファス層をそれぞれ表１に示す膜厚で積層し透明導電性フィルム１〜１３を作成した。

作成した導電性フィルムについて、抵抗値、また表面性（表面粗さ）、透過率についてそれぞれ以下の測定器で測定し、以下の基準で評価した。

抵抗測定（シート抵抗）については、三菱化学アナリテック製 抵抗率計 ロレスタＧＰ ＭＣＰ−Ｔ６１０型にて測定した（単位は、Ω／□（ｏｈｍ／ｓｑｕａｒｅ））。

表面粗さについては、島津製作所製 走査プローブ顕微鏡 ＳＰＭ９５００ にて１０μｍ視野での中心線平均粗さ（Ｒａ）を測定した。

透過率については、島津製作所製 分光光度計 ＵＶ−２４５０にて、波長５５０ｎｍでの透過率を測定した。

膜厚については、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ製、触針式の段差表面形状測定器Ｐ−１５にて未成膜部分と成膜部分のプロファイルから膜厚を計測した。

また、総合判定として、
シート抵抗１０Ω／□以下、中心線平均粗さがＲａ１ｎｍ以下、透過率８０％以上のものを「○」と判定した。また、前記範囲を外れるものが１カ所あるが目標レベルに近いものを「△」とし、それ以外を「×」とした。

本発明に係る透明導電膜は表面が平滑で低抵抗であることが分かる、透過率も高く維持されており透明性が高い。特に膜厚が結晶下層の膜厚が１００〜１６０ｎｍであって、その上のアモルファス層との合計膜厚が２５０〜３５０ｎｍの範囲にあるものが表面性また透過率の点で好ましい。

実施例２
有機ＥＬ素子の作成
実施例１で作成した透明導電性フィルム２、１３をそれぞれ用いて以下の手順により有機ＥＬ素子を作成した。

各導電性フィルムを５ｃｍ×５ｃｍのサイズに断裁し、市販のスピンコーターに取り付け、正孔注入層ＰＥＤＯＴ（ＰＥＤＯＴ：ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、Ｂａｙｅｒ社製、Ｂａｙｔｒｏｎ Ｐ Ａｌ ４０８３）をスピンコート（膜厚約４０ｎｍ）し、ホットプレートで２００℃１時間加熱し、正孔注入層とした。更に下記組成の白色発光組成物を１ｍｌとなるように調整し、スピンコートした。（膜厚約２５ｎｍ）。

白色発光組成物
溶媒：トルエン １００質量％
ホスト材料：Ｈ−Ａ １質量％
青色材料：Ｉｒ−Ａ ０．１０質量％
緑色材料：Ｉｒ（ｐｐｙ）_３ ０．００４質量％
赤色材料：Ｉｒ（ｐｉｑ）_３ ０．００５質量％
次いで、電子輸送層用塗布液を下記のように調製し、スピンコーターにて、１５００ｒｐｍ、３０秒の条件で塗布し、電子輸送層を設けた。別途用意した基板にて、同条件にて塗布を行い、測定をしたところ、膜厚は２０ｎｍであった。

（電子輸送層用塗布液）
２，２，３，３−テトラフルオロ−１−プロパノール １００ｍｌ
ＥＴ−Ａ ０．５０ｇ

更に、真空蒸着装置を用いて電子輸送層上にアルミニウム蒸着層を形成し（１１０ｎｍ）陰極を形成し、それぞれ、有機ＥＬ素子１（透明導電性フィルム２）、有機ＥＬ素子２（透明導電性フィルム１３）を作製した。

得られたそれぞれの素子について東洋テクニカ（株）製 ソースメジャーユニット２４００型を用いて、直流電圧を有機ＥＬ素子に印加し発光させた。コニカミノルタセンシング株式会社製分光放射輝度計ＣＳ１０００を用いて測定したところ色温度３５００Ｋの白色の発光を確認した。
（評価）
作製した各試料に付き、リーク電流特性を以下に示す試験方法により試験し、以下に示す評価ランクに従って評価した。

リーク電流特性の試験方法
定電圧電源を用いて、逆方向の電圧（逆バイアス）５Ｖを５秒間印加し、その時素子に流れる電流を測定した。９ドット（発光領域）全てにおいて測定を行い、最大電流値をリーク電流とした。
リーク電流の評価ランク
◎：最大電流値が２．５×１０^−４ｍＡ／ｃｍ^２未満
○：最大電流値が２．５×１０^−４ｍＡ／ｃｍ^２以上、２．５×１０^−２ｍＡ／ｃｍ^２未満
△：最大電流値が２．５×１０^−２ｍＡ／ｃｍ^２以上、２．５×１０^０ｍＡ／ｃｍ^２未満
×：最大電流値が２．５×１０^０ｍＡ／ｃｍ^２以上
といえるが、
上記評価で、有機ＥＬ素子１は、◎の評価であるに対し、有機ＥＬ素子２は△の評価であった。これにより本発明の有効性が確認される。即ち、本発明の透明導電性フィルムを用いた有機ＥＬ素子１はリーク電流が少なく良好な性能であるに対し、単層で構成される比較の導電性フィルムを用いた有機ＥＬ素子２はリーク電流値で劣ることが観察された。これらはダークスポットの発生にも繋がり耐久性劣化をもたらす原因ともなる。本発明の導電性フィルムを用いた素子が平滑性に優れていることがわかる。

Ａ 成膜装置
１０ 透明フィルム基板
２ 真空槽
４ るつぼ
４Ａ 蒸発材料
５ 圧力勾配型プラズマガン
５Ａ プラズマビーム
６ シャッター
７ 基板ホルダ
８ ヒータ

Claims (7)

1. 透明フィルム基板上にインジウムを含有する酸化物膜からなる透明導電膜が形成された透明導電性フィルムであって、前記透明導電膜が二層で構成され、該基板側から一層目が結晶化した層であり、さらにその上の二層目がアモルファス層であることを特徴とする透明導電性フィルム。
2. 前記一層目の膜厚が１００〜１６０ｎｍであって、さらにその上の前記二層目のアモルファス層との合計膜厚が２５０〜３５０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の透明導電性フィルム。
3. シート抵抗が１０Ω／□以下、中心線平均粗さがＲａ１ｎｍ以下、透過率が８０％以上（５５０ｎｍ）であることを特徴とする請求項１または２に記載の透明導電性フィルム。
4. 前記一層目の結晶化した層が、圧力勾配型プラズマガンを用いた活性化蒸着法を用いて成膜されることを特徴とする請求項１または２に記載の透明導電性フィルム。
5. 前記二層目のアモルファス層がＩＴＯ膜もしくはＩＺＯ膜で構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の透明導電性フィルム。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の透明導電性フィルムを使用したことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
7. 請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を面発光光源として用いることを特徴とする発光デバイス。

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