JP2021106072A - Transparent conductor, manufacturing method of the same, and organic device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、透明導電体及びその製造方法、並びに有機デバイスに関する。 The present disclosure relates to transparent conductors, methods for producing the same, and organic devices.
透明導電体は、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、及びエレクトロルミネッセンスパネル(有機EL、無機EL)などのディスプレイ、並びに、太陽電池などの透明電極として使用されている。透明導電体は、幾つかの用途において、例えば、光の吸収及び放出の障害とならないようにするため、高い光透過率を有することが求められる(例えば、特許文献1)。 The transparent conductor is used as a display such as a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), and an electroluminescence panel (organic EL, inorganic EL), and as a transparent electrode such as a solar cell. The transparent conductor is required to have a high light transmittance in some applications, for example, so as not to interfere with the absorption and emission of light (for example, Patent Document 1).
一方、有機ELは、有機材料の電界発光現象を利用した技術であり、光取り出し効率を向上することが試みられている。例えば、特許文献2では、有機発光素子の発光層から基板側に発光し、反射膜によって反射される光の光路長を最適化して、出射する光の強度を増大させることが検討されている。このような発光素子の透明導電体としては、酸化インジウム(In2O3)に錫(Sn)を添加したITO、又は、酸化インジウム(In2O3)に亜鉛(Zn)を添加したIZOが用いられている。 On the other hand, organic EL is a technique utilizing the electroluminescence phenomenon of an organic material, and attempts are being made to improve the light extraction efficiency. For example, in Patent Document 2, it is studied to increase the intensity of emitted light by optimizing the optical path length of the light emitted from the light emitting layer of the organic light emitting element to the substrate side and reflected by the reflective film. The transparent conductor of such a light-emitting element, ITO was added tin (Sn) to indium oxide (In 2 O 3), or, IZO is added zinc (Zn) to indium oxide (In 2 O 3) It is used.
透明導電体は、各用途において、柔軟性を有することが求められている。従来のITO膜の場合、導電性を確保するために厚みを大きくする必要があるため、柔軟性を向上することが難しい。そこで、優れた導電性と柔軟性を兼ね備える透明導電体として、一対の金属酸化物層の間に金属層を積層した3層構造の透明導電体が有望な材料として考えられる。 The transparent conductor is required to have flexibility in each application. In the case of the conventional ITO film, it is difficult to improve the flexibility because it is necessary to increase the thickness in order to secure the conductivity. Therefore, as a transparent conductor having both excellent conductivity and flexibility, a transparent conductor having a three-layer structure in which a metal layer is laminated between a pair of metal oxide layers is considered as a promising material.
しかしながら、本発明者らの検討によれば、このような透明導電体は、発光層に積層して有機デバイスを構築した場合に、透明導電体自体の透過率を最大限に高めても、発光層からの光の取り出し効率が低くなる現象があることが分かった。そこで、本開示は、一つの側面において、発光層からの光の取り出し効率を十分に高くすることが可能な透明導電体及びその製造方法を提供することを目的とする。本開示は、さらに別の側面において、上記透明導電体を備える有機デバイスを提供することを目的とする。 However, according to the study by the present inventors, such a transparent conductor emits light even if the transmittance of the transparent conductor itself is maximized when the organic device is constructed by laminating it on the light emitting layer. It was found that there is a phenomenon that the efficiency of extracting light from the layer is low. Therefore, it is an object of the present disclosure to provide a transparent conductor capable of sufficiently increasing the efficiency of extracting light from the light emitting layer and a method for producing the transparent conductor in one aspect. It is an object of the present disclosure to provide an organic device including the transparent conductor in yet another aspect.
本発明は、一つの側面において、発光層を有する有機デバイス用の透明導電体であって、透明基材、第1の金属酸化物層、銀又は銀合金を含む金属層、及び第2の金属酸化物層をこの順に備え、発光層からの光の波長をλ[nm]、λにおける第2の金属酸化物層の屈折率をn、及び第2の金属酸化物層の厚みをd[nm]としたときに、下記式(1)又は(2)を満たす透明導電体を提供する。
0<n×d/λ≦0.0008×λ−0.3393・・・(1)
0.0012×λ−0.3302≦n×d/λ≦0.0015×λ−0.1975・・・(2)
式(1)及び式(2)中、dは0を超え且つ210nm以下である。なお、有機デバイスの発光層からの光が複数の波長を含む場合は、複数の波長の中の少なくとも一つの波長において上記式(1)又は式(2)を満たせばよい。
The present invention is, on one side, a transparent conductor for organic devices having a light emitting layer, a transparent substrate, a first metal oxide layer, a metal layer containing silver or a silver alloy, and a second metal. The oxide layers are provided in this order, the wavelength of the light from the light emitting layer is λ [nm], the refractive index of the second metal oxide layer at λ is n, and the thickness of the second metal oxide layer is d [nm. ], A transparent conductor satisfying the following formula (1) or (2) is provided.
0 <n × d / λ ≦ 0.0008 × λ −0.3393 ... (1)
0.0012 x λ-0.3302 ≤ n x d / λ ≤ 0.0015 x λ-0.1975 ... (2)
In the formulas (1) and (2), d is more than 0 and 210 nm or less. When the light from the light emitting layer of the organic device contains a plurality of wavelengths, the above formula (1) or the formula (2) may be satisfied at at least one wavelength among the plurality of wavelengths.
上記透明導電体の第2の金属酸化物層は上記式(1)又は式(2)を満たす。このように第2の金属酸化物層が上記式(1)又は式(2)を満たすことによって、有機層から発光される光の取り出し効率を高くすることができる。これは、発光層から直接取り出される光と、各層の境界で反射した光との位相差が揃うことに起因しているものと推察される。第2の金属酸化物層は複数の金属酸化物膜から構成されてよく、その場合は、複数の金属酸化物層の合計膜厚(すなわち第2の金属酸化物膜の厚みd)が上記式(1)又は式(2)を満たせばよい。 The second metal oxide layer of the transparent conductor satisfies the above formula (1) or the above formula (2). By satisfying the above formula (1) or (2) in this way, the efficiency of extracting light emitted from the organic layer can be increased. It is presumed that this is due to the fact that the phase difference between the light directly taken out from the light emitting layer and the light reflected at the boundary of each layer is aligned. The second metal oxide layer may be composed of a plurality of metal oxide films, in which case the total thickness of the plurality of metal oxide layers (that is, the thickness d of the second metal oxide film) is the above formula. (1) or the formula (2) may be satisfied.
透明基材とは反対側の表面をなす第2の金属酸化物層は、主成分として酸化インジウムを含有してもよい。これによって、ホール注入効率を高くして、発光効率を高くすることができる。また、第2の金属酸化物層が複数の金属酸化物膜から構成される場合は、最表面をなす、有機層と接する金属酸化物膜は、主成分として酸化インジウムを含有してもよい。 The second metal oxide layer forming the surface opposite to the transparent base material may contain indium oxide as a main component. As a result, the hole injection efficiency can be increased and the luminous efficiency can be increased. When the second metal oxide layer is composed of a plurality of metal oxide films, the metal oxide film forming the outermost surface and in contact with the organic layer may contain indium oxide as a main component.
透明基材とは反対側の表面をなし、有機層と接する最表面の第2の金属酸化物層の仕事関数が4.7eV以上であってもよい。これによって、有機層の内部量子効率を高くすることができる。 The work function of the second metal oxide layer on the outermost surface, which forms the surface opposite to the transparent substrate and is in contact with the organic layer, may be 4.7 eV or more. Thereby, the internal quantum efficiency of the organic layer can be increased.
本開示は、別の側面において、透明基材、第1の金属酸化物層、銀又は銀合金を含む金属層、及び第2の金属酸化物層をこの順に備える、有機デバイス用の透明導電体の製造方法であって、有機デバイスの発光層から発光される光の波長λ[nm]に基づいて、下記式(1)又は式(2)を満たすように、第2の金属酸化物層の厚みd[nm]及びλにおける第2の金属酸化物層の屈折率nの少なくとも一方を調整する、透明導電体の製造方法を提供する。
0<n×d/λ≦0.0008×λ−0.3393・・・(1)
0.0012×λ−0.3302≦n×d/λ≦0.0015×λ−0.1975・・・(2)
式(1)及び式(2)中、dは0を超え且つ210nm以下である。なお、有機デバイスの発光層からの光が複数の波長を含む場合は、複数の波長の中の少なくとも一つの波長において上記式(1)又は式(2)を満たせばよい。
In another aspect, the present disclosure comprises a transparent substrate, a first metal oxide layer, a metal layer containing silver or a silver alloy, and a second metal oxide layer in that order, a transparent conductor for an organic device. The method for producing the second metal oxide layer, based on the wavelength λ [nm] of the light emitted from the light emitting layer of the organic device, so as to satisfy the following formula (1) or formula (2). Provided is a method for producing a transparent conductor, which adjusts at least one of the refractive index n of the second metal oxide layer at a thickness d [nm] and λ.
0 <n × d / λ ≦ 0.0008 × λ −0.3393 ... (1)
0.0012 x λ-0.3302 ≤ n x d / λ ≤ 0.0015 x λ-0.1975 ... (2)
In the formulas (1) and (2), d is more than 0 and 210 nm or less. When the light from the light emitting layer of the organic device contains a plurality of wavelengths, the above formula (1) or the formula (2) may be satisfied at at least one wavelength among the plurality of wavelengths.
上記透明導電体の製造方法では、第2の金属酸化物層が上記式(1)又は式(2)を満たす。このように上記式(1)又は式(2)を満たす第2の金属酸化物層を発光層側に配置することによって、有機層から発光される光の取り出し効率を高くすることができる。 In the method for producing a transparent conductor, the second metal oxide layer satisfies the above formula (1) or the above formula (2). By arranging the second metal oxide layer satisfying the above formula (1) or (2) on the light emitting layer side in this way, the efficiency of extracting light emitted from the organic layer can be increased.
本開示は、さらに別の側面において、透明基材、第1の金属酸化物層、銀又は銀合金を含む金属層、第2の金属酸化物層、及び発光層をこの順に備える有機デバイスであって、発光層からの光の波長をλ[nm]、λにおける第2の金属酸化物層の屈折率をn、及び第2の金属酸化物層の厚みをd[nm]としたときに、下記式(1)又は式(2)を満たす有機デバイスを提供する。
0<n×d/λ≦0.0008×λ−0.3393・・・(1)
0.0012×λ−0.3302≦n×d/λ≦0.0015×λ−0.1975・・・(2)
式(1)及び式(2)中、dは0を超え且つ210nm以下である。なお、有機デバイスの発光層からの光が複数の波長を含む場合は、複数の波長の中の少なくとも一つの波長において上記式(1)又は式(2)を満たせばよい。
In yet another aspect, the present disclosure is an organic device comprising a transparent substrate, a first metal oxide layer, a metal layer containing silver or a silver alloy, a second metal oxide layer, and a light emitting layer in this order. When the wavelength of the light from the light emitting layer is λ [nm], the refractive index of the second metal oxide layer at λ is n, and the thickness of the second metal oxide layer is d [nm]. Provided is an organic device satisfying the following formula (1) or formula (2).
0 <n × d / λ ≦ 0.0008 × λ −0.3393 ... (1)
0.0012 x λ-0.3302 ≤ n x d / λ ≤ 0.0015 x λ-0.1975 ... (2)
In the formulas (1) and (2), d is more than 0 and 210 nm or less. When the light from the light emitting layer of the organic device contains a plurality of wavelengths, the above formula (1) or the formula (2) may be satisfied at at least one wavelength among the plurality of wavelengths.
上記有機デバイスの透明導電体の第2の金属酸化物層は上記式(1)又は式(2)を満たす。このように第2の金属酸化物層が上記式(1)又は式(2)を満たすことによって、有機層から発光される光の取り出し効率を高くすることができる。これは、発光層から直接取り出される光と、各層の境界で反射した光との位相差が揃うことに起因しているものと推察される。 The second metal oxide layer of the transparent conductor of the organic device satisfies the above formula (1) or the above formula (2). By satisfying the above formula (1) or (2) in this way, the efficiency of extracting light emitted from the organic layer can be increased. It is presumed that this is due to the fact that the phase difference between the light directly taken out from the light emitting layer and the light reflected at the boundary of each layer is aligned.
一つの側面において、発光層からの光の取り出し効率を十分に高くすることが可能な透明導電体及びその製造方法を提供することができる。別の側面において、上記透明導電体を備える有機デバイスを提供することができる。 In one aspect, it is possible to provide a transparent conductor capable of sufficiently increasing the efficiency of extracting light from the light emitting layer and a method for producing the transparent conductor. In another aspect, an organic device comprising the transparent conductor can be provided.
以下、場合により図面を参照して、本発明の実施形態を以下に説明する。ただし、以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一構造又は同一機能を有する要素には同一符号を用い、場合により重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings as the case may be. However, the following embodiments are examples for explaining the present invention, and the present invention is not intended to be limited to the following contents. In the description, the same reference numerals are used for elements having the same structure or the same function, and duplicate description may be omitted in some cases. In addition, the positional relationship such as up, down, left, and right shall be based on the positional relationship shown in the drawings unless otherwise specified. Furthermore, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the ratios shown.
図1は、透明導電体の一実施形態を示す模式断面図である。透明導電体10は、透明基材11と、第1の金属酸化物層12と、金属層18と、第2の金属酸化物層14とがこの順に配置された積層構造を有する。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a transparent conductor. The
本明細書における「透明」とは、可視光が透過することを意味しており、光をある程度散乱してもよい。光の散乱度合いについては、透明導電体10の用途によって要求されるレベルが異なる。一般に半透明といわれるような光の散乱があるものも、本明細書における「透明」の概念に含まれる。
As used herein, "transparent" means that visible light is transmitted, and light may be scattered to some extent. Regarding the degree of light scattering, the required level differs depending on the use of the
透明基材11は、特に限定されず、可撓性を有する透明樹脂基材であってもよい。透明樹脂基材は、例えば有機樹脂フィルムは有機樹脂シートであってもよい。透明基材11としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステルフィルム、ポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィンフィルム、ポリカーボネートフィルム、アクリルフィルム、ノルボルネンフィルム、ポリアリレートフィルム、ポリエーテルスルフォンフィルム、ジアセチルセルロースフィルム、ポリミイド、並びにトリアセチルセルロースフィルム等が挙げられる。これらのうち、ポリエチレンテレフタレート(PET)及びポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステルフィルムが好ましい。上述の1種を単独で、又は2種以上を組み合わせてもよい。
The
透明基材11の厚みは、透明導電体10の屈曲性を一層高くする観点から、例えば200μm以下である。透明基材の屈折率は、光学特性に優れる透明導電体10とする観点から、例えば1.50〜1.70である。なお、本明細書における屈折率は、λ=633nm、温度20℃の条件下で測定される値である。透明基材11は、コロナ放電処理、グロー放電処理、火炎処理、紫外線照射処理、電子線照射処理、及びオゾン処理からなる群より選ばれる少なくとも一つの表面処理が施されたものであってもよい。
The thickness of the
透明基材11は、透明樹脂基材に限定されず、例えば、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、及び、石英ガラス等の無機化合物の成形物であってもよい。他方、透明基材11が透明樹脂基材であることによって、透明導電体10を柔軟性に優れたものとすることができる。これによって、透明導電体10を、フレキシブルな有機デバイス用の透明導電体として好適に用いることできる。
The
第1の金属酸化物層12は、金属酸化物を含む透明の層である。第1の金属酸化物層12は、金属層18を保護する機能を有する。第1の金属酸化物層12は、ITO(酸化インジウムスズ)とは異なる金属酸化物で構成されてもよい。第1の金属酸化物層12がITOを含まない場合、金属層18に含まれる銀合金の腐食を抑制することができる。
The first
透明性と耐食性を一層高い水準で両立する観点から、第1の金属酸化物層12は、例えば、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム及び酸化チタンの4成分、又は、酸化亜鉛、酸化インジウム及び酸化チタンの3成分を、主成分として含有してもよい。第1の金属酸化物層12は上記4成分を含むことによって、十分に高い導電性と透明性を兼ね備えることができる。
From the viewpoint of achieving both transparency and corrosion resistance at a higher level, the first
第1の金属酸化物層12に含まれる酸化亜鉛は例えばZnOであり、酸化インジウムは例えばIn2O3である。酸化チタンは例えばTiO2である。酸化スズは例えばSnO2である。上記各金属酸化物における金属原子と酸素原子の比は、化学量論比からずれていてもよい。また、酸化数が異なる別の酸化物を含んでいてもよい。第1の金属酸化物層12は、酸化スズを含んでいてもよいが、金属層18に含まれる銀又は銀合金の腐食を低減する観点から、酸化スズ(SnO2)の含有量は少なくてもよく、酸化スズを含有しなくてもよい。
The zinc oxide contained in the first
第1の金属酸化物層12が上記3成分を主成分として含む場合、3成分の合計の含有量は、それぞれ、ZnO、In2O3及びTiO2に換算して、90質量%以上であることが好ましく、95質量%以上であることがより好ましい。
When the first
第1の金属酸化物層12の厚みは、柔軟性を向上する観点から、例えば60nm以下である。一方、耐食性を一層向上するとともに生産性向上の観点から、上記厚みは、例えば5nm以上である。
The thickness of the first
第1の金属酸化物層12は、酸化亜鉛、酸化インジウム及び酸化チタンの3成分を、それぞれZnO、In2O3及びTiO2に換算したときに、上記3成分の合計に対するZnOの含有量は、20〜85mol%であってもよく、30〜80mol%であってもよい。同様に換算したときに、上記3成分の合計に対するIn2O3の含有量は、高い導電性と高い耐食性を両立する観点から、10〜35mol%であってもよく、10〜25mol%であってもよい。
In the first
同様に換算したときに、上記3成分の合計に対するTiO2の含有量は、透明性と優れた耐食性を両立する観点から、5〜15mol%であることが好ましく、7〜13mol%であることがより好ましい。 When converted in the same manner, the content of TiO 2 with respect to the total of the above three components is preferably 5 to 15 mol%, preferably 7 to 13 mol%, from the viewpoint of achieving both transparency and excellent corrosion resistance. More preferred.
第1の金属酸化物層12が上記4成分を主成分として含有する場合、第1の金属酸化物層12は、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化チタン及び酸化スズの4成分を、それぞれZnO、In2O3、TiO2及びSnO2に換算したときに、上記4成分の合計に対する酸化亜鉛の含有量は、高い導電性と優れた耐食性を両立する観点から、20〜68mol%であってもよい。
When the first
同様に換算したときに、上記4成分の合計に対する酸化インジウムの含有量は、表面抵抗を十分に低くしつつ耐食性を向上する観点から、15〜35mol%である。同様に換算したときに、上記4成分の合計に対する酸化チタンの含有量は、可視光の透過率を確保するとともにアルカリ耐性を高くする観点から、5〜20mol%である。同様に換算したときに、上記4成分の合計に対する酸化スズの含有量は、高い透明性と優れた耐食性を両立する観点から、例えば5〜40mol%である。 When converted in the same manner, the content of indium oxide with respect to the total of the above four components is 15 to 35 mol% from the viewpoint of improving corrosion resistance while sufficiently lowering the surface resistance. When converted in the same manner, the content of titanium oxide with respect to the total of the above four components is 5 to 20 mol% from the viewpoint of ensuring the transmittance of visible light and increasing the alkali resistance. When converted in the same manner, the content of tin oxide with respect to the total of the above four components is, for example, 5 to 40 mol% from the viewpoint of achieving both high transparency and excellent corrosion resistance.
第1の金属酸化物層12は組成が互いに異なる複数の金属酸化物膜で構成されていてもよく、複数の金属酸化物膜のうち、一部は金属窒化物膜又は金属酸窒化物膜であってもよい。その場合は、透明基材11と接する膜には上記4成分又はそれ以外の成分を含む金属酸化物膜、金属窒化物膜或いは金属酸窒化物膜であってよく、金属層18と接する膜は上記3成分を含む金属酸化物膜であってよい。透明基材11と接する金属酸化物膜は、例えば酸化ケイ素を含んでよい。透明基材11と接する金属窒化物膜は窒化ケイ素を含んでよい。透明基材11と接する金属酸窒化膜は、及び窒酸化ケイ素(Si−O−N)を含んでよい。なお、本開示において、ケイ素は金属元素に該当し、酸化ケイ素及び窒化ケイ素は、それぞれ金属酸化物及び金属窒化物に該当する。
The first
第1の金属酸化物層12は、導電性が低くてもよく、絶縁体であってもよい。この場合、透明導電体10の導電性は、金属層18及び第2の金属酸化物層14によって担われてもよい。第1の金属酸化物層12は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、又はCVD法などの真空成膜法によって作製することができる。これらのうち、成膜室を小型化できる点、及び成膜速度が速い点で、スパッタリング法が好ましい。スパッタリング法としては、DCマグネトロンスパッタリングが挙げられる。ターゲットとしては、金属ターゲット又は金属酸化物ターゲットを用いることができる。第1の金属酸化物層12は、酸性エッチング液に溶解しない層であってもよい。
The first
金属層18は、主成分として銀又は銀合金を含んでもよい。金属層18は、酸性エッチング液に溶解する層であってもよい。これによって、容易にパターニングすることができる。金属層18が高い透明性と優れた導電性を有することによって、透明導電体10の透過率を確保しつつ表面抵抗を十分に低くすることができる。金属層18は、銀以外の金属元素を含んでいてもよい。例えば、Cu、Nd、Pt、Pd、Bi、Sn及びSbからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素を銀合金の構成元素又は金属単体として含有することによって、金属層18の耐環境性を向上することができる。銀合金の例としては、Ag−Pd、Ag−Cu、Ag−Pd−Cu、Ag−Nd−Cu、Ag−In−Sn、及びAg−Sn−Sbが挙げられる。銀合金は、Agを主成分として含有し、副成分として上述の各金属を含むものが好ましい。金属層18は、金属のみからなる層であってもよい。
The
銀合金におけるAg以外の金属の含有量は、耐食性と透明性を一層向上させる観点から、例えば0.5〜5質量%である。銀合金はAg以外の金属としてPdを含有することが好ましい。これによって、高温高湿環境下における耐食性を一層向上することができる。 The content of the metal other than Ag in the silver alloy is, for example, 0.5 to 5% by mass from the viewpoint of further improving the corrosion resistance and transparency. The silver alloy preferably contains Pd as a metal other than Ag. Thereby, the corrosion resistance in a high temperature and high humidity environment can be further improved.
金属層18の厚みは、例えば5〜25nmであってもよい。金属層18の厚みが小さくなり過ぎると、金属層18の連続性が損なわれて透明導電体10の表面抵抗値が高くなる傾向にある。一方、金属層18の厚みが大きくなりすぎると、優れた透明性が損なわれる傾向にある。
The thickness of the
金属層18は、透明導電体10の導電性及び表面抵抗を調整する機能を有している。金属層18は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、又はCVD法などの真空成膜法によって作製することができる。これらのうち、成膜室を小型化できる点、及び成膜速度が速い点で、スパッタリング法が好ましい。スパッタリング法としては、DCマグネトロンスパッタリングが挙げられる。ターゲットとしては、金属ターゲットを用いることができる。
The
第2の金属酸化物層14は、金属酸化物を含む透明の層である。有機層と接する第2の金属酸化物層14は、例えば、有機デバイスの有機層側に配置されたときに、正孔の移動を円滑にする機能を有する。有機層と接する第2の金属酸化物層14は、ITOを含む金属酸化物で構成されてもよい。第2の金属酸化物層14は、ITOを主成分として含有していてもよく、ITOと原料の不純物等に由来する不可避的不純物から構成されていてもよい。第2の金属酸化物層14におけるITOの含有量は、90質量%以上であることが好ましく、95質量%以上であることがより好ましい。
The second
第2の金属酸化物層14は組成が互いに異なる複数の金属酸化物膜から構成されてもよい。第2の金属酸化物層14が組成が互いに異なる複数の金属酸化物膜から構成される場合、金属層18と接する膜はITOとは異なる金属酸化物を主成分として含有する金属酸化物膜であり、有機層と接する膜は、ITOを主成分として含有する金属酸化物膜であってよい。
The second
ITOは、インジウムとスズの酸化物である。当該酸化物は、構成元素としてIn、Sn及びO(酸素)を有する複合酸化物である。また、第2の金属酸化物層14は、別の複合酸化物を含んでいてもよい。
ITO is an oxide of indium and tin. The oxide is a composite oxide having In, Sn and O (oxygen) as constituent elements. Further, the second
第2の金属酸化物層14の金属層18側とは反対側の表面14aの仕事関数は、4.7eV以上であってもよく、5.0eV以上であってもよい。このような高い仕事関数を有する第2の金属酸化物層14の表面14a上に有機層を設けて有機デバイスを作製した場合に、有機層への正孔の注入又は有機層からの正孔の受け入れを十分円滑に行うことができる。このため有機デバイスの性能を向上することができる。第2の金属酸化物層14の表面14aの仕事関数は、市販の測定装置を用いて測定することができる。
The work function of the
第2の金属酸化物層14の表面14aの仕事関数は、表面14a近傍における組成に依存する傾向にある。例えば、ITOを含有する第2の金属酸化物層14、又は有機層と接する金属酸化物膜を形成する場合、ターゲット組成のSnO2含有量、又は、スパッタリング時の成膜条件に依存するInとSnとO含有量を変えることで第2の金属酸化物層14の表面14aの仕事関数を調整することができる。
The work function of the
第2の金属酸化物層14の厚みdは、表面14aにおける仕事関数を安定的に大きくする観点から、例えば2nm以上であってもよく、5nm以上であってもよい。一方、第2の金属酸化物層14の厚みdは、透明導電体10の透明性と屈曲性を十分に高くする観点から、例えば100nm以下である。
The thickness d of the second
透明導電体10を構成する各層の厚みは、以下の手順で測定することができる。集束イオンビーム装置(FIB,Focused Ion Beam)によって透明導電体10を切断して断面を得る。透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて当該断面を観察し、各層の厚みを測定する。測定は、任意に選択された10箇所以上の位置で測定を行い、その平均値を求めることが好ましい。断面を得る方法として、集束イオンビーム装置以外の装置としてミクロトームを用いてもよい。厚みを測定する方法としては、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いてもよい。また蛍光X線装置を用いても膜厚を測定することが可能である。
The thickness of each layer constituting the
透明導電体10の厚みは、250μm以下であってもよく、200μm以下であってもよい。このような厚みであれば、透明性と屈曲性の要求レベルを十分に満足することができる。
The thickness of the
第1の金属酸化物層12と第2の金属酸化物層14の組成は、互いに異なっていてもよい。第1の金属酸化物層12の組成と第2の金属酸化物層14の組成とを異ならせることによって、一つの工程で、第2の金属酸化物層14及び金属層18のみを酸性のエッチング液を用いてエッチングにより除去し、第1の金属酸化物層12を残存させることができる。
The compositions of the first
上述の構成を備える透明導電体10は、アルカリ耐性にも優れている。したがって、パターニングを効率よく行うことができる。透明導電体10は、有機ELディスプレイ、及び有機EL照明等の有機デバイス用として好適に用いることができる。
The
図1の透明導電体10は、各層の間に任意の層を備えていてもよい。例えば、透明基材11と第1の金属酸化物層12の間にハードコート層を備えていてもよいし、金属層18と第1の金属酸化物層12の間に耐エッチング層を備えていてもよい。また、透明基材11と第1の金属酸化物層12の間に、水蒸気バリア層を備えてもよい。ハードコート層は、透明基材11を挟むように対をなして設けられてもよい。
The
透明導電体10は、導電性、屈曲性及び耐食性に優れることから、有機ELディスプレイ及び有機EL照明等の有機デバイスの電極として好適に用いられる。この場合、第1の金属酸化物層12、金属層18、及び第2の金属酸化物層14が、透明電極20として機能する。透明電極20はアノードであってもよいし、カソードであってもよい。
Since the
図2は、有機デバイスの一実施形態を模式的に示す図である。有機デバイス100は、例えば有機EL照明であり、透明基材11、透明電極(アノード)20、正孔注入層30、正孔輸送層32、発光層40、電子輸送層50、電子注入層52、及び金属電極(カソード)60をこの順に有する積層体150を備える。有機デバイス100における透明基材11及び透明電極20として、透明導電体10を用いることができる。
FIG. 2 is a diagram schematically showing an embodiment of an organic device. The
透明導電体10は、透明電極20の第2の金属酸化物層14の表面(図1の表面14a)が正孔注入層30と接するように設けられる。アノードとして機能する透明電極20とカソードとして機能する金属電極60には電源80が接続されている。電源80による電界の印加によって、透明電極20から正孔注入層30に正孔(ホール)が注入されるとともに、金属電極60から電子注入層52に電子が注入される。
The
正孔注入層30に注入された正孔と、電子注入層52に注入された電子は、それぞれ、正孔輸送層32と電子輸送層50を移動し、発光層40において再結合する。この再結合によって、発光層40中の有機化合物が発光する。この発光によって生じた光は、正孔輸送層32、正孔注入層30、透明電極20及び透明基材11を通過して、有機デバイス100の側面20aから放射される。金属電極60は反射電極として機能する。
The holes injected into the
有機デバイス100は、透明基材11及び透明電極20として透明導電体10を用いている。したがって、透明電極20の第2の金属酸化物層14の表面14aにおける仕事関数を大きくすることによって、正孔注入層30に効率よく正孔を注入することができる。これによって、電源80から印可される電圧(両電極間を流れる電流)に対して、有機デバイス100の発光層40における発光量を高めることができる。また、第2の金属酸化物層14の厚みdを発光波長に応じて最適化することで、発光層40で発光した光を側面20aから効率よく取り出すことが可能となり、発光効率を十分に高くすることができる。これによって、電源80から印可される電圧(電流)に対してどの程度光が取り出せたかを示す発光効率を高めることができる。
The
正孔注入層30、正孔輸送層32、発光層40、電子輸送層50、電子注入層52及び金属電極(カソード)60は、通常の材料を用いて形成することができる。
The
正孔注入層30は透明電極20からの正孔の注入を容易にするとともに、注入された正孔を輸送して正孔輸送層32に注入する機能を有する。正孔輸送層32は、正孔注入層30から注入された正孔を発光層40へ注入する機能を有する。例えば、正孔注入層30及び正孔輸送層32の材料としては、芳香族アミン化合物及びアントラセン誘導体等が挙げられる。
The
発光層40は、注入された正孔及び電子の輸送機能と、正孔と電子の再結合により励起子を生成させる機能を有する。発光層40としては、ホスト材料とドーパント材料を組み合わせた2成分系のものが挙げられる。ホスト材料としては、1,10−フェナントロリン誘導体、有機金属錯体化合物、ナフタレン、アントラセン、ナフタセン、ペリレン、ベンゾフルオランテン、ナフトフルオランテン等の芳香族炭化水素化合物及びそれらの誘導体、並びにスチリルアミン及びテトラアリールジアミン誘導体等が挙げられる。ドーパント材料としては、ベンゾジフルオランテン誘導体及びクマリン誘導体等が挙げられる。
The
電子輸送層50は、電子注入層52から注入された電子を発光層40に輸送する機能を有する。電子注入層52は、金属電極60からの電子の注入を容易にする機能を有するとともに、金属電極60との密着性を高める機能を有する。電子輸送層50及び電子注入層は、例えば、トリニトロフルオレノン、オキサジアゾール又はトリアゾール構造を有する化合物等の有機材料を用いて形成されていてもよいし、リチウム等のアルカリ金属、フッ化リチウム、又は酸化リチウム等の無機材料を用いて形成されてもよい。
The
金属電極60としては、アルミニウム等の金属材料、有機金属錯体又は金属化合物で構成されたものを用いることができる。各層は、真空蒸着法、イオン化蒸着法、及び塗布法等の通常の方法によって形成することができる。有機デバイス100を構成する積層体150の各層の厚みは、例えば、発光層40で得られる光の波長の1/8〜1/4とすることができる。
As the
図3は、発光層40からの光の伝播経路を模式的に示す図である。発光層40では、励起子が生成して発光する。発光した光の一部は、例えば、図3に示すように、正孔注入層30と透明電極20との界面、及び、透明電極20と透明基材11との界面で全反射する。そして、発光した光の別の一部が、側面20aから取り出される。発光層40で発光する光に対して、側面20aから出射される光の割合(%)を、光取り出し効率とすると、有機デバイス100の発光効率(外部量子効率)は下記式(I)によって求めることができる。式(I)から、有機デバイス100の発光効率を向上するためには、光取り出し効率を高くすることが有効である。
発光効率=内部量子効率×光取り出し効率 (I)
FIG. 3 is a diagram schematically showing a propagation path of light from the
Luminous efficiency = internal quantum efficiency x light extraction efficiency (I)
本明細書における内部量子効率とは、注入された電力によって発光層40で励起されたエネルギーが光エネルギーに変換された割合(発光層40で発生した光エネルギー)を示す。
The internal quantum efficiency in the present specification indicates the ratio (light energy generated in the light emitting layer 40) in which the energy excited in the
光取り出し効率は、各層の界面における全反射を抑制することによって大きくすることができる。ここで、各層の光学定数(n/k)と厚みを用いて、積層体150の反射率及び透過率を光学的にシミュレーションすることができる。kは消衰係数である。このようなシミュレーションのソフトウエアとしては、例えば、Sim4Tec社製の有機発光ダイオード用のソフトウエア(商品名:SimOLED)が挙げられる。
The light extraction efficiency can be increased by suppressing total reflection at the interface of each layer. Here, the reflectance and transmittance of the
図4は、透明基材11、第1の金属酸化物層12、金属層18、第2の金属酸化物層14、正孔注入層30、正孔輸送層32、発光層40及び金属電極60をこの順に有する積層体で構成される有機デバイスのシミュレーション結果の一例を示す図である。このシミュレーションは、発光層40内部の多重干渉効果と、発光層40以外の各層の光学特性を、発光層40で発生する光の波長と光伝播角度の関数とすることで、有機デバイスの光取り出し効率をシミュレーションしたものである。なお、シミュレーションの前提条件は、表1のとおりである。
FIG. 4 shows a
図4は、上述の前提条件で、第2の金属酸化物層14の厚みd(nm)と、各波長における光取り出し効率の関係を、シミュレーションした結果が示されている。このシミュレーション結果に基づいて、各波長の光の光取り出し効率が15%となる第2の金属酸化物層14の厚みdの範囲を求めることができる。図4に示すシミュレーションでは、厚みdが0〜210nmの範囲では、各波長において、光の光取り出し効率が15%以上となる範囲は概ね以下のとおりである。
FIG. 4 shows the results of simulating the relationship between the thickness d (nm) of the second
λ=450nmのとき、d=45〜95nm、d=160〜210nm
λ=520nmのとき、d=30nm以下、d=70〜170nm
λ=610nmのとき、d=40nm以下、d=120〜210nm
When λ = 450 nm, d = 45 to 95 nm, d = 160 to 210 nm
When λ = 520 nm, d = 30 nm or less, d = 70 to 170 nm
When λ = 610 nm, d = 40 nm or less, d = 120 to 210 nm
上述の結果から、光取り出し効率が15%以上となる厚みdの範囲を、dが小さい方から順番に抽出する(第1の範囲、第2の範囲、・・・、第nの範囲)。そして、それぞれの範囲におけるdの上下限値における光路長(n×d/λ)を算出する。各上下限値における波長λにおける第2の金属酸化物層14の屈折率nを表2に示すとおりとすると、各範囲におけるdの上下限値の光路長は表2に示すとおり算出される。なお、図4に示すような光取り出し効率の曲線において、d=0nmの時に光取り出し効率が15%以下である場合は、第1の範囲における光路長は0とし、第2の範囲から、光取り出し効率が15%以上となる厚みdの範囲を順番に抽出する。
From the above results, the range of the thickness d at which the light extraction efficiency is 15% or more is extracted in order from the smallest d (first range, second range, ..., Nth range). Then, the optical path length (n × d / λ) at the upper and lower limits of d in each range is calculated. Assuming that the refractive index n of the second
図5は、シミュレーションに用いた光の波長λと、表2に示す光路長の各範囲における下限値及び上限値との関係を示すグラフである。図5には、波長λ[nm]をx、n×d[nm]/λ[nm]をyとする各範囲の上限値及び下限値のそれぞれの一次回帰直線及び一次回帰式が示されている。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the wavelength λ of the light used in the simulation and the lower limit value and the upper limit value in each range of the optical path length shown in Table 2. FIG. 5 shows the first-order regression line and the first-order regression equation of the upper limit value and the lower limit value of each range in which the wavelength λ [nm] is x and n × d [nm] / λ [nm] is y. There is.
図5に示される、横軸(x軸)と点線との間の領域、及び、実線と一点鎖線の間の領域では、光取り出し効率を高く(例えば15%以上)することができる。この領域は、それぞれ、以下の式(1)及び式(2)で表される。
0<n×d/λ≦0.0008×λ−0.3393・・・(1)
0.0012×λ−0.3302≦n×d/λ≦0.0015×λ−0.1975・・・(2)
In the region between the horizontal axis (x-axis) and the dotted line and the region between the solid line and the alternate long and short dash line shown in FIG. 5, the light extraction efficiency can be increased (for example, 15% or more). This region is represented by the following equations (1) and (2), respectively.
0 <n × d / λ ≦ 0.0008 × λ −0.3393 ... (1)
0.0012 x λ-0.3302 ≤ n x d / λ ≤ 0.0015 x λ-0.1975 ... (2)
式(1)及び式(2)中、dは0を超え且つ210nm以下である。波長λにおけるnは、例えば1.8〜2.2である。なお、有機デバイスの発光層40からの光が複数の波長を含む場合は、複数の波長の中の少なくとも一つの波長において上記式(1)又は式(2)を満たせばよい。有機デバイスの発光層40からの光の波長は、例えば、400〜700nmであってよい。
In the formulas (1) and (2), d is more than 0 and 210 nm or less. N at the wavelength λ is, for example, 1.8 to 2.2. When the light from the
上記式(1)を満たすように第2の金属酸化物層14の組成及び厚みdの少なくとも一方を調整することによって、側面20aから取り出される光の割合、すなわち、光取り出し効率を十分に高くすることができる。これは、発光層40から直接取り出される光と、各層の境界で反射した光との位相差が揃うこと、また、透明基材11と透明電極20の界面での全反射が低減していることに起因しているものと推察される。
By adjusting at least one of the composition and the thickness d of the second
光路長(n×d/λ)は、光取り出し効率を一層高くする観点から、式(1−1)又は式(2−1)を満たすことが好ましく、式(1−2)又は式(2−2)を満たすことがより好ましい。以下の各式におけるn,d,λは、式(1)及び式(2)と同義である。
0<n×d/λ≦0.0006×λ−0.2605・・・(1−1)
0.0011×λ−0.1910≦n×d/λ≦0.0014×λ−0.1914・・・(2−1)
0<n×d/λ≦0.0004×λ−0.1817・・・(1−2)
0.0012×λ−0.2304≦n×d/λ≦0.0015×λ−0.24595・・・(2−2)
The optical path length (n × d / λ) preferably satisfies the formula (1-1) or the formula (2-1) from the viewpoint of further increasing the light extraction efficiency, and the formula (1-2) or the formula (2). It is more preferable to satisfy -2). N, d, and λ in each of the following equations are synonymous with equations (1) and (2).
0 <n × d / λ ≦ 0.0006 × λ −0.2605 ... (1-1)
0.0011 × λ-0.1910 ≦ n × d / λ ≦ 0.0014 × λ-0.1914 ... (2-1)
0 <n × d / λ ≦ 0.0004 × λ-0.1817 ... (1-2)
0.0012 × λ −0.2304 ≦ n × d / λ ≦ 0.0015 × λ −0.24595 ・ ・ ・ (2-2)
一実施形態に係る透明導電体10の製造方法は、発光層40から発光される光の波長λ[nm]に基づいて、上記式(1)又は式(2)を満たすように、第2の金属酸化物層14の厚みd[nm]及び屈折率nの少なくとも一方を調整する。これによって、高い光取り出し効率を有する透明導電体10を製造することができる。
The method for producing the
図6は、発光層40に緑色発光するAlq3[トリス(8−キノリノラト)アルミニウム]を用いた有機ELデバイスに流した電流値と発光効率(EQE)の関係を示すグラフである。図6の黒丸、白四角、及び黒三角のプロットは、図2に示す有機デバイス100において、それぞれ、第2の金属酸化物層14の厚みdが10nmの場合、100nmの場合、及び40nmの場合の発光効率の変化を示している。このうち、黒三角は、透明導電体10の透過率が最大となる条件であり、光路長が式(1)及び式(2)を満足しない従来例の透明導電体である。図6に示すとおり、第2の金属酸化物層14が、式(1)又は式(2)を満たす厚みdを有することによって、発光効率を高くすることができる。また、第2の金属酸化物層14の厚みdを変えて発光効率を調節することができる。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the current value applied to the organic EL device using Alq3 [Tris (8-quinolinolato) aluminum] that emits green light in the
以上、幾つかの実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。有機デバイスは、有機EL照明又は有機ELディスプレイ等であってよく、その構造は図4の構造に限定されない。 Although some embodiments have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments. The organic device may be an organic EL illumination, an organic EL display, or the like, and the structure thereof is not limited to the structure shown in FIG.
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
[実験例1]
(透明導電体の作製)
図1に示すような積層構造を有する透明導電体を作製した。透明導電体は、透明基材、第1の金属酸化物層、金属層、及び第2の金属酸化物層がこの順で積層された積層構造を有していた。この透明導電体を以下の要領で作製した。
[Experimental Example 1]
(Manufacturing of transparent conductor)
A transparent conductor having a laminated structure as shown in FIG. 1 was produced. The transparent conductor had a laminated structure in which a transparent base material, a first metal oxide layer, a metal layer, and a second metal oxide layer were laminated in this order. This transparent conductor was produced in the following manner.
市販のガラス基板(コーニング製、商品名:EAGLE XG、厚み:0.7mm)を準備した。このガラス基板を透明基材として用いた。DCマグネトロンスパッタリングによって、透明基材の上に、第1の金属酸化物層、金属層、及び第2の金属酸化物層を順次形成した。 A commercially available glass substrate (manufactured by Corning, trade name: EAGLE XG, thickness: 0.7 mm) was prepared. This glass substrate was used as a transparent base material. A first metal oxide layer, a metal layer, and a second metal oxide layer were sequentially formed on the transparent substrate by DC magnetron sputtering.
酸化亜鉛、酸化インジウム、及び酸化チタンの3成分で構成されるターゲットを用いて、アルゴンガスと酸素ガスの混合ガス雰囲気の減圧下(0.5Pa)、DCマグネトロンスパッタリングによって、透明基材上に第1の金属酸化物層(厚み:40nm)を形成した。第1の金属酸化物層において、酸化亜鉛、酸化インジウム、及び酸化チタンを、それぞれ、ZnO、In2O3、及びTiO2に換算したときに、上記3成分の合計に対し、ZnOの含有量は74mol%、In2O3の含有量は15mol%、及びTiO2の含有量は11mol%であった。第1の金属酸化物層の波長450nmにおける屈折率は2.1であった。 Using a target composed of three components of zinc oxide, indium oxide, and titanium oxide, the first layer was placed on a transparent substrate by DC magnetron sputtering under reduced pressure (0.5 Pa) in a mixed gas atmosphere of argon gas and oxygen gas. 1 metal oxide layer (thickness: 40 nm) was formed. In the first metal oxide layer, when zinc oxide, indium oxide, and titanium oxide are converted into ZnO, In 2 O 3 , and TiO 2 , respectively, the content of ZnO is relative to the total of the above three components. Was 74 mol%, the content of In 2 O 3 was 15 mol%, and the content of TiO 2 was 11 mol%. The refractive index of the first metal oxide layer at a wavelength of 450 nm was 2.1.
Ag、Pd及びCuの銀合金で構成されるターゲットを用いて、アルゴンガス雰囲気の減圧下(0.5Pa)、DCマグネトロンスパッタリングによって、第1の金属酸化物層の上に銀合金を主成分して含有する金属層(厚み:10nm)を形成した。銀合金の各金属の質量比率は、Ag:Pd:Cu=99.0:0.7:0.3であった。 Using a target composed of a silver alloy of Ag, Pd and Cu, the silver alloy is mainly contained on the first metal oxide layer by DC magnetron sputtering under reduced pressure (0.5 Pa) in an argon gas atmosphere. A metal layer (thickness: 10 nm) contained therein was formed. The mass ratio of each metal of the silver alloy was Ag: Pd: Cu = 99.0: 0.7: 0.3.
ITOで構成されるターゲットを用いて、アルゴンガスと酸素ガスの混合ガス雰囲気の減圧下(0.5Pa)、DCマグネトロンスパッタリングによって、金属層の上に第2の金属酸化物層(厚み:40nm、ITO層)を形成した。第2の金属酸化物層の波長450nmにおける屈折率は1.9であった。 A second metal oxide layer (thickness: 40 nm, thickness: 40 nm) was placed on the metal layer by DC magnetron sputtering under reduced pressure (0.5 Pa) in a mixed gas atmosphere of argon gas and oxygen gas using a target composed of ITO. ITO layer) was formed. The refractive index of the second metal oxide layer at a wavelength of 450 nm was 1.9.
(透明導電体の評価)
作製した透明導電体の全光線透過率(透過率)を、ヘイズメーター(商品名:NDH−7000、日本電色工業社製)を用いて測定した。全光線透過率は88%であった。
(Evaluation of transparent conductor)
The total light transmittance (transmittance) of the produced transparent conductor was measured using a haze meter (trade name: NDH-7000, manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.). The total light transmittance was 88%.
作製した透明導電体の表面抵抗値を、4端子抵抗率計(商品名:ロレスタGP、三菱化学株式会社製)を用いて測定した。表面抵抗値は10Ω/sq.であった。 The surface resistance value of the produced transparent conductor was measured using a 4-terminal resistivity meter (trade name: Loresta GP, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). The surface resistance value is 10Ω / sq. Met.
作製した透明導電体の第2の金属酸化物層の表面における仕事関数を、光電子分光装置(理研計器株式会社製、商品名:FAC−1)を用いて測定した。仕事関数は、5.2eVであった。 The work function on the surface of the second metal oxide layer of the produced transparent conductor was measured using a photoelectron spectrometer (manufactured by RIKEN Keiki Co., Ltd., trade name: FAC-1). The work function was 5.2 eV.
波長520nmの緑色発光素子を用いて、作製した透明導電体の光取り出し効率のシミュレーションを行った。その結果、光取り出し効率は15%未満であった。 A simulation of the light extraction efficiency of the produced transparent conductor was performed using a green light emitting device having a wavelength of 520 nm. As a result, the light extraction efficiency was less than 15%.
発光波長が450nm、520nm、及び610nmの場合において、上述の透明導電体において、第2の金属酸化物層の厚みdを変えたときの光取り出し効率をシミュレーションした。シミュレーション結果は、図7に示すとおりであった。図7に示すとおり、波長に応じて第2の金属酸化物層の厚みdを調整することによって、光取り出し効率を高くできることが確認された。 When the emission wavelengths were 450 nm, 520 nm, and 610 nm, the light extraction efficiency when the thickness d of the second metal oxide layer was changed in the above-mentioned transparent conductor was simulated. The simulation results are as shown in FIG. As shown in FIG. 7, it was confirmed that the light extraction efficiency can be increased by adjusting the thickness d of the second metal oxide layer according to the wavelength.
発光波長が450nmの場合、d=0nmの時に光取り出し効率が15%以下であることから、第2の範囲が、光取り出し効率を高くできる厚みdの最小範囲となる。したがって、第2の範囲に相当する上記式(2)を満たす範囲に厚みdを設定すれば、光取り出し効率を高くできると考えられる。そこで、λ=450nmの場合に、上記式(2)を満たす、第2の金属酸化物層の厚みdの範囲を算出した。その結果、式(2)を満たすdの範囲は約50nm≦d≦約113nmであった。図7によれば、この厚みdの範囲では、光取り出し効率が概ね12%以上となることが確認された。 When the emission wavelength is 450 nm, the light extraction efficiency is 15% or less when d = 0 nm, so that the second range is the minimum range of the thickness d at which the light extraction efficiency can be increased. Therefore, it is considered that the light extraction efficiency can be increased by setting the thickness d in a range satisfying the above equation (2) corresponding to the second range. Therefore, when λ = 450 nm, the range of the thickness d of the second metal oxide layer satisfying the above formula (2) was calculated. As a result, the range of d satisfying the formula (2) was about 50 nm ≦ d ≦ about 113 nm. According to FIG. 7, it was confirmed that the light extraction efficiency was about 12% or more in the range of the thickness d.
発光波長が520nmの場合において、上述の透明導電体において、第2の金属酸化物層の厚みdを変えたときの光取り出し効率と透過率をシミュレーションした。シミュレーション結果は、図8に示すとおりであった。図8中、点線は透過率を示し、実線は520nmにおける光取り出し効率を示す。図8に示すとおり、光取り出し効率と透過率は互いに正比例の関係にはなく、透過率を高くしても、光取り出し効率を高くはできないことが確認された。また、厚みdを所定の範囲にすれば、透過率が60%以下であっても、光取り出し効率を15%以上にできることが確認された。 When the emission wavelength was 520 nm, the light extraction efficiency and transmittance when the thickness d of the second metal oxide layer was changed in the above-mentioned transparent conductor were simulated. The simulation results are as shown in FIG. In FIG. 8, the dotted line shows the transmittance, and the solid line shows the light extraction efficiency at 520 nm. As shown in FIG. 8, it was confirmed that the light extraction efficiency and the transmittance are not in a direct proportional relationship with each other, and even if the transmittance is increased, the light extraction efficiency cannot be increased. Further, it was confirmed that if the thickness d is set within a predetermined range, the light extraction efficiency can be increased to 15% or more even if the transmittance is 60% or less.
[実験例2(比較例)]
実験例1の透明導電体に代えて、実験例1で用いた市販のガラス基板の上に、ITO単層を形成したときの光取り出し効率を、実験例1と同様にしてシミュレーションにより求めた。シミュレーション結果は、図9に示すとおりであった。
[Experimental Example 2 (Comparative Example)]
The light extraction efficiency when an ITO single layer was formed on the commercially available glass substrate used in Experimental Example 1 instead of the transparent conductor of Experimental Example 1 was determined by simulation in the same manner as in Experimental Example 1. The simulation results are as shown in FIG.
図9に示すとおり、ITO単層の場合、光取り出し効率の発光波長及びITO層の厚みに殆ど依存しないことが確認された。 As shown in FIG. 9, it was confirmed that in the case of the ITO single layer, the light extraction efficiency hardly depends on the emission wavelength and the thickness of the ITO layer.
本開示によれば、発光層からの光の取り出し効率を十分に高くすることが可能な透明導電体及びその製造方法が提供される。また、透明導電体を備える有機デバイスが提供される。 According to the present disclosure, there is provided a transparent conductor capable of sufficiently increasing the efficiency of extracting light from the light emitting layer and a method for producing the transparent conductor. Also provided is an organic device comprising a transparent conductor.
10…透明導電体、11…透明基材、12…第1の金属酸化物層、14…第2の金属酸化物層、14a…表面、18…金属層、20…透明電極、20a…側面、30…正孔注入層、32…正孔輸送層、40…発光層、50…電子輸送層、52…電子注入層、60…金属電極、80…電源、100…有機デバイス、150…積層体。 10 ... transparent conductor, 11 ... transparent base material, 12 ... first metal oxide layer, 14 ... second metal oxide layer, 14a ... surface, 18 ... metal layer, 20 ... transparent electrode, 20a ... side surface, 30 ... hole injection layer, 32 ... hole transport layer, 40 ... light emitting layer, 50 ... electron transport layer, 52 ... electron injection layer, 60 ... metal electrode, 80 ... power supply, 100 ... organic device, 150 ... laminate.
Claims (5)
透明基材、第1の金属酸化物層、銀又は銀合金を含む金属層、及び第2の金属酸化物層をこの順に備え、
前記発光層からの光の波長をλ[nm]、λにおける前記第2の金属酸化物層の屈折率をn、及び前記第2の金属酸化物層の厚みをd[nm]としたときに、下記式(1)又は(2)を満たす透明導電体。
0<n×d/λ≦0.0008×λ−0.3393・・・(1)
0.0012×λ−0.3302≦n×d/λ≦0.0015×λ−0.1975・・・(2)
[式(1)及び式(2)中、dは0を超え且つ210nm以下である。] A transparent conductor for organic devices having a light emitting layer.
A transparent base material, a first metal oxide layer, a metal layer containing silver or a silver alloy, and a second metal oxide layer are provided in this order.
When the wavelength of light from the light emitting layer is λ [nm], the refractive index of the second metal oxide layer at λ is n, and the thickness of the second metal oxide layer is d [nm]. , A transparent conductor satisfying the following formula (1) or (2).
0 <n × d / λ ≦ 0.0008 × λ −0.3393 ... (1)
0.0012 x λ-0.3302 ≤ n x d / λ ≤ 0.0015 x λ-0.1975 ... (2)
[In the formulas (1) and (2), d is more than 0 and 210 nm or less. ]
前記有機デバイスの発光層から発光される光の波長λ[nm]に基づいて、下記式(1)又は(2)を満たすように、前記第1の金属酸化物層よりも前記発光層側に設けられる前記第2の金属酸化物層の厚みd[nm]及びλにおける前記第2の金属酸化物層の屈折率nの少なくとも一方を調整する、透明導電体の製造方法。
0<n×d/λ≦0.0008×λ−0.3393・・・(1)
0.0012×λ−0.3302≦n×d/λ≦0.0015×λ−0.1975・・・(2)
[式(1)及び式(2)中、dは0を超え且つ210nm以下である。] A method for producing a transparent conductor for an organic device, comprising a transparent base material, a first metal oxide layer, a metal layer containing silver or a silver alloy, and a second metal oxide layer in this order.
Based on the wavelength λ [nm] of the light emitted from the light emitting layer of the organic device, the light emitting layer is closer to the light emitting layer than the first metal oxide layer so as to satisfy the following formula (1) or (2). A method for producing a transparent conductor, which adjusts at least one of the thickness d [nm] of the second metal oxide layer and the refractive index n of the second metal oxide layer at λ.
0 <n × d / λ ≦ 0.0008 × λ −0.3393 ... (1)
0.0012 x λ-0.3302 ≤ n x d / λ ≤ 0.0015 x λ-0.1975 ... (2)
[In the formulas (1) and (2), d is more than 0 and 210 nm or less. ]
前記発光層からの光の波長をλ[nm]、λにおける前記第2の金属酸化物層の屈折率をn、及び前記第2の金属酸化物層の厚みをd[nm]としたときに、下記式(1)又は(2)を満たす有機デバイス。
0<n×d/λ≦0.0008×λ−0.3393・・・(1)
0.0012×λ−0.3302≦n×d/λ≦0.0015×λ−0.1975・・・(2)
[式(1)及び式(2)中、dは0を超え且つ210nm以下である。]
An organic device including a transparent base material, a first metal oxide layer, a metal layer containing silver or a silver alloy, a second metal oxide layer, and a light emitting layer in this order.
When the wavelength of light from the light emitting layer is λ [nm], the refractive index of the second metal oxide layer at λ is n, and the thickness of the second metal oxide layer is d [nm]. , An organic device that satisfies the following formula (1) or (2).
0 <n × d / λ ≦ 0.0008 × λ −0.3393 ... (1)
0.0012 x λ-0.3302 ≤ n x d / λ ≤ 0.0015 x λ-0.1975 ... (2)
[In the formulas (1) and (2), d is more than 0 and 210 nm or less. ]
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