JP4468546B2 - Transparent electrode - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光輝度及び発光耐久性に優れる発光素子を提供することを可能にする透明電極に関する。
【0002】
【従来の技術】
透明電極は、透明であるにもかかわらず導電性を有するものであり、その代表例としては、ガラス基板上にインジウムとスズとの酸化物(ITO)からなる薄膜が形成されているものが挙げられる。主な用途は、表示パネルの視認部の面電極であり、液晶ディスプレイ(LCD)、エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル(PDP)等に、現在、広く用いられている。最近では、有機エレクトロルミネッセンス(OEL)ディスプレイやフィールドエミッションディスプレイ(FED)が、次世代ディスプレイの一つとして注目されている。
【0003】
最近、表示パネルの大型化及び小型携帯化ニーズが非常に高まっている。これを実現するためには、表示素子の低消費電力化が必要である。この目的のためには、可視光線透過率を維持しつつ、抵抗値が低い透明電極の開発が有効である。特に、最近開発されつつある有機エレクトロルミネッセンス素子に関しては、自発光タイプであり、小型携帯端末向けに主に開発されているため、透明電極の低抵抗化への期待は大きい。
また、現在、市場に広まりつつあるプラズマディスプレイパネル(PDP)や次世代のディスプレイとして開発されつつあるフィールドエミッションディスプレイ( FED) に関しても、それらが高消費電力な構造であるため、低抵抗透明電極開発に対する期待は大きい。
【0004】
低抵抗透明電極を実現するための手段としては、透明導電性薄膜積層体の利用が有効である。透明導電性薄膜積層体とは、導電性に優れる金属の薄膜を透明高屈折率薄膜で挟んだものである。透明導電性薄膜積層体の導電性は、主に金属薄膜層の導電性に左右され、従来の透明導電性薄膜では、実現し得ない高い導電性を得ることができる。この透明導電性薄膜積層体は、各薄膜層の材料や膜厚を選ぶことによって、用途に応じて最適な光学特性及び電気特性を持つように設計することができるため、非常に有用である。
【0005】
透明電極を用いて有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した時に、透明電極と接する部分(透明電極接面)からの電子の受入易さは、透明電極最表面と透明電極接面間の接触抵抗の大きさ及び透明電極最表面の表面抵抗の大きさに左右される。
また、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光寿命は、透明電極のガスバリヤー性に左右される。
しかし、従来の透明導電性薄膜積層体を用いた透明電極は、金属薄膜層の厚さより計算される理論的な値に比較して、面抵抗値が著しく高く、有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した時に十分な発光輝度を得ることができなかった。また、大気に対するガスバリヤー性が十分でないため、発光寿命を十分に維持することができなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前記の課題を解決し、十分な発光輝度および発光寿命を維持する有機エレクトロルミネッセンス素子を作製することを可能にする透明電極を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の問題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定の性能を有する透明電極が優れた性能を示すことを見出し、本発明を完成するに到った。すなわち、本発明は、(1)透明高分子成形基体(A)上に、透明導電性高屈折率薄膜層(a)、銀又は銀合金からなる金属薄膜層(b)、透明高屈折率薄膜層(c)、ガスバリヤー層(d)が、A/d/c/b/aまたはd/A/c/b/aまたはd/A/d/c/b/aの構成で積層されており、積層されているガスバリヤー層(d)以外の膜の合計膜厚が60nm以上、100nm以下であり、透明導電性高屈折率薄膜層(a)の比抵抗が1×10−7Ω・cm以上、1×10Ω・cm以下であり、かつ、透明電極の酸素ガス透過度が0.001cc/m/day/atm以上、1cc/m/day/atm以下であり、水蒸気透過度が0.001g/m/day/atm以上、1g/m/day/atm以下であって、前記透明導電性高屈折率薄膜層(a)が、アルミニウムを1重量%以上、10重量%以下の割合で含む亜鉛とアルミニウムとの酸化物からなることを特徴とする透明電極、(2)透明高屈折率薄膜層(c)が、インジウムとスズとの酸化物、または、亜鉛とアルミニウムとの酸化物からなることを特徴とする前記(1)に記載の透明電極、(3)金属薄膜層(b)が、銀と金の合金、または、銀と銅とパラジウムの合金からなることを特徴とする前記(1)または(2)に記載の透明電極、(4)ガスバリヤー層(d)が、酸化珪素または酸化珪素と窒化珪素の化合物からなることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれかに記載の透明電極、に関するものであり、さらに、(5)前記(1)〜(4)のいずれかに記載の透明電極を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子、に関するものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の透明電極は、透明高分子成形基体(A)上に、透明導電性高屈折率薄膜層(a)、銀又は銀合金からなる金属薄膜層(b)、透明高屈折率薄膜層(c)、およびガスバリヤー層(d)が、A/d/c/b/aまたはd/A/c/b/aまたはd/A/d/c/b/aの構成で積層された透明電極であり、積層されているガスバリヤー層(d)以外の膜の合計膜厚が60nm以上、100nm以下であり、透明導電性高屈折率薄膜層(a)の比抵抗が1×10−7Ω・cm以上、1×10−1Ω・cm以下であり、かつ、透明電極の酸素ガス透過度が0.001cc/m/day/atm以上、1cc/m/day/atm以下であり、水蒸気透過度が0.001g/m/day/atm以上、1g/m/day/atm以下であって、前記透明導電性高屈折率薄膜層(a)が、アルミニウムを1重量%以上、10重量%以下の割合で含む亜鉛とアルミニウムとの酸化物からなることを特徴とする。本発明の透明電極は、それを用いて有機エレクトロルミネッセンス素子を作製し発光させた場合に、発光輝度を従来に比較して高く、発光寿命を長くすることを可能にするものである。
【0009】
本発明の透明電極について、図面で説明する。(図1)は、本発明における透明電極の一例を示す断面図である。(図1)は、透明高分子成形基体(A)10上に、透明導電性高屈折率薄膜層(a)20、金属薄膜層(b)30、透明高屈折率薄膜層(c)40、ガスバリヤー層(d)50を、積層構造A/d/c/b/aとした透明電極の例を表す。(図2)においては、積層構造をd/A/c/b/a、(図3)においては、積層構造をd/A/d/c/b/aとした透明電極が挙げられている。
【0010】
本発明の透明電極に用いられる透明高分子成形基体としては、主にフィルム状態及び板の状態のものが使用され、透明性に優れ、用途に応じた十分な機械的強度を持つものであることが好ましい。ここで、透明性に優れるとは、使用される状態での厚さにおいて、可視光線透過率が40%以上であることをさす。
また、透明高分子成形基体の主面と反対面には、反射防止層や防眩層が形成されていても構わない。
【0011】
透明高分子成形基体用のフィルムとしては、高分子フィルムが好適に用いられる。具体的には、高分子としては、ポリイミド、ポリスルフォン(PSF)、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリメチレンメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリプロピレン(PP)、トリアセチルセルロース(TAC)等が挙げられる。中でも、ポリエチレンテレフタレート(PET)及びトリアセチルセルロース(TAC)は特に好適に用いられる。
透明基体用フィルムの厚さに特に制限はない。通常は、20〜500μm程度である。
【0012】
板状の透明基体としては、透明高分子成形体等が挙げられる。透明高分子成形体は、ガラスに比較して、軽い、割れにくい等の理由でより好適に用いられる。好ましい材料を例示すれば、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)を始めとするアクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂等が挙げられるが、これらの樹脂に特定されるわけではない。中でもPMMAは、その広い波長領域での高透明性と機械的強度の高さから好適に使用することができる。
また、透明高分子成形体には、表面の硬度または密着性を増す等の理由でハードコート層が設けられることが多い。
板状透明基体の厚さに特に制限はなく、十分な機械的強度と、たわまずに平面性を維持する剛性が得られれば良い。通常は、0.5〜10mm程度である。
【0013】
本発明における透明電極は、透明導電性高屈折率薄膜層(a)、透明高屈折率薄膜層(b)、金属薄膜層(c)及びガスバリヤー層(d)とを、十分な可視光線透過率及び表面抵抗値が得られる膜厚組み合わせで透明基体上に積層して得られる。
透明導電性薄膜積層層の好ましい可視光線透過率は、40%以上、99%以下、より好ましくは、50%以上、99%以下、さらに好ましくは、60%以上、99%以下である。
また、好ましい表面抵抗値は、0.2Ω/□以上、100Ω/□以下、好ましくは、0.2Ω/□以上、10Ω/□以下、さらに好ましくは、0.2Ω/□以上、3Ω/□以下、さらにより好ましくは、0.2Ω/□以上、0.5Ω/□以下である。
【0014】
透明導電性高屈折率薄膜層(a)に用いられる材料としては、できるだけ透明性及び導電性に優れたものであることが好ましい。ここで透明性に優れるとは、膜厚100nm程度の薄膜を形成したときに、その薄膜の可視光線透過率が60%以上であることを指し、導電性に優れるとは、膜厚100nm程度の薄膜を形成した時に、その薄膜の面抵抗値が1×10Ω/□以下であることを表す。また、高屈折率材料とは、550nmの光に対する屈折率が、1.4以上の材料である。これらには、用途に応じて不純物を混入させても良い。透明高屈折率薄膜層用に好適に用いることができる材料を例示すると、亜鉛とアルミニウムとの酸化物(AZO)等である。
【0015】
透明導電性高屈折率薄膜層の厚さに関しては、透明電極全体の透過性及び電気伝導性を考慮して決定される。通常は、10〜60nm程度である。
本発明の透明導電性高屈折率薄膜層は、その比抵抗が1×10-7Ω・cm以上、1×102 Ω・cm以下であり、予め、ガラス基板上に透明導電性高屈折率薄膜層を形成し、膜厚及び面抵抗から比抵抗値を求めることによって成膜条件を決定し、その成膜条件で、金属薄膜層の上に積層することによって形成される。
本発明における透明導電性高屈折率薄膜層の比抵抗は、透明電極の表面面抵抗を調べることによって容易に推定することが可能である。薄膜層の比抵抗値が1×102 Ω・cmより大きい場合には、透明電極の表面面抵抗が1×106 Ω・cm以上となり、表面が絶縁状態になる。
【0016】
本発明において用いられる金属薄膜層(b)の材料としては、できるだけ電気伝導性の良い材料が好ましく、銀または銀の合金が用いられる。銀は、比抵抗が1.59×10-6Ω・cmであり、あらゆる材料の中で最も電気伝導性に優れる上に、薄膜の可視光線透過率が優れるため、最も好適に用いられる。
但し、銀は、薄膜とした時に安定性を欠き、硫化や塩素化を受け易いという問題を持っている。この為、安定性を増すために、銀の代わりに、銀と金の合金、銀と銅の合金、銀とパラジウムの合金、銀と銅とパラジウムの合金、銀と白金の合金等を用いてもよい。
金属薄膜層の厚さに関しては、透明電極全体の透過性及び電気伝導性を考慮して決定される。通常は、0.5〜30nm程度である。
【0017】
透明高屈折率薄膜層(c)に用いられる材料としては、できるだけ透明性に優れたものであることが好ましい。ここで透明性に優れるとは、膜厚100nm程度の薄膜を形成したときに、その薄膜の可視光線透過率が60%以上であることをさす。また、高屈折率材料とは、550nmの光に対する屈折率が、1.4以上の材料である。これらには、用途に応じて不純物を混入させても良い。
【0018】
透明高屈折率薄膜層用に好適に用いることができる材料を例示すると、インジウムとスズとの酸化物(ITO)、カドミウムとスズとの酸化物(CTO)、酸化アルミニウム(Al2 3 )、酸化亜鉛(ZnO)、亜鉛とアルミニウムとの酸化物(AZO)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化トリウム(ThO2 )、酸化スズ(SnO2 )、酸化ランタン(La2 3 )、酸化シリコン(SiO2 )、酸化インジウム(In2 3 )、酸化ニオブ(Nb2 3 )、酸化アンチモン(Sb2 3 )、酸化ジルコニウム(ZrO2 )、酸化セリウム(CeO2 )、酸化チタン(TiO2 )、酸化ビスマス(BiO2 )等である。
また、透明高屈折率硫化物を用いても良い。具体的に例示すると、硫化亜鉛(ZnS)、硫化カドミウム(CdS)、硫化アンチモン(Sb2 3 )等があげられる。
【0019】
透明高屈折率薄膜材料としては、中でも、ITO、TiO2 、ZnOが特に好ましい。ITO及びZnOは導電性を持つ上に、可視領域における屈折率が2.0程度と高く、さらに可視領域にほとんど吸収を持たない。TiO2 は絶縁物であり、可視領域にわずかな吸収を持つが、可視光に対する屈折率が2.3程度と大きい。
透明高屈折率薄膜層の厚さに関しては、透明電極全体の透過性及び電気伝導性を考慮して決定される。通常は、10〜60nm程度である。
【0020】
本発明において、透明導電性高屈折率薄膜層、銀又は銀合金からなる金属薄膜層及び透明高屈折率薄膜層の積層によりなる透明導電性薄膜積層層の合計膜厚は、光学特性及び電気特性を考慮した上で、各層の膜厚を決定し、その合計として得られる。合計膜厚があまり厚すぎると、表面の凹凸が大きくなり過ぎる余地ができ、その場合は、透明電極最表面と透明電極接面間の接触抵抗値が大きくなってしまい好ましくない。
本発明の透明電極において、透明導電性薄膜積層層の膜厚は60nm以上、100nm以下である。
【0021】
本発明におけるガスバリヤー層(d)は、十分な可視光線透過率とガスバリヤー性が得られるように設計すれば良い。本発明において必要なガスバリヤー性能は、酸素及び水蒸気に対するガスバリヤー性能である。ガスバリヤー層の好ましい可視光線透過率は60%以上、99%以下である。
また、本発明の透明電極においては、酸素ガス透過度は0.001cc/m2 /day/atm以上、1cc/m2 /day/atm以下、より好ましくは0.001cc/m2 /day/atm以上、0.5cc/m2 /day/atm以下である。水蒸気ガス透過度は0.001g/m2 /day/atm以上、1g/m2 /day/atm以下、より好ましくは0.001g/m2 /day/atm以上、0.5g/m2 /day/atm以下である。
【0022】
ガスバリヤー層形成に用いられる材料は、珪素化合物が好適に用いられる。具体的には酸化珪素、窒化珪素、及び酸化珪素と窒化珪素の化合物等である。
ガスバリヤー層の組成は、ガスバリヤー性能が得られ、透明性が保たれる範囲内であれば特に制限されない。例えば、酸化珪素は、一般にSiOxと記述できるが、xの範囲は、通常1.0〜2.5程度である。
ガスバリヤー層の形成位置に関しては、ガスバリヤー性能が得られ、透明性が保たれる安定な薄膜を形成することができる位置であれば特に制限はない。通常は、透明高分子成形基体上のどちらか少なくとも一方の面に形成される。
ガスバリヤー層の厚みに関しては、特に限定するものではないが、透明性を損ねない範囲で、かつ、ガスバリヤー性を保ち、透明高分子成形基体との密着性を確保できる厚さであればよい。具体的には、20〜500nmがよく、20〜100nmがより好ましい。該薄膜層が薄すぎると均一で連続した膜を得ることが難しく、厚すぎると基体との密着力が低下したり、該薄膜層が割れ易くなる。
【0023】
本発明の透明電極において、透明導電性高屈折率薄膜層、透明高屈折率薄膜層、金属薄膜層、ガスバリヤー層の形成には、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等の従来公知の手法によればよい。
透明導電性高屈折率薄膜層、透明高屈折率薄膜層、ガスバリヤー層の形成には、イオンプレーディング法または反応性スパッタリング法が好適に用いられる。イオンプレーティング法では、反応ガスプラズマ中で所望の金属または焼結体を抵抗加熱したり、電子ビームにより加熱したりすることにより真空蒸着を行う。反応性スパッタリング法では、ターゲットに所望の金属または焼結体を使用し、スパッタリングガスにアルゴン、ネオン等の不活性ガスを用い、反応に必要なガスを加えて、スパッタリングを行う。例えば、ITO薄膜を形成する場合には、スパッタリングターゲットにインジウムとスズとの酸化物を用いて、酸素ガス中で直流マグネトロンスパッタリングを行う。
【0024】
金属薄膜層には、真空蒸着法またはスパッタリング法が、好適に用いられる。真空蒸着法では、所望の金属を蒸着源として使用し、抵抗加熱、電子ビーム加熱等により、加熱蒸着させることで、簡便に金属薄膜を形成することができる。また、スパッタリング法を用いる場合は、ターゲットに所望の金属材料を用いて、スパッタリングガスにアルゴン、ネオン等の不活性ガスを使用し、直流スパッタリング法や高周波スパッタリング法を用いて金属薄膜を形成することができる。成膜速度を上昇させるために、直流マグネトロンスパッタリング法や高周波マグネトロンスパッタリング法が用いられることも多い。
【0025】
ガスバリヤー層の形成には上記、イオンプレーティング法、反応性スパッタリング法等の物理蒸着法以外に、湿式法、化学気相成長法等の従来公知の手段を用いても構わない。
湿式法は、例えば、ゾルーゲル法やポリシラザンを溶融した溶液を塗布し、それを大気中の水蒸気雰囲気中で加熱して酸化珪素膜を形成する方法が挙げられる。ここでいうポリシラザンとは、(SiNx y )(x=1〜3、y=0〜1)の構造を持つペルヒドロポリシラザンであり、主鎖の(―Si−N−)に側鎖として水素のみが結合している。該ポリシラザンは、ベンゼン、トルエン、キシレン、エーテル、THF、塩化メチレン、四塩化炭素等の溶媒には20重量%以上溶解することができるので、これらの溶媒にポリシラザンを溶解した後に、フィルム成形体に塗布し、加熱処理を施すことにより酸化珪素を得ることができる。
一般に、無機物の酸化珪素を得るには、450℃以上の加熱処理が必要なのであるが、アミンや遷移金属の触媒を用いることにより、低温、例えば、80〜150℃の加熱処理によって無機物の酸化珪素が得られる。この際の加熱処理時間は、概ね1〜3時間程度である。また、塗布に用いるポリシラザンの分子量は600〜900のものが好ましく用いられる。
【0026】
化学気相成長法は、原料に有機珪素化合物を用い、それにエネルギーを投入することによって分解し、無機物である酸化珪素を析出させる手法である。エネルギーを投入する手法には、熱、光、高周波プラズマ等があり、適宜選択すればよい。化学気相成長法では、有機珪素化合物の蒸気を原料としているため、フィルム成形体の表面の凹凸に関係なく酸化珪素が形成されるため、フィルム成形体の表面の平滑性があまり高くない場合においても表面被覆性が高く、ガスバリヤー膜の成膜手法としてはもっとも好ましく利用できる。中でも減圧プラズマ化学気相成長法は、フィルム成形体にダメージを与えることなくガスバリヤー性に優れた酸化珪素を成形することができるため更に好ましく使用することができる。
【0027】
上記の方法により作製した、透明導電性薄膜積層体の薄膜層表面の原子組成は、オージェ電子分光法(AES)、蛍光X線法(XRF)、X線マイクロアナライシス法(XMA)、荷電粒子励起X線分析法(RBS)、X線光電子分光法(XPS)、真空紫外光電子分光法(UPS)、赤外吸収分光法(IR)、ラマン分光法、2次イオン質量分析法(SIMS)、低エネルギーイオン散乱分光法(ISS)等により測定できる。また、膜中の原子組成及び膜厚は、オージェ電子分光法(AES)や2次イオン質量分析(SIMS)を深さ方向に実施することによって調べることができる。
【0028】
透明導電性薄膜積層体の構成及び各層の状態は、断面の光学顕微鏡測定、走査型電子顕微鏡(SEM)測定、透過型電子顕微鏡測定(TEM)を用いて調べることができる。
また透明電極の発光時の性能評価を行うためには、実際にその透明電極を用いて発光素子を作製し、その時の耐久性、視認性等を調べればよい。
有機エレクトロルミネッセンス用に用いる透明電極の性能評価を行うためには、評価したい透明電極を用いて有機エレクトロルミネッセンス素子を作製し、素子評価を行えばよい。有機エレクトロルミネッセンス素子の作製手法は、透明電極の透明導電性薄膜上に、正孔輸送層、発光層、陰極を、透明電極/正孔輸送層/発光層/陰極の構成で積層して得られる。
【0029】
正孔輸送層に用いられる材料は、例えば、ジアミン系の有機化合物が正孔輸送能に優れるため好適に用いられる。中でも特に、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(略称TPD)が正孔輸送能に優れ、広く正孔輸送材として使われている。
発光層に用いられる材料は、例えば、アルミニウムキノリノール錯体(8ハイドロキシキノリン アルミニウム)(略称、Alq3)、1,2,3,4,5−ペンタフェニル−1,3−シクロペンタジエン(略称:PPCP)、2−(4'−ビフェニィリル)−5−(4'−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称PBD)、N−N' −ビス〔2',5'−ジ(t−ブチル)フェニル〕−3,4,9,10−ペリレンジカルボキシイミド(略称BPPC)等である。
【0030】
これら正孔輸送層、発光層の形成には、従来公知の真空蒸着法やイオン化蒸着法等の物理気相成長法や、適当な溶媒に所望の材料を分散させ、スピンコート等の手法で塗布した後、乾燥させる湿式法等によればよい。
正孔輸送層及び発光層の厚さは、それぞれ通常30〜200nmである。
陰極に用いられる材料は、マグネシウムと銀の合金、マグネシウムとアルミニウムの合金等である。これら陰極の形成には、従来公知の真空蒸着法やスパッタリング法等の物理成膜法を用いればよい。陰極の厚さは、通常5〜500nm程度である。
また、発光効率をさらに向上させるために発光層と陰極との間に適当な電子輸送層を挿入してもよい。
【0031】
発光輝度の評価は、輝度計を用いて、素子の発光輝度を測定して評価を行えばよい。
また、発光耐久性の評価は、例えば、発光輝度が、初期の半分になるまでの時間を調べることによって行うことができる。
【0032】
【実施例】
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は、これによりなんら制限されるものではない。
【0033】
参考例
透明高分子成形基体(A)としてポリエチレンテレフタレートフィルム[帝人社製、品名HSL、厚さ188μm]を用意した。該フィルムの一方の主面に、高周波プラズマスパッタリング法を用いて酸化珪素薄膜層(d)[厚さ100nm]を形成した。酸化珪素薄膜層の形成には、ターゲットとして酸化珪素を用い、スパッタガスにアルゴン・酸素混合ガス(全圧266mPa、酸素分圧16mPa)を用いた。次いで反対面に、直流マグネトロンスパッタリング法を用いて、インジウムとスズとの酸化物からなる薄膜層(a)、銀とパラジウムと銅の合金からなる薄膜層(b)、インジウムとスズとの酸化物からなる薄膜層(c)を、d/A/c[厚さ40nm]/b[厚さ9nm]/a[厚さ40nm]なる順に積層し、透明導電性薄膜積層体フィルムを形成した。インジウムとスズとの薄膜層(a)は透明導電性高屈折率薄膜層を、銀とパラジウムと銅の合金薄膜層は金属薄膜層を、インジウムとスズとの薄膜層(c)は透明高屈折率薄膜層を構成する。インジウムとスズとの酸化物からなる薄膜層(a)の形成には、ターゲットとして、酸化インジウム−酸化スズ焼結体[In:SnO=90:10(重量比)]、スパッタリングガスとしてアルゴン・酸素混合ガス(全圧266mPa、酸素分圧8mPa)を用いた。また、銀とパラジウムと銅の合金薄膜層(b)の形成には、ターゲットとして銀とパラジウムと銅の合金[Ag:Pd:Cu=99:0.5:0.5(重量比)]を用い、スパッタガスにはアルゴンガス(全圧266mPa)を用いた。インジウムとスズとの酸化物からなる薄膜層(c)の形成には、ターゲットとして、酸化インジウム−酸化スズ焼結体[In:SnO=90:10(重量比)]、スパッタリングガスとしてアルゴン・酸素混合ガス(全圧266mPa、酸素分圧26mPa)を用いた。高屈折率薄膜層の比抵抗、透明電極の酸素ガス透過度、水蒸気透過度の結果を(表1)に示した。なお、高屈折率薄膜層の比抵抗はガラス基板上に透明導電性薄膜のみを形成して膜厚及び面抵抗を測定して求め、各透過度についてはASTM1434に準拠して測定した。
【0034】
得られた透明電極を用いて、有機エレクトロルミネッセンス素子を作製し、発光試験を実施した。
まず、透明電極の透明導電性薄膜上に真空加熱蒸着法を用いて、正孔輸送層として、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(略称:TPD)層[50nm]を形成した。
次いで、その上に、真空加熱蒸着法を用いて発光層として、8−ハイドロキシキノリンアルミニウム(略称:Alq3)層[50nm]を形成した。
さらにその上に真空加熱蒸着法を用いて、陰極としてマグネシウム層[2nm]を形成した。
上記により作製した有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極と陰極との間に10Vの直流電圧を印加し、点灯させた。
まず、輝度計(ミノルタ製 LS−110)を用いて測定して、発光輝度を調べた。次いで、発光輝度半減時間を調べた。ここで発光輝度半減時間とは、発光輝度が初期発光輝度の1/2となるまでの時間を表す。
評価結果を(表1)に示した。
【0035】
比較例1
参考例において、インジウムとスズとの酸化物からなる薄膜層(a)の形成時に、スパッタリングガスとしてアルゴン・酸素混合ガス(全圧266mPa、酸素分圧26mPa)を用いた以外は、参考例と同様に実施した。得られた透明電極および有機エレクトロルミネッセンス素子の評価結果を(表1)に示した。
【0036】
実施例
インジウムとスズとの酸化物からなる薄膜層(a)の代わりに亜鉛とアルミニウムの酸化物からなる薄膜層(a)を、ターゲットとして亜鉛とアルミニウムの酸化物焼結体[ZnO:Al=98:2(重量比)]、スパッタリングガスとしてアルゴンガス(全圧266mPa)を用い、インジウムとスズとの酸化物からなる薄膜層(c)の代わりに亜鉛とアルミニウムの酸化物からなる薄膜層(c)を、ターゲットとして、亜鉛とアルミニウムの酸化物焼結体[ZnO:Al=98:2(重量比)]、スパッタリングガスとしてアルゴンガス(全圧266mPa)を用いて形成した以外は、参考例と同様に実施した。得られた透明電極および有機エレクトロルミネッセンス素子の評価結果を(表1)に示した。
【0037】
比較例2
実施例において、亜鉛とアルミニウムとの酸化物からなる薄膜層(a)の形成時に、スパッタリングガスとしてアルゴン・酸素混合ガス(全圧266mPa、酸素分圧5mPa)を用いた以外は、実施例と同様に実施した。得られた透明電極および有機エレクトロルミネッセンス素子の評価結果を(表1)に示した。
【0038】
【表1】

Figure 0004468546
【0039】
(表1)の結果から、すべての実施例において、本発明によって、発光初期輝度及び発光輝度半減時間が大幅に向上していることが分かる。
【0040】
【発明の効果】
本発明は、透明導電性薄膜積層層の厚みを制限すること、ガスバリヤー層の形成により酸素ガス透過性及び水蒸気透過性を制限すること、さらには最表面層を透明導電性高屈折率薄膜層に制限することにより、発光輝度及び発光耐久性に優れる有機エレクトロルミネッセンス素子を製造することができる透明電極を提供することを可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図1】透明電極の一例を示す断面図
【図2】透明電極の一例を示す断面図
【図3】透明電極の一例を示す断面図
【符号の説明】
10:透明高分子成形基体(A)
20:透明導電性高屈折率薄膜層(a)
30:銀または銀の合金薄膜層(b)
40:透明高屈折率薄膜層(c)
50:ガスバリヤー層(d)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a transparent electrode that makes it possible to provide a light emitting device having excellent light emission luminance and light emission durability.
[0002]
[Prior art]
The transparent electrode has conductivity despite being transparent, and a typical example thereof is one in which a thin film made of an oxide of indium and tin (ITO) is formed on a glass substrate. It is done. The main application is the surface electrode of the visual recognition part of the display panel, which is currently widely used for liquid crystal displays (LCD), electroluminescence (EL) displays, plasma display panels (PDP) and the like. Recently, an organic electroluminescence (OEL) display and a field emission display (FED) are attracting attention as one of the next generation displays.
[0003]
Recently, there is a great need for an increase in the size and size of a display panel. In order to realize this, it is necessary to reduce the power consumption of the display element. For this purpose, it is effective to develop a transparent electrode having a low resistance value while maintaining the visible light transmittance. In particular, recently developed organic electroluminescence elements are self-luminous type and are mainly developed for small portable terminals, so there is a great expectation for reducing the resistance of transparent electrodes.
In addition, with regard to plasma display panels (PDPs) that are now spreading to the market and field emission displays (FEDs) that are being developed as next-generation displays, the development of low-resistance transparent electrodes because of their high power consumption structure. Expectation is great.
[0004]
As a means for realizing a low-resistance transparent electrode, it is effective to use a transparent conductive thin film laminate. The transparent conductive thin film laminate is obtained by sandwiching a metal thin film excellent in conductivity between transparent high refractive index thin films. The conductivity of the transparent conductive thin film laminate depends mainly on the conductivity of the metal thin film layer, and high conductivity that cannot be achieved with conventional transparent conductive thin films can be obtained. This transparent conductive thin film laminate is very useful because it can be designed to have optimum optical and electrical characteristics depending on the application by selecting the material and film thickness of each thin film layer.
[0005]
When an organic electroluminescence device is fabricated using a transparent electrode, the ease of accepting electrons from the portion in contact with the transparent electrode (transparent electrode contact surface) is the magnitude of the contact resistance between the transparent electrode outermost surface and the transparent electrode contact surface. It depends on the surface resistance of the transparent electrode outermost surface.
Further, the light emission lifetime of the organic electroluminescence element depends on the gas barrier property of the transparent electrode.
However, the transparent electrode using the conventional transparent conductive thin film laminate has a remarkably high surface resistance value compared to the theoretical value calculated from the thickness of the metal thin film layer. Sufficient emission brightness could not be obtained. Further, since the gas barrier property with respect to the atmosphere is not sufficient, the light emission life cannot be maintained sufficiently.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a transparent electrode that solves the above-described problems and makes it possible to produce an organic electroluminescence device that maintains sufficient light emission luminance and light emission lifetime.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that a transparent electrode having a specific performance exhibits excellent performance, and have completed the present invention. That is, the present invention provides (1) a transparent conductive high refractive index thin film layer (a), a metal thin film layer (b) made of silver or a silver alloy, a transparent high refractive index thin film on a transparent polymer molded substrate (A). The layer (c) and the gas barrier layer (d) are laminated in a configuration of A / d / c / b / a or d / A / c / b / a or d / A / d / c / b / a. The total thickness of the films other than the laminated gas barrier layer (d) is 60 nm or more and 100 nm or less, and the specific resistance of the transparent conductive high refractive index thin film layer (a) is 1 × 10-7Ω · cm or more, 1 × 102Ω · cm or less, and oxygen gas permeability of the transparent electrode is 0.001 cc / m2/ Day / atm or more, 1cc / m2/ Day / atm or less, and water vapor permeability is 0.001 g / m.2/ Day / atm or more, 1 g / m2/ Day / atm or lessThe transparent conductive high refractive index thin film layer (a) is made of an oxide of zinc and aluminum containing aluminum in a proportion of 1 wt% or more and 10 wt% or less.A transparent electrode, characterized by(2)The transparent high refractive index thin film layer (c) is made of an oxide of indium and tin or an oxide of zinc and aluminum.(1)Transparent electrode according to(3)The metal thin film layer (b) is made of an alloy of silver and gold or an alloy of silver, copper and palladium.(1) or (2)Transparent electrode according to(4)Gas barrier layer (d) is silicon oxide or silicon oxideAnd silicon nitrideIt consists of the compound of(1) to (3)The transparent electrode according to any one of(5) Said (1)-(4)The organic electroluminescent element using the transparent electrode in any one of these.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  The transparent electrode of the present invention comprises a transparent conductive high refractive index thin film layer (a), a metal thin film layer (b) made of silver or a silver alloy, a transparent high refractive index thin film layer ( c) and a gas barrier layer (d) transparent laminated in a configuration of A / d / c / b / a or d / A / c / b / a or d / A / d / c / b / a The total film thickness of the films other than the gas barrier layer (d) that is an electrode is 60 nm or more and 100 nm or less, and the specific resistance of the transparent conductive high refractive index thin film layer (a) is 1 × 10-7Ω · cm or more, 1 × 10-1Ω · cm or less, and oxygen gas permeability of the transparent electrode is 0.001 cc / m2/ Day /atm or more1cc / m2/ Day / atm or less, and water vapor permeability is 0.001 g / m.2/ Day / atm or more, 1 g / m2/ Day / atm or lessThe transparent conductive high refractive index thin film layer (a) is made of an oxide of zinc and aluminum containing aluminum in a proportion of 1 wt% or more and 10 wt% or less.It is characterized by that. The transparent electrode of the present invention makes it possible to increase the light emission luminance and extend the light emission lifetime when an organic electroluminescence device is produced using the transparent electrode to emit light.
[0009]
The transparent electrode of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a transparent electrode in the present invention. (FIG. 1) is a transparent conductive high refractive index thin film layer (a) 20, a metal thin film layer (b) 30, a transparent high refractive index thin film layer (c) 40, on a transparent polymer molded substrate (A) 10. An example of a transparent electrode in which the gas barrier layer (d) 50 is a laminated structure A / d / c / b / a is shown. (FIG. 2) shows a transparent electrode having a laminated structure of d / A / c / b / a, and (FIG. 3) having a laminated structure of d / A / d / c / b / a. .
[0010]
The transparent polymer molded substrate used in the transparent electrode of the present invention is mainly used in the state of a film and a plate, has excellent transparency, and has sufficient mechanical strength depending on the application. Is preferred. Here, being excellent in transparency means that the visible light transmittance is 40% or more in the thickness in a used state.
Further, an antireflection layer or an antiglare layer may be formed on the surface opposite to the main surface of the transparent polymer molded substrate.
[0011]
As the film for the transparent polymer molded substrate, a polymer film is preferably used. Specifically, as the polymer, polyimide, polysulfone (PSF), polyether sulfone (PES), polyethylene terephthalate (PET), polymethylene methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyether ether ketone (PEEK) , Polypropylene (PP), triacetyl cellulose (TAC) and the like. Among these, polyethylene terephthalate (PET) and triacetyl cellulose (TAC) are particularly preferably used.
There is no particular limitation on the thickness of the transparent substrate film. Usually, it is about 20-500 micrometers.
[0012]
Examples of the plate-like transparent substrate include a transparent polymer molded body. The transparent polymer molded body is more suitably used for reasons such as being lighter and harder to break than glass. Examples of preferred materials include acrylic resins such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate resins and the like, but are not limited to these resins. Among them, PMMA can be preferably used because of its high transparency and high mechanical strength in a wide wavelength region.
Further, the transparent polymer molded body is often provided with a hard coat layer for the reason of increasing the hardness or adhesion of the surface.
There is no particular limitation on the thickness of the plate-like transparent substrate, and it is sufficient that sufficient mechanical strength and rigidity to maintain flatness without bending are obtained. Usually, it is about 0.5 to 10 mm.
[0013]
The transparent electrode according to the present invention has a transparent conductive high refractive index thin film layer (a), a transparent high refractive index thin film layer (b), a metal thin film layer (c), and a gas barrier layer (d) that transmit sufficient visible light. It is obtained by laminating on a transparent substrate with a combination of film thicknesses that can obtain a rate and a surface resistance value.
The visible light transmittance of the transparent conductive thin film laminate layer is preferably 40% or more and 99% or less, more preferably 50% or more and 99% or less, and still more preferably 60% or more and 99% or less.
Further, the preferable surface resistance value is 0.2Ω / □ or more and 100Ω / □ or less, preferably 0.2Ω / □ or more, 10Ω / □ or less, more preferably 0.2Ω / □ or more and 3Ω / □ or less. Even more preferably, it is 0.2Ω / □ or more and 0.5Ω / □ or less.
[0014]
It is preferable that the material used for the transparent conductive high refractive index thin film layer (a) is as excellent in transparency and conductivity as possible. Here, excellent transparency means that when a thin film having a thickness of about 100 nm is formed, the visible light transmittance of the thin film is 60% or more, and excellent conductivity means that the thickness is about 100 nm. When the thin film is formed, the sheet resistance value of the thin film is 1 × 107Indicates that it is less than Ω / □. The high refractive index material is a material having a refractive index with respect to light of 550 nm of 1.4 or more. These may be mixed with impurities depending on the application. Materials that can be suitably used for transparent high refractive index thin film layersIllustrative examples include zinc and aluminum oxide (AZO).
[0015]
The thickness of the transparent conductive high refractive index thin film layer is determined in consideration of the transparency and electric conductivity of the entire transparent electrode. Usually, it is about 10-60 nm.
The transparent conductive high refractive index thin film layer of the present invention has a specific resistance of 1 × 10-7Ω · cm or more, 1 × 102The film forming condition is determined by forming a transparent conductive high refractive index thin film layer on a glass substrate in advance and obtaining a specific resistance value from the film thickness and surface resistance. It is formed by laminating on a metal thin film layer.
The specific resistance of the transparent conductive high refractive index thin film layer in the present invention can be easily estimated by examining the surface resistance of the transparent electrode. The specific resistance value of the thin film layer is 1 × 102When it is larger than Ω · cm, the surface resistance of the transparent electrode is 1 × 106It becomes Ω · cm or more, and the surface becomes insulative.
[0016]
As a material of the metal thin film layer (b) used in the present invention, a material having as good electrical conductivity as possible is preferable, and silver or a silver alloy is used. Silver has a specific resistance of 1.59 × 10-6Since it is Ω · cm and has the highest electrical conductivity among all materials, and the visible light transmittance of the thin film is excellent, it is most preferably used.
However, silver lacks stability when formed into a thin film and has a problem that it is susceptible to sulfidation and chlorination. Therefore, in order to increase the stability, instead of silver, an alloy of silver and gold, an alloy of silver and copper, an alloy of silver and palladium, an alloy of silver, copper and palladium, an alloy of silver and platinum, etc. are used. Also good.
The thickness of the metal thin film layer is determined in consideration of the transparency and electrical conductivity of the entire transparent electrode. Usually, it is about 0.5 to 30 nm.
[0017]
The material used for the transparent high-refractive-index thin film layer (c) is preferably as excellent as possible in transparency. Here, excellent transparency means that when a thin film having a thickness of about 100 nm is formed, the visible light transmittance of the thin film is 60% or more. The high refractive index material is a material having a refractive index with respect to light of 550 nm of 1.4 or more. These may be mixed with impurities depending on the application.
[0018]
Examples of materials that can be suitably used for the transparent high refractive index thin film layer include oxides of indium and tin (ITO), oxides of cadmium and tin (CTO), and aluminum oxide (Al2OThree), Zinc oxide (ZnO), oxide of zinc and aluminum (AZO), magnesium oxide (MgO), thorium oxide (ThO)2), Tin oxide (SnO)2), Lanthanum oxide (La2OThree), Silicon oxide (SiO2), Indium oxide (In2OThree), Niobium oxide (Nb)2OThree), Antimony oxide (Sb)2OThree), Zirconium oxide (ZrO)2), Cerium oxide (CeO)2), Titanium oxide (TiO2), Bismuth oxide (BiO)2) Etc.
A transparent high refractive index sulfide may be used. Specifically, zinc sulfide (ZnS), cadmium sulfide (CdS), antimony sulfide (Sb)2SThree) Etc.
[0019]
Transparent high refractive index thin film materials include, among others, ITO, TiO2ZnO is particularly preferred. ITO and ZnO have electrical conductivity and have a high refractive index of about 2.0 in the visible region, and hardly absorb in the visible region. TiO2Is an insulator and has a slight absorption in the visible region, but has a high refractive index of about 2.3 for visible light.
The thickness of the transparent high refractive index thin film layer is determined in consideration of the transparency and electrical conductivity of the entire transparent electrode. Usually, it is about 10-60 nm.
[0020]
In the present invention, the total film thickness of the transparent conductive thin film layer composed of a transparent conductive high refractive index thin film layer, a metal thin film layer made of silver or a silver alloy, and a transparent high refractive index thin film layer is optical characteristics and electrical characteristics. Is taken into consideration, the film thickness of each layer is determined, and the total is obtained. If the total film thickness is too thick, there is room for the surface irregularities to become too large. In this case, the contact resistance value between the outermost surface of the transparent electrode and the transparent electrode contact surface increases, which is not preferable.
In the transparent electrode of the present invention, the film thickness of the transparent conductive thin film laminate layer is 60 nm or more and 100 nm or less.
[0021]
The gas barrier layer (d) in the present invention may be designed so that sufficient visible light transmittance and gas barrier properties can be obtained. The gas barrier performance required in the present invention is a gas barrier performance against oxygen and water vapor. The preferable visible light transmittance of the gas barrier layer is 60% or more and 99% or less.
In the transparent electrode of the present invention, the oxygen gas permeability is 0.001 cc / m.2/ Day / atm or more, 1cc / m2/ Day / atm or less, more preferably 0.001 cc / m2/ Day / atm or more, 0.5cc / m2/ Day / atm or less. Water vapor gas permeability is 0.001 g / m2/ Day / atm or more, 1 g / m2/ Day / atm or less, more preferably 0.001 g / m2/ Day / atm or more, 0.5 g / m2/ Day / atm or less.
[0022]
As a material used for forming the gas barrier layer, a silicon compound is preferably used. Specific examples include silicon oxide, silicon nitride, and a compound of silicon oxide and silicon nitride.
The composition of the gas barrier layer is not particularly limited as long as the gas barrier performance is obtained and the transparency is maintained. For example, silicon oxide can be generally described as SiOx, but the range of x is usually about 1.0 to 2.5.
There are no particular limitations on the formation position of the gas barrier layer as long as the gas barrier performance can be obtained and a stable thin film that can maintain transparency can be formed. Usually, it is formed on at least one surface of the transparent polymer molded substrate.
The thickness of the gas barrier layer is not particularly limited as long as the thickness is within a range that does not impair the transparency, and can maintain gas barrier properties and ensure adhesion with the transparent polymer molded substrate. . Specifically, 20 to 500 nm is preferable, and 20 to 100 nm is more preferable. If the thin film layer is too thin, it is difficult to obtain a uniform and continuous film. If the thin film layer is too thick, the adhesion to the substrate is reduced or the thin film layer is liable to break.
[0023]
In the transparent electrode of the present invention, a transparent conductive high refractive index thin film layer, a transparent high refractive index thin film layer, a metal thin film layer, and a gas barrier layer are conventionally known, such as vacuum deposition, ion plating, and sputtering. This method may be used.
For forming the transparent conductive high refractive index thin film layer, the transparent high refractive index thin film layer, and the gas barrier layer, an ion plating method or a reactive sputtering method is preferably used. In the ion plating method, vacuum deposition is performed by resistance heating a desired metal or sintered body in a reactive gas plasma or by heating with an electron beam. In the reactive sputtering method, a desired metal or sintered body is used as a target, an inert gas such as argon or neon is used as a sputtering gas, and a gas necessary for the reaction is added to perform sputtering. For example, when forming an ITO thin film, direct current magnetron sputtering is performed in an oxygen gas using an oxide of indium and tin as a sputtering target.
[0024]
A vacuum vapor deposition method or a sputtering method is suitably used for the metal thin film layer. In the vacuum vapor deposition method, a desired metal can be used as a vapor deposition source, and a metal thin film can be easily formed by heat vapor deposition by resistance heating, electron beam heating, or the like. When sputtering is used, a desired metal material is used as a target, an inert gas such as argon or neon is used as a sputtering gas, and a metal thin film is formed using DC sputtering or high-frequency sputtering. Can do. In order to increase the deposition rate, a direct current magnetron sputtering method or a high frequency magnetron sputtering method is often used.
[0025]
For the formation of the gas barrier layer, conventionally known means such as a wet method or a chemical vapor deposition method may be used in addition to the physical vapor deposition method such as the ion plating method and the reactive sputtering method.
Examples of the wet method include a sol-gel method and a method in which a solution in which polysilazane is melted is applied and heated in a water vapor atmosphere in the air to form a silicon oxide film. Polysilazane here means (SiNxHy) Perhydropolysilazane having a structure of (x = 1 to 3, y = 0 to 1), in which only hydrogen is bonded as a side chain to (—Si—N—) of the main chain. Since the polysilazane can be dissolved in a solvent such as benzene, toluene, xylene, ether, THF, methylene chloride, carbon tetrachloride and the like in an amount of 20% by weight or more, after dissolving the polysilazane in these solvents, Silicon oxide can be obtained by coating and heat treatment.
In general, in order to obtain inorganic silicon oxide, heat treatment at 450 ° C. or higher is necessary. By using an amine or a transition metal catalyst, the inorganic silicon oxide can be heated at a low temperature, for example, 80 to 150 ° C. Is obtained. The heat treatment time at this time is about 1 to 3 hours. The molecular weight of polysilazane used for coating is preferably 600 to 900.
[0026]
The chemical vapor deposition method is a method in which an organic silicon compound is used as a raw material and decomposed by inputting energy into the raw material to deposit inorganic silicon oxide. There are heat, light, high-frequency plasma, and the like as methods for inputting energy, and these may be selected as appropriate. In the chemical vapor deposition method, since the vapor of an organosilicon compound is used as a raw material, silicon oxide is formed regardless of the unevenness of the surface of the film molded body. Therefore, when the surface smoothness of the film molded body is not so high Furthermore, it has a high surface coverage and can be most preferably used as a gas barrier film forming method. Among these, the low-pressure plasma chemical vapor deposition method can be more preferably used because silicon oxide having excellent gas barrier properties can be formed without damaging the film molded body.
[0027]
The atomic composition of the surface of the thin film layer of the transparent conductive thin film laminate produced by the above method is Auger electron spectroscopy (AES), X-ray fluorescence (XRF), X-ray microanalysis (XMA), charged particles Excitation X-ray analysis (RBS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), vacuum ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS), infrared absorption spectroscopy (IR), Raman spectroscopy, secondary ion mass spectrometry (SIMS), It can be measured by low energy ion scattering spectroscopy (ISS) or the like. The atomic composition and film thickness in the film can be examined by performing Auger electron spectroscopy (AES) or secondary ion mass spectrometry (SIMS) in the depth direction.
[0028]
The configuration of the transparent conductive thin film laminate and the state of each layer can be examined by optical cross-sectional measurement, scanning electron microscope (SEM) measurement, and transmission electron microscope measurement (TEM) of the cross section.
In order to evaluate the performance of the transparent electrode during light emission, a light-emitting element is actually produced using the transparent electrode, and the durability, visibility, and the like at that time are examined.
In order to evaluate the performance of the transparent electrode used for organic electroluminescence, an organic electroluminescence element is produced using the transparent electrode to be evaluated, and element evaluation is performed. A method for producing an organic electroluminescence element is obtained by laminating a hole transport layer, a light emitting layer, and a cathode on a transparent conductive thin film of a transparent electrode in a configuration of transparent electrode / hole transport layer / light emitting layer / cathode. .
[0029]
The material used for the hole transport layer is preferably used because, for example, a diamine-based organic compound is excellent in hole transport ability. In particular, N, N′-bis (3-methylphenyl) -N, N′-diphenylbenzidine (abbreviation TPD) is excellent in hole transport capability and widely used as a hole transport material.
Examples of the material used for the light-emitting layer include an aluminum quinolinol complex (8 hydroxyquinoline aluminum) (abbreviation, Alq3), 1,2,3,4,5-pentaphenyl-1,3-cyclopentadiene (abbreviation: PPCP), 2- (4′-biphenylyl) -5- (4′-t-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (abbreviation PBD), NN′-bis [2 ′, 5′-di ( t-butyl) phenyl] -3,4,9,10-perylenedicarboximide (abbreviation BPPC) and the like.
[0030]
For the formation of these hole transport layers and light emitting layers, a conventionally known physical vapor deposition method such as vacuum deposition method or ionization deposition method, or a desired material is dispersed in an appropriate solvent and applied by a method such as spin coating. Then, a wet method for drying may be used.
The thickness of the hole transport layer and the light emitting layer is usually 30 to 200 nm, respectively.
The material used for the cathode is an alloy of magnesium and silver, an alloy of magnesium and aluminum, or the like. For the formation of these cathodes, a conventionally known physical film forming method such as a vacuum deposition method or a sputtering method may be used. The thickness of the cathode is usually about 5 to 500 nm.
In order to further improve the light emission efficiency, an appropriate electron transport layer may be inserted between the light emitting layer and the cathode.
[0031]
The light emission luminance can be evaluated by measuring the light emission luminance of the element using a luminance meter.
Further, the evaluation of the light emission durability can be performed, for example, by examining the time until the light emission luminance becomes half of the initial value.
[0032]
【Example】
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not restrict | limited at all by this.
[0033]
Reference example
A polyethylene terephthalate film [manufactured by Teijin Ltd., product name: HSL, thickness: 188 μm] was prepared as the transparent polymer molded substrate (A). A silicon oxide thin film layer (d) [thickness 100 nm] was formed on one main surface of the film by using a high-frequency plasma sputtering method. In forming the silicon oxide thin film layer, silicon oxide was used as a target, and an argon / oxygen mixed gas (total pressure 266 mPa, oxygen partial pressure 16 mPa) was used as the sputtering gas. Next, a thin film layer (a) made of an oxide of indium and tin, a thin film layer (b) made of an alloy of silver, palladium and copper, and an oxide of indium and tin using a direct current magnetron sputtering method. The thin film layer (c) consisting of was laminated in the order of d / A / c [thickness 40 nm] / b [thickness 9 nm] / a [thickness 40 nm] to form a transparent conductive thin film laminate film. The thin film layer (a) of indium and tin isTransparent conductive high refractive index thin film layerThe alloy thin film layer of silver, palladium and copper constitutes a metal thin film layer, and the thin film layer (c) of indium and tin constitutes a transparent high refractive index thin film layer. For the formation of the thin film layer (a) made of an oxide of indium and tin, an indium oxide-tin oxide sintered body [In2O3: SnO2= 90: 10 (weight ratio)], an argon / oxygen mixed gas (total pressure 266 mPa, oxygen partial pressure 8 mPa) was used as the sputtering gas. Further, for the formation of the alloy thin film layer (b) of silver, palladium and copper, an alloy of silver, palladium and copper [Ag: Pd: Cu = 99: 0.5: 0.5 (weight ratio)] is used as a target. Argon gas (total pressure 266 mPa) was used as the sputtering gas. For the formation of the thin film layer (c) made of an oxide of indium and tin, an indium oxide-tin oxide sintered body [In2O3: SnO2= 90: 10 (weight ratio)], an argon / oxygen mixed gas (total pressure 266 mPa, oxygen partial pressure 26 mPa) was used as the sputtering gas. The specific resistance of the high refractive index thin film layer, the oxygen gas permeability of the transparent electrode, and the water vapor permeability are shown in Table 1. The specific resistance of the high refractive index thin film layer was determined by forming only a transparent conductive thin film on a glass substrate and measuring the film thickness and surface resistance, and each transmittance was measured according to ASTM 1434.
[0034]
Using the obtained transparent electrode, an organic electroluminescence element was produced, and a light emission test was performed.
First, N, N′-bis (3-methylphenyl) -N, N′-diphenylbenzidine (abbreviation: TPD) is used as a hole transport layer by vacuum heating vapor deposition on the transparent conductive thin film of the transparent electrode. A layer [50 nm] was formed.
Next, an 8-hydroxyquinoline aluminum (abbreviation: Alq3) layer [50 nm] was formed thereon as a light-emitting layer using a vacuum heating deposition method.
Further, a magnesium layer [2 nm] was formed as a cathode by vacuum heating vapor deposition.
A 10 V DC voltage was applied between the anode and the cathode of the organic electroluminescence device produced as described above to light it.
First, the luminance was measured using a luminance meter (LS-110 manufactured by Minolta) to examine the emission luminance. Next, the light emission luminance half time was examined. Here, the light emission luminance half time represents a time until the light emission luminance becomes 1/2 of the initial light emission luminance.
The evaluation results are shown in (Table 1).
[0035]
Comparative Example 1
Reference exampleIn addition, except that an argon / oxygen mixed gas (total pressure 266 mPa, oxygen partial pressure 26 mPa) was used as a sputtering gas when forming the thin film layer (a) made of an oxide of indium and tin,Reference exampleIt carried out like. The evaluation result of the obtained transparent electrode and organic electroluminescent element was shown in (Table 1).
[0036]
Example
Instead of a thin film layer (a) made of an oxide of indium and tin, a thin film layer (a) made of an oxide of zinc and aluminum is used as a target and an oxide sintered body of zinc and aluminum [ZnO: Al2O3= 98: 2 (weight ratio)], argon gas (total pressure 266 mPa) is used as a sputtering gas, and a thin film layer made of an oxide of zinc and aluminum is used instead of the thin film layer (c) made of an oxide of indium and tin. Using (c) as a target, an oxide sintered body of zinc and aluminum [ZnO: Al2O3= 98: 2 (weight ratio)], except that argon gas (total pressure 266 mPa) was used as the sputtering gas,Reference exampleIt carried out like. The evaluation result of the obtained transparent electrode and organic electroluminescent element was shown in (Table 1).
[0037]
Comparative Example 2
ExampleIn addition, except that an argon / oxygen mixed gas (total pressure 266 mPa, oxygen partial pressure 5 mPa) was used as the sputtering gas when forming the thin film layer (a) made of an oxide of zinc and aluminum,ExampleIt carried out like. The evaluation result of the obtained transparent electrode and organic electroluminescent element was shown in (Table 1).
[0038]
[Table 1]
Figure 0004468546
[0039]
From the results of (Table 1), it can be seen that in all Examples, the initial luminance of light emission and the half time of light emission luminance are greatly improved by the present invention.
[0040]
【The invention's effect】
The present invention restricts the thickness of the transparent conductive thin film laminate layer, restricts oxygen gas permeability and water vapor permeability by forming a gas barrier layer, and further, the outermost surface layer is a transparent conductive high refractive index thin film layer. By limiting to the above, it is possible to provide a transparent electrode capable of producing an organic electroluminescence device excellent in light emission luminance and light emission durability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a transparent electrode
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a transparent electrode
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a transparent electrode
[Explanation of symbols]
10: Transparent polymer molded substrate (A)
20: Transparent conductive high refractive index thin film layer (a)
30: Silver or silver alloy thin film layer (b)
40: Transparent high refractive index thin film layer (c)
50: Gas barrier layer (d)

Claims (5)

透明高分子成形基体(A)上に、透明導電性高屈折率薄膜層(a)、銀又は銀合金からなる金属薄膜層(b)、透明高屈折率薄膜層(c)、ガスバリヤー層(d)が、A/d/c/b/aまたはd/A/c/b/aまたはd/A/d/c/b/aの構成で積層されており、積層されているガスバリヤー層(d)以外の膜の合計膜厚が60nm以上、100nm以下であり、透明導電性高屈折率薄膜層(a)の比抵抗が1×10−7Ω・cm以上、1×10Ω・cm以下であり、かつ、透明電極の酸素ガス透過度が0.001cc/m/day/atm以上、1cc/m/day/atm以下であり、水蒸気透過度が0.001g/m/day/atm以上、1g/m/day/atm以下であって、
前記透明導電性高屈折率薄膜層(a)が、アルミニウムを1重量%以上、10重量%以下の割合で含む亜鉛とアルミニウムとの酸化物からなることを特徴とする透明電極。
On the transparent polymer molded substrate (A), a transparent conductive high refractive index thin film layer (a), a metal thin film layer (b) made of silver or a silver alloy, a transparent high refractive index thin film layer (c), a gas barrier layer ( d) are laminated in a configuration of A / d / c / b / a or d / A / c / b / a or d / A / d / c / b / a, and a laminated gas barrier layer The total film thickness of films other than (d) is 60 nm or more and 100 nm or less, and the specific resistance of the transparent conductive high refractive index thin film layer (a) is 1 × 10 −7 Ω · cm or more, 1 × 10 2 Ω · cm or less, and an oxygen gas permeability of the transparent electrode is 0.001cc / m 2 / day / atm or higher, 1cc / m 2 / day / atm or less, the water vapor permeability of 0.001 g / m 2 / It is not less than day / atm and not more than 1 g / m 2 / day / atm ,
The transparent electrode, wherein the transparent conductive high refractive index thin film layer (a) is made of an oxide of zinc and aluminum containing aluminum in a proportion of 1 wt% to 10 wt% .
透明高屈折率薄膜層(c)が、インジウムとスズとの酸化物、または、亜鉛とアルミニウムとの酸化物からなることを特徴とする請求項1に記載の透明電極。2. The transparent electrode according to claim 1, wherein the transparent high refractive index thin film layer (c) is made of an oxide of indium and tin or an oxide of zinc and aluminum. 金属薄膜層(b)が、銀と金の合金、または、銀と銅とパラジウムの合金からなることを特徴とする請求項1または2に記載の透明電極。The transparent electrode according to claim 1 or 2 , wherein the metal thin film layer (b) is made of an alloy of silver and gold, or an alloy of silver, copper and palladium. ガスバリヤー層(d)が、酸化珪素、または、酸化珪素と窒化珪素の化合物からなることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の透明電極。The transparent electrode according to any one of claims 1 to 3 , wherein the gas barrier layer (d) is made of silicon oxide or a compound of silicon oxide and silicon nitride . 請求項1〜4のいずれかに記載の透明電極を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子。 The organic electroluminescent element using the transparent electrode in any one of Claims 1-4 .
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