JP6337883B2 - 電子デバイス - Google Patents
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Description
また、本発明の電子デバイスは、上記透明導電体を備える。
さらに、アドミッタンス調整層により導体層の光学アドミッタンスY1及びY2を調整することにより、透明導電体の光透過性を向上させることができる。
従って、透明導電体において、導電性の向上と光透過性の向上との両立が可能となる。また、この透明導電体を用いて、導電性と光透過性とに優れる電子デバイスを構成することができる。
なお、説明は以下の順序で行う。
1.透明導電体(第1実施形態)
2.透明導電体(第2実施形態)
3.有機電界発光素子(第3実施形態)
4.照明装置(第4実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。図1に、第1実施形態の透明導電体の概略構成図(断面図)を示す。
図1に示すように、透明導電体10は、アドミッタンス調整層12と、導電層15とを備える。導電層15は、金属材料層14と、この金属材料層14に隣接する白金族元素含有層13が設けられた構成である。また、白金族元素含有層13は、金属材料層14とアドミッタンス調整層12との間に挟まれた構成を有している。そして、アドミッタンス調整層12と、白金族元素含有層13及び金属材料層14からなる導電層15とを透明導電体10が、基材11上に形成されている。
つまり、透明導電体10は、基材11上に、アドミッタンス調整層12、白金族元素含有層13、及び、金属材料層14がこの順に積層された構成である。そして、導電層15において、白金族元素含有層13が、アドミッタンス調整層12と金属材料層14との間に挟持された構成である。
透明導電体10は、波長400nm〜800nmの光の平均吸収率が15%以下、好ましくは12%以下であり、さらに10%以下であることが好ましい。また、波長400nm〜800nmの光の吸収率の最大値は25%以下であり、好ましくは20%以下であり、さらに15%以下であることが好ましい。透明導電体10の光の吸収率は、導電層15のプラズモン吸収率や、各層を構成する材料の光吸収率を抑制することで、低減することができる。
透明導電体10が形成される基材11は、この上に形成される各種素子の支持材である。基材11は、可視光に対する透明性が高いことが好ましく、このような基材11としては、例えばガラス、石英、透明樹脂フィルム等を挙げることができるが、これらに限定されない。
アドミッタンス調整層12は、透明導電体10の反射率や透過率等の光学特性、特に、導電層15の反射率を調整するために設けられる層である。アドミッタンス調整層12による透明導電体10のアドミッタンス調整に関しては、後述する。
導電層15は、導電層15を主として構成する金属材料層14と、この金属材料層14に隣接して設けられた白金族元素含有層13とから構成される。
白金族元素含有層13は、金属材料層14に隣接して設けられた白金(Pt)、及び、パラジウム(Pd)の少なくともいずれかを含む層である。また、本例では、白金族元素含有層13は、アドミッタンス調整層12上に直接形成されている層である。
また、PtやPdでは成長核同士の間隔を、原子が表面拡散して形成される塊同士の間隔よりも狭くすることができる。従って、この成長核を起点として膜が成長すると、厚みが薄くても平坦な膜となりやすい。つまり、厚みが薄くても導通が得られ、さらにプラズモン吸収の生じ難い金属材料層14を形成することができる。
さらに、白金族元素含有層13のみによる単独層として形成されていてもよく、白金族元素含有層13上に形成される金属材料層14の金属材料と混在した層となっていてもよい。
特にエッチング後の薄膜(成長核)に所望の凹凸を形成しやすいとの観点から、イオンビームエッチングが特に好ましい。
金属材料層14は、白金族元素含有層13に隣接して形成された、金属材料からなる層である。
金属材料層14に含まれる金属は特に制限されず、例えば銀、銅、金、白金族、チタン、クロム等を用いることができる。金属材料層14は、これらの金属が1種のみ含まれてもよく、2種以上が含まれてもよい。
以上のような金属材料層14は、銀又は銀を主成分とする合金の層が、必要に応じて複数の層に分けて積層された構成であってもよい。
次に、透明導電体10の光学アドミッタンスについて説明する。透明導電体10のアドミッタンス調整層12は、導電層15の固有吸収と反射率を調整する機能を有する。
また、別の例として、透明導電体10の上に有機EL層を積層した場合、光が入射する媒質の光学アドミッタンスy0は、有機EL層を構成する材料の屈折率で決まる値となる。例えば、有機EL層として、透明導電体10の上に屈折率1.8の有機材料を積層した構成の場合、光が入射する媒質の光学アドミッタンスy0は1.8となる。このため、等価アドミッタンスYEが1.8に近ければ近いほど、透明導電体10の反射率Rが低くなる。
さらに、図2及び図3において、導電層15の上記Y1と反対側の界面の波長570nmの光学アドミッタンスを、Y2=x2+iy2とする。このY2が、透明導電体10の等価アドミッタンスYEに相当する。なお、上記Y1と反対側の界面とは、図2においては導電層15の基材11と反対側の界面、図3においては導電層15のアドミッタンス調整層12と反対側の界面である。
そして、このアドミッタンス軌跡の始点は、基材11の表面であるため、基材11側の等価アドミッタンスY1が基材11の屈折率(例えば、n:1.5)に依存し、YZとY1のアドミッタンス座標(xZ,yZ)=(x1,y1)=(1.5,0)となる。
そして、導電層15とアドミッタンス調整層12との界面の等価アドミッタンスY1がアドミッタンス座標(x1,y1)である。導電層15のアドミッタンス調整層12と反対側の界面の等価アドミッタンスY2がアドミッタンス座標(x2,y2)である。
従って、導電層15の等価アドミッタンスY2のアドミッタンス座標(x2,y2)が、光学アドミッタンスy0のアドミッタンス座標(1,0)や(1.8,0)に近づくほど、透明導電体10の反射率Rが小さくなる。
従って、金属材料層14と白金族元素含有層13とからなる導電層15の場合には、アドミッタンス調整層12側の白金族元素含有層13の界面の光学アドミッタンスをY1=x1+iy1とする。そして、アドミッタンス調整層12と反対側の金属材料層14の界面の光学アドミッタンスをY2=x2+iy2とする。
例えば、アドミッタンス調整層12を設けずに、基材11上に直接導電層15を積層すると、上述の図2に示すように、アドミッタンス軌跡が、始点(xz,yz)である基材11のアドミッタンス座標(1.5,0)から、縦軸(虚部)方向にある(x2,y2)に大きく移動する。つまり、アドミッタンス座標の虚部の絶対値が非常に大きくなる。このように、アドミッタンス座標の虚部の絶対値が大きくなると、導電層15の光学アドミッタンスY2(透明導電体10の等価アドミッタンスYE)は、光が入射する媒質の光学アドミッタンスy0のアドミッタンス座標(x0,y0)から遠ざかる方向に移動する。このため、導電層15の光学アドミッタンスY2を、光が入射する媒質の光学アドミッタンスy0、例えば、空気のアドミッタンス座標(1,0)や、有機材料のアドミッタンス座標(1.8,0)に近づけることが難しくなる。
特に、Y1の実部の座標x1を1.6以上とすると、アドミッタンス軌跡の円弧が大きくなり、導電層15のアドミッタンスY1のアドミッタンス座標(x1,y1)が、アドミッタンス軌跡の始点(xz,yz)から、虚部の正方向に大きく移動する。
ここで、各層界面のアドミッタンスYと、各層に存在する電場強度Eとの間には、下記関係式が成り立つ。
以上のように構成された透明導電体10は、白金族元素含有層13に隣接させて金属材料層14が形成された、導電層15を設けた構成である。これにより、白金族元素含有層13に隣接させて金属材料層14を形成する際には、金属材料層14を構成する金属原子が白金族元素含有層13を構成するPtやPdと相互作用し、金属原子の白金族元素含有層13表面での拡散距離が減少し、金属材料の凝集が抑えられる。このため、一般的には核成長型(Volumer-Weber:VW型)での成長により島状に孤立し易い金属材料層14が、単層成長型(Frank-van der Merwe:FM型)の成長によって形成されるようになる。従って、薄いながらも、均一な厚さの導電層15が得られるようになる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。図4に、第2実施形態の透明導電体の概略構成図(断面図)を示す。図4に示すように、第2実施形態の透明導電体20は、アドミッタンス調整層12として、第1アドミッタンス調整層21と第2アドミッタンス調整層22とを備えることのみが、図1に示す第1実施形態の透明導電体10と異なる。以下、第1実施形態と同様の構成要素についての重複する詳細な説明は省略し、第2実施形態の透明導電体20の構成を説明する。
導電層15は、金属材料層14と、金属材料層14に隣接する位置に形成された白金族元素含有層13とからなる。つまり、導電層15において、白金族元素含有層13が、金属材料層14とアドミッタンス調整層12との間に挟まれた構成である。そして、第2アドミッタンス調整層22、第1アドミッタンス調整層21、白金族元素含有層13、及び、導電層15からなる透明導電体20が、基材11上に形成されている。
つまり、透明導電体20は、基材11上に、第2アドミッタンス調整層22、第1アドミッタンス調整層21、白金族元素含有層13、及び、金属材料層14がこの順に積層された構成であり、第1アドミッタンス調整層21と金属材料層14とに白金族元素含有層13が挟持された構成である。
第2アドミッタンス調整層22は、アドミッタンス調整層12を構成する2層のうち、導電層15が形成されない側に設けられた層である。つまり、アドミッタンス調整層12では、導電層15が形成されている側に第1アドミッタンス調整層21が設けられ、導電層15が形成されている側と反対側に第2アドミッタンス調整層22が設けられている。
次に、透明導電体20の光学アドミッタンスについて説明する。
図5に、透明導電体20の波長570nmのアドミッタンス軌跡を示す。
導電層15の光学アドミッタンスY2のアドミッタンス座標(x2,y2)が、透明導電体20の等価アドミッタンスYEに相当する。
そして、透明導電体20では、第1アドミッタンス調整層21よりも屈折率の低い第2アドミッタンス調整層22を備えることにより、アドミッタンス軌跡がアドミッタンス座標(xZ,yZ)から、横軸(実部)の負方向にある点Wに移動する。この移動した点Wは、第1アドミッタンス調整層21と第2アドミッタンス調整層22との界面の光学アドミッタンスに相当する。
第1アドミッタンス調整層21による透明導電体20への作用は、上述第1実施形態で説明した透明導電体へのアドミッタンス調整層の作用と同様である。
この結果、導電層15の光学アドミッタンスY2を、光が入射する媒質の光学アドミッタンスy0、例えば、空気のアドミッタンス座標(1,0)や、有機材料のアドミッタンス座標(1.8,0)に近づけることできる。
従って、アドミッタンス調整層12を、第1アドミッタンス調整層21と第2アドミッタンス調整層22のように複数の層から構成することで、透明導電体の光透過性を向上させることができる。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。第3実施形態は、電子デバイスの一例として、上述の第2実施形態の透明導電体を用いたボトムエミッション型の有機電界発光素子について説明する。図6に、本実施形態の有機電界発光素子の断面構成図を示す。以下にこの図に基づいて有機電界発光素子の構成を説明する。
図6に示す有機電界発光素子30は、透明基板である基材11上に設けられており、基材11側から順に、アノードとなる透明導電体20、発光機能層16、及びカソードとなる対向電極17が積層されている。このうち、透明導電体20として、上述の第1実施形態の透明導電体20が用いられている。このため有機電界発光素子30は、発生させた光(以下、発光光hと記す)を、少なくとも基材11側から取り出すボトムエミッション型として構成されている。
基材11は、上述の図1に示す第1実施形態の透明導電体20が設けられる基材のうち、光透過性を有する透明な材料が用いられる。
透明導電体20は、上述の実施形態の透明導電体20であり、基材11側から、第2アドミッタンス調整層22、第1アドミッタンス調整層21、白金族元素含有層13、及び、導電層15がこの順に形成された構成である。ここでは特に、透明導電体20を構成する導電層15が実質的なアノードとなる。
対向電極17は、発光機能層16に電子を供給するためのカソードとして機能する導電層であり、金属、合金、有機又は無機の導電性化合物、及びこれらの混合物が用いられる。具体的には、金、アルミニウム、銀、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属、ITO、ZnO、TiO2、SnO2等の酸化物半導体等が挙げられる。
本実施形態の有機電界発光素子に用いられる発光層16cは、発光材料として例えば燐光発光化合物が含有されている。
発光層16cに含有されるホスト化合物としては、室温(25℃)における燐光発光の燐光量子収率が0.1未満の化合物が好ましい。さらに、燐光量子収率が0.01未満である化合物が好ましい。また、ホスト化合物は、発光層16cに含有される化合物の中で、層中での体積比が50%以上であることが好ましい。
本実施形態の有機電界発光素子に用いることのできる発光材料としては、燐光発光性化合物(燐光性化合物、燐光発光材料ともいう)が挙げられる。
蛍光発光材料としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、又は希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と発光層16cの間に設けられる層のことで、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)に詳細に記載されており、正孔注入層16aと電子注入層16eとがある。
正孔輸送層16bは、正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層16a、電子阻止層も正孔輸送層16bに含まれる。正孔輸送層16bは単層又は複数層設けることができる。
電子輸送層16dは、電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層16e、正孔阻止層(図示せず)も電子輸送層16dに含まれる。電子輸送層16dは単層構造又は複数層の積層構造として設けることができる。
阻止層は、上述のように有機化合物薄膜の基本構成層の他に、必要に応じて設けられる。例えば、特開平11−204258号公報、同11−204359号公報、及び「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の237頁等に記載されている正孔阻止(ホールブロック)層がある。
補助電極は、透明導電体20の抵抗を下げる目的で設けられ、透明導電体20の導電層15に接して設けられる。補助電極を形成する材料は、金、白金、銀、銅、アルミニウム等の抵抗が低い金属が好ましい。これらの金属は光透過性が低いため、光取り出し面からの発光光hの取り出しの影響のない範囲でパターン形成される。このような補助電極の形成方法としては、蒸着法、スパッタリング法、印刷法、インクジェット法、エアロゾルジェット法などが挙げられる。補助電極の線幅は、光を取り出す開口率の観点から50μm以下であることが好ましく、補助電極の厚さは、導電性の観点から1μm以上であることが好ましい。
封止材は、有機電界発光素子30を覆うものであって、板状(フィルム状)の封止部材であって接着剤によって基材11側に固定されていてもよく、封止層であってもよい。この封止材は、有機電界発光素子30における透明導電体20及び対向電極17の端子部分を露出させる状態で、少なくとも発光機能層16を覆う状態で設けられている。また封止材に電極を設け、有機電界発光素子30の透明導電体20及び対向電極17の端子部分と、この電極とを導通させるように構成されていてもよい。
尚、ここでの図示は省略したが、基材11との間に有機電界発光素子EL及び封止材を挟んで保護層若しくは保護板を設けてもよい。この保護層若しくは保護板は、有機電界発光素子ELを機械的に保護するためのものであり、特に封止材が封止層である場合には、有機電界発光素子ELに対する機械的な保護が十分ではないため、このような保護層若しくは保護板を設けることが好ましい。
ここでは一例として、図6に示す有機電界発光素子30の製造方法を説明する。
次に、第1アドミッタンス調整層21上に、白金族元素含有層13を1nm程度形成し、その後、金属材料層14を3nm〜15nmとなるように形成する。白金族元素含有層13と金属材料層14は、上述の第1実施形態に記載の方法で形成することができる。以上により、アノード側の透明導電体20を基材11上に作製する。
第1アドミッタンス調整層21、第2アドミッタンス調整層22の形成は、蒸着法(EB法等)、スパッタリング法等があるが、緻密な層が得られやすい点から、イオンアシストEB蒸着法又はスパッタリング法が特に好ましい。
さらに、これらの透明導電体が適用される有機電界発光素子は、ボトムエミッション型に限られず、例えば、対向電極側から光を取り出すトップエミッション型の構成や、両面から光を取り出す両面発光型の構成としてもよい。有機電界発光素子がトップエミッション型であれば、対向電極に透明な材料を用いると共に、透明導電体の基材に換えて反射性を有する不透明な基材を用い、発光光hを基板で反射させて対向電極側から取り出す構成としてもよい。また、有機電界発光素子が両面発光型であれば、対向電極に透明導電体と同様に透明な材料を用い、発光光hを両面から取り出す構成としてもよい。
また、ボトミエミッション型、トップエミッション型及び両面発光型の有機電界発光素子においても、上述の第3実施形態の有機電界発光素子のように、透明導電体をアノードとする構成以外にも、透明導電体をカソードとする構成にも適用可能である。
上述した各実施形態の有機電界発光素子は、上述したように面発光体であるため各種の発光光源として用いることができる。例えば、家庭用照明や車内照明などの照明装置、時計や液晶用のバックライト、看板広告用照明、信号機の光源、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるが、これに限定するものではなく、特にカラーフィルターと組み合わせた液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。
[照明装置−1]
本発明の第4実施形態について説明する。第4実施形態は、電子デバイスの一例として上述の第3実施形態の有機電界発光素子を用いた照明装置について説明する。
また、照明装置は、例えば有機電界発光素子を複数用いることにより、発光面を大面積化することもできる。この場合、基材上に有機電界発光素子を設けた複数の発光パネルを、支持基板上に複数配列する(すなわちタイリングする)ことによって発光面を大面積化する。支持基板は、封止材を兼ねるものであってもよく、この支持基板と、発光パネルの基材との間に有機電界発光素子を挟持する状態で各発光パネルをタイリングする。支持基板と基材との間には接着剤を充填し、これによって有機電界発光素子を封止してもよい。尚、発光パネルの周囲には、透明導電体及び対向電極の端子を露出させておく。
[透明導電体の作製]
試料101〜114の各透明導電体を、導電性領域の面積が5cm×5cmとなるように作製した。下記表1に、試料101〜114の各透明導電体の構成を示す。
以下のようにして、ポリエチレンテレフタレート(PET)製の基材上に、下記表1に示すそれぞれの厚さで銀からなる導電層を形成した。
以下のようにして、PET製の基材上に、酸化インジウムスズ(ITO)からなるアドミッタンス調整層を40nmの厚さで形成し、この上部に銀からなる導電層を8nmの厚さで形成した。
アドミッタンス調整層を酸化チタン(TiO2)で構成した以外は、上記試料103と同様の手順で試料104の透明導電体を得た。
以下のようにして、PET製の基材上に、酸化インジウムスズ(ITO)からなるアドミッタンス調整層を40nmの厚さで形成した。さらに、この上部に導電層として、パラジウム(Pd)からなる白金族元素含有層(Pd層)を0.1nmの厚さで形成し、この上部に銀からなる金属材料層を6nmの厚さで形成した。
アドミッタンス調整層を酸化チタン(TiO2)で構成した以外は、上記試料105と同様の手順で試料106の透明導電体を得た。
アドミッタンス調整層を酸化ニオブ(Nb2O5)で構成した以外は、上記試料105と同様の手順で試料107の透明導電体を得た。
銀からなる金属材料層の厚さを8nmで構成した以外は、上記試料105と同様の手順で試料108の透明導電体を得た。
銀からなる金属材料層の厚さを8nmで構成した以外は、上記試料106と同様の手順で試料109の透明導電体を得た。
銀からなる金属材料層の厚さを8nmで構成した以外は、上記試料107と同様の手順で試料110の透明導電体を得た。
銀からなる金属材料層の厚さを10nmで構成した以外は、上記試料107と同様の手順で試料111の透明導電体を得た。
銀からなる金属材料層の厚さを12nmで構成した以外は、上記試料107と同様の手順で試料112の透明導電体を得た。
以下のようにして、PET製の基材上に、フッ化マグネシウム(MgF2)からなる第2アドミッタンス調整層を180nmの厚さで形成し、この上部に酸化チタン(TiO2)からなる第1アドミッタンス調整層を40nmの厚さで形成した。さらに、この上部に導電層として、パラジウム(Pd)からなる白金族元素含有層(Pd層)を0.1nmの厚さで形成し、この上部に銀からなる金属材料層を8nmの厚さで形成した。
さらに、酸化チタン(TiO2)の入った加熱ボートに電子ビームを照射して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒〜0.2nm/秒で第2アドミッタンス調整層上に厚さ40nmの酸化チタンからなる第1アドミッタンス調整層を設けた。
フッ化マグネシウム(MgF2)からなる第2アドミッタンス調整層の厚さを90nmで構成し、酸化ニオブ(Nb2O5)からなる第1アドミッタンス調整層を25nmの厚さで形成した以外は、上記試料113と同様の手順で試料114の透明導電体を得た。
銀からなる金属材料層の厚さを15nmで構成した以外は、上記試料107と同様の手順で試料115の透明導電体を得た。
銀からなる金属材料層の厚さを16nmで構成した以外は、上記試料107と同様の手順で試料116の透明導電体を得た。
上記で作製した試料101〜116の各透明導電体の光学特性として、光学アドミッタンスの決定、吸収率(平均吸収率、最大吸収率、プラズモン吸収率:%)の測定を行った。
また、試料101〜116の各透明導電体について、可視光平均透過率(%)、及び、表面抵抗(Ω/sq.)を測定した。
光学アドミッタンスの決定、吸収率(%)、可視光平均透過率(%)、及び、表面抵抗(Ω/sq.)の測定は、以下のように行った。
透明導電体を構成する各界面のアドミッタンスは、薄膜設計ソフトEssential Macleod Ver.9.4.375で算出した。なお、算出に必要な各層の厚みd、屈折率n、及び吸収係数kは、J.A.Woollam Co.Inc.製のVB−250型VASEエリプソメーターで測定した。
透明導電体の正面に対して、5°傾けた角度から測定光(波長450nm〜800nmの光)を入射させ、日立株式会社製:分光光度計 U4100にて、光の平均透過率及び平均反射率を測定した。そして、平均吸収率は、100−(平均透過率+平均反射率)の計算式より算出した。なお、測定光は、基材側から入射させた。
また、上記と同様の方法で波長450nm〜800nmの透過率及び反射率を測定した。そして、各波長における吸収率を100−(透過率+反射率)の計算式より算出し、得られた値の最大値を最大吸収率とした。
導電層のプラズモン吸収率は、以下のように測定した。
まず、透明ガラス基板上に、パラジウムを真空デバイス社製のマグネトロンスパッタ装置(MSP−1S)を用いて基板上に0.2s(0.1nm)で形成した。パラジウムの平均厚みは、スパッタ装置のメーカー公称値の成膜速度から算出した。その後、パラジウムが付着した基板上にシンクロン製のBMC−800T蒸着機を用いて銀を20nm形成した。このときの抵抗加熱は210A、成膜レートは5Å/sとした。
得られた導電層の反射率及び透過率を測定し、吸収率=100−(透過率+反射率)として算出した。この導電層にはプラズモン吸収が無いと仮定し、実施例で作成した各試料の透明導電体の導電層の吸収率を測定したデータから差し引き、プラズモン吸収率を測定した。
光の透過率及び反射率は、日立株式会社製:分光光度計 U4100にて測定した。
光透過率の測定は、分光光度計(日立製作所製U−3300)を用い、測定光(波長450nm〜800nmの光)において、試料と同じ基材をベースラインとして光の平均透過率を測定した。
表面抵抗の測定は、抵抗率計(三菱化学社製MCP−T610)を用い、4端子4探針法定電流印加方式で行った。
アドミッタンス調整層、及び、白金族元素含有層と金属材料層とからなる導電層がこの順に形成されている試料105〜116の透明導電体では、各吸収率が低く、可視光平均透過率、表面抵抗においても良好な結果が得られた。
一方、可視光平均透過率では、x1及びx2がITOとNb2O5の間の値であるTiO2を用いた試料106及び試料109において、最もよい測定結果が得られた。
この結果から、x1及びx2が大き過ぎると、透明導電体の光吸収率をさげられるものの、導電層で反射が増加するため、結果的に透明導電体の可視光平均透過率を低下させる要因となると考えられる。
実施例1で作製した透明導電体の試料101〜116を、アノードとして発光機能層の下部に設けたボトムエミッション型の有機電界発光素子(有機EL素子)の試料201〜216を作製した。図7を参照し、作製手順を説明する。尚、下記表2には、試料201〜216の有機電界発光素子に用いた透明導電体の構成を示している。各有機電界発光素子の試料201〜216には、試料番号の下2ケタが一致する実施例1の各試料101〜116の透明導電体を用いた。
(透明導電体の形成)
先ず、試料201〜216の作製において、透明な無アルカリガラス製又はポリエチレンテレフタレート(PET)製の基材31の上部に、各透明導電体32を形成した。各透明導電体32の形成は、実施例1の試料101〜116と同様の手順で行った。
まず、正孔輸送注入材料として下記構造式に示すα−NPDが入った加熱ボートに通電して加熱し、α−NPDよりなる正孔注入層と正孔輸送層とを兼ねた正孔輸送・注入層33を、透明導電体32上に形成した。この際、蒸着速度0.1nm/秒〜0.2nm/秒、厚さ20nmとした。
次に、先に構造式を示したホスト材料H4の入った加熱ボートと、先に構造式を示した燐光発光性化合物Ir−4の入った加熱ボートとを、それぞれ独立に通電し、ホスト材料H4と燐光発光性化合物Ir−4とよりなる発光層34を、正孔輸送・注入層33上に形成した。この際、蒸着速度がホスト材料H4:燐光発光性化合物Ir−4=100:6となるように、加熱ボートの通電を調節した。また厚さ30nmとした。
次に、正孔阻止材料として下記構造式に示すBAlqが入った加熱ボートに通電して加熱し、BAlqよりなる正孔阻止層35を、発光層34上に形成した。この際、蒸着速度0.1nm/秒〜0.2nm/秒、厚さ10nmとした。
その後、電子輸送材料として先に構造式を示した化合物10の入った加熱ボートと、フッ化カリウムの入った加熱ボートとを、それぞれ独立に通電し、化合物10とフッ化カリウムとよりなる電子注入層と電子輸送層とを兼ねた電子輸送・注入層36を、正孔阻止層35上に形成した。この際、蒸着速度が化合物10:フッ化カリウム=75:25になるように、加熱ボートの通電を調節した。また厚さ30nmとした。
以上の後には、発光機能層が形成された基材31を、真空蒸着装置の第2真空槽内に移送し、第2真空槽内を4×10−4Paまで減圧した後、第2真空槽内に取り付けられたアルミニウムの入った抵抗加熱ボートを通電して加熱した。これにより、蒸着速度0.3nm/秒で厚さ100nmのアルミニウムからなる対向電極37を形成した。この対向電極37は、カソードとして用いられる。以上により基材31上に、ボトムエミッション型の有機電界発光素子を形成した。
その後、有機電界発光素子を、厚さ300μmのガラス基板からなる封止材で覆い、有機電界発光素子を囲む状態で、透明封止材と基材31との間に接着剤(シール材)を充填した。接着剤としては、エポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を用いた。透明封止材と基材31との間に充填した接着剤に対して、ガラス基板(透明封止材)側からUV光を照射し、接着剤を硬化させて有機電界発光素子を封止した。
試料201〜216で作製した有機電界発光素子について、駆動電圧(V)、及び、色度差(Δxy)を測定した。この結果を下記表2に合わせて示す。
駆動電圧の測定においては、各試料201〜216の有機電界発光素子の透明導電体32側(すなわち基材31側)での正面輝度が1000cd/m2となるときの電圧を駆動電圧として測定した。なお、輝度の測定には分光放射輝度計CS−1000(コニカミノルタセンシング製)を用いた。得られた駆動電圧の数値が小さいほど、好ましい結果であることを表わす。
色変化の測定においては、各試料201〜216の有機電界発光素子に2.5mA/cm2の電流を加え、角度の異なる位置からCIE1931表色系における色度を測定した。この際、透明導電体32側の発光面に対する法線方向となる0°の位置と、垂直水平(上下左右)方向にそれぞれ45°の各位置とで色度を測定した。角度の異なる位置において測定した色度の差を、色変化(Δxy)として下記表2に示した。色変化は、色度の視野角特性を表し、数値が小さいほど好ましい結果となる。
アドミッタンス調整層、及び、白金族元素含有層と金属材料層とからなる導電層がこの順に形成された透明導電体を備える試料205〜216の有機EL素子では、駆動電圧、色変化共に良好な結果が得られた。
Claims (9)
- 基材と、アドミッタンス調整層と導電層とがこの順に積層された透明導電体と、発光機能層と、対向電極とが、この順に積層された電子デバイスであって、
前記導電層が、厚さ15nm以下の金属材料層と、前記アドミッタンス調整層側に形成された、前記金属材料層の成長核となるPt及びPdの少なくとも一方を含む白金族元素含有層とからなり、
前記導電層の前記アドミッタンス調整層側の界面における波長570nmの光学アドミッタンスをY1=x1+iy1、前記導電層の前記アドミッタンス調整層と反対側の界面における波長570nmの光学アドミッタンスをY2=x2+iy2、で表した場合に、x1及びx2の少なくとも一方が1.6以上であり、
前記光学アドミッタンスY1のy1と、前記光学アドミッタンスY2のy2とが、y1×y2<0の関係を満たす
電子デバイス。 - 前記アドミッタンス調整層が、誘電体材料、又は、酸化物半導体材料を含有する請求項1に記載の電子デバイス。
- 前記導電層のプラズモン吸収率が、波長400nm〜800nmの全範囲で15%以下である請求項1に記載の電子デバイス。
- x1及びx2が共に1.6以上である請求項1に記載の電子デバイス。
- 前記金属材料層が銀又は銀を主成分とする合金を含む請求項1に記載の電子デバイス。
- 前記アドミッタンス調整層が、TiO2、又は、Nb2O5を含む請求項1に記載の電子デバイス。
- 前記アドミッタンス調整層の屈折率が1.8以上2.5以下である請求項1に記載の電子デバイス。
- 前記アドミッタンス調整層が、第1アドミッタンス調整層と、第2アドミッタンス調整層とからなり、前記第1アドミッタンス調整層側に前記導電層が設けられている請求項1に記載の電子デバイス。
- 前記第1アドミッタンス調整層の屈折率が、前記第2アドミッタンス調整層の屈折率よりも0.2以上大きい請求項8に記載の電子デバイス。
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