TW201351669A - 半導體裝置用基板、半導體裝置、調光型照明裝置、自發光顯示裝置、太陽電池及反射型液晶顯示裝置 - Google Patents

半導體裝置用基板、半導體裝置、調光型照明裝置、自發光顯示裝置、太陽電池及反射型液晶顯示裝置 Download PDF

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Ryozo Kaito
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Abstract

提供一種可於半導體裝置中適宜地利用之半導體裝置用基板、使用該基板之半導體裝置及反射型液晶顯示裝置、以及使用該半導體裝置之照明裝置、顯示裝置及太陽電池。基板藉由如下者而解決該課題:包含鋁基材、於基材之兩個面所形成之鋁之多孔質陽極氧化膜、於陽極氧化皮膜之至少一方之表面所形成之包含含有矽之無孔質氧化物之保護層,且陽極氧化皮膜於室溫下具有壓縮方向之應變。

Description

半導體裝置用基板、半導體裝置、調光型照明裝置、 自發光顯示裝置、太陽電池及反射型液晶顯示裝置
本發明是有關於半導體裝置中所使用之基板、以及半導體裝置、照明裝置、顯示裝置及太陽電池。詳細而言是有關於適於半導體裝置之半導體裝置用基板、使用該基板之半導體裝置及反射型液晶顯示裝置、以及使用該半導體裝置之調光型照明裝置、自發光顯示裝置及太陽電池。
於太陽電池或有機電致發光(electroluminescence,EL)顯示器等半導體裝置中,存在為了應對各種用途而要求可撓性(柔性)之情形。
具有可撓性之半導體裝置(柔性電子設備)例如可藉由於具有可撓性之薄片狀(膜狀)基板之上形成具有電極或光電轉換層等之半導體元件而製造。
作為此種具有可撓性之半導體裝置用基板,嘗試使用聚醯亞胺等耐熱樹脂。
然而,於半導體裝置之製造步驟中,例如亦存在必需超過300℃之熱處理之情形,於樹脂製基板中,耐熱性不充分之情形多。
樹脂製基板之親水性(濕潤性)低。因此,為了藉由塗佈法於基板表面形成構成半導體元件之各層等,亦存在必需表面處理等之情形,於生產性方面而言不利。除外以外,樹脂製基板之耐化學品性低,於利用塗佈法之情形時,亦必需選擇溶劑。
樹脂製基板多進行內部所不可避免地殘存之水分等之脫氣。因此,於藉由真空蒸鍍等氣相成膜法(氣相堆積法)於基板表面形成構成元件之各層之情形時,於形成前必需脫氣步驟,同樣於生產性方面不利。而且,特別是於光電轉換層等中利用有機半導體材料之情形時,水分對元件之特性之影響、或由於水分所造成之劣化大。因此,於利用有機半導體材料之元件中,重要的是抑制脫氣(脫水)。
而且,樹脂製基板與上部層(特別是上部層為無機化合物之情形)之密接性低,存在以彎曲等之應力或伴隨著使用中之溫度變化所產生之熱應力等為誘因,產生剝離等之虞。
另一方面,於專利文獻1中記載了於金屬箔上設置絕緣層,於其上形成下部電力、光電轉換層(電動勢層)及上部電極,且利用有機薄膜光電轉換層作為光電轉換層之太陽電池。
而且,作為絕緣層,例示了對金屬箔之表面進行陽極氧化而成之金屬氧化物膜。具體而言,記載了對鋁箔之表面進行陽極氧化,形成防蝕鋁膜(alumite film)作為絕緣層之方法。
於專利文獻1中,於金屬箔之表面形成絕緣層而成的基板上,形成構成太陽電池之半導體元件,藉此可獲得確保充分之耐熱性及元件之柔軟性,且由水分所造成之有機半導體材料之劣化等得到抑制之太陽電池。
此處,雖然於專利文獻1中並未言及,但已知於防蝕鋁膜中具有非多孔質結構者(障壁型)與多孔質結構者(多孔型)。
障壁型之防蝕鋁膜一般情況下為緻密的金屬氧化物皮膜。因此存在如下之情形:韌性低,以彎曲等之應力、或者隨著使用中之溫度變化所產生之熱應力等為誘因而產生龜裂,喪失絕緣性。
因此,於鋁箔形成有障壁型防蝕鋁膜之基板作為要求柔性之半導體裝置基板而言,於耐久性等方面具有缺點。
另一方面,多孔型之防蝕鋁膜具有多孔質結構,因此應力並不集中,與障壁型之防蝕鋁膜相比而言,即便存在彎曲等之應力、或者隨著使用中之溫度變化所產生之熱應力等,亦難以產生龜裂,絕緣性高。
然而,多孔型之防蝕鋁膜具有多孔質結構,因此存在如下之問題:於絕緣層上部所設的構成半導體元件之層(下部電極等)之成分滲入至細孔內部,存在成為導電路徑之虞,從而造成絕緣性降低。
而且,於具有多孔型之防蝕鋁膜之基板中,亦存在細孔內部所吸附之水分之問題。亦即,於藉由氣相成膜法而成膜形成半導 體元件之各層之情形時,由於水分之蒸發(脫氣),變得難以於充分之真空度下成膜,亦存在元件特性降低之情形。而且,於使用有機光電轉換材料之情形時,存在由隨著時間經過所揮發之水分所造成之劣化之問題。
另外,作為兩性金屬之鋁的陽極氧化皮膜對於酸性溶劑、鹼性溶劑之任意者均具有溶解性。因此,多孔質結構之多孔型陽極氧化皮膜由於比表面積高,因此亦存在耐化學品性差之問題。特別是於藉由塗佈法而設置形成半導體元件之各層之情形時成為課題。
作為可解決此種問題點之半導體裝置用基板,已知有專利文獻2中所記載之附有絕緣層之基板。
該基板是對鋁等金屬基材之表面進行陽極氧化而設置絕緣性氧化膜,於絕緣性氧化膜上設置旋塗式玻璃(spin-on glass)膜而成者。
該基板藉由於陽極氧化膜上形成旋塗式玻璃膜而補償形成陽極氧化膜時所生成之凹凸或缺陷,且可實現平滑化,因此可確保充分之絕緣性。
而且,藉由於太陽電池等中使用該基板,亦可使光電轉換層(光吸收層)之接合部之微晶顆粒之凹凸平滑化,因此可抑制由於接合部之不均一所引起之洩漏電流(leak current),可使轉換效率進一步提高。
另外,該基板藉由旋塗式玻璃膜而包覆有多孔質之陽極 氧化膜。因此,於藉由前驅物之液相塗佈、或半導體、銅銦鎵(二)硒(Copper Indium Gallium(Di)selenide,CIGS)等光電轉換材料微粒子之塗佈等而形成半導體層或光電轉換層之材料之情形時,於多孔質層內部亦不進入前驅物或化合物微粒子。藉此而抑制絕緣性降低,且可減低材料之損耗,因此可以低成本而製作半導體元件、太陽電池等半導體裝置。
除此以外,使陽極氧化皮膜之細孔閉合而造成表觀之比表面積大幅減少。其結果,可減低由於細孔內部之吸附水分等而造成之電流洩漏,從而使絕緣性提高。因此,於使半導體元件、光電轉換元件積體化之情形時,亦可製作損耗少、電力消耗低、轉換效率高之元件。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2011-108883號公報
[專利文獻2]日本專利特開2011-233874號公報
然而,根據本發明者等人之研究,若僅僅使用於成為絕緣層之陽極氧化皮膜之上設有其他層之基板,則無法穩定地獲得所期待之半導體元件特性,無法構成高性能之柔性之半導體元件。
特別是於如有機薄膜太陽電池這樣的於光電轉換層(表現光電轉換等之目標功能之層)中使用有機半導體材料之半導體裝置中,無法獲得目標之充分之特性之情形多。
本發明之目的在於解決此種現有技術之問題點,提供不僅僅實現高的可撓性,且實現生產性或良率之提高,且即使為於光電轉換層中利用有機半導體材料之太陽電池等利用有機化合物之半導體裝置,亦可防止由於水分所引起之特性劣化,亦可進一步防止成為絕緣層之陽極氧化皮膜之龜裂產生,可獲得經過長時間而發揮優異之性能的半導體裝置之半導體裝置用基板;以及利用該基板之半導體裝置及反射型液晶顯示裝置、利用該半導體裝置之調光型照明裝置、自發光顯示裝置及太陽電池。
本發明者等人為了達成該目的而反覆進行銳意研究。其結果發現:自構成半導體裝置之基板之脫水量、及於基板上所產生之翹曲對基板上所構成之半導體元件之性能造成大的影響;以及成為絕緣層之陽極氧化皮膜之內部應力對龜裂之產生造成大的影響。
本發明藉由獲得該見解而達成該目的。
亦即,為了達成該目的,本發明之半導體元件用基板提供具有如下特徵之半導體裝置用基板:包含薄片狀鋁基材、對鋁基材之兩個面進行陽極氧化而成之鋁之多孔質陽極氧化皮膜、於兩個面之陽極氧化皮膜之至少一方之表面所形成的包含含有矽之無孔質氧化物之保護層,且兩個面之陽極氧化皮膜均於室溫下具有壓縮方向之應變。
於此種本發明之半導體裝置用基板中,較佳的是兩個面之陽極氧化皮膜之厚度相等,且於兩個面形成保護層,其厚度相 等。
而且,較佳的是兩個面之陽極氧化皮膜所具有之於室溫下之壓縮方向之應變均為0.005%~0.25%。
而且,較佳的是厚度為300μm以下。
而且,較佳的是所放出之水分量為10μg/cm2以下。
而且,較佳的是保護層之至少一方之表面粗糙度Ra為20nm以下。
而且,較佳的是保護層之至少一方之表面與水之接觸角為80°以下。
而且,較佳的是陽極氧化皮膜所具有之細孔之直徑為4nm~100nm。
而且,較佳的是陽極氧化皮膜之厚度為0.5μm~20μm。
而且,較佳的是保護層不含鹼金屬。
而且,較佳的是保護層之厚度是陽極氧化皮膜所具有之細孔之直徑以上或20nm以上,且為1μm以下。
而且,較佳的是鋁基材由純度為99質量%以上之鋁而形成。
而且,較佳的是鋁基材由包含鎂及鋰之至少一方、且鋁含量為95質量%以上之鋁而形成。
而且,較佳的是鋁基材之厚度為5μm~260μm。
另外,較佳的是保護層是藉由塗佈法而形成者。
而且,本發明之半導體裝置提供使用此種本發明之半導體裝置用基板,於其保護層之至少一方上形成半導體元件而成的 半導體裝置。
於此種本發明之半導體裝置中,較佳的是半導體元件是串列或並列地積體化。
而且,較佳的是半導體元件包含光電轉換層、於光電轉換層之下之至少一部分所形成之下部電極、於光電轉換層之上之至少一部分所形成之透光性之上部電極。
而且,較佳的是光電轉換層包含有機化合物。
而且,較佳的是包含與上部電極相接觸之匯流排電極(bus electrode)。
而且,較佳的是於光電轉換層與上部電極或下部電極之間包含含有金屬氧化物之電子傳輸層。
而且,較佳的是包含與半導體元件連接之開關電路。
本發明之調光型照明裝置提供使用此種本發明之半導體裝置之調光型照明裝置。
而且,本發明之自發光顯示裝置提供使用此種本發明之半導體裝置之自發光顯示裝置。
而且,本發明之太陽電池提供使用此種本發明之半導體裝置之太陽電池。
另外,本發明之反射型液晶顯示裝置提供使用此種本發明之半導體裝置用基板之反射型液晶顯示裝置。
如上所述,本發明之半導體裝置用基板於薄片狀之鋁基 材之兩個面具有對該鋁基材之兩個面進行陽極氧化而成之陽極氧化皮膜,於兩個面所形成之陽極氧化皮膜之至少一方之表面具有包含含有矽之氧化物的無孔質保護層。而且,成為絕緣層之陽極氧化皮膜於室溫下具有壓縮方向之應變。
於本發明中,陽極氧化皮膜顯示作為具有柔性之絕緣層之功能。藉由於兩個面形成該陽極氧化皮膜,可抑制基板之翹曲。而且,於僅僅於單面形成有陽極氧化皮膜之鋁製基板中,於背面會露出軟質之鋁,因此容易損傷,而且特別是於基板薄之情形時容易扭結(kinking)等,因此製造良率降低或作為絕緣基板之可靠性降低。相對於此,藉由設為於兩個面形成有陽極氧化皮膜之基板,成為並不產生該些問題之優異之附有絕緣層之基板。而且,於捲對捲式(roll to roll)製造中,於重複捲繞基板之情形時,若於其中一方之面並無陽極氧化皮膜,則存在如下問題:金屬鋁成分附著於重疊之下部之陽極氧化皮膜上,使絕緣層之功能降低,或成為金屬污染之原因。相對於此,藉由於基板之兩個面上形成陽極氧化皮膜,亦具有不產生此種問題之優點。
根據以上可知藉由兩個面形成有陽極氧化皮膜之附有絕緣層之鋁基板,可使生產性及良率提高,另外可抑制基板上所形成之半導體元件之半導體特性降低。
而且,包含含有矽之氧化物的無孔質保護層具有抑制自多孔質陽極氧化皮膜脫水之效果。因此,藉由於至少一方之面具有該保護層,可解決如下之問題:由於製程中之脫氣而無法獲得具有 高的特性的半導體層。而且,可抑制由於隨時間經過自基板產生之水分所引起之光電轉換層等之劣化。藉由抑制該特性劣化,可經過長時間地維持高的半導體性能。另外,於本發明之基板中,如上所述地於兩個面形成有陽極氧化皮膜,因此較佳的是於兩個面形成此種保護層。而且,關於於製作半導體元件之側之面所形成的保護層,亦具有使半導體元件形成面平坦化、或藉由細孔閉合而減低表面積之功能。
另外,兩個面之陽極氧化皮膜於室溫下具有壓縮方向之應變。因此,即便於受到彎曲應變之情形時或高溫下之條件下等,亦可防止於作為絕緣層之陽極氧化皮膜產生龜裂。藉此可經過長時間發揮良好之絕緣性。
較佳的是使用所含水分量、表面粗糙度、表面之水之接觸角具有適宜之數值者作為本發明之半導體裝置用基板,藉此可獲得具有高特性的可撓性的半導體元件。
特別是使用水分含量亦即脫水少之基板可極其有效地提高初始特性、抑制隨時間經過而劣化。
使用此種本發明之半導體裝置用基板的本發明之半導體裝置(半導體元件)及反射型液晶顯示裝置、以及使用該半導體裝置之調光型照明裝置、自發光顯示裝置及太陽電池可獲得除了良好之可撓性(柔性)以外,亦具有耐久性及高的特性之裝置。特別是於有機薄膜太陽電池中利用本發明之半導體裝置之情形時,可製作表現出高的光電轉換效率、且具有高的可撓性的太陽 電池。
而且,於藉由密封構成模組之情形時,自基板之隨時間經過之脫水極其少,因此基本上亦不產生半導體元件之劣化。
因此,特別是於有機薄膜太陽電池中,光電轉換層並不隨時間經過而劣化,因此可經過長時間地維持高的轉換效率。而且,於其他半導體裝置中,例如透明電極中所使用之氧化鋅並不隨時間經過而劣化,因此亦可經過長時間地維持高的特性。
10‧‧‧(半導體裝置用)基板
12‧‧‧基材
14‧‧‧陽極氧化皮膜
16‧‧‧保護層
20、36‧‧‧太陽電池
24‧‧‧下部電極
26‧‧‧光電轉換層
28‧‧‧上部電極
30‧‧‧密封層
32‧‧‧阻氣膜
34、38‧‧‧匯流排電極
40‧‧‧(調光型)照明裝置
42‧‧‧陽極
46‧‧‧電洞注入層
48‧‧‧電洞傳輸層
50‧‧‧發光層
52‧‧‧電子傳輸層
54‧‧‧電子注入層
56‧‧‧陰極
60、100‧‧‧(反射型)液晶顯示裝置
62、108‧‧‧下部透明電極
64、110‧‧‧液晶層
68、112‧‧‧上部透明電極
70‧‧‧偏光板
72、116‧‧‧彩色濾光片
102‧‧‧玻璃基板
104‧‧‧反射層
106‧‧‧第1偏光板
114‧‧‧上部透明電極
c‧‧‧壓縮方向
圖1是概念性地表示本發明之半導體裝置用基板之一例之圖。
圖2是概念性地表示本發明之太陽電池之一例之圖。
圖3是概念性地表示本發明之太陽電池之其他例之圖。
圖4是概念性地表示本發明之調光型照明裝置之一例之圖。
圖5(A)及圖5(B)是概念性地表示本發明之反射型液晶顯示裝置之一例之圖,圖5(C)是概念性地表示通常之液晶顯示裝置之一例之圖。
以下,對本發明之半導體裝置用基板、半導體裝置、調光型照明裝置、自發光顯示裝置、太陽電池及反射型液晶顯示裝置,基於隨附圖式所示之適宜之實施例而加以詳細說明。
圖1是概念性地表示本發明之半導體裝置用基板之一例。
圖1中所示之半導體裝置用基板10(以下稱為基板10)基本上具有鋁製之基材12、於該基材12之兩個面所形成之陽極氧化皮膜14、於兩個陽極氧化皮膜14之表面所形成之保護層16而構成。而且,保護層16包含由含有矽之無孔質氧化物所構成者。
此種本發明之基板10具有高的絕緣性與優異之可撓性(柔性),可於各種半導體裝置,例如調光型照明裝置、自發光顯示裝置及太陽電池等半導體裝置、或反射型液晶顯示裝置等中適宜地利用。
本發明之基板10之厚度並無限定,較佳的是300μm以下。藉由使厚度為300μm以下,可獲得具有適宜之可撓性的基板10。
而且,基板10較佳的是翹曲少,特別是於室溫(25℃)下,曲率半徑為1m以上為較佳。
藉由使基板10之於室溫下之曲率半徑為1m以上,可容易地於基板10上形成構成半導體元件之各層,亦即可提高製程適合性。而且,藉由使基板10之曲率半徑為1m以上,可於基板10上容易且適當地製作半導體元件,因此可提高半導體裝置之良率,另外亦可提高半導體裝置之特性。
另外,基板10之翹曲可藉由如下方式而減小:以基材12(其厚度方向之中央)為中心,於可能之範圍內對稱(面對稱)地形成陽極氧化皮膜14及保護層16。
基板10較佳的是所放出之水分量少,特別是10μg/cm2 以下為較佳。基板10之水分放出量更佳的是5μg/cm2以下,特佳的是2μg/cm2以下。
基板10中所含有之水分於形成於其上之半導體元件之製造中或於半導體裝置完成後亦隨時間經過地放出。該水分對構成半導體元件之各層、例如光電轉換層等造成不良影響。
相對於此,藉由使自基板10所放出之水分量為10μg/cm2以下,可提高半導體元件(半導體裝置)之初始特性,進一步亦可抑制隨時間經過而劣化。
如上所述,基板10於鋁製基材12之兩個面具有由於鋁之陽極氧化而產生之陽極氧化皮膜14,於陽極氧化皮膜14上具有保護層16。
此種基板10可藉由如下方式而製造:對成為基材12之薄片狀(板狀/膜狀)鋁材之兩個面進行陽極氧化而形成陽極氧化皮膜14,藉由塗佈法或氣相成膜法於兩個陽極氧化皮膜14之表面形成保護層16。
基材12較佳的是高純度之鋁材,特別是鋁含量為99質量%以上為較佳。
藉由提高基材12之純度,可提高陽極氧化皮膜14之絕緣性。特別是藉由使鋁之純度為99質量%以上,可形成具有充分之絕緣性之陽極氧化皮膜14。
基材12包含鋁與不可避免之雜質。不可避免之雜質之大部分含有於鋁原料金屬中。不可避免之雜質若含有於例如鋁純 度為99.7%~99.99%之原料金屬中,則並不損及本發明之效果。
關於不可避免之雜質,例如可含有L.F.Mondolfo著之「鋁合金之結構與性能(Aluminum Alloys:Structure and properties)」(1976年)等中所記載之量的雜質。鋁中所含有之不可避免之雜質例如可例示選自由鋅、鈦、硼、鎵、鎳、鋰、鈹、鈧、鉬、銀、鍺、硒、鈮、鏑、金、鉀、銣、銫、鍶、釔、鉿、鎢、鈮、鉭、鎝(technetium)、錸、釕、鋨、銠、銥、鈀、鉑、銦、鉈、砷、硒、碲、釙、鐠、釤、鋱、鋇、鈷、鎘、鉍、鑭、鈉、鈣、鋯、鉻、釩、磷、硫所構成之群組之1種以上元素,亦可包含0.001ppm~100ppm。
較佳的是鋁中所含之不可避免之雜質為矽、鐵、銅、錳、鋅、鉻、鈦、鉛、鎳、鎵、鋯、釩、鈧、硼、鈉之至少一種元素,其含量較佳的是0質量%~0.008質量%,更佳的是0質量%~0.006質量%,特佳的是0質量%~0.005質量%。
另外,基材12除了鋁以外亦可例外地含有1質量%以上之錳及/或鋰。
此時,較佳的是基材12含有95質量%以上之鋁。亦即,基材12亦可含有1質量%~5質量%之錳及/或鋰,剩餘部分為包含鋁或進一步不可避免之雜質之鋁合金。
基材12含有錳,因此可藉由低能量而形成陽極氧化皮膜14。
陽極氧化皮膜14一般情況下藉由如下方式而製作:將浸漬於 電解液中之鋁作為陽極,以一定時間流入一定電流(恆定電流電解)或者以一定時間施加一定電圧(恆定電圧電解)。於恆定電流電解之情形時,若於鋁中添加錳,則陽極氧化之電壓降低。因此,即使必需之電力少亦可,而能夠以低能量形成陽極氧化皮膜14。另一方面,於恆定電圧電解之情形時,若於鋁中添加錳,則陽極氧化之電流上升,能夠以短時間獲得相同厚度之陽極氧化皮膜。因此,即使必需之電力少亦可,而能夠以低能量進行製造。
而且,藉由添加錳而提高鋁合金之強度。因此,於一面施加張力一面搬送之捲對捲式製造中,亦難以產生不必要之基板之應變等,製造基板時之良率變高。藉此可實現基板10之低成本化。
另外,藉由添加錳而使鋁變得於加熱時難以軟化,難以於陽極氧化皮膜上產生龜裂,從而可提高基板10之絕緣可靠性。
於基材12中,錳之含量(添加量)較佳的是1質量%~5質量%,特別是2質量%~5質量%以下為較佳。
藉由使基材12含有1質量%以上之錳,可適宜獲得添加錳之效果,而可藉由低能量而形成陽極氧化膜14。而且,藉由使基材12之錳含量為5質量%以下,可抑制為了形成半導體元件等而將基板10設為高溫時鋁-錳材部分之軟化,從而可適宜地保持保護層16上所形成之構成半導體元件之各層。
而且,藉由使基材12包含鋰,可與包含錳之情形同樣地藉由低能量形成陽極氧化皮膜14。
於基材12中,鋰之含量(添加量)較佳的是1質量%~5質 量%,特別是2質量%~5質量%以下為較佳。
藉由使基材12含有1質量%以上之鋰,可適宜獲得添加鋰之效果,而可藉由低能量形成陽極氧化膜14。而且,藉由使基材12之鋰含量為5質量%以下,可抑制為了形成半導體元件等而將基板10設為高溫(同前)時之鋁-鋰材部分之軟化,從而可適宜地保持保護層16上所形成之構成半導體元件之各層。
另外,亦可將錳與鋰併用而使用。
基材12之厚度(對薄片狀之鋁進行陽極氧化後之除陽極氧化皮膜14以外之鋁部分之厚度)並無限定,較佳的是5μm~260μm。
藉由使基材12之厚度為5μm以上,可抑制形成半導體元件等時之加熱對基材12造成之影響,可適宜地防止基板10整體軟化。而且,藉由使基材12之厚度為260μm以下,而可穩定地確保適宜之可撓性。
於基材12之兩個面形成陽極氧化皮膜14。如上所述,陽極氧化皮膜14藉由對成為基材12之薄片狀鋁材之兩個面進行陽極氧化而形成。
該陽極氧化皮膜14對基板10上所形成之半導體元件發揮作為絕緣層之作用。
2個陽極氧化皮膜14之種類及厚度可相同亦可不同。
另外,自抑制基板10之翹曲之觀點考慮,較佳的是2個陽極氧化皮膜14之厚度相等。此處,於本發明中,所謂2個陽極氧化 皮膜14之厚度相等是指相對於其中一方之厚度而言,另一方之厚度處於±10%以內之範圍。
另外,於本發明中,2個陽極氧化皮膜14可每個單面分別形成,亦可同時形成兩個面。
於同時形成兩個面之陽極氧化皮膜14之情形時,陽極氧化皮膜14之種類變得相同,而且,一般情況下厚度亦變得相等。
陽極氧化皮膜14通常具有包含多個細孔之多孔質結構。
藉由使陽極氧化皮膜14具有多孔質結構,基板10表現出良好之可撓性。而且,藉由使陽極氧化皮膜14具有多孔質結構,可防止使基板10彎曲之情形時的陽極氧化皮膜14之破損等損傷。
陽極氧化皮膜14之細孔之直徑(diameter)較佳的是4nm~100nm。
藉由使陽極氧化皮膜14之細孔直徑為4nm以上,可防止皮膜之比表面積不必要地變大,從而抑制陽極氧化皮膜14中所含之水分增加。因此,可充分獲得由於後述之保護層16之細孔閉合所帶來之脫水之抑制效果,而可適宜地防止由於水分所引起之半導體元件之性能降低。
而且,於基材12與陽極氧化皮膜14之界面部分生成被稱為障壁層之非多孔質部。該障壁層之厚度大致與細孔直徑之大小成比例關係。因此,藉由使陽極氧化皮膜14之細孔直徑為100nm以下,可防止障壁層不必要地變厚而造成剛性變高,從而獲得可撓性良好之基板10。而且,可防止使基板10彎曲之情形時的陽極 氧化皮膜14之破損等損傷。
另外,陽極氧化皮膜14之細孔直徑可藉由陽極氧化條件之調節而控制。
陽極氧化皮膜14之厚度較佳的是0.5μm~20μm。
藉由使陽極氧化皮膜14之厚度為0.5μm以上,基板10可穩定地確保充分之絕緣性。而且,可於形成半導體元件等時的加熱時防止基材12之影響變大,可適宜地防止基板10整體軟化。
藉由使陽極氧化膜14之厚度為20μm以下,可抑制整體之剛性變高,可穩定地獲得可撓性優異之基板10。
陽極氧化皮膜14可藉由公知之鋁之陽極氧化而形成。
亦即,陽極氧化皮膜14可藉由如下方式而形成陽極氧化膜:將成為基材12之鋁材作為陽極,與陰極一同浸漬於電解液中,於陽極陰極之間施加電壓。
電解液可使用包含硫酸、磷酸、鉻酸、草酸、丙二酸、酒石酸、胺基磺酸、苯磺酸、及醯胺基磺酸等酸之1種或2種以上之酸性電解液。
如上所述,藉由適宜調整電解液之種類、電解液之濃度、液溫、電流密度、電壓、處理時間等陽極氧化條件,可控制前述陽極氧化皮膜14之細孔直徑。
而且,陽極氧化皮膜14可同時形成於基材14之兩個面上,亦可利用遮蔽等而每個單面分別形成。
作為本發明之基板10,陽極氧化皮膜14於室溫(23℃) 下具有壓縮方向c之應變。較佳的是陽極氧化皮膜14具有0.005%~0.25%之壓縮方向c之應變(以下亦稱為『壓縮應變』)。
由於陽極氧化皮膜14具有壓縮應變,因此即使於暴露於高溫下之情形時、或受到彎曲方向之力等之情形時,亦可防止於陽極氧化皮膜14上產生龜裂。因此,基板10可維持高的絕緣性。
特別是藉由具有0.005%以上之壓縮應變,可使壓縮力適宜地作用於陽極氧化皮膜14上,從而獲得良好之抗龜裂性之效果。另一方面,若陽極氧化皮膜14之壓縮應變過大,則存在產生陽極氧化皮膜14之剝離、由於過強之壓縮應變所引起之龜裂的產生或平坦性降低等之情形。相對於此,藉由使壓縮應變為0.25%以下,可適宜地防止該些不良現象。而且,若考慮此方面,則陽極氧化皮膜14之壓縮應變特佳的是0.20%以下。
自先前起,於金屬製基材上形成陽極氧化皮膜14作為絕緣層之半導體裝置用基板中,半導體元件製造時之耐熱性、藉由捲對捲式製造時及作為可撓性基板時之耐彎曲性、經過長時間之耐久性、強度成為課題。
耐熱性之課題起因於:若暴露於高溫下,則陽極氧化皮膜14並不耐金屬製基材之延伸,從而造成陽極氧化皮膜14破斷。其原因在於基材12與陽極氧化皮膜14之熱膨脹係數之差大。
作為基材12之鋁的熱膨脹係數為23ppm/K,其陽極氧化皮膜14之熱膨脹係數為4ppm/K~5ppm/K。因此,於由於熱膨脹係數之差而於延伸量產生差之高溫時,施加陽極氧化皮膜14並 不耐金屬製基材之延伸而造成陽極氧化皮膜破斷之程度之拉伸力。
耐彎曲性之課題起因於:陽極氧化皮膜14並不耐使陽極氧化皮膜14向外側彎曲之情形時所給予之拉應力,從而造成陽極氧化皮膜14破斷。
耐久性、強度之課題起因於:陽極氧化皮膜14並不耐由如下所述之外力干擾而產生之應力變化,從而造成陽極氧化皮膜14破斷。具體之外力干擾存在有:由隨著經過長時間之運轉、停止等所帶來之溫度之上升、降低所造成之基板之熱膨脹、收縮,來自外部之應力,由濕度、溫度、氧化等所帶來之陽極氧化皮膜、半導體層、密封層等之變質、體積變化所帶來之應力等。
相對於此,藉由預先於室溫下對陽極氧化皮膜14施加壓縮方向之應變,可實現具有製造半導體元件時之耐熱性、藉由捲對捲式而製造時及作為可撓性基板時之耐彎曲性、經過長時間之耐久性、強度的陽極氧化皮膜14。
如下所述地說明藉由於室溫下對陽極氧化皮膜14施加壓縮方向之應變而使抗龜裂性提高之理由。此處,以提高耐熱抗龜裂性之機制為例而進行示意性說明,但可推斷於對抗拉伸力而抑制陽極氧化皮膜14之破斷之方面而言,對抗來自彎曲、溫度變化等外部之應力的抗龜裂性之提高總體而言起到完全相同之機制之作用。
通常之陽極氧化皮膜14所具有之內部應變於室溫下具 有0.005%~0.06%左右之拉伸應變。而且,陽極氧化皮膜14之線性熱膨脹係數為5ppm/K左右、鋁之線性熱膨脹係數為23ppm/K,因此於鋁製基材12上之陽極氧化皮膜14之情形時,由於溫度上升而變成以18ppm/K之比例對陽極氧化皮膜14施加拉伸應變。若施加作為陽極氧化皮膜14之破斷極限的0.16%~0.23%之拉伸應變,則產生龜裂。於通常之陽極氧化皮膜14中,該溫度為120℃~150℃。
另一方面,於室溫下,本發明之基板10之陽極氧化皮膜14之內部應變為壓縮應變。此處,陽極氧化皮膜14之線性熱膨脹係數無論皮膜為何種種類均大致為5ppm/K左右,本發明之陽極氧化皮膜14亦為5ppm/K左右。因此,由於溫度上升而變成以18ppm/K之比例對陽極氧化皮膜14施加拉伸應變。陽極氧化皮膜14之破斷極限無論皮膜為何種種類,均推斷為0.16%~0.23%左右,若施加該大小之拉伸應變,則產生龜裂。
於具有較佳之範圍(即於室溫下為0.005%~0.20%)之壓縮應變之陽極氧化皮膜14之情形時,假設以18ppm/K之比例施加拉伸應變,則於170℃~340℃下施加0.16%~0.23%之拉伸應變。因此,即使暴露於高溫下,亦可防止龜裂之產生。
於室溫下具有壓縮方向之應變的陽極氧化皮膜14具體而言可藉由以下所記載之方法而獲得。當然,並不僅僅限定於該些手法。
對陽極氧化皮膜14賦予壓縮方向之應變的方法之一是 於使基材12較室溫之使用狀態更伸長之狀態下,對基材12進行陽極氧化之手法。例如,若可設為於彈性變形之範圍內對拉伸方向賦予拉伸力、或賦予曲率之狀態,則並無特別限定。例如,於使用捲對捲式方式之情形時,可調整搬送時之張力而對基材12賦予拉伸力,或使陽極氧化槽內之搬送路徑之形狀為曲面而對基材12賦予曲率。藉由於此種狀態下進行陽極氧化處理,可獲得室溫(23℃)下之壓縮應變之大小為0.005%~0.20%之陽極氧化皮膜14。
而且,亦存在有以下之手法。使用溫度為50℃~98℃之水溶液而於使基材12較室溫之使用狀態更伸長之狀態下進行陽極氧化,藉此而於恢復至室溫時變化為對陽極氧化皮膜14施加壓縮應變之狀態。於該方法中,陽極氧化中所使用之水溶液之溫度之上限值為100℃左右,因此基材12之伸長量之極限為0.1%。因此,陽極氧化皮膜14之壓縮應變之量亦變為0.1%。由此,於使用溫度為50℃~98℃之水溶液而對陽極氧化皮膜14賦予壓縮應變之情形時,壓縮應變之上限值為0.1%左右。
如上所述地於50℃~98℃之水溶液中進行陽極氧化之情形時,水溶液較佳的是使用包含溫度25℃下之pKa(酸解離常數)為2.5~3.5之酸的水溶液。
另外,亦存在有以下之手法。藉由將形成有陽極氧化皮膜14之基材12升溫至陽極氧化皮膜14並不破損之程度的溫度而實施熱處理(退火處理),藉此而於恢復至室溫時變化為對陽極氧 化皮膜14施加壓縮應變之狀態。其於高溫時陽極氧化皮膜14擴張之狀態下,產生其結構變化而使拉伸應變緩和,隨著於溫度下降時鋁材之收縮而於陽極氧化皮膜14產生壓縮應變。
對陽極氧化皮膜14賦予壓縮應變之熱處理較佳的是於如下條件下進行:加熱溫度為100℃~600℃,保持時間為1秒~100小時。於此情形時,熱處理之加熱溫度為基材12之軟化溫度以下。
藉由使熱處理為100℃以上,可適宜地獲得壓縮化效果。另一方面,若熱處理之加熱溫度過高,則存在由於基材12與陽極氧化皮膜14之熱膨脹係數差而造成陽極氧化皮膜14破損之虞,若設為600℃以下,則可防止此種不良現象。另外,本發明使用鋁作為基材12,因此越是高溫則鋁之軟化程度越高,存在產生基材12變形之虞,因此熱處理之溫度較佳的是300℃以下,更佳的是200℃以下,特佳的是150℃以下。
而且,熱處理即使是一點點時間亦可獲得陽極氧化皮膜14之壓縮化效果。因此,若進行1秒以上之熱處理,則可適宜地對陽極氧化皮膜14賦予壓縮應變。另一方面,熱處理之保持時間若超過100小時而進行,則壓縮化效果飽和,因此上限為100小時。
另外,用以對該陽極氧化皮膜14賦予壓縮應變之熱處理亦可兼為後文所詳述之保護層16之熱處理。
另外,由該熱處理之陽極氧化皮膜14之壓縮化效果並不取決於陽極氧化條件而獲得者。亦即,陽極氧化中所使用之電解液可使用無機酸、有機酸、鹼、緩衝液、該些之混合液等水系 電解液,及有機溶劑、熔鹽等非水系電解液。另外,雖然可藉由該電解液之濃度、電壓、溫度等而控制陽極氧化皮膜14之結構,但於任意之陽極氧化皮膜14中均可藉由熱處理而使陽極氧化皮膜14中所產生之拉伸應變變化為壓縮應變。
另外,該熱處理時之環境無論是於真空中還是於大氣環境中均可同樣地獲得使陽極氧化皮膜14之應變變化為壓縮應變之壓縮化效果。
另外,於本發明中,雖然記載為賦予了壓縮應變之陽極氧化皮膜14,但應變與應力以材料之楊氏模量(Young's modulus)為係數,若為彈性範圍內則處於線性關係。因此,所謂賦予了壓縮應變之陽極氧化皮膜14,作為施加了壓應力之陽極氧化皮膜14亦同義。陽極氧化皮膜14之楊氏模量為50GPa~150GPa。根據該值與前述之較佳之壓縮應變之範圍,較佳之壓應力之範圍如下所述。
於基板10中,於室溫下對陽極氧化皮膜14作用壓縮方向之應力(以下亦稱為壓應力),該壓應力之大小為2.5MPa~300MPa。壓應力之大小較佳的是5MPa~300MPa,更佳的是5MPa~150MPa,特佳的是5MPa~75MPa。
藉由使壓應力為2.5MPa以上,可對陽極氧化皮膜14適宜地作用壓應力,從而獲得良好之抗龜裂性。另一方面,若壓應力過高,則存在產生陽極氧化皮膜14之剝離或龜裂等之情形,藉由使壓應力為300MPa以下,可防止此種不良情況。
而且,如上所述地使用溫度為50℃~98℃之水溶液,於使基材12較室溫之使用狀態更伸長之狀態下對陽極氧化皮膜14賦予壓縮應變之情形時,難以賦予大的壓縮應變。因此,其上限值為150MPa左右。
其次,對陽極氧化皮膜14之應變之測定方法加以說明。
於本發明中,首先於基板10之狀態下測定陽極氧化皮膜之長度。
其次,使基材12溶解而將基材12除去,自基板10取出陽極氧化皮膜14。其後,測定陽極氧化皮膜14之長度。
根據除去該基材12之前後的長度求出應變。
於陽極氧化皮膜14之長度於除去基材12後變長之情形時,對陽極氧化皮膜14賦予壓縮力。亦即,對陽極氧化皮膜14施加壓縮方向之應變。另一方面,於陽極氧化皮膜14之長度於除去基材12後變短之情形時,對陽極氧化皮膜14賦予拉伸力。亦即,對陽極氧化皮膜14施加拉伸方向之應變。
另外,除去基材12之前後的陽極氧化皮膜14之長度亦可為陽極氧化皮膜14之整體之長度,亦可為陽極氧化皮膜14之一部分之長度。
於溶解基材12之情形時,例如可使用氯化銅鹽酸水溶液、氯化汞鹽酸水溶液、氯化錫鹽酸水溶液、碘甲醇溶液等。另外,可根據基材12之組成而適宜選擇用以溶解之溶液。
於本發明中,除了將基材12除去以外,例如亦測定平 面性高之基材12之翹曲、撓曲量,其後僅僅於該基材12之單面形成陽極氧化皮膜14,測定形成陽極氧化皮膜14後之基材12之翹曲、撓曲量。使用形成陽極氧化皮膜14前後的翹曲、撓曲量而換算為應變量。
上述基材12之翹曲、撓曲量例如可藉由使用雷射而光學地精密測量之方法而測定。具體而言可將「表面技術」58,213(2007)及「豐田中央研究所R & D參考」34,19(1999)中所記載之各種測定方法用於基材12之翹曲、撓曲量之測定中。
而且,亦可如下所述地測定陽極氧化皮膜14之應變。於此情形時,首先測定成為基材12之鋁薄膜之長度。其次,於鋁薄膜上形成陽極氧化皮膜14,測定此時之鋁薄膜之長度。根據形成陽極氧化皮膜之前後的鋁薄膜之長度而求出縮小量,進一步換算為應變量。
另外,除了是將基材12除去之方法之以外,亦是於殘存基材12之狀態下測量陽極氧化皮膜14之應變量的方法,因此難以說將基材12之影響完全地排除。相對於此,若為將基材12除去之方法,則可並不受基材12之影響地直接測量陽極氧化皮膜14其自身之應變量。因此,本發明之應變量之測量較佳的是使用可正確地測量陽極氧化皮膜14之應變量的將基材12除去之方法。
而且,陽極氧化皮膜14之內部應力可由陽極氧化皮膜14之楊氏模量與陽極氧化皮膜14中所存在之應變量,根據材料力學之公式而算出。另外,如上所述地求出應變量即可。
另一方面,作為陽極氧化皮膜14之楊氏模量,可於保持基板10之狀態下,對陽極氧化皮膜14,藉由使用壓入試驗機、奈米壓痕儀(nanoindenter)等進行壓頭壓入試驗而求出。
而且,作為陽極氧化皮膜14之楊氏模量,亦可自基板10除去基材12,取出陽極氧化皮膜14,對該取出之陽極氧化皮膜14,藉由使用壓入試驗機、奈米壓痕儀等進行壓頭壓入試驗而求出。
另外,亦可自於鋁等之金屬薄膜上形成有陽極氧化皮膜之試樣或基板10僅僅取出陽極氧化皮膜14,藉由對該取出之陽極氧化皮膜14進行拉伸試驗、或測定動態黏彈性等而求出陽極氧化皮膜14之楊氏模量。
另外,於藉由壓入試驗測量薄膜之楊氏模量之情形時,受到基材12之影響,因此一般情況下必須將壓入深度抑制為薄膜之厚度之3分之一左右以內。因此,為了正確地測量厚度為數十μm左右之陽極氧化皮膜之楊氏模量,較佳的是使用即使壓入深度為數百nm左右亦可測定楊氏模量之奈米壓痕儀而測定楊氏模量。
另外,當然亦可使用上述以外之方法而進行楊氏模量之測定。
於本發明之半導體裝置用基板中,於兩個面所形成之陽極氧化皮膜14之至少一方之表面形成保護層16。於圖示例中,較佳的實施方式是於基材12之兩個面所形成之兩個陽極氧化皮膜14之表面形成保護層16。保護層16是包含含有Si之無孔質氧化物之層(以含有Si之氧化物為主成分的無孔質層)。
本發明之基板10可藉由如上所述地於基材12之兩個面形成 陽極氧化皮膜14而更適宜地抑制基板10之翹曲。藉由抑制該基板10之翹曲,可使生產性及良率提高,進一步可抑制基板上所形成之半導體元件之半導體特性降低。
而且,保護層16閉合多孔質陽極氧化皮膜14之細孔,由此而具有抑制脫水之效果。因此,藉由本發明可抑制由於自基板10所產生之水分所引起之半導體元件例如光電轉換層等之劣化。藉由抑制該特性劣化,可經過長時間而維持高的半導體性能。另外,自減低自基板10所產生之水分量之目的考慮,較佳的是於兩個面所形成之陽極氧化皮膜14之兩個表面形成保護層16。此處,關於製作半導體元件之側的面所形成的保護層16,藉由半導體元件形成面之平坦化或由細孔閉合所致之表面積減低,可形成具有優異之特性的半導體元件。
保護層16是包含含有矽之氧化物的無孔質層。此種保護層16之形成材料可利用各種以氧化矽為主成分之玻璃化合物。此處,保護層16中所使用之材料可較佳地利用:並未進行熱處理而所含水分量為10μg/cm2以下之材料,或者藉由基板之耐熱溫度以下之熱處理而使所含水分量成為10μg/cm2以下之材料。
該材料包含矽-氧鍵,具有網狀結構,因此親水性之官能基少且含水量少。更具體而言可例示四烷氧基矽烷、有機烷氧基矽烷、聚矽氮烷、鹼矽酸鹽等。
此處,若考慮對後述之構成半導體元件之各層、特別是有機薄膜太陽電池或有機EL照明裝置等中所利用之有機半導體 材料之不良影響等,較佳的是保護層16不含鹼金屬。
因此,雖然鹼矽酸鹽是低成本之材料,但較佳的是並不使用。亦即,較佳的是保護層16由鹼成分儘可能低之鹼矽酸鹽、或不含鹼成分之四烷氧基矽烷或有機烷氧基矽烷、聚矽氮烷等而形成。
其中,於保護層16上形成後述之有機薄膜太陽電池之負極或有機EL照明裝置之陰極之情形時,已知鹼金屬鹽使電極與後述之功能層之界面的接觸電阻減低之效果。因此,亦可以提高鹼金屬向電極-功能層界面擴散所帶來之特性為目的,視需要使保護層16含有鹼金屬。
而且,聚矽氮烷與水分反應而變化為氧化矽。因此,若於陽極氧化皮膜14上形成包含聚矽氮烷之保護層16,則可一面消耗陽極氧化皮膜14中所含之水分一面形成保護層16,亦即兼具使基板10中所含之水分量減低之效果。
因此,藉由於保護層16之形成材料中使用聚矽氮烷,即使並不進行熱處理、或者熱處理溫度為比較低之溫度,亦可製作含水量為10μg/cm2以下之基板10,因此可特佳地使用。
保護層16(於兩個面具有之情形時,至少一方之保護層16)較佳的是表面粗糙度Ra(算術平均粗糙度Ra)於10μm見方中為20nm以下。
藉由於表面粗糙度Ra為20nm以下之面形成半導體元件,可形成初始特性良好、且隨時間經過劣化小之半導體元件。亦即,藉由使表面之平坦性變高,可抑制形成面之粗糙度之不良影響所 造成之界面之均一性降低,從而可形成高性能之元件。
因此,較佳的是將利用本發明之基板10之半導體裝置形成於該表面粗糙度Ra為20nm以下之保護層16上。
另外,如圖示例所示,較佳之實施方式是於兩個面具有保護層16之情形時,較佳的是至少假設形成半導體元件之面的保護層16之表面粗糙度Ra為20nm以下。換而言之,於基板10於兩個面具有保護層16、且僅僅其中一方之保護層16之表面粗糙度Ra為20nm以下之情形時,後述之本發明之半導體裝置等較佳的是於表面粗糙度Ra為20nm以下之保護層16上製作半導體元件而構成半導體裝置。
於本發明之基板10中,為了使表面粗糙度Ra減低,較佳的是藉由塗佈法而形成保護層16。
於本發明之基板10中,陽極氧化皮膜14具有多孔質結構。因此,於藉由氣相成膜法而成膜含矽之氧化物之情形時,於膜厚比較薄時,產生於細孔內部之附著,從而難以獲得均一之保護層16。因此較佳的是形成比較厚的保護層16。
相對於此,於藉由塗佈法而成膜含矽之氧化物之情形時,由於塗佈液之表面張力而容易獲得平滑之表面,即使是比較薄之膜厚,亦容易閉合多孔質陽極氧化皮膜之細孔而使表面粗糙度Ra減低。而且,於具有抑制脫氣等功能之情形時,保護層16之厚度比較薄即可,除了減低材料成本以外,亦減低保護層16過厚之情形時之功能降低(後述)之擔憂。一般情況下,藉由塗佈法之成膜 與氣相法相比而言成本低,亦為更適宜地使用塗佈法之優點。
保護層16(於兩個面具有之情形時,至少一方之保護層16)之表面與水之接觸角較佳的是80°以下,更佳的是50°以下,特佳的是20°以下。
若與水之接觸角變大,則基板10(保護層16)與半導體元件之界面之密接性降低,容易產生剝離等而造成元件性能降低。相對於此,藉由使保護層16之表面之接觸角為80°以下,可穩定地確保基板10與半導體元件之界面之密接性。
因此,利用本發明之基板10的半導體裝置較佳的是形成於其表面與水之接觸角為80°以下之保護層16上。
另外,保護層16與水之接觸角藉由公知之方法而調整即可。
而且,與前文同樣地如圖示例所示那樣,於兩個面具有保護層16作為較佳之實施方式之情形時,較佳的是至少假定形成半導體元件之面的保護層16之表面與水之接觸角為80°以下。換而言之,於基板10於兩個面具有保護層16、且僅僅其中一方之保護層16與水之接觸角為80°以下之情形時,後述之本發明之半導體裝置等較佳的是於與水之接觸角為80°以下之保護層16上製成半導體元件而構成半導體裝置。
保護層16之厚度較佳的是陽極氧化皮膜14之細孔直徑以上或20nm以上、且為1μm以下。
藉由使保護層16之厚度為陽極氧化皮膜14之細孔直徑以上或20nm以上,可充分閉合陽極氧化皮膜14之細孔,適宜地抑制 自該細孔脫水(脫氣)。其結果,藉由氣相成膜法於基板10(保護層16)上形成構成半導體元件之各層等時,可於使真空度充分降低之狀態下形成高品質之層。而且,於半導體裝置之使用中可抑制自基板10放出水分,因此可防止由於水分之影響而產生半導體元件性能降低等問題。
另外,藉由使保護層16之厚度為陽極氧化皮膜14之細孔直徑以上或20nm以上,可使基板10之表面充分平坦化,從而減小表面粗糙度Ra。因此,可使基板10上所形成之構成半導體元件之各層適宜地均一化,實現電極-半導體界面之電阻值之減低、抑制半導體之pn接合缺陷之產生等,從而製作特性良好之半導體元件。
另外,藉由使保護層16之厚度為陽極氧化皮膜14之細孔直徑以上或20nm以上,於藉由塗佈法而於基板10上形成構成半導體元件之各層時,可防止於細孔內部浸入塗佈液。因此,即使是使用酸性或鹼性塗佈液之情形,亦可防止陽極氧化皮膜14之部分性溶解、或由此而引起之絕緣性之降低或剝離。
藉由使保護層16之厚度為1μm以下,可防止保護層16之剛性不必要地變高,可獲得可撓性優異之基板10。
而且,藉由使保護層16之厚度為1μm以下,可於使基板10彎曲時防止保護層16破損或皸裂。另外,於藉由液相法形成保護層16時,可防止由於隨著溶劑乾燥所帶來之收縮而造成於保護層16產生龜裂或者產生剝離。
另外,於如圖示例所示那樣於兩個面具有保護層16之情形時,2個保護層16之組成及厚度可相同亦可不同。
自抑制基板10翹曲之方面考慮,較佳的是兩個保護層16之厚度相等。亦即,於本發明中,較佳的是兩個面之陽極氧化皮膜14之厚度相等,且於兩個面具有保護層16,另外兩個面之保護層16之厚度相等。
此處,於本發明中,所謂2個保護層10之厚度相等是指相對於其中一方之厚度而言,另一方之厚度處於±10%以內之範圍。
此種保護層16可藉由公知之包含矽化合物之層(薄膜/皮膜)之成膜方法而形成。
作為一例,可例示:調整以四烷氧基矽烷等成為保護層16之化合物為主成分之塗佈液(塗料),將該塗佈液塗佈於陽極氧化皮膜14之表面的塗佈法或溶膠凝膠法之形成方法。
塗佈液之塗佈方法可利用各種公知之方法。其中,藉由利用浸塗,一般情況下可於兩個面同時形成保護層16,自生產性之方面而言較佳。而且,藉由利用浸塗,一般情況下亦可使兩個保護層16之厚度相等。
於塗佈塗佈液後,亦可視需要而進行熱處理。
熱處理之溫度較佳的是低於基材12之耐熱溫度,較佳的是400℃以下,更佳的是300℃以下,特佳的是200℃以下。
一般情況下,越於高溫下進行熱處理,越促進自材料之脫水,所含水分量越減低,但自與基板之耐熱溫度之關係考慮,熱處理 溫度存在上限。
而且,熱處理之時間根據保護層16之形成材料等而適宜設定即可,通常為1分鐘~100分鐘左右。
或者亦可藉由如下方法而形成保護層16:使用所形成之保護層16之材料作為靶之濺鍍、使用藉由反應而形成保護層16之成分作為原料氣體的電漿化學氣相沈積法(chemical vapor deposition,CVD)、使用所形成之保護層16之材料作為成膜材料的真空蒸鍍等氣相成膜法(氣相堆積法/真空成膜法)。
另外,保護層16可同時形成於兩個面之陽極氧化皮膜14之表面,亦可利用遮蔽等而每個單面地形成於陽極氧化皮膜14之表面。
本發明之半導體裝置是於此種本發明之基板10之表面形成各種半導體元件而成者。另外,於本發明之半導體裝置中,基板10於兩個面具有保護層16之情形時,於至少一方之保護層16之表面形成半導體元件。另一方面,基板10僅僅於單面具有保護層16之情形時,本發明之半導體裝置於保護層14之表面形成半導體元件。
於本發明之半導體裝置中,亦可於基板10之表面串列及/或並列地積體化有多個半導體元件而形成。
作為半導體裝置,具體而言可例示太陽電池、自發光顯示裝置、調光型照明裝置等作為一例。
如上所述,本發明之基板10具有高的可撓性,另外翹 曲少,且水分放出量(脫氣量)亦少。
因此,利用本發明之基板10之本發明之半導體裝置獲得除了良好之可撓性以外,亦具有高的特性之半導體裝置。特別是於將本發明之半導體裝置利用於有機薄膜太陽電池中之情形時,可製作表現出高的光電轉換效率、且具有高的可撓性之太陽電池。
而且,於藉由密封而構成模組之情形時,隨時間經過自基板之脫水極其少,因此基本上並不產生半導體元件之劣化。因此,特別是於有機薄膜太陽電池中,光電轉換層並不隨時間經過而劣化,因此可經過長時間而維持高的轉換效率。另外,於其他半導體裝置中,例如透明電極中所使用之氧化鋅亦不隨時間經過而劣化,因此可經過長時間而維持高的特性。
於圖2中概念性地表示於有機薄膜太陽電池中利用本發明之半導體裝置之一例。
圖2中所示之有機薄膜太陽電池20(有機薄膜太陽電池元件20)是使用有機半導體材料而形成有光電轉換層(光吸收層)者,是於前述之包含基材12、陽極氧化皮膜14及保護層16之本發明之基板10之一面順次積層下部電極24、光電轉換層26、上部電極28、密封層30及阻氣膜32而成者。而且,圖示例之太陽電池20具有與上部電極28接觸、成為輔助金屬配線之匯流排電極34作為較佳之實施方式。
該有機薄膜太陽電池20(以下稱為太陽電池20)除了使用本發明之基板10以外,基本上與公知之有機薄膜太陽電池相同。
而且,亦包含後述之電子傳輸層或電洞傳輸層等並未圖示之層,形成太陽電池之各層可為單層亦可包含多層。
另外,圖示例之太陽電池20於本發明之基板10上僅僅顯示1個構成太陽電池之元件。
然而,本發明並不限定於此,亦可串列及/或並列地積體化多個元件。或者,本發明之半導體裝置亦可為串列及/或並列地積體化有多個半導體裝置者。另外,於此時,所積體之多個元件及半導體裝置可相同亦可不同。
關於此方面,後述之調光型照明裝置或自發光顯示裝置、以及除此以外之本發明之半導體裝置亦相同。
於太陽電池20中,於基板10上形成下部電極24。
作為形成下部電極24之材料,可自公知之電極材料中適宜選擇。於下部電極24作為負極而發揮功能之情形時,可較佳地使用鎂、鋁、鈣、鈦、鉻、錳、鐵、銅、鋅、鍶、銀、銦、錫、鋇、鉍等金屬或該些之合金。
另一方面,於下部電極24作為正極而發揮功能之情形時,可較佳地使用鉻、鈷、鎳、銅、鉬、鈀、銀、鉭、鎢、鉑、金等金屬或該些之合金、透明導電性氧化物(TCO)、聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯等導電性聚合物。適於下部電極24之導電性聚合物層於日本專利特開2012-43835號公報有所詳細揭示,較佳的是聚噻吩衍生物,更佳的是聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸(PEDOT-PSS)。該些金屬、TCO、導電性聚合物可僅僅使用1種,亦可混合或積 層2種以上。
另外,於將後述之電子傳輸層或電洞傳輸層設於下部電極24上之情形時,下部電極24形成材料並不限定於該些材料。
藉由公知之方法形成下部電極24即可。
例如,藉由考慮與前述形成材料之適合性而自利用塗佈或印刷之濕式成膜法,利用真空蒸鍍法、濺鍍法、離子鍍敷(ion plating)法等物理性氣相成膜法(物理氣相沈積(Physical Vapor Deposition,PVD)法)或各種CVD法之乾式成膜法等中適宜選擇之方法形成即可。
形成下部電極24時之圖案化藉由公知之方法進行亦可。亦即,可藉由利用光微影等之化學性蝕刻而進行,亦可藉由利用雷射等之物理性蝕刻而進行,亦可重疊陰影遮罩(shadow mask)而進行真空蒸鍍或濺鍍等,亦可藉由剝離法(Lift-off method)或印刷法而進行。
下部電極24之厚度可根據其構成材料而適宜選擇,無法一概地規定,但自導電性之觀點考慮,通常為0.01μm~10μm左右,較佳的是0.05μm~1μm。
於下部電極24上形成光電轉換層26。
光電轉換層26是選自高效率地表現光電轉換過程之材料而構成,所述光電轉換過程是在太陽光等可見光作用下而生成激子(電子-電洞對)後,該激子解離為電子與電洞,電子向負極側傳輸,電洞向正極側傳輸。於製成有機薄膜太陽電池之情形時,形成包 含含有有機材料之供電子區域(donor,施體)之光電轉換層,自轉換效率之觀點考慮,可適宜使用塊材異質接面(bulk heterojunction)型之光電轉換層26(以下亦稱為「塊材異質層」)。
塊材異質層是供電子材料(施體)與吸電子材料(aceptor,受體)混合而成之有機光電轉換層。供電子材料與吸電子材料之混合比可以轉換效率變得最高之方式而進行調整,通常以質量比計而言,選自10:90~90:10之範圍。此種混合層之形成方法例如可使用共蒸鍍法。或者亦可藉由使用雙方之有機材料所共用之溶劑而進行溶劑塗佈而製作。
塊材異質層之膜厚較佳的是10nm~500nm,特佳的是20nm~300nm。
供電子材料(亦稱為施體或電洞傳輸材料)是其最高佔據分子軌道(highest occupied molecular orbital,HOMO)水準為4.5eV~6.0eV之π電子共軛系化合物。
具體而言可例示使各種芳烴(例如噻吩、咔唑、茀、矽茀、噻吩并吡嗪、噻吩并苯并噻吩、二噻吩并矽雜環戊二烯、喹噁啉、苯并噻二唑、噻吩并噻吩等)偶合而成之共軛系聚合物、伸苯基伸乙烯基系聚合物、卟啉類、酞菁類等。除此以外,亦可適用「化學參考(Chemical Reviews)」第107卷、第953頁~第1010頁(2007年)中記載為電洞傳輸材料(Hole-Transporting Materials)之化合物群組或「美國化學學會會刊(Journal of the American Chemical Society)」第131卷、第16048頁(2009年)中所記載之卟啉衍生 物。
該些材料中,特佳的是使選自由噻吩、咔唑、茀、矽茀、噻吩并吡嗪、噻吩并苯并噻吩、二噻吩并矽雜環戊二烯、喹噁啉、苯并噻二唑、噻吩并噻吩所構成之群組的結構單元偶合而成之共軛系聚合物。具體例可列舉:聚-3-己基噻吩(P3HT)、聚-3-辛基噻吩(P3OT)、「美國化學學會會刊(Journal of the American Chemical Society)」第130卷、第3020頁(2008年)中所記載之各種聚噻吩衍生物、「先進材料(Advanced Materials)」第19卷、第2295頁(2007年)中所記載之PCTBT、「美國化學學會會刊(Journal of the American Chemical Society)」第130卷、第732頁(2008年)中所記載之PCDTQx、PCDTPP、PCDTPT、PCDTBX、PCDTPX、「自然光學(Nature Photonics)」第3卷、第649頁(2009年)中所記載之PBDTTT-E、PBDTTT-C、PBDTTT-CF、「先進材料(Advanced Materials)」第22卷、第E135頁~第E138頁(2010年)中所記載之PTB7等。
吸電子材料(亦稱為受體或電子傳輸材料)是其最低未佔分子軌道(lowest unoccupied molecular orbital,LUMO)水準為3.5eV~4.5eV之π電子共軛系化合物。
具體而言可列舉富勒烯及其衍生物、伸苯基伸乙烯基系聚合物、萘四羧酸醯亞胺衍生物、苝四羧酸醯亞胺衍生物等。該些中較佳的是富勒烯衍生物。富勒烯衍生物之具體例可列舉C60、苯基-C61-丁酸甲酯(於文獻等中被稱為PCBM、[60]PCBM、或PC61BM 之富勒烯衍生物)、C70、苯基-C71-丁酸甲酯(於眾多之文獻等中被稱為PCBM、[70]PCBM、或PC71BM之富勒烯衍生物)、及「先進功能材料(Advanced Functional Materials)」第19卷、第779頁~第788頁(2009年)中所記載之富勒烯衍生物、「美國化學學會會刊(Journal of the American Chemical Society)」第131卷、第16048頁(2009年)中所記載之富勒烯衍生物SIMEF、「美國化學學會會刊(Journal of the American Chemical Society)」第132卷、第1377頁(2010年)中所記載之富勒烯衍生物ICBA等。
於光電轉換層26上形成上部電極28。
上部電極28為了使光入射至光電轉換層,較佳的是藉由透明導電膜而形成。透明導電膜例如可列舉金屬、金屬氧化物、導電性聚合物、該些之混合物或積層結構等。具體例可列舉氧化錫、氧化鋅、氧化銦、氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦鎢(IWO)等TCO、作為前述下部電極24而列舉之金屬及金屬合金之超薄膜、聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯等導電性聚合物等。作為TCO之材料而言特佳的是ITO、IZO、氧化錫、摻銻氧化錫(ATO)、摻氟氧化錫(FTO)、氧化鋅、摻銻氧化鋅(AZO)、摻鎵氧化鋅(GZO)之任意材料。
藉由公知之方法而形成上部電極28即可。例如,藉由考慮與前述形成材料之適合性而自利用塗佈或印刷之濕式成膜法,利用真空蒸鍍法、濺鍍法、離子鍍敷法等PVD法或CVD法之乾式成膜法等中適宜選擇之方法形成即可。
形成上部電極時之圖案化藉由公知之方法進行亦可。亦即,可藉由利用光微影等之化學性蝕刻而進行,亦可藉由利用雷射等之物理性蝕刻而進行,亦可重疊陰影遮罩而進行真空蒸鍍或濺鍍等,亦可藉由剝離法或印刷法而進行。
上部電極28之厚度可根據其形成材料而適宜選擇,無法一概地規定。另外,自導電性之觀點考慮,通常為0.01μm~10μm左右,較佳的是0.05μm~1μm。
作為本發明之太陽電池20,亦可下部電極26及上部電極28之任一者為正極,另一方為負極。
另外,於本發明之太陽電池20中,亦可於光電轉換層26與負極之間設置包含電子傳輸材料之電子傳輸層。
可於電子傳輸層中使用之電子傳輸材料可列舉前述之光電轉換層26中所列舉之吸電子材料、及於「化學參考(Chemical Reviews)」第107卷、第953頁~第1010頁(2007年)中記載為電子傳輸及電洞阻擋材料(Electron-Transporting and Hole-Blocking Materials)之化合物。各種金屬氧化物亦可較佳地用作穩定性高的電子傳輸層材料,例如可列舉氧化鋰、氧化鎂、氧化鋁、氧化鈣、氧化鈦、氧化鋅、氧化鍶、氧化鈮、氧化釕、氧化銦、氧化鋅、氧化鋇。該些中更佳的是比較穩定之氧化鋁、氧化鈦、氧化鋅。
電子傳輸層之膜厚通常為0.1nm~500nm左右,較佳的是0.5nm~300nm。
電子傳輸層可藉由利用塗佈等之濕式成膜法、利用蒸鍍或濺鍍等PVD法之乾式成膜法、轉印法、印刷法等之任意者而適宜地形成。
而且,於本發明之太陽電池20中,亦可於光電轉換層26與正極之間設置包含電洞傳輸材料之電洞傳輸層。
可於電洞傳輸層中使用之電洞傳輸材料可列舉前述光電轉換層26中所例示之供電子材料。前述下部電極24中所列舉之導電性聚合物作為穩定之電洞傳輸材料而言亦較佳。各種金屬氧化物亦可用作穩定性高的電洞傳輸層材料,例如較佳的是氧化釩、氧化鉬、氧化鎢。
電洞傳輸層之膜厚通常為0.1nm~500nm左右,較佳的是0.5nm~300nm。
電洞傳輸層可藉由利用塗佈等之濕式成膜法、利用蒸鍍或濺鍍等PVD法之乾式成膜法、轉印法、印刷法等任意者而適宜地形成。
另外,於本發明之太陽電池20中,亦可於光電轉換層26與負極之間以0.1nm~5nm之厚度插入鹼金屬或鹼土金屬之氟化物、氧化物等之介電質層。該介電質層亦可視為一種電子注入層。
介電質層例如可藉由利用塗佈等之濕式成膜法或利用蒸鍍等PVD法之乾式成膜法而形成。
而且,本發明之太陽電池20除了該些層以外,亦可視 需要包含電洞注入層、電子阻擋層、電子注入層、電洞阻擋層、激子擴散防止層等輔助層。
另外,於本發明中,於下部電極24與上部電極28之間所形成之光電轉換層26(塊材異質層)、電洞注入層、電洞傳輸層、電子阻擋層、電子注入層、電子傳輸層、電洞阻擋層、激子擴散防止層等傳輸電子或電洞之層統稱為「功能層」。
於下部電極24與上部電極28之間所存在之光電轉換層26等功能層之膜厚小、及/或下部電極24之膜厚大之情形時,產生功能層無法完全包覆下部電極24之外緣之階差的缺陷(龜裂、針孔等)而存在上部電極28與下部電極24接觸甚至短路之虞,較佳的是於下部電極24之周圍設置平坦化層或隔板。平坦化層或隔板可較佳地使用後述之構成阻氣層之材料,特別是可使用氮化矽、氧化矽、氮氧化矽等無機材料、或(甲基)丙烯酸酯等之聚合物。
於上部電極28上可視需要而形成密封層30(密封劑)。
密封層30是用以防止水或氧等使光電轉換層26(光電轉換材料)劣化之物質滲入至光電轉換層26之層。密封層30可為單層亦可為多層構成。
密封層30之形成材料可列舉氧化鎂、氧化鋁、氧化矽(SiOx)、氧化鈦、氧化鍺、氧化釔、氧化鋯、氧化鉿等金屬氧化物,氮化矽(SiNx)等金屬氮化物,氮氧化矽(SiOxNy)等金屬氮氧化物(金屬氧氮化物),氟化鋰、氟化鎂、氟化鋁、氟化鈣等金屬氟化物,金剛石狀碳(DLC)等無機材料。
而且,密封層30之形成材料亦可利用有機材料。有機材料可列舉聚醯亞胺、聚乙烯、聚對二甲苯、聚乙烯醇、聚丙烯等聚合物,丙烯酸樹脂、矽酮樹脂、脲樹脂、氟樹脂。該些中較佳的是金屬之氧化物、氮化物、氮氧化物或DLC,特佳的是矽、鋁之氧化物、氮化物、氮氧化物。
密封層之形成方法並無限定,例如可適用真空蒸鍍法、濺鍍法、離子鍍敷法、電漿聚合法等PVD法,或包含原子層堆積法(ALD法或ALE法)之各種CVD法、塗佈法、印刷法、轉印法。
於上部電極28或密封層30上設置阻氣膜32。
阻氣膜32是與密封層30同樣地用以防止水或氧等使光電轉換層26(光電轉換材料)劣化之物質浸入至光電轉換層26而設置。
阻氣膜例如可例示於聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)膜或聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate,PEN)膜上將作為密封層30而於前文所例示之材料成膜為阻氣層的構成。該些可為純物質,亦可為包含多種組成之混合物或梯度組成。該些中較佳的是矽或鋁之氧化物、氮化物、氮氧化物。
阻氣層可為單層亦可為多層。可為有機材料層與無機材料層之積層,亦可為多個無機材料層與多個有機材料層之交互積層。有機材料層若具有平滑性則並無特別限制,可較佳地利用包含(甲基)丙烯酸酯之聚合物之層等。無機材料層較佳的是前述之保護 層材料,特佳的是矽、鋁之氧化物、氮化物、氮氧化物。
無機材料層之厚度並無限定,每1層通常為5nm~500nm,較佳的是10nm~200nm。無機材料層亦可為包含多個子層(sublayer)之積層結構。於此情形時,各子層可為相同之組成亦可為不同之組成。而且,亦可為如美國專利申請公開2004/0046497號說明書中所揭示那樣與包含聚合物之有機材料層之界面並不明確,組成於膜厚方向上連續地變化之層。
另外,阻氣膜32藉由如下公知之方法設置即可:使用透明接著劑之接著、經由各種密封劑材料於密封層30上進行之熱融著、真空加熱層壓等。
而且,阻氣膜32較佳的是以PET膜等支撐體成為外側(密封層30之相反側、亦即阻氣層成為內側)之方式設置於密封層30上。
於阻氣膜32之外側(密封層30之相反側)亦可視需要具有表面功能層。表面功能層例如可列舉消光劑層、抗反射層、硬塗層、防霧層、防污層、易接著層等。除此以外,關於表面功能層,於日本專利特開2006-289627號公報中有所詳細記載。
於圖示例之太陽電池20中,較佳的實施方式是於上部電極28上形成匯流排電極34。
為了提高太陽電池20之光電轉換效率,較佳的是使上部電極28變薄而提高透光性。若於其反面使上部電極28變薄,則存在無法獲得充分之導電性之情形。
匯流排電極34是用以避免此種不良現象之輔助金屬配線,是用以使上部電極28變薄而獲得良好之光電轉換效率、且確保充分之導電性者。
作為形成匯流排電極34之金屬材料之例子,可列舉鋁、鉻、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鉬、銦、錫、鎢、銀、鉑、金等。可較佳地利用該些中之鋁、鎳、銅、鋅、銀、金等低電阻金屬。
匯流排電極34之圖案形狀並無限定,自透光性及導電性之觀點考慮,較佳的是網眼狀者(網眼圖案電極)。網眼圖案並無特別限制,可使用正方形、長方形、菱形等格子狀,條紋狀(stripe)、蜂窩狀、或曲線之組合。
該些網眼設計可以開孔率(透光率)與表面電阻(導電率)成為所期望之值之方式進行調整。於製成此種網眼圖案之匯流排電極之情形時,網眼之開孔率通常為70%以上,較佳的是80%以上,更佳的是85%以上。開孔率越大越佳,但現實中成為95%以下。
匯流排電極34之厚度並無特別限制,通常較佳的是0.02μm~20μm,更佳的是0.1μm~10μm。
作為匯流排電極34之網眼圖案中之線寬,自透光性與導電性之觀點考慮,俯視之線寬較佳的是0.001mm~1mm,更佳的是0.005mm~0.5mm。
匯流排電極34之網眼圖案中之間距小(網眼細)之情況於太陽電池之特性上而言有利。然而,若間距小,則透光率降低,因 此選擇折衷點。間距對應於金屬細線之線寬而變化,俯視之間距較佳的是0.05mm~30mm,更佳的是0.1mm~20mm,進一步更佳的是0.2mm~10mm。
匯流排電極34之形成方法並無特別限制,可適宜使用公知之形成方法。例如可列舉:將預先製作之網眼圖案金屬貼合於支撐體表面之方法,將導電材料塗佈為網眼圖案之方法,使用蒸鍍或濺鍍等PVD法而於整個面形成導電膜之後進行蝕刻而形成網眼圖案之導電膜的方法,藉由絲網印刷、噴墨印刷等各種印刷法而塗佈網眼圖案之導電材料的方法,使用陰影遮罩藉由蒸鍍或濺鍍而於基材表面直接形成網眼圖案之金屬輔助配線的方法,日本專利特開2006-352073號公報、日本專利特開2009-231194號公報等中所記載之使用鹵化銀感光材料之方法等。
另外,於本發明中,僅僅對應於上部電極28而設置匯流排電極,因此並無限定。
亦即,本發明之太陽電池亦可如圖3所示之太陽電池36那樣,除了用以確保上部電極28之導電率之匯流排電極34以外,亦包含用以確保下部電極24之導電率之匯流排電極38。
圖4是概念性地表示將本發明之半導體裝置利用於調光型照明裝置中之一例。
圖4中所示之調光型照明裝置40(以下稱為照明裝置40)是利用所謂之有機EL材料(有機電致發光材料)作為發光層之照明裝置,於前述之包含基材12、陽極氧化皮膜14及保護層16之本 發明之基板10之一個面順次積層陽極42、電洞注入層46、電洞傳輸層48、發光層50、電子傳輸層52、電子注入層54及陰極56而成者。或者亦可於基板10之一個面逆向順次積層陰極、電子注入層、電子傳輸層、發光層、電洞傳輸層、電洞注入層及陽極。
該照明裝置40亦是除了使用本發明之基板10以外,基本上與公知之利用有機EL材料之照明裝置同樣者。
因此,本發明之照明裝置(自發光顯示裝置)除了該些層以外,亦可包含公知之使用有機EL之照明裝置中所利用之各種層。
陽極42是對發光層50供給電洞之電極。
陽極42若具有上述功能,則可利用:利用有機EL材料之照明裝置(顯示器)中所利用之各種材料、或於前述(有機薄膜)太陽電池20中作為正極而發揮功能之下部電極24之材料。而且,亦可利用碘化銅或硫化銅等。
陽極42之形成方法並無限定,根據形成材料,根據形成材料等,藉由塗佈法、濺鍍或真空蒸鍍等氣相成膜法等公知之方法形成即可。
而且,於視需要對陽極42進行圖案化時,藉由使用遮罩之方法、利用光微影之方法、利用雷射等之加工等公知之方法進行即可。
電洞注入層46及電洞傳輸層48是具有自陽極42或陽極42側接受電洞而傳輸至陰極56側之功能的層。
電洞注入層46及電洞傳輸層48若具有上述功能,可利用於 利用有機EL材料之照明裝置(顯示器)中所利用之各種材料。作為一例,可例示吡咯衍生物、咔唑衍生物、三唑衍生物、噁唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物等。
電洞注入層46及電洞傳輸層48之形成方法並無限定,根據形成材料,根據形成材料等,藉由塗佈法、濺鍍或真空蒸鍍等氣相成膜法等公知之方法形成即可。
發光層50是使用有機EL材料之發光層,至少包含主體材料及磷光發光材料。
而且,主體材料至少包含第1主體材料及第2主體材料。
第1主體材料及第2主體材料可利用有機EL材料中所使用之各種材料,例如可列舉電子傳輸性主體材料、電洞傳輸性主體材料等。
電子傳輸性主體材料例如可例示吡啶、嘧啶、三嗪、咪唑、吡唑、三唑、噁唑、噁二唑、茀酮、蒽醌二甲烷、蒽酮、聯苯醌、二氧化噻喃、碳二醯亞胺、亞茀基甲烷、二苯乙烯吡嗪、經氟取代之芳香族化合物、唑衍生物、吖嗪衍生物、金屬錯合物等。
而且,電洞傳輸性主體材料較佳的是吲哚衍生物、咔唑衍生物、氮雜吲哚衍生物、氮雜咔唑衍生物、芳香族三級胺化合物、噻吩衍生物,可例示於分子內具有吲哚骨架、咔唑骨架、氮雜吲哚骨架、氮雜咔唑骨架、或芳香族三級胺骨架者。
磷光發光材料可例示包含過渡金屬原子、鑭系原子之錯合物等。
過渡金屬原子可例示釕、銠、鈀、鎢、錸、鋨、銥、鉑等。鑭系原子例如可例示鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、餾等。
具體的配位基例如可例示鹵素配位基、芳香族碳環配位基、含氮雜環配位基、二酮配位基、羧酸配位基、醇鹽配位基、一氧化碳配位基、異腈配位基、氰基配位基等。
發光層50之形成方法並無限定,根據形成材料,藉由塗佈法、濺鍍或真空蒸鍍等氣相成膜法等公知之方法形成即可。
而且,形成發光層50後,視需要亦可以前述第1主體材料之改質等為目的而進行發光層50之加熱處理(退火)。
電子傳輸層52及電子注入層54是具有自陰極56或陰極56側接受電子而傳輸至陽極42側之功能的層。
電子傳輸層52及電子注入層54若具有上述功能,則可利用:於利用有機EL材料之照明裝置中所利用之各種材料。作為一例,可例示喹啉衍生物、噁二唑衍生物、三唑衍生物、啡啉衍生物、苝衍生物、吡啶衍生物、嘧啶衍生物、喹噁啉衍生物、聯苯醌衍生物、經硝基取代之茀衍生物等。
電子傳輸層52及電子注入層54之形成方法並無限定,根據形成材料,根據形成材料等,藉由塗佈法、濺鍍或真空蒸鍍等氣相成膜法等公知之方法形成即可。
陰極56是於發光層50中注入電子之電極。
陰極56若具有上述功能,則可利用:於利用有機EL材料之 照明裝置中所利用之各種材料、或於前述太陽電池20中作為負極而發揮功能之下部電極24之材料。作為一例,可例示鋰或鈉等鹼金屬,錳或鈣等鹼土金屬,銦或鐿等稀土類,除此以外可例示金、銀、鋁等金屬。
該些材料可單獨使用1種,但自兼顧穩定性與電子注入性之觀點考慮,較佳的是將2種以上適宜地併用。
陰極56之形成方法並無限定,根據形成材料等,藉由塗佈法、濺鍍或真空蒸鍍等氣相成膜法等公知之方法形成即可。
而且,於對陰極56進行圖案化時,視需要藉由使用遮罩之方法、利用光微影之方法、利用雷射等之加工等公知之方法進行即可。
本發明之照明裝置40除了圖示之層以外,亦可包含利用有機EL之照明裝置所具有之各種層。
作為一例,亦可包含電子阻擋層,所述電子阻擋層防止自陰極56側傳輸至發光層50之電子穿過陽極42側。此種電子阻擋層通常設為於陽極側與發光層所鄰接之有機化合物層。
照明裝置40亦可視需要藉由密封層而對整體進行保護。
形成密封層之材料並無特別限定,若為具有抑制水分或氧等促進元件劣化者進入至元件內之功能者,則可利用各種材料,例如可較佳地利用前述太陽電池20中所例示之密封層30之形成材料。
另外,照明裝置40亦可視需要使用前述之阻氣膜32或 密封容器對整體進行密封。而且,於密封容器與照明裝置40之間的空間中亦可封入水分吸收劑或惰性液體。
水分吸收劑例如可例示氧化鋇、氧化鈉、氧化鉀、氧化鈣等。而且,惰性液體可例示石蠟類、液態石蠟類、氟系溶劑、氯系溶劑、矽油等。
於將本發明之半導體裝置利用於自發光顯示裝置(有機電致發光顯示器)中時,於該照明裝置40中,例如對應各個畫素對陽極42或陰極56進行圖案化而製成各畫素之畫素電極,與各個畫素電極連接而設置開關電路即可。
另外,開關電路可利用公知之各種薄膜(Thin Film Transistor,TFT)。作為一例,可適宜地利用非晶矽(a-Si)、低溫多晶矽(p-Si)、微晶矽(μc-Si)、氧化銦鎵鋅(Indium gallium zinc oxide,IGZO)等氧化物半導體、有機半導體等之薄膜電晶體。
本發明之基板10等本發明之半導體裝置用基板除了太陽電池、調光型照明裝置、自發光顯示裝置等半導體裝置以外,亦可適宜地利用於各種用途中。
作為其適宜之一例,可例示:除了前述之可撓性高、翹曲少、水分放出量(脫氣量)少之特性以外,亦發揮高的光反射、使用本發明之半導體裝置用基板的柔性之反射型液晶顯示裝置。
於圖5(A)中概念性表示利用本發明之半導體裝置用基板的本發明之反射型液晶顯示裝置之一例。
圖5(A)中所示之反射型液晶顯示裝置60(以下亦稱為液晶 顯示裝置60)是於前述之包含基材12、陽極氧化皮膜14及保護層16之本發明之基板10之一個面順次積層下部透明電極62、液晶層64、上部透明電極68、偏光板70及彩色濾光片72而成者。
於本發明之基板10中,保護層16基本上與玻璃相同。因此,本發明之基板10雖然具有柔性,但可與通常之反射型液晶顯示裝置中所使用之玻璃基板同樣地對待。
如圖5(C)所示,通常之(反射型)液晶顯示裝置100於玻璃基板102上順次積層反射層104、第1偏光板106、下部透明電極108、液晶層110、上部透明電極112、第2偏光板114及彩色濾光片116而構成。
此處,作為本發明之基板10,基材12(鋁)與陽極氧化皮膜14之界面之光反射性非常高,可將該界面用作反射層。因此,利用本發明之基板10之液晶顯示裝置60具有如下之優點:無需另外設置圖5(C)中所示之通常之液晶顯示裝置100中所必需的反射層104。
而且,如日本專利特開平8-201802號公報等所示,於反射型液晶顯示裝置中,將反射層設為鏡面反射板(正反射板),可使光自偏光板側射入,藉由反射板對光進行反射而通過偏光板2次,因此可不需要液晶層與反射層(反射界面)之間所配置之偏光板。
於本發明之基板10中,成為光反射面之基材12與陽極氧化皮膜14之界面為平滑之金屬/氧化物界面,反射光之漫反射成分 少,幾乎成為正反射成分。因此,利用本發明之基板10的液晶顯示裝置60亦具有如下之優點:可不需要於圖5(C)中所示之通常之液晶顯示裝置100中所必需的反射層104與液晶層110之間的偏光板106。
如上所述,利用本發明之基板10的液晶顯示裝置60之柔性優異。
此處,於液晶顯示裝置60中,液晶層64與反射層之間的厚度基本上成為陽極氧化皮膜14與保護層16與下部透明電極62之厚度之和。該些層均為固體。因此,於利用本發明之基板10之液晶顯示裝置60中亦具有如下之優點:即使利用柔性而彎折,該層間之厚度亦無變化,因此亦可抑制彎折時偽色之產生。
於液晶顯示裝置60中,下部透明電極62是所謂之共用電極,是反射型液晶顯示裝置中所利用之公知之透明電極。
作為一例,可利用各種作為上部電極28而例示之ITO、IZO、IWO等TCO等之透明導電性膜。而且,於對下部透明電極62進行圖案化時,視需要藉由使用遮罩之方法、利用光微影之方法、利用雷射等之加工等公知之方法進行即可。
液晶層64是填充配向之液晶而成的液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display,LCD)中所使用之公知之液晶層(液晶單元)。
因此,液晶可利用各種LCD中所使用之公知之液晶材料。而且,顯示模式亦可利用扭轉向列(Twisted Nematic,TN)、超扭轉 向列(Super Twisted Nematic,STN)、混合排列向列(Hybrid Alignment Nematic,HAN)、賓主(Guest Host,GH)、相變賓主(Phase Changed Guest Host,PCGH)、聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal,PDLC)、電控雙折射(Electrically Controlled Birefringence,ECB)、彩色超垂直配向(Color Super Homeotropic,CSH)、配向等反射型液晶顯示裝置中所可利用之各種顯示模式。
上部透明電極68是驅動液晶層64之驅動電極,同樣地可利用各種反射型液晶顯示裝置中所使用之具有每個畫素(每個子畫素)之畫素電極的單純矩陣型、或使用薄膜電晶體之主動矩陣型等之公知之透明驅動電極。而且,上部透明電極68較佳的是使用與下部透明電極62同樣之各種TOC之電極。另外,於本發明之反射形液晶顯示裝置中,亦可為下部透明電極為驅動電極,上部透明電極為共用電極。
偏光板70亦具有LCD等中所使用之公知之偏光板(偏光元件)。偏光板70以如下方式而配置:於對液晶層64通電之狀態、或並不通電之狀態下,相對於液晶層64中所填充之液晶(其配向方向)而言,偏光透射軸成為正交偏光(或平行偏光)之關係。
於液晶顯示裝置60中,於上部透明電極68之通電作用下、液晶層64與偏光板70平行偏光之狀態下,藉由偏光板70而成為直線偏光之光通過液晶層64,於基板10(基材12與陽極氧化皮膜14之界面)反射,再次通過液晶層64及偏光板70而顯示 為可見光影像。
相反,於液晶層64與偏光板70正交偏光之狀態下,藉由偏光板70而成為直線偏光之光並不通過液晶層64,因此並不成為該光顯示為可見光影像之成分。
彩色濾光片72是與上部透明電極68之畫素電極對應之R濾光片、G濾光片及B濾光片這3色之濾光片以規定之反覆圖案進行排列的LCD中利用之公知之彩色濾光片。另外,彩色濾光片72亦可設於上部透明電極68與偏光板70之間。
此處,本發明之基板10由基材12為良導電體之鋁而形成。
因此,於利用本發明之基板10之反射型液晶顯示裝置中,藉由使下部透明電極接地,基材12自身接地,可如圖5(B)所示那樣省略下部透明電極。另外,液晶層64與基材12之通電可利用使用配線之方法、或將保護層16及陽極氧化皮膜14部分性地削除之方法等各種方法。
另外,於本發明之液晶顯示裝置中,亦可視需要於偏光板70與液晶層64之間設置用以提高視角特性之雙折射膜。同樣地,為了提高視角特性,亦可於液晶層64之更上方設置前向散射膜。
另外,液晶顯示裝置中所使用之陽極氧化皮膜較佳的是穿透率高、可見光區域之光吸收低。藉此可獲得到達基材12(鋁)與陽極氧化皮膜14之界面的光、及所反射之光之吸收少、光反射 性非常高之基板。
穿透率高之陽極氧化皮膜14可藉由對所含有之雜質量少之鋁進行陽極氧化而適宜地製作。而且,可見光區域之光吸收低之陽極氧化皮膜14可藉由於硫酸或磷酸溶液等無機酸中對鋁進行陽極氧化而適宜地製作。另外,於使用草酸、丙二酸、酒石酸等有機酸之情形時,亦可藉由低電壓進行陽極氧化,藉此可適宜地製作抑制有機成分混入至陽極氧化皮膜中、於可見光區域之光吸收低之陽極氧化皮膜14。
以上,對半導體裝置用基板、半導體裝置、調光型照明裝置、自發光顯示裝置、太陽電池及反射型液晶顯示裝置進行了詳細說明,但本發明並不限定於上述例,當然可於不脫離本發明之要旨之範圍內進行各種改良或變更。
[實施例] [實施例1]
準備厚度為40μm之鋁板(純度為4N)作為成為基材12之材料。
對該鋁板,使用溫度為50℃、濃度為0.5M之草酸水溶液,於陽極氧化電壓為40V下對兩個面進行陽極氧化處理,藉此於基材12之兩個面形成厚度為10μm之陽極氧化皮膜14(亦即,基材12之厚度為約20μm)。
其次,將以純水為3.92質量份、35%鹽酸為0.05質量份、乙醇為12.53質量份、及四乙氧基矽烷為4.17質量份之比例加以混 合而成之塗佈液(以下稱為塗佈液B)塗佈於兩個面之陽極氧化皮膜14之表面而進行乾燥。藉由浸塗進行塗佈。
其後,將塗佈有塗佈液B之基材12放入至300℃之恆溫槽內,進行10分鐘之熱處理而形成厚度為300nm之保護層16,製作圖1中所示之基板10。
於形成陽極氧化皮膜14後,切出一部分,如上所述地測定陽極氧化皮膜14之長度,其後溶解基材12而將其除去,測定除去基材12後之陽極氧化皮膜14之長度,基於除去基材12之前後的陽極氧化皮膜之長度而測定於室溫下之陽極氧化皮膜14之應變。其結果,陽極氧化皮膜14於室溫下具有0.172%之壓縮方向之應變。
將所製作之基板10切成適當之尺寸,進行彎折,藉此而製出陽極氧化皮膜14之破斷面,根據藉由場致發射型掃描電子顯微鏡(Field Emission Type Scanning Electron Microscope,FE-SEM)進行攝影之SEM相片,算出陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑。SEM相片可根據陽極氧化皮膜14之細孔直徑而於1~15萬倍之範圍內調節倍率。
陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑可藉由以下之方法而測定。亦即,根據SEM相片而測定30處與陽極氧化皮膜14鄰接之細孔之中心間隔,將其平均值作為平均細孔週期。而且,測定30處與陽極氧化皮膜14鄰接之壁部分之厚度,將其平均值作為平均壁厚。將平均細孔週期減去平均壁圧之值作為平均細孔直徑。
其結果,陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑為25nm。
於如上所述而製作之基板10之一個面連續地真空蒸鍍鈦(膜厚為5nm)與銀(膜厚為100nm),形成下部電極24。此時,以元件面積成為16cm2之方式使用陰影遮罩。
於下部電極24上旋轉塗佈PEDOT-PSS水溶液(賀利氏貴金屬(Heraeus Precious Metals)製造、Clevios P VP.AI 4083),於140℃下進行15分鐘之加熱處理。藉此形成電洞傳輸層(膜厚為0.04μm)。
於電洞傳輸層上,於乾燥氮氣環境下將作為供電子材料之P3HT(默克(Merck)公司製造、lisicon SP001)、及作為吸電子材料之ICBA(西格瑪奧瑞奇(Sigma-Aldrich)公司製造)以1:1之重量比溶解於二氯苯中而成之組成物旋轉塗佈於電洞傳輸層上,於140℃下進行15分鐘之加熱處理。藉此形成塊材異質接面型之光電轉換層26。光電轉換層26之膜厚為0.2μm。
於光電轉換層26上連續真空蒸鍍鋁(膜厚為2nm)與銀(膜厚為10nm)。此時,以元件面積成為16cm2之方式使用陰影遮罩。繼而,於上部電極28上真空蒸鍍銀(膜厚為0.4μm)作為匯流排電極34。此時,使用條紋狀圖案之陰影遮罩,形成成為線寬為0.3mm且間距為20mm之條紋狀匯流排電極34。另外,於導入Ar氣體與O2氣體之真空度為1Pa之環境下,一面將基板加熱至160℃,一面介隔孔徑為16cm2之陰影遮罩而藉由高頻波磁控濺鍍成膜ITO(膜厚為0.1μm),形成於鋁層與ITO層之間具有匯流排 電極34且成為鋁/銀/ITO之3層積層結構的透光性上部電極28。
以上之步驟是使用如下之有機EL元件製造裝置而進行,所述有機EL元件製造裝置是形成鋁與銀之真空蒸鍍裝置與形成ITO之濺鍍裝置分別直接連結於真空度為1×10-4Pa以下之簇型真空搬送系統中的裝置。
另外,準備積層有作為阻氣膜32之氮化矽膜與丙烯酸酯聚合物之PEN膜。對於該阻氣膜32,夾持作為密封劑之乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)膜,於140℃下進行真空加熱層壓而積層阻氣膜32。另外,以最表面之氮化矽膜與上部電極28對向之方式而對阻氣膜32進行真空加熱層壓。
藉由以上之步驟而製作除了於下部電極24與光電轉換層26之間具有電洞傳輸層,於上部電極28內裝有匯流排電極34以外,具有與圖2同樣之構成的太陽電池(有機光電轉換元件)。另外,於該構成之太陽電池中,下部電極24作為正極而發揮功能,上部電極28作為負極而發揮功能。
[實施例2]
使用安智電子材料公司(AZ Electronic Materials)製造之AQUAMICA NP140(以下稱為塗佈液C)代替塗佈液B,使熱處理之溫度為200℃而形成保護層16,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板10,進一步製作太陽電池。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應變,結果是於室溫下具有0.144%之壓縮方向之應變。而且,與實 施例1同樣地進行而測定基板10之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是25nm。
[實施例3]
使熱處理之溫度為150℃而形成厚度為800nm之保護層16,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板10,進一步製作太陽電池。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應變,結果是於室溫下具有0.101%之壓縮方向之應變。而且,與實施例1同樣地進行而測定基板10之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是25nm。
[實施例4]
使熱處理之溫度為150℃而形成保護層16,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板10,進一步製作太陽電池。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應變,結果是於室溫下具有0.101%之壓縮方向之應變。而且,與實施例1同樣地進行而測定基板10之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是25nm。
[實施例5]
使用塗佈液C代替塗佈液B,並不進行熱處理而形成保護層16,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板10,進一步製作太陽電池。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應 變,結果是於室溫下具有0.006%之壓縮方向之應變。而且,與實施例1同樣地進行而測定基板10之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是25nm。
[實施例6]
於溫度為20℃下使用濃度為1.5M之硫酸,於陽極氧化電壓為13V下進行陽極氧化,且使用塗佈液C代替塗佈液B,使熱處理之溫度為200℃而形成厚度為50nm之保護層16,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板10,進一步製作太陽電池。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應變,結果是於室溫下具有0.139%之壓縮方向之應變。而且,與實施例1同樣地進行而測定基板10之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是9nm。
[實施例7]
於溫度為80℃下使用濃度為1M之丙二酸水溶液,於陽極氧化電壓為80V下進行陽極氧化,且使用塗佈液C代替塗佈液B,使熱處理之溫度為200℃而形成保護層16,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板10,進一步製作太陽電池。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應變,結果是於室溫下具有0.149%之壓縮方向之應變。而且,與實施例1同樣地進行而測定基板10之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是60nm。
[實施例8]
於溫度為80℃下使用濃度為1M之丙二酸水溶液,於陽極氧化電壓為120V下進行陽極氧化,且使用塗佈液C代替塗佈液B,使熱處理之溫度為200℃而形成厚度為150nm之保護層16,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板10,進一步製作太陽電池。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應變,結果是於室溫下具有0.150%之壓縮方向之應變。而且,與實施例1同樣地進行而測定基板10之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是95nm。
[實施例9]
於溫度為20℃下使用濃度為1.5M之硫酸,於陽極氧化電壓為13V下進行陽極氧化,且將保護層16之厚度變更為25nm,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板10,進一步製作太陽電池。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應變,結果是於室溫下具有0.168%之壓縮方向之應變。而且,與實施例1同樣地進行而測定基板10之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是9nm。
[實施例10]
於溫度為80℃下使用濃度為1M之丙二酸水溶液,於陽極氧化電壓為80V下進行陽極氧化,且將保護層16之厚度變更為80nm,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板10,進一步製作太陽電池。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應變,結果是於室溫下具有0.149%之壓縮方向之應變。而且,與實施例1同樣地進行而測定基板10之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是60nm。
[實施例11]
於溫度為80℃下使用濃度為1M之丙二酸水溶液,於陽極氧化電壓為120V下進行陽極氧化,且將保護層16之厚度變更為100nm,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板10,進一步製作太陽電池。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應變,結果是於室溫下具有0.150%之壓縮方向之應變。而且,與實施例1同樣地進行而測定基板10之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是95nm。
[實施例12]
使用以甲基三甲氧基矽烷為5質量份、胺基丙基三甲氧基矽烷為2.87質量份、乙醯丙酮鋁為0.2質量份、35%鹽酸為2質量份、及純水為5質量份之比例加以混合而成之塗佈液(以下稱為塗佈液D)代替塗佈液B,使熱處理之溫度為150℃而形成保護層16,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板10,進一步製作太陽電池。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應變,結果是於室溫下具有0.101%之壓縮方向之應變。而且,與實 施例1同樣地進行而測定基板10之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是25nm。
[實施例13]
將保護層16之厚度變更為30nm,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板10,進一步製作太陽電池。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應變,結果是於室溫下具有0.172%之壓縮方向之應變。而且,與實施例1同樣地進行而測定基板10之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是25nm。
[實施例14]
將鋁板之厚度變更為300μm,將陽極氧化皮膜之厚度變更為30μm(亦即,基材12之厚度為約240μm),且將保護層之厚度變更為500nm,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板10,進一步製作太陽電池。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應變,結果是於室溫下具有0.201%之壓縮方向之應變。而且,與實施例1同樣地進行而測定基板10之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是25nm。
[實施例15]
使熱處理之溫度為100℃而形成保護層16,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板10,進一步製作太陽電池。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應 變,結果是於室溫下具有0.072%之壓縮方向之應變。而且,與實施例1同樣地進行而測定基板10之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是25nm。
[實施例16]
於溫度為80℃下使用濃度為1M之酒石酸水溶液,於陽極氧化電壓為160V下進行陽極氧化,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板10,進一步製作太陽電池。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應變,結果是於室溫下具有0.211%之壓縮方向之應變。而且,與實施例1同樣地進行而測定基板10之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是142nm。
[實施例17]
於溫度為80℃下使用濃度為1M之丙二酸水溶液,於陽極氧化電壓為80V下進行陽極氧化,且使用塗佈液C代替塗佈液B,使熱處理之溫度為200℃而形成厚度為50nm之保護層16,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板10,進一步製作太陽電池。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應變,結果是於室溫下具有0.149%之壓縮方向之應變。而且,與實施例1同樣地進行而測定基板10之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是60nm。
[實施例18]
於溫度為80℃下使用濃度為1M之丙二酸水溶液,於陽極氧 化電壓為80V下進行陽極氧化,且使用塗佈液C代替塗佈液B,形成1200nm之保護層16,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板10,進一步製作太陽電池。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應變,結果是於室溫下具有0.149%之壓縮方向之應變。而且,與實施例1同樣地進行而測定基板10之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是60nm。
[實施例19]
使用塗佈液C代替塗佈液B,並不進行熱處理而形成厚度為15nm之保護層,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板10,進一步製作太陽電池。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應變,結果是於室溫下具有0.006%之壓縮方向之應變。而且,與實施例1同樣地進行而測定基板10之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是25nm。
[實施例20]
於溫度為20℃下使用濃度為1.5M之硫酸,於陽極氧化電壓為13V下進行陽極氧化,且將保護層16之厚度變更為15nm,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板10,進一步製作太陽電池。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應變,結果是於室溫下具有0.168%之壓縮方向之應變。而且,與實 施例1同樣地進行而測定基板10之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是9nm。
[實施例21]
於溫度為80℃下使用濃度為1M之丙二酸水溶液,於陽極氧化電壓為80V下進行陽極氧化,且將保護層16之厚度變更為50nm,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板10,進一步製作太陽電池。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應變,結果是於室溫下具有0.149%之壓縮方向之應變。而且,與實施例1同樣地進行而測定基板10之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是60nm。
[實施例22]
於溫度為80℃下使用濃度為1M之丙二酸水溶液,於陽極氧化電壓為120V下進行陽極氧化,且將保護層16之厚度變更為60nm,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板10,進一步製作太陽電池。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應變,結果是於室溫下具有0.150%之壓縮方向之應變。而且,與實施例1同樣地進行而測定基板10之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是95nm。
[實施例23]
使用以3號矽酸鈉為2質量份、及矽酸鋰為2質量份之比例 加以混合而成之塗佈液(以下稱為塗佈液A)代替塗佈液B,形成厚度為500nm之保護層16,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板10,進一步製作太陽電池。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應變,結果是於室溫下具有0.172%之壓縮方向之應變。而且,與實施例1同樣地進行而測定基板10之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是25nm。
[實施例24]
使用2wt%鎂-鋁板代替純度為4N之鋁板,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板10,進一步製作太陽電池。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應變,結果是於室溫下具有0.172%之壓縮方向之應變。而且,與實施例1同樣地進行而測定基板10之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是25nm。
[實施例25]
使用0.3wt%鋰-鋁板代替純度為4N之鋁板,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板10,進一步製作太陽電池。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應變,結果是於室溫下具有0.172%之壓縮方向之應變。而且,與實施例1同樣地進行而測定基板10之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是25nm。
[比較例1]
僅對1個面進行陽極氧化,且使用塗佈液A代替塗佈液B,僅僅於陽極氧化皮膜14之形成面形成厚度為500nm之保護層16,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應變,結果是於室溫下具有0.172%之壓縮方向之應變。而且,與實施例1同樣地進行而測定基板之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是25nm。
另外,本例中,基板之翹曲大,無法製作適當之太陽電池。
[比較例2]
於溫度為20℃下使用濃度為1.5M之硫酸,於陽極氧化電壓為13V下進行陽極氧化,且並不形成保護層16,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板,進一步製作太陽電池。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應變,結果是於室溫下具有0.012%之拉伸方向之應變。而且,與實施例1同樣地進行而測定基板之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是9nm。
[比較例3]
使陽極氧化之溫度為16℃,且並不進行熱處理而形成厚度為300nm之保護層16,除此以外與實施例1同樣地進行而製作基板,進一步製作太陽電池。
另外,與實施例1同樣地進行而測定陽極氧化皮膜14之應變,結果是於室溫下具有0.007%之拉伸方向之應變。而且,與實 施例1同樣地進行而測定基板之陽極氧化皮膜14之平均細孔直徑,結果是25nm。
[評價試驗]
對所製作之實施例1~實施例25之基板10及比較例1~比較例3之基板,測定曲率半徑、含水分量、表面(保護層16之表面)之水之接觸角及表面粗糙度Ra。
曲率半徑是將基板10切斷為30mm見方,於室溫下使用光學式非接觸三維表面形狀測定裝置(維易科(Veeco)公司製造之Wyko NT1100)而測定。
含水分量是使用基板10之100cm2當量,藉由卡氏水分計(京都電子公司製造之MCT-610-DT)而測定直至500℃之脫水量。
表面之水之接觸角是使用自動接觸角計(協和界面科學公司製造之DM500)而測定。
另外,表面粗糙度是使用原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope;精工電子(Seiko Instruments)公司製造、探針為SI-DF20、測定頻率為1Hz)而對測定區域為10μm見方之範圍的平均表面粗糙度Ra進行測定。
而且,對於所製作之實施例1~實施例26及比較例1~比較例3之太陽電池,測定初始轉換效率、彎曲試驗後之轉換效率、及100小時後之轉換效率。
另外,轉換效率是藉由對太陽電池照射Air Mass(AM)=1.5、100mW/cm2之模擬太陽光而測定。而且,彎曲試驗是以1cm之 曲率半徑對太陽電池彎曲十次而進行。
將各基板之參數示於表1中,將各評價試驗之結果示於表2中。
如表1及表2所示那樣,使用本發明之基板10而製作之太陽電池均具有良好之初始轉換效率,且即使於彎曲試驗後及經過100小時後亦可維持良好之轉換效率。
相對於此,作為並不具有保護層16且未進行熱處理之比較例2,陽極氧化皮膜14之應變是拉伸方向之應變,初始轉換效率非常低,另外於彎曲試驗後及經過100小時後之轉換效率成為0%。另外,作為具有保護層16但並未進行熱處理之比較例3,陽極氧化皮膜14之應變於室溫下為拉伸方向之應變,彎曲試驗後之轉換效率成為0%。於比較例2及比較例3中,推斷彎曲試驗後之轉換效率成為0%之原因在於:由於彎曲試驗而產生龜裂,從而造成電流泄漏。
另外,作為僅僅於基材12之1個面形成有陽極氧化皮膜14及保護層16之比較例1,如上所述,基板之翹曲大(曲率半徑為5cm),無法製作適當之太陽電池。
[實施例26]
於實施例2中所製作之基板10之1個面連續地真空蒸鍍鉻(膜厚為5nm)與銀(膜厚為10nm)。此時,以元件面積成為4cm2之方式使用陰影遮罩。繼而,於導入有Ar氣體與O2氣體之真空度為1Pa之環境下,一面將基板加熱至200℃,一面介隔孔徑為4cm2之陰影遮罩藉由高頻波磁控濺鍍而成膜ITO(膜厚為0.1μm),形成成為鉻/銀/ITO之3層積層結構的下部電極24。
於下部電極24上真空蒸鍍氧化鉬(VI)(膜厚為10nm)而形成電洞傳輸層。
繼而,於電洞傳輸層上真空蒸鍍酞菁鋅(ZnPc;膜厚為40nm)後,以1:1之體積比共蒸鍍ZnPc與富勒烯C60(膜厚為20nm), 進一步蒸鍍C60(膜厚為40nm)而形成共計具有100nm之膜厚的光電轉換層26。該光電轉換層26中,ZnPc為供電子材料,C60為吸電子材料。該些真空蒸鍍步驟是使真空度為1×10-4Pa以下,一面基板10加熱至80℃一面進行。
於光電轉換層26上真空蒸鍍2,9-雙(萘-2-基)-4,7-二苯基-1,10-啡啉(NBphen、膜厚為10nm)作為電洞阻擋層。
於電洞阻擋層上真空蒸鍍銀(膜厚為10nm)。此時,以元件面積成為4cm2之方式使用陰影遮罩。另外,於導入有Ar氣體與O2氣體之真空度為1Pa之環境下,介隔孔徑為4cm2之陰影遮罩,藉由高頻波磁控濺鍍而成膜ITO(膜厚為0.1μm),形成成為銀/ITO之2層積層結構的透光性上部電極28。
於上部電極28上,真空蒸鍍鋁(膜厚為0.6μm)作為匯流排電極34。此時,使用條紋狀圖案之陰影遮罩,形成成為0.2mm之寬度、10mm之間隔的條紋狀匯流排電極。
另外,於導入有N2氣體與O2氣體與SiH4氣體之真空度為10Pa之環境,藉由電漿CVD法於上部電極28及匯流排電極34上形成氮氧化矽(膜厚為1μm)作為密封層30。
以上步驟使用如下之有機EL元件製造裝置而進行,所述有機EL元件製造裝置是形成鋁、鉻、銀之真空蒸鍍裝置、形成ZnPc、C60、NBphen、氧化鉬之真空蒸鍍裝置、形成ITO之濺鍍裝置、形成氮氧化矽之電漿CVD裝置分別直接連結於真空度為1×10-4Pa以下之簇型真空搬送系統中的裝置。
準備積層有氧化鋁膜與丙烯酸酯聚合物之PEN膜作為阻氣膜32。對於該阻氣膜32,夾持作為密封劑之離子聚合物膜(三井-杜邦聚合化學股份有限公司製造之Himilan),以最表面之氧化鋁膜與密封層30對向之方式於120℃下進行真空加熱層壓。
藉由以上步驟而製作除了於下部電極24與光電轉換層26之間具有電洞傳輸層、且於光電轉換層26與上部電極28之間具有電洞阻擋層以外,具有與圖2同樣之構成的太陽電池。另外,於該構成之太陽電池中,下部電極24作為正極而發揮功能,上部電極28作為負極而發揮功能。
關於所製作之太陽電池,與前文之實施例1同樣地測定初始轉換效率、彎曲試驗後之轉換效率、及100小時後之轉換效率。
其結果,初始轉換效率為1.2%,彎曲試驗後之轉換效率為1.0%,100小時後之轉換效率為1.1%,確認優異之特性以及對彎曲及隨時間經過之性能維持性。
[實施例27]
於實施例1中所製作之基板10之1個面,與實施例26同樣地進行,以元件面積成為1cm2之方式介隔陰影遮罩而形成3層構成(鉻/銀/ITO)之下部電極24。
於下部電極24上旋轉塗佈碳酸銫之2-乙氧基乙醇溶液而於160℃下進行20分鐘之加熱處理。藉此形成電洞阻擋層(膜厚為1nm)。
於電洞阻擋層上,與實施例1同樣地進行而形成包含P3HT與ICBA之塊材異質接面型光電轉換層26。
於光電轉換層26上,真空蒸鍍氧化鉬(VI)(膜厚為10nm)而形成電洞傳輸層。
繼而,於電洞傳輸層上真空蒸鍍銀(膜厚為0.4μm)作為匯流排電極34。此時,使用條紋狀圖案之陰影遮罩而形成成為0.3mm之寬度、5mm之間隔的條紋狀匯流排電極。
於電洞傳輸層及匯流排電極34上,於導入有Ar氣體與O2氣體之真空度為0.1Pa之環境下,介隔孔徑為1cm2之陰影遮罩藉由高頻波磁控濺鍍形成ITO(膜厚為0.1μm)作為透光性上部電極28。
另外,與實施例26同樣地進行而夾持作為密封劑之離子聚合物膜,對阻氣膜32進行真空加熱(120℃)層壓。
藉由以上步驟而製作除了於下部電極24與光電轉換層26之間具有電洞阻擋層、於光電轉換層26與上部電極28之間具有電洞傳輸層、且於上部電極28與電洞傳輸層之間具有匯流排電極34以外,具有與圖2同樣之構成的太陽電池。另外,於該構成之太陽電池中,下部電極24作為負極而發揮功能,上部電極28作為正極而發揮功能。
關於所製作之太陽電池,與前文之實施例1同樣地測定初始轉換效率、彎曲試驗後之轉換效率、及100小時後之轉換效率。
其結果,初始轉換效率為2.4%,彎曲試驗後之轉換效率為2.0%,100小時後之轉換效率為2.2%,確認優異之特性及對彎曲及隨時間經過之性能維持性。
[實施例28]
於實施例1中所製作之基板10之1個面,以元件面積成為1cm2之方式介隔陰影遮罩而連續真空蒸鍍鉻(膜厚為5nm)與銀(膜厚為100nm),形成2層構成(鉻/銀)之下部電極24。
於下部電極24上,將乙酸鋅與2-胺基乙醇以1:1之物質量比溶解於2-甲氧基乙醇中而成之組成物旋轉塗佈於下部電極上,於300℃下進行20分鐘之加熱處理。藉此形成厚度為0.1μm之電子傳輸層。
於電子傳輸層上,與實施例1同樣地進行而形成包含P3HT與ICBA之塊材異質接面型光電轉換層26。
於光電轉換層26上旋轉塗佈聚(噻吩-3-[2[(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]-2,5-二基]之2-丁氧基乙醇混合水溶液(普雷克科技(Plextronics)公司製造、Plexcore OC RG-1200),於140℃下進行10分鐘之加熱處理。藉此形成電洞傳輸層(膜厚為0.05μm)。
於電洞傳輸層上旋轉塗佈其他組成的於PEDOT-PSS水溶液(賀利氏貴金屬製造、Clevios PH 500)中添加有二甲基亞碸之組成物。於140℃下進行15分鐘之加熱處理。藉此形成透光性之上部電極28(膜厚為0.1μm)。
於上部電極28上真空蒸鍍銀(膜厚為0.4μm)作為匯流排電 極34。此時,使用條紋狀圖案之陰影遮罩而形成成為0.3mm之寬度、3mm之間隔的條紋狀輔助匯流排電極。
另外,與實施例1同樣地進行,夾持作為密封劑之EVA膜,於140℃下對阻氣膜32進行真空加熱層壓。
藉由以上步驟而製作除了於下部電極24與光電轉換層26之間具有電子傳輸層、且於光電轉換層26與上部電極28之間具有電洞傳輸層以外,具有與圖2同樣之構成的太陽電池。另外,於該構成之太陽電池中,下部電極24作為負極而發揮功能,上部電極作為正極而發揮功能。
關於所製作之太陽電池,與前文之實施例1同樣地測定初始轉換效率、彎曲試驗後之轉換效率、及100小時後之轉換效率。
其結果,初始轉換效率為2.2%,彎曲試驗後之轉換效率為2.1%,100小時後之轉換效率為2.1%,確認優異之特性及對彎曲及隨時間經過之性能維持性。
[實施例29]
於實施例5中所製作之基板10之1個面,以元件面積成為1cm2之方式藉由噴墨而印刷銀微粒子分散液(播磨化成股份有限公司(Harima Chemicals Inc)製造之NPS-JL)。其次,於160℃下進行1小時之加熱處理而形成下部電極24(膜厚為1μm)。
於下部電極24之外緣,藉由噴墨而印刷添加有光聚合起始劑(藍貝堤(Lamberti)公司製造、Esacure KTO 46)之三羥甲基丙 烷三丙烯酸酯之2-乙醯氧基-1-甲氧基丙烷(PGMEA)溶液。其次,藉由照射紫外線(波長為365nm)而形成絕緣性隔板(寬度為1mm、高度為1.1μm)。
於下部電極24上旋轉塗佈氧化鈦微粒子分散液(Solaronix公司製造之Ti-Nanoxide HT-L/SC),於160℃下進行20分鐘之加熱處理。藉此形成電子傳輸層(厚度為0.1μm)。
於電子傳輸層上,與實施例1同樣地進行而形成包含P3HT與ICBA之塊材異質接面型光電轉換層26。
於光電轉換層26上旋轉塗佈其他組成之於PEDOT-PSS水溶液(賀利氏貴金屬製造、Clevios PH 1000)中添加有二乙二醇與界面活性劑(杜邦(DuPont)公司製造之Zonyl FS-300)的組成物,於140℃下進行15分鐘之加熱處理。藉此形成透光性之上部電極28(膜厚為0.1μm)。
於上部電極28上,以成為0.3mm之寬度、1mm之間隔的條紋狀之方式藉由噴墨而印刷銀微粒子分散液。其次,於160℃下進行1小時之加熱處理而形成匯流排電極34(膜厚為1μm)。
另外,與實施例1同樣地進行而夾持作為密封劑之EVA膜,於140℃下對阻氣膜32進行真空加熱層壓。
藉由以上步驟而製作除了於下部電極24與光電轉換層26之間具有電子傳輸層、且於下部電極之外緣具有絶縁製隔板以外,具有與圖2同樣之構成的太陽電池。另外,於該構成之太陽電池中,下部電極24作為負極而發揮功能,上部電極28作為正極而 發揮功能。
關於所製作之太陽電池,與前文之實施例1同樣地測定初始轉換效率、彎曲試驗後之轉換效率、及100小時後之轉換效率。
其結果,初始轉換效率為2.0%,彎曲試驗後之轉換效率為1.9%,100小時後之轉換效率為1.9%,確認優異之特性及對彎曲及隨時間經過之性能維持性。
[實施例30]
於實施例5中所製作之基板10之1個面真空蒸鍍銅(膜厚為0.1μm)作為匯流排電極38。此時,使用條紋狀圖案之陰影遮罩而形成成為寬度為0.3mm、間距為1mm的條紋狀匯流排電極38。
繼而,於匯流排電極38及基板10上,以元件面積成為1cm2之方式,藉由噴墨而印刷其他組成之PEDOT-PSS水溶液(愛克發-吉華(Agfa-GeVAert)公司製造之Orgacon IJ-1005)。其次,於130℃下進行10分鐘之加熱處理,形成透光性之下部電極24(膜厚為0.1μm)。
於下部電極24上,與實施例1同樣地進行而形成包含PEDOT-PSS之電洞傳輸層。
於電洞傳輸層上,與實施例1同樣地進行而形成包含P3HT與ICBA之塊材異質接面型光電轉換層26。
於光電轉換層26上旋轉塗佈異丙醇鈦(IV)之乙醇溶液,於160℃下進行20分鐘之加熱處理。藉此形成電子傳輸層(厚度為 0.01μm)。
於電子傳輸層上,與下部電極24同樣地以元件面積成為1cm2之方式藉由噴墨而印刷PEDOT-PSS水溶液,其次進行加熱處理而形成透光性之上部電極28(膜厚為0.1μm)。
於上部電極28上,與實施例29同樣地藉由噴墨而印刷銀微粒子分散液,其次進行加熱處理,形成寬度為0.3mm、間距為1mm的條紋狀匯流排電極34(膜厚為1μm)。
另外,與實施例1同樣地進行而夾持作為密封劑之EVA膜,於140℃下對阻氣膜32進行真空加熱層壓。
藉由以上步驟而製作除了於下部電極24與光電轉換層26之間具有電洞傳輸層、於光電轉換層26與上部電極之間具有電子傳輸層以外,具有與圖3同樣之構成的太陽電池。另外,於該構成之太陽電池中,下部電極24作為正極而發揮功能,上部電極28作為負極而發揮功能。
關於所製作之太陽電池,與前文之實施例1同樣地測定初始轉換效率、彎曲試驗後之轉換效率、及100小時後之轉換效率。
其結果,初始轉換效率為1.6%,彎曲試驗後之轉換效率為1.5%,100小時後之轉換效率為1.6%,確認優異之特性及對彎曲及隨時間經過之性能維持性。
[實施例31]
於實施例1中所製作之基板10之1個面,於導入有Ar氣體 與O2氣體之真空度為0.1Pa之環境下,藉由高頻波磁控濺鍍而成膜膜厚為100nm之ITO,形成陽極42。
於陽極42上,藉由真空蒸鍍而形成於2-TNATA(4,4',4”-三(N,N-(2-萘基)-苯基胺基)三苯基胺)中摻雜有0.3質量%之F4-TCNQ(2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰對醌二甲烷)的厚度為120nm之電洞注入層46。
另外,包括電洞注入層46在內,以下之真空蒸鍍均於基板溫度為20℃、真空度為1×10-4Pa下進行。
於電洞注入層46上,藉由真空蒸鍍而成膜10nm之NPD(N,N'-二萘基-N,N'-二苯基-[1,1'-聯苯]-4,4'-二胺),形成電洞傳輸層48。
於電洞傳輸層48上,藉由真空蒸鍍而形成厚度為30nm之發光層50,所述發光層50摻雜有:作為第1主體材料之下述結構式所表示之化合物A 44.9質量%、作為第2主體材料之下述結構式所表示之化合物B 40質量%,相對於該化合物A及化合物B之下述結構式所表示之磷光發光材料A 15質量%、及下述結構式所表示之磷光發光材料B 0.1質量%。
[化1]
於發光層50上,藉由真空蒸鍍而成膜29nm之BAlq(雙 -(2-甲基-8-羥基喹啉)-4-(苯基-苯酚)-鋁(III))。
於該BAlq上,藉由真空蒸鍍而成膜1nm之BCP(2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-啡啉),形成包含BAlq層與BCP層之電子傳輸層52。
於電子傳輸層52之表面,藉由真空蒸鍍而成膜1nm之氟化鋰,形成電子注入層54。
另外,於電子注入層54上連續地真空蒸鍍鋁(膜厚為2nm)與銀(膜厚為10nm)。另外,於導入有Ar氣體與O2氣體之真空度為0.1Pa之環境下,藉由高頻波磁控濺鍍而成膜ITO(膜厚為0.1μm),形成成為鋁/銀/ITO之3層積層結構的透光性陰極56。此時,以發光區域成為2mm見方之方式設置陰影遮罩。
藉由以上步驟而製作如圖4所示之照明裝置40。
將該照明裝置40放入至經氬氣置換之手套箱內,藉由不鏽鋼製密封罐、及紫外線硬化型接著劑(長瀨化成(Nagase chemteX)公司製造之XNR5516HV)進行密封。
以上步驟是使用如下之有機EL元件製造裝置而進行,所述有機EL元件製造裝置是形成鋁與銀之真空蒸鍍裝置、形成電洞注入層、電洞傳輸層、發光層、電子傳輸層、電子注入層之真空蒸鍍裝置、形成ITO之濺鍍裝置、手套箱分別直接連結於真空度為1×10-4Pa以下之簇型真空搬送系統中的裝置。
相對於所製作之照明裝置40,於與其中心鉛垂方向相同之高度、且距離1m之位置設置分光放射計(拓普康(TOPCON TECHNOHOUSE)公司製造之SR-3),以2.5mA/cm2進行通電而點亮發光之1點(面板中央附近),測定亮度。
測定之結果是亮度為1140cd/m2
10‧‧‧(半導體裝置用)基板
12‧‧‧基材
14‧‧‧陽極氧化皮膜
16‧‧‧保護層
c‧‧‧壓縮方向

Claims (26)

  1. 一種半導體裝置用基板,其特徵在於:包含薄片狀鋁基材、對所述鋁基材之兩個面進行陽極氧化而成之鋁之多孔質陽極氧化皮膜、於兩個面之所述陽極氧化皮膜之至少一方之表面所形成的包含含有矽之無孔質氧化物之保護層,且所述兩個面之陽極氧化皮膜均於室溫下具有壓縮方向之應變。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置用基板,其中,兩個面之所述陽極氧化皮膜之厚度相等,且於兩個面形成所述保護層,其厚度相等。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之半導體裝置用基板,其中,所述兩個面之陽極氧化皮膜所具有之於室溫下之壓縮方向之應變均為0.005%~0.25%。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之半導體裝置用基板,其中,厚度為300μm以下。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之半導體裝置用基板,其中,所放出之水分量為10μg/cm2以下。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之半導體裝置用基板,其中,所述保護層之至少一方之表面粗糙度Ra為20nm以下。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之半導體裝置用基 板,其中,所述保護層之至少一方之表面與水之接觸角為80°以下。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之半導體裝置用基板,其中,所述陽極氧化皮膜所具有之細孔之直徑為4nm~100nm。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之半導體裝置用基板,其中,所述陽極氧化皮膜之厚度為0.5μm~20μm。
  10. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之半導體裝置用基板,其中,所述保護層不含鹼金屬。
  11. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之半導體裝置用基板,其中,所述保護層之厚度是所述陽極氧化皮膜所具有之細孔之直徑以上或20nm以上,且為1μm以下。
  12. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之半導體裝置用基板,其中,所述鋁基材由純度為99質量%以上之鋁而形成。
  13. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之半導體裝置用基板,其中,所述鋁基材由包含鎂及鋰之至少一方、且鋁含量為95質量%以上之鋁而形成。
  14. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之半導體裝置用基板,其中,所述鋁基材之厚度為5μm~260μm。
  15. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之半導體裝置用基板,其中,所述保護層是藉由塗佈法而形成者。
  16. 一種半導體裝置,其是使用如申請專利範圍第1項至第15項中任一項所述之半導體裝置用基板,於所述保護層之至少一方上形成半導體元件而成者。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之半導體裝置,其中,所述半導體元件是串列或並列地積體化。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之半導體裝置,其中,所述半導體元件包含光電轉換層、於所述光電轉換層之下之至少一部分所形成之下部電極、於所述光電轉換層之上之至少一部分所形成之透光性之上部電極。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之半導體裝置,其中,所述光電轉換層包含有機化合物。
  20. 如申請專利範圍第18項所述之半導體裝置,其包含與所述上部電極相接觸之匯流排電極。
  21. 如申請專利範圍第18項所述之半導體裝置,其於所述光電轉換層與所述上部電極或所述下部電極之間包含含有金屬氧化物之電子傳輸層。
  22. 如申請專利範圍第16項所述之半導體裝置,其包含與所述半導體元件連接之開關電路。
  23. 一種調光型照明裝置,其使用如申請專利範圍第16項所述之半導體裝置。
  24. 一種自發光顯示裝置,其使用如申請專利範圍第16項所述之半導體裝置。
  25. 一種太陽電池,其使用如申請專利範圍第16項所述之半導體裝置。
  26. 一種反射型液晶顯示裝置,其使用如申請專利範圍第1項至第15項中任一項所述之半導體裝置用基板。
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