TW201508965A - 有機半導體裝置 - Google Patents

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Yoshinori Matsuura
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Mitsui Mining & Smelting Co
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Abstract

本發明提供沒有層間絕緣膜的被簡化的構成之有機半導體裝置。本發明之有機半導體裝置，具備：至少包含金屬箔而成的電極箔，部分設於電極箔的表面的有機半導體層，設於有機半導體層上的上部電極層，設於電極箔、有機半導體層及上部電極層上，覆蓋電極箔、有機半導體層及上部電極層的露出部分的密封層，以及以貫通密封層的方式設置，能夠與上部電極層導電連接之至少1個接觸孔而構成。

Description

有機半導體裝置
本發明，係關於有機EL(電致發光)元件、有機EL照明、有機太陽電池等有機半導體裝置。
近年來，有機EL照明等發光元件，作為考慮到環境的綠色裝置受到矚目。作為有機EL照明的特徵，可以舉出1)相對於白熾燈為低耗電量，2)薄型而且重量輕，3)可以撓曲。現在，有機EL照明，進行著為了實現前述2)及3)的特徵之技術開發。這一點，在平面面板顯示器(FPD)等從前使用到現在的玻璃基板，要實現前述2)及3)之特徵是不可能的。
在此，對於作為供有機EL照明之用的支撐體之基板(以下，稱為支撐基板)的研究正進行著，作為其候補，被提出了極薄玻璃、樹脂膜、金屬箔等。極薄玻璃，耐熱性、障壁(barrier)性以及透光性優異，可撓性亦為良好，但是操作(handling)性稍差，熱傳導性低，材料成本也高。此外，樹脂膜，操作性及可撓性優異，材料成本也低，透光性也良好，但是缺乏耐熱性及障壁性， 熱傳導性低。
對此，金屬箔除了沒有透光性以外，具有耐熱性、障壁性、操作性、熱傳導性都優異，可撓性也良好，材料成本也低之優異的特徵。特別是針對熱傳導性，相對於典型的可撓性玻璃或膜的熱傳導性極低到1W/m℃以下，銅箔的場合極高到400W/m℃程度。
為了實現使用金屬基板之發光元件，在專利文獻1(特開2009-152113號公報)提出了使金屬基板的表面藉由研磨處理或鍍層處理而平滑化，於其上形成有機層之技術。此外，在專利文獻2(特開2008-243772號公報)提出了在金屬基板上設鎳鍍層而不進行研磨等地形成平滑面，於其上形成有機EL元件的技術。於這些技術，為了防止電極間短路，金屬基板表面的平滑化為重要課題。作為應付此課題的技術，在專利文獻3(國際申請第2011/152091號)以及專利文獻4(國際申請第2011/152092號)，提出了把具備算術平均粗糙度Ra極低至10.0nm以下的超平坦面的金屬箔作為支撐基板兼電極使用之技術。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開2009-152113號公報
〔專利文獻2〕日本特開2008-243772號公報
〔專利文獻3〕國際公開第2011/152091號公報
〔專利文獻4〕國際公開第2011/152092號公報
於專利文獻3及4也揭示了使用電極箔的有機EL元件。如此般根據從前的構成之有機EL元件之一例顯示於圖4。圖4所示的有機EL元件，於金屬箔112、反射層114及緩衝層116所構成的電極箔100上，被層積有機半導體層118及上部電極層120而構成發光區域，但在該發光區域的端部乃至其附近有層間絕緣膜117被設為堤狀(堤岸狀)。接著，有機半導體層118及上部電極層120的端部延伸至堤狀的層間絕緣膜117的端部或其附近。上部電極層120及層間絕緣膜117之露出部分，以密封材124a及玻璃基板124b所構成的密封層124覆蓋，但是上部電極層120的一端不以密封層124覆蓋而露出構成取出電極。
如此，於從前的有機EL元件，構成發光區域的有機半導體層118的端部乃至其附近有層間絕緣膜117設為堤狀，藉此成為發光區域被劃定的構成。被設為此堤狀的層間絕緣膜117，係以層間絕緣膜117之未形成區域為遮罩進行覆膜形成之後，藉由除去遮罩而形成。此層間絕緣膜117的形成，採用量產性高的製造程序之卷對卷製程的場合，以藉由塗布法進行為佳。然而，在此場合，起因於該堤狀的形狀，在層間絕緣膜117的外緣塗布精度會降低而容易產生塗布不均。結果，在構成發光區域的元件 的外緣發生洩漏電流，載子變得不容易通過發光區域，而有發生發光不均的疑慮。
本案發明人等，這次，於覆蓋上部電極層等的密封層設接觸孔，由上部電極層的上方確保透過此接觸孔與上部電極層之導電連接，而得到不需要會產生前述問題的層間絕緣膜的見解。而且，也得到了藉由使層間絕緣膜為不需要，可以提供也適於量產性高的製造製程之卷對卷製程之被簡化的構成之有機半導體裝置。
亦即，本發明的目的，在於提供使層間絕緣膜為不需要，也適於卷對卷製程的被簡化的構成之有機半導體裝置。
根據本發明之一態樣的話，提供一種有機半導體裝置，具備：至少包含金屬箔而成的電極箔，部分設於前述電極箔的表面的有機半導體層，設於前述有機半導體層上的上部電極層，以及設於前述電極箔、前述有機半導體層及前述上部電極層上，覆蓋前述電極箔、前述有機半導體層及前述上部電極層的露出部分的密封層，以及以貫通前述密封層的方式設置，能夠與前述上部電極層導電連接之至少1個接觸孔。
10‧‧‧電極箔
18‧‧‧有機半導體層
20‧‧‧上部電極層
22‧‧‧輔助配線
24‧‧‧密封層
26‧‧‧接觸孔
圖1係顯示根據本發明的有機半導體裝置之一型態之 概略剖面圖。
圖2係顯示根據本發明的有機半導體裝置之一型態之概略立體圖。
圖3係顯示根據本發明的有機半導體層及輔助配線之一型態之概略立體圖。
圖4係顯示根據從前技術之有機EL元件之概略剖面圖。
有機半導體裝置
本發明之有機半導體裝置係使用電極箔者。電極箔如專利文獻3及4所記載的是至少含有金屬箔而構成的箔，可以合適地應用作為各種有機半導體裝置用的電極(亦即陽極，或陰極)。電極箔，大致上容易因低應力而屈曲所以作為可撓性有機半導體裝置用的電極為特佳，但是亦可使用於可撓性低劣或者具有剛性的有機半導體裝置。作為那樣的有機半導體裝置(主要為可撓性有機半導體裝置)之例，有i)發光元件，例如有機EL元件、有機EL照明、有機EL顯示器、電子紙、液晶顯示器；ii)光電元件，例如薄膜太陽電池，較佳者為有機EL元件、有機EL照明、有機EL顯示器、有機太陽電池、色素增感太陽電池，更佳者為極薄而且有可以得到高亮度的發光的優點之有機EL照明。此外，有機太陽電池的場合，電極材料所 要求的特性多半與有機EL元件的場合所要求的特性是共通的，所以可以將電極箔適切地作為有機太陽電池的陽極或陰極使用。亦即，藉由依照公知的技術適當選擇被層積於電極箔上的有機半導體機能層的種類，可以把有機半導體裝置構成為有機EL元件及有機太陽電池之任一種。
圖1及圖2顯示根據本發明的一型態之有機半導體裝置之概略立體圖。又，圖示例之有機半導體裝置係設想有機EL元件的場合，其構成如前所述也可以適用於有機太陽電池等其他有機半導體裝置。圖1及圖2所示的有機半導體裝置，依序被層積而具備至少包含金屬箔而構成的電極箔10、有機半導體層18、上部電極層20及密封層24。又，有機半導體層18於電極箔10上排列複數個亦可，各有機半導體層18以相互隔開的方式構成亦可。接著，以貫通密封層24的方式設置使與上部電極層20之導電連接成為可能的至少1個接觸孔26。根據此構成的話，可以中介著接觸孔26而由上部電極層20的上方確保與上部電極層20之導電連接，所以可以不需要設置從前屬於必要的層間絕緣膜。
本發明的有機半導體裝置，可以把具有可撓性的電極箔10作為支撐基材兼電極使用，所以可以具有可撓性。因此，有機半導體裝置的製造步驟之至少一部分，較佳者為大部分，理想者為全部都可以藉由卷對卷製程來進行。卷對卷製程，係拉出被捲為卷狀的長尺寸狀的箔施以特定的製程之後再度捲取的在有效率地量產電子裝 置上極為有利的製程，是在實現有機半導體裝置的量產化上的關鍵製程。採用卷對卷製程的場合，由生產性提高的觀點來看以藉由塗布法進行層形成是被期待的。這一點，在不具有層間絕緣膜之本發明的層構成，可以避免起因於層間絕緣膜的外緣之堤狀形狀而容易發生的塗布精度的降低，結果，可以抑制在構成發光區域的元件的外緣產生洩漏電流以及其所導致的發光不均的發生。亦即，藉由減低洩漏電流，可使載子容易均勻地渡過發光區域，可以實現均勻的發光。此外，因為沒有堤狀的層間絕緣膜，可以使有機半導體層18及上部電極層20橫跨這些的全面而對電極箔10平行地設置，藉此可以大幅簡化層構成。亦即，藉由使層間絕緣膜為不需要，可以提供也適於量產性高的製造製程之卷對卷製程之被簡化的構成之有機半導體裝置。
電極箔10，以具有沿著有機半導體層18的外緣未被形成有機半導體層18的區域，於有機半導體層未形成區域，密封層24與電極箔10接合著為佳。亦即，根據本發明的層構成的話，在從前的有機半導體裝置應該有層間絕緣膜存在的處所並不存在層間絕緣膜，取代的是密封層24沿著有機半導體層18的外緣配設。因此，於有機半導體層未形成區域，密封層24成為與電極箔10接合，可以在有機半導體層18的外緣附近確保必要的絕緣性。同樣地，有機半導體層18具有沿著上部電極層20的外緣未被形成上部電極層20的區域，於上部電極層未形成區 域，以密封層24與有機半導體層18接合著為佳。亦即，上部電極層20具有比有機半導體層18更小的面積，而且，上部電極層20的外緣比有機半導體層18的外緣位於更內側為較佳。藉由如此，於上部電極層未形成區域，密封層24變成與有機半導體層18接合，所以上部電極層20的端部因到達有機半導體層18的外緣而變得容易引發的洩漏電流的發生可以更進一步確實地阻止。
有機半導體層18，典型地具有激發發光或光激發發電的機能，藉此有機半導體裝置應可作為發光元件或光電元件而發揮機能。有機半導體層18，亦可具有於有機EL元件等各種有機半導體裝置被採用的公知的層構成，但沒有特別限定。例如，有機EL元件的場合，可以由電極箔10朝向上部電極層20或者與其相反的方向上依序層積著依所期望的正孔注入層及/或正孔輸送層、發光層、以及依所期望的電子輸送層及/或電子注入層。作為正孔注入層、正孔輸送層、發光層、電子輸送層、及電子注入層，可以分別適當地使用公知的種種構成乃至組成之層，並沒有特別限定。
上部電極層20，亦可具有於有機EL元件等各種有機半導體裝置被採用的公知的電極構成，但沒有特別限定。此外，上部電極層20，亦可被構成為陰極及陽極之任一。把上部電極層20構成為陰極的場合，最好在由Ca、Ba、LiF、Cs、Mg、Mg-Ag等低工作函數(<3eV)的材料所構成的緩衝層上，藉由真空蒸鍍層積厚度 0.5~50nm之Al、Ag等之金屬膜而作為上部電極層20。或者是，以對向陰極型濺鍍裝置，在前述之低工作函數(<3eV)的材料所構成的緩衝層上成膜IZO(銦鋅氧化物)、ITO(銦錫氧化物)、ITZO(銦錫鋅氧化物)、IGO(銦鍺氧化物)、ZTO(鋅錫氧化物)、AZO(鋁摻雜氧化鋅)等之透明導電膜。此透明導電膜的厚度，為了降低薄膜電阻以越大越好，但是考慮到透過率或折射率的話，以200nm以下為佳，更好的是150nm以下，其下限值考慮到薄膜電阻的話以30nm以上為佳。另一方面，把上部電極層20構成為陽極的場合，最好在由MoO3、V2O5、C等高工作函數(>4.5eV)的材料所構成的緩衝層上，與前述同樣，使層積金屬膜或透明導電膜而作為上部電極層20。此外，替代金屬膜或透明導電膜而使用PEDOT：PSS等高導電性高分子材料亦可。
考慮發光均勻性的場合，以使導電率成為0.01S/cm以上的方式選擇上部電極層20的層積材料及/或膜厚為佳。更佳者為導電率為0.1S/cm以上。上部電極層20的膜厚變大的話空孔的影響變大，所以光學設計變難，結果，外部量子效率變低。因此，導電率與光學特性的最佳化變得重要。
為了要確保發光均勻性而謀求橫跨上部電極層20全區域之導電率的最佳化，把輔助配線22網目狀地形成於上部電極層20上應該是有效的。然而，輔助配線22會遮光，所以輔助配線22的面積，以發光區域的20% 以下為佳，更佳為15%以下，進而更佳者為10%以下。其下限值，合併考慮上部電極層20的薄膜電阻而決定即可，例如使其為發光區域的0.1%以上即可。
亦即，於上部電極層20上以直接設置至少1條輔助配線22為佳。輔助配線22，對於減低上部電極層20的薄膜電阻的不均勻提高發光均勻性是有效的，特別是使大面積均勻地發光時是非常有效的手段。輔助配線22，只要使用Cu、Al、Ni、Ag、Zn、Sn、Au、Ti等公知的導電性材料，藉由真空蒸鍍法、噴墨法、網版印刷法、噴嘴噴射法等公知的手法來形成即可。輔助配線22的厚度以50nm以上為佳。輔助配線22做得比較厚並不會有問題，但考慮到量產性的話以5μm以下為佳。話雖如此，於後述之接觸孔26的形成使用抓扒法(Scrabble 法)的場合，由防止刮傷的觀點來看輔助配線22越厚越好。
輔助配線22會遮住光線，所以設在上部電極層20上之上部電極層20的外緣及/或其附近之至少一部份的區域為較佳。例如，如圖2所示，上部電極層20被形成為矩形狀的場合，輔助配線22以構成矩形狀的上部電極層20的外緣及/或其附近之至少1邊者為佳，更佳者為構成互相平行的2邊，進而更佳者為構成4邊即可。或者是，如圖3所示發光元件被構成為圓形的場合，輔助配線22"只要沿著上部電極層20'的圓周形成即可。話雖如此，在發光面積大的場合，特別在發光區域的面積達 30mm平方以上的場合，於發光面內形成輔助配線22亦可。在此場合，輔助配線22的寬幅以500μm以下為佳，更佳者為300μm以下，進而更佳者為150μm以下。輔助配線22的最小寬幅，由考慮到輔助配線22的厚度之薄膜電阻來適當地計算而決定者是被期待的，較佳者為10μm以上，更佳者為50μm以上。
輔助配線22，如圖1所示，以延伸至有機半導體層18上之上部電極層20的外緣附近，藉其使有機半導體層18與上部電極層20之邊界線之至少一部份以輔助配線22覆蓋的方式構成亦可。根據此構成的話，於上部電極層20的側端面也成為與輔助配線22接觸，所以可使與上部電極層20之導電連接更為確實。話雖如此，於此態樣，於輔助配線22與有機半導體層18之接觸部位不使其發光，期望使載子橫越上部電極層20之全體，所以最好是使用不產生那樣的發光的工作函數的材料來構成輔助配線22。在此場合，作為構成輔助配線22的較佳材料之例，在上部電極層20為陰極的場合，可舉出Cu、Ni、Au那樣的高工作函數(>4.5eV)的材料，上部電極層20為陽極的場合，可舉出Al、Ag、Zn、Sn、Ti那樣的低工作函數(<4.0eV)的材料。
密封層24，設於電極箔10、有機半導體層18及上部電極層20上，為覆蓋電極箔10、有機半導體層18及上部電極層20的露出部分之層，被期望具有絕緣性。密封層24被期望為透明，但為了提高光取出效率而在表 面形成凹凸亦可。密封層24只要是具有公知的材質及構成者即可，但由耐環境性的觀點來看以SiNx或SiOx之層積構造為佳。密封層24的形成依照公知的手法進行即可，但以藉由PE-CVD法(電漿CVD法)來進行為佳。此外，為了防止SiNx或SiOx層發生龜裂，把丙烯酸系樹脂層等插入密封層24亦可。此外，在由SiNx或SiOx層等所構成的密封材24a上使用丙烯酸系接著材，配設PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PET(聚對苯二甲酸乙二酯)、PC(聚碳酸酯)等樹脂膜24b亦可。使用這些密封材24a及樹脂膜24b形成密封層24的場合，也可以依照從前的方法，容易地形成接觸孔26。特別是存在樹脂膜24b的場合，以使用雷射或離子束形成接觸孔26為佳。
接觸孔26，以貫通密封層24的方式設置，是使與上部電極層20之導電連接成為可能之孔。可以中介著接觸孔26而由上部電極層20的上方確保與上部電極層20之導電連接，所以可以不需要設置從前屬於必要的層間絕緣膜。接觸孔只要在1處所至少被形成1個孔即可，為了提高導電接觸的可信賴性而在1處所形成複數個孔亦可。此外，存在輔助配線22的場合，接觸孔26被配置於輔助配線22上為較佳，藉此可以使與上部電極層20之導電接觸更為確實。
接觸孔26的形成只要依照公知的手法進行即可，作為較佳的手法之例，可以舉出乾式蝕刻法、雷射蝕刻法、反應性離子束蝕刻法、抓扒法(Scrabble法)。乾 式蝕刻法，藉由使用了CF4、SF6等氟系氣體之電漿，蝕刻密封膜的方法，例如使用RIE裝置(反應性離子蝕刻裝置)(SAMCO公司製造，RIE 10NR)，依照RF電漿：0.1~0.5W/cm2、氣體種：CH4/O2=40/10sccm、壓力：10Pa之條件可以適切地進行。作為可以使用於雷射蝕刻法的雷射之例，可舉出二氧化碳雷射、YAG雷射。抓扒法(Scrabble法)，係以先端為直徑0.1mm~2mm之針在必要處所形成刮痕的方法。此針的先端，係以被鍍上DLC(類鑽石碳)之以Al、Cu、Mo、C、Si、Ti、Ta、Fe、Ni等為主成分的合金、氮化物或氧化物而構成，以具有10°~170°的角度的方式被施以加工為較佳。針的先端沒有必要為1點，亦可存在複數點。此外，以成為一字形螺絲起子的先端的方式，其先端被形成為線狀亦可。由耐久性的觀點來看針的先端以DLC覆蓋為較佳，但除此之外藉由氧化處理、氮化處理等手法提高先端的硬度亦可。此外，在抓扒處理中，以安裝著抽吸產生的微粒之噴嘴為較佳，進而更佳者為另行設置供把微粒由元件上除去之用的吹噴噴嘴。
拉出電極28，是供確保中介著接觸孔26與上部電極層20導電連接之用的電極。於輔助配線22上存在接觸孔26的場合，以拉出電極28透過接觸孔26接觸於輔助配線22，透過此輔助配線22確保與上部電極層20之導電連接的構成為佳。拉出電極28的形成，只要藉由真空蒸鍍法、噴墨法、網版印刷法、噴嘴噴射法等公知技 術來進行既可。話雖如此，由生產性及成本的觀點來看，以不使用真空製程的方法為更佳。作為拉出電極28的構成材料之例，可以舉出焊錫(例如Sn或Zn的合金)、Ag油墨、Ni油墨、Cu油墨、Al、Ag、Ni、Zn、Zn、Ti、Ta、Au、Cu等。為了確保導電連接，以拉出電極28的構成材料填充接觸孔26內為較佳。
電極箔
電極箔10，只要至少包含金屬箔12者即可，可以使用如專利文獻3及4所記載那樣的公知的電極箔，沒有特別限定。話雖如此，電極箔10，如圖1所示，以具備金屬箔12，依所期望的設於金屬箔之至少一方之面的反射層14，以及依所期望直接設於金屬箔12或反射層14上的緩衝層16為較佳。亦即，圖1所示的電極箔10為具備金屬箔12、反射層14及緩衝層16的3層構成，但是本發明之電極箔並不限於此，亦可為僅有金屬箔12的1層構成，亦可為金屬箔12及反射層14的2層構成。
藉著把金屬箔12不僅作為支撐基材使用也作為電極使用，可以提供兼具支撐基材、電極及反射層的機能的電極箔。而且，不是金屬板，典型的作法藉著使用1~250μm的金屬箔12，可以作為兼做可撓性有機半導體裝置用的支撐基材之電極來使用。關於這樣的可撓性有機半導體裝置的製造，電極箔10，以金屬箔為基底，所以不特別需要支撐基材，可以藉由例如卷對卷製程有效率地 製造。卷對卷製程，係拉出被捲為卷狀的長尺寸狀的箔施以特定的製程之後再度捲取的在有效率地量產電子裝置上極為有利的製程，是在實現有機半導體裝置的量產化上的關鍵製程。如此，電極箔10可以不需要支撐基材及反射層。因此，電極箔10，以至少在被構築電子裝置的部分不具有絕緣層為佳，更佳者為在任何部位都不具有絕緣層。
金屬箔12，只要是具有作為支撐基材的強度以及作為電極所必要的電氣特性的箔狀金屬材料即可，沒有特別限定。較佳的金屬箔，由防止加工時產生的粒子狀物因帶磁性而附著的觀點來看，採非磁性金屬箔。非磁性金屬之較佳之例，可舉出銅、鋁、非磁性不銹鋼，鈦、鉭、鉬等，更佳者為銅、鋁及非磁性不銹鋼。最佳之金屬箔為銅箔。銅箔比較廉價，同時強度、可撓性、電氣特性等都優異。
電極箔10之反射層側的最表面，以具有60.0nm以下的算術平均粗糙度Ra之超平坦面為佳，更佳者為30.0nm以下，進而更佳者為20.0nm以下，特佳者為10.0nm以下，又更佳者為7.0nm以下，因應電極箔所要求的用途或性能等而適當決定粗糙度即可。算術平均粗糙度Ra的下限沒有特別限定，亦可為0，但考慮到平坦化處理的效率的話，可以舉出0.5nm作為下限值的基準。此算術平均粗糙度Ra，可以依據工業規格JIS B0601-2001使用市售的粗糙度測定裝置來測定。
如前所述，電極箔10的反射層側的最表面，意味著位於最外側的反射層14或緩衝層16的表面。話雖如此，如此般構成複數層的場合之前述算術平均粗糙度Ra之實現，可以藉由使被形成反射層14以及依場合之緩衝層16而構成的金屬箔12的表面的算術平均粗糙度Ra成為與前述同樣的範圍，亦即60.0nm以下，較佳者為30.0nm以下，更佳者為20.0nm以下，進而較佳為10.0nm以下，特佳者為7.0nm以下，最佳者為5.0nm以下，於其上形成反射層14及依場合的緩衝層16來進行。如此，把於最表面應該賦予的算術平均粗糙度Ra相等或稍微小些的算術平均粗糙度Ra賦予至比其更下之層乃至於箔的表面為較佳。又，因為是層積狀態所以不構成最表面的金屬箔表面的算術平均粗糙度Ra的評估，可以由金屬箔表面以FIB(Focused Ion Beam，聚焦離子束)加工製作剖面，以透過型電子顯微鏡(TEM)觀察該剖面而進行，因為層積狀態而不構成最表面的反射層表面之算術平均粗糙度Ra的評估也可以同樣進行。
金屬箔12的超平坦面，也可以藉由電解研磨法、拋光研磨法、藥液研磨法、物理化學研磨法，以及這些的組合等來研磨金屬箔12而實現。藥液研磨法，只要適當調整藥液、藥液溫度、藥液浸漬時間等即可，沒有特別限定，例如銅箔的藥液研磨，可以藉由使用2-胺基乙醇與氯化銨之混合物來進行。藥液溫度以室溫為佳，使用浸漬法(Dip法)為佳。此外，藥液浸漬時間，在變長時有 平坦性惡化的傾向所以10~120秒鐘為佳，30~90秒鐘更佳。藥液研磨後的金屬箔藉由流水洗淨為佳。根據這樣的平坦化處理的話，可以使算術平均粗糙度Ra為12nm程度的表面平坦化至10.0nm以下，例如平坦化到3.0nm程度之Ra。金屬箔12的超平坦面，也可以藉由以噴砂研磨金屬箔12的表面的方法，或藉由雷射、電阻加熱、燈管加熱等手法熔融金屬箔12的表面後急速冷卻的方法等來實現。
金屬箔12的厚度，只要不損及可撓性，可以做為箔來單獨操作的厚度即可，不特別限定，典型的厚度為1~250μm，較佳為5~200μm，更佳為10~150μm，進而較佳為15~100μm，只要因應於電極箔所要求的用途或性能等而適當決定厚度即可。亦即，更期望減少金屬的使用量或輕量化的場合，使厚度的上限為50μm、35μm或者25μm為特佳，另一方面，更期望強度的場合，使厚度的下限為25μm、35μm或者50μm為特佳。若是這樣的厚度，可以使用市售的裁斷機簡單切斷。此外，金屬箔12與玻璃基板不同，沒有破裂、缺損等問題，此外，也具有切斷時之微粒不容易發生等優點。金屬箔12可以是四角形以外的形狀，例如為圓形、三角形、多角形等種種形狀，而且也可以切斷及熔接，所以可藉由剪貼而製作立方狀或球狀之立體形狀之電子裝置。在此場合，於金屬箔12的切斷部或熔接部，以不形成有機半導體層為佳。
金屬箔12的表面設置反射層14亦可。反射 層14，以由鋁、鋁系合金、銀及銀系合金構成的群所選擇的至少一種來構成為佳。這些材料，光的反射率很高所以適於反射層，而且薄膜化之際的平坦性也優異。特別是鋁或鋁系合金為廉價的材料所以較佳。作為鋁系合金與銀系合金，可以廣泛地採用於發光元件或光電元件作為陽極或陰極使用的一般的合金組成者。作為較佳的鋁系合金組成之例，可以舉出Al-Ni、Al-Cu、Al-Ag、Al-Ce、Al-Zn、Al-B、Al-Ta、Al-Nd、Al-Si、Al-La、Al-Co、Al-Ge、Al-Fe、Al-Li、Al-Mg、Al-Mn、Al-Ti合金。只要是構成這些合金的元素，可以配合必要的特性而任意組合。此外，作為較佳的銀系合金組成之例，可以舉出Ag-Pd、Ag-Cu、Ag-Al、Ag-Zn、Ag-Mg、Ag-Mn、Ag-Cr、Ag-Ti、Ag-Ta、Ag-Co、Ag-Si、Ag-Ge、Ag-Li、Ag-B、Ag-Pt、Ag-Fe、Ag-Nd、Ag-La、Ag-Ce合金。只要是構成這些合金的元素，可以配合必要的特性而任意組合。反射層14的膜厚並不特別限定，但是以具有30~500nm之厚度為佳，更佳為50~300nm，進而更佳為100~250nm。
金屬箔12或反射層14的表面設置緩衝層16亦可。緩衝層16，只要是與有機半導體層接觸而提供所要的工作函數者即可，沒有特別限定。緩衝層16，為了充分確保光散射效果，以透明或半透明為佳。緩衝層16，以由導電性非晶質碳膜、導電性氧化物膜、鎂系合金膜、及氟化物膜所選擇的一種為較佳，只要因應於陽極或陰極之適用用途及所要求的特性而適當選擇即可。
電極箔10的厚度以1~300μm為佳，更佳為1~250μm，進而更佳為5~200μm，特佳為10~150μm，最佳為15~100μm，只要因應於電極箔所要求的用途或性能等適當決定厚度即可。亦即，更期望減少金屬的使用量或輕量化的場合，使厚度的上限為50μm、35μm或者25μm為特佳，另一方面，更期望強度的場合，使厚度的下限為25μm、35μm或者50μm為特佳。這些電極箔的厚度均與前述之金屬箔12的厚度相同，這是因為形成於此金屬箔12上亦可的反射層14及/或緩衝層16的厚度，通常與金屬箔12的厚度相比小到可以忽視的緣故。
電極箔10或金屬箔12的背面(不形成有機半導體層18之面)，以係依據工業標準JIS B0601-2001對181μm×136μm之矩形區域進行測定之剖面曲線的最大谷深Pv對剖面曲線的最大山高Pp之比Pv/Pp為特定值以上的凹部優位面為較佳。最大山高Pp表示凸部的高度，另一方面最大谷深Pv表示凹部的深度。亦即，特定值以上的Pv/Pp比，意味著具備凹部比凸部更為優先的表面輪廓(profile)。具體而言，凹部優位面之Pv/Pp比為1.10以上較佳，更佳為1.20以上，又更佳為1.30以上，進而較佳者為1.40以上。藉此，可以謀求在作為有機EL等發光元件的場合會成為問題的暗點的減低。亦即，電極箔10或金屬箔12的表面(被形成有機半導體層18之側的面)存在著較深的傷痕，特別是挖傷(不是淺的刮傷而是深深挖入的型態之傷痕，例如深度0.1μm以上之傷痕)的 場合，會因為該傷痕的發生而在該傷痕周圍產生突起，該突起，會在有機EL等發光元件產生被稱為暗點的發光劣化的部分。這點，在使凹部優位面的Pv/Pp比為1.10以上的場合，使由卷狀態拉出的箔表面之前述挖傷的發生刻意被抑制，藉此可以提供刻意地減低了暗點的高性能的發光元件。Pv/Pp比為1.10以上的凹部優位面，可以因應於背面初期粗糙度，把金屬箔的背面處理條件設定為在背面發生光澤的程度而狀況佳地實現。Pv/Pp比越高越好所以不特別限定，但是現實上其上限值在10.0附近。又，最大山高Pp及最大谷深Pv，可以使用市售的非接觸表面形狀測定機依據工業規格JIS B0601-2001進行測定。於此態樣，箔背面(凹部優位面)的Ra以80nm以下為佳，更佳為70nm以下，進而更佳為60nm以下，特佳為50nm以下，比特佳又更佳者為40nm以下，最佳者為30nm以下。
〔實施例〕
進而藉由以下之例具體說明本發明。
例1：Cu/Al合金/C電極箔之製作
以如下所述的方式製作由50mm四方之Cu箔/Al反射膜/C緩衝層所構成的電極箔。作為金屬箔，準備了厚度64μm的市售的雙面平坦電解銅箔(三井金屬礦業公司製造之DFF(Dual Flat Foil))。使用掃描型探針顯微鏡 (Veeco公司製造，Nano Scope V)依據JIS B0601-2001測定銅箔表面的粗糙度時，得到算術平均粗糙度Ra：12.20nm。此測定係針對10μm四方之範圍以Tapping Mode AFM來進行。
將此銅箔使用MAT公司製造的研磨機進行了CMP(化學機械研磨)處理。此CMP處理，使用附有XY溝的研磨墊及膠體氧化矽系研磨液，以墊轉速：300rpm、荷重：200gf/cm2，液供給量：100cc/min之條件進行研磨。使用掃描型探針顯微鏡(Veeco公司製造，Nano Scope V)依據JIS B0601-2001測定如此被施以CMP處理的銅箔表面的粗糙度時，得到算術平均粗糙度Ra為0.7nm。此測定係針對10μm四方之範圍以Tapping Mode AFM來進行。CMP處理後的銅箔厚度為48μm。
在被CMP處理的銅箔表面，藉由濺鍍法形成膜厚150nm的Al合金反射層。此濺鍍係把具有Al-0.2B-3.2Ni(at.%)的組成的鋁合金靶(直徑203.2mm×8mm厚)安裝於被連接Cryo泵的磁控管濺鍍裝置(MSL-464，Tokki(股)製造)之後，以投入功率(DC)：1000W(3.1W/cm2)、到達真空度：<5×10-5Pa、濺鍍壓力：0.5Pa、Ar流量：100sccm、基板溫度：室溫之條件下進行的。
在如此得到的鋁合金反射層的表面，藉由濺鍍法形成膜厚3.5nm的碳緩衝層。作為供此濺鍍之用的碳靶，準備對碳材料(IGS743材、東海碳公司製造)施以 根據鹵素氣體之純化處理而製作的純度5N(99.999%)的碳靶。使用這些靶材之各個藉由濺鍍法形成碳緩衝膜。此濺鍍係把各碳靶(直徑203.2mm×8mm厚)安裝於被連接Cryo泵的磁控管濺鍍裝置(多重叢集式(cluster type)成膜裝置MSL-464，Tokki(股)製造)之後，以投入功率(DC)：250W(0.8W/cm2)、到達真空度：<5×10-5Pa、濺鍍壓力：0.5Pa、Ar流量：100sccm、基板溫度：室溫之條件下進行的。膜厚的控制藉由控制放電時間而進行。如此得到的緩衝層表面的粗糙度以如前所述同樣地進行而測定，算術平均粗糙度Ra為2.45nm。所得到的電極箔全體之厚度為48μm。
例2：有機EL元件的製作
把在例1所製作的50mm四方的Cu箔/Al反射膜/C緩衝層所構成的電極箔作為陽極使用，製作圖2所示的構造的有機EL元件。具體而言，在電極箔10的緩衝層表面以5000rpm旋轉塗布1.3質量%的PEDOT：PSS分散溶液(Heraeus公司製造)將厚度30nm之膜形成做為正孔注入層。其後，由電極箔10的端部起直到約1cm內側的區域，以浸濕純水的無塵布擦拭，劃定被塗布PEDOT：PPS的30mm四方的區域後，在熱板上以120℃燒成20分鐘做為正孔注入層。其次，使用與正孔注入層相同尺寸(30mm四方)的金屬遮罩，於正孔注入層上藉由真空蒸鍍法依序層積4,4'-bis(N,N'-(3-tolyl)amino)-3,3'- dimethylbiphenyl(HMTPD)所構成的厚度40nm的正孔輸送層，tris(2-苯吡啶(phenylpyridine)銥錯合物(Ir(ppy)3)被摻雜於主體材料中而成的厚度30nm的發光層，Alq3所構成的厚度30nm的電子輸送層。
於如此形成的30mm四方的有機半導體層18上，使用具備比其面積更小的25mm四方的開口部之金屬遮罩，製作由LiF層(厚度0.8nm)/Al層(厚度0.8nm)/Ag層(厚度20nm)之層積構造所構成的上部電極層20。此時，上部電極層20的外緣比有機半導體層18的外緣位於更內側。使用輔助配線用的遮罩，如圖2所示在上部電極層20的構成外緣的4邊的附近蒸鍍Al，形成厚度0.5μm的輔助配線22'。把如此進行被設置上部電極層20及輔助配線22'之側的表面，以SiNx層(厚度300nm)、接著層(厚度2000nm)以及SiNx層(厚度200nm)被以CVD覆蓋的PEN膜(厚度200μm)所構成的密封層24密封。於被形成輔助配線22'的位置由密封層24的PEN膜上照射二氧化碳雷射，形成到達輔助配線22'的直徑1.0mm的接觸孔26。以在接觸孔26內以及由該處延伸的方式以銀糊油墨形成拉出電極28，在室溫下放置使糊內的溶劑蒸發。如此進行形成了有機EL元件。使得到的有機EL元件動作時，不發生洩漏電流，跨畫素區域之全體被觀察到均勻地發光。
10‧‧‧電極箔
12‧‧‧金屬箔
14‧‧‧反射層
16‧‧‧緩衝層
18‧‧‧有機半導體層
20‧‧‧上部電極層
22‧‧‧輔助配線
24‧‧‧密封層
24a‧‧‧密封材
24b‧‧‧樹脂膜
26‧‧‧接觸孔
28‧‧‧拉出電極

Claims (19)

  1. 一種有機半導體裝置，其特徵為具備：至少包含金屬箔而成的電極箔，部分設於前述電極箔的表面的有機半導體層，設於前述有機半導體層上的上部電極層，設於前述電極箔、前述有機半導體層及前述上部電極層上，覆蓋前述電極箔、前述有機半導體層及前述上部電極層的露出部分的密封層，以及以貫通前述密封層的方式設置，能夠與前述上部電極層導電連接之至少1個接觸孔。
  2. 如申請專利範圍第1項之有機半導體裝置，其中前述電極箔具有沿著前述有機半導體層的外緣未被形成前述有機半導體層的區域，於該有機半導體層未形成區域處前述密封層與前述電極箔接合著。
  3. 如申請專利範圍第1項之有機半導體裝置，其中前述有機半導體層及前述上部電極層遍及這些的全面對前述電極箔平行地設置。
  4. 如申請專利範圍第1項之有機半導體裝置，其中前述有機半導體層具有沿著前述上部電極層的外緣未被形成前述上部電極層的區域，於該上部電極層未形成區域處前述密封層與前述有機半導體層接合著。
  5. 如申請專利範圍第1項之有機半導體裝置，其中進而具備直接設於前述上部電極層上的至少1條輔助配線。
  6. 如申請專利範圍第5項之有機半導體裝置，其中於前述輔助配線上配置前述接觸孔。
  7. 如申請專利範圍第5項之有機半導體裝置，其中前述輔助配線，被設於前述上部電極層上之前述上部電極層的外緣及/或其附近之至少一部分區域。
  8. 如申請專利範圍第7項之有機半導體裝置，其中前述輔助配線，延伸至前述有機半導體層上之前述上部電極層的外緣附近，藉其使前述有機半導體層與前述上部電極層之邊界線之至少一部份以輔助配線覆蓋。
  9. 如申請專利範圍第7項之有機半導體裝置，其中前述上部電極層被形成為矩形狀，前述輔助配線構成前述矩形狀的上部電極層的外緣及/或其附近之至少1邊。
  10. 如申請專利範圍第1項之有機半導體裝置，其中前述有機半導體層在前述電極箔上被排列複數個，而各有機半導體層彼此形成間隔。
  11. 如申請專利範圍第1項之有機半導體裝置，其中前述金屬箔具有1~250μm之厚度。
  12. 如申請專利範圍第1項之有機半導體裝置，其中前述電極箔或電極箔的背面，具有依據日本工業規格JIS B 0601-2001對181μm×136μm之矩形區域測定的剖面曲線之最大谷深Pv對剖面曲線之最大峰高Pp之Pv/Pp比為1.10以上。
  13. 如申請專利範圍第1項之有機半導體裝置，其中 前述電極箔的表面，具有依據日本工業規格JIS B 0601-2001測定的60.0nm以下的算術平均粗糙度Ra。
  14. 如申請專利範圍第1項之有機半導體裝置，其中前述金屬箔為銅箔。
  15. 如申請專利範圍第1項之有機半導體裝置，其中前述電極箔於前述金屬箔上進而具備反射層。
  16. 如申請專利範圍第1項之有機半導體裝置，其中前述電極箔於前述金屬箔上進而具備透明或半透明之緩衝層。
  17. 如申請專利範圍第15項之有機半導體裝置，其中前述電極箔於前述反射層上進而具備透明或半透明之緩衝層。
  18. 如申請專利範圍第1項之有機半導體裝置，其中前述有機半導體層具有激發發光或光激發發電的機能，藉其使前述有機半導體裝置作為發光元件或光電元件發揮機能。
  19. 如申請專利範圍第1項之有機半導體裝置，其中具有可撓性。
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