JP2000276950A

JP2000276950A - 透明導電薄膜

Info

Publication number: JP2000276950A
Application number: JP11076915A
Authority: JP
Inventors: Toshiichi Sato; 敏一佐藤; Motofumi Suzuki; 基史鈴木; Yasunori Taga; 康訓多賀
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】透明導電薄膜の特性向上。【解決手段】透明導電薄膜を透明基板１０上に、イン
ジウム錫酸化物の透明導電性層１２、インジウム錫酸化
物と金属酸化物との混合層１４、金属酸化物層をこの順
に形成した３層構造によって構成する。混合層１４にお
いて、インジウム錫酸化物と金属酸化物との混合比は、
一定であっても、積層するにつれて変化するようにして
もよい。混合層１４の存在により透明導電薄膜の電気抵
抗は低下し、最上層を金属酸化物層１６にすること、及
び混合層１４との相乗効果で薄膜表面の面粗度を低下さ
せることができ、透過率はＩＴＯ単独層と同程度が実現
できる。インジウム錫酸化物の層と金属酸化物の層を交
互に積層した多数積層構造によって透明導電薄膜を構成
しても、低い抵抗、低い面粗度で十分な透過率を有する
透明導電薄膜が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、透明導電性薄
膜、例えば、エレクトロルミネッセンス素子（以下ＥＬ
素子という）等の電極として用いられる透明電極材料に
関する。

【０００２】

【従来の技術】透明導電薄膜は、透明かつ導電性である
ことから、液晶表示装置の表示電極や、有機ＥＬ素子や
無機ＥＬ素子の電極などとして多用されている。一般的
にこの透明導電薄膜には、透過率が高く導電性を示すイ
ンジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）が用い
られている。

【０００３】しかし、導電性を備えると言いつつも、通
常、電極や配線等に用いられるアルミや銅などの金属材
料に比べて電気抵抗が高い。例えば液晶表示装置や、次
世代の表示装置等として注目されているＥＬ素子の表示
装置などの透明電極にＩＴＯが用いられるが、表示装置
の大型化への対応や、ジュール熱の発生防止、素子の寿
命向上などの観点で、透明電極の電気抵抗の低下が望ま
れている。

【０００４】このような環境のなか、例えば、ＩＴＯに
バナジウム（Ｖ）を添加することで電気抵抗を低下させ
ることが可能であることが報告されている（第５９回応
用物理学会学術講演会講演予講集 526,1998,9）。Ｉ
ＴＯにバナジウムを添加すれば、透明導電層としての電
気抵抗は低下する。

【０００５】ところが、バナジウム添加に起因してＩＴ
Ｏの結晶粒径が大きくなり、表面粗度が大きくなってし
まうという問題がある。例えば、基板上に、陽極、発光
層を含む有機層及び陰極が順に形成されて構成される有
機ＥＬ素子などにおいて、このバナジウムの添加された
ＩＴＯ層を通常透明な陽極として用いると、陽極の表面
粗度が大きいことにより、電界集中が発生し、薄膜の素
子の駆動耐久性を損ね、素子寿命が短くなってしまう。

【０００６】一方、例えば特開平９−０６３７７１号公
報には、有機ＥＬ素子の陽極として用いられる透明電極
をＩＴＯ単独層から、ＩＴＯ層と該ＩＴＯより高い仕事
関数を有する金属酸化物層との２層構造を採用し、この
構成により有機層への正孔注入効率を高めることが提案
されている。そして、本出願人の研究の結果、このよう
に透明電極の最上層に金属酸化物層が存在することで、
透明電極の表面の平滑性が高まることがわかっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、ＩＴＯ
層と金属酸化物層の２層構造を有機ＥＬ素子の透明電極
として用いた場合、ＩＴＯにバナジウムを添加した場合
と異なり、金属酸化物層の存在によって陽極表面を平坦
なものとすることができる。

【０００８】しかし、金属酸化物は、その抵抗がＩＴＯ
より高いため、これの金属酸化物層が最上層に存在する
ことで透明電極の電気抵抗は、ＩＴＯ単独層より高くな
ってしまう。また、金属酸化物層は、可視光全域におい
て透過率が低いため、透明導電薄膜としての透過率を損
ねないようにするには膜厚を薄くせざるを得ない。

【０００９】このように、現在まで、透明電極材料とし
て、低抵抗かつ高透過率で、さらに表面粗度が低いとい
う全ての条件を満たすような材料は提案されていない。

【００１０】この発明では、低抵抗で、高透過率かつ面
粗度の低い透明導電薄膜を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、インジウム錫酸化物を用いた透明導電性
層と、前記透明導電性層上に形成された金属酸化物層
と、を備える透明導電薄膜であって、さらに、該金属酸
化物層と前記透明導電性層との間に、インジウム錫酸化
物と金属酸化物とを含む混合層を備えることを特徴とす
る。

【００１２】また、本発明において、上記混合層は、前
記インジウム錫酸化物と金属酸化物とが、一定混合比率
で混合された層とすることができる。または、この混合
層は、前記透明導電性層と前記金属酸化物層との間で混
合比率が変化するよう前記インジウム錫酸化物と前記金
属酸化物とが混合された層であってもよい。

【００１３】これらの透明導電薄膜は、インジウム錫酸
化物からなる透明導電性層が、間に混合層を挟んで表面
が金属酸化物層で覆われている。金属酸化物層は、表面
が滑らかであり、この層が薄膜の最上層として存在する
ことにより透明導電薄膜の表面粗度を非常に小さくする
ことが可能となる。

【００１４】また、中間に混合層を備えるため、抵抗の
高い金属酸化物層が最上層に存在していても、透明導電
薄膜として十分低い電気抵抗を得ることができる。さら
に電気抵抗の問題がないので最上層の金属酸化物層を薄
くでき、インジウム錫酸化物の単独層と遜色ない程度の
透過率を実現できる。また、混合層の厚さや混合比を制
御することで透明導電薄膜の表面粗度を制御できるた
め、この点でも金属酸化物層を薄くすることが容易とな
る。

【００１５】また、混合層は、透明導電性層と前記金属
酸化物層との間で、インジウム錫酸化物と金属酸化物と
の混合比率が変化する構造とすれば、金属酸化物層と透
明導電性層との間、つまり金属酸化物層と混合層、及び
混合層と透明導電性層との間に実質的に界面が存在しな
いこととなる。従って、界面における干渉による着色が
防止でき、透明電極としての用途に好適である。

【００１６】さらに、本発明の他の特徴は、インジウム
錫酸化物と、金属酸化物とを含む透明導電薄膜であっ
て、前記インジウム錫酸化物の層と前記金属酸化物の層
とが交互に積層された多層構造を備えることである。

【００１７】このような積層構造とした場合、透明導電
性層と金属酸化物層との間、特にインジウム錫酸化物の
層と金属酸化物の層との界面からキャリアが放出される
ため、透明導電薄膜全体としての電気抵抗を小さくする
ことができる。なお、このキャリアの放出は、インジウ
ム錫酸化物の層と金属酸化物の層との界面における歪
や、微小な拡散などにより導入される酸素空孔や、界面
近傍のインジウム錫酸化物中に固溶した金属原子（例え
ばバナジウム原子）に起因するものと考えられる。本発
明では、さらに、各層が交互に積層されることで、互い
に層内での結晶成長が抑制されるため、表面粗度の低い
滑らかな薄膜表面が得られる。

【００１８】また、本発明では、基板上に、透明電極
と、発光層と、金属電極とを備えるエレクトロルミネッ
センス素子であって、前記透明電極は、インジウム錫酸
化物を用いた透明導電性層と、インジウム錫酸化物及び
金属酸化物を含む混合層と、金属酸化物層がこの順に積
層されて構成された透明導電薄膜を用いることを特徴と
する。若しくは前記インジウム錫酸化物の層と前記金属
酸化物の層とが交互に積層された多層構造の透明導電薄
膜を用いることを特徴とする。

【００１９】このような透明導電薄膜をエレクトロルミ
ネセンス素子の透明電極として用いれば、電気抵抗が低
く、かつ十分表面粗度が低く、かつ十分な透過率を備え
る透明電極を得ることができる。従って、この透明電極
上に素子の発光層や陰極を形成することで、信頼性の高
い素子を得ることが可能となる。

【００２０】また、本発明において、前記金属酸化物と
しては、チタン、バナジウム、クロム、ジルコニウム、
モリブデン、ルテニウム、タンタル又はタングステンの
いずれの酸化物を用いることができる。このような金属
酸化物は、その厚さや混合比率等を制御することで、透
明導電薄膜の透過率をインジウム錫酸化物と同程度に維
持しつつ、電気抵抗を下げまた表面粗度を小さくするこ
とが可能である。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いてこの発明の好
適な実施の形態（以下実施形態という）について説明す
る。

【００２２】［実施形態１］図１は、この発明の実施形
態１に係る透明導電薄膜の構成を示している。この薄膜
は、インジウム錫酸化物（以下ＩＴＯ）の透明導電性層
１２、ＩＴＯと金属酸化物の混合層１４及び金属酸化物
層１６の３層構造より構成される。

【００２３】インジウム錫酸化物（以下ＩＴＯ）からな
る透明導電性層１２は、例えば、ガラスなどの透明基板
１０上に、１〜２００ｎｍの厚さに形成され、該透明導
電性層１２の上の混合層１４は、ＩＴＯと金属酸化物と
が１〜９９モル％の比率で混合され１〜２００ｎｍの厚
さに形成されている。さらに、金属酸化物層１６は、混
合層１４と同じ金属酸化物が１〜３０ｎｍの厚さに積層
形成されている。

【００２４】混合層１４及び金属酸化物層１６に使用可
能な金属酸化物としては、チタン（Ｔｉ）、バナジウム
（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリ
ブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タンタル（Ｔ
ａ）又はタングステン（Ｗ）の酸化物が挙げられる。

【００２５】ＩＴＯにこれらの金属酸化物を所定の比率
で添加して形成された混合層１４は、その電気抵抗が低
いため、本実施形態の透明導電薄膜は、混合層１４の存
在によりＩＴＯ単独層より高い電気伝導度を備える。ま
た、混合層１４におけるＩＴＯと金属酸化物の混合比を
制御することで、混合層１４の表面粗度を制御でき、結
果としてさらに上層の金属酸化物層１６の表面粗度を低
下させることができる。

【００２６】また、最上層の金属酸化物層１６は、それ
自身が透明導電薄膜の表面を平坦化する機能を備えてお
り、上記混合層１４との相乗効果によって非常に平滑な
薄膜表面を得ることができる。

【００２７】また、混合層１４の存在により薄膜が低抵
抗となるため、最上層の金属酸化物層１６を薄くするこ
とができ、それにより透明導電薄膜としての透過率の低
下を防ぐことができる。

【００２８】従って、透明導電薄膜を以上のようなＩＴ
Ｏ層、混合層、金属酸化物層の３層構造とすることで、
低抵抗、低面粗度でかつ高透過率の３つの条件を満たす
薄膜が得られる。

【００２９】［実施形態２］図２は、本実施形態２に係
る透明導電薄膜の構造を示している。上記実施形態１で
は混合層としてＩＴＯと金属酸化物と一定の混合比で形
成しているが、本実施形態２の透明導電薄膜の混合層２
４は、ＩＴＯと金属酸化物との混合比が連続的に変化し
ている。

【００３０】図２において、ＩＴＯを用いた透明導電性
層１２は、例えば、ガラスなどの透明基板１０上に、１
〜２００ｎｍの厚さに形成され、該透明導電性層１２の
上には、ＩＴＯと金属酸化物とが混合された混合層２４
を１〜２００ｎｍの厚さに形成する。この時、混合層２
４は、図２の右側に示すように、積層厚みが増すにつれ
て金属酸化物の金属元素添加濃度が増加するように連続
的に組成を変化させながら形成する。そして、この混合
層２４の最上面位置では、金属元素の添加濃度が１００
％となるように制御することで、混合層２４と連続的に
０．１〜３０ｎｍの厚さの金属酸化物層２６を形成して
いる。

【００３１】また本実施形態２において、混合層１４及
び金属酸化物層１６に使用可能な金属酸化物としては、
上記実施形態１と同様に、チタン（Ｔｉ）、バナジウム
（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリ
ブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タンタル（Ｔ
ａ）又はタングステン（Ｗ）の酸化物が挙げられる。

【００３２】このように本実施形態２では、混合層２４
におけるＩＴＯと金属酸化物との混合割合が連続的に変
化しているため、透明導電性層１２と最上層の金属酸化
物層２６との間、つまり透明導電性層１２と混合層２４
及び混合層と金属酸化物層２６との間に、明確な界面が
存在しない。従って、界面における干渉による透過率の
低下、着色などがない。

【００３３】また、上記実施形態１と同様に、低抵抗
で、平坦な薄膜表面を有し、十分な透過率を有する透明
導電薄膜を得ることが可能となる。

【００３４】［実施形態３］図３は、実施形態３に係る
透明導電薄膜の構造を示している。本実施形態３の薄膜
は、ＩＴＯ層３２と金属酸化物層３４とが交互に積層さ
れた多層構造を備えている。例えば、５〜５０ｎｍの厚
さのＩＴＯ層３２と、０．５〜３ｎｍの金属酸化物層３
４との２層積層構造を１組とし、これを透明基板１０の
上に２組以上のｎ組、例えば３０組積層する。また、こ
のとき、薄膜の最上層が金属酸化物層３４となるように
積層する。

【００３５】このようなＩＴＯ層と金属酸化物層の積層
構造によって透明導電薄膜を構成することで、金属酸化
物層３４とＩＴＯ層３２との界面からキャリアが放出さ
れる。これは界面における歪や微少な拡散などにより導
入される酸素空孔や界面近傍のＩＴＯ中に固溶した金属
原子（バナジウム原子）の存在によるものと考えられ
る。従って、透明導電薄膜の電気抵抗は金属酸化物層、
ＩＴＯ層それぞれ単独の場合の電気抵抗よりも低くな
る。また、可視光領域における透過率を低下させる原因
となる金属酸化物層３４は積層構造の採用によりそれぞ
れ非常に薄い層で十分機能を発揮することができ、本実
施形態３の薄膜は、ＩＴＯ単独層と同程度の透過率を実
現することができる。また、ＩＴＯ／金属酸化物／ＩＴ
Ｏ／・・／金属酸化物という積層構造とすることで、各
層が薄く、層内でのＩＴＯ、金属酸化物の結晶成長がそ
れぞれ抑制される。従って面粗度の小さい滑らかな薄膜
表面を得ることが可能となる。

【００３６】なお、上記実施形態１及び２と同様に、金
属酸化物としては、チタン（Ｔｉ）、バナジウム
（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリ
ブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タンタル（Ｔ
ａ）又はタングステン（Ｗ）の酸化物を用いることがで
きる。

【００３７】［実施形態４］本実施形態４では、上記実
施形態１〜３に係る透明導電薄膜を有機ＥＬ素子の透明
電極として用いる。図４は、このような有機ＥＬ素子の
構成を示している。図示するように、ガラス等の透明基
板１０上に、透明電極４０、有機化合物層４２及びＭｇ
Ａｇ等の金属材料を金属電極４８がこの順に形成されて
いる。有機化合物層４２は、有機発光層の単層構造、有
機正孔輸送層と有機発光層との２層構造、又は有機正孔
輸送層と有機発光層と有機電子輸送層との３層構造のい
ずれかによって構成することができ、図４に示す例では
有機正孔輸送層４４と有機発光層４６の２層構造を有し
ている。この構成において、透明電極４０を陽極、金属
電極４８を陰極として有機化合物層４２に直流電流を流
し、陽極から正孔、陰極から電子を注入することで、発
光層において注入された正孔と電子が再結合し、有機発
光分子が励起され基底状態に戻る際に有機発光分子に応
じた蛍光を得る。

【００３８】本実施形態４では、この有機ＥＬ素子の透
明電極４０として、上述の実施形態１又は２に係るＩＴ
Ｏ透明導電性層／ＩＴＯ・金属酸化物の混合層／金属酸
化物層からなる３層構造の透明導電薄膜、又は、実施形
態３に係るＩＴＯ層／金属酸化物層の多層積層構造の透
明導電薄膜を用いる。上述の実施形態１〜３に示すよう
な透明導電薄膜は、その表面の平滑性が高いため、これ
を透明電極４０として用いることで、電極４０と上層の
有機化合物層４２との密着性を高めることができ、素子
の寿命を延ばすことが可能となる。また、実施形態１〜
３の透明導電薄膜は電気抵抗が低いため、これらの薄膜
を透明電極として用いれば、有機層にダメージを与えや
すいジュール熱の発生を抑制でき、この観点からも素子
の寿命向上に寄与する。また低抵抗であることから、有
機ＥＬ表示装置又は平面光源の大型化にも対応すること
が可能となる。もちろん、この透明電極４０は、実用上
ＩＴＯ単独層と同等の十分高い透過率を有する。

【００３９】さらに金属酸化物材料の選択により陽極表
面を仕事関数の大きな金属酸化物で覆うことができ、正
孔輸送層４４の仕事関数との差が小さくなり、陽極−正
孔輸送層間で仕事関数の差により生ずる障壁を低くでき
る。このため、透明電極４０から正孔輸送層４４への正
孔の注入が容易となり、素子駆動電圧を低下させること
も可能となる。

【００４０】［実施形態５］本実施形態５では、上記実
施形態１〜３に係る透明導電薄膜を無機ＥＬ素子の透明
電極として用いる。図５は、この無機ＥＬ素子の構成を
示している。無機ＥＬ素子では、上述の有機ＥＬ素子と
異なり、無機発光材料を発光層５２に用い、無機発光層
５２と透明電極４０との間に第１絶縁層５０を形成し、
無機発光層５２と金属電極５６との間に第２絶縁層５４
を形成する。そして、透明電極４０と金属電極５６との
間に交流電源を接続し、無機発光層５２に電界を印加す
ることで無機発光材料を励起させ発光させる。

【００４１】このような無機ＥＬ素子の透明電極４０と
して上記実施形態４と同様に実施形態１〜３のような透
明導電薄膜を用いれば、透明電極４０の表面の平滑性を
高めることができ、上層の発光層５２などとの密着性を
高めることができ、素子の寿命を延ばすことが可能とな
る。また、透明電極４０の電気抵抗を低くすることがで
きるため、これらの薄膜を透明電極として用いてより大
型の素子、例えばより大型の無機ＥＬ表示装置又は平面
光源などを製造することが可能となる。

【００４２】［実施形態６］実施形態６では、上記実施
形態１〜３に係る透明導電薄膜をＥＣ（electrochromi
c）素子の透明電極として用いる。図６は、このＥＣ素
子の一例としてＥＣ防眩ミラーの構成を示している。

【００４３】図示するようにこのＥＣ防眩ミラーは、ガ
ラス等の透明基板１０上に透明電極４０、第１ＥＣ層
（ＷＯ₃）６０、絶縁層６２、第２ＥＣ層（ＩｒＯ_x）６
４及び金属電極６６を備える。陽極である透明電極４０
と陰極である金属電極６６との間に直流電源を接続す
る。これにより、各ＥＣ層６０、６４には、両電極及び
間に介在する絶縁層６２の働きによって、電荷又はＨイ
オンなどが注入され、ＥＣ層６０、６４の色が変化す
る。そして、この色の変化を利用して透明基板１０側で
観察される不要な反射光を選択的にカットする。

【００４４】このＥＣ防眩ミラーのようなＥＣ素子の透
明電極として上記実施形態４及び５と同様に実施形態１
〜３のような透明導電薄膜を用いることで、透過率を低
下させることなく、透明電極４０の表面の平滑性を高め
ることができ、上層のＥＣ層６０などとの密着性が高ま
るため、素子寿命を延ばすことが可能となる。また、透
明電極４０の電気抵抗が低くなるため、これらの薄膜を
透明電極として用いてより大型のＥＣ素子、例えば大型
ＥＣ防眩ミラーを製造することが可能となる。

【００４５】

【実施例】（実施例１）上記実施形態１に係る均一な混
合比の混合層を有する透明導電薄膜の実施例について以
下説明する。なお、構成は図１と同様である。透明基板
１０としてガラス基板（コーニング社製のコーニング７
０５９）を用い、このガラス基板１０上にＩＴＯを８０
ｎｍ積層して透明導電性層１２を形成した。次に、金属
酸化物としては酸化バナジウムを用い、透明導電性層１
２上に、混合層１４として１０体積％の酸化バナジウム
を含むＩＴＯ混合層（均一組成）を２０ｎｍ形成した。
さらに混合層１４上には、金属酸化物層１６として１０
ｎｍの厚さに酸化バナジウム層を形成した。これらの各
層１２、１４及び１６は全て高周波マグネトロンスパッ
タ法を用い、下表１

【表１】に示すような成膜条件で成膜した。

【００４６】（実施例２）上記実施形態３に係るＩＴＯ
層と金属酸化物層との多層積層構造からなる透明導電薄
膜の実施例について以下説明する。構成は図３と同様で
ある。透明基板１０としてガラス基板（コーニング社製
のコーニング７０５９）を用い、このガラス基板１０上
に、高周波マグネトロンスパッタリング法によりＩＴＯ
層３２、酸化バナジウム層３４の多層積層膜を形成し
た。成膜条件は下表２

【表２】に示す通りである。透明導電薄膜の最上面が酸化バナジ
ウム層３４となるように、１０ｎｍの厚さのＩＴＯ層３
２と１ｎｍの厚さの酸化バナジウム層３４とを一組と
し、かつＩＴＯ層３２と酸化バナジウム層３４が交互に
積層されるようガラス基板１０上に計１０組積層した。

【００４７】（比較例）比較例として、従来のＩＴＯ単
独層構造の透明導電薄膜（ａ）、ＩＴＯ／酸化バナジウ
ム２層構造の透明導電薄膜（ｂ）、バナジウムが均一割
合で添加されたＩＴＯ層からなる透明導電薄膜（ｃ）を
作成した。成膜条件は下表３

【表３】に示す通りである。

【００４８】（評価結果）図７は、比較例の透明導電薄
膜［（ａ）ＩＴＯ単独層、（ｂ）ＩＴＯ／酸化バナジウ
ム２層構造、（ｃ）バナジウム添加ＩＴＯ層］、本発明
の透明導電薄膜［（ｄ）実施例１、（ｅ）実施例２］に
ついて、それぞれ抵抗率を測定した結果を示している。
また、図８は、上記（ａ）〜（ｃ）の従来の透明導電薄
膜のＳＥＭ像による表面状態、同様に図９は上記実施例
１（ｄ）及び実施例２（ｅ）の透明導電薄膜のＳＥＭ像
による表面状態を示している。

【００４９】まず、各薄膜の抵抗率を比較すると、ＩＴ
Ｏ単独層による透明導電薄膜（ａ）は、抵抗率が３．０
５×１０^-3Ω・ｃｍと高く、ＩＴＯ層／酸化バナジウム
層の２層構造からなる透明導電薄膜（ｂ）は、３．７４
×１０^-3Ω・ｃｍとさらに抵抗率が高くなっている。一
方、バナジウム添加ＩＴＯからなる透明導電薄膜（ｃ）
は、２．３３×１０^-3Ω・ｃｍと低抵抗率となってい
る。

【００５０】これらに対し、実施例１の３層構造の透明
導電薄膜（ｄ）では、上記（ｃ）と同程度の２．３７×
１０^-3Ω・ｃｍと低い抵抗率が達成できている。更に、
実施例２の多層積層構造の透明導電薄膜（ｅ）は、１．
３３×１０^-3Ω・ｃｍと非常に低い抵抗率が得られてい
る。

【００５１】各薄膜の表面の平滑性は、まず従来の
（ａ）〜（ｃ）について見ると、最上層に酸化バナジウ
ム層を有する薄膜（ｂ）の平滑性が最も高い。ＩＴＯ単
独の薄膜（ａ）は、この薄膜（ｂ）に比較すると平滑性
は劣っている。そして、最も低抵抗なバナジウム添加Ｉ
ＴＯからなる薄膜（ｃ）は、表面にかなりの凹凸が認め
られ平滑性が最も悪いことがわかる。

【００５２】これらに対し、まず実施例１に係る薄膜
（ｄ）は、ＩＴＯ／酸化バナジウムの２層構造の薄膜
（ｂ）よりは多少劣る。しかし、平滑性については薄膜
（ｃ）よりも高く、ＩＴＯ単独層の薄膜（ａ）と同程度
である。また、実施例２に係る多層積層構造の薄膜
（ｅ）は、ＩＴＯ単独の薄膜（ａ）と同等、又はこれよ
り滑らかで平滑性のよい表面が得られている。このよう
に薄膜（ｅ）において、表面粗度の低い滑らかな表面が
得られているのは、上述のように、最上層に金属酸化物
層が存在することに加え、積層構造であることにより、
金属酸化物層とＩＴＯ層での結晶成長を互いに抑制し、
特に酸化バナジウム層がＩＴＯ層内での結晶粒の成長を
抑制しているためであると考えられる。

【００５３】（実施例３）次に、実施例３として、金属
酸化物層の成膜時に導入酸素量をそれぞれ変えて作製し
た透明導電薄膜、及びこの透明導電薄膜を用いて作製し
た有機ＥＬ素子について説明する。

【００５４】市販のＩＴＯ付きガラス基板上に、高周波
マグネトロンスパッタ法を用いてＩＴＯ中に１０体積％
の酸化バナジウムを含んだ混合層を１０ｎｍ成膜し、さ
らにその上に高周波マグネトロンスパッタ法により金属
酸化物層として、１０ｎｍの酸化バナジウムを成膜し
た。これら混合層及び金属酸化物層の成膜条件は、下表
４

【表４】に示す。酸化バナジウム成膜の際には酸素／（アルゴン
＋酸素）混合比を０、１、２、２．５、５体積％にした
スパッタリングガスを用いた。なお、混合層の作製には
純アルゴンガスを用いた。

【００５５】上記方法にて作製した透明導電性薄膜、及
び基板上に予め作製されていたＩＴＯのシート抵抗、仕
事関数、およびＸ線回折法により求めた酸化バナジウム
層の結晶構造を下表５

【表５】に示す。すべての試料において、得られたシート抵抗は
基板のＩＴＯとほとんど変わらず、仕事関数はほぼ５．
４ｅＶと基板のＩＴＯよりも大きな値を示した。またス
パッタリングガス中の酸素／（アルゴン＋酸素）混合比
を増やしていくと酸化バナジウムの結晶構造が非晶質か
らＶ₂Ｏ₅結晶に変化しており、その変化は酸素／（アル
ゴン＋酸素）混合比が２体積％から２．５体積％の間で
起こっていた。図１０及び図１１は、作製した上記透明
導電薄膜及び基板上に予め形成されたＩＴＯの表面ＳＥ
Ｍ像を示している。これらの図からもＶ₂Ｏ₅結晶化が起
こる条件である酸素／（アルゴン＋酸素）混合比が２体
積％から２．５体積％の近傍で非常に平滑な表面が得ら
れていることが分かる。

【００５６】上記透明導電薄膜をそれぞれ陽極として図
１２に示すような構造の有機ＥＬ素子を作製した。正孔
輸送層として６０ｎｍのトリフェニルアミン５量体（Ｔ
ＰＴＥ）、発光層として６０ｎｍのアルミキノリノール
錯体（Ａｌｑ₃）、電子注入層として０．５ｎｍのフッ
化リチウム（ＬｉＦ）、陰極として１５０ｎｍのアルミ
ニウム（Ａｌ）を用い、これらの層は全て真空蒸着法に
より成膜した。

【００５７】上記方法により作製した有機ＥＬ素子の１
ｍＡ駆動時の素子への印加電圧、輝度１００ｃｄ／ｍ²
の時の発光効率、及び初期輝度２４００ｃｄ／ｍ²で定
電流駆動した際の輝度半減寿命について測定した結果は
下表６に示した。

【００５８】

【表６】この表に示されるように実施例３に係る全ての有機ＥＬ
素子において、比較例として形成したＩＴＯを陽極とし
た有機ＥＬ素子と比べ、低電圧駆動、高効率、長寿命を
達成している。しかし、Ｖ₂Ｏ₅の結晶化が起こる条件で
ある酸素／（アルゴン＋酸素）混合比が２体積％から
２．５体積％の近傍で酸化バナジウムを成膜した素子で
は、特に上記特性に優れた有機ＥＬ素子が得られた。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る透
明導電薄膜は、インジウム錫酸化物の透明導電性層と、
インジウム錫酸化物と金属酸化物との混合層と、金属酸
化物層の３層構造から構成する。または、インジウム錫
酸化物の層と金属酸化物の層を交互に積層した多数積層
構造から構成する。これにより、透過率を低下させるこ
となく、電気抵抗を低下させ、かつ平滑な表面を有する
透明導電薄膜を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る透明導電薄膜の構
成を示す図である。

【図２】本発明の実施形態２に係る透明導電薄膜の構
成を示す図である。

【図３】本発明の実施形態３に係る透明導電薄膜の構
成を示す図である。

【図４】本発明の実施形態４に係る有機ＥＬ素子の構
成を示す図である。

【図５】本発明の実施形態５に係る無機ＥＬ素子の構
成を示す図である。

【図６】本発明の実施形態６に係るエレクトロクロミ
ック防眩ミラーの構成を示す図である。

【図７】従来及び本発明の実施例に係る透明導電薄膜
の抵抗率を比較した図である。

【図８】従来の透明導電薄膜の表面のＳＥＭ像を示す
図である。

【図９】本発明の実施例に係る透明導電薄膜の表面の
ＳＥＭ像を示す図である。

【図１０】本発明の実施例に係る透明導電薄膜の表面
のＳＥＭ像を示す図である。

【図１１】本発明の実施例に係る透明導電薄膜の表面
のＳＥＭ像を示す図である。

【図１２】本発明の実施例に係る有機ＥＬ素子の構造
を示す図である。

【符号の説明】

１０透明基板、１２透明導電性層（ＩＴＯ層）、１
４，２４混合層、１６，２６，３４金属酸化物層、
３２ＩＴＯ層、４０透明電極、４２有機化合物
層、４４有機正孔輸送層、４６有機発光層、４８，
５６，６６金属電極、５０第１絶縁層、５２無機
発光層、５４第２絶縁層、６０第１ＥＣ層、６２
絶縁層、６４第２ＥＣ層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者多賀康訓愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内Ｆターム(参考） 4F100 AA17A AA17B AA17C AA28A AA28B BA03 BA07 BA08 BA10A BA10C GB41 JG01 JG01A JG04 JK14 JN01 JN01A 5G307 FA01 FB01 FC09 FC10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インジウム錫酸化物を用いた透明導電性
層と、上層として形成された金属酸化物層と、を備え、さらに、該金属酸化物層と前記透明導電性層との間に、
インジウム錫酸化物と金属酸化物とを含む混合層を備え
ることを特徴とする透明導電薄膜。
【請求項２】請求項１に記載の透明導電薄膜におい
て、前記混合層は、前記インジウム錫酸化物と金属酸化物とが、一定混合比
率で混合され、又は前記透明導電性層と前記金属酸化物
層との間で混合比率が変化するよう前記インジウム錫酸
化物と前記金属酸化物とが混合されていることを特徴と
する透明導電薄膜。
【請求項３】インジウム錫酸化物と、金属酸化物とを
含む透明導電薄膜であり、前記インジウム錫酸化物の層と前記金属酸化物の層とが
交互に積層され、最上層に前記金属酸化物の層が形成さ
れた多層構造を備えることを特徴とする透明導電薄膜。