JPH06350133A

JPH06350133A - 光機能素子

Info

Publication number: JPH06350133A
Application number: JP13842293A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Naito; 勝之内藤; Yoko Watanabe; 容子渡邊; Tadashi Sakai; 忠司酒井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-06-10
Filing date: 1993-06-10
Publication date: 1994-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】膜の剥離や構造変化がなく安定な有機ＥＬ素
子や、良好なコンタクトが得られ素子特性の良好なＩＶ
族半導体ＥＬ素子などの光機能素子を提供する。【構成】親水性の透明電極を通じて光の授受を行う光
機能素子において、前記透明電極に接触して、側鎖に親
水性基が導入されてなるポリシラン薄膜を形成した構造
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光が関与して機能を発揮
する光機能素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、有機物の薄膜を用いた各種電子デ
バイスの研究が盛んに行われている。そのなかでも、光
が関与して機能を発揮する光機能素子は、実用上特に重
要である。例えば、液晶表示素子、有機光電池、光化学
ホールバーニング（ＰＨＢ）記録素子、積層型有機エレ
クトロルミネッセンス（ＥＬ）素子（例えば、特開昭５
７−５１７８１号、特開昭５９−１９４３９３号、特開
昭６３−２９５６９５号）、ラングミュア・ブロジェッ
ト（ＬＢ）膜を用いた各種光機能素子（例えば、特開昭
６２−７４６８８号、特開昭６２−２２１５９３号）が
知られている。

【０００３】これらの光機能素子においては、光を透過
させるための透明電極として、光の透過性、導電率、作
製の簡便さ、安定性などの観点から、ＩＴＯ電極または
ＳｎＯ₂ 電極が最もよく用いられているが、このような
透明電極を有する光機能素子の製造には以下のような問
題が生じる。すなわち、ＩＴＯ電極またはＳｎＯ₂ 電極
は、酸またはアルカリ洗浄、溶剤洗浄、プラズマ洗浄な
どにより表面クリーニングした後、使用される。このよ
うに処理されたＩＴＯ電極またはＳｎＯ₂ 電極の表面に
は水酸基が形成されて親水性になる。この状態で、親水
性の透明電極上にさらに親水性の機能性有機分子を積層
する場合には特に問題はないものの、一般的には積層型
有機ＥＬ素子のように、親水性の透明電極上に形成され
る正孔注入性の膜としては、疎水性の機能性有機分子が
用いられるため、界面で膜の剥離が生じたり、当初アモ
ルファスで均一な膜であっても時間の経過とともに結晶
化して不均一になることがある。このような現象は水分
の存在によって加速されるため、湿気のある通常の空気
中の雰囲気では素子の動作が不安定になる場合が多い。
例えば特開平２−２６７８８８号では、ＩＴＯ電極上に
正孔注入性のポリシランを被覆した有機ＥＬ素子が作製
されているが、従来報告されているポリシランは、側鎖
に疎水性基のみを有するため、上述したように親水性の
ＩＴＯ電極表面から疎水性のポリシラン薄膜が剥離しや
すいという問題がある。

【０００４】一方、ＩＶ族のＳｉ、Ｇｅなどの半導体
は、間接遷移型半導体であり非発光遷移しか生じないと
考えられてきた。これに対して最近、これらの半導体で
も、その表面を微細な細孔または空隙を有する構造とす
ることにより発光遷移特性を示すことがわかってきた。
特に、Ｓｉを用いたものは、ポーラスシリコンと呼ばれ
ている。さらに、このような微細構造を有する半導体を
用いたヘテロ接合素子の研究が進められており、すで
に、最も基本的な接合構造をベースにしたＥＬ素子の研
究がいくつか試みられている。例えば、表面に細孔また
は空隙を有する親水性のＩＶ族ｎ型半導体層上に親水性
のＩＴＯ電極などをスパッタなどで積層形成したものが
報告されているが、得られるＥＬ素子ではＩＴＯ側から
正孔を注入しにくくなるという問題がある。しかも、Ｉ
Ｖ族ｎ型半導体層の表面の凹凸が激しいため、スパッタ
などで形成されたＩＴＯ電極と半導体層とのコンタクト
が不完全になるという問題もあった。

【０００５】また、以上のような問題を解決するため
に、親水性でかつ正孔注入性の良好な有機色素膜を親水
性の透明電極とＩＶ族ｎ型半導体層との間に形成するこ
とも考えられる。すなわち、このような有機色素膜は、
親水性の透明電極との界面で剥離などが生じにくく、凹
凸のある半導体表面に溶液をコートして形成した場合に
は良好なコンタクトが得られる。しかし、得られるＥＬ
素子においては、一般に有機色素分子は可視光領域に吸
収を持つため、逆に光学特性が悪くなる問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、膜の
剥離や構造変化がなく安定な有機ＥＬ素子や、良好なコ
ンタクトが得られ素子特性の良好なＩＶ族半導体ＥＬ素
子などの光機能素子を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段と作用】本発明の光機能素
子は、親水性の透明電極を通じて光の授受を行う光機能
素子において、前記透明電極に接触して、側鎖に親水性
基が導入されてなるポリシラン薄膜を形成したことを特
徴とするものである。

【０００８】本発明において用いられるポリシランは、
主鎖にケイ素−ケイ素（−Ｓｉ−Ｓｉ−）結合を有し、
側鎖に親水性基が置換基として導入されてなるものであ
る。前記親水性基としては、ヒドロキシル基、アミノ
基、カルボキシル基や、エステル結合、アミド結合、エ
ーテル結合、カルバメート結合およびカーボネート結合
からなる群より選ばれた少なくとも１種を有する官能基
などが挙げられ、より具体的には、下記一般式（Ｉ）ま
たは（ＩＩ）で表される反復単位を有するポリシランが
好ましく用いられる。

【０００９】

【化１】（式中、Ｒ₁ は炭素数１〜２４の置換もしくは非置換ア
ルキル基または炭素数６〜２４の置換もしくは非置換ア
リール基、Ｒ₂ 、Ｒ₃ は同一であっても異なっていても
よく、炭素数１〜２４の２価の有機基、Ｘ、Ｙは同一で
あっても異なっていてもよく、ヒドロキシル基、アミノ
基、カルボキシル基またはエステル結合、アミド結合、
エーテル結合、カルバメート結合およびカーボネート結
合からなる群より選ばれた少なくとも１種を有する官能
基を示す）。このようなポリシランは、親水性、透明
性、正孔注入性を兼ね備えており、しかも塗布法などに
より形成することができるので、従来の問題点を解消す
ることができる。

【００１０】以下、本発明に係るポリシラン薄膜を有す
る光機能素子の基本的な構造および製造方法を説明す
る。まず、有機ＥＬ素子など有機系の光機能素子では、
例えばガラス基板上にＩＴＯなどからなる親水性の透明
電極が形成されたものが使用される。このような透明電
極／ガラス基板の透明電極上に、ポリシランを溶媒に溶
解させた溶液をキャストすると、親水性基どうしの親和
性により、ポリシランの側鎖の親水性基が親水性の透明
電極表面にしっかりと吸着する。したがって、空気中に
水分が存在しても、剥離などがなくなる。

【００１１】本発明では、このようなポリシラン薄膜が
親水性の透明電極の反対側において疎水性の物質と接触
する場合には、その接触面は疎水性である方が望まし
い。このため、親水性基に加えて、疎水性基が置換基と
して側鎖に導入された両新媒性のポリシラン、例えば前
記一般式（Ｉ）で表される反復単位を有するポリシラン
を用いることが好ましい。一方、ポリシラン薄膜が親水
性の透明電極の反対側において親水性の物質と接触する
場合には、その接触面にも親水性基が露出するように、
疎水性基が置換基として導入されていない前記一般式
（ＩＩ）で表される反復単位を有するポリシランを用い
てもよい。

【００１２】また、前記のように親水性基と疎水性基の
両者を有するポリシランは、水面上で単分子膜を形成す
るため、透明電極上にポリシランＬＢ膜を形成すること
もできる。ＬＢ膜を利用すれば、親水性の透明電極上に
はポリシランの親水性基が選択的に配向し、表面側には
疎水性基が選択的に配向するため、積層膜間の親和性が
大幅に増加し、安定化する。また、ＬＢ膜を用いれば、
ポリシラン薄膜の膜厚を薄くできるので、ポリシラン中
での正孔の移動時間を短くすることができ、素子の高速
化、低電圧化を実現することができる。

【００１３】さらに、ＬＢ膜を用いれば、ポリシランの
主鎖を膜面内で一定方向に配向させることができる。す
なわち、水面上のポリシラン単分子膜を透明電極上に移
し取るときに、ポリシランの主鎖は水面からの基板の引
き上げ方向に配向する。なお、これとは別の方法、例え
ば基板上にキャストして成膜されたポリシラン薄膜に通
常のラビング処理を施すことによっても、ポリシランの
主鎖をラビング方向に配向させることができる。

【００１４】このときのポリシラン薄膜の配向の程度
は、配向の角度パラメータＡＳから見積もることができ
る。ここで、ポリシラン薄膜のケイ素−ケイ素結合の膜
面内での配向の角度オーダーパラメータＡＳを、ＡＳ＝（Ａ（０）−Ａ（９０））／Ａ（０）で定義する。ただし、Ａ（η）は基板に垂直方向から偏
光を入射したときのポリシラン薄膜のケイ素−ケイ素結
合の電子遷移に帰属される吸収極大を表し、吸収強度が
一番大きい配置で測定した値をＡ（０）、その配置に対
して直交するように基板の回転させた配置で測定した値
をＡ（９０）とする。このとき、ＡＳ＞０．５であれ
ば、ポリシランの主鎖がη＝０の方向に配向しているこ
とを示し、ＡＳ＝１であれば完全配向である。したがっ
て、ＡＳは１に近いほど好ましいが、実用的には０．７
より大きければ十分である。このように配向したポリシ
ラン薄膜を下地としてその上に有機分子を積層する場
合、通常の真空蒸着法を用いても、適切な分子の選択や
条件の調整により、エピタキシャル的に分子が配向した
積層膜を作製することができる。このようにしてポリシ
ラン薄膜上に発光性の有機分子を配向させて積層すれ
ば、発光光が基板に垂直な方向に特に強く放射され、し
かも偏光機能を有する例えば液晶表示デバイス（ＬＣ
Ｄ）のバックライトとして好適な有機ＥＬ素子を作製す
ることができる。

【００１５】すなわち、従来の有機ＥＬ素子において
は、真空蒸着法で作製された発光層がアモルファス構造
を有しているので、その素子の発光の分布はすべての方
向に一様であり、しかも偏光していない。したがって、
このような有機ＥＬ素子をＬＣＤのバックライトとして
用いた場合、ＬＣＤの視野は１００度前後しかないの
で、視野をはずれる範囲をバックライトで明るく照らす
ことになり効率が悪い。また、バックライトで利用でき
る光はＬＣＤの面の一方向への偏光成分のみであるた
め、偏光板などが必要となり、ＬＣＤが重くなるという
問題があった。

【００１６】これに対して最近、高分子分散型液晶を用
いる方法、コレステリック液晶により偏光板と色分離光
学系を構成する方式（ＪＪＡＰ．，（１９９０），３２
４）、偏光変換光学系を用いてバックライトの利用効率
を向上させる試み（今井ら、電子情報通信学会秋期全国
大会講演、（１９８９）、Ｃ−３４）がなされている
が、いずれの場合も、これまでのバックライトに別の部
品を追加しなければならない。一方、上述したように、
発光層中で発光性の有機分子が配向した有機ＥＬ素子に
よれば、ＬＣＤの面に垂直な方向に特に強く放射される
発光光を効率よく利用できるとともに、偏光発光である
ため偏光板などが不要となる。

【００１７】さらにＩＶ族半導体ＥＬ素子においては、
細孔または空隙を有する凹凸の激しい親水性のＩＶ族半
導体層の表面に、側鎖に親水性基が導入されてなるポリ
シラン薄膜をコートした後、例えばＩＴＯ電極をスパッ
タすることにより、コンタクトが不良で正孔の注入が不
十分であるという問題をともに回避できる。なお、この
ＩＶ族半導体層の好ましい厚さは、１０ｎｍ〜２００μ
ｍ、さらには５〜１０μｍである。コンタクトをさらに
強固にするためには、ポリシランをコートした後、窒素
雰囲気中においてそのガラス転移点以上の温度で加熱す
ることが好ましい。このとき本発明では、可視光領域で
の透明性が高いポリシラン薄膜を用いたことにより、光
学特性が良好で実用的なＩＶ族半導体ＥＬ素子を得るこ
とができる。

【００１８】なお、細孔または空隙を有する親水性のＩ
Ｖ族半導体層の表面にポリシラン薄膜をコートする前
に、発光層として他の発光性の有機分子または無機物質
を蒸着またはキャストし、その上にポリシラン薄膜をコ
ートしてもよい。また、発光層として発光性の有機分子
または無機物質とポリシランとの混合溶液をキャストし
てコートしてもよい。このような構造では、ポリシラン
薄膜を形成したことにより膜の界面で剥離などが生じる
ことなく、発光性の有機分子または無機物質に、ＩＶ族
半導体層から電子が、ポリシラン薄膜から正孔がそれぞ
れ注入され、ＥＬ発光を起こすことができる。

【００１９】以下、本発明に係る光機能素子の具体的な
構造および駆動原理を簡単に説明する。（有機エレクトロルミネセンス素子）この素子は、透明
電極上に形成された前記ポリシラン薄膜からなる正孔注
入層と蛍光色素分子を含む発光層との二層構造からなる
有機薄膜、または透明電極上に形成された前記ポリシラ
ン薄膜からなる正孔注入層、前記発光層および電子注入
層を有する三層構造もしくはそれ以上の多層構造からな
る有機薄膜の上に、もう一方の電極を形成した構造を有
する。

【００２０】いずれの構造の素子でも、電子および正孔
が発光層に注入されて再結合する結果、発光する。正孔
注入層および電子注入層は注入確率を増大させる働きを
有する。

【００２１】（有機光電池）この素子は、透明電極上に
形成された前記ポリシラン薄膜からなる正孔輸送層と可
視光線を吸収して電子と正孔とを生じる色素分子を含む
電荷発生層との二層構造からなる有機薄膜、または透明
電極上に形成された前記ポリシラン薄膜からなる正孔輸
送層、前記電荷発生層および電子輸送層を有する三層構
造もしくはそれ以上の多層構造からなる有機薄膜の上
に、もう一方の電極を形成した構造を有する。

【００２２】いずれの構造の素子でも、発生した電子お
よび正孔が再結合するのを防止して電荷分離を効率よく
行わせ、光電変換効率を増大させる働きを有する。（ＩＶ族半導体ＥＬ素子）この素子は、ＩＶ族のＳｉ、
Ｇｅなどの半導体基板表面に光を照射しながら電解する
ことにより形成された発光層を有し、この発光層上に前
記ポリシラン薄膜からなる正孔注入層が接合され、さら
にその上に透明電極が形成された構造を有する。この素
子では、発光層中に、正孔注入層から正孔が、半導体基
板から電子がそれぞれ注入され、再結合して発光する。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。実施例１（有機ＥＬ素子）ガラス基板上にＩＴＯをスパッタして作製したＩＴＯ電
極／基板（表面抵抗約１０Ω／ｃｍ² 、２５ｍｍ×２５
ｍｍ×０．２ｍｍ）を光オゾン洗浄した。次に、ＩＴＯ
電極上に、構造式（１）で示されるポリシランのメタノ
ール溶液（濃度２０ｗｔ％）をスピンコートし、膜厚７
０ｎｍのポリシラン薄膜（正孔注入層）を形成した。こ
の薄膜を大気中において１００℃で１時間加熱乾燥し
た。次に、基板を真空蒸着装置にセットし、正孔注入層
の上に構造式（２）で示される８−ヒドロキシキノリン
アルミニウムを蒸着し、膜厚３０ｎｍの薄膜（発光層）
を形成した。最後に、発光層の上に、面積０．２ｃｍ²
のアルミニウム電極を６個形成した。

【００２４】この素子を作製後直ちに、真空下において
１２Ｖの直流電圧を印加して輝度を測定したところ、測
定した６電極とも３００〜６００ｃｄ／ｍ² を示した。
さらにこの素子を大気中において室温で１カ月放置した
後、前記と同一の条件で輝度を測定したところ、いずれ
の電極も３００〜６００ｃｄ／ｍ² を示し、保存による
素子特性の劣化はほとんど認められなかった。

【００２５】

【化２】

【００２６】

【化３】

【００２７】実施例２（有機ＥＬ素子）構造式（１）で示されるポリシランの代わりに、構造式
（３）で示されるポリシランを用いたことを除いては、
実施例１と同様な方法で有機ＥＬ素子を作製した。

【００２８】この素子を作製後直ちに、真空下において
１２Ｖの直流電圧を印加して輝度を測定したところ、測
定した６電極とも３００〜６００ｃｄ／ｍ² を示した。
さらにこの素子を大気中において室温で１カ月放置した
後、前記と同一の条件で輝度を測定したところ、いずれ
の電極も３００〜６００ｃｄ／ｍ² を示し、保存による
素子特性の劣化はほとんど認められなかった。

【００２９】

【化４】

【００３０】実施例３（有機ＥＬ素子）構造式（１）で示されるポリシランの代わりに、構造式
（４）で示されるポリシランを用いたことを除いては、
実施例１と同様な方法で有機ＥＬ素子を作製した。

【００３１】この素子を作製後直ちに、真空下において
１２Ｖの直流電圧を印加して輝度を測定したところ、測
定した６電極とも４００〜６００ｃｄ／ｍ² を示した。
さらにこの素子を大気中において室温で１カ月放置した
後、前記と同一の条件で輝度を測定したところ、いずれ
の電極も４００〜６００ｃｄ／ｍ² を示し、保存による
素子特性の劣化はほとんど認められなかった。

【００３２】

【化５】

【００３３】比較例１（有機ＥＬ素子）構造式（１）で示されるポリシランのメタノール溶液の
代わりに、構造式（５）で示されるポリシランのクロロ
ホルム溶液（濃度２０ｗｔ％）を用いたことを除いて
は、実施例１と同様な方法で有機ＥＬ素子を作製した。

【００３４】この素子を作製後直ちに、真空下において
１２Ｖの直流電圧を印加して輝度を測定したところ、測
定した６電極とも３００〜６００ｃｄ／ｍ² を示した。
さらにこの素子を大気中において室温で１カ月放置した
後、前記と同一の条件で輝度を測定したところ、いずれ
の電極も０〜２００ｃｄ／ｍ² を示し、保存による素子
特性の劣化が認められた。

【００３５】

【化６】

【００３６】実施例４（有機ＥＬ素子）ガラス基板上にＩＴＯをスパッタして作製したＩＴＯ電
極／基板（表面抵抗約１０Ω／ｃｍ² 、２５ｍｍ×２５
ｍｍ×０．２ｍｍ）を光オゾン洗浄した。また、構造式
（１）で示されるポリシランのシクロヘキサノン溶液
（濃度５ｗｔ％）を調製し、これをＬＢトラフに満たし
た１８℃の純水上に滴下し、水面にポリシランの単分子
膜を形成した。この単分子膜をテフロンバリアーにより
表面圧が１２ｄｙｎ／ｃｍになるまで圧縮した。この表
面圧を保ったまま、ＩＴＯ電極／基板を水面下から５ｍ
ｍ／ｍｉｎの速度で空気中に引き上げ、ＩＴＯ電極上に
単分子膜を移し取った後、この単分子膜を窒素気流中で
３０分間乾燥した。さらに、基板を水中に引き下げ、次
に引き上げる操作を行うことにより、２層の単分子膜を
移し取り、合計３層のポリシラン累積膜（正孔注入層）
を形成した。次に、基板を真空蒸着装置にセットし、正
孔注入層の上に構造式（２）で示される８−ヒドロキシ
キノリンアルミニウムを蒸着し、膜厚５０ｎｍの薄膜
（発光層）を形成した。最後に、発光層の上に、面積
０．２ｃｍ² のアルミニウム電極を６個形成した。

【００３７】この素子を作製後直ちに、真空下において
６Ｖの直流電圧を印加して輝度を測定したところ、測定
した６電極とも４００〜６００ｃｄ／ｍ² を示した。さ
らにこの素子を大気中において室温で１カ月放置した
後、前記と同一の条件で輝度を測定したところ、いずれ
の電極も４００〜６００ｃｄ／ｍ² を示し、保存による
素子特性の劣化はほとんど認められなかった。

【００３８】実施例５（有機ＥＬ素子）実施例４と同様にして、ＩＴＯ電極上に構造式（１）で
示されるポリシランのＬＢ膜を３層累積した（正孔注入
層）。偏光ＵＶスペクトルから、このＬＢ膜ではポリシ
ランの主鎖は基板引き上げ方向に配向していることが確
認された（ＡＳ＝０．７）。

【００３９】次に、基板を真空蒸着装置にセットし、正
孔注入層の上に構造式（６）で示されるペンタフェニル
シクロブタジエンを蒸着し、膜厚３０ｎｍの薄膜（発光
層）を形成した。さらに、発光層の上に構造式（７）で
示されるオキサジアゾール誘導体を蒸着し、膜厚５０ｎ
ｍの薄膜（電子注入層）を形成した。最後に、電子注入
層の上に、面積０．２ｃｍ² のアルミニウム電極を６個
形成した。

【００４０】この素子を作製後直ちに、真空下において
８Ｖの直流電圧を印加して輝度を測定したところ、測定
した６電極とも４００〜６００ｃｄ／ｍ² の青色発光を
示した。また、偏光板を用いて観察したところ偏光発光
が確認され、発光層中でペンタフェニルシクロブタジエ
ン分子が配向していることが推定された。

【００４１】

【化７】

【００４２】

【化８】

【００４３】実施例６（有機ＥＬ素子）ペンタフェニルシクロブタジエンの代わりにアントラセ
ンを用いたことを除いては、実施例５と同様にして有機
ＥＬ素子を作製した。

【００４４】この素子を作製後直ちに、真空下において
８Ｖの直流電圧を印加して輝度を測定したところ、測定
した６電極とも３００〜５００ｃｄ／ｍ² の青色発光を
示した。また、偏光板を用いて観察したところ偏光発光
が確認され、発光層中でアントラセン分子が配向してい
ることが推定された。

【００４５】実施例７（有機ＥＬ素子）実施例１と同様な方法でＩＴＯ電極上に構造式（１）で
示されるポリシランの薄膜（正孔注入層）を形成した。
次いで、このポリシラン薄膜を通常のＬＣＤ用のラビン
グ装置によりラビング処理した。偏光ＵＶスペクトルか
ら、得られたポリシラン薄膜ではポリシランの主鎖はラ
ビング方向に配向していることが確認された（ＡＳ＝
０．６５）。

【００４６】次に、基板を真空蒸着装置にセットし、正
孔注入層の上に構造式（６）で示されるペンタフェニル
シクロブタジエンを蒸着し、膜厚３０ｎｍの薄膜（発光
層）を形成した。さらに、発光層の上に構造式（７）で
示されるオキサジアゾール誘導体を蒸着し、膜厚５０ｎ
ｍの薄膜（電子注入層）を形成した。最後に、電子注入
層の上に、面積０．２ｃｍ² のアルミニウム電極を６個
形成した。

【００４７】この素子を作製後直ちに、真空下において
１２Ｖの直流電圧を印加して輝度を測定したところ、測
定した６電極とも４００〜６００ｃｄ／ｍ² の青色発光
を示した。また、偏光板を用いて観察したところ偏光発
光が確認され、発光層中でペンタフェニルシクロブタジ
エン分子が配向していることが推定された。

【００４８】実施例８（有機ＥＬ素子）ペンタフェニルシクロブタジエンの代わりに構造式
（８）で示されるジアセチレンモノマーを用い、ジアセ
チレンモノマーを蒸着した後に紫外線を照射したことを
除いては、実施例７と同様にして有機ＥＬ素子を作製し
た。なおこの有機ＥＬ素子は、紫外線の照射によりジア
セチレンモノマーが重合して生成したポリジアセチレン
を発光性の有機分子として発光層中に含む。

【００４９】この素子を作製後直ちに、真空下において
１２Ｖの直流電圧を印加して輝度を測定したところ、測
定した６電極とも４００〜６００ｃｄ／ｍ² の発光を示
した。また、偏光板を用いて観察したところ偏光発光が
確認され、発光層中でポリジアセチレンが配向している
ことが推定された。

【００５０】

【化９】

【００５１】実施例９（有機光電池）実施例４と同様な方法で、ＩＴＯ電極上に構造式（１）
で示されるポリシランのＬＢ膜を３層累積し、その上
に、構造式（９）で示されるトリフェニルアミン誘導体
を蒸着し、膜厚５０ｎｍの薄膜を形成した（正孔輸送
層）。その上に、銅フタロシアニンを蒸着し、膜厚５０
ｎｍの薄膜（電荷発生層）を形成した。さらにその上
に、構造式（１０）で示されるｐ−ジフェノキノン誘導
体を蒸着し、膜厚５０ｎｍの薄膜（電子輸送層）を形成
した。最後に、電子輸送層の上に、面積０．２ｃｍ² の
アルミニウム電極を６個形成した。

【００５２】この素子を作製後直ちに、基板側から波長
５００ｎｍ以下の光をカットしたタングステンランプ光
を照射し、光電変換効率を測定したところ、測定した６
電極とも１．２〜１．５％を示した。さらにこの素子を
大気中において室温で１カ月放置した後、前記と同様に
光電変換効率を測定したところ、いずれの電極も１．３
〜１．５％を示し、保存による素子特性の劣化はほとん
ど認められなかった。

【００５３】

【化１０】

【００５４】

【化１１】

【００５５】比較例２（有機光電池）ポリシランのＬＢ膜を形成しないことを除いては実施例
９と同様にして光電池を作製した。

【００５６】この素子を作製後直ちに、基板側から波長
５００ｎｍ以下の光をカットしたタングステンランプ光
を照射し、光電変換効率を測定したところ、測定した６
電極とも１．２〜１．５％を示した。さらにこの素子を
大気中において室温で１カ月放置した後、前記と同様に
光電変換効率を測定したところ、いずれの電極も０．３
〜１％を示し、保存による素子特性の劣化が起こってい
た。

【００５７】実施例１０（ＩＶ族半導体ＥＬ素子）ｎ−Ｓｉ基板の裏面にＡｌ電極を形成した後、表面微細
構造を形成する領域以外は耐酸性のワックスで覆った。
次いで、フッ酸（４９ｗｔ％）：エタノール（９９ｗｔ
％）＝２：３の混合溶液中で、陽極をＳｉ、陰極を白金
板とし、タングステンランプを照射しながら、２０ｍＡ
／ｃｍ² の電流密度で表面微細化して厚さ１０μｍの発
光層を形成した。次に、表面を純水で洗浄した後、乾燥
した。その後、構造式（１）で示されるポリシランのメ
タノール溶液（濃度２０ｗｔ％）を表面が微細化された
Ｓｉ基板上にスピンコートし、膜厚７０ｎｍの薄膜（正
孔注入層）を形成した。この基板を真空蒸着装置にセッ
トし、正孔注入層の上にＩＴＯ電極をスパッタした。

【００５８】この素子を作製後直ちに、真空下において
１２Ｖの直流電圧を印加して輝度を測定したところ、４
００ｃｄ／ｍ² を示した。さらにこの素子を大気中にお
いて室温で１カ月放置した後、輝度を測定したところ、
４００ｃｄ／ｍ² を示し、保存による素子特性の劣化は
ほとんど認められなかった。

【００５９】実施例１１（ＩＶ族半導体ＥＬ素子）Ｓｉ基板の代わりにＧｅ基板を用いたことを除いては、
実施例１０と同様な方法でＩＶ族半導体ＥＬ素子を作製
した。

【００６０】この素子を作製後直ちに、真空下において
１２Ｖの直流電圧を印加して輝度を測定したところ、３
００ｃｄ／ｍ² を示した。さらにこの素子を大気中にお
いて室温で１カ月放置した後、輝度を測定したところ、
３００ｃｄ／ｍ² を示し、保存による素子特性の劣化は
ほとんど認められなかった。

【００６１】実施例１２（ＩＶ族半導体ＥＬ素子）構造式（１）で示されるポリシランの代わりに構造式
（１１）で示されるポリシランを用いたことを除いて
は、実施例１０と同様な方法でＩＶ族半導体ＥＬ素子を
作製した。

【００６２】この素子を作製後直ちに、真空下において
１２Ｖの直流電圧を印加して輝度を測定したところ、４
００ｃｄ／ｍ² を示した。さらにこの素子を大気中にお
いて室温で１カ月放置した後、輝度を測定したところ、
４００ｃｄ／ｍ² を示し、保存による素子特性の劣化は
ほとんど認められなかった。

【００６３】

【化１２】

【００６４】比較例３（ＩＶ族半導体ＥＬ素子）構造式（１）で示されるポリシランのメタノール溶液の
代わりに構造式（５）で示されるポリシランのクロロホ
ルム溶液（濃度２０ｗｔ％）を用いたことを除いては、
実施例１０と同様な方法でＩＶ族半導体ＥＬ素子を作製
した。

【００６５】この素子を作製後直ちに、真空下において
１２Ｖの直流電圧を印加して輝度を測定したところ、４
００ｃｄ／ｍ² を示した。さらにこの素子を大気中にお
いて室温で１カ月放置した後、輝度を測定したところ、
１００ｃｄ／ｍ² を示し、保存による素子特性の劣化が
認められた。

【００６６】実施例１３（有機ＥＬ素子）ｎ−Ｓｉ基板の裏面にＡｌ電極を形成した後、表面微細
構造を形成する領域以外を耐酸性のワックスで覆った。
次いで、フッ酸（４９ｗｔ％）：エタノール（９９ｗｔ
％）＝２：３の混合溶液中で、陽極をＳｉ、陰極を白金
板とし、タングステンランプを照射しながら、２０ｍＡ
／ｃｍ² の電流密度で表面微細化して厚さ１００μｍの
電子注入層とした。次に、表面を純水で洗浄した後、乾
燥した。その後、構造式（２）で示される８−ヒドロキ
シキノリンアルミニウムを１０ｎｍの厚さに蒸着した
（発光層）。次に、構造式（１）で示されるポリシラン
のメタノール溶液（濃度２０ｗｔ％）をスピンコート
し、膜厚７０ｎｍの薄膜（正孔注入層）を形成した。こ
の基板を真空蒸着装置にセットし、正孔注入層の上にＩ
ＴＯ電極をスパッタした。

【００６７】この素子を作製後直ちに、真空下において
１２Ｖの直流電圧を印加して輝度を測定したところ、８
−ヒドロキシキノリンアルミニウム分子中での発光再結
合に相当する６００ｃｄ／ｍ² を示した。さらにこの素
子を大気中において室温で１カ月放置した後、輝度を測
定したところ、６００ｃｄ／ｍ² を示し、保存による素
子特性の劣化はほとんど認められなかった。

【００６８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の光機能素子
は大気中に長期間放置しても安定であり、素子特性が良
好で実用的な有機ＥＬ素子、有機光電池、ＩＶ族半導体
ＥＬ素子などの光機能素子を提供できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】親水性の透明電極を通じて光の授受を行
う光機能素子において、前記透明電極に接触して、側鎖
に親水性基が導入されてなるポリシラン薄膜を形成した
ことを特徴とする光機能素子。