JPH11339573A

JPH11339573A - 透明導電体の表面処理方法

Info

Publication number: JPH11339573A
Application number: JP10143423A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Kuriyama; 貴好栗山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-05-25
Filing date: 1998-05-25
Publication date: 1999-12-10

Abstract

(57)【要約】【課題】疎水性の有機質薄膜を透明導電体の表面上に密
着性良く形成することを容易にする透明導電体の表面処
理方法を提供する。【解決手段】本発明の透明導電体の表面処理方法は、
表面に疎水性の有機質薄膜３が形成される透明導電体２
の表面処理方法であって、該表面に結合している不純物
に化学反応を起こさせて該表面から該不純物を除去した
後、該表面を疎水性の炭化水素基を有する有機化合物で
処理することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子に用いら
れている透明導電膜などの表面処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機エレクトロルミネッセンス素子（有
機ＥＬ素子）や、エレクトロクロミック素子（ＥＣ素
子）及び液晶などの素子では、ＩＴＯ（インジウム・テ
ィン・オキサイド）などよりなる透明導電膜が、素子の
発光を視認する側の電極に用いられている。これらの素
子では、透明導電膜の表面上に、発光層や正孔輸送層な
どの疎水性の有機質薄膜が形成されることが多い。

【０００３】このような透明導電膜（透明導電体）は、
その表面に親水性の有機質の不純物を結合していること
がある。例えば、ＩＴＯよりなる透明導電体では、その
表面の結晶部分を構成しているインジウム（Ｉｎ）が、
−Ｃ−Ｏ−、−Ｃ＝Ｏ、−ＣＯＯＨなどの親水性の大き
い基を有する有機質の不純物を結合していることがあ
る。

【０００４】このように親水性の大きい基を有する不純
物は、疎水性の有機質の物質に対して親和性（相溶性）
が低い。それゆえ、親水性の大きい基を有する不純物が
透明導電体の表面に結合していると、疎水性の有機質薄
膜をその表面上に密着性良く形成することが難しくなっ
てしまう。この不純物が透明導電体の表面に単に付着し
ている場合であれば、洗浄することでその不純物を容易
に除去することができるが、このように化学的に結合し
ている不純物を洗浄によって除去することは極めて難し
い。

【０００５】そこで従来では、透明導電体の表面に紫外
線を照射することにより、透明導電体の表面を活性化さ
せて、その有機質の不純物を除去している。しかしなが
ら、紫外線を照射した直後の透明導電体の表面は、活性
が高い状態にあるため、雰囲気中に浮遊している水分が
その表面に付着してしまう。透明導電体の表面に付着し
た水分も、先の親水性の有機質の不純物と同様に、疎水
性の有機質薄膜を透明導電体の表面上に密着性良く形成
することを妨げてしまう。このことは、有機ＥＬ素子や
ＥＣ素子、液晶などの素子の作製において、疎水性の有
機質薄膜を透明導電膜の表面上に形成するときに特に問
題となってくる。また、透明導電膜の表面に付着した水
分子は、素子にダークスポットなどを発生させるなどし
て、素子の性能を低下させてしまう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実情に鑑
みてなされたものであり、疎水性の有機質薄膜を透明導
電体の表面上に密着性良く形成することを容易にする透
明導電体の表面処理方法を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１に記載の透明導電体の表面処理方法は、表面に疎水
性の有機質薄膜が形成される透明導電体の表面処理方法
であって、該表面に結合している不純物に化学反応を起
こさせて該表面から該不純物を除去した後、該表面を疎
水性の炭化水素基を有する有機化合物で処理することを
特徴とする。

【０００８】また、上記課題を解決する請求項２に記載
の透明導電体の表面処理方法は、請求項１に記載の透明
導電体の表面処理方法において、前記炭化水素基はメチ
ル基であることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】請求項１に記載されている透明導
電体は、その材質で特に限定されるものではなく、ＩＴ
Ｏ、ＣｄＯ₂、ＺｎＯ₂などを材質とするものを挙げるこ
とができる。また、その透明導電体の形態は、バルクで
あってもよいし、膜であってもよい。バルクである場
合、その形状が限定されるものではない。また、膜であ
る場合、その膜厚が限定されるものではない。

【００１０】請求項１に記載の透明導電体の表面処理方
法では、先ず、透明導電体の表面に結合している不純物
に化学反応を起こさせて、その表面から不純物を除去す
る。ただし、この化学反応は、透明導電体に熱的影響が
出ないものであり、かつその反応後の表面に、少なくと
も炭化水素基を付与することを可能にさせるものであ
る。

【００１１】このことを満たす不純物の除去方法として
は、紫外線を照射する方法を用いることができる。この
方法では、透明導電体を酸化雰囲気に設置し、その表面
に紫外線を照射することにより、表面の不純物を雰囲気
中の酸素と反応させ、その不純物を酸化物として表面か
ら除去することができる。この方法については実施例で
詳述する。また、紫外線を照射する他に、プラズマに曝
す方法、レーザを当てる方法も挙げられる。これらの方
法では、有機質の不純物に酸化反応を起こさせる他に分
解反応なども起こさせることができ、その不純物を透明
導電体の表面から除去することができる。

【００１２】以上のように透明導電体の表面から不純物
を除去したら、その表面を疎水性の炭化水素基を有する
有機化合物（以下、処理用有機化合物と称する。）で処
理する。ここで、処理するとは、少なくとも疎水性の炭
化水素基をもつ分子を透明導電体の表面に付与すること
である。すなわち、処理用有機化合物そのものを透明導
電体の表面に担持させてやってもよいし、化学的に結合
させてもよい。また、処理用有機化合物に化学反応を起
こさせ、少なくとも疎水性の炭化水素基を有するその反
応生成物（分解物も含む）を透明導電体の表面に担持さ
せてもよいし、その反応生成物を透明導電体の表面に結
合させてもよい。

【００１３】処理用有機化合物には、メタンやエタンな
どの鎖式飽和化合物、エチレンやアセチレンなどの鎖式
不飽和化合物、シクロヘキサンなどの脂環式化合物、ベ
ンゼンやトルエンなどの芳香族化合物、ピリジンなどの
複素環式化合物などを挙げることができる。これらの中
でも、アルキル基を有する有機化合物は、疎水性に優れ
るため好ましい。

【００１４】このとき、処理用有機化合物で処理する方
法は特に限定されないが、次に挙げる２種類の方法のい
ずれかを用いることができる。一つは、液相の処理用有
機化合物を用いる方法である。この方法では、処理用有
機化合物を含む溶液、又は液相状態にある処理用有機化
合物そのものの液を透明導電体の表面に吹きかけたり、
あるいは塗布する。透明導電体をそれらの溶液又は液に
浸漬してもよい。この場合、基材の表面上に形成した透
明導電膜であれば、その基材ごと浸漬すればよい。この
方法により、処理用有機化合物を透明導電体の表面に担
持させることができる。また、電解法などの手段を用い
ることにより、処理用有機化合物を透明導電体の表面に
反応させ、処理用有機化合物を透明導電体の表面に結合
させたり、少なくとも疎水性の炭化水素基を有する反応
生成物を透明導電体の表面に結合させることもできる。

【００１５】もう一つは、気相の処理用有機化合物を用
いる方法である。この方法では、処理用有機化合物ガス
が含まれる雰囲気中に透明導電体を設置し、その雰囲気
（特に、透明導電体の上方に位置する雰囲気）に、熱、
光、プラズマ、紫外線などのエネルギーを与える。これ
らのエネルギーにより雰囲気中の処理用有機化合物を分
解することができ、少なくとも疎水性の炭化水素基を有
する反応生成物を透明導電体の表面上に一様に積層させ
たり（ＣＶＤ法）、または透明導電体の表面に結合させ
たりすることができる。

【００１６】なお、請求項１に記載の透明導電体の表面
処理方法では、透明導電体の表面から不純物を除去した
後に、その表面を処理用有機化合物で処理してもよい
し、あるいは有機質の不純物を除去しながら処理用有機
化合物で処理してもよい。以上のようにして透明導電体
の表面に付与した疎水性の炭化水素基は、水分が透明導
電体の表面に付着することを防ぐことができる上に、疎
水性の有機質薄膜に対して相溶性を有するため、疎水性
の有機質薄膜を透明導電体の表面上に密着性良く形成す
ることを容易にする。

【００１７】請求項２に記載の透明導電体の表面処理方
法では、前記炭化水素基がメチル基である。メチル基
は、疎水性に極めて優れる上に、炭化水素基の中でもと
りわけ分子の大きさが小さく、熱に対しても比較的安定
である。それゆえ、透明導電体の表面に水分をほとんど
全く付着させないようにすることができ、かつ疎水性の
有機質薄膜の材料が熱をもっていても、その有機質薄膜
を透明導電体の表面に密着性良く形成することを容易に
する。

【００１８】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。（実施例１）本実施例は、図１に概略的に示される有機
ＥＬ素子の作製において、本発明の透明導電膜の表面処
理方法を適用した例である。

【００１９】本実施例で作製される有機ＥＬ素子は、透
明ガラスよりなる透明基板１と、ＩＴＯなどよりなる透
明電極層２と、有機質の正孔輸送層３と、有機バインダ
中に蛍光体粉末が分散されてなる発光層４と、背面電極
層としても働くＡｌ板５とから構成されるものである。
透明電極層２、正孔輸送層３及び発光層４は、真空パッ
クフィルム６によって真空下に密封されている。透明導
電層２及びＡｌ板５は、それぞれリード線７、７を介し
て電気加圧器８に接続されている。この有機ＥＬ素子
は、次の手順で作製した。

【００２０】先ず、透明基板１（サイズ；２５ｍｍ×３
５ｍｍ×厚さ１．１ｍｍ）の表面上に透明導電層２を一
様な膜厚で形成した。透明導電層２の形成には公知の蒸
着法を用いた。透明導電層２の膜厚は１６０μｍ程度に
設定した。続いて、透明導電層２が形成された透明ガラ
ス１を真空チャンバー内に設置し、チャンバー内をよく
真空引きした後、酸素ガスを所定量（所定分圧）導入し
てチャンバー内の雰囲気を酸化雰囲気とした。この酸化
雰囲気を維持しながら、紫外線ランプにより透明導電層
の表面に紫外線を照射した（表面処理過程１）。その照
射の様子を図２に示す。なお、このときに照射した紫外
線は、１８４．９ｎｍ及び２５３．７ｎｍの２種類の波
長をもち、その照度は１０００ｍＪ／ｃｍ²であった。
また、その照射時間は０．２５時間であった。

【００２１】続いて、酸素ガスの代わりにメタノールガ
スをチャンバー内に所定量（所定分圧）導入し、チャン
バー内の雰囲気をメタノールガスの雰囲気にした。この
メタノールガスの雰囲気を維持しながら、紫外線ランプ
により透明導電層２の表面に紫外線を照射して、透明導
電層２の表面のすぐ上空の雰囲気に紫外線のエネルギー
を与えた（表面処理過程２）。このときに照射した紫外
線は、１８４．９ｎｍ及び２５３．７ｎｍの２種類の波
長をもち、その照度は１０００ｍＪ／ｃｍ²であった。
また、その照射時間は０．２５時間であった。

【００２２】以上のようにして透明導電層２の表面処理
を完了した。その一方で、トリフェニルアミンの４量体
を３７０℃に加熱して、正孔輸送層３の溶融物を調製し
ておいた。この材料は疎水性の高いものである。この正
孔輸送層３用の溶融物を、上記のように表面処理がなさ
れた透明導電層２の表面に塗布し、冷却して固化させ、
正孔輸送層３を形成した。この正孔輸送層３の厚さは７
０μｍ程度に設定した。

【００２３】次に、蛍光体粉末、有機バインダ及び溶剤
を用意し、それらを混合して発光層用合剤を調製した。
蛍光体粉末には、主としてＺｎＳ及びＣｕからなる粒子
の粉体を用いた。有機バインダには、シアノエチルセル
ロース及びシアノエチルサッカロースが混合されてなる
ものを用いた。溶剤にはジメチルホルムアミドを用い
た。発光層用合剤をドクターブレード法などにより、正
孔輸送層３の表面に塗布し、よく乾燥させて発光層４を
形成した。この発光層４の厚さは７０μｍ程度に設定し
た。

【００２４】この発光層４の表面にＡｌ板５を重ね合わ
せて接着した。透明導電層２及びＡｌ板５にリード線
７、７を接続し、透明電極層２、正孔輸送層３及び発光
層４を真空パックフィルム６により真空下に密封して、
有機ＥＬ素子を完成した。この有機ＥＬ素子では、正孔
輸送層３を透明導電層２の表面上に密着性良く形成する
ことができた。また、その使用中にダークスポットが生
じることはなかった。

【００２５】なお、本実施例では、透明導電層２の表面
処理を行う際、紫外線の強度（波長）及び照射量（照
度、照射時間）、並びに酸化雰囲気の気相成分は、上記
に限定されるものではなく、有機質の不純物が容易に除
かれるように、その不純物の種類（化学的性質）に応じ
て適宜選択することが好ましい。また、本実施例では、
チャンバー内に酸素ガスとメタノールガスとを両方同時
に導入して、紫外線を透明導電層２の表面に照射しても
よい。これにより、透明導電層２の表面から有機質の不
純物を除去しながら、その表面をメタノールで処理する
ことができる。

【００２６】ところで、本実施例では、透明導電層２を
上記のように表面処理したとき、その表面を分子レベル
で見ると、次のような反応が生じているものと考えられ
る。透明基板１の表面上に透明導電層２を形成したとき
には、図３（ａ）に示すように、透明導電層２の表面で
結晶を構成しているインジウム（Ｉｎ）に、有機質の不
純物Ｒが結合している。

【００２７】次に、表面処理過程１において、この透明
導電層２の表面に紫外線を照射すると、不純物Ｒが活性
化するとともに、透明導電層２の雰囲気中の酸素がＯ₃
（オゾン）になる。活性化された不純物Ｒは雰囲気中の
オゾンと反応し、酸化物としてＩｎから外れる。その結
果、図３（ｂ）に示すように、Ｉｎの価標が一本空いて
しまう。

【００２８】続いて、表面処理過程２において、不純物
Ｒが除去された透明導電層２の表面に紫外線を照射する
と、透明導電層２の表面のすぐ上空にあるメタノール分
子が、その紫外線のエネルギーをもらって、価標が一本
空いているＩｎに反応する。その結果、透明導電層２の
表面のＩｎが、図３（ｃ）に示すようにメチル化され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の有機ＥＬ素子の断面正面図である。

【図２】実施例１において、透明導電膜の表面処理が行
われている様子を示す図である。

【図３】実施例１において透明導電膜の表面処理が行わ
れているときの、透明導電膜の表面の分子レベルでの変
化の様子を示す図である。

【符号の説明】

１：透明基板２：透明導電層３：正孔輸送層４：
発光層５：Ａｌ板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に疎水性の有機質薄膜が形成される
透明導電体の表面処理方法であって、該表面に結合して
いる不純物に化学反応を起こさせて該表面から該不純物
を除去した後、該表面を疎水性の炭化水素基を有する有
機化合物で処理することを特徴とする透明導電体の表面
処理方法。
【請求項２】前記炭化水素基はメチル基である請求項
１に記載の透明導電体の表面処理方法。