(57)【要約】【課題】封止性に優れ、端子の取り出しが容易な有機半導体素子を提供する。【解決手段】透明基板１２上に透明第１電極層１４と有機半導体層１６と第２電極層１８とがこの順で積層され、第２電極層１８の外側全面が第２電極層１８の少なくとも一部に接触されて第２電極層１８と導通された導電性封止層２０により覆われ、第２電極層１８の周端部および有機半導体層１６の周端部が透明第１電極層１４の周端部と第２電極層１８の周端部との間に配置されてこれらを絶縁する絶縁性封止材２４により全周にわたって覆われている有機半導体素子１０とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に透明第１電極層と有機半導体層と第２電極層とがこの順で積層され、
前記第２電極層の外側全面が前記第２電極層の少なくとも一部に接触されて前記第２電極層と導通された導電性封止層により覆われ、
前記第２電極層の周端部および前記有機半導体層の周端部が前記透明第１電極層の周端部と前記第２電極層の周端部との間に配置されてこれらを絶縁する絶縁性封止材により全周にわたって覆われていることを特徴とする有機半導体素子。
【請求項２】
前記透明第１電極層の周端部の少なくとも一部には、前記透明第１電極層に接触されて導通された第１電極端子が配置されることを特徴とする請求項１に記載の有機半導体素子。
【請求項３】
前記第１電極端子が前記透明第１電極層の周端部を囲って配置されることを特徴とする請求項２に記載の有機半導体素子。
【請求項４】
前記導電性封止層の周端部が前記第２電極層の周端部よりも周外の絶縁性封止材に重ねて配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の有機半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体素子に関し、さらに詳しくは、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機発光素子、有機ＥＬ素子）や有機薄膜太陽電池などに好適な有機半導体素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子に有機物を用いた有機半導体素子が知られている。この種の有機半導体素子として、発光材料として有機物材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）や、導電性ポリマーやフラーレン等を組み合わせた有機物材料を用いた有機薄膜太陽電池などがある。
【０００３】
例えば特許文献１には、絶縁性基板上に、陽極層、発光層、陰極層とを順次積層して形成した有機ＥＬ素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１３３７３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図３には、特許文献１に記載の有機ＥＬ素子の構成を示している。図３に示すように、有機ＥＬ素子４０の絶縁性基板４２上には、陽極層４４、発光層４６、陰極層４８とが順次積層され、陰極層４８には陰極端子５０が接続されている。図３に示す構成の有機ＥＬ素子４０は、陰極層４８や発光層４６などが露出されており、封止されていないため、性能劣化しやすい。このため、封止材を用いて絶縁性基板４２上に形成された各層を封止する必要がある。各層の封止は、図４に示すように、シート状あるいは箔状で樹脂製あるいは金属製の封止材５２を用いて絶縁性基板４２上に形成された各層４４，４６，４８を覆い、シール材５４を用いて各層４４，４６，４８の周外で封止材５２の周端部を絶縁性基板４２に接着することにより行うことができる。
【０００６】
このような封止構造においては、陽極層４４および陰極層４８は封止材５２の内部に配置されている。有機ＥＬ素子４０の各電極層４４，４８に給電するためには、各電極層４４，４８と給電端子とをそれぞれ導電配線で接続する必要がある。給電端子は封止材５２の外部に配置されるので、図４に示すように封止材５２の内部の電極層４４，４８から封止材５２の外部に導電配線５６，５８を引き出す必要がある。そして、導電配線５６，５８はシール材５４によるシール部より取り出すため、封止性も確保されなければならない。したがって、端子の取り出しが容易でないという問題がある。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、封止性に優れ、端子の取り出しが容易な有機半導体素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明に係る有機半導体素子は、透明基板上に透明第１電極層と有機半導体層と第２電極層とがこの順で積層され、前記第２電極層の外側全面が前記第２電極層の少なくとも一部に接触されて前記第２電極層と導通された導電性封止層により覆われ、前記第２電極層の周端部および前記有機半導体層の周端部が前記透明第１電極層の周端部と前記第２電極層の周端部との間に配置されてこれらを絶縁する絶縁性封止材により全周にわたって覆われていることを要旨とするものである。
【０００９】
本発明において、前記透明第１電極層の周端部の少なくとも一部には、前記透明第１電極層に接触されて導通された第１電極端子が配置されることが好ましい。この場合、前記第１電極端子が前記透明第１電極層の周端部を囲って配置されることが好ましい。そして、前記導電性封止層の周端部が前記第２電極層の周端部よりも周外の絶縁性封止材に重ねて配置されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る有機半導体素子によれば、透明基板上に形成された第２電極層の外側全面が導電性封止層により覆われ、第２電極層の周端部および有機半導体層の周端部が全周にわたって絶縁性封止材により覆われているので、封止性に優れる。導電性封止層は、導電性を有し、第２電極層の少なくとも一部に接触されて第２電極層と導通されているので、第２電極層と接続されて封止外部に取り出される第２電極端子としても機能する。すなわち、導電配線を用いないで第２電極端子が取り出されるので、端子の取り出しが容易である。
【００１１】
本発明においては、透明第１電極層の周端部の少なくとも一部に接触させて第１電極端子を容易に取り出すことができる。このとき、透明第１電極層の周端部を囲って第１電極端子が配置されると、透明第１電極層が高抵抗であるときの輝度ムラが改善される。
【００１２】
そして、導電性封止層の周端部が第２電極層の周端部よりも周外の絶縁性封止材に重ねて配置されると、第２電極層の周端部から外部まで続く導電性封止層と絶縁性封止材の界面が長くなるため、封止性がより向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る有機半導体素子の平面図（ａ）と、Ａ−Ａ線断面図（ｂ）である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る有機半導体素子の平面図（ａ）と、Ｂ−Ｂ線断面図（ｂ）である。
【図３】従来の有機半導体素子の平面図（ａ）と、Ｃ−Ｃ線断面図（ｂ）である。
【図４】図３に示す構成に封止材を適用した有機半導体素子の平面図（ａ）と、Ｄ−Ｄ線断面図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る有機半導体素子について詳細に説明する。
【００１５】
図１には、本発明の一実施形態に係る有機半導体素子の構成を示している。図１に示すように、有機半導体素子１０は、透明材料よりなる透明基板１２と、透明導電材料よりなり透明基板１２上に形成された透明第１電極層１４と、透明第１電極層１４の上に形成された有機半導体層１６と、有機半導体層１６の上に形成された第２電極層１８と、を備えている。透明第１電極層１４は、陽極層とすることもできるし陰極層とすることもできるが、製造上の理由などから、透明第１電極層１４を陽極層とし、第２電極層１８を陰極層とすることが好ましい。
【００１６】
透明基板１２は、可視光に対して透明な材料により形成されている。このような透明材料としては、ガラスなどの透明セラミック材料や、透明樹脂材料などが挙げられる。透明樹脂材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド、ポリメタクリル酸メチル、ポリアリレート、シクロオレフィンポリマーなどが挙げられる。これらは１種または２種以上含まれていても良い。透明基板１２の厚みは、用途に応じて適宜定めることができるが、通常、３〜１０００μｍの範囲内であれば問題ない。透明基板１２の厚みとしては、好ましくは１０〜５００μｍ、より好ましくは１０〜３００μｍである。
【００１７】
透明第１電極層１４は、仕事関数の大きい（例えば４ｅＶ以上の）金属、導電性化合物、または、これらの混合物などの材料により形成されることが好ましい。このような材料としては、ＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）などが代表的なものとして挙げられる。透明第１電極層１４の厚みは、通常、１μｍ以下であり、２００ｎｍ以下が好ましい。透明第１電極層１４の抵抗は、数百Ω／ｓｑ．以下が好ましい。
【００１８】
有機半導体層１６は、有機半導体素子１０の機能を発揮させる部位であり、その種類に応じた材料が用いられる。有機半導体素子１０は、例えば、有機ＥＬ素子、有機薄膜太陽電池などとして好適に用いることができる。
【００１９】
有機ＥＬ素子の場合、有機半導体層１６には有機発光材料が含まれる。このような有機発光材料としては、具体的には、例えば、Ａｌｑ３（トリス−（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム）に代表される金属錯体、ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）誘導体、ポリフルオレン誘導体などが挙げられる。この際、発光色を調節するために、蛍光色素などの単独では安定な薄膜を形成し難い有機発光材料を少量添加することもできる。蛍光色素としては、クマリン、ＤＣＭ誘導体、キナクリドン、ペリレン、ルブレンなどが挙げられる。有機半導体層１６には、有機発光材料に加えて、電荷輸送性（正孔輸送性、電子輸送性、両性輸送性）を有する材料が含まれていても良い。
【００２０】
有機ＥＬ素子においては、有機半導体層１６の厚みの上限は、実用的な発光輝度を得るなどの観点から、好ましくは、１μｍ以下、より好ましくは、５００ｎｍ以下、さらに好ましくは、３００ｎｍ以下であると良い。一方、有機半導体層１６の厚みの下限は、実用的な発光輝度を得るなどの観点から、好ましくは、１ｎｍ以上、より好ましくは、５ｎｍ以上、さらに好ましくは、１０ｎｍ以上であると良い。
【００２１】
有機薄膜太陽電池の場合、有機半導体層１６（光電変換層）には、電子供与性を有する有機材料（ｐ型有機半導体材料）や電子受容性を有する有機材料（ｎ型有機半導体材料）が含まれる。有機薄膜太陽電池には、ショットキー型の有機薄膜太陽電池や、ヘテロ接合型の有機薄膜太陽電池がある。また、ヘテロ接合型の有機薄膜太陽電池には、バイレイヤー型のものとバルクヘテロ型のものがある。
【００２２】
ショットキー型の有機薄膜太陽電池の場合、有機半導体層１６には、電子供与性を有する有機材料または電子受容性を有する有機材料が含まれる。ショットキー型有機薄膜太陽電池においては、光電変換層を形成する材料は、電子供与性または電子受容性の性質を有する材料であれば特に限定されない。具体的には、ペンタセンなどの有機単結晶、ポリ−３−メチルチオフェン、ポリアセチレン、ポリフェニレンおよびその誘導体、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリシランおよびその誘導体、ポリアルキルチオフェンおよびその誘導体等の導電性高分子およびその誘導体、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体、メロシアニン誘導体、クロロフィル等の合成色素、有機金属ポリマー等が挙げられる。
【００２３】
バイレイヤー型の有機薄膜太陽電池の場合、有機半導体層１６として、電子受容性を有する有機材料が含まれる電子輸送層と、電子供与性を有する有機材料が含まれる正孔輸送層とを別個に形成し、これらの界面において形成されるｐｎ接合を利用して光電荷分離を生じさせ、光電流を得る。この場合、電子輸送層と正孔輸送層との間に、異なる波長の光をそれぞれ効率よく光電流に変換するための光捕集層を設けても良い。
【００２４】
バルクヘテロ型の有機薄膜太陽電池の場合、有機半導体層１６として、電子受容性を有する有機材料と電子供与性を有する有機材料とが含まれる電子正孔輸送層を形成する。電子正孔輸送層内でバルクの状態で存在するｐ型有機半導体材料とｎ型有機半導体材料によるｐｎ接合を利用して光電荷分離を生じさせ、光電流を得る。
【００２５】
ヘテロ接合型有機薄膜太陽電池において、電子受容性を有する有機材料としては、ＣＮ−ポリ（フェニレン−ビニレン）、ＭＥＨ−ＣＮ−ＰＰＶ、−ＣＮ基または−ＣＦ３基含有ポリマー、それらの−ＣＦ３置換ポリマー、ポリ（フルオレン）誘導体、Ｃ６０などのフラーレン誘導体、カーボンナノチューブ、ペリレン誘導体、多環キノン、キナクリドンなどの材料が挙げられる。一方、電子供与性を有する有機材料としては、ポリフェニレンおよびその誘導体、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリシランおよびその誘導体、ポリアルキルチオフェンおよびその誘導体、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体、有機金属ポリマーなどの材料が挙げられる。
【００２６】
有機薄膜太陽電池においては、有機半導体層１６（光電変換層）の厚みの上限は、実用的な発電特性を得るなどの観点から、好ましくは、１μｍ以下、より好ましくは、５００ｎｍ以下、さらに好ましくは、２００ｎｍ以下であると良い。一方、有機半導体層１６（光電変換層）の厚みの下限は、実用的な発電特性を得るなどの観点から、好ましくは、１ｎｍ以上、より好ましくは、５ｎｍ以上、さらに好ましくは、１０ｎｍ以上であると良い。
【００２７】
第２電極層１８には、高電気伝導性金属が好ましく用いられる。高電気伝導性金属としては、体積抵抗率が３．０×１０−６Ω・ｃｍ以下の金属が挙げられる。具体的には、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕなどが挙げられる。第２電極層１８は、高電気伝導性金属に対しＭｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａなどの電子注入材料が添加されてＡｌＣａ，ＡｇＭｇなどの合金とされてもよい。電子注入材料は、第２電極層１８の性能改善のため、電子注入性を向上させるなどの目的で添加される。なお、有機ＥＬ素子においては、透明第１電極層１４と有機半導体層１６との間に正孔輸送性を有する材料を含む正孔輸送層を備えていてもよいし、有機半導体層１６と第２電極層１８との間に電子注入材料を含む電子注入層および／または電子輸送性を有する材料を含む電子輸送層を備えていてもよい。
【００２８】
第２電極層１８の膜厚の上限は、デバイスとして構築した際の導電性などの観点から、好ましくは、１０μｍ以下、より好ましくは、１μｍ以下、さらに好ましくは、５００ｎｍ以下であると良い。一方、第２電極層１８の膜厚の下限は、導電性の確保、均一な電子輸送性の確保などの観点から、好ましくは、５ｎｍ以上、より好ましくは、１０ｎｍ以上、さらに好ましくは、５０ｎｍ以上であると良い。
【００２９】
電子注入材料としては、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属、アルカリ金属のハロゲン化物、フタロシアニン系有機化合物（有機化合物には有機金属錯体も含まれる。）が挙げられる。電子注入材料として好適なアルカリ土類金属としては、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどが挙げられる。電子注入材料として好適なアルカリ土類金属のハロゲン化物としては、ＭｇＦ、ＣａＦなどが挙げられる。電子注入材料として好適なアルカリ金属としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓなどが挙げられる。電子注入材料として好適なアルカリ金属のハロゲン化物としては、ＬｉＦ、ＮａＦなどが挙げられる。電子注入材料として好適なフタロシアニン系有機化合物としては、フッ素化フタロシアニン、中心金属としてＣｕやＺｎなどの金属を有するフッ素化フタロシアニンなどが挙げられる。これらは単独で用いても良いし、２以上を組み合わせて用いても良い。これらのうちでは、取り扱い性に優れるなどの観点から、Ｃａ，ＬｉＦ，ＮａＦが好ましい。有機ＥＬ素子の場合には、Ｃａ，ＬｉＦ，ＮａＦを電子注入材料として機能させることで、優れた有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００３０】
正孔輸送材料としては、Ｃｏ酸化物、Ｃｕ酸化物、Ｍｏ酸化物、Ｎｉ酸化物、アミン系有機化合物、ヒドラゾン系有機化合物、スチルベン系有機化合物、スターバスト系有機化合物（これらの有機化合物には有機金属錯体も含まれる。）が挙げられる。正孔輸送材料として好適な金属酸化物としては、Ｃｏ３Ｏ４、ＣｕＯ、ＭｏＯｘ（ｘは整数）、ＮｉＯｘ（ｘは整数）などが挙げられる。正孔輸送材料として好適な有機化合物としては、４，４’−ビス［Ｎ−ナフチル−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）などが挙げられる。これらは単独で用いても良いし、２以上を組み合わせて用いても良い。
【００３１】
また、正孔輸送材料として、テトラアリールベンジシン化合物、トリフェニレン誘導体、水溶性のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリスチレンスルフォン酸ドープポリエチレンジオキシチオフェン）などを用いてもよい。正孔輸送層の厚みは、２０〜１００ｎｍが好ましい。正孔輸送層には、その正孔移動度を改善するために、電子受容性アクセプタを添加することが好ましい。電子受容性アクセプタの例としては、ハロゲン化金属、ルイス酸、有機酸などが挙げられる。正孔輸送層は、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、印刷法などにより形成することができる。正孔輸送層にＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを用いる場合は、イソプロピルアルコールなどのアルコール系溶媒に希釈し、スピンコート等で塗工し、加熱して乾燥することで形成することができる。
【００３２】
ここで、第２電極層１８の外側全面は、導電性封止層２０により覆われている。導電性封止層２０は、第２電極層１８の外側全面に接触しており、第２電極層１８の外側全面で第２電極層１８と導通されている。導電性封止層２０は、導電性を有し、第２電極層１８に接触しているので、第２電極層１８と接続されて封止外部に取り出された第２電極端子として機能する。
【００３３】
そして、透明第１電極層１４の周端部には、全周にわたって第１電極端子２２が接触配置されている。この第１電極端子２２には、絶縁性封止材２４が全周にわたって重ねて配置されている。第１電極端子２２に重ねて配置された絶縁性封止材２４は、透明第１電極層１４の周端部と第２電極層１８の周端部との間に全周にわたって配置されており、絶縁性封止材２４によりこれらの間が絶縁されている。また、この絶縁性封止材２４により、有機半導体層１６の周端部と第２電極層１８の周端部が全周にわたって覆われている。
【００３４】
このように、第２電極層１８の外側全面が導電性封止層２０により覆われ、有機半導体層１６の周端部と第２電極層１８の周端部が絶縁性封止材２４により全周にわたって覆われているため、透明基板１２上に形成された有機半導体層１６と第２電極層１８は封止されている。一方、第１電極端子２２は、絶縁性封止材２４が重ねて配置されているだけなので、その周端部が露出されており、透明第１電極層１４と接続されて封止外部に取り出されている。
【００３５】
このとき、第２電極層１８の外側全面を覆っている導電性封止層２０の周端部は絶縁性封止材２４の上まで延びており、導電性封止層２０の周端部が第２電極層１８の周端部よりも周外の絶縁性封止材２４に重ねて配置されている。これにより、第２電極層１８の周端部から外部まで続く導電性封止層２０と絶縁性封止材２４の界面が長くなっているため、封止性がより高められている。
【００３６】
導電性封止層２０には、導電性を有するとともに封止性を有する材料が用いられる。このような材料としては、導電性樹脂などが挙げられる。導電性樹脂としては、導電性フィラーとバインダー樹脂とを少なくとも含む材料で構成されるものが挙げられる。導電性フィラーは、導電性を有するフィラーであれば特に限定されるものではない。導電性に優れるなどの観点からいえば、導電性フィラーとしては、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌなどの高導電性金属からなる金属フィラーが好ましい。バインダー樹脂は、導電性フィラーのバインダーとなる樹脂であれば特に限定されるものではない。例えば熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などが挙げられる。
【００３７】
導電性樹脂は、施工性（塗工性）に優れるなどの観点から、施工時には、流動性を有する導電性ペーストであることが好ましい。バインダー樹脂が熱可塑性樹脂である場合には、施工時に加熱されていれば、導電性樹脂は流動性を有する導電性ペーストとされる。また、常温にて施工される場合には、熱可塑性樹脂を溶解させる溶剤を用いることで、導電性樹脂は流動性を有する導電性ペーストとされる。一方、バインダー樹脂が硬化性樹脂である場合には、硬化性樹脂を溶解させる溶剤を用いるか、液状の硬化性樹脂を用いることで、導電性樹脂は施工時に流動性を有する導電性ペーストとされる。これらのうちでは、常温で施工でき、溶剤を用いなくてもよいなどの観点から、バインダー樹脂としては液状の硬化性樹脂が好ましい。液状の硬化性樹脂を用いると、導電性フィラーとバインダー樹脂とを含む無溶媒型の導電性ペーストを構成できる。無溶媒型の導電性ペーストとしては、ペルノックス社製「ペルトロンＸＪＳ−３０３１」などが挙げられる。導電性封止層２０が無溶媒型の導電性ペーストで形成されると、第２電極層１８が蒸着膜よりなるときに、第２電極層１８上に導電性封止層２０を積層したことによる第２電極層１８の劣化が抑えられる。
【００３８】
絶縁性封止材２４には、絶縁性を有するとともに封止性を有する材料が用いられる。このような材料としては、絶縁性樹脂などが挙げられる。絶縁性樹脂は、樹脂単独で構成されていてもよいし、絶縁性フィラーとバインダー樹脂とを少なくとも含む材料で構成されていてもよい。絶縁性フィラーは、絶縁性を有するフィラーであれば特に限定されるものではなく、酸化アルミニウム、結晶性シリカ、溶融シリカ、六方晶窒化硼素、窒化アルミニウムなどが挙げられる。これらのうちでは、絶縁性（固有抵抗）、耐吸湿性などの観点から、酸化アルミニウム、結晶性シリカ、溶融シリカが好ましく、特に酸化アルミニウムが好ましい。バインダー樹脂は、絶縁性フィラーのバインダーとなる樹脂であれば特に限定されるものではない。例えば熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などが挙げられる。具体的には、例えばエポキシ樹脂などが挙げられる。絶縁性樹脂は、上記導電性樹脂と同様、施工性に優れるなどの観点から、施工時には、流動性を有するペースト状であることが好ましい。絶縁性ペーストとしては、パナソニック社製「ＤＢＮ６００Ｓ」などが挙げられる。
【００３９】
第１電極端子２２には、導電性を有する材料が用いられる。このような材料としては、金属、導電性樹脂などが挙げられる。このうち、透明第１電極層１４との接続が容易である、外部配線の接続が容易であるなどの観点から、導電性樹脂が好ましい。第１電極端子２２に用いられる導電性樹脂としては、上記導電性封止層２０において示した導電性樹脂などが挙げられる。第１電極端子２２に用いられる導電性樹脂は、上記導電性封止層２０において示した導電性樹脂と同様、施工性に優れるなどの観点から、施工時には、流動性を有するペースト状であることが好ましい。また、第１電極端子２２の材料としては、外部配線の接続が容易であるなどの観点から、半田付け性を有するものが特に好ましい。半田付け性を有する導電性ペーストとしては、ペルノックス社製「ペルトロンＫ−３１０５」などが挙げられる。
【００４０】
有機半導体素子１０は、透明基板１２上に透明第１電極層１４を形成し、透明第１電極層１４の周端部の全周に第１電極端子２２を配置し、透明第１電極層１４上に有機半導体層１６を形成し、有機半導体層１６上に第２電極層１８を形成し、第１電極端子２２に重なるように透明第１電極層１４の周端部と第２電極層１８の周端部との間に全周にわたって絶縁性封止材２４を配置し、絶縁性封止材２４に重なるように第２電極層１８上に導電性封止層２０を積層することにより形成できる。
【００４１】
透明第１電極層１４は、真空蒸着法、スパッタ法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、パイロゾル法、スプレー法などにより形成することができる。第１電極端子２２は、導電性ペーストを所定の場所に塗工し、乾燥あるいは硬化させることにより形成することができる。
【００４２】
有機半導体層１６は、有機発光材料や光電変換層を形成する材料などを有機溶媒に希釈し、スピンコート等で塗工し、加熱して乾燥することで形成することができる。第２電極層１８は、真空蒸着法、スパッタ法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、パイロゾル法、スプレー法などにより形成することができる。第２電極層１８が高電気伝導性金属と電子注入材料により構成される場合には、高電気伝導性金属と電子注入材料との共蒸着により形成することができる。有機半導体層１６や第２電極層１８の形成は、真空中または不活性ガスで充填されたグローブボックス中で行うことが好ましい。
【００４３】
絶縁性封止材２４は、絶縁性ペーストを所定の場所に塗工し、乾燥あるいは硬化させることにより所定の場所に配置することができる。導電性封止層２０は、導電性ペーストを所定の場所に塗工し、乾燥あるいは硬化させることにより形成することができる。絶縁性封止材２４や導電性封止層２０の形成は、グローブボックス中で行うことが好ましい。
【００４４】
第１電極端子２２、絶縁性封止材２４、導電性封止層２０は、塗工によりそれぞれ形成できることから、厚膜化が容易である。また、簡易、一般的なプロセスで形成できる。第１電極端子２２の厚みの好ましい範囲としては、０．０５〜１０００μｍである。絶縁性封止材２４の厚みの好ましい範囲としては、０．１〜１０００μｍである。導電性封止層２０の厚みの好ましい範囲としては、０．１〜５０００μｍである。
【００４５】
有機半導体素子１０は、用途に応じて、保護フィルムや封止フィルムなどでさらに覆われていてもよい。これにより、耐傷性や封止性をさらに向上させることができる。
【００４６】
以上の構成の有機半導体素子１０によれば、透明基板１２上に形成された第２電極層１８の外側全面が導電性封止層２０により覆われ、第２電極層１８の周端部および有機半導体層１６の周端部が絶縁性封止材２４により全周にわたって覆われているので、封止性に優れる。そして、導電性封止層２０は、導電性を有し、第２電極層１８に接触されて第２電極層１８と導通されているので、第２電極層１８と接続されて封止外部に取り出される第２電極端子としても機能する。すなわち、導電配線を用いないで第２電極端子が取り出されるので、端子の取り出しが容易である。また、透明第１電極層１４の周端部には、全周にわたって第１電極端子２２が配置されており、第１電極端子２２が透明第１電極層１４の周端部を囲っている。これにより、透明第１電極層１４が高抵抗であるときの輝度ムラが改善される。
【００４７】
なお、図１に示す構成の有機半導体素子１０は、有機ＥＬ素子における全面発光に対応する構成となっている（点線で示された領域が発光部である。）が、本発明に係る有機半導体素子においては、図２に示すように、有機ＥＬ素子における発光部を切り分けた構成であってもよい。
【００４８】
図２には、他の実施形態に係る有機半導体素子３０を示している。図２において、有機半導体素子３０は、同一の透明基板１２上において発光部が領域Ｘと領域Ｙの２つに切り分けられている。具体的には、透明第１電極層１４ａが透明基板１２上の領域Ｘ（点線で示された領域）に形成されているとともに透明第１電極層１４ａとは独立の透明第１電極層１４ｂが透明基板１２上の領域Ｙ（点線で示された領域）に形成され、透明第１電極層は２つに分割されている。そして、透明第１電極層１４ａおよび透明第１電極層１４ｂに対し、有機半導体層１６と第２電極層１８とがこの順で積層されている。有機半導体層１６を形成する材料は、分割されている透明第１電極層１４ａと透明第１電極層１４ｂの間の隙間を埋めている。
【００４９】
領域Ｘにおいて、第１電極端子２２ａは、領域Ｘに形成された透明第１電極層１４ａの３方を囲むように透明第１電極層１４ａの周端部に接触配置されており、領域Ｙに隣接する一辺には配置されていない。同様に、領域Ｙにおいて、第１電極端子２２ｂは、領域Ｙに形成された透明第１電極層１４ｂの３方を囲むように透明第１電極層１４ｂの周端部に接触配置されており、領域Ｘに隣接する一辺には配置されていない。
【００５０】
絶縁性封止材２４は、有機半導体層１６の周端部と第２電極層１８の周端部とを封止するものであるから、有機半導体層１６および第２電極層１８のうち領域Ｘに形成された部分の３方と領域Ｙに形成された部分の３方だけでなく、領域Ｘと領域Ｙの間の非発光領域Ｚにも配置され、領域Ｘと領域Ｙの両方を囲んでまとめて封止している。すなわち、有機半導体層１６の周端部の全周と第２電極層１８の周端部の全周を覆ってこれらをまとめて封止している。
【００５１】
そして、導電性封止層２０は、領域Ｘと領域Ｙの両方にまたがっており、領域Ｘと領域Ｙの両方にまたがって形成されている第２電極層１８の外側全面を覆ってこれを封止している。
【実施例】
【００５２】
以下に、実施例によって本発明を説明する。
【００５３】
（実施例１）
透明ガラス基板上に透明第１電極層（透明陽極層）としてのインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）パターン（膜厚１５０ｎｍ）が施されたＩＴＯパターンガラス（ジオマテック社製）を用い、これを、純水、有機アルカリ洗浄液（メルフ社製：エフストラン）、純水、アセトン溶液、ＩＰＡ溶液の順に各５分間、超音波洗浄を行った後、ＵＶオゾン洗浄器で１０分間処理した。
【００５４】
次いで、ディスペンサーを用いて第１電極端子形成用の導電性ペースト（ペルノックス社製「ペルトロンＫ−３１０５」）を透明第１電極層の周端部の全周に塗布し、これを１２０℃で３０分間乾燥・硬化させて、透明第１電極層の周端部の全周に第１電極端子を形成した。
【００５５】
次いで、洗浄した透明第１電極層の表面に、正孔輸送層形成用の塗工液〔ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ水溶液（ヘレウス社製）をエタノールで希釈したもの〕をスピンコートにより成膜し、１３０℃のホットプレートで３０分間乾燥し、厚み６０ｎｍの正孔輸送層を形成した。
【００５６】
次いで、正孔輸送層の表面に、ポリフルオレン系発光材料（ガラス転移温度：１１６℃、ＤＳＣ法）を厚み８０ｎｍになるようにスピンコート法で塗布し、乾燥させ、有機発光層を形成した。なお、有機発光層の形成は、酸素濃度０．０１ｐｐｍ、水分濃度が露点で−８８℃の窒素雰囲気のグローブボックス中で行った。
【００５７】
次いで、有機発光層の表面に真空蒸着法によりＣａを蒸着して膜厚７０ｎｍの電子注入層を形成した後、電子注入層の表面に真空蒸着法によりＡｌを蒸着して膜厚１５０ｎｍの第２電極層（陰極層）を形成した。電子注入層および第２電極層の形成は真空中で行った。
【００５８】
次いで、グローブボックス中で、ディスペンサーを用いて絶縁性封止材形成用の絶縁性ペースト（パナソニック社製「ＤＢＮ６００Ｓ」）を、第１電極端子に重なるように透明陽極層の周端部と第２電極層の周端部との間に全周にわたって塗布し、これを１００℃で２０分間乾燥・硬化させて、有機発光層の周端部と第２電極層の周端部に全周にわたって絶縁性封止材を形成した。
【００５９】
次いで、グローブボックス中で、ディスペンサーを用いて導電性封止層形成用の導電性ペースト（ペルノックス社製「ペルトロンＸＪＳ−３０３１」）を第２電極層の外側全面と絶縁性封止材の上に塗布し、これを８０℃で８０分間乾燥・硬化させて、第２電極層の外側全面に導電性封止層（厚み２００μｍ）を形成した。以上により、図１に示す構成の実施例に係る有機発光素子を形成した。
【００６０】
（比較例）
第１電極端子を形成しないで透明ガラス基板上の透明第１電極層の表面に正孔輸送層を形成し、正孔輸送層の表面に有機発光層を形成し、有機発光層の表面に第２電極層を形成し、第２電極層の表面に第２電極端子（陰極端子）を形成することにより、図３に示す構成の比較例に係る有機発光素子を形成した。なお、各層の形成は、実施例と同様に行った。比較例に係る有機発光素子は、封止材により封止されていないものである。
【００６１】
作製した各有機発光素子（発光部面積２ｍｍ×２ｍｍ）を用いて、封止性の評価を行った。評価方法を以下に示す。
【００６２】
（封止性評価）
作製した有機発光素子（発光部面積２ｍｍ×２ｍｍ）の発光部中央の１ｍｍ×１ｍｍを評価部分とし、初期の発光面積に対する２４時間経過後の発光面積の減少率により封止性を評価した。有機発光素子は、初期の発光面積を測定した後、常温常圧大気下、通電しない状態で２４時間保管し、発光面積の確認時のみ通電を行った。
【００６３】
封止性評価において、比較例に係る有機発光素子の発光面積の減少率が２１．０％であったのに対し、実施例に係る有機発光素子の発光面積の減少率は１．０％未満であった。したがって、実施例に係る有機発光素子は封止性に優れることが確認された。
【００６４】
また、実施例に係る有機発光素子においては、第２電極層の外側面に形成され接触している導電性封止層が第２電極端子として機能するので、第２電極端子の取り出しに際し別途端子を設けたり導電配線を用いたりする必要がない。したがって、端子の取り出しが容易であるといえる。
【００６５】
以上、本発明は上記実施形態、実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能なものである。
【００６６】
例えば上記実施形態においては、導電性封止層２０は、第２電極層１８の外側全面に接触しており、第２電極層１８の外側全面で第２電極層１８と導通されているが、第２電極層１８の外側全面が導電性封止層２０により覆われていれば、導電性封止層２０は、第２電極層１８の外側全面ではなく第２電極層１８の一部に接触して第２電極層１８と導通されていてもよい。
【００６７】
また、上記実施形態においては、透明第１電極層１４の周端部には、全周にわたって第１電極端子２２が接触配置されているが、透明第１電極層１４の周端部の一部に接触させて第１電極端子２２が配置されていてもよい。このとき、全周にわたって第１電極端子２２が透明第１電極層１４の周端部を囲っているが、全周の一部に第１電極端子２２が配置されていない部分があっても、大部分において第１電極端子２２が透明第１電極層１４の周端部を囲っていれば、透明第１電極層１４が高抵抗であるときの輝度ムラが改善される効果が高くなる。
【００６８】
また、上記実施形態において、透明第１電極層１４の周端部には全周にわたって第１電極端子２２が接触配置されているが、第１電極端子２２を設けないで透明第１電極層１４の周端部を透明第１電極層１４の端子部とすることもできる。
【００６９】
また、上記実施形態においては、第２電極層１８の外側全面を覆っている導電性封止層２０の周端部は絶縁性封止材２４の上まで延びているが、導電性封止層２０が第２電極層１８の周端部まで覆っていれば絶縁性封止材２４の上まで延びていなくてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１０  有機半導体素子
１２  透明基板
１４  透明第１電極層
１６  有機半導体
１８  第２電極層
２０  導電性封止層
２２  第１電極端子
２４  絶縁性封止材
【図１】
2014011004.tif 000003
【図２】
2014011004.tif 000004
【図３】
2014011004.tif 000005
【図４】
2014011004.tif 000006