JP2013161698A - 電極箔および電子デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】支持基材および電極としての機能を兼ね備え、かつ、両面に機能性を持たせた電子デバイスを安価かつ高効率で製造するのに適した電極箔の提供。
【解決手段】厚さ１〜２５０μｍの金属箔を備えてなる電極箔であって、電極箔の両側の最表面が、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に準拠して測定される、３０．０ｎｍ以下の算術平均粗さＲａを有する超平坦面である、電極箔。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属箔を用いた電極箔およびそれを用いた発光素子、光電素子、熱電素子等の電子デバイスに関するものであり、より詳しくは電子デバイスを両面に備えた両面機能素子に適した電極箔に関する。

近年、有機ＥＬ照明が、環境に配慮したグリーンデバイスとして注目されている。有機ＥＬ照明の特徴としては、１）白熱灯に対して低消費電力であること、２）薄型かつ軽量であること、３）フレキシブルであることが挙げられる。現在、有機ＥＬ照明は、上記２）および３）の特徴を実現すべく開発が進められている。この点、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）等で従来使用されてきたガラス基板では、上記２）および３）の特徴を実現することは不可能である。

そこで、有機ＥＬ照明のための支持体としての基板（以下、支持基材という）に対する研究が進められており、その候補として、極薄ガラス、樹脂フィルム、金属箔等が提案されている。極薄ガラスは、耐熱性、バリア性、および光透過性に優れ、フレキシブル性も良好であるが、ハンドリング性がやや劣り、熱伝導性が低く、材料コストも高い。また、樹脂フィルムは、ハンドリング性およびフレキシブル性に優れ、材料コストも低く、光透過性も良好であるが、耐熱性およびバリア性に乏しく、熱伝導性が低い。

これに対し、金属箔は、光透過性が無いことを除けば、耐熱性、バリア性、ハンドリング性、熱伝導性に優れ、フレキシブル性も良好であり、材料コストも低いといった優れた特徴を有する。特に、熱伝導性については、典型的なフレキシブルガラスやフィルムが１Ｗ／ｍ℃以下と極めて低いのに対し、銅箔の場合、２８０Ｗ／ｍ℃程度と極めて高い。ただし、金属箔をフレキシブル電子デバイスの支持基材として用いるためには、その表面を絶縁膜で被覆することが必要とされている。これに対し、特許文献１および２には、金属箔を支持基材兼電極として用いることが提案されている。

一方で、両面に発光機能を持たせた有機又は無機ＥＬ素子が検討されている（例えば非特許文献１および２を参照）。このような両面発光素子によれば全方位への光放出が理論上可能となるため照明用途に適していると考えられるが、未だ実用化には至っていない。その理由の一つとして、検討されている基板がガラス基板や樹脂基板であるため、両面に電極を別途形成する必要があり、プロセスが複雑化して量産化には適しないことが考えられる。

国際出願２０１１／１５２０９１号パンフレット 国際出願２０１１／１５２０９２号パンフレット

佐藤利文等、「両面発光分散型無機ＥＬ発光パネルの電気特性」、日本印刷学会誌、43(6), 436-440, 2006-12-31 継田浩平等、「両面発光型ＯＬＥＤにおける透明電極スパッタダメージ発生機構の解析と抑制（機能性有機薄膜，一般）」、電子情報通信学会技術研究報告、OME, 有機エレクトロニクス、103(441), 55-59, 2003-11-12

本発明者らは、今般、金属箔の両面を極度に平坦化することで、支持基材および電極としての機能を兼ね備え、かつ、両面に機能性を持たせたフレキシブル電子デバイスを安価かつ高効率で製造するのに適した電極箔が得られるとの知見を得た。

したがって、本発明の目的は、支持基材および電極としての機能を兼ね備え、かつ、両面に機能性を持たせた電子デバイスを安価かつ高効率で製造するのに適した電極箔を提供することにある。

本発明の一態様によれば、厚さ１〜２５０μｍの金属箔を備えてなる電極箔であって、
前記電極箔の両側の最表面が、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に準拠して測定される、３０．０ｎｍ以下の算術平均粗さＲａを有する超平坦面である、電極箔が提供される。

本発明の別の態様によれば、上記電極箔と、
前記電極箔の少なくとも一方の最表面に直接設けられる、半導体特性を有する半導体機能層とを備えた、電子デバイスが提供される。

本発明による電極箔の一例を示す模式断面図である。 本発明による電極箔をアノードとして用いた両面有機ＥＬ素子の一例を示す模式断面図である。 本発明による両面トップエミッション型有機ＥＬ照明の一例を示す模式断面図である。 本発明による電極箔をカソードとして用いた両面有機ＥＬ素子の一例を示す模式断面図である。 本発明による電極箔を電極として用いた両面光電素子の一例を示す模式断面図である。 本発明による電極箔を電極として用いた両面熱電素子の一例を示す模式断面図である。 本発明による電極箔を電極として用いた発光／光電複合素子を示す模式断面図である。 例４で作製した両面光電素子を示す模式断面図である。

電極箔
図１に本発明による電極箔の一例の模式断面図を示す。図１に示される電極箔１０は、厚さ１〜２５０μｍの金属箔１２を有してなる。電極箔１０は、所望により金属箔１２の一方の面又は両面に直接設けられる反射層１３を備えていてもよい。また、電極箔１０は、所望により少なくとも金属箔１２の一方の面または両面または、存在する場合には、反射層１３の表面上に直接設けられるバッファ層１４を備えていてもよい。図１に示される電極箔１０は金属箔１２、反射層１３，１３およびバッファ層１４，１４を備えた５層構成であるが、本発明の電極箔はこれに限定されず、金属箔１２の１層構成であってもよいし、金属箔１２と反射層１３，１３またはバッファ層１４，１４の３層構成であってもよい。あるいは、金属箔１２の一方の面のみに反射層１３および／またはバッファ層１４を設けて他方の面にはこれらの層を設けなくてもよいし、一方の面と他方の面とで異なる層構成を採用してもよい。つまり、本発明の電極箔にあっては、両面機能素子として各面に求められる機能ないし特性に応じて電極箔１０の各面の構成を適宜個別に決定することができる。

電極箔１２の両側の最表面は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に準拠して測定される、３０．０ｎｍ以下の算術平均粗さＲａを有する超平坦面である。このように電極箔１２の両側の最表面の粗さを極度に小さくすることで、電極箔１２の両面に電子デバイスのための機能層（典型的には半導体機能層）を形成して、両面機能素子ないし両面機能素子箔を実現することができる。これにより、発光素子にあっては全方位への光放出が可能となり、光電素子および熱電素子にあってはより高い電圧を得ることができる。また、表側と裏面側（例えば室内側と外側）で別の機能を持たせた素子の作製も可能となる。

本発明にあっては、金属箔１２を支持基材のみならず電極として用いることで、支持基材と電極の機能を兼ね備えた電極箔が提供される。その上、金属箔１２の厚さを１〜２５０μｍとしたことで、フレキシブル電子デバイス用の支持基材を兼ねた電極として用いることができる。このようなフレキシブル電子デバイスの製造に関して、本発明の電極箔１２は、金属箔をベースとしているため、支持基材を特に必要とすることなく、例えばロール・トゥ・ロール（roll-to-roll）プロセスによって効率的に製造することができる。ロール・トゥ・ロール・プロセスは、ロール状に巻いた長尺状の箔を引き出して所定のプロセスを施したのち再び巻き取るという電子デバイスを効率的に量産する上で極めて有利なプロセスであり、本願発明の用途である発光素子、光電素子および熱電素子等の電子デバイスの量産化を実現する上で鍵になるプロセスである。このように、本発明の電極箔は、支持基材および反射層を不要にすることができる。このため、本発明の電極箔は、少なくとも電子デバイスが構築される部分に絶縁層を有しないものであり、好ましくはいかなる部位にも絶縁層を有しない。

特に、本発明にあっては、両面発光素子に関して今まで検討されてきたガラス基板や樹脂基板ではなく、金属箔を電極兼支持基材として用いることができる。金属箔の使用は、１）導電性が高く電極として適すること、２）それ自体が電極兼支持基材として機能するため、両面に別途電極を形成する工程を不要として製造プロセスを大幅に単純化し量産化に寄与すること、３）高い熱伝導性を有するため電子デバイス化した際の信頼性や耐久性が向上することといった利点をもたらす。とりわけ、上記２）の利点は上述したとおりロール・トゥ・ロール・プロセスによる連続製造と相俟って、高機能な両面機能箔の生産性を顕著に向上するものである。なお、現在商業的に入手可能な金属箔の殆どは、算術平均粗さＲａで０．１μｍ以上の表面粗さを有するものであり、その上に電子デバイスを形成すると対向電極との間で短絡を発生させてしまう。

金属箔１２は、支持基材としての強度および電極として必要な電気的特性を有する箔状金属材料であれば特に限定されない。好ましい金属箔は、加工時に発生する粒子状物の帯磁による付着を防止できる観点から、非磁性金属箔である。非磁性金属の好ましい例としては、銅、アルミニウム、非磁性ステンレス、チタン、タンタル、モリブデン等が挙げられ、より好ましくは銅、アルミニウム、および非磁性ステンレスである。最も好ましい金属箔は銅箔である。銅箔は比較的安価でありながら、強度、フレキシブル性、電気的特性等に優れる。

電極箔１０の両側の最表面は、３０．０ｎｍ以下の算術平均粗さＲａを有する超平坦面であり、好ましくは２０．０ｎｍ以下、より好ましくは１０．０ｎｍ以下、さらに好ましくは７．０ｎｍ以下、特に好ましくは５．０ｎｍ以下、３．０ｎｍ以下、２．８ｎｍ以下、２．５ｎｍ以下、または２．０ｎｍ以下であり、電極箔に求められる用途や性能等に応じて粗さを適宜決定すればよい。算術平均粗さＲａの下限は特に限定されずゼロであってもよいが、平坦化処理の効率を考慮すると０．５ｎｍが下限値の目安として挙げられる。この算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に準拠して市販の粗さ測定装置を用いて測定することができる。

ここで、電極箔１０の両側の最表面とは、１層構成の場合は金属箔１２の両側の表面となり、反射層１３やバッファ層１４を含む複数層構成の場合には各側において最も外側に位置する金属箔１２、反射層１３またはバッファ層１４を意味する。もっとも、このような複数層構成の場合における上記算術平均粗さＲａの実現は、反射層１３および／またはバッファ層１４が形成されることになる金属箔１２の表面１２ａの算術平均粗さＲａを上記同様の範囲、すなわち３０．０ｎｍ以下、好ましくは２０．０ｎｍ以下、より好ましくは１０．０ｎｍ以下、さらに好ましくは７．０ｎｍ以下、特に好ましくは５．０ｎｍ以下、３．０ｎｍ以下、２．８ｎｍ以下、２．５ｎｍ以下、２．０ｎｍ以下、または１．５ｎｍ以下にしておき、その上に反射層１３および／またはバッファ層１４を成膜することにより行うことができる。このように、最表面において付与されるべき算術平均粗さＲａよりも同等もしくは若干小さめの算術平均粗さＲａをそれよりも下の層ないし箔の表面に付与しておくのが好ましい。なお、積層状態のため最表面を構成しない金属箔表面の算術平均粗さＲａの評価は、金属箔表面からＦＩＢ（Focused Ion Beam）加工にて断面を作製し、その断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて観察することにより行うことができ、積層状態のため最表面を構成しない反射層表面の算術平均粗さＲａの評価も同様にして行うことができる。

本発明者の知るかぎり、このような超平坦表面を両面に有する金属箔（特に銅箔）は今まで工業的に製造されておらず、ましてやそれをフレキシブル電子デバイスの電極そのものとして応用しようとする試みは今までなされていなかった。表面を平坦化した銅箔は市販されているが、このような銅箔両面の平坦化レベルは有機ＥＬ素子用電極としては不十分なものであり、有機ＥＬ素子とした場合に表面の凹凸により短絡を起こしてしまい、発光が得られないおそれがある。

これに対し、金属箔１２の超平坦面１２ａの算術平均粗さＲａが上述のごとく極めて小さいと、有機ＥＬ素子等の電子デバイス用電極として用いても対向電極等との間で起こりうる短絡を効果的に防止できる。このような超平坦面は、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）処理により金属箔を研磨することにより実現することができる。ＣＭＰ処理は、公知の研磨液および公知の研磨パッドを用いて、公知の条件に従って行うことができる。ＣＭＰ処理は金属箔１２の両面に同時に行ってもできるし、片面ごとに行ってもよい。好ましい研磨液としては、セリア、シリカ、アルミナ、ジルコニア等から選択される１種以上の研磨砥粒約０．５〜２重量％程度を含んでなり、かつ、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）等の防錆剤と、さらに／または、キナルシン酸、キノリン酸、ニコチン酸等の有機錯体形成剤と、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤等の界面活性剤と、所望により防食剤とをさらに含むものが挙げられる。好ましい研磨パッドとしては、ウレタン製のパッドが挙げられる。研磨条件は、パッド回転速度、ワーク荷重、研磨液塗布流量等を適宜調整すればよく特に限定されないが、回転速度を２０〜１０００ｒｐｍの範囲内に、ワーク荷重を１００〜５００ｇｆ／ｃｍ^２の範囲内に、研磨液塗布流量を２０〜２００ｃｃ／ｍｉｎ範囲内に調整するのが好ましい。

超平坦面１２ａは、電解研磨法、バフ研磨法、薬液研磨法、およびこれらの組み合わせ等を用いて金属箔１２を研磨することによっても実現することができる。この場合も、金属箔１２の両面を同時に研磨してもよいし、片面ごとに研磨してもよい。薬液研磨法は、薬液、薬液温度、薬液浸漬時間等を適宜調整して行えばよく特に限定されないが、例えば、銅箔の薬液研磨は、２−アミノエタノールと塩化アンモニウムとの混合物を使用することにより行うことができる。薬液温度は室温が好ましく、浸漬法（Ｄｉｐ法）を用いるのが好ましい。また、薬液浸漬時間は、長くなると平坦性が悪化する傾向があるため、１０〜１２０秒間が好ましく、３０〜９０秒間がより好ましい。薬液研磨後の金属箔は流水により洗浄されるのが好ましい。このような平坦化処理によれば、Ｒａ算術平均粗さＲａ１２ｎｍ程度の表面をＲａ１０．０ｎｍ以下、例えば３．０ｎｍ程度にまで平坦化することができる。

超平坦面１２ａは、金属箔１２の表面をブラストにより研磨する方法や、金属箔１２の表面をレーザー、抵抗加熱、ランプ加熱等の手法により溶融させた後に急冷させる方法等によっても実現することもできる。この場合も、金属箔１２の両面を同時に平坦化処理してもよいし、片面ごとに平坦化処理してもよい。

金属箔１２の厚さは、フレキシブル性を損なうことなく、箔として単独でハンドリングが可能な厚さである限り特に限定されないが、１〜２５０μｍであり、好ましくは５〜２００μｍ、より好ましくは１０〜１５０μｍ、さらに好ましくは１５〜１００μｍであるが、電極箔に求められる用途や性能等に応じて厚さを適宜決定すればよい。したがって、金属の使用量の低減や軽量化がより望まれる場合には厚さの上限は５０μｍ、３５μｍまたは２５μｍとするのが特に好ましい一方、強度がより望まれる場合には厚さの下限を２５μｍ、３５μｍまたは５０μｍとするのが特に好ましい。このような厚さであれば、市販の裁断機を用いて簡単に切断することが可能である。また、金属箔１２は、ガラス基板と異なり、割れ、欠け等の問題が無く、また、切断時のパーティクルが発生しづらい等の利点も有する。金属箔１２は、四角形以外の形状、例えば、円形、三角形、多角形といった様々な形状とすることができ、しかも切断および溶接も可能なことから、切り貼りによりキュービック状やボール状といった立体的な形状の電子デバイスを作製することも可能である。この場合、金属箔１２の切断部や溶接部には、半導体機能層を形成しないことが好ましい。

超平坦面１２ａはアルカリ溶液で洗浄することが好ましい。そのようなアルカリ溶液としては、アンモニアを含有した溶液、水酸化ナトリウム溶液、水酸化カリウム溶液等の公知のアルカリ溶液が使用可能である。好ましいアルカリ溶液はアンモニアを含有した溶液であり、より好ましくはアンモニアを含有した有機系アルカリ溶液、さらに好ましくはテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）溶液である。ＴＭＡＨ溶液の好ましい濃度は０．１〜３．０ｗｔ％である。そのような洗浄の一例としては、０．４％ＴＭＡＨ溶液を用いて２３℃で１分間の洗浄を行うことが挙げられる。このようなアルカリ溶液による洗浄と併せて、または、アルカリ溶液による洗浄の代わりに、ＵＶ（Ultra Violet）処理を行っても同様の洗浄効果を得ることができる。さらに、銅箔等の場合、希硫酸等の酸性洗浄液を用いて、銅表面に形成されうる酸化物を除去することも可能である。酸洗浄の一例としては、希硫酸を用いて３０秒間の洗浄を行うことが挙げられる。

超平坦面１２ａ上に存在するパーティクルを除去することが好ましい。有効なパーティクル除去の手法としては、超純水によるソニック洗浄法やドライアイスブラスト法等が挙げられるが、ドライアイスブラスト法がより効果的である。ドライアイスブラスト法は、高圧に圧縮した炭酸ガスを細いノズルから噴射させることにより、低温固化した炭酸を超平坦面１２ａに吹き付けてパーティクルを除去する方法である。このドライアイスブラスト法は、ウェット工程とは異なり、乾燥工程を省くことができ、また有機物の除去ができる等の利点を有する。ドライアイスブラスト法は、例えばドライアイススノーシステム（エアウォーター社製）等の市販の装置を用いて行うことができる。

所望により金属箔１２の超平坦面上には反射層１３が直接設けられてもよい。反射層１３は、アルミニウム、アルミニウム系合金、銀、および銀系合金からなる群から選択される少なくとも一種で構成されるのが好ましい。これらの材料は、光の反射率が高いため反射層に適しており、しかも薄膜化した際の平坦性にも優れる。特に、アルミニウムまたはアルミニウム系合金は安価な材料であることから好ましい。アルミニウム系合金および銀系合金としては、有機ＥＬ素子等の表示デバイスにおいてアノードまたはカソードとして使用される一般的な合金組成を有するものが幅広く採用可能である。好ましいアルミニウム系合金組成の例としては、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合金が挙げられる。これらの合金を構成する元素であれば、必要な特性に合わせて任意に組み合わせることが可能である。また、好ましい銀合金組成の例としては、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合金が挙げられる。これらの合金を構成する元素であれば、必要な特性に合わせて任意に組み合わせることが可能である。反射層１３の膜厚は特に限定されるものではないが、３０〜５００ｎｍの厚さを有するのが好ましく、より好ましくは５０〜３００ｎｍであり、さらに好ましくは１００〜２５０ｎｍである。

反射層１３の表面１３ａは３０．０ｎｍ以下、好ましくは２０．０ｎｍ以下、より好ましくは１０．０ｎｍ以下、さらに好ましくは７．０ｎｍ以下、特に好ましくは５．０ｎｍ以下、３．０ｎｍ以下、２．８ｎｍ以下、２．５ｎｍ以下、または２．０ｎｍ以下の算術平均粗さＲａを有しうる。前述のとおり、本発明の電極箔においては超平坦な金属箔表面に反射層が形成されるため、反射層の表面においても算術平均粗さＲａを小さくして高い平坦性を実現できる。これにより、過度な凹凸の発生に起因する有機ＥＬ層等の半導体機能層間における短絡のリスクを低減することができる。また、有機ＥＬ素子の場合、反射層表面の凹凸による影響を排除すべく正孔注入層および正孔輸送層あるいは電子注入層および電子輸送層を厚く設ける必要がないので、これらの層ならびにそれらを含む半導体機能層を従来以上に薄くすることができる。その結果、極めて高価な有機原料の使用量を減らして製造コストを低減するとともに、有機ＥＬ層の薄膜化により発光効率を向上することができる。このような薄膜化による利点は、有機ＥＬ素子以外の電子デバイスの場合にも概ね同様に当てはまる。

反射層１３がアルミニウム膜またはアルミニウム系合金膜で構成される場合、反射層を少なくとも２つの層からなる積層構造で構成してもよい。この態様にあっては、反射層１３が界面によって仕切られた２つの層の積層構造を有し、この界面を境に下層および上層が互いに異なる結晶方位を有する。これにより、電極箔がかなりの高温に曝される場合であっても、銅箔とアルミニウム含有反射層の間の界面から起こりうるサーマルマイグレーションを効果的に抑制して、サーマルマイグレーションに起因する表面平坦性や反射率の低下を抑制することができる。すなわち、電極箔の耐熱性を向上することができる。したがって、この態様は、２００℃以上、好ましくは２３０℃以上、より好ましくは２５０℃以上の温度で行われる、正孔注入層塗布後の熱処理において特に有効であるといえる。このような耐熱性の向上は、結晶粒界を優先して進行するサーマルマイグレーションが、結晶粒界が不連続となる界面によって阻止されることにより実現されるものと考えられる。なお、反射層１３中の界面の数は２つ以上であってもよく、この場合、反射層は３層以上の積層構造となる。

積層構造の反射層は、スパッタリング等の成膜プロセスを、所定のインターバルを経て複数回行うことにより作製することができる。そのような方法の好ましい例としては以下のものが挙げられる。
（１）スパッタリング法により下層の成膜を好ましくは厚さが１０ｎｍ以上になるまで行い、スパッタリングを一時的に停止する。この状態で下層をスパッタリング装置のチャンバ内に放置する。この放置時間は３０秒以上とすることが好ましい。次いで、スパッタリングを再開して上層の成膜を行う。
（２）スパッタリング法により下層の成膜を好ましくは厚さが１０ｎｍ以上になるまで行い、スパッタリングを一時的に停止する。そして、下層を大気に接触させる。この大気接触は、下層が形成された金属箔をスパッタリング装置のチャンバから取り出して大気に曝してもよいし、金属箔を取り出すことなくチャンバを大気に解放してもよい。次いで、スパッタリングを再開して上層の成膜を行う。下層を大気に曝す時間は数秒程度で十分であり、通常のクリーンルーム環境におけるような湿度および温度で所望の効果が得られる。
（３）スパッタリング法により下層の成膜を好ましくは厚さが１０ｎｍ以上になるまで行い、スパッタリングを一時的に停止する。次いで、スパッタリング装置のチャンバ内に酸素を導入して酸素雰囲気にした後、再度真空引きして上層の成膜を行う。酸素を導入したチャンバ内の圧力は０．０１Ｐａ以上であるのが好ましく、より好ましくは０．１Ｐａ以上、さらに好ましくは１Ｐａ以上である。

積層構造の反射層の場合において、界面の数は一つで十分である。一つの界面であっても２５０℃程度という高温下で十分な耐熱性を発揮する。もっとも、成膜プロセスの回数を増やして界面を２つ以上に設けることにより、更なる耐熱性の向上を図ってもよい。

反射層１３上にはバッファ層１４が直接設けられてもよい。有機ＥＬ素子の場合、バッファ層１４は、有機ＥＬ層と接触して正孔注入効率または電子注入効率を向上させ、所望の仕事関数を与えるものであれば特に限定されない。また、有機ＥＬ素子以外の電子デバイスの場合であっても、所望の用途または特性を満たすためにバッファ層を適宜設けることができる。もっとも、本発明におけるバッファ層は、金属箔を反射層として機能させる場合には、透明または半透明であるのが好ましい。

バッファ層１４は、導電性非晶質炭素膜、導電性酸化物膜、マグネシウム系合金膜、およびフッ化物膜から選択される少なくとも一種であるのが好ましく、電子デバイスのアノードまたはカソードといった適用用途および要求される特性に応じて適宜選択すればよい。

導電性非晶質炭素膜としては、水素濃度や不純物濃度を制御することにより導電性が付与された種々の非晶質炭素膜が使用可能である。導電性非晶質炭素膜の形成はスパッタリング法によって行われるのが好ましい。スパッタリングに用いるカーボンターゲットとしては、純化処理を施した物を使用することが望ましい。また、多孔質のカーボンに、Ｂ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃｕを含浸させたものを使用することも可能である。導電性非晶質炭素膜をバッファ層として用いる場合には、反射層として、アルミニウム膜、アルミニウム系合金膜、銀膜、および銀系合金膜のいずれも適するが、平坦性および材料コストを考慮するとアルミニウム合金が好ましい。

好ましい導電性非晶質炭素膜は、水素濃度が１５ａｔ％以下である導電性非晶質炭素で構成される。より好ましい水素濃度は１２ａｔ％以下であり、さらに好ましくは５ａｔ％以下である。なお、水素濃度の下限は特に限定されずゼロであってもよいが、スパッタリング時の成膜環境等に起因する水素の不可避的混入を考慮すると３ａｔ％が下限値の目安として挙げられる。なお、バッファ層中の水素濃度の測定は公知の各種方法により行うことができるが、ＨＦＳ（水素前方散乱：Hydrogen Forward Scattering）により行われるのが好ましい。本明細書において、導電性非晶質炭素膜中の水素濃度は、ＨＦＳ等で炭素および水素を定量し、これらの原子数の合計を１００ａｔ％としたときの水素濃度として定義される。このように水素濃度を極めて低くすることにより、バッファ層を構成する炭素が水素で終端されることによる導電性の低下ないし絶縁性の発現を回避して、電極としての高い導電性をバッファ層に持たせることができる。したがって、導電性非晶質炭素には炭素および水素以外の不純物が実質的にドープされていないのが好ましい。ここで「実質的にドープされていない」とは何らかの機能を付与するために不純物が意図的にドープされていないとの意味であり、スパッタリング時の成膜環境等に起因して不可避的に混入される不純物は許容される。このような観点から、本発明において導電性非晶質炭素は、０〜３００ｗｔｐｐｍの酸素濃度、０〜１０００ｗｔｐｐｍのハロゲン元素濃度、０〜５００ｗｔｐｐｍの窒素濃度を有するのが好ましい。バッファ層１４の膜厚は特に限定されないが３〜３０ｎｍであるのが好ましく、より好ましくは３〜１５ｎｍであり、さらに好ましくは５〜１０ｎｍである。

好ましい導電性酸化物膜としてはＩｎＯ_ｘ、ＳｎＯ_ｘ、ＺｎＯ_ｘ、ＭｏＯ_ｘ、ＧａＯ_ｘ、ＶＯ_ｘ、ＷＯ_ｘ、ＲｕＯ_ｘ、ＡｌＯ_ｘ、ＴｉＯ_ｘ、およびＧｅＯ_ｘからなる群から選ばれる１種または２種以上で構成される膜が挙げられ、典型例としてはＩＴＯ（インジウム錫酸化物）やＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）が挙げられる。導電性酸化物膜の形成は、スパッタリング法、真空蒸着法等の公知の手法によって行えばよく、好ましくはＤＣマグネトロンスパッタリング法により行われる。スパッタリング法に用いられるターゲット材は、ホットプレス法やコールドプレス法により作製可能であるため、上記酸化物を適宜組み合わせて所望の特性が得られるようにすることが可能である。導電性酸化物膜をバッファ層として用いる場合には、反射層としては、Ａｌ−Ｎｉ系合金、Ａｇ、またはＡｇ系合金が特に適する。

好ましいマグネシウム系合金膜としては、ＭｇにＡｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｌｉ、ＹおよびＣａから選択される１種以上が添加された合金で構成される膜が挙げられる。マグネシウム系合金膜の形成はスパッタリング法、真空蒸着法等の公知の手法によって行えばよく、好ましくは真空蒸着法により行われる。

好ましいフッ化物膜としては、ＬｉＦ、ＭｇＦ_２、ＣａＦ_２、ＡｌＦ_３、Ｎａ_３ＡｌＦ_６およびＮａＦ_６から選択される１種以上で構成される膜が挙げられる。フッ化物膜の形成はスパッタリング法、真空蒸着法等の公知の手法によって行えばよく、好ましくは真空蒸着法により行われる。

バッファ層１４の表面１４ａは３０．０ｎｍ以下、好ましくは２０．０ｎｍ以下、より好ましくは１０．０ｎｍ以下、さらに好ましくは７．０ｎｍ以下、特に好ましくは５．０ｎｍ以下、３．０ｎｍ以下、２．８ｎｍ以下、２．５ｎｍ以下、または２．０ｎｍ以下の算術平均粗さＲａを有する。前述のとおり、本発明の電極箔においては超平坦な金属箔に起因する超平坦な反射膜表面にバッファ層が形成されるため、バッファ層の表面においても算術平均粗さＲａを小さくして高い平坦性を実現できる。これにより、過度な凹凸の発生に起因する有機ＥＬ層等の半導体機能層間における短絡のリスクを低減することができる。また、有機ＥＬ素子の場合、バッファ層表面の凹凸による影響を排除すべく正孔注入層および正孔輸送層あるいは電子注入層および電子輸送層を厚く設ける必要がないので、これらの層ならびにそれらを含む有機ＥＬ層を従来以上に薄くすることができる。その結果、極めて高価な有機原料の使用量を減らして製造コストを低減するとともに、有機ＥＬ層の薄膜化により発光効率を向上することができる。このような薄膜化による利点は、有機ＥＬ素子以外の電子デバイスの場合にも概ね同様に当てはまる。

反射層１３とバッファ層１４との間には酸化膜（図示せず）が存在していてもよい。この酸化膜は、典型的にはアノード層が雰囲気中の酸素によって不可避的に酸化されることにより形成されることがある。このような酸化膜はできるだけ薄い方が好ましく、好ましい厚さは３．０ｎｍ以下であり、より好ましくは１．５ｎｍ以下である。このような酸化膜はエッチング等により除去してもよい。

本発明による電極箔の厚さは、１〜３００μｍであり、好ましくは１〜２５０μｍであり、より好ましくは５〜２００μｍ、さらに好ましくは１０〜１５０μｍ、特に好ましくは１５〜１００μｍであるが、電極箔に求められる用途や性能等に応じて厚さを適宜決定すればよい。したがって、金属の使用量の低減や軽量化がより望まれる場合には厚さの上限は５０μｍ、３５μｍまたは２５μｍとするのが特に好ましい一方、強度がより望まれる場合には厚さの下限を２５μｍ、３５μｍまたは５０μｍとするのが特に好ましい。これらの電極箔の厚さはいずれも前述した金属箔１２の厚さと同様であるが、これは金属箔１２上に形成されてもよい反射層１３および／またはバッファ層１４の厚さは、通常、金属箔１２の厚さに比べて無視できるほどに小さいためである。

本発明による電極箔の長さは特に限定されないが、ロール・トゥ・ロール・プロセスに適用させるためにはある程度の長さを有するのが好ましい。電極箔の好ましい長さは、装置の仕様等に応じて異なってくるが、概ね２ｍ以上であり、より好ましくは１００ｍ以上、さらに好ましくは生産性の観点から１０００ｍ以上である。ところで、一般的に、このように金属箔が長い場合、巻きズレ、巻きジワ等の不具合を防止する目的で、例えば５〜１００ｋｇｆ／１００ｍｍ幅といった高い張力で金属箔を巻く必要が出てくるが、その際、表面と裏面の接触により巻きによる傷が発生しやすくなるのが一般的である。しかしながら、本発明による電極箔は表面のみならず裏面においても極度に平坦化されているため、巻きによる傷を効果的に防止することができる。巻きによる傷を防止する対策として、フィルム、エンボスフィルム等、電極箔よりも弾力性の高い材料を表面と裏面の間に挟むことも有効ではあるが、次工程などに移行する際、別途、層間材料を巻き取る必要があるため、取り扱いが複雑化する。この点、本発明の電極箔はそのような材料を挟むことなく巻きによる傷を防止できる点でも有利である。

本発明による電極箔は、各種電子デバイス用の電極（すなわちアノードまたはカソード）として好ましく用いることができる。本発明の電極箔は、概して低応力で屈曲が容易なことからフレキシブル電子デバイス用の電極として用いるのが特に好ましいが、フレキシブル性に劣る又は剛性のある電子デバイスに用いるものであってもよい。前述したとおり、本発明の電極箔はその両面が超平坦面であるため、電極箔の両側の最表面に電子デバイスを設けるのに極めて有利であり、これにより電子デバイスを両面に備えた両面機能素子または両面機能素子箔を提供することができる。そのような電子デバイス（主としてフレキシブル電子デバイス）の例としては、ｉ）発光素子、例えば有機ＥＬ素子、有機ＥＬ照明、有機ＥＬディスプレイ、電子ペーパー、液晶ディスプレイ、無機ＥＬ素子、無機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤ照明、ＬＥＤディスプレイ、ｉｉ）光電素子、例えば薄膜太陽電池、ｉｉｉ）熱電素子が挙げられるが、好ましくは有機ＥＬ素子、有機ＥＬ照明、有機ＥＬディスプレイ、有機太陽電池、色素増感太陽電池、熱電素子であり、より好ましくは極薄で高輝度の発光が得られる点で有機ＥＬ照明である。また、有機太陽電池の場合、電極材料に求められる特性の多くが有機ＥＬ素子の場合に求められる特性と共通するため、本発明による電極箔は有機太陽電池のアノードまたはカソードとして好ましく用いることができる。すなわち、本発明による電極箔上に積層させる有機半導体機能層の種類を公知の技術に従い適宜選択することにより、有機デバイスを有機ＥＬ素子および有機太陽電池のいずれにも構成することが可能となる。また、同一電極の一方の面に発光素子を、他方の面に発電素子を形成することも可能となり、それによって有機ＥＬ素子の機能と有機太陽電池の機能を併せ持った従来に無い複合電子デバイスを作製することもできる。さらに、本発明による電極箔は、有機ＥＬ素子の電極のみならず、ＬＥＤの実装基板にも使用することができる。特に、本発明による電極箔は、ＬＥＤ素子を密に実装することができる点でＬＥＤ照明用のアノードまたはカソードとして好ましく用いることができる。

電子デバイス
本発明による電極箔を用いることで、電極箔の少なくとも一方の最表面に直接設けられる、半導体特性を有する半導体機能層を備えた、電子デバイスを提供することができる。好ましくは、本発明による電極箔はその両面が超平坦面であるため、電極箔の両側の最表面に半導体機能層を直接設けることができる。半導体機能層は、電極上または電極間で所望の機能を発現しうる半導体特性を有する層であればいかなる構成や材質のものであってもよいが、有機半導体、無機半導体またはそれらの混合物または組合せを含むものであるのが好ましい。例えば、半導体機能層は、光励起発電、熱励起発電、および励起発光からなる群から選択される少なくとも一種の機能を有するのが好ましい。また、発光素子や光電素子にあっては、半導体機能層上に透明又は半透明の対向電極が設けられるのが好ましい。本発明の電極箔は、半導体機能層の形成に際して、高分子材料や低分子材料をクロロベンゼン等の溶剤に溶解させて塗布するプロセスが好ましく適用可能であり、また、インライン式の真空プロセスも適用可能であり、生産性の向上に適する。

本発明の好ましい態様によれば、半導体機能層が電極箔の両側の最表面に直接設けられ、半導体機能層の一方が前記半導体機能層の他方と同じ機能を有するものとすることができる。電極箔の両面に同じ機能を持たせる構成とすれば、片面だけに機能を付与する場合と比較して大幅な機能向上が期待できる。発光素子にあっては全方位への光放出が可能となり、光電素子および熱電素子にあってはより高い電圧を得ることができる。

本発明の別の好ましい態様によれば、半導体機能層が電極箔の両側の最表面に直接設けられ、半導体機能層の一方が前記半導体機能層の他方と互いに異なる機能を有するものとすることができる。このように電極箔の面ごとに異なる機能を持たせる構成とすれば、表側と裏面側（例えば室内側と外側）で別の機能を持たせた素子の作製も可能となる。例えば、同一電極の一方の面に発光素子を、他方の面に発電素子を形成することで、有機ＥＬ素子の機能と有機太陽電池の機能を併せ持った従来に無い複合電子デバイスが提供される。

（１）両面有機ＥＬ素子および両面有機ＥＬ照明
本発明による電極箔を反射電極として用いて、その両面にトップエミッション型有機ＥＬ素子を備えた両面発光素子および両面有機ＥＬ照明を構築することができる。

図２に、本発明の電極箔をアノードとして用いたトップエミッション型有機ＥＬ素子の層構成の一例を示す。図２に示される有機ＥＬ素子は、金属箔２２、反射層２３，２３および所望によりバッファ層２４，２４を備えたアノードとしての電極箔２０と、バッファ層の表面に直接設けられる有機ＥＬ層２６，２６と、有機ＥＬ層の表面に直接設けられる透光電極としてのカソード２８，２８とを備えてなる。バッファ層２４は、アノードとして適するように導電性非晶質炭素膜または導電性酸化物膜で構成されるのが好ましい。

有機ＥＬ層２６としては、有機ＥＬ素子に使用される公知の種々のＥＬ層構成が使用可能であり、所望により正孔注入層および／または正孔輸送層、発光層、ならびに所望により電子輸送層および／または電子注入層を、アノード電極箔２０からカソード２８に向かって順次備えてなることができる。正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層としては、それぞれ公知の種々の構成ないし組成の層が適宜使用可能であり特に限定されるものではない。

図３に、図２に示される有機ＥＬ素子が両面に組み込まれたトップエミッション型有機ＥＬ照明の層構成の一例が示される。図３に示される有機ＥＬ照明において、有機ＥＬ素子はアノード電極箔２０の金属箔２２を介して電源３０に電気的に接続可能とされる。バッファ層２４表面の、有機ＥＬ層２６と非接触の領域は層間絶縁膜２９で被覆される。層間絶縁膜２９としては、ＣＶＤ成膜したＳｉ系絶縁膜が、有機層を劣化させる原因となる水分および酸素に対するバリア性が高いことから好ましく、より好ましくはＳｉＮ系絶縁膜である。さらに好ましい層間絶縁膜は、膜の内部応力が小さく、屈曲性に優れる点で、ＳｉＮＯ系絶縁膜である。

カソード２８の上方および下方には有機ＥＬ素子と対向して封止材３２が設けられ、封止材３２と有機ＥＬ素子２０との間には封止用樹脂が充填されて封止膜３４が形成される。封止材３２としては、ガラスやフィルムを用いることができる。ガラスの場合は、封止膜３４上に疎水性粘着テープを用いて直接接着することができる。フィルムの場合は、両面及び端面をＳｉ系絶縁膜で被覆して用いることが可能である。将来的にバリア性の高いフィルムが開発された場合には、被覆処理を行うことなく封止することが可能となり、量産性に優れたものになることが予想される。封止材３２としては、フレキシブル性を付与する観点からはフィルムの方が望ましいが、厚さ２０〜１００μｍの非常に薄いガラスにフィルムを接着させた封止材を使用して所望の性能を得ることも可能である。

カソード２８としてはトップエミッション型有機ＥＬ素子に使用される公知の種々のカソードが使用可能であり、光を透過する必要があるため透明または半透明のものであれば特に限定されないが、仕事関数の低いものが好ましい。好ましいカソードとしては、導電性酸化物膜、マグネシウム系合金膜およびフッ化物膜が挙げられ、これらを２層以上に組み合わせるのがより好ましい。これらの膜は、電極箔のバッファ層で述べたものと同様のものが使用可能である。

特に好ましいカソードは、導電性酸化物膜からなるカソード層としての透明酸化物層に、マグネシウム系合金膜および／またはフッ化物膜からなるバッファ層としての半透過金属層を積層させた２層構造であり、抵抗の観点からも実用性が高い。この場合、カソード２８の半透過金属層（バッファ層）側を有機ＥＬ層２６と接触させて用いることにより、高い光透過性と低い仕事関数がもたらされ、有機ＥＬ素子の輝度および電力効率を向上することができる。最も好ましい例としては、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）からなる透明酸化物層（カソード層）とＭｇ−Ａｇからなる半透過金属層（バッファ層）が積層されてなるカソード構造体が挙げられる。また、カソード構造体は、２層以上の透明酸化物層および／または２層以上の半透過金属層を備えるものであってもよい。こうして、有機ＥＬ層２６で発生した光はカソード２８および封止膜３４および封止材３２を通過して外部に放出される。

図４に、本発明の電極箔をカソードとして用いたトップエミッション型有機ＥＬ素子の層構成の一例を示す。図４に示される有機ＥＬ素子は、金属箔４２、反射層４３，４３およびバッファ層４４，４４を備えたカソード電極箔４０と、バッファ層の表面に直接設けられる有機ＥＬ層４６，４６と、有機ＥＬ層の表面に直接設けられる対向電極としてのアノード４８，４８とを備えてなる。有機ＥＬ層４６は、図２に示される有機ＥＬ層２６と同様に構成可能であり、バッファ層４４は、図２に示されるカソード２８と同様に構成可能であり、導電性酸化物膜、マグネシウム系合金膜、フッ化物膜、またはそれらの２層以上の組み合わせで構成されるのが好ましい。より好ましいバッファ層４４は、マグネシウム系合金膜および／またはフッ化物膜からなる半透過金属層である。

すなわち、図４に示されるカソード電極箔４０を用いた有機ＥＬ素子は、図２に示されるアノード電極箔２０を用いた有機ＥＬ素子において、バッファ層２４とカソード２８を入れ替え、かつ、有機ＥＬ層２６内部のアノード側からカソード側への積層順序を逆転させた構成に相当する。例えば、カソード電極箔４０のバッファ層４４としてマグネシウム系合金膜またはフッ化物膜をスパッタリングまたは蒸着により形成する一方、アノード４８として導電性非晶質炭素、ＭｏＯ_３またはＶ_２Ｏ_５の膜を蒸着法により形成するのが好ましい。特に、導電性非晶質炭素膜を有機ＥＬ層上に成膜する場合には、スパッタ時のプラズマダメージを避けるため真空蒸着法を用いるのが好ましい。

（２）両面光電素子
図５に示されるように、本発明による電極箔を反射電極として用いて、その両面に熱電素子を構築することができる。図５に示される光電素子は、電極箔５０と、電極箔の表面に直接設けられる半導体機能層としての光励起層５６，５６と、光励起層の表面に直接設けられる対向電極としての透光電極５８，５８とを備えてなる。光励起層５６としては、光電素子の半導体機能層として知られる種々の構成および材料が使用可能である。

例えば、図２に示される有機ＥＬ層２６を公知の有機太陽電池活性層で置き換えることにより、有機太陽電池を構成することができる。本発明の電極箔をアノードとして用いる有機太陽電池の場合、バッファ層（例えばカーボンバッファ層）上に、正孔輸送層（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（３０ｎｍ））、ｐ型有機半導体機能層（例えばＢＰ（ベンゾポルフィリン））、ｎ型有機半導体とｐ型有機半導体のｉ型ミキシング層（例えばＢＰ：ＰＣＢＮＢ（フラーレン誘導体））、ｎ型有機半導体機能層（例えばＰＣＢＭ（フラーレン誘導体））、低い仕事関数を有するバッファ層（例えばＭｇ−Ａｇ）および透明電極層（例えばＩＺＯ）を順次積層させて太陽電池を構成することが可能である。これらの各層を構成する材料としては公知の材料を適宜使用することができ、特に限定されない。有機太陽電池に使用される電極は、有機ＥＬ素子に使用される電極と同じ材料および構造を有するものであってよい。本発明の電極箔は反射層を備えることで、キャビティー効果に起因する光の閉じ込めによる発電効率の向上が期待される。

（３）両面熱電素子
図６に示されるように、本発明による電極箔を反射電極として用いて、その両面に熱電素子を構築することができる。図６に示される熱電素子は、電極箔６０と、電極箔の表面に直接設けられる半導体機能層としての熱励起層６６，６６と、熱励起層の表面に直接設けられる対向電極６８，６８（例えば銅箔）とを備えてなる。熱励起層６６は、ｎ型半導体機能層とｐ型半導体機能層を組み合わせて構成されるのが好ましい。例えば、図６において、上側の対向電極６８からｎ型半導体機能層、ｐ型半導体機能層、電極箔６０、ｎ型半導体機能層、ｐ型半導体機能層、下側の対向電極６８の順に構成されてもよいし、上側の対向電極６８から順にｐ型半導体機能層、ｎ型半導体機能層、電極箔６０、ｎ型半導体機能層、ｐ型半導体機能層、下側の対向電極６８の順に構成されてもよい。また、上記層構成においてｐ型半導体機能層とｎ型半導体機能層を入れ替えてもよい。

熱励起層６６に用いられる導電性高分子の例としては、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリセレノフェン、ポリイソチアナフテン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェンビニレン、ポリペリナフタレン、ポリアントラセン、ポリナフタリン、ポリピレン、ポリアズレン、およびこれらの誘導体又は、共重合体（２元または３元共重合体）、あるいはこれらの２種以上の混合ポリマーが考えられる。より好ましい導電性高分子は、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、およびこれらの誘導体、あるいは共重合体（２元または３元共重合体）である。これらの化合物からｎ型やｐ型のものを適宜選択して組み合わせることにより熱励起層６６を構成することができる。

（４）発光／光電複合素子
図７に示されるように、本発明による電極箔を反射電極として用いて、その一方の面に発光素子を、他方の面に光電素子を構築することができる。図７に示される発光／光電複合素子は、電極箔７０と、電極箔の一方の表面に直接設けられる半導体機能層としての発光層７６ａと、発光層の表面に直接設けられる対向電極としての透光電極７８とを備える一方、電極箔の他方の表面に直接設けられる半導体機能層としての光励起層７６ｂと、光励起層の表面に直接設けられる対向電極としての透光電極７８とを備えてなる。発光層７６ａは図２〜４に示される有機ＥＬ層２６，４６と同様に構成することができ、光励起層７６ｂは図５に示される光励起層５６と同様に構成することができる。

本発明を以下の実施例によってさらに具体的に説明する。

例１：ＩＴＯ／Ａｌ合金／Ｃｕ／Ａｌ合金／ＩＴＯ電極箔の作製
金属箔として、厚さ６４μｍの市販の電解銅箔（三井金属鉱業社製ＤＦＦ（Dual Flat Foil）を用意した。銅箔表面の粗さを走査型プローブ顕微鏡（Ｖｅｅｃｏ社製、Ｎａｎｏ Ｓｃｏｐｅ Ｖ）を用いてＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に準拠して測定したところ、表面の算術平均粗さＲａが１２．２０ｎｍであり、裏面のＲａは２４８ｎｍであった。この測定は、１０μｍ平方の範囲について、Ｔａｐｐｉｎｇ Ｍｏｄｅ ＡＦＭにて行った。

この銅箔の一方の面を、エムエーティー社製研磨機を用いたＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）処理に付した。このＣＭＰ処理は、ＸＹ溝付き研磨パットおよびコロイダルシリカ系研磨液を用いて、パッド回転数：３０ｒｐｍ、荷重：２００ｇｆ／ｃｍ^２、液供給量：１００ｃｃ／ｍｉｎの条件で行った。引き続き、銅箔の他方の面についても上記同様にしてＣＭＰ処理を行った。こうしてＣＭＰ処理された銅箔表面の粗さを走査型プローブ顕微鏡（Ｖｅｅｃｏ社製、Ｎａｎｏ Ｓｃｏｐｅ Ｖ）を用いてＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に準拠して測定したところ、両面とも、算術平均粗さＲａは０．７ｎｍであった。この測定は、１０μｍ平方の範囲について、Ｔａｐｐｉｎｇ Ｍｏｄｅ ＡＦＭにて行った。ＣＭＰ処理後の銅箔の厚さは６１μｍであった。

ＣＭＰ処理された銅箔の一方の面に、膜厚１５０ｎｍのＡｌ合金反射層をスパッタリング法により成膜した。このスパッタリングは、Ａｌ−０．２Ｂ−３．２Ｎｉ (ａｔ．％）の組成を有するアルミニウム合金ターゲット（直径２０３．２ｍｍ×８ｍｍ厚）をクライオ（Ｃｒｙｏ）ポンプが接続されたマグネトロンスパッタ装置（ＭＳＬ−４６４、トッキ株式会社製）に装着した後、投入パワー（ＤＣ）：１０００Ｗ（３．１Ｗ／ｃｍ^２）、到達真空度：＜５×１０^−５Ｐａ、スパッタ圧力：０．５Ｐａ、Ａｒ流量：１００ｓｃｃｍ、基板温度：室温の条件で行った。

こうして得られたアルミ合金反射層の表面に、膜厚１０ｎｍのＩＴＯバッファ層をスパッタリング法により成膜した。このスパッタリングは、Ｓｎを１０重量％含有したＩＴＯ（Ｉｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２）ターゲット（直径２０３．２ｍｍ×６ｍｍ厚）をクライオ（Ｃｒｙｏ）ポンプが接続されたマグネトロンスパッタ装置（ＭＳＬ−４６４、トッキ株式会社製）に装着した後、投入パワー（ＤＣ）：３００Ｗ（０．９Ｗ／ｃｍ^２）、到達真空度：＜５×１０^−５Ｐａ、スパッタ圧力：０．３５Ｐａ、Ａｒ流量：８０ｓｃｃｍ、Ｏ_２流量：１．９ｓｃｃｍ、基板温度：室温の条件で行った。膜厚の制御は、放電時間を制御することにより行った。こうして得られたバッファ層表面の粗さを上記同様にして測定したところ、算術平均粗さＲａは２．０ｎｍであった。銅箔の他方の面についても上記同様に反射層およびバッファ層の作製を行った。得られた電極箔の全体としての厚さは６２μｍであった。

例２：両面有機ＥＬ素子の作製
例１で作製された電極箔（ＩＴＯ／Ａｌ合金／Ｃｕ／Ａｌ合金／ＩＴＯ）をアノードとして用いて図２および４に示されるような構造の有機ＥＬ素子を作製した。まず、電極箔２０（５ｃｍ平方）の一方の面上にガラス基板（３ｃｍ平方×０．５ｍｍ厚）を載せてマスキングし、窒化ケイ素からなる層間絶縁膜２９をプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により形成した。このプラズマＣＶＤは、メカニカルブースターポンプ（ＭＢＰ）およびロータリーポンプ（ＲＰ）が接続されたプラズマＣＶＤ装置（ＰＤ−２２０２Ｌ、サムコ社製）を用い、成膜エリア：有効エリア直径８ｉｎｃｈ、投入パワー（ＲＦ）：２５０Ｗ（０．８Ｗ／ｃｍ^２）、 到達真空度：＜５×１０^−３Ｐａ、スパッタ圧力：８０Ｐａ、ガス：ＳｉＨ_４（Ｈ_２希釈１０％）:ＮＨ_３:Ｎ_２＝１００:１０: ２００ｓｃｃｍ、基板温度：２５０℃の条件で行った。その後、ガラスを電極箔２０から除去して、３ｃｍ平方の開口部を有する層間絶縁膜２９を電極箔上に得た。

次に、層間絶縁膜が形成された電極箔の表面を以下のとおり洗浄した。まず、超純水(＞１８．０ＭΩ)で満たした槽内において、３分間の超音波洗浄を、超純水を入れ替えて２回行った。引き続き、窒素ガスを用いて水分を除去したのち、アフターキュアを１００℃で３時間行った。こうして処理された表面をＵＶ照射により洗浄した。

こうして洗浄された電極箔上に、有機ＥＬ層２６、カソード２８、封止層３４および封止材３２の積層を行った。具体的には、電極箔２０のバッファ層２４表面に、銅フタロシアニンからなる厚さ５０ｎｍの正孔注入層、４，４’−ビス（Ｎ，Ｎ’−（３−トリル）アミノ）−３，３’−ジメチルビフェニル（ＨＭＴＰＤ）からなる厚さ４０ｎｍの正孔輸送層、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム錯体（Ｉｒ（ｐｐｙ）_３）がホスト材料中にドープされてなる厚さ３０ｎｍの発光層、Ａｌｑ３からなる厚さ３０ｎｍの電子輸送層、厚さ１０ｎｍのＭｇ−Ａｇ半透過膜層（Ｍｇ：Ａｇ＝９：１）、厚さ１００ｎｍのＩＺＯ（Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ）透明酸化物層、厚さ３００ｎｍの窒化ケイ素パシベーション膜（封止層）、厚さ２０００ｎｍの接着層、厚さ２００μｍの封止ガラス（封止材）の順に積層した。なお、封止ガラス層の積層は両面テープで行い、この両面テープが接着層に相当する。

こうして、電極箔の一方の面に５０ｍｍ平方×厚さ３００μｍ、発光面積３０ｍｍ平方の有機ＥＬ素子を得た。次いで、電極箔の他方の面についても上記同様に５０ｍｍ平方×厚さ３００μｍ、発光面積３０ｍｍ平方の両面有機ＥＬ素子を得た。すなわち、電極箔２０に対して互いに対称となる層構成で有機ＥＬ層２６，２６が構成される。こうして両面に有機ＥＬ素子が設けられたサンプルを電源３０に接続して５．０Ｖの電圧を加えたところ、両面から強い発光を確認することができた。

例３：両面有機ＥＬ素子の作製
例１と同様の条件で作製した銅箔上に、膜厚１５０ｎｍのＡｌ合金反射層をスパッタリング法により成膜した。このスパッタリングは、Ａｌ−４Ｍｇ（ａｔ．％）の組成を有するアルミニウム合金ターゲット（直径２０３．２ｎｍ×８ｍｍ厚）をクライオ（Ｃｒｙｏ）ポンプが接続されたマグネトロンスパッタ装置（ＭＳＬ−４６４、トッキ株式会社製）に装着した後、投入パワー（ＤＣ）：１０００Ｗ（３．１Ｗ／ｃｍ^２）、到達真空度：＜５×１０^−５Ｐａ、スパッタ圧力：０．５Ｐａ、Ａｒ流量：１００ｓｃｃｍ、基板温度：室温の条件で行った。こうして、有機ＥＬ素子においてカソード電極として用いることができる電極箔を得た。

こうして作製された電極箔（Ｃｕ／Ａｌ合金）をカソードとして用いて、有機ＥＬ素子を作製した。まず、電極箔（５ｃｍ平方）の上にガラス基板（３ｃｍ平方×０．５ｍｍ厚）を載せてマスキングし、窒化ケイ素からなる層間絶縁膜をプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により形成した。このプラズマＣＶＤは、メカニカルブースターポンプ（ＭＢＰ）およびロータリーポンプ（ＲＰ）が接続されたプラズマＣＶＤ装置（ＰＤ−２２０２Ｌ、サムコ社製）を用い、成膜エリア：有効エリア直径８ｉｎｃｈ、投入パワー（ＲＦ）：２５０Ｗ（０．８Ｗ／ｃｍ^２）、 到達真空度：＜５×１０^−３Ｐａ、スパッタ圧力：８０Ｐａ、ガス：ＳｉＨ_４（Ｈ_２希釈１０％）:ＮＨ_３:Ｎ_２＝１００:１０: ２００ｓｃｃｍ、基板温度：２５０℃の条件で行った。その後、ガラスを電極箔から除去して、３ｃｍ平方の開口部を有する層間絶縁膜を電極箔上に得た。

こうして洗浄された電極箔上に、有機ＥＬ層、アノード、封止層および封止材の積層を行った。具体的には、電極箔の反射層表面に、厚さ５０ｎｍのα−ＮＰＤ層、厚さ５０ｎｍのＡｌｑ３層、厚さ２０ｎｍのＭｏＯ_３層、厚さ１００ｎｍのＩＺＯ（Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ）透明酸化物層、厚さ３００ｎｍの窒化ケイ素パシベーション膜（封止層）、厚さ２０００ｎｍの接着層、厚さ２００μｍの封止ガラス（封止材１３２）の順に積層した。なお、封止ガラス層の積層は両面テープで行い、この両面テープが接着層に相当する。

こうして、電極箔の一方の面に５０ｍｍ平方×厚さ３００μｍ、発光面積３０ｍｍ平方の有機ＥＬ素子を得た。次いで、電極箔の他方の面についても上記同様に５０ｍｍ平方×厚さ３００μｍ、発光面積３０ｍｍ平方の有機ＥＬ素子を得た。こうして両面に有機ＥＬ素子が設けられたこのサンプルを電源に接続して１０Ｖの電圧を加えたところ、Ａｌｑ３に起因する緑色の発光を確認することができた。

例４：両面光電素子の作製
金属箔として、厚さ６４μｍの市販の両面平坦電解銅箔（三井金属鉱業社製ＤＦＦ（Dual Flat Foil）を用意した。銅箔表面の粗さを走査型プローブ顕微鏡（Ｖｅｅｃｏ社製、Ｎａｎｏ Ｓｃｏｐｅ Ｖ）を用いてＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に準拠して測定したところ、算術平均粗さＲａ：１２．２０ｎｍであった。この測定は、１０μｍ平方の範囲について、Ｔａｐｐｉｎｇ Ｍｏｄｅ ＡＦＭにて行った。

この銅箔の一方の面を、エムエーティー社製研磨機を用いたＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）処理に付した。このＣＭＰ処理は、ＸＹ溝付き研磨パットおよびコロイダルシリカ系研磨液を用いて、パッド回転数：３０ｒｐｍ、荷重：２００ｇｆ／ｃｍ^２、液供給量：１００ｃｃ／ｍｉｎの条件で行った。引き続き、銅箔の他方の面についても上記同様にしてＣＭＰ処理を行った。こうしてＣＭＰ処理された銅箔表面の粗さを走査型プローブ顕微鏡（Ｖｅｅｃｏ社製、Ｎａｎｏ Ｓｃｏｐｅ Ｖ）を用いてＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に準拠して測定したところ、両面とも、算術平均粗さＲａは０．７ｎｍであった。この測定は、１０μｍ平方の範囲について、Ｔａｐｐｉｎｇ Ｍｏｄｅ ＡＦＭにて行った。ＣＭＰ処理後の銅箔の厚さは６１μｍであった。

図８に示されるように、得られた銅箔８２の一方の面に、スパッタリングによってＡｌ−Ｎｉ合金の反射層８３を形成した。反射層上に、プラズマＣＶＤ装置（サムコ社製、ＰＤ−２２０２Ｌ）を用いて、窒化ケイ素からなる層間絶縁膜を形成した。その際、厚さ０．１ｍｍ、幅２ｍｍ、長さ１０ｍｍの複数枚の薄ガラスを２ｍｍ幅で電極箔上に並べることにより、受光部となるべき個所を覆った。窒化ケイ素成膜後、薄ガラスを除去した。その後、電極箔８０を、４０〜５０℃に加熱したイソプロピルアルコール溶液で洗浄し、窒素ガスを用いて乾燥させた。次に、クロロベンゼン溶液中にＰ３ＨＴとＰＣＢＭを各々１０ｍｇ／ｍｌ浸漬させ、２４時間で２５℃前後の環境下で放置させ、完全に溶解させた。Ｐ３ＨＴとＰＣＢＭが溶解した混合クロロベンゼン溶液を１５００ｒｐｍで電極箔８０にスピンコートし、Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭ層８６ａが１００ｎｍの厚さになるように調整した。次に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン／ポリ（４−スチレンスルホネート））分散溶液（１．３重量％）を５０００ｒｐｍで電極箔にスピンコートした。コーティングを１８０℃で３０分間、ホットプレート上で乾燥させて、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層８６ｂを得た。金を真空蒸着装置にて約１００ｎｍの厚さになるように成膜して対向電極８８ａを得た。その際、受光部となるべき箇所は、櫛形のメタルマスクを用いて光を遮蔽しないようにした。その後、１５０℃で３０分間、不活性雰囲気（窒素）下で焼成を行った。

電極箔８０の他方の面には、先に作製した素子に対し、電極箔８０から見て逆の順序となるように積層を行った。すなわち、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ層８６ｂを先に電極箔８０上に形成し、発電層であるＰ３ＨＴとＰＣＢＭの混層８６ａを塗布して焼成した。最後に、櫛形のメタルマスクを使用してアルミニウム膜８８ｂを真空蒸着にて成膜を行った。こうして得られた両面光電素子によれば、金電極とアルミニウム電極間の電位差は、単層の光電素子と比較して、約１．５倍の電圧を得ることができる。

Claims (19)

1. 厚さ１〜２５０μｍの金属箔を備えてなる電極箔であって、
   前記電極箔の両側の最表面が、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に準拠して測定される、３０．０ｎｍ以下の算術平均粗さＲａを有する超平坦面である、電極箔。
2. 前記算術平均粗さＲａが１０．０ｎｍ以下である、請求項１に記載の電極箔。
3. フレキシブル電子デバイスの支持基材を兼ねた電極として用いられる、請求項１または２に記載の電極箔。
4. 両面に機能性を有する電子デバイスの支持基材を兼ねた電極として用いられる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電極箔。
5. 発光素子、光電素子および熱電素子からなる群から選択される少なくとも一種の電極として用いられる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電極箔。
6. 前記金属箔が、１０〜１５０μｍの厚さを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電極箔。
7. 前記金属箔が、１〜５０μｍの厚さを有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電極箔。
8. 前記金属箔が、非磁性金属箔である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の電極箔。
9. 前記金属箔が、銅箔である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の電極箔。
10. 前記金属箔の少なくとも一方の面又は両面に直接設けられる反射層をさらに備えてなり、前記反射層の表面が前記超平坦面を構成する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の電極箔。
11. 前記金属箔の少なくとも一方の面または両面に直接設けられる透明または半透明のバッファ層をさらに備えてなり、前記バッファ層の表面が前記超平坦面を構成する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の電極箔。
12. 前記金属箔の少なくとも一方の面または両面に直接設けられる反射層と、該反射層上に直接設けられる透明または半透明のバッファ層とをさらに備えてなり、前記バッファ層の表面が前記超平坦面を構成する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の電極箔。
13. 前記電極箔が、１〜３００μｍの厚さを有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の電極箔。
14. １〜１５０μｍの厚さを有する銅箔であって、該銅箔の両側の表面が、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に準拠して測定される、１０．０ｎｍ以下の算術平均粗さＲａを有する、銅箔。
15. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の電極箔と、
    前記電極箔の少なくとも一方の最表面に直接設けられる、半導体特性を有する半導体機能層とを備えた、電子デバイス。
16. 前記半導体機能層が前記電極箔の両側の最表面に直接設けられ、前記半導体機能層の一方が前記半導体機能層の他方と同じ機能又は互いに異なる機能を有する、請求項１５に記載の電子デバイス。
17. 前記半導体機能層が、有機半導体、無機半導体またはそれらの混合物または組合せを含む、請求項１５または１６に記載の電子デバイス。
18. 前記半導体機能層が、光励起発電、熱励起発電、および励起発光からなる群から選択される少なくとも一種の機能を有する、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の電子デバイス。
19. 前記半導体機能層上に透明又は半透明の対向電極を備えた、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の電子デバイス。

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