JP2003109748A - 電子デバイス、又は有機ｅｌ素子用プラスチック基板の製造方法、及び該方法により構成された電子デバイス、又は有機ｅｌ素子用プラスチック基板、又は有機ｅｌ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、水蒸気バリア性、ガスバリア性に
優れたプラスチックレンズ基板を用いて軽量、且つ長時
間にわたり発光特性を維持することのできる電子デバイ
ス、又は有機ＥＬ素子用プラスチック基板の製造方法、
及び該方法により構成された電子デバイス、又は有機Ｅ
Ｌ素子用プラスチック基板、又は有機ＥＬ素子を提供す
ることを課題とする。 【解決手段】 水蒸気バリア層、及びガスバリア層を有
する電子デバイス、又は有機ＥＬ素子用プラスチック基
板の製造方法であって、水蒸気バリア層、及びガスバリ
ア層を少なくとも一対の無機層と有機層とからなる無機
／有機積層膜で形成し、且つ有機層を熱化学蒸着法、或
いはプラズマ重合法を用いて形成することである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水蒸気バリア性、
ガスバリア性に優れたプラスチック基板を用いて軽量、
且つ長時間にわたり発光特性を維持することのできる電
子デバイス、又は有機ＥＬ素子用プラスチック基板の製
造方法、及び該方法により構成された電子デバイス、又
は有機ＥＬ素子用プラスチック基板、又は有機ＥＬ素子
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子デバイス、ＥＬディスプ
レイ等の透明基板として、一般にガラス基板が使用され
ていたが、軽量化、大型化、薄膜化等の要求に加え、長
期信頼性等の高度な要求のためにプラスチック基板が使
用されるようになった。プラスチック基板は、空気中の
酸素や水蒸気等を透過しやすいため、液晶中に気泡が発
生し、例えば、有機ＥＬ素子の発光層を形成する硫化亜
鉛等や液晶面が劣化し、表示不能等を発生する。

【０００３】この問題に対して、ガスバリア性の膜を設
けたフィルム基板が開発された。例えば、フィルム基板
の片面、又は両面に金属酸化層（例えば、酸化チタン、
酸化クロム、酸化ニッケル等）を設けた構成である。

【０００４】上記金属酸化物膜は基板上に均一に成膜す
るは困難であり、このため高いバリア性を維持すること
は困難であった。また、透明電極パターニング後のレジ
スト剥離工程において、アルカリ水溶液に浸食されると
いう欠点があった。

【０００５】そこで、水蒸気、及びガスのバリア性に優
れ、その成膜がスパッタ法等で容易に行える酸化珪素膜
のバリア層を形成することが考えられたが、酸化珪素膜
はフィルム基板への付着力が十分に得ることができない
という欠点があった。そこで、フィルム基板をポリアリ
レート、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネー
ト、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリア
ミド、セルローストリアセテート等からなる材料を用い
て、押出し法、キャステング法等によって表面の平滑性
が良好なフィルム基板として形成し、さらに基板表面を
アルゴン放電処理等のドライプロセスによって洗浄する
ことで、酸化珪素膜の付着力を良好にする方法がとられ
ていた。さらに、高周波マグネトロンスパッタ法におけ
る、カソードの磁束密度を２００〜４００ガウスとする
ことによりフィルム基板への酸化珪素膜の堆積する速度
を制御して十分な付着力を得る方法がとられていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法においては、バリア層の付着力は解決されたものの、
酸化珪素膜のみでバリア層を形成すると破損等が発生し
やすく、ガスバリヤ性、水蒸気バリヤ性に問題が発生す
るという問題点があった。

【０００７】また、酸化珪素膜のみでは、長期使用に耐
えられないという実用性の面での欠点があった。

【０００８】そこで、本発明は、このような問題点を鑑
みてなされたものであり、量産に適し、均一に精度よく
成膜することができ、軽量、且つ長時間にわたり発光特
性を維持することのできる電子デバイス、又は有機ＥＬ
素子用プラスチック基板の製造方法、及び該方法により
構成された電子デバイス、又は有機ＥＬ素子用プラスチ
ック基板、又は有機ＥＬ素子を提供することを課題とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は上記のよ
うな課題を解決するために、請求項１において、水蒸気
バリア層、及びガスバリア層を有する電子デバイス、又
は有機ＥＬ素子用プラスチック基板の製造方法であっ
て、水蒸気バリア層、及びガスバリア層を少なくとも一
対の無機層と有機層とからなる無機／有機積層膜で形成
し、且つ有機層を熱化学蒸着法、或いはプラズマ重合法
を用いて形成することを特徴とする。

【００１０】また、請求項２に記載のように、水蒸気バ
リア層、及びガスバリア層の設けられた電子デバイス、
又は有機ＥＬ素子用プラスチック基板であって、水蒸気
バリア層、及びガスバリア層が、少なくとも一対の無機
層と有機層とからなる無機／有機積層膜で構成され、且
つ有機層をポリパラキシリレン類で構成したことを特徴
とする。

【００１１】さらに、請求項３に記載のように、無機層
を酸化窒化ケイ素類で構成したことである。

【００１２】また、請求項４に記載の有機ＥＬ層は、水
蒸気バリア層、及びガスバリア層を、少なくとも一対の
無機層と有機層とからなる無機／有機積層膜で構成し、
且つ有機層をポリパラキシリレン類で構成したプラスチ
ック基板を用いたことを特徴とする。

【００１３】また、請求項５に記載の有機ＥＬ層は、無
機層をさらに酸化窒化ケイ素類で構成したことである。

【００１４】

【作用】即ち、本発明は、水蒸気バリア層、及びガスバ
リア層を有する電子デバイス、又は有機ＥＬ素子用プラ
スチック基板の製造法、この方法により製造された有機
ＥＬ素子であり、特に、上記水蒸気バリア層、及びガス
バリア層を、少なくとも一対の無機層と有機層とから構
成された無機／有機積層膜で形成することである。この
際、有機層を熱化学蒸着法、或いはプラズマ重合法を用
いて形成することで、フィルム基板上に均一な膜として
成膜することができることとなる。また、有機層をポリ
パラキシリレン類で構成することにより、より成膜性に
適した膜として成膜することができる。

【００１５】さらに、無機層を酸化窒化ケイ素類で構成
することにより、上記有機層との成膜性を高め、より高
度な水蒸気、ガスバリヤ性を向上することが可能とな
り、長期使用に適し、実用性にとんだ電子デバイス、又
は有機ＥＬ素子用プラスチック基板の製造方法、及び該
方法により構成された電子デバイス、又は有機ＥＬ素子
用プラスチック基板、又は有機ＥＬ素子を提供すること
ができる。

【００１６】また、有機ＥＬ素子における水蒸気バリア
層、及びガスバリア層を、少なくとも一対の無機層と有
機層とからなる無機／有機積層膜で構成し、且つ有機層
をポリパラキシリレン類で構成したプラスチック基板を
用いたことで、同様な効果を得ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を、以
下、図面に基づいて説明する。

【００１８】図１は、本発明によるプラスチック基板を
用いた有機ＥＬ素子の一実施形態を示す模試図である。
この図において、プラスチック基板１はポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、
ポリアテレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルスルフォン
（ＰＥＳ）等からなる平滑性に優れたフィルムで構成す
ることができる。本実施例では、４０ｍｍ角で厚さ０．
７ｍｍの日本ゼオン製シクロオレフィンポリマー樹脂
（ゼオノア）でプラスチック基板１を構成する。

【００１９】前記プラスチック基板１上には、順に無機
層２、有機層３、無機層４、陽極電極を構成する透明電
極５、正孔輸送性を有する正孔輸送層６、発光層７、電
子注入層８、および陰極となる背面電極９が積層して構
成されている。そして、これら各層の上には封止（層）
板１０が形成されている。

【００２０】尚、上記有機ＥＬ素子の積層構成は、これ
に限定されるものでなく、例えば、１．陽極／正孔輸送
層／発光層／電子輸送層／陰極、２．陽極／発光層／電
子輸送層／陰極、３．陽極／正孔注入層／発光層／陰
極、４．陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰
極、４．陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子
輸送層／電子注入層／陰極等があげらる。即ち、本発明
による有機ＥＬ素子は、無機／有機の積層膜からなるバ
リア層を有し、少なくとも一層の発光層を陽極と陰極電
極との間に有するものであればいかなる素子構成であっ
てもよい。。

【００２１】本実施例における、積層要素のうち、透明
電極５、正孔輸送性を有する正孔輸送層６、発光層７、
電子注入層８、陰極となる背面電極９、および封止板１
０は周知の要素であり、バリアー層が本発明で提案した
要素である。尚、他の実施例で積層される正孔注入層、
電子輸送層も当然に周知の要素である。

【００２２】先ず、透明電極５、背面電極９を構成する
導電性材料として、炭素、アルミニウム、ニッケル、バ
ナジウム、銀等、又はこれらの合金が公知である。

【００２３】発光層７や電子輸送層として使用できる有
機化合物としては特に限定はないが、薄膜形成に優れた
材料である、Ｐ−テルフェニルなどの多環化合物および
それらの誘導体、アントラセン、ナフタセン、フェナン
トレンなどの縮合多環炭化水素化合物及びそれらの誘導
体、フェナントロリン、バソフェナントロリン、キリキ
サリンなどの縮合複素環化合物およびそれらの誘導体、
トリス（８−キノリノラト）アルミニウムなどの金属キ
レート錯体化合物を用いることができる。

【００２４】また、発光層は異種の色素でドーピングし
た混合膜でも構わない。この場合のドーパントとして
は、ルブレンなどの縮合多環炭化水素化合物及びそれら
の誘導体、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体などの
レーザー色素として公知の有機蛍光色素やリン光性有機
金属錯体を用いることができる。

【００２５】さらに、発光層にはポリパラフェニレンビ
ニレンやその誘導体、およびフルオレン単位を主鎖中に
有するポリフルオレンおよびその共重合体などのいわゆ
るπ共役ポリマー、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）に
代表されるホール輸送性非共役ポリマー、ポリシラン類
のシグマ共役ポリマーも用いることができる。

【００２６】電子注入層８を構成する電子注入材料は、
電子を輸送する能力を持ち材料であり、オキサンジアゾ
ール、アントラキノジメタン、フレオレニリデンメタン
等とそれらの誘導体が公知である。

【００２７】正孔注入層や正孔輸送層６には特に限定は
ないが、フタロシアニン類やアリールアミン誘導体、ア
リールアミン誘導体含有ポリマーなどの従来有機ＥＬ素
子の作製に用いられている公知の材料を適宣用いること
ができる。また、正孔注入層にはポリチオフェン類やポ
リアニリン類などの導電性ポリマーを用いることもでき
る。

【００２８】プラスチック基板１を用いて長寿命の素子
を作製するには、基板を通して進入する水分を遮断する
必要があり、アクリル樹脂のような水蒸気バリアー性が
低く、吸水率の高いプラスチックを使用すると、背面か
ら金属板による封止を行っても基板側から進入する水分
により容易に素子劣化する。

【００２９】従って、長時間発光特性を維持するには使
用する基板に低い水蒸気透過性を確保する必要がある。

【００３０】次に、本発明の無機膜２として酸化窒化ケ
イ素膜を、スパッタリングにより形成し、その上から有
機層３としてポリ（ジクロロ−パラ−キシリレン）膜を
熱ＣＶＤにより１００００Å形成した。さらに、その上
から無機層４として酸化窒化ケイ素膜を成形した。尚、
本発明の無機／有機積層層はこれに限定されるものでな
く、少なくとも一対の無機バリア層と有機バリア層とか
ら構成されているならばその積層構成は限定されるもの
でない。また、各無機層と有機層とはそれぞれ多段の無
機／有機積層膜で成膜されている。

【００３１】次に、陽極透明電極５として、１５００Å
のＩＴＯ膜をスパッタリング法にて成膜した。その上に
正孔輸送層を有する図３で表させるＮＰＤを１０−６ｔ
ｏｒｒ下で、３Å／秒の蒸着速度で４００Åの厚さに成
膜し、正孔輸送層６と成膜した。

【００３２】そして、前記正孔輸送層６の上に、電子輸
送性発光層７として図４で表されるトリス（８−キノリ
ノラト）アルミニウム錯体（以下「Ａ１ｑ」という）を
１０−６Ｔｏｒｒの真空下で蒸着して６００Å成膜し
た。

【００３３】電子注入層８として５Åのフッ化リチウム
と陰極となる背面電極９として１０００Åのアルミニウ
ムを同じ真空度で蒸着した。素子発光面積は金属マスク
を用いて５ｍｍ×５ｍｍとした。最後に素子外周部にエ
ポキシ樹脂を塗布し、厚さ０．１ｍｍのステンレス板１
０を貼り付け封止を行った。

【００３４】陽極電極であるＩＴＯ５と陰極電極である
アルミニウム９との間に、直流電極を印加すると、発光
層４のＡ１ｑ由来の５３０ｎｍにピークを示す緑色発光
が基板を通して観測され、１０Ｖにおいて１８０００ｃ
ｄ／ｍ２の高い輝度を示した。素子を室温にて放置し保
存耐久性を調べたところ、６ケ月後でも発光特性はほと
んど低下していなかった。

【００３５】比較例として、図２に示すように日本ゼオ
ン製モオノア樹脂からなる厚さ０．７ｍｍのフィルム基
板１上に本発明で主要構成である無機／有機積層膜を形
成せずに、その他を実施例１と同じ条件で、陽極透明電
極５からアルミニウム９までを成膜し、最後に素子外周
部にエポキシ樹脂を塗布し、乾燥窒素中で厚さ０．１ｍ
ｍのステンレス板を貼り付け封止を行い、陽極電極であ
るＩＴＯ５と陰極電極であるアルミニウム９との間に、
直流電圧を印加すると、発光層７のＡ１ｑ由来の５３０
ｎｍにピークを示す緑色発光が基板を通して観測された
が、素子を室温にて放置し保存耐久性を調べたところ、
６ケ月後にはダークスポットと呼ばれる点状の非発光部
が見られた。即ち、本発明の主要構成である無機／有機
積層膜を用いることの耐久性を証明し、さらに実用性を
証明することが可能となった。

【００３６】また、上記実施例では、有機ＥＬ素子とし
てのみ説明したが、本発明はこれに限定するものでな
く、例えば、電子デバイスとして使用することも可能で
ある。要は、無機／有機積層膜を用いた構成があればそ
の使用は特に限定されるものでない。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子デバ
イス、又は有機ＥＬ素子用プラスチック基板の製造方
法、及び該方法により構成された電子デバイス、又は有
機ＥＬ素子用プラスチック基板、又は有機ＥＬ素子は、
水蒸気バリア性およびガスバリア性が高い無機／有機積
層層を、プラスチック基板に使用することにより、従来
に比し、長時間にわたり発光特性を維持することが実現
できるという顕著な効果を得ることが可能となった。

【００３８】また、以上により、従来にない実用性を高
めることができるという利点を得た。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明の一実施例を示す有機ＥＬ素子の断
面図である。

【図２】は、他実施例を示す有機ＥＬ素子の断面図であ
る。

【図３】は、正孔輸送層としてのＮＰＤを表す化学式で
ある。

【図４】は、発光層としてのトリス（８−キノリノラ
ト）アルミニウム錯体を表す化学式である。

【符号の説明】

１…プラスチック基板 ２…無機層 ３…有機層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 33/14 Ｈ０５Ｂ 33/14 Ａ (72)発明者 城戸 直道 大阪府東大阪市足代１丁目14番３号 長瀬 インテコ株式会社内 (72)発明者 梶川 不二雄 大阪府東大阪市楠根１丁目８番27号 三容 真空工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3K007 AB13 CA05 DB03 4F100 AA01A AA12A AA20A AA33A AK01B AK02B AK42 AK43 AK45 BA02 BA03 EH66B EJ61B GB41 JD02B JD04A 4K029 AA11 AA24 AA25 BA35 BA50 BA58 BA62 BB02 BC07 CA05 CA12

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水蒸気バリア層、及びガスバリア層を有
   する電子デバイス、又は有機ＥＬ素子用プラスチック基
   板の製造方法であって、 水蒸気バリア層、及びガスバリア層を少なくとも一対の
   無機層と有機層とからなる無機／有機積層膜で形成し、
   且つ有機層を熱化学蒸着法、或いはプラズマ重合法を用
   いて形成することを特徴とする電子デバイス、又は有機
   ＥＬ素子用プラスチック基板の製造方法。
2. 【請求項２】 水蒸気バリア層、及びガスバリア層の設
   けられた電子デバイス、又は有機ＥＬ素子用プラスチッ
   ク基板であって、水蒸気バリア層、及びガスバリア層
   が、少なくとも一対の無機層と有機層とからなる無機／
   有機積層膜で構成され、且つ有機層をポリパラキシリレ
   ン類で構成したことを特徴とする電子デバイス、又は有
   機ＥＬ素子用プラスチック基板。
3. 【請求項３】 無機層を酸化窒化ケイ素類で構成した請
   求項２記載の電子デバイス、又は有機ＥＬ素子用プラス
   チック基板。
4. 【請求項４】 水蒸気バリア層、及びガスバリア層を、
   少なくとも一対の無機層と有機層とからなる無機／有機
   積層膜で構成し、且つ有機層をポリパラキシリレン類で
   構成したプラスチック基板を用いたことを特徴とする有
   機ＥＬ素子。
5. 【請求項５】 無機層を酸化窒化ケイ素類で構成した請
   求項４記載の有機ＥＬ素子。