JP2003282242A

JP2003282242A - 有機電界発光素子及び有機電子デバイス

Info

Publication number: JP2003282242A
Application number: JP2002083443A
Authority: JP
Inventors: Kunio Aketo; 邦夫明渡; Koji Noda; 浩司野田; Atsushi Miura; 篤志三浦; Hisayoshi Fujikawa; 久喜藤川; Yasunori Taga; 康訓多賀; Atsushi Kidokoro; 敦城所; Ichiro Yamamoto; 一郎山本; Kazuyoshi Takeuchi; 万善竹内; Yoshifumi Kato; 祥文加藤
Original assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2002-03-25
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2003-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】高温高湿度への耐性と高い機械的強度とを備
えた有機ＥＬ素子などに最適な保護構造の提供。【解決手段】有機ＥＬ素子は、第１電極１２と第２電
極１８の間に有機化合物層３０を備えて素子領域が構成
されており、この素子領域を覆って保護膜２０を形成
し、この保護膜２０の上に、少なくとも応力緩和コーテ
ィング層２４と、ハードコーティング層２６とをこの順
に形成する。応力緩和コーティング層２４と保護膜２０
との間には防湿コーティング層が形成されていても良
い。ハードコーティング層２６が有機ＥＬ素子の外側に
形成されていることで、機械的強度が高まり、また応力
緩和コーティング層２４の存在により、高温・高湿環境
下や外部から衝撃が加えられた場合に、ハードコーティ
ング層２６や有機ＥＬ素子等の変形等による応力を緩和
しハードコーティング層２６等でのクラック発生を防止
し、機械的強度の向上と、高温高湿度耐性の向上とを両
立する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、デバイス機能層
に有機化合物の用いられた有機電子デバイス、例えば、
有機電界発光素子（以下有機ＥＬ素子という）、特にこ
の素子を保護するための層に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機ＥＬ素子は、基板上に、電極及び電
極間に少なくとも発光層を備えた有機層を備え、両側の
電極から有機層中の発光層に電子と正孔を注入し、有機
発光層で発光を起こさせる素子であり、高輝度発光が可
能である。また有機化合物の発光を利用しているため発
光色の選択範囲が広いなどの特徴を有し、光源やディス
プレイなどとして期待されており現在実用化が始まりつ
つある。

【０００３】このような有機ＥＬ素子は、空気中の水分
や酸素などによる浸食を受けやすく、これらの存在化で
は、ダークスポットが生じたり、素子が短絡する等の劣
化が起こる。このような劣化を防ぐためには、素子を保
護する手段が必要であり、現在、素子全体を乾燥窒素
や、アルゴンガスなどの雰囲気中でカバーガラスや缶パ
ッケージなどで封止する手法が用いられている。

【０００４】また、有機電界発光素子をシリコン窒化
膜、シリコン酸化膜（特開平４−７３８８６号公報）な
どの無機保護膜や、シリコン窒化膜上と樹脂封止膜との
組み合わせ（特開２０００−２２３２６４号公報）によ
り素子を封止する方法等が報告されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、有機Ｅ
Ｌ素子を封止缶や封止ガラスで封止する方法は、厚くな
り、また重くなってしまうため、高コストとなる。

【０００６】一方で、保護膜のみで封止する場合は、有
機ＥＬ素子の薄型化、軽量化に有利となるが、作業時の
衝撃や磨耗等により損傷を受けやすく、また高温耐久性
や耐湿性に劣る。また、上記シリコン窒化膜等を硬い樹
脂層で覆うことで、衝撃や摩耗への耐性を向上すること
は可能であるものの、このような樹脂は、硬いが故に、
作業時の衝撃や高温や高湿環境下でクラックが入り返っ
て有機ＥＬ素子に損傷を与える可能性がある。このよう
な損傷を防ぐために柔らかい樹脂を用いると、クラック
の発生などは起こりにくいが耐衝撃性が弱く、作業時に
傷が付いてしまうなど、結局、有機ＥＬ素子の保護機能
が低下してしまう。

【０００７】有機ＥＬ素子は、例えば車載用表示装置な
どに採用された場合、高温・高湿度環境に曝されること
となる一方で、水分や酸素の発光特性の劣化に及ぼす影
響は、例えば液晶表示装置、或いは通常の半導体装置な
どとは比較にならないほど大きい。

【０００８】しかし、この有機ＥＬ素子などを保護する
ためには、水分、酸素透過性の遮蔽性が高いだけでな
く、上述のように（ｉ）硬く機械的強度が大きく、（ｉ
ｉ）ある程度弾力性があって応力緩和能力がある、とい
う今までのデバイスにはない、２つの相反する機能が必
要であるが、これを同時に満足する保護材料は存在して
いない。従って、有機ＥＬ素子を高温高湿環境からも摩
耗環境などからも保護しつつ、素子の薄型化、軽量化、
製造コスト低減を図る構成は、現在のところ得られてい
ない。

【０００９】そこで、上記課題を解決するために、本発
明は、有機ＥＬ素子を高温、高湿度下においても、ま
た、衝撃や摩耗などからも確実に保護することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、有機ＥＬ素子において、電極間に少なく
とも一層の有機化合物層を備えた素子領域と、該素子領
域を覆って形成された保護膜と、前記保護膜上に、少な
くとも２層以上の機能の異なるコーティング層が積層さ
れている。

【００１１】本発明の他の態様では、有機電子デバイス
において、有機化合物を含有するデバイス機能層を備え
た素子領域と、該素子領域を覆って形成された保護膜
と、前記保護膜上に、少なくとも２層以上の機能の異な
るコーティング層が積層されている。

【００１２】本発明の他の態様では、上記有機ＥＬ素子
又は有機電子デバイスにおいて、前記コーティング層
は、１層以上のハードコーティング層と、前記保護膜と
前記ハードコーティング層との層間に形成された１層以
上の応力緩和コーティング層とを含む。

【００１３】本発明の他の態様では、上記有機ＥＬ素子
又は有機電子デバイスにおいて、前記コーティング層
は、少なくともハードコーティング層を含み、前記保護
膜と該ハードコーティング層の間には、ヤング率が１Ｇ
Ｐａ以下の１層以上のコーティング層を有する。

【００１４】本発明の他の態様では、上記有機ＥＬ素子
又は有機電子デバイスにおいて、前記ハードコーティン
グ層は、ガラス上に形成した場合の鉛筆引っかき値が６
Ｈ以上である。

【００１５】このように、有機ＥＬ素子や有機電子デバ
イスを覆って形成された保護膜上に、機能の異なるコー
ティング層、例えば有機ＥＬ素子側から応力緩和コーテ
ィング層とハードコーティング層と応力緩和コーティン
グ層、或いは低ヤング率のコーティング層とハードコー
ティング層を組み合わせて積層する。柔軟なコーティン
グ層を保護膜とハードコーティング層の間に設ければ、
その応力緩和性により保護膜とハードコーティング層の
間にかかる応力が緩和でき、高温・高湿度環境下でのハ
ードコーティング層でのクラックや剥離などの発生を確
実に防止できる。その結果、有機ＥＬ素子等の高耐湿性
及び高温耐久性と、耐磨耗性、耐衝撃性の向上などの機
械的強度を高めることができる。従って、車載用途など
には不可欠な非常に高い信頼性を持つ有機ＥＬ素子を実
現することができる。

【００１６】本発明の他の態様では、上記有機ＥＬ素子
又は有機電子デバイスにおいて、前記コーティング層の
形成時に下地となる前記保護膜又は形成済みの下層のコ
ーティング層は、上層の前記コーティング層の溶媒によ
って侵食されない。

【００１７】コーティング層としてこのように下層を浸
食しない溶媒を使用する材料を選択することで、機能の
異なる複数のコーティング層を実際に積層することが可
能となる。

【００１８】本発明の他の態様では、上記有機ＥＬ素子
又は電子デバイスにおいて、前記応力緩和コーティング
層の材料又は前記応力緩和コーティング層と前記保護膜
との層間に形成される防湿コーティング層の材料は、１
００μｍの膜厚で、２５℃の環境下での透湿度が、１２
ｇ／ｍ²ｄａｙ以下の防水機能を備える。

【００１９】このような防水機能を備えたコーティング
層をハードコーティング層よりも有機ＥＬ素子側に形成
しておくことで、有機ＥＬ素子等をより確実に防水する
ことができる。即ち、下層のコーティング層が水分の透
過を防ぐので、仮に上層のハードコーティング層が損傷
を受けた場合であっても、それにより直ちに有機ＥＬ素
子に防水機能が損なわれることがない。

【００２０】本発明の他の態様では、上記有機ＥＬ素子
又は有機電子デバイスにおいて、前記応力緩和コーティ
ング層の材料、又は前記応力緩和コーティング層と前記
保護膜との層間に形成される防湿コーティング層の材料
は、ブチルゴム系材料又はフッ素系材料のいずれか又は
これらの組み合わせであり、前記ハードコーティング層
の材料は、アクリル系材料、シリコーン系材料又はアク
リルシリコーンハイブリッド系材料のいずれか又はこれ
らの組み合わせである。

【００２１】これらの各コーティング層に用いられるコ
ーティング材は、比較的安価であるため、有機ＥＬ素子
を低コストで確実に保護することが可能であり、有機Ｅ
Ｌ素子等の有機電子デバイスを用いた装置の製造コスト
の低減に非常に有利である。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いてこの発明の好
適な実施の形態（以下実施形態という）について説明す
る。

【００２３】図１は、この発明の実施形態に係る有機Ｅ
Ｌ素子の概略断面構成を示している。ガラス又はプラス
チック、樹脂フィルム等からなる基板１０の上には、第
１電極１２、有機化合物層３０、第２電極１８が積層さ
れて素子領域が構成されており、第１電極１２と第２電
極１８から電子と正孔を発光層に注入することで発光層
の有機化合物が励起され、発光が起きる。基板１０は、
透明なガラス基板やプラスチック基板などを用いること
ができ、このような基板１０上に形成される有機ＥＬ素
子の各層の材料は特に限定されるものではなく、例えば
従来より有機ＥＬ素子の材料として提案されている材料
の他、今後新たに開発される材料及びそれらの組み合わ
せも採用可能である。一例として、第１電極１２は正孔
注入電極（陽極）として機能し、ＩＴＯ（Indiumn Tin
Oxide）などの透明電極を用いて構成され、第２電極１
８は、電子注入電極（陰極）として機能し、Ａｌなどの
金属電極から構成することができる。有機化合物層３０
は、少なくとも有機発光材料を含んで構成され、採用す
る有機材料等の特性に応じて、発光層の単層構造の他、
正孔輸送層／発光層、発光層／電子輸送層などの２層構
造、正孔輸送層／発光層／電子輸送層の３層構造や、更
に電荷（正孔、電子）注入層などを備える多層構造など
から構成することができる。図１に示す例では、透明第
１電極１２と金属第２電極１８との間に、正孔注入層３
２、正孔輸送層３４、有機発光層３６がこの順に積層さ
れている。なお、図１では、上記金属第２電極１８は、
実際には、有機発光層３６との対向面側に形成されたフ
ッ化リチウムなどからなる電子注入層１６との積層構造
によって構成されている。

【００２４】有機ＥＬ素子は以上のような構成を備え、
本実施形態では、この有機ＥＬ素子を覆って保護膜２０
が形成されている。図１に示されるように、この保護膜
２０は、素子の最上層の第２電極１８形成後、基板１０
上の素子領域全体を覆うように成膜され、有機ＥＬ素子
を空気中の水分や酸素などから保護する。保護膜２０の
材料としては、無機保護膜、有機保護膜のいずれでも採
用することが可能である。無機保護膜としては、窒化
膜、酸化膜又は炭素膜又はシリコン膜等が採用可能であ
り、より具体的には、シリコン窒化膜、シリコン酸化
膜、シリコン酸化窒化膜、又はダイヤモンド状カーボン
（ＤＬＣ）膜などが挙げられる。また有機保護膜として
は、フラン膜、ポリパラキシレン膜、アモルファスカー
ボン膜などが挙げられる。また、この保護膜２０は、単
層構造に限らず複数の膜を積層してもよく、例えば上記
無機保護膜と有機保護膜とを積層した構成を採用するこ
ともできる。

【００２５】本実施形態では、上記保護膜２０を覆っ
て、更に、それぞれ機能の異なる複数のコーティング層
（樹脂膜）が形成されている。具体的には、外側の層と
して、硬度が高く、機械的強度に優れたハードコーティ
ング層２６が形成され、このハードコーティング層２６
と保護膜２０との間に、更に、比較的柔らかく応力緩和
機能の高い応力緩和コーティング層２４が形成されてい
る。

【００２６】ハードコーティング層２６としては、ガラ
ス上に形成した層の鉛筆引っかき硬度で評価した場合の
６Ｈ程度以上のコーティング材料が好適である。具体的
には、例えば、ＵＶ硬化型アクリル系「ＮＳＣ２０２
０」（日本精化株式会社製）［７Ｈ］、UV硬化型有機/
無機ハイブリッド系「“デソライト（登録商標）”Ｚ７
５０１」（ＪＳＲ社製）［８Ｈ］、シリコーン系「ソル
ガードＲＦ０８２１」（日本ダクロシャムロック社製）
［８Ｈ］、アクリル系「ＵＶＸ２５４０」（東亞合成社
製）［７Ｈ］、シリコーン系「クリスタルコートＵＶ」
（日本ＡＲＣ社製）［７Ｈ］、シリコーン系「Ｘ４０−
２３２７」（信越シリコーン社製）［８Ｈ］、「“サン
ラッド（登録商標）”ＲＣ−６００」（三洋化成工業社
製）［６Ｈ］、「ＮＣＩ−２０００シリーズ」（ニッコ
ー化学研究所製）［７Ｈ］等を用いることができる。

【００２７】これら硬度の高いコーティング材を外側の
層に用いることで、機械的強度を格段に向上させること
ができる。なお、このハードコーティング層２６の表面
をさらに防湿コーティング層で覆えば、ハードコーティ
ング層２６の吸湿を防ぎ、最終的には有機ＥＬ素子への
水分や酸素などの侵入をより確実に防止できる。

【００２８】上記ハードコーティング層２６は、コート
する基材自体の硬度が高い場合には、安定した保護機能
を発揮する。しかし、本実施形態のように基材が基板上
に有機材料層を備えて構成された有機ＥＬ素子である場
合、基板及び有機ＥＬ素子自体が多少の可撓性を有する
ので、基板が外力などによって撓んだりするものもあ
る。また、高温、高湿度環境に曝された場合に、有機Ｅ
Ｌ素子とハードコーティング層２６とで熱膨張率などの
差による応力の発生が予想される。このため、有機ＥＬ
素子を直接又は上記保護膜２０を介して覆うと、基材側
の変形時にハードコーティング層２６にクラックが発生
したり、剥離が発生する可能性があり、ハードコーティ
ング層２６本来の耐久性を発揮することができない。

【００２９】そこで、本実施形態では、このようなハー
ドコーティング層２６と保護膜２０との間に応力緩和コ
ーティング層２４を形成する。このような応力緩和コー
ティング層２４の存在により、上記ハードコーティング
層２６の堅牢性を維持しつつ、弾力性があって、外力や
高温・高湿度下での変形時に、有機ＥＬ素子との間に発
生する応力を低減し、ハードコーティング層２６でのク
ラックや剥離発生を防止する。このため、有機ＥＬ素子
が高温環境や高湿度環境に曝された場合にも、有機ＥＬ
素子が外気に曝されることを確実に防止し、ダークスポ
ットなどの表示不良の発生を低減することが可能とな
る。また、ハードコーティング層２６が本来の機械的強
度、例えば耐摩耗性や耐衝撃性を発揮することが可能で
あり、傷が付き難く、有機ＥＬ素子の強度を向上するこ
とができる。

【００３０】本実施形態において、上記応力緩和コーテ
ィング層２４は、単層でも多層構造でもよい。また、応
力緩和機能の他に更に防湿性に優れていればより好まし
い。

【００３１】応力緩和コーティング層２４に採用される
コーティング材料としては、ヤング率が１ＧＰａ以下の
弾性のある比較的柔らかい材料が好適である。また、有
機ＥＬ素子を水分等から遮蔽することがコーティング層
や保護膜に要求される基本的特性であるから、防湿性を
備えていることが好適である。応力緩和コーティング層
２４の材料としては、防湿コーティング材としても知ら
れている例えば「エレップコートＬＳＳ５２０」（日東
シンコー社製）、「サイトップ（登録商標）」（旭硝子
社製）、「タッフィーＴＦ１４１１」（日立化成社製）
等が採用可能である。

【００３２】「エレップコートＬＳＳ−５２０」は、ブ
チルゴム系材料からなり、弾力性があり、熱膨張係数も
小さく、ヤング率は１００ＭＰａと低い。「タッフィー
ＴＦ１１４１」は防湿絶縁コーティング材等として知ら
れ、これらは弾力性もありやはり応力緩和性がある。ま
た、「サイトップ」はフッ素系樹脂系の防湿コーティン
グ材として知られた材料であり、カタログ値では、１．
２ＧＰａと硬いが、形成方法によっては応力緩和性を持
たせることができる。

【００３３】従って、これらのコーティング材料を応力
緩和コーティング層２４として用いれば、応力緩和コー
ティング層２４自体が高温や高湿度下でクラックなどを
生ずることはなく、またハードコーティング層２６での
クラックや剥離の発生などを確実に防止できる。

【００３４】ここで、「エレップコートＬＳＳ−５２
０」は、膜厚１００μｍ、２５℃環境下での透湿度（実
測値）が、１２ｇ／ｍ²ｄａｙ、「サイトップ」は、膜
厚１００μｍ、２５℃環境下での透湿度（実測値）が、
７．６ｇ／ｍ²ｄａｙであり、両材料とも防湿コーティ
ング材としても非常に優れている。従って、これら「エ
レップコートＬＳＳ−５２０」や「サイトップ」を応力
緩和コーティング層２４として保護膜２０とハードコー
ティング層２６との間に形成することで、ハードコーテ
ィング層２６との組み合わせにより、単独のコーティン
グ層では実現することのできない性能、つまり耐環境
性、耐湿性、高温耐久性、耐摩耗性、耐衝撃性を備え、
かつ、機械的強度が高い有機ＥＬ素子を実現することが
可能となる。なお、応力緩和コーティング層２４として
「タッフィーＴＦ１１４１」は、膜厚１００μｍ、２５
℃環境下での透湿度（実測値）が１６０ｇ／ｍ²ｄａｙ
であり、上記「サイトップ」、「エレップコートＬＳＳ
−５２０」と比較すると透湿度は高い。しかし、以下の
ようにさらに防湿コーティング層２２を形成する場合な
どにはあまり問題なく用いることができる。

【００３５】図２に示すように、応力緩和コーティング
層２４と保護膜２０との間に、特に防湿性に優れたコー
ティング層（防湿コーティング層）２２を形成し、防湿
性の一層の向上を図っても良い。この防湿コーティング
層２２としては、例えばフッ素系防湿コーティング材で
ある「オプスターＪＥ４２００」（ＪＳＲ社製）などを
用いることができる。この「オプスターＪＥ４２００」
は、膜厚１００μｍ、２５℃環境下での透湿度（実測
値）が、１．８ｇ／ｍ²ｄａｙと非常に優れた防湿性を
示し（他のガスの透過度も低い）、また、ヤング率は
２．５ＭＰａである。さらに、この「オプスターＪＥ４
２００」などの防湿コーティング層２２はコーティング
材に対するぬれ性が良いため、本実施形態のように防湿
コーティング層２２上に形成する応力緩和コーティング
層２４の密着性を高めることができ、応力緩和コーティ
ング層２４の安定性を向上できる。なお、「オプスター
ＪＥ４２００」等のフッ素系防湿コーティング材は、薄
膜となるものもあるため、ハードコーティング層２６と
保護膜２０との間に形成しても、本来的には応力緩和機
能を持っていたとしても、その機能を単独で発揮するこ
とは少ない。但し、樹脂固形分濃度と形成方法しだいで
は、厚さを数μｍにする事も可能であり、この厚さにす
れば応力緩和性も十分発揮できる。もちろん応力緩和コ
ーティング層２４の一部として機能を発揮してもよい。

【００３６】以上説明したように応力緩和コーティング
層２４としては、応力緩和能力及び最低限の防湿性、ハ
ードコーティング層２６としては、機械的強度及びある
程度の防湿性があればよく、特に上述の材料に限定され
るものではない。しかし、本実施形態では、応力緩和コ
ーティング層２４の上にハードコーティング層２６を形
成するので、ハードコーティング層２６の塗布時に用い
る溶剤が下層の応力緩和コーティング層２４等を浸食し
ない材料であることが必要である。

【００３７】例えば、応力緩和コーティング層２４とし
て「エレップコートＬＳＳ−５２０」を用いた場合、ハ
ードコーティング層２６としては、「ＮＳＣ２０２
０」、「デソライト」、「ゾルガードＲＦ０８２２１」
「ＵＶＸ２５４０」等が望ましい。また、応力緩和コー
ティング層２４として「サイトップ」を用いた場合、ハ
ードコーティング層２６には、「ＮＳＣ２０２０」、
「デソライト」等を用いることができる。反対に、応力
緩和コーティング層２４として「タッフィーＴＦ１１４
１」を用いた場合、ハードコーティング層２６として、
「ＮＳＣ２０２０」、「ゾルガード」、「デソライト」
等はこれらの溶剤が「タッフィーＴＦ１１４１」を浸食
するので採用することができない。

【００３８】以上に挙げた各コーティング層の形成方法
は特に限定されないが、スピンキャスト法、ディップ
法、スプレイ法などを採用することができ、例えばスピ
ンキャスト法を採用することで膜厚の均一性よく成膜す
ることができる。

【００３９】なお、有機ＥＬ素子を覆って形成されてい
る保護膜２０は、既に説明したように有機ＥＬ素子を空
気中の水分や酸素などから保護するものであり、この保
護膜２０は、本発明のようにコーティング層で有機ＥＬ
素子を覆う構成において、このコーティング層形成時に
特に重要な役割を果たす。即ち、コーティング層の形成
時には有機ＥＬ素子は一旦外気に曝され、特に上述のよ
うなウエット処理によってコーティング層を形成する場
合、有機ＥＬ素子は水分の多い環境に曝される。従っ
て、コーティング層を形成する前に有機ＥＬ素子を保護
膜２０で覆っておくことで、水分や酸素などから有機Ｅ
Ｌ素子を遮蔽することを可能としている。

【００４０】また、以上においては、保護対象として有
機ＥＬ素子を例にあげて説明している。しかし有機ＥＬ
素子に限らず、本発明の実施形態に係る多層構造で多機
能のコーティング層は、デバイス機能層、例えばトラン
ジスタ能動層の材料として有機化合物材料を用いた有機
トランジスタなど、他の有機電子デバイスにおいても適
用でき、デバイス機能層の有機材料を水分や酸素などか
ら保護する必要の高い素子などのコーティング層として
用いることで、上記実施形態と同様に高い効果を発揮す
ることができる。

【００４１】

【実施例】以下、本発明の実施例１及び２と、比較例１
〜３について説明する。なお、各実施例及び比較例にお
いて用いた有機ＥＬ素子及びこれを覆う保護膜は同一で
ある。

【００４２】図３を参照して説明すると、有機ＥＬ素子
の素子部分はガラス基板１０上に、第１電極１２、正孔
注入層３２、正孔輸送層３４、有機発光層３６、電子注
入層１６を備えた第２電極１８をこの順に積層して構成
した。

【００４３】有機ＥＬ素子の構成は、より具体的には、
実施例１及び２及び比較例１〜３において、ガラス基板
１０上に、第１電極１２としてＩＴＯ（Indium Tin Oxi
de）を１５０ｎｍ、正孔注入層３２として銅フタロシア
ニン（ＣｕＰｃ）を１０ｎｍ、正孔輸送層３４としてト
リフェニルアミン４量体（ＴＰＴＥ）を５０ｎｍ、有機
発光層３６としてキノリノールアルミ錯体（Ａｌｑ₃）
を６０ｎｍ、電子注入層１６としてフッ化リチウム（Ｌ
ｉＦ）を０．５ｎｍ、第２電極１８としてアルミニウム
（Ａｌ）を１００ｎｍ形成した。なお、実施例１〜４、
比較例１及び２において、ＩＴＯは、ＩＴＯが予め形成
されているガラス基板を用いた。ＩＴＯ以外の各層は、
真空蒸着法により一貫して（ｉｎ−ｓｉｔｕ）形成し
た。また、保護膜２０として、緻密で水分及び酸素など
の遮蔽機能の高い膜として、プラズマＣＶＤ法により１
μｍの厚さのＳｉＮ膜を上記有機ＥＬ素子を覆って形成
した。

【００４４】［実施例１］実施例１では、以上のように
有機ＥＬ素子及びこれを覆う保護膜（ＳｉＮ膜）２０を
形成した後、さらに図３に示すように防湿コーティング
層２２、応力緩和コーティング層２４、ハードコーティ
ング層２６、防湿コーティング層２２をこの順に、全て
スピンキャスト法にて成膜した。

【００４５】まず、保護膜２０上に、防湿コーティング
層２２として、「オプスターＪＥ４２００」をスピンキ
ャスト法にて０．１μｍ塗布し、乾燥させた。次に、応
力緩和コーティング層２４として、「エレップコートＬ
ＳＳ−５２０」をスピンキャスト法にて１μｍ塗布し、
乾燥させた。さらに、ハードコーティング層２６として
は「ＮＳＣ−２０２０」をスピンキャスト法にて１μｍ
塗布し、硬化させた。最後に、最上層の防湿コーティン
グ層２２として「オプスターＪＥ４２００」をスピンキ
ャスト法にて０．１μｍ塗布し、乾燥させて試料を作製
した。

【００４６】［実施例２］実施例２でも、図３に示すよ
うに、ＳｉＮ保護膜２０上に、防湿コーティング層２
２、応力緩和コーティング層２４、ハードコーティング
層２６、防湿コーティング層２２をこの順に、全てスピ
ンキャスト法にて成膜した。上記実施例１と相違する点
は、ハードコーティング層２６として、「デソライトＺ
７５０１」をスピンキャスト法にて５μｍ塗布し、硬化
させて形成した点であり、他は共通する。

【００４７】［比較例１］比較例１では、図４に示すよ
うに、有機ＥＬ素子を覆うＳｉＮ保護膜２０の上に、ハ
ードコーティング材料である「ＮＳＣ−２０２０」をス
ピンキャスト法にて１μｍ形成して試料とした。

【００４８】［比較例２］比較例２では、図５に示すよ
うに、ＳｉＮ保護膜２０の上に、応力緩和機能のある上
記「エレップコートＬＳＳ−５２０」をスピンキャスト
法にて１μｍ成膜して試料とした。

【００４９】［比較例３］比較例３では、図６に示すよ
うに、ＳｉＮ保護膜２０の上に、応力緩和機能のある
「エレップコートＬＳＳ−５２０」をスピンキャスト法
にて１μｍ形成し、その上に防湿コーティング材である
「オプスターＪＥ４２００」をスピンキャスト法にて塗
布して試料とした。

【００５０】なお、実施例１及び２、比較例１〜３の試
料は、いずれも最後に１００℃・１時間のアニール処理
を行った。

【００５１】［評価］このようにして作製された実施例
１及び２の試料を、６５℃、湿度９５％（ＲＨ）の高温
・高湿耐久試験にかけたところ、３００時間経過しても
ダークスポットの増加は見られず、保護構造が十分機能
していることがわかった。また、表面摩耗試験を行った
ところ、ハードコーティング材塗布層によって保護され
防湿性能が低下することがなかった。そのため、続いて
高温・高湿耐久試験を行っても同じ効果が発現した。

【００５２】一方、保護膜２０をハードコーティング層
２６で直接覆った比較例１では、表面摩耗試験では特別
性能低下は見られなかった。しかし、応力緩和コーティ
ング層２４がないため、高温・高湿耐久試験の結果、Ｓ
ｉＮ膜２０及びハードコーティング層２６の両方にクラ
ックが入り、ダークスポットの増加が起きた。

【００５３】また、保護膜２０の上に応力緩和コーティ
ング層２４のみ形成した比較例２では、高温・高湿度耐
久試験を行ったところダークスポットなどの増加は無か
ったが、表面摩耗試験を行うと応力緩和コーティング層
２４及びＳｉＮ保護膜２０に傷が発生した。従って、表
面摩耗試験後に高温・高湿耐久試験を行ったところ、摩
耗試験で付いた傷に起因した防湿性能の低下が見られ、
続けて高温・高湿耐久試験の後にはダークスポットの増
加が発生した。

【００５４】比較例３においては、防湿コーティング材
である「オプスターＪＥ４２００」の溶媒であるメチル
イソブチルケトンによって応力緩和機能の高い「エレッ
プコートＬＳＳ−５２０」が侵食されるためにコーティ
ング層の積層構造自体を形成できなかった。

【００５５】以上の結果を下記表１

【表１】にまとめた。

【００５６】以上のように、ハードコーティング層単独
でも、応力緩和コーティング層単独でも、水分及び酸素
によって劣化しやすいという特性を持った有機ＥＬ素子
を高温高湿環境及び摩耗環境の両方から確実に保護する
ことはできないことがわかる。これに対し、本発明のよ
うに、ハードコーティング層と、有機ＥＬ素子との間
に、防湿性を備えた又は防湿コーティング層と積層され
た応力緩和コーティング層を設けることで、つまりハー
ドコーティング層と応力緩和コーティング層との積層構
造を採用することによって、相反する高温・高湿耐性と
摩耗耐性（機械的強度）の両方の機能を発揮することが
可能となっている。

【００５７】

【発明の効果】異なった機能を有するコーティング層を
積層することで、耐湿性，高温耐久性に加え、耐磨耗性
及び耐衝撃性と応力緩和性など、相反するような機能を
このコーティング層に持たせ、有機ＥＬ素子等の有機電
子デバイスを保護することができる。

【００５８】このような積層コーティング層を採用する
ことで、優れた耐環境性が実現され、例えば高温高湿環
境におかれ、かつ高い機械的強度が要求される車載用途
などにも本発明の有機ＥＬ素子等を採用することができ
る。また、コーティング材は比較的安価であり、有機Ｅ
Ｌ素子等の低コスト化も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子を保護
する構成の概略断面構造を示す図である。

【図２】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子を保護
する他の構成の概略断面構造を示す図である。

【図３】本発明の実施例１及び実施例２に係る有機Ｅ
Ｌ素子を保護する構成の概略断面構造を示す図である。

【図４】比較例１に係る有機ＥＬ素子を保護する構成
の概略断面構造を示す図である。

【図５】比較例２に係る有機ＥＬ素子を保護する構成
の概略断面構造を示す図である。

【図６】比較例３に係る有機ＥＬ素子を保護する構成
の概略断面構造を示す図である。

【符号の説明】

１０ガラス基板、１２第１電極、１６電子注入
層、１８第２電極、２０保護膜、２２防湿コーテ
ィング層、２４応力緩和コーティング層、２６ハード
コーティング層、３０有機化合物層、３２正孔注入
層、３４正孔輸送層、３６有機発光層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野田浩司愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者三浦篤志愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者藤川久喜愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者多賀康訓愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者城所敦愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機内 (72)発明者山本一郎愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機内 (72)発明者竹内万善愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機内 (72)発明者加藤祥文愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機内Ｆターム(参考） 3K007 AB08 AB11 AB12 AB13 AB14 AB18 BB02 DB03 FA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機電界発光素子において、電極間に少なくとも一層の有機化合物層を備えた素子領
域と、該素子領域を覆って形成された保護膜と、前記保護膜上に、少なくとも２層以上の機能の異なるコ
ーティング層が積層されていることを特徴とする有機電
界発光素子。
【請求項２】有機電子デバイスにおいて、有機化合物を含有するデバイス機能層を備えた素子領域
と、該素子領域を覆って形成された保護膜と、前記保護膜上に、少なくとも２層以上の機能の異なるコ
ーティング層が積層されていることを特徴とする有機電
子デバイス。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の有機電界
発光素子又は有機電子デバイスにおいて、前記コーティング層は、１層以上のハードコーティング
層と、前記保護膜と前記ハードコーティング層との層間
に形成された１層以上の応力緩和コーティング層とを含
むことを特徴とする有機電界発光素子又は有機電子デバ
イス。
【請求項４】請求項１〜請求項３のいずれか一つに記
載の有機電界発光素子又は有機電子デバイスにおいて、前記コーティング層は、少なくともハードコーティング
層を含み、前記保護膜と該ハードコーティング層の間には、ヤング
率が１ＧＰａ以下の１層以上のコーティング層を有する
ことを特徴とする有機電界発光素子又は有機電子デバイ
ス。
【請求項５】請求項１〜請求項３のいずれか一つに記
載の有機電界発光素子又は有機電子デバイスにおいて、前記ハードコーティング層は、ガラス上に形成した場合
の鉛筆引っかき値が６Ｈ以上であることを特徴とする有
機電界発光素子又は有機電子デバイス。
【請求項６】請求項１〜請求項５のいずれか一つに記
載の有機電界発光素子又は有機電子デバイスにおいて、前記コーティング層の形成時に下地となる前記保護膜又
は形成済みの下層のコーティング層は、上層の前記コー
ティング層の溶媒によって侵食されないことを特徴とす
る有機電界発光素子又は有機電子デバイス。
【請求項７】請求項１〜請求項６のいずれか一つに記
載の有機電界発光素子又は有機電子デバイスにおいて、前記応力緩和コーティング層の材料又は前記応力緩和コ
ーティング層と前記保護膜との層間に形成される防湿コ
ーティング層の材料は、１００μｍの膜厚で、２５℃の環境下での透湿度が、１
２ｇ／ｍ²ｄａｙ以下の防水機能を備えることを特徴と
する有機電界発光素子又は有機電子デバイス。
【請求項８】請求項３〜請求項７のいずれか一つに記
載の有機電界発光素子又は有機電子デバイスにおいて、前記応力緩和コーティング層の材料、又は前記応力緩和
コーティング層と前記保護膜との層間に形成される防湿
コーティング層の材料は、ブチルゴム系材料又はフッ素
系材料のいずれか又はこれらの組み合わせであり、前記ハードコーティング層の材料は、アクリル系材料、
シリコーン系材料又はアクリルシリコーンハイブリッド
系材料のいずれか又はこれらの組み合わせであることを
特徴とする有機電界発光素子又は有機電子デバイス。