JP2006305752A - Gas barrier film, resin base material for organic electroluminescence and organic electroluminescence element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、新規の積層構造を有するガスバリア性フィルムと、それを用いた有機エレクトロルミネッセンス用樹脂基材及び有機エレクトロルミネッセンス素子に関するものである。 The present invention relates to a gas barrier film having a novel laminated structure, an organic electroluminescence resin substrate using the same, and an organic electroluminescence element.
従来より、プラスチック基板やフィルムの表面に酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化珪素等の金属酸化物の薄膜を形成したガスバリア性フィルムは、水蒸気や酸素等の各種ガスの遮断を必要とする物品の包装、食品や工業用品及び医薬品等の変質を防止するための包装用途に広く用いられている。また、包装用途以外にも液晶表示素子、太陽電池、有機エレクトロルミネッセンス(EL)基板等で使用されている。 Conventionally, a gas barrier film in which a thin film of metal oxide such as aluminum oxide, magnesium oxide, silicon oxide or the like is formed on the surface of a plastic substrate or film is a packaging of articles that require blocking of various gases such as water vapor and oxygen, Widely used in packaging applications to prevent the deterioration of food, industrial products and pharmaceuticals. In addition to packaging applications, it is used in liquid crystal display elements, solar cells, organic electroluminescence (EL) substrates, and the like.
この様な分野での包装材料としてアルミ箔等が広く用いられているが、使用後の廃棄処理が問題となっているほか、基本的には不透明であり、外から内容物を確認することができないという課題を抱えており、更に、ディスプレイ材料では透明性が求められており、全く適用することができない。 Aluminum foil is widely used as a packaging material in such fields, but disposal after use has become a problem, and it is basically opaque and the contents can be confirmed from the outside. In addition, the display material is required to be transparent and cannot be applied at all.
一方、ポリ塩化ビニリデン樹脂や塩化ビニリデンと他のポリマーとの共重合体樹脂からなる樹脂フィルム、あるいはこれらの塩化ビニリデン系樹脂をポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂にコーティングしてガスバリア性を付与した材料が、特に包装材料として広く用いられているが、焼却処理過程で塩素系ガスが発生するため、環境保護の観点から現在問題となっており、更にガスバリア性が必ずしも充分ではなく、高度なバリア性が求められる分野へ適用することができない。 On the other hand, a resin film made of polyvinylidene chloride resin, a copolymer resin of vinylidene chloride and other polymers, or a material provided with gas barrier properties by coating these vinylidene chloride resins on polypropylene resin, polyester resin, or polyamide resin However, it is widely used as a packaging material. However, since chlorine gas is generated during the incineration process, it is a problem from the viewpoint of environmental protection. Can not be applied to the field where is required.
特に、液晶表示素子、有機エレクトロルミネッセンス(以下、有機ELと略記する)素子などへの応用が進んでいる透明樹脂フィルムには、近年、軽量化、大型化という要求に加え、長期信頼性や形状の自由度が高いこと、曲面表示が可能であること等の高度な要求が加わり、重く割れやすく大面積化が困難なガラス基板に代わって透明プラスチック等のフィルム基材が採用され始めている。例えば、特開平2−251429号公報や特開平6−124785号公報には、有機エレクトロルミネッセンス素子の基板として、高分子フィルムを用いた例が開示されている。 In particular, transparent resin films, which have been applied to liquid crystal display elements, organic electroluminescence (hereinafter abbreviated as organic EL) elements, etc., have recently been required to be lighter and larger, and have long-term reliability and shape. In addition to the high demands such as high degree of freedom and the ability to display curved surfaces, film base materials such as transparent plastics have begun to be used in place of glass substrates that are heavy and easily broken. For example, JP-A-2-251429 and JP-A-6-124785 disclose examples using a polymer film as a substrate of an organic electroluminescence element.
しかしながら、透明プラスチック等のフィルム基材はガラスに対しガスバリア性が劣るという問題がある。例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子の基板として用いた場合、ガスバリア性が劣る基材を用いると、水蒸気や空気が浸透して有機膜が劣化し、発光特性あるいは耐久性等を損なう要因となる。また、電子デバイス用基板として高分子基板を用いた場合には、酸素が高分子基板を透過して電子デバイス内に浸透、拡散し、デバイスを劣化させてしまうことや、電子デバイス内で求められる真空度を維持できないといった問題を引き起こす。 However, a film substrate such as a transparent plastic has a problem that the gas barrier property is inferior to glass. For example, when used as a substrate of an organic electroluminescence element, if a base material with poor gas barrier properties is used, water vapor or air permeates and the organic film deteriorates, which becomes a factor that impairs light emission characteristics or durability. In addition, when a polymer substrate is used as a substrate for an electronic device, oxygen permeates the polymer substrate and permeates and diffuses into the electronic device, which deteriorates the device or is required in the electronic device. This causes a problem that the degree of vacuum cannot be maintained.
この様な問題を解決するためにフィルム基板上に金属酸化物薄膜を形成してガスバリア性フィルム基材とすることが知られている。包装材や液晶表示素子に使用されるガスバリア性フィルムとしてはプラスチックフィルム上に酸化珪素を蒸着したもの(例えば、特許文献1参照。)や酸化アルミニウムを蒸着したもの(例えば、特許文献2参照。)が知られており、いずれも2g/m2/day程度の水蒸気バリア性、あるいは2ml/m2/day程度の酸素透過性を有するにすぎないのが現状である。近年では、さらなるガスバリア性が要求される有機ELディスプレイや、液晶ディスプレイの大型化、高精細ディスプレイ等の開発により、フィルム基板へのガスバリア性能について水蒸気バリアで10-3g/m2/day程度まで要求が上がってきている。 In order to solve such problems, it is known to form a metal oxide thin film on a film substrate to form a gas barrier film substrate. As a gas barrier film used for a packaging material or a liquid crystal display element, a film obtained by vapor-depositing silicon oxide on a plastic film (for example, see Patent Document 1) or a film obtained by vapor-depositing aluminum oxide (for example, see Patent Document 2). These are currently known to have water vapor barrier properties of about 2 g / m 2 / day or oxygen permeability of about 2 ml / m 2 / day. In recent years, due to the development of organic EL displays that require further gas barrier properties, large-sized liquid crystal displays, high-definition displays, etc., the gas barrier performance for film substrates is about 10 -3 g / m 2 / day for water vapor barriers. Requests are rising.
これら高い水蒸気遮断性の要望に応える方法の1つとして、緻密なセラミック層と、柔軟性を有し、外部からの衝撃を緩和するポリマー層とを交互に繰り返し積層した構成のガスバリア性フィルムが提案されている(例えば、特許文献3参照。)。しかしながら、セラミック層とポリマー層とでは、一般に組成が異なるため、それぞれの接触界面部での密着性が劣化し、膜剥離等の品質劣化を引き起こすことがある。特に、この密着性の劣化は、高温高湿等の過酷な環境下や紫外線の照射を長期間にわたり受けた際に顕著に現れ、早急な改良が求められている。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、不純物粒子の混入がなく、非常に安定した製造を可能とし、かつ過酷な環境下で保存されても密着性に優れ、良好な透明性、ガスバリア耐性を備えたガスバリア性フィルムと、それを用いた有機エレクトロルミネッセンス用樹脂基材及び有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is that there is no mixing of impurity particles, enables very stable production, and has excellent adhesion even when stored in a harsh environment. Another object of the present invention is to provide a gas barrier film having excellent transparency and gas barrier resistance, a resin substrate for organic electroluminescence and an organic electroluminescence element using the same.
本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。 The above object of the present invention is achieved by the following configurations.
(請求項1)
樹脂フィルム上に少なくとも1層のセラミック膜を有するガスバリア性フィルムにおいて、該樹脂フィルムと該セラミック膜との間に密着膜を有し、該セラミック膜上に保護膜を有し、該セラミック膜、該密着膜及び保護膜が同一組成物を含有していることを特徴とするガスバリア性フィルム。
(Claim 1)
In the gas barrier film having at least one ceramic film on the resin film, the adhesive film is provided between the resin film and the ceramic film, the protective film is provided on the ceramic film, the ceramic film, A gas barrier film, wherein the adhesion film and the protective film contain the same composition.
(請求項2)
前記セラミック膜の密度は、該密着膜及び保護膜のそれぞれの密度よりも高いことを特徴とする請求項1記載のガスバリア性フィルム。
(Claim 2)
The gas barrier film according to claim 1, wherein the density of the ceramic film is higher than the density of each of the adhesion film and the protective film.
(請求項3)
前記密着膜、前記セラミック膜及び前記保護膜を構成する物質が、酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化珪素、酸化アルミナ及びそれらの混合物から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1または2に記載のガスバリア性フィルム。
(Claim 3)
The material constituting the adhesion film, the ceramic film, and the protective film is at least one selected from silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride, alumina oxide, and a mixture thereof. 2. The gas barrier film according to 2.
(請求項4)
前記保護膜上に凹凸形状を有する膜を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のガスバリア性フィルム。
(Claim 4)
The gas barrier film according to claim 1, further comprising a film having an uneven shape on the protective film.
(請求項5)
請求項1〜4のいずれか1項に記載のガスバリア性フィルム上に、湿式コーティング法で形成されたゾルゲル反応で造膜する屈折率が1.9以上、2.1以下の高屈折率膜を有し、更にその上に透明導電膜を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス用樹脂基材。
(Claim 5)
A high refractive index film having a refractive index of 1.9 or more and 2.1 or less formed on the gas barrier film according to any one of claims 1 to 4 by a sol-gel reaction formed by a wet coating method. And a resin substrate for organic electroluminescence, further comprising a transparent conductive film thereon.
(請求項6)
請求項5に記載の有機エレクトロルミネッセンス用樹脂基材上に、燐光発光有機エレクトロルミネッセンス材料及び陰極となる金属膜を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
(Claim 6)
An organic electroluminescence device comprising a phosphorescent organic electroluminescence material and a metal film serving as a cathode on the organic electroluminescence resin substrate according to claim 5.
本発明によれば、不純物粒子の混入がなく、非常に安定した製造を可能とし、かつ過酷な環境下で保存されても密着性に優れ、良好な透明性、ガスバリア耐性を備えたガスバリア性フィルムと、それを用いた有機エレクトロルミネッセンス用樹脂基材及び有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができる。 According to the present invention, a gas barrier film that does not contain impurity particles, enables extremely stable production, has excellent adhesion even when stored in a harsh environment, and has good transparency and gas barrier resistance. And the organic electroluminescent resin base material and organic electroluminescent element using the same can be provided.
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail.
本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、樹脂フィルム上に少なくとも1層のセラミック膜を有するガスバリア性フィルムにおいて、該樹脂フィルムと該セラミック膜との間に密着膜を有し、該セラミック膜上に保護膜を有し、該セラミック膜、該密着膜及び保護膜が同一組成物を含有していることを特徴とするガスバリア性フィルムにより、不純物粒子の混入がなく、非常に安定した製造を可能とし、かつ過酷な環境下で保存されても密着性に優れ、良好な透明性、ガスバリア耐性を備えたガスバリア性フィルムを得ることを見出し、本発明に至った次第である。 As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventors have an adhesive film between the resin film and the ceramic film in the gas barrier film having at least one ceramic film on the resin film, A gas barrier film characterized by having a protective film on the ceramic film, and the ceramic film, the adhesion film, and the protective film contain the same composition, so that no impurity particles are mixed in and the film is very stable. As a result, the present inventors have found that a gas barrier film having excellent adhesion and good transparency and gas barrier resistance can be obtained even when stored in a harsh environment.
更に、上記で規定する構成に加えて、ラミック膜の密度を、その上下に位置する密着膜及び保護膜のそれぞれの密度よりも高く設定すること、本発明に係る密着膜、セラミック膜及び保護膜を構成する物質が、酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化珪素、酸化アルミナ及びそれらの混合物から選ばれる少なくとも1種であることにより、本発明の上記目的効果がより一層発揮されることを見出したものである。 Furthermore, in addition to the structure specified above, the density of the laminating film is set to be higher than the densities of the adhesion film and the protection film positioned above and below, respectively, the adhesion film, the ceramic film and the protection film according to the present invention. It has been found that the above-mentioned object effect of the present invention can be further exerted by the fact that the substance constituting the material is at least one selected from silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride, alumina oxide and mixtures thereof. It is.
以下、本発明の詳細について説明する。 Details of the present invention will be described below.
本発明のガスバリア性フィルムにおいては、樹脂フィルム上に少なくとも1層のセラミック膜を有するガスバリア性フィルムにおいて、該樹脂フィルムと該セラミック膜との間に密着膜を有し、該セラミック膜上に保護膜を有し、該セラミック膜、該密着膜及び保護膜が同一組成物を含有していることを特徴とする。本発明でいう同一組成物とは、各膜を構成している物質の70%以上が同一の化合物より構成されていることを意味し、好ましくは80%以上である。 In the gas barrier film of the present invention, in the gas barrier film having at least one ceramic film on the resin film, an adhesive film is provided between the resin film and the ceramic film, and a protective film is formed on the ceramic film. And the ceramic film, the adhesion film and the protective film contain the same composition. The same composition as used in the field of this invention means that 70% or more of the substance which comprises each film | membrane is comprised from the same compound, Preferably it is 80% or more.
本発明のガスバリア性フィルムにおいては、樹脂フィルム上に密着膜、セラミック膜及び保護膜を形成する方法としては、スプレー法、スピンコート法、スパッタリング法、イオンアシスト法、後述するプラズマCVD法、後述する大気圧または大気圧近傍の圧力下でのプラズマCVD法等を適用して形成することができる。 In the gas barrier film of the present invention, as a method for forming an adhesion film, a ceramic film and a protective film on a resin film, a spray method, a spin coating method, a sputtering method, an ion assist method, a plasma CVD method which will be described later, and a plasma CVD method which will be described later will be described. It can be formed by applying a plasma CVD method or the like under atmospheric pressure or a pressure near atmospheric pressure.
しかしながら、スプレー法やスピンコート法等の湿式法では、分子レベル(nmレベル)の平滑性を得ることが難しく、また溶剤を使用するため、本発明で適用する樹脂フィルムにおいては、使用可能な基材または溶剤が限定されるという欠点がある。そこで、本発明においては、プラズマCVD法等で形成されたものであることが好ましく、特に大気圧プラズマCVD法は、減圧チャンバー等が不要で、高速製膜ができ生産性の高い製膜方法である点から好ましい。上記密着膜、セラミック膜及び保護膜を大気圧プラズマCVD法で形成することにより、均一かつ表面の平滑性を有する膜を比較的容易に形成することが可能となるからである。尚、プラズマCVD法の各薄膜の形成条件の詳細については、後述する。 However, it is difficult to obtain molecular level (nm level) smoothness by a wet method such as a spray method or a spin coat method, and a solvent is used. There is a disadvantage that the material or solvent is limited. Therefore, in the present invention, it is preferable that the film is formed by a plasma CVD method or the like. In particular, the atmospheric pressure plasma CVD method does not require a decompression chamber or the like, and can be formed at a high speed and with high productivity. It is preferable from a certain point. This is because by forming the adhesion film, the ceramic film, and the protective film by the atmospheric pressure plasma CVD method, it is possible to relatively easily form a film having a uniform and smooth surface. Details of the conditions for forming each thin film by the plasma CVD method will be described later.
上記のようなプラズマCVD法、あるいは大気圧プラズマCVD法による薄膜形成においては、薄膜形成ガスがは、主に、薄膜を形成するための原料ガス、該原料ガスを分解して薄膜形成化合物を得るための分解ガス及びプラズマ状態とするための放電ガスとから構成されている。従来の方法では、複数の薄層を積層しながら形成する場合には、各薄層を形成する際には、組成の異なる原料ガス等を含む各薄膜形成ガスを用いて、薄膜形成ガスを順次交換しながら、同一のプラズマ放電発生装置を用いて積層体の形成を行っていたが、この方法では、所望の薄膜を形成する際に、その前で薄膜形成を行った原料ガス等の残留によるコンタミあるいは装置壁面等に付着した不純物粒子等による異種組成粒子の混入により、均質性の高い薄膜を形成する上で、大きな障害となっていた。 In the thin film formation by the plasma CVD method or the atmospheric pressure plasma CVD method as described above, the thin film forming gas is mainly a raw material gas for forming a thin film, and a thin film forming compound is obtained by decomposing the raw material gas. And a discharge gas for producing a plasma state. In the conventional method, when forming a plurality of thin layers while laminating, when forming each thin layer, the thin film forming gas is sequentially used by using each thin film forming gas containing a raw material gas having a different composition. While the laminated body was formed using the same plasma discharge generator while exchanging, in this method, when a desired thin film was formed, it was caused by the residual of the source gas etc. on which the thin film was formed before that. Contamination or mixing of different kinds of composition particles such as impurity particles adhering to the wall of the apparatus has been a major obstacle in forming a highly homogeneous thin film.
本発明では、上記課題に対し、樹脂フィルム上に密着膜、セラミック膜及び保護膜を形成する際に、密着膜、セラミック膜及び保護膜を、同一組成物から構成することを特徴としており、例えば、上述のプラズマCVD法、あるいは大気圧プラズマCVD法による薄膜形成において、同一組成物から構成されている各膜の薄膜形成ガスを用いることが好ましく、この結果、不純物粒子の混入がなく、非常に安定した製造を可能とし、かつ過酷な環境下で保存されても密着性に優れ、良好な透明性、ガスバリア耐性を備えたガスバリア性フィルムを得ることができる。 In the present invention, for forming the adhesion film, the ceramic film, and the protective film on the resin film, the adhesion film, the ceramic film, and the protective film are composed of the same composition. In the above-mentioned plasma CVD method or thin film formation by atmospheric pressure plasma CVD method, it is preferable to use a thin film forming gas for each film made of the same composition. A gas barrier film that enables stable production and has excellent adhesion even when stored in a harsh environment, and has good transparency and gas barrier resistance can be obtained.
本発明のガスバリア性フィルムにおいて、同一組成物から構成されている薄膜形成ガスを用いて、所望の構成からなる密着膜、セラミック膜及び保護膜を形成する方法としては、特に制限はないが、最適な原材料を選択すると共に、原料ガス、分解ガス及び放電ガスの組成比、プラズマ放電発生装置への薄膜形成ガスの供給速度、あるいはプラズマ放電処理時の出力条件等を適宜選択することが好ましい。 In the gas barrier film of the present invention, there is no particular limitation as a method for forming an adhesion film, a ceramic film and a protective film having a desired structure using a thin film forming gas composed of the same composition, but it is optimal. It is preferable to select appropriate raw materials, and appropriately select the composition ratio of the raw material gas, the decomposition gas and the discharge gas, the supply rate of the thin film forming gas to the plasma discharge generator, or the output conditions during the plasma discharge treatment.
同一組成物から構成される本発明に係る密着膜、セラミック膜及び保護膜において、薄膜間の分離、あるいは確認方法としては、例えば、各薄層間での密度差、原料化合物の含有量差、各薄膜の硬度差、あるいは密度に関連する炭素含有量差等を測定することにより、密着膜、セラミック膜、保護膜の分離を行うことができる。 In the adhesion film, ceramic film and protective film according to the present invention composed of the same composition, separation between thin films, or as a confirmation method, for example, density difference between each thin layer, content difference of raw material compounds, The adhesion film, the ceramic film, and the protective film can be separated by measuring the hardness difference of each thin film or the carbon content difference related to the density.
本発明のガスバリア性フィルムにおいては、セラミック膜の密度を、その上下に位置する密着膜及び保護膜のそれぞれの密度よりも高く設定することが、本発明の目的効果をいかんなく発揮できる観点から好ましい。 In the gas barrier film of the present invention, it is preferable from the viewpoint that the density of the ceramic film is set to be higher than the densities of the adhesion film and the protective film positioned above and below the ceramic film, so that the objective effects of the present invention can be exhibited. .
本発明で規定する各構成層の密度は、公知の分析手段を用いて求めることができ、本発明においては、X線反射率法により求めた値を用いている。 The density of each constituent layer defined in the present invention can be determined using a known analysis means. In the present invention, the value determined by the X-ray reflectivity method is used.
X線反射率法の概要は、X線回折ハンドブック 151ページ(理学電機株式会社編 2000年 国際文献印刷社)や化学工業1999年1月No.22を参照して行うことができる。 The outline of the X-ray reflectivity method is described in page 151 of the X-ray diffraction handbook (Science Electric Co., Ltd., 2000, International Literature Printing Co., Ltd.) 22 can be performed.
本発明に有用な測定方法の具体例を以下に示す。 Specific examples of measurement methods useful in the present invention are shown below.
測定装置としては、マックサイエンス社製MXP21を用いて行う。X線源のターゲットには銅を用い、42kV、500mAで作動させる。インシデントモノクロメータには多層膜パラボラミラーを用いる。入射スリットは0.05mm×5mm、受光スリットは0.03mm×20mmを用いる。2θ/θスキャン方式で0から5°をステップ幅0.005°、1ステップ10秒のFT法にて測定を行う。得られた反射率曲線に対し、マックサイエンス社製Reflectivity Analysis Program Ver.1を用いてカーブフィティングを行い、実測値とフッティングカーブの残差平方和が最小になるように各パラメータを求める。各パラメータから各積層膜の厚さ及び密度を求めることができる。本発明における各積層膜の膜厚評価も上記X線反射率測定より求めることができる。 The measurement is performed using MXP21 manufactured by Mac Science. Copper is used as the target of the X-ray source and it is operated at 42 kV and 500 mA. A multilayer parabolic mirror is used for the incident monochromator. The incident slit is 0.05 mm × 5 mm, and the light receiving slit is 0.03 mm × 20 mm. Measurement is performed by the FT method with a step width of 0.005 ° and a step of 10 seconds from 0 to 5 ° in the 2θ / θ scan method. With respect to the obtained reflectance curve, Reflectivity Analysis Program Ver. Curve fitting is performed using 1 and each parameter is obtained so that the residual sum of squares of the actually measured value and the footing curve is minimized. The thickness and density of each laminated film can be obtained from each parameter. The film thickness evaluation of each laminated film in the present invention can also be obtained from the above X-ray reflectivity measurement.
また、本発明のガスバリア性フィルムにおいては、低密度膜は高炭素含有膜と相関を持ち、また高密度膜は低炭素含有膜と相関を持つため、上記説明した密度差の他に、炭素含有量差により、各層の境界部を確認することができる。 In the gas barrier film of the present invention, the low-density film has a correlation with the high-carbon-containing film, and the high-density film has a correlation with the low-carbon-containing film. The boundary of each layer can be confirmed by the amount difference.
本発明において、各薄膜の炭素含有量は、公知の分析手段を用いて求めることができる。 In the present invention, the carbon content of each thin film can be determined using known analysis means.
本発明において炭素含有率を示す原子数濃度とは、下記のXPS法によって算出されるもので、以下に定義される。 In the present invention, the atomic number concentration indicating the carbon content is calculated by the following XPS method and is defined below.
原子数濃度%(atomic concentration)=炭素原子の個数/全原子の個数×100
XPS表面分析装置は、本発明では、VGサイエンティフィックス社製ESCALAB−200Rを用いた。具体的には、X線アノードにはMgを用い、出力600W(加速電圧15kV、エミッション電流40mA)で測定した。エネルギー分解能は、清浄なAg3d5/2ピークの半値幅で規定したとき、1.5eV〜1.7eVとなるように設定した。
Atomic concentration% = number of carbon atoms / number of all atoms × 100
In the present invention, the XPS surface analyzer used ESCALAB-200R manufactured by VG Scientific. Specifically, Mg was used for the X-ray anode, and measurement was performed at an output of 600 W (acceleration voltage: 15 kV, emission current: 40 mA). The energy resolution was set to be 1.5 eV to 1.7 eV when defined by the half width of a clean Ag3d5 / 2 peak.
測定としては、先ず、結合エネルギ0eV〜1100eVの範囲を、データ取り込み間隔1.0eVで測定し、いかなる元素が検出されるかを求めた。 As a measurement, first, the range of the binding energy of 0 eV to 1100 eV was measured at a data acquisition interval of 1.0 eV to determine what elements were detected.
次に、検出された、エッチングイオン種を除く全ての元素について、データの取り込み間隔を0.2eVとして、その最大強度を与える光電子ピークについてナロースキャンをおこない、各元素のスペクトルを測定した。 Next, with respect to all the detected elements except the etching ion species, the data acquisition interval was set to 0.2 eV, and the photoelectron peak giving the maximum intensity was subjected to narrow scan, and the spectrum of each element was measured.
得られたスペクトルは、測定装置、あるいは、コンピュータの違いによる含有率算出結果の違いを生じせしめなくするために、VAMAS−SCA−JAPAN製のCOMMON DATA PROCESSING SYSTEM (Ver.2.3以降が好ましい)上に転送した後、同ソフトで処理をおこない、各分析ターゲットの元素(炭素、酸素、ケイ素、チタン等)の含有率の値を原子数濃度(atomic concentration:at%)として求めた。 The obtained spectrum is COMMON DATA PROCESSING SYSTEM (Ver. 2.3 or later is preferable) manufactured by VAMAS-SCA-JAPAN in order not to cause a difference in the content calculation result due to a difference in measuring apparatus or computer. After being transferred to the top, the processing was performed with the same software, and the content value of each analysis target element (carbon, oxygen, silicon, titanium, etc.) was determined as the atomic concentration (at%).
定量処理をおこなう前に、各元素についてCount Scaleのキャリブレーションをおこない、5ポイントのスムージング処理をおこなった。定量処理では、バックグラウンドを除去したピークエリア強度(cps*eV)を用いた。バックグラウンド処理には、Shirleyによる方法を用いた。また、Shirley法については、D.A.Shirley,Phys.Rev.,B5,4709(1972)を参考にすることができる。 Before performing the quantitative process, a calibration of the Scale Scale was performed for each element, and a 5-point smoothing process was performed. In the quantitative process, the peak area intensity (cps * eV) from which the background was removed was used. For the background treatment, the method by Shirley was used. For the Shirley method, see D.C. A. Shirley, Phys. Rev. , B5, 4709 (1972).
次いで、本発明のガスバリア性フィルムの構成要素に次いで説明する。 Next, components of the gas barrier film of the present invention will be described next.
《密着膜、セラミック膜及び保護膜》
はじめに、本発明に係る密着膜、セラミック膜及び保護膜(以下、総称してガスバリア層という)について説明する。
<< Adhesion film, ceramic film and protective film >>
First, an adhesion film, a ceramic film, and a protective film (hereinafter collectively referred to as a gas barrier layer) according to the present invention will be described.
本発明のガスバリア性フィルムにおいては、樹脂フィルム上に少なくとも1層のセラミック膜を有し、樹脂フィルムとセラミック膜との間に密着膜を有し、セラミック膜上に保護膜を有する構成である。 The gas barrier film of the present invention has a structure in which at least one ceramic film is provided on the resin film, an adhesion film is provided between the resin film and the ceramic film, and a protective film is provided on the ceramic film.
本発明に係るガスバリア層は、それぞれの薄膜が酸素及び水蒸気の透過を阻止する層であれば、その組成等は特に限定されるものではない。本発明に係るガスバリア層を構成する材料として具体的には、無機酸化物が好ましく、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化窒化珪素、酸化窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ等を挙げることができる。また、本発明におけるガスバリア層の厚さは、用いられる材料の種類、構成により最適条件が異なり、適宜選択されるが、1〜1000nmの範囲内であることが好ましい。ガスバリア層の厚さが、上記の範囲より薄い場合には、均一な膜が得られず、ガスに対するバリア性を得ることが困難であるからである。また、ガスバリア層の厚さが上記の範囲より厚い場合には、ガスバリア性フィルムにフレキシビリティを保持させることが困難であり、成膜後に折り曲げ、引っ張り等の外的要因により、ガスバリア性フィルムに亀裂が生じる等のおそれがあるからである。 The composition of the gas barrier layer according to the present invention is not particularly limited as long as each thin film prevents oxygen and water vapor from permeating. Specifically, the material constituting the gas barrier layer according to the present invention is preferably an inorganic oxide, and examples include silicon oxide, aluminum oxide, silicon oxynitride, aluminum oxynitride, magnesium oxide, zinc oxide, indium oxide, and tin oxide. be able to. Further, the thickness of the gas barrier layer in the present invention is appropriately selected depending on the type and configuration of the material used, and is suitably selected, but is preferably in the range of 1 to 1000 nm. This is because if the thickness of the gas barrier layer is thinner than the above range, a uniform film cannot be obtained and it is difficult to obtain a barrier property against gas. In addition, when the thickness of the gas barrier layer is larger than the above range, it is difficult to maintain the flexibility of the gas barrier film, and the gas barrier film cracks due to external factors such as bending and pulling after film formation. This is because there is a risk of occurrence.
本発明に係るガスバリア層は、原材料をスプレー法、スピンコート法、スパッタリング法、イオンアシスト法、プラズマCVD法、大気圧または大気圧近傍の圧力下でのプラズマCVD法等を適用して形成することができるが、好ましくは大気圧プラズマCVD法で形成することが、均一かつ表面の平滑性を有する膜を比較的容易に形成することができる観点から好ましい。 The gas barrier layer according to the present invention is formed by applying a raw material using a spray method, a spin coating method, a sputtering method, an ion assist method, a plasma CVD method, a plasma CVD method under a pressure near atmospheric pressure or the like. However, it is preferable to form by an atmospheric pressure plasma CVD method from the viewpoint that a uniform and smooth surface film can be formed relatively easily.
プラズマCVD法、大気圧または大気圧近傍の圧力下でのプラズマCVD法により得られるガスバリア層は、原材料(原料ともいう)である有機金属化合物、分解ガス、分解温度、投入電力などの条件を選ぶことで、金属炭化物、金属窒化物、金属酸化物、金属硫化物、金属ハロゲン化物、またこれらの混合物(金属酸窒化物、金属酸化ハロゲン化物、金属窒化炭化物など)も作り分けることができるため好ましい。 The gas barrier layer obtained by the plasma CVD method, or the plasma CVD method under atmospheric pressure or near atmospheric pressure, selects the conditions such as the organometallic compound, decomposition gas, decomposition temperature, and input power that are raw materials (also referred to as raw materials) Therefore, metal carbides, metal nitrides, metal oxides, metal sulfides, metal halides, and mixtures thereof (metal oxynitrides, metal oxide halides, metal nitride carbides, etc.) can be formed separately, which is preferable. .
例えば、珪素化合物を原料化合物として用い、分解ガスに酸素を用いれば、珪素酸化物が生成する。また、亜鉛化合物を原料化合物として用い、分解ガスに二硫化炭素を用いれば、硫化亜鉛が生成する。これはプラズマ空間内では非常に活性な荷電粒子・活性ラジカルが高密度で存在するため、プラズマ空間内では多段階の化学反応が非常に高速に促進され、プラズマ空間内に存在する元素は熱力学的に安定な化合物へと非常な短時間で変換されるためである。 For example, when a silicon compound is used as a raw material compound and oxygen is used as a decomposition gas, silicon oxide is generated. Moreover, if a zinc compound is used as a raw material compound and carbon disulfide is used as the cracking gas, zinc sulfide is generated. This is because highly active charged particles and active radicals exist in the plasma space at a high density, so that multistage chemical reactions are accelerated at high speed in the plasma space, and the elements present in the plasma space are thermodynamic. This is because it is converted into an extremely stable compound in a very short time.
このような無機物の原料としては、典型または遷移金属元素を有していれば、常温常圧下で気体、液体、固体いずれの状態であっても構わない。気体の場合にはそのまま放電空間に導入できるが、液体、固体の場合は、加熱、バブリング、減圧、超音波照射等の手段により気化させて使用する。又、溶媒によって希釈して使用してもよく、溶媒は、メタノール,エタノール,n−ヘキサンなどの有機溶媒及びこれらの混合溶媒が使用できる。尚、これらの希釈溶媒は、プラズマ放電処理中において、分子状、原子状に分解されるため、影響は殆ど無視することができる。 As such an inorganic material, as long as it has a typical or transition metal element, it may be in a gas, liquid, or solid state at normal temperature and pressure. In the case of gas, it can be introduced into the discharge space as it is, but in the case of liquid or solid, it is used after being vaporized by means such as heating, bubbling, decompression or ultrasonic irradiation. Moreover, you may dilute and use with a solvent and organic solvents, such as methanol, ethanol, n-hexane, and these mixed solvents can be used for a solvent. Since these diluted solvents are decomposed into molecular and atomic forms during the plasma discharge treatment, the influence can be almost ignored.
このような有機金属化合物としては、
ケイ素化合物として、シラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラn−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラn−ブトキシシラン、テトラt−ブトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、(3,3,3−トリフルオロプロピル)トリメトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシラン、ビス(ジメチルアミノ)メチルビニルシラン、ビス(エチルアミノ)ジメチルシラン、N,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド、ビス(トリメチルシリル)カルボジイミド、ジエチルアミノトリメチルシラン、ジメチルアミノジメチルシラン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルシクロトリシラザン、ヘプタメチルジシラザン、ノナメチルトリシラザン、オクタメチルシクロテトラシラザン、テトラキスジメチルアミノシラン、テトライソシアナートシラン、テトラメチルジシラザン、トリス(ジメチルアミノ)シラン、トリエトキシフルオロシラン、アリルジメチルシラン、アリルトリメチルシラン、ベンジルトリメチルシラン、ビス(トリメチルシリル)アセチレン、1,4−ビストリメチルシリル−1,3−ブタジイン、ジ−t−ブチルシラン、1,3−ジシラブタン、ビス(トリメチルシリル)メタン、シクロペンタジエニルトリメチルシラン、フェニルジメチルシラン、フェニルトリメチルシラン、プロパルギルトリメチルシラン、テトラメチルシラン、トリメチルシリルアセチレン、1−(トリメチルシリル)−1−プロピン、トリス(トリメチルシリル)メタン、トリス(トリメチルシリル)シラン、ビニルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、テトラメチルシクロテトラシロキサン、ヘキサメチルシクロテトラシロキサン、Mシリケート51等が挙げられる。
As such an organometallic compound,
As silicon compounds, silane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra n-propoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra n-butoxysilane, tetrat-butoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diethyldimethoxysilane, Diphenyldimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, (3,3,3-trifluoropropyl) trimethoxysilane, hexamethyldisiloxane, bis (dimethylamino) dimethylsilane, bis (dimethyl Amino) methylvinylsilane, bis (ethylamino) dimethylsilane, N, O-bis (trimethylsilyl) acetamide, bis (trimethylsilyl) carbodiimide, diethylaminoto Methylsilane, dimethylaminodimethylsilane, hexamethyldisilazane, hexamethylcyclotrisilazane, heptamethyldisilazane, nonamethyltrisilazane, octamethylcyclotetrasilazane, tetrakisdimethylaminosilane, tetraisocyanatosilane, tetramethyldisilazane, tris ( Dimethylamino) silane, triethoxyfluorosilane, allyldimethylsilane, allyltrimethylsilane, benzyltrimethylsilane, bis (trimethylsilyl) acetylene, 1,4-bistrimethylsilyl-1,3-butadiyne, di-t-butylsilane, 1,3 -Disilabutane, bis (trimethylsilyl) methane, cyclopentadienyltrimethylsilane, phenyldimethylsilane, phenyltrimethylsilane, propargyltri Tylsilane, tetramethylsilane, trimethylsilylacetylene, 1- (trimethylsilyl) -1-propyne, tris (trimethylsilyl) methane, tris (trimethylsilyl) silane, vinyltrimethylsilane, hexamethyldisilane, octamethylcyclotetrasiloxane, tetramethylcyclotetrasiloxane , Hexamethylcyclotetrasiloxane,
チタン化合物としては、例えば、チタンメトキシド、チタンエトキシド、チタンイソプロポキシド、チタンテトライソポロポキシド、チタンn−ブトキシド、チタンジイソプロポキシド(ビス−2,4−ペンタンジオネート)、チタンジイソプロポキシド(ビス−2,4−エチルアセトアセテート)、チタンジ−n−ブトキシド(ビス−2,4−ペンタンジオネート)、チタンアセチルアセトネート、ブチルチタネートダイマー等が挙げられる。 Examples of the titanium compound include titanium methoxide, titanium ethoxide, titanium isopropoxide, titanium tetraisoporooxide, titanium n-butoxide, titanium diisopropoxide (bis-2,4-pentanedionate), titanium. Examples thereof include diisopropoxide (bis-2,4-ethylacetoacetate), titanium di-n-butoxide (bis-2,4-pentanedionate), titanium acetylacetonate, and butyl titanate dimer.
ジルコニウム化合物としては、ジルコニウムn−プロポキシド、ジルコニウムn−ブトキシド、ジルコニウムt−ブトキシド、ジルコニウムトリ−n−ブトキシドアセチルアセトネート、ジルコニウムジ−n−ブトキシドビスアセチルアセトネート、ジルコニウムアセチルアセトネート、ジルコニウムアセテート、ジルコニウムヘキサフルオロペンタンジオネート等が挙げられる。 Zirconium compounds include zirconium n-propoxide, zirconium n-butoxide, zirconium t-butoxide, zirconium tri-n-butoxide acetylacetonate, zirconium di-n-butoxide bisacetylacetonate, zirconium acetylacetonate, zirconium acetate, Zirconium hexafluoropentanedioate and the like can be mentioned.
アルミニウム化合物としては、アルミニウムエトキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムn−ブトキシド、アルミニウムs−ブトキシド、アルミニウムt−ブトキシド、アルミニウムアセチルアセトナート、トリエチルジアルミニウムトリ−s−ブトキシド等が挙げられる。 Examples of the aluminum compound include aluminum ethoxide, aluminum triisopropoxide, aluminum isopropoxide, aluminum n-butoxide, aluminum s-butoxide, aluminum t-butoxide, aluminum acetylacetonate, and triethyldialuminum tri-s-butoxide. Can be mentioned.
硼素化合物としては、ジボラン、テトラボラン、フッ化硼素、塩化硼素、臭化硼素、ボラン−ジエチルエーテル錯体、ボラン−THF錯体、ボラン−ジメチルスルフィド錯体、三フッ化硼素ジエチルエーテル錯体、トリエチルボラン、トリメトキシボラン、トリエトキシボラン、トリ(イソプロポキシ)ボラン、ボラゾール、トリメチルボラゾール、トリエチルボラゾール、トリイソプロピルボラゾール、等が挙げられる。 The boron compounds include diborane, tetraborane, boron fluoride, boron chloride, boron bromide, borane-diethyl ether complex, borane-THF complex, borane-dimethyl sulfide complex, boron trifluoride diethyl ether complex, triethylborane, trimethoxy. Examples include borane, triethoxyborane, tri (isopropoxy) borane, borazole, trimethylborazole, triethylborazole, triisopropylborazole, and the like.
錫化合物としては、テトラエチル錫、テトラメチル錫、二酢酸ジ−n−ブチル錫、テトラブチル錫、テトラオクチル錫、テトラエトキシ錫、メチルトリエトキシ錫、ジエチルジエトキシ錫、トリイソプロピルエトキシ錫、ジエチル錫、ジメチル錫、ジイソプロピル錫、ジブチル錫、ジエトキシ錫、ジメトキシ錫、ジイソプロポキシ錫、ジブトキシ錫、錫ジブチラート、錫ジアセトアセトナート、エチル錫アセトアセトナート、エトキシ錫アセトアセトナート、ジメチル錫ジアセトアセトナート等、錫水素化合物等、ハロゲン化錫としては、二塩化錫、四塩化錫等が挙げられる。 Examples of tin compounds include tetraethyltin, tetramethyltin, di-n-butyltin diacetate, tetrabutyltin, tetraoctyltin, tetraethoxytin, methyltriethoxytin, diethyldiethoxytin, triisopropylethoxytin, diethyltin, Dimethyltin, diisopropyltin, dibutyltin, diethoxytin, dimethoxytin, diisopropoxytin, dibutoxytin, tin dibutyrate, tin diacetoacetonate, ethyltin acetoacetonate, ethoxytin acetoacetonate, dimethyltin diacetoacetonate Examples of tin halides such as tin hydrogen compounds include tin dichloride and tin tetrachloride.
また、その他の有機金属化合物としては、例えば、アンチモンエトキシド、ヒ素トリエトキシド、バリウム2,2,6,6−テトラメチルヘプタンジオネート、ベリリウムアセチルアセトナート、ビスマスヘキサフルオロペンタンジオネート、ジメチルカドミウム、カルシウム2,2,6,6−テトラメチルヘプタンジオネート、クロムトリフルオロペンタンジオネート、コバルトアセチルアセトナート、銅ヘキサフルオロペンタンジオネート、マグネシウムヘキサフルオロペンタンジオネート−ジメチルエーテル錯体、ガリウムエトキシド、テトラエトキシゲルマン、テトラメトキシゲルマン、ハフニウムt−ブドキシド、ハフニウムエトキシド、インジウムアセチルアセトナート、インジウム2,6−ジメチルアミノヘプタンジオネート、フェロセン、ランタンイソプロポキシド、酢酸鉛、テトラエチル鉛、ネオジウムアセチルアセトナート、白金ヘキサフルオロペンタンジオネート、トリメチルシクロペンタジエニル白金、ロジウムジカルボニルアセチルアセトナート、ストロンチウム2,2,6,6−テトラメチルヘプタンジオネート、タンタルメトキシド、タンタルトリフルオロエトキシド、テルルエトキシド、タングステンエトキシド、バナジウムトリイソプロポキシドオキシド、マグネシウムヘキサフルオロアセチルアセトナート、亜鉛アセチルアセトナート、ジエチル亜鉛、などが挙げられる。 Other organometallic compounds include, for example, antimony ethoxide, arsenic triethoxide, barium 2,2,6,6-tetramethylheptanedionate, beryllium acetylacetonate, bismuth hexafluoropentanedionate, dimethylcadmium, calcium 2,2,6,6-tetramethylheptanedionate, chromium trifluoropentanedionate, cobalt acetylacetonate, copper hexafluoropentanedionate, magnesium hexafluoropentanedionate-dimethyl ether complex, gallium ethoxide, tetraethoxygermane , Tetramethoxygermane, hafnium t-butoxide, hafnium ethoxide, indium acetylacetonate, indium 2,6-dimethylaminoheptanedionate Ferrocene, lanthanum isopropoxide, lead acetate, tetraethyl lead, neodymium acetylacetonate, platinum hexafluoropentanedionate, trimethylcyclopentadienylplatinum, rhodium dicarbonylacetylacetonate, strontium 2,2,6,6-tetramethyl Examples include heptanedionate, tantalum methoxide, tantalum trifluoroethoxide, tellurium ethoxide, tungsten ethoxide, vanadium triisopropoxide oxide, magnesium hexafluoroacetylacetonate, zinc acetylacetonate, and diethylzinc.
また、これらの金属を含む原料ガスを分解して無機化合物を得るための分解ガスとしては、水素ガス、メタンガス、アセチレンガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、窒素ガス、アンモニアガス、亜酸化窒素ガス、酸化窒素ガス、二酸化窒素ガス、酸素ガス、水蒸気、フッ素ガス、フッ化水素、トリフルオロアルコール、トリフルオロトルエン、硫化水素、二酸化硫黄、二硫化炭素、塩素ガスなどが挙げられる。 In addition, as a decomposition gas for decomposing a raw material gas containing these metals to obtain an inorganic compound, hydrogen gas, methane gas, acetylene gas, carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, nitrogen gas, ammonia gas, nitrous oxide Examples include gas, nitrogen oxide gas, nitrogen dioxide gas, oxygen gas, water vapor, fluorine gas, hydrogen fluoride, trifluoroalcohol, trifluorotoluene, hydrogen sulfide, sulfur dioxide, carbon disulfide, and chlorine gas.
金属元素を含む原料ガスと、分解ガスを適宜選択することで、各種の金属炭化物、金属窒化物、金属酸化物、金属ハロゲン化物、金属硫化物を得ることができる。 Various metal carbides, metal nitrides, metal oxides, metal halides, and metal sulfides can be obtained by appropriately selecting a source gas containing a metal element and a decomposition gas.
また、これらの金属を含む原料ガスを分解して無機化合物を得るための分解ガスとしては、水素ガス、メタンガス、アセチレンガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、窒素ガス、アンモニアガス、亜酸化窒素ガス、酸化窒素ガス、二酸化窒素ガス、酸素ガス、水蒸気、フッ素ガス、フッ化水素、トリフルオロアルコール、トリフルオロトルエン、硫化水素、二酸化硫黄、二硫化炭素、塩素ガス、などが挙げられる。 In addition, as a decomposition gas for decomposing a raw material gas containing these metals to obtain an inorganic compound, hydrogen gas, methane gas, acetylene gas, carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, nitrogen gas, ammonia gas, nitrous oxide Examples include gas, nitrogen oxide gas, nitrogen dioxide gas, oxygen gas, water vapor, fluorine gas, hydrogen fluoride, trifluoroalcohol, trifluorotoluene, hydrogen sulfide, sulfur dioxide, carbon disulfide, and chlorine gas.
金属元素を含む原料ガスと、分解ガスを適宜選択することで、各種の金属炭化物、金属窒化物、金属酸化物、金属ハロゲン化物、金属硫化物を得ることができる。 Various metal carbides, metal nitrides, metal oxides, metal halides, and metal sulfides can be obtained by appropriately selecting a source gas containing a metal element and a decomposition gas.
これらの反応性ガスに対して、主にプラズマ状態になりやすい放電ガスを混合し、プラズマ放電発生装置にガスを送りこむ。このような放電ガスとしては、窒素ガスおよび/または周期表の第18属原子、具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン等が用いられる。これらの中でも特に、窒素、ヘリウム、アルゴンが好ましく用いられる。 A discharge gas that tends to be in a plasma state is mixed with these reactive gases, and the gas is sent to the plasma discharge generator. As such a discharge gas, nitrogen gas and / or 18th group atom of the periodic table, specifically, helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, etc. are used. Among these, nitrogen, helium, and argon are preferably used.
上記放電ガスと反応性ガスを混合し、混合ガスとしてプラズマ放電発生装置(プラズマ発生装置)に供給することで膜形成を行う。放電ガスと反応性ガスの割合は、得ようとする膜の性質によって異なるが、混合ガス全体に対し、放電ガスの割合を50%以上として反応性ガスを供給する。 The discharge gas and the reactive gas are mixed, and a film is formed by supplying the mixed gas as a mixed gas to a plasma discharge generator (plasma generator). Although the ratio of the discharge gas and the reactive gas varies depending on the properties of the film to be obtained, the reactive gas is supplied with the ratio of the discharge gas being 50% or more with respect to the entire mixed gas.
本発明に係るガスバリア層においては、ガスバリア層が含有する無機化合物が、酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化珪素、酸化アルミナ及びそれらの混合物から選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、特に水分の透過性、光線透過性及び後述する大気圧プラズマCVD適性の観点から、酸化珪素であることが好ましい。 In the gas barrier layer according to the present invention, it is preferable that the inorganic compound contained in the gas barrier layer is at least one selected from silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride, alumina oxide and mixtures thereof, in particular moisture permeation. From the viewpoint of the properties, light transmittance and suitability for atmospheric pressure plasma CVD described later, silicon oxide is preferable.
本発明に係る無機化合物は、例えば、上記有機珪素化合物に、更に酸素ガスや窒素ガスを所定割合で組み合わせて、O原子とN原子の少なくともいずれかと、Si原子とを含む膜を得ることができる。 The inorganic compound according to the present invention can obtain, for example, a film containing at least one of O atoms and N atoms and Si atoms by further combining oxygen gas and nitrogen gas at a predetermined ratio with the organic silicon compound. .
本発明に係るガスバリア層は、透明であることが好ましい。上記ガスバリア層が透明であることにより、ガスバリア性フィルムを透明なものとすることが可能となり、有機EL素子の透明基板等の用途にも使用することが可能となるからである。 The gas barrier layer according to the present invention is preferably transparent. This is because when the gas barrier layer is transparent, the gas barrier film can be made transparent, and can be used for applications such as a transparent substrate of an organic EL element.
《樹脂フィルム》
本発明係るガスバリア性フィルムで用いられる基材は、上述したバリア性を有するガスバリア層を保持することができる樹脂フィルムであれば特に限定されるものではない。
<Resin film>
The base material used in the gas barrier film according to the present invention is not particularly limited as long as it is a resin film capable of holding the above-described gas barrier layer having the barrier property.
具体的には、エチレン、ポリプロピレン、ブテン等の単独重合体または共重合体または共重合体等のポリオレフィン(PO)樹脂、環状ポリオレフィン等の非晶質ポリオレフィン樹脂(APO)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン2,6−ナフタレート(PEN)等のポリエステル系樹脂、ナイロン6、ナイロン12、共重合ナイロン等のポリアミド系(PA)樹脂、ポリビニルアルコール(PVA)樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)等のポリビニルアルコール系樹脂、ポリイミド(PI)樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂、ポリサルホン(PS)樹脂、ポリエーテルサルホン(PES)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリビニルブチラート(PVB)樹脂、ポリアリレート(PAR)樹脂、エチレン−四フッ化エチレン共重合体(ETFE)、三フッ化塩化エチレン(PFA)、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(FEP)、フッ化ビニリデン(PVDF)、フッ化ビニル(PVF)、パーフルオロエチレン−パーフロロプロピレン−パーフロロビニルエーテル−共重合体(EPA)等のフッ素系樹脂等を用いることができる。
Specifically, a homopolymer such as ethylene, polypropylene, butene or a polyolefin (PO) resin such as a copolymer or a copolymer, an amorphous polyolefin resin (APO) such as a cyclic polyolefin, polyethylene terephthalate (PET), Polyester resins such as polyethylene 2,6-naphthalate (PEN), polyamide (PA) resins such as nylon 6,
また、上記に挙げた樹脂以外にも、ラジカル反応性不飽和化合物を有するアクリレート化合物によりなる樹脂組成物や、上記アクリルレート化合物とチオール基を有するメルカプト化合物よりなる樹脂組成物、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート等のオリゴマーを多官能アクリレートモノマーに溶解せしめた樹脂組成物等の光硬化性樹脂およびこれらの混合物等を用いることも可能である。さらに、これらの樹脂の1または2種以上をラミネート、コーティング等の手段によって積層させたものを樹脂フィルムとして用いることも可能である。 In addition to the resins listed above, a resin composition comprising an acrylate compound having a radical-reactive unsaturated compound, a resin composition comprising an acrylate compound and a mercapto compound having a thiol group, epoxy acrylate, urethane acrylate It is also possible to use a photocurable resin such as a resin composition in which an oligomer such as polyester acrylate or polyether acrylate is dissolved in a polyfunctional acrylate monomer, and a mixture thereof. Furthermore, it is also possible to use what laminated | stacked 1 or 2 or more types of these resin by means, such as a lamination and a coating, as a resin film.
これらの素材は単独であるいは適宜混合されて使用することもできる。中でもゼオネックスやゼオノア(日本ゼオン(株)製)、非晶質シクロポリオレフィン樹脂フィルムのARTON(ジェイエスアール(株)製)、ポリカーボネートフィルムのピュアエース(帝人(株)製)、セルローストリアセテートフィルムのコニカタックKC4UX、KC8UX(コニカミノルタオプト(株)製)などの市販品を好ましく使用することができる。 These materials can be used alone or in combination as appropriate. Among them, ZEONEX and ZEONOR (manufactured by ZEON CORPORATION), amorphous cyclopolyolefin resin film ARTON (manufactured by JSR Corporation), polycarbonate film Pure Ace (manufactured by Teijin Limited), Konicatac of cellulose triacetate film Commercial products such as KC4UX and KC8UX (manufactured by Konica Minolta Opto Co., Ltd.) can be preferably used.
また、樹脂フィルムは透明であることが好ましい。樹脂フィルムが透明であり、樹脂フィルム上に形成するガスバリア層も透明であることにより、透明なガスバリア性フィルムとすることが可能となるため、有機EL素子等の透明基板とすることも可能となるからである。 The resin film is preferably transparent. Since the resin film is transparent and the gas barrier layer formed on the resin film is also transparent, a transparent gas barrier film can be obtained, and thus a transparent substrate such as an organic EL element can be obtained. Because.
また、上記に挙げた樹脂フィルムは、未延伸フィルムでもよく、延伸フィルムでもよい。 The resin film listed above may be an unstretched film or a stretched film.
本発明に係る樹脂フィルムは、従来公知の一般的な方法により製造することが可能である。例えば、材料となる樹脂を押し出し機により溶融し、環状ダイやTダイにより押し出して急冷することにより、実質的に無定形で配向していない未延伸の基材を製造することができる。また、未延伸の基材を一軸延伸、テンター式逐次二軸延伸、テンター式同時二軸延伸、チューブラー式同時二軸延伸などの公知の方法により、基材の流れ(縦軸)方向、または基材の流れ方向と直角(横軸)方向に延伸することにより延伸基材を製造することができる。この場合の延伸倍率は、基材の原料となる樹脂に合わせて適宜選択することできるが、縦軸方向および横軸方向にそれぞれ2〜10倍が好ましい。 The resin film according to the present invention can be produced by a conventionally known general method. For example, an unstretched substrate that is substantially amorphous and not oriented can be produced by melting a resin as a material with an extruder, extruding it with an annular die or a T-die, and quenching. In addition, the unstretched base material is subjected to a known method such as uniaxial stretching, tenter-type sequential biaxial stretching, tenter-type simultaneous biaxial stretching, tubular-type simultaneous biaxial stretching, or the flow direction of the base material (vertical axis), or A stretched substrate can be produced by stretching in the direction perpendicular to the flow direction of the substrate (horizontal axis). The draw ratio in this case can be appropriately selected according to the resin as the raw material of the substrate, but is preferably 2 to 10 times in the vertical axis direction and the horizontal axis direction.
また、本発明に係る樹脂フィルムにおいては、蒸着膜を形成する前にコロナ処理、火炎処理、プラズマ処理、グロー放電処理、粗面化処理、薬品処理などの表面処理を行ってもよい。 In addition, the resin film according to the present invention may be subjected to surface treatment such as corona treatment, flame treatment, plasma treatment, glow discharge treatment, roughening treatment, and chemical treatment before forming the vapor deposition film.
さらに、本発明に係る樹脂フィルム表面には、蒸着膜との密着性の向上を目的としてアンカーコート剤層を形成してもよい。このアンカーコート剤層に用いられるアンカーコート剤としては、ポリエステル樹脂、イソシアネート樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エチレンビニルアルコール樹脂、ビニル変性樹脂、エポキシ樹脂、変性スチレン樹脂、変性シリコン樹脂、およびアルキルチタネート等を、1または2種以上併せて使用することができる。これらのアンカーコート剤には、従来公知の添加剤を加えることもできる。そして、上記のアンカーコート剤は、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、ディップコート、スプレーコート等の公知の方法により樹脂フィルム上にコーティングし、溶剤、希釈剤等を乾燥除去することによりアンカーコーティングすることができる。上記のアンカーコート剤の塗布量としては、0.1〜5g/m2(乾燥状態)程度が好ましい。 Further, an anchor coating agent layer may be formed on the surface of the resin film according to the present invention for the purpose of improving the adhesion with the vapor deposition film. Examples of the anchor coating agent used in this anchor coating agent layer include polyester resins, isocyanate resins, urethane resins, acrylic resins, ethylene vinyl alcohol resins, vinyl modified resins, epoxy resins, modified styrene resins, modified silicon resins, and alkyl titanates. Can be used alone or in combination. Conventionally known additives can be added to these anchor coating agents. The above-mentioned anchor coating agent is coated on the resin film by a known method such as roll coating, gravure coating, knife coating, dip coating, spray coating, etc., and anchor coating is performed by drying and removing the solvent, diluent, etc. be able to. The application amount of the anchor coating agent is preferably about 0.1 to 5 g / m 2 (dry state).
樹脂フィルムは、ロール状に巻き上げられた長尺品が便利である。樹脂フィルムの厚さは、得られるガスバリア性フィルムの用途によって異なるので一概には規定できないが、ガスバリア性フィルムを包装用途とする場合には、特に制限を受けるものではなく、包装材料としての適性から、3〜400μm、中でも6〜30μmの範囲内とすることが好ましい。 As the resin film, a long product wound up in a roll shape is convenient. The thickness of the resin film varies depending on the use of the resulting gas barrier film, so it cannot be specified unconditionally. However, when the gas barrier film is used as a packaging application, there is no particular limitation, and due to its suitability as a packaging material. 3 to 400 [mu] m, preferably 6 to 30 [mu] m.
また、本発明に用いられる樹脂フィルムは、フィルム形状のものの膜厚としては10〜200μmが好ましく、より好ましくは50〜150μmである。 Further, the film thickness of the resin film used in the present invention is preferably 10 to 200 μm, more preferably 50 to 150 μm.
本発明のガスバリア性フィルムの水蒸気透過度としては、有機ELディスプレイや高精彩カラー液晶ディスプレイ等の高度の水蒸気バリア性を必要とする用途に用いる場合、JIS K7129 B法に従って測定した水蒸気透過度が、1×10-3g/m2/day以下であることが好ましく、さらに有機ELディスプレイ用途の場合、極わずかであっても、成長するダークスポットが発生し、ディスプレイの表示寿命が極端に短くなる場合があるため、水蒸気透過度が、1×10-5g/m2/day未満であることが好ましい。 As the water vapor permeability of the gas barrier film of the present invention, the water vapor permeability measured according to the JIS K7129 B method when used for an application requiring high water vapor barrier properties such as an organic EL display and a high-definition color liquid crystal display, It is preferably 1 × 10 −3 g / m 2 / day or less, and in the case of an organic EL display application, a dark spot that grows even if it is extremely small, and the display life of the display becomes extremely short. In some cases, the water vapor permeability is preferably less than 1 × 10 −5 g / m 2 / day.
《プラズマCVD法》
次いで、本発明の透明ガスバリア性フィルムの製造方法としては、本発明に係る低密度層、中密度層及び高密度層の形成に好適に用いることのできるプラズマCVD法及び大気圧プラズマCVD法について、更に詳細に説明する。
<Plasma CVD method>
Next, as a method for producing a transparent gas barrier film of the present invention, a plasma CVD method and an atmospheric pressure plasma CVD method that can be suitably used for forming a low density layer, a medium density layer and a high density layer according to the present invention, Further details will be described.
本発明に係るプラズマCVD法について説明する。 The plasma CVD method according to the present invention will be described.
プラズマCVD法は、プラズマ助成式化学的気相成長法、PECVD法とも称され、各種の無機物を、立体的な形状でも被覆性・密着性良く、且つ、樹脂フィルム温度をあまり高くすることなしに製膜することができる手法である。 The plasma CVD method is also called a plasma-assisted chemical vapor deposition method or PECVD method, and various inorganic materials can be applied in a three-dimensional form with good coverage and adhesion, and without excessively increasing the resin film temperature. This is a technique capable of forming a film.
通常のCVD法(化学的気相成長法)では、揮発・昇華した有機金属化合物が高温の樹脂フィルム表面に付着し、熱により分解反応が起き、熱的に安定な無機物の薄膜が生成されるというものである。このような通常のCVD法(熱CVD法とも称する)では、通常500℃以上の基板温度が必要であるため、プラスチック基材への製膜には使用することができない。 In the usual CVD method (chemical vapor deposition method), the volatile and sublimated organometallic compound adheres to the surface of the high-temperature resin film, and a thermal decomposition reaction occurs, producing a thermally stable inorganic thin film. That's it. Such a normal CVD method (also referred to as a thermal CVD method) normally requires a substrate temperature of 500 ° C. or higher, and cannot be used for forming a film on a plastic substrate.
一方、プラズマCVD法は、樹脂フィルム近傍の空間に電界を印加し、プラズマ状態となった気体が存在する空間(プラズマ空間)を発生させ、揮発・昇華した有機金属化合物がこのプラズマ空間に導入されて分解反応が起きた後に樹脂フィルム上に吹きつけられることにより、無機物の薄膜を形成するというものである。プラズマ空間内では、数%の高い割合の気体がイオンと電子に電離しており、ガスの温度は低く保たれるものの、電子温度は非常な高温のため、この高温の電子、あるいは低温ではあるがイオン・ラジカルなどの励起状態のガスと接するために無機膜の原料である有機金属化合物は低温でも分解することができる。したがって、無機物を製膜する樹脂フィルムについても低温化することができ、プラスチック基材上へも十分製膜することが可能な製膜方法である。 On the other hand, in the plasma CVD method, an electric field is applied to the space in the vicinity of the resin film to generate a space (plasma space) where a gas in a plasma state exists, and the volatile / sublimated organometallic compound is introduced into the plasma space. Then, after the decomposition reaction has occurred, it is sprayed onto the resin film to form an inorganic thin film. In the plasma space, a high percentage of gas is ionized into ions and electrons, and although the temperature of the gas is kept low, the electron temperature is very high, so this high temperature electron or low temperature Is in contact with an excited state gas such as ions and radicals, so that the organometallic compound as the raw material of the inorganic film can be decomposed even at a low temperature. Therefore, the resin film for forming the inorganic substance can also be lowered in temperature, and is a film forming method capable of sufficiently forming a film on a plastic substrate.
しかしながら、プラズマCVD法においては、ガスに電界を印加して電離させ、プラズマ状態とする必要があるため、通常は、0.101kPa〜10.1kPa程度の減圧空間で製膜していたため、大面積のフィルムを製膜する際には設備が大きく操作が複雑であり、生産性の課題を抱えている方法である。 However, in the plasma CVD method, it is necessary to ionize the gas by applying an electric field to the gas, and since the film is usually formed in a reduced pressure space of about 0.101 kPa to 10.1 kPa, a large area is required. When forming the film, the equipment is large and the operation is complicated, and this method has a problem of productivity.
これに対し、大気圧近傍でのプラズマCVD法では、真空下のプラズマCVD法に比べ、減圧にする必要がなく生産性が高いだけでなく、プラズマ密度が高密度であるために製膜速度が速く、更にはCVD法の通常の条件に比較して、大気圧下という高圧力条件では、ガスの平均自由工程が非常に短いため、極めて平坦な膜が得られ、そのような平坦な膜は、光学特性、ガスバリア性共に良好である。以上のことから、本発明においては、大気圧プラズマCVD法を適用することが、真空下のプラズマCVD法よりも好ましい。 On the other hand, the plasma CVD method near atmospheric pressure does not need to be reduced in pressure and has higher productivity than the plasma CVD method under vacuum, and has a high film density because the plasma density is high. Faster, and even under high pressure conditions under atmospheric pressure, compared to the normal conditions of CVD, the mean free path of gas is very short, so that a very flat film is obtained. Both optical properties and gas barrier properties are good. From the above, in the present invention, it is more preferable to apply the atmospheric pressure plasma CVD method than the plasma CVD method under vacuum.
本発明のガスバリア性フィルムにおいては、大気圧もしくはその近傍の圧力下、放電空間に薄膜形成ガスおよび放電ガスを含有するガスを供給し、該放電空間に高周波電界を印加することにより該ガスを励起し、基材を励起した該ガスに晒すことにより、該基材上に薄膜を形成する薄膜形成方法により、樹脂フィルム上に、密着膜、セラミック膜及び保護膜の少なくとも1層を形成することが好ましく、更には、大気圧もしくはその近傍の圧力下、放電空間に薄膜形成ガスおよび放電ガスを含有するガスを供給し、該放電空間に高周波電界を印加することにより該ガスを励起し、基材を励起した該ガスに晒すことにより、該基材上に薄膜を形成する薄膜形成方法により、樹脂フィルム上に、密着膜、セラミック膜及び保護膜の全ての層を形成することが好ましい。 In the gas barrier film of the present invention, a gas containing a thin film forming gas and a discharge gas is supplied to the discharge space under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof, and the gas is excited by applying a high-frequency electric field to the discharge space. And forming a thin film on the substrate by exposing the substrate to the excited gas to form at least one layer of an adhesion film, a ceramic film, and a protective film on the resin film. Preferably, further, a gas containing a thin film forming gas and a discharge gas is supplied to the discharge space under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof, and the gas is excited by applying a high-frequency electric field to the discharge space. All layers of adhesion film, ceramic film and protective film are formed on the resin film by a thin film forming method in which a thin film is formed on the substrate by exposing to the excited gas. Rukoto is preferable.
また、放電ガスを窒素ガスとし、放電空間に印加される高周波電界は、第1の高周波電界および第2の高周波電界を重畳したものであり、該第1の高周波電界の周波数ω1より該第2の高周波電界の周波数ω2が高く、該第1の高周波電界の強さV1、該第2の高周波電界の強さV2および放電開始電界の強さIVとの関係が、V1≧IV>V2またはV1>IV≧V2の関係を満たし、該第2の高周波電界の出力密度が1W/cm2以上であることが、本発明の目的効果をより奏する観点から好ましい。 Further, the discharge gas is nitrogen gas, and the high-frequency electric field applied to the discharge space is a superposition of the first high-frequency electric field and the second high-frequency electric field, and the second high-frequency electric field is generated from the frequency ω1 of the first high-frequency electric field. The frequency ω2 of the high-frequency electric field is high, and the relationship among the first high-frequency electric field strength V1, the second high-frequency electric field strength V2, and the discharge starting electric field strength IV is V1 ≧ IV> V2 or V1 It is preferable that the relationship of> IV ≧ V2 is satisfied and the output density of the second high-frequency electric field is 1 W / cm 2 or more from the viewpoint of further achieving the object effect of the present invention.
以下、大気圧或いは大気圧近傍でのプラズマCVD法を用いたガスバリア層を形成する装置について詳述する。 Hereinafter, an apparatus for forming a gas barrier layer using a plasma CVD method at or near atmospheric pressure will be described in detail.
本発明の透明ガスバリア性フィルムの製造方法において、密着膜、セラミック膜及び保護膜の形成に使用されるプラズマ製膜装置の一例について、図1〜図4に基づいて説明する。図中、符号Fは樹脂フィルムの一例としての長尺フィルムである。 In the method for producing a transparent gas barrier film of the present invention, an example of a plasma film forming apparatus used for forming an adhesion film, a ceramic film and a protective film will be described with reference to FIGS. In the figure, symbol F is a long film as an example of a resin film.
図1は、本発明に有用なジェット方式の大気圧プラズマ放電処理装置の一例を示した概略図である。 FIG. 1 is a schematic view showing an example of a jet type atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus useful for the present invention.
ジェット方式の大気圧プラズマ放電処理装置は、プラズマ放電処理装置、二つの電源を有する電界印加手段の他に、図1では図示してない(後述の図4に図示してある)が、ガス供給手段、電極温度調節手段を有している装置である。 In addition to the plasma discharge processing apparatus and the electric field applying means having two power sources, the jet type atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus is not shown in FIG. And an electrode temperature adjusting means.
プラズマ放電処理装置10は、第1電極11と第2電極12から構成されている対向電極を有しており、該対向電極間に、第1電極11からは第1電源21からの周波数ω1、電界強度V1、電流I1の第1の高周波電界が印加され、また第2電極12からは第2電源22からの周波数ω2、電界強度V2、電流I2の第2の高周波電界が印加されるようになっている。第1電源21は第2電源22より高い高周波電界強度(V1>V2)を印加出来、また第1電源21の第1の周波数ω1は第2電源22の第2の周波数ω2より低い周波数を印加できる。
The plasma
第1電極11と第1電源21との間には、第1フィルタ23が設置されており、第1電源21から第1電極11への電流を通過しやすくし、第2電源22からの電流をアースして、第2電源22から第1電源21への電流が通過しにくくなるように設計されている。
A
また、第2電極12と第2電源22との間には、第2フィルター24が設置されており、第2電源22から第2電極への電流を通過しやすくし、第1電源21からの電流をアースして、第1電源21から第2電源への電流を通過しにくくするように設計されている。
In addition, a
更に、本発明の大気圧プラズマ放電処理装置の第1電源は、第2電源より大きな高周波電圧を印加できる能力を有していることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the first power source of the atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus of the present invention has a capability of applying a higher frequency voltage than the second power source.
本発明における放電条件としては、対向する第1電極11と第2電極22との間に、高周波電圧を印加し、該高周波電圧が、第1の高周波電圧V1及び第2の高周波電圧V2を重畳したものであって、放電開始電圧をIVとしたとき、V1≧IV>V2、またはV1>IV≧V2を満たす。更に好ましくは、V1>IV>V2を満たすことである。
As a discharge condition in the present invention, a high frequency voltage is applied between the opposed
ここで、本発明でいう高周波電圧(印加電圧)と放電開始電圧は、下記の方法で測定されたものをいう。 Here, the high frequency voltage (applied voltage) and the discharge start voltage in the present invention are those measured by the following method.
高周波電圧V1及びV2(単位:kV/mm)の測定方法:
各電極部の高周波プローブ(P6015A)を設置し、該高周波プローブをオシロスコープ(Tektronix社製、TDS3012B)に接続し、電圧を測定する。
Measuring method of high-frequency voltages V1 and V2 (unit: kV / mm):
A high-frequency probe (P6015A) for each electrode part is installed, and the high-frequency probe is connected to an oscilloscope (Tektronix, TDS3012B) to measure the voltage.
放電開始電圧IV(単位:kV/mm)の測定方法:
電極間に放電ガスを供給し、放電が始まる電圧を放電開始電圧IVと定義する。測定器は上記高周波電圧測定と同じである。
Measuring method of discharge start voltage IV (unit: kV / mm):
A voltage at which discharge gas is supplied between the electrodes and discharge starts is defined as a discharge start voltage IV. The measuring instrument is the same as the above high-frequency voltage measurement.
なお、上記測定に使用する高周波プローブ25、26とオシロスコープ27、28の位置関係については、図1に示してある。
The positional relationship between the high-
このような放電条件をとることにより、例えば、窒素ガスのような放電開始電圧が高くなる放電ガスであっても、放電が開始され、高密度で安定なプラズマ状態を維持することが出来、高性能な透明導電膜形成が行うことができるのである。 By taking such a discharge condition, for example, even a discharge gas having a high discharge start voltage such as nitrogen gas can start discharge and maintain a high density and stable plasma state. A high-performance transparent conductive film can be formed.
上記の測定により放電ガスを窒素ガスとした場合、その放電開始電圧IVは3.7kV/mm程度であり、従って、上記の関係において、第1の高周波電圧を、V1≧3.7kV/mmとして印加することによって窒素ガスを励起し、プラズマ状態にすることができる。 When the discharge gas is nitrogen gas according to the above measurement, the discharge start voltage IV is about 3.7 kV / mm. Therefore, in the above relationship, the first high-frequency voltage is set as V1 ≧ 3.7 kV / mm. By applying this, nitrogen gas can be excited to be in a plasma state.
ここで、第1電源の周波数としては、200kHz以下が好ましく用いることができる。またこの電界波形としては、サイン波でもパルスでもよい。下限は1kHz程度が望ましい。 Here, the frequency of the first power supply is preferably 200 kHz or less. The electric field waveform may be a sine wave or a pulse. The lower limit is preferably about 1 kHz.
一方、第2電源の周波数としては、800kHz以上が好ましく用いられる。この第2電源の周波数が高い程、プラズマ密度が高くなり、緻密で良質な透明導電膜が得られる。上限は200MHz程度が望ましい。 On the other hand, the frequency of the second power source is preferably 800 kHz or more. The higher the frequency of the second power source, the higher the plasma density, and a dense and good-quality transparent conductive film can be obtained. The upper limit is preferably about 200 MHz.
このような二つの電源から高周波電圧を印加することは、第1の周波数ω1側によって高い放電開始電圧を有する放電ガスの放電を開始するのに必要であり、また第2の周波数ω2側はプラズマ密度を高くして緻密で良質なガスバリア層を形成するのに必要であるということが本発明の重要な点である。 Application of a high-frequency voltage from such two power sources is necessary to start discharge of a discharge gas having a high discharge start voltage on the first frequency ω1 side, and the second frequency ω2 side is plasma. It is an important point of the present invention that it is necessary to increase the density and form a dense and good quality gas barrier layer.
第1電極11と第2電極12との対向電極間(放電空間)13に、後述の図2に図示してあるようなガス供給手段からガスGを導入し、第1電極11と第2電極12から高周波電界を印加して放電を発生させ、ガスGをプラズマ状態にしながら対向電極の下側(紙面下側)にジェット状に吹き出させて、対向電極下面と樹脂フィルムFとで作る処理空間をプラズマ状態のガスG°で満たし、図示してない樹脂フィルムの元巻き(アンワインダー)から巻きほぐされて搬送して来るか、あるいは前工程から搬送して来る樹脂フィルムFの上に、処理位置14付近で薄膜を形成させる。薄膜形成中、後述の図2に図示してあるような電極温度調節手段から媒体が配管を通って電極を加熱または冷却する。プラズマ放電処理の際の樹脂フィルムの温度によっては、得られる薄膜の物性や組成等は変化することがあり、これに対して適宜制御することが望ましい。温度調節の媒体としては、蒸留水、油等の絶縁性材料が好ましく用いられる。プラズマ放電処理の際、幅手方向あるいは長手方向での樹脂フィルムの温度ムラができるだけ生じないように電極の内部の温度を均等に調節することが望まれる。
A gas G is introduced into the gap (discharge space) 13 between the
ジェット方式の大気圧プラズマ放電処理装置を複数基接して直列に並べて同時に同じプラズマ状態のガスを放電させることができるので、何回も処理され高速で処理することもできる。また各装置が異なったプラズマ状態のガスをジェット噴射すれば、異なった層の積層薄膜を形成することもできる。 Since a plurality of jet-type atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatuses can be connected in series and discharged in the same plasma state at the same time, they can be processed many times and processed at high speed. In addition, if each apparatus jets gas in a different plasma state, a laminated thin film having different layers can be formed.
図2は、本発明に好ましく用いられる平板電極型の大気圧プラズマ処理装置の他の一例を示す概略構成図である。移動架台電極(第1電極)8と角形電極(第2電極)11、12により対向電極(放電空間)が形成され、該電極間に高周波電界が印加され、放電ガス及び薄膜形成ガスを含有するガスGがガス供給管を通して供給され、角形電極11、12間に形成されたスリット13を通り放電空間に流出し、ガスGを放電プラズマにより励起し、移動架台電極8上に置かれた基材Fの表面を励起されたガスG′に晒すことにより、基材表面に薄膜が形成される。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing another example of a plate electrode type atmospheric pressure plasma processing apparatus preferably used in the present invention. A counter electrode (discharge space) is formed by the movable gantry electrode (first electrode) 8 and the square electrodes (second electrodes) 11 and 12, a high frequency electric field is applied between the electrodes, and the discharge gas and the thin film forming gas are contained. A gas G is supplied through a gas supply pipe, passes through a
図3は、本発明に有用な対向電極間で樹脂フィルムを処理する方式の大気圧プラズマ放電処理装置の一例を示す概略図である。 FIG. 3 is a schematic view showing an example of an atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus that treats a resin film between counter electrodes useful in the present invention.
本発明に係る大気圧プラズマ放電処理装置は、少なくとも、プラズマ放電処理装置30、二つの電源を有する電界印加手段40、ガス供給手段50、電極温度調節手段60を有している装置である。
The atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus according to the present invention is an apparatus having at least a plasma
図3は、ロール回転電極(第1電極)35と角筒型固定電極群(第2電極)36との対向電極間(放電空間)32で、樹脂フィルムFをプラズマ放電処理して薄膜を形成するものである。図4においては、1対の角筒型固定電極群(第2電極)36とロール回転電極(第1電極)35とで、1つの電界を形成し、この1ユニットで、例えば、低密度層の形成を行う。図4においては、この様な構成からなるユニットを、計5カ所備えた構成例を示しあり、それぞれのユニットで、供給する原材料の種類、出力電圧等を任意に独立して制御することにより、本発明で規定する構成からなる積層型の透明ガスバリア層を連続して形成することができる。 FIG. 3 shows a thin film formed by plasma discharge treatment of the resin film F in the counter electrode (discharge space) 32 between the roll rotating electrode (first electrode) 35 and the rectangular tube type fixed electrode group (second electrode) 36. To do. In FIG. 4, one electric field is formed by a pair of rectangular tube type fixed electrode group (second electrode) 36 and roll rotating electrode (first electrode) 35, and this one unit, for example, a low density layer Is formed. FIG. 4 shows a configuration example including a total of five units having such a configuration, and by arbitrarily independently controlling the type of raw material to be supplied, the output voltage, etc. in each unit, A laminated transparent gas barrier layer having a configuration defined in the present invention can be continuously formed.
ロール回転電極(第1電極)35と角筒型固定電極群(第2電極)36との間の放電空間(対向電極間)32に、ロール回転電極(第1電極)35には第1電源41から周波数ω1、電界強度V1、電流I1の第1の高周波電界を、また角筒型固定電極群(第2電極)36にはそれぞれに対応する各第2電源42から周波数ω2、電界強度V2、電流I2の第2の高周波電界をかけるようになっている。
In the discharge space (between the counter electrodes) 32 between the roll rotating electrode (first electrode) 35 and the square tube type fixed electrode group (second electrode) 36, the roll rotating electrode (first electrode) 35 has a first power source. 41 to the first high-frequency electric field of frequency ω 1 , electric field strength V 1 , and current I 1 , and to the rectangular tube-shaped fixed electrode group (second electrode) 36, the frequency ω 2 from each
ロール回転電極(第1電極)35と第1電源41との間には、第1フィルタ43が設置されており、第1フィルタ43は第1電源41から第1電極への電流を通過しやすくし、第2電源42からの電流をアースして、第2電源42から第1電源への電流を通過しにくくするように設計されている。また、角筒型固定電極群(第2電極)36と第2電源42との間には、それぞれ第2フィルタ44が設置されており、第2フィルター44は、第2電源42から第2電極への電流を通過しやすくし、第1電源41からの電流をアースして、第1電源41から第2電源への電流を通過しにくくするように設計されている。
A
なお、本発明においては、ロール回転電極35を第2電極、また角筒型固定電極群36を第1電極としてもよい。何れにしろ第1電極には第1電源が、また第2電極には第2電源が接続される。第1電源は第2電源より高い高周波電界強度(V1>V2)を印加することが好ましい。また、周波数はω1<ω2となる能力を有している。
In the present invention, the
また、電流はI1<I2となることが好ましい。第1の高周波電界の電流I1は、好ましくは0.3mA/cm2〜20mA/cm2、さらに好ましくは1.0mA/cm2〜20mA/cm2である。また、第2の高周波電界の電流I2は、好ましくは10mA/cm2〜100mA/cm2、さらに好ましくは20mA/cm2〜100mA/cm2である。 The current is preferably I 1 <I 2 . Current I 1 of the first high-frequency electric field is preferably 0.3mA / cm 2 ~20mA / cm 2 , more preferably at 1.0mA / cm 2 ~20mA / cm 2 . The current I 2 of the second high-frequency electric field is preferably 10mA / cm 2 ~100mA / cm 2 , more preferably 20mA / cm 2 ~100mA / cm 2 .
ガス供給手段50のガス発生装置51で発生させたガスGは、流量を制御して給気口よりプラズマ放電処理容器31内に導入する。
The gas G generated by the
樹脂フィルムFを、図示されていない元巻きから巻きほぐして搬送されて来るか、または前工程から搬送されて来て、ガイドロール64を経てニップロール65で樹脂フィルムに同伴されて来る空気等を遮断し、ロール回転電極35に接触したまま巻き回しながら角筒型固定電極群36との間に移送し、ロール回転電極(第1電極)35と角筒型固定電極群(第2電極)36との両方から電界をかけ、対向電極間(放電空間)32で放電プラズマを発生させる。樹脂フィルムFはロール回転電極35に接触したまま巻き回されながらプラズマ状態のガスにより薄膜を形成する。樹脂フィルムFは、ニップロール66、ガイドロール67を経て、図示してない巻き取り機で巻き取るか、次工程に移送する。
The resin film F is unwound from the original winding (not shown), or is conveyed from the previous process, or is conveyed from the previous process, and the air entrained by the resin film is blocked by the
放電処理済みの処理排ガスG′は排気口53より排出する。
Discharged treated exhaust gas G ′ is discharged from the
薄膜形成中、ロール回転電極(第1電極)35及び角筒型固定電極群(第2電極)36を加熱または冷却するために、電極温度調節手段60で温度を調節した媒体を、送液ポンプPで配管61を経て両電極に送り、電極内側から温度を調節する。なお、68及び69はプラズマ放電処理容器31と外界とを仕切る仕切板である。
In order to heat or cool the roll rotating electrode (first electrode) 35 and the rectangular tube type fixed electrode group (second electrode) 36 during the formation of the thin film, a medium whose temperature is adjusted by the electrode temperature adjusting means 60 is used as a liquid feed pump. P is sent to both electrodes through the
図4は、図3に示したロール回転電極の導電性の金属質母材とその上に被覆されている誘電体の構造の一例を示す斜視図である。 FIG. 4 is a perspective view showing an example of the structure of the conductive metallic base material of the roll rotating electrode shown in FIG. 3 and the dielectric material coated thereon.
図4において、ロール電極35aは導電性の金属質母材35Aとその上に誘電体35Bが被覆されたものである。プラズマ放電処理中の電極表面温度を制御するため、温度調節用の媒体(水もしくはシリコンオイル等)が循環できる構造となっている。
In FIG. 4, a
図5は、角筒型電極の導電性の金属質母材とその上に被覆されている誘電体の構造の一例を示す斜視図である。 FIG. 5 is a perspective view showing an example of the structure of a conductive metallic base material of a rectangular tube electrode and a dielectric material coated thereon.
図5において、角筒型電極36aは、導電性の金属質母材36Aに対し、図4同様の誘電体36Bの被覆を有しており、該電極の構造は金属質のパイプになっていて、それがジャケットとなり、放電中の温度調節が行えるようになっている。
In FIG. 5, a rectangular
なお、角筒型固定電極の数は、上記ロール電極の円周より大きな円周上に沿って複数本設置されていおり、該電極の放電面積はロール回転電極35に対向している全角筒型固定電極面の面積の和で表される。
In addition, the number of the rectangular tube-shaped fixed electrodes is set in plural along the circumference larger than the circumference of the roll electrode, and the discharge area of the electrodes is a full square tube type facing the
図5に示した角筒型電極36aは、円筒型電極でもよいが、角筒型電極は円筒型電極に比べて、放電範囲(放電面積)を広げる効果があるので、本発明に好ましく用いられる。
The
図4及び図5において、ロール電極35a及び角筒型電極36aは、それぞれ導電性の金属質母材35A及び36Aの上に誘電体35B及び36Bとしてのセラミックスを溶射後、無機化合物の封孔材料を用いて封孔処理したものである。セラミックス誘電体は片肉で1mm程度被覆あればよい。溶射に用いるセラミックス材としては、アルミナ・窒化珪素等が好ましく用いられるが、この中でもアルミナが加工し易いので、特に好ましく用いられる。また、誘電体層が、ライニングにより無機材料を設けたライニング処理誘電体であってもよい。
4 and 5, a
導電性の金属質母材35A及び36Aとしては、チタン金属またはチタン合金、銀、白金、ステンレススティール、アルミニウム、鉄等の金属等や、鉄とセラミックスとの複合材料またはアルミニウムとセラミックスとの複合材料を挙げることができるが、後述の理由からはチタン金属またはチタン合金が特に好ましい。
Examples of the conductive
対向する第1電極および第2の電極の電極間距離は、電極の一方に誘電体を設けた場合、該誘電体表面ともう一方の電極の導電性の金属質母材表面との最短距離のことを言う。双方の電極に誘電体を設けた場合、誘電体表面同士の距離の最短距離のことを言う。電極間距離は、導電性の金属質母材に設けた誘電体の厚さ、印加電界強度の大きさ、プラズマを利用する目的等を考慮して決定されるが、いずれの場合も均一な放電を行う観点から0.1〜20mmが好ましく、特に好ましくは0.5〜2mmである。 When the dielectric is provided on one of the electrodes, the distance between the opposing first electrode and second electrode is the shortest distance between the surface of the dielectric and the surface of the conductive metal base material of the other electrode. Say that. When a dielectric is provided on both electrodes, it means the shortest distance between the dielectric surfaces. The distance between the electrodes is determined in consideration of the thickness of the dielectric provided on the conductive metallic base material, the magnitude of the applied electric field strength, the purpose of using the plasma, etc. From the viewpoint of carrying out, 0.1 to 20 mm is preferable, and 0.5 to 2 mm is particularly preferable.
本発明に有用な導電性の金属質母材及び誘電体についての詳細については後述する。 Details of the conductive metallic base material and dielectric useful in the present invention will be described later.
プラズマ放電処理容器31はパイレックス(登録商標)ガラス製の処理容器等が好ましく用いられるが、電極との絶縁がとれれば金属製を用いることも可能である。例えば、アルミニウムまたは、ステンレススティールのフレームの内面にポリイミド樹脂等を張り付けても良く、該金属フレームにセラミックス溶射を行い絶縁性をとってもよい。図4において、平行した両電極の両側面(樹脂フィルム面近くまで)を上記のような材質の物で覆うことが好ましい。 The plasma discharge treatment vessel 31 is preferably a treatment vessel made of Pyrex (registered trademark) glass or the like, but can be made of metal as long as it can be insulated from the electrodes. For example, polyimide resin or the like may be attached to the inner surface of an aluminum or stainless steel frame, and the metal frame may be thermally sprayed to obtain insulation. In FIG. 4, it is preferable to cover both side surfaces of the parallel electrodes (up to the vicinity of the resin film surface) with an object made of the material as described above.
本発明の大気圧プラズマ放電処理装置に設置する第1電源(高周波電源)としては、
印加電源記号 メーカー 周波数 製品名
A1 神鋼電機 3kHz SPG3−4500
A2 神鋼電機 5kHz SPG5−4500
A3 春日電機 15kHz AGI−023
A4 神鋼電機 50kHz SPG50−4500
A5 ハイデン研究所 100kHz* PHF−6k
A6 パール工業 200kHz CF−2000−200k
A7 パール工業 400kHz CF−2000−400k
等の市販のものを挙げることが出来、何れも使用することができる。
As the first power source (high frequency power source) installed in the atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus of the present invention,
Applied power symbol Manufacturer Frequency Product name A1 Shinko Electric 3kHz SPG3-4500
A2 Shinko Electric 5kHz SPG5-4500
A3 Kasuga Electric 15kHz AGI-023
A4 Shinko Electric 50kHz SPG50-4500
A5 HEIDEN Research Laboratories 100kHz * PHF-6k
A6 Pearl Industry 200kHz CF-2000-200k
A7 Pearl Industry 400kHz CF-2000-400k
Can be mentioned, and any of them can be used.
また、第2電源(高周波電源)としては、
印加電源記号 メーカー 周波数 製品名
B1 パール工業 800kHz CF−2000−800k
B2 パール工業 2MHz CF−2000−2M
B3 パール工業 13.56MHz CF−5000−13M
B4 パール工業 27MHz CF−2000−27M
B5 パール工業 150MHz CF−2000−150M
等の市販のものを挙げることが出来、何れも好ましく使用できる。
As the second power source (high frequency power source),
Applied power supply symbol Manufacturer Frequency Product name B1 Pearl Industry 800kHz CF-2000-800k
B2 Pearl Industry 2MHz CF-2000-2M
B3 Pearl Industry 13.56MHz CF-5000-13M
B4 Pearl Industry 27MHz CF-2000-27M
B5 Pearl Industry 150MHz CF-2000-150M
And the like, and any of them can be preferably used.
なお、上記電源のうち、*印はハイデン研究所インパルス高周波電源(連続モードで100kHz)である。それ以外は連続サイン波のみ印加可能な高周波電源である。 Of the above power supplies, * indicates a HEIDEN Laboratory impulse high-frequency power supply (100 kHz in continuous mode). Other than that, it is a high-frequency power source that can apply only a continuous sine wave.
本発明においては、このような電界を印加して、均一で安定な放電状態を保つことができる電極を大気圧プラズマ放電処理装置に採用することが好ましい。 In the present invention, it is preferable to employ an electrode capable of maintaining a uniform and stable discharge state by applying such an electric field in an atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus.
本発明において、対向する電極間に印加する電力は、第2電極(第2の高周波電界)に1W/cm2以上の電力(出力密度)を供給し、放電ガスを励起してプラズマを発生させ、エネルギーを薄膜形成ガスに与え、薄膜を形成する。第2電極に供給する電力の上限値としては、好ましくは50W/cm2、より好ましくは20W/cm2である。下限値は、好ましくは1.2W/cm2である。なお、放電面積(cm2)は、電極において放電が起こる範囲の面積のことを指す。 In the present invention, the electric power applied between the electrodes facing each other supplies power (power density) of 1 W / cm 2 or more to the second electrode (second high-frequency electric field) to excite the discharge gas to generate plasma. The energy is applied to the thin film forming gas to form a thin film. The upper limit value of the power supplied to the second electrode is preferably 50 W / cm 2 , more preferably 20 W / cm 2 . The lower limit is preferably 1.2 W / cm 2 . The discharge area (cm 2 ) refers to an area in a range where discharge occurs in the electrode.
また、第1電極(第1の高周波電界)にも、1W/cm2以上の電力(出力密度)を供給することにより、第2の高周波電界の均一性を維持したまま、出力密度を向上させることができる。これにより、更なる均一高密度プラズマを生成出来、更なる製膜速度の向上と膜質の向上が両立できる。好ましくは5W/cm2以上である。第1電極に供給する電力の上限値は、好ましくは50W/cm2である。 Further, by supplying power (output density) of 1 W / cm 2 or more to the first electrode (first high frequency electric field), the output density is improved while maintaining the uniformity of the second high frequency electric field. be able to. Thereby, the further uniform high-density plasma can be produced | generated and the improvement of the film forming speed and the improvement of film quality can be made compatible. Preferably it is 5 W / cm 2 or more. The upper limit value of the power supplied to the first electrode is preferably 50 W / cm 2 .
ここで高周波電界の波形としては、特に限定されない。連続モードと呼ばれる連続サイン波状の連続発振モードと、パルスモードと呼ばれるON/OFFを断続的に行う断続発振モード等があり、そのどちらを採用してもよいが、少なくとも第2電極側(第2の高周波電界)は連続サイン波の方がより緻密で良質な膜が得られるので好ましい。 Here, the waveform of the high-frequency electric field is not particularly limited. There are a continuous sine wave continuous oscillation mode called a continuous mode, an intermittent oscillation mode called ON / OFF intermittently called a pulse mode, and either of them may be adopted, but at least the second electrode side (second The high-frequency electric field is preferably a continuous sine wave because a denser and better quality film can be obtained.
また、本発明で膜質をコントロールする際には、第2電源側の電力を制御することによっても達成できる。 In addition, when the film quality is controlled in the present invention, it can also be achieved by controlling the power on the second power source side.
このような大気圧プラズマによる薄膜形成法に使用する電極は、構造的にも、性能的にも過酷な条件に耐えられるものでなければならない。このような電極としては、金属質母材上に誘電体を被覆したものであることが好ましい。 An electrode used in such a method for forming a thin film by atmospheric pressure plasma must be able to withstand severe conditions in terms of structure and performance. Such an electrode is preferably a metal base material coated with a dielectric.
本発明に使用する誘電体被覆電極においては、様々な金属質母材と誘電体との間に特性が合うものが好ましく、その一つの特性として、金属質母材と誘電体との線熱膨張係数の差が10×10-6/℃以下となる組み合わせのものである。好ましくは8×10-6/℃以下、更に好ましくは5×10-6/℃以下、更に好ましくは2×10-6/℃以下である。なお、線熱膨張係数とは、周知の材料特有の物性値である。 In the dielectric-coated electrode used in the present invention, it is preferable that the characteristics match between various metallic base materials and dielectrics. One of the characteristics is linear thermal expansion between the metallic base material and the dielectric. The combination is such that the difference in coefficient is 10 × 10 −6 / ° C. or less. It is preferably 8 × 10 −6 / ° C. or less, more preferably 5 × 10 −6 / ° C. or less, and further preferably 2 × 10 −6 / ° C. or less. The linear thermal expansion coefficient is a well-known physical property value of a material.
線熱膨張係数の差が、この範囲にある導電性の金属質母材と誘電体との組み合わせとしては、
1:金属質母材が純チタンまたはチタン合金で、誘電体がセラミックス溶射被膜
2:金属質母材が純チタンまたはチタン合金で、誘電体がガラスライニング
3:金属質母材がステンレススティールで、誘電体がセラミックス溶射被膜
4:金属質母材がステンレススティールで、誘電体がガラスライニング
5:金属質母材がセラミックスおよび鉄の複合材料で、誘電体がセラミックス溶射被膜
6:金属質母材がセラミックスおよび鉄の複合材料で、誘電体がガラスライニング
7:金属質母材がセラミックスおよびアルミの複合材料で、誘電体がセラミックス溶射皮膜
8:金属質母材がセラミックスおよびアルミの複合材料で、誘電体がガラスライニング
等がある。線熱膨張係数の差という観点では、上記1項または2項および5〜8項が好ましく、特に1項が好ましい。
As a combination of a conductive metallic base material and a dielectric whose difference in linear thermal expansion coefficient is within this range,
1: Metal base material is pure titanium or titanium alloy, dielectric is ceramic spray coating 2: Metal base material is pure titanium or titanium alloy, dielectric is glass lining 3: Metal base material is stainless steel, Dielectric is ceramic spray coating 4: Metal base material is stainless steel, Dielectric is glass lining 5: Metal base material is a composite material of ceramics and iron, Dielectric is ceramic spray coating 6: Metal base material Ceramic and iron composite material, dielectric is glass lining 7: Metal base material is ceramic and aluminum composite material, dielectric is ceramic sprayed coating 8: Metal base material is ceramic and aluminum composite material, dielectric The body has glass lining. From the viewpoint of the difference in linear thermal expansion coefficient, the above 1 or 2 and 5 to 8 are preferable, and 1 is particularly preferable.
本発明において、金属質母材は、上記の特性からはチタンまたはチタン合金が特に有用である。金属質母材をチタンまたはチタン合金とすることにより、誘電体を上記とすることにより、使用中の電極の劣化、特にひび割れ、剥がれ、脱落等がなく、過酷な条件での長時間の使用に耐えることができる。 In the present invention, titanium or a titanium alloy is particularly useful as the metallic base material from the above characteristics. By using titanium or titanium alloy as the metal base material, the dielectric is used as described above, so that there is no deterioration of the electrode in use, especially cracking, peeling, dropping off, etc., and it can be used for a long time under harsh conditions. Can withstand.
本発明に適用できる大気圧プラズマ放電処理装置としては、上記説明した以外に、例えば、特開2004−68143号公報、同2003−49272号公報、国際特許第02/48428号パンフレット等に記載されている大気圧プラズマ放電処理装置を挙げることができる。 The atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus applicable to the present invention is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-68143, 2003-49272, International Patent No. 02/48428, etc. in addition to the above description. And an atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus.
上記方法で作製した同一組成からなる密着膜、セラミック膜及び保護膜から構成される本発明のガスバリア性フィルムにおいて、更に、保護膜上に凹凸形状を有する膜を有することが好ましい。 In the gas barrier film of the present invention composed of an adhesive film having the same composition, a ceramic film and a protective film produced by the above method, it is preferable to further have a film having an uneven shape on the protective film.
本発明に係る凹凸形状を有する膜と屈折率が1.9以上、2.1以下の平滑な高屈折率膜により、光取り出し効率が向上する。この凹凸形状を有する膜表面に設ける凹凸構造は、規則的に配列されたものであっても、あるいはランダムに配列されたものであっても良い。 The light extraction efficiency is improved by the film having an uneven shape according to the present invention and the smooth high refractive index film having a refractive index of 1.9 or more and 2.1 or less. The concavo-convex structure provided on the film surface having the concavo-convex shape may be regularly arranged or randomly arranged.
本発明に係る凹凸形状を有する膜の屈折率nは、樹脂フィルム上に密着膜、セラミック膜及び保護膜を有するガスバリア性フィルムの屈折率が一般に1.45〜1.6程度であることから、それと同等が好ましい。 Since the refractive index n of the film having an uneven shape according to the present invention is generally about 1.45 to 1.6, the refractive index of the gas barrier film having an adhesion film, a ceramic film and a protective film on the resin film. The equivalent is preferred.
一方、凹凸形状を有する膜の厚みは、回折の効果から、有機EL発光層から発光する光の波長と同程度以上であることが好ましい。これは、凹凸形状を有する膜の厚みが、発光する光の波長程度となる、エバネッセントで染み出した電磁波としての光がガスバリア性フィルム内に入り込む厚みと同等又はそれ以下になると、回折による凹凸形状を有する膜の効果が薄れてくるからである。 On the other hand, the thickness of the film having a concavo-convex shape is preferably equal to or greater than the wavelength of light emitted from the organic EL light emitting layer, from the effect of diffraction. This is because when the thickness of the film having a concavo-convex shape is about the wavelength of the light to be emitted, the concavo-convex shape due to diffraction is equal to or less than the thickness at which light as electromagnetic waves exuded by evanescent enters the gas barrier film This is because the effect of the film having the thickness is reduced.
従って、凹凸形状を有する膜での回折の効果を十分に発揮させるためには、中心波長より十分長い、3倍以上とするのがよい。尚、厚みの上限は効果の点からは特にないが、製造上の観点から20μm程度が好ましい。 Therefore, in order to sufficiently exhibit the diffraction effect in the film having the uneven shape, it is preferable to set it to 3 times or longer, which is sufficiently longer than the center wavelength. The upper limit of the thickness is not particularly limited from the viewpoint of effect, but is preferably about 20 μm from the viewpoint of manufacturing.
次に、凹凸形状について説明する。散乱効果を生じさせる方法として、例えば、ランダムの周期の凹凸をランダムに配置する方法がある。凹凸形状を有する膜の面上のこのランダム凹凸へ入射する光は透過光と反射光とに分かれる。透過光は、上述した通りに凹凸形状を有する膜に取り込まれ、反射光は、陰極による反射により再びランダム凹凸に入射され、最終的には凹凸形状を有する膜に取り出される。 Next, the uneven shape will be described. As a method for generating the scattering effect, for example, there is a method of randomly arranging irregularities with a random period. The light incident on the random unevenness on the surface of the film having the uneven shape is divided into transmitted light and reflected light. The transmitted light is taken into the film having an uneven shape as described above, and the reflected light is incident on the random unevenness again by reflection by the cathode, and is finally taken out to the film having the uneven shape.
この場合、光の進行方向を回折の法則に従わない方向に変えることは前述の回折格子によるものと変わらないが、レリーフ型回折格子による光の進行方向の変化は規則性を持つのに対して、このランダム凹凸の場合は、光の進行方向の変化に規則性を持たない。従って、観察者は有機EL素子発光面の視野角が比較的広いと感じる。 In this case, changing the traveling direction of light to a direction that does not follow the law of diffraction is the same as that of the diffraction grating described above, but the change in the traveling direction of light by the relief type diffraction grating has regularity. In the case of this random unevenness, there is no regularity in the change of the traveling direction of light. Therefore, the observer feels that the viewing angle of the light emitting surface of the organic EL element is relatively wide.
上記のランダム凹凸は、膜面に凹部又は凸部を投影してできる形に外接する円の直径を0.2μm以上とすると散乱の効果が十分得られる。これは直径0.2μmの円を敷き詰めた状態での円の最短中心間距離と媒質中の光の波長との関係からである。また、投影形の外接円の直径が、投影形状にもよるが、100μm近くになると凹凸が透明基板201を通して目視で確認できるようになり、観察者に不快感を生じさせることが予想される。これを防ぐためにこの直径は50μm以下とするのが好ましい。従って、投影形の外接する円の直径は0.2μm以上50μm以下が好ましい。 The random unevenness described above provides a sufficient scattering effect when the diameter of a circle circumscribed in a shape formed by projecting a concave or convex portion on the film surface is 0.2 μm or more. This is because of the relationship between the distance between the shortest centers of the circles and the wavelength of light in the medium in a state where circles having a diameter of 0.2 μm are spread. Further, although the diameter of the circumscribed circle of the projected shape depends on the projected shape, it is expected that the unevenness can be visually confirmed through the transparent substrate 201 when the diameter becomes close to 100 μm, and it is expected that the viewer will feel uncomfortable. In order to prevent this, the diameter is preferably 50 μm or less. Therefore, the diameter of the circumscribed circle of the projection shape is preferably 0.2 μm or more and 50 μm or less.
また、この投影形の形状は、円、多角形等の制限は特になく、また深さ方向の凹凸の断面形状はU字、V字、円柱などの柱状などでもよく、制限は特にない。 Further, the shape of the projected shape is not particularly limited to a circle or a polygon, and the cross-sectional shape of the unevenness in the depth direction may be a U shape, a V shape, a column shape such as a cylinder, and the like, and is not particularly limited.
また、ランダム凹凸の深さは100nm以上とする場合、散乱の効果が十分得られる。更に、深さの上限は、効果の観点からは特に制限がないが、深くなりすぎると製造上困難となることから、投影形の外接円の直径の2倍以下が好ましい。従って、深さの範囲は100nm以上でこの直径の2倍以下が好ましい。 Moreover, when the depth of the random unevenness is 100 nm or more, a sufficient scattering effect can be obtained. Furthermore, the upper limit of the depth is not particularly limited from the viewpoint of the effect, but if it becomes too deep, it becomes difficult to manufacture, and therefore it is preferably not more than twice the diameter of the circumscribed circle of the projected shape. Therefore, the depth range is preferably 100 nm or more and not more than twice this diameter.
また、凹凸を設ける面全体の面積における凹部又は凸部の投影形面積との割合は、おおよそ10%から90%が好ましい。 In addition, the ratio of the area of the entire surface on which the unevenness is provided to the projected area of the concave portion or convex portion is preferably about 10% to 90%.
本発明に係る凹凸形状を有する膜を形成する低屈折率材料としては、上述の凹凸の形成を容易にすることも考慮して、例えば、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、エアロゲル、多孔質シリカなどが挙げられる。 As a low refractive index material for forming a film having a concavo-convex shape according to the present invention, in consideration of facilitating the formation of the above-described concavo-convex, for example, a fluorine resin, an acrylic resin, an epoxy resin, an airgel, Examples thereof include porous silica.
凹凸を形成する方法としては、例えば、一般的な樹脂成形法やゾルゲル法の過程で形成する方法等がある。 As a method for forming the unevenness, for example, there is a method of forming in the course of a general resin molding method or a sol-gel method.
例えば、ガラス基板にフォトレジストをスピンコート法などを用いて塗布し、一般的なマスク露光、電子ビーム、又は干渉露光等を用いてパターニングを行う。その後、ガラス基板をエッチングしたものをガラス型とし、このガラス型を用いて、例えば、以下のような方法にて凹凸を形成することができる。 For example, a photoresist is applied to a glass substrate using a spin coat method or the like, and patterning is performed using general mask exposure, electron beam, interference exposure, or the like. Then, what etched the glass substrate is made into a glass type | mold, By using this glass type | mold, an unevenness | corrugation can be formed with the following methods, for example.
(1)光硬化性樹脂にて凹凸形状を有する膜を形成する
ガスバリア性フィルム上に凹凸形状を有する膜として、例えば、光硬化性樹脂の一つであるUV硬化性樹脂を直接塗布した後、上記のガラス型を用いてプレスし、その状態を維持し、UV照射することで樹脂を硬化させ凹凸を成形する。
(1) Form a film having a concavo-convex shape with a photocurable resin As a film having a concavo-convex shape on a gas barrier film, for example, after directly applying a UV curable resin, which is one of the photocurable resins, It presses using said glass type | mold, the state is maintained, resin is hardened by UV irradiation, and an unevenness | corrugation is shape | molded.
(2)熱硬化性又は熱可塑性樹脂にて凹凸形状を有する膜を形成する
ガスバリア性フィルム上に凹凸形状を有する膜として熱硬化性樹脂を直接塗布した後、上記のガラス型にてプレス成形後、加熱硬化させて凹凸を形成する。
(2) Form a film having a concavo-convex shape with a thermosetting or thermoplastic resin After directly applying a thermosetting resin as a film having a concavo-convex shape on a gas barrier film, after press molding with the above glass mold Then, it is heated and cured to form irregularities.
また、熱可塑性樹脂であれば、上述のプレス成形を加熱プレス成形に置き換えて、その後冷却して凹凸を形成する。このガラス型をニッケルの電鋳などの手法で金型に転写して使用しても良い。 In the case of a thermoplastic resin, the above-described press molding is replaced with hot press molding, and then cooled to form irregularities. This glass mold may be transferred to a mold by a method such as nickel electroforming.
(3)ゾルゲル法にて凹凸形状を有する膜を形成する
ガスバリア性フィルム上に凹凸形状を有する膜として液体ゾルを直接塗布した後、上記(2)のガラス型を用いてプレス成形する。その後、加熱等で乾燥させて乾燥ゲルとして凹凸を形成する。このガラス型をニッケルの電鋳などの手法で金型に転写して使用しても良い。
(3) Forming a film having a concavo-convex shape by a sol-gel method A liquid sol is directly applied as a film having a concavo-convex shape on a gas barrier film, and then press-molded using the glass mold of (2) above. Then, it is dried by heating or the like to form irregularities as a dry gel. This glass mold may be transferred to a mold by a method such as nickel electroforming.
次いで、本発明の有機エレクトロルミネッセンス用樹脂基材について説明する。 Next, the organic electroluminescence resin substrate of the present invention will be described.
本発明の有機エレクトロルミネッセンス用樹脂基材は、上記説明した方法に従って作製されたガスバリア性フィルム上に、湿式コーティング法で形成されたゾルゲル反応で造膜する屈折率が1.9以上、2.1以下の高屈折率膜を有し、更にその上に透明導電膜を有することを特徴とする。 The resin substrate for organic electroluminescence of the present invention has a refractive index of 1.9 or more and 2.1, which is formed by a sol-gel reaction formed by a wet coating method on a gas barrier film produced according to the method described above. It has the following high refractive index films, and further has a transparent conductive film thereon.
本発明に係る高屈折率膜の屈折率は、1.90以上、2.1以下であることを特徴とし、好ましくは1.90〜2.10であることが好ましい。高屈折率膜の厚さは、5nm〜1μmであることが好ましく、10nm〜0.2μmであることが更に好ましく、30nm〜0.1μmであることが最も好ましい。高屈折率膜のヘイズは、5%以下であることが好ましく、3%以下であることが更に好ましく、1%以下であることが最も好ましい。高屈折率膜の強度は、1kg荷重の鉛筆硬度でH以上であることが好ましく、2H以上であることが更に好ましく、3H以上であることが最も好ましい。これら凹凸形状を有する膜上に高屈折率膜が設けられることにより、光取り出し機能が発揮される。 The refractive index of the high refractive index film according to the present invention is 1.90 or more and 2.1 or less, preferably 1.90 to 2.10. The thickness of the high refractive index film is preferably 5 nm to 1 μm, more preferably 10 nm to 0.2 μm, and most preferably 30 nm to 0.1 μm. The haze of the high refractive index film is preferably 5% or less, more preferably 3% or less, and most preferably 1% or less. The strength of the high refractive index film is preferably H or more, more preferably 2H or more, and most preferably 3H or more, with a pencil hardness of 1 kg. The light extraction function is exhibited by providing a high refractive index film on the uneven film.
本発明に係る高屈折率膜においては、下記一般式(1)で表される有機チタン化合物のモノマー、オリゴマーまたはそれらの加水分解物を含有する塗布液を塗布し乾燥させて形成させた屈折率1.90以上、2.1以下の膜であることが好ましい。 In the high refractive index film according to the present invention, a refractive index formed by applying and drying a coating solution containing a monomer, oligomer or hydrolyzate of an organic titanium compound represented by the following general formula (1) A film of 1.90 or more and 2.1 or less is preferable.
一般式(1)
Ti(OR1)4
式中、R1としては炭素数1〜8の脂肪族炭化水素基がよいが、好ましくは炭素数1〜4の脂肪族炭化水素基である。また、有機チタン化合物のモノマー、オリゴマーまたはそれらの加水分解物は、アルコキシド基が加水分解を受けて−Ti−O−Ti−のように反応して架橋構造を作り、硬化した層を形成する。
General formula (1)
Ti (OR 1 ) 4
In the formula, R 1 is preferably an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, preferably an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. Moreover, the monomer, oligomer, or hydrolyzate thereof of an organic titanium compound reacts like -Ti-O-Ti- when an alkoxide group is hydrolyzed to form a crosslinked structure, thereby forming a cured layer.
本発明に用いられる有機チタン化合物のモノマー、オリゴマーとしては、Ti(OCH3)4、Ti(OC2H5)4、Ti(O−n−C3H7)4、Ti(O−i−C3H7)4、Ti(O−n−C4H9)4、Ti(O−n−C3H7)4の2〜10量体、Ti(O−i−C3H7)4の2〜10量体、Ti(O−n−C4H9)4の2〜10量体等が好ましい例として挙げられる。これらは単独で、または2種以上組み合わせて用いることができる。中でもTi(O−n−C3H7)4、Ti(O−i−C3H7)4、Ti(O−n−C4H9)4、Ti(O−n−C3H7)4の2〜10量体、Ti(O−n−C4H9)4の2〜10量体が特に好ましい。 Examples of the monomer or oligomer of the organic titanium compound used in the present invention include Ti (OCH 3 ) 4 , Ti (OC 2 H 5 ) 4 , Ti (On-C 3 H 7 ) 4 , Ti (O-i- C 3 H 7) 4, Ti (O-n-C 4 H 9) 4, Ti (O-n-C 3 H 7) 4 2-10 mer, Ti (O-i-C 3 H 7) Preferred examples include 4 to 10 mer of 4 and 2 to 10 mer of Ti (On-C 4 H 9 ) 4 . These can be used alone or in combination of two or more. Of these Ti (O-n-C 3 H 7) 4, Ti (O-i-C 3 H 7) 4, Ti (O-n-C 4 H 9) 4, Ti (O-n-C 3 H 7 ) 4 to 10-mer and Ti (On-C 4 H 9 ) 4 to 10-mer are particularly preferable.
本発明においては、高屈折率膜を湿式コーティング法で設けることを特徴とするが、その形成に用いる高屈折率膜用塗布液は、水と後述する有機溶媒が順次添加された溶液中に上記有機チタン化合物を添加することが好ましい。水を後から添加した場合は、加水分解/重合が均一に進行せず、白濁が発生したり、膜強度が低下する。水と有機溶媒は添加された後、良く混合させるために攪拌し混合溶解されていることが好ましい。 The present invention is characterized in that a high refractive index film is provided by a wet coating method, but the coating liquid for high refractive index film used for the formation is the above in a solution in which water and an organic solvent described later are sequentially added. It is preferable to add an organic titanium compound. When water is added later, hydrolysis / polymerization does not proceed uniformly, and white turbidity occurs or film strength decreases. After the water and the organic solvent are added, it is preferable that they are stirred and mixed and dissolved in order to mix well.
また、別法として有機チタン化合物と有機溶媒を混合させておき、この混合溶液を、上記水と有機溶媒の混合攪拌された溶液中に添加することも好ましい態様である。 Further, as another method, it is also a preferred embodiment that an organic titanium compound and an organic solvent are mixed and this mixed solution is added to the mixed and stirred solution of water and the organic solvent.
また、水の量は有機チタン化合物1モルに対して、0.25〜3モルの範囲であることが好ましい。0.25モル未満であると、加水分解、重合の進行が不十分で膜強度が低下する。3モルを超えると加水分解、重合が進行し過ぎて、TiO2の粗大粒子が発生し白濁するため好ましくない。従って水の量は上記範囲で調整する必要がある。 Moreover, it is preferable that the quantity of water is the range of 0.25-3 mol with respect to 1 mol of organic titanium compounds. When the amount is less than 0.25 mol, hydrolysis and polymerization are not sufficiently progressed and the film strength is lowered. If it exceeds 3 moles, hydrolysis and polymerization will proceed excessively, resulting in generation of coarse TiO 2 particles and white turbidity. Therefore, the amount of water needs to be adjusted within the above range.
また、水の含有率は塗布液総量に対して10質量%未満であることが好ましい。水の含有率を塗布液総量に対して10質量%以上にすると、塗布液の経時安定が劣り白濁を生じたりするため好ましくない。 Moreover, it is preferable that the content rate of water is less than 10 mass% with respect to the coating liquid total amount. If the water content is 10% by mass or more with respect to the total amount of the coating solution, it is not preferable because the stability of the coating solution with time deteriorates and white turbidity occurs.
本発明に係る有機溶媒としては、水混和性の有機溶媒であることが好ましい。水混和性の有機溶媒としては、例えば、アルコール類(例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、セカンダリーブタノール、ターシャリーブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール等)、多価アルコール類(例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサンジオール、ペンタンジオール、グリセリン、ヘキサントリオール、チオジグリコール等)、多価アルコールエーテル類(例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテル等)、アミン類(例えば、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、モルホリン、N−エチルモルホリン、エチレンジアミン、ジエチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ポリエチレンイミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、テトラメチルプロピレンジアミン等)、アミド類(例えば、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等)、複素環類(例えば、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、シクロヘキシルピロリドン、2−オキサゾリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等)、スルホキシド類(例えば、ジメチルスルホキシド等)、スルホン類(例えば、スルホラン等)、尿素、アセトニトリル、アセトン等が挙げられるが、特に、アルコール類、多価アルコール類、多価アルコールエーテル類が好ましい。これらの有機溶媒の使用量は、前述したように、水の含有率が塗布液総量に対して10質量%未満であるように、水と有機溶媒のトータルの使用量を調整すればよい。 The organic solvent according to the present invention is preferably a water-miscible organic solvent. Examples of the water-miscible organic solvent include alcohols (eg, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, secondary butanol, tertiary butanol, pentanol, hexanol, cyclohexanol, benzyl alcohol, etc.), many Monohydric alcohols (for example, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycol, butylene glycol, hexanediol, pentanediol, glycerin, hexanetriol, thiodiglycol, etc.), polyvalent Alcohol ethers (eg, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether) , Ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono Phenyl ether, propylene glycol monophenyl ether, etc.), amines (eg, ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, N-methyldiethanolamine, N-ethyldiethanolamine, morpholine, N-ethylmorpholine, ethylenediamine, diethylenediamine) , Triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, polyethyleneimine, pentamethyldiethylenetriamine, tetramethylpropylenediamine, etc.), amides (eg, formamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, etc.), heterocyclic rings (For example, 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, cyclohexyl pyrrolidone, 2-oxazolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, etc.), sulfoxides (for example, dimethyl sulfoxide, etc.), sulfones (for example, , Sulfolane and the like), urea, acetonitrile, acetone and the like, and alcohols, polyhydric alcohols, and polyhydric alcohol ethers are particularly preferable. The amount of these organic solvents used may be adjusted as described above so that the water content is less than 10% by mass with respect to the total amount of the coating solution.
本発明に用いられる有機チタン化合物のモノマー、オリゴマーまたはそれらの加水分解物は、塗布液に含まれる固形分中の50.0〜98.0質量%を占めていることが望ましい。固形分比率は50〜90質量%がより好ましく、55〜90質量%が更に好ましい。この他、塗布組成物には有機チタン化合物のポリマー(予め有機チタン化合物の加水分解を行って架橋したもの)或いは酸化チタン微粒子を添加することも好ましい。 The monomer, oligomer or hydrolyzate of the organic titanium compound used in the present invention preferably accounts for 50.0 to 98.0% by mass in the solid content contained in the coating solution. The solid content ratio is more preferably 50 to 90% by mass, and further preferably 55 to 90% by mass. In addition, it is also preferable to add to the coating composition a polymer of an organic titanium compound (a product obtained by crosslinking the organic titanium compound in advance by hydrolysis) or titanium oxide fine particles.
本発明に係る高屈折率膜は、微粒子として金属酸化物粒子を含み、更にバインダーポリマーを含む。 The high refractive index film according to the present invention contains metal oxide particles as fine particles, and further contains a binder polymer.
上記塗布液調製法で加水分解/重合した有機チタン化合物と金属酸化物粒子を組み合わせると、金属酸化物粒子と加水分解/重合した有機チタン化合物とが強固に接着し、粒子のもつ硬さと均一膜の柔軟性を兼ね備えた強い塗膜を得ることができる。 When the organic titanium compound hydrolyzed / polymerized by the coating liquid preparation method and the metal oxide particles are combined, the metal oxide particles and the hydrolyzed / polymerized organic titanium compound are firmly bonded, and the hardness and uniform film of the particles It is possible to obtain a strong coating film having both flexibility.
高屈折率膜に用いる金属酸化物粒子は、屈折率が1.90〜2.80であることが好ましく、1.90〜2.70であることが更に好ましい。金属酸化物粒子の1次粒子の重量平均径は、1〜150nmであることが好ましく、1〜100nmであることが更に好ましく、1〜80nmであることが最も好ましい。層中での金属酸化物粒子の重量平均径は、1〜200nmであることが好ましく、5〜150nmであることがより好ましく、10〜100nmであることが更に好ましく、10〜80nmであることが最も好ましい。金属酸化物粒子の平均粒径は、20〜30nm以上であれば光散乱法により、20〜30nm以下であれば電子顕微鏡写真により測定される。金属酸化物粒子の比表面積は、BET法で測定された値として、10〜400m2/gであることが好ましく、20〜200m2/gであることが更に好ましく、30〜150m2/gであることが最も好ましい。 The metal oxide particles used for the high refractive index film preferably have a refractive index of 1.90 to 2.80, and more preferably 1.90 to 2.70. The weight average diameter of the primary particles of the metal oxide particles is preferably 1 to 150 nm, more preferably 1 to 100 nm, and most preferably 1 to 80 nm. The weight average diameter of the metal oxide particles in the layer is preferably 1 to 200 nm, more preferably 5 to 150 nm, still more preferably 10 to 100 nm, and more preferably 10 to 80 nm. Most preferred. The average particle diameter of the metal oxide particles is measured by a light scattering method if it is 20-30 nm or more, and by an electron micrograph if it is 20-30 nm or less. The specific surface area of metal oxide particles, as measured values by the BET method is preferably from 10 to 400 m 2 / g, more preferably from 20 to 200 m 2 / g, with 30 to 150 m 2 / g Most preferably it is.
金属酸化物粒子の例としては、Ti、Zr、Sn、Sb、Cu、Fe、Mn、Pb、Cd、As、Cr、Hg、Zn、Al、Mg、Si、P及びSから選択される少なくとも一種の元素を有する金属酸化物であり、具体的には二酸化チタン(例、ルチル、ルチル/アナターゼの混晶、アナターゼ、アモルファス構造)、酸化錫、酸化インジウム、酸化亜鉛、及び酸化ジルコニウムが挙げられる。中でも、酸化チタン、酸化錫及び酸化インジウムが特に好ましい。金属酸化物粒子は、これらの金属の酸化物を主成分とし、更に他の元素を含むことができる。主成分とは、粒子を構成する成分の中で最も含有量(質量%)が多い成分を意味する。他の元素の例としては、Ti、Zr、Sn、Sb、Cu、Fe、Mn、Pb、Cd、As、Cr、Hg、Zn、Al、Mg、Si、P及びS等が挙げられる。 Examples of the metal oxide particles include at least one selected from Ti, Zr, Sn, Sb, Cu, Fe, Mn, Pb, Cd, As, Cr, Hg, Zn, Al, Mg, Si, P, and S. Specific examples of the metal oxide include titanium dioxide (eg, rutile, rutile / anatase mixed crystal, anatase, amorphous structure), tin oxide, indium oxide, zinc oxide, and zirconium oxide. Of these, titanium oxide, tin oxide, and indium oxide are particularly preferable. The metal oxide particles are mainly composed of oxides of these metals and can further contain other elements. The main component means a component having the largest content (mass%) among the components constituting the particles. Examples of other elements include Ti, Zr, Sn, Sb, Cu, Fe, Mn, Pb, Cd, As, Cr, Hg, Zn, Al, Mg, Si, P, and S.
金属酸化物粒子は表面処理されていることが好ましい。表面処理は、無機化合物または有機化合物を用いて実施することができる。表面処理に用いる無機化合物の例としては、アルミナ、シリカ、酸化ジルコニウム及び酸化鉄が挙げられる。中でもアルミナ及びシリカが好ましい。表面処理に用いる有機化合物の例としては、ポリオール、アルカノールアミン、ステアリン酸、シランカップリング剤及びチタネートカップリング剤が挙げられる。中でも、シランカップリング剤が最も好ましい。 The metal oxide particles are preferably surface-treated. The surface treatment can be performed using an inorganic compound or an organic compound. Examples of inorganic compounds used for the surface treatment include alumina, silica, zirconium oxide and iron oxide. Of these, alumina and silica are preferable. Examples of the organic compound used for the surface treatment include polyols, alkanolamines, stearic acid, silane coupling agents, and titanate coupling agents. Of these, a silane coupling agent is most preferable.
具体的なシランカップリング剤の例としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシエトキシシラン、メチルトリアセトキシシラン、メチルトリブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリアセトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピルトリアセトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン、γ−(β−グリシジルオキシエトキシ)プロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポシシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、γ−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン及びβ−シアノエチルトリエトキシシランが挙げられる。 Specific examples of the silane coupling agent include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltrimethoxyethoxysilane, methyltriacetoxysilane, methyltributoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane. Methoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, vinyltrimethoxyethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltriacetoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, γ-chloropropyltriethoxysilane, γ-chloropropyltriacetoxysilane, 3,3,3-trifluoropropyltrimethoxysilane, γ-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidyloxy Propyltriethoxysilane, γ- (β-glycidyloxyethoxy) propyltrimethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane, γ-acryloyloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, Examples include N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane and β-cyanoethyltriethoxysilane.
また、珪素に対して2置換のアルキル基を持つシランカップリング剤の例として、ジメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン、γ−グリシジルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシジルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシジルオキシプロピルフェニルジエトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジエトキシシラン、ジメチルジアセトキシシラン、γ−アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン及びメチルビニルジエトキシシランが挙げられる。 Examples of silane coupling agents having a disubstituted alkyl group with respect to silicon include dimethyldimethoxysilane, phenylmethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenylmethyldiethoxysilane, and γ-glycidyloxypropylmethyldiethoxysilane. Γ-glycidyloxypropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidyloxypropylphenyldiethoxysilane, γ-chloropropylmethyldiethoxysilane, dimethyldiacetoxysilane, γ-acryloyloxypropylmethyldimethoxysilane, γ-acryloyloxypropylmethyldi Ethoxysilane, γ-methacryloyloxypropylmethyldimethoxysilane, γ-methacryloyloxypropylmethyldiethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldimeth Shishiran, .gamma.-mercaptopropyl methyl diethoxy silane, .gamma.-aminopropyl methyl dimethoxy silane, .gamma.-aminopropyl methyl diethoxy silane, methyl vinyl dimethoxy silane, and methyl vinyl diethoxy silane.
これらのうち、分子内に二重結合を有するビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシエトキシシラン、γ−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン及びγ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、珪素に対して2置換のアルキル基を持つものとしてγ−アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン及びメチルビニルジエトキシシランが好ましく、γ−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン及びγ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン及びγ−メタクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシランが特に好ましい。 Among these, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, vinyltrimethoxyethoxysilane, γ-acryloyloxypropyltrimethoxysilane and γ-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane having a double bond in the molecule. Γ-acryloyloxypropylmethyldimethoxysilane, γ-acryloyloxypropylmethyldiethoxysilane, γ-methacryloyloxypropylmethyldimethoxysilane, and γ-methacryloyloxypropylmethyldiethoxy having a disubstituted alkyl group with respect to silicon Silane, methylvinyldimethoxysilane and methylvinyldiethoxysilane are preferred, and γ-acryloyloxypropyltrimethoxysilane and γ-methacryloyloxyp Particularly preferred are propyltrimethoxysilane, γ-acryloyloxypropylmethyldimethoxysilane, γ-acryloyloxypropylmethyldiethoxysilane, γ-methacryloyloxypropylmethyldimethoxysilane and γ-methacryloyloxypropylmethyldiethoxysilane.
上記金属酸化物粒子は、媒体に分散した分散体の状態で、高屈折率膜を形成するための塗布液に供される。金属酸化物粒子の分散媒体としては、沸点が60〜170℃の液体を用いることが好ましい。分散溶媒の具体例としては、水、アルコール(例、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、ベンジルアルコール)、ケトン(例、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン)、エステル(例、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸プロピル、蟻酸ブチル)、脂肪族炭化水素(例、ヘキサン、シクロヘキサン)、ハロゲン化炭化水素(例、メチレンクロライド、クロロホルム、四塩化炭素)、芳香族炭化水素(例、ベンゼン、トルエン、キシレン)、アミド(例、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、n−メチルピロリドン)、エーテル(例、ジエチルエーテル、ジオキサン、テトラハイドロフラン)、エーテルアルコール(例、1−メトキシ−2−プロパノール)が挙げられる。中でも、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン及びブタノールが特に好ましい。 The metal oxide particles are supplied to a coating solution for forming a high refractive index film in a dispersion state dispersed in a medium. As a dispersion medium for metal oxide particles, it is preferable to use a liquid having a boiling point of 60 to 170 ° C. Specific examples of the dispersion solvent include water, alcohol (eg, methanol, ethanol, isopropanol, butanol, benzyl alcohol), ketone (eg, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone), ester (eg, methyl acetate, ethyl acetate). , Propyl acetate, butyl acetate, methyl formate, ethyl formate, propyl formate, butyl formate), aliphatic hydrocarbons (eg, hexane, cyclohexane), halogenated hydrocarbons (eg, methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride), aromatic Group hydrocarbon (eg, benzene, toluene, xylene), amide (eg, dimethylformamide, dimethylacetamide, n-methylpyrrolidone), ether (eg, diethyl ether, dioxane, tetrahydrofuran), ether alcohol (eg, 1-methoxy-2-propanol). Of these, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone and butanol are particularly preferable.
また金属酸化物粒子は、分散機を用いて媒体中に分散することができる。分散機の例としては、サンドグラインダーミル(例、ピン付きビーズミル)、高速インペラーミル、ペッブルミル、ローラーミル、アトライター及びコロイドミルが挙げられる。サンドグラインダーミル及び高速インペラーミルが特に好ましい。また、予備分散処理を実施してもよい。予備分散処理に用いる分散機の例としては、ボールミル、三本ロールミル、ニーダー及びエクストルーダーが挙げられる。 The metal oxide particles can be dispersed in the medium using a disperser. Examples of the disperser include a sand grinder mill (eg, a bead mill with pins), a high-speed impeller mill, a pebble mill, a roller mill, an attritor, and a colloid mill. A sand grinder mill and a high-speed impeller mill are particularly preferred. Further, preliminary dispersion processing may be performed. Examples of the disperser used for the preliminary dispersion treatment include a ball mill, a three-roll mill, a kneader, and an extruder.
本発明に係る高屈折率膜は、架橋構造を有するポリマー(以下、架橋ポリマーともいう)をバインダーポリマーとして用いることが好ましい。架橋ポリマーの例として、ポリオレフィン等の飽和炭化水素鎖を有するポリマー(以下、ポリオレフィンと総称する)、ポリエーテル、ポリウレア、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミン、ポリアミド及びメラミン樹脂等の架橋物が挙げられる。中でも、ポリオレフィン、ポリエーテル及びポリウレタンの架橋物が好ましく、ポリオレフィン及びポリエーテルの架橋物が更に好ましく、ポリオレフィンの架橋物が最も好ましい。また、架橋ポリマーがアニオン性基を有することは更に好ましい。アニオン性基は無機微粒子の分散状態を維持する機能を有し、架橋構造はポリマーに皮膜形成能を付与して皮膜を強化する機能を有する。上記アニオン性基は、ポリマー鎖に直接結合していてもよいし、連結基を介してポリマー鎖に結合していてもよいが、連結基を介して側鎖として主鎖に結合していることが好ましい。 The high refractive index film according to the present invention preferably uses a polymer having a crosslinked structure (hereinafter also referred to as a crosslinked polymer) as a binder polymer. Examples of the crosslinked polymer include polymers having a saturated hydrocarbon chain such as polyolefin (hereinafter collectively referred to as polyolefin), and crosslinked products such as polyether, polyurea, polyurethane, polyester, polyamine, polyamide, and melamine resin. Among them, a crosslinked product of polyolefin, polyether and polyurethane is preferred, a crosslinked product of polyolefin and polyether is more preferred, and a crosslinked product of polyolefin is most preferred. Further, it is further preferable that the crosslinked polymer has an anionic group. The anionic group has a function of maintaining the dispersion state of the inorganic fine particles, and the crosslinked structure has a function of imparting a film forming ability to the polymer and strengthening the film. The anionic group may be directly bonded to the polymer chain or may be bonded to the polymer chain via a linking group, but is bonded to the main chain as a side chain via the linking group. Is preferred.
本発明に用いられるモノマーとしては、2個以上のエチレン性不飽和基を有するモノマーが最も好ましいが、その例としては、多価アルコールと(メタ)アクリル酸とのエステル(例、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ジクロヘキサンジアクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,2,3−シクロヘキサンテトラメタクリレート、ポリウレタンポリアクリレート、ポリエステルポリアクリレート)、ビニルベンゼン及びその誘導体(例、1,4−ジビニルベンゼン、4−ビニル安息香酸−2−アクリロイルエチルエステル、1,4−ジビニルシクロヘキサノン)、ビニルスルホン(例、ジビニルスルホン)、アクリルアミド(例、メチレンビスアクリルアミド)及びメタクリルアミド等が挙げられる。アニオン性基を有するモノマー、及びアミノ基または4級アンモニウム基を有するモノマーは市販のモノマーを用いてもよい。好ましく用いられる市販のアニオン性基を有するモノマーとしては、KAYAMARPM−21、PM−2(日本化薬(株)製)、AntoxMS−60、MS−2N、MS−NH4(日本乳化剤(株)製)、アロニックスM−5000、M−6000、M−8000シリーズ(東亞合成化学工業(株)製)、ビスコート#2000シリーズ(大阪有機化学工業(株)製)、ニューフロンティアGX−8289(第一工業製薬(株)製)、NKエステルCB−1、A−SA(新中村化学工業(株)製)、AR−100、MR−100、MR−200(第八化学工業(株)製)等が挙げられる。また、好ましく用いられる市販のアミノ基または4級アンモニウム基を有するモノマーとしてはDMAA(大阪有機化学工業(株)製)、DMAEA,DMAPAA(興人(株)製)、ブレンマーQA(日本油脂(株)製)、ニューフロンティアC−1615(第一工業製薬(株)製)等が挙げられる。 As the monomer used in the present invention, a monomer having two or more ethylenically unsaturated groups is most preferable, and examples thereof include esters of polyhydric alcohol and (meth) acrylic acid (eg, ethylene glycol di ( (Meth) acrylate, 1,4-dichlorohexanediacrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, trimethylolethane tri (meth) acrylate, dipentaerythritol Tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, pentaerythritol hexa (meth) acrylate, 1,2,3-cyclohexanetetramethacrylate, polyurethane polyacrylate, polyester Terpolyacrylate), vinylbenzene and its derivatives (eg, 1,4-divinylbenzene, 4-vinylbenzoic acid-2-acryloylethyl ester, 1,4-divinylcyclohexanone), vinylsulfone (eg, divinylsulfone), acrylamide (E.g., methylenebisacrylamide) and methacrylamide. Commercially available monomers may be used as the monomer having an anionic group and the monomer having an amino group or a quaternary ammonium group. As a commercially available monomer having a commercially available anionic group, KAYAMAPMPM-21, PM-2 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), Antox MS-60, MS-2N, MS-NH4 (manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) , Aronix M-5000, M-6000, M-8000 series (manufactured by Toagosei Chemical Industry Co., Ltd.), Biscote # 2000 series (manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.), New Frontier GX-8289 (Daiichi Kogyo Seiyaku) NK ester CB-1, A-SA (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), AR-100, MR-100, MR-200 (manufactured by Eighth Chemical Industry Co., Ltd.), and the like. It is done. Examples of commercially available monomers having a commercially available amino group or quaternary ammonium group include DMAA (manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.), DMAEA, DMAPAA (manufactured by Kojin Co., Ltd.), and Bremer QA (Nippon Yushi Co., Ltd.). ) And New Frontier C-1615 (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.).
次いで、本発明に係る透明導電膜について説明する。 Next, the transparent conductive film according to the present invention will be described.
本発明の有機エレクトロルミネッセンス用樹脂基材においては、湿式コーティング法で設けた高屈折率膜上に、更に有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極となる透明導電膜を形成することを特徴とする。 The resin substrate for organic electroluminescence of the present invention is characterized in that a transparent conductive film serving as an anode of an organic electroluminescence element is further formed on a high refractive index film provided by a wet coating method.
本発明に係る透明導電膜は、蒸着法、プラズマCVD法、前述の大気圧または大気圧近傍の圧力下でのプラズマCVD法等により得ることができる。また、ゾルゲル法(塗布法)等によっても得ることができる。 The transparent conductive film according to the present invention can be obtained by a vapor deposition method, a plasma CVD method, a plasma CVD method under the above-described atmospheric pressure or a pressure near atmospheric pressure, or the like. It can also be obtained by a sol-gel method (coating method) or the like.
しかしながら、前記の大気圧プラズマ放電処理装置により形成されることは好ましく、例えば、工業的には、DCマグネトロンスパッタリング装置を用いて比抵抗値で10-4Ω・cmオーダーの優れた導電性を有するインジウムチンオキシド(ITO)膜を得ることができるが、これらの物理的製作法(PVD法)では気相中で目的物質を基板に堆積させて膜を成長させるものであり、真空容器を使用するため装置が大がかりで高価なうえ原料の使用効率が悪くて生産性が低い。また大面積の成膜も困難であった。さらに、低抵抗品を得るためには製膜時に200〜300℃に加熱する必要があり、樹脂フィルムへの低抵抗な透明導電膜の製膜は困難である。 However, it is preferably formed by the above atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus. For example, industrially, a DC magnetron sputtering apparatus is used and the specific resistance value is excellent in the order of 10 −4 Ω · cm. Indium tin oxide (ITO) films can be obtained. In these physical fabrication methods (PVD methods), a target substance is deposited on a substrate in a gas phase to grow the film, and a vacuum vessel is used. Therefore, the apparatus is large and expensive, and the use efficiency of raw materials is poor, so that productivity is low. In addition, it was difficult to form a film with a large area. Furthermore, in order to obtain a low resistance product, it is necessary to heat to 200 to 300 ° C. during film formation, and it is difficult to form a low resistance transparent conductive film on a resin film.
透明導電膜の形成において使用するガスは、高屈折率膜上に設けたい透明導電膜の種類によって異なるが、基本的には、不活性ガスと透明導電膜を形成するためにプラズマ状態となる反応性ガスの混合ガスである。ここで不活性ガスとは、周期表の第18属元素、具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン更には窒素ガス等前期と同様であるが、アルゴンまたはヘリウムが特に好ましく用いられる。 The gas used in the formation of the transparent conductive film varies depending on the type of transparent conductive film desired to be provided on the high refractive index film, but basically, a reaction that becomes a plasma state to form the inert gas and the transparent conductive film. It is a mixed gas of sex gas. Here, the inert gas is a group 18 element of the periodic table, specifically helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, nitrogen gas, and the like, but argon or helium is particularly preferable. Used.
本発明で用いる反応性ガスは複数用いることが可能であるが、少なくとも1種類は、放電空間でプラズマ状態となり、透明導電膜を形成する成分を含有するものである。このような反応性ガスとしては特に制限はないが、有機金属化合物が好ましく用いられる。有機金属化合物の種類は問わないが、分子内に酸素を有する有機金属化合物が好ましく、特にβジケトン金属錯体、金属アルコキシド、アルキル金属等の有機金属化合物が好ましく用いられる。より好ましくは下記の化合物から選ばれる反応ガスであり、例えば、インジウムヘキサフルオロペンタンジオネート、インジウムメチル(トリメチル)アセチルアセテート、インジウムアセチルアセトナート、インジウムイソポロポキシド、インジウムトリフルオロペンタンジオネート、トリス(2,2,6,6−テトラメチル3,5−ヘプタンジオネート)インジウム、ジ−n−ブチルビス(2,4−ペンタンジオネート)スズ、ジ−n−ブチルジアセトキシスズ、ジ−t−ブチルジアセトキシスズ、テトライソプロポキシスズ、テトラブトキシスズ、ジンクアセチルアセトナート等を挙げることができる。 A plurality of reactive gases can be used in the present invention, but at least one kind contains a component that is in a plasma state in the discharge space and forms a transparent conductive film. Although there is no restriction | limiting in particular as such reactive gas, An organometallic compound is used preferably. The type of the organometallic compound is not limited, but an organometallic compound having oxygen in the molecule is preferable, and in particular, an organometallic compound such as β-diketone metal complex, metal alkoxide, or alkyl metal is preferably used. More preferably, it is a reaction gas selected from the following compounds, for example, indium hexafluoropentanedionate, indiummethyl (trimethyl) acetylacetate, indium acetylacetonate, indium isoporoxide, indium trifluoropentanedionate, tris (2,2,6,6-tetramethyl 3,5-heptanedionate) indium, di-n-butylbis (2,4-pentanedionate) tin, di-n-butyldiacetoxytin, di-t- Examples thereof include butyldiacetoxytin, tetraisopropoxytin, tetrabutoxytin, zinc acetylacetonate and the like.
この中で特に好ましいのは、インジウムアセチルアセトナート、トリス(2,2,6,6−テトラメチル3,5−ヘプタンジオネート)インジウム、ジンクアセチルアセトナート、ジ−n−ブチルジアセトキシスズである。これらの有機金属化合物は一般に市販されており、たとえばインジウムアセチルアセトナートであれば東京化成工業(株)から容易に入手することができる。 Of these, indium acetylacetonate, tris (2,2,6,6-tetramethyl 3,5-heptanedionate) indium, zinc acetylacetonate and di-n-butyldiacetoxytin are particularly preferable. . These organometallic compounds are generally commercially available. For example, indium acetylacetonate can be easily obtained from Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
透明導電膜の形成においては、これら分子内に少なくとも1つ以上の酸素原子を含有する有機金属化合物のほかに導電性を向上させるために行われるドーピング用のガスを用いることができる。ドーピングに用いられる反応性ガスとしては、例えば、アルミニウムイソプロポキシド、ニッケルアセチルアセトナート、マンガンアセチルアセトナート、ボロンイソプロポキシド、n−ブトキシアンチモン、トリ−n−ブチルアンチモン、ジ−n−ブチルビス(2,4−ペンタンジオネート)スズ、ジ−n−ブチルジアセトキシスズ、ジ−t−ブチルジアセトキシスズ、テトライソプロポキシスズ、テトラブトキシスズ、テトラブチルスズ、ジンクアセチルアセトナート、6フッ化プロピレン、8フッ化シクロブタン、4フッ化メタン等を挙げることができる
また、透明導電膜の構成元素を含む反応ガスの他に水を反応ガスとして用いることで、高い電導性と大きなエッチング速度を有する透明導電膜の製造が可能である。反応ガス中に混入する水の量は反応性ガスと不活性ガスの混合気体中0.0001から10%の範囲にあることが好ましい。より好ましくは0.001から1%の範囲にあることが好ましい。
In forming the transparent conductive film, in addition to the organometallic compound containing at least one oxygen atom in the molecule, a doping gas used for improving the conductivity can be used. Examples of the reactive gas used for doping include aluminum isopropoxide, nickel acetylacetonate, manganese acetylacetonate, boron isopropoxide, n-butoxyantimony, tri-n-butylantimony, di-n-butylbis ( 2,4-pentanedionate) tin, di-n-butyldiacetoxytin, di-t-butyldiacetoxytin, tetraisopropoxytin, tetrabutoxytin, tetrabutyltin, zinc acetylacetonate, propylene hexafluoride, In addition to the reactive gas containing the constituent elements of the transparent conductive film, water can be used as the reactive gas, so that the transparent conductive having high conductivity and high etching rate can be mentioned. A membrane can be manufactured. The amount of water mixed in the reaction gas is preferably in the range of 0.0001 to 10% in the mixed gas of the reactive gas and the inert gas. More preferably, it is in the range of 0.001 to 1%.
本発明における反応ガスとしては透明導電膜を構成する元素を含む有機金属化合物及び水の他、酸素などの酸化性を有するガス、水素などの還元性を有するガスその他、一酸化窒素、二酸化窒素、一酸化炭素、二酸化炭素などを適宜用いることも可能である。 As the reactive gas in the present invention, an organic metal compound containing an element constituting the transparent conductive film and water, an oxidizing gas such as oxygen, a reducing gas such as hydrogen, and the like, nitrogen monoxide, nitrogen dioxide, Carbon monoxide, carbon dioxide, or the like can be used as appropriate.
透明導電膜主成分として用いられる反応性ガスとドーピングを目的に少量用いられる反応性ガスの量比は、成膜する透明導電膜の種類により異なる。例えば、酸化インジウムに錫をドーピングして得られるITO膜においては得られるITO膜のIn:Snの原子数比が100:0.1〜100:15の範囲になるように反応性ガス量を調整する。好ましくは、100:0.5〜100:10の範囲になるよう調整する。In:Snの原子数比はXPS測定により求めることができる。酸化錫にフッ素をドーピングして得られる透明導電膜(FTO膜という)においては、得られたFTO膜のSn:Fの原子数比が100:0.01〜100:50の範囲になるよう反応性ガスの量比を調整する。Sn:Fの原子数比はXPS測定により求めることができる。In2O3−ZnO系アモルファス透明導電膜においては、In:Znの原子数比が100:50〜100:5の範囲になるよう反応性ガスの量比を調整する。In:Znの原子数比はXPS測定で求めることができる。 The amount ratio of the reactive gas used as the main component of the transparent conductive film and the reactive gas used in a small amount for the purpose of doping differs depending on the type of the transparent conductive film to be formed. For example, in an ITO film obtained by doping tin with indium oxide, the reactive gas amount is adjusted so that the In: Sn atomic number ratio of the obtained ITO film is in the range of 100: 0.1 to 100: 15. To do. Preferably, it adjusts so that it may become the range of 100: 0.5-100: 10. The atomic ratio of In: Sn can be determined by XPS measurement. In a transparent conductive film (referred to as an FTO film) obtained by doping fluorine into tin oxide, the reaction is performed so that the Sn: F atomic ratio of the obtained FTO film is in the range of 100: 0.01 to 100: 50. Adjust the quantity ratio of sex gases. The atomic ratio of Sn: F can be determined by XPS measurement. In the In 2 O 3 —ZnO amorphous transparent conductive film, the amount ratio of the reactive gas is adjusted so that the In: Zn atomic ratio is in the range of 100: 50 to 100: 5. The atomic ratio of In: Zn can be determined by XPS measurement.
更に、反応性ガスには透明導電膜主成分となる反応性ガスとドーピングを目的に少量用いられる反応性ガスがある。更に、本発明においては透明導電膜を構成する主たる金属元素、ドーピングとなる金属元素の他、ケイ素を導入する。ケイ素の導入方法には制限はないが、透明導電膜を形成する際、反応ガスとして透明導電膜の抵抗値を調整する為に反応性ガスを追加することも可能である。透明導電膜の抵抗値を調整する為に用いる反応性ガスとしては、有機金属化合物、特にβジケトン金属錯体、金属アルコキシド、アルキル金属等の有機金属化合物が好ましく用いられる。具体的には以下のものを挙げることができる。ケイ素化合物としてはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−iso−プロポキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトラ−n−ブトキシシラン、テトラ−sec−ブトキシシラン、テトラ−tert−ブトキシシラン、テトラペンタエトキシシラン、テトラペンタ−iso−プロポキシシラン、テトラペンタ−n−プロポキシシラン、テトラペンタ−n−ブトキシシラン、テトラペンタ−sec−ブトキシシラン、テトラペンタ−tert−ブトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルメトキシシラン、ジメチルプロポキシシラン、ジメチルブトキシシラン、メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン、へキシルトリメトキシシラン等が挙げられる。この中でもテトラエトキシシランが安定性、蒸気圧の点で好ましい。 Furthermore, the reactive gas includes a reactive gas that is a main component of the transparent conductive film and a reactive gas that is used in a small amount for the purpose of doping. Further, in the present invention, silicon is introduced in addition to the main metal element constituting the transparent conductive film and the metal element to be doped. Although there is no restriction | limiting in the introduction method of silicon, when forming a transparent conductive film, it is also possible to add reactive gas as a reactive gas in order to adjust the resistance value of a transparent conductive film. As the reactive gas used for adjusting the resistance value of the transparent conductive film, an organometallic compound, particularly an organometallic compound such as a β-diketone metal complex, a metal alkoxide, or an alkyl metal is preferably used. Specifically, the following can be mentioned. Examples of silicon compounds include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-iso-propoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetra-n-butoxysilane, tetra-sec-butoxysilane, tetra-tert-butoxysilane, and tetrapentaethoxy. Silane, tetrapenta-iso-propoxysilane, tetrapenta-n-propoxysilane, tetrapenta-n-butoxysilane, tetrapenta-sec-butoxysilane, tetrapenta-tert-butoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltripropoxy Silane, methyltributoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dimethylethoxysilane, dimethylmethoxysilane, dimethylpropoxysila , Dimethyl-butoxy silane, methyl dimethoxy silane, methyl diethoxy silane, hexyl trimethoxy silane, and the like to. Among these, tetraethoxysilane is preferable in terms of stability and vapor pressure.
透明導電膜の膜厚としては、1nm〜1000nmの範囲の透明導電膜が好ましい。 As the film thickness of the transparent conductive film, a transparent conductive film in the range of 1 nm to 1000 nm is preferable.
透明導電膜の場合大気圧近傍の圧力下で形成された後、熱を加え、透明導電膜の特性を調整することも可能である。この熱処理によっても膜中の水素の量を変える事ができる。熱処理の温度としては50〜300℃の範囲が好ましい。好ましくは100から200℃の範囲である。加熱の雰囲気も特に制限はない。空気雰囲気、水素などの還元性ガスを含む還元雰囲気、酸素などの酸化性ガスを含有するような酸化雰囲気、あるいは真空、不活性ガス雰囲気下のうちから適宜選択することが可能である。還元、酸化雰囲気をとる場合、還元性ガス、酸化性ガスを希ガスや窒素などの不活性ガスで希釈して用いることが好ましい。このような場合、還元性ガス、酸化性ガスの濃度は0.01から5%が好ましく、より好ましくは0.1から3%である。 In the case of a transparent conductive film, it is possible to adjust the characteristics of the transparent conductive film by applying heat after being formed under a pressure near atmospheric pressure. This heat treatment can also change the amount of hydrogen in the film. The heat treatment temperature is preferably in the range of 50 to 300 ° C. Preferably it is the range of 100-200 degreeC. The atmosphere for heating is not particularly limited. It can be appropriately selected from an air atmosphere, a reducing atmosphere containing a reducing gas such as hydrogen, an oxidizing atmosphere containing an oxidizing gas such as oxygen, or a vacuum or an inert gas atmosphere. When taking a reducing or oxidizing atmosphere, it is preferable to use a reducing gas or oxidizing gas diluted with an inert gas such as a rare gas or nitrogen. In such a case, the concentration of the reducing gas and the oxidizing gas is preferably 0.01 to 5%, more preferably 0.1 to 3%.
また、本発明に係る透明導電膜の形成方法によって得られる透明導電膜は、反応性ガスとして有機金属化合物を用いるため、微量の炭素を含有する場合がある。その場合の炭素含有量は、0〜5.0原子数濃度であることが好ましい。特に好ましくは0.01〜3原子数濃度の範囲内にあることが好ましい。 Moreover, since the transparent conductive film obtained by the method for forming a transparent conductive film according to the present invention uses an organometallic compound as a reactive gas, it may contain a trace amount of carbon. In that case, the carbon content is preferably 0 to 5.0 atom concentration. Particularly preferably, it is within the range of 0.01 to 3 atomic number concentration.
次いで、上記方法により作製した本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用樹脂基材(以下、有機EL用樹脂基板ともいう)を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子について説明する。 Next, an organic electroluminescence element using the resin base material for an organic electroluminescence element of the present invention (hereinafter also referred to as an organic EL resin substrate) produced by the above method will be described.
有機エレクトロルミネッセンス素子においては、上記の方法に従って作製した本発明の有機エレクトロルミネッセンス用樹脂基材上に、燐光発光有機エレクトロルミネッセンス材料と、その上に陰極となる金属膜を設けて封止して有機エレクトロルミネッセンス素子を作製することを特徴とする。 In the organic electroluminescence device, a phosphorescent organic electroluminescence material and a metal film serving as a cathode are provided on the resin substrate for organic electroluminescence of the present invention prepared according to the above method, and sealed to form an organic material. An electroluminescent element is manufactured.
以下、本発明の有機EL素子の構成層について詳細に説明する。 Hereinafter, the constituent layers of the organic EL device of the present invention will be described in detail.
本発明において、有機EL素子を構成する燐光発光有機エレクトロルミネッセンス材料(正孔輸送層、燐光発光層、正孔阻止層、電子輸送層、陽極バッファー層、陰極バッファー層)及び陰極の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。 In the present invention, the phosphorescent organic electroluminescent material (hole transport layer, phosphorescent light emitting layer, hole blocking layer, electron transport layer, anode buffer layer, cathode buffer layer) constituting the organic EL device and the cathode layer configuration are preferable. Specific examples are shown below, but the present invention is not limited thereto.
(1)陽極を含む有機EL用樹脂基板/燐光発光層/電子輸送層/陰極
(2)陽極を含む有機EL用樹脂基板/正孔輸送層/燐光発光層/電子輸送層/陰極
(3)陽極を含む有機EL用樹脂基板/正孔輸送層/燐光発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極
(4)陽極を含む有機EL用樹脂基板/正孔輸送層/燐光発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
(5)陽極を含む有機EL用樹脂基板/陽極バッファー層/正孔輸送層/燐光発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
(陽極)
前述の方法で作製された有機エレクトロルミネッセンス用樹脂基材の最表層に設けられた透明導電膜が陽極として作用する。
(1) Organic EL resin substrate containing anode / phosphorescent layer / electron transport layer / cathode (2) Organic EL resin substrate containing anode / hole transport layer / phosphorescent layer / electron transport layer / cathode (3) Organic EL resin substrate containing anode / hole transport layer / phosphorescent layer / hole blocking layer / electron transport layer / cathode (4) Organic EL resin substrate containing anode / hole transport layer / phosphorescent layer / positive Hole blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer / cathode (5) Resin substrate for organic EL containing anode / anode buffer layer / hole transport layer / phosphorescent layer / hole blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer / Cathode (Anode)
The transparent conductive film provided on the outermost layer of the organic electroluminescence resin substrate produced by the above-described method acts as an anode.
有機EL素子における陽極としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられ、この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を60%以上とすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常10〜1000nm、好ましくは10〜200nmの範囲で選ばれる。 As an anode in an organic EL element, an electrode material made of a metal, an alloy, an electrically conductive compound and a mixture thereof having a large work function (4 eV or more) is preferably used. The ratio is desirably 60% or more, and the sheet resistance as the anode is preferably several hundred Ω / □ or less. Further, although the film thickness depends on the material, it is usually selected in the range of 10 to 1000 nm, preferably 10 to 200 nm.
(陰極)
一方、陰極としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm〜5μm、好ましくは50〜200nmの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機EL素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
(cathode)
On the other hand, as the cathode, a material having a low work function (4 eV or less) metal (referred to as an electron injecting metal), an alloy, an electrically conductive compound, and a mixture thereof as an electrode material is used. Specific examples of such electrode materials include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) Mixtures, indium, lithium / aluminum mixtures, rare earth metals and the like. Among these, from the point of durability against electron injection and oxidation, etc., a mixture of an electron injecting metal and a second metal which is a stable metal having a larger work function than this, for example, a magnesium / silver mixture, Suitable are a magnesium / aluminum mixture, a magnesium / indium mixture, an aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixture, a lithium / aluminum mixture, aluminum and the like. The cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering. The sheet resistance as the cathode is preferably several hundred Ω / □ or less, and the film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 μm, preferably 50 to 200 nm. In order to transmit the emitted light, if either one of the anode or the cathode of the organic EL element is transparent or translucent, the emission luminance is advantageously improved.
また、陰極に上記金属を1〜20nmの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。 Moreover, after producing the said metal with a film thickness of 1-20 nm on a cathode, a transparent or semi-transparent cathode can be produced by producing the electroconductive transparent material quoted by description of the anode on it, By applying this, an element in which both the anode and the cathode are transmissive can be manufactured.
本発明においては、金属膜からなる陰極は、有機EL素子の封止材料としても機能する。 In the present invention, the cathode made of a metal film also functions as a sealing material for the organic EL element.
次に、本発明の有機EL素子の構成層として用いられる、注入層、阻止層、電子輸送層等について説明する。 Next, an injection layer, a blocking layer, an electron transport layer, and the like used as a constituent layer of the organic EL element of the present invention will be described.
(注入層:電子注入層、正孔注入層)
注入層は必要に応じて設け、電子注入層と正孔注入層があり、上記の如く陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
(Injection layer: electron injection layer, hole injection layer)
The injection layer is provided as necessary, and there are an electron injection layer and a hole injection layer, and as described above, it exists between the anode and the light emitting layer or the hole transport layer and between the cathode and the light emitting layer or the electron transport layer. May be.
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)に詳細に記載されており、正孔注入層(陽極バッファー層)と電子注入層(陰極バッファー層)とがある。 An injection layer is a layer provided between an electrode and an organic layer in order to reduce drive voltage and improve light emission luminance. “Organic EL element and its forefront of industrialization (issued by NTT Corporation on November 30, 1998) 2), Chapter 2, “Electrode Materials” (pages 123 to 166) in detail, and includes a hole injection layer (anode buffer layer) and an electron injection layer (cathode buffer layer).
陽極バッファー層(正孔注入層)は、特開平9−45479号公報、同9−260062号公報、同8−288069号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン(エメラルディン)やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。 The details of the anode buffer layer (hole injection layer) are described in JP-A-9-45479, JP-A-9-260062, JP-A-8-288069 and the like. As a specific example, copper phthalocyanine is used. Examples thereof include a phthalocyanine buffer layer represented by an oxide, an oxide buffer layer represented by vanadium oxide, an amorphous carbon buffer layer, and a polymer buffer layer using a conductive polymer such as polyaniline (emeraldine) or polythiophene.
陰極バッファー層(電子注入層)は、特開平6−325871号公報、同9−17574号公報、同10−74586号公報等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。上記バッファー層(注入層)はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるがその膜厚は0.1nm〜5μmの範囲が好ましい。 The details of the cathode buffer layer (electron injection layer) are described in JP-A-6-325871, JP-A-9-17574, JP-A-10-74586, and the like. Specifically, strontium, aluminum, etc. Metal buffer layer typified by lithium, alkali metal compound buffer layer typified by lithium fluoride, alkaline earth metal compound buffer layer typified by magnesium fluoride, oxide buffer layer typified by aluminum oxide, etc. . The buffer layer (injection layer) is preferably a very thin film, and the film thickness is preferably in the range of 0.1 nm to 5 μm although it depends on the material.
(阻止層:正孔阻止層、電子阻止層)
阻止層は、上記の如く、有機化合物薄膜の基本構成層の他に必要に応じて設けられるものである。例えば、特開平11−204258号公報、同11−204359号公報、及び「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の237頁等に記載されている正孔阻止(ホールブロック)層がある。
(Blocking layer: hole blocking layer, electron blocking layer)
As described above, the blocking layer is provided as necessary in addition to the basic constituent layer of the organic compound thin film. For example, it is described in JP-A Nos. 11-204258, 11-204359, and “Organic EL elements and their forefront of industrialization” (issued by NTT, Inc. on November 30, 1998). There is a hole blocking (hole blocking) layer.
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有し、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係わる正孔阻止層として用いることができる。 The hole blocking layer has a function of an electron transport layer in a broad sense, and is made of a hole blocking material that has a function of transporting electrons and has a remarkably small ability to transport holes. The probability of recombination of electrons and holes can be improved by blocking. Moreover, the structure of the electron carrying layer mentioned later can be used as a hole-blocking layer concerning this invention as needed.
一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。 On the other hand, the electron blocking layer has a function of a hole transport layer in a broad sense, and is made of a material that has a function of transporting holes and has an extremely small ability to transport electrons, and transports electrons while transporting holes. By blocking, the recombination probability of electrons and holes can be improved. Moreover, the structure of the positive hole transport layer mentioned later can be used as an electron blocking layer as needed.
(発光層)
本発明に係る発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
(Light emitting layer)
The light emitting layer according to the present invention is a layer that emits light by recombination of electrons and holes injected from the electrode, the electron transport layer, or the hole transport layer, and the light emitting portion is in the layer of the light emitting layer. May be the interface between the light emitting layer and the adjacent layer.
本発明の有機EL素子の発光層には、以下に示すホスト化合物とドーパント化合物が含有されることが好ましい。これにより、より一層発光効率を高くすることができる。 The light emitting layer of the organic EL device of the present invention preferably contains the following host compound and dopant compound. Thereby, the luminous efficiency can be further increased.
発光ドーパントは、大きく分けて、蛍光を発光する蛍光性ドーパントとリン光を発光するリン光性ドーパントの2種類がある。 The light-emitting dopant is roughly classified into two types: a fluorescent dopant that emits fluorescence and a phosphorescent dopant that emits phosphorescence.
前者(蛍光性ドーパント)の代表例としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、または希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。 Representative examples of the former (fluorescent dopant) include coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, croconium dyes, squalium dyes, oxobenzanthracene dyes, fluorescein dyes, rhodamine dyes, pyrylium dyes, Examples include perylene dyes, stilbene dyes, polythiophene dyes, and rare earth complex phosphors.
後者(リン光性ドーパント)の代表例としては、好ましくは元素の周期表で8属、9属、10属の金属を含有する錯体系化合物であり、さらに好ましくは、イリジウム化合物、オスミウム化合物であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。具体的には以下の特許公報に記載されている化合物である。
Typical examples of the latter (phosphorescent dopant) are preferably complex compounds containing metals of
国際公開第00/70655号パンフレット、特開2002−280178号公報、同2001−181616号公報、同2002−280179号公報、同2001−181617号公報、同2002−280180号公報、同2001−247859号公報、同2002−299060号公報、同2001−313178号公報、同2002−302671号公報、同2001−345183号公報、同2002−324679号公報、国際公開第02/15645号パンフレット、特開2002−332291号公報、同2002−50484号公報、同2002−332292号公報、同2002−83684号公報、特表2002−540572号公報、特開2002−117978号公報、同2002−338588号公報、同2002−170684号公報、同2002−352960号公報、国際公開第01/93642号パンフレット、特開2002−50483号公報、同2002−100476号公報、同2002−173674号公報、同2002−359082号公報、同2002−175884号公報、同2002−363552号公報、同2002−184582号公報、同2003−7469号公報、特表2002−525808号公報、特開2003−7471号公報、特表2002−525833号公報、特開2003−31366号公報、同2002−226495号公報、同2002−234894号公報、同2002−235076号公報、同2002−241751号公報、同2001−319779号公報、同2001−319780号公報、同2002−62824号公報、同2002−100474号公報、同2002−203679号公報、同2002−343572号公報、同2002−203678号公報等。 International Publication No. 00/70655 pamphlet, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-280178, 2001-181616, 2002-280179, 2001-181617, 2002-280180, 2001-247859. Gazette, 2002-299060, 2001-313178, 2002-302671, 2001-345183, 2002-324679, WO 02/15645, JP-A-2002 No. 332291, No. 2002-50484, No. 2002-332292, No. 2002-83684, No. 2002-540572, No. 2002-117978, No. 2002-338588, 002-170684, 2002-352960, WO 01/93642 pamphlet, JP 2002-50483, 2002-100476, 2002-173684, 2002-359082 No. 2002-175844, No. 2002-363552, No. 2002-184582, No. 2003-7469, No. 2002-525808, No. 2003-7471, No. 2002-525833. Publication No. 2003-31366 Publication No. 2002-226495 Publication No. 2002-234894 Publication No. 2002-2335076 Publication No. 2002-241751 Publication No. 2001-319779 Publication No. 2001-3197 0, JP same 2002-62824, JP same 2002-100474, JP same 2002-203679, JP same 2002-343572, JP same 2002-203678 Patent Publication.
その具体例の一部を下記に示す。 Some examples are shown below.
発光ドーパントは複数種の化合物を混合して用いてもよい。 The light emitting dopant may be used by mixing a plurality of kinds of compounds.
〈発光ホスト〉
発光ホスト(単にホストともいう)とは、2種以上の化合物で構成される発光層中にて混合比(質量)の最も多い化合物のことを意味し、それ以外の化合物については「ドーパント化合物(単に、ドーパントともいう)」という。例えば、発光層を化合物A、化合物Bという2種で構成し、その混合比がA:B=10:90であれば化合物Aがドーパント化合物であり、化合物Bがホスト化合物である。さらに、発光層を化合物A、化合物B、化合物Cの3種から構成し、その混合比がA:B:C=5:10:85であれば、化合物A、化合物Bがドーパント化合物であり、化合物Cがホスト化合物である。
<Light emitting host>
A light-emitting host (also simply referred to as a host) means a compound having the largest mixing ratio (mass) in a light-emitting layer composed of two or more compounds. For other compounds, “dopant compound ( Simply referred to as a dopant). " For example, if the light emitting layer is composed of two types of compound A and compound B and the mixing ratio is A: B = 10: 90, compound A is a dopant compound and compound B is a host compound. Furthermore, if a light emitting layer is comprised from 3 types of compound A, compound B, and compound C, and the mixing ratio is A: B: C = 5: 10: 85, compound A and compound B are dopant compounds, Compound C is a host compound.
本発明に用いられる発光ホストとしては、構造的には特に制限はないが、代表的にはカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体、芳香族ボラン誘導体、含窒素複素環化合物、チオフェン誘導体、フラン誘導体、オリゴアリーレン化合物等の基本骨格を有するもの、または、カルボリン誘導体やジアザカルバゾール誘導体(ここで、ジアザカルバゾール誘導体とは、カルボリン誘導体のカルボリン環を構成する炭化水素環の少なくとも一つの炭素原子が窒素原子で置換されているものを表す。)等が挙げられる。 The light-emitting host used in the present invention is not particularly limited in terms of structure, but is typically a carbazole derivative, a triarylamine derivative, an aromatic borane derivative, a nitrogen-containing heterocyclic compound, a thiophene derivative, a furan derivative, an oligo Those having a basic skeleton such as an arylene compound, or a carboline derivative or diazacarbazole derivative (herein, a diazacarbazole derivative is a nitrogen atom in which at least one carbon atom of the hydrocarbon ring constituting the carboline ring of the carboline derivative is a nitrogen atom) And the like.) And the like.
中でもカルボリン誘導体、ジアザカルバゾール誘導体等が好ましく用いられる。 Of these, carboline derivatives, diazacarbazole derivatives and the like are preferably used.
以下に、カルボリン誘導体、ジアザカルバゾール誘導体等の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。 Specific examples of carboline derivatives, diazacarbazole derivatives and the like are given below, but the present invention is not limited thereto.
また、本発明に用いられる発光ホストは低分子化合物でも、繰り返し単位をもつ高分子化合物でもよく、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物(蒸着重合性発光ホスト)でもいい。 The light emitting host used in the present invention may be a low molecular compound, a high molecular compound having a repeating unit, or a low molecular compound having a polymerizable group such as a vinyl group or an epoxy group (evaporation polymerizable light emitting host). .
発光ホストとしては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、かつ、発光の長波長化を防ぎ、高Tg(ガラス転移温度)である化合物が好ましい。
発光ホストの具体例としては、以下の文献に記載されている化合物が好適である。例えば、特開2001−257076号公報、同2002−308855号公報、同2001−313179号公報、同2002−319491号公報、同2001−357977号公報、同2002−334786号公報、同2002−8860号公報、同2002−334787号公報、同2002−15871号公報、同2002−334788号公報、同2002−43056号公報、同2002−334789号公報、同2002−75645号公報、同2002−338579号公報、同2002−105445号公報、同2002−343568号公報、同2002−141173号公報、同2002−352957号公報、同2002−203683号公報、同2002−363227号公報、同2002−231453号公報、同2003−3165号公報、同2002−234888号公報、同2003−27048号公報、同2002−255934号公報、同2002−260861号公報、同2002−280183号公報、同2002−299060号公報、同2002−302516号公報、同2002−305083号公報、同2002−305084号公報、同2002−308837号公報等。
As the light-emitting host, a compound having a hole transporting ability and an electron transporting ability and preventing a long wavelength of light emission and having a high Tg (glass transition temperature) is preferable.
As specific examples of the light-emitting host, compounds described in the following documents are suitable. For example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2001-257076, 2002-308855, 2001-313179, 2002-319491, 2001-357777, 2002-334786, 2002-8860 Gazette, 2002-334787 gazette, 2002-15871 gazette, 2002-334788 gazette, 2002-43056 gazette, 2002-334789 gazette, 2002-75645 gazette, 2002-338579 gazette. No. 2002-105445, No. 2002-343568, No. 2002-141173, No. 2002-352957, No. 2002-203683, No. 2002-363227, No. 2002-231453. No. 2003-3165, No. 2002-234888, No. 2003-27048, No. 2002-255934, No. 2002-286061, No. 2002-280183, No. 2002-299060. 2002-302516, 2002-305083, 2002-305084, 2002-308837, and the like.
さらに公知のホスト化合物を複数種併用して用いてもよい。また、ドーパント化合物を複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。リン光性化合物の種類、ドープ量を調整することで白色発光が可能であり、照明、バックライトへの応用もできる。 Further, a plurality of known host compounds may be used in combination. Moreover, it becomes possible to mix different light emission by using multiple types of dopant compounds, and can thereby obtain arbitrary luminescent colors. White light emission is possible by adjusting the kind of phosphorescent compound and the amount of doping, and can also be applied to illumination and backlight.
本発明の有機EL素子の発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」(日本色彩学会編、東京大学出版会、1985)の108頁の図4.16において、分光放射輝度計CS−1000(コニカミノルタセンシング社製)で測定した結果をCIE色度座標に当てはめたときの色で決定される。 The color emitted by the organic EL element of the present invention is shown in FIG. 4.16 on page 108 of “New Color Science Handbook” (edited by the Japan Color Society, University of Tokyo Press, 1985). It is determined by the color when the result measured by Minolta Sensing Co., Ltd. is applied to the CIE chromaticity coordinates.
発光層は上記化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法、インクジェット法等の公知の薄膜化法により成膜して形成することができる。発光層としての膜厚は特に制限はないが、通常は5nm〜5μm、好ましくは5〜200nmの範囲で選ばれる。この発光層はこれらのリン光性化合物やホスト化合物が1種または2種以上からなる一層構造であってもよいし、あるいは同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。 The light emitting layer can be formed by forming the above compound by a known thinning method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, an LB method, or an ink jet method. Although the film thickness as a light emitting layer does not have a restriction | limiting in particular, Usually, 5 nm-5 micrometers, Preferably it is chosen in the range of 5-200 nm. This light emitting layer may have a single layer structure in which these phosphorescent compounds and host compounds are composed of one or more kinds, or may have a laminated structure composed of a plurality of layers having the same composition or different compositions.
(正孔輸送層)
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
(Hole transport layer)
The hole transport layer is made of a hole transport material having a function of transporting holes, and in a broad sense, a hole injection layer and an electron blocking layer are also included in the hole transport layer. The hole transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。 The hole transport material has any one of hole injection or transport and electron barrier properties, and may be either organic or inorganic. For example, triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, Examples thereof include stilbene derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, and conductive polymer oligomers, particularly thiophene oligomers.
正孔輸送材料としては上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第3級アミン化合物を用いることが好ましい。 The above-mentioned materials can be used as the hole transport material, but it is preferable to use a porphyrin compound, an aromatic tertiary amine compound and a styrylamine compound, particularly an aromatic tertiary amine compound.
芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノフェニル;N,N′−ジフェニル−N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−〔1,1′−ビフェニル〕−4,4′−ジアミン(TPD);2,2−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)プロパン;1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シクロヘキサン;N,N,N′,N′−テトラ−p−トリル−4,4′−ジアミノビフェニル;1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)−4−フェニルシクロヘキサン;ビス(4−ジメチルアミノ−2−メチルフェニル)フェニルメタン;ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)フェニルメタン;N,N′−ジフェニル−N,N′−ジ(4−メトキシフェニル)−4,4′−ジアミノビフェニル;N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノジフェニルエーテル;4,4′−ビス(ジフェニルアミノ)クオードリフェニル;N,N,N−トリ(p−トリル)アミン;4−(ジ−p−トリルアミノ)−4′−〔4−(ジ−p−トリルアミノ)スチリル〕スチルベン;4−N,N−ジフェニルアミノ−(2−ジフェニルビニル)ベンゼン;3−メトキシ−4′−N,N−ジフェニルアミノスチルベンゼン;N−フェニルカルバゾール、さらには米国特許第5,061,569号明細書に記載されている2個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、4,4′−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル(NPD)、特開平4−308688号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが3つスターバースト型に連結された4,4′,4″−トリス〔N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン(MTDATA)等が挙げられる。 Representative examples of aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds include N, N, N ', N'-tetraphenyl-4,4'-diaminophenyl; N, N'-diphenyl-N, N'- Bis (3-methylphenyl)-[1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine (TPD); 2,2-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) propane; 1,1-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) cyclohexane; N, N, N ′, N′-tetra-p-tolyl-4,4′-diaminobiphenyl; 1,1-bis (4-di-p-tolyl) Aminophenyl) -4-phenylcyclohexane; bis (4-dimethylamino-2-methylphenyl) phenylmethane; bis (4-di-p-tolylaminophenyl) phenylmethane; N, N'-diphenyl-N, N ' − (4-methoxyphenyl) -4,4'-diaminobiphenyl; N, N, N ', N'-tetraphenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether; 4,4'-bis (diphenylamino) quadriphenyl; N, N, N-tri (p-tolyl) amine; 4- (di-p-tolylamino) -4 '-[4- (di-p-tolylamino) styryl] stilbene; 4-N, N-diphenylamino- (2-diphenylvinyl) benzene; 3-methoxy-4'-N, N-diphenylaminostilbenzene; N-phenylcarbazole, as well as two of those described in US Pat. No. 5,061,569 Having a condensed aromatic ring in the molecule, for example, 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (NPD), JP-A-4-308 4,4 ', 4 "-tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine in which three triphenylamine units described in Japanese Patent No. 88 are linked in a starburst type ( MTDATA) and the like.
さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。また、p型−Si、p型−SiC等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。 Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used. In addition, inorganic compounds such as p-type-Si and p-type-SiC can also be used as the hole injection material and the hole transport material.
正孔輸送層は上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、LB法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度、好ましくは5〜200nmである。この正孔輸送層は上記材料の1種または2種以上からなる一層構造であってもよい。 The hole transport layer can be formed by thinning the hole transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method. it can. Although there is no restriction | limiting in particular about the film thickness of a positive hole transport layer, Usually, 5 nm-about 5 micrometers, Preferably it is 5-200 nm. The hole transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
また、不純物をドープしたp性の高い正孔輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平4−297076号、特開2000−196140号、特開2001−102175号、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。 Alternatively, a hole transport layer having a high p property doped with impurities can be used. Examples thereof include JP-A-4-297076, JP-A-2000-196140, JP-A-2001-102175, J.A. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.
(電子輸送層)
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
(Electron transport layer)
The electron transport layer is made of a material having a function of transporting electrons, and in a broad sense, an electron injection layer and a hole blocking layer are also included in the electron transport layer. The electron transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
従来、単層の電子輸送層、及び複数層とする場合は発光層に対して陰極側に隣接する電子輸送層に用いられる電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる)としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができ、例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。 Conventionally, in the case of a single electron transport layer and a plurality of layers, an electron transport material (also serving as a hole blocking material) used for an electron transport layer adjacent to the light emitting layer on the cathode side is injected from the cathode. As long as it has a function of transferring electrons to the light-emitting layer, any material can be selected and used from among conventionally known compounds. For example, nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives Thiopyrandioxide derivatives, carbodiimides, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane and anthrone derivatives, oxadiazole derivatives and the like. Furthermore, in the above oxadiazole derivative, a thiadiazole derivative in which the oxygen atom of the oxadiazole ring is substituted with a sulfur atom, and a quinoxaline derivative having a quinoxaline ring known as an electron withdrawing group can also be used as an electron transport material. Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.
また、8−キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス(8−キノリノール)アルミニウム(Alq)、トリス(5,7−ジクロロ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5,7−ジブロモ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、ビス(8−キノリノール)亜鉛(Znq)等、及びこれらの金属錯体の中心金属がIn、Mg、Cu、Ca、Sn、GaまたはPbに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様に、n型−Si、n型−SiC等の無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。 In addition, metal complexes of 8-quinolinol derivatives such as tris (8-quinolinol) aluminum (Alq), tris (5,7-dichloro-8-quinolinol) aluminum, tris (5,7-dibromo-8-quinolinol) aluminum Tris (2-methyl-8-quinolinol) aluminum, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) zinc (Znq), and the like, and the central metals of these metal complexes are In, Mg, Metal complexes replaced with Cu, Ca, Sn, Ga or Pb can also be used as the electron transport material. In addition, metal-free or metal phthalocyanine, or those having terminal ends substituted with an alkyl group or a sulfonic acid group can be preferably used as the electron transporting material. In addition, the distyrylpyrazine derivative exemplified as the material of the light emitting layer can also be used as an electron transport material, and similarly to the hole injection layer and the hole transport layer, inorganic such as n-type-Si and n-type-SiC can be used. A semiconductor can also be used as an electron transport material.
電子輸送層は上記電子輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、LB法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度、好ましくは5〜200nmである。電子輸送層は上記材料の1種または2種以上からなる一層構造であってもよい。 The electron transport layer can be formed by thinning the electron transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method. Although there is no restriction | limiting in particular about the film thickness of an electron carrying layer, Usually, 5 nm-about 5 micrometers, Preferably it is 5-200 nm. The electron transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
また、不純物をドープしたn性の高い電子輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平4−297076号、特開2000−196140号、特開2001−102175号、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。 Further, an electron transport layer having a high n property doped with impurities can also be used. Examples thereof include JP-A-4-297076, JP-A-2000-196140, JP-A-2001-102175, J.A. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.
本発明の有機EL素子の発光の室温における外部取り出し効率は1%以上であることが好ましく、より好ましくは5%以上である。ここに、外部取り出し量子効率(%)=有機EL素子外部に発光した光子数/有機EL素子に流した電子数×100である。 The external extraction efficiency at room temperature of light emission of the organic EL device of the present invention is preferably 1% or more, more preferably 5% or more. Here, the external extraction quantum efficiency (%) = the number of photons emitted to the outside of the organic EL element / the number of electrons sent to the organic EL element × 100.
また、カラーフィルター等の色相改良フィルター等を併用しても、有機EL素子からの発光色を蛍光体を用いて多色へ変換する色変換フィルターを併用してもよい。色変換フィルターを用いる場合においては、有機EL素子の発光のλmaxは480nm以下が好ましい。 In addition, a hue improvement filter such as a color filter may be used in combination, or a color conversion filter that converts the emission color from the organic EL element into multiple colors using a phosphor. In the case of using a color conversion filter, the λmax of light emission of the organic EL element is preferably 480 nm or less.
このようにして得られた有機EL素子を用いた多色の表示装置に、直流電圧を印加する場合には、陽極を+、陰極を−の極性として電圧2〜40V程度を印加すると、発光が観測できる。また交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。 When a DC voltage is applied to the multicolor display device using the organic EL element thus obtained, light emission occurs when a voltage of about 2 to 40 V is applied with the positive polarity of the anode and the negative polarity of the cathode. Observable. An alternating voltage may be applied. The alternating current waveform to be applied may be arbitrary.
本発明の有機EL素子を用いた表示装置は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。表示デバイス、ディスプレイにおいて、青、赤、緑発光の3種の有機EL素子を用いることにより、フルカラーの表示が可能となる。 The display device using the organic EL element of the present invention can be used as a display device, a display, and various light emission sources. In a display device or display, full-color display is possible by using three types of organic EL elements of blue, red, and green light emission.
表示デバイス、ディスプレイとしてはテレビ、パソコン、モバイル機器、AV機器、文字放送表示、自動車内の情報表示等が挙げられる。特に静止画像や動画像を再生する表示装置として使用してもよく、動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリックス(パッシブマトリックス)方式でもアクティブマトリックス方式でもどちらでもよい。 Examples of the display device and the display include a television, a personal computer, a mobile device, an AV device, a character broadcast display, and an information display in a car. In particular, it may be used as a display device for reproducing still images and moving images, and the driving method when used as a display device for reproducing moving images may be either a simple matrix (passive matrix) method or an active matrix method.
本発明の有機EL素子を用いた照明装置は家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではない。 The lighting device using the organic EL element of the present invention includes home lighting, interior lighting, backlights for clocks and liquid crystals, billboard advertisements, traffic lights, light sources for optical storage media, light sources for electrophotographic copying machines, and optical communication processors. Examples include, but are not limited to, a light source and a light source of an optical sensor.
また、本発明に係る有機EL素子に共振器構造を持たせた有機EL素子として用いてもよい。このような共振器構造を有した有機EL素子の使用目的としては、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるが、これらに限定されない。また、レーザ発振をさせることにより、上記用途に使用してもよい。 Further, the organic EL element according to the present invention may be used as an organic EL element having a resonator structure. Examples of the purpose of use of the organic EL element having such a resonator structure include a light source of an optical storage medium, a light source of an electrophotographic copying machine, a light source of an optical communication processing machine, and a light source of an optical sensor. It is not limited. Moreover, you may use for the said use by making a laser oscillation.
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
実施例1
《ガスバリア性フィルムの作製》
〔ガスバリア性フィルム1の作製〕
樹脂フィルムとして、厚さ100μmのポリエチレンナフタレートフィルム(帝人・デュポン社製フィルム、以下、PENと略記する)上に、下記の大気圧プラズマ放電処理装置及び放電条件で、密着層、セラミック層、保護層を積層したガスバリア性フィルム1を作製した。
Example 1
<< Production of gas barrier film >>
[Preparation of gas barrier film 1]
As a resin film, an adhesive layer, a ceramic layer, and a protective layer on a polyethylene naphthalate film having a thickness of 100 μm (a film made by Teijin DuPont, hereinafter abbreviated as PEN) under the following atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus and discharge conditions A gas barrier film 1 having laminated layers was produced.
(大気圧プラズマ放電処理装置)
図3の大気圧プラズマ放電処理装置を用い、誘電体で被覆したロール電極及び複数の角筒型電極のセットを以下のように作製した。
(Atmospheric pressure plasma discharge treatment equipment)
Using the atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus of FIG. 3, a set of a roll electrode covered with a dielectric and a plurality of rectangular tube electrodes was produced as follows.
第1電極となるロール電極は、冷却水による冷却手段を有するチタン合金T64製ジャケットロール金属質母材に対して、大気プラズマ法により高密度、高密着性のアルミナ溶射膜を被覆し、ロール径1000mmφとなるようにした。一方、第2電極の角筒型電極は、中空の角筒型のチタン合金T64に対し、上記同様の誘電体を同条件にて方肉で1mm被覆し、対向する角筒型固定電極群とした。 The roll electrode serving as the first electrode is coated with a high-density, high-adhesion alumina sprayed film by an atmospheric plasma method on a jacket roll metallic base material made of titanium alloy T64 having cooling means by cooling water, and roll diameter It was set to 1000 mmφ. On the other hand, the square electrode of the second electrode is a hollow rectangular tube-shaped titanium alloy T64 covered with 1 mm of the same dielectric material with the same thickness under the same conditions, and the opposing rectangular tube-shaped fixed electrode group and did.
この角筒型電極をロール回転電極のまわりに、対向電極間隙を1mmとして10本配置した。角筒型固定電極群の放電総面積は、150cm(幅手方向の長さ)×4cm(搬送方向の長さ)×10本(電極の数)=6000cm2であった。なお、何れもフィルターは適切なものを設置した。 Ten square tube electrodes were arranged around the roll rotating electrode with a counter electrode gap of 1 mm. The total discharge area of the rectangular tube type fixed electrode group was 150 cm (length in the width direction) × 4 cm (length in the transport direction) × 10 (number of electrodes) = 6000 cm 2 . In all cases, an appropriate filter was installed.
プラズマ放電中、第1電極(ロール回転電極)は120℃及び第2電極(角筒型固定電極群)は80℃になるように調節保温し、ロール回転電極はドライブで回転させて薄膜形成を行った。上記10本の角筒型固定電極中、上流側より2本を下記第1層(密着層)の製膜用に、次の6本を下記第2層(セラミック層)の製膜用に、次の2本を第3層(保護層)の製膜用に使用し、各条件を設定して1パスで3層を積層した。 During plasma discharge, the first electrode (roll rotating electrode) is adjusted to 120 ° C. and the second electrode (square tube fixed electrode group) is adjusted to 80 ° C., and the roll rotating electrode is rotated by a drive to form a thin film. went. Among the 10 rectangular tube-shaped fixed electrodes, two from the upstream side are used for forming the following first layer (adhesion layer), and the following six are used for forming the following second layer (ceramic layer). The following two were used for film formation of the third layer (protective layer), each condition was set, and three layers were laminated in one pass.
(第1層:密着層)
下記の条件で、プラズマ放電を行って、厚さ約50nmの密着層を形成した。
(First layer: adhesion layer)
Plasma discharge was performed under the following conditions to form an adhesion layer having a thickness of about 50 nm.
〈ガス条件〉
放電ガス:窒素ガス 94.5体積%
薄膜形成性ガス:ヘキサメチルジシロキサン(表1には、HMDSOと略記)
(リンテック社製気化器にて窒素ガスに混合して気化) 0.5体積%
添加ガス:酸素ガス 5.0体積%
〈電源条件:第1電極側の電源のみを使用した〉
第1電極側 電源種類 応用電機社製高周波電源
周波数 80kHz
出力密度 10W/cm2
上記形成した第1層(密着層)の密度は、前述のマックサイエンス社製MXP21を用いたX線反射率法で測定した結果、1.90であった。
<Gas conditions>
Discharge gas: Nitrogen gas 94.5% by volume
Thin film forming gas: hexamethyldisiloxane (abbreviated as HMDSO in Table 1)
(Vaporized by mixing with nitrogen gas with a Lintec vaporizer) 0.5% by volume
Additive gas: Oxygen gas 5.0% by volume
<Power supply conditions: Only the power supply on the first electrode side was used>
1st electrode side Power supply type
Frequency 80kHz
Output density 10W / cm 2
The density of the formed first layer (adhesion layer) was 1.90 as a result of measurement by the X-ray reflectivity method using MXP21 manufactured by MacScience.
(第2層:セラミック層)
下記の条件で、プラズマ放電を行って、厚さ約30nmのセラミック層を形成した。
(Second layer: Ceramic layer)
Plasma discharge was performed under the following conditions to form a ceramic layer having a thickness of about 30 nm.
〈ガス条件〉
放電ガス:窒素ガス 94.9体積%
薄膜形成性ガス:ヘキサメチルジシロキサン(表1には、HMDSOと略記)
(リンテック社製気化器にて窒素ガスに混合して気化) 0.1体積%
添加ガス:酸素ガス 5.0体積%
〈電源条件〉
第1電極側 電源種類 応用電機社製高周波電源
周波数 80kHz
出力密度 10W/cm2
第2電極側 電源種類 パール工業社製高周波電源
周波数 13.56MHz
出力密度 10W/cm2
上記形成した第2層(セラミック層)の密度は、前述のマックサイエンス社製MXP21を用いたX線反射率法で測定した結果、2.20であった。
<Gas conditions>
Discharge gas: Nitrogen gas 94.9% by volume
Thin film forming gas: hexamethyldisiloxane (abbreviated as HMDSO in Table 1)
(Vaporized by mixing with nitrogen gas in a Lintec vaporizer) 0.1% by volume
Additive gas: Oxygen gas 5.0% by volume
<Power supply conditions>
1st electrode side Power supply type
Frequency 80kHz
Output density 10W / cm 2
Second electrode side Power supply type High frequency power supply manufactured by Pearl Industrial Co., Ltd.
Frequency 13.56MHz
Output density 10W / cm 2
The density of the formed second layer (ceramic layer) was 2.20 as a result of measurement by the X-ray reflectivity method using MXP21 manufactured by Mac Science.
(第3層:保護層)
下記の条件で、プラズマ放電を行って、厚さ約200nmの保護層を形成した。
(3rd layer: protective layer)
Plasma discharge was performed under the following conditions to form a protective layer having a thickness of about 200 nm.
〈ガス条件〉
放電ガス:窒素ガス 93.0体積%
薄膜形成性ガス:ヘキサメチルジシロキサン(表1には、HMDSOと略記)
(リンテック社製気化器にて窒素ガスに混合して気化) 2.0体積%
添加ガス:酸素ガス 5.0体積%
〈電源条件:第1電極側の電源のみを使用した〉
第1電極側 電源種類 応用電機社製高周波電源
周波数 80kHz
出力密度 10W/cm2
上記形成した第3層(保護層)の密度は、前述のマックサイエンス社製MXP21を用いたX線反射率法で測定した結果、1.95であった。
<Gas conditions>
Discharge gas: Nitrogen gas 93.0% by volume
Thin film forming gas: hexamethyldisiloxane (abbreviated as HMDSO in Table 1)
(Vaporized by mixing with nitrogen gas in a Lintec vaporizer) 2.0% by volume
Additive gas: Oxygen gas 5.0% by volume
<Power supply conditions: Only the power supply on the first electrode side was used>
1st electrode side Power supply type
Frequency 80kHz
Output density 10W / cm 2
The density of the formed third layer (protective layer) was 1.95 as a result of measurement by the X-ray reflectivity method using MXP21 manufactured by MacScience.
〔ガスバリア性フィルム2、3の作製〕
上記ガスバリア性フィルム1の作製において、密着層、セラミック層及び保護層形成時の各ガス組成比及び電源条件(放電条件)を適宜調整して、各層の密度が表1に記載の値となるように変更した以外は同様にして、ガスバリア性フィルム2、3を作製した。
[Production of gas barrier films 2 and 3]
In the production of the gas barrier film 1, the gas composition ratio and the power supply conditions (discharge conditions) at the time of forming the adhesion layer, the ceramic layer, and the protective layer are appropriately adjusted so that the density of each layer becomes the value described in Table 1. Gas barrier films 2 and 3 were produced in the same manner except for changing to.
〔ガスバリア性フィルム4の作製〕
上記ガスバリア性フィルム1の作製において、密着層の薄膜形成性ガスをアルミニウムアセチルアセトナート(表1には、AAAと略記)に変更した以外は同様にして、ガスバリア性フィルム4を作製した。
[Preparation of gas barrier film 4]
A gas barrier film 4 was prepared in the same manner as in the preparation of the gas barrier film 1 except that the thin film forming gas of the adhesion layer was changed to aluminum acetylacetonate (abbreviated as AAA in Table 1).
〔ガスバリア性フィルム5の作製〕
上記ガスバリア性フィルム1の作製において、密着層を下記の方法に従って形成した以外は同様にして、ガスバリア性フィルム5を作製した。
[Preparation of gas barrier film 5]
In the production of the gas barrier film 1, a gas barrier film 5 was produced in the same manner except that the adhesion layer was formed according to the following method.
(第1層:密着層)
下記の条件で、プラズマ放電を行って、厚さ約50nmの密着層を形成した。
(First layer: adhesion layer)
Plasma discharge was performed under the following conditions to form an adhesion layer having a thickness of about 50 nm.
〈ガス条件〉
放電ガス:窒素ガス 99.5体積%
薄膜形成性ガス:テトラメチルジシラザン(表1には、TMDSと略記)
(リンテック社製気化器にて窒素ガスに混合して気化) 0.5体積%
〈電源条件:第1電極側の電源のみを使用した〉
第1電極側 電源種類 応用電機社製高周波電源
周波数 80kHz
出力密度 10W/cm2
上記形成した第1層(密着層)の密度は、前述のマックサイエンス社製MXP21を用いたX線反射率法で測定した結果、1.90であった。
<Gas conditions>
Discharge gas: Nitrogen gas 99.5% by volume
Thin film forming gas: tetramethyldisilazane (abbreviated as TMDS in Table 1)
(Vaporized by mixing with nitrogen gas with a Lintec vaporizer) 0.5% by volume
<Power supply conditions: Only the power supply on the first electrode side was used>
1st electrode side Power supply type
Frequency 80kHz
Output density 10W / cm 2
The density of the formed first layer (adhesion layer) was 1.90 as a result of measurement by the X-ray reflectivity method using MXP21 manufactured by MacScience.
〔ガスバリア性フィルム6の作製〕
上記ガスバリア性フィルム1の作製において、密着層、セラミック層及び保護層を下記の方法に従って形成した以外は同様にして、ガスバリア性フィルム6を作製した。
[Preparation of gas barrier film 6]
In the production of the gas barrier film 1, a gas barrier film 6 was produced in the same manner except that the adhesion layer, the ceramic layer, and the protective layer were formed according to the following method.
(第1層:密着層)
下記の条件で、プラズマ放電を行って、厚さ約50nmの密着層を形成した。
(First layer: adhesion layer)
Plasma discharge was performed under the following conditions to form an adhesion layer having a thickness of about 50 nm.
〈ガス条件〉
放電ガス:窒素ガス 94.5体積%
薄膜形成性ガス:テトラメチルジシラザン(表1には、TMDSと略記)
(リンテック社製気化器にて窒素ガスに混合して気化) 0.5体積%
添加ガス:酸素ガス 5.0体積%
〈電源条件:第1電極側の電源のみを使用した〉
第1電極側 電源種類 応用電機社製高周波電源
周波数 80kHz
出力密度 10W/cm2
上記形成した第1層(密着層)の密度は、前述のマックサイエンス社製MXP21を用いたX線反射率法で測定した結果、1.90であった。
<Gas conditions>
Discharge gas: Nitrogen gas 94.5% by volume
Thin film forming gas: tetramethyldisilazane (abbreviated as TMDS in Table 1)
(Vaporized by mixing with nitrogen gas with a Lintec vaporizer) 0.5% by volume
Additive gas: Oxygen gas 5.0% by volume
<Power supply conditions: Only the power supply on the first electrode side was used>
1st electrode side Power supply type
Frequency 80kHz
Output density 10W / cm 2
The density of the formed first layer (adhesion layer) was 1.90 as a result of measurement by the X-ray reflectivity method using MXP21 manufactured by MacScience.
(第2層:セラミック層)
下記の条件で、プラズマ放電を行って、厚さ約30nmのセラミック層を形成した。
(Second layer: Ceramic layer)
Plasma discharge was performed under the following conditions to form a ceramic layer having a thickness of about 30 nm.
〈ガス条件〉
放電ガス:窒素ガス 94.9体積%
薄膜形成性ガス:テトラメチルジシラザン(表1には、TMDSと略記)
(リンテック社製気化器にて窒素ガスに混合して気化) 0.1体積%
添加ガス:酸素ガス 5.0体積%
〈電源条件〉
第1電極側 電源種類 応用電機社製高周波電源
周波数 80kHz
出力密度 10W/cm2
第2電極側 電源種類 パール工業社製高周波電源
周波数 13.56MHz
出力密度 10W/cm2
上記形成した第2層(セラミック層)の密度は、前述のマックサイエンス社製MXP21を用いたX線反射率法で測定した結果、2.20であった。
<Gas conditions>
Discharge gas: Nitrogen gas 94.9% by volume
Thin film forming gas: tetramethyldisilazane (abbreviated as TMDS in Table 1)
(Vaporized by mixing with nitrogen gas in a Lintec vaporizer) 0.1% by volume
Additive gas: Oxygen gas 5.0% by volume
<Power supply conditions>
1st electrode side Power supply type
Frequency 80kHz
Output density 10W / cm 2
Second electrode side Power supply type High frequency power supply manufactured by Pearl Industrial Co., Ltd.
Frequency 13.56MHz
Output density 10W / cm 2
The density of the formed second layer (ceramic layer) was 2.20 as a result of measurement by the X-ray reflectivity method using MXP21 manufactured by Mac Science.
(第3層:保護層)
下記の条件で、プラズマ放電を行って、厚さ約200nmの保護層を形成した。
(3rd layer: protective layer)
Plasma discharge was performed under the following conditions to form a protective layer having a thickness of about 200 nm.
〈ガス条件〉
放電ガス:窒素ガス 93.0体積%
薄膜形成性ガス:テトラメチルジシラザン(表1には、TMDSと略記)
(リンテック社製気化器にて窒素ガスに混合して気化) 2.0体積%
添加ガス:酸素ガス 5.0体積%
〈電源条件:第1電極側の電源のみを使用した〉
第1電極側 電源種類 応用電機社製高周波電源
周波数 80kHz
出力密度 10W/cm2
上記形成した第3層(保護層)の密度は、前述のマックサイエンス社製MXP21を用いたX線反射率法で測定した結果、1.95であった。
<Gas conditions>
Discharge gas: Nitrogen gas 93.0% by volume
Thin film forming gas: tetramethyldisilazane (abbreviated as TMDS in Table 1)
(Vaporized by mixing with nitrogen gas in a Lintec vaporizer) 2.0% by volume
Additive gas: Oxygen gas 5.0% by volume
<Power supply conditions: Only the power supply on the first electrode side was used>
1st electrode side Power supply type
Frequency 80kHz
Output density 10W / cm 2
The density of the formed third layer (protective layer) was 1.95 as a result of measurement by the X-ray reflectivity method using MXP21 manufactured by MacScience.
〔ガスバリア性フィルム7の作製〕
上記ガスバリア性フィルム6の作製において、密着層、セラミック層及び保護層形成時の各ガス組成比及び電源条件(放電条件)を適宜調整して、各層の密度が表1に記載の値となるように変更した以外は同様にして、ガスバリア性フィルム7を作製した。
[Preparation of gas barrier film 7]
In the production of the gas barrier film 6, the gas composition ratio and the power supply conditions (discharge conditions) at the time of forming the adhesion layer, the ceramic layer, and the protective layer are appropriately adjusted so that the density of each layer becomes the value shown in Table 1. A gas barrier film 7 was produced in the same manner except that the gas barrier film 7 was changed to.
〔ガスバリア性フィルム8の作製〕
上記ガスバリア性フィルム7の作製において、密着層をガスバリア性フィルム1の密着層(薄膜形成性ガス:HMDSO)と同様の方法で形成した以外は同様にして、ガスバリア性フィルム8を作製した。
[Preparation of gas barrier film 8]
In the production of the gas barrier film 7, a
〔ガスバリア性フィルム9の作製〕
上記ガスバリア性フィルム1の作製において、密着層、セラミック層及び保護層を下記の方法に従って形成した以外は同様にして、ガスバリア性フィルム9を作製した。
[Preparation of gas barrier film 9]
In the production of the gas barrier film 1, a gas barrier film 9 was produced in the same manner except that the adhesion layer, the ceramic layer, and the protective layer were formed according to the following method.
(第1層:密着層)
下記の条件で、プラズマ放電を行って、厚さ約50nmの密着層を形成した。
(First layer: adhesion layer)
Plasma discharge was performed under the following conditions to form an adhesion layer having a thickness of about 50 nm.
〈ガス条件〉
放電ガス:窒素ガス 96.5体積%
薄膜形成性ガス:テトラメチルジシラザン(表1には、TMDSと略記)
(リンテック社製気化器にて窒素ガスに混合して気化) 0.5体積%
添加ガス:水素ガス 3.0体積%
〈電源条件:第1電極側の電源のみを使用した〉
第1電極側 電源種類 応用電機社製高周波電源
周波数 80kHz
出力密度 10W/cm2
上記形成した第1層(密着層)の密度は、前述のマックサイエンス社製MXP21を用いたX線反射率法で測定した結果、1.90であった。
<Gas conditions>
Discharge gas: Nitrogen gas 96.5% by volume
Thin film forming gas: tetramethyldisilazane (abbreviated as TMDS in Table 1)
(Vaporized by mixing with nitrogen gas with a Lintec vaporizer) 0.5% by volume
Additive gas: 3.0% by volume of hydrogen gas
<Power supply conditions: Only the power supply on the first electrode side was used>
1st electrode side Power supply type
Frequency 80kHz
Output density 10W / cm 2
The density of the formed first layer (adhesion layer) was 1.90 as a result of measurement by the X-ray reflectivity method using MXP21 manufactured by MacScience.
(第2層:セラミック層)
下記の条件で、プラズマ放電を行って、厚さ約30nmのセラミック層を形成した。
(Second layer: Ceramic layer)
Plasma discharge was performed under the following conditions to form a ceramic layer having a thickness of about 30 nm.
〈ガス条件〉
放電ガス:窒素ガス 96.9体積%
薄膜形成性ガス:テトラメチルジシラザン(表1には、TMDSと略記)
(リンテック社製気化器にて窒素ガスに混合して気化) 0.1体積%
添加ガス:水素ガス 3.0体積%
〈電源条件〉
第1電極側 電源種類 応用電機社製高周波電源
周波数 80kHz
出力密度 10W/cm2
第2電極側 電源種類 パール工業社製高周波電源
周波数 13.56MHz
出力密度 10W/cm2
上記形成した第2層(セラミック層)の密度は、前述のマックサイエンス社製MXP21を用いたX線反射率法で測定した結果、2.20であった。
<Gas conditions>
Discharge gas: Nitrogen gas 96.9% by volume
Thin film forming gas: tetramethyldisilazane (abbreviated as TMDS in Table 1)
(Vaporized by mixing with nitrogen gas in a Lintec vaporizer) 0.1% by volume
Additive gas: 3.0% by volume of hydrogen gas
<Power supply conditions>
1st electrode side Power supply type
Frequency 80kHz
Output density 10W / cm 2
Second electrode side Power supply type High frequency power supply manufactured by Pearl Industrial Co., Ltd.
Frequency 13.56MHz
Output density 10W / cm 2
The density of the formed second layer (ceramic layer) was 2.20 as a result of measurement by the X-ray reflectivity method using MXP21 manufactured by Mac Science.
(第3層:保護層)
下記の条件で、プラズマ放電を行って、厚さ約200nmの保護層を形成した。
(3rd layer: protective layer)
Plasma discharge was performed under the following conditions to form a protective layer having a thickness of about 200 nm.
〈ガス条件〉
放電ガス:窒素ガス 95.0体積%
薄膜形成性ガス:テトラメチルジシラザン(表1には、TMDSと略記)
(リンテック社製気化器にて窒素ガスに混合して気化) 2.0体積%
添加ガス:水素ガス 3.0体積%
〈電源条件:第1電極側の電源のみを使用した〉
第1電極側 電源種類 応用電機社製高周波電源
周波数 80kHz
出力密度 10W/cm2
上記形成した第3層(保護層)の密度は、前述のマックサイエンス社製MXP21を用いたX線反射率法で測定した結果、1.95であった。
<Gas conditions>
Discharge gas: Nitrogen gas 95.0% by volume
Thin film forming gas: tetramethyldisilazane (abbreviated as TMDS in Table 1)
(Vaporized by mixing with nitrogen gas in a Lintec vaporizer) 2.0% by volume
Additive gas: 3.0% by volume of hydrogen gas
<Power supply conditions: Only the power supply on the first electrode side was used>
1st electrode side Power supply type
Frequency 80kHz
Output density 10W / cm 2
The density of the formed third layer (protective layer) was 1.95 as a result of measurement by the X-ray reflectivity method using MXP21 manufactured by MacScience.
〔ガスバリア性フィルム10の作製〕
上記ガスバリア性フィルム9の作製において、密着層、セラミック層及び保護層形成時の各ガス組成比及び電源条件(放電条件)を適宜調整して、各層の密度が表1に記載の値となるように変更した以外は同様にして、ガスバリア性フィルム10を作製した。
[Production of Gas Barrier Film 10]
In the production of the gas barrier film 9, the gas composition ratio and the power supply conditions (discharge conditions) at the time of forming the adhesion layer, the ceramic layer, and the protective layer are appropriately adjusted so that the density of each layer becomes the value shown in Table 1. A
〔ガスバリア性フィルム11の作製〕
上記ガスバリア性フィルム9の作製において、密着層をガスバリア性フィルム1の密着層(薄膜形成性ガス:HMDSO)と同様の方法で形成した以外は同様にして、ガスバリア性フィルム11を作製した。
[Preparation of gas barrier film 11]
In the production of the gas barrier film 9, the
〔ガスバリア性フィルム12の作製〕
前記ガスバリア性フィルム1の作製において、それぞれ薄膜形成性ガスとしてヘキサメチルジシロキサン(HMDS)に代えて、アルミニウムアセチルアセトナート(AAA)に変更した以外は同様にして、ガスバリア性フィルム12を作製した。
[Preparation of gas barrier film 12]
A
〔ガスバリア性フィルム13の作製〕
上記ガスバリア性フィルム12の作製において、密着層、セラミック層及び保護層形成時の各ガス組成比及び電源条件(放電条件)を適宜調整して、各層の密度が表1に記載の値となるように変更した以外は同様にして、ガスバリア性フィルム13を作製した。
[Preparation of gas barrier film 13]
In the production of the
〔ガスバリア性フィルム14の作製〕
上記ガスバリア性フィルム12の作製において、密着層をガスバリア性フィルム1の密着層(薄膜形成性ガス:HMDSO)と同様の方法で形成した以外は同様にして、ガスバリア性フィルム14を作製した。
[Preparation of gas barrier film 14]
In the production of the
《ガスバリア性フィルムの評価》
〔品質評価〕
(膜均一性の評価)
上記作製した各ガスバリア性フィルム面の100点について、原子吸光法による元素分析を行い、異種粒子の混入による組成変化を測定し、下記の基準に従って膜均一性の評価を行った。
<< Evaluation of gas barrier film >>
〔quality evaluation〕
(Evaluation of film uniformity)
Elemental analysis by atomic absorption method was performed on 100 points of each of the produced gas barrier film surfaces, composition change due to mixing of different kinds of particles was measured, and film uniformity was evaluated according to the following criteria.
◎:測定した100点間で、組成変化は全く認められなかった
○:測定した100点のうち、1、2点で組成変化が認められるが、実用上は許容される品質である
△:測定した100点のうち、3〜5点で組成変化が認められるが、実用上は許容される品質である
×:測定した100点のうち、6点以上で明らかな組成変化が認めら、実用上問題となる品質である
(密着性の評価)
上記作製した各ガスバリア性フィルムを、JIS K5400に準じて碁盤目試験により、密着性の評価を行った。具体的には、ガズバリア膜形成面に縦横に11本の切れ目を入れ、1mm角の碁盤目を100個作製し、この上にセロハンテープを張り付け、90度の角度で素早く剥がし、剥がれた部分の有無を目視で下記のようにランク評価した。
◎: No composition change was observed between 100 points measured ○: Composition change was observed at 1 or 2 points out of 100 measured points, but the quality is acceptable in practice △: Measurement Among the 100 points, the composition change was observed at 3 to 5 points, but the quality was acceptable for practical use. X: Among the 100 points measured, when a clear composition change was observed at 6 points or more, it was practical. The quality in question (assessment of adhesion)
Each gas barrier film produced as described above was evaluated for adhesion by a cross-cut test according to JIS K5400. Specifically, 11 cuts are made vertically and horizontally on the surface where the gas barrier film is formed, 100 square grids of 1 mm square are prepared, cellophane tape is pasted on this, and it is quickly peeled off at an angle of 90 degrees. The presence or absence was visually evaluated as follows.
◎:まったく剥がれない
○:一部の碁盤目で極僅かな浮きが認められるが、良好な品質である
△:1、2個の碁盤目で剥離が認められるが、実用上は許容される品質である
×:3個以上の碁盤目で剥離が認められ、実用上問題となる品質である
(保存性の評価)
上記作製した各ガスバリア性フィルムを、98℃の熱湯に48時間浸漬した後、密着性評価と同様にJIS K 5400に準拠した碁盤目試験により密着性の評価を行い、密着性の評価に記載の評価ランクに従って保存性の評価を行った。
◎: Not peeled off at all ○: Slight float is observed on some grids, but good quality △: Peeling is observed on 1 and 2 grids, but acceptable quality for practical use ×: Peeling is observed at three or more grids, and this is a quality that is problematic in practice (Evaluation of storage stability)
After each of the produced gas barrier films was immersed in hot water at 98 ° C. for 48 hours, the adhesion was evaluated by a cross-cut test based on JIS K 5400 in the same manner as the adhesion evaluation, and described in the adhesion evaluation. The storage stability was evaluated according to the evaluation rank.
(紫外線耐性の評価)
上記作製した各ガスバリア性フィルムを、メタルハライドランプで1500mW/cm2の紫外線を96時間照射した後、密着性の評価と同様にJIS K 5400に準拠した碁盤目試験により密着性の評価を行い、密着性の評価に記載の評価ランクに従って保存性の評価を行った。
(Evaluation of UV resistance)
Each gas barrier film produced above was irradiated with ultraviolet rays of 1500 mW / cm 2 for 96 hours with a metal halide lamp, and then the adhesion was evaluated by a cross-cut test based on JIS K 5400 in the same manner as the adhesion evaluation. The preservation was evaluated according to the evaluation rank described in the property evaluation.
〔ガスバリア性の評価〕
(水蒸気透過率の測定)
未処理の各ガスバリア性フィルム及び上記保存性及び紫外線耐性で作製した各試料について、JIS K 7129Bで規定の方法に準拠して水蒸気透過率を測定した結果、いずれの試料も0.01g/m2/day以下であった。
[Evaluation of gas barrier properties]
(Measurement of water vapor transmission rate)
As a result of measuring the water vapor transmission rate for each untreated gas barrier film and each sample prepared with the above-mentioned storage stability and ultraviolet resistance according to the method specified in JIS K 7129B, all the samples were 0.01 g / m 2. / Day or less.
(酸素透過率の測定)
未処理の各透明ガスバリア性フィルム及び上記保存性及び紫外線耐性で作製した各試料について、JIS K 7126Bで規定の方法に準拠して酸素透過率を測定した結果、いずれの試料も0.01ml/m2/day以下であった。
(Measurement of oxygen permeability)
As a result of measuring the oxygen transmission rate in accordance with the method specified in JIS K 7126B for each untreated transparent gas barrier film and each sample prepared with the above-described storage stability and ultraviolet resistance, both samples were 0.01 ml / m. 2 / day or less.
上記各評価結果のうち、品質評価に関する結果を、表1に示す。 Table 1 shows the results of quality evaluation among the above evaluation results.
表1に記載の結果及び上記ガスバリア性の評価結果より明らかなように、密着膜、セラミック膜及び保護膜を、同一組成物から構成されている薄膜形成ガスを用いて形成した本発明のガスバリア性フィルムは、良好なガスバリア性を備えると共に、比較例に対し、密着性、保存性及び紫外線耐性に優れていることが分かる。 As is clear from the results shown in Table 1 and the gas barrier property evaluation results, the gas barrier property of the present invention in which the adhesion film, the ceramic film, and the protective film are formed using a thin film forming gas composed of the same composition. It can be seen that the film has good gas barrier properties and is superior in adhesion, storage stability and ultraviolet resistance to the comparative example.
実施例2
《有機エレクトロルミネッセンス用樹脂基材の作製》
実施例1で作製したガスバリア性フィルム1〜14を用い、その上に下記の各薄膜を形成して、有機エレクトロルミネッセンス用樹脂基材1〜14を作製した。
Example 2
<< Production of resin base material for organic electroluminescence >>
Using the gas barrier films 1 to 14 produced in Example 1, the following thin films were formed thereon, and the organic electroluminescence resin substrates 1 to 14 were produced.
〔凹凸形状を有する膜の形成〕
実施例1で作製した各ガスバリア性フィルムの保護膜上に、下記の方法に従って凹凸形状を有する膜を形成した。
[Formation of film having irregular shape]
On the protective film of each gas barrier film produced in Example 1, a film having a concavo-convex shape was formed according to the following method.
各ガスバリア性フィルムの保護膜上に、凹凸形状を有する膜の形成材料として熱可塑性樹脂(ポリメチルメタクリレート(n=1.48))を使用し、スピンコート法にて厚み約2μmとなるように塗布した後、周期300nm、高さ100nm、直径150nmの円形突起が複数設けられた下記のガラス型を用いて、公知のプレス法にて形状を転写した。これで、凹凸として周期300nm、深さ100nm、直径150nmの円柱形状の複数の窪みを熱可塑性樹脂からなる凹凸形状を有する膜を形成した。 A thermoplastic resin (polymethyl methacrylate (n = 1.48)) is used on the protective film of each gas barrier film as a film forming material having an uneven shape, and the thickness is about 2 μm by spin coating. After coating, the shape was transferred by a known press method using the following glass mold provided with a plurality of circular protrusions having a period of 300 nm, a height of 100 nm, and a diameter of 150 nm. Thus, a film having a concavo-convex shape made of a thermoplastic resin with a plurality of cylindrical recesses having a period of 300 nm, a depth of 100 nm, and a diameter of 150 nm was formed as the concavo-convex.
(ガラス型の作製)
ガラス基板(石英ガラス、大きさ:30mm×30mm、厚み:1.0mm)上にレジストを塗布した後、電子ビームリソグラフィーとドライエッチングを用いて、回折格子として正方格子状に300nmの周期を持つ直径150nmで、ガラス基板の平面部から突起の頂部までの高さ100nmの円柱形状の突起をガラス基板面に形成して、ガラス型を作製した。
(Production of glass mold)
After applying a resist on a glass substrate (quartz glass, size: 30 mm × 30 mm, thickness: 1.0 mm), a diameter having a period of 300 nm in a square lattice as a diffraction grating by using electron beam lithography and dry etching A cylindrical mold having a thickness of 100 nm from the flat portion of the glass substrate to the top of the projection was formed on the glass substrate surface at 150 nm to produce a glass mold.
〔高屈折率膜の形成〕
〈高屈折率膜塗布液の調製〉
まず容器に下記割合で混合溶媒を調製した。
(Formation of high refractive index film)
<Preparation of coating solution for high refractive index film>
First, a mixed solvent was prepared in a container at the following ratio.
プロピレングリコールモノメチルエーテル 4900質量部
イソプロピルアルコール 8900質量部
この混合溶媒に下記を順次添加して混合し、高屈折率膜組成物とした。
Propylene glycol monomethyl ether 4900 parts by mass Isopropyl alcohol 8900 parts by mass The following were sequentially added to and mixed with this mixed solvent to obtain a high refractive index film composition.
テトラ(n)ブトキシチタン 310質量部
末端反応性ジメチルシリコーンオイル(日本ユニカー(株)製L−9000)
0.4質量部
アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製KBE903)
4.8質量部
紫外線硬化性樹脂(旭電化工業(株)製:KR−500) 4.6質量部
〈高屈折率膜塗布液の塗布〉
上記形成した各試料の光取り出し層上に、上記調製した高屈折率膜塗布液を押し出しコーターを用いて乾燥膜厚が60nmになるように塗布した後、乾燥を行って、高屈折率膜を形成した。この高屈折率膜の屈折率は2.02であった。
Tetra (n) butoxytitanium 310 parts by mass Terminal reactive dimethyl silicone oil (L-9000, manufactured by Nippon Unicar Co., Ltd.)
0.4 parts by mass Aminopropyltrimethoxysilane (KBE903 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
4.8 parts by mass UV curable resin (manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd .: KR-500) 4.6 parts by mass <Application of High Refractive Index Film Coating Solution>
On the light extraction layer of each of the formed samples, after applying the prepared high refractive index film coating solution using an extrusion coater so that the dry film thickness is 60 nm, drying is performed to obtain a high refractive index film. Formed. The refractive index of this high refractive index film was 2.02.
〔透明導電膜の形成〕
各試料の上記の様にして形成した膜上に、以下の方法により透明導電膜を形成して、有機エレクトロルミネッセンス用樹脂基材1〜14を作製した。
[Formation of transparent conductive film]
On the film | membrane formed as mentioned above of each sample, the transparent conductive film was formed with the following method and the resin base materials 1-14 for organic electroluminescence were produced.
プラズマ放電装置としては、図2に記載の電極が平行平板型のものを用い、この電極間に上記各試料を載置し、混合ガスを導入して薄膜形成を行った。 As the plasma discharge device, the electrode shown in FIG. 2 was a parallel plate type, and each sample was placed between the electrodes, and a mixed gas was introduced to form a thin film.
なお、アース(接地)電極としては、200mm×200mm×2mmのステンレス板に高密度、高密着性のアルミナ溶射膜を被覆し、その後、テトラメトキシシランを酢酸エチルで希釈した溶液を塗布乾燥後、紫外線照射により硬化させ封孔処理を行い、このようにして被覆した誘電体表面を研磨し、平滑にして、Rmaxが5μmとなるように加工した電極を用いた。また、印加電極としては、中空の角型の純チタンパイプに対し、アース電極と同様の条件にて誘電体を被覆した電極を用いた。印加電極は複数作成し、アース電極に対向して設け放電空間を形成した。 In addition, as a ground (ground) electrode, a 200 mm × 200 mm × 2 mm stainless steel plate is coated with a high-density, high-adhesion alumina sprayed film, and then a solution obtained by diluting tetramethoxysilane with ethyl acetate is applied and dried. The electrode was cured by ultraviolet irradiation and sealed, and the surface of the dielectric thus coated was polished and smoothed so that the Rmax was 5 μm. Further, as the application electrode, an electrode obtained by coating a dielectric on a hollow square pure titanium pipe under the same conditions as the ground electrode was used. A plurality of application electrodes were prepared and provided to face the ground electrode to form a discharge space.
また、プラズマ発生に用いる電源としては、日本電子(株)製高周波電源JRF−10000を用い、周波数13.56MHzで、5W/cm2の電力を供給した。 Moreover, as a power source used for plasma generation, a high frequency power source JRF-10000 manufactured by JEOL Ltd. was used, and 5 W / cm 2 of power was supplied at a frequency of 13.56 MHz.
電極間に以下の組成の混合ガスを流し、プラズマ状態とし、上記の各試料を大気圧プラズマ処理し、光取り出し膜上に、透明導電膜として錫ドープ酸化インジウム(ITO)膜を100nmの厚さで成膜した。 A mixed gas having the following composition is allowed to flow between the electrodes to form a plasma state, each of the above samples is subjected to atmospheric pressure plasma treatment, and a tin-doped indium oxide (ITO) film having a thickness of 100 nm is formed as a transparent conductive film on the light extraction film. The film was formed.
放電ガス:ヘリウム 98.5体積%
反応性ガス1:酸素 0.25体積%
反応性ガス2:インジウムアセチルアセトナート 1.2体積%
反応性ガス3:ジブチル錫ジアセテート 0.05体積%
《有機エレクトロルミネッセンス素子の作製》
上記のITO膜を形成した各有機エレクトロルミネッセンス用樹脂基材の100mm×100mmを基板とし、これにパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた有機エレクトロルミネッセンス用樹脂基材をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥した。この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、モリブデン製抵抗加熱ボートにα−NPDを200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにホスト化合物としてCBPを200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにバソキュプロイン(BCP)を200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにIr−1を100mg入れ、さらに別のモリブデン製抵抗加熱ボートにAlq3を200mg入れ、真空蒸着装置に取付けた。
Discharge gas: Helium 98.5% by volume
Reactive gas 1: 0.25% by volume of oxygen
Reactive gas 2: Indium acetylacetonate 1.2% by volume
Reactive gas 3: Dibutyltin diacetate 0.05% by volume
<< Production of organic electroluminescence element >>
Each organic electroluminescence resin substrate on which the ITO film is formed has a substrate of 100 mm × 100 mm. After patterning, the organic electroluminescence resin substrate provided with the ITO transparent electrode is superposed with isopropyl alcohol. Sonic cleaning and drying with dry nitrogen gas. This transparent support substrate is fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus, while 200 mg of α-NPD is put in a molybdenum resistance heating boat, and 200 mg of CBP as a host compound is put in another resistance heating boat made of molybdenum. 200 mg of bathocuproin (BCP) was put in a molybdenum resistance heating boat, 100 mg of Ir-1 was put in another resistance heating boat made of molybdenum, and 200 mg of Alq 3 was put in another resistance heating boat made of molybdenum, and attached to a vacuum deposition apparatus. .
次いで真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、α−NPDの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で透明支持基板に蒸着し、正孔輸送層を設けた。さらにCBPとIr−1の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度0.2nm/秒、0.012nm/秒で前記正孔輸送層上に共蒸着して発光層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。さらにBCPの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で前記発光層の上に蒸着して膜厚10nmの正孔阻止層を設けた。その上に、さらにAlq3の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で前記正孔阻止層の上に蒸着して、さらに膜厚40nmの電子輸送層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。 Next, the pressure in the vacuum chamber is reduced to 4 × 10 −4 Pa, and the heating boat containing α-NPD is energized and heated, and deposited on the transparent support substrate at a deposition rate of 0.1 nm / sec. Was provided. Further, the heating boat containing CBP and Ir-1 was energized and heated, and co-evaporated on the hole transport layer at a deposition rate of 0.2 nm / second and 0.012 nm / second, respectively, to provide a light emitting layer. . In addition, the substrate temperature at the time of vapor deposition was room temperature. Furthermore, the heating boat containing BCP was energized and heated, and deposited on the light emitting layer at a deposition rate of 0.1 nm / second to provide a 10 nm thick hole blocking layer. Further, the heating boat containing Alq 3 is further energized and heated, and deposited on the hole blocking layer at a deposition rate of 0.1 nm / second, and an electron transport layer having a thickness of 40 nm is further provided. It was. In addition, the substrate temperature at the time of vapor deposition was room temperature.
引き続き、フッ化リチウム0.5nm及びアルミニウム110nmを蒸着して陰極を形成し、有機EL素子1〜14を作製した。 Then, 0.5 nm of lithium fluoride and 110 nm of aluminum were vapor-deposited, the cathode was formed, and the organic EL elements 1-14 were produced.
《有機EL素子の評価》
以下のようにして作製した各有機EL素子について、温度23℃、乾燥窒素ガス雰囲気下の測定条件下において、10V直流電圧を印加した時の発光輝度(cd/m2)の測定と、10mA/cm2の一定電流で駆動したときの初期輝度が半分に低下するのに要した時間、即ち、半減時間(発光寿命)を測定した結果、本発明のガズバリア性フィルムを用いて作製した本発明の有機EL素子は、比較例に対し、発光輝度が高く、かつ発光寿命も長いことを確認することができた。
<< Evaluation of organic EL elements >>
With respect to each organic EL element produced as follows, measurement of light emission luminance (cd / m 2 ) when 10 V DC voltage was applied under measurement conditions of a temperature of 23 ° C. and a dry nitrogen gas atmosphere, and 10 mA / As a result of measuring the time required for the initial luminance to decrease to half when driven at a constant current of cm 2 , that is, the half-life (light emission lifetime), It was confirmed that the organic EL element had higher emission luminance and longer emission lifetime than the comparative example.
10 プラズマ放電処理装置
11 第1電極
12 第2電極
20 電界印加手段
21 第1電源
22 第2電源
30 プラズマ放電処理室
25、35 ロール電極
36 電極
41、42 電源
51 ガス供給装置
55 電極冷却ユニット
F 元巻き樹脂フィルム
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