JP2016054097A - Organic electroluminescent element and substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光取り出し効率を向上させるために光取り出し層を備える有機エレクトロルミネッセンス素子、及び、光取り出し層を備える基板に関する。 The present invention relates to an organic electroluminescence device including a light extraction layer and a substrate including a light extraction layer in order to improve light extraction efficiency.
近年、電子デバイス分野では、軽量化及び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要求が加わり、重くて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樹脂基材が採用され始めている。 In recent years, in the electronic device field, in addition to demands for weight reduction and size increase, long-term reliability and a high degree of freedom in shape, and the ability to display curved surfaces have been added. Resin base materials such as transparent plastics have begun to be used in place of difficult glass substrates.
しかしながら、透明プラスチック等の樹脂基材は、ガラス基板に対しガスバリア性が劣るという問題がある。ガスバリア性が劣る基板を用いると、水蒸気や酸素が浸透してしまい、例えば、電子デバイス内の機能を劣化させてしまうことが分かっている。 However, a resin base material such as transparent plastic has a problem that gas barrier properties are inferior to a glass substrate. It has been found that if a substrate with inferior gas barrier properties is used, water vapor or oxygen will permeate, for example, deteriorating the function in the electronic device.
そこで、樹脂基材にガスバリア性を有する膜(ガスバリア層)を形成して、ガスバリアフィルムとして使用することが一般的に知られている。例えば、樹脂基材上に無機層と無機層の間に配置された有機層とを含むガスバリア層を形成することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, it is generally known that a film having a gas barrier property (gas barrier layer) is formed on a resin substrate and used as a gas barrier film. For example, it has been proposed to form a gas barrier layer including an inorganic layer and an organic layer disposed between the inorganic layers on a resin substrate (see, for example, Patent Document 1).
また、電子デバイスの一つである有機エレクトロルミネッセンス(electroluminescence:EL)素子においては、発光効率を向上させるために、光散乱層からなる光取り出し層を設ける構成が有効であることも知られている。 In addition, in an organic electroluminescence (EL) element which is one of electronic devices, it is also known that a configuration in which a light extraction layer composed of a light scattering layer is effective in order to improve light emission efficiency. .
しかし、ガスバリア層や光取り出し層を樹脂基材上に形成すると、表面に凹凸ができてしまい、その結果、その上層に有機機能層を有する発光ユニットを形成した際、高温・高湿雰囲気下での保存性の劣化やショート(電気的短絡)が生じやすくなることが問題となっている。
また、樹脂基材上に光り取り出し層を形成した場合には、この光り取り出し層やガスバリア層に残存する不純物が、有機機能層に対して悪影響を与える。そもそも有機EL素子は、微量の水分/酸素/その他有機物(残留溶剤等)に対して非常にセンシティブであることが知られており、有機機能層の直下にガスバリア層を有する構成も提案されている(例えば、特許文献2参照)。
However, when a gas barrier layer or a light extraction layer is formed on a resin base material, the surface becomes uneven, and as a result, when a light emitting unit having an organic functional layer as an upper layer is formed, in a high temperature and high humidity atmosphere. It has been a problem that deterioration of storage stability and short circuit (electrical short circuit) are likely to occur.
Further, when the light extraction layer is formed on the resin base material, impurities remaining in the light extraction layer and the gas barrier layer have an adverse effect on the organic functional layer. In the first place, organic EL elements are known to be very sensitive to trace amounts of moisture / oxygen / other organic substances (residual solvent, etc.), and a configuration having a gas barrier layer directly under the organic functional layer has also been proposed. (For example, refer to Patent Document 2).
上述のように有機EL素子においては、光り取り出し効率と保存性とを 両立することが難しい。本発明は、光り取り出し効率と保存性との両立が可能な有機エレクトロルミネッセンス素子、及び、基板を提供するものである。 As described above, in an organic EL element, it is difficult to achieve both light extraction efficiency and storage stability. The present invention provides an organic electroluminescence device and a substrate capable of achieving both light extraction efficiency and storage stability.
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、樹脂基材と、樹脂基材上に設けられたガスバリア層と、ガスバリア層上に設けられた光散乱層と、光散乱層上に設けられた平滑化層と、平滑化層上に設けられたケイ素窒化物を主成分とするキャップ層と、一対の電極に挟持された有機機能層からなる発光ユニットとを備える。そして、樹脂基材、光散乱層、平滑化層、及び、キャップ層の積層体から出るアウトガス量が、0.2mg/m2以下である。 The organic electroluminescence device of the present invention includes a resin base material, a gas barrier layer provided on the resin base material, a light scattering layer provided on the gas barrier layer, and a smoothing layer provided on the light scattering layer. And a cap layer mainly composed of silicon nitride provided on the smoothing layer, and a light emitting unit comprising an organic functional layer sandwiched between a pair of electrodes. And the amount of outgas emitted from the laminated body of a resin base material, a light-scattering layer, a smoothing layer, and a cap layer is 0.2 mg / m < 2 > or less.
また、本発明の基板は、樹脂基材と、樹脂基材上に設けられた光散乱層と、光散乱層上に設けられた平滑化層と、平滑化層上に設けられたケイ素窒化物を主成分とするキャップ層とを備える。そして、樹脂基材、光散乱層、平滑化層、及び、キャップ層の積層体から出るアウトガス量が、0.2mg/m2以下である。 The substrate of the present invention includes a resin base material, a light scattering layer provided on the resin base material, a smoothing layer provided on the light scattering layer, and a silicon nitride provided on the smoothing layer. And a cap layer containing as a main component. And the amount of outgas emitted from the laminated body of a resin base material, a light-scattering layer, a smoothing layer, and a cap layer is 0.2 mg / m < 2 > or less.
本発明によれば、光り取り出し効率と保存性との両立が可能な有機エレクトロルミネッセンス素子、及び、基板を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the organic electroluminescent element and board | substrate which can make light extraction efficiency and storage stability compatible can be provided.
以下、本発明を実施するための形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
なお、説明は以下の順序で行う。
1.有機エレクトロルミネッセンス素子、及び、基板の実施形態
Hereinafter, although the example of the form for implementing this invention is demonstrated, this invention is not limited to the following examples.
The description will be given in the following order.
1. Embodiments of organic electroluminescence device and substrate
〈1.有機エレクトロルミネッセンス素子、及び、基板の実施形態〉
以下、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)、及び、基板の具体的な実施の形態について説明する。
<1. Embodiments of Organic Electroluminescence Device and Substrate>
Hereinafter, specific embodiments of the organic electroluminescence element (organic EL element) and the substrate of the present invention will be described.
[有機EL素子の構成]
有機EL素子は、基板と、基板上に設けられた透明電極、及び、対向電極からなる1対の電極と、この電極間に設けられた有機機能層とを備える。基板は、少なくとも、樹脂基材と、この樹脂基材上に設けられた光散乱層、平滑化層、及び、ケイ素の窒化物を主成分とするキャップ層とを備える。そして、有機EL素子は、樹脂基材上に、少なくとも、ガスバリア層、光散乱層、平滑化層、ケイ素の窒化物を主成分とするキャップ層、及び、一対の電極に挟持された有機機能層を備える。
さらに、有機EL素子及び基板において、樹脂基材、光散乱層、平滑化層、及び、キャップ層の積層体から出るアウトガス量が、0.2mg/m2以下である。
[Configuration of organic EL element]
The organic EL element includes a substrate, a pair of electrodes including a transparent electrode provided on the substrate, and a counter electrode, and an organic functional layer provided between the electrodes. The substrate includes at least a resin base material, a light scattering layer provided on the resin base material, a smoothing layer, and a cap layer mainly composed of silicon nitride. The organic EL element includes at least a gas barrier layer, a light scattering layer, a smoothing layer, a cap layer containing silicon nitride as a main component, and an organic functional layer sandwiched between a pair of electrodes on a resin substrate. Is provided.
Furthermore, in the organic EL element and the substrate, the amount of outgas emitted from the laminate of the resin base material, the light scattering layer, the smoothing layer, and the cap layer is 0.2 mg / m 2 or less.
なお、アウトガス量は、ヘッドスペース−GC/MS(Headspace-Gas Chromatography/Mass Spectrometry)法を用いて、断裁した測定形状のサンプルを加熱温度190℃、加熱時間30分のガス発生条件で測定した際のm2あたりのアウトガス量とする。 The outgas amount was measured when a sample having a cut measurement shape was measured under a gas generation condition at a heating temperature of 190 ° C. and a heating time of 30 minutes using a headspace-GC / MS (Headspace-Gas Chromatography / Mass Spectrometry) method. Of outgas per m 2 .
また、上述の有機EL素子及び基板では、キャップ層の屈折率が、1.8〜2.5であることが好ましい。
キャップ層の表面粗さRaが、0nm以上3nm以下であることが好ましい。
キャップ層がプラズマCVD方式で成膜されることが好ましい。
樹脂基材、光散乱層、平滑化層、及び、キャップ層は、樹脂基材に近い層ほど屈折率が小さく、電極に近い層ほど屈折率が大きいことが好ましい。
樹脂基材、光散乱層、平滑化層、及び、キャップ層は、樹脂基材に近い層ほど表面粗さRaが大きく、電極に近い層ほど表面粗さRaが小さいことが好ましい。
樹脂基材、光散乱層、平滑化層、及び、キャップ層の積層体のヘイズ値(全光線透過率に対する散乱透過率の割合)が50%以上75%以下であることが好ましい。
In the organic EL element and substrate described above, the cap layer preferably has a refractive index of 1.8 to 2.5.
The surface roughness Ra of the cap layer is preferably 0 nm or more and 3 nm or less.
The cap layer is preferably formed by a plasma CVD method.
It is preferable that the resin base material, the light scattering layer, the smoothing layer, and the cap layer have a smaller refractive index as the layer is closer to the resin base material and a higher refractive index as the layer is closer to the electrode.
The resin base material, the light scattering layer, the smoothing layer, and the cap layer preferably have a surface roughness Ra that is larger as the layer is closer to the resin base material and a surface roughness Ra that is lower as the layer is closer to the electrode.
It is preferable that the haze value (ratio of the scattering transmittance to the total light transmittance) of the laminate of the resin base material, the light scattering layer, the smoothing layer, and the cap layer is 50% or more and 75% or less.
図1に、実施形態の有機EL素子及び基板の構成を示す。
有機EL素子は、樹脂基材1上に、少なくとも1層のガスバリア層2(第1ガスバリア層2a、第2ガスバリア層2b)、光散乱層3、平滑化層4、キャップ層12、及び、透明電極5(下地層5a、導電層5b)と対向電極7とに挟持された有機機能層を有する発光ユニット6が、この順に、積層されている。
In FIG. 1, the structure of the organic EL element and board | substrate of embodiment is shown.
The organic EL element has at least one gas barrier layer 2 (first
有機EL素子において、光散乱層3、平滑化層4、及び、キャップ層12が光取り出し層に相当する。
また、図1に示す有機EL素子において、光散乱層3及び平滑化層4を含む、樹脂基材1からキャップ層12までの構成が、本実施形態の基板に相当する。
In the organic EL element, the
Moreover, in the organic EL element shown in FIG. 1, the structure from the resin base material 1 to the
ここで、「発光ユニット」とは、少なくとも、各種有機化合物を含有する、発光層6c、正孔輸送層6b、電子輸送層6d等の有機機能層を主体として構成される発光体(単位)をいう。発光体は、陽極と陰極とからなる一対の電極の間に挟持されており、当該陽極から供給される正孔(ホール)と陰極から供給される電子とが当該発光体内で再結合することにより発光する。なお、有機EL素子は、所望の発光色に応じて、当該発光ユニットを複数備えていてもよい
透明電極5と対向電極7とで発光ユニット6が挟持されている部分のみが、有機EL素子における発光領域となる。そして、有機EL素子は、発生させた光(以下、発光光hと記す)を、少なくとも樹脂基材1側から取り出すボトムエミッション型として構成されている。なお、透明(透光性)とは波長550nmでの光透過率が50%以上であることをいう。主成分とは、構成全体の中で占める割合が最も高い成分である。
Here, the “light emitting unit” refers to a light emitting body (unit) composed mainly of an organic functional layer containing at least various organic compounds, such as a
透明電極5(導電層5b)の端部には、取り出し電極8が設けられている。透明電極5と外部電源(図示略)とは、取り出し電極8を介して、電気的に接続される。また、透明電極5の低抵抗化を図ることを目的とし、透明電極5の導電層5bに接して補助電極9が設けられていてもよい。
An
また、有機EL素子の層構造が限定されることはなく、一般的な層構造であってよい。ここでは、透明電極5がアノード(すなわち陽極)として機能し、対向電極7がカソード(すなわち陰極)として機能する。この場合、例えば、発光ユニット6は、アノードである透明電極5側から順に正孔注入層6a/正孔輸送層6b/発光層6c/電子輸送層6d/電子注入層6eを積層した構成が例示されるが、このうち、少なくとも有機材料を用いて構成された発光層6cを有することが必須である。正孔注入層6a及び正孔輸送層6bは、正孔輸送注入層として設けられてもよい。電子輸送層6d及び電子注入層6eは、電子輸送注入層として設けられてもよい。また、これらの発光ユニット6のうち、例えば、電子注入層6eは無機材料で構成されていてもよい。
Further, the layer structure of the organic EL element is not limited and may be a general layer structure. Here, the
また、発光ユニット6は、これらの層の他にも正孔阻止層や電子阻止層等が必要に応じて必要箇所に積層されていてもよい。さらに、発光層6cは、各波長領域の発光光を発生させる各色発光層を有し、これらの各色発光層を、非発光性の補助層を介して積層させた構造としてもよい。補助層は、正孔阻止層、電子阻止層として機能してもよい。さらに、カソードである対向電極7も、必要に応じた積層構造であってもよい。このような構成において、透明電極5と対向電極7とで発光ユニット6が挟持された部分のみが、有機EL素子における発光領域となる。
In addition to these layers, the light-emitting
以上のような構成の有機EL素子は、有機材料等を用いて構成された発光ユニット6の劣化を防止することを目的として、樹脂基材1上において後述する封止部材10で封止されている。この封止部材10は、接着剤11を介して樹脂基材1側に固定されている。ただし、透明電極5(取り出し電極8)及び対向電極7の端子部分は、樹脂基材1上において発光ユニット6によって互いに絶縁性を保った状態で封止部材10から露出させた状態で設けられている。
The organic EL element having the above configuration is sealed on the resin base material 1 with a sealing
有機EL素子は、少なくとも1層の発光層を含む発光ユニット6を複数積層した、いわゆるタンデム構造の素子であってもよい。タンデム構造の代表的な素子構成としては、例えば、以下の構成を挙げることができる。
陽極/第1発光ユニット/中間コネクタ層/第2発光ユニット/中間コネクタ層/第3発光ユニット/陰極
The organic EL element may be an element having a so-called tandem structure in which a plurality of light emitting
Anode / first light emitting unit / intermediate connector layer / second light emitting unit / intermediate connector layer / third light emitting unit / cathode
ここで、上記第1発光ユニット、第2発光ユニット、及び、第3発光ユニットは全て同じであっても、異なっていてもよい。また、二つの発光ユニットが同じであり、残る一つが異なっていてもよい。
複数の発光ユニット6は直接積層されていても、中間コネクタ層を介して積層されていてもよい。
Here, the first light emitting unit, the second light emitting unit, and the third light emitting unit may all be the same or different. Further, the two light emitting units may be the same, and the remaining one may be different.
The plurality of light emitting
中間コネクタ層は、一般的に中間電極、中間導電層、電荷発生層、電子引抜層、接続層、中間絶縁層とも呼ばれ、陽極側の隣接層に電子を、陰極側の隣接層に正孔を供給する機能を持った層であれば、公知の材料構成を用いることができる。中間コネクタ層に用いられる材料としては、例えば、ITO(インジウム・錫酸化物)、IZO(インジウム・亜鉛酸化物)、ZnO2、TiN、ZrN、HfN、TiOx、VOx、CuI、InN、GaN、CuAlO2、CuGaO2、SrCu2O2、LaB6、RuO2、Al等の導電性無機化合物層や、Au/Bi2O3等の2層膜や、SnO2/Ag/SnO2、ZnO/Ag/ZnO、Bi2O3/Au/Bi2O3、TiO2/TiN/TiO2、TiO2/ZrN/TiO2等の多層膜、またC60等のフラーレン類、オリゴチオフェン等の導電性有機物層、金属フタロシアニン類、無金属フタロシアニン類、金属ポルフィリン類、無金属ポルフィリン類等の導電性有機化合物層等が挙げられるが、これらに限定されない。 The intermediate connector layer is also commonly referred to as an intermediate electrode, intermediate conductive layer, charge generation layer, electron extraction layer, connection layer, or intermediate insulating layer. Electrons are transferred to the anode side adjacent layer and holes are connected to the cathode side adjacent layer. A known material structure can be used as long as the layer has a function of supplying. Examples of materials used for the intermediate connector layer include ITO (indium tin oxide), IZO (indium zinc oxide), ZnO 2 , TiN, ZrN, HfN, TiO x , VO x , CuI, InN, and GaN. , CuAlO 2 , CuGaO 2 , SrCu 2 O 2 , LaB 6 , RuO 2 , Al and other conductive inorganic compound layers, Au / Bi 2 O 3 and other two-layer films, SnO 2 / Ag / SnO 2 , ZnO / Ag / ZnO, Bi 2 O 3 / Au / Bi 2 O 3 , TiO 2 / TiN / TiO 2 , TiO 2 / ZrN / TiO 2 and other multilayer films, C 60 and other fullerenes, oligothiophene and other conductive materials Conductive organic compound layers such as conductive organic layers, metal phthalocyanines, metal-free phthalocyanines, metal porphyrins, metal-free porphyrins, etc. It is, but is not limited thereto.
発光ユニット6内の好ましい構成としては、例えば、上記の代表的な素子構成で挙げた構成から、陽極と陰極とを除いたもの等が挙げられるが、これらに限定されない。
タンデム型有機EL素子の具体例としては、例えば、米国特許第6337492号明細書、米国特許第7420203号明細書、米国特許第7473923号明細書、米国特許第6872472号明細書、米国特許第6107734号明細書、米国特許第6337492号明細書、国際公開第2005/009087号、特開2006−228712号公報、特開2006−24791号公報、特開2006−49393号公報、特開2006−49394号公報、特開2006−49396号公報、特開2011−96679号公報、特開2005−340187号公報、特許第4711424号公報、特許第3496681号公報、特許第3884564号公報、特許第4213169号公報、特開2010−192719号公報、特開2009−076929号公報、特開2008−078414号公報、特開2007−059848号公報、特開2003−272860号公報、特開2003−045676号公報、国際公開第2005/094130号等に記載の素子構成や構成材料等が挙げられるが、これらに限定されない。
Examples of a preferable configuration in the
Specific examples of the tandem organic EL element include, for example, US Pat. No. 6,337,492, US Pat. No. 7,420,203, US Pat. No. 7,473,923, US Pat. No. 6,872,472, US Pat. No. 6,107,734. Specification, US Pat. No. 6,337,492, International Publication No. 2005/009087, JP-A 2006-228712, JP-A 2006-24791, JP-A 2006-49393, JP-A 2006-49394 JP-A-2006-49396, JP-A-2011-96679, JP-A-2005-340187, JP-A-4711424, JP-A-34966681, JP-A-3848564, JP-A-4421169, JP 2010-192719, JP 009-076929, JP 2008-078414 A, JP 2007-059848 A, JP 2003-272860 A, JP 2003-045676 A, International Publication No. 2005/094130, etc. Although a structure, a constituent material, etc. are mentioned, it is not limited to these.
以下、有機EL素子について、主要な構成要素及びその製造方法について説明する。 Hereinafter, main components and methods for manufacturing the organic EL element will be described.
[キャップ層]
キャップ層12は、ケイ素(Si)の窒化物を主成分とする。これにより、後述する光散乱層3、平滑化層4から放出されるガスや大気中の水分等の透過を効率よく防止するとともに、ガスバリア層2又は光散乱層3の表面の凹凸に起因する高温・高湿雰囲気下での保存性の劣化や電気的短絡(ショート)等の弊害を防止することができる。
ここで、主成分とは、キャップ層12を構成する成分のうち、構成比率が最も高い成分をいう。
[Cap layer]
The
Here, the main component refers to a component having the highest constituent ratio among the components constituting the
また、キャップ層12は、水蒸気透過度が0.1g/(m2・24h)未満であることが好ましい。キャップ層12の水蒸気透過度とは、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定された値である。キャップ層12は、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度90±2%RH)が0.1g/(m2・24h)未満であり、0.01g/(m2・24h)以下であることが好ましく、0.001g/(m2・24h)以下であることがより好ましい。
The
キャップ層12の屈折率は、1.7〜3.0の範囲内にあることが好ましく、より好ましくは1.8〜2.5の範囲内、特に好ましくは1.8〜2.2の範囲内である。屈折率は、エリプソメーターで25℃において測定される波長633nmでの値を、代表値として扱う。
The refractive index of the
キャップ層12が低屈折率材料(屈折率1.7未満)からなる場合、その層厚は薄い程好ましく、100nm未満であることがより好ましい。ただし、キャップ層12は、一定のガスバリア性を有することが好ましく、その点で連続膜が形成される層厚が下限となる。この点から、5nm以上が必要であり、10nm以上であることが好ましく、30nm以上であることが特に好ましい。
When the
一方、キャップ層12が高屈折率材料(屈折率1.7以上)からなる場合、その層厚の上限としては特に制限はなく、例えば、ガスバリア性を考慮すると100nm以上とすることが好ましく、200nm以上とすることがさらに好ましい。層厚の下限としては上記低屈折率材料からなる場合と同様である。ただし、キャップ層12の膜に可視光吸収がある場合は、層厚が薄い程好ましく、必要なガスバリア性と取り出し効率の観点で最適な層厚に設定することができる。
On the other hand, when the
さらに、キャップ層12は、このキャップ層12の下層となる平滑化層4よりも、屈折率が大きいことが好ましい。発光ユニット6からの発光光hはキャップ層12に入射し、さらに、キャップ層12を透過した光が平滑化層4等を透過し、樹脂基材1側から光が取り出される。一般的に、樹脂基材1は、発光ユニット6に比べて低屈折率の材料が用いられる。このため、相対的に発光ユニット6に近い層の屈折率よりも樹脂基材1側の層の屈折率が小さいほうが、各層の界面での光の反射が抑制され、光の取り出し効率が向上する。
Further, the
具体的には、発光ユニット6には一般的に高屈折率の有機材料が用いられるため、キャップ層12の平均屈折率ncは、発光ユニット6に含まれる有機機能層の屈折率と近い値であることが好ましい。キャップ層12は、発光ユニット6からの発光光hの発光極大波長のうち最も短い発光極大波長において、平均屈折率ncが1.5以上、特に1.8以上2.5以下の高屈折率層であることが好ましい。平均屈折率ncが1.8以上2.5以下であれば、単独の素材で形成されていてもよいし、混合物で形成されていてもよい。このような混合系の場合、キャップ層12の平均屈折率ncは、各々の素材固有の屈折率に混合比率を乗じた合算値により算出される計算屈折率を用いる。また、この場合、各々の素材の屈折率は、1.8以下若しくは2.5以上であってもよく、混合した膜の平均屈折率ncとして1.8以上2.5以下を満たしていればよい。
Specifically, since an organic material having a high refractive index is generally used for the
ここで、「平均屈折率nc」とは、単独の素材で形成されている場合は、単独の素材の屈折率であり、混合系の場合は、各々の素材固有の屈折率に混合比率を乗じた合算値により算出される計算屈折率である。なお、屈折率の測定は、25℃の雰囲気下で、発光ユニット6からの発光光hの発光極大波長のうち最も短い発光極大波長の光線を照射し、アッベ屈折率計(ATAGO社製、DR−M2)を用いて行うことができる。
Here, the “average refractive index nc” is the refractive index of a single material when it is formed of a single material, and in the case of a mixed system, the refractive index specific to each material is multiplied by the mixing ratio. It is the calculated refractive index calculated by the combined value. The refractive index is measured by irradiating a light beam having the shortest light emission maximum wavelength among the light emission maximum wavelengths of the emitted light h from the
さらに、厚さ100nmの層の全可視光域での吸収(積分球付きの分光波長測定におけるT%R%の合算値を除した値)が小さいことが好ましく、好ましくは10%未満、より好ましくは5%未満、更に好ましくは3%未満、最も好ましくは1%未満である。 Further, the absorption in the entire visible light region of the 100 nm-thick layer (value obtained by dividing the total value of T% R% in the spectral wavelength measurement with an integrating sphere) is preferably small, preferably less than 10%, more preferably Is less than 5%, more preferably less than 3%, most preferably less than 1%.
また、キャップ層12は、この上に透明電極5を良好に形成させる平坦性を有することが重要であり、その表面性は、算術平均粗さRaが0〜50nmの範囲内であることが好ましく、更に好ましくは30nm以下、特に好ましくは10nm以下、最も好ましくは3nm以下である。さらに、キャップ層12は、このキャップ層12の下層となる平滑化層4よりも、算術平均粗さRaが小さいことが好ましい。
In addition, it is important that the
算術平均粗さRaを小さくすることで、積層する有機EL素子のショート等の不良を抑制することができる。特に、キャップ層12を形成することで、平滑化層4よりも算術平均粗さRaを小さくすることができ、透明電極5が形成される面の平坦性がより向上するため、有機EL素子の不良発生を抑制することができる。なお、算術平均粗さRaについては、0nmが好ましいが実用レベルの限界値としては、例えば0.5nmである。
By reducing the arithmetic average roughness Ra, it is possible to suppress defects such as a short circuit of the organic EL elements to be stacked. In particular, by forming the
ここで、表面の算術平均粗さRaとは、JIS B 0601−2001に準拠した算術平均粗さを表している。なお、表面粗さ(算術平均粗さRa)は、Digital Instruments社製の原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope:AFM)を用い、極小の先端半径の触針を持つ検出器で連続測定した凹凸の断面曲線から算出され、極小の先端半径の触針により測定方向が10μmの区間内を3回測定し、微細な凹凸の振幅に関する平均の粗さから求めた。 Here, the arithmetic average roughness Ra of the surface represents arithmetic average roughness based on JIS B 0601-2001. The surface roughness (arithmetic mean roughness Ra) was measured by using an atomic force microscope (AFM) manufactured by Digital Instruments and continuously measured with a detector having a stylus with a minimum tip radius. It was calculated from the cross-sectional curve, measured three times in a section having a measurement direction of 10 μm with a stylus having a minimal tip radius, and obtained from the average roughness regarding the amplitude of fine irregularities.
以下、キャップ層12の成膜方法を説明する。
Hereinafter, a method for forming the
(ドライプロセスによる成膜)
キャップ層12に含有されるケイ素の窒化物としては、例えば、無機ケイ素化合物又は有機ケイ素化合物の反応生成物等が挙げられる。
(Film formation by dry process)
Examples of the silicon nitride contained in the
無機ケイ素化合物の反応生成物としては、例えば、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素、窒化炭化ケイ素等が挙げられる。 Examples of the reaction product of the inorganic silicon compound include silicon oxynitride, silicon nitride, and silicon nitride carbide.
有機ケイ素化合物としては、例えば、ヘキサメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、ビニルトリメチルシラン、メチルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン等が挙げられる。中でも、成膜での取扱い及び得られるキャップ層12のガスバリア性等の特性の観点から、ヘキサメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンが好ましい。また、これらの有機ケイ素化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
Examples of the organosilicon compound include hexamethyldisiloxane, 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, vinyltrimethylsilane, methyltrimethylsilane, hexamethyldisilane, methylsilane, dimethylsilane, trimethylsilane, diethylsilane, propyl Examples thereof include silane, phenylsilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, and octamethylcyclotetrasiloxane. Among these, hexamethyldisiloxane and 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane are preferable from the viewpoint of characteristics such as gas barrier properties of the
例えば、プラズマCVD法を用いて、ヘキサメチルジシロキサンの反応生成物を含むキャップ層12を成膜する場合、原料ガスとしてのヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)に対する反応ガスとしての酸素のモル量(流量)は、化学量論比である12倍量以下(より好ましくは、10倍以下)の量であることが好ましい。
このような比で、ヘキサメチルジシロキサン及び酸素を含有させることにより、完全に酸化されなかったヘキサメチルジシロキサン中の炭素原子や水素原子がキャップ層12中に取り込まれ、所望のキャップ層12を形成することが可能となって、得られるガスバリアフィルムに優れたガスバリア性及び耐屈曲性を発揮させることが可能となる。
また、成膜ガス中のヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)に対する酸素のモル量(流量)の下限は、ヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)の0.1倍より多い量とすることが好ましく、0.5倍より多い量とすることがより好ましい。
For example, when the
By containing hexamethyldisiloxane and oxygen at such a ratio, carbon atoms and hydrogen atoms in hexamethyldisiloxane that have not been completely oxidized are taken into
In addition, the lower limit of the molar amount (flow rate) of oxygen relative to the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane in the film forming gas should be greater than 0.1 times the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane. It is more preferable that the amount be more than 0.5 times.
また、成膜装置として、RFマグネトロンプラズマ発生部と、生成されたプラズマによりスパッタを行うためのケイ素ターゲットとを備え、これらが、導入部により真空処理室に接続されたマグネトロンスパッタリング装置が挙げられる。当該成膜装置は、RFマグネトロンプラズマ発生部とターゲットとにより、RFマグネトロンスパッタ源が構成されている。RFマグネトロンプラズマ発生部によりアルゴンガスのプラズマを生成し、円板状のターゲットにRFを印加することで、ターゲットのケイ素原子がスパッタされ(RFマグネトロンスパッタ)、これらを下流に位置する平滑化層4の表面に付着させる等により形成することができる。
Further, as a film forming apparatus, there is a magnetron sputtering apparatus that includes an RF magnetron plasma generation unit and a silicon target for performing sputtering by the generated plasma, and these are connected to a vacuum processing chamber by an introduction unit. In the film forming apparatus, an RF magnetron sputtering source is constituted by an RF magnetron plasma generation unit and a target. A plasma of argon gas is generated by the RF magnetron plasma generation unit, and RF is applied to the disk-shaped target, so that silicon atoms of the target are sputtered (RF magnetron sputtering), and the
また、ドライプロセスを用いた成膜においては、導入ガス以外にも微量のガスの存在で量論どおりの成分になることは稀である。具体的には、Si3N4が量論代表値であるが、実際の膜にはある程度の比率の幅が存在しており、これらを含めてSiNとして取り扱う。
上記の原子数比は、従来公知の方法で求めることが可能であるが、例えば、X線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy:XPS)を用いた分析装置等で測定することできる。
Further, in film formation using a dry process, it is rare that a component as in the stoichiometry is present due to the presence of a small amount of gas other than the introduced gas. Specifically, Si 3 N 4 is the stoichiometric representative value, but there is a certain ratio of width in an actual film, and these are included and handled as SiN.
The above-mentioned atomic ratio can be determined by a conventionally known method, and can be measured by, for example, an analyzer using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
ドライプロセスとしては、例えば、蒸着法(抵抗加熱、EB法等)、プラズマCVD法、スパッタ法、イオンプレーティング法等を挙げることができるが、水蒸気透過度が小さく、低膜応力で緻密な膜を形成することができればいずれも好適に使用できる。また、後述する第1ガスバリア層2aの形成に用いられるプラズマCVD法も好適に使用できる。
Examples of the dry process include a vapor deposition method (resistance heating, EB method, etc.), a plasma CVD method, a sputtering method, an ion plating method, etc., but a water vapor permeability is small and a dense film with low film stress is used. Any of them can be suitably used as long as they can be formed. Moreover, the plasma CVD method used for formation of the 1st
このように、キャップ層12は、ドライプロセスによって形成されるが、同じ組成又は異なる組成の物を組み合わせて用いることも非常に好ましい態様である。このような複合膜、積層膜の場合は、その全体でキャップ層12としての機能/作用を発現する。
また、上述した観点を総合して両立できることから、ドライプロセスにおいては、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素が特に優位であり好ましい。
Thus, although the
Moreover, since the above viewpoints can be satisfied in total, silicon oxynitride and silicon nitride are particularly advantageous and preferable in the dry process.
[平滑化層]
平滑化層4は、光散乱層3の上に発光ユニット6を設けた場合、光散乱層3の表面の凹凸に起因する、高温・高湿雰囲気下での保存性の劣化や電気的短絡(ショート)等の弊害を防止することを主目的して設けられるものであり、光散乱層3とキャップ層12との間に設けられる層である。
[Smoothing layer]
When the
平滑化層4は、この上に透明電極5を良好に形成させる平坦性を有することが重要であり、その表面性は、算術平均粗さRaが0.5〜50nmの範囲内であることが好ましく、更に好ましくは30nm以下、特に好ましくは10nm以下、最も好ましくは5nm以下である。算術平均粗さRaを0.5〜50nmの範囲内とすることで、積層する有機EL素子のショート等の不良を抑制することができる。なお、算術平均粗さRaについては、0nmが好ましいが実用レベルの限界値として0.5nmを下限値とする。
It is important that the
平滑化層4には、キャップ層12を透過した光が入射する。このため、平滑化層4の平均屈折率nfは、キャップ層12の屈折率よりも低い値であることが好ましい。具体的に、キャップ層12の平均屈折率ncが上述のように1.8以上2.5以下である場合には、平滑化層4は、発光ユニット6からの発光光hの発光極大波長のうち最も短い発光極大波長において、平均屈折率nfが1.5以上、特に1.65より大きく2.5未満の高屈折率層であることが好ましい。平均屈折率nfが1.65より大きく2.5未満であれば、単独の素材で形成されていてもよいし、混合物で形成されていてもよい。このような混合系の場合、平滑化層4の平均屈折率nfは、各々の素材固有の屈折率に混合比率を乗じた合算値により算出される計算屈折率を用いる。また、この場合、各々の素材の屈折率は、1.65以下若しくは2.5以上であってもよく、混合した膜の平均屈折率nfとして1.65より大きく2.5未満を満たしていればよい。
Light that has passed through the
平滑化層4に用いられるバインダーとしては、公知の樹脂が特に制限なく使用可能であり、例えば、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ポリアリレート、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、ナイロン(Ny)、芳香族ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、有機無機ハイブリッド構造を有する、シルセスキオキサン、ポリシロキサン、ポリシラザン、ポリシロキサザン、パーフルオロアルキル基含有シラン化合物(例えば、(ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラデシル)トリエトキシシラン)の他、含フッ素モノマーと架橋性基付与のためのモノマーを構成単位とする含フッ素共重合体等が挙げられる。これら樹脂は、2種以上混合して使用することができる。これらの中でも、有機無機ハイブリッド構造を有するものが好ましい。
As the binder used for the
また、以下の親水性樹脂を使うことも可能である。親水性樹脂としては水溶性の樹脂、水分散性の樹脂、コロイド分散樹脂又はそれらの混合物が挙げられる。親水性樹脂としては、アクリル系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリウレタン系、フッ素系等の樹脂が挙げられ、例えば、ポリビニルアルコール、ゼラチン、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルピロリドン、カゼイン、デンプン、寒天、カラギーナン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリスチレンスルホン酸、セルロース、ヒドロキシルエチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ヒドロキシルエチルセルロース、デキストラン、デキストリン、プルラン、水溶性ポリビニルブチラール等のポリマーを挙げることができるが、これらの中でも、ポリビニルアルコールが好ましい。
バインダー樹脂として用いられるポリマーは、1種類を単独で用いてもよいし、必要に応じて2種類以上を混合して使用してもよい。
The following hydrophilic resins can also be used. Examples of the hydrophilic resin include water-soluble resins, water-dispersible resins, colloid-dispersed resins, and mixtures thereof. Examples of the hydrophilic resin include acrylic resins, polyester resins, polyamide resins, polyurethane resins, fluorine resins, etc., for example, polyvinyl alcohol, gelatin, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, casein, starch, agar, carrageenan, polyacrylic. Polymers such as acid, polymethacrylic acid, polyacrylamide, polymethacrylamide, polystyrene sulfonic acid, cellulose, hydroxyl ethyl cellulose, carboxyl methyl cellulose, hydroxyl ethyl cellulose, dextran, dextrin, pullulan, water-soluble polyvinyl butyral can be mentioned, but these Among these, polyvinyl alcohol is preferable.
As the polymer used as the binder resin, one type may be used alone, or two or more types may be mixed and used as necessary.
また、同様に、従来公知の樹脂粒子(エマルジョン)等も好適にバインダーとして使用可能である。 Similarly, conventionally known resin particles (emulsion) and the like can also be suitably used as the binder.
また、バインダーとしては、主として紫外線・電子線によって硬化する樹脂、すなわち、電離放射線硬化型樹脂に熱可塑性樹脂と溶剤とを混合したものや熱硬化型樹脂も好適に使用できる。
このようなバインダー樹脂としては、飽和炭化水素又はポリエーテルを主鎖として有するポリマーであることが好ましく、飽和炭化水素を主鎖として有するポリマーであることがより好ましい。
また、バインダーは架橋していることが好ましい。飽和炭化水素を主鎖として有するポリマーは、エチレン性不飽和モノマーの重合反応により得ることが好ましい。架橋しているバインダーを得るためには、二つ以上のエチレン性不飽和基を有するモノマーを用いることが好ましい。
Further, as the binder, a resin curable mainly by ultraviolet rays / electron beams, that is, a mixture of an ionizing radiation curable resin and a thermoplastic resin and a solvent, or a thermosetting resin can be suitably used.
Such a binder resin is preferably a polymer having a saturated hydrocarbon or polyether as a main chain, and more preferably a polymer having a saturated hydrocarbon as a main chain.
The binder is preferably crosslinked. The polymer having a saturated hydrocarbon as the main chain is preferably obtained by a polymerization reaction of an ethylenically unsaturated monomer. In order to obtain a crosslinked binder, it is preferable to use a monomer having two or more ethylenically unsaturated groups.
平滑化層4に用いられるバインダーに含有される高屈折率ナノ粒子としては、下記のナノ粒子が挙げられる。
Examples of the high refractive index nanoparticles contained in the binder used for the
高屈折率を有するナノ粒子としては、例えば、ジルコニウム、チタン、アルミニウム、インジウム、亜鉛、スズ、アンチモン等の中から選ばれる少なくとも一つの酸化物からなる無機酸化物粒子が挙げられる。無機酸化物粒子としては、具体的には、ZrO2、TiO2、BaTiO3、Al2O3、In2O3、ZnO、SnO2、Sb2O3、ITO、SiO2、ZrSiO4、ゼオライト等が挙げられ、中でも、TiO2、BaTiO3、ZrO2、ZnO、SnO2が好ましく、TiO2が最も好ましい。また、TiO2の中でも、アナターゼ型よりルチル型の方が、触媒活性が低いため平滑化層4や隣接した層の耐候性が高くなり、更に屈折率が高いことから好ましい。
Examples of the nanoparticles having a high refractive index include inorganic oxide particles composed of at least one oxide selected from zirconium, titanium, aluminum, indium, zinc, tin, antimony, and the like. Specific examples of the inorganic oxide particles include ZrO 2 , TiO 2 , BaTiO 3 , Al 2 O 3 , In 2 O 3 , ZnO, SnO 2 , Sb 2 O 3 , ITO, SiO 2 , ZrSiO 4 , zeolite. Among them, TiO 2 , BaTiO 3 , ZrO 2 , ZnO and SnO 2 are preferable, and TiO 2 is most preferable. Of TiO 2, the rutile type is preferable to the anatase type because the catalytic activity is low, and the weather resistance of the
ナノ粒子は屈折率が1.7〜3.0の範囲内で、媒体としてのバインダー中に含有させて成膜することが好ましい。ナノ粒子の屈折率が1.7以上であれば、目的効果を十分に発揮することができる。ナノ粒子の屈折率が3.0以下であれば、層中での多重散乱を抑制し、透明性を低下させることがない。
なお、ナノ粒子とは、分散媒中に分散される粒径がナノ・メートル・オーダーの微粒子(コロイド状粒子)と定義される。粒子には、1つ1つばらばらの状態の粒子(1次粒子)と、凝集した状態の粒子(2次粒子)とが存在するが、2次粒子まで含めてナノ粒子と定義する。
It is preferable that the nanoparticles have a refractive index in the range of 1.7 to 3.0 and are included in a binder as a medium to form a film. If the refractive index of the nanoparticles is 1.7 or more, the intended effect can be sufficiently exerted. If the refractive index of a nanoparticle is 3.0 or less, the multiple scattering in a layer will be suppressed and transparency will not be reduced.
Nanoparticles are defined as fine particles (colloidal particles) having a particle size dispersed in a dispersion medium of the order of nanometers. The particles include discrete particles (primary particles) and agglomerated particles (secondary particles), which are defined as nanoparticles including secondary particles.
ナノ粒子の粒子径の下限としては、通常5nm以上であることが好ましく、10nm以上であることがより好ましく、15nm以上であることがさらに好ましい。また、ナノ粒子の粒子径の上限としては、70nm以下であることが好ましく、60nm以下であることがより好ましく、50nm以下であることがさらに好ましい。ナノ粒子の粒子径が5〜60nmの範囲内であることにより、高い透明性が得られる点で好ましい。効果を損なわない限り、粒子径の分布は制限されず、広くても狭くても複数の分布を持っていてもよい。 The lower limit of the particle diameter of the nanoparticles is usually preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more, and further preferably 15 nm or more. Moreover, as an upper limit of the particle diameter of a nanoparticle, it is preferable that it is 70 nm or less, It is more preferable that it is 60 nm or less, It is further more preferable that it is 50 nm or less. It is preferable at the point from which high transparency is acquired because the particle diameter of a nanoparticle exists in the range of 5-60 nm. As long as the effect is not impaired, the particle size distribution is not limited and may be wide or narrow and may have a plurality of distributions.
二酸化チタンゾルの調製方法としては、例えば、特開昭63−17221号公報、特開平7−819号公報、特開平9−165218号公報、特開平11−43327号公報等を参照することができる。 As a method for preparing the titanium dioxide sol, reference can be made to, for example, JP-A-63-17221, JP-A-7-819, JP-A-9-165218, JP-A-11-43327, and the like.
平滑化層4の層厚としては、光散乱層3の表面粗さを緩和するためにある程度厚い必要があるが、一方で吸収によるエネルギーロスを生じない程度に薄い必要がある。
The layer thickness of the
平滑化層4の形成方法としては、例えば、光散乱層3を形成した後、ナノTiO2粒子が分散する分散液と樹脂溶液を混合し、フィルターで濾過して平滑化層作製溶液を得た後、当該平滑化層作製溶液を光散乱層3上に塗布して、乾燥した後、紫外線を照射することにより、平滑化層4を作製することができる。
As a method for forming the
[光散乱層]
有機EL素子は、光散乱層3を備えている。
光散乱層3の平均屈折率nsは、発光ユニット6からの発光光hが平滑化層4を通って入射するため、平滑化層4とできるだけ近いほうがよく、平滑化層4よりも低い方が好ましい。光散乱層3は、発光ユニット6からの発光光hの発光極大波長のうち最も短い発光極大波長において、平均屈折率nsが1.5以上、特に1.6以上2.5未満の範囲内である高屈折率層であることが好ましい。この場合、光散乱層3は、平均屈折率ns1.6以上2.5未満を有する単独の素材で膜を形成してもよいし、2種類以上の化合物と混合して平均屈折率ns1.6以上2.5未満の膜を形成してもよい。このような混合系の場合、光散乱層3の平均屈折率nsは、各々の素材固有の屈折率に混合比率を乗じた合算値により算出される計算屈折率を用いる。また、この場合、各々の素材の屈折率は、1.6未満若しくは2.5以上であってもよく、混合した膜の平均屈折率nsとして1.6以上2.5未満を満たしていればよい。
ここで、「平均屈折率ns」とは、単独の素材で形成されている場合は、単独の素材の屈折率であり、混合系の場合は、各々の素材固有の屈折率に混合比率を乗じた合算値により算出される計算屈折率である。
[Light scattering layer]
The organic EL element includes a
The average refractive index ns of the
Here, the “average refractive index ns” is the refractive index of a single material when formed of a single material, and in the case of a mixed system, the refractive index specific to each material is multiplied by the mixing ratio. It is the calculated refractive index calculated by the combined value.
また、光散乱層3は、層媒体である低屈折率を有するバインダーと、層媒体に含有される高屈折率を有する光散乱粒子との屈折率差を利用した、混合物による散乱膜とすることが好ましい。
Further, the
低屈折率を有するバインダーは、その屈折率nbが1.9未満であり、1.6未満が特に好ましい。
ここで、バインダーの屈折率nbとは、単独の素材で形成されている場合は、単独の素材の屈折率であり、混合系の場合は、各々の素材固有の屈折率に混合比率を乗じた合算値により算出される計算屈折率である。
The binder having a low refractive index has a refractive index nb of less than 1.9, particularly preferably less than 1.6.
Here, the refractive index nb of the binder is the refractive index of a single material when formed of a single material, and in the case of a mixed system, the refractive index specific to each material is multiplied by the mixing ratio. It is a calculated refractive index calculated by the sum value.
また、高屈折率を有する光散乱粒子は、その屈折率npが1.5以上であり、1.8以上が好ましく、2.0以上が特に好ましい。
ここで、光散乱粒子の屈折率npとは、単独の素材で形成されている場合は、単独の素材の屈折率であり、混合系の場合は、各々の素材固有の屈折率に混合比率を乗じた合算値により算出される計算屈折率である。
The light scattering particles having a high refractive index have a refractive index np of 1.5 or more, preferably 1.8 or more, and particularly preferably 2.0 or more.
Here, the refractive index np of the light scattering particles is the refractive index of a single material when it is formed of a single material, and in the case of a mixed system, the mixing ratio is set to the refractive index specific to each material. It is a calculated refractive index calculated by the summed value.
また、光散乱層3の高屈折率を有する光散乱粒子の役割として、導波光の散乱機能が挙げられるが、そのためには散乱性を向上させる必要がある。散乱性を向上させるためには、光散乱粒子とバインダーとの屈折率差を大きくすること、層厚を厚くすること、粒子密度を大きくすることが考えられる。この中で最も他の性能とのトレードオフが小さいものが、無機粒子とバインダーとの屈折率差を大きくすることである。
Further, the role of the light scattering particles having a high refractive index of the
層媒体である樹脂材料(バインダー)の屈折率nbと、含有される高屈折率を有する光散乱粒子の屈折率npとの屈折率差|nb−np|は、好ましくは0.2以上であり、特に好ましくは0.3以上である。層媒体と光散乱粒子との屈折率差|nb−np|が0.03以上であれば、層媒体と光散乱粒子との界面で散乱効果が発生する。屈折率差|nb−np|が大きいほど、界面での屈折が大きくなり、散乱効果が向上するため好ましい。 The refractive index difference | nb−np | between the refractive index nb of the resin material (binder) which is the layer medium and the refractive index np of the light scattering particles having a high refractive index contained is preferably 0.2 or more. Particularly preferred is 0.3 or more. If the refractive index difference | nb−np | between the layer medium and the light scattering particles is 0.03 or more, a scattering effect occurs at the interface between the layer medium and the light scattering particles. The larger the refractive index difference | nb−np |, the greater the refraction at the interface and the better the scattering effect.
具体的には、光散乱層3の平均屈折率nsが、1.6以上、2.5未満の範囲内である高屈折率層であることが好ましいため、例えば、バインダーの屈折率nbが1.6より小さく、高屈折率を有する光散乱粒子の屈折率npが1.8より大きいことが好ましい。
Specifically, since the average refractive index ns of the
なお、屈折率の測定は、平滑化層4と同様に、25℃の雰囲気下で、発光ユニット6からの発光光hの発光極大波長のうち最も短い発光極大波長の光線を照射し、アッベ屈折率計(ATAGO社製、DR−M2)を用いて行うことができる。
The refractive index is measured in the same manner as the
光散乱層3は、上記のように、層媒体と光散乱粒子との屈折率の差により光を拡散させる層である。そのため、含有される光散乱粒子としては、他の層への悪影響を及ぼさず、かつ発光ユニット6からの発光光hを散乱することが求められる。
ここで、散乱とは、光散乱層3単膜でヘイズ値(全光線透過率に対する散乱透過率の割合)が、60%以上、より好ましくは70%以上、特に好ましくは80%以上を示す状態を表す。ヘイズ値が60%以上であれば、発光効率を向上させることができる。
ヘイズ値とは、(i)膜中の組成物の屈折率差による影響と、(ii)表面形状による影響とを受けて算出される物性値である。すなわち、表面粗さを一定程度未満に抑えてヘイズ値を測定することにより、上記(ii)による影響を排除したヘイズ値が測定されることとなる。具体的には、ヘイズメーター(日本電色工業(株)製、NDH−5000等)を用いて測定することができる。
As described above, the
Here, the scattering is a state in which the haze value (ratio of the scattering transmittance to the total light transmittance) is 60% or more, more preferably 70% or more, and particularly preferably 80% or more in the
The haze value is a physical property value calculated under the influence of (i) the influence of the refractive index difference of the composition in the film and (ii) the influence of the surface shape. That is, by measuring the haze value while suppressing the surface roughness below a certain level, the haze value excluding the influence of (ii) is measured. Specifically, it can be measured using a haze meter (Nippon Denshoku Industries Co., Ltd., NDH-5000, etc.).
例えば、粒子径を調整することにより、散乱性を向上させることができ、ショート等の不良を抑制することができる。具体的には、可視光域のMie散乱を生じさせる領域以上の粒子径を有する透明な粒子を用いることが好ましい。好ましくは、平均粒子径が0.2μm以上である。
一方、平均粒子径の上限としては、粒子径がより大きい場合、光散乱粒子を含有した光散乱層3の粗さを平坦化する隣接するキャップ層12又は平滑化層4の層厚も厚くする必要があり、工程の負荷、膜の吸収の観点で不利な点があることから、好ましくは、平均粒子径が1μm未満である。
For example, by adjusting the particle diameter, the scattering property can be improved, and defects such as a short circuit can be suppressed. Specifically, it is preferable to use transparent particles having a particle diameter equal to or larger than a region that causes Mie scattering in the visible light region. Preferably, the average particle diameter is 0.2 μm or more.
On the other hand, as the upper limit of the average particle diameter, when the particle diameter is larger, the thickness of the
また、光散乱層3に複数の種類の粒子を用いる場合、上記の光散乱粒子を除くその他の粒子としては、平均粒子径が100nm〜3μmの範囲内の粒子を少なくとも1種含み、かつ3μm以上の粒子を含まないことが好ましく、特に、200nm〜1μmの範囲内の粒子を少なくとも1種含み、かつ1μm以上の粒子を含まないことが好ましい。
ここで、高屈折率粒子の平均粒子径は、例えば、日機装社製ナノトラックUPA−EX150といった動的光散乱法を利用した装置や、電子顕微鏡写真の画像処理により測定することができる。
When a plurality of types of particles are used for the
Here, the average particle diameter of the high refractive index particles can be measured by, for example, an apparatus using a dynamic light scattering method such as Nanotrack UPA-EX150 manufactured by Nikkiso Co., Ltd., or image processing of an electron micrograph.
このような光散乱粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、有機微粒子であっても、無機微粒子であってもよいが、中でも高屈折率を有する無機微粒子であることが好ましい。 Such light scattering particles are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, and may be organic fine particles or inorganic fine particles. Among them, inorganic fine particles having a high refractive index may be used. Preferably there is.
高屈折率を有する有機微粒子としては、例えば、ポリメチルメタクリレートビーズ、アクリル−スチレン共重合体ビーズ、メラミンビーズ、ポリカーボネートビーズ、スチレンビーズ、架橋ポリスチレンビーズ、ポリ塩化ビニルビーズ、ベンゾグアナミン−メラミンホルムアルデヒドビーズ等が挙げられる。 Examples of organic fine particles having a high refractive index include polymethyl methacrylate beads, acrylic-styrene copolymer beads, melamine beads, polycarbonate beads, styrene beads, crosslinked polystyrene beads, polyvinyl chloride beads, benzoguanamine-melamine formaldehyde beads, and the like. Can be mentioned.
高屈折率を有する無機微粒子としては、例えば、ジルコニウム、チタン、アルミニウム、インジウム、亜鉛、スズ、アンチモン等の中から選ばれる少なくとも一つの酸化物からなる無機酸化物粒子が挙げられる。無機酸化物粒子としては、具体的には、ZrO2、TiO2、BaTiO3、Al2O3、In2O3、ZnO、SnO2、Sb2O3、ITO、SiO2、ZrSiO4、ゼオライト等が挙げられ、中でも、TiO2、BaTiO3、ZrO2、ZnO、SnO2が好ましく、TiO2が最も好ましい。また、TiO2の中でも、アナターゼ型よりルチル型の方が、触媒活性が低いため光散乱層3や隣接した層の耐候性が高くなり、更に屈折率が高いことから好ましい。
Examples of the inorganic fine particles having a high refractive index include inorganic oxide particles made of at least one oxide selected from zirconium, titanium, aluminum, indium, zinc, tin, antimony and the like. Specific examples of the inorganic oxide particles include ZrO 2 , TiO 2 , BaTiO 3 , Al 2 O 3 , In 2 O 3 , ZnO, SnO 2 , Sb 2 O 3 , ITO, SiO 2 , ZrSiO 4 , zeolite. Among them, TiO 2 , BaTiO 3 , ZrO 2 , ZnO and SnO 2 are preferable, and TiO 2 is most preferable. Of TiO 2, the rutile type is more preferable than the anatase type because the weather resistance of the
また、これらの光散乱粒子は、高屈折率の光散乱層3に含有させるために、後述の分散液とした場合の分散性や安定性向上の観点から、表面処理を施して用いるか、あるいは表面処理を施さずに用いるかを選択することができる。
These light scattering particles are used after being subjected to a surface treatment from the viewpoint of improving dispersibility and stability in the case of using a dispersion liquid described later in order to be contained in the
表面処理を行う場合、表面処理の具体的な材料としては、酸化ケイ素や酸化ジルコニウム等の異種無機酸化物、水酸化アルミニウム等の金属水酸化物、オルガノシロキサン、ステアリン酸等の有機酸等が挙げられる。これら表面処理材は、1種を単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。中でも、分散液の安定性の観点から、表面処理材としては、異種無機酸化物及び/又は金属水酸化物が好ましく、金属水酸化物がより好ましい。 When performing the surface treatment, specific materials for the surface treatment include different inorganic oxides such as silicon oxide and zirconium oxide, metal hydroxides such as aluminum hydroxide, organic acids such as organosiloxane and stearic acid, and the like. It is done. These surface treatment materials may be used individually by 1 type, and may be used in combination of multiple types. Among these, from the viewpoint of the stability of the dispersion, the surface treatment material is preferably a different inorganic oxide and / or metal hydroxide, more preferably a metal hydroxide.
無機酸化物粒子が、表面処理材で表面被覆処理されている場合、その被覆量(一般的に、この被覆量は、粒子の質量に対する当該粒子の表面に用いた表面処理材の質量割合で示される。)は、0.01〜99質量%であることが好ましい。当該範囲内とすることで、表面処理による分散性や安定性の向上効果を十分に得ることができ、また、光散乱層3の高屈折率により光取り出し効率を向上させることができる。
When the inorganic oxide particles are surface-coated with a surface treatment material, the coating amount (in general, this coating amount is indicated by the mass ratio of the surface treatment material used on the surface of the particle to the mass of the particles). Is preferably 0.01 to 99% by mass. By making it within this range, the effect of improving the dispersibility and stability by the surface treatment can be sufficiently obtained, and the light extraction efficiency can be improved by the high refractive index of the
その他、高屈折率を有する材料として、国際公開第2009/014707号や米国特許第6608439号明細書等に記載の量子ドットも好適に用いることができる。 In addition, as a material having a high refractive index, quantum dots described in International Publication No. 2009/014707 and US Pat. No. 6,608,439 can be suitably used.
上記高屈折率を有する光散乱粒子は、光散乱層3と隣接するキャップ層12及び平滑化層4との界面に接触又は近接するように配置されるのが好ましい。これにより、キャップ層12又は平滑化層4内で全反射が起きたときに光散乱層3に染み出してくるエバネッセント光を粒子で散乱させることができ、光取り出し効率が向上する。
The light scattering particles having a high refractive index are preferably arranged so as to be in contact with or close to the interface between the
高屈折率粒子の光散乱層3における含有量は、体積充填率で、1.0〜70%の範囲内であることが好ましく、5.0〜50%の範囲内であることがより好ましい。これにより、光散乱層3と隣接するガスバリア層2又は平滑化層4との界面において、屈折率の密度に分布を作ることができ、光散乱量を増加させて光取り出し効率を向上させることができる。
The content of the high refractive index particles in the
光散乱層3の形成方法としては、例えば、層媒体が樹脂材料の場合、媒体となる樹脂材料(ポリマー)溶液(溶媒としては、粒子の溶解しないものを用いる)に上記光散乱粒子を分散し、樹脂基材1又はガスバリア層2上に塗布することで形成する。
これらの光散乱粒子は、実際には、多分散粒子であることや規則的に配置することが難しいことから、局部的には回折効果を有するものの、多くは拡散により光の方向を変化させ光取り出し効率を向上させる。
As a method for forming the
Since these light scattering particles are actually polydisperse particles and difficult to arrange regularly, they have a diffraction effect locally. Improve extraction efficiency.
(バインダー)
光散乱層3でのバインダーとしては、平滑化層4と同様の樹脂が挙げられる。
(binder)
Examples of the binder in the
また、光散乱層3では、特定の雰囲気下で紫外線照射によって、金属酸化物、金属窒化物又は金属酸化窒化物を形成し得る化合物が特に好適に使用される。このような化合物としては、特開平8−112879号公報に記載されている比較的低温で改質処理され得る化合物が好ましい。
具体的には、Si−O−Si結合を有するポリシロキサン(ポリシルセスキオキサンを含む)、Si−N−Si結合を有するポリシラザン、Si−O−Si結合とSi−N−Si結合の両方を含むポリシロキサザン等を挙げることができる。これらは、2種以上を混合して使用することができる。また、異なる化合物を逐次積層したり、同時積層したりしても使用可能である。
光散乱層3の層厚は、散乱を生じるための光路長を確保するためにある程度厚い必要があるが、一方で吸収によるエネルギーロスを生じない程度に薄い必要がある。具体的には、0.1〜2μmの範囲内が好ましく、0.2〜1μmの範囲内がより好ましい。
In the
Specifically, polysiloxane (including polysilsesquioxane) having Si—O—Si bond, polysilazane having Si—N—Si bond, both Si—O—Si bond and Si—N—Si bond And polysiloxazan containing These can be used in combination of two or more. Moreover, it can be used even if different compounds are sequentially laminated or simultaneously laminated.
The layer thickness of the
(ポリシロキサン)
光散乱層3で用いられるポリシロキサンとしては、一般構造単位としてのR3SiO1/2、R2SiO、RSiO3/2及びSiO2を含むことができる。ここで、Rは、水素原子、1〜20の炭素原子を含むアルキル基例えば、メチル、エチル、プロピル等、アリール基例えば、フェニル等、及び不飽和アルキル基例えば、ビニル等からなる群より独立して選択される。特定のポリシロキサン基の例としては、PhSiO3/2、MeSiO3/2、HSiO3/2、MePhSiO、Ph2SiO、PhViSiO、ViSiO3/2、MeHSiO、MeViSiO、Me2SiO、Me3SiO1/2等が挙げられる。また、ポリシロキサンの混合物やコポリマーも使用可能である。なお、Viはビニル基を表す。
(Polysiloxane)
The polysiloxane used in the
(ポリシルセスキオキサン)
光散乱層3においては、上述のポリシロキサンの中でもポリシルセスキオキサンを用いることが好ましい。ポリシルセスキオキサンは、シルセスキオキサンを構造単位に含む化合物である。「シルセスキオキサン」とは、RSiO3/2で表される化合物であり、通常、RSiX3(Rは、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アラアルキル基(アラルキル基ともいう)等であり、Xは、ハロゲン、アルコキシ基等である)。
ポリシルセスキオキサンの分子配列の形状としては、代表的には無定形構造、ラダー状構造、籠型構造、その部分開裂構造体(籠型構造からケイ素原子が一原子欠けた構造や籠型構造のケイ素−酸素結合が一部切断された構造)等が知られている。
(Polysilsesquioxane)
In the
The molecular arrangement of polysilsesquioxane is typically an amorphous structure, a ladder structure, a cage structure, or a partially cleaved structure (a structure in which a silicon atom is missing from a cage structure or a cage structure). A structure in which the silicon-oxygen bond in the structure is partially broken) is known.
これらのポリシルセスキオキサンの中でも、いわゆる水素シルセスキオキサンポリマーを用いることが好ましい。水素シルセスキオキサンポリマーとしては、HSi(OH)x(OR)yOz/2で表されるヒドリドシロキサンポリマーが挙げられる。各々のRは、有機基又は置換された有機基であり、酸素原子によってケイ素に結合した場合、加水分解性置換基を形成する。x=0〜2、y=0〜2、z=1〜3、x+y+z=3である。Rとしては、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等)、アリール基(例えば、フェニル基等)、アルケニル基(例えば、アリル基、ビニル基等)が挙げられる。これらの樹脂は、完全に縮合され(HSiO3/2)n、あるいは部分的にのみ加水分解され(すなわち、一部のSi−ORを含む)及び/又は部分的に縮合される(すなわち、一部のSi−OHを含む)ことができる。 Among these polysilsesquioxanes, it is preferable to use a so-called hydrogen silsesquioxane polymer. Examples of the hydrogen silsesquioxane polymer include a hydridosiloxane polymer represented by HSi (OH) x (OR) y O z / 2 . Each R is an organic group or a substituted organic group, and forms a hydrolyzable substituent when bonded to silicon by an oxygen atom. x = 0 to 2, y = 0 to 2, z = 1 to 3, and x + y + z = 3. Examples of R include an alkyl group (eg, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group), an aryl group (eg, phenyl group), and an alkenyl group (eg, allyl group, vinyl group). These resins are either fully condensed (HSiO 3/2 ) n , or only partially hydrolyzed (ie, including some Si—OR) and / or partially condensed (ie, one Part of Si-OH).
(ポリシラザン)
光散乱層3で用いられるポリシラザンとは、ケイ素−窒素結合を持つポリマーで、Si−N、Si−H、N−H等からなるSiO2、Si3N4及び両方の中間固溶体SiOxNy(x=0.1〜1.9、y=0.1〜1.3)等の無機前駆体ポリマーである。
(Polysilazane)
The polysilazane used in the
光散乱層3に好ましく用いられるポリシラザンとしては、下記一般式(A)で表されるポリシラザンを用いることができる。
As polysilazane preferably used for the
式中、R1、R2及びR3は、各々水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基又はアルコキシ基を表す。 In the formula, R 1 , R 2 and R 3 each represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkylsilyl group, an alkylamino group or an alkoxy group.
得られる光散乱層3の膜としての緻密性の観点からは、一般式(A)のR1、R2及びR3の全てが水素原子であるパーヒドロポリシラザン(PHPS)が特に好ましい。
Perhydropolysilazane (PHPS), in which all of R 1 , R 2 and R 3 in the general formula (A) are hydrogen atoms, is particularly preferable from the viewpoint of the denseness of the resulting
パーヒドロポリシラザンは、直鎖構造と6員環及び8員環を中心とする環構造が存在した構造と推定されており、その分子量は、数平均分子量(Mn)で約600〜2000程度(ゲルパーミエーションクロマトグラフィによるポリスチレン換算)であり、液体又は固体の物質である。 Perhydropolysilazane is presumed to have a linear structure and a ring structure centered on a 6-membered ring and an 8-membered ring. Its molecular weight is about 600 to 2000 in terms of number average molecular weight (Mn) (gel Polystyrene conversion by permeation chromatography), which is a liquid or solid substance.
ポリシラザンは、有機溶媒に溶解した溶液の状態で市販されており、市販品をそのままポリシラザン含有塗布液として使用することができる。ポリシラザン溶液の市販品としては、AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製のNN120−20、NAX120−20、NL120−20などが挙げられる。 Polysilazane is commercially available in the form of a solution dissolved in an organic solvent, and a commercially available product can be used as it is as a polysilazane-containing coating solution. Examples of commercially available polysilazane solutions include NN120-20, NAX120-20, and NL120-20 manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.
バインダーとして、電離放射線硬化型樹脂組成物用いることができるが、電離放射線硬化型樹脂組成物の硬化方法としては、電離放射線硬化型樹脂組成物の通常の硬化方法、すなわち、電子線又は紫外線の照射によって硬化することができる。
例えば、電子線硬化の場合には、コックロフワルトン型、バンデグラフ型、共振変圧型、絶縁コア変圧器型、直線型、ダイナミトロン型、高周波型等の各種電子線加速器から放出される10〜1000keV、好ましくは30〜300keVのエネルギーを有する電子線等が使用され、紫外線硬化の場合には、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、キセノンアーク、メタルハライドランプ等の光線から発する紫外線等が利用できる。
As the binder, an ionizing radiation curable resin composition can be used. As a curing method of the ionizing radiation curable resin composition, an ordinary curing method of the ionizing radiation curable resin composition, that is, irradiation with an electron beam or ultraviolet rays. Can be cured.
For example, in the case of electron beam curing, 10 to 1000 keV emitted from various electron beam accelerators such as a cockrowalton type, a bandegraph type, a resonant transformation type, an insulating core transformer type, a linear type, a dynamitron type, and a high frequency type. Preferably, an electron beam or the like having an energy of 30 to 300 keV is used. In the case of ultraviolet curing, ultraviolet rays emitted from rays of ultra-high pressure mercury lamp, high pressure mercury lamp, low pressure mercury lamp, carbon arc, xenon arc, metal halide lamp, etc. Available.
(エキシマランプを有する真空紫外線照射装置)
紫外線照射装置としては、例えば、100〜230nmの範囲内で真空紫外線を発する希ガスエキシマランプが挙げられる。
キセノン(Xe)、クリプトン(Kr)、アルゴン(Ar)、ネオン(Ne)等の希ガスの原子は、化学的に結合して分子を作らないため、不活性ガスと呼ばれる。しかし、放電などによりエネルギーを得た希ガスの原子(励起原子)は、他の原子と結合して分子を作ることができる。
例えば、希ガスがXe(キセノン)の場合には、下記反応式で示されるように、励起されたエキシマ分子であるXe2 *が基底状態に遷移するときに、172nmのエキシマ光を発光する。
(Vacuum ultraviolet irradiation device with excimer lamp)
Examples of the ultraviolet irradiation device include a rare gas excimer lamp that emits vacuum ultraviolet rays within a range of 100 to 230 nm.
Atoms of noble gases such as xenon (Xe), krypton (Kr), argon (Ar), neon (Ne) and the like are called inert gases because they do not form molecules by chemically bonding. However, rare gas atoms (excited atoms) that have gained energy by discharge or the like can be combined with other atoms to form molecules.
For example, when the rare gas is Xe (xenon), excimer light of 172 nm is emitted when the excited excimer molecule Xe 2 * transitions to the ground state, as shown in the following reaction formula.
e+Xe→Xe*
Xe*+2Xe→Xe2 *+Xe
Xe2 *→Xe+Xe+hν(172nm)
e + Xe → Xe *
Xe * + 2Xe → Xe 2 * + Xe
Xe 2 * → Xe + Xe + hν (172 nm)
エキシマランプの特徴としては、放射が一つの波長に集中し、必要な光以外がほとんど放射されないので効率が高いことが挙げられる。また、余分な光が放射されないので、対象物の温度を比較的低く保つことができる。さらには、始動・再始動に時間を要さないので、瞬時の点灯点滅が可能である。 A feature of the excimer lamp is that the radiation is concentrated on one wavelength, and since only the necessary light is not emitted, the efficiency is high. Moreover, since extra light is not radiated | emitted, the temperature of a target object can be kept comparatively low. Furthermore, since no time is required for starting and restarting, instantaneous lighting and blinking are possible.
エキシマ光を効率よく照射する光源としては、誘電体バリア放電ランプが挙げられる。
誘電体バリア放電ランプの構成としては、電極間に誘電体を介して放電を起こすものであり、一般的には、誘電体からなる放電容器とその外部とに少なくとも一方の電極が配置されていればよい。誘電体バリア放電ランプとして、例えば、石英ガラスで構成された太い管と細い管とからなる二重円筒状の放電容器中にキセノン等の希ガスが封入され、該放電容器の外部に網状の第1の電極を設け、内管の内側に他の電極を設けたものがある。誘電体バリア放電ランプは、電極間に高周波電圧等を加えることによって放電容器内部に誘電体バリア放電を発生させ、該放電により生成されたキセノン等のエキシマ分子が解離する際にエキシマ光を発生させる。
As a light source for efficiently irradiating excimer light, a dielectric barrier discharge lamp can be cited.
A dielectric barrier discharge lamp has a structure in which a discharge is generated between electrodes via a dielectric. Generally, at least one electrode is disposed between a discharge vessel made of a dielectric and the outside thereof. That's fine. As a dielectric barrier discharge lamp, for example, a rare gas such as xenon is enclosed in a double cylindrical discharge vessel composed of a thick tube and a thin tube made of quartz glass, and a net-like second discharge vessel is formed outside the discharge vessel. There is one in which one electrode is provided and another electrode is provided inside the inner tube. A dielectric barrier discharge lamp generates a dielectric barrier discharge inside a discharge vessel by applying a high frequency voltage between electrodes, and generates excimer light when excimer molecules such as xenon generated by the discharge dissociate. .
エキシマランプは、光の発生効率が高いため、低い電力の投入で点灯させることが可能である。また、温度上昇の要因となる波長の長い光は発せず、紫外線領域の単一波長でエネルギーを照射するため、照射光自体による照射対象物の温度上昇を抑えられる特徴を持っている。 Since the excimer lamp has high light generation efficiency, it can be lit with low power. In addition, since light having a long wavelength that causes a temperature rise is not emitted and energy is emitted at a single wavelength in the ultraviolet region, the temperature rise of the irradiation object due to the irradiation light itself is suppressed.
なお、隣接するキャップ層12又は平滑化層4に取り込まれた光を更に光散乱層3へ取り込むためには、光散乱層3のバインダーと隣接するキャップ層12又は平滑化層4の屈折率差が小さいことが好ましい。具体的には、光散乱層3のバインダーと隣接するキャップ層12又は平滑化層4の屈折率差が、0.1以下であることが好ましい。また、隣接する平滑化層4に含有されるバインダーと光散乱層3に含有されるバインダーは、同じ材料を用いることが好ましい。
In order to further capture the light taken into the
また、キャップ層12及び平滑化層4に光散乱層3を加えた層厚を調整することにより、水分の浸入やパターニングした場合のエッジの段差による配線不良を抑制し、散乱性を向上させることができる。具体的には、キャップ層12及び平滑化層4に光散乱層3を加えた層厚としては、100nm〜3μmの範囲内が好ましく、特に、300nm〜2μmの範囲内であることが好ましい。
Further, by adjusting the thickness of the
[ガスバリア層]
ガスバリア層2は、構成元素の組成又は分布状態が相違する第1ガスバリア層2aと第2ガスバリア層2bとから構成されている。ガスバリア層2は、構成元素の組成又は分布状態が相違する少なくとも2種以上のガスバリア層で構成されていることにより、酸素や水蒸気の透過を効率よく防止することができる。なお、ガスバリア層2は、酸素や水蒸気の透過を効率よく防止することができれば、単一層によって形成されていてもよい。
[Gas barrier layer]
The
ガスバリア層2は、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定された水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度90±2%RH)が、0.01g/(m2・24h)以下のガスバリア性フィルム(ガスバリア膜等ともいう。)であることが好ましい。さらには、JIS K 7126−1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が、1×10−3ml/(m2・24h・atm)以下であり、かつ水蒸気透過度が、1×10−5g/(m2・24h)以下であることが好ましい。
The
ガスバリア層2が少なくとも2種の層から構成される場合、少なくとも2種のガスバリア層のうち、1種のガスバリア層が、無機ケイ素化合物の反応生成物である二酸化ケイ素を含有していることが好ましい。また、少なくとも2種のガスバリア層のうち、いずれかのガスバリア層が、有機ケイ素化合物の反応生成物を含有していることが好ましい。すなわち、少なくとも1種のガスバリア層には、構成元素として、有機ケイ素化合物に由来する元素、例えば、酸素、ケイ素、炭素などを含有することが好ましい。
When the
なお、ガスバリア層2を構成する元素の当該ガスバリア層2内における組成又は分布状態は、均一であっても、層厚方向で異なっていてもよい。構成元素の組成又は分布状態が相違するようにする方法としては、後述するように、ガスバリア層2の形成方法や形成材料を相違させることが好ましい。
The composition or distribution state of the elements constituting the
また、ガスバリア層2の水蒸気透過度Wg、光散乱層3の水蒸気透過度Ws、及びキャップ層12の水蒸気透過度Wfは、下記条件式を満たしていることが好ましい。
Further, the water vapor transmission rate Wg of the
Wg≦Wf<Ws Wg ≦ Wf <Ws
[第1ガスバリア層]
第1ガスバリア層2aの構成元素としては、少なくとも、酸素や水蒸気の透過を防止する化合物を構成する元素を含み、後述する第2ガスバリア層2bの構成元素と相違していればよい。
例えば、第1ガスバリア層2aは、樹脂基材1の一方の面にケイ素、酸素及び炭素を構成元素として含有する層として設けることができる。この場合、当該第1ガスバリア層2aについてのX線光電子分光法による深さ方向の元素分布測定に基づく各構成元素の分布曲線において、下記要件(i)〜(iv)を全て満たす態様とすることが、ガスバリア性を向上させる観点から好ましい。
[First gas barrier layer]
The constituent elements of the first
For example, the first
(i)ケイ素原子比率、酸素原子比率及び炭素原子比率が、第1ガスバリア層2aの表面から層厚方向の90%以上の距離領域において、下記序列の大小関係を有する。
(炭素原子比率)<(ケイ素原子比率)<(酸素原子比率)
(ii)炭素分布曲線が少なくとも二つの極値を有する。
(iii)炭素分布曲線における炭素原子比率の最大値及び最小値の差の絶対値が5at%以上である。
(iv)酸素分布曲線において、樹脂基材1側の第1ガスバリア層2a表面に最も近い酸素分布曲線の極大値が、当該第1ガスバリア層2a内の酸素分布曲線の極大値の中で最大値をとる。
(I) In the distance region where the silicon atomic ratio, oxygen atomic ratio, and carbon atomic ratio are 90% or more in the layer thickness direction from the surface of the first
(Carbon atom ratio) <(silicon atom ratio) <(oxygen atom ratio)
(Ii) The carbon distribution curve has at least two extreme values.
(Iii) The absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the carbon atom ratio in the carbon distribution curve is 5 at% or more.
(Iv) In the oxygen distribution curve, the maximum value of the oxygen distribution curve closest to the surface of the first
第1ガスバリア層2aは、帯状の可撓性を有する樹脂基材1を用いて、当該樹脂基材1を一対の成膜ローラー間に接触しながら搬送し、当該一対の成膜ローラー間に成膜ガスを供給しながらプラズマ放電を行うプラズマ化学気相成長法によって、樹脂基材1上に形成する薄膜層であることが好ましい。
なお、上述の極値とは、第1ガスバリア層2aの層厚方向における当該第1ガスバリア層2aの表面からの距離に対する各元素の原子比率の極大値又は極小値のことをいう。
The first
In addition, the above-mentioned extreme value means the maximum value or the minimum value of the atomic ratio of each element with respect to the distance from the surface of the first
(極大値及び極小値の定義)
極大値とは、第1ガスバリア層2aの表面からの距離を変化させた場合に元素の原子比率の値が増加から減少に変わる点であって、かつその点の元素の原子比率の値よりも、当該点から第1ガスバリア層2aの層厚方向における第1ガスバリア層2aの表面からの距離を更に20nm変化させた位置の元素の原子比率の値が3at%以上減少する点のことをいう。
また、極小値とは、第1ガスバリア層2aの表面からの距離を変化させた場合に元素の原子比の値が減少から増加に変わる点であって、かつその点の元素の原子比率の値よりも、当該点から第1ガスバリア層2aの層厚方向における第1ガスバリア層2aの表面からの距離を更に20nm変化させた位置の元素の原子比の値が3at%以上増加する点のことをいう。
(Definition of maximum and minimum values)
The maximum value is a point where the value of the atomic ratio of the element changes from increasing to decreasing when the distance from the surface of the first
The minimum value is a point where the value of the atomic ratio of the element changes from decreasing to increasing when the distance from the surface of the first
(炭素原子比率の平均値及び最大値と最小値の関係)
第1ガスバリア層2a内の炭素原子比率は、層全体の平均値として8〜20at%の範囲内であることが、屈曲性の観点から好ましく、より好ましくは10〜20at%の範囲内である。当該範囲内にすることにより、ガスバリア性と屈曲性とを十分に満たす第1ガスバリア層2aを形成することができる。
(Average value of carbon atom ratio and relationship between maximum and minimum values)
From the viewpoint of flexibility, the carbon atom ratio in the first
また、このような第1ガスバリア層2aは、更に、炭素分布曲線における炭素原子比率の最大値及び最小値の差の絶対値が5at%以上であることが好ましい。また、このような第1ガスバリア層2aにおいては、炭素原子比率の最大値及び最小値の差の絶対値が6at%以上であることがより好ましく、7at%以上であることが特に好ましい。絶対値が3at%以上であれば、得られる第1ガスバリア層2aを屈曲させた場合におけるガスバリア性が十分となる。
Further, in the first
(酸素原子比率の極値の位置及び最大値と最小値の関係)
樹脂基材1側からの水分子の侵入を防止する観点から、第1ガスバリア層2aの酸素分布曲線において、樹脂基材1側の第1ガスバリア層2a表面に最も近い酸素分布曲線の極大値が、第1ガスバリア層2a内の酸素分布曲線の極大値の中で最大値をとることが好ましい。
(Position of extreme value of oxygen atom ratio and relationship between maximum and minimum values)
From the viewpoint of preventing intrusion of water molecules from the resin base material 1 side, in the oxygen distribution curve of the first
図2は、第1ガスバリア層2aの、XPSデプスプロファイル(深さ方向の分布)による層の厚さ方向の各元素プロファイルを示すグラフである。
図2では、酸素分布曲線をA、ケイ素分布曲線をB、炭素分布曲線をCとして示している。
FIG. 2 is a graph showing each element profile in the layer thickness direction according to the XPS depth profile (distribution in the depth direction) of the first
In FIG. 2, the oxygen distribution curve is shown as A, the silicon distribution curve as B, and the carbon distribution curve as C.
第1ガスバリア層2aの発光ユニット6側の界面(距離0nm、以下「表面」と称す)から樹脂基材1側の界面(距離約300nm、以下「裏面」と称す)までの間で各元素の原子比率が連続的に変化しているが、酸素分布曲線Aの第1ガスバリア層2aの表面に最も近い酸素原子比率の極大値をX、第1ガスバリア層2aの裏面に最も近い酸素原子比率の極大値をYとしたときに、酸素原子比率の値がY>Xであることが樹脂基材1側からの水分子の侵入を防止する観点から好ましい。
Between each interface of the first
酸素原子比率としては、第1ガスバリア層2aの裏面に最も近い酸素分布曲線の極大値となる酸素原子比率Yが、第1ガスバリア層2aの表面に最も近い当該酸素分布曲線の極大値となる酸素原子比率Xの1.05倍以上であることが好ましい。すなわち、1.05≦Y/Xであることが好ましい。上限は特に限定されるものではないが、1.05≦Y/X≦1.30の範囲内であることが好ましく、1.05≦Y/X≦1.20の範囲内であることがより好ましい。この範囲内であれば、水分子の侵入を防止することができ、高温高湿下におけるガスバリア性の劣化もみられず、また生産性、コストの観点からも好ましい。
As the oxygen atomic ratio, the oxygen atomic ratio Y that becomes the maximum value of the oxygen distribution curve closest to the back surface of the first
また、第1ガスバリア層2aの酸素分布曲線において、酸素原子比率の最大値及び最小値の差の絶対値は、5at%以上であることが好ましく、6at%以上であることがより好ましく、7at%以上であることが特に好ましい。
In the oxygen distribution curve of the first
(ケイ素原子比率の最大値と最小値の関係)
第1ガスバリア層2aのケイ素分布曲線における、ケイ素原子比率の最大値及び最小値の差の絶対値は、5at%未満であることが好ましく、4at%未満であることがより好ましく、3at%未満であることが特に好ましい。絶対値が上記範囲内であれば、得られる第1ガスバリア層2aのガスバリア性及びガスバリア層2の機械的強度が十分となる。
(Relationship between maximum and minimum silicon atom ratio)
The absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the silicon atomic ratio in the silicon distribution curve of the first
(XPSによるガスバリア層の深さ方向の組成分析について)
ガスバリア層2の層厚(深さ)方向における炭素分布曲線、酸素分布曲線及びケイ素分布曲線は、X線光電子分光法の測定とアルゴン等の希ガスイオンスパッタとを併用することにより、試料内部を露出させつつ順次表面組成分析を行う、いわゆるXPSデプスプロファイル(深さ方向の分布)測定により作成することができる。このようなXPSデプスプロファイル測定により得られる分布曲線は、例えば、縦軸を各元素の原子比率(単位:at%)とし、横軸をエッチング時間(スパッタ時間)として作成することができる。
なお、このように横軸をエッチング時間とする元素の分布曲線においては、エッチング時間は層厚方向におけるガスバリア層2の層厚方向におけるガスバリア層2の表面からの距離におおむね相関することから、「ガスバリア層の層厚方向におけるガスバリア層の表面からの距離」として、XPSデプスプロファイル測定の際に採用したエッチング速度とエッチング時間との関係から算出されるガスバリア層2の表面からの距離を採用することができる。
また、このようなXPSデプスプロファイル測定に際して採用するスパッタ法としては、エッチングイオン種としてアルゴン(Ar+)を用いた希ガスイオンスパッタ法を採用し、そのエッチング速度(エッチングレート)を0.05nm/sec(SiO2熱酸化膜換算値)とすることが好ましい。
(About composition analysis in the depth direction of the gas barrier layer by XPS)
The carbon distribution curve, oxygen distribution curve and silicon distribution curve in the layer thickness (depth) direction of the
In the element distribution curve with the horizontal axis as the etching time in this way, the etching time generally correlates with the distance from the surface of the
In addition, as a sputtering method employed for such XPS depth profile measurement, a rare gas ion sputtering method using argon (Ar + ) as an etching ion species is employed, and the etching rate (etching rate) is 0.05 nm / It is preferable to set to sec (SiO 2 thermal oxide film conversion value).
また、第1ガスバリア層2aの表面全体において均一で、かつ優れたガスバリア性を有するガスバリア層を形成するという観点から、第1ガスバリア層2aの表面方向(第1ガスバリア層2aの表面に平行な方向)は、実質的に一様であることが好ましい。
第1ガスバリア層2aが表面方向における実質的に一様とは、XPSデプスプロファイル測定により第1ガスバリア層2aの表面の任意の2箇所の測定箇所について、酸素分布曲線及び炭素分布曲線を作成した場合に、その任意の2箇所の測定箇所において得られる炭素分布曲線が持つ極値の数が同じであり、それぞれの炭素分布曲線における炭素の原子比率の最大値と最小値との差の絶対値が、互いに同じであるか若しくは5at%以内の差であることをいう。
Further, from the viewpoint of forming a gas barrier layer that is uniform over the entire surface of the first
The fact that the first
ガスバリア層2は、上記条件(i)〜(iv)を全て満たす第1ガスバリア層2aを少なくとも1層備えることが好ましいが、そのような条件を満たす層を2層以上備えていてもよい。
さらに、このような第1ガスバリア層2aを2層以上備える場合には、複数の第1ガスバリア層2aの材質は、同一であってもよく、異なっていてもよい。また、このようなガスバリア層2は、樹脂基材1の一方の表面上に形成されていてもよく、樹脂基材1の両方の表面上に形成されていてもよい。
The
Further, when two or more first gas barrier layers 2a are provided, the materials of the plurality of first
また、ケイ素分布曲線、酸素分布曲線及び炭素分布曲線において、ケイ素原子比率、酸素原子比率及び炭素原子比率が、当該第1ガスバリア層2aの層厚の90%以上の領域において上記条件(i)で表される条件を満たす場合には、第1ガスバリア層2a中におけるケイ素原子比率は、25〜45at%の範囲内であることが好ましく、30〜40at%の範囲内であることがより好ましい。
また、第1ガスバリア層2a中における酸素原子比率は、33〜67at%の範囲内であることが好ましく、45〜67at%の範囲内であることがより好ましい。
さらに、第1ガスバリア層2a中における炭素原子比率は、3〜33at%の範囲内であることが好ましく、3〜25at%の範囲内であることがより好ましい。
Further, in the silicon distribution curve, oxygen distribution curve, and carbon distribution curve, the silicon atom ratio, oxygen atom ratio, and carbon atom ratio are in the above condition (i) in a region that is 90% or more of the layer thickness of the first
The oxygen atom ratio in the first
Furthermore, the carbon atom ratio in the first
(第1ガスバリア層の層厚)
第1ガスバリア層2aの層厚は、5〜3000nmの範囲内であることが好ましく、10〜2000nmの範囲内であることより好ましく、100〜1000nmの範囲内であることが更に好ましく、300〜1000nmの範囲内であることが特に好ましい。第1ガスバリア層2aの層厚が上記範囲内であれば、酸素ガスバリア性、水蒸気バリア性等のガスバリア性に優れ、屈曲によるガスバリア性の低下がみられない。
(Layer thickness of the first gas barrier layer)
The layer thickness of the first
(第1ガスバリア層の形成方法)
第1ガスバリア層2aは、プラズマ化学気相成長法により形成される層であることが好ましい。より詳しくは、プラズマ化学気相成長法により形成される第1ガスバリア層2aとして、樹脂基材1を一対の成膜ローラーに接触しながら搬送し、一対の成膜ローラー間に成膜ガスを供給しながらプラズマ放電してプラズマ化学気相成長法により形成される層であることが好ましい。
また、このようにして一対の成膜ローラー間に放電する際には、一対の成膜ローラーの極性を交互に反転させることが好ましい。プラズマ化学気相成長法に用いる成膜ガスとしては、有機ケイ素化合物と酸素とを含むものが好ましく、供給する成膜ガス中の酸素の含有量は、成膜ガス中の有機ケイ素化合物の全量を完全酸化するのに必要な理論酸素量以下であることが好ましい。また、第1ガスバリア層2aは、樹脂基材1上に連続的な成膜プロセスにより形成された層であることが好ましい。プラズマ化学気相成長法としては、ペニング放電プラズマ方式のプラズマ化学気相成長法であってもよい。
(Method for forming first gas barrier layer)
The first
Further, when discharging between the pair of film forming rollers in this way, it is preferable to reverse the polarities of the pair of film forming rollers alternately. As a film forming gas used in the plasma chemical vapor deposition method, a gas containing an organosilicon compound and oxygen is preferable. The content of oxygen in the film forming gas to be supplied is the total amount of the organosilicon compound in the film forming gas. It is preferable that the amount be less than the theoretical oxygen amount necessary for complete oxidation. Moreover, it is preferable that the 1st
上記第1ガスバリア層2aのように炭素原子比率が濃度勾配を有し、かつ層内で連続的に変化する層を形成するには、プラズマ化学気相成長法においてプラズマを発生させる際に、複数の成膜ローラーの間の空間にプラズマ放電を発生させることが好ましく、一対の成膜ローラーを用い、その一対の成膜ローラーのそれぞれに樹脂基材1を接触させながら搬送し、当該一対の成膜ローラー間に放電してプラズマを発生させることが好ましい。
このようにして、一対の成膜ローラーを用い、その一対の成膜ローラー上に樹脂基材1を接触させながら搬送し、かかる一対の成膜ローラー間にプラズマ放電することにより、樹脂基材1と成膜ローラー間のプラズマ放電位置との距離が変化することによって、炭素原子比率が濃度勾配を有し、かつ層内で連続的に変化するようなガスバリア層を形成することが可能となる。
In order to form a layer in which the carbon atomic ratio has a concentration gradient and continuously changes in the layer as in the first
In this way, a pair of film forming rollers are used, and the resin base material 1 is conveyed while contacting the pair of film forming rollers, and plasma discharge is performed between the pair of film forming rollers. By changing the distance between the film discharge roller and the plasma discharge position between the film forming rollers, it is possible to form a gas barrier layer in which the carbon atom ratio has a concentration gradient and continuously changes in the layer.
また、成膜時に一方の成膜ローラー上に存在する樹脂基材1の表面部分を成膜しつつ、もう一方の成膜ローラー上に存在する樹脂基材1の表面部分も同時に成膜することが可能となって効率よく薄膜を製造できるばかりか、成膜レートを倍にでき、なおかつ、同じ構造の膜を成膜できるので炭素分布曲線における極値を少なくとも倍増させることが可能となり、効率よく上記条件(i)〜(iv)の全てを満たすガスバリア層を形成することが可能となる。 In addition, the surface portion of the resin base material 1 existing on the other film forming roller is simultaneously formed while forming the surface portion of the resin base material 1 existing on the one film forming roller at the time of film formation. This makes it possible to efficiently produce a thin film, double the deposition rate, and also to form a film with the same structure, so that it is possible to at least double the extreme value in the carbon distribution curve, which is efficient. It is possible to form a gas barrier layer that satisfies all of the above conditions (i) to (iv).
また、ガスバリアフィルムは、生産性の観点から、ロールtoロール方式で樹脂基材1の表面上にガスバリア層2を形成させることが好ましい。
Moreover, it is preferable that a gas barrier film forms the
また、プラズマ化学気相成長法によりガスバリアフィルムを製造する際に用いることが可能な装置としては、特に制限されないが、少なくとも一対の成膜ローラーと、プラズマ電源とを備え、かつ一対の成膜ローラー間において放電することが可能な構成となっている装置であることが好ましく、例えば、図3に示す製造装置を用いた場合には、プラズマ化学気相成長法を利用しながらロールtoロール方式で製造することも可能となる。 An apparatus that can be used when producing a gas barrier film by plasma enhanced chemical vapor deposition is not particularly limited, and includes at least a pair of film forming rollers and a plasma power source, and a pair of film forming rollers. For example, when the manufacturing apparatus shown in FIG. 3 is used, it is preferable to use a roll-to-roll method while utilizing a plasma chemical vapor deposition method. It can also be manufactured.
以下、図3を参照しながら、第1ガスバリア層2aを形成する方法についてより詳細に説明する。なお、図3は、第1ガスバリア層2aを樹脂基材1上に形成するのに好適に利用することが可能な製造装置の一例を示す模式図である。
Hereinafter, the method of forming the first
図3に示す製造装置は、送り出しローラー20と、搬送ローラー21,22,23,24と、成膜ローラー31,32と、ガス供給口41と、プラズマ発生用電源51と、成膜ローラー31,32の内部に設置された磁場発生装置61,62と、巻取りローラー25とを備えている。
また、このような製造装置においては、少なくとも成膜ローラー31,32と、ガス供給口41と、プラズマ発生用電源51と、永久磁石からなる磁場発生装置61,62とが真空チャンバー内(図示略)に配置されている。さらに、このような製造装置において、真空チャンバーは真空ポンプ(図示略)に接続されており、かかる真空ポンプにより真空チャンバー内の圧力を適宜調整することが可能となっている。
3 includes a
In such a manufacturing apparatus, at least the
このような製造装置においては、一対の成膜ローラー(成膜ローラー31と成膜ローラー32)を一対の対向電極として機能させることが可能となるように、各成膜ローラーがそれぞれプラズマ発生用電源51に接続されている。そのため、このような製造装置においては、プラズマ発生用電源51により電力を供給することにより、成膜ローラー31と成膜ローラー32との間の空間に放電することが可能であり、これにより成膜ローラー31と成膜ローラー32との間の空間にプラズマを発生させることができる。
なお、このように、成膜ローラー31と成膜ローラー32とを電極としても利用する場合には、電極としても利用可能なようにその材質や設計を適宜変更すればよい。また、このような製造装置においては、一対の成膜ローラー(成膜ローラー31,32)は、その中心軸が同一平面上において平行となるようにして配置することが好ましい。このように一対の成膜ローラー(成膜ローラー31,32)を配置することにより、成膜レートを倍にでき、なおかつ、同じ構造の膜を成膜できるので、炭素分布曲線における極値を少なくとも倍増させることが可能となる。
In such a manufacturing apparatus, each film-forming roller has a power source for plasma generation so that the pair of film-forming rollers (the film-forming
In addition, when using the film-forming
また、成膜ローラー31及び成膜ローラー32の内部には、成膜ローラーが回転した場合にも、磁場発生装置61,62が回転しないように固定された状態で設けられている。
Further, the
成膜ローラー31及び成膜ローラー32としては、適宜公知のローラーを用いることができる。このような成膜ローラー31,32としては、より効率よく薄膜を形成させるという観点から、直径が同一のものを使うことが好ましい。また、このような成膜ローラー31,32の直径としては、放電条件、チャンバーのスペース等の観点から、直径が300〜1000mmφの範囲内、特に300〜700mmφの範囲内が好ましい。300mmφより大きいと、プラズマ放電空間が小さくなることがないため生産性の劣化もなく、短時間でプラズマ放電の全熱量がフィルムにかかることを回避できることから、樹脂基材1へのダメージを軽減でき好ましい。一方、1000mmφより小さいと、プラズマ放電空間の均一性等も含めて、装置設計上、実用性を保持することができるため好ましい。
As the
また、このような製造装置に用いる送り出しローラー20及び搬送ローラー21,22,23,24としては、適宜公知のローラーを用いることができる。また、巻取りローラー25としても、第1ガスバリア層2aを形成した樹脂基材1(ガスバリアフィルム)を巻き取ることが可能なものであれば特に制限されず、適宜公知のローラーを用いることができる。
Further, as the
ガス供給口41としては、原料ガス等を所定の速度で供給又は排出することが可能なものを適宜用いることができる。
As the
プラズマ発生用電源51としては、適宜公知のプラズマ発生装置の電源を用いることができる。このようなプラズマ発生用電源51は、これに接続された成膜ローラー31と成膜ローラー32に電力を供給して、これらを放電のための対向電極として利用することを可能とする。
このようなプラズマ発生用電源51としては、より効率よくプラズマCVD法を実施することが可能となることから、一対の成膜ローラーの極性を交互に反転させることが可能なもの(交流電源など)を利用することが好ましい。また、印加電力を100W〜10kWの範囲内とすることができ、かつ交流の周波数を50Hz〜500kHzの範囲内とすることが可能なものであることがより好ましい。
As the plasma generating
As such a plasma generating
磁場発生装置61,62としては、適宜公知の磁場発生装置を用いることができる。
As the
このような図3に示す製造装置を用いて、例えば、原料ガスの種類、プラズマ発生装置の電極ドラムの電力、真空チャンバー内の圧力、成膜ローラーの直径、及び樹脂基材1の搬送速度を適宜調整することにより、ガスバリア層を製造することができる。
すなわち、図3に示す製造装置を用いて、成膜ガス(原料ガス等)を真空チャンバー内に供給しつつ、一対の成膜ローラー(成膜ローラー31,32)間にプラズマ放電を発生させることにより、成膜ガス(原料ガス等)がプラズマによって分解され、成膜ローラー31上の樹脂基材1の表面上及び成膜ローラー32上の樹脂基材1の表面上に、第1ガスバリア層2aがプラズマCVD法により形成される。
なお、このような成膜に際しては、樹脂基材1が送り出しローラー20や成膜ローラー31等により、それぞれ搬送されることにより、ロールtoロール方式の連続的な成膜プロセスにより樹脂基材1の表面上に第1ガスバリア層2aが形成される。
Using such a manufacturing apparatus shown in FIG. 3, for example, the type of source gas, the power of the electrode drum of the plasma generator, the pressure in the vacuum chamber, the diameter of the film forming roller, and the transport speed of the resin substrate 1 are set. A gas barrier layer can be manufactured by adjusting suitably.
That is, using the manufacturing apparatus shown in FIG. 3, plasma discharge is generated between a pair of film forming rollers (
In such film formation, the resin base material 1 is conveyed by the
第1ガスバリア層2aは、(iv)酸素分布曲線において、樹脂基材1側の第1ガスバリア層2a表面に最も近い酸素分布曲線の極大値が、当該第1ガスバリア層2a内の酸素分布曲線の極大値の中で最大値をとることが好ましい。
また、酸素原子比率としては、樹脂基材1側の第1ガスバリア層2a表面に最も近い酸素分布曲線の極大値となる酸素原子比率が、樹脂基材1とは第1ガスバリア層2aを挟み反対側の第2ガスバリア層2b表面に最も近い当該酸素分布曲線の極大値となる酸素原子比率の1.05倍以上となることが好ましい。
In the first
Further, as the oxygen atomic ratio, the oxygen atomic ratio that is the maximum value of the oxygen distribution curve closest to the surface of the first
このように、酸素原子比率を第1ガスバリア層2a内で所望の分布になるように形成する方法は、特に限定されるものではなく、成膜ガス濃度を成膜中に変える方法、ガス供給口41の位置を変える方法、ガス供給を複数箇所で行う方法、ガス供給口41の近傍に邪魔(遮蔽)板を設置してガスの流れを制御する方法、成膜ガス濃度を変えて複数回のプラズマCVDを行う方法などにより形成可能であるが、ガス供給口41の位置を成膜ローラー31又は32間でどちらかに近づけながらプラズマCVDを行う方法が、簡易であり再現性もよく好ましい。
Thus, the method for forming the oxygen atomic ratio so as to have a desired distribution in the first
図4は、CVD装置のガス供給口41の位置の移動を説明した模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the movement of the position of the
ガス供給口41から成膜ローラー31又は成膜ローラー32までの距離を100%としたときに、成膜ローラー31,32を結ぶ線分の垂直二等分線m上から、ガス供給口41を成膜ローラー31又は32側に5〜20%の範囲内で近づけることで、酸素分布曲線の極値条件を満たすように制御することができる。
すなわち、成膜ローラー31,32を結ぶ線分の垂直二等分線m上の点pから、点t1又は点t2の方向に、(t1−p)間の距離、又は(t2−p)間の距離を100%としたときに、点pの位置から5〜20%の範囲内で成膜ローラー側に平行移動的に近づけることを意味する。
When the distance from the
That is, the distance between (t 1 -p) in the direction from the point p on the vertical bisector m of the line segment connecting the
この場合、ガス供給口41を移動する距離によって、酸素分布曲線の極値の大きさを制御することもできる。例えば、樹脂基材1側に最も近い第1ガスバリア層2a表面の酸素分布曲線の極値を大きくするには、ガス供給口41を成膜ローラー31又は32に20%に近い移動距離でより近づけることで形成が可能である。
In this case, the magnitude of the extreme value of the oxygen distribution curve can be controlled by the distance traveled by the
ガス供給口41の移動範囲は、5〜20%の範囲内で近づけることが好ましいが、より好ましくは5〜15%の範囲内であり、当該範囲内であれば面内の酸素分布曲線及び他の限度分布曲線にばらつきなども生じにくく、所望の分布を均一に再現よく形成することが可能である。
The movement range of the
第1ガスバリア層2aにおける、ガス供給口41を成膜ローラー31方向に5%近づけて成膜したXPSデプスプロファイルによる層の厚さ方向の各元素プロファイルの例を図2に示す。
また、ガス供給口41を成膜ローラー32方向に10%近づけて成膜したXPSデプスプロファイルによる層の厚さ方向の各元素プロファイルの例を図5に示す。
図2及び図5ともに、酸素分布曲線Aの第1ガスバリア層2a表面に最も近い酸素分布曲線の極大値をX、第1ガスバリア層2aの裏面に最も近い酸素分布曲線の極大値をYとしたときに、Y>Xであることが分かる。
FIG. 2 shows an example of each element profile in the layer thickness direction based on the XPS depth profile formed in the first
Further, FIG. 5 shows an example of each element profile in the layer thickness direction by an XPS depth profile formed by bringing the
2 and 5, the maximum value of the oxygen distribution curve closest to the surface of the first
また、図6にガスバリア層のXPSデプスプロファイルによる層の厚さ方向の各元素プロファイルの一例を示す。当該ガスバリア層は、ガス供給口41を成膜ローラー31,32を結ぶ線分の垂直二等分線m上に設置してガスバリア層を形成したものであり、第1ガスバリア層2aの裏面に最も近い酸素分布曲線の極大値となる酸素原子比率が、第1ガスバリア層2aの表面に最も近い当該酸素分布曲線の極大値となる酸素原子比率とほぼ同等となり、第1ガスバリア層2aの裏面の酸素分布曲線の極値が層内で最大値とならないことが分かる。
FIG. 6 shows an example of each element profile in the layer thickness direction based on the XPS depth profile of the gas barrier layer. The gas barrier layer is formed by installing the
(原料ガス)
第1ガスバリア層2aの形成に用いる成膜ガス中の原料ガスとしては、形成するガスバリア層の材質に応じて適宜選択して使用することができる。このような原料ガスとしては、例えば、ケイ素を含有する有機ケイ素化合物を用いることが好ましい。
有機ケイ素化合物としては、例えば、ヘキサメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、ビニルトリメチルシラン、メチルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン等が挙げられる。
これらの有機ケイ素化合物の中でも、成膜での取扱い及び得られる第1ガスバリア層2aのガスバリア性等の特性の観点から、ヘキサメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンが好ましい。また、これらの有機ケイ素化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
(Raw material gas)
The source gas in the deposition gas used for forming the first
Examples of the organosilicon compound include hexamethyldisiloxane, 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, vinyltrimethylsilane, methyltrimethylsilane, hexamethyldisilane, methylsilane, dimethylsilane, trimethylsilane, diethylsilane, propyl Examples thereof include silane, phenylsilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, and octamethylcyclotetrasiloxane.
Among these organosilicon compounds, hexamethyldisiloxane and 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane are preferable from the viewpoints of characteristics such as gas barrier properties of the obtained first
また、成膜ガスとしては、原料ガスの他に反応ガスを併用してもよい。このような反応ガスとしては、原料ガスと反応して酸化物、窒化物等の無機化合物となるガスを適宜選択して使用することができる。
酸化物を形成するための反応ガスとしては、例えば、酸素、オゾンを用いることができる。また、窒化物を形成するための反応ガスとしては、例えば、窒素、アンモニアを用いることができる。
これらの反応ガスは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができ、例えば、酸窒化物を形成する場合には、酸化物を形成するための反応ガスと窒化物を形成するための反応ガスとを組み合わせて使用することができる。
Further, as a film forming gas, a reactive gas may be used in combination with the source gas. As such a reactive gas, a gas that reacts with the raw material gas to become an inorganic compound such as an oxide or a nitride can be appropriately selected and used.
As a reaction gas for forming an oxide, for example, oxygen or ozone can be used. Moreover, as a reactive gas for forming nitride, nitrogen and ammonia can be used, for example.
These reaction gases can be used singly or in combination of two or more. For example, when forming an oxynitride, the reaction gas for forming an oxide and a nitride are formed. It can be used in combination with a reaction gas.
成膜ガスとしては、原料ガスを真空チャンバー内に供給するために、必要に応じて、キャリアガスを用いてもよい。さらに、成膜ガスとしては、プラズマ放電を発生させるために、必要に応じて、放電用ガスを用いてもよい。このようなキャリアガス及び放電用ガスとしては、適宜公知のものを使用することができ、例えば、ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノン等の希ガス元素を用いることができる。 As the film forming gas, a carrier gas may be used as necessary in order to supply the source gas into the vacuum chamber. Further, as a film forming gas, a discharge gas may be used as necessary in order to generate plasma discharge. As such a carrier gas and a discharge gas, known ones can be used as appropriate, and for example, rare gas elements such as helium, argon, neon, and xenon can be used.
このような成膜ガスが原料ガスと反応ガスとを含有する場合、原料ガスと反応ガスとの比率としては、原料ガスと反応ガスとを完全に反応させるために理論上必要となる反応ガスの量の比率よりも、反応ガスの比率を過剰にし過ぎないことが好ましい。反応ガスの比率を過剰にし過ぎてしまうと、所望の第1ガスバリア層2aが得られにくい。よって、所望したガスバリアフィルムとしての性能を得るためには、成膜ガスが有機ケイ素化合物と酸素とを含有するものである場合、成膜ガス中の有機ケイ素化合物の全量を完全酸化するのに必要な理論酸素量以下とすることが好ましい。
When such a film forming gas contains a raw material gas and a reactive gas, the ratio of the raw material gas and the reactive gas is the reaction gas that is theoretically required to completely react the raw material gas and the reactive gas. It is preferable not to make the ratio of the reaction gas excessive rather than the ratio of the amount. If the ratio of the reaction gas is excessive, it is difficult to obtain the desired first
以下代表例として、原料ガスとしてのヘキサメチルジシロキサン(有機ケイ素化合物:HMDSO、(CH3)6Si2O)と反応ガスとしての酸素(O2)を取上げ説明する。 As typical examples, hexamethyldisiloxane (organosilicon compound: HMDSO, (CH 3 ) 6 Si 2 O) as a source gas and oxygen (O 2 ) as a reaction gas will be described below.
原料ガスとしてのヘキサメチルジシロキサン(HMDSO、(CH3)6Si2O)と、反応ガスとしての酸素(O2)とを含有する成膜ガスをプラズマCVD法により反応させてケイ素−酸素系の薄膜を作製する場合、その成膜ガスにより下記反応式(1)で示される反応が起こり、二酸化ケイ素が製造される。 A film-forming gas containing hexamethyldisiloxane (HMDSO, (CH 3 ) 6 Si 2 O) as a source gas and oxygen (O 2 ) as a reaction gas is reacted by a plasma CVD method to form a silicon-oxygen system When the thin film is produced, the reaction represented by the following reaction formula (1) occurs by the film forming gas, and silicon dioxide is produced.
(CH3)6Si2O+12O2→6CO2+9H2O+2SiO2 (1) (CH 3 ) 6 Si 2 O + 12O 2 → 6CO 2 + 9H 2 O + 2SiO 2 (1)
このような反応においては、ヘキサメチルジシロキサン1モルを完全酸化するのに必要な酸素量は12モルである。そのため、成膜ガス中に、ヘキサメチルジシロキサン1モルに対して酸素を12モル以上含有させて完全に反応させた場合には、均一な二酸化ケイ素膜が形成されてしまうため、原料のガス流量比を理論比である完全反応の原料比以下の流量に制御して、非完全反応を進行させる。つまり、ヘキサメチルジシロキサン1モルに対して酸素量を化学量論比の12モルより少なくする必要がある。 In such a reaction, the amount of oxygen required to completely oxidize 1 mol of hexamethyldisiloxane is 12 mol. Therefore, when the film forming gas contains 12 moles or more of oxygen with respect to 1 mole of hexamethyldisiloxane and is completely reacted, a uniform silicon dioxide film is formed. The ratio is controlled to a flow rate that is equal to or less than the theoretical reaction raw material ratio, and the incomplete reaction proceeds. That is, the oxygen amount needs to be less than the stoichiometric ratio of 12 moles per mole of hexamethyldisiloxane.
なお、実際のプラズマCVDチャンバー内の反応では、原料ガスのヘキサメチルジシロキサンと反応ガスの酸素とは、ガス供給口から成膜領域へ供給されて成膜されるので、反応ガスの酸素のモル量(流量)が原料ガスのヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)の12倍のモル量(流量)であったとしても、現実には完全に反応を進行させることはできず、酸素の含有量を化学量論比に比して大過剰に供給して初めて反応が完結すると考えられる。例えば、CVD法により完全酸化させて酸化ケイ素を得るために、酸素のモル量(流量)を原料ガスのヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)の20倍以上程度とする場合もある。そのため、原料ガスのヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)に対する反応ガスの酸素のモル量(流量)は、好ましくは化学量論比である12倍以下、より好ましくは10倍以下である。
このような比で、ヘキサメチルジシロキサン及び酸素を含有させることにより、完全に酸化されなかったヘキサメチルジシロキサン中の炭素原子や水素原子が第1ガスバリア層中に取り込まれ、所望した第1ガスバリア層2aを形成することが可能となって、得られるガスバリアフィルムに優れたガスバリア性及び耐屈曲性を発揮させることが可能となる。
また、成膜ガス中のヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)に対する酸素のモル量(流量)の下限は、ヘキサメチルジシロキサンのモル量(流量)の0.1倍より多い量とすることが好ましく、0.5倍より多い量とすることがより好ましい。
In the actual reaction in the plasma CVD chamber, the source gas hexamethyldisiloxane and the reaction gas oxygen are supplied from the gas supply port to the film formation region to form a film. Even if the amount (flow rate) is 12 times the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane as the raw material gas, the reaction cannot actually proceed completely, and oxygen content It is considered that the reaction is completed only when the amount is supplied in a large excess compared to the stoichiometric ratio. For example, in order to obtain silicon oxide by complete oxidation by the CVD method, the molar amount (flow rate) of oxygen may be about 20 times or more the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane as a raw material gas. For this reason, the molar amount (flow rate) of oxygen in the reaction gas with respect to the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane as the raw material gas is preferably 12 times or less, more preferably 10 times or less, which is the stoichiometric ratio.
By containing hexamethyldisiloxane and oxygen at such a ratio, carbon atoms and hydrogen atoms in hexamethyldisiloxane that have not been completely oxidized are taken into the first gas barrier layer, and the desired first gas barrier is formed. The
In addition, the lower limit of the molar amount (flow rate) of oxygen relative to the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane in the film forming gas should be greater than 0.1 times the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane. It is more preferable that the amount be more than 0.5 times.
(真空度)
真空チャンバー内の圧力(真空度)は、原料ガスの種類等に応じて適宜調整することができるが、0.5〜100Paの範囲内とすることが好ましい。
(Degree of vacuum)
Although the pressure (degree of vacuum) in a vacuum chamber can be suitably adjusted according to the kind etc. of source gas, it is preferable to set it as the range of 0.5-100 Pa.
(ローラー成膜)
このようなプラズマCVD法において、成膜ローラー31,32間に放電するために、プラズマ発生用電源51に接続された電極ドラム(本実施形態においては成膜ローラー31,32に設置されている)に印加する電力は、原料ガスの種類や真空チャンバー内の圧力等に応じて適宜調整することができるものであり一概にいえるものでないが、0.1〜10kWの範囲内とすることが好ましい。
このような範囲の印加電力であれば、パーティクルの発生も見られず、成膜時に発生する熱量も制御内であるため、成膜時の樹脂基材1表面の温度上昇による、樹脂基材1の熱負けや成膜時のシワの発生もない。また、熱で樹脂基材1が溶けて、裸の成膜ローラー間に大電流の放電が発生して成膜ローラー自体を傷めてしまう可能性も小さい。
(Roller film formation)
In such a plasma CVD method, in order to discharge between the
If the applied power is in such a range, no generation of particles is observed, and the amount of heat generated during film formation is within the control. Therefore, the resin base material 1 due to a temperature rise on the surface of the resin base material 1 during film formation. There is no heat loss or wrinkling during film formation. In addition, there is little possibility that the resin base material 1 is melted by heat and a large current discharge is generated between the bare film forming rollers to damage the film forming roller itself.
樹脂基材1の搬送速度(ライン速度)は、原料ガスの種類や真空チャンバー内の圧力等に応じて適宜調整することができるが、0.25〜100m/minの範囲内とすることが好ましく、0.5〜20m/minの範囲内とすることがより好ましい。ライン速度が上記範囲内であれば、樹脂基材1の熱に起因するシワの発生もしにくく、形成される第1ガスバリア層2aの層厚も十分に制御可能である。
Although the conveyance speed (line speed) of the resin base material 1 can be suitably adjusted according to the kind of raw material gas, the pressure in a vacuum chamber, etc., it is preferable to set it as the range of 0.25-100 m / min. More preferably, it is in the range of 0.5 to 20 m / min. If the line speed is within the above range, wrinkles due to the heat of the resin base material 1 are hardly generated, and the thickness of the first
[第2ガスバリア層]
第1ガスバリア層2aの上に、塗布方式のポリシラザン含有液の塗膜を設け、波長200nm以下の真空紫外光(VUV光)を照射して改質処理することにより形成された第2ガスバリア層2bを設けることが好ましい。第2ガスバリア層2bをCVD法で設けた第1ガスバリア層2aの上に設けることにより、第1ガスバリア層2aに残存する微小な欠陥を、上部からポリシラザンのガスバリア成分で埋めることができ、更なるガスバリア性と屈曲性を向上できるので、好ましい。
[Second gas barrier layer]
A coating film of a coating-type polysilazane-containing liquid is provided on the first
第2ガスバリア層2bの層厚は、1〜500nmの範囲内が好ましく、より好ましくは10〜300nmの範囲内である。層厚が1nmより厚いとガスバリア性能が発揮でき、500nm以内であれば、緻密な酸化ケイ素膜にクラックが入りにくい。
The layer thickness of the second
(ポリシラザン)
第2ガスバリア層2bでは、上記一般式(A)で表されるポリシラザンを用いることができる。得られる第2ガスバリア層2bの膜としての緻密性の観点からは、上述の一般式(A)中のR1、R2及びR3の全てが水素原子であるパーヒドロポリシラザンが特に好ましい。
(Polysilazane)
In the second
第2ガスバリア層2bは、CVD法での第1ガスバリア層2a上にポリシラザンを含む塗布液を塗布し乾燥した後、真空紫外線を照射することにより形成することができる。
The second
ポリシラザンを含有する塗布液を調製する有機溶媒としては、ポリシラザンと容易に反応してしまうような低級アルコール系や水分を含有するものを用いることは避けることが好ましい。例えば、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素等の炭化水素溶媒、ハロゲン化炭化水素溶媒、脂肪族エーテル、脂環式エーテル等のエーテル類が使用でき、具体的には、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、ソルベッソ、ターベン等の炭化水素、塩化メチレン、トリクロロエタン等のハロゲン炭化水素、ジブチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類等がある。これらの有機溶媒は、ポリシラザンの溶解度や溶媒の蒸発速度等の目的にあわせて選択し、複数の有機溶媒を混合して用いてもよい。 As an organic solvent for preparing a coating liquid containing polysilazane, it is preferable to avoid using a lower alcohol or water-containing one that easily reacts with polysilazane. For example, hydrocarbon solvents such as aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, halogenated hydrocarbon solvents, aliphatic ethers, ethers such as alicyclic ethers can be used, specifically, There are hydrocarbons such as pentane, hexane, cyclohexane, toluene, xylene, solvesso and turben, halogen hydrocarbons such as methylene chloride and trichloroethane, ethers such as dibutyl ether, dioxane and tetrahydrofuran. These organic solvents may be selected according to purposes such as the solubility of polysilazane and the evaporation rate of the solvent, and a plurality of organic solvents may be mixed and used.
ポリシラザンを含有する塗布液中のポリシラザンの濃度は、第2ガスバリア層2bの層厚や塗布液のポットライフによっても異なるが、好ましくは0.2〜35質量%程度である。
The concentration of polysilazane in the coating liquid containing polysilazane varies depending on the layer thickness of the second
酸窒化ケイ素への変性を促進するために、塗布液にアミン触媒や、Ptアセチルアセトナート等のPt化合物、プロピオン酸Pd等のPd化合物、Rhアセチルアセトナート等のRh化合物等の金属触媒を添加することもできる。特に、アミン触媒を用いることが特に好ましい。具体的なアミン触媒としては、N,N−ジエチルエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリエチルアミン、3−モルホリノプロピルアミン、N,N,N′,N′−テトラメチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N,N′,N′−テトラメチル−1,6−ジアミノヘキサン等が挙げられる。 In order to promote modification to silicon oxynitride, metal catalysts such as amine catalysts, Pt compounds such as Pt acetylacetonate, Pd compounds such as propionic acid Pd, and Rh compounds such as Rh acetylacetonate are added to the coating solution. You can also It is particularly preferable to use an amine catalyst. Specific amine catalysts include N, N-diethylethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, triethanolamine, triethylamine, 3-morpholinopropylamine, N, N, N ′, N′-tetramethyl-1 , 3-diaminopropane, N, N, N ′, N′-tetramethyl-1,6-diaminohexane and the like.
ポリシラザンに対するこれら触媒の添加量は、塗布液全体に対して0.1〜10質量%の範囲内であることが好ましく、0.2〜5質量%の範囲内であることがより好ましく、0.5〜2質量%の範囲内であることが更に好ましい。触媒添加量をこの範囲内とすることで、反応の急激な進行による過剰なシラノール形成及び膜密度の低下、膜欠陥の増大のなどを避けることができる。 The amount of these catalysts added to the polysilazane is preferably in the range of 0.1 to 10% by mass, more preferably in the range of 0.2 to 5% by mass, based on the entire coating solution. More preferably, it is in the range of 5 to 2% by mass. By making the addition amount of the catalyst within this range, it is possible to avoid excessive silanol formation, film density reduction, film defect increase, and the like due to rapid progress of the reaction.
ポリシラザンを含有する塗布液を塗布する方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。具体例としては、例えば、ロールコート法、フローコート法、インクジェット法、スプレーコート法、プリント法、ディップコート法、流延成膜法、バーコート法、グラビア印刷法等が挙げられる。 Any appropriate method can be adopted as a method of applying the coating liquid containing polysilazane. Specific examples include a roll coating method, a flow coating method, an ink jet method, a spray coating method, a printing method, a dip coating method, a cast film forming method, a bar coating method, and a gravure printing method.
塗膜の厚さは、目的に応じて適切に設定され得る。例えば、塗膜の厚さは、50nm〜2μmの範囲内にあることが好ましく、より好ましくは70nm〜1.5μmの範囲にあることがより好ましく、100nm〜1μmの範囲にあることがさらに好ましい。 The thickness of the coating film can be appropriately set according to the purpose. For example, the thickness of the coating film is preferably in the range of 50 nm to 2 μm, more preferably in the range of 70 nm to 1.5 μm, and still more preferably in the range of 100 nm to 1 μm.
(エキシマ処理)
第2ガスバリア層2bは、ポリシラザンを含む層に真空紫外線を照射する工程で、ポリシラザンの少なくとも一部が酸窒化ケイ素へと改質される。
(Excimer processing)
The second
ここで、真空紫外線照射工程でポリシラザンを含む塗膜が改質され、SiOxNyの特定組成となる推定メカニズムを、パーヒドロポリシラザンを例にとって説明する。 Here, the presumed mechanism in which the coating film containing polysilazane is modified in the vacuum ultraviolet irradiation step and becomes a specific composition of SiO x N y will be described by taking perhydropolysilazane as an example.
パーヒドロポリシラザンは、「−(SiH2−NH)n−」の組成で示すことができる。SiOxNyで示す場合、x=0、y=1である。x>0となるためには外部の酸素源が必要であるが、これは、(i)ポリシラザン塗布液に含まれる酸素や水分、(ii)塗布乾燥過程の雰囲気中から塗膜に取り込まれる酸素や水分、(iii)真空紫外線照射工程での雰囲気中から塗膜に取り込まれる酸素や水分、オゾン、一重項酸素、(iv)真空紫外線照射工程で印加される熱等により基材側から放出されるガスとして塗膜中に移動してくる酸素や水分、(v)真空紫外線照射工程が非酸化性雰囲気で行われる場合には、その非酸化性雰囲気から酸化性雰囲気へと移動した際に、その雰囲気から塗膜に取り込まれる酸素や水分、などが酸素源となる。
一方、yについては、Siの酸化よりも窒化が進行する条件は非常に特殊であると考えられるため、基本的には1が上限である。
また、Si、O、Nの結合手の関係から、基本的にはx、yは2x+3y≦4の範囲にある。酸化が完全に進んだy=0の状態においては、塗膜中にシラノール基を含有するようになり、2<x<2.5の範囲となる場合もある。
Perhydropolysilazane can be represented by a composition of “— (SiH 2 —NH) n —”. In the case of SiO x N y , x = 0 and y = 1. In order to satisfy x> 0, an external oxygen source is required. This is because (i) oxygen and moisture contained in the polysilazane coating solution, and (ii) oxygen taken into the coating film from the atmosphere during the coating and drying process. And (iii) Oxygen, moisture, ozone, singlet oxygen taken into the coating film from the atmosphere in the vacuum ultraviolet irradiation process, and (iv) heat applied in the vacuum ultraviolet irradiation process, etc. Oxygen and moisture that move into the coating as a gas, (v) When the vacuum ultraviolet irradiation process is performed in a non-oxidizing atmosphere, when moving from the non-oxidizing atmosphere to the oxidizing atmosphere, Oxygen, moisture, etc. taken into the coating film from the atmosphere serve as an oxygen source.
On the other hand, for y, the condition under which nitriding proceeds rather than the oxidation of Si is considered to be very special, so basically 1 is the upper limit.
Also, from the relationship of Si, O, and N bond, x and y are basically in the range of 2x + 3y ≦ 4. In the state of y = 0 where the oxidation has progressed completely, the coating film contains silanol groups, and there are cases where 2 <x <2.5.
真空紫外線照射工程でパーヒドロポリシラザンから酸窒化ケイ素、更には酸化ケイ素が生じると推定される反応機構について、以下に説明する。 The reaction mechanism presumed to produce silicon oxynitride and further silicon oxide from perhydropolysilazane in the vacuum ultraviolet irradiation step will be described below.
(1)脱水素、それに伴うSi−N結合の形成
パーヒドロポリシラザン中のSi−H結合やN−H結合は、真空紫外線照射による励起等で比較的容易に切断され、不活性雰囲気下ではSi−Nとして再結合すると考えられる(Siの未結合手が形成される場合もある。)。すなわち、酸化することなくSiNy組成として硬化する。この場合はポリマー主鎖の切断は生じない。Si−H結合やN−H結合の切断は触媒の存在や、加熱によって促進される。切断されたHはH2として膜外に放出される。
(1) Dehydrogenation and accompanying Si-N bond formation Si-H bonds and N-H bonds in perhydropolysilazane are relatively easily cleaved by excitation by vacuum ultraviolet irradiation and the like. It is considered that it is recombined as -N (a dangling bond of Si may be formed). That is, the cured as SiN y composition without oxidizing. In this case, the polymer main chain is not broken. The breaking of Si—H bonds and N—H bonds is promoted by the presence of a catalyst and heating. The cut H is released out of the membrane as H 2 .
(2)加水分解・脱水縮合によるSi−O−Si結合の形成
パーヒドロポリシラザン中のSi−N結合は水により加水分解され、ポリマー主鎖が切断されてSi−OHを形成する。二つのSi−OHが脱水縮合してSi−O−Si結合を形成して硬化する。これは大気中でも生じる反応であるが、不活性雰囲気下での真空紫外線照射中では、照射の熱によって基材から放出されるガスとして生じる水蒸気が主な水分源となると考えられる。水分が過剰となると脱水縮合しきれないSi−OHが残存し、SiO2.1〜2.3の組成で示されるガスバリア性の低い硬化膜となる。
(2) Formation of Si—O—Si Bonds by Hydrolysis / Dehydration Condensation Si—N bonds in perhydropolysilazane are hydrolyzed by water, and the polymer main chain is cleaved to form Si—OH. Two Si—OHs are dehydrated and condensed to form Si—O—Si bonds and harden. This is a reaction that occurs in the atmosphere, but during vacuum ultraviolet irradiation in an inert atmosphere, water vapor generated as a gas released from the substrate by the heat of irradiation is considered to be the main moisture source. When the moisture is excessive, Si—OH that cannot be dehydrated and condensed remains, and a cured film having a low gas barrier property represented by a composition of SiO 2.1 to 2.3 is obtained.
(3)一重項酸素による直接酸化、Si−O−Si結合の形成
真空紫外線照射中、雰囲気下に適当量の酸素が存在すると、酸化力の非常に強い一重項酸素が形成される。パーヒドロポリシラザン中のHやNは、Oと置き換わって、Si−O−Si結合を形成して硬化する。ポリマー主鎖の切断により結合の組み換えを生じる場合もあると考えられる。
(3) Direct oxidation by singlet oxygen, formation of Si-O-Si bond When a suitable amount of oxygen is present in the atmosphere during irradiation with vacuum ultraviolet rays, singlet oxygen having a very strong oxidizing power is formed. H and N in perhydropolysilazane are replaced with O to form a Si—O—Si bond and harden. It is thought that recombination of the bond may occur due to cleavage of the polymer main chain.
(4)真空紫外線照射・励起によるSi−N結合切断を伴う酸化
真空紫外線のエネルギーはパーヒドロポリシラザン中のSi−Nの結合エネルギーよりも高いため、Si−N結合は切断され、周囲に酸素、オゾン、水等の酸素源が存在すると、酸化されてSi−O−Si結合やSi−O−N結合が生じると考えられる。ポリマー主鎖の切断により結合の組み換えを生じる場合もあると考えられる。
(4) Oxidation with Si-N bond cleavage by vacuum ultraviolet irradiation / excitation Since the energy of vacuum ultraviolet light is higher than the bond energy of Si-N in perhydropolysilazane, the Si-N bond is cleaved, and oxygen, If an oxygen source such as ozone or water is present, it is considered that it is oxidized to form a Si—O—Si bond or a Si—O—N bond. It is thought that recombination of the bond may occur due to cleavage of the polymer main chain.
ポリシラザンを含有する層に真空紫外線照射を施した層の酸窒化ケイ素の組成の調整は、上述の(1)〜(4)の酸化機構を適宜組み合わせて酸化状態を制御することで行うことができる。 Adjustment of the composition of the silicon oxynitride of the layer subjected to vacuum ultraviolet irradiation on the layer containing polysilazane can be performed by appropriately controlling the oxidation state by appropriately combining the oxidation mechanisms (1) to (4) described above. .
真空紫外線照射工程において、ポリシラザン層塗膜が受ける塗膜面での該真空紫外線の照度は30〜200mW/cm2の範囲内であることが好ましく、50〜160mW/cm2の範囲内であることがより好ましい。30mW/cm2以上であれば、改質効率が低下する懸念がなく、200mW/cm2以下であれば、塗膜にアブレーションを生じず、樹脂基材1にダメージを与えないため好ましい。 In vacuum ultraviolet irradiation step, illuminance of the vacuum ultraviolet rays in the coating film surface for receiving polysilazane coating film is preferably in the range of 30~200mW / cm 2, it is in the range of 50~160mW / cm 2 Is more preferable. If it is 30 mW / cm 2 or more, there is no concern that the reforming efficiency is reduced, and if it is 200 mW / cm 2 or less, the coating film is not ablated and the resin substrate 1 is not damaged.
ポリシラザン層塗膜面における真空紫外線の照射エネルギー量は、200〜10000mJ/cm2の範囲内であることが好ましく、500〜5000mJ/cm2の範囲内であることがより好ましい。200mJ/cm2以上では、改質が十分行え、10000mJ/cm2以下では過剰改質にならず、クラック発生や基板の熱変形がない。 Irradiation energy amount of the VUV in the polysilazane coating film surface is preferably in the range of 200~10000mJ / cm 2, and more preferably in a range of 500~5000mJ / cm 2. The 200 mJ / cm 2 or more, can reforming sufficiently, 10000 mJ / cm 2 not to excessively reforming below, without cracking or thermal deformation of the substrate.
真空紫外光源としては、上述の希ガスエキシマランプが好ましく用いられる。 As the vacuum ultraviolet light source, the above rare gas excimer lamp is preferably used.
エキシマ発光を得るには、誘電体バリア放電を用いる方法が知られている。誘電体バリア放電とは、両電極間に透明石英などの誘電体を介してガス空間を配し、電極に数10kHzの高周波高電圧を印加することによりガス空間に生じ、雷に似た非常に細いmicro dischargeと呼ばれる放電であり、micro dischargeのストリーマが管壁(誘導体)に達すると誘電体表面に電荷が溜まるため、micro dischargeは消滅する。このmicro dischargeが管壁全体に広がり、生成・消滅を繰り返している放電である。このため、肉眼でも確認できる光のチラツキを生じる。また、非常に温度の高いストリーマが局所的に直接管壁に達するため、管壁の劣化を早める可能性もある。 In order to obtain excimer light emission, a method using dielectric barrier discharge is known. Dielectric barrier discharge is a gas space that is generated in a gas space by applying a high frequency high voltage of several tens of kHz to the electrode by placing a gas space between both electrodes via a dielectric such as transparent quartz. It is a discharge called a thin micro discharge. When the micro discharge streamer reaches the tube wall (derivative), electric charges accumulate on the dielectric surface, and the micro discharge disappears. This micro discharge spreads over the entire tube wall, and is a discharge that is repeatedly generated and extinguished. For this reason, flickering of light that can be confirmed with the naked eye occurs. Moreover, since a very high temperature streamer reaches a pipe wall directly locally, there is a possibility that deterioration of the pipe wall may be accelerated.
効率よくエキシマ発光を得る方法としては、誘電体バリア放電以外に、無電極電界放電でも可能である。容量性結合による無電極電界放電で、別名RF放電とも呼ばれる。ランプと電極及びその配置は、基本的には誘電体バリア放電と同じでよいが、両極間に印加される高周波は数MHzで点灯される。無電極電界放電は、このように空間的にまた時間的に一様な放電が得られるため、チラツキがない長寿命のランプが得られる。 As a method for efficiently obtaining excimer light emission, electrodeless electric field discharge is possible in addition to dielectric barrier discharge. Electrodeless electric field discharge by capacitive coupling, also called RF discharge. The lamp, the electrode, and the arrangement thereof may be basically the same as those of the dielectric barrier discharge, but the high frequency applied between the two electrodes is lit at several MHz. In the electrodeless field discharge, since a spatially and temporally uniform discharge can be obtained in this way, a long-life lamp without flickering can be obtained.
誘電体バリア放電の場合は、micro dischargeが電極間のみで生じるため、放電空間全体で放電を行わせるには外側の電極は外表面全体を覆い、かつ外部に光を取り出すために光を透過するものでなければならない。 In the case of dielectric barrier discharge, micro discharge occurs only between the electrodes, so that the outer electrode covers the entire outer surface and transmits light to extract light to the outside in order to discharge in the entire discharge space. Must be a thing.
このため、細い金属線を網状にした電極が用いられる。この電極は、光を遮らないようにできるだけ細い線が用いられるため、酸素雰囲気中では真空紫外光により発生するオゾンなどにより損傷しやすい。これを防ぐためには、ランプの周囲、すなわち照射装置内を窒素などの不活性ガスの雰囲気にし、合成石英の窓を設けて照射光を取り出す必要が生じる。合成石英の窓は高価な消耗品であるばかりでなく、光の損失も生じる。 For this reason, an electrode in which a fine metal wire is formed in a net shape is used. Since this electrode uses as thin a line as possible so as not to block light, it is easily damaged by ozone generated by vacuum ultraviolet light in an oxygen atmosphere. In order to prevent this, it is necessary to provide an atmosphere of an inert gas such as nitrogen around the lamp, that is, the inside of the irradiation apparatus, and provide a synthetic quartz window to extract the irradiation light. Synthetic quartz windows are not only expensive consumables, but also cause light loss.
二重円筒型ランプは、外径が25mm程度であるため、ランプ軸の直下とランプ側面では照射面までの距離の差が無視できず、照度に大きな差を生じる。したがって、仮にランプを密着して並べても、一様な照度分布が得られない。合成石英の窓を設けた照射装置にすれば、酸素雰囲気中の距離を一様にでき、一様な照度分布が得られる。 Since the double cylindrical lamp has an outer diameter of about 25 mm, the difference in distance to the irradiation surface cannot be ignored between the position directly below the lamp axis and the side surface of the lamp, resulting in a large difference in illuminance. Therefore, even if the lamps are closely arranged, a uniform illuminance distribution cannot be obtained. If the irradiation device is provided with a synthetic quartz window, the distance in the oxygen atmosphere can be made uniform, and a uniform illuminance distribution can be obtained.
無電極電界放電を用いた場合には、外部電極を網状にする必要はない。ランプ外面の一部に外部電極を設けるだけで、グロー放電は放電空間全体に広がる。外部電極には通常アルミのブロックで作られた光の反射板を兼ねた電極がランプ背面に使用される。しかし、ランプの外径は誘電体バリア放電の場合と同様に大きいため、一様な照度分布にするためには合成石英が必要となる。 When electrodeless field discharge is used, it is not necessary to make the external electrodes mesh. The glow discharge spreads over the entire discharge space simply by providing an external electrode on a part of the lamp outer surface. As the external electrode, an electrode that also serves as a light reflector made of an aluminum block is usually used on the back of the lamp. However, since the outer diameter of the lamp is as large as in the case of the dielectric barrier discharge, synthetic quartz is required to obtain a uniform illuminance distribution.
細管エキシマランプの最大の特徴は、構造がシンプルなことである。石英管の両端を閉じ、内部にエキシマ発光を行うためのガスを封入しているだけである。 The biggest feature of the capillary excimer lamp is its simple structure. The quartz tube is closed at both ends, and only gas for excimer light emission is sealed inside.
細管ランプの管の外径は6〜12mm程度で、あまり太いと始動に高い電圧が必要になる。 The outer diameter of the tube of the thin tube lamp is about 6 to 12 mm, and if it is too thick, a high voltage is required for starting.
放電の形態は、誘電体バリア放電及び無電極電界放電のいずれも使用できる。電極の形状はランプに接する面が平面であってもよいが、ランプの曲面に合わせた形状にすればランプをしっかり固定できるとともに、電極がランプに密着することにより放電がより安定する。また、アルミで曲面を鏡面にすれば光の反射板にもなる。 As the form of discharge, either dielectric barrier discharge or electrodeless field discharge can be used. The electrode may have a flat surface in contact with the lamp, but if the shape is matched to the curved surface of the lamp, the lamp can be firmly fixed, and the discharge is more stable when the electrode is in close contact with the lamp. Also, if the curved surface is made into a mirror surface with aluminum, it also becomes a light reflector.
Xeエキシマランプは、波長の短い172nmの紫外線を単一波長で放射することから、発光効率に優れている。この光は、酸素の吸収係数が大きいため、微量な酸素でラジカルな酸素原子種やオゾンを高濃度で発生することができる。 The Xe excimer lamp emits ultraviolet light having a short wavelength of 172 nm at a single wavelength, and thus has excellent luminous efficiency. Since this light has a large oxygen absorption coefficient, it can generate radical oxygen atom species and ozone at a high concentration with a very small amount of oxygen.
また、波長の短い172nmの光のエネルギーは、有機物の結合を解離させる能力が高いことが知られている。この活性酸素やオゾンと紫外線放射が持つ高いエネルギーとによって、短時間でポリシラザン層の改質を実現できる。 Moreover, it is known that the energy of light having a short wavelength of 172 nm has a high ability to dissociate organic bonds. The modification of the polysilazane layer can be realized in a short time by the active oxygen or ozone and the high energy of ultraviolet radiation.
したがって、波長185nm、254nmの発する低圧水銀ランプやプラズマ洗浄と比べて高スループットに伴うプロセス時間の短縮や設備面積の縮小、熱によるダメージを受けやすい有機材料やプラスチック基板などへの照射を可能としている。 Therefore, compared with low-pressure mercury lamps with wavelengths of 185 nm and 254 nm and plasma cleaning, it is possible to shorten the process time associated with high throughput, reduce the equipment area, and irradiate organic materials and plastic substrates that are easily damaged by heat. .
エキシマランプは光の発生効率が高いため、低い電力の投入で点灯させることが可能である。また、光による温度上昇の要因となる波長の長い光は発せず、紫外線領域で、すなわち短い波長でエネルギーを照射するため、解射対象物の表面温度の上昇が抑えられる特徴を持っている。このため、熱の影響を受けやすいとされるPETなどのフレシキブルフィルム材料に適している。 Since the excimer lamp has high light generation efficiency, it can be turned on with low power. In addition, light having a long wavelength that causes a temperature increase due to light is not emitted, and energy is irradiated in the ultraviolet region, that is, in a short wavelength, so that the increase in the surface temperature of the target object is suppressed. For this reason, it is suitable for flexible film materials such as PET that are easily affected by heat.
紫外線照射時の反応には酸素が必要であるが、真空紫外線は酸素による吸収があるため紫外線照射工程での効率が低下しやすいことから、真空紫外線の照射は可能な限り酸素濃度の低い状態で行うことが好ましい。すなわち、真空紫外線照射時の酸素濃度は、10〜10000ppmの範囲内とすることが好ましく、より好ましくは50〜5000ppmの範囲内、更に好ましく1000〜4500ppmの範囲内である。 Oxygen is required for the reaction at the time of ultraviolet irradiation, but since vacuum ultraviolet rays are absorbed by oxygen, the efficiency in the ultraviolet irradiation process tends to decrease, so the irradiation of vacuum ultraviolet rays is as low as possible in the oxygen concentration state. Preferably it is done. That is, the oxygen concentration at the time of vacuum ultraviolet irradiation is preferably in the range of 10 to 10000 ppm, more preferably in the range of 50 to 5000 ppm, and still more preferably in the range of 1000 to 4500 ppm.
真空紫外線照射時に用いられる、照射雰囲気を満たすガスとしては、乾燥不活性ガスとすることが好ましく、特にコストの観点から乾燥窒素ガスにすることが好ましい。酸素濃度の調整は、照射庫内へ導入する酸素ガス、不活性ガスの流量を計測し、流量比を変えることで調整可能である。 The gas satisfying the irradiation atmosphere used at the time of vacuum ultraviolet irradiation is preferably a dry inert gas, and particularly preferably a dry nitrogen gas from the viewpoint of cost. The oxygen concentration can be adjusted by measuring the flow rates of oxygen gas and inert gas introduced into the irradiation chamber and changing the flow rate ratio.
[樹脂基材]
透明電極5が形成される樹脂基材1としては、例えば、樹脂フィルム等を挙げることができるが、これらに限定されない。好ましく用いられる樹脂基材1としては、透明樹脂フィルムを挙げることができる。
[Resin substrate]
Examples of the resin substrate 1 on which the
樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、セルロースアセテートフタレート、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類又はそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリルあるいはポリアリレート類、アートン(商品名JSR社製)あるいはアペル(商品名三井化学社製)といったシクロオレフィン系樹脂等が挙げられる。 Examples of the resin film include polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene, polypropylene, cellophane, cellulose diacetate, cellulose triacetate (TAC), cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate ( CAP), cellulose esters such as cellulose acetate phthalate, cellulose nitrate or derivatives thereof, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, syndiotactic polystyrene, polycarbonate, norbornene resin, polymethylpentene, polyether ketone, polyimide , Polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide, polysulfones, Cycloolefin resins such as polyetherimide, polyetherketoneimide, polyamide, fluororesin, nylon, polymethylmethacrylate, acrylic or polyarylate, Arton (trade name, manufactured by JSR) or Appel (trade name, manufactured by Mitsui Chemicals) Is mentioned.
[電極]
有機EL素子は、下記の陽極と陰極とからなる一対の電極に挟持された有機機能層を有する発光ユニット6を有する。以下において、当該電極について、詳細な説明をする。
[electrode]
The organic EL element has a
[陽極(透明電極)]
有機EL素子における陽極(透明電極5)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る。このような電極物質の具体例としては、Au、Ag等の金属、CuI、酸化インジウムスズ(Indium Tin Oxide:ITO)、SnO2、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。また、IDIXO(In2O3−ZnO)等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。
陽極は、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、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は(100μm以上程度)、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。
あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を10%より大きく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/sq.以下が好ましい。膜厚は材料にもよるが、通常10〜1000nmの範囲内、好ましくは10〜200nmの範囲内で選ばれる。
[Anode (transparent electrode)]
As the anode (transparent electrode 5) in the organic EL element, an electrode material made of a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof having a high work function (4 eV or more) is preferably used. Specific examples of such an electrode substance include conductive transparent materials such as metals such as Au and Ag, CuI, indium tin oxide (ITO), SnO 2 , and ZnO. Alternatively, an amorphous material such as IDIXO (In 2 O 3 —ZnO) capable of forming a transparent conductive film may be used.
For the anode, a thin film may be formed by depositing these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering, and a pattern having a desired shape may be formed by photolithography, or when the pattern accuracy is not so high (about 100 μm or more) ), A pattern may be formed through a mask having a desired shape when the electrode material is deposited or sputtered.
Or when using the substance which can be apply | coated like an organic electroconductivity compound, wet film-forming methods, such as a printing system and a coating system, can also be used. When light emission is extracted from this anode, it is desirable that the transmittance be greater than 10%, and the sheet resistance as the anode is several hundred Ω / sq. The following is preferred. Although the film thickness depends on the material, it is usually selected within the range of 10 to 1000 nm, preferably within the range of 10 to 200 nm.
有機EL素子においては、陽極として、図1に示すような透明電極5を用いることが好ましい。
図1に示すとおり、透明電極5は、樹脂基材1側から、下地層5aと、この上部に成膜された導電層5bとを順に積層した2層構造である。このうち、導電層5bは、銀又は銀を主成分とする合金を用いて構成された層であり、下地層5aは、例えば、窒素原子を含んだ化合物を用いて構成された層である。
なお、透明電極5の透明とは、波長550nmでの光透過率が50%以上であることをいう。
In the organic EL element, it is preferable to use a
As shown in FIG. 1, the
The transparent of the
(1)下地層
下地層5aは、導電層5bの樹脂基材1側に設けられる層である。下地層5aを構成する材料としては、特に限定されるものではなく、銀又は銀を主成分とする合金からなる導電層5bの成膜に際し、銀の凝集を抑制できるものであればよく、例えば、窒素原子や硫黄原子を含んだ化合物等が挙げられる。
(1) Underlayer The underlayer 5a is a layer provided on the resin substrate 1 side of the
下地層5aが、低屈折率材料(屈折率1.7未満)からなる場合、その層厚の上限としては、50nm未満である必要があり、30nm未満であることが好ましく、10nm未満であることが更に好ましく、5nm未満であることが特に好ましい。層厚を50nm未満とすることにより、光学的ロスを最小限に抑えられる。一方、層厚の下限としては、0.05nm以上が必要であり、0.1nm以上であることが好ましくは、0.3nm以上であることが特に好ましい。層厚を0.05nm以上とすることにより、下地層5aの成膜を均一とし、その効果(銀の凝集抑制)を均一とすることができる。
下地層5aが、高屈折率材料(屈折率1.7以上)からなる場合、その層厚の上限としては特に制限はなく、層厚の下限としては上記低屈折率材料からなる場合と同様である。
ただし、単なる下地層5aの機能としては、均一な成膜が得られる必要層厚で形成されれば十分である。
When the underlayer 5a is made of a low refractive index material (refractive index less than 1.7), the upper limit of the layer thickness needs to be less than 50 nm, preferably less than 30 nm, and preferably less than 10 nm. Is more preferable, and it is especially preferable that it is less than 5 nm. By making the layer thickness less than 50 nm, optical loss can be minimized. On the other hand, the lower limit of the layer thickness is required to be 0.05 nm or more, preferably 0.1 nm or more, and particularly preferably 0.3 nm or more. By setting the layer thickness to 0.05 nm or more, the underlayer 5a can be formed uniformly, and the effect (inhibition of silver aggregation) can be made uniform.
When the underlayer 5a is made of a high refractive index material (refractive index of 1.7 or more), the upper limit of the layer thickness is not particularly limited, and the lower limit of the layer thickness is the same as that of the low refractive index material. is there.
However, as a simple function of the base layer 5a, it is sufficient if the base layer 5a is formed with a necessary layer thickness that allows uniform film formation.
下地層5aを構成する窒素原子を含んだ化合物としては、分子内に窒素原子を含んでいる化合物であれば特に限定されないが、窒素原子をヘテロ原子とした複素環を有する化合物であることが好ましい。窒素原子をヘテロ原子とした複素環としては、アジリジン、アジリン、アゼチジン、アゼト、アゾリジン、アゾール、アジナン、ピリジン、アゼパン、アゼピン、イミダゾール、ピラゾール、オキサゾール、チアゾール、イミダゾリン、ピラジン、モルホリン、チアジン、インドール、イソインドール、ベンゾイミダゾール、プリン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、シンノリン、プテリジン、アクリジン、カルバゾール、ベンゾ−C−シンノリン、ポルフィリン、クロリン、コリン等が挙げられる。 The compound containing a nitrogen atom constituting the underlayer 5a is not particularly limited as long as it is a compound containing a nitrogen atom in the molecule, but is preferably a compound having a heterocycle having a nitrogen atom as a heteroatom. . Examples of the heterocycle having a nitrogen atom as a hetero atom include aziridine, azirine, azetidine, azeto, azolidine, azole, azinane, pyridine, azepan, azepine, imidazole, pyrazole, oxazole, thiazole, imidazoline, pyrazine, morpholine, thiazine, indole, Examples include isoindole, benzimidazole, purine, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, cinnoline, pteridine, acridine, carbazole, benzo-C-cinnoline, porphyrin, chlorin, choline and the like.
下地層5aの成膜方法としては、塗布法、インクジェット法、コーティング法、ディップ法などのウェットプロセスを用いる方法や、蒸着法(抵抗加熱、EB法など)、スパッタ法、CVD法等のドライプロセスを用いる方法等が挙げられる。中でも、蒸着法が好ましく適用される。 As a method for forming the underlying layer 5a, a wet process such as a coating method, an ink jet method, a coating method, or a dip method, a dry process such as a vapor deposition method (resistance heating, EB method, etc.), a sputtering method, or a CVD method is used. And the like. Among these, the vapor deposition method is preferably applied.
(2)導電層
導電層5bは、銀又は銀を主成分とした合金を用いて構成された層であって、下地層5a上に成膜された層である。
ここで、主成分とは、導電層5bを構成する成分のうち、構成比率が最も高い成分をいう。
(2) Conductive layer The
Here, the main component refers to a component having the highest constituent ratio among the components constituting the
導電層5bを構成する銀(Ag)を主成分とする合金としては、例えば、銀マグネシウム(AgMg)、銀銅(AgCu)、銀パラジウム(AgPd)、銀パラジウム銅(AgPdCu)、銀インジウム(AgIn)等が挙げられる。
Examples of the alloy mainly composed of silver (Ag) constituting the
以上のような導電層5bは、銀又は銀を主成分とした合金の層が、必要に応じて複数の層に分けて積層された構成であってもよい。
The
さらに、この導電層5bの層厚は、2〜15nmの範囲内にあることが好ましく、3〜12nmの範囲内にあることがより好ましく、4〜9nmの範囲内にあることが特に好ましい。層厚が15nmより薄い場合には、層の吸収成分又は反射成分が少なく、導電層5bの光透過率が大きくなる。また、層厚が2nmより厚い場合には、層の導電性を十分に確保することができる。
Furthermore, the thickness of the
なお、以上のような下地層5aとこの上部に成膜された導電層5bとからなる積層構造の透明電極5は、導電層5bの上部が保護膜で覆われていてもよく、別の導電層が積層されていてもよい。この場合、透明電極5の光透過性を損なうことのないように、保護膜及び別の導電層が光透過性を有することが好ましい。
Note that the
このような導電層5bの成膜方法としては、塗布法、インクジェット法、コーティング法、ディップ法等のウェットプロセスを用いる方法や、蒸着法(抵抗加熱、EB法など)、スパッタ法、CVD法等のドライプロセスを用いる方法等が挙げられる。中でも、蒸着法が好ましく適用される。
また、導電層5bは、下地層5a上に成膜されることにより、導電層5b成膜後の高温アニール処理等がなくても十分に導電性を有することを特徴とするが、必要に応じて、成膜後に高温アニール処理等を行ったものであってもよい。
As a method for forming such a
In addition, the
以上のように、透明電極5は、例えば、窒素原子を含んだ化合物を用いて構成された下地層5a上に、銀又は銀を主成分とする合金からなる導電層5bを設けた構成である。これにより、下地層5aの上部に導電層5bを成膜する際には、導電層5bを構成する銀原子が下地層5aを構成する窒素原子を含んだ化合物と相互作用し、銀原子の下地層5a表面においての拡散距離が減少し、銀の凝集が抑えられる。
As described above, the
ここで、一般的に銀を主成分とした導電層5bの成膜においては、核成長型(Volumer-Weber:VW型)で薄膜成長するため、銀粒子が島状に孤立しやすく、層厚が薄いときは導電性を得ることが困難であり、シート抵抗値が高くなる。したがって、導電性を確保するには層厚を厚くする必要があるが、層厚を厚くすると光透過率が下がるため、透明電極としては不適であった。
Here, in general, in the formation of the
しかしながら、透明電極5によれば、上述したように下地層5a上において銀の凝集が抑えられるため、銀又は銀を主成分とする合金からなる導電層5bの成膜においては、単層成長型(Frank-van der Merwe:FM型)で薄膜成長するようになる。
However, according to the
また、ここで、透明電極5の透明とは、波長550nmでの光透過率が50%以上であることをいうが、下地層5aとして用いられる上述した各材料は、銀又は銀を主成分とする合金からなる導電層5bと比較して十分に光透過性の良好な膜である。一方、透明電極5の導電性は、主に、導電層5bによって確保される。したがって、上述のように、銀又は銀を主成分とする合金からなる導電層5bが、より薄い層厚で導電性が確保されたものとなることにより、透明電極5の導電性の向上と光透過性の向上との両立を図ることが可能になる。
Here, the transparent of the
[陰極]
陰極(対向電極7)は、発光ユニット6に電子を供給する陰極(カソード)として機能する電極膜である。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やアルミニウム等が好適である。
[cathode]
The cathode (counter electrode 7) is an electrode film that functions as a cathode (cathode) that supplies electrons to the
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, A magnesium / aluminum mixture, a magnesium / indium mixture, an aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixture, a lithium / aluminum mixture, aluminum, or the like is preferable.
陰極としてのシート抵抗は数百Ω/sq.以下が好ましく、膜厚は通常10nm〜5μmの範囲内、好ましくは50〜200nmの範囲内で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機EL素子の陽極又は陰極のいずれか一方が透明又は半透明であれば、発光輝度が向上し好都合である。
また、陰極として上記金属を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、透明又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。
なお、この有機EL素子が、陰極(対向電極7)側からも発光光hを取り出すものである場合であれば、上述した導電性材料のうち光透過性の良好な導電性材料を選択して陰極(対向電極7)を構成すればよい。
The sheet resistance as a cathode is several hundred Ω / sq. The following is preferable, and the film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 μm, preferably in the range of 50 to 200 nm. In order to transmit the emitted light, if either the anode or the cathode of the organic EL element is transparent or translucent, the light emission luminance is improved, which is convenient.
Moreover, after producing the said metal by the film thickness of 1-20 nm as a cathode, the 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.
If this organic EL element is one that takes out the emitted light h from the cathode (counter electrode 7) side, a conductive material having good light transmittance is selected from the conductive materials described above. What is necessary is just to comprise a cathode (counter electrode 7).
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。 The cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
[補助電極]
補助電極9は、透明電極5の抵抗を下げる目的で設けるものであって、透明電極5の導電層5bに接して設けられることが好ましい。
補助電極9を形成する材料としては、金、白金、銀、銅、アルミニウム等の抵抗が低い金属が好ましい。これらの金属は光透過性が低いため、光取り出し面からの発光光hの取り出しに影響のない範囲でパターン形成される。
補助電極9の線幅は、光を取り出す開口率の観点から50μm以下であることが好ましく、補助電極9の厚さは、導電性の観点から1μm以上であることが好ましい。
[Auxiliary electrode]
The
As a material for forming the
The line width of the
このような補助電極9の形成方法としては、蒸着法、スパッタリング法、印刷法、インクジェット法、エアロゾルジェット法等が挙げられる。
Examples of the method for forming the
[取り出し電極]
取り出し電極8は、透明電極5と外部電源とを電気的に接続するものであって、その材料としては特に限定されるものではなく公知の素材を好適に使用できるが、例えば、3層構造からなるMAM電極(Mo/Al・Nd合金/Mo)等の金属膜を用いることができる。
[Extraction electrode]
The
[発光ユニット]
発光ユニット6とは、少なくとも、後述する各種有機化合物を含有する、発光層、正孔輸送層、電子輸送層等の有機機能層を主体として構成される発光体(単位)をいう。当該発光体は、陽極と陰極からなる一対の電極の間に挟持されており、当該陽極から供給される正孔(ホール)と陰極から供給される電子とが当該発光体内で再結合することにより発光する。
発光ユニット6は、例えば、陽極(アノード)である透明電極5側から順に正孔注入層6a/正孔輸送層6b/発光層6c/電子輸送層6d/電子注入層6eを積層した構成が例示される。以下において、各層について、詳細に説明する。
[Light emitting unit]
The
The
[発光層]
発光層6cには、発光材料としてリン光発光化合物が含有されていることが好ましい。
[Light emitting layer]
The
この発光層6cは、電極又は電子輸送層6dから注入された電子と、正孔輸送層6bから注入された正孔とが再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層6cの層内であっても発光層6cと隣接する層との界面であってもよい。
The
このような発光層6cとしては、含まれる発光材料が発光要件を満たしていれば、その構成には特に制限はない。また、同一の発光スペクトルや発光極大波長を有する層が複数層あってもよい。この場合、各発光層6c間には、非発光性の補助層(図示略)を有していることが好ましい。
The
発光層6cの層厚の総和は、1〜100nmの範囲内にあることが好ましく、より低い駆動電圧を得ることができることから1〜30nmの範囲内であることがより好ましい。
なお、発光層6cの層厚の総和とは、発光層6c間に非発光性の中間層が存在する場合には、当該中間層も含む層厚である。
The total thickness of the
In addition, the sum total of the layer thickness of the
複数層を積層した構成の発光層6cの場合、個々の発光層の層厚としては、1〜50nmの範囲内に調整することが好ましく、1〜20nmの範囲内に調整することがより好ましい。積層された複数の発光層が、青、緑、赤のそれぞれの発光色に対応する場合、青、緑、赤の各発光層の層厚の関係については、特に制限はない。
In the case of the
また、発光層6cは、複数の発光材料を混合してもよく、また、リン光発光材料と蛍光発光材料(蛍光ドーパント、蛍光性化合物)とを同一発光層6c中に混合して用いてもよい。
The
発光層6cの構成として、ホスト化合物(発光ホスト等)、発光材料(発光ドーパント)を含有し、発光材料より発光させることが好ましい。
As a structure of the
以上のような発光層6cは、後述する発光材料やホスト化合物を、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形成方法により成膜して形成することができる。
The
(1)ホスト化合物
発光層6cに含有されるホスト化合物としては、室温(25℃)におけるリン光発光のリン光量子収率が0.1未満の化合物が好ましい。さらに好ましくはリン光量子収率が0.01未満である。また、発光層6cに含有される化合物の中で、その層中での体積比が50%以上であることが好ましい。
(1) Host compound As the host compound contained in the
ホスト化合物としては、公知のホスト化合物を単独で用いてもよく、又は複数種用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機EL素子を高効率化することができる。また、後述する発光材料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。 As a host compound, a well-known host compound may be used independently, or multiple types may be used. By using a plurality of types of host compounds, it is possible to adjust the movement of charges, and the organic EL element can be made highly efficient. In addition, by using a plurality of kinds of light emitting materials described later, it is possible to mix different light emission, thereby obtaining an arbitrary light emission color.
用いられるホスト化合物としては、従来公知の低分子化合物でも、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)でもよい。 The host compound used may be a conventionally known 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). .
公知のホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、発光の長波長化を防ぎ、かつ高Tg(ガラス転移温度)の化合物であることが好ましい。
ここでいうガラス転移点(Tg)とは、DSC(Differential Scanning Calorimetry:示差走査熱量法)を用いて、JIS K 7121に準拠した方法により求められる値である。
The known host compound is preferably a compound that has a hole transporting ability and an electron transporting ability, prevents the emission of light from becoming longer, and has a high Tg (glass transition temperature).
The glass transition point (Tg) here is a value determined by a method based on JIS K 7121 using DSC (Differential Scanning Calorimetry).
公知のホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物を用いることができる。例えば、特開2010−251675号公報、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号公報等が挙げられる。 As specific examples of known host compounds, compounds described in the following documents can be used. For example, JP2010-251675A, JP2001-257706A, 2002-308855, 2001-313179, 2002-319491, 2001-357777, 2002-334786. Gazette, 2002-8860 gazette, 2002-334787 gazette, 2002-15871 gazette, 2002-334788 gazette, 2002-43056 gazette, 2002-334789 gazette, 2002-75645 gazette. Gazette, 2002-338579, 2002-105445, 2002-343568, 2002-141173, 2002-352957, 2002-203683, 2002-363227 Gazette, 2002-231453, 2003-3165, 2002-234888, 2003-27048, 2002-255934, 2002-260861, 2002-280183 No. 2002-299060, No. 2002-302516, No. 2002-305083, No. 2002-305084, No. 2002-308837, and the like.
(2)発光材料
発光材料としては、リン光発光性化合物(リン光性化合物、リン光発光材料)と蛍光発光性化合物(蛍光性化合物、蛍光発光材料)が挙げられる。
(2) Luminescent material Examples of the luminescent material include phosphorescent compounds (phosphorescent compounds, phosphorescent luminescent materials) and fluorescent compounds (fluorescent compounds, fluorescent luminescent materials).
(リン光発光性化合物)
リン光発光性化合物とは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には室温(25℃)にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が25℃において0.01以上の化合物であると定義されるが、好ましいリン光量子収率は0.1以上である。
(Phosphorescent compound)
A phosphorescent compound is a compound in which light emission from an excited triplet is observed. Specifically, it is a compound that emits phosphorescence at room temperature (25 ° C.), and the phosphorescence quantum yield is 0 at 25 ° C. A preferred phosphorescence quantum yield is 0.1 or more, although it is defined as 0.01 or more compounds.
上記リン光量子収率は、第4版実験化学講座7の分光IIの398頁(1992年版、丸善)に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、リン光発光性化合物を用いる場合、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率(0.01以上)が達成されればよい。
The phosphorescence quantum yield can be measured by the method described in Spectroscopic II, page 398 (1992 edition, Maruzen) of
リン光発光性化合物の発光の原理としては、2種挙げられる。
一つは、キャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーをリン光発光性化合物に移動させることでリン光発光性化合物からの発光を得るというエネルギー移動型である。
もう一つは、リン光発光性化合物がキャリアトラップとなり、リン光発光性化合物上でキャリアの再結合が起こり、リン光発光性化合物からの発光が得られるというキャリアトラップ型である。
いずれの場合においても、リン光発光性化合物の励起状態のエネルギーは、ホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件となる。
There are two types of light emission principle of the phosphorescent compound.
One is that recombination of carriers occurs on the host compound to which carriers are transported to generate an excited state of the host compound, and this energy is transferred to the phosphorescent compound to emit light from the phosphorescent compound. Energy transfer type.
The other is a carrier trap type in which a phosphorescent compound serves as a carrier trap, carrier recombination occurs on the phosphorescent compound, and light emission from the phosphorescent compound is obtained.
In either case, the condition is that the excited state energy of the phosphorescent compound is lower than the excited state energy of the host compound.
リン光発光性化合物は、一般的な有機EL素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができるが、好ましくは元素の周期表で8〜10族の金属を含有する錯体系化合物であり、更に好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物若しくは白金化合物(白金錯体系化合物)又は希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。 The phosphorescent compound can be appropriately selected from known compounds used for the light emitting layer of a general organic EL device, but preferably contains a group 8-10 metal in the periodic table of elements. More preferably, it is an iridium compound, an osmium compound, a platinum compound (platinum complex compound), or a rare earth complex, and most preferably an iridium compound.
少なくとも一つの発光層6cは、2種以上のリン光発光性化合物を含有していてもよく、発光層6cにおけるリン光発光性化合物の濃度比が発光層6cの厚さ方向で変化していてもよい。
The at least one
リン光発光性化合物は、好ましくは発光層6cの総量に対し、0.1体積%以上30体積%未満である。
The phosphorescent compound is preferably 0.1% by volume or more and less than 30% by volume with respect to the total amount of the
また、リン光発光性化合物は、有機EL素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。 The phosphorescent compound can be appropriately selected from known compounds used for the light emitting layer of the organic EL device.
リン光発光性化合物の具体例としては、特開2010−251675号公報に記載の化合物を用いることができるが、これらに限定されない。 Specific examples of the phosphorescent compound include, but are not limited to, compounds described in JP2010-251675A.
(蛍光発光性化合物)
蛍光発光性化合物としては、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、又は希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
(Fluorescent compound)
Fluorescent compounds include coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, croconium dyes, squalium dyes, oxobenzanthracene dyes, fluorescein dyes, rhodamine dyes, pyrylium dyes, perylene dyes, stilbene dyes. System dyes, polythiophene dyes, rare earth complex phosphors, and the like.
[注入層:正孔注入層、電子注入層]
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために、電極と発光層6cとの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6aと電子注入層6eとがある。
[Injection layer: hole injection layer, electron injection layer]
The injection layer is a layer provided between the electrode and the
注入層は、必要に応じて設けることができる。正孔注入層6aであれば、アノード(陽極)と発光層6c又は正孔輸送層6bとの間、電子注入層6eであればカソード(陰極)と発光層6c又は電子輸送層6dとの間に存在させてもよい。
The injection layer can be provided as necessary. In the case of the hole injection layer 6a, between the anode (anode) and the
正孔注入層6a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層、酸化バナジウムに代表される酸化物層、アモルファスカーボン層、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層等が挙げられる。 The details of the hole injection layer 6a are also described in JP-A-9-45479, JP-A-9-260062, JP-A-8-288069 and the like. As a specific example, phthalocyanine represented by copper phthalocyanine Examples thereof include a layer, an oxide layer typified by vanadium oxide, an amorphous carbon layer, and a polymer layer using a conductive polymer such as polyaniline (emeraldine) or polythiophene.
電子注入層6e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層、フッ化カリウムに代表されるアルカリ金属ハライド層、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層、酸化モリブデンに代表される酸化物層等が挙げられる。電子注入層6eはごく薄い膜からなる層であることが望ましく、素材にもよるがその層厚は1nm〜10μmの範囲内であることが好ましい。
The details of the
[正孔輸送層]
正孔輸送層6b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6a、電子阻止層も正孔輸送層6bに含まれる。
正孔輸送層6bは、単層又は複数層設けることができる。
[Hole transport layer]
The hole transport layer 6b is made of a hole transport material having a function of transporting holes, and in a broad sense, the hole injection layer 6a and the electron blocking layer are also included in the hole transport layer 6b.
The hole transport layer 6b can be provided as a single layer or a plurality of layers.
正孔輸送材料としては、正孔の注入又は輸送、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、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 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, 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。 Although the above-mentioned thing can be used as a positive hole transport material, It is preferable to use a porphyrin compound, an aromatic tertiary amine compound, and a styryl amine compound, especially 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、更には、米国特許第5061569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三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, and two condensed aromatics described in US Pat. No. 5,061,569 Having a ring in the molecule, for example, 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (NPD), JP-A-4-30868 4,4 ', 4 "-tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine (MTDATA) in which three triphenylamine units described in Japanese Patent Publication are linked in a starburst type ) And the like.
さらに、これらの材料を高分子鎖に導入した、又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.
また、特開平11−251067号公報、J.Huang et.al.,Applied Physics Letters,80(2002),p.139に記載されているような、いわゆるp型正孔輸送材料を用いることもできる。より高効率の発光素子が得られることから、これらの材料を用いることが好ましい。 JP-A-11-251067, J. Org. Huang et. al. , Applied Physics Letters, 80 (2002), p. A so-called p-type hole transport material as described in 139 can also be used. These materials are preferably used because a light emitting element with higher efficiency can be obtained.
また、正孔輸送層6bの材料に不純物をドープしてp性を高くすることもできる。その例としては、特開平4−297076号公報、特開2000−196140号公報、同2001−102175号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。 In addition, the hole transport layer 6b can be doped with impurities to increase the p property. Examples thereof include JP-A-4-297076, JP-A-2000-196140, 2001-102175, J.A. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.
このように、正孔輸送層6bのp性を高くすると、より低消費電力の素子を作製することができるため好ましい Thus, it is preferable to increase the p property of the hole transport layer 6b because an element with lower power consumption can be manufactured.
この正孔輸送層6bは、上記材料の1種又は2種以上からなる一層構造であってもよい。 The hole transport layer 6b may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
正孔輸送層6bの層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の範囲内である。 Although there is no restriction | limiting in particular about the layer thickness of the positive hole transport layer 6b, Usually, 5 nm-about 5 micrometers, Preferably it exists in the range of 5-200 nm.
正孔輸送層6b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、薄膜化することで形成することができる。 The hole transport layer 6b is 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 inkjet method, or an LB method. be able to.
[電子輸送層]
電子輸送層6d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6e、正孔阻止層(図示略)も電子輸送層6dに含まれる。
電子輸送層6dは、単層構造又は複数層の積層構造として設けることができる。
[Electron transport layer]
The
The
単層構造の電子輸送層6d及び積層構造の電子輸送層6dにおいて、発光層6cに隣接する層部分を構成する電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる。)としては、カソードより注入された電子を発光層6cに伝達する機能を有していればよい。このような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る。
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、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、電子輸送層6dの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、又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。
In the
Examples thereof include nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, carbodiimides, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane, anthrone derivatives, oxadiazole derivatives, and the like. Further, 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 are also used as the material for the
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(Alq3)、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又はPbに置き替わった金属錯体も、電子輸送層6dの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 3 ), tris (5,7-dichloro-8-quinolinol) aluminum, tris (5,7-dibromo-8-quinolinol) The central metals of aluminum, tris (2-methyl-8-quinolinol) aluminum, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) zinc (Znq), etc. and these metal complexes are In, Mg, Metal complexes replaced with Cu, Ca, Sn, Ga, or Pb can also be used as the material for the
その他、メタルフリー若しくはメタルフタロシアニン又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、電子輸送層6dの材料として好ましく用いることができる。また、発光層6cの材料としても用いられるジスチリルピラジン誘導体も電子輸送層6dの材料として用いることができるし、正孔注入層6a、正孔輸送層6bと同様にn型−Si、n型−SiC等の無機半導体も電子輸送層6dの材料として用いることができる。
In addition, metal-free or metal phthalocyanine or those whose terminal is substituted with an alkyl group or a sulfonic acid group can be preferably used as the material for the
また、電子輸送層6dに不純物をドープし、n性を高くすることもできる。その例としては、特開平4−297076号公報、同10−270172号公報、特開2000−196140号公報、同2001−102175号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。さらに、電子輸送層6dには、カリウムやカリウム化合物などを含有させることが好ましい。カリウム化合物としては、例えば、フッ化カリウム等を用いることができる。このように電子輸送層6dのn性を高くすると、より低消費電力の素子を作製することができる。
In addition, the
また、電子輸送層6dの材料(電子輸送性化合物)として、上述した下地層5aを構成する材料と同様のものを用いてもよい。これは、電子注入層6eを兼ねた電子輸送層6dであっても同様であり、上述した下地層5aを構成する材料と同様のものを用いてもよい。
Further, as the material (electron transporting compound) of the
電子輸送層6dの層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の範囲内である。
電子輸送層6dは、上記材料の1種又は2種以上からなる1層構造であってもよい。
Although there is no restriction | limiting in particular about the layer thickness of 6 d of electron carrying layers, Usually, 5 nm-about 5 micrometers, Preferably it exists in the range of 5-200 nm.
The
電子輸送層6dは、上記材料を、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。
The
[阻止層:正孔阻止層、電子阻止層]
阻止層は、上記のように、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, as described in JP-A Nos. 11-204258 and 11-204359, and “Organic EL elements and the forefront of industrialization” (issued by NTT, Inc. on November 30, 1998). There is a hole blocking layer.
正孔阻止層とは、広い意味では、電子輸送層6dの機能を有する。正孔阻止層は、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、電子輸送層6dの構成を必要に応じて、正孔阻止層として用いることができる。正孔阻止層は、発光層6cに隣接して設けられていることが好ましい。
The hole blocking layer has the function of the
一方、電子阻止層とは、広い意味では、正孔輸送層6bの機能を有する。電子阻止層は、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との再結合確率を向上させることができる。また、正孔輸送層6b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。正孔阻止層の層厚としては、好ましくは3〜100nmの範囲内であり、更に好ましくは5〜30nmの範囲内である。 On the other hand, the electron blocking layer has the function of the hole transport layer 6b in a broad sense. The electron blocking layer is made of a material that has a function of transporting holes but has a very small ability to transport electrons. By blocking holes while transporting holes, the electron recombination probability is improved. Can be made. Moreover, the structure of the positive hole transport layer 6b can be used as an electron blocking layer as needed. The thickness of the hole blocking layer is preferably in the range of 3 to 100 nm, and more preferably in the range of 5 to 30 nm.
[封止部材]
封止部材10は、有機EL素子を覆うものであって、板状(フィルム状)の封止部材で接着剤11によって樹脂基材1側に固定されるものであってもよく、また、封止膜であってもよい。このような封止部材10は、有機EL素子における透明電極5及び対向電極7の端子部分を露出させ、少なくとも発光ユニット6を覆う状態で設けられている。また、封止部材10に電極を設け、有機EL素子の透明電極5及び対向電極7の端子部分と、この電極とを導通させるように構成されていてもよい。
[Sealing member]
The sealing
板状(フィルム状)の封止部材10としては、具体的には、ガラス基板、ポリマー基板、金属基板等が挙げられ、これらの基板材料をさらに薄型のフィルム状にして用いてもよい。ガラス基板としては、特に、ソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマー基板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属基板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブデン、シリコン、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる1種以上の金属又は合金からなるものが挙げられる。
Specific examples of the plate-like (film-like) sealing
中でも、素子を薄膜化できるということから、封止部材としてポリマー基板や金属基板を薄型のフィルム状にしたものを好ましく使用することができる。 Among them, since the element can be thinned, a thin film-like polymer substrate or metal substrate can be preferably used as the sealing member.
さらには、フィルム状としたポリマー基板は、JIS K 7126−1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が1×10−3ml/(m2・24h・atm)以下、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が、1×10−3g/(m2・24h)以下のものであることが好ましい。 Furthermore, the polymer substrate in the form of a film has an oxygen permeability measured by a method according to JIS K 7126-1987 of 1 × 10 −3 ml / (m 2 · 24 h · atm) or less, JIS K 7129-1992. The water vapor permeability (25 ± 0.5 ° C., relative humidity (90 ± 2)% RH) measured by a method based on the above is 1 × 10 −3 g / (m 2 · 24 h) or less. It is preferable.
また、以上のような基板材料は、凹板状に加工して封止部材10として用いてもよい。この場合、上述した基板部材に対して、サンドブラスト加工、化学エッチング加工等の加工が施され、凹状が形成される。
Further, the above substrate material may be processed into a concave plate shape and used as the sealing
また、このような板状の封止部材10を樹脂基材1側に固定するための接着剤11は、封止部材10と樹脂基材1との間に挟持された有機EL素子を封止するためのシール剤として用いられる。このような接着剤11は、具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化及び熱硬化型接着剤、2−シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。
The adhesive 11 for fixing the plate-shaped sealing
また、このような接着剤11としては、エポキシ系等の熱及び化学硬化型(二液混合)を挙げることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンを挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を挙げることができる。
Moreover, as such an
なお、有機EL素子を構成する有機材料は、熱処理により劣化する場合がある。このため、接着剤11は、室温(25℃)から80℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、接着剤11中に乾燥剤を分散させておいてもよい。 In addition, the organic material which comprises an organic EL element may deteriorate with heat processing. For this reason, the adhesive 11 is preferably one that can be adhesively cured from room temperature (25 ° C.) to 80 ° C. A desiccant may be dispersed in the adhesive 11.
封止部材10と樹脂基材1との接着部分への接着剤11の塗布は、市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。
Application | coating of the
また、板状の封止部材10と樹脂基材1と接着剤11との間に隙間が形成される場合、この間隙には、気相及び液相では、窒素、アルゴン等の不活性気体やフッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また、真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性化合物を封入することもできる。
Further, when a gap is formed between the plate-shaped sealing
吸湿性化合物としては、例えば、金属酸化物(例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等)、硫酸塩(例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト等)、金属ハロゲン化物(例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、ヨウ化バリウム、ヨウ化マグネシウム等)、過塩素酸類(例えば、過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウム等)等が挙げられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物及び過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。 Examples of the hygroscopic compound include metal oxides (for example, sodium oxide, potassium oxide, calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide) and sulfates (for example, sodium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, cobalt sulfate). Etc.), metal halides (eg calcium chloride, magnesium chloride, cesium fluoride, tantalum fluoride, cerium bromide, magnesium bromide, barium iodide, magnesium iodide etc.), perchloric acids (eg perchloric acid) Barium, magnesium perchlorate, and the like), and anhydrous salts are preferably used in sulfates, metal halides, and perchloric acids.
一方、封止部材10として封止膜を用いる場合、有機EL素子における発光ユニット6を完全に覆い、かつ有機EL素子における透明電極5及び対向電極7の端子部分を露出させる状態で、樹脂基材1上に封止膜が設けられる。
On the other hand, when a sealing film is used as the sealing
このような封止膜は、無機材料や有機材料を用いて構成される。特に、水分や酸素等、有機EL素子における発光ユニット6の劣化をもたらす物質の浸入を抑制する機能を有する材料で構成されることとする。このような材料として、例えば、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素等の無機材料が用いられる。さらに、封止膜の脆弱性を改良するために、これら無機材料からなる膜とともに、有機材料からなる膜を用いて積層構造としてもよい。
Such a sealing film is configured using an inorganic material or an organic material. In particular, it is made of a material having a function of suppressing intrusion of a substance that causes deterioration of the
これらの膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができる。 The method for forming these films is not particularly limited. For example, vacuum deposition method, sputtering method, reactive sputtering method, molecular beam epitaxy method, cluster ion beam method, ion plating method, plasma polymerization method, atmospheric pressure plasma A polymerization method, a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method, or the like can be used.
[保護膜、保護板]
なお、ここでの図示は省略したが、樹脂基材1との間に有機EL素子及び封止部材10を挟んで保護膜若しくは保護板を設けてもよい。この保護膜若しくは保護板は、有機EL素子を機械的に保護するためのものであり、特に封止部材10が封止膜である場合には、有機EL素子に対する機械的な保護が十分ではないため、このような保護膜若しくは保護板を設けることが好ましい。
[Protective film, protective plate]
In addition, although illustration is abbreviate | omitted here, you may provide a protective film or a protection board on both sides of the organic EL element and the sealing
以上のような保護膜若しくは保護板は、ガラス板、ポリマー板、これよりも薄型のポリマーフィルム、金属板、これよりも薄型の金属フィルム、又はポリマー材料膜や金属材料膜が適用される。このうち、特に、軽量かつ薄膜化ということからポリマーフィルムを用いることが好ましい。 As the above protective film or protective plate, a glass plate, a polymer plate, a polymer film thinner than this, a metal plate, a metal film thinner than this, a polymer material film or a metal material film is applied. Among these, it is particularly preferable to use a polymer film because it is lightweight and thin.
[有機EL素子の製造方法]
ここでは、一例として、図1に示す有機EL素子の製造方法を説明する。
[Method of manufacturing organic EL element]
Here, as an example, a method for manufacturing the organic EL element shown in FIG. 1 will be described.
まず、樹脂基材1上に、プラズマ化学気層成長法により、第1ガスバリア層2aを形成し、その上に、ポリシラザン含有液を塗布し、真空紫外線を照射して改質処理することにより第2ガスバリア層2bを形成する。
First, the first
次に、平均粒子径0.2μm以上の光散乱粒子が分散された樹脂材料溶液を塗布し、光散乱層3を形成する。次に、光散乱層3上に、ドライプロセス又はウェットプロセスにより、平滑化層4を形成する。
さらに、平滑化層4上に、ドライプロセスにより、ケイ素の窒化物を主成分とするキャップ層12を形成する。
Next, a resin material solution in which light scattering particles having an average particle diameter of 0.2 μm or more are dispersed is applied to form the
Further, a
次に、キャップ層12上に、例えば、窒素原子を含んだ化合物からなる下地層5aを、1μm以下、好ましくは10〜100nmの範囲内の層厚になるように蒸着法等の適宜の方法により形成する。
次に、銀(又は銀を主成分とする合金)からなる導電層5bを、12nm以下、好ましくは4〜9nmの層厚になるように、蒸着法等の適宜の方法により下地層5a上に形成し、アノードとなる透明電極5を作製する。同時に、透明電極5端部に、外部電源と接続される取り出し電極8を蒸着法等の適宜の方法に形成する。
Next, on the
Next, the
次に、この上に、正孔注入層6a、正孔輸送層6b、発光層6c、電子輸送層6d、電子注入層6eの順に成膜し、発光ユニット6を形成する。これらの各層の成膜方法としては、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、蒸着法、印刷法等があるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法又はスピンコート法が特に好ましい。さらに、層ごとに異なる成膜法を適用してもよい。これらの各層の成膜に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度50〜450℃、真空度1×10−6〜1×10−2Pa、蒸着速度0.01〜50nm/秒、基板温度−50〜300℃、層厚0.1〜5μmの範囲内で、各条件を適宜選択することが望ましい。
Next, a hole injection layer 6 a, a hole transport layer 6 b, a
以上のようにして発光ユニット6を形成した後、この上部に陰極(カソード)となる対向電極7を、蒸着法やスパッタ法などの適宜の成膜法によって形成する。この際、対向電極7は、発光ユニット6によって透明電極5に対して絶縁状態を保ちつつ、発光ユニット6の上方から樹脂基材1の周縁に端子部分を引き出した形状にパターン形成する。これにより、有機EL素子が得られる。また、その後には、有機EL素子における透明電極5(取り出し電極8)及び対向電極7の端子部分を露出させた状態で、少なくとも発光ユニット6から光散乱層3までを覆う封止部材10を設ける。
After the
以上により、樹脂基材1上に所望の有機EL素子が得られる。このような有機EL素子の作製においては、1回の真空引きで一貫して発光ユニット6から対向電極7まで作製するのが好ましいが、途中で真空雰囲気から樹脂基材1を取り出して異なる成膜法を施しても構わない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。
As described above, a desired organic EL element is obtained on the resin substrate 1. In the production of such an organic EL element, it is preferable that the
このようにして得られた有機EL素子に直流電圧を印加する場合には、アノードである透明電極5を+の極性とし、カソードである対向電極7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 organic EL element thus obtained, the voltage of about 2 to 40 V is applied with the
[有機EL素子の効果]
上述の実施形態の有機EL素子は、光取り出し層として、光散乱層と発光ユニットとの間に、ケイ素の窒化物からなるキャップ層を備える。このキャップ層によって、光散乱層や平滑化層から発光ユニットへの不純物の侵入を阻止することができる。このため、有機EL素子の信頼性、保存性を向上させることができる。
また、樹脂基材、光散乱層、平滑化層、及び、キャップ層の積層体からのアウトガス量が0.2mg/m2以下であることにより、発光ユニットに悪影響を与える不純物の発生が少なく、有機EL素子の保存性に影響が非常に小さい。
従って、キャップ層を備えることにより、光取り出し層による発光ユニットへの悪影響がないため、光散乱構造による光取り出し効率の向上と、有機EL素子の保存性の向上とを両立することができる。
また、樹脂基材上に上述の、光散乱層、平滑化層、及び、キャップ層を備える基板を用いることにより、この基板上に設けられた発光素子への影響が非常に小さいため、光取り出し効率の向上と、保存性の向上とを両立した発光装置を構成することができる。
[Effect of organic EL element]
The organic EL element of the above-described embodiment includes a cap layer made of silicon nitride as a light extraction layer between the light scattering layer and the light emitting unit. The cap layer can prevent impurities from entering the light emitting unit from the light scattering layer or the smoothing layer. For this reason, the reliability and storability of the organic EL element can be improved.
In addition, since the outgas amount from the laminate of the resin base material, the light scattering layer, the smoothing layer, and the cap layer is 0.2 mg / m 2 or less, the generation of impurities that adversely affect the light emitting unit is reduced. The influence on the storage stability of the organic EL element is very small.
Therefore, by providing the cap layer, there is no adverse effect on the light emitting unit by the light extraction layer, so that both improvement in light extraction efficiency by the light scattering structure and improvement in storage stability of the organic EL element can be achieved.
Further, by using the above-described substrate having the light scattering layer, the smoothing layer, and the cap layer on the resin base material, the light extraction effect is very small, so that the light extraction is performed. A light-emitting device that achieves both improved efficiency and improved storage stability can be configured.
[有機EL素子の用途]
上述した各構成の有機EL素子は、上述したように面発光体であるため、各種の発光光源として用いることができる。例えば、家庭用照明や車内照明などの照明装置、時計や液晶用のバックライト、看板広告用照明、信号機の光源、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、これらに限定するものではなく、特に、カラーフィルターと組み合わせた液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。
[Uses of organic EL elements]
Since the organic EL elements having the above-described configurations are surface light emitters as described above, they can be used as various light emission sources. For example, lighting devices such as home lighting and interior lighting, backlights for clocks and liquid crystals, lighting for billboard advertisements, light sources for traffic lights, light sources for optical storage media, light sources for electrophotographic copying machines, light sources for optical communication processors, Examples include, but are not limited to, a light source of an optical sensor, and can be effectively used as a backlight of a liquid crystal display device combined with a color filter and a light source for illumination.
また、有機EL素子は、照明用や露光光源のような1種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置(ディスプレイ)として使用してもよい。この場合、近年の照明装置及びディスプレイの大型化に伴い、有機EL素子を設けた発光パネル同士を平面的に接合する、いわゆるタイリングによって発光面を大面積化してもよい。 The organic EL element may be used as a kind of lamp such as an illumination or exposure light source, a projection device that projects an image, or a display device that directly recognizes a still image or a moving image. (Display) may be used. In this case, with the recent increase in the size of lighting devices and displays, the light emitting surface may be enlarged by so-called tiling, in which light emitting panels provided with organic EL elements are joined together in a plane.
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、単純マトリクス(パッシブマトリクス)方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでもよい。また、異なる発光色を有する有機EL素子を2種以上使用することにより、カラー又はフルカラー表示装置を作製することが可能である。 The driving method when used as a display device for moving image reproduction may be either a simple matrix (passive matrix) method or an active matrix method. In addition, a color or full-color display device can be manufactured by using two or more organic EL elements having different emission colors.
以下では、用途の一例として照明装置について説明し、次にタイリングによって発光面を大面積化した照明装置について説明する。 Hereinafter, a lighting device will be described as an example of the application, and then a lighting device in which the light emitting surface is enlarged by tiling will be described.
[照明装置]
有機EL素子は、照明装置に応用することができる。
[Lighting device]
The organic EL element can be applied to a lighting device.
有機EL素子を用いる照明装置は、上述した構成の各有機EL素子に共振器構造を持たせた設計としてもよい。共振器構造として構成された有機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、レーザー発振をさせることにより、上記用途に使用してもよい。 The lighting device using the organic EL element may be designed such that each organic EL element having the above-described configuration has a resonator structure. Examples of the purpose of use of the organic EL element configured as a resonator structure include, but are not limited to, a light source of an optical storage medium, a light source of an electrophotographic copying machine, a light source of an optical communication processor, a light source of an optical sensor, and the like. . Moreover, you may use for the said use by making a laser oscillation.
なお、有機EL素子に用いられる材料は、実質的に白色の発光を生じる有機EL素子(白色有機EL素子ともいう。)に適用できる。例えば、複数の発光材料により複数の発光色を同時に発光させて混色により白色発光を得ることもできる。複数の発光色の組み合わせとしては、赤色、緑色、青色の三原色の三つの発光極大波長を含有させたものでもよいし、青色と黄色、青緑と橙色等の補色の関係を利用した二つの発光極大波長を含有したものでもよい。 Note that the material used for the organic EL element can be applied to an organic EL element that emits substantially white light (also referred to as a white organic EL element). For example, a plurality of light emitting materials can simultaneously emit a plurality of light emission colors to obtain white light emission by color mixing. As a combination of a plurality of emission colors, those containing the three emission maximum wavelengths of the three primary colors of red, green and blue may be used, or two emission using the complementary colors such as blue and yellow, blue green and orange, etc. It may contain a maximum wavelength.
また、複数の発光色を得るための発光材料の組み合わせは、複数のリン光又は蛍光で発光する材料を複数組み合わせたもの、蛍光又はリン光で発光する発光材料と、発光材料からの光を励起光として発光する色素材料との組み合わせたもののいずれでもよいが、白色有機EL素子においては、発光ドーパントを複数組み合わせて混合したものでもよい。 In addition, a combination of light emitting materials for obtaining a plurality of emission colors is a combination of a plurality of phosphorescent or fluorescent materials, a light emitting material that emits fluorescence or phosphorescence, and excitation of light from the light emitting materials. Any combination with a pigment material that emits light as light may be used, but in a white organic EL element, a combination of a plurality of light-emitting dopants may be used.
このような白色有機EL素子は、各色発光の有機EL素子をアレー状に個別に並列配置して白色発光を得る構成と異なり、有機EL素子自体が白色を発光する。このため、素子を構成するほとんどの層の成膜にマスクを必要とせず、一面に蒸着法、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等で成膜することができ、生産性も向上する。 Such a white organic EL element is different from a configuration in which organic EL elements each emitting light are individually arranged in parallel in an array to obtain white light emission, and the organic EL element itself emits white light. For this reason, a mask is not required for film formation of most layers constituting the element, and deposition can be performed on one side by vapor deposition, casting, spin coating, ink jet, printing, etc., and productivity is also improved. To do.
また、このような白色有機EL素子の発光層に用いる発光材料としては、特に制限はなく、例えば、液晶表示素子におけるバックライトであれば、CF(カラーフィルター)特性に対応した波長範囲に適合するように、上記した金属錯体や公知の発光材料の中から任意のものを選択して組み合わせて白色化すればよい。 Moreover, there is no restriction | limiting in particular as a light emitting material used for the light emitting layer of such a white organic EL element, For example, if it is a backlight in a liquid crystal display element, it will fit in the wavelength range corresponding to CF (color filter) characteristic. As described above, any one of the above-described metal complexes and known light-emitting materials may be selected and combined to be whitened.
以上に説明した白色有機EL素子を用いれば、実質的に白色の発光を生じる照明装置を作製することが可能である。 If the white organic EL element demonstrated above is used, it is possible to produce the illuminating device which produces substantially white light emission.
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。なお、実施例において「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量%」を表す。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, although the display of "%" is used in an Example, unless otherwise indicated, "mass%" is represented.
[有機EL素子101の作製]
(1)基板の作製
(1−1)フィルム基材
フィルム基材として、二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム(PENフィルム、厚さ:100μm、幅:350mm、帝人デュポンフィルム(株)製、商品名「テオネックスQ65FA」)を用いた。
[Production of Organic EL Element 101]
(1) Production of Substrate (1-1) Film Base As a film base, a biaxially stretched polyethylene naphthalate film (PEN film, thickness: 100 μm, width: 350 mm, manufactured by Teijin DuPont Films Ltd., trade name “ Teonex Q65FA ") was used.
(1−2)プライマー層の作製
フィルム基材の易接着面に、JSR株式会社製 UV硬化型有機/無機ハイブリッドハードコート材 OPSTAR Z7501を、塗布、乾燥後の層厚が4μmになるようにワイヤーバーで塗布した後、乾燥条件:80℃、3分で乾燥後、空気雰囲気下、高圧水銀ランプを使用し、硬化条件:1.0J/cm2で硬化を行い、プライマー層を形成した。
(1-2) Preparation of primer layer Wire is applied so that the layer thickness after application and drying of UV curable organic / inorganic hybrid hard coat material OPSTAR Z7501 manufactured by JSR Corporation is 4 μm on the easy adhesion surface of the film substrate. After coating with a bar, drying conditions: 80 ° C., drying at 3 minutes, and then using a high-pressure mercury lamp in an air atmosphere and curing conditions: 1.0 J / cm 2 to form a primer layer.
(1−3)第1ガスバリア層の作製
フィルム基材をCVD装置に装着して、下記の製膜条件(プラズマCVD条件)にてフィルム基材上に、図6に示す各元素プロファイルとなるように第1ガスバリア層を300nmの層厚で作製した。
(1-3) Production of first gas barrier layer A film base material is attached to a CVD apparatus, and each element profile shown in FIG. 6 is formed on the film base material under the following film forming conditions (plasma CVD conditions). A first gas barrier layer was prepared with a layer thickness of 300 nm.
<製膜条件>
原料ガス(ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO、(CH3)6SiO))の供給量:50sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute)
酸素ガス(O2)の供給量:500sccm
真空チャンバー内の真空度:3Pa
プラズマ発生用電源からの印加電力:0.8kW
プラズマ発生用電源の周波数:80kHz
フィルムの搬送速度:0.5〜1.66m/min
<Film forming conditions>
Feed rate of raw material gas (hexamethyldisiloxane (HMDSO, (CH 3 ) 6 SiO)): 50 sccm (Standard Cubic Centimeter per Minute)
Supply amount of oxygen gas (O 2 ): 500 sccm
Degree of vacuum in the vacuum chamber: 3Pa
Applied power from the power source for plasma generation: 0.8 kW
Frequency of power source for plasma generation: 80 kHz
Film conveyance speed: 0.5 to 1.66 m / min
(1−4)第2ガスバリア層の作製
パーヒドロポリシラザン(PHPS)(アクアミカ NN120−10、無触媒タイプ、AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製)の10質量%ジブチルエーテル溶液を塗布液とした。
上記塗布液を、ワイヤーバーにて、乾燥後の(平均)層厚が300nmとなるように塗布し、温度85℃、湿度55%RHの雰囲気下で1分間処理して乾燥させ、更に温度25℃、湿度10%RH(露点温度−8℃)の雰囲気下に10分間保持し、除湿処理を行って、ポリシラザン層を形成した。
次いで、上記形成したポリシラザン層に対し、下記紫外線照射装置を用いて、大気圧下でシリカ転化処理を実施した。
(1-4) Production of Second Gas
The coating solution is applied with a wire bar so that the (average) layer thickness after drying is 300 nm, dried by treatment for 1 minute in an atmosphere at a temperature of 85 ° C. and a humidity of 55% RH, and further at a temperature of 25 The polysilazane layer was formed by holding for 10 minutes in an atmosphere of 10 ° C. and humidity of 10% RH (dew point temperature −8 ° C.) to perform dehumidification.
Subsequently, the polysilazane layer formed above was subjected to a silica conversion treatment under atmospheric pressure using the following ultraviolet irradiation apparatus.
<紫外線照射装置>
装置:株式会社 エム・ディ・コム製エキシマ照射装置MODEL MECL−M−1−200
照射波長:172nm
ランプ封入ガス:Xe
<Ultraviolet irradiation device>
Apparatus: Ex D irradiation apparatus MODEL MECL-M-1-200 manufactured by M.D.
Irradiation wavelength: 172 nm
Lamp filled gas: Xe
<改質処理条件>
稼動ステージ上に固定したポリシラザン層を形成した基材に対し、以下の条件で改質処理を行って、第2ガスバリア層を形成した。
<Reforming treatment conditions>
The base material on which the polysilazane layer fixed on the operation stage was formed was modified under the following conditions to form a second gas barrier layer.
エキシマランプ光強度:130mW/cm2(172nm)
試料と光源の距離:1mm
ステージ加熱温度:70℃
照射装置内の酸素濃度:1.0%
エキシマランプ照射時間:5秒
Excimer lamp light intensity: 130 mW / cm 2 (172 nm)
Distance between sample and light source: 1mm
Stage heating temperature: 70 ° C
Oxygen concentration in the irradiation device: 1.0%
Excimer lamp irradiation time: 5 seconds
以上のようにして作製した基板は、水蒸気透過度が1×10−4g/(m2・24h)未満であり、非常に良好な水蒸気バリア性能を示した。
なお、本実施例において、水蒸気透過度は、JIS K 7129−1992に準拠した方法で、温度25±0.5℃、相対湿度90±2%RHにて測定された値である。
The substrate produced as described above had a water vapor permeability of less than 1 × 10 −4 g / (m 2 · 24 h), and exhibited very good water vapor barrier performance.
In this example, the water vapor permeability is a value measured at a temperature of 25 ± 0.5 ° C. and a relative humidity of 90 ± 2% RH by a method based on JIS K 7129-1992.
(2)透明電極の作製
作製した基板を、5cm×5cmサイズにカットして市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、例示化合物(1−6)をタンタル製抵抗加熱ボートに入れた。これら基板ホルダーと抵抗加熱ボートとを真空蒸着装置の第1真空槽に取り付けた。また、タングステン製の抵抗加熱ボートに銀(Ag)を入れ、第2真空槽内に取り付けた。
(2) Production of Transparent Electrode The produced substrate was cut into a size of 5 cm × 5 cm and fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus, and the exemplified compound (1-6) was placed in a tantalum resistance heating boat. These substrate holder and resistance heating boat were attached to the first vacuum chamber of the vacuum evaporation apparatus. Moreover, silver (Ag) was put into the resistance heating boat made from tungsten, and it attached in the 2nd vacuum chamber.
次に、第1真空槽を4×10−4Paまで減圧した後、例示化合物(1−6)の入った抵抗加熱ボートを通電して加熱し、蒸着速度が0.1〜0.2nm/秒の範囲内で基板上に、例示化合物(1−6)からなる透明電極の下地層を形成した。下地層の層厚は50nmとした。 Next, after depressurizing the first vacuum tank to 4 × 10 −4 Pa, the resistance heating boat containing the exemplary compound (1-6) was energized and heated, and the deposition rate was 0.1 to 0.2 nm / A base layer of a transparent electrode made of the exemplary compound (1-6) was formed on the substrate within a range of seconds. The layer thickness of the underlayer was 50 nm.
次に、下地層まで形成された基板を、真空状態下にて第2真空槽に移した。第2真空槽を4×10−4Paまで減圧した後、銀の入った抵抗加熱ボートを通電して加熱し、蒸着速度0.1〜0.2nm/秒の範囲内で、下地層上に層厚8nmの銀からなる導電層を形成し、下地層と導電層との積層構造からなる透明電極(陽極)を形成した。 Next, the substrate formed up to the base layer was transferred to a second vacuum chamber under vacuum. After depressurizing the second vacuum tank to 4 × 10 −4 Pa, the resistance heating boat containing silver is energized and heated, and the deposition rate is 0.1 to 0.2 nm / sec. A conductive layer made of silver having a layer thickness of 8 nm was formed, and a transparent electrode (anode) having a laminated structure of a base layer and a conductive layer was formed.
(3)有機機能層の作製
真空蒸着装置内の蒸着用るつぼに、有機機能層の各層の構成材料をそれぞれ有機EL素子の作製に最適の量で充填した。蒸着用るつぼは、モリブデン、タングステン等の抵抗加熱用材料で作製されたものを用いた。
(3) Production of organic functional layer The crucible for vapor deposition in the vacuum vapor deposition apparatus was filled with the constituent material of each layer of the organic functional layer in an amount optimal for the production of the organic EL element. The evaporation crucible used was made of a resistance heating material such as molybdenum or tungsten.
有機機能層の各層の構成材料としては、下記化合物α−NPD、BD−1、GD−1、RD−1、H−1、H−2及びE−1を用いた。 As the constituent material of each layer of the organic functional layer, the following compounds α-NPD, BD-1, GD-1, RD-1, H-1, H-2, and E-1 were used.
最初に、真空度1×10−4Paまで減圧し、化合物α−NPDが充填された蒸着用るつぼを通電して加熱し、0.1nm/秒の蒸着速度で透明電極上に蒸着させて、層厚40nmの正孔注入輸送層を形成した。 First, the pressure is reduced to a vacuum degree of 1 × 10 −4 Pa, the deposition crucible filled with the compound α-NPD is energized and heated, and deposited on the transparent electrode at a deposition rate of 0.1 nm / second, A hole injection transport layer having a layer thickness of 40 nm was formed.
同様にして、化合物BD−1及びH−1を、化合物BD−1の濃度が5%になるように0.1nm/秒の蒸着速度で共蒸着させ、層厚15nmの青色を呈する蛍光発光層を形成した。
次に、化合物GD−1、RD−1及びH−2を、化合物GD−1の濃度が17%、化合物RD−1の濃度が0.8%になるように、0.1nm/秒の蒸着速度で共蒸着させ、層厚15nmの黄色を呈するリン光発光層を形成した。
Similarly, the compounds BD-1 and H-1 are co-evaporated at a deposition rate of 0.1 nm / second so that the concentration of the compound BD-1 is 5%, and a fluorescent light-emitting layer exhibiting a blue color with a layer thickness of 15 nm Formed.
Next, the compounds GD-1, RD-1, and H-2 were deposited at 0.1 nm / second so that the concentration of the compound GD-1 was 17% and the concentration of the compound RD-1 was 0.8%. Co-evaporation was carried out at a speed to form a phosphorescent light emitting layer having a layer thickness of 15 nm and exhibiting yellow.
その後、化合物E−1を0.1nm/秒の蒸着速度で蒸着させ、層厚30nmの電子輸送層を形成した。 Thereafter, Compound E-1 was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to form an electron transport layer having a layer thickness of 30 nm.
(4)対向電極の作製
さらに、フッ化リチウム(LiF)を層厚1.5nmにて形成し、アルミニウム110nmを蒸着して対向電極(陰極)を形成した。対向電極は、正孔注入層から電子注入層までの有機機能層によって絶縁された状態で、基板の周縁に端子部分が引き出された形状で形成した。
(4) Production of counter electrode Further, lithium fluoride (LiF) was formed at a layer thickness of 1.5 nm, and aluminum 110 nm was evaporated to form a counter electrode (cathode). The counter electrode was formed in a shape in which the terminal portion was drawn to the periphery of the substrate in a state where it was insulated by the organic functional layer from the hole injection layer to the electron injection layer.
なお、各層の形成には蒸着マスクを使用し、5cm×5cmの基板のうち、中央に位置する4.5cm×4.5cmの領域を発光領域とし、発光領域の全周に幅0.25cmの非発光領域を設けた。 In addition, a vapor deposition mask is used for the formation of each layer, and a 4.5 cm × 4.5 cm region located in the center of a 5 cm × 5 cm substrate is used as a light emitting region, and a width of 0.25 cm is formed on the entire circumference of the light emitting region. A non-light emitting area was provided.
(5)封止
(5−1)粘着剤組成物の調製
ポリイソブチレン系樹脂としてオパノールB50(BASF製、Mw:34万)100質量部、ポリブテン樹脂として日石ポリブテン グレードHV−1900(新日本石油社製、Mw:1900)30質量部、ヒンダードアミン系光安定剤としてTINUVIN765(チバ・ジャパン製、3級のヒンダードアミン基を有する)0.5質量部、ヒンダードフェノール系酸化防止剤としてIRGANOX1010(チバ・ジャパン製、ヒンダードフェノール基のβ位が二つともターシャリーブチル基を有する)0.5質量部、及び環状オレフィン系重合体としてEastotac H−100L Resin(イーストマンケミカル.Co.製)50質量部をトルエンに溶解し、固形分濃度約25質量%の粘着剤組成物を調製した。
(5) Sealing (5-1) Preparation of pressure-
(5−2)封止用粘着シートの作製
ガスバリア層として、アルミニウム(Al)が蒸着されたポリエチレンテレフタレートフィルム アルペット12/34(アジアアルミ(株)社製)を用い、調製した上記粘着剤組成物の溶液を乾燥後に形成される粘着剤層の層厚が20μmとなるようにアルミニウム側(ガスバリア層側)に塗工し、120℃で2分間乾燥させて粘着剤層を形成した。次に、形成した粘着剤層面に対して、剥離シートとして、厚さ38μmの剥離処理をしたポリエチレンテレフタレートフィルムの剥離処理面を貼付して、封止用粘着シートを作製した。
(5-2) Preparation of pressure-sensitive adhesive sheet for sealing The above pressure-sensitive adhesive composition prepared using polyethylene
(5−3)封止
上述の方法で作製した封止用粘着シートを、窒素雰囲気下において、剥離シートを除去し、120℃に加熱したホットプレート上で10分間乾燥した後、室温(25℃)まで低下するのを確認してから、陰極を完全に覆う形でラミネートし、90℃で10分加熱した。このようにして有機EL素子101を作製した。
(5-3) Sealing The pressure-sensitive adhesive sheet for sealing produced by the method described above was removed for 10 minutes on a hot plate heated to 120 ° C. in a nitrogen atmosphere and then dried at room temperature (25 ° C. ), And then laminated so as to completely cover the cathode, and heated at 90 ° C. for 10 minutes. Thus, the organic EL element 101 was produced.
[有機EL素子102の作製]
上述の有機EL素子101において、基板の第2ガスバリア層上に以下に示す光散乱層と平滑化層とからなる光取り出し層を形成し、有機EL素子102を作製した。
[Production of Organic EL Element 102]
In the organic EL element 101 described above, a light extraction layer composed of a light scattering layer and a smoothing layer described below was formed on the second gas barrier layer of the substrate, and an organic EL element 102 was produced.
(6)光取り出し層の作製
(6−1)光散乱層の作製
屈折率2.4、平均粒径0.25μmのTiO2粒子(テイカ(株)製 JR600A)と樹脂溶液(APM社製 ED230AL(有機無機ハイブリッド樹脂))との固形分比率を20体積%/80体積%とし、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)中での固形分濃度が15質量%となるように調製した。
上記の固形分(有効質量成分)に対し、0.4質量%の添加剤(ビックケミージャパン株式会社製 Disperbyk−2096)を加え、10ml量の比率で処方設計した。
(6) Production of Light Extraction Layer (6-1) Production of Light Scattering Layer TiO 2 particles (JR600A manufactured by Teika Co., Ltd.) having a refractive index of 2.4 and an average particle size of 0.25 μm and a resin solution (ED230AL manufactured by APM) The solid content ratio with (organic / inorganic hybrid resin) was 20 vol% / 80 vol%, and the solid content concentration in propylene glycol monomethyl ether (PGME) was 15 mass%.
To the solid content (effective mass component), 0.4% by mass of an additive (Disperbyk-2096 manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd.) was added and the formulation was designed at a ratio of 10 ml.
具体的には、上記TiO2粒子と溶媒及び添加剤を、TiO2粒子に対し10%の質量比で混合し、常温(25℃)で冷却しながら、超音波分散機(エスエムテー社製 UH−50)に、マイクロチップステップ(エスエムテー社製 MS−3 3mmφ)の標準条件で10分間分散を加え、TiO2の分散液を作製した。
次に、TiO2分散液を100rpmで撹拌しながら、樹脂溶液を少量ずつ混合添加し、添加完了後、500rpmまで撹拌速度を上げ、10分間混合した後、疎水性PVDF0.45μmフィルター(ワットマン社製)にて濾過し、目的の散乱層用塗布液を得た。
Specifically, the the TiO 2 particles and a solvent and additives were mixed with 10% by weight ratio with respect to TiO 2 particles, while cooling at room temperature (25 ° C.), an ultrasonic dispersing machine (manufactured by SMT Co. UH- 50) was added for 10 minutes under the standard conditions of the microchip step (MS-3 3 mmφ manufactured by SMT) to prepare a dispersion of TiO 2 .
Next, while stirring the TiO 2 dispersion at 100 rpm, the resin solution is mixed and added little by little. After the addition is completed, the stirring speed is increased to 500 rpm and mixing is performed for 10 minutes, and then a hydrophobic PVDF 0.45 μm filter (manufactured by Whatman) ) To obtain the desired scattering layer coating solution.
上記塗布液をインクジェット塗布法にて、基板の第2ガスバリア層上に塗布した後、簡易乾燥(80℃、2分)し、更に、後述する波長制御IRで基材温度80℃未満の出力条件で5分間乾燥処理を実行した。 After applying the coating solution on the second gas barrier layer of the substrate by the inkjet coating method, it is simply dried (80 ° C., 2 minutes), and further, the output condition is that the substrate temperature is less than 80 ° C. by the wavelength control IR described later. The drying process was performed for 5 minutes.
次に、下記改質処理条件にて硬化反応を促進し、層厚0.3μmの光散乱層を得た。このようにして、屈折率nが1.66の光散乱層を作製した。 Next, the curing reaction was accelerated under the following modification treatment conditions to obtain a light scattering layer having a layer thickness of 0.3 μm. In this way, a light scattering layer having a refractive index n of 1.66 was produced.
<改質処理装置>
装置:株式会社エム・ディ・コム製エキシマ照射装置MODEL MEIRH−M−1−200−222−H−KM−G
波長:222nm
ランプ封入ガス:KrCl
<Modification processing equipment>
Apparatus: Ex D irradiation apparatus MODEL MEIRH-M-1-200-222-H-KM-G manufactured by M.D.
Wavelength: 222nm
Lamp filled gas: KrCl
<改質処理条件>
エキシマ光強度:8J/cm2(222nm)
ステージ加熱温度:60℃
照射装置内の酸素濃度:大気
<Reforming treatment conditions>
Excimer light intensity: 8 J / cm 2 (222 nm)
Stage heating temperature: 60 ° C
Oxygen concentration in the irradiation device: Air
(6−2)平滑化層の作製
次に、平滑化層用塗布液として、高屈折率UV硬化型樹脂(東洋インキ(株)社製、リオデュラスTYT82−01、ナノゾル粒子:TiO2)を、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)と2−メチル−2,4−ペンタンジオール(PD)との溶媒比が90質量%/10質量%である有機溶媒中での固形分濃度が12質量%となるように、10ml量の比率で処方設計した。
(6-2) Production of smoothing layer Next, as a coating solution for the smoothing layer, a high refractive index UV curable resin (manufactured by Toyo Ink Co., Ltd., Rioduras TYT82-01, nanosol particles: TiO 2 ), The solid content concentration in an organic solvent in which the solvent ratio of propylene glycol monomethyl ether (PGME) and 2-methyl-2,4-pentanediol (PD) is 90% by mass / 10% by mass is 12% by mass. The formulation was designed at a ratio of 10 ml.
具体的には、上記高屈折率UV硬化型樹脂と溶媒を混合し、500rpmで1分間混合した後、疎水性PVDF 0.2μmフィルター(ワットマン社製)にて濾過し、目的の平滑化層用塗布液を得た。
上記塗布液をインクジェット塗布法にて、散乱層上に塗布した後、簡易乾燥(80℃、2分)し、更に波長制御IRで基材温度80℃未満の出力条件で5分間乾燥処理を実行した。
Specifically, the high refractive index UV curable resin and the solvent are mixed, mixed at 500 rpm for 1 minute, and then filtered through a hydrophobic PVDF 0.2 μm filter (manufactured by Whatman) for the intended smoothing layer. A coating solution was obtained.
After applying the above coating solution on the scattering layer by the inkjet coating method, simple drying (80 ° C., 2 minutes), and further performing a drying process for 5 minutes under an output condition with a substrate temperature of less than 80 ° C. by wavelength control IR. did.
乾燥処理は、波長制御赤外線ヒーターによる輻射伝熱乾燥(IR照射装置(アルティメットヒーター/カーボン、明々工業株式会社製)に、波長3.5μm以上の赤外線を吸収する石英ガラス板2枚を取り付け、ガラス板間に冷却空気を流す)により行った。
この際、冷却風は200L/minとし、管面石英ガラス温度は120℃未満に抑えた。基材温度は、K熱電対を、基材上下面及び基材上面から5mmの部分にそれぞれ配置し、NR2000(キーエンス社製)に接続して測定した。
The drying process was performed by attaching two quartz glass plates that absorb infrared rays having a wavelength of 3.5 μm or more to an IR irradiation device (ultimate heater / carbon, manufactured by Meidyo Kogyo Co., Ltd.) using a wavelength-controlled infrared heater. Flowing cooling air between the plates).
At this time, the cooling air was set at 200 L / min, and the tube surface quartz glass temperature was suppressed to less than 120 ° C. The substrate temperature was measured by placing K thermocouples on the upper and lower surfaces of the substrate and 5 mm from the upper surface of the substrate and connecting them to NR2000 (manufactured by Keyence Corporation).
次に、下記改質処理条件にて硬化反応を促進し、層厚0.5μmの平滑化層を形成し、光散乱層及び平滑化層の2層構造からなる光取り出し層を作製した。 Next, the curing reaction was promoted under the following modification treatment conditions, a smoothing layer having a layer thickness of 0.5 μm was formed, and a light extraction layer having a two-layer structure of a light scattering layer and a smoothing layer was produced.
<改質処理装置>
装置:株式会社エム・ディ・コム製エキシマ照射装置MODEL MEIRH−M−1−200−222−H−KM−G
波長:222nm
ランプ封入ガス:KrCl
<Modification processing equipment>
Apparatus: Ex D irradiation apparatus MODEL MEIRH-M-1-200-222-H-KM-G manufactured by M.D.
Wavelength: 222nm
Lamp filled gas: KrCl
<改質処理条件>
エキシマ光強度:8J/cm2(222nm)
ステージ加熱温度:60℃
照射装置内の酸素濃度:大気
<Reforming treatment conditions>
Excimer light intensity: 8 J / cm 2 (222 nm)
Stage heating temperature: 60 ° C
Oxygen concentration in the irradiation device: Air
以上のようにして有機EL素子102を作製した。 The organic EL element 102 was produced as described above.
[有機EL素子103の作製]
上述の有機EL素子102において、基板の平滑化層上に以下に示すキャップ層を設けて光取り出し層を形成し、有機EL素子103を作製した。
[Production of Organic EL Element 103]
In the above-mentioned organic EL element 102, the following cap layer was provided on the smoothing layer of the substrate to form a light extraction layer, and the organic EL element 103 was produced.
(7)キャップ層の作製
まず、マグネトロンスパッタリング装置(アネルバ製、SPF−730H)のチャンバー内に、平滑化層までを形成した基板を装着した。次に、マグネトロンスパッタリング装置のチャンバー内を油回転ポンプ及びクライオポンプにより、到達真空度3.0×10−4Paまで減圧した。ターゲットとしてSiを使用し、アルゴンガス10sccm、及び酸素ガス3sccmを導入し、周波数13.56MHzの高周波電力(投入電力1.2kW)を印加し、成膜圧力0.4Pa、膜厚80nmで平滑化層上に二酸化ケイ素膜の成膜を行った。屈折率nとして、1.47の膜を得た。このようにして有機EL素子103を作製した。
(7) Production of Cap Layer First, a substrate on which a smoothing layer was formed was mounted in the chamber of a magnetron sputtering apparatus (manufactured by Anelva, SPF-730H). Next, the inside of the chamber of the magnetron sputtering apparatus was depressurized to an ultimate vacuum of 3.0 × 10 −4 Pa with an oil rotary pump and a cryopump. Using Si as a target, introducing 10 sccm of argon gas and 3 sccm of oxygen gas, applying high-frequency power with a frequency of 13.56 MHz (input power of 1.2 kW), and smoothing at a film-forming pressure of 0.4 Pa and a film thickness of 80 nm A silicon dioxide film was formed on the layer. A film having a refractive index n of 1.47 was obtained. Thus, the organic EL element 103 was produced.
[有機EL素子104の作製]
有機EL素子103のキャップ層を下記の通り変更した以外は、有機EL素子103と同様に、有機EL素子104を作製した。
[Production of Organic EL Element 104]
An organic EL element 104 was produced in the same manner as the organic EL element 103 except that the cap layer of the organic EL element 103 was changed as follows.
マグネトロンスパッタリング装置(アネルバ製、SPF−730H)のチャンバー内に、平滑化層を形成した基板を装着した。次に、マグネトロンスパッタリング装置のチャンバー内を油回転ポンプ及びクライオポンプにより、到達真空度3.0×10−4Paまで減圧した。ターゲットとしてSiを使用し、アルゴンガス10sccm、酸素ガス1.4sccm、及び窒素ガス17.5sccmを導入し、周波数13.56MHzの高周波電力(投入電力1.2kW)を印加し、成膜圧力0.4Pa、膜厚80nmで平滑化層上に酸窒化ケイ素膜の成膜を行った。屈折率nとして、1.48の膜を得た。このようにして有機EL素子104を作製した。
A substrate on which a smoothing layer was formed was mounted in the chamber of a magnetron sputtering apparatus (manufactured by Anelva, SPF-730H). Next, the inside of the chamber of the magnetron sputtering apparatus was depressurized to an ultimate vacuum of 3.0 × 10 −4 Pa with an oil rotary pump and a cryopump. Si is used as a target,
[有機EL素子105の作製]
有機EL素子103のキャップ層を下記の通り変更した以外は、有機EL素子103と同様に、有機EL素子105を作製した。
[Production of Organic EL Element 105]
An organic EL element 105 was produced in the same manner as the organic EL element 103 except that the cap layer of the organic EL element 103 was changed as follows.
マグネトロンスパッタリング装置(アネルバ製、SPF−730H)のチャンバー内に、平滑化層を形成した基板を装着した。次に、マグネトロンスパッタリング装置のチャンバー内を油回転ポンプ及びクライオポンプにより、到達真空度3.0×10−4Paまで減圧した。ターゲットとしてニオブ酸化物(NbOx)を使用し、アルゴンガス20sccm、及び酸素ガス3.3sccm、を導入し、周波数13.56MHzの高周波電力(投入電力1.2kW)を印加し、成膜圧力0.4Pa、膜厚80nmで平滑化層上に酸化ニオブ膜の成膜を行った。屈折率nとして、2.34の膜を得た。このようにして有機EL素子105を作製した。
A substrate on which a smoothing layer was formed was mounted in the chamber of a magnetron sputtering apparatus (manufactured by Anelva, SPF-730H). Next, the inside of the chamber of the magnetron sputtering apparatus was depressurized to an ultimate vacuum of 3.0 × 10 −4 Pa with an oil rotary pump and a cryopump. Niobium oxide (NbOx) is used as a target,
[有機EL素子106の作製]
有機EL素子103のキャップ層を下記の通り変更した以外は、有機EL素子103と同様に、有機EL素子106を作製した。
[Production of Organic EL Element 106]
An organic EL element 106 was produced in the same manner as the organic EL element 103 except that the cap layer of the organic EL element 103 was changed as follows.
マグネトロンスパッタリング装置(アネルバ製、SPF−730H)のチャンバー内に、平滑化層を形成した基板を装着した。次に、マグネトロンスパッタリング装置のチャンバー内を油回転ポンプ及びクライオポンプにより、到達真空度3.0×10−4Paまで減圧した。ターゲットとしてSiを使用し、アルゴンガス7sccm、及び窒素ガス26sccm、を導入し、周波数13.56MHzの高周波電力(投入電力1.2kW)を印加し、成膜圧力0.4Pa、膜厚80nmで平滑化層上に窒化ケイ素膜の成膜を行った。屈折率nとして、1.75の膜を得た。このようにして有機EL素子106を作製した。 A substrate on which a smoothing layer was formed was mounted in the chamber of a magnetron sputtering apparatus (manufactured by Anelva, SPF-730H). Next, the inside of the chamber of the magnetron sputtering apparatus was depressurized to an ultimate vacuum of 3.0 × 10 −4 Pa with an oil rotary pump and a cryopump. Si is used as a target, argon gas 7 sccm and nitrogen gas 26 sccm are introduced, high-frequency power with a frequency of 13.56 MHz (input power 1.2 kW) is applied, and the film formation pressure is 0.4 Pa and the film thickness is 80 nm. A silicon nitride film was formed on the activated layer. A film having a refractive index n of 1.75 was obtained. Thus, the organic EL element 106 was produced.
[有機EL素子107の作製]
有機EL素子106のキャップ層を下記の通り変更した以外は、有機EL素子106と同様に、有機EL素子107を作製した。
窒化ケイ素の膜厚を80nmから300nmに変更して成膜を行った。
[Production of Organic EL Element 107]
An organic EL element 107 was produced in the same manner as the organic EL element 106 except that the cap layer of the organic EL element 106 was changed as follows.
Film formation was performed by changing the film thickness of silicon nitride from 80 nm to 300 nm.
[有機EL素子108の作製]
有機EL素子107のキャップ層を下記の通り変更した以外は、有機EL素子107と同様に、有機EL素子108を作製した。
マグネトロンスパッタリング装置でターゲットとしてSiを使用し、アルゴンガス7sccm、及び窒素ガス18sccm、を導入し、膜厚300nmで平滑化層上に窒化ケイ素膜の成膜を行った。屈折率nとして、2.53の膜を得た。このようにして有機EL素子108を作製した。
[Production of Organic EL Element 108]
An organic EL element 108 was produced in the same manner as the organic EL element 107 except that the cap layer of the organic EL element 107 was changed as follows.
Si was used as a target in a magnetron sputtering apparatus, argon gas 7 sccm and nitrogen gas 18 sccm were introduced, and a silicon nitride film was formed on the smoothing layer with a film thickness of 300 nm. A film having a refractive index n of 2.53 was obtained. Thus, the organic EL element 108 was produced.
[有機EL素子109の作製]
有機EL素子107のキャップ層を下記の通り変更した以外は、有機EL素子107と同様に、有機EL素子109を作製した。
マグネトロンスパッタリング装置でターゲットとしてSiを使用し、アルゴンガス7sccm、及び窒素ガス25sccm、を導入し、膜厚300nmで平滑化層上に窒化ケイ素の成膜を行った。屈折率nとして、1.91の膜を得た。このようにして有機EL素子109を作製した。
[Production of Organic EL Element 109]
An organic EL element 109 was produced in the same manner as the organic EL element 107 except that the cap layer of the organic EL element 107 was changed as follows.
Si was used as a target in a magnetron sputtering apparatus, argon gas 7 sccm and
[有機EL素子110の作製]
有機EL素子109のキャップ層を下記の通り変更した以外は、有機EL素子109と同様に、有機EL素子110を作製した。
スパッタ処理の成膜時間を1.5倍とした。このようにして有機EL素子109を作製した。
[Production of Organic EL Element 110]
An organic EL element 110 was produced in the same manner as the organic EL element 109 except that the cap layer of the organic EL element 109 was changed as follows.
The film formation time for the sputtering treatment was 1.5 times. Thus, the organic EL element 109 was produced.
[有機EL素子111の作製]
有機EL素子103のキャップ層を下記の通り変更した以外は、有機EL素子103と同様に、有機EL素子111を作製した。
[Production of Organic EL Element 111]
An organic EL element 111 was produced in the same manner as the organic EL element 103 except that the cap layer of the organic EL element 103 was changed as follows.
平行平板型プラズマCVD装置(アネルバ製、PED−401)を用い、平滑化層を形成した基板をプラズマCVD装置のチャンバーの下部電極側に装着した。次に、プラズマCVD装置のチャンバーを油回転ポンプ及びターボ分子ポンプにより、到達真空度1.0×10−2Paまで減圧した。その後、原料供給ノズルを経由して、チャンバー内に、SiH4ガス、NH3ガス、H2ガス、N2ガスを導入した。チャンバーと真空排気ポンプとの間にある、圧力調整用バルブを調節して、チャンバー内圧力を20Paとなるよう調整した。次に、下部電極に90kHzの周波数を有する電力(投入電力:200W)が印加され、下部電極と上部電極との間で(チャンバー内の原料供給ノズルの開口部(ガス導入口)近傍で)、グロー放電プラズマを発生させた。プラズマ処理を3分間行って、窒素比が41%の窒化ケイ素からなる層厚300nmのキャップ層を形成した。屈折率nとして、1.92の膜を得た。このようにして有機EL素子111を作製した。 Using a parallel plate type plasma CVD apparatus (manufactured by Anelva, PED-401), the substrate on which the smoothing layer was formed was mounted on the lower electrode side of the chamber of the plasma CVD apparatus. Next, the chamber of the plasma CVD apparatus was decompressed to an ultimate vacuum of 1.0 × 10 −2 Pa by an oil rotary pump and a turbo molecular pump. Thereafter, SiH 4 gas, NH 3 gas, H 2 gas, and N 2 gas were introduced into the chamber via the raw material supply nozzle. The pressure adjusting valve between the chamber and the vacuum pump was adjusted to adjust the pressure in the chamber to 20 Pa. Next, power having a frequency of 90 kHz (applied power: 200 W) is applied to the lower electrode, and between the lower electrode and the upper electrode (in the vicinity of the opening (gas inlet) of the raw material supply nozzle in the chamber), A glow discharge plasma was generated. Plasma treatment was performed for 3 minutes to form a cap layer having a layer thickness of 300 nm made of silicon nitride having a nitrogen ratio of 41%. A film having a refractive index n of 1.92 was obtained. Thus, the organic EL element 111 was produced.
[有機EL素子112の作製]
有機EL素子111の平滑化層、キャップ層を下記の通り変更した以外は、有機EL素子111と同様に、有機EL素子112を作製した。
平滑化層用塗布液として、高屈折率UV硬化型樹脂をリオデュラスTYT82−01(東洋インキ(株)社製)から、リオデュラスTYT92−01(東洋インキ(株)社製)に変更し、キャップ層を窒素比率が46%の窒化ケイ素からなる層厚300nmの膜とし、屈折率nとして、1.60を得た。このようにして有機EL素子112を作製した。
[Production of Organic EL Element 112]
An organic EL element 112 was produced in the same manner as the organic EL element 111 except that the smoothing layer and cap layer of the organic EL element 111 were changed as follows.
As a smoothing layer coating solution, the high refractive index UV curable resin is changed from Rio Duras TYT82-01 (manufactured by Toyo Ink Co., Ltd.) to Rio Duras TYT92-01 (manufactured by Toyo Ink Co., Ltd.), and the cap layer Was made of silicon nitride having a nitrogen ratio of 46% and a thickness of 300 nm, and a refractive index n of 1.60 was obtained. Thus, the organic EL element 112 was produced.
[有機EL素子113の作製]
有機EL素子111の光散乱層と平滑化層とを入れ替えて成膜した以外は、有機EL素子111と同様に、有機EL素子113を作製した。
[Production of Organic EL Element 113]
An organic EL element 113 was produced in the same manner as the organic EL element 111 except that the light scattering layer and the smoothing layer of the organic EL element 111 were replaced and formed.
[有機EL素子114の作製]
有機EL素子111の散乱層を下記の通り変更した以外は、有機EL素子111と同様に、有機EL素子114を作製した。
光散乱層の組成として、屈折率2.4、平均粒径0.25μmのTiO2粒子(テイカ(株)製 JR600A)と樹脂溶液(APM社製 ED230AL(有機無機ハイブリッド樹脂))との固形分比率を5体積%/95体積%とし、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)中での固形分濃度が15質量%となるように調製した。
上記の固形分(有効質量成分)に対し、0.4質量%の添加剤(ビックケミージャパン株式会社製 Disperbyk−2096)を加え、10ml量の比率で処方設計した。このようにして有機EL素子114を作製した。
[Production of Organic EL Element 114]
An organic EL element 114 was produced in the same manner as the organic EL element 111 except that the scattering layer of the organic EL element 111 was changed as follows.
As the composition of the light scattering layer, the solid content of TiO 2 particles (JR600A manufactured by Teica Co., Ltd.) having a refractive index of 2.4 and an average particle size of 0.25 μm and a resin solution (ED230AL (organic / inorganic hybrid resin) manufactured by APM) The ratio was 5% by volume / 95% by volume, and the solid content concentration in propylene glycol monomethyl ether (PGME) was 15% by mass.
To the solid content (effective mass component), 0.4% by mass of an additive (Disperbyk-2096 manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd.) was added and the formulation was designed at a ratio of 10 ml. Thus, the organic EL element 114 was produced.
[有機EL素子115の作製]
有機EL素子111の散乱層を下記の通り変更した以外は、有機EL素子111と同様に、有機EL素子115を作製した。
光散乱層の膜厚を400nmとした。このようにして有機EL素子115を作製した。
[Production of Organic EL Element 115]
An organic EL element 115 was produced in the same manner as the organic EL element 111 except that the scattering layer of the organic EL element 111 was changed as follows.
The film thickness of the light scattering layer was 400 nm. Thus, the organic EL element 115 was produced.
[評価方法]
(アウトガス量)
光取り出し層を含む面積が100cm2となる大きさの基材を細かく断裁し、バイアル瓶に封入する。HS−GC/MS(Headspace-Gas Chromatography/Mass Spectrometry)を用い、カラムとしてJ&W Scientific DB−624(30M×0.25mmI.D.)を使用した。バイアル瓶を190℃、30分間加熱し、発生したガスをカラムに注入した。オーブンの温度は40℃から開始し、10℃/分で加熱を行い、230℃まで昇温した。そのときに検出されたガスをアウトガスとし、事前に基準として設定したトルエンの値で換算を行い、アウトガス量とした。アウトガス量はm2あたりの量で示し、0.2mg/m2以下ものを合格とした。
[Evaluation method]
(Outgas amount)
A base material having a size of 100 cm 2 including the light extraction layer is finely cut and sealed in a vial. HS-GC / MS (Headspace-Gas Chromatography / Mass Spectrometry) was used, and J & W Scientific DB-624 (30M × 0.25 mm ID) was used as a column. The vial was heated at 190 ° C. for 30 minutes, and the generated gas was injected into the column. The oven temperature started from 40 ° C., heated at 10 ° C./min, and heated to 230 ° C. The gas detected at that time was taken as outgas, and converted to the value of toluene set in advance as a reference to obtain the outgas amount. The amount of outgas was indicated by the amount per m 2 , and 0.2 mg / m 2 or less was accepted.
(表面粗さ(Ra))
表面粗さ(算術平均粗さRa)は、原子間力顕微鏡(Digital Instruments社製)を用い、極小の先端半径の触針を持つ検出器で連続測定した凹凸の断面曲線から算出され、極小の先端半径の触針により測定方向が30μmの区間内を3回測定し、微細な凹凸の振幅に関する平均の粗さから求めた。
(Surface roughness (Ra))
The surface roughness (arithmetic average roughness Ra) is calculated from an uneven sectional curve continuously measured with a detector having a stylus having a minimum tip radius using an atomic force microscope (manufactured by Digital Instruments). Measurement was performed three times in a section having a measurement direction of 30 μm with a stylus having a tip radius, and the average roughness related to the amplitude of fine irregularities was obtained.
(屈折率(n))
平滑化層、キャップ層の屈折率は、ジェー・エー・ウーラム・ジャパン(株)社製、分光エリプソメーター(alpha−SE)を用いて測定した。膜厚を100nm程度で成膜したもので測定を行った。測定波長が633nmの値を採用した。
光散乱層においては混合系の不透明な膜であり、分光エリプソメーターでは測定できない。そのため、光散乱層の屈折率は、各々の素材固有の屈折率に混合比率を乗じた合算値により算出される計算屈折率を使用した。
(Refractive index (n))
The refractive index of the smoothing layer and the cap layer was measured using a spectroscopic ellipsometer (alpha-SE) manufactured by JA Woollam Japan. Measurements were made with a film thickness of about 100 nm. The measurement wavelength was 633 nm.
The light scattering layer is a mixed opaque film and cannot be measured with a spectroscopic ellipsometer. Therefore, as the refractive index of the light scattering layer, a calculated refractive index calculated by a total value obtained by multiplying a refractive index specific to each material by a mixing ratio is used.
(ヘイズ)
日本電色工業(株)社製、ヘイズメーター(NDH5000)を用いて測定した。ISO14782に準拠した設定とし、キャップ層まで成膜した基材の値を測定した。
(Haze)
It measured using the Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. make and a haze meter (NDH5000). The value of the base material formed up to the cap layer was measured with the setting conforming to ISO14782.
(膜厚)
BRUKER社製、触針式表面形状測定装置(Dektak XT)を用いて測定した。スタイラスタイプを12.5μm、スタイラスフォースを5mg、レゾリューションを0.666μm/ptとした。膜厚測定は、基材に光散乱層、平滑化層、キャップ層をそれぞれ単膜で成膜し、膜の一部を除去した部分を測定し、この厚みを膜厚とした。
(Film thickness)
It measured using the stylus type surface shape measuring apparatus (Dektak XT) made from BRUKER. The stylus type was 12.5 μm, the stylus force was 5 mg, and the resolution was 0.666 μm / pt. In the film thickness measurement, the light scattering layer, the smoothing layer, and the cap layer were each formed as a single film on the substrate, and a portion where a part of the film was removed was measured, and this thickness was defined as the film thickness.
(発光効率)
作製した各有機EL素子に対し、室温(25℃)で、2.5mA/cm2の定電流密度条件下による点灯を行い、分光放射輝度計CS−2000(コニカミノルタ社製)を用いて、各有機EL素子の発光輝度を測定し、当該電流値における発光効率(電力効率)を求めた。
なお、発光効率は、有機EL素子101の発光効率を100とする相対値で表した。発光効率の相対値が120以上のものを可とした。
(Luminescence efficiency)
With respect to each produced organic EL element, lighting was performed under a constant current density condition of 2.5 mA / cm 2 at room temperature (25 ° C.), and using a spectral radiance meter CS-2000 (manufactured by Konica Minolta), The light emission luminance of each organic EL element was measured, and the light emission efficiency (power efficiency) at the current value was determined.
The luminous efficiency was expressed as a relative value with the luminous efficiency of the organic EL element 101 as 100. A relative light emission efficiency of 120 or more was accepted.
(保存性)
85℃(dry)の恒温槽に各有機EL素子を投入し、24時間ごとに上記発光効率評価と同様の定電流密度における保存前と保存後との電圧上昇率を評価した。評価開始時より電圧上昇が1.0Vを超えたものを不可とし、不可とした期間までを保存性と定義した。
(Storability)
Each organic EL element was put into an 85 ° C. (dry) thermostat, and the voltage increase rate before and after storage at the same constant current density as in the above-described luminous efficiency evaluation was evaluated every 24 hours. A voltage increase exceeding 1.0 V from the beginning of the evaluation was made unacceptable, and the period up to which the voltage was made unusable was defined as storability.
表1から明らかなように、ケイ素の窒化物からなるキャップ層を有し、アウトガス量が0.2mg/m2以下の有機EL素子106〜115は、光取り出し層を有していない有機EL素子101に比べて、電力効率が向上している。また、キャップ層を有していない有機EL素子102に比べ、保存性が大きく向上している。 As is clear from Table 1, the organic EL elements 106 to 115 each having a cap layer made of silicon nitride and having an outgas amount of 0.2 mg / m 2 or less have no light extraction layer. Compared to 101, power efficiency is improved. Further, the storage stability is greatly improved as compared with the organic EL element 102 having no cap layer.
また、マグネトロンスパッタリング装置を用いてキャップ層を形成した有機EL素子106〜110に比べて、プラズマCVD装置を用いてキャップ層を形成した有機EL素子111〜115では、全体的に保存性が向上している。プラズマCVD法を用いて緻密な層を形成することにより、光取り出し層からの水分等の不純物の侵入を阻止することができ、保存性が向上したと考えられる。 In addition, as compared with the organic EL elements 106 to 110 in which the cap layer is formed using a magnetron sputtering apparatus, the organic EL elements 111 to 115 in which the cap layer is formed using a plasma CVD apparatus has improved storability as a whole. ing. By forming a dense layer using the plasma CVD method, it is considered that impurities such as moisture from the light extraction layer can be prevented from entering, and the storage stability is improved.
キャップ層がケイ素酸化物又はニオブ酸化物の有機EL素子103、有機EL素子105は、ケイ素の窒化物をキャップ層とした有機EL素子106〜115に比べて、保存性が極めて低い。この結果から、窒化物をキャップ層に用いることにより、保存性が向上することがわかる。
有機EL素子102は、光散乱層を有することにより、有機EL素子101よりも電力効率が向上している。しかし、光散乱層等からのアウトガス量が多いため、保存性が大きく低下している。
The organic EL element 103 and the organic EL element 105 whose cap layers are silicon oxide or niobium oxide have extremely low storage stability compared to the organic EL elements 106 to 115 using silicon nitride as a cap layer. From this result, it can be seen that the storage stability is improved by using nitride for the cap layer.
The organic EL element 102 has a light scattering layer, and thus has higher power efficiency than the organic EL element 101. However, since the amount of outgas from the light scattering layer or the like is large, the storage stability is greatly reduced.
キャップ層を80nmとした有機EL素子106に比べ、キャップ層を300nmとした有機EL素子107では、保存性が向上している。これは、キャップ層を厚く形成したことにより、ガスバリア性が向上したためである。また、この2つの有機EL素子では、電力効率にほとんど差がない。このため、ガスバリア性を高めるためにキャップ層を300nm程度まで厚く形成した場合にも、光学的な影響はほとんど無い。 The organic EL element 107 with a cap layer of 300 nm has improved storage stability compared to the organic EL element 106 with a cap layer of 80 nm. This is because the gas barrier property is improved by forming the cap layer thick. Further, there is almost no difference in power efficiency between the two organic EL elements. For this reason, even when the cap layer is formed to a thickness of about 300 nm in order to improve the gas barrier property, there is almost no optical influence.
有機EL素子109及び有機EL素子110は、キャップ層の屈折率が1.9程度であり、キャップ層の屈折率が1.75の有機EL素子107やキャップ層の屈折率が2.5程度の有機EL素子108に比べて、電力効率が向上している。屈折率が、樹脂基材、光散乱層、平滑化層、キャップ層の順に大きくなる順番であり、かつ、キャップ層の屈折率が1.8〜2.5であることにより、光の取り出し効率が向上するため、有機EL素子の電力効率が向上する。
同様に、有機EL素子111も、屈折率が、樹脂基材、光散乱層、平滑化層、キャップ層の順に大きくなる順番であり、かつ、キャップ層の屈折率が1.8〜2.5であるため、他の構成の有機EL素子、例えば、キャップ層の屈折率が1.60の有機EL素子112に比べて電力効率が良好である。
The organic EL element 109 and the organic EL element 110 have a refractive index of the cap layer of about 1.9, an organic EL element 107 having a refractive index of the cap layer of 1.75, and a refractive index of the cap layer of about 2.5. Compared with the organic EL element 108, the power efficiency is improved. Since the refractive index is in the order of increasing in the order of the resin base material, the light scattering layer, the smoothing layer, and the cap layer, and the refractive index of the cap layer is 1.8 to 2.5, the light extraction efficiency Therefore, the power efficiency of the organic EL element is improved.
Similarly, the organic EL element 111 has an order in which the refractive index increases in the order of the resin base material, the light scattering layer, the smoothing layer, and the cap layer, and the refractive index of the cap layer is 1.8 to 2.5. Therefore, the power efficiency is better than that of an organic EL element having another configuration, for example, an organic EL element 112 having a cap layer having a refractive index of 1.60.
有機EL素子113のように光散乱層と平滑化層とを入れ替えて作製した構成であっても、キャップ層により平坦性とガスバリア性が確保されているため、電力効率、保存性ともに良好な結果が得られた。 Even when the light scattering layer and the smoothing layer are interchanged as in the organic EL element 113, the cap layer ensures flatness and gas barrier properties, so that both power efficiency and storage stability are good. was gotten.
ヘイズ値が47%の有機EL素子114や、ヘイズ値が78%の有機EL素子115では、ヘイズ値が63%の有機EL素子111に比べて電力効率が低下している。これは、ヘイズ値が高すぎる又は低すぎることにより、有機EL素子の光の取り出し効率が低下したためである。この結果から、ヘイズ値が50〜75%とすることにより、有機EL素子の光取り出し効率が向上し、有機EL素子の電力効率が向上する。 In the organic EL element 114 having a haze value of 47% and the organic EL element 115 having a haze value of 78%, the power efficiency is lower than that of the organic EL element 111 having a haze value of 63%. This is because the light extraction efficiency of the organic EL element is lowered due to the haze value being too high or too low. From this result, by setting the haze value to 50 to 75%, the light extraction efficiency of the organic EL element is improved, and the power efficiency of the organic EL element is improved.
なお、本発明は上述の実施形態例において説明した構成に限定されるものではなく、その他本発明構成を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。 The present invention is not limited to the configuration described in the above-described embodiment, and various modifications and changes can be made without departing from the configuration of the present invention.
1 樹脂基材、2 ガスバリア層、2a 第1ガスバリア層、2b 第2ガスバリア層、3 光散乱層、4 平滑化層、12 キャップ層、5 透明電極、5a 下地層、5b 導電層、6 発光ユニット、6a 正孔注入層、6b 正孔輸送層、6c 発光層、6d 電子輸送層、6e 電子注入層、7 対向電極、8 取り出し電極、9 補助電極、10 封止部材、11 接着剤、20 送り出しローラー、21,22,23,24 搬送ローラー、25 巻取りローラー、31,32 成膜ローラー、41 ガス供給口、51 プラズマ発生用電源、61,62 磁場発生装置、A 酸素分布曲線、B ケイ素分布曲線、C 炭素分布曲線、X,Y 酸素原子比率の極大値 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Resin base material, 2 Gas barrier layer, 2a 1st gas barrier layer, 2b 2nd gas barrier layer, 3 Light scattering layer, 4 Smoothing layer, 12 Cap layer, 5 Transparent electrode, 5a Underlayer, 5b Conductive layer, 6 Light emitting unit , 6a hole injection layer, 6b hole transport layer, 6c light emitting layer, 6d electron transport layer, 6e electron injection layer, 7 counter electrode, 8 take-out electrode, 9 auxiliary electrode, 10 sealing member, 11 adhesive, 20 delivery Roller, 21, 22, 23, 24 Transport roller, 25 Winding roller, 31, 32 Film forming roller, 41 Gas supply port, 51 Power source for plasma generation, 61, 62 Magnetic field generator, A oxygen distribution curve, B silicon distribution Curve, C carbon distribution curve, local maximum of X, Y oxygen atomic ratio
Claims (8)
前記樹脂基材上に設けられたガスバリア層と、
前記ガスバリア層上に設けられた光散乱層と、
前記光散乱層上に設けられた平滑化層と、
前記平滑化層上に設けられたケイ素窒化物を主成分とするキャップ層と、
一対の電極に挟持された有機機能層からなる発光ユニットと、を備え、
前記樹脂基材、前記光散乱層、前記平滑化層、及び、前記キャップ層の積層体から出るアウトガス量が、0.2mg/m2以下である
有機エレクトロルミネッセンス素子。 A resin substrate;
A gas barrier layer provided on the resin substrate;
A light scattering layer provided on the gas barrier layer;
A smoothing layer provided on the light scattering layer;
A cap layer mainly composed of silicon nitride provided on the smoothing layer;
A light emitting unit composed of an organic functional layer sandwiched between a pair of electrodes,
The organic electroluminescent element whose outgas amount emitted from the laminated body of the said resin base material, the said light-scattering layer, the said smoothing layer, and the said cap layer is 0.2 mg / m < 2 > or less.
前記樹脂基材上に設けられた光散乱層と、
前記光散乱層上に設けられた平滑化層と、
前記平滑化層上に設けられたケイ素窒化物を主成分とするキャップ層と、を備え、
前記樹脂基材、前記光散乱層、前記平滑化層、及び、前記キャップ層の積層体から出るアウトガス量が、0.2mg/m2以下である
基板。 A resin substrate;
A light scattering layer provided on the resin substrate;
A smoothing layer provided on the light scattering layer;
A cap layer mainly composed of silicon nitride provided on the smoothing layer,
The amount of outgas emitted from the laminate of the resin base material, the light scattering layer, the smoothing layer, and the cap layer is 0.2 mg / m 2 or less.
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