JP3197306B2 - 電界発光素子の保護 - Google Patents
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Description
に関し、より詳しくは酸素及び水分透過性の低い保護膜
を具備した有機電界発光素子及び保護方法に関する。
光層を正負電極で挟んだ形を有する。正負電極からキャ
リアーとして注入された電子と正孔が再結合する際に形
成される励起子(エキシトン)が励起状態から基底状態
に戻る時に発光を生じさせる。また、輝度を向上させる
ために更に正電極と有機発光層の間に正孔輸送層を介在
させ、あるいは負電極と有機発光層の間に電子輸送層を
介在さることも知られている(特開昭63−26469
2号、特開昭63−295695号、特開平2−250
292号、J.J.Appl.Phys.,27,L2
69(1988)等)。すなわち、図1に示した様にガ
ラス基板1、透明正電極2、正孔輸送層3、有機発光層
4、電子輸送層5及び負電極6をこの順に積層する。そ
して直流電源7から電圧を加えて発光させる。もちろ
ん、電子輸送層及び正孔輸送層の一方又は両方が省略さ
れることもある。また、電子輸送層や正孔輸送層には有
機化合物だけでなく無機化合物を用いてもよい。
子輸送層、又は電極は水分、酸素、その他の使用環境中
のある種の分子の影響を受けて劣化し易いので、完全に
外気から遮断する必要がある。図1に示した様に、有機
発光層、電子輸送層、又は正孔輸送層には電極が積層さ
れるが、電極も含めてこれらの層が直接露出する部分が
あるので、そこから酸素や水分が侵入して、有機発光
層、正孔輸送層、電子輸送層、又は電極の劣化が生じて
輝度、色彩等の発光特性が低下する。これを防止する保
護膜としては、酸化物、炭化物、窒化物等の無機被覆、
エポキシ樹脂等の樹脂被覆が考えられるが、ピンホール
等の存在により充分な遮蔽効果は期待できないし、又発
光時の発熱により畜熱が起こり、素子自体を劣化させ
る。従って本発明の目的は、有機発光層、正孔輸送層、
電子輸送層又は電極に対する酸素及び水分に対する遮蔽
性の大きい、放熱性の良い、寿命の長い保護膜を備えた
電界発光素子を提供することにある。
正孔輸送層、電子輸送層又は電極の表面をプラズマ処理
又は逆スパッタ処理した後、空気に露呈することなく引
き続いて炭素を主成分とする気相重合膜を保護層として
形成したことを特徴とする有機電界発光素子を提供す
る。特に、気相重合膜はプラズマ重合膜、ポリパラキシ
リレンである。ここに有機発光層、正孔輸送層、または
電子輸送層が露出部分を有するかぎり有機電界発光素子
の全体を保護層で被覆することも本発明の範囲に入る。
より具体的には、本発明は少なくとも一方が透明である
一対の電極の間に有機発光層、正孔輸送層、及び随意に
さらに電子輸送層を設けた有機電界発光素子において、
前記有機発光層、正孔輸送層、随意に電子輸送層、及び
電極の露出する部分の全体をプラズマ処理又は逆スパッ
タ処理した後、空気に露呈することなく引き続いて、前
記部分の全体に炭素を主成分とする気相重合膜を形成し
たことを特徴とする有機電界発光素子とその保護方法を
提供する。気相重合膜は0.5μm以下と非常に薄い膜
厚であるため、発光時に発生する熱が放出され易い。好
ましくは、プラズマ処理または逆スパッタ処理の際にグ
リッドと基体に−150〜−10kVの負電位を印加す
る。
用してもよい。例えば、プラズマ重合膜を形成し、その
上にポリパラキシリレンを形成してもよいし、逆の順序
で形成してもよい。また、有機発光層、正孔輸送層、ま
たは電子輸送層または有機電界発光素子全体に保護膜を
形成するに先立って、これらの表面をプラズマ処理する
と接着性を向上できる。またポリパラキシリレンの上に
更にプラズマ重合膜を形成する場合にポリパラキシリレ
ンの表面にプラズマ処理を行うと接着性を向上できる。
図2は本発明の適用例を示す図であり、ガラス基板1の
表面に透明正電極(例えばITO)2、正孔輸送層(例
えばトリフェニルジアミン誘導体)3、有機発光層(例
えばペリレン誘導体或いはキノリンオキサイドとAlの
錯体)4よりなり、場合により更に電子輸送層(例えば
オキサジアゾール誘導体)5(図1参照)を順に従来の
方法により形成した後、負電極(例えばMg−Ag合
金)6を形成する。更に、全面に気相重合膜8を保護膜
として形成する。あるいは単に層3、4または5の露出
部分に気相重合膜を形成してもよい。必須ではないが、
場合により前記基体層の表面をプラズマ処理又は逆スパ
ッタした後、空気に露呈することなく引き続いて前記基
体層の表面に気相重合膜を成膜しても良い。
する金属又は少なくとも1種が4eV以下の仕事関数を
有する金属を含有する合金より選択される。例えば、M
g、Al、及びMg−Ag合金等が使用出来る。透明正
電極としてはIn−Sn酸化物、正孔輸送層としてトリ
フェニルジアミン誘導体、スチルベン誘導体、ピラゾリ
ン誘導体等があり、電子輸送層としてはオキサジアゾー
ル誘導体等があり、有機発光層としては縮合多環型芳香
族炭化水素色素、O、N、S等のヘテロ原子を含む縮合
多環型色素、金属錯体色素等がある。その例としては、
ペリノン誘導体、キノリン錯体誘導体、チアジアゾロピ
リジン誘導体、テトラフェニルブタジエン類、ビススチ
リルベンゼン誘導体等が挙げられる(特開平1−245
087号、同2−88689号、同2−250292
号、同2−261889号参照)。
膜は、次の方法により成膜される。 (1)プラズマ重合膜 プラズマ重合膜は、従来知られている任意のモノマーガ
スを使用し得る。例えばメタン、エタン、プロパン、ブ
タン、ペンタン、エチレン、プロピレン、ブテン、ブタ
ジエン、アセチレン、メチルアセチレン等の炭化水素モ
ノマーの他、テトラメトキシシラン等のケイ素系モノマ
ー、テトラフルオロエチレン等のフッ化水素系モノマ
ー、メチルメタアクリレート等を挙げることができる。
特に実質的に炭素と水素のみからなるプラズマ重合膜は
表面にち密でピンホールの無い硬質の膜を形成できると
いう利点を有するので好ましく、中でも原子数の比(原
子組成比)で表わして好ましくはH/C=1.5以下で
あると三次元的に充分架橋した特性の良いプラズマ重合
膜が形成できる。この場合、膜厚が0.5μm以下で充
分な保護膜が得られる。このようなプラズマ重合保護膜
は炭化水素モノマーガスの量を少なくし、反応圧力を低
くし、且つ印加電力を大きくすることにより生成し得
る。すなわち、反応圧力を低く印加電力を大きくするこ
とにより、モノマー単位量あたりの分解エネルギーが大
きくなって分解が進み、架橋したプラズマ重合保護膜が
形成できる。本発明の実施に適当なエネルギー密度W/
(FM)は108 J/kg以上である(Wはプラズマ投
入電力J/秒、Fは原料ガス流量kg/秒、Mは原料ガ
ス分子量)。その他キャリアガスとして水素、不活性ガ
ス等のガスが使用できる。ただし不可避不純物として入
ってくる微量以上の酸素は用いてはならない。
素化p−キシリレン重合膜はガス及び水蒸気透過性が極
めて低く、不純物の混入が抑制でき、ピンホールの少な
い、均一な膜を成膜できるので好ましい。しかしこのも
のはそのままでは接着性が極めて低いのでプラズマ処
理、及び(又は)プラズマ重合膜と併用するとよい。こ
のようなキシレン樹脂は米国ユニオン・カーバイド社よ
りパリレンN(ポリp−キシリレン)、パリレンC(ポ
リモノクロクロロp−キシリレン)、パリレンD(ポリ
ジクロロp−キシリレン)等があるがガス透過性が低い
ので特にパリレンCが好ましい。ポリp−キシリレン等
の膜は2量体のガスを減圧下に熱分解することにより得
られる。膜厚としては0.5μm以下が好ましい。
理を行なう。この場合には、減圧したプラズマ重合成膜
装置またはポリパラキシリレン重合公知の成膜装置の内
部に前記積層体を収容し、負電極6、あるいは電子輸送
層5、又は電子輸送層がない場合には有機発光層4を所
定の負電源8に接続する。しかしこの積層体の或る層の
導電性は充分でないから更にメッシュ状グリッド(図示
せず)を負電極6あるいは層5(又は層5がない場合に
は層4)に近接させて配置し、同じ負電位にする。グリ
ッドと基体層との距離は数mmが好ましく、又電位は例
えば約−150ボルト以下〜−10kV程度の負電位を
加える。使用するプラズマガスとしてはHe、Ar、N
e、Xe等の不活性ガスや、水素、窒素等のガスをプラ
ズマ化する。プラズマガス中の正イオンはグリッドに印
加された負電位により加速されて負電極、有機発光層、
あるいは電子輸送層の表面を活性化することにより、次
に形成される保護膜との結合力を向上させる。プラズマ
処理の代わりに同じ配置で周知の逆スパッタ法により基
体の表面を活性化しても良い。同様の処理を金属などの
負電極形成時、あるいは有機膜形成時に行なっても良
い。
が使用できる。ガス圧力0.01〜10Torrにて電源は
直流、交流が使用でき、交流の周波数は50Hzから5
GHzまで使用できる。使用電力10W〜10KW処理
時間0.5秒〜10分に設定することができる。プラズ
マ処理は有機発光層、負電極等の基体層の表面を活性化
してその後に形成される膜に対する接着性を向上させ
る。
は図2の構成に従いガラス基板の面にITO層(インジ
ウム−錫合金層)、トリフェニルジアミン誘導体よりな
る正孔輸送層、トリキノリンオキサイド−アルミニウム
錯体よりなる有機発光層を形成し、更に負電極としてM
g−Ag合金を形成して電界発光素子とし、次いで保護
膜として炭素を主体とする気相重合膜を全面に成膜し
た。なお、前処理としてArガスで0.1Torrの圧
力において13.56MHzの電源を用いて−500V
の電圧にて25分間プラズマ処理した。また、プラズマ
重合膜の成膜条件は圧力0.02 Torr 、RF電力80
0Wであった。比較のため、従来の熱硬化性エポキシ樹
脂被覆の場合を併記する。耐久性を大気中にて25℃、
50%RHの条件で輝度が100cd/m2 以上が得ら
れる時間長を測定した。また水分透過性をJIS規格Z
0208の条件で試験した。比較例を100とした場合
の相対評価を表1に示す。
護され、耐久性の向上及び水分透過性の低下が達成でき
た。耐久性の向上は有機電界発光素子が水分や酸素等の
影響を受けないほか、保護膜が熱伝導性が良いことや電
極の剥離を押え込でいることによる。
ある。
Claims (6)
- 【請求項1】 有機発光層、正孔輸送層、電子輸送層又
は電極である基体層の表面をプラズマ処理又は逆スパッ
タ処理した後、空気に露呈することなく引き続いて前記
基体層の表面に炭素を主成分とする気相重合膜を形成し
たことを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。 - 【請求項2】 少なくとも一方が透明である一対の電極
の間に有機発光層、及び正孔輸送層を設けた有機電界発
光素子において、前記有機発光層、正孔輸送層、及び電
極の露出する部分の全てをプラズマ処理又は逆スパッタ
処理した後、空気に露呈することなく引き続いて前記基
体層の表面に炭素を主成分とする気相重合膜を形成する
ことを特徴とする有機電界発光素子の保護方法。 - 【請求項3】 前記電極の間にさらに電子輸送層を有す
る請求項2に記載の有機電界発光素子の保護方法。 - 【請求項4】 気相重合膜がプラズマ重合膜である請求
項1、2または3に記載の有機電界発光素子の保護方
法。 - 【請求項5】 気相重合膜がポリパラキシリレンである
請求項1、2または3に記載の有機電界発光素子の保護
方法。 - 【請求項6】 プラズマ処理または逆スパッタ処理の際
にグリッドと基体に−150〜−10kVの負電位を印
加することを特徴とする請求項1、2または3に記載の
有機電界発光素子の保護方法。
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