JPWO2014208449A1 - Organic electroluminescence device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
本発明の課題は、可撓性及び優れたコントラスト比を有し、耐熱保存性に優れる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することである。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、樹脂基材上に、少なくとも第一電極、有機発光層、及び第二電極をこの順に具備した有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記第一電極と第二電極がいずれも透明電極であり、当該第一電極と前記樹脂基材の間にポリシラザン改質層を有し、かつ当該第二電極の有機発光層とは反対側に黒色材料を含有する光吸収層を具備していることを特徴とする。The subject of this invention is providing the organic electroluminescent element which has flexibility and the outstanding contrast ratio, and is excellent in heat-resistant storage stability. The organic electroluminescence device of the present invention is an organic electroluminescence device comprising at least a first electrode, an organic light emitting layer, and a second electrode in this order on a resin substrate, wherein the first electrode and the second electrode are Each is a transparent electrode, and has a polysilazane modified layer between the first electrode and the resin substrate, and a light absorbing layer containing a black material on the opposite side of the organic light emitting layer of the second electrode. It is characterized by having.
Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法に関する。より詳しくは、可撓性及び優れたコントラスト比を有し、耐熱保存性に優れる有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an organic electroluminescence element and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to an organic electroluminescence element having flexibility and an excellent contrast ratio and excellent in heat-resistant storage stability and a method for producing the same.
現在、薄型の発光材料として有機材料のエレクトロルミネッセンス(Electro Luminescence:EL)を利用した発光素子が注目されている。 At present, a light-emitting element using electroluminescence (EL) of an organic material is attracting attention as a thin light-emitting material.
いわゆる有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子ともいう。)は、数V〜数十V程度の低電圧で発光が可能な薄膜型の完全固体素子であり、高輝度、高発光効率、薄型、軽量といった多くの優れた特徴を有している。このため、各種ディスプレイのバックライト、看板や非常灯等の表示板、照明光源等の面発光体として注目されている。特に近年では、薄型・軽量なガスバリアー膜を有する樹脂基材を用いる可撓性を有する有機エレクトロルミネッセンス素子が注目されている。 A so-called organic electroluminescence element (hereinafter also referred to as an organic EL element) is a thin-film type complete solid-state element that can emit light at a low voltage of about several V to several tens V, and has high luminance, high luminous efficiency, thin thickness, It has many excellent features such as light weight. For this reason, it attracts attention as a surface light emitter such as backlights of various displays, display boards such as signboards and emergency lights, and illumination light sources. In particular, in recent years, flexible organic electroluminescence elements using a resin base material having a thin and lightweight gas barrier film have attracted attention.
一方で、優れたコントラスト比による見栄えのよさが求められており、例えば、非発光時の金属電極層による不自然な金属光沢をなくすために、特許文献1では、黒色のアルミニウム−タングステン、又はアルミニウム−モリブデン合金を有機発光層と金属電極層の間に挿入することで、高いコントラスト比を得る技術が開示されている。しかしながら、金属電極層による反射の影響を完全になくすことはできず、優れたコントラスト比を得るには改良の余地があることがわかった。
On the other hand, there is a demand for good appearance with an excellent contrast ratio. For example, in
特許文献2には、両面発光する有機エレクトロルミネッセンス素子の片側の電極に接するように黒色材料を配置することで、優れたコントラスト比を達成する技術が開示されている。しかしながら、本発明者が確認したところ、室外での使用では黒色材料が蓄熱する影響により、部材の熱劣化が問題になることがわかった。特に樹脂基材を使う場合には、樹脂基材と電極の間の熱伝導率の差が大きいことにより、当該樹脂基材と電極の間で蓄熱し、電極の劣化が問題になることが判明した。 Patent Document 2 discloses a technique for achieving an excellent contrast ratio by disposing a black material so as to be in contact with an electrode on one side of an organic electroluminescence element that emits light on both sides. However, as a result of confirmation by the present inventor, it has been found that thermal degradation of the member becomes a problem due to the effect of the black material storing heat when used outdoors. Especially when using a resin base material, it is found that the thermal conductivity difference between the resin base material and the electrode is large, so that heat is stored between the resin base material and the electrode, and deterioration of the electrode becomes a problem. did.
本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、可撓性及び優れたコントラスト比を有し、耐熱保存性に優れる有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems and circumstances, and a solution to the problem is to provide an organic electroluminescence element having flexibility and an excellent contrast ratio and excellent in heat-resistant storage stability and a method for producing the same. That is.
本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、樹脂基材上に、少なくとも第一電極、有機発光層、及び第二電極をこの順に具備した有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記第一電極と第二電極がいずれも透明電極であり、当該第一電極と前記樹脂基材の間にポリシラザン改質層を有し、かつ当該第二電極の有機発光層とは反対側に光吸収層を具備している有機エレクトロルミネッセンス素子によって、可撓性及び優れたコントラスト比を有し、耐熱保存性に優れる有機エレクトロルミネッセンス素子が得られることを見出し本発明に至った。 In order to solve the above problems, the present inventor, in the process of examining the cause of the above problems, etc., an organic electroluminescence comprising at least a first electrode, an organic light emitting layer, and a second electrode in this order on a resin substrate. An element, wherein the first electrode and the second electrode are both transparent electrodes, have a polysilazane modified layer between the first electrode and the resin substrate, and the organic light emitting layer of the second electrode It was found that an organic electroluminescence device having a light absorption layer on the opposite side of the surface can provide an organic electroluminescence device having flexibility and excellent contrast ratio and excellent heat-resistant storage stability. It was.
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。 That is, the said subject which concerns on this invention is solved by the following means.
1.樹脂基材上に、少なくとも第一電極、有機発光層、及び第二電極をこの順に具備した有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記第一電極と第二電極がいずれも透明電極であり、当該第一電極と前記樹脂基材の間にポリシラザン改質層を有し、かつ当該第二電極の有機発光層とは反対側に黒色材料を含有する光吸収層を具備していることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 1. An organic electroluminescence device comprising at least a first electrode, an organic light emitting layer, and a second electrode in this order on a resin base material, both of the first electrode and the second electrode being transparent electrodes, A polysilazane modified layer is provided between one electrode and the resin base material, and a light absorption layer containing a black material is provided on the opposite side of the organic light emitting layer of the second electrode. Organic electroluminescence device.
2.前記ポリシラザン改質層が、ポリシラザン及びポリシラザン改質体から選ばれる少なくとも1種の化合物を含有していることを特徴とする第1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
2. 2. The organic electroluminescence device according to
3.前記第一電極及び前記第二電極の少なくとも一方が、銀又は銀を主成分とした合金を用いて形成された、厚さ30nm以下の電極層であることを特徴とする第1項又は第2項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 3. At least one of the first electrode and the second electrode is an electrode layer having a thickness of 30 nm or less formed using silver or an alloy containing silver as a main component. The organic electroluminescent element of the item.
4.第1項から第3項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、前記ポリシラザン改質層を、ポリシラザン含有層に真空紫外光を照射して改質し、形成することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
4). The method for producing an organic electroluminescence device according to any one of
本発明の上記手段により、可撓性及び優れたコントラスト比を有し、耐熱保存性に優れる有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法を提供することができる。 By the above means of the present invention, it is possible to provide an organic electroluminescence device having flexibility and excellent contrast ratio and excellent in heat resistant storage stability and a method for producing the same.
本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。 The expression mechanism or action mechanism of the effect of the present invention is not clear, but is presumed as follows.
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、本発明に係る樹脂基材と第一電極の間に、ポリシラザン改質層を形成されており、第二電極の有機発光層とは反対側に黒色材料を含有する光吸収層を具備していることが特徴である。 The organic electroluminescence device of the present invention has a polysilazane modified layer formed between the resin substrate according to the present invention and the first electrode, and contains a black material on the opposite side of the organic light emitting layer of the second electrode. It is characterized by having a light absorbing layer.
黒色材料を含有する光吸収層は金属電極及び素子内部の光反射を低減し、コントラスト比を高めるために用いる。特に第一電極及び第二電極が透明電極である場合は、電極を通過する素子内部の反射光を、光吸収層の黒色材料で光吸収することができるため、コントラスト比が大幅に向上できる。 The light absorption layer containing a black material is used to reduce light reflection inside the metal electrode and the element and increase the contrast ratio. In particular, when the first electrode and the second electrode are transparent electrodes, the contrast ratio can be greatly improved because the reflected light inside the element that passes through the electrodes can be absorbed by the black material of the light absorption layer.
しかしながら、有機エレクトロルミネッセンス素子の室外での使用では、外部の熱が当該黒色材料によって素子内部に蓄熱する影響により、部材の熱劣化が問題になる。特に樹脂基材を使う場合には、樹脂基材と電極の間の熱伝導率の差が大きいことにより、当該部位で蓄熱し、電極の熱劣化が問題になる。 However, when the organic electroluminescence element is used outdoors, the thermal deterioration of the member becomes a problem due to the influence of external heat stored inside the element by the black material. In particular, when a resin base material is used, since the difference in thermal conductivity between the resin base material and the electrode is large, heat is stored in the part, and thermal deterioration of the electrode becomes a problem.
これは、樹脂基材と電極に用いる材料の熱伝導係数の差が大きすぎることによって、当該材料界面に蓄熱することによるものが原因と推察される。したがって、樹脂基材と電極の間に熱伝導係数のギャップを埋める熱伝導緩和層を設けることによって、熱伝導しやすくし、当該蓄熱による影響を低減できるものと考えられる。 This is presumed to be caused by the fact that the difference in the thermal conductivity coefficient between the resin base material and the electrode material is too large, resulting in heat storage at the material interface. Therefore, by providing a heat conduction relaxation layer that fills the gap of the heat conduction coefficient between the resin base material and the electrode, it is considered that heat conduction is facilitated and the influence of the heat storage can be reduced.
このような材料としてSiO2膜が考えられる(例えば、熱伝導係数は、フラッシュ法の測定では、樹脂:0.1〜0.2W/mK、SiO2:0.75W/mK、ITO:3.05W/mK、及びAg:420W/mKである。)。An SiO 2 film can be considered as such a material (for example, the thermal conductivity coefficient is measured by a flash method in terms of resin: 0.1 to 0.2 W / mK, SiO 2 : 0.75 W / mK, ITO: 3. 05 W / mK, and Ag: 420 W / mK.)
しかしながら、例えばスパッタ法で形成したSiO2膜は表面が平滑でないため、放熱分布ができ不均一な放熱となって熱伝導効果が期待されるほど高くない。またゾルゲル法によるSiO2膜の形成では、表面は平滑であるが、形成時に高い熱処理が必要なため、樹脂基材上に形成することは難しく、これらの方法の適用は困難であった。However, for example, the SiO 2 film formed by the sputtering method has a non-smooth surface, so that the heat radiation distribution is uneven and the heat conduction effect is not so high as expected. Further, in the formation of the SiO 2 film by the sol-gel method, the surface is smooth, but since a high heat treatment is required at the time of formation, it is difficult to form on the resin base material, and application of these methods is difficult.
本発明者は、表面の平滑性が高く均一な放熱適性を有し、樹脂基材への形成にも適用できる熱伝導材料としてポリシラザン改質層を用いることを見出した。ポリシラザン改質層は、表面の平滑性が高く、したがって均一な放熱適性を有し、同時に形成するのに高い熱処理が必要でないことから、樹脂基材上に形成することも可能であり、従来のSiO2膜形成の前記欠点を克服する材料として採用できるものと推察される。The present inventor has found that the polysilazane modified layer is used as a heat conductive material having a high surface smoothness and uniform heat dissipation and can be applied to formation on a resin substrate. The polysilazane modified layer has a high surface smoothness, and therefore has a uniform heat dissipation property, and does not require a high heat treatment to be formed at the same time. Therefore, it can be formed on a resin base material. It is presumed that the material can be used as a material to overcome the above-mentioned drawbacks of SiO 2 film formation.
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、樹脂基材上に、少なくとも第一電極、有機発光層、及び第二電極をこの順に具備した有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記第一電極と第二電極がいずれも透明電極であり、当該第一電極と前記樹脂基材の間にポリシラザン改質層を有し、かつ当該第二電極の有機発光層とは反対側に黒色材料を含有する光吸収層を具備していることを特徴とする。この特徴は、請求項1から請求項4までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。
The organic electroluminescence device of the present invention is an organic electroluminescence device comprising at least a first electrode, an organic light emitting layer, and a second electrode in this order on a resin substrate, wherein the first electrode and the second electrode are Both are transparent electrodes, have a polysilazane modified layer between the first electrode and the resin base material, and a light absorbing layer containing a black material on the opposite side of the organic light emitting layer of the second electrode. It is characterized by having. This feature is a technical feature common to the inventions according to
本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記ポリシラザン改質層が、ポリシラザン及びポリシラザン改質体から選ばれる少なくとも1種の化合物を含有していることが、表面の平滑性がより高められ、熱伝導性を向上でき、好ましい。 As an embodiment of the present invention, from the viewpoint of manifestation of the effect of the present invention, the polysilazane modified layer contains at least one compound selected from polysilazane and a polysilazane modified product. Is more preferable, and heat conductivity can be improved.
さらに、第一電極及び前記第二電極の少なくとも一方が、銀又は銀を主成分とした合金を用いて形成された、厚さ30nm以下の電極層であることが、熱伝導性、透明性及び可撓性を満たすことができ、好ましい。 Furthermore, at least one of the first electrode and the second electrode is an electrode layer having a thickness of 30 nm or less formed using silver or an alloy containing silver as a main component. Flexibility can be satisfied, which is preferable.
また、前記ポリシラザン改質層を、ポリシラザン含有層に真空紫外光を照射して改質し、形成する製造方法で採用することが、前記ポリシラザン改質層表面の平滑性がより高められ、熱伝導性をより向上できることから、好ましい製造方法である。 In addition, adopting the polysilazane-modified layer in a manufacturing method in which the polysilazane-containing layer is modified by irradiating with vacuum ultraviolet light improves the smoothness of the surface of the polysilazane-modified layer and improves heat conduction. This is a preferred production method because the properties can be further improved.
以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。 Hereinafter, the present invention, its components, and modes and modes for carrying out the present invention will be described in detail. In addition, in this application, "-" is used in the meaning which includes the numerical value described before and behind that as a lower limit and an upper limit.
<本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の概要>
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、樹脂基材上に、少なくとも第一電極、有機発光層、及び第二電極をこの順に具備した有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記第一電極と第二電極がいずれも透明電極であり、当該第一電極と前記樹脂基材の間にポリシラザン改質層を有し、かつ当該第二電極の有機発光層とは反対側に黒色材料を含有する光吸収層を具備していることを特徴とする。<Outline of the organic electroluminescence device of the present invention>
The organic electroluminescence device of the present invention is an organic electroluminescence device comprising at least a first electrode, an organic light emitting layer, and a second electrode in this order on a resin substrate, wherein the first electrode and the second electrode are Both are transparent electrodes, have a polysilazane modified layer between the first electrode and the resin base material, and a light absorbing layer containing a black material on the opposite side of the organic light emitting layer of the second electrode. It is characterized by having.
<本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の詳細>
〔有機EL素子の構成〕
本発明の有機EL素子の構成の一例を図1に示す。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。<Details of the organic electroluminescence device of the present invention>
[Configuration of organic EL element]
An example of the configuration of the organic EL device of the present invention is shown in FIG. However, the present invention is not limited to this.
図1に示す有機EL素子50は、樹脂基材26、ガスバリアー層27、ポリシラザン改質層11、アノードとなる第一電極25上に、有機発光層45、及びカソードとなる第二電極46が積層され、さらに、接着剤を含有する樹脂層47及び封止部材48により固体封止された構成である。本発明に係る黒色材料を含有する光吸収層は、当該第二電極46の有機発光層とは反対側に具備されるものであり、光吸収層として黒色材料を含有する層を形成してもよいし、前記樹脂層47に黒色材料を含有させてもよいし、前記封止部材48の表面に黒色材料を含有する光吸収層を形成又は貼合してもよいし、さらには、前記封止部材48そのものが黒色材料を含有してもよい。
The
前記アノードとして用いられている第一電極25は、透明電極であることから、このため有機EL素子50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26側(26a)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。
Since the
また、有機EL素子50の全体的な層構造は、上記に限定されることはなく、一般的な層構造であってもよい。ここでは、第一電極25がアノード(すなわち陽極)側に配置され、主に導電層12がアノードとして機能する一方、第二電極46がカソード(すなわち陰極)として機能する。
Further, the overall layer structure of the
この場合、例えば有機発光層45は、アノードである第一電極25の上部に[正孔注入層45a/正孔輸送層45b/発光層45c/電子輸送層45d/電子注入層45e]をこの順に積層した構成を例示できるが、このうち少なくとも有基材料を用いて構成された発光層45cを有することが必要である。正孔注入層45a及び正孔輸送層45bは、正孔輸送性と正孔注入性とを有する正孔輸送/注入層として設けられてもよい。電子輸送層45d及び電子注入層45eは、電子輸送性と電子注入性とを有する単一層として設けられてもよい。また、これらの有機発光層45のうち、例えば電子注入層45eは無基材料で構成されている場合もある。
In this case, for example, the organic
本発明の有機EL素子の他の構成としては、第一電極がカソードであり、第二電極がアノードとして機能する例である。この場合は、第二電極側から[正孔注入層45a/正孔輸送層45b/発光層45c/電子輸送層45d/電子注入層45e]の構成を例示することができる。
Another configuration of the organic EL element of the present invention is an example in which the first electrode functions as a cathode and the second electrode functions as an anode. In this case, the configuration of [
また、有機発光層45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よい。さらに、発光層45c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、非発光性の中間層を介して積層させて発光層ユニットとして形成されていてもよい。中間層は、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第二電極46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、第一電極25と第二電極46とで有機発光層45が挟持されている部分のみが、有機EL素子50における発光領域となる。
In addition to these layers, the organic light-emitting
また、有機EL素子50は、第一電極25の一方面上に、有機発光層45、及び、第二電極46を覆う樹脂層47を介して、封止部材48が貼り合わされることにより、固体封止されている。有機EL素子50の固体封止は、封止部材48の貼合面、又は、第一電極25の樹脂基材26及び第二電極46上のいずれか一方に、未硬化の樹脂材料を複数箇所に塗布し、この樹脂材料を挟んで樹脂基材26と封止部材48とを、加熱した状態で互いに押圧して一体化する。
In addition, the
第一電極25の端部は、取り出し電極の形状を有し、第一電極25と外部電源(図示略)とは、取り出し電極を介して、電気的に接続される。
The end portion of the
本発明の有機EL素子50は、前記樹脂基材、ガスバリアー層、ポリシラザン改質層、アノードとなる第一電極、有機発光層、カソードとなる第二電極、及び封止部材がいずれも可撓性を有することが好ましい。
In the
ここでいう「可撓性」とは、有機EL素子を構成する材料、及び有機EL素子自体を、φ(直径)50mmロールに巻き付け、一定の張力で巻取る前後で割れ等が生じることのないことをいう。 The term “flexibility” as used herein means that the material constituting the organic EL element and the organic EL element itself are wound around a φ (diameter) 50 mm roll and are not cracked before and after winding with a constant tension. That means.
以下、本発明の有機EL素子の各構成要素について順次説明する。 Hereinafter, each component of the organic EL element of this invention is demonstrated sequentially.
(1)光吸収層
本発明の有機EL素子は、本発明に係る黒色材料を含有する光吸収層を具備することにより、当該光吸収層によって素子内部の散乱光や反射光の光吸収を行い、コントラスト比を高める機能を有する。光吸収層の光吸収率は、光波長380〜700nmの範囲で入射する光の95%以上を吸収することが好ましく、より好ましく99%以上であり、さらに好ましくは99.9%以上である。光吸収率は、市販の分光光度計で測定でき、例えば日立製日立分光光度計U−4100や島津製作所製UV−3101分光光度計に積分球を装着して測定することができる。(1) Light Absorbing Layer The organic EL device of the present invention includes a light absorbing layer containing the black material according to the present invention, so that the light absorbing layer absorbs scattered light and reflected light inside the device. , Has a function of increasing the contrast ratio. The light absorption rate of the light absorption layer preferably absorbs 95% or more of incident light in the light wavelength range of 380 to 700 nm, more preferably 99% or more, and further preferably 99.9% or more. The light absorptance can be measured with a commercially available spectrophotometer. For example, it can be measured by mounting an integrating sphere on a Hitachi spectrophotometer U-4100 manufactured by Hitachi or a UV-3101 spectrophotometer manufactured by Shimadzu Corporation.
本発明に係る黒色材料は、特に限定されるものではなく、カーボンブラック、カーボン粒子入り銀ペースト材料、アルミニウム−タングステン、及びアルミニウム−モリブデン等の黒色の材料、又は市販のNDフィルター等を用いることができる。 The black material according to the present invention is not particularly limited, and a black material such as carbon black, a silver paste material containing carbon particles, aluminum-tungsten, and aluminum-molybdenum, or a commercially available ND filter may be used. it can.
前述のとおり、本発明に係る黒色材料を含有する光吸収層は、当該第二電極の有機発光層とは反対側に具備されるものであり、第二電極が透明電極であることから、電極を透過してくる散乱光や反射光を光吸収する機能を有する。 As described above, the light absorption layer containing the black material according to the present invention is provided on the side opposite to the organic light emitting layer of the second electrode, and the second electrode is a transparent electrode. It has a function of absorbing the scattered light and reflected light transmitted through the light.
黒色材料を含有する光吸収層を具備させるには、第二電極46の有機発光層45とは反対側の面に黒色材料を含有する層を形成してもよいし、第二電極46と封止部材48の間に黒色材料を含有する層を形成してもよいし、前記樹脂層47に黒色材料を含有させてもよいし、前記封止部材48の表面にフィルム状に形成又は貼合してもよいし、さらには、前記封止部材48そのものが黒色材料を含有してもよい。
In order to provide the light absorbing layer containing the black material, a layer containing the black material may be formed on the surface of the
例えば、第二電極46の有機発光層とは反対側の面上に、カーボンブラックを含有するフォトレジスト材料をスピンコート法により塗布し、ベーク処理することにより、カーボンブラックを含有する薄膜の光吸収層を形成してもよい。
For example, by applying a photoresist material containing carbon black on the surface of the
また、市販品である富士フイルム(株)製のNDフィルター(例えば、ND=4.0)を、当該第二電極と封止部材の間に挿入してもよいし、封止部材そのものとして当該NDフィルターを用いてもよい。 Further, a commercially available ND filter (for example, ND = 4.0) manufactured by Fuji Film Co., Ltd. may be inserted between the second electrode and the sealing member, or the sealing member itself An ND filter may be used.
(2)ポリシラザン改質層 本発明に係るポリシラザン改質層は、熱伝導緩和層として機能し、ポリシラザン及びポリシラザン改質体のうち少なくともいずれか1種の化合物を含有している。 (2) Polysilazane modified layer The polysilazane modified layer according to the present invention functions as a heat conduction relaxation layer, and contains at least one compound of polysilazane and a polysilazane modified product.
ポリシラザン改質層は、ポリシラザン含有液の塗布膜に改質手段によって、改質処理を施して形成された層であることが好ましい。この改質層は、主にケイ素酸化物又は酸化窒化ケイ素化合物から形成されている。 The polysilazane modified layer is preferably a layer formed by subjecting a coating film of a polysilazane-containing liquid to a modification treatment by a modification means. This modified layer is mainly formed from a silicon oxide or a silicon oxynitride compound.
ポリシラザン改質層の形成方法としては、基材上に少なくとも1層のポリシラザン化合物を含有する塗布液を塗布後、改質処理を行うことにより、ケイ素酸化物又は酸化窒化ケイ素化合物を含有する層を形成する方法が挙げられる。 As a method for forming a polysilazane modified layer, a layer containing a silicon oxide or a silicon oxynitride compound is formed by applying a coating solution containing at least one polysilazane compound on a substrate and then performing a modification treatment. The method of forming is mentioned.
ケイ素酸化物又は酸化窒化ケイ素化合物のポリシラザン改質層を形成するためのケイ素酸化物、又は、酸化窒化ケイ素化合物の供給は、CVD法(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長法)のようにガスとして供給されるよりも、基材表面に塗布したほうがより均一で、平滑な層を形成することができる。CVD法などの場合は気相で反応性が増した原料物質が基材表面に堆積する工程と同時に、気相中で不必要なパーティクルよばれる異物が生成することが知られている。これらの発生したパーティクルが堆積することで、表面の平滑性が低下する。塗布法では、原料を気相反応空間に存在させないことにより、これらパーティクルの発生を抑制することが可能になる。このため、塗布法を用いることにより平滑な面を形成することができる。 Silicon oxide or silicon oxynitride compound for forming a polysilazane modified layer of silicon oxide or silicon oxynitride compound is supplied as a gas as in CVD (Chemical Vapor Deposition). Rather than being supplied, a more uniform and smooth layer can be formed by applying to the substrate surface. In the case of the CVD method or the like, it is known that foreign substances called unnecessary particles are generated in the gas phase simultaneously with the step of depositing the source material having increased reactivity in the gas phase on the surface of the substrate. As these generated particles accumulate, the smoothness of the surface decreases. In the coating method, it is possible to suppress the generation of these particles by preventing the raw material from being present in the gas phase reaction space. For this reason, a smooth surface can be formed by using a coating method.
(ポリシラザン含有液の塗布膜)
ポリシラザン含有液の塗布膜は、基材上に少なくとも1層にポリシラザン化合物を含有する塗布液を塗布することにより形成される。(Coating film of polysilazane-containing liquid)
The coating film of the polysilazane-containing liquid is formed by applying a coating liquid containing a polysilazane compound in at least one layer on the substrate.
塗布方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。具体例としては、スピンコート法、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。塗布厚さは、目的に応じて適切に設定され得る。例えば、塗布厚さは、乾燥後の厚さが好ましくは1nm〜100μm程度、さらに好ましくは10nm〜10μm程度、最も好ましくは10nm〜1μm程度となるように設定され得る。 Any appropriate method can be adopted as a coating method. Specific examples include a spin coating method, a roll coating method, a flow coating method, an ink jet method, a spray coating method, a printing method, a dip coating method, a casting film forming method, a bar coating method, and a gravure printing method. The coating thickness can be appropriately set according to the purpose. For example, the coating thickness can be set so that the thickness after drying is preferably about 1 nm to 100 μm, more preferably about 10 nm to 10 μm, and most preferably about 10 nm to 1 μm.
「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等のセラミック前駆体無機ポリマーである。ポリシラザンは下記一般式(A)で表される。“Polysilazane” is a polymer having a silicon-nitrogen bond, and is a ceramic precursor inorganic polymer such as SiO 2 , Si 3 N 4 composed of Si—N, Si—H, N—H, etc., and both intermediate solid solutions SiOxNy. is there. Polysilazane is represented by the following general formula (A).
一般式(A)
−[Si(R1)(R2)−N(R3)]−
フィルム基材を損なわないように塗布するためには、特開平8−112879号公報に記載されているように比較的低温でセラミック化してシリカに変性するものがよい。Formula (A)
-[Si (R 1 ) (R 2 ) -N (R 3 )]-
In order to apply the film base material without damaging the film base material, it is preferable that the film base material is converted to silica at a relatively low temperature as described in JP-A-8-112879.
式中、R1、R2、及びR3のそれぞれは、独立に、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、アルコキシ基などを表す。In the formula, each of R 1 , R 2 , and R 3 independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkylsilyl group, an alkylamino group, an alkoxy group, or the like.
得られるガスバリアー膜としての緻密性の観点からは、R1、R2、及びR3のすべ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。Perhydropolysilazane, in which all of R 1 , R 2 , and R 3 are hydrogen atoms, is particularly preferred from the viewpoint of the denseness as the obtained gas barrier film.
一方、そのSiと結合する水素部分が一部アルキル基等で置換されたオルガノポリシラザンは、メチル基等のアルキル基を有することにより下地基材との接着性が改善され、かつ硬くてもろいポリシラザンによるセラミック膜に靭性を持たせることができ、より(平均)膜厚を厚くした場合でもクラックの発生が抑えられる利点がある。用途に応じて適宜、これらパーヒドロポリシラザンとオルガノポリシラザンを選択してよく、混合して使用することもできる。 On the other hand, the organopolysilazane in which the hydrogen part bonded to Si is partially substituted with an alkyl group or the like has an alkyl group such as a methyl group, so that the adhesion to the base substrate is improved and the polysilazane is hard and brittle. The ceramic film can be provided with toughness, and there is an advantage that generation of cracks can be suppressed even when the (average) film thickness is increased. These perhydropolysilazane and organopolysilazane may be appropriately selected according to the application, and may be used in combination.
パーヒドロポリシラザンは直鎖構造と6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いる。その分子量は数平均分子量(Mn)で約600〜2000程度(ポリスチレン換算)であり、液体又は固体の物質であり、分子量により異なる。これらは有機溶媒に溶解した溶液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。 Perhydropolysilazane is presumed to have a linear structure and a ring structure centered on 6- and 8-membered rings. The molecular weight is about 600 to 2000 (polystyrene conversion) in terms of number average molecular weight (Mn), is a liquid or solid substance, and varies depending on the molecular weight. These are marketed in a solution state dissolved in an organic solvent, and the commercially available product can be used as it is as a polysilazane-containing coating solution.
低温でセラミック化するポリシラザンの別の例としては、上記一般式(I)で示されるポリシラザンにケイ素アルコキシドを反応させて得られるケイ素アルコキシド付加ポリシラザン(特開平5−238827号公報)、グリシドールを反応させて得られるグリシドール付加ポリシラザン(特開平6−122852号公報)、アルコールを反応させて得られるアルコール付加ポリシラザン(特開平6−240208号公報)、金属カルボン酸塩を反応させて得られる金属カルボン酸塩付加ポリシラザン(特開平6−299118号公報)、金属を含むアセチルアセトナート錯体を反応させて得られるアセチルアセトナート錯体付加ポリシラザン(特開平6−306329号公報)、金属微粒子を添加して得られる金属微粒子添加ポリシラザン(特開平7−196986号公報)等が挙げられる。 As another example of polysilazane which is ceramicized at a low temperature, a silicon alkoxide-added polysilazane obtained by reacting a silicon alkoxide with the polysilazane represented by the above general formula (I) (Japanese Patent Laid-Open No. 5-238827), glycidol is reacted. Glycidol-added polysilazane (Japanese Patent Laid-Open No. 6-122852) obtained by reaction, alcohol-added polysilazane obtained by reacting alcohol (Japanese Patent Laid-Open No. 6-240208), metal carboxylate obtained by reacting metal carboxylate Addition polysilazane (JP-A-6-299118), acetylacetonate complex-added polysilazane (JP-A-6-306329) obtained by reacting a metal-containing acetylacetonate complex, metal obtained by adding metal fine particles Polysilazane containing fine particles JP-A-7-196986 publication), and the like.
ポリシラザンを含有する液体を調製する有機溶媒としては、具体的には、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る。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。これらの溶剤は、ポリシラザンの溶解度や溶剤の蒸発速度、等目的にあわせて選択し、複数の溶剤を混合してもよい。なお、アルコール系や水分を含有する溶剤は、ポリシラザンと容易に反応してしまうため好ましくない。 Specific examples of the organic solvent for preparing a liquid containing polysilazane include hydrocarbon solvents such as aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, and aromatic hydrocarbons, halogenated hydrocarbon solvents, aliphatic ethers, and fats. Ethers such as cyclic ethers can be used. Specific examples include hydrocarbons such as pentane, hexane, cyclohexane, toluene, xylene, solvesso and turben, halogen hydrocarbons such as methylene chloride and trichloroethane, and ethers such as dibutyl ether, dioxane and tetrahydrofuran. These solvents may be selected according to purposes such as the solubility of polysilazane and the evaporation rate of the solvent, and a plurality of solvents may be mixed. Note that alcohol-based or water-containing solvents are not preferable because they easily react with polysilazane.
ポリシラザン含有塗布液中のポリシラザン濃度は目的とするシリカ膜厚や塗布液のポットライフによっても異なるが、0.2〜35質量%程度である。 The polysilazane concentration in the polysilazane-containing coating solution is about 0.2 to 35% by mass, although it varies depending on the target silica film thickness and the pot life of the coating solution.
有機ポリシラザンは、そのSiと結合する水素部分が一部アルキル基等で置換された誘導体であってもよい。アルキル基、特に最も分子量の少ないメチル基を有することにより下地基材との接着性が改善され、かつ硬くてもろいシリカ膜に靭性を持たせることができ、より膜厚を厚くした場合でもクラックの発生が抑えられる。 The organic polysilazane may be a derivative in which the hydrogen part bonded to Si is partially substituted with an alkyl group or the like. By having an alkyl group, particularly a methyl group having the smallest molecular weight, the adhesion to the base substrate can be improved, and a hard and brittle silica film can be toughened, and even if the film thickness is increased, cracks are not generated. Occurrence is suppressed.
酸化ケイ素化合物への転化を促進するために、アミンや金属の触媒を添加することもできる。具体的には、AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製 アクアミカ NAX120−20、NN110、NN310、NN320、NL110A、NL120A、NL150A、NP110、NP140、SP140などが挙げられる。 In order to promote the conversion to a silicon oxide compound, an amine or metal catalyst may be added. Specific examples include Aquamica NAX120-20, NN110, NN310, NN320, NL110A, NL120A, NL150A, NP110, NP140, and SP140 manufactured by AZ Electronic Materials.
(ポリシラザン含有層形成工程)
ポリシラザン含有液の塗布膜は、改質処理前又は処理中に水分が除去されていることが好ましい。そのために、ポリシラザン含有層中の溶媒を取り除く目的の第一工程と、それに続くポリシラザン含有層中の水分を取り除く目的の第二工程に分かれていることが好ましい。(Polysilazane-containing layer forming step)
The coating film of the polysilazane-containing liquid preferably has moisture removed before or during the modification treatment. Therefore, it is preferable to divide into the 1st process for the purpose of removing the solvent in a polysilazane content layer, and the 2nd process for the purpose of removing the water | moisture content in a polysilazane content layer after that.
第一工程においては、主に溶媒を取り除くための乾燥条件を、熱処理などの方法で適宜決めることができるが、このときに水分が除去される条件にあってもよい。熱処理温度は迅速処理の観点から高い温度が好ましいが、樹脂基材への熱ダメージを考慮し温度と処理時間を決める。例えば、樹脂基材にガラス転位温度(Tg)が70℃のPET基材を用いる場合には熱処理温度は200℃以下を設定することができる。処理時間は溶媒が除去され、かつ基材への熱ダメージが少なくなるように短時間に設定することが好ましく、熱処理温度が200℃以下であれば30分以内に設定することができる。 In the first step, drying conditions for mainly removing the solvent can be appropriately determined by a method such as heat treatment, but the conditions may be such that moisture is removed at this time. The heat treatment temperature is preferably high from the viewpoint of rapid treatment, but the temperature and treatment time are determined in consideration of thermal damage to the resin substrate. For example, when a PET substrate having a glass transition temperature (Tg) of 70 ° C. is used as the resin substrate, the heat treatment temperature can be set to 200 ° C. or less. The treatment time is preferably set to a short time so that the solvent is removed and thermal damage to the substrate is reduced. If the heat treatment temperature is 200 ° C. or less, the treatment time can be set within 30 minutes.
第二工程は、ポリシラザン含有層中の水分を取り除くための工程で、水分を除去する方法としては低湿度環境に維持される形態が好ましい。低湿度環境における湿度は、温度により変化するので温度と湿度の関係は露点温度の規定により好ましい形態が示される。好ましい露点温度は4度以下(温度25℃/湿度25%)で、より好ましい露点温度は−8度(温度25℃/湿度10%)以下、さらに好ましい露点温度は(温度25℃/湿度1%)−31℃以下であり、維持される時間はポリシラザン含有層の膜厚によって適宜変わる。ポリシラザン含有層の厚さが1μm以下の条件においては、好ましい露点温度は−8℃以下で、維持される時間は5分以上である。また、水分を取り除きやすくするために減圧乾燥してもよい。減圧乾燥における圧力は常圧〜0.1MPaを選ぶことができる。
The second step is a step for removing moisture in the polysilazane-containing layer, and the method for removing moisture is preferably in a form maintained in a low humidity environment. Since the humidity in the low humidity environment varies depending on the temperature, a preferable form of the relationship between temperature and humidity is shown by the dew point temperature. A preferable dew point temperature is 4 degrees or less (
第一工程の条件に対する第二工程の好ましい条件としては、例えば第一工程で温度60〜150℃、処理時間1分〜30分間で溶媒を除去したときには、第二工程の露点は4度以下で処理時間は5分〜120分により水分を除去する条件を選ぶことができる。第一工程と第二工程の区分は露点の変化で区別することができ、工程環境の露点の差が10度以上変わることで区分ができる。 As a preferable condition of the second step with respect to the condition of the first step, for example, when the solvent is removed at a temperature of 60 to 150 ° C. and a processing time of 1 to 30 minutes in the first step, the dew point of the second step is 4 degrees or less. The treatment time can be selected from 5 minutes to 120 minutes under conditions for removing moisture. The first process and the second process can be distinguished by changing the dew point, and can be classified by changing the dew point of the process environment by 10 degrees or more.
ポリシラザン含有層は第二工程により水分が取り除かれた後も、その状態を維持されて改質処理されることが好ましい。 The polysilazane-containing layer is preferably subjected to a modification treatment while maintaining its state even after moisture is removed in the second step.
(ポリシラザン含有層の含水率)
ポリシラザン含有層の含水量は以下の分析方法で検出できる。(Water content of polysilazane-containing layer)
The water content of the polysilazane-containing layer can be detected by the following analysis method.
ヘッドスペース−ガスクロマトグラフ/質量分析法
装置:HP6890GC/HP5973MSD
オーブン:40℃(2min)、その後、10℃/minの速度で150℃まで昇温
カラム:DB−624(0.25mmid×30m)
注入口:230℃
検出器:SIM m/z=18
HS条件:190℃・30min
ポリシラザン含有層中の含水率は、上記の分析方法により得られる含水量からポリシラザン含有層の体積で除した値と定義され、第二工程により水分が取り除かれた状態において、好ましくは0.1%以下である。さらに好ましい含水率は0.01%以下(検出限界以下)である。Headspace-gas chromatograph / mass spectrometry apparatus: HP6890GC / HP5973MSD
Oven: 40 ° C. (2 min), then heated to 150 ° C. at a rate of 10 ° C./min Column: DB-624 (0.25 mm × 30 m)
Inlet: 230 ° C
Detector: SIM m / z = 18
HS condition: 190 ° C, 30min
The water content in the polysilazane-containing layer is defined as a value obtained by dividing the water content obtained by the above analysis method by the volume of the polysilazane-containing layer, and preferably 0.1% in a state where moisture is removed by the second step. It is as follows. A more preferable moisture content is 0.01% or less (below the detection limit).
改質処理前、又は改質中に水分が除去されることでシラノールに転化したポリシラザンの脱水反応を促進するために好ましい形態である。 This is a preferred mode for promoting the dehydration reaction of polysilazane converted to silanol by removing water before or during the modification treatment.
〈改質処理〉
改質処理は、ポリシラザンの転化反応に基づく公知の方法を選ぶことができる。シラザン化合物の置換反応による酸化ケイ素膜又は酸化窒化ケイ素膜の作製には450℃以上の高温が必要であり、プラスチック等の可撓性を有する基板においては適応が難しい。プラスチック基板への適応のためには、より低温で転化反応が可能なプラズマやオゾンや紫外線を使う転化反応が好ましい。
(プラズマ処理)
改質処理としてのプラズマ処理は、公知の方法を用いることができるが、大気圧プラズマ処理が好ましい。大気圧プラズマ処理の場合は、放電ガスとしては窒素ガス及び/又は周期表の第18属原子、具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン等が用いられる。これらの中でも窒素、ヘリウム、アルゴンが好ましく用いられ、特に窒素がコストも安く好ましい。<Reforming treatment>
For the modification treatment, a known method based on the conversion reaction of polysilazane can be selected. Production of a silicon oxide film or silicon oxynitride film by a substitution reaction of a silazane compound requires a high temperature of 450 ° C. or higher, and is difficult to adapt to a flexible substrate such as plastic. For adaptation to plastic substrates, a conversion reaction using plasma, ozone, or ultraviolet light that can be converted at a lower temperature is preferable.
(Plasma treatment)
A known method can be used for the plasma treatment as the modification treatment, but atmospheric pressure plasma treatment is preferable. In the case of atmospheric pressure plasma treatment, nitrogen gas and / or Group 18 atom of the periodic table, specifically helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, etc. are used as the discharge gas. Among these, nitrogen, helium, and argon are preferably used, and nitrogen is particularly preferable because of low cost.
プラズマ処理の一例として、大気圧プラズマ処理について説明する。大気圧プラズマは、具体的には、国際公開第2007−026545号に記載される様に、放電空間に異なる周波数の電界を二つ以上形成したもので、第1の高周波電界と第2の高周波電界とを重畳した電界を形成することが好ましい。 As an example of plasma processing, atmospheric pressure plasma processing will be described. Specifically, as described in International Publication No. 2007-026545, the atmospheric pressure plasma is one in which two or more electric fields having different frequencies are formed in the discharge space, and the first high-frequency electric field and the second high-frequency electric field are formed. It is preferable to form an electric field superimposed with the electric field.
大気圧プラズマ処理は、第1の高周波電界の周波数ω1より第2の高周波電界の周波数ω2が高く、かつ、第1の高周波電界の強さV1と、第2の高周波電界の強さV2と、放電開始電界の強さIVとの関係が、
V1≧IV>V2 又は V1>IV≧V2
を満たし、第2の高周波電界の出力密度が、1W/cm2以上である。In the atmospheric pressure plasma treatment, the frequency ω2 of the second high-frequency electric field is higher than the frequency ω1 of the first high-frequency electric field, the strength V1 of the first high-frequency electric field, the strength V2 of the second high-frequency electric field, The relationship with the intensity IV of the discharge start electric field is
V1 ≧ IV> V2 or V1> IV ≧ V2
And the output density of the second high-frequency electric field is 1 W / cm 2 or more.
この様な放電条件をとることにより、例えば窒素ガスのように放電開始電界強度が高い放電ガスでも、放電を開始し、高密度で安定なプラズマ状態を維持でき、高性能な薄膜形成を行うことができる。 By adopting such discharge conditions, for example, a discharge gas having a high discharge start electric field strength such as nitrogen gas can start discharge, maintain a high density and stable plasma state, and perform high-performance thin film formation. Can do.
上記の測定により放電ガスを窒素ガスとした場合、その放電開始電界強度IV(1/2Vp−p)は3.7kV/mm程度であり、従って、上記の関係において、第1の印加電界強度を、V1≧3.7kV/mmとして印加することによって窒素ガスを励起し、プラズマ状態にすることができる。 When the discharge gas is nitrogen gas by the above measurement, the discharge start electric field strength IV (1/2 Vp-p) is about 3.7 kV / mm. Therefore, in the above relationship, the first applied electric field strength is , By applying V1 ≧ 3.7 kV / mm, the nitrogen gas can be excited into a plasma state.
ここで、第1電源の周波数としては、200kHz以下を好ましく用いることができる。また、この電界波形としては、連続波でもパルス波でもよい。下限は1kHz程度が望ましい。 Here, as the frequency of the first power supply, 200 kHz or less can be preferably used. The electric field waveform may be a continuous wave or a pulse wave. The lower limit is preferably about 1 kHz.
一方、第2電源の周波数としては、800kHz以上を好ましく用いることができる。この第2電源の周波数が高い程、プラズマ密度が高くなり、緻密で良質な薄膜が得られる。上限は200MHz程度が望ましい。 On the other hand, as the frequency of the second power source, 800 kHz or more can be preferably used. The higher the frequency of the second power source, the higher the plasma density, and a dense and high-quality thin film can be obtained. The upper limit is preferably about 200 MHz.
このような二つの電源から高周波電界を形成することは、第1の高周波電界によって高い放電開始電界強度を有する放電ガスの放電を開始するのに必要であり、また、第2の高周波電界の高い周波数及び高い出力密度によりプラズマ密度を高くして緻密で良質な薄膜を形成することができる。 The formation of a high-frequency electric field from such two power sources is necessary for initiating discharge of a discharge gas having a high discharge start electric field strength by the first high-frequency electric field, and the second high-frequency electric field is high. A dense and good quality thin film can be formed by increasing the plasma density by the frequency and the high power density.
(紫外線照射処理)
改質処理の方法としては、紫外線照射による処理も好ましい。紫外線(紫外光と同義)によって生成されるオゾンや活性酸素原子は高い酸化能力を有しており、低温で高い緻密性と絶縁性を有する酸化ケイ素膜又は酸化窒化ケイ素膜を作製することが可能である。(UV irradiation treatment)
As a modification treatment method, treatment by ultraviolet irradiation is also preferable. Ozone and active oxygen atoms generated by ultraviolet rays (synonymous with ultraviolet light) have high oxidation ability, and it is possible to produce silicon oxide films or silicon oxynitride films that have high density and insulation at low temperatures. It is.
この紫外線照射により、基材が加熱され、セラミックス化(シリカ転化)に寄与するO2とH2Oや、紫外線吸収剤、ポリシラザン自身が励起、活性化されるため、ポリシラザンが励起し、ポリシラザンのセラミックス化が促進され、また得られるセラミックス膜が一層緻密になる。紫外線照射は、塗膜形成後であればいずれの時点で実施しても有効である。By this ultraviolet irradiation, the base material is heated, and O 2 and H 2 O contributing to ceramicization (silica conversion), an ultraviolet absorber, and polysilazane itself are excited and activated. The conversion to ceramics is promoted, and the resulting ceramic film becomes denser. Irradiation with ultraviolet rays is effective at any time after the formation of the coating film.
本実施形態に係る方法では、常用されているいずれの紫外線発生装置でも使用することが可能である。 In the method according to the present embodiment, any commonly used ultraviolet ray generator can be used.
なお、本例において、「紫外線」とは、一般には、10〜400nmの波長を有する電磁波をいうが、後述する真空紫外線(10〜200nm)処理以外の紫外線照射処理の場合は、好ましくは210〜350nmの紫外線を用いる。 In this example, “ultraviolet rays” generally refers to electromagnetic waves having a wavelength of 10 to 400 nm, but in the case of ultraviolet irradiation treatment other than the vacuum ultraviolet ray (10 to 200 nm) treatment described later, preferably 210 to 210. An ultraviolet ray of 350 nm is used.
紫外線の照射は、照射される塗膜を担持している基材がダメージを受けない範囲に、照射強度や照射時間を設定する。 In the irradiation with ultraviolet rays, the irradiation intensity and the irradiation time are set within a range where the substrate carrying the irradiated coating film is not damaged.
基材としてプラスチックフィルムを用いた場合を例にとると、例えば2kW(80W/cm×25cm)のランプを用い、基材表面の強度が20〜300mW/cm2、好ましくは50〜200mW/cm2になるように基材−ランプ間距離を設定し、0.1秒〜10分間の照射を行うことができる。Taking the case of using a plastic film as a base material, for example, a lamp of 2 kW (80 W / cm × 25 cm) is used, and the strength of the base material surface is 20 to 300 mW / cm 2 , preferably 50 to 200 mW / cm 2. The distance between the base material and the lamp is set so that the irradiation becomes 0.1 seconds to 10 minutes.
一般に、紫外線照射処理時の基材温度が150℃以上になると、プラスチックフィルム等の場合には基材の変形や、強度の劣化など、基材が損なわれる。しかしながら、ポリイミド等の耐熱性の高いフィルムや、金属等の基板の場合には、より高温での処理が可能である。従って、この紫外線照射時の基材温度に一般的な上限はなく、基材の種類によって当業者が適宜設定することができる。また、紫外線照射雰囲気に特に制限はなく、空気中で実施すればよい。 Generally, when the substrate temperature during the ultraviolet irradiation treatment is 150 ° C. or higher, the substrate is damaged in the case of a plastic film or the like, such as deformation of the substrate or deterioration of strength. However, in the case of a highly heat-resistant film such as polyimide or a substrate such as metal, processing at a higher temperature is possible. Therefore, there is no general upper limit to the substrate temperature at the time of ultraviolet irradiation, and it can be appropriately set by those skilled in the art depending on the type of substrate. Moreover, there is no restriction | limiting in particular in ultraviolet irradiation atmosphere, What is necessary is just to implement in air.
このような紫外線の発生方法としては、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、エキシマランプ(172nm、222nm、308nmの単一波長、例えば、ウシオ電機(株)製)、UV光レーザー、等が挙げられるが、特に限定されない。また、発生させた紫外線をポリシラザン塗膜に照射する際には、効率の向上のため均一な照射を達成するためにも、発生源からの紫外線を反射板で反射させてから塗膜に当てることが望ましい。 Examples of such ultraviolet ray generation methods include metal halide lamps, high-pressure mercury lamps, low-pressure mercury lamps, xenon arc lamps, carbon arc lamps, and excimer lamps (single wavelengths of 172 nm, 222 nm, and 308 nm, for example, USHIO INC. )), UV light laser, and the like. Also, when irradiating the polysilazane coating film with the generated UV light, the UV light from the source is reflected on the reflector and then applied to the coating film in order to achieve uniform irradiation to improve efficiency. Is desirable.
紫外線照射は、バッチ処理にも連続処理にも適合可能であり、被塗布基材の形状によって適宜選定することができる。例えば、バッチ処理の場合には、ポリシラザン塗膜を表面に有する基材(例、シリコンウェハー)を上記のような紫外線発生源を具備した紫外線焼成炉で処理することができる。紫外線焼成炉自体は一般に知られており、例えば、アイグラフィクス(株)製を使用することができる。また、ポリシラザン塗膜を表面に有する基材が長尺フィルム状である場合には、これを搬送させながら上記のような紫外線発生源を具備した乾燥ゾーンで連続的に紫外線を照射することによりセラミックス化することができる。紫外線照射に要する時間は、塗布される基材やコーティング組成物の組成、濃度にもよるが、一般に0.1秒〜10分、好ましくは0.5秒〜3分である。 The ultraviolet irradiation can be adapted to both batch processing and continuous processing, and can be appropriately selected depending on the shape of the substrate to be coated. For example, in the case of batch processing, a substrate (eg, silicon wafer) having a polysilazane coating film on the surface can be processed in an ultraviolet baking furnace equipped with the above-described ultraviolet light source. The ultraviolet baking furnace itself is generally known, and for example, it is possible to use those manufactured by I-Graphics Co., Ltd. In addition, when the substrate having a polysilazane coating film on the surface is a long film, the ceramic is obtained by continuously irradiating ultraviolet rays in a drying zone having the ultraviolet ray generation source as described above while being conveyed. Can be The time required for ultraviolet irradiation is generally 0.1 seconds to 10 minutes, preferably 0.5 seconds to 3 minutes, although it depends on the composition and concentration of the substrate to be applied and the coating composition.
(真空紫外線照射処理;エキシマ照射処理)
本実施形態において、特に好ましい改質処理の方法として、真空紫外線照射による処理が挙げられる。真空紫外線照射による処理は、シラザン化合物内の原子間結合力より大きい100〜200nmの光エネルギーを用い、好ましくは100〜180nmの波長の光のエネルギーを用い、原子の結合を光量子プロセスと呼ばれる光子のみによる作用により、直接切断しながら活性酸素やオゾンによる酸化反応を進行させることで、比較的低温で、酸化シリコン膜の形成を行う方法である。(Vacuum ultraviolet irradiation treatment; excimer irradiation treatment)
In the present embodiment, a particularly preferable method for the modification treatment is treatment by vacuum ultraviolet irradiation. The treatment with vacuum ultraviolet irradiation uses light energy of 100 to 200 nm, preferably light energy with a wavelength of 100 to 180 nm, which is larger than the interatomic bonding force in the silazane compound, and bonds of atoms are only photons called photon processes. This is a method of forming a silicon oxide film at a relatively low temperature by causing an oxidation reaction with active oxygen or ozone to proceed while cutting directly by the action of.
これに必要な真空紫外光源としては、希ガスエキシマランプが好ましく用いられる。 1.エキシマ発光とは、Xe,Kr,Ar,Neなど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。希ガスがキセノンの場合には、
e+Xe→e+Xe*
Xe*+Xe+Xe→Xe2*+Xe
となり、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。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。As a vacuum ultraviolet light source required for this, a rare gas excimer lamp is preferably used. 1. Excimer light emission is called an inert gas because atoms of rare gases such as Xe, Kr, Ar, and Ne do not form a molecule by chemically bonding. However, a rare gas atom (excited atom) that has gained energy by discharge or the like can combine with other atoms to form a molecule. When the rare gas is xenon,
e + Xe → e + Xe *
Xe * + Xe + Xe → Xe 2 * + Xe
Then, when the excited excimer molecule Xe 2 * transitions to the ground state, excimer light of 172 nm is emitted. 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.
また、余分な光が放射されないので、対象物の温度を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。 Further, since no extra light is emitted, the temperature of the object can be kept low. Furthermore, since no time is required for starting and restarting, instantaneous lighting and blinking are possible.
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、両電極間に誘電体(エキシマランプの場合は透明石英)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る、雷に似た非常に細いマイクロディスチャージ(micro discharge)と呼ばれる放電である。マイクロディスチャージのストリーマが管壁(誘電体)に達すると誘電体表面に電荷が溜まるため、マイクロディスチャージは消滅する。このように、電体バリア放電とは、マイクロディスチャージ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。このため肉眼でも分か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 lightning generated in a gas space by arranging a gas space between both electrodes via a dielectric (transparent quartz in the case of an excimer lamp) and applying a high frequency high voltage of several tens of kHz to the electrode. Is a very thin discharge called micro discharge. When the microdischarge streamer reaches the tube wall (dielectric), the electric charge accumulates on the dielectric surface, and the microdischarge disappears. Thus, the electric barrier discharge is a discharge in which micro discharge spreads over the entire tube wall and is repeatedly generated and extinguished. For this reason, flickering of light that can be seen 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。ランプと電極およ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、チラツキが無い長寿命のランプが得られる。 As a method for efficiently obtaining excimer light emission, electrodeless field discharge can be used in addition to dielectric barrier discharge. Electrodeless electric field discharge by capacitive coupling, also called RF discharge. The lamp and electrodes and their arrangement may be basically the same as for dielectric barrier discharge, but the high frequency applied between the two electrodes is lit at several MHz. Since the electrodeless field discharge can provide a spatially and temporally uniform discharge in this way, a long-life lamp without flickering can be obtained.
誘電体バリア放電の場合はマイクロディスチャージ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。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。 In the case of dielectric barrier discharge, micro-discharge occurs only between the electrodes, so the outer electrode covers the entire outer surface and allows light to pass through to extract light to the outside in order to discharge in the entire discharge space. Must. 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.
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。 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 arranged in close contact, 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。 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。したがって、非常に安価な光源を提供できる。 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. 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. Therefore, a very inexpensive light source can be provided.
二重円筒型ランプは内外管の両端を接続して閉じる加工をしているため、細管ランプに比べ取扱いや輸送で破損しやすい。また、細管ランプの管の外径は6〜12mm程度で、余り太いと始動に高い電圧が必要になる。 Since the double cylindrical lamp is processed by closing both ends of the inner and outer tubes, it is more likely to be damaged during handling and transportation than a thin tube lamp. Further, 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でも無電極電界放電のいずれでも使用できる。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 for 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。また、有機物の結合を解離させる波長の短い172nmの光のエネルギーは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によって、短時間でポリシラザン含有層の改質を実現できる。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。 The Xe excimer lamp is excellent in luminous efficiency because it emits ultraviolet light having a short wavelength of 172 nm at a single wavelength. 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. In addition, it is known that the energy of light having a short wavelength of 172 nm for dissociating the bonds of organic substances has high ability. Due to the high energy of the active oxygen, ozone and ultraviolet radiation, the polysilazane-containing layer can be modified in a short time. 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、紫外線領域で単一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 lit with low power. In addition, light having a long wavelength that causes a temperature rise due to light is not emitted, and energy is irradiated at a single wavelength in the ultraviolet region, so that the rise in the surface temperature of the object to be fired is suppressed. For this reason, it is suitable for flexible film materials such as PET that are easily affected by heat.
また、本発明では、前記ポリシラザン改質層が、真空紫外線照射処理によって、ポリシラザンの改質部と未改質部とを含むことが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the polysilazane modified layer includes a polysilazane modified portion and an unmodified portion by vacuum ultraviolet irradiation treatment.
このような二つの部位を有するポリシラザン改質層を形成することで、ポリシラザンの改質部は真空紫外線の照射側から緻密に形成される部分が連続的に変化しており、そのために、明確な界面を持たないため、伝熱においてスムースな熱伝導が可能になる。また、本発明においては、緻密な改質部側に電極が形成されるために、電極形成時のダメージによる凹凸が形成されにくく、凹凸による熱変換の不均一も無くなるので、当該改質部が形成されることは好ましい。また、内部は未改質部位として、塗布環境中の酸素によるSiO2化によってセラミック化し、高度なガスバリアー性を付与することができる。By forming the polysilazane modified layer having such two parts, the polysilazane modified part is continuously changed from the vacuum ultraviolet irradiation side to the densely formed part. Since there is no interface, smooth heat conduction is possible in heat transfer. Further, in the present invention, since the electrode is formed on the dense modified portion side, unevenness due to damage at the time of electrode formation is difficult to be formed, and unevenness of heat conversion due to the unevenness is also eliminated. It is preferred that it be formed. Further, the inside can be converted into a ceramic by SiO 2 conversion with oxygen in the coating environment as an unmodified site, and a high gas barrier property can be imparted.
当該真空紫外線照射処理による改質処理は、塗布層表面において反応が早く進むため、真空紫外線の照射条件の調整により、上記のような改質部及び未改質部の分布状態を作り出すことが可能である。 In the modification treatment by the vacuum ultraviolet irradiation treatment, the reaction proceeds quickly on the surface of the coating layer, and thus the distribution state of the modified portion and the unmodified portion as described above can be created by adjusting the vacuum ultraviolet irradiation conditions. It is.
<改質部と未改質部の確認方法>
本発明において、ポリシラザンの改質処理によってできる改質部及び未改質部は、層の断面の透過型電子顕微鏡(TEM)による観察で確認できる。<Method for confirming reformed and unmodified parts>
In the present invention, the modified portion and the unmodified portion formed by the modification treatment of polysilazane can be confirmed by observation of the cross section of the layer with a transmission electron microscope (TEM).
(断面TEM観察)
膜試料を以下の高性能集束イオンビーム(FIB)加工装置により薄片作成後、断面TEM観察を行う。このとき試料に電子線を照射し続けると電子線ダメージを受ける部分とそうでない部分にコントラスト差が現れる。本発明に係る改質部は改質処理によって緻密化するために電子線ダメージを受けにくいが、そうでない部分は電子線ダメージを受け変質が確認される。このようにして確認できた断面TEM観察により、改質部及び未改質部の膜厚の算出も可能になる。
(FIB加工)
装置:SII製SMI2050
加工イオン:(Ga 30kV)
試料厚み:100nm〜200nm
(TEM観察)
装置:日本電子製JEM2000FX(加速電圧:200kV)
電子線照射時間:5秒から60秒
(平滑性:表面粗さRa)
ポリシラザン改質層11の表面の表面粗さ(Ra)は、2nm以下であることが好ましく、さらに好ましくは1nm以下である。表面粗さが上記範囲にあることで、有機EL素子用として樹脂基材を使用する際に、凹凸が少ない平滑な膜面による光透過効率の向上と、電極間リーク電流の低減によるエネルギー変換効率が向上するので好ましい。ポリシラザン改質層11の表面粗さ(Ra)は以下の方法で測定することができる。(Section TEM observation)
The film sample is sliced by the following high performance focused ion beam (FIB) processing apparatus, and then subjected to cross-sectional TEM observation. At this time, if the sample is continuously irradiated with the electron beam, a contrast difference appears between a portion that is damaged by the electron beam and a portion that is not. The modified part according to the present invention is not easily damaged by electron beam because it is densified by the modification process, but the other part is damaged by the electron beam and the deterioration is confirmed. Through the cross-sectional TEM observation confirmed in this way, the film thicknesses of the modified portion and the unmodified portion can be calculated.
(FIB processing)
Device: SII SMI2050
Processed ions: (
Sample thickness: 100 nm to 200 nm
(TEM observation)
Apparatus: JEOL JEM2000FX (acceleration voltage: 200 kV)
Electron beam irradiation time: 5 to 60 seconds (Smoothness: surface roughness Ra)
The surface roughness (Ra) of the polysilazane modified
(表面粗さ測定の方法;AFM測定)
表面粗さは、AFM(原子間力顕微鏡)、例えば、Digital Instruments社製DI3100で、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数十μmの区間内を多数回測定し、微細な凹凸の振幅に関する粗さである。(Surface roughness measurement method; AFM measurement)
The surface roughness is calculated from an uneven sectional curve continuously measured with an AFM (Atomic Force Microscope), for example, DI3100 manufactured by Digital Instruments, with a detector having a stylus with a minimum tip radius. This is a roughness related to the amplitude of fine irregularities measured by a stylus many times in a section whose measurement direction is several tens of μm.
(3)樹脂基材
本発明に係る樹脂基材としては、ロール・トゥ・ロール等の生産性を考慮すると、樹脂フィルムであることが好ましい。(3) Resin substrate The resin substrate according to the present invention is preferably a resin film in consideration of productivity such as roll-to-roll.
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、アクリル又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 polyether imide, polyether ketone imide, polyamide, fluororesin, nylon, polymethyl methacrylate, acrylic or polyarylate, Arton (trade name, manufactured by JSR) or Appel (trade name, manufactured by Mitsui Chemicals) Is mentioned.
上記したように、樹脂フィルムの表面には、無機物又は有機物からなる被膜や、これらの被膜を組み合わせたハイブリッド被膜が形成されていてもよい。このような被膜及びハイブリッド被膜は、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以下のガスバリアー性フィルム(ガスバリアー膜等ともいう。)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、及び水蒸気透過度が1×10−5g/m2・24h以下の高ガスバリアー層であることが好ましい。 以上のようなガスバリアー層を形成する材料としては、水分や酸素等の電子デバイスや有機EL素子の劣化をもたらす要因の浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素等を用いることができる。さらに、当該ガスバリアー層の脆弱性を改良するために、これら無基材料からなる層(無機層)と有基材料からなる層(有機層)の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層との積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。As described above, a film made of an inorganic material or an organic material, or a hybrid film combining these films may be formed on the surface of the resin film. Such coatings and hybrid coatings have a water vapor permeability (25 ± 0.5 ° C.,
ガスバリアー層を有する樹脂フィルム(ガスバリアーフィルム)の作製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が、特開2004−68143号公報に記載の大気圧プラズマ重合法によるものが特に好ましい。 There are no particular limitations on the method for producing a resin film having a gas barrier layer (gas barrier film). For example, vacuum deposition, sputtering, reactive sputtering, molecular beam epitaxy, cluster ion beam method, ion plating method The plasma polymerization method, the atmospheric pressure plasma polymerization method, the plasma CVD method, the laser CVD method, the thermal CVD method, the coating method, etc. can be used, but the atmospheric pressure plasma polymerization method described in JP-A-2004-68143 is used. Is particularly preferred.
(ガスバリアー層:構成)
ガスバリアー層27としては、厚さ方向において屈折率の分布を有し、この屈折率分布において一つ以上の極値を持つ無機膜から構成されていることが好ましい。ガスバリアー層27は、ケイ素、酸素及び炭素を含む材料から構成され、ケイ素、酸素及び炭素の含有率が異なる複数の層による積層構造を有する。(Gas barrier layer: composition)
The
そして、ガスバリアー層27は、膜厚方向におけるガスバリアー層27の表面(ポリシラザン改質層11の界面)からの距離と、上記各元素(ケイ素、酸素又は炭素)の原子量の比率(原子比)との関係を示す、各元素の分布曲線に特徴を有している。
The
なお、ケイ素、酸素又は炭素の原子比は、ケイ素、酸素及び炭素の各元素の合計量に対する、ケイ素、酸素又は炭素の比率[(Si,O,C)/(Si+O+C)]で表す。 In addition, the atomic ratio of silicon, oxygen, or carbon is represented by the ratio [(Si, O, C) / (Si + O + C)] of silicon, oxygen, or carbon to the total amount of each element of silicon, oxygen, and carbon.
ケイ素分布曲線、酸素分布曲線、及び、炭素分布曲線は、ガスバリアー層27の表面からの距離における、ケイ素の原子比、酸素の原子比、及び、炭素の原子比を示す。また、膜厚方向におけるガスバリアー層27の表面(ポリシラザン改質層11の界面)からの距離と、酸素と炭素との合計の原子量の比率(原子比)との関係を示す分布曲線を、酸素炭素分布曲線とする。
The silicon distribution curve, the oxygen distribution curve, and the carbon distribution curve indicate the atomic ratio of silicon, the atomic ratio of oxygen, and the atomic ratio of carbon at a distance from the surface of the
また、ガスバリアー層27は、ケイ素、酸素及び炭素に加えて、窒素を更に含有していてもよい。窒素を含有することにより、ガスバリアー層27の屈折率を制御することができる。例えば、SiO2の屈折率が1.5であるのに対し、SiNの屈折率は1.8〜2.0程度である。このため、ガスバリアー層27に窒素を含有させ。ガスバリアー層27内にSiONを形成することにより、好ましい屈折率の値である1.6〜1.8とすることが可能となる。このように、窒素の含有量を調整することにより、ガスバリアー層27の屈折率を制御することが可能である。The
ガスバリアー層27が窒素を含む場合には、ガスバリアー層27を構成する各元素(ケイ素、酸素、炭素又は窒素)の分布曲線は以下のようになる。
When the
ケイ素、酸素及び炭素に加えて、窒素を含む場合、ケイ素、酸素、炭素又は窒素の原子比は、ケイ素、酸素、炭素及び窒素の各元素の合計量に対する、ケイ素、酸素、炭素又は窒素の比率[(Si,O,C,N)/(Si+O+C+N)]で表す。 In the case of containing nitrogen in addition to silicon, oxygen and carbon, the atomic ratio of silicon, oxygen, carbon or nitrogen is the ratio of silicon, oxygen, carbon or nitrogen to the total amount of each element of silicon, oxygen, carbon and nitrogen [(Si, O, C, N) / (Si + O + C + N)].
ケイ素分布曲線、酸素分布曲線、炭素分布曲線、及び、窒素分布曲線は、ガスバリアー層27の表面からの距離における、ケイ素の原子比、酸素の原子比、炭素の原子比、及び、窒素の原子比を示す。
The silicon distribution curve, oxygen distribution curve, carbon distribution curve, and nitrogen distribution curve represent the atomic ratio of silicon, the atomic ratio of oxygen, the atomic ratio of carbon, and the nitrogen atoms at a distance from the surface of the
(元素の分布曲線と屈折率分布との関係)
ガスバリアー層27の屈折率分布は、ガスバリアー層27の厚さ方向の炭素量及び酸素量により制御することができる。(Relationship between element distribution curve and refractive index distribution)
The refractive index distribution of the
図2に、ガスバリアー層27のケイ素分布曲線、酸素分布曲線、炭素分布曲線、及び、窒素分布曲線の一例を示す。また、図3に、図2に示すケイ素分布曲線、酸素分布曲線、炭素分布曲線、及び、窒素分布曲線から、炭素分布曲線を拡大して示す。図2及び図3において、横軸は、膜厚方向におけるガスバリアー層27の表面からの距離[nm]を示す。また、縦軸は、ケイ素、酸素及び炭素の各元素の合計量に対する、ケイ素、酸素、炭素又は窒素のそれぞれの原子比[at%]を示す。
FIG. 2 shows an example of the silicon distribution curve, oxygen distribution curve, carbon distribution curve, and nitrogen distribution curve of the
なお、ケイ素分布曲線、酸素分布曲線、炭素分布曲線、及び、窒素分布曲線の測定方法の詳細については後述する。 In addition, the detail of the measuring method of a silicon distribution curve, an oxygen distribution curve, a carbon distribution curve, and a nitrogen distribution curve is mentioned later.
図2に示すように、ガスバリアー層27の表面からの距離によって、ケイ素、酸素、炭素、及び、窒素の原子比が変化している。特に、酸素及び炭素については、ガスバリアー層27の表面からの距離に応じて原子比の変動が大きく、それぞれの分布曲線が複数の極値を有している。また、酸素の分布曲線と炭素分布曲線とは相関関係にあり、炭素の原子比が大きい距離では酸素の原子比が小さくなり、炭素の原子比が小さい距離では酸素の原子比が大きくなる。
As shown in FIG. 2, the atomic ratio of silicon, oxygen, carbon, and nitrogen changes depending on the distance from the surface of the
また、図4に、ガスバリアー層27の屈折率分布曲線を示す。図4において、横軸は、膜厚方向におけるガスバリアー層27の表面からの距離[nm]を示す。縦軸は、ガスバリアー層27の屈折率を示す。図4に示すガスバリアー層27の屈折率は、膜厚方向におけるガスバリアー層27の表面からの距離と、この距離におけるガスバリアー層27の可視光に対する屈折率の測定値である。ガスバリアー層27の屈折率分布の測定は、公知の方法を用いることができ、例えば分光エリプソメーター(日本分光社製 ELC−300)等を用い行うことができる。
FIG. 4 shows a refractive index distribution curve of the
図3及び図4に示すように、炭素の原子比とガスバリアー層27の屈折率とには相関関係がある。具体的には、ガスバリアー層27において、炭素の原子比が増加する位置に置いて、ガスバリアー層27の屈折率も増加する。このように、炭素の原子比に応じて、ガスバリアー層27の屈折率が変化する。つまり、ガスバリアー層27において、膜厚方向の炭素の原子比の分布を調整することにより、ガスバリアー層27の屈折率分布曲線を制御することができる。
As shown in FIGS. 3 and 4, there is a correlation between the atomic ratio of carbon and the refractive index of the
また、上述のように炭素の原子比と酸素の原子比とにも相関関係があることから、酸素の原子比及び分布曲線を制御することにより、ガスバリアー層27の屈折率分布曲線を制御することができる。
Since the carbon atomic ratio and the oxygen atomic ratio are also correlated as described above, the refractive index distribution curve of the
屈折率分布に極値を有するガスバリアー層27を備えることにより、樹脂基材26の界面で起こる反射や干渉を抑制することができる。このため、第一電極25を透過する光が、ガスバリアー層27の作用により、全反射や干渉の影響を受けずに出光する。従って、光量が低減せず、第一電極25の光の取り出し効率が向上する。
By providing the
また、導電層12として銀等からなる金属透明導電層を用いる場合には、第一電極25を透過する光が、導電層12において反射や干渉を受けて大きな視野角依存性の問題が発生しやすい。これは、金属透明導電層における金属の凝集や、金属透明導電層又はその界面で特定の波長領域が反射して発光スペクトルに干渉し、発光スペクトルが変化して視野角依存性を示すと考えられている。
In addition, when a metal transparent conductive layer made of silver or the like is used as the
そこで、ガスバリアー層27の屈折率分布を、放出光の特定の波長に干渉しないように調整することにより、視野角依存性を抑制することができる。ガスバリアー層27の屈折率分布は、炭素の原子比によって制御することができる。このため、炭素の分布曲線を制御することにより、ガスバリアー層27に任意の光学的な特性を付与することができる。
Therefore, the viewing angle dependency can be suppressed by adjusting the refractive index distribution of the
本例では、ガスバリアー層27が屈折率分布曲線に一つ以上の極値を持つことにより、光スペクトルを制御して色域を調整することができる。このため、第一電極25の干渉条件を分散させることができ、特定の波長で干渉しない構成とすることができる。従って、第一電極25を透過する光の配光性をガスバリアー層27で制御し、発光スペクトルの視野角依存性を解消して、第一電極25の均一な配光性を実現することができる。
In this example, the
(各元素の分布曲線の条件)
ガスバリアー層27は、ケイ素、酸素及び炭素の原子比、又は、各元素の分布曲線が、以下(i)〜(iii)の条件を満たすことが好ましい。
(i)ケイ素の原子比、酸素の原子比及び炭素の原子比が、ガスバリアー層27の膜厚の90%以上の領域において下記式(1):
(炭素の原子比)<(ケイ素の原子比)<(酸素の原子比)・・・(1)
で表される条件を満たす。(Conditions for each element's distribution curve)
In the
(I) In a region where the atomic ratio of silicon, the atomic ratio of oxygen, and the atomic ratio of carbon are 90% or more of the film thickness of the
(Atomic ratio of carbon) <(Atomic ratio of silicon) <(Atomic ratio of oxygen) (1)
The condition represented by is satisfied.
または、ケイ素の原子比、酸素の原子比及び炭素の原子比が、ガスバリアー層27の膜厚の90%以上の領域において下記式(2):
(酸素の原子比)<(ケイ素の原子比)<(炭素の原子比)・・・(2)
で表される条件を満たす。
(ii)炭素分布曲線が少なくとも一つの極大値と極小値とを有する。
(iii)炭素分布曲線における炭素の原子比の最大値及び最小値の差の絶対値が5at%以上である。Alternatively, in a region where the atomic ratio of silicon, the atomic ratio of oxygen, and the atomic ratio of carbon are 90% or more of the film thickness of the
(Atomic ratio of oxygen) <(atomic ratio of silicon) <(atomic ratio of carbon) (2)
The condition represented by is satisfied.
(Ii) The carbon distribution curve has at least one local maximum and local minimum.
(Iii) The absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the atomic ratio of carbon in the carbon distribution curve is 5 at% or more.
第一電極25は、上記条件(i)〜(iii)のうち少なくとも一つを満たすガスバリアー層27を備えることが好ましい。特に、上記条件(i)〜(iii)を全て満たすガスバリアー層27を備えることが好ましい。また、上記条件(i)〜(iii)を全て満たすガスバリアー層27を、2層以上備えていてもよい。ガスバリアー層27を2層以上備える場合には、複数の薄膜層の材質は、同一であってもよく、異なっていてもよい。ガスバリアー層27を2層以上備える場合には、ガスバリアー層27は樹脂基材26の一方の表面上に形成されていてもよく、樹脂基材26の両方の表面上に形成されていてもよい。
The
ガスバリアー層27の屈折率は、上述の図3、4に示す相関関係のように、炭素又は酸素の原子比により制御することができる。このため、上記条件(i)〜(iii)により、ガスバリアー層27の屈折率を好ましい範囲に調整することができる。
The refractive index of the
(炭素分布曲線)
ガスバリアー層27は、炭素分布曲線が少なくとも一つの極値を有することが必要である。このようなガスバリアー層27においては、炭素分布曲線が少なくとも二つの極値を有することがより好ましく、少なくとも三つの極値を有することが特にさらに好ましい。さらに、炭素分布曲線が少なくとも一つの極大値と、一つの極小値とを有することが好ましい。(Carbon distribution curve)
The
炭素分布曲線が極値を有さない場合には、得られるガスバリアー層27の配光性が不十分となる。このため、導電層12を通して得られる第一電極25の光の角度依存性を解消することが困難となる。
When the carbon distribution curve has no extreme value, the light distribution of the obtained
また、ガスバリアー層27が三つ以上の極値を有する場合には、炭素分布曲線の有する一つの極値と、この極値に隣接する他の極値とは、ガスバリアー層27の表面からの膜厚方向の距離の差が、200nm以下であることが好ましく、100nm以下であることがより好ましい。
When the
(極値)
ガスバリアー層27において、分布曲線の極値とは、ガスバリアー層27の膜厚方向における、ガスバリアー層27の表面からの距離に対する元素の原子比の極大値又は極小値、又はその値に対応した屈折率分布曲線の測定値である。(Extreme value)
In the
ガスバリアー層27において、各元素の分布曲線の極大値とは、ガスバリアー層27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増加から減少に変わる点である。なおかつ、この点から、ガスバリアー層27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%以上減少する点である。
In the
ガスバリアー層27において、各元素の分布曲線の極小値とは、ガスバリアー層27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る。なおかつ、この点から、ガスバリアー層27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%以上増加する点である。
In the
また、ガスバリアー層27の炭素分布曲線において、炭素の原子比の最大値と最小値との差の絶対値は、5at%以上であることが好ましい。また、このようなガスバリアー層27においては、炭素の原子比の最大値と最小値との差の絶対値が、6at%以上であることがより好ましく、さらに7at%以上であることが好ましい。炭素の原子比の最大値と最小値との差が上記範囲未満では、得られるガスバリアー層27の屈折率分布曲線における屈折率差が小さくなり、配光性が不十分となる。
In the carbon distribution curve of the
炭素分布量と屈折率は相関があり、上記の好ましい炭素原子の最大値と最小値の絶対値が7at%以上のときに、得られる屈折率の最大値と最小値との差の絶対値は0.2以上になる。 There is a correlation between the amount of carbon distribution and the refractive index, and when the absolute value of the maximum value and the minimum value of the preferable carbon atom is 7 at% or more, the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the obtained refractive index is It becomes 0.2 or more.
(酸素分布曲線)
ガスバリアー層27は、酸素分布曲線が少なくとも一つの極値を有することが好ましい。特に、ガスバリアー層27は、酸素分布曲線が少なくとも二つの極値を有することがより好ましく、少なくとも三つの極値を有することがさらに好ましい。さらに、酸素分布曲線が少なくとも一つの極大値と、一つの極小値とを有することが好ましい。(Oxygen distribution curve)
The
酸素分布曲線が極値を有さない場合には、得られるガスバリアー層27の配光性が不十分となる。このため、導電層12を通して得られる第一電極25の光の角度依存性を解消することが困難となる。
When the oxygen distribution curve has no extreme value, the light distribution of the obtained
また、ガスバリアー層27が三つ以上の極値を有する場合には、酸素分布曲線の有する一つの極値と、この極値に隣接する他の極値とは、ガスバリアー層27の表面からの膜厚方向の距離の差が、200nm以下であることが好ましく、100nm以下であることがより好ましい。 また、ガスバリアー層27の酸素分布曲線において、酸素の原子比の最大値と最小値との差の絶対値が、5at%以上であることが好ましい。また、このようなガスバリアー層27においては、酸素の原子比の最大値と最小値との差の絶対値が6at%以上であることがより好ましく、さらに7at%以上であることが好ましい。酸素の原子比の最大値と最小値との差が上記範囲未満では、得られるガスバリアー層27の屈折率分布曲線から、配光性が不十分となる。
When the
(ケイ素分布曲線)
ガスバリアー層27は、ケイ素分布曲線において、ケイ素の原子比の最大値と最小値との差の絶対値が、5at%未満であることが好ましい。また、このようなガスバリアー層27においては、ケイ素の原子比の最大値と最小値との差の絶対値が4at%未満であることがより好ましく、さらに3at%未満であることが好ましい。ケイ素の原子比の最大値と最小値との差が上記範囲以上では、得られるガスバリアー層27の屈折率分布曲線から配光性が不十分となる。(Silicon distribution curve)
The
(酸素と炭素の合計量:酸素炭素分布曲線)
また、ガスバリアー層27において、ケイ素原子と酸素原子と炭素原子との合計量に対する、酸素原子と炭素原子との合計量の比率を、酸素炭素分布曲線とする。(Total amount of oxygen and carbon: oxygen carbon distribution curve)
In the
ガスバリアー層27は、酸素炭素分布曲線において、酸素及び炭素の合計原子比の最大値と最小値との差の絶対値が、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。
The
酸素及び炭素の合計原子比の最大値と最小値との差が上記範囲以上では、得られるガスバリアー層27の屈折率分布曲線から配光性が不十分となる。
When the difference between the maximum value and the minimum value of the total atomic ratio of oxygen and carbon is not less than the above range, the light distribution is insufficient from the refractive index distribution curve of the obtained
(XPSデプスプロファイル)
上述のケイ素分布曲線、酸素分布曲線、炭素分布曲線、酸素炭素分布曲線、及び、窒素分布曲線は、X線光電子分光法(XPS:Xray Photoelectron Spectroscopy)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測定により作成することができる。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(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。(XPS depth profile)
The silicon distribution curve, oxygen distribution curve, carbon distribution curve, oxygen carbon distribution curve, and nitrogen distribution curve described above are measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), rare gas ion sputtering such as argon, and the like. By using together, it can be created by so-called XPS depth profile measurement in which surface composition analysis is sequentially performed while exposing the inside of the sample. A distribution curve obtained by XPS depth profile measurement can be created, for example, with the vertical axis as the atomic ratio (unit: at%) of each element and the horizontal axis as the etching time (sputtering time).
なお、横軸をエッチング時間とする元素の分布曲線では、エッチング時間がガスバリアー層27の膜厚方向における表面からの距離に概ね相関する。このため、XPSデプスプロファイル測定の際に、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、ガスバリアー層27の表面からの距離を「膜厚方向におけるガスバリアー層27の表面からの距離」として採用することができる。
In the element distribution curve with the horizontal axis as the etching time, the etching time generally correlates with the distance from the surface of the
XPSデプスプロファイル測定には、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、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。For XPS depth profile measurement, a rare gas ion sputtering method using argon (Ar + ) as an etching ion species is employed, and an etching rate (etching rate) is set to 0.05 nm / sec (SiO 2 thermal oxide film equivalent value). It is preferable to do.
また、ガスバリアー層27は、膜面全体において均一でかつ優れた配光性を有する層を形成するという観点から、ガスバリアー層27が膜面方向(ガスバリアー層27の表面に平行な方向)において実質的に一様であることが好ましい。ガスバリアー層27が膜面方向において実質的に一様とは、ガスバリアー層27の膜面の任意の2箇所において、それぞれの測定箇所の元素の分布曲線の有する極値の数が同じであり、かつ、分布曲線における炭素の原子比の最大値及び最小値の差の絶対値が互いに同じ、又は、最大値及び最小値の差が5at%以内であることをいう。
Further, the
(実質的連続)
ガスバリアー層27において、炭素分布曲線は実質的に連続であることが好ましい。炭素分布曲線が実質的に連続であるとは、炭素分布曲線において炭素の原子比が不連続に変化する部分を含まないことを意味する。具体的には、エッチング速度とエッチング時間とから算出されるガスバリアー層27の表面からの距離(x、単位:nm)と、炭素の原子比(C、単位:at%)とが、下記数式(F1):
(dC/dx)≦0.5 ・・・(F1)
で表される条件を満たす。(Substantially continuous)
In the
(DC / dx) ≦ 0.5 (F1)
The condition represented by is satisfied.
(ケイ素原子比、酸素原子比)
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、ケイ素の原子比、酸素の原子比及び炭素の原子比が、ガスバリアー層27の膜厚の90%以上の領域において上記数式(F1)で表される条件を満たすことが好ましい。この場合には、ガスバリアー層27中におけるケイ素原子、酸素原子及び炭素原子の合計量に対する、ケイ素原子の含有量の原子比率は、25〜45at%であることが好ましく、30〜40at%であることがより好ましい。(Silicon atomic ratio, oxygen atomic ratio)
In the silicon distribution curve, oxygen distribution curve, and carbon distribution curve, the above formula (F1) is used when the silicon atomic ratio, oxygen atomic ratio, and carbon atomic ratio are 90% or more of the film thickness of the
また、ガスバリアー層27中におけるケイ素原子、酸素原子及び炭素原子の合計量に対する、酸素原子の含有量の原子比率は、33〜67at%であることが好ましく、45〜67at%であることがより好ましい。
The atomic ratio of the oxygen atom content to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms in the
さらに、ガスバリアー層27中におけるケイ素原子、酸素原子及び炭素原子の合計量に対する、炭素原子の含有量の原子比率は、3〜33at%であることが好ましく、3〜25at%であることがより好ましい。
Furthermore, the atomic ratio of the carbon atom content to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms and carbon atoms in the
(薄膜層の厚さ)
ガスバリアー層27の厚さは、5〜3000nmの範囲であることが好ましく、10〜2000nmの範囲であることがより好ましく、100〜1000nmの範囲であることが特に好ましい。ガスバリアー層27の厚さが上記範囲を外れると、ガスバリアー層27の配光性が不十分となる。(Thickness of thin film layer)
The thickness of the
また、ガスバリアー層27を複数の層から形成する場合には、ガスバリアー層27の全体の厚さが10〜10000nmの範囲であり、10〜5000nmの範囲であることが好ましく、100〜3000nmの範囲であることがより好ましく、200〜2000nmの範囲であることが特に好ましい。
When the
(プライマー層)
ガスバリアー層27は、樹脂基材26との間にプライマーコート層、ヒートシール性樹脂層、接着剤層等を備えていてもよい。プライマーコート層は、樹脂基材26とガスバリアー層27との接着性を向上させることが可能な公知のプライマーコート剤を用いて形成することができる。また、ヒートシール性樹脂層は、適宜公知のヒートシール性樹脂を用いて形成することができる。さらに、接着剤層は、適宜公知の接着剤を用いて形成することができ、このような接着剤層により複数のガスバリアー層27を接着させてもよい。(Primer layer)
The
(ガスバリアー層の製造方法)
ガスバリアー層27は、プラズマ化学気相成長法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により形成されるガスバリアー層27としては、樹脂基材26を一対の成膜ローラー上に配置し、この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プラズマ化学気相成長法(プラズマCVD)で形成された層であることがより好ましい。プラズマ化学気相成長法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。また、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。(Gas barrier layer manufacturing method)
The
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は、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い。特に、一対の成膜ローラーを用い、この一対の成膜ローラーのそれぞれに樹脂基材26を配置して、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より好ましい。
When generating plasma in the plasma chemical vapor deposition method, it is preferable to generate plasma discharge in the space between the plurality of film forming rollers. In particular, it is more preferable to use a pair of film forming rollers, dispose the
このようにして、一対の成膜ローラー上に樹脂基材26を配置して、この成膜ローラー間に放電することにより、一方の成膜ローラー上に存在する樹脂基材26上に成膜することができる。同時に、もう一方の成膜ローラー上の樹脂基材26上にも成膜することが可能である。このため、成膜レートを倍にでき、効率よく薄膜を製造できる。さらに、一対の成膜ローラー上のそれぞれの樹脂基材26上に、同じ構造の膜を形成できる。
In this manner, the
また、上記プラズマ化学気相成長法には有機ケイ素化合物と酸素とを含む成膜ガスを用いることが好ましい。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。 In the plasma chemical vapor deposition method, a film forming gas containing an organosilicon compound and oxygen is preferably used. The oxygen content in the film forming gas is preferably less than or equal to the theoretical oxygen amount necessary for complete oxidation of the entire amount of the organosilicon compound in the film forming gas.
ガスバリアー層27は、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。
The
(ガスバリアー層の製造装置)
ガスバリアー層27は、上述のように生産性の観点からロール・トゥ・ロール方式で樹脂基材26の表面上に形成されることが好ましい。プラズマ化学気相成長法によりガスバリアー層27を製造できる装置としては、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、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い。(Gas barrier layer manufacturing equipment)
As described above, the
例えば、図5に示す製造装置30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・トゥ・ロール方式で製造することも可能となる。以下、図5を参照しながら、ガスバリアー層27の製造方法について説明する。なお、図5は、ガスバリアー層27の製造に好適な製造装置の一例を示す模式図である。
For example, when the
図5に示す製造装置30は、送り出しロール31と、搬送ローラー32、33、34、35と、成膜ローラー36、37と、ガス供給管38と、プラズマ発生用電源39と、成膜ローラー36及び37の内部に設置された磁場発生装置41、42と、巻取りロール43とを備えている。また、製造装置30においては、少なくとも成膜ローラー36、37と、ガス供給管38と、プラズマ発生用電源39と、磁場発生装置41、42とが図示しない真空チャンバー内に配置されている。更に、製造装置30において真空チャンバーは、図示を省略した真空ポンプに接続されており、かかる真空ポンプにより真空チャンバー内の圧力を調整することが可能となっている。
The
製造装置30においては、一対の成膜ローラー(成膜ローラー36と成膜ローラー37)を一対の第二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39に接続されている。このため、製造装置30においては、プラズマ発生用電源39から電力を供給することにより、成膜ローラー36と成膜ローラー37との間の空間に放電することが可能であり、成膜ローラー36と成膜ローラー37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、成膜ローラー36と成膜ローラー37を電極として利用する場合には、電極としても利用可能なように成膜ローラー36と成膜ローラー37との材質や設計を変更すればよい。また、製造装置30においては、一対の成膜ローラー(成膜ローラー36及び37)は、中心軸が同一平面上においてほぼ平行となるようにして配置することが好ましい。このようにして、一対の成膜ローラー(成膜ローラー36及び37)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。このため、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。そして、製造装置30によれば、CVD法によりフィルム40の表面上にガスバリアー層27を形成することが可能であり、成膜ローラー36上においてフィルム40の表面上に膜成分を堆積させつつ、更に成膜ローラー37上においてもフィルム40の表面上に膜成分を堆積させることもできるため、フィルム40の表面上にガスバリアー層27を効率よく形成することができる。
In the
また、成膜ローラー36及び成膜ローラー37の内部には、成膜ローラーが回転しても回転しないように固定された磁場発生装置41及び42がそれぞれ設けられている。
Further, inside the
さらに、成膜ローラー36及び成膜ローラー37としては、公知のローラーを用いることができる。成膜ローラー36及び37としては、より効率よく薄膜を形成するという観点から、同一の直径のローラーを使うことが好ましい。また、成膜ローラー36及び37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、5〜100cmの範囲とすることが好ましい。
Furthermore, as the
また、製造装置30においては、フィルム40の表面がそれぞれ対向するように、一対の成膜ローラー(成膜ローラー36と成膜ローラー37)上に、フィルム40が配置されている。このようにフィルム40を配置することにより、成膜ローラー36と成膜ローラー37との間に放電を行ってプラズマを発生させる際に、一対の成膜ローラー間に存在するフィルム40のそれぞれの表面に、同時にガスバリアー層27を成膜することが可能となる。すなわち、製造装置30によれば、CVD法により、成膜ローラー36上にてフィルム40の表面上に膜成分を堆積させ、更に成膜ローラー37上にて膜成分を堆積させることができるため、フィルム40の表面上にガスバリアー層27を効率よく形成することが可能となる。
Moreover, in the
また、製造装置30に用いる送り出しロール31及び搬送ローラー32、33、34、35としては公知のローラーを用いることができる。また、巻取りロール43としても、ガスバリアー層27を形成したフィルム40を巻き取ることが可能であればよく、特に制限されず、公知のローラーを用いることができる。
Moreover, a well-known roller can be used as the sending
また、ガス供給管38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配管を用いることができる。さらに、プラズマ発生用電源39としては、公知のプラズマ発生装置の電源を用いることができる。プラズマ発生用電源39は、これに接続された成膜ローラー36、37に電力を供給して、成膜ローラー36、37を放電のための第二電極としての利用を可能にする。プラズマ発生用電源39としては、より効率よくプラズマCVDを実施することが可能となることから、成膜ローラーの極性を交互に反転させることが可能な交流電源等を利用することが好ましい。またより効率よくプラズマCVDを実施することが可能となることから、印加電力を100W〜10kWとすることができ、かつ、交流の周波数を50Hz〜500kHzとすることが可能なプラズマ発生用電源39を用いることがより好ましい。また、磁場発生装置41、42としては、公知の磁場発生装置を用いることができる。さらに、フィルム40としては、上述の第一電極25に適用可能な樹脂基材26の他に、ガスバリアー層27を予め形成させた樹脂基材26を用いることができる。このように、フィルム40としてガスバリアー層27を予め形成させた樹脂基材26を用いることにより、ガスバリアー層27の厚さを厚くすることも可能である。
As the
上述のように、図5に示す製造装置30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、並びに、フィルムの搬送速度を調整することにより、ガスバリアー層27を製造することができる。すなわち、図5に示す製造装置30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36及び37)間に放電することにより、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36上のフィルム40の表面上並びに成膜ローラー37上のフィルム40の表面上に、ガスバリアー層27がプラズマCVD法により形成される。なお、成膜に際しては、フィルム40が送り出しロール31や成膜ローラー36等により、それぞれ搬送されることにより、ロール・トゥ・ロール方式の連続的な成膜プロセスによりフィルム40の表面上にガスバリアー層27が形成される。
As described above, using the
(原料ガス)
ガスバリアー層27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ー層27の材質に応じて適宜選択して使用することができる。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できる。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、製膜での取扱い及び得られるガスバリアー層27の配光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を用いることが好ましい。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 film forming gas used for forming the
また、成膜ガスとしては、原料ガスの他に反応ガスを用いてもよい。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。 In addition to the source gas, a reactive gas may be used as the film forming 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. Can be used in combination with the reaction gas for
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。キャリアガス及び放電用ガスとしては、公知のガス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、水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 the carrier gas and the discharge gas, a known gas can be used. For example, a rare gas such as helium, argon, neon, or xenon, or hydrogen can be used.
成膜ガスが、原料ガスと反応ガスとを含有する場合には、原料ガスと反応ガスとの比率を、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、ガスバリアー層27の配光性が十分に得られなくなってしまう。また、成膜ガスが有機ケイ素化合物と酸素とを含有する場合には、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。
When the film forming gas contains a source gas and a reactive gas, the ratio of the source gas and the reactive gas is the amount of the reactive gas that is theoretically necessary to completely react the raw material gas and the reactive gas. It is preferable not to make the ratio of the reaction gas excessively higher than the ratio of. If the ratio of the reaction gas is excessive, the light distribution of the
以下、一例として、原料ガスにヘキサメチルジシロキサン(有機ケイ素化合物:HMDSO:(CH3)6Si2O:)、反応ガスに酸素(O2)を用いる場合について説明する。Hereinafter, as an example, a case where hexamethyldisiloxane (organosilicon compound: HMDSO: (CH 3 ) 6 Si 2 O :) is used as a source gas and oxygen (O 2 ) is used as a reaction gas will be described.
原料ガスとしてヘキサメチルジシロキサン、反応ガスとして酸素を含有する成膜ガスをプラズマCVDにより反応させて、ケイ素−酸素系の薄膜を作製する場合、成膜ガスにより下記反応式(1):
(CH3)6Si2O+12O2→6CO2+9H2O+2SiO2 ・・・(1)
の反応が起こり、二酸化ケイ素が生成される。この反応において、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。このため、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。このため、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、非完全反応を遂行させる。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モルより少ない量にする必要がある。When a silicon-oxygen-based thin film is produced by reacting a film-forming gas containing hexamethyldisiloxane as a source gas and oxygen as a reaction gas by plasma CVD, the following reaction formula (1):
(CH 3) 6 Si 2 O + 12O 2 → 6CO 2 + 9H 2 O + 2SiO 2 ··· (1)
The following reaction occurs and silicon dioxide is produced. In this reaction, the amount of oxygen required to completely oxidize 1 mol of hexamethyldisiloxane is 12 mol. For this reason, when 12 mol or more of oxygen is contained in 1 mol of hexamethyldisiloxane in the film forming gas and completely reacted, a uniform silicon dioxide film is formed. For this reason, the incomplete reaction is performed by controlling the gas flow rate ratio of the raw material to a flow rate equal to or lower than the theoretical reaction raw material ratio. That is, it is necessary to make the amount of oxygen less than 12 moles of the stoichiometric ratio 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、原料のヘキサメチルジシロキサンと反応ガスの酸素は、ガス供給部から成膜領域へ供給されるため、反応ガスの酸素のモル量(流量)が原料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ない。つまり、酸素の含有量を化学量論比に比して大過剰に供給したときに、初めて反応が完結すると考えられる。例えば、CVD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。 In the actual reaction in the plasma CVD chamber, since the raw material hexamethyldisiloxane and the reactive gas oxygen are supplied from the gas supply unit to the film formation region, the molar amount (flow rate) of the reactive gas oxygen is the raw material. Even if the molar amount (flow rate) is 12 times the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane, the reaction cannot actually proceed completely. That is, it is considered that the reaction is completed only when the oxygen content is supplied in a large excess compared to the stoichiometric ratio. For example, in order to obtain silicon oxide by complete oxidation by CVD, 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.
このため、原料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)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)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ガスバリアー層27中に取り込まれ、所望のガスバリアー層27を形成することが可能となる。
For this reason, it is preferable that the molar amount (flow rate) of oxygen with respect to the molar amount (flow rate) of the raw material hexamethyldisiloxane is 12 times or less (more preferably 10 times or less) which is the stoichiometric ratio. By containing hexamethyldisiloxane and oxygen in such a ratio, carbon atoms and hydrogen atoms in hexamethyldisiloxane that have not been completely oxidized are taken into the
なお、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)が少なすぎると、酸化されなかった炭素原子や水素原子がガスバリアー層27中に過剰に取り込まれるため、ガスバリアー層27の透明性が低下する。このため、第一電極25のように、透明性が必要とされる可撓性を有する基板には利用できなくなってしまう。このような観点から、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。
If the molar amount (flow rate) of oxygen relative to the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane in the film forming gas is too small, unoxidized carbon atoms and hydrogen atoms are excessively taken into the
(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、0.5Pa〜100Paの範囲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 Pa-100 Pa.
(成膜ローラー)
上述のプラズマCVD法において、成膜ローラー36、37間に放電するために、プラズマ発生用電源39に接続された電極ドラムに印加する電力は、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。例えば、0.1〜10kWの範囲とすることが好ましい。印加電力が下限未満ではパーティクルが発生しやくなる傾向にある。他方、上限を超えると成膜時に発生する熱量が多くなり、成膜時の基材表面の温度が上昇してしまい、樹脂基材26が熱負けして成膜時に皺が発生してしまう。(Deposition roller)
In the plasma CVD method described above, the electric power applied to the electrode drum connected to the plasma generating
なお、本例において、電極ドラムは、成膜ローラー36、37に設置されている。
In this example, the electrode drum is installed on the
フィルム40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の範囲とすることが好ましく、0.5〜20m/minの範囲とすることがより好ましい。ライン速度が下限未満では、フィルムに熱に起因する皺が発生しやすくなる傾向にあり、他方、上限を超えると、形成されるガスバリアー層27の厚さが薄くなる傾向にある。
The conveyance speed (line speed) of the
(平滑層)
樹脂基材26とガスバリアー層27との間には、平滑層が形成されていてもよい。平滑層は突起等が存在する樹脂基材26の粗面を平坦化し、又は、樹脂基材26に存在する突起により、ガスバリアー層27に生じた凹凸やピンホールを埋めて平坦化するために設けられる。このような平滑層は、基本的には感光性樹脂を硬化させて形成される。(Smooth layer)
A smooth layer may be formed between the
平滑層の形成に用いる感光性樹脂としては、例えば、ラジカル反応性不飽和化合物を有するアクリレート化合物を含有する樹脂組成物、アクリレート化合物とチオール基を有するメルカプト化合物を含有する樹脂組成物、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、グリセロールメタクリレート等の多官能アクリレートモノマーを溶解させた樹脂組成物等が挙げられる。また、上記のような樹脂組成物の任意の混合物を使用することも可能であり、光重合性不飽和結合を分子内に1個以上有する反応性のモノマーを含有している感光性樹脂であれば特に制限はない。 Examples of the photosensitive resin used for forming the smooth layer include a resin composition containing an acrylate compound having a radical-reactive unsaturated compound, a resin composition containing an acrylate compound and a mercapto compound having a thiol group, epoxy acrylate, Examples thereof include resin compositions in which polyfunctional acrylate monomers such as urethane acrylate, polyester acrylate, polyether acrylate, polyethylene glycol acrylate, and glycerol methacrylate are dissolved. It is also possible to use an arbitrary mixture of the above resin compositions, and any photosensitive resin containing a reactive monomer having one or more photopolymerizable unsaturated bonds in the molecule can be used. There are no particular restrictions.
光重合性不飽和結合を分子内に1個以上有する反応性モノマーとしては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、n−ペンチルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、n−オクチルアクリレート、n−デシルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、アリルアクリレート、ベンジルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、ブトキシエチレングリコールアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、グリセロールアクリレート、グリシジルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、イソボニルアクリレート、イソデキシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、2−メトリキエチルアクリレート、メトキシエチレングリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、ステアリルアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサジオールジアクリレート、1,3−プロパンジオールアクリレート、1,4−シクロヘキサンジオールジアクリレート、2,2−ジメチロールプロパンジアクリレート、グリセロールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、グリセロールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ポリオキシエチルトリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールトリアクリレート、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールテトラアクリレート、プロピオンオキサイド変性ペンタエリスリトールトリアクリレート、プロピオンオキサイド変性ペンタエリスリトールテトラアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリオキシプロピルトリメチロールプロパントリアクリレート、ブチレングリコールジアクリレート、1,2,4−ブタンジオールトリアクリレート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタジオールジアクリレート、ジアリルフマレート、1,10−デカンジオールジメチルアクリレート、ペンタエリスリトールヘキサアクリレート、及び、上記のアクリレートをメタクリレートに換えたもの、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、1−ビニル−2−ピロリドン等が挙げられる。上記の反応性モノマーは、1種又は2種以上の混合物として、又は、その他の化合物との混合物として使用することができる。 Examples of reactive monomers having at least one photopolymerizable unsaturated bond in the molecule include methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, tert-butyl acrylate, and n-pentyl. Acrylate, n-hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, n-octyl acrylate, n-decyl acrylate, hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, allyl acrylate, benzyl acrylate, butoxyethyl acrylate, butoxyethylene glycol acrylate, cyclohexyl acrylate, dicyclo Pentanyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, glycerol acrylate, glycy Acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, isobornyl acrylate, isodexyl acrylate, isooctyl acrylate, lauryl acrylate, 2-methoxyethyl acrylate, methoxyethylene glycol acrylate, phenoxyethyl acrylate, stearyl acrylate, Ethylene glycol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,5-pentanediol diacrylate, 1,6-hexadiol diacrylate, 1,3-propanediol acrylate, 1,4-cyclohexanediol Diacrylate, 2,2-dimethylolpropane diacrylate, glycerol diacrylate, tripropylene Glycol diacrylate, glycerol triacrylate, trimethylolpropane triacrylate, polyoxyethyltrimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, ethylene oxide modified pentaerythritol triacrylate, ethylene oxide modified pentaerythritol tetraacrylate, propion Oxide modified pentaerythritol triacrylate, propion oxide modified pentaerythritol tetraacrylate, triethylene glycol diacrylate, polyoxypropyltrimethylolpropane triacrylate, butylene glycol diacrylate, 1,2,4-butanediol triacrylate, 2,2, 4-to Limethyl-1,3-pentadiol diacrylate, diallyl fumarate, 1,10-decanediol dimethyl acrylate, pentaerythritol hexaacrylate, and acrylate replaced with acrylate, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, Examples thereof include 1-vinyl-2-pyrrolidone and the like. Said reactive monomer can be used as a 1 type, 2 or more types of mixture, or as a mixture with another compound.
感光性樹脂組成物は、光重合開始剤を含有する。 The photosensitive resin composition contains a photopolymerization initiator.
光重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、4,4−ビス(ジメチルアミン)ベンゾフェノン、4,4−ビス(ジエチルアミン)ベンゾフェノン、α−アミノ・アセトフェノン、4,4−ジクロロベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4−メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン、p−tert−ブチルジクロロアセトフェノン、チオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、ベンジルメトキシエチルアセタール、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、アントラキノン、2−tert−ブチルアントラキノン、2−アミルアントラキノン、β−クロルアントラキノン、アントロン、ベンズアントロン、ジベンズスベロン、メチレンアントロン、4−アジドベンジルアセトフェノン、2,6−ビス(p−アジドベンジリデン)シクロヘキサン、2,6−ビス(p−アジドベンジリデン)−4−メチルシクロヘキサノン、2−フェニル−1,2−ブタジオン−2−(o−メトキシカルボニル)オキシム、1−フェニル−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム、1,3−ジフェニル−プロパントリオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム、1−フェニル−3−エトキシ−プロパントリオン−2−(o−ベンゾイル)オキシム、ミヒラーケトン、2−メチル[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モノフォリノ−1−プロパン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モノフォリノフェニル)−ブタノン−1、ナフタレンスルホニルクロライド、キノリンスルホニルクロライド、n−フェニルチオアクリドン、4,4−アゾビスイソブチロニトリル、ジフェニルジスルフィド、ベンズチアゾールジスルフィド、トリフェニルホスフィン、カンファーキノン、四臭素化炭素、トリブロモフェニルスルホン、過酸化ベンゾイン、エオシン、メチレンブルー等の光還元性の色素とアスコルビン酸、トリエタノールアミン等の還元剤の組み合わせ等が挙げられ、これらの光重合開始剤を1種又は2種以上の組み合わせで使用することができる。 Examples of the photopolymerization initiator include benzophenone, methyl o-benzoylbenzoate, 4,4-bis (dimethylamine) benzophenone, 4,4-bis (diethylamine) benzophenone, α-amino acetophenone, 4,4-dichloro. Benzophenone, 4-benzoyl-4-methyldiphenyl ketone, dibenzyl ketone, fluorenone, 2,2-diethoxyacetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 2-hydroxy-2-methylpropiophenone, p- tert-butyldichloroacetophenone, thioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, diethylthioxanthone, benzyldimethyl ketal, benzylmethoxyethyl acetal, benzoy Methyl ether, benzoin butyl ether, anthraquinone, 2-tert-butylanthraquinone, 2-amylanthraquinone, β-chloroanthraquinone, anthrone, benzanthrone, dibenzsuberone, methyleneanthrone, 4-azidobenzylacetophenone, 2,6-bis (p-azide Benzylidene) cyclohexane, 2,6-bis (p-azidobenzylidene) -4-methylcyclohexanone, 2-phenyl-1,2-butadion-2- (o-methoxycarbonyl) oxime, 1-phenyl-propanedione-2- (O-ethoxycarbonyl) oxime, 1,3-diphenyl-propanetrione-2- (o-ethoxycarbonyl) oxime, 1-phenyl-3-ethoxy-propanetrione-2- (o-benzoyl) oxy , Michler's ketone, 2-methyl [4- (methylthio) phenyl] -2-monoforino-1-propane, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-monoforinophenyl) -butanone-1, naphthalenesulfonyl chloride Quinolinesulfonyl chloride, n-phenylthioacridone, 4,4-azobisisobutyronitrile, diphenyl disulfide, benzthiazole disulfide, triphenylphosphine, camphorquinone, carbon tetrabrominated, tribromophenyl sulfone, benzoin peroxide And combinations of photoreducing dyes such as eosin and methylene blue and reducing agents such as ascorbic acid and triethanolamine. These photopolymerization initiators can be used alone or in combination of two or more. .
平滑層は、特に制限はないが、スピンコーティング法、スプレー法、ブレードコーティング法、ディップ法等のウエットコーティング法、又は、蒸着法等のドライコーティング法により形成することが好ましい。 The smooth layer is not particularly limited, but is preferably formed by a wet coating method such as a spin coating method, a spray method, a blade coating method, or a dip method, or a dry coating method such as an evaporation method.
平滑層の形成では、上述の感光性樹脂に、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤等の添加剤を加えることができる。また、平滑層の積層位置に関係なく、いずれの平滑層においても、成膜性向上及び膜のピンホール発生防止等のために適切な樹脂や添加剤を使用してもよい。 In the formation of the smooth layer, additives such as an antioxidant, an ultraviolet absorber, and a plasticizer can be added to the above-described photosensitive resin as necessary. In addition, regardless of the position where the smooth layer is laminated, in any smooth layer, an appropriate resin or additive may be used in order to improve the film formability and prevent the generation of pinholes in the film.
感光性樹脂を溶媒に溶解又は分散させた塗布液を用いて平滑層を形成する際に、使用する溶媒としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルコール類、α−もしくはβ−テルピネオール等のテルペン類等、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、N−メチル−2−ピロリドン、ジエチルケトン、2−ヘプタノン、4−ヘプタノン等のケトン類、トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素類、セロソルブ、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、カルビトール、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、2−メトキシエチルアセテート、シクロヘキシルアセテート、2−エトキシエチルアセテート、3−メトキシブチルアセテート等の酢酸エステル類、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、ジプロピレングリコールジアルキルエーテル、3−エトキシプロピオン酸エチル、安息香酸メチル、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等を挙げることができる。 When forming a smooth layer using a coating solution in which a photosensitive resin is dissolved or dispersed in a solvent, the solvent to be used includes alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, ethylene glycol, propylene glycol, Terpenes such as α- or β-terpineol, etc., ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, N-methyl-2-pyrrolidone, diethyl ketone, 2-heptanone, 4-heptanone, toluene, xylene, tetramethylbenzene, etc. Aromatic hydrocarbons, cellosolve, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, carbitol, methyl carbitol, ethyl carbitol, butyl carbitol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, dipropiate Glycol ethers such as lenglycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, ethyl acetate, butyl acetate, cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, carbitol acetate, Acetic esters such as ethyl carbitol acetate, butyl carbitol acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, 2-methoxyethyl acetate, cyclohexyl acetate, 2-ethoxyethyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, diethylene glycol Dialkyl ether, dipropylene glycol Alkyl ethers, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl benzoate, N, N- dimethylacetamide, N, may be mentioned N- dimethylformamide.
平滑層の平滑性は、JIS B 0601で規定される表面粗さで表現される値で、最大断面高さRt(p)が、10nm以上、30nm以下であることが好ましい。10nmよりも小さい場合には、ワイヤーバー、ワイヤレスバー等の塗布方式で後述のケイ素化合物を塗布する段階において、平滑層表面に塗工手段が接触する場合に塗布性が損なわれることがある。また、30nmよりも大きい場合には、ケイ素化合物を塗布した後の、凹凸を平滑化することが難しくなる場合がある。 The smoothness of the smooth layer is a value expressed by the surface roughness specified by JIS B 0601, and the maximum cross-sectional height Rt (p) is preferably 10 nm or more and 30 nm or less. When the thickness is smaller than 10 nm, the coating property may be impaired when the coating means comes into contact with the surface of the smooth layer in the step of applying a silicon compound described later by a coating method such as a wire bar or a wireless bar. Moreover, when larger than 30 nm, it may become difficult to smooth the unevenness | corrugation after apply | coating a silicon compound.
表面粗さは、AFM(原子間力顕微鏡)を用いて測定された、微細な凹凸の振幅に関する粗さである。この表面粗さは、AFMの極小の先端半径の触針を持つ検出器によって、数十μmの区間内を多数回測定し、この連続測定した凹凸の断面曲線から算出される。 The surface roughness is a roughness related to the amplitude of fine irregularities measured using an AFM (atomic force microscope). This surface roughness is calculated from the cross-sectional curve of the unevenness measured continuously by measuring a number of times within several tens of μm with a detector having a stylus having a minimum tip radius of AFM.
(平滑層への添加剤)
平滑層には、添加剤が含まれていてもよい。平滑層に含まれる添加剤としては、感光性樹脂の表面に光重合反応性を有する感光性基が導入された反応性シリカ粒子(以下、単に「反応性シリカ粒子」ともいう)が好ましい。(Additive to smooth layer)
The smooth layer may contain an additive. The additive contained in the smooth layer is preferably reactive silica particles in which a photosensitive group having photopolymerization reactivity is introduced on the surface of the photosensitive resin (hereinafter also simply referred to as “reactive silica particles”).
ここで、光重合性を有する感光性基としては、(メタ)アクリロイルオキシ基に代表される重合性不飽和基等を挙げることができる。感光性樹脂は、この反応性シリカ粒子の表面に導入された感光性基と光重合反応可能な化合物、例えば、重合性不飽和基を有する不飽和有機化合物を含むことが好ましい。また、感光性樹脂は、反応性シリカ粒子や、重合性不飽和基を有する不飽和有機化合物に汎用の希釈溶剤が混合されて、固形分が調整されていてもよい。 Here, examples of the photopolymerizable photosensitive group include a polymerizable unsaturated group represented by a (meth) acryloyloxy group. The photosensitive resin preferably contains a compound capable of undergoing a photopolymerization reaction with the photosensitive group introduced on the surface of the reactive silica particles, for example, an unsaturated organic compound having a polymerizable unsaturated group. The photosensitive resin may have a solid content adjusted by mixing a general-purpose diluent solvent with reactive silica particles or an unsaturated organic compound having a polymerizable unsaturated group.
ここで、反応性シリカ粒子の平均粒子径としては、0.001〜0.1μmの平均粒子径であることが好ましい。平均粒子径を上記範囲にすることにより、後述する平均粒子径1〜10μmの無機粒子からなるマット剤と組合せて用いると、配光性等の光学特性と、ハードコート性とを兼ね備えた平滑層を形成しやすくなる。 Here, the average particle diameter of the reactive silica particles is preferably 0.001 to 0.1 μm. By using the average particle size in the above range, when used in combination with a matting agent composed of inorganic particles having an average particle size of 1 to 10 μm described later, a smooth layer having both optical properties such as light distribution and hard coat properties. It becomes easy to form.
なお、上記効果をより得やすくするためには、平均粒子径を0.001〜0.01μmの範囲をすることが好ましい。平滑層中には、上述の様な無機粒子を質量比として20%以上60%以下含有することが好ましい。20%以上添加することで、樹脂基材26とガスバリアー層27との密着性が向上する。また、60%を超えると、フィルムを湾曲させたり、加熱処理を行った場合にクラックが生じたり、ガスバリアー層27の透明性や屈折率等の光学的物性に影響を及ぼすことがある。
In order to make it easier to obtain the above effect, the average particle diameter is preferably in the range of 0.001 to 0.01 μm. The smooth layer preferably contains the above inorganic particles in a mass ratio of 20% to 60%. By adding 20% or more, the adhesion between the
なお、本例では、反応性シリカ粒子として、加水分解性シリル基の加水分解反応によってシリカ粒子との間にシリルオキシ基を生成し、化学的に結合している重合性不飽和基修飾加水分解性シランを用いることができる。 In this example, as the reactive silica particles, a hydrolyzable silyl group is hydrolyzed to form a silyloxy group between the silica particles and chemically bonded to the polymerizable unsaturated group modified hydrolyzable. Silane can be used.
加水分解性シリル基としては、例えば、アルコキシリル基、アセトキシリル基等のカルボキシリレートシリル基、クロロシリル基等のハロゲン化シリル基、アミノシリル基、オキシムシリル基、ヒドリドシリル基等が挙げられる。 Examples of the hydrolyzable silyl group include a carboxylylated silyl group such as an alkoxylyl group and an acetoxysilyl group, a halogenated silyl group such as a chlorosilyl group, an aminosilyl group, an oximesilyl group, and a hydridosilyl group.
重合性不飽和基としては、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニル基、プロペニル基、ブタジエニル基、スチリル基、エチニイル基、シンナモイル基、マレート基、アクリルアミド基等が挙げられる。 Examples of the polymerizable unsaturated group include acryloyloxy group, methacryloyloxy group, vinyl group, propenyl group, butadienyl group, styryl group, ethynyl group, cinnamoyl group, malate group, and acrylamide group.
平滑層の厚さは、好ましくは1〜10μm、より好ましくは2〜7μmである。1μm以上にすることにより、平滑層を有する樹脂基材26の平滑性が十分になる。また、10μm以下にすることにより、光学特性のバランスを調整しやすくなると共に、平滑層を樹脂基材26の一方の面にのみ設けた場合のカールを抑えやすくすることができる。
The thickness of the smooth layer is preferably 1 to 10 μm, more preferably 2 to 7 μm. By setting it to 1 μm or more, the smoothness of the
また、平滑層には、その他の添加剤として、マット剤を含有してもよい。マット剤としては、平均粒子径が0.1〜5μm程度の無機粒子が好ましい。 The smooth layer may contain a matting agent as another additive. As the matting agent, inorganic particles having an average particle diameter of about 0.1 to 5 μm are preferable.
このような無機粒子としては、シリカ、アルミナ、タルク、クレイ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化ジルコニウム等の1種又は2種以上を併せて使用することができる。 As such inorganic particles, one or more of silica, alumina, talc, clay, calcium carbonate, magnesium carbonate, barium sulfate, aluminum hydroxide, titanium dioxide, zirconium oxide and the like can be used in combination. .
ここで、無機粒子からなるマット剤は、平滑層の固形分100質量部に対して2質量部以上、好ましくは4質量部以上、より好ましくは6質量部以上、20質量部以下、好ましくは18質量部以下、より好ましくは16質量部以下の割合で混合されていることが好ましい。 Here, the matting agent composed of inorganic particles is 2 parts by mass or more, preferably 4 parts by mass or more, more preferably 6 parts by mass or more and 20 parts by mass or less, preferably 18 parts per 100 parts by mass of the solid content of the smooth layer. It is preferable that they are mixed in a proportion of not more than part by mass, more preferably not more than 16 parts by mass.
(ブリードアウト防止層)
ガスバリアー層27には、ブリードアウト防止層を設けることができる。ブリードアウト防止層は、平滑層を有するフィルム状の樹脂基材26を加熱した際に、樹脂基材26中から未反応のオリゴマー等が表面へ移行して、樹脂基材26の表面を汚染する現象を抑制するために、平滑層を有する基材の反対面に設けられる。ブリードアウト防止層は、この機能を有していれば、基本的に平滑層と同じ構成をとっても構わない。(Bleed-out prevention layer)
The
ブリードアウト防止層としては、重合性不飽和基を有する不飽和有機化合物を用いることができる。この不飽和有機化合物としては、分子中に2個以上の重合性不飽和基を有する多価不飽和有機化合物、又は、分子中に1個の重合性不飽和基を有する単価不飽和有機化合物等を用いることが好ましい。 As the bleed-out preventing layer, an unsaturated organic compound having a polymerizable unsaturated group can be used. As this unsaturated organic compound, a polyunsaturated organic compound having two or more polymerizable unsaturated groups in the molecule, a unit price unsaturated organic compound having one polymerizable unsaturated group in the molecule, or the like Is preferably used.
ここで、多価不飽和有機化合物としては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、グリセロールトリ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。 Here, as the polyunsaturated organic compound, for example, ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, glycerol di (meth) acrylate, glycerol tri (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (Meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, dicyclopentanyl di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meta ) Acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, dipentaerythritol monohydroxypenta (meth) acrylate, ditrimethylolprop Tetra (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate.
また、単価不飽和有機化合物としては、例えばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、2−(2−エトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2−メトキシプロピル(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等が挙げられる。 Examples of unit unsaturated organic compounds include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, isodecyl (meth) acrylate, and lauryl. (Meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, allyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, methylcyclohexyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl ( (Meth) acrylate, glycerol (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, 2-ethoxyethyl (meth) acrylate, 2- (2-eth Ciethoxy) ethyl (meth) acrylate, butoxyethyl (meth) acrylate, 2-methoxyethyl (meth) acrylate, methoxydiethylene glycol (meth) acrylate, methoxytriethylene glycol (meth) acrylate, methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, 2- Examples include methoxypropyl (meth) acrylate, methoxydipropylene glycol (meth) acrylate, methoxytripropylene glycol (meth) acrylate, methoxypolypropylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, and polypropylene glycol (meth) acrylate. .
また、ブリードアウト防止層には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂、光重合開始剤等を含有させてもよい。 The bleed-out prevention layer may contain a thermoplastic resin, a thermosetting resin, an ionizing radiation curable resin, a photopolymerization initiator, and the like.
この熱可塑性樹脂としては、アセチルセルロース、ニトロセルロース、アセチルブチルセルロース、エチルセルロース、メチルセルロース等のセルロース誘導体、酢酸ビニル及びその共重合体、塩化ビニル及びその共重合体、塩化ビニリデン及びその共重合体等のビニル系樹脂、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール等のアセタール系樹脂、アクリル樹脂及びその共重合体、メタクリル樹脂及びその共重合体等のアクリル系樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、線状ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。 Examples of this thermoplastic resin include cellulose derivatives such as acetylcellulose, nitrocellulose, acetylbutylcellulose, ethylcellulose, and methylcellulose, vinyl acetate and copolymers thereof, vinyl chloride and copolymers thereof, vinylidene chloride and copolymers thereof, and the like. Acetal resins such as vinyl resins, polyvinyl formal, polyvinyl butyral, acrylic resins and copolymers thereof, acrylic resins such as methacrylic resins and copolymers thereof, polystyrene resins, polyamide resins, linear polyester resins, polycarbonate resins, etc. Is mentioned.
また、熱硬化性樹脂としては、アクリルポリオールとイソシアネートプレポリマーとからなる熱硬化性ウレタン樹脂、フェノール樹脂、尿素メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコン樹脂等が挙げられる。 Moreover, as a thermosetting resin, the thermosetting urethane resin which consists of an acrylic polyol and an isocyanate prepolymer, a phenol resin, a urea melamine resin, an epoxy resin, an unsaturated polyester resin, a silicon resin etc. are mentioned.
また、電離放射線硬化性樹脂は、光重合性プレポリマー若しくは光重合性モノマー等の1種又は2種以上を混合した電離放射線硬化塗料に、電離放射線(紫外線又は電子線)を照射することで硬化させることができる。ここで光重合性プレポリマーとしては、1分子中に2個以上のアクリロイル基を有し、架橋硬化することにより3次元網目構造となるアクリル系プレポリマーが特に好ましい。アクリル系プレポリマーとしては、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、メラミンアクリレート等が使用できる。また光重合性モノマーとしては、上記多価不飽和有機化合物等を使用できる。 In addition, ionizing radiation curable resins are cured by irradiating ionizing radiation (ultraviolet rays or electron beams) to ionizing radiation curable paints in which one or more of photopolymerizable prepolymers or photopolymerizable monomers are mixed. Can be made. Here, the photopolymerizable prepolymer is particularly preferably an acrylic prepolymer having two or more acryloyl groups in one molecule and having a three-dimensional network structure by crosslinking and curing. As the acrylic prepolymer, urethane acrylate, polyester acrylate, epoxy acrylate, melamine acrylate and the like can be used. As the photopolymerizable monomer, the above polyunsaturated organic compounds can be used.
また、光重合開始剤としては、アセトフェノン、ベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾイン、ベンジルメチルケタール、ベンゾインベンゾエート、ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−(4−(メチルチオ)フェニル)−2−(4−モルフォリニル)−1−プロパン、α−アシロキシムエステル、チオキサンソン類等が挙げられる。 ブリードアウト防止層は、マット剤や他の必要な成分を配合した後、必要に応じて希釈溶剤で塗布液を調製し、この塗布液を基材表面に従来公知の塗布方法によって塗布し、塗布液に電離放射線を照射して硬化させることにより形成することができる。なお、電離放射線としては、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、メタルハライドランプ等から発せられる100〜400nm、好ましくは200〜400nmの波長領域の紫外線を照射する。又は、走査型やカーテン型の電子線加速器から発せられる100nm以下の波長領域の電子線を照射する。 Examples of the photopolymerization initiator include acetophenone, benzophenone, Michler's ketone, benzoin, benzylmethyl ketal, benzoin benzoate, hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-methyl-1- (4- (methylthio) phenyl) -2- (4-morpholinyl). ) -1-propane, α-acyloxime ester, thioxanthone and the like. The bleed-out prevention layer is prepared by blending a matting agent and other necessary components, and then preparing a coating solution with a diluting solvent as necessary, and applying the coating solution to the substrate surface by a conventionally known coating method. It can be formed by irradiating the liquid with ionizing radiation and curing it. In addition, as ionizing radiation, ultraviolet rays having a wavelength region of 100 to 400 nm, preferably 200 to 400 nm, emitted from an ultrahigh pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, a carbon arc, a metal halide lamp, or the like are irradiated. Alternatively, an electron beam having a wavelength region of 100 nm or less emitted from a scanning type or curtain type electron beam accelerator is irradiated.
ブリードアウト防止層の厚さとしては、1〜10μmであることが好ましく、特に2〜7μmであることが好ましい。1μm以上とすることにより、耐熱性を十分にできる。また、10μm以下とすることにより、光学特性のバランスを調整しやすくなると共に、平滑層を樹脂基材26の一方の面に設けた場合におけるカールを抑えることができる。
The thickness of the bleed-out prevention layer is preferably 1 to 10 μm, and particularly preferably 2 to 7 μm. Heat resistance can be sufficiently achieved by setting the thickness to 1 μm or more. Further, by adjusting the thickness to 10 μm or less, it becomes easy to adjust the balance of optical characteristics, and curling when a smooth layer is provided on one surface of the
(4)第一電極及び第二電極
本発明に係る第一電極及び第二電極はいずれも透明電極である。ここでいう「透明」とは、光波長550nmでの光透過率が50%以上であることをいう。(4) First electrode and second electrode Both the first electrode and the second electrode according to the present invention are transparent electrodes. Here, “transparent” means that the light transmittance at a light wavelength of 550 nm is 50% or more.
第一電極及び第二電極に用いることのできる材料群としては、通常有機EL素子に使用可能な全ての電極を使用することができる。具体的には、アルミニウム、銀、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/同混合物、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、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属、ITO(酸化インジウム・スズ(Indiumu Tin Oxide:ITO))、ZnO、TiO2、SnO2等の酸化物半導体等が挙げられる。As a group of materials that can be used for the first electrode and the second electrode, all electrodes that can be normally used for organic EL elements can be used. Specifically, aluminum, silver, magnesium, lithium, magnesium / same mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, indium, lithium / aluminum mixture, rare earth metal, ITO (indium tin oxide ( Indium Tin Oxide (ITO)), ZnO, TiO 2 , SnO 2 and other oxide semiconductors.
本発明では、第一電極及び第二電極の少なくとも一方が、厚さ30nm以下の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ることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that at least one of the first electrode and the second electrode is a layer composed of silver having a thickness of 30 nm or less or an alloy containing silver as a main component.
第一電極及び第二電極の構成は、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る場合は、隣接する層が窒素原子及び硫黄原子から選択される少なくとも1種の原子を有する有機化合物を含有する下地層であることが好ましい。 When the structure of the first electrode and the second electrode is a layer formed using silver or an alloy containing silver as a main component, at least one kind of atom in which the adjacent layer is selected from a nitrogen atom and a sulfur atom It is preferable that it is a base layer containing the organic compound which has this.
例えば、図1に示すとおり、第一電極25は、下地層23と、この上部に成膜された電極層12とを順に積層した2層構造であることが好ましい。このうち、電極層12は、例えば、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23は、例えば、窒素原子及び硫黄原子から選択される少なくとも1種の原子を有する有機化合物を含有する層であることが好ましい。図示はしていないが、第二電極層46についても同様である。
For example, as shown in FIG. 1, the
なお、第一電極25において、電極層12に含有される主成分とは、電極層12中の含有量が98質量%以上であることをいう。
In the
(4.1)下地層
下地層23は、電極層12の透明基板26側に設けられる、透明機能層としての層である。下地層23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電極層12の成膜に際し、銀の凝集を抑制できるものであれば良く、例えば、窒素原子及び硫黄原子から選択される少なくとも1種の原子を有する有機化合物等が挙げられる。(4.1) Underlayer The
上記有機化合物は、1種でもよく、2種以上を混合してもよい。また、窒素原子及び硫黄原子を有していない化合物を、下地層の効果を阻害しない範囲で混合することも許される。 The said organic compound may be 1 type, and may mix 2 or more types. In addition, it is allowed to mix a compound having no nitrogen atom and sulfur atom within a range that does not impair the effect of the underlayer.
下地層23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未満であることがさらに好ましく、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、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23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。
When the
下地層23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。
When the
ただし、単なる下地層23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。
However, as a simple function of the
下地層23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
以下、窒素原子及び硫黄原子から選択される少なくとも1種の原子を有する有機化合物について説明する。 Hereinafter, an organic compound having at least one atom selected from a nitrogen atom and a sulfur atom will be described.
(4.1.1)窒素原子を有する有機化合物
窒素原子を有する有機化合物とは、融点が80℃以上であり、分子量Mwが150〜1200の範囲内である化合物であることが好ましく、銀又は銀の合金との相互作用が大きい化合物であることが好ましく、例えば、含窒素複素環化合物、フェニル基置換アミン化合物等が挙げられる。(4.1.1) Organic compound having a nitrogen atom The organic compound having a nitrogen atom is preferably a compound having a melting point of 80 ° C or higher and a molecular weight Mw in the range of 150 to 1200, silver or A compound having a large interaction with the silver alloy is preferable, and examples thereof include a nitrogen-containing heterocyclic compound and a phenyl group-substituted amine compound.
また、窒素原子を有する有機化合物は、有効非共有電子対含有率[n/M](窒素原子を有する有機化合物の分子量Mに対する有効非共有電子対の数nの割合)が、2.0×10−3以上となるように選択された化合物であり、3.9×10−3以上であることがより好ましい。The organic compound having a nitrogen atom has an effective unshared electron pair content [n / M] (ratio of the number n of effective unshared electron pairs to the molecular weight M of the organic compound having a nitrogen atom) is 2.0 ×. 10 is a selected compound such that the -3 or more, more preferably 3.9 × 10 -3 or more.
ここで、有効非共有電子対とは、化合物を構成する窒素原子が有する非共有電子対のうち、芳香族性に関与せず、かつ金属に配位していない非共有電子対であることとする。 Here, the effective unshared electron pair is an unshared electron pair that does not participate in aromaticity and is not coordinated to the metal among the unshared electron pairs of the nitrogen atoms constituting the compound. To do.
ここでの芳香族性とは、π電子を持つ原子が環状に配列された不飽和環状構造をいい、いわゆる「ヒュッケル則」に従う芳香族性であって、環上のπ電子系に含まれる電子の数が「4n+2」(nは0以上の整数)個であることを条件としている。 The aromaticity here means an unsaturated cyclic structure in which atoms having π electrons are arranged in a ring, and is aromatic according to the so-called “Hückel rule”, and is included in the π electron system on the ring. Is 4n + 2 (n is an integer of 0 or more).
以上のような有効非共有電子対は、その非共有電子対を備えた窒素原子自体が、芳香環を構成するヘテロ原子であるか否かに関わらず、窒素原子が有する非共有電子対が芳香族性と関与しているか否かによって選択される。例えば、ある窒素原子が芳香環を構成するヘテロ原子であっても、その窒素原子が芳香族性に関与しない非共有電子対を有していれば、その非共有電子対は有効非共有電子対の一つとしてカウントされる。 The effective unshared electron pair as described above is such that the unshared electron pair possessed by the nitrogen atom is aromatic regardless of whether or not the nitrogen atom itself provided with the unshared electron pair is a heteroatom constituting the aromatic ring. It is selected based on whether or not it is involved in the family. For example, even if a nitrogen atom is a heteroatom constituting an aromatic ring, if the nitrogen atom has an unshared electron pair that does not participate in aromaticity, the unshared electron pair is an effective unshared electron pair. Counted as one of
これに対して、ある窒素原子が芳香環を構成するヘテロ原子でない場合であっても、その窒素原子の非共有電子対の全てが芳香族性に関与していれば、その窒素原子の非共有電子対は有効非共有電子対としてカウントされることはない。 In contrast, even if a nitrogen atom is not a heteroatom that constitutes an aromatic ring, if all of the non-shared electron pairs of the nitrogen atom are involved in aromaticity, the nitrogen atom is not shared. An electron pair is not counted as a valid unshared electron pair.
なお、各化合物において、有効非共有電子対の数nは、有効非共有電子対を有する窒素原子の数と一致する。 In each compound, the number n of effective unshared electron pairs coincides with the number of nitrogen atoms having effective unshared electron pairs.
下地層が、複数の窒素原子を有する有機化合物を用いて構成されている場合、有効非共有電子対含有率[n/M]は、各化合物の混合比に基づき、混合化合物の分子量Mと有効非共有電子対の数nを算出し、この分子量Mに対しての有効非共有電子対の数nの割合を有効非共有電子対含有率[n/M]とし、この値が上述した所定範囲であることが好ましい。 When the underlayer is composed of an organic compound having a plurality of nitrogen atoms, the effective unshared electron pair content [n / M] is based on the mixing ratio of each compound and the effective molecular weight M of the mixed compound. The number n of unshared electron pairs is calculated, and the ratio of the number n of effective unshared electron pairs to the molecular weight M is defined as the effective unshared electron pair content [n / M], and this value is within the predetermined range described above. It is preferable that
以下に、下地層を構成する窒素原子を有する低分子有機化合物として、上述した有効非共有電子対含有率[n/M]が2.0×10−3以上である例示化合物No.1〜45を示すが、特にこれに限定されるものではない。なお、例示化合物No.31の銅フタロシアニンにおいては、窒素原子が有する非共有電子対のうち、銅に配位していない窒素原子の非共有電子対が有効非共有電子対としてカウントされる。Hereinafter, as the low-molecular organic compound having a nitrogen atom constituting the underlayer, the above-mentioned effective compound number [n / M] is 2.0 × 10 −3 or more as exemplified compound No. 1 to 45 are shown, but the present invention is not particularly limited thereto. In addition, Exemplified Compound No. In 31 copper phthalocyanine, among the unshared electron pairs of nitrogen atoms, the unshared electron pairs of nitrogen atoms not coordinated to copper are counted as effective unshared electron pairs.
上記例示化合物No.1〜45について、有効非共有電子対の数n、分子量M及び有効非共有電子対含有率[n/M]を表1に示す。
The above exemplified compound No. Table 1 shows the number n of effective unshared electron pairs, the molecular weight M, and the effective unshared electron pair content [n / M] for 1 to 45.
(4.1.2)窒素原子を有するポリマー
本発明においては、窒素原子を有する有機化合物として、ポリマーを用いることもできる。
(4.1.2) Polymer having nitrogen atom In the present invention, a polymer may be used as the organic compound having a nitrogen atom.
窒素原子を有するポリマーは、重量平均分子量が1000〜1000000の範囲内であることが好ましい。 The polymer having a nitrogen atom preferably has a weight average molecular weight in the range of 1,000 to 1,000,000.
窒素原子を有するポリマーとしては、下記一般式(P1)で表される部分構造、又は下記一般式(P2)で表される部分構造を有するポリマーであることが好ましい。 The polymer having a nitrogen atom is preferably a polymer having a partial structure represented by the following general formula (P1) or a partial structure represented by the following general formula (P2).
一般式(P1)中、A1は、2価の窒素原子含有基を表す。Y1は、2価の有機基又は結合手を表す。n1は、重量平均分子量が1000〜1000000の範囲内となる繰り返し数を表す。
In General Formula (P1), A 1 represents a divalent nitrogen atom-containing group. Y 1 represents a divalent organic group or a bond. n1 represents the number of repetitions in which the weight average molecular weight is in the range of 1,000 to 1,000,000.
一般式(P2)中、A2は、1価の窒素原子含有基を表す。n2は、1以上の整数を表す。n2は、銀との相互作用性の点から1〜3の整数であることが好ましく、合成容易性の点から1又は2であることがより好ましい。n2が2以上である場合、複数のA2は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。A3及びA4は、2価の窒素原子含有基を表す。A3及びA4は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。n3及びn4は、それぞれ独立に、0又は1を表す。Y2は、(n2+2)価の有機基を表す。n1は、重量平均分子量が1000〜1000000の範囲内となる繰り返し数を表す。
In General Formula (P2), A 2 represents a monovalent nitrogen atom-containing group. n2 represents an integer of 1 or more. n2 is preferably an integer of 1 to 3 from the viewpoint of interaction with silver, and more preferably 1 or 2 from the viewpoint of ease of synthesis. When n2 is 2 or more, the plurality of A 2 may be the same or different. A 3 and A 4 represent a divalent nitrogen atom-containing group. A 3 and A 4 may be the same or different. n3 and n4 each independently represents 0 or 1. Y 2 represents an (n2 + 2) valent organic group. n1 represents the number of repetitions in which the weight average molecular weight is in the range of 1,000 to 1,000,000.
上記一般式(P1)又は(P2)で表される部分構造を有するポリマーは、上記一般式(P1)又は(P2)由来の単一の構成単位のみから構成される単独重合体(ホモポリマー)であってもよいし、上記一般式(P1)及び/又は(P2)由来の2種以上の構成単位のみから構成される共重合体(コポリマー)であってもよい。 The polymer having the partial structure represented by the general formula (P1) or (P2) is a homopolymer composed of only a single structural unit derived from the general formula (P1) or (P2). It may be a copolymer (copolymer) composed of only two or more structural units derived from the above general formulas (P1) and / or (P2).
また、上記一般式(P1)又は(P2)で示される構造単位に加えて、更に窒素原子含有基を有さない他の構造単位を有して共重合体を形成していてもよい。 Further, in addition to the structural unit represented by the general formula (P1) or (P2), the copolymer may be formed by further having another structural unit having no nitrogen atom-containing group.
窒素原子を有するポリマーが窒素原子含有基を有していない他の構造単位を有する場合、当該他の構造単位由来の単量体の含有量は、本発明に係る窒素原子を有するポリマーによる効果を損なわない程度であれば特に制限されないが、全構造単位由来の単量体中、好ましくは10〜75モル%の範囲内、より好ましくは20〜50モル%の範囲内である。 When the polymer having a nitrogen atom has another structural unit not having a nitrogen atom-containing group, the content of the monomer derived from the other structural unit has the effect of the polymer having a nitrogen atom according to the present invention. Although it will not restrict | limit especially if it is a grade which is not impaired, Preferably it exists in the range of 10-75 mol% in the monomer derived from all the structural units, More preferably, it exists in the range of 20-50 mol%.
一般式(P1)又は(P2)で表される部分構造を有するポリマーの末端は、特に制限されず、使用される原料(単量体)の種類によって適宜規定されるが、通常、水素原子である。 The terminal of the polymer having the partial structure represented by the general formula (P1) or (P2) is not particularly limited and is appropriately defined depending on the type of raw material (monomer) used. is there.
一般式(P2)において、A2で表される1価の窒素原子含有基は、窒素原子を有する有機基であれば特に制限されない。そのような窒素原子含有基としては、例えば、アミノ基、ジチオカルバメート基、チオアミド基、シアノ基(−CN)、イソニトリル基(−N+≡C−)、イソシアナート基(−N=C=O)、チオイソシアナート基(−N=C=S)、又は置換若しくは無置換の含窒素芳香族環を含む基が挙げられる。In the general formula (P2), the monovalent nitrogen atom-containing group represented by A 2 is not particularly limited as long as it is an organic group having a nitrogen atom. Examples of such nitrogen atom-containing groups include amino groups, dithiocarbamate groups, thioamide groups, cyano groups (—CN), isonitrile groups (—N + ≡C − ), isocyanate groups (—N═C═O). ), A thioisocyanate group (—N═C═S), or a group containing a substituted or unsubstituted nitrogen-containing aromatic ring.
以下に、本発明に係る窒素原子を有するポリマーを構成するモノマーの具体例(PN1〜41)を示すが、特にこれに限定されるものではない。なお、窒素原子を有するポリマーは、下記に示すモノマーを重量平均分子量が1000〜1000000となる範囲の繰り返し数で構成されている。 Although the specific example (PN1-41) of the monomer which comprises the polymer which has a nitrogen atom which concerns on this invention below is shown, it is not specifically limited to this. In addition, the polymer which has a nitrogen atom is comprised by the repeating number of the range from which the monomer shown below becomes a weight average molecular weight 1000-1 million.
本発明に係る窒素原子を有する低分子有機化合物及びポリマーは、公知、周知の方法で合成することができる。
The low molecular organic compound and polymer having a nitrogen atom according to the present invention can be synthesized by a known and well-known method.
(4.1.3)硫黄原子を有する有機化合物
本発明に係る硫黄原子を有する有機化合物は、分子内に、スルフィド結合、ジスルフィド結合、メルカプト基、スルホン基、チオカルボニル結合等を有している。これらの中でも、スルフィド結合又はメルカプト基を有していることが好ましい。(4.1.3) Organic Compound Having Sulfur Atom The organic compound having a sulfur atom according to the present invention has a sulfide bond, disulfide bond, mercapto group, sulfone group, thiocarbonyl bond, etc. in the molecule. . Among these, it is preferable to have a sulfide bond or a mercapto group.
硫黄原子を有する有機化合物としては、下記一般式(1)〜(4)で表される化合物であることが好ましい。 The organic compound having a sulfur atom is preferably a compound represented by the following general formulas (1) to (4).
一般式(1)中、R1及びR2は、それぞれ独立に、置換基を表す。
In general formula (1), R 1 and R 2 each independently represent a substituent.
一般式(2)中、R3及びR4は、それぞれ独立に、置換基を表す。
In General Formula (2), R 3 and R 4 each independently represent a substituent.
一般式(3)中、R5は置換基を表す。
In general formula (3), R 5 represents a substituent.
一般式(4)中、R6は置換基を表す。
In general formula (4), R 6 represents a substituent.
一般式(1)において、R1及びR2で表される置換基としては、例えば、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等)、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基等)、アルキニル基(例えば、エチニル基、プロパルギル基等)、芳香族炭化水素基(芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、p−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等)、芳香族複素環基(例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基(カルボリニル基のカルボリン環を構成する任意の炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す。)、フタラジニル基等)、複素環基(例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等)、シクロアルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2−ピリジルアミノスルホニル基等)、アシル基(例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、2−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等)、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等)、アミド基(例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、2−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、2−ピリジルアミノカルボニル基等)、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、2−ピリジルアミノウレイド基等)、スルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、2−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、2−ピリジルスルフィニル基等)、アルキルスルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、2−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等)、アリールスルホニル基又はヘテロアリールスルホニル基(例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、2−ピリジルスルホニル基等)、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、2−ピリジルアミノ基、ピペリジル基(ピペリジニル基ともいう)、2,2,6,6−テトラメチルピペリジニル基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、フッ化炭化水素基(例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等)、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基(例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等)、リン酸エステル基(例えば、ジヘキシルホスホリル基等)、亜リン酸エステル基(例えば、ジフェニルホスフィニル基等)、ホスホノ基等が挙げられる。In the general formula (1), examples of the substituent represented by R 1 and R 2 include an alkyl group (eg, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group). Octyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, etc.), cycloalkyl group (eg, cyclopentyl group, cyclohexyl group etc.), alkenyl group (eg, vinyl group, allyl group etc.), alkynyl group (eg, Ethynyl group, propargyl group, etc.), aromatic hydrocarbon group (also called aromatic carbocyclic group, aryl group, etc.), for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, mesityl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, anthryl group , Azulenyl, acenaphthenyl, fluorenyl, phenanthryl, indenyl, pyrenyl Group, biphenylyl group, etc.), aromatic heterocyclic group (for example, furyl group, thienyl group, pyridyl group, pyridazinyl group, pyrimidinyl group, pyrazinyl group, triazinyl group, imidazolyl group, pyrazolyl group, thiazolyl group, quinazolinyl group, carbazolyl group , A carbolinyl group, a diazacarbazolyl group (in which one of carbon atoms constituting the carboline ring of the carbolinyl group is replaced by a nitrogen atom), a phthalazinyl group, etc.), a heterocyclic group (for example, a pyrrolidyl group) Imidazolidyl group, morpholyl group, oxazolidyl group, etc.), alkoxy group (for example, methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, pentyloxy group, hexyloxy group, octyloxy group, dodecyloxy group, etc.), cycloalkoxy group (for example, , Cyclopentyloxy group, cyclohexyl Ruoxy group, etc.), aryloxy group (eg, phenoxy group, naphthyloxy group, etc.), alkylthio group (eg, methylthio group, ethylthio group, propylthio group, pentylthio group, hexylthio group, octylthio group, dodecylthio group, etc.), cycloalkylthio Groups (eg, cyclopentylthio group, cyclohexylthio group, etc.), arylthio groups (eg, phenylthio group, naphthylthio group, etc.), alkoxycarbonyl groups (eg, methyloxycarbonyl group, ethyloxycarbonyl group, butyloxycarbonyl group, octyloxy) Carbonyl group, dodecyloxycarbonyl group, etc.), aryloxycarbonyl group (eg, phenyloxycarbonyl group, naphthyloxycarbonyl group, etc.), sulfamoyl group (eg, aminosulfonyl group, Ruaminosulfonyl group, dimethylaminosulfonyl group, butylaminosulfonyl group, hexylaminosulfonyl group, cyclohexylaminosulfonyl group, octylaminosulfonyl group, dodecylaminosulfonyl group, phenylaminosulfonyl group, naphthylaminosulfonyl group, 2-pyridylaminosulfonyl group Etc.), acyl group (for example, acetyl group, ethylcarbonyl group, propylcarbonyl group, pentylcarbonyl group, cyclohexylcarbonyl group, octylcarbonyl group, 2-ethylhexylcarbonyl group, dodecylcarbonyl group, phenylcarbonyl group, naphthylcarbonyl group, pyridyl) Carbonyl group, etc.), acyloxy group (for example, acetyloxy group, ethylcarbonyloxy group, butylcarbonyloxy group, octylcarbonyl) Oxy group, dodecylcarbonyloxy group, phenylcarbonyloxy group, etc.), amide group (for example, methylcarbonylamino group, ethylcarbonylamino group, dimethylcarbonylamino group, propylcarbonylamino group, pentylcarbonylamino group, cyclohexylcarbonylamino group, 2-ethylhexylcarbonylamino group, octylcarbonylamino group, dodecylcarbonylamino group, phenylcarbonylamino group, naphthylcarbonylamino group, etc.), carbamoyl group (for example, aminocarbonyl group, methylaminocarbonyl group, dimethylaminocarbonyl group, propylamino) Carbonyl group, pentylaminocarbonyl group, cyclohexylaminocarbonyl group, octylaminocarbonyl group, 2-ethylhexylaminocarbonyl group, Dodecylaminocarbonyl group, phenylaminocarbonyl group, naphthylaminocarbonyl group, 2-pyridylaminocarbonyl group, etc.), ureido group (for example, methylureido group, ethylureido group, pentylureido group, cyclohexylureido group, octylureido group, dodecylureido group) Group, phenylureido group naphthylureido group, 2-pyridylaminoureido group, etc.), sulfinyl group (for example, methylsulfinyl group, ethylsulfinyl group, butylsulfinyl group, cyclohexylsulfinyl group, 2-ethylhexylsulfinyl group, dodecylsulfinyl group, phenylsulfinyl group) Group, naphthylsulfinyl group, 2-pyridylsulfinyl group, etc.), alkylsulfonyl group (for example, methylsulfonyl group, ethylsulfonyl group, butyne) Sulfonyl group, cyclohexylsulfonyl group, 2-ethylhexylsulfonyl group, dodecylsulfonyl group and the like), arylsulfonyl group or heteroarylsulfonyl group (for example, phenylsulfonyl group, naphthylsulfonyl group, 2-pyridylsulfonyl group and the like), amino group (for example, , Amino group, ethylamino group, dimethylamino group, butylamino group, cyclopentylamino group, 2-ethylhexylamino group, dodecylamino group, anilino group, naphthylamino group, 2-pyridylamino group, piperidyl group (also called piperidinyl group) , 2,2,6,6-tetramethylpiperidinyl group), halogen atom (for example, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, etc.), fluorinated hydrocarbon group (for example, fluoromethyl group, trifluoromethyl group, etc.) , Pentafluoroethylene Group, pentafluorophenyl group, etc.), cyano group, nitro group, hydroxy group, mercapto group, silyl group (for example, trimethylsilyl group, triisopropylsilyl group, triphenylsilyl group, phenyldiethylsilyl group, etc.), phosphate ester group (For example, dihexyl phosphoryl group), phosphite group (for example, diphenylphosphinyl group), phosphono group and the like.
これらの置換基は、更にこれらの置換基によって置換されていてもよいし、互いに連結して環を形成していてもよい。 These substituents may be further substituted with these substituents, or may be linked to each other to form a ring.
一般式(2)において、R3及びR4で表される置換基としては、一般式(1)において、R1及びR2で表される置換基と同様の置換基が挙げられる。In the general formula (2), examples of the substituent represented by R 3 and R 4 include the same substituents as the substituents represented by R 1 and R 2 in the general formula (1).
一般式(3)において、R5で表される置換基としては、一般式(1)において、R1及びR2で表される置換基と同様の置換基が挙げられる。In the general formula (3), examples of the substituent represented by R 5 include the same substituents as the substituents represented by R 1 and R 2 in the general formula (1).
一般式(4)において、R6で表される置換基としては、一般式(1)において、R1及びR2で表される置換基と同様の置換基が挙げられる。In the general formula (4), examples of the substituent represented by R 6 include the same substituents as the substituents represented by R 1 and R 2 in the general formula (1).
以下に、下地層を構成する硫黄原子を有する有機化合物の例示化合物(1−1)〜(4−1)を示すが、特にこれに限定されるものではない。 Although the exemplary compounds (1-1) to (4-1) of organic compounds having a sulfur atom constituting the underlayer are shown below, they are not particularly limited thereto.
(4.1.4)硫黄原子を有するポリマー
本発明においては、硫黄原子を有する有機化合物として、ポリマーを用いることもできる。
(4.1.4) Polymer having a sulfur atom In the present invention, a polymer may be used as the organic compound having a sulfur atom.
硫黄原子を有するポリマーは、重量平均分子量が1000〜1000000の範囲内であることが好ましい。 The polymer having a sulfur atom preferably has a weight average molecular weight in the range of 1,000 to 1,000,000.
以下に、硫黄原子を有するポリマーを構成するモノマーの具体例(PS1〜14)を示すが、特にこれに限定されるものではない。 Although the specific example (PS1-14) of the monomer which comprises the polymer which has a sulfur atom below is shown, it is not specifically limited to this.
なお、硫黄原子を有するポリマーは、下記に示すモノマーを重量平均分子量が1000〜1000000となる範囲の繰り返し数で構成されている。また、括弧外に付記した数値は、それぞれのモノマー単位の構成比率(モル比、組成比ともいう。)を表している。
上記したモノマー単位からなるポリマーの重量平均分子量を表2に示す。In addition, the polymer which has a sulfur atom is comprised by the repeating number of the range from which the monomer shown below becomes a weight average molecular weight 1000-1 million. In addition, the numerical values added outside the parentheses represent the constituent ratio (also referred to as molar ratio or composition ratio) of each monomer unit.
Table 2 shows the weight average molecular weight of the polymer comprising the above monomer units.
本発明に用いられる硫黄原子を有する有機化合物及びポリマーは、公知、周知の方法で合成することができる。
The organic compound and polymer having a sulfur atom used in the present invention can be synthesized by known and well-known methods.
なお、本発明に用いられる窒素原子又は硫黄原子を有するポリマーの重量平均分子量は、室温(25℃)下、下記の測定条件にて測定を行った値である。
(測定条件)
装置:東ソー高速GPC装置 HLC−8220GPC
カラム:TOSOH TSKgel Super HM−M
検出器:RI及び/又はUV
溶出液流速:0.6ml/分
温度:30℃
試料濃度:0.1質量%
試料量:100μl
検量線:標準ポリスチレンにて作製(標準ポリスチレンSTK standard ポリスチレン(東ソー(株)製)Mw=500〜1000000までの13サンプルを用いて検量線(校正曲線ともいう。)を作成し、測定対象物の重量平均分子量の算出に使用した。ここで、サンプルに用いたポリスチレンの重量平均分子量は、ほぼ等間隔に設定した。)
(4.2)電極層
電極層12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23上に成膜された層であることが好ましい。In addition, the weight average molecular weight of the polymer which has a nitrogen atom or sulfur atom used for this invention is the value which measured on the following measurement conditions under room temperature (25 degreeC).
(Measurement condition)
Equipment: Tosoh High Speed GPC Equipment HLC-8220GPC
Column: TOSOH TSKgel Super HM-M
Detector: RI and / or UV
Eluent flow rate: 0.6 ml / min Temperature: 30 ° C
Sample concentration: 0.1% by mass
Sample volume: 100 μl
Calibration curve: Prepared with standard polystyrene (standard polystyrene STK standard polystyrene (manufactured by Tosoh Corporation) Mw = 500 to 1000000 using 13 samples to create a calibration curve (also referred to as calibration curve) (This was used to calculate the weight average molecular weight. Here, the weight average molecular weight of the polystyrene used in the sample was set at approximately equal intervals.)
(4.2) Electrode Layer The
このような電極層12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。
Examples of the method for forming the
また、電極層12は、下地層23上に成膜されることにより、電極層12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良い。
In addition, the
電極層12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
さらに、銀に対してアルミニウム(Al)や金(Au)を2原子数%程度添加して共蒸着することも好ましい。 Further, it is also preferable to add about 2 atomic% of aluminum (Al) or gold (Au) to silver and co-evaporate.
以上のような電極層12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良い。
The
さらに、この電極層12は、層厚が5〜30nmの範囲内であることが好ましい。層厚が30nmより薄い場合には、層の光吸収成分又は反射成分が少なく、第一透明電極12の透過率が大きくなる。また、層厚が5nm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。好ましくは8〜20nmの範囲であり、さらに好ましくは10〜15nmの範囲である。
Furthermore, the
(4.3)第一電極及び第二電極の効果
以上のような構成の第一電極25は、例えば、窒素原子及び硫黄原子から選択される少なくとも1種の原子を有する有機化合物を用いて構成された下地層23上に、銀又は銀を主成分とする合金からなる電極層12を設けた構成である。これにより、下地層23の上部に電極層12を成膜する際には、電極層12を構成する銀原子が下地層23を構成する窒素原子又は硫黄原子を含んだ化合物と相互作用し、銀原子の下地層23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。(4.3) Effect of first electrode and second electrode The
ここで、一般的に銀を主成分とした電極層12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、第一電極としては不適であった。
Here, in general, in the film formation of the
しかしながら、本発明に係る第一電極25によれば、上述したように下地層23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電極層12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
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電極層12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、第一電極25及び第二電極46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。
Therefore, as described above, the
さらに、本発明に係る第一電極及び第二電極は、銀電極での鏡面反射が発生しない程度の範囲で、薄膜化に調整が可能であるため、発光輝度の向上に寄与することができる。特に第二電極を銀又は銀を主成分とする合金からなる透明な電極層とすることで、有機発光層からの散乱光や反射光を、第二電極の背後に配置される黒色材料によって光吸収することができるため、コントラスト比をより高めることができる。 Furthermore, since the first electrode and the second electrode according to the present invention can be adjusted to be thin in a range in which specular reflection at the silver electrode does not occur, it is possible to contribute to an improvement in light emission luminance. In particular, by making the second electrode a transparent electrode layer made of silver or an alloy containing silver as a main component, the scattered light or reflected light from the organic light emitting layer is emitted by a black material disposed behind the second electrode. Since it can absorb, contrast ratio can be raised more.
(5)有機発光層
(5.1)発光層
有機発光層45には少なくとも発光層45cが含まれる。(5) Organic light emitting layer (5.1) Light emitting layer The organic
本発明に用いられる発光層45c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。なお、発光材料として、蛍光材料が使用されても良いし、リン光発光化合物と蛍光材料とを併用しても良い。
The
この発光層45cは、電極又は電子輸送層45dから注入された電子と、正孔輸送層45b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45cの層内であっても発光層45cと隣接する層との界面であっても良い。
The
このような発光層45c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良い。この場合、各発光層45c間には、非発光性の中間層(図示略)を有していることが好ましい。
The
発光層45c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。
The total thickness of the
なお、発光層45cの層厚の総和とは、発光層45c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
複数層を積層した構成の発光層45c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、更に、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
以上のような発光層45cは、公知の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
発光層に含まれる発光ドーパント(発光ドーパント化合物ともいう)、ホスト化合物について説明する。 A light-emitting dopant (also referred to as a light-emitting dopant compound) and a host compound contained in the light-emitting layer will be described.
(5.1.1)ホスト化合物
ここで、本発明においてホスト化合物とは、発光層に含有される化合物の内でその層中での質量比が20%以上であり、かつ室温(25℃)においてリン光発光のリン光量子収率が、0.1未満の化合物と定義される。好ましくはリン光量子収率が0.01未満である。また、発光層に含有される化合物の中で、その層中での質量比が20%以上であることが好ましい。(5.1.1) Host Compound Here, in the present invention, the host compound is a compound contained in the light emitting layer, the mass ratio in the layer is 20% or more, and room temperature (25 ° C.). Is defined as a compound having a phosphorescence quantum yield of phosphorescence emission of less than 0.1. The phosphorescence quantum yield is preferably less than 0.01. Moreover, it is preferable that the mass ratio in the layer is 20% or more among the compounds contained in a light emitting layer.
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、又は複数種併用して用いてもよい。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、後述する発光ドーパント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 the host compound, known host compounds may be used alone or in combination of two or more. 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. Moreover, it becomes possible to mix different light emission by using multiple types of light emission dopants mentioned later, and, thereby, arbitrary luminescent colors can be obtained.
また、本発明に用いられる発光ホストとしては、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)でも良い。 The light emitting host used in the present invention may be a conventionally known low molecular compound or a high molecular compound having a repeating unit, and a low molecular compound having a polymerizable group such as a vinyl group or an epoxy group (deposition polymerization property). Light emitting host).
併用してもよい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、かつ発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高Tg(ガラス転移温度)である化合物が好ましい。 As the known host compound that may be used in combination, 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) is preferable.
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が挙げられるが、これに限定されるものではない。 Specific examples of known host compounds include, but are not limited to, compounds described in the following documents.
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。 JP-A-2001-257076, 2002-308855, 2001-313179, 2002-319491, 2001-357777, 2002-334786, 2002-8860, 2002-334787, 2002-15871, 2002-334788, 2002-43056, 2002-334789, 2002-75645, 2002-338579, 2002-105445 gazette, 2002-343568 gazette, 2002-141173 gazette, 2002-352957 gazette, 2002-203683 gazette, 2002-363227 gazette, 2002-231453 gazette, No. 003-3165, No. 2002-234888, No. 2003-27048, No. 2002-255934, No. 2002-286061, No. 2002-280183, No. 2002-299060, No. 2002. -302516, 2002-305083, 2002-305084, 2002-308837, and the like.
本発明に用いられる発光ドーパントについて説明する。 The light emitting dopant used in the present invention will be described.
より発光効率の高い有機EL素子を得る観点から、本発明の有機EL素子の発光層としては、上記のホスト化合物を含有すると同時に、リン光ドーパントを含有することが好ましい。 From the viewpoint of obtaining an organic EL device with higher luminous efficiency, the light emitting layer of the organic EL device of the present invention preferably contains a phosphorescent dopant simultaneously with the host compound.
(5.1.2)リン光ドーパント
本発明に用いられるリン光ドーパントは、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。(5.1.2) Phosphorescent dopant The phosphorescent dopant used in the present invention is a compound in which light emission from an excited triplet is observed, and specifically, phosphorescent light is emitted at room temperature (25 ° C.). Although it is a compound and a phosphorescence quantum yield is defined as a compound 0.01 or more at 25 degreeC, a preferable phosphorescence quantum yield is 0.1 or more.
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、本発明に係るリン光ドーパントは、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 Experimental Chemistry Course 4 of the 4th edition. Although the phosphorescence quantum yield in a solution can be measured using various solvents, the phosphorescence dopant according to the present invention achieves the phosphorescence quantum yield (0.01 or more) in any solvent. That's fine.
リン光ドーパントの発光は原理としては2種挙げられ、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ドーパントに移動させることでリン光ドーパントからの発光を得るというエネルギー移動型、もう一つはリン光ドーパントがキャリアトラップとなり、リン光ドーパント上でキャリアの再結合が起こりリン光ドーパント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が、いずれの場合においても、リン光ドーパント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である。 There are two types of light emission of phosphorescent dopants in principle. One is the recombination of carriers 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 dopant. The energy transfer type that obtains light emission from the phosphorescent dopant, and the other is that the phosphorescent dopant becomes a carrier trap, carrier recombination occurs on the phosphorescent dopant, and light emission from the phosphorescent dopant is obtained. Although it is a trap type, in any case, the excited state energy of the phosphorescent dopant is required to be lower than the excited state energy of the host compound.
本発明に使用できる公知のリン光ドーパントの具体例としては、以下の文献に記載されている化合物等が挙げられる。 Specific examples of known phosphorescent dopants that can be used in the present invention include compounds described in the following documents.
Nature 395,151 (1998)、Appl. Phys. Lett. 78, 1622 (2001)、Adv. Mater. 19, 739 (2007)、Chem. Mater. 17, 3532 (2005)、Adv. Mater. 17, 1059 (2005)、国際公開第2009/100991号、国際公開第2008/101842号、国際公開第2003/040257号、米国特許出願公開第2006/835469号明細書、米国特許出願公開第2006/0202194号明細書、米国特許出願公開第2007/0087321号明細書、米国特許出願公開第2005/0244673号明細書、Inorg. Chem. 40, 1704 (2001)、Chem. Mater. 16, 2480 (2004)、Adv. Mater. 16, 2003 (2004)、Angew. Chem. lnt. Ed. 2006, 45, 7800、Appl. Phys. Lett. 86, 153505 (2005)、Chem. Lett. 34, 592 (2005)、Chem. Commun. 2906 (2005)、Inorg. Chem. 42, 1248 (2003)、国際公開第2009/050290号、国際公開第2002/015645号、国際公開第2009/000673号、米国特許出願公開第2002/0034656号明細書、米国特許第7332232号明細書、米国特許出願公開第2009/0108737号明細書、米国特許出願公開第2009/0039776号明細書、米国特許第6921915号明細書、米国特許第6687266号明細書、米国特許出願公開第2007/0190359号明細書、米国特許出願公開第2006/0008670号明細書、米国特許出願公開第2009/0165846号明細書、米国特許出願公開第2008/0015355号明細書、米国特許第7250226号明細書、米国特許第7396598号明細書、米国特許出願公開第2006/0263635号明細書、米国特許出願公開第2003/0138657号明細書、米国特許出願公開第2003/0152802号明細書、米国特許第7090928号明細書、Angew. Chem. lnt. Ed. 47, 1 (2008)、Chem. Mater. 18, 5119 (2006)、Inorg. Chem. 46, 4308
(2007)、Organometallics 23, 3745 (2004)、Appl. Phys. Lett. 74, 1361 (1999)、国際公開第2002/002714号、国際公開第2006/009024号、国際公開第2006/056418号、国際公開第2005/019373号、国際公開第2005/123873号、国際公開第2005/123873号、国際公開第2007/004380号、国際公開第2006/082742号、米国特許出願公開第2006/0251923号明細書、米国特許出願公開第2005/0260441号明細書、米国特許第7393599号明細書、米国特許第7534505号明細書、米国特許第7445855号明細書、米国特許出願公開第2007/0190359号明細書、米国特許出願公開第2008/0297033号明細書、米国特許第7338722号明細書、米国特許出願公開第2002/0134984号明細書、米国特許第7279704号明細書、米国特許出願公開第2006/098120号明細書、米国特許出願公開第2006/103874号明細書、国際公開第2005/076380号、国際公開第2010/032663号、国際公開第2008/140115号、国際公開第2007/052431号、国際公開第2011/134013号、国際公開第2011/157339号、国際公開第2010/086089号、国際公開第2009/113646号、国際公開第2012/020327号、国際公開第2011/051404号、国際公開第2011/004639号、国際公開第2011/073149号、米国特許出願公開第2012/228583号明細書、米国特許出願公開第2012/212126号明細書、特開2012−069737号公報、特開2011−181303号公報、特開2009−114086号公報、特開2003−81988号公報、特開2002−302671号公報、特開2002−363552号公報等である。Nature 395, 151 (1998), Appl. Phys. Lett. 78, 1622 (2001), Adv. Mater. 19, 739 (2007), Chem. Mater. 17, 3532 (2005), Adv. Mater. 17, 1059 (2005), International Publication No. 2009/100991, International Publication No. 2008/101842, International Publication No. 2003/040257, US Patent Application Publication No. 2006/835469, US Patent Application Publication No. 2006 /. No. 0202194, U.S. Patent Application Publication No. 2007/0087321, U.S. Patent Application Publication No. 2005/0244673, Inorg. Chem. 40, 1704 (2001), Chem. Mater. 16, 2480 (2004), Adv. Mater. 16, 2003 (2004), Angew. Chem. lnt. Ed. 2006, 45, 7800, Appl. Phys. Lett. 86, 153505 (2005), Chem. Lett. 34, 592 (2005), Chem. Commun. 2906 (2005), Inorg. Chem. 42, 1248 (2003), International Publication No. 2009/050290, International Publication No. 2002/015645, International Publication No. 2009/000673, US Patent Application Publication No. 2002/0034656, and US Pat. No. 7,332,232. US Patent Application Publication No. 2009/0108737, US Patent Application Publication No. 2009/0039776, US Patent No. 6921915, US Patent No. 6,687,266, US Patent Application Publication No. 2007/0190359. Specification, US Patent Application Publication No. 2006/0008670, US Patent Application Publication No. 2009/0165846, US Patent Application Publication No. 2008/0015355, US Patent No. 7250226, US Patent No. 7396598 Writing, U.S. Patent Application Publication No. 2006/0263635, U.S. Patent Application Publication No. 2003/0138657, U.S. Patent Application Publication No. 2003/0152802, U.S. Patent No. 7090928, Angew. Chem. lnt. Ed. 47, 1 (2008), Chem. Mater. 18, 5119 (2006), Inorg. Chem. 46, 4308
(2007),
中でも、好ましいリン光ドーパントとしてはIrを中心金属に有する有機金属錯体が挙げられる。さらに好ましくは、金属−炭素結合、金属−窒素結合、金属−酸素結合、金属−硫黄結合のうち少なくとも一つの配位様式を含む錯体が好ましい。 Among these, a preferable phosphorescent dopant includes an organometallic complex having Ir as a central metal. More preferably, a complex containing at least one coordination mode among a metal-carbon bond, a metal-nitrogen bond, a metal-oxygen bond, and a metal-sulfur bond is preferable.
有機EL素子50においては、少なくとも一つの発光層45cに2種以上のリン光発光性化合物を含有していても良く、発光層45cにおけるリン光発光性化合物の濃度比が発光層45cの層厚方向で変化していても良い。
In the
リン光発光性化合物は好ましくは発光層45cの総量に対し0.1体積%以上30体積%未満であることが好ましい。
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、発光層45cには蛍光発光材料を用いることができ、当該蛍光発光材料としては、例えば、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。
In addition, a fluorescent material can be used for the
(5.2)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45c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45aと電子注入層45eとがある。(5.2) 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45aであれば、アノードと発光層45c又は正孔輸送層45bの間、電子注入層45eであればカソードと発光層45c又は電子輸送層45dとの間に存在させても良い。
The injection layer can be provided as necessary. The
正孔注入層45a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
電子注入層45e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。本発明の電子注入層45eはごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるがその層厚は1nm〜10μmの範囲が好ましい。
The details of the
(5.3)正孔輸送層
正孔輸送層45b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45a、電子阻止層も正孔輸送層45bに含まれる。正孔輸送層45bは単層又は複数層設けることができる。(5.3) Hole transport layer The
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良い。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また、導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。 The hole transport material has any one of hole injection or transport and electron barrier properties, and may be either organic or inorganic. For example, triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, Examples thereof include stilbene derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, and conductive polymer oligomers, particularly thiophene oligomers.
正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第3級アミン化合物を用いることが好ましい。 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、さらには米国特許第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 also two fused aromatic rings described in US Pat. No. 5,061,569 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。本発明においては、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. In the present invention, it is preferable to use these materials because a light-emitting element with higher efficiency can be obtained.
正孔輸送層45bは、上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、LB法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層45b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の範囲である。この正孔輸送層45bは、上記材料の1種又は2種以上からなる1層構造であっても良い。
The
また、正孔輸送層45b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。
Alternatively, the material of the
このように、正孔輸送層45b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
(5.4)電子輸送層
電子輸送層45d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45e、正孔阻止層(図示略)も電子輸送層45dに含まれる。電子輸送層45d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。(5.4) Electron Transport Layer The
単層構造の電子輸送層45d、及び、積層構造の電子輸送層45dにおいて、発光層45c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45cに伝達する機能を有していれば良い。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、アントロン誘導体及び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45d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
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45d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) Aluminum, tris (2-methyl-8-quinolinol) aluminum, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) zinc (Znq), etc., and the central metals of these metal complexes are In, Mg Metal complexes replaced by 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45dの材料として好ましく用いることができる。また、発光層45cの材料としても例示されるジスチリルピラジン誘導体も電子輸送層45dの材料として用いることができるし、正孔注入層45a、正孔輸送層45bと同様にn型−Si、n型−SiC等の無機半導体も電子輸送層45dの材料として用いることができる。
In addition, metal-free or metal phthalocyanine, or those having terminal ends substituted with alkyl groups or sulfonic acid groups can be preferably used as the material for the
電子輸送層45d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。電子輸送層45d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の範囲である。電子輸送層45dは上記材料の1種又は2種以上からなる1層構造であっても良い。
The
また、電子輸送層45d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45d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45d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45dの材料(電子輸送性化合物)として、上述した下地層23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45eを兼ねた電子輸送層45dであっても同様であり、上述した下地層23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
(5.5)阻止層(正孔阻止層、電子阻止層)
阻止層は、有機発光層45として、上記各機能層の他に、更に設けられていても良い。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。(5.5) Blocking layer (hole blocking layer, electron blocking layer)
The blocking layer may be further provided as the organic
正孔阻止層とは、広い意味では、電子輸送層45d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、後述する電子輸送層45dの構成を必要に応じて、本発明に係る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45cに隣接して設けられていることが好ましい。
In a broad sense, 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45b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45b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。本発明に係る正孔阻止層の層厚としては、好ましくは3〜100nmの範囲であり、さらに好ましくは5〜30nmの範囲である。
On the other hand, the electron blocking layer has the function of the
以上挙げた正孔注入層45a、正孔輸送層45b、発光層45c、電子輸送層45d、電子注入層45eの各層の製膜は、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℃の範囲、真空度1×10−6〜1×10−2Paの範囲、蒸着速度0.01〜50nm/秒の範囲、基板温度−50〜300℃の範囲、層厚0.1〜5μmの範囲で、各条件を適宜選択することが望ましい。Film formation of each of the
(6)取り出し電極(不図示)
取り出し電極は、第一電極25及び第二電極46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。(6) Extraction electrode (not shown)
The extraction electrode is for electrically connecting the
(7)補助電極(不図示)
補助電極は、第一電極25及び第二電極46の抵抗を下げる目的で設けるものであって、第一電極25の電極層12及び第二電極46の電極層に接して設けられる。補助電極を形成する材料は、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の取り出しの影響のない範囲でパターン形成される。(7) Auxiliary electrode (not shown)
The auxiliary electrode is provided for the purpose of reducing the resistance of the
このような補助電極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。補助電極の線幅は、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。 Examples of a method for forming such an auxiliary electrode include a vapor deposition method, a sputtering method, a printing method, an ink jet method, and an aerosol jet method. The line width of the auxiliary electrode is preferably 50 μm or less from the viewpoint of the aperture ratio for extracting light, and the thickness of the auxiliary electrode is preferably 1 μm or more from the viewpoint of conductivity.
(8)電極保護層(不図示)
本発明では前記第二電極46と前記封止部材48の間には、有機又は無機の化合物を含有する電極保護層(不図示)を形成することが、当該第二電極の表面を平滑にし、かつ機械的な保護を十分にするため、好ましい。また、有機又は無機の化合物を含有することによって、封止部材48をラミネートする際に、固体封止されるために接着強度が高い。(8) Electrode protective layer (not shown)
In the present invention, an electrode protective layer (not shown) containing an organic or inorganic compound is formed between the
以上のような電極保護層は、可撓性を有することが好ましく、薄型のポリマーフィルム、又は薄型の金属フィルムを用いることができるが、前記下地層、又は有機発光層で用いた有機化合物を適宜選択して、前記塗布法又は蒸着法によって形成された層であることも好ましい。 The electrode protective layer as described above preferably has flexibility, and a thin polymer film or a thin metal film can be used. The organic compound used in the base layer or the organic light emitting layer is appropriately used. It is also preferable that the layer is selected and formed by the coating method or the vapor deposition method.
本発明に用いられる電極保護層は、金属酸化物を含有することが固体封止の観点から好ましく、当該金属酸化物の具体例としては、酸化モリブデンが挙げられる。 The electrode protective layer used in the present invention preferably contains a metal oxide from the viewpoint of solid sealing, and specific examples of the metal oxide include molybdenum oxide.
本発明に用いられる電極保護層の好ましい層厚としては目的に応じて適切に設定され得るが、例えば、10nm〜10μm程度であることが好ましく、15nm〜1μm程度であることがより好ましく、20〜500nmの範囲であることがさらに好ましい。 The preferred thickness of the electrode protective layer used in the present invention can be appropriately set according to the purpose, but is preferably about 10 nm to 10 μm, more preferably about 15 nm to 1 μm, and more preferably 20 to 20 μm. More preferably, it is in the range of 500 nm.
(9)封止部材
封止部材48は、有機EL素子50を覆うものであって、板状(フィルム状)の封止部材48が樹脂層47によって樹脂基材26側に固定される。この封止部材48は、少なくとも有機発光層45を覆う状態で設けられ、透光性電極25及び対向電極46の端子部分(図示省略)を露出させる状態で設けられている。また封止部材48に電極を設け、有機EL素子50の第一電極25及び第二電極46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。(9) Sealing member The sealing
板状(フィルム状)の封止部材48としては、具体的には、ガラス基板、ポリマー基板が挙げられ、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。
Specific examples of the plate-like (film-like) sealing
なかでも、素子を薄型化できるということから、封止部材48として薄型のフィルム状にしたポリマー基板を好ましく使用することができる。その場合、前述のように当該封止部材48そのものが黒色材料を含有する樹脂基材でもよく、例えば市販のNDフィルターをそのまま封止部材として用いることができる。
Especially, since the element can be thinned, a polymer substrate in the form of a thin film can be preferably used as the sealing
さらには、フィルム状としたポリマー基板は、ガスバリアー性として、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)以下であることが好ましい。Furthermore, the polymer substrate in the form of a film has an oxygen permeability of 1 × 10 −3 ml / (m 2 · 24 h · atm) as measured by a method according to JIS-K-7126-1987 as a gas barrier property. Hereinafter, the water vapor permeability (25 ± 0.5 ° C., relative humidity (90 ± 2)% RH) measured by a method according to JIS-K-7129-1992 is 1 × 10 −3 g / (m 2 · 24h) or less.
当該ガスバリアー性を満たすには、(3)樹脂基材の項で説明したガスバリアー層を好適に用いることができる。 In order to satisfy the gas barrier property, the gas barrier layer described in the section (3) Resin base material can be suitably used.
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48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、これに限らず、金属材料を用いてもよい。金属材料としては、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が挙げられる。このような金属材料は、薄型のフィルム状にして封止部材48として用いることにより、有機EL素子が設けられた発光パネル全体を薄型化できる。
Moreover, not only this but a metal material may be used. Examples of the metal material include one or more metals or alloys selected from the group consisting of stainless steel, iron, copper, aluminum, magnesium, nickel, zinc, chromium, titanium, molybdenum, silicon, germanium, and tantalum. By using such a metal material as a sealing
(10)樹脂層
封止部材48を樹脂基材26側に固定するための樹脂層47は、封止部材48と樹脂基材26との間に挟持された有機EL素子50を封止するためのシール剤として用いられる。樹脂層47は、封止部材48又は樹脂基材26の貼合面上に、未硬化の樹脂材料を複数箇所に分散させて塗布し、これらの樹脂材料を介して封止部材48と樹脂基材26とを互いに押圧した後、樹脂材料を硬化することで形成されている。(10) Resin Layer The
ここで、樹脂材料は、所定間隔でビード状に塗布され、空気逃げ通路が各ビードの間に形成される。これによって、比較的簡単な樹脂材料の塗布によって、貼合後における樹脂層47への気泡の混入を防止することができる。なお、「ビード」とは連続した線状に塗布された樹脂材料を意味し、以下の説明では、線状に塗布された樹脂材料を「ビード」と記す。
Here, the resin material is applied in a bead shape at predetermined intervals, and an air escape passage is formed between the beads. Thereby, mixing of bubbles into the
樹脂材料によるビードは、延出方向に略直交する断面視で、他方の貼合面との初期接触時に略点接触するドーム状に形成されていることが好ましい。この形状により、樹脂材料が貼合面に接触した直後の初期接触時に、樹脂材料と貼合面との接触面積を小さくすることができ、樹脂層47中に空気を混入させにくくすることができる。そして、樹脂材料を介して対向して配置された封止部材48と樹脂基材26との少なくとも一方の部材の外面を押圧しながら、その押し圧部分をビードの延設方向に移動させることで、ビード間の通路空気を確実に外部に追い出すことが可能となる。
The bead made of a resin material is preferably formed in a dome shape that is substantially point-contacted at the time of initial contact with the other bonding surface in a cross-sectional view substantially orthogonal to the extending direction. With this shape, the contact area between the resin material and the bonding surface can be reduced at the initial contact immediately after the resin material contacts the bonding surface, and air can be hardly mixed into the
このような樹脂層47としては、光硬化性樹脂用いることが好ましい。例えば、ポリエステル(メタ)アクリレート、ポリエ一テル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリウレタン(メタ)アクリレート等の各種(メタ)アクリレートを主成分とした光ラジカル重合性樹脂や、エポキシやビニルエーテル等の樹脂を主成分とした光カチオン重合性樹脂や、チオール・エン付加型樹脂等が挙げられる。これら光硬化性樹脂の中でも、硬化物の収縮率が低く、アウトガスも少なく、また長期信頼性に優れるエポキシ樹脂系の光カチオン重合性樹脂が好ましい。
As such a
また、このような樹脂層47としては、エポキシ系等の熱及び化学硬化型(二液混合)の樹脂を用いることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンを用いることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂を用いることができる。
Moreover, as such a
なお、有機EL素子50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、室温から80℃までに接着硬化できる樹脂材料を使用することが好ましい。
In addition, the organic material which comprises the
〔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50の製造方法について説明する。[Method for producing organic EL element]
Here, as an example, a method for manufacturing the
まず、樹脂基材26上に、ガスバリアー層27を、1μm以下、好ましくは10〜100nmの層厚になるように前述のCVD法や蒸着法等の適宜の方法により形成する。次に、本発明に係るポリシラザン改質層11を好ましくは塗布法によって形成した後真空紫外線照射によって改質処理を行い、その上に窒素原子又は硫黄原子を含む有機化合物を含有する下地層23を蒸着法等によって形成し、次いで銀(又は銀を含有する合金)を主成分とする電極層12を5〜30nmの範囲内、好ましくは8〜20nm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に形成し、アノードとなる第一電極25を作製する。
First, the
次に、この上に正孔注入層45a、正孔輸送層45b、発光層45c、電子輸送層45d、電子注入層45eの順に成膜し、有機発光層45を形成する。これらの各層の成膜は、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
以上のようにして有機発光層45を形成した後、この上部にカソードとなる第二電極46を、蒸着法やスパッタ法等の適宜の成膜法によって形成する。この際、第二電極46は、有機発光層45によって第一電極25に対して絶縁状態を保ちつつ、有機発光層45の上方から樹脂基材26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。
After forming the organic
次いで、第二電極46の有機発光層45とは反対側に黒色材料を配置する。黒色材料の配置は前述のとおりである。
Next, a black material is disposed on the opposite side of the
これにより、有機EL素子50が得られる。その後には、有機EL素子50における第一電極25及び第二電極46の端子部分を露出させた状態で、少なくとも有機発光層45を覆う封止部材48を設ける。
Thereby, the
以上により、樹脂基材26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50の作製においては、一回の真空引きで一貫して有機発光層45から第二電極46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26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
このようにして得られた有機EL素子50に直流電圧を印加する場合には、アノードである第一電極25を+の極性とし、カソードである第二電極46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
〔有機EL素子の用途〕
本発明の有機EL素子は、面発光体であり、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等の照明装置、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に使用することができる。[Use of organic EL elements]
The organic EL element of the present invention is a surface light emitter and can be used as various light sources. For example, lighting devices such as home lighting and interior lighting, backlights for watches 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, It can be used as a light source for an optical sensor.
特に、本発明の有機EL素子は、照明用や露光光源のような一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。特に本発明の有機EL素子は、内部に黒色材料を配置しているためコントラスト比が高く、スマートフォンやタブレットのような小型の表示装置に用いるとコントラストが高く、優れた表示性能を実現することができる。 In particular, the organic EL element of the present invention 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 type that directly recognizes a still image or a moving image. It may be used as a display device (display). In particular, the organic EL device of the present invention has a high contrast ratio because a black material is disposed therein, and when used in a small display device such as a smartphone or a tablet, the contrast is high and an excellent display performance can be realized. it can.
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本発明の有機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 of the present invention having different emission colors.
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「部」又は「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」又は「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 "part" or "%" is used in an Example, unless otherwise indicated, "mass part" or "mass%" is represented.
実施例1
[ボトムエミッション型の有機EL素子の作製]
[試料101の有機EL素子の作製]
厚さ125μmのポリエステルフィルム(帝人デュポンフィルム株式会社製、極低熱収PET Q83)を樹脂基材として用いて、当該樹脂基材上に、市販のスパッタリング装置を用いてスパッタ法にてガスバリアー層であるSiO2膜を厚さ100nmで形成した。Example 1
[Production of bottom emission type organic EL element]
[Production of Organic EL Element of Sample 101]
Using a 125 μm thick polyester film (Teijin DuPont Films Co., Ltd., extremely low heat yield PET Q83) as a resin base material, a gas barrier layer is formed on the resin base material by a sputtering method using a commercially available sputtering apparatus. A SiO 2 film having a thickness of 100 nm was formed.
樹脂基材のSiO2膜を形成した面とは反対側の面に、厚さ150nmのITO(酸化インジウム・スズ(Indiumu Tin Oxide:ITO))を市販のスパッタリング装置を用いてスパッタ法により成膜し、フォトリソグラフィー法によりパターニングを行い、第一電極を形成した。なお、パターンは発光面積が50mm平方になるようなパターンとした。A 150 nm-thick ITO (Indium Tin Oxide) film is formed by sputtering using a commercially available sputtering device on the surface opposite to the surface on which the SiO 2 film of the resin substrate is formed. Then, patterning was performed by a photolithography method to form a first electrode. The pattern was such that the light emission area was 50 mm square.
引き続き、市販の真空蒸着装置を用い、真空度1×10−4Paまで減圧した後、基材を移動させながら化合物HT−1を、蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、20nmの正孔輸送層(HTL)を設けた。Subsequently, the pressure was reduced to 1 × 10 −4 Pa using a commercially available vacuum deposition apparatus, and then the compound HT-1 was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second while moving the base material. A transport layer (HTL) was provided.
次に、化合物A−3(青色発光ドーパント)、化合物A−1(緑色発光ドーパント)、化合物A−2(赤色発光ドーパント)及び化合物H−1(ホスト化合物)を、化合物A−3が膜厚に対し線形に35質量%から5質量%になるように場所により蒸着速度を変化させ、化合物A−1と化合物A−2は膜厚に依存することなく各々0.2質量%の濃度になるように、蒸着速度0.0002nm/秒で、化合物H−1は64.6質量%から94.6質量%になるように場所により蒸着速度を変化させて、厚さ70nmになるよう共蒸着し発光層を形成した。 Next, compound A-3 (blue light emitting dopant), compound A-1 (green light emitting dopant), compound A-2 (red light emitting dopant) and compound H-1 (host compound), compound A-3 having a film thickness In contrast, the vapor deposition rate was changed depending on the location so that it was linearly 35% by mass to 5% by mass, and the compound A-1 and the compound A-2 each had a concentration of 0.2% by mass without depending on the film thickness. Thus, at a deposition rate of 0.0002 nm / sec, the compound H-1 was co-deposited to a thickness of 70 nm by changing the deposition rate depending on the location from 64.6% to 94.6% by mass. A light emitting layer was formed.
その後、化合物ET−1を膜厚30nmに蒸着して電子輸送層を形成し、更にフッ化カリウム(KF)を厚さ2nmで形成した。 Thereafter, Compound ET-1 was deposited to a thickness of 30 nm to form an electron transport layer, and potassium fluoride (KF) was further formed to a thickness of 2 nm.
なお、上記化合物HT−1、化合物A−1〜3、化合物H−1、及び化合物ET−1は、以下に示す化合物である。 In addition, the said compound HT-1, compound A-1 to 3, compound H-1, and compound ET-1 are the compounds shown below.
更に、市販の真空蒸着装置の基材ホルダーに固定し、窒素原子を含む例示化合物No.10をタンタル製抵抗加熱ボートに入れ、これら基材ホルダーと加熱ボートとを真空蒸着装置の第1真空槽内に取り付けた。また、タングステン製の抵抗加熱ボートに銀(Ag)を入れ、真空蒸着装置の第2真空槽内に取り付けた。
Furthermore, it is fixed to a base material holder of a commercially available vacuum deposition apparatus, and exemplified compound No. 1 containing nitrogen atoms. 10 was put in a resistance heating boat made of tantalum, and the base material holder and the heating boat were mounted in the first vacuum chamber of the vacuum deposition apparatus. Moreover, silver (Ag) was put into the resistance heating boat made from tungsten, and it attached in the 2nd vacuum chamber of a vacuum evaporation system.
次に、第1真空槽を4×10−4Paまで減圧した後、例示化合物No.10の入った加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒〜0.2nm/秒で上記電子輸送層上に、窒素原子を含む化合物を含有する下地層を厚さ10nmで設けた。 次に、下地層まで形成した基材を真空のまま第2真空槽に移し、第2真空槽を4×10−4Paまで減圧した後、銀の入った加熱ボートを通電して加熱した。これにより、蒸着速度0.1nm/秒〜0.2nm/秒で厚さ9nmの銀からなる電極層を形成して、発光面積が50mm平方になるようにマスクパターンをして、第二電極を形成した。Next, after depressurizing the first vacuum tank to 4 × 10 −4 Pa, the exemplified compound No. A heating boat containing 10 is energized and heated, and a base layer containing a compound containing nitrogen atoms is provided on the electron transport layer at a deposition rate of 0.1 nm / second to 0.2 nm / second with a thickness of 10 nm. It was. Next, the base material formed up to the underlayer was transferred to the second vacuum chamber while being vacuumed, and the second vacuum chamber was depressurized to 4 × 10 −4 Pa, and then the heating boat containing silver was energized and heated. As a result, an electrode layer made of silver having a thickness of 9 nm was formed at a deposition rate of 0.1 nm / second to 0.2 nm / second, a mask pattern was formed so that the light emitting area was 50 mm square, and the second electrode was formed. Formed.
封止部材として、富士フイルム製NDフィルター(ND=4.0)上に、スパッタ法にて厚さ100nmのSiO2膜のガスバリアー層を形成したものを用い、接着剤としてエポキシ系熱硬化型接着剤(巴川製紙所社製エレファンCS)を用い、酸素濃度10ppm以下、水分濃度10ppm以下のグローブボックス内で、80℃、0.04MPa荷重下、減圧(1×10−3MPa以下)吸引20秒、プレス20秒の条件で、有機EL素子に向けて、上記NDフィルターのガスバリアー層が素子側になるように真空プレスにて固体封止して、試料101の有機EL素子を作製した。上記NDフィルターは、本発明に係る黒色材料を含有する光吸収層である。
[試料102の有機EL素子の作製]
試料101の有機EL素子の作製において、樹脂基材上のガスバリアー層であるSiO2膜の上に、第一電極、有機発光層及び第二電極を形成した以外は同様にして、試料102の有機EL素子を作製した。
[試料103の有機EL素子の作製]
試料102の有機EL素子の作製において、SiO2膜のガスバリアー層を下記手順によって作製したCVD法によるガスバリアー層に変え、当該ガスバリアー層上に下記手順にてポリシラザン含有塗布液を塗布してポリシラザン改質層を形成し、その上に第一電極、有機発光層及び第二電極を形成及び封止した以外は同様にして、試料103の有機EL素子を作製した(ポリシラザン改質層は、表中PHPS層と表記した。)。As a sealing member, a ND filter (ND = 4.0) manufactured by Fuji Film, on which a gas barrier layer of a SiO 2 film having a thickness of 100 nm is formed by sputtering, and an epoxy thermosetting type as an adhesive is used. Using an adhesive (Elephant CS manufactured by Yodogawa Paper Co., Ltd.),
[Production of organic EL element of sample 102]
In the production of the organic EL element of Sample 101, the same procedure was performed except that the first electrode, the organic light emitting layer, and the second electrode were formed on the SiO 2 film that was the gas barrier layer on the resin substrate. An organic EL element was produced.
[Production of Organic EL Element of Sample 103]
In the preparation of the organic EL element of Sample 102, the gas barrier layer of the SiO 2 film was changed to a gas barrier layer by a CVD method prepared by the following procedure, and a polysilazane-containing coating solution was applied on the gas barrier layer by the following procedure. An organic EL element of Sample 103 was produced in the same manner except that a polysilazane modified layer was formed, and a first electrode, an organic light emitting layer, and a second electrode were formed and sealed thereon (polysilazane modified layer was (Indicated in the table as PHPS layer.)
(ガスバリアー層の形成)
基材を図5に示すガスバリアー層の製造装置に装着して、下記製膜条件(プラズマCVD条件)にて、基材上にガスバリアー層を300nmの厚さで作製した。(Formation of gas barrier layer)
The base material was mounted on the gas barrier layer manufacturing apparatus shown in FIG. 5, and the gas barrier layer was formed to a thickness of 300 nm on the base material under the following film forming conditions (plasma CVD conditions).
原料ガス(HMDSO)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:1.2kW
プラズマ発生用電源の周波数:80kHz
フィルムの搬送速度:0.5m/min
(ポリシラザン含有塗布液の調製)
無触媒のパーヒドロポリシラザンを20質量%含むジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、アクアミカ(登録商標)NN120−20)と、アミン触媒(N,N,N′,N′−テトラメチル−1,6−ジアミノヘキサン(TMDAH))5質量%を含むパーヒドロポリシラザン20質量%のジブチルエーテル溶液(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、アクアミカ(登録商標)NAX120−20)とを、4:1の割合で混合し、さらにジブチルエーテルと2,2,4−トリメチルペンタンとの質量比が65:35となるように混合した溶媒で、塗布液の固形分が5質量%になるように、塗布液を希釈調製した。Supply amount of raw material gas (HMDSO): 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: 1.2 kW
Frequency of power source for plasma generation: 80 kHz
Film transport speed: 0.5 m / min
(Preparation of polysilazane-containing coating solution)
A dibutyl ether solution containing 20% by mass of non-catalytic perhydropolysilazane (manufactured by AZ Electronic Materials, Aquamica (registered trademark) NN120-20) and an amine catalyst (N, N, N ′, N′-tetramethyl-)
上記で得られた塗布液を、スピンコーターにて上記ガスバリアー層上に厚さが300nmになるよう成膜し、2分間放置した後、80℃のホットプレートで1分間加熱処理を行い、エキシマランプ照射による改質処理を施さないポリシラザン改質層を形成した。
[試料104の有機EL素子の作製]
試料103の有機EL素子の作製において、ポリシラザン含有塗布液を用いてポリシラザン含有層を形成後、下記真空紫外線照射装置に設置して、エキシマランプ照射による改質処理を実施した以外は同様にして、試料104の有機EL素子を作製した。The coating solution obtained above was formed into a film with a thickness of 300 nm on the gas barrier layer with a spin coater, allowed to stand for 2 minutes, and then subjected to heat treatment for 1 minute on a hot plate at 80 ° C. A polysilazane modified layer not subjected to the modification treatment by lamp irradiation was formed.
[Production of Organic EL Element of Sample 104]
In the production of the organic EL element of Sample 103, after forming a polysilazane-containing layer using a polysilazane-containing coating solution, it was installed in the following vacuum ultraviolet irradiation apparatus, and the modification treatment by excimer lamp irradiation was performed in the same manner. An organic EL element of Sample 104 was produced.
紫外線照射装置: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
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、ポリシラザン改質層を形成した。Ultraviolet irradiation device: excimer irradiation device MODEL manufactured by MCOM Co., Ltd .: MECL-M-1-200
Irradiation wavelength: 172 nm
Lamp filled gas: Xe
The base material on which the polysilazane layer fixed on the operating stage was formed was modified under the following conditions to form a polysilazane modified 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
ポリシラザン改質層は、層の断面の透過型電子顕微鏡(TEM)の観察を用いた確認方法によって、第一電極に接する側の、層の表面部は真空紫外光による改質部であり層の内部は未改質部である、2層構造であることを確認した。
[試料105の有機EL素子の作製]
試料104の有機EL素子の作製において、第一電極のITO電極の代わりに、第二電極と同様にして、ポリシラザン改質層の上に、前記下地層及び銀からなる電極層を形成して、第一電極とした以外は同様にして、試料105の有機EL素子を作製した。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 The polysilazane modified layer is formed by a method of confirming the cross section of the layer using a transmission electron microscope (TEM), and the surface portion of the layer on the side in contact with the first electrode is exposed to vacuum ultraviolet light. It was confirmed that the layer was a two-layer structure that was a modified part and the inside of the layer was an unmodified part.
[Production of Organic EL Element of Sample 105]
In the production of the organic EL element of the sample 104, instead of the ITO electrode of the first electrode, the base layer and the electrode layer made of silver were formed on the polysilazane modified layer in the same manner as the second electrode, An organic EL element of Sample 105 was produced in the same manner except that the first electrode was used.
≪有機EL素子の評価≫
(発光効率)
分光放射輝度計CS−1000(コニカミノルタ社製)を用いて、試料101〜105の有機EL素子の正面輝度及び輝度角度依存性を測定し、正面輝度1000cd/m2における電力効率を評価した。なお、発光輝度の評価は試料101の電力効率を100とする相対値で比較し、下記の5段階に分類、評価した。数値が大きいほど電力効率に優れていることを表す。<< Evaluation of organic EL elements >>
(Luminescence efficiency)
Using a spectral radiance meter CS-1000 (manufactured by Konica Minolta), the front luminance and luminance angle dependency of the organic EL elements of Samples 101 to 105 were measured, and the power efficiency at the front luminance of 1000 cd / m 2 was evaluated. Note that the evaluation of light emission luminance was made by comparing and comparing the relative efficiency with the power efficiency of the sample 101 as 100, and classifying and evaluating in the following five stages. The larger the value, the better the power efficiency.
5:120以上
4:101〜119
3:81〜100
2:71〜80
1:70以下
(リーク特性)
固体封止した有機EL素子を室温下、500μA/cm2流れる順電圧とその逆電圧による電流値を3回測定し、その平均値より整流比を算出した。整流比が高いほどリーク特性に優れていることを表す。評価結果(5段階評価)を表3に示す。整流比が高いほどリーク特性に優れることを表す。
整流比のランク
5:整流比10000以上(非常に安定して駆動している水準)
4:整流比1000以上10000未満(安定に駆動している水準)
3:整流比500以上1000未満(わずかに劣位だが、実技上問題のない水準)
2:整流比100以上500未満(劣位、実技上問題のある水準)
1:整流比100未満(非常に劣位、実技上問題のある水準)
(保存性)
試料101〜105の有機EL素子を60℃、90%RHの環境下で通電を行い、ダークスポットの発生等の発光ムラの状況を、0日から120日までの変化を観察した。観測された各試料の発光ムラを下記の5段階に分類し、評価した。発生箇所が少ないほど耐熱保存性に優れることを表す。5: 120 or more 4: 101-119
3: 81-100
2: 71-80
1:70 or less (leak characteristics)
The solid-sealed organic EL element was measured at room temperature three times for a forward voltage flowing at 500 μA / cm 2 and its reverse voltage, and the rectification ratio was calculated from the average value. The higher the rectification ratio, the better the leak characteristics. The evaluation results (five-level evaluation) are shown in Table 3. A higher rectification ratio indicates better leakage characteristics.
Rectification ratio rank 5: Rectification ratio 10000 or more (level that drives very stably)
4: Rectification ratio of 1000 or more and less than 10,000 (level of stable driving)
3: Rectification ratio of 500 or more and less than 1,000
2: Rectification ratio of 100 or more and less than 500 (inferior level with practical problems)
1: Rectification ratio of less than 100 (very inferior, practically problematic level)
(Storability)
The organic EL elements of Samples 101 to 105 were energized in an environment of 60 ° C. and 90% RH, and the change in light emission unevenness such as the occurrence of dark spots was observed from the 0th to the 120th. The observed light emission unevenness of each sample was classified into the following five stages and evaluated. The smaller the number of occurrences, the better the heat resistant storage stability.
5:0日目でダークスポット、輝度ムラは観察されず、120日経過後に非発光領域が全発光面積の0.1%以下で、発生したダークスポットは全て目視では容易に観察できない大きさ(0.1mm径以下)であった。 On day 5: 0, dark spots and luminance unevenness were not observed, and after 120 days, the non-light emitting area was 0.1% or less of the total light emitting area, and all the generated dark spots were not easily observable visually ( 0.1 mm or less).
4:0日目で発生したダークスポットは、全て目視では用意に観察できない大きさ(0.1mm以下)であり、輝度ムラは観察されず、120日経過後に非発光領域が全発光面積の0.2%以下で、発生したダークスポットは目視では容易に観察できない大きさ(0.1mm以下)を維持した。 4: All dark spots generated on the 0th day have a size (0.1 mm or less) that cannot be easily observed by visual observation, luminance unevenness is not observed, and the non-light emitting area is 0% of the total light emitting area after 120 days. At 2% or less, the generated dark spot maintained a size (0.1 mm or less) that cannot be easily observed visually.
3:0日目で発生したダークスポットは、全て目視では容易に観察できない大きさ(0.1mm以下)であり、120日経過後に非発光領域が全発光面積の2%を超えた。 The dark spots that occurred on the 3rd day were all in a size (0.1 mm or less) that could not be easily observed visually, and after 120 days, the non-light emitting area exceeded 2% of the total light emitting area.
2:0日目に目視で判別可能なダークスポット、輝度ムラが観察され、120日経過後に非発光領域が全発光面積の2%を超えた。 2: Dark spots and luminance unevenness that can be visually discerned were observed on the 0th day, and after 120 days, the non-light emitting area exceeded 2% of the total light emitting area.
1:0日目に目視で判別可能なダークスポット、輝度ムラの非発光領域が全発光面積の1%を超えて観察され、120日以内に非発光領域が全発光面積の10%を超えた。
Dark spots that can be visually discerned on
以上の評価結果(5段階評価)を表3に示す。 The above evaluation results (five-step evaluation) are shown in Table 3.
本発明の有機EL素子である試料103〜105は、光吸収層を具備していることによって、発光状態での目視観察により、コントラストが高く観察された。また、表3の評価結果から、比較試料101及び102に対して、発光効率、リーク特性、保存性に優れていることがわかる。特に、真空紫外光によってポリシラザン改質層を形成した試料104及び105は上記特性がさらに優れており、中でも第一電極及び第二電極に銀電極を採用した試料105は、特に優れた特性を実現できた。
Samples 103 to 105, which are the organic EL elements of the present invention, were observed to have a high contrast by visual observation in a light emitting state because they were provided with a light absorption layer. In addition, it can be seen from the evaluation results in Table 3 that the comparative samples 101 and 102 are excellent in luminous efficiency, leak characteristics, and storage stability. In particular, the samples 104 and 105 in which the polysilazane modified layer is formed by vacuum ultraviolet light are further excellent in the above characteristics, and the sample 105 in which the silver electrode is used for the first electrode and the second electrode among them realizes particularly excellent characteristics. did it.
実施例2
実施例1の試料105の作製において、第二電極の有機発光層とは反対側の面上に 、カーボンブラックを含有するフォトレジスト材料をスピンコート法により塗布し、ベーク処理することにより、カーボンブラックを含有する厚さ2μmの薄膜を製膜した。さらに封止部材に用いた前記NDフィルターに代えて、下記封止部材を用いた以外は同様にして、有機EL素子201を作製した。Example 2
In the preparation of the sample 105 of Example 1, a carbon black-containing photoresist material was applied by spin coating on the surface of the second electrode opposite to the organic light emitting layer, and baked. A thin film having a thickness of 2 μm containing was formed. Furthermore, it replaced with the said ND filter used for the sealing member, and produced the organic EL element 201 similarly except having used the following sealing member.
(封止部材の作製)
封止部材として、厚さ125μmのポリエステルフィルム(帝人デュポンフィルム株式会社製、極低熱収PET Q83)を用い、ガスバリアー層として、市販のスパッタリング装置を用いて、スパッタ法にて厚さ100nmのSiO2膜を形成した。(Preparation of sealing member)
As a sealing member, a polyester film with a thickness of 125 μm (manufactured by Teijin DuPont Films Co., Ltd., extremely low heat yield PET Q83) is used, and as a gas barrier layer, a commercially available sputtering apparatus is used. A SiO 2 film was formed.
作製した試料201を用いて、実施例1と同様な評価を実施したところ、実施例1の試料105の結果を再現し、コントラストが高く観察され、また優れた発光効率、リーク特性、保存性を有する有機EL素子が得られることが分かった。 When the same evaluation as in Example 1 was performed using the prepared sample 201, the result of the sample 105 in Example 1 was reproduced, the contrast was observed high, and excellent luminous efficiency, leakage characteristics, and storage stability were obtained. It turned out that the organic EL element which has is obtained.
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、可撓性及び優れたコントラスト比を有し、耐熱保存性に優れる有機発光素子であり、可撓性を有する表示装置や照明装置に好適に用いられる。 The organic electroluminescent element of the present invention is an organic light-emitting element having flexibility and excellent contrast ratio and excellent heat-resistant storage stability, and is suitably used for a flexible display device and lighting device.
11 ポリシラザン改質層
12 電極層
23 下地層
25 第一電極
26 樹脂基材
26a 光取り出し面
27 ガスバリアー層
30 製造装置
31 送り出しロール
32,33,34,35 搬送ローラー
36,37 成膜ローラー
38 ガス供給管
39 プラズマ発生用電源
40 フィルム
41 磁場発生装置
43 巻取りロール
45 有機発光層
45a 正孔注入層
45b 正孔輸送層
45c 発光層
45d 電子輸送層
45e 電子注入層
46 第二電極
47 樹脂層
48 封止部材
50 有機EL光素子DESCRIPTION OF
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