TWI552407B - 有機電子元件和有機電子元件的製造方法 - Google Patents

有機電子元件和有機電子元件的製造方法 Download PDF

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Description

有機電子元件和有機電子元件的製造方法
本發明涉及有機電子元件和有機電子元件的製造方法，特別是涉及具備阻氣性能優異的密封層的有機電子元件和有機電子元件的製造方法。
近年，對於採用了由有機化合物構成的有機功能層的有機電子元件，一直在進行對有機電致發光元件(有機EL元件)、有機太陽能電池等各種領域的研究開發。
其中，有機電致發光元件(有機EL元件)可利用低電壓直流驅動而高亮度發光，並作為能夠輕薄化、輕量化、柔性化的圖像顯示裝置而備受矚目。
然而，有機EL元件因氧、水蒸氣等而使電極氧化或使有機物改性，因此存在產生非發光點(暗點)等作為圖像顯示裝置的性能降低的問題。
因此，為了解決這樣的問題，在從與基板相對的上部電極側匯出光的發光元件(有機EL元件)中，提出一種具備由氮化矽膜等構成的密封膜的發光元件，其目的在於，實現防止在密封膜與上部電極間的反射，並提高發光效率(例如，參照專利文獻1)。
更具體而言，一種發光元件，其特徵在於，是在基板上依次層疊下部電極、有機EL層、以及上部電極而成的，在上部電極的表面側利用CVD法設置由具有折射率小於3.5且大於大氣折射率的折射 率的密封材料例如氮化矽膜構成的密封膜。
另外，提出了一種有機EL元件的製造方法，長期間地賦予阻隔性優異的無缺陷的無機密封層，其目的在於減少發光不良(例如，參照專利文獻2)。
更具體而言，在有機EL元件的製造方法中，其特徵在於，包括以下步驟：在基板上形成第1電極層的步驟、在第1電極層上形成有機發光介質層(有機EL層)的步驟、在有機發光介質層上形成第2電極層的步驟、使用含有氧原子(O)的氣體對基板整體進行電漿處理的步驟、形成由氮化矽、氧化矽、氧化氮化矽等構成的無機密封層的步驟、以及使用含氟原子(F)的氣體在無機密封層上進行電漿處理的步驟。
另外，提出了一種有機EL裝置等，具備提高了耐久性的由含有氮的矽化合物構成的密封層，其目的在於實現高可靠性(例如，參照專利文獻3)。
更具體而言，一種有機EL裝置等，是在基板上依次層疊下部電極、有機EL層、以及上部電極而成的有機EL裝置，其特徵在於，具備密封層，該密封層是在上部電極的表面側交替層疊含有含氮矽化合物的第1阻氣層與含有含氮矽化合物的氧化物的第2阻氣層而成的。
此外，提出了一種阻氣膜的製造方法，該阻氣膜用作有機EL元件的基板等，為了提供不使用加熱處理等而容易製造的阻氣膜，對聚矽氮烷膜進行電漿處理而成(例如，參照專利文獻4)。
更具體而言，一種阻氣膜的製造方法，其特徵在於，在塑膠膜的至少一面形成聚矽氮烷膜，對該聚矽氮烷膜實施電漿處理，使其成為阻氣膜，並將得到的阻氣膜用作有機EL元件的基板。
現有技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2002-231443號公報
專利文獻2：日本特開2008-71608號公報
專利文獻3：日本特開2010-27561號公報
專利文獻4：日本特開2007-237588號公報
然而，對於專利文獻1中公開的利用CVD法形成的密封膜，必須使用嚴格控制折射率的由氮化矽膜構成的密封材料，材料選擇範圍小，且用於有機EL元件時，存在阻氣性、密合性、或透明性等仍較低的問題。
另外，對於專利文獻2中公開的有機EL元件的製造方法，在由氮化矽、氧化矽、氧化氮化矽等構成的密封層上，通過使用含F原子的氣體進行電漿處理的步驟，從而將密封層表面適度粗面化，確保與其上的黏合劑的黏合性，但存在密封層的阻氣性不充分的問題。
另外，對於專利文獻3中公開的有機EL元件的製造方法，作為密封層，必須使含有含氮矽化合物的第1阻氣層與含有含氮矽化合物的氧化物的第2阻氣層交替層疊，存在步驟數過度增加，製造時間容易變長的問題。
另外，專利文獻4中公開的用於有機EL元件基板等的阻氣膜的製造方法中，對膜形成聚矽氮烷膜後，實施電漿處理，將其用作阻氣膜，但是不進行電漿離子注入處理，因此存在有機EL元件的阻氣性尚不充分的問題。
因此，本發明人等對這樣的問題進行深入研究，結果發現在有機EL元件、太陽能電池等有機電子元件的上表面或側面直接塗佈以矽化合物為主成分的塗液而直接形成塗膜，對該塗膜進行電漿離子注入，由此不僅對有機電子元件的上表面，對側面也能夠緻密且有效進 行密封，從而完成本發明。
即，本發明的目的在於提供一種有機電子元件及這種有機電子元件的有效製造方法，該有機電子元件在周圍直接具備阻氣性和透明性等優異的以矽化合物為主成分的電漿離子注入膜作為密封層。
根據本發明，提供一種有機電子元件，從而能夠解決上述問題，其特徵在於，是在基板上具備隔著至少一層的有機功能層而對置的第一電極和第二電極而成的，沿著有機電子元件的上表面和側面直接設置密封層，並且，密封層是通過向以矽化合物為主成分的塗膜注入電漿離子而得到的。
即，對有機EL元件或太陽能電池等有機電子元件的上表面和側面直接塗佈矽化合物，由此能夠隨著表面的凹凸等而沿上表面和側面形成均勻且任意厚度的塗膜。而且，通過向這樣的塗膜注入電漿離子，從而能夠利用不僅有機電子元件的上表面而且側面都立體地形成了的密封層而進行緻密且有效地密封。
因此，只要是具備了密封層的有機電子元件，則該有機電子元件在具有大面積等的圖像顯示部時，或者在上表面或側面具有凹凸(包含高度差等)時，均能夠有效防止水分、空氣等從外部侵入，並能夠抑制有機電子元件的性能的劣化。
另外，根據本發明的有機電子元件，與通過現有的CVD法或濺射法形成的無機系密封膜相比，具有以下特徵，即，不僅透明性、密合性優異，而且在得到同程度的阻氣性時，能夠更加薄膜化，進而，對有機電子元件的上表面、側面良好地追從，彎曲性、耐久性也優異。
應予說明，有機電子元件的上表面是指有機電子元件的位於與基板相反側的最外層的表面。因此，例如，有機電子元件為如圖4(a)所示的在基板101上具備隔著至少一層的有機功能層99而對置的第一電極11和第二電極22而成的有機電子元件50時，第二電極22的 與基材101相反一側的面為“有機電子元件的上表面”。
另外，有機電子元件的側面是指位於有機電子元件的周圍的露出部表面。因此，例如，有機電子元件為第4a圖所示的在基板101上具備隔著至少一層的有機功能層99而對置的第一電極11和第二電極22而成的有機電子元件50時，有機功能層99、第一電極11及第二電極22露出的側面為“有機電子元件的側面”。
除此以外，以矽化合物為主成分的塗膜是直接塗佈以矽化合物為主成分的塗液而形成的，矽化合物相對於塗液中的總固體成分的含量為至少50重量%以上，較佳為70~100重量%的範圍內的值，更佳為80~95重量%的範圍內的值。
另外，構成本發明的有機電子元件時，較佳矽化合物為選自聚矽氮烷化合物、聚有機矽氧烷化合物、聚矽烷化合物、以及聚碳矽烷化合物中的至少一種。
如果是這樣的矽化合物，則得到的密封層的透明性、密合性等優異，並且通過注入電漿離子從而能夠較容易地進行阻氣化。
另外，構成本發明的有機電子元件時，較佳密封層的厚度為10~5000nm範圍內的值。
如果為這樣的密封層的厚度，則具有充分的密封功能，例如，有機電子元件為有機EL元件時，也能夠在不降低發光效率的情況下，進一步提高透明性、阻氣性、或密合性。
另外，本發明的其它方式提供一種有機電子元件，其特徵在於，是在基板上具備隔著至少一層的有機功能層而對置的第一電極和第二電極而成的有機電子元件，沿著有機電子元件的上表面和側面直接設置密封層，並且，密封層是通過對以聚矽氮烷化合物為主成分的塗膜注入電漿離子而得到的，另外，密封層從表面側沿深度方向包含第1 區域和第2區域，第1區域的折射率為1.50~2.0範圍內的值，第2區域的折射率為1.40以上且小於1.50範圍內的值。
這樣如果是由折射率不同的多個區域構成的密封層，則透射性提高，例如，有機電子元件為有機EL元件時，光匯出效果優異，能夠抑制發光效率的降低。
另外，構成本發明的有機電子元件時，較佳第1區域的膜密度為2.3~4.0g/cm3範圍內的值，並且第2區域的膜密度為小於2.3g/cm3的值。
這樣如果是由膜密度不同的多個區域構成的密封層，則能夠進一步提高阻氣性。
另外，構成本發明的有機電子元件時，其特徵在於，有機電子元件為具備有機電致發光層作為有機功能層的有機電致發光元件(有機EL元件)。
這樣通過構成為有機EL元件，從而能夠容易地發揮作為密封層的功能，有機EL元件為大面積時，在上表面、側面具有凹凸時，也能夠抑制有機電子元件的性能的劣化。
另外，本發明的其它方式的有機電子元件的製造方法，其特徵在於，所述有機電子元件是在基板上具備隔著至少一層的有機功能層而對置的第一電極和第二電極而成的，沿著該有機電子元件的上表面和側面直接設置密封層，所述有機電子元件的製造方法包括下述步驟(1)~(3)。
(1)有機電子元件形成步驟，在基板上依次層疊第一電極、有機功能層、以及第二電極，形成有機電子元件， (2)膜形成步驟，沿著有機電子元件的上表面和側面，直接塗佈以矽化合物為主成分的塗液，形成塗膜， (3)離子注入步驟，向塗膜注入電漿離子而形成密封層。
即，通過對有機電子元件直接塗佈以矽化合物為主成分的塗液，形成塗膜，並對該塗膜注入電漿離子，從而形成密封層，並沿著有機電子元件的上表面和側面直接設置密封層，由此能夠緻密且有效地進行密封。
另外，實施本發明的有機電子元件的製造方法時，在步驟(2)中，較佳為使用選自聚矽氮烷化合物、聚有機矽氧烷化合物、聚矽烷化合物、以及聚碳矽烷化合物中的至少一種作為矽化合物。
如果為這樣的矽化合物，則能夠得到透明性、密合性等優異的密封層。
另外，實施本發明的有機電子元件的製造方法時，較佳為步驟(2)中形成的塗膜是直接塗佈以聚矽氮烷化合物為主成分的塗液而形成的，在步驟(3)的離子注入步驟前，將塗膜的折射率調節為1.48~1.63範圍內的值。
將塗膜的折射率調節為上述範圍內的值之後，實施離子注入步驟，由此能夠得到具有更加優異的阻氣性的密封層，進而能夠進一步提高有機EL元件等有機電子元件的耐久性。
另外，實施本發明的有機電子元件的製造方法時，較佳為有機電子元件為具備有機電致發光層作為有機功能層的有機電致發光元件(有機EL元件)。
通過利用這樣的方法製造有機EL元件，從而能夠容易地發揮作為密封層的功能，有機EL元件為大面積時，或者在有機電子元件的上表面、側面具有凹凸時，均能夠有效製造顯著提高耐久性的有機EL元件。
10‧‧‧塗膜
10′、100‧‧‧密封層
10a‧‧‧第1區域
10b‧‧‧第2區域
11、102‧‧‧第一電極
12‧‧‧有機電子元件
22、107‧‧‧第二電極
50、60‧‧‧具備了密封層的有機電子元件
99、104‧‧‧有機功能層
100‧‧‧密封層
101‧‧‧基材
103‧‧‧空穴輸送層
103a‧‧‧空穴注入層
105‧‧‧空穴阻擋層
106‧‧‧電子輸送層
107a‧‧‧電子注入層
108‧‧‧有機光電轉換層
110、111、112、113、114‧‧‧有機EL元件
115‧‧‧有機太陽能電池
200‧‧‧電漿離子注入裝置
16‧‧‧被處理物
202‧‧‧導體
203‧‧‧氣體導入口
207‧‧‧示波器
208‧‧‧直流施加裝置(脈衝電源)
210‧‧‧高電壓導入端子
211‧‧‧真空腔
第1a~1c圖是用於分別說明具備密封層的有機EL元件的圖。
第2a~2b圖是用於分別說明具備密封層的有機EL元件的圖。
第3圖是用於說明具備了密封層的有機太陽能電池的圖。
第4a~4c圖是用於分別說明具備了密封層的有機電子元件的圖。
第5a~5c圖是用於說明本發明的有機電子元件的製造方法的圖。
第6圖是用於說明離子注入裝置的一個例子的圖。
〔第1實施方式〕
第1實施方式的有機電子元件，如第4a圖所示，其特徵在於，是在基板101上具備隔著至少一層的有機功能層99而對置的第一電極11和第二電極22而成的有機電子元件50，沿著有機電子元件50的上表面和側面直接設置密封層100，並且，密封層100是通過對以矽化合物為主成分的塗膜注入電漿離子而得到的。
以下，作為有機電子元件，以第1a~1c圖等所示的有機電致發光元件(有機EL元件)為例對第1實施方式的有機電子元件進行具體說明。
1. 有機EL元件的基本構成
作為有機EL元件的基本構成沒有特別限制。例如，有機EL元件110，如第1a圖所示，在透明基板101上層疊有由透明導電材料構成的陽極102(第一電極)、由有機化合物構成的空穴輸送層103、由有機化合物構成的發光層104(有機功能層)、由有機化合物構成的空穴阻擋層105、由有機化合物構成的電子輸送層106、以及由金屬材料構成的陰極107(第二電極)，沿著有機EL元件110的上表面和側面直接設 置密封層100。
有機EL元件110可通過分別從電極注入的電子與空穴的再結合而進行高亮度的EL發光。
另外，作為其它有機EL元件111的構造，如第1b圖所示，在電子輸送層106和陰極107之間使電子注入層107a形成為薄膜，沿著層疊的有機EL元件111的上表面和側面直接設置密封層100。
進而，作為其它有機EL元件112的構造，如第1c圖所示，在陽極102和空穴輸送層103之間使空穴注入層103a形成為薄膜，沿著層疊的有機EL元件112的上表面和側面直接設置密封層100。
如果發光層104由具有空穴輸送性的發光材料構成時，則上述有機EL元件110~112可以是省略空穴輸送層103、空穴注入層103a等的構造。
發光層104由具有空穴輸送性的發光材料構成時，例如，如第2a圖所示，有機EL元件113是如下的構成：在基板101上依次層疊陽極102、空穴注入層103a、發光層104、空穴阻擋層105、電子輸送層106、電子注入層107a、以及陰極107，並沿著有機電子元件的上表面和側面直接設置密封層100，不包含空穴輸送層103。
另外，如第2b圖所示，有機EL元件114是如下的構成：在基板101上依次層疊陽極102、發光層104、空穴阻擋層105、電子輸送層106、電子注入層107a、以及陰極107，並沿著有機電子元件的上表面和側面直接設置密封層100，不包含空穴輸送層103和空穴注入層103a。
應予說明，基板、陽極、空穴輸送層、發光層、空穴阻擋層、電子輸送層以及陰極等的構成沒有特別限制，可以是以往公知的構成。
另外，本發明中，除上述層以外可以根據需要設置其它層。
(1)基板
作為基板101，沒有特別限制，例如可舉出利用任意方法由無鹼玻璃、石英玻璃等無機材料、聚酯、聚碳酸酯、聚烯烴、聚醯胺、聚醯亞胺、聚苯硫醚、聚對二甲苯、環氧樹脂、氟系樹脂等有機材料製成的膜、板。
(2)陽極、陰極
有機電子元件為如第1a~2b圖所示的有機EL元件時，本發明中的第一電極為陽極102。作為陽極102(第1電極)，只要是透明材料就沒有特別限制，例如可舉出由摻雜錫的氧化銦(ITO)、IrO2、In2O3、SnO2、氧化銦-氧化鋅(IZO)、ZnO(摻雜Ga、Al)、MoO3等材料形成的電極。
另外，有機電子元件為如第1a~2b圖所示的有機EL元件時，本發明中的第二電極為陰極107。作為陰極107(第2電極)，透明性沒有特別限制，例如可舉出Ag、Al、Pt、Ir、Cr、ZnO、CNT以及它們的合金、複合體等。
作為陽極和陰極的形成方法，沒有特別限制，例如可舉出真空蒸鍍、各種濺射等方法。
應予說明，陽極和陰極的厚度沒有特別限制，較佳為20nm~1000nm，特佳為30~200nm。
(3)發光層
有機電子元件為如第1a~2b圖所示的有機EL元件時，本發明中的有機功能層為發光層104。
發光層104是包含通過電子與空穴的再結合而生成激子、該激子釋放能量返回基態時發光這樣的發光性材料的層。作為這樣的發光性材料，沒有特別限定地使用，通常可舉出發螢光的有機物、發磷光的有機物、或者該有機物和協助該有機物的摻雜劑、金屬配位元化合物系材料、高分子系材料、色素系材料、摻雜劑材料等這樣的發光性材料。
另外，作為形成發光層的方法，可利用真空蒸鍍法、離子化蒸鍍法、旋塗法(旋轉鑄塑法)、噴塗法、凹版塗佈法、棒塗法、刮刀塗佈法等各種塗佈法根據發光性材料適當地選擇地使用。較佳為發光層通過塗佈法而形成。
應予說明，發光層104的厚度為1~100μm，較佳為2~1000nm，更佳為5nm~500nm，進一步較佳為20nm~200nm。
(4)空穴輸送層
空穴輸送層103是具有輸送空穴的功能的層。
另外，空穴輸送層可以為單層，也可以為多層的層疊。較佳空穴輸送層具有吸收光而產生電子和空穴的電荷產生能力。
另外，空穴輸送層能夠使用1種或2種以上的空穴輸送材料而形成。
於此，作為空穴輸送材料，例如可舉出咔唑衍生物、聚芳基烷烴衍生物、對苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、胺基取代查爾酮衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、茀酮衍生物、腙衍生物、芪衍生物、矽氮烷衍生物、芳香族季胺化合物、苯乙烯基胺化合物、芳香族二次甲基系化合物、卟啉系化合物、酞菁系化合物、聚噻吩衍生物、聚吡咯衍生物、聚對苯撐乙炔衍生物等。
另外，作為空穴輸送層103的形成方法，可舉出旋塗法、噴塗法、棒塗法、模塗法等溶劑塗佈法、真空蒸鍍法等。
應予說明，作為空穴輸送層的厚度，較佳為1nm~500nm，更佳為2nm~200nm，進一步較佳為5nm~100nm。
(5)空穴阻擋層
較佳空穴阻擋層105具有限制空穴從陽極102向陰極107移動的功能。作為空穴阻擋層105的材料沒有特別限制，可根據目的適當選擇。
另外，空穴阻擋層105的厚度沒有特別限制，可根據目的適當選擇，例如，通常為1~500nm左右，較佳為10~50nm。
(6)電子輸送層
電子輸送層106是具有輸送電子的功能的層。
另外，電子輸送層106可以是單層，也可以是多層的層疊。較佳電子輸送層106具有吸收光而產生電荷的電荷產生能力。
另外，電子輸送層可使用1種或2種以上的電子輸送材料而形成。
於此，電子輸送材料，例如可舉出富勒烯衍生物、對苯撐乙炔衍生物、三唑衍生物、噁唑衍生物、噁二唑衍生物、菲羅啉(phenanthroline)衍生物、咪唑衍生物、茀酮衍生物(fluorenone)、蒽醌二甲烷衍生物、蒽酮衍生物、聯苯醌(diphenylquinone)衍生物、硫代吡喃二氧化物衍生物、碳化二亞胺衍生物、茀叉基甲烷()衍生物、二苯乙烯基吡嗪衍生物、萘、苝(Perylene)等芳香環四羧酸酐和由它們衍生的醯亞胺類、雜環類、8-羥基喹啉衍生物的金屬配位元化合物、以苯並噁唑、苯並噻唑為配體的金屬配位元化合物所代表的各種金屬配位元化合物、有機矽烷衍生物等。
另外，作為電子輸送層106的形成方法，可舉出旋塗法、 噴塗法、棒塗法、模塗法等溶劑塗佈法、真空蒸鍍法等。
此外，作為電子輸送層106的厚度，較佳為1nm~500nm，更佳為2nm~200nm，進一步較佳為5nm~100nm。
2. 密封層
(1)基本構成
第1a~1c圖和第2a~2b圖所示的密封層100是對以矽化合物為主成分的塗膜注入電漿離子而得到的層。
即，其特徵在於，通過對有機EL元件(110、111、112、113、114)的上表面和側面直接塗佈以矽化合物為主成分的材料，從而整體上形成塗膜，並對該塗膜注入電漿離子，由此可形成密封層。
這樣，密封層將這些有機EL元件的上表面、側面立體地覆蓋，因此能夠防止氧、水蒸氣等侵入到有機EL元件的內部，並能夠抑制有機EL元件的性能的劣化。
此外，密封層100，如第4c圖所示，也可在基板101的表面(第4a~4c圖中，為層疊有機功能層99、第一電極11以及第二電極22的一側的相反側)和側面，或任一方設置密封層100。
這樣通過在基板101的表面也具備密封層100，從而能夠防止氧、水蒸氣等從基板101側浸入，因此能夠進一步抑制有機電子元件50的劣化。
(2)厚度
另外，較佳密封層100的厚度為10~5000nm的範圍內的值。如果為這樣的密封層的厚度，則透明性不降低，因此在不降低有機EL元件等的發光效率的情況下，能夠進一步提高阻氣性或密合性。
(3)矽化合物
另外，矽化合物的種類沒有特別限制，例如可較佳選自聚矽氮烷化合物、聚有機矽氧烷化合物、聚矽烷化合物、以及聚碳矽烷化合物中的至少一種。
其原因在於如果為這樣的矽化合物，則得到的密封層的透明性、密合性等優異，並且通過注入電漿離子，從而能夠得到具有優異的阻氣性的密封層。
作為形成密封層100的方法，通過後述的有機電子元件的製造方法進行詳細說明。
以上，以第1a~2b圖所示的有機EL元件為例，說明了作為有機電子元件的有機EL元件的例子，在本發明中，並不限定於有機EL元件，例如，也可以是具備有機光電轉換層作為有機功能層的有機太陽能電池。
以下，對有機電子元件為有機太陽能電池的情況進行具體說明。
3. 有機太陽能電池
作為有機太陽能電池的基本構成沒有特別限制。
具體而言，有機太陽能電池115，例如，如第3圖所示，在透明基板101上層疊有由透明導電材料構成的陽極102(第一電極)、由有機化合物構成的有機光電轉換層108(有機功能層)、由金屬材料構成的陰極107(第二電極)。而且，沿著有機太陽能電池115的上表面和側面直接設置密封層100。
該有機光電轉換層108具有吸收光而產生電子和空穴的功能。
另外，有機光電轉換層108可以由單層構成，也可以由多層構成。例如，作為單層，可舉出空穴輸送材料和電子輸送材料的混合層。另外，作為多層，例如可舉出(空穴輸送層/電子輸送層)以及(空穴輸送層/混合層/電子輸送層)的構成。第3圖中，表示了進行混合的情況。
本發明中，除上述層以外，可以根據需要設置其它層。
應予說明，陽極102、陰極107、密封層100可使用上述材料。
如上所述，本發明的有機電子元件可通過不僅在有機電子元件的上表面形成的、在側面也立體地形成的密封層而緻密且有效地密封。通過該密封層，能夠防止氧、水蒸氣等侵入到有機電子元件的內部，從而能夠抑制有機EL元件、有機太陽能電池等各種有機電子元件的性能的劣化。
〔第2實施方式〕
第2實施方式的有機電子元件50，其特徵在於，如第4b圖所示，是在基板101上具備隔著至少一層的有機功能層99而對置的第一電極11和第二電極22而成的有機電子元件50，沿著有機電子元件50的上表面和側面直接設置密封層100，並且，密封層100是通過對以聚矽氮烷化合物為主成分的塗膜注入電漿離子而得到的，另外，密封層從表面側沿著深度方向含有第1區域10a和第2區域10b，第1區域10a的折射率為1.50~2.0的範圍內的值，第2區域10b的折射率為1.40以上且小於1.50的範圍內的值。
另外，作為有機電子元件50的基本構成沒有特別限制，可舉出與第1a~2b圖所示的有機EL元件、圖3所示的有機太陽能電池同樣的構成。
以下，對第2實施方式的密封層100進行具體說明。
1. 折射率
對於第4b圖所示的有機電子元件50，較佳密封層100從表面側沿著深度方向含有折射率為1.50~2.0範圍內的值的第1區域10a和折射率為1.40以上且小於1.50範圍內的值的第2區域10b。
其原因在於通過使密封層的折射率為上述範圍，從而能夠得到優異的阻氣性，並且，密封層中的反射也減少，因此能夠得到極其優異的透明性等。
更佳使第1區域的折射率為1.50~1.66範圍內的值，並且使第2區域的折射率為1.42~1.49範圍內的值，進一步較佳使第1區域的折射率為1.51~1.60範圍內的值，並且，使第2區域的折射率為1.44~1.48範圍內的值。
2. 膜密度
另外，較佳使第1區域10a的膜密度為2.3~4.0g/cm3範圍內的值，並且使第2區域10b的膜密度為小於2.3g/cm3的值。
其原因在於通過這樣限制各區域的膜密度，從而作為密封層，能夠得到更加優異的透明性、更加優異的阻氣性。
更佳使第1區域的膜密度為2.4~2.9g/cm3範圍內的值，並且，使第2區域的膜密度為1.8~2.2g/cm3範圍內的值，進一步較佳使第1區域的膜密度為2.5~2.8g/cm3範圍內的值，並且，使第2區域的膜密度為1.9~2.1g/cm3範圍內的值。
3. 厚度
另外，較佳密封層100的厚度為10~5000nm範圍內的值。如果為這樣的密封層的厚度，則透明性不降低，因此在不降低有機EL元件等的發光效率的情況下，能夠進一步提高阻氣性或密合性。
另外，較佳使第1區域10a的厚度為10以上且小於15nm範圍內的值，使第2區域10b的厚度為10~30nm範圍內的值。
其原因在於通過這樣限制各區域的厚度，並且，如上所述調節它們的折射率，從而能夠得到更加優異的阻氣性和透明性等。
〔第3實施方式〕
第3實施方式的有機電子元件的製造方法，其特徵在於，是在基板上具備隔著至少一層的有機功能層而對置的第一電極和第二電極而成的有機電子元件，沿著該有機電子元件的上表面和側面直接設置密封層，並包括下述步驟(1)~(3)。
(1)有機電子元件形成步驟，形成在基板上具備隔著至少一層的有機功能層而對置的第一電極和第二電極而成的有機電子元件， (2)膜形成步驟，沿著有機電子元件的上表面和側面直接塗佈以矽化合物為主成分的塗液，形成塗膜， (3)離子注入步驟，向塗膜注入電漿離子，形成密封層。
以下，作為有機電子元件，以有機EL元件為例，具體說明第3實施方式的有機電子元件的製造方法。
1. 步驟(1)：有機電子元件形成步驟
有機電子元件形成步驟是利用公知的方法，如第5a圖所示，形成在基板上具備隔著至少一層的有機功能層而對置的第一電極和第二電極而成的有機電子元件12的步驟。
即，如果以有機電子元件12為第1a圖的有機EL元件110時為例，則在形成有透明陽極102的基板101上依次層疊空穴輸送層103、作為有機功能層的發光層104、空穴阻擋層105、電子輸送層106以及陰極107，形成有機EL元件110。
各層的形成方法沒有特別限定，可舉出公知的各種形成方法。
2. 步驟(2)：膜形成步驟
接著，塗佈步驟是如第5b圖所示沿著上述步驟(1)中形成的有機電子元件12的上表面和側面塗佈以矽化合物為主成分的塗液，在有機電子元件12的上表面和側面直接形成塗膜10的步驟。
另外，作為矽化合物，可舉出聚矽氮烷化合物、聚有機矽氧烷化合物、聚矽烷化合物以及聚碳矽烷化合物等。
另外，以矽化合物為主成分的塗液，配合上述矽化合物的至少一種、根據需要配合其它成分並使其溶解於溶劑中製成即可。
另外，作為塗膜的形成方法，將以矽化合物為主成分的塗液塗佈於有機EL元件12上，形成塗佈膜，如第5c圖所示，可通過加熱乾燥而除去塗佈膜中的溶劑，形成塗膜10。
另外，作為塗膜的加熱乾燥方法，可採用熱風乾燥、熱輥乾燥、紅外線照射等以往公知的乾燥方法。加熱溫度通常為80~150℃，加熱時間通常為數十秒~數十分鐘。
此外，作為塗佈方法，可使用公知的各種塗佈方法。
因此，可舉出例如，絲網印刷法、刮刀塗佈法、輥塗法、模塗法、噴墨法、旋塗法、噴塗法、浸塗法等單獨一種或者二種以上的組合。
此外，如第4c圖所示，在基板101的表面和側面或任一方形成密封層100時，在步驟(2)中，用同樣的方法形成塗膜10即可。
另外，步驟(2)中，可設置塗膜10的風乾處理步驟。
此外，作為矽化合物的風乾條件，較佳溫度設為15~35℃、處理時間設為24~480小時的範圍內的值。
除此以外，作為矽化合物，例如，使用聚矽氮烷化合物時，較佳步驟(2)中形成的塗膜的折射率為1.48~1.63的範圍內的值。
其原因在於通過限制為這樣的折射率的值，從而在實施步驟(3)的電漿離子注入時，能夠得到更優異的阻氣性。
3. 步驟(3)：電漿離子注入步驟
(1)基本方法
步驟(3)是如第5d圖所示，對塗膜10進行電漿離子注入，如箭頭P所示，注入離子，最終如第5e圖所示，形成具備有密封層10′的有機電子元件60的步驟。
更具體而言，電漿離子注入的基本方法是在含有稀有氣體等電漿生成氣體的環境下產生電漿，施加負的高電壓脈衝，由此向塗膜10的表面部分注入電漿中的離子(陽離子)。
另外，作為一個例子，可使用如第6圖所示的電漿離子注入裝置200。
即，上述電漿離子注入裝置200基本上具備：真空腔211、微波電源(未圖示)、電磁線圈(未圖示)、直流施加裝置(脈衝電源)208。
而且，真空腔211是用於在其內部的規定位置配置在有機電子元件12上形成有塗膜10的被處理物16，並且對該塗膜進行離子注入的容器。
另外，直流施加裝置208是安裝有示波器207的直流電源，是用於向被處理物16施加高電壓脈衝的脈衝電源。
因此，對於直流施加裝置208，被處理物16與配置在其上的導體202電連接。
由此，根據這樣構成的電漿離子注入裝置200，通過驅動微波電源(電漿放電用電極)和電磁線圈，從而在導體202以及被處理物16的周圍產生從氣體導入口203導入的氣體的電漿。
接著，經過規定時間後，停止微波電源和電磁線圈的驅動，並且，驅動直流施加裝置208，高電壓脈衝(負電壓)介由高電壓導入端子210和導體202，被施加到被處理物16。
因此，通過上述高電壓脈衝(負電壓)的施加，從而誘發電漿中的離子種，並注入到塗膜10中。
(2)離子種
導入到上述真空腔，並注入到塗膜10的離子種沒有特別限制。例如，作為離子種，可舉出氬、氦、氖、氪、氙等稀有氣體的離子；氟碳、氫、氮、氧、二氧化碳、氯、氟、硫等離子；甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等烷烴系氣體類的離子；乙烯、丙烯、丁烯、戊烯等烯烴系氣體類的離子；戊二烯、丁二烯等鏈二烯系氣體類的離子；乙炔、甲基乙炔等炔烴系氣體類的離子；苯、甲苯、二甲苯、茚、萘、菲等芳香族烴類氣體類的離子；環丙烷、環己烷等環烷烴系氣體類的離子；環戊烯、環己烯等環烯烴系氣體類的離子；金、銀、銅、鉑、鎳、鈀、鉻、鈦、鉬、鈮、鉭、鎢、鋁等導電性的金屬的離子；矽烷(SiH4)或有機矽化合物的離子；等。
這些離子中，從能夠更簡便注入，並得到具有優異的阻氣性的密封層的角度發出，較佳選自氫、氮、氧、氬、氦、氖、氙以及氪中的至少一種離子。
(3)電漿離子注入壓力
另外，較佳使注入離子時的真空腔的壓力，即電漿離子注入壓力為0.01~1Pa的範圍內的值。
其原因在於上述電漿離子注入時的壓力為這樣的範圍時，能夠簡便且有效地均勻地注入離子，能夠有效形成兼具優異的耐彎曲性、阻氣性的密封層。
因此，更佳使電漿離子注入壓力為0.02~0.8Pa範圍內的值，進一步較佳為0.03~0.6Pa範圍內的值。
(4)注入電漿離子的施加電壓
另外，較佳使離子注入時的施加電壓(高電壓脈衝/負電壓)為-1kV~-50kV的範圍內的值。
其原因在於上述施加電壓為上述範圍外時，有時無法得到所希望的阻氣性。
因此，更佳離子注入時的施加電壓為-1kV~-15kV的範圍內的值，進一步較佳為-5kV~-8kV的範圍內的值。
4. 其它步驟
另外，可以設置各種層形成步驟在有機電子元件上形成其它層。
例如，為了提高光學特性、耐久性和機械特性等，也較佳在密封層的表面形成光學調整層、無機薄膜層、阻氣層等。
另外，為了提高有機電子元件的裝飾性、資訊性，也較佳在密封層或基板的表面整面或局部形成裝飾層、印刷層(包含金屬蒸鍍層)。
實施例
以下，參照實施例，進一步詳細說明本發明。
〔實施例1〕
1. 有機EL元件的製造
(1)步驟1：發光元件形成步驟
作為陽極(第一電極)，準備預先設置有氧化銦錫薄膜(ITO)(厚度：150nm，薄層電阻：30Ω/□)的帶有ITO薄膜的玻璃基板，對該ITO薄膜表面實施溶劑清洗和UV/臭氧處理。
接著，在帶有ITO薄膜的玻璃基板的ITO薄膜上以0.1~0.2nm/s的蒸鍍速度分別依次蒸鍍作為發光性材料的厚度60nm的N,N’-雙(萘-1-基)-N,N’-雙(苯基)-聯苯胺)、厚度10nm的三(8-羥基-喹啉)鋁、厚度10nm的(8-羥基-喹啉)鋰，形成發光層(有機功能層)。
應予說明，使用的發光性材料全部為發光科技股份有限公司(Luminescence Tecnology Corp.)製。
接著，以0.1nm/s的速度蒸鍍鋁(Al)(高純度化學研究所株式會社製)，形成厚度100nm的陰極，由此準備密封前的有機EL元件(有機電子元件)。
應予說明，在各自的蒸鍍處理中，將真空度全部調整為1×10-4Pa以下。
(2)步驟2：塗膜形成步驟
接著，使用旋塗機(MIKASA(株)製，MS-A200，轉速：3000rpm，旋轉時間：30秒)，將作為以矽化合物為主成分的塗液的全氫聚矽氮烷含有液(Clariant Japan公司製，“AQUAMICA NL110A-29”，溶劑：二甲苯，濃度：10重量%)沿著得到的有機EL元件的上表面和側面塗佈，接着，在120℃、2分鐘的條件下，進行加熱處 理除去塗佈膜中的溶劑，由此形成塗膜。
進而，在23℃、50%RH環境下放置48小時，形成厚度為50nm的塗膜。得到的塗膜的折射率為1.5505。
(3)步驟3：電漿離子注入步驟
接著，使用電漿離子注入裝置(RF電源：日本電子(株)製，RF56000，高電壓脈衝電源：栗田製作所(株)，PV-3-HSHV-0835)，對得到的塗膜在下述條件下進行電漿離子注入，得到沿著有機EL元件的上表面和側面直接設置有密封層(厚度：50nm)的實施例1的有機EL元件(有機電子元件)。
腔內壓：0.2Pa
導入氣體：氬
RF輸出功率：1000W
RF頻率：1000Hz
RF脈衝寬度：50μsec
RF delay：25nsec
DC電壓：-10kV
DC頻率：1000Hz
DC脈衝寬度：5μsec
DC delay：50μsec
Duty比：0.5%
處理時間：300sec
2. 有機EL元件等的評價
對於經由電漿離子注入而最終得到的具有密封層的有機EL元件，進行以下評價。
(1)有機EL性能評價
將得到的具有密封層的有機EL元件在標準環境下(60℃，90%Rh)放置1000小時後，啟動有機EL元件，目視觀察暗點(非發光位置)的產生情況，基於以下評價基準，評價有機EL性能。將得到的結果示於表2。
◎：完全沒看到暗點的產生
○：暗點的產生面積小於發光面積整體的5%。
△：暗點的產生面積小於發光面積整體的10%。
×：有機EL元件未啟動，或暗點的產生面積為發光面積整體的10%以上。
(2)折射率
將得到的密封層的折射率分為第1區域和第2區域，使用分光橢偏儀(J.A.Woollam Japan(株)制)分別進行測定。
應予說明，為了便於測定，代替有機EL元件，而在厚度150μm的PET膜上，在與上述密封層同等條件下形成密封層，測定其折射率。將得到的結果示於表2。
(3)膜密度
使用X射線衍射裝置((株)Rigaku製，全自動水準型多目的X射線衍射裝置Smart Lab)測定得到的密封層的膜密度。
應予說明，為了便於測定，代替有機EL元件，而在厚度150μm的PET膜上，在與上述密封層同等條件下形成密封層，測定其膜密度。將得到的結果示於表2。
〔實施例2〕
實施例2中，除了將實施例1的密封層的厚度從50nm增至200nm之外，製作同樣的有機EL元件，與實施例1同樣地評價有機EL性能。
〔實施例3〕
實施例3中，將實施例1的密封層的厚度從50nm增至500nm，除此以外，製作同樣的有機EL元件，與實施例1同樣地評價有機EL性能。
〔實施例4~6〕
實施例4~6中，作為以矽化合物為主成分的塗液，由實施例1~3的全氫聚矽氮烷含有液分別變更為以聚有機矽氧烷為主成分的塗液(信越化學工業(株)社製“KS853”)，除此以外，同樣製作有機EL元件，與實施例1同樣地評價有機EL性能。將得到的結果示於表1。
〔實施例7~9〕
實施例7~9中，作為以矽化合物為主成分的塗液，由實施例1~3的全氫聚矽氮烷含有液分别變更為以聚矽烷为主成分的塗液(將Osaka Gas Chemicals公司製、“OGSOL SI-10”溶解於甲苯/乙基甲基酮為7/3中而成的溶液，固體成分浓度7%)，除此以外，同樣製作有機EL元件，與實施例1同樣地評價有機EL性能。將得到的結果示於表1。
〔實施例10~12〕
實施例10~12中，作為以矽化合物為主成分的塗液，由實施例1~3的全氫聚矽氮烷含有液分别變更為以聚碳矽烷為主成分的塗液(將Nippon Carbon公司製、“NIPSEY Type S”溶解於甲苯/乙基甲基酮為7/3中而成的溶液，固體成分浓度7%)，除此以外，同樣製作有機EL元件，與實施例1同樣地評價有機EL性能。將得到的結果示於表1。
〔比較例1〕
比較例1中，省略實施例1中實施的離子注入步驟，除此以外，同樣製作有機EL元件，與實施例1同樣地評價有機EL性能。將得到的結果示於表1。
〔比較例2〕
比較例2中，在有機EL元件上用濺射法形成厚度200nm的二氧化矽膜(SiO2膜)，將其作為密封層，省略實施例1中實施的離子注入步驟，除此以外，製作與實施例1同樣的有機EL元件，與實施例1同樣地評價有機EL性能。將得到的結果示於表1。
〔比較例3〕
比較例3中，與比較例2同樣，利用濺射法形成，形成厚度200nm的二氧化矽膜(SiO2膜)，進一步對二氧化矽膜實施在實施例1中實施的離子注入步驟，形成密封層，除此以外，製作同樣的有機EL元件，與實施例1同樣地評價有機EL性能。將得到的結果示於表1。
〔比較例4〕
比較例4中，用濺射法形成厚度200nm的氮化矽膜(SiN膜)，將其作為密封層，省略實施例1中實施的離子注入步驟，除此以外， 製作與實施例1同樣的有機EL元件，與實施例1同樣地評價有機EL性能。將得到的結果示於表1。
〔比較例5〕
比較例5中，與比較例4同樣，用濺射法形成厚度200nm的氮化矽膜(SiN膜)，進一步對氮化矽膜實施在實施例1中實施的離子注入步驟，除此以外，製作同樣的有機EL元件，與實施例1同樣地評價有機EL性能。將得到的結果示於表1。
〔比較例6〕
比較例6中，用濺射法形成厚度200nm的氧化氮化矽膜(SiON膜)，還對氧化氮化矽膜實施實施例1中實施的離子注入步驟，除此以外，製作同樣的有機EL元件，與實施例1同樣地評價有機EL性能。將得到的結果示於表1。
〔比较例7〕
比較例7中，用濺射法形成由厚度100nm的二氧化矽膜(SiO2膜)和厚度100nm的氧化氮化矽膜(SiON膜)構成的層疊膜，進而省略實施例1中實施的離子注入步驟，除此以外，製作同樣的有機EL元件，與實施例1同樣地評價。將得到的結果示於表1。
可知實施例的有機EL元件具備對以矽化合物為主成分的塗膜注入電漿離子而得到的密封層，因此與比較例的有機EL元件比較，能夠抑制有機電子元件的性能的劣化。
表1
產業上的可利用性
以上，如詳述所述，本發明的具備密封層的有機電子元件，適於用作有機EL元件、有機光電轉換元件等的有機電子設備。而且，這樣的有機電子設備例如可期待在行動電話、顯示器、電子紙等顯示部件或有機太陽能電池等中應用。
100‧‧‧密封層
101‧‧‧基材
102‧‧‧第一電極
103‧‧‧空穴輸送層
104‧‧‧有機功能層
105‧‧‧空穴阻擋層
106‧‧‧電子輸送層
107‧‧‧第二電極
110‧‧‧有機EL元件

Claims (7)

  1. 一種有機電子元件，包括：是在基板上具備隔著至少一層的有機功能層而對置的第一電極和第二電極而成的，沿著該有機電子元件的上表面和側面直接設置有密封層，並且，該密封層是對以聚矽氮烷化合物為主成分的塗膜注入電漿離子而得到的，並且，該密封層從表面側沿著深度方向包含第1區域和第2區域，該第1區域的折射率為1.50~2.0範圍內的值，該第2區域的折射率為1.40以上且小於1.50範圍內的值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的有機電子元件，其中該密封層的厚度為10~5000nm範圍內的值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的有機電子元件，其中該第1區域的膜密度為2.3~4.0g/cm3範圍內的值，且該第2區域的膜密度為小於2.3g/cm3的值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的有機電子元件，其中該有機電子元件為具備有機電致發光層作為該有機功能層的有機電致發光元件。
  5. 一種有機電子元件的製造方法，其中有機電子元件是在基板上具備隔著至少一層的有機功能層而對置的第一電極和第二電極而成的，沿著該有機電子元件的上表面和側面直接設置有密封層，並且，該密封層從表面側沿著深度方向包含第1區域和第2區域，該第1區域的折射率為1.50~2.0範圍內的值，該第2區域的折射率為1.40以上且小於1.50範圍內的值，該有機電子元件的製造方法包括下述步驟(1)~(3)：(1)有機電子元件形成步驟，在該基板上依次層疊第一電極、有機功能層以及第二電極，形成有機電子元件，(2)膜形成步驟，沿著該有機電子元件的上表面和側面直接塗佈以聚矽氮烷化合物為主成分的塗液，形成塗膜，(3)離子注入步驟，向該塗膜注入電漿離子而形成密封層。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的有機電子元件的製造方法，其中在該步驟(3)的離子注入步驟前，將該塗膜的折射率調整為1.48~1.63範圍內的值。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的有機電子元件的製造方法，其中該有機電子元件為具備有機電致發光層作為該有機功能層的有機電致發光元件。
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