WO2014208449A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法 - Google Patents

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WO2014208449A1
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井 宏元
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コニカミノルタ株式会社
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    • H10K77/111Flexible substrates
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H10K59/80Constructional details
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    • H10K59/8792Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light comprising light absorbing layers, e.g. black layers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells

Definitions

  • the present invention relates to an organic electroluminescence element and a manufacturing method thereof. 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.
  • EL electroluminescence
  • a so-called organic electroluminescence element (hereinafter also referred to as an organic EL element) is a thin-film completely solid element that can emit light at a low voltage of several V to several tens V, and has high brightness, 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.
  • flexible organic electroluminescence elements using a resin base material having a thin and lightweight gas barrier film have attracted attention.
  • Patent Document 1 discloses black aluminum-tungsten or aluminum. A technique for obtaining a high contrast ratio by inserting a molybdenum alloy between an organic light emitting layer and a metal electrode layer is disclosed. However, the influence of reflection by the metal electrode layer cannot be completely eliminated, and it has been found that there is room for improvement in order to obtain an excellent contrast ratio.
  • 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.
  • thermal degradation of the member becomes a problem due to the effect of the black material storing heat when used outdoors.
  • 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.
  • 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.
  • 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 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 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.
  • polysilazane modified layer contains at least one compound selected from polysilazane and a polysilazane modified product.
  • 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 is an electrode layer having a thickness of 30 nm or less formed using silver or an alloy containing silver as a main component.
  • a method for producing an organic electroluminescence device comprising:
  • 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.
  • the light absorbing layer containing a black material is used to reduce the light reflection inside the metal electrode and the element and increase the contrast ratio.
  • 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.
  • An SiO 2 film can be considered as such a material (for example, the thermal conductivity coefficient is resin: 0.1 to 0.2 W / mK, SiO 2 : 0.75 W / mK, ITO: 3. 05 W / mK, and Ag: 420 W / mK.)
  • 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.
  • 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.
  • FIG. 1 The figure which shows schematic structure of the organic EL element of this invention Diagram showing silicon distribution curve, oxygen distribution curve and carbon distribution curve The figure which expanded the carbon distribution curve shown in FIG. Diagram showing the refractive index profile of the gas barrier layer The figure which shows the structure of the manufacturing apparatus of a gas barrier layer
  • 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 claims 1 to 4.
  • 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.
  • 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.
  • is used to mean that the numerical values described before and after it are included as a lower limit value and an upper limit value.
  • 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.
  • the organic EL element 50 shown in FIG. 1 includes a resin base material 26, a gas barrier layer 27, a polysilazane modified layer 11, an organic light emitting layer 45, and a second electrode 46 serving as a cathode on a first electrode 25 serving as an anode.
  • the structure is laminated and further solid-sealed by a resin layer 47 containing an adhesive and a sealing member 48.
  • the light absorbing 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 46, and even if a layer containing a black material is formed as the light absorbing layer.
  • the resin layer 47 may contain a black material, a light absorbing layer containing the black material may be formed or bonded to the surface of the sealing member 48, and further, the sealing The stop member 48 itself may contain a black material.
  • the organic EL element 50 causes the generated light (hereinafter referred to as emission light h) to be at least on the resin base material 26 side (see FIG. 26a) is configured as a bottom emission type.
  • the overall layer structure of the organic EL element 50 is not limited to the above, and may be a general layer structure.
  • the first electrode 25 is disposed on the anode (ie, anode) side, and the conductive layer 12 mainly functions as the anode, while the second electrode 46 functions as the cathode (ie, cathode).
  • the organic light emitting layer 45 has [hole injection layer 45a / hole transport layer 45b / light emission layer 45c / electron transport layer 45d / electron injection layer 45e] in this order on the first electrode 25 which is an anode.
  • the laminated structure can be illustrated, it is necessary to have the light emitting layer 45c comprised using the base material at least among these.
  • the hole injection layer 45a and the hole transport layer 45b may be provided as a hole transport / injection layer having a hole transport property and a hole injection property.
  • the electron transport layer 45d and the electron injection layer 45e may be provided as a single layer having electron transport properties and electron injection properties.
  • the electron injection layer 45e may be made of a non-base material.
  • 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.
  • the configuration of [hole injection layer 45a / hole transport layer 45b / light emitting layer 45c / electron transport layer 45d / electron injection layer 45e] can be exemplified from the second electrode side.
  • the organic light-emitting layer 45 may be laminated with a hole blocking layer, an electron blocking layer, or the like as necessary. Furthermore, the light emitting layer 45c has each color light emitting layer for generating emitted light in each wavelength region, and each of these color light emitting layers is laminated via a non-light emitting intermediate layer to form a light emitting layer unit. Also good.
  • the intermediate layer may function as a hole blocking layer and an electron blocking layer.
  • the second electrode 46 serving as a cathode may also have a laminated structure as required. In such a configuration, only a portion where the organic light emitting layer 45 is sandwiched between the first electrode 25 and the second electrode 46 becomes a light emitting region in the organic EL element 50.
  • the organic EL element 50 is solidified by attaching a sealing member 48 on one surface of the first electrode 25 via a resin layer 47 covering the organic light emitting layer 45 and the second electrode 46. It is sealed. Solid sealing of the organic EL element 50 is performed by applying uncured resin material to a bonding surface of the sealing member 48 or the resin base material 26 and the second electrode 46 of the first electrode 25 at a plurality of locations. The resin base material 26 and the sealing member 48 are pressed and integrated with each other in a heated state with the resin material interposed therebetween.
  • the end of the first electrode 25 has the shape of a take-out electrode, and the first electrode 25 and an external power source (not shown) are electrically connected via the take-out electrode.
  • the resin base material, the gas barrier layer, the polysilazane modified layer, the first electrode serving as the anode, the organic light emitting layer, the second electrode serving as the cathode, and the sealing member are all flexible. It is preferable to have properties.
  • 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 ⁇ (diameter) 50 mm roll and are not cracked before and after winding with a constant tension. That means.
  • 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 the 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.
  • 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, aluminum-molybdenum, or a commercially available ND filter may be used. it can.
  • 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.
  • a layer containing the black material may be formed on the surface of the second electrode 46 opposite to the organic light emitting layer 45, or the second electrode 46 may be sealed.
  • a layer containing a black material may be formed between the stop members 48, a black material may be contained in the resin layer 47, and a film is formed or bonded to the surface of the sealing member 48. Further, the sealing member 48 itself may contain a black material.
  • a layer may be formed.
  • ND 4.0
  • 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.
  • polysilazane modified layer functions as a heat conduction relaxation layer and contains at least one compound of polysilazane and a polysilazane modified material.
  • 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.
  • 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.
  • 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 a CVD method (Chemical Vapor Deposition). Rather than being supplied, a more uniform and smooth layer can be formed by applying to the substrate surface.
  • CVD method Chemical Vapor Deposition
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • any appropriate method can be adopted as a coating method.
  • a coating method includes 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.
  • the coating thickness can be set so that the thickness after drying is preferably about 1 nm to 100 ⁇ m, more preferably about 10 nm to 10 ⁇ m, and most preferably about 10 nm to 1 ⁇ m.
  • 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 an intermediate solid solution SiOxNy of both. is there. Polysilazane is represented by the following general formula (A).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Perhydropolysilazane is presumed to have a linear structure and a ring structure centered on 6- and 8-membered rings. Its 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.
  • polysilazane which is ceramicized at a low temperature silicon alkoxide-added polysilazane obtained by reacting silicon alkoxide with polysilazane represented by the above general formula (I) (Japanese Patent Laid-Open No. 5-23827), glycidol is reacted.
  • Glycidol-added polysilazane Japanese Patent Laid-Open No. 6-122852
  • alcohol-added polysilazane obtained by reacting alcohol
  • metal carboxylate obtained by reacting metal carboxylate Addition polysilazane (JP-A-6-299118), acetylacetonate complex-added polysilazane obtained by reacting a metal-containing acetylacetonate complex (JP-A-6-306329), metal obtained by adding metal fine particles Polysilaza added with fine particles (JP-A-7-196986 publication), and the like.
  • organic solvent for preparing a liquid containing polysilazane examples 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.
  • 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.
  • 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.
  • the organic polysilazane may be a derivative in which a hydrogen part bonded to Si is partially substituted with an alkyl group or the like.
  • 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.
  • an amine or metal catalyst can be added.
  • Specific examples include Aquamica NAX120-20, NN110, NN310, NN320, NL110A, NL120A, NL150A, NP110, NP140, and SP140 manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.
  • 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
  • the 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.
  • 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.
  • 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 the temperature and the humidity is indicated by the definition of the dew point temperature.
  • the preferred dew point temperature is 4 degrees or less (temperature 25 ° C./humidity 25%), the more preferred dew point temperature is ⁇ 8 degrees (temperature 25 ° C./humidity 10%) or less, and the more preferred dew point temperature is (temperature 25 ° C./humidity 1%). ) ⁇ 31 ° C.
  • the maintaining time varies depending on the thickness of the polysilazane-containing layer.
  • the preferable dew point temperature is ⁇ 8 ° C. or less
  • the maintaining time is 5 minutes or more.
  • the pressure in the vacuum drying can be selected from normal pressure to 0.1 MPa.
  • the dew point of the second step is 4 degrees or less.
  • the treatment time can be selected from 5 minutes to 120 minutes to remove 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.
  • the polysilazane-containing layer is preferably subjected to a modification treatment while maintaining its state even after moisture is removed in the second step.
  • the water content of the polysilazane-containing layer can be detected by the following analysis method.
  • 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).
  • ⁇ 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.
  • 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.
  • nitrogen, helium, and argon are preferably used, and nitrogen is particularly preferable because of low cost.
  • the atmospheric pressure plasma is one in which two or more electric fields having different frequencies are formed in the discharge space. It is preferable to form an electric field superimposed with the electric field.
  • the frequency ⁇ 2 of the second high-frequency electric field is higher than the frequency ⁇ 1 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
  • the output density of the second high-frequency electric field is 1 W / cm 2 or more.
  • 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.
  • 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.
  • the electric field waveform may be a continuous wave or a pulse wave.
  • the lower limit is preferably about 1 kHz.
  • the frequency of the second power source 800 kHz or more can be preferably used.
  • the upper limit is preferably about 200 MHz.
  • a dense and good quality thin film can be formed by increasing the plasma density by the frequency and the high power density.
  • 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.
  • the substrate 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.
  • any commonly used ultraviolet ray generator can be used.
  • 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 An ultraviolet ray of 350 nm is used.
  • UV irradiation For UV irradiation, set the irradiation intensity and irradiation time within a range where the substrate carrying the irradiated coating film is not damaged.
  • 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 substrate and the lamp can be set so that the irradiation becomes 0.1 seconds to 10 minutes.
  • the substrate temperature during the ultraviolet irradiation treatment is 150 ° C. or more, the substrate is damaged in the case of a plastic film, such as deformation of the substrate and deterioration of strength.
  • 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.
  • UV 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.
  • UV irradiation is applicable to both batch processing and continuous processing, and can be appropriately selected depending on the shape of the substrate to be coated.
  • a substrate eg, silicon wafer
  • the ultraviolet baking furnace itself is generally known, and for example, it is possible to use those manufactured by I-Graphics Co., Ltd.
  • 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.
  • 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.
  • a particularly preferable method for the modification treatment is treatment by vacuum ultraviolet irradiation.
  • the treatment by 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 only bonds photons called photon processes to bond atoms.
  • 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.
  • a rare gas excimer lamp 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.
  • 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.
  • 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. This is a very thin discharge called micro discharge.
  • the microdischarge streamer reaches the tube wall (dielectric)
  • the electric charge accumulates on the dielectric surface, and the microdischarge disappears.
  • 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.
  • a very high temperature streamer reaches a pipe wall directly locally, there is a possibility that deterioration of the pipe wall may be accelerated.
  • 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.
  • Synthetic quartz windows are not only expensive consumables, but also cause light loss.
  • the outer diameter of the double-cylindrical lamp is about 25 mm, the difference in distance to the irradiation surface cannot be ignored directly below the lamp axis and on the side of the lamp, resulting in a large difference in illumination. 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.
  • ⁇ Double cylindrical lamps are processed to close by connecting both ends of the inner and outer tubes, so they are more likely to break during handling and transportation than thin tube lamps. 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.
  • the discharge mode can be either dielectric barrier discharge or electrodeless field discharge.
  • 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.
  • the Xe excimer lamp emits ultraviolet light having a short wavelength of 172 nm at a single wavelength and thus has excellent luminous efficiency. Since this light has a large oxygen absorption coefficient, it can generate radical oxygen atom species and ozone at a high concentration with a very small amount of oxygen. 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.
  • Excimer lamps can be lit with low power input because of their high light generation efficiency.
  • 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.
  • it is suitable for flexible film materials such as PET that are easily affected by heat.
  • the polysilazane modified layer includes a modified part and an unmodified part of polysilazane by vacuum ultraviolet irradiation treatment.
  • the polysilazane modified layer 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.
  • 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.
  • 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).
  • TEM transmission electron microscope
  • the surface roughness (Ra) of the polysilazane modified layer 11 is preferably 2 nm or less, and more preferably 1 nm or less. When the surface roughness is in the above range, when using a resin base material for organic EL elements, the light transmission efficiency is improved by a smooth film surface with less unevenness, and the energy conversion efficiency is reduced by the leakage current between electrodes. Is preferable.
  • the surface roughness (Ra) of the polysilazane modified layer 11 can be measured by the following method.
  • 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 ⁇ m.
  • AFM Atomic Force Microscope
  • Resin substrate The resin substrate according to the present invention is preferably a resin film in consideration of productivity such as roll-to-roll.
  • polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene, polypropylene, cellophane, cellulose diacetate, cellulose triacetate (TAC), cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate ( CAP), cellulose esters such as cellulose acetate phthalate, cellulose nitrate or derivatives thereof, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, syndiotactic polystyrene, polycarbonate, norbornene resin, polymethylpentene, polyether ketone, polyimide , Polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide, polysulfones Cycloolefin resins such as polyetherimide, polyetherketoneimide, polyamide, fluororesin, nylon, polymethylmethacrylate, acrylic or polyarylate, Arton (trade name, manufactured by JSR) or Appel (trade name, manufactured by J
  • 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., relative humidity 90 ⁇ 2% RH) measured by a method according to JIS K 7129-1992, 0.01 g / m 2 ⁇ 24 h.
  • the following gas barrier film (also referred to as a gas barrier film or the like) is preferable.
  • the oxygen permeability measured by a method in accordance with JIS K 7126-1987 is 1 ⁇ 10 ⁇ 3 ml / m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm or less, and the water vapor permeability is 1 ⁇ 10 ⁇ 5 g / m 2 ⁇
  • a high gas barrier layer of 24 hours or less is preferable.
  • the material for forming the gas barrier layer as described above may be any material that has a function of suppressing intrusion of factors that cause deterioration of electronic devices such as moisture and oxygen and organic EL elements.
  • silicon oxide, Silicon, silicon nitride, or the like can be used.
  • the gas barrier layer in order to improve the brittleness of the gas barrier layer, it is more preferable to have a laminated structure of a layer made of these non-base materials (inorganic layer) and a layer made of a base material (organic layer).
  • inorganic layer non-base materials
  • organic layer a layer made of a base material
  • gas barrier film There are no particular limitations on the method for producing a resin film having a gas barrier layer (gas barrier film).
  • 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.
  • the gas barrier layer 27 is preferably composed of an inorganic film having a refractive index distribution in the thickness direction and having one or more extreme values in the refractive index distribution.
  • the gas barrier layer 27 is made of a material containing silicon, oxygen, and carbon, and has a laminated structure including a plurality of layers having different silicon, oxygen, and carbon contents.
  • the gas barrier layer 27 has a ratio (atomic ratio) between the distance from the surface of the gas barrier layer 27 (interface of the polysilazane modified layer 11) in the film thickness direction and the atomic weight of each of the elements (silicon, oxygen, or carbon). Each element has a characteristic distribution curve.
  • the atomic ratio of silicon, oxygen, or carbon is represented by the ratio of silicon, oxygen, or carbon to the total amount of silicon, oxygen, and carbon [(Si, O, C) / (Si + O + C)].
  • the silicon distribution curve, oxygen distribution curve, and 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 gas barrier layer 27. Further, a distribution curve showing the relationship between the distance from the surface of the gas barrier layer 27 (interface of the polysilazane modified layer 11) in the film thickness direction and the ratio (atomic ratio) of the total atomic weight of oxygen and carbon is expressed as oxygen.
  • the carbon distribution curve is expressed as oxygen.
  • the distribution curve of each element (silicon, oxygen, carbon or nitrogen) constituting the gas barrier layer 27 is as follows.
  • 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)].
  • 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 gas barrier layer 27, respectively. Indicates the ratio.
  • FIG. 2 shows an example of the silicon distribution curve, oxygen distribution curve, carbon distribution curve, and nitrogen distribution curve of the gas barrier layer 27.
  • 3 shows an enlarged carbon distribution curve from the silicon distribution curve, oxygen distribution curve, carbon distribution curve, and nitrogen distribution curve shown in FIG. 2 and 3, the horizontal axis represents the distance [nm] from the surface of the gas barrier layer 27 in the film thickness direction.
  • the vertical axis represents the atomic ratio [at%] of silicon, oxygen, carbon, or nitrogen with respect to the total amount of each element of silicon, oxygen, and carbon.
  • the atomic ratio of silicon, oxygen, carbon, and nitrogen changes depending on the distance from the surface of the gas barrier layer 27.
  • the atomic ratio varies greatly depending on the distance from the surface of the gas barrier layer 27, and each distribution curve has a plurality of extreme values.
  • the oxygen distribution curve and the carbon distribution curve are correlated, and the oxygen atomic ratio decreases at a distance where the carbon atomic ratio is large, and the oxygen atomic ratio increases at a distance where the carbon atomic ratio is small.
  • FIG. 4 shows a refractive index distribution curve of the gas barrier layer 27.
  • the horizontal axis indicates the distance [nm] from the surface of the gas barrier layer 27 in the film thickness direction.
  • the vertical axis represents the refractive index of the gas barrier layer 27.
  • the refractive index of the gas barrier layer 27 shown in FIG. 4 is a measured value of the distance from the surface of the gas barrier layer 27 in the film thickness direction and the refractive index of the gas barrier layer 27 with respect to visible light at this distance.
  • the refractive index distribution of the gas barrier layer 27 can be measured by a known method, for example, using a spectroscopic ellipsometer (ELC-300 manufactured by JASCO Corporation).
  • the refractive index distribution curve of the gas barrier layer 27 is controlled by controlling the oxygen atomic ratio and the distribution curve. be able to.
  • the gas barrier layer 27 having an extreme value in the refractive index distribution, reflection and interference occurring at the interface of the resin base material 26 can be suppressed. For this reason, the light transmitted through the first electrode 25 is emitted without being affected by total reflection or interference by the action of the gas barrier layer 27. Therefore, the light quantity is not reduced, and the light extraction efficiency of the first electrode 25 is improved.
  • the conductive layer 12 when a metal transparent conductive layer made of silver or the like is used as the conductive layer 12, the light transmitted through the first electrode 25 is reflected or interfered with the conductive layer 12, thereby causing a large viewing angle dependency problem.
  • Cheap This is thought to be due to the aggregation of the metal in the metal transparent conductive layer or the reflection of a specific wavelength region at the metal transparent conductive layer or its interface to interfere with the emission spectrum, and the emission spectrum changes to show viewing angle dependence. ing.
  • the refractive index distribution of the gas barrier layer 27 can be controlled by the atomic ratio of carbon. For this reason, by controlling the carbon distribution curve, it is possible to impart arbitrary optical characteristics to the gas barrier layer 27.
  • the gas barrier layer 27 preferably has an atomic ratio of silicon, oxygen and carbon or a distribution curve of each element satisfying the following conditions (i) to (iii).
  • the first electrode 25 preferably includes a gas barrier layer 27 that satisfies at least one of the above conditions (i) to (iii).
  • a gas barrier layer 27 that satisfies all of the above conditions (i) to (iii).
  • two or more gas barrier layers 27 satisfying all the above conditions (i) to (iii) may be provided.
  • the materials of the plurality of thin film layers may be the same or different.
  • the gas barrier layer 27 may be formed on one surface of the resin base material 26, or may be formed on both surfaces of the resin base material 26. Good.
  • the refractive index of the gas barrier layer 27 can be controlled by the atomic ratio of carbon or oxygen as shown in the correlation shown in FIGS. Therefore, the refractive index of the gas barrier layer 27 can be adjusted to a preferable range according to the above conditions (i) to (iii).
  • the gas barrier layer 27 needs to have at least one extreme value in the carbon distribution curve.
  • the carbon distribution curve has at least two extreme values, and it is even more preferable that the carbon distribution curve has at least three extreme values.
  • the carbon distribution curve has at least one maximum value and one minimum value.
  • one extreme value of the carbon distribution curve and another extreme value adjacent to the extreme value are obtained from the surface of the gas barrier layer 27.
  • the difference in the distance in the film thickness direction is preferably 200 nm or less, and more preferably 100 nm or less.
  • the extreme value of the distribution curve corresponds to the maximum value or the minimum value of the atomic ratio of the element to the distance from the surface of the gas barrier layer 27 in the film thickness direction of the gas barrier layer 27, or the value thereof.
  • the measured value of the refractive index distribution curve corresponds to the maximum value or the minimum value of the atomic ratio of the element to the distance from the surface of the gas barrier layer 27 in the film thickness direction of the gas barrier layer 27, or the value thereof.
  • the maximum value of the distribution curve of each element is a point where the value of the atomic ratio of the element changes from increasing to decreasing when the distance from the surface of the gas barrier layer 27 is changed. Moreover, from this point, the value of the atomic ratio of the element at a position where the distance from the surface of the gas barrier layer 27 is further changed by 20 nm is reduced by 3 at% or more.
  • the minimum value of the distribution curve of each element is a point where the value of the atomic ratio of the element changes from decrease to increase when the distance from the surface of the gas barrier layer 27 is changed.
  • the atomic ratio value of the element at a position where the distance from the surface of the gas barrier layer 27 is further changed by 20 nm is increased by 3 at% or more.
  • the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the atomic ratio of carbon is preferably 5 at% or more.
  • the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the atomic ratio of carbon is more preferably 6 at% or more, and further preferably 7 at% or more.
  • the gas barrier layer 27 preferably has at least one extreme value in the oxygen distribution curve.
  • the gas barrier layer 27 preferably has an oxygen distribution curve having at least two extreme values, and more preferably has at least three extreme values. Furthermore, it is preferable that the oxygen distribution curve has at least one maximum value and one minimum value.
  • the gas barrier layer 27 When the gas barrier layer 27 has three or more extreme values, one extreme value of the oxygen distribution curve and another extreme value adjacent to the extreme value are obtained from the surface of the gas barrier layer 27.
  • the difference in the distance in the film thickness direction is preferably 200 nm or less, and more preferably 100 nm or less.
  • the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the oxygen atomic ratio is preferably 5 at% or more.
  • the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the atomic ratio of oxygen is more preferably 6 at% or more, and further preferably 7 at% or more. If the difference between the maximum value and the minimum value of the atomic ratio of oxygen is less than the above range, light distribution is insufficient from the refractive index distribution curve of the obtained gas barrier layer 27.
  • the gas barrier layer 27 preferably has an absolute value of a difference between the maximum value and the minimum value of the atomic ratio of silicon in the silicon distribution curve of less than 5 at%.
  • the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the atomic ratio of silicon is more preferably less than 4 at%, and further preferably less than 3 at%.
  • Total amount of oxygen and carbon oxygen carbon distribution curve
  • the ratio of the total amount of oxygen atoms and carbon atoms to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms, and carbon atoms is defined as an oxygen-carbon distribution curve.
  • the gas barrier layer 27 preferably has an absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the total atomic ratio of oxygen and carbon in the oxygen-carbon distribution curve of less than 5 at%, more preferably less than 4 at%. Preferably, it is particularly preferably less than 3 at%.
  • 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.
  • XPS depth profile measurement 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).
  • the etching time In the element distribution curve with the horizontal axis as the etching time, the etching time generally correlates with the distance from the surface in the film thickness direction of the gas barrier layer 27. For this reason, when measuring the XPS depth profile, the distance from the surface of the gas barrier layer 27 calculated from the relationship between the etching rate and the etching time is defined as “the distance from the surface of the gas barrier layer 27 in the film thickness direction”. Can be adopted.
  • etching rate is set to 0.05 nm / sec (SiO 2 thermal oxide film equivalent value). It is preferable to do.
  • the gas barrier layer 27 is formed in a film surface direction (a direction parallel to the surface of the gas barrier layer 27) from the viewpoint of forming a layer having a uniform and excellent light distribution on the entire film surface. Is substantially uniform.
  • the fact that the gas barrier layer 27 is substantially uniform in the film surface direction means that the number of extreme values of the element distribution curves at the respective measurement points is the same at any two points on the film surface of the gas barrier layer 27.
  • the absolute value of the difference between the maximum value and the minimum value of the atomic ratio of carbon in the distribution curve is the same as each other, or the difference between the maximum value and the minimum value is within 5 at%.
  • the carbon distribution curve is preferably substantially continuous.
  • the carbon distribution curve being substantially continuous means that the carbon distribution curve does not include a portion where the atomic ratio of carbon changes discontinuously.
  • the distance (x, unit: nm) from the surface of the gas barrier layer 27 calculated from the etching rate and etching time, and the atomic ratio of carbon (C, unit: at%) are expressed by the following formulas. (F1): (DC / dx) ⁇ 0.5 (F1) The condition represented by is satisfied.
  • 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 gas barrier layer 27. It is preferable that the condition represented by In this case, the atomic ratio of the silicon atom content to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms and carbon atoms in the gas barrier layer 27 is preferably 25 to 45 at%, and preferably 30 to 40 at%. It is more preferable.
  • the atomic ratio of the carbon atom content to the total amount of silicon atoms, oxygen atoms and carbon atoms in the gas barrier layer 27 is preferably 3 to 33 at%, more preferably 3 to 25 at%. preferable.
  • the thickness of the gas barrier layer 27 is preferably in the range of 5 to 3000 nm, more preferably in the range of 10 to 2000 nm, and particularly preferably in the range of 100 to 1000 nm. When the thickness of the gas barrier layer 27 is out of the above range, the light distribution of the gas barrier layer 27 becomes insufficient.
  • the total thickness of the gas barrier layer 27 is in the range of 10 to 10000 nm, preferably in the range of 10 to 5000 nm, and preferably in the range of 100 to 3000 nm.
  • the range is more preferable, and the range of 200 to 2000 nm is particularly preferable.
  • the gas barrier layer 27 may include a primer coat layer, a heat-sealable resin layer, an adhesive layer, and the like between the resin base material 26.
  • the primer coat layer can be formed using a known primer coat agent that can improve the adhesion between the resin base material 26 and the gas barrier layer 27.
  • a heat-sealable resin layer can be suitably formed using well-known heat-sealable resin.
  • the adhesive layer can be appropriately formed using a known adhesive, and a plurality of gas barrier layers 27 may be adhered by such an adhesive layer.
  • the gas barrier layer 27 is preferably a layer formed by plasma enhanced chemical vapor deposition.
  • a plasma chemical vapor is generated in which a resin base material 26 is disposed on a pair of film forming rollers and plasma is generated by discharging between the pair of film forming rollers.
  • a layer formed by a phase growth method (plasma CVD) is more preferable.
  • the plasma enhanced chemical vapor deposition method may be a plasma chemical vapor deposition method using a Penning discharge plasma method.
  • the resin base material 26 is disposed on the pair of film forming rollers, and a film is formed on the resin base material 26 existing on one film forming roller by discharging between the film forming rollers. be able to.
  • a film having the same structure can be formed on each resin substrate 26 on the pair of film forming rollers.
  • a film forming gas containing an organosilicon compound and oxygen for the plasma chemical vapor deposition method.
  • 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.
  • the gas barrier layer 27 is preferably a layer formed by a continuous film forming process.
  • the gas barrier layer 27 is preferably formed on the surface of the resin base material 26 by a roll-to-roll method from the viewpoint of productivity.
  • An apparatus capable of producing the gas barrier layer 27 by plasma chemical vapor deposition is not particularly limited, but includes at least a pair of film forming rollers and a plasma power source, and can discharge between the film forming rollers. It is preferable that the device is configured.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a manufacturing apparatus suitable for manufacturing the gas barrier layer 27.
  • the manufacturing apparatus 30 shown in FIG. 5 includes a delivery roll 31, transport rollers 32, 33, 34, 35, film formation rollers 36, 37, a gas supply pipe 38, a plasma generation power source 39, and a film formation roller 36. And 37, and magnetic field generators 41 and 42 installed inside 37, and a winding roll 43.
  • a delivery roll 31 transport rollers 32, 33, 34, 35, film formation rollers 36, 37, a gas supply pipe 38, a plasma generation power source 39, and a film formation roller 36.
  • And 37, and magnetic field generators 41 and 42 installed inside 37, and a winding roll 43.
  • at least film forming rollers 36 and 37, a gas supply pipe 38, a plasma generating power source 39, and magnetic field generating apparatuses 41 and 42 are disposed in a vacuum chamber (not shown).
  • the vacuum chamber is connected to a vacuum pump (not shown), and the pressure in the vacuum chamber can be adjusted by the vacuum pump.
  • each film-forming roller has a plasma generation power supply 39 so that the pair of film-forming rollers (the film-forming roller 36 and the film-forming roller 37) can function as a pair of second electrodes. It is connected to the. For this reason, in the manufacturing apparatus 30, it is possible to discharge to the space between the film formation roller 36 and the film formation roller 37 by supplying electric power from the power source 39 for plasma generation. Plasma can be generated in a space between the film forming roller 37 and the film forming roller 37.
  • the material and design of the film-forming roller 36 and the film-forming roller 37 may be changed so that they can also be used as electrodes.
  • the pair of film forming rollers (film forming rollers 36 and 37) are preferably arranged such that the central axes are substantially parallel on the same plane.
  • the film forming rate can be doubled and a film having the same structure can be formed. For this reason, it is possible to at least double the extreme value in the carbon distribution curve.
  • the manufacturing apparatus 30 it is possible to form the gas barrier layer 27 on the surface of the film 40 by the CVD method, while depositing a film component on the surface of the film 40 on the film forming roller 36, Furthermore, since the film component can be deposited on the surface of the film 40 also on the film forming roller 37, the gas barrier layer 27 can be efficiently formed on the surface of the film 40.
  • magnetic field generators 41 and 42 fixed so as not to rotate even when the film forming roller rotates are provided, respectively.
  • the film forming roller 36 and the film forming roller 37 known rollers can be used.
  • the film forming rollers 36 and 37 it is preferable to use rollers having the same diameter from the viewpoint of forming a thin film more efficiently.
  • the diameters of the film forming rollers 36 and 37 are preferably in the range of 5 to 100 cm from the viewpoint of discharge conditions, chamber space, and the like.
  • the film 40 is disposed on a pair of film forming rollers (the film forming roller 36 and the film forming roller 37) so that the surfaces of the film 40 face each other.
  • the film 40 By disposing the film 40 in this way, each surface of the film 40 existing between the pair of film forming rollers when generating a plasma by discharging between the film forming roller 36 and the film forming roller 37.
  • the gas barrier layer 27 can be formed. That is, according to the manufacturing apparatus 30, the film component can be deposited on the surface of the film 40 on the film formation roller 36 and further the film component can be deposited on the film formation roller 37 by the CVD method.
  • the gas barrier layer 27 can be efficiently formed on the surface of the film 40.
  • the winding roll 43 is not particularly limited as long as it can wind the film 40 on which the gas barrier layer 27 is formed, and a known roller can be used.
  • the gas supply pipe 38 a pipe capable of supplying or discharging the raw material gas at a predetermined speed can be used.
  • the plasma generation power source 39 a power source of a known plasma generation apparatus can be used.
  • the plasma generating power source 39 supplies power to the film forming rollers 36 and 37 connected thereto, and enables the film forming rollers 36 and 37 to be used as a second electrode for discharging.
  • the plasma generation power source 39 it is preferable to use an AC power source or the like that can alternately reverse the polarities of the film-forming rollers because plasma CVD can be performed more efficiently.
  • a plasma generating power source 39 that can apply electric power to 100 W to 10 kW and can set the AC frequency to 50 Hz to 500 kHz is provided. More preferably, it is used.
  • the magnetic field generators 41 and 42 known magnetic field generators can be used.
  • the resin base material 26 in which the gas barrier layer 27 is formed in advance can be used in addition to the resin base material 26 applicable to the first electrode 25 described above.
  • the thickness of the gas barrier layer 27 can be increased by using the resin base material 26 on which the gas barrier layer 27 is formed in advance as the film 40.
  • the type of source gas, the power of the electrode drum of the plasma generator, the pressure in the vacuum chamber, the diameter of the film forming roller, and the film conveyance speed By adjusting the gas barrier layer 27, the gas barrier layer 27 can be manufactured. That is, by using the manufacturing apparatus 30 shown in FIG. 5, for example, the type of source gas, the power of the electrode drum of the plasma generator, the pressure in the vacuum chamber, the diameter of the film forming roller, and the film conveyance speed By adjusting the gas barrier layer 27, the gas barrier layer 27 can be manufactured. That is, by using the manufacturing apparatus 30 shown in FIG.
  • a deposition gas (such as a source gas) is decomposed by plasma, and a gas barrier layer 27 is formed on the surface of the film 40 on the deposition roller 36 and on the surface of the film 40 on the deposition roller 37 by a plasma CVD method.
  • the film 40 is conveyed by the delivery roll 31 and the film formation roller 36, respectively, so that a gas barrier is formed on the surface of the film 40 by a roll-to-roll continuous film formation process.
  • Layer 27 is formed.
  • the source gas in the film forming gas used for forming the gas barrier layer 27 can be appropriately selected and used depending on the material of the gas barrier layer 27 to be formed.
  • the source gas for example, an organosilicon compound containing silicon can be used.
  • organosilicon compound examples include hexamethyldisiloxane, 1.1.3.3-tetramethyldisiloxane, vinyltrimethylsilane, methyltrimethylsilane, hexamethyldisilane, methylsilane, dimethylsilane, trimethylsilane, diethylsilane, propyl
  • organosilicon compound examples include silane, phenylsilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, and octamethylcyclotetrasiloxane.
  • organosilicon compounds hexamethyldisiloxane and 1.1.3.3-tetramethyldisiloxane are used from the viewpoints of film handling and properties such as light distribution of the obtained gas barrier layer 27. It is preferable. Moreover, these organosilicon compounds can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • a reactive gas may be used in addition to the source 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.
  • a reaction gas for forming an oxide for example, oxygen or ozone can be used.
  • 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
  • a carrier gas may be used as necessary in order to supply the source gas into the vacuum chamber.
  • a discharge gas may be used as necessary in order to generate plasma discharge.
  • a known gas can be used.
  • a rare gas such as helium, argon, neon, or xenon, or hydrogen can be used.
  • 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 gas barrier layer 27 cannot be obtained sufficiently.
  • the film-forming gas contains an organosilicon compound and oxygen, the amount is preferably less than the theoretical oxygen amount necessary for complete oxidation of the entire amount of the organosilicon compound in the film-forming gas.
  • reaction formula (1) 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) is used. (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.
  • 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, the amount of oxygen needs to be less than 12 moles of the stoichiometric ratio with respect to 1 mole of hexamethyldisiloxane.
  • 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.
  • 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.
  • the molar amount (flow rate) of oxygen with respect to the molar amount (flow rate) of the raw material hexamethyldisiloxane is preferably 12 times or less (more preferably 10 times or less) which is the stoichiometric ratio.
  • the lower limit of the molar amount (flow rate) of oxygen relative to the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane in the film forming gas is more than 0.1 times the molar amount (flow rate) of hexamethyldisiloxane.
  • the amount is more than 0.5 times.
  • the pressure (degree of vacuum) in the vacuum chamber can be appropriately adjusted according to the type of the raw material gas, but is preferably in the range of 0.5 Pa to 100 Pa.
  • the electric power applied to the electrode drum connected to the plasma generating power source 39 for discharging between the film forming rollers 36 and 37 depends on the type of source gas, the pressure in the vacuum chamber, and the like. Can be adjusted accordingly. For example, a range of 0.1 to 10 kW is preferable. If the applied power is less than the lower limit, particles tend to be generated. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the amount of heat generated during film formation increases, the temperature of the substrate surface during film formation rises, the resin base material 26 loses heat, and wrinkles occur during film formation.
  • the electrode drum is installed on the film forming rollers 36 and 37.
  • the transport speed (line speed) of the film 40 can be adjusted as appropriate according to the type of source gas, the pressure in the vacuum chamber, and the like, but is preferably in the range of 0.25 to 100 m / min. A range of 5 to 20 m / min is more preferable. If the line speed is less than the lower limit, wrinkles due to heat tend to occur in the film. On the other hand, if the line speed exceeds the upper limit, the thickness of the formed gas barrier layer 27 tends to be thin.
  • a smooth layer may be formed between the resin base material 26 and the gas barrier layer 27.
  • the smooth layer is for flattening the rough surface of the resin base material 26 having protrusions or the like, or by filling the unevenness and pinholes generated in the gas barrier layer 27 with the protrusions existing on the resin base material 26.
  • Such a smooth layer is basically formed by curing a photosensitive resin.
  • 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.
  • 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.
  • the photosensitive resin composition contains a photopolymerization initiator.
  • photopolymerization initiator examples include benzophenone, methyl o-benzoylbenzoate, 4,4-bis (dimethylamine) benzophenone, 4,4-bis (diethylamine) benzophenone, ⁇ -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, benzo Methyl ether
  • 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, a dip method, or a dry coating method such as an evaporation method.
  • a wet coating method such as a spin coating method, a spray method, a blade coating method, a dip method, or a dry coating method such as an evaporation method.
  • additives such as an antioxidant, an ultraviolet absorber, and a plasticizer can be added to the above-described photosensitive resin as necessary.
  • an appropriate resin or additive may be used in order to improve the film formability and prevent the generation of pinholes in the film.
  • the solvent used includes alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, ethylene glycol, and propylene glycol; Terpenes such as ⁇ - or ⁇ -terpineol, etc., ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, N-methyl-2-pyrrolidone, diethyl ketone, 2-heptanone, 4-heptanone, toluene, xylene, tetramethylbenzene, etc.
  • alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, ethylene glycol, and propylene glycol
  • Terpenes such as ⁇ - or ⁇ -terpineol, etc.
  • ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, N-methyl-2-pyrrolidone, diethyl ketone,
  • 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.
  • 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.
  • a coating method such as a wire bar or a wireless bar.
  • larger than 30 nm it may become difficult to smooth the unevenness
  • 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 ⁇ m with a detector having a stylus having a minimum tip radius of AFM.
  • 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”).
  • examples of the photopolymerizable photosensitive group include polymerizable unsaturated groups 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.
  • the average particle size of the reactive silica particles is preferably 0.001 to 0.1 ⁇ m.
  • the average particle diameter is preferably in the range of 0.001 to 0.01 ⁇ m.
  • 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 resin base material 26 and the gas barrier layer 27 is improved. On the other hand, if it exceeds 60%, the film may be bent, cracks may be generated when heat treatment is performed, and optical properties such as transparency and refractive index of the gas barrier layer 27 may be affected.
  • 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 as the reactive silica particles.
  • hydrolyzable silyl group examples include a carboxylylate silyl group such as an alkoxylyl group and an acetoxysilyl group, a halogenated silyl group such as a chlorosilyl group, an aminosilyl group, an oxime silyl group, and a hydridosilyl group.
  • 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.
  • the thickness of the smooth layer is preferably 1 to 10 ⁇ m, more preferably 2 to 7 ⁇ m. By setting it to 1 ⁇ m or more, the smoothness of the resin base material 26 having a smooth layer becomes sufficient. Moreover, by making it 10 ⁇ m or less, it becomes easy to adjust the balance of optical characteristics, and it is possible to easily suppress curling when the smooth layer is provided only on one surface of the resin base material 26.
  • the smooth layer may contain a matting agent as another additive.
  • a matting agent inorganic particles having an average particle diameter of about 0.1 to 5 ⁇ m are preferable.
  • 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. .
  • 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.
  • the gas barrier layer 27 can be provided with a bleed-out prevention layer.
  • the bleed-out prevention layer contaminates the surface of the resin base material 26 by transferring unreacted oligomers and the like from the resin base material 26 to the surface. In order to suppress the phenomenon, it is provided on the opposite surface of the substrate having a smooth layer.
  • the bleed-out prevention layer may basically have the same configuration as the smooth layer as long as it has this function.
  • an unsaturated organic compound having a polymerizable unsaturated group can be used as the bleed-out prevention layer.
  • 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.
  • 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 (meth) ) Acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, dipentaerythritol monohydroxypenta (meth) acrylate, ditrimethylolpro Ntetora (
  • Examples of monounsaturated organic compounds include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, isodecyl (meth) acrylate, and lauryl.
  • the bleed-out prevention layer may contain a thermoplastic resin, a thermosetting resin, an ionizing radiation curable resin, a photopolymerization initiator, and the like.
  • thermoplastic resin examples 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.
  • thermosetting resin examples include thermosetting urethane resin composed of acrylic polyol and isocyanate prepolymer, phenol resin, urea melamine resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin, and silicon resin.
  • 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.
  • 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.
  • the acrylic prepolymer urethane acrylate, polyester acrylate, epoxy acrylate, melamine acrylate and the like can be used.
  • the photopolymerizable monomer the above polyunsaturated organic compounds can be used.
  • photopolymerization initiators include acetophenone, benzophenone, Michler ketone, benzoin, benzylmethyl ketal, benzoin benzoate, hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-methyl-1- (4- (methylthio) phenyl) -2- (4-morpholinyl). ) -1-propane, ⁇ -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.
  • ionizing radiation ultraviolet rays in 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.
  • 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.
  • the thickness of the bleed-out prevention layer is preferably 1 to 10 ⁇ m, and particularly preferably 2 to 7 ⁇ m. Heat resistance can be sufficiently achieved by setting the thickness to 1 ⁇ m or more. Further, by adjusting the thickness to 10 ⁇ m 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 resin base material 26 can be suppressed.
  • Both the first electrode and the second electrode according to the present invention are transparent electrodes.
  • transparent means that the light transmittance at a light wavelength of 550 nm is 50% or more.
  • 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.
  • ITO indium tin oxide ( Indium Tin Oxide (ITO)
  • ZnO titanium oxide
  • TiO 2 Tin Oxide
  • 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.
  • 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.
  • the first electrode 25 preferably has a two-layer structure in which a base layer 23 and an electrode layer 12 formed thereon are sequentially laminated.
  • the electrode layer 12 is a layer formed using, for example, silver or an alloy containing silver as a main component
  • the base layer 23 is, for example, at least one atom selected from nitrogen atoms and sulfur atoms. It is preferable that it is a layer containing the organic compound which has.
  • the second electrode layer 46 is not shown, the same applies to the second electrode layer 46.
  • the main component contained in the electrode layer 12 means that the content in the electrode layer 12 is 98% by mass or more.
  • the underlayer 23 is a layer serving as a transparent functional layer provided on the transparent substrate 26 side of the electrode layer 12.
  • the material constituting the underlayer 23 is not particularly limited as long as it can suppress the aggregation of silver when forming the electrode layer 12 made of silver or an alloy containing silver as a main component.
  • the organic compound may be one kind or a mixture of two or more kinds. 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.
  • the upper limit of the layer thickness needs to be less than 50 nm, preferably less than 30 nm, and preferably less than 10 nm. Is more preferable, and it is especially preferable that it is less than 5 nm.
  • the lower limit of the layer thickness is required to be 0.05 nm or more, preferably 0.1 nm or more, and particularly preferably 0.3 nm or more.
  • the upper limit of the layer thickness is not particularly limited, and the lower limit of the layer thickness is the same as that of the low refractive index material. is there.
  • the base layer 23 is formed with a necessary layer thickness that allows uniform film formation.
  • a wet process such as a coating method, an ink jet method, a coating method, or a dip method, or a dry process such as a vapor deposition method (resistance heating, EB method, etc.), a sputtering method, a CVD method, or the like is used. And the like. Among these, the vapor deposition method is preferably applied.
  • 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.
  • 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 ⁇ .
  • the compound is selected to be 10 ⁇ 3 or more, and more preferably 3.9 ⁇ 10 ⁇ 3 or more.
  • 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.
  • the aromaticity here means an unsaturated cyclic structure in which atoms having ⁇ electrons are arranged in a ring, and is aromatic according to the so-called “Hückel rule”, and is included in the ⁇ electron system on the ring. Is 4n + 2 (n is an integer of 0 or more).
  • 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
  • the number n of effective unshared electron pairs coincides with the number of nitrogen atoms having effective unshared electron pairs.
  • 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
  • the low molecular weight organic compound having a nitrogen atom constituting the underlayer As the low molecular weight organic compound having a nitrogen atom constituting the underlayer, the above-described exemplary compound No. 1 having an effective unshared electron pair content [n / M] of 2.0 ⁇ 10 ⁇ 3 or more is used. 1 to 45 are shown, but the present invention is not particularly limited thereto.
  • 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.
  • 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.
  • a polymer may be used as the organic compound having a nitrogen atom.
  • the polymer having a nitrogen atom preferably has a weight average molecular weight in the range of 1,000 to 1,000,000.
  • 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).
  • 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 with a weight average molecular weight in the range of 1,000 to 1,000,000.
  • 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.
  • 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 with a weight average molecular weight in the range of 1,000 to 1,000,000.
  • 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).
  • the copolymer may be formed by further having another structural unit having no 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.
  • it is not particularly limited as long as it is not impaired, it is preferably in the range of 10 to 75 mol%, more preferably in the range of 20 to 50 mol% in the monomers derived from all structural units.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • PN1 to 41 Specific examples (PN1 to 41) of monomers constituting the polymer having a nitrogen atom according to the present invention are shown below, but are not particularly limited thereto.
  • the polymer having a nitrogen atom is composed of the following monomers having a number of repetitions in a range where the weight average molecular weight is 1,000 to 1,000,000.
  • 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.
  • 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.
  • the organic compound having a sulfur atom is preferably a compound represented by the following general formulas (1) to (4).
  • R 1 and R 2 each independently represent a substituent.
  • R 3 and R 4 each independently represent a substituent.
  • R 5 represents a substituent
  • R 6 represents a substituent
  • examples of the substituent represented by R 1 and R 2 include an alkyl group (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group).
  • alkyl group for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group.
  • substituents may be further substituted with these substituents, or may be linked to each other to form a ring.
  • 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).
  • 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).
  • 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).
  • Polymer having a sulfur atom In the present invention, a polymer may be used as the organic compound having a sulfur atom.
  • the polymer having a sulfur atom preferably has a weight average molecular weight in the range of 1,000 to 1,000,000.
  • PS1 to 14 Specific examples (PS1 to 14) of monomers constituting the polymer having a sulfur atom are shown below, but are not particularly limited thereto.
  • the polymer having a sulfur atom is composed of the following monomers having a number of repetitions in a range where the weight average molecular weight is 1,000 to 1,000,000.
  • 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.
  • the organic compound and polymer having a sulfur atom used in the present invention can be synthesized by known and well-known methods.
  • 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).
  • 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 ⁇ l
  • Electrode Layer 12 is a layer formed using silver or an alloy containing silver as a main component, and is preferably a layer formed on the base layer 23.
  • Examples of the method for forming the electrode layer 12 include a method using a wet process such as a coating method, an inkjet method, a coating method, a dip method, a vapor deposition method (resistance heating, EB method, etc.), a sputtering method, a CVD method, and the like. And a method using the dry process. Among these, the vapor deposition method is preferably applied.
  • the electrode layer 12 is formed on the base layer 23 so that it has sufficient conductivity even without high-temperature annealing after the electrode layer 12 is formed.
  • high temperature annealing treatment or the like after film formation may be performed.
  • Examples of the alloy mainly composed of silver (Ag) constituting the electrode layer 12 include silver magnesium (AgMg), silver copper (AgCu), silver palladium (AgPd), silver palladium copper (AgPdCu), and silver indium (AgIn). ) And the like.
  • the electrode layer 12 as described above may have a structure in which silver or an alloy layer mainly composed of silver is divided into a plurality of layers as necessary.
  • the electrode layer 12 preferably has a layer thickness in the range of 5 to 30 nm.
  • the layer thickness is less than 30 nm, the light absorption component or reflection component of the layer is small, and the transmittance of the first transparent electrode 12 is increased.
  • the layer thickness is thicker than 5 nm, the conductivity of the layer can be sufficiently secured.
  • the range is preferably 8 to 20 nm, and more preferably 10 to 15 nm.
  • the first electrode 25 having the above-described configuration is configured by using, for example, an organic compound having at least one atom selected from a nitrogen atom and a sulfur atom.
  • the electrode layer 12 made of silver or an alloy containing silver as a main component is provided on the underlying layer 23. Thereby, when the electrode layer 12 is formed on the base layer 23, the silver atoms constituting the electrode layer 12 interact with the compound containing nitrogen atoms or sulfur atoms constituting the base layer 23, and silver The diffusion distance of atoms on the surface of the underlayer 23 is reduced, and aggregation of silver is suppressed.
  • the electrode layer 12 containing silver as a main component since a thin film is grown by a nuclear growth type (Volume-Weber: VW type), silver particles are easily isolated in an island shape, and the layer thickness is increased. When the thickness is thin, it is difficult to obtain conductivity, and the sheet resistance value becomes high. Therefore, it is necessary to increase the layer thickness in order to ensure conductivity. However, if the layer thickness is increased, the light transmittance is lowered, so that it is not suitable as the first electrode.
  • a nuclear growth type Volume-Weber: VW type
  • the first electrode 25 of the present invention since aggregation of silver is suppressed on the underlayer 23 as described above, in forming the electrode layer 12 made of silver or an alloy containing silver as a main component. Then, a thin film grows in a single-layer growth type (Frank-van der Merwe: FM type).
  • the electrode layer 12 made of silver or an alloy containing silver as a main component has a thinner layer and the conductivity is ensured, so that the first electrode 25 and the second electrode 46 It becomes possible to achieve both improvement in conductivity and improvement in light transmission.
  • the first electrode and the second electrode according to the present invention can be adjusted to be thin in a range where specular reflection at the silver electrode does not occur, it is possible to contribute to an improvement in light emission luminance.
  • 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.
  • Organic light emitting layer 45 includes at least a light emitting layer 45c.
  • the light emitting layer 45c used in the present invention preferably contains a phosphorescent light emitting compound as a light emitting material.
  • a fluorescent material may be used as the light emitting material, or a phosphorescent light emitting compound and a fluorescent material may be used in combination.
  • the light emitting layer 45c is a layer that emits light by recombination of electrons injected from the electrode or the electron transport layer 45d and holes injected from the hole transport layer 45b, and the light emitting portion is the light emitting layer 45c. Even within the layer, it may be the interface between the light emitting layer 45c and the adjacent layer.
  • the structure of the light emitting layer 45c is not particularly limited as long as the light emitting material included satisfies the light emission requirements. There may be a plurality of layers having the same emission spectrum and emission maximum wavelength. In this case, it is preferable to have a non-light emitting intermediate layer (not shown) between the light emitting layers 45c.
  • the total thickness of the light emitting layer 45c is preferably in the range of 1 to 100 nm, and more preferably in the range of 1 to 30 nm because a lower driving voltage can be obtained.
  • the total thickness of the light emitting layer 45c is a layer thickness including the intermediate layer when a non-light emitting intermediate layer exists between the light emitting layers 45c.
  • the thickness of each light emitting layer is preferably adjusted within the range of 1 to 50 nm, and more preferably adjusted within the range of 1 to 20 nm. preferable.
  • the plurality of stacked light emitting layers correspond to blue, green, and red light emission colors, there is no particular limitation on the relationship between the thicknesses of the blue, green, and red light emitting layers.
  • the light emitting layer 45c as described above is formed by forming a known light emitting material or host compound by a known thin film forming method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, an LB method, or an ink jet method. be able to.
  • a known thin film forming method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, an LB method, or an ink jet method.
  • a light-emitting dopant also referred to as a light-emitting dopant compound
  • a host compound contained in the light-emitting layer will be described.
  • 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.
  • the mass ratio in the layer is 20% or more among the compounds contained in a light emitting layer.
  • known host compounds may be used alone or in combination of two or more.
  • the organic EL element can be made highly efficient.
  • 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).
  • a compound that has a hole transporting ability and an electron transporting ability, prevents the emission of light from being increased in wavelength, and has a high Tg (glass transition temperature) is preferable.
  • the light emitting dopant used in the present invention will be described.
  • the light emitting layer of the organic EL device of the present invention preferably contains a phosphorescent dopant at the same time as containing the host compound.
  • 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.
  • the phosphorescent quantum yield can be measured by the method described in Spectroscopic II, page 398 (1992 edition, Maruzen) of the Fourth Edition Experimental Chemistry Course 7. 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.
  • 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.
  • the excited state energy of the phosphorescent dopant is required to be lower than the excited state energy of the host compound.
  • 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.
  • At least one light emitting layer 45c may contain two or more types of phosphorescent compounds, and the concentration ratio of the phosphorescent compounds in the light emitting layer 45c is the thickness of the light emitting layer 45c. It may change in the direction.
  • 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 light emitting layer 45c.
  • a fluorescent material can be used for the light emitting layer 45c.
  • the fluorescent material include coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, croconium dyes, squalium dyes, oxobenzanthracene dyes. Fluorescein dyes, rhodamine dyes, pyrylium dyes, perylene dyes, stilbene dyes, polythiophene dyes, rare earth complex phosphors, and the like.
  • injection layer (hole injection layer, electron injection layer)
  • the injection layer is a layer provided between the electrode and the light emitting layer 45c in order to lower the driving voltage and improve the light emission luminance.
  • the injection layer can be provided as necessary.
  • the hole injection layer 45a may exist between the anode and the light emitting layer 45c or the hole transport layer 45b, and the electron injection layer 45e may exist between the cathode and the light emitting layer 45c or the electron transport layer 45d.
  • hole injection layer 45a The details of the hole injection layer 45a are described in JP-A-9-45479, JP-A-9-260062, JP-A-8-288069, and the like.
  • Specific examples include phthalocyanine represented by copper phthalocyanine.
  • examples thereof include a layer, an oxide layer typified by vanadium oxide, an amorphous carbon layer, and a polymer layer using a conductive polymer such as polyaniline (emeraldine) or polythiophene.
  • the details of the electron injection layer 45e are described in JP-A-6-325871, JP-A-9-17574, JP-A-10-74586, and the like, and specifically represented by strontium, aluminum, and the like.
  • Examples thereof include a metal layer, an alkali metal halide layer typified by potassium fluoride, an alkaline earth metal compound layer typified by magnesium fluoride, and an oxide layer typified by molybdenum oxide.
  • the electron injection layer 45e of the present invention is desirably a very thin film, and the layer thickness is preferably in the range of 1 nm to 10 ⁇ m although it depends on the material.
  • the hole transport layer 45b is made of a hole transport material having a function of transporting holes. In a broad sense, the hole injection layer 45a and the electron blocking layer are also formed into the hole transport layer 45b. included.
  • the hole transport layer 45b can be provided as a single layer or a plurality of layers.
  • the hole transport material has any one of hole injection or transport and electron barrier properties, and may be either organic or inorganic.
  • 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.
  • hole transport material those described above can be used, but it is preferable to use a porphyrin compound, an aromatic tertiary amine compound and a styrylamine compound, particularly an aromatic tertiary amine compound.
  • 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-tolylaminoph
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the hole transport layer 45b is formed by thinning the hole transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an inkjet method, or an LB method. be able to.
  • the layer thickness of the hole transport layer 45b is not particularly limited, but is usually about 5 nm to 5 ⁇ m, preferably 5 to 200 nm.
  • the hole transport layer 45b may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
  • the electron transport layer 45d is made of a material having a function of transporting electrons. In a broad sense, the electron transport layer 45e and a hole blocking layer (not shown) are also included in the electron transport layer 45d.
  • the electron transport layer 45d can be provided as a single layer structure or a stacked structure of a plurality of layers.
  • an electron transport material (also serving as a hole blocking material) constituting a layer portion adjacent to the light emitting layer 45c was injected from the cathode. What is necessary is just to have the function to transmit an electron to the light emitting layer 45c.
  • any one of conventionally known compounds can be selected and used. Examples include nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, carbodiimides, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane, anthrone derivatives, and oxadiazole derivatives.
  • a thiadiazole derivative in which the oxygen atom of the oxadiazole ring is substituted with a sulfur atom, and a quinoxaline derivative having a quinoxaline ring known as an electron-withdrawing group are also used as the material for the electron transport layer 45d.
  • 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.
  • 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.
  • Mg Metal complexes replaced by Cu, Ca, Sn, Ga, or Pb can also be used as the material for the electron transport layer 45d.
  • metal-free or metal phthalocyanine or those having terminal ends substituted with an alkyl group or a sulfonic acid group can be preferably used as the material for the electron transport layer 45d.
  • a distyrylpyrazine derivative exemplified also as a material of the light emitting layer 45c can be used as a material of the electron transport layer 45d.
  • n-type Si, n An inorganic semiconductor such as type-SiC can also be used as the material of the electron transport layer 45d.
  • the electron transport layer 45d can be formed by thinning the above material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method.
  • the thickness of the electron transport layer 45d is not particularly limited, but is usually about 5 nm to 5 ⁇ m, preferably 5 to 200 nm.
  • the electron transport layer 45d may have a single-layer structure made of one or more of the above materials.
  • the electron transport layer 45d preferably contains potassium, a potassium compound, or the like.
  • the potassium compound for example, potassium fluoride can be used.
  • the material (electron transporting compound) of the electron transport layer 45d the same material as that of the base layer 23 described above may be used.
  • the electron transport layer 45d that also serves as the electron injection layer 45e the same material as that of the base layer 23 described above may be used.
  • Blocking layer (hole blocking layer, electron blocking layer)
  • the blocking layer may be further provided as the organic light emitting layer 45 in addition to the above functional layers. For example, it is described in JP-A Nos. 11-204258 and 11-204359, and “Organic EL elements and the forefront of industrialization (published by NTT Corporation on November 30, 1998)” on page 237. There is a hole blocking (hole blocking) layer.
  • the hole blocking layer has a function of the electron transport layer 45d in a broad sense.
  • the hole blocking layer is made of a hole blocking material that has a function of transporting electrons but has a very small ability to transport holes, and recombines electrons and holes by blocking holes while transporting electrons. Probability can be improved.
  • the structure of the electron carrying layer 45d mentioned later can be used as a hole-blocking layer based on this invention as needed.
  • the hole blocking layer is preferably provided adjacent to the light emitting layer 45c.
  • the electron blocking layer has a function of the hole transport layer 45b in a broad sense.
  • the electron blocking layer is made of a material that has a function of transporting holes and has an extremely small ability to transport electrons, and improves the probability of recombination of electrons and holes by blocking electrons while transporting holes. be able to.
  • the structure of the positive hole transport layer 45b can be used as an electron blocking layer as needed.
  • the layer thickness of the hole blocking layer according to the present invention is preferably in the range of 3 to 100 nm, more preferably in the range of 5 to 30 nm.
  • Film formation of each of the hole injection layer 45a, the hole transport layer 45b, the light emitting layer 45c, the electron transport layer 45d, and the electron injection layer 45e described above is performed by spin coating, casting, ink jet, vapor deposition, and printing.
  • the vacuum deposition method or the spin coating method is particularly preferable from the viewpoints that a homogeneous film is easily obtained and pinholes are hardly generated.
  • different film formation methods may be applied for each layer.
  • the vapor deposition conditions vary depending on the type of compound used, but generally the boat heating temperature is in the range of 50 to 450 ° C. and the degree of vacuum is 1 ⁇ 10 ⁇ 6 to 1 ⁇ 10.
  • each condition is desirable to select as appropriate within a range of ⁇ 2 Pa, a deposition rate of 0.01 to 50 nm / second, a substrate temperature of ⁇ 50 to 300 ° C., and a layer thickness of 0.1 to 5 ⁇ m.
  • the extraction electrode is for electrically connecting the first electrode 25 and the second electrode 46 and an external power source, and the material thereof is not particularly limited and a known material can be preferably used.
  • a metal film such as a MAM electrode (Mo / Al ⁇ Nd alloy / Mo) having a three-layer structure can be used.
  • the auxiliary electrode is provided for the purpose of reducing the resistance of the first electrode 25 and the second electrode 46, and is provided in contact with the electrode layer 12 of the first electrode 25 and the electrode layer of the second electrode 46.
  • the material for forming the auxiliary electrode is preferably a metal having low resistance such as gold, platinum, silver, copper, or aluminum. Since these metals have low light transmittance, a pattern is formed in a range not affected by extraction of the emitted light h from the light extraction surface.
  • auxiliary electrodes examples include vapor deposition, sputtering, printing, ink jet, and aerosol jet.
  • the line width of the auxiliary electrode is preferably 50 ⁇ m or less from the viewpoint of the aperture ratio for extracting light, and the thickness of the auxiliary electrode is preferably 1 ⁇ m or more from the viewpoint of conductivity.
  • Electrode protective layer (not shown)
  • an electrode protective layer (not shown) containing an organic or inorganic compound is formed between the second electrode 46 and the sealing member 48 to smooth the surface of the second electrode. Moreover, it is preferable because of sufficient mechanical protection. In addition, by containing an organic or inorganic compound, when the sealing member 48 is laminated, the sealing strength is high because the sealing member 48 is solid-sealed.
  • 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.
  • 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.
  • the preferred layer 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 ⁇ m, more preferably about 15 nm to 1 ⁇ m, and more preferably 20 to More preferably, it is in the range of 500 nm.
  • the sealing member 48 covers the organic EL element 50, and the plate-like (film-like) sealing member 48 is fixed to the resin base material 26 side by the resin layer 47.
  • the sealing member 48 is provided in a state of covering at least the organic light emitting layer 45 and is provided in a state of exposing terminal portions (not shown) of the translucent electrode 25 and the counter electrode 46. Further, an electrode may be provided on the sealing member 48 so that the terminal portions of the first electrode 25 and the second electrode 46 of the organic EL element 50 are electrically connected to this electrode.
  • the plate-like (film-like) sealing member 48 include a glass substrate and a polymer substrate, and these substrate materials may be used in the form of a thinner film.
  • the glass substrate include soda-lime glass, barium / strontium-containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass, and quartz.
  • the polymer substrate include polycarbonate, acrylic, polyethylene terephthalate, polyether sulfide, and polysulfone.
  • the sealing member 48 since the element can be thinned, a polymer substrate in the form of a thin film can be preferably used as the sealing member 48.
  • the sealing member 48 itself may be a resin base material containing a black material.
  • a commercially available ND filter can be used as it is as a sealing member.
  • the polymer substrate in the form of a film has an oxygen permeability of 1 ⁇ 10 ⁇ 3 ml / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm) measured by a method according to JIS-K-7126-1987 as a gas barrier property.
  • 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.
  • the gas barrier layer described in (3) Resin base material can be suitably used.
  • the above-described substrate material may be processed into a concave plate shape and used as the sealing member 48.
  • the above-described substrate member is subjected to processing such as sand blasting or chemical etching to form a concave shape.
  • the present invention is not limited to this, and a metal material may be used.
  • 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.
  • the resin layer 47 for fixing the sealing member 48 to the resin base material 26 side seals the organic EL element 50 sandwiched between the sealing member 48 and the resin base material 26. Used as a sealing agent.
  • the resin layer 47 is applied on the bonding surface of the sealing member 48 or the resin base material 26 in such a manner that an uncured resin material is dispersed and applied to a plurality of locations, and the sealing member 48 and the resin base are interposed through these resin materials. After the materials 26 are pressed against each other, the resin material is cured.
  • the resin material is applied in a bead shape at a predetermined interval, and an air escape passage is formed between the beads. Thereby, mixing of bubbles into the resin layer 47 after bonding can be prevented by applying a relatively simple resin material.
  • “bead” means a resin material applied in a continuous linear shape, and in the following description, a resin material applied in a linear shape is referred to as “bead”.
  • the bead made of a resin material is 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.
  • 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 resin layer 47. .
  • the pressing pressure portion is moved in the extending direction of the bead. The passage air between the beads can be surely expelled to the outside.
  • a photocurable resin As such a resin layer 47, it is preferable to use a photocurable resin.
  • photo-radically polymerizable resins mainly composed of various (meth) acrylates such as polyester (meth) acrylate, polyester (meth) acrylate, epoxy (meth) acrylate, polyurethane (meth) acrylate, epoxy, vinyl ether, etc.
  • Photocationic polymerizable resins mainly composed of the above resins, thiol / ene addition type resins, and the like.
  • an epoxy resin-based photo-cationic polymerizable resin having a low shrinkage of the cured product, a small outgas, and excellent long-term reliability is preferable.
  • a heat- and chemical-curing type (two-component mixed) resin such as an epoxy type can be used.
  • Hot melt polyamide, polyester, and polyolefin can also be used.
  • a cationic curing type ultraviolet curing epoxy resin can be used.
  • the organic material which comprises the organic EL element 50 may deteriorate by heat processing. For this reason, it is preferable to use a resin material that can be adhesively cured from room temperature to 80 ° C.
  • the gas barrier layer 27 is formed on the resin base material 26 by an appropriate method such as the above-described CVD method or vapor deposition method so as to have a layer thickness of 1 ⁇ m or less, preferably 10 to 100 nm.
  • the polysilazane modified layer 11 according to the present invention is preferably formed by a coating method and then subjected to a modification treatment by irradiation with vacuum ultraviolet rays, and an underlayer 23 containing an organic compound containing nitrogen atoms or sulfur atoms is formed thereon.
  • the electrodeposition layer 12 is formed by vapor deposition or the like, and then vapor deposition is performed so that the electrode layer 12 mainly composed of silver (or an alloy containing silver) has a layer thickness within a range of 5 to 30 nm, preferably within a range of 8 to 20 nm.
  • the first electrode 25 to be an anode is formed by an appropriate method such as the above.
  • a hole injection layer 45 a, a hole transport layer 45 b, a light emitting layer 45 c, an electron transport layer 45 d, and an electron injection layer 45 e are formed in this order to form an organic light emitting layer 45.
  • the film formation of each of these layers includes spin coating, casting, ink jet, vapor deposition, and printing, but vacuum vapor deposition is easy because a homogeneous film is easily obtained and pinholes are difficult to generate.
  • the method or spin coating method is particularly preferred.
  • different film formation methods may be applied for each layer. When a vapor deposition method is employed for forming each of these layers, the vapor deposition conditions vary depending on the type of compound used, but generally a boat heating temperature of 50 to 450 ° C.
  • a second electrode 46 serving as a cathode is formed on the upper portion by an appropriate film forming method such as a vapor deposition method or a sputtering method. At this time, the second electrode 46 is formed in a pattern in which a terminal portion is drawn from the upper side of the organic light emitting layer 45 to the periphery of the resin base material 26 while being insulated from the first electrode 25 by the organic light emitting layer 45. To do.
  • a black material is disposed on the opposite side of the second electrode 46 from the organic light emitting layer 45.
  • the arrangement of the black material is as described above.
  • a sealing member 48 that covers at least the organic light emitting layer 45 is provided in a state where the terminal portions of the first electrode 25 and the second electrode 46 in the organic EL element 50 are exposed.
  • a desired organic EL element is obtained on the resin base material 26.
  • the first electrode 25 as an anode has a positive polarity
  • the second electrode 46 as a cathode has a negative polarity
  • a voltage of 2 to Luminescence can be observed when about 40 V is applied.
  • An alternating voltage may be applied.
  • the alternating current waveform to be applied may be arbitrary.
  • the organic EL element of the present invention is a surface light emitter and can be used as various light sources.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • the drive 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.
  • 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.
  • Example 1 [Production of bottom emission type organic EL element] [Production of Organic EL Element of Sample 101] Using a 125 ⁇ m 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.
  • 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.
  • the pressure was reduced to a vacuum degree of 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.
  • compound A-3 blue light-emitting dopant
  • compound A-1 green light-emitting dopant
  • compound A-2 red light-emitting dopant
  • compound H-1 host compound
  • the vapor deposition rate was varied depending on the location so that the concentration was 35% to 5% by mass linearly, and the concentrations of Compound A-1 and Compound A-2 were each 0.2% by mass without depending on the film thickness.
  • compound H-1 was co-deposited to a thickness of 70 nm by changing the deposition rate from 64.6% to 94.6% by mass.
  • a light emitting layer was formed.
  • the compound ET-1 was deposited to a thickness of 30 nm to form an electron transport layer, and further potassium fluoride (KF) was formed to a thickness of 2 nm.
  • KF potassium fluoride
  • the compound HT-1, compounds A-1 to A-3, compound H-1 and compound ET-1 are the compounds shown below.
  • the exemplified compound No. A heating boat containing 10 is energized and heated, and an underlayer 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.
  • the base material formed up to the base layer was transferred to the second vacuum chamber while being vacuumed, and after the pressure in the second vacuum chamber was reduced to 4 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, the heating boat containing silver was energized and heated.
  • 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 emission area was 50 mm square, and the second electrode was formed. Formed.
  • an adhesive ELEPHAN CS manufactured by Yodogawa Paper Co., Ltd.
  • the organic EL element of Sample 101 was produced by solid-sealing with a vacuum press so that the gas barrier layer of the ND filter was on the element side toward the organic EL element under the conditions of seconds and press for 20 seconds.
  • the ND filter is a light absorption layer containing the black material according to the present invention.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • TEM transmission electron microscope
  • 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 1000 (slightly inferior, but at a level where there is no practical problem) 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 changes in the light emission unevenness such as dark spots were 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.
  • 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.
  • Table 3 shows the above evaluation results (5-level evaluation).
  • Samples 103 to 105 which are organic EL elements of the present invention, were provided with a light absorption layer, so that high contrast was observed by visual observation in a light emitting state.
  • the comparative samples 101 and 102 are excellent in luminous efficiency, leak characteristics, and storage stability.
  • 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.
  • 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 ⁇ m 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.
  • sealing member As a sealing member, a polyester film with a thickness of 125 ⁇ m (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.
  • Example 2 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.
  • the organic electroluminescence 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.

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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。

Description

有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
特許第3165413号公報 特許第3711683号公報
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 このような材料としてSiO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、SiO:0.75W/mK、ITO:3.05W/mK、及びAg:420W/mKである。)。
 しかしながら、例えばスパッタ法で形成したSiO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SiO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。
 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SiO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。
本発明の有機EL素子の概略構成を示す図 ケイ素分布曲線、酸素分布曲線及び炭素分布曲線を示す図 図2に示す炭素分布曲線を拡大した図 ガスバリアー層の屈折率分布を示す図 ガスバリアー層の製造装置の構成を示す図
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 <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。
 <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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 「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SiO、Si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。
  一般式(A)
  -[Si(R)(R)-N(R)]-
 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。
 式中、R、R、及びR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。
 得られるガスバリアー膜としての緻密性の観点からは、R、R、及びR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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 〈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。
 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。
 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/cm以上である。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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OとHO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。
 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。
 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。
 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。
 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/cm、好ましくは50~200mW/cm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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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SiO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。
 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。
 <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。
 (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。
 (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。
 (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。
 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。
 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/m・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/m・24h・atm以下、及び水蒸気透過度が1×10-5g/m・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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 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。
 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、SiO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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 (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。
 (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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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(SiO熱酸化膜換算値)とすることが好ましい。
 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。
 (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。
 (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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 (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。
 (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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 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。
 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:(CHSiO:)、反応ガスに酸素(O)を用いる場合について説明する。
 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):
 (CHSiO+12O→6CO+9HO+2SiO ・・・(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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 (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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 感光性樹脂組成物は、光重合開始剤を含有する。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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、TiO、SnO等の酸化物半導体等が挙げられる。
 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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 
(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。
 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。
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 
 一般式(P1)中、Aは、2価の窒素原子含有基を表す。Y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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 
 一般式(P2)中、A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Aは、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。A及びAは、2価の窒素原子含有基を表す。A及びA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。Y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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 一般式(P2)において、A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。
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 
 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。
 (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。
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 
 一般式(1)中、R及びRは、それぞれ独立に、置換基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 
 一般式(2)中、R及びRは、それぞれ独立に、置換基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 
 一般式(3)中、Rは置換基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 
 一般式(4)中、Rは置換基を表す。
 一般式(1)において、R及びR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。
 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。
 一般式(2)において、R及びRで表される置換基としては、一般式(1)において、R及びRで表される置換基と同様の置換基が挙げられる。
 一般式(3)において、Rで表される置換基としては、一般式(1)において、R及びRで表される置換基と同様の置換基が挙げられる。
 一般式(4)において、Rで表される置換基としては、一般式(1)において、R及びRで表される置換基と同様の置換基が挙げられる。
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 
 (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。
 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。
 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。
 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。  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
 
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 本発明に用いられる発光ドーパントについて説明する。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 また、8-キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス(8-キノリノール)アルミニウム(Alq)、トリス(5,7-ジクロロ-8-キノリノール)アルミニウム、トリス(5,7-ジブロモ-8-キノリノール)アルミニウム、トリス(2-メチル-8-キノリノール)アルミニウム、トリス(5-メチル-8-キノリノール)アルミニウム、ビス(8-キノリノール)亜鉛(Znq)等、及びこれらの金属錯体の中心金属がIn、Mg、Cu、Ca、Sn、Ga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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 (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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 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/(m・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/(m・24h)以下であることが好ましい。
 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。
 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。
 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。
 (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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 〔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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 〔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。
 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。
 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。
 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。
 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SiO膜を厚さ100nmで形成した。
 樹脂基材のSiO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。
 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。
 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。
 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。
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 
 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。
 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。
 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SiO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SiO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、SiO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。)。
 (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。
 原料ガス(HMDSO)の供給量:50sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute)
 酸素ガス(O)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。
 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。
 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。
 エキシマランプ光強度:130mW/cm(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。
 ≪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/m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。
 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/cm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。
 5:0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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 以上の評価結果(5段階評価)を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000027
 
 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。
 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。
 (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SiO膜を形成した。
 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。
 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。
 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

Claims (4)

  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。
  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請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  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請求項1又は請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  4.  請求項1から請求項3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。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10255986A (ja) * 1997-03-12 1998-09-25 Seiko Epson Corp 発光ディスプレイ
JP2002033185A (ja) * 2000-05-06 2002-01-31 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 発光装置および電気器具
JP2002532830A (ja) * 1998-12-08 2002-10-02 ケンブリッジ ディスプレイ テクノロジー リミテッド ディスプレイデバイス
WO2006008942A1 (ja) * 2004-07-20 2006-01-26 Pioneer Corporation 有機el素子
JP2010141285A (ja) * 2008-11-14 2010-06-24 Seiko Epson Corp 発光装置および電子機器、発光装置の製造方法
JP2012086394A (ja) * 2010-10-16 2012-05-10 Konica Minolta Holdings Inc ガスバリア性フィルム及びそれを用いた有機素子デバイス

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10255986A (ja) * 1997-03-12 1998-09-25 Seiko Epson Corp 発光ディスプレイ
JP2002532830A (ja) * 1998-12-08 2002-10-02 ケンブリッジ ディスプレイ テクノロジー リミテッド ディスプレイデバイス
JP2002033185A (ja) * 2000-05-06 2002-01-31 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 発光装置および電気器具
WO2006008942A1 (ja) * 2004-07-20 2006-01-26 Pioneer Corporation 有機el素子
JP2010141285A (ja) * 2008-11-14 2010-06-24 Seiko Epson Corp 発光装置および電子機器、発光装置の製造方法
JP2012086394A (ja) * 2010-10-16 2012-05-10 Konica Minolta Holdings Inc ガスバリア性フィルム及びそれを用いた有機素子デバイス

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