JPH05101886A - 電界発光素子の保護 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電界発光素子の保護を行ない耐久性を向上す
ること。 【構成】 有機発光層、正孔輸送層、電子輸送層又は電
極である基体層の表面に、炭素を主体とするプラズマ重
合膜又はポリパラキシリレン膜を形成する。 【効果】 保護膜の遮蔽性及び熱伝導率が大きいので耐
久性の電界発光素子が得られた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は有機電界発光素子の保護
に関し、より詳しくは酸素及び水分透過性の低い保護膜
を具備した有機電界発光素子及び保護方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機電界発光素子は、基本的には有機発
光層を正負電極で挟んだ形を有する。正負電極からキャ
リアーとして注入された電子と正孔が再結合する際に形
成される励起子（エキシトン）が励起状態から基底状態
に戻る時に発光を生じさせる。また、輝度を向上させる
ために更に正電極と有機発光層の間に正孔輸送層を介在
させ、あるいは負電極と有機発光層の間に電子輸送層を
介在さることも知られている（特開昭６３−２６４６９
２号、特開昭６３−２９５６９５号、特開平２−２５０
２９２号、Ｊ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，２７，Ｌ２
６９（１９８８）等）。すなわち、図１に示した様にガ
ラス基板１、透明正電極２、正孔輸送層３、有機発光層
４、電子輸送層５及び負電極６をこの順に積層する。そ
して直流電源７から電圧を加えて発光させる。もちろ
ん、電子輸送層及び正孔輸送層の一方又は両方が省略さ
れることもある。また、電子輸送層や正孔輸送層には有
機化合物だけでなく無機化合物を用いてもよい。

【０００３】

【発明が解決すべき課題】有機発光層、正孔輸送層、電
子輸送層、又は電極は水分、酸素、その他の使用環境中
のある種の分子の影響を受けて劣化し易いので、完全に
外気から遮断する必要がある。図１に示した様に、有機
発光層、電子輸送層、又は正孔輸送層には電極が積層さ
れるが、電極も含めてこれらの層が直接露出する部分が
あるので、そこから酸素や水分が侵入して、有機発光
層、正孔輸送層、電子輸送層、又は電極の劣化が生じて
輝度、色彩等の発光特性が低下する。これを防止する保
護膜としては、酸化物、炭化物、窒化物等の無機被覆、
エポキシ樹脂等の樹脂被覆が考えられるが、ピンホール
等の存在により充分な遮蔽効果は期待できないし、又発
光時の発熱により畜熱が起こり、素子自体を劣化させ
る。従って本発明の目的は、有機発光層、正孔輸送層、
電子輸送層又は電極に対する酸素及び水分に対する遮蔽
性の大きい、放熱性の良い、寿命の長い保護膜を備えた
電界発光素子を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、有機発光層、
正孔輸送層、電子輸送層又は電極の表面に、炭素を主成
分とする気相重合膜を保護層として形成したことを特徴
とする有機電界発光素子を提供する。特に、気相重合膜
はプラズマ重合膜、ポリパラキシリレンである。ここに
有機発光層、正孔輸送層、または電子輸送層が露出部分
を有するかぎり有機電界発光素子の全体を保護層で被覆
することも本発明の範囲に入る。より具体的には、本発
明は少なくとも一方が透明である一対の電極の間に有機
発光層、正孔輸送層、及び電子輸送層を設けた有機電界
発光素子において、前記有機発光層、正孔輸送層、電子
輸送層、及び電極の露出する部分の全体に、気相重合膜
を形成したことを特徴とする有機電界発光素子とその保
護方法を提供する。気相重合膜は０．５μｍ以下と非常
に薄い膜厚であるため、発光時に発生する熱が放出され
易い。

【０００５】これらの膜は単独で使用してもよいが、併
用してもよい。例えば、プラズマ重合膜を形成し、その
上にポリパラキシリレンを形成してもよいし、逆の順序
で形成してもよい。また、有機発光層、正孔輸送層、ま
たは電子輸送層または有機電界発光素子全体に保護膜を
形成するに先立って、これらの表面をプラズマ処理する
と接着性を向上できる。またポリパラキシリレンの上に
更にプラズマ重合膜を形成する場合にポリパラキシリレ
ンの表面にプラズマ処理を行うと接着性を向上できる。
図２は本発明の適用例を示す図であり、ガラス基板１の
表面に透明正電極（例えばＩＴＯ）２、正孔輸送層（例
えばトリフェニルジアミン誘導体）３、有機発光層（例
えばペリレン誘導体或いはキノリンオキサイドとＡｌの
錯体）４よりなり、場合により更に電子輸送層（例えば
オキサジアゾール誘導体）５（図１参照）を順に従来の
方法により形成した後、負電極（例えばＭｇ−Ａｇ合
金）６を形成する。更に、全面に気相重合膜８を保護膜
として形成する。あるいは単に層３、４または５の露出
部分に気相重合膜を形成してもよい。必須ではないが、
場合により前記基体層の表面をプラズマ処理又は逆スパ
ッタした後、空気に露呈することなく引き続いて前記基
体層の表面に気相重合膜を成膜しても良い。

【０００６】負電極の材料は４ｅＶ以下の仕事関数を有
する金属又は少なくとも１種が４ｅＶ以下の仕事関数を
有する金属を含有する合金より選択される。例えば、Ｍ
ｇ、Ａｌ、及びＭｇ−Ａｇ合金等が使用出来る。透明正
電極としてはＩｎ−Ｓｎ酸化物、正孔輸送層としてトリ
フェニルジアミン誘導体、スチルベン誘導体、ピラゾリ
ン誘導体等があり、電子輸送層としてはオキサジアゾー
ル誘導体等があり、有機発光層としては縮合多環型芳香
族炭化水素色素、Ｏ、Ｎ、Ｓ等のヘテロ原子を含む縮合
多環型色素、金属錯体色素等がある。その例としては、
ペリノン誘導体、キノリン錯体誘導体、チアジアゾロピ
リジン誘導体、テトラフェニルブタジエン類、ビススチ
リルベンゼン誘導体等が挙げられる（特開平１−２４５
０８７号、同２−８８６８９号、同２−２５０２９２
号、同２−２６１８８９号参照）。

【０００７】保護膜を構成する炭素を主成分とする重合
膜は、次の方法により成膜される。 （１）プラズマ重合膜 プラズマ重合膜は、従来知られている任意のモノマーガ
スを使用し得る。例えばメタン、エタン、プロパン、ブ
タン、ペンタン、エチレン、プロピレン、ブテン、ブタ
ジエン、アセチレン、メチルアセチレン等の炭化水素モ
ノマーの他、テトラメトキシシラン等のケイ素系モノマ
ー、テトラフルオロエチレン等のフッ化水素系モノマ
ー、メチルメタアクリレート等を挙げることができる。
特に実質的に炭素と水素のみからなるプラズマ重合膜は
表面にち密でピンホールの無い硬質の膜を形成できると
いう利点を有するので好ましく、中でも原子数の比（原
子組成比）で表わして好ましくはＨ／Ｃ＝１．５以下で
あると三次元的に充分架橋した特性の良いプラズマ重合
膜が形成できる。この場合、膜厚が０．５μｍ以下で充
分な保護膜が得られる。このようなプラズマ重合保護膜
は炭化水素モノマーガスの量を少なくし、反応圧力を低
くし、且つ印加電力を大きくすることにより生成し得
る。すなわち、反応圧力を低く印加電力を大きくするこ
とにより、モノマー単位量あたりの分解エネルギーが大
きくなって分解が進み、架橋したプラズマ重合保護膜が
形成できる。本発明の実施に適当なエネルギー密度Ｗ／
（ＦＭ）は１０⁸ Ｊ／ｋｇ以上である（Ｗはプラズマ投
入電力Ｊ／秒、Ｆは原料ガス流量ｋｇ／秒、Ｍは原料ガ
ス分子量）。その他キャリアガスとして水素、不活性ガ
ス等のガスが使用できる。ただし不可避不純物として入
ってくる微量以上の酸素は用いてはならない。

【０００８】（２）ポリパラキシリレン ポリパラキシリレン、特にｐ−キシリレン重合膜又は塩
素化ｐ−キシリレン重合膜はガス及び水蒸気透過性が極
めて低く、不純物の混入が抑制でき、ピンホールの少な
い、均一な膜を成膜できるので好ましい。しかしこのも
のはそのままでは接着性が極めて低いのでプラズマ処
理、及び（又は）プラズマ重合膜と併用するとよい。こ
のようなキシレン樹脂は米国ユニオン・カーバイド社よ
りパリレンＮ（ポリｐ−キシリレン）、パリレンＣ（ポ
リモノクロクロロｐ−キシリレン）、パリレンＤ（ポリ
ジクロロｐ−キシリレン）等があるがガス透過性が低い
ので特にパリレンＣが好ましい。ポリｐ−キシリレン等
の膜は２量体のガスを減圧下に熱分解することにより得
られる。膜厚としては０．５μｍ以下が好ましい。

【０００９】（３）プラズマ処理 好ましくは、これらの膜の形成に先立って、前処理とし
てプラズマ処理を行なうと良い。この場合には、減圧し
たプラズマ重合成膜装置またはポリパラキシリレン重合
公知の成膜装置の内部に前記積層体を収容し、負電極
６、あるいは電子輸送層５、又は電子輸送層がない場合
には有機発光層４を所定の負電源８に接続する。しかし
この積層体の或る層の導電性は充分でないから更にメッ
シュ状グリッド（図示せず）を負電極６あるいは層５
（又は層５がない場合には層４）に近接させて配置し、
同じ負電位にする。グリッドと基体層との距離は数ｍｍ
が好ましく、又電位は例えば約−１５０ボルト以下〜−
１０ｋＶ程度の負電位を加える。使用するプラズマガス
としてはＨｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｘｅ等の不活性ガスや、水
素、窒素等のガスをプラズマ化する。プラズマガス中の
正イオンはグリッドに印加された負電位により加速され
て負電極、有機発光層、あるいは電子輸送層の表面を活
性化することにより、次に形成される保護膜との結合力
を向上させる。プラズマ処理の代わりに同じ配置で周知
の逆スパッタ法により基体の表面を活性化しても良い。
同様の処理を金属などの負電極形成時、あるいは有機膜
形成時に行なっても良い。

【００１０】プラズマ処理の条件としては通常次のもの
が使用できる。ガス圧力０．０１〜１０Torrにて電源は
直流、交流が使用でき、交流の周波数は５０Ｈｚから５
ＧＨｚまで使用できる。使用電力１０Ｗ〜１０ＫＷ処理
時間０．５秒〜１０分に設定することができる。プラズ
マ処理は有機発光層、負電極等の基体層の表面を活性化
してその後に形成される膜に対する接着性を向上させ
る。

【００１１】

【実施例の説明】以下に実施例を説明する。以下の例で
は図２の構成に従いガラス基板の面にＩＴＯ層（インジ
ウム−錫合金層）、トリフェニルジアミン誘導体よりな
る正孔輸送層、トリキノリンオキサイド−アルミニウム
錯体よりなる有機発光層を形成し、更に負電極としてＭ
ｇ−Ａｇ合金を形成して電界発光素子とし、次いで保護
膜として炭素を主体とする気相重合膜を全面に成膜し
た。なお、プラズマ重合膜の成膜条件は圧力０．０２ T
orr 、ＲＦ電力８００Ｗであった。比較のため、従来の
熱硬化性エポキシ樹脂被覆の場合を併記する。耐久性を
大気中にて２５℃、５０％ＲＨの条件で輝度が１００ｃ
ｄ／ｍ² 以上が得られる時間長を測定した。また水分透
過性をＪＩＳ規格Ｚ０２０８の条件で試験した。比較例
を１００とした場合の相対評価を表１に示す。

【００１２】

【表１】

【００１３】

【発明の効果】本発明によると、有機電界発光素子が保
護され、耐久性の向上及び水分透過性の低下が達成でき
た。耐久性の向上は有機電界発光素子が水分や酸素等の
影響を受けないほか、保護膜が熱伝導性が良いことや電
極の剥離を押え込でいることによる。

【図面の簡単な説明】

【図１】有機電界発光素子の構成の一例を示す断面図で
ある。

【図２】本発明の実施例を説明する図である。

【符号の説明】

１ ガラス基板 ２ 透明正電極 ３ 正孔輸送層 ４ 有機発光層 ５ 電子輸送層 ８ 保護膜

フロントページの続き (72)発明者 柴原 正典 東京都中央区日本橋一丁目13番１号テイー デイーケイ株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機発光層、正孔輸送層、電子輸送層又
   は電極である基体層の表面に、炭素を主成分とする気相
   重合膜を形成したことを特徴とする有機電界発光素子。
2. 【請求項２】 少なくとも一方が透明である一対の電極
   の間に有機発光層、正孔輸送層、及び電子輸送層を設け
   た有機電界発光素子において、前記有機発光層、正孔輸
   送層、電子輸送層、及び電極の露出する部分の全体に、
   炭素を主成分とする気相重合膜を形成したことを特徴と
   する有機電界発光素子。
3. 【請求項３】 気相重合膜がプラズマ重合膜である請求
   項１又は２に記載の有機電界発光素子。
4. 【請求項４】 気相重合膜がポリパラキシリレンである
   請求項１又は２に記載の有機電界発光素子。
5. 【請求項５】 少なくとも一方が透明である一対の電極
   の間に有機発光層、正孔輸送層、及び電子輸送層を設け
   た有機電界発光素子において、前記有機発光層、正孔輸
   送層、電子輸送層、及び電極の露出する部分の全てに、
   炭素を主成分とする気相重合膜を形成することを特徴と
   する有機電界発光素子の保護方法。
6. 【請求項６】 気相重合膜を形成する前に、前記基体層
   の表面をプラズマ処理又は逆スパッタ処理した後、空気
   に露呈することなく引き続いて前記基体層の表面に気相
   重合膜を成膜することを特徴とする、請求項５に記載の
   有機電界発光素子の保護方法。
7. 【請求項７】 プラズマ処理または逆スパッタ処理の際
   にグリッドと基体に−１５０〜−１０ｋＶの負電位を印
   加することを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光
   素子の保護方法。