JP2002018994A

JP2002018994A - ガスバリア材及び有機エレクトロルミネッセンス素子

Info

Publication number: JP2002018994A
Application number: JP2000211877A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Okita; 裕之沖田; Toshitaka Kawashima; 利孝河嶋
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-07-12
Filing date: 2000-07-12
Publication date: 2002-01-22

Abstract

(57)【要約】【課題】優れたガスバリア性を有するガスバリア材を
提供する。【解決手段】高分子からなる基板の両主面上に、互い
に略等しい大きさの引っ張り応力を有する一対のガスバ
リア補助膜が形成されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高分子のガスバリ
ア性を向上させたガスバリア材及びこれを適用したエレ
クトロルミネッセンス素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】食品や薬品等の分野においては、外気か
らの酸素や水蒸気等の侵入があると内容物が変質してし
まい長期保存ができないことから、包装を施すことによ
り外気の侵入を防ぐことが行われており、このような外
気の侵入の防止が可能なガスバリア性を有するフィルム
の開発が行われている。

【０００３】例えば、ポリマエンジニアリングアン
ドサイエンス、２０巻、２２号、１５４３〜１５４６
頁（１９８６年、１２月）には、従来開発されたガスバ
リア性フィルムとして、ポリ塩化ビニリデン、ポリアク
リロニトリル、ポリビニルアルコール等が挙げられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリ塩
化ビニリデンは、塩素原子を、ポリアクリロニトリル
は、−ＣＮ基を含有しているため、廃棄の際の対環境的
な問題がある。また、ポリビニルアルコールは、−ＯＨ
基を含有しているため、ガスバリア性の湿度依存性が大
きく、高湿度ではガスバリア性が著しく低下してしまう
という問題がある。ポリビニルアルコールの湿度依存性
を改良したエチレン−ビニルアルコール共重合体におい
ても、高湿度でのガスバリア性は、十分とは言えない。
また、これらの高分子材料においては、温度依存性もあ
り、高温下では、ガスバリア性が著しく低下してしまう
という問題がある。

【０００５】また、電子デバイスの分野においては、電
子デバイス用基板として従来、Ｓｉウエハやガラスなど
の無機材料が広く用いられてきた。ところが、近年、製
品の軽量化、基板のフレキシブル化、低コスト化、ハン
ドリング特性などの様々な理由から高分子基板が望まれ
るようになっている。しかしながら、高分子材料は、ガ
ラスなどの無機材料と比較した場合、ガスの透過性が著
しく大きい。そして、高分子材料のガスバリア性は、上
述したように湿度依存性や温度依存性という問題を有し
ている。

【０００６】このため、電子デバイス用基板として高分
子基板を用いた場合には、高分子基板を透過して電子デ
バイス内に侵入・拡散した酸素によりデバイスが酸化し
て劣化してしまう、電子デバイス内の必要な真空度を維
持できない、等の問題がある。例えば、特開平２−２５
１４２９号公報や特開平６−１２４７８５号公報では、
有機エレクトロルミネッセンス素子の基板として高分子
フィルムが用いられている。しかしながら、これらの有
機ＥＬ素子の場合は、基板である高分子フィルムを透過
して有機ＥＬ素子内に侵入する酸素や水蒸気により有機
膜が劣化してしまうため、発光特性が不十分となり、ま
た、耐久性に不安がある、等の問題が考えられる。

【０００７】すなわち、上述したように、種々の分野に
おいて十分なガスバリア性を有し、そのガスバリア性に
よりガスバリア対象物の良好な品質を確保することが可
能な、優れたガスバリア性能を備えた高分子フィルムは
未だ確立されていないのが実情である。

【０００８】したがって、本発明は、上述した従来の実
情に鑑みて創案されたものであり、優れたガスバリア性
を有するガスバリア材を提供することを目的とする

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係るガスバリア
材は、高分子からなる基板の両主面上に、互いに略等し
い大きさの引っ張り応力を有する一対のガスバリア補助
膜が形成されてなることを特徴とするものである。

【００１０】本発明に係るガスバリア材は、高分子から
なる基板上に引っ張り応力を有するガスバリア補助膜が
形成されてなる。これにより、高分子からなる基板に
は、ガスバリア補助膜が有する所定の大きさの引っ張り
応力により所定の大きさの圧縮応力が加えられる。これ
により、このガスバリア材は、高分子からなる基板の凝
集エネルギー密度δが大きくなり、また、自由体積分率
ｆｖが小さくなる。その結果、高分子からなる基板のガ
ス透過係数Ｐが小さくなる。すなわち、このガスバリア
材は、高分子からなる基板の両主面にガスバリア補助膜
を形成することにより高分子からなる基板のガス透過性
が低くなる。したがって、このガスバリア材は、高分子
からなる基板のガスバリア性が向上し、優れたガスバリ
ア性を有するものとされる。

【００１１】本発明に係る有機エレクトロルミネッセン
ス素子（以下、有機ＥＬ素子と呼ぶ。）は、基板上に、
透光性を有する材料からなる第１電極と有機化合物から
なる発光材料を有する有機エレクトロルミネッセンス層
と第２電極とをこの順で備え、基板が、高分子からなる
基板の両主面上に互いに略等しい大きさの引っ張り応力
を有する一対のガスバリア補助膜が形成されてなること
を特徴とするものである。

【００１２】本発明に係る有機ＥＬ素子は、基板が、高
分子からなる基板の両主面上に互いに略等しい大きさの
引っ張り応力を有する一対のガスバリア補助膜が形成さ
れてなる。これにより、この有機ＥＬ素子の高分子から
なる基板には、ガスバリア補助膜が有する所定の大きさ
の引っ張り応力により、所定の大きさの圧縮応力が加え
られる。これにより、この有機ＥＬ素子は、高分子から
なる基板の凝集エネルギー密度δが大きくなり、また、
自由体積分率ｆｖが小さくなる。その結果、高分子から
なる基板のガス透過係数Ｐが小さくなる。すなわち、こ
の有機ＥＬ素子は、高分子からなる基板の両主面にガス
バリア補助膜を形成することにより高分子からなる基板
のガス透過性が低くなる。したがって、この有機ＥＬ素
子は、高分子からなる基板のガスバリア性が向上し、優
れたガスバリア性を有するものとされる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した実施の形
態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本
発明は、以下の記述に限定されることはなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

【００１４】高分子材料のガスバリア性は、高分子の主
鎖の骨格セグメントと側鎖基の種類とに大きく依存する
ことが知られている。そして一般にガスバリア性の高い
高分子材料は、剛直な骨格セグメントや極性の高い、凝
集力の大きな基を有するものであると言われている。逆
に、フレキシブルな骨格セグメントや大きな側鎖をもつ
高分子材料のガスバリア性は低いものとなっている。す
なわち、高分子材料のガスバリア性は、高分子材料の凝
集エネルギー密度δと、分子の動き易さの指標である自
由体積分率（フリ―ボリューム）ｆｖとに直接関係して
いる。

【００１５】このことから、Dr. Morris Salameは、Fut
ure-Pack '85 Proceeding,p.119(Dec.3〜5,1985)におい
て、高分子の構成単位からガス透過度を推定する方法を
提案している。その基本的な考え方は、まず、骨格セグ
メントと側鎖に対して高分子材料の、凝集エネルギー密
度δと自由体積分率ｆｖとに関係する固有のパーマコー
ル（Permachor）値を与え、この骨格セグメントと側鎖
のそれぞれのパーマコール値を足し合わせた材料全体の
パーマコール値からガス透過係数を求めるものである。
パーマコール値Πは、凝集エネルギー密度δ及び自由体
積分率ｆｖを用いて、下記数１のように表すことができ
る。

【００１６】

【数１】

【００１７】そして、ガス透過係数Ｐは、下記数２のよ
うに表される。

【００１８】

【数２】

【００１９】ここで、Ａとｓはガス固有の定数である。
また、この計算結果は実験結果と良い一致を示したと報
告されている。

【００２０】上記数１及び数２から、高分子材料の凝集
エネルギー密度δを大きくし、自由体積分率ｆｖを小さ
くすることで高分子材料のガス透過係数Ｐを小さくす
る、すなわち、高分子材料のガス透過性を低くすること
が可能であることが判る。すなわち、外部から何らかの
力で高分子材料を圧縮することにより、ガスバリア性を
向上させることが可能であるといえる。

【００２１】一方、高分子材料の体積自由分率は、分子
鎖の動き易さの指標であるから、温度が上昇すれば当然
その値も大きくなってしまう。また、水酸基を含む高分
子材料は、乾燥環境下ではガスバリア性は高いが、高湿
度環境では水分子が水酸機と水素結合を形成して高分子
が可塑化されてしまい、凝集エネルギー密度δが低下し
てしまうためにガスバリア性が低下してしまう。

【００２２】このように、高分子材料のガスバリア性は
外部からの熱の影響、湿度の影響に対して非常に不安定
である。そこで、このような不安定要素を取り除くため
にも、高分子材料に何らかの圧縮力を加えることによっ
て、凝集エネルギー密度δの低下及び自由体積分率ｆｖ
の増大を抑制することは有効であるといえる。

【００２３】そこで、本発明は上述した理論に基づいた
ものであり、薄膜の内部応力を利用して高分子材料に圧
縮力を加え、高分子材料のガスバリア性を向上させるも
のである。

【００２４】すなわち、本発明においては、高分子材料
からなる基板の両主面上に互いに略等しい大きさの引っ
張り応力を有する薄膜を形成することにより高分子材料
からなる基板に圧縮力を加えて、高分子からなる基板の
ガスバリア性を向上させる。なお、本明細書において
は、上記の引っ張り応力を有する薄膜を、ガスバリア補
助膜と呼ぶこととする。また、基板とは、厚みの薄いフ
ィルム、シート及びやや厚みの厚いプレート状のものま
で含むものである。

【００２５】以下、高分子フィルムにガスバリア補助膜
を形成したガスバリア材を例にとって本発明を説明す
る。

【００２６】図１に、本発明を適用したガスバリア材の
要部縦断面図を示す。ガスバリア材１は、図１に示すよ
うに、高分子フィルム２の両主面上に互いに略等しい大
きさの引っ張り応力を有するガスバリア補助膜３が形成
されてなる。

【００２７】高分子フィルム２は、ガスバリア材１の支
持体となるものである。高分子フィルム２を構成する材
料としては、表面が平滑な高分子材料であれば良く、用
途に応じて種々の高分子材料を用いることができる。こ
のような高分子材料としては、例えばポリエーテルテレ
フタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥ
Ｓ）等を挙げることができる。

【００２８】ガスバリア補助膜３は、高分子フィルムに
圧縮応力を加えるものであり、ガスバリア補助膜３自体
は、所定の大きさの引っ張り応力を有している。ここ
で、ガスバリア補助膜３は引っ張り応力を有しているた
め、高分子フィルム２の一主面のみに形成した場合に
は、高分子フィルム２がガスバリア補助膜３側に沿って
しまう。そのため、ガスバリア補助膜３は、高分子フィ
ルム２の両主面上に形成される。

【００２９】このような、ガスバリア補助膜３に用いる
ことができる材料としては、例えばＴｉＷ、ＳｉＯ₂及
びＳｉＮ等を挙げることができる。また、ガスバリア補
助膜３に用いることができる材料は、これらに限定され
ることはなく、応力を制御できる材料であれば何れの材
料も用いることが可能である。その中でも特に、高硬度
薄膜とされるものは大きな膜応力を有すると言われてお
り、好適に用いることができる。

【００３０】ここで、ガスバリア補助膜３が有する所定
の引っ張り応力は、高分子フィルム２の材質、寸法、要
求されるガスバリア性等の諸条件により適宜設定されれ
ば良い。ただし、ガスバリア補助膜３が有する引っ張り
応力が大きすぎると、ガスバリア補助膜３を高分子フィ
ルム２に形成した際に、ガスバリア補助膜３が引っ張り
応力により高分子フィルム２から剥がれてしまう虞があ
る。したがって、ガスバリア補助膜３の有する引っ張り
応力の大きさは、高分子フィルム２の材質、寸法、要求
されるガスバリア性等の諸条件に加えて、高分子フィル
ム２とガスバリア補助膜３との密着力とを勘案して設定
されることが必要である。

【００３１】また、ガスバリア補助膜３の厚みについて
も、上述したような諸条件とガスバリア補助膜３が有す
る引っ張り応力等を勘案して適宜設定されれば良い。

【００３２】また、ガスバリア補助膜３は、単層からな
る必要はなく、複数の膜が積層された多層膜から構成さ
れても良い。そして、ガスバリア補助膜３を多層膜によ
り構成する際には、それぞれの膜を同一の材料により構
成する必要はなく、それぞれ異なる材料により構成して
も良い。すなわち、例えば高分子フィルム２とガスバリ
ア補助膜３との密着性等を考慮し、高分子フィルム２と
当接するガスバリア補助膜３のみの材料を高分子フィル
ム２との密着性の良い材料より構成し、他のガスバリア
補助膜３は、異なる特性を有する材料により構成するよ
うにしても良い。このとき、複数のガスバリア補助膜３
の有する引っ張り応力の合計が所望の引っ張り応力とな
るように各ガスバリア補助膜３の引っ張り応力を設定す
れば良い。

【００３３】以上のように構成されたガスバリア材１
は、高分子フィルムの両主面上に互いに略等しい大きさ
の引っ張り応力を有するガスバリア補助膜３が形成され
ることにより、ガスバリア補助膜３が有する所定大きさ
の引っ張り応力により、高分子フィルム２に所定の圧縮
応力が加えられる。これにより、このガスバリア材１
は、高分子フィルムの凝集エネルギー密度δが大きくな
り、また、自由体積分率ｆｖが小さくなる。その結果、
高分子フィルムのガス透過係数Ｐが小さくなる。すなわ
ち、このガスバリア材１は、高分子フィルムの両主面上
にガスバリア補助膜３を形成することにより高分子フィ
ルムのガス透過性が低くなる。したがって、このガスバ
リア材１は、高分子フィルム２のガスバリア性が向上
し、湿度依存性や温度依存性を抑制された優れたガスバ
リア性を有するものとされる。

【００３４】また、ガスバリア材１は、高分子フィルム
２とガスバリア補助膜３との間に密着層を設けた構造と
されても良い。図２に、高分子フィルム２とガスバリア
補助膜３との間に密着層を設けたガスバリア材の一構成
例を示す。

【００３５】ガスバリア材４は、高分子フィルム５と、
当該高分子フィルム５の両主面上に形成された密着層６
と、当該密着層６上に形成されたガスバリア補助膜７と
を備えて構成される。ガスバリア補助膜７が、上述した
ガスバリア材１と異なる点は、高分子フィルム５とガス
バリア補助膜７との間に、密着層６が形成されているこ
とである。ガスバリア補助膜７では、高分子フィルム５
とガスバリア補助膜７との間に密着層６が形成されてい
るため、高分子フィルム５とガスバリア補助膜７との密
着性が良好なものとされている。そして、高分子フィル
ム５とガスバリア補助膜７との間の密着性が良好なもの
となるため、ガスバリア補助膜７が有する引っ張り応力
の大きさを大きくすることが可能となる。したがって、
高分子フィルム５に加える圧縮力が大きくすることが可
能となるため、ガスバリア材４のガスバリア性をさらに
良好なものとすることができる。

【００３６】すなわち、ガスバリア材のガスバリア性を
大きく向上させるためには、高分子フィルムに加える圧
縮力を大きくすることが必要である。そして、高分子フ
ィルムに加える圧縮力を大きくするには、ガスバリア補
助膜が有する引っ張り応力を大きくすれば良い。

【００３７】しかしながら、上述したように、ガスバリ
ア補助膜の有する引っ張り応力を大きくしすぎると、す
なわち、高分子フィルムとガスバリア補助膜との密着力
よりも大きくすると、ガスバリア補助膜が高分子フィル
ムから剥がれてしまう。したがって、ガスバリア補助膜
が有する引っ張り応力の大きさは、高分子フィルムとガ
スバリア補助膜との密着力よりも小さくなければならな
いという制約がある。そこで、ガスバリア材４では、高
分子フィルム５とガスバリア補助膜７との間に密着層６
を設けることにより、高分子フィルム５とガスバリア補
助膜７との密着力を向上させている。これにより、ガス
バリア補助膜７の有する引っ張り応力をより大きくする
ことが可能となり、その結果、高分子フィルム５に加え
る圧縮力を大きくすることが可能となる。その結果、高
分子フィルム５のガス透過係数を小さくすることがで
き、ガスバリア材４のガスバリア性をより向上させるこ
とができる。

【００３８】ここで、密着層６として用いることができ
る材料としては、例えばＳｉを挙げることができる。ま
た、密着層６として用いることができる材料はＳｉに限
定されることはなく、高分子フィルム５とガスバリア補
助膜７との密着性を向上させる効果を得ることができる
材料であれば、何れの材料も用いることができる。そし
て、密着層６に用いる材料は、高分子フィルム５の材質
とガスバリア補助膜７の材質等を勘案して適宜決められ
れば良い。

【００３９】以上のように構成されたガスバリア材は、
次のようにして作製することができる。

【００４０】まず、高分子フィルム、例えばＰＥＴから
なる高分子フィルムを準備し、当該高分子フィルムの主
面上にガスバリア補助膜となる薄膜、例えばＴｉＷの薄
膜をＤＣスパッタリング法により成膜する。成膜条件
は、例えば以下に示す条件とする。

【００４１】成膜条件投入電力：１．０〜３．０ｋＷスパッタリングガス：Ａｒスパッタリングガス圧：１５ｍＴｏｒｒスパッタリングターゲット：ＴｉＷターゲット基板温度：約７０℃ 膜厚：２００ｎｍここで、ガスバリア補助膜が有する引っ張り応力の大き
さは、ガスバリア補助膜を形成する際の成膜条件を変化
させることにより調整することができる。例えばガスバ
リア補助膜をＤＣスパッタリング法により形成する際に
は、スパッタリング時の投入電力やスパッタリングガス
圧等を調整することにより、所望の大きさの引っ張り応
力を有するガスバリア補助膜を得ることができる。

【００４２】例えば投入電力を変化させてＴｉＷ膜を成
膜したときの、ＴｉＷ膜が有する膜応力の変化を調べた
結果を図３に示す。図３より、投入電力が小さいうち
は、ＴｉＷ膜の有する膜応力は、引っ張り応力であり、
投入電力を大きくするにしたがい、その引っ張り応力は
減少してゆく。そして、投入電力が３ｋｗを越えた付近
でＴｉＷ膜が有する膜応力は、引っ張り応力から圧縮応
力に転じる。このことより、ＤＣスパッタリング法によ
りＴｉＷ膜を成膜する場合には、投入電力を変化させる
ことにより、成膜されたＴｉＷ膜が有する膜応力の種
類、及び大きさが調整可能であることが判る。

【００４３】次に、上述したガスバリア材を有機エレク
トロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と呼
ぶ。）の基板に適用した場合について説明する。

【００４４】図４に、本発明を適用した有機ＥＬ素子の
一構成例の要部断面図を示す。

【００４５】有機ＥＬ素子１１は、フィルム状プラスチ
ック基板１２と、フィルム状プラスチック基板１２の両
主面上に形成されたガスバリア補助膜１３と、一方のガ
スバリア補助膜１３上に形成された陽極である第１電極
１４と、第１電極１４である陽極上に形成された有機Ｅ
Ｌ層２０と、有機ＥＬ層２０上に形成された第２電極１
８である陰極と、第２電極１８である陰極及び有機ＥＬ
素子１１を覆うように形成された保護層１９とを備えて
構成される。

【００４６】フィルム状プラスチック基板１２は、有機
ＥＬ素子１１の支持体となるものであり、このフィルム
状プラスチック基板１２上に有機ＥＬ素子１１を構成す
る各層が形成される。

【００４７】この有機ＥＬ素子１１では、基板としてフ
ィルム状プラスチック基板１２を用いているため、従来
のガラス基板を用いた有機ＥＬ素子に比べて、大幅に軽
量化される。これにより、当該有機ＥＬ素子１１を用い
て種々の機器を構成した場合、例えば大型ディスプレイ
等を構成した場合においても、機器を軽量化することが
可能となるため、機器設計の自由度を大きくすることが
可能となる。

【００４８】また、この有機ＥＬ素子１１では、基板と
して良好な可撓性を有するフィルム状プラスチック基板
１２を用いているため、有機ＥＬ素子１１自体も可撓性
を備えることとなる。すなわち、この有機ＥＬ素子１１
では、基板としてフィルム状プラスチック基板１２を用
いているため、従来のガラス板等を基板として用いた場
合と異なり、フィルム状プラスチック基板１２自体の有
する可撓性により有機ＥＬ素子１１を良好な可撓性を有
するものとすることができる。そして、基板としてフィ
ルム状プラスチック基板１２を用いることにより、有機
ＥＬ素子１１は、良好な可撓性を有するものとされるた
め、当該有機ＥＬ素子１１を用いて種々の機器を構成し
た場合、例えばディスプレイ等を構成した場合におい
て、丸めて収納することが可能となるなど種々の使用形
態を取ることが可能となる。

【００４９】そして、フィルム状プラスチック基板１２
は、ガラス基板のように脆性を示すことがない。したが
って、このようなフィルム状プラスチック基板１２を用
いた有機ＥＬ素子１１は、従来のガラス基板を用いた有
機ＥＬ素子と比較して、落下等、外部からの衝撃により
割れ易い、すなわち、壊れ易いということがなく、外部
からの衝撃に対する耐衝撃性を大幅に向上させることが
できる。フィルム状プラスチック基板１２に用いる材料
としては、例えばＰＥＴ、ポリエチレンナフタレート
（ＰＥＮ）、ＰＥＳ、ポリオレフィン（ＰＯ）等を好適
に用いることができる。また、フィルム状プラスチック
基板１２に用いる材料としては、これらの材料に限定さ
れることはなく、光学特性が良好な材料であれば何れの
ものも用いることができる。

【００５０】そして、フィルム状プラスチック基板１２
の厚みは、５０μｍ以上５００μｍ以下とすることが好
ましい。これは、フィルム状プラスチック基板１２の厚
みを５０μｍ未満とした場合には、フィルム状プラスチ
ック基板１２自体が十分な平坦性を保持することが難し
いため、有機ＥＬ素子１１を構成した際に、有機ＥＬ素
子１１の良好な平坦性を維持することが困難になる虞が
あるからである。また、フィルム状プラスチック基板１
２の厚みを５００μｍよりも厚くした場合には、フィル
ム状プラスチック基板１２自体を自由に曲げることが困
難になる、すなわちフィルム状プラスチック基板１２自
体の可撓性が乏しくなるため、有機ＥＬ素子１１を構成
した際に、有機ＥＬ素子１１の可撓性が悪くなるからで
ある。

【００５１】ガスバリア補助膜１３は、フィルム状プラ
スチック基板１２に圧縮応力を加えるものであり、ガス
バリア補助膜１３自体は、所定の大きさの引っ張り応力
を有している。ここで、ガスバリア補助膜は引っ張り応
力を有しているため、フィルム状プラスチック基板１２
の一主面のみに形成した場合には、フィルム状プラスチ
ック基板１２がガスバリア補助膜１３側に沿ってしま
う。そのため、ガスバリア補助膜１３は、フィルム状プ
ラスチック基板１２の両主面に形成されている。

【００５２】陽極である第１電極１４に用いる陽極材料
としては、効率良くホールを注入するために電極材料の
真空準位からの仕事関数が大きく、また、陽極側から有
機電界発光を取り出すことを可能とするために、透光性
を有する材料を用いることが好ましい。このような材料
としては、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＳｎＯ
₂等の酸化物が広く用いられている。

【００５３】有機ＥＬ層２０は、正孔輸送層１５と、発
光層１６と、電子輸送層１７とを備えて構成され、これ
ら各層がこの順で陽極である第１電極１４上に形成され
てなる。

【００５４】正孔輸送層１５は、陽極である第１電極１
４から注入された正孔を発光層１６まで輸送する。正孔
輸送材料として使用可能な材料としては、ベンジン、ス
チリルアミン、トリフェニルメタン、ポルフィリン、ト
リアゾール、イミダゾール、オキサジアゾール、ポリア
リールアルカン、フェニレンジアミン、アリールアミ
ン、オキサゾール、アントラセン、フルオレノン、ヒド
ラゾン、スチルベン、又はこれらの誘導体、並びにポリ
シラン系化合物、ビニルカルバゾール系化合物、チオフ
ェン系化合物、アニリン系化合物等の複素環式共役系の
モノマ、オリゴマ、ポリマ等が挙げられる。

【００５５】具体的には、α−ナフチルフェニルジアミ
ン、ポルフィリン、金属テトラフェニルポルフィリン、
金属ナフタロシアニン、４，４’，４”−トリメチルト
リフェニルアミン、４，４’，４”−トリス（３−メチ
ルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン）トリ
フェニルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（ｐ
−トリル）ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，
Ｎ’−テトラフェニル４，４’−ジアミノビフェニル、
Ｎ−フェニルカルバゾール、４−ジ−ｐ−トリルアミノ
スチルベン、ポリ（パラフェニレンビニレン）、ポリ
（チオフェンビニレン）、ポリ（２，２’−チエニルピ
ロール）等が挙げられるが、これらに限定されるもので
はない。

【００５６】発光層１６では、電子と正孔が結合して、
その結合エネルギーが光として放射される。図４におい
ては、発光層１６が独立して設けられているが、正孔輸
送層１５と発光層１６とを兼ねた正孔輸送性発光層や、
電子輸送層１７と発光層１６とを兼ねた電子輸送性発光
層を用いることもできる。正孔輸送性発光層を用いた場
合には、陽極から正孔輸送性発光層に注入された正孔が
電子輸送層によって閉じこめられるため、再結合効率が
向上する。また、電子輸送性発光層を用いた場合には、
陰極から電子輸送性発光層に注入された電子が電子輸送
性発光層に閉じこめられるため、正孔輸送性発光層を用
いた場合と同様に再結合効率が向上する。

【００５７】発光層１６の材料としては、電圧印加時に
陽極側から正孔を、また、陰極側から電子を注入できる
こと、注入された電荷、すなわち正孔及び電子を移動さ
せ、正孔と電子が再結合する場を提供できること、発光
効率が高いこと等の条件を満たしている例えば低分子蛍
光色素、蛍光性の高分子、金属錯体等の有機材料を使用
することができる。

【００５８】このような材料としては、例えばアントラ
セン、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、クリセ
ン、ペリレン、ブタジエン、クマリン、アクリジン、ス
チルベン、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯
体、ビス（ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体、トリ
（ジベンゾイルメチル）フェナントロリンユーロピウム
錯体、ジトルイルビニルビフェニル等を挙げることがで
きる。

【００５９】電子輸送層１７は、陰極である第２電極１
８から注入された電子を発光層１６まで輸送する。電子
輸送層１７の材料として使用可能な材料としては、キノ
リン、ペリレン、ビススチリル、ピラジン、又はそれら
の誘導体が挙げられる。

【００６０】具体的には、８−ヒドロキシキノリンアル
ミニウム、アントラセン、ナフタリン、フェナントレ
ン、ピレン、クリセン、ペリレン、ブタジエン、クマリ
ン、アクリジン、スチルベン、又はこれらの誘導体等が
挙げられる。

【００６１】陰極である第２電極１８に用いる陰極材料
としては、効率良く電子を注入するために、電極材料の
真空準位からの仕事関数が小さい金属を用いるのが好ま
しい。

【００６２】具体的には、アルミニウム、インジウム、
マグネシウム、銀、カルシウム、バリウムリチウム等の
仕事関数の低い金属を単体で用いても良く、又はこれら
の金属を他の金属との合金として安定性を高めて使用し
ても良い。

【００６３】保護層１９は、有機ＥＬ素子１１の駆動の
信頼性を確保するため、また、有機ＥＬ素子１１の劣化
を防止するために、有機ＥＬ素子１１を封止し、酸素や
水分を遮断する作用をするものである。保護層１９に用
いられる材料としては、気密性を保つことが可能であ
り、また、発光層１６で発生した発光が透過可能な金属
単体、若しくはその合金等を適宜選択して用いることが
できる。保護層１９は、陰極上だけではなく、図３に示
すように有機ＥＬ素子１１全体を覆うように形成するこ
とが好ましい。有機ＥＬ素子全体１を覆うように保護層
１９を形成することにより、外部からの酸素や水分の有
機ＥＬ素子１１内への侵入を防ぐことができるからであ
る。

【００６４】具体的には、アルミニウム、金、クロム、
ニオブ、タンタル、チタン、酸化シリコン等を挙げるこ
とができる。

【００６５】また、上述した有機ＥＬ素子１１を構成す
る各層は、それぞれが複数層からなる積層構造とされて
いても良い。

【００６６】以上のように構成された有機ＥＬ素子１１
は、フィルム状プラスチック基板１２の両主面上に互い
に略等しい大きさのガスバリア補助膜１３が形成されて
いるため、ガスバリア補助膜１３が有する所定大きさの
引っ張り応力により、フィルム状プラスチック基板１２
に所定の圧縮応力が加えられる。これにより、有機ＥＬ
素子１１は、フィルム状プラスチック基板１２の凝集エ
ネルギー密度δを大きくすることができ、また、自由体
積分率ｆｖを小さくすることができる。その結果、フィ
ルム状プラスチック基板１２のガス透過係数Ｐを小さく
することができる。すなわち、有機ＥＬ素子１１は、フ
ィルム状プラスチック基板１２の両主面にガスバリア補
助膜１３形成することによりフィルム状プラスチック基
板１２のガス透過性を低くすることができ、フィルム状
プラスチック基板１２のガスバリア性を向上させること
ができる。そして、この有機ＥＬ素子１１は、フィルム
状プラスチック基板１２の両主面にガスバリア補助膜１
３を形成することにより、フィルム状プラスチック基板
１２のガスバリア性が良好なものとされるため、基板を
介して酸素や水蒸気等が侵入することが防止され、発光
特性や耐久性に優れた有機ＥＬ素子とされる。

【００６７】以上のように構成された有機ＥＬ素子１１
は、上述したように、基板としてフィルム状プラスチッ
ク基板１２を用いているため、従来のガラス基板を用い
た有機ＥＬ素子と比較して大幅に軽量化することができ
る。

【００６８】また、この有機ＥＬ素子１１は、基板とし
て良好な可撓性を有するフィルム状プラスチック基板１
２を用いているため、有機ＥＬ素子１１自体も良好な可
撓性を有するものとされる。

【００６９】そして、この有機ＥＬ素子１１は、基板と
して落下等の衝撃に対する耐衝撃性に優れるフィルム状
プラスチック基板１２を用いているため、耐衝撃性を大
幅に向上させることができる。

【００７０】したがって、有機ＥＬ素子１１は、基板と
してフィルム状プラスチック基板１２を用いているた
め、上述したような利点を有する。しかしながら、基板
としてフィルム状プラスチック基板を用いた場合は、基
板のガスバリア性においては、不十分であり、特に温度
依存性や、湿度依存性を有するため、安定した良好なガ
スバリア性が得られない。そこで、この有機ＥＬ素子１
１では、上述したガスバリア材を基板に適用することに
より、上述した利点と、基板のガスバリア性とを両立し
た優れた有機ＥＬ素子とされている。

【００７１】以上のように構成された有機ＥＬ素子１１
は、陽極と陰極との間に直流電圧を選択的に印可するこ
とにより、陽極から注入された正孔が正孔輸送層１５を
経て、また陰極から注入された電子が電子輸送層４を経
て移動し、それぞれ発光層１６に到達する。その結果、
発光層１６においては、電子と正孔との再結合が生じ、
ここから所定波長の発光を発生する。また、発光層１６
の材料を選択することにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの三色を発光
するフルカラー用、マルチカラー用の有機ＥＬ素子とす
ることができる。この有機ＥＬ素子１１は、例えばディ
スプレイ用として用いることができるが、その他にも光
源等としても使用可能であり、種々の光学的用途等に用
いることが可能である。

【００７２】上述した有機ＥＬ素子１１は、次にように
して作製することができる。

【００７３】まず、基板として例えば厚み５０μｍのＰ
ＥＴからなるフィルム状プラスチック基板１２を準備
し、このフィルム状プラスチック基板１２の両主面上に
例えばＩＴＯからなる厚み１０ｎｍの陽極である第１電
極１４を反応性ＤＣスパッタリングにより成膜する。

【００７４】そして、上述した陽極である第１電極１４
上に、有機ＥＬ層２０を形成する。有機ＥＬ層２０は、
正孔輸送層１５、発光層１６、及び電子輸送層１７をこ
の順に真空蒸着により成膜することにより形成する。こ
こで、正孔輸送層１５は、例えばｍ−ＨＴＤＡＴＡを成
膜することにより形成する。また、発光層１６は、例え
ばα−ＮＰＤを成膜することにより形成する。そして、
電子輸送層１７は、例えばＡｌＱ₃を成膜することによ
り形成する。そして、有機ＥＬ層２０の厚みは、例えば
１５０ｎｍとする。

【００７５】次に、上記のように形成された有機ＥＬ層
２０上に、陰極である第２電極１８として例えばＡｌＴ
ｉ膜を１００ｎｍの厚みにスパッタリングにより成膜す
る。

【００７６】最後に、上記において形成した各層を覆う
ように例えばＳｉＮからなる厚み１０００ｎｍの保護層
１９をスパッタリングにより形成することにより図４に
示すような有機ＥＬ素子１１を作製することができる。

【００７７】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係るガスバリア材は、高分子からなる基板の両主面上
に、互いに略等しい大きさの引っ張り応力を有する一対
のガスバリア補助膜が形成されてなる。

【００７８】これにより、高分子からなる基板には、ガ
スバリア補助膜が有する所定の大きさの引っ張り応力に
より所定の大きさの圧縮応力が加えられ、高分子からな
る基板の凝集エネルギー密度δが大きくなり、また、自
由体積分率ｆｖが小さくなる。その結果、高分子からな
る基板のガス透過係数Ｐを小さくすることができ、ガス
透過性を低くすることが可能となる。

【００７９】したがって、このガスバリア材は、高分子
からなる基板のガスバリア性が向上し、優れたガスバリ
ア性を有するものとされる。

【００８０】したがって、本発明によれば、優れたガス
バリア性を有するガスバリア材を提供することが可能と
なる。

【００８１】また、本発明に係る有機エレクトロルミネ
ッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と呼ぶ。）は、基板
が、高分子からなる基板の両主面上に互いに略等しい大
きさの引っ張り応力を有する一対のガスバリア補助膜が
形成されてなる。

【００８２】これにより、この有機ＥＬ素子の高分子か
らなる基板には、ガスバリア補助膜が有する所定の大き
さの引っ張り応力により、所定の大きさの圧縮応力が加
えられ、高分子からなる基板の凝集エネルギー密度δが
大きくなり、また、自由体積分率ｆｖが小さくなる。そ
の結果、高分子からなる基板のガス透過係数Ｐを小さく
することができ、高分子からなる基板のガス透過性を低
くすることが可能となる。

【００８３】したがって、この有機ＥＬ素子は、高分子
からなる基板のガスバリア性が向上し、優れたガスバリ
ア性を有するものとされる。

【００８４】したがって、本発明によれば、基板が優れ
たガスバリア性を有する有機ＥＬ素子を提供することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したガスバリア材の一構成例を示
す要部縦断面図である。

【図２】本発明を適用したガスバリア材の他の構成例を
示す要部縦断面図である。

【図３】投入電力を変化させてＴｉＷ膜を成膜したとき
の、ＴｉＷ膜が有する膜応力の変化を示した特性図であ
る。

【図４】本発明を適用した有機ＥＬ素子の一構成例を示
す要部縦断面図である。

【符号の説明】

１ガスバリア材、２高分子フィルム、３ガスバリ
ア補助膜、４ガスバリア材、５高分子フィルム、６
密着層、７ガスバリア補助膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4F100 AA02 AA12 AA20 AB11 AK01A AK42 AK55 AR00B AR00C AR00D AR00E AT00A BA03 BA04 BA05 BA06 BA10B BA10C BA13 EH66 GB41 JD02 JD02B JD02C JD02D JD02E JD03 JK02B JK02C JK02D JK02E JK06E JL11E

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高分子からなる基板の両主面上に、互い
に略等しい大きさの引っ張り応力を有する一対のガスバ
リア補助膜が形成されてなることを特徴とするガスバリ
ア材。
【請求項２】上記ガスバリア補助膜が、複数の膜が積
層された多層膜からなることを特徴とする請求項１記載
のガスバリア材。
【請求項３】上記複数の膜が、各々異なる材料からな
ることを特徴とする請求項２記載のガスバリア材。
【請求項４】上記高分子からなる基板と上記ガスバリ
ア補助膜との間に密着層を備えることを特徴とする請求
項１記載のガスバリア材。
【請求項５】基板上に、透光性を有する材料からなる
第１電極と、有機化合物からなる発光材料を有する有機
エレクトロルミネッセンス層と、第２電極とをこの順で
備え、上記基板が、高分子からなる基板の両主面上に、互いに
略等しい大きさの引っ張り応力を有する一対のガスバリ
ア補助膜が形成されてな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。
【請求項６】上記基板が、フィルム状プラスチック基
板であることを特徴とする請求項５記載の有機エレクト
ロルミネッセンス素子。