(57)【要約】【課題】樹脂基板に無機材料の層を密着性良く形成した積層樹脂基板およびその製造方法ならびにこの積層樹脂基板を用いた有機ＥＬ素子を提供する。【解決手段】積層樹脂基板１０は、樹脂基板１２の上に無機材料を含む層１４が積層される。樹脂基板１２は、ポリカーボネート樹脂を用いて、代表的には１００〜２０００μｍの厚みに形成される。無機材料を含む層１４は、酸化窒化ケイ素と、ポリカーボネート樹脂とを用いて、代表的には１００〜５００ｎｍの厚みに形成される。無機材料を含む層１４は、厚み方向において、組成の分布、組織等が連続的に制御され、樹脂基板１２に接する部分が実質的にポリカーボネート樹脂のみからなり、一方、反対側の表層部分が実質的に酸化窒化ケイ素のみからなり、所謂傾斜機能材料と類似した構造を有する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂基板に無機材料を含む層が積層された積層樹脂基板であって、
該無機材料を含む層は、厚み方向において、該樹脂基板に接する側の部分が実質的に樹脂材料のみで形成され、該樹脂基板に接する側とは反対側の部分が実質的に無機材料のみで形成され、中間部分の組織構造が連続的に制御されてなることを特徴とする積層樹脂基板。
【請求項２】
樹脂基板に無機材料を含む層が積層された積層樹脂基板であって、
該無機材料を含む層は、厚み方向において、樹脂材料および無機材料がランダムに混合された組織構造を有することを特徴とする積層樹脂基板。
【請求項３】
前記無機材料を含む層にさらに無機材料の層が積層されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の積層樹脂基板。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層樹脂基板を発光層と接してまたは他の層を介して設けてなることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項５】
樹脂基板に成膜して無機材料を含む層を積層する積層樹脂基板の製造方法であって、
成膜初期の所定時間真空蒸着法により樹脂材料を成膜する初期成膜工程と、
真空蒸着法により樹脂材料を成膜する時間と、スパッタ法により無機材料を成膜する時間とを交互に切り換えるとともに、その時間配分を、当初の実質的に樹脂材料のみを成膜する時間から実質的に無機材料のみを成膜する時間に漸次変えていく中期成膜工程と、
成膜終期の所定時間スパッタ法により無機材料を成膜する終期成膜工程と、
を有することを特徴とする積層樹脂基板の製造方法。
【請求項６】
樹脂基板に成膜して無機材料を含む層を積層する積層樹脂基板の製造方法であって、
真空蒸着法により樹脂材料を成膜する樹脂材料成膜工程と、
スパッタ法により無機材料を成膜する無機材料成膜工程と、
を交互に繰り返すことを特徴とする積層樹脂基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層樹脂基板およびその製造方法ならびに有機ＥＬ素子に関し、より詳細には、樹脂基板への無機材料の積層構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリカーボネート（以下、ＰＣという。）等のある種の樹脂は、無機物との相性が悪い。このため、物理蒸着法等の乾式成膜法により樹脂からなる基板の上に直接無機物を成膜等すると、密着性を評価するためのテープテストを行うとき、あるいは、超音波洗浄を行うとき、容易に無機物の膜が基板から剥離してしまう。
【０００３】
無機物の膜が剥離することを防止する方法として、イオンプレーティング法で成膜粒子の運動エネルギを高めて基板に打ち込んだり、あるいは、成膜するのに先立ちプラズマで樹脂基板の表面の不純物を除去してクリーニングすること等が行われている。
【０００４】
また、樹脂と無機物との双方との密着性がよい有機物を用いた中間膜を樹脂の膜と無機物の膜との間に、塗布法やスピンコート法等を用いて形成することも行われている。
【０００５】
ところで、フラットパネルディスプレイ（以下、ＦＰＤという。）の分野では、装置の軽量化や耐衝撃性向上を図るために、基板材料がガラスから樹脂に置き換わる傾向にある。特に、有機ＥＬを利用したＦＰＤでは、樹脂基板のみでなく、さらに樹脂シート基板あるいは樹脂フィルム基板への置き換えも検討されている。
【０００６】
ところが、樹脂は本質的に保湿性、透湿性を持つため、水分を極度に嫌う有機ＥＬでは発光層への水分の浸入の有無が、パネルの寿命を決定する。
【０００７】
このため、樹脂基板や樹脂フィルムの上や、あるいは樹脂基板や樹脂フィルムの背面に封止缶や単層の封止膜を設ける等することで、水分の浸入を防止することが行われている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した樹脂の膜と無機物の膜との間の密着性を改善する各技術は、材料の組み合わせによっては必ずしも充分な密着性改善効果を与えるものではない。なお、中間膜を樹脂の膜と無機物の膜との間に塗布法等により形成する方法については、形成される中間膜がμｍオーダーとなり、用途によっては厚みが大きすぎる不具合もある。
【０００９】
また、上記したフラットパネルディスプレイにおいて封止缶や単層の封止膜を設ける技術は、前者の封止缶に関しては、装置の軽量化を実現するために膜による封止への移行が求められており、また、後者の単層の封止膜を設けたものについては、封止膜自身の防湿性能の不足や膜の基板への密着性が強固でないため、水分の浸入を完全には防止できない。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、樹脂基板に無機材料の層を密着性良く形成した積層樹脂基板およびその製造方法ならびにこの積層樹脂基板を用いた有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る積層樹脂基板は、樹脂基板に無機材料を含む層が積層された積層樹脂基板であって、該無機材料を含む層は、厚み方向において、該樹脂基板に接する側の部分が実質的に樹脂材料のみで形成され、該樹脂基板に接する側とは反対側の部分が実質的に無機材料のみで形成され、中間部分の組織構造が連続的に制御されてなることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る積層樹脂基板は、該無機材料を含む層は、厚み方向において、樹脂材料および無機材料がランダムに混合された組織構造を有することを特徴とする。
【００１３】
ここで、樹脂基板は、肉厚のもののみでなく、シート状やフィルム状のものも含む。以下の他の発明についても同様である。
【００１４】
本発明の上記の構成により、無機材料が樹脂基板の材料である樹脂との密着性が良くないものであっても、無機材料を含む層と樹脂基板との密着性の良好な積層樹脂基板を得ることができる。また、このとき、一般的に、樹脂材料の層の水蒸気透過率が大きいのに対して無機材料の層の水蒸気透過率が小さいため、水蒸気透過防止性に優れる積層樹脂基板を得ることができる。無機材料として水蒸気透過率が特に小さいものを選択して用いれば、より好適である。
【００１５】
この場合、前記無機材料を含む層にさらに無機材料の層が積層されてなると、水蒸気透過防止性をさらに向上させることができ、より好適である。
【００１６】
また、本発明に係る有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子は、上記の積層樹脂基板を発光層と接してまたは他の層を介して設けてなることを特徴とする。
【００１７】
これにより、上記積層樹脂基板の効果を有する有機ＥＬ素子を得ることができ、有機ＥＬ素子の長寿命化を図ることができる。
【００１８】
上記の積層樹脂基板を好適に得るために、本発明に係る積層樹脂基板の製造方法は、樹脂基板に成膜して無機材料を含む層を積層する積層樹脂基板の製造方法であって、成膜初期の所定時間真空蒸着法により樹脂材料を成膜する初期成膜工程と、真空蒸着法により樹脂材料を成膜する時間と、スパッタ法により無機材料を成膜する時間とを交互に切り換えるとともに、その時間配分を、当初の実質的に樹脂材料のみを成膜する時間から実質的に無機材料のみを成膜する時間に漸次変えていく中期成膜工程と、成膜終期の所定時間スパッタ法により無機材料を成膜する終期成膜工程と、を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る積層樹脂基板の製造方法は、真空蒸着法により樹脂材料を成膜する樹脂材料成膜工程と、スパッタ法により無機材料を成膜する無機材料成膜工程と、を交互に繰り返すことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る積層樹脂基板およびその製造方法ならびに有機ＥＬ素子の好適な実施の形態（以下、本実施の形態例という。）について、図を参照して、以下に説明する。
【００２１】
まず、本実施の形態例に係る積層樹脂基板について、図１〜図３を参照して説明する。
【００２２】
本実施の形態の第１の例に係る積層樹脂基板１０は、図１に示すように、樹脂基板１２の上に無機材料を含む層１４が積層されている。図１および後述する図２、図３において、各層の組織構造は模式的に示しており、無数の黒点は無機材料を表示し、それ以外の白地の部分は樹脂材料を表示している。
【００２３】
樹脂基板１２は、例えばポリカーボネート（ＰＣ）樹脂を用いて、代表的には１００〜２０００μｍの厚みに形成されている。なお、樹脂基板１２の材料としては、ポリカーボネート以外にも、ＰＥＴ、ＰＥＳ、ＴＡＣ等の樹脂を用いることができる。
【００２４】
無機材料を含む層１４は、例えば無機材料である酸化窒化ケイ素（ＳｉＯｘＮｙ）と、樹脂材料である例えば樹脂基板と同じポリカーボネート樹脂とを用いて、代表的には１００〜５００ｎｍの厚みに形成されている。無機材料を含む層１４は、厚み方向（図１中、上下方向）において、組成の分布、組織等が連続的に制御され、樹脂基板１２に接する部分（図１中、矢印Ａで示す。）が実質的にポリカーボネート樹脂のみからなり、一方、反対側の表層部分（図１中、矢印Ｂで示す。）が実質的に酸化窒化ケイ素のみからなり、所謂傾斜機能材料と類似した構造を有する。但し、所謂傾斜機能材料は、一般に、材料として金属やセラミックス等を組み合わせたものであり、また膜厚が少なくともμｍオーダーと厚い点において、本発明と異なる。
【００２５】
本実施の形態の第１の例に係る積層樹脂基板１０は、無機材料を含む層１４の樹脂基板に接する部分が樹脂基板１２と同じ樹脂材料で形成されているため、無機材料を含む層１４と樹脂基板１２との密着性が良好である。
【００２６】
また、積層樹脂基板１０は、無機材料を含む層１４の機能が傾斜した構造を有し、無機材料を含む層１４の最表層の部分が無機材料のみで形成されているため、最表層側から（図１中、上方方向から）の水蒸気透過防止性に優れる。また、後述するように、無機材料を含む層１４に無機材料の層を積層すると、無機材料を含む層１４と無機材料の層との密着性が良好である。
【００２７】
なお、本実施の形態の第１の例に係る積層樹脂基板１０において、無機材料としては、酸化窒化ケイ素以外の各種の材料を用いることができ、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等を用いることができる。また、無機材料を含む層の樹脂材料としては、樹脂基板の樹脂材料と異なる種類の樹脂材料を用いてもよく、例えば、ＰＥ等を用いることができる。
【００２８】
つぎに、本実施の形態の第２の例に係る積層樹脂基板１６は、図２に示すように、樹脂基板１２の上に無機材料を含む層１８が積層されている。
【００２９】
この場合、無機材料を含む層１８は、無機材料と樹脂材料とがランダムに混合した構造、組成を有する。各材料の種類、各層の厚み等は本実施の形態の第１の例と同様にすることができる。
【００３０】
本実施の形態の第２の例に係る積層樹脂基板１６は、本実施の形態の第１の例積層樹脂基板１０に近い効果を得ることができる。
【００３１】
つぎに、本実施の形態の第３の例に係る積層樹脂基板２０は、図３に示すように、本実施の形態の第１の例に係る積層樹脂基板１０の上にさらに無機材料の層２２が積層されている。
【００３２】
無機材料の層２２の材料の種類、厚み等は適宜設定することができる。
本実施の形態の第３の例に係る積層樹脂基板２０は、無機材料を含む層１４の上に無機材料の層２２が積層されているため、両者の密着性が良好である。
【００３３】
また、積層樹脂基板２０は、無機材料の層２２を有するため、より良好な水蒸気透過防止性を得ることができる。また、無機材料の層２２は、通常積層される無機材料層と同じであるため、微細加工等の処理を行う際に、通常の無機材料層と同様に取り扱うことができる。
【００３４】
ここで、上記本実施の形態の各例に係る積層樹脂基板の製造方法について説明する。
【００３５】
まず、積層樹脂基板の製造に用いる装置について、装置の主要部分を模式的に示した図４を参照して説明する。
【００３６】
製造装置２４は、真空蒸着装置部２６およびスパッタ装置部２８で構成されている。
【００３７】
真空蒸着装置部２６は、例えば、成膜速度の点で好適な電子ビーム蒸着方式あるいは抵抗加熱方式を用いる。電子ビーム蒸着方式の真空蒸着装置部２６を用いる場合、装置の詳細構造は図示しないが、成膜室（真空容器）２６ａの下部に坩堝が配置され、坩堝に成膜材料の粉粒体が堆積される。坩堝内の材料は電子ビームにより加熱され、これにより成膜材料が蒸発する。なお、成膜室２６ａの上部には後述するように樹脂基板が出入りするが、このとき、樹脂基板の出入りは適宜の密閉機構を介して行われる。
【００３８】
スパッタ装置部２８は、例えば、最も汎用的なＲＦスパッタ装置を用いる。ＲＦスパッタ装置の詳細構造は図示しないが、成膜室（真空容器）２８ａの下部にカソード電極が配置され、カソード電極上にターゲットとして成膜材料が配置される。また、カソード電極の裏面に磁石が設けられ、ターゲット近傍に磁界を形成する。成膜室２６ａをアースとして、カソード電極に高周波電圧を印加してグロー放電を発生させ、放電中に生成したＡｒ等の正イオンをターゲットに衝突させることにより、成膜材料が飛び出す。なお、成膜室２８ａは、成膜室２６ａと同様に適宜の密閉機構が設けられる。
【００３９】
製造装置２４の上部には、図示しない回転軸を挟んで両側に延出する２つの腕部３０ａ、３０ｂを有する基板回転装置３２が設けられる。各腕部３０ａ、３０ｂの先端には基板を吸着して保持する基板保持部３４ａ、３４ｂが設けられ、基板保持部３４ａ、３４ｂの下側に図示しない基板が保持される。また、成膜室２６ａ、２８の基板が成膜される位置には、図示しない駆動手段により付勢されて基板の下側に進退可能に進入するシャッタ３６ａ、３６ｂが設けられ、これにより、成膜粒子の飛来を適度に遮蔽して成膜量が調整される。
【００４０】
真空蒸着装置部２６およびスパッタ装置部２８を稼働してそれぞれ成膜材料を蒸発させ、一方、基板回転装置３２を所定の回転速度で連続的にあるいは断続的回転させると、各基板は、真空蒸着装置部２６およびスパッタ装置部２８の各成膜室２６ａ、２８ａに滞留している間、それぞれの成膜条件で成膜が行われる。また、このとき、シャッタ３６ａ、３６ｂを適宜用いることにより、成膜量が調整される。
【００４１】
上記の製造装置２４を用いた積層樹脂基板の製造方法を説明する。
【００４２】
まず、積層樹脂基板１０の製造方法について説明する。
【００４３】
はじめに、樹脂基板１２を成膜室２６ａに配置し、真空蒸着法によりポリカーボネートを樹脂基板１２に５００ｎｍの厚みに成膜する（初期成膜工程）。このとき、例えばシャッタ３６ａは全開としておく。
【００４４】
ついで、基板回転装置３２を付勢し、樹脂基板１２を成膜室２８ａに移し、ＲＦスパッタ法により酸化窒化ケイ素を樹脂基板１２に成膜されたポリカーボネートの上に成膜する。このとき、樹脂基板１２を移動させながら成膜してもよく、また、所定時間成膜室２８ａに滞留させて成膜してもよい。このとき、例えばシャッタ３６ｂは少開としておく。
【００４５】
ついで、樹脂基板１２を成膜室２６ａに移し、成膜室２８ａと同様の手順で成膜する。以下、成膜室２６ａおよび成膜室２８ａの間の移動を繰り返して成膜する（中期成膜工程）。この移動の周期、言い換えれば基板回転装置３２の回転速度は、例えば、１０００ｒｐｍである。このとき、例えば、当初、成膜室２６ａでの成膜を主とした条件から次第に成膜室２８ａでの成膜を主とした条件に変え、また、このとき、シャッタ３６ａを徐々に閉めていくとともに、シャッタ３６ｂを徐々に開けていく。なお、このとき、基板回転装置３２の回転速度を変えることによっても、成膜条件を調整することができる。
【００４６】
最後に、樹脂基板１２を成膜室２８ａに配置し、ＲＦスパッタ法により酸化窒化ケイ素を樹脂基板１２に１００ｎｍの厚みに成膜する（終期成膜工程）。
【００４７】
これにより、樹脂基板１２の上に無機材料を含む層１４が積層された積層樹脂基板１０が得られる。
【００４８】
つぎに、積層樹脂基板１６の製造方法について説明する。
【００４９】
好ましくは、はじめに樹脂基板１２を成膜室２６ａに配置し、真空蒸着法によりポリカーボネートを樹脂基板１２に成膜する（樹脂材料成膜工程）。ついで、基板回転装置３２を付勢し、樹脂基板１２を成膜室２８ａに移し、ＲＦスパッタ法により酸化窒化ケイ素を樹脂基板１２に成膜されたポリカーボネートの上に成膜する（無機材料成膜工程）。そして、所定の時間間隔あるいはランダムな時間間隔で、以下、上記２つの工程を繰り返す。
【００５０】
これにより、樹脂基板１２の上に無機材料を含む層１８が積層された積層樹脂基板１６が得られる。
【００５１】
つぎに、積層樹脂基板２０を製造するには、積層樹脂基板１０を製造した後、引き続き、成膜室２８ａでＲＦスパッタ法により無機材料を積層樹脂基板１０に成膜すればよい。
【００５２】
この積層樹脂基板２０を用いた本実施の形態例に係る有機ＥＬ素子について、図５を参照して説明する。
【００５３】
本実施の形態例に係る有機ＥＬ素子３８は、図５に示すように、樹脂基板１２上に無機材料を含む層１４および無機材料の層２２が積層された積層樹脂基板２０を用い、この積層樹脂基板２０の上に、金属電極４０、発光層４２および金属電極４４を順次成膜して形成したものである。
【００５４】
この場合、金属電極４４として透明材料を用いることにより、図５中、上方に発光するトップエミッション型の有機ＥＬ素子とすることができる。また、樹脂基板１２、無機材料を含む層１４、無機材料の層２２および金属電極４０として透明材料を用いることにより、図５中、下方に発光するボトムエミッション型の有機ＥＬ素子とすることができる。
【００５５】
本実施の形態例に係る有機ＥＬ素子３８は、樹脂基板１２に無機材料を含む層１４および無機材料の層２２が良好に密着している。また、水蒸気透過防止性の良好な無機材料を含む層１４および無機材料の層２２を樹脂基板１２と発光層４２との間に設けているため、樹脂基板１２が吸湿した水蒸気が、吸湿により劣化し易い発光層４２に浸入することを防止することができる。
【００５６】
また、図５の有機ＥＬ素子において、発光層４２上に無機材料を含む層１４および樹脂基板１２を順次積層した構造としてもよく、あるいはまた、発光層４２上に無機材料の層２２、無機材料を含む層１４および樹脂基板１２を順次積層した構造としてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
本発明に係る積層樹脂基板によれば、樹脂基板に無機材料を含む層が積層された積層樹脂基板であって、無機材料を含む層は、厚み方向において、樹脂基板に接する側の部分が実質的に樹脂材料のみで形成され、樹脂基板に接する側とは反対側の部分が実質的に無機材料のみで形成され、中間部分の組織構造が連続的に制御されてなり、または、無機材料を含む層は、厚み方向において、樹脂材料および無機材料がランダムに混合された組織構造を有するため、無機材料を含む層と樹脂基板との密着性の良好な積層樹脂基板を得ることができる。また、水蒸気透過防止性に優れる積層樹脂基板を得ることができる。
【００５８】
また、本発明に係る積層樹脂基板によれば、無機材料を含む層にさらに無機材料の層が積層されてなるため、水蒸気透過防止性をさらに向上させることができる。
【００５９】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子によれば、上記の積層樹脂基板を発光層と接してまたは他の層を介して設けてなるため、有機ＥＬ素子の長寿命化を図ることができる。
【００６０】
また、本発明に係る積層樹脂基板の製造方法によれば、成膜初期の所定時間真空蒸着法により樹脂材料を成膜する初期成膜工程と、真空蒸着法により樹脂材料を成膜する時間と、スパッタ法により無機材料を成膜する時間とを交互に切り換えるとともに、その時間配分を、当初の実質的に樹脂材料のみを成膜する時間から実質的に無機材料のみを成膜する時間に漸次変えていく中期成膜工程と、成膜終期の所定時間スパッタ法により無機材料を成膜する終期成膜工程と、を有し、または、真空蒸着法により樹脂材料を成膜する樹脂材料成膜工程と、スパッタ法により無機材料を成膜する無機材料成膜工程と、を交互に繰り返すため、上記の積層樹脂基板を好適に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の第１の例に係る積層樹脂基板の構成を示す図である。
【図２】本実施の形態の第２の例に係る積層樹脂基板の構成を示す図である。
【図３】本実施の形態の第３の例に係る積層樹脂基板の構成を示す図である。
【図４】本実施の形態例に係る積層樹脂基板の製造方法に用いる製造装置の概略構成をを示す図である。
【図５】本実施の形態例に係る有機ＥＬ素子の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１０、１６、２０　積層樹脂基板
１２　樹脂基板
１４、１８　無機材料を含む層
２２　無機材料の層
２４　製造装置
２６　真空蒸着装置部
２６ａ、２８ａ　成膜室
２８　スパッタ装置部
２８で構成されている。
３２　基板回転装置
３６ａ、３６ｂ　シャッタ
３８　有機ＥＬ素子
４０、４４　金属電極
４２　発光層
【図１】
2004098525.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004098525.tif 000006
【図５】
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