(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された有機機能素子を保護する保護膜であって、
前記保護膜は、前記有機機能素子側に、当該有機機能素子との界面を形成するように設けられたポリシラン化合物を主体とするポリシラン化合物層と、
前記有機機能素子とは反対側に、前記ポリシラン化合物層と連続して設けられたシロキサン化合物を主体とするシロキサン化合物層と、から構成されることを特徴とする保護膜。
【請求項２】
前記ポリシラン化合物層と前記シロキサン化合物層との間に、ポリシラン化合物とシロキサン化合物とが両方とも含まれる層を有することを特徴とする請求項１に記載の保護膜。
【請求項３】
基板上に形成された有機機能素子を保護する保護膜の製造方法であって、
前記有機機能素子をポリシラン化合物で被覆してポリシラン化合物層を形成する工程と、
前記ポリシラン化合物層の表面に紫外線を照射し、前記ポリシラン化合物からシロキサン化合物を生成してシロキサン化合物層を形成する工程と、を備え、
前記ポリシラン化合物層の紫外線照射に対する光吸収強度変化から前記シロキサン化合物層の膜厚に対応する紫外線の照射条件を決定し、前記照射条件を用いて前記シロキサン化合物層の膜厚を制御することを特徴とする保護膜の製造方法。
【請求項４】
基板上に形成された有機機能素子を保護する保護膜の製造方法であって、
前記有機機能素子をポリシラン化合物で被覆してポリシラン化合物層を形成する工程と、
前記ポリシラン化合物層の表面に紫外線を照射し、前記ポリシラン化合物からシロキサン化合物を生成してシロキサン化合物層を形成する工程と、を備え、
前記ポリシラン化合物層の紫外線照射に対する発光強度変化から前記シロキサン化合物層の膜厚に対応する紫外線の照射条件を決定し、前記照射条件を用いて前記シロキサン化合物層の膜厚を制御することを特徴とする保護膜の製造方法。
【請求項５】
前記紫外線の波長が、前記ポリシラン化合物のＳｉ−Ｓｉ結合に起因する光吸収極大波長に設定されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の保護膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、特に有機機能素子を保護するための保護膜及びその製造方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ、有機太陽電池、有機受光素子等に代表される有機機能素子では、大気中の水分や酸素が素子内部に侵入することによる素子特性の劣化が問題となっている。この素子特性の劣化の抑制には、有機機能素子を気密性の高いケースへ封止することが有効な手段であるが、気密性を高めようとするとケースが大型化し、結果として有機機能素子全体のサイズが大きくなってしまうという問題が生じている。また、このような気密ケースへの封止では、有機機能素子を構成している有機材料のもつ柔軟性を生かしたフレキシブル素子への応用ができない等の問題が生じている。そこで、上述の問題を解決する封止手段として、有機機能素子を保護膜で覆うことが望まれている。
【０００３】
このように、有機機能素子、特に有機ＥＬや有機太陽電池、有機受光素子など、光を放出若しくは吸収する機能を有する素子を封止する保護膜には、可視域の光に対して透明である必要がある。このため、酸化ケイ素膜、酸化アルミニウム膜、酸化窒素膜などの無機膜や、ポリパラキシリレン膜などの有機膜が保護膜として考えられている。
【０００４】
ところで、一般的に上述したような無機膜は、プラズマＣＶＤ法や熱ＣＶＤ法で成膜される場合が多い。そして、高品質の無機封止膜を得るためには、封止膜中の水素含有量を少なくする必要があるため、成膜時の基板温度を高めることによって封止膜中の水素含有量が減少する。
【０００５】
しかしながら、保護の対象である有機機能材料は、一般に耐熱性が低い。このため、無機封止保護膜を有機機能素子上に形成するときに、素子が温度によるダメージを受ける可能性があるという問題がある。また、水素含有量の低い無機膜は膜応力が大きくなる傾向があることから、有機機能素子と無機膜からなる保護膜との界面が剥離するなど、被覆性の面にも問題がある。
【０００６】
これに対して、有機膜であるポリパラキシリレン膜は、キシレンモノマーを熱重合させることで目標物上に形成される。この有機膜は低温での成膜が可能であるため、成膜時の温度による有機機能素子へのダメージが小さいという点で、有機機能素子用の封止保護膜として適していると考えられる。
【０００７】
しかしながら、上述したポリパラキシリレン膜は、化学的に非常に安定であるが、安定であるために有機機能素子との密着性を損なうことがあり、界面剥離が生じるおそれがあるという問題がある。
【０００８】
一方、特許文献１には、シリコン高分子であるポリシランとポリビニルやポリイミドなどの高分子をブレンドした膜により保護皮膜を作製する手法が開示されている。このように、特許文献１に開示されている手法によれば、高分子ブレンド膜にＵＶオゾン処理を施すことで表面に薄い保護バリアを形成することができる。
【特許文献１】特開平１０−７２５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示された手法では、２種類以上の高分子の添加濃度を制御しながらブレンドする必要があり、この添加濃度の制御が容易ではないという問題があった。また、２種類以上の高分子が可溶であるような溶媒を選択しなければならない、など制約が多いといった問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、外気の遮断性及び密着性に優れると共に外力に強い保護膜を提供することを目的とする。
また、本発明は、外気の遮断性及び密着性に優れると共に外力に強い保護膜の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
すなわち、本発明の保護膜は、基板上に形成された有機機能素子を保護する保護膜であって、前記保護膜は、前記有機機能素子側に、当該有機機能素子との界面を形成するように設けられたポリシラン化合物を主体とするポリシラン化合物層と、前記有機機能素子とは反対側に、前記ポリシラン化合物層と連続して設けられたシロキサン化合物を主体とするシロキサン化合物層と、から構成されることを特徴とする。
また、本発明の保護膜は、前記ポリシラン化合物層と前記シロキサン化合物層との間に、ポリシラン化合物とシロキサン化合物とが両方とも含まれる層を有していても良い。
【００１２】
本発明の保護膜によれば、ポリシラン化合物を主体とするポリシラン化合物層とシロキサン化合物を主体とするシロキサン化合物層とを有する構成とされている。ポリシラン化合物層は酸素分子を透過せず、シロキサン化合物層は水分子を透過しないため、外気の遮断性に優れた保護膜を提供することができる。これにより、空気中の水分及び酸素による有機機能素子の素子特性の劣化を防ぐことができる。
また、柔軟性を有するポリシラン化合物層が有機機能素子との界面を形成するため、有機機能素子と保護膜との密着性に優れる。これにより、有機機能素子と保護膜との界面での剥離を抑制することができる。さらに、膜強度を有するシロキサン化合物層が有機機能素子と反対側に設けられているため、外力に強い保護膜とすることができる。これにより、機械的な外力から有機機能素子の損傷を防ぐことができる。
【００１３】
本発明の保護膜の製造方法は、基板上に形成された有機機能素子を保護する保護膜の製造方法であって、前記有機機能素子をポリシラン化合物で被覆してポリシラン化合物層を形成する工程と、前記ポリシラン化合物層の表面に紫外線を照射し、前記ポリシラン化合物からシロキサン化合物を生成してシロキサン化合物層を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の保護膜の製造方法によれば、ポリシラン化合物層を形成した後にこのポリシラン化合物層の表面に紫外線を照射する構成となっている。このように、紫外線を照射するという簡便な方法により、ポリシラン化合物からシロキサン化合物を生成してシロキサン化合物層を形成することができる。したがって、上述したような優れた特性を有する保護膜を容易に形成することが可能な保護膜の製造方法を提供することができる。
【００１５】
また、本発明の保護膜の製造方法は、前記紫外線の波長が、前記ポリシラン化合物のＳｉ−Ｓｉ結合に起因する光吸収極大波長に設定されていることが好ましい。
このように、紫外線の波長をポリシラン化合物のＳｉ−Ｓｉ結合に由来する吸収極大波長近辺に設定することにより、照射された紫外線はポリシラン化合物をほとんど透過することがない。これにより、有機機能素子への紫外線暴露を抑制することができる。したがって、紫外線の照射による有機機能素子の劣化を防ぐことができる。
【００１６】
さらに、本発明の保護膜の製造方法は、前記ポリシラン化合物層の紫外線照射に対する光吸収強度変化から前記シロキサン化合物層の膜厚に対応する紫外線の照射条件を決定し、前記照射条件を用いて前記シロキサン化合物層の膜厚を制御することが好ましい。
更にまた、本発明の保護膜の製造方法は、前記ポリシラン化合物層の紫外線照射に対する発光強度変化から前記シロキサン化合物層の膜厚に対応する紫外線の照射条件を決定し、前記照射条件を用いて前記シロキサン化合物層の膜厚を制御してもよい。
【００１７】
このように、ポリシラン化合物層の紫外線照射に対する光吸収強度変化及び発光強度変化を用いて事前に紫外線の照射条件を決定し、この照射条件を用いてシロキサン化合物層の膜厚を制御するため、シロキサン化合物層とポリシラン化合物層との膜厚比を容易に決定することができる。これにより、機械的な外力から素子の損傷を防ぐ保護性と保護膜自身の柔軟性とを容易に調整可能な保護膜の製造方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明の保護によれば、外気の遮断性及び密着性に優れると共に外力に強い保護膜を提供することができる。
また、本発明の保護膜の製造方法によれば、外気の遮断性及び密着性に優れると共に外力に強い保護膜の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を適用した一実施形態を、図面を参照して説明する。尚、以下の説明において参照する図は本発明の一実施形態である保護膜を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の保護膜における各部の寸法関係とは異なる場合がある。
【００２０】
＜保護膜＞
先ず、本発明の一実施形態として保護膜の構成について説明する。
図１は、本発明を適用した一実施形態である保護膜を示す断面模式図である。本実施形態の保護膜３０は、図１に示すように、基板１０上に形成された有機機能素子２０を保護するために設けられており、ポリシラン化合物層３１とシロキサン化合物層３２とから概略構成されている。
【００２１】
基板１０の素材は、特に限定されるものではなく、要求される特性に応じて適宜選択することができる。基板１０を曲げることがない場合には、例えば、シリコン、ガラスなどの無機材料、金、銀、銅、鉄等の金属等を適用することができる。一方、基板１０が可撓性を要求される場合には、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン系樹脂、塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、オレフィン系樹脂、ポリイミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエチレン系樹脂、ファンクショナルノルボルネン系樹脂等のポリマー系の有機材料及び、ステンレス等の薄い金属材料を適用することができる。も用いることが出来る。
【００２２】
有機機能素子２０は、図１に示すように、基材１０上に形成されており、有機半導体および導電性高分子など有機高分子材料又は有機低分子材料から構成されている。この有機機能素子２０は、特に限定されるものではないが、有機電界発光（エレクトロルミネッセンス：ＥＬ）表示素子、有機太陽電池、有機受光素子等を例示することができる。
【００２３】
保護膜３０は、図１に示すように、ポリシラン化合物層３１とシロキサン化合物層３２とを少なくとも有しており、ポリシラン化合物層３１が有機機能素子２０側に形成されており、シロキサン化合物層３２が有機機能素子２０とは反対側に形成されている。
【００２４】
ポリシラン化合物層３１は、ポリシラン化合物を主体として構成されている。このポリシラン化合物は、下記一般式（１）で示される、−Ｓｉ−Ｓｉ−結合が繰り返される高分子化合物である。
【００２５】
【化１】
0005141342.tif 000002
式中、ｎは重合度であり、Ｒ１、Ｒ２は、アルキル基（ａｌｋｙｌ  ｇｒｏｕｐ）やアリール基（ａｒｙｌ  ｇｒｏｕｐ）などの有機官能基である。
有機官能基Ｒ１、Ｒ２がアルキル基の場合には、ＣｍＨ２ｍ＋１で表される。このｍの値は、１〜１０の範囲であることが好ましい。ｍの値が１０を超えると、有機官能基Ｒ１、Ｒ２が嵩高くなり、ポリシラン化合物層３１の膜密度が低下するため好ましくない。
また、ポリシラン化合物の重合度ｎは、１０以上であり、好ましくは２０以上である。なお、重合度ｎが１０以下の場合には、オリゴシラン化合物という場合がある。
【００２６】
シロキサン化合物層３２は、シロキサン化合物を主体として構成されている。このシロキサン化合物は、下記一般式（２）で示される、−Ｓｉ−Ｏ−結合が繰り返される高分子化合物である。
【００２７】
【化２】
0005141342.tif 000003
式中、ｎは重合度であり、Ｒ１、Ｒ２は、アルキル基（ａｌｋｙｌ  ｇｒｏｕｐ）やアリール基（ａｒｙｌ  ｇｒｏｕｐ）などの有機官能基である。
有機官能基Ｒ１、Ｒ２がアルキル基の場合には、ＣｍＨ２ｍ＋１で表される。このｍの値は、１〜１０の範囲であることが好ましい。ｍの値が１０を超えると、有機官能基Ｒ１、Ｒ２が嵩高くなり、シロキサン化合物層３２の膜密度が低下するため好ましくない。
また、シロキサン化合物の重合度ｎは、１０以上であり、好ましくは２０以上である。なお、重合度ｎが２０以上の場合には、ポリシロキサン化合物という場合がある。
【００２８】
保護膜３０においては、ポリシラン化合物層３１が少なくとも５０重量％以上がポリシラン化合物から構成されており、シロキサン化合物層３２が少なくとも５０重量％以上がシロキサン化合物から構成されている。また、ポリシラン化合物層３１とシロキサン化合物層３２との間には、ポリシラン化合物とシロキサン化合物とが両方とも含まれる層があってもよい。さらに、保護膜３０は、断面顕微鏡観察によってポリシラン化合物層３１とシロキサン化合物層３２との境界が観察される場合もあるし、観察されない場合もある。
【００２９】
次に、本実施形態の保護膜３０を構成する各層の役割について説明する。先ず、図１に示すように、大気と接する層であるシロキサン化合物層３２は、有機機能素子２０を機械的な外力から保護するとともに、大気中の水分子の侵入を防ぐ役割を果たす。これにより、有機機能素子２０の素子特性の劣化を抑制することができる。
【００３０】
一方、水分子より分子径の小さい酸素分子は、シロキサン化合物層３２を透過する可能性がある。したがって、ポリシラン化合物層３１は、シロキサン化合物層３２を通過した酸素分子が有機機能素子２０の表面に到達することを防ぐ役割を果たす。更には、通常の使用において紫外光が存在する場合、ポリシラン分子が酸素分子と結合することにより、酸素を捕獲して有機機能素子２０の素子特性の劣化を防ぐことができる。
【００３１】
また、保護膜３０の全体の膜厚は、０．２μｍ〜１０μｍの範囲であることが好ましく、０．４μｍ〜５μｍの範囲であることがより好ましい。保護膜３０の膜厚が０．２μｍ未満であると、薄すぎるために各層３１，３２の機能が発揮されないため好ましくない。また、保護膜３０の膜厚が１０μｍを超えると、保護膜３０にクラックが生じたり、膜応力の増加による膜剥離などが生じたりする可能性が高まるため好ましくない。
【００３２】
さらに、保護膜３０を構成するポリシラン化合物層３１及びシロキサン化合物層３２の個々の膜厚は、要求する特性に応じて適宜選択することができる。機械的な外力に対する保護性を重視する場合には、シロキサン化合物層３２を厚くするとよく、フレキシブル基板１０上に形成された有機機能素子２０を封止する場合など、保護膜自身に柔軟性を持たせたい場合には、シロキサン化合物層３２を薄くするとよい。しかしながら、水分子や酸素分子の侵入を防ぐ機能を十分に得るためには、シロキサン化合物層３２及びポリシラン化合物層３１の膜厚は、ともに０．２μｍ以上であることが望ましい。また、ポリシラン化合物層３２の膜厚が０．２μｍ以下になると、後述する紫外線の照射の際にポリシラン化合物層３２を透過して有機機能素子２０に到達する紫外線量が無視できなくなる。この点を考慮した場合も、ポリシラン化合物層３２の膜厚は、０．２μｍ以上であることが好ましい。
【００３３】
＜保護膜の製造方法＞
次に、本実施形態の保護膜の製造方法について、図１を参照しながら説明する。本実施形態の保護膜の製造方法は、有機機能素子２０をポリシラン化合物で被覆してポリシラン化合物層３１を形成する工程と、このポリシラン化合物層３１の表面に紫外線を照射し、ポリシラン化合物からシロキサン化合物を生成してシロキサン化合物層３２を形成する工程とから概略構成されている。以下に、各工程について詳細に説明する。
【００３４】
（シラン化合物層の形成工程）
先ず、有機機能素子２０をポリシラン化合物で被覆してポリシラン化合物層３１を形成する工程、すなわちポリシラン化合物層の形成工程について説明する。
ポリシラン化合物層の形成工程は、ポリシラン化合物を乾式法又は湿式法を用いて有機機能素子２０上にポリシラン化合物を成膜する。このようにして、ポリシラン化合物層３１を形成する。
【００３５】
乾式法の具体的な例としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、レーザーアブレーション法、分子線蒸着法（ＭＢＤ法）、化学蒸着法（ＣＶＤ法）などが挙げられる。
また、湿式成膜法としては、例えば、キャスト法、スピンコート法、ディッピング法、ラングミュア−ブロジェット法（ＬＢ法）等が挙げられ、用いるポリシラン化合物の種類や、有機機能素子２０の耐溶媒性などにより適宜選択することが可能である。
【００３６】
（シロキサン化合物層の形成工程）
次に、ポリシラン化合物層３１の表面に紫外線を照射し、ポリシラン化合物からシロキサン化合物を生成してシロキサン化合物層３２を形成する工程、すなわち、シロキサン化合物層の形成工程について説明する。
シロキサン化合物層の形成工程は、酸素雰囲気中、一般的には空気中において、紫外線をポリシラン化合物層３１に一定時間照射する。これにより、ポリシラン化合物のＳｉ−Ｓｉ結合がラジカル切断され、生成したシリルラジカルが酸素と反応し、シロキサン化合物に変換される。このようにして、シロキサン化合物層３２を形成する。
【００３７】
上述したような紫外線の照射による反応は、ポリシラン化合物層３１の表面から内部へ時間と共に進行する。このため、適度な紫外線の照射時間、紫外線の波長、紫外線強度を設定することにより、保護膜３０の外側がシロキサン化合物を主体とするシロキサン化合物層３２であり、保護膜３０の内側（有機機能素子２０側）がポリシラン化合物を主体とするポリシラン化合物層３１である保護膜３０を製造することができる。
【００３８】
ところで、上述したように形成されたシロキサン化合物層３２の膜厚は、光電子分光法や赤外吸収法、ラザフォード後方散乱法などにより確認することができる。また、より簡便な方法には、保護膜３０のポリシラン化合物の紫外線吸収強度又は発光強度の紫外線の照射時間に対する変化によって確認することができる。
【００３９】
ポリシラン化合物は、重合度にしておよそ２０以上のＳｉ−Ｓｉ結合に由来する単峰性の紫外吸収及び発光を有する。紫外線照射によりＳｉ−Ｓｉ結合の切断と酸化が生じれば、紫外吸収及び発光の強度も比例して減少することが知られている。したがって、これらの強度変化とシロキサン化合物層３２の膜厚との関係を把握することにより、ある膜厚のシロキサン化合物層３２を形成するのに必要な、ポリシラン化合物層３１に照射する紫外線の時間、強度、波長等の照射条件を決定することが可能となる。
【００４０】
（光吸収強度変化による照射条件の決定方法）
次に、ポリシラン化合物のシロキサン化合物化の一例について、ポリシラン化合物としてポリジブチルシラン（式１において、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｃ４Ｈ９）を用い、紫外線を連続照射したときのシロキサン化合物化について説明する。
図２は、ポリジブチルシランに紫外線を連続して照射した際の、照射時間と紫外線吸収強度との関係を示すグラフである。また、ポリブチルシランへの紫外線の連続照射は、以下のように行った。先ず、膜厚０．２μｍのポリジブチルシランをスピンコート法により石英ガラス基板上に形成した。次に、ポリブチルシランを主成分とするポリシラン化合物層に波長３３０ｎｍ、３００μＷ／ｃｍ２の紫外光を連続して照射し、照射時間ｔ＝０秒、３００秒、６００秒において、ポリシラン化合物層の光吸収スペクトルを測定した。
【００４１】
図２に示すグラフの縦軸は吸光度Ａであり、下記（３）で表される。図２に示すように、紫外線の照射時間ｔ＝０秒のプロファイルには、波長３１３ｎｍに光吸収のピークがみられるが、これがポリシラン化合物のＳｉ−Ｓｉ結合に起因する吸収である。また、紫外線の照射時間ｔ＝３００秒のプロファイルでは、波長３１３ｎｍの光吸収のピークは減少し、照射時間ｔ＝０秒のプロファイルと比較すると吸光度の値は約８０％になった。これは、紫外線照射によりポリシラン化合物中のＳｉ−Ｓｉ結合の切断とそれに続く酸化が生じたためである。
【数１】
0005141342.tif 000004
【００４２】
その後、さらにポリシラン化合物層に紫外線照射を続けた。紫外線の照射時間ｔ＝６００秒のプロファイルでは、図２に示すように、吸光度のピーク強度が照射時間ｔ＝０秒のプロファイルと比較して約２０％まで減少し、ピーク波長が３１０ｎｍまで短波長側にシフトしていることを確認した。このようなピーク波長の短波長側へのシフトは、ポリシラン化合物のＳｉ−Ｓｉ結合長が短くなることに起因して観測される現象である。すなわち、ポリシラン化合物層の大部分において、ポリシラン化合物のシロキサン化合物化が進んだことを示している。
【００４３】
上記の一例は、以下に説明するように一般化して表すことができる。
先ず、強度Ｉの光が、ポリシラン化合物層中を微小距離ｄｘ進む間に、ポリシラン化合物の吸収によりｄＩだけ強度が変化したとすると、以下に示す（４）式の関係が成り立つ。なお、下記（４）式中のα１はポリシラン化合物の吸収係数である。
【数２】
0005141342.tif 000005
【００４４】
次に、上記（４）式を積分する。距離ｘ＝０における光の強度をＩ０とすると、以下に示す（５）式となり、光の強度Ｉが距離ｘに対して指数関数的に減少することが示される。
【数３】
0005141342.tif 000006
【００４５】
ところで、上記の一例において、図２に示すように吸光度Ａが紫外線の照射時間の増加とともに減少したことは、ポリジブチルシランの膜厚をｄとした場合に、上記（５）式の出射端での光強度、すなわち透過光強度Ｉ＝Ｉ０ｅｘｐ（−α１ｄ）が時間とともに上昇していることを示している。したがって、この式においてポリジブチルシランの膜厚ｄが時間とともに薄くなっていることを示している。つまり、膜厚方向の吸収強度分布に応じて酸化が進み、反応後の部分はシロキサン化合物となる。
【００４６】
ここで、上記（３）式において、透過率の絶対値はＩ／Ｉ０で表すことができるため、上記（５）式と上記（３）式との関係から、下記（６）式に示されるように吸光度Ａとポリシラン化合物層の膜厚ｘとは比例関係になることがわかる。
【数４】
0005141342.tif 000007
【００４７】
したがって、紫外線の照射時間ｔ＝０秒のときのポリシラン化合物層の吸光度を基準とし、紫外線の照射時間に対するポリシラン化合物層の吸光度の減少の割合から、ポリシラン化合物層とシロキサン化合物層との膜厚を決定することができる。すなわち、シロキサン化合物層とポリシラン化合物層との比を２：８としたい場合には、ポリシラン化合物層の吸光度が初期値の８０％になるまで減少する紫外線の照射時間を事前に確認して、この照射条件を用いてポリシラン化合物層に紫外線を照射すれば良く、５：５としたい場合には、ポリシラン化合物層の吸光度が初期値の５０％になるまで減少する紫外線の照射時間を事前に確認して、この照射条件を用いてポリシラン化合物層に紫外線を照射すればよい。
【００４８】
一方、ポリシラン化合物からシロキサン化合物への反応が進むことにより、シロキサン化合物層の吸光度も上昇する。しかしながら、シロキサン化合物の吸収極大波長は３００ｎｍよりも短く、シロキサン化合物の吸収極大波長３００ｎｍ以上の吸収係数α２とポリシラン化合物の吸収極大波長（＞３００ｎｍ）での吸収係数α１とを比較すると、α２はα１よりも非常に小さい関係となる。このため、ポリシラン化合物の吸収極大波長でのシロキサン化合物の吸光度の値は無視することができる。これにより、ポリシラン化合物の吸収極大波長での吸光度の変化量を用いて、シロキサン化合物層の膜厚を決定することができる。また、ポリシラン化合物層とシロキサン化合物層との膜厚比を決定することができる。
【００４９】
なお、有機機能素子を構成する有機材料も紫外線の照射によって劣化する。しかしながら、ポリシラン化合物層に照射する紫外線の波長をポリシラン化合物のＳｉ−Ｓｉ結合に由来する吸収極大波長近辺に設定することにより、ポリシラン化合物層に照射した紫外線はポリシラン化合物層をほとんど透過することがない。これにより、有機機能素子への紫外線の暴露を抑制することができる。例えば、上述したように図２に示すポリジブチルシランの例では、ポリシラン化合物層に照射する紫外線の波長を３１０〜３１５ｎｍ程度に設定することが望ましい。
【００５０】
（発光強度変化による照射条件の決定方法）
また、ポリシラン化合物に紫外線を照射すると発光する。ポリシラン化合物の発光特性は、ポリシラン化合物の種類によって異なるため、用いるポリシラン化合物に特徴的な波長を有する発光スペクトルが得られる。この発光スペクトルを測定し、紫外線照射に対する発光強度の経時変化を調べることで、上述した光吸収強度変化と同様にシロキサン化合物層の膜厚を決定することができる。
【００５１】
発光強度変化についても、上述した光吸収強度変化の場合と同様に、以下に説明するように一般化して表すことができる。
すなわち、下記（７）式に示されるように発光強度Ｂとポリシラン化合物層の膜厚ｘとは比例関係になる。なお、下記（７）式中のβ１はポリシラン化合物の発光強度の係数である。
【数５】
0005141342.tif 000008
【００５２】
したがって、紫外線の照射時間ｔ＝０秒のときのポリシラン化合物層の発光強度を基準とし、紫外線の照射時間に対するポリシラン化合物層の発光強度の減少の割合から、ポリシラン化合物層とシロキサン化合物層との膜厚を決定することができる。すなわち、シロキサン化合物層とポリシラン化合物層との比を２：８としたい場合には、ポリシラン化合物層の発光強度が初期値の８０％になるまで減少する紫外線の照射時間を事前に確認して、この照射条件を用いてポリシラン化合物層に紫外線を照射すれば良く、５：５としたい場合には、ポリシラン化合物層の発光強度が初期値の５０％になるまで減少する紫外線の照射時間を事前に確認して、この照射条件を用いてポリシラン化合物層に紫外線を照射すればよい。また、ポリシラン化合物層に紫外線を照射しながら同時に発光強度を測定することにより、紫外線の照射量を制御してもよい。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態の保護膜３０は、外気の遮断性に優れたものである。また、この保護膜３０は柔軟なポリシラン高分子（ポリシラン化合物）からなるポリシラン化合物層３１が有機機能素子２０との界面を形成するため、密着性に優れており、膜剥離が生じない。さらに、ポリシラン化合物層３１に紫外線を照射して保護膜３０の表面をシロキサン化合物層３２とすることにより、外力に強い保護膜３０となる。更にまた、保護膜３０の全ての製造工程を室温で行うことができるため、有機機能素子２０の機能が失活することがない。
【００５４】
また、本発明では、熱やプラズマを利用した成膜技術を用いることなく、保護膜３０を形成するので、有機機能素子２０の劣化を防止できる。
また、熱やプラズマを利用した成膜法でポリシラン化合物層上のシロキサン化合物層を積層するのではなく、ポリシラン化合物層３１に紫外線を照射するだけでシロキサン化合物層３２を生成するので、ポリシラン化合物層３１にダメージを与えるおそれがなく、簡単に保護膜３０を形成することができる。
【実施例】
【００５５】
以下に実施例及び比較例を示し、本発明の効果をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【００５６】
＜実施例サンプルの作製＞
先ず、ポリポリシラン化合物としてポリジメチルシラン（上記式（１）において、Ｒ１＝Ｒ２＝ＣＨ３）を選択した。次に、真空度を１．０×１０−５Ｐａ程度に保った真空チャンバー内に、ポリジメチルシランを１００ｍｇ充填したるつぼを設置し、このるつぼを加熱して、有機ＥＬ素子上に膜厚１．０μｍのポリジメチルシラン膜を形成した。ここで、有機ＥＬ素子の構造は、ガラス基板／ＩＴＯ電極／アルミキノリール錯体／芳香族アミン／アルミニウム電極であり、アルミニウム電極側から、有機ＥＬを構成する有機膜全体を覆うエリアにポリジメチルシランを蒸着した（素子１）。ポリジメチルシラン膜の形成中、有機ＥＬ素子温度は室温に保った。
【００５７】
次に、空気中、２３℃において、キセノン光源を分光することにより、波長３１０ｎｍ、パワー８０μＷ／ｃｍ２の紫外線を生成し、上述した素子１のポリジメチルシラン側に連続照射した。なお、照射時間と各層の膜厚との関係を把握するために、本実施例とは別に、石英ガラス基板上に１．０μｍのポリジメチルシラン蒸着膜を形成した。素子１に照射する紫外線と同様の紫外線を照射したときの蒸着膜の吸光度を分光光度計により事前に計測し、紫外線照射開始時の吸光度で規格化した。この結果を図３に示す。図３に示すように、吸光度が照射開始時の５０％にまで減少する時間（８分３０秒）を素子１への照射時間と決定し、シロキサン化合物膜０．５μｍ、ポリジメチルシラン膜０．５μｍの保護膜を形成して実施例とした。なお、シロキサン化合物の形成は、Ｘ線光電子分光による酸素原子組成比の測定により確認した。
【００５８】
＜比較例サンプルの作製＞
上述した実施例サンプルと同様に、先ず、ポリシラン化合物としてポリジメチルシラン（上記式（１）において、Ｒ１＝Ｒ２＝ＣＨ３）を選択した。次に、真空度を１．０×１０−５Ｐａ程度に保った真空チャンバー内に、ポリジメチルシランを１００ｍｇ充填したるつぼを設置し、このるつぼを加熱して、有機ＥＬ素子上に膜厚０．５μｍのポリジメチルシラン膜を形成し、比較例とした。
【００５９】
＜評価方法＞
上述のようにして保護膜を形成した実施例及び比較例の有機ＥＬの寿命試験を行った。寿命試験は、空気中、常温（２３℃）の環境に実施例及び有機ＥＬを設置して、試験期間後の輝度、駆動電圧を確認した。
【００６０】
＜評価結果＞
保護膜として膜厚０．５μｍのポリジメチルシラン膜のみで覆われた比較例の有機ＥＬ素子では、１００時間の試験期間後において、同一駆動電圧における輝度が初期値の３５％に低下した。
これに対して、実施例の有機ＥＬ素子では、３００時間の試験期間後においても輝度、駆動電圧の変動は見受けられなかった。したがって、本発明の保護膜の有効性が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】図１は、本発明を適用した一実施形態である保護膜を示す断面模式図である。
【図２】図２は、ポリジブチルシランに紫外線を連続して照射した際の、照射時間と紫外線吸収強度との関係を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の実施例であるポリジメチルシラン蒸着膜の吸光度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６２】
１０…基板、２０…有機機能素子、３０…保護膜、３１…ポリシラン化合物層、３２…シロキサン化合物層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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