(57)【要約】【課題】有機ＥＬ素子において、製造設備コストが安価で、スループットが高く、かつ、封止性能を高くすることができる。【解決手段】有機ＥＬ素子１は、順次積層された透光性基材２、透明導電層３、有機発光層４、陰極層５、接着層６及び金属箔７を備える。透明導電層３は、陽極層３０となる部分と、陰極層５と電気的に接続された陰極取り出し部３１とを含む。接着層６の厚みは、１０〜３０μｍの範囲である。ＥＬ素子１は、接着層６の厚みを減らすことで膜応力が小さくなり、ＥＬ素子１の反りを大幅に低減して機械的ストレスを緩和させるので封止性能が高い。また、複数の保護膜が設けられていないので、製造設備コストが安価で、スループットが高い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
順次積層された透光性基材、透明導電層、有機発光層、陰極層、接着層及び金属箔を備え、前記透明導電層は、陽極層となる部分と、前記陰極層と電気的に接続された陰極取り出し部とを含む有機ＥＬ素子であって、
前記接着層の厚みは、１０〜３０μｍの範囲であることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記陰極層と接着層の間に、有機発光層と陰極層を覆う保護膜を形成し、
前記保護膜の厚みは、２０〜５０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記保護膜は、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣＮ、ＤＬＣ、金属酸化物又はこれらの積層物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ＥＬ素子。
【請求項４】
前記金属箔は、全面を酸化処理された電解銅箔であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長期にわたって耐湿性に優れるように封止された有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子という）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の有機ＥＬ素子（以下、ＥＬ素子という）の一例を図４に示す。ＥＬ素子２１は、基材２２上に順次積層された透明導電層２３、発光層２４及び陰極層２５を備える。透明導電層２３は、陽極層２６となる部分と、陰極層２５と電気的に接続される陰極取り出し部２７とから成り、陽極層２６が電源（図示せず）に接続され、陰極取り出し部２７が接地される。ＥＬ素子２１は、電圧印加によって陽極層２６が発光層２４にホールを注入すると共に、陰極層２５が発光層２４に電子を注入し、注入されたホールと電子が発光層２４において結合することによって生成された励起子が基底状態に遷移して発光する。
【０００３】
ところで、ＥＬ素子２１は、一定期間駆動するとダークスポットと呼ばれる非発光部の発生と成長が起こり、発光特性が劣化する。このダークスポットの発生原因は、水蒸気などの水分及び酸素の影響が大きいとされている。特に、水分は、極めて微量であっても大きな影響を及ぼすとされている。
【０００４】
そこで、図５に示されるように、水分や酸素が作用しないように封止されたＥＬ素子４１が知られている（例えば、特許文献１参照）。ＥＬ素子４１は、透明導電層２３と発光層２４と陰極層２５の全外面を被覆するようにして、厚みが２０〜２００ｎｍの範囲である合成樹脂製の接着性中間膜４２が形成され、この接着性中間膜４２を介して背面保護材４３が基材２２と接着される。背面保護材４３は、下面が開口した箱体４４と、開口面の縁に沿って設けられるフランジ４５と、を有し、箱体４４の内部に発光層２４と陰極層２５が収納され、フランジ４５によって基材２２との接着性を高めている。
【０００５】
このＥＬ素子４１は、接着性中間膜４２と背面保護材４３の封止構造によって、水や酸素が遮蔽されると共に、製造設備コストが安価であり、スループットが高い。しかしながら、長期信頼性の要求される照明用途に用いられる場合、背面保護材４３が基材２２から剥離しないように、フランジ４５の面積を広くして接着性をより高める必要がある。そのため、ＥＬ素子４１は、フランジ４５の面積を広げた分だけ発光面積が減少する。
【０００６】
また、図６に示されるように、ＳｉＮ膜から成る保護膜５２で封止されたＥＬ素子５１が知られている（例えば、特許文献２参照）。ＥＬ素子５１は、保護膜５２が透明導電層２３と発光層２４と陰極層２５の全外面を被覆するようにして形成される。ＥＬ素子５１は、保護膜５２が優れた水分や酸素の遮蔽性を有しているので、かつ、上記のフランジ４５を有する背面保護材４３などを必要としないことから発光面積が減少しない。しかしながら、保護膜５２の膜厚が少なくとも１μｍ程度必要となり、その膜応力によってＥＬ素子５１に機械的ストレスがかかるので、封止性能の低下を招く。
【０００７】
また、図７に示されるように、有機保護膜６２と無機保護膜６３で封止されたＥＬ素子６１が知られている（例えば、特許文献３参照）。ＥＬ素子６１は、有機保護膜６２が透明導電層２３と発光層２４と陰極層２５の全外面を被覆するようにして形成されると共に、無機保護膜６３が有機保護膜６２を被覆するようにして形成される。ＥＬ素子６１は、無機保護膜６３によって生じる膜応力が有機保護膜６２によって低減されるので封止性能が高くなる。しかしながら、保護膜６２、６３による二重の被膜によって製造設備コストが高価となり、スループットが低くなるので、低コストが要求される照明用途としては適していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−２０３９５４号公報
【特許文献２】特許第３９４８３６５号公報
【特許文献３】特開２００２−１１７９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、製造設備コストが安価で、スループットが高く、かつ、封止性能の高い有機ＥＬ素子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】
【００１０】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、順次積層された透光性基材、透明導電層、有機発光層、陰極層、接着層及び金属箔を備え、前記透明導電層は、陽極層となる部分と、前記陰極層と電気的に接続された陰極取り出し部とを含む有機ＥＬ素子であって、前記接着層の厚みは、１０〜３０μｍの範囲であるものである。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載の有機ＥＬ素子において、前記陰極層と接着層の間に、有機発光層と陰極層を覆う保護膜を形成し、前記保護膜の厚みは、２０〜５０ｎｍの範囲であるものである。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の有機ＥＬ素子において、前記保護膜は、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣＮ、ＤＬＣ、金属酸化物又はこれらの積層物であるものである。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子において、前記金属箔は、全面を酸化処理された電解銅箔であるものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、接着層を所定の厚みとすることで膜応力が小さくなり、有機ＥＬ素子の反りを大幅に低減して機械的ストレスを緩和させるので、封止性能を高くすることができる。また、複数の保護膜が設けられていないので、製造設備コストが安価で、スループットが高くなる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、保護膜を所定の厚みとすることで膜応力が小さくなり、有機ＥＬ素子の反りを大幅に低減して機械的ストレスを緩和させるので、封止性能を高くすることができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、保護膜が高いダークエリアの抑制効果を発揮するので、封止性能を高くすることができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、電解銅箔がアルミ箔などと比較して熱膨張係数が基材材料に近いことから剥離しにくいので、封止性能を高くすることができる。また、電解銅箔が酸化処理されて絶縁性を有するので、透明導電層との短絡を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子の側断面図。
【図２】同有機ＥＬ素子の変形例の側断面図。
【図３】同有機ＥＬ素子の他の変形例の側断面図。
【図４】従来の有機ＥＬ素子の側断面図。
【図５】従来の有機ＥＬ素子の側断面図。
【図６】従来の有機ＥＬ素子の側断面図。
【図７】従来の有機ＥＬ素子の側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子１（以下、ＥＬ素子という）を示す。ＥＬ素子１は、順次積層された透光性基材２（以下、基材という）、透明導電層３、有機発光層４（以下、発光層４という）、陰極層５、接着層６及び金属箔７を有する。また、ＥＬ素子１は、陽極層３０と発光層４の間に設けられる正孔輸送層と、陰極層５と発光層４の間に設けられる電子輸送層（図示せず）と、を有する。透明導電層３は、基材２と発光層４の間に配置された陽極層３０と、陰極層５と電気的に接続された陰極取り出し部３１とを含み、陽極層３０が電源（図示せず）に接続され、陰極取り出し部３１が接地される。
【００２０】
基材２は、例えば、ソーダライムガラスや無アルカリガラスの透明ガラス板、又はポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、エポキシの樹脂、若しくはフッ素系樹脂から作製されたプラスチックフィルムやプラスチック板などが材料として用いられる。
【００２１】
透明導電層３の材料は、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯ、ＡＴＯ、ＳｎＯ２等が挙げられる。透明導電層３、発光層４、陰極層５等は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法、塗布などによって積層される。
【００２２】
発光層４を構成する発光材料は、例えば、アントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、トリス（５−フェニル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ−（ｐ−ターフェニル−４−イル）アミン、１−アリール−２，５−ジ（２−チエニル）ピロール誘導体、ピラン、キナクリドン、ルブレン、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ジスチリルアミン誘導体及び各種蛍光色素などが挙げられる。
【００２３】
陰極層５の材料は、例えば、アルカリ金属、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属、及びこれらと他の金属との合金、具体的にはナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、マグネシウム、マグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金、Ａｌ／ＬｉＦ混合物などが挙げられる。また、陰極層５の材料は、アルミニウム、Ａｌ／Ａｌ２Ｏ３混合物、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、又は金属酸化物の下地の上に、金属等の導電材料を１層以上積層したものが挙げられ、具体的にはアルカリ金属／Ａｌの積層物、アルカリ金属のハロゲン化物／アルカリ土類金属／Ａｌの積層物、アルカリ金属の酸化物／Ａｌの積層物などが挙げられる。
【００２４】
接着層６の材料は、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン樹脂などから成る光硬化型接着性樹脂、熱硬化型接着性樹脂、２液硬化型接着性樹脂や、ポリエチレン、ポリプロピレン等の酸変性物から成る熱可塑性接着性樹脂などが挙げられる。特に、接着層６の材料は、耐湿性、耐水性に優れ、硬化時の収縮が少ないエポキシ系熱硬化型接着性樹脂が好ましい。また、接着層６の材料は、金属箔７と陽極層３０及び陰極層５の絶縁のために、ガラスフィラーが混入していることが好ましい。ガラスフィラーが混入した接着層６は、水分の透過率がより下がるので、ＥＬ素子１の封止性能が高い。
【００２５】
接着層６の材料は、窒素循環型グローブボックス内のＮ２雰囲気下で、スリットコータによって発光層４と陰極層５を覆うようにして塗布され、金属箔７がその上に接着される。Ｎ２雰囲気下で塗布・接着することによって、プロセス中にＥＬ素子１内に水分が巻き込まれることを防止する。また、接着層６は、真空ラミネータによって減圧されると共に、シリコンゴムを金属箔７の上から押し付けられつつ硬化することで、その厚みを１０μｍまで低減でき、発光層４や陰極層５と金属箔７を薄膜接着することができる。なお、接着層６は、その材料の粘度に応じて、ロールコート、スピンコート、スクリーン印刷、スプレーコート等の印刷法によって塗布されてもよい。
【００２６】
接着層６の厚みは、１０〜３０μｍの範囲とする。ＥＬ素子１は、接着層６をこの厚みとすることで膜応力が小さくなり、ＥＬ素子１の反りを大幅に低減して機械的ストレスを緩和させるので封止性能が高い。また、複数の保護膜が設けられていないので、製造設備コストが安価で、スループットが高い。
【００２７】
金属箔７は、全面を酸化処理された電解銅箔である。電解銅箔は、柔軟なので箔加工性に優れると共に、コスト面も優れる。ＥＬ素子１は、電解銅箔がアルミ箔などと比較して熱膨張係数が基材２の材料に近いことから剥離しにくいので封止性能が高い。また、金属箔７が酸化処理されて絶縁性を有するので、透明導電層との短絡を防ぐことができる。なお、金属箔７の材料は、アルミニウム、銅、ニッケルの金属材料や、ステンレス、アルミニウム合金の合金材料などであってもよく、さらに箔加工性のある金属材料又は合金材料などであってもよい。金属箔７は、その厚みの調整によるＥＬ素子１の均熱化を図ることで、ＥＬ素子１の輝度ムラを低減できる。金属箔７と接着層６の貼り合せは、真空ラミネーター、プレス、ローラー、加圧又は減圧圧縮などによる押し付けによって行う。
【００２８】
図２は上記ＥＬ素子１の変形例に係るＥＬ素子８を示す。ＥＬ素子８は、陰極層５と接着層６の間に、発光層４と陰極層５を覆う保護膜９が形成される。保護膜９の厚みは、保護膜９によって覆われる陰極層５の最大高さＲｙが１０〜２０ｎｍ程度であるときに、膜応力が大きくならないようにするために、２０〜５０ｎｍの範囲とする。ＥＬ素子８は、保護膜９をこの厚みとすることで膜応力が小さくなり、ＥＬ素子１の反りを大幅に低減して機械的ストレスを緩和させるので封止性能が高い。
【００２９】
保護膜９は、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣＮ、diamond-like carbon（ＤＬＣ）、金属酸化物又はこれらの積層物である。ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣＮから成る保護膜９を有するＥＬ素子８は、高いダークエリアの抑制効果を発揮するので封止性能が高い。ＤＬＣから成る保護膜９を有するＥＬ素子８は、化学蒸着（ＣＶＤ）で成膜を行うことができるので、高真空の環境を必要としない。金属酸化物から成る保護膜９を有するＥＬ素子８は、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣＮから成る保護膜９を有するＥＬ素子８に比べて成膜速度が格段に速い。保護膜９の成膜方法は、真空蒸着やスパッタリング等の物理蒸着（ＰＶＤ）が挙げられ、特に、真空蒸着である電子ビーム加熱真空蒸着、クラスタイオンビーム蒸着が好ましい。
【００３０】
図３は上記ＥＬ素子１の他の変形例に係るＥＬ素子１０を示す。ＥＬ素子１０は、接着層６と保護膜９の間に吸湿剤含有層１１が形成される。吸湿剤含有層１１の材料は、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン樹脂などからなる光硬化型接着性樹脂に、酸化バリウムや酸化カルシウム等の乾燥剤が添加されたものである。ＥＬ素子１０は、吸湿剤含有層１１が高い吸湿性能を有するので封止性能が高い。
【００３１】
次に、本実施形態のＥＬ素子１における実施例１乃至実施例４、及び比較例１について説明する。
【００３２】
（実施例１）
ガラス基板である基材２上に透明導電層３、発光層４、及び陰極層５が順に積層される。この陰極層５上に、厚み２０ｎｍのＳｉＮから成る保護膜９がイオンビームスパッタ法により成膜される。この保護膜９上に、接着層６と金属箔７が積層されてＥＬ素子８を得た。
【００３３】
（実施例２）
保護膜９の厚みを５０ｎｍとした以外は、実施例１と同様にしてＥＬ素子８を得た。
【００３４】
（実施例３）
厚み２０ｎｍのＭｏＯ３から成る保護膜９を真空蒸着法により成膜した以外は、実施例１と同様にしてＥＬ素子８を得た。
【００３５】
（実施例４）
厚み２０ｎｍのＤＬＣから成る保護膜９を真空蒸着法により成膜した以外は、実施例１と同様にしてＥＬ素子８を得た。
【００３６】
（比較例１）
保護膜９を設けなかった以外は、実施例１と同様にしてＥＬ素子を得た。
【００３７】
次に、上記のように作製した実施例１乃至４と比較例１におけるサンプルの素子端部から生じるダークエリア（非発光部）の成長進行速度の測定を行った。実施例１乃至４のＥＬ素子８は、比較例１のＥＬ素子に比べて、ダークエリアの成長進行速度を約１／４以下に抑制した。特に、実施例１及び２のＳｉＮから成る保護膜９を有するＥＬ素子８は、比較例１のＥＬ素子に比べて、ダークエリアの成長進行速度を約１／８〜１／１０以下に抑制したため、実施例３及び４のＭｏＯ３やＤＬＣから成る保護膜９を有するＥＬ素子８よりも高いダークエリアの抑制効果を有していた。
【００３８】
なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、ＥＬ素子は、陰極と電子輸送層との間に陰極からの電子注入効率を高めるための電子注入層や、陽極とホール輸送層との間に陽極からのホール注入効率を高めるためのホール注入層が設けられても構わない。
【符号の説明】
【００３９】
１  ＥＬ素子（有機ＥＬ素子）
２  基材（透光性基材）
３  透明導電層
３０  陽極層
３１  陰極取り出し部
４  発光層（有機発光層）
５  陰極層
６  接着層
７  金属箔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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