(57)【要約】【課題】  より一層の薄型化を図りつつ、長寿命化をはかった有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】有機ＥＬ素子１は、フィルム基板１１、フィルム基板１１上に形成された第１の電極１２、第１の電極１２の上面に形成された発光層１３、発光層上１３上に形成された、孔１８が空いている第２の電極１４、第１の電極１２へ有機ＥＬ素子１の外部から電位を入力するための第１の補助電極１５、第２の電極１３へ有機ＥＬ素子１の外部から電位を入力するための第２の補助電極１６、及び第２の電極１４の発光層１３とは反対側の面に形成されている吸湿層１７とからなる素子部１０と、素子部１０を上下左右から封止する、上部封止フィルム２１、下部封止フィルム２２、封止接着剤層２５とからなる封止部２０から構成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機発光材料からなる、平面形状の発光層と、
前記発光層の一方の面に形成される第１の電極と、
前記発光層の他方の面に形成される第２の電極と、
吸湿物質からなる吸湿層と
からなる素子部と、
前記素子部を被覆して封止する外装体と
からなる有機ＥＬ素子であって、
前記第２の電極には孔が空いており、
前記吸湿層が、前記第２の電極に対して、前記発光層が設けられた側とは反対側の面に形成されることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記第１の電極は前記発光層に正孔を注入する陽極であり、前記第２の電極は前記発光層に電子を注入する陰極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】
有機発光材料からなる発光層と、
前記発光層の一方の面に形成される第１の電極と、
前記発光層の他方の面に形成される、孔が空いている第２の電極と、
前記第２の電極に対して、前記発光層が設けられた側とは反対側の面に形成される、吸湿物質からなる吸湿層と
からなる素子部と、
前記素子部を被覆して封止する外装体とからなる有機ＥＬ素子を製造する有機ＥＬ素子製造方法であって、
前記第２の電極は、前記発光層に対し、孔の空いている電極フィルムを、ラミネート法にて貼り付けることにより形成されることを特徴とする有機ＥＬ素子製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄型の有機ＥＬ素子及び有機ＥＬ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子を利用した平面ディスプレイは、次世代のディスプレイとして大きな注目を浴びており、これについての研究開発が盛んに行われている。特に、有機ＥＬ素子を利用すれば、直流低電圧駆動、高視野角、自発光などの特徴を有する高解像度ディスプレイが実現可能であり、その利用価値は非常に高いと考えられている。
【０００３】
この有機ＥＬ素子は、例えばガラス基板上に、透明電極（陽極）／発光層／金属電極（陰極）を積層形成した構成を有している。また、陽極には仕事関数の大きな物質が用いられ、陰極には仕事関数の小さな物質が用いられる。そして、発光層に有機材料が用いられ、両電極から注入される正孔と電子が発光層において、再結合することによって発光する。
【０００４】
ここで、発光層に利用する固体有機材料は、水分などに侵されやすく、大気中で有機ＥＬ素子を駆動するとその発光特性が急激に劣化する。そこで、ガラス基板上に形成された透明電極と、これに対向する対向電極の間に有機材料からなる発光層を狭持し、両電極からキャリアを発光層に注入することによって発光層を発光させる有機ＥＬ素子において、上記少なくとも発光層及び対向電極を囲う封止ガラス板により密封室を形成し、この密封室内に不活性ガスを封入すると共に、封止ガラス板と対向電極との間に吸湿性多孔質層を設けることにより、素子中の水分を吸収させ、有機ＥＬ素子の発光特性の劣化を防止し、素子の長寿命化をはかる提案が特許文献１に示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２７５６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示される構造では、封止ガラス板の内面に吸湿性多孔質層を設けているため、吸湿性多孔質層と対向電極との間には、吸湿性多孔質層が吸湿を行えるように、ある程度の内部空間を設ける必要があり、このことが有機ＥＬ素子の薄型化を図る際の制約となってしまった。
【０００７】
また、もっとも水分に侵されたくない部位である発光層は、ほとんど内部空間に露出していないため、製造工程にて発光層に混入してしまった水分や、電極間の発光層の露出面から発光層に侵入する湿気に対し、有効な吸湿ができるとは必ずしも言えないものであった。
【０００８】
本発明は、これらの問題点を解決し、より一層の薄型化を図りつつ、発光層の水分をより効果的に吸収させることで有機ＥＬ素子の劣化を防止し、長寿命化をはかった有機ＥＬ素子及びそ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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る発明の有機ＥＬ素子は、有機発光材料からなる、平面形状の発光層と、前記発光層の一方の面に形成される第１の電極と、前記発光層の他方の面に形成される第２の電極と、吸湿物質からなる吸湿層と、からなる素子部と、前記素子部を被覆して封止する外装体とからなる有機ＥＬ素子であって、前記第２の電極には孔が空いており、前記吸湿層が、前記第２の電極に対して、前記発光層が設けられている側とは反対側の面に形成されることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項２に係る発明の有機ＥＬ素子は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記第１の電極は前記発光層に正孔を注入する陽極であり、前記第２の電極は前記発光層に電子を注入する陰極であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項３に係る発明の有機ＥＬ素子製造方法は、有機発光材料からなる発光層と、前記発光層の一方の面に形成される第１の電極と、前記発光層の他方の面に形成される、孔が空いている第２の電極と、前記第２の電極に対して、前記発光層が設けられている側とは反対側の面に形成される、吸湿物質からなる吸湿層と、からなる素子部と、前記素子部を被覆して封止する外装体とからなる有機ＥＬ素子を製造する有機ＥＬ素子製造方法であって、前記第２の電極は、前記発光層に対し、孔の空いている電極フィルムを、ラミネート法にて貼り付けることにより形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明の有機ＥＬ素子は、有機発光材料からなる発光層と、前記発光層の一方の面に形成される第１の電極と、前記発光層の他方の面に形成される第２の電極と、吸湿物質から吸湿層と、からなる素子部と、前記素子部を被覆して封止する外装体とからなる有機ＥＬ素子であって、前記第２の電極には孔が空いており、前記吸湿層が、前記第２の電極に対して前記発光層が設けられている側とは反対側の面に形成されるものである。孔の空いている第２の電極の一方の面に発光層が形成され、他方の面に吸湿層が形成されることにより、吸湿層が第２の電極に空いている孔を通じて発光層と近接するため、発光層に混入した水分を吸湿層によって効果的に吸収することができ、かつ吸湿層が吸湿を行うために内部空間を設ける必要がなくなる。このことにより、劣化が少なく長寿命で、かつ薄型の有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００１３】
請求項２に係る発明の有機ＥＬ素子は、請求項１に記載の発明の効果に加え、前記第１の電極は前記発光層に正孔を注入する陽極であり、前記第２の電極は前記発光層に電子を注入する陰極である。孔の空いていない第１の電極を陽極とすることで、有機ＥＬ素子をより効率的に発光させることが可能となる。陽極には、陰極よりも仕事関数の高い物質を用いた方が有機ＥＬ素子を効率的に駆動できることが知られているが、たとえば、金属電極よりも仕事関数が高い物質を陽極に用いる場合には、陽極を仕事関数が高い透明電極とすることができる。
【００１４】
請求項３に係る発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、有機発光材料からなる発光層と、前記発光層の一方の面に形成される第１の電極と、前記発光層の他方の面に形成される、孔が空いている第２の電極と、前記第２の電極に対して、前記発光層が設けられている側とは反対側の面に形成される、吸湿物質からなる吸湿層と、からなる素子部と、前記素子部を被覆して封止する外装体とからなる有機ＥＬ素子を製造する有機ＥＬ素子製造方法であって、前記第２の電極は、前記発光層に対し、孔の空いている電極フィルムを、ラミネート法にて貼り付けることにより形成されるものである。第２の電極がラミネート法により形成されることにより、孔の空いた第２の電極を、より簡便かつ安価に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】有機ＥＬ素子１の中央部の縦断面図であり、図２のＡ−Ａ‘線断面図である。
【図２】上部封止フィルム２１を取り除いた有機ＥＬ素子１の平面図である。
【図３】有機ＥＬ素子１製造中に必要な電極フィルム３１の縦断面図である。
【図４】有機ＥＬ素子１の製造工程を示すフローチャートである。
【図５】有機ＥＬ素子１製造工程中の第２の電極形成工程を示すフローチャートである。
【図６】電極フィルム３１を使用して第２の電極を形成する様子を示した、第２の電極形成工程の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の有機ＥＬ素子について、図面を参照して説明する。図１は、有機ＥＬ素子１の中央部の縦断面図であり、図２は、有機ＥＬ素子１の平面図である。また、図３は、有機ＥＬ素子１製造中に必要である電極フィルム３１の縦断面図である。また、図４は、有機ＥＬ素子１の製造工程を示すフローチャートであり、図５は有機ＥＬ素子１製造工程中の第２の電極形成工程を示すフローチャートであり、図６は電極フィルム３１を使用して孔の空いている第２の電極を形成する様子を示した模式図である。なお、図１の縦断面図は、図２で示すＡ−Ａ’部の縦断面図である。また、図２においては、上部封止フィルム２１は取り除いた図面とした。
【００１７】
有機ＥＬ素子１は、図１及び図２に示す通り、フィルム基板１１、フィルム基板１１上に形成された第１の電極１２、第１の電極１２の上面に形成された発光層１３、発光層１３上に形成された、多数の孔１８が空いている第２の電極１４、第１の電極１２へ有機ＥＬ素子１の外部から電位を入力するための第１の補助電極１５、第２の電極１４へ有機ＥＬ素子１の外部から電位を入力するための第２の補助電極１６、及び第２の電極１４の発光層１３とは反対側の面に形成されている吸湿層１７とからなる素子部１０と、素子部１０を上下左右から封止する、上部封止フィルム２１、下部封止フィルム２２、封止接着剤層２５とからなる封止部２０から構成される。封止部２０は、本発明の外装体の一例である。吸湿層１７は、孔１８を通じて発光層１３中の水分を吸湿する。また、吸湿層１７によって封止部２０中の空間に含まれる湿気も吸湿する。また、上部封止フィルム２１は吸湿層１７と、下部封止フィルム２２はフィルム基板１１と密着し、かつ封止接着剤層２５により四方を封止するため、素子部１０には新たな湿気は侵入しない。また、第１の補助電極１５、第２の補助電極１６は、封止接着剤層２５の外部へ延出しており、駆動電力の投入に使用される。以下の説明では、図１において図面上側を上側、図面下側を下側として説明する。なお、以降の図面においても、同様にして図面上側を上側、図面下側を下側として説明する。
【００１８】
フィルム基板１１は、透明性を持つフィルム状の物質であればよく、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエステルが挙げられる。
【００１９】
フィルム基板１１上面には第１の電極１２が設けられている。この第１の電極１２の材質としては、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの透光性のある導電性酸化物などが適用可能である。
【００２０】
発光層１３は、第１の電極１２に対して、フィルム基板１１が設けられた側とは反対側の面に設けられている。発光層１３の材質としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリチオフェン誘導体等の高分子発光材料、及び、ＴＰＢ（テトラフェニルブタジエン）、ペリレン、クマリン、ルブレン、ナイルレッド、ＤＣＭ（４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−ジメチルアミノスチリル−４−ピラン）、ＤＣＪＴＢ（４−ジシアノメチレン−６−シーピージュロリジノスチリル−２−ターシャルブチル−４Ｈ−ピラン）、スクアリリウム、アルミニウム錯体（例えばＡｌＱ３）等の低分子系材料が利用可能である。発光層の厚みは２０〜１００ｎｍであることが好ましい。
【００２１】
図２に示す通り、第１の電極１２から、第１の電極１２の形成されていないフィルム基板１１へ連続して、有機ＥＬ素子１の外部に導通するように、第１の補助電極１５が形成されている。第１の補助電極１５の材質としては、Ａｌ、Ｃｒなどが挙げられる。
【００２２】
発光層１３に対して、第１の電極１２が設けられた側とは反対側の面には、第２の電極１４が設けられている。第２の電極１４には、多数の孔１８が空けられている。第２の電極１４の材質としては、アルミニウム、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、ＭｇＡｇ合金、Ａｌ／ＬｉＦ積層物、Ａｌ／Ｃａ積層物、Ａｌ／Ｂａ積層物、及びＡｌ／ＭｇＡｇ積層物などが挙げられる。孔１８の形状は、図２では円形で示したがこれには限定されず、四角形、楕円形など任意の形状をとることができる。また、孔１８の数、面積についても特に限定されず、必要な輝度を得ることのできる数、面積であればよい。
【００２３】
第２の電極１４に対して、発光層１３が設けられた側とは反対側の面には、吸湿層１７が設けられている。吸湿層１７の材質としては、Ｃａ、Ｂａ等のアルカリ金属酸化物をペースト化したもの、またはそれに調湿性の有機物（Ａｌ金属錯体等）を混合したものでもよい。
【００２４】
また、フィルム基板１１上には、図２に示す通り、第２の電極１４から、第２の電極１４の形成されていないフィルム基板１１へ連続して、有機ＥＬ素子１の外部に導通するように、第２の補助電極１６が、第１の電極１２と接触しないように設けられている。第２の補助電極１６の材質は、第１の補助電極１５と同様である。
【００２５】
上部封止フィルム２１、及び下部封止フィルム２２は、素子部１０を挟み込む形で設けられている。上部封止フィルム２１、及び下部封止フィルム２２は、ガスバリア性を具備している必要があり、例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＳ、ＰＥＳ、ＰＩ等のフィルムにＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮｘ等の無機薄膜と柔軟性のあるアクリル樹脂薄膜などを層状に複数層重ね合わせたものが挙げられる。
【００２６】
上部封止フィルム２１、及び下部封止フィルム２２は、封止接着剤層２５により接着、封止されている。封止接着剤層２５を形成する接着剤としては、二液性のエポキシ接着剤または一液性光硬化型エポキシ接着剤等が使用される。なお、上部封止フィルム２１、下部封止フィルム２２、及び封止接着剤層２５により素子部１０を封止する際には、図２に示す通り、第１の補助電極１５、第２の補助電極１６、及びこれらが形成されているフィルム基板１１の一部が封止接着剤層２５の外側に延出するように行う。なお、この工程にて使用する接着剤から発生すると思われる水分についても、吸湿層１７にて吸湿する。
【００２７】
本発明の有機ＥＬ素子１において、第１の電極１２は陽極として作用し、第２の電極１４は陰極として作用する。
【００２８】
ついで、本発明の有機ＥＬ素子を製造する工程中にて使用する電極フィルムについて、図３を参照して説明する。電極フィルム３１は、孔が空いて成る孔空きフィルム基板３２と、孔空きフィルム基板３２上に形成された、Ａｌ層３４とＡｌ層３４上に形成されたＬｉＦ層３３とが積層されて成るＡｌ／ＬｉＦ層３５とから成る。
【００２９】
次に、有機ＥＬ素子１の製造工程について説明する。有機ＥＬ素子１の製造工程は、図４に示すように、フィルム基板１１上に第１の電極１２を形成する第１の電極形成工程（Ｓ１）と、第１の電極１２に接触して第１の補助電極１５を形成する第１の補助電極形成工程（Ｓ２）と、フィルム基板１１上に第２の補助電極１６を形成する第２の補助電極形成工程（Ｓ３）と、第１の電極１２上に発光層１３を形成する発光層形成工程（Ｓ４）と、発光層１３上に第２の電極１４を形成する第２の電極形成工程（Ｓ５）と、第２の電極１４上に吸湿層１７を形成する吸湿層形成工程（Ｓ６）とからなる素子部形成工程と、素子部形成工程により形成された素子部１０を、上部封止フィルム２１、下部封止フィルム２２、及び封止接着剤層２５によって封止する素子部封止工程（Ｓ７）とからなる。
【００３０】
はじめに、Ｓ１の第１の電極形成工程が行われる。この工程では、フィルム基板１１の上面に第１の電極１２が形成される。本実施形態では、フィルム基板１１（ＰＥＮのフィルム）上に、ＩＴＯを１５０ｎｍの厚みで真空成膜する。次に成膜したＩＴＯ上に露光用のポジ型レジストをスピンコートにより塗布し、このレジストを、所定のパターンを形成してあるマスクを使用してマスク露光した。その後、濃硝酸と濃塩酸の混合液である王水を用いてエッチングを行い、所望の電極パターンが形成された第１の電極１２を成膜した。
【００３１】
次に、Ｓ２の第１の補助電極形成工程が行われる。この工程では、第１の電極１２の端部に接触し、素子部１０の外部に導通するような第１の補助電極１５が形成される。具体的には、Ａｌをマスク蒸着にて形成し、第１の補助電極１５となるＡｌ電極を形成する。
【００３２】
次に、Ｓ３の第２の補助電極形成工程が行われる。この工程では、第２の電極１４の端部に接触し、素子部１０の外部に導通するような第２の補助電極１６が形成される。具体的方法は第１の補助電極形成工程（Ｓ２）と同じであり、同時に行うこともできる。
【００３３】
次に、Ｓ４の発光層形成工程が行われる。この工程は、電極表面洗浄工程（Ｓ４１）と発光層を実際に形成する発光層形成作業工程（Ｓ４２）とからなる。まず、電極表面洗浄工程（Ｓ４１）では、第１の電極１２の表面を、中性洗剤洗浄、アセトン洗浄、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）洗浄、及びＵＶオゾン洗浄にて順次洗浄する。次いで、発光層形成作業工程（Ｓ４２）において、洗浄の終わった第１の電極１２上面に、スピンコート法にて発光層１３を形成した。使用したインクは、有機発光材料であるポリフルオレン誘導体を２ｗｔ％溶解させた、シクロヘキシルベンゼン溶液であった。
【００３４】
次に、Ｓ５の第２の電極形成工程が行われる。この工程は、図５にて示す通り、電極フィルム形成工程（Ｓ５１）と、電極貼付工程（Ｓ５２）とにわかれる。
【００３５】
Ｓ５１の電極フィルム形成工程は、ラミネート法による第２の電極形成に用いる電極フィルム３１を用意するための工程である。孔空きフィルム基板３２上に真空蒸着にて、まずＡｌ層３４を蒸着する。次に、ＬｉＦ層３３を蒸着する。このことにより、孔の空いた第２の電極１４の基となるＡｌ／ＬｉＦ層３５が形成された電極フィルム３１が形成される。この際、Ａｌ層とＬｉＦ層の厚みはそれぞれ１０００Å、１０Åとなるように形成した。
【００３６】
Ｓ５２の電極貼付工程は、図６に示す通り、電極フィルム形成工程（Ｓ５１）にて用意された電極フィルム３１を、発光層１３及び第２の補助電極１６上にローラにて転圧をかけながら貼付し、第２の電極１４を形成する工程である。具体的には、Ａｌ／ＬｉＦ積層構造を形成しておいた電極フィルム３１を、１３０℃に加熱、１０５パスカルにて押圧したラミネート法にて発光層１３及び第２の補助電極１６上に貼付する。このようにして発光層１３及び第２の補助電極１６上に第２の電極１４を形成した。
【００３７】
次に、Ｓ６の吸湿層形成工程が行われる。この工程では、第２の電極１４上にＣａをペースト化したフィルム状の調湿剤を貼り付けることで吸湿層１７を形成した。
【００３８】
次に、Ｓ７の素子部封止工程が行われる。この工程では、Ｓ５までの工程にて形成された素子部１０を、２枚のＰＥＮフィルムにて挟み込み、二液性のエポキシ接着剤（アラルダイト：チバスペシャリティケミカルズ製）にて真空ラミネートすることで各封止フィルム２１、２２を形成した。
【００３９】
次に、上述の製造方法によって形成された有機ＥＬ素子１の効果を確認するため、有機ＥＬ素子１の性能評価を行った。この性能評価では、比較例として、第２の電極１４に孔１８の空いていない電極を用いるという点で本発明の実施例と異なる有機ＥＬ素子である比較例１について比較性能評価を行った。性能評価を行った結果を表１に示す。なお、性能評価は、初期輝度は３００ｃｄ／ｍ２とし、そのまま電流を流し続けて連続駆動した場合に発光層１３が劣化して輝度が半分になるまでの時間である輝度半減時間を測定することで行った。輝度半減時間が長ければ長い程、寿命が長いものと評価される。なお、この評価は、常温、常圧環境下にて行った。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
表１に示した通り、実施例の有機ＥＬ素子に対し、比較例１の有機ＥＬ素子では、輝度半減時間が半分であった。つまり、吸湿層１７を第２の電極１４に直接貼付することで薄型化した有機ＥＬ素子の寿命を、倍とすることが可能となった。第２の電極１４に孔１８を空けることで、吸湿層１７が孔１８を通じて発光層１３と近接するため、発光層１３に混入した水分や酸素を効果的に吸収することが可能となり、そのことにより有機ＥＬ素子の寿命を延ばすことが可能となる。
【符号の説明】
【００４２】
１      有機ＥＬ素子
１０    素子部
１１    フィルム基板
１２    第１の電極
１３    発光層
１４    第２の電極
１５    第１の補助電極
１６    第２の補助電極
１７    吸湿層
１８    孔
２０    封止部
２１    上部封止フィルム
２２    下部封止フィルム
２５    封止接着剤層
３１    電極フィルム
３２    孔空きフィルム基板
３３    ＬｉＦ層
３４    Ａｌ層
３５    Ａｌ／ＬｉＦ層
【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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