(57)【要約】【課題】有機化合物層の成膜から有機ＥＬ素子部の封止までの工程を真空中で行うことを可能にし、作製工程を簡便化することが可能な有機ＥＬ表示装置を提供する。【解決手段】基板１０と、基板１０上に設けられ、陽極２１と、有機化合物層２２と、陰極２３と、からなる有機ＥＬ素子部２０と、有機ＥＬ素子部２０を封止する封止部材３０と、から構成され、少なくとも有機ＥＬ素子部２０上に、イオン液体からなる充填材層３２を設けることを特徴とする、有機ＥＬ表示装置１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
該基板上に設けられ、陽極と、有機化合物層と、陰極と、からなる有機ＥＬ素子部と、
該有機ＥＬ素子部を封止する封止部材と、から構成され、
少なくとも該有機ＥＬ素子部上に、イオン液体からなる充填材層を設けることを特徴とする、有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記イオン液体が、芳香環構造を有する陽イオンと、陰イオンとからなることを特徴とする、請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記充填材層に、さらに吸湿剤又は脱酸素剤からなる吸収剤が含まれることを特徴とする、請求項１又は２に記載の有機ＥＬ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機ＥＬ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＣＲＴやＬＣＤ等に替わる表示装置として、有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置が注目されている。有機ＥＬ表示装置は自発光性であり、コントラストや色再現性等も優れているため、携帯電話やテレビのディスプレイ等への応用が盛んに行われている。また、有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ照明装置は、従来の白熱電球や蛍光灯等に比べて薄型であり、また面発光で広範囲を照らすことが可能であることから、特に、照明用途において注目されている。
【０００３】
ところで有機ＥＬ素子では、素子内への水分や酸素が侵入することによる有機化合物層の剥離や有機材料の酸化等に起因する劣化が問題となっている。そのため、ガラス等からなる封止部材を設けて、素子の周囲を覆い、素子を保護する方法が検討されてきた。ここで封止部材内に充填する充填材として、従来は、アルゴンや窒素等の不活性ガスが用いられた。またこの不活性ガスと共に、脱酸素剤や吸湿剤等を封止部材内に設けることも行われてきたが、これらの材料は屈折率が低いため発光の取り出し効率のさらなる向上が望まれていた。その改善方法として、例えば、有機ＥＬ素子と封止部材との間に、不活性液体からなる充填材層を設ける方法がある（特許文献１及び特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−７８１５９号公報
【特許文献２】特開平９−３５８６８号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】イオン液体ＩＩ  〜驚異的な進歩と多彩な近未来〜  シーエムシー出版（２００６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし不活性液体は、揮発性であり真空中で扱えないため、有機ＥＬ素子と封止部材との間に充填する際には、素子を一旦真空チャンバーから窒素等の不活性ガスで置換されたグローブボックスへ搬送する必要があり、工程が複雑になるという課題があった。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、有機化合物層の成膜から有機ＥＬ素子部の封止までの工程を真空中で行うことを可能にし、作製工程を簡便化することが可能な有機ＥＬ表示装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の有機ＥＬ表示装置は、基板と、
該基板上に設けられ、陽極と、有機化合物層と、陰極と、からなる有機ＥＬ素子部と、
該有機ＥＬ素子部を封止する封止部材と、から構成され、
少なくとも該有機ＥＬ素子部上に、イオン液体からなる充填材層を設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、有機化合物層の成膜から有機ＥＬ素子部の封止までの工程を真空中で行うことを可能にし、作製工程を簡便化することが可能な有機ＥＬ表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の有機ＥＬ表示装置における第一の実施形態を示す断面模式図であり、（ａ）は、陽極が反射電極である有機ＥＬ表示装置を示す断面模式図であり、（ｂ）は、陰極が反射電極である有機ＥＬ表示装置を示す断面模式図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ表示装置における第二の実施形態を示す断面模式図である。
【図３】陽極と陰極との間に挟持された有機化合物層の積層構造の具体例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の有機ＥＬ表示装置は、基板と、該基板上に設けられ、陽極と、有機化合物層と、陰極と、からなる有機ＥＬ素子部と、該有機ＥＬ素子部を封止する封止部材と、から構成される。また、本発明において、少なくとも該有機ＥＬ素子部上に、イオン液体からなる充填材層が設けられている。以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明するが、本発明は後述する実施形態に限定されるものではなく、トップエミッション方式、ボトムエミッション方式のいずれにおいても適用することができる。
【００１２】
図１は、本発明の有機ＥＬ表示装置における第一の実施形態を示す断面模式図であり、（ａ）は、陽極が反射電極である有機ＥＬ表示装置を示す断面模式図であり、（ｂ）は、陰極が反射電極である有機ＥＬ表示装置を示す断面模式図である。図２は、本発明の有機ＥＬ表示装置における第二の実施形態を示す断面模式図である。
【００１３】
図１（ａ）の有機ＥＬ表示装置１は、基板１０上に、画素単位で形成される陽極２１と、この陽極２１の周縁を覆い後述する有機ＥＬ素子部２０からなる画素を区画する素子分離膜１４とを設けている。陽極２１上には、有機化合物層２２、陰極２３及び保護層２４がこの順に設けられている。尚、図１（ａ）の有機ＥＬ表示装置１において、有機化合物層２２は陽極２１及び素子分離膜１４を覆うように形成され、陰極２３は有機化合物層２２を覆うように形成され、保護層２４は、陰極２３を覆うように形成されている。ここで陽極２１、有機化合物層２２、陰極２３及び保護層２４からなる有機ＥＬ素子部２０は、封止ガラス３１、充填材層３２及び接着剤３３からなる封止部材３０により封止されている。ここで充填材層３２は、有機ＥＬ素子部２０と封止ガラス３１との間に形成されている空間に設けられている部材である。外界の水分及び酸素から有機ＥＬ素子部２０を隔離するために、充填材層３２は少なくとも有機ＥＬ素子部２０上に設けられる。好ましくは、有機ＥＬ素子部２０と封止ガラス３１との間に形成されている空間の全てが後述する充填材で充填されるように充填材層３２を設ける。
【００１４】
本発明の有機ＥＬ表示装置は、図１（ａ）に示される陽極が反射電極である形式（トップエミッション方式）及び図１（ｂ）に示される陰極が反射電極である形式（ボトムエミッション方式）のいずれの形式でも適用できる。ここで図１（ｂ）に示される形式では、図１（ａ）に示される形式と異なり、発光の取り出し方向の反対側に充填材層３２が設けられている。このため、充填材層３２の光学的性質の条件は図１（ａ）の形式よりも制約が緩和される。例えば、図１（ｂ）に示される形式において、充填材は必ずしも無色透明である必要はない。
【００１５】
本発明の有機ＥＬ表示装置において、少なくとも有機ＥＬ素子部２０上に設けられている充填材層３２の構成材料である充填材は、イオン液体である。ここでイオン液体とは、カチオン又はアニオン部位のいずれかが有機イオンであり、完全なイオンのみで構成されており、また融点が１００℃以下の液体をいうものである（非特許文献１）。
【００１６】
イオン液体の主な性質としては、（１）蒸気圧が殆どゼロである、（２）室温を含む幅広い温度領域で液体である、（３）水にも有機溶媒にも混じらない、（４）耐熱性及び難燃性を有する、等が挙げられる。このため、真空中でも扱いが容易であり、また有機ＥＬ表示装置の構成材料を溶解しない、等の利点がある。従って、イオン液体を、充填材として使用することにより、有機化合物層２２の成膜工程から有機ＥＬ素子部２０の封止工程までの全ての作業工程を全て真空中で行うことが可能となる。その結果、製造工程自体が簡便化される。故に、イオン液体は有機ＥＬ表示装置において有効な充填材である。
【００１７】
本発明において、充填材として使用されるイオン液体のうち、好ましくは、有機陽イオンと陰イオンとを組み合わせたイオン液体である。
【００１８】
イオン液体を構成する有機陽イオンとして、例えば、テトラアルキルアンモニウムイオン、テトラアルキルホスホニウムイオン、ジアルキルピペリジニウムイオン、ジアルキルピロリジニウムイオン、ジアルキルイミダゾリウムイオン、トリアルキルイミダゾリウムイオン、トリアルキルスルホニウムイオン、アルキルピリジニウムイオン、等が挙げられる。
【００１９】
イオン液体を構成する陰イオンとして、例えば、ヘキサフルオロフォスファートイオン、テトラフルオロボレートイオン、メタンスルホン酸イオン、パラトルエンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、酢酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン、チオシアン酸イオン、ジシアナミドイオン、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドイオン、ジブチルフォスファートイオン等が挙げられる。
【００２０】
本発明において、充填材としてのイオン液体が有するのが望ましい性質を以下に挙げる。例えば、図１（ａ）で示される表示装置の場合では、有機ＥＬ素子部２０の発光が充填材層３２を透過するので、イオン液体自体が無色透明であることが望ましい。一般的に、イオン液体は高純度であればほぼ無色透明であるが、構成成分として遷移金属が含まれているとイオン液体自体が着色することが知られている。このため本発明において、充填材として使用されるイオン液体は、有機陽イオンと典型元素からなる陰イオンとからなるイオン液体が好ましい。
【００２１】
また、室温近傍の温度において低粘度の液体であることが望ましい。このため、イオン液体自体の融点が室温以下であるものが望ましい。一般的なイオン液体の室温における粘度は数十ｃＰ〜数千ｃＰ程度であり温度依存性が顕著である（非特許文献１）。もっとも数十ｃＰ〜数千ｃＰ程度の粘度であれば充填材の注入プロセスに利用可能な粘度であるし、もしイオン液体自体の粘度が高いものであったとしても、イオン液体を加熱により容易に取り扱うことが可能である。
【００２２】
さらに、接着剤３３を硬化する際に使用する紫外光から有機ＥＬ素子部２０の構成材料を保護するために、紫外領域に吸収を有することが望ましい。具体的には、イオン液体の構成要素に芳香環構造を有するものが望ましい。
【００２３】
以上に挙げた望ましい条件を満たすイオン液体として、例えば、下記表に列挙した陽イオンと陰イオンとを適宜組み合わせたものが挙げられる。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
ところでイオン液体は吸湿性のものが多く、有機ＥＬ表示装置中に導入することで吸湿剤の役割を果たす。このため真空中で作製することで有機ＥＬ表示装置及び有機ＥＬ照明装置への水分や酸素の侵入が抑制され、劣化が抑制された有機ＥＬ表示装置を提供することができる。
【００２６】
ここで吸湿性の機能を補助するために、図２に示される吸湿剤や脱酸素剤といった吸収剤３４を、充填材層３２中に添加したり、封止ガラス３１上に設けたりしてもよい。
【００２７】
本発明において、望ましい吸湿剤３４は、例えば、シリカゲル、ゼオライト、モレキュラーシーブス、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム等が挙げられる。尚、上記の吸湿剤のうち、ゼオライトやモレキュラーシーブスは脱酸素の機能も併せて有している。一方、脱酸素剤として、鉄粉末やマグネシウム粉末等をさらに追加してもよい。
【００２８】
以下に本発明の有機ＥＬ表示装置を構成する他の構成部材について詳細に説明する。
【００２９】
基板１０として、例えば図１に示されるように、基材１１上にＴＦＴ回路１２及び平坦化層１３がこの順に積層されているものが挙げられる。ここで平坦化層１３は、ＴＦＴ回路１２を形成したガラス基板（基材１１）の凹凸を平坦化するために設ける層である。平坦化層の構成材料として、例えば、ポリビニル系、ポリイミド系、ポリスチレン系、シリコン系、アクリル系、エポキシ系等の各種のポリマーや、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の無機物が使用できる。
【００３０】
陽極２１は仕事関数がなるべく大きなものがよい。例えば、金、白金、銀、ニッケル、パラジウム、クロム、コバルト、タングステン、銅、セレン、バナジウム等の金属単体、あるいはこれら金属単体を複数種類組み合わせた合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化亜鉛インジウム等の金属酸化物等が使用できる。
【００３１】
素子分離膜１４の構成材料としては、形状加工が可能であり、ピンホールが少なく、かつ絶縁性の高い材料であればよい。例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド等が挙げられる。
【００３２】
有機化合物層２２は、発光層を有し単層又は複数の層から構成される。有機化合物層２２が複数の層で構成される場合、有機化合物層２２層は、発光層と発光層以外の層（正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層等）とを積層してなる積層膜である。図３は、陽極と陰極との間に挟持された有機化合物層の積層構造の具体例を示す断面模式図である。図３に示される有機化合物層２２は、陽極２１と陰極２３との間に、正孔輸送層２２１と、発光層２２２と、電子輸送層２２３と、からなる積層体である。尚、複数種の光を発する有機ＥＬ表示装置の場合、有機化合物層２２の層構成を各色ごとに変化させてもよい。また複数種の光を発する有機ＥＬ表示装置の場合、有機化合物層２２の構成材料を各色ごとに変化させてもよい。
【００３３】
発光層２２２の他に正孔注入層や正孔輸送層２２１を導入する場合、その構成材料である正孔注入材料及び正孔輸送材料としては、陽極２１からの正孔注入を容易にすると共に、注入された正孔を発光層に輸送し、優れたモビリティを有することが好ましい。正孔注入輸送性能を有する低分子及び高分子系材料としては、トリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、オキサゾール誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、及びポリ（ビニルカルバゾール）、ポリ（シリレン）、ポリ（チオフェン）、その他導電性高分子が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるわけではない。
【００３４】
発光層２２２の構成材料として、一般に知られている発光効率の高い蛍光材料や燐光材料が使用される。これらの材料は単独で使用してもよいし、ホスト材料又はゲスト材料を組み合わせて使用してもよい。また、ホスト材料又はゲスト材料を組み合わせて使用する場合、適宜第二、第三のドーパントをさらにドープしてもよい。
【００３５】
発光層２２２の他に電子注入層や電子輸送層２２３を導入する場合、その構成材料である電子注入材料及び電子輸送材料としては、陰極２３からの電子の注入を容易にし、注入された電子を発光層２２２に輸送する機能を有するものから任意に選ぶことができる。また電子注入材料及び電子輸送材料は、正孔輸送材料のキャリア移動度とのバランス等を考慮し選択される。電子注入輸送性能を有する材料としては、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ピラジン誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、ペリレン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フルオレノン誘導体、アントロン誘導体、フェナントロリン誘導体、有機金属錯体、またアルカリ金属塩等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００３６】
陰極２３の構成材料としては、仕事関数の小さなものがよい。例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、ルテニウム、チタニウム、マンガン、イットリウム、鉛、錫等の金属単体、あるいはリチウム−インジウム、ナトリウム−カリウム、マグネシウム−銀、アルミニウム−リチウム、アルミニウム−マグネシウム、マグネシウム−インジウム等、複数の合金として使用することができる。
【００３７】
保護層２４は、有機ＥＬ素子部２０への水分や酸素の侵入を防ぐために設けられる。保護層２４の構成材料としては、チッ化ケイ素、炭化ケイ素、酸化ケイ素等の金属酸化物、金属、有機樹脂等が挙げられる。
【００３８】
封止部材３０の１つである接着剤３３は、迅速に接着が可能である、光反応開始剤を添加したエポキシ樹脂やアクリル樹脂等を使用することができる。
【００３９】
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例１】
【００４０】
図１に示される有機ＥＬ表示装置を、以下に示す方法により作製した。
【００４１】
まず、予めＴＦＴ回路１２が形成されているガラス基板（基材１１）上に、アクリル樹脂を成膜し、アクリル樹脂膜を形成した。次に、フォトリソグラフィー法を用いて、当該アクリル樹脂膜を所定の形状に加工することにより、平坦化層１３を形成した。このように、ＴＦＴ回路１２及び平坦化層１３がこの順に形成された基材１１を基板１０として以下の工程で使用した。次に、スパッタ法により、基板１０上に、Ｃｒを成膜し、陽極２０を形成した。このとき陽極２１の膜厚を１００ｎｍとした。次に、陽極２１上にポリイミド樹脂を成膜し、ポリイミド樹脂膜を形成した。次に、フォトリソグラフィー法を用いて、有機ＥＬ素子部に相当する領域にある陽極２１が開放されるように、当該ポリイミド樹脂膜を所定の形状に加工することにより、素子分離膜１４を形成した。次に、上記方法により素子分離膜１４まで形成された基板１０を有機ＥＬ蒸着装置に搬送し、有機化合物層２２の形成を行った。尚、本実施例において、有機化合物層２２の構成は以下の通りとした。
【００４２】
【表２】
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【００４３】
また、使用した化合物のうち、α−ＮＰＤ及びＡｌｑ3の構造式を以下に示す。
【００４４】
【化１】
2010272299.tif 000005
【００４５】
続いて、スパッタ法により、有機化合物層２２上に、ＩＴＯを成膜して陰極２３を形成した。このとき陰極２３の膜厚を６０ｎｍとした。次に、プラズマＣＶＤ法を用いて、陽極２１、有機化合物層２２及び陰極２３からなる積層構造体全体を覆うように、窒化シリコン膜を成膜することで、保護層２４を形成した。このとき保護層２４の膜厚を１μｍとした。尚、上記積層構造体及び保護層２４は、有機ＥＬ素子部２０として機能する。
【００４６】
次に、エッチングにより所望の領域に深さ１００μｍの凹部を設けたガラス基板（封止ガラス３１）を用意した。次に、ディスペンサーを用いて当該凹部に下記式に示される（１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウム）ヘキサフルオロホスファート（イオン液体）を注入した。尚、このイオン液体は、充填材層３２として機能する。
【００４７】
【化２】
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【００４８】
次に、ディスペンサーにより封止ガラス３１の周縁部に紫外線硬化型接着剤３３を塗布した後、有機ＥＬ素子部２０を備える基板１０と、イオン液体（充填材層３２）を充填した封止ガラス３１とを所定の位置に位置合わせをした。次に、メタルハライドランプにより紫外光を、接着剤を塗布した領域に選択的に照射した。このときランプの波長領域は３００ｎｍ〜３９０ｎｍであり、照射強度は１００ｍＷ／ｃｍ2であり、照射量は６０００ｍＪ／ｃｍ2であった。以上により有機ＥＬ表示装置１を作製した。
【実施例２】
【００４９】
図２に示される有機ＥＬ表示装置２を作製した。具体的には、実施例１において、イオン液体を封止ガラス３１に充填する前に、有機ＥＬ素子部２０の非発光領域に相当する部位に、酸化カルシウム（吸収剤３４）を装着すること以外は、実施例１と同様の手法により、有機ＥＬ表示装置を作製した。
【００５０】
上記実施例により作製した有機ＥＬ表示装置（１，２）は、有機化合物層２２の成膜から有機ＥＬ素子部２０の封止までの工程を真空下で行うことができる。これにより従来と比較して作製工程が簡便化すると共に、有機ＥＬ表示装置への水分や酸素の侵入が抑制され、劣化が抑制される。
【符号の説明】
【００５１】
１，２：有機ＥＬ表示装置、１０：基板、２０：有機ＥＬ素子部、２１：陽極、２２：有機化合物層、２３：陰極、２４：保護層、３０：封止部材、３１：封止ガラス、３２：充填材層
【図１】
2010272299.tif 000007
【図２】
2010272299.tif 000008
【図３】
2010272299.tif 000009