(57)【要約】【課題】放熱性に優れた長寿命の有機ＥＬ表示装置を提供する。【解決手段】基板（１）と、前記基板上に形成され、アノード（３）と、カソード（１２）と、前記アノードと前記カソードとの間に配置されたポリマー発光層（８，９，１０）とを含む有機ＥＬ積層膜と、前記有機ＥＬ積層膜を覆う封止材（１４）と、前記有機ＥＬ積層膜および前記封止材の両方に接して配置された吸湿性熱伝導固体（１５）とを具備する有機ＥＬ表示素子である。前記吸湿性熱伝導固体は、アルミナ、ゼオライト、シリコーン、ウレタン、およびポリマー系樹脂からなる群から選択される少なくとも一種の固体材料を含有することを特徴とする。【選択図】　　図１
2004119277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成され、アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に配置されたポリマー発光層とを含む有機ＥＬ積層膜と、
前記有機ＥＬ積層膜を覆う封止材と、
前記有機ＥＬ積層膜および前記封止材の両方に接して配置された吸湿性熱伝導固体とを具備し、
前記吸湿性熱伝導固体は、アルミナ、ゼオライト、シリコーン、ウレタン、およびポリマー系樹脂からなる群から選択される少なくとも一種の固体材料を含有することを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記吸湿性熱伝導固体は、ＣａＯ系乾燥剤およびＢａＯ系乾燥剤の少なくとも一種の吸湿材を含有す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】
前記有機ＥＬ積層膜は、前記ポリマー発光層上の前記アノード若しくは前記カソード上に設けられた保護膜を含む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４】
基板上にアノードとカソードと前記アノードと前記カソードとの間に配置されたポリマー発光層とを形成して有機ＥＬ積層膜を得る工程と、
封止材の内面に、アルミナ、ゼオライト、シリコーン、ウレタンおよびポリマー系樹脂からなる群から選択される少なくとも一種の固体材料を含有する吸湿性熱伝導固体を形成する工程と、
前記封止材に形成された前記吸湿性熱伝導固体を前記有機ＥＬ積層膜に接触させて、前記封止材を前記有機ＥＬ積層膜上に配置する工程と
を具備することを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記吸湿性熱伝導固体は、ＣａＯ系乾燥剤およびＢａＯ系乾燥剤の少なくとも一種の吸湿材を含有することを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項６】
前記有機ＥＬ積層膜を得る工程は、前記ポリマー発光層上の前記アノード若しくは前記カソード上に保護膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ素子は電流駆動型であり、発光時には大きな電流が流されて多量の熱が発生し、素子の温度が上昇する。温度が上昇することによって、素子内の水分を代表とする低分子化合物と素子の部材を構成している有機材料との反応が促進される。その結果、有機ＥＬ材料自体の劣化やダークスポットに代表される素子の劣化が加速されて、素子寿命を著しく短縮することになる。こうした不都合を避けるためには、外部からの水分を排除するとともに、温度の上昇を抑制することが必要である。
【０００３】
特に高分子系の有機ＥＬは温度上昇に敏感であるので、効率よく放熱を行なうことが寿命延長に不可欠とされ、そのために種々の提案が成されている。
【０００４】
従来の有機ＥＬ素子には、吸湿材を裏面パネル内側に配置して、表面パネルとの間に真空または気体を満たした空間（以下、断熱層と称する）を配置したものがある（例えば、特許文献１参照）。この断熱層は水分を拡散させ、吸湿材が水分を吸収して体積が増加しても外側に影響を及ぼさないというバッファ作用を有する。しかしながら、断熱層ゆえに熱が放散せず、発光層である有機ＥＬ層の温度が上昇して、発光寿命を著しく縮めるという難点がある。
【０００５】
また、ＥＬ素子に直接熱伝導率の高いコーティングを施すことによって放熱を促すものも知られている（例えば、特許文献２参照）。この場合には、封止材と吸湿材とを別個に用意しないため、吸湿および封止対策が満足とはいえない。しかも、コーティングは、吸湿性と高い封止性能と良好な運熱伝導性とを兼ね備えた材料で構築しなければならず、技術的に困難である。
【０００６】
さらに、ＥＬ素子をキャップ付きの容器に配置し、キャップから容器内に注入した不活性媒体により熱伝導性を向上させるものも知られている（例えば、特許文献３参照）。この構造では、キャップ付き容器のためにパネル厚さが厚くなり使用用途が限られてしまい、さらに、キャップ付きの容器の製造や液体を充填する過程によって高コスト化は避けられない。
【０００７】
最近では、有機ＥＬ積層膜を水分や酸素から確実に遮断するために、積層膜と封止部材との間にゲル部材を配置することが提案されている（例えば、特許文献４参照）。ゲル部材を注入するためには、封止部材を予めＥＬ積層膜上に配置して、空間を形成しておかなければならない。しかも、ゲル部材を注入後には加熱によりゲルを硬化させるので、有機ＥＬ材料がダメージを受けるおそれがある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−１４８０６６号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平１０−２７５６８１号公報
【００１０】
【特許文献３】
特開平１０−２７５６８２号公報
【００１１】
【特許文献４】
特開２００１−６８２６６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、放熱性に優れた長寿命の有機ＥＬ表示装置、およびその製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示素子は、基板と、
前記基板上に形成され、アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に配置されたポリマー発光層とを含む有機ＥＬ積層膜と、
前記有機ＥＬ積層膜を覆う封止材と、
前記有機ＥＬ積層膜および前記封止材の両方に接して配置された吸湿性熱伝導固体とを具備し、
前記吸湿性熱伝導固体は、アルミナ、ゼオライト、シリコーン、ウレタン、およびポリマー系樹脂からなる群から選択される少なくとも一種の固体材料を含有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置の製造方法は、基板上にアノードとカソードと前記アノードと前記カソードとの間に配置されたポリマー発光層とを形成して有機ＥＬ積層膜を得る工程と、
封止材の内面に、アルミナ、ゼオライト、シリコーン、ウレタンおよびポリマー系樹脂からなる群から選択される少なくとも一種の固体材料を含有する吸湿性熱伝導固体を形成する工程と、
前記封止材に形成された前記吸湿性熱伝導固体を前記有機ＥＬ積層膜に接触させて、前記封止材を前記有機ＥＬ積層膜上に配置する工程と
を具備することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の１画素の概略断面図を示す。以下においては図１を参照して説明するが、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置およびその製造方法はこれに限定されるものではない。
【００１６】
図１において、ガラスなどの絶縁性を有する透明基板１上に絶縁性材料からなる隔壁４が形成されている。隔壁４で分離された各セルは３種の発光色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のうちいずれかの発光色を示す画素（有機ＥＬ素子）で形成されている。すなわち、基板１表面にＩＴＯなどの透明電極（例えばアノード）３、正孔輸送層５、６、７、ポリマー発光層８、９または１０、バッファ層１１、カソード（対向電極）１２、保護膜１３が順次形成された３つの有機ＥＬ素子が隔壁４によって分離・形成されている。図示する有機ＥＬ表示装置においては、こうした透明電極、正孔輸送層、ポリマー発光層、対向電極および保護膜によって有機ＥＬ積層膜が構成されるが、保護膜は必ずしも必要ではない。保護膜を設けることによって、水分を防ぐ効果を高めることができる。ポリマー発光層８は発光中心の色素分子として赤（Ｒ）の発光を示す材料が、ポリマー発光層９は発光中心の色素分子として緑（Ｇ）の発光を示す材料が、ポリマー発光層１０は発光中心の色素分子として青（Ｂ）の発光を示す材料が使用されている。これらの有機ＥＬ素子は、基板１上にそれぞれ形成されたトランジスタ２と接続されており、さらに最上層には吸湿性熱伝導固体１５を介して封止膜１４が形成されている。
【００１７】
トランジスタ２によって、適宜いずれかの有機ＥＬ素子の透明電極−対向電極間に電圧を印加することで、ポリマー発光層８、９または１０から所望の色を発光させる。即ち、透明電極３から供給された正孔は正孔輸送層５、６、７を通してポリマー発光層８、９または１０へ、カソード１２から供給された電子はバッファ層１１を通してポリマー発光層８、９または１０へ達する。その結果、ポリマー発光層中で正孔と電子が再結合することで発光が生じ、透明基板１側からこの所望の色を観測することが可能になる。このような画素を二次元的に配列することによって、本発明の実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置が得られる。
【００１８】
吸湿性熱伝導固体１５は、アルミナ、ゼオライト、モレキュラーシーブ、シリコーン、ウレタン、およびポリマー系樹脂からなる群から選択される少なくとも一種の固体材料を含有し、これらは吸湿性を有する。モレキュラーシーブ、ゼオライト、およびウレタン等の多孔質固体は特に吸湿性が高いので、単独で用いた場合でも吸湿性熱伝導固体として十分に機能する。吸湿効果をより高めるためには、固体材料は、ＣａＯ系乾燥剤およびＢａＯ系乾燥剤からなる群から選択される少なくとも一種の吸湿材と組み合わせて用いることが好ましい。
【００１９】
こうした吸湿材は、上述の固体材料中に分散させて吸湿性熱伝導固体１５を作製することができる。
【００２０】
吸湿性熱伝導固体１５は、有機ＥＬ積層膜と封止材１４との両方に接していなければならない。通常、有機ＥＬ表示装置における有機ＥＬ積層膜と封止材１４との間の距離は０．０５〜１ｍｍ程度であるので、吸湿性熱伝導固体１５は、それに一致した厚さを有することが必要とされる。
【００２１】
吸湿性熱伝導固体１５は、水分を吸収してその拡散も妨げないため、従来の有機ＥＬ表示装置における断熱層に比べて高い熱伝導性を有する。このような吸湿性熱伝導固体１５が保護膜１３と封止材１４とに接触して設けられているので、本発明の実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置においては、発光層８から生じる熱は、吸湿性熱伝導固体１５および封止材１４を介して効率的に放散される。その結果、素子寿命を延ばすことが可能となる。
【００２２】
封止材１４としては、パネル内の熱伝導を促進し、パネル面内温度の均一化を促すアルミニウム等の熱伝導率の高いものが特に望ましいが、ガラス基板を用いてもよい。
【００２３】
吸湿性熱伝導固体１５は、封止材１４の内面に予め形成しておくことができ、具体的には、ゼオライト等の多孔質体に吸湿材を分散させて、吸湿性熱伝導固体１５を封止材１４の内面に作製すればよい。このように吸湿性熱伝導固体１５は、封止材１４の内面に予め設けておくことができるので、製造プロセスを簡略化することができる。しかも、後の工程で加熱して硬化させる必要はないので、有機ＥＬ材料にダメージが与えられるおそれはない。
【００２４】
吸湿性熱伝導固体１５が形成された封止材１４を、有機ＥＬ積層膜が形成された基板上に配置することによって、吸湿性熱伝導固体１５は有機ＥＬ積層膜の表面に接触し、本発明の実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置を製造することができる。
【００２５】
通常、保護膜のように基板上に形成された薄膜と固体とを接触させる過程においては、固体が接触することによる薄膜の膜はがれが懸念される。本発明の実施形態における有機ＥＬ表示装置においては、製造後の損傷はないことが確認されている。
【００２６】
図１に示した有機ＥＬ表示装置において、隔壁４の厚さは、設計にも大きく依存するが、間隔が１０〜３００μｍ、高さが０．１〜１０μｍ程度で作製されることが多い。吸湿性熱伝導固体１５表面が完全に平坦の場合でも、この程度の空隙が生じることがあるものの、熱伝導シミュレーションの結果から、２次元に無限に広がった１０μｍの窒素層は、１．４ｍｍ厚のエポキシ樹脂と同等の放熱効果を示すことが確認されている。現実には窒素層で完全に遮断されることはないので、通常の固体接触で十分な放熱を行なうことができる。
【００２７】
有機ＥＬ積層膜の表面に保護膜１３を形成する場合、吸湿性熱伝導固体１５との熱的接触を良好に保つために、その表面は可能な限り平坦であることが望まれる。保護膜１３は、例えばエポキシ樹脂等により０．１〜１０μｍ程度の厚さに形成することができる。
【００２８】
また、正孔注入層の厚さは２〜１００ｎｍが好ましく、１０〜５０ｎｍがより好ましい。正孔注入層の厚さが２ｎｍより薄いと均一な膜が得られず、また１００ｎｍより厚いと可視光に吸収が生じるとともに駆動電圧が若干高くなる。
【００２９】
正孔注入層上に設けられるポリマー発光層の厚さは、約１０ｎｍ〜２００ｎｍが望ましい。ポリマー発光層の厚さが２００ｎｍよりも厚いと、駆動電圧を高くしなければならず、また注入された電子または正孔が失活して電子−正孔の再結合確率が低下し、ポリマー発光層の発光効率が低下するおそれがある。１０ｎｍよりも薄いと、均一な製膜が困難となり、素子ごとの発光性にばらつきが生じるおそれがある。
【００３０】
アノードまたはカソードには導電性材料が使用されるが、発光面側に配置される電極はＩＴＯなどの透明電極が使用される。有機ＥＬ素子が形成される基板は特に限定されないが、基板側を発光面として使用する場合、ガラスなどの透明性基板が使用される。
【００３１】
【実施例】
以下、具体例を示して本発明さらに詳細に説明する。
【００３２】
（実施例１）
２．５インチ四方の有機ＥＬ表示装置を、以下のような手法により作製した。各画素は、図１に示したような３つの有機ＥＬ素子からなる構造とし、一画素のサイズは１００μｍとした。
【００３３】
まず、ガラス基板１上に常法によりＴＦＴ２を形成し、アノード３として透明性導電材料であるＩＴＯ（インジウム−チン−オキサイド）を膜厚５０ｎｍで製膜した。また、フォトレジストプロセスにより隔壁４を格子状に形成した。次に、下記化学式（１）に示すＰＥＤＯＴ・ＰＳＳ化合物をディッピング法により塗布して、膜厚約２０ｎｍの正孔輸送層５を製膜した。
【００３４】
【化１】
2004119277.tif 000003
【００３５】
ポリマー発光層８の材料として化学式（２）で示される赤色発光のポリ（３−アルキルチオフェン）（ｐｏｌｙ［３−ａｌｋｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ］：ＰＡＴ）を用い、インクジェット方式によってポリマー発光層８を製膜した。
【００３６】
【化２】
2004119277.tif 000004
【００３７】
ポリマー発光層９の材料としてホスト分子である化学式（３）で示される化合物中に、発光中心の色素分子である化学式（４）で示される化合物を０．５ｗｔ％のドーピングしたものを用い、インクジェット方式によって緑色発光のポリマー発光層９を製膜した。
【００３８】
【化３】
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【００３９】
ポリマー発光層１０の材料として化学式（５）で示される青色に発光するポリ（９，９’−ジアルキルフルオレン）（ｐｏｌｙ［９，９’−ｄｉａｌｋｙｌｆｌｕｏｒｅｎｅ］：ＰＤＡＦ）を用い、インクジェット方式によって青色発光のポリマー発光層１０を製膜した。
【００４０】
【化４】
2004119277.tif 000006
いずれのポリマー発光層も、膜厚は８０ｎｍとした。
【００４１】
ポリマー発光層８，９，１０の上には、厚さ約３ｎｍのＬｉＦをスパッタリングにより成膜してバッファ層１１を形成した。その上に、カソード１２として厚さ約１００ｎｍのＣａ（カルシウム）を形成し、さらにその上にエポキシ樹脂により厚さ約３００ｎｍの保護膜１３を形成して、有機ＥＬ積層膜を得た。
【００４２】
一方、ガラスからなる封止材１４の内面には、以下のような手法によりゼオライトにＣａＯ系乾燥剤を分散させて板状に加工したものを、吸湿性熱伝導固体１５として設けた。具体的には、まず、粉末ゼオライトと水酸化カルシウム水溶液とを混合した後、濾過した。次いで、この混合物を封止材１４の内面に塗布し、４００〜５００℃で焼結することによってＣａＯ担持ゼオライトとして、厚さ１．８ｍｍの吸湿性熱伝導固体１５を形成した。
【００４３】
この吸湿性熱伝導固体１５が保護膜１３に接触するように、封止材１４を有機ＥＬ積層膜上に配置して、実施例１の有機ＥＬ表示装置を得た。
【００４４】
このようにして作製された有機ＥＬ表示装置を、２９ｍＡ／ｃｍ２の電流ソースにより駆動させて、初期輝度、輝度半減寿命、および表示ガラス基板中央における上昇温度を測定した。測定時の室温は約２０℃であり、発光面ガラス中央に熱電対を貼り付けて電源投入後１５分後、定常状態に達した温度を基板温度とした。得られた結果を下記表１に示す。
【００４５】
【表１】
2004119277.tif 000007
【００４６】
（比較例１）
保護膜１３と封止材１４との間にＣａＯ担持ゼオライトからなる吸湿性熱伝導固体を配置せず、厚さ０．４ｍｍの吸湿材（ＣａＯ）層と厚さ１．４ｍｍの乾燥窒素層を設けた以外は、前述の実施例１と同様の手法により比較例１の有機ＥＬ表示装置を作製した。
【００４７】
得られた有機ＥＬ表示装置を、前述と同様に評価してその結果を下記表２に示す。
【００４８】
【表２】
2004119277.tif 000008
【００４９】
表１と表２との比較から、保護膜と封止材との間にＣａＯ担持ゼオライトからなる吸湿性熱伝導固体を配置した実施例１の有機ＥＬ表示装置では、放熱が十分に行なわれて温度が低下して、発光寿命の延長効果が顕著に現れることが確認された。
【００５０】
（実施例２）
ゼオライト粉末をアルミナ粉末に変更した以外は前述の実施例１と同様の手法によりＣａＯ担持アルミナからなる吸湿性熱伝導固体１５を形成して、実施例２の有機ＥＬ表示装置を作製した。
【００５１】
（実施例３）
吸湿性熱伝導固体１５として、以下のような手法により発泡弾性合成樹脂層を形成した以外は、前述の実施例１と同様の手法により実施例３の有機ＥＬ表示装置を作製した。
【００５２】
まず、発泡性ポリウレタン系の弾性合成樹脂材料（日清紡績社製エアライトフォーム：ポリイソシアネートとポリオールとからなる主剤と、発泡剤、触媒等からなる副剤とを混合して用いる液状タイプ）２０ｇと粉状乾燥剤モレキュラーシーブタイプ４Ａを５ｇ混合した。得られた混合物をガラスからなる封止材の内面に塗布し、これを常温で発泡・硬化させて乾燥剤を含有する発泡弾性合成樹脂層を作製した。
【００５３】
実施例２および３の有機ＥＬ表示装置を、前述と同様に評価してその結果を下記表３に示す。
【００５４】
【表３】
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【００５５】
比較例１との比較から、ＣａＯ担持アルミナを用いた場合、および発泡弾性合成樹脂層を用いた場合においても、ＣａＯ担持ゼオライトからなる吸湿性熱伝導固体を用いた実施例１と同様に寿命延長に効果があることが確認された。
【００５６】
上述した実施例１〜３において、パネルの裏面にアルミ製のヒートシンクを取り付け、ファンで強制冷却を行なう構造した場合には、放熱効果はよりいっそう向上することが予測される。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の実施形態によれば、放熱性に優れた長寿命の有機ＥＬ表示装置、およびその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置の概略を示す断面図。
【符号の説明】
１・・・基板
２・・・トランジスタ
３・・・透明電極
４・・・隔壁
５・・・正孔注入層
６・・・正孔注入層
７・・・正孔注入層
８・・・ポリマー発光層（Ｒ）
９・・・ポリマー発光層（Ｇ）
１０・・・ポリマー発光層（Ｂ）
１１・・・バッファ層
１２・・・カソード
１３・・・保護膜
１４・・・封止材
１５・・・吸湿性熱伝導固体
【図１】
2004119277.tif 000010