(57)【要約】【課題】従来のこの種の有機ＥＬ表示素子においては、高温により輝度ムラを発生するものであり、例えば車載用の表示装置などには使用できず、汎用性に劣る問題点を生じていた。【解決手段】本発明により陰極６の形成後には更に加えてこの陰極６上に応力緩和層１０を設け、陰極６の膜応力が圧縮応力のとき応力緩和層１０は引っ張り応力を示す膜、又は、陰極６の膜応力が引っ張り応力のとき応力緩和層１０は圧縮応力を示す膜である有機ＥＬ表示素子１としたことで、陰極６の膜応力に起因する輝度ムラの発生を防止して課題を解決し、この種の有機ＥＬ表示素子に汎用性を与えることを可能とする。【選択図】　　図１
2004119259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上に陽極、複数の材料及び層から成る有機層、電子注入層、陰極を順次に積層して成る有機ＥＬ表示素子であり、前記陰極の形成後には更に加えてこの陰極上に応力緩和層を設け、前記陰極の膜応力が圧縮応力のとき応力緩和層は引っ張り応力を示す膜、又は、前記陰極の膜応力が引っ張り応力のとき応力緩和層は圧縮応力を示す膜であることを特徴とする有機ＥＬ表示素子。
【請求項２】
前記陰極と前記応力緩和層との膜応力の和が、絶対値で１０（Ｎ／ｍ）以下であることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ表示素子。
【請求項３】
前記陰極の材料がＡｌであるとき、前記応力緩和層が、Ｃｕ，Ｉｎ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｔｉ，ＭｇＦ，ＭｇＯ，ＳｉＯ，ＧｅＯ２，ＺｎＯ，Ｓｉ３Ｎ４，Ｍｎ２Ｏ３のうちの少なくとも１種類から成る応力緩和層であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の有機ＥＬ表示素子。
【請求項４】
前記陰極上に前記応力緩和層以外の層が成膜される場合、陰極と応力緩和層とその他の層の膜応力の和が、絶対値で１０（Ｎ／ｍ）以下であることを特徴とする請求項１〜請求項３何れかに記載の有機ＥＬ表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光層に電流を注入することにより電気エネルギーを光エネルギーに変換し自発光にて表示するＥＬ表示素子に関するものであり、詳細には前記発光層に８−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体など有機発光層が採用された有機ＥＬ表示素子に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の有機ＥＬ表示素子９０をドットマトリクス表示を行うときの構成の例で示すものが図２及び図３であり、透明基板９１上にＩＴＯ膜などによる透明電極９２をストライブ状に設け、その上に正孔輸送層９３、有機発光層９４、そして、前記透明電極９２と略直交するストライブ状に陰極９５を真空蒸着法などにより順次成膜し発光部９６（図３参照）としている。
【０００３】
尚、図示は省略するが、前記ＩＴＯ透明電極９２と正孔輸送層９３との間に正孔注入層を設ける構成としたもの、有機発光層９４と陰極９５との間に電子輸送層を設ける構成としたもの、あるいは、正孔注入層と電子輸送層との双方を設ける構成とした発光部９６も提案されている。
【０００４】
ここで、前記発光部９６は大気中では湿気などによる劣化の進行が著しく短寿命であるので、図２に示すように、前記陰極９５の背面側に封止基板９７を設置し、前記発光部９６の周囲をシール剤９８で封止し、更に乾燥剤９９を封止空間内に設置することで延命化を可能としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の構成の有機ＥＬ表示素子９０において、例えば夏期の炎天下に駐車する乗用車の室内など周囲温度が高温となる条件下で放置されると比較的に短時間で発光部表面に斑状の輝度ムラが発生し、表示品質が著しく低下するものとなる問題点を生じていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した従来の課題を解決するための具体的手段として、基体上に陽極、複数の材料及び層から成る有機層、電子注入層、陰極を順次に積層して成る有機ＥＬ表示素子であり、前記陰極の形成後には更に加えてこの陰極上に応力緩和層を設け、前記陰極の膜応力が圧縮応力のとき応力緩和層は引っ張り応力を示す膜、又は、前記陰極の膜応力が引っ張り応力のとき応力緩和層は圧縮応力を示す膜であることを特徴とする有機ＥＬ表示素子を提供することで課題を解決するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１に示すものは本発明に係る有機ＥＬ表示素子１の断面図であり、本発明においても有機ＥＬ表示素子１が、透明基板２、透明電極３、正孔輸送層４、有機発光層５、陰極６、封止基板７、シール剤８、及び、乾燥剤９とから構成されている例で説明する。
【０００８】
ここで、本発明では前記陰極６の背面に応力緩和層１０を設けるものであり、この応力緩和層１０は、前記陰極６が引っ張り応力を示す膜の場合は圧縮応力を示す膜が選択され、前記陰極６が圧縮応力を示す膜である場合は引っ張り応力を示す膜が選択されて形成される。
【０００９】
圧縮応力を示す素材としては、ＳｉＯ２，ＣｅＯ２，Ｙ２Ｏ３などがあげられ、引っ張り応力を示す素材としては、Ｃｕ，Ｉｎ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｔｉ，ＭｇＦ２，ＭｇＯ，ＳｉＯ，ＧｅＯ２，ＺｎＯ，Ｓｉ３Ｎ４，Ｍｎ２Ｏ３などがあげられる。また、膜応力の値を調整するために、２種類以上の素材から成る混合膜、あるいは、複層膜であっても良い。
【００１０】
前記応力緩和層１０の膜厚は、前記陰極６の膜応力と、この応力緩和層１０の膜応力との和が絶対値で１０（Ｎ／ｍ）以下、好ましくは５（Ｎ／ｍ）となるように調整を行うものであるため、前記陰極６の示す膜応力と、この応力緩和層１０として選択された素材の示す膜応力とにより様々な値をとり得る。
【００１１】
例えば、前記陰極６の示す膜応力が圧縮応力で、−１０（Ｎ／ｍ）である場合、応力緩和層１０は引っ張り応力で１０（Ｎ／ｍ）程度であることが好ましく、よって、内部応力が引っ張り応力で１０×１０８（Ｎ／ｍ２）程度を示すＭｎであれば膜厚１０ｎｍ程度が好ましく、内部応力が引っ張り応力で０．５×１０８（Ｎ／ｍ２）程度を示すＴｉであれば膜厚２００ｎｍ程度が好ましいものとなる。
【００１２】
尚、有機ＥＬ表示素子１の構成によっては、前記陰極６上に保護膜（図示せず）などが付加されている場合もある。このように陰極６上に複数の層が設けられている場合、それら複数の層の膜応力の和を陰極６側における膜応力と考え、その膜応力に対応する応力緩和層１０を形成すれば良いものとなる。また、この場合、陰極６上における保護膜と応力緩和層１０との設けられる順序は自由である。
【００１３】
ついで、有機ＥＬ表示素子１の各部の構成につき説明する。まず透明基板２としては、ガラス、ＰＥＴ樹脂、ポリカーボネート樹脂、非晶質ポリオレフィン樹脂などが採用される。また、前記透明電極３としては仕事関数の大きな導電材料、例えばＩＴＯ，ＳｎＯ２，ＺｎＯなどの透明導電膜を採用するのが好ましいが、Ａｕなどの半透明膜であっても良い。
【００１４】
陰極６としては、Ａｌ，Ｉｎ，Ｍｇ，Ｔｉなどの金属や、Ｍｇ−Ａｇ合金、Ｍｇ−Ｉｎ合金などのＭｇ系合金や、Ａｌ−Ｌｉ合金、Ａｌ−Ｓｒ合金などのＡｌ系合金が採用される。また、Ｌｉ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｃｓなどの仕事関数の低い金属、あるいは、ＬｉＦ，ＣａＦ，ＬｉＯなど仕事関数の低い金属のフッ化物、酸化物を電子注入層６ａとして薄く成膜し、その上に金属を陰極６として形成しても良い。
【００１５】
正孔輸送層４としては、正孔移動度が高く、透明で成膜性の良いものが好ましくＴＰＤ（Ｔｒｉｐｈｅｎｙｌｄｉａｍｉｎｅ）などトリフェニルアミン誘導体のほかに、フタロシアニン、銅フタロシアニンなどのポリオレフィン系化合物、ヒドラゾン誘導体、アリールアミン誘導体などが採用される。
【００１６】
尚、従来例でも説明したように正孔輸送層４は正孔注入機能を有する層と、正孔輸送機能を有する層とを個別に設けても良く、この場合の正孔注入機能を有する層は透明電極３からの正孔の注入を効率化し、正孔輸送機能を有する層は正孔の輸送を効率よく行うと共に電子を妨げる機能を有する。そして、これらの膜厚は１０〜２００ｎｍが好ましい。
【００１７】
有機発光層５としては、発光効率が高いこと、薄膜性の良いこと、そして、お互いが接する層との界面で強い相互作用を生じないことが好ましく、アルミキレート錯体（Ａｌｑ３）、ジスチリルビフェニル誘導体（ＤＰＶＢｉ）などのジスチリルアリーレン（ＤＳＡ）系の誘導体、キナクリドン誘導体、ルブレン、クマリン、ペリレン系の材料が用いられ、これらの材料を単層、複層、あるいは混合した層として１０〜２００ｎｍの膜厚として成膜する。
【００１８】
封止基板７としては透湿性の低い部材が好ましく、金属、ガラスなどが選択される。また、透明基板２と封止基板７とを外周で接着するシール剤８も透湿性の低いものであることが好ましく、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂など適宜なものが採用される。
【００１９】
乾燥剤９は水分を物理的、科学的に吸収する素材であれば良く、例えば活性炭のように多孔質であり物理的に水分を吸着する材料、ＢａＯなどのように化学反応により水分を吸着する材料、あるいは、双方の性質を有する材料であり、上記以外にも、水酸化アルミニウム、酸化カルシウム、五酸化二リン、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、ゼオライトなどがあげられる。
【００２０】
つぎに、本発明を成すための発明者による試作、検討の結果を記載する。尚、この試作、検討に当たっては、陰極６と応力緩和層１０とに生じる応力差を基準として試料Ａ〜試料Ｋを製作し、所定温度（８５℃）で、所定時間（２５０ｈｒ）放置することで判定を行っている。よって、陰極６と応力緩和層１０とを除く部分は全て同一条件で形成されている。
【００２１】
【表１】
2004119259.tif 000003
【００２２】
表１は上記試料Ａ〜試料Ｋを本発明の要旨の部分で抜粋して表示したものであり、試料Ａはアルミニウム（Ａｌ）で２００ｎｍ膜厚とし膜応力が−７（Ｎ／ｍ）である陰極６に対し、チタニウム（Ｔｉ）で２００ｎｍ膜厚とし膜応力が１１（Ｎ／ｍ）である応力緩和層１０を設けたものであり、このときの陰極６と応力緩和層１０との総合の膜応力の絶対値は４（Ｎ／ｍ）である。そしてこの試料Ａを８５℃の雰囲気中に２５０時間放置したときの試験結果では、顕著な輝度ムラの発生は検出されず、実用性において充分なる耐久性を有すると判定できるものであった。
【００２３】
続いて、試料Ｂとしてアルミニウム（Ａｌ）で４０ｎｍ膜厚とし膜応力が−２（Ｎ／ｍ）である陰極６を形成し、この陰極６に対してチタニウム（Ｔｉ）で２００ｎｍ膜厚とし膜応力が１１（Ｎ／ｍ）である応力緩和層１０を設けたときのものであり、このときの陰極６と応力緩和層１０との総合の膜応力の絶対値は９（Ｎ／ｍ）である。そして同じ熱耐久試験を行った結果では、軽度の輝度ムラの発生が検出され、実用性においてやや劣ると判定された。
【００２４】
以上の試験結果から応力緩和層１０の有効性が確認されたので、以下に、応力緩和層１０を形成する材料を換えて更なる試験を行った。試料ＣはＳｉＯで２００ｎｍ膜厚とし膜応力が７（Ｎ／ｍ）である応力緩和層１０を設けたときのものであり、このときの総合の膜応力の絶対値は０（Ｎ／ｍ）である。そして、熱耐久試験の結果は当然に優良であった。
【００２５】
以下、ＳｉＯ２（試料Ｄ）、Ｍｎ２Ｏ３（試料Ｅ）、ＺｎＯ（試料Ｆ）、Ｙ２Ｏ３（試料Ｇ）、ＣｅＯ２（試料Ｈ）、Ｃｕ（試料Ｉ）、Ｉｎ（試料Ｊ）、ＭｇＦ２（試料Ｋ）の各材料で総合の膜応力の絶対値が、２０７、４７、２７、３４、１１、６、２、３８（Ｎ／ｍ）となる応力緩和層１０を形成し、同様な熱耐久試験を行ったが、その結果では応力緩和層１０が形成された素材には関係なく、総合の膜応力の絶対値が５（Ｎ／ｍ）以下であれば良好な結果が得られることが確認された。
【００２６】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により、基体上に陽極、複数の材料及び層から成る有機層、電子注入層、陰極を順次に積層して成る有機ＥＬ表示素子であり、前記陰極の形成後には更に加えてこの陰極上に応力緩和層を設け、前記陰極の膜応力が圧縮応力のとき応力緩和層は引っ張り応力を示す膜、又は、前記陰極の膜応力が引っ張り応力のとき応力緩和層は圧縮応力を示す膜である有機ＥＬ表示素子としたことで、車両に搭載する、映像音響機器の表示部など、従来は高温により輝度ムラの発生が懸念されるような使用条件下でも問題を生じることなく使用可能として、この種の有機ＥＬ表示素子の汎用性の向上に極めて優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る有機ＥＬ表示素子の実施形態を示す断面図である。
【図２】従来例の要部を示す説明図である
【図３】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１……有機ＥＬ表示素子
２……透明基板
３……透明電極
４……正孔輸送層
５……有機発光層
６……陰極
６ａ……電子注入層
７……封止基板
８……シール剤
９……乾燥剤
１０……応力緩和層
【図１】
2004119259.tif 000004
【図２】
2004119259.tif 000005
【図３】
2004119259.tif 000006