(57)【要約】【課題】長期にわたって安定した発光特性を維持するとともに、良好な視野角特性を有する色変換方式の有機多色発光表示素子の提供を実現する。【解決手段】有機多色発光表示素子の透明な第１の基板と第２の基板とを周囲の雰囲気を乾燥させる機能を有するギャップ材を用いて、所定間隔を持って対向配置するとともに封止する。ギャップ材は、望ましくは、素子内の封止空間に面する内周側と外気に面する外周側とで異なる気孔率を持つような構造とする。【選択図】　　　　図１
2004047387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、
前記第１の基板上に積層された少なくとも第１の電極と有機発光層と透明な第２の電極とからなる有機発光素子部と、
透明な第２の基板と、
前記透明な第２の基板の上に形成され、前記有機発光層からのエレクトロルミネッセンスを受けて着色光を生じる色変換フィルター層と、
前記有機発光素子部と色変換フィルター層とが所定の間隔を持って対向するように、前記第１の基板と前記第２の基板とを対向配置するとともに、これら第１の基板と第２の基板間を封止するギャップ材とを有してなり、
前記ギャップ材は、前記第１の基板の前記有機発光素子部が設けられている側の該有機発光素子部が存在しない内面外周縁と、前記第２の基板の前記色変換フィルター層が設けられている側の該色変換フィルター層が存在しない内面外周縁とに沿って設けられており、前記第１の基板と第２の基板間の封止空間の雰囲気を乾燥させる機能を有していることを特徴とする有機多色発光表示素子。
【請求項２】
前記第１の基板と第２の基板の内面外周縁に沿って設けられているギャップ材が前記封止空間に面する内周側と外部雰囲気に面する外周側とで異なる気孔率を持つような構造を有することを特徴とする請求項１に記載の有機多色発光表示素子。
【請求項３】
前記ギャップ材の気孔率が、前記外周側では１％以下であり、前記内周側では５０〜９０％であることを特徴とする請求項２に記載の有機多色発光表示素子。
【請求項４】
前記ギャップ材の気孔率が５０〜９０％である内周側部分が該ギャップ材の内面から外面までの幅の１０〜９０％を占めていることを特徴とする請求項３に記載の有機多色発光表示素子。
【請求項５】
前記ギャップ材の内周側の気孔中にアルカリ金属系酸化物またはアルカリ土類金属系酸化物が担持されていることを特徴とする請求項２に記載の有機多色発光表示素子。
【請求項６】
前記ギャップ材が、アルミナ、ジルコニアなどの金属系酸化物、窒化珪素、窒化ボロンなどの金属系窒化物などに代表される無機化合物から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機多色発光表示素子。
【請求項７】
前記ギャップ材の前記第１の基板と第２の基板間の厚さ寸法が１μｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の有機多色発光表示素子。
【請求項８】
第１の基板と、
透明な第２の基板と、
前記透明な第２の基板の上に形成されている色変換フィルター層と、
少なくとも第１の電極と有機発光層と透明な第２の電極とからなる有機発光素子部であって、前記透明な第２の電極を前記色変換フィルター層に面するようにして該色変換フィルター層の上に形成されている有機発光素子部と、
前記第２の基板上の有機発光素子部と前記第１の基板とが所定の間隔を持って対向するように、前記第１の基板と前記第２の基板とを対向配置するとともに、これら第１の基板と第２の基板間を封止するギャップ材とを有してなり、
前記ギャップ材は、前記第２の基板の前記色変換フィルター層と有機発光素子部とが設けられている側のこれら機能層が存在しない内面外周縁と、この内面外周縁に対向する前記第１の基板の内面外周縁とに沿って設けられており、前記第１の基板と第２の基板間の封止空間の雰囲気を乾燥させる機能を有していることを特徴とする有機多色発光表示素子。
【請求項９】
前記第１の基板と第２の基板の内面外周縁に沿って設けられているギャップ材が前記封止空間に面する内周側と外部雰囲気に面する外周側とで異なる気孔率を持つような構造を有することを特徴とする請求項８に記載の有機多色発光表示素子。
【請求項１０】
前記ギャップ材の気孔率が、前記外周側では１％以下であり、前記内周側では５０〜９０％であることを特徴とする請求項９に記載の有機多色発光表示素子。
【請求項１１】
前記ギャップ材の気孔率が５０〜９０％である内周側部分が該ギャップ材の内面から外面までの幅の１０〜９０％を占めていることを特徴とする請求項１０に記載の有機多色発光表示素子。
【請求項１２】
前記ギャップ材の内周側の気孔中にアルカリ金属系酸化物またはアルカリ土類金属系酸化物が担持されていることを特徴とする請求項９に記載の有機多色発光表示素子。
【請求項１３】
前記ギャップ材が、アルミナ、ジルコニアなどの金属系酸化物、窒化珪素、窒化ボロンなどの金属系窒化物などに代表される無機化合物から構成されていることを特徴とする請求項８に記載の有機多色発光表示素子。
【請求項１４】
前記ギャップ材の前記第１の基板と第２の基板間の厚さ寸法が１μｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項８に記載の有機多色発光表示素子。
【請求項１５】
前記第１の基板の内面に乾燥剤が取り付けられていることを特徴とする請求項８から１４のいずれかに記載の有機多色発光表示素子。
【請求項１６】
第１の基板の上に少なくとも第１の電極と有機発光層と透明な第２の電極を積層して有機発光素子部を形成する工程と、
透明な第２の基板の上に前記有機発光層からのエレクトロルミネッセンスを受けて着色光を生じる色変換フィルター層を形成する工程と、
前記第１の基板の前記有機発光素子部が設けられている側の該有機発光素子部が存在しない内面外周縁と、前記第２の基板の前記色変換フィルター層が設けられている側の該色変換フィルター層が存在しない内面外周縁とに沿って、周囲の雰囲気を乾燥させる機能を有するギャップ材を設けて、このギャップ材によって、前記有機発光素子部と色変換フィルター層とが所定の間隔を持って対向するように、前記第１の基板と前記第２の基板とを対向配置するとともに、これら第１の基板と第２の基板間を封止する工程と、
を有することを特徴とする有機多色発光表示素子の製造方法。
【請求項１７】
前記第１の基板と第２の基板の内面外周縁に沿って設けるギャップ材を前記第１の基板と第２の基板間の封止空間に面する内周側と外部雰囲気に面する外周側とで異なる気孔率を持つような構造とすることを特徴とする請求項１６に記載の有機多色発光表示素子の製造方法。
【請求項１８】
前記ギャップ材の気孔率を、前記外周側では１％以下であり、前記内周側では５０〜９０％とすることを特徴とする請求項１７に記載の有機多色発光表示素子の製造方法。
【請求項１９】
前記ギャップ材の気孔率を５０〜９０％とする内周側部分を該ギャップ材の内面から外面までの幅の１０〜９０％を占めるようにすることを特徴とする請求項１８に記載の有機多色発光表示素子の製造方法。
【請求項２０】
前記ギャップ材の内周側の気孔中にアルカリ金属系酸化物またはアルカリ土類金属系酸化物を担持させることを特徴とする請求項１９に記載の有機多色発光表示素子の製造方法。
【請求項２１】
前記ギャップ材を、アルミナ、ジルコニアなどの金属系酸化物、窒化珪素、窒化ボロンなどの金属系窒化物などに代表される無機化合物から構成することを特徴とする請求項１６記載の有機多色発光表示素子の製造方法。
【請求項２２】
前記ギャップ材の前記第１の基板と第２の基板間の厚さ寸法を１μｍ〜１００μｍとすることを特徴とする請求項１６に記載の有機多色発光表示素子の製造方法。
【請求項２３】
第１の基板と透明な第２の基板を用意し、前記透明な第２の基板の上に色変換フィルター層を形成する工程と、
少なくとも第１の電極と有機発光層と透明な第２の電極とからなる有機発光素子部を、前記透明な第２の電極を前記色変換フィルター層に面するようにして、前記色変換フィルター層の上に形成する工程と、
前記第２の基板の前記色変換フィルター層と有機発光素子部とが設けられている側のこれら機能層が存在しない内面外周縁と、この内面外周縁に対向する前記第１の基板の内面外周縁とに沿って、周囲の雰囲気を乾燥させる機能を有するギャップ材を設けて、このギャップ材によって、前記第２の基板上の有機発光素子部と前記第１の基板とが所定の間隔を持って対向するように、前記第１の基板と前記第２の基板とを対向配置するとともに、これら第１の基板と第２の基板間を封止する工程と、
を有することを特徴とする有機多色発光表示素子の製造方法。
【請求項２４】
前記第１の基板と第２の基板の内面外周縁に沿って設けるギャップ材を前記第１の基板と第２の基板間の封止空間に面する内周側と外部雰囲気に面する外周側とで異なる気孔率を持つような構造とすることを特徴とする請求項２３に記載の有機多色発光表示素子の製造方法。
【請求項２５】
前記ギャップ材の気孔率を、前記外周側では１％以下であり、前記内周側では５０〜９０％とすることを特徴とする請求項２４に記載の有機多色発光表示素子の製造方法。
【請求項２６】
前記ギャップ材の気孔率を５０〜９０％とする内周側部分を該ギャップ材の内面から外面までの幅の１０〜９０％を占めるようにすることを特徴とする請求項２５に記載の有機多色発光表示素子の製造方法。
【請求項２７】
前記ギャップ材の内周側の気孔中にアルカリ金属系酸化物またはアルカリ土類金属系酸化物を担持させることを特徴とする請求項２５に記載の有機多色発光表示素子の製造方法。
【請求項２８】
前記ギャップ材を、アルミナ、ジルコニアなどの金属系酸化物、窒化珪素、窒化ボロンなどの金属系窒化物などに代表される無機化合物から構成することを特徴とする請求項２３記載の有機多色発光表示素子の製造方法。
【請求項２９】
前記ギャップ材の前記第１の基板と第２の基板間の厚さ寸法を１μｍ〜１００μｍとすることを特徴とする請求項２３に記載の有機多色発光表示素子の製造方法。
【請求項３０】
前記第１の基板の内面に乾燥剤を取り付けることを特徴とする請求項２３から２９のいずれかに記載の有機多色発光表示素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高精細で、耐環境性および生産性に優れた多色表示を可能とする有機多色発光表示素子に関する。詳しくは、イメージセンサー、パーソナルコンピューター、ワードプロセッサー、テレビ、ファクシミリ、オーディオ、ビデオ、カーナビゲーション、電機卓上計算機、電話機、携帯端末機ならびに産業用の計器類等の表示部に用いて好適な有機多色発光表示素子、特に色変換方式を用いた有機多色発光表示素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報の多様化の進行に伴って、固体撮像素子をはじめとする、情報分野における表示デバイスには「美・軽・薄・優」が求められ、さらに低消費電力・高速応答へ向けて活発な開発が進められている。特に、高精細なフルカラー表示デバイスの研究、開発が広くなされている。
【０００３】
周知のように、１９８０年の後半に、Ｔａｎｇらによって、有機分子の薄膜積層構造を有した素子が印加電圧１０Ｖにおいて１０００ｃｄ／ｍ２以上の高輝度が得られる（有機エレクトロルミネセンス（以下有機ＥＬという））ことが報告（Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．　Ｌｅｔｔ．，　５１，９１３　（１９８７））　されてから、有機ＥＬ素子に関して、その実用化に向けての研究が活発に行われている。また、有機高分子材料を用いた同様の素子も活発に開発が進められている。
【０００４】
有機ＥＬ素子は、液晶表示素子に比べて、視野角依存性、高速応答性などの特性において優れている。また、低電圧で高い電流密度が実現できるため、無機ＥＬ素子やＬＥＤに比べて高い発光輝度と発光効率が期待できる。
【０００５】
有機ＥＬ素子の表示素子としての特徴は、（ｉ）高輝度と高コントラストを持つこと、（ｉｉ）低電圧駆動と高い発光効率を持つこと、（ｉｉｉ）高解像度を実現でき、（ｉｖ）高い視野性を有し、（ｖ）応答速度が速く、（ｖｉ）微細化とカラー化が可能であること、（ｉｉ）軽さと薄さに優れていること、等の特徴を持っている。以上の点から、有機ＥＬ素子は、「美・軽・薄・優」なフラットパネルディスプレイへの応用が期待されている。
【０００６】
すでにパイオニア株式会社によって車搭載用の緑色モノクロ有機ＥＬディスプレイが１９９７年の１１月より製品化されており、今後は、多様化する社会のニーズに答えるべく、長期安定性、高速応答性、多色表示、高精細なフルカラー表示が可能な有機ＥＬ多色表示素子の実用化が急がれている。
【０００７】
有機ＥＬ多色表示素子のマルチカラーまたはフルカラー化の方法としては、赤、青、の三原色の発光体をマトリクス状に分離配置し、それぞれ発光させる方法（特開昭５７−１５７４８７号公報、特開昭５８−１４７９８９号公報、特開平３−２１４５９３号公報など）がある。有機発光素子を用いてカラー化する場合、ＲＧＢ用の３種の発光材料をマトリクス状に高精細で配置しなくてはならないため、技術的に困難で、安価に製造することができない。また、３種の発光材料の寿命が異なるために、時間とともに色度がずれてしまうなどの欠点を有している。
【０００８】
また、白色で発光するバックライトとカラーフィルターとを用い、三原色を透過させる方法（特開平１−３１５９８８号公報、特開平２−２７３４９６号公報、特開平３−１９４８９５号公報等）が知られているが、高輝度のＲＧＢを得るために必要な、長寿命かつ高輝度の白色の有機発光素子が未だ得られていない。
【０００９】
発光体の発光を、平面的に分離配置した蛍光体に吸収させ、それぞれの蛍光体から多色の蛍光を発光させる方法（特開平３−１５２８９７号公報等）も知られている。ここで開示されている、蛍光体を用いて、ある発光体から多色の蛍光を発光させる方法については、ＣＲＴ、プラズマディスプレイらにも応用されている。
【００１０】
また、近年では、有機発光素子の発光域の光を吸収し、可視光域の蛍光を発光する蛍光材料をフィルターに用いる色変換方式が開示されている（特開平３−１５２８９７号公報、特開平５−２５８８６０号公報等）。この方式では、有機発光素子の発光色は白色に限定されないため、より輝度の高い有機発光素子を光源に適用できる。青色発光の有機発光素子を用いた色変換方式（特開平３−１５２８９７号公報、特開平８−２８６０３３号公報、特開平９−２０８９４４号公報）では、発光青色光を、蛍光材料を用いて、緑色光や赤色光に波長変換している。このような蛍光色素を含む蛍光変換膜を高精細にパターニングすれば、発光体の近紫外光ないし可視光のような弱いエネルギー線を用いても、フルカラーの発光型ディスプレイが構築できることになる。
【００１１】
色変換フィルターのパターニングの方法としては、（ａ）無機蛍光体の場合と同様に、蛍光色素を液状のレジスト（光反応性ポリマー）中に分散させ、これをスピンコート法などで成膜した後、フォトリソグラフ法でパターニングする方法（特開平５−１９８９２１号公報、特開平５−２５８８６０号公報）や、（ｂ）塩基性のバインダーに蛍光色素または蛍光顔料を分散させ、これを酸性水溶液でエッチングする方法（特開平９−２０８９４４号公報）などがある。
【００１２】
このように多色表示素子を得るために有望視されている色変換方式の問題点は、目的の波長の蛍光に変換するための蛍光フィルターが、特定波長の光，水分，熱，有機溶剤に非常に弱く、これらにより容易に分解し機能を消失してしまう点にある。そのため、多色有機ＥＬ素子の製造法に制約が課せられることになる。
【００１３】
色変換方式の多色型有機ＥＬ素子の従来の作製プロセスでは、例えば、有機発光素子部の陽極である透明電極ＩＴＯの形成工程（成膜、フォト工程）において、発生熱が色変換フィルターの変換特性（変換効率、色純度）を劣化させやすい。このために保護層の上に直接的に有機発光素子部を形成することが困難となる。
【００１４】
この問題点を解決するために、従来、いわゆる反転方式が提案されている。すなわち、透明基板上に陰極を成膜し、次いで、有機層、陽極、保護層および色変換フィルターを順次に形成する方式である。しかしながら、この方式では、色変換フィルターの作製時の湿式工程により有機発光層が劣化するという問題が起こる。有機発光層は、周囲の環境、特に水分などによって影響を受け易く、水分により有機層の結晶化が促進されたり、水分が電極と有機発光層間に侵入して有機発光層と電極間に剥離を生じ、電圧を印加しても発光しないダークスポットと呼ばれる黒点が発生する。また、反転方式の場合、素子のガラス基板上に陰極を作製するが、陰極と陽極は直交する必要があるため陰極のパターニング工程（フォト工程）が必要となる。Ａｌ−Ｌｉなどの仕事関数に低い金属を陰極に用いる場合、陰極材料が酸化し、電子注入性能が悪くなり、素子の発光効率が悪化するという問題点がある。
【００１５】
この問題点を解決するために、第１の基板の上に陰極と有機発光層と透明電極を積層して有機発光素子部を形成する工程と、透明な第２の基板の上に前記した有機発光層からのエレクトロルミネッセンスを受けて蛍光を発する色変換フィルターを形成する工程と、前記第１と第２の基板を前記した有機発光素子部と色変換フィルターの両者が挟まれるように対向配置する工程とを有する製造方法が提案されている。（特開２００１−９３６６４号公報）
【００１６】
一方、カラーディスプレイとして実用化する上で重要であるものは、精細なカラー表示機能であるとともに、発光特性が長期的に安定であることである（機能材料、Ｖｏｌ．１８、Ｎｏ．　２、９６〜に記載）。しかし、有機ＥＬ素子は、一定期間駆動すると、電流−輝度特性等の発光特性が著しく低下するという欠点を有する。
【００１６】
この発光特性の低下原因の代表的なものはダークスポットの成長である。このダークスポットとは発光欠陥点のことである。駆動時および保存中に酸化が進むとダークスポットの成長が進み、発光面全体に広がる。
【００１７】
このダークスポットは、素子中の酸素や水分により、素子積層構成材料の酸化や凝集が生じることによるものと考えられており、その成長は、通電中はもちろん、保存中にも進行し、特に、（イ）素子の周囲に存在する酸素や水分により加速され、（ロ）有機積層膜中に吸着物として存在する酸素や水分に影響され、（ハ）素子作製時の部品に吸着している水分や製造時における水分の浸入にも影響されると考えられている。先に記載の長期安定な発光特性を得るためには、ダークスポットの成長を充分に抑えることが必要である。
【００１８】
前述のように、色変換フィルターは、樹脂中に色変換用の色素を混合したものであり、また、混合する色素の熱安定性の問題から、２００℃を超える温度での乾燥が行えない。したがって、塗液中に含有している水分や、パターン形成工程中に混入した水分が保持された状態で色変換フィルターが形成される可能性が高い。色変換フィルター内に保持された水分、あるいは、保存もしくは駆動中に保護層を通じて封止領域内に達する水分が、ダークスポットの成長を促進する要因となる。
【００１９】
本願発明者らの研究により判明したダークスポットの成長原因の主たるものの一つを図面を参照して説明する。
【００２０】
図４は、従来の色変換フィルターを用いた有機ＥＬ多色表示素子の断面構成を示すものである。図中、符号１は透明支持基板であり、２は赤色変換フィルター、３は緑色変換フィルター、４は青色変換フィルター、５は平坦化層、６は保護層、７は透明下部電極（陽極）、８は正孔注入層、９は正孔輸送層、１０は有機発光層、１１は電子注入層、１２は上部電極（陰極）、１３は乾燥剤、そして、１４は封止ガラス（支持基板）である。
【００２１】
図４に示すように、正孔注入層８、正孔輸送層９、有機発光層１０、電子注入層１１からなる４層構成として示される、透明下部電極７と上部電極１２とに挾持される有機薄膜層中へ、水分や溶剤が浸入し、これらの拡散に伴って、前記有機薄膜層を構成する分子に、動作温度下での凝集や結晶化が生じる。これらにより誘起される、下部電極あるいは上部電極との密着性低下、もしくは下部電極−上部電極間距離の増大が、ダークスポットの原因である。
【００２２】
そこで、ダークスポットの成長を抑えるために、水分の除去が考えられるが、その乾燥手段として素子内部空間内に乾燥剤として五酸化リンを配設して中空封止する方法（特開平３−２６１０９１号公報）、さらに五酸化リンを含有する保護層および封止層を積層した構造（特開平７−１６９５６７号公報）が提案されている。しかし、これらの方法では、乾燥剤である五酸化リンが水分を吸収して、燐酸となり、有機積層体に悪影響を及ぼすことがある。この他に、乾燥剤を含有した不活性液体を積層体上と気密容器内に充填させる方法（特開平５−４１２８１号公報、特開平９−３５８６８号公報）、感圧接着剤を用いた方法（ＵＳＰ−５．３０４．４１９）が、提案されているが、十分な解決を得るに至っていない。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
図４は、前述したように、従来の色変換フィルターを用いた有機発光素子の全体構造を示す模式断面図である。以下に、この図４に示す構造をさらに詳しく説明するとともに、本発明が解決しようとする課題を明らかにする。
【００２４】
図４では、マルチカラーまたはフルカラーディスプレイとして使用するための複数の画素を有する有機発光素子の１つの画素に相当する部分を示している。透明な支持基板１上に赤、緑、青の染料または顔料からなる色変換フィルター２、３、４が形成され、後に、平坦化層５、保護層６が形成されている。さらに、上記保護層６上にパターン形成されたＩＴＯなどの透明電極からなる陽極（透明下部電極）７と、この陽極７を覆う正孔注入層８と、この正孔注入層８上に形成された正孔輸送層９と、正孔輸送層９上に形成された有機発光層１０と、有機発光層１０上に形成された電子注入層１１と、電子注入層１１上に形成された金属電極などからなる陰極（上部電極）１２とで構成されている。前記透明電極７および上部電極１２は、それぞれ所定の間隔で離間されたラインパターンに形成され、これらのラインパターンは互いに直交するように配置される。こうして得られた有機発光素子は、グローブボックス内乾燥窒素雰囲気中（酸素および水分濃度１０ｐｐｍ以下）において乾燥剤１３を具備した封止ガラス１４とＵＶ硬化接着剤を用いて接着される。
【００２５】
しかしながら、上記図４の構成と異なり、前述の有機発光層を具備した第１の基板と色変換フィルター層を具備した基板とを張り合わせる有機ＥＬ発光素子の構造では、その構造上もしくは空間的な制約から、図４に示すような従来の占有空間を必要とする乾燥手段を具備することができない。そのために、有機発光素子の長期信頼性に欠けることが問題となる。
【００２６】
本発明は、上述の「有機発光層を具備した第１の基板と色変換フィルター層を具備した基板とを張り合わせる構造の有機ＥＬ発光素子」における問題を解決し、長期にわたって安定した発光特性を維持するとともに、良好な視野角特性を有する色変換方式の有機ＥＬ多色表示素子を実現し、提供することを課題とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の有機多色発光表示素子は、第１の基板と、前記第１の基板上に積層された少なくとも第１の電極と有機発光層と透明な第２の電極とからなる有機発光素子部と、透明な第２の基板と、前記透明な第２の基板の上に形成され、前記有機発光層からのエレクトロルミネッセンスを受けて着色光を生じる色変換フィルター層と、前記有機発光素子部と色変換フィルター層とが所定の間隔を持って対向するように、前記第１の基板と前記第２の基板とを対向配置するとともに、これら第１の基板と第２の基板間を封止するギャップ材とを有してなり、前記ギャップ材は、前記第１の基板の前記有機発光素子部が設けられている側の該有機発光素子部が存在しない内面外周縁と、前記第２の基板の前記色変換フィルター層が設けられている側の該色変換フィルター層が存在しない内面外周縁とに沿って設けられており、前記第１の基板と第２の基板間の封止空間の雰囲気を乾燥させる機能を有していることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の有機多色発光表示素子の他の構成は、第１の基板と、透明な第２の基板と、前記透明な第２の基板の上に形成されている色変換フィルター層と、少なくとも第１の電極と有機発光層と透明な第２の電極とからなる有機発光素子部であって、前記透明な第２の電極を前記色変換フィルター層に面するようにして該色変換フィルター層の上に形成されている有機発光素子部と、前記第２の基板上の有機発光素子部と前記第１の基板とが所定の間隔を持って対向するように、前記第１の基板と前記第２の基板とを対向配置するとともに、これら第１の基板と第２の基板間を封止するギャップ材とを有してなり、前記ギャップ材は、前記第２の基板の前記色変換フィルター層と有機発光素子部とが設けられている側のこれら機能層が存在しない内面外周縁と、この内面外周縁に対向する前記第１の基板の内面外周縁とに沿って設けられており、前記第１の基板と第２の基板間の封止空間の雰囲気を乾燥させる機能を有していることを特徴とする。
【００２９】
さらに、本発明の有機多色発光表示素子の製造方法は、第１の基板の上に少なくとも第１の電極と有機発光層と透明な第２の電極を積層して有機発光素子部を形成する工程と、透明な第２の基板の上に前記有機発光層からのエレクトロルミネッセンスを受けて着色光を生じる色変換フィルター層を形成する工程と、前記第１の基板の前記有機発光素子部が設けられている側の該有機発光素子部が存在しない内面外周縁と、前記第２の基板の前記色変換フィルター層が設けられている側の該色変換フィルター層が存在しない内面外周縁とに沿って、周囲の雰囲気を乾燥させる機能を有するギャップ材を設けて、このギャップ材によって、前記有機発光素子部と色変換フィルター層とが所定の間隔を持って対向するように、前記第１の基板と前記第２の基板とを対向配置するとともに、これら第１の基板と第２の基板間を封止する工程と、を有することを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の有機多色発光表示素子の製造方法の他の構成は、第１の基板と透明な第２の基板を用意し、前記透明な第２の基板の上に色変換フィルター層を形成する工程と、少なくとも第１の電極と有機発光層と透明な第２の電極とからなる有機発光素子部を、前記透明な第２の電極を前記色変換フィルター層に面するようにして、前記色変換フィルター層の上に形成する工程と、前記第２の基板の前記色変換フィルター層と有機発光素子部とが設けられている側のこれら機能層が存在しない内面外周縁と、この内面外周縁に対向する前記第１の基板の内面外周縁とに沿って、周囲の雰囲気を乾燥させる機能を有するギャップ材を設けて、このギャップ材によって、前記第２の基板上の有機発光素子部と前記第１の基板とが所定の間隔を持って対向するように、前記第１の基板と前記第２の基板とを対向配置するとともに、これら第１の基板と第２の基板間を封止する工程と、を有することを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
前記構成の本発明において、前記第１の基板と第２の基板の外周縁に沿って設けられているギャップ材が、前記封止空間に面する内周側と外部雰囲気に面する外周側とで異なる気孔率を持つような構造に形成することが、望ましい。
【００３２】
この場合、ギャップ材の気孔率を、その外周側では１％以下とするとともに内周側では５０〜９０％とすることが、さらに望ましい。
【００３３】
また、前記ギャップ材の気孔率が５０〜９０％である内周側部分が該ギャップ材の内面から外面までの幅の１０〜９０％を占めるように、形成することも、望ましい。
【００３４】
また、前記ギャップ材の内周側の気孔中にアルカリ金属系酸化物またはアルカリ土類金属系酸化物を担持させることも、望ましい。
【００３５】
また、前記ギャップ材を、アルミナ、ジルコニアなどの金属系酸化物、窒化珪素、窒化ボロンなどの金属系窒化物などに代表される無機化合物から構成することも、望ましい。
【００３６】
さらに、前記ギャップ材の前記第１の基板と第２の基板間の厚さ寸法を１μｍ〜１００μｍに形成することも、望ましい。
【００３７】
本発明によれば、ギャップ材自身が乾燥機能を有するので、構造上もしくは空間的な制約のある「有機発光層を具備した第１の基板と色変換フィルター層を具備した基板とを張り合わせる構造の有機ＥＬ発光素子」においても、封止空間の乾燥を実現することができる。
【００３８】
さらに、本発明によれば、乾燥機能を有するギャップ材として、内周側と外周側で異なる気孔率を持たせることができ、これにより、次の点での効果が期待できる。すなわち、外周側に気孔率の小さい高密度なギャップ材を配することにより外部からの水分などの素子内部への浸入を防ぐことができ、内周側に高気孔率のギャップ材を配するとともに乾燥剤を気孔中に担持させることにより封止空間と乾燥剤との接触界面を増やし、封止空間内の雰囲気中に残留する水分や外部からわずかに侵入する水分をも補足可能とし、水分による素子への影響を大幅に抑制する作用を生じさせることができる。この場合、内周側のギャップ材の気孔率を封止空間の内容積に基づいて５０〜９０％の範囲内に調整することで、素子外周縁の封止長さや基板間容積（封止空間の容積）への対応が可能となる。例えば、表示エリアが大きい場合には、ギャップ材による全体の封止長が長くなり、封止空間の容積も増大するので、内部に配するギャップ材の気孔率を大きくし、表示エリアが小さく、封止空間の容積が小さい場合には、内部に配するギャップ材の気孔率を小さくすることによって、水分の捕捉率を一定に維持することができ、有機ＥＬ素子の構造およびサイズによる対応が可能となる。
【００３９】
ギャップ材の気孔中に担持させる乾燥剤としては、これまでに公知となっているアルカリ金属系酸化物やアルカリ土類金属系酸化物を用いることができる。この場合、ゾルゲル法や水熱法によって溶液化させることによって、より均一に分散させることが可能となる乾燥剤を供することが可能となる。
【００４０】
また、ギャップ材に関しては、気孔率を任意に変えることが可能で、機械的強度に富む材料、すなわち無機化合物系材料、特にアルミナ、ジルコニアなどの金属系酸化物、窒化アルミ、窒化珪素などの金属系窒化物が適用可能である。これらの材料は、シート成形法（ドクターブレード、押出し成形、射出成形など）により、薄膜化が可能であり、本発明のギャップ材として適用可能である。
【００４１】
また、ギャップ材の厚み（第１の基板と第２の基板間の距離）を１μｍ〜１００μｍと調整することにより、視野角良好な有機ＥＬ素子の作製が可能となる。
【００４２】
本発明において、表示光出射構造をトップエミッション構造とする場合、三原色に対応する色変換フィルタ層が積層される基板は、可視域において透明であることが必要であり、例えば、ガラス、またはポリエステルなどのポリマーから作製することができる。
【００４３】
また、色変換フィルター層に関しては、通常、緑色および赤色については、それぞれカラーフィルタ層と色変換層との積層構造が用いられ、青色については、カラーフィルタ層のみが用いられる。
【００４４】
さらに、透明下部電極としては、一般に、ＩＺＯまたはＩＴＯが用いられる。透明下部電極に用いられるＩＺＯおよびＩＴＯは、高い仕事関数を有するため、通常は、陽極として用いるのに適当であるが、陰極として用いる場合もある。透明下部電極を陰極として用いる場合、透明下部電極と有機ＥＬ発光層との間に、仕事関数が小さい材料の層を設けて、電子注入効率を向上させてもよい。この場合の仕事関数が小さい材料としては、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、カリウム、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウムなどのアルカリ土類金属、またはこれらのフッ化物等からなる電子注入性の金属、その他の金属との合金や化合物を用いることができる。電子注入効率を向上させるためには、１０ｎｍ以下の厚さの仕事関数が小さい材料の層があれば充分であり、かつ必要とされる透明性を維持する観点からも好ましい。
【００４５】
本発明の有機多色発光表示素子においては、有機ＥＬ発光層は、少なくとも有機発光層を含み、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、および／または電子注入層を介在させた構造を有する。具体的には、下記のような層構成からなるものが採用される（ただし、陽極は有機発光層または正孔注入層に接続され、陰極は有機発光層または電子注入層に接続される）。
【００４６】
（１）有機発光層
（２）正孔注入層／有機発光層
（３）有機発光層／電子注入層
（４）正孔注入層／有機発光層／電子注入層
（５）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子注入層
（６）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層
上記各層の材料としては、公知のものが使用される。青色から青緑色の発光を得るためには、有機発光層中に、例えば、ベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、べンゾオキサゾール系などの蛍光増白剤、金属キレート化オキソニウム化合物、スチリルベンゼン系化合物、芳香族ジメチリディン系化合物などが好ましく使用される。また、電子注入層としては、キノリン誘導体（たとえば、８−キノリノールを配位子とする有機金属錯体）、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体などを用いることができる。
【００４７】
また、有機ＥＬ発光層の上に形成される上部電極は、パッシブマトリクス駆動を行うために、所定の間隔で離隔されたラインパターンに形成され、そのラインパターンは前記透明下部電極のラインパターンとは直交する方向に延びる。このように形成することにより、透明下部電極のラインパターンの１つと上部電極のラインパターンの１つとに電圧を印加した際に、それらの交差する部分の有機ＥＬ発光層を発光させることが可能となる。
【００４８】
上部電極は、有機ＥＬ発光層に対するキャリア注入性が高いこと、かつ有機ＥＬ発光層における発光を基板側に反射することが求められる。上部電極を陽極として用いる場合、ホール注入性を向上させるために仕事関数の大きい材料により上部電極を形成する。適当な材料は、ＩＴＯまたはＩＺＯのような透明導電性酸化物を含む。この場合には、上部電極の上に反射性金属層（例えば、Ａｌなど）を設けて、有機ＥＬ発光層の発光を基板に向かって反射させることが好ましい。上部電極を陰極として用いる場合、電子注入性を付与するために仕事関数が小さい材料により上部電極を形成する。適当な材料は、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、カリウム、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属、またはこれらのフッ化物等からなる電子注入性の金属、その他の金属との合金あるいは化合物を含む。必須ではないが、この場合も、上部電極の上に反射性金属層（例えば、Ａｌなど）を設けることにより反射性を増大させてもよい。
【００４９】
なお、本発明においては、既述したように、色変換フィルターやカラーフィルターを具備した基板と有機発光素子を具備した基板の張り合わせにおいて乾燥剤を配置することが可能となる。しかしながら、一方の基板に色変換フィルターやカラーフィルターおよび有機発光素子を具備した従来の形状にも適用が可能であることは明白である。
【００５０】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は、本発明の一実施例を示すものである。
（実施例１）
［色変換フィルター基板の作製］
［青色フィルターの作製］
青色フィルター材料（富士ハントエレクトロニクステクノロジー製：カラーモザイク（ＣＢ−７００１）を、透明基板１としてのコーニングガラス（５０×５０×０．７ｍｍ）上に、スピンコート法にて塗布後、フォトリソグラフ法によりパターニングを実施し、青色フィルター４の線幅０．１ｍｍ、ピッチ０．３３ｍｍ、膜厚６μｍのラインパターンを得た。
【００５２】
［緑色変換フィルターの作製］
蛍光色素としてクマリン６（０．７重量部）を溶剤のプロピレングリコールモノエチルアセテート（ＰＧＭＥＡ）１２０重量部へ溶解させた。光重合性樹脂の「Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５」（商品名、新日鐵化成工業株式会社）１００重量部を加えて溶解させ、塗布液を得た。この塗布溶液を、透明基板１としてのコーニングガラス（５０×５０×０．７ｍｍ）上に、スピンコート法を用いて塗布し、フォトリソグラフ法により、パターニングを実施し、緑色変換フィルター３に線幅０．１ｍｍ、ピッチ０．３３ｍｍ、膜厚１０μｍのラインパターンを得た。
【００５３】
［赤色変換フィルター層の作製］
蛍光色素としてクマリン６（０．６重量部）、ローダミン６Ｇ（０．３重量部）、ベーシックバイオレット１１（０．３重量部）を溶剤のプロピレングリコールモノエチルアセテート（ＰＧＭＥＡ）１２０重量部へ溶解させた。光重合性樹脂の「Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５」（商品名、新日鐵化成工業株式会社）１００重量部を加えて溶解させ、塗布液を得た。この塗布溶液を、透明基板１としてのコーニングガラス（５０×５０×１．１ｍｍ）上に、スピンコート法を用いて塗布し、フォトリソグラフ法により、パターニングを実施し、赤色変換フィルター２に線幅０．１ｍｍ、ピッチ０．３３ｍｍ、膜厚１０μｍのラインパターンを得た。
【００５４】
［平坦化層および保護層の作製］
この蛍光変換フィルターの上に、平坦化層５としてＵＶ硬化型樹脂（エポキシ変性アクリレート）をスピンコート法にて塗布し、高圧水銀灯にて照射し、膜厚５μｍの平坦化層５を形成した。この平坦化層５上に、保護層６として、スパッタ法にてＳｉＯｘ膜を３００ｎｍ堆積させた。
【００５５】
［有機ＥＬ素子基板の作製］
ガラス透明基板１５を抵抗加熱蒸着装置内に設置し、１×１０−４Ｐａの減圧下で膜厚約１００ｎｍのＡｌ層１２を上部電極（陰極）１２として成膜した。この上部電極１２をフォトリソグラフ法によって２ｍｍライン、０．５ｍｍピッチのパターニングを行った後、再度抵抗加熱蒸着装置内に設置し、ＬｉＦからなるバッファ層１８を１０ｎｍ厚さに形成し、次いで、有機層を形成した。この有機層は、電子注入層１１／発光層１０／正孔輸送層９／正孔注入層８の４層構造とし、これらを順次成膜した。正孔注入層８としては銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を１００ｎｍ、正孔輸送層９としては４，４″−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（（α−ＮＰＤ）を２０ｎｍ積層した。発光層１０としては４，４″−ビス［２，２ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を３０ｎｍ積層した。また、電子注入層１１としてはアルミキレート（Ａｌｑ）を２０ｎｍ積層した。これらの成膜を終了した後、Ａｌライン（陰極）１２と垂直に２ｍｍライン、０．５ｍｍピッチのストライプパターンが得られるマスクを用いて、電子線蒸着法によって透明下部電極（陽極）７の成膜を実施した。
【００５６】
［ギャップ材の形成］
本実施例では、外周側ギャップ材１６と、内周側ギャップ材１７として、それぞれ気孔率が１％以下のアルミナ板と、気孔率が９０％のアルミナ板とを使用した。外周側ギャップ材とするアルミナ板１６の寸法は、外周寸法が５０ｍｍ角、板幅２ｍｍ、すなわち、内周寸法が４６ｍｍ角とした。また、本実施例においては、ギャップ材の高さ（厚み寸法）は１０μｍとした。アルミナ板１６の作製方法は以下のとおりである。
【００５１】
アルミナ粉末（＜５μｍ）を焼結するために、水とともにアルミナ球石、アルミナボールミルを使用して粉体粒度を＜１μｍに微粉砕する。焼結の促進、気孔の除去、不連続結晶成長を防止するために、ＭｇＯ、ＳｉＯ２もしくはその他の助剤を添加する。
【００５２】
添加する助剤の量は３〜１０ｗｔ％程度である。これらの原料粉末１００に結合剤（ポリビニルアルコール、ポリビニルプチラール６〜１０％）・可塑剤（フタル酸エステル、ブチルフロタイル、ブチルグリコールなど）３〜５％に溶剤（メチルエチルケトン、アセトン、ブチルアルコールなど）４０〜５０％とともによく混練してドクタープレイドと動くフィルムの間に１ｍｍくらいの間隙からフィルム上に引き出し、乾燥室に入れて溶剤を除去し、０．５ｍｍくらいの厚みの可撓性の薄板とする。この板状成形体は、可撓性を有するため種々の形状にパンチし、形状を変えることができる。
【００５３】
このアルミナ成形体を大気雰囲気中１６００℃×２時間焼成し、気孔率１％以下のギャップ材用の板状アルミナ板を得た。このアルミナ板を外周寸法が５０ｍｍ角で、内周寸法が４６ｍｍ角となるように成形した。なお、このアルミナ板の厚み寸法は、１０μｍである。このようにして外周側ギャップ材１６を得た。
【００５４】
一方、内周側のアルミナ板１７の寸法は、外周寸法が４６ｍｍ角、板幅２ｍｍ、すなわち内周寸法が４２ｍｍ角とした。このアルミナ板１７も上記アルミナ板１６と同様にドクターブレード法を用いて作製した。この場合、気孔率を上げるために、造孔剤として粒径１〜５μｍのポリウレタンのビーズを使用した。目標とする気孔率によって添加する量は変わるが、本実施例では気孔率９０％を達成するために、５０体積％添加した。この造孔剤は成形体中に分散され、大気雰囲気中の焼結時に酸化されて、気孔を作り出す作用を持つ。このように作製した内周側ギャップ材（アルミナ板）１７中に、ゾルゲル法によりＣａＯを真空中で含浸させた。その後、ＣａＯをアルミナ中に担持させるために、空気中１０００℃、２時間焼成を行なった。
【００５５】
このように作製した外周側ギャップ材１６と内周側ギャップ材１７とを組合わせて両基板１と１５との間に挿入して基板同士の貼り合わせた。
【００６２】
［基板同士の貼り合わせ］
前述のようにして得られたそれぞれの基板１および１５は、グローブボックス内乾燥窒素雰囲気中（酸素および水分濃度１０ｐｐｍ以下）において、ギャップ材１６、１７を挟んでＵＶ硬化接着剤とを用いて接着される。なお、貼り合わせ時における位置あわせは、ＣＣＤカメラを用いて行った。
【００５６】
上述のように作製した本発明の有機ＥＬ素子の評価を行ない、色変換フィルターの変換効率、有機発光層のエレクトロルミネッセンスおよび長期安定性のいずれも良好であることを確認した。
【００５７】
さらに、得られた有機ＥＬ素子の評価方法として、発光させてダークスポットの発光状態を拡大写真で初期撮影し、また６０℃、９０％の温湿度環境下でのダークスポットの促進テストでその生成と成長を観察した。その結果、ダークスポットの生成と成長はほとんど観察されなかった。図３にその結果を示した。
【００６５】
（実施例２）
内周側のアルミナ板１７（外周側寸法４６ｍｍ角、板幅２ｍｍ：内周側寸法４２ｍｍ角）の気孔率を５０％に低減させたギャップ材を作製した。
【００５８】
このように作製した内周側ギャップ材１７と前記実施例１と同一の外周側ギャップ材１６とを組合わせて基板１と１５との間に挿入し、実施例１と同様に基板を貼り合わせて有機ＥＬ発光素子を作製した。
【００６７】
（実施例３）
気孔率９０％の内周側のアルミナ板１７の寸法を、外周側寸法は４６ｍｍ角のままで、板幅を１ｍｍに、すなわち、内周側寸法を４４ｍｍ角とした。内周側ギャップ材１７の板幅を変えることにより、封止内雰囲気中に晒される乾燥剤の量は相対的に小さくなる。
【００５９】
このように作製した内周側ギャップ材１７と第１の実施例と同一の外周側ギャップ材１６とを組合わせて、基板１と１５との間に挿入し、実施例１と同様に基板を貼り合わせて有機ＥＬ発光素子を作製した。
【００６９】
（比較例１）
乾燥剤を具備しないこと以外は、実施例１と同様にして、内周側ギャップ材を作成し、この内周側ギャップ材と外周側ギャップ材と組み合わせて両基板の間に挿入し、基板を貼り合わせて有機ＥＬ発光素子を作製した。
【００７０】
（比較例２）
実施例１の構成において、内周側のアルミナ板の気孔率を５０％に低減させるとともに、その板幅を１ｍｍに減少させた。
【００６０】
このように作製した内周側ギャップ材と、実施例１と同じ外周側ギャップ材とを組合わせて両基板の間に挿入し、実施例１と同様にして、基板を貼り合わせて有機ＥＬ発光素子を作製した。
【００７２】
（実施例４）
本発明の構成は、前述の実施例（図１）に示したようなトップエミッション構造のみに関わらず、ボトムエミッション構造にも適用可能である。図２にその適用例を示す。図２において、図１に示した構成要素と同一の構成要素には、同一の数字を割り当てるとともに各数字に英小文字ｂを添えてボトムエミッション構造の構成要素であることを明示した。
【００６１】
透明な支持基板１ｂ上に赤、緑、青の染料または顔料からなる色変換フィルター２ｂ、３ｂ、４ｂを形成し、後に、平坦化層５ｂ、保護層６ｂを形成した。さらに、上記保護層６ｂ上にＩＴＯなどの透明下部電極７をパターン形成し、この透明下部電極７を覆うように正孔注入層８ｂを積層し、この正孔注入層８ｂ上に正孔輸送層９ｂを形成し、正孔輸送層９ｂ上に有機発光層１０ｂを形成し、有機発光層１０ｂ上に電子注入層１１ｂを形成し、さらに、電子注入層１１ｂ上に金属電極などからなる上部電極１２ｂを形成した。
【００６２】
このように色変換層もしくはカラーフィルター２ｂ、３ｂ、４ｂを具備したガラス基板１ｂに、さらに透明電極７ｂ／有機層（８ｂ、９ｂ、１０ｂ、１１ｂ）／金属電極１２ｂを配した基板１ｂ側から光を取り出す構造が、ボトムエミッション構造である。この基板１ｂに対して、乾燥剤１３ｂを具備した封止ガラス１５ｂを配置し、封止ガラス１５ｂと有機ＥＬ素子を配したガラス基板１ｂとの間に乾燥機能を有する気孔率９０％のアルミナ板を内周側ギャップ材１７ｂとして、気孔率１％以下のアルミナ板を外周側ギャップ材１６ｂとして、それぞれ内周側および外周側に配置し、両基板１ｂと１５ｂとを貼り合わせた。この構造では、有機ＥＬ層１０ｂからの発光は有機ＥＬ素子が配されたガラス基板１ｂから光が取り出されるため、封止ガラス１５ｂ上に具備された乾燥剤１３ｂは光の取り出しの阻害にはならない。
【００６３】
前記実施例２〜４および比較例１〜２についても実施例１と同様のダークスポット促進テストを行い、評価した。その結果、図３に示すように本発明に伴う実施例１〜４は比較例１〜２に比べてダークスポットの成長がほとんど観察されなかった。特に、実施例４においては、乾燥剤を２箇所に配置しているために、実施例１〜３と比較して、著しいダークスポット成長抑制効果が現れている。
【００６４】
なお、前記実施例では、基板の外周寸法と、ギャップ材の外周寸法とは、一致するように設定したが、特に、基板の外周寸法とギャップ材の外周寸法とは必ずしも同一寸法でなくともよい。もちろん、両者の外周寸法を同一にして素子の外周面を面一にする方が好ましい。しかし、両者を同一寸法にしなければ、製造できないという訳でもなく、両者が十分に重なり合うことができれば、問題なく製造でき、できた製品についても問題は生じない。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の有機多色発光表示素子は、第１の基板と、前記第１の基板上に積層された少なくとも第１の電極と有機発光層と透明な第２の電極とからなる有機発光素子部と、透明な第２の基板と、前記透明な第２の基板の上に形成され、前記有機発光層からのエレクトロルミネッセンスを受けて着色光を生じる色変換フィルター層と、前記有機発光素子部と色変換フィルター層とが所定の間隔を持って対向するように、前記第１の基板と前記第２の基板とを対向配置するとともに、これら第１の基板と第２の基板間を封止するギャップ材とを有してなり、前記ギャップ材は、前記第１の基板の前記有機発光素子部が設けられている側の該有機発光素子部が存在しない内面外周縁と、前記第２の基板の前記色変換フィルター層が設けられている側の該色変換フィルター層が存在しない内面外周縁とに沿って設けられており、前記第１の基板と第２の基板間の封止空間の雰囲気を乾燥させる機能を有していることを特徴とする。
【００６６】
また、本発明の有機多色発光表示素子の他の構成は、第１の基板と、透明な第２の基板と、前記透明な第２の基板の上に形成されている色変換フィルター層と、少なくとも第１の電極と有機発光層と透明な第２の電極とからなる有機発光素子部であって、前記透明な第２の電極を前記色変換フィルター層に面するようにして該色変換フィルター層の上に形成されている有機発光素子部と、前記第２の基板上の有機発光素子部と前記第１の基板とが所定の間隔を持って対向するように、前記第１の基板と前記第２の基板とを対向配置するとともに、これら第１の基板と第２の基板間を封止するギャップ材とを有してなり、前記ギャップ材は、前記第２の基板の前記色変換フィルター層と有機発光素子部とが設けられている側のこれら機能層が存在しない内面外周縁と、この内面外周縁に対向する前記第１の基板の内面外周縁とに沿って設けられており、前記第１の基板と第２の基板間の封止空間の雰囲気を乾燥させる機能を有していることを特徴とする。
【００６７】
さらに、本発明の有機多色発光表示素子の製造方法は、第１の基板の上に少なくとも第１の電極と有機発光層と透明な第２の電極を積層して有機発光素子部を形成する工程と、透明な第２の基板の上に前記有機発光層からのエレクトロルミネッセンスを受けて着色光を生じる色変換フィルター層を形成する工程と、前記第１の基板の前記有機発光素子部が設けられている側の該有機発光素子部が存在しない内面外周縁と、前記第２の基板の前記色変換フィルター層が設けられている側の該色変換フィルター層が存在しない内面外周縁とに沿って、周囲の雰囲気を乾燥させる機能を有するギャップ材を設けて、このギャップ材によって、前記有機発光素子部と色変換フィルター層とが所定の間隔を持って対向するように、前記第１の基板と前記第２の基板とを対向配置するとともに、これら第１の基板と第２の基板間を封止する工程と、を有することを特徴とする。
【００６８】
また、本発明の有機多色発光表示素子の製造方法の他の構成は、第１の基板と透明な第２の基板を用意し、前記透明な第２の基板の上に色変換フィルター層を形成する工程と、少なくとも第１の電極と有機発光層と透明な第２の電極とからなる有機発光素子部を、前記透明な第２の電極を前記色変換フィルター層に面するようにして、前記色変換フィルター層の上に形成する工程と、前記第２の基板の前記色変換フィルター層と有機発光素子部とが設けられている側のこれら機能層が存在しない内面外周縁と、この内面外周縁に対向する前記第１の基板の内面外周縁とに沿って、周囲の雰囲気を乾燥させる機能を有するギャップ材を設けて、このギャップ材によって、前記第２の基板上の有機発光素子部と前記第１の基板とが所定の間隔を持って対向するように、前記第１の基板と前記第２の基板とを対向配置するとともに、これら第１の基板と第２の基板間を封止する工程と、を有することを特徴とする。
【００６９】
したがって、本発明によれば、ギャップ材自身が乾燥機能を有するので、構造上もしくは空間的な制約のある「有機発光層を具備した第１の基板と色変換フィルター層を具備した基板とを張り合わせる構造の有機ＥＬ発光素子」においても、封止空間の乾燥を実現することができる。
【００７０】
さらに、本発明によれば、乾燥機能を有するギャップ材として、内周側と外周側で異なる気孔率を持たせることができ、これにより、次の点での効果が期待できる。すなわち、外周側に気孔率の小さい高密度なギャップ材を配することにより外部からの水分などの素子内部への浸入を防ぐことができ、内周側に高気孔率のギャップ材を配するとともに乾燥剤を気孔中に担持させることにより封止空間と乾燥剤との接触界面を増やし、封止空間内の雰囲気中に残留する水分や外部からわずかに侵入する水分をも補足可能とし、水分による素子への影響を大幅に抑制する作用を生じさせることができる。この場合、内周側のギャップ材の気孔率を封止空間の内容積に基づいて５０〜９０％の範囲内に調整することで、素子外周縁の封止長さや基板間容積（封止空間の容積）への対応が可能となる。例えば、表示エリアが大きい場合には、ギャップ材による全体の封止長が長くなり、封止空間の容積も増大するので、内部に配するギャップ材の気孔率を大きくし、表示エリアが小さく、封止空間の容積が小さい場合には、内部に配するギャップ材の気孔率を小さくすることによって、水分の捕捉率を一定に維持することができ、有機ＥＬ素子の構造およびサイズによる対応が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る有機多色発光表示素子を示す断面概略図である。
【図２】本発明の他の実施例に係る有機多色発光表示素子を示す断面概略図である。
【図３】実施例および比較例における時間とダークスポット径との関係を示すグラフである。
【図４】従来の色変換フィルターを用いた有機多色発光表示素子の断面概略図である。
【符号の説明】
１、１ｂ　透明な支持基板
２、２ｂ　赤色変換フィルター
３、３ｂ　緑色変換フィルター
４、４ｂ　青色変換フィルター
５、５ｂ　平坦化層
６、６ｂ　保護層
７、７ｂ　透明電極
８、８ｂ　正孔注入層
９、９ｂ　正孔輸送層
１０、１０ｂ　有機発光層
１１、１１ｂ　電子注入層
１２、１２ｂ　電極
１３ｂ　乾燥剤
１５、１５ｂ　封止ガラス（支持基板）
１６、１６ｂ　外周側ギャップ材
１７、１７ｂ　内周側ギャップ材
【図１】
2004047387.tif 000003
【図２】
2004047387.tif 000004
【図３】
2004047387.tif 000005
【図４】
2004047387.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成15年5月27日(2003.5.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高精細で、耐環境性および生産性に優れた多色表示を可能とする有機多色発光表示素子に関する。詳しくは、イメージセンサー、パーソナルコンピューター、ワードプロセッサー、テレビ、ファクシミリ、オーディオ、ビデオ、カーナビゲーション、電機卓上計算機、電話機、携帯端末機ならびに産業用の計器類等の表示部に用いて好適な有機多色発光表示素子、特に色変換方式を用いた有機多色発光表示素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報の多様化の進行に伴って、固体撮像素子をはじめとする、情報分野における表示デバイスには「美・軽・薄・優」が求められ、さらに低消費電力・高速応答へ向けて活発な開発が進められている。特に、高精細なフルカラー表示デバイスの研究、開発が広くなされている。
【０００３】
周知のように、１９８０年の後半に、Ｔａｎｇらによって、有機分子の薄膜積層構造を有した素子が印加電圧１０Ｖにおいて１０００ｃｄ／ｍ２以上の高輝度が得られる（有機エレクトロルミネセンス（以下有機ＥＬという））ことが報告（Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．　Ｌｅｔｔ．，　５１，９１３　（１９８７））　されてから、有機ＥＬ素子に関して、その実用化に向けての研究が活発に行われている。また、有機高分子材料を用いた同様の素子も活発に開発が進められている。
【０００４】
有機ＥＬ素子は、液晶表示素子に比べて、視野角依存性、高速応答性などの特性において優れている。また、低電圧で高い電流密度が実現できるため、無機ＥＬ素子やＬＥＤに比べて高い発光輝度と発光効率が期待できる。
【０００５】
有機ＥＬ素子の表示素子としての特徴は、（ｉ）高輝度と高コントラストを持つこと、（ｉｉ）低電圧駆動と高い発光効率を持つこと、（ｉｉｉ）高解像度を実現でき、（ｉｖ）高い視野性を有し、（ｖ）応答速度が速く、（ｖｉ）微細化とカラー化が可能であること、（ｉｉ）軽さと薄さに優れていること、等の特徴を持っている。以上の点から、有機ＥＬ素子は、「美・軽・薄・優」なフラットパネルディスプレイへの応用が期待されている。
【０００６】
すでにパイオニア株式会社によって車搭載用の緑色モノクロ有機ＥＬディスプレイが１９９７年の１１月より製品化されており、今後は、多様化する社会のニーズに答えるべく、長期安定性、高速応答性、多色表示、高精細なフルカラー表示が可能な有機ＥＬ多色表示素子の実用化が急がれている。
【０００７】
有機ＥＬ多色表示素子のマルチカラーまたはフルカラー化の方法としては、赤、青、の三原色の発光体をマトリクス状に分離配置し、それぞれ発光させる方法（特開昭５７−１５７４８７号公報、特開昭５８−１４７９８９号公報、特開平３−２１４５９３号公報など）がある。有機発光素子を用いてカラー化する場合、ＲＧＢ用の３種の発光材料をマトリクス状に高精細で配置しなくてはならないため、技術的に困難で、安価に製造することができない。また、３種の発光材料の寿命が異なるために、時間とともに色度がずれてしまうなどの欠点を有している。
【０００８】
また、白色で発光するバックライトとカラーフィルターとを用い、三原色を透過させる方法（特開平１−３１５９８８号公報、特開平２−２７３４９６号公報、特開平３−１９４８９５号公報等）が知られているが、高輝度のＲＧＢを得るために必要な、長寿命かつ高輝度の白色の有機発光素子が未だ得られていない。
【０００９】
発光体の発光を、平面的に分離配置した蛍光体に吸収させ、それぞれの蛍光体から多色の蛍光を発光させる方法（特開平３−１５２８９７号公報等）も知られている。ここで開示されている、蛍光体を用いて、ある発光体から多色の蛍光を発光させる方法については、ＣＲＴ、プラズマディスプレイらにも応用されている。
【００１０】
また、近年では、有機発光素子の発光域の光を吸収し、可視光域の蛍光を発光する蛍光材料をフィルターに用いる色変換方式が開示されている（特開平３−１５２８９７号公報、特開平５−２５８８６０号公報等）。この方式では、有機発光素子の発光色は白色に限定されないため、より輝度の高い有機発光素子を光源に適用できる。青色発光の有機発光素子を用いた色変換方式（特開平３−１５２８９７号公報、特開平８−２８６０３３号公報、特開平９−２０８９４４号公報）では、発光青色光を、蛍光材料を用いて、緑色光や赤色光に波長変換している。このような蛍光色素を含む蛍光変換膜を高精細にパターニングすれば、発光体の近紫外光ないし可視光のような弱いエネルギー線を用いても、フルカラーの発光型ディスプレイが構築できることになる。
【００１１】
色変換フィルターのパターニングの方法としては、（ａ）無機蛍光体の場合と同様に、蛍光色素を液状のレジスト（光反応性ポリマー）中に分散させ、これをスピンコート法などで成膜した後、フォトリソグラフ法でパターニングする方法（特開平５−１９８９２１号公報、特開平５−２５８８６０号公報）や、（ｂ）塩基性のバインダーに蛍光色素または蛍光顔料を分散させ、これを酸性水溶液でエッチングする方法（特開平９−２０８９４４号公報）などがある。
【００１２】
このように多色表示素子を得るために有望視されている色変換方式の問題点は、目的の波長の蛍光に変換するための蛍光フィルターが、特定波長の光，水分，熱，有機溶剤に非常に弱く、これらにより容易に分解し機能を消失してしまう点にある。そのため、多色有機ＥＬ素子の製造法に制約が課せられることになる。
【００１３】
色変換方式の多色型有機ＥＬ素子の従来の作製プロセスでは、例えば、有機発光素子部の陽極である透明電極ＩＴＯの形成工程（成膜、フォト工程）において、発生熱が色変換フィルターの変換特性（変換効率、色純度）を劣化させやすい。このために保護層の上に直接的に有機発光素子部を形成することが困難となる。
【００１４】
この問題点を解決するために、従来、いわゆる反転方式が提案されている。すなわち、透明基板上に陰極を成膜し、次いで、有機層、陽極、保護層および色変換フィルターを順次に形成する方式である。しかしながら、この方式では、色変換フィルターの作製時の湿式工程により有機発光層が劣化するという問題が起こる。有機発光層は、周囲の環境、特に水分などによって影響を受け易く、水分により有機層の結晶化が促進されたり、水分が電極と有機発光層間に侵入して有機発光層と電極間に剥離を生じ、電圧を印加しても発光しないダークスポットと呼ばれる黒点が発生する。また、反転方式の場合、素子のガラス基板上に陰極を作製するが、陰極と陽極は直交する必要があるため陰極のパターニング工程（フォト工程）が必要となる。Ａｌ−Ｌｉなどの仕事関数に低い金属を陰極に用いる場合、陰極材料が酸化し、電子注入性能が悪くなり、素子の発光効率が悪化するという問題点がある。
【００１５】
この問題点を解決するために、第１の基板の上に陰極と有機発光層と透明電極を積層して有機発光素子部を形成する工程と、透明な第２の基板の上に前記した有機発光層からのエレクトロルミネッセンスを受けて蛍光を発する色変換フィルターを形成する工程と、前記第１と第２の基板を前記した有機発光素子部と色変換フィルターの両者が挟まれるように対向配置する工程とを有する製造方法が提案されている。（特開２００１−９３６６４号公報）
【００１６】
一方、カラーディスプレイとして実用化する上で重要であるものは、精細なカラー表示機能であるとともに、発光特性が長期的に安定であることである（機能材料、Ｖｏｌ．１８、Ｎｏ．　２、９６〜に記載）。しかし、有機ＥＬ素子は、一定期間駆動すると、電流−輝度特性等の発光特性が著しく低下するという欠点を有する。
【００１７】
この発光特性の低下原因の代表的なものはダークスポットの成長である。このダークスポットとは発光欠陥点のことである。駆動時および保存中に酸化が進むとダークスポットの成長が進み、発光面全体に広がる。
【００１８】
このダークスポットは、素子中の酸素や水分により、素子積層構成材料の酸化や凝集が生じることによるものと考えられており、その成長は、通電中はもちろん、保存中にも進行し、特に、（イ）素子の周囲に存在する酸素や水分により加速され、（ロ）有機積層膜中に吸着物として存在する酸素や水分に影響され、（ハ）素子作製時の部品に吸着している水分や製造時における水分の浸入にも影響されると考えられている。先に記載の長期安定な発光特性を得るためには、ダークスポットの成長を充分に抑えることが必要である。
【００１９】
前述のように、色変換フィルターは、樹脂中に色変換用の色素を混合したものであり、また、混合する色素の熱安定性の問題から、２００℃を超える温度での乾燥が行えない。したがって、塗液中に含有している水分や、パターン形成工程中に混入した水分が保持された状態で色変換フィルターが形成される可能性が高い。色変換フィルター内に保持された水分、あるいは、保存もしくは駆動中に保護層を通じて封止領域内に達する水分が、ダークスポットの成長を促進する要因となる。
【００２０】
本願発明者らの研究により判明したダークスポットの成長原因の主たるものの一つを図面を参照して説明する。
【００２１】
図４は、従来の色変換フィルターを用いた有機ＥＬ多色表示素子の断面構成を示すものである。図中、符号１は透明支持基板であり、２は赤色変換フィルター、３は緑色変換フィルター、４は青色変換フィルター、５は平坦化層、６は保護層、７は透明下部電極（陽極）、８は正孔注入層、９は正孔輸送層、１０は有機発光層、１１は電子注入層、１２は上部電極（陰極）、１３は乾燥剤、そして、１４は封止ガラス（支持基板）である。
【００２２】
図４に示すように、正孔注入層８、正孔輸送層９、有機発光層１０、電子注入層１１からなる４層構成として示される、透明下部電極７と上部電極１２とに挾持される有機薄膜層中へ、水分や溶剤が浸入し、これらの拡散に伴って、前記有機薄膜層を構成する分子に、動作温度下での凝集や結晶化が生じる。これらにより誘起される、下部電極あるいは上部電極との密着性低下、もしくは下部電極−上部電極間距離の増大が、ダークスポットの原因である。
【００２３】
そこで、ダークスポットの成長を抑えるために、水分の除去が考えられるが、その乾燥手段として素子内部空間内に乾燥剤として五酸化リンを配設して中空封止する方法（特開平３−２６１０９１号公報）、さらに五酸化リンを含有する保護層および封止層を積層した構造（特開平７−１６９５６７号公報）が提案されている。しかし、これらの方法では、乾燥剤である五酸化リンが水分を吸収して、燐酸となり、有機積層体に悪影響を及ぼすことがある。この他に、乾燥剤を含有した不活性液体を積層体上と気密容器内に充填させる方法（特開平５−４１２８１号公報、特開平９−３５８６８号公報）、感圧接着剤を用いた方法（ＵＳＰ−５．３０４．４１９）が、提案されているが、十分な解決を得るに至っていない。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
図４は、前述したように、従来の色変換フィルターを用いた有機発光素子の全体構造を示す模式断面図である。以下に、この図４に示す構造をさらに詳しく説明するとともに、本発明が解決しようとする課題を明らかにする。
【００２５】
図４では、マルチカラーまたはフルカラーディスプレイとして使用するための複数の画素を有する有機発光素子の１つの画素に相当する部分を示している。透明な支持基板１上に赤、緑、青の染料または顔料からなる色変換フィルター２、３、４が形成され、後に、平坦化層５、保護層６が形成されている。さらに、上記保護層６上にパターン形成されたＩＴＯなどの透明電極からなる陽極（透明下部電極）７と、この陽極７を覆う正孔注入層８と、この正孔注入層８上に形成された正孔輸送層９と、正孔輸送層９上に形成された有機発光層１０と、有機発光層１０上に形成された電子注入層１１と、電子注入層１１上に形成された金属電極などからなる陰極（上部電極）１２とで構成されている。前記透明電極７および上部電極１２は、それぞれ所定の間隔で離間されたラインパターンに形成され、これらのラインパターンは互いに直交するように配置される。こうして得られた有機発光素子は、グローブボックス内乾燥窒素雰囲気中（酸素および水分濃度１０ｐｐｍ以下）において乾燥剤１３を具備した封止ガラス１４とＵＶ硬化接着剤を用いて接着される。
【００２６】
しかしながら、上記図４の構成と異なり、前述の有機発光層を具備した第１の基板と色変換フィルター層を具備した基板とを張り合わせる有機ＥＬ発光素子の構造では、その構造上もしくは空間的な制約から、図４に示すような従来の占有空間を必要とする乾燥手段を具備することができない。そのために、有機発光素子の長期信頼性に欠けることが問題となる。
【００２７】
本発明は、上述の「有機発光層を具備した第１の基板と色変換フィルター層を具備した基板とを張り合わせる構造の有機ＥＬ発光素子」における問題を解決し、長期にわたって安定した発光特性を維持するとともに、良好な視野角特性を有する色変換方式の有機ＥＬ多色表示素子を実現し、提供することを課題とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の有機多色発光表示素子は、第１の基板と、前記第１の基板上に積層された少なくとも第１の電極と有機発光層と透明な第２の電極とからなる有機発光素子部と、透明な第２の基板と、前記透明な第２の基板の上に形成され、前記有機発光層からのエレクトロルミネッセンスを受けて着色光を生じる色変換フィルター層と、前記有機発光素子部と色変換フィルター層とが所定の間隔を持って対向するように、前記第１の基板と前記第２の基板とを対向配置するとともに、これら第１の基板と第２の基板間を封止するギャップ材とを有してなり、前記ギャップ材は、前記第１の基板の前記有機発光素子部が設けられている側の該有機発光素子部が存在しない内面外周縁と、前記第２の基板の前記色変換フィルター層が設けられている側の該色変換フィルター層が存在しない内面外周縁とに沿って設けられており、前記第１の基板と第２の基板間の封止空間の雰囲気を乾燥させる機能を有していることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の有機多色発光表示素子の他の構成は、第１の基板と、透明な第２の基板と、前記透明な第２の基板の上に形成されている色変換フィルター層と、少なくとも第１の電極と有機発光層と透明な第２の電極とからなる有機発光素子部であって、前記透明な第２の電極を前記色変換フィルター層に面するようにして該色変換フィルター層の上に形成されている有機発光素子部と、前記第２の基板上の有機発光素子部と前記第１の基板とが所定の間隔を持って対向するように、前記第１の基板と前記第２の基板とを対向配置するとともに、これら第１の基板と第２の基板間を封止するギャップ材とを有してなり、前記ギャップ材は、前記第２の基板の前記色変換フィルター層と有機発光素子部とが設けられている側のこれら機能層が存在しない内面外周縁と、この内面外周縁に対向する前記第１の基板の内面外周縁とに沿って設けられており、前記第１の基板と第２の基板間の封止空間の雰囲気を乾燥させる機能を有していることを特徴とする。
【００３０】
さらに、本発明の有機多色発光表示素子の製造方法は、第１の基板の上に少なくとも第１の電極と有機発光層と透明な第２の電極を積層して有機発光素子部を形成する工程と、透明な第２の基板の上に前記有機発光層からのエレクトロルミネッセンスを受けて着色光を生じる色変換フィルター層を形成する工程と、前記第１の基板の前記有機発光素子部が設けられている側の該有機発光素子部が存在しない内面外周縁と、前記第２の基板の前記色変換フィルター層が設けられている側の該色変換フィルター層が存在しない内面外周縁とに沿って、周囲の雰囲気を乾燥させる機能を有するギャップ材を設けて、このギャップ材によって、前記有機発光素子部と色変換フィルター層とが所定の間隔を持って対向するように、前記第１の基板と前記第２の基板とを対向配置するとともに、これら第１の基板と第２の基板間を封止する工程と、を有することを特徴とする。
【００３１】
また、本発明の有機多色発光表示素子の製造方法の他の構成は、第１の基板と透明な第２の基板を用意し、前記透明な第２の基板の上に色変換フィルター層を形成する工程と、少なくとも第１の電極と有機発光層と透明な第２の電極とからなる有機発光素子部を、前記透明な第２の電極を前記色変換フィルター層に面するようにして、前記色変換フィルター層の上に形成する工程と、前記第２の基板の前記色変換フィルター層と有機発光素子部とが設けられている側のこれら機能層が存在しない内面外周縁と、この内面外周縁に対向する前記第１の基板の内面外周縁とに沿って、周囲の雰囲気を乾燥させる機能を有するギャップ材を設けて、このギャップ材によって、前記第２の基板上の有機発光素子部と前記第１の基板とが所定の間隔を持って対向するように、前記第１の基板と前記第２の基板とを対向配置するとともに、これら第１の基板と第２の基板間を封止する工程と、を有することを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
前記構成の本発明において、前記第１の基板と第２の基板の外周縁に沿って設けられているギャップ材が、前記封止空間に面する内周側と外部雰囲気に面する外周側とで異なる気孔率を持つような構造に形成することが、望ましい。
【００３３】
この場合、ギャップ材の気孔率を、その外周側では１％以下とするとともに内周側では５０〜９０％とすることが、さらに望ましい。
【００３４】
また、前記ギャップ材の気孔率が５０〜９０％である内周側部分が該ギャップ材の内面から外面までの幅の１０〜９０％を占めるように、形成することも、望ましい。
【００３５】
また、前記ギャップ材の内周側の気孔中にアルカリ金属系酸化物またはアルカリ土類金属系酸化物を担持させることも、望ましい。
【００３６】
また、前記ギャップ材を、アルミナ、ジルコニアなどの金属系酸化物、窒化珪素、窒化ボロンなどの金属系窒化物などに代表される無機化合物から構成することも、望ましい。
【００３７】
さらに、前記ギャップ材の前記第１の基板と第２の基板間の厚さ寸法を１μｍ〜１００μｍに形成することも、望ましい。
【００３８】
本発明によれば、ギャップ材自身が乾燥機能を有するので、構造上もしくは空間的な制約のある「有機発光層を具備した第１の基板と色変換フィルター層を具備した基板とを張り合わせる構造の有機ＥＬ発光素子」においても、封止空間の乾燥を実現することができる。
【００３９】
さらに、本発明によれば、乾燥機能を有するギャップ材として、内周側と外周側で異なる気孔率を持たせることができ、これにより、次の点での効果が期待できる。すなわち、外周側に気孔率の小さい高密度なギャップ材を配することにより外部からの水分などの素子内部への浸入を防ぐことができ、内周側に高気孔率のギャップ材を配するとともに乾燥剤を気孔中に担持させることにより封止空間と乾燥剤との接触界面を増やし、封止空間内の雰囲気中に残留する水分や外部からわずかに侵入する水分をも補足可能とし、水分による素子への影響を大幅に抑制する作用を生じさせることができる。この場合、内周側のギャップ材の気孔率を封止空間の内容積に基づいて５０〜９０％の範囲内に調整することで、素子外周縁の封止長さや基板間容積（封止空間の容積）への対応が可能となる。例えば、表示エリアが大きい場合には、ギャップ材による全体の封止長が長くなり、封止空間の容積も増大するので、内部に配するギャップ材の気孔率を大きくし、表示エリアが小さく、封止空間の容積が小さい場合には、内部に配するギャップ材の気孔率を小さくすることによって、水分の捕捉率を一定に維持することができ、有機ＥＬ素子の構造およびサイズによる対応が可能となる。
【００４０】
ギャップ材の気孔中に担持させる乾燥剤としては、これまでに公知となっているアルカリ金属系酸化物やアルカリ土類金属系酸化物を用いることができる。この場合、ゾルゲル法や水熱法によって溶液化させることによって、より均一に分散させることが可能となる乾燥剤を供することが可能となる。
【００４１】
また、ギャップ材に関しては、気孔率を任意に変えることが可能で、機械的強度に富む材料、すなわち無機化合物系材料、特にアルミナ、ジルコニアなどの金属系酸化物、窒化アルミ、窒化珪素などの金属系窒化物が適用可能である。これらの材料は、シート成形法（ドクターブレード、押出し成形、射出成形など）により、薄膜化が可能であり、本発明のギャップ材として適用可能である。
【００４２】
また、ギャップ材の厚み（第１の基板と第２の基板間の距離）を１μｍ〜１００μｍと調整することにより、視野角良好な有機ＥＬ素子の作製が可能となる。
【００４３】
本発明において、表示光出射構造をトップエミッション構造とする場合、三原色に対応する色変換フィルタ層が積層される基板は、可視域において透明であることが必要であり、例えば、ガラス、またはポリエステルなどのポリマーから作製することができる。
【００４４】
また、色変換フィルター層に関しては、通常、緑色および赤色については、それぞれカラーフィルタ層と色変換層との積層構造が用いられ、青色については、カラーフィルタ層のみが用いられる。
【００４５】
さらに、透明下部電極としては、一般に、ＩＺＯまたはＩＴＯが用いられる。透明下部電極に用いられるＩＺＯおよびＩＴＯは、高い仕事関数を有するため、通常は、陽極として用いるのに適当であるが、陰極として用いる場合もある。透明下部電極を陰極として用いる場合、透明下部電極と有機ＥＬ発光層との間に、仕事関数が小さい材料の層を設けて、電子注入効率を向上させてもよい。この場合の仕事関数が小さい材料としては、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、カリウム、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウムなどのアルカリ土類金属、またはこれらのフッ化物等からなる電子注入性の金属、その他の金属との合金や化合物を用いることができる。電子注入効率を向上させるためには、１０ｎｍ以下の厚さの仕事関数が小さい材料の層があれば充分であり、かつ必要とされる透明性を維持する観点からも好ましい。
【００４６】
本発明の有機多色発光表示素子においては、有機ＥＬ発光層は、少なくとも有機発光層を含み、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、および／または電子注入層を介在させた構造を有する。具体的には、下記のような層構成からなるものが採用される（ただし、陽極は有機発光層または正孔注入層に接続され、陰極は有機発光層または電子注入層に接続される）。
【００４７】
（１）有機発光層
（２）正孔注入層／有機発光層
（３）有機発光層／電子注入層
（４）正孔注入層／有機発光層／電子注入層
（５）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子注入層
（６）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層
上記各層の材料としては、公知のものが使用される。青色から青緑色の発光を得るためには、有機発光層中に、例えば、ベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、べンゾオキサゾール系などの蛍光増白剤、金属キレート化オキソニウム化合物、スチリルベンゼン系化合物、芳香族ジメチリディン系化合物などが好ましく使用される。また、電子注入層としては、キノリン誘導体（たとえば、８−キノリノールを配位子とする有機金属錯体）、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体などを用いることができる。
【００４８】
また、有機ＥＬ発光層の上に形成される上部電極は、パッシブマトリクス駆動を行うために、所定の間隔で離隔されたラインパターンに形成され、そのラインパターンは前記透明下部電極のラインパターンとは直交する方向に延びる。このように形成することにより、透明下部電極のラインパターンの１つと上部電極のラインパターンの１つとに電圧を印加した際に、それらの交差する部分の有機ＥＬ発光層を発光させることが可能となる。
【００４９】
上部電極は、有機ＥＬ発光層に対するキャリア注入性が高いこと、かつ有機ＥＬ発光層における発光を基板側に反射することが求められる。上部電極を陽極として用いる場合、ホール注入性を向上させるために仕事関数の大きい材料により上部電極を形成する。適当な材料は、ＩＴＯまたはＩＺＯのような透明導電性酸化物を含む。この場合には、上部電極の上に反射性金属層（例えば、Ａｌなど）を設けて、有機ＥＬ発光層の発光を基板に向かって反射させることが好ましい。上部電極を陰極として用いる場合、電子注入性を付与するために仕事関数が小さい材料により上部電極を形成する。適当な材料は、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、カリウム、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属、またはこれらのフッ化物等からなる電子注入性の金属、その他の金属との合金あるいは化合物を含む。必須ではないが、この場合も、上部電極の上に反射性金属層（例えば、Ａｌなど）を設けることにより反射性を増大させてもよい。
【００５０】
なお、本発明においては、既述したように、色変換フィルターやカラーフィルターを具備した基板と有機発光素子を具備した基板の張り合わせにおいて乾燥剤を配置することが可能となる。しかしながら、一方の基板に色変換フィルターやカラーフィルターおよび有機発光素子を具備した従来の形状にも適用が可能であることは明白である。
【００５１】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は、本発明の一実施例を示すものである。
（実施例１）
［色変換フィルター基板の作製］
［青色フィルターの作製］
青色フィルター材料（富士ハントエレクトロニクステクノロジー製：カラーモザイク（ＣＢ−７００１）を、透明基板１としてのコーニングガラス（５０×５０×０．７ｍｍ）上に、スピンコート法にて塗布後、フォトリソグラフ法によりパターニングを実施し、青色フィルター４の線幅０．１ｍｍ、ピッチ０．３３ｍｍ、膜厚６μｍのラインパターンを得た。
【００５２】
［緑色変換フィルターの作製］
蛍光色素としてクマリン６（０．７重量部）を溶剤のプロピレングリコールモノエチルアセテート（ＰＧＭＥＡ）１２０重量部へ溶解させた。光重合性樹脂の「Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５」（商品名、新日鐵化成工業株式会社）１００重量部を加えて溶解させ、塗布液を得た。この塗布溶液を、透明基板１としてのコーニングガラス（５０×５０×０．７ｍｍ）上に、スピンコート法を用いて塗布し、フォトリソグラフ法により、パターニングを実施し、緑色変換フィルター３に線幅０．１ｍｍ、ピッチ０．３３ｍｍ、膜厚１０μｍのラインパターンを得た。
【００５３】
［赤色変換フィルター層の作製］
蛍光色素としてクマリン６（０．６重量部）、ローダミン６Ｇ（０．３重量部）、ベーシックバイオレット１１（０．３重量部）を溶剤のプロピレングリコールモノエチルアセテート（ＰＧＭＥＡ）１２０重量部へ溶解させた。光重合性樹脂の「Ｖ２５９ＰＡ／Ｐ５」（商品名、新日鐵化成工業株式会社）１００重量部を加えて溶解させ、塗布液を得た。この塗布溶液を、透明基板１としてのコーニングガラス（５０×５０×１．１ｍｍ）上に、スピンコート法を用いて塗布し、フォトリソグラフ法により、パターニングを実施し、赤色変換フィルター２に線幅０．１ｍｍ、ピッチ０．３３ｍｍ、膜厚１０μｍのラインパターンを得た。
【００５４】
［平坦化層および保護層の作製］
この蛍光変換フィルターの上に、平坦化層５としてＵＶ硬化型樹脂（エポキシ変性アクリレート）をスピンコート法にて塗布し、高圧水銀灯にて照射し、膜厚５μｍの平坦化層５を形成した。この平坦化層５上に、保護層６として、スパッタ法にてＳｉＯｘ膜を３００ｎｍ堆積させた。
【００５５】
［有機ＥＬ素子基板の作製］
ガラス透明基板１５を抵抗加熱蒸着装置内に設置し、１×１０−４Ｐａの減圧下で膜厚約１００ｎｍのＡｌ層１２を上部電極（陰極）１２として成膜した。この上部電極１２をフォトリソグラフ法によって２ｍｍライン、０．５ｍｍピッチのパターニングを行った後、再度抵抗加熱蒸着装置内に設置し、ＬｉＦからなるバッファ層１８を１０ｎｍ厚さに形成し、次いで、有機層を形成した。この有機層は、電子注入層１１／発光層１０／正孔輸送層９／正孔注入層８の４層構造とし、これらを順次成膜した。正孔注入層８としては銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を１００ｎｍ、正孔輸送層９としては４，４″−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（（α−ＮＰＤ）を２０ｎｍ積層した。発光層１０としては４，４″−ビス［２，２ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を３０ｎｍ積層した。また、電子注入層１１としてはアルミキレート（Ａｌｑ）を２０ｎｍ積層した。これらの成膜を終了した後、Ａｌライン（陰極）１２と垂直に２ｍｍライン、０．５ｍｍピッチのストライプパターンが得られるマスクを用いて、電子線蒸着法によって透明下部電極（陽極）７の成膜を実施した。
【００５６】
［ギャップ材の形成］
本実施例では、外周側ギャップ材１６と、内周側ギャップ材１７として、それぞれ気孔率が１％以下のアルミナ板と、気孔率が９０％のアルミナ板とを使用した。外周側ギャップ材とするアルミナ板１６の寸法は、外周寸法が５０ｍｍ角、板幅２ｍｍ、すなわち、内周寸法が４６ｍｍ角とした。また、本実施例においては、ギャップ材の高さ（厚み寸法）は１０μｍとした。アルミナ板１６の作製方法は以下のとおりである。
【００５７】
アルミナ粉末（＜５μｍ）を焼結するために、水とともにアルミナ球石、アルミナボールミルを使用して粉体粒度を＜１μｍに微粉砕する。焼結の促進、気孔の除去、不連続結晶成長を防止するために、ＭｇＯ、ＳｉＯ２もしくはその他の助剤を添加する。
【００５８】
添加する助剤の量は３〜１０ｗｔ％程度である。これらの原料粉末１００に結合剤（ポリビニルアルコール、ポリビニルプチラール６〜１０％）・可塑剤（フタル酸エステル、ブチルフロタイル、ブチルグリコールなど）３〜５％に溶剤（メチルエチルケトン、アセトン、ブチルアルコールなど）４０〜５０％とともによく混練してドクタープレイドと動くフィルムの間に１ｍｍくらいの間隙からフィルム上に引き出し、乾燥室に入れて溶剤を除去し、０．５ｍｍくらいの厚みの可撓性の薄板とする。この板状成形体は、可撓性を有するため種々の形状にパンチし、形状を変えることができる。
【００５９】
このアルミナ成形体を大気雰囲気中１６００℃×２時間焼成し、気孔率１％以下のギャップ材用の板状アルミナ板を得た。このアルミナ板を外周寸法が５０ｍｍ角で、内周寸法が４６ｍｍ角となるように成形した。なお、このアルミナ板の厚み寸法は、１０μｍである。このようにして外周側ギャップ材１６を得た。
【００６０】
一方、内周側のアルミナ板１７の寸法は、外周寸法が４６ｍｍ角、板幅２ｍｍ、すなわち内周寸法が４２ｍｍ角とした。このアルミナ板１７も上記アルミナ板１６と同様にドクターブレード法を用いて作製した。この場合、気孔率を上げるために、造孔剤として粒径１〜５μｍのポリウレタンのビーズを使用した。目標とする気孔率によって添加する量は変わるが、本実施例では気孔率９０％を達成するために、５０体積％添加した。この造孔剤は成形体中に分散され、大気雰囲気中の焼結時に酸化されて、気孔を作り出す作用を持つ。このように作製した内周ギャップ材（アルミナ板）１７中に、ゾルゲル法の手順により調製したＣａＯのゾルを真空中で含浸させた。その後、ＣａＯをアルミナ中に担持させるために、空気中で１０００℃、２時間焼成を行った。
【００６１】
このように作製した外周側ギャップ材１６と内周側ギャップ材１７とを組合わせて両基板１と１５との間に挿入して基板同士の貼り合わせた。
【００６２】
［基板同士の貼り合わせ］
前述のようにして得られたそれぞれの基板１および１５は、グローブボックス内乾燥窒素雰囲気中（酸素および水分濃度１０ｐｐｍ以下）において、ギャップ材１６、１７を挟んでＵＶ硬化接着剤とを用いて接着される。なお、貼り合わせ時における位置あわせは、ＣＣＤカメラを用いて行った。
【００６３】
上述のように作製した本発明の有機ＥＬ素子の評価を行ない、色変換フィルターの変換効率、有機発光層のエレクトロルミネッセンスおよび長期安定性のいずれも良好であることを確認した。
【００６４】
さらに、得られた有機ＥＬ素子の評価方法として、発光させてダークスポットの発光状態を拡大写真で初期撮影し、また６０℃、９０％の温湿度環境下でのダークスポットの促進テストでその生成と成長を観察した。その結果、ダークスポットの生成と成長はほとんど観察されなかった。図３にその結果を示した。
【００６５】
（実施例２）
内周側のアルミナ板１７（外周側寸法４６ｍｍ角、板幅２ｍｍ：内周側寸法４２ｍｍ角）の気孔率を５０％に低減させたギャップ材を作製した。
【００６６】
このように作製した内周側ギャップ材１７と前記実施例１と同一の外周側ギャップ材１６とを組合わせて基板１と１５との間に挿入し、実施例１と同様に基板を貼り合わせて有機ＥＬ発光素子を作製した。
【００６７】
（実施例３）
気孔率９０％の内周側のアルミナ板１７の寸法を、外周側寸法は４６ｍｍ角のままで、板幅を１ｍｍに、すなわち、内周側寸法を４４ｍｍ角とした。内周側ギャップ材１７の板幅を変えることにより、封止内雰囲気中に晒される乾燥剤の量は相対的に小さくなる。
【００６８】
このように作製した内周側ギャップ材１７と第１の実施例と同一の外周側ギャップ材１６とを組合わせて、基板１と１５との間に挿入し、実施例１と同様に基板を貼り合わせて有機ＥＬ発光素子を作製した。
【００６９】
（比較例１）
乾燥剤を具備しないこと以外は、実施例１と同様にして、内周側ギャップ材を作成し、この内周側ギャップ材と外周側ギャップ材と組み合わせて両基板の間に挿入し、基板を貼り合わせて有機ＥＬ発光素子を作製した。
【００７０】
（比較例２）
実施例１の構成において、内周側のアルミナ板の気孔率を５０％に低減させるとともに、その板幅を１ｍｍに減少させた。
【００７１】
このように作製した内周側ギャップ材と、実施例１と同じ外周側ギャップ材とを組合わせて両基板の間に挿入し、実施例１と同様にして、基板を貼り合わせて有機ＥＬ発光素子を作製した。
【００７２】
（実施例４）
本発明の構成は、前述の実施例（図１）に示したようなトップエミッション構造のみに関わらず、ボトムエミッション構造にも適用可能である。図２にその適用例を示す。図２において、図１に示した構成要素と同一の構成要素には、同一の数字を割り当てるとともに各数字に英小文字ｂを添えてボトムエミッション構造の構成要素であることを明示した。
【００７３】
透明な支持基板１ｂ上に赤、緑、青の染料または顔料からなる色変換フィルター２ｂ、３ｂ、４ｂを形成し、後に、平坦化層５ｂ、保護層６ｂを形成した。さらに、上記保護層６ｂ上にＩＴＯなどの透明下部電極７をパターン形成し、この透明下部電極７を覆うように正孔注入層８ｂを積層し、この正孔注入層８ｂ上に正孔輸送層９ｂを形成し、正孔輸送層９ｂ上に有機発光層１０ｂを形成し、有機発光層１０ｂ上に電子注入層１１ｂを形成し、さらに、電子注入層１１ｂ上に金属電極などからなる上部電極１２ｂを形成した。
【００７４】
このように色変換層もしくはカラーフィルター２ｂ、３ｂ、４ｂを具備したガラス基板１ｂに、さらに透明電極７ｂ／有機層（８ｂ、９ｂ、１０ｂ、１１ｂ）／金属電極１２ｂを配した基板１ｂ側から光を取り出す構造が、ボトムエミッション構造である。この基板１ｂに対して、乾燥剤１３ｂを具備した封止ガラス１５ｂを配置し、封止ガラス１５ｂと有機ＥＬ素子を配したガラス基板１ｂとの間に乾燥機能を有する気孔率９０％のアルミナ板を内周側ギャップ材１７ｂとして、気孔率１％以下のアルミナ板を外周側ギャップ材１６ｂとして、それぞれ内周側および外周側に配置し、両基板１ｂと１５ｂとを貼り合わせた。この構造では、有機ＥＬ層１０ｂからの発光は有機ＥＬ素子が配されたガラス基板１ｂから光が取り出されるため、封止ガラス１５ｂ上に具備された乾燥剤１３ｂは光の取り出しの阻害にはならない。
【００７５】
前記実施例２〜４および比較例１〜２についても実施例１と同様のダークスポット促進テストを行い、評価した。その結果、図３に示すように本発明に伴う実施例１〜４は比較例１〜２に比べてダークスポットの成長がほとんど観察されなかった。特に、実施例４においては、乾燥剤を２箇所に配置しているために、実施例１〜３と比較して、著しいダークスポット成長抑制効果が現れている。
【００７６】
なお、前記実施例では、基板の外周寸法と、ギャップ材の外周寸法とは、一致するように設定したが、特に、基板の外周寸法とギャップ材の外周寸法とは必ずしも同一寸法でなくともよい。もちろん、両者の外周寸法を同一にして素子の外周面を面一にする方が好ましい。しかし、両者を同一寸法にしなければ、製造できないという訳でもなく、両者が十分に重なり合うことができれば、問題なく製造でき、できた製品についても問題は生じない。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の有機多色発光表示素子は、第１の基板と、前記第１の基板上に積層された少なくとも第１の電極と有機発光層と透明な第２の電極とからなる有機発光素子部と、透明な第２の基板と、前記透明な第２の基板の上に形成され、前記有機発光層からのエレクトロルミネッセンスを受けて着色光を生じる色変換フィルター層と、前記有機発光素子部と色変換フィルター層とが所定の間隔を持って対向するように、前記第１の基板と前記第２の基板とを対向配置するとともに、これら第１の基板と第２の基板間を封止するギャップ材とを有してなり、前記ギャップ材は、前記第１の基板の前記有機発光素子部が設けられている側の該有機発光素子部が存在しない内面外周縁と、前記第２の基板の前記色変換フィルター層が設けられている側の該色変換フィルター層が存在しない内面外周縁とに沿って設けられており、前記第１の基板と第２の基板間の封止空間の雰囲気を乾燥させる機能を有していることを特徴とする。
【００７８】
また、本発明の有機多色発光表示素子の他の構成は、第１の基板と、透明な第２の基板と、前記透明な第２の基板の上に形成されている色変換フィルター層と、少なくとも第１の電極と有機発光層と透明な第２の電極とからなる有機発光素子部であって、前記透明な第２の電極を前記色変換フィルター層に面するようにして該色変換フィルター層の上に形成されている有機発光素子部と、前記第２の基板上の有機発光素子部と前記第１の基板とが所定の間隔を持って対向するように、前記第１の基板と前記第２の基板とを対向配置するとともに、これら第１の基板と第２の基板間を封止するギャップ材とを有してなり、前記ギャップ材は、前記第２の基板の前記色変換フィルター層と有機発光素子部とが設けられている側のこれら機能層が存在しない内面外周縁と、この内面外周縁に対向する前記第１の基板の内面外周縁とに沿って設けられており、前記第１の基板と第２の基板間の封止空間の雰囲気を乾燥させる機能を有していることを特徴とする。
【００７９】
さらに、本発明の有機多色発光表示素子の製造方法は、第１の基板の上に少なくとも第１の電極と有機発光層と透明な第２の電極を積層して有機発光素子部を形成する工程と、透明な第２の基板の上に前記有機発光層からのエレクトロルミネッセンスを受けて着色光を生じる色変換フィルター層を形成する工程と、前記第１の基板の前記有機発光素子部が設けられている側の該有機発光素子部が存在しない内面外周縁と、前記第２の基板の前記色変換フィルター層が設けられている側の該色変換フィルター層が存在しない内面外周縁とに沿って、周囲の雰囲気を乾燥させる機能を有するギャップ材を設けて、このギャップ材によって、前記有機発光素子部と色変換フィルター層とが所定の間隔を持って対向するように、前記第１の基板と前記第２の基板とを対向配置するとともに、これら第１の基板と第２の基板間を封止する工程と、を有することを特徴とする。
【００８０】
また、本発明の有機多色発光表示素子の製造方法の他の構成は、第１の基板と透明な第２の基板を用意し、前記透明な第２の基板の上に色変換フィルター層を形成する工程と、少なくとも第１の電極と有機発光層と透明な第２の電極とからなる有機発光素子部を、前記透明な第２の電極を前記色変換フィルター層に面するようにして、前記色変換フィルター層の上に形成する工程と、前記第２の基板の前記色変換フィルター層と有機発光素子部とが設けられている側のこれら機能層が存在しない内面外周縁と、この内面外周縁に対向する前記第１の基板の内面外周縁とに沿って、周囲の雰囲気を乾燥させる機能を有するギャップ材を設けて、このギャップ材によって、前記第２の基板上の有機発光素子部と前記第１の基板とが所定の間隔を持って対向するように、前記第１の基板と前記第２の基板とを対向配置するとともに、これら第１の基板と第２の基板間を封止する工程と、を有することを特徴とする。
【００８１】
したがって、本発明によれば、ギャップ材自身が乾燥機能を有するので、構造上もしくは空間的な制約のある「有機発光層を具備した第１の基板と色変換フィルター層を具備した基板とを張り合わせる構造の有機ＥＬ発光素子」においても、封止空間の乾燥を実現することができる。
【００８２】
さらに、本発明によれば、乾燥機能を有するギャップ材として、内周側と外周側で異なる気孔率を持たせることができ、これにより、次の点での効果が期待できる。すなわち、外周側に気孔率の小さい高密度なギャップ材を配することにより外部からの水分などの素子内部への浸入を防ぐことができ、内周側に高気孔率のギャップ材を配するとともに乾燥剤を気孔中に担持させることにより封止空間と乾燥剤との接触界面を増やし、封止空間内の雰囲気中に残留する水分や外部からわずかに侵入する水分をも補足可能とし、水分による素子への影響を大幅に抑制する作用を生じさせることができる。この場合、内周側のギャップ材の気孔率を封止空間の内容積に基づいて５０〜９０％の範囲内に調整することで、素子外周縁の封止長さや基板間容積（封止空間の容積）への対応が可能となる。例えば、表示エリアが大きい場合には、ギャップ材による全体の封止長が長くなり、封止空間の容積も増大するので、内部に配するギャップ材の気孔率を大きくし、表示エリアが小さく、封止空間の容積が小さい場合には、内部に配するギャップ材の気孔率を小さくすることによって、水分の捕捉率を一定に維持することができ、有機ＥＬ素子の構造およびサイズによる対応が可能となる。