(57)【要約】【課題】１枚の大きな基板を用いた場合でも、基板などで構成する容器の接合強度を高めリークなどによるＥＬ素子の早期劣化を防止して、発光特性および寿命特性を向上させることのできる光源用として好適な有機ＥＬ装置を提供することを目的とする。【解決手段】光透過性の第１の基板２と、この基板２上にマトリックス状に複数組設けられた陽極層３、発光層４および陰極層５を順次積層してなるＥＬ素子４と、これらＥＬ素子４，…を覆うとともに各ＥＬ素子４，…毎に区画して上記第１の基板２と接合した第２の基板７とを備えている有機ＥＬ装置１Ａである。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性の第１の基板と；
この基板上にマトリックス状に複数組設けられた陽極層、発光層および陰極層を順次積層してなるＥＬ素子と；
これらＥＬ素子を覆うとともに各ＥＬ素子毎に区画して上記第１の基板と接合した第２の基板と；
を備えていることを特徴とする有機ＥＬ装置。
【請求項２】
ＥＬ素子を構成する陰極層が、第１の基板に向けて可視光反射機能を有することを特徴とする上記請求項１に記載の有機ＥＬ装置。
【請求項３】
第２の基板が、ＥＬ素子または／および第１の基板に向けて可視光反射機能を有することを特徴とする上記請求項１または２に記載の有機ＥＬ装置。
【請求項４】
第２の基板が、凹状をなしていることを特徴とする上記請求項３に記載の有機ＥＬ装置。
【請求項５】
第１および第２の基板で形成された容器内に、乾燥剤が設けられていることを特徴とする上記請求項１ないし４のいずれか一に記載の有機ＥＬ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マトリックス型の表示装置や液晶表示装置のバックライトなどに用いられる面状光源をなす有機エレクトロルミネセンス（以下、ＥＬと称する。）装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】有機ＥＬ装置からなる固体面状光源は、ＬＣＤ（液晶デイスプレイ）、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）などに比べ薄形、軽量化がはかれるとともにその表示面積が比較的大きく、良質な画像を得るのに必要な輝度、コントラスト、視野、ちらつきなどの特性が総合的に優れている、表示装置やバックライトあるいは照明用として将来有望な光源として期待されている。
【０００３】
この有機ＥＬ装置の構造は、ガラスなどの一対の基板の一方の基板上に、酸化インジウムＩｎ２  Ｏ３  などの導電性物質からなる透明な陽極層、Ｎ，Ｎ−ジフェニル−Ｎ，Ｎ−ビス（３−メチルフェニル）１，１′−ビフェニル−４，４′−ジアミンなどからなる正孔輸送層、トリス（８−ヒドロキシキナリナト）アルミニウム（Ａｌｑ３）とキナクドリンなどを有してなる有機発光層、トリス（８−ヒドロキシキナリナト）アルミニウム（Ａｌｑ３）などからなる電子輸送層、アルミニウムやアルミニウム合金などの低仕事関数金属材料とフッ化リチウム（ＬｉＦ）を有してなる陰極電極層が蒸着、スパッタリング、スクリーン印刷や貼付などの手段により順次積層形成され、さらに、この積層を覆うよう他方の基板を配置して両基板の周縁部近傍を接着剤を介し接合している。
【０００４】
そして、電極間に電圧を印加すると発光層内にわずかに存在する自由電子が高電界で加速され、発光中心に励起し、発光させるほか自由電子も増加させる。電界がなくなると移動できる端に溜った自由電子は反対方向に移動して、再結合により発光し、上記一方の光透過性の基板を透過して光放出がなされる。
【０００５】
そして、上記のような構成のＥＬ装置は、発光部面積を広く得るために基板を大きくすると、両基板間を接合している接着剤に加わる応力が増して接合部からリークしＥＬ装置内に酸素や水分などの侵入があったり、発光時のジュール熱で有機発光層が過熱することがある。
【０００６】
このようなリークや過熱が生じると、Ａｌｑ３などからなる有機発光層の形成物が、早期に酸化して劣化したり、当初の非晶質からガラス状に結晶化することで絶縁物になって発光しなくなるなど、所定の発光特性や寿命特性が得られないという問題がある。
【０００７】
また、有機発光層からの放射光は、上記一方の光透過性の基板を透過して光放出されるが、一対の基板で形成された容器内の横方向や他方の基板に向かう光もあって、この光を活用していないため所望の発光効率が得られなかったり基板の光放射面に輝度むらを生じるなどのことがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、１枚の大きな基板を用いた場合でも、基板などで構成する容器の接合強度を高め外気の侵入などによるＥＬ素子の早期劣化を防止して、発光特性および寿命特性を向上させることのできる光源用として好適な有機ＥＬ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載の有機ＥＬ装置は、光透過性の第１の基板と、この基板上にマトリックス状に複数組設けられた陽極層、発光層および陰極層を順次積層してなるＥＬ素子と、これらＥＬ素子を覆うとともに各ＥＬ素子毎に区画して上記第１の基板と接合した第２の基板とを備えていることを特徴としている。
【００１０】
請求項１に記載の有機ＥＬ装置は、ＥＬ素子を分割するとともに小さく区画された容器内に１組のＥＬ素子が封装された集合体であり、小面積の周囲を区画する隔壁などにより形成される接着剤との接合部面積が小さくなるとともに通電時のＥＬ素子の温度上昇も従来に比べて低くなり、昇温による接合部の応力の低減がはかれ、接合部からの剥がれなどを防止できる。
【００１１】
したがって、リークや過熱による、Ａｌｑ３などからなる有機発光層の形成物が、酸化や結晶化など劣化することを抑制することができる。
【００１２】
また、この有機ＥＬ装置は、マトリックス状に縦列および横列したＥＬ素子の点灯は、全ての陽極端子部および陰極端子部に電圧を印加すれば全部のＥＬ素子が点灯し、所望のＥＬ素子のみを点灯する場合は、該当ＥＬ素子の縦列と横列とが交わるところから引出された陽極端子部と陰極端子部のみに通電すればよいので、多様な点灯形態が得られる。
【００１３】
なお、本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００１４】
本発明に係わる有機ＥＬ装置を構成する第１の基板は、良好な光透過性を有するガラス、合成樹脂やセラミックスなどの材料が用いられる。
【００１５】
また、この第１の基板に接着剤を介し接合される第２の基板は、ガラス、合成樹脂、金属やセラミックスなどの材料からなるが特別の場合を除き光透過性は問われない。
【００１６】
また、この第２の基板は、１枚のもので第１の基板を覆うとともに各ＥＬ素子毎に区画する隔壁が設けられたものであっても、あるいは各ＥＬ素子毎を覆うドーム状の凹状部が個々に形成されたものであって各個が個々に接合されていてもよい。
【００１７】
また、この第１および第２の基板の接合に際し、第１の基板上に第２の基板の接合周縁部と合致する溝状部を形成しておくことにより、両者の位置決めが容易で正確にできるとともに接着剤が不所望箇所に流出することを抑制できる。
【００１８】
ＥＬ素子とは、陽極層と陰極層との間に少なくとも有機発光層が積層されているものであって、有機発光層の前後に電極からの電子を注入され易くするための正孔注入層、正孔輸送層や電子輸送層などを間に形成した多重層構成であってもよい。
【００１９】
陽極層としては、ニッケル、金、銀、白金、パラジウムやこれらの合金、アンチモン・スズ酸化物やインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電性膜を用いることができるが、一般的には上記ＩＴＯ膜が多く用いられ、この層は可視域の光をよく透過するので光放射をなす第１の基板側に形成するとよい。
【００２０】
陰極層としては、電子注入に有効な材料、アルミニウム、マグネシウム、マグネシウムインジウム合金、マグネシウムアルミニウム合金、マグネシウム銀合金やジウムＰｄやアルミニウムリチウム合金などが用いられているが、光（可視域）反射性の高いアルミニウムやマグネシウム銀合金などが好ましい。
【００２１】
発光層としては、トリス（８−ヒドロキシキナリナト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３と称する。）などを用いることができる。
【００２２】
また、たとえば照明用など発光色を赤色、緑色、青色を得たい場合は、発光層を赤色はＡｌｑ３に［２−［２−［４−（ジメチルアミノ）フェニル］エチニル］−６−メチル−４Ｈ−イリデン］−プロパネプロパンジニトリル（ＤＣＭ色素）をドープした構造を、緑色はＡｌｑ３を、青色はビス（２−メチル−８−キノリトラト、パラ−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＢＡｌｑ）にペニレンをドープした層を用いればよい。
【００２３】
また、本発明では、隣接する上記ＥＬ素子の発光層の発光色をたとえば赤色、緑色、青色としてもよいが、１つのＥＬ素子の発光層をたとえば４等分して赤色、緑色、緑色、青色とすることにより高効率の白色光を得ることができる。
【００２４】
正孔輸送層としては、ビス［Ｎ−（１−ナフキブ）−Ｎ−フェニル］ベンジジン（以下、α−ＮＰＤと称する。）やＮ，Ｎ−ジフェニル−Ｎ，Ｎ−ビス（３−メチルフェニル）１，１′−ビフェニル−４，４′−ジアミン（以下、ＴＰＤと称する。）などを用いることができる。
【００２５】
電子輸送層としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）などを用いることができる。
【００２６】
そして、１枚の基板上にマトリックス状に複数組のＥＬ素子が形成されているが、その各層の形成は、蒸着、スパッタリング、スクリーン印刷や貼付などにより複数組を一度に積層することができる。
【００２７】
また、第１および第２の基板を気密に接合する接着剤としては、アクリルエポキシなどの紫外線硬化するものを用いることができるが、基板の材料に対応して選べばよい。
【００２８】
本発明の請求項２に記載の有機ＥＬ装置は、ＥＬ素子を構成する陰極層が、第１の基板に向けて可視光反射機能を有することを特徴としている。
【００２９】
この陰極層の形成材料として、アルミニウム、銀、マグネシウム銀合金やアルミニウムリチウム合金など可視域での光反射性の高い物質で形成した場合は、発光層から陰極層方向にきた光を表面側の第１の基板側に反射させることができ、基板からの放射光の強度を高めることができる。
【００３０】
本発明の請求項３に記載の有機ＥＬ装置は、第２の基板が、ＥＬ素子または／および第１の基板に向けて可視光反射機能を有することを特徴としている。
【００３１】
上記第１および第２の基板が接合されることにより形成された容器の、光放射面を除く表面などを可視光反射機能を呈するアルミニウムや銀などで形成したり炭酸バリウムや酸化カルシウムなどの白色膜を形成することにより、発光層から第１の基板側に向かう以外の放射光をＥＬ素子や第１の基板側に指向させて、第１の基板からの放射光の強度を高め発光効率を向上することができる。
【００３２】
本発明の請求項４に記載の有機ＥＬ装置は、第２の基板が、凹状をなしていることを特徴としている。
【００３３】
第２の基板を凹状部として可視反射光を基板側に指向させることにより放射光の強度を高め発光効率を向上することができる。この凹状部を白色や銀色などの可視光反射面とすることにより、さらに、発光効率を高めることができる。
【００３４】
本発明の請求項５に記載の有機ＥＬ装置は、第１および第２の基板で形成された容器内に、乾燥剤が設けられていることを特徴としている。
【００３５】
本来気密性が保たれれば、接着剤により接合した容器内に外部から不純ガスなどの侵入がなく、ＥＬ素子が酸化などして劣化し特性の低下を招くことはないが、万一、リークした場合の対処として容器内に乾燥剤を設けておいてもよい。
【００３６】
この乾燥剤としては、通電時の発熱温度に耐えて酸素や水分の放出の虞のない五酸化二燐、酸化バリウムやカルシウムなどを紫外線硬化接着剤や両面シール材で接着して第２の基板に固定しておく。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）装置の実施の形態を図１および２を参照して説明する。図１は有機ＥＬ装置１Ａの正面図、図２は図１中のａ−ａ線に沿って切断した部分を模式的に示す拡大断面図である。（なお、以下に示す図も含み、縦横の対比は正しいものでなく、要部など誇張して示した部分もある。）
光透過性のガラスからなる第１の基板２上にはＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）膜からなる透明な面状の陽極層３が４条形成され、この陽極層３上に所定の間隔を隔てて縦横に、ここでは格子状に縦４×横４の計１６升目にＥＬ素子４，…が形成されている。
【００３８】
各ＥＬ素子４は、陽極層３上にたとえばビス［Ｎ−（１−ナフキブ）−Ｎ−フェニル］ベンジジン（以下、α−ＮＰＤと称する。）からなる正孔輸送層４ａ、トリス（８−ヒドロキシキナリナト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３と称する。）からなる発光層４ｂ、フッ化リチウム（ＬｉＦ）からなる電子輸送層４ｃ、アルミニウムからなる陰極層５が順次積層して構成されている。
【００３９】
また、上記第１の基板２上には、各ＥＬ素子４，…毎に区画する隔壁６２，…が設けられた背面となる第２の基板７の周壁部６１，６１および隔壁６２，…の先端部が紫外線硬化樹脂などの接着剤８を介し接合されている。
【００４０】
また、図中９，…は各隔壁６２，６２により区画された各容器２７，…内の第２の基板７の内面側に設けられた乾燥剤、３ａ，…は図において横列する４組のＥＬ素子４，…の共通する陽極端子部、５ａ，…は図において縦列する４組のＥＬ素子４，…の共通する陰極端子部である。
【００４１】
なお、上記第１の基板２と第２の基板７との接合は、いずれかの基板２，７に予め接着剤８を塗布しておき、アルゴンなどの不活性ガスや窒素ガスの雰囲気中にて行われ、第１および第２の基板２，７とで構成する容器２７，…内には上記ガスが充填されている。
【００４２】
因みに、上記有機ＥＬ装置１Ａは、第１の基板２が長さ約５０ｍｍ×幅約５０ｍｍ、第２の基板２の１組の一辺の長さ約１０ｍｍ×幅約１０ｍｍで、基板２，７の肉厚は約１ｍｍ、容器２７内の高さは約３μｍである。
【００４３】
このような構成の有機ＥＬ装置１Ａは、縦列および横列したＥＬ素子４，…の点灯は、全ての陽極端子部３ａ，…および陰極端子部５ａ，…に電圧を印加すれば全部のＥＬ素子４，…が点灯し、所望のＥＬ素子４のみを点灯する場合は、該当ＥＬ素子４の縦列と横列とが交わるところから引出された陽極端子部３ａと陰極端子部５ａのみに通電すればよいので、多様な点灯形態が得られる。
【００４４】
この有機ＥＬ装置１Ａは、ＥＬ素子を分割するとともに小さく区画された容器２７，…内に１組のＥＬ素子４が封装された集合体であり、小面積の周囲を区画する隔壁などにより形成される接着剤との接合部面積が小さくなるとともに通電時のＥＬ素子４の温度上昇も従来に比べて低くなり、昇温による接合部の応力の低減がはかれ、接合部からの剥がれによるリークを防止できる。
【００４５】
したがって、リークや過熱による、Ａｌｑ３などからなる有機発光層４ｂの形成物が、酸化や結晶化など劣化することを防止して、発光特性や寿命特性の向上した照明用光源などとして実用に供される有機ＥＬ装置を提供することができる。
【００４６】
また、陰極層５をアルミニウムなど白色の可視域に光反射性がよい材料で形成した場合は、有機発光層４ｂから陰極層５方向にきた光を表面側の第１の基板２側に反射させて、基板２からの放射光の強度を高めることができる。
【００４７】
また、有機発光層４ｂからの放射光は、上記一方の光透過性の基板２を透過して光放出されるが、一対の基板２，７で形成された容器２７内の横方向や他方の基板７に向かう光もあって、他方の基板７をアルミニウムで形成したり、基板７に可視域の光の反射性のよい被膜などを形成し、その反射光を一方の基板２に指向させれば、さらに、高い発光効率が得られるとともに基板２の光放射面に輝度むらを生じるなどのことを防げる。
【００４８】
また、本発明では、隣接する上記ＥＬ素子の発光層の発光色をたとえば赤色、緑色、青色としてもよいが、１っのＥＬ素子の発光層をたとえば４等分して赤色、緑色、緑色、青色とすることにより高効率の白色光を得ることができる。
【００４９】
図３ないし図７は本発明の有機ＥＬ装置の他の実施の形態を示し、図３および図４は模式的に示す断面図、図５は正面図、図６は背面図、図７は図６中のｂ−ｂ線に沿って切断した部分を模式的に示す拡大断面図で、図中、図１、図２と同一部分には同一の符号を付してその説明は省略する。図２のＥＬ装置１Ａと異なる点は、図３のＥＬ装置１Ｂにおいては、第２の基板７に隔壁６２，…が形成してなく、各ＥＬ素子４，…間の区画は基板２と７とを接合する紫外線硬化樹脂などからなる接着剤８で隔壁６２，…が形成されている。
【００５０】
この隔壁６２，…は、予め基板２または７の所定位置に升目に線状にスクリーン印刷などで接着剤８を塗布しておき、基板２と７とを合致させ紫外線照射することにより形成と両者の接合が行われる。なお、第２の基板７周囲の周壁部６１の内側にも接着剤８により隔壁６２，…を形成してもよいが、図示のように基板７の周壁部６１が兼ねる構成であってもよい。
【００５１】
図４のＥＬ装置１Ｃは、第２の基板７が分割されたドーム形をした凹状の集合体からなり、各ＥＬ素子４，…を各凹状部７ａ，…が覆いその開口部の周縁が第１の基板２に接着剤８を介し接合されている。なお、図示しないが１枚の部材に上記多数個の凹状部７ａ，…を所定間隔を隔て形成し、各凹状部７ａ，…の周縁を基板２と接合するようにしてもよい。
【００５２】
そして、このＥＬ装置１Ｂ，１Ｃも、第１の基板２上に分割形成された各ＥＬ素子４，…をそれぞれ第２の基板７，７ａで区画して覆うようにしたので、各個の密閉維持と過度の温度上昇の防止がはかれる上記実施の形態と同様な作用効果を奏するＥＬ装置を提供できる。また、ＥＬ装置１Ｃの場合など、各ＥＬ素子４，…を覆う各凹状部７ａ，…の内面を可視光反射体で形成し、その反射光を第１の基板２に指向させるようにしておけば、第１の基板２からの放射光も増し、発光効率を向上させることができる。
【００５３】
なお、各隔壁６２，６２により区画された各容器２７，…内の第２の基板７や７ａの内面側に設けられた乾燥剤９，…は、酸化バリウムなどを板体状に形成したものからなり、容器２７，…内に存在や発生または経時変化により外部から侵入する水、酸素などを吸収して、吸着反応することでＥＬ素子４，…の劣化防止をはかり寿命特性を向上できる作用効果を奏する。
【００５４】
図５ないし図７に示すＥＬ装置１Ｄは、ＥＬ素子４，…と対向した第１の基板２の裏面側（第２の基板７寄り。）の部位に、格子状（行８×列８の計６４升）に素通し部２ｃ，…と拡散部２ｄ，…とが交互に形成してある。
【００５５】
この素通し部２ｃと拡散部２ｄ，…は、たとえば感光性レジスト材料に用いられるアクリル、エポキシ、ポリイミドに酸化セリウム（ＢＥＴ法で平均粒径が１１ｎｍ）または酸化アルミニウム（アルミナ）（ＢＥＴ法で平均粒径が３３ｎｍ）の球状微粒子を０．００５〜５．０重量％を混合した光拡散性を呈する材料が、第１の基板２のＩＴＯ膜からなる面状の陽極層３上に塗布され、パターニング処理（ＵＶ露光、エッチング、リンス）を施して格子状に形成される。
【００５６】
そして、ＥＬ素子４，…は、縦列および横列に８列形成した各陽極端子部３ａ，…および各陰極端子部５ａ，…の１行置きに各４組の計３２組が上記格子状に見える素通し部２ｃ，…と対応する部位に設けられている。すなわち、第１の基板２の素通し部２ｃ，…と対応する部位にはＥＬ素子４が設けられるが、上記拡散部２ｄ，…と対応する部位は電気絶縁膜であるためＥＬ素子４，…は設けられていない。
【００５７】
このＥＬ装置１Ｄは、ＥＬ素子４から発する光がファイバー効果で第２の基板７に逃げるのを防ぐために、球状微粒子が分散された拡散膜２ｄと背面の反射作用を奏する陰極層５により第１の基板２に入射し、前面に光が取り出されることにより、従来はＥＬ装置１Ｄの端部に照射されてロスとなっていた光も有効に利用できる。
【００５８】
そして、この有機ＥＬ装置１Ｄは、ＥＬ素子４，…に対して、四方を拡散膜２ｄ，…が取り囲むことにより、効率的に拡散膜２ｄ，…の効果を利用できる。また、従来の有機ＥＬ装置に比べ、低い電圧（４〜６Ｖ程度）での駆動が可能で、実験では  面照射照度を５０％高めることができるとともに、従来と同程度の照度を得る場合には、半減輝度に到達する寿命も同様に５０％長時間化することができるようになった。
【００５９】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、ＥＬ素子を分割するとともに小さく区画された容器内に１組のＥＬ素子が封装された集合体であり、通電時の温度上昇も従来に比べて低くなり、昇温による接合部の応力の低減をしてＥＬ素子の劣化防止がはかれた、発光特性や寿命特性の向上した照明用光源などとして実用に供される有機ＥＬ装置を提供することができる。
【００６０】
請求項２の発明によれば、ＥＬ素子を構成する陰極層を、アルミニウムや銀などの可視域での光反射性の高い物質で形成することにより、発光層から陰極層方向にきた光を表面側の第１の基板側に反射させて、基板からの放射光の強度が高められ、発光特性を向上した有機ＥＬ装置を提供することができる。
【００６１】
本発明の請求項３に記載の有機ＥＬ装置は、第１および第２の基板が接合されることにより形成された容器の、光放射面を除く表面などを可視光反射機能を呈する材料で形成することにより、ＥＬ素子からの放射光の強度が高められ、発光特性の向上した有機ＥＬ装置を提供することができる。
【００６２】
本発明の請求項４に記載の有機ＥＬ装置は、第２の基板を凹状部として可視反射光を基板側に指向させることにより放射光の強度を高め発光特性を向上することができる。この凹状部を白色や銀色などの可視光反射面とすることにより、さらに、発光特性の向上した有機ＥＬ装置を提供することができる。
【００６３】
本発明の請求項５に記載の有機ＥＬ装置は、第１および第２の基板が形成する容器内に乾燥剤を設けることにより、装置内に存在する水や酸素などを吸着してＥＬ素子の劣化防止がはかれた、発光特性や寿命特性の向上した有機ＥＬ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る有機ＥＬ装置の実施の形態を示す正面図である。
【図２】図１中のａ−ａ線に沿って切断した部分を模式的に示す拡大断面図である。
【図３】本発明に係る有機ＥＬ装置の他の実施の形態を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明に係る有機ＥＬ装置の他の実施の形態を模式的に示す断面図である。
【図５】有機ＥＬ装置の他の実施の形態を示す正面図である。
【図６】図５に示す有機ＥＬ装置の背面図である。
【図７】図６中のｂ−ｂ線に沿って切断した部分を模式的に示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｄ：有機ＥＬ装置、    ２：第１の基板、    ３：陽極層、
４：ＥＬ素子、    ４ｂ：発光層、    ５：陰極層、    ７：第２の基板、
８：接着剤、    ９：乾燥剤、
【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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【図７】
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