(57)【要約】    【課題】  トップエミッション構造の有機エレクトロルミネッセンス素子において、常温領域でガラス化させたガラス膜により封止することができる有機エレクトロルミネッセンス素子を得る。    【解決手段】  一対の電極２，８間に有機発光層５を配置した素子構造が基板１上に設けられ、有機発光層５からの光を基板１と反対側から出射するトップエミッション構造の有機エレクトロルミネッセンス素子において、素子構造の表面上にオルガノポリシロキサンを主成分とするガラスコーティング剤を塗布し、これを硬化することによって形成されるガラス膜１０により素子構造が封止されていることを特徴としている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間に有機発光層を配置した素子構造が基板上に設けられ、前記有機発光層からの光を前記基板と反対側から出射するトップエミッション構造の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記素子構造の表面上にオルガノポリシロキサンを主成分とするガラスコーティング剤を塗布し、これを硬化することによって形成されるガラス膜により、前記素子構造が封止されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記素子構造における上方の電極が、水素よりイオン化傾向の小さい金属から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記素子構造における上方の電極が、透明導電性金属酸化物から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記素子構造における上方の電極の上に、無機保護膜が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記無機保護膜がシリコン系薄膜であることを特徴とする請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子に関するものであり、詳細には基板と反対側から出射するトップエミッション構造の有機エレクトロルミネッセンス素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器の多様化に伴い、一般に使用されているＣＲＴ（陰極線管）に比べて消費電力が少ない平面表示装置に対するニーズが高まってきている。このような平面表示素子の１つとして、高効率、薄型、軽量、低視野角依存性等の特徴を有するエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置が注目され、このＥＬ表示装置を用いたディスプレイの開発が活発に行われている。このようなＥＬ表示装置には、無機材料からなる発光層を有する無機ＥＬ表示装置と、有機材料からなる発光層を有する有機ＥＬ表示装置とがある。
【０００３】
無機ＥＬ表示装置は、一般に発光部に高電界を作用させ、電子をこの高電界中で加速して発光中心に衝突させることにより、発光中心を励起させて発光させる自発光型の表示装置である。
【０００４】
一方、有機ＥＬ表示装置は、電子注入電極とホール注入電極とからそれぞれ電子とホールとを発光部内へ注入し、注入された電子及びホールを発光中心で再結合させて有機分子が励起状態から基底状態に戻るときに蛍光を発生する自発光型の表示装置である。この有機ＥＬ表示装置は、発光材料である蛍光物質を選択することにより発光色を変化させることができ、マルチカラー、フルカラー等の表示装置への応用に対する期待が高まっている。特に最近は、基板と反対側から光を出射するトップエミッション構造の有機ＥＬ素子の開発が進められている。
【０００５】
通常、ガラス基板上に形成されたＥＬ表示部を、ガラスもしくは金属カンにて封止する構造においては、ガラスや金属といった無機材料の持つ優れたガスバリア性により、素子内部への酸素及び水分の浸入を阻止できる。
【０００６】
しかしながら、トップエミッション構造では、画面側に中空のカンを被せると、画像の多重化を引き起こすため、好ましくない。従って、平板を密着させて封止する平板密封封止が必要となる。
【０００７】
これまで、各種接着剤や粘着テープを用いた様々な平板封止技術が開発されているが、接着剤由来の着色、ストレス、付着力、耐湿性等の問題があり、完全な封止方法は確立されていない。
【０００８】
特許文献１〜３においては、ＳｉＯ2を主成分とする無機系塗料を塗布し、これを２００℃以下の温度でガラス化させてガラス膜を形成しＥＬ表示装置を封止することが開示されている。しかしながら、有機材料を用いている有機ＥＬ表示装置においては、１００℃以上の高い温度に加熱することは好ましくない。また、トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置においては、素子構造の上方に形成される透明性電極の上に封止剤を塗布する必要があるが、この透明性電極の上にガラス膜として封止剤を形成したときの問題については詳細に検討されていない。
【特許文献１】特開２００２−２８０１７０号公報
【特許文献２】特開２０００−３１１７８３号公報
【特許文献３】特開平１０−３２１３６９号公報
【特許文献４】特開平６−１９９５２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、トップエミッション構造の有機ＥＬ素子において、常温領域でガラス化させたガラス膜により封止することができる有機ＥＬ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、一対の電極間に有機発光層を配置した素子構造が基板上に設けられ、有機発光層からの光を基板と反対側から出射するトップエミッション構造の有機ＥＬ素子であり、素子構造の表面上にオルガノポリシロキサンを主成分とするガラスコーティング剤を塗布し、これを硬化することによって形成されるガラス膜により、素子構造が封止されていることを特徴としている。
【００１１】
本発明においては、常温硬化可能なオルガノポリシロキサンを主成分とするガラスコーティング剤を用いているので、常温で硬化させて封止することができる。このため、有機ＥＬ素子に加熱による悪影響を与えることなく封止することができる。本発明においては、常温（２５℃程度）でガラスコーティング剤を硬化させることが好ましいが、８０℃程度までの温度であれば必要に応じて加熱して硬化させてもよい。
【００１２】
本発明において用いるガラスコーティング剤は、オルガノポリシロキサンを主成分とするものであり、好ましくは、液状で無溶剤のメチル基もしくはフェニル基を有するオルガノポリシロキサンからなる主剤と、アルコキシ基、アシロキシ基、オキシム基などの官能性側鎖を有するオルガノシロキサンからなる架橋剤と、Ｚｎ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｎ等の含金属有機化合物及びＢ3+ハロゲン化物からなる硬化触媒の３成分を配合したガラスコーティング剤、あるいは上記主剤と硬化触媒の２成分を配合したガラスコーティング剤が用いられる。このようなガラスコーティング剤は、例えば、特許文献４に開示された製造方法により製造することができ、この方法で製造することができるもののうち常温で硬化させることができるものである。
【００１３】
本発明のガラスコーティング剤を用いて封止することにより、従来の平板密封封止、すなわち接着剤とガラス板を用いた封止方法に比べ、以下のような効果が得られる。
【００１４】
（１）硬化時に光を必要としないため、素子の劣化を防止することができる。
【００１５】
（２）接着剤に由来する封止側への光取り出し効率の低下を回避することができる。
【００１６】
（３）接着剤硬化時に発生する硬化収縮、ストレス等による素子への影響を回避することができる。
【００１７】
（４）接着剤由来の着色による透過率低下を回避し、透明な封止を行うことができる。
【００１８】
（５）接着層が無く直接ガラス膜を形成するため、薄膜化及び軽量化が可能となる。
【００１９】
（６）接着層を通して浸入してくる水分から隔離することができるため耐湿性を向上させることができる。
【００２０】
本発明において、基板上に形成する素子構造中の上方の電極は、水素よりイオン化傾向の小さい金属から形成されていることが好ましい。素子構造における上方の電極の上には、直接または間接にガラスコーティング剤が塗布され、ガラス膜が形成される。ガラスコーティング剤には、金属を腐食させる成分が触媒などとして含有されている場合があり、ガラスコーティング剤の塗布により、電極が腐食するおそれがある。電極を、水素よりイオン化傾向の小さい金属から形成することにより、このようなガラスコーティング剤塗布による腐食を防止することができる。水素よりイオン化傾向の小さい金属としては、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｈｇなどが挙げられる。水素よりイオン化傾向の小さい金属は、電極中に５０重量％以上含まれていることが好ましい。
【００２１】
また、素子構造における上方の電極は、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）及びＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）などの透明導電性金属酸化物から形成されていてもよい。このような金属酸化物から形成することにより、上述のガラスコーティング剤による腐食を防止することができる。
【００２２】
また、透明導電性金属酸化物からなる電極の上または下に、水素よりイオン化傾向の小さい金属からなる電極を積層して設けてもよい。
【００２３】
また、本発明においては、上方の電極の上に、無機保護膜が設けられていることが好ましい。無機保護膜としては、ＳｉＮ、ＳｉＯ、ＳｉＯ2、ＳｉＣなどのシリコン系薄膜が好ましい。このようなシリコン系薄膜を無機保護膜として形成することにより、無機保護膜とその上のガラス膜との接着強度が高まり、付着状態が良好なガラス膜を形成することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、常温領域でガラス化させたガラス膜により有機ＥＬ素子を封止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（実施例１）
図１は、本発明に従う一実施例の有機ＥＬ素子を示す断面図である。ガラス基板またはＴＦＴ基板などの基板１の上には、正孔注入電極２が形成されている。正孔注入電極２は、例えば、ＩＴＯ等の金属酸化物またはＡｇ等の金属から形成することができる。正孔注入電極２の上には、正孔注入層３が形成されている。正孔注入層３の上には、正孔輸送層４が形成されている。正孔輸送層４の上には発光層５が形成されている。発光層５の上には電子注入層７が形成されている。電子注入層７の上には、電子注入電極８が形成されている。電子注入電極８の上には、無機保護膜９が形成されている。
【００２６】
以上のようにして、基板１上に形成された素子構造の表面上に、ガラス膜１０が形成され、このガラス膜１０により素子構造が封止されている。
【００２７】
本実施例の有機ＥＬ素子は、具体的には、以下のようにして製造されている。ＩＴＯからなる透明電極（厚み１００ｎｍ）が正孔注入電極２として形成されたＴＦＴ基板１の上に、蒸着法により、正孔注入層３（ＣｕＰｃ：厚み１０ｎｍ）、正孔輸送層４（ＮＰＢ：厚み６０ｎｍ）、発光層５（Ａｌｑ：厚み６０ｎｍ）、電子注入層７（Ｌｉ2Ｏ：厚み５ｎｍ）の順に成膜し、その上に、同じく蒸着法により正孔注入電極８（厚み２０ｎｍ）を形成し、さらにその上に無機保護膜（ＳｉＯ：厚み３０ｎｍ）を成膜した。
【００２８】
ＣｕＰｃは銅フタロシアニンであり、ＮＰＢはＮ，Ｎ′−ジ（ナフタセン−１−イル）−Ｎ，Ｎ′−ジフェニルベンジジンであり、Ａｌｑはトリス−（８−キノリナト）アルミニウム（III）であり、Ｌｉ2Ｏは酸化リチウムである。
【００２９】
ガラス膜１０は、ガラスコーティング剤をスピンコータで塗布することにより形成した。ガラスコーティング剤としてはファイングラステクノロジー社製の商品名ＨＥＡＴＬＥＳＳ  ＧＬＡＳＳ  型番ＧＳ−６００シリーズのものを用いた。このガラスコーティング剤は、主剤（液状で無溶剤のメチル基もしくはフェニル基を有するオルガノポリシロキサン−ＳｉＯ2約６０重量％含有）と硬化剤（Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｓｎなどの含金属有機化合物及びＢハロゲン化物）とを、９：１の割合で混合し、この混合物にさらに希釈剤（ＩＰＡ：イソプロパノール）を１０：１０の割合となるように混合したものである。塗布した後、２４時間自然乾燥させて室温で硬化させ、ガラス膜を形成した。ガラス膜の厚みは１０μｍ程度であった。
【００３０】
上記実施例では、蒸着法により電子注入電極及び無機保護膜を形成しているが、スパッタリング法で形成してもよい。
【００３１】
以上のようにして封止した有機ＥＬ素子について、８５℃、８５％ＲＨの条件で耐湿試験を行った。放置時間に対する非発光部面積／初期発光部面積の割合（％）を求め、結果を図６に示した。
【００３２】
図６に示す結果から明らかなように、著しい非発光部の増加は認められなかった。
【００３３】
また、封止前後における発光輝度比（陰極側輝度／陽極側輝度）に変化はなく、電子注入電極のＡｇに腐食も認められなかった。
【００３４】
（実施例２）
実施例１において、電子注入電極を、Ａｇに代えてＡｕから形成する以外は、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
【００３５】
作製した有機ＥＬ素子について、実施例１と同様に耐湿試験を行い、結果を図６に示した。
【００３６】
図６に示す結果から明らかなように、著しい非発光部の増加は認められなかった。
【００３７】
また、封止前後における発光輝度比（陰極側輝度／陽極側輝度）に変化はなく、電子注入電極のＡｕの腐食も認められなかった。
【００３８】
（実施例３）
実施例１において、電子注入電極を、Ａｇに代えてスパッタリング法によりＩＴＯから形成する以外は、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
【００３９】
作製した有機ＥＬ素子について、実施例１と同様にして耐湿試験を行い、その結果を図６に示した。
【００４０】
図６から明らかなように、本実施例の有機ＥＬ素子においても著しい非発光部の増加は認められなかった。
【００４１】
また、封止前後における発光輝度比（陰極側輝度／陽極側輝度）に変化はなく、ＩＴＯ膜の腐食も認められなかった。
【００４２】
（比較例１）
実施例１と同様にして、基板１上に素子構造を形成した。電子注入電極８として厚み２００ｎｍのＡｌからなる電極を形成した。従って、この比較例１の有機ＥＬ素子は、トップエミッション構造ではなく、ボトムエミッション構造である。
【００４３】
実施例１と同様にしてガラスコーティング剤を塗布しガラス膜を形成して封止したところ、封止後Ａｌ電極に腐食が認められた。この腐食により電子注入電極が機能せず、発光しなかった。このＡｌ電極の腐食は、おそらくガラスコーティング剤中に含まれるホウ酸等の酸による酸化が起因しているものと考えられる。
【００４４】
（比較例２）
図２に示す有機ＥＬ素子を作製した。実施例１と同様にして基板１上に素子構造を形成し、接着剤１１を塗布した後、この上にガラス板からなる封止板１２を載せて接着させた。接着剤としては、エポキシ系樹脂を用いた。接着剤樹脂層１１の厚みは１０μｍであり、封止板１２の厚みは０．７ｍｍである。
【００４５】
実施例１と同様にして耐湿試験を行い、結果を図６に示した。
【００４６】
図６に示すように、ダークスポットの発生が多数認められ、放置時間とともに、著しく非発光部が増加した。これは、接着剤とガラス板間における異種材料による低い付着力が原因していると考えられる。
【００４７】
また、封止前後における発光輝度比（陰極側輝度／陽極側輝度）は、接着層の屈折率の影響により封止後低い発光輝度比となった。
【００４８】
〔ガラスコーティング剤による腐食の評価〕
電極材料としてＡｇ及びＡｕを用いた場合と、電極材料としてＡｌを用いた場合について、ガラスコーティング剤の腐食による影響を比較検討した。ガラス基板の上にＡｇ、ＡｕまたはＡｌを、厚みが２００ｎｍとなるように蒸着法により堆積してこれらの金属薄膜をそれぞれ形成し、この上に実施例１と同様のガラスコーティング剤を塗布し、コーティング前後における反射率の変化を測定した。反射率の測定はガラス基板側から行った。
【００４９】
図３〜図５に測定結果を示す。図３はＡｇの場合であり、図４はＡｕの場合であり、図５はＡｌの場合である。
【００５０】
図３〜図５に示す結果から明らかなように、Ａｇ及びＡｕを電極材料として用いた場合には、コーティング前後においてほとんど反射率が変化していないのに対し、Ａｌを電極材料として用いた場合には、コーティング後反射率が著しく低下している。これは、ガラスコーティング剤によりＡｌが腐食したことによるものと考えられる。
【００５１】
従って、Ａｇ及びＡｕなどの、水素よりイオン化傾向の小さい金属を電極材料として用いることにより、ガラスコーティング剤塗布による電極材料の腐食を防止することができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に従う一実施例の有機ＥＬ素子を示す断面図。
【図２】比較例の有機ＥＬ素子を示す断面図。
【図３】電極材料としてＡｇを用いた場合のコーティング前後における反射率の変化を示す図。
【図４】電極材料としてＡｕを用いた場合のコーティング前後における反射率の変化を示す図。
【図５】電極材料としてＡｌを用いた場合のコーティング前後における反射率の変化を示す図。
【図６】本発明の実施例の有機ＥＬ素子の耐湿試験結果を示す図。
【符号の説明】
【００５３】
１…基板
２…正孔注入電極
３…正孔注入層
４…正孔輸送層
５…発光層
７…電子注入層
８…電子注入電極
９…無機保護膜
１０…ガラス膜
１１…接着剤樹脂層
１２…封止板
【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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