(57)【要約】【課題】水分やガスに対して優れた封止性能を有する有機ＥＬ装置を提供することを課題とする。【解決手段】透明なガラス基板１の上に順次積層された陽極３と有機層４と陰極５からなるＥＬ素子２が形成され、このＥＬ素子２の陰極５の表面上に有機層４に含まれる有機化合物と同一の有機化合物からなる吸収層６が形成され、吸収層６の表面上に保護層７が形成されている。保護層７で封止しきれずに外部から水分やガスが侵入しても、これらの水分やガスは吸収層６で吸収され、ＥＬ素子２の有機層４がダメージを受けることが防止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、一対の電極とその間に設けられた有機層を有するＥＬ素子が形成された有機ＥＬ装置において、
前記ＥＬ素子の表面上に形成されると共に前記有機層に含まれる有機化合物と同一の有機化合物からなる吸収層と、
前記吸収層の表面上に、前記ＥＬ素子及び吸収層を覆うように形成された保護層と
を備えたことを特徴とする有機ＥＬ装置。
【請求項２】
前記有機層は、複数の層から構成され、当該複数の層の一がホール輸送層であり、前記吸収層は、前記ホール輸送層に含まれる有機化合物と同一の有機化合物からなる請求項１に記載の有機ＥＬ装置。
【請求項３】
前記有機層は、複数の層から構成され、当該複数の層の一が発光層であり、前記吸収層は、前記発光層に含まれる有機化合物と同一の有機化合物からなる請求項１に記載の有機ＥＬ装置。
【請求項４】
前記有機層は、複数の層から構成され、当該複数の層の一が電子輸送層であり、前記吸収層は、前記電子輸送層に含まれる有機化合物と同一の有機化合物からなる請求項１に記載の有機ＥＬ装置。
【請求項５】
前記保護層は、窒化珪素、酸窒化珪素及び酸化珪素のうち少なくとも一つからなる請求項１〜４のいずれか一項に記載の有機ＥＬ装置。
【請求項６】
前記ＥＬ素子の表面上に複数の前記吸収層と複数の前記保護層が交互に積層された請求項１〜５のいずれか一項に記載の有機ＥＬ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置に係り、特に有機ＥＬ装置の封止特性の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ装置は、自己発光を行い、高輝度の画面を得ることができるため、薄型、軽量の携帯機器等のディスプレイや照明装置として広く実用化が進められている。この有機ＥＬ装置は、基板上に、少なくとも一方が透明電極からなる一対の電極層とそれらの間に挟まれた有機層とを有するＥＬ素子が形成された構造を有している。
このような有機ＥＬ装置においては、酸素等のガスや水分の浸入によりＥＬ素子中の有機層や電極がダメージを受け、発光しない部分、所謂ダークスポットが発生する。発生したダークスポットは、時間の経過とともに大きくなり、結果として有機ＥＬ装置の画質の劣化や寿命の短縮を招くこととなる。そのため、外部からのガスや水分の侵入を防ぐ目的でＥＬ素子の表面を保護層で覆うことが提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ＥＬ素子の表面にα−Ｓｉ、α−ＳｉＣ、α−ＳｉＮ、α−Ｃの中から選択される無機アモルファス性膜をプラズマＣＶＤ法等により保護層として形成する有機ＥＬ素子が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特許第３１７０５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のように、プラズマＣＶＤ法等により薄膜形成された保護層のみでは、水分やガスに対して十分な封止性能を示すことが難しい。保護層を緻密化すれば、封止性能が向上するが、この場合には保護層の応力が上昇して膜剥離が発生しやすくなってしまう。さらに、保護層を緻密化するためには、高温で成膜する必要があるが、一般に有機発光層を形成する有機材料は耐熱性が低いので、実際に保護層を緻密化することは困難である。
【０００６】
この発明はこのような従来の問題点を解消するためになされたもので、水分やガスに対して優れた封止性能を有する有機ＥＬ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る有機ＥＬ装置は、基板上に、一対の電極とその間に設けられた有機層を有するＥＬ素子が形成された有機ＥＬ装置において、ＥＬ素子の表面上に形成されると共に有機層に含まれる有機化合物と同一の有機化合物からなる吸収層と、吸収層の表面上にＥＬ素子および吸収層を覆うように形成された保護層とを備えたものである。
ここで吸収層は、ＥＬ素子を形成する有機層に含まれる有機化合物と同一の有機化合物であればよく、例えば、電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホール注入層などに含まれる有機化合物が使用できる。
一般に、発光層を形成する有機材料は水分や酸素等のガスを吸収して劣化しやすい性質を有しているため、ＥＬ素子の表面を保護層で覆うことが提案されてきている。そこで、ＥＬ素子の有機層に含まれる有機化合物と同一の有機化合物からなる吸収層をＥＬ素子の表面上に形成し、さらにＥＬ素子及び吸収層を覆うように保護層を形成することにより、保護層では封止しきれずに侵入した水分やガスが吸収層に吸収される。このため、これらの水分やガスによってＥＬ素子の発光層がダメージを受けることが防止される。
【０００８】
なお、有機層は、複数の層から構成され、複数の層の一がホール輸送層であり、吸収層は、ホール輸送層に含まれる有機化合物と同一の有機化合物から形成されることが好ましい。
有機層は、複数の層から構成され、複数の層の一が発光層であり、吸収層は、発光層に含まれる有機化合物と同一の有機化合物から形成されてもよい。
有機層は、複数の層から構成され、複数の層の一が電子輸送層であり、吸収層は、電子輸送層に含まれる有機化合物と同一の有機化合物から形成されてもよい。
また、ＥＬ素子の表面上に複数の吸収層と複数の保護層を交互に積層することもできる。
保護層としては、窒化珪素、酸窒化珪素及び酸化珪素のうち少なくとも一から形成されたものを用いることができる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、水分やガスに対して優れた封止性能を有する有機ＥＬ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に実施の形態１に係る有機ＥＬ装置の断面を示す。透明なガラス基板１の上にＥＬ素子２が形成されている。ＥＬ素子２は、ガラス基板１の表面上に形成された第１の電極層となる陽極３と、陽極３の上に形成された有機層４と、有機層４の上に形成された第２の電極層となる陰極５とを有している。このようなＥＬ素子２の陰極５の表面上に有機層４に含まれる有機化合物と同一の有機化合物からなる吸収層６が形成されている。さらに、これら吸収層６とＥＬ素子２の全体を覆うように保護層７が形成されている。
【００１１】
ガラス基板１は、可視光に対して透明または半透明の材料から形成されればよく、ガラスの他、このような条件を満たす樹脂を用いることもできる。ＥＬ素子２の陽極３は、電極としての機能を有し且つ少なくとも可視光に対して透明または半透明であればよく、例えばＩＴＯがその材料として採用される。
有機層４は、発光層のみの単層、または正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入輸送層、正孔阻止層、電子注入層、電子輸送層、電子阻止層の一層以上と発光層が積層された多層のいずれであってもよい。
発光層の材料としては、少なくともＡｌｑ３やＤＣＭなどの公知の有機発光材料が含有される。また、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入輸送層、正孔阻止層、電子注入層、電子輸送層、電子阻止層などは、公知の材料から適宜形成される。陰極５は、電極としての機能を有し且つ少なくとも可視光に対して反射性を有すればよく、例えばＡｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ合金、Ａｌ／Ｍｏ積層体等を採用することができる。各層は、真空蒸着法などの公知の薄膜形成法によって形成すればよい。
【００１２】
吸収層６は、ＥＬ素子２の有機層４に含まれる有機化合物と同一の有機化合物から形成される。有機層４が電子輸送層、発光層及びホール輸送層等の公知の複数の層を有する場合には、複数の層のいずれかの層に含まれる有機化合物と同一の有機化合物から吸収層６を形成すればよいが、その中で最も水分やガスと反応しやすい有機化合物を用いるのが好ましい。例えば、ホール輸送層を形成する有機化合物と同一の有機化合物から吸収層６を形成したり、電子輸送層を形成する有機化合物と同一の有機化合物から吸湿層６を形成してもよい。
また、保護層７は、吸収層６及びＥＬ素子２全体を覆うように形成される。保護層７は、例えばプラズマＣＶＤ法により形成される窒化珪素、酸窒化珪素及び酸化珪素等が用いられ、膜厚は０．１〜５μｍであることが好ましい。
この有機ＥＬ装置では、ガラス基板１のＥＬ素子２とは反対側の主面が光の光出射面になっている。すなわち、有機層４で発した光が直接陽極３へ、あるいは陰極５で反射した後に陽極３へ入射し、さらにガラス基板１を透過して出射される。
【００１３】
この実施の形態１に係る有機ＥＬ装置においては、。有機層４に含まれる有機化合物と同一の有機化合物からなる吸収層６をＥＬ素子２の表面上に形成し、吸収層６及びＥＬ素子２全体を覆うように保護層７を形成したため、保護層７で封止しきれずに水分やガスが侵入しても、これら水分やガスはＥＬ素子２の表面上に形成された吸収層６で吸収され、その結果、ＥＬ素子２の発光層がダメージを受けることが防止される。従って、ダークスポットの発生が抑制され、また発生してもその成長速度が遅くなる。
【００１４】
次に、この実施の形態１の有機ＥＬ装置の製造方法について説明する。まず、ガラス基板１の表面上に真空蒸着法等の公知の薄膜形成法により陽極３、有機層４及び陰極５を順次積層してＥＬ素子２を形成する。
さらに、ＥＬ素子２の陰極５の表面上に真空蒸着法等の公知の薄膜形成法により吸収層６を形成する。吸収層６はＥＬ素子２の有機層４に含まれる有機化合物と同一の有機化合物からなるため、ＥＬ素子２の形成に用いられた真空蒸着装置等の装置及び原材料をそのまま使用することができる。
このようにしてＥＬ素子２及び吸収層６が形成されたガラス基板１を真空中あるいは不活性雰囲気中でプラズマＣＶＤ装置のチャンバ内まで搬送し、プラズマＣＶＤ法により吸収層６の表面上及びＥＬ素子２の側面上に保護層７を形成する。
これにより、有機ＥＬ装置が製造される。
【００１５】
この実施の形態１は、以下の効果を有する。
・吸収層６が有機化合物により形成されており、有機化合物は、水分やガスを吸収しやすい（反応しやすい）。従って、吸収層６が形成されていない場合と比べて、ＥＬ素子２内部に侵入する水分やガスを少なくすることができる。
・有機層４に含まれる有機化合物と同一の有機化合物からなる吸収層を形成するため、ＥＬ素子２の製造に従来から使用してきた製造設備をそのまま使用して吸収層４を形成することができ、設備上の追加や設備コストの上昇を招くことなく封止性能の向上を図ることが可能となる。
・高温での成膜による保護層７の緻密化が不要のため、保護層の応力上昇を招くことがなくなる。
【００１６】
実施の形態２
図２に実施の形態２に係る有機ＥＬ装置の部分断面を示す。この有機ＥＬ装置は、図１に示した実施の形態１の装置において、保護層７の表面上に再び吸収層８を形成し、さらにこの吸収層８の表面上に保護層９を形成したものである。すなわち、吸収層６及び８と保護層７及び９が交互に２層ずつ積層されている。
このようにすれば、上側の保護層９で封止しきれずに侵入した水分やガスが上側の吸収層８で吸収しきれない場合であっても、これらの水分やガスは下側の保護層７で封止され、さらに下側の保護層７で封止しきれない水分やガスが存在しても下側の吸収層６で吸収される。このため、極めて封止性能の優れた有機ＥＬ装置が実現される。
【００１７】
なお、実施の形態１及び２では、ガラス基板１上に透明性の陽極３、有機層４及び反射性の陰極５が順次積層され、有機層４で発した光が陽極３及びガラス基板１を透過して出射されるボトムエミッション型の有機ＥＬ装置について説明したが、これに限るものではなく、この発明は、基板上に反射性電極、有機発光層及び透明性電極を順次積層して有機発光層で発した光が基板とは反対側の透明性電極を透過して出射されるトップエミッション型の有機ＥＬ装置にも適用される。この場合、透明性電極の上に吸収層と保護膜が順次形成されるが、これら吸収層及び保護膜は可視光に対して透明または半透明の材料から形成する必要がある。
なお、実施の形態１及び２において、基板は半透明または透明なものを使用しているがトップエミッションの場合これに限らず、不透明な基板を使用してもよい。
なお、実施の形態２において、それぞれ３層以上の吸収層と保護層を交互に積層することもできる。
【実施例】
【００１８】
図３に示されるように、一方の面上に、陽極３（膜厚１７０ｎｍのＩＴＯの層）が形成された透明なガラス基板１を用意し、基板洗浄を行った。基板洗浄は、アルカリ洗浄、純水洗浄を順次行い、乾燥させた後にエキシマＵＶ洗浄を行った。
陽極３の表面上に、真空蒸着装置（カーボンるつぼ、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０−５Ｐａ）で、トリス［４−［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル］アミンの膜厚１０ｎｍの層を作製し、この層をホール注入層１０とした。
ホール注入層１０の表面上に、真空蒸着装置（カーボンるつぼ、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０−５Ｐａ）で、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニルを蒸着した膜厚７０ｎｍの層を作製し、この層をホール輸送層１１とした。
【００１９】
ホール輸送層１１の表面上に、真空蒸着装置（カーボンるつぼ、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０−５Ｐａ）で、赤色発光層ホスト材料である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル、赤色ドーパントである［２−ｔ−ブチル−６−［ｔｒａｎｓ−２−（２，３，５，６−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−ベンゾ［ｉ，ｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン］−１，３−プロパンジニトリル（０．５重量％）、及び緑色発光ドーパントであるＮ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（１重量％）を共蒸着した膜厚５ｎｍの層を作製し、この層を赤色発光層１２とした。
赤色発光層１２の表面上に、真空蒸着装置（カーボンるつぼ、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０−５Ｐａ）で、青色発光層ホスト材料である４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル、及び青色ドーパントである４，４’−ビス［２−（Ｎ−エチルカルバゾール−２−イル）ビニル］ビフェニル（３重量％）を共蒸着した膜厚２５ｎｍの層を作製し、この層を青色発光層１３とした。
【００２０】
青色発光層１３の表面上に、真空蒸着装置（カーボンるつぼ、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０−５Ｐａ）で、トリス（８−キノリノール）アルミニウムの膜厚１５ｎｍの層を形成し、この層を電子輸送層１４とした。
電子輸送層１４の表面上に、真空蒸着装置（カーボンるつぼ、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０−５Ｐａ）で、フッ化リチウムの膜厚０．５ｎｍの層を形成し、この層を電子注入層１５とした。
これらホール注入層１０、ホール輸送層１１、赤色発光層１２、青色発光層１３、電子輸送層１４及び電子注入層１５により有機発光層４が形成される。
さらに、電子注入層１５の表面上に、タングステンボート（蒸着速度１ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０−５Ｐａ）で、アルミニウムの膜厚１００ｎｍの層を形成し、この層を陰極５とした。
【００２１】
このようにしてガラス基板１上にＥＬ素子を形成した後、陰極５の表面上に、真空蒸着装置（カーボンるつぼ、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓ、真空度約５．０×１０−５Ｐａ）で、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニルを蒸着した膜厚７０ｎｍの層を作製し、この層を吸収層６とした。
さらに、吸収層６の表面上に、プラズマＣＶＤ装置で窒化珪素からなる保護層７を形成した。すなわち、ガラス基板１をプラズマＣＶＤ装置のチャンバ内に入れて圧力１×１０−３Ｐａまで排気し、ＳｉＨ４を１００ｍｌ、ＮＨ３を５０ｍｌ、Ｎ２を１０００ｍｌ流し、圧力を７５Ｐａに調整した。次に、ギャップ２０ｍｍの一対の電極に１３．５６ＭＨｚ、６００Ｗの高周波電力を供給し、ガスを放電させることにより陰極の表面上に厚さ１μｍの窒化珪素膜を堆積させた。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る有機ＥＬ装置の構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態２に係る有機ＥＬ装置の構成を示す部分断面図である。
【図３】実施例に係る有機ＥＬ装置の構成を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  ガラス基板、２  ＥＬ素子、３  陽極、４  有機層、５  陰極、６，８  吸収層、７，９  保護層、１０  ホール注入層、１１  ホール輸送層、１２  赤色発光層、１３  青色発光層、１４  電子輸送層、１５  電子注入層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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