(57)【要約】長期の使用に耐える有機ＥＬ表示パネルおよび防湿基板を提供する。本発明の有機エレクトロルミネセンス表示パネルは、基板と、該基板に支持されている有機エレクトロルミネセンス素子と、該基板と該有機エレクトロルミネセンス素子との間に設けられているガスバリア層と、を含む。該ガスバリア層は２層以上の無機材料膜と該無機材料膜間に各々設けられている１層以上の有機材料膜とを含み、該有機材料膜のうち少なくとも１層の膜厚は該基板側において当該有機材料膜と隣りあっている該無機材料膜の膜厚の５倍以上である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板に支持されている有機エレクトロルミネセンス素子と、前記基板と前記有機エレクトロルミネセンス素子との間に設けられているガスバリア層と、を含む有機エレクトロルミネセンス表示パネルであって、
前記ガスバリア層は２層以上の無機材料膜と前記無機材料膜間に各々設けられている１層以上の有機材料膜とを含み、
前記有機材料膜のうち少なくとも１層の膜厚は前記基板側において当該有機材料膜と隣りあっている前記無機材料膜の膜厚の５倍以上である、ことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス表示パネル、
【請求項２】
基板と、前記基板に支持されているガスバリア層と、を含む防湿基板であって、
前記ガスバリア層は２層以上の無機材料膜と前記無機材料膜間に各々設けられている１層以上の有機材料膜とを含み、
前記有機材料膜のうち少なくとも１層の膜厚は前記基板側において当該有機材料膜と隣りあっている前記無機材料膜の膜厚の５倍以上である、ことを特徴とする防湿基板。
【請求項３】
基板と、前記基板に支持されている有機エレクトロルミネセンス素子と、前記有機エレクトロルミネセンス素子を覆うガスバリア層と、を含む有機エレクトロルミネセンス表示パネルであって、
前記ガスバリア層は２層以上の無機材料膜と前記無機材料膜間に各々設けられている１層以上の有機材料膜とを含み、
前記有機材料膜のうち少なくとも１層の膜厚は前記基板側において当該有機材料膜と隣りあっている前記無機材料膜の膜厚の５倍以上である、ことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス表示パネル。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
１．発明の分野
本発明は、有機エレクトロルミネセンス表示パネルおよび防湿基板に関する。
２．関連技術の説明
エレクトロルミネセンス特性を有する有機発光材料を発光源とする有機エレクトロルミネセンス表示パネル（以下有機ＥＬ表示パネルと称する）が公知である。有機ＥＬ表示パネルにおいては、基板上に発光機能を備えた有機機能層が陽極および陰極によって挟持されて形成されている有機エレクトロルミネセンス素子（以下有機ＥＬ素子と称する）の複数が、例えばマトリックス状に並べられている。
陽極は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの仕事関数が大きい材料からなっている。陰極は、仕事関数が小さい材料、すなわちアルカリ金属およびアルカリ土類金属をベースとした合金などを用いて形成されている。
有機機能層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などの機能層を含む。該有機機能層は、例えば有機化合物材料からなり発光機能を有する発光層のみの単一層、あるいは有機正孔輸送層、発光層および有機電子輸送層の３層構造、又は有機正孔輸送層及び発光層の２層構造、さらにこれらの適切な層間に電子或いは正孔の注入層やキャリアブロック層を挿入した積層体とすることができる。
かかる構成の有機ＥＬ素子において、陽極および陰極間に電圧を印加すると、正孔および電子が有機機能層へと注入されて、これらが発光層にて再結合して発光するのである。かかる光は、基板等を介して外部に放射される。
上記した如き構成の有機ＥＬ表示パネルにおいて、有機ＥＬ素子が、大気中の酸素および水分に接すると、いわゆるダークスポットと称される発光不良が生じるという問題がある。そこで、有機ＥＬ素子は、一般的に乾燥剤を備えた気密容器によって封止されて大気から遮断されている。また、有機ＥＬ表示パネルの軽量化を図るために、有機ＥＬ素子を酸化シリコン等の無機材料からなる封止膜によって封止する技術も提案されている。
上記の如き方法によって、有機ＥＬ素子が封止されると大気から隔離されて直接的に水分に晒されることはないものの、有機ＥＬ表示パネルを長期にわたって大気中に保管するとダークスポットが発生してしまう場合がある。かかる現象は、大気中の水分等が基板を介して浸透しかつ有機ＥＬ素子に到達することに主に起因している。特に樹脂基板を用いた有機ＥＬ表示パネルにおいては、樹脂基板が充分なガスバリア特性を備えていない故、顕著に発生する。
そこで、酸素等の気体および水分を透過させない特性、いわゆるガスバリア性を有するガスバリア層を基板上に設ける技術が提案されている。当該ガスバリアには、窒化酸化シリコン（ＳｉＯＮ）などの無機材料からなる無機材料膜のみからなる単層構造を有するものおよび樹脂材料からなる有機材料膜を無機材料膜で挟持して形成されている多層構造を有するものがあり、例えば特開２００４−１１９１３８号広報に記載されている。
上記した如きガスバリア層のうち、単層構造のガスバリア層は、無機材料膜の膜厚を大とすることによって、ガスバリア性の向上を図ることができる。しかしながら、無機材料膜は、成膜する際に無機材料膜に内部応力が生じ、かかる応力によって有機ＥＬ表示パネルが変形するという問題がある。また、無機材料膜が変形することによって無機材料膜にクラックが生じてしまい、該クラックを介して水分等が侵入できてしまう故、良好なガスバリア性が得られないという問題もある。
有機材料膜を無機材料膜で挟持した多層構造によれば、無機材料膜の応力を有機材料膜によって緩和することができる。しかし、かかる多層構造によっても、ダークスポットの発生を充分に抑制できていない。
発明の概要
本発明は、上記した問題が１例として挙げられる諸問題を解決する手段を提供することを目的とする。
本発明の第１アスペクトによる有機ＥＬ表示パネルは、基板と、該基板に支持されている有機ＥＬ素子と、該基板と該有機ＥＬ素子との間に設けられているガスバリア層と、を含む有機ＥＬ表示パネルであって、該ガスバリア層は２層以上の無機材料膜と該無機材料膜間に各々設けられている１層以上の有機材料膜とを含み、該有機材料膜のうち少なくとも１層の膜厚は該基板側において当該有機材料膜と隣りあっている該無機材料膜の膜厚の５倍以上である、ことを特徴とする。
本発明の第２アスペクトによる防湿基板は、基板と、該基板に支持されているガスバリア層と、を含む防湿基板であって、該ガスバリア層は２層以上の無機材料膜と該無機材料膜間に各々設けられている１層以上の有機材料膜とを含み、該有機材料膜のうち少なくとも１層の膜厚は該基板側において当該有機材料膜と隣りあっている該無機材料膜の膜厚の５倍以上である、ことを特徴とする。
本発明の第３アスペクトによる有機ＥＬ表示パネルは、基板と、前記基板に支持されている有機ＥＬ素子と、前記有機ＥＬ素子を覆うガスバリア層と、を含む有機ＥＬ表示パネルであって、前記ガスバリア層は２層以上の無機材料膜と前記無機材料膜間に各々設けられている１層以上の有機材料膜とを含み、前記有機材料膜のうち少なくとも１層の膜厚は前記基板側において当該有機材料膜と隣りあっている前記無機材料膜の膜厚の５倍以上である、ことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００２】
図１は、本発明による有機ＥＬ表示パネルの概略断面図であり、
図２は、第１の無機材料膜上に有機材料膜を形成する工程を説明する部分拡大断面図であり、
図３は、本発明による有機ＥＬ表示パネルにおける有機材料膜の膜厚とダークスポット発生数との関係を示すグラフである。
発明の詳細な説明
以下、本発明による有機ＥＬ表示パネルについて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
有機ＥＬ表示パネル１は、例えば図１に示す如く、基板２と、基板２の両主面のうち一方の主面に設けられている第１の無機材料膜３と、を有する。基板２は、ポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂材料からなる樹脂基板若しくはガラス基板からなる。第１の無機材料膜３は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、窒化酸化シリコン（ＳｉＯＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの無機材料からなりかつ可視光領域の光を透過せしめる光透過性を有する。また、第１の無機材料膜はガスバリア性も備えている。
第１の無機材料膜３上には有機材料膜４が設けられている。有機材料膜４は、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂等の樹脂材料からなり、ガスバリア性を備えている。有機材料膜４は、スピンコート法などのウエット法を用いて成膜することとしても良い。ウエット法を用いる場合、硬化前の液状の熱硬化性樹脂若しくは紫外線硬化性樹脂をスピンコート法を用いて第１の無機材料膜上に配した後、当該未硬化樹脂膜を硬化せしめて、有機材料膜を形成することとしても良い。
なお、有機材料膜には、ウエット法によって成膜される薄膜が含まれ、無機材料に近いもの、すなわち、ポリシラザン等の有機溶媒に可溶の材料およびゾル・ゲル法に使用されるシリカ粒子等の無機粒子を樹脂材料に混合して分散した混合材料などからなる膜も含まれる。
かかる有機材料膜４の上には、上述した第１の無機材料膜３とほぼ同様の構成の第２の無機材料膜５が設けられている。すなわち、有機材料膜４は第１および第２の無機材料膜３，５によって挟持されており、かかる構成の第１および第２の無機材料膜３，５および有機材料膜４によってガスバリア層６が形成されている。なお、第２の無機材料膜５の膜厚は第１の無機材料膜３の膜厚と異なっていることとしても良い。
第２の無機材料膜５の上に、第１表示電極７と有機化合物からなりかつ発光層（図示せず）を含む有機機能層８と第２表示電極９とが順に形成されて構成されている有機ＥＬ素子１０が設けられている。
第１表示電極７は、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の導電性材料からなる。
有機機能層８は、有機化合物材料からなりかつ少なくとも発光層（図示せず）を含んでいる。例えば有機機能層８は、銅フタロシアニンからなる正孔注入層（図示せず）、ＴＰＤ（トリフェニルアミン誘導体）からなる正孔輸送層（図示せず）、Ａｌｑ３（アルミキレート錯体）からなる発光層（図示せず）、酸化リチウムがらなる電子注入層（図示せず）からなる積層体であることとしても良い。
第２表示電極９は、例えばアルミニウム（Ａｌ）などの金属材料からなる。かかる構成の有機ＥＬ素子１０の有機機能層８から発せられた光は、基板２を介して外部に発せられる。なお、図示しないものの有機ＥＬ素子１０は、酸素等の気体および水分を透過させない特性、いわゆるガスバリア性を有する部材で覆って封止することとしても良い。かかる部材としては、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化酸化シリコンなどの無機材料からなる封止膜又は乾燥剤を備えた気密容器が挙げられる。また、図１には、説明を簡単にするために、１つの有機ＥＬ素子１０が設けられている有機ＥＬ表示パネル１が示されている。しかし、有機ＥＬ表示パネルには複数の有機ＥＬ素子が形成されていても良い。複数の有機ＥＬ素子は、基板上に例えばマトリックス状に並べられていることとしても良い。
なお、上記説明において、有機ＥＬ表示パネルは、基板を介して外部に光を取り出す方式、いわゆるボトムエミッション型パネルとしているもののこれに限定されず、基板を介さないで基板と反対側から光を取り出す方式、いわゆるトップエミッション型パネルであっても良い。
上記の如き構成の有機ＥＬ表示パネル１において、ガスバリア層６の有機材料膜４の膜厚は第１の無機材料膜３の膜厚の５倍以上になるように設定されている。たとえば、第１の無機材料膜３が０．１μｍである場合、有機材料膜４の膜厚は０．５μｍ以上に設定されている。有機材料膜４を第１の無機材料膜３の膜厚の５倍以上に設定することによって、ガスバリア層６の平滑化を図ることができる。図２Ａに示す如く、基板２上に第１の無機材料膜３（膜厚をＴ１に設定）を成膜した後、有機材料膜を成膜する前に第１の無機材料膜３上に異物１１が付着する場合がある。特に無機材料膜３をＣＶＤ法等のドライ成膜法によって作製すると、成膜時に異物が付着し易い。当該異物は、第１の無機材料膜と同一の材料からなりかつ略同一の厚さ（≒Ｔ１）またはそれ未満の厚さ（＜Ｔ１）を有する薄膜片であることが多い。異物１１が付着した第１の無機材料膜３を覆う有機材料膜４を作製する場合において５倍以下の厚さ（例えば図２Ｂに示す如く２倍の厚さ（Ｔ２＝２×Ｔ１））では、有機材料膜４のうち第２の無機材料膜と接する側の主面１２は充分な平坦性を備えることができず、結果的にガスバリア層の平滑化を図ることはできない。しかし、有機材料膜４を第１の無機材料膜の膜厚の５倍以上に設定する（例えば図２Ｃに示す如く５倍の厚さ（Ｔ３＝５×Ｔ１））ことによって、主面１２をほぼ平坦にすることができて、ガスバリア層の平滑化を図ることができた。
また、有機材料膜を第１の無機材料膜の膜厚の５倍以上に設定することにより、ダークスポットの発生を抑制することができる。第１の無機材料膜を０．１μｍに設定し、有機材料膜の膜厚を種々設定した有機ＥＬ表示パネルについて、温度６０℃、湿度９５％の条件の下で５００時間発光させた後に、ダークスポットの発生数を目視観察した。なお、有機ＥＬ表示パネルは６４０×３２０のドットマトリックス表示パネルとし、目視観察はかかる有機ＥＬ表示パネルに発生したダークスポットの個数を計数した。
図３に示す如く、有機材料膜の膜厚が０．５μｍ未満の場合には目視観察の基準許容個数（２０個）を超えるものの、有機材料膜の膜厚が大となるに従って、ダークスポットの発生個数が減少した。
有機材料膜の膜厚とダークスポットの発生との関係は、無機材料膜に存在しているピンホールと称される微小の欠陥の存在と関連するものと考えられる。無機材料膜をＣＶＤ法等のドライ成膜法によって作製すると、当該無機材料膜にピンホールが形成される場合がある。かかる第１の無機材料膜上に有機材料膜を設けることによってピンホールが有機材料膜によって覆われ、水分等の透過を抑制することができる。しかし、有機材料膜の膜厚が薄い場合（０．５μｍ未満）、有機材料膜がピンホールに対して充分なガスバリア性を発現できなかったと考えられる。
また、有機材料膜の膜厚とダークスポットの発生との関係は、有機材料膜の硬化状態にも関連しているものと考えられる。例えば有機材料膜が紫外線硬化性樹脂からなる場合、０．５μｍ未満の厚さの紫外線硬化性樹脂膜に未硬化部分が存在することが判った。かかる未硬化部分の発生は、第１の無機材料膜上に配された紫外線硬化性樹脂液の薄膜に紫外線を照射して硬化する際に、薄膜の表面に存在する酸素によって、表面の硬化が著しく阻害されることに起因すると考えられる。そして、当該未硬化部分には酸素や水分等が含まれ易く、未硬化部分からの水分および酸素などが第２の無機材料膜を透過して有機ＥＬ素子を劣化させたものと考えられる。なお、紫外線硬化性樹脂膜の厚さを０．５μｍ以上に設定すると当該未硬化部分はほとんど発生せず、１μｍ以上では発生が観察されなかった。
従って、有機材料膜を０．５μｍ以上、すなわち有機材料膜の膜厚を第１の無機材料膜の膜厚の５倍以上に設定することによって、長期使用に耐える有機ＥＬ表示パネルが得られることが判った。
なお、有機材料膜が厚い場合、ダークスポット発生数を低減させることができるもののダークスポット１個あたりの非発光面積が増加する傾向がある。これは有機材料膜に含まれる水分に起因しているものと考えられる。すなわち、有機材料膜を構成する樹脂材料から水分を完全に除去することは困難であり、有機材料膜はごく僅かながら水分を含んでいることから、有機材料膜の膜厚が厚くなるに従って有機材料膜の全体の含水量が増加し、かかる水分がダークスポットの発生原因となっていると考えられる。なお、有機材料膜の膜厚が１０μｍを超えると、非発光面積が増加する傾向があることから、これらを考慮して有機材料膜の膜厚を設定することが好ましい。
また、上記したガスバリア層の平滑化、ダークスポットの発生および無機材料膜の内部応力の緩和を考慮すると、有機材料膜の膜厚は２乃至５μｍ、すなわち第１の無機材料膜の膜厚に対して２０乃至５０倍に設定することがより好ましい。
なお、図示しないものの、基板とガスバリア層との間又はガスバリア層と有機ＥＬ素子との間に色変換層（ＣＣＭ層）、カラーフィルタ層、平滑化層が設けられていることとしても良い。
また、ガスバリア層は３層以上の無機材料膜と該無機材料膜間に各々設けられている２層以上の有機材料膜とを含んで構成されていることとしても良い。すなわち、ガスバリア層は、基板側から無機材料膜と有機材料膜とが順に交互に積み重ねられていて、無機材料膜によって挟持されている有機材料膜を２層以上有していることとしても良い。かかるガスバリア層において、該有機材料膜のうち少なくとも１層の膜厚は基板側において当該有機材料膜と隣りあっている該無機材料膜の膜厚の５倍以上となっている。例えば、ガスバリア層が基板側から第１の無機材料膜、第１の有機材料膜、第２の無機材料膜、第２の有機材料膜および第３の無機材料膜を順に積み重ねた積層体である場合、第２の有機材料膜の膜厚が第２の無機材料膜の膜厚の５倍以上となっていることとしても良い。
また、上記の如きガスバリア層を備えている基板は、ガスバリア性が良好な防湿基板となり得る。かかる防湿基板は、液晶ディスプレイなどの他の表示装置の基板として使用することができる。
更にまた、上記の如き構成のガスバリア層は、基板に支持されている有機ＥＬ素子を覆う封止膜として使用しても良い。例えば、基板上に形成された有機ＥＬ素子の上に、第１の無機材料膜、有機材料膜及び第２の無機材料膜を順に形成してガスバリア層を作製し、かかるガスバリア層を封止膜としても良い。該封止膜はガスバリア性が良好であることから、ダークスポット発生数を低減させることができる。
本出願は、日本国特許出願第２００５−２６８９７４号公報に基づくものであり、当該公報を援用することにより当該公報の開示内容を含むものである。
【図１】
2007032515.tif 000002
【図２Ａ】
2007032515.tif 000003
【図２Ｂ】
2007032515.tif 000004
【図２Ｃ】
2007032515.tif 000005
【図３】
2007032515.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成19年12月7日(2007.12.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板に支持されている有機エレクトロルミネセンス素子と、前記基板と前記有機エレクトロルミネセンス素子との間に設けられているガスバリア層と、を含む有機エレクトロルミネセンス表示パネルであって、
前記ガスバリア層は２層以上の無機材料膜と前記無機材料膜間に各々設けられている１層以上の有機材料膜とを含み、
前記有機材料膜のうち少なくとも１層の膜厚は前記基板側において当該有機材料膜と隣りあっている前記無機材料膜の膜厚の２０倍以上である、ことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス表示パネル。
【請求項２】
基板と、前記基板に支持されているガスバリア層と、を含む防湿基板であって、
前記ガスバリア層は２層以上の無機材料膜と前記無機材料膜間に各々設けられている１層以上の有機材料膜とを含み、
前記有機材料膜のうち少なくとも１層の膜厚は前記基板側において当該有機材料膜と隣りあっている前記無機材料膜の膜厚の２０倍以上である、ことを特徴とする防湿基板。
【請求項３】
基板と、前記基板に支持されている有機エレクトロルミネセンス素子と、前記有機エレクトロルミネセンス素子を覆うガスバリア層と、を含む有機エレクトロルミネセンス表示パネルであって、
前記ガスバリア層は２層以上の無機材料膜と前記無機材料膜間に各々設けられている１層以上の有機材料膜とを含み、
前記有機材料膜のうち少なくとも１層の膜厚は前記基板側において当該有機材料膜と隣りあっている前記無機材料膜の膜厚の２０倍以上である、ことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス表示パネル。
【国際調査報告】
2007032515.tif 000007
2007032515.tif 000008
2007032515.tif 000009
2007032515.tif 000010