(57)【要約】【課題】発光特性の劣化が少ない有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。【解決手段】透明基板２上に形成される透明電極４と、透明電極上に形成され画素領域を規定する開口６ａを有する無機層６と、開口及び該開口周縁部６ｂにおける無機層上面に形成される有機発光層８と、有機発光層の上面及び側面を覆い透明電極の対極となる上部電極１０と、上部電極の上面及び側面を覆う保護層１２とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に形成される透明電極と、前記透明電極上に形成され画素領域を規定する開口を有する無機層と、前記開口及び該開口周縁部における前記無機層上面に形成される有機発光層と、前記有機発光層の上面及び側面を覆い前記透明電極の対極となる上部電極と、前記電極の上面及び側面を覆う保護層と
を有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記保護層は無機膜から成り、さらに、前記保護層の表面にポリマー層と第２の無機層とをこの順で形成してなる請求項１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。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子 （有機ＥＬ素子）は、陽極と陰極からなる一対の電極間に有機発光層を配置し、陽極（ホール注入電極）から注入された正孔と、陰極（電子注入電極）から注入された電子とを発光層で再結合させて発光させる素子である。
この発光層は有機物からなり、大気中の酸素や水分により劣化し易いため、無機膜（窒化シリコン膜）や高分子膜からなる保護膜で有機発光層を封止する技術が開発されている（特許文献１、２）。
図４は、有機発光層を保護膜で封止した従来の有機ＥＬ素子２００の構造の一例を示す。この図において、透明基板２上に陽極となる透明導電膜（ＩＴＯ膜）４が形成され、透明導電膜４上に画素となる有機発光層８０が形成されている。有機発光層８０の上面には陰極（Ａｌ層）１００が形成され、有機発光層８０と陰極１００の露出面（上面及び側面）を覆うように保護膜１２０が形成されている。
【０００３】
又、発光層を含む素子を光硬化性樹脂等のバッファ層で被覆した上に、酸化物、窒化物、又は金属層等の透水性が低いバリア層を形成することにより、ダークスポット（画素の端部から成長する非発光部分（ダークフレーム））を抑制する技術が開発されている（特許文献３）。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２２８９１号公報
【特許文献２】特開２００５−３３９８２８号公報
【特許文献３】特開平１０−３１２８８３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、通常、保護膜１２０は蒸着やスパッタによって成膜されるため、透明導電膜４と有機発光層８０の間の段差部分や、有機層８０と陰極１００の間の段差部分において、保護膜１２０の薄い部分１２０ａ、１２０ｂが生じやすい。そして、この場合には上記部分１２０ａ、１２０ｂから劣化物質が有機発光層８０に侵入し、画素の端部から非発光部分（ダークフレーム）が序々に成長し、発光特性が劣化するおそれがある。
又、上記特許文献３記載の技術の場合、バッファ層によって素子の段差を埋めることが記載されているが、依然としてダークスポットの抑制が充分でない場合があった。
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、発光特性の劣化が少ない有機エレクトロルミネッセンス素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、透明基板上に形成される透明電極と、前記透明電極上に形成され画素領域を規定する開口を有する無機層と、前記開口及び該開口周縁部における前記無機層上面に形成される有機発光層と、前記有機発光層の上面及び側面を覆い前記透明電極の対極となる上部電極と、前記電極の上面及び側面を覆う保護層とを有する。
このような構成とすると、有機発光層の周縁と透明電極との間に絶縁性の無機層が介装される。そのため、透明電極と上部電極とを導通させずに、有機発光層の上面及び側面を上部電極で完全に封止することができ、有機発光層の劣化を防止することができる。さらに、上部電極を保護膜で覆うことにより有機発光層の劣化をさらに防止することができる。
【０００８】
前記保護層は無機膜から成り、さらに、前記保護層の表面にポリマー層と第２の無機層とをこの順で形成してなることが好ましい。
このようにすると、ポリマー層が上部電極や保護層の成膜時に生じる厚みの薄い部分を埋め、保護層の表面凹凸を平滑化する。このため、ポリマー層の上層の第２の無機層を均一な厚みで形成することができるので、バリヤー性がさらに向上する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、発光特性の劣化が少ない有機エレクトロルミネッセンス素子が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
【００１１】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子２０Ａの断面構造の一例を示す。この図において、透明基板２上に透明電極（透明導電膜；ＩＴＯ膜）４が形成されている。透明電極４上には無機層６が形成され、無機層６の一部が開口６ａをなし、透明電極４が表出している。
そして、無機層６の開口６ａと、開口周縁部６ｂにおける無機層６上面とに有機発光層８が形成されている。有機発光層８は、無機層６の周縁６ｂに重なる（オーバーラップする）ように形成されているため、有機発光層８の周縁はその上面８ａより高い隆起部８ｂになっている。無機層６の周縁に重なりを設けるのは有機発光層８の成膜位置の誤差等を考慮したものであり、有機発光層８の周縁に確実に無機層６を介装することにより、後述するように透明電極４と上部電極１０との導通を防止することができる。
有機発光層８は、陽極から注入された正孔と、陰極から注入された電子とを再結合させて発光させる層である。有機発光層８の画素（ピクセル）は無機層６の開口６ａで規定され、有機発光層８からの光は開口６ａから透明基板２の下面側に出射される。
【００１２】
そして、有機発光層８の露出面（上面及び側面）を覆うようにして、透明電極４の対極となる上部電極（Ａｌ）１０が形成されている。上部電極１０は、有機発光層８の上面及び側端面を覆い、さらにその周囲の無機層６上に延びている。
さらに、上部電極１０の露出面（上面及び側面）を覆うようにして保護層１２が形成されている。保護層１２は上部電極１０の側端面を覆い、さらにその周囲の無機層６上に延びている。
【００１３】
透明基板２としては、例えばガラス、石英ガラス、合成樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等）を用いることができるが、特にこれらに限定されない。又、半透明の基板であってもよい。
透明電極４としては、例えば、金；ポリアニリン；ＩＴＯ（ＩｎＯ３−ＳｎＯ２）、ＳｎＯ：Ｓｂ等の酸化スズ、ＺｎＯ：Ａｌ等の酸化亜鉛からなる導電性透明膜を用いることができる。透明電極４の極性は陽極（ホール注入電極）でも陰極でもよいが、ＩＴＯ膜の場合は陽極として機能する。
無機層６としては、例えば無機酸化物又は無機窒化物の層を用いることができる。無機層６として具体的には、例えばＢ、Ａｌ，Ｓｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｈｆ、Ｔａ、及びＣｅの群から選ばれる一種以上の酸化物若しくは窒化物、又はそれらの複数層を挙げることができる。無機層６は、これらの無機酸化物又は無機窒化物を、ＰＶＤ（物理的蒸着）法またはＣＶＤ（化学的蒸着）法で成膜することによって得られる。
【００１４】
有機発光層８は、単層構造でも多層構造でもよく、有機ＥＬ素子に用いる従来公知の有機発光層を用いることができる。多層構造として、例えば、発光層とホール輸送層の二層構造、発光層と電子輸送層の二層構造、電子輸送層と発光層とホール輸送層の三層構造のものが挙げられる。更には、電子注入層と電子輸送層と発光層とホール輸送層とホール注入層の五層構造のものも挙げられる。
有機発光層８の組成も有機ＥＬ素子に用いる従来公知の組成（例えば低分子蛍光色素、有機金属錯体、高分子材料等の有機化合物）を用いることができる。有機発光層８として具体的には、例えば８−ハイドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ３）が挙げられる。有機発光層８を多層とする場合、例えばホール輸送層としてはトリフェニルアミン誘導体を、発光層および電子輸送層としてＡｌｑ３を用いることができる。
【００１５】
上部電極１０としては、例えばアルミニウム、マグネシウム、Ａｌ−Ｌｉ合金、Ａｌ−Ｍｇ合金、Ａｌ−Ｎｄ合金、Ａｌ−Ｍｇ合金等の金属や合金の膜を用いることができる。透明電極４を陽極とする場合、対極は陰極となるので、上部電極１０として仕事関数の小さい金属又は合金を用いることが好ましい。
保護層１２としては、有機ＥＬ素子に用いる従来公知のもの（例えば、窒化シリコン膜等の無機膜や高分子膜）を用いることができる。保護層１２のみを形成してもよいが、以下のように保護層１２上にさらに別の層を形成すると、バリヤー性が向上するので好ましい。
【００１６】
第１の実施形態ではバリヤー性を向上させるため、保護層１２が無機膜から成り、さらに保護層１２の表面にポリマー層１４と第２の無機層１６とがこの順で形成されている。保護層１２は、上部電極１０の上面及び側端面を覆い、さらにその周囲の無機層６上に延びている。又、有機ＥＬ素子の最端部となる画素端部（ドライバＩＣと繋がる四周部の画素端部）において、ポリマー層１４は保護層１２の上面及び側面を覆っているが、ポリマー層１４の周縁は保護層１２の周縁より内側に位置している。ポリマー層１４は、上部電極１０や保護層１２の成膜時に生じる厚みの薄い部分を埋め、保護層１２の表面凹凸を平滑化する。このため、ポリマー層１４の上層の第２の無機層１６を均一な厚みで形成することができるので、バリヤー性がさらに向上する。
第２の無機層１６はポリマー層１４の露出面（上面及び側面）を覆い、さらに第２の無機層１６の周縁は無機層１２の周縁と同じ位置まで延びている。
保護層１２、ポリマー層１４、及び第２の無機層１６の構造として、上記構成の代わりに、保護層１２の無機層６上の延設部分を短くし、保護層１２の外周縁を完全に覆うようにポリマー層１４を形成し、さらにポリマー層１４の外周縁を完全に覆うように第２の無機層１６を形成してもよい。この場合、保護層１２、ポリマー層１４、及び第２の無機層１６の外周縁はいずれも無機層６上面に接触するように構成され、各層はシャドーマスクによりその形成範囲（外周縁）を規定することにより成膜することができる。
【００１７】
保護層１２として用いる無機膜としては、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘＮｙ等（ｘ、ｙは所定の組成比である）を用いることができる。
【００１８】
ポリマー層１４は、例えば所定のモノマー又はオリゴマーを蒸発させて被着物に蒸着した後、重合硬化させて成膜することができる。重合方法としては、モノマーの熱分解温度に応じて熱重合、紫外線重合を適宜用いることができる。
モノマーとしては、例えば米国特許４４９９５２０号明細書に記載のモノマーを用いることができる。特に、分子量３００程度のアクリル基又はメタクリル基を有する単一又は複数の組成の液状モノマーであって、モノアクリレート、ジアクリレート、又はメタクリレートを包含するモノマーが、化学的安定性の点、及び重合反応速度を制御し易い点から好ましい。このようなモノマーとして、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレートが好ましく、これらの単一又は複数種を混合して用いることもできる。
【００１９】
上記したモノマーを用いる場合、モノマー蒸発時の加熱温度を５０〜３００℃とすることが好ましく、特に１００〜２５０℃とすると、モノマーの蒸気圧が高くなり、かつモノマーの熱分解を防止できるので好ましい。
上記したモノマーを用いる場合、光重合開始剤を添加することが好ましい。光重合開始剤としては特に制限されないが、例えばベンゾフェノンや、ラジカル型光重合開始剤（例えばチバ・スペシャリティ・ケミカル社製の商品名DAROCUR（登録商標）、IRGACURE（登録商標））を好適に用いることができる。光重合開始剤はモノマーに対して0.01〜10質量％配合することができる。
上記したモノマーを用いる場合、モノマー膜を蒸着した後、波長200〜400ｎｍ程度の紫外線により重合硬化することができる。
【００２０】
第２の無機層１６としては、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘＮｙ等（ｘ、ｙは所定の組成比である）を用いることができる。
【００２１】
＜作用＞
本発明によれば、有機発光層の周縁と透明電極との間に絶縁性の無機層が介装される。そのため、透明電極と上部電極とを導通させずに、有機発光層の上面及び側面を上部電極で完全に封止することができ、有機発光層の劣化を防止することができる。さらに、上部電極を保護膜で覆うことにより有機発光層の劣化をさらに防止することができる。
なお、第２の無機層１６の成膜方法としてプラズマ法を用いた場合、ポリマー層１４がプラズマによって分解して汚染物質として遊離し、皮膜の薄い部分から有機発光層に到達するので、有機発光層の劣化が促進される。従って、このような場合に、本発明がさらに有効となる。
【００２２】
＜第２の実施形態＞
図２は、本発明の第２の実施形態に係るパッシブマトリクス型の有機エレクトロルミネッセンス素子２０Ｂの平面構造の一例を示す。この図において、第１の実施形態と同一の構成部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２３】
この図において、透明基板２上に横方向に短冊状に延びる２個の透明電極４がそれぞれ離間して形成されている。一方、透明電極４の上面には、透明電極４の長手方向と直角（縦方向Ｌ）に短冊状に延びる複数の無機層６がそれぞれ離間して形成され、無機層６の離間部分が開口６ａをなしている。矩形状の有機発光層８は、開口６ａから表出した透明電極４を覆い、さらに有機発光層８の横の辺は透明電極４の長辺より外側に延び、有機発光層８の縦の辺は無機層６の周縁（長辺）６ｂ上に延びて周縁６ｂとオーバーラップしている。
有機発光層８の上面には、縦方向Ｌに短冊状に延びる上部電極１０が形成され、各上部電極１０の長辺は有機発光層８の縦の辺より外側に延びて有機発光層８の縦の辺の側端面を覆い、さらにその周囲の無機層６上に延びている。各上部電極１０は無機層６上でそれぞれ離間している。
さらに、図示しない保護層１２、ポリマー層１４、及び第２の無機層１６が基板２のほぼ全面に渡ってこの順で形成されている。
【００２４】
ここで、画素（ピクセル）の縦の辺はその下側に位置する無機層６の周縁６ｂで規定され、画素の横の辺は有機発光層８の周縁（横の辺）で規定され、図３のクロスハッチング部分が画素領域となっている。各上部電極１０は垂直駆動回路１８に接続され、各透明電極４は水平駆動回路１９に接続され、各回路を駆動することにより、所定位置の画素（ピクセル）を発光するようになっている。
【００２５】
図３は、図２のIII−III線に沿う断面図である。第１の実施形態の場合と同様、有機発光層８の露出面が上部電極１０で完全に封止されていることがわかる。ここで、図３の領域Ｃにおいてポリマー層１４は各有機ＥＬ素子の画素ごとに分離して形成され、第２の無機層１６が領域Ｃに表出した保護層１２の上面を覆っている。ポリマー層１４をこのように成膜する場合、シャドウマスクにより画素ごとにポリマー層１４の外周縁を規定する必要がある。一方、ポリマー層１４を各有機ＥＬ素子の画素ごとに分離して形成せず、全体に一様にポリマー層１４を成膜してもよい。又、図３の実施形態の場合、保護層１２は上部電極１０及び無機層６表面全体に一様に形成されているが、領域Ｃにおいて保護層１２を各有機ＥＬ素子の画素ごとに分離して形成してもよい。
なお、図２のY−Y線（図２の縦方向L）に沿う断面から見たとき、無機層６は存在せず、画素領域は透明電極４の周縁で規定されている。これは、この方向では透明電極４がそれぞれ離間し、有機発光層８の周縁の下側に透明電極４が存在しないためである。この場合、透明電極４と上部電極１０が導通する問題は生じないので、無機層６を形成する必要がない。
このようなことから、有機発光層８の周縁の下側に透明電極４が存在する場合（例えば、図２のIII−III線に沿う方向）に、本発明が適用される。但し、図２のY−Y線に沿う方向においても、基板２上に無機層６を形成させること自体は構わない。この場合、無機層６を基板２の全面に形成させ、画素領域となる部分に矩形状の窓を設ければよい。
【００２６】
＜有機エレクトロルミネッセンス素子の製造＞
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、例えば真空蒸着装置を用いて以下のように製造することができる。まず、基板２上にマスクを用いて透明電極４を短冊状に成膜する。次に、透明電極４の長手方向と垂直な方向に、マスクを用いて無機層６を短冊状に成膜する。続いて、マスクを用いて所定位置に矩形状の有機発光層８を成膜し、さらにマスクを用いて短冊状の上部電極１０を成膜する。その後、保護層１２、ポリマー層１４、及び第２の無機層１６をこの順で基板２のほぼ全面に成膜する。
なお、上記したように、ポリマー層１４はモノマーを蒸着した後、紫外線等により重合硬化して形成することができる。又、ポリマー層１４及び第２の無機層１６をこの順で複数層重ね合わせてもよい。
【００２７】
本発明は、パッシブマトリクス型の有機エレクトロルミネッセンス素子に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り、アクティブマトリクス型の有機エレクトロルミネッセンス素子や他の方式の有機エレクトロルミネッセンス素子に制限なく本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の断面構造の一例を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るパッシブマトリクス型の有機エレクトロルミネッセンス素子の平面構造の一例を示す図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】従来の有機ＥＬ素子の構造の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
２                        透明基板
４                        透明電極
６                        無機層
６ａ                      開口
６ｂ                      開口周縁部
８                        有機発光層
１０                      上部電極
１２                      保護層
２０Ａ、２０Ｂ            有機エレクトロルミネッセンス素子
【図１】
2007311219.tif 000003
【図２】
2007311219.tif 000004
【図３】
2007311219.tif 000005
【図４】
2007311219.tif 000006