(57)【要約】【課題】柔軟性とガスバリア性能を併せ持つ発光素子を提供することにある。【解決手段】基板の少なくとも一部が、層状珪酸塩結晶片が積層した構造からなる基板と、該基板上に形成された発光層とを有することを特徴とする発光素子。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の少なくとも一部が、層状珪酸塩結晶片が積層した構造からなる基板と、該基板上に形成された発光層とを有することを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記層状珪酸塩結晶片が積層した構造からなる基板上に平坦層を備える請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記発光層を、層状珪酸塩結晶片が積層した構造を有する膜で封止する請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項４】
層状珪酸塩結晶が、雲母構造、緑泥石構造、カオリナイト構造、スメクタイト構造からなる群から選択される構造である請求項１乃至３のいずれかに記載の発光素子。
【請求項５】
前記発光層として、無機材料もしくは有機材料を用いる請求項１乃至４のいずれかに記載の発光素子。
【請求項６】
前記層状珪酸塩結晶片が積層した構造からなる基板の厚さが１ｍｍ以下である請求項１乃至５に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に関し、特には、層状珪酸塩結晶片が積層した構造からなる基板と、前記基板上に形成された発光層とを有する柔軟性とガスバリア性能を併せ持つ発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラスチック等の柔軟な基板を用いたフレキシブルディスプレイに関する研究が進められている。例えば、特許文献１や特許文献２において透明プラスチック基板上に発光層や透明導電層を積層したフレキシブルディスプレイが開示されている。プラスチック基板を用いたフレキシブルディスプレイは、従来のガラス基板を用いたディスプレイに比べ、柔軟性、軽量性、薄さ等において優位性があり、持ち運びに便利であること、設置面が曲面であっても使用可能であること等の利点を有する。
【特許文献１】特開２０００−３３８９０１号公報
【特許文献２】特開２００３−１２５３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記構成のフレキシブル発光素子は、プラスチック基板の透湿性と酸素透過性が高く、水蒸気や酸素等の外部雰囲気の影響により劣化してしまう。例えば、無機ＥＬ発光層として用いられる硫化物材料は外部雰囲気の影響を受け易く、また有機ＥＬ発光層は外部の湿気に敏感に反応し、劣化が進行してしまう。その結果、表示部の黒点発生、消費電力の増加等を引き起こし、ディスプレイパネルの寿命が短くなるという課題がある。従って、プラスチック基板を用いる限り、柔軟性とガスバリア性が共に優れた発光素子を実現することは困難であった。
【０００４】
本発明の目的は、上記課題を解決するものであり、柔軟性とガスバリア性能を併せ持つ発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題は本発明の以下の構成により解決できる。
【０００６】
本発明に従って、基板の少なくとも一部が、層状珪酸塩結晶片が積層した構造からなる基板と、該基板上に形成された発光層とを有することを特徴とする発光素子が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、柔軟性とガスバリア性能を併せ持つ発光素子を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の発光素子は、層状珪酸塩結晶片が積層した構造からなる基板と、前記基板上に形成された発光層とを有することを特徴とする発光素子である。無機結晶である層状珪酸塩結晶は、８００℃までの高温においても安定で構造変化することがない。また、層状珪酸塩結晶は、例えば雲母は、ＳｉＯ４正四面体が連なった層が２対向かい合った構造であり、その層間にＯＨ基及び八面体配位をとるイオン（Ａｌ３＋、Ｍｇ２＋、Ｆｅ２＋等）が存在し、以上から成る厚さ約１ｎｍの単位層が、単位層の間に存在するアルカリ金属イオン又はアルカリ土類金属イオンによるイオン結合により結合された構造となっている。単位層内のＳｉ−Ｏ共有結合やイオン結合と比較し、単位層間のイオン結合は非常に弱いため雲母は薄膜状に剥がれ易い。したがって層状珪酸塩結晶は薄膜状の結晶片になり易く、この結晶片を面方位を揃えて無数に堆積させると、層状珪酸塩結晶片が分子間力により結合した自立膜が得られ、粒子間の結合力は弱く容易にずれることができるため、自立膜は柔軟性を持つ。加えて、以上のように作製した膜は厚さ１０ｎｍ程度の層状結晶の面方位が揃って緻密に積層した膜であるため、優れたガスバリア性能を有し、例えば膜厚が３０μｍで酸素透過度０．１ｃｃ／ｍ２・２４ｈｒ・ａｔｍ未満、透水係数が２×１０−１１ｃｍ／ｓ以下となる。
【０００９】
本発明にかかる層状珪酸塩結晶としては、雲母構造、緑泥石構造、カオリナイト構造、スメクタイト構造のいずれの構造であってもよく、好ましくは雲母構造である。詳細には、雲母構造として、白雲母(muscovite)、加水雲母(illite)、金雲母(phlogopite)、黒雲母(biotite)、鱗雲母(lepidolite)等、が挙げられ、好ましくは金雲母である。緑泥石構造として、シャモサイト(chamosite)、クリノクロア(clinochlore)、スチルプノメレーン(stilpnomelane)等、が挙げられる。カオリナイト構造として、カオリナイト(kaolinite)、ハロイサイト(halloysite)、アンチゴライト(antigorite)、クリソタイル(chrysotile)、石綿(asbestos)。スメクタイト構造として、モンモリロナイト(montmorillonite)、ぶどう石(prehnite)、魚眼石(fluorapophyllite)等、が挙げられる。
【００１０】
また、層状珪酸塩結晶片が積層した構造からなる基板上に平坦層を設けて凹凸を無くすことで、発光素子としての信頼性を向上させ、表示部の黒点発生等を防ぐことができる。平坦層を得る方法としては、例えばスピンオングラス法（ＳＯＧ法）があり、有機溶剤に可溶な珪素樹脂をスピンコートにより基板表面に塗布し、段差の凹部を埋めた後、熱処理を行うことにより、０．１〜１μｍ程度の珪素ガラス膜を表面に形成し平坦化する方法である。スピンオングラス材料としては、例えば、燐ドープシリケート系、メチルシロキサン系等が挙げられる。
【００１１】
本発明においては発光層を、層状珪酸塩結晶片が積層した構造からなる膜で封止することにより、素子上部等からの湿気や酸素等の外部雰囲気の影響を受け難くすることができる。
【００１２】
本発明において発光素子が無機ＥＬ型又は有機ＥＬ型となるように、発光層には無機材料又は有機材料を用いることが好ましい。無機材料、有機材料としては、通常のＥＬ素子作製に用いられるものが挙げられる。
【００１３】
本発明の発光素子が適度な柔軟性を実現するため、層状珪酸塩結晶片が積層した構造からなる基板の厚さは１ｍｍ以下であることが好ましく、特には３００μｍ以下が好ましい。ガスバリア性能を有することから下限としては３μｍ以上である。
【実施例１】
【００１４】
本実施例では、層状珪酸塩結晶として金雲母(phlogopite)を用いた、本発明の無機ＥＬ型発光素子の実施例を示す。図１は本実施例で作製する無機ＥＬ型発光素子の模式図である。以下工程順に説明する。
【００１５】
金雲母の組成ＫＭｇ３Ｓｉ３ＡｌＯ１０Ｆ２になるように、Ｋ２ＣＯ３２．４５ｇ、ＭｇＦ２６．６５ｇ、ＳｉＯ２６．６１ｇ、Ａｌ２Ｏ３１．８２ｇ、各原料を混合し、約１２００℃で熱処理して金雲母結晶を作製する。得られる金雲母結晶を遊星型ボールミルにより３００回転／秒で５分間粉砕して層状珪酸塩結晶片とする。粉砕後の結晶片は走査電子顕微鏡観察によると、厚さが約１０ｎｍ、大きさ約１０μｍ×１０μｍ程度の結晶片となっている。この層状珪酸塩結晶片８ｇを秤量し、３００ｃｍ３の蒸留水に加えて激しく攪拌し、均一な層状珪酸塩結晶片分散液を得る。分散液を底面が平坦である１０ｃｍ×１０ｃｍの容器に注いで水平に静置し、層状珪酸塩結晶片をゆっくり沈積させて緻密に積層させ、６０℃に設定した乾燥器中で５時間乾燥して、厚さ約４００μｍで半透明の層状珪酸塩基板１９を得る。この基板表面にメチルシロキサン系のスピンオングラス材料を塗布した後に熱処理し、約１μｍの珪素ガラス膜からなる平坦層１８を作製する。続いて透明導電膜１７としてＩＴＯ、第１誘電体層１６としてＳｉＯ２、蛍光層１５としてＺｎＳ：Ｍｎ、第２誘電体層１４としてＳｉ３Ｎ４、電極膜１３としてＡｌの順に形成する。最後に、前述と同様の工程で作製した層状珪酸塩膜１１と平坦層１２からなる封止膜を、素子上に圧着し、シートのはみ出し部を熱とロール圧力をかけて層状珪酸塩シート同士をシールすることにより、素子全体を封止する。透明導電膜１７と電極膜１３に１ｋＨＺの交流電圧を徐々に印加すると、１００Ｖ程度から橙黄色の発光が見られる。
【００１６】
得られる発光素子は、柔軟性を有している。また、この発光素子を、温度６０℃、湿度９５％の大気環境下で６００時間保存した後に駆動させると、発光領域及び発光領域の周縁部に黒点などの発光不良箇所は発生せず、また発光特性にも変化はなく、この発光素子は外部雰囲気の影響を受け難い。
【実施例２】
【００１７】
本実施例では、層状珪酸塩結晶として金雲母(phlogopite)を用いた、本発明の有機ＥＬ型発光素子の実施例を示す。図２は本実施例で作製する有機ＥＬ型発光素子の模式図である。以下工程順に説明する。
【００１８】
まず、上記実施例１と全く同様の工程により、表面に平坦層１８を備える層状珪酸塩基板１９を作製する。続いて透明導電膜１７としてＩＴＯを形成し、真空蒸着装置を用いて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（ＴＰＤ）を３０ｎｍ蒸着して正孔輸送層２２を形成し、続いて有機発光層２１としてトリス−（８−ヒドロキシキノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ）を前記ＴＰＤ膜上に５０ｎｍ蒸着させて電子輸送層兼発光層を形成し、背面電極膜１３としてアルミニウムを形成する。最後に、層状珪酸塩膜１１と平坦層１２からなる封止膜を、素子上に圧着し、シートのはみ出し部を熱とロール圧力をかけて層状珪酸塩シート同士をシールすることにより、素子全体を封止し有機ＥＬ型発光素子を作製する。
【００１９】
得られる発光素子は、柔軟性を有している。また、この発光素子を、温度６０℃、湿度９５％の大気環境下で６００時間保存した後に駆動させると、発光領域及び発光領域の周縁部に黒点などの発光不良箇所は発生せず、また発光特性にも変化はなく、この発光素子は外部雰囲気の影響を受け難い。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の無機ＥＬ型発光素子の模式図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ型発光素子の模式図である。
【符号の説明】
【００２１】
１１  層状珪酸塩膜
１２  平坦層
１３  電極膜
１４  誘電体層
１５  蛍光層
１６  誘電体層
１７  透明導電膜
１８  平坦層
１９  層状珪酸塩基板
２１  有機発光層
２２  正孔輸送層
【図１】
2007250435.tif 000003
【図２】
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