(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ＥＬ材料を含む発光層を電極で挟んでなる発光部が、シート抵抗が１０ｋΩ／□以上で六方晶層状構造を有する、Ｉｎ2Ｏ3（ＺｎＯ）X（但し、ｘ≧０）でなる保護膜で、封止されていることを特徴とする電界発光素子。
【請求項２】
前記保護膜の膜厚は、３００〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項１記載の電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電界発光素子に関し、さらに詳しくは、有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬという）材料を発光層に含む電界発光素子の封止技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電界発光素子としては、相対向する透明基板の一方の透明基板の対向内側面に発光部が形成されたものがある。この発光部は、一方の透明基板側から、順次、透明電極、有機ＥＬ材を含む有機ＥＬ層、対向電極が積層されて形成されてなる。この一方の基板と他方の基板は、両基板の周縁部に沿って周回するように配置したシール材で所定間隔を保った状態で貼り合わされている。この発光部が形成されている空間は、両基板とシール材とで包囲され外気と遮断された構造となっている。
【０００３】
また、他の従来の電界発光素子としては、１枚の透明基板上に、透明電極、有機ＥＬ層、対向電極が積層されてなる発光部が形成され、発光部を樹脂封止することにより外気と遮断する構造のものがある。封止材料としては、樹脂の他に、シリカ、ＳｉＯXなどのシリコン酸化物や、ＧｅＯ、ＭｏＯ3、ＧｅＳ、ＳｎＳ、ＬｉＦなどの金属酸化物、金属硫化物、金属フッ化物が検討されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者では外気との遮断性はシール材のガス透過性に依存するため、従来のシール材では酸素や水分などの侵入を完全に防止することができないものであった。このため、酸素や水分などの影響で対向電極が酸化することにより、ダークスポットと呼ばれる非点灯領域が成長して電界発光素子が劣化され、素子寿命を短くするという問題があった。
【０００５】
後者のうち樹脂封止したものでは、外気の遮断が不十分でありダークスポットの成長を抑えることが困難であった。さらに、封止樹脂の材料によっては有機ＥＬ層を劣化させる虞れがあった。また、シリカ、ＳｉＯなどのシリコン酸化物や、ＧｅＯ、ＭｏＯ3、ＧｅＳ、ＳｎＳ、ＬｉＦなどの金属酸化物、金属硫化物、金属フッ化物で封止したものでは、結晶粒径を小さくすることが難しいため、ある程度は酸化や水分の侵入を防ぐことはできてもダークスポットの成長の抑制には不十分である。因に、上記した金属酸化物、金属硫化物、金属フッ化物の一般的な成膜方法としては、マグネトロンスパッタＲＦ法が行われるが、高速で成膜を行うと基板温度が上昇して、有機ＥＬ層に熱的ダメージを与える不都合があり、逆に低温（１００℃以下）で成膜しようとすると、成膜レートが低下してスループットが低くなるという不都合がある。
【０００６】
この発明は、外気を遮断する能力が高く、素子劣化を抑制した寿命の長い電界発光素子を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、電界発光素子であって、有機ＥＬ材料を含む発光層を電極で挟んでなる発光部が、六方晶層状構造を有する、Ｉｎ2Ｏ3（ＺｎＯ）X（但し、ｘ≧０）でなる保護膜で、封止されていることを特徴としている。
【０００８】
請求項１記載の発明では、発光部を封止する保護膜が、六方晶層状構造を有する、Ｉｎ2Ｏ3（ＺｎＯ）X（但し、ｘ≧０）が緻密性を有する電気絶縁体であるため、外気が発光部に侵入するのを抑制することができる。
【０００９】
そして請求項１記載の発明は、前記保護膜のシート抵抗が１０ｋΩ／□以上である。
【００１０】
請求項１記載の発明では、保護膜の電気抵抗が高いため、電界発光素子を良好に封止することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電界発光素子であって、前記保護膜の膜厚は、３００〜１０００ｎｍであることを特徴としている。
【００１２】
請求項２記載の発明では、保護膜の膜厚を３００〜１０００ｎｍとすることにより、外気遮断性を十分に確保することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る電界発光素子の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１４】
（実施形態１）
図１は、本発明に係る電界発光素子の実施形態１を示す断面説明図である。本実施形態は、例えばガラスでなる透明基板１の上に、導電性のＩＴＯ（indium tin oxide）又は導電性のＩｎ2Ｏ3（ＺｎＯ）m（但しｍ＞０）でなる可視光に対して透過性を示す複数の透明電極２が互いに平行に形成されている。また、透明基板２が形成された透明基板１上に、発光表示領域全体に亙って有機ＥＬ層３が形成されている。この有機ＥＬ層３は、透明電極２側からN,N'-ジ（α-ナフチル）-N,N'-ジフェニル-ビフェニル-1,1'-ビフェニル-4,4'-ジアミンからなる正孔輸送層、９６重量％の4,4'-ビス（2,2-ジフェニルビニレン）ビフェニルおよび４重量％の4,4'-ビス（（2-カルバゾール）ビニレン）ビフェニルからなる発光層、アルミニウム-トリス（8-ヒドロキシキノリネート）からなる電子輸送層の３層で構成され、内部に電流が流れることにより青色波長域の光を発する。さらに、有機ＥＬ層（電子輸送層）３の上には、透明電極２と交差（直交）する方向に沿って、例えばマグネシウムインジウム（ＭｇＩｎ）でなる仕事関数の低い導電性材料やアルミニウム単体又はアルミニウム合金等でなる複数の対向電極４が平行をなすように形成されている。ここで、対向電極４の膜厚は、３００ｎｍ以上に設定されている。
【００１５】
このような構造に対して、本実施形態では、透明電極２と有機ＥＬ層３と対向電極４とでなる発光部全体を覆うように保護層５が形成されている。なお、透明電極２と対向電極４の引き出し端子部は保護層５で覆われずに透明基板１の周縁部まで導出されている。この保護層５は、酸化インジウムと酸化亜鉛との複合酸化物を六方晶層状化合物となるように形成したものであり、図２に示すような結晶構造をもつＩｎ2Ｏ3（ＺｎＯ）X（但し、ｘ≧０）である。この六方晶層状化合物であるＩｎ2Ｏ3（ＺｎＯ）X（但し、ｘ≧０）は、Ｘ線回折や電子線回折でも完全な非晶質パターンを示し、２５０℃までの熱処理でも非晶質パターンの変化は認められず安定な非晶質構造を保っている。また、この六方晶層状化合物は、１次粒径が細かいため表面平滑性に優れた膜が得られる。さらに、この六方晶層状化合物は、高温高湿環境下に長時間放置しても電気抵抗変化が殆どないという性質がある。また、この六方晶層状化合物の下地に対する密着性は、碁盤目試験により剥離されにくく、曲げによる抵抗変化が殆どない。通常のＩｎ2Ｏ3（ＺｎＯ）Xは、ＩＴＯと同様に膜中の酸素欠損が生じやすく、それがドナーとなるため、ｎ型の半導体になり導電性を示す。しかし、本実施形態で保護層５に用いる六方晶層状化合物であるＩｎ2Ｏ3（ＺｎＯ）X（但し、ｘ≧０）では、後記するように膜中の酸素欠損を積極的に埋めることで絶縁性（高抵抗性）を持たせものであるため、封止材として良好な特性をもつ。因に、本実施形態で保護層５として用いたＩｎ2Ｏ3（ＺｎＯ）Xのシート抵抗（面抵抗）は、１０ｋΩ／□以上である。
【００１６】
次に、本実施形態における保護層５の成膜プロセスを説明する。
透明電極２、有機ＥＬ層３、及び対向電極５を形成した透明基板１をマグネトロンスパッタ装置内に設置・固定した後、封止領域を開口したマスクを配置してＩｎ2Ｏ3（ＺｎＯ）Xを堆積させる。この成膜プロセスにおいては、ＤＣリアクティブ方式を採用し、ターゲットとしてＩｎ2Ｏ3：ＺｎＯ（９５〜５０：５〜５０ｗｔ％）を用い、圧力をｍｔｏｒｒオーダに設定し、出力密度０.５〜５Ｗ／ｃｍ2に設定して成膜を行った。なお、この成膜プロセスに際して、形成される保護層５の電気抵抗値を上げるためにプラズマガスとして、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）などの不活性ガスに５体積％（分圧比）以上の酸素ガスを混合したガスをプラズマ化して用いる。Ｉｎ2Ｏ3（ＺｎＯ）Xの導電性は成膜時の雰囲気中の酸素の分圧比に依存し、酸素ガス０体積％での膜の抵抗は、５０．６Ω、５体積％では１０．９ＭΩ、１０体積％では４．３２ＧΩであった。このように、不活性ガスと酸素ガスとをプラズマ化して用いることにより、Ｉｎ2Ｏ3（ＺｎＯ）Xの膜中の酸素欠損を解消して、シート抵抗が１０ｋΩ／□以上の保護層５を形成することができる。なお、成膜時の基板表面温度は、有機ＥＬ層３の有機材料の熱劣化を防ぐために、１００℃以下に設定した。また、この保護層５の膜厚は、４００〜１０００ｎｍ程度に設定した。また、マグネトロンスパッタ法の他に、対向ターゲットスパッタ法、イオンビームスパッタ法、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）スパッタ法などの成膜法を適用することが可能である。
【００１７】
以上、実施形態１について説明したが、保護層５の成膜方法としては、スパッタ法の他に、不活性ガスと酸素ガスとをプラズマ化したものを用いて、プラズマ・イオンプレーティングを行う方法などを用いることが可能である。
【００１８】
下表１に、保護膜５を対向ターゲットスパッタ法にて形成した電界発光素子（本実施形態）と保護膜を形成しない電界発光素子（比較例）を８０℃で放置し、発光面内に対するダークスポット（黒点）の成長面積率を時間を追って比較して示している。なお、下表１中の単位は％である。
【００１９】
【表１】
0003873159.tif 000002
【００２０】
上記の表１から判るように、本実施形態の電界発光素子は、比較例に比べて、３１２時間でダークスポットの成長を１１倍以上抑制していることが確認できる。本実施形態で形成された保護膜５は、外気を遮断する能力が高く、対向電極４の酸化や、有機ＥＬ層３と対向電極４との界面剥離を抑制できる。このため、電界発光素子の劣化を抑制して、寿命を向上させることができる。また、従来の電界発光素子のように保護膜としてＳｉＯ2などの絶縁物で形成するには、ターゲットも絶縁物であるため、ＲＦ（高周波）スパッタしか用いることができなかったが、本実施形態では、Ｉｎ2Ｏ3（ＺｎＯ）Xのターゲットは導電性物質であるため、ＤＣ（直流）スパッタ法を用いることができる。このようにＤＣスパッタ法を用いれば、ＲＦスパッタ法の２０倍以上の成膜レートを得ることが可能となり、タクトの向上を図ることができる。
【００２１】
（実施形態２）
図３は、本発明に係る電界発光素子の実施形態２を示している。本実施形態の電界発光素子では、ガラスや合成樹脂でなる基板６の上に対向電極４が複数平行に形成され、その上に有機ＥＬ層３が形成され、有機ＥＬ層３の上に対向電極４と交差する方向に向けて互いに平行をなす複数の透明電極２が形成されている。このような構造において、透明電極２と有機ＥＬ層３と対向電極４とでなる発光部全体を覆うように透明な保護層５が形成されている。本実施形態の電界発光素子では、有機ＥＬ層３の発光を透明電極２を通じて保護膜５より射出するものであり、基板６は透明である必要はない。なお、本実施形態における各構成部分の材料は、上記した実施形態１と同様である。
【００２２】
本実施形態では、上記した実施形態１の作用・効果に加えて、基板６内の光の導波がなくなるため、光の利用効率が向上するなどの効果が得られる。また、本実施形態では、例えばマグネシウムインジウム（ＭｇＩｎ）でなる仕事関数の低い導電性材料やＡｌ合金等でなる対向電極４を基板６の上に形成するため、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて高精細に加工することが可能となる。
【００２３】
以上、実施形態１及び実施形態２について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、構成の要旨に付随する各種の変更が可能である。例えば、上記した各実施形態では、透明電極２としてＩＴＯを用いたが、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ2）などの正孔注入性の良い、透明導電性材料を用いてもよい。また、対向電極４としてＭｇＩｎを用いたが、この他に、ＭｇＡｇやＡｌＬｉなどの低仕事関数材料を用いることができる。さらに、上記した各実施形態では、３層構造の有機ＥＬ層３を用いたが、単層構造、２層構造、４層構造など各種の構造変更、材料変更が可能である。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、外気を遮断する能力が高く、素子劣化を抑制した寿命の長い電界発光素子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電界発光素子の実施形態１を示す断面図。
【図２】実施形態１に用いた保護膜を構成する六方晶層状構造のＩｎ2Ｏ3（ＺｎＯ）X（但し、ｘ≧０）の結晶構造を示す説明図。
【図３】本発明に係る電界発光素子の実施形態２を示す断面図。
【符号の説明】
１  透明基板
２  透明電極
３  有機ＥＬ層
４  対向電極
５  保護膜
６  基板
【図１】
0003873159.tif 000003
【図２】
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【図３】
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