(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密保持された外囲器内に、少なくとも一方が透明電極からなる一対の電極間に発光層を含む有機化合物からなる有機層が挟まれるように積層形成された有機ＥＬ素子において、
水分を吸着する補水剤としてポルトランドセメントを用いたことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記ポルトランドセメントが粉体からなり、前記外囲器内の所定部位に設けられた請求項１記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記ポルトランドセメントがペースト状からなり、前記外囲器の所定部位に膜状に設けられた請求項１記載の有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも一方が透明電極からなる一対の電極間に有機化合物材料の薄膜が積層された有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と略称する）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ素子は、蛍光性有機化合物を含む薄膜を陰極と陽極の間に挟んだ構造であり、前記薄膜に正孔及び電子を注入して再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、この励起子が失活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して表示を行う素子である。
【０００３】
上記の原理に基づいて発光する有機ＥＬ素子は、最近、１０Ｖ程度の電圧で１０００ｃｄ／ｍ2 以上の特性を示すことから、薄型で軽量な自発光型表示素子として注目されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように構成される有機ＥＬ素子の最大の課題は耐久性の改善であり、その中でもダークスポットと呼ばれる非発光部の発生と成長が有機ＥＬ素子の寿命を支配する要因として最も大きな問題となっている。ダークスポットが発生する原因としては、空気中の水分及び酸素の影響が最も大きいとされ、特に水分は極めて微量でも大きな影響を及ぼすものとされている。
【０００５】
そこで、素子への水分の侵入を極力避けるため、使用する有機材料の精製、成膜時の真空の質、素子の封止など、水分を極力取り除く工夫をし、ドライプロセスで有機ＥＬ素子の製作を行っている。それでも、十分な特性が得られていないのが現状である。
【０００６】
このように、有機ＥＬ素子の最大の課題はダークスポットを根絶して長寿命化を図ることであり、素子を乾燥雰囲気（ドライ窒素、ドライエア等）中で封止することにより大幅に改善できる。加えて、封止基板に別途酸化バリウムを捕水剤として固定することにより、水分のゲッターとして使用している。この内容は第４５回応用物理学関係連合講演会  講演予稿集  ２９ｐ−Ｇ−１０で報告されている。
【０００７】
しかしながら、捕水剤として酸化バリウムを使用する場合、酸化バリウムが毒性を持つ劇物であるため、その使用を避けることが望まれている。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、毒性の少ないポルトランドセメントにより効率的に水分捕らえてダークスポットの発生及び成長を抑えることができる有機ＥＬ素子を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、気密保持された外囲器内に、少なくとも一方が透明電極からなる一対の電極間に発光層を含む有機化合物からなる有機層が挟まれるように積層形成された有機ＥＬ素子において、
水分を吸着する補水剤としてポルトランドセメントを用いたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の有機ＥＬ素子において、
前記ポルトランドセメントが粉体からなり、前記外囲器内の所定部位に設けられたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１の有機ＥＬ素子において、
前記ポルトランドセメントがペースト状からなり、前記外囲器の所定部位に膜状に設けられたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は有機ＥＬ素子の基本構成を説明するための断面図である。
まず、図１に基づいて有機ＥＬ素子の基本構成について説明する。
【００１３】
図１に示すように、有機ＥＬ素子１は、絶縁性及び透明性を有するガラス等の基板２を基部としている。基板２の上には陽極３が形成されている。陽極３は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電膜が所定パターン形状（例えばストライプ状）にパターンニングされた透明電極である。陽極３の一部は、基板２の端部に引き出されて不図示の駆動回路に接続される。
【００１４】
陽極３の上には有機化合物材料の薄膜による有機層４が積層形成されている。図１における有機層４は、陽極３の上に成膜されたホール注入層としての銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）有機膜４ａと、ＣｕＰｃ有機膜４ａの上に成膜されたホール輸送層としてのα−ＮＰＤ（Ｂｉｓ（Ｎ−（１−naphtyl −Ｎ−phneyl）benzidine ）有機膜４ｂと、α−ＮＰＤ有機膜４ｂの上に成膜された発光層兼電子輸送層としてのトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ3 ）有機膜４ｃの３層構造からなる。
【００１５】
有機層４の上には陰極５が形成されている。陰極５は、例えばＡｌ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｇ、Ｉｎ等の仕事関数の小さい金属材料単体やＡｌ−Ｌｉ、Ｍｇ−Ａｇ等の仕事関数の小さい合金からなる金属薄膜が所定パターン形状（例えば陽極と直交するストライプ状）にパターンニングされた電極である。陰極５の一部は、基板２の端部に引き出されて不図示の駆動回路に接続される。そして、上記陽極３、有機層４及び陰極５により所定パターン形状（例えばドット状）の発光部を形成している。
【００１６】
基板２の外周部分には、水分を極力取り除いた不活性ガス（例えばドライ窒素）やドライエアによるドライ雰囲気において、ガラス基板、金属キャップや樹脂キャップ等の封止部材６がシール剤７により固着されている。これにより、内部が気密保持された外囲器８が構成され、基板２の内面に積層形成された陽極３、有機層４及び陰極５が保護される。
【００１７】
上記構成による図１の有機ＥＬ素子１では、陽極３と陰極５との間に電圧を印加して定電流を流すと、有機層４に対し、陽極３から正孔が、陰極５から電子がそれぞれ注入される。そして、注入された正孔と電子が再結合して励起子を生成し、この励起子が失活する際の光の放出により所望の表示がなされる。その際の発光は、透明電極である陽極３を介して基板２の外側から観測される。
【００１８】
ところで、本実施の形態では、上記構成による有機ＥＬ素子１において、毒性の少ないポルトランドセメントを捕水剤として使用することにより、ダークスポットの発生及び成長を抑制している。
【００１９】
使用されるポルトランドセメントは、ＣａＳＯ4 ・２Ｈ2 Ｏ（石膏）、３ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 （アルミン酸３酸化カルシウム）、３ＣａＯ・ＳｉＯ2 （ケイ酸３酸化カルシウム）、２ＣａＯ・ＳｉＯ2 （ケイ酸２酸化カルシウム）、３ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｆｅ2 Ｏ3 （アルミノ鉄酸３酸化カルシウム）の混合物からなる。ポルトランドセメントとしては、水分が除去される温度（例えば２００〜１５００℃程度）で加熱したものが使用される。
【００２０】
上記組成からなるポルトランドセメントは、有機ＥＬ素子１の補水剤として用いることで、長い時間をかけて水と反応し、化学吸着及び物理吸着により以下に示すような反応生成物を得る。
【００２１】
まず、ＣａＳＯ4 ・２Ｈ2 Ｏと３ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 が水と反応することにより、３ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・３ＣａＳＯ4 ・３２Ｈ2 Ｏと３ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・６Ｈ2 Ｏを生成する。３ＣａＯ・ＳｉＯ2 と２ＣａＯ・ＳｉＯ2 が水と反応することにより、３ＣａＯ・ＳｉＯ2 ・３Ｈ2 ＯとＣａ（ＯＨ）2 を生成する。３ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｆｅ2 Ｏ3 が水と反応することにより、３ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・６Ｈ2 Ｏと３ＣａＯ・Ｆｅ2 Ｏ3 ・６Ｈ2 Ｏを生成する。
【００２２】
図２は上記ポルトランドセメントを粉体として使用したときの有機ＥＬ素子１の概略構成を示す断面図、図３（ａ），（ｂ）はポルトランドセメントをペースト状態で使用するときの有機ＥＬ素子の概略構成を示す断面図である。
【００２３】
粉体のポルトランドセンメント９Ａ（９）を補水剤として使用する場合には、図２に示すように、例えば金属キャップや樹脂キャップからなる封止部材６の内面に粉体のポルトランドセメント９Ａを収容するための凹部６ａを形成しておき、この凹部６ａにポルトランドセメント９Ａが収容される。そして、ポルトランドセメント９Ａを収容した凹部６ａは、例えばテフロン等の水分を通すシート状のシール部材１０によって覆われる。
【００２４】
これにより、凹部６ａ内のポルトランドセメント９Ａは、シール部材１０を介して侵入する水との反応により上述した生成物を生成し、外囲器８内の残留水分や外部からの水分を吸着（化学吸着、物理吸着）する。
【００２５】
ペースト状のポルトランドセメント９Ｂ（９）を補水剤として使用する場合には、図３（ａ）に示すように、例えばガラス基板、金属キャップや樹脂キャップ等の封止部材６の内面に膜状に形成する。また、図３（ｂ）に示すように、基板２の表示面を除く外囲器８の外壁面全面に膜状に形成する。このペースト状のポルトランドセメント９Ｂは、基板２の表示面を除く外囲器８の外壁面の一部に膜状に形成してもよい。
【００２６】
図３（ａ），（ｂ）に示すように、ペースト状態のポルトランドセメント９Ｂを使用する場合、ペーストを作製するためのバインダーとしてはポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニルのような熱可塑性高分子、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂のような熱硬化性高分子が用いられる。
【００２７】
例えばエポキシ樹脂をバインダーとした場合には、エポキシ樹脂（主剤）：エポキシ樹脂硬化剤：ポルトランドセメント＝１：１．５：５の配合比率となる。これらの材料は、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂硬化剤を混ぜ、次いで攪拌を続けながらポルトランドセメントを徐々に加えてゆく。この材料をスプレーまたはローラー、ハケ等を利用して図３（ａ），（ｂ）に示すように有機ＥＬ素子１に膜状に実装する。
【００２８】
なお、粉体又はペースト状のポルトランドセメント９は、図示はしないが、基板２と封止部材６との間の外周部分を封着するシール剤（例えば紫外線硬化樹脂やエポキシ系の熱硬化樹脂等の接着剤）７に混入させてもよい。
【００２９】
そして、上記のように外囲器８の所定部位に膜状に形成されたポルトランドセメント９Ｂは、水との反応により上述した生成物を生成し、外囲器８内の残留水分や外部からの水分を吸着する。
【００３０】
また、特に、図３（ｂ）に示す構成によれば、表示面を除く外囲器の外壁面全面がポルトランドセメントで覆われるので、外囲器の強度が増し、有機ＥＬ素子の耐久性の向上を図ることができる。
【００３１】
このように、上記実施の形態によれば、ポルトランドセメント９（９Ａ，９Ｂ）を捕水剤として用いた構成なので、従来の酸化バリウムと比較して毒性が少なく、有機ＥＬ素子の最大の課題とされているダークスポットの発生及び成長を抑えることができる。しかも、補水剤として用いられるポルトランドセメントは、水との反応式からも解るように、化学吸着と物理吸着の両方の機能を兼ね備えているので、より効果的に水分を吸着することができる。また、ポルトランドセメントは、大量に生産され市販されいるので、入手しやすく、安価である。
【００３２】
【実施例】
次に、ポルトランドセメントを補水剤として用いた有機ＥＬ素子の実施例について説明する。
ガラス基板の表面にＩＴＯによる陽極が形成されたガラス基板を洗浄、乾燥する。その後、真空蒸着装置にセットし、１０-5ｔｏｒｒの真空にする。この状態で、陽極の上にＣｕＰｃ有機膜を２０ｎｍ、さらにα−ＮＰＤ有機膜を２０ｎｍ蒸着し、次にＡｌｑ3 有機膜を５０ｎｍ蒸着する。その後、一旦真空を解除する。この状態で、さらにＡｌ−Ｌｉによる陰極を２００ｎｍ蒸着して素子とする。その後、窒素雰囲気中で封止を行う。この際、ポルトランドセメントの粉末を封入した。この結果、素子の輝度劣化及びダークスポットの成長が抑えられた。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、ポルトランドセメントを捕水剤として用いた構成なので、従来の酸化バリウムより毒性が少なく、有機ＥＬ素子の最大の課題であるダークスポットの発生及び成長を抑えることができる。しかも、ポルトランドセメントは、水との反応式からも解るように、化学吸着と物理吸着の両方の機能を兼ね備えているので、より効果的に水分を吸着することができる。また、ポルトランドセメントは、大量に生産され市販されているので、入手しやすく安価である。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機ＥＬ素子の基本構成を説明するための断面図
【図２】本発明による有機ＥＬ素子の実施の形態を示す図であって、粉体のポルトランドセメントを補水剤として使用したときの有機ＥＬ素子の断面図
【図３】（ａ），（ｂ）本発明による有機ＥＬ素子の他の実施の形態を示す図であって、ペースト状のポルトランドセメントを補水剤として使用したときの有機ＥＬ素子の断面図
【符号の説明】
１…有機ＥＬ素子、２…基板、３…陽極、４…有機層、５…陰極、８…外囲器、９…ポルトランドセメント（補水剤）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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