(57)【要約】【課題】有機エレクトロルミネッセンス素子における劣化要因である酸素または水を悪影響の無いように吸収する層を設けることにより、有機エレクトロルミネッセンスの欠陥を長期に渡り阻止する。【解決手段】基板１１と、前記基板１１上に、第一電極１２と、前記第一電極１２上に有機発光層を含む有機発光媒体層１３と、前記有機発光媒体層１３を挟んで第一電極１２と対向するように第二電極１４を有し、前記第二電極１４上にパッシベーション層１６を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記パッシベーション層上および／または前記パッシベーション層下に吸湿層１５を設けることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に、第一電極と、前記第一電極上に有機発光層を含む有機発光媒体層と、前記有機発光媒体層を挟んで第一電極と対向するように第二電極を有し、前記第二電極上にパッシベーション層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記パッシベーション層上および／または前記パッシベーション層下に吸湿層を設けることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記吸湿層は、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはそれらの酸化物のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記吸湿層は、単層、あるいは多層構造であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記パッシベーション層は、金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物のいずれかから構成されることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記パッシベーション層は、単層、あるいは多層構造であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
基板上に、第一電極を形成し、前記第一電極上に有機発光層を含む有機発光媒体層を形成し、前記有機発光媒体層上に第二電極を形成し、前記第二電極上にパッシベーション層を形成する工程を含む有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、前記パッシベーション層上および／または前記パッシベーション層下に吸湿層を形成することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項７】
前記吸湿層は、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはそれらの酸化物のいずれかであることを特徴とする請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項８】
前記吸湿層は、単層、あるいは多層構造であることを特徴とする請求項６または７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項９】
前記吸湿層を形成する工程が、真空蒸着法によることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項１０】
前記パッシベーション層は、金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物のいずれかから構成されることを特徴とする請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項１１】
前記パッシベーション層は、単層、あるいは多層構造であることを特徴とする請求項６〜１０のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項１２】
前記パッシベーション層を形成する工程が、真空蒸着法によることを特徴とする６〜１１のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【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及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子はテレビ、パソコンモニタ、モバイル機器等に使用されるフラットパネルディスプレイ、照明などとして、幅広い用途が期待されている。
有機エレクトロルミネッセンスは、液晶ディスプレイなどとは異なり、自発光型であるため、構造的に極薄化できること、表示画像が広視野角で見え、その表示画像の応答速度が速い、低消費電力である、高コントラストなどの利点から、ブラウン管や液晶ディスプレイに変わるフラットパネルディスプレイとして期待されている。
【０００３】
図１に従来技術による有機エレクトロルミネッセンス素子の断面構造を示す。有機エレクトロルミネッセンス素子は、ガラス、あるいはプラスチック基板１上に、少なくともどちらか一方の電極が透光性を有する電極層２と電極層４があり、それら電極層間に、有機発光媒体層３を挟持した構造であり、両電極間に電圧を印可し電流を流すことにより有機発光媒体層３で発光が生じる自発光型の表示素子である。ここで、有機発光媒体層とは例えば正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を含む層である。それぞれの例としては、正孔注入層に銅フタロシアニン、正孔輸送層に（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、有機発光層にトリス（８―キノリノール）アルミニウム、電子輸送層に、２，５−ビス（１−ナフチル）−１，３，４オキサジアゾール、電子注入層にフッ化リチウムが挙げられる。しかし、有機エレクトロルミネッセンス素子は、大気中の水分や酸素の影響により劣化するといった問題があるため、パッシベーション層５によりバリアし、乾燥剤７を内包した金属缶やガラスキャップ８で接着層６を用いて封止し、大気から遮断する方法が一般的に用いられていた（特許文献１および２参照）。ここで、パッシベーション層とは、酸素や水に対するバリア性が高く、また陰極上に形成するため絶縁性があるものが望ましく、例えば、窒化珪素が挙げられる。また、接着層としては、エポキシ系樹脂が挙げられ、乾燥剤としては酸化カルシウムが挙げられる。
【０００４】
しかしながら、有機エレクトロルミネッセンス素子の劣化要因である酸素や水分などを完全に排除することは困難であるので、例えば、特許文献３のような吸湿剤を多孔シートで固定し、素子への悪影響を除く提案がなされている。
【特許文献１】特開平７−１６９５６７号公報
【特許文献２】特開平１０−１２３７６号公報
【特許文献３】特開２００１−１７６６５５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子における劣化要因である酸素または水を悪影響の無いように吸収する層を設けることにより、有機エレクトロルミネッセンスの欠陥を長期に渡り阻止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、基板と、前記基板上に、第一電極と、前記第一電極上に有機発光層を含む有機発光媒体層と、前記有機発光媒体層を挟んで第一電極と対向するように第二電極を有し、前記第二電極上にパッシベーション層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記パッシベーション層上および／または前記パッシベーション層下に吸湿層を設けることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子である。
請求項２に記載の発明は、前記吸湿層は、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはそれらの酸化物のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
請求項３に記載の発明は、前記吸湿層は、単層、あるいは多層構造であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
請求項４に記載の発明は、前記パッシベーション層は、金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物のいずれかから構成されることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
請求項５に記載の発明は、前記パッシベーション層は、単層、あるいは多層構造であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載有機エレクトロルミネッセンス素子である。
請求項６に記載の発明は、基板上に、第一電極を形成し、前記第一電極上に有機発光層を含む有機発光媒体層を形成し、前記有機発光媒体層上に第二電極を形成し、前記第二電極上にパッシベーション層を形成する工程を含む有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、前記パッシベーション層上および／または前記パッシベーション層下に吸湿層を形成することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法である。
請求項７に記載の発明は、前記吸湿層は、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはそれらの酸化物のいずれかであることを特徴とする請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法である。
請求項８に記載の発明は、前記吸湿層は、単層、あるいは多層構造であることを特徴とする請求項６または７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法である。
請求項９に記載の発明は、前記吸湿層を形成する工程が、真空蒸着法によることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法である。
請求項１０に記載の発明は、前記パッシベーション層は、金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物のいずれかから構成されることを特徴とする請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法である。
請求項１１に記載の発明は、前記パッシベーション層は、単層、あるいは多層構造であることを特徴とする請求項６〜１０のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法である。
請求項１２に記載の発明は、前記パッシベーション層を形成する工程が、真空蒸着法によることを特徴とする６〜１１のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、パッシベーション層下に吸湿層を設けることにより、有機エレクトロルミネッセンス素子内の酸素や水を吸収することができ、長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができた。
また、パッシベーション層上に吸湿層を設けることにより、接着層内部もしくは接着層とガラス界面から侵入しようとする酸素や水を吸収することができ、さらなる長寿命化を可能にした。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法を図２の一実施形態に基づいて以下説明するが、これに限定するものではない。以下説明ではパッシブ駆動の有機エレクトロルミネッセンス素子について例を挙げるが、アクティブ駆動についても同様の工程を経て作成できる。また、本説明ではボトムエミッション構造を例として挙げるが、トップエミッション構造でも適用できる。
【０００９】
本発明に係る基板１１としては、例えばガラスやプラスチックフィルムなどの絶縁性を有する基板が使用できる。
【００１０】
これらの基板１１は、あらかじめ加熱処理を行うことにより、基板内部あるいは表面の水分を極力低減させることが望ましい。また、基板１１上に積層される材料に応じて、密着性を向上させるために、超音波洗浄処理、コロナ放電処理、プラズマ処理、ＵＶオゾン処理などの表面処理を施してから使用することが好ましい。
【００１１】
次に、この基板１１上に第一電極層１２を形成する。
【００１２】
第一電極層１２は、第二電極層１４とともに有機発光媒体層に電圧を印加するものである。画素ごとに電圧を印加するため、第一電極層１２はストライプにパターニングすることができる。これに対して第二電極層１４は第一電極層１２と交差する形でストライプにパターニングすることができる。
【００１３】
第一電極層１２と第二電極層１４の少なくともどちらか一方は透明電極である必要がある。これは、有機発光媒体層からの発光を取り出すためである。
【００１４】
例えば、第一電極層１２にＩＴＯ（インジウムスズ複合酸化物）やＩＺＯ（インジウム亜鉛複合酸化物）を使用することができる。膜形成方法としては真空成膜法を用いることができ、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などを用いて成膜することができる。
【００１５】
有機発光媒体層１３は、電圧の印加によって発光する有機発光層を含む。この有機発光層から成る単独の層によって構成されていても良いが、この有機発光層に加えて、発光効率を向上させる発光補助層を積層した積層構造から構成されたものであっても良い。発光補助層としては、正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層等が挙げられる。
【００１６】
有機発光媒体層１３の典型的な例を挙げると、正孔注入層に銅フタロシアニン、テトラ（ｔ−ブチル）銅フタロシアニン等の金属フタロシアニン類及び無金属フタロシアニン類、キナクリドン化合物、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン、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、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１'−ビフェニル−４，４'−ジアミン等の芳香族アミン系低分子をもちいることができ、正孔輸送層としてポリアニリン、ポリチオフェン、ポリビニルカルバゾール、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、有機発光層としては９，１０−ジアリールアントラセン誘導体、ピレン、コロネン、ペリレン、ルブレン、１，１，４，４−テトラフェニルブタジエン、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、ビス（８−キノリノラート）亜鉛錯体、トリス（４−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラート）［４−（４−シアノフェニル）フェノラート］アルミニウム錯体、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）［４−（４−シアノフェニル）フェノラート］アルミニウム錯体、トリス（８−キノリノラート）スカンジウム錯体、ビス〔８−（パラ−トシル）アミノキノリン〕亜鉛錯体及びカドミウム錯体、１，２，３，４−テトラフェニルシクロペンタジエン、ペンタフェニルシクロペンタジエン、ポリ−２，５−ジヘプチルオキシ−パラ−フェニレンビニレン、クマリン系蛍光体、ペリレン系蛍光体、ピラン系蛍光体、アンスロン系蛍光体、ポルフィリン系蛍光体、キナクリドン系蛍光体、Ｎ，Ｎ’−ジアルキル置換キナクリドン系蛍光体、ナフタルイミド系蛍光体、Ｎ，Ｎ’−ジアリール置換ピロロピロール系蛍光体等、Ｉｒ錯体等の燐光性発光体などの低分子系発光材料や、ポリフルオレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリスピロなどの高分子材料や、これら高分子材料に前記低分子材料の分散または共重合した材料や、その他既存の発光材料を用いることができる。
【００１７】
これら有機発光媒体層１３は、その分子特性によって、ドライコーティングまたはウェットコーティングにより成膜される。ウェットコーティング法としては、スピンコート法、バーコート法、突出コート法、ディップコート法等があり、ドライコーティング法としては、真空成膜法を用いることができ、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などを用いて成膜することができる。
【００１８】
続いて、第二電極層１４を成膜する。例えばリチウム、マグネシウム、カルシウム、イッテルビウム及びアルミニウムなどの金属単体やこれらと金、銀、などの安定な金属との合金などが挙げられるがこれらに限定されるわけではない。真空成膜法を用いて成膜することができる。たとえば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などが挙げられる。
【００１９】
さらに、第二電極層１４上に、吸湿層１５を成膜する。吸湿層１５としては、吸湿層１５の構成材料は、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはそれらの酸化物のいずれかが挙げられ、例えば、カルシウム、バリウム、マグネシウムなどやそれら酸化物が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。吸湿層１５も、真空成膜法を用いて成膜することができる。たとえば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などが挙げられる。なお、吸湿層１５は単層または多層構造であることができる。吸湿層１５の厚さは、例えば１０〜１００ｎｍである。
【００２０】
続いてパッシベーション層１６を成膜する。パッシベーション層１６は、属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物のいずれかから構成されるのが好ましく、例えば、窒化珪素、酸化アルミニウム、酸化珪素などが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。絶縁体であり、水や酸素に対して安定な物質を、真空成膜法を用いることができ、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などを用いて成膜することができる。
【００２１】
パッシベーション層１６上に、さらに吸湿層１５を成膜する。ここでも、吸湿層１５の構成材料としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはそれらの酸化物のいずれかが挙げられ、カルシウム、バリウム、マグネシウムなどやそれら酸化物が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。成膜方法は、真空成膜法を用いることができ、同様に抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などが挙げられる。パッシベーション層１６上の吸湿層１５の厚さは、例えば１０〜１００ｎｍである。
なお、上記ではパッシベーション層１６の上下に吸湿層１５を設ける形態について説明したが、吸湿層はパッシベーション層１６の上下のいずれかでもよい。また、吸湿層１５は、パッシベーション層１６に接して形成するのが好ましい。
【００２２】
続いて、接着剤を用いて接着層１７を形成し、キャップや板ガラス、プラスチックフィルムを封止基板１８としてよる封止することができる。接着層１７として、熱硬化型の接着剤も使用することができるが、有機エレクトロルミネッセンス素子への影響を考慮すると光硬化型の接着剤が好ましい。例えば、エステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、メラミンアクリレート、アクリル樹脂アクリレート等の各種アクリレート等の各種アクリレート、ウレタンポリエステル等の樹脂を用いたラジカル系接着剤や、エポキシ、ビニルエーテル等の樹脂を用いたカチオン系接着剤、チオール・エン付加型樹脂系接着剤等が挙げられ、中でも酸素による阻害がなく、光照射後も重合反応が進行するカチオン系接着剤が好ましい。カチオン硬化型タイプとしては、紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤が好ましい。特に好ましいものは、１００ｍＷ／ｃｍ２以上の紫外線を照射した際に、１０秒〜９０秒以内に硬化する紫外線硬化型接着剤である。この時間範囲内で硬化させることにより、紫外線照射による他の構成要素への悪影響をもたらすことなく、紫外線硬化型接着剤が充分に硬化して適切な接着強さを備えることができる。また、生産工程の効率の観点からも、前記の時間範囲内であることが好ましい。また、接着層１７の種類に関わらず、低透湿性かつ高接着性のものが望ましい。接着層１７の厚みとしては特に制限はないが、なるべく薄膜であることが好ましく、１μｍ〜１００μｍ程度、好ましくは５μｍ〜５０μｍである。
【実施例】
【００２３】
以下、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明は下記例に制限されない。
【００２４】
実施例１
まず、ガラスからなる基板１１上にスパッタリング法によりＩＴＯ膜を５０ｎｍ厚成膜して第一電極層１２を形成した。
【００２５】
次に、第一電極層１２上にポリ（３，４エチレンジオキシチオフェン）とポリスチレンスルホン酸との混合物からなる正孔輸送層をスピンコート法により２０ｎｍ厚形成した。
【００２６】
次に、正孔輸送層上に有機発光材料であるポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチル−ヘキシロキシ）―１，４−フェニレンビュレン］をトルエンに溶解させ、スピンコート法により有機発光層を形成し、前記の正孔輸送層と合わせて有機発光媒体層１３を８０ｎｍ厚形成した。
【００２７】
次にＣａ、Ａｌからなる第二電極層１４を蒸着法によりマスク蒸着してそれぞれ５ｎｍ厚、５０ｎｍ厚形成した。
【００２８】
次に、ＢａＯからなる吸湿層１５を有機発光媒体層を覆う形にパターニングされたマスクを用いて抵抗加熱蒸着法により５０ｎｍ厚形成した。
【００２９】
次に、ＳｉＯからなるパッシベーション層１６を同様にマスク抵抗加熱蒸着法により１００ｎｍ厚形成した。
【００３０】
次に、ＢａＯからなる二層目の吸湿層１５を抵抗加熱蒸着法により５０ｎｍ厚形成し、さらにその上に紫外線硬化型接着剤を用いて接着層１７を形成し、平板ガラスでできた封止基板１８を用いて封止した。
【００３１】
このようにして得た有機エレクトロルミネッセンス素子に５Ｖの電圧を印加した結果３０００ｃｄ／ｍ２の輝度が得られた。これは、吸湿層１５およびパッシベーション層１６を形成しない素子と同等の特性であった。また、６０℃９０％ＲＨ下で８００Ｈｒ放置したが、発光領域の減少は１％未満であった。
【００３２】
実施例２
実施例２においては、二層目の吸湿層１５を設けなかったことを除いて、実施例１の手順と同様に有機エレクトロルミネッセンス素子を作成した。
得られた有機エレクトロルミネッセンス素子に５Ｖの電圧を印加した結果、３５００ｃｄ/ｍ２の輝度が得られた。また、６０℃９０％ＲＨ下で８００Ｈｒ放置したが、発光領域の減少は３％未満であった。
【００３３】
比較例１
比較例１においては、実施例１における両吸湿層を設けず、ガラスキャップに乾燥剤を貼り付ける以外は同様の手順を行い、有機エレクトロルミネッセンス素子を作成した。
得られた有機エレクトロルミネッセンス素子に５Ｖの電圧を印加した結果、３１００ｃｄ/ｍ２の輝度が得られた。また、６０℃９０％ＲＨ下で８００Ｈｒ放置したが、発光領域の減少は３％未満であった。ここで実施例１の有機エレクトロルミネッセンス素子はほぼ同等の輝度、発光領域を持ち、乾燥剤及びガラスキャップを使用しないため、薄型化の面で有利なものが得られたことになる。また、実施例２と比較例１を比較しても大きな差はないが、実施例１の方が吸湿層をパッシベーション層上下に持つために、バリア性能が高いことを示唆している。また、実施例２についても吸湿力は実施例１には劣るものの、吸湿層単層であっても効果は得られることがわかる。
【００３４】
比較例２
比較例２においては、実施例１における両吸湿層を設けないこと以外は同様の手順を行い、有機エレクトロルミネッセンス素子を作成した。
得られた有機エレクトロルミネッセンス素子に５Ｖの電圧を印加した結果、２０００ｃｄ/ｍ２の輝度が得られたが、初期ダークスポットが数点みられた。また、６０℃９０％ＲＨ下で４００Ｈｒ放置したが、発光領域は４０％まで減少した。実施例１、実施例２と比較しても吸湿層効果は歴然である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来技術による有機エレクトロルミネッセンス素子の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…基板
２…第一電極層
３…有機発光媒体層
４…第二電極層
５…パッシベーション層
６…接着層
７…乾燥剤
８…ガラスキャップ
１１…基板
１２…第一電極層
１３…有機発光媒体層
１４…第二電極層
１５…吸湿層
１６…パッシベーション層
１７…接着層
１８…封止基板
【図１】
2009224238.tif 000003
【図２】
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