JP2000068047A - 有機ｅｌ素子とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高品質な発光表示を長期間持続することがで
き、また表示装置の発光面の割合が大きな有機ＥＬ素子
とその製造方法を提供する。 【解決手段】 ガラスや樹脂等の透明な基板表面にＩＴ
Ｏ等の透明な電極材料により形成された透明電極１４
と、この透明電極１４に積層され、ＥＬ材料からなる発
光層１６を設ける。この発光層１６に積層され、透明電
極１４に対向して形成された背面電極１８と、発光層１
６と背面電極１８の全面を被覆したワックス等の撥水膜
２２と、この撥水膜２２とともに発光層１６を封止する
絶縁性の保護部材２６を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、平面光源やディ
スプレイ、その他所定のパターン等の発光表示に用いら
れる有機ＥＬ素子とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、有機ＥＬ（エレクトルミネッセン
ス）素子は、ガラス等からなる透明な基板に、透光性の
ＩＴＯ膜を一面に形成し、所定のストライプ状等の形状
にエッチングして透明電極を形成し、その表面に発光層
を全面蒸着して形成している。この発光層は、有機ＥＬ
材料であり、トリフェニルアミン誘導体（ＴＰＤ）等の
ホール輸送材料を有し、その上に発光材料であるアルミ
キレート錯体（Ａｌｑ_３）等の電子輸送材料を積層した
ものや、これらの混合層からなる。そしてその表面にＡ
ｌ、Ｌｉ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｉｎ等又はそれらの合金よりな
る背面電極が、上記透明電極と対向して直交するストラ
イプ状に蒸着等で設けられ、発光部を形成している。こ
の有機ＥＬ素子は、透明電極を正極とし、背面電極を負
極として電圧を印加し、これら各ストライプ状の電極の
所定の交点を発光させる、いわゆるドットマトリックス
方式により駆動される。

【０００３】ここで、この発光層を構成する有機ＥＬ材
料は、水分や化学溶媒の存在下で容易に劣化することか
ら、発光部を覆う大きさのガラスや金属からなる封止体
が、発光部の周囲に固定され、発光部を有する封止体内
の空間を密閉していた。この空間には、通常乾燥した窒
素ガス等が充填されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の場
合、発光層の有機ＥＬ材料は化学的に脆弱な材料であ
り、特に水分の存在下で容易に劣化することから、乾燥
窒素雰囲気下で、基板と封止体を接着剤等を介して固定
し、密閉する必要があった。しかしこのとき封止体の接
合幅が十分に広くないと、微少なリークが生じ、そこか
ら水分が浸入するおそれがあった。

【０００５】そこで水分の除去効果を期待し、乾燥剤等
を封入すると、この乾燥剤が直接発光部に接触すること
により、機械的な傷等が発光部に生じ、このことが発光
不良や故障の原因となった。

【０００６】また接合面積を広く取るために接着剤が発
光部上にまで広がって塗布されると、接着剤が硬化する
ときに生じる収縮歪により、発光部の各電極間に剥離等
が生じ、回路がオープンあるいはショートする原因とな
った。この結果、発光部の一部が発光しなくなるという
問題点を有していた。

【０００７】さらに封止体を設けることにより、発光部
からなる表示面以外の周縁部に大きな非発光部が形成さ
れ、有機ＥＬ素子の非表示部が大きくなり、小型表示に
おいては、面積効率が悪くなった。

【０００８】この発明は上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであり、高品質な発光表示を長期間持続するこ
とができ、また表示装置の発光面の割合が大きな有機Ｅ
Ｌ素子とその製造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の有機ＥＬ素子
は、ガラスや樹脂等の透明な基板表面にＩＴＯ等の透明
な電極材料により形成された透明電極と、この透明電極
に積層され、ＥＬ材料からなる発光層と、この発光層に
積層され、透明電極に対向して形成された背面電極と、
発光層と背面電極の全面を被覆したワックス等の撥水膜
と、この撥水膜とともに発光層を封止する絶縁性の保護
部材とからなる。また撥水膜には、吸湿剤を混入した
り、あるいは保護部材の内側面に乾燥剤を備えていても
よい。

【００１０】この有機ＥＬ素子の製造方法は、透明な基
板表面に透明な電極材料により透明電極を形成し、この
透明電極にＥＬ材料からなる発光層と背面電極をそれぞ
れ真空薄膜形成技術により積層する。次に発光層と背面
電極の全面を被覆するように撥水膜を儲け、この撥水膜
とともに発光層を封止する保護部材を設ける。

【００１１】ここで撥水膜を設ける際、この撥水膜が未
硬化の状態で吸湿剤を付着させ、その後、上記撥水膜を
硬化させてもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面に基づいて説明する。図１は、この発明の有機Ｅ
Ｌ素子１０の第一実施形態を示す。この実施形態の有機
ＥＬ素子１０は、ガラスや石英、樹脂等の透明な基板１
２の一方の表面に、ＩＴＯ等の透明な電極材料による透
明電極１４が形成されている。この透明電極１４は、所
定のピッチでストライプ状に形成されている。また透明
電極１４の表面には、５００Å程度のホール輸送材料、
及び５００Å程度の電子輸送材料、その他発光材料によ
るＥＬ材料からなる発光層１６が積層されている。そし
て発光層１６の表面には、Ｌｉを０．０１〜０．０５％
程度含む純度９９％程度のＡｌ−Ｌｉ合金、その他Ａｌ
−Ｍｇ等の陰極材料による背面電極１８が、適宜の５０
０Å〜１０００Å程度の厚みで積層されている。この背
面電極１８は、透明電極１４と直交して対向し、ストラ
イプ状に形成されている。これら基板１２上に積層され
た透明電極１４から背面電極１８までが発光部２０を形
成する。

【００１３】ここで発光層１６は、母胎材料のうちホー
ル輸送材料としては、トリフェニルアミン誘導体（ＴＰ
Ｄ）、ヒドラゾン誘導体、アリールアミン誘導体等があ
る。一方、電子輸送材料としては、アルミキレート錯体
（Ａｌｑ_３）、ジスチリルビフェニル誘導体（ＤＰＶＢ
ｉ）、オキサジアゾール誘導体、ビスチリルアントラセ
ン誘導体、ベンゾオキサゾールチオフェン誘導体、ペリ
レン類、チアゾール類等を用いる。さらに適宜の発光材
料を混合してもよく、ホール輸送材料と電子輸送材料を
混合した発光層を形成してもよく、その場合、ホール輸
送材料と電子輸送材料の比は、１０：９０乃至９０：１
０の範囲で適宜変更可能である。

【００１４】さらに少なくとも発光部２０の全面を覆う
ように撥水膜２２が設けられている。撥水膜２２は、ワ
ックスやその他油脂分をベースとした材料やフッ素系撥
水材料、シリコン系撥水材料もしくはそれらを含有する
材料からなる。撥水膜２２の厚みは、発光部２０を水分
から確実に保護することから、少なくとも１０μｍ程度
以上が望ましい。また撥水膜２２は、ＥＬ材料等の発光
部２０を構成する材料と反応せず、硬化する際に変形や
縮小等の機械的ストレスを与えることがない材料であれ
ばよく、また発光部２０の耐熱性が高くないごく１００
℃以下で付着可能な材料であることが望ましい。

【００１５】また基板１２上の発光部２０は撥水膜２２
を介して、樹脂被膜等の保護部材２６により密封されて
いる。樹脂被膜の保護部材２６は、常温硬化型あるいは
ＵＶ硬化型の樹脂で、気密性が高く、撥水膜２２と反応
しない材料からなり、透過性、透気性、含水性を有しな
い。

【００１６】この実施形態の有機ＥＬ素子１０の製造方
法は、図１（ａ）に示すように、ガラスや石英、透明樹
脂等の透明な基板１２の表面に、ＩＴＯ等の透明な電極
材料により透明電極１４を、エッチングまたはマスク蒸
着等でストライプ状に形成する。次に図１（ｂ）に示す
ように、この透明電極１４が形成された面全面に、ホー
ル輸送材料及び電子輸送材料によるＥＬ材料からなる発
光層１６を、真空蒸着やその他真空薄膜形成技術により
積層する。そして、図１（ｃ）に示すように、発光層１
６の表面に、透明電極１４と略直交するストライプ状の
背面電極１８を真空薄膜形成技術により積層して、発光
部２０を形成する。

【００１７】ここで蒸着条件は、例えば、真空度が６×
１０^−６Ｔｏｒｒで、ＥＬ材料の場合５０Å／ｓｅｃの
蒸着速度で成膜させる。また発光層１４等は、フラッシ
ュ蒸着により形成してもよい。フラッシュ蒸着法は、予
め所定の比率で混合したＥＬ材料を、３００℃〜６００
℃好ましくは４００℃〜５００℃に加熱した蒸着源に落
下させ、ＥＬ材料を一気に蒸発させるものである。また
そのＥＬ材料を容器中に収容し、急速にその容器を加熱
し、一気に蒸着させるものでもよい。

【００１８】次に窒素雰囲気下で、発光部２０に対面し
た部分が開口し、基板１２上の発光部位外の周縁部を覆
うようなマスクを基板１２に合わせ、マスクの下方に設
けられたワックスをヒーターで加熱し蒸発させる。ワッ
クスはマスクと、マスクの開口部に位置する基板１２上
の発光部２０を覆って付着し、凝結して、図１（ｄ）に
示すように撥水膜２２を形成する。このようなワックス
の蒸着法により撥水膜２２を少なくとも１０μｍ以上の
厚さにまで形成する。

【００１９】またワックス以外の油脂分をベースとした
他の材料やシリコンやフッ素系撥水材料あるいはこれら
を含有する材料を用いた場合、スクリーン印刷等の方法
で撥水膜２２を形成することが考えられる。しかしスク
リーンに発光部２０の表面を直接タッチさせると、発光
部２０に傷が付く可能性があり、このことから、蒸着法
がより好ましいと考えられる。また、ワックスとその他
の撥水材料を積層してもよい。

【００２０】この後図１（ｅ）に示すように、撥水膜２
０を覆うように基板１２上に、常温硬化型あるいはＵＶ
硬化型の保護部材２６を塗布する。さらに発光部２０の
全面を覆う程度の大きさで、アルミナやその他セラミッ
クス、ガラスエポキシ等の有機材料やプラスチック、又
ははんだ付けに対する耐熱性を有したガラス等からな
り、気密性を有する部材を設けてもよい。また、保護部
材２６は樹脂を塗布するほか、金属やガラスの保護部材
を接着してもよい。

【００２１】この実施形態のＥＬ素子とその製造方法に
よれば、発光部２０がワックス等の撥水膜２２により保
護されるため、水分の付着による劣化のおそれがなく、
また保護部材２６の硬化に伴うストレスも撥水膜２２に
より吸収され発光部２０への影響を防止することができ
る。さらに撥水膜２２と保護部材２６による二重封止構
造のため、外気が完全に遮断され、外部からの水分やほ
こり等の汚染物の侵入を防ぐことができる。

【００２２】次にこの発明の第二実施形態について図２
を基にして説明する。ここで上記実施形態と同様の部材
は同一の符号を付して説明を省略する。この実施形態の
有機ＥＬ素子２８は、第一実施形態と同様に基板１２の
一方の表面上に発光部２０を形成している。この発光部
２０上には、全面を覆うようにシリカゲル粒等の１００
μｍ〜５００μｍの粒径を有する吸湿剤３０を備えた撥
水膜２２が設けられ、この撥水膜２２を被覆する保護部
材２６が、接着剤２４を介して基板１２に接着固定され
ている。接着剤２４は、常温硬化型あるいはＵＶ硬化型
の樹脂で、気密性が高く、撥水膜２２と反応しない材料
からなる。また透過性、透気性、含水性を有しない。な
お、この保護部材２６は、気密性を有する樹脂等を塗布
して形成された膜でもよい。

【００２３】この実施形態の有機ＥＬ素子２８の製造方
法は、上記と同様の方法で基板１２上に発光部２０を形
成する。その後、窒素雰囲気下で、発光部２０が開口
し、基板１２上の周縁部を覆うようなマスクを、基板１
２の発光部２０形成面と接するように重ね合わせ載置す
る。次にマスクの下方に設けられたワックスをヒーター
で加熱し蒸発させて、発光部２０を覆うように付着させ
て凝結させ、撥水膜２２を形成する。撥水膜２２の膜厚
は、３０μｍ以上とし、形成後再び撥水膜２２を加熱し
軟化させた後、１００μｍ〜５００μｍ程度の粒径を有
するシリカゲル粒等の吸湿剤３０を撥水膜２２上に振り
かけた後、冷却し撥水膜２２を固化する。また撥水膜２
２に固着しなかった吸湿剤３０は除去する。この後、発
光部２０の周縁部の基板１２上に接着剤２４を塗布し、
保護部材２６を基板１２に固定し、発光部２０を封止す
る。

【００２４】この実施形態の有機ＥＬ素子２８によれ
ば、撥水膜２２と保護部材２６間の空間３２に水分が残
留したり、あるいは外部から水分が浸入した場合、吸湿
剤３０がそれらを吸収し除去するため、発光部２０が位
置する空間３２内を常に乾燥状態に保持することができ
る。また発光部２０は撥水膜２２により、吸湿剤３０に
よる機械的影響を受けることなく、さらに吸湿剤３０と
撥水膜２２が有する水分除去作用により、より確実に水
分の影響を受けることなく、高品質な状態を長期間維持
できる。

【００２５】次にこの発明の第三実施形態について図３
を基にして説明する。ここで上記実施形態と同様の部材
は同一の符号を付して説明を省略する。この実施形態の
有機ＥＬ素子３４は、第一実施形態と同様に基板１２の
一方の表面上に発光部２０を形成している。この発光部
２０の全面に撥水膜２２が設けられ、さらにこれらを覆
うように、内側面にシリカゲル粉末等からなる乾燥剤３
６を備えた保護部材２６が、接着剤２４を介して基板１
２上に固定されている。またこのとき、撥水膜２２と乾
燥剤３６間には、所定の高さを有する空間３２が形成さ
れている。

【００２６】この実施形態の有機ＥＬ素子３４の製造方
法は、上記と同様の方法で基板１２上に発光部２０を形
成し、この後、窒素雰囲気下で、発光部２０が開口し、
基板１２上の不要部を覆うようなマスクに、基板１２の
発光部２０形成面と接するように載置する。次に上記方
法により、マスクの下方に設けられたワックスをヒータ
ーで加熱し蒸発させて、発光部２０等に付着させた後、
凝結させて撥水膜２２を形成する。一方、保護部材２６
の内側面にシリカゲル粉末等による乾燥剤３６を接着剤
等を用いて固定する。

【００２７】次に発光部２０の周縁部の基板１２上に接
着剤２４を塗布し、保護部材２６を付着させて固定す
る。このとき保護部材２６の深さは、発光部２０と乾燥
剤３６の厚みの合計値よりも大きく、保護部材２６と撥
水膜２２間には空間３２が形成される。

【００２８】この実施形態の有機ＥＬ素子３４によれ
ば、保護部材２６の内側面に固定された乾燥剤３６によ
り、空間３２内や撥水膜２２の表面の水分、あるいは外
部から浸入した水分を確実に除去することができ、また
発光部２０は、撥水膜２２により乾燥剤３６による摩擦
等の機械的影響から保護される。

【００２９】なおこの発明の有機ＥＬ素子は、上記実施
形態に限定されるものではなく、撥水膜等の構成部材は
適宜選択可能である。また電極等の薄膜形成は、蒸着以
外のスパッタリングやその他の真空薄膜形成技術により
形成してもよく、さらにこれら全工程において、処理工
程が１２０℃を越えないようにし、好ましくは１００℃
〜７０℃の温度にして、保護部材の固定作業が終了する
までは、乾燥窒素雰囲気下で行うとよい。これにより発
光部を構成するＥＬ材料等への悪影響がなく、高品質の
ＥＬ素子を提供することができる。また背面電極は、Ａ
ｌ、Ｌｉ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｉｎ等、又はこれらの合金によ
り形成することができる。

【００３０】

【発明の効果】この発明の有機ＥＬ素子とその製造方法
は、発光部の全面に撥水膜を設けることにより、発光部
への水分の影響をなくし、また接着剤の硬化の際等に生
じる硬化歪等の影響を防ぐ。さらに撥水膜と保護部材を
設けた二重構造とすることで、外気から完全に遮断する
ことができ、高品質で長期間性能を良好に維持すること
が可能なＥＬ素子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第一実施形態の有機ＥＬ素子の製造
工程（ａ）〜（ｅ）を示す断面図である。

【図２】この発明の第二実施形態の有機ＥＬ素子を示す
断面図である。

【図３】この発明の第三実施形態の有機ＥＬ素子を示す
断面図である。

【符号の説明】

１０，２８，３４ ＥＬ素子 １２ 基板 １４ 透明電極 １６ 発光層 １８ 背面電極 ２０ 発光部 ２２ 撥水膜 ２４ 接着剤 ２６ 保護部材 ３０ 吸湿剤 ３２ 空間 ３６ 乾燥剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丹保 哲也 富山県上新川郡大沢野町下大久保3158番地 北陸電気工業株式会社内 (72)発明者 東 紘二 富山県上新川郡大沢野町下大久保3158番地 北陸電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3K007 AB00 AB13 AB14 BB00 BB01 CA01 CA02 CA05 CB01 DA00 DB03 EB00 FA01 FA03

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明な基板表面に透明な電極材料により
   形成された透明電極と、この透明電極に積層され、ＥＬ
   材料からなる発光層と、この発光層に積層され、上記透
   明電極に対向して形成された背面電極と、上記発光層と
   背面電極の全面を被覆した撥水膜と、この撥水膜ととも
   に上記発光層を封止する絶縁性の保護部材とからなるこ
   とを特徴とする有機ＥＬ素子。
2. 【請求項２】 上記撥水膜に吸湿剤が混入されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ素子。
3. 【請求項３】 上記保護部材の内側面に乾燥剤を備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ素子。
4. 【請求項４】 透明な基板表面に透明な電極材料により
   透明電極を形成し、この透明電極にＥＬ材料からなる発
   光層と背面電極をそれぞれ真空薄膜形成技術により積層
   し、上記発光層と上記背面電極の全面を被覆するように
   撥水膜を約７０〜１００℃の温度で設け、この後上記撥
   水膜とともに上記発光層を封止する保護部材を設ける有
   機ＥＬ素子の製造方法。
5. 【請求項５】 上記撥水膜を設ける際、この撥水膜が未
   硬化の状態で吸湿剤を付着し、その後、上記撥水膜を硬
   化させる請求項４記載の有機ＥＬ素子の製造方法。