JP2003264061A - 有機el素子 - Google Patents

有機el素子

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Abstract

(57)【要約】 【課題】長期にわたって安定した発光特性を維持する有
機EL素子を得る。 【解決手段】本発明は化学的に水分を捕水する捕水剤層
を捕水剤保持層に設けることによりダークスポットの成
長を抑えることができる乾燥剤を有した有機EL素子を
提供する。有機EL材料層が互いに対向する一対の電極
間に積層された構造を有する発光部と、前記発光部を配
設するガラス基板と、前記発光部を覆い、前記ガラス基
板に封止する封止キャップからなる気密容器と、前記気
密容器内に設けられた捕水手段を有する有機EL素子に
おいて、前記捕水手段が前記気密容器内面に設けた捕水
剤保持層と、該捕水剤保持層の表面に設けた捕水剤層で
構成されたことを特徴とする有機EL素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、有機EL素子に関
するものであり、特に長期にわたって水分や酸素の影響
がなく安定した発光特性を維持するために有機EL素子
内に設ける捕水剤の改良に係るものである。
【0002】
【従来の技術】一般に有機EL素子は、蛍光性有機化合
物を含む薄膜である有機EL層を陽極と陰極との間に挟
んだ積層体の発光部構造を有し、前記蛍光性有機化合物
を含む薄膜に正孔(ホール)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
する自発光素子である。
【0003】ところで、上記有機EL素子の最大の課題
は発光部の寿命の改善である。寿命が短い原因として、
ダークスポットと呼ばれる非発光ドットの発生がある。
さらに、その非発光ドットが点灯経過時間とともに成長
し、次第に非発光面積が大きくなる。従って発光部の発
光輝度が低下してくることになる。前記非発光部の直径
が数10μm以上に成長すると目視でも非発光部が確認
できるようになり、製品寿命がなくなる。ダークスポッ
トが発生する主原因としては、有機EL素子を構成して
いる有機EL層が密封容器内の水分や酸素と反応して部
分的にダークスポットが発生・成長することが知られて
いる。
【0004】そこで、有機EL素子を構成する材料に水
分が無い様にすることが必要である。特に発光部に使用
する有機材料、密封容器に水分が無い様に精製処理する
ことが大事である。又、工程中に水分が入らないよう
に、成膜時の真空チャンバー内や、素子の封止作業等の
製作工程において、容器内の水分を極力取り除く様に工
夫し、ドライプロセスで有機EL素子の製造が行われて
いる。しかしながら、それでも完全に水分が取りきれず
ダークスポットの発生及び成長が皆無にならないのが現
状である。
【0005】このように、有機EL素子の最大の課題は
容器内の水分を完全に無くすことにより、ダークスポッ
トを根絶するか、小さなダークスポットを成長させない
で長寿命化を図ることである。その対策として、市販さ
れている有機EL素子は、容器内に別途乾燥手段である
無機系の乾燥剤を設けて封止することで改善している。
また前記の技術を特許出願され公知になっている。(例
えば、特開平9―148066号)
【0006】図4は乾燥手段である乾燥剤を使用した従
来の有機EL素子41の構成を示す側断面図である。有
機EL素子41は、透明なガラス基板42の上にITO
(Indium Tin Oxide)からなる透明導電膜が成膜され、
パターン形成されて陽極45を形成している。
【0007】前記、陽極45上には有機化合物材料の薄
膜による有機EL層44が成膜されている。前記有機E
L層44の上面には、例えばAl−Li等の金属薄膜か
らなる陰極46が形成されている。そして、上記陽極4
5、有機EL層44及び陰極46による積層体からなる
発光部を形成している。前記有機EL層44はEL発光
に必要な、少なくとも有機発光層を含む正孔注入層、正
孔輸送層、電子輸送層、電子注入層等から構成されてい
る。
【0008】ガラス基板42の外周部には、接着剤48
により金属製の封止キャップ43が封止・接着されてい
る。この金属製の封止キャップ43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
るドライ雰囲気中において、ガラス基板42上の陽極4
5、有機EL層44及び陰極46が外気から密封され水
分が遮断されるように封止されている。
【0009】また、前記金属製の封止キャップ43の内
面側にプレス成形等で形成された凹部49を有し、この
凹部49内には乾燥手段としての粉末状の無機系の乾燥
剤47例えば酸化バリウムや酸化カルシウム等が収容さ
れている。粉末状の乾燥剤47を収容した凹部49は、
蓋50によって覆われている。凹部49内の乾燥剤47
は、容器内部の残留水分を吸着し水酸化物を生成するこ
とより、内部の残留水分や外部から進入する水分を除去
している。
【0010】 しかしながら、図4に示す従来の有機E
L素子41では、金属製の封止キャップ43の凹部49
に収容される無機系の乾燥剤47が粉末状である。この
乾燥剤47である酸化カルシウムの粉末が発光部の陰極
46上に落下して付着すると陰極のアルミニウムと酸化
カルシウムと水が化学反応して陰極46であるアルミニ
ウム等の薄膜陰極の腐食が発生するという問題点を有し
ていた。この問題点を解決することを目的として、乾燥
剤としての酸化カルシウムが陰極に付着しないように、
乾燥剤47を収容した凹部49を水分を通すシート状の
蓋50で覆い、乾燥剤47を発光部から隔離する必要が
あった。
【0011】前記シート状の蓋50は密封容器内に設け
なければならないため、使用される金属製の封止キャッ
プ43は特殊な形状となり、構造を複雑化させていた。
しかも、乾燥剤47を封入するために大きなスペースを
必要とし、封止キャップ43の厚みも大きくなり、従っ
て有機EL素子41全体が厚くなるという問題も有っ
た。
【0012】さらに、乾燥剤47が粉末状のため、この
乾燥剤47を金属製の封止キャップ43の凹部49に封
入する際、前記有機EL層への付着することによる汚染
を防止するような取り扱いが難しく、作業性が極めて悪
いという問題点と、乾燥剤の粉末間に空気を付着してい
るために、この付着した空気中の酸素がダークスポット
を成長させる原因となる、という問題点も存在してい
た。
【0013】さらに、前記金属製の封止キャップ43に
よる乾燥手段で表示部の中心付近のダークスポットの抑
止を行っても、周辺部の有機EL素子の封止部は、乾燥
剤47から離れているためと、金属キャップ43とガラ
ス基板42の接着であり異種の材料に十分な信頼性を持
った接着剤の選考が難しく、該接着層から進入する水分
により封止部に近い周辺部のダークスポットの発生及び
成長を抑えることが十分でないという問題もあった。
【0014】そこで上記問題点に鑑みて、従来の乾燥手
段に変えて、水分と反応性の高い有機金属化合物を膜状
にして捕水層を形成し、化学反応を利用して、効果的に
水分を捕水し、酸素等を含有しないで、有機EL周辺部
ダークスポットの発生及び成長を抑えることができる捕
水手段を作業性よく形成する技術を、本発明者達は特開
2002-23187号に開示している。
【0015】 上記発明は、図3に示すように、ガラ
ス基板32上に設けた、互いに対向する陽極電極35,
陰極電極36間に有機EL素子の有機発光層34が挟持
された発光部の構造を有している。前記有機発光層は、
ホール注入層34a、ホール輸送層34b、発光層兼電
子輸送層34cの3層の積層構造である。また、前記有
機発光層34がガラス基板32と、封止キャップ33と
シール部38からなる気密容器内に設けられるととも
に、気密容器内には捕水剤層37を設け、前記有機EL
材料の積層体34を水分による汚染から防止している。
前記捕水剤層は有機金属化合物の薄膜で構成され、前記
有機金属化合物が化学式(化1)(化2)(化3)で示
されることを特徴とする。
【0016】前記(化1)(化2)(化3)で示される
有機金属化合物は有機溶剤に可溶で実装時には液状であ
り、それを平面ガラス板からなる封止キャップ33の内
側全面に100μmの捕水膜を形成し、捕水剤層として
いた。又はガラス板33に深さ0.2〜0.25mmの
凹部をザグリ加工で形成した封止キャップを用意し、前
記凹部の内側に捕水剤層を形成することもあった。この
従来例の有機EL素子について、85℃、湿度85%の
環境での加速寿命試験の結果ダークスポットの成長につ
いて顕微鏡観察したところ図5の従来例に示すように初
期1μmであったが、500時間経過後、ダークスポッ
ト径は中央部で10μmまでしか成長していなかった。
ダークスポット径が10μm以下であれば目視では確認
できず実用には問題なく、効果があった。
【発明が解決しようとする課題】
【0017】 しかしながら、図3に示す従来の平面ガ
ラス板の封止キャップ33においては前記(化1)(化
2)(化3)で示される捕水剤層を構成する有機金属化
合物の溶液は有機系の溶剤で希釈されていて親油性であ
る。したがって、親水性のガラス板上に親油性の捕水剤
を塗布すると、捕水剤はガラスとなじみが悪く、表面張
力のために水滴状になり、薄膜パターン化が容易ではな
かった。そこで従来はガラス板全体を捕水剤の液に浸漬
させる方法をとっていたが、このようにすると封止キャ
ップの周囲のシール部まで捕水剤が形成されることにな
り、封止後このシール部から水分が浸入することになり
問題があった。そこでシール部の捕水剤を剥すという工
程も必要になった。
【0018】 一方、前記の問題点を解決するためにガ
ラスの封止キャップにザグリ加工を施し凹部を形成する
こともあったが、ザグリ加工にサンドブラスト法、やエ
ッチング法によってシール部を除いた部分に凹部を設け
る必要があった。このような方法では加工時間が長くか
かるほかに、ガラスのエッチングには強酸であるフッ酸
が使用されるために、作業者に健康上の悪い影響を与え
るばかりでなく、廃液の処理等も必要になるという問題
点があった。さらに、このようなザグリ加工によりガラ
ス板の一部が削られるためにガラスの封止キャップの厚
みが減少して、機械的強度が低下するためにあらかじめ
厚いガラス板を用意することが必要となる。従って、有
機EL素子全体の厚みが厚くなるばかりでなく、材料コ
ストや製造コスト等の大幅なコストアップとなるという
問題点があった。
【0019】 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、前記捕水剤層が親油性であることを
発見したことと、有機EL素子に使われている有機顔料が
親油性であり、薄膜のパターン形成が有機EL素子で、
すでに技術的に完成されていることに着眼し、親水性の
封止キャップの内面に有機顔料による親油性の捕水剤保
持層をパターン形成して設けそこに親油性の捕水剤を薄
膜状に設けたので、簡単な加工工程でシール部に係るこ
となく捕水手段を設けた薄型の有機EL素子を提供する
ことを目的とするものである。
【0020】
【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、有機EL材料層が互いに対向する
一対の電極間に積層された構造を有する発光部と、前記
発光部を配設するガラス基板と、前記発光部を覆い、前
記ガラス基板に封止する封止キャップからなる気密容器
と、前記気密容器内に設けられた捕水手段を有する有機
EL素子において、前記捕水手段が前記気密容器内面に
設けた捕水剤保持層と、該捕水剤保持層の表面に設けた
捕水剤層で構成されたことを特徴とする。請求項2の発
明は、前記封止キャップが親水性材料で構成されたこと
を特徴とする。請求項3の発明は、前記親水性材料が板
ガラスであることを特徴とする。請求項4の発明は、前
記捕水剤保持層及び前記捕水剤層が親油性材料からなる
薄膜であることを特徴とする。請求項5の発明は、前記
親油性材料が親油性を有する顔料であることを特徴とす
る。請求項6の発明は、前記親油性を有する顔料が染付
レーキ顔料、溶性アゾ顔料、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ
顔料、アゾ錯塩顔料、フタロシアニン顔料、縮合多環顔
料、蛍光顔料の中から選ばれたことを特徴とする。請求
項7の発明は、前記捕水剤層が下記化学式(化1)で示
される有機金属化合物の薄膜で構成されたことを特徴と
する。請求項8の発明は、前記捕水剤層が下記化学式
(化2)で示される有機金属錯体化合物で構成されるこ
とを特徴とする。請求項9の発明は、前記捕水剤層が下
記化学式(化3)で示される有機金属錯体化合物で構成
されることを特徴とする。請求項10の発明は、前記捕
水剤層が無機系乾燥剤を有機溶媒に分散させた捕水剤層
形成液を塗布して膜状にしたことを特徴とする。請求項
11の発明は、前記捕水剤層が請求項7〜請求項9に記
載の捕水剤と、無機系乾燥剤とを併用することを特徴と
する
【発明の実施の形態】図1、図2、は本発明による有機
EL素子の実施の形態を示す側断面図である。
【0021】 図1に示すように、有機EL素子1は、
絶縁性及び透光性を有する矩形状の板ガラスをガラス基
板2としている。このガラス基板2の内側表面上には、
透明性を有する導電材料により陽極5がパターン形成さ
れている。前記透明性を有する導電材料として、例えば
ITO膜は、例えば真空蒸着法、スパッタ法等のPVD
(PhysicalVapor Deposition)法によりガラス基板2の
全面に成膜される。その後、フォトリソグラフィ法の手
段により陽極の形状にパターニングされ、陽極5を形成
する。前記陽極5の一部は、引き出し電極としてのガラ
ス基板2の端部まで引き出されて不図示の駆動回路に接
続される。
【0022】 陽極5の上面には、例えば、分子線蒸着
法、抵抗加熱法等のPVD法により、有機化合物材料の
薄膜による有機EL層4が積層されている。図1の例に
おける有機EL層4は、陽極5の上に数10nmの膜厚
で形成された銅フタロシアニン(CuPc)からなるホ
ール注入層4aと、該ホール注入層4aの上面に数10
nmの膜厚で成膜されたBis((N-(1-naphtyl-n-phenyl))
benzidine(α-NPD)からなるホール輸送層4bと、該ホ
ール輸送層4bの上面に数10nmの膜厚で成膜された
トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq3
からなる発光層兼電子輸送層4cの3層構造からなる。
そして前記陽極5、有機EL層4及び後述する陰極6と
の5層構造からなる積層体により、発光部が形成されて
いる。
【0023】前記陰極6は図1に示すように、有機EL
層4(詳しくはAlq34c)の上面に金属薄膜により
形成されている。前記金属薄膜の材料は例えばAl、Li、
Mg、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である。前記陰極6の膜
厚は、例えば数10nm〜数100nm(好ましくは5
0nm〜200nm)の薄膜で形成される。陰極の一部
は、ガラス基板2の端部まで引き出されて引き出し電極
として不図示の駆動回路に接続される。
【0024】一方、前記ガラス基板2に対面して矩形状
の板ガラスからなる封止キャップ3を用意する。この封
止キャップ3の外周部には、例えば紫外線硬化型接着剤
等によるシール部が後述の封止工程で形成される。該シ
ール部を残してその内側の封止キャップの内面には捕水
手段が配設される。捕水手段は捕水剤保持層7aと捕水
剤層7bの2層の積層体から構成されている。
【0025】又、前記板ガラスは親水性であり、前記の
捕水剤層7bの材料は親油性であるので板ガラスとなじ
みが悪く、薄膜化が容易ではなかった。そのために親油
性を有する捕水剤保持層7aをガラス板の封止キャップ
3内にパターニングする。捕水剤保持層7aの材料とし
てはすなわち染付レーキ顔料、溶性アゾ顔料、不溶性ア
ゾ顔料、縮合アゾ顔料、アゾ錯塩顔料、フタロシアニン
顔料、縮合多環顔料、蛍光顔料等の顔料の中から選ばれ
る。前記有機化合物による薄膜は分子線蒸着法、抵抗加
熱法等のPVD法で封止キャップ3内にパターン形成さ
れる。
【0026】さらに親油性を有する有機顔料を詳細に説
明すると、前記染付レーキ顔料の例としてはアリザリン
レーキ、ローダミンレーキ、キノリンイエローレーキ等
がある。前記溶性アゾ顔料の例としてはレーキッドC、
ブリリアントカーミン6B,パーマネントレッド2B等
がある。前記不溶性アゾ顔料の例としてはファーストイ
エロー、ジスアゾイエロー、ナフトールレッド等があ
る。前記縮合アゾ顔料の例としてはクロモフタルイエロ
ー、クロモフタルレッド等がある。前記アゾ錯塩顔料の
例としては、ニッケルアゾイエロー、ベンズイミダゾロ
ンイエロー等がある。前記フタロシアニン顔料の例とし
ては、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン
等がある。前記縮合多環顔料の例としては、チオインジ
ゴ、ペリレンレッド、ジオキサジンバイオレット、キナ
クリドンレッド、アントラキノン、イソインドリノン、
アゾメチン等がある。これらの顔料は捕水剤層の下地と
しての捕水剤保持層7aとして作用するとともに、顔料
成分を多くすることによりカラーフィルターとしての機
能を持たせることもできる。
【0027】前記捕水剤保持層7aの表面には捕水手段
としての捕水剤層7bが薄膜形状で形成される。前記捕
水剤保持層7aの表面は親油性であるので親油性を有す
る捕水剤材料である有機金属化合物の溶液を滴下するだ
けで、溶液が前記捕水剤保持層7aの表面にのみ広が
り、薄膜が容易に形成できる。
【0028】封止工程は、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、矩形状の封止キャップ3の外周に例えば
紫外線硬化樹脂による接着剤が封止部材8としての塗布
され、ガラス基板2と封止キャップ3が封止部材8によ
り密封固着されている。この封止キャップ3により、陽
極5、有機EL層4及び陰極6を保護している。
【0029】また、前記捕水剤層7bは前述のように有
機金属化合物の薄膜から構成されている。前記有機金属
化合物の1例としてのアルミニウムを含むキレートタイ
プの金属錯体と水の反応式は下記化学反応式(化4)に
示すとおりである。前記反応は最終的にアルミニウム錯
体の3個のアルコキシ基が取れて前記アルミニウム錯体
の3個の水酸基と反応する。
【化4】 以上から、前記有機化合物は化学的に水分を捕水する捕
水剤として作用効果があるものと推慮した。
【0030】前記アルミニウム金属錯体以外の金属との
キレートタイプの金属錯体も下記化学反応式(化5)に
示す反応により、金属の価に対応する有機化合物が取れ
て、n個の水酸基と反応する。
【化5】 以上のことから、(化1)で表される化合物も化学的に
水分を捕水する捕水剤として作用効果があるものと推慮
できる。
【0031】前記と同様に、本願発明者等は(化1)に
示す有機金属化合物が、加水分解により水分子を捕水す
ること。即ち、有機EL容器内の水分が有機金属化合物
と反応して2n員環のM−Oの結合が離れて、水分子の
HとOHが反応して水酸基(OH)結合が生じる。結果
として(化1)に示す有機金属化合物1モルに対し3モ
ルの水分子と反応して水酸化物を形成することから、水
分の捕水作用を有することを見出し、有機EL素子の捕
水剤として使用できるという作用・効果を有することが
知見した。従って、(化1)に示す有機金属化合物が捕
水手段として有効であることを見出した。下記に(化
1)2示す有機金属化合物の置換基Rの一例を示すがこ
れらに限られるものではない。
【0032】Rは、炭素数1個以上のアルキル基、アルケニル基、
アリール基、シクロアルキル基、複素環基、アシル基を示す。アルキル基は
置換もしくは未置換のものであるが、具体例としてはメチ
ル基、エチル基、フ゜ロヒ゜ル基、フ゛チル基、sec-フ゛チル基、tert-フ゛チ
ル基、ヘ゜ンチル基、ヘキシル基、ヘフ゜チル基、オクチル基、ノニル基、テ゛シル
基、ウンテ゛シル基、ト゛テ゛シル基、トリテ゛シル基、テトラテ゛シル基、ヘ゜ンタテ
゛シル基、ヘキサテ゛シル基、ヘフ゜タテ゛シル基、オクタテ゛シル基、ノナテ゛シル
基、イコシル基、ヘンイコシル基、ト゛コシル等とあるが好ましくは炭
素数が8以上のものが良い。置換若しくは未置換基の具
体例として以下に示すものが好適である。またこれらの
オリコ゛マー、ホ゜リマーでも良い。アルケニル基はヒ゛ニル基、アリル基、フ゛テニ
ル基、ヘ゜ンテニル基、ヘキシセニル基等であるが、好ましくは炭素数
が8以上置換若しくは未置換基の具体例として以下に示
すものが好適である。またこれらのオリコ゛マー、ホ゜リマーでも
良い。
【0033】アリール基は置換もしくは未置換のもので、具
体例としては、フェニル基、トリル基、4-シアノフェニル基、ヒ゛フェニル
基、o,m,p-テルフェニル基、ナフチル基、アントラニル基、フェナントレニル基、
フルオレニル基、9-フェニルアントラニル基、9,10-シ゛フェニルアントラニル基、ヒ゜レ
ニル基等がありが好ましくは炭素数が8以上のものが良
い。またこれらのオリコ゛マー、ホ゜リマーでも良い。
【0034】置換もしくは未置換のアルコキシ基の具体例と
しては、メトキシ基、n-フ゛トキシ基、tert-フ゛トキシ基、トリクロロメトキシ
基、トリフルオロメトキシ基等でありが好ましくは炭素数が8以上
のものが良い。またこれらのオリコ゛マー、ホ゜リマーでも良い。
【0035】置換もしくは未置換のシクロアルキル基の具体例
としては、シクロヘ゜ンチル基、シクロヘキシル基、ノルホ゛ナン基、アタ゛マンタン
基、4-メチルシクロヘキシル基、4-シアノシクロヘキシル基等であり好ましく
は炭素数が8以上のものが良い。またこれらのオリコ゛マー、ホ
゜リマーでも良い。
【0036】置換もしくは未置換の複素環基の具体例と
しては、ヒ゜ロール基、ヒ゜ロリン基、ヒ゜ラソ゛ール基、ヒ゜ラソ゛リン基、イミ
タ゛ソ゛ール基、トリアソ゛ール基、ヒ゜リシ゛ン基、ヒ゜リタ゛シ゛ン基、ヒ゜リミシ゛ン
基、ヒ゜ラシ゛ン基、トリアシ゛ン基、イント゛ール基、ヘ゛ンス゛イミタ゛ソ゛ール
基、フ゜リン基、キノリン基、イソキノリン基、シノリン基、キノキサリン基、ヘ゛
ンソ゛キノリン基、フルオレノン基、シ゛シアノフルオレノン基、カルハ゛ソ゛ール基、オキ
サソ゛ール基、オキサシ゛アソ゛ール基、チアソ゛ール基、チアシ゛アソ゛ール基、ヘ゛ンソ
゛オキサソ゛ール基、ヘ゛ンソ゛チアソ゛ール基、ヘ゛ンソ゛トリアソ゛ール基、ヒ゛スヘ゛ンソ
゛オキサソ゛ール基、ヒ゛スヘ゛ンソ゛チアソ゛ール基、ヒ゛スヘ゛ンソ゛イミタ゛ソ゛ール基等
がある。またこれらのオリコ゛マー、ホ゜リマーでも良い。
【0037】置換もしくは未置換のアシル基の具体例とし
ては、ホルミル基、アセチル基、フ゜ロヒ゜オニル基、フ゛チリル基、イソフ゛チリル
基、ハ゛レリル基、イソハ゛レリル基、ヒ゜ハ゛ロイル基、ラウロイル基、ミリストイル
基、ハ゜ルミトイル基、ステアロイル基、オキサリル基、マロニル基、スクシニル
基、ク゛ルタリル基、アシ゛ホ゜イル基、ヒ゜メロイル基、スヘ゛ロイル基、アセ゛ラオ
イル基、セハ゛コイル基、アクリロイル基、フ゜ロヒ゜オロイル基、メタクリロイル基、
クロトノイル基、イソクロトノイル基、オレオイル基、エライト゛イル基、マレオイル
基、フマロイル基、シトラコノイル基、メサコノイル基、カンホロイル基、ヘ゛ンソ゛イ
ル基、フタロイル基、イソフタロイル基、テレフタロイル基、ナフトイル基、トルオイル
基、ヒト゛ロアトロホ゜イル基、アトロホ゜イル基、シンナモイル基、フロイル基、テノ
イル基、ニコチノイル基、イソニコチノイル基、ク゛リコロイル基、ラクトイル基、ク゛
リセロイル基、タルトロノイル基、マロイル基、タルタロイル基、トロホ゜イル基、ヘ゛
ンシ゛ロイル基、サリチロイル基、アニソイル基、ハ゛ニロイル基、ヘ゛ラトロイル基、
ヒ゜ヘ゜ロニロイル基、フ゜ロトカテクオイル基、カ゛ロイル基、ク゛リオキシロイル基、ヒ
゜ルホ゛イル基、アセトアセチル基、メソオキサリル基、メソオキサロ基、オキサルアセチル
基、オキサルアセト基、レフ゛リノイル基これらのアシル基にフッソ、塩素、
臭素、ヨウ素などが置換しても良い。好ましくはアシル基の
炭素は8以上良い。またこれらのオリコ゛マー、ホ゜リマーでも良
い。
【0038】Rを上記置換基で置換し、3価金属がアル
ミニウムである有機金属化合物の一例として(化6)
(化7)(化8)が上げられる。
【0039】
【化6】
【0040】
【化7】
【0041】
【化8】
【0042】更に、本願発明者らは(化2)に示す有機
金属化合物が、加水分解により水分子を捕水すること。
即ち、有機EL層周辺の水分が有機金属化合物と反応し
て2n員環のM−Oの結合が離れて、水分子のHとOH
が反応して水酸基(OH)結合が生じる。結果として
(化2)に示す有機金属化合物1モルに対し3モルの水
分子と反応して水酸化物を形成することから、水分の捕
水作用を有することを見出し、有機EL素子の捕水剤と
して使用できるという作用・効果を有するものと推慮さ
れることから、(化2)に示す有機金属化合物が捕水手
段として有効であることを見出した。次に(化2)に示
す有機金属化合物の置換基Rの一例を示すがこれらに限
られるものではない。
【0043】置換基Rは、(化1)に示す置換基と同様
であるので省略する。
【0044】Rを上記置換基で置換し、3価金属がアル
ミニウムである有機金属化合物の一例として(化9)
(化10)(化11)(化12)の有機金属錯体化合物
が上げられる。
【0045】
【化9】
【0046】
【化10】
【0047】
【化11】
【0048】
【化12】
【0049】3価金属がランタンである有機金属錯体化
合物の1例として下記(化13)で表される化合物があ
る。
【化13】
【0050】3価金属がイットリウムである有機金属錯
体化合物の1例として下記(化14)で表される化合物
がある。
【化14】
【0051】3価金属がガリウムである有機金属錯体化
合物の1例として下記(化15)で表される化合物があ
る。
【化15】
【0052】更に、本願発明者らは(化3)に示す有機
金属錯体化合物が、加水分解により水分子を捕水するこ
と。即ち、有機EL気密容器内の水分が有機金属錯体化
合物と反応して2n員環のM−Oの結合が離れて、水分
子のHとOHが反応して水酸基(OH)結合が生じる。
結果として(化3)に示す有機金属錯体化合物1モルに
対し4モルの水分子と反応して水酸化物を形成すること
から、水分の捕水作用を有することを見出し、有機EL
素子の捕水部材として使用できるという作用・効果を有
するものと推慮されることから、(化3)に示す有機金
属錯体化合物が捕水手段として有効であることを見出し
た。下記に置換基の一例を示すがこれらに限られるもの
ではない。
【0053】置換基Rは、(化1)に示す物と同様であ
るので省略する。
【0054】置換基Rを上記置換基で置換し、4価金属
がゲルマニウム、シリコンである有機金属化合物の一例
として(化16)(化17)の有機金属錯体化合物が上
げられる。
【0055】
【化16】
【0056】
【化17】
【0057】次に、封止キャップ2の内面には捕水手段
として捕水剤保持層と捕水剤層7から構成されている。
捕水剤層7としては、以下に説明する幾つかの構成が考
えられる。まず、(化1)(化2)(化3)その他の有
機金属化合物で示される化合物のみからなる捕水剤層を
構成することができる。この(化1)(化2)(化3)
その他の有機金属化合物による捕水剤層7はn価金属を
含有する有機金属化合物をトルエン、キシレン等の芳香
族有機溶剤、脂肪族有機溶剤に溶解した溶液として得ら
れることから、前記溶液を例えば、印刷法、塗布法等に
より基板3の内面に設けた捕水剤保持層上に塗布するこ
とで薄膜状に形成される。封止キャップの外周のシール
部はガラス基板が露出し、親水性であるので、捕水剤保
持層との濡れ性の差異により捕水剤層7が形成されない
ことになる。
【0058】また、捕水剤層7としては(化1)(化
2)(化3)その他の有機金属化合物による捕水剤層中
に無機系乾燥剤を含有させて形成する事も出来る。捕水
剤層に含有させる乾燥剤としては、化学的に水分子を吸
着(化学吸着)するもの、物理的に水分子を吸着(物理
吸着)するもの、その他いずれの物でもよい。
【0059】化学的に水分子を吸着(化学吸着)するも
のとしては、金属酸化物、硫酸塩、金属ハロゲン化物、
過塩素酸塩、金属、の何れかを(化1)(化2)(化
3)その他の有機金属化合物をトルエン、キシレン等の
芳香族有機溶剤、脂肪族有機溶剤に溶解した溶液に分散
して使用することによりさらに捕水効果を高める事がで
きる。
【0060】アルカリ金属酸化物としては、酸化ナトリ
ウム(Na2O)、酸化カリウム(K2O)が挙げられ、アルカリ
土類金属酸化物としては、酸化カルシウム(CaO)、酸化
バリウム(BaO)、酸化マグネシウム(MgO)が挙げられる。
前記硫酸塩としては、硫酸リチウム(Li2SO4)、硫酸ナト
リウム(Na2SO4)、硫酸カルシウム(CaSO4)、硫酸マグネ
シウム(MgSO4)、硫酸コバルト(CoSO4)、硫酸ガリウム(G
a2(SO4)3))、硫酸チタン(Ti(SO4) 2))、硫酸ニッケル(N
iSO4)、等が挙げられる。これらの塩は無水塩が好適に
用いられる。
【0061】前記ハロゲン化合物としては、塩化カルシ
ウム(CaCl2)、塩化マグネシウム(MgCl2)、塩化ストロン
チウム(SrCl2)、塩化イットリウム(YCl3)、塩化銅(CuCl
2)、ふっ化セシウム(CsF)、ふっ化タンタル(TaF5)、ふ
っ化ニオブ(NbF5)、臭化カルシウム(CaBr2)、臭化セリ
ウム(CeBr2)、臭化セレン(SeBr4)、臭化バナジウム(VBr
2)、臭化マグネシウム(MgBr2)、よう化バリウム(Ba
I2)、よう化マグネシウム(MgI2)等が挙げられる。これ
らの金属ハロゲン化物は無水塩が好適に用いられる。
【0062】前記過塩素酸塩としては、過塩素酸バリウ
ム(Ba(ClO4) 2)、過塩素酸マグネシウム(Mg(ClO4)2)が
挙げられる。これらの過塩素酸塩は無水塩が好適に用い
られる。
【0063】物理的に水分子を吸着(物理吸着)するも
のとしては、ゼオライト、シリカゲル、活性アルミナ、
酸化チタン、カーボン、カーボンナノチューブ、フラー
レン等の何れかと、(化1)(化2)(化3)その他の
有機金属化合物を、トルエン、キシレン等の芳香族有機
溶剤、脂肪族有機溶剤に溶解した溶液中に分散して使用
することによりさらに捕水効果を高める事ができる。
【0064】
【実施例】次に本発明の実施例を挙げさらに具体的に説
明する。 (実施例1)図1に示すように、有機EL素子1は、矩
形の板ガラスによるガラス基板2と、このガラス基板2
に対面して設けたガラスの封止キャップ3がシール部の
接着剤8により封止され密封容器を形成している。この
密封容器の一部分であるガラス基板2の上には、透明性
を有する導電材料として、ITO膜による陽極5を20
0nm、スパッタ法により全面に成膜した。更にフォト
リソグラフィ法により陽極形状にパターニングし陽極5
を形成した。電極としての前記陽極5の一部は、ガラス
基板2の端部まで引き出されて引き出し電極として不図
示の駆動回路に接続している。
【0065】前記陽極5の上面に、有機発光層を形成す
る。有機発光層は、ホール注入層4a、ホール輸送層4
b、発光層兼電子輸送層4cの3層の積層構造である。
前記ホール注入層4aは前記陽極5の上面に前記抵抗加
熱法により70nmの膜厚で銅フタロシアニン(CuP
c)を製膜して積層する。前記ホール輸送層4bは前記
ホール注入層4aの上面に30nmの膜厚でBis(N-(1-n
aphtyl-n-phenyl)benzidine(α-NPD)を成膜して積層す
る。前記発光層兼電子輸送層4cは前記ホール輸送層4
bの上面に60nmの膜厚でトリス(8−キノリノラ
ト)アルミニウム(Alq3)を成膜積層する。次に陰
極6は前記有機発光層の上面にAl−Li合金を共蒸着法に
より200nmの膜厚で積層して形成する。陰極の一部
は、ガラス基板2の端部まで引き出されて不図示の駆動
回路に接続される。
【0066】次に、封止キャップ3は矩形の板ガラス上
に外周のシール部と該シール部内側の捕水手段で構成さ
れる。該捕水手段は前記シール部以外の塗布エリアに捕
水剤支持層と捕水剤層から構成される。前記捕水剤支持
層はフタロシアニン顔料の一例であるフタロシアニンブ
ルー(CuPc)を抵抗加熱法によるマスク露光により
3nmの膜厚でパターン形成する。前記捕水剤支持層の
表面に(化1)で表される有機金属化合物の一つであ
る、アルミニウムオキサイド オクチレート(商品名 ホ
ープ製薬製オリープ AOO)(化6)の48重量%含
有溶液のみを、水分を極力取り除いたドライエアによる
ドライ雰囲気中で印刷法、滴下法等の塗布法で塗布乾燥
した。以上により捕水手段である透明な有機金属化合物
膜が完成する。
【0067】前記有機EL発光層を形成したガラス基板
と、前記板ガラスの封止キャップを、水分を極力取り除
いたドライエアによるドライ雰囲気中で、対向させシー
ル部の暑さが30μmなるように、紫外線硬化エポキシ
樹脂8で塗布乾燥して密封した。次に、密封後水分との
反応を進めるために100℃で1時間エージングのため
に加熱した。
【0068】この有機EL素子の発光部について、85
℃、湿度85%の環境での加速寿命試験の結果ダークス
ポットの成長について顕微鏡観察したところ図5に示す
ように初期1μmであったが、500時間経過後、ダー
クスポット径は中央部で10μmまでしか成長していな
かった。ダークスポット径が10μm以下であれば目視
では確認できず実用には問題ない。更に周辺部のダーク
スポットの発生成長も中央部と同様に効果があった。
尚、加速寿命試験の500時間は、加速をしない一般の
寿命試験の数万時間に相当すると思われる。
【0069】図1に示すように、有機EL素子21の封
止キャップ23は板ガラスの平板状であるが、これに限
定するものではなく、外周のシール部が凸出して捕水手
段を形成する部分が凹部29になっている容器状の封止
キャップ23の構造でもよい。
【0070】 (実施例2)本実施例では、実施例1の
捕水剤に従来の無機系の化学的乾燥剤である酸化カルシ
ウム(CaO)を併用した実施例である。構造は実施例1
と同様であるので図1を使って本実施例を説明する。ガ
ラス基板2及びガラス基板上の有機発光部については実
施例1と同様であるので、説明を省略する。
【0071】 封止用キャップ用の板ガラスを洗浄後、
真空蒸着装置に入れ、蒸着用マスクを用いて封止シール
の内側部分に捕水剤支持層7aとして、有機顔料のフタ
ロシアニンブルーCuPcを3nm真空蒸着した。その後、ト゛ラ
イ窒素により真空を解除し、大気にさらすことなく、ト゛ラ
イ窒素で満たされたク゛ローフ゛ホ゛ックスに移動した。その後、フ
タロシアニンブルーCuPcが蒸着膜として成膜されている
箇所に化学式6で示す有機金属化合物の一つである、ア
ルミニウムオキサイド オクチレート(商品名 ホープ製
薬製オリープ AOO)(化6)48重量%含有溶液に
化学的乾燥剤である酸化カルシウム(CaO)を10wt%
分散させた分散溶液状の捕水剤を滴下した。フタロシア
ニンブルーCuPcは有機顔料の一種であり、親油性である
ために化学式6の溶液に対して濡れ性がよく、捕水剤層
7bの形成溶液はCuPcの蒸着されている部分には広がる
が、板ガラスは親水性であるために濡れ性の違いにより
広がらず、捕水剤支持層7aで規定された範囲にのみ捕
水剤層7bが形成される。
【0072】 この封止キャップ3をト゛ライ窒素中におい
て、150℃で20分間加熱して溶媒を揮発させた。乾燥
後、封止キャップの周囲に紫外線硬化型のエホ゜キシ接着剤
を塗布し、素子基板と張り合わせ、紫外線を照射して硬
化させた。このとき,エポキシ接着剤内部には,有機顔
料とCaOを混合した有機捕水剤を合わせた膜厚以上の径
を持つスペーサー部剤を分散させた。これによって,捕
水剤と有機EL層が直接触れることがなくなった。
【0073】 この有機EL素子の発光状態を顕微鏡を用
いて観察した後、85℃・85%の高温高湿度雰囲気に入
れ、加速寿命試験で捕水効果の確認を行った.100時間
経過後、素子を取り出し同様に発光状態を顕微鏡を用い
て観察した。その結果、実施例1と同様に非発光部(タ゛ー
クスホ゜ット)の成長は見られず、封止キャップとして十分機
能していることが確認できた。
【0074】 第3実施例 本実施例は図2に示すように
白色発光の有機発光層と、捕水剤保持層を赤R,緑
G,青Bの3色のパターンに形成し、R、G、Bのフィル
ターとして作用させる封止キャップとの組み合わせた構
成の実施例である。
【0075】封止キャップ13は実施例1と同様の板ガ
ラスにRGBのカラーを有する捕水剤保持層17aが真
空蒸着法を用いて、R、G、Bの有機顔料をそれぞれ、マ
スク蒸着により所定形状にパターニングした。赤Rの有
機顔料の例としては、アリザリンレッド、キナクリドン
レッド、ナフトールレッド、モノアゾレッド、ポリアゾ
レッド、ペリレンレッド、アンスラキノニルレッド、ジ
ケトピロロピロールレッド等がある。緑Gの有機顔料の
例としては、フタロシアニングリーン、サップグリーン
がある。青Bの有機顔料の例としては、フタロシアニン
ブルーがある。
【0076】その後、封止キャップ13は、ト゛ライ窒素に
より真空を解除し、大気にさらすことなく、ト゛ライ窒素で
満たされたク゛ローフ゛ホ゛ックスに移動した。その後、有機顔料
が蒸着膜として成膜されている前記捕水剤保持層17a
に溶液状の捕水剤を滴下し、そして、捕水剤保持層の表
面に捕水剤層17bが形成される。乾燥して、透明な捕
水剤層17bを得た。
【0077】有機EL発光層は、真空蒸着法により作製し
た。白色発光をさせる為に、補色関係にある青色と黄色
の発光材料を用いた。 上述の有機顔料の捕水剤保護層
のカラーフィルターと捕水膜を通して発光を得るため、有機EL素
子は、発光表示を封止キャップ13を通して観察する、
トップエミッション方式とした。ガラス基板11上にAl
薄膜からなる陰極電極15上に電子注入層14aとして
Al-Li合金を5nm蒸着し、発光材料としてホスト材料とな
るDPVBi中に青色の蛍光体であるBCzVBiをドープした層
を50nm蒸着した。その後、ホール輸送層14bとしてα
-NPDを30nm蒸着した。このとき、α-NPD中に黄色の蛍光
体であるルブレンをドープした。その後、ホール注入層
14cとして1-TNATAを70nm蒸着し、次に、陽極16と
してIDIXOを150nmつけ発光層とした。この有機EL素子を
発光させると、黄色と青色の発光が得られ、白色発光と
なった。
【0078】 この有機EL基板と、前記捕水剤層を着け
た封止キャップを紫外線硬化接着剤により張り付け、有
機ELを得た。
【0079】 この有機EL素子を85℃・85%の高温高湿
度雰囲気に入れ、捕水効果の確認を行った.ダークスポ
ットの発生、成長状態を顕微鏡を用いて観察した。100
時間経過後、その結果、実施例1と同様に、非発光部(タ
゛ークスホ゜ット)の成長は見られず、封止キャップとして十分
機能していることが確認できた。
【0080】また、前記化学的乾燥剤の代わりに物理的
乾燥剤を使用しても、化学的乾燥剤と物理的乾燥剤を使
用しても実施例1と同様の効果があった。
【0081】(比較例1)比較例として、乾燥雰囲気中
で、ガラス基板上に陽極としてITOを150nm、ホ
ール注入層としてCuPcを20nm、ホール輸送層と
してα−NPDを30nm、電子輸送性発光層としてA
lq3を50nm、電子注入層としてフッ化リチウムを
0.5nm、陰極としてアルミニウムを200nm物理
蒸着した。乾燥手段として凹部にCaOを設けた封止キ
ャップを、前記有機EL発光層と対向する様にして、紫
外線硬化型エポキシ樹脂で密封した。
【0082】この有機EL素子の発光部について、85
℃、湿度85%の環境での加速寿命試験の結果ダークス
ポット径の成長について顕微鏡観察したところ図5に示
すように初期1μmであったダークスポットは500時
間経過後30μmまで成長していた。有機EL素子周辺
部の方が中央部よりもダークスポットの発生が多く、成
長も早かった。
【0083】(比較例2)比較例として捕水剤は何も使
用せず,封止を行った。その他は実施例1と同じであ
る。 この有機EL素子の発光状態を観察した。その後、8
5℃・85%の高温高湿度雰囲気に入れ、捕水効果の確認
を行った。50時間経過後、素子を取り出し同様に発光
状態を観察した。その結果、図5に示すように非発光部
(タ゛ークスホ゜ット)の径は50μmにまで成長し,発光面積
率は60%まで低下しており,240時間経過後では発光は
全く見られなかった。
【084】
【発明の効果】以上に詳述した通り、本発明は親油性の
捕水剤保持層を封止キャップ内に設けることによって以
下の効果があった。 有機EL素子のダークスポットに発生・成長を防止す
る捕水剤層が薄膜状であり、酸素を含むことが無く、捕
水効果を発揮できるのでダークスポットの発生・成長が
なくなり長寿命の超薄型の有機EL素子を提供すること
が出来る。 親油性の捕水剤保持層を簡単にパターン形成できる
ので、親油性の捕水剤層が前記捕水剤保持層状にのみ薄
膜化するので、シール部まで広がらなく、シール部から
水分の浸入の無い信頼性の高い長寿命の有機EL素子を
提供することが出来る。 本発明の封止キャップがガラス基板と同じガラス材
料で構成できるのでシール部を接着する接着剤の選定が
容易になり信頼性が上がるという産業上大きな効果があ
る。 封止キャップの板ガラスに捕水剤用の凹部を加工す
る事がないので、型やマスクなど必要がないばかりでな
く、廃棄物の削減にも効果がある。 捕水剤層と発光部を非常に近接してパターン形成で
きるので捕水効果が有効に働くと共に、パッケージ内の
空間を小さくすることが出来、パッケージ内に取り込ま
れる水分量も少なくなり、優れた捕水効果を有する有機
EL素子を提供することが可能となる。 封止キャップを通して発光部を観察するトップエミ
ッション型の有機EL素子については捕水剤保持層をカ
ラーフィルターとして作用させることにより簡単な構成
でカラー有機EL素子が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による実施の形態を示す側断面図
【図2】本発明による実施の形態を示す側断面図
【図3】従来の有機ELの構成を示す側断面図
【図4】従来の有機ELの構成を示す側断面図
【図5】本発明、従来例及び比較例のダークスポットの
成長を示すグラフ
【符号の説明】
1、11、31、41 …有機EL素子、 2、12、32、42 …ガラス基板 3、13、33、43 …封止キャップ 4、14、34、44 …有機EL層 5、16、35、45 …陽極 6、15、36、46 …陰極 7、17、……………捕水手段 7a、17a……………………捕水剤保持層 7b,17b……………………捕水剤層 8、18,38,48 …………接着剤 29,49 ………………………凹部 50 ………………………シート状の蓋
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 哲 千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株式 会社内 Fターム(参考) 3K007 AB11 AB12 AB13 BB01 BB05 DB03 FA02 4D052 AA00 CA02 HA00 HA05 HA49 HB02 HB06 4G066 AA16B AA17B AB24B AC21B AE06B BA03 CA43 DA07

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機EL材料層が互いに対向する一対の
    電極間に積層された構造を有する発光部と、前記発光部
    を配設するガラス基板と、前記発光部を覆い、前記ガラ
    ス基板に封止する封止キャップからなる気密容器と、前
    記気密容器内に設けられた捕水手段を有する有機EL素
    子において、前記捕水手段が前記気密容器内面に設けた
    捕水剤保持層と、該捕水剤保持層の表面に設けた捕水剤
    層で構成されたことを特徴とする有機EL素子。
  2. 【請求項2】 前記封止キャップが親水性材料で構成さ
    れた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】 前記親水性材料が板ガラスで構成された
    ことを特徴とする請求項2記載の有機EL素子。
  4. 【請求項4】 前記捕水剤保持層及び前記捕水剤が親油
    性材料からなる薄膜であることを特徴とする請求項1記
    載の有機EL素子。
  5. 【請求項5】 前記捕水剤保持層が親油性を有する有機
    顔料で構成されたことを特徴とする請求項4記載の有機
    EL素子。
  6. 【請求項6】 前記親油性を有する有機顔料が染付レー
    キ顔料、溶性アゾ顔料、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔
    料、アゾ錯塩顔料、フタロシアニン顔料、縮合多環顔
    料、蛍光顔料の中から選ばれたことを特徴とする請求項
    5記載の有機EL素子。
  7. 【請求項7】 前記捕水剤層が下記化学式(化1)で示
    される有機金属化合物の薄膜で構成されたことを特徴と
    する請求項1記載の有機EL素子。 【化1】 [式中、Rは炭素数1個以上のアルキル基,アリール基,シクロアルキル
    基,複素環基,アシル基を含む有機化合物。Mは3価の金属
    原子を示し、nは1以上の整数を示す。]
  8. 【請求項8】 前記捕水剤層が下記化学式(化2)で示
    される有機金属錯体化合物で構成されることを特徴とす
    る請求項1記載の有機EL素子。 【化2】 [式中、Rは炭素数1個以上のアルキル基,アリール基,シクロアルキル
    基,複素環基,アシル基を含む有機化合物。Mは3価の金属
    原子を示す。]
  9. 【請求項9】 前記捕水剤層が下記化学式(化3)で示
    される有機金属錯体化合物で構成されることを特徴とす
    る請求項1記載の有機EL素子。 【化3】 [式中、Rは炭素数1個以上のアルキル基,アリール基,シクロアルキル
    基,複素環基,アシル基を含む有機化合物。Mは4価の金属
    原子を示す。]
  10. 【請求項10】 前記捕水剤層が無機系乾燥剤を有機
    溶媒に分散させた捕水剤層形成液を塗布して膜状にした
    ことを特徴とする請求項1記載の有機EL素子。
  11. 【請求項11】 前記捕水剤層が、前記請求項7〜請求
    項9に記載の有機系捕水剤に無機系乾燥乾剤を混合・併
    用することを特徴とする請求項1に記載有機EL素子。
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