JP2003317935A - 有機ｅｌディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造工程を汚染させる恐れのない方法により
封止空間内の水分を捕獲除去することで、長期にわたっ
て安定した発光特性を維持することが可能な有機ＥＬデ
ィスプレイを提供すること 【解決手段】 有機ＥＬ素子を封止する封止部材の有機
ＥＬ素子に対向する面の少なくとも一部に、吸湿効果を
有する、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化
物、硫酸塩、無水金属ハロゲン化物、無水過塩素酸塩等
の材料からなる厚さ０．１〜１０μｍの薄膜材料を蒸着
し、この封止部材を接着剤で電極基板上に固定すること
で有機ＥＬ素子を被包することとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機ＥＬディスプ
レイに関し、より詳細には、長期に渡って安定した発光
特性を維持可能な有機ＥＬディスプレイに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報通信の高速化と応用範囲の拡
大が急速に進んでいる。この中で、表示デバイスには
「美・軽・薄・優」が求められると同時に、携帯性や動
画表示の要求に対応可能な低消費電力・高速応答性を有
する高精細な表示デバイスの考案が広くなされている。

【０００３】有機エレクトロルミネセンス（以下、「有
機ＥＬ」という）素子は、Ｔａｎｇらによる、印加電圧
１０Ｖで１０００ｃｄ／ｍ^２以上の高輝度発光する積層
型ＥＬ素子の報告（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，
５１，ｐ．９１３（１９８７））以来、液晶表示素子等
に比較して、高コントラスト、低電圧駆動、高視野角、
高速応答性などの優位な特徴を活かして「美・軽・薄・
優」なフラットパネルディスプレイへの応用が期待さ
れ、実用化に向けての研究が活発に行われてきており、
すでに、緑色モノクロ有機ＥＬディスプレイなどが製品
化されており、高精細のフルカラーディスプレイの完成
が待たれている。また、ＥＬ素子の構成としても、有機
分子の積層体の他に、有機高分子材料を用いた素子につ
いても検討が進められている。有機ＥＬディスプレイの
マルチカラーまたはフルカラー化の方法として以下の３
つの方法が検討されている。

【０００４】第１に、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の
３原色の発光体をマトリクス状に分離配置し、それぞれ
発光させる方法（特開昭５７−１５７４８７号公報、特
開昭５８−１４７９８９号公報、特開平３−２１４５９
３号公報など）がある。この方法は、ＲＧＢ用の３種の
発光材料をマトリクス状に高精細で配置しなくてはなら
ないため、技術的かつ安価に製造することが困難であ
り、同時に、３種の発光材料の輝度変化特性や駆動条件
が異なるために、色再現性を長時間で確保することが困
難であるなどの欠点を有している。

【０００５】第２に、白色で発光するバックライトにカ
ラーフィルターを用い、３原色を透過させる方法（特開
平１−３１５９８８号公報、特開平２−２７３４９６号
公報、特開平３−１９４８９５号公報等）が提案されて
いる。この方法は、十分な輝度のＲＧＢを得るに必要な
バックライト用の長寿命、高輝度の白色発光の有機発光
素子を得ることは技術的に高度に困難な課題であり、未
だ得られていないのが実情である。

【０００６】第３に、発光体の発光を平面的に分離配置
した蛍光体に吸収させ、それぞれの蛍光体から多色の蛍
光を発光させる方法（特開平３−１５２８９７号公報、
特開平５−２５８８６０号公報等）が開示されている。
この方法は、輝度の高い発光素子を光源に適用できる利
点を持ち、ＣＲＴ、プラズマディスプレイらの応用に実
績を有している。特に、青色光を緑色光や赤色光に波長
変換する色変換方式（特開平３−１５２８９７号公報、
特開平８−２８６０３３号公報、特開平９−２０８９４
４号公報）が提案されている。ここで、発光色素を含む
変換膜を高精細にパターニングすれば、フルカラーの発
光型ディスプレイが構築可能となる。

【０００７】このパターニングの方法としては、無機蛍
光体の場合と同様に、蛍光色素を液状のレジスト（光反
応性ポリマ）中に分散させ、これをスピンコート法など
で成膜した後、フォトリソグラフィ法でパターニングす
る方法（特開平５−１９８９２１号公報、特開平５−２
５８８６０号公報）や、塩基性のバインダに蛍光色素ま
たは蛍光顔料を分散させ、これを酸性水溶液でエッチン
グする方法（特開平９−２０８９４４号公報）などが知
られており、これらの方法は、湿式でのパターニング方
法であるため、従来から用いられている大量生産が可能
な設備の利用が可能であり、安価に生産できる可能性を
有する。

【０００８】カラーディスプレイとして実用上重要な課
題は、精細なカラー表示機能であるとともに、有機ＥＬ
素子が色再現性を含めて長期の安定性を有することであ
る（機能材料、Ｖｏｌ．１８、Ｎｏ．２、ｐ．９６に記
載）。しかしながら、有機ＥＬ素子は、使用するにつれ
て、その発光輝度、発光の均一性などの発光特性が、初
期特性に比べて低下するという欠点を有している。

【０００９】このような発光特性の低下を招く原因の一
つに、有機ＥＬ素子の表面に吸着している水分や、封止
接着界面あるいは接着剤自体を通過して有機ＥＬ素子内
の封止空間に浸入した水分があり、この水分が有機ＥＬ
発光層を含む積層体中に陰極表面の欠陥部から侵入して
有機ＥＬ発光層と陰極界面での剥離を招き、有機ＥＬ発
光層中を電流が流れなくなった部分にダークスポット
（黒点）が発生し、素子の動作につれてこの非発光部が
成長してしまうという問題が知られている。従って、こ
のような発光特性の低下を招くダークスポットの発生を
抑制するには、封止空間内の水分を除去する必要があ
る。

【００１０】このため、従来の封止空間内の水分除去方
法として、有機ＥＬ発光層と陰極とを積層した構造体の
外側にさらに乾燥剤を有する保護層および封止層を積層
した構造としたり（特開平７−１６９５６７号公報）、
吸湿効果のある粉末材料を粘着剤を用いて封止部材上に
固定する方法などが知られている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、有機Ｅ
Ｌ発光層と陰極とを積層した構造体の外側にさらに乾燥
剤を有する保護層および封止層を積層する素子構造で
は、乾燥剤が吸湿することによってリーク電流やクロス
トークを発生させる原因になり、発光特性に悪影響を与
えるという新たな問題がある。

【００１２】また、吸湿効果のある粉末を封止空間に固
定する方法では、その材料が、水分を、物理吸着するか
化学吸着するかに関わらず、材料形態が粉末であるため
に、素子製造工程で微粉末が飛散してクリーンな環境が
求められる素子製造工程の汚染原因となるという問題が
生じる。

【００１３】更に、吸湿効果のある材料を接着剤等のシ
ール材に混合させた状態でシールしたり、あるいは、こ
のような混合シール剤をシール部や封止部材に塗布する
方法では、混合シール材に含有させることが可能な吸湿
剤の量には自ずと限界があり、長期にわたる吸湿効果を
得ることは難しいという問題もある。

【００１４】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、製造工程を汚染さ
せる恐れのない方法により封止空間内の水分を捕獲除去
することで、長期にわたって安定した発光特性を維持す
ることが可能な有機ＥＬディスプレイを提供することに
ある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために、請求項１に記載の発明は、透明な
支持基体上の相互に電気的に独立な１または複数の領域
の各々に設けられた透明な第１電極層を備える電極基板
と、該第１電極層の各々の上に設けられた有機ＥＬ素子
と、該有機ＥＬ素子を外気から遮断するための封止部材
とを備える有機ＥＬディスプレイであって、該封止部材
は、前記有機ＥＬ素子に対向する面の少なくとも一部に
吸湿効果を有する薄膜材料を備え、該封止部材が接着剤
で前記電極基板上に固定されて前記有機ＥＬ素子を被包
していることを特徴とする。

【００１６】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の有機ＥＬディスプレイにおいて、前記薄膜材料
が、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、硫
酸塩、無水金属ハロゲン化物、無水過塩素酸塩のいずれ
かであることを特徴とする。

【００１７】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
又は２に記載の有機ＥＬディスプレイにおいて、前記薄
膜材料の厚さが、０．１〜１０μｍであることを特徴と
する。

【００１８】更に、請求項４に記載の発明は、請求項１
乃至３のいずれかに記載の有機ＥＬディスプレイにおい
て、前記封止部材が、ガラス、プラスチック、ステンレ
スのいずれかであることを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
有機ＥＬディスプレイについて説明する。

【００２０】図１は、本発明の有機ＥＬディスプレイの
構成例を説明するための断面図で、この有機ＥＬディス
プレイは、透明な支持基体１上に透明な陽極２を形成
し、さらに、透明な陽極２の上に有機ＥＬ発光層５を含
む有機積層体を備え、有機ＥＬ発光層５で生成された光
は、透明な陽極２および透明な支持基体１を透過して外
部に出てくる。また、有機積層体は、正孔注入層３と、
正孔輸送層４と、有機発光層５と、電子注入層６と、陰
極７の６層を順次積層させて構成され、吸湿効果のある
薄膜材料９を内面に備える封止部材８により封止されて
ディスプレイが構成されている。

【００２１】一般に、有機ＥＬディスプレイの有機発光
体は、一対の電極の間に有機発光層５を挟持し、必要に
応じ、正孔注入層や電子注入層を介在させた積層構造を
有し、（ａ）陽極／有機発光層／陰極、（ｂ）陽極／正
孔注入層／有機発光層／陰極、（ｃ）陽極／有機発光層
／電子注入層／陰極、（ｄ）陽極／正孔注入層／有機発
光層／電子注入層／陰極、（ｅ）陽極／正孔注入層／正
孔輸送層／有機発光層／電子注入層／陰極、などの構造
がとられるが、図１に示した構成例は、（ｅ）の構造に
対応している。

【００２２】透明な支持基体１の素材としてはガラスが
好ましく、封止部材８としては例えば、ガラスやプラス
チックの他ステンレス等の金属等が利用可能であるが、
支持基体１と封止部材８との封止状態を長期間に渡って
維持するためには、両素材の熱膨張係数をなるべく一致
させることが重要である。

【００２３】また、各層の材料としては、公知のものが
使用可能である。例えば、有機発光層５として青色から
青緑色の発光を得るためには、例えば、ベンゾチアゾー
ル系、ベンゾイミダゾール系、ベンゾオキサゾール系な
どの蛍光増白剤、金属キレート化オキソニウム化合物、
スチリルベンゼン系化合物、芳香族ジメチリディン系化
合物などが好ましく使用される。

【００２４】また、上記の層構成において、陽極２およ
び陰極７の少なくとも一方は、有機発光体の発する光の
波長域において透明であることが望ましく、この透明電
極を通して光を発する。有機ＥＬ発光技術分野において
は、陽極を透明にすることが容易であることが知られて
おり、本発明においても陽極を透明とすることが望まし
い。

【００２５】透明な陽極２および陰極７のパターンはそ
れぞれ平行なストライプ状をなし、互いに交差するよう
に形成されてもよい。その場合には、本発明の有機ＥＬ
ディスプレイの発光素子は、パッシブマトリクス駆動を
行うことができ、すなわち、陽極２の特定のストライプ
と、陰極７の特定のストライプに電圧が印加された時
に、有機発光層５において、それらのストライプが交差
する部分が発光する。したがって、陽極２および陰極７
の選択されたストライプに電圧を印加することによっ
て、特定の部分のみを発光させることができる。

【００２６】また、陽極２をストライプパターンを持た
ない一様な平面電極とし、陰極７を各画素に対応するよ
うパターニングしてもよい。その場合には、各画素に対
応するスイッチング素子を設けて、いわゆるアクティブ
マトリクス駆動を行うことが可能になる。

【００２７】このようにして構成される有機ＥＬディス
プレイでは、例えば図２に示すような構成の色変換方式
の場合には、有機発光層５を含む積層体（有機発光体）
から発せられる近紫外から可視領域の光、好ましくは青
色から青緑色領域の光が、陽極２の下の保護膜１１を介
して設けられた平坦化層１２中の蛍光色変換フィルタ１
３に入射される。また、赤、青、緑の３原色の有機発光
体をマトリクス状に分離配置する方式の場合には、３原
色それぞれの光が有機発光層５から発せられる。

【００２８】なお、本発明の有機ＥＬディスプレイはボ
トムエミッションであり、有機発光層５からの光は透明
な支持基体１から外部に取り出されるため、吸湿効果の
ある薄膜材料９による光の吸収は問題とならず、その厚
みや吸湿による特性変化によっても何ら制限を受けるも
のではない。

【００２９】以下に、本発明の有機ＥＬディスプレイの
作成工程について説明する。

【００３０】この有機ＥＬディスプレイは、まず、支持
基体１上に幅４ｍｍのパターンを２本形成できるメタル
マスクを用いてスパッタ法でＩＴＯの陽極２を成膜し、
次いで、陽極２を成膜した支持基体１を抵抗加熱蒸着装
置内に装着して、正孔注入層３、正孔輸送層４、有機発
光層５、電子注入層６を、真空を破らずに順次成膜し
た。

【００３１】表１は、正孔注入層３、正孔輸送層４、有
機発光層５、電子注入層６の各層の材料およびその構造
式を示すもので、具体的には、正孔注入層３は銅フタロ
シアニン（ＣｕＰｃ）、正孔輸送層４は４，４’−ビス
［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェ
ニル（α−ＮＰＤ）、有機発光層５は４，４’−ビス
（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢ
ｉ）、電子注入層６はトリス（８−ヒドロキシキノリ
ン）アルミニウム錯体である。

【００３２】

【表１】

【００３３】これらの層は、１×１０^−４Ｐａまで減圧
した真空槽内で、正孔注入層３を１００ｎｍ、正孔輸送
層４を２０ｎｍ、有機発光層５を３０ｎｍ、そして、電
子注入層６を２０ｎｍ成膜して積層され、これにつづい
て、陽極２のラインと垂直に幅４ｍｍのパターンが得ら
れるメタルマスクを用いて、厚さ２００ｎｍのＭｇ／Ａ
ｇ（１０：１の重量比率）層からなる陰極７を、真空を
破らずに形成した。

【００３４】こうして得られた有機発光素子を、グロー
ブボックス内乾燥窒素雰囲気下（酸素および水分濃度と
もに１０ｐｐｍ以下）において、ＵＶ硬化の接着剤１０
を用いて封止部材８により封止した。封止部材８には、
あらかじめ、水と化学反応することで吸湿効果を発揮す
る薄膜材料９を、機密空間を形成する内側の壁に薄膜形
成しておく。このように、吸湿材料を薄膜形成した封止
部材８を接着剤１０で色変換有機ＥＬ素子に固定するこ
とによって外気から遮断し、長期信頼性のある色変換有
機ＥＬディスプレイを構成する。

【００３５】薄膜材料９の形成方法としては、真空加熱
蒸着法、ゾルゲル法などの方法が適用可能であり、特
に、薄膜材料９と封止部材８との高い密着度を担保する
ためには、薄膜材料９と封止部材８との組み合わせにも
依存するが、電子材料分野における薄膜形成技術として
の信頼性の高いスパッタ法や真空加熱蒸着法が好まし
い。

【００３６】また、水分と化学反応して吸湿効果を発揮
する材料としては、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類
金属酸化物、硫酸塩、無水金属ハロゲン化物、無水過塩
素酸塩、有機物などがあり、薄膜材料９としてこれらの
材料が採用可能である。

【００３７】更に、薄膜の厚さとしては、０．１μｍか
ら１０μｍが適当であり、好ましくは１〜５μｍであ
る。これは、厚みが薄すぎると薄膜材料９の吸湿効果が
短期間に消失することとなる一方、厚すぎると熱歪や膜
応力で封止部材８から剥離してしまい素子に悪影響を与
えることとなるためである。なお、図１に示した構成例
では、水分と化学反応することで吸湿効果を有するＣａ
Ｏを真空加熱蒸着法で１μｍの厚みとなるように薄膜形
成している。

【００３８】このようにして作製した有機ＥＬ素子を６
０℃で９０％ＲＨの環境に５００ｈ保存して発光面のダ
ークスポットの発生の様子を観察したが、ダークスポッ
トの発生（およびその成長）はほとんど見られなかっ
た。

【００３９】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、吸湿効果のある材料を薄膜にして封止部材に備える
構成としたので、封止空間内の水分が捕獲除去され、長
期にわたって安定した発光特性を維持することが可能な
有機ＥＬディスプレイの提供が可能となる。これによ
り、信頼性に優れ、色変換方式や３色独立配置のカラー
有機ＥＬディスプレイが実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機ＥＬディスプレイの構成を示す断
面概略図である。

【図２】蛍光色変換フィルタを備える本発明の有機ＥＬ
ディスプレイの構成を示す断面概略図である。

【符号の説明】

１ 支持基体 ２ 陽極 ３ 正孔注入層 ４ 正孔輸送層 ５ 有機発光層 ６ 電子注入層 ７ 陰極 ８ 封止部材 ９ 薄膜材料 １０ 接着剤 １１ 保護膜 １２ 平坦化層 １３ 色変換フィルタ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明な支持基体上の相互に電気的に独立
   な１または複数の領域の各々に設けられた透明な第１電
   極層を備える電極基板と、該第１電極層の各々の上に設
   けられた有機ＥＬ素子と、該有機ＥＬ素子を外気から遮
   断するための封止部材とを備える有機ＥＬディスプレイ
   であって、 該封止部材は、前記有機ＥＬ素子に対向する面の少なく
   とも一部に吸湿効果を有する薄膜材料を備え、 該封止部材が接着剤で前記電極基板上に固定されて前記
   有機ＥＬ素子を被包していることを特徴とする有機ＥＬ
   ディスプレイ。
2. 【請求項２】 前記薄膜材料が、アルカリ金属酸化物、
   アルカリ土類金属酸化物、硫酸塩、無水金属ハロゲン化
   物、無水過塩素酸塩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ＥＬディスプレイ。
3. 【請求項３】 前記薄膜材料の厚さが、０．１〜１０μ
   ｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機
   ＥＬディスプレイ。
4. 【請求項４】 前記封止部材が、ガラス、プラスチッ
   ク、ステンレスのいずれかであることを特徴とする請求
   項１乃至３のいずれかに記載の有機ＥＬディスプレイ。