JP2004103526A - El element - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルム状基材を用いて構成されたエレクトロルミネッセンス素子(EL素子)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
EL素子は、蛍光体層を一対の電極間に挟み、一方から電子、他方からホールを注入し、両者が再結合する際に生じるエネルギーを利用して蛍光発光させるものであり、自己発光型で、応答が速いことから、画像の視認性に優れ、動画の表示にも適している特長を有する。中でも有機EL素子は、直流、低電圧で発光するので、用途が広まりつつあり、この明細書中でも、特に断らない限り、EL素子は有機EL素子を指すものとする。
【0003】
従来のEL素子は、ガラス基板上に、第1電極、EL発光層、第2電極、および保護層が順に積層されたものであるが、保護層の機能を完全にする目的で、保護層を下側のガラス基板と同様、ガラス基板で構成し、両ガラス基板間の周縁部に封止剤層を形成して、封止を行なっていた。
【0004】
ところで、最近、EL素子をガラス基板に替えて、フィルム状基材上に構成することが試みられており、フィルム状基材、第1電極、有機EL層、第2電極、および保護層が順に積層されたEL素子が提案されており、保護層は、アルミニウム、金、クロム、ニオブ、タンタル、チタン、もしくは酸化シリコン等からなるものであり、あるいは、スパッタリングで形成されたSiN膜である(例えば、特許文献1参照。)。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−15859号公報(段落「0020」、「0049」、「0050」、および「0063」)。
【0006】
上記のフィルム状基材上に構成されたEL素子の保護層の機能を向上させる目的で、保護層をフィルム状基材で構成しようとすると、上下のフィルム状基材間を封止する必要があるが、上下をガラス基板で構成する際のように、上下のフィルム状基材の間の周縁部に封止剤層を形成して、封止を行なうと、封止剤層が形成された箇所と形成されない箇所とで、EL素子の剛性や熱膨張性等の機械的性質が不均一になって取り扱いにくく、また、封止剤層が形成されてない部分は、上下のフィルム状基材間の間隔を一定に保つことができないため、EL素子の表面の平面性が保てないことがある上、フィルム状基材を用いて構成されたEL素子の特性を活かして、EL素子全体を丸めた際に、上下のフィルム状基材どうしが接近し、間にはさまれた第1電極、EL発光層、および第2電極等からなるEL発光部が加圧されて、損傷する恐れがあった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明においては、従来のフィルム状基材を用いて構成されたEL素子を、さらに、その保護層もフィルム状基材で構成した際に、周縁部にのみ封止剤層を形成して封止を行なうと、EL素子の剛性や熱膨張性が不均一になることを解消すること、また、上下のフィルム状基材間の間隔を一定に保つことができないことに基づく欠点を解消することを課題とする。
【0008】
【課題を解決する手段】
発明者の検討によれば、上下のフィルム状基材の間を、周縁部のみならず、周縁部を含めた全面に封止剤層を適用して封止することにより、EL素子の剛性や熱膨張性が均一になり、また、上下のフィルム状基材の間が固定されるために、上下のフィルム状基材の間隔を常に一定に維持することができ、課題を解決することができた。あるいは、上側にフィルム状基材を伴なわない場合においても、EL素子の剛性や熱膨張性を均一化することができた。
【0009】
第1の発明は、第1の電極、EL発光層、および第2の電極とが順に積層された積層構造からなるEL発光部が、第1のフィルム状基材上に余白を残して積層され、前記EL発光部上および前記第1のフィルム状基材の余白上を連続的に被覆する封止剤層を介して第2のフィルム状基材が積層されていることを特徴とするEL素子に関するものである。
【0010】
第2の発明は、第1の発明において、前記第1および前記第2のフィルム状基材は、互いに向かい合う側の面の一方もしくは両方に、ガスバリア性または/および水蒸気バリア性を有するバリア性層が積層されたものであることを特徴とするEL素子に関するものである。
【0011】
第3の発明は、第1または第2の発明において、全体が透明性を有していることを特徴とする記載のEL素子に関するものである。
【0012】
第4の発明は、第1または第2の発明において、第1のフィルム状基材および第1の電極、もしくは、第2の電極および第2のフィルム状基材のいずれかが、透明性を有していることを特徴とするEL素子に関するものである。
【0013】
第5の発明は、第1〜第4いずれかの発明において、第1のフィルム状基材が50μm〜300μmの厚みを有しており、全体の厚みが100μm〜700μmであることを特徴とする請求項1〜請求項4いずれか記載のEL素子に関するものである。
【0014】
第6の発明は、第1の電極、EL発光層、および第2の電極とが順に積層された積層構造からなるEL発光部が、第1のフィルム状基材上に余白を残して積層されており、前記EL発光部上および前記第1のフィルム状基材の余白上に連続的に封止剤層が積層されていることを特徴とするEL素子に関するものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の実施例のEL素子の積層構造を示す断面図である。図2〜図5は、EL発光部の種々の態様のものの構造構造を示す図である。図6は、ほかの実施例のEL素子の積層構造を示す断面図である。また、図7は、さらに別の実施例のEL素子の積層構造を示す断面図である。
【0016】
図1に示すように、本発明のEL素子1は、上面にバリア性層3が積層された第1のフィルム状基材2上に種々の層が積層された積層構造からなるもので、バリア性層3上に、第1の電極4、発光層5、第2の電極からなるEL発光部7が第1の電極4がバリア性層3側を向くように積層されている。ここで、EL発光部7は、フィルム状基材2のバリア性層3上に余白を残して積層されたものである。この第2の電極6上およびバリア性層3の余白上には、両者を連続的に被覆する、上面が平端面をなす透明な封止剤層8が積層されており、さらに封止剤層8の上面には、バリア性層9および第2のフィルム状基材10が順に記載されたものである。
【0017】
前段落の説明において、バリア性層3および9は、EL素子全体の気密性を向上させ、EL素子の寿命を延ばす意味で重要であるが、本発明の課題を解決する意味ではバリア性層3および9の両方もしくは一方を省くこともできる。バリア性層3および9を省くときは、EL素子は、第1のフィルム状基材2上に、第1の電極4、EL発光層5、および第2の電極6とが順に積層された積層構造からなるEL発光部7が、第1の電極4が第1のフィルム状基材2側を向くようにして、第1のフィルム状基材2上に余白を残して積層され、前記EL発光部7上(即ち、第2の電極6上)および前記第1のフィルム状基材2の余白上には、両者を連続的に被覆する、上面が平端面をなす封止剤層8が積層されており、さらに封止剤層8の上面には第2のフィルム状基材10が順に積層されたものである。この段落で説明する積層構造は、前段落において、図1を用いて説明したEL素子から、二つのバリア性層3および9を省いたものに相当するので、図示を省略する。
【0018】
以上の二例の説明においては、バリア性層3の余白部もしくはフィルム状基材2の余白部には、EL発光部7が存在しないことを前提に説明したが、電極の取り出し、もしくはそのほかの必要性により、EL発光部7のうち、第1の電極4または/および第2の電極6がバリア性層3の周縁部(EL素子の周縁部)もしくはフィルム状基材2の余白部に至るまで延長されていてもよい。ただし、EL発光層5は、気密を必要とするので、EL素子の周縁部のすべてにわたって、バリア性層3の余白部もしくはフィルム状基材2の余白部を残していることが好ましい。
【0019】
EL発光部7は、第1の電極4、EL発光層5、および第2の電極6とが順に積層された積層構造からなるものであると説明したが、EL発光部7は、次に、図2〜図5を引用して代表例を説明するように種々の積層構造を採り得る。
【0020】
図2に示すように、EL発光部7は、図中の下側の第1の電極(仮に陽極とする。)と上側の第2の電極(仮に陰極とする。)との間に、有機蛍光体を主体とする有機発光体層が積層されたものであり得る。
【0021】
図3に示すように、EL発光部7は、陽極上に、正孔(ホール)輸送層、有機発光体層、電子輸送層、および陰極が順に積層されたものであり得る。ここで、正孔(ホール)輸送層、もしくは電子輸送層のいすれか一方を省いてもよい。
【0022】
図4に示すように、EL発光部7は、陽極上に、有機発光体層兼正孔(ホール)輸送層、電子輸送層、および陰極が順に積層されたものであり得る。
【0023】
図5に示すように、EL発光部7は、陽極上に、正孔(ホール)輸送層、電子輸送層兼有機発光体層、および陰極が順に積層されたものであり得る。
【0024】
図2〜図5に示した以外にも、EL発光部の積層構造としては、種々のものがあり得るが、いずれのEL発光部7も、図1を引用して説明したEL素子の積層構造、もしくはそこからいずれか一方もしくは両方のバリア性層を省いたEL素子の積層構造中に、EL発光部7として置き換えることができる。
【0025】
第1のフィルム状基材2と第2のフィルム状基材10とは、いずれも原則的には同様な可撓性基材(フレキシブル基材)で構成され、通常は、種々の樹脂フィルムのうちから、用途に合わせて選択されるが、さらに、厚みが200μm程度以下の薄板ガラス(もしくはシート状の薄膜ガラス)も可撓性基材として使用可能であり、ここで言うフィルム状基材の概念に含めるものとする。第1のフィルム状基材2と第2のフィルム状基材10とは、同じ素材で構成されていても、互いに異なる素材で構成されていてもよい。樹脂フィルムを構成する樹脂としては、特に限定されないが、耐溶剤性、耐熱性の比較的高いものであることが好ましい。また、用途にもよるが、水蒸気、もしくは酸素等のガスを遮断するガスバリアー性を有する素材であることが好ましい。樹脂フィルムを構成する具体的な樹脂としては、フッ素系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリスチレン、ABS樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエステル、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、液晶性ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリオキシメチレン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアクリレート、アクリロニトリル−スチレン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、シリコーン樹脂、もしくは非晶質ポリオレフィン等が挙げられるが、この他でも条件を満たす高分子材料であれば使用可能であり、また上記した樹脂の出発原料であるモノマーを2種類以上用いて共重合させて得られる共重合体であっても良い。
【0026】
EL素子1を作動させて得られる表示が観察者に見えるために、第1のフィルム状基材2と第2のフィルム状基材10の少なくとも、一方は透明性を有するものであることが好ましく、後に述べるように、透明性を有するフィルム状基材側の電極も透明性を有するものであることが好ましい。また、第1のフィルム状基材2および第2のフィルム状基材10の両方を、透明性を有するものとし、両方の電極も透明性を有するものとしたEL素子1は、透明性を有する表示素子として使用することができる。また、第1のフィルム状基材2および第2のフィルム状基材10の厚みは、50μm〜300μmであることが好ましく、またEL素子1全体の厚みは、100μm〜700μmであることが好ましい。
【0027】
本発明のEL素子1は、基本的には、第1のフィルム状基材2と第2のフィルム状基材10との間に発光部7が挟まれ、封止剤により封止されているものであるが、第1のフィルム状基材2および第2のフィルム状基材10は、さらに、ガスバリア性または/および水蒸気バリア性を有するバリア性層が積層されたものであることが好ましい。EL発光部7のEL発光層5を構成する有機蛍光体が、酸素等の気体、もしくは水蒸気、特に後者の水蒸気により、蛍光発光性が失われやすいためである。
【0028】
バリア性層3および9は、バリア性を有する樹脂でも構成し得るが、高いバリア性を得るためには、無機酸化物の蒸着もしくはスパッタリングによる薄膜で構成することが好ましい。このような無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化ゲルマニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ホウ素、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化鉛、酸化ジルコニウム、酸化ナトリウム、酸化リチウム、もしくは酸化カリウム等を例示することができ、一種もしくは二種以上を用いることができるが、中でも、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、もしくは酸化チタンを使用することが好ましい。また、窒化ケイ素も用いることができる。バリア性層3および9の厚みとしては、0.01μm〜0.5μm程度である。EL素子1が透明性を要する場合には、少なくとも透明性を要する側のバリア性層の厚みを過度に厚くせず、バリア性層の透明性を確保することが好ましい。
【0029】
バリア性層3および9は、上記のような無機酸化物の薄膜の一層で構成し得るが、同種の無機酸化物からなる二層以上、もしくは異種の無機酸化物からなる二層以上で構成されていてもよい。また、無機酸化物の薄膜の一層もしくは二層以上でバリア性層を構成する際に、バリア性層3とフィルム状基材2の間もしくはバリア性層9とフィルム状基材2の間、またはバリア性層3のフィルム状基材2側とは反対側もしくはバリア性層9のフィルム状基材10側とは反対側に、適宜な合成樹脂層を積層してもよい。また、二層以上の無機酸化物の薄膜でバリア性層を構成する際に、それらの無機酸化物の薄膜の間に適宜な合成樹脂層を積層してもよい。
【0030】
上記のバリア性層、および必要に応じて設ける合成樹脂層は、フィルム状基材の片面に積層することにより、フィルム状基材のバリア性を向上させることができるが、片面に積層すると、バリア性層、合成樹脂層、およびフィルム状基材の熱膨張挙動が異なるため、得られるEL素子がカールしやすい傾向がある。図1を引用して説明したように、EL素子の両面に、フィルム状基材およびバリア性層がそれぞれ一層ずつ積層されていれば、全体としては、一応の対称性が得られるが、EL素子の両面の温度が異なるような使われかたもあり得るので、そのような場合には、各々のフィルム状基材の両面に、バリア性層、および必要に応じて設ける合成樹脂層が対称になるよう積層して用いることがより好ましい。
【0031】
本発明のEL素子1における第1の電極4および第2の電極6は、例えば、第1の電極が陽極であり、その場合、第2の電極が陰極である。具体的な陽極の材料としては、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム、金、もしくはポリアニリン等を、また、具体的な陰極の材料としては、マグネシウム合金(MgAg他)、アルミニウム合金(AlLi、AlCa、AlMg他)、もしくは金属カルシウムを挙げることができる。陽極の材料および陰極の材料とも、複数の材料の混合されたものであってもよい。陽極または/および陰極の形成は、これらの材料を用いて、蒸着もしくはスパッタリング等の方法により、一面に層を形成することによるか、もしくは一面に形成された層を、感光性レジストを用いてパターンエッチングすることにより、所定の電極パターンとすることにより、行なうことができる。なお、本発明のEL素子1を全体が透明なものとするには、陽極および電極を透明性のある材料で構成する必要があるが、上記の材料のうち、陽極の材料として上げたものは透明性を有しているので、問題がなく、また、陰極の材料として挙げたものは、厚みによっては透明性が得られないので、透明性が確保出来る程度の、例えば、500nm以下、より好ましくは300nm以下の電極とすることが好ましい。また、本発明のEL素子1の発光が、素子の片側から見えるようにするためには、第1のフィルム状基材2および第1の電極4(必要に応じ、バリア性層3も含めてである。)を、いずれも透明な素材で構成するか、もしくは第2の電極および第2のフィルム状基材(必要に応じ、バリア性層9も含めてである。)をいずれも透明な素材で構成することが好ましい。
【0032】
EL発光部7の有機発光体層は、一般的に用いられる有機発光体(有機蛍光発光体)を用いて構成することができ、具体的な有機発光体として、ピレン、アントラセン、ナフタセン、フェナントレン、コロネン、クリセン、フルオレン、ペリレン、ペリノン、ジフェニルブタジエン、クマリン、スチリル、ピラジン、アミノキノリン、イミン、ジフェニルエチレン、メロシアニン、キナクリドン、もしくはルブレン、または、これらの誘導体からなるものを挙げることができる。また、有機発光体層兼正孔輸送層、もしくは電子輸送層兼有機発光体層は、上記した有機発光体に、以降に述べる正孔輸送材料もしくは電子輸送材料を併用することにより構成することができる。有機発光体層、有機発光体層兼正孔輸送層、もしくは電子輸送層兼有機発光体層の形成は、これらの層を構成する素材を用いた蒸着やスパッタリングにより行なうほか、これらの層を構成する素材を適宜な溶剤に溶解もしくは分散、好ましくは溶解して得られる塗液を用いた、塗布、印刷、インクジェット、もしくはディスペンサによる適用によって行なう。以降の正孔輸送層もしくは電子輸送層の形成も上記と同様にして行なうことができる。
【0033】
EL発光部7の正孔輸送層を構成するための正孔輸送材料としては、フタロシアニン、ナフタロシアニン、ポリフィリン、オキサジアゾール、トリフェニルアミン、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、ピラゾリン、テトラヒドロイミダゾール、ヒドラゾン、スチルベン、もしくはブタジエン、または、これらの誘導体を挙げることができる。また、正孔注入バッファー形成用組成物として市販されている、例えばポリ(3、4)エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホネート(略称PEDOT/PSS、バイエル社製、商品名;Baytron P AI 4083、水溶液として市販。)等も、正孔輸送材料として使用することができる。
【0034】
EL発光部7の電子輸送層を構成するための電子輸送材料としては、アントラキノジメタン、フルオレニリデンメタン、テトラシアノエチレン、フルオレノン、ジフェノキノンオキサジアゾール、アントロン、チオピランジオキシド、ジフェノキノン、ベンゾキノン、マロノニトリル、ニジトロベンゼン、ニトロアントラキノン、無水マレイン酸、もしくはペリレンテトラカルボン酸、または、これらの誘導体を挙げることができる。
【0035】
封止剤層8は、EL発光部7を二枚のフィルム状基材2および10の間にはさんで積層することにより、また、両フィルム状基材の間を周縁部においては直接的に接着することにより、EL発光部7を密封する共に、EL発光部7内の有機発光体を、酸素等の気体、もしくは水蒸気、特に後者の水蒸気から遮断するためのものである。あるいは、第2のフィルム状基材10を伴なわずに、EL発光部7上および第1のフィルム状基材2上(バリア性層3を伴なう場合にはバリア性層3上である。)に連続的に封止剤層8が積層されていても、同様に、EL発光部7内の有機発光体を、酸素等の気体、もしくは水蒸気、特に後者の水蒸気から遮断することが可能になる。従って、封止剤層8を構成する封止剤の素材としては、第1および第2のフィルム状基材との接着性、もしくはバリア性層3および9との接着性、並びに、EL発光部7、特に第2の電極6との接着性を持つものであることが好ましい。
【0036】
具体的な封止剤としては、熱可塑性のアクリル系樹脂、もしくは熱硬化性のエポキシ系樹脂(二液硬化型)、ゴム変性エポキシ系樹脂、もしくは二液硬化型ウレタン系樹脂を主成分とするものが好ましく、いずれも、さらにイソシアネート化合物が添加されたものであってもよい。
【0037】
硬化性の封止剤としては、熱硬化性のものに加えて、アクリレート系化合物を含む電離放射線硬化性(通常は紫外線(UV)硬化性であるが、可視光硬化型のものもある。)のものを用いることもできる。熱硬化性の樹脂を主成分とする封止剤を用いるときは、硬化に必要な温度がEL素子1を構成する各素材を損なわない温度条件で硬化させる必要があり、電離放射線硬化性の樹脂を主成分とする封止剤を用いるときは、電離放射線の照射条件を、EL素子1を構成する各素材を損なわない照射条件で硬化させる必要がある。具体的には、UV硬化型アクリル樹脂(ラジカル硬化型アクリル系)、UV硬化型エポキシ系(カチオン硬化型エポキシ系)、二液硬化型エポキシ系、もしくは可視光硬化型アクリル系接着剤を挙げることができる。
【0038】
封止剤層8の厚みは、EL発光部7が介在する部分で、20μm〜1000μmであることが好ましく、より好ましくは100μm〜500μmである。なお、EL発光部7が無い部分では、EL発光部7の厚み分だけ、封止剤層8の厚みが増すことになるが、実際には、EL発光部7は、0.1μm〜2.5μm程度と薄いため、封止剤層8全体としては、厚みは一定であるとみなせる。
【0039】
封止剤層8の形成は、封止剤層8を構成するための封止剤を、封止の対象物に適用したのち、対象物を重ね合わせて圧着することにより行なう。
【0040】
封止剤の準備は、封止剤の種類にもよるが、必要な封止剤の素材を用い、二液硬化型であるときは、主剤および硬化剤を所定の配合比で混合し、必要に応じて溶剤もしくは希釈剤を加えて、適用するのに適した粘度に調整する。本発明においては、封止剤層8はEL素子1の大部分を占めるので、異物や気泡が適用する封止剤中に存在すると、得られるEL素子1の外観および表示性能が損なわれるため、適当な手段で濾過して異物を除いたり、遠心脱泡機を用いて脱泡することが好ましい。
【0041】
封止剤を適用し得る面としては、図1を引用して説明した例であれば、(1)フィルム状基材2の上面にバリア性層3が積層されたもののバリア性層3側にEL発光部7が積層されたものにおける、EL発光部7が積層されていないバリア性層3の露出面、およびEL発光部7のバリア性層とは反対側の面である第2の電極の露出面、ならびに(2)フィルム状基材10の下面にバリア性層9が積層されたもののバリア性層9側の面がある。(1)は言わば、素子側であり、(2)が封止板側である。封止剤は、これら、(1)および(2)の封止剤を適用する面の一方、もしくは両方に適用することができる。
【0042】
封止剤の適用は、適宜な方法により行なえるが、例えば、注射器やディスペンサーの様な、加圧式で一定量を吐出可能な機器を用いて、適用する面の一端に線状もしくは帯状に封止剤を吐出し、その後、吐出された線状もしくは帯状の封止剤に、ロッド状、ブレード状等のドクターを接触させ、ドクターと、封止剤を適用する面との間隔を一定に保ったまま移動させて、塗付量を規制しつつ封止剤を延ばすことにより、所定の面状に封止剤を適用することができる。このほか、スリットから封止剤を押出しつつ、スリットと適用面とを相対的に移動させて行なう方法、薄層クロマトグラフにおける薄層形成用のアプリケータを用いて行なう方法、もしくはシルクスクリーン印刷等も利用できる。
【0043】
貼り合わせは、例えば、封止剤が適用された素子の上に、気泡が混入しないよう、封止板を静かに重ね、必要に応じて、加圧することにより行なう。その後、用いた封止剤の種類に応じて、加熱して封止剤を硬化させるか、もしくは焼成する、または紫外線を照射して封止剤を架橋させることにより硬化させる、等の手段を講じる。
【0044】
本発明のEL素子1は、上記のような構成を有しており、フィルム状基材、封止剤層、薄層のバリア性層、EL発光部を構成するいずれも薄層の各層等から構成されるので、全体として厚みが薄く、軽量、かつフレキシブルであり、EL素子1を丸めたり、円柱面の側面に沿わせて固定する等、ガラス等の板状の基板を用いたEL素子では不可能な使用の態様を採ることができる。
【0045】
また、フィルム状基材を基板側および封止板側に用いたときは、従来の板状の基板を用いた場合に、基板を一枚ずつ加工して、EL素子を製作していたのを、ロール状のフィルム状基材を供給して加工し、再びロール状に巻き上げる方式を採ることができ、種々の加工を連続的に行なうことが可能になる。
【0046】
本発明のEL素子1は、図1を引用して説明した例で言えば、第2の電極を金属の不透明の電極として構成し、第1のフィルム状基材側より観察するタイプとして、構成することも、いずれの層も透明になるよう構成して、非表示の状態では全体として透明なタイプとすることもできる。
【0047】
本発明のEL素子1は、単に、全面を一様な発光が得られるものとして構成することもできるが、第1の電極4または/および第2の電極6をパターン状に構成し、かつ、EL発光層5を、発光色の異なる、例えば、赤色発光用、緑色発光用、および青色発光用の各色発光用の微細区域が配列したものとして構成することにより、一般的なカラー表示を行なわせることができる。
【0048】
本発明のEL素子1は、一般的なカラー表示を行なわせる以外に、要素を付加して、次のような使い方をすることも可能である。
【0049】
図6に示すように、EL発光部の第1の電極4とEL発光層5との間に、絶縁性の素材からなる層に貫通孔の開孔部を有する絶縁層パターン11を介在させると、絶縁パターン11の開孔部に相当する位置では、蛍光発光が起こるが、開孔部以外の位置では、蛍光発光が起こらないので、結局、開孔部のパターン状の発光を得ることができる。絶縁層パターン11を介在させる位置としては、EL発光層5と第2の電極6との間でもよい。このEL素子1は、非通電時には、EL素子1の色が見えるので、第2の電極が金属の不透明層で構成されていれば、その色が見え、全体が透明であれば、EL素子1を通しての透視が可能になる。従って、印刷物上にそのようなEL素子を重ねておき、EL素子の非通電時には、印刷物が見え、通電時には、EL素子1の絶縁層パターン11のパターンに応じた蛍光発光パターンが見え、蛍光発光パターン以外の部分では、印刷物が見えると言った使い方ができる。なお、この場合、蛍光発光は全面にわたって一様になるよう構成されていてもよいし、前段落で説明したようなカラー表示用に構成されていてもよい。
【0050】
図7に示すように、図1を引用して説明したEL素子1のフィルム状基材2の図中の下面側、即ち観察側に、遮光性層の有無で構成したパターン12を付与してもよく、このようにすることにより、EL素子1に通電すると、パターン12の無い部分に応じて、EL素子が、あたかもパターン状に蛍光発光したように見える。パターン12は、必ずしも遮光性でなくても、着色透明等の光の透過が、無色透明のものに比べて抑制されるものであればよい。このように構成することにより、従来の電飾看板をごく薄くしたものが得られるので、電飾看板を設置すると、電飾看板の厚みが支障となるような場所にも適用することが可能になる。なお、この場合も、蛍光発光は全面にわたって一様になるよう構成されていてもよいし、前々段落で説明したようなカラー表示用に構成されていてもよい。
【0051】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、周縁部を含めた全面に封止剤層を形成して封止を行なっているので、全体の剛性や熱膨張性が均一で、両側のフィルム状基材間の間隔を一定に保つことが可能であり、全体がフレキシブルなEL素子を提供することができる。
【0052】
請求項2の発明によれば、請求項1の発明の効果に加え、フィルム状基材にバリア性層が積層されているので、EL発光部、特に有機発光体が、酸素等の気体や水蒸気により、蛍光発光性が失われることの防止をより確実に行なうことが可能なEL素子を提供することができる。
【0053】
請求項3の発明によれば、請求項1または請求項2の発明の効果に加え、全体が透明性を有し、背後を透視可能なEL素子を提供することができる。
【0054】
請求項4の発明によれば、請求項1または請求項2の発明の効果に加え、いずれかのフィルム状基材側から発光を観察することが可能なEL素子を提供することができる。
【0055】
請求項5の発明によれば、請求項1〜請求項4いずれかの発明の効果に加え、全体の厚みが薄く、軽量なEL素子を提供することができる。
【0056】
請求項6の発明によれば、周縁部を含めた全面に封止剤層を形成して封止を行なっているので、全体の剛性や熱膨張性が均一で、全体がフレキシブルなEL素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のEL素子の断面図である。
【図2】EL発光部の各層を説明する図である。
【図3】正孔輸送層、電子輸送層を伴なったEL発光部を説明する図である。
【図4】有機発光体層兼正孔輸送層を有するEL発光部を説明する図である。
【図5】電子輸送層兼有機発光体層を有するEL発光部を説明する図である。
【図6】本発明のEL素子の応用例を示す断面図である。
【図7】本発明のEL素子の別の応用例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 EL素子
2、10 フィルム状基材
3、9 バリア性層
4、6 電極
5 EL発光層
7 EL発光部
8 封止剤層
11 絶縁層パターン
12 パターン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electroluminescence device (EL device) configured using a film-shaped substrate.
[0002]
[Prior art]
An EL element is a self-luminous type in which a phosphor layer is sandwiched between a pair of electrodes, electrons are injected from one side and holes are injected from the other side, and energy is generated when both recombine with each other. Since the response is fast, the image has excellent visibility and is suitable for displaying moving images. Among them, the organic EL element emits light at a direct current and a low voltage, and thus the use thereof is spreading. In this specification, the EL element refers to the organic EL element unless otherwise specified.
[0003]
In a conventional EL device, a first electrode, an EL light-emitting layer, a second electrode, and a protective layer are sequentially stacked on a glass substrate. In order to complete the function of the protective layer, a protective layer is formed. Like the lower glass substrate, it was made of a glass substrate, and a sealing agent layer was formed on a peripheral portion between the two glass substrates to perform sealing.
[0004]
By the way, recently, it has been attempted to configure an EL element on a film-like substrate instead of a glass substrate, and the film-like substrate, the first electrode, the organic EL layer, the second electrode, and the protective layer are sequentially arranged. A stacked EL element has been proposed, and the protective layer is made of aluminum, gold, chromium, niobium, tantalum, titanium, silicon oxide, or the like, or is a SiN film formed by sputtering (for example, And Patent Document 1.).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-15859 (paragraphs “0020”, “0049”, “0050”, and “0063”).
[0006]
In order to improve the function of the protective layer of the EL element formed on the above-mentioned film-like base material, if the protective layer is to be composed of a film-like base material, it is necessary to seal the upper and lower film-like base materials. However, as in the case where the upper and lower parts are composed of glass substrates, a sealant layer is formed on the peripheral portion between the upper and lower film-shaped base materials, and when sealing is performed, the sealant layer is formed. The mechanical properties such as rigidity and thermal expansion properties of the EL element become uneven between the portion and the portion where it is not formed, making it difficult to handle, and the portion where the sealant layer is not formed is the upper and lower film-like substrates. Since the distance between them cannot be kept constant, the flatness of the surface of the EL element may not be maintained, and the entire EL element may be used by taking advantage of the characteristics of the EL element formed using the film-shaped base material. When rolled, the upper and lower film substrates approach each other and It was first electrode, EL light-emitting layer, and the EL light emitting portion is pressurized made of a second electrode, and the like, there is a risk of damage.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the present invention, when a conventional EL element using a film-shaped base material is further formed, and a protective layer thereof is also formed of a film-shaped base material, a sealing agent layer is formed only on a peripheral portion to seal the EL element. When the stopping is performed, the rigidity and the thermal expansion property of the EL element are prevented from becoming non-uniform, and the drawbacks due to the inability to keep the distance between the upper and lower film-shaped substrates constant are also resolved. As an issue.
[0008]
[Means to solve the problem]
According to the study of the inventor, the sealing between the upper and lower film-shaped base materials by applying a sealant layer not only on the peripheral edge but also on the entire surface including the peripheral edge, thereby improving the rigidity of the EL element. Since the thermal expansion properties become uniform and the space between the upper and lower film-like substrates is fixed, the distance between the upper and lower film-like substrates can be constantly maintained, and the problem can be solved. Was. Alternatively, even when a film-shaped substrate was not provided on the upper side, the rigidity and thermal expansion of the EL element could be made uniform.
[0009]
According to a first aspect of the invention, an EL light-emitting portion having a laminated structure in which a first electrode, an EL light-emitting layer, and a second electrode are sequentially laminated is laminated on a first film-shaped substrate while leaving a blank space. An EL element, wherein a second film-like base material is laminated via a sealant layer which continuously covers the EL light-emitting portion and a margin of the first film-like base material. It is about.
[0010]
In a second aspect based on the first aspect, the first and second film-shaped substrates each have a gas barrier property and / or a water vapor barrier property on one or both of the surfaces facing each other. Are stacked one on top of another.
[0011]
The third invention relates to the EL device according to the first or second invention, wherein the whole is transparent.
[0012]
In a fourth aspect based on the first or second aspect, either the first film-shaped substrate and the first electrode, or the second electrode and the second film-shaped substrate have transparency. The present invention relates to an EL element characterized by having an element.
[0013]
A fifth invention is characterized in that, in any one of the first to fourth inventions, the first film-shaped substrate has a thickness of 50 μm to 300 μm, and the total thickness is 100 μm to 700 μm. An EL device according to any one of claims 1 to 4.
[0014]
According to a sixth aspect of the present invention, an EL light-emitting portion having a laminated structure in which a first electrode, an EL light-emitting layer, and a second electrode are sequentially stacked is laminated on the first film-shaped substrate with a blank space. In addition, the present invention relates to an EL device, wherein a sealant layer is continuously laminated on the EL light-emitting portion and on a margin of the first film-shaped base material.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a sectional view showing a laminated structure of an EL element according to an embodiment of the present invention. 2 to 5 are views showing the structure of various aspects of the EL light emitting unit. FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a stacked structure of an EL element according to another embodiment. FIG. 7 is a sectional view showing a laminated structure of an EL element according to still another embodiment.
[0016]
As shown in FIG. 1, an EL element 1 of the present invention has a laminated structure in which various layers are laminated on a first film-
[0017]
In the description of the preceding paragraph, the barrier layers 3 and 9 are important in terms of improving the airtightness of the entire EL element and extending the life of the EL element. However, the barrier layers 3 and 9 are important in solving the problem of the present invention. And / or 9 can also be omitted. When the barrier layers 3 and 9 are omitted, the EL element is formed by laminating the first electrode 4, the EL light-emitting
[0018]
In the description of the above two examples, the description has been made on the assumption that the EL
[0019]
The EL
[0020]
As shown in FIG. 2, the EL light-emitting
[0021]
As shown in FIG. 3, the EL
[0022]
As shown in FIG. 4, the EL
[0023]
As shown in FIG. 5, the EL
[0024]
There may be various stacked structures of the EL light emitting units other than those shown in FIGS. 2 to 5, and any of the EL
[0025]
Each of the first film-shaped
[0026]
It is preferable that at least one of the first film-shaped
[0027]
In the EL element 1 of the present invention, the
[0028]
The barrier layers 3 and 9 may be formed of a resin having a barrier property. However, in order to obtain a high barrier property, the barrier layers 3 and 9 are preferably formed of a thin film formed by vapor deposition or sputtering of an inorganic oxide. Examples of such an inorganic oxide include silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, yttrium oxide, germanium oxide, zinc oxide, magnesium oxide, calcium oxide, boron oxide, strontium oxide, barium oxide, lead oxide, zirconium oxide, and sodium oxide. , Lithium oxide, or potassium oxide, and one or more of them can be used. Among them, silicon oxide, aluminum oxide, or titanium oxide is preferably used. Further, silicon nitride can also be used. The thickness of the barrier layers 3 and 9 is about 0.01 μm to 0.5 μm. When the EL element 1 requires transparency, it is preferable to secure the transparency of the barrier layer without excessively increasing the thickness of the barrier layer at least on the side requiring transparency.
[0029]
The barrier layers 3 and 9 can be composed of one layer of the above-mentioned inorganic oxide thin films, but are composed of two or more layers of the same kind of inorganic oxide or two or more layers of different kinds of inorganic oxides. May be. When the barrier layer is composed of one or more inorganic oxide thin films, between the
[0030]
The above-mentioned barrier layer, and a synthetic resin layer provided as needed, can improve the barrier properties of the film-like base material by being laminated on one side of the film-like base material. Since the thermal expansion behaviors of the conductive layer, the synthetic resin layer, and the film-shaped substrate are different, the obtained EL element tends to be easily curled. As described with reference to FIG. 1, if a film-like base material and a barrier layer are respectively laminated on both sides of the EL element, a certain degree of symmetry can be obtained as a whole. In such a case, the barrier layer and, if necessary, the synthetic resin layer provided on both sides of each film-like base material are symmetrical. It is more preferable to use them in a laminated manner.
[0031]
For the first electrode 4 and the
[0032]
The organic light emitting layer of the EL
[0033]
Examples of the hole transporting material for forming the hole transporting layer of the EL
[0034]
Examples of the electron transporting material for forming the electron transporting layer of the EL
[0035]
The
[0036]
As a specific sealing agent, a thermoplastic acrylic resin, a thermosetting epoxy resin (two-component curing type), a rubber-modified epoxy resin, or a two-component curing urethane resin is used as a main component. Those are preferred, and any of them may be further added with an isocyanate compound.
[0037]
As the curable sealant, in addition to the thermosetting material, an ionizing radiation curable material containing an acrylate compound (usually an ultraviolet (UV) curable material, but also a visible light curable material). Can also be used. When using a sealing agent containing a thermosetting resin as a main component, it is necessary to cure at a temperature necessary for curing so as not to damage the materials constituting the EL element 1. When using a sealant containing as a main component, it is necessary to cure the irradiation conditions of ionizing radiation under irradiation conditions that do not impair the materials constituting the EL element 1. Specifically, a UV-curable acrylic resin (radical-curable acrylic), a UV-curable epoxy (cationic-curable epoxy), a two-part curable epoxy, or a visible light-curable acrylic adhesive may be used. Can be.
[0038]
The thickness of the
[0039]
The formation of the
[0040]
The preparation of the sealant depends on the type of the sealant, but if necessary, use the necessary sealant material, and if it is a two-part curing type, mix the main agent and the curing agent at a predetermined mixing ratio, A solvent or a diluent is added according to the above to adjust the viscosity to be suitable for application. In the present invention, since the
[0041]
As the surface to which the sealant can be applied, in the example described with reference to FIG. 1, (1) the
[0042]
The sealant can be applied by an appropriate method.For example, a device such as a syringe or a dispenser capable of discharging a predetermined amount by pressurization is used to seal a line or a band at one end of the surface to be applied. A stopper such as a rod or a blade is brought into contact with the discharged linear or band-shaped sealant to maintain a constant distance between the doctor and the surface to which the sealant is applied. The sealant can be applied to a predetermined surface by moving the sealant while extending the sealant while regulating the amount of application. In addition, a method in which the sealant is extruded from the slit and the slit is moved relatively to the application surface, a method using an applicator for forming a thin layer in a thin layer chromatograph, or a silk screen printing, etc. Also available.
[0043]
The bonding is performed by, for example, gently stacking a sealing plate on the element to which the sealing agent has been applied so as to prevent air bubbles from entering, and applying pressure as necessary. After that, depending on the type of the sealing agent used, a method such as curing the sealing agent by heating or baking, or curing by curing the sealing agent by irradiating ultraviolet rays is taken. .
[0044]
The EL element 1 of the present invention has the above-described configuration, and includes a film-like base material, a sealant layer, a thin barrier layer, and each of the thin layers constituting the EL light-emitting portion. Since the EL element 1 is thin, lightweight, and flexible as a whole, the EL element 1 using a plate-shaped substrate such as glass is used for the EL element 1 by rolling or fixing the EL element 1 along the side surface of a cylindrical surface. Impossible uses can be adopted.
[0045]
Also, when a film-shaped substrate was used for the substrate side and the sealing plate side, when a conventional plate-shaped substrate was used, the substrate was processed one by one to produce an EL element. It is possible to adopt a method in which a roll-shaped film-shaped base material is supplied and processed, and then wound up again in a roll shape, so that various processes can be continuously performed.
[0046]
In the example described with reference to FIG. 1, the EL element 1 according to the present invention is configured such that the second electrode is configured as a metal opaque electrode, and is configured to be viewed from the first film-shaped base material side. Alternatively, each layer may be configured to be transparent, and may be of a transparent type as a whole in a non-display state.
[0047]
The EL element 1 of the present invention can be configured so that uniform light emission can be obtained over the entire surface. However, the first electrode 4 and / or the
[0048]
The EL element 1 of the present invention can be used in the following manner by adding elements in addition to performing general color display.
[0049]
As shown in FIG. 6, when an insulating layer pattern 11 having an opening portion of a through hole is interposed between a first electrode 4 of the EL light emitting portion and the EL
[0050]
As shown in FIG. 7, a pattern 12 constituted by the presence or absence of a light-shielding layer is provided on the lower surface side of the
[0051]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since the sealing is performed by forming the sealing agent layer on the entire surface including the peripheral portion, the overall rigidity and thermal expansion properties are uniform, and the film-like base material on both sides is formed. Can be kept constant, and a flexible EL element can be provided as a whole.
[0052]
According to the second aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect of the present invention, since the barrier layer is laminated on the film-like base material, the EL light-emitting portion, particularly, the organic light-emitting body is formed of a gas such as oxygen or water vapor. Accordingly, it is possible to provide an EL element capable of more reliably preventing the loss of the fluorescence.
[0053]
According to the third aspect of the present invention, in addition to the effects of the first or second aspect of the present invention, it is possible to provide an EL element which is entirely transparent and can be seen behind.
[0054]
According to the invention of claim 4, in addition to the effect of the invention of
[0055]
According to the fifth aspect of the present invention, in addition to the effects of any one of the first to fourth aspects of the present invention, it is possible to provide a light-weight EL element having a small overall thickness.
[0056]
According to the invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of an EL device of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating each layer of an EL light emitting unit.
FIG. 3 is a diagram for explaining an EL light emitting unit having a hole transport layer and an electron transport layer.
FIG. 4 is a diagram illustrating an EL light emitting portion having an organic light emitting layer and a hole transport layer.
FIG. 5 is a diagram illustrating an EL light emitting portion having an electron transport layer and an organic light emitting layer.
FIG. 6 is a sectional view showing an application example of the EL element of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing another application example of the EL element of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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2002
- 2002-09-13 JP JP2002267628A patent/JP2004103526A/en active Pending
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