JP2005079056A - 有機エレクトロルミネッセンスパネル - Google Patents

Abstract

【課題】長期にわたり有機ＥＬ素子の劣化を抑制できる耐久性に優れた有機エレクトロルミネッセンスパネルを提供すること。
【解決手段】アレイ基板１と、このアレイ基板１上に形成され、上記アレイ基板１側から順に、透明な陽極２ａ、正孔輸送層２ｂ、発光層２ｃ、および陰極２ｄを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子２と、この有機エレクトロルミネッセンス素子２を覆うように設けられ、複数の板状部材４ａを交差させてなる防湿粒子４を含有する有機樹脂層３ａを備えた封止層３とを具備する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンスパネル（以下、「有機ＥＬパネル」と称する。）に係り、特に有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」と称する。）の封止構造を改良した有機ＥＬパネルに関する。

一般に、有機ＥＬパネルに組み込まれる有機ＥＬ素子は、アレイ基板上に形成される透明な陽極と、この陽極上に形成される正孔輸送層と、この正孔輸送層上に形成される発光層と、この発光層上に形成される陰極とを有する。

上記有機ＥＬ素子は、大気に曝して放置すると、大気中の水分や酸素により発光層や陰極が劣化し、装置の性能低下を招くことがある。具体的には、表示画像にダークスポットと呼ばれる非発光領域が発生し、時間の経過に伴って拡大する現象が起こる。

このようなことから、上記有機ＥＬ素子を外部環境から保護するために、種々の封止構造を有する有機ＥＬパネルが研究、開発されている。

例えば、有機ＥＬ素子をガラス製、プラスチック製、或いは金属製の封止缶内に収容すると共に、この封止缶の内部に吸湿効果のある酸化バリウムを含む窒素などの気体や、有機ＥＬ素子に対する影響の少ない不活性液体を充填することで、有機ＥＬ素子の周囲に封止層を形成する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、有機ＥＬ素子を封止缶内に収容する方法は、有機ＥＬ素子と封止缶の間に形成される空間内に、パネルの駆動により生じた熱がこもり、この熱によって発光層や陰極が劣化するという問題があった。

そこで、最近では、図９に示すように、有機ＥＬ素子１００上に多数の板状粒子１０１を含有する有機樹脂層１０２を成膜する方法が用いられている。

この方法によれば、空気中の水分が有機樹脂層１０２中に滲入したとしても、内部の板状粒子１０１がさらなる進行を阻み、水分が有機ＥＬ素子１００に達するまでの時間をかせぐ。これによって、有機ＥＬ素子１００の劣化が抑制され、有機ＥＬパネルの寿命を長期化することができる。
特開２００２−０５６９７１号公報。

ところで、図９に示すように、板状粒子１０１は、有機樹脂層１０２を有機ＥＬ素子１００上に形成する過程で、有機ＥＬパネルに対してほぼ平行な姿勢となる。

そのため、有機樹脂層１０２の上方から滲入しようとする水分は、その進行方向（矢印Ａで示す）が板状粒子１０１の板面とほぼ垂直となるため、水分の進行を抑制することができる。

しかしながら、有機樹脂層１０２の外周面から滲入しようとする水分は、その進行方向（矢印Ｂで示す）が板状粒子１０１の板面とほぼ平行となるため、水分の進行を十分に抑制することができない。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、長期にわたり有機ＥＬ素子の劣化を抑制できる耐久性に優れた有機エレクトロルミネッセンスパネルを提供することにある。

上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の有機エレクトロルミネッセンスパネルは次のように構成されている。

（１）アレイ基板と、このアレイ基板上に形成され、上記アレイ基板側から順に、透明な陽極、正孔輸送層、発光層、および陰極を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子と、この有機エレクトロルミネッセンス素子を覆うように設けられ、複数の板状部材を交差させてなる複数の防湿粒子を含有する有機樹脂層を備えた封止層とを具備することを特徴とする。

（２）（１）に記載された有機エレクトロルミネッセンスパネルであって、上記複数の防湿粒子は、上記第２の有機樹脂層中において無秩序な姿勢で分散していることを特徴とする。

（３）（１）に記載された有機エレクトロルミネッセンスパネルであって、上記封止層は、上記有機樹脂層に積層される無機層を備えていることを特徴とする。

（４）アレイ基板と、このアレイ基板に設けられ、上記アレイ基板側から順に、陽極、正孔輸送層、発光層、および透明な陰極を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子と、この有機エレクトロルミネッセンス素子を覆うように設けられた透明な第１の有機樹脂層と、この第１の有機樹脂層上に設けられた無機層と、上記第１の有機樹脂層の外周を覆うように設けられ、複数の防湿粒子を含有する第２の有機樹脂層とを具備することを特徴とする。

（５）（４）に記載された有機エレクトロルミネッセンスパネルであって、上記防湿粒子は、板状部材から構成されていることを特徴とする。

（６）（５）に記載された有機エレクトロルミネッセンスパネルであって、上記防湿粒子は、複数の板状部材を交差させてなることを特徴とする。

（７）（４）に記載された有機エレクトロルミネッセンスパネルであって、上記複数の防湿粒子は、上記第２の有機樹脂層中において無秩序な姿勢で分散していることを特徴とする。

本発明によれば、有機エレクトロルミネッセンスパネルを長期にわたり有機エレクトロルミネッセンス素子の劣化を抑制することができる。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。

まず、図１〜図５を用いて、本発明の第１の実施の形態を説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬパネルの構造を示す断面図、図２は同実施の形態に係る有機ＥＬ素子の積層構造を示す概略図である。

図１に示すように、本発明の有機ＥＬパネルは、いわゆる下面発光型であって、アレイ基板１上に設けられた有機ＥＬ素子２と、この有機ＥＬ素子２を封止するための封止層３を備えている。

上記有機ＥＬ素子２は、図２に示すように、アレイ基板１上に形成されるＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）製の透明な陽極２ａと、この陽極２ａ上に形成されるＰＥＤＯＴ（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅＤｉｏｘｙＴｈｉｏｐｈｅｎｅ）製の正孔輸送層２ｂと、この正孔輸送層２ｂ上に形成されるポリフルオレン製の発光層２ｃと、この発光層２ｃ上に形成されるアルミニウム製の陰極２ｄとを備えている。

なお、上記陽極２ａの材料として透明なＩＴＯを用いているのは、下面発光型である本実施の形態の有機ＥＬパネルにおいて、有機ＥＬ素子２の下面側（図１中下側）に伝播する光が陽極２ａによって遮られないようにするためである。

上記封止層３は、有機ＥＬ素子２を空気中の酸素や水分から保護するものであって、図１に示すように、有機ＥＬ素子２を覆うように設けられ、多数の防湿粒子４（後述する）を含有する有機樹脂層３ａと、この有機樹脂層３ａを介して有機ＥＬ素子２上に接着固定され、空気中の水分が有機ＥＬ素子２に滲入するのを防止する無機層３ｂを備えている。

有機樹脂層３ａとしては、エポキシ系やアクリル系の熱硬化性樹脂、又はＵＶ硬化性樹脂が用いられ、その厚さは１０〜３０［μｍ］程度が好ましい。また、有機樹脂層３ａは、５００［ｐｐｍ］以下まで脱水されていると好ましい。

図３は同実施の形態に係る防湿粒子の構造を示す概略図、図４は同実施の形態に係る有機樹脂層を示す断面図である。

図３と図４に示すように、上記防湿粒子４は複数、本実施の形態では２枚の板状部材４ａが交差した構造をしており、有機樹脂層３ａ中でその姿勢が無秩序になるように分散している。

そのため、防湿粒子４を構成する各板状部材４ａの板面は、有機樹脂層３ａ中で様々な方向に向いており、その結果、どの方向から見ても有機ＥＬ素子２が防湿粒子４によって完全に覆われたようになっている。

防湿粒子４としては、例えば板状結晶が貫入型に交差して成長した双晶アルミナなどが考えられる。また、板状部材４ａの各辺の長さ寸法Ｌとしては、１〜１０［μｍ］程度が好ましい。

無機層３ｂとしては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のようなプラスチックからなる基材フィルムに酸化ケイ素、酸化アルミニウムから選ばれる少なくとも１つの無機酸化物を１層以上積層した積層フィルム；この積層フィルムの無機酸化物層に上記ＰＥＴのようなプラスチックからなる基材フィルムをさらに積層した３層構造の積層フィルム；上記フィルムに窒化ケイ素、窒化アルミニウムから選ばれる少なくとも１つの無機窒化物を１層以上積層した積層フィルム；この積層フィルムの無機窒化物層に上記ＰＥＴのようなプラスチックからなる基材フィルムをさらに積層した３層構造の積層フィルム；上記基材フィルムにアルミニウム、銅、ニッケル、ステンレスのような金属を蒸着した積層フィルム；この積層フィルムの金属層に上記ＰＥＴのようなプラスチックからなる機材フィルムをさらに積層した３層構造の積層フィルム；又はアルミニウム、銅、ニッケル、ステンレスのような金属の箔を上げることができる。無機層３ｂの厚さとしては、５０〜２００［μｍ］程度が好ましい。

次に、図５を用いて上記構成の有機ＥＬパネルの製造方法を説明する。

図５（ａ）〜（ｂ）は、同実施の形態に係る有機ＥＬパネルの製造工程を示す工程図である。

図５（ａ）に示すように、まずアレイ基板１上に有機ＥＬ素子２を形成する。具体的には、アレイ基板１の上にＩＴＯ製の透明な陽極２ａを形成し、その上に正孔輸送層２ｂの材料であるＰＥＤＯＴをインクジェット方式によって成膜する。そして、正孔輸送層２ｂの上に発光層２ｃの材料であるポリフルオレンをインクジェット方式によって成膜し、その上から陰極２ｄの材料であるアルミニウムを抵抗加熱蒸着により成膜する。

次に、別工程として、防湿粒子４を含有した有機樹脂層３ａを無機層３ｂ上に塗布し、図３（ｂ）に示すように、この無機層３ｂを有機樹脂層３ａを介してアレイ基板１上に貼り合わせる。なお、この貼り合わせには、ローラが用いられる。そして、アレイ基板１をホットプレートに載せ、１００［℃］で約３０分間加熱して有機樹脂層３ａをベークする。

以上で有機ＥＬパネルの製造工程が終了となる。なお、上記工程は全て真空下、又はＮ２雰囲気下で行っている。

上記構成の有機ＥＬパネルによれば、有機ＥＬ素子２上に設けられる有機樹脂層３ａの中に、２枚の板状部材４ａが交差した形状からなる多数の防湿粒子４を含有させ、さらに、これら防湿粒子４の姿勢が有機樹脂層３ａ中で無秩序になるように分散させている。

そのため、防湿粒子４を構成する各板状部材４ａの板面は様々な方向に向くことになり、その結果、どの方向から見ても有機ＥＬ素子２が防湿粒子４によって完全に覆われることになる。

これによって、有機樹脂層３ａに滲入した空気中の水分は、図４中矢印Ｃで示すように、どの方向からも有機ＥＬ素子２側に浸透し難くなるから、有機ＥＬ素子２の劣化が抑制され、その結果、有機ＥＬパネルの寿命を長期化することができる。

なお、本実施の形態では、防湿粒子４として２枚の板状部材４ａが交差した形状のものを用いたが、これに限定されるものではない。例えば、各板状部材４ａの板面を様々な方向に向けられるのであれば、防湿粒子４を１枚の板状部材４ａで構成してもよい。

また、防湿粒子４を板状部剤４ａにより構成することで、球状の防湿粒子を用いた場合に比べて、水分が浸透する経路を複雑化、すなわち水分が浸透する距離を長くすることができるから、より一層有機ＥＬ素子２の劣化を抑制することができる。

さらに、防湿粒子４を板状部材４ａにより構成することで、球状の防湿粒子を用いた場合に比べて、少ない量の防湿粒子４で有機ＥＬ素子２を覆うことができ、有機ＥＬパネルの製造コストを低下することができる。

しかも、有機樹脂層３ａ中の防湿粒子４の濃度が低下すれば、有機樹脂層３ａの材料の粘性が低下するため、円滑な塗布を行うことができる。

なお、本実施の形態では、有機樹脂層３ａと無機層３ｂによって封止層３を構成しているが、少なくとも有機樹脂層３ａが１層あれば、有機樹脂層３ａ中の防湿粒子４によってどの方向から侵入した水分からも有機ＥＬ素子２を保護することができるから、無機層３ｂが無くても構わない。

次に、図６〜図９を用いて、本発明の第２の実施の形態を説明する。

なお、ここでは、上記第１の実施の形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。

図６は本発明の第２の実施の形態に係る有機ＥＬパネルの構造を示す断面図、図７は同実施の形態に係る有機ＥＬ素子の積層構造を示す概略図である。

図６に示すように、本実施の形態の有機ＥＬパネルは、いわゆる上面発光型であって、アレイ基板１上に設けられた有機ＥＬ素子１２と、この有機ＥＬ素子１２を封止するための封止層１３を備えている。

上記有機ＥＬ素子１２は、図７に示すように、アレイ基板１上に形成される陽極１２ａと、この陽極１２ａ上に形成されるＰＥＤＯＴ製の正孔輸送層１２ｂと、この正孔輸送層１２ｂ上に形成されるポリフルオレン製の発光層１２ｃと、この発光層１２ｃ上に形成されるＩＴＯ製の透明な陰極１２ｄとを備えている。

なお、上記陰極１２ｄの材料としてＩＴＯを用いているのは、上面発光型である本実施の形態の有機ＥＬパネルにおいて、有機ＥＬ素子１２の上面側に伝播する光が陰極１２ｄによって遮られないようにするためである。

上記封止層１３は、有機ＥＬ素子１２を空気中の酸素や水分から保護するためのものであって、図６に示すように、有機ＥＬ素子１２を覆うように設けられた第１の有機樹脂層１３ａと、この第１の有機樹脂層１３ａを介して有機ＥＬ素子２上に接着固定され、空気中の水分が有機ＥＬ素子１２に滲入するのを防止する透明な無機層１３ｂと、第１の有機樹脂層１３ａの外周面を覆うように設けられる第２の有機樹脂層１３ｃを備えている。

第１の有機樹脂層１３ａとしては、エポキシ系やアクリル系の熱硬化性樹脂、又はＵＶ硬化性樹脂の内、透明な材料が用いられる。なお、第１の有機樹脂層１３ａは、防湿粒子４を含有していない。

無機層１３ｂとしては、ガラス材などのような防水性を備えた透明な材料が用いられる。

第２の有機樹脂層１３ｃは、第１の実施の形態で使用したものと同じ形状の多数の防湿粒子４を含有している。これら防湿粒子４は、第２の有機樹脂層１３ｃ中でその姿勢が無秩序となるよう分散している。

そのため、防湿粒子４を構成する各板状部材４ａの板面は、様々な方向に向くことになり、その結果、有機ＥＬ素子１２の側方のどの方向から見ても有機ＥＬ素子１２が防湿粒子４によって完全に覆われたようになっている。

なお、本実施の形態では、第１の有機樹脂層１３ａの外周面に第２の有機樹脂層１３ｃの材料を塗布しているが、これに限定されるものではない。例えば、別工程で、防湿粒子４を含有したフィルム状の有機樹脂シートを作製し、この有機樹脂シートを第１の有機樹脂層１３ａの外周面を覆うように巻き付けてもよい。

次に、図８を用いて上記構成の有機ＥＬパネルを製造する工程を説明する。

図８（ａ）〜（ｃ）は、同実施の形態に係る有機ＥＬパネルの製造工程を示す工程図である。

まず、図８（ａ）に示すように、アレイ基板１上に有機ＥＬ素子１２を形成する。具体的には、アレイ基板１の上にＩＴＯ製の陽極１２ａを形成し、その上に正孔輸送層１２ｂの材料であるＰＥＤＯＴをインクジェット方式によって成膜する。そして、正孔輸送層１２ｂの上に発光層１２ｃの材料であるポリフルオレンをインクジェット方式によって成膜し、その上に透明な陰極１２ｄの材料を成膜する。

次に、別工程として、無機層１３ｂ上に第１の有機樹脂層１３ａを塗布し、図８（ｂ）に示すように、この無機層１３ｂを第１の有機樹脂層１３ａを介してアレイ基板１上に貼り合わせる。この貼り合わせには、ローラが用いられる。そして、アレイ基板１をホットプレートに載せ、約１００［℃］で約３０分間加熱して第１の有機樹脂層１３ａをベークする。

次に、図８（ｃ）に示すように、第１の有機樹脂層１３ａの外周面を覆うように防湿粒子４を含有する第２の有機樹脂層１３ｃを塗布し、アレイ基板１をホットプレートによって約１００［℃］で約３０分間加熱して第２の有機樹脂層１３ｃをベークする。

以上で第２の実施の形態に係る有機ＥＬパネルの製造工程が終了となる。なお、上記工程は全て真空下、又はＮ２雰囲気下で行っている。

上記構成の有機ＥＬパネルによれば、多数の防湿粒子４を含有した第２の有機樹脂層１３ｃによって、第１の有機樹脂層１３ａの外周面を覆うように設けている。しかも、これら防湿粒子４は、第２の有機樹脂層１３ｃ中において、その姿勢が無秩序となるよう分散している。

そのため、有機ＥＬ素子１２は、第１の有機樹脂層１３ａの外周面に設けられた第２の有機樹脂層１３ｃ中の防湿粒子４により完全に覆われている。

その結果、第１の有機樹脂層１３ａの外周面から水分が滲入しても、この水分が有機ＥＬ素子１２側に浸透するのを抑制することができるから、有機ＥＬ素子１２の劣化が抑制され、その結果、有機ＥＬパネルの寿命を長期化することができる。

なお、本実施の形態では、第１の有機樹脂層１３ａの上に無機層１３ｂが設けられている。そのため、防湿粒子４は、第１の有機樹脂層１３ａの外周面から侵入する水分だけを防止すれば、有機ＥＬ素子１２を水分から保護することができる。

したがって、防湿粒子４を１枚の板状部材４ａで構成し、各板状部材４ａの板面が有機ＥＬ素子１２側に向くように第２の有機樹脂層１３ｃ中に分散させてもよい。

また、本実施の形態のような上面発光型の有機ＥＬパネルの場合、第２の有機樹脂層１３ｃに含有させる防湿粒子の形状は特に限定されるものではない。すなわち、防湿粒子が球状であっても、棒状であっても、ある程度の防湿効果を得ることができる。

なお、本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬパネルの構造を示す断面図。 同実施の形態に係る有機ＥＬ素子の積層構造を示す概略図。 同実施の形態に係る防湿粒子の構造を示す概略図。 同実施の形態に係る有機樹脂層を示す断面図。 同実施の形態に係る有機ＥＬパネルの製造工程の工程図。 本発明の第２の実施の形態に係る有機ＥＬパネルの構造を示す断面図。 同実施の形態に係る有機ＥＬ素子の積層構造を示す概略図。 同実施の形態に係る有機ＥＬパネルの製造工程を示す工程図。 従来の有機樹脂層を示す断面図。

符号の説明

１…アレイ基板、２、１２…有機エレクトロルミネッセンス素子、２ａ…透明な陽極、２ｂ、１２ｂ…正孔輸送層、２ｃ、１２ｃ…発光層、２ｄ、１２ｄ…陰極、３…封止層、３ａ…有機樹脂層、３ｂ…無機層、４…防湿粒子、４ａ…板状部材、１２ａ…陽極、１２ｄ…透明な陰極、１３ａ…第１の有機樹脂層、１３ｂ…無機層、１３ｃ…第２の有機樹脂層。

Claims (7)

1. アレイ基板と、
   このアレイ基板上に形成され、上記アレイ基板側から順に、透明な陽極、正孔輸送層、発光層、および陰極を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子と、
   この有機エレクトロルミネッセンス素子を覆うように設けられ、複数の板状部材を交差させてなる複数の防湿粒子を含有する有機樹脂層を備えた封止層と、
   を具備することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスパネル。
2. 上記複数の防湿粒子は、上記第２の有機樹脂層中において無秩序な姿勢で分散していることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンスパネル。
3. 上記封止層は、上記有機樹脂層に積層される無機層を備えていることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンスパネル。
4. アレイ基板と、
   このアレイ基板に設けられ、上記アレイ基板側から順に、陽極、正孔輸送層、発光層、および透明な陰極を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子と、
   この有機エレクトロルミネッセンス素子を覆うように設けられた透明な第１の有機樹脂層と、
   この第１の有機樹脂層上に設けられた無機層と、
   上記第１の有機樹脂層の外周を覆うように設けられ、複数の防湿粒子を含有する第２の有機樹脂層と、
   を具備することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンスパネル。
5. 上記防湿粒子は、板状部材から構成されていることを特徴とする請求項４記載の有機エレクトロルミネッセンスパネル。
6. 上記防湿粒子は、複数の板状部材を交差させてなることを特徴とする請求項５記載の有機エレクトロルミネッセンスパネル。
7. 上記複数の防湿粒子は、上記第２の有機樹脂層中において無秩序な姿勢で分散していることを特徴とする請求項４記載の有機エレクトロルミネッセンスパネル。

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