JP2006185658A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

Abstract

【課題】有機発光媒体層が形成された第一の基板と第二の基板を第一接着層で接着封止た後、第一の基板と第二の基板の周囲を第二接着封止層で接着封止することによって、ガラス基板とガラス又は金属製封止板とで作製した素子と同等レベルの封止効果を有する二重封止フレキシブル有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的とする。
【解決手段】可撓性を有する第一の基板１１上に第一電極２１、有機発光媒体層３１、第二電極２２が形成された第一の基材１０と、可撓性を有する第二の基板１２とを第一接着封止層４１にて接着封止し、さらに可撓性を有する第一の基板と可撓性を有する第二の基板との外周部を第二接着封止層５１に接着封止した二重封止の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【選択図】図１

Description

本発明は、フレキシブル有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。詳しくは、ガラス基板とガラス又は金属製封止板の変わりに良好な水蒸気およびガスバリアー性を有するフレキシブル基板とフレキシブル封止板を使用した、軽量で割れにくい、大面積化がし易く、湾曲できるフレキシブル有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。

フラットパネルディスプレイの一つである有機エレクトロルミネッセンス表示素子は、有機発光層を含む複数の有機層を陽極と陰極で挟持した構造になっており、電流を流すことで発光が起こる。有機層としては、有機発光層以外に、正孔輸送層、正孔注入層、電子注入層、電子輸送層などがある。自己発光型であるため高輝度、高視野角でありかつ低電圧駆動という特徴を有している。

しかし、有機エレクトロルミネッセンス素子に使われている陰極はＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｓｃ、Ｙ、Ｙｂ、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ、ＣｕＬｉなどの金属又は合金で形成され、これらの金属又は合金は化学的に不安定である。
陰極が水分と酸素に触れると酸化、腐食などを引き起こしてしまいう。酸化、腐食された場所はダークスポットと呼ばれる非発光部になり、しかもこの非発光部の成長が速く、そのため、素子輝度の低下との素子寿命の短縮を招く。
また、有機層も水分と酸素に弱く、有機エレクトロルミネッセンス素子を実用化する時に陰極と有機層を水分と酸素から守るために、素子全体を封止する必要がある。現在、ガラス基板に接着剤を介して、ガラス又は金属製封止板を貼り合わせることによって、素子全体の封止を実現している。

しかし、上記の有機エレクトロルミネッセンス素子は重くて割れやすく、大面積化がし難く、可撓性がないなどの欠点があった。
これらの問題を解決するために考案されたのは、ガラス基板とガラス又は金属製封止板の変わりに透明フィルム基板とフィルム封止板を用いることである。これによってフレキシブル有機エレクトロルミネッセンス素子を作製することができる。
しかし、一般にフィルムの水分と酸素のバリアー性が弱く、そのため、有機エレクトロルミネッセンス素子の陰極と有機層が水分と酸素に酸化、腐食されやすく、素子の寿命が短くなる問題があった。
これを解決するために考案されたのが透明フィルムの片面に珪素酸化物を主体とする金属酸化物または珪素窒化物を主体とする金属窒化物の透明バリアー層を形成する方法である。これによって、透明バリアー層付きの透明フィルム基板とフィルム封止板のバリアー性の大幅な改善が見られた。こらの基板と封止板で作製したフレキシブル有機ＥＬ素子から、特性の向上が認められた。

しかし、フレキシブル有機エレクトロルミネッセンス素子の封止が一般に熱硬化樹脂で、フレキシブル基板とフレキシブル封止板とをベタで接着させる方式が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
このようにフレキシブル基板とフレキシブル封止板との間に単なるベタで封止すると、使用する段階で徐々にフレキシブル封止板がフレキシブル基板から剥がれることが問題になっている。
特開２００４-１０５３７９号公報

本発明は、上記問題点に鑑み考案されたもので、有機発光媒体層が形成された第一の基板と第二の基板を第一接着層で接着封止た後、第一の基板と第二の基板の周囲を第二接着封止層で接着封止することによって、ガラス基板とガラス又は金属製封止板とで作製した素子と同等レベルの封止効果を有する二重封止フレキシブル有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を達成するために、まず請求項１においては、可撓性を有する第一の基板上に少なくとも第１電極、有機発光媒体層、第２電極が形成された第一の基材と、可撓性を有する第二の基板とを第一接着封止層にて接着封止した後、可撓性を有する第一の基板と可撓性を有する第二の基板との外周部を第二接着封止層にて接着封止したことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子としたものである。

また、請求項２においては、前記第一接着封止層は熱硬化樹脂であ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素子としたものである。

また、請求項３においては、前記第二接着封止層はＵＶ硬化樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子としたものである。

さらにまた、請求項４においては、前記第一接着封止層はＵＶカット機能を有し、前記有機発光媒体層領域を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子としたものである。

本発明によれば、有機発光媒体層が形成された第一の基板と第二の基板とを第一接着封止層と第二接着封止層とで接着封止しているため、有機発光媒体層の封止効果に優れ、且つ信頼性に富んだフレキシブル有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。

以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の一実施例を示す模式構成断面図である。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子１００は、可撓性を有する第一の基板１１上に第一電極２１、有機発光媒体層３１、第二電極２２が形成された第一の基材１０と、可撓性を有する第二の基板１２とを第一接着封止層４１にて接着封止し、さらに可撓性を有する第一の基板と可撓性を有する第二の基板との外周部を第二接着封止層５１に接着封止した二重封止の有機エレクトロルミネッセンス素子である。

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子１００は、上記したように、第一の基板１１と第二の基板１２との間に狭持された有機発光媒体層３１が第一接着封止層４１と第二接着封止層５１とで二重に接着封止されているため、有機発光媒体層３１の封止効果に優れ、且つ信頼性のある有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。

以下本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の作製方法について説明する。
図２（ａ）〜（ｅ）は、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法の一を示す模式構成断面図である。

まず、可撓性を有する第一の基板１１上に第一電極２１を形成する（図２（ａ）参照）
。
可撓性を有する第一の基板１１としては、耐熱性、透光性絶縁性及び平坦性に優れる樹脂フィルム基材が好ましい。具体例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリエチレン−２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリイミドＰＩ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）フッ化ビニル（ＰＶＦ）などがある。より好ましいのはポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）である。

可撓性を有する第一の基板１１の厚みは、可撓性、透明性、加工性など総合的に判断する必要があるが一般に５〜４００μｍである。好ましいのは１５０μｍ〜２５０μｍである。

また、可撓性を有する第一の基板１１の水分と酸素のバリアー性を高めるために第一の基板１１の両側にバリアー層（特に、図示せず）を形成することができる。
バリアー層としては、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムなどが使用できる。具体的には、特にバリアー性、耐溶剤性、透明性が良好な窒化シリコン、酸化窒化シリコンが好ましい。

バリアー層の形成方法については、スパッタリング法やＣＶＤ法がよく使用される。酸化窒化シリコンをスパッタリング法で、窒化シリコンをＣＶＤ法で作製することができる。その膜厚は１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲で、好ましいのは５０〜３００ｎｍである。

また、必要に応じて、第一の基板１１表面の凹凸を緩和するために、透明フィルム基板表面を平坦化したり、バリアー層を薬品や機械的な衝撃から保護するために、熱硬化又はＵＶ硬化樹脂を用いて、可撓性を有する第一の基板１１表面に平坦化層を、バリアー層の表面に保護層を形成することもできる。
熱硬化樹脂としては、メラミン系、アクリル系、０-クレゾ−ルノボラック型、ビスフェノ−ル型のエポキシ系、ウレタン系などがある。
ＵＶ硬化樹脂としては、ウレタンジアクリレート、エポキシジアクリレート、ポリエステルジアクリレートなどがある。
平坦化層と保護層の厚みは０．５μｍ〜２０μｍである。好ましいのは１μｍ〜５μｍである。

第一電極２１の材料としてはＩＴＯ（インジウムスズ複合酸化物）、ＩＺＯ（インジウム亜鉛複合酸化物）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、亜鉛アルミニウム複合酸化物等の透明電極材料が使用でき、低抵抗、耐溶剤性、透明性などからＩＴＯが好ましい。

第一電極２１の形成方法としては、湿式法式と物理的方式および化学的方式に大別される。湿式法としては印刷法、コーティング法などがある。物理的方式としては、イオンプレーティング、スパッタリング法、真空蒸着法などがある。化学的方式としては、ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法などがある。
一般にＩＴＯを形成する時に、スパッタリング法が採用される。
ＩＴＯ膜の厚みは１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲である。好ましいのは５０〜２００ｎｍである。

次に、第一電極２１上に有機発光媒体層３１を形成する（図２（ｂ）参照）。
有機発光媒体層３１としては、発光物質を含む単層膜、あるいは多層膜で形成することができる。多層膜で形成する場合の構成例としては、正孔注入輸送層、電子輸送性発光層または正孔輸送性発光層、電子輸送層からなる２層構成や正孔注入輸送層、発光層、電子輸
送層からなる３層構成等がある。さらにより多層で形成することも可能であり、各層を基板上に順に成膜する。

正孔注入輸送材料の例としては、銅フタロシアニン、テトラ（ｔ−ブチル）銅フタロシアニン等の金属フタロシアニン類及び無金属フタロシアニン類、キナクリドン化合物、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン等の芳香族アミン系低分子正孔注入輸送材料や、ポリ（パラ−フェニレンビニレン）、ポリアニリン等の高分子正孔輸送材料、ポリチオフェンオリゴマー材料、その他既存の正孔輸送材料の中から選ぶことができる。

発光材料の例としては、９，１０−ジアリールアントラセン誘導体、ピレン、コロネン、ペリレン、ルブレン、１，１，４，４−テトラフェニルブタジエン、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、ビス（８−キノリノラート）亜鉛錯体、トリス（４−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラート）［４−（４−シアノフェニル）フェノラート］アルミニウム錯体、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）［４−（４−シアノフェニル）フェノラート］アルミニウム錯体、トリス（８−キノリノラート）スカンジウム錯体、ビス〔８−（パラ−トシル）アミノキノリン〕亜鉛錯体及びカドミウム錯体、１，２，３，４−テトラフェニルシクロペンタジエン、ペンタフェニルシクロペンタジエン、ポリ−２，５−ジヘプチルオキシ−パラ−フェニレンビニレン、クマリン系蛍光体、ペリレン系蛍光体、ピラン系蛍光体、アンスロン系蛍光体、ポルフィリン系蛍光体、キナクリドン系蛍光体、Ｎ，Ｎ’−ジアルキル置換キナクリドン系蛍光体、ナフタルイミド系蛍光体、Ｎ，Ｎ’−ジアリール置換ピロロピロール系蛍光体等が挙げられ、これらを単独、または他の低分子材料や高分子材料と混合して用いることができる。

有機電子輸送材料の例としては、２−（４−ビフィニルイル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、２，５−ビス（１−ナフチル）−１，３，４−オキサジアゾール、および浜田らの合成したオキサジアゾール誘導体（日本化学会誌、１５４０頁、１９９１年）やビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリノラート）ベリリウム錯体、特開平７−９０２６０号で述べられているトリアゾール化合物等が挙げられる。

成膜法は真空蒸着法により形成することができる。有機層は、単層または積層により形成する場合においても１μｍ以下であり、好ましくは５０〜１５０ｎｍである。

次に、有機発光媒体層３１及び第一の基板１１上に第２電極２２を形成し、第一の基材１０を作製する（図２（ｃ）参照）。
第２電極２２の材料としては、電子注入効率の高い物質を用いる。具体的にはＭｇ、Ａｌ、Ｙｂ等の金属単体を用いたり、有機層と接する界面にＬｉや酸化Ｌｉ、ＬｉＦ等の化合物を１ｎｍ程度挟んで、安定性・導電性の高いＡｌやＣｕを積層して用いる。

または、電子注入効率と安定性を両立させるため、低仕事関数なＬｉ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｅｒ，Ｅｕ，Ｓｃ，Ｙ，Ｙｂ等の金属１種以上と、安定なＡｇ，Ａｌ，Ｃｕ等の金属元素との合金系が用いられる。具体的にはＭｇＡｇ，ＡｌＬｉ，ＣｕＬｉ等の合金が使用できる。

第２電極２２の形成方法は、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等を用いることができる。第２電極２２の厚さは、１０ｎｍ〜１μｍ程度が望ましい。

次に、熱硬化樹脂からなる接着材を塗布し、可撓性を有する第二の基板１２を重ね合わせ、所定の温度で加熱して第一接着封止層４１を形成し、可撓性を有する第二の基板１２と第一の基材１０とを接着封止する（図２（ｄ）参照）。
第一接着封止層４１は、ＵＶ遮蔽機能を有しており、有機発光媒体層３１の発光機能が低下するのを防止している。
第一接着封止層４１にＵＶ遮蔽機能を付与する方法としては、熱硬化樹脂にベンゾフェノン系、フェニルサルチル酸系、シアノアクリレート系、ベンゾトリアゾル系、シュウ酸アニリド系等のＵＶ吸収剤を適量添加した接着材を使用することにより達成できる。

熱硬化樹脂としては、メラミン系、アクリル系、Ｏ−クレゾールノボラック型、ビスフェノール型のエポキシ系、ウレタン系等が使用できる。

最後に、第二の基板１２と第一の基板１１の外周部にＵＶ硬化樹脂を塗布し、ＵＶ照射して、第二接着封止層５１を形成し、第一の基板１１と第二の基板１２との周辺部を接着封止し、二重封止の有機エレクトロルミネッセンス素子を作製する（図２（ｅ）参照）。

ＵＶ硬化樹脂としては、ウレタンジアクリレート、エポキシジアクリレート、ポリエステルジアクリレート等が使用できる。

まず、２００μｍ厚のＰＥＳ透明フィルム（住友ベークライト社製）からなる可撓性を有する第一の基板１１の両面にプラズマＣＶＤで２００ｎｍ厚の窒化シリコン膜からなる透明バリア層（特に、図示せず）を形成し、さらにスパッタリングで厚み１５０ｎｍのＩＴＯ膜からなる第一電極２１を形成した（図２（a）参照）。

次に、銅フタロシアニン、Ｎ，Ｎ'−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−１，１'−ビフェニル−４，４'−ジアミン、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム錯体を順に真空蒸着して、それぞれ２０ｎｍ、６０ｎｍ、７０ｎｍの膜厚からなる３層の有機発光媒体層３１を形成した（図２（ｂ）参照）。

次に、基板を回転しながらＡｌを真空蒸着し、有機発光媒体層３１及び可撓性を有する第一の基板１１上に０．５μｍ厚の第２電極２２を形成し、第一の基材１０を作製した（図２（ｃ）参照）。

次に、第一の基材１０上に熱硬化樹脂（２０Ｘ−３２５Ｃ：スリーボンド社）とベンゾフェノン系からなるＵＶ吸収剤とからなる接着材を塗布し、２００ｎｍ厚の窒化シリコン膜からなる透明バリア層が形成された２００μｍ厚のＰＥＳ透明フィルム（住友ベークライト社製）からなる第二の基板１２を重ね合わせ、９０℃、１時間加熱して第一接着封止層４１を形成し、第二の基板１２と有機発光媒体層３１が形成された第一の基材１０とを接着封止した（図２（ｄ）参照）。

最後に、第二の基板１２と第一の基板１１の外周部にＵＶ硬化樹脂（３０Ｙ−４３７：スリーボンド社）を塗布し、ＵＶ照射して、第二接着封止層５１を形成し、第一の基板１１と第二の基板１２との周辺部を接着封止し、二重封止の有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した（図２（ｅ）参照）。

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の一実施例を示す模式構成断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法の一例を示す模式構成断面図である。

符号の説明

１０……第一の基材
１１……可撓性を有する第一の基板
２１……第一電極
２２……第二電極
３１……有機発光媒体層
４１……第一接着封止層
５１……第二接着封止層
１００……有機エレクトロルミネッセンス素子

Claims (4)

1. 可撓性を有する第一の基板上に少なくとも第１電極、有機発光媒体層、第２電極が形成された第一の基材と、可撓性を有する第二の基板とを第一接着封止層にて接着封止した後、可撓性を有する第一の基板と可撓性を有する第二の基板との外周部を第二接着封止層にて接着封止したことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
2. 前記第一接着封止層は熱硬化樹脂であ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素子。
3. 前記第二接着封止層はＵＶ硬化樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
4. 前記第一接着封止層はＵＶカット機能を有し、前記有機発光媒体層領域を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

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