JP2007250435A - 発光素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】柔軟性とガスバリア性能を併せ持つ発光素子を提供することにある。
【解決手段】基板の少なくとも一部が、層状珪酸塩結晶片が積層した構造からなる基板と、該基板上に形成された発光層とを有することを特徴とする発光素子。
【選択図】図1
【解決手段】基板の少なくとも一部が、層状珪酸塩結晶片が積層した構造からなる基板と、該基板上に形成された発光層とを有することを特徴とする発光素子。
【選択図】図1
Description
本発明は、発光素子に関し、特には、層状珪酸塩結晶片が積層した構造からなる基板と、前記基板上に形成された発光層とを有する柔軟性とガスバリア性能を併せ持つ発光素子に関する。
近年、プラスチック等の柔軟な基板を用いたフレキシブルディスプレイに関する研究が進められている。例えば、特許文献1や特許文献2において透明プラスチック基板上に発光層や透明導電層を積層したフレキシブルディスプレイが開示されている。プラスチック基板を用いたフレキシブルディスプレイは、従来のガラス基板を用いたディスプレイに比べ、柔軟性、軽量性、薄さ等において優位性があり、持ち運びに便利であること、設置面が曲面であっても使用可能であること等の利点を有する。
特開2000−338901号公報
特開2003−125315号公報
しかしながら、上記構成のフレキシブル発光素子は、プラスチック基板の透湿性と酸素透過性が高く、水蒸気や酸素等の外部雰囲気の影響により劣化してしまう。例えば、無機EL発光層として用いられる硫化物材料は外部雰囲気の影響を受け易く、また有機EL発光層は外部の湿気に敏感に反応し、劣化が進行してしまう。その結果、表示部の黒点発生、消費電力の増加等を引き起こし、ディスプレイパネルの寿命が短くなるという課題がある。従って、プラスチック基板を用いる限り、柔軟性とガスバリア性が共に優れた発光素子を実現することは困難であった。
本発明の目的は、上記課題を解決するものであり、柔軟性とガスバリア性能を併せ持つ発光素子を提供することにある。
上記の課題は本発明の以下の構成により解決できる。
本発明に従って、基板の少なくとも一部が、層状珪酸塩結晶片が積層した構造からなる基板と、該基板上に形成された発光層とを有することを特徴とする発光素子が提供される。
本発明によれば、柔軟性とガスバリア性能を併せ持つ発光素子を提供することが可能となった。
本発明の発光素子は、層状珪酸塩結晶片が積層した構造からなる基板と、前記基板上に形成された発光層とを有することを特徴とする発光素子である。無機結晶である層状珪酸塩結晶は、800℃までの高温においても安定で構造変化することがない。また、層状珪酸塩結晶は、例えば雲母は、SiO4正四面体が連なった層が2対向かい合った構造であり、その層間にOH基及び八面体配位をとるイオン(Al3+、Mg2+、Fe2+等)が存在し、以上から成る厚さ約1nmの単位層が、単位層の間に存在するアルカリ金属イオン又はアルカリ土類金属イオンによるイオン結合により結合された構造となっている。単位層内のSi−O共有結合やイオン結合と比較し、単位層間のイオン結合は非常に弱いため雲母は薄膜状に剥がれ易い。したがって層状珪酸塩結晶は薄膜状の結晶片になり易く、この結晶片を面方位を揃えて無数に堆積させると、層状珪酸塩結晶片が分子間力により結合した自立膜が得られ、粒子間の結合力は弱く容易にずれることができるため、自立膜は柔軟性を持つ。加えて、以上のように作製した膜は厚さ10nm程度の層状結晶の面方位が揃って緻密に積層した膜であるため、優れたガスバリア性能を有し、例えば膜厚が30μmで酸素透過度0.1cc/m2・24hr・atm未満、透水係数が2×10−11cm/s以下となる。
本発明にかかる層状珪酸塩結晶としては、雲母構造、緑泥石構造、カオリナイト構造、スメクタイト構造のいずれの構造であってもよく、好ましくは雲母構造である。詳細には、雲母構造として、白雲母(muscovite)、加水雲母(illite)、金雲母(phlogopite)、黒雲母(biotite)、鱗雲母(lepidolite)等、が挙げられ、好ましくは金雲母である。緑泥石構造として、シャモサイト(chamosite)、クリノクロア(clinochlore)、スチルプノメレーン(stilpnomelane)等、が挙げられる。カオリナイト構造として、カオリナイト(kaolinite)、ハロイサイト(halloysite)、アンチゴライト(antigorite)、クリソタイル(chrysotile)、石綿(asbestos)。スメクタイト構造として、モンモリロナイト(montmorillonite)、ぶどう石(prehnite)、魚眼石(fluorapophyllite)等、が挙げられる。
また、層状珪酸塩結晶片が積層した構造からなる基板上に平坦層を設けて凹凸を無くすことで、発光素子としての信頼性を向上させ、表示部の黒点発生等を防ぐことができる。平坦層を得る方法としては、例えばスピンオングラス法(SOG法)があり、有機溶剤に可溶な珪素樹脂をスピンコートにより基板表面に塗布し、段差の凹部を埋めた後、熱処理を行うことにより、0.1〜1μm程度の珪素ガラス膜を表面に形成し平坦化する方法である。スピンオングラス材料としては、例えば、燐ドープシリケート系、メチルシロキサン系等が挙げられる。
本発明においては発光層を、層状珪酸塩結晶片が積層した構造からなる膜で封止することにより、素子上部等からの湿気や酸素等の外部雰囲気の影響を受け難くすることができる。
本発明において発光素子が無機EL型又は有機EL型となるように、発光層には無機材料又は有機材料を用いることが好ましい。無機材料、有機材料としては、通常のEL素子作製に用いられるものが挙げられる。
本発明の発光素子が適度な柔軟性を実現するため、層状珪酸塩結晶片が積層した構造からなる基板の厚さは1mm以下であることが好ましく、特には300μm以下が好ましい。ガスバリア性能を有することから下限としては3μm以上である。
本実施例では、層状珪酸塩結晶として金雲母(phlogopite)を用いた、本発明の無機EL型発光素子の実施例を示す。図1は本実施例で作製する無機EL型発光素子の模式図である。以下工程順に説明する。
金雲母の組成KMg3Si3AlO10F2になるように、K2CO32.45g、MgF26.65g、SiO26.61g、Al2O31.82g、各原料を混合し、約1200℃で熱処理して金雲母結晶を作製する。得られる金雲母結晶を遊星型ボールミルにより300回転/秒で5分間粉砕して層状珪酸塩結晶片とする。粉砕後の結晶片は走査電子顕微鏡観察によると、厚さが約10nm、大きさ約10μm×10μm程度の結晶片となっている。この層状珪酸塩結晶片8gを秤量し、300cm3の蒸留水に加えて激しく攪拌し、均一な層状珪酸塩結晶片分散液を得る。分散液を底面が平坦である10cm×10cmの容器に注いで水平に静置し、層状珪酸塩結晶片をゆっくり沈積させて緻密に積層させ、60℃に設定した乾燥器中で5時間乾燥して、厚さ約400μmで半透明の層状珪酸塩基板19を得る。この基板表面にメチルシロキサン系のスピンオングラス材料を塗布した後に熱処理し、約1μmの珪素ガラス膜からなる平坦層18を作製する。続いて透明導電膜17としてITO、第1誘電体層16としてSiO2、蛍光層15としてZnS:Mn、第2誘電体層14としてSi3N4、電極膜13としてAlの順に形成する。最後に、前述と同様の工程で作製した層状珪酸塩膜11と平坦層12からなる封止膜を、素子上に圧着し、シートのはみ出し部を熱とロール圧力をかけて層状珪酸塩シート同士をシールすることにより、素子全体を封止する。透明導電膜17と電極膜13に1kHZの交流電圧を徐々に印加すると、100V程度から橙黄色の発光が見られる。
得られる発光素子は、柔軟性を有している。また、この発光素子を、温度60℃、湿度95%の大気環境下で600時間保存した後に駆動させると、発光領域及び発光領域の周縁部に黒点などの発光不良箇所は発生せず、また発光特性にも変化はなく、この発光素子は外部雰囲気の影響を受け難い。
本実施例では、層状珪酸塩結晶として金雲母(phlogopite)を用いた、本発明の有機EL型発光素子の実施例を示す。図2は本実施例で作製する有機EL型発光素子の模式図である。以下工程順に説明する。
まず、上記実施例1と全く同様の工程により、表面に平坦層18を備える層状珪酸塩基板19を作製する。続いて透明導電膜17としてITOを形成し、真空蒸着装置を用いて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(TPD)を30nm蒸着して正孔輸送層22を形成し、続いて有機発光層21としてトリス−(8−ヒドロキシキノリノール)アルミニウム(Alq)を前記TPD膜上に50nm蒸着させて電子輸送層兼発光層を形成し、背面電極膜13としてアルミニウムを形成する。最後に、層状珪酸塩膜11と平坦層12からなる封止膜を、素子上に圧着し、シートのはみ出し部を熱とロール圧力をかけて層状珪酸塩シート同士をシールすることにより、素子全体を封止し有機EL型発光素子を作製する。
得られる発光素子は、柔軟性を有している。また、この発光素子を、温度60℃、湿度95%の大気環境下で600時間保存した後に駆動させると、発光領域及び発光領域の周縁部に黒点などの発光不良箇所は発生せず、また発光特性にも変化はなく、この発光素子は外部雰囲気の影響を受け難い。
11 層状珪酸塩膜
12 平坦層
13 電極膜
14 誘電体層
15 蛍光層
16 誘電体層
17 透明導電膜
18 平坦層
19 層状珪酸塩基板
21 有機発光層
22 正孔輸送層
12 平坦層
13 電極膜
14 誘電体層
15 蛍光層
16 誘電体層
17 透明導電膜
18 平坦層
19 層状珪酸塩基板
21 有機発光層
22 正孔輸送層
Claims (6)
- 基板の少なくとも一部が、層状珪酸塩結晶片が積層した構造からなる基板と、該基板上に形成された発光層とを有することを特徴とする発光素子。
- 前記層状珪酸塩結晶片が積層した構造からなる基板上に平坦層を備える請求項1に記載の発光素子。
- 前記発光層を、層状珪酸塩結晶片が積層した構造を有する膜で封止する請求項1又は2に記載の発光素子。
- 層状珪酸塩結晶が、雲母構造、緑泥石構造、カオリナイト構造、スメクタイト構造からなる群から選択される構造である請求項1乃至3のいずれかに記載の発光素子。
- 前記発光層として、無機材料もしくは有機材料を用いる請求項1乃至4のいずれかに記載の発光素子。
- 前記層状珪酸塩結晶片が積層した構造からなる基板の厚さが1mm以下である請求項1乃至5に記載の発光素子。
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