JP2012182102A - 有機ｅｌデバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】デバイス内の水分および酸素の量が長期間にわたって十分に低く抑えられ、長寿命で信頼性の高い有機ＥＬデバイスを提供する。
【解決手段】本発明にかかる有機ＥＬデバイス１００は、第１基板１０および第２基板２０の間に設けられた有機ＥＬ素子３０と、有機ＥＬ素子３０を覆うように設けられたバリア膜４０と、吸収膜５０と、を備え、吸収膜５０が下記一般式（１）で表される化合物を含有する。
（Ｒ１）ｎＭ …（１）
（式（１）中、Ｒ１は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、環式アルキル基、アリール基、アルコキシル基、カルボキシル基およびアミノ基から選択される１種であって、複数存在するＲ１は同一または異なってもよい。ｎは２または３であり、Ｍの原子価に等しい。Ｍは２価または３価の金属原子であり、少なくとも１つのＣ−Ｍ結合を有する。）
【選択図】図１
【解決手段】本発明にかかる有機ＥＬデバイス１００は、第１基板１０および第２基板２０の間に設けられた有機ＥＬ素子３０と、有機ＥＬ素子３０を覆うように設けられたバリア膜４０と、吸収膜５０と、を備え、吸収膜５０が下記一般式（１）で表される化合物を含有する。
（Ｒ１）ｎＭ …（１）
（式（１）中、Ｒ１は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、環式アルキル基、アリール基、アルコキシル基、カルボキシル基およびアミノ基から選択される１種であって、複数存在するＲ１は同一または異なってもよい。ｎは２または３であり、Ｍの原子価に等しい。Ｍは２価または３価の金属原子であり、少なくとも１つのＣ−Ｍ結合を有する。）
【選択図】図１
Description
本発明は、有機ＥＬデバイスに関する。
近年、直流低電圧での駆動および薄型化が可能なことから、表示装置や発光装置として有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）デバイスが注目されている。有機ＥＬデバイスは、陽極と陰極の間に有機材料層（電荷輸送層および有機発光層）を挟んだ構造を有した有機ＥＬ素子を含んでいる。
このような有機ＥＬ素子は、水分または酸素により輝度や発光効率等が著しく低下する場合がある。そのため有機ＥＬ素子をデバイス内に密封して酸素や水分の進入を遮断すると共に、デバイス内に水分または酸素の捕捉剤を配置し、デバイス内部を低湿度・低酸素環境に保つ技術が検討されている（例えば、特許文献１〜６参照）。
しかしながら、特許文献１ないし６に記載のデバイスにおける水分または酸素の捕捉剤は、長期間のデバイスの使用を考慮した場合、吸湿・吸酸素容量が不十分となる可能性があった。吸湿容量や吸酸素容量が大きい捕捉剤としては、水分または酸素を物理的に吸着することにより捕捉作用を示すものや、水分または酸素と捕捉剤が化学的に反応することにより捕捉作用を示すものとがある。しかし、水分または酸素と吸収剤が化学的に反応することにより捕捉作用を示す捕捉剤では、反応性が高いために隣接する材料と反応してこれを変質させたり、吸湿等により水分または酸素の捕捉剤が分解されて発生する成分（以下、「分解生成物」ともいう。）が隣接する材料へ拡散して、デバイスを構成する材料を変質・変形させるおそれがあった。このような場合、水分または酸素の進入が抑制できたとしても、デバイスの寿命が短くなるおそれがあった。
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、そのいくつかの態様にかかる目的の一つは、デバイス内の水分および酸素の量が長期間にわたって十分に低く抑えられ、長寿命で信頼性の高い有機ＥＬデバイスを提供することにある。
本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。
［適用例１］本発明にかかる有機ＥＬデバイスの一態様は、対向して配置された第１基板および第２基板の間に設けられた有機ＥＬ素子と、前記第１基板および前記第２基板の間に設けられ、前記有機ＥＬ素子を覆うように設けられたバリア膜と、前記第１基板および前記第２基板の間に設けられ、水分および酸素の少なくとも一方を捕捉する吸収膜と、を備え、前記吸収膜が下記一般式（１）で表される化合物を含有する。
（Ｒ１）ｎＭ …（１）
（式（１）中、Ｒ１は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、環式アルキル基、アリール基、アルコキシル基、カルボキシル基およびアミノ基から選択される１種であって、複数存在するＲ１は同一または異なってもよい。ｎは２または３であり、Ｍの原子価に等しい。Ｍは２価または３価の金属原子であり、少なくとも１つのＣ−Ｍ結合を有する。）
［適用例２］適用例１において、前記一般式（１）の前記Ｍは、アルミニウムであってもよい。
（式（１）中、Ｒ１は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、環式アルキル基、アリール基、アルコキシル基、カルボキシル基およびアミノ基から選択される１種であって、複数存在するＲ１は同一または異なってもよい。ｎは２または３であり、Ｍの原子価に等しい。Ｍは２価または３価の金属原子であり、少なくとも１つのＣ−Ｍ結合を有する。）
［適用例２］適用例１において、前記一般式（１）の前記Ｍは、アルミニウムであってもよい。
［適用例３］適用例１または適用例２において、前記バリア膜は、無機窒化物であってもよい。
［適用例４］適用例１ないし適用例３のいずれか一例において、前記吸収膜および前記バリア膜は、いずれも透明であってもよい。
［適用例５］適用例１ないし適用例４のいずれか一例において、前記吸収膜は、前記有機ＥＬ素子を覆うように配置されてもよい。
［適用例６］適用例５において、前記有機ＥＬ素子側から、前記バリア膜および前記吸収膜の順に覆われてもよい。
本発明にかかる有機ＥＬデバイスは、デバイス内の水分および酸素の量を長期間にわたって十分に低く抑えることができる。すなわち、本発明にかかる有機ＥＬデバイスは、吸収膜によって、デバイス内に存在するまたは外部から侵入してくる水分および酸素の少なくとも一方を捕捉することができる。また、本発明にかかる有機ＥＬデバイスは、バリア膜を有しており、有機ＥＬ素子が吸収膜と接触することがなく、また、吸収膜が水分または酸素を捕捉することによって発生する分解生成物が有機ＥＬ素子に接触することを抑制することができる。これにより、本発明にかかる有機ＥＬデバイスは、有機ＥＬ素子への水分または酸素の影響を極めて小さくすることができ、長期間安定して高品質の発光または表示を行うことができる。
以下に本発明の好適な実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の一例を説明するものである。また、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形例も含む。なお、以下の実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須の構成であるとは限らない。
図１は、実施形態にかかる有機ＥＬデバイス１００の要部の断面の模式図である。図２および図３は、それぞれ、変形例にかかる有機ＥＬデバイス１２０および有機ＥＬデバイス１４０の要部の断面の模式図である。
本実施形態の有機ＥＬデバイスは、第１基板１０と、第２基板２０と、有機ＥＬ素子３０と、バリア膜４０と、吸収膜５０と、を含む。そして、有機ＥＬ素子３０、バリア膜４０、および吸収膜５０は、第１基板１０および第２基板２０の間に設けられる。本実施形態では、第１基板１０および第２基板２０の間に、密閉空間６０が形成された有機ＥＬデバイス１００、１２０、１４０を例示して説明するが、本発明の有機ＥＬデバイスは、密閉空間６０は必須の構成ではない。
１．第１基板
第１基板１０は、有機ＥＬデバイス１００の基体となる基板である。第１基板１０は、平板状、フィルム状、シート状等の形状を有する。第１基板１０は、複数の基板の積層体であってもよい。第１基板１０は、例えば、半導体基板や配線基板を含んで構成されてもよい。第１基板１０には、第２基板２０と対向する面に凹凸（図示せず）が設けられていてもよい。また、第１基板１０には、密閉空間６０を形成する場合に利用できるような凹部（図示せず）が設けられていてもよい。
第１基板１０は、有機ＥＬデバイス１００の基体となる基板である。第１基板１０は、平板状、フィルム状、シート状等の形状を有する。第１基板１０は、複数の基板の積層体であってもよい。第１基板１０は、例えば、半導体基板や配線基板を含んで構成されてもよい。第１基板１０には、第２基板２０と対向する面に凹凸（図示せず）が設けられていてもよい。また、第１基板１０には、密閉空間６０を形成する場合に利用できるような凹部（図示せず）が設けられていてもよい。
第１基板１０は、有機ＥＬ素子３０を駆動するためのトランジスタ（例えばＴＦＴ）や、制御用のＩＣ、および配線層などを有してもよい。第１基板１０にＴＦＴ等が設けられる場合は、第２基板２０側にＴＦＴ等を配置する必要がないため、有機ＥＬ素子３０からの発光を第２基板２０側に取り出す効率を高めることができる。このような構造を採る有機ＥＬデバイスは、いわゆるトップエミッション型に分類される。
第１基板１０は、透明であっても不透明であってもよい。第１基板１０が透明である場合は、有機ＥＬデバイス１００は、第１基板１０側にも光を取り出すことができる。また、第１基板１０は、有機ＥＬ素子３０の発光を反射する反射層を含んでもよい。反射層としては、例えば、アルミニウム等の金属の蒸着膜などを挙げることができる。第１基板１０に反射層が形成されると、第２基板２０側からの光の取り出し効率を高めることができる。第１基板１０の厚みは、特に限定されないが、例えば１μｍ以上２ｍｍ以下とすることができる。
第１基板１０の材質としては、特に限定されず、金属、ガラス、シリコン等の無機物や、（メタ）アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、脂環式オレフィン樹脂、ポリカーボネートなどの高分子材料などとすることができる。また、第１基板１０は、複数の異なる材質の基板が積層されたものであってもよい。図１に示す例では、第１基板１０は、ガラス基板１２および半導体基板１４の積層構造となっている。第１基板１０は、水分や酸素等の気体の分子を透過しにくい材質を含んで形成されることがより好ましい。
２．第２基板
第２基板２０は、第１基板１０と対向して配置される。第２基板２０は、第１基板１０と平行に配置することができる。第２基板２０は、平板状、フィルム状、シート状等の形状を有する。第２基板２０は、有機ＥＬ素子３０を駆動するためのトランジスタ（例えばＴＦＴ）や、制御用のＩＣ、および配線層などを有してもよい。このような構造を採る有機ＥＬデバイスは、いわゆるボトムエミッション型に分類される。このような有機ＥＬデバイスの一例として、図２に示した変形例の有機ＥＬデバイス１２０は、第２基板２０側に半導体層２２が形成されている。
第２基板２０は、第１基板１０と対向して配置される。第２基板２０は、第１基板１０と平行に配置することができる。第２基板２０は、平板状、フィルム状、シート状等の形状を有する。第２基板２０は、有機ＥＬ素子３０を駆動するためのトランジスタ（例えばＴＦＴ）や、制御用のＩＣ、および配線層などを有してもよい。このような構造を採る有機ＥＬデバイスは、いわゆるボトムエミッション型に分類される。このような有機ＥＬデバイスの一例として、図２に示した変形例の有機ＥＬデバイス１２０は、第２基板２０側に半導体層２２が形成されている。
第２基板２０には、例えば、有機ＥＬ素子３０から放射される光を拡散させたり集光させたりするための凹凸や、密閉空間６０を形成する場合に利用可能な凹部等が形成されていてもよい。また、第２基板２０には、第１基板１０と対向する面に凹凸（図示せず）が設けられていてもよい。第２基板２０は、複数の基板の積層体であってもよい。第２基板２０の厚みは、特に限定されないが、例えば、１μｍ以上２ｍｍ以下とすることができる。
第２基板２０は透明な材料で形成されることが好ましい。すなわち、第２基板２０は、少なくとも有機ＥＬ素子３０から発生される光（電磁波）の波長における吸収の少ない材質で形成されることが好ましい。第２基板２０の透明度は、例えば、有機ＥＬ素子３０から発生される光が透過する割合として表す場合、９０％以上９９．９９９％以下とすることができる。これにより、有機ＥＬ素子３０が発する光を第２基板２０の上方側から取り出すことができる。
上記の透明度を有する場合の第２基板２０の材質としては、ガラス等の無機物や、（メタ）アクリル樹脂、脂環式オレフィン樹脂、ポリカーボネートなどの高分子材料などを例示することができる。図１に示す例では、第１基板１０は、ガラス基板となっている。第２基板２０は、水分や酸素等の気体の分子を透過しにくい材質を含んで形成されることがより好ましい。
３．有機ＥＬ素子
有機ＥＬ素子３０は、対向して配置された第１基板１０および第２基板２０の間に設けられる。図示の例では、第１基板１０および第２基板２０の間に形成された密閉空間６０に隣接する位置に設けられている。有機ＥＬ素子３０は、例えば、下方から順に第１電極３２、有機発光材料層３４、第２電極３６が積層された構造を有することができる。有機ＥＬ素子３０の、対向して配置された第１基板１０および第２基板２０の間における配置は、特に限定されない。例えば、図１に示す有機ＥＬデバイス１００においては、有機ＥＬ素子３０は、第１基板１０に第１電極３２が接するように配置されている。また、図２および図３に示す有機ＥＬデバイス１２０、１４０では、有機ＥＬ素子３０は、第２基板２０の下面に第２電極３６が接するように配置されている。
有機ＥＬ素子３０は、対向して配置された第１基板１０および第２基板２０の間に設けられる。図示の例では、第１基板１０および第２基板２０の間に形成された密閉空間６０に隣接する位置に設けられている。有機ＥＬ素子３０は、例えば、下方から順に第１電極３２、有機発光材料層３４、第２電極３６が積層された構造を有することができる。有機ＥＬ素子３０の、対向して配置された第１基板１０および第２基板２０の間における配置は、特に限定されない。例えば、図１に示す有機ＥＬデバイス１００においては、有機ＥＬ素子３０は、第１基板１０に第１電極３２が接するように配置されている。また、図２および図３に示す有機ＥＬデバイス１２０、１４０では、有機ＥＬ素子３０は、第２基板２０の下面に第２電極３６が接するように配置されている。
第１電極３２は、有機ＥＬ素子３０の一方の電極である。第１電極３２は、複数の有機ＥＬ素子３０の共通電極としてもよい。また、第１電極３２は、複数の有機ＥＬ素子３０にそれぞれ形成され、個別電極として機能してもよい。第１電極３２を個別電極とする場合には、第１電極３２は、例えば、第１基板１０に形成された配線やＴＦＴに電気的に接続されることができる。第１電極３２の機能の一つとしては、第２電極３６と対になって、有機発光材料層３４に対して電界（電流）を印加することが挙げられる。第２電極３２の厚みとしては、例えば、１００ｎｍ以上５００μｍ以下とすることができる。
第１電極３２の材質は、導電性の物質であれば特に限定されない。第１電極３２の材質としては、例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、イリジウムなどの金属、それらの複数種の合金、インジウムおよび／またはスズの酸化物（ＩＴＯ等）などの金属酸化物、ヨウ化銅などのハロゲン化金属、導電性の炭素、あるいは、ポリ（３−メチルチオフェン）、ポリピロール、ポリアニリン等の導電性高分子などを挙げることができる。また、第１電極３２は、必要に応じ、複数の異なる材質の層の積層体であってもよい。第１電極３２に、ＩＴＯのような導電性および透明性を有する材質を用い、かつ、第１基板１０を透明な材質で構成した場合には、第１基板１０側から有機ＥＬ素子３０の発光を取り出すことができ、例えば、デバイス１００を両面発光デバイスとすることができる。
有機発光材料層３４は、第１電極３２および第２電極３６によって挟持される。有機発光材料層３４は、第１電極３２および第２電極３６を介して電気的エネルギーが印加されることにより発光することができる。有機発光材料層３４は、電子と正孔の再結合によって蛍光および／または燐光を発する物質で形成されることができる。有機発光材料層３４の材質としては、公知のものを用いることができる。また、有機発光材料層３４は、（ダブル）ヘテロ構造等となっていてもよく、例えば、正孔輸送層、発光材料層、および電子輸送層の積層体とすることができる。このような構成を採る場合においても、各層は、それぞれ、公知の材料によって形成されることができる。
第２電極３６は、有機ＥＬ素子３０の他方の電極である。第２電極３６は、複数の有機ＥＬ素子３０の共通電極としてもよい。また、第２電極３６は、複数の有機ＥＬ素子３０にそれぞれ形成され、個別電極として機能してもよい。第２電極３６を個別電極とする場合には、第２電極３６は、例えば、第２基板２０に形成された配線やＴＦＴに電気的に接続されることができる。第２電極３６の機能の一つとしては、第１電極３２と対になって、有機発光材料層３４に対して電界（電流）を印加することが挙げられる。第２電極３６の厚みとしては、例えば、１００ｎｍ以上５００μｍ以下とすることができる。
第２電極３６は、導電性を有し、かつ、透明または半透明の材料で形成される。第２電極３６の材質としては、例えば、ＩＴＯ等の透明導電性材料、スズ、マグネシウム、インジウム、カルシウム、アルミニウム、銀等の金属、またはそれらの合金などを挙げることができる。第２電極３６の材質として、これらのうちの、透明性の小さい材質を用いる場合は、導電性を損なわない範囲において、第２電極３６を薄膜化することにより、透明または半透明なものとすることができる。また、第２電極３６は、透明性または半透明性を損なわない範囲で、さらに、例えば、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、クロム、金、白金等の金属の薄膜を積層した構造であってもよい。
本明細書では、図１ないし図３に例示したように、第１電極３２、有機発光材料層３４および第２電極３６が積層した構造を採っている部位を有機ＥＬ素子３０と称する。図示のように、有機ＥＬ素子３０は、対向して配置された第１基板１０および第２基板２０の間に配置されている。より詳しくは、有機ＥＬデバイス１００、１２０、１４０の例では、有機ＥＬ素子３０は、対向して配置された第１基板１０および第２基板２０の間に形成された密閉空間６０に隣接する位置に配置されている。第１電極３２、有機発光材料層３４および第２電極３６は、図示のように有機ＥＬ素子３０以外の部位に及んで形成されてもよい。
４．バリア膜
バリア膜４０は、対向して配置された第１基板１０および第２基板２０の間に設けられる。バリア膜４０は、有機ＥＬ素子３０を覆うように設けられる。バリア膜４０は、有機ＥＬ素子３０以外の他の部材を覆っていてもよい。バリア膜４０は、有機ＥＬ素子３０と接してこれを覆うように設けられてもよいし、他の部材や空間を介して覆うように設けられてもよい。図示の例では、バリア膜４０は、有機ＥＬ素子３０に接してこれを覆うように形成されている。バリア膜４０の厚みは、特に限定されず、例えば１０ｎｍ以上１０μｍ以下とすることができる。また、バリア膜４０は、複数の層の積層体であってもよい。
バリア膜４０は、対向して配置された第１基板１０および第２基板２０の間に設けられる。バリア膜４０は、有機ＥＬ素子３０を覆うように設けられる。バリア膜４０は、有機ＥＬ素子３０以外の他の部材を覆っていてもよい。バリア膜４０は、有機ＥＬ素子３０と接してこれを覆うように設けられてもよいし、他の部材や空間を介して覆うように設けられてもよい。図示の例では、バリア膜４０は、有機ＥＬ素子３０に接してこれを覆うように形成されている。バリア膜４０の厚みは、特に限定されず、例えば１０ｎｍ以上１０μｍ以下とすることができる。また、バリア膜４０は、複数の層の積層体であってもよい。
バリア膜４０は、有機ＥＬ素子３０を覆うように設けられるが、有機ＥＬ素子３０がバリア膜４０で覆われた外側に、吸収膜５０が存在するように配置される。
バリア膜４０の機能の一つとしては、有機ＥＬ素子３０と水分または酸素との接触を抑制することが挙げられる。また、バリア膜４０の機能の一つとしては、有機ＥＬ素子３０と吸収膜５０とが接触しないようにすることが挙げられる。さらにバリア膜４０の機能の一つとしては、吸収膜５０が水分または酸素を吸収することによって分解生成物を発生した場合には、当該分解生成物の有機ＥＬ素子３０への接触を抑制することが挙げられる。
バリア膜４０が上記機能を有することにより、吸収膜５０の材質の選択の幅を広げることができる。すなわち、本実施形態の有機ＥＬデバイスでは、バリア膜４０が存在することにより、吸収膜５０の材質に、反応性の高い物質を採用することができ、また、そのような物質を高濃度に配合することができる。また、バリア膜４０が上記機能を有することにより、吸収膜５０の配置の選択の幅を広げることができる。すなわち、本実施形態の有機ＥＬデバイスでは、バリア膜４０が存在することにより、吸収膜５０をバリア膜４０の外側の任意の位置に配置することができる。これにより、例えば図１および図２に示す有機ＥＬデバイス１００、１２０の例のように、有機ＥＬ素子３０にバリア膜４０を介して吸収膜５０を積層させて配置することができる。
バリア膜４０の材質としては、吸収膜５０に接触しても化学的に安定で、かつ、吸収膜５０が水分または酸素を吸収することによって発生する分解生成物を透過しにくい材質であれば特に限定されない。バリア膜４０の材質としては、例えば、ＴｉＮやＳｉＮなどの無機窒化物や、ＳｉＯＮなどの無機酸化窒化物を例示することができる。
５．吸収膜
吸収膜５０は、対向して配置された第１基板１０および第２基板２０の間に設けられる。吸収膜５０は、水分および酸素の少なくとも一方を捕捉することができる。本明細書において「捕捉する」とは、水分や酸素の分子を物理的に吸着すること、および、水分や酸素と反応して水分や酸素を除去することを含む意味である。
吸収膜５０は、対向して配置された第１基板１０および第２基板２０の間に設けられる。吸収膜５０は、水分および酸素の少なくとも一方を捕捉することができる。本明細書において「捕捉する」とは、水分や酸素の分子を物理的に吸着すること、および、水分や酸素と反応して水分や酸素を除去することを含む意味である。
吸収膜５０は、有機ＥＬ素子３０を覆うバリア膜４０の外側に配置される。吸収膜５０は、バリア膜４０に接して設けられてもよい。図１および図２の例では、吸収膜５０は、バリア膜４０に接して設けられている。また、図３の例では、吸収膜５０は、第１基板１０に接して（有機ＥＬ素子３０を覆うバリア膜４０の外側に）設けられている。
吸収膜５０の厚みは、特に限定されず、例えば、１０ｎｍ以上１００μｍ以下とすることができる。また、吸収膜５０は、複数の層の積層体であってもよい。
吸収膜５０は、有機ＥＬ素子３０を覆うように設けられることがより好ましい。このようにすれば、有機ＥＬ素子３０を水分や酸素から保護する作用を高めることができる。
吸収膜５０は、下記一般式（１）で表される化合物を含有する。下記一般式（１）で表される化合物は、水分および酸素の少なくとも一方と化学的に反応するため、吸収膜５０は、これらを捕捉することができる。
（Ｒ１）ｎＭ …（１）
（式（１）中、Ｒ１は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、環式アルキル基、アリール基、アルコキシ基、カルボキシ基およびアミノ基から選択される１種であって、複数存在するＲ１は同一または異なってもよい。ｎは２または３であり、Ｍの原子価に等しい。Ｍは２価または３価の金属原子であり、少なくとも１つのＣ−Ｍ結合を有する。）
上記一般式（１）で表される化合物は、成分中に存在するＣ−Ｍ結合（ただし、Ｃは炭素原子を表し、Ｍは２価または３価の金属原子を表す。）が水分または酸素と反応することにより、水分または酸素を捕捉することができる。
（式（１）中、Ｒ１は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、環式アルキル基、アリール基、アルコキシ基、カルボキシ基およびアミノ基から選択される１種であって、複数存在するＲ１は同一または異なってもよい。ｎは２または３であり、Ｍの原子価に等しい。Ｍは２価または３価の金属原子であり、少なくとも１つのＣ−Ｍ結合を有する。）
上記一般式（１）で表される化合物は、成分中に存在するＣ−Ｍ結合（ただし、Ｃは炭素原子を表し、Ｍは２価または３価の金属原子を表す。）が水分または酸素と反応することにより、水分または酸素を捕捉することができる。
上記一般式（１）で表される化合物は、反応性が高いため、有機ＥＬ素子３０と直接接すると、有機ＥＬ素子３０の機能を損なう可能性があるが、本実施形態の有機ＥＬデバイスでは、バリア膜４０によって、有機ＥＬ素子３０と吸収膜５０とが空間的に分離されているため、このようなことが生じないようになっている。
上記一般式（１）におけるアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、テトラメチルヘキサデシル基、オクタデシル基等が挙げられる。
上記一般式（１）におけるアルケニル基としては、プロペニル基、ブテニル基、オクテニル基、ドデセニル基、オクタデセニル基等が挙げられる。上記一般式（１）におけるアルキニル基としては、プロピニル基、フェニルエチニル基等が挙げられる。上記一般式（１）における環式アルキル基としては、シクロプロピル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
上記一般式（１）におけるアリール基としては、フェニル基、ベンジル基等が挙げられる。上記一般式（１）におけるアルコキシ基としては、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等が挙げられる。アルキル基、アルケニル基、およびアルキニル基は、いずれも、直鎖状であっても分岐していてもよい。
また、上記一般式（１）におけるＲ１の炭素数は、１〜３０が好ましく、６〜２５がより好ましく、１２〜２０が特に好ましい。特にＲ１の炭素数が６〜２５であると、加水分解により発生するＲ１に由来する分解生成物が気化にくく、仮に分解生成物がデバイス内に拡散したとしても、デバイスを構成する材料やデバイス内に存在する空隙の体積膨張や変形を起こすおそれが低く、また、一般式（１）で表される化合物が、後述するバインダー等と均一な混合物を形成しやすくなるため好ましい。
上記一般式（１）中、Ｍは２価または３価の金属原子である。このような金属原子としては、Ａｌ、Ｂ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｚｒ等が挙げられる。これらの中でも、吸湿性や吸酸素性に優れる観点から、ＡｌまたはＢが好ましく、水分や酸素を捕捉することにより分解した後、着色がなく透明性を保持できる観点から、Ａｌがさらに好ましい。
上記一般式（１）で示される化合物の具体例としては、例えばトリエチルアルミニウム、トリ−ｎ−プロピルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリシクロプロピルアルミニウム、トリ−ｎ−ブチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリ‐ｔ−ブチルアルミニウム、トリ−２−メチルブチルアルミニウム、トリ−ｎ−ヘキシルアルミニウム、トリシクロヘキシルアルミニウム、トリ（２−エチルヘキシル）アルミニウム、トリ−ｎ−オクチルアルミニウム、トリ−ｎ−デシルアルミニウム、トリヘキサデシルアルミニウム、トリステトラメチルヘキサデシルアルミニウム、トリフェニルアルミニウム、トリベンジルアルミニウム、ジメチルフェニルアルミニウム、ジブチルフェニルアルミニウム、ジイソブチルフェニルアルミニウム、メチルジフェニルアルミニウム、エトキシジエチルアルミニウム、エトキシジ−ｎ−オクチルアルミニウム、トリエチルボラン、トリブチルボラン、トリ−ｎ−オクチルボラン、トリ−ｎ−ドデシルボラン、トリフェニルボラン等が挙げられる。
また、一般式（１）で示される化合物の中でも、Ｒ１に由来する分解生成物が気化にくいという観点から、Ｒ１が炭素数６以上の基である化合物、例えばトリ−ｎ−ヘキシルアルミニウム、トリ−ｎ−オクチルアルミニウム、トリ−ｎ−ドデシルアルミニウム、トリヘキサデシルアルミニウム、トリステトラメチルヘキサデシルアルミニウム等が好ましく、Ｒ１が炭素数１２以上の基である化合物、例えばトリドデシルアルミニウム、トリ（３−シクロドデシルプロピル）アルミニウム（下記式（２）で示される化合物）、トリヘキサデシルアルミニウム、トリステトラメチルヘキサデシルアルミニウム、トリス（３，７，１１，１５−テトラメチルヘキサデシル）アルミニウム（以下、トリ（１−フィチル）アルミニウムともいう。下記式（３）で示される化合物）等が特に好ましい。これらの化合物は、１種単独で用いてもよいし、２種以上組み合わせて用いてもよい。
吸収膜５０における上記一般式（１）で表される化合物の含有量は、吸収膜５０の全量を１００質量％とした場合、１０質量％以上８０質量％以下となるように設定すること好ましく、１０質量％以上５０質量％以下であることがさらに好ましい。上記一般式（１）で表される化合物の含有量が前記範囲内であると、吸収膜５０に水分や酸素を捕捉する作用を効果的に発現させることができるため好ましい。さらに、上記一般式（１）で表される化合物の含有量が前記範囲内であると、吸収膜５０に対して適度な粘度を付与することができ、吸収膜５０を形成する際の作業性（塗布性等）が良好となる。
吸収膜５０は、上記一般式（１）で表される化合物の他に、例えば、バインダー等を含んでもよい。この場合のバインダーとしては、高分子化合物を挙げることができる。吸収膜５０に配合することができる高分子化合物としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂など、広範な材料を選択することができる。これらのうち、吸収膜５０に配合されるバインダーとして、スチレン系共重合体、および（メタ）アクリル系重合体を使用すると、例えば、バリア膜４０や他の部材との密着性を高めることができる。
吸収膜５０は、有機ＥＬ素子３０の発光を遮る位置に設けられる場合には、透明または半透明であることが好ましい。吸収膜５０を透明または半透明とする場合であって、吸収膜５０にバインダーを用いる場合には、上記一般式（１）で表される化合物と、バインダーとは、互いに相溶性の高い組み合わせとすることが好ましい。このような組み合わせの一例としては、上記一般式（１）で示される化合物として、上記例示したＲ１が炭素数１２以上の基である化合物と、バインダーとして（メタ）アクリル系重合体との組み合わせが挙げられる。
本実施形態の有機ＥＬデバイスは、バリア膜４０を有し、吸収膜５０が直接有機ＥＬ素子３０に接触しないため、有機ＥＬ素子３０の劣化を抑制することができる。
吸収膜５０が水分または酸素を捕捉した場合には、分解生成物が生成する場合がある。そのような分解生成物としては、上記一般式（１）中のＲ１で表される基に由来する化合物が挙げられる。吸収膜５０に含有されている上記一般式（１）で表される化合物が、水分または酸素と反応した結果、生じる化合物としては、各種のアルカン、アルケン、アルコール、アルデヒド、アミン等が挙げられる。そして、本実施形態の有機ＥＬデバイスは、これらの分解生成物を、透過させにくいバリア膜４０を有しているため、仮に吸収膜５０が水分または酸素を捕捉して分解生成物を生じた場合であっても、その分解生成物がバリア膜４０によって遮断されて、有機ＥＬ素子３０に到達しにくいため、有機ＥＬ素子３０の劣化を抑制することができる。
６．バリア膜および吸収膜の配置
本実施形態の有機ＥＬデバイスにおいて、吸収膜５０およびバリア膜４０は、上述したように、対向して配置された第１基板１０および第２基板２０の間に設けられ、バリア膜４０が有機ＥＬ素子３０を覆うように配置されていれば、十分に有機ＥＬデバイスを長寿命化する効果を奏することができるが、さらに以下のような好ましい配置の態様が存在する。
本実施形態の有機ＥＬデバイスにおいて、吸収膜５０およびバリア膜４０は、上述したように、対向して配置された第１基板１０および第２基板２０の間に設けられ、バリア膜４０が有機ＥＬ素子３０を覆うように配置されていれば、十分に有機ＥＬデバイスを長寿命化する効果を奏することができるが、さらに以下のような好ましい配置の態様が存在する。
吸収膜５０およびバリア膜４０は、例えば、図１および図２に例示した有機ＥＬデバイス１００、１２０のように、いずれも層状に形成され、互いに積層して設けられることができる。既に述べたように、これらの例では、有機ＥＬ素子３０側から、バリア膜４０および吸収膜５０の順に積層される。このようにすると、バリア膜４０によって、有機ＥＬ素子３０と吸収膜５０との接触がなく、かつ、有機ＥＬ素子３０が、吸収膜５０によって覆われるため、さらに効率的に水分等が捕捉され有機ＥＬ素子３０の劣化をさらに抑制することができる。
また、図１ないし図３に例示した有機ＥＬデバイス１００、１２０、１４０のように密閉空間６０に対して吸収膜５０を露出させるように配置すると、密閉空間６０内の水分、酸素、および分解生成物等を吸収膜５０によって捕捉することができる。そのため、有機ＥＬ素子３０への水分や酸素、および分解生成物等の接触をより効率よく抑えることができ、有機ＥＬデバイスの劣化を抑制することができる。
７．密閉空間
本実施形態で例示した有機ＥＬデバイス１００、１２０、１４０では、第１基板１０および第２基板２０の間に、密閉空間６０が形成されている。本発明の有機ＥＬデバイスにおいて、密閉空間６０を形成する場合には、以下のような態様をとることができる。
本実施形態で例示した有機ＥＬデバイス１００、１２０、１４０では、第１基板１０および第２基板２０の間に、密閉空間６０が形成されている。本発明の有機ＥＬデバイスにおいて、密閉空間６０を形成する場合には、以下のような態様をとることができる。
密閉空間６０は、例えば、第１基板１０および第２基板２０に設けられた凹部を利用して形成されることができる。また、密閉空間６０は、図１に示すように、リブ７０を第１基板１０および第２基板２０の間に配置することによって形成されてもよい。密閉空間６０の壁面は、上述した第１基板１０、第２基板２０、リブ７０などによって形成されることができるが、図１に示すように、各電極、バリア膜４０、および吸収膜５０などの厚みを利用して形成されてもよい。密閉空間６０内には、窒素や不活性ガスを充填してもよい。また、密閉空間６０内の圧力は、大気圧より高くても低くてもよい。
有機ＥＬデバイスに密閉空間６０が形成される場合には、例えば、以下のような効果を得ることができる。密閉空間６０には気体が充填されるため、デバイスに水分あるいは酸素が侵入した場合に、密閉空間６０内で水分や酸素を迅速に拡散させることができる。これにより、吸収膜５０の広い領域で、水分や酸素を捕捉することができる。すなわち、吸収膜４０の特定の部位（例えば、水分や酸素が侵入した近傍）のみによって捕捉されることを緩和して、吸収膜５０の広い領域によって水分や酸素を捕捉することができる。その結果、吸収膜５０の捕捉作用が部分的に劣化することを抑えることができるとともに、吸収膜５０の水分や酸素を捕捉する能力を高めることができる。
８．作用効果等
本実施形態の有機ＥＬデバイスは、デバイス中に存在する、もしくは、デバイス中に外部から侵入する水分や酸素を、吸収膜５０が吸収するとともに、吸収膜５０および吸収膜５０から発生する分解生成物が有機ＥＬ素子３０に接触しにくくなっている。これにより、デバイス内の水分および酸素の量を長期間にわたって十分に低く抑えることができ、有機ＥＬ素子３０を長期間安定して動作させることができる。これにより、本実施形態の有機ＥＬデバイスは、長寿命で信頼性が高く、長期間安定して高品質の発光または表示を行うことができる。
本実施形態の有機ＥＬデバイスは、デバイス中に存在する、もしくは、デバイス中に外部から侵入する水分や酸素を、吸収膜５０が吸収するとともに、吸収膜５０および吸収膜５０から発生する分解生成物が有機ＥＬ素子３０に接触しにくくなっている。これにより、デバイス内の水分および酸素の量を長期間にわたって十分に低く抑えることができ、有機ＥＬ素子３０を長期間安定して動作させることができる。これにより、本実施形態の有機ＥＬデバイスは、長寿命で信頼性が高く、長期間安定して高品質の発光または表示を行うことができる。
本実施形態の有機ＥＬデバイスは、上述した第１基板１０、第２基板２０、有機ＥＬ素子３０、バリア膜４０、および吸収膜５０の各構成の組を少なくとも一組有するものであるが、本実施形態の有機ＥＬデバイスは、上述した各構成の少なくとも一部を複数有するものとしてもよい。例えば、有機ＥＬデバイスは、対向して配置された第１基板１０および第２基板２０の間に、複数の有機ＥＬ素子３０を有するものとしてもよい。また、例えば、有機ＥＬデバイスは、対向して配置された第１基板１０および第２基板２０の間に、複数の吸収膜５０、複数のバリア膜４０を有するものとしてもよい。
これにより、本実施形態の有機ＥＬデバイスは、例えば、有機ＥＬ素子３０を複数、平面的に配列したアレイ状の面発光デバイス、または、面表示デバイスとすることができる。すなわち、本実施形態の有機ＥＬデバイスは、有機ＥＬ照明装置や、有機ＥＬ表示装置であってもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
本発明の有機ＥＬデバイスは、長期間安定して動作させることができる。本発明の有機ＥＬデバイスは、長寿命で信頼性が高く、長期間安定して高品質の発光または表示を行うことができる。
１０…第１基板、１２…ガラス基板、１４…シリコン基板、２０…第２基板、２２…半導体層、３０…有機ＥＬ素子、３２…第１電極、３４…有機発光材料層、３６…第２電極、４０…バリア膜、５０…吸収膜、６０…密閉空間、７０…リブ、１００，１２０，１４０…有機ＥＬデバイス
Claims (6)
- 対向して配置された第１基板および第２基板の間に設けられた有機ＥＬ素子と、
前記第１基板および前記第２基板の間に設けられ、前記有機ＥＬ素子を覆うように設けられたバリア膜と、
前記第１基板および前記第２基板の間に設けられ、水分および酸素の少なくとも一方を捕捉する吸収膜と、
を備え、
前記吸収膜が下記一般式（１）で表される化合物を含有する、有機ＥＬデバイス。
（Ｒ１）ｎＭ …（１）
（式（１）中、Ｒ１は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、環式アルキル基、アリール基、アルコキシル基、カルボキシル基およびアミノ基から選択される１種であって、複数存在するＲ１は同一または異なってもよい。ｎは２または３であり、Ｍの原子価に等しい。Ｍは２価または３価の金属原子であり、少なくとも１つのＣ−Ｍ結合を有する。） - 請求項１において、
前記一般式（１）の前記Ｍは、アルミニウムである、有機ＥＬデバイス。 - 請求項１または請求項２において、
前記バリア膜は、無機窒化物である、有機ＥＬデバイス。 - 請求項１ないし請求項３のいずれか一項において、
前記吸収膜および前記バリア膜は、いずれも透明である、有機ＥＬデバイス。 - 請求項１ないし請求項４のいずれか一項において、
前記吸収膜は、前記有機ＥＬ素子を覆うように配置された、有機ＥＬデバイス。 - 請求項５において、
前記有機ＥＬ素子側から、前記バリア膜および前記吸収膜の順に覆われた、有機ＥＬデバイス。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014175069A1 (ja) | 2013-04-26 | 2014-10-30 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | 疎水性ゾルゲル材料を用いた凹凸構造を有する基板 |
-
2011
- 2011-03-03 JP JP2011046084A patent/JP2012182102A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
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| WO2014175069A1 (ja) | 2013-04-26 | 2014-10-30 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | 疎水性ゾルゲル材料を用いた凹凸構造を有する基板 |
| US9859512B2 (en) | 2013-04-26 | 2018-01-02 | Jxtg Nippon Oil & Energy Corporation | Substrate having rugged structure obtained from hydrophobic sol/gel material |
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