JP3360670B2

JP3360670B2 - 有機ｅｌ素子

Info

Publication number: JP3360670B2
Application number: JP2000016211A
Authority: JP
Inventors: 正明矢野; 裕孝大野; 卓小林; 正秀小杉
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-01-25
Filing date: 2000-01-25
Publication date: 2002-12-24
Anticipated expiration: 2020-01-25
Also published as: JP2001210466A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、短絡の発生が抑制
される有機ＥＬ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】定電流駆動される有機ＥＬ素子では、陽
極と陰極との短絡により、特定の画素が発光しなくなっ
たり、電流のほとんどすべてが短絡部位を流れることに
よって素子全体が発光しなくなることがある（例えば、
特開平１１−４０３４６号公報）。また、水分、酸素等
により、特に、高温雰囲気に晒された場合、或いは長期
間の使用の際に、ダークスポットが発生し、それが成長
することもある。そして、これら画素欠陥及びダークス
ポットの発生等を抑制する、或いは短絡部位を修復する
ための簡便な装置、操作等が必要とされている。更に、
短絡部位を修復することなく、そのまま発光させること
ができる駆動方法等の提供が望まれている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
技術の問題点を解決するものであり、短絡の発生を抑制
することができる有機ＥＬ素子を提供することを目的と
する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の有機ＥＬ素子
は、基板、該基板の表面に、陽極、有機ＥＬ薄膜及び陰
極が、この順に積層され、形成された有機ＥＬ積層体、
並びに該有機ＥＬ積層体を封止する封止部材を備える有
機ＥＬ素子において、該基板と該封止部材により形成さ
れる空間内に支燃性ガス発生剤が封入されていることを
特徴とする。この封止部材は、ガラス製、金属製等の封
止材と、この封止材を基板の周縁に接合する接合層とに
より形成される。

【０００５】上記「支燃性ガス発生剤」としては、素子
の使用時、短絡の発生を抑制することができる支燃性ガ
スを放出し得る化合物を使用することができる。支燃性
ガスは、通常、支燃性ガス発生剤が分解して生成する酸
素ガスであり、分解にともなって有機ＥＬ素子を形成す
る有機ＥＬ薄膜及び電極等の特性を損なう他のガス等が
生成しない支燃性ガス発生剤が好ましい。また、この支
燃性ガス発生剤としては、特に加熱を要することなく、
一般に有機ＥＬ素子が使用される環境温度において容易
に、酸素ガス等の支燃性ガスを放出するものがより好ま
しい。更に、封止空間に封入し、固定する際の取り扱い
易さ等の観点から、支燃性ガス発生剤は粉末状、粒状等
の固体であることが好ましい。

【０００６】このような支燃性ガス発生剤としては、過
酸化ナトリウム、過酸化カリウム、過酸化亜鉛等の過酸
化物、並びにペルオキソ二炭酸ナトリウム、ペルオキソ
二炭酸カリウム等のペルオキソ二炭酸塩、及びペルオキ
ソ二硫酸アンモニウム、ペルオキソ二硫酸ナトリウム、
ペルオキソ二硫酸カリウム、ペルオキソ二硫酸バリウム
等のペルオキソ二硫酸塩などが挙げられる。これらのう
ち、ペルオキシ酸塩の多くは吸湿により酸素ガスを発生
するものであり、支燃性ガス発生剤として用いた場合
に、有機ＥＬ素子の封止空間に含まれる水分が吸収さ
れ、且つ素子の特性を損なう分解生成物等を生ずること
がないため、特に好ましい。

【０００７】水分が、所謂、ダークスポットの発生及び
その経時的な成長の一因であることは知られているが、
吸湿により酸素ガスを生成する支燃性ガス発生剤によ
り、有機ＥＬ素子の封止空間に含まれる水分量が低減さ
れる。そのため、場合によっては、通常、封止空間に封
入される酸化バリウム粉末、酸化カルシウム粉末等の吸
湿剤の封入量を減量することができる。また、ペルオキ
ソ二硫酸アンモニウム等は粉末状であり、封止空間に封
入する際に取り扱い易く、吸湿剤と混合した後、封止材
の内表面に透湿性を有する樹脂フィルム等によって固定
し、封入することもできる。

【０００８】酸素ガスも、高濃度であったり、長期間の
経時とともに、ダークスポットの発生及びその成長の一
因となり得る。従って、支燃性ガス発生剤から放出され
る酸素ガスは、短絡の発生を抑制するために必要な最小
限の量であることが好ましい。この酸素ガス量は、封止
空間の容積によって支燃性ガス発生剤の封止量を適量と
することにより、容易に調整することができる。酸素ガ
ス量は、封止空間を１００体積％とした場合に、０．１
〜５体積％、特に０．５〜２体積％とすることが好まし
い。酸素ガス量が０．１体積％未満であると、短絡の発
生を抑制する作用が十分に得られず、５体積％を越える
場合は、経時とともにダークスポットが発生し、成長す
ることがあるため好ましくない。

【０００９】有機ＥＬ素子の製造方法としては、１体積
％以上の酸素ガスを含む雰囲気において、基板上に形成
された有機ＥＬ薄膜に通電し、短絡個所を発熱させ、酸
化させた後、不活性ガス雰囲気下、上記有機ＥＬ薄膜を
封止する。

【００１０】この製造方法では、基板の表面に、陽極、
少なくとも発光層を有する有機ＥＬ薄膜及び陰極を、こ
の順に形成し、酸素ガスにより短絡部位の修復を行った
後、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下、
封止材を接合層を介して基板の周縁に装着し、有機ＥＬ
薄膜及び両電極を封止する。このように、予め短絡部位
の修復を行った後、不活性ガス雰囲気において封止する
ことにより、封止空間への酸素ガスの混入を防止するこ
とができ、短絡部位の修復を行った後は、有機ＥＬ薄膜
等を酸素ガスから遮断することができる。それにより、
ダークスポットの発生及びその成長をより確実に防止す
ることができる。

【００１１】有機ＥＬ薄膜への通電は、「１体積％以
上」の酸素ガスを含む密閉空間において行うことがで
き、用いる装置等は特に限定されない。酸素ガス濃度の
上限は特定されないが、あまりに高濃度であると有機Ｅ
Ｌ素子の特性を損なう恐れがあるため、２０体積％以
下、特に１０体積％以下であることが好ましい。この酸
素ガス濃度は、特に１〜５体積％、更には１〜２体積％
であることが好ましく、この範囲の酸素ガス濃度であれ
ば、短絡部位を効率よく十分に修復することができる。
酸素ガス濃度が１体積％未満であると、短絡部位を十分
に修復することができず、或いは修復に長時間を要し、
実用的ではない。

【００１２】通電時の電圧、電流は、短絡部位を発熱さ
せ、導通が失われる程度に酸化させることができればよ
く、特に限定されない。この電圧、電流は、有機ＥＬ素
子の通常の駆動時に比べて高電圧、大電流とすることが
好ましい。高電圧、大電流とし、且つ短時間の通電によ
って、素子の特性を損なうことなく、効率的に修復を行
うことができる。更に、より高い電圧、電流とすること
によって、短絡にまでは至っていない欠陥部位を短絡さ
せるとともに、発熱させ、酸化させて修復し、使用時の
短絡発生を予め防止することもできる。

【００１３】本発明において、有機ＥＬ素子は、基板
と、この基板の表面に、陽極、有機ＥＬ薄膜及び陰極
が、この順に積層され、形成される有機ＥＬ積層体とを
備える。有機ＥＬ薄膜は、少なくとも発光層を備え、ホ
ール輸送層及び電子輸送層を有していてもよい。また、
陽極とホール輸送層との間にホール注入層を、電子輸送
層と陰極との間に電子注入層を有していてもよい。

【００１４】基板としては、ソーダ石灰ガラス等のガラ
ス類の他、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテル
スルホン、ポリカーボネート等の合成樹脂及び石英等の
透明性を有するものを使用することができる。これらの
うちでは特にガラスからなる基板が多用される。

【００１５】発光層は、アルミキノリウム錯体及びベン
ゾキノリノールＢｅ錯体等の発光材料により形成するこ
とができる。また、これらの発光材料に、キナクリドン
誘導体、ＤＣＭ誘導体等のドーピング剤を配合すること
もできる。ホール輸送層は、トリフェニルアミン誘導体
等により形成することができ、電子輸送層は、アルミキ
ノリウム錯体及びヒドロキシフラボンＢｅ錯体等により
形成することができる。ホール注入層は、銅フタロシア
ニン錯体等により形成することができ、電子注入層は、
ＬｉＦ等のアルカリ金属のフッ化物又は酸化物及びＢａ
Ｆ_２等のアルカリ土類金属のフッ化物などにより形成す
ることができる。

【００１６】陽極は、金、ニッケル等の金属単体、及び
ＩＴＯ、ＣｕＩ、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ等の金属化合物によ
り形成することができる。これらのうち、生産性、安定
した導電性等の観点からＩＴＯが特に好ましい。陰極
は、アルミニウム、Ｍｇ−Ａｇ合金、Ｎａ−Ｋ合金等に
より形成することができる。これらの有機ＥＬ積層体を
構成する各層は、真空蒸着法により形成することがで
き、スピンコート法、キャスト法、スパッタリング法及
びＬＢ法等、他の各種の方法によっても形成することが
できる。

【００１７】有機ＥＬ積層体は、基板の周縁に接合層を
介して封止材を接合することにより封止することができ
る。封止材としては、ステンレス鋼、アルミニウム又は
その合金等の金属、ソーダ石灰ガラス、珪酸塩ガラス等
のガラス、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂等の合成樹
脂などからなるものを使用することができる。接合層
は、エポキシ樹脂、アクリレート系樹脂等の熱硬化性樹
脂の他、光硬化性樹脂等の封止樹脂からなる硬化体によ
り形成される。これらの封止樹脂のうちでは、輝度の低
下等を抑えるため、水分等が透過し難い硬化体が形成さ
れる封止樹脂を使用することが好ましい。また、素子に
加わる熱応力を緩和することができ、且つ硬化速度の大
きい光硬化性樹脂がより好ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明を更に
詳しく説明する。実施例１図１に示すように、ガラスからなる透明基板１、この透
明基板１の表面に、ＩＴＯからなる透明電極２、少なく
とも発光層を有する有機ＥＬ薄膜３及びアルミニウムか
らなる陰極４が、この順に積層され、形成された有機Ｅ
Ｌ積層体、並びにステンレス鋼製の封止材５２と、この
封止材５２を透明基板１の周縁に接合している接合層５
１とからなる封止部材５を備える有機ＥＬ素子を作製し
た。この素子の発光面積は７．２×３．６ｃｍ^２であ
り、封止空間５３の容積は４ｃｍ^３である。

【００１９】この素子の封止材５２の内面の凹部５４の
周縁には、図１に示すように、透湿性の樹脂フィルム６
が貼着されている。そして、凹部５４には０．２ｇの酸
化バリウム粉末と０．８ｍｇのペルオキソ二硫酸アンモ
ニウム粉末との混合粉末７が封入されている。このペル
オキソ二硫酸アンモニウムは、素子の使用時、接合層５
１等から封止空間５３に侵入する水分を吸収して酸素ガ
スを放出し、封入された０．８ｍｇのペルオキソ二硫酸
アンモニウムから生成する全酸素ガス量は４×１０^−２
ｃｍ^３になる。従って、封止空間５３に含まれる酸素ガ
ス濃度は約１体積％となる。これにより、素子の使用
時、短絡の発生が抑制される。

【００２０】実施例２図２に示す装置によって予め短絡部位を修復する処理を
施した後、封止し、有機ＥＬ素子を作製した。以下、図
２に基づいて工程順に説明する。成膜室８において真
空下、ガラス基板１の表面に、ＩＴＯからなる透明電極
２、少なくとも発光層を有する有機ＥＬ薄膜３及びアル
ミニウムからなる陰極４を、この順に成膜した（これを
中間製品という。）。中間製品を定電流駆動し、短絡
により発光しない画素がある場合は、真空状態の修復処
理室９に移送し、その後、１体積％の酸素ガスと９９体
積％の窒素ガスとの混合ガスを導入し、内圧を０．１Ｍ
Ｐａにした。

【００２１】中間製品をエージング回路９１に接続
し、定電流駆動時の電圧、電流を越える高電圧を印加
し、大電流を流し、短絡部位を発熱させ、酸化させて
（短絡部位において陰極のアルミニウムが酸化され、酸
化アルミニウムとなって導通しなくなる。）修復した。
中間製品を封止室１０に移送し、一旦、封止室１０を
真空状態にして酸素ガスを除去した後、窒素ガスを導入
し、内圧を０．１ＭＰａにした。ガラス基板１の周縁
に紫外線硬化性樹脂を塗布し、ガラス製又は金属製の封
止材５２を密着させた後、樹脂を硬化させて封止し、有
機ＥＬ素子を作製した。

【００２２】このような工程によって素子を作製するこ
とにより、短絡部位を予め修復することができ、且つ封
止空間への酸素ガスの混入を防止することができるた
め、使用時のダークスポットの発生及びその成長を防止
することもできる。尚、図２において、Ｐは各処理室を
真空状態にするための真空ポンプであり、Ｏ_２及びＮ_２
は、それぞれ酸素ガス及び窒素ガスの供給源であって、
これらはバルブを介して各処理室に連結されている。

【００２３】実施例３コンデンサ等に溜められた電荷を放電することにより、
高い電圧を印加することができる駆動回路、例えば、直
噴ガソリンエンジンの燃料噴射弁の駆動回路と同様の回
路を備える定電流回路により有機ＥＬ素子を駆動した。
この場合の電圧又は電流の経時変化を模式的に図３に示
す。このように、放電時の高電圧により微小な短絡があ
ったとしても素子は発光し、電圧が高いため、通常の定
電流駆動時に比べて輝度が高い。その後、電圧又は電流
が低下し、或る時間経過後、ｔ_０からは定電流駆動に切
り替えても、一旦、発光した素子は抵抗が低下している
ため、発光はそのまま継続された。この駆動方法では、
コンデンサ等の容量と定電流駆動に切り替える時間とを
調整することにより、発光面積の異なる素子の各々に最
適な条件で駆動することができる。

【００２４】実施例４有機ＥＬ素子Ｌを駆動するための定電流回路に、図４に
示すように、降伏電圧が１０ＶのツェナーダイオードＺ
と抵抗Ｒとを付加した。これを２０Ｖの電源電圧により
駆動したところ、有機ＥＬ素子に加わる電圧は１３Ｖで
あり、素子は正常に発光した。この場合、ツェナーダイ
オード側に加わる電圧は７Ｖであるため、電流はまった
く流れることはない。

【００２５】この状態で駆動を続け、素子の何処かに短
絡が発生した場合、有機ＥＬ素子の抵抗が小さくなり、
加わる電圧が低下する。素子に加わる電圧が１０Ｖを下
回ると、ツェナーダイオード側に加わる電圧が１０Ｖを
越え、図５に示すように、抵抗によって定まる電流Ｉ’
が流れ、有機ＥＬ素子に加わる電圧が発光に要する電圧
以上、例えば、５〜１０Ｖに保たれ、発光が持続され
る。一方、図６に示すように、ツェナーダイオードと抵
抗とが付加されていない場合は、短絡の発生により有機
ＥＬ素子に加わる電圧は、発光に要する電圧を下回り、
例えば、２Ｖにまで低下して素子は発光しなくなる。

【００２６】尚、本発明においては、上記の実施例に限
られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更
した実施例とすることができる。即ち、実施例２では、
このような工程により予め短絡部位を修復することがで
きる限り、用いる装置、操作等は限定されない。また、
実施例３においても、駆動開始時に高電圧を印加するこ
とができればよく、他の駆動回路であってもよい。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、必要最小限の酸素ガス
を放出させるための支燃性ガス発生剤の封入量を容易に
調整することができ、短絡の発生を抑制することができ
るとともに、余剰の酸素ガスによる素子の劣化を防止す
ることができる。また、水分を吸収して酸素ガスを放出
する支燃性ガス発生剤を使用すれば、封止空間の吸湿を
より効率的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】封止空間に支燃性ガス発生剤が封入された実施
例１の有機ＥＬ素子を模式的に示す断面図である。

【図２】実施例２の短絡部位を修復した後、封止を行う
ための装置の概要を示す模式図である。

【図３】実施例３における駆動開始時の高電圧又は大電
流と、その後の定電流駆動とを経時的に示すグラフであ
る。

【図４】実施例４におけるツェナーダイオードと抵抗と
が付加された定電流回路を表す回路図である。

【図５】ツェナーダイオードと抵抗とを電流が流れ、素
子に発光に要する電圧が継続して印加される状態を表す
回路図である。

【図６】ツェナーダイオードと抵抗とが付加されていな
い定電流回路を表す回路図である。

【符号の説明】

１；透明基板、２；陽極、３；有機ＥＬ薄膜、４；陰
極、５；封止部材、５１；接合層、５２；封止材、５
３；封止空間、５４；凹部、６；透湿性の樹脂フィル
ム、７；混合粉末、８；成膜室、９；修復処理室、９
１；エージング回路、１０；封止室、Ｌ；有機ＥＬ素
子、Ｚ；ツェナーダイオード、Ｒ；抵抗。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小杉正秀愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (56)参考文献特開平11−40346（ＪＰ，Ａ) 特開平11−312580（ＪＰ，Ａ) 特開平11−214152（ＪＰ，Ａ) 特開2001−85156（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 33/00 - 33/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板、該基板の表面に、陽極、有機ＥＬ
薄膜及び陰極が、この順に積層され、形成された有機Ｅ
Ｌ積層体、並びに該有機ＥＬ積層体を封止する封止部材
を備える有機ＥＬ素子において、該基板と該封止部材に
より形成される空間内に支燃性ガス発生剤が封入されて
いることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】上記支燃性ガス発生剤は、過酸化物、ペ
ルオキソ二炭酸塩、又はペルオキソ二硫酸塩である請求
項１記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】上記支燃性ガス発生剤から放出される酸
素ガス量は、上記基板と上記封止部材により形成される
空間を１００体積％とした場合に、０．１〜５体積％で
ある請求項１又は２記載の有機ＥＬ素子。