JP3975374B2

JP3975374B2 - 有機ｅｌ素子

Info

Publication number: JP3975374B2
Application number: JP28500497A
Authority: JP
Inventors: 勇昇泉澤; 顕治古川; 俊弘小池
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1997-10-17
Filing date: 1997-10-17
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2017-10-17
Also published as: JPH11121165A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ＥＬ素子に関し、更に詳細には、長期間にわたり高い信頼性で発光動作する有機ＥＬ素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディスプレイ等の画像表示装置の薄型化を図る手段の一つとして、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、簡単に有機ＥＬ素子と言う）が注目されている。
有機ＥＬ素子は、有機エレクトロルミネッセンス層（以下、簡単に有機ＥＬ層と言う）と、有機ＥＬ層をその両面から挟持する一対の電極とを有し、電極から画像信号として電圧や電流を有機ＥＬ層に加えることにより有機ＥＬ層内で高輝度発光を行わせる発光素子であって、１０Ｖ以下の作動電圧で１００００ｃｄ／ｍ²以上の高輝度発光も可能であると言われている。
【０００３】
ここで、図３を参照して、従来の有機ＥＬ素子の構造を説明する。図３は、従来の有機ＥＬ素子の部分断面側面図である。従来の有機ＥＬ素子１０は、図３に示すように、透明なガラス基板１２上に、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと略記する）等の透明電極１４、正孔輸送層１６、有機ＥＬ層１８及び陰極電極２０を、順次、積層した積層構造を備えている。
また、積層構造を外気から遮断するために、積層構造を包囲する気密ケース２２がガラス基板１２上に密着固定されている。
有機ＥＬ素子では、透明電極１４と陰極電極２０とからなる一対の電極からそれぞれ注入された正孔と電子とが有機ＥＬ層１８内で再結合して発光し、発光した光が透明電極１４及びガラス基板１２を透過して外部に放出される。
【０００４】
ところで、有機ＥＬ素子は、低電圧で高輝度発光させることのできる、発光効率の高い発光素子であると評価されているものの、外部から侵入する湿気や熱等により特性の劣化が進み、寿命が短いという問題があった。特性の劣化は、アモルファス形態の有機ＥＬ層が湿気により結晶化することに因ると考えられている。
そこで、従来の有機ＥＬ素子では、ガラス基板１２と気密ケース２２とにより区画される空間２４に不活性ガスを封入し、外部からの湿気や熱等の侵入を防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の有機ＥＬ素子では、短時間の使用であっても、発光面にダークスポットが発生、成長し、そのために、発光面全面にわたり鮮明な画像を表示することが難しく、有機ＥＬ素子の実用化上で問題となっていた。
そこで、本発明の目的は、長期間にわたり鮮明な画像を表示できる有機ＥＬ素子を提供することである。
【０００６】
本発明者は、発光面にダークスポットが発生する原因は、有機ＥＬ素子の発光機構が外部から侵入した湿気により局部的に又は全体的に劣化することにあると考え、更に、外部から侵入した湿気を捕捉する対策を講ずるよりは寧ろ外部から湿気の侵入を完全に防止して発光機構に影響を与えないようにすることが実際的であると考え、本発明を完成するに到った。
【０００７】
上記目的を達成するために、上述の知見に基づいて、本発明に係る有機ＥＬ素子（以下、第１の発明と言う）は、基板と、基板上に、順次、形成された透明電極、有機エレクトロルミネッセンス層及び透明電極の対向電極を少なくとも有する積層構造と、積層構造を外気から遮断するように基板上に設けられた蓋体とを備え、基板と蓋体とにより区画された空間に不活性ガスを封入してなる有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と言う）において、
蓋体が、基板に対向して積層構造の上方に設けられた板状体と、積層構造から離隔した配置で基板から板状体まで筒状に延在して積層構造を囲む周囲壁とにより構成され、
周囲壁は、それぞれ、接着剤により形成されて基板と板状体とを連結する、内壁及び内壁から離隔して内壁の外側に配置された外壁と、内壁と外壁との間に装入された吸着剤層とにより形成されていることを特徴としている。
【０００８】
第１の発明及び次の第２の発明の積層構造は、基板上に、順次、形成された透明電極、有機エレクトロルミネッセンス層及び透明電極の対向電極を少なくとも有するものである限り制約はなく、例えば透明電極と有機エレクトロルミネッセンス層との間に正孔輸送層を備えていても良い。基板の材質は、特に制限はなく、従来から有機ＥＬ素子の基板として使用されているもの、例えばガラス板、透明プラスチック板、石英板等を用いることができる。また、基板と蓋体とにより区画された空間は、真空空間であっても、不活性ガスが封入された空間であっても良い。
板状体は、蓋体の天井壁として使用できる板状の部材である限り、材質に制約はなく、例えばガラス板、プラスチック板、石英板でも良く、また、金属板、セラミック板でも良い。
周囲壁は、基板と上方の板状体とを一体的かつ機械的に連結できる強度を有する限り、周囲壁を形成する接着剤の種類、組成には制約はない。好適には、接着剤として、例えば昭和高分子工業（株）から商品名アラルダイトＡＷ１０６（登録商標）として販売されている接着剤を使用する。また、周囲壁が、周囲壁が、内壁と外壁との間に、更に、内壁と外壁の双方から離隔した配置で設けられた中間壁、又は内壁と外壁から離隔し、かつ相互に離隔した配置で設けられた多重の中間壁を有し、壁間には吸着剤層を有するようにして良い。
吸着剤層として装入する吸着剤は、外壁から侵入した水分を吸着、捕捉することができる限り、その種類、材料、形状には制約はない。例えば、シリカゲル、ゼオライト、アルミナ等の金属酸化物、デンプン／アクリロニトリルグラフト重合体の過水化物等の高分子吸水剤でも良い。また、吸着剤は、内壁と外壁との間の空間を充満するように充填されていても良く、また空間の一部のみに充填されていても良い。
【０００９】
本発明に係る有機ＥＬ素子（以下、第２の発明と言う）は、基板と、基板上に、順次、形成された透明電極、有機エレクトロルミネッセンス層及び透明電極の対向電極を少なくとも有する積層構造と、積層構造を外気から遮断するように基板上に設けられた蓋体とを備え、基板と蓋体とにより区画された空間に不活性ガスを封入してなる有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と言う）において、
蓋体の内面の少なくとも一部に吸着膜が設けてあることを特徴としている。
本発明の好適な実施態様では、蓋体が、基板に対向して積層構造の上方に設けられた板状体と、積層構造から離隔した配置で基板から板状体まで筒状に延在して積層構造を囲む周囲壁とにより構成され、吸着膜が板状体に設けられている。吸着膜は、板状体の内面のほぼ全面に設けても良く、また内面の一部にのみ設けても良く、周囲壁に接触していても、更には周囲壁の外側まではみ出していても差し支えない。
【００１０】
吸着膜は、蓋体と基板とにより区画される空間に侵入した水分を吸着、捕捉することができる限り、その種類、材料、形状には制約はない。例えば、吸着膜は、シリカゲル、ゼオライト、アルミナ等の金属酸化物、デンプン／アクリロニトリルグラフト重合体の過水化物等の高分子吸水剤を吸着剤として使った膜状の吸着体である。
吸着膜の平面形状、面積及び膜厚は、制約はなく、水分吸着量を設定することにより決定できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照し、実施形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。
実施形態例１
本実施形態例は、第１の発明の有機ＥＬ素子の実施の形態を示す例であって、図１（ａ）は本実施形態例の有機ＥＬ素子の部分断面側面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の矢視Ｉ−Ｉでの平面図である。
本実施形態例の有機ＥＬ素子３０は、図１（ａ）に示すように、ガラス基板３２と、ガラス基板３２上に、順次、形成された、ＩＴＯ等の透明電極（陽極）３４、有機エレクトロルミネッセンス層（以下、有機ＥＬ層と言う）３６、及び電極３４の対向電極としての陰極３８とからなる積層構造４０と、ガラス基板３２上の積層構造４０を外気から遮断する蓋体４２とを備えている。尚、陽極３４及び陰極３８へのリード線、及びその他の付属品は、簡単のために、省略している。
また、ガラス基板３２と蓋体４２とにより区画された空間４４には、不活性ガス、例えば窒素ガスが封入されている。
【００１２】
蓋体４２は、ガラス基板３２に対向して積層構造４０の上方に設けられた、厚さ０．７mm程度のガラス板４６と、積層構造４０から離隔した配置でガラス基板３２からガラス板４６まで筒状に延在して積層構造４０を囲む周囲壁４８とにより構成されている。
周囲壁４８は、図１に示すように、積層構造４０に近い位置に設けられた内壁５０と、内壁５０から０．１〜１．０mm離隔して内壁５０の外側に配置された外壁５２と、内壁５０と外壁５２との間に装入された吸着剤層５４とにより形成されている。
内壁５０及び外壁５２は、それぞれ、０．１〜１０mmの壁厚を有する接着剤層として形成されていて、これにより、ガラス基板３２とガラス板４６とを一体的に強固に連結している。内壁５０及び外壁５２を形成する接着剤には、例えば昭和高分子工業（株）から商品名アラルダイトＡＷ１０６（登録商標）として販売されている接着剤を使用する。また、周囲壁４８の高さ、即ちガラス基板３２とガラス板４６との間隔は、積層構造４０の高さ（通常、０．１μm 程度）より高い、例えば０．２〜１．０μm である。
吸着剤層５４は、内壁５０と外壁５２との間の全空間をシリカゲル等の吸着剤で充満状態に充填したものであって良く、また空間の一部に吸着剤を充填したものであっても良い。
【００１３】
以下に、図１を参照して、本実施形態例の有機ＥＬ素子３０の形成方法を説明する。
先ず、従来の方法と同様にしてガラス基板３２上に積層構造４０を形成し、続いて必要な配線を形成する。
次いで、印刷法により、又はディスペンサ等による直接塗布法により内壁５０及び外壁５２を形成する接着剤層５０、５２を、図１（ｂ）に示すように、ガラス板４６上に成膜する。
続いて、吸着剤を溶媒に溶解又は懸濁させた溶液又は懸濁液の塗膜を塗布法又は印刷法により接着剤層５０、５２の間に成膜し、溶媒を蒸発させて吸着剤層５４を形成する。吸着剤を溶解又は懸濁した溶液又は懸濁液には、結着剤を添加して、吸着剤がガラス板４６上に付着し易いようにしても良い。また、金属酸化物を吸着剤として使用するときには、別法として抵抗加熱法、スパッタ法等を使った蒸着プロセスにより金属酸化物をガラス板４６上の接着剤層５０、５２の間に蒸着させて吸着剤層５４を形成することもできる。
次いで、空間４４に封入する不活性ガス雰囲気内で、ガラス板４６をガラス基板３２に重ねて接着剤層５０、５２により相互に接着することにより、本実施形態例の有機ＥＬ素子３０を得ることができる。
なお、本実施形態例では、ガラス板４６上に接着剤層５０、５２及び吸着剤層５４を形成しているが、これに代えてガラス基板３２上にこれら接着剤層５０、５２及び吸着剤層５４を形成しても良い。
【００１４】
有機ＥＬ素子３０の長期間の動作信頼性を評価するために、有機ＥＬ素子３０を試作して動作させたところ、動作期間が３か月を経過して時点でも、発光強度の半減期には到達しなかった。一方、従来の有機ＥＬ素子の発光強度の半減期は３日であった。
これにより、本実施形態例の有機ＥＬ素子は、従来の有機ＥＬ素子に比べて遙に長い期間にわたり高い信頼性で動作することが確認できた。
【００１５】
実施形態例２
本実施形態例は、第２の発明の有機ＥＬ素子の実施の形態を示す例であって、図２（ａ）は本実施形態例の有機ＥＬ素子の部分断面側面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の矢視II−IIでの平面図である。図１に示すものと同じものには同じ符号を付して説明を省略している。
本実施形態例の有機ＥＬ素子６０は、図２（ａ）に示すように、ガラス基板３２と、ガラス基板３２上に、順次、形成された、陽極３４、有機ＥＬ層３６、及び陰極３８からなる積層構造４０と、ガラス基板３２上の積層構造４０を外気から遮断する蓋体４２とを備えている。ガラス基板３２と蓋体４２により区画された空間４４には、不活性ガスが封入されている。尚、陽極３４及び陰極３８へのリード線及びその他の付属品は、簡単のために、省略している。
【００１６】
蓋体４２は、ガラス基板３２に対向して積層構造４０の上方に設けられた、厚さ０．７mm程度のガラス板４６と、積層構造４０から離隔した配置でガラス基板３２からガラス板４６まで筒状に延在して積層構造４０を囲む周囲壁６２とにより構成されている。
周囲壁６２は、０．１〜１０mmの壁厚を有する接着剤層として形成されていて、これにより、ガラス基板３２とガラス板４６とを一体的に強固に連結している。周囲壁６２の高さ、即ちガラス基板３２とガラス板４６との間隔は、積層構造４０の高さ（通常、０．１μm 程度）より高い、例えば０．２〜１．０μm である。
ガラス板４６には、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、シリカゲル等の金属酸化物からなる厚さ０．１μm の四角形の吸着膜６４が周囲壁６２の内側に設けてある。周囲壁６２の周囲長さを４４cmとするとき、四角形の吸着膜６４の面積は、１００cm²程度である。
【００１７】
以下に、図２を参照して、本実施形態例の有機ＥＬ素子６０の形成方法を説明する。
先ず、従来の方法と同様にしてガラス基板３２上に積層構造４０を形成し、続いて必要な配線を形成する。
次いで、印刷法により、又はディスペンサ等による直接塗布法により周囲壁６２を形成する接着剤層６２を、図２（ｂ）に示すように、ガラス板４６上に成膜する。
続いて、吸着剤を溶媒に溶解又は懸濁させた溶液又は懸濁液の塗膜を塗布法又は印刷法により、図２（ｂ）に示すように、ガラス板４６上に成膜し、溶媒を蒸発させて吸着膜６４を形成する。吸着剤を溶解又は懸濁した溶液又は懸濁液には、結着剤を添加して、吸着剤がガラス板４６上に付着し易いようにしても良い。また、金属酸化物を吸着剤として使用するときには、別法として、蒸着プロセスにより金属酸化物をガラス板４６上に蒸着させて吸着膜６４を形成することもできる。
次いで、空間４４に封入する不活性ガス雰囲気内で、ガラス板４６をガラス基板３２に重ねて接着剤層６２により相互に接着することにより、本実施形態例の有機ＥＬ素子６０を得ることができる。
【００１８】
有機ＥＬ素子６０の長期間の動作信頼性を評価するために、有機ＥＬ素子６０を試作して動作させたところ、実施形態例１の有機ＥＬ素子３０と同様に、動作期間が３か月を経過して時点でも、発光強度の半減期には到達しなかった。
これにより、本実施形態例の有機ＥＬ素子は、従来の有機ＥＬ素子に比べて遙に長い期間にわたり高い信頼性で動作することが確認できた。
【００１９】
【発明の効果】
第１の発明の構成によれば、基板上の積層構造からなる発光機構を外気から遮断する蓋体の周囲壁を内壁及び外壁の２重壁構造とし、壁間に吸着剤層を設けて、外壁から侵入した水分を吸着剤層により吸着、捕捉することにより、内壁内の発光機構に対する外部の湿気の影響を遮断し、発光機構の劣化を防止している。第２の発明の構成によれば、基板上の積層構造からなる発光機構を外気から遮断する蓋体の内側に吸着膜を設けて、蓋体と基板とにより区画する空間内に外部から侵入した水分を吸着膜により吸着、捕捉することにより、空間内の発光機構に対する外部の湿気の影響を抑制し、発光機構の劣化を防止している。
これにより、第１及び第２の発明は、長期間にわたり鮮明な画像を表示できる有機ＥＬ素子を実現している。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は実施形態例１の有機ＥＬ素子の部分断面側面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の矢視Ｉ−Ｉでの平面図である。
【図２】図２（ａ）は実施形態例２の有機ＥＬ素子の部分断面側面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の矢視II−IIでの平面図である。
【図３】従来の有機ＥＬ素子の部分断面側面図である。
【符号の説明】
１０従来の有機ＥＬ素子
１２ガラス基板
１４透明電極
１６正孔輸送層
１８有機ＥＬ層
２０陰極電極
２２気密ケース
２４ガラス基板と気密ケースとにより区画される空間
３０実施形態例１の有機ＥＬ素子
３２ガラス基板
３４透明電極
３６有機ＥＬ層
３８陰極
４０積層構造
４２蓋体
４４ガラス基板と蓋体とにより区画された空間
４６ガラス板
４８周囲壁
５０内壁
５２外壁
５４吸着剤層
６０実施形態例２の有機ＥＬ素子
６２周囲壁
６４吸着膜

Claims

基板と、基板上に、順次、形成された透明電極、有機エレクトロルミネッセンス層及び透明電極の対向電極を少なくとも有する積層構造と、積層構造を外気から遮断するように基板上に設けられた蓋体とを備え、基板と蓋体とにより区画された空間に不活性ガスを封入してなる有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と言う）において、
蓋体が、基板に対向して積層構造の上方に設けられた板状体と、積層構造から離隔した配置で基板から板状体まで筒状に延在して積層構造を囲む周囲壁とにより構成され、
周囲壁は、それぞれ、接着剤により形成されて基板と板状体とを連結する、内壁及び内壁から離隔して内壁の外側に配置された外壁と、内壁と外壁との間に挿入された吸着剤層とにより形成されていることを特徴とする有機ＥＬ素子。
周囲壁が、内壁と外壁との間に、更に、内壁と外壁の双方から離隔した配置で設けられた中間壁、又は内壁と外壁から離隔し、かつ相互に離隔した配置で設けられた多重の中間壁を有し、壁間には吸着剤層を有することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
前記蓋体の内面の少なくとも一部に吸着膜が設けてあることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子。
前記吸着膜が板状体の内面上に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ素子。