JP4727455B2

JP4727455B2 - 表示素子

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Publication number: JP4727455B2
Application number: JP2006057603A
Authority: JP
Inventors: 邦夫近藤; 珠美小山
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Showa Denko KK
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2006-03-03
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2026-03-03
Also published as: JP2007234516A

Description

本発明は表示素子に関し、より詳細には、所定形状を表示する、有機エレクトロルミネッセンス（以下「有機ＥＬ」とも言う。）素子を利用した表示素子に関する。

ＥＬ素子を利用し、所定形状を表示する表示素子としては、従来さまざまな方式の表示素子が知られている。
たとえば特開２００１−３３１１３４号公報（特許文献１）には、全面発光するＥＬ素子の発光面側表面に、所定形状の透明部が残るように印刷が施された透明性シートを積層した電光表示用シートが開示されている。この電光表示用シートでは、ＥＬ素子から発せられた光が、透明性シートの所定形状の透明部のみから外部へ透過することによって、所定形状が表示される。

しかしながら、この電光表示用シートには、ＥＬ素子が発する光の一部が透明性シートの印刷部で遮蔽されてしまうため、電力効率が低いという問題があった。
また特開２００３−７７６６４号公報（特許文献２）には、発光表示領域内の素子近傍に、発光表示領域内の端部あるいは基準位置となる素子から所定の素子数毎に特定の標識パターンが形成されているマトリクス型有機ＥＬディスプレイが開示されている。この有機ＥＬディスプレイでは、特定の陽極線および陰極線に電流を流すことで、その交点に当る画素を点灯させており、点灯させる画素を制御することにより所定の形状が表示される。

しかしながら、構造が複雑であり、所定形状を表示させるためには、制御装置が必要であり、表示装置のサイズが大きい、コストが大きいなどの問題があった。
特開２００１−３３１１３４号公報特開２００３−７７６６４号公報

本発明は、有機ＥＬ素子が用いられ、構造が簡単であり、電力効率の高い表示素子を提供することを目的とする。
さらに本発明は、有機ＥＬ素子の動作時（点灯時）のみならず非動作時（非点灯時）にも、高い視認性で所定の形状を表示できる表示素子を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究し、本発明を完成させた。本発明は以下の［１］〜［８］に関する。

［１］所定形状を表示する表示素子であって、
透明絶縁基板上に、透明陽極と、発光層と、該所定形状と略同一形状にパターニングされた陰極とがこの順序で積層された素子主要部を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子からなる
ことを特徴とする表示素子。

［２］前記陰極が互いに接触しない２つ以上の部分からなり、
前記素子主要部の上には、前記陰極と接触し、面抵抗が１，０００Ω／□以下であり、波長が４００〜８００ｎｍの光に対する最大透過率が５０％以上である透明導電層が積層
されている
ことを特徴とする上記［１］に記載の表示素子。

［３］前記素子主要部の上には、さらに背景層が設けられ、
該背景層の陽極側表面色は、前記陰極の陽極側表面色および前記有機エレクトロルミネッセンス素子の発光色とは異なる
ことを特徴とする上記［１］または［２］に記載の表示素子。

［４］前記背景層が、着色された色素膜、着色されたシート、または着色された封止キャップであることを特徴とする上記［１］〜［３］のいずれかに記載の表示素子。

［５］前記背景層の下表面に、Ｓｉ₂ＯまたはＳｉ₂Ｎ₃からなる薄膜が形成されてい
ることを特徴とする上記［１］〜［４］のいずれかに記載の表示素子。

［６］前記発光層が燐光発光性化合物を含有していることを特徴とする上記［１］〜［５］のいずれかに記載の表示素子。

［７］前記燐光発光性化合物が燐光発光性高分子化合物であることを特徴とする上記［６］に記載の表示素子。

［８］前記燐光発光性高分子化合物が燐光発光性非共役高分子化合物であることを特徴とする上記［７］に記載の表示素子。

本発明の表示素子は、簡単な構造で、高い電力効率で所定形状を表示することができる。

以下、本発明の表示素子をより詳細に説明する。
本発明の表示素子は、所定形状を表示する表示素子であって、透明絶縁基板上に、透明陽極と、発光層と、該所定形状と同じ形状にパターニングされた陰極とがこの順序で積層された素子主要部を備えた有機ＥＬ素子からなることを特徴としている。

［有機ＥＬ素子］
本発明で用いられる有機ＥＬ素子は、透明絶縁基板上に、透明陽極と、発光層と、該所定形状と同じ形状にパターニングされた陰極とがこの順序で積層された素子主要部を備えており、この素子主要部の上には、必要に応じて、導電層あるいは背景層が設けられている。
なお本明細書においては、便宜上、有機ＥＬ素子を構成する透明絶縁基板から透明陽極に向かう方向を「上」と表現する。

〔１．素子構成〕
図１は、本発明に用いられる有機ＥＬ素子の主要部（素子主要部）の構成の一例を示す断面図であり、透明基板１上に、陽極２と、正孔輸送層３、発光層４および電子輸送層５と、パターニングされた陰極６とを順次設けたものである。

また、本発明に用いられる有機発光素子の構成は図１の例に限定されず、陽極と陰極の間に順次、１）陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層、２）陽極バッファー層／発光層／電子輸送層、３）陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層、４）陽極バッファー層／正孔輸送性化合物、発光性化合物、電子輸送性化合物を含む層、５）陽極バッ
ファー層／正孔輸送性化合物、発光性化合物を含む層、６）陽極バッファー層／発光性化合物、電子輸送性化合物を含む層、７）陽極バッファー層／正孔電子輸送性化合物、発光性化合物を含む層、８）陽極バッファー層／発光層／正孔ブロック層／電子輸送層を設けた素子構成などを挙げることができる。また、図１に示した発光層は１層であるが、発光層を２層以上有していてもよい。さらに、陽極バッファー層を用いずに直接的に、正孔輸送性化合物を含む層が陽極の表面に接していてもかまわない。

なお、本明細書中においては、特に断りのない限り、電子輸送性化合物、正孔輸送性化合物、発光性化合物の全てあるいは一種類以上からなる化合物を有機ＥＬ化合物、また層を有機ＥＬ化合物層と呼ぶこととする。

〔２．陽極〕
陽極は、ＩＴＯに代表される導電性かつ光透過性の層により形成される。有機発光を基板を通して観察する場合には、陽極の光透過性は必須であるが、有機発光をトップエミッション、すなわち上部の電極を通して観察する用途の場合では陽極の透過性は必要なく、仕事関数が４.１ｅＶよりも高い金属あるいは金属化合物のような適当な任意の材料を陽
極として用いることができる。例えば、金、ニッケル、マンガン、イリジウム、モリブテン、パラジウム、白金などを単独で、あるいは組み合わせて用いることが可能である。当該陽極は、金属の酸化物、窒化物、セレン化物及び硫化物からなる群より選ぶこともできる。また、光透過性の良好なＩＴＯの表面に、光透過性を損なわないように１〜３ｎｍの薄い膜として、上記の金属を成膜したものを陽極として用いることもできる。これらの陽極材料表面への成膜方法としては、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、化学反応法、コーティング法、真空蒸着法などを用いることができる。陽極の厚さは２〜３００ｎｍが好ましい。

〔３．陽極表面処理〕
また、陽極バッファー層、あるいは、正孔輸送性化合物を含む層の成膜時に陽極表面を前もって処理することによりオーバーコートされる層の性能（陽極基板との密着性、表面平滑性、正孔注入障壁の低減化など）を改善することができる。前もって処理する方法には高周波プラズマ処理を始めとしてスパッタリング処理、コロナ処理、ＵＶオゾン照射処理、または酸素プラズマ処理などがある。

〔４．陽極バッファー層：バイトロンなどを使う場合〕
陽極バッファー層をウェットプロセスにて塗布して作製する場合には、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法などを用いて成膜することが出来る。

上記ウェットプロセスによる成膜で用い得る化合物は、陽極表面とその上層に含まれる有機ＥＬ化合物に良好な付着性を有した化合物であれば特に制限はないが、これまで一般に用いられてきた陽極バッファーを適用することがより好ましい。例えば、ポリ（３，４）−エチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸塩との混合物であるＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ、ポリアニリンとポリスチレンスルホン酸塩との混合物であるＰＡＮＩなどの導電性ポリマーを挙げることができる。さらに、これら導電性ポリマーにトルエン、イソプロピルアルコールなどの有機溶剤を添加して用いてもよい。また、界面活性剤などの第三成分を含む導電性ポリマーでもよい。前記界面活性剤としては、例えばアルキル基、アルキルアリール基、フルオロアルキル基、アルキルシロキサン基、硫酸塩、スルホン酸塩、カルボキシレート、アミド、ベタイン構造、及び第４級化アンモニウム基からなる群から選択される１種の基を含む界面活性剤が用いられるが、フッ化物ベースの非イオン性界
面活性剤も用い得る。

〔５．有機ＥＬ化合物〕
本発明に用いられる有機ＥＬ素子における有機ＥＬ化合物層、すなわち発光層、正孔輸送層、及び電子輸送層に使用する化合物としては、低分子化合物及び高分子化合物のいずれをも使用することができる。

本発明に用いられる有機ＥＬ素子の発光層を形成する有機ＥＬ化合物としては、大森裕：応用物理、第７０巻、第１２号、１４１９−１４２５頁（２００１年）に記載されている発光性低分子化合物及び発光性高分子化合物などを例示することができる。この中でも、素子作製プロセスが簡素化されるという点で発光性高分子化合物が好ましく、発光効率が高い点で燐光発光性化合物が好ましい。従って、特に燐光発光性高分子化合物が好ましい。

また、発光性高分子化合物は、共役発光性高分子化合物と非共役発光性高分子化合物とに分類することもできるが、中でも非共役発光性高分子化合物が好ましい。
上記の理由から、本発明で用いられる発光材料としては、燐光発光性非共役高分子化合物（前記燐光発光性高分子であり、かつ前記非共役発光性高分子化合物でもある発光材料）が特に好ましい。

本発明に用いられる有機ＥＬ素子における発光層は、好ましくは、燐光を発光する燐光発光性単位とキャリアを輸送するキャリア輸送性単位とを一つの分子内に備えた、燐光発光性高分子を少なくとも含む。前記燐光発光性高分子は、重合性置換基を有する燐光発光性化合物と、重合性置換基を有するキャリア輸送性化合物とを共重合することによって得られる。燐光発光性化合物はイリジウム、白金および金の中から一つ選ばれる金属元素を含む金属錯体であり、中でもイリジウム錯体が好ましい。

前記重合性置換基を有する燐光発光性化合物としては、例えば下記式（Ｅ−１）〜（Ｅ−４９）に示す金属錯体の一つ以上の水素原子を重合性置換基で置換した化合物を挙げることができる。

なお、上記式（Ｅ−３５）、（Ｅ−４６）〜（Ｅ−４９）において、Ｐｈはフェニル基を表す。
これらの燐光発光性化合物における重合性置換基としては、例えばビニル基、アクリレート基、メタクリレート基、メタクリロイルオキシエチルカルバメート基等のウレタン（メタ）アクリレート基、スチリル基及びその誘導体、ビニルアミド基及びその誘導体などが挙げられ、中でもビニル基、メタクリレート基、スチリル基及びその誘導体が好ましい。これらの置換基は、ヘテロ原子を有してもよい炭素数１〜２０の有機基を介して金属錯体に結合していてもよい。

前記重合性置換基を有するキャリア輸送性化合物は、ホール輸送性および電子輸送性の内のいずれか一方または両方の機能を有する有機化合物における一つ以上の水素原子を重合性置換基で置換した化合物を挙げることができる。このような化合物の代表的な例として、下記式（Ｅ−５０）〜（Ｅ−６７）に示した化合物を挙げることができる。

例示したこれらのキャリア輸送性化合物における重合性置換基はビニル基であるが、ビニル基をアクリレート基、メタクリレート基、メタクリロイルオキシエチルカルバメート基等のウレタン（メタ）アクリレート基、スチリル基及びその誘導体、ビニルアミド基及びその誘導体などの重合性置換基で置換した化合物であってもよい。また、これらの重合性置換基は、ヘテロ原子を有してもよい炭素数１〜２０の有機基を介して結合していてもよい。

重合性置換基を有する燐光発光性化合物と、重合性置換基を有するキャリア輸送性化合物の重合方法は、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合、付加重合のいずれでもよ
いが、ラジカル重合が好ましい。また、重合体の分子量は重量平均分子量で1,000〜2,000,000が好ましく、5,000〜1,000,000がより好ましい。ここでの分子量はＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）法を用いて測定されるポリスチレン換算分子量である。

前記燐光発光性高分子は、一つの燐光発光性化合物と一つのキャリア輸送性化合物、一つの燐光発光性化合物と二つ以上のキャリア輸送性化合物を共重合したものであってもよく、また二つ以上の燐光発光性化合物をキャリア輸送性化合物と共重合したものであってもよい。

燐光発光性高分子におけるモノマーの配列は、ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体のいずれでもよく、燐光発光性化合物構造の繰り返し単位数をｍ、キャリア輸送性化合物構造の繰り返し単位数をｎとしたとき（ｍ、ｎは１以上の整数）、全繰り返し単位数に対する燐光発光性化合物構造の繰り返し単位数の割合、すなわちｍ／（ｍ＋ｎ）の値は0.001〜0.5が好ましく、0.001〜0.2がより好ましい。

燐光発光性高分子のさらに具体的な例と合成法は、例えば特開２００３−３４２３２５、特開２００３−１１９１７９、特開２００３−１１３２４６、特開２００３−２０６３２０、特開２００３−１４７０２１、特開２００３−１７１３９１、特開２００４−３４６３１２、特開２００５−９７５８９に開示されている。

本発明に用いられる有機ＥＬ素子における発光層は、好ましくは前記燐光発光性化合物を含む層であるが、発光層のキャリア輸送性を補う目的で正孔輸送性化合物や電子輸送性化合物が含まれていてもよい。これらの目的で用いられる正孔輸送性化合物としては、例えば、ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’ジアミン）、α−ＮＰＤ（４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル）、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（４、４’，４’’−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン）などの低分子トリフェニルアミン誘導体や、ポリビニルカルバゾール、前記トリフェニルアミン誘導体に重合性官能基を導入して高分子化したもの、例えば特開平８−１５７５７５号公報に開示されているトリフェニルアミン骨格の高分子化合物、ポリパラフェニレンビニレン、ポリジアルキルフルオレンなどが挙げられ、また、電子輸送性化合物としては、例えば、Ａｌｑ３（アルミニウムトリスキノリノレート）などのキノリノール誘導体金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリアジン誘導体、トリアリールボラン誘導体などの低分子材料や、上記の低分子電子輸送性化合物に重合性官能基を導入して高分子化したもの、例えば特開平１０−１６６５号公報に開示されているポリＰＢＤなどの既知の電子輸送性化合物が使用できる。

〔６．有機ＥＬ化合物層の形成法〕
上記の有機ＥＬ化合物層は、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法などにより形成することが可能である。発光性低分子化合物の場合は主として抵抗加熱蒸着法及び電子ビーム蒸着法が用いられ、発光性高分子化合物の場合は主にスピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法が用いられる。

〔７．正孔ブロック層〕
また、正孔が発光層を通過することを抑え、発光層内で電子と効率よく再結合させる目的で、発光層の陰極側に隣接して正孔ブロック層を設けてもよい。この正孔ブロック層には発光性化合物より最高占有分子軌道（Highest Occupied Molecular Orbital；ＨＯＭＯ）準位の深い化合物を用いることができ、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、アルミニウム錯体などを例示することができる。

さらに、励起子（エキシトン）が陰極金属で失活することを防ぐ目的で、発光層の陰極側に隣接してエキシトンブロック層を設けてもよい。このエキシトンブロック層には発光性化合物より励起三重項エネルギーの大きな化合物を用いることができ、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、アルミニウム錯体などを例示することができる。

〔８．陰極〕
本発明に用いられる有機ＥＬ素子の陰極材料としては、仕事関数が低く、かつ化学的に安定なものが使用され、Ａｌ、ＭｇＡｇ合金、ＡｌＬｉやＡｌＣａなどのＡｌとアルカリ金属の合金などの既知の陰極材料を例示することができるが、化学的安定性を考慮すると仕事関数は２.９ｅＶ以上であることが好ましい。

また、陰極の厚さは１０ｎｍ〜１μｍが好ましく、５０〜５００ｎｍがより好ましい。
本発明ではこれらの陰極材料の成膜方法として、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などを用いることができる。

本発明の有機ＥＬ素子においては、陰極は、該有機ＥＬ素子の表示面（透明基板表面）に表示させる所定形状と同じ形状に陰極が形成（パターニング）されている。
なお、この所定形状は、文字であっても図形であってもよい。

陰極を形成する方法としては、たとえば所定形状にパターニングされた所定形状と同一の形状の孔が空けられたマスクを介して、陰極を蒸着させる方法が挙げられる。
また、陰極の蒸着は、図３に示すような２種類以上のマスクを用いて、２回以上に分けて行ってもよい。こうすることにより、図２に示すような、１枚のマスクを用いて１回で形成することのできない形状であっても形成することができる。

陰極が互いに接触しない２つ以上の部分からなる場合には、図４に示すような、素子主要部の上を覆い、分離された各陰極に接触する透明導電層７を形成することにより、陰極の内の電気的に孤立した箇所をなくすことができ、陰極または導電層へ配線の接続箇所が１か所で済むようになる。

この透明導電層７の面抵抗は、１，０００Ω／□以下、好ましくは、１００Ω／□以下、さらに好ましくは２０Ω／□以下であることが望ましい。またこの透明導電層７の光透過率に関しては、波長が４００〜８００ｎｍの光に対する最大透過率が５０％以上、好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上であることが望ましい。

また、この透明導電層の仕事関数は、陰極の仕事関数よりも０．５ｅＶ以上、好ましくは１ｅＶ以上高いことが望ましい。なお、陰極が材料の異なる２層以上からなる場合には、透明導電層の仕事関数が、陰極の内の、透明導電層と接する層の仕事関数よりも０．５ｅＶ以上、好ましくは１ｅＶ以上高いことが望ましい。

この透明導電層の材料としては、ＩＴＯ（インジウム-錫酸化物）、ＩＺＯ（インジウ
ム-亜鉛酸化物）、ＳｎＯ₂などを用いることができる。この透明導電層の厚さは、通常５０〜２００ｎｍであり、この透明導電層は、蒸着法、スパッタリング法などにより形成す
ることができる。

本発明で用いられる有機ＥＬ素子においては、このように表示したい所定形状と同じ形状に陰極がパターニングされているため、その発光層は、全領域が発光することなく、略陽極とパターニングされた陰極との間の領域のみが発光する。このようにして、前記有機ＥＬ素子からなる本発明の表示素子には所定の形状が表示される。

したがって本発明の表示素子によれば、簡単な構造により、電力効率を低下させることなく、所定形状を表示することができる。
また、陰極から有機層への電子注入障壁を下げて電子の注入効率を上げる目的で、陰極バッファー層として、陰極より仕事関数の低い金属層を陰極と陰極に隣接する有機層の間に挿入してもよい。このような目的に使用できる低仕事関数の金属としては、アルカリ金属（Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）、アルカリ土類金属（Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ）、希土類金属（Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｙｂ）等を挙げることができる。また、陰極より仕事関数の低いものであれば、合金または金属化合物も使用することができる。これらの陰極バッファー層の成膜方法としては、蒸着法やスパッタ法などを用いることができる。陰極バッファー層の厚さは０.０５〜５０ｎｍが好ましく、０.１〜２０ｎｍがより好ましく、０.５〜１
０ｎｍがより一層好ましい。

さらに、陰極バッファー層は、上記の低仕事関数の物質と電子輸送性化合物の混合物として形成することもできる。なお、ここで用いられる電子輸送性化合物としては前述の電子輸送層に用いられる有機化合物を用いることができる。この場合の成膜方法としては共蒸着法を用いることができる。また、溶液による塗布成膜が可能な場合は、スピンコーティング法、ディップコーティング法、インクジェット法、印刷法、スプレー法、ディスペンサー法などの既述の成膜方法を用いることができる。この場合の陰極バッファー層の厚さは０.１〜１００ｎｍが好ましく、０.５〜５０ｎｍがより好ましく、１〜２０ｎｍがより一層好ましい。陰極と有機物層との間に、導電性高分子からなる層、あるいは金属酸化物や金属フッ化物、有機絶縁材料等からなる平均膜厚２ｎｍ以下の層を設けてもよい。

〔９．背景層〕
本発明に用いられる有機ＥＬ素子においては、図５に示すように、前記素子主要部の上に、あるいは前記導電層が設けられている場合であれば該導電層の上に、さらに背景層８が設けられていることが好ましい。

この背景層は、本発明の表示素子において、発光層の発光により表示される所定形状の背景として機能する。
この背景層は、あるいは少なくともこの背景層の下側（陰極側）表面は、陰極の色および発光色とは異なる色であることが好ましい。色が異なると、発光表示される所定形状がより明確に視認されると共に、有機ＥＬ素子の非動作時（非点灯時）であっても、陰極の色と背景層の色の違いによって、高い視認性で所定の形状を表示することができる。同様の理由から、背景層表面に模様が設けられていることも好ましい。

したがって、この背景層を備えた本発明の表示素子は、たとえば、夜間は所定形状を発光表示し、昼間は所定形状を発光せずに表示するような用途において有用である。
この背景層としては、特に限定されないが、たとえば着色された色素膜、着色されたシートを挙げることができ、あるいは後述する封止キャップの素子側表面を、着色して、背景層として利用することもできる。

前記色素膜は、前記素子主要部の上表面（すなわち、陰極および露出した有機ＥＬ化合物層の表面）に、あるいは前記導電層が設けられている場合であれば該導電層の上表面に
、たとえばフタロシアニン（青）、ローズベンガル（赤）、アルミニウムキノリン（黄色）などの、所望の色の色素を真空蒸着することによって形成することができる。また、所望の色のインクをスピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の方法によって塗布して形成することもできる。

色素膜をインクの印刷により形成する場合には、前記背景層の下表面、すなわち前記素子主要部の上表面に、あるいは前記導電層が設けられている場合には該導電層の上表面に、あらかじめ、たとえばＳｉＯ₂またはＳｉ₂Ｎ₃からなる、陰極に対して不活性な薄膜（
以下「パッシベーション膜」ともいう。）を形成しておくことが好ましい。このパッシベーション膜は、少なくともパターン化された陰極全体を覆うように、すなわちパターン化された陰極の露出部が残らないように形成することが好ましい。該パッシベーション膜が形成されていると、陰極と色素膜との直接の接触を回避できるため、色素膜中の有機物等による陰極の劣化を防ぐことができる。このパッシベーション膜の厚さは、好ましくは１００ｎｍ〜５μｍであり、このパッシベーション膜は、真空蒸着法、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法などの方法によって形成することが好ましい。

〔１０．封止〕
陰極作製後、該有機発光素子を保護する保護層を装着していてもよい。該有機発光素子を長期安定的に用いるためには、素子を外部から保護するために、保護層および／または保護カバーを装着することが好ましい。該保護層としては、高分子化合物、金属酸化物、金属フッ化物、金属ホウ化物などを用いることができる。また、保護カバーとしては、ガラス板、表面に低透水率処理を施したプラスチック板、金属などを用いることができ、該カバーを熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂で素子基板と貼り合わせて密閉する方法が好適に用いられる。スペーサーを用いて空間を維持すれば、素子がキズつくのを防ぐことが容易である。該空間に窒素やアルゴンのような不活性なガスを封入すれば、陰極の酸化を防止することができ、さらに酸化バリウム等の乾燥剤を該空間内に設置することにより製造工程で吸着した水分が素子にタメージを与えるのを抑制することが容易となる。これらのうち、いずれか１つ以上の方策をとることが好ましい。

〔１１．基板種類〕
本発明で用いられる有機ＥＬ素子の基板としては、発光性化合物の発光波長に対して透明な絶縁性基板、例えば、ガラス、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やポリカーボネートを始めとする透明プラスチック、シリコン基板などの既知の材料が使用できる。

［表示素子］
本発明の表示素子は、前記有機ＥＬ素子からなる。前記陽極、ならびに前記陰極または前記導電層に配線を取り付け、両電極間に電圧をかけることにより、所定形状が表示される。

上述したように、本発明の表示素子によれば、簡単な構造により、発光層の全領域ではなく所定形状と略同一形状の領域のみが発光するので、高い電力効率で所定形状を表示することができる。

また、本発明の表示素子によれば、用いられる有機ＥＬ素子が背景層を備えている場合であれば、発光時（点灯時）だけでなく、非発光時（非点灯時）であっても所定形状が表示される。

［実施例］
以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

（燐光性高分子の製造）
ビニルスチリル基を有する以下のモノマー、重合性置換基を有するイリジウム錯体（Ｅ−２）、正孔輸送性化合物（Ｅ−４６）、および電子輸送性化合物（Ｅ−５９）を共重合して、燐光発光性高分子化合物を得た。脱水トルエン溶液に上記のモノマーをE-2:E-46:E-59＝1:4:5（モノマー仕込み重量比）で溶解させ、凍結脱気操作を行った後に真空密閉し、70℃で100時間攪拌した。反応後、反応液をアセトン中に滴下して沈殿を生じさせ、さ
らにトルエン−アセトンでの再沈殿精製を３回繰り返して精製した。ここで、アセトンおよびトルエンは高純度グレード（和光純薬製）を蒸留したものを用いた。また、再沈殿精製操作後の溶剤は高速液体クロマトグラフィーで分析を行い、３回目の再沈殿精製後の溶剤中に400nm以上の吸収を有する物質が検出できないことを確認した。このようにして、
燐光発光性高分子化合物中の不純物を取り除いた。その後、上記燐光発光性高分子化合物を、室温で２日間真空乾燥した。得られた燐光発光性高分子化合物の純度は、高速液体クロマトグラフィー（検出波長２５４ｎｍ）により、９９．９％を超えることを確認した。
この燐光発光性高分子化合物を窒素雰囲気中でトルエンに溶解し、溶液（Ａ）を得た。

表面にＩＴＯ（酸化インジウム錫）電極（陽極）が形成された１００ｍｍ角のガラス基板上に、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）・ポリスチレンスルホン酸を、回転数３５００ｒｐｍ、塗布時間４０秒の条件で、スピンコート法により塗布した。その後、真空乾燥器で減圧下、６０℃で２時間乾燥し、陽極バッファ層を形成した。得られた陽極バッファ層の膜厚は、約５０ｎｍであった。

次に前記燐光性高分子（Ｉ）の３％トルエン溶液（Ａ）を、回転数３０００ｒｐｍ、回転時間３０秒の条件で、スピンコート法により塗布した。塗布後真空乾燥機で減圧下、暗中１００℃で、一時間乾燥した。得られた有機ＥＬ化合物層（発光層）の厚さは８０ｎｍであった。

次に、発光層が形成された基板の発光層側の面に“きけん”という絵柄に抜き加工を行った板厚０．５ｍｍのステンレス板（材質：sus430）を配置し、ステンレス面を蒸着源側に向けて真空蒸着装置内に載置した。

次いで、抵抗加熱方式によりカルシウムを約１０ｎｍの厚さに、次いでアルミニウムを約１００ｎｍの厚さに蒸着し、カルシウム膜とアルミニウム膜とからなる陰極を形成した。

このようにして形成した有機ＥＬ素子に、常法に従い熱硬化型エポキシ接着剤を用いてガラス製封止キャップを取り付け、次いで、電気配線、電源を取り付け、“きけん”という文字を表示する表示装置（以下、単に「表示装置」とも記す。）を製造した。

製造した表示装置に、発光部（発光層）の面積に対して５ｍＡ／ｃｍ²の電流を通電し
たところ、発光部の正面輝度は１３００ｃｄ／ｍ²であった。

実施例１と同様の方法で、表面にＩＴＯ電極（陽極）が形成された１００ｍｍ角のガラス基板上に、陽極バッファ層、有機ＥＬ化合物層（発光層）および陰極を形成した。
次に、窒素雰囲気下で、ステンレス板を基板上から取り除き、再度、有機ＥＬ化合物層（発光層）を蒸着源側にして真空蒸着装置内に載置した。次いで、電子銃方式により、厚
さ約２００ｎｍのＳｉＯ₂膜（絶縁膜層）を形成した。

次に、素子を大気中に取り出し、あらかじめカラーコピー装置を用いて赤色の炎の絵柄が描画された透明ＰＥＴフィルム（膜厚約０．２ｍｍ）を、２液混合型エポキシ接着剤を用いて、このＳｉＯ₂膜（絶縁膜）表面に貼り付けた。

このように形成した有機ＥＬ素子に、常法に従い熱硬化型エポキシ接着剤を用いてガラス製封止キャップを取り付け、次いで、電気配線、電源を取り付け、表示装置を製造した。

製造した表示装置に、発光部（発光層）の面積に対して５ｍＡ／ｃｍ²の電流を通電し
たところ、発光部の正面輝度は１３００ｃｄ／ｍ²であった。
この表示装置においては、発光部である“きけん”という文字と、背景の赤い炎の絵柄とが重なって表示された。また、図１０に示すように、有機ＥＬ素子が非点灯（非発光）の状態においても、陰極パターンが背景絵柄上に浮き出て、“きけん”という文字が認識できた。

図１は、本発明で用いられる有機ＥＬ素子の一実施形態の断面図を示す。図２は、パターニングされた陰極の形状の一例を示す。図３は、図２に示す陰極パターンの形成に用いられる２種類のマスクを示す。図４は、導電層が設けられた有機ＥＬ素子の一実施形態の断面図を示す。図５は、導電層および背景層が設けられた有機ＥＬ素子の一実施形態の断面図を示す。図６は、実施例において、パターニングされた陰極の形成に用いたマスクの正面模式図である。図７は、実施例で製造された表示素子の点灯時（発光時）における正面模式図である。図８は、実施例で製造された表示素子の非点灯時（非発光時）における正面模式図である。図９は、実施例で製造された、模様付きの背景層を備える表示素子の非点灯時（非発光時）における正面模式図である。図１０は、実施例２で製造された、炎の絵柄が描画された背景層を備える表示素子の非点灯時（非発光時）における正面模式図である。

符号の説明

１・・・透明基板
２・・・陽極
３・・・正孔輸送層
４・・・発光層
５・・・電子輸送層
６・・・陰極
７・・・導電層
８・・・背景層
９・・・マスク
１０・・マスクの孔部

Claims

所定形状を表示する表示素子であって、
透明絶縁基板上に、透明陽極と、発光層と、該所定形状と略同一形状にパターニングされた陰極とがこの順序で積層された素子主要部を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子からなり、
前記素子主要部の上には、さらに背景層が設けられ、
前記背景層の陽極側表面色が、前記陰極の陽極側表面色および前記有機エレクトロルミネッセンス素子の発光色とは異なり、
前記背景層が、着色された色素膜であり、
前記背景層の下表面に、Ｓｉ ₂ ＯまたはＳｉ ₂ Ｎ ₃ からなる薄膜が形成されている
ことを特徴とする表示素子。
前記陰極が互いに接触しない２つ以上の部分からなり、
前記素子主要部の上には、前記陰極と接触し、面抵抗が１，０００Ω／□以下であり、波長が４００〜８００ｎｍの光に対する最大透過率が５０％以上である透明導電層が積層されている
ことを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
前記発光層が燐光発光性化合物を含有していることを特徴とする請求項１または２に記載の表示素子。
前記燐光発光性化合物が燐光発光性高分子化合物であることを特徴とする請求項３に記載の表示素子。
前記燐光発光性高分子化合物が燐光発光性非共役高分子化合物であることを特徴とする請求項４に記載の表示素子。