JP6655403B2

JP6655403B2 - 発光装置

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Publication number: JP6655403B2
Application number: JP2016012544A
Authority: JP
Inventors: 祥司美馬
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2016-01-26
Filing date: 2016-01-26
Publication date: 2020-02-26
Anticipated expiration: 2036-01-26
Also published as: US20190036079A1; KR20180105162A; JP2017134942A; WO2017130600A1; EP3410823A1; CN108605392A; EP3410823A4

Description

本発明は、発光装置に関する。

従来の発光装置として、例えば、特許文献１に記載された装置が知られている。特許文献１に記載の発光装置は、支持基板と、支持基板上に形成され、第１電極、第１電極と重なる第２電極、及び第１電極と第２電極との間に位置する有機層を有する発光部と、発光部を封止する封止部材と、を備えている。この発光装置では、封止部材において、発光部の第２電極と対向する位置に、乾燥剤（吸湿材）が設けられている。

特開２０１５−１６２４４４号公報

上記発光装置のように、第２電極と対向する位置に乾燥剤が設けられている構成では、平面視で発光部と乾燥剤とが重なる部位に局所的な発光ムラが発生することがある。本願発明者は、このムラについて検討した結果、乾燥剤から発生する脱ガス成分と第２電極を形成する金属とが反応して発生していることを見出した。ムラは、発光部の発光品位を低下させる。

本発明は、発光品位の向上を図れる発光装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る発光装置は、支持基板と、当該支持基板上に配置された有機ＥＬ素子と、有機ＥＬ素子を封止すると共に、有機ＥＬ素子を収容する空間を有する封止部材と、を備え、空間に不活性ガスが封入された発光装置であって、有機ＥＬ素子は、支持基板上に、第１電極層、有機機能層及び第２電極層がこの順番で積層されて形成されており、封止部材には、第２電極層と対向する位置に、乾燥剤が設けられており、第２電極層は、少なくとも３層の金属層を含んで構成されており、複数の金属層のうち、少なくとも１層の金属層はアルミニウムからなり、最上層の金属層は銀からなる。

この発光装置では、封止部材には、第２電極層と対向する位置に、乾燥剤が設けられている。この構成において、第２電極層の最上層は、銀からなる。本願発明者は、鋭意研究を重ねた結果、乾燥剤と対向する位置に配置される第２電極層を複数の金属層により構成し、第２電極層の最上層を銀とすることにより、乾燥剤から発生する脱ガス成分との反応を抑制できることを見出した。これにより、発光装置では、発光部にムラが発生することを抑制できる。その結果、発光装置では、発光品位の向上を図れる。

一実施形態においては、第２電極層は、有機機能層上に、アルミニウムからなる第１金属層と、銀からなる第２金属層と、アルミニウムからなる第３金属層と、銀からなる第４金属層とがこの順番で積層されていてもよい。この構成によれば、発光部のムラの発生をより一層抑制できる。

一実施形態においては、乾燥剤は、ポリテトラフルオロエチレン、酸化カルシウム、及び、カーボンからなる群から選ばれる少なくとも１つを含んでいてもよい。この乾燥剤を用いる場合には、上記構成を有する第２電極層の構成が発光部のムラ発生の抑制に特に有効である。

一実施形態においては、乾燥剤は、粘接着部により封止部材に取り付けらており、粘接着部は、アクリル酸エステル共重合体を含んでいてもよい。粘接着部からは、経時により、脱ガス成分が発生するおそれがある。陰極層は、最上層を銀で構成しているため、アクリル酸エステル共重合体を含む粘接着部から発生する脱ガス成分との反応を抑制できる。したがって、粘接着部の脱ガス成分によるムラの発生を抑制できる。

本発明によれば、発光品位の向上を図れる。

一実施形態に係る発光装置の断面図である。陰極層を示す断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１に示されるように、発光装置１は、支持基板３と、有機ＥＬ素子１０と、封止部材１１と、を備えている。有機ＥＬ素子１０は、陽極層（第１電極層）５と、有機機能層７と、陰極層（第２電極層）９と、を有している。

［支持基板］
支持基板３は、可視光（波長４００ｎｍ〜８００ｎｍの光）に対して透光性を有するガラス、若しくは樹脂から構成されている。支持基板３を樹脂の材料から選択する場合は、例えば、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂；ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、環状ポリオレフィン等のポリオレフィン樹脂；ポリアミド樹脂；ポリカーボネート樹脂；ポリスチレン樹脂；ポリビニルアルコール樹脂；エチレン−酢酸ビニル共重合体のケン化物；ポリアクリロニトリル樹脂；アセタール樹脂；ポリイミド樹脂；エポキシ樹脂を用いることができる。

支持基板３の材料は、上記樹脂の中でも、耐熱性が高く、線膨張率が低く、かつ、製造コストが低いので、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂が好ましく、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートが特に好ましい。また、これらの樹脂は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

支持基板３の一方の主面３ａ上には、水分バリア層（バリア層）が配置されていてもよい。支持基板３の他方の主面３ｂは、発光面である。

［陽極層］
陽極層５は、支持基板３の一方の主面３ａ上に配置されている。陽極層５には、光透過性を示す電極層が用いられる。光透過性を示す電極（層）としては、電気伝導度の高い金属酸化物、金属硫化物及び金属等の薄膜を用いることができ、光透過率の高い薄膜が好適に用いられる。例えば酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、インジウム錫酸化物（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ：略称ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ：略称ＩＺＯ）、金、白金、銀、及び銅等からなる薄膜が用いられ、これらの中でもＩＴＯ、ＩＺＯ、又は酸化スズからなる薄膜が好適に用いられる。

陽極層５として、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体等の有機物の透明導電膜を用いてもよい。また、陽極層５として、金属又は金属合金等をメッシュ状にパターニングした電極、或いは、銀を含むナノワイヤーがネットワーク状に形成されている電極を用いてもよい。

陽極層５の厚さは、光の透過性、電気伝導度等を考慮して決定することができる。陽極層５の厚さは、通常、１０ｎｍ〜１０μｍであり、好ましくは２０ｎｍ〜１μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍである。

陽極層５の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法及び塗布法等を挙げることができる。

［有機機能層］
有機機能層７は、陽極層５上に配置されている。有機機能層７は、発光層を含んでいる。有機機能層７は、通常、主として蛍光及び／又はりん光を発光する有機物、或いは該有機物とこれを補助する発光層用ドーパント材料を含む。発光層用ドーパント材料は、例えば発光効率を向上させたり、発光波長を変化させたりするために加えられる。なお、有機物は、低分子化合物であってもよいし、高分子化合物であってもよい。有機機能層７を構成する発光材料としては、例えば下記の色素材料、金属錯体材料、高分子材料、発光層用ドーパント材料を挙げることができる。

（色素材料）
色素材料としては、例えばシクロペンダミン及びその誘導体、テトラフェニルブタジエン及びその誘導体、トリフェニルアミン及びその誘導体、オキサジアゾール及びその誘導体、ピラゾロキノリン及びその誘導体、ジスチリルベンゼン及びその誘導体、ジスチリルアリーレン及びその誘導体、ピロール及びその誘導体、チオフェン化合物、ピリジン化合物、ペリノン及びその誘導体、ペリレン及びその誘導体、オリゴチオフェン及びその誘導体、オキサジアゾールダイマー及びその誘導体、ピラゾリンダイマー及びその誘導体、キナクリドン及びその誘導体、クマリン及びその誘導体等を挙げることができる。

（金属錯体材料）
金属錯体材料としては、例えばＴｂ、Ｅｕ、Ｄｙ等の希土類金属、又はＡｌ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｐｔ、Ｉｒ等を中心金属に有し、オキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造等を配位子に有する金属錯体を挙げることができる。金属錯体としては、例えばイリジウム錯体、白金錯体等の三重項励起状態からの発光を有する金属錯体、アルミニウムキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾリル亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、フェナントロリンユーロピウム錯体等を挙げることができる。

（高分子材料）
高分子材料としては、例えばポリパラフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリパラフェニレン及びその誘導体、ポリシラン及びその誘導体、ポリアセチレン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体、上記色素材料、金属錯体材料を高分子化した材料等を挙げることができる。

（発光層用ドーパント材料）
発光層用ドーパント材料としては、例えばペリレン及びその誘導体、クマリン及びその誘導体、ルブレン及びその誘導体、キナクリドン及びその誘導体、スクアリウム及びその誘導体、ポルフィリン及びその誘導体、スチリル色素、テトラセン及びその誘導体、ピラゾロン及びその誘導体、デカシクレン及びその誘導体、フェノキサゾン及びその誘導体等を挙げることができる。

有機機能層７の厚さは、通常約２ｎｍ〜２００ｎｍである。有機機能層７は、例えば、上記のような発光材料を含む塗布液（例えばインク）を用いる塗布法により形成される。発光材料を含む塗布液の溶媒としては、発光材料を溶解するものであれば、限定されない。

［陰極層］
陰極層９は、有機機能層７上に配置されている。図２に示されるように、陰極層９は、第１陰極層（第１金属層）９ａと、第２陰極層（第２金属層）９ｂと、第３陰極層（第３金属層）９ｃと、第４陰極層（第４金属層）９ｄと、を有している。第１陰極層９ａは、アルミニウムである。第２陰極層９ｂは、銀である。第３陰極層９ｃは、アルミニウムである。第４陰極層９ｄは、銀である。

陰極層９の厚さは、通常、１０ｎｍ〜１０μｍであり、好ましくは１００ｎｍ〜１μｍである。本実施形態では、陰極層９の厚さは、７００ｎｍである。具体的には、第１陰極層９ａの厚さは、例えば、２００ｎｍである。第２陰極層９ｂの厚さは、例えば、１００ｎｍである。第３陰極層９ｃの厚さは、例えば、３００ｎｍである。第４陰極層９ｄは、銀である。第４陰極層９ｄの厚さは、例えば、１００ｎｍである。

陰極層９は、第１陰極層９ａ、第２陰極層９ｂ、第３陰極層９ｃ、及び、第４陰極層９ｄがこの順番で積層されている。第１陰極層９ａは、陰極層９の最下層である。すなわち、第１陰極層９ａは、有機機能層７上に配置される。第４陰極層９ｄは、陰極層９の最上層である。すなわち、第４陰極層９ｄは、封止部材１１と対向する。

陰極層９の形成方法としては、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、また金属薄膜を熱圧着するラミネート法及び塗布法等を挙げることができる。

［封止部材］
封止部材１１は、有機ＥＬ素子１０を封止する。封止部材１１は、箱型の部材である。封止部材１１の材料は、例えば、ガラス、若しくは、アルミニウム、銅、鉄から選択される金属、又は、これらの金属のうち少なくとも１つを含む合金を用いることができる。封止部材１１は、支持基板３に配置された有機ＥＬ素子１０を覆うように配置されている。封止部材１１は、支持基板３上に配置され、有機ＥＬ素子１０を収容する空間Ｓを形成する。空間Ｓには、不活性ガスが封入されている。不活性ガスは、例えば、窒素である。

封止部材１１は、粘接着部１３によって支持基板３に接着されている。粘接着部１３は、枠状に配置され、支持基板３と封止部材１１とを接着する。これにより、有機ＥＬ素子１０は封止され、大気中の酸素及び水分から保護される。粘接着部１３は、例えば、エポキシ樹脂或いはその他の樹脂からなる紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、紫外線遅延硬化樹脂、２液混合硬化樹脂等の透明材料からなる。

封止部材１１の内側には、乾燥剤１５が設けられている。具体的には、乾燥剤１５は、陰極層９と対向する封止部材１１の内面（天井面）に配置されている。本実施形態では、乾燥剤１５は、シート状である。本実施形態では、乾燥剤１５は、ポリテトラフルオロエチレン、酸化カルシウム、及び、カーボンを含む。乾燥剤１５は、封止部材１１に複数設けられていてもよい。乾燥剤１５は、粘接着層（粘接着部）１７によって封止部材１１に取り付けられている。粘接着層１７は、アクリル酸エステル共重合体を含んでいる。

以上説明したように、本実施形態に係る発光装置１では、封止部材１１には、陰極層９と対向する位置に、乾燥剤１５が設けられている。この構成において、陰極層９の最上層である第４陰極層９ｄは、銀からなる。これにより、発光装置１では、乾燥剤１５の脱ガス成分と陰極層９とが反応することを抑制できる。したがって、発光装置１では、発光部（陰極層９）にムラが発生することを抑制できる。その結果、発光装置１では、発光品位の向上を図れる。

本実施形態では、陰極層９は、有機機能層７上に、アルミニウムからなる第１陰極層９ａと、銀からなる第２陰極層９ｂと、アルミニウムからなる第３陰極層９ｃと、銀からなる第４陰極層９ｄとがこの順番で積層されている。この構成によれば、発光部の発生をより一層抑制できる。

ここで、陰極層９の欠陥部分に、ダークスポット（非発光点）が発生し、複数の微小なダークスポットが集合したムラ（以下、「モヤムラ」と称する）が発生することがある。本実施形態では、陰極層９の厚さの合計は、７００ｎｍである。また、陰極層９は、アルミニウムからなる第１陰極層９ａ及び第３陰極層９ｃと、銀からなる第２陰極層９ｂ及び第４陰極層９ｄとが交互に形成されている。このように、材料の異なる金属層を交互に形成することにより、例えば陰極層９を蒸着法で形成する場合に、各層の秩序が異なるため、陰極層９の剛性を確保できる。そのため、異物により陰極層９にクラック（破損）が生じ、陰極層９に構造欠陥が発生することを抑制できる。その結果、ダークスポットの発生を抑制できるため、モヤムラの発生を抑制できる。特に、陰極層９の厚さの合計を５００ｎｍ以上とすることにより、陰極層９におけるダークスポットの発生を効果的に抑制できる。

本実施形態では、乾燥剤１５は、ポリテトラフルオロエチレン、酸化カルシウム、及び、カーボンを含んでいる。この乾燥剤１５を用いる場合には、上記構成を有する陰極層９の構成が発光部のムラ発生の抑制に特に有効である。

本実施形態では、乾燥剤１５は、粘接着層１７により封止部材１１に取り付けられている。本実施形態では、粘接着層１７は、アクリル酸エステル共重合体を含んでいる。粘接着層１７からは、経時により、脱ガス成分が発生するおそれがある。陰極層９は、最上層の第４陰極層９ｄとしているため、アクリル酸エステル共重合体を含む粘接着層１７から発生する脱ガス成分との反応を抑制できる。したがって、乾燥剤１５の脱ガス成分によるムラの発生を抑制できる。

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
実施例１として、支持基板上に、陽極層、有機機能層、陰極層及び封止層がこの順番で積層された有機ＥＬ素子を有する発光装置を製造した。

支持基板として、厚さ０．５ｍｍの無アルカリガラスを準備した。支持基板上に、陽極層及び有機機能層を形成した。有機機能層としては、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、及び、電子注入層を形成した。

陰極層としては、真空蒸着法によって、アルミニウム／銀／アルミニウム／銀の４層を形成した。陰極層の厚さは、７００ｎｍとした。詳細には、１層目（最下層）のアルミニウムの層の厚さは、２００ｎｍとした。２層目の銀の層の厚さは、１００ｎｍとした。３層目のアルミニウムの層の厚さは、３００ｎｍとした。４層目（最上層）の銀の層の厚さは、１００ｎｍとした。

陰極層を形成した後、封止部材により有機ＥＬ素子を封止し、封止部材の天井面に乾燥剤を設けた。乾燥剤としては、ポリテトラフルオロエチレン、酸化カルシウム、及び、カーボンを含むものとした。乾燥剤は、粘接着層により、封止部材に取り付けた。粘接着層としては、アクリル酸エステル共重合体を含むものとした。以上により、実施例１の発光装置を得た。

実施例１の発光装置について、温度８５℃、湿度９０％ＲＨの環境下において保管を行い、４日経過後のモヤムラの発生の有無、及び、発光初期における乾燥剤によるムラの発生の有無を確認した（初期）。確認結果を表１に示す。表１においては、ムラが発生した場合を「×」、ムラが発生しなかった場合を「○」で示している。なお、ムラが発生したとは、発光品位に影響を与える程度にムラが発生した場合を意味している。

表１に示されるように、実施例１の発光装置では、モヤムラ、及び乾燥剤によるムラの発生は確認されなかった。モヤムラについては、１０日経過後においても確認されなかった。

［比較例１］
比較例１では、陰極層をアルミニウム／銀の２層を形成した以外は、実施例１と同様の製造方法で発光装置を得た。陰極層の厚さは、３００ｎｍとした。詳細には、１層目（最下層）のアルミニウムの層の厚さは、２００ｎｍとした。２層目（最上層）の銀の層の厚さは、１００ｎｍとした。比較例１の発光装置では、陰極層の最上層を銀で形成しているため、発光初期において乾燥剤によるムラの発生は確認されなかった。モヤムラについては、４日経過後において確認された。

［比較例２］
比較例２では、陰極層をアルミニウム／銀／アルミニウムの３層を形成した以外は、実施例１と同様の製造方法で発光装置を得た。陰極層の厚さは、６００ｎｍとした。詳細には、１層目（最下層）のアルミニウムの層の厚さは、２００ｎｍとした。２層目の銀の層の厚さは、１００ｎｍとした。３層目（最上層）のアルミニウムの層の厚さは、３００ｎｍとした。比較例２の発光装置では、陰極層の最上層をアルミニウムで形成しているため、発光初期より乾燥剤によるムラが確認された。モヤムラについては、陰極層の厚さを比較的厚めに形成しているため、４日経過後においても確認されなかった。

なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、陽極層５と陰極層９との間に発光層を含む有機機能層７が配置された有機ＥＬ素子１０を示した。しかし、有機機能層７の構成はこれに限定されない。有機機能層７は、以下の構成を有していてもよい。
（ａ）（陽極層）／発光層／（陰極層）
（ｂ）（陽極層）／正孔注入層／発光層／（陰極層）
（ｃ）（陽極層）／正孔注入層／発光層／電子注入層／（陰極層）
（ｄ）（陽極層）／正孔注入層／発光層／電子輸送層／電子注入層／（陰極層）
（ｅ）（陽極層）／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／（陰極層）
（ｆ）（陽極層）／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層／（陰極層）
（ｇ）（陽極層）／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／（陰極層）
（ｈ）（陽極層）／発光層／電子注入層／（陰極層）
（ｉ）（陽極層）／発光層／電子輸送層／電子注入層／（陰極層）
ここで、記号「／」は、記号「／」を挟む各層が隣接して積層されていることを示す。上記（ａ）に示す構成は、上記実施形態における有機ＥＬ素子１０の構成を示している。

正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層及び電子注入層のそれぞれの材料は、公知の材料を用いることができる。正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層及び電子注入層のそれぞれは、例えば、有機機能層７と同様に塗布法により形成できる。

有機ＥＬ素子１０は、単層の有機機能層７を有していてもよいし、２層以上の有機機能層７を有していてもよい。上記（ａ）〜（ｉ）の層構成のうちのいずれか１つにおいて、陽極層５と陰極層９との間に配置された積層構造を「構造単位Ａ」とすると、２層の有機機能層７を有する有機ＥＬ素子の構成として、例えば、下記（ｊ）に示す層構成を挙げることができる。２個ある（構造単位Ａ）の層構成は、互いに同じであっても、異なっていてもよい。
（ｊ）陽極層／（構造単位Ａ）／電荷発生層／（構造単位Ａ）／陰極層

ここで電荷発生層とは、電界を印加することにより、正孔と電子とを発生する層である。電荷発生層としては、例えば酸化バナジウム、ＩＴＯ、酸化モリブデン等からなる薄膜を挙げることができる。

また、「（構造単位Ａ）／電荷発生層」を「構造単位Ｂ」とすると、３層以上の有機機能層７を有する有機ＥＬ素子の構成として、例えば、以下の（ｋ）に示す層構成を挙げることができる。
（ｋ）陽極層／（構造単位Ｂ）ｘ／（構造単位Ａ）／陰極層

記号「ｘ」は、２以上の整数を表し、「（構造単位Ｂ）ｘ」は、（構造単位Ｂ）がｘ段積層された積層体を表す。また複数ある（構造単位Ｂ）の層構成は同じでも、異なっていてもよい。

電荷発生層を設けずに、複数の有機機能層７を直接的に積層させて有機ＥＬ素子を構成してもよい。

上記実施形態では、陰極層９が、第１陰極層９ａ、第２陰極層９ｂ、第３陰極層９ｃ及び第４陰極層９ｄの４層で構成されている形態を一例に説明した。しかし、陰極層９は、少なくとも３層の金属層で構成されていればよい。３層の場合、陰極層は、銀／アルミニウム／銀となる構成であることが好ましい。

１…発光装置、３…支持基板、５…陽極層（第１電極層）、７…有機機能層、９…陰極層（第２電極層）、９ａ…第１陰極層（第１金属層）、９ｂ…第２陰極層（第２金属層）、９ｃ…第３陰極層（第３金属層）、９ｄ…第４陰極層（第４金属層）、１０…有機ＥＬ素子、１１…封止部材、１５…乾燥剤、１７…粘接着層（粘接着部）、Ｓ…空間。

Claims

支持基板と、当該支持基板上に配置された有機ＥＬ素子と、前記有機ＥＬ素子を封止すると共に、前記有機ＥＬ素子を収容する空間を有する封止部材と、を備え、前記空間に不活性ガスが封入された発光装置であって、
前記有機ＥＬ素子は、前記支持基板上に、第１電極層、有機機能層及び第２電極層がこの順番で積層されて形成されており、
前記封止部材には、前記第２電極層と対向する位置に、乾燥剤が設けられており、
前記第２電極層は、前記有機機能層上に、アルミニウムからなる第１金属層と、銀からなる第２金属層と、アルミニウムからなる第３金属層と、銀からなる第４金属層とがこの順番で積層されている、発光装置。
前記乾燥剤は、ポリテトラフルオロエチレン、酸化カルシウム、及び、カーボンからなる群から選ばれる少なくとも１つを含む、請求項１に記載の発光装置。
前記乾燥剤は、粘接着部により前記封止部材に取り付けらており、
前記粘接着部は、アクリル酸エステル共重合体を含む、請求項１又は２に記載の発光装置。