JPH1140347A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄型の利点を活かし、信頼性、コスト面でも
有利な有機ＥＬ素子を提供する。 【解決手段】 ガラス基板からなる矩形状の素子基板１
上に、透明電極による陽極２を積層形成する。陽極２上
に、有機層４として、正孔輸送層５、発光層６、電子輸
送層７を順に積層形成する。有機層４における電子輸送
層７上に、陰極８を積層形成する。陰極８上に所定間隔
Ｌをおいてガラス基板からなる矩形状の封止基板１０を
配置し、内部にドライエア又はドライ窒素を封入して素
子基板１と封止基板１０との間の外周部分を封止剤１４
により封止して外囲器１２を組み立てる。封止剤１４に
混入された絶縁性微粒子１３により、基板１，１０間の
間隔を規制し、陰極８と封止基板１０との間の間隔Ｌを
維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも一方が
透明である一対の電極間に、有機化合物からなる正孔輸
送層や発光層等が積層された有機エレクトロルミネッセ
ンス素子（以下、有機ＥＬ素子と略称する）に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機ＥＬ素子は、蛍光性有機化合物を含
む薄膜を陰極と陽極の間に挟んだ構造を有し、前記薄膜
に電子および正孔を注入して再結合させることにより励
起子（エキシトン）を生成させ、この励起子が失活する
際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して表示を行う表示
素子である。

【０００３】一般的な有機ＥＬ素子の構成としては、図
２に示すように、例えばＭｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ等の金
属電極による陰極２１と、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）
からなる透明電極による陽極２２との間に、有機蛍光体
薄膜による発光層２３と有機正孔輸送層２４の２層が積
層されて素子２５を構成しており、陽極２２の外側には
ガラス基板２６が配設されている。

【０００４】この有機ＥＬ素子では、有機蛍光体薄膜に
よる発光層２３に対し、各電極（陰極２１、陽極２２）
から電子と正孔を注入する。そして、上述したように、
電子と正孔を再結合させることにより励起子を生成させ
る。この励起子が失活する際の光の放出により所望の表
示がなされる。このときの発光はガラス基板２６側から
観測される。

【０００５】ところで、有機ＥＬ素子の最大の課題は寿
命であるが、水分を嫌う素子２５を封止することで大幅
に改善できる。

【０００６】そこで、従来は、素子２５を封止するた
め、図３（ａ）に示すケーシングタイプの封止構造や図
３（ｂ）に示す密着タイプの封止構造を採用していた。

【０００７】図３（ａ）に示すケーシングタイプの封止
構造は、ガラス基板２６上に積層形成された素子２５を
ガラス等のケース２７で覆い、その際に所望の封止用流
体を充填し、接着剤で固定して封止する構成となってい
る。

【０００８】図３（ｂ）に示す密着タイプの封止構造
は、ガラス基板２６上に積層形成された素子２５を、例
えばＳｉＯ₂ ，ＭｇＯ，ＧｅＯ等を主成分とする保護膜
や硬化性樹脂等の接着剤２８によってモールドする構成
となっている。その他、ガラス基板２６上に積層形成さ
れた素子２５上にガラス板等の保護板を接着剤で面接着
して封止する構成もある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図３（ａ）に示すよう
なケーシングタイプの封止構造では、ケース２７を必要
とし、このケース２７の高さをだすため、一体成型で作
製する方法、或いはスペーサーを介在させて接着剤で固
定して作製する方法が一般的である。

【００１０】しかしながら、ガラス基板２６上に積層形
成される素子２５の全体の厚さは、その積層構造にもよ
るが、例えば０．３〜０．５μｍと極めて薄いため、ケ
ース２７の高さに相当する立ち上げ部分を素子２５の厚
さに合わせて製作することができない。その結果、自然
とケース２７の高さ寸法も大きくなってしまう。例えば
一体成型で形成した場合には、ケース２７の立ち上げ部
分に２ｍｍ以上必要であった。

【００１１】したがって、図３（ａ）に示すケース２７
を用いた構成では、素子２５の厚さに比べてケース２７
の高さが大きくなり、有機ＥＬ素子の薄型という利点を
損ねるという問題があった。しかも、ケース２７を別途
作製しなければならないので、コストの面でも不利であ
った。

【００１２】これに対し、図３（ｂ）に示すような密着
タイプの封止構造では、ケース２７による寸法上の問題
は解消されるが、使用される接着剤２８の樹脂が硬化す
る際に収縮し、この収縮が素子２５に直接伝わるので、
剥離、亀裂等の破壊の原因となっていた。また、素子２
５が樹脂による接着剤２８のみで覆われる構造なので、
強度が弱いという問題がある。この問題を解消するた
め、保護板としてガラス板を使用すれば、有機ＥＬ素子
としての薄型の利点が損なわれるという問題を招く。さ
らに、素子２５の点灯中に発熱による応力が接着剤２８
に発生するので、各層の剥離、亀裂により、信頼性の低
下を招くという問題があった。

【００１３】このように、従来の有機ＥＬ素子では、寿
命を延ばすことに重点をおき、他のデバイスと比較した
ときの有機ＥＬ素子の利点や寿命以外の信頼性、コスト
面への配慮があまりなされていなかった。

【００１４】そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、従
来のように積層した素子に樹脂等の接着剤を触れさせる
ことなく、また薄型という有機ＥＬ素子の利点を活かす
ため、従来のケーシングタイプを改良したものであり、
寿命の面で従来の封止構造に劣ることなく、さらに薄型
の利点を活かし、信頼性、コスト面でも有利な有機ＥＬ
素子を提供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、絶縁性および透光性を有する素
子基板と、前記素子基板上に積層形成された透明電極か
らなる陽極と、前記陽極上に積層形成された発光層を含
む有機層と、前記有機層上に積層形成された陰極と、前
記陰極上に所定間隔をおいて配置される絶縁性を有する
封止基板と、封止剤に混入された絶縁性を有するスペー
サ部材とを備え、前記スペーサ部材により前記陰極と前
記封止基板との間の間隔を維持し、所定のガスを封入し
て前記素子基板と前記封止基板との間の外周部分を前記
封止剤により封止することを特徴としている。

【００１６】請求項２の発明は、請求項１の有機ＥＬ素
子において、前記スペーサ部材が球状部材からなること
を特徴としている。

【００１７】請求項３の発明は、請求項２の有機ＥＬ素
子において、前記球状部材は、前記陽極、前記有機層、
前記陰極の厚さの合計値より大きい粒径の絶縁性微粒子
からなることを特徴としている。

【００１８】請求項４の発明は、請求項２の有機ＥＬ素
子において、前記球状部材は、粒径が０．３〜２μｍの
絶縁性微粒子からなることを特徴としている。

【００１９】請求項５の発明は、請求項１の有機ＥＬ素
子において、前記スペーサ部材が円柱状部材からなるこ
とを特徴としている。

【００２０】請求項６の発明は、請求項１の有機ＥＬ素
子において、前記封入ガスは、ドライエア又はドライ窒
素からなることを特徴としている。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は本発明による有機ＥＬ素子
の一実施の形態を示す図である。

【００２２】この実施の形態による有機ＥＬ素子は、矩
形状の素子基板１を基部としている。素子基板１は、絶
縁性および透光性を有するガラス基板で構成される。素
子基板１の表面には、所定パターン形状の陽極２が形成
されている。

【００２３】陽極２は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxi
de）等の仕事関数の大きい導電性材料による透明電極で
形成される。陽極２の一部は、素子基板１の表面の端部
まで引き出されて電源３の＋端子に接続されている。

【００２４】陽極２の表面には、表示部としての有機層
４が積層形成されている。図１の例では、正孔輸送層
５、発光層６、電子輸送層７が順次積層された３層構造
の有機層４で構成される。

【００２５】正孔輸送層５は、例えばＴＰＤからなり、
陽極２の表面に積層形成されている。発光層６は、正孔
輸送層５全体を覆うように、正孔輸送層５の表面に積層
形成されている。

【００２６】発光層６の発光材料としては、発光層６そ
のものを発光させる場合には、例えばアルミキノリン
（Ａｌｑ）やジスチルアリーレン系化合物等が使用され
る。又、発光層６に別の発光材料（ドーパント）を微量
ドーピングすることでドーパントを発光させる場合に
は、ドーパントとしてキナクリドン（Ｑｄ）やレーザ用
の色素等が使用される。

【００２７】電子輸送層７は、発光層６の全体を覆うよ
うに、発光層６の表面に積層形成されている。電子輸送
層７は、例えばＡｌｑ₃ で形成される。

【００２８】電子輸送層７の表面には、陰極８が積層形
成されている。陰極８は、例えばＡｌ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａ
ｇ、Ｉｎ等の単体金属やＭｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ等の合
金で形成される。陰極８は、その一部が素子基板１の表
面の端部まで引き出されて電源３の−端子に接続されて
いる。

【００２９】なお、有機層４としては、図１に示す３層
構造に限られるものではない。例えば、発光層６をＡｌ
ｑ₃ で形成すれば、電子輸送層７を無くすことができ、
有機層４は正孔輸送層と発光層の２層構造で構成され
る。また、電子輸送層７に代え、例えばＬｉ，Ｎａ，Ｍ
ｇ，Ｃａ等の仕事関数の小さい金属材料単体、Ａｌ：Ｌ
ｉ，Ｍｇ：Ｉｎ，Ｍｇ：Ａｇ等の仕事関数の小さい合金
からなる電子注入層を設けてもよい。

【００３０】このように、上述した陽極２、有機層４、
陰極８の積層構造により素子基板１上に素子９が形成さ
れる。素子９は、その積層構造にもよるが、全体の厚さ
ｄ１が例えば０．３〜０．５μｍで形成される。

【００３１】陰極８の上方には、陰極８の表面から所定
間隔Ｌをおいて素子基板１と平行に矩形状の封止基板１
０が配置されている。封止基板１０は、例えば絶縁性を
有するガラス基板等で構成される。封止基板１０と素子
基板１とは、外周縁部分がスペーサ部材１１を介して封
着されている。これにより、素子９を収容した外囲器１
２を構成している。外囲器１２内には、例えばドライエ
アやドライ窒素等のガスが封入されている。

【００３２】スペーサ部材１１は、例えばガラス製マイ
クロビーズ等の絶縁性微粒子１３で構成される。絶縁性
微粒子１３は、素子９の厚み（陽極２、有機層４、陰極
８の厚さの合計値）ｄ１より大きい粒径ｄ２を有してい
る。絶縁性微粒子１３の粒径をｄ２とすると、０．３μ
ｍ＜ｄ２＜２μｍが好ましい。絶縁性微粒子１３は、例
えば紫外線硬化樹脂等からなる封止用接着剤１４に予め
混入されており、外囲器１２を組み立てる際に素子基板
１又は封止基板１０の一方の外周縁部分に塗布される。

【００３３】上記構成の有機ＥＬ素子では、有機層４に
おける発光層６に対し、陽極２より正孔輸送層５を介し
て正孔が注入され、陰極８より電子輸送層７を介して電
子が注入される。そして、正孔と電子を再結合させるこ
とにより励起子を生成させる。この励起子が失活する際
の光の放出により所望の表示がなされる。このときの発
光は素子基板１側から観測される。

【００３４】次に、上記のように構成される有機ＥＬ素
子の製造方法について説明する。まず、蒸着装置におい
て、ＩＴＯによる陽極２を所望のパタンに形成した素子
基板１上に、真空蒸着により正孔輸送層５、発光層６、
電子輸送層７、陰極８の順に形成して素子９を作製す
る。

【００３５】また、素子基板１上の素子９の厚みｄ１よ
りも大きい粒径ｄ２を有する絶縁性微粒子１３を予め封
止用接着剤１４に混入させておき、この絶縁性微粒子１
３の混入された封止用接着剤１４を露点−７０℃以下の
ドライエアに置換した封止装置（例えばグローブボック
ス）中でディスペンサーにより、封止基板１０の外周縁
部分に塗布する。

【００３６】素子９が積層された素子基板１を大気に触
れさせることなく封止装置内に移す。そして、封止装置
内で素子基板１と封止基板１０を張り合わせ、内部にド
ライエアが封入された外囲器１２を組み立てる。これに
より、素子基板１と封止基板１０との間は、封止基板１
０の外周縁部分に塗布された封止用接着剤１４によって
仮接着される。その後、ドライエアが封入された外囲器
１２を封止装置内から取り出し、紫外線硬化装置で絶縁
性微粒子１３の混入された封止用接着剤１４を硬化させ
て固着し、封止する。

【００３７】このように、上記実施の形態では、封止用
接着剤１４に絶縁性微粒子１３を混入して分散させ、こ
の絶縁性微粒子１３が混入分散された封止用接着剤１３
を封止基板１０（又は素子基板１）の外周縁部分に塗布
し、所望のガス雰囲気中で封止している。その際、封止
用接着剤１４に混入される絶縁性微粒子１３は、方向性
のない球状をなしているので、素子基板１に対する封止
基板１０の上方からの押し付けによって広がり、２層以
上になることはない。

【００３８】そして、絶縁性微粒子１３は、基板１，１
０間の間隔を維持するスペーサーとして機能し、外囲器
１２内にはガス封入のための充分な空隙が形成される。

【００３９】したがって、上述した実施の形態の有機Ｅ
Ｌ素子によれば、以下に示す効果を奏する。

【００４０】（１）外囲器１２を組み立てる際、封止用
接着剤１４に混入される絶縁性微粒子として、素子の総
厚よりも十分に厚い粒径０．３μ〜２μｍのマイクロビ
ーズを用いている。したがって、有機ＥＬ素子としての
全体の厚みは、ほとんど基板（素子基板１、封止基板１
０）２枚分となり、有機ＥＬ素子の薄型といった利点を
活かすことができる。

【００４１】（２）素子基板１と封止基板１０との間の
間隔が絶縁性微粒子１３により維持され、素子基板１上
の素子９部分に全く触れるものがないので、封止時に素
子９に加わる応力、ダメージ等がない。

【００４２】（３）素子基板１と封止基板１０との間
は、外周縁部分が封止用接着剤１４のみで固定されるの
で、従来のようなケースを別途作製する必要がなく、コ
スト面でも有利である。

【００４３】（４）各々ガラス基板からなる素子基板１
と封止基板１０とにより素子９の裏表両面が覆われて保
護されるので、ソリ等による変形を抑えて強度の高い有
機ＥＬ素子を得ることができる。

【００４４】（５）外囲器１２内にはドライエアやドラ
イ窒素が封入されているので、従来と同様に、駆動時に
おける素子９の熱を封入ガスを介して基板１，１０より
外部に放熱することができる。

【００４５】ところで、上記実施の形態では、方向性の
ない球状の絶縁性微粒子１３をスペーサ部材に用いた場
合を図示して説明したが、例えばガラスファイバ、セラ
ミック、樹脂などの円柱状部材をスペーサ部材として用
いてもよい。この場合、円柱状部材の外径は、素子９の
厚さｄ１よりも大きく、前述した絶縁性微粒子１３と同
様に０．３〜２μｍに形成されるのが好ましい。円柱状
部材を用いた構成では、例えば封止用接着剤に円柱状部
材を混入させておき、素子基板１又は封止基板１０の一
方の面に塗布し、各円柱状部材が重ならず、円柱状部材
の軸線方向が基板１，１０の表面と平行になる状態で封
止用接着剤を硬化させ外囲器を構成する。これにより、
素子基板１と封止基板１０の間隔が円柱状部材の外径に
よって維持され、外囲器内の気密性が保て、外囲器内に
封入されたガスが抜けにくくなる。

【００４６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、封止剤に混入されたスペース部材が基板間の高
さを規定するスペーサとして機能し、陰極と封止基板と
の間の間隔が維持される。したがって、素子基板上に積
層形成された陽極、有機層、陰極からなる素子が封止基
板に触れることがないので、封着時に素子に加わる応
力、ダメージ等がない。封止剤に混入されるスペーサ部
材として、０．３〜２μｍの粒径の絶縁性微粒子を封止
剤に混入して用いることにより、ほとんど基板２枚分の
厚さで有機ＥＬ素子を構成することができ、薄型の利点
を活かすことができる。陽極、有機層、陰極からなる素
子の表裏面が素子基板と封止基板で覆われるので、ソリ
等による変形を抑え、強度の高い有機ＥＬ素子を得るこ
とができる。従来のようなケースを別途作製する必要が
ないので、従来より安価に作製でき、コスト面において
有利である。ドライエアやドライ窒素等のガスが封入さ
れた状態で素子基板と封止基板との間の外周部分が封止
されるので、駆動時における素子の熱を封入ガスを介し
て基板より外部に放熱することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による有機ＥＬ素子の一実施の形態を示
す図

【図２】有機ＥＬ素子の一般的な構成を示す図

【図３】（ａ）従来の有機ＥＬ素子のケーシングタイプ
の封止構造を示す図 （ｂ）従来の有機ＥＬ素子の密着タイプの封止構造を示
す図

【符号の説明】

１…素子基板、２…陽極、４…有機層、６…発光層、８
…陰極、９…素子、１０…封止基板、１１…スペーサ部
材、１３…絶縁性微粒子、１４…封止用接着剤、ｄ１…
素子の厚さ、ｄ２…絶縁性微粒子の粒径、Ｌ…陰極と封
止基板との間の距離。

フロントページの続き (72)発明者 宮内 寿男 千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株式 会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性および透光性を有する素子基板
   と、 前記素子基板上に積層形成された透明電極からなる陽極
   と、 前記陽極上に積層形成された発光層を含む有機層と、 前記有機層上に積層形成された陰極と、 前記陰極上に所定間隔をおいて配置される絶縁性を有す
   る封止基板と、 封止剤に混入された絶縁性を有するスペーサ部材とを備
   え、 前記スペーサ部材により前記陰極と前記封止基板との間
   の間隔を維持し、所定のガスを封入して前記素子基板と
   前記封止基板との間の外周部分を前記封止剤により封止
   することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素
   子。
2. 【請求項２】 前記スペーサ部材が球状部材からなる請
   求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
3. 【請求項３】 前記球状部材は、前記陽極、前記有機
   層、前記陰極の厚さの合計値よりも大きい粒径の絶縁性
   微粒子からなる請求項２記載の有機エレクトロルミネッ
   センス素子。
4. 【請求項４】 前記球状部材は、粒径が０．３〜２μｍ
   の絶縁性微粒子からなる請求項２記載の有機エレクトロ
   ルミネッセンス素子。
5. 【請求項５】 前記スペーサ部材が円柱状部材からなる
   請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
6. 【請求項６】 前記封入ガスは、ドライエア又はドライ
   窒素からなる請求項１記載の有機エレクトロルミネッセ
   ンス素子。