JP2001307873A - 有機エレクトロルミネッセンス表示素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】封止不良を改善することで、大気中の水分や酸
素等の影響を極力除外し、経時劣化が少なく、初期性能
を長時間維持できる長寿命の有機ＥＬ表示素子を提供す
る。 【解決手段】基板１上に電極２と蛍光媒体３と対向電極
４と、少なくとも蛍光媒体と対向電極を覆う封止層５と
を設けた有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記封止層が少なくとも金属膜、または無機膜等からな
るバリア層６ａ、アクリル系モノマーまたはアクリル系
オリゴマー等からなる樹脂層７、バリア層６ｂを順次形
成した積層体であることを特徴とする有機エレクトロル
ミネッセンス表示素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示装置としての
発光型ディスプレイであり、フラットパネルディスプレ
イの一つである有機エレクトロルミネッセンス表示素子
及びその有機エレクトロルミネッセンス表示素子の製造
方法に関する。

【０００２】以下の記載において「エレクトロルミネッ
センス」を「ＥＬ」と表記する。

【０００３】

【従来の技術】有機ＥＬ表示素子は、自己発光型である
ため、これを用いたディスプレイは、高輝度、高視野角
を示し、かつ低電圧で駆動し得るという特徴を有する。

【０００４】有機ＥＬ表示素子は、基本的に、少なくと
も一つは有機物で構成される発光媒体を陽極と陰極で挟
持した構造を取り、両電極間に所定の電流を流すことに
より発光媒体が発光する。通常、陽極および陰極は、そ
れぞれ複数の電極ラインにより構成され、これら陽極ラ
インと陰極ラインとを互いに直交させて単純マトリック
スディスプレイを構成する。各陽極ラインと陰極ライン
との交点に存在する発光媒体は一つの画素を形成する。

【０００５】有機ＥＬ表示素子において、発光媒体およ
び陰極ラインを大気露出させたままにしておくと、これ
らは大気中の水分、酸素等によって劣化する。大気中の
水分、酸素等の影響により、例えば、発光媒体と電極と
の界面で剥離が生じたり、構成材料が変質してしまった
りする。この結果、ダークスポットと称する非発光領域
が生じたり、所定の品質の発光が維持できなくなったり
する。

【０００６】この問題を解決する方法として、例えば、
特開平５−３６４７５号公報、特開平５−８９９５９号
公報、特開平７−１６９５６７号公報等に記載されてい
るように、窒素雰囲気または不活性ガス雰囲気中で有機
ＥＬ表示素子を覆う気密ケース等を透光性絶縁基板上に
密着固定して大気中の水分、酸素等を遮断する技術が知
られている。

【０００７】しかし、気密ケースは金属、またはガラス
で形成され、有機ＥＬ表示素子の厚み、重量の約１／２
〜１／３を占める。そこで、有機ＥＬ表示素子をさらに
薄型、軽量する場合、前記の有機ＥＬ表示素子を覆う気
密ケース等を取り除き、封止膜のみで完全に封止した方
が望ましい。

【０００８】有機ＥＬ表示素子に電圧を印加した時に局
所的なショートが発生し、それに伴う発熱によって有機
層が蒸発する場合がある。そのエネルギーによって、封
止層中にピンホール、クラックが生じ、外部の水分、酸
素等の通り道となる場合がある。その為、封止層のみで
完全に封止を行った場合でも、大気中の水分、酸素等を
完全に遮断することができず、やはり、駆動時間の経過
に伴って、ダークスポットが生じたり、所定の品質の発
光が維持できなくなったりする。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこれらの問題
点を解決するためになされたものであり、封止不良を改
善することで、大気中の水分や酸素等の影響を極力除外
し、経時劣化が少なく、初期性能を長時間維持できる長
寿命の有機ＥＬ表示素子とその製造方法を提供するもの
である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明において上記目的
を達成するために、まず、請求項１においては、基板上
に電極と蛍光媒体と対向電極と、少なくとも蛍光媒体と
対向電極を覆う封止層とを設けた有機エレクトロルミネ
ッセンス素子において、前記封止層が少なくともバリア
層、樹脂層、バリア層を順次形成した積層体であること
を特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示素子で
ある。

【００１１】また、請求項２においては、請求項１に記
載の発明を前提とし、前記バリア層が少なくとも水蒸気
バリア性および／または酸素バリア性を有する金属膜、
または無機膜、あるいはそれらの積層膜であることを特
徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示素子であ
る。

【００１２】また、請求項３においては、請求項１およ
び請求項２に記載の発明を前提とし、前記樹脂層がアク
リル系モノマーまたはアクリル系オリゴマーであること
を特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示素子で
ある。

【００１３】また、請求項４においては、基板上に電極
と蛍光媒体と対向電極と、少なくとも蛍光媒体と対向電
極を覆う封止層とを設けた有機エレクトロルミネッセン
ス素子において、少なくとも、前記構造体をバリア層で
被覆する工程、前記バリア層を樹脂層で被覆する工程、
前記樹脂層を硬化する工程、前記樹脂層をバリア層で被
覆する工程を含むことを特徴とする有機エレクトロルミ
ネッセンス表示素子の製造方法である。

【００１４】また、請求項５においては、請求項４に記
載の発明を前提とし、発光媒体の形成から封止層の形成
までを真空中で連続で行うことを特徴とする有機エレク
トロルミネッセンス表示素子の製造方法としたものであ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の有機ＥＬ表示素子
の一例を、基板上の電極が陽極、対向電極が陰極となる
場合の製造工程に従って詳細に説明する。

【００１６】先ず、透光性絶縁の基板上にスパッタリン
グ法等により透明導電膜を形成し、フォトリソグラフィ
ー法及びウエットエッチング法で透明導電膜をパターニ
ングし、複数の電極（陽極ライン）を形成する。

【００１７】本発明における基板としては、石英基板、
ガラス基板、プラスチック基板等が使用できる。

【００１８】本発明における複数の陽極ラインの材料と
しては、ＩＴＯ（インジウムスズ複合酸化物）やインジ
ウム亜鉛複合酸化物、亜鉛アルミニウム複合酸化物等の
透明電極材料が使用できる。

【００１９】なお、抵抗を下げるために透明導電膜には
銅、クロム、アルミニウム、チタン等の金属もしくはこ
れらの積層物を補助電極として部分的に併設させること
ができる。また、陽極上に短絡防止用絶縁層を形成する
必要はないが、絶縁層がないことに限定するものではな
い。

【００２０】その後、発光媒体及び対向電極（陰極）を
蒸着する。対向電極蒸着時には、対向電極は予め形成さ
れた引き出し電極、一般的には電極（陽極ライン）を形
成すると同時にパターニングされた透明導電膜、に接続
される。引き出し電極は発光表示領域内側から外側に引
き出されている。

【００２１】本発明における発光媒体は、蛍光物質を含
む単層膜、あるいは多層膜で形成することができる。

【００２２】多層膜で形成する場合の発光媒体構成例は
正孔注入輸送層、電子輸送性発光層または正孔輸送性発
光層、電子輸送層からなる２層構成や正孔注入輸送層、
発光層、電子輸送層からなる３層構成等がある。さらに
より多層で形成することも可能であり、各層を基板上に
順に成膜する。

【００２３】正孔注入輸送材料の例としては、銅フタロ
シアニン、テトラ（ｔ−ブチル）銅フタロシアニン等の
金属フタロシアニン類及び無金属フタロシアニン類、キ
ナクリドン化合物、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリル
アミノフェニル）シクロヘキサン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニ
ル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’
−ビフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ（１
−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフ
ェニル−４，４’−ジアミン等の芳香族アミン系低分子
正孔注入輸送材料やポリ（パラフェニレンビニレン）、
ポリアニリン、ポリチオフェン誘導体等の高分子正孔輸
送材料、その他既存の正孔輸送材料の中から選ぶことが
できる。

【００２４】発光材料の例としては、９，１０−ジアリ
ールアントラセン誘導体、ピレン、コロネン、ペリレ
ン、ルブレン、１，１，４，４−テトラフェニルブタジ
エン、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム錯
体、トリス（４−メチル−８−キノリノラート）アルミ
ニウム錯体、ビス（８−キノリノラート）亜鉛錯体、ト
リス（４−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノ
リノラート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−
５−シアノ−８−キノリノラート）アルミニウム錯体、
ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノ
リノラート）［４−（４−シアノフェニル）フェノラー
ト］アルミニウム錯体、ビス（２−メチル−５−シアノ
−８−キノリノラート）［４−（４−シアノフェニル）
フェノラート］アルミニウム錯体、トリス（８−キノリ
ノラート）スカンジウム錯体、ビス〔８−（パラ−トシ
ル）アミノキノリン〕亜鉛錯体及びカドミウム錯体、
１，２，３，４−テトラフェニルシクロペンタジエン、
ペンタフェニルシクロペンタジエン、ポリ−２，５−ジ
ヘプチルオキシ−パラ−フェニレンビニレン、クマリン
系蛍光体、ペリレン系蛍光体、ピラン系蛍光体、アンス
ロン系蛍光体、ポルフィリン系蛍光体、キナクリドン系
蛍光体、Ｎ，Ｎ’−ジアルキル置換キナクリドン系蛍光
体、ナフタルイミド系蛍光体、Ｎ，Ｎ’−ジアリール置
換ピロロピロール系蛍光体等の低分子材料、ポリパラビ
ニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体等の高分子材料、
その他既存の発光材料を用いることができる。

【００２５】有機電子輸送材料の例としては、２−（４
−ビフィニルイル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）
−１，３，４−オキサジアゾール、２，５−ビス（１−
ナフチル）−１，３，４−オキサジアゾール、およびオ
キサジアゾール誘導体やビス（１０−ヒドロキシベンゾ
［ｈ］キノリノラート）ベリリウム錯体、トリアゾール
化合物等が挙げられる。

【００２６】発光媒体は真空蒸着法により形成すること
ができる。発光媒体の膜厚は、単層または積層により形
成する場合においても１μｍ以下であり、好ましくは５
０〜１５０ｎｍである。

【００２７】陰極材料としては電子注入効率の高い物質
を用いる。具体的にはＭｇ，Ａｌ,Ｙｂ等の金属単体を
用いたり、発光媒体と接する界面にＬｉや酸化Ｌｉ，Ｌ
ｉＦ等の化合物を１ｎｍ程度挟んで、安定性・導電性の
高いＡｌやＣｕを積層して用いる。

【００２８】または電子注入効率と安定性を両立させる
ため、低仕事関数なＬｉ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｌａ，Ｃ
ｅ，Ｅｒ，Ｅｕ，Ｓｃ，Ｙ，Ｙｂ等の金属１種以上と、
安定なＡｇ，Ａｌ，Ｃｕ等の金属元素との合金系が用い
られる。具体的にはＭｇＡｇ，ＡｌＬｉ，ＣｕＬｉ等の
合金が使用できる。

【００２９】対向電極（陰極）の形成方法は、材料に応
じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着
法、イオンプレーティング法、スパッタリング法を用い
ることができる。陰極の厚さは、１０ｎｍ〜１μｍ程度
が望ましい。

【００３０】最後に、発光媒体や陰極の大気中の水分、
酸素による劣化を抑制する為、前記構造体上に封止層を
順次形成する。先ず、バリア層を積層し、前記構造体を
完全に被覆する。バリア層は水蒸気バリア性および／ま
たは酸素バリア性を有する金属膜、または無機膜あるい
はそれらの積層膜で構成される。積層膜の場合には、有
機層との組み合わせでも差し支えない。導電性のバリア
膜を使用する場合には、陰極を短絡しないよう注意が必
要である。

【００３１】本発明で用いられる金属膜としては、アル
ミニウム、マグネシウム、銅等を使用することができ
る。

【００３２】本発明で用いられる無機膜としては、酸化
アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコン等の酸
化物、あるいはフッ化アルミニウム、フッ化マグネシウ
ム等のフッ化物、あるいは窒化アルミニウム、窒化シリ
コン等の窒化物を使用することができる。

【００３３】バリア層の形成方法は、材料に応じて、抵
抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオ
ンプレーティング法、スパッタリング法を用いることが
できる。封止の厚さは、水蒸気バリア性および／または
酸素バリア性が十分にあれば制限はないが、0.１μｍ〜
１００μｍ程度、好ましくは0.1 μｍ〜１０μｍ程度が
望ましい。

【００３４】次に、バリア層上に樹脂層を形成する。樹
脂層には、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、または電子線
硬化性樹脂等が使用できる。ただし、樹脂の選定には、
成膜時に溶剤により発光媒体を溶解しない、硬化時に熱
で発光媒体を破壊しない等を留意する必要がある。そこ
で、樹脂層形成には、溶剤を使用しない真空成膜法を使
用する方が好ましい。また、樹脂には、発光媒体を破壊
しない熱で硬化できるフェノール樹脂、不飽和ポリエス
テル、けい素樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいは硬化時に
発光媒体に影響を与えない光硬化性樹脂、または電子線
硬化性樹脂を使用することができる。特に、樹脂には、
真空中で成膜できる、光、または電子線で硬化するとい
う二点からアクリルモノマーまたはアクリルオリゴマー
を使用することが好ましい。

【００３５】光硬化性樹脂、または電子線硬化性樹脂に
は、脂肪族アクリレート、脂環式アクリレート、芳香族
アクリレート、ＯＨ基またはアリル基またはグリシジル
基またはカルボキシル基またはクロモ基またはブロモ基
等を含有する官能基含有アクリレート、リン型アクリレ
ート、金属型アクリレート等の樹脂モノマーまたはオリ
ゴマーを使用することができる。または、前記アクリレ
ートと同じ骨格のメタクリレートを使用することもでき
る。または、ピロリドン、酢酸ビニル等の樹脂モノマー
またはオリゴマーを使用することができる。なお、硬化
促進のために、重合開始剤等を併用混入しても良い。

【００３６】樹脂層の形成方法には、材料に応じて、抵
抗加熱蒸着法、フラッシュ蒸着法、電子ビーム蒸着法、
スパッタリング法を用いることができる。成膜後、所定
の方法で硬化させる。成膜後、真空中で硬化を行うこと
が好ましい。

【００３７】次に、樹脂層上に再度前記バリア層を形成
する。

【００３８】こうして作製された有機ＥＬ表示素子にお
いて、電圧を印加した場合にショートによる発熱が生
じ、そのエネルギーによって第一のバリア層が破壊さ
れ、水蒸気や酸素の通り道になるピンホールやクラック
が発生しても、樹脂層でピンホールやクラックが遮断さ
れる。この為、第二のバリア層により、第一のバリア層
から繋がるピンホールやクラックは外気と接触しない。

【００３９】封止層は、バリア層／樹脂層／バリア層か
らなる３層に限定する物ではなく、４層以上積層しても
良い。

【００４０】なお、上記記載の材料及び形成方法を用
い、基板上の電極が陰極、対向基板が陽極となる有機Ｅ
Ｌ表示素子の製造も可能なことは言うまでもない。

【００４１】

【実施例】［実施例１］本発明の実施例を図１に従って
説明する。まず、ガラスからなる基板１上にスパッタリ
ング法で陽極としてＩＴＯ膜を形成した。さらに、透明
性と導電性を向上させるために、空気中２３０℃で１時
間加熱処理を行い、ＩＴＯ膜を結晶化した。

【００４２】次に、フォトリソグラフィー法およびウェ
ットエッチング法によってＩＴＯ膜２をパターンニング
し、電極（陽極）２を形成した。

【００４３】次に、有機発光媒体層３として銅フタロシ
アニン、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジ
フェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミ
ン、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム錯体を
順に、１０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍの膜厚で真空蒸着
し、次に対向電極（陰極）４としてＭｇＡｇを基板回転
しながら二元共蒸着した。

【００４４】次に、封止層５を形成する。先ず、バリア
層６ａとしてＳｉＯ₂ 、Ａｌを順に、２００ｎｍ、２０
０ｎｍの膜厚で真空蒸着した。

【００４５】次に、バリア層６ａ上に樹脂層７としてポ
リエチレングリコールアクリレートを２μｍの膜厚で真
空蒸着し、真空中で電子線硬化行った。電子線硬化条件
は電子照射量１０Mrad、加速電圧１２０ｋＶで行った。

【００４６】次に、樹脂層７上にバリア層６ｂとしてＡ
ｌ、ＳｉＯ₂ を順に、２００ｎｍ、２００ｎｍの膜厚で
真空蒸着した。

【００４７】得られた有機ＥＬ表示素子はダークスポッ
トの拡大は観察されず、初期輝度３００ｃｄ／ｍ² で半
減寿命６０００時間であった。寿命測定中に発生した直
径約１μｍ以下の微小のダークスポットも拡大はしなか
った。

【００４８】［実施例２］実施例１と同様な工程で作製
した有機ＥＬ表示素子で樹脂層としてエポキシエステル
７０ＰＡ（共栄化学（株）製）を２μｍの膜厚で真空蒸
着し、すぐに電子線硬化行った。電子線硬化条件は電子
照射量２０Mrad、加速電圧２００ｋＶで行った。得られ
た有機ＥＬ表示素子はダークスポットの拡大は観察され
ず、初期輝度３００ｃｄ／ｍ² で半減寿命４０００時間
であった。寿命測定中に発生した直径約１μｍ以下の微
小のダークスポットも拡大はしなかった。

【００４９】［比較例］実施例１と同様な工程で作製し
た有機ＥＬ表示素子で樹脂層を成膜せずに、単にバリア
層をSiO₂、Ａｌを２００ｎｍ、２００ｎｍの膜厚で順次
真空蒸着した。得られた有機ＥＬ表示素子は測定当初は
ダークスポットの発生は観察されなかった、しかし、寿
命測定中にダークスポットが発生、拡大し、表示品質が
著しく悪くなった。初期輝度３００ｃｄ／ｍ² で半減寿
命２０００時間であった。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、バリア層、樹脂層、バ
リア層を順次積層した封止層によって前記構造体を完全
に被覆することで、電圧を印加した場合にショートによ
る発熱が生じ、そのエネルギーによって第一のバリア層
が破壊され、水蒸気や酸素の通り道になるピンホールや
クラックが発生しても、樹脂層でピンホールやクラック
が遮断される。この為、第二のバリア層により、第一の
バリア層から繋がるピンホールやクラックは外気と接触
しない。よって、水分や外気等の影響を極力除外し、経
時劣化が少なく、初期性能を長時間維持できる長寿命の
有機ＥＬ表示素子とその製造方法を提供することができ
る。

【００５１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機ＥＬ表示素子の一例の断面の構造
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 透光性絶縁基板 ２ 電極（陽極） ３ 有機発光媒体 ４ 対向基板（陰極） ５ 封止層 ６ａ バリア層 ６ｂ バリア層 ７ 樹脂層

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に電極と蛍光媒体と対向電極と、少
   なくとも蛍光媒体と対向電極を覆う封止層とを設けた有
   機エレクトロルミネッセンス素子において、 前記封止層が少なくともバリア層、樹脂層、バリア層を
   順次形成した積層体であることを特徴とする有機エレク
   トロルミネッセンス表示素子。
2. 【請求項２】前記バリア層が少なくとも水蒸気バリア性
   および／または酸素バリア性を有する金属膜、または無
   機膜、あるいはそれらの積層膜であることを特徴とする
   請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示素
   子。
3. 【請求項３】前記樹脂層がアクリル系モノマーまたはア
   クリル系オリゴマーからなることを特徴とする請求項１
   および請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス
   表示素子。
4. 【請求項４】基板上に電極と蛍光媒体と対向電極と、少
   なくとも蛍光媒体と対向電極を覆う封止層とを設けた有
   機エレクトロルミネッセンス素子において、 少なくとも、前記構造体をバリア層で被覆する工程、前
   記バリア層を樹脂層で被覆する工程、前記樹脂層を硬化
   する工程、前記樹脂層をバリア層で被覆する工程を含む
   ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示素
   子の製造方法。
5. 【請求項５】発光媒体の形成から封止層の形成までを真
   空中で連続で行うことを特徴とする請求項４に記載の有
   機エレクトロルミネッセンス表示素子の製造方法。