JP2005078979A

JP2005078979A - Ｅｌ装置

Info

Publication number: JP2005078979A
Application number: JP2003309229A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Kato; 祥文加藤; Akiyoshi Ito; 日藝伊藤
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2003-09-01
Filing date: 2003-09-01
Publication date: 2005-03-24
Also published as: KR100647055B1; TW200511895A; KR20050025259A; CN1592510A; TWI243627B; US20050046347A1; EP1511093A2

Abstract

【課題】この発明は、外部からの液体及びガスの浸入によるエレクトロルミネッセンス層の劣化を防止することができるＥＬ装置を提供することを課題とする。
【解決手段】ＥＬ素子２の発光領域の周りには、この発光領域の外周全体を囲むようにダム部材３が形成されている。陽極５の第１電極取出し部２ｂ及び陰極７の第２電極取出し部２ｃが存在しない部分ではガラス基板１と封止膜４との間の界面上に、第１電極取出し部２ｂが存在する部分では封止膜４と第１電極取出し部２ｂとの間の界面上に、さらに、第２電極取出し部２ｂが存在する部分では第２電極取出し部２ｃとガラス基板１と間の界面上にそれぞれダム部材３が形成されている。これらの界面に水分やガスが浸入しても、ダム部材３によりこれら水分及びガスが吸収されてダム部材３の内側にまで浸入することが防止される。
【選択図】図２

Description

この発明は、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置に係り、特に防湿性の向上に関する。

従来、無機ＥＬ装置や有機ＥＬ装置などのＥＬ装置は、自己発光を行ない、高輝度の画面を得ることができるため、薄型、軽量の携帯機器等のディスプレイや照明装置として広く実用化が進められている。このＥＬ装置は、基板上に少なくとも一方が透明性電極からなる一対の電極層とそれらの間に挟まれたエレクトロルミネッセンス層とを有するＥＬ素子が形成された構造を有している。

このようなＥＬ装置においては、水分やガスの浸入によってＥＬ素子のエレクトロルミネッセンス層がダメージを受け、画質の劣化や寿命の短縮化を招く虞があるため、外部からの水分やガスの浸入を防ぐ目的でＥＬ素子の表面を封止膜で覆うことが提案されている。
例えば、特許文献１には、ＥＬ素子の表面にポリシラザンを塗布してシリカ膜あるいはシリカ系膜を形成し、これを封止膜とする技術が開示されている。

特開２００２−２２２６９１号公報

しかしながら、上述のようにＥＬ素子の表面を封止膜で覆う場合、この膜自体の遮蔽性が優れていても、封止膜と基板との間の界面を通って外部から水分やガスが浸入してエレクトロルミネッセンス層にダメージを与える虞があった。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、外部からの水分及びガスの浸入によるエレクトロルミネッセンス層の劣化を防止することができるＥＬ装置を提供することを目的とする。

この発明に係るＥＬ装置は、基板上に第１の電極層とエレクトロルミネッセンス層と第２の電極層とが順次積層形成されると共にこれら第１の電極層及びエレクトロルミネッセンス層及び第２の電極層の表面上を覆う封止膜を有するＥＬ装置において、封止膜と基板との間に配置されることにより液体及び／又はガスが外部から封止膜と基板との間に存在する界面に浸入してエレクトロルミネッセンス層に至ることを防止するダム部材を備えるものである。
封止膜と基板との間に存在する界面に外部から浸入してきた液体及びガスをダム部材で遮断することにより、これら液体及びガスがエレクトロルミネッセンス層に到達することが防止される。
ここで、エレクトロルミネッセンス層とは、第１及び第２の電極の間に設けられた、発光に寄与する層全体を意味する。

ダム部材は、エレクトロルミネッセンス層の外周全体を囲むように形成されることが好ましい。エレクトロルミネッセンス層の外周全体がダム部材により囲まれているため、外部からエレクトロルミネッセンス層への液体及びガスの浸入が効果的に防止される。
第２の電極層は、基板上においてエレクトロルミネッセンス層の外部にまで延出すると共にその上面が封止膜により覆われた電極取出し部を有し、この第２の電極層の電極取出し部と基板との間の界面上にダム部材が形成されていることが好ましい。同様に、第１の電極層も、基板上においてエレクトロルミネッセンス層の外部にまで延出すると共にその上面が封止膜により覆われた電極取出し部を有し、この第１の電極層の電極取出し部と封止膜との間の界面上にダム部材が形成されていることが好ましい。
このようにすれば、第２の電極層の電極取出し部と基板との間の界面、及び第１の電極層の電極取出し部と封止膜との間の界面に外部から液体やガスが浸入しても、これら液体及びガスはダム部材により遮断される。

また、ダム部材を液体及び／又はガスを吸収する材料から形成することが好ましい。外部から界面に浸入してきた液体やガスをダム部材により吸収することによりそれ以上の進行を遮断することができる。
ダム部材をエレクトロルミネッセンス層の材料と同じ材料から構成することがより好ましい。
このようにすれば、マスクを用いてダム部材とエレクトロルミネッセンス層とを同時に形成することができる。

また、ダム部材を、基板の材料と同じ材料から構成すると共に基板上に突出するように形成することができる。ダム部材は基板と一体でこの基板上に突出しているので、界面に外部から浸入してきた液体及びガスはダム部材により遮断される。
さらに、ダム部材は、第１の電極層と第２の電極層とを互いに絶縁する絶縁膜としても機能することができる。

この発明によれば、封止膜と基板との間に配置されることにより液体及び／又はガスが外部から封止膜と基板との間に存在する界面に浸入してエレクトロルミネッセンス層に至ることを防止するダム部材を備えたので、界面に浸入してきた液体及びガスはダム部材により遮断されてエレクトロルミネッセンス層にまで到達せず、これにより外部からの液体やガスの浸入によるエレクトロルミネッセンス層の劣化を防止することができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、この発明の実施の形態１に係るＥＬ装置の平面図を示す。透明なガラス基板１の上にＥＬ素子２が配置されている。このＥＬ素子２は、ほぼ矩形の発光領域２ａを有しており、発光領域２ａの周りにはこの発光領域２ａの外周全体を囲むようにダム部材３が形成されている。また、これらＥＬ素子２及びダム部材３の表面全体が封止膜４により覆われている。さらに、ＥＬ素子２は、発光領域２ａの外部に延出した第１電極取出し部２ｂ及び第２電極取出し部２ｃを有している。

次に、図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図を図２（ａ）に、Ｂ−Ｂ線に沿う断面図を図２（ｂ）に、Ｃ−Ｃ線に沿う断面図を図２（ｃ）にそれぞれ示す。
図２（ａ）〜（ｃ）に示されるように、ＥＬ素子２は、ガラス基板１の表面上に形成された第１の電極層となる陽極５と、陽極５の上に形成された有機エレクトロルミネッセンス層６と、有機エレクトロルミネッセンス層６の上に形成された第２の電極層となる陰極７とから構成されている。なお、これら陽極５、有機エレクトロルミネッセンス層６及び陰極７の積層体により図１のＥＬ素子２における発光領域２ａが形成されている。

ここで、第１電極取出し部２ｂ及び第２電極取出し部２ｃが存在しない部分では、図２（ａ）に示されるように、封止膜４が発光領域２ａの外部に位置するガラス基板１の表面上にまで配置されており、これら封止膜４とガラス基板１との間の界面上にダム部材３が形成されている。

また、図２（ｂ）に示されるように、第１電極取出し部２ｂが陽極５から延出して発光領域２ａの外部に位置するガラス基板１の表面上に配置されている。また、この第１電極取出し部２ｂの表面上に封止膜４が位置し、これら第１電極取出し部２ｂと封止膜４との間の界面上にダム部材３が形成されている。

さらに、図２（ｃ）に示されるように、第２電極取出し部２ｃが陰極７から延出して発光領域２ａの外部に位置するガラス基板１の表面上に配置され、これら第２電極取出し部２ｃとガラス基板１との間の界面上にダム部材３が形成されている。なお、この第２電極取出し部２ｃの表面上に封止膜４が位置している。また、陽極５の縁部が有機エレクトロルミネッセンス層６で覆われることにより陽極５と陰極７とが互いに絶縁されている。

ここで、ダム部材３は、有機エレクトロルミネッセンス層６を構成する材料と同じ材料から形成されており、外部から界面を通って浸入する水分及び／又はガスに対して高い吸収特性を有している。また、このダム部材３は高さ５０ｎｍ〜５００ｎｍ程度に形成されることが好ましく、発光領域２ａの外周部から所定距離だけ離れた位置に形成されることが好ましい。

また、ガラス基板１は可視光に対して透明または半透明の材料から形成されればよく、ガラスの他、このような条件を満たす樹脂を用いることもできる。
ＥＬ素子２の陽極５は、電極としての機能を有し且つ少なくとも可視光に対して透明または半透明であればよく、例えばＩＴＯがその材料として採用される。有機エレクトロルミネッセンス層６の材料としては、少なくともＡｌｑ_３やＤＣＭなどの公知の有機発光材料が含有される。また、電極間には、電子輸送層やホール輸送層等の公知の有機ＥＬ装置に採用される一または複数の層も適宜形成でき、各層は公知の材料から適宜形成される。陰極７は、電極としての機能を有し且つ少なくとも可視光に対して反射性を有すればよく、例えばＡｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ合金、Ａｌ／Ｍｏ積層体等を採用することができる。各層は、真空蒸着法などの公知の薄膜形成法によって形成すればよい。
さらに、封止膜４としては、酸化膜や窒化膜等を用いることができ、湿式法または乾式法により形成することができる。また、この封止膜４を複数の膜から構成してもよい。

このＥＬ装置では、ガラス基板１のＥＬ素子２とは反対側の主面が光の出射面になっている。すなわち、有機エレクトロルミネッセンス層６で発した光が直接陽極５へ、あるいは陰極７で反射した後に陽極５へ入射し、さらにガラス基板１を透過して出射される。

次に、この実施の形態１に係るＥＬ装置の作用について説明する。図２（ａ）に示されるように、陽極５の第１電極取出し部２ｂ及び陰極７の第２電極取出し部２ｃが存在しない部分では、ガラス基板１と封止膜４との間の界面上にダム部材３が形成されているため、このガラス基板１と封止膜４との間の界面に外部から水分やガスが浸入しても、ダム部材３によりこれら水分及びガスが吸収されてダム部材３の内側にまで浸入することが防止される。
同様に、図２（ｂ）に示されるように、第１電極取出し部２ｂが存在する部分では、封止膜４と第１電極取出し部２ｂとの間の界面上にダム部材３が形成されているため、この封止膜４と第１電極取出し部２ｂとの間の界面に外部から水分やガスが浸入しても、ダム部材３によりこれら水分及びガスが吸収されてダム部材３の内側にまで浸入することが防止される。
さらに、図２（ｃ）に示されるように、第２電極取出し部２ｂが存在する部分では、第２電極取出し部２ｃとガラス基板１と間の界面上にダム部材３が形成されているため、この第２電極取出し部２ｃとガラス基板１との間の界面に外部から水分やガスが浸入しても、ダム部材３によりこれら水分及びガスが吸収されてダム部材３の内側にまで浸入することが防止される。

すなわち、ＥＬ素子２の有機エレクトロルミネッセンス層６の外周全体を囲むようにダム部材３が形成されており、封止膜４とガラス基板１との間に存在する界面に外部から浸入してきた水分及びガスがこのダム部材３により吸収されるため、これら水分及びガスが有機エレクトロルミネッセンス層６にまで到達することが防止される。従って、有機エレクトロルミネッセンス層６にダメージを与えることが回避される。

また、図２（ｃ）に示されるように、陰極７の第２電極取出し部２ｃとガラス基板１との間の界面上にダム部材３が形成されているため、このダム部材３の上部において、第２電極取出し部２ｃと封止膜４との間の界面が上方に向かって凸状に突出した形状となっている。このため、外部から第２電極取出し部２ｃと封止膜４との間の界面に水分やガスが浸入しても、この界面の突出した部分により水分やガスの進行が妨げられて、それより内側に浸入しにくくなる。

次に、上述のようなＥＬ装置の製造方法について説明する。図３（ａ）に示されるように、ガラス基板１の表面上に第１電極取出し部２ｂを有する陽極５を形成する。
次に、図３（ｂ）に示されるように、２つのマスクを用いて有機エレクトロルミネッセンス層６とダム部材３とを別々に形成する。すなわち、陽極５の表面上に矩形パターンの有機エレクトロルミネッセンス層６を形成すると共に、この有機エレクトロルミネッセンス層６の外周全体を囲むようなダム部材３をガラス基板１上に形成する。このとき、ダム部材３は陽極５の第１電極取出し部２ｂの表面上を通るように形成される。

さらに、図３（ｃ）に示されるように、有機エレクトロルミネッセンス層６の表面上に第２電極取出し部２ｃを有する陰極７を形成し、その後、これら陽極５、有機エレクトロルミネッセンス層６、陰極７及びダム部材３の表面上を覆うように封止膜４を形成する。なお、陰極７の第２電極取出し部２ｃはダム部材３の一部を跨ぐように形成される。
これにより、ＥＬ装置が製造される。

また、上述の実施の形態１において、ダム部材３は有機エレクトロルミネッセンス層６の材料と同じ材料から形成されていたが、これに限るものではなく、液体及び／又はガスを吸収する材料から形成されていれば、上述の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態２．
次に、図４を参照して本発明の実施の形態２に係るＥＬ装置を説明する。この実施の形態２は、図１に示した実施の形態１のＥＬ装置において、発光領域２ａから離れて配置されるダム部材３の代りに、発光領域２ａの周縁部に配置されるダム部材１１を備えるものである。ここで、図４（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１におけるＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線に沿った断面図に対応している。なお、このダム部材１１は、外部から界面を通って浸入する水分及び／又はガスに対して高い吸収特性を有している。

このように、発光領域２ａの周縁部にダム部材１１を形成しても、図４（ａ）に示される封止膜４とガラス基板１との間の界面、図４（ｂ）に示される陽極５の第１電極取出し部２ｂと封止膜４との間の界面、及び図４（ｃ）に示される陰極７の第２電極取出し部２ｃとガラス基板１との間の界面に浸入してきた水分やガスはこのダム部材１１により吸収されるため、実施の形態１と同様に、水分及びガスが有機エレクトロルミネッセンス層６に到達することを防止することができる。
また、このダム部材１１を、電気的絶縁性材料から形成すれば、ダム部材１１を陽極５と陰極７とを互いに絶縁する絶縁膜としても機能させることができる。

実施の形態３．
次に、図５を参照して本発明の実施の形態３に係るＥＬ装置を説明する。この実施の形態３は、図１に示した実施の形態１のＥＬ装置において、ダム部材３の代りに、ガラス基板１と一体に形成されるダム部材２１を備えるものである。ここで、図５（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１におけるＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線に沿った断面図に対応している。

ダム部材２１は、ガラス基板１と同じ材料から構成され、ガラス基板１上に突出するように形成される。すなわち、図５（ａ）に示される封止膜４とガラス基板１との間の界面上、図５（ｂ）に示される陽極５の第１電極取出し部２ｂとガラス基板１との間の界面上、及び図５（ｃ）に示される陰極７の第２電極取出し部２ｃとガラス基板１との間の界面上にそれぞれダム部材２１が突出するように形成される。このようにダム部材２１がガラス基板１と一体でこの基板１上に突出しているので、それらの界面に浸入してきた水分及びガスはダム部材２１により遮断される。
また、図５（ｂ）に示される第１電極取出し部２ｂと封止膜４との間の界面、及び図５（ｃ）に示される第２電極取出し部２ｃと封止膜４との間の界面は、ダム部材２１の上部において、上方に向かって凸状に突出した形状となっているため、外部からこれらの界面に水分やガスが浸入しても、これらの界面の突出した部分により水分やガスの進行が妨げられる。
これにより、外部から浸入してきた水分及びガスが有機エレクトロルミネッセンス層６に到達することが防止される。
なお、このようなダム部材２１は、ガラス基板１の表面上にガラスエッチングを施すなどして形成することができる。

なお、上記の実施の形態１〜３では、ガラス基板１上に透明性の陽極５、有機エレクトロルミネッセンス層６及び反射性の陰極７が順次積層され、有機エレクトロルミネッセンス層６で発した光が陽極５及びガラス基板１を透過して出射されるボトムエミッション型の有機ＥＬ装置について説明したが、これに限るものではなく、この発明は、基板上に反射性電極、有機エレクトロルミネッセンス層及び透明性電極を順次積層して有機エレクトロルミネッセンス層で発した光が基板とは反対側の透明性電極を透過して出射されるトップエミッション型の有機ＥＬ装置にも適用される。この場合、透明性電極の上に封止膜が形成されるが、この封止膜は可視光に対して透明または半透明の材料から形成する必要がある。

また、ダム部材３が有機エレクトロルミネッセンス層６の外周全体を囲む必要は必ずしもなく、有機エレクトロルミネッセンス層６の外周において、ダム部材３が形成されない部分があってもよい。このようにダム部材３が形成されない部分を設ける場合には、ダム部材３を有機エレクトロルミネッセンス層６と同じ材料で構成すると共に、例えば図６に示すようなマスクを用いることにより、ダム部材３と有機エレクトロルミネッセンス層６とを同時に形成することが可能となる。この場合、ダム部材３が形成されない部分はできるだけ小さくすることが望ましい。
また、有機エレクトロルミネッセンス層６が複数の層からなる場合には、ダム部材３は当該複数の層の全ての層から構成されてもよいし、当該複数の層の一部の層から構成されてもよい。
また、以上、有機ＥＬ装置について説明したが、この発明は、無機ＥＬ装置にも同様にして適用することができる。

この発明の実施の形態１に係るＥＬ装置の構成を示す平面図である。実施の形態１におけるＥＬ装置を示し、（ａ）は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、（ｃ）は図１のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。実施の形態１におけるＥＬ装置の製造方法を工程順に示す平面図である。実施の形態２におけるＥＬ装置を示し、（ａ）は図１のＡ−Ａ線に、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線に、（ｃ）は図１のＣ−Ｃ線にそれぞれ対応した断面図である。実施の形態３におけるＥＬ装置を示し、（ａ）は図１のＡ−Ａ線に、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線に、（ｃ）は図１のＣ−Ｃ線にそれぞれ対応した断面図である。実施の形態１〜３の変形例の製造に使用されるマスクを示す平面図である。

符号の説明

１ガラス基板、２ＥＬ素子、２ａ発光領域、２ｂ第１電極取出し部、２ｃ第２電極取出し部、３，１１，２１ダム部材、４封止膜、５陽極、６有機エレクトロルミネッセンス層、７陰極。

Claims

基板上に第１の電極層とエレクトロルミネッセンス層と第２の電極層とが順次積層形成されると共にこれら第１の電極層及びエレクトロルミネッセンス層及び第２の電極層の表面上を覆う封止膜を有するＥＬ装置において、
封止膜と基板との間に配置されることにより液体及び／又はガスが外部から前記封止膜と基板との間に存在する界面に浸入してエレクトロルミネッセンス層に至ることを防止するダム部材を
備えることを特徴とするＥＬ装置。
前記ダム部材は、エレクトロルミネッセンス層の外周全体を囲むように形成されることを特徴とする請求項１に記載のＥＬ装置。
第２の電極層は、基板上においてエレクトロルミネッセンス層の外部にまで延出すると共にその上面が封止膜により覆われた電極取出し部を有し、この第２の電極層の電極取出し部と基板との間の界面上に前記ダム部材が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のＥＬ装置。
第１の電極層は、基板上においてエレクトロルミネッセンス層の外部にまで延出すると共にその上面が封止膜により覆われた電極取出し部を有し、この第１の電極層の電極取出し部と封止膜との間の界面上に前記ダム部材が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のＥＬ装置。
前記ダム部材は、液体及び／又はガスを吸収する材料から形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のＥＬ装置。
前記ダム部材は、エレクトロルミネッセンス層の材料と同じ材料から構成されることを特徴とする請求項５に記載のＥＬ装置。
前記ダム部材は、基板の材料と同じ材料から構成されると共に基板上に突出するように形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のＥＬ装置。
前記ダム部材は、第１の電極層と第２の電極層とを互いに絶縁する絶縁膜としても機能することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のＥＬ装置。