JP2000195661A

JP2000195661A - 有機ｅｌ素子

Info

Publication number: JP2000195661A
Application number: JP10370280A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kawashima; 真祐紀川島; Akira Ebisawa; 晃海老沢; Osamu Onizuka; 理鬼塚; Hiroyuki Endo; 広行遠藤; Toshio Hayakawa; 敏雄早川
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1998-12-25
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 2000-07-14
Also published as: EP1014757A2; EP1014757A3

Abstract

(57)【要約】【課題】駆動時間の経過に伴う輝度の低下、ダークス
ポットの発生、拡大といった素子の経時劣化を有効に抑
制し、初期性能を長期間維持できるとともに、簡単な封
止工程で製造でき、しかも低コストの有機ＥＬ素子を実
現する。【解決手段】基板１と、この基板１上に形成された有
機ＥＬ構造体２と、この有機ＥＬ構造体２を封止する封
止板３とを有し、前記封止板３の内面には、乾燥剤と融
点が７０℃以上２００℃以下の有機化合物との混合物５
が配置されている有機ＥＬ素子とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機化合物を用い
た有機ＥＬ素子に関し、さらに詳細には、基板上に積層
された有機ＥＬ構造体を保護するための封止構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、有機ＥＬ素子が盛んに研究されて
いる。これは、ホール注入電極上にトリフェニルジアミ
ン（ＴＰＤ）などのホール輸送材料を蒸着により薄膜と
し、その上にアルミキノリノール錯体（Ａｌｑ3 ）など
の蛍光物質を発光層として積層し、さらにＭｇなどの仕
事関数の小さな金属電極（電子注入電極）を形成した基
本構成を有する素子で、１０Ｖ前後の電圧で数１００か
ら数１００００cd/m²ときわめて高い輝度が得られるこ
とで注目されている。

【０００３】ところで、有機ＥＬ素子は水分により劣化
することが知られている。水分の影響により、例えば、
発光層と電極層との間で剥離が生じたり、構成材料が変
質してしまったりして、ダークスポットと称する非発光
領域が生じたり、発光面積が縮小したりして所定の品位
の発光が維持できなくなってしまう。

【０００４】この問題を解決するための方法として、例
えば、特開平５−３６４７５号公報、同５−８９９５９
号公報、同７−１６９５６７号公報等に記載されている
ように、有機ＥＬ積層構造体部分を被う気密ケース、封
止層等を基板上に密着固定して外部と遮断する技術が知
られている。

【０００５】しかし、このような封止層等を設けたとし
ても、やはり、駆動時間の経過に伴い外部から侵入する
水分の影響によって、発光輝度が減少したり、ダークス
ポットが生じたり、これが拡大したりして発光面積が縮
小し、素子が劣化し、ひいては、発光不良が悪化して使
用不能になってしまう。

【０００６】また、有機ＥＬ構造体を気密ケース内に収
納し、このケース内に乾燥剤を配置することが提案され
ている。例えば、特開平３−２６１０９１号公報には、
乾燥剤として五酸化二リン（Ｐ₂Ｏ₅）が開示されてい
る。しかし、Ｐ₂Ｏ₅は水分を吸収してその水に溶解（潮
解）し、リン酸となり、有機ＥＬ構造体に悪影響を及ぼ
してしまう。また、Ｐ₂Ｏ₅の封入方法が著しく限られる
ため実用的ではない。

【０００７】特開平６−１７６８６７号公報には、微粉
末固体脱水剤を外部の保護ケース内に充填する有機ＥＬ
素子が開示されている。微粉末固体脱水剤としては、ゼ
オライト、活性アルミナ、シリカゲル、酸化カルシウム
が挙げられている。しかし、外部ケース内に微粉末固体
脱水剤を充填する工程や、この微粉末固体脱水剤が充填
された外部ケースを取り付ける工程を必要とし、製造工
程が煩雑となる。さらに、ゼオライトのような水分を物
理吸着する乾燥剤を直接素子と接するような状態でケー
ス内に配置することとすると、有機ＥＬ素子が発光する
際の熱で吸着した水分を放出してしまうので、十分な寿
命が得られない。

【０００８】これに対し、特開平９−１４８０６６号公
報には、乾燥剤として化学的に水分を吸着するとともに
吸湿しても固体状態を維持する化合物、具体的には、ア
ルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、硫酸塩、
金属ハロゲン化物が挙げられている。これらの化合物は
水分を化学吸着するので、水分の再放出が起こらず、素
子の寿命は長くなる。しかし、固体乾燥剤を気密ケース
内に保持することは容易でなく、しかも新たな工程を必
要とし、素子の寿命としてもまだ不十分である。

【０００９】特開平５−１１４４８６号公報、特開平５
−４１２８１号公報には、素子を脱水剤を含有するフッ
素化炭化水素からなる不活性液状化合物中に保存する方
法が開示されている。この方法は、有機ＥＬ素子を水分
から保護する上である程度の効果はあるものの、前記脱
水剤を含有する不活性液状化合物を注入する工程を必要
とし、封止工程が煩雑となる。

【００１０】以上のように、従来の封止技術は、駆動時
間の経過に伴う輝度の低下、ダークスポットの発生、拡
大といった素子の劣化現象を抑制する効果が不十分であ
ったり、ある程度の封止効果はあるとしても、封止工程
が複雑になったり、コストがかかるといった問題を有し
ていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、駆動
時間の経過に伴う輝度の低下、ダークスポットの発生、
拡大といった素子の経時劣化を有効に抑制し、初期性能
を長期間維持できるとともに、簡単な封止工程で製造で
き、しかも低コストの有機ＥＬ素子を実現することであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は以下の構成に
より達成される。（１）基板と、この基板上に形成された有機ＥＬ構造
体と、この有機ＥＬ構造体を封止する封止板とを有し、
前記封止板の内面には、乾燥剤と融点が７０℃以上２０
０℃以下の有機化合物との混合物が配置されている有機
ＥＬ素子。（２）前記有機化合物は、ワックス状の化合物である
上記（１）の有機ＥＬ素子。（３）前記有機化合物は、高分子有機化合物である上
記（１）の有機ＥＬ素子。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の有機ＥＬ素子は、基板
と、この基板上に形成された有機ＥＬ構造体と、この有
機ＥＬ構造体を封止する封止板とを有し、前記封止板の
内面には、乾燥剤と融点が７０℃以上２００℃以下の有
機化合物との混合物が配置されている。

【００１４】有機ＥＬ構造体を封止する封止板の内面
に、乾燥剤と融点が７０℃以上２００℃以下の有機化合
物との混合物を配置することにより、きわめて簡単な構
造で有機ＥＬ構造体を強力に封止することができ、製造
工程が簡単で、しかも水分を効果的に除去し、素子の経
時劣化現象を防止することができる。

【００１５】乾燥剤が混合される有機化合物としては、
特に限定されるものではないが、融点ｍｐが７０℃以上
２００℃以下、特に９０℃以上１５０℃以下であり、素
子の使用環境温度で固体状である必要がある。融点が上
記範囲以下であると使用環境によっては乾燥剤と有機化
合物との混合物が流動してしまうおそれがある。融点が
上記範囲以上になると、乾燥剤と有機化合物との混合物
を塗布したりして封止板の内面に配置することが困難に
なってくる。具体的には、ワックス、または高分子有機
化合物が好ましい。

【００１６】ワックスは、乾燥剤との組み合わせによ
り、乾燥剤と容易に反応しないような材料を用いること
が好ましい。具体的には、以下の材料の中から乾燥剤と
の組み合わせにおいて、最適なものを選択するとよい。
例えば、ワックス（具体的には、パラフィンワックスや
マイクロクリスタリンワックス等の石油系ワックス、植
物系ワックス、動物系ワックス、鉱物系ワックスのよう
な天然ワックス等）等の他、油脂（具体的には、脂肪ま
たは固体脂と称されるもの）等のようにワックスと同等
な性質を有する有機化合物を用いることができる。ワッ
クスや油脂の成分は、炭化水素（具体的には、炭素数２
２以上のアルカン系の直鎖炭化水素等）、脂肪酸（具体
的には、炭素数１２以上のアルカン系の直鎖炭化水素の
脂肪酸等）、脂肪酸エステル（具体的には、炭素数２０
以上の飽和脂肪酸とメチルアルコール等の低級アルコー
ルとから得られる飽和脂肪酸のメチルエステル等）、脂
肪酸アミド（具体的には、オレイン酸アミド、エルカ酸
アミドなどの不飽和脂肪酸アミド等）、脂肪族アミン
（具体的には、炭素数１６以上の脂肪族第１アミン）、
高級アルコール（具体的には、炭素数１６以上のｎ−ア
ルキルアルコール）などである。これらのなかでも特に
石油系ワックスが好ましい。

【００１７】高分子化合物は、塗布などを容易に行うこ
とができ、乾燥剤との組み合わせにより、乾燥剤と容易
に反応しないような材料を用いることが好ましい。具体
的には、以下の材料の中から乾燥剤との組み合わせにお
いて、最適なものを選択するとよい。例えば、ポリエチ
レン樹脂（ＰＥ）、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）等が挙
げられる。また、ホットメルト材として、エチレン−酢
酸ビニル共重合体〔ＥＶＡ（酢酸ビニル含有率が１５〜
５０％程度）〕等を用いてもよい。

【００１８】上記有機化合物と乾燥剤との混合物の塗布
量としては、使用する材料の比重にもよるが、０．００
１〜０．５g／cm²、特に０．０１〜０．１g／cm²程度
が好ましい。塗布方法としては、ロールコート、ブレー
ドコート、刷毛塗り、印刷の他、ディスペンサー等を用
いてもよい。

【００１９】乾燥剤としては、上記有機化合物において
吸湿効果を発揮し、有機化合物と容易に反応しないよう
なものであれば特に限定されるものではないが、例え
ば、水素化カルシウム（ＣａＨ₂）、水素化ストロンチ
ウム（ＳｒＨ₂）、水素化バリウム（ＢａＨ₂）、水素化
アルミニウムリチウム（ＡｌＬｉＨ₄）、酸化ナトリウ
ム（Ｎａ₂Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ₂Ｏ）、酸化カルシウ
ム（ＣａＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化マグネシ
ウム（ＭｇＯ）等を挙げることができる。

【００２０】上記乾燥剤のなかでも特に、水素化カルシ
ウム（ＣａＨ₂）、水素化ストロンチウム（ＳｒＨ₂）、
水素化バリウム（ＢａＨ₂）および水素化アルミニウム
リチウム（ＡｌＬｉＨ₄）等が好ましい。

【００２１】乾燥剤の含有量としては、上記有機化合物
を含めた全成分に対して、好ましくは５〜８０重量％、
特に２０〜７０重量％である。乾燥剤の含有量が５重量
％に満たないと乾燥剤による吸水効果が十分でなくな
り、７０重量％を超えると乾燥剤を有機化合物により固
定・保持することが困難となり、乾燥剤の脱落などによ
りドしにダメージを与えるおそれが生じる。乾燥剤は、
通常、上記有機化合物中に分散された状態で用いられ
る。乾燥剤の平均粒径としては、０．１〜１０μm程度
である。

【００２２】次に、図を参照しつつ本発明の有機ＥＬ素
子についてより具体的に説明する。図１は、本発明の有
機ＥＬ素子の一構成例を示す概略断面図である。図１に
おいて、基板１上に形成されている有機ＥＬ構造体２
と、この有機ＥＬ構造体２を覆うように所定間隔をおい
て配置されている封止板３とを有する。また、封止板３
は接着剤４により接着・固定され、封止される。そし
て、接着剤４にて固定されている封止板の内面側には、
有機化合物と乾燥剤との混合物５が配置されている。

【００２３】封止板の材料としては、好ましくは平板状
であって、ガラスや石英、樹脂等の透明ないし半透明材
料が挙げられるが、特にガラスが好ましい。ガラス平板
を用いることで、安価でしかも薄型の有機ＥＬ表示装置
とすることができる。このようなガラス材として、コス
トの面からアルカリガラスが好ましいが、この他、ソー
ダ石灰ガラス、鉛アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、
アルミノケイ酸ガラス、シリカガラス等のガラス組成の
ものも好ましい。特に、ソーダガラスで、表面処理の無
いガラス材が安価に使用でき、好ましい。封止板として
は、ガラス板以外にも、金属板、プラスチック板等を用
いることもできる。

【００２４】封止板の大きさとしては、特に限定される
ものではなく、表示部位のデザイン、および回路設計等
により、適宜好適な大きさに調整される。その厚さは、
平板で通常、０．１〜５mm程度である。なお、封止板に
凹部を形成し、この部分に有機ＥＬ構造体、またはその
一部を収納するようにすることも可能である。

【００２５】封止板は、スペーサーを用いて高さを調整
し、所望の高さに保持してもよい。スペーサーの材料と
しては、樹脂ビーズ、シリカビーズ、ガラスビーズ、ガ
ラスファイバー等が挙げられ、特にガラスビーズ等が好
ましい。スペーサーは、通常、粒径の揃った粒状物であ
るが、その形状は特に限定されるものではなく、スペー
サーとしての機能に支障のないものであれば種々の形状
であってもよい。その大きさとしては、円換算の直径が
１〜２０μm 、より好ましくは１〜１０μm 、特に２〜
８μm が好ましい。このような直径のものは、粒長１０
０μm 以下程度であることが好ましく、その下限は特に
規制されるものではないが、通常直径と同程度以上であ
る。

【００２６】なお、封止板に凹部を形成した場合には、
スペーサーは使用しても、使用しなくてもよい。使用す
る場合の好ましい大きさとしては、前記範囲でよいが、
特に２〜８μm の範囲が好ましい。

【００２７】スペーサーは、予め封止用接着剤中に混入
されていても、接着時に混入してもよい。封止用接着剤
中におけるスペーサーの含有量は、好ましくは０．０１
〜３０wt％、より好ましくは０．１〜５wt％である。

【００２８】本発明に使用される封止用接着剤として
は、熱硬化型の接着剤も使用することができるが、有機
ＥＬ構造体への影響を考慮すると光硬化型の接着剤が好
ましい。例えば、エステルアクリレート，ウレタンアク
リレート，エポキシアクリレート，メラミンアクリレー
ト，アクリル樹脂アクリレート等の各種アクリレート、
ウレタンポリエステル等の樹脂を用いたラジカル系接着
剤や、エポキシ、ビニルエーテル等の樹脂を用いたカチ
オン系接着剤、チオール・エン付加型樹脂系接着剤等が
挙げられ、中でも酸素による阻害が無く、光照射後も重
合反応が進行するカチオン系接着剤が好ましい。

【００２９】カチオン系接着剤としては、カチオン硬化
タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤が好ましい。
有機ＥＬ構造体部分の各層構成材料のガラス転移温度が
１４０℃以下、特に８０〜１００℃程度である。従っ
て、通常の熱硬化型の接着剤を用いると、その硬化温度
が１４０〜１８０℃程度であるため、その硬化の際に有
機ＥＬ構造体が軟化してしまい、特性の劣化が生じてし
まうという問題がある。一方、紫外線硬化型接着剤の場
合は、このような有機ＥＬ構造体の軟化というような問
題は生じないが、現在一般に用いられている紫外線硬化
型接着剤はアクリル系であり、その硬化の際にその成分
中のアクリルモノマーが揮発し、それが上記有機ＥＬ構
造体の各構成材料に悪影響を及ぼし、その特性を劣化さ
せるという問題がある。そこで、本発明においては、以
上のような問題のない、あるいは極めて少ない接着剤で
ある、上記のカチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキ
シ樹脂接着剤を用いることが好ましい。

【００３０】なお、紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤と
して市販されているものの中には、紫外線加熱硬化併用
型のエポキシ樹脂接着剤が含まれる場合があるが、この
場合には、ラジカル硬化タイプのアクリル系樹脂と加熱
硬化タイプのエポキシ樹脂が混合あるいは変性してある
場合が多く、前記のアクリル系樹脂のアクリルモノマー
の揮発の問題や熱硬化型エポキシ樹脂の硬化温度の問題
が解決しておらず、本発明の有機ＥＬディスプレイに用
いる接着剤としては好ましくない。

【００３１】カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキ
シ樹脂接着剤とは、主たる硬化剤として紫外線等の光照
射による光分解でルイス酸触媒を放出するルイス酸塩型
硬化剤を含み、光照射により発生されたルイス酸が触媒
となって主成分であるエポキシ樹脂がカチオン重合型の
反応機構により重合し、硬化するタイプの接着剤であ
る。

【００３２】上記接着剤の主成分たるエポキシ樹脂とし
ては、エポキシ化オレフィン樹脂、脂環式エポキシ樹
脂、ノボラックエポキシ樹脂等が挙げられる。また、上
記硬化剤としては、芳香族ジアゾニウムのルイス酸塩、
ジアリルヨードニウムのルイス酸塩、トリアリルスルホ
ニウムのルイス酸塩、トリアリルセレニウムのルイス酸
塩等が挙げられる。これらのうちでは、ジアリルヨード
ニウムのルイス酸塩が好ましい。

【００３３】接着剤の塗布量としては、積層されている
有機ＥＬ構造体の大きさや有機ＥＬ素子で構成されるデ
ィスプレイの種類や構造等にもよるが、好ましくは６×
１０ ^-2〜２×１０^-4g／cm²、特に８×１０^-3〜２×１
０^-4g／cm²程度が好ましい。また、接着剤層の厚みと
しては、通常封止板の配置位置の高さ、すなわち積層さ
れている有機ＥＬ構造体の厚みに、所定の空隙を確保で
きる厚みとなり、特に規制されるものではないが、通常
５×１０⁵〜１×１０³nm、好ましくは５×１０ ⁴〜５
×１０³nm、特に２×１０⁴〜２×１０³nm程度であ
る。

【００３４】接着剤を用いて、封止板を接着し密封す
る。封止ガスは、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ₂等の不活性ガス等が
好ましい。また、この封止ガスの水分含有量は、１００
ppm以下、より好ましくは１０ ppm以下、特には１ ppm
以下であることが好ましい。この水分含有量に下限値は
特にないが、通常０．１ ppm程度である。

【００３５】基板材料としては、基板側から発光した光
を取り出す構成の場合、ガラスや石英、樹脂等の透明な
いし半透明材料を用いる。また、逆積層の場合には、基
板は透明でも不透明であってもよく、不透明である場合
にはセラミックス等を使用してもよい。

【００３６】また、基板に色フィルター膜や蛍光性物質
を含む色変換膜、あるいは誘電体反射膜を用いて発光色
をコントロールしてもよい。

【００３７】色フィルター膜には、液晶ディスプレイ等
で用いられているカラーフィルターを用いれば良いが、
有機ＥＬ素子の発光する光に合わせてカラーフィルター
の特性を調整し、取り出し効率・色純度を最適化すれば
よい。

【００３８】また、ＥＬ素子材料や蛍光変換層が光吸収
するような短波長の外光をカットできるカラーフィルタ
ーを用いれば、素子の耐光性・表示のコントラストも向
上する。

【００３９】また、誘電体多層膜のような光学薄膜を用
いてカラーフィルターの代わりにしても良い。

【００４０】蛍光変換フィルター膜は、ＥＬ発光の光を
吸収し、蛍光変換膜中の蛍光体から光を放出させること
で、発光色の色変換を行うものであるが、組成として
は、バインダー、蛍光材料、光吸収材料の三つから形成
される。

【００４１】蛍光材料は、基本的には蛍光量子収率が高
いものを用いれば良く、ＥＬ発光波長域に吸収が強いこ
とが望ましい。実際には、レーザー色素などが適してお
り、ローダミン系化合物・ペリレン系化合物・シアニン
系化合物・フタロシアニン系化合物（サブフタロシアニ
ン等も含む）、ナフタロイミド系化合物・縮合環炭化水
素系化合物・縮合複素環系化合物・スチリル系化合物・
クマリン系化合物等を用いればよい。

【００４２】バインダーは、基本的に蛍光を消光しない
ような材料を選べば良く、フォトリソグラフィー・印刷
等で微細なパターニングが出来るようなものが好まし
い。また、ＩＴＯ、ＩＺＯの成膜時にダメージを受けな
いような材料が好ましい。

【００４３】光吸収材料は、蛍光材料の光吸収が足りな
い場合に用いるが、必要のない場合は用いなくても良
い。また、光吸収材料は、蛍光性材料の蛍光を消光しな
いような材料を選べば良い。

【００４４】本発明の有機ＥＬ構造体は、以下のような
構成により得ることができる。ホール注入電極は、通常
基板側の電極として形成され、発光した光を取り出す構
成であるため、透明ないし半透明な電極が好ましい。透
明電極としては、ＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）、
ＩＺＯ（亜鉛ドープ酸化インジウム）、ＺｎＯ、ＳｎＯ
₂、Ｉｎ₂Ｏ₃等が挙げられるが、好ましくはＩＴＯ
（錫ドープ酸化インジウム）、ＩＺＯ（亜鉛ドープ酸化
インジウム）が好ましい。ＩＴＯは、通常Ｉｎ₂Ｏ₃と
ＳｎＯとを化学量論組成で含有するが、Ｏ量は多少これ
から偏倚していてもよい。

【００４５】ホール注入電極の厚さは、ホール注入を十
分行える一定以上の厚さを有すればよく、好ましくは１
０〜５００nm、さらには３０〜３００nmの範囲が好まし
い。また、その上限は特に制限はないが、あまり厚いと
剥離、加工性の悪化、応力による障害、光透過性の低下
や、表面の粗さによるリーク等の問題が生じてくる。逆
に厚さが薄すぎると、製造時の膜強度やホール輸送能
力、抵抗値の点で問題がある。

【００４６】このホール注入電極層は蒸着法等によって
も形成できるが、好ましくはスパッタ法により形成する
ことが好ましい。

【００４７】光を取り出す側の電極は、発光波長帯域、
通常４００〜７００nm、特に各発光光に対する光透過率
が５０％以上、より好ましくは６０％以上、特に８０％
以上、さらには９０％以上であることが好ましい。透過
率が低くなると、発光層からの発光自体が減衰され、発
光素子として必要な輝度を得難くなってくる。なお、コ
ントラスト比を向上させたりして視認性を向上させる目
的等のため、比較的低い透過率とする場合もある。

【００４８】電子注入電極としては、低仕事関数の物質
が好ましく、例えば、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｌａ、Ｃ
ｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚ
ｎ、Ｚｒ等の金属元素単体、または安定性を向上させる
ためにそれらを含む２成分、３成分の合金系を用いるこ
とが好ましい。合金系としては、例えばＡｇ・Ｍｇ（Ａ
ｇ：１〜２０at％）、Ａｌ・Ｌｉ（Ｌｉ：０．３〜１４
at％）、Ｉｎ・Ｍｇ（Ｍｇ：５０〜８０at％）、Ａｌ・
Ｃａ（Ｃａ：５〜２０at％）等が好ましい。また、これ
らの酸化物を、補助電極と組み合わせて形成してもよ
い。なお、電子注入電極は蒸着法やスパッタ法で形成す
ることが可能である。

【００４９】電子注入電極薄膜の厚さは、電子注入を十
分行える一定以上の厚さとすればよく、０．１nm以上、
好ましくは１nm以上とすればよい。また、その上限値に
は特に制限はないが、通常膜厚は１〜５００nm程度とす
ればよい。電子注入電極の上には、さらに保護電極を設
けてもよい。

【００５０】保護電極の厚さは、電子注入効率を確保
し、水分や酸素あるいは有機溶媒の進入を防止するた
め、一定以上の厚さとすればよく、好ましくは５０nm以
上、さらには１００nm以上、特に１００〜１０００nmの
範囲が好ましい。保護電極層が薄すぎると、その効果が
得られず、また、保護電極層の段差被覆性が低くなって
しまい、端子電極との接続が十分ではなくなる。一方、
保護電極層が厚すぎると、保護電極層の応力が大きくな
るため、ダークスポットの成長速度が速くなってしま
う。

【００５１】電子注入電極と保護電極とを併せた全体の
厚さとしては、特に制限はないが、通常１００〜１００
０nm程度とすればよい。

【００５２】電極成膜後に、前記保護電極に加えて、Ｓ
ｉＯ_X等の無機材料、テフロン、塩素を含むフッ化炭素
重合体等の有機材料等を用いた保護膜を形成してもよ
い。保護膜は透明でも不透明であってもよく、保護膜の
厚さは５０〜１２００nm程度とする。保護膜は、前記の
反応性スパッタ法の他に、一般的なスパッタ法、蒸着
法、ＰＥＣＶＤ法等により形成すればよい。

【００５３】次に、有機ＥＬ構造体の有機物層について
詳述する。発光層は、少なくとも発光機能に関与する１
種類、または２種類以上の有機化合物薄膜の積層膜から
なる。

【００５４】発光層は、ホール（正孔）および電子の注
入機能、それらの輸送機能、ホールと電子の再結合によ
り励起子を生成させる機能を有する。発光層には、比較
的電子的にニュートラルな化合物を用いることで、電子
とホールを容易かつバランスよく注入・輸送することが
できる。

【００５５】発光層は、必要により、狭義の発光層の
他、さらに有機材料のホール輸送層を設けたり、電子注
入輸送層等を有していても良い。

【００５６】ホール注入輸送層は、無機ホール注入層か
らのホールの注入を容易にする機能、ホールを安定に輸
送する機能および電子を妨げる機能を有するものであ
り、電子注入輸送層は、電子注入電極からの電子の注入
を容易にする機能、電子を安定に輸送する機能およびホ
ールを妨げる機能を有するものである。これらの層は、
発光層に注入されるホールや電子を増大・閉じこめさ
せ、再結合領域を最適化させ、発光効率を改善する。

【００５７】発光層の厚さ、ホール輸送層の厚さおよび
電子注入輸送層の厚さは、特に制限されるものではな
く、形成方法によっても異なるが、通常５〜５００nm程
度、特に１０〜３００nmとすることが好ましい。

【００５８】ホール注入輸送層の厚さおよび電子注入輸
送層の厚さは、再結合・発光領域の設計によるが、発光
層の厚さと同程度または１／１０〜１０倍程度とすれば
よい。ホール・電子の注入層と輸送層とを分ける場合
は、注入層は１nm以上、輸送層は１nm以上とするのが好
ましい。このときの注入層、輸送層の厚さの上限は、通
常、注入層で５００nm程度、輸送層で５００nm程度であ
る。このような膜厚については、注入輸送層を２層設け
るときも同じである。

【００５９】有機ＥＬ素子の発光層には、発光機能を有
する化合物である蛍光性物質を含有させる。このような
蛍光性物質としては、例えば、特開昭６３−２６４６９
２号公報に開示されているような化合物、例えばキナク
リドン、ルブレン、スチリル系色素等の化合物から選択
される少なくとも１種が挙げられる。また、トリス（８
−キノリノラト）アルミニウム等の８−キノリノールま
たはその誘導体を配位子とする金属錯体色素などのキノ
リン誘導体、テトラフェニルブタジエン、アントラセ
ン、ペリレン、コロネン、１２−フタロペリノン誘導体
等が挙げられる。さらには、特開平８−１２６００号公
報（特願平６−１１０５６９号）に記載のフェニルアン
トラセン誘導体、特開平８−１２９６９号公報（特願平
６−１１４４５６号）に記載のテトラアリールエテン誘
導体等を用いることができる。

【００６０】また、それ自体で発光が可能なホスト物質
と組み合わせて使用することが好ましく、ドーパントと
しての使用が好ましい。このような場合の発光層におけ
る化合物の含有量は０．０１〜１０wt% 、さらには０．
１〜５wt% であることが好ましい。ホスト物質と組み合
わせて使用することによって、ホスト物質の発光波長特
性を変化させることができ、長波長に移行した発光が可
能になるとともに、素子の発光効率や安定性が向上す
る。

【００６１】ホスト物質としては、キノリノラト錯体が
好ましく、さらには８−キノリノールまたはその誘導体
を配位子とするアルミニウム錯体が好ましい。このよう
なアルミニウム錯体としては、特開昭６３−２６４６９
２号、特開平３−２５５１９０号、特開平５−７０７３
３号、特開平５−２５８８５９号、特開平６−２１５８
７４号等に開示されているものを挙げることができる。

【００６２】具体的には、まず、トリス（８−キノリノ
ラト）アルミニウム、ビス（８−キノリノラト）マグネ
シウム、ビス（ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト）亜
鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウ
ムオキシド、トリス（８−キノリノラト）インジウム、
トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウ
ム、８−キノリノラトリチウム、トリス（５−クロロ−
８−キノリノラト）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−
キノリノラト）カルシウム、５，７−ジクロル−８−キ
ノリノラトアルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−
８−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウム、ポリ［亜
鉛（II）−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリニル）メ
タン］等がある。

【００６３】また、８−キノリノールまたはその誘導体
のほかに他の配位子を有するアルミニウム錯体であって
もよく、このようなものとしては、ビス（２−メチル−
８−キノリノラト）（フェノラト）アルミニウム(III)
、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（オルト−
クレゾラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−
８−キノリノラト）（メタークレゾラト）アルミニウム
(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（パラ
−クレゾラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル
−８−キノリノラト）（オルト−フェニルフェノラト）
アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノ
ラト）（メタ−フェニルフェノラト）アルミニウム(II
I) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（パラ−
フェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−
メチル−８−キノリノラト）（２，３−ジメチルフェノ
ラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キ
ノリノラト）（２，６−ジメチルフェノラト）アルミニ
ウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）
（３，４−ジメチルフェノラト）アルミニウム(III) 、
ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（３，５−ジメ
チルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチ
ル−８−キノリノラト）（３，５−ジ−tert−ブチルフ
ェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８
−キノリノラト）（２，６−ジフェニルフェノラト）ア
ルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラ
ト）（２，４，６−トリフェニルフェノラト）アルミニ
ウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）
（２，３，６−トリメチルフェノラト）アルミニウム(I
II) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，
３，５，６−テトラメチルフェノラト）アルミニウム(I
II) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（１−ナ
フトラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８
−キノリノラト）（２−ナフトラト）アルミニウム(II
I) 、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）
（オルト−フェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、
ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）（パラ−
フェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２，
４−ジメチル−８−キノリノラト）（メタ−フェニルフ
ェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２，４−ジメチ
ル−８−キノリノラト）（３，５−ジメチルフェノラ
ト）アルミニウム(III) 、ビス（２，４−ジメチル−８
−キノリノラト）（３，５−ジ−tert−ブチルフェノラ
ト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−４−エチ
ル−８−キノリノラト）（パラ−クレゾラト）アルミニ
ウム(III) 、ビス（２−メチル−４−メトキシ−８−キ
ノリノラト）（パラ−フェニルフェノラト）アルミニウ
ム(III) 、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリ
ノラト）（オルト−クレゾラト）アルミニウム(III) 、
ビス（２−メチル−６−トリフルオロメチル−８−キノ
リノラト）（２−ナフトラト）アルミニウム(III) 等が
ある。

【００６４】このほか、ビス（２−メチル−８−キノリ
ノラト）アルミニウム(III) −μ−オキソ−ビス（２−
メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) 、ビス
（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）アルミニウム
(III) −μ−オキソ−ビス（２，４−ジメチル−８−キ
ノリノラト）アルミニウム(III) 、ビス（４−エチル−
２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) −
μ−オキソ−ビス（４−エチル−２−メチル−８−キノ
リノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−４
−メトキシキノリノラト）アルミニウム(III) −μ−オ
キソ−ビス（２−メチル−４−メトキシキノリノラト）
アルミニウム(III) 、ビス（５−シアノ−２−メチル−
８−キノリノラト）アルミニウム(III) −μ−オキソ−
ビス（５−シアノ−２−メチル−８−キノリノラト）ア
ルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−５−トリフルオ
ロメチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) −μ
−オキソ−ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル
−８−キノリノラト）アルミニウム(III) 等であっても
よい。

【００６５】このほかのホスト物質としては、特開平８
−１２６００号公報（特願平６−１１０５６９号）に記
載のフェニルアントラセン誘導体や特開平８−１２９６
９号公報（特願平６−１１４４５６号）に記載のテトラ
アリールエテン誘導体なども好ましい。

【００６６】発光層は電子注入輸送層を兼ねたものであ
ってもよく、このような場合はトリス（８−キノリノラ
ト）アルミニウム等を使用することが好ましい。これら
の蛍光性物質を蒸着すればよい。

【００６７】また、発光層は、必要に応じて、少なくと
も１種のホール注入輸送性化合物と少なくとも１種の電
子注入輸送性化合物との混合層とすることも好ましく、
さらにはこの混合層中にドーパントを含有させることが
好ましい。このような混合層における化合物の含有量
は、０．０１〜２０wt% 、さらには０．１〜１５wt% と
することが好ましい。

【００６８】混合層では、キャリアのホッピング伝導パ
スができるため、各キャリアは極性的に有利な物質中を
移動し、逆の極性のキャリア注入は起こりにくくなるた
め、有機化合物がダメージを受けにくくなり、素子寿命
がのびるという利点がある。また、前述のドーパントを
このような混合層に含有させることにより、混合層自体
のもつ発光波長特性を変化させることができ、発光波長
を長波長に移行させることができるとともに、発光強度
を高め、素子の安定性を向上させることもできる。

【００６９】混合層に用いられるホール注入輸送性化合
物および電子注入輸送性化合物は、各々、後述のホール
輸送層性の化合物および電子注入輸送性の化合物の中か
ら選択すればよい。なかでも、ホール注入輸送性の化合
物としては、強い蛍光を持ったアミン誘導体、例えばホ
ール輸送材料であるトリフェニルジアミン誘導体、さら
にはスチリルアミン誘導体、芳香族縮合環を持つアミン
誘導体を用いるのが好ましい。

【００７０】電子注入輸送性の化合物としては、キノリ
ン誘導体、さらには８−キノリノールないしその誘導体
を配位子とする金属錯体、特にトリス（８−キノリノラ
ト）アルミニウム（Ａｌｑ3 ）を用いることが好まし
い。また、上記のフェニルアントラセン誘導体、テトラ
アリールエテン誘導体を用いるのも好ましい。

【００７１】ホール注入輸送性の化合物としては、強い
蛍光を持ったアミン誘導体、例えば上記のホール輸送材
料であるトリフェニルジアミン誘導体、さらにはスチリ
ルアミン誘導体、芳香族縮合環を持つアミン誘導体を用
いるのが好ましい。

【００７２】この場合の混合比は、それぞれのキャリア
移動度とキャリア濃度によるが、一般的には、ホール注
入輸送性化合物の化合物／電子注入輸送性の化合物の重
量比が、１／９９〜９９／１、さらに好ましくは１０／
９０〜９０／１０、特に好ましくは２０／８０〜８０／
２０程度となるようにすることが好ましい。

【００７３】また、混合層の厚さは、分子層一層に相当
する厚み以上で、有機化合物層の膜厚未満とすることが
好ましい。具体的には１〜８５nmとすることが好まし
く、さらには５〜６０nm、特には５〜５０nmとすること
が好ましい。

【００７４】また、混合層の形成方法としては、異なる
蒸着源より蒸発させる共蒸着が好ましいが、蒸気圧（蒸
発温度）が同程度あるいは非常に近い場合には、予め同
じ蒸着ボード内で混合させておき、蒸着することもでき
る。混合層は化合物同士が均一に混合している方が好ま
しいが、場合によっては、化合物が島状に存在するもの
であってもよい。発光層は、一般的には、有機蛍光物質
を蒸着するか、あるいは、樹脂バインダー中に分散させ
てコーティングすることにより、発光層を所定の厚さに
形成する。

【００７５】また、ホール注入輸送層には、例えば、特
開昭６３−２９５６９５号公報、特開平２−１９１６９
４号公報、特開平３−７９２号公報、特開平５−２３４
６８１号公報、特開平５−２３９４５５号公報、特開平
５−２９９１７４号公報、特開平７−１２６２２５号公
報、特開平７−１２６２２６号公報、特開平８−１００
１７２号公報、ＥＰ０６５０９５５Ａ１等に記載されて
いる各種有機化合物を用いることができる。例えば、テ
トラアリールベンジシン化合物（トリアリールジアミン
ないしトリフェニルジアミン：ＴＰＤ）、芳香族三級ア
ミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリア
ゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有する
オキサジアゾール誘導体、ポリチオフェン等である。こ
れらの化合物は、１種のみを用いても、２種以上を併用
してもよい。２種以上を併用するときは、別層にして積
層したり、混合したりすればよい。

【００７６】電子注入輸送層には、トリス（８−キノリ
ノラト）アルミニウム（Ａｌｑ3 ）等の８−キノリノー
ルまたはその誘導体を配位子とする有機金属錯体などの
キノリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘
導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノキサリ
ン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオ
レン誘導体等を用いることができる。電子注入輸送層は
発光層を兼ねたものであってもよく、このような場合は
トリス（８−キノリノラト）アルミニウム等を使用する
ことが好ましい。電子注入輸送層の形成は、発光層と同
様に、蒸着等によればよい。

【００７７】電子注入輸送層を電子注入層と電子輸送層
とに分けて積層する場合には、電子注入輸送層用の化合
物の中から好ましい組み合わせを選択して用いることが
できる。このとき、電子注入電極側から電子親和力の値
の大きい化合物の順に積層することが好ましい。このよ
うな積層順については、電子注入輸送層を２層以上設け
るときも同様である。

【００７８】ホール輸送層、発光層および電子注入輸送
層の形成には、均質な薄膜が形成できることから、真空
蒸着法を用いることが好ましい。真空蒸着法を用いた場
合、アモルファス状態または結晶粒径が０．２μm 以下
の均質な薄膜が得られる。結晶粒径が０．２μm を超え
ていると、不均一な発光となり、素子の駆動電圧を高く
しなければならなくなり、ホールの注入効率も著しく低
下する。

【００７９】真空蒸着の条件は特に限定されないが、１
０^-4Pa以下の真空度とし、蒸着速度は０．０１〜１nm／
sec 程度とすることが好ましい。また、真空中で連続し
て各層を形成することが好ましい。真空中で連続して形
成すれば、各層の界面に不純物が吸着することを防げる
ため、高特性が得られる。また、素子の駆動電圧を低く
したり、ダークスポットの発生・成長を抑制したりする
ことができる。

【００８０】これら各層の形成に真空蒸着法を用いる場
合において、１層に複数の化合物を含有させる場合、化
合物を入れた各ボートを個別に温度制御して共蒸着する
ことが好ましい。

【００８１】有機ＥＬ素子は、直流駆動やパルス駆動さ
れ、また交流駆動も可能である。印加電圧は、通常、２
〜３０V 程度である。

【００８２】

【実施例】＜乾燥剤・樹脂混合物の調整：サンプル１＞
有機化合物としてワックス（日化精工社製、商品名：プ
ルーフワックス、mp：約９０℃）を用い、乾燥剤とし
て：ＣａＨ₂を用いた。次に、水分含有率を１００ppm
以下のＮ₂雰囲気下で前記ワックスを１５０℃まで加熱
し、前記ワックス：１００重量部に対し乾燥剤：１００
重量部添加し、混合・撹拌し、乾燥剤・樹脂混合物を得
た。得られた乾燥剤・樹脂混合物を、１７０℃に加熱
し、溶融させ、ガラス封止板の内面側（有機ＥＬ構造体
と対向する側）となる部位上に塗布した。このときの塗
布量は、約０．０５g／cm²とした。

【００８３】次いで、この乾燥剤・樹脂混合物が塗布さ
れたガラス封止板を室温下で放置し冷却した。室温下で
乾燥剤・樹脂混合物は固化し、流動現象は全く見られな
かった。これにより、ガラス封止板上に極めて容易に乾
燥剤が固定されることが確認できた。

【００８４】＜乾燥剤・樹脂混合物の調整：サンプル２
＞有機化合物としてポリエチレン系樹脂（三井化学社
製、商品名：ハイワックス４１０Ｐ、mp：１１８℃）を
用い、乾燥剤として：ＣａＨ₂を用いた。次に、水分含
有率を１００ppm 以下のＮ₂雰囲気下で前記樹脂を１５
０℃まで加熱し、前記樹脂：１００重量部に対し乾燥剤
を１００重量部添加し、混合・撹拌し、乾燥剤・樹脂混
合物を得た。得られた乾燥剤・樹脂混合物を、１７０℃
に加熱し、溶融させ、ガラス封止板の内面側（有機ＥＬ
構造体と対向する側）となる部位上に塗布した。このと
きの塗布量は、約０．０５g／cm²とした。

【００８５】次いで、この乾燥剤・樹脂混合物が塗布さ
れたガラス封止板を室温下で放置し冷却した。室温下で
乾燥剤・樹脂混合物は固化し、流動現象は全く見られな
かった。これにより、ガラス封止板上に極めて容易に乾
燥剤が固定されることが確認できた。

【００８６】＜有機ＥＬ素子の作製＞ガラス基板として
コーニング社製商品名７０５９基板を中性洗剤を用いて
スクラブ洗浄した。

【００８７】この基板上にＩＴＯ酸化物ターゲットを用
いＲＦマグネトロンスパッタリング法により、基板温度
２５０℃で、膜厚２００nmのＩＴＯホール注入電極層を
形成した。

【００８８】ＩＴＯ電極層等が形成された基板の表面を
ＵＶ／Ｏ₃洗浄した後、真空蒸着装置の基板ホルダーに
固定して、槽内を１×１０^-4Pa以下まで減圧した。

【００８９】次いで、蒸着法により、４，４’，４”−
トリス（−Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル
アミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）を蒸
着速度０．１nm／secで５５nmの厚さに蒸着してホール
注入層を形成し、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ｍ
−トリル−４，４’−ジアミノ−１，１’−ビフェニル
（ＴＰＤ）を蒸着速度０．１nm／secで２０nmの厚さに
蒸着してホール輸送層を形成した。

【００９０】さらに、減圧を保ったまま、Ｎ，Ｎ，
Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（ｍ−ビフェニル）−１，１’
−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）と、トリ
ス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ3 ）と、
ルブレンとを、全体の蒸着速度０．２nm/secとして１０
０nmの厚さに蒸着し、発光層とした。ＴＰＤ：Ａｌｑ3
＝１：１（重量比）、この混合物に対してルブレンを１
０体積％ドープした。

【００９１】次いで、減圧を保ったまま、ＡｌＬｉ（Ｌ
ｉ：７at％）を１nmの厚さに蒸着し、続けてＡｌを２０
０nmの厚さに蒸着し、電子注入電極および補助電極とし
た。

【００９２】最後に前記サンプル１，２の乾燥剤・有機
化合物混合物が配置されているガラス封止板を貼り合わ
せ、有機ＥＬ素子を得た。このときの接着剤は、エポキ
シ系光硬化型接着剤を用いた。また、比較サンプルとし
て、前記乾燥剤・樹脂混合物を塗布しない封止板を貼り
合わせたサンプルを用意した。

【００９３】得られた各有機ＥＬ素子１０サンプルを、
６０℃−ＲＨ９５％の保存条件下で１０mA/cm²の電流密
度で連続駆動させ、５００時間駆動した後に発光面を観
察して各画素のダークスポットを観察した。その結果、
本発明サンプル１，２は直径５０μm 以下のダークスポ
ットが２個程度発見されたにとどまったが、比較サンプ
ルでは、直径５０μm 以上のダークスポットが１５個以
上確認された。

【００９４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、駆動時間
の経過に伴う輝度の低下、ダークスポットの発生、拡大
といった素子の経時劣化を有効に抑制し、初期性能を長
期間維持できるとともに、簡単な封止工程で製造でき、
しかも低コストの有機ＥＬ素子を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機ＥＬ素子の基本構成を示す概略断
面図である。

【符号の説明】

１基板２有機ＥＬ構造体３封止板４接着剤５乾燥剤と有機化合物との混合物

フロントページの続き (72)発明者鬼塚理東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内 (72)発明者遠藤広行東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内 (72)発明者早川敏雄東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内Ｆターム(参考） 3K007 AB00 AB02 AB06 AB12 AB13 AB18 BB01 BB05 BB06 CA01 CB01 DA00 DA01 DB03 EB00 FA01 FA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、この基板上に形成された有機Ｅ
Ｌ構造体と、この有機ＥＬ構造体を封止する封止板とを
有し、前記封止板の内面には、乾燥剤と融点が７０℃以上２０
０℃以下の有機化合物との混合物が配置されている有機
ＥＬ素子。
【請求項２】前記有機化合物は、ワックス状の化合物
である請求項１の有機ＥＬ素子。
【請求項３】前記有機化合物は、高分子有機化合物で
ある請求項１の有機ＥＬ素子。