有機エレクトロルミネッセンス素子およびディスプレイ装置
【課題】本発明は、フレキシブル性を有しながらも十分なガスバリア性を示す上に、効率よく生産することができる有機ＥＬ素子を提供する。また、本発明は、同様の特性を有する有機ＥＬディスプレイ装置を提供することも目的とする。
【解決手段】本発明の有機ＥＬ素子は、少なくとも基板、１対の電極、および有機エレクトロルミネッセンス層を有し；当該基板が液晶ポリマーフィルムよりなることを特徴とする。
【解決手段】本発明の有機ＥＬ素子は、少なくとも基板、１対の電極、および有機エレクトロルミネッセンス層を有し；当該基板が液晶ポリマーフィルムよりなることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、および当該有機エレクトロルミネッセンス素子を含むディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイに代わる薄型平面ディスプレイ装置として有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ（以下、「有機エレクトロルミネッセンス」を「有機ＥＬ」という）が着目されている。有機ＥＬディスプレイは自己発光型装置であり、広視野角、薄型軽量性、高コントラスト、高画質などの面で他の薄型平面ディスプレイ装置よりも優れている。
【０００３】
従来、有機ＥＬ素子はガラス基板上に電極や有機ＥＬ層などが形成されているという構造を有する。しかし、かかる有機ＥＬ素子はガラス基板を用いる為に連続生産化が不可能で製造コストを下げられず、また、衝撃に弱いという欠点があった。さらに、大型化するためにはガラスの厚みを増やす必要があり、装置自体の重量が大幅に増えてしまう。また、有機ＥＬ材料の特性の一つにフレキシブル性があるが、ガラス基板を用いた場合は屈曲させることは不可能であるためディスプレイ全体に可撓性を持たせることができず、この特性を活かすことができない。
【０００４】
これらの問題を解決するために、基板材料として高分子材料を用いる試みが行われている。しかし高分子材料はガラスに比較するとガスバリア性が低く、素子中に入り込んだ水分や酸素により有機ＥＬ層が劣化するという問題がある。
【０００５】
そこで、特許文献１〜５に記載の技術では、高分子材料からなる基板上に無機酸化物や無機窒化物からなるバリア層を形成してガスバリア性を向上させたり、吸湿層を設けて水分を捕捉することにより有機ＥＬ層の劣化を抑制している。しかしながら、特許文献１〜５に記載の技術ではガスバリア性などに対する要求を十分に満たすことはできない。
【０００６】
有機ＥＬディスプレイ装置は薄型化や軽量化が可能であるという利点を有することから、テレビやパソコンへの応用が期待されているが、これらテレビなどでは常時点灯の必要があり３００００時間といった長寿命が求められる。しかし有機ＥＬは水分やガスに対する耐久性が低いことから、有機ＥＬ素子を構成する基板にはより一層高いガスバリア性が求められる。ところがこれら先行技術で基板材料として用いられているシリコンやポリカーボネート等のガスバリア性は十分ではないことから、ガスバリア層を厚くしたり吸湿層を設けたとしても有機ＥＬの劣化は経時的に進行する。
【０００７】
また、テレビなどでは大画面化が求められている。よって、より大面積の基板上により多くの電極などが形成されることになるが、従来の高分子基板は熱履歴を受けると変形し易いことから製造プロセスにおいて位置ずれを起こす傾向がある。そのため、有機ＥＬ基板にはより一層高い寸法安定性が要求される。
【０００８】
ところで、特許文献６には有機ＥＬ素子の記載があり、特に段落００９３にはその基板材料として液晶ポリマーが例示されている。また、特許文献７と８にはディスプレイ用基板の材料として同じく液晶ポリマーが例示されている。
【０００９】
しかし特許文献６の技術は主に電極に関するものであり、基板材料については特に研究はされていない。例えば、特許文献６の有機ＥＬ素子の基板としては樹脂基板、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、金属基板およびガリウム砒素基板が例示されており、これらのうち樹脂基板の材料の一例として液晶ポリマーが挙げられているのみである。実際、特許文献６の実施例では、有機ＥＬ素子の基板として用いられているのはガラス基板のみである。
【００１０】
また、特許文献７と８の技術では基板材料としてはポリエチレンナフタレートのみが重要視されており、液晶ポリマーはまさに単なる例示に過ぎない。その理由としては、例えば特許文献７と８の図によれば基板は透明であることが求められており、実際、ポリエチレンナフタレートは透明であるといえるが、液晶ポリマーは固体状態では半透明または不透明である。よって、特にカラーフィルタに関する技術であり、基板が透明であることが不可欠である特許文献７の発明では、液晶ポリマーは用いることができない。また、特許文献７と８では液晶ポリマーは熱硬化性樹脂の一例として挙げられているが、液晶ポリマーは典型的な熱可塑性樹脂である。これらの点からも、特許文献７と８において液晶ポリマーは単なる例示として記載されたのみであり、全く検討されていないことは明らかである。
【特許文献１】特開２００６−８２２４１号公報
【特許文献２】特開２００６−２９９１４５号公報
【特許文献３】特開２００６−２８１５０５号公報
【特許文献４】特開２００５−３２４４６９号公報
【特許文献５】特開２００１−３５７９７３号公報
【特許文献６】特開２００５−２０３７２８号公報
【特許文献７】特開２００６−７６２４号公報
【特許文献８】特開２００６−４４２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述した様に、有機ＥＬ素子をフレキシブル化したり軽量化するために、基板材料として高分子を用いる技術は知られていた。また、有機ＥＬ素子における有機ＥＬ層の寿命を延ばすためにガスバリア層などを設ける技術もあった。
【００１２】
しかし、有機ＥＬ素子には極めて高い耐久性が求められるようになってきている。よって、有機ＥＬ素子の構成要素の中でも比較的厚い基板にガスバリア性をもたせることで空気や酸素の浸入を抑制することが望ましい。また、有機ＥＬ素子を大画面ディスプレイ装置に適用するに当っては高い寸法安定性が求められる。
【００１３】
そこで本発明が解決すべき課題は、フレキシブル性を有しながらも十分なガスバリア性を示す上に、高い寸法安定性を有する有機ＥＬ素子を提供することにある。また、本発明は、同様の特性を有する有機ＥＬディスプレイ装置を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、上記課題を解決すべく基板材料としてガスバリア性と寸法安定性の高い材料を探索した。その結果、液晶ポリマーは極めて高いガスバリア性と寸法安定性を示すことから有機ＥＬ素子の基板材料として優れることを見出して本発明を完成した。
【００１５】
本発明の有機ＥＬ素子は、少なくとも基板、１対の電極、および有機ＥＬ層を有し；当該基板が液晶ポリマーフィルムよりなることを特徴とする。
【００１６】
本発明の有機ＥＬ素子としては、基板の少なくとも片面にガスバリア層を有するものも好適である。ガスバリア性がより高まり、有機ＥＬ層に対する悪影響をより一層低減できる。
【００１７】
また、本発明のディスプレイ装置は、本発明の有機ＥＬ素子を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の有機ＥＬ素子は、基板材料として液晶ポリマーを用いていることからフレキシブル性を持ちながら十分なガスバリア性を共有するので長寿命である。また、高い寸法安定性を有するので大画面の有機ＥＬディスプレイ装置にも適用可能である。よって本発明は、有機ＥＬディスプレイ装置の実用化に寄与できるものとして産業上極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の有機ＥＬ素子は、少なくとも基板、１対の電極、および有機ＥＬ層を有し；当該基板が液晶ポリマーフィルムよりなることを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る有機ＥＬ素子の基板の材料である液晶ポリマーは、耐熱性の熱可塑性樹脂であり、溶融状態で液晶性を示すサーモトロピック液晶ポリマーと溶液状態で液晶性を示すリオトロピック液晶ポリマーとがある。本発明で用いる液晶ポリマーとしてはサーモトロピック液晶ポリマーが好適であり、より具体的にはサーモトロピック液晶ポリエステルやサーモトロピック液晶ポリエステルアミドが好ましい。
【００２１】
サーモトロピック液晶ポリエステル（以下、単に「液晶ポリエステル」という）とは、例えば、芳香族ジカルボン酸と芳香族ジオールや芳香族ヒドロキシカルボン酸などのモノマーを主体として合成される芳香族ポリエステルであって、溶融時に液晶性を示すものである。その代表的なものとしては、パラヒドロキシ安息香酸（ＰＨＢ）とテレフタル酸と４，４’−ビフェノールから合成されるＩ型［下式（１）］、ＰＨＢと２，６−ヒドロキシナフトエ酸から合成されるＩＩ型［下式（２）］、ＰＨＢとテレフタル酸とエチレングリコールから合成されるＩＩＩ型［下式（３）］が挙げられる。
【００２２】
【化１】
【００２３】
本発明に係る液晶ポリマー樹脂としては、液晶性（特にサーモトロピック液晶性）を示すものであれば、例えば、上記（１）〜（３）式に示すユニットを主体（例えば、液晶ポリマーの全構成ユニット中５０モル％以上）とし、他のユニットも有する共重合タイプのポリマーであってもよい。他のユニットとしては、例えばエーテル結合を有するユニット、イミド結合を有するユニット、アミド結合を有するユニットなどが挙げられる。本発明において特に好適な液晶ポリエステルからなるフィルムとしては、例えばジャパンゴアテックス社製の「ＢＩＡＣ（登録商標）」を挙げることができる。
【００２４】
液晶ポリエステルアミドとしては、他のユニットとしてアミド結合を有する上記液晶ポリエステルが該当し、例えば下式（４）の構造を有するものが挙げられる。例えば、式（４）中、ｓのユニット、ｔのユニットおよびｕのユニットのモル比が、７０／１５／１５のものが知られている。
【００２５】
【化２】
【００２６】
基板材料である液晶ポリマーとしては、上記液晶ポリマーを含むポリマーアロイを用いてもよい。この場合、液晶ポリマーと混合または化学結合させるアロイ用ポリマーとしては、融点が２２０℃以上、好ましくは２８０〜３６０℃のポリマーがある。例えば、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルホン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアリレートなどが挙げられるが、これらに限定される訳ではない。液晶ポリマーと上記アロイ用ポリマーの混合割合は特に制限されないが、例えば質量比で１０：９０〜９０：１０であることが好ましく、３０：７０〜７０：３０であることがより好ましい。液晶ポリマーを含むポリマーアロイも液晶ポリマーによる優れた特性を保有し得る。
【００２７】
本発明では以上で説明した液晶ポリマーを材料としてフィルムを形成し、基板とする。液晶ポリマーフィルムの厚さとしては１０〜２０００μｍ程度が好ましい。薄過ぎると強度やガスバリア性が不足する可能性がある一方で、厚過ぎるとフィルム化が困難となり得る。なお、平面形状や大きさは最終製品である液晶ディスプレイ装置などに合わせて決定すればよい。
【００２８】
液晶ポリマーフィルムの表面粗度については、レーザー顕微鏡を用いて測定した場合の三次元中心面平均粗さ（ＳＲａ）が５０ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２５ｎｍ以下がよい。フィルム上に形成される電極や有機ＥＬ層の厚みが１０〜１００ｎｍ程度と極めて薄いため、粗度が５０ｎｍより大きいと微細な領域での短絡が生じて発光効率が低くなるおそれがある。それに対して、当該粗度が高い場合であっても、有機ＥＬ層の厚さを厚くすれば発光効率は維持できる。しかしそれでは有機ＥＬ素子が重くなるのみならず、有機ＥＬ層の抵抗が高まるために印加電圧を上げる必要が生じ、絶縁破壊の問題が生じる上に発熱量が多くなって有機ＥＬ層が劣化してしまう。しかし当該粗度が５０ｎｍ以下であれば、有機ＥＬ層の厚さを適度なものとした場合でも発光効率の低下を十分に抑制することができ、有機ＥＬ素子の寿命も保つことができる。
【００２９】
本発明における液晶ポリマーフィルムの表面粗度は、三次元中心面平均粗さ（ＳＲａ）をいうものとする。三次元中心面平均粗さは平面方向における凹凸をより正確に表すことができる。
【００３０】
当該表面粗度は、以下の方法により測定することができる。例えばオリンパス製のＯＬＳ３０００などのレーザー顕微鏡を使用し、レーザー種としてλ＝４０８±５ｎｍの半導体レーザーを用い、Ｚ方向の移動分解能を０．０１μｍに設定して、１９２μｍ×２５６μｍの範囲におけるＺ方向の粗さを０．１μｍピッチで５０倍の共焦点モードで測定し、その平均値を求めるものとする。
【００３１】
液晶ポリマーフィルムの表面粗度を小さくするには、熱プレス装置を用いて表面平滑化処理をすることが好ましい。例えば、離型材として少なくとも片面を鏡面加工した金属板やポリイミドなど、平滑性、耐熱性および離型性を有する高分子フィルムや板状物で液晶ポリマーフィルムを挟み、加熱加圧処理すればよい。その際の温度は、液晶ポリマーが十分に軟化はするがその融点未満とする。また、圧力は液晶ポリマーの種類や加熱温度などにもよるが、通常は１〜１０ＭＰａ程度とする。熱プレス装置の種類は特に制限されず、一般的な平板プレス機の他に、熱ロール間で連続的に加圧することもできる。上記の方法以外にも、研磨による平坦化や、別途液晶ポリマーや他のポリマー材料の溶液のコーティングによる平滑層の形成などの公知方法も用い得る。
【００３２】
上記液晶ポリマーフィルムではフィルム平面に平行な方向の線膨張係数が３０ｐｐｍ／℃以下に調整されていることが好ましい。より好ましくは２５ｐｐｍ／℃以下である。また、液晶ポリマーフィルムの上記線膨張係数の下限は５ｐｐｍ／℃であることが望ましい。かかる範囲の線膨張係数を有する液晶ポリマーフィルムであれば、金属等からなる電極やガスバリア層との線膨張係数の差が小さいため、熱履歴を受けた場合などに発生する反りが低減されるからである。例えば金属層が接する場合には液晶ポリマーフィルムの線膨張係数を５〜２０ｐｐｍ／℃程度とし、有機層と接する場合には２０〜３０ｐｐｍ／℃とすることが好ましい。
【００３３】
液晶ポリマーフィルムの線膨張係数は、機器分析（ＴＭＡ）法により測定することができる。より具体的には、例えば試験片幅：４．５ｍｍ、チャック間距離：１５ｍｍ、荷重：１ｇとし、昇温速度：５℃／分で室温から２００℃まで昇温後に降温速度：５℃／分で冷却する際に、１６０℃から２５℃の間で測定される試験片の寸法変化から求める。液晶ポリマーフィルムのＭＤ方向（フィルム製造時の走行方向）およびＴＤ方向（ＭＤ方向に直交する方向）の線膨張係数のいずれもが上記範囲を満足することが好ましい。
【００３４】
なお、液晶ポリマーフィルムの線膨張係数は、分子配向を制御することにより調節することができる。また、フィラーの添加などにより調節してもよい。但しフィラーは液晶ポリマーフィルムの表面平滑性に悪影響を与える場合があるので、線膨張係数は好適には延伸条件により調整する。
【００３５】
本発明基板の少なくとも片面にはガスバリア性をより一層高めるためにガスバリア層を設けてもよい。かかるガスバリア層の材料としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｏ；これら金属の酸化物；これら金属の窒化物；これら金属の酸化窒化物を挙げることができ、これらから１種を選択して用いるか、２種以上を選択し混合して用いることができる。
【００３６】
ガスバリア層の厚さは、通常５〜１０００ｎｍ程度とする。５ｎｍ未満であるとガスバリア性が十分に発揮できないおそれがある一方で、１０００ｎｍを超えるとコスト高や素子が重くなるといった問題が生じ得る。
【００３７】
ガスバリア層の形成方法は特に制限されず、一般的な公知方法を用いることができる。例えば、ドライプロセスとしては真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の各種ＰＶＤ法と、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤ等の各種ＣＶＤ法、ウエットプロセスとしてはゾル−ゲル法、めっき法、塗布法等を挙げることができる。
【００３８】
ガスバリア層は基板の片面または両面に形成することができる。ガスバリア層を片面に設ける場合、通常は後述する電極層と反対側にガスバリア層を形成する。但し、ガスバリア層を電極と同じ側に設けてもよい。例えば、基板上に形成した金属ガスバリア層をグラウンド電極として兼用してもよいし、また、当該ガスバリア層を部分的に金属酸化物とし、残留した金属部分を回路として利用してもよい。
【００３９】
有機ＥＬ素子をテレビやパソコンのディスプレイなどで使用する場合には、例えば３００００時間といった長寿命が必要となる。よって、ガスや水分といった有機ＥＬ層の劣化因子を素子中に侵入させないことが重要であるが、従来の高分子フィルムのガスバリア性が十分ではなかった。一方、本発明における基板材料である液晶ポリマーフィルムのガスバリア性は極めて高い。従って、本発明に係る液晶ポリマー基板にガスバリア層を形成してガスバリア性をより一層高めることにより、本発明の有機ＥＬ素子のテレビなどへの適用が可能になり得る。
【００４０】
基板上に形成した回路の上にはＴＦＴなどのトランジスタを搭載してもよい。有機ＥＬディスプレイにはパッシブマトリクスとアクティブマトリクスの２つの駆動方式がある。パッシブマトリクスは有機ＥＬ素子をコラム（列）とロウ（行）に分けて、端部のトランジスタから各コラムまたは各ロウ毎にバイアス電圧を印加して発光させるものであり、素子ごとにトランジスタを搭載する必要はない。一方、アクティブマトリクスは有機ＥＬ素子ごとにトランジスタを有する。アクティブマトリクスはレスポンス時間が短く解像度も高いことから動画ディスプレイに向いており、本発明の有機ＥＬ素子も好適にはアクティブマトリクスに適用する。よって、本発明の有機ＥＬ素子では、基板上の電極にトランジスタを搭載する場合が多い。
【００４１】
本発明に係る有機ＥＬ素子の一態様を示す図１の通り、上記基板上には少なくとも１対の電極と有機ＥＬ層を設ける。
【００４２】
基板上に形成したトランジスタ上または基板上の電極は透明電極にしてもよいが、透明である必要はないので一般的にはＡｌやＣｕ等の金属、或いは金属やカーボン等の導電物質を含んだ導電ペーストにより形成すればよい。或いは前述したように、ガスバリア層を電極として用いてもよい。
【００４３】
電極の形成方法は特に制限されず、蒸着、スパッタリング、めっき、塗布、印刷など公知の形成方法を用いればよい。また、電極の厚さも特に制限されないが、一般的には５０〜１０００μｍ程度とすることができる。或いは、基板上に形成したトランジスタのドレイン電極をそのまま有機ＥＬ素子の電極として利用し、トランジスタと有機ＥＬ層が隣接するようにしてもよい。
【００４４】
１対の電極間には有機ＥＬ層を設ける。この有機ＥＬ層は、正孔輸送層、発光層および電子輸送層からなり、それぞれ公知の材料を用いることができる。例えば低分子型の場合は、電子輸送層材料としてＡｌｑ３（トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム）など、正孔輸送層材料としてはＮＰＢ（Ｎ，Ｎ−ジナフタレン−Ｎ，Ｎ−ジフェニルベンジデン）など、発光層材料としてはＡｌｑ３やＤＰＶＢｉ（４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル誘導体）をホスト材としてクマリン６やＤＣＪＴＢ（４−（ジシアノメチレン）−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン）などのドーピング材を加えたもの等が用いられる。高分子型では、正孔注入層材料としてスルフォン酸がドープされたポリジオキシエチレン等、発光層材料および電子輸送層材料としてポリパラフェニレンビニレン系材料やポリフルオレン系材料等が挙げられる。
【００４５】
これら有機ＥＬ層の形成方法は特に制限されず、一般的な公知方法と用いることができる。例えば低分子型の場合は蒸着法、高分子型の場合は各材料の溶液を用いた印刷法により各層を形成することができる。
【００４６】
有機ＥＬ層における各層の厚さは一般的なものとすることができる。例えば正孔輸送層は５〜１０ｎｍ程度、発光層は５〜１００ｎｍ程度、電子輸送層は５〜１００ｎｍ程度とすることができる。なお、材料によっては例えば発光層と電子輸送層の両方を兼ねることができる。その様な場合の層厚は５〜１００ｎｍ程度とすることができる。
【００４７】
本発明の基板材料である液晶ポリマーは固体状態で不透明または半透明であるので、本発明の有機ＥＬ素子は基板から有機ＥＬ層の方向へ光が発せられるトップエミッションタイプである必要がある。よって、１対の電極のうち少なくとも有機ＥＬ層を挟んで基板と反対側の電極は透明にする必要がある。透明性が求められる光取り出し側の電極は、酸化インジウム＋酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウム＋酸化亜鉛など透明導電物質により形成すればよい。
【００４８】
当該電極の形成方法は他方の電極と同様とすればよく、また、電極の厚さも特に制限されないが、一般的には５０〜１０００μｍ程度とすることができる。
【００４９】
液晶ポリマー基板上に１対の電極と有機ＥＬ層を形成した後は、これら電極と有機ＥＬ層を封止層で被覆する。当該封止層の材料としては公知のものを使用でき、例えばガラスや透明性を有したポリマー等が好適に用いられる。フレキシブル性や軽量性を求める場合は透明性を有したポリマーを用いればよいが、十分なガスバリア性を持った透明ポリマー材料は存在しないので、透明性を有する金属酸化物、金属窒化物、金属窒化酸化物等を用いてもよい。
【００５０】
封止層の形成方法としては、例えば光取りだし面側の電極上にフィルムまたは板状の透明封止材を積層し、周辺部を接着剤で固定したり熱融着するなど公知の接着方法を用いて封止すればよい。また、光取りだし面側に、蒸着、スパッタリング、めっき、塗布、印刷等の公知の形成方法で薄膜を形成して封止層としてもよい。必要であれば、さらに透明な樹脂、無機物等で保護層を形成しても良い。
【００５１】
本発明の有機ＥＬ素子をフルカラーディスプレイに適用する場合は、ＲＧＢの三原色により素子を形成するか、或いは白色素子上に三原色のカラーフィルターを積層する構造にしてもよい。また、図１では基板上に１組の電極と１個の有機ＥＬ層のみが形成されているが、これはあくまで模式図であって、実際には１枚の基板上に画素数に応じた駆動回路をアレイ状に形成し、各ピクセル上に電極や有機ＥＬ層を形成する。
【００５２】
有機ＥＬ素子または有機ＥＬディスプレイ装置の製造工程においては、２００℃以上の熱履歴を受ける場合がある。よって、かかる熱履歴により基板が変形してしまうと歩留が低下するため、基板には十分な寸法安定性が求められる。本発明に係る有機ＥＬ素子の基板の材料は液晶ポリマーであり、熱に対する耐性が非常に高いことから、本発明に係る有機ＥＬ素子の基板は十分な寸法安定性を有する。
【００５３】
本発明の有機ＥＬ素子における液晶ポリマー基板は優れたガスバリア性を有することから、特に有機ＥＬ層の保護作用に優れ、長寿命である。従って、本発明の有機ＥＬ素子を用いたディスプレイ装置も、同じく長寿命である。
【００５４】
本発明の有機ＥＬ素子を用いたディスプレイ装置は、公知技術に従って構成することができる。例えば、液晶ポリマーからなる基板上に画素数に応じた駆動回路をアレイ状に形成し、各ピクセル上に電極や有機ＥＬ層を形成した上で封止する。さらに駆動形式により各ピクセルごと或いはカラム（列）およびロウ（行）ごとにトランジスタを形成する。上述したように、フルカラーディスプレイとする場合はＲＧＢの三原色により素子を形成するか、或いは白色素子上に三原色のカラーフィルターを積層すればよい。
【実施例】
【００５５】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例により制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００５６】
実施例１ 本発明に係る有機ＥＬ素子の製造
縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ１２５μｍの液晶ポリマーフィルム（ジャパンゴアテックス製、ＢＩＡＣ ＢＣ１２５）の上下を、離型フィルムとして十分に大きな２０μｍ厚ポリイミドフィルム（宇部興産製、ユーピレックス２０Ｓ）で挟み、真空熱プレス装置を用いて２９０℃、３ＭＰａの条件で５分間加熱加圧することによって、表面平滑化処理を行った。得られた表面平滑化液晶ポリマーフィルムの粗度（Ｒａ）をレーザー顕微鏡（オリンパス製、ＯＬＳ３０００）により測定した。具体的には、レーザー種としてλ＝４０８±５ｎｍの半導体レーザーを用い、Ｚ方向の移動分解能を０．０１μｍに設定して、１９２μｍ×２５６μｍの範囲におけるＺ方向の粗さを０．１μｍピッチで５０倍の共焦点モードで測定した。その結果、粗度（Ｒａ）は２０ｎｍであった。
【００５７】
また、上記液晶ポリマーフィルムの線膨張係数を以下の通り測定した。即ち、液晶ポリマーフィルムを幅４．５ｍｍに切り取り、チャック間距離：１５ｍｍで装置（ＴＡインストロメンツ製、ＴＭＡ２９４０）に固定し、荷重：１ｇ、昇温速度：５℃／分で室温から２００℃まで昇温後に降温速度：５℃／分で冷却する際に、１６０℃から２５℃の間で測定される試験片の寸法変化を測定した。その結果、ＴＤ方向の線膨張係数は１６ｐｐｍ／℃、ＭＤ方向の線膨張係数は１６ｐｐｍ／℃であった。
【００５８】
上記表面平滑化液晶ポリマーフィルムを３２ｍｍ×２５ｍｍに切断した。その片面に、蒸着法で縦幅２ｍｍ×横長さ３０ｍｍ×厚さ２００μｍのアルミニウム薄膜層を形成し、陰極とした。当該陰極上へ同じく蒸着法で厚さ４０μｍのＡｌｑ３（トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム）層を形成して発光層兼電子輸送層とし、さらに蒸着法で厚さ４０μｍのＮＰＢ（Ｎ，Ｎ−ジナフタレン−Ｎ，Ｎ−ジフェニルベンジデン）層を形成して正孔輸送層とした。さらに、ＥＣＲスパッタ装置を用いて当該正孔輸送層上に長さ２５ｍｍ×幅２ｍｍ×厚さ４０μｍで陰極と直交するようにＩＺＯ（酸化インジウム＋酸化亜鉛）層を形成して陽極とした。当該陽極の上に縦３２ｍｍ×横２５ｍｍ×厚さ１ｍｍのガラスを積層し、ＵＶ硬化樹脂で液晶ポリマーフィルムと封止ガラスの外周部を接着して封止した。
【００５９】
実施例２ 本発明に係る有機ＥＬ素子の製造
平滑化処理した液晶ポリマーフィルムの片面にガスバリア層として２０ｎｍ厚のアルミニウム薄膜を形成し、当該薄膜上に陰極〜陽極を積層した以外は実施例１と同様にして、本発明に係る有機ＥＬ素子を製造した。
【００６０】
比較例１
液晶ポリマーフィルムの代わりに縦３２ｍｍ×横２５ｍｍ×厚さ１２５μｍのポリイミドフィルム（宇部興産製、ユーピレックス１２５Ｓ）を用い、当該ポリイミドフィルムに表面平滑化処理を施さなかった以外は実施例１と同様にして、有機ＥＬ素子を製造した。当該ポリイミドフィルムの粗度を実施例１と同様に測定したところ１８ｎｍであった。
【００６１】
比較例２
ポリイミドフィルムの陰極と反対側の面に、実施例２と同様の方法でガスバリア層であるアルミニウム薄膜を形成した以外は比較例１と同様にして、有機ＥＬ素子を製造した。
【００６２】
試験例１ 透湿度の測定
ＪＩＳ Ｋ７１２９Ｂで定められた等圧法（ＭＯＣＯＮ法）に従い、ガスとしてＯ2ガスを用いて各有機ＥＬ素子の透湿度を求めた。結果を表１に示す。なお、表１中の「ＬＣＰ」は液晶ポリマーを示し、「ＰＩ」はポリイミドを示す。
【００６３】
試験例２ 発光寿命
上記有機ＥＬ素子へ速度０．５Ｖ／秒で電圧を上げながら０Ｖから２０Ｖまで電圧を付加し、発光による輝度を有機ＥＬ発光効率測定装置（プレサイスゲージ製、ＥＬ１００３）により連続的に測定した。次に、輝度が１０００ｃｄ／ｃｍ2となった電圧を各有機ＥＬ素子へ印加し続け、輝度が１０００ｃｄ／ｃｍ2を維持できなくなった時間を測定した。結果を表１に示す。
【００６４】
【表１】
【００６５】
上記結果の通り、ポリイミドのガスバリア性は低く、ポリイミドフィルムを基板として用いた有機ＥＬ素子の発光寿命は短く、実用にはほど遠いレベルである。
【００６６】
それに対して液晶ポリマーのガスバリア性は極めて高い。よって、液晶ポリマーフィルムを基板として用いた有機ＥＬ素子の発光寿命は顕著に向上している。特に、液晶ポリマーフィルムへさらにガスバリア層を設けた実施例２では、発光寿命は３，０００時間を超えている。この結果は、常時点灯が必要なディスプレイ装置へも十分に適応可能なレベルである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の一態様を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６８】
１：液晶ポリマー基板、 ２：ガスバリア層、 ３：電極、 ４：有機ＥＬ層、 ５：透明電極、 ６：封止層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、および当該有機エレクトロルミネッセンス素子を含むディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイに代わる薄型平面ディスプレイ装置として有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ（以下、「有機エレクトロルミネッセンス」を「有機ＥＬ」という）が着目されている。有機ＥＬディスプレイは自己発光型装置であり、広視野角、薄型軽量性、高コントラスト、高画質などの面で他の薄型平面ディスプレイ装置よりも優れている。
【０００３】
従来、有機ＥＬ素子はガラス基板上に電極や有機ＥＬ層などが形成されているという構造を有する。しかし、かかる有機ＥＬ素子はガラス基板を用いる為に連続生産化が不可能で製造コストを下げられず、また、衝撃に弱いという欠点があった。さらに、大型化するためにはガラスの厚みを増やす必要があり、装置自体の重量が大幅に増えてしまう。また、有機ＥＬ材料の特性の一つにフレキシブル性があるが、ガラス基板を用いた場合は屈曲させることは不可能であるためディスプレイ全体に可撓性を持たせることができず、この特性を活かすことができない。
【０００４】
これらの問題を解決するために、基板材料として高分子材料を用いる試みが行われている。しかし高分子材料はガラスに比較するとガスバリア性が低く、素子中に入り込んだ水分や酸素により有機ＥＬ層が劣化するという問題がある。
【０００５】
そこで、特許文献１〜５に記載の技術では、高分子材料からなる基板上に無機酸化物や無機窒化物からなるバリア層を形成してガスバリア性を向上させたり、吸湿層を設けて水分を捕捉することにより有機ＥＬ層の劣化を抑制している。しかしながら、特許文献１〜５に記載の技術ではガスバリア性などに対する要求を十分に満たすことはできない。
【０００６】
有機ＥＬディスプレイ装置は薄型化や軽量化が可能であるという利点を有することから、テレビやパソコンへの応用が期待されているが、これらテレビなどでは常時点灯の必要があり３００００時間といった長寿命が求められる。しかし有機ＥＬは水分やガスに対する耐久性が低いことから、有機ＥＬ素子を構成する基板にはより一層高いガスバリア性が求められる。ところがこれら先行技術で基板材料として用いられているシリコンやポリカーボネート等のガスバリア性は十分ではないことから、ガスバリア層を厚くしたり吸湿層を設けたとしても有機ＥＬの劣化は経時的に進行する。
【０００７】
また、テレビなどでは大画面化が求められている。よって、より大面積の基板上により多くの電極などが形成されることになるが、従来の高分子基板は熱履歴を受けると変形し易いことから製造プロセスにおいて位置ずれを起こす傾向がある。そのため、有機ＥＬ基板にはより一層高い寸法安定性が要求される。
【０００８】
ところで、特許文献６には有機ＥＬ素子の記載があり、特に段落００９３にはその基板材料として液晶ポリマーが例示されている。また、特許文献７と８にはディスプレイ用基板の材料として同じく液晶ポリマーが例示されている。
【０００９】
しかし特許文献６の技術は主に電極に関するものであり、基板材料については特に研究はされていない。例えば、特許文献６の有機ＥＬ素子の基板としては樹脂基板、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、金属基板およびガリウム砒素基板が例示されており、これらのうち樹脂基板の材料の一例として液晶ポリマーが挙げられているのみである。実際、特許文献６の実施例では、有機ＥＬ素子の基板として用いられているのはガラス基板のみである。
【００１０】
また、特許文献７と８の技術では基板材料としてはポリエチレンナフタレートのみが重要視されており、液晶ポリマーはまさに単なる例示に過ぎない。その理由としては、例えば特許文献７と８の図によれば基板は透明であることが求められており、実際、ポリエチレンナフタレートは透明であるといえるが、液晶ポリマーは固体状態では半透明または不透明である。よって、特にカラーフィルタに関する技術であり、基板が透明であることが不可欠である特許文献７の発明では、液晶ポリマーは用いることができない。また、特許文献７と８では液晶ポリマーは熱硬化性樹脂の一例として挙げられているが、液晶ポリマーは典型的な熱可塑性樹脂である。これらの点からも、特許文献７と８において液晶ポリマーは単なる例示として記載されたのみであり、全く検討されていないことは明らかである。
【特許文献１】特開２００６−８２２４１号公報
【特許文献２】特開２００６−２９９１４５号公報
【特許文献３】特開２００６−２８１５０５号公報
【特許文献４】特開２００５−３２４４６９号公報
【特許文献５】特開２００１−３５７９７３号公報
【特許文献６】特開２００５−２０３７２８号公報
【特許文献７】特開２００６−７６２４号公報
【特許文献８】特開２００６−４４２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述した様に、有機ＥＬ素子をフレキシブル化したり軽量化するために、基板材料として高分子を用いる技術は知られていた。また、有機ＥＬ素子における有機ＥＬ層の寿命を延ばすためにガスバリア層などを設ける技術もあった。
【００１２】
しかし、有機ＥＬ素子には極めて高い耐久性が求められるようになってきている。よって、有機ＥＬ素子の構成要素の中でも比較的厚い基板にガスバリア性をもたせることで空気や酸素の浸入を抑制することが望ましい。また、有機ＥＬ素子を大画面ディスプレイ装置に適用するに当っては高い寸法安定性が求められる。
【００１３】
そこで本発明が解決すべき課題は、フレキシブル性を有しながらも十分なガスバリア性を示す上に、高い寸法安定性を有する有機ＥＬ素子を提供することにある。また、本発明は、同様の特性を有する有機ＥＬディスプレイ装置を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、上記課題を解決すべく基板材料としてガスバリア性と寸法安定性の高い材料を探索した。その結果、液晶ポリマーは極めて高いガスバリア性と寸法安定性を示すことから有機ＥＬ素子の基板材料として優れることを見出して本発明を完成した。
【００１５】
本発明の有機ＥＬ素子は、少なくとも基板、１対の電極、および有機ＥＬ層を有し；当該基板が液晶ポリマーフィルムよりなることを特徴とする。
【００１６】
本発明の有機ＥＬ素子としては、基板の少なくとも片面にガスバリア層を有するものも好適である。ガスバリア性がより高まり、有機ＥＬ層に対する悪影響をより一層低減できる。
【００１７】
また、本発明のディスプレイ装置は、本発明の有機ＥＬ素子を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の有機ＥＬ素子は、基板材料として液晶ポリマーを用いていることからフレキシブル性を持ちながら十分なガスバリア性を共有するので長寿命である。また、高い寸法安定性を有するので大画面の有機ＥＬディスプレイ装置にも適用可能である。よって本発明は、有機ＥＬディスプレイ装置の実用化に寄与できるものとして産業上極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の有機ＥＬ素子は、少なくとも基板、１対の電極、および有機ＥＬ層を有し；当該基板が液晶ポリマーフィルムよりなることを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る有機ＥＬ素子の基板の材料である液晶ポリマーは、耐熱性の熱可塑性樹脂であり、溶融状態で液晶性を示すサーモトロピック液晶ポリマーと溶液状態で液晶性を示すリオトロピック液晶ポリマーとがある。本発明で用いる液晶ポリマーとしてはサーモトロピック液晶ポリマーが好適であり、より具体的にはサーモトロピック液晶ポリエステルやサーモトロピック液晶ポリエステルアミドが好ましい。
【００２１】
サーモトロピック液晶ポリエステル（以下、単に「液晶ポリエステル」という）とは、例えば、芳香族ジカルボン酸と芳香族ジオールや芳香族ヒドロキシカルボン酸などのモノマーを主体として合成される芳香族ポリエステルであって、溶融時に液晶性を示すものである。その代表的なものとしては、パラヒドロキシ安息香酸（ＰＨＢ）とテレフタル酸と４，４’−ビフェノールから合成されるＩ型［下式（１）］、ＰＨＢと２，６−ヒドロキシナフトエ酸から合成されるＩＩ型［下式（２）］、ＰＨＢとテレフタル酸とエチレングリコールから合成されるＩＩＩ型［下式（３）］が挙げられる。
【００２２】
【化１】
【００２３】
本発明に係る液晶ポリマー樹脂としては、液晶性（特にサーモトロピック液晶性）を示すものであれば、例えば、上記（１）〜（３）式に示すユニットを主体（例えば、液晶ポリマーの全構成ユニット中５０モル％以上）とし、他のユニットも有する共重合タイプのポリマーであってもよい。他のユニットとしては、例えばエーテル結合を有するユニット、イミド結合を有するユニット、アミド結合を有するユニットなどが挙げられる。本発明において特に好適な液晶ポリエステルからなるフィルムとしては、例えばジャパンゴアテックス社製の「ＢＩＡＣ（登録商標）」を挙げることができる。
【００２４】
液晶ポリエステルアミドとしては、他のユニットとしてアミド結合を有する上記液晶ポリエステルが該当し、例えば下式（４）の構造を有するものが挙げられる。例えば、式（４）中、ｓのユニット、ｔのユニットおよびｕのユニットのモル比が、７０／１５／１５のものが知られている。
【００２５】
【化２】
【００２６】
基板材料である液晶ポリマーとしては、上記液晶ポリマーを含むポリマーアロイを用いてもよい。この場合、液晶ポリマーと混合または化学結合させるアロイ用ポリマーとしては、融点が２２０℃以上、好ましくは２８０〜３６０℃のポリマーがある。例えば、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルホン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアリレートなどが挙げられるが、これらに限定される訳ではない。液晶ポリマーと上記アロイ用ポリマーの混合割合は特に制限されないが、例えば質量比で１０：９０〜９０：１０であることが好ましく、３０：７０〜７０：３０であることがより好ましい。液晶ポリマーを含むポリマーアロイも液晶ポリマーによる優れた特性を保有し得る。
【００２７】
本発明では以上で説明した液晶ポリマーを材料としてフィルムを形成し、基板とする。液晶ポリマーフィルムの厚さとしては１０〜２０００μｍ程度が好ましい。薄過ぎると強度やガスバリア性が不足する可能性がある一方で、厚過ぎるとフィルム化が困難となり得る。なお、平面形状や大きさは最終製品である液晶ディスプレイ装置などに合わせて決定すればよい。
【００２８】
液晶ポリマーフィルムの表面粗度については、レーザー顕微鏡を用いて測定した場合の三次元中心面平均粗さ（ＳＲａ）が５０ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２５ｎｍ以下がよい。フィルム上に形成される電極や有機ＥＬ層の厚みが１０〜１００ｎｍ程度と極めて薄いため、粗度が５０ｎｍより大きいと微細な領域での短絡が生じて発光効率が低くなるおそれがある。それに対して、当該粗度が高い場合であっても、有機ＥＬ層の厚さを厚くすれば発光効率は維持できる。しかしそれでは有機ＥＬ素子が重くなるのみならず、有機ＥＬ層の抵抗が高まるために印加電圧を上げる必要が生じ、絶縁破壊の問題が生じる上に発熱量が多くなって有機ＥＬ層が劣化してしまう。しかし当該粗度が５０ｎｍ以下であれば、有機ＥＬ層の厚さを適度なものとした場合でも発光効率の低下を十分に抑制することができ、有機ＥＬ素子の寿命も保つことができる。
【００２９】
本発明における液晶ポリマーフィルムの表面粗度は、三次元中心面平均粗さ（ＳＲａ）をいうものとする。三次元中心面平均粗さは平面方向における凹凸をより正確に表すことができる。
【００３０】
当該表面粗度は、以下の方法により測定することができる。例えばオリンパス製のＯＬＳ３０００などのレーザー顕微鏡を使用し、レーザー種としてλ＝４０８±５ｎｍの半導体レーザーを用い、Ｚ方向の移動分解能を０．０１μｍに設定して、１９２μｍ×２５６μｍの範囲におけるＺ方向の粗さを０．１μｍピッチで５０倍の共焦点モードで測定し、その平均値を求めるものとする。
【００３１】
液晶ポリマーフィルムの表面粗度を小さくするには、熱プレス装置を用いて表面平滑化処理をすることが好ましい。例えば、離型材として少なくとも片面を鏡面加工した金属板やポリイミドなど、平滑性、耐熱性および離型性を有する高分子フィルムや板状物で液晶ポリマーフィルムを挟み、加熱加圧処理すればよい。その際の温度は、液晶ポリマーが十分に軟化はするがその融点未満とする。また、圧力は液晶ポリマーの種類や加熱温度などにもよるが、通常は１〜１０ＭＰａ程度とする。熱プレス装置の種類は特に制限されず、一般的な平板プレス機の他に、熱ロール間で連続的に加圧することもできる。上記の方法以外にも、研磨による平坦化や、別途液晶ポリマーや他のポリマー材料の溶液のコーティングによる平滑層の形成などの公知方法も用い得る。
【００３２】
上記液晶ポリマーフィルムではフィルム平面に平行な方向の線膨張係数が３０ｐｐｍ／℃以下に調整されていることが好ましい。より好ましくは２５ｐｐｍ／℃以下である。また、液晶ポリマーフィルムの上記線膨張係数の下限は５ｐｐｍ／℃であることが望ましい。かかる範囲の線膨張係数を有する液晶ポリマーフィルムであれば、金属等からなる電極やガスバリア層との線膨張係数の差が小さいため、熱履歴を受けた場合などに発生する反りが低減されるからである。例えば金属層が接する場合には液晶ポリマーフィルムの線膨張係数を５〜２０ｐｐｍ／℃程度とし、有機層と接する場合には２０〜３０ｐｐｍ／℃とすることが好ましい。
【００３３】
液晶ポリマーフィルムの線膨張係数は、機器分析（ＴＭＡ）法により測定することができる。より具体的には、例えば試験片幅：４．５ｍｍ、チャック間距離：１５ｍｍ、荷重：１ｇとし、昇温速度：５℃／分で室温から２００℃まで昇温後に降温速度：５℃／分で冷却する際に、１６０℃から２５℃の間で測定される試験片の寸法変化から求める。液晶ポリマーフィルムのＭＤ方向（フィルム製造時の走行方向）およびＴＤ方向（ＭＤ方向に直交する方向）の線膨張係数のいずれもが上記範囲を満足することが好ましい。
【００３４】
なお、液晶ポリマーフィルムの線膨張係数は、分子配向を制御することにより調節することができる。また、フィラーの添加などにより調節してもよい。但しフィラーは液晶ポリマーフィルムの表面平滑性に悪影響を与える場合があるので、線膨張係数は好適には延伸条件により調整する。
【００３５】
本発明基板の少なくとも片面にはガスバリア性をより一層高めるためにガスバリア層を設けてもよい。かかるガスバリア層の材料としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｏ；これら金属の酸化物；これら金属の窒化物；これら金属の酸化窒化物を挙げることができ、これらから１種を選択して用いるか、２種以上を選択し混合して用いることができる。
【００３６】
ガスバリア層の厚さは、通常５〜１０００ｎｍ程度とする。５ｎｍ未満であるとガスバリア性が十分に発揮できないおそれがある一方で、１０００ｎｍを超えるとコスト高や素子が重くなるといった問題が生じ得る。
【００３７】
ガスバリア層の形成方法は特に制限されず、一般的な公知方法を用いることができる。例えば、ドライプロセスとしては真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の各種ＰＶＤ法と、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤ等の各種ＣＶＤ法、ウエットプロセスとしてはゾル−ゲル法、めっき法、塗布法等を挙げることができる。
【００３８】
ガスバリア層は基板の片面または両面に形成することができる。ガスバリア層を片面に設ける場合、通常は後述する電極層と反対側にガスバリア層を形成する。但し、ガスバリア層を電極と同じ側に設けてもよい。例えば、基板上に形成した金属ガスバリア層をグラウンド電極として兼用してもよいし、また、当該ガスバリア層を部分的に金属酸化物とし、残留した金属部分を回路として利用してもよい。
【００３９】
有機ＥＬ素子をテレビやパソコンのディスプレイなどで使用する場合には、例えば３００００時間といった長寿命が必要となる。よって、ガスや水分といった有機ＥＬ層の劣化因子を素子中に侵入させないことが重要であるが、従来の高分子フィルムのガスバリア性が十分ではなかった。一方、本発明における基板材料である液晶ポリマーフィルムのガスバリア性は極めて高い。従って、本発明に係る液晶ポリマー基板にガスバリア層を形成してガスバリア性をより一層高めることにより、本発明の有機ＥＬ素子のテレビなどへの適用が可能になり得る。
【００４０】
基板上に形成した回路の上にはＴＦＴなどのトランジスタを搭載してもよい。有機ＥＬディスプレイにはパッシブマトリクスとアクティブマトリクスの２つの駆動方式がある。パッシブマトリクスは有機ＥＬ素子をコラム（列）とロウ（行）に分けて、端部のトランジスタから各コラムまたは各ロウ毎にバイアス電圧を印加して発光させるものであり、素子ごとにトランジスタを搭載する必要はない。一方、アクティブマトリクスは有機ＥＬ素子ごとにトランジスタを有する。アクティブマトリクスはレスポンス時間が短く解像度も高いことから動画ディスプレイに向いており、本発明の有機ＥＬ素子も好適にはアクティブマトリクスに適用する。よって、本発明の有機ＥＬ素子では、基板上の電極にトランジスタを搭載する場合が多い。
【００４１】
本発明に係る有機ＥＬ素子の一態様を示す図１の通り、上記基板上には少なくとも１対の電極と有機ＥＬ層を設ける。
【００４２】
基板上に形成したトランジスタ上または基板上の電極は透明電極にしてもよいが、透明である必要はないので一般的にはＡｌやＣｕ等の金属、或いは金属やカーボン等の導電物質を含んだ導電ペーストにより形成すればよい。或いは前述したように、ガスバリア層を電極として用いてもよい。
【００４３】
電極の形成方法は特に制限されず、蒸着、スパッタリング、めっき、塗布、印刷など公知の形成方法を用いればよい。また、電極の厚さも特に制限されないが、一般的には５０〜１０００μｍ程度とすることができる。或いは、基板上に形成したトランジスタのドレイン電極をそのまま有機ＥＬ素子の電極として利用し、トランジスタと有機ＥＬ層が隣接するようにしてもよい。
【００４４】
１対の電極間には有機ＥＬ層を設ける。この有機ＥＬ層は、正孔輸送層、発光層および電子輸送層からなり、それぞれ公知の材料を用いることができる。例えば低分子型の場合は、電子輸送層材料としてＡｌｑ３（トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム）など、正孔輸送層材料としてはＮＰＢ（Ｎ，Ｎ−ジナフタレン−Ｎ，Ｎ−ジフェニルベンジデン）など、発光層材料としてはＡｌｑ３やＤＰＶＢｉ（４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル誘導体）をホスト材としてクマリン６やＤＣＪＴＢ（４−（ジシアノメチレン）−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン）などのドーピング材を加えたもの等が用いられる。高分子型では、正孔注入層材料としてスルフォン酸がドープされたポリジオキシエチレン等、発光層材料および電子輸送層材料としてポリパラフェニレンビニレン系材料やポリフルオレン系材料等が挙げられる。
【００４５】
これら有機ＥＬ層の形成方法は特に制限されず、一般的な公知方法と用いることができる。例えば低分子型の場合は蒸着法、高分子型の場合は各材料の溶液を用いた印刷法により各層を形成することができる。
【００４６】
有機ＥＬ層における各層の厚さは一般的なものとすることができる。例えば正孔輸送層は５〜１０ｎｍ程度、発光層は５〜１００ｎｍ程度、電子輸送層は５〜１００ｎｍ程度とすることができる。なお、材料によっては例えば発光層と電子輸送層の両方を兼ねることができる。その様な場合の層厚は５〜１００ｎｍ程度とすることができる。
【００４７】
本発明の基板材料である液晶ポリマーは固体状態で不透明または半透明であるので、本発明の有機ＥＬ素子は基板から有機ＥＬ層の方向へ光が発せられるトップエミッションタイプである必要がある。よって、１対の電極のうち少なくとも有機ＥＬ層を挟んで基板と反対側の電極は透明にする必要がある。透明性が求められる光取り出し側の電極は、酸化インジウム＋酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウム＋酸化亜鉛など透明導電物質により形成すればよい。
【００４８】
当該電極の形成方法は他方の電極と同様とすればよく、また、電極の厚さも特に制限されないが、一般的には５０〜１０００μｍ程度とすることができる。
【００４９】
液晶ポリマー基板上に１対の電極と有機ＥＬ層を形成した後は、これら電極と有機ＥＬ層を封止層で被覆する。当該封止層の材料としては公知のものを使用でき、例えばガラスや透明性を有したポリマー等が好適に用いられる。フレキシブル性や軽量性を求める場合は透明性を有したポリマーを用いればよいが、十分なガスバリア性を持った透明ポリマー材料は存在しないので、透明性を有する金属酸化物、金属窒化物、金属窒化酸化物等を用いてもよい。
【００５０】
封止層の形成方法としては、例えば光取りだし面側の電極上にフィルムまたは板状の透明封止材を積層し、周辺部を接着剤で固定したり熱融着するなど公知の接着方法を用いて封止すればよい。また、光取りだし面側に、蒸着、スパッタリング、めっき、塗布、印刷等の公知の形成方法で薄膜を形成して封止層としてもよい。必要であれば、さらに透明な樹脂、無機物等で保護層を形成しても良い。
【００５１】
本発明の有機ＥＬ素子をフルカラーディスプレイに適用する場合は、ＲＧＢの三原色により素子を形成するか、或いは白色素子上に三原色のカラーフィルターを積層する構造にしてもよい。また、図１では基板上に１組の電極と１個の有機ＥＬ層のみが形成されているが、これはあくまで模式図であって、実際には１枚の基板上に画素数に応じた駆動回路をアレイ状に形成し、各ピクセル上に電極や有機ＥＬ層を形成する。
【００５２】
有機ＥＬ素子または有機ＥＬディスプレイ装置の製造工程においては、２００℃以上の熱履歴を受ける場合がある。よって、かかる熱履歴により基板が変形してしまうと歩留が低下するため、基板には十分な寸法安定性が求められる。本発明に係る有機ＥＬ素子の基板の材料は液晶ポリマーであり、熱に対する耐性が非常に高いことから、本発明に係る有機ＥＬ素子の基板は十分な寸法安定性を有する。
【００５３】
本発明の有機ＥＬ素子における液晶ポリマー基板は優れたガスバリア性を有することから、特に有機ＥＬ層の保護作用に優れ、長寿命である。従って、本発明の有機ＥＬ素子を用いたディスプレイ装置も、同じく長寿命である。
【００５４】
本発明の有機ＥＬ素子を用いたディスプレイ装置は、公知技術に従って構成することができる。例えば、液晶ポリマーからなる基板上に画素数に応じた駆動回路をアレイ状に形成し、各ピクセル上に電極や有機ＥＬ層を形成した上で封止する。さらに駆動形式により各ピクセルごと或いはカラム（列）およびロウ（行）ごとにトランジスタを形成する。上述したように、フルカラーディスプレイとする場合はＲＧＢの三原色により素子を形成するか、或いは白色素子上に三原色のカラーフィルターを積層すればよい。
【実施例】
【００５５】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例により制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００５６】
実施例１ 本発明に係る有機ＥＬ素子の製造
縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ１２５μｍの液晶ポリマーフィルム（ジャパンゴアテックス製、ＢＩＡＣ ＢＣ１２５）の上下を、離型フィルムとして十分に大きな２０μｍ厚ポリイミドフィルム（宇部興産製、ユーピレックス２０Ｓ）で挟み、真空熱プレス装置を用いて２９０℃、３ＭＰａの条件で５分間加熱加圧することによって、表面平滑化処理を行った。得られた表面平滑化液晶ポリマーフィルムの粗度（Ｒａ）をレーザー顕微鏡（オリンパス製、ＯＬＳ３０００）により測定した。具体的には、レーザー種としてλ＝４０８±５ｎｍの半導体レーザーを用い、Ｚ方向の移動分解能を０．０１μｍに設定して、１９２μｍ×２５６μｍの範囲におけるＺ方向の粗さを０．１μｍピッチで５０倍の共焦点モードで測定した。その結果、粗度（Ｒａ）は２０ｎｍであった。
【００５７】
また、上記液晶ポリマーフィルムの線膨張係数を以下の通り測定した。即ち、液晶ポリマーフィルムを幅４．５ｍｍに切り取り、チャック間距離：１５ｍｍで装置（ＴＡインストロメンツ製、ＴＭＡ２９４０）に固定し、荷重：１ｇ、昇温速度：５℃／分で室温から２００℃まで昇温後に降温速度：５℃／分で冷却する際に、１６０℃から２５℃の間で測定される試験片の寸法変化を測定した。その結果、ＴＤ方向の線膨張係数は１６ｐｐｍ／℃、ＭＤ方向の線膨張係数は１６ｐｐｍ／℃であった。
【００５８】
上記表面平滑化液晶ポリマーフィルムを３２ｍｍ×２５ｍｍに切断した。その片面に、蒸着法で縦幅２ｍｍ×横長さ３０ｍｍ×厚さ２００μｍのアルミニウム薄膜層を形成し、陰極とした。当該陰極上へ同じく蒸着法で厚さ４０μｍのＡｌｑ３（トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム）層を形成して発光層兼電子輸送層とし、さらに蒸着法で厚さ４０μｍのＮＰＢ（Ｎ，Ｎ−ジナフタレン−Ｎ，Ｎ−ジフェニルベンジデン）層を形成して正孔輸送層とした。さらに、ＥＣＲスパッタ装置を用いて当該正孔輸送層上に長さ２５ｍｍ×幅２ｍｍ×厚さ４０μｍで陰極と直交するようにＩＺＯ（酸化インジウム＋酸化亜鉛）層を形成して陽極とした。当該陽極の上に縦３２ｍｍ×横２５ｍｍ×厚さ１ｍｍのガラスを積層し、ＵＶ硬化樹脂で液晶ポリマーフィルムと封止ガラスの外周部を接着して封止した。
【００５９】
実施例２ 本発明に係る有機ＥＬ素子の製造
平滑化処理した液晶ポリマーフィルムの片面にガスバリア層として２０ｎｍ厚のアルミニウム薄膜を形成し、当該薄膜上に陰極〜陽極を積層した以外は実施例１と同様にして、本発明に係る有機ＥＬ素子を製造した。
【００６０】
比較例１
液晶ポリマーフィルムの代わりに縦３２ｍｍ×横２５ｍｍ×厚さ１２５μｍのポリイミドフィルム（宇部興産製、ユーピレックス１２５Ｓ）を用い、当該ポリイミドフィルムに表面平滑化処理を施さなかった以外は実施例１と同様にして、有機ＥＬ素子を製造した。当該ポリイミドフィルムの粗度を実施例１と同様に測定したところ１８ｎｍであった。
【００６１】
比較例２
ポリイミドフィルムの陰極と反対側の面に、実施例２と同様の方法でガスバリア層であるアルミニウム薄膜を形成した以外は比較例１と同様にして、有機ＥＬ素子を製造した。
【００６２】
試験例１ 透湿度の測定
ＪＩＳ Ｋ７１２９Ｂで定められた等圧法（ＭＯＣＯＮ法）に従い、ガスとしてＯ2ガスを用いて各有機ＥＬ素子の透湿度を求めた。結果を表１に示す。なお、表１中の「ＬＣＰ」は液晶ポリマーを示し、「ＰＩ」はポリイミドを示す。
【００６３】
試験例２ 発光寿命
上記有機ＥＬ素子へ速度０．５Ｖ／秒で電圧を上げながら０Ｖから２０Ｖまで電圧を付加し、発光による輝度を有機ＥＬ発光効率測定装置（プレサイスゲージ製、ＥＬ１００３）により連続的に測定した。次に、輝度が１０００ｃｄ／ｃｍ2となった電圧を各有機ＥＬ素子へ印加し続け、輝度が１０００ｃｄ／ｃｍ2を維持できなくなった時間を測定した。結果を表１に示す。
【００６４】
【表１】
【００６５】
上記結果の通り、ポリイミドのガスバリア性は低く、ポリイミドフィルムを基板として用いた有機ＥＬ素子の発光寿命は短く、実用にはほど遠いレベルである。
【００６６】
それに対して液晶ポリマーのガスバリア性は極めて高い。よって、液晶ポリマーフィルムを基板として用いた有機ＥＬ素子の発光寿命は顕著に向上している。特に、液晶ポリマーフィルムへさらにガスバリア層を設けた実施例２では、発光寿命は３，０００時間を超えている。この結果は、常時点灯が必要なディスプレイ装置へも十分に適応可能なレベルである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の一態様を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６８】
１：液晶ポリマー基板、 ２：ガスバリア層、 ３：電極、 ４：有機ＥＬ層、 ５：透明電極、 ６：封止層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも基板、１対の電極および有機エレクトロルミネッセンス層を有し；
当該基板が液晶ポリマーフィルムよりな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。
【請求項２】
基板の少なくとも片面にガスバリア層を有する請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を含むディスプレイ装置。
【請求項１】
少なくとも基板、１対の電極および有機エレクトロルミネッセンス層を有し；
当該基板が液晶ポリマーフィルムよりな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。
【請求項２】
基板の少なくとも片面にガスバリア層を有する請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を含むディスプレイ装置。
【図１】
【公開番号】特開２００９−３２４６４（Ｐ２００９−３２４６４Ａ）
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９３８１６（Ｐ２００７−１９３８１６）
【出願日】平成１９年７月２５日（２００７．７．２５）
【出願人】（０００１０７３８７）ジャパンゴアテックス株式会社 (121)
【出願人】（５０４１８０２３９）国立大学法人信州大学 (759)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２５日（２００７．７．２５）
【出願人】（０００１０７３８７）ジャパンゴアテックス株式会社 (121)
【出願人】（５０４１８０２３９）国立大学法人信州大学 (759)
【Ｆターム（参考）】
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