CN1189784C - 电光装置、其制造方法以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
一种电光装置，具备发光元件(3)，其特征是，具有气密性密封上述发光元件(3)的密封层(4)，上述密封层(4)含有具有热传导性的放热层(14)。利用上述装置能够抑制热影响且实现薄型化。本发明还涉及上述电光装置的制造方法、以及具有该电光装置的电子设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种电光装置、其制造方法以及具有该电光装置的电子设备，特别涉及具备发光元件的有机EL元件等的电光装置、其制造方法以及电子设备。
背景技术
在以往的液晶装置、有机EL(电致发光；electroluminescence)装置等的电光装置中有在基板上叠层多个电路元件、电极、液晶或EL元件等结构的装置。例如，在有机EL装置中具有将含有发光物质的发光层夹于阳极和阴极电极层之间的发光元件，它是利用从阳极侧注入的空穴和从阴极层注入的电子在具有发光能的发光层内再结合，并从激发状态到失活期间发光的现象。
但是，上述以往电光装置中存在以下问题。
具有上述结构的有机EL装置因为具有电流驱动型的发光元件，所以发光时，必须在阳极和阴极之间通电流。其结果，发光时元件发热，当元件周围有氧或水分时，这些氧或水分促进构成元件的材料的氧化，导致元件的老化。特别是，用于阴极上的碱性金属或碱土类金属具有易氧化的特性。由氧化或水引起的元件老化的典型现象是产生黑点以及黑点的成长。黑点指的是发光有缺陷的点。另外，随有机EL装置的驱动，促进发光元件的老化，从而出现光亮度降低，发光不稳定等稳定性随时间下降且寿命短的问题。
为了抑制上述老化现象，提出例如利用粘接剂将发光元件夹在一对玻璃板之间，由此切断大气的方法或者是在特开2001-196165提出的那样，在基板的一面或另一面上设置冷却装置以供给冷却用的流体。但是使用玻璃板的情况下，因为至少使用2个玻璃板，所以存在装置厚度变厚的问题。另外，使用冷却装置的情况下，因为必须形成流体回路，所以装置的大型化是不可避免的。
发明内容
本发明是考虑了上述问题之后提出的，其目的在于提供一种能够抑制热影响且实现薄型化的电光装置及其制造方法以及具有上述电光装置的电子设备。
为了达到本发明的目的，本发明具有以下结构。
本发明的电光装置是一种具有发光元件的电光装置，其特征是，具有覆盖并气密性密封上述发光元件的密封层，上述密封层含有由有机化合物形成的绝缘层、含有由无机化合物形成的气体屏障层和具有热传导性的放热层，并且，上述气体屏障层形成于上述绝缘层之上，上述放热层形成于上述气体屏障层之上。
因此，本发明的电光装置，通过用膜状的密封层气密性密封发光元件，能够不增加厚度地抑制由氧或水造成的老化。另外，在例如由发光元件发光而产生热的情况下，也能够通过放热层放出上述热量，所以能够抑制元件构成材料的氧化，进一步防止发光元件的老化。
可以由膜状的金(Au)、银(Ag)或铜(Cu)等的金属层形成放热层。这时，本发明中因为金、银、铜的热传导率大，所以能够有效地放出由发光元件的发光产生的热量。特别是如果采用金、银，则能够使放热层的厚度控制在10ηm以下，从而能够得到优良的光透过性。因此，采用通过密封层投射发光元件发出的光、从共用电极侧取光形式时，能够降低透光损失。
另外，作为放热层，可以采用防止碱性金属透过的绝缘膜。作为绝缘膜例举，包含从B(硼)、C(碳)、N(氮)中选择的至少一种元素和从Al(铝)、Si(硅)、P(磷)中选择的至少一种元素的膜或者是含Si、Al、N、O、M的膜(M为稀土类元素的至少一种，最好是使用从Ce(铈)、Yb(镱)、Sm(钐)、Er(铒)、Y(钇)、La(镧)、Gd(镉)、Dy(镝)、Nd(钕)选择的至少一种元素。这时，通过将绝缘膜设置在发光元件附近，对水分和碱性金属产生封锁效果，并且，绝缘膜还可以起到放热作用，从而能够抑制发光元件的老化。
由此，本发明通过气体屏障层气密性密封发光元件，能够在不增加厚度前提下抑制由氧或水造成的老化。如果形成平坦性优异的绝缘层，则在该绝缘层上方形成的气体屏障层或放热层也很将被平坦化，所以能够防止象形成凹凸的情况下产生扭曲而降低屏障性的现象。
本发明可以将形成绝缘层的有机化合物聚合。例如涂敷单体或前驱体后，通过固化或聚合形成聚合物。当使用单体或低粘度前驱体时，能够形成平坦性优异的聚合物层。
另外，本发明中可以选择采用在密封层的上方形成透过性保护膜的结构。
由此，因为本发明提高了密封层和电光装置的耐刮痕性，所以能够防止外部冲击对密封层或发光层的损坏。另外，因为保护膜透过气体，所以在密封层形成的热容易发散到外部。上述保护膜可以是在整个基板面上形成，也可以是作为图形(pattern)形成，考虑污染物的附着或水分的吸附、吸湿，耐磨性，理想的是使用氟系聚合物或硅酮树脂、聚碳酸酯、聚烯等具有低表面活性能的材料。
本发明的电子设备的特征是具备上述电光装置。
由此，本发明能够提供发光元件的老化得到抑制的耐久、薄型的电子设备。
另一方面，本发明的电光装置的制造方法是，具备发光元件的电光装置的制造方法，其特征是，包括覆盖并气密性密封上述发光元件的密闭层形成工序，上述密封层形成工序包括在上述发光元件上方形成由有机化合物形成的绝缘层的工序、在上述绝缘层上形成由无机化合物形成的气体屏障层和在上述气体屏障层上形成具有热传导性的放热层的工序。
由此，本发明的制造方法中，通过用膜状的密封层气密性密封发光元件，能够不增加厚度而抑制由氧或水分导致的老化。另外，例如在发光元件发光而产生热量的情况下，也能够通过放热层放出上述热量，所以能够抑制元件构成材料的氧化，进一步防止发光元件的老化。
由此，本发明中，通过气体屏障层气密性密封发光元件，能够在不增加厚度的前提下抑制由氧或水造成的老化。另外，通过将绝缘层被覆于发光元件，可以平坦化绝缘层表面。因此，在绝缘层上部形成的气体屏障层或放热层也将被平坦化，所以能够防止象形成凹凸的情况下，产生扭曲而降低屏障性的现象。
本发明中可以将形成绝缘层的有机化合物进行聚合。例如涂敷单体或前驱体后，通过固化或聚合形成聚合物。当使用单体或低粘度前驱体时，能够形成平坦性优异的聚合物层。
另外，本发明中可以由膜状的金(Au)、银(Ag)或铜(Cu)等的金属层形成放热层。
由此，本发明中，因为金、银、铜的热传导率大，所以能够有效地放出发光元件发光时产生的热量。特别是如果采用金、银，则能够使放热层的厚度在10ηm以下，所以能够得到优良的光透过性。因此，在采用通过密封层投射发光元件发出的光、从共用电极侧取光这一形式时，能够使透光时的损失很少。
另外，本发明中可以采取在密封层的上方形成透气性保护膜的工序。
由此，因为本发明提高了密封层和电光装置的耐刮痕性，所以能够防止外部冲击对密封层或发光层的损坏。另外，因为保护膜透过气体，所以在密封层形成的热容易发散到外部。上述保护膜可以是在整个基板面上形成，也可以是作为图形形成，考虑污染物的附着或水分的吸附、吸湿，耐磨性，理想的是使用氟系聚合物或硅酮树脂、聚碳酸酯、聚烯等具有低表面活性能的材料。
附图说明
图1为表示本发明实施例的图，表示用密封层密封基板上的发光元件的截面图。
图2为表示具备有机EL装置的电子设备一例的图，其中(a)便携电话，(b)手表型电子设备，(c)便携型信息处理装置的斜视图。
图中，1-有机EL装置，2-基板，3-发光元件，4-密封层，11-绝缘层，12-气体屏障层，14-放热层。
具体实施方式
下面，参照图1和图2说明本发明的电光装置、其制造方法以及电子设备的实施例。
这里说明的是，将本发明的电光装置作为有机EL装置的例子。
图1中表示的有机EL装置(电光装置)1是，在透明基板2上设有发光元件3和用于气密性密封发光元件3的密封层4。透明基板2的材料可以使用，聚烯、聚酯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚醚砜、聚醚酮等塑料或玻璃等透明材料，这里设使用玻璃。
发光元件3大致是由在透明基板2上形成的阳极5、洞孔输送层6、露出阳极5和洞孔输送层6的接合表面而形成的绝缘层7、有机发光层8、电子输送层9以及阴极10所组成。
阳极5的材料有，铝(Al)、金(Au)、银(Ag)、镁(Mg)、镍(Ni)、锌-钒(ZnV)、铟(In)、锡(Sn)等单体或者是上述这些元素的化合物或混合物或者是含有金属填充物的导电粘接剂等，但在这里设使用的是ITO(Indium Tin Oxide)。最好是通过溅镀、离子镀、真空蒸镀法形成上述阳极5，但也可以使用利用旋转涂敷机、照相涂敷机、刀涂敷机的印刷或网板印刷、苯胺印刷等形成。并且，理想的是，使阳极5的光透过率在80％以上。
例如一同蒸镀咔唑聚合物和TPD:三苯基化合物，形成具有10～1000ηm(理想的是100～700ηm)膜厚的洞孔输送层6。另一种方法是，例如通过墨水喷射法进行，空穴注入、向阳极5上喷出含输送层材料的组合物墨水之后，进行干燥处理和热处理而在阳极5上形成洞孔输送层6。另外，作为组合物墨水可以使用例如将聚亚乙氧基噻吩等聚噻吩衍生物和磺酸聚乙烯等混合物溶解于异丙醇等极性溶剂后的溶液。
绝缘膜7是，可以例如通过CVD法，将SiO2堆积在整个基板面上之后，利用光刻技术和蚀刻技术，形成图案。
有机发光层8是，与上述的洞孔输送层6同样，例如利用墨水喷射法或掩蔽蒸镀法，将含发光层用材料的组合物墨水向洞孔输送层6喷出之后，进行干燥处理或热处理，形成于洞孔输送层6之上。作为构成有机发光层8的发光材料可以使用可溶于芴系高分子衍生物或(聚)对苯亚乙烯衍生物、聚亚苯衍生物、聚芴衍生物、乙烯基咔唑、聚噻吩衍生物、紫苏烯系色素、香豆素系色素、若丹明系色素、其它苯衍生物中的低分子有机EL材料、高分子有机EL材料。墨水喷射法中使用的材料例如举例为对苯亚乙烯衍生物、聚亚苯衍生物、聚芴衍生物、乙烯基咔唑、聚噻吩衍生物，适用于掩蔽蒸镀法的材料有紫苏烯系色素、香豆素系色素、若丹明系色素等。
另外，作为电子输送层9，将由金属和有机配位子形成的金属络合化合物，理想的是，将Alq3(三(8-喹啉醇化物)铝络合物)、Znq2(双(8-喹啉醇化物)锌络合物)、Bebq2(双(8-喹啉醇化物)铍络合物)、Zn-BTZ(2-(o-羟苯基)苯并噻唑锌)、紫苏烯衍生物等进行蒸镀积层使膜厚达到10～1000ηm(理想的是100～700ηm)。
阳极10是，由能够有效地向电子输送层9进行电子注入的功函数低的金属、理想的是由Ca、Au、Mg、Sn、In、Ag、Li、Al等单体或者是它们的合金形成。本实施例中采用以Ca作为主要成分的阴极和Al作为主要成分的反射层的2层结构。
另外，虽然未图示，本实施例的有机EL装置1是活性阵(activematrix)型，实际上多个数据线和多个扫描线被设置成格子状，通过开关晶体管或驱动晶体管等驱动用TFT，在被上述数据线和扫描线划成的阵点上设置的每个象素上连接上述发光元件3。于是，当通过数据线和扫描线供给驱动信号时，电极间通电，发光元件3发光照射透明基板2的外面侧，上述象素闪亮。另外，本发明并不限于活性阵型，也能够适用于被动驱动型的显示元件。
在发光元件3之上依次叠层覆盖发光元件3的绝缘层11、气体屏障层12、绝缘层13、以及放热层14而形成密封层4。
绝缘层11、13是由有机聚合物等形成。具体地绝缘层11、13可以使用聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、或者是PET、聚乙烯、聚丙烯或上述这些的组合物。
气体屏障层12是由无机氧化物、无机氮化物、无机碳化物等具有气体屏障性的无机化合物形成。具体地说，可以使用氧化铟(In2O3)、氧化锡(SnO2)、上述ITO、或者是上述这些的组合物作为气体屏障层12。另外，也可以使用氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)、氮化铝(AlN)、氮化硅(SiN)、碳化硅(SiC)、氮氧硅(SiON)、类金刚石(DLC)或它们的组合物。
放热层14是由金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)等热传导率高的金属膜形成。这里，根据维德曼-弗朗茨定律，相同温度下，金属的热传导率λ和电导率σ之间满足λ/σ＝一定的条件。因此，作为热传导率高的金属选择电传导率高的金属就可以，例如可以选择上述的金、银、铜。另外，因为上述这些金属中存在易氧化或非常昂贵的金属，所以使用将2种以上组合起来的合金或在不大大改变热传导率的前提下加入锌或锡、铝等金属元素进行合金化的合金也是可以的。
下面说明制造上述结构的密封层4的工序(密封层形成工序)。首先，利用喷涂机等，在发光元件3涂敷有机单体使有机单体包覆发光元件3并进行固化，使有机单体得到聚合，形成绝缘层11。然后，通过真空蒸镀、低温溅射、CVD等，在绝缘层11上(一部分在基板2上)形成由无机化合物组成的气体屏障层12。这里，绝缘层11是高活性的前驱体，因为是涂敷有机单体之后固化形成，所以，其上部(形成气体屏障层12的面)被平坦化。因此，气体屏障层12是顺随于绝缘层11，在平坦化的状态下形成。然后，与上述绝缘层11相同的步骤形成绝缘层13。
接着，在绝缘层13上(一部分在气体屏障层12上)形成由金属膜构成的放热层14(成膜)。该放热层14是与气体屏障层12相同，通过真空蒸镀、低温溅射、CVD等形成。这里，因为绝缘层13是在平坦化的气体屏障层12之上形成的有机聚合物，所以其上部平坦，由此，在绝缘层13上成膜的放热层14也是在平坦化的状态下形成。另外，虽未图示，放热层14是与放热板连接，能够有效地放出传到的热量。另外，在制造气体屏障层12和放热层14时，通过使用相同的掩模可降低成本。
在上述结构的有机EL装置1中，通过利用具有气体屏障层12的密封层4来密封发光元件3，能够抑制由氧气或水导致的老化。另外，发光元件3所产生的热量，通过绝缘层11、气体屏障层12以及绝缘层13，(一部分通过绝缘层11和气体屏障层12)传到放热层14放热。
如上述，在本实施例中，因为用膜状密封层4进行密封隔离氧或水分等使发光元件3或电极老化的物质，并且放出由发光元件3产生的热量，所以不必加大厚度，而能够抑制氧或水分、热造成的发光元件3或电极的老化，容易获得薄型、耐久的有机EL装置1。
另外，在本实施例中，因为在由有机聚合物形成的绝缘层11、13之上分别成膜气体屏障层12以及放热层14，所以气体屏障层12以及放热层14被平坦化，能够事先防止象形成凹凸的情况下，产生扭曲、降低气体密闭性的现象。
下面说明具有上述实施例有机EL装置的电子设备的例子。
图2(a)是携带电话一例的斜视图。图2(a)中，符号1000表示携带电话的主体，符号1001表示具有有机EL装置1的显示部。
图2(b)是手表型电子设备一例的斜视图。图2(b)中，符号1100表示表的主体，符号1101表示具有有机EL装置1的显示部。
图2(c)是文字处理机、电脑等便携型信息处理装置一例的斜视图。图2(c)中，符号1200表示信息处理装置，符号1202表示键盘等输入部，符号1204表示信息处理装置主体，符号1206表示具有上述有机EL装置1的显示部。
在图2(a)～(c)中表示的电子设备因为具有上述实施例的有机EL装置1，所以能够得到具有薄型、耐久的有机EL显示部的电子设备。
另外，本发明的技术范围并不限于上述实施例，在不脱离本发明宗旨的范围内可以进行各种改变。
例如，本发明实施例中，在气体屏障层12和放热层14之间设有绝热层13，但绝缘层13并非是必须的，在气体屏障层上面直接设置放热层14也是可以的。另外，本实施例中表示的气体屏障层12和放热层14的位置只是其中的一例，也可以将它们的位置颠倒过来，在绝缘层11上形成放热层14，在绝缘层13上形成气体屏障层12。但是，将放热层14暴露于外表面的结构因为增加了与外部气体接触的表面积，所以考虑放热效果时，上述实施例中表示的配置是理想的。
另外，上述实施例中，用金属膜形成放热层14，但并不限于此，例如可以采用防止碱性金属透过的绝缘膜。作为绝缘膜有如含有从B(硼)、C(碳)、N(氮)中选择的至少一种元素和从Al(铝)、Si(硅)、P(磷)中选择的至少一种元素的膜或者是含Si、Al、N、O、M的膜(M为稀土类元素的至少一种，最好是使用从Ce(铈)、Yb(镱)、钐(Sm)、铒(Er)、钇(Y)、镧(La)、镉(Gd)、镝(Dy)、钕(Nd)中选择的至少一种元素)。这时，通过将绝缘膜设置在发光元件附近，产生对水分和碱性金属的封锁效果，并且，绝缘膜可以起放热作用，能够抑制发光元件的老化。
另外，关于绝缘层11的形成，虽说是通过涂敷有机单体使有机单体包覆发光元件3并进行固化，使有机单体得到聚合，形成绝缘层11。但是也可以涂敷有机单体之后进行聚合。并且，上述实施例中例举的材料只是其中的一例，可以进行适当的变化。
另外，虽然上述实施例中说明的是发光元件3发出的光通过透明基板2射到外面的形式，但是发光元件3发出的光也可以从与透明基板2相反的共同电极侧通过密封层4射出。这时，如果用热传导率高的金或银作形成放热层14的金属膜，例如用厚度小于10ηm的金属膜，则除了能够有效地放热之外，还能够得到优异的光透过性(透明性)，可得到透光损失少的有机EL装置。
另外，如上述实施例中所示，放热层14暴露在密封层4表面的结构有利于放热，但为了提高耐磨性(耐刮痕性)，也可以在放热层14(即密封层4)上面设置由薄膜或涂层构成的保护膜。这时，考虑污染物的附着或水分的吸附、吸湿，耐磨性，理想的是使用氟系聚合物或硅酮树脂、聚碳酸酯、聚烯等具有低表面活性能的材料。另外，保护膜可以是在整个基板面上形成，或者是以图案形式形成，另外，理想的是，保护膜具有高透气性(1000cm3/m2·24hr以上)。由此，能够通过保护膜向外部放出传送到放热层14的热量，提高放热效果。
另外，上述实施例中形成的是单层的气体屏障层12，但并不限于此，如果设置成2层以上的结构，则能够进一步提高气体屏障性。这时，理想的是，层叠多个的每个单元由气体屏障层和有机聚合物层(绝缘层)的组成的单元。另外，基板并不限于玻璃，使用塑料基板也是可以的。
如上所述，利用本发明能够在不降低气体屏障性的前提下，容易地得到薄型、耐久的电光装置以及具有显示部的电子设备。另外，本发明能够得到从透光损失少的共用电极侧取光的电光装置，同时能够得到放热性和耐磨性优异的电光装置。
Claims (13)
1、一种电光装置，具备发光元件，其特征在于，具有覆盖并气密性密封上述发光元件的密封层，上述密封层含有由有机化合物形成的绝缘层、含有由无机化合物形成的气体屏障层和具有热传导性的放热层，并且，上述气体屏障层形成于上述绝缘层之上，上述放热层形成于上述气体屏障层之上。
2、根据权利要求1所述的电光装置，其特征在于，上述放热层为金属层。
3、根据权利要求2所述的电光装置，其特征在于，上述放热层是由膜状的金、银、或铜形成。
4、根据权利要求1所述的电光装置，其特征在于，上述放热层为绝缘膜。
5、根据权利要求1所述的电光装置，其特征在于，上述密封层在上述气体屏障层和上述放热层之间还含有一层绝缘层。
6、根据权利要求1所述的电光装置，其特征在于，上述有机化合物为聚合物。
7、根据权利要求1至6中任意一项所述的电光装置，其特征在于，在上述密封层的上方形成透气性保护膜。
8、一种电子设备，其特征在于，具备电光装置，该电光装置具备发光元件，其特征在于，具有覆盖并气密性密封上述发光元件的密封层，上述密封层含有由有机化合物形成的绝缘层、含有由无机化合物形成的气体屏障层和具有热传导性的放热层，并且，上述气体屏障层形成于上述绝缘层之上，上述放热层形成于上述气体屏障层之上。
9、一种具有发光元件的电光装置的制造方法，其特征在于，包括覆盖并气密性密封上述发光元件的密闭层形成工序，上述密封层形成工序包括在上述发光元件上方形成由有机化合物形成的绝缘层的工序、在上述绝缘层上形成由无机化合物形成的气体屏障层和在上述气体屏障层上形成具有热传导性的放热层的工序。
10、根据权利要求9所述的电光装置的制造方法，其特征在于，上述密封层形成工序包括在上述气体屏障层和上述放热层之间再形成一绝缘层的工序。
11、根据权利要求9所述的电光装置的制造方法，其特征在于，上述有机化合物为聚合物。
12、根据权利要求9至11中任意一项所述的电光装置的制造方法，其特征在于，上述放热层是由膜状的金、银、或铜形成。
13、根据权利要求9至11中任意一项所述的电光装置的制造方法，其特征在于，还具有在上述密封层的上方形成透气性保护膜的工序。
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