JP2003142255A - 電気光学装置及びその製造方法並びに電子機器 - Google Patents
電気光学装置及びその製造方法並びに電子機器Info
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Abstract
に封止する封止層4を備える。封止層4は、熱伝導性を
有する放熱層14を含む。
Description
その製造方法、並びにこの電気光学装置を有する電子機
器に関し、特に発光素子を備えた有機EL素子等の電気
光学装置及びその製造方法、並びに電子機器に関するも
のである。
ルミネッセンス;electroluminescence)装置等の電気
光学装置においては、基板上に複数の回路素子、電極、
液晶又はEL素子等が積層された構成を有するものがあ
る。例えば有機EL装置においては、発光物質を含む発
光層を陽極及び陰極の電極層で挟んだ構成の発光素子を
有しており、陽極側から注入された正孔と、陰極側から
注入された電子とを発光能を有する発光層内で再結合
し、励起状態から失括する際に発光する現象を利用して
いる。
たような従来の電気光学装置には、以下のような問題が
存在する。上記の構成を有する有機EL装置は電流駆動
型の発光素子を備えているため、発光させる際には陽極
と陰極との間に電流を流さなければならない。その結
果、発光時において素子が発熱し、素子の周囲に酸素や
水分があった場合にはこれらの酸素や水分による素子構
成材料の酸化が促進されて素子が劣化する。特に、陰極
に用いられるアルカリ金属やアルカリ土類金属は酸化し
やすい特性を持っている。酸化や水による素子の劣化の
代表的なものはダークスポットの発生およびその成長で
ある。ダークスポットとは発光欠陥点のことである。そ
して、有機EL装置の駆動に伴って発光素子の劣化が進
むと、発光輝度が低下したり、発光が不安定になる等、
経時的な安定性が低く、且つ寿命が短いという問題があ
った。
して、例えば発光素子を接着剤を用いて一対のガラス板
で挟むことで大気と遮断する構成や、特開2001−1
96165に開示されるように、基板の一方の面又は他
方の面に冷却用の流体を供給する冷却手段を設ける構成
を採用することが考えられる。ところが、ガラス板を用
いる場合、ガラス板を少なくとも二枚使用するため、装
置としての厚さが大きくなるという問題を生じてしま
う。また、冷却手段を設ける場合も、流体の流路を形成
する必要があるため装置の大型化は避けられない。
れたもので、熱の影響を抑制でき、且つ薄型化を実現す
る電気光学装置及びその製造方法、並びにこの電気光学
装置を有する電子機器を提供することを目的とする。
めに本発明は、以下の構成を採用している。本発明の電
気光学装置は、発光素子を備えた電気光学装置であっ
て、発光素子を気密に封止する封止層を備え、封止層が
熱伝導性を有する放熱層を含むことを特徴とするもので
ある。
の封止層で発光素子を気密に封止することで、厚さが大
きくなることなく酸素や水分による劣化を抑制すること
ができる。また、例えば発光素子の発光により熱が生じ
た場合でも、この熱を放熱層を介して放熱できるため、
素子構成材料の酸化を抑制することが可能になり、発光
素子の劣化を一層防止することが可能になる。
等の金属層で形成することができる。この場合、本発明
では、金、銀、銅の熱伝導率が大きいので、例えば発光
素子の発光により生じた熱を効果的に放熱することがで
きる。特に金、銀では、放熱層の厚さを例えば10nm
以下とすることで、優れた光透過性が得られる。従っ
て、発光素子の発した光を封止層を介して投射する、共
通電極側から光を取り出す形式を採用した場合に、少な
い損失で光を透過することができる。
の透過を妨げる絶縁膜を採用してもよい。絶縁膜として
は、例えばB(ホウ素)、C(炭素)、N(窒素)から
選ばれた少なくとも一つの元素と、Al(アルミニウ
ム)、Si(珪素)、P(リン)から選ばれた少なくと
も一つの元素とを含むものや、Si、Al、N、O、M
を含むもの(但し、Mは希土類元素の少なくとも一種、
好ましくはCe(セリウム),Yb(イッテルビウ
ム),Sm(サマリウム),Er(エルビウム),Y
(イットリウム)、La(ランタン)、Gd(ガドリニ
ウム)、Dy(ジスプロシウム)、Nd(ネオジウム)
から選ばれた少なくとも一つの元素)を用いることがで
きる。この場合、絶縁膜を発光素子の近傍に設けること
で、水分及びアルカリ金属に対するブロッキング効果が
あり、且つ、放熱効果をも有する絶縁膜として作用する
ことになり、発光素子の劣化を抑制することができる。
ガスバリア層または有機化合物で形成された放熱層が絶
縁層の上方に形成される構成を採用できる。
より発光素子を気密に封止することで、厚さが大きくな
ることなく酸素や水分による劣化を抑制することができ
る。平坦性に優れた絶縁層を形成すれば、その絶縁層の
上方に形成したガスバリア層または放熱層も平坦化さ
れ、凹凸を有する場合のように歪みが生じてバリア性が
低下することを防ぐことができる。
ポリマーとする構成も採用できる。例えば、ポリマーは
モノマーや前駆体を塗布した後、硬化または重合させる
ことにより形成される。モノマーや粘度が低い前駆体を
用いた場合は平坦性に優れたポリマー層を形成すること
ができる。
過性の保護膜を成膜する構成も選択可能である。
は電気光学装置の耐スクラッチ性が向上するため、外部
からの衝撃による封止層や発光層などへのダメージを防
止できる。また、保護膜がガスを透過させるので、封止
層に生じた熱が外気に放熱されやすくなる。この保護膜
は、基板全面に亘って形成しても、パターンとして形成
してもよく、また汚染物の付着や水分の吸着・吸湿、耐
摩耗性を考慮すると、フッ素系ポリマーやシリコーン、
ポリオレフィン、ポリカーボネート樹脂など、表面活性
エネルギーの低い材料が好ましい。
を備えたことを特徴としている。
が抑制された高寿命で、且つ薄型の電子機器を得ること
ができる。
は、発光素子を備えた電気光学装置の製造方法であっ
て、発光素子を気密に封止する封止層形成工程を含み、
封止層形成工程が熱伝導性を有する放熱層を形成する工
程を含むことを特徴としている。
の封止層で発光素子を気密に封止することで、厚さが大
きくなることなく酸素や水分による劣化を抑制すること
ができる。また、例えば発光素子の発光により熱が生じ
た場合でも、この熱を放熱層を介して放熱できるため、
素子構成材料の酸化を抑制することが可能になり、発光
素子の劣化を一層防止することが可能になる。
合物で形成された絶縁層を発光素子に被覆する工程と、
絶縁層上に無機化合物で形成されたガスバリア層または
放熱層を形成する工程とを含む手順を採用できる。
より発光素子を気密に封止することで、厚さが大きくな
ることなく酸素や水分による劣化を抑制することができ
る。また、絶縁層を発光素子に被覆することにより、絶
縁層の表面を平坦化できる。従って、この絶縁層の上方
に形成したガスバリア層または放熱層も平坦化され、凹
凸を有する場合のように歪みが生じてバリア性が低下す
ることを防ぐことができる。
ポリマーとする構成も採用できる。例えば、ポリマーは
モノマーや前駆体を塗布した後、硬化または重合させる
ことにより形成される。モノマーや粘度が低い前駆体を
用いた場合は平坦性に優れたポリマー層を形成すること
ができる。
銀または銅等の金属層で形成する構成も採用可能であ
る。
伝導率が大きいので、例えば発光素子の発光により生じ
た熱を効果的に放熱することができる。特に金、銀で
は、放熱層の厚さを例えば10nm以下とすることで、
優れた光透過性が得られる。従って、発光素子の発した
光を封止層を介して投射する、共通電極側から光を取り
出す形式を採用した場合に、少ない損失で光を透過する
ことができる。
過性の保護膜を成膜する工程も採用可能である。
は電気光学装置の耐スクラッチ性が向上するため、外部
からの衝撃による封止層や発光層などへのダメージを防
止できる。また、保護膜がガスを透過させるので、封止
層に生じた熱が外気に放熱されやすくなる。この保護膜
は、基板全面に亘って形成しても、パターンとして形成
してもよく、また汚染物の付着や水分の吸着・吸湿、耐
摩耗性を考慮すると、フッ素系ポリマーやシリコーン、
ポリオレフィン、ポリカーボネート樹脂など、表面活性
エネルギーの低い材料が好ましい。
その製造方法並びに電子機器の実施の形態を、図1およ
び図2を参照して説明する。ここでは、本発明の電気光
学装置を例えば、有機EL装置とする場合の例を用いて
説明する。
1は、透明基板2上に発光素子3と、発光素子3を気密
に封止する封止層4とが設けられた構成になっている。
透明基板2の材料としては、ポリオレフィン、ポリエス
テル、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリエー
テルサルホン、ポリエーテルケトンなどのプラスチック
や、ガラスなどの透明材料が採用可能であり、ここでは
ガラスが用いられている。
陽極5、ホール輸送層6、陽極5がホール輸送層6と接
合する表面を露出させるように形成された絶縁層7、有
機発光層8、電子輸送層9、陰極10とから概略構成さ
れている。
l)、金(Au)、銀(Ag)、マグネシウム(M
g)、ニッケル(Ni)、亜鉛−バナジウム(Zn
V)、インジウム(In)、スズ(Sn)などの単体
や、これらの化合物或いは混合物や、金属フィラーが含
まれる導電性接着剤などで構成されるが、ここではIT
O(Indium Tin Oxide)を用いている。この陽極5の形
成は、好ましくはスパッタリング、イオンプレーティン
グ、真空蒸着法によって行われ形成するが、スピンコー
タ、グラビアコータ、ナイフコータなどによる印刷や、
スクリーン印刷、フレキソ印刷などを用いて形成しても
よい。そして、陽極5の光透過率は、80%以上に設定
することが好ましい。
ゾール重合体とTPD:トリフェニル化合物とを共蒸着
して10〜1000nm(好ましくは、100〜700
nm)の膜厚に形成する。別法として、ホール輸送層6
は、例えばインクジェット法により、正孔注入、輸送層
材料を含む組成物インクを陽極5上に吐出した後に、乾
燥処理及び熱処理を行うことで陽極5上に形成される。
なお、組成物インクとしては、例えばポリエチレンジオ
キシチオフェン等のポリチオフェン誘導体と、ポリスチ
レンスルホン酸等の混合物を、イソプロピルアルコール
等の極性溶媒に溶解させたものを用いることができる。
より基板全面に堆積させた後、フォトリソグラフィー技
術及びエッチング技術を用いてパターン形成することが
できる。
様に、例えばインクジェット法やマスク蒸着法により、
発光層用材料を含む組成物インクをホール輸送層6上に
吐出した後に乾燥処理または熱処理を施すことで、ホー
ル輸送層6上に形成される。有機発光層8を構成する発
光材料としては、フルオレン系高分子誘導体や、(ポ
リ)パラフェニレンビニレン誘導体、ポリフェニレン誘
導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾー
ル、ポリチオフェン誘導体、ペリレン系色素、クマリン
系色素、ローダミン系色素、その他ベンゼン誘導体に可
溶な低分子有機EL材料、高分子有機EL材料等を用い
ることができる。なお、インクジェット法に適している
材料としては、例えばパラフェニレンビニレン誘導体、
ポリフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビ
ニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体が挙げられ、
マスク蒸着法に適している材料としてはペリレン系色
素、クマリン系色素、ローダミン系色素が挙げられる。
配位子から形成される金属錯体化合物、好ましくは、A
lq3(トリス(8-キノリノレート)アルミニウム錯
体)、Znq2(ビス(8-キノリノレート)亜鉛錯体)、
Bebq2(ビス(8-キノリノレート)ベリリウム錯
体)、Zn−BTZ(2-(o-ヒドロキシフェニル)ベ
ンゾチアゾール亜鉛)、ペリレン誘導体などを10〜1
000nm(好ましくは、100〜700nm)の膜厚
になるように蒸着して積層する。
注入を行える仕事関数の低い金属、好ましくは、Ca、
Au、Mg、Sn、In、Ag、Li、Alなどの単
体、又はこれらの合金で形成することができる。本実施
形態では、Caを主体とする陰極、及びAlを主体とす
る反射層の2層構成になっている。
EL装置1はアクティブマトリクス型であり、実際には
複数のデータ線と複数の走査線とが格子状に配置され、
これらデータ線や走査線に区画されたマトリクス状に配
置された各画素毎に、スイッチングトランジスタやドラ
イビングトランジスタ等の駆動用TFTを介して上記の
発光素子3が接続されている。そして、データ線や走査
線を介して駆動信号が供給されると電極間に電流が流
れ、発光素子3が発光して透明基板2の外面側に光が出
射され、その画素が点灯する。なお、本発明は、アクテ
ィブマトリクス型に限られず、パッシブ駆動型の表示素
子にも適用できることはいうまでもない。
を被覆する絶縁層11、ガスバリア層12、絶縁層1
3、および放熱層14が順次積層して形成された構成と
なっている。
成されている。具体的には、絶縁層11、13として
は、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、またはP
ET、ポリエチレン、ポリプロピレンやこれらを組み合
わせたものを用いることができる。
化物、無機炭化物等のガスバリア性を有する無機化合物
で形成されている。具体的には、ガスバリア層12とし
ては、酸化インジウム(In2O3)、酸化スズ(SnO
2)、上記ITO、またはこれらを組み合わせたものを
用いることができる。また、酸化ケイ素(SiO2)、
酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化チタン(Ti
O2)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ケイ素(S
iN)、炭化ケイ素(SiC)、酸窒化ケイ素(SiO
N)、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)やこれら
を組み合わせたものを用いることができる。
銅(Cu)等の熱伝導率の高い金属膜で形成されてい
る。ここで、金属の同一温度における熱伝導率λと電気
伝導率σとの間には、ウィデーマン−フランツの法則に
より、λ/σ=一定という関係が成り立つ。従って、熱
伝導率の高い金属として電気伝導率の高い金属を選択す
ればよく、上記の金、銀、銅を選択することができる。
また、これらの金属の中には、酸化しやすいものや非常
に高価なものも含まれるため、2種類以上合わせた合金
や熱伝導率を大きく変えない程度に亜鉛や錫、アルミニ
ウムなどの金属元素を加えて合金化してもよい。
止層形成工程)について説明する。まず、スプレーコー
ト等により、発光素子3を被覆するように有機モノマー
を塗布及び硬化によりポリマー化して絶縁層11を形成
する。次に、真空蒸着、低温スパッタ、CVD等により
絶縁層11上(一部は基板2上)に無機化合物からなる
ガスバリア層12を形成する。ここで、絶縁層11は活
動性の高い前駆体として、有機モノマーを塗布した後、
硬化させて形成されているため、その上面(ガスバリア
層12が形成される面)が平坦化される。従って、ガス
バリア層12は、絶縁層11に倣って平坦化された状態
で形成される。この後、上記絶縁層11と同様の手順で
絶縁層13を形成する。
層12上)に金属膜からなる放熱層14を形成(成膜)
する。この放熱層14は、ガスバリア層12と同様に真
空蒸着、低温スパッタ、CVD等により形成される。こ
こで、絶縁層13は、平坦化されたガスバリア層12上
に形成された有機ポリマーであるので、その上面が平坦
されており、従って絶縁層13上に成膜された放熱層1
4も平坦化された状態で形成される。なお、図示してい
ないものの、放熱層14は、放熱板に接続されており、
伝達された熱を効果的に放熱できる構成になっている。
また、ガスバリア層12と放熱層14の製造において
は、同一のマスクを使用することで、コストの低下を図
っている。
リア層12を有する封止層4で発光素子3を封止するこ
とで、酸素や水分による劣化が抑制される。また、発光
素子3で発生した熱は、絶縁層11、ガスバリア層1
2、絶縁層13を介して(一部は絶縁層11、ガスバリ
ア層12を介して)放熱層14に伝達されて放熱され
る。
止層4で酸素や水分などの発光素子3や電極の劣化の因
子に対して封止し、さらに発光素子3で発生した熱を放
熱するので、厚さが大きくなることなく、酸素や水分、
熱による発光素子3及び電極の劣化を抑制することが可
能になり、薄型で高寿命の有機EL装置1を容易に得る
ことができる。
形成された絶縁層11、13上にガスバリア層12、放
熱層14がそれぞれ成膜されているため、これらガスバ
リア層12、放熱層14が平坦化され、凹凸をもって形
成された場合のように歪みが生じてガスバリア性が低下
してしまうことを未然に防ぐことができる。
備えた電子機器の例について説明する。図2(a)は、
携帯電話の一例を示した斜視図である。図2(a)にお
いて、符号1000は携帯電話本体を示し、符号100
1は上記の有機EL装置1を用いた表示部を示してい
る。
示した斜視図である。図2(b)において、符号110
0は時計本体を示し、符号1101は上記の有機EL装
置1を用いた表示部を示している。
携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図2
(c)において、符号1200は情報処理装置、符号1
202はキーボードなどの入力部、符号1204は情報
処理装置本体、符号1206は上記の有機EL装置1を
用いた表示部を示している。
記実施の形態の有機EL装置1を備えているので、薄型
で高寿命の有機EL表示部を備えた電子機器を実現する
ことができる。
態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しな
い範囲において種々の変更を加えることが可能である。
リア層12と放熱層14との間に絶縁層13を設ける構
成としたが、絶縁層13は必ずしも必要ではなく、ガス
バリア層上に直接放熱層14を設ける構成としてもよ
い。また、上記の実施形態で示したガスバリア層12と
放熱層14の位置は一例であり、これらの配置を逆にし
て、絶縁層11上に放熱層14を形成し、絶縁層13上
にガスバリア層12を形成する構成としてもよい。ただ
し、放熱層14を外表面に晒す構成は、外気と触れる表
面積が増すため、放熱効果を考慮した場合は上記実施の
形態で示した配置が好ましい。
金属膜で形成する構成としたが、これに限定されるもの
ではなく、例えばアルカリ金属の透過を妨げる絶縁膜を
採用してもよい。絶縁膜としては、例えばB(ホウ
素)、C(炭素)、N(窒素)から選ばれた少なくとも
一つの元素と、Al(アルミニウム)、Si(珪素)、
P(リン)から選ばれた少なくとも一つの元素とを含む
ものや、Si、Al、N、O、Mを含むもの(但し、M
は希土類元素の少なくとも一種、好ましくはCe(セリ
ウム),Yb(イッテルビウム),Sm(サマリウ
ム),Er(エルビウム),Y(イットリウム)、La
(ランタン)、Gd(ガドリニウム)、Dy(ジスプロ
シウム)、Nd(ネオジウム)から選ばれた少なくとも
一つの元素)を用いることができる。この場合、絶縁膜
を発光素子の近傍に設けることで、水分及びアルカリ金
属に対するブロッキング効果があり、且つ、放熱効果を
も有する絶縁膜として作用することになり、発光素子の
劣化を抑制することができる。
るように有機モノマーを塗布及び硬化によりポリマー化
して絶縁層11を形成する構成としたが、有機モノマー
を塗布した後に重合によりポリマー化してもよい。な
お、上記実施の形態で挙げた具体的な材料は一例にすぎ
ず、適宜変更が可能である。
の発光が透明基板2を介して外面側に出射される形式の
例を用いて説明したが、発光素子3の発光が透明基板2
と逆側の共通電極側から封止層4を介して出射される形
式であっても適用可能である。この場合、放熱層14を
形成する金属膜を熱伝導率の高い金または銀とすること
で効果的に放熱できることに加えて、例えば厚さ10n
m以下の金膜を用いれば、優れた光透過性(透明性)を
得ることができ、透過光の損失が少ない有機EL装置を
得ることができる。
熱層14が封止層4の表面に晒されている構成では放熱
性では有利であるが、耐摩耗性(耐スクラッチ性)を向
上させるために放熱層14(すなわち封止層4)上にフ
ィルムやコート層からなる保護膜を設けてもよい。この
場合、汚染の付着や水分の吸着・吸湿、耐摩耗性を考慮
すると、フッ素系ポリマーやシリコン樹脂、ポリカーボ
ネート、ポリオレフィンなどの表面活性エネルギーの低
い材料を用いることが好ましい。また、保護膜は、基板
全面に亘って、もしくはパターンとして形成してもよ
く、さらに保護膜にガス高透過性(1000cm3/m2
・24hr以上)を持たせることが好ましい。これによ
り、放熱層14に伝達された熱を、保護膜を介して外気
に放熱することができ、放熱効果が向上する。
12を一層のみ形成する構成としたが、これに限定され
るものではなく、二層以上設ける構成とすればガスバリ
ア性をより向上させることが可能になる。この場合、ガ
スバリア層と有機ポリマー層(絶縁層)とを1ユニット
としたものを複数ユニット積層することが望ましい。ま
た、基板としてはガラスに限られず、プラスチック基板
を用いてもよい。
バリア性が低下することなく薄型で高寿命の電気光学装
置、および表示部を備えた電子機器を容易に得ることが
できる。また、本発明では、透過光の損失が少ない共通
電極側から光を取り出す形式の電気光学装置を得ること
ができるとともに、放熱性および耐摩耗性に優れた電気
光学装置を得ることが可能になる。
板上の発光素子が封止層で封止された断面図である。
を示す図であり、(a)は携帯電話、(b)は腕時計型
電子機器、(c)は携帯型情報処理装置のそれぞれ斜視
図である。
Claims (13)
- 【請求項1】 発光素子を備えた電気光学装置であっ
て、 前記発光素子を気密に封止する封止層を備え、 前記封止層は、熱伝導性を有する放熱層を含むことを特
徴とする電気光学装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の電気光学装置におい
て、 前記放熱層が金属層であることを特徴とする電気光学装
置。 - 【請求項3】 請求項2記載の電気光学装置におい
て、 前記放熱層は、膜状の金、銀、または銅で形成されるこ
とを特徴とする電気光学装置。 - 【請求項4】 請求項1記載の電気光学装置におい
て、 前記放熱層が絶縁膜であることを特徴とする電気光学装
置。 - 【請求項5】 請求項1から4のいずれかに記載の電
気光学装置において、 前記封止層は、無機化合物で形成されたガスバリア層
と、 有機化合物で形成された絶縁層とを含み、 前記ガスバリア層または前記放熱層は、前記絶縁層の上
方に形成されることを特徴とする電気光学装置。 - 【請求項6】 請求項5記載の電気光学装置におい
て、 前記有機化合物がポリマーであることを特徴とする電気
光学装置。 - 【請求項7】 請求項1から6のいずれかに記載の電
気光学装置において、 前記封止層の上方にガス透過性の保護膜が成膜されてい
ることを特徴とする電気光学装置。 - 【請求項8】 請求項1乃至7のいずれか1項に記載
の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。 - 【請求項9】 発光素子を備えた電気光学装置の製造
方法であって、 前記発光素子を気密に封止する封止層形成工程を含み、 前記封止層形成工程は、熱伝導性を有する放熱層を形成
する工程を含むことを特徴とする電気光学装置の製造方
法。 - 【請求項10】 請求項9記載の電気光学装置の製造
方法において、 前記封止層形成工程は、有機化合物で形成された絶縁層
を前記発光素子上方に形成する工程と、 前記絶縁層上に、無機化合物で形成されたガスバリア層
または前記放熱層を形成する工程とを含むことを特徴と
する電気光学装置の製造方法。 - 【請求項11】 請求項10記載の電気光学装置の製
造方法において、 前記有機化合物がポリマーであることを特徴とする電気
光学装置の製造方法。 - 【請求項12】 請求項9から11のいずれかに記載
の電気光学装置の製造方法において、 前記放熱層を膜状の金、銀または銅で形成することを特
徴とする電気光学装置の製造方法。 - 【請求項13】 請求項9から12のいずれかに記載
の電気光学装置の製造方法において、 前記封止層の上方にガス透過性の保護膜を成膜する工程
を有することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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