JP2005322468A - 有機エレクトロルミネッセンス素子の封止方法及びその封止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】封止保護フィルムを破損したり脱泡不良による皺を生じさせることなく有機ＥＬ素子に容易に被着できる有機ＥＬ素子の封止方法とこれを実施するための封止装置を提供する。
【解決手段】透明基板２上に設置された有機ＥＬ積層膜３に被せられた封止保護フィルム４に対し、熱圧着ヘッド１０の所定温度に昇温された本体ブロック１１を圧接させる。熱圧着ヘッド１０の圧接部には、封止保護フィルム４の接着代となる周縁部に対応する圧接面１１ａとエアー溜め空間１４が形成されている。エアー溜め空間１４には、給気路１５が連通されている。この給気路１５から送入されるエアーを封止保護フィルム4の中央部に吹き付けて押圧しつつ、圧接面１１ａを封止保護フィルム４の周縁部に熱圧着させ、この周縁部を透明基板２に接着させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子という）の封止方法及びその方法を実施するための有機ＥＬ素子封止装置に関する。

有機ＥＬ素子は、蛍光性の有機固体からなる発光層と電子注入層や正孔注入層を一対の電極間に介在させた積層体をガラス基板上に設置してなり、発光層に注入された電子と正孔とが再結合するときに起こる発光作用を利用するものである。この有機ＥＬ素子は、発光層の厚さを薄くすることにより低電圧での駆動が可能で、応答も早く、且つ輝度が高いという利点を備えている。

しかし、発光層とする上記蛍光性有機固体は、機械的強度が低く、熱、有機溶媒、水分、酸素等の悪影響を受け易く、発光層の一部を大気中に露出させたまま有機ＥＬ素子を駆動させると、発光層の特性が劣化し、素子寿命が短くなるという問題があった。

有機ＥＬ素子の上述した環境要因による劣化を防止するため、従来は、特許文献１に示されているように、防湿性高分子フィルムで有機ＥＬ素子を被覆し発光層を雰囲気に対して封止する方法がとられている。この場合、防湿性高分子フィルムを有機ＥＬ素子に被着する方法としては、一方の端部から他方の端部へ圧着ローラ等により押圧しつつ圧着する方法や、加熱圧着ツールを昇降移動させて熱圧着する方法がある。

しかし、前者のローラによる圧着方法による場合、発光層等を挟む電極のエッジ等で防湿性高分子フィルムが破れて封止不良となり、後者の熱圧着方法による場合は、一対の電極により挟持される有機層の層厚が極めて薄いために熱圧着により有機層が融解して電極間が短絡したり、防湿性高分子フィルムと有機ＥＬ素子との間に気泡が残存し皺が発生する。この皺は、有機ＥＬ素子の動作不良や寿命低下の原因となる。
特開平５−１０１８８４号公報

本発明の課題は、封止保護フィルムを破損したり脱泡不良による皺を生じさせることなく有機ＥＬ素子に容易に被着できる有機ＥＬ素子の封止方法とこれを実施するための封止装置を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明の有機ＥＬ素子封止方法は、透明基板上に有機ＥＬ積層膜が形成されてなる有機ＥＬ素子の封止方法であって、前記透明基板上の前記有機ＥＬ積層膜が設置された積層膜エリアとその周囲を囲む周囲エリアとを被って封止保護フィルムを載置し、前記封止保護フィルムの前記積層膜エリアに対応する中央部を均等に押圧しながら前記周囲エリアに対応する周縁部を前記透明基板に接着することを特徴とするものである。

また、本発明の有機ＥＬ素子封止装置は、透明基板上に有機ＥＬ積層膜が設置されてなる有機ＥＬ素子を、ベースフィルムの一方の主面に熱硬化性樹脂からなる接着剤が被着されてなる封止保護フィルムにより、被覆し雰囲気に対して封止するための有機ＥＬ素子封止装置であって、前記透明基板の前記有機エレクトロルミネッセンス積層膜が設置された積層膜エリアとその周囲を囲む周囲エリアとを被覆する前記封止保護フィルムの周縁部に当接させる圧接面と、前記圧接面より内側の前記積層膜エリアに対応させて形成され、前記封止保護フィルムとの間に空間を形成するための凹部と、該凹部に気体を送給してその気圧により前記封止保護フィルムの中央部を均一に加圧する加圧手段と、前記圧接面を加熱する加熱手段とを備えた熱圧着ヘッドと、前記熱圧着ヘッドを昇降移動させ、前記圧接面を前記封止保護フィルムの周縁部に接離させるヘッド駆動機構とを、有することを特徴とするものである。

本発明の有機ＥＬ素子封止方法とこれを実施する有機ＥＬ素子封止装置によれば、封止保護フィルムを有機ＥＬ積層膜に均等に押圧して密着させつつ有機ＥＬ積層膜周囲の基板部分に封止保護フィルムの周縁部を接着するから、有機ＥＬ素子に封止保護フィルムを破損したり皺を生じさせることなく少ない工数で容易に被着でき、封止不良による寿命低下や動作不良のない良好な有機ＥＬ素子を低コストで得ることができる。

本発明の有機ＥＬ素子封止方法においては、封止保護フィルムを防湿性ベースフィルムの一方の主面の略全域に熱硬化性樹脂からなる接着剤を被着して形成し、これを透明基板に加熱圧着して接着することが好ましく、これにより、封止保護フィルムをより確実且つ容易に有機ＥＬ素子に密着させて皺を発生させずに被着することができる。

また、封止保護フィルムの有機ＥＬ積層膜に対応する中央部を温度制御された気体により有機ＥＬ素子に押圧することが好ましく、これにより、より均等に封止保護フィルムを有機ＥＬ素子に対して押圧すると共に封止保護フィルムと有機ＥＬ積層膜の温度を所望範囲に制御することができ、その結果、封止保護フィルムや有機ＥＬ積層膜の熱による変形や損傷を確実に防止することができる。

一方、本発明の有機ＥＬ素子封止装置においては、加圧手段が凹部空間に対して気体を送給する給気路と気体を排出する排気路とを備えていることが好ましく、これにより、封止保護フィルムを押圧する気体の圧力と温度をより柔軟に制御することが可能となり、その結果、エネルギー効率良く封止保護フィルムを均等に押圧すると共に有機ＥＬ積層膜の熱による変形や損傷を確実に防止することができる。

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態としての有機ＥＬ素子封止装置における熱圧着ヘッドを斜め下方から視た斜視図で、図２は本発明の一実施形態としての有機ＥＬ素子封止方法を示す模式的説明図である。

まず、本実施形態の有機ＥＬ素子封止装置により処理されるワークつまり有機ＥＬ素子と封止保護フィルムについて、図２に基づき説明する。有機ＥＬ素子１は、透明基板２上に陽極、有機ＥＬ膜、及び陰極が積層されてなる有機ＥＬ積層膜３が設置されて構成されている。透明基板２としては、ガラス、樹脂、石英等の透明材料からなるシート状部材が用いられる。有機ＥＬ積層膜３における有機ＥＬ膜は、蛍光性有機固体からなる発光層のみ、或いはこの発光層に正孔注入層及び／又は電子注入層を積層してなる。

上述の有機ＥＬ素子１に被着される封止保護フィルム４は、ベースフィルム４ａとして三フッ化ポリエチレン或いは三フッ化塩化エチレン等の透湿性の小さい樹脂フィルムを用い、このベースフィルム４ａの一方の主面の略全面に熱硬化性樹脂からなる接着剤４ｂを塗布またはホットメルト法により一様にコートして構成されている。ここで、封止保護フィルム４のサイズは、有機ＥＬ積層膜３とこれを囲む透明基板２上の周囲エリア２ａを被うサイズに設定されている。透明基板２の周囲エリア２ａは、封止保護フィルム４が接着されるエリアであり、全周にわたり一定の幅ｗ1 で確保されている。

本実施形態の封止装置における熱圧着ヘッド１０は、図１に示すように、略直方体をなす本体ブロック１１とこれに埋設されたヘッド加熱用ヒータ１２からなる。本体ブロック１１は、図２に示すように、昇降駆動機構１３に連結され、白抜き矢印Ａ、Ｂで示す方向に往復昇降移動される。

本体ブロック１１の降下方向Ａにおける先端部には、エアー溜め空間１４が形成されている。このエアー溜め空間１４は、本体ブロック１１の長方形をなす降下側先端面の周辺縁を所定幅ｗ2 だけ残し、深さｄにわたり凹設されている。この残された幅ｗ2 の周辺縁１１ａが、封止保護フィルム４の透明基板周囲エリア２ａに対応する周縁部分つまり接着代を圧接する圧接面となる。ここで、エアー溜め空間１４は、有機ＥＬ素子１の有機ＥＬ積層膜３全体を若干の余裕空間を確保して包含できる大きさに形成されている。すなわち、本体ブロック圧接面（周辺縁）１１ａの幅ｗ2 が、透明基板２の周囲エリア２ａの幅ｗ1 よりも、若干幅だけ小さく設定され、上記余裕空間が確保されている。

エアー溜め空間１４には、給気路１５が連通されている。この給気路１５は、本体ブロック１１の側面に設けた送入口１５ａとエアー溜め空間１４中央部に設けた吐出口１５ｂ間を連通している。送入口１５ａには給気管１６が接続され、この給気管１６はエアー加熱用ヒータ１７を介してエアーポンプ１８に接続されている。

本体ブロック１１に埋設されているヘッド加熱用ヒータ１２は、リード線１２ａにより電源部１２ｂに電気接続されている。また、本体ブロック１１の先端部側面には、熱電対１９が設置されている。

そして、前述した本体ブロック１１の昇降駆動部１３、エアー加熱用ヒータ１７、エアーポンプ１８、熱電対１９及びヘッド加熱用ヒータ１２の電源部１２ｂは、それぞれ、本有機ＥＬ素子封止装置による封止動作全体を制御する中央制御部２０に、信号線を介し接続されている。なお、２１はワークとしての有機ＥＬ素子１を載置するステージである。

次に、上述のように構成された有機ＥＬ素子封止装置による封止動作について、図３を加えて説明する。図３は、熱圧着ヘッド１０による圧接動作が終了した時点の状態を示す模式的説明図である。

まず、有機ＥＬ素子１をステージ２１上の所定位置に位置決めを行って正確に載置する。次に、その有機ＥＬ素子１に封止保護フィルム４を被せる。このとき、封止保護フィルム４を、その接着代となる周縁部が有機ＥＬ積層膜３の周囲エリア２ａ上に均等に延在するように、位置を合わせて被せる。

上述の有機ＥＬ素子１と封止保護フィルム２のステージ２１へのセット作業に併行して、熱圧着ヘッド１０のヘッド加熱用ヒータ１２をオンし、ヘッド圧接面１１ａを接着剤の熱硬化性樹脂が溶融する温度に加熱する。

有機ＥＬ素子１と封止保護フィルム４のセット及び熱圧着ヘッド１０の昇温が完了したら、昇降駆動部１３をオンして熱圧着ヘッド１０を下降させる。これとともに、エアーポンプ１８及びエアー加熱用ヒータ１７をオンして有機ＥＬ積層膜３上に被さる封止保護フィルム４中央部の表面へ所定の温度に加熱されたエアーを吹き付ける。このときのエアーの温度は、封止保護フィルムがある程度軟化する温度まで上昇させる。これにより、封止保護フィルム２の有機ＥＬ積層膜３上に被さる中央部分が、エアーの吹き付け圧力により均等に押圧されながら適度に加熱延伸され、その略全面が皺を発生させることなく有機ＥＬ積層膜３表面に密着せしめられる。このとき、封止保護フィルム４の透明基板１上に延在する接着代となる周縁部の表面とヘッド圧接面１１ａとの間隙から吹き付けられたエアーが速やかに排出される。従って、封止保護フィルム４の周縁部表面には圧力が略加わっていないから、中央部分と有機ＥＬ積層膜３表面間のエアーが、矢印で示すように、周縁部と透明基板２表面との隙間から速やかにヘッド外部へ排出される。

図３に示すように、熱圧着ヘッド１０の圧接面１１ａが封止保護フィルム４の周縁部に当接し、これを所定の厚さになるまで押圧したら、この時点で熱圧着ヘッド１０の降下を停止させる。そして、この圧接状態を熱硬化性接着剤４ｂが硬化するのに要する所定時間だけ持続する。この圧接時間においては、エアー溜め空間１４が吐出口１５ｂを除いて遮蔽されているため、内部気圧と温度が上昇し、圧接面１１ａの温度も上昇し始めるが、中央制御部２０が熱電対１９の検出温度に応じてヘッド加熱用ヒーター１２の電源部をオン・オフし、圧接面１１ａの温度が適正範囲内に制御される。また、エアー溜め空間１４内の気圧や気温の上昇は、中央制御部２０によりエアーポンプ１８及びエアー加熱用ヒータ１７の稼動が適宜オン・オフされ、それぞれ、適正な範囲内に制御される。

以上のように、本実施形態によれば、封止保護フィルム４の中央部を有機ＥＬ積層膜３表面にエアー圧力により柔軟且つ均等に押圧して密着させた状態で、周縁部に加熱した熱圧着ヘッド１１を圧接させて熱硬化性接着剤により透明基板２に接着するから、封止保護フィルム４を破損したり皺や気泡を発生させることなく少ない工数で容易に有機ＥＬ素子１に被着できる。その結果、封止不良による寿命低下や動作不良のない良好な有機ＥＬ素子を低コストで得ることができる。

次に、本発明の他の実施形態について、図４に基づき説明する。なお、上記実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。

本実施形態の熱圧着ヘッド３０では、本体ブロック３１に給気路３２と排気路３３が設けられている。給気路３２は本体ブロック３１の側面３１ａに設けられた送入口３２ａとエアー溜め空間３４に設けられた吐出口３２ｂ間を、排気路３３は本体ブロック側面３１ａに設けられた排出口３３ａとエアー溜め空間３４に設けられた吸入口３３ｂ間を、それぞれ連通している。

そして、給気路３２の送入口３２ａには、図示されていないが前記実施形態と同様に、給気管が接続され、この給気管はエアー加熱用ヒータを介してエアーポンプに接続されている。また、排気路３３の排出口３３ａには、他端を大気開放された排気管（不図示）が接続され、この排気管には圧力調整弁（不図示）が介設されている。その他の構成は、前記実施形態と同じである。

上述のように構成された本実施形態の有機ＥＬ素子封止装置による封止動作は、熱圧着ヘッド３０の圧接面１１ａが封止保護フィルム４の周縁部に当接までは、上記実施形態の場合と略同じである。

熱圧着ヘッド３０の圧接面１１ａが封止保護フィルム４の周縁部に当接し、これを所定の厚さになるまで押圧したら、この時点で熱圧着ヘッド１０の降下を停止させる。そして、この圧接状態を熱硬化性接着剤４ｂが硬化するのに要する所定時間だけ持続するのであるが、この圧接動作中において、エアー溜め空間３４内の気圧が所定値以上に上昇すると排気路３３に設けられている圧力調整弁（不図示）が作動して排気路３３が開放され、エアー溜め空間３４内のエアーが吸入口３３ｂから排出口３３ａを通じて排出される。ここで、圧力調整弁の作動圧をエアー溜め空間３４内に溜まるエアーの温度が封止保護フィルムを適度に軟化させる温度以上に高くなる前に作動するように設定しておくことにより、圧力調整弁の作動後はエアー溜め空間３４内の気圧と温度を封止保護フィルムの皺を伸ばして均等に押圧できる適正範囲により安定的に制御することができる。また、圧接時におけるエアー溜め空間３４内の気圧の過度な上昇が防止されるから、圧接状態を維持するために必要な熱圧着ヘッドの押圧力もその分軽減され、封止装置の省エネルギーに寄与する。

以上のように、本実施形態の有機ＥＬ素子封止装置によれば、封止保護フィルムを有機ＥＬ素子に熱圧着する際のエアー溜め空間３４内のエアー温度と気圧を封止保護フィルムの皺を伸ばして均等に押圧できる適正範囲により安定的且つ精緻に制御することができる。そして、エアー温度の過度な上昇が阻止され、封止保護フィルムが熱変形したり有機ＥＬ積層膜が溶融する不具合の発生が確実に防止される。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。たとえば、封止保護フィルムの中央部を押圧する方法としては、エアー等の気体による加圧方法に限らず、水等の液体を封入した袋を押し当てる方法でもよい。また、封止保護フィルムの周縁部を透明基板に接着する方法としては、熱硬化性樹脂を介した熱圧着による方法に限らず、超音波接着等の他の接着方法も適用可能である。

更に、封止保護フィルムを透明基板に熱硬化性樹脂を介して熱圧着する場合、常に封止保護フィルムの全面に熱硬化性樹脂を塗着する必要はなく、透明基板に接着される周縁部にのみ熱硬化性樹脂を塗着してもよい。

本発明の一実施形態としての有機ＥＬ素子封止装置で用いる熱圧着ヘッドを示す斜視図である。 本発明の一実施形態としての有機ＥＬ素子封止方法を示す模式的説明図で、熱圧着ヘッドが封止保護フィルムに圧接する前の状態を示している。 本発明の一実施形態としての有機ＥＬ素子封止方法を示す模式的説明図で、熱圧着ヘッドが封止保護フィルムに圧接した状態を示している。 本発明の他の実施形態としての有機ＥＬ素子封止装置で用いる熱圧着ヘッドを示す斜視図である。

符号の説明

１ 有機ＥＬ素子
２ 透明基板
３ 有機ＥＬ積層膜
４ 封止保護フィルム
４ａ ベースフィルム
４ｂ 接着剤
１０、３０ 熱圧着ヘッド
１１、３１ 本体ブロック
１１ａ 圧接面
１２ ヘッド加熱用ヒータ
１３ 昇降駆動機構
１４、３４ エアー溜め空間
１５、３２ 給気路
１６ 給気管
２０ 中央制御部
２１ ステージ
３３ 排気路

Claims (5)

1. 透明基板上に有機エレクトロルミネッセンス積層膜が形成されてなる有機エレクトロルミネッセンス素子の封止方法であって、
   前記透明基板上の前記有機エレクトロルミネッセンス積層膜が設置された積層膜エリアとその周囲を囲む周囲エリアとを被って封止保護フィルムを載置し、
   前記封止保護フィルムの前記積層膜エリアに対応する中央部を均等に押圧しながら前記周囲エリアに対応する周縁部を前記透明基板に接着す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の封止方法。
2. 前記封止保護フィルムは防湿性ベースフィルムの一方の主面の略全域に熱硬化性樹脂からなる接着剤を被着して形成されており、前記透明基板に加熱圧着されて接着されることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の封止方法。
3. 前記封止保護フィルムの前記中央部を温度制御された気体により押圧することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の封止方法。
4. 透明基板上に有機エレクトロルミネッセンス積層膜が設置されてなる有機エレクトロルミネッセンス素子を、ベースフィルムの一方の主面に熱硬化性樹脂からなる接着剤が被着されてなる封止保護フィルムにより、被覆し雰囲気に対して封止するための有機エレクトロルミネッセンス素子封止装置であって、
   前記透明基板の前記有機エレクトロルミネッセンス積層膜が設置された積層膜エリアとその周囲を囲む周囲エリアとを被覆する前記封止保護フィルムの周縁部に当接させる圧接面と、前記圧接面より内側の前記積層膜エリアに対応させて形成され、前記封止保護フィルムとの間に空間を形成するための凹部と、該凹部に気体を送給してその気圧により前記封止保護フィルムの中央部を均一に加圧する加圧手段と、前記圧接面を加熱する加熱手段とを備えた熱圧着ヘッドと、
   前記熱圧着ヘッドを昇降移動させ、前記圧接面を前記封止保護フィルムの周縁部に接離させるヘッド駆動機構とを、
   有す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封止装置。
5. 前記加圧手段は、前記凹部と前記封止保護フィルムとの間に形成される空間に対して気体を送給する給気路と気体を排出する排気路とを備えていることを特徴とする請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子封止装置。

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