JP2006147266A - 有機ｅｌ素子および有機ｅｌ素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 有機ＥＬ素子の封止を容易にする。
【解決手段】 有機ＥＬ素子１０の積層体２０は、少なくとも光を発する発光層を有する。積層体２０は第１および第２基板１１、１２の間に位置する。第２基板１２は突出部１５を有する。突出部１５は積層体２０を囲繞しつつ、第１基板１１に向けて突出する。シール部材１６は、突出部１５の側面１５Ａに沿って積層体を囲繞する。シール部材１６の内部と外部の圧力差は異なる。この圧力差により、シール部材１６は側面１５Ａおよび第１基板１１の上面に圧着する。これにより、シール部材１６の内側を封止する。
【選択図】 図１

Description

有機エレクトロルミネンス素子（以下有機ＥＬ素子という。）および有機ＥＬ素子の製造方法に関し、特に封止構造および封止方法に特徴を有する有機ＥＬ素子に関する。

有機ＥＬ素子は、他の固体発光素子に比べ、高速な応答性を有すること、視野角が広いこと、素子が占める容積が小さいこと等優れた特性を有している。したがって近年、ディスプレイ等の表示装置や照明装置等、多様な用途に応用されつつある。

有機ＥＬ素子は、透明基板上に、陽極、有機発光層を含む積層体、陰極が順に積層されて構成される。有機ＥＬ素子では、陽極・陰極間に電流が流され、有機発光層が光を発する。陽極・陰極間では電流が流されると、光の発生とともに大量の熱が発生する。この大量の熱の発生は、有機ＥＬ素子の周りに酸素や水分が存在する場合、有機ＥＬ素子を急激に劣化させ、有機ＥＬ素子の発光効率や寿命を著しく低下させる。

酸素や水分と熱による劣化を防止する方法として、例えば特許文献１に記載されるように、発光層を含む積層体を封止部の中に配設し、この封止部の中を不活性気体等で満たすことにより、積層体を不活性気体等の中に封止させることが知られている。有機ＥＬ素子は、このように不活性気体中に封止されると、外部の空気や酸素との接触が防止され、これにより劣化を防止することができる。
特開平１０−２７５６８２号公報

特許文献１に記載の封止部は、キャップ構造を有し、封止部には、キャップ構造の注入口から不活性気体が充填される。しかし、このキャップ構造は、その構成が非常に複雑であり、製造することが容易ではない。また、注入口は不活性液体充填後、シール部材として接着剤等を用いて塞がなければならないが、接着剤の接着力のみにより注入口を塞いだ場合、その接着性は強固ではない。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、非常に簡易な構成で、かつ強固に積層体を封止することができる有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。

本発明に係る有機ＥＬ素子は、第１基板と、この第１基板に対向するように設けられる第２基板と、これら第１および第２基板の間に配設され、光を発する有機発光層を少なくとも含む積層体と、積層体を囲繞するように、第２基板から突出し、第１基板に向かって延びる突出部と、突出部の側面に沿って積層体を囲繞するように設けられるシール部材とを備える。そして、シール部材の内側と外側の圧力差が異なるように定められ、この圧力差によりシール部材が側面および第１基板に圧着し、シール部材の内側を封止することを特徴とする。本発明においては、シール部材の内側と外側に圧力差を設け、この圧力差を利用し、有機ＥＬ素子の積層体を容易に封止することができる。

シール部材は、突出部の外側の側面に沿って設けられる場合、シール部材の内側の圧力が外側の圧力より低くなるように定められ、シール部材が内側に向けて側面に圧着される。

シール部材は、第２基板に押圧されることが好ましい。これにより、シール部材が第１基板を押圧するので、シール部材は第１基板に強く圧着することができる。

シール部材は、突出部の内側の側面に沿って設けられる場合、突出部の内部の圧力が外部の圧力より高くなるように定められ、シール部材が外側に向けて側面に圧着される。この場合、第１および第２基板は、挟持部材により挟持され、シール部材が第１および第２基板に挟持されることが好ましい。これにより、シール部材は、第１基板および第２基板に圧着することができ、有機ＥＬ素子の積層体の封止を継続することができる。

例えばシール部材は、無端状の弾性部材から成り、好ましくは弾性部材はエラストマーである。弾性部材の弾性力により、シール部材は突出部等に強力に圧着することができる。

積層体は、第１基板上に積層された電極上に積層される。電極は、電源を供給するために、例えばシール部材の下側を通って、シール部材の内側から外側に向けて延出する。シール部材は、電極および第１基板の上面に圧着して、積層体の封止を確保する。このとき、好ましくは基板上には凹陥部が設けられ、電極はこの凹陥部内に積層され、第１基板の上面と電極の上面は同一平面上に位置する。これにより、シール部材は同一平面に圧着するので、積層体を強固に封止させることができる。

本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、第１基板または第２基板のいずれか一方の基板に、光を発する有機発光層を少なくとも含む積層体を積層する工程と、第１基板および第２基板を対向させることにより、これらの間に積層体を配置させ、第２基板から突出する突出部が、積層体を囲繞しつつ第１基板に向かって延びるように第１および第２基板を配設する工程と、突出部の側面に沿いつつ積層体を囲繞するようにシール部材を配設する工程と、突出部の内部と外部の圧力差が異なるように定められ、この圧力差によりシール部材が側面および第１基板に圧着し、シール部材の内側を封止させる工程を備える。

本発明によれば、シール部材の外側と内側の圧力差によってシール部材を突出部に圧着させることにより、有機ＥＬ素子の積層体を、簡易な構成で封止させることができる。

以下図面を用いて本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明に係る第１の実施形態の有機ＥＬ素子を示す図であって、図２におけるＩ−Ｉ線上の断面図である。図２は、第１の実施形態の有機ＥＬ素子を上方から見た平面図である。なお、図２では説明のために、第２基板１２については、突出部１５以外の部材はその記載を省略した。

第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子１０は、図１に示すように第１基板１１と、第１基板に対向する第２基板１２と、これら第１および第２基板１１、１２の間に配設された積層体２０を備える。第１基板１１の上には、陽極１３が積層され、積層体２０はこの陽極１３上に積層される。積層体２０の上には、陰極１４が積層される。

図２に示すように、陽極１３は複数設けられ、各陽極１３は、互いに平行に延び、それぞれの一方の端部は後述するシール部材１６の外側まで延出する。陰極１４も複数設けられ、各陰極１４は互いに平行に、かつ陽極１３の延びる方向と直交するように延びる。陰極１４それぞれは、積層体２０の上面および側面に沿って第１基板１１上まで延び、それらの端部は、第１基板１１の上面においてシール部材１６の外側まで延出する。

積層体２０は、その層構成は限定されないが、例えば陽極１３側から順に、正孔輸送層、発光層、電子輸送層が積層されて構成される。発光層は、有機ＥＬ素子１０の用途に応じて、緑、赤、青、または白等の光が発するように構成される。

各陽極１３および陰極１４は、それぞれ独立に電流が流される。積層体２０において、電流が流された陽極１３と陰極１４の間に積層された部分は発光させられる。積層体２０から発せられた光は、陽極１３および第１基板１１を介して有機ＥＬ素子１０の外部に取り出される。

第１基板１１は、例えばガラス、樹脂等の透明性を有する材料から形成される。第１基板１１の上面は、後述するようにシール部材１６に圧着されやすいように研磨面が好ましい。第２基板１２も同様にガラス、樹脂等の透明性を有する材料から形成されても良いし、金属等透明性を有しない材料から形成されても良い。陽極１３は、透明性を有する電極であり、例えばITO（Indium Tin Oxide）、ATO(antimony doped tindioxide)、ZnO（zinc oxide）によって形成される。陰極１４は、陽極１３と同様にITO、ATO、ZnO等によって形成されても良いし、アルミニウム等によって形成されても良い。

第１基板１１には、陽極１３に対応するように、凹陥部が設けられる。陽極１３は、この凹陥部内に積層されている。そして、陽極１３の上面と第１基板１１の上面は、同一平面上に形成される。第１基板１１上には、さらに陰極１４に対応するように凹陥部が設けられ、陰極１４もこの凹陥部内に積層される。そして、第１基板１１上において、陰極１４の上面と第１基板１１の上面は同一平面上に形成される。

図１に示すように第２基板１２の下面には、第１基板１１に向かって突出する突出部１５が一体的に接続される。突出部１５は一体的に形成され、図２に示すように積層体２０を囲繞する。すなわち、第１基板１１および第２基板１２の間において、突出部１５の内部には密閉室１７が形成され、この密閉室１７に積層体２０が配設される。密閉室１７には、さらには図示しないシリカゲル、モレキュラーシーブ等の除湿剤も配置される。第２基板１２の突出部１５と第１基板１１は部分的に接しているが、これらの間には図１に示すように部分的に間隙が生じ、密閉室１７は突出部１５のみによって封止することはできない。

突出部１５の外側には、積層体２０を囲繞する無端状のシール部材１６が設けられる。シール部材１６は、突出部１５の外側の側面１５Ａに接して延びる。シール部材１６は第１基板１１上に配設され、シール部材１６の上部には、さらに第２基板１２が載置されている。したがって、第２基板１２はシール部材１６によって支持されており、これによりシール部材１６は第２基板１２によって図中下方向に押圧されている。シール部材１６は、エラストマー等の弾性部材であり、好ましくはゴムから形成される。シール部材１６の断面は、図１中横方向に扁平した楕円形状を有する。また、自然状態におけるシール部材１６の断面外径は、配設個所において、第１基板１１から第２基板１２の距離より大きく設定される。

積層体２０は、上方から見ると方形に形成されており、突出部１５も上方から見ると方形に形成されている。シール部材１６も、方形状の無端リングから成る。また、自然状態において、シール部材１６の内周の全長は、突出部１５の外周の全長より短く設定される。これにより突出部１５に隙間なく密着することができる（図２参照）。

シール部材１６の内側、すなわち密閉室１７は、真空雰囲気下（例えば1×10^-3気圧以下）に設定され、一方、シール部材１６の外側の圧力は、１気圧（大気圧）である。すなわち、シール部材１６の外側の圧力は内側の圧力より高くなり、シール部材１６には外側から内側に向けて圧力が付与される。この圧力により、シール部材１６は突出部１５の側面１５Ａに圧着する。また、シール部材１６は、この外側からの圧力および第２基板１２からの押圧により、第１基板１１にも圧着する。これにより、密閉室１７は真空状態が維持され、密閉室１７すなわち積層体２０、陽極１３、および陰極１４は、封止されることとなる。

陽極１３および陰極１４は、電源が供給されるために、上述したようにそれぞれの一方の端部がシール部材１６の外側まで延出する。したがって、シール部材１６は、その下方部が第１基板１１とともに陽極１３または陰極１４にも圧着する。ここで、第１基板１１上において、第１基板１１の上面は、陰極１４または陽極１３の上面と同一平面上に形成されるので、シール部材１６と第１基板１１（または陽極１３、陰極１４）の間に間隙が生じることはない。

なお、本実施形態において、密閉室１７は大気圧以下の圧力であれば、真空状態でなくても良い。ただし、真空状態でない場合には、密閉室１７には窒素、アルゴン等の不活性ガスが充填される。

第１の実施形態の有機ＥＬ素子の製造方法について以下説明する。まず、真空下（例えば1×10^-3気圧以下）で第１基板１１上に、真空蒸着法により、陽極１３、積層体２０、および陰極１４が積層される。次に、その真空状態が維持されたまま、シール部材１６が第１基板１１上に配設され、そのシール部材１６上にさらに第２基板１２が配設される。これにより、第１基板１１と第２基板１２の間に、密閉室１７が形成され、その密閉室１７には除湿剤が投入される。

シール部材１６および第２基板１２の配設後、有機ＥＬ素子１０は、大気圧下に戻される。有機ＥＬ素子１０が大気圧下に戻されると、シール部材１６の外側の圧力も合わせて大気圧に戻される。シール部材１６の外側の圧力が大気圧に戻されると、シール部材１６の内側と外側の間で圧力差が生じる。シール部材１６は、この圧力差により突出部１５の側面１５Ａに圧着する。また、シール部材１６は、この圧力差および第２基板１２からの押圧によって、第１基板１１の上面にも圧着する。したがって、密閉室１７は、真空状態が保たれ、これにより、密閉室１７は封止されることとなる。

なお、第１の実施形態の有機ＥＬ素子１０においては、密閉室１７の真空状態は、真空雰囲気下で第１基板１１上に第２基板１２、シール部材１６が配設されて形成されたが、他の方法により形成されても良い。例えば、第２基板１２に孔（図示せず）が開けられており、この孔より密閉室の空気が吸引され、密閉室１７が真空状態にされても良い。

すなわち、積層体２０等が積層された後、大気圧下で第１基板１１上に第２基板１２、シール部材１６が配設された後、第２基板１２の孔より密閉室の空気が吸引され、密閉室１７が真空状態にされても良い。第２基板１２の孔は、真空状態に成った後、接着剤等により塞がれる。密閉室１７が真空状態になるとシール部材１６の内側と外側の圧力差により、シール部材１６は突出部１５の側面１５Ａおよび第１基板１１に圧着し、密閉室１７の真空状態は維持されるとともに、密閉室１７は封止された状態となる。

以下第２の実施形態について説明する。第２の実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、密閉室１７の圧力が外部の気圧より高く設定される点である。以下、その相違点を中心に説明する。図３は、本発明に係る第２の実施形態の有機ＥＬ素子の断面図である。第１の実施形態と同様に、第１基板１１と第２基板１２の間に、積層体２０が配設される。積層体２０は、陽極１３を介して第１基板１１上に積層され、積層体２０上には陰極１４が積層される。

第２基板１２には、積層体２０を囲繞するように突出する突出部１５が接続される。したがって、第１基板１１および第２基板１２の間において、突出部１５の内側は密閉室１７となり、密閉室１７には積層体２０が配設される。突出部１５の内側の側面１５Ｂには、無端状リングであるシール部材１６が接するように設けられる。シール部材１６は、突出部１５の内側で積層体２０を囲繞している。また、自然状態におけるシール部材１６の断面外径は、配設個所において、第１基板１１と第２基板１２の距離より大きく設定される。更に、シール部材１６の外周の全長は、突出部１５Ｂの内周の全長より長く設定される。これにより、シール部材１６は、突出部１５に隙間なく密着することができる。第２の実施形態の有機ＥＬ素子１０は、さらに挟持部材１８を有する。挟持部材１８は第１基板１１の下面と第２基板１２の上面の間を挟持する。

シール部材１６の外側の気圧は大気圧である。一方、密閉室１７、すなわちシール部材１６の内側には、不活性ガス（アルゴン、窒素等）が充填されており、密閉室１７の圧力は大気圧より高く定められている。したがって、シール部材１６の外側と内側には、圧力差が生じる。この圧力差によりシール部材１６は、外側に向けて突出部１５の側面１５Ｂを圧着する。また、同様にシール部材１６は、その上方すなわち第２基板１２の下面、およびその下方すなわち第１基板１１の上面にも圧着する。

本実施形態においては、密閉室１７に充填された不活性ガスおよびシール部材１６が第１および第２基板１１、１２を、下方、上方に向けて押圧するが、第１および第２基板１１、１２は、挟持部材１８によりそれぞれ上方、下方に押圧されている。したがって、第１基板１１および第２基板１２と、シール部材１６との圧着状態は確保され、これにより、密閉室１７はその気密状態が確保され、封止され続ける。なお、密閉室１７には第１の実施形態と同様に除湿剤（図示せず）が配置されている。

また、本実施形態では密閉室１７には、不活性ガスが充填されたが、１気圧以上の高圧で、例えばパーフルオロアルカンまたはパーフルオロアミン等フッ化炭素からなる不活性液体が充填されても良い。

第２の実施形態の有機ＥＬ素子の製造方法について以下説明する。まず、第１基板１１上に、真空蒸着法により、陽極１３、積層体２０、および陰極１４が積層される。積層体２０等の積層後、第１基板１１は、不活性ガス下において大気圧以上の高圧雰囲気下に置かれ、その高圧雰囲気下で第１基板１１上にシール部材１６が配設され、さらにそのシール部材１６を覆うように、第２基板１２が配設される。そして、第１基板１１と第２基板１２の間に形成される密閉室１７に除湿剤が投入される。

第２基板１２の配設後、第１基板１１および第２基板１２は、挟持部材１８により挟持され、これにより、シール部材１６は、これら基板により上方および下方から押圧される。挟持部材１８により挟持された有機ＥＬ素子１０は、大気圧下に戻される。有機ＥＬ素子１０が大気圧下に戻されると、シール部材１６の外側の圧力は大気圧に戻る一方、シール部材１６の内側の圧力は、高圧のままである。シール部材１６は、その内側と外側との圧力差により、その外側に配置された突出部１５の側面１５Ｂに圧着する。また、シール部材１６は、その外側と内側との圧力差および第１および第２基板１１、１２からの押圧によって、第１基板１１の上面および第２基板１２の下面にも圧着する。これにより、密閉室１７は、その高圧雰囲気下が保たれ、封止状態が形成される。

なお、第２の実施形態において、密閉室１７は、高圧下でシール部材１６、第２基板１２が配設されることにより、その圧力が高圧にされたが、例えば液化不活性ガス（例えば液体窒素）を用いて高圧にされても良い。

この場合、積層体２０の積層後、不活性ガス雰囲気の大気圧下で第１基板１１上にシール部材１６、第２基板１２が配設され、その配設後、密閉室１７に液化不活性ガス（例えば液体窒素）が投入される。液化不活性ガス投入後、第１および第２基板１１、１２が挟持部材１８によって挟持され、有機ＥＬ素子１０の製造は終了する。ここで液化不活性ガスは、常温下（例えば２５℃）では、直ちに気化されるので、液化不活性ガスの蒸気圧により密閉室１７の圧力は高圧になる。

なお、第１および第２の実施形態において、例えば突出部１５が上方から見て環状に形成される場合、シール部材１６はＯリングとなる。また、シール部材１６の断面は、特に限定されず、例えば方形または円形等でも良い。

また、第１および第２の実施形態においてはシール部材１６を弾性部材で形成することにより、シール部材１６をその弾性力で強力に突出部１５等に圧着させることができる。ただし、シール部材１６は、弾性部材に限定されず例えば樹脂等から構成される接着剤等でも良い。シール部材１６が接着剤である場合、第１および第２基板１１、１２は接着剤によって接着され、さらにシール部材１６の内外の圧力差により、接着剤は突出部１５等に圧着するので、接着剤の接着力のみにより接着する場合に比べ、強固に接着することができる。もちろん、接着剤と、弾性部材から成るシール部材１６の両方を用いて、密閉室１７を封止しても良い。

第１の実施形態の有機ＥＬ素子を示す断面図である。 第１の実施形態の有機ＥＬ素子を上方から見た平面図である。 第２の実施形態の有機ＥＬ素子を示す断面図である。

符号の説明

１０ 有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子
１１ 第１基板
１２ 第２基板
１３ 陽極
１４ 陰極
１５ 突出部
１５Ａ、１５Ｂ 側面
１６ シール部材
１７ 密閉室
１８ 挟持部材
２０ 積層体

Claims (10)

1. 第１基板と、
   この第１基板に対向するように設けられる第２基板と、
   これら第１および第２基板の間に配設され、光を発する有機発光層を少なくとも含む積層体と、
   前記積層体を囲繞するように、前記第２基板から突出し、前記第１基板に向かって延びる突出部と、
   前記突出部の側面に沿って前記積層体を囲繞するように設けられるシール部材とを備え、
   前記シール部材の内側と外側の圧力差が異なるように定められ、この圧力差により前記シール部材が前記側面および前記第１基板に圧着し、前記シール部材の内側を封止することを特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子。
2. 前記シール部材は、前記突出部の外側の側面に沿って設けられ、前記シール部材の内側の圧力が外側の圧力より低くなるように定められ、前記シール部材が内側に向けて前記側面に圧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センス素子。
3. 前記シール部材は、前記第２基板に押圧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センス素子。
4. 前記シール部材は、前記突出部の内側の側面に沿って設けられ、前記突出部の内部の圧力が外部の圧力より高くなるように定められ、前記シール部材が外側に向けて前記側面に圧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センス素子。
5. 前記第１および第２基板は、挟持部材により挟持され、前記シール部材が前記第１および第２基板に挟持され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センス素子。
6. 前記シール部材は、無端状の弾性部材から成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センス素子。
7. 前記弾性部材はエラストマーであることを特徴とする請求項６に記載の有機エレクトロルミネセンス素子。
8. 前記積層体は、前記第１基板上に積層された電極上に積層され、前記電極は、前記シール部材の下側を通って、前記シール部材の内側から外側に向けて延出するとともに、前記シール部材に圧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センス素子。
9. 前記第１基板上には、凹陥部が設けられ、前記電極はこの凹陥部内に積層され、前記第１基板の上面と前記電極の上面は同一平面上に位置することを特徴とする請求項８に記載の有機エレクトロルミネセンス素子。
10. 第１基板または第２基板のいずれか一方の基板に、光を発する有機発光層を少なくとも含む積層体を積層する工程と、
    前記第１基板および第２基板を対向させることにより、これらの間に前記積層体を配置させ、前記第２基板から突出する突出部が、前記積層体を囲繞しつつ前記第１基板に向かって延びるように前記第１および第２基板を配設する工程と、
    前記突出部の側面に沿いつつ前記積層体を囲繞するようにシール部材を配設する工程と、
    前記突出部の内部と外部の圧力差が異なるように定められ、この圧力差により前記シール部材が前記側面および前記第１基板に圧着し、前記シール部材の内側を封止させる工程を備える
    有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法。
    

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