JP2007200743A - トップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

Abstract

【課題】有機ＥＬ素子基材と、封止基材を張り合わせる接着層が有機ＥＬ素子部分に流れ込むことを抑制し、歩留まりに優れたトップエミッション型有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子は、封止基板上に備えられた防護壁は多重構造であるので、接着剤が発光領域に流れ込むことを防止することが出来る。このため、歩留まりに優れたトップエミッション型有機ＥＬ素子を提供することが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、情報表示端末などのディスプレイや面発光光源として幅広い用途が期待されるトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、トップエミッション型有機ＥＬ素子と称す）に関する。

従来、携帯電話やＰＤＡ等の携帯機器やパーソナルコンピューター等の表示部に、エレクトロルミネッセンス（以下、単にＥＬともいう）表示装置を用いたものが開発されている。

ＥＬ表示装置は、ＥＬ層（発光層）を有する発光部を基板面内に複数備えて構成され、各発光部を独立に駆動することで所望の表示を行っている。このＥＬ表示装置は、発光層からの光の取り出し方向の違いにより、例えば素子基材側から光を取り出すボトムエミッション型と、封止基材側から光を取り出すトップエミッション型のものとに分類できるが、材料選択の自由度等の理由から、これまで主にボトムエミッション型の構造について研究されてきた。

一方、表示装置の分野では、大型化、高精細化、高輝度化に対するニーズが高く、ＥＬ表示装置についても大型化を目指した研究が盛んに行われている。

しかし、上述のボトムエミッション型のＥＬ表示装置を大型化にした場合、電極に信号を供給する配線電極を制御するかトランジスタを太くする必要があり、これにより画素の開口率が低下するという問題があった。

また、このように開口率が低下した場合、画素の輝度を確保するために発光層に大きな電流を流す結果、製品寿命が短くなるという問題も生じる。このため、近年、画素の開口率が配線等の構造に影響されないトップエミッション型の構造が注目され、盛んに研究されている。

有機ＥＬ素子は、どちらか一方が透光性を有する２枚の電極（陽極と陰極）の間に、発光層を含む機能層を挟持した構造であり、両電極間に電流を流すことにより発光層で発光が生じる自発光型の表示素子である。

機能層は、通常機能分離された複数の層から構成され、その典型的な例としては、正孔注入層に銅フタロシアニン、正孔輸送層にＮ、Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ、Ｎ’−ジフェニル−１、１’−ビフェニル−４、４’−ジアミン、発光層にトリス（８−キノリノール）アルミニウムをそれぞれ積層した低分子型ＥＬ素子や、正孔輸送層にポリチオフェン誘導体、発光層にポリアルキルフルオレン誘導体を積層した高分子型ＥＬ素子がある。

有機ＥＬ素子は、機能層や陰極層を大気暴露させた状態で放置すると、大気中の水分や酸素により劣化することが知られている。具体的な代表例として、ダークスポットと呼ばれる非発光領域が発生し、時間の経過と共に拡大するといった現象がある。

この問題を解決する方法として、乾燥剤を内包したガラス製もしくは金属製の封止キャップを、乾燥窒素雰囲気下で、接着剤を使用して有機ＥＬ基材に貼り付けることにより、有機ＥＬ素子を被覆封止する方法が提案されている（特許文献１参照）。

しかしながら、この方法では、有機ＥＬ素子基材と封止キャップの貼り合わせの時、接着層が発光領域に流れ込むことにより、発光領域の素子部分が損傷してしまう等の問題を有している。
特開平５−３６４７５号公報

本発明は、上記問題点に鑑み考案されたもので、接着層が素子部分に流れ込むことを抑制し、歩留まりに優れたトップエミッション型有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。

請求項１に記載の本発明は、少なくとも支持基板と当該基板上に発光領域と隔壁とを備えた有機ＥＬ素子基材と、少なくとも封止基板と当該封止基板上に前記有機ＥＬ素子素材が備える発光領域の外周をとりかこむ防護壁とを備えた封止基材とを貼り合わせてなるトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子であって、封止基板上に備えられた防護壁は多重構造であることを特徴とするトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子である。

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子において、封止基板に備えられた多重構造の防護壁の最外周部に接着層を備えたことを特徴とするトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子である。

請求項３に記載の本発明は、請求項１から２のいずれかに記載のトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子において、接着層は紫外線硬化樹脂であることを特徴とするトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子。

請求項１に記載の本発明によれば、封止基板上に備えられた防護壁は多重構造であることにより、有機ＥＬ素子基材と封止基材を貼り合わせる時、余剰な接着層を、防護壁同士の間にある凹部にトラップさせることで、発光領域まで接着層が侵入しないようにすることが出来る。これにより、接着層が発光領域を侵し、発光を妨げることを防止することができ、歩留まりに優れたトップエミッション型有機ＥＬ素子を提供することが可能となる。

請求項２に記載の本発明によれば、封止基板に備えられた多重構造の防護壁の最外周部に接着層を備えたことにより、接着層が発光領域に流れ込むことを防止することが出来る。また、接着層と発光領域との位置を明確にすることが出来る。

請求項３に記載の本発明によれば、接着層として、硬化速度に優れた紫外線硬化樹脂を用いることが出来る。

本発明によれば、封止基板上に辺を囲む閉じた防護壁を多重に備えることにより、接着層が発光領域に流れ込むことを防止することが出来る。これにより、発光領域の素子部分が損傷してしまうことを防ぎ、歩留まりに優れたトップエミッション型有機ＥＬ素子を提供することが可能となる。

また、接着層と発光領域との位置が明確に区切られているため、紫外線硬化樹脂を用いても、硬化の時に必要な紫外線を接着層だけに照射でき、発光領域が紫外線により劣化することを防ぐことが出来る。このため、接着層として、硬化速度に優れた紫外線硬化樹脂を用いることが可能となる。

以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明のトップエミッション型有機ＥＬ素子の一実施例を示す部分模式構成断面図である。

本発明のトップエミッション型有機ＥＬ素子３０は、
図２（ｂ）に示す支持基板１１上に第一電極１２と、発光層を含む機能層１３と、透明な第二電極１４とからなる発光領域と、隔壁１５とから形成された有機ＥＬ素子基材１０と、
図２（ａ）に示す封止基板２１上に、辺を囲む閉じた防護壁２３と、接着層２２とが形成された透明性かつ平面性を有する封止基材２０と
を貼り合わせ、接着封止して一体構造としたものである。なお、機能層１３は電圧の印加によって発光する発光層を必ず備える。さらに、発光を補助する正孔輸送層などの層を備える多層膜であってもよい。
支持基板１１上に形成された第一電極１２と、機能層１３と、透明な第二電極１４とからなる発光領域は、隔壁１５にて仕切られている。

以下、有機ＥＬ素子基材１０の作製法について説明する。
まず、支持基板１１上に第一電極１２を形成する。

支持基板１１としては、ガラスや石英、プラスチックシート等の透光性基材の他に、アルミニウムやステンレスなどの金属箔やシート、シリコン基板、前記プラスチックフィルムやシートにアルミニウム、銅、ニッケル、ステンレスなどの金属膜を積層させた非透光性基材などを用いることができる。

また、支持基板１１上には必要に応じて、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、駆動用基板として用いても良い。該ＴＦＴの材料としては、ポリチオフェンやポリアニリン、銅フタロシアニンやペリレン誘導体等の有機ＴＦＴを用いてもよく、アモルファスシリコンやポリシリコンＴＦＴを用いても良い。

第一電極１２を陽極とする場合には、ＩＴＯ（インジウムスズ複合酸化物）やインジウム亜鉛複合酸化物、亜鉛アルミニウム複合酸化物などの金属複合酸化物や、金、白金などの金属材料を用いることができる。

第一電極１２の形成法としては、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの乾式成膜法や、金属酸化物や金属材料の微粒子をエポキシ樹脂やアクリル樹脂などに分散した微粒子分散液をインクとして用いたグラビア印刷法、スクリーン印刷法などの湿式成膜法などが挙げられる。

次に、第一電極１２が形成された支持基板１１上に隔壁１５を形成する。

隔壁１５としては、アクリル樹脂あるいはポリイミド樹脂をベース樹脂とした感光性樹脂などを用いることができる。

また、隔壁１５は、前記感光性樹脂の溶液をロールコート、スピンコート、スクリーン印刷、スプレーコート等のコーティング法を用いて、所定厚の感光層を形成し、パターン露光、現像等のパターニング処理を行って、第一電極１２間の所定位置に形成される。このとき、隔壁１５の高さは１μｍ前後である。

次に、発光物質を含む単層膜、あるいは多層膜を形成して機能層１３を形成する。

機能層１３を多層膜で形成する場合の構成例としては、正孔注入輸送層、電子輸送性発光層または正孔輸送性発光層、電子輸送層からなる２層構成や正孔注入輸送層、発光層、電子注入輸送層からなる３層構成、さらには、注入層と輸送層を分けたり、電子ブロック層や正孔ブロック層などを挿入することにより、さらに多層で形成することも可能である。

次に機能層１３上に第二電極１４を形成して、有機ＥＬ素子基材１０を得る。

第二電極１４を陰極とする場合には、材料としては電子注入効率の高い物質を用いる。具体的にはＭｇ、Ａｌ、Ｙｂ等の金属単体を用いたり、機能層１３と接する界面にＬｉや酸化Ｌｉ、ＬｉＦ等の化合物を１ｎｍ程度挟んで、安定性・導電性の高いＡｌやＣｕを積層して用いたりすることができる。また、電子注入効率と安定性を両立させるため、仕事関数が低いＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｓｃ、Ｙ、Ｙｂ等の金属１種以上と、安定なＡｇ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属元素との合金系を用いてもよい。具体的にはＭｇ、Ａｇ、Ａｌ、Ｌｉ、Ｃｕ等の合金が挙げられる。また、第二電極は透光性を有することが望ましい。

第二電極１４の形成法としては、材料に応じて、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法を用いることができる。このとき、第二電極１４の厚さは、１０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度が望ましいが、透明性電極として用いる場合には、これら金属材料を１〜１０ｎｍ程度の薄膜として積層した後に、ＩＴＯ（インジウムスズ複合酸化物）やインジウム亜鉛複合酸化物、亜鉛アルミニウム複合酸化物などの金属複合酸化物を１０〜１５０ｎｍ積層し、電子注入性と透光性の両立を図ることが好ましい。

以下、封止基材２０の作製法について説明する。
まず、封止基板２１に防護壁２３を形成する。

封止基板２１としては、透明性かつ平面性を有する透光性基板を用いる必要があり、例えば、ガラスや石英、ポリプロピレン、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリアリレート、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のプラスチックフィルムやシート、または、これらプラスチックフィルムやシートに酸化珪素、酸化アルミニウム等の金属酸化物や、弗化アルミニウム、弗化マグネシウム等の金属弗化物、窒化珪素、窒化アルミニウムなどの金属窒化物、酸窒化珪素などの金属酸窒化物、アクリル樹脂やエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂などの高分子樹脂膜を単層もしくは積層させた透光性基板を用いることができる。

また、封止基板２１の表面に、ゲッター層（図示せず）を形成してもよい。ゲッター層とは酸素または水分を吸着または除去する効果を得るために設けられる層である。

ゲッター層としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物から選ばれる少なくとも一つを含む化合物（錯体含む）を用いてもよい。

また、ゲッター層は使用する化合物を有機溶媒に溶かすことでインクジェット法、フレキソ印刷、反転印刷等のウエットプロセスを利用して作製することが可能である。また、ゲッター層は透光性を有する必要がある。

防護壁２３としては、アクリル樹脂あるいはポリイミド樹脂をベース樹脂とした感光性樹脂を用いることができる。

また、防護壁２３は、封止基板上に辺を囲むように閉じた（開口を有さない）状態で多重構造で備えられる。このとき、防護壁２３の位置は貼り合わせたとき、対応する有機ＥＬ素子基材が備える発光領域を覆わないよう、外周を取り囲むように位置を定めることが望ましい。

また、防護壁２３の形状は閉じていれば、特に問わない。このため、例えば、同心円状であってもよい。また、防護壁２３同士の間隔としては、特に限定されるものではないが、１μｍ〜５０００μｍの範囲が望ましく、５００μｍ〜２０００μｍの範囲がより好ましい。

また、防護壁２３は、前記感光性樹脂の溶液をロールコート、スピンコート、スクリーン印刷、スプレーコート等のコーティング法を用いて、所定厚の感光層を形成し、パターン露光、現像等のパターニング処理を行って、形成する。このとき、防護壁２３の高さは１〜１００μｍ前後が望ましい。

次に、封止基板２１に接着層２２を形成して、封止基材２０を得る。

接着層２２として用いる接着剤としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン樹脂などからなる紫外線硬化樹脂、熱硬化型接着性樹脂、２液硬化型接着性樹脂や、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの酸変性物からなる熱可塑性接着性樹脂などを単層もしくは積層して用いることができる。また、接着層２３内部の含有水分を除去するために、酸化バリウムや酸化カルシウムなどの乾燥剤を混入したり、接着層の厚みをコントロールするために数％程度の無機フィラーを混入したりしても良い。

また、接着層２２は封止基板２１に設けた防護壁２３の最外周部に形成する。

接着層２２の形成方法は、封止基板２１上に印刷法、ノズル塗布法、または予め別の基材上に形成させておいて転写させる転写法などを用いることが出来る。

以下、トップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子３０の作製法について説明する。
前記有機ＥＬ素子基材１０と前記封止基材２０を貼り合わせ、熱、光などで硬化を行い、有機エレクトロルミネッセンス素子３０を得る。

貼り合わせる時、封止基板上に辺を囲む閉じた防護壁２３にはみ出した接着層２２がトラップされるよう、封止基材２０を下側に置いて張り合わせたほうが望ましい。

接着層２２の硬化は減圧された環境で行ってもよい。また、用いた接着剤に合わせて、紫外線照射や加熱などを行なってもよく、これらを連続的もしくは同時に行ってもよい。

ガラスからなる支持基板上にインジウム・錫合金酸化物をスパッタリングして１５０ｎｍ厚のＩＴＯ膜を成膜し、パターニング処理して第一電極を形成した。

次に、第一電極が形成された基板上にポリイミド樹脂からなる感光性樹脂溶液をスピンコーターにて塗布して感光層を形成し、パターン露光、現像等の１連のパターニング処理を行って、１μｍ厚の隔壁を形成した。

次に、第一電極上にポリ（３、４−エチレンジオキシチオフェン）とポリスチレンスルホン酸との混合物からなる２０ｎｍの正孔輸送層と、ポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシロキシ）−１、４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨＰＰＶ）からなる８０ｎｍ厚の発光体層とからなる２層構成の１００ｎｍ厚の機能層を形成した。

次に、インジウム・錫合金化合物をスパッタリングして６０ｎｍ厚のＩＴＯ膜を成膜し、パターニング処理して機能層上に第二電極を形成し、有機ＥＬ素子基材を作製した。

次に、ガラスからなる封止基板上にポリイミド樹脂からなる感光性樹脂溶液をスリットコーターにて塗布して感光層を形成し、パターン露光、現像等の１連のパターニング処理を行って、封止基板上に辺を囲む閉じた防護壁を三重に形成した。防護壁の厚さは２０μｍ厚であった。

次に、アルミニウム金属錯体を有機溶媒に溶かしたものをインクジェット法で封止基板に塗布し、１８０℃で乾燥し、ゲッター層を形成した。

次に、封止基板上の三重構造となっている防護壁の最外周をとりまくように紫外線硬化型エポキシ系接着剤を塗布し、有機ＥＬ素子基材と封止基材とを貼り合わせた。この時、封止基材を下側に置いて張り合わせた。

ＵＶ硬化及び熱キュアで接着封止して、トップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。

得られた、トップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子は封止基材上に辺を囲む閉じた防護壁を複数設けているので、接着剤が発光領域に流れ込むことを防止することができた。

本発明のトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子の一実施例を示す模式構成断面図である。 （ａ）は、封止基材の一実施例を示す模式断面図である。（ｂ）は、有機ＥＬ素子基材の一実施例を示す模式断面図である。 封止基材の一実施例を示す模式鳥瞰図である。

符号の説明

１０……有機ＥＬ素子基材
１１……支持基板
１２……第一電極
１３……機能層
１４……第二電極
１５……隔壁
２０……封止基材
２１……封止基板
２２……接着層
２３……防護壁
３０……トップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子

Claims (3)

1. 少なくとも支持基板と当該基板上に発光領域と隔壁とを備えた有機ＥＬ素子基材と、
   少なくとも封止基板と当該封止基板上に前記有機ＥＬ素子素材が備える発光領域の外周をとりかこむ防護壁とを備えた封止基材と
   を貼り合わせてなるトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
   封止基板上に備えられた防護壁は多重構造であること
   を特徴とするトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子。
2. 請求項１に記載のトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子において、
   封止基板に備えられた多重構造の防護壁の最外周部に接着層を備えたこと
   を特徴とするトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子。
3. 請求項１から２のいずれかに記載のトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子において、
   接着層は紫外線硬化樹脂であること
   を特徴とするトップエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子。