JP2007227315A - 有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法及び有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に発光領域と各発光領域を区切って設けられた隔壁とが複数形成された有機ＥＬ素子基材と、接着層が形成された封止基材と、を貼り合わせてなる有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、有機ＥＬ素子基材上に、仕切り壁を縦横に配置して構成され仕切られた枠内に封止基材を挿入できる位置合わせマスクを、仕切り壁により仕切られた枠が封止基材を貼り合わせる位置に合うようにあてがい、接着剤が貼り合わせ部分に形成された封止基材をマスクの枠内に挿入して有機ＥＬ素子基材上に貼り合わせる封止工程を含み、位置合せマスクに付着した接着剤コンタミネーションによる封止不良をなくし、端部から侵入する水分の影響を長期にわたり抑制した有機ＥＬ素子の製造方法を提供する。
【解決手段】仕切り壁は有機ＥＬ素子基材に接する面と封止基材を挿入する面とのなす角部に切り欠き部を有することを特徴とする。
【選択図】図２

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有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と称す）に関する。

従来より、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。

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、有機発光媒体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有機発光媒体層で発光が生じる自発光型の表示素子である。
有機発光媒体層は、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、蛍光体層にトリス（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、発光媒体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。有機ＥＬ素子を外気から遮断するには、乾燥窒素雰囲気下で有機ＥＬ素子を金属製もしくはガラス製の封止缶に接着剤を介して被覆封止する方法が提案されている。

ガラス基板に表示画面を多面取りした有機ＥＬ素子を封止する方法として、一枚のマルチ封止基板で一括封止する方法と、位置合せマスクを利用し、その枠組みに、封止缶に接着剤を形成した封止基材を個々に填め込んでいく方法とが挙げられる。後者の方法では、有機ＥＬ素子基板と封止缶に接着剤を塗布した封止基材とを貼り合わせ、接着剤を硬化すると、封止缶の縁からはみ出した接着剤が位置合せマスクに付着するケースがある。

図３は、（ａ）有機ＥＬ素子基板に位置合わせマスクを用い封止基材を貼り合わせた有機ＥＬ素子を断面で見た部分模式説明図、（ｂ）封止素子貼り合わせ部分を拡大した模式説明図である。位置合わせマスク１０１は、仕切り壁を縦横に配置して構成されており、仕切られた枠内に封止基材１６１を挿入できるようになっている。そして位置合わせマスク１９１を、仕切り壁により仕切られた枠が封止基材１６１の貼り合わせる位置に合うように有機ＥＬ素子基板１１０にあてがい、接着剤１７１、１７２が貼り合わせ部分に形成された封止基材１６１を、マスク１９１の枠内に挿入して有機ＥＬ素子基材１１０上に貼り合わせる。そして接着剤１７１、１７２を硬化する。

この接着剤が、位置合せマスク１６１の仕切り壁により形成された枠に付着していくと、封止基材１６１を位置合せマスク１９１の枠に挿入して填め込んだときに、有機ＥＬ素子基材１１０と封止基材１６１の間で接着剤１７２を噛んでしまい、封止不良を起こしてしまう。接着剤の量を少なくした場合は、逆に封止缶の縁全面に行き渡らず封止性能が劣
ってしまう。

以下に公知の文献を記す。
特開２００４−１８５８２７号公報

本発明は、上記問題点に鑑み考案されたもので、位置合せマスクに付着した接着剤コンタミネーションによる封止不良をなくし、端部から侵入する水分の影響を長期にわたり抑制した有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を達成するために、まず請求項１においては、基板上に第１電極と発光層を含む機能層と透明な第２電極とが順次積層されてなる発光領域と各発光領域を区切って設けられた隔壁とが複数形成された有機ＥＬ素子基材と、接着層が形成された封止基材と、を貼り合わせてなる有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、有機ＥＬ素子基材上に、仕切り壁を縦横に配置して構成され仕切られた枠内に封止基材を挿入できる位置合わせマスクを、仕切り壁により仕切られた枠が封止基材を貼り合わせる位置に合うようにあてがい、接着剤が貼り合わせ部分に形成された封止基材をマスクの枠内に挿入して有機ＥＬ素子基材上に貼り合わせる封止工程を含み、仕切り壁は有機ＥＬ素子基材に接する面と封止基材を挿入する面とのなす角部に切り欠き部を有することを特徴とする有機ＥＬエレクトロルミネッセンス素子の製造方法としたものである。
また、請求項２においては、請求項１に記載の製造方法を用いて、製造されたことを特徴とする有機ＥＬエレクトロルミネッセンス素子としたものである。

本発明は、接着層を有する封止基材と有機ＥＬ素子基材を貼り合わせる封止工程にて、切り欠き部のある位置合せマスクを利用することで、封止基材からはみ出した接着剤が位置合せマスクの填め込み枠に付着せず、切り欠き部の隙間に入る。この隙間にはみ出した接着剤が流れ込んで行くことにより、有機ＥＬ素子基材と封止基材の間に硬化した接着剤が噛むことはない。また、封止基材の縁からはみ出した接着剤で封止基材の端部を両方被覆するので、封止性能を上げることが出来る（図２（ｂ）参照）。

以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は本発明の有機ＥＬ素子の一実施例を断面で示す部分模式説明図である。図１（ａ）は有機ＥＬ素子基材１０を示し、基板１１上に第１電極２１と、発光層含む機能層３１と、透明な第２電極４１とからなる発光部と、隔壁５１とが形成されている。図１（ｂ）は封止基材６０を示し、封止缶６１の縁に接着層７１と、内壁に酸素又は水分を吸着または除去するゲッター層８１とが形成されている。図１（ｃ）は、有機ＥＬ素子基材１０と封止基材６０を貼り合わせるために使用する位置合せマスク９１である。図２（ａ）は本発明の特徴を有する位置合せマスクを使用し、有機ＥＬ素子基材１０と封止基材６０を貼り合せたものである。図２（ｂ）は、図２（ａ）の貼り合わせ部分を拡大したものである。

以下、有機ＥＬ素子基材１０の作製法について説明する。
まず、基板１１上に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や、金、白金などの金属材料等を抵抗
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で成膜してパターニング処理するか、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を用いてパターン印刷して第１電極２１を形成する。

基板１１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、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。

次に、第１電極２１が形成された基板１１上に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１電極２１間の所定位置に隔壁５１を形成する。ここで、隔壁５１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３１を形成する。
機能層３１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。

さらに、機能層３１上に第２電極４１を形成して、有機ＥＬ素子基材１０を得る。

第２電極４１の材料としては、機能層３１への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３１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を積層して用いてもよい。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種類以上と、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等の合金が使用できる。第２電極４１を透光性電極層として利用する場合には、仕事関数が低いＬｉ、Ｃａを薄く設けた後に、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積層してもよく、前記機能層３１に、仕事関数が低いＬｉ、Ｃａなどの金属を少量ドーピングして、ＩＴＯなどの金属酸化物を積層しても良い。

第２電極４１の形成方法は、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。第２電極４１の厚さは、特に制限はないが１０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度が望ましい。また、第２電極４１を透光性電極層として利用する場合、ＣａやＬｉなどの金属材料を用いる場合の膜厚は０．１〜１０ｎｍ程度が望ましい。

以下、封止基材６０の作製法について説明する。

封止缶６１の材料としては、封止缶として気密状態を維持し、所定の強度を有し、光透過性を有するものであれば特に限定されるものではないが、光が封止基材側から導出され
る場合には、光透過性を有する材料が用いられる。封止缶に用いられる材料としては、例えばソーダ石灰ガラス、鉛アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、シリカガラス等のガラス板等の無機材料、またはフィルム上に成形が可能な樹脂基板等を用いることができる。このような樹脂基板に用いられる樹脂としては、有機ＥＬ素子に影響を与える揮発成分を含まない耐溶媒性、耐熱性の比較的高い高分子材料が好ましく、具体的には、フッ素系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエステル、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、液晶性ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリミクロイキシレンジメチレンテレフタレート、ポリオキシメチレン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリアクリレート、アクリルニトリル−スチレン樹脂、シリコーン樹脂、非昌質ポリオレフィン等が挙げられ、これらを１種、または２種類以上の共重合体として用いても良い。

次に接着層７１を形成する材料としては、エステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、メラミンアクリレート、アクリル樹脂アクリレート等のアクリレート、ウレタンポリエステル等の樹脂を用いたラジカル系接着剤や、エポキシ、ビニルエーテル等の樹脂を用いたカチオン系接着剤、チオール・エン付加型樹脂系接着剤等の光硬化型樹脂、または熱硬化型樹脂を用いることが出来る。また、紫外線硬化型エポキシ系接着剤も利用できる。接着層７１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ても良い。接着層７１の形成方法としては、従来より行われている方法により形成することができ、例えば、インクジェット法、ディスペンサー法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、およびスクリーン印刷法等を用いても良い。接着層８１の形成箇所は、封止缶の密着部とし、例えば封止缶の端部等、有機ＥＬ素子基板と封止基材とを接着剤により封止する際の、封止缶側の密着部分をいうこととする。

ゲッター層８１としては、所望の吸湿効果を発揮し、固定用の有機化合物等と容易に反応しないようなものであれば特に限定されるものではないが、例えば、水素化カルシウム（ＣａＨ₂）、水素化ストロンチウム（ＳｒＨ₂）、水素化バリウム（ＢａＨ₂）、水素化アルミニウムリチウム（ＡｌＬｉＨ₄）、酸化ナトリウム（Ｎａ₂Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ₂Ｏ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等を挙げることが出来る。ゲッター層は、封止缶を有機ＥＬ素子基板上に固定する接合部より内側であって、有機ＥＬ構造体が形成されている領域より外側に配置される。

以下、位置合せマスク９１について説明する。
位置合せマスク９１としては、耐熱性、耐候性、耐薬品性であり、成形性に優れ、非光透過性であることが望ましい。具体的には鉄、銅などの金属材料、ナフロン、テフロン（登録商標）製のプラスチック材料など使用することが出来る。また、位置合せマスクの表面上に接着剤が付着しないような材料をコーティングしても良い。位置合せマスクの厚みは封止缶の厚みより薄いことが望ましい。本発明に係る位置合わせマスクでは、その仕切り壁が有機ＥＬ素子基材に接する面と封止基材を挿入する面とのなす角部に切り欠き部を有する。この切り欠き部として図２のように、段差を設けた切り欠き部が例示できる。位置合せマスクの段差の高さは、限定されるものではないが、位置合せマスクの層厚の１／２以下が望ましい。段差の長さも限定されるものではないが、１〜１０ｍｍ程度が望ましい。また、切り欠き部としては、図２（ｂ）で示すように、封止基材の貼り合わせ部からはみ出た接着剤が入れる隙間が出来るような形状であれば良く、特に段差の形状でなくとも
良い。

まず、ガラスからなる基板１１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１電極を形成した。
次に、第１電極２１が形成された基板１１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５１を形成した。

次に、第１電極２１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３１を形成した。

次に、機能層３１上にカルシウム１０ｎｍ、アルミニウム１５０ｎｍを順次パターニング蒸着し、第２電極４１を形成し、有機ＥＬ素子基材１０を作製した。

次に、ソーダガラスを使用したガラス製封止缶の内壁に乾燥剤シートを貼り、縁にディスペンサーロボットを利用して紫外線硬化型エポキシ系接着剤を塗布した。ガラス製封止缶はサンドブラスト法で作成した。乾燥剤シートの中身は酸化カルシウムで、商品名ＤＥＳＳＩＣＡＮＴ ＦＩＬＴＥＲ−Ａ（ジャパンゴアテックス社製）を使用した。

次に有機ＥＬ素子基板上にテフロン（登録商標）製の位置合せマスクを被せ、接着層を形成した封止缶を枠に填め込んでＵＶ硬化及び熱キュアで接着封止して、有機エレクトロルミネッセンス素子１００を得た（図２（ａ）参照）。位置合わせマスクには、ＮＣ旋盤を用い、横方向に３ｍｍ、高さ方向に０．４ｍｍの段差を設けた。

段差のないマスクを使用し続けた場合、１０回目以降、マスクの縁に付着した硬化した接着剤によって図３（ｂ）のような封止不良が発生した。一方、本発明に係る段差を設けたマスクの場合、１００回使用しても封止不良は発生しなかった。また、本発明の段差を設けたマスクと段差のないマスクを使用して有機ＥＬ素子を作製し、それを６０℃、９０％ＲＨの恒温恒湿の環境下で放置した。２０００ｈ後、段差を設けたマスクで作製した素子の非発光面積割合は３．８％であったのに対し、段差のないマスクで作製した素子は１０．８％であった。よって、封止基材の縁からはみ出した接着剤で封止基材の端部を両方被覆したことによって封止性能は向上した。

本発明の有機ＥＬ素子の一実施例を断面で示す部分模式説明図で、（ａ）は有機ＥＬ素子基材を示し、（ｂ）は封止基材を示し、（ｃ）は、有機ＥＬ素子基材と封止基材を貼り合わせるために使用する位置合せマスクを示す模式説明図である。 （ａ）は本発明の特徴を有する位置合せマスクを使用し、有機ＥＬ素子基材と封止基材を貼り合せた状態を示す模式説明図、（ｂ）は、（ａ）の貼り合わせ部分を拡大した模式説明図である。 （ａ）有機ＥＬ素子基板に位置合わせマスクを用い封止基材を貼り合わせた有機ＥＬ素子を断面で見た部分模式説明図、（ｂ）封止素子貼り合わせ部分を拡大した模式説明図である。

符号の説明

１０……有機ＥＬ素子基材
１１……基板
２１……第１電極
３１……機能層
４１……第２電極
５１……隔壁
６０……封止基材
６１……封止缶
７１……接着層
８１……ゲッター層
９１……位置合せマスク
１００……有機エレクトロルミネッセンス素子
１０……有機ＥＬ素子基材
１１０……基板
１６１……封止基材
１７１……接着層
１７２……位置合せマスクに付着した硬化した接着剤
１９１……位置合せマスク
１０１……有機エレクトロルミネッセンス素子

Claims (2)

1. 基板上に第１電極と発光層を含む機能層と透明な第２電極とが順次積層されてなる発光領域と各発光領域を区切って設けられた隔壁とが複数形成された有機ＥＬ素子基材と、接着層が形成された封止基材と、を貼り合わせてなる有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、有機ＥＬ素子基材上に、仕切り壁を縦横に配置して構成され仕切られた枠内に封止基材を挿入できる位置合わせマスクを、仕切り壁により仕切られた枠が封止基材を貼り合わせる位置に合うようにあてがい、接着剤が貼り合わせ部分に形成された封止基材をマスクの枠内に挿入して有機ＥＬ素子基材上に貼り合わせる封止工程を含み、仕切り壁は有機ＥＬ素子基材に接する面と封止基材を挿入する面とのなす角部に切り欠き部を有することを特徴とする有機ＥＬエレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
2. 請求項１に記載の製造方法を用いて、製造されたことを特徴とする有機ＥＬエレクトロルミネッセンス素子。