JP2008016379A

JP2008016379A - 有機ｅｌパネル

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Publication number: JP2008016379A
Application number: JP2006188153A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Kataoka; 一郎片岡; Tomoyuki Tamura; 知之田村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-07-07
Filing date: 2006-07-07
Publication date: 2008-01-24

Abstract

【課題】有機ＥＬ素子基板上に設けられる部材に紫外線によるダメージを与えることなくパネル周縁部に配される紫外線硬化型接着剤を硬化できる有機ＥＬパネルを提供する。
【解決手段】有機ＥＬ基板と透明封止部材間の充填層にベンゾトリアゾール系等の紫外線吸収剤、光安定化剤が含有され、紫外線吸収剤の吸収波長より短波長の紫外線で硬化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機ＥＬ素子の発光面側が充填層で封止された有機ＥＬパネルに関する。

下部のガラス基板上に有機発光層が二つの電極の間に挟まれたサンドイッチ構造の有機ＥＬ素子が知られている。有機ＥＬ素子は、有機発光層の光を外に取り出せるようにするために、電極の片方は透明のものが使われており、一般的にはＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）などの透明電極が使われている。更に有機発光層の外周面は封止材により封止され、外部駆動回路により電圧を印加することにより発光する。

以上の原理により発光する有機ＥＬ素子は、視認性あるいはフレキシブル性に優れ且つ発色性が多様であることから、車載用コンポや携帯電話等のディスプレイや表示素子に利用されている。

その一方で、有機ＥＬ素子は一般に水分に対して極めて弱いという問題がよく知られている。一例としては有機ＥＬ素子中に有機発光層を形成するガラス基板を封止する際の環境雰囲気中に含まれる水分や封止層の欠陥部を透過してくる水分が進入することにより、ダークスポットと称する非発光領域が発生する。その結果、発光が維持出来なくなるといった寿命の課題が生じる。

この有機ＥＬ素子の寿命に関する課題を解決するための方策として、有機ＥＬ素子の外周部の封止部材として、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型接着剤を用い封止する方法が知られている（特許文献１、特許文献２）。

しかし、紫外線硬化型接着剤を用いる場合、同紫外線硬化型接着剤を硬化させるためにガラスキャップ側あるいはガラス基板側から紫外線を照射する必要がある。紫外線は、接着剤のみに照射するのが理想ではあるが、実際には有機ＥＬ層や、素子分離膜、平坦化膜など基板上に設けられた樹脂部材にも到達し、有機ＥＬ層、素子分離膜、平坦化膜が劣化する問題がある。そこで、この問題を解決するために、ガラス基板やガラスキャップの面上に紫外線を吸収する手段を設けたり（特許文献３）、マスクによって接着剤のみに紫外線が照射されるようにしたりする方法が開示されている（特許文献４）。また、接着剤に紫外線吸収剤を添加したり、有機ＥＬ素子と接着剤との距離を広げるなどの方法も開示されている（特許文献４）。

ところで、有機ＥＬ素子の発光側最表面をガラスで覆ったトップエミッション型の有機ＥＬパネルの代表的な概略断面図を図４に示す。この図に示すように有機ＥＬパネルは、ガラス基板１、陽極９、有機ＥＬ層１０、陰極１１からなる有機ＥＬ素子をガラスキャップ１４により封止することで形成されている（特許文献５）。ちなみに、ガラスキャップ１４の内側面に捕水剤層１５が設けられている。

特開平１０−２４１８５８号公報特開平１０−２３３２８３号公報特開２００１−１２６８６８号公報特開２０００−１５０１４５号公報特開２００３−２６４０６１号公報

ガラス基板やガラスキャップに紫外線吸収層を設けたり、マスクで紫外線を遮断することは製造工程の増加につながり、結果としてコストアップを招いてしまう。また、接着剤に紫外線吸収剤を添加すると、接着剤の硬化が不十分となるだけでなく、接着剤に照射されなかった紫外線は吸収されず、他の部材の劣化の原因となる。さらに、有機ＥＬ素子と接着剤との距離を広げるとパネルの額縁が大きくなってしまい、パネルの小型化が困難となる。

通例、有機ＥＬパネルを固体封止する場合は、有機ＥＬ素子基板の有機ＥＬ素子形成面を充填層とガラス基板を用いて封止する。さらに、防湿性を高めるために、ガラス基板の周縁部に紫外線硬化型接着剤を配する。このような構成の有機ＥＬパネルにおいては、前述した紫外線による有機ＥＬ素子、素子分離膜、平坦化膜の劣化のみならず、樹脂からなる充填層の劣化も懸念される。

本発明は、以上のような事情に鑑み、有機ＥＬ素子基板上に設けられる部材に紫外線によるダメージを与えることなくパネル周縁部に配される紫外線硬化型接着剤を硬化できる有機ＥＬパネルを提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく本発明者は鋭意研究開発を重ねた結果、次のような手段が最良であることを見出した。

すなわち上記課題を解決するための請求項１に記載の有機ＥＬパネルは、基板の一方の面に少なくとも有機ＥＬ素子、素子分離膜、平坦化膜を有する有機ＥＬ素子基板と、前記有機ＥＬ素子の形成面を保護する透明な表面封止部材と、前記有機ＥＬ素子基板と前記表面封止部材との間に設けられた充填層とを有し、前記表面封止部材の周縁部に紫外線硬化型接着剤を配してなる有機ＥＬパネルにおいて、
充填層に紫外線吸収剤が含有されていることを特徴とする。

本発明の有機ＥＬパネルは、充填層に紫外線吸収剤が含有されているので、有機ＥＬ素子基板上に設けられる部材、すなわち、有機ＥＬ層、素子分離膜、平坦化膜等が接着剤硬化時に照射される紫外線でダメージを受けることがない。しかも、充填層自体のダメージも軽減される。

本発明に係る有機ＥＬパネルの模式的断面図を図１に示す。図１において、１はガラス基板、２は表面封止部材、３は有機ＥＬ素子、４は保護膜、５は充填層、６は紫外線硬化型接着剤である。

本発明に係る有機ＥＬパネルの構成を、作製工程に沿って説明する。

この有機ＥＬパネルは、ガラス基板１上に蒸着装置やスピンコーターなどの成膜装置により透明電極と有機ＥＬ層と電極からなる有機ＥＬ素子３を形成し、更に、保護膜４を蒸着装置により形成して有機ＥＬ素子基板を作製する。

一方、図２に示すように、別の工程で表面封止部材２上に透明粘着剤をスピンコーター、スクリーン印刷機、ディスペンサーなどの成膜装置により配し、充填層５を形成した後、先に作製した有機ＥＬ素子基板と貼り合わせる。その後、表面封止部材２の周縁部に精密ディスペンサーにより紫外線硬化型接着剤６を塗布し、紫外線を照射することによって前記紫外線硬化型接着剤６を硬化させて封止を行い、有機ＥＬパネルを作製する。

封止後、電極を外部回路に接続することにより本発明の有機ＥＬパネルが発光する。

つまり、本発明に係る有機ＥＬパネルは、通例の有機ＥＬパネルと基本構成は同様であるが、充填層５及び紫外線硬化型接着剤６に特徴を有する。

充填層５は、有機ＥＬ素子３の形成面の凹凸を吸収すると共に、外部環境から前記有機ＥＬ素子３を保護するために必要である。また、表面封止部材２を有機ＥＬ素子基板に接着する役割も果たす。したがって、流動性、接着性、耐熱性などが要求される。更に、トップエミッション型の有機ＥＬパネルの場合には、透明性が要求され、屈折率が保護層４と表面封止部材２の間であることが好ましい。

このような要求を満たす材料としては、アクリル樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、エチレン系共重合体樹脂などが挙げられる。具体的には、液状アクリル樹脂、液状シリコン樹脂、液状エポキシ樹脂に光反応開始剤、熱反応開始剤などの硬化剤を配合して硬化させたものや、アクリル樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、あるいはその変性体からなる粘着剤が挙げられる。

粘着剤の一例としては、アクリル酸エステル樹脂が好適である。更に、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）樹脂、エチレン−アクリル酸メチル共重合体（ＥＭＡ）樹脂、エチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）樹脂、エチレン−アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）樹脂、エチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）樹脂、エチレン−不飽和脂肪酸エステル−不飽和脂肪酸三元共重合体、アイオノマー樹脂、ポリビニルブチラール樹脂などの熱可塑性を有するエチレン系共重合体樹脂を用いることも可能である。

充填層５に紫外線吸収剤が添加されている。そのため、有機ＥＬ素子基板上に設けられる部材、すなわち、有機ＥＬ層、素子分離膜、平坦化膜等が紫外線硬化型接着剤６の硬化時に照射される紫外線でダメージを受けることがなく、しかも充填層５自体のダメージも軽減される。

紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物などの有機化合物、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化スズなどの金属酸化物の微粒子などが挙げられる。しかし、透明性及び樹脂との親和性を考慮すると有機化合物からなる紫外線吸収剤であることが望ましい。更に、紫外線の吸光係数が大きく効果的に紫外線を吸収できるベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤がより望ましい。紫外線硬化型接着剤６の硬化に必要な波長域の紫外線の吸収係数は大きいので、充填層５で紫外線のほとんどを吸収することができ、基板上の部材へ到達する紫外線量を最小限にすることができる。

ベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤としては、例えば、２−（２’−ヒドロキシ−５’−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−５’−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−５’−オクチルフェニル）−ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ・ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’−ｔｅｒｔ−ブチル−５−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ・ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ・ｔｅｒｔ−アミルルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−｛２’−ヒドロキシ−３’−（３”，４”，５”，６”−テトラヒドロフタルイミドメチル）−５’−メチルフェニル｝ベンゾトリアゾール、２，２ーメチレンビス｛４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）−６−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）フェノール｝が挙げられる。

充填層５に光安定化剤が添加されていることが好ましい。光安定化剤を使用することで、前記紫外線吸収剤とあいまって、充填層５の紫外線に対する耐久性が一層向上し、充填層５が紫外線によって劣化することがなくなる。

光安定化剤としては、ヒンダードアミン系化合物が紫外線吸収剤との併用により大きな相乗効果が期待できるので、好適に用いられる。また、ヒンダードアミン系光安定化剤は着色がないので、トップエミッション型の有機ＥＬパネルの充填層５に添加することができるのも好適に用いられる理由である。

ヒンダードアミン系の光安定化剤としては、コハク酸ジメチル−１−（２−ヒドロキシエチル）−４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン重縮合物、ポリ［｛６−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）アミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル｝｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝ヘキサメチレン｛｛２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝］、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−アミノプロピル）エチレンジアミン・２，４−ビス［Ｎ−ブチル−Ｎ−（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）アミノ］−６−クロロ−１，３，５−トリアジン縮合物、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、２−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−４−ヒドロキシベンジル）−２−ｎ−ブチルマロン酸ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）などが挙げられる。

紫外線硬化型接着剤６としては、光反応開始剤を添加した液状アクリル樹脂、液状エポキシ樹脂、液状ポリエステル樹脂、液状ポリオレフィン樹脂等を用いることができる。なかでも、充填層５に含有されている紫外線吸収剤の吸収波長よりも短い波長の紫外線で硬化する紫外線硬化型のエポキシ樹脂が好ましい。紫外線吸収剤によって紫外線を確実に吸収することができ、紫外線によるダメージをさらに小さくできる。

ちなみに、表面封止部材２は、ガラス板が一般的であるが、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂などからなるプラスチック板を用いることもできる。

＜実施例１＞
以下、本発明に係る有機ＥＬパネルの実施例を図３に基いて説明する。なお、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変更することができる。

図３において、７はＴＦＴ回路が形成されたガラス基板、８は封止ガラス、５は充填層、６は紫外線硬化型接着剤、９は陽極、１０は有機ＥＬ層、１１は陰極、４は保護膜、１２は素子分離膜、１３は平坦化膜である。

以下に、有機ＥＬパネルの詳細な作製方法について述べる。

［平坦化膜］
ＴＦＴ回路が形成されたガラス基板７上にアクリル樹脂よりなる平坦化膜１３をフォトリソグラフィー法にて形成し、回路による凹凸を平坦にした。

［Ｃｒ電極形成］
平坦化膜１３が形成されたガラス基板上にＣｒターゲットをＤＣスパッタし、陽極９として１００ｎｍの膜厚でＣｒ膜を成膜した。この際、成膜マスクを用いて、２０μｍ×１００μｍの画素電極とした。Ａｒガスを用いて、０．２Ｐａの圧力、３００Ｗの投入電力条件で行った。

［大気開放］
上記工程まで終了したガラス基板をスパッタ装置より取り出してアセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次超音波洗浄し、次いでＩＰＡで煮沸洗浄後乾燥した。さらに、ＵＶ／オゾン洗浄した。

［素子分離膜］
各画素（素子）を分離するために、ポリイミド樹脂よりなる素子分離膜１２をフォトリソグラフィー法にて形成した。

［前処理］
有機ＥＬ蒸着装置へ移し、真空排気し、前処理室でガラス基板付近に設けたリング状電極に５０ＷのＲＦ電力を投入し酸素プラズマ洗浄処理を行った。酸素圧力は０．６Ｐａ、処理時間は４０秒であった。

［正孔輸送層形成］
有機ＥＬ蒸着装置の前処理室より成膜室へ移動した。成膜室を、１×１０^E(-4)Ｐａまで排気した後、正孔輸送性を有するαＮＰＤを抵抗加熱蒸着法により成膜速度０．２〜０．３ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜し、膜厚３５ｎｍの正孔輸送層を形成した。なお、正孔輸送層、発光層、および電子注入層は、同一の蒸着マスクを用いることにより所定の部分に蒸着した。所定の部分とはガラス基板上で、素子電極であるＣｒが露出している部分である。

［発光層形成］
続いて正孔輸送層の上にアルキレート錯体であるＡｌｑ３を抵抗加熱蒸着法により正孔輸送層と同様の成膜条件で成膜し、膜厚１５ｎｍの発光層を形成した。

［電子注入電極層形成］
発光層の上に抵抗加熱共蒸着法によりＡｌｑ３と炭酸セシウム（Ｃｓ₂ＣＯ₃）を膜厚比９：１の割合で混合されるよう、各々の蒸着速度を調整して成膜し、膜厚３５ｎｍの電子注入層を形成した。詳しくは、それぞれの蒸着ボートにセットした材料を抵抗加熱方式で蒸発させ、それぞれのボート電流値を調整することで、あわせて〜０．５ｎｍ／ｓｅｃの蒸着速度で膜形成を行った。

［陰極（透明導電膜）形成］
別の成膜室にガラス基板を移し、電子注入層の上にＩＴＯターゲットを用いてＤＣマグネトロンスパッタリング法により、膜厚が１３０ｎｍになるよう成膜し、ＩＴＯからなる陰極１１を形成した。

［保護膜形成］
最後に保護膜４の形成を行った。すなわち、陰極１１の上にプラズマＣＶＤ法を用いて、膜厚１μｍの窒化シリコン膜を堆積した。

以上のようにして、ＴＦＴ回路が形成されたガラス基板７上に、平坦化膜１３、陽極９、素子分離膜１２、正孔輸送層と有機ＥＬ層と電子注入電極層よりなる有機ＥＬ素子１０、陰極１１、更に保護膜４を設けた有機ＥＬ素子基板を形成した。

［封止工程］
有機ＥＬ素子に空気中の水蒸気が浸入しないような封止材料でバリア性を付与させるため、透明充填層５の形成と紫外線硬化型接着剤６による封止工程に移る。

ここで用いる透明充填層５の透明粘着剤として、二液熱硬化型のアクリル酸エステルの液状樹脂を用いた。この液状樹脂に紫外線吸収剤として２−（２’−ヒドロキシ−５’−オクチルフェニル）−ベンゾトリアゾールを液状樹脂１００重量部に対して０．３重量部、光安定化剤としてビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケートを０．１重量部それぞれ添加した。この液状樹脂を封止ガラス８上にスピンコーターにより、厚み１５μｍで塗布を行い、不図示のホットプレート上で加熱硬化させた。尚、その時の加熱条件は８０℃／３０分である。

加熱硬化後、前述した保護膜４まで形成した有機ＥＬ素子基板と透明充填層５を形成した封止ガラス８を貼り合わせる。

貼り合わせた後、外界からの水分のバリア性を向上させるために、精密ディスペンサーにより、封止ガラス８の周縁部を紫外線硬化型接着剤６により封着した。

ここで紫外線硬化型接着剤６としては、光カチオン重合系の液状エポキシ樹脂を用いた。この紫外線硬化型接着剤６に、メタルハライドランプにより３００〜３９０ｎｍの波長領域で照射強度１００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線を６０００ｍＪ／ｃｍ²の照射量となるように照射した。このとき、紫外線を紫外線硬化型接着剤６のみに照射するようなマスクは用いず、ほぼ有機ＥＬ素子基板全面に紫外線を照射した。

なお、これら封止工程は、水分濃度を１０ｐｐｍ以下に制御したグローブボックス（不図示）内で行い、工程中の水分による有機ＥＬ素子の劣化を最小限にするように配慮した。

以上のような工程によって作製した有機ＥＬパネルの外観を目視及び光学顕微鏡で観察したところ問題は認められず、また、陽極９、陰極１１間に電圧を印加して評価した有機ＥＬ素子の発光特性にも異常は認められなかった。

＜比較例１＞
実施例において、充填層５中に紫外線吸収剤及び光安定化剤を添加しない以外は全く同様にして有機ＥＬパネルを作製した。

このパネルを実施例と同様に目視及び光学顕微鏡で観察したところ、充填層５の僅かな黄変が認められるとともに、一部の素子分離膜１２の上面に白濁が発生していた。

しかも有機ＥＬ素子を発光させたところ、実施例よりも輝度が小さく、有機ＥＬ層が劣化し発光効率が低下していることが確認された。

本発明に係る有機ＥＬパネルの構造を表す模式的断面図である。充填層を形成した表面封止部材を表す模式的断面図である。実施例の有機ＥＬパネルの構造を表す模式的断面図である。トップエミッション方式の有機ＥＬパネルの概略断面図である。

符号の説明

１ガラス基板
２表面封止部材
３有機ＥＬ素子
４保護膜
５充填層
６紫外線硬化型接着剤
７ＴＦＴ回路を形成したガラス基板
８封止ガラス
９陽極
１０有機ＥＬ層
１１陰極
１２素子分離膜
１３平坦化膜
１４キャップガラス
１５捕水剤層

Claims

基板の一方の面に少なくとも有機ＥＬ素子、素子分離膜、平坦化膜を有する有機ＥＬ素子基板と、前記有機ＥＬ素子の形成面を保護する透明な表面封止部材と、前記有機ＥＬ素子基板と前記表面封止部材との間に設けられた充填層とを有し、前記表面封止部材の周縁部に紫外線硬化型接着剤を配してなる有機ＥＬパネルにおいて、
充填層に紫外線吸収剤が含有されていることを特徴とする、有機ＥＬパネル。
充填層に含有されている紫外線吸収剤はベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤であることを特徴とする、請求項１に記載の有機ＥＬパネル。
充填層に光安定化剤が含有されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の有機ＥＬパネル。
光安定化剤はヒンダードアミン系光安定化剤であることを特徴とする、請求項３に記載の有機ＥＬパネル。
紫外線硬化型接着剤は、紫外線吸収剤の吸収波長よりも短い波長の紫外線で硬化することを特徴とする、請求項１に記載の有機ＥＬパネル。