JP2009283154A - 有機発光装置および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表示装置10は、TFT回路基板20と、TFT回路基板20上に設けられた有機EL素子1と、有機EL素子1を封止する上基板9とを有し、TFT回路基板20は、基板21と、駆動用TFT24を備える回路部22の下地保護膜23とが接合膜11を介して接合されたものであり、接合膜11は、乾燥剤を含有する主としてシリコーン材料で構成されていることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
一般に、有機EL素子は、陰極と陽極との間に有機半導体材料(有機発光材料)で構成される有機半導体層(有機発光層)を有する構成であり、陰極と陽極との間に電界を印加すると、有機発光層に陰極側から電子が注入され、陽極側から正孔が注入される。
このような有機EL素子における発光効率等の特性を向上させることを目的に、用いる有機発光材料の種類や、デバイス構造等について活発な研究が行われている。
すなわち、特許文献1では、有機EL装置は、凹部内に乾燥剤が収納されたガラス板の縁部に、このガラス基板と有機EL素子が形成された基板とを接着する樹脂材料を塗布し、前記ガラス板と前記基板とを、それぞれ、乾燥剤側と有機EL素子側とを対向させて接合し、前記樹脂材料を硬化させることによって封止されている。
本発明の有機発光装置は、基板と、
該基板上に設けられ、主として有機発光材料で構成された有機発光層と、該有機発光層に導通する電極とを有する有機発光素子を備える発光デバイスと、
前記発光デバイスを封止するように設けられた封止部材とを有し、
前記基板と前記発光デバイスとが、乾燥剤を含有する主としてシリコーン材料で構成された接合膜で接合されていることを特徴とする。
これにより、有機発光装置が備える有機発光素子の特性の経時的な劣化を抑制または防止することができる有機発光装置を提供することができる。
このような構成の有機発光装置(アクティブマトリックス型の有機発光装置)において、有機発光素子の特性の経時的な変質、劣化を抑制または防止することができる。特に、
有機発光素子が発する熱を、スイッチング素子および接合膜を介して、有機発光装置外部へと効率良く放熱することができ、有機発光素子を高寿命なものとすることができる。
これにより、有機発光素子が吸湿するのをより確実に防止することができる。結果として、有機発光素子の特性の経時的な変質、劣化を抑制または防止することができる。
本発明の有機発光装置では、前記発光デバイスと前記封止部材とが、前記接合膜と同様の接合膜で接合されていることが好ましい。
これにより、有機発光素子が吸湿するのをより確実に防止することができる。特に、封止部材を構成する材料として、ガスバリア性の低い材料(例えば、樹脂材料)を用いた場合に、有機発光装置内に水分が浸入するのをより効果的に防止することができる。
かかる化合物は、比較的入手が容易で、かつ安価であるとともに、かかる化合物を含有する接合膜にエネルギーを付与することにより、化合物を構成するメチル基が容易に切断されて、その結果として、接合膜に確実に接着性を発現させることができるため、シリコーン材料として好適に用いられる。また、このような接合膜は、特に優れた伝熱性を有するものとなり、有機発光素子が発する熱をより確実に有機発光装置外部に放熱することができる。
これにより、接合膜を構成するシリコーン材料は、隣接するシリコーン分子が有する水素基同士が結合することとなり、得られる接合膜の膜強度が優れたものとなる。
本発明の有機発光装置では、前記接合膜における前記乾燥剤の含有率は、2〜40wt%であることが好ましい。
これにより、有機発光装置内部に水分が浸入した場合でも、有機発光素子が吸湿するのをより確実に防止することができる。また、基板と発光デバイスとの接合強度を十分に高いものとすることができる。結果として、耐久性に優れるとともに、より長期間にわたって、有機発光素子の特性の劣化が抑制された有機発光装置を得ることができる。
これにより、乾燥剤を接合膜全体に均一に分散させることができ、接合膜の吸湿能をより高めることができる。結果として、有機発光素子の変質、劣化をより効率良く抑制または防止することができる。
本発明の有機発光装置では、前記乾燥剤の平均粒径は、10〜10000nmであることが好ましい。
これにより、接合膜の吸湿能はより優れたものとなるとともに、接合膜の機械的強度および、基板と発光デバイスとの接合強度は特に優れたものとすることができる。
これにより、接合膜の機械的強度、および基板と発光デバイスとの接合強度は特に優れたものとなる。結果として、有機発光装置の耐久は特に優れたものとすることができる。
これにより、接合膜は、吸湿能および機械的強度に特に優れたものとなる。
本発明の有機発光装置では、前記接合膜の平均厚さは、10〜10000nmであることが好ましい。
これにより、基板と発光デバイスとを十分に高い寸法精度で接合することができるとともに、これらをより強固に接合することができる。
これにより、有機発光素子が、吸湿により変質、劣化するのを確実に防止しながら、有機発光装置の軽量化、薄型化を図ることができる。
本発明の有機発光装置では、前記基板の前記接合膜と接している面には、予め、前記接合膜との密着性を高める表面処理が施されていることが好ましい。
これにより、基板の接合面が清浄化および活性化され、接合面に対して接合膜が化学的に作用し易くなる。その結果、基板の接合面と接合膜との接合強度を高めることができる。
これにより、接合膜を形成するために、基板の表面を特に最適化することができる。
本発明の有機発光装置では、前記封止部材は、透明性を有し、
有機発光装置は、前記有機発光素子が発する光を、前記封止部材側から取り出す構造の装置であることが好ましい。
かかる構成の有機発光装置に適用することにより、有機発光装置が備える有機発光素子の消費電力が確実に低減して、さらには、有機発光素子の長寿命化を確実に図ることができる。
本発明の電子機器は、本発明の有機発光装置を備えることを特徴とする。
これにより、長期間にわたって高い発光輝度を有する信頼性の高い電子機器が得られる。
<有機発光装置>
図1は、本発明の有機発光装置を適用したアクティブマトリックス型表示装置の実施形態を示す横断面図、図2は、図1に示すアクティブマトリクス型表示装置の有機EL素子の配置を示す平面図、図3は、有機EL素子の他の配置を示す平面図である。なお、以下では、説明の都合上、図1の上側を「上」、下側を「下」と言う。
なお、本実施形態の表示装置10は、上基板9(後述する陰極8)側から、光を取り出す構成(トップエミッション型)であるため、基板21を構成する材料としては、光透過性は要求されない。
表示装置10では、このような基板21を構成する材料としては、各種樹脂材料が用いられる。これにより、表示装置10の軽量化、薄型化を図ることができる。また、落下等の衝撃により、表示装置10が破損するのを防止することができる。
基板21の平均厚さは、特に限定されないが、1〜30mm程度であるのが好ましく、5〜20mm程度であるのがより好ましい。
本発明において、接合膜11は、シリコーン材料および乾燥剤111を含有するものである。
このような接合膜11は、基板21と回路部22とを接合する(および、基板21と上基板9とを接合する)接合膜としての機能を有するとともに、乾燥剤111を含むものであるため、表示装置10内に浸入した水分を吸湿する機能も有している。このような接合膜11と有機EL素子1との間には、回路部22のみが存在するだけで、結果として、表示装置10は、有機EL素子1の直近に乾燥剤111が設けられた構成を有している。これにより、表示装置10内に水分が浸入した際にも、有機EL素子1が吸湿するのを確実に防止することができる。
このように、表示装置10は、有機EL素子1が吸湿するのが確実に防止されるとともに、有機EL素子1が発した熱を表示装置10外部へと効率良く放熱することができるため、有機EL素子1の経時的な劣化を抑制または防止することができる。
また、接合膜11中に含まれる乾燥剤111としては、特に限定されないが、例えば、表示装置10内(基板21と、上基板9と、基板21および上基板9の外周部に設けられた接合膜11とで囲まれた領域)に含まれる水を、化学的に吸着(化学吸着)する乾燥剤や、物理的に吸着(物理吸着)する乾燥剤等が挙げられる。
また、水を物理吸着する乾燥剤としては、例えば、シリカゲルA型、シリカゲルB型、天然ゼオライト、合成ゼオライト、アロフェンおよびセピオライト等のケイ素化合物が挙げられる。
また、このような乾燥剤111は、接合膜11中において、粒子状をなすものであるのが好ましい。
回路部22上には、各駆動用TFT24に対応して、それぞれ、有機EL素子1(1R、1G、1B)が設けられている。
また、図1(図2、図3も同様)に示すように、隣接する有機EL素子1(1R、1G、1B)同士は、隔壁部(バンク)35により区画されている。この隔壁部35は、互いに対向配置された陽極3と陰極8との間に設けられ、これらの電極間の距離を規制する機能も有している。
第1隔壁部31および第2隔壁部32の構成材料は、耐熱性、撥液性、インク溶剤耐性、下地層との密着性等を考慮して選択される。
また、隔壁部35の開口の形状は、図2に示す構成では四角形であるが、この他、例えば、円形、楕円形、六角形等の多角形等、いかなるものであってもよい。
このような隔壁部35の高さは、陽極3、正孔輸送層4、発光層5、および電子輸送層6の合計の厚さにもよるが、例えば、30〜500nm程度とするのが好ましい。かかる高さとすることにより、十分に隔壁(バンク)としての機能が発揮される。
そして、各有機EL素子1は、図2に示すように、平面視において、マトリクス状に配置され、2点鎖線で囲まれる部分(3つの有機EL素子1R、1G、1B)により1画素が構成されている。なお、有機EL素子1R、1G、1Bの配置は、図2に示すものに限定されず、例えば、図3(a)および図3(b)に示すようなものであってもよい。図3(a)では、有機EL素子1R、1G、1Bの配置の順番が図2に示す構成のものとは異なっている。図3(b)では、有機EL素子1R、1G、1Bがそれぞれ三角形の頂部に位置するように配置されている。
陽極3は、TFT回路基板20の回路部22の上面に設けられ(積層され)、正孔輸送層4(有機半導体層7)に正孔を注入する電極である。
このような陽極材料としては、例えば、ITO(酸化インジウムと酸化亜鉛との複合物)、SnO2、Sb含有SnO2、Al含有ZnO等の酸化物、Al、Ni、Co、Au、Pt、Ag、Cuまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの少なくとも1種を用いることができる。
また、このような陽極3は、光反射性を有するのが好ましい。これにより、後述する発光層5で発光した光が陽極3側で吸収(吸光)されることなく、上基板9側に反射させて、上基板9(陰極8)を通過する光の量を増大させることができる。その結果、有機EL素子1の発光効率や光の取り出し効率等の特性が向上をすることとなる。
かかる構成の陽極3は、前述したような陽極材料のうち、Al、Ni、Co、Agまたはこれらを含む合金で、その少なくとも表面付近を構成することにより形成することができる。
この陰極8の構成材料(陰極材料)としては、表示装置10が陰極8側から光を取り出すトップエミッション構造であるため透光性を有する透明導電性材料が選択される。
このような陰極材料としては、インジウムティンオキサイド(ITO)、フッ素含有インジウムティンオキサイド(FITO)、アンチモンティンオキサイド(ATO)、インジウムジンクオキサイド(IZO)、アルミニウムジンクオキサイド(AZO)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)、フッ素含有酸化スズ(FTO)、フッ素含有インジウムオキサイド(FIO)、インジウムオキサイド(IO)、等の透明導電性材料が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、陽極3と陰極8との間には、有機半導体層7が設けられている。本実施形態では、この有機半導体層7は、正孔輸送層4と発光層5と電子輸送層6とで構成される積層体となっている。
正孔輸送層4は、陽極3から注入された正孔を発光層5まで輸送する機能を有するものである。
この正孔輸送層4の構成材料(正孔輸送材料)としては、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン:ポリスチレンスルホネート、ポリアニリン:ポリスチレンスルホネート、ポリアリールアミン、フルオレン−アリールアミン共重合体、フルオレン−ビチオフェン共重合体、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ポリチオフェン、ポリアルキルチオフェン、ポリヘキシルチオフェン、ポリ(p−フェニレンビニレン)、ポリチニレンビニレン、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂またはその誘導体等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
この正孔注入層の構成材料(正孔注入材料)としては、例えば、銅フタロシアニンや、4,4’,4’’−トリス(N,N−フェニル−3−メチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(m−MTDATA)等が挙げられる。
電子輸送層6の構成材料(電子輸送材料)としては、例えば、1,3,5−トリス[(3−フェニル−6−トリ−フルオロメチル)キノキサリン−2−イル]ベンゼン(TPQ1)のようなベンゼン系化合物、ナフタレン系化合物、フェナントレン系化合物、クリセン系化合物、ペリレン系化合物、アントラセン系化合物、ピレン系化合物、アクリジン系化合物、スチルベン系化合物、BBOTのようなチオフェン系化合物、ブタジエン系化合物、クマリン系化合物、キノリン系化合物、ビスチリル系化合物、ジスチリルピラジンのようなピラジン系化合物、キノキサリン系化合物、2,5−ジフェニル−パラ−ベンゾキノンのようなベンゾキノン系化合物、ナフトキノン系化合物、アントラキノン系化合物、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(PBD)のようなオキサジアゾール系化合物、3,4,5−トリフェニル−1,2,4−トリアゾールのようなトリアゾール系化合物、オキサゾール系化合物、アントロン系化合物、1,3,8−トリニトロ−フルオレノン(TNF)のようなフルオレノン系化合物、MBDQのようなジフェノキノン系化合物、MBSQのようなスチルベンキノン系化合物、アントラキノジメタン系化合物、チオピランジオキシド系化合物、フルオレニリデンメタン系化合物、ジフェニルジシアノエチレン系化合物、フローレン系化合物、ピロール系化合物、フォスフィンオキサイド系化合物、8−ヒドロキシキノリン アルミニウム(Alq3)、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする錯体のような各種金属錯体等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
この電子注入層の構成材料(電子注入材料)としては、例えば、8−ヒドロキシキノリン、オキサジアゾール、または、これらの誘導体(例えば、8−ヒドロキシキノリンを含む金属キレートオキシノイド化合物)等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
このような正孔輸送層4および電子輸送層6の平均厚さは、特に限定されないが、10〜150nm程度であるのが好ましく、50〜100nm程度であるのがより好ましい。これにより、正孔(または電子)を陽極3(または陰極8)から発光層5により効率良く注入することができる。
高分子の発光材料としては、例えば、トランス型ポリアセチレン、シス型ポリアセチレンのようなポリアセチレン系化合物、ポリ(パラ−フェンビニレン)(PPV)のようなポリパラフェニレンビニレン系化合物、ポリ(3−アルキルチオフェン)(PAT)のようなポリチオフェン系化合物、ポリ(9,9−ジアルキルフルオレン)(PDAF)、α,ω−ビス[N,N’−ジ(メチルフェニル)アミノフェニル]−ポリ[9,9−ビス(2−エチルヘキシル)フルオレン−2,7−ジル](PF2/6am4)のようなポリフルオレン系化合物、ポリ(パラ−フェニレン)(PPP)のようなポリパラフェニレン系化合物、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(PVK)のようなポリカルバゾール系化合物、ポリ(メチルフェニルシラン)(PMPS)のようなポリシラン系化合物等が挙げられる。
赤色の発光材料(発光層5Rの構成材料)としては、例えば、トリス(1−フェニルイソキノリン) イリジウム(III)、ポリ[2,5−ビス(3、7−ジメチルオクチロキシ)−1,4−フェニレンビニレン]、ポリ[2−メトキシ−5−(2’−エチルヘキシルオキシ)−1,4−(1−シアノビニレン)フェニレン]、ポリ[2−メトキシ−5−(3,7−ジメチルオクチルオキシ)−1,4−フェニレンビニレン]等が挙げられる。
表示装置10では、上述した回路部22、隔壁部35、および有機EL素子1で発光デバイス13を構成している。
上基板9には、各種ガラス材料基板および各種樹脂基板のうち透明なものが選択され、例えば、石英ガラス、ソーダガラスのようなガラス材料や、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、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレートのような樹脂材料等を主材料として構成される基板を用いることができる。このような材料を用いることにより、上基板9が優れた光透過性を示すこととなり、よって、当該上基板9から光が確実に出射する(図1参照)。
また、このような上基板9を構成する材料として樹脂材料を用いた場合には、上基板9にガスバリア性を高める表面処理を施してもよい。このような処理としては、例えば、基板21に施すことができる処理を好適に適用することができる。
次に、本実施形態の表示装置10の製造方法について説明する。
図4〜図6は、それぞれ、表示装置10の製造方法を説明するための図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図4〜図6中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
本実施形態の表示装置10の製造方法は、回路部22、隔壁部35、および有機EL素子1を発光デバイス形成用基板上に形成し、その後、発光デバイス形成用基板を除去することにより、回路部22、隔壁部35、および有機EL素子1で構成される発光デバイス13を用意する工程と、樹脂材料で構成された基板21を用意し、基板21上に接合膜11を成膜する工程と、基板21上に成膜された接合膜11に接合用エネルギーを付与する工程と、接合用エネルギーが付与されたことにより、その表面に接着性が発現した接合膜11と、発光デバイス13とを貼り合わせる工程と、発光デバイス13の上面に基板21上に設けられた接合膜と同様の接合膜11を成膜し、接着性を発現させた後に、上基板(封止部材)9を用意し、基板21の外周部および発光デバイス13上に設けられた接合膜11と上基板9とを接合する工程とを有する。このような製造方法では、発光デバイス13を成形する際に、直接基板21に熱(例えば、駆動用TFT24を形成する際にかかる熱)をかけることがないため、基板21の構成材料として樹脂材料を好適に用いることができる。
以下に、このような発光デバイス13を得る方法の一例について説明する。
[1−A]まず、発光デバイス形成用基板上に、中間膜を成膜する。
このような発光デバイス形成用基板としては、例えば、厚さ0.4〜1.1mm程度のガラス基板や石英基板を好適に用いることができる。
このような下地保護膜23としては、例えば、TEOS(テトラエトキシシラン)や酸素ガス等を原料ガスとして、プラズマCVD法等により、平均厚さが約200〜500nmの酸化シリコンを主材料として構成される。このような下地保護膜23は、主としてシリコーン材料で構成された接合膜11と、化学構造の類似性により、より強固に接合することができる。
[1−Ca]まず、発光デバイス形成用基板を約350℃に加熱した状態で、下地保護膜23上に、例えばプラズマCVD法等により、平均厚さが約30〜70nmのアモルファスシリコンを主材料として構成される半導体膜を形成する。
[1−Cb]次いで、半導体膜に対して、レーザアニールまたは固相成長法等により結晶化処理を行い、アモルファスシリコンをポリシリコンに変化させる。
ここで、レーザアニール法では、例えば、エキシマレーザでビームの長寸が400mmのラインビームを用い、その出力強度は、例えば200mJ/cm2程度に設定される。また、ラインビームについては、その短寸方向におけるレーザー強度のピーク値の90%に相当する部分が各領域に重なるようにラインビームを走査する。
[1−Cd]次いで、ゲート絶縁層242上に、例えば、スパッタ法等により、アルミニウム、タンタル、モリブデン、チタン、タングステンなどの金属を主材料として構成される導電膜を形成した後、パターニングし、ゲート電極243を形成する。
[1−Ce]次いで、この状態で、高濃度のリンイオンを打ち込んで、ゲート電極243に対して自己整合的にソース・ドレイン領域を形成する。なお、不純物が導入されなかった部分がチャネル領域となる。
[1−Da]まず、ゲート電極243を覆うように、第1層間絶縁層25を形成した後、コンタクトホールを形成する。
[1−Db]次いで、コンタクトホール内にソース電極244およびドレイン電極245を形成する。
[1−Ea]まず、第1層間絶縁層25上に、第2層間絶縁層26を形成した後、コンタクトホールを形成する。
[1−Eb]次いで、コンタクトホール内に配線27を形成する。
以上のようにして、発光デバイス形成用基板上に回路部22が形成される。
この陽極3は、第2層間絶縁層26上に、例えば、真空蒸着法やスパッタ法のような気相成膜法等により、前述したような陽極3の構成材料を主材料として構成される導電膜を形成した後、パターニングすることにより得ることができる。
隔壁部35は、第2層間絶縁層26上に第1隔壁部31を形成した後、この第1隔壁部31上に、第2隔壁部32を形成することにより得ることができる。
また、第2隔壁部32は、陽極3および第1隔壁部31を覆うように絶縁膜を形成した後、第1隔壁部31を得たのと同様にして形成することができる。
[1−Ha]まず、各陽極3上に、それぞれ、正孔輸送層4を形成する。
この正孔輸送層4は、例えば、スパッタ法、真空蒸着法、CVD法等を用いた気相プロセスや、スピンコート法(パイロゾル法)、キャスティング法、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、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法等を用いた液相プロセス等により形成することができるが、中でも、インクジェット法(液滴吐出法)を用いた液相プロセスにより形成するのが好ましい。インクジェット法を用いることにより、正孔輸送層4の薄膜化、画素サイズの微小化を図ることができる。また、正孔輸送層形成用の有機半導体材料含有液を、隔壁部35の内側に選択的に供給することができるため、有機半導体材料のムダを省くことができる。
この脱溶媒または脱分散媒は、減圧雰囲気に放置する方法、熱処理(例えば50〜60℃程度)による方法、窒素ガスのような不活性ガスのフローによる方法等が挙げられる。さらに、追加の熱処理(150℃程度で短時間)で行うことにより、残存溶媒を除去する。
用いる有機半導体材料含有液は、前述したような正孔輸送材料を溶媒または分散媒に溶解または分散することにより調製される。
なお、陽極3上に供給された有機半導体材料含有液は、流動性が高く(粘性が低く)、水平方向(面方向)に広がろうとするが、陽極3が隔壁部35により囲まれているため、所定の領域以外に広がることが阻止され、正孔輸送層4(有機EL素子1)の輪郭形状が正確に規定される。
この発光層5も、気相プロセスや液相プロセスにより形成することができるが、前述したのと同様の理由から、インクジェット法(液滴吐出法)を用いた液相プロセスにより形成するのが好ましい。また、インクジェット法を用いることにより、複数色の発光層5R、5G、5Bの塗り分けを容易に行うことができるという利点も得られる。
[1−Hc]次に、各有機発光層5上に、さらに電子輸送層6を形成する。
この電子輸送層6も、気相プロセスや液相プロセスにより形成することができるが、前述したのと同様の理由から、インクジェット法(液滴吐出法)を用いた液相プロセスにより形成するのが好ましい。
以上のようにして、有機半導体層7が形成される。
[1−J]次に、発光デバイス形成用基板および中間膜をエッチングにより除去する。
本実施形態では、発光デバイス形成用基板は、例えば、フッ酸(HF)を用いてエッチングすることにより、完全に除去することができる。さらに、発光デバイス形成用基板を除去した後、Mo膜(中間膜)を、混合酸(リン酸、硝酸および酢酸の混合液)を用いてエッチングすることにより、完全に除去することができる。
以上の工程を経て、下地保護膜23上に駆動用TFT24等が形成された発光デバイス13を得ることができる。
このような接合膜11は、その少なくとも一部の領域に接合用エネルギーを付与することにより、接合膜11の表面付近の前記領域に発現した接着性によって、基板21と発光デバイス13が備える下地保護膜23とを接合するとともに、後述する上基板9と基板21とを接合するものである。
以下、基板21上に接合膜11を成膜する方法について説明する。
基板21上に接合膜11を成膜する方法は、基板21を用意し、基板21上に、乾燥剤およびシリコーン材料を含有する液状材料を供給することにより、液状被膜12を形成する工程と、液状被膜12を乾燥して、基板21上に接合膜11を得る工程とを有する。
このような基板21の接合膜11が形成される面(接合面215)には、必要に応じて、形成される接合膜11との密着性を高める表面処理を施すのが好ましい。これにより、接合面215が、清浄化および活性化され、接合面215に対して接合膜11が化学的に作用し易くなる。その結果、後述する工程において、接合面215上に接合膜11を形成したとき、接合面215と接合膜11との接合強度を高めることができる。
なお、表面処理を施す基板21が、樹脂材料(高分子材料)で構成されている場合には、特に、コロナ放電処理、窒素プラズマ処理等が好適に用いられる。これにより、表示装置10の軽量化、薄型化を図りながらも、基板21と接合膜11との接合強度をより高いものとすることができ、表示装置10の耐久性をさらに優れたものとすることができる。
また、基板21の構成材料によっては、上記のような表面処理を施さなくても、接合膜11との接合強度が十分に高くなるものがある。このような効果が得られる基板21の構成材料としては、例えば、前述したような各種金属系材料、各種シリコン系材料、各種ガラス系材料等を主材料とするものが挙げられる。
また、表面処理を施すのに代えて、基板21の接合面215に、あらかじめ、中間層を形成するようにしてもよい。
また、これらの各材料で構成された中間層の中でも、酸化物系材料で構成された中間層によれば、基板21と接合膜11との間の接合強度を特に高めることができる。
塗布法としては、特に限定されないが、例えば、スピンコート法、キャスティング法、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、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法および液滴吐出法や等が挙げられるが、特に、液滴吐出法を用いるのが好ましい。液滴吐出法によれば、図4(b)に示すように、液状材料を液滴121として接合面215に供給することができるため、たとえ液状被膜12を接合面215の一部の領域に選択的にパターニングして形成する場合であったとしても、液状材料をこの領域の形状に対応して(選択的に)供給することができる。また、液滴吐出法を用いることにより、基板21上に塗布する液状材料の量を厳密に調整することができる。これにより、基板21と発光デバイス13と上基板9とが高い寸法精度で接合された表示装置10を得ることができる。このような表示装置10は、発光輝度にムラが発生するのが確実に防止され、また、視野角の広い画像表示が可能となる。
さらに、接合面215の膜形成領域に供給する液滴121の適宜設定することにより、形成される接合膜11の厚さの制御を比較的容易に行うことができる。
ここで、「シリコーン材料」とは、ポリオルガノシロキサン骨格を有する化合物であり、通常、主骨格(主鎖)部分が主としてオルガノシロキサン単位の繰り返しからなる化合物のことを言い、主鎖の一部から突出する分枝状の構造を有するものであってもよく、主鎖が環状をなす環状体であってもよく、主鎖の末端同士が連結しない直鎖状のものであってもよい。
例えば、ポリオルガノシロキサン骨格を有する化合物において、オルガノシロキサン単位は、その末端部では下記一般式(1)で表わされる構造単位を有し、連結部では下記一般式(2)で表わされる構造単位を有し、また、分枝部では下記一般式(3)で表わされる構造単位を有している。
このようなシリコーン材料において、ポリオルガノシロキサン骨格は、分枝状をなすもの、すなわち上記一般式(1)で表わされる構造単位、上記一般式(2)で表わされる構造単位および上記一般式(3)で表わされる構造単位で構成されているのが好ましい。この分枝状をなすポリオルガノシロキサン骨格を有する化合物(以下、「分枝状化合物」と略すこともある。)は、主骨格(主鎖)部分が主としてオルガノシロキサン単位の繰り返しからなる化合物であり、主鎖の途中でオルガノシロキサン単位の繰り返しが分枝するとともに、主鎖の末端同士が連結しないものである。
なお、上記一般式(1)〜上記一般式(3)中、基R(置換または無置換の炭化水素基)としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、フェニル基、トリル基、ビフェニリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基等が挙げられる。さらに、これらの基の炭素原子に結合している水素原子の一部または全部が、I)フッ素原子、塩素原子、臭素原子のようなハロゲン原子、II)グリシドキシ基のようなエポキシ基III)メタクリル基のような(メタ)アクリロイル基IV)カルボキシル基、スルフォニル基のようなアニオン性基等で置換された基等が挙げられる。
また、分枝状化合物は、その分子量が、1×104〜1×106程度のものであるのが好ましく、1×105〜1×106程度のものであるのがより好ましい。分子量をかかる範囲内に設定することにより、液状材料の粘度を上述したような範囲内に比較的容易に設定することができる。
以上のことを考慮すると、分枝状化合物としては、例えば、下記一般式(4)で表わされるような主骨格がポリジメチルシロキサンで構成される化合物が好適に用いられる。
また、液状材料中に含まれる乾燥剤111としては、前述したような乾燥剤を用いることができる。
液状被膜12を乾燥させる際の温度は、25℃以上であるのが好ましく、25〜100℃程度であるのがより好ましい。
また、乾燥させる時間は、0.5〜48時間程度であるのが好ましく、15〜30時間程度であるのがより好ましい。
また、このような接合膜11の平均厚さは、前述したように、10〜10000nm程度であるのが好ましく、50〜5000nm程度であるのがより好ましい。供給する液状材料の量を適宜設定して、形成される接合膜11の平均厚さを前記範囲内とすることにより、基板21と下地保護膜23とを接合した接合体の寸法精度が著しく低下するのを防止しつつ、より強固に接合することができる。
さらに、接合膜11の平均厚さをかかる範囲とすることにより、接合膜11がある程度弾性に富むものとなることから、基板21と下地保護膜23とを接合する際に、接合膜11と接触させる下地保護膜23の接合面にパーティクル等が付着していても、このパーティクルを接合膜11で取り囲むようにして接合膜11と下地保護膜23の接合面とが接合することとなる。そのため、このパーティクルが存在することによって接合膜11と下地保護膜23との接合界面における接合強度が低下したりこの界面において剥離が生じたりするのを的確に抑制または防止することができる。
以上のようにして、基板21上に接合膜11を設けることができる。
さらに、接合膜11は、基板21および下地保護膜23の双方に設けるようにしてもよい。この場合には、表面処理や中間層の形成は、基板21と下地保護膜23の双方に行ってもよく、いずれか一方に選択的に行うようにしてもよい。
接合膜11に接合用エネルギーを付与すると、この接合膜11では、表面115付近の分子結合(例えば、シリコーン材料の主骨格がポリジメチルシロキサンで構成されている場合、Si−CH3結合)の一部が切断し、表面115が活性化されることに起因して、表面115付近に下地保護膜23(発光デバイス13)に対する接着性が発現する。
ここで、本明細書中において、表面115が「活性化された」状態とは、上述のように接合膜11の表面115の分子結合の一部、具体的には、例えば、ポリジメチルシロキサン骨格が備えるメチル基が切断されて、接合膜11中に終端化されていない結合手(以下、「未結合手」または「ダングリングボンド」とも言う。)が生じた状態の他、この未結合手が水酸基(OH基)によって終端化された状態、さらに、これらの状態が混在した状態を含めて、接合膜11が「活性化された」状態と言うこととする。
これらのエネルギー線の中でも、特に、紫外線を用いるのが好ましい(図4(d)参照)。かかる範囲内の紫外線によれば、付与されるエネルギー量が最適化されるので、接合膜11中の骨格をなす分子結合が必要以上に破壊されるのを防止しつつ、接合膜11から表面115付近の分子結合を選択的に切断することができる。これにより、接合膜11の特性(機械的特性、化学的特性等)が低下するのを防止しつつ、接合膜11に接着性を確実に発現させることができる。
なお、紫外線の波長は、より好ましくは、126〜200nm程度とされる。
また、UVランプを用いる場合、その出力は、接合膜11の面積に応じて異なるが、1mW/cm2〜1W/cm2程度であるのが好ましく、5mW/cm2〜50mW/cm2程度であるのがより好ましい。なお、この場合、UVランプと接合膜11との離間距離は、3〜3000mm程度とするのが好ましく、10〜1000mm程度とするのがより好ましい。
また、接合膜11に対するエネルギー線の照射は、いかなる雰囲気中で行うようにしてもよく、具体的には、大気、酸素のような酸化性ガス雰囲気、水素のような還元性ガス雰囲気、窒素、アルゴンのような不活性ガス雰囲気、またはこれらの雰囲気を減圧した減圧(真空)雰囲気等が挙げられるが、中でも、大気雰囲気(特に、露点が低い雰囲気下)中で行うのが好ましい。これにより、表面115付近にオゾンガスが生じて、表面115の活性化がより円滑に行われることとなる。さらに、雰囲気を制御することに手間やコストをかける必要がなくなり、エネルギー線の照射をより簡単に行うことができる。
また、エネルギー線を照射する方法によれば、付与する接合用エネルギーの大きさを、精度よく簡単に調整することができる。このため、接合膜11で切断される分子結合の量を調整することが可能となる。このように切断される分子結合の量を調整することにより、基板21と下地保護膜23との間の接合強度を容易に制御することができる。
なお、付与する接合用エネルギーの大きさを調整するためには、例えば、エネルギー線の種類、エネルギー線の出力、エネルギー線の照射時間等の条件を調整すればよい。
さらに、エネルギー線を照射する方法によれば、短時間で大きな接合用エネルギーを付与することができるので、接合用エネルギーの付与をより効率よく行うことができる。
また、接合膜11を介して基板21と下地保護膜23とを接合しているため、基板21および下地保護膜23の構成材料に制約がないという利点もある。
また、基板21の熱膨張率と下地保護膜23との熱膨張率が互いに異なっている場合には、できるだけ低温下で接合を行うのが好ましい。接合を低温下で行うことにより、接合界面に発生する熱応力のさらなる低減を図ることができる。
また、基板21と下地保護膜23とが接合する接合膜11の面積や形状を適宜設定することにより、接合膜11に生じる応力の局所集中を緩和することができる。これにより、例えば、基板21と下地保護膜23との間で熱膨張率差が大きい場合でも、基板21と下地保護膜23とを確実に接合することができる。
例えば、下地保護膜23の接合膜11と接合する接合面235に水酸基が露出している場合を例に説明すると、本工程において、基板21に形成された接合膜11と、下地保護膜23の接合面235とが接触するように、これらを貼り合わせたとき、接合膜11の表面115に存在する水酸基と、下地保護膜23の接合面235に存在する水酸基とが、水素結合によって互いに引き合い、水酸基同士の間に引力が発生する。この引力によって、基板21と下地保護膜23とが接合されると推察される。
また、基板21の接合膜11の表面や内部、および、下地保護膜23の接合面や内部に、それぞれ終端化されていない結合手すなわち未結合手(ダングリングボンド)が存在している場合、基板21と下地保護膜23とを貼り合わせた時、これらの未結合手同士が再結合する。この再結合は、互いに重なり合う(絡み合う)ように複雑に生じることから、接合界面にネットワーク状の結合が形成されることとなる。これにより、接合膜11と下地保護膜23とが特に強固に接合される。
また、このようにして得られた接合体は、基板21と下地保護膜23との間の接合強度が5MPa(50kgf/cm2)以上であるのが好ましく、10MPa(100kgf/cm2)以上であるのがより好ましい。このような接合強度を有する接合体は、その剥離を十分に防止し得るものとなる。また、かかる構成の接合方法によれば、基板21と下地保護膜23とが上記のような大きな接合強度で接合された接合体を効率よく作製することができる。
これにより、基板21の表面および下地保護膜23の表面に、それぞれ接合膜11の表面がより近接し、接合体における接合強度をより高めることができる。
また、接合体を加圧することにより、接合体中の接合界面に残存していた隙間を押し潰して、接合面積をさらに広げることができる。これにより、接合体における接合強度をさらに高めることができる。
また、加圧する時間は、特に限定されないが、10秒〜30分程度であるのが好ましい。なお、加圧する時間は、加圧する際の圧力に応じて適宜変更すればよい。具体的には、接合体を加圧する際の圧力が高いほど、加圧する時間を短くしても、接合強度の向上を図ることができる。
これにより、接合体における接合強度をより高めることができる。
このとき、接合体を加熱する際の温度は、室温より高く、接合体の耐熱温度未満であれば、特に限定されないが、好ましくは25〜100℃程度とされ、より好ましくは50〜100℃程度とされる。かかる範囲の温度で加熱すれば、接合体が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、接合強度を確実に高めることができる。
また、前記工程[4a]、[4b]の双方を行う場合、これらを同時に行うのが好ましい。すなわち、接合体を加圧しつつ、加熱するのが好ましい。これにより、加圧による効果と、加熱による効果とが相乗的に発揮され、接合体の接合強度を特に高めることができる。
これにより、接合膜11と下地保護膜23との間に形成される化学結合を増加させ、接合体の接合強度を特に高めることができる。
このとき照射される紫外線の条件は、前記工程[3]に示した紫外線の条件と同等にすればよい。
また、本工程[4c]を行う場合、基板21が透光性を有していることが必要である。そして、透光性を有する基板21側から、紫外線を照射することにより、接合膜11に対して確実に紫外線を照射することができる。
なお、本構成の接合方法では、液滴吐出法としてインクジェット法を用いる場合について説明したが、これに限定されず、電気熱変換素子による材料の熱膨張を利用してインクを吐出するバブルジェット法(「バブルジェット」は登録商標)を液滴吐出法として用いるようにしてもよい。バブルジェット法によっても前述したのと同様の効果が得られる。
[6]次に、上基板(封止部材)9を用意する。そして、上基板9を、基板21の発光デバイス13が設けられた面側から、基板21に重ね合わせる(図6(g)参照)。この際、発光デバイス13(陰極8)上に設けられ、接着性の発現した接合膜11と上基板9とが接合されるとともに、基板21上に設けられ、接着性が発現した接合膜11と上基板9とがそれぞれの外周部において接合される。これにより、各有機EL素子1が上基板9により封止された表示装置10を得ることができる(図6(h)参照)。
なお、上基板9を基板21に重ね合わせる際、または上基板9を基板21に重ね合わせた後に、前記工程[4a]、[4b]、および[4c]のうち、少なくとも一つの工程と同様の工程を行うことにより、上基板9と基板21との接合強度をさらに優れたものとすることができ、表示装置10の耐久性をさらに優れたものとすることができる。
次に、上述した表示装置10を備える本発明の電子機器について説明する。
なお、以下では、本発明の電子機器の一例として、携帯電話を代表に説明する。
図7は、携帯電話の実施形態を示す斜視図である。
図7に示す携帯電話は、表示部1001を備える携帯電話本体1000を有している。携帯電話本体1000には、上述した表示装置10が内蔵されており、これらは、携帯電話機本体1000において表示部1001などとして用いられる。
例えば、テレビや、ビデオカメラ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、POS端末、タッチパネルを備えた機器(例えば金融機関のキャッシュディスペンサー、自動券売機)、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電表示装置、超音波診断装置、内視鏡用表示装置)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシュミレータ、その他各種モニタ類、プロジェクター等の投射型表示装置等に適用することができる。また、本発明の電子機器は、表示機能を有しない発光機能のみを有するものであってもよい。
例えば、本発明の有機発光装置および電子機器は、前記実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
また、本実施形態では、表示装置10が有する有機半導体層7は、陽極3側から、正孔輸送層4、有機発光層5、電子輸送層6の順に積層されたものについて説明したが、本発明はこれに限定されず、有機半導体層は、正孔輸送層および/または電子輸送層を有さない構成であってもよい。また、有機半導体層は、有機発光層に加え、有機発光層に電子、または正孔を輸送する機能を有する層を備えたものであってもよい。例えば、有機半導体層は、電子輸送層、有機発光層、正孔輸送層に加え、電子輸送層の陰極側に電子注入層や、正孔輸送層の陽極側に正孔注入層を備えたものであってもよい。
さらに、表示装置10は、本実施形態で説明したように各有機EL素子1(1R、1G、1B)がそれぞれ異なる発光色(赤色、緑色および青色)を発光するフルカラー表示のものに限定されず、各有機EL素子が同一の発光色(例えば、白色)を発光する単色(モノカラー)表示のものであってもよい。また、各有機EL素子が同一の発光色である場合には、フルカラー表示の発光装置にするために、カラーフィルターを有するものであってもよい。
さらに、本発明の有機半導体装置の各部の構成は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、任意の構成のものを付加することもできる。
Claims (17)
- 基板と、
該基板上に設けられ、主として有機発光材料で構成された有機発光層と、該有機発光層に導通する電極とを有する有機発光素子を備える発光デバイスと、
前記発光デバイスを封止するように設けられた封止部材とを有し、
前記基板と前記発光デバイスとが、乾燥剤を含有する主としてシリコーン材料で構成された接合膜で接合されていることを特徴とする有機発光装置。 - 前記発光デバイスは、前記有機発光素子が有する前記電極に接続されたスイッチング素子を備えたものである請求項1に記載の有機発光装置。
- 前記基板と前記封止部材とが、前記接合膜と同様の接合膜で接合されている請求項1または2に記載の有機発光装置。
- 前記発光デバイスと前記封止部材とが、前記接合膜と同様の接合膜で接合されている請求項1ないし3のいずれかに記載の有機発光装置。
- 前記シリコーン材料は、その主骨格がポリジメチルシロキサンで構成される請求項1ないし4のいずれかに記載の有機発光装置。
- 前記シリコーン材料は、シラノール基を有する請求項1ないし5のいずれかに記載の有機発光装置。
- 前記接合膜における前記乾燥剤の含有率は、2〜40wt%である請求項1ないし6のいずれかに記載の有機発光装置。
- 前記乾燥剤は、粒子状をなすものである請求項1ないし7のいずれかに記載の有機発光装置。
- 前記乾燥剤の平均粒径は、10〜10000nmである請求項8に記載の有機発光装置。
- 前記接合膜中に含まれる前記乾燥剤の平均粒径をr(nm)、前記接合膜の平均厚さをT(nm)としたとき、0.06≦r/T≦0.9の関係を満足するものである請求項8または9に記載の有機発光装置。
- 前記乾燥剤は、主としてケイ素化合物で構成されたものである請求項1ないし10のいずれかに記載の有機発光装置。
- 前記接合膜の平均厚さは、10〜10000nmである請求項1ないし11のいずれかに記載の有機発光装置。
- 前記基板は、樹脂材料で構成されたものである請求項1ないし12のいずれかに記載の有機発光装置。
- 前記基板の前記接合膜と接している面には、予め、前記接合膜との密着性を高める表面処理が施されている請求項1ないし13のいずれかに記載の有機発光装置。
- 前記表面処理は、プラズマ処理または紫外線照射処理である請求項14に記載の有機発光装置。
- 前記封止部材は、透明性を有し、
有機発光装置は、前記有機発光素子が発する光を、前記封止部材側から取り出す構造の装置である請求項1ないし15のいずれかに記載の有機発光装置。 - 請求項1ないし16のいずれかに記載の有機発光装置を備えることを特徴とする電子機器。
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