JP2014167895A - 有機el装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】平均厚みが0.1mm以上2mm以下のガラス基板上に有機EL素子12が積層し、有機EL素子12を封止する封止層7を有しており、封止層7上に1μm以上15μm以下の平均厚みを有したアルミニウム薄膜35が被覆し、当該アルミニウム薄膜35の周端部から内側の5mm以内の領域である環状領域38には、環状領域全周に亘って0.1mm以上5mm以下の幅の硬質樹脂層10が設けられており、硬質樹脂層10の一部は、非発光領域33内の第1電極層3とアルミニウム薄膜35とを接着している構成とする。
【選択図】図4
Description
また、有機EL素子は、一方又は双方が透光性を有する2つの電極を対向させ、この電極の間に有機化合物からなる発光層を積層したものである。有機EL装置は、電気的に励起された電子と正孔との再結合のエネルギーによって発光する。
有機EL装置は、自発光デバイスであり、発光層の材料を適宜選択することにより、種々の波長の光を発光させることができる。また、白熱灯や蛍光灯に比べて厚さが極めて薄く、且つ面状に発光するので、設置場所の制約が少ない。
このダークスポットについて詳説すると、有機EL素子の封止が不十分な場合、水等が封止構造内に進入し、有機EL素子が水等に曝された状態となる。この状態で使用(点灯)すると、有機EL素子を構成する電極あるいは電極界面付近の有機化合物層の一部が酸化され、表面に絶縁性の酸化被膜が形成される。この酸化被膜が形成されると、形成箇所は部分的に絶縁化されるため、点灯時に当該箇所が発光せず、ダークスポットが形成される。
すなわち、有機EL装置のダークスポットの形成を防止するためには、有機EL素子への水等の進入を確実に防止することが必要となる。
この試作した有機EL装置200は、平均の厚みが1mmのガラス基板202上に透明電極層203と有機発光層205と金属電極層206からなる有機EL素子210を積層し、この有機EL素子210をシリコン合金層211によって封止した。さらに、シリコン合金層211上に熱硬化性エポキシ接着剤212を介してアルミニウム箔213を接着した。こうすることで、発明者は、たとえガラス基板202の厚さが薄くても、特許文献1と同様の封止性を確保できると考えた。ところが、試作した有機EL装置200は、十分な封止性を確保することができなかった。
そのため、加熱した際に、アルミニウム箔213がガラス基板202に対して相対的に離反する方向に撓む。この撓みは、従来であれば、ガラス基板202の厚みが十分に厚いため、ガラス基板202の剛性によって、アルミニウム箔213の形状を維持することができる。
また、ガラス基板202が反らなかったとしても、有機EL装置の点灯時と非点灯時を繰り返すと、熱膨張及び熱収縮によって、アルミニウム箔213が撓み、この撓みによって熱硬化性エポキシ接着剤212に亀裂等が入るおそれがある。この場合、この亀裂等は、接着不良を引き起こし、封止性を著しく低下させるおそれがあった。
そのため、シリコン合金層211が有機EL素子210の膨張部位を圧迫し、透明電極層203と金属電極層206との距離が近接するため、新たな短絡を引き起こすことがわかった。
そこで、本発明の構成によれば、封止層上に平均厚みが1μm以上15μm以下のアルミニウム薄膜を載置し、アルミニウム薄膜には、ガラス基板と対向する面(ガラス基板側の面)であって、かつ、アルミニウム薄膜の周端部から内側(アルミニウム薄膜の中央側)に5mm以内という周端部近傍の領域たる環状領域に接着材層を設けている。すなわち、アルミニウム薄膜の周端部近傍に設けているため、平均厚みが1μm以上15μm以下のアルミニウム薄膜が丸まったり、反ったりしにくい。すなわち、点灯時又は製造時におけるアルミニウム薄膜の変形に伴ってガラス基板が丸まったり、反ったりしにくい。
また、アルミニウム薄膜の周端部から内側(アルミニウム薄膜の中央側)に5mm以内という周端部近傍の領域たる環状領域に接着材層を設けているため、たとえ、接着材層が硬質の接着剤によって形成されていても、硬質の接着材層の剛性による発光領域内の積層体への押し返しが起こらない。そのため、発光領域内の積層体が圧迫されることもない。
なお、アルミニウム薄膜の平均厚みが、1μm未満になると、アルミニウム薄膜の封止機能や均熱化機能を十分に発揮することができない。15μmより厚くなると、アルミニウム薄膜の熱膨張係数とガラス基板との熱膨張係数の違いによって、ガラス基板が反る可能性がある。また、封止性能の観点からアルミニウム薄膜は圧延で形成されたものが好ましい。
また、本発明の構成によれば、接着材層は0.1mm以上5mm以下の幅となっており、十分な接着面積を確保している。そのため、接着材層の一部又は全部が、発光領域以外の領域である非発光領域に位置するガラス基板及び/又は第1電極層と、アルミニウム薄膜とを面状に接着し、一体化強度を十分に確保できるため、水等の進入を防止することができる。それ故に、いわゆるダークスポットが発生しにくく、高信頼性の有機EL装置を提供できる。
軟質樹脂層の平均厚みが2μm未満の場合、厚みが薄すぎて、点灯時に生じる熱膨張や封止層の破損等による衝撃を十分吸収できない。そのため、例えば封止層が破損すると、軟質樹脂層を貫いてアルミニウム薄膜を破損するおそれがある。100μmより厚くなると、厚みが厚すぎて、点灯時に発光領域内の積層体で生じる熱をアルミニウム薄膜に逃がすことができず、熱が有機EL装置の内部にこもってしまう可能性がある。
また、軟質樹脂層のショア硬さがA70より大きい場合、軟質樹脂層の剛性が大きすぎて、点灯時に生じる熱膨張や封止層の破損等による衝撃を十分吸収できない。そのため、封止層が破損等すると、軟質樹脂層の剛性によって積層体側に押し返して発光領域内の積層体を圧迫するおそれがある。
なお、前記アルミニウム薄膜と前記軟質樹脂層との間に、さらに、ガス吸着シートを備えるようにすることが好ましい。このようなガス吸着シートとしては、下地樹脂シート上に硫酸マグネシウム、酸化アルミニウム、塩化カルシウム、水素化カルシウム、酸化カルシウム、硫酸カルシウム、水素化カリウム、シリカゲル、硫酸銅、酸化マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、モレキュラーシーブ等の公知の乾燥剤やゼオライト、珪藻土、ベントナイトなどの大きな表面積を有する公知の担体を設けたものを用いることができる。
熱伝導性(W/K)=熱伝導率(W/m・K)×平均厚み(m)・・・(数式1)
本発明の有機EL装置の製造方法によれば、歩留まりがよく、ダークスポットが発生しにくい。
有機EL装置1は、薄いガラス基板2を使用し、かつ、所定の厚みのアルミニウム薄膜35を使用することによって、ガラス基板2が反ることを防止する機能を有している。
発光領域30は、図3,図4のように第1電極層3と、機能層5と、第2電極層6が重畳した部位である。
非発光領域33は、発光領域30の周囲を囲むように設けられた領域である。非発光領域33は、外部電源と電気的に接続することによって、発光領域30内の有機EL素子12に給電可能な給電領域31,32を有している。
発光領域30は、図3のように長手方向l及び短手方向w(長手方向lに直交する方向)の中央に位置しており、その長手方向lの両外側に給電領域31,32が位置している。
第1電極層分離溝15は、図4のようにガラス基板2上に積層された第1電極層3を2つの領域に分離する溝であり、有機EL素子12を発光領域30と給電領域32に分離する溝である。
また、第1電極層分離溝15内には図4のように機能層5の一部が進入しており、機能層5は第1電極層分離溝15の底部でガラス基板2と直接接触している。すなわち、発光領域30内の第1電極層3と給電領域32内の第1電極層3を、絶縁性を有した機能層5によって電気的に切り離している。
また、給電領域32においては、第2電極層6が長手方向l(長さ方向)に機能層5を超えてはみ出しており、給電領域32内の第1電極層3と第2電極層6の張出部位が直接接触している。
上記したように、有機EL装置1は、図2,図4のようにガラス基板2上に、第1電極層3と機能層5と第2電極層6とがこの順に積層し、その上に、無機封止層7、軟質樹脂層8及び/又は硬質樹脂層10、アルミニウム薄膜35が順に積層したものである。
ガラス基板2は、面状に広がりをもっている。具体的には、多角形又は円形をしており、四角形であることが好ましい。本実施形態では、長方形状のガラス基板を採用している。
ガラス基板2の平均厚みは、0.1mm以上2mm以下であり、0.1mm以上1mm以下であることが好ましい。
アルミニウム薄膜35の厚みによって、多少異なるが、ガラス基板2の厚みが0.1mm未満になると、アルミニウム薄膜35の撓みに耐えきれず反ってしまう場合があり、1mm以上になると、有機EL装置の薄いという特長が活かされない。
また、第2電極層6の電気伝導率及び熱伝導率は、第1電極層3よりも大きい。言い換えると、第2電極層6は、第1電極層3よりも電気伝導性及び熱伝導性が高い。
第1無機封止層50は、化学気相蒸着によって形成される層であり、さらに詳細にはシランガスやアンモニアガス等を原料としてプラズマCVD法で成膜される層である。第1無機封止層50は、後述するように有機EL装置1の製造工程において、水分含量が少ない雰囲気下で、有機EL素子12の形成工程に連続して成膜できるため、空気や水蒸気に晒さずに成膜でき、使用直後の初期ダークスポットの発生を低減することができる。
第1無機封止層50の素材は、酸素、炭素、窒素の中から選ばれた1種類以上の元素と、ケイ素元素とからなるシリコン合金により形成されている。Si−O、Si−N、Si−H、N−H等の結合を含む窒化珪素や酸化珪素、及び両者の中間固溶体である酸窒化珪素であることが特に好ましい。
なお、ここでいうポリシラザン誘導体は、珪素−窒素結合を持つポリマーであり、Si−N、Si−H、N−H等からなるSiO2、Si3N4、及び両者の中間固溶体SiOxNy等のセラミック前駆体ポリマーである。また、このポリシラザン誘導体は、Siと結合する水素部分が一部アルキル基等で置換された誘導体も含む。
ポリシラザン誘導体の中でも特に側鎖が全て水素であるペルヒドロポリシラザンや、珪素と結合する水素部分が一部メチル基に置換された誘導体が好ましい。
無機封止層7の一部を担う第1無機封止層50の厚みは、1μmから5μmであることが好ましく、1μmから2μmであることがより好ましい。
また、無機封止層7の一部を担う第2無機封止層51の厚みは、好ましくは1μmから5μmであることが好ましく、1μmから3μmであることがより好ましい。
JIS K 6253に準じた軟質樹脂層8のショア硬さは、ショア硬さがA30以上A70以下であり、A40以上A65以下であることが好ましく、A45以上A63以下であることがより好ましい。
軟質樹脂層8のショア硬さがA70より大きい場合、軟質樹脂層8の剛性が大きすぎて、膨らみや衝撃が十分吸収できない。また、アルミニウム薄膜35を採用しているので、軟質樹脂層8のショア硬さがA30より小さい場合には、軟質樹脂層8の剛性が小さすぎてアルミニウム薄膜35の形状を維持できない。
軟質樹脂層8の曲げ弾性率は、3MPa以上30MPa以下であることが好ましく、3MPa以上25Pa以下であることがより好ましく、3.9MPa以上23MPa以下であることが特に好ましい。
軟質樹脂層8の具体的な材質としては、アクリルゴム(ACM)、エチレンプロピレンゴム(EPM,EPDM)、シリコーンゴム(Q)、ブチルゴム(IIR)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、フッ素ゴム(FKM)、ニトリルゴム(NBR)、イソプレンゴム(IR)、ウレタンゴム(U)、クロロスルホン化ポリエチレン(CSM)、エピクロルヒドリンゴム(CO,ECO)、クロロプレンゴム(CR)等のゴム材料が使用できるが、一定の水蒸気バリア性を有し、安価に入手可能である点から、アクリルゴム系樹脂、エチレンプロピレンゴム系樹脂、シリコーンゴム系樹脂、及びブチルゴム系樹脂から選ばれる1種以上であることが好ましく、その中でもフィルムとして入手が容易な、ブチルゴム系樹脂がより好ましい。
また、本実施形態の軟質樹脂層8は、接着性を有しており、複数部材を互いに接着可能となっている。具体的には、本実施形態の軟質樹脂層8は、シート状又は板状の部材であり、表面に粘着性加工を施されている。
軟質樹脂層8の平均厚みは、2μm以上100μm以下であることが好ましく、5μm以上50μm以下であることがより好ましい。
軟質樹脂層8の平均厚みが2μmより薄くなると、無機封止層7の膨らみや衝撃が十分吸収できない。100μmより厚くなると、アルミニウム薄膜35まで、熱が伝わらず、軟質樹脂層8内で熱がこもる場合がある。
また、本実施形態の硬質樹脂層10は、防水性及び接着性を有しており、複数部材を互いに接着可能となっている。具体的には、本実施形態の硬質樹脂層10は、溶液又はゲル状の流動体を固化して形成されるものである。
硬質樹脂層10の具体的な材質としては、熱硬化性樹脂が採用できる。なお、本実施形態では、熱硬化性樹脂の中でも、エポキシ樹脂を採用している。
ガラス基板2の厚みによって左右されるが、アルミニウム薄膜35の平均厚みが1μm未満になると、アルミニウムの均熱機能が十分に発揮できない。15μmより大きくなると、厚みが厚すぎて、アルミニウム薄膜35とガラス基板2との熱膨張係数の違いによって、ガラス基板2が反る可能性がある。
均熱シート36は、温度300Kにおける熱伝導性が4×10-3W/K以上であることが好ましく、5×10-3W/K以上であることがより好ましい。
ここでいう「熱伝導性」とは、熱伝導率(W/m・K)×平均厚み(m)で表される値である。
均熱シート36の平均厚みは、所望の熱伝導性によって、総合的に決定される。
本実施形態では、均熱シート36の平均厚みは、アルミニウム薄膜35の平均厚みよりも厚くなっており、4μm以上75μm以下であり、9μm以上35μm以下であることが好ましい。
なお、本実施形態では、均熱シート36の平均厚みは、40μmとなっており、アルミニウム薄膜35の平均厚みは9μmとなっている。すなわち、均熱シート36の平均厚みの厚みは、アルミニウム薄膜35の平均厚みよりもかなり厚く、アルミニウム薄膜35の撓みを延ばして整える機能を有する。
均熱シート36の材質は、均熱性又は放熱性を有していれば特に限定されるものではなく、例えば、銅やアルミニウム、ステンレス鋼、グラファイト、鉄、42アロイなどが採用でき、その中でもアルミニウムで形成されていることが好ましい。また、アルミニウムは、耐腐食性があり、伝熱性が高いので伝熱機能が高い。本実施形態では、グラファイトシートを使用している。
なお、アルミニウム薄膜35と均熱シート36は、異なる材質の素材で形成されていてもよい。
軟質樹脂層8の周囲には、図4のように硬質樹脂層10が囲んでいる。
そのため、アルミニウム薄膜35の均熱機能によって発光領域30全体の熱を均等にすることができ、発光領域30内の有機EL素子12の発光むらを防止することができる。また、アルミニウム薄膜35が給電領域31,32まで延在しているため、外部と、発光領域30内の有機EL素子12との距離を遠くすることができ、発光領域30内の有機EL素子12内への水等の進入を効果的に防止することができる。
硬質樹脂層10は、アルミニウム薄膜35のガラス基板2側の面に設けられている。また、硬質樹脂層10は、環状領域38内を環状領域38全周に亘って設けられている。
硬質樹脂層10の幅W1(環状領域38の周方向に対して直交する方向の長さ)は、0.1mm以上5mm以下となっている。そのため、発光領域以外の領域である非発光領域33に位置するガラス基板2、第1電極層3、並びに、無機封止層7と十分な接着面積を有するため、十分な一体化強度を確保できる。
有機EL装置1は、図示しない真空蒸着装置及びCVD装置によって成膜し、図示しないパターニング装置(本実施形態では、レーザースクライブ装置)を使用してパターニングを行い、製造される。
具体的には、スパッタ法やCVD法によってガラス基板2の一部又は全部に第1電極層3を成膜する。
このとき、本実施形態では、ガラス基板2の長辺(長手方向に延伸する辺)の近傍には第1電極層3を積層していない。ここでいう「長辺近傍」とは、長辺からの距離が1mm以下のものを表し、500μm以下であることが好ましい。
このとき、第1電極層分離溝15は、図4のようにガラス基板2の短辺に平行に形成されており、短手方向(幅方向)全体に亘っている。
第1電極層分離溝15は、有機EL装置1が形成された際に給電領域32と発光領域30との境界部位に形成されている。すなわち、第1電極層分離溝15は、有機EL装置1の長手方向において、第1電極層3を2つの領域に分割している。
このとき、機能層5は、発光領域30全体に積層されており、さらに、第1電極層分離溝15を超えて、給電領域32側に一部が至っている。すなわち、第1電極層分離溝15内に機能層5が積層され、第1電極層分離溝15内に機能層5が満たされている。
このとき、第2電極層6は、機能層5上に積層されており、給電領域32(図4参照)においては、上記したように第2電極層6の一部が機能層5から張り出している。この張出部位は、給電領域32の第1電極層3上に積層されており、当該第1電極層3と直接接触している。
以上が、有機EL素子形成工程である。
具体的には、まず、この基板の一部をマスクで覆い、CVD装置によって、第1無機封止層50を成膜する(図6(c)から図6(d))。
このとき、第1無機封止層50は、少なくとも発光領域30内の第2電極層6上を覆っており、さらに、給電領域31,32の一部まで至っている。
また、本実施形態の第1無機封止層50は、長手方向及び短手方向において、第2電極層6の端部を超えて覆っている。具体的には、長手方向においては、給電領域31,32の第1電極層3上まで至っており、第1無機封止層50に接触している。短手方向においては、ガラス基板2の長辺近傍まで至っている。そのため、封止性をさらに向上させることができる。
このとき、第1無機封止層50上の全面を第2無機封止層51が覆っている。
このようにして、乾式法によって形成された第1無機封止層50上に湿式法によって形成された第2無機封止層51が積層されて無機封止層7が形成される。
アルミニウム薄膜接着工程では、軟質樹脂層8及び硬質樹脂層10を形成することによってアルミニウム薄膜35を接着する。
まず、無機封止層7上に軟質樹脂層8を貼り合わせる(図7(a)から図7(b))。
このとき、軟質樹脂層8を形成するに当たって、軟質樹脂層8の両面に絶縁性のセパレーターが被覆したものを用いる。また、貼り合わせ時には、軟質樹脂層8の片面のセパレーターを剥離して、剥離面を無機封止層7上に貼り合わせる。
そして、この貼り合わせた状態では、軟質樹脂層8は少なくとも発光領域30全体を覆っている。軟質樹脂層8は、無機封止層7の周端部まで至っていない。すなわち、無機封止層7の周壁部には、軟質樹脂層8が被覆されておらず、無機封止層7の一部が露出している。
このとき、硬質樹脂層10は、軟質樹脂層8の一部を覆っており、軟質樹脂層8と無機封止層7に跨がって塗布されて形成されている。発光領域30に位置する軟質樹脂層8の大部分は、硬質樹脂層10が覆われていない。すなわち、軟質樹脂層8が露出する硬質樹脂層10の開口が形成されている。当該開口の面積は、発光領域30の面積に比べて一回り大きくなっている。当該開口の面積は、軟質樹脂層8の形成面積の90パーセント以上99パーセント以下となっており、95パーセント以上98パーセント以下であることが好ましい。
また、アルミニウム薄膜35側からみると、図10のように環状領域38内の全周に硬質樹脂層10が連続した状態で環を形成している。硬質樹脂層10の幅W2は、0.1mm以上5mm以下の幅となっている。
アルミニウム薄膜35は、軟質樹脂層8及び硬質樹脂層10の上面全面を覆っており、軟質樹脂層8及び硬質樹脂層10の接着機能によって無機封止層7に一体化される。すなわち、軟質樹脂層8及び硬質樹脂層10は、非発光領域33内のガラス基板2及び第1電極層3と、アルミニウム薄膜35を接着している。言い換えると、アルミニウム薄膜35は、発光領域30内の有機EL素子12の全面を間接的に覆っている。
また、このときの所定の温度T1は、硬質樹脂層10が硬化する温度であり、摂氏60度以上摂氏100度以下となっている。
摂氏60度未満になると、十分に硬質樹脂層10内の水分が蒸発せず、内部に水分が残るおそれがある。また、硬質樹脂層10を硬化させるのに時間がかかり、製造効率が低下するおそれがある。摂氏100度より高くなると、温度が高すぎて、有機EL素子12に悪影響を及ぼすおそれがある。
このとき、所定の温度T2は、摂氏0度以上摂氏30度以下であることが好ましく、摂氏10度以上摂氏25度以下であることがより好ましい。
このとき、均熱シート36は少なくとも発光領域30の部材厚方向の投影面上を覆っており、本実施形態では、アルミニウム薄膜35の上面全体を覆っている。
さらに有機EL装置100は、図16のように無機封止層7上に均熱シート111と、軟質樹脂層8がこの順に載置されている。そして、有機EL装置100は、図12,図13,図14,図15のように、軟質樹脂層8上にアルミニウム薄膜114が載置されており、軟質樹脂層8及び硬質樹脂層10によって一体化されている。すなわち、有機EL装置100の有機EL素子12は、硬質樹脂層10とアルミニウム薄膜114によって2次封止されている。
また、非発光領域131は、外部電源と電気的に接続することによって、発光領域130内の有機EL素子12に給電可能な給電領域132,133を有している。
給電領域133は、外部電源の負極と電気的に接続可能な領域であって、図12のように、発光領域130内の第2電極層6と電気的に接続された領域である。すなわち、給電領域133は、有機EL装置100全体の負極を担う領域である。給電領域133は、給電領域132と電気的に縁切りされている。
給電領域133は、ガラス基板2の一又は複数の辺側から発光領域130に向けて張り出しており、給電領域132は、発光領域130の外側(ガラス基板2の端部側)であって、給電領域133以外の残りの非発光領域131に形成されている。
本実施形態では、給電領域133は、ガラス基板2の縦方向lに延びた一辺である縦辺の一部に沿って形成されており、他の非発光領域131に比べて発光領域130側(中央側)に向けて張り出している。
給電領域132は、発光領域130の外側(ガラス基板2の端部側)であって、前記縦辺の他の部位及び残りの辺に沿って形成されている。
具体的には、有機EL装置100は、図19に示される、部分的に第1電極層3を除去した孤立部形成溝140と、部分的に機能層5を除去した電極接続溝141及び補助電極接続溝142,143と、部分的に機能層5と第2電極層6の双方を除去した第1封止層接続溝144,145と、部分的に第1電極層3と機能層5と第2電極層6を除去した孤立部形成溝146,147とを有しており、これらの溝によって複数に区画されている。
孤立部形成溝140内には、図12,図21,図22のように機能層5の一部が進入しており、機能層5は孤立部形成溝140の底部でガラス基板2と直接接触している。
具体的には、電極接続溝141は、図12のように給電領域133に位置する溝であって、発光領域130から延びた第2電極層6の一部を孤立部150と直接接触させる溝である。
補助電極接続溝143は、給電領域132(図17参照)に位置する溝であって、第1電極層3と第2電極層6を直接接続する溝である。すなわち、補助電極接続溝143は、図24のように第1電極層3と第2電極層6が直接接触して形成される電極補助部163を形成する。
補助電極縦溝152a,152bと,補助電極縦溝152cは、発光領域130を基準として横方向wの両外側に位置している。
また、一方側(図23では右側)に位置する補助電極縦溝152a,152bは、補助電極接続溝142と同一直線上に並んでおり、補助電極縦溝152a,152bは、補助電極接続溝142を挟んで配されている。要するに、縦方向lにおいて、補助電極縦溝152a、補助電極接続溝142、補助電極縦溝152bは、それぞれ所定の間隔を空けてガラス基板2を縦断している。
他方側(図23では左側)に位置する補助電極縦溝152cは、ガラス基板2を縦断しており、ガラス基板2の縦辺と平行となっている。すなわち、補助電極縦溝152cは、補助電極縦溝152a,152b及び補助電極接続溝142に対して平行となっている。
具体的には、第1封止層接続溝145は、図25のように縦方向l(長さ方向)に延びた第1封止縦溝164a,164b,164cと、横方向w(幅方向)に延びた第1封止横溝165a,165bから形成されている。
第1封止縦溝164a,164bと,第1封止縦溝164cは、発光領域130を基準として縦方向lの第1封止層接続溝144の両外側に位置している。同様に、第1封止横溝165aと第1封止横溝165bは、発光領域130を基準として横方向wの第1封止層接続溝144の両外側に位置している。
他方側(図25では左側)に位置する第1封止縦溝164cは、ガラス基板2を縦断しており、ガラス基板2の縦辺と平行となっている。すなわち、第1封止縦溝164cは、第1封止縦溝164a,164bに対して平行となっている。
また、孤立部形成溝146,147は、ともに横方向wに延びており、孤立部形成溝146,147の一部は、図15のように第1電極層3の一部を切り離して孤立部150を形成している。孤立部形成溝146,147内には、第1無機封止層50の一部が進入しており、第1無機封止層50は孤立部形成溝146,147の底部でガラス基板2と直接接触している。
まず横方向wに注目すると、図17,図19のように発光領域130を基準として孤立部形成溝140の外側に電極接続溝141が位置している。また、第1封止層接続溝144の両外側に第1封止層接続溝145が位置しており、第1封止層接続溝144と第1封止層接続溝145の間に補助電極接続溝142,143がそれぞれ位置している。すなわち、図18のように第1封止層接続溝144と第1封止層接続溝145によって切り離された補助電極部158を有している。また、図19のように、一方の補助電極部158内に補助電極接続溝142及び補助電極縦溝152a,152bが位置しており、他方の補助電極部158内に補助電極縦溝152cが位置している。
このように、有機EL装置100は、横方向wにおいて、中央側から一方の外側に向けて孤立部形成溝140、電極接続溝141、第1封止層接続溝144、補助電極接続溝142,143、第1封止層接続溝145の順に配列している。また、有機EL装置100は、中央側から他方の外側に向けて第1封止層接続溝144、補助電極接続溝143、第1封止層接続溝145の順に配列している。
このように、有機EL装置100は、縦方向lにおいて、中央側から一方の外側に向けて孤立部形成溝146、第1封止層接続溝144、補助電極接続溝143、第1封止層接続溝145の順に配列している。また、有機EL装置100は、中央側から他方の外側に向けて孤立部形成溝147、第1封止層接続溝144、補助電極接続溝143、第1封止層接続溝145の順に配列している。
また、均熱シート111の気体流通孔125は、図12,図29のように発光領域130内にまんべんなく分布している。
アルミニウム薄膜114が非発光領域131まで延在しているため、外部と、発光領域130内の有機EL素子12との距離を遠くすることができ、発光領域130内の有機EL素子12内への水等の進入を効果的に防止することができる。
硬質樹脂層10は、アルミニウム薄膜114のガラス基板2側の面に設けられている。また、硬質樹脂層10は、塗布領域160内を全周に亘って設けられている。
硬質樹脂層10の幅W2(塗布領域160の周方向に対して直交する方向の長さ)は、0.1mm以上5mm以下となっている。そのため、非発光領域131に位置する第1電極層3、無機封止層7と十分な接着面積を有するため、十分な一体化強度を確保できる。
有機EL装置100は、図示しない真空蒸着装置及びCVD装置によって成膜し、図示しないパターニング装置(本実施形態では、レーザースクライブ装置)を使用してパターニングを行い、製造される。
具体的には、スパッタ法やCVD法によってガラス基板2の一部又は全部に第1電極層3を成膜し、この第1電極層3が成膜されたガラス基板2に対して、図21のようにレーザースクライブ装置によって孤立部形成溝140を形成する。
このとき、孤立部形成溝140は、図21のようにガラス基板2の縦辺に平行に形成されている。
孤立部形成溝140は、図12(b)のように有機EL装置100が形成された際に発光領域130と給電領域133の境界部位に形成されている。
このとき、機能層5は、図22のようにガラス基板2全面に積層されており、孤立部形成溝140内に機能層5が積層され、孤立部形成溝140内に機能層5が充填されている。
このとき、電極接続溝141は、図12(b)のように給電領域133に位置しており、縦辺に平行に形成されている。補助電極接続溝142,143は、図23のように各辺に対して平行に形成されており、補助電極接続溝142,143は内外方向において電極接続溝141の外側に位置している。
このとき、第2電極層6は、図24のように機能層5上に全面積層されている。電極接続溝141及び補助電極接続溝142,143内に第2電極層6が充填されている。すなわち、補助電極接続溝142,143において、電極補助部162,163が形成されている。
このとき、第1封止層接続溝144,145は、図25のように各辺に対して平行に形成されており、第1封止層接続溝145は内外方向において第1封止層接続溝144の外側に位置している。
孤立部形成溝146,147は、縦辺に対して直交方向に延びており、その端部が孤立部形成溝140と連続している。すなわち、孤立部形成溝140及び孤立部形成溝146,147によって第1電極層3が分離されており、孤立部150が形成されている。すなわち、面方向においては、第1電極層3の一部である孤立部150と他の第1電極層3は電気的に縁切りされている。
以上が、有機EL素子形成工程である。
具体的には、まず、図26のように、この基板(有機EL素子12が積層されたガラス基板2)の一部をマスクで覆い、CVD装置によって、第1無機封止層50を成膜する。
このとき、第1無機封止層50は、図2のように、少なくとも発光領域130内の第2電極層6上を覆っており、さらに第1封止層接続溝145を超えて外側まで被覆している。しかしながら、ガラス基板2の端部まで被覆していない。すなわち、図26のように第1無機封止層50から有機EL素子12が張り出した張出部151が形成されている。
また、図26のように、第1封止層接続溝144,145及び孤立部形成溝146,147内には、第1無機封止層50が充填されている。すなわち、発光領域130内の有機EL素子12が第1無機封止層50によって封止されている。
このとき、図27のように第1無機封止層50上の全面を第2無機封止層51が覆っている。
このようにして、乾式法によって形成された第1無機封止層50上に湿式法によって形成された第2無機封止層51が積層されて無機封止層7が形成される。
このとき、図28のように、第1電極層3より上の層を除去された除去領域156は、第1封止層接続溝145よりも外側であって、かつガラス基板2の各辺に沿って形成されている。
すなわち、除去領域156は、発光領域130(図17参照)の周りを囲むように形成されており、給電領域132内の第1電極層3の一部と給電領域133内の第1電極層3(孤立部150)の一部が無機封止層7から露出し、給電部135,136を形成している。
このとき、均熱シート111は、図2のように少なくとも発光領域130内の無機封止層7上に載置されている。すなわち、均熱シート111は、発光領域130内の有機EL素子12の全面を間接的に覆っている。
軟質樹脂層8は、均熱シート111上であって、発光領域130内の有機EL素子12の部材厚方向の投影面上に位置している。
このとき、硬質樹脂層10は、図12のように、除去領域156内の第1電極層3と第2無機封止層51と軟質樹脂層8に跨がって形成されている。すなわち、除去領域156内の第1電極層3と第2無機封止層51と軟質樹脂層8は、図12のように硬質樹脂層10を介して、アルミニウム薄膜114と直接接着されている。
また、硬質樹脂層10は、給電領域132,133内において、機能層5、第2電極層6、無機封止層7の端面を超えて覆っており、除去領域156内の第1電極層3と直接接触している。すなわち、硬質樹脂層10の一部と除去領域156の第1電極層3が直接接続した硬質樹脂接続部161を形成しており、この硬質樹脂接続部161は発光領域130の外側を連続して囲んでいる。
また、このときの所定の温度T1は、硬質樹脂層10が硬化する温度であり、摂氏60度以上摂氏100度以下となっている。
摂氏60度未満になると、十分に硬質樹脂層10内の水分が蒸発せず、内部に水分が残るおそれがある。また、硬質樹脂層10を硬化させるのに時間がかかり、製造効率が低下するおそれがある。摂氏100度より高くなると、温度が高すぎて、有機EL素子12に悪影響を及ぼすおそれがある。
このとき、使用する導電性接着材115は、接着機能と導電性を有したものであれば、特に限定されないが、例えば、異方性導電膜(AFC)や低温はんだなどが採用できる。
有機EL装置100は、上記したようにガラス基板2の主面上に、第1電極層3と機能層5と第2電極層6とがこの順に積層し、その上から無機封止層7で封止したものである。さらに、無機封止層7上に均熱シート111、軟質樹脂層8が載置され、硬質樹脂層10によって固定されている。また、軟質樹脂層8上に均熱シート111が載置され硬質樹脂層10によって有機EL素子12が封止されている。
気体流通孔125は、図29のように、均熱シート111の部材厚方向に貫通した貫通孔であり、開口形状が線状に延びた長方形状のスリットである。
気体流通孔125は、均熱シート111の面内にまんべんなく分布されている。
具体的には、均熱シート111は、図29のように複数の気体流通孔125aが縦方向l(長手方向)に配列した縦流通群126と、複数の気体流通孔125bが横方向w(縦方向に対して直交する方向)に配列した横流通群127とを有している。
縦流通群126は、縦方向lに均熱シート111全体を横切るように各気体流通孔125a間に所定の間隔を空けて並んでおり、各気体流通孔125aの長辺は、同一直線上に並んでいる。すなわち、縦流通群126を形成する各気体流通孔125aは不連続であり個々に独立している。
隣接する気体流通孔125a間の間隔(最近接部位間の距離)は、0mmより大きく7mm以下であることが好ましく、3mm以上6mm以下であることがより好ましい。
隣接する気体流通孔125b間の間隔(最近接部位間の距離)は、0mmより大きく7mm以下であることが好ましく、3mm以上6mm以下であることがより好ましい。
このように縦流通群126を形成する気体流通孔125aと、横流通群127を形成する気体流通孔125bは、互いに交差する関係となっている。
本実施形態では、縦流通群126内の隣接する2つの気体流通孔125a間の間隔内に横流通群127を形成する気体流通孔125bが位置しており、横流通群127内の隣接する2つの気体流通孔125b間の間隔内に縦流通群126を形成する気体流通孔125aが位置している。
横方向wに隣接する縦流通群126,126の間隔は、1mm以上10mm以下であることが好ましく、2mm以上5mm以下であることがより好ましい。
縦方向lに隣接する横流通群127,127の間隔は、1mm以上10mm以下であることが好ましく、2mm以上5mm以下であることがより好ましい。
均熱シート111は、温度300K下における熱伝導率が200W/m・K以上であることが好ましく、390W/m・K以上であることがより好ましい。
均熱シート111の熱伝導率が200W/m・K以上と高いため、十分に均熱することができる。
また、均熱シート111は、温度300K下における線膨張率が−2ppm/K以上24ppm/K以下であることが好ましく、−2ppm/K以上18ppm/K以下であることがより好ましく、3ppm/K以上13ppm/K以下であることがさらに好ましい。
具体的には、均熱シート111は、アルミニウムや銅、グラファイトなどが採用できる。その中でも、本実施形態では、均熱シート111は、軽くて熱伝導率が高いグラファイトで形成されている。
アルミニウム薄膜114の平均厚みは、1μm以上15μm以下であることが好ましい。
有機EL装置を形成するための基板としては、片面である一方の面の全面に第1電極層3としてITO(インジウム・錫酸化物、膜厚150nm)が積層されている無アルカリガラス(縦90mm×横90mm×厚さ0.7mm)を用いた。この基板にレーザースクライブ装置を用いて、第1電極層分離溝15を形成した。
次に、この基板を真空蒸着装置に移動させ、真空中で以下のように材料を成膜した。
このように機能層5を形成した。
こうして2次封止を行って有機EL装置を作製し実施例1とした。
すなわち、実施例1の無機封止層7上の積層構造は、無機封止層7側から順にブチルゴム系樹脂/熱硬化型エポキシ樹脂/PET(25μm)/アルミニウム(9μm)/PET(25μm)である。
実施例1の有機EL装置に、グラファイトシート(均熱シート)を、室温で、DIC製・両面テープ・#8603を介して接着してこれを実施例2とした。なお、実施例2では、グラファイトシートとして、熱伝導率が1500W/m・Kで、厚み40μmのものを使用した。すなわち、使用したグラファイトシートの熱伝導性は、6×10-2W/Kである。
すなわち、実施例2の無機封止層7上の積層構造は、無機封止層7側から順にブチルゴム系樹脂/熱硬化型エポキシ樹脂/PET(25μm)/アルミニウム(9μm)/PET(25μm)/グラファイトシートである。
実施例1の無機封止層7形成後において、第2無機封止層51上にグラファイトシート(均熱シート)を、室温で、DIC製・両面テープ・#8603を介して接着して、その後、表面に接着剤が塗布された厚み25μmのブチルゴム系樹脂フィルム(ショアA60、曲げ弾性率25MPa)をグラファイトシート(均熱シート)上に貼り合わせて軟質樹脂層8を形成し、ディスペンサーで熱硬化型エポキシ樹脂(硬化後の硬さショアD87、曲げ弾性率2500MPa)を軟質樹脂層8の縁に沿ってこれらの層の平均重なり幅が1mmとなるように塗布した。その後、アルミニウム薄膜として、9μmのアルミニウムシートの両側を厚み25μmのPETフィルムで挟んだシートで接着した。こうして形成した有機EL装置を実施例3とした。なお、実施例3で使用したグラファイトシートは実施例2で使用したグラファイトシートと同様の物性のものを使用した。
すなわち、実施例3の無機封止層7上の積層構造は、無機封止層7側から順にグラファイトシート/ブチルゴム系樹脂/熱硬化型エポキシ樹脂/PET(25μm)/アルミニウム(9μm)/PET(25μm)である。
実施例1において、アルミニウム薄膜として、50μmのアルミニウムシートの両側を厚み25μmのPETフィルムで挟んだシートを使用した。こうして形成した有機EL装置を比較例1とした。
すなわち、比較例1の無機封止層7上の積層構造は、無機封止層7側から順にブチルゴム系樹脂/熱硬化型エポキシ樹脂/PET(25μm)/アルミニウム(50μm)/PET(25μm)である。
定盤に封止面を上に設置し、パネル4隅を隙間ゲージにて反り量を測定した。反り検証試験の結果を表1に示す。
赤外線サーモグラフィ装置(NECavio製、型式:H2630)にて、1000cd/m2で点灯した時の面内の温度分布を測定した。図31に示される9点(a点〜i点)のMIN(最小温度)/MAX(最大温度)を測定し、面内温度を算出した。均熱検証試験の結果を表2に示す。
2 ガラス基板
3 第1電極層
5 機能層(有機発光層)
6 第2電極層
7 無機封止層(封止層)
8 軟質樹脂層
10 硬質樹脂層(接着材層)
12 有機EL素子(積層体)
30,130 発光領域
33,131 非発光領域
35,114 アルミニウム薄膜
36,111 均熱シート
37 均熱用接着材
38,160 環状領域
Claims (6)
- ガラス基板上に第1電極層と、有機発光層と、第2電極層を備えた積層体と、前記積層体の全部又は一部を封止する封止層を有する断面構造を備え、ガラス基板を平面視した際に点灯時に実際に発光する発光領域と、点灯時に発光しない非発光領域を有する有機EL装置において、
前記ガラス基板の平均厚みは、0.1mm以上2mm以下であり、
前記封止層は、前記発光領域内の積層体上を覆っており、
当該封止層上に1μm以上15μm以下の平均厚みを有したアルミニウム薄膜を有し、
当該アルミニウム薄膜は、平面視した際に、アルミニウム薄膜の周端部から内側の5mm以内の環状領域を有し、
アルミニウム薄膜には、ガラス基板と対向する面であって、かつ、前記環状領域内を環状領域全周に亘って接着材層が設けられており、
当該接着材層は0.1mm以上5mm以下の幅であって、
接着材層の一部又は全部は、非発光領域内のガラス基板及び/又は第1電極層と、前記アルミニウム薄膜とを接着していることを特徴とする有機EL装置。 - 前記封止層と前記アルミニウム薄膜との間に軟質樹脂層が介在しており、
当該軟質樹脂層の少なくとも一部は、少なくとも発光領域内の積層体上に位置し、
当該軟質樹脂層は、平均厚みが2μm以上100μm以下であって、かつ、JIS K 6253に準じたショア硬さがA30以上A70以下であることを特徴とする請求項1に記載の有機EL装置。 - 前記封止層上に均熱シートが載置されており、
当該均熱シートは、熱伝導率と平均厚みの積で表される熱伝導性が、4×10-3W/K以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機EL装置。 - 均熱シートが、前記封止層と前記軟質樹脂層との間に介在しており、
均熱シートの平均厚みは、アルミニウム薄膜の平均厚みの1.2倍以上19倍以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の有機EL装置。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の有機EL装置の製造方法であって、
前記接着材層は熱硬化性樹脂によって形成されており、
少なくとも前記発光領域内の第2電極層上に封止層を形成する工程と、
前記ガラス基板及び/又は前記第1電極層の表面に、発光領域の周囲を囲むように直接前記接着材層の原料を塗布する工程と、
前記無機封止層上に前記アルミニウム薄膜を載置する工程と、
前記接着材層を硬化させるために加熱処理する工程を含むことを特徴とする有機EL装置の製造方法。 - 摂氏0度以上摂氏30度の温度下において、前記アルミニウム薄膜上に伝熱用接着材を介して均熱シートを接着する工程を含むことを特徴とする請求項5に記載の有機EL装置の製造方法。
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