JP4886540B2

JP4886540B2 - 有機ｅｌ素子パネル

Info

Publication number: JP4886540B2
Application number: JP2007026706A
Authority: JP
Inventors: 久美子金子
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-03-01
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2027-02-06
Also published as: US7615924B2; US20100007259A1; US20070216298A1; JP2007265968A

Description

本発明は有機ＥＬ素子パネルに関する。

近年、フラットパネルディスプレイとして、自発光型デバイスである有機ＥＬ素子が、注目されており、通例、ガラス基板上に有機発光層が２つの電極の間に挟まれたサンドイッチ構造とされている。前記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、一般的には陽極にＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）透明電極が使われている。更に前記有機ＥＬ素子の外周面は封止部材により封止され、外部駆動回路により電流を流すことで発光する。

以上の原理により発光する有機ＥＬ素子は、視認性とフレキシブル性に優れかつ発色性が多様であることから、車載用カー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。

ところで、これらの特性を有する有機ＥＬ素子パネルは、その表示画素が電流駆動型であり、しかも、駆動電流にほぼ比例して画素の発光輝度も変化する電流依存特性を有している。特に、アクティブ駆動型有機ＥＬ素子パネルは、駆動時に局所的な発熱が発生する。例えばパネルの画素数が３２０×２４０画素とした場合、１画素の電流が７５０ｎＡとすると、７５０ｎＡ×３×３２０×２４０＝１７３ｍＡとなり、約１７３ｍＡの電流が１本の取り出し配線に流れることになる。取り出し配線と電源配線との間にはコンタクト抵抗部が有り、電流が１本に集中して流れる取り出し配線、特に取り出し配線と電源配線との間のコンタクト抵抗部が局所的な発熱で高温となる。そのため、この高温発生部近傍の有機ＥＬ素子の画素寿命が低下したり、非発光部分の発生及び増加等の劣化が避けられなかった。

一方、液晶ディスプレイ（以下ＬＣＤと示す）などの取り出し配線は、高精細な表示を実現するために狭ピッチな接続が必要となる。狭ピッチ接続にはハンダや異方性導電フィルム（以下ＡＣＦと示す）があげられ、数百μｍ以下の狭ピッチに対応するには、ＡＣＦを用いて、複数の取り出し配線に対応するＦＰＣやＴＣＰ等との接続を加熱圧着により行うのがよい。ＡＣＦは、液晶表示セルにＴＣＰを実装する方法などとして一般的に用いられている。

しかし、有機ＥＬ素子を用いた高精細ディスプレイを実現するため、上述のＬＣＤと同様に、取り出し配線とＦＰＣ等との電気的接続に加熱圧着を用いて行うと、圧着時の熱が伝熱して有機ＥＬ素子の画質が劣化するという問題があった。これは有機ＥＬ素子が熱に弱く、加熱と共に有機発光層の劣化が進み、発光効率の低下や寿命の低下など素子特性が劣化するためである。このため、取り出し配線の接続は、有機発光層の劣化温度以上にならないように、取り出し配線と有機ＥＬ素子部との間隔を、劣化が生じない程度に距離を離した上で、加熱圧着を行っていた。しかし、この方法によると取り出し配線の圧着部と有機ＥＬ素子部との間が広くなるため、有機ＥＬ素子パネルの外形が大きくなり、狭額縁化の妨げとなっていた。

そこで、ＡＣＦを用いた加熱圧着時において、有機ＥＬ素子に冷却処理を施して、同有機ＥＬ素子が高温にならないようにし、加熱圧着による劣化が発生せず、狭額縁化が可能な有機ＥＬ素子パネルの製造方法が提案されている（特許文献１）。

特開平１１−２０４２５６号公報

上記特許文献１の有機ＥＬ素子パネルの製造方法は、製造時の冷却処理のため、パネル化した後の駆動時の熱による劣化については、未だに解決されていない。要するに、駆動時においては、従来の有機ＥＬ素子パネルの課題が残されている。そのため、取り出し配線、特に取り出し配線と電源配線との間のコンタクト抵抗部が局所的な発熱で高温となり、高温発生部近傍の有機ＥＬ素子の画素寿命が低下したり、非発光部分の発生及び増加等の劣化が避けられない。対策として、取り出し配線を複数に増やしたり、配線を太くすることで、駆動時の発熱による劣化を軽減することが可能であるが、取り出し配線の狭ピッチや狭額縁化の妨げとなってしまう問題が生じる。

本発明の目的は、製造時及び駆動時に有機ＥＬ素子が熱による悪影響を受けることなく、有機ＥＬ素子の画素の劣化が生じない、有機ＥＬ素子パネルを提供することである。

上記背景技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る有機
ＥＬ素子パネルは、
基板と、
前記基板上に順に形成されており、前記基板上に順に第１電極と、有機発光層と、第２電極とを有する複数の有機ＥＬ素子と、
前記基板上に設けられ、前記第１電極あるいは前記第２電極と電気的に接続されている電源配線と、
前記基板上に設けられ、前記電源配線に電気的に接続されている取り出し配線と、を有する有機ＥＬ素子パネルにおいて、
前記電源配線と前記取り出し配線との接続部での熱を放熱する放熱部材が、前記取り出し配線上に形成されており、
前記放熱部材は、前記取り出し配線上に形成されている絶縁層と、前記絶縁層上に形成されている金属膜とからなり、
前記金属膜は、前記有機ＥＬ素子と離隔して設けられていることを特徴とする。

本発明に係る有機ＥＬ素子パネルは、第１電極又は第２電極へ電気的に接続された取り出し配線上に、放熱部材が形成されている。そのため、取り出し配線を複数本にしたり、太くすること無く、また、取り出し配線が狭ピッチであっても駆動時における発熱を抑えることができる。しかも、製造時においても、有機ＥＬ素子に伝熱する熱を抑えることができる。よって、有機ＥＬ素子は熱による悪影響を受けることなく、有機ＥＬ素子の画質寿命が低下したり、非発光部分の発生及び増加などの劣化が生じない。

以下、本発明に係る有機ＥＬ素子パネルの実施形態を、図面に基づいて説明する。

図１（ａ）は、有機ＥＬ素子パネルを模式的に表した平面図である。図１（ｂ）は図１（ａ）の点Ａから点Ａ’間の断面図である。図１（ｃ）は取り出し配線と電源配線とのコンタクト抵抗部を説明する図である。コンタクト抵抗部は非常に小さい部分であるため、図１（ｃ）はコンタクト抵抗部を拡大して模式的に表した図である。図１において、１はガラス基板、２は取り出し配線、３は第１電極、４は有機発光層、５はＩＴＯ膜（第２電極）、６は放熱部材、７は絶縁層、８は金属膜、９は封止ガラス（封止部材）、１０は電源配線、Ｒはコンタクト抵抗部である。取り出し配線２のうち、２ａは電源配線１０を介して第１電極３に接続される第１取り出し配線であり、２ｂは電源配線１０を介して第２電極５に接続される第２取り出し配線である。また、電源配線１０のうち、１０ａは第１電極３に接続される第１電源配線であり、１０ｂは第２電極５に接続される第２電源配線である。取り出し配線２と電源配線１０とのコンタクト抵抗部Ｒは取り出し配線２の一部であり、電源配線１０とのコンタクト部を特にコンタクト抵抗部Ｒと称している。

図１に示す有機ＥＬ素子パネルは、ガラス基板１上に形成された第１電極３と、有機発光層４と、第２電極５とを主要部材として有し、前記有機発光層４等の有機ＥＬ素子を封止ガラス９で封止した構成である。

各素子に供給される電流は電流供給部（不図示）から、取り出し配線２、及び電源配線１０を介して各素子の第１電極３に供給される。取り出し配線２と電源配線１０とはコンタクト抵抗部Ｒによって電気的に接続されている。電源配線１０へコンタクト抵抗部Ｒを介して電気的に接続された取り出し配線２（ただし、ＦＰＣ等との圧着部分は除く）上、及びその周辺領域（ガラス基板１の取り出し配線２や第１電極３が形成されていない領域）に放熱部材６を形成している。

放熱部材６は、取り出し配線２上に形成した絶縁層７と、同絶縁層７上及びその周辺領域まで連続した形態（ただし、連続していなくても可能）で形成した金属膜８とから成る。この放熱部材６は取り出し配線２上に形成しているが、電源配線１０上に形成してもよく更に熱の影響を少なくすることができる。この放熱部材６は駆動時に発生する熱が封止ガラス９内に籠もらないように、封止ガラス９の内側から外側にはみ出した形態で形成している。封止ガラス９は、有機ＥＬ素子を気密空間に保持し、水分や酸素などの有機ＥＬ素子にダメージを与える物質から保護するための部材である。つまり、封止ガラス９の内側から外側にはみ出したとは、気密空間内から気密空間外に延在している状態を指すものである。絶縁層７は絶縁できる材料であればよいが、熱伝導の良い材料であることが好ましい。金属膜８は金属膜であればどのような材料であってもよいが、熱伝導の良い材料であることが好ましい。金属膜８の厚みは厚い方が放熱効果がより高まり好ましい。特に熱伝導の良い材料としてＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ等が挙げられるが、以下に示す実施例のように取り出し配線あるいは第１電極と同じ材料（Ｃｒ）を用いる場合には、製造プロセスをより簡略化することができる。ちなみに、金属膜８の一部に金属片（不図示）を接合すれば放熱部材の表面積が増すため更に放熱効果がよくなり、好都合である。この金属片の数が多いほど、より放熱効果が高まる。あるいは、ヒートシンクのように金属膜の表面に規則的に並んだ微細な突起や複数の板状の部材（フィン）等を有する構造にすることによっても放熱部材の表面積が増すため、放熱効果が高まる。金属片は気密空間内に接合されていてもよく、更には気密空間内と気密空間外に接合されていると放熱効果が更に高まる。

上記構成の有機ＥＬ素子パネルは、駆動時に取り出し配線２、特に取り出し配線と電源配線１０とのコンタクト抵抗部Ｒで発生する熱が放熱部材６から放熱される。そのため、取り出し配線２を複数本にしたり、太くすること無く、また、取り出し配線２が狭ピッチであっても取り出し配線２とそのコンタクト抵抗部Ｒの発熱を抑えることができる。しかも、製造時においても、有機ＥＬ素子に伝熱する熱を抑えることができる。よって、有機ＥＬ素子は熱による悪影響を受けることなく、有機ＥＬ素子の画質寿命が低下したり、非発光部分の発生及び増加などの劣化が生じない。

図１に示す有機ＥＬ素子パネルは、以下のように製造される。

ガラス基板１上にＴＦＴ回路を形成し、次に平坦化膜（不図示）を形成する。そして、アノードメタル材料で、取り出し配線２と第１電極３とを形成後、素子分離膜（不図示）を形成する。素子分離膜を介して第１電極３上に有機発光層４を形成し、次にＩＴＯ膜５を形成する。なお、本実施形態では、取り出し配線２と第１電極３とを一工程で形成しているが、別工程で形成してもよい。

取り出し配線２上に絶縁層７を形成する。次に絶縁層７上及びその周辺領域まで連続した形態で金属膜８を形成する。その後、封止ガラス９とガラス基板１とを接着剤を硬化させて封止を行い、最後に、ＦＰＣ実装、樹脂封止硬化を行うと、有機ＥＬ素子パネルが完成する。

上記した実施形態は第１電極３へ電気的に接続された取り出し配線２上に放熱部材６を形成したが、第２電極５に電気的に接続された取り出し配線（不図示）上に放熱部材６を形成しても良い。しかも、第１電極３側をアノード電極とし、第２電極５側をカソード電極としたが、逆の構成でも略同様に実施できる。また、上記した実施形態はトップエミッション型としたが、ボトムエミッション型でも良い。

上記した実施形態は取り出し配線２上に絶縁層７を形成し、同絶縁層７上に金属膜８を形成している。これは取り出し配線２上に直接金属膜８を配置すると、第１取り出し配線２ａと第２取り出し配線２ｂとの間でショートを起こしてしまうからである。ただし、第１取り出し配線２ａと第２取り出し配線２ｂとがショートしないように選択的に金属膜８を配置すれば、取り出し配線２上に直接金属膜８を配置することもできる。また、取り出し配線２上に絶縁層７のみを形成しても良く、要するに取り出し配線上に放熱部材６が形成されていればよい。

＜実施例１＞
本発明に係る有機ＥＬ素子パネルの実施例を、製造工程に沿って説明する。なお、本発明に係る有機ＥＬ素子パネルは、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２に示す有機ＥＬ素子パネルはアクティブ駆動型有機ＥＬ素子パネルである。図２は有機ＥＬ素子パネルの部分拡大断面図である。図２において、１１はＴＦＴ回路２０を形成したガラス基板、１２は取り出し配線、１３は第１電極、１４は有機発光層、１５はＩＴＯ膜（第２電極）、１６は放熱部材、１７は絶縁層、１８は金属膜、１９は封止ガラスである。取り出し配線１２と電源配線とのコンタクト抵抗部の構成は図１（ｃ）に示す構成と同様である。

［取り出し配線１２及び第１電極１３の形成］
ＴＦＴ回路２０を形成したガラス基板１１上に、ＣｒターゲットをＤＣスパッタし、Ｃｒ膜を１００ｎｍの厚さに成膜する。その後、フォトエッチング法によって、ガラス基板１１の外周部に取り出し配線１２を、各画素に対応する位置に第１電極１３をそれぞれ形成する。ちなみに、図２では電源配線が省略されている。前記電源配線と取り出し配線１２とは積層構造とされており、各層がＣｒ膜で形成されている。

［絶縁層１７の形成］
スピンコート法にて、ポジレジスト型の感光性有機樹脂材料を膜厚１μｍで塗布し、プリベークを行った後、フォトマスクを用いて、Ｃｒ電極上の発光部に対応する部分と、表示領域の外周部を露光する。その後、露光部を現像液で除去し、２３０℃でポストベークを行って樹脂を硬化させ、絶縁層１７を形成する。

［有機発光層１４の形成］
絶縁層１７まで形成したガラス基板１１を前処理室から成膜室へ移す。成膜室を１×１０^-4Ｐａまで排気した後、アルキレート錯体であるＡｌｑ３を抵抗加熱蒸着法により成膜速度０．２〜０．３ｎｍ／ｓｅｃの条件で、膜厚が１５ｎｍの有機発光層１４を形成する。

［ＩＴＯ膜１５（カソード電極）の形成］
有機発光層１４まで形成したガラス基板１１を別の成膜室へ移す。有機発光層１４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になるようマスク成膜によりＣｒ画素電極を覆って、第２電極であるＩＴＯ膜１５を形成する。

以上の工程でガラス基板１１上に、取り出し配線１２、第１電極１３、絶縁層１７、有機発光層１４、ＩＴＯ膜１５から成る有機ＥＬ素子が形成される。

［金属膜１８の形成］
有機ＥＬ素子を形成したガラス基板１１を別の成膜室へ移す。ＣｒターゲットをＤＣスパッタし、前記ガラス基板１１の絶縁層１７及びその周辺領域を覆うようなマスク成膜により、連続した金属膜１８であるＣｒ膜を成膜する。その結果、絶縁層１７とで放熱部材１６が構成される。

［封止工程］
金属膜１８まで成膜したガラス基板１１を封止ガラス１９により封止する。封止ガラス１９の周辺底部にＵＶ硬化型接着剤（不図示）を塗布し、光を６０秒照射して硬化させる。

以上の工程で有機ＥＬ素子パネルが形成される。

［実装工程］
有機ＥＬ素子パネルを駆動させるための駆動回路と接続するのに必要なＦＰＣ実装を行う。

先ず、有機ＥＬ素子パネルの取り出し配線１２にＡＣＦ（不図示）の仮圧着を行う。続いて取り出し配線１２の位置合わせマークとＦＰＣ（不図示）の位置合わせマークとを位置合わせした後、ヒータヘッド（温度２３０℃）の下へ移し、テフロン（登録商標）テープ５０μｍを介して圧力３ＭＰａにて１２秒間熱圧着を行いＦＰＣを接合する。

［樹脂封止工程］
ＦＰＣを接合した有機ＥＬ素子パネルの樹脂封止を行う。有機ＥＬ素子パネルの取り出し配線１２とＦＰＣとを圧着した部分にアクリル系ＵＶ硬化樹脂（不図示）を塗布し、光を１５秒照射して樹脂封止を硬化させる。

以上の工程によって製造した有機ＥＬ素子パネルを駆動回路基板と接続し、１本の取り出し配線１２に１５０ｍＡの電流を流してパネルを長時間駆動した。長時間駆動しても、取り出し配線１２の電源配線とのコンタクト抵抗部の電流による発熱は抑えられた。しかも、実装工程（製造）時による有機ＥＬ素子への伝熱も低く抑えられた。よって、有機ＥＬ素子は熱による悪影響をほとんど受けることなく、有機ＥＬ素子の画質寿命が低下したり、非発光部分の発生及び増加などの劣化が生じない。また、有機ＥＬ素子パネルの狭額縁化が可能となる。

＜実施例２＞
本発明に係る有機ＥＬ素子パネルの異なる実施例を、やはり製造工程に沿って説明する。図３に示す有機ＥＬ素子パネルはパッシブ駆動型有機ＥＬ素子パネルである。図３（ａ）は、前記有機ＥＬ素子パネルを模式的に表した平面図である。図３（ｂ）は図３（ａ）の点Ｂから点Ｂ’間の部分断面図である。図３において、２１はガラス基板、２２は取り出し配線、２３は第１電極、２４は有機発光層、２５はＩＴＯ膜（第２電極）、２６は放熱部材、２７は絶縁層、２８は金属膜、２９は封止ガラス、３０は金属片である。なお、本実施例の有機ＥＬ素子パネルの製造工程は、実施例１と取り出し配線２２の形成からＩＴＯ膜２５の形成までの工程が、マスクの形状や膜厚が多少異なるだけで、ほぼ同様であるため省略する。

［金属膜２８の形成］
有機ＥＬ素子を形成したガラス基板２１をＩＴＯ膜形成室から別の成膜室へ移す。ＣｒターゲットをＤＣスパッタし、ガラス基板２１の絶縁層２７及び同ガラス基板２１の取り出し配線２２や第１電極２３が形成されていない四隅の領域を覆うようなマスク成膜により、連続した金属膜２８であるＣｒ膜を成膜する。その結果、絶縁層２７とで放熱部材２６が構成される。この時、実施例１とは異なりガラス基板２１の４辺（外周部）全てに金属膜２８を形成するようにしておく。

［封止工程］
金属膜２８まで成膜したガラス基板２１を封止ガラス２９により封止する。封止ガラス２９の周辺底部にＵＶ硬化型接着剤（不図示）を塗布し、光を６０秒照射して硬化させ、有機ＥＬ素子パネルを形成する。

［金属片３０の接合工程］
封止ガラス２９の外側にはみ出した四隅の金属膜２８にそれぞれ金属片３０を半田により接合する。

先ず、有機ＥＬ素子パネルの取り出し配線２２にＡＣＦ（不図示）の仮圧着を行う。続いて取り出し配線２２の位置合わせマークとＦＰＣ（不図示）の位置合わせマークとを位置合わせした後、ヒータヘッド（温度２３０℃）の下へ移し、テフロン（登録商標）テープ５０μｍを介して圧力３ＭＰａにて１２秒間熱圧着を行いＦＰＣを接合する。その工程を有機ＥＬ素子パネルの４辺全て行うと、有機ＥＬ素子パネルへのＦＰＣ接合が完了する。

［樹脂封止工程］
ＦＰＣを接合した有機ＥＬ素子パネルの樹脂封止を行う。有機ＥＬ素子パネルの取り出し配線２２とＦＰＣとを圧着した部分、すなわち有機ＥＬ素子パネルの外周部にアクリル系ＵＶ硬化樹脂を塗布し、光を１５秒ずつ照射して樹脂封止を硬化させる。

以上の工程によって製造した有機ＥＬ素子パネルを駆動回路基板と接続し、有機ＥＬ素子パネルを長時間駆動したが、取り出し配線２２の電流による発熱は抑えられた。しかも、実装工程時による有機ＥＬ素子への伝熱も低く抑えられた。よって、取り出し配線２２が狭ピッチでも有機ＥＬ素子は熱による悪影響を受けることなく、有機ＥＬ素子の画質寿命が低下したり、非発光部分の発生及び増加などの劣化が生じない。また、有機ＥＬ素子パネルの狭額縁化が可能となる。

更に、金属膜２８の一部に金属片３０を接合しているので、同金属片３０からも駆動、製造時の熱が放熱され、有機ＥＬ素子への熱による劣化はより抑えられる。

（ａ）は、本発明の実施形態の有機ＥＬ素子パネルを模式的に表した平面図である。（ｂ）は（ａ）の点Ａから点Ａ’間の断面図である。（ｃ）は取り出し配線と電源配線とのコンタクト抵抗部を説明する図である。本発明の実施例１の有機ＥＬ素子パネルの部分拡大断面図である。（ａ）は本発明の実施例２の有機ＥＬ素子パネルを模式的に表した平面図である。（ｂ）は（ａ）の点Ｂから点Ｂ’間の断面図である。

符号の説明

１、１１、２１ガラス基板
２、１２、２２取り出し配線
３、１３、２３第１電極
４、１４、２４有機発光層
５、１５、２５ＩＴＯ膜（第２電極）
６、１６、２６放熱部材
７、１７、２７絶縁層
８、１８、２８金属膜
９、１９、２９封止ガラス（封止部材）
１０電源配線
２０ＴＦＴ回路
３０金属片

Claims

基板と、
前記基板上に順に形成されており、前記基板上に順に第１電極と、有機発光層と、第２電極とを有する複数の有機ＥＬ素子と、
前記基板上に設けられ、前記第１電極あるいは前記第２電極と電気的に接続されている電源配線と、
前記基板上に設けられ、前記電源配線に電気的に接続されている取り出し配線と、を有する有機ＥＬ素子パネルにおいて、
前記電源配線と前記取り出し配線との接続部での熱を放熱する放熱部材が、前記取り出し配線上に形成されており、
前記放熱部材は、前記取り出し配線上に形成されている絶縁層と、前記絶縁層上に形成されている金属膜とからなり、
前記金属膜は、前記有機ＥＬ素子と離隔して設けられていることを特徴とする、有機ＥＬ素子パネル。
前記複数の有機ＥＬ素子を気密空間に保持する封止部材が、前記複数の有機ＥＬ素子上に配置されており、前記放熱部材は前記気密空間内から前記気密空間外に延在していることを特徴とする、請求項１に記載の有機ＥＬ素子パネル。
前記金属膜は、前記取り出し配線の周辺領域まで連続した形態で形成されていることを
特徴とする、請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子パネル。
前記金属膜に金属片が設けられていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子パネル。