JP6572885B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子、及び、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法 - Google Patents
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Description
このようなに課題に対して、シート状封止部材を介して封止基板を貼り合わせた構造において、端子接続辺にスペーサーや接着層を配置することにより、シート状封止部材のはみ出しを防止することが提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
そして、取り出し配線の上方において、封止基板が折り曲げられて無機封止層上に接触する。このため、取り出し配線の上方において、樹脂接着層の端面が封止基板により覆われる。従って、取り出し配線上への樹脂接着層の露出、流出を防ぐことができる。
この結果、有機エレクトロルミネッセンス素子の取り出し配線と、外部機器との接続信頼性が向上する。
なお、説明は以下の順序で行う。
1.有機エレクトロルミネッセンス素子(第1実施形態)
2.有機エレクトロルミネッセンス素子(第2実施形態)
3.有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法(第3実施形態)
4.有機エレクトロルミネッセンス素子モジュール(第4実施形態)
以下、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)の具体的な実施の形態について説明する。図1〜3に、第1実施形態の有機EL素子の構成を示す。図1は、有機EL素子の概略構成を示す平面図である。図2は、図1に示す有機EL素子のX−X線断面図である。図3は、図1に示す有機EL素子のY−Y線断面図である。
図1に示すように、有機EL素子10は、基板11と封止基板19との間に発光部20が封止された構成を有している。そして、有機EL素子10は、発光部20から封止基板19の外部に引き出された取り出し配線14を有している。
そして、この基板11上において、第1電極21、有機機能層22、及び、第2電極23が積層され、有機EL素子10の発光部20が形成されている。有機EL素子10は、有機機能層22に、少なくとも発光性の有機材料を含む。例えば、有機EL素子10は、発光性の有機材料として、青(B)、緑(G)、及び、赤(R)の各色の発光ドーパントを有する、白色発光素子である。
なお、図3には示していないが、第1電極21と接続する取り出し配線14が設けられ、無機封止層15及び封止基板19の外部に引出されている。
また、図2及び図3に示すように、有機EL素子10の実装辺以外では、封止基板19の端部は折り曲げられず、樹脂接着層16の端面が有機EL素子10の端面に露出している。つまり、封止基板19が曲げられずに、封止基板19の端部と樹脂接着層16の端部とが同じ位置に形成されている。
また、有機EL素子10の実装辺以外では、取り出し配線14が設けられていないため、樹脂接着層16の流出による電極の汚染が問題とならない。このため、樹脂接着層16の端面が有機EL素子10の端面に露出した状態にしてもよい。
封止基板19を構成する金属層17と絶縁層18との少なくともいずれか一方が、無機封止層15と接触していることにより、樹脂接着層16を露出しない構成とすることができる。
金属層17のみが接触する構成では、実装辺の端部に金属層17が露出する部分を有する構成となる。
金属層17が露出している場合には、外部機器との電気的な接続の際に、外部機器の電極と金属層17との電気的な接触が起こると、短絡、リーク等の原因となる。このため、金属層17が露出しないように、絶縁層18が金属層17を覆う構成、つまり、絶縁層18が無機封止層15に接触する構成とすることが好ましい。
従って、金属層17を絶縁層18よりも厚く形成し、塑性変形させた金属の強度を高めることにより、封止基板19が折り曲げた状態を維持しやすくなる。
以下に有機EL素子10の各構成の詳細について説明する。なお、以下に説明する有機EL素子10の各構成は、有機EL素子10を構成するための一例であってその他の構成を適用することも可能である。
基板11(基体、基板、基材、支持体)は、例えば、薄型ガラス、薄型セラミック、樹脂フィルム、ガラス繊維や炭素繊維を含む樹脂フィルム等の透明性を有するフィルムである。特に、軽量化と耐外部衝撃性、コストの点から、透明樹脂フィルムを用いることが好ましい。
厚さは、50〜300μmが好適である。50μm未満では十分な保持強度が得られず、300μm以上では可撓性が低下する。
ガスバリア層12は、基板11の片面又は両面において、少なくとも発光部20が形成される側の全面に形成される。ガスバリア層12は、第1電極21と有機機能層22及び第2電極23に対して、大気中の水蒸気や酸素の浸透防止と電気絶縁性の確保を目的として形成されている。ガスバリア層12は、無機材料被膜だけでなく、無機材料と有機材料との複合材料からなる被膜、又は、これらの被膜を積層したハイブリッド被膜であってもよい。
例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸炭化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化モリブデン等の無機材料からなる被膜で構成することができる。有機EL素子10では、ガスバリア性や透明性、分割時の割断性などを考慮して、ガスバリア層12が窒化ケイ素や酸化ケイ素などの珪素化合物を主原料とする無機材料被膜で構成されていることが好ましい。
下地層13は、ガスバリア層12と第1電極21の間に形成される層で、第1電極21を形成する前に、ガスバリア層12の表面の平坦化と、第1電極21の密着性を向上させるために形成する。特に、第1電極21に銀等の薄膜金属を使用する際には好適に用いられる。下地層13は、水蒸気を透過しやすい材料であるため、ガスバリア層12と無機封止層15で保護された構造であることが好ましい。
膜厚は50〜500mmの範囲で用いられる。50nm以下では平坦性が十分得られず、500nm以上では経済面から好ましくない。
第1電極21(陽極)は、発光層に正孔を供給(注入)する電極膜であり、仕事関数の大きい(4eV以上)、例えば、金属、合金、導電性化合物、及び、これらの混合物等の電極材料で形成される。
具体的には、有機EL素子10において、第1電極21側から光を取り出す場合には、第1電極21は、例えば、金や銀、アルミニウム等の薄膜金属や、ITO(インジウム錫酸化物)、酸化錫(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)、ガリウム亜鉛酸化物(GZO)、インジウムガリウム亜鉛酸化物(IGZO)等の光透過性を有する金属酸化物材料で形成することができる。
第1電極21の膜厚は、層構成や形成材料の電気抵抗、光透過性によって適時設定依存して変化するが、好ましくは5〜200nmの範囲内の値で設定される。
有機EL素子10は、電極間に発光性を有する有機機能層22を備える構成である。有機機能層22は、少なくとも発光層を有し、さらに、発光層と各電極との間に他の層を備えていてもよい。
(1)発光層
(2)発光層/電子輸送層
(3)正孔輸送層/発光層
(4)正孔輸送層/発光層/電子輸送層
(5)正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層
(6)正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層
(7)正孔注入層/正孔輸送層/(電子阻止層/)発光層/(正孔阻止層/)電子輸送層/電子注入層
上記の中で(7)の構成が好ましく用いられるが、これに限定されるものではない。
また、必要に応じて、発光層と陰極との間に正孔阻止層(正孔障壁層)や電子注入層(陰極バッファー層)等を設けてもよい。そして、発光層と陽極との間に電子阻止層(電子障壁層)や正孔注入層(陽極バッファー層)等を設けてもよい。
電子輸送層は、電子を輸送する機能を有する層である。電子輸送層には、広い意味で電子注入層、及び、正孔阻止層も含まれる。また、電子輸送層は、複数層で構成されていてもよい。
正孔輸送層は、正孔を輸送する機能を有する層である。正孔輸送層には、広い意味で正孔注入層、及び、電子阻止層も含まれる。また、正孔輸送層は、複数層で構成されていてもよい。
また、有機EL素子10は、少なくとも1層の発光層を含む有機機能層22を複数積層した、いわゆるタンデム構造の素子であってもよい。タンデム構造の代表的な素子構成としては、例えば以下の構成を挙げることができる。
(1)陽極/第1有機機能層/中間コネクタ層/第2有機機能層/陰極
(2)陽極/第1有機機能層/中間コネクタ層/第2有機機能層/中間コネクタ層/第3有機機能層/陰極
有機EL素子10では、第1電極21と発光層との間、又は、第2電極23と正孔輸送層との間に、正孔注入層(陽極バッファー層)を設けてもよい。なお、正孔注入層は、有機EL素子10の駆動電圧の低下や発光輝度の向上を図るために、第1電極21と、発光層又は正孔輸送層との間に設けられる。正孔注入層(陽極バッファー層)の形成材料としては、特開2000−160328号公報に記載されている化合物を用いることができる。
正孔輸送層は、第1電極21から供給された正孔を発光層に輸送(注入)する層である。また、正孔輸送層は、第2電極23側からの電子の流入を阻止する障壁としても作用する。このため、正孔輸送層という用語は、広い意味で、正孔注入層及び/又は電子阻止層を含む意味で用いられることもある。
また、正孔輸送材料としては、例えば、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物(スチリルアミン化合物)等の化合物を用いることができる。特に、本実施形態では、芳香族第3級アミン化合物を正孔輸送材料として用いることが好ましい。
さらに、正孔輸送材料として、例えば、特開平11−251067号公報、J.Huang et.al.著文献(Applied Physics Letters 80(2002),p.139)等の文献に記載されているような、いわゆるp型正孔輸送材料と呼ばれる材料を用いてもよい。なお、このような材料を正孔輸送材料として用いた場合には、より高効率の発光素子を得ることができる。
発光層は、第1電極21から直接、又は、第1電極21から正孔輸送層等を介して注入される正孔と、第2電極23から直接、又は、第2電極23から電子輸送層等を介して注入される電子とが再結合して発光する層である。なお、発光する部分は、発光層の内部であってもよいし、発光層とこれに隣接する層との間の界面であってもよい。
発光層に含まれるホスト化合物としては、室温(25℃)におけるリン光発光のリン光量子収率が約0.1未満の値である化合物を用いることが好ましい。特に、リン光量子収率が約0.01未満の値である化合物をホスト化合物として用いることが好ましい。また、発光層中のホスト化合物の体積比は、発光層に含まれる各種化合物の中で約50%以上の値とすることが好ましい。
なお、本実施形態では、ホスト化合物は、カルバゾール誘導体であることが好ましく、特に、カルバゾール誘導体であって、かつ、ジベンゾフラン化合物であることが好ましい。
発光材料(発光ドーパント)としては、例えば、リン光発光材料(リン光性化合物、リン光発光性化合物)、蛍光発光材料等を用いることができる。ただし、発光効率の向上の観点では、発光材料としてリン光発光材料を用いることが好ましい。
第1の発光過程は、エネルギー移動型の発光過程である。このタイプの発光過程では、まず、キャリア(正孔及び電子)が輸送される発光層内のホスト化合物上において、キャリアが再結合し、これにより、ホスト化合物の励起状態が生成される。そして、この際に発生するエネルギーがホスト化合物からリン光発光材料に移動し(励起状態のエネルギー準位がホスト化合物の励起準位から発光材料の励起準位(励起三重項)に移動し)、この結果、リン光発光材料から発光が生じる。
電子輸送層は、第2電極23から供給された電子を発光層に輸送(注入)する層である。また、電子輸送層は、第1電極21側からの正孔の流入を阻止する障壁としても作用する。このため、電子輸送層という用語は、広い意味で、電子注入層及び/又は正孔阻止層を含む意味で用いられることもある。
有機EL素子10では、第2電極23と発光層との間、又は、第2電極23と電子輸送層との間に、電子注入層(電子バッファー層)を設けてもよい。電子注入層は、正孔注入層と同様に、有機EL素子10の駆動電圧の低下や発光輝度の向上を図るために、第2電極23と有機化合物層(発光層又は電子輸送層)との間に設けられる。
ここでは、電子注入層の構成の詳細な説明を省略するが、例えば、「有機EL素子とその工業化最前線」(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)の第2編第2章「電極材料」(123−166頁)に電子注入層の構成が詳細に記載されている。
第2電極23(陰極)は、発光層に電子を供給(注入)する導電性の膜であり、通常、仕事関数の小さい(4eV以下)、例えば、金属(電子注入性金属)、合金、電気伝導性化合物、及び、これらの混合物等の電極材料で形成される。
取り出し配線14は、第1電極21及び第2電極23が耐湿性に欠ける金属等であるため、電極腐食を避けるために無機封止層15の外側に取り出す耐熱性・耐湿性を有する導電性の配線である。合計膜厚としては、50〜1000nmが好ましい。50nm以下では配線抵抗が大きくなってしまい、1000nm以上では屈曲時のクラックなどが発生しやすくなる。
取り出し配線14の材質としては、アルミニウム、チタン、モリブデン、銅、タンタルなどの金属、またはITO(インジウム錫酸化物)、インジウムガリウム亜鉛酸化物(IGZO)、酸化錫(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)、GZO(ガリウム亜鉛酸化物)などの透明性のある金属酸化物が挙げられるが、導電性に有利である金属材料がより好適である。これらを単層または、3層構造からなるMAM電極(Mo/Al・Nd合金/Mo)等の金属多層膜で用いてもよい。
無機封止層15は、第1電極21、有機機能層22、及び、第2電極23の吸湿・変質を防止するために設けられる。なお、無機封止層15は、取り出し配線14と金属層17との短絡を防止すること、及び、切断時に端部が露出しても側面の耐水性が確保できるように、絶縁性の無機化合物からなることが好ましい。無機封止層15は、第2電極23を覆うように設けられ、さらに、有機機能層22及び第2電極23の側面を覆いながらその周囲でガスバリア層12と接することにより、無機封止層15、ガスバリア層12、及び、取り出し配線14からなる密封形態を形成している。
無機封止層15の特性として、水蒸気透過度が約0.01g/[m2・day・atm]以下、好ましくは水蒸気透過度が約0.0001g/[m2・day・atm]以下、及び、抵抗率が1×1012Ω・cm以上のガスバリア性と絶縁性とを両立するような被膜であることが好ましい。
樹脂接着層16に用いる接着剤としては、アクリル酸系オリゴマー又はメタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化性又は熱硬化性接着剤等が挙げられる。また、アミン系や酸無水物系、カチオン重合系硬化剤を用いた熱硬化型エポキシ接着剤、イソシアネート硬化剤を有するウレタン樹脂系接着剤、シアノアクリレートなどの湿気硬化型接着剤、酸性基や金属イオン塩含有基を有するイオン架橋性接着剤等を用いてもよい。さらに、高温で軟化するポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン等のポリオレフィン、熱可塑性樹脂等のホットメルト系接着剤、室温で初期タック性を有する粘着剤、加圧により軟化するような感圧性接着剤を用いてもよい。この他にも、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を、接着剤として用いてもよい。
また、樹脂接着層16の含水率は、ラミネート時に発生するアウトガス低減化と有機EL素子10の長寿命化等を考慮して、約1.0%以下の値とすることが好ましい。なお、ここでいう含水率は、ASTM(米国材料試験協会)−D570に準拠した手法で測定された値である。
金属層17は、無機封止層15の保護、及び防湿性付与、有機EL素子10の発光時の放熱・熱拡散性付与、樹脂接着層16の保護の役割を持つ。また、樹脂接着層16の端部を覆うように変形・保持する必要があるため、適度な剛性・硬さが必要である。金属層17の材料特性を、ヤング率(JISZ2241)が30〜200GPa、ビッカース硬度(JISZ2244)がHV10〜250の範囲とすることで、無機封止層15を貫通せずに電気短絡を確実に防止し、さらに、ラミネート時の変形を保持して樹脂接着層16の端部被覆を確実に得ることができる。また、放熱性を得るため、金属層17の熱伝導率は5W/m・k以上が好ましい。
絶縁層18は、封止基板19において金属層17の樹脂接着層16と反対側の面に形成され、有機EL素子10では基板11に対向して配置される。絶縁層18は、金属層17と、有機EL素子10の取り出し配線14や、この取り出し配線14に接続される外部機器との絶縁性の確保を目的として形成されている。このため、絶縁層18は、抵抗率が1×1012Ω・cm以上の絶縁性を有することが好ましい。また、金属層17に追従して変形・保持する必要があるため、可撓性及び金属層17よりも低いヤング率、具体的にはヤング率が10GPa以下であることが好ましい。
絶縁層18の厚さは、金属層17の変形状態を保持する必要があるため、金属層17よりも薄くすることが好適である。具体的には、4〜30μmの範囲が好適である。4μm未満では十分な絶縁性が確保できず、30μm以上では剛性が上がってしまうため封止基板19の変形を保持しにくくなる。
次に、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)の第2実施形態について説明する。図4〜6に、第2実施形態の有機EL素子の構成を示す。図4は、有機EL素子の概略構成を示す平面図である。図5は、図4に示す有機EL素子のX−X線断面図である。また、図6は、図4に示す有機EL素子のY−Y線断面図である。
図4に示すように、有機EL素子10Aは、基板11と封止基板19との間に有機EL素子10Aの発光部となる第1発光部20A、第2発光部20Bが封止された構成を有している。そして、第1発光部20A及び第2発光部20Bから封止基板19の外部に引き出された取り出し配線14を有している。
図4に示す有機EL素子10Aでは、素子内に2つの第1発光部20A、第2発光部20Bを有し、基板11のそれぞれ対向する実装辺に取り出し配線14が配置されている。
また、図6においては、図3に示す第1実施形態の断面図から、第1発光部20A、第2発光部20B、及び、取り出し配線14の配置、並びに、封止基板19の端部の形状のみが異なる。このため、第2実施形態の有機EL素子10Aの構成は、上述の第1実施形態の有機EL素子と同様の構成を適用することができる。
そして、図4及び図6に示すように、取り出し配線14は、基板11上の両方向に引出されている。このように、有機EL素子10Aは、取り出し配線14が引出されている両実装辺方向において、外部機器に実装される。この、有機EL素子10Aの取り出し配線14が配置されている実装辺においては、封止基板19から、取り出し配線14が露出することにより、外部機器との接続用電極となる。
次に、上述の第1実施形態及び第2実施形態の有機EL素子の製造方法について説明する。
図7〜16に、上述の第1実施形態及び第2実施形態の有機EL素子の製造工程図を示す。
図7〜9、及び、図10〜12は、無機封止層まで形成した有機EL素子に、樹脂接着層を介して封止基板を接合する圧着工程を示す図である。
また、図13及び図14は、圧着工程を行なうロールラミネート装置の構成例を示す図である。
図15及び図16は、ロール状の基板に形成した複数の有機EL素子を、素子毎に切断する工程を説明する図である。
(ガスバリア層)
まず、基板11上にガスバリア層12を形成する。ガスバリア層12の形成は、基板11上に形成できる手法であれば、公知の手法を適用することができる。例えば、真空蒸着法、スパッタ法、マグネトロンスパッタ法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法(特開2004−68143号公報参照)、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法、レーザーCVD法、熱CVD法、ALD(原子層堆積)法、又は、湿式塗布等の手法を用いることができる。
次に、第1電極21を形成する部分において、ガスバリア層12上に下地層13を形成する。下地層13の形成は、蒸着等のドライプロセス、又は、スプレー塗布やグラビアコーター、コンマコーター、ダイコーター、インクジェット法等のウェットプロセスを用いることができる。そして、下地層13は、第1電極21と同じ形状にパターン形成する。
次に、下地層13上に、第1電極21を形成する。第1電極21の形成は、例えば真空蒸着やスパッタ法、マグネトロンスパッタ法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、湿式塗布等の手法により行なうことができる。
また、第1電極21は、所望の形状パターンで開口されたパターンマスクを用いて、所望のパターンに形成する。第1電極21は1つ以上の取り出し配線14と接続を有するパターンに形成する。
次に、下地層13及び第1電極21を覆う有機機能層22を形成する。有機機能層22は、上述のように複数の層から形成され、以下の説明では有機機能層22の一例として、正孔輸送層、発光層、電子輸送層の順に積層して形成する方法について説明する。
次に、有機機能層22を覆う第2電極23を形成する。第2電極23は、上述の第1電極21と同様に形成することができる。例えば真空蒸着やスパッタ法、マグネトロンスパッタ法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、湿式塗布等などの手法により形成することができる。
また、第2電極23は、所望の形状パターンで開口されたパターンマスクを用いて、所望のパターンに形成する。第2電極23は1つ以上の取り出し配線14と接続を有するパターンに形成する。
次に、上述の第1電極21、及び、第2電極23に接続する取り出し配線14を形成する。取り出し配線14は、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法等により形成する。また、取り出し配線14は、第1電極21、又は、第2電極23と接続するパターンに形成する。そして、無機封止層15の外部まで延在し、外部機器との接続用電極となるパターンに形成する。
なお、取り出し配線14の形成工程は、第2電極23の形成後に限られず、例えば、第1電極21を形成する前に、予め基板11上に形成しておいてもよい。この場合にも、上記製法を適用することができる。また、第1電極21の形成前に、予め取り出し電極14を形成する場合には、この取り出し配線14と電気的に接続するパターンに第1電極21及び第2電極23を形成する。
次に、発光部20A,20Bを覆う無機封止層15を形成する。
無機封止層15は、公知の手法を用いることができ、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、マグネトロンスパッタ法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法等の手法を用いることができる。
次に、無機封止層15まで形成した有機EL素子に、封止基板19を接合する。
まず、封止基板19を形成する。封止基板19は、金属層17の一方の面上に絶縁層18を直接塗布して形成することができる。また、加熱溶融押出法によってカーテン状に垂れ流しながら、金属層17上に押出成形して絶縁層18を形成してもよい。また、あらかじめフィルム状にした絶縁層18を接着層(図示なし)によって金属層17と貼り合わせてもよい。
有機EL素子の製造プロセスの簡易性の観点から、樹脂接着層16は、熱重合開始剤を含有する熱硬化性接着剤で形成することが好ましい。
また、封止基板19は、取り出し配線14が形成される実装辺においては、金属層17が露出するように、金属層17よりも樹脂接着層16の面積を小さく形成する。
次に、封止基板19を無機封止層15上に、樹脂接着層16を介して圧着する。図7〜9、及び、図10〜12に、無機封止層15上に封止基板19を圧着する工程の概略図を示す。
図7〜9は、絶縁層18と金属層17とを同じ幅で形成し、樹脂接着層16のみをこれらよりも小さい面積(例えば、両端それぞれ約0.1mm小さい幅)で形成した場合を示している。
図10〜12は、金属層17を絶縁層18よりも小さい面積(例えば、両端それぞれ約0.1mm小さい幅)で形成し、さらに、樹脂接着層16を金属層17よりも小さい面積(例えば、両端それぞれ約0.1mm小さい幅)で形成し、金属層17の端部を絶縁層18で完全に覆った場合を示している。
第1圧着工程では、図8及び図11に示すように、樹脂接着層16を無機封止層15の表面に接触させる。
第2圧着工程では、図9及び図12に示すように、取り出し配線14が形成されている実装辺上において、封止基板19の端部を基板11側に折り曲げる。これにより、封止基板19が樹脂接着層16の側面を被覆する形状となる。
このように圧着工程を2段階に分けて行なうことにより、第1圧着工程では樹脂接着層16が封止基板19からはみ出さない程度に低温・低圧力で貼り合わせて、第2圧着工程では封止基板19を変形させて樹脂接着層16の側面を被覆することで、樹脂接着層16を流出させずに、十分な流動性を得るように高温・高圧力で貼り合わせることができる。
次に、上述の2段階の圧着工程を行なうための装置について説明する。図13及び図14に、2段階の圧着工程を行なうためのロールラミネート装置の例を示す。
このようにして圧着工程が終了し、基板11同士が繋がった状態の有機EL素子に対し、熱硬化等の工程を行なうことにより樹脂接着層16の硬化を行なう。
次に、基板11同士が繋がった状態の有機EL素子を切断し、素子毎に個片化する。
図15〜16に、素子毎に切断する工程の概略図を示す。図15は、上述の第1実施形態の有機EL素子を製造するための切断方法である。図16は、上述の第2実施形態の有機EL素子を製造するための切断方法である。
このとき、図15〜16に示すように、取り出し配線14が形成されてFPC実装が行なわれる実装辺を向かい合わせて面付けをすることにより、面積効率のよい素子取りができる。さらに、封止基板19及び樹脂接着層16をストライプ状のロール状態で準備することができるため、ロール状態での準備とラミネ−ト時の貼り合せ位置精度が取りやすくなる。
次に、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)の第4実施形態について説明する。第4実施形態では、上述の第1実施形態、第2実施形態の有機EL素子に、外部機器を接続した、有機EL素子モジュールについて説明する。
図17〜18、図19〜20、及び、図21〜22に、外部機器としてフレキシブル印刷配線フィルム(FPC)が接続された状態の有機EL素子モジュールを示す。図17、図19、及び、図21は、有機EL素子モジュールの平面図であり、図18、図20、及び、図22は、図17、図19、及び、図21に示す有機EL素子モジュールのX−X線断面図である。
図19〜20に、上述の第2実施形態の有機EL素子に、単一のFPCが接続されている状態の有機EL素子モジュールの構成を示す。
図21〜22に、上述の第2実施形態の有機EL素子に、複数のFPCが接続されている状態の有機EL素子モジュールの構成を示す。
図17及び図18では、上述の第1実施形態の有機EL素子10の取り出し配線14にFPC40による外部機器が接続されている。本例では、基板11の一方向(実装辺)に引出された取り出し配線14に、同じ方向(実装辺側)からFPC40が実装されている。そして、FPC40に設けられた金属配線43と、有機EL素子10の取り出し配線14とが、異方性導電フィルム(ACF)41により接続されている。
FPC40は、接続コネクタを介して制御回路ボード基板や電源ユニット(給電部)と接続される。このように、有機EL素子10は、取り出し配線14、FPC40の金属配線43、及び、接続コネクタを通じて外部の制御回路や電源等と導通し、照明デバイスや発光デバイスとして使用される。
このように、単一のFPC40を用いて、異なる実装辺に設けられた複数の取り出し配線14に外部機器を接続する構成としてもよい。
本例では、基板11の両方向(両実装辺側)に引出された取り出し配線14に対し、正対する方向(各実装辺側)からFPC40が実装されている。そして、各FPC40に設けられた金属配線43と、有機EL素子10Aのそれぞれの取り出し配線14とが、異方性導電フィルム(ACF)41により接続されている。
さらに、FPC40と有機EL素子10Aとは、両実装辺においてFPC40と基板11、及び、FPC40と封止基板19との間が補強テープ42で固定された構成である。
このように、複数のFPC40を用いて、異なる実装辺に設けられた複数の取り出し配線14に、それぞれ外部機器を接続する構成としてもよい。
また、上述のように外部機器が接続された有機EL素子モジュールは、ケーシングされた発光モジュール部品とすることが好ましい。
図23〜24、図25、及び、26に、ケーシングされた有機EL素子モジュール(発光モジュール部品)の構成を示す。
図24は、図23に示す有機EL素子モジュールのX−X線断面図に相当し、FPC40が接続される実装辺側を除く各面に設けられた金属枠44により、有機EL素子モジュールがケーシングされている構成を示している。
図25は、図23に示す有機EL素子モジュールのX−X線断面図に相当し、封止基板19上に設けられた金属板46により、有機EL素子モジュールがケーシングされている構成を示している。
図26は、図25に示す有機EL素子モジュールが、基板11側を外側(山側)にして屈曲保持された状態の構成を示している。
接着樹脂45は、有機EL素子モジュールとFPC40との実装部の周囲にも形成され、有機EL素子10AとFPC40との接続部から、FPC40側にも形成されている。また、金属枠44は、有機EL素子10Aの実装辺側には設けられず、有機EL素子10Aの実装辺側を除く他の面と、封止基板19上に設けられている。
このように、有機EL素子10Aを屈曲させた状態で保持することも可能である。
試料101〜109の各有機EL素子モジュールを作製した。以下に、試料101〜109の有機EL素子モジュールの構成、及び、作製手順を示す。
まず、公知の方法によって図1〜3及び図15に示す構成となるように、基板11上にガスバリア層12、下地層13、発光部20、及び、取り出し配線14まで形成した有機EL素子10を、連続した基板11上に複数作製した。
そして、図7〜9に示すように、同じ面積の絶縁層18(PETフィルム25μm)と金属層17(アルミニウム箔30μm、ビッカース硬度HV50)とからなる封止基板19上に、引き出し配線14側(実装辺側)のみが約0.1mm小さくなるようにエポキシ系熱硬化接着剤からなる樹脂接着層16を20μmで塗布形成した。そして、この封止基板19を用いて、1000Paの減圧雰囲気下で、70℃加熱ロール、圧力0.2MPa、搬送速度0.1m/minで第1圧着工程を行い、樹脂接着層16を無機封止層15上に接着した。さらに、90℃加熱ロール、圧力0.5MPa、搬送速度0.1m/minの条件にて第2圧着工程を行い、封止基板19の端部を折り曲げた。
そして、樹脂接着層16を熱硬化して、試料101の有機EL素子10を作製した。
さらに、図17及び図18に示すように、有機EL素子10の取り出し配線14に、ACF41を介してFPC40の実装をおこなった。
以上の工程により、試料101の有機EL素子モジュールを作製した。
図10〜12に示すように、金属層17及び樹脂接着層16が、引き出し配線14側(実装辺側)のみにおいて、それぞれ絶縁層18及び樹脂接着層16から約0.05mmずつ小さくなるように形成した以外は、上述の試料101と同様の方法で、試料102の有機EL素子モジュールを作製した。
まず、絶縁層18(PETフィルム25μm)と金属層17(アルミニウム箔30μm、ビッカース硬度HV50)、樹脂接着層16(エポキシ系熱硬化接着剤シート、膜厚20μm)の積層体を形成した。そして、テーパー角度45度のロール刃により、樹脂接着層16側から刃を入れて一括カットした。これにより、金属層17及び樹脂接着層16が、それぞれ絶縁層18及び樹脂接着層16から約0.05mmずつ小さくなるように切断して封止基板19を作製した。
まず、公知の方法によって図4〜6及び図16に示す構成となるように、基板11上にガスバリア層12、下地層13、発光部20A,20B、及び、取り出し配線14まで形成した有機EL素子10Aを、連続した基板11上に複数作製した。そして、上述の試料101と同様の方法により、無機封止層15の形成から有機EL素子10Aの個片化までを行なった。
これ以外は、上述の試料101と同様の工程により、試料103の有機EL素子モジュールを作製した。
無機封止層15を、イオンプレーティング法により膜厚200nmの酸窒化珪素(SiON、ビッカース硬度HV700)とした以外は、上述の試料101と同様の工程により、試料104の有機EL素子モジュールを作製した。
無機封止層15を、真空蒸着法により膜厚200nmの酸化珪素(SiO、ビッカース硬度HV450)とした以外は、上述の試料101と同様の工程により、試料105の有機EL素子モジュールを作製した。
封止基板19を接合する工程において、テーパー角度45度のロール刃により、絶縁層18側から刃を入れて一括カットし、金属層17及び樹脂接着層16が、引き出し配線14側(実装辺側)のみにおいて、それぞれ絶縁層18及び樹脂接着層16から約0.05mmずつ大きくなるように切断し、第2圧着工程において封止基板19の端部を折り曲げなかった以外は、上述の試料101と同様の工程により、試料106の有機EL素子モジュールを作製した。
試料106は、封止基板19よりも樹脂接着層16の形成面積が大きいため、第2圧着工程後において、取り出し配線14上の封止基板19と無機封止層15との間に、樹脂接着層16が露出する部分を有する構成である。
無機封止層15を、真空蒸着法により膜厚200nmのフッ化カルシウム(CaF、ビッカース硬度HV200)とした以外は、上述の試料101と同様の工程により、試料107の有機EL素子モジュールを作製した。
無機封止層15を、真空蒸着法により膜厚100nmの酸化珪素(SiO、ビッカース硬度HV450)とした以外は、上述の試料101と同様の工程により、試料108の有機EL素子モジュールを作製した。
無機封止層15を設けなかったこと以外は、上述の試料101と同様の工程により、試料109の有機EL素子モジュールを作製した。
作製した試料101〜109の有機EL素子モジュールについて、初期点灯試験、及び、85℃85%RHの環境下に500時間の放置した後の点灯試験を行なった。
上記試料101〜109の有機EL素子モジュール子の各評価結果を表2に示す。
また、試料109では、無機封止層を有していないため、取り出し配線と封止基板の金属層との間で電気短絡が発生し、有機EL素子モジュールが点灯しなかった。
また、試料107〜108では、無機封止層が部分的に損傷したことにより、85℃85%RH500時間後では、この損傷個所からの水分等の浸透により、有機EL素子モジュールが非点灯となった。
・・・取り出し配線、15・・・無機封止層、16・・・樹脂接着層、17・・・金属層、18・・・絶縁層、19・・・封止基板、20・・・発光部、20A・・・第1発光部、20B・・・第2発光部、21・・・第1電極、22・・・有機機能層、23・・・第2電極、30・・・ロールラミネート装置、31・・・第1圧着ロール、32・・・第2圧着ロール、33・・・セパレーター、34・・・切断線、40・・・フレキシブル印刷配線フィルム(FPC)、41・・・異方性導電フィルム(ACF)、42・・・補強テープ、43・・・金属配線、44・・・金属枠、45・・・接着樹脂、46・・・金属板
Claims (11)
- 基板と、
基板上に設けられたガスバリア層と、
前記ガスバリア層上に設けられた、第1電極、有機機能層、及び、第2電極からなる発光部と、
前記発光部を被覆する無機封止層と、
前記第1電極、又は、前記第2電極に接続されて、前記無機封止層の外部に延在する取り出し配線と、
前記無機封止層上に、樹脂接着層を介して貼り合わされた封止基板と、を備え、
前記封止基板は、絶縁層と前記絶縁層よりも前記樹脂接着層側に配置された金属層とを有し、
少なくとも前記取り出し配線の上方において、前記封止基板が前記基板側に折り曲げられ、前記金属層、及び、前記絶縁層の少なくともいずれか一方が、前記無機封止層に接触している
有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 前記封止基板は、前記絶縁層の厚さが前記金属層よりも薄い請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記無機封止層の表面硬度が、ビッカース硬度でHV400以上である請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記無機封止層の最も薄い箇所が200nm以上である請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記樹脂接着層が、前記金属層よりも小さい面積で形成されている請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記封止基板が、前記無機封止層の外縁部の上面に接触している請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記無機封止層の外部に引出された前記取り出し配線に、外部機器が接続されている請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 基板上にガスバリア層を形成する工程と、
前記ガスバリア層上に、第1電極、有機機能層、及び、第2電極からなる発光部を形成する工程と、
前記第1電極、又は、前記第2電極に接続する取り出し配線を形成する工程と、
前記発光部及び前記取り出し配線の前記発光部側の一部を被覆する無機封止層を形成する工程と、
前記無機封止層上に、金属層と絶縁層とからなる封止基板の前記金属層側を樹脂接着層を介して接合し、前記金属層、及び、前記絶縁層の少なくともいずれか一方が、前記無機封止層に接触するように、少なくとも前記取り出し配線の上方の前記封止基板の端部を折り曲げる、封止基板の圧着工程と、を有する
有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。 - 前記封止基板の圧着工程を、減圧雰囲気下で行なう請求項8に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
- 前記基板及び前記封止基板をロール状態で供給して、前記封止基板の圧着工程を行なう請求項8に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
- 前記封止基板の圧着工程が、前記樹脂接着層を前記無機封止層の表面に接触させる第1圧着工程と、前記封止基板の端部を折り曲げる第2圧着工程とを有する請求項8に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
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