JPWO2004060022A1 - 発光装置及びその作製方法 - Google Patents
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Abstract
Description
EL素子は一対の電極間にEL層が挟まれた構造となっているが、EL層は通常、積層構造となっている。代表的には「正孔輸送層/発光層/電子輸送層」という積層構造が挙げられる。この構造は非常に発光効率が高く、現在、研究開発が進められている発光装置は殆どこの構造を採用している。
また、他にも陽極上に正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層、または正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層の順に積層する構造も良い。発光層に対して蛍光性色素等をドーピングしても良い。
また、これらの層は、低分子系の材料を用いて形成しても良いし、高分子系の材料を用いて形成しても良い。
なお、ここでは陰極と陽極との間に設けられる全ての層を総称してEL層という。したがって、上述した正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層は、全てEL層に含まれるものとする。
また、陰極、EL層及び陽極で形成される発光素子をEL素子といい、これには、互いに直交するように設けられた2種類のストライプ状電極の間にEL層を形成する方式(単純マトリクス方式)、又はTFTに接続されマトリクス状に配列された画素電極と対向電極との間にEL層を形成する方式(アクティブマトリクス方式)の2種類がある。しかし、画素密度が増えた場合には、画素(又は1ドット)毎にスイッチが設けられているアクティブマトリクス型の方が低電圧駆動できるので有利であると考えられている。
また、EL素子は極めて劣化しやすく、酸素もしくは水の存在により容易に酸化もしくは吸湿して劣化するため、EL素子における発光輝度の低下や寿命が短くなる問題がある。そこで、従来では、EL素子に対向基板を被せて内部にドライエアを封入し、さらに乾燥剤を貼り付けることによって、EL素子への酸素の到達、もしくは水分の到達を防止している。素子が形成されている基板と対向基板とは、シール剤により接着され貼り合わされている(例えば特許文献1)。
このようにEL素子の形成されている基板と対向基板とをシール剤により貼り合わせる工程を封止あるいは封止工程と呼ぶ。
また、EL材料はUV照射によりダメージをうけるため、発光素子における発光輝度の低下や寿命が短くなる問題がある。
また、EL素子の構造は、基板上の電極が陽極として形成され、陽極上に有機化合物層が形成され、有機化合物層上に陰極が形成されるEL素子を有し、有機化合物層において生じた光を透明電極である陽極からTFTの方へ取り出す(以下、下面出射構造とよぶ)というものであった。
またEL素子の形成されている基板と対向基板とは、UV硬化性あるいは熱硬化性のシール剤により接着されており、EL素子は、シール剤、対向基板、基板により密閉された空間内に存在している。この空間内には水および酸素が存在しないこと、および侵入しないことが好ましく、水および酸素が存在した場合、EL素子が劣化してしまう問題がある。シール剤はシール材とも表現される。
またUV硬化性のシール剤と熱硬化性のシール剤とでは、硬化が迅速なこと、装置規模が小さくて済むことなどの理由によりUV硬化性のシール剤のほうが量産化に有利である。そのため量産化のための封止装置では、シール硬化の機能としてUV照射機能のみを持つ封止装置も多く存在するが、その場合、熱硬化性のシール剤を使用することが出来ない。
また、EL素子はUV照射や熱衝撃によりダメージをうけるため、EL素子における発光輝度の低下や寿命が短くなる問題がある。
硬化前のシール剤同士が長時間接していると混合してしまい型くずれが生じる恐れがある。また混合したシール剤は混合部が均一に硬化しないため接着強度が低下する恐れがある。
そこで本明細書で開示する発明は、上記問題点を克服するとともに、EL素子への酸素の到達、もしくは水分の到達を防止する構造とした発光装置およびその作製方法を提供することを課題とする。また、下面出射構造だけではなく上面出射構造および両面出射構造において、乾燥剤を封入することなく、かつUV照射機能のみを持つ封止装置を用いてもEL素子にUV照射によるダメージを与えず全てのシール剤を硬化させ、EL素子を封止することも課題とする。
上記第1のシール剤のシールパターン形状を、四角形状、円形状、半円形状など空気の逃げ道のない形状にし、第2のシール剤を滴下して2枚の基板を貼りあわせた場合、角に気泡が残る恐れがある。
そこで本明細書で開示する発光装置では、図1及び図2に示すように、画素部を囲む第1のシール剤は、その画素部を挟むように設けられた一対の第1のパターンと、その画素部と一対の第1のパターンを囲む第2のパターンからなり、一対の第1のパターン間は少なくとも第2のシール剤により充填されている。一対の第1のパターンとは例えば2本の線状パターンであり、第2のパターンとは例えば四角形状パターンであり、四角状パターンの角は湾曲していてもよい。この第2シール剤は熱硬化性の樹脂であり、ギャップ材は含まず、熱硬化後には透光性を有する。また一対の基板を貼り合わせる前において、一対の第1のパターンに沿って存在する、第2のパターンの2辺それぞれの中点付近は、図2(A)に示すようにわずかながら離れており、一対の基板を貼り合わる際に結合するようになっている。第2のパターンを角が湾曲した形状にすると、張り合わせの際、角に気泡が形成されないようになる。
また、一対の第1パターンの両端は第2パターンに接しておらず、一対の第1のパターンの両端と第2のパターン間が開口している。この開口部は画素部の四隅付近または第2のパターンの四隅付近に存在しており、この開口部を設けることで、第2のシール剤を用いて2枚の基板を貼りあわせる際、開口部の方向に第2のシール剤が押し出され、画素部上に気泡が混入することなく封止することができる。また、気泡が混入しないように封止側の基板の表面は平坦性の優れた滑らかなものとすることが好ましい。
また塗布直後の第2のシール剤は第1シール剤よりも高さがあるため、2枚の基板を貼り合わせる際、第1シール剤よりも先に押しつぶされながら画素部を覆うように広がっていく。このとき一対の第1パターンが存在することで、画素部を確実に第2のシール剤で充填することが出来る。また、第2のシール剤が画素部の全面に広がったあとに第1のシール剤が伸び、このとき一対の第1パターンに沿って存在する、第2パターンの2辺それぞれの中点付近の隙間が塞がるようになっている。このとき第2のシール剤は、第1のシール剤により完全に外気から遮断されている。そのため第1のシール剤および第2のシール剤の両方により、EL素子への水あるいは酸素の到達を防止できる。
2枚の基板を貼り合わせた後、第1のシール剤がUV照射により先に硬化し、次いで第2のシール剤が加熱により硬化する。第2のシール剤は硬化のために長時間加熱させるが、第1のシール剤はすでに硬化しているので第2のシール剤と混合することはない。
また、UV照射している間は、画素部に遮光マスクなどをつけ、選択的に画素部にUVが照射されないようにする。
また、封止工程では基板貼り合わせの際、シール剤が完全に硬化するまで、基板間のシール剤が潰れる方向に、基板面を垂直にプレスし続ける。
本明細書で開示する発明では第1のシール剤が硬化した後の、第2シール剤硬化のための加熱工程における長時間のプレスを必要としない。つまり、通常、封止工程では基板貼り合わせの際にシールが硬化するまで基板をプレスし続けなければならないが、本発明ではUV照射により第1のシール剤が先に硬化してしまった後では基板間のギャップは常に保たれた状態となりプレスの必要が無くなる。そのため、封止装置がUV硬化性シール剤専用のものにおいても、UV硬化性シール剤および熱硬化性シール剤共用のものにおいても封止することが出来る。
また、上面出射構造および両面出射構造のEL素子の封止においては、画素部を覆う第2のシール剤にはUV照射を行わず、加熱により硬化させる。そのため、画素部がUV照射によるダメージを受けることがないため、これによりEL素子における発光輝度の低下や寿命が短くなる問題がなくなる。
また、画素部周辺の第1のシール剤を第2シール剤よりも先に、UV照射により短時間で硬化させるため、第1のシール剤硬化後、第1のシール剤と第2のシール剤とが長時間接していても両者が混合することがないので、型くずれせず、接着強度が落ちることがない。従って、信頼性の高い発光装置を得ることが出来る。
また、第1シール剤の前記第2パターンは切れ目がないため、第1のシール剤により第2のシール剤を完全に外気と遮断することで、第1のシール剤および第2のシール剤の両方により、EL素子への水あるいは酸素の到達を防止できる。従って、信頼性の高い発光装置を得ることが出来る。
図2は実施の形態1を示す図である。
図3は実施の形態2を示す図である。
図4は実施の形態3を示す図である。
図5は実施例1のアクティブマトリクス型発光装置の構成を示す図である。
図6は実施例2を示す図である。
図7は第2のシール剤により光の透過率が向上することを示す図である。
図8は実施例3の電子機器の一例を示す図である。
図9は実施例3の電子機器の一例を示す図である。
(実施の形態1)
図1は、本明細書で開示する発明を実施したアクティブマトリクス型の発光装置の上面図である。
図1(A)において、11は第1基板、12は第2基板、13は画素部、14は駆動回路部、15は端子部、16aと16bは第1シール剤、17aは第2シール剤である。
第1基板11の材料としては、特に限定されないが、第2基板12と貼り合わせるため、熱膨張係数が同一のものとすることが好ましい。下面出射型とする場合には、透光性を有する基板、例えばガラス基板、石英基板、プラスチック基板とする。また、上面出射型とする場合には、半導体基板や金属基板をも用いることができる。また、両面出射型とする場合にも基板が透光性を有するものとする。第1基板11には、EL素子を複数有する画素部13、駆動回路部14、端子部15が設けられている。
ここでは、画素部13と駆動回路部14とを囲んで、16aと16bで示される第1のシール剤が配置される例を示している。また、第1のシール剤の一部は、端子部15(または端子電極から延びた配線)と重なっている。なお、第1のシール剤は、一対の基板間隔を維持するためのギャップ材が含まれている。ギャップ材が含まれているため、なんらかの荷重が加えられた場合にショートなどが生じないよう第1のシール剤と素子(TFTなど)とが重ならないようにすることが好ましい。
また、第1のシール剤は、一対の第1パターン16aと第2パターン16bからなる。一対の第1パターン16aは線状であり、第2パターン16bの内側に設けられる。第2パターン16bの上面形状は四角形状であり、画素部13および一対の第1パターン16aを囲んでいる。四角形状の第2パターン16bの角は湾曲していてもよい。第2パターン16bの四隅付近、つまり一対の第1パターン16aの端部と第2パターン16bの間には開口部18がある。言い換えると、第1のシール剤は、2本の線状パターンが画素部を挟むように配置され、且つそれを囲むように角の湾曲した四角形状パターンが配置されている。
また、第1のシール剤の、一対の第1パターン16a間には、少なくとも第2のシール剤17aが充填されている。一対の基板は、画素部を囲んで配置される16aと16bで示される第1のシール剤と、該第1のシール剤に接し且つ前記画素部を覆う第2のシール剤17aとで固定されている。つまり第2のシール剤は、第1のシール剤により完全に外気から遮断されている。
また、第2のシール剤は、硬化後には透光性を有する材料とし、ギャップ材も含んでいないため、第1のシール剤よりも透光性が高い。この第2のシール剤17aは、一対の第1パターンの端部と第2パターンの間にある開口部18から突出している。
第2のシール剤17aが図1(A)に示す形状となるしくみを図2を用いて以下に説明する。図2(A)には、貼りあわせる前の封止基板(第2の基板22)の上面図の一例を示している。図2(A)では一枚の基板から1つの画素部を有する発光装置を形成する例を示している。
まず、第2の基板22上にディスペンサーを用いて26aと26bで示される第1シール剤を形成した後、第1シール剤の一対の第1パターン26a間に第1シール剤よりも粘度の低い第2シール剤27aを滴下する。なお、滴下した状態での上面図が図2(A)に相当する。次いで、第2の基板をEL素子を備えた画素部23を有する第1の基板と貼りあわせる。本実施の形態では、第1の基板には更に駆動回路部24と端子部25が設けられている。第1の基板と第2の基板を貼り合せた直後の上面図を図2(B)に示す。第1シール剤の粘度は高いため、貼り合せた際にわずかしか広がらないが、第2シール剤の粘度は低いため、貼り合せた際、図2(B)に示すように第2シール剤は平面的に素早く広がることとなる。
第2シール剤は、第1シール剤の一対の第1パターン26aの端部と第2パターン26bの間にある開口部28から、図2(B)中の矢印αの方向に押し出される。そのことによって、第2シール剤が充填される領域に気泡が存在しないようにすることができる。26aと26bで示される第1シール剤は第2シール剤27bと接してもすぐには混ざることはなく、第1シール剤は第2シール剤と混合しなければ第2シール剤によって形成位置は変化しない粘度を有している。
図2(B)では、第2シール剤27bは前記開口部28から突出しており、突出している前記第2シール剤27bの周縁は湾曲している。第1シール剤の前記第2パターン26bは、第1の基板と第2の基板を貼り合わせる際に図2(B)の矢印βの方向に伸びて完全につながるため、第2シール剤27bは完全に外気から遮断されており、酸素や水分のブロッキングが実現できる。また、トータルの接着面積も増大するため、貼り合わせ強度も増加する。なお、ここでは第2の基板22に第1のシール剤または第2のシール剤を形成した後、基板を貼りあわせる例を示したが、特に限定されず、素子が形成されている第1の基板に第1のシール剤または第2のシール剤を形成してもよい。
次いで、UV照射を行って第1シール剤を硬化させる。この際、遮光マスクなどを用いてUV照射から選択的に画素部を保護する。なお、本実施例では、遮光マスクは石英ガラス上にCr膜が成膜されたものを用いた。その後、加熱により第2シール剤を硬化させる。このときの加熱温度はEL素子がダメージを受けない程度にする。具体的には60℃から100℃の間が好ましい。また加熱時間は1時間から3時間が好ましい。
次いで、第2基板22の一部を分断する。図2(B)には鎖線で示したライン29が基板分断ラインとなる。分断する際には、端子部25上に形成された第1シール剤の前記第2パターン26bに沿って平行に分断ラインを設定すればよい。以上に示した手順に従えば、図1(A)に示す第2シール剤17aの形状を得ることができる。
また、図1(A)では第2シール剤17aが開口部18から突出している例を示したが、第2シール剤の粘度や量や材料を適宜変更することによって、様々な形状とすることができる。また、プレスの時間、速度、圧力などを調整することにより様々な形状とすることができる。
例えば、図1(B)において第2のシール剤17bは開口部から突出しておらず、ちょうど第2のシール剤の周縁が、弧を描いて第1のシール剤の隙間を埋めている形状となっている。また、図1(C)に示すように、第2のシール剤17cの周縁が前記開口部から凹んで湾曲している形状としてもよい。
また、第1のシール剤の前記第1パターンは線状に限定されず、画素部を挟んで一対のパターンがそれぞれ対称に配置されていればよく、第1のシール剤の前記第2パターンは四角形状に限定されず、一対の基板を貼り合わせた際に切れ目のない状態であればよい。例えば、貼りあわせる際、粘度の低い第2のシール剤が広がりやすいように第1のシール剤の形状を若干湾曲させてもよい。
(実施の形態2)
ここでは本明細書で開示する発明の画素部における断面構造の一部を図3に示す。
図3(A)において、300は第1の基板、301a、301bは絶縁層、302はTFT、308が第1の電極、309は絶縁物、310はEL層、311は第2の電極、312は透明保護層、313は第2のシール剤、314は第2の基板である。
第1の基板300上に設けられたTFT302(pチャネル型TFT)は、発光するEL層310に流れる電流を制御する素子であり、304はドレイン領域(またはソース領域)である。また、306は第1の電極とドレイン領域(またはソース領域)とを接続するドレイン電極(またはソース電極)である。また、ドレイン電極306と同じ工程で電源供給線やソース配線などの配線307も同時に形成される。ここでは第1電極とドレイン電極とを別々に形成する例を示したが、同一としてもよい。第1の基板300上には下地絶縁膜(ここでは、下層を窒化絶縁膜、上層を酸化絶縁膜)となる絶縁層301aが形成されており、ゲート電極305と活性層との間には、ゲート絶縁膜が設けられている。また、301bは有機材料または無機材料からなる層間絶縁膜である。また、ここでは図示しないが、一つの画素には、他にもTFT(nチャネル型TFTまたはpチャネル型TFT)を一つ、または複数設けている。また、ここでは、一つのチャネル形成領域303を有するTFTを示したが、特に限定されず、複数のチャネルを有するTFTとしてもよい。
また、308は、第1の電極、即ち、OLEDの陽極(或いは陰極)である。第1の電極308の材料としては、Ti、TiN、TiSiXNY、Ni、W、WSiX、WNX、WSiXNY、NbN、Mo、Cr、Pt、Zn、Sn、In、またはMoから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料を主成分とする膜またはそれらの積層膜を総膜厚100nm〜800nmの範囲で用いればよい。ここでは、第1の電極308として窒化チタン膜を用いる。窒化チタン膜を第1の電極308として用いる場合、表面にUV照射や塩素ガスを用いたプラズマ処理を行って仕事関数を増大させることが好ましい。
また、第1の電極308の端部(および配線307)を覆う絶縁物309(バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる)を有している。絶縁物309としては、無機材料(酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど)、感光性または非感光性の有機材料(ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン)、またはこれらの積層などを用いることができるが、ここでは窒化シリコン膜で覆われた感光性の有機樹脂を用いる。例えば、有機樹脂の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物の上端部のみに曲率半径を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、あるいは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
また、有機化合物を含む層310は、蒸着法または塗布法を用いて形成する。なお、信頼性を向上させるため、有機化合物を含む層310の形成前に真空加熱を行って脱気を行うことが好ましい。例えば、蒸着法を用いる場合、真空度が5×10−2Torr(0.665Pa)以下、好ましくは10−4〜10−6Paまで真空排気された成膜室で蒸着を行う。蒸着の際、予め、抵抗加熱により有機化合物は気化されており、蒸着時にシャッターが開くことにより基板の方向へ飛散する。気化された有機化合物は、上方に飛散し、メタルマスクに設けられた開口部を通って基板に蒸着される。
例えば、Alq3、部分的に赤色発光色素であるナイルレッドをドープしたAlq3、Alq3、p−EtTAZ、TPD(芳香族ジアミン)を蒸着法により順次積層することで白色を得ることができる。
また、スピンコートを用いた塗布法により有機化合物を含む層を形成する場合、塗布した後、真空加熱で焼成することが好ましい。例えば、正孔注入層として作用するポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)水溶液(PEDOT/PSS)を全面に塗布、焼成し、その後、発光層として作用する発光中心色素(1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエン(TPB)、4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノ−スチリル)−4H−ピラン(DCM1)、ナイルレッド、クマリン6など)ドープしたポリビニルカルバゾール(PVK)溶液を全面に塗布、焼成すればよい。なお、PEDOT/PSSは溶媒に水を用いており、有機溶剤には溶けない。従って、PVKをその上から塗布する場合にも、再溶解する心配はない。また、PEDOT/PSSとPVKは溶媒が異なるため、成膜室は同一のものを使用しないことが好ましい。
また、有機化合物を含む層310を単層とすることもでき、ホール輸送性のポリビニルカルバゾール(PVK)に電子輸送性の1,3,4−オキサジアゾール誘導体(PBD)を分散させてもよい。また、30wt%のPBDを電子輸送剤として分散し、4種類の色素(TPB、クマリン6、DCM1、ナイルレッド)を適当量分散することで白色発光が得られる。
また、311は、導電膜からなる第2の電極、即ち、OLEDの陰極(或いは陽極)である。第2の電極311の材料としては、MgAg、MgIn、AlLi、CaF2、CaNなどの合金、または周期表の1族もしくは2族に属する元素とアルミニウムとを共蒸着法により形成した透光性を有する膜を用いればよい。ここでは、第2の電極を通過させて発光させる上面出射型であるので、1nm〜10nmのアルミニウム膜、もしくはLiを微量に含むアルミニウム膜を用いる。
第2の電極311としてAl膜を用いる構成とすると、有機化合物を含む層310と接する材料を酸化物以外の材料で形成することが可能となり、発光装置の信頼性を向上させることができる。また、1nm〜10nmのアルミニウム膜を形成する前に陰極バッファ層としてCaF2、MgF2、またはBaF2からなる透光性を有する層(膜厚1nm〜5nm)を形成してもよい。
また、陰極の低抵抗化を図るため、発光領域とならない領域の第2の電極311上に補助電極を設けてもよい。また、陰極形成の際には蒸着による抵抗加熱法を用い、蒸着マスクを用いて選択的に形成すればよい。
また、312は蒸着法により形成する透明保護層であり、金属薄膜からなる第2の電極311を保護する。さらに透明保護層312を第2のシール剤313で覆う。第2の電極311は極薄い金属膜であるため、酸素に触れれば容易に酸化などが発生しやすく、シール剤に含まれる溶剤などと反応して変質する恐れがある。
このような金属薄膜からなる第2の電極311を透明保護層312、例えばCaF2、MgF2、またはBaF2で覆うことによって、第2の電極311と第2のシール剤313に含まれる溶剤などの成分とが反応することを防ぐとともに、乾燥剤を使うことなく、酸素や水分を効果的にブロックする。また、CaF2、MgF2、BaF2は、蒸着法で形成することが可能であり、連続的に陰極と透明な保護層とを蒸着法で形成することによって、不純物の混入や電極表面が外気に触れることを防ぐことができる。加えて、蒸着法を用いれば、有機化合物を含む層へダメージをほとんど与えない条件で透明保護層312を形成することができる。また、第2の電極311の上下にCaF2、MgF2、またはBaF2からなる透光性を有する層を設けて挟むことによって、さらに第2の電極311を保護してもよい。
また、第1の電極として材料自身に酸素原子のない金属(仕事関数の大きい材料)、例えば窒化チタン膜を用い、第2の電極として材料自身に酸素原子のない金属(仕事関数の小さい材料)、例えばアルミニウム薄膜を用い、さらにCaF2、MgF2、またはBaF2で覆うことによって、第1の電極と第2の電極との間の領域を限りなくゼロに近い無酸素状態を維持できる。
また、第2のシール剤313は実施の形態1に示した方法で第2の基板314と第1の基板300とを貼り合せている。第2のシール剤313としては、硬化後に透光性を有する材料であり、熱硬化性の樹脂を用いればよい。ここでは比重1.17(25℃)、粘度9000mPa・s、引張せん断接着強度15N/mm2、Tg(ガラス転移点)74℃である高耐熱の熱硬化型エポキシ樹脂を用いる。また、第2のシール剤313を一対の基板間に充填することによって、全体の透過率を向上させることができる。
一対のガラス基板の間に第2のシール剤を充填した場合の光の透過率、一対のガラス基板の間に窒素ガスを充填した場合の光の透過率をそれぞれ求めた。図7に、前者の透過率を実線で、後者の透過率を点線で表したグラフを示す。図7に実線で示すように、一対のガラス基板の間に第2のシール剤を充填した場合の光の透過率は可視光領域で85%以上を示している。なお、図7において縦軸は光の透過率を示し、横軸は光の波長を示している。
また、図3(B)には、発光領域における積層構造を簡略化したものを示す。図3(B)に示す矢印の方向に発光が放出される。図3(B)及び図3(C)において、絶縁層301aと絶縁層301bをまとめて絶縁層301で示す。
また、金属層からなる第1の電極308に代えて、図3(C)に示すように透明導電膜からなる第1の電極318を用いた場合、上面と下面の両方に発光を放出することができる。透明導電膜としては、ITO(酸化インジウム酸化スズ合金)、酸化インジウム酸化亜鉛合金(In2O3−ZnO)、酸化亜鉛(ZnO)等を用いればよい。ITOに酸化珪素を混合したターゲットを用いて、スパッタ法により透明導電膜を形成してもよい。また、本実施の形態は実施の形態1と自由に組み合わせることができる。
(実施の形態3)
1枚の基板に複数の画素部を形成する場合、即ち多面取りの例を図4に示す。ここでは1枚の基板を用いて4つのパネルを形成する例を示す。
まず、図4(A)に示すように、不活性気体雰囲気で第2基板31上にディスペンサ装置で第1パターン32aと第2パターン32bを有する第1シール剤を所定の位置に形成する。半透明な第1シール剤32a、32bとしてはフィラー(直径6μm〜24μm)を含み、且つ、粘度370Pa・sのものを用いる。また、32aと32bで示される第1シール剤は簡単なシールパターンであるので、印刷法で形成することもできる。
次いで、図4(B)に示すように、第1パターン32aと第2パターン32bを有する第1シール剤に囲まれた領域(ただし、第1パターンの端部と第2パターンの間に開口部を有する)に、硬化後に透光性を有する第2シール剤33を滴下する。ここでは比重1.17(25℃)、粘度9000mPa・s、引張せん断接着強度15N/mm2、Tg(ガラス転移点)74℃である高耐熱の熱硬化型エポキシ樹脂を用いる。
次いで、図4(C)に示すように、画素部34が設けられた第1基板と、シール剤が設けられた第2基板とを貼りあわせる。なお、シール剤によって一対の基板を貼りつける直前には真空でアニールを行って脱気を行うことが好ましい。ここでは、図1(A)、図1(B)、図1(C)のいずれかに示したような形状となるように第2のシール剤33を広げて第1のシール剤32a、32bの間に充填させる。第1のシール剤32a、32bの形状および配置により気泡が入ることなく第2のシール剤33を充填することができる。
次いで、UV照射を行って、第1のシール剤32a、32bを硬化させる。UV照射の際には、遮光板などを用いて選択的に画素領域をUV照射から保護する。その後加熱により第2のシール剤33を硬化させる。このときの加熱温度はEL素子がダメージを受けない程度にする。具体的には60℃から100℃の間が好ましい。また加熱時間は1時間から3時間程度が好ましい。
次いで、図4(D)に示すように、スクライバー装置を用いて鎖線で示したスクライブライン35を形成する。スクライブライン35は、第1シール剤の前記第2パターンに沿って形成すればよい。
次いで、ブレイカー装置を用いて、貼り合わせた第1基板及び第2基板を分断する。こうして、図4(E)に示すように、一対の基板から4つのパネルを作製することができる。
また、本実施の形態は、実施の形態1または実施の形態2と自由に組み合わせることができる。
以上の構成からなる本明細書で開示する発明について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととする。
なお、図5(A)は発光装置を示す上面図、図5(B)は図5(A)をA−A’で切断した断面図である。点線で示された1101はソース信号線駆動回路、1102は画素部、1103はゲート信号線駆動回路である。また、1104は封止基板、1105は第1のシール剤であり、第1のシール剤1105で囲まれた内側は、透明な第2のシール剤1107で充填されている。なお、第2のシール剤1107は画素領域上四隅で突出している。
なお、1108はソース信号線駆動回路1101及びゲート信号線駆動回路1103に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるFPC(フレキシブルプリントサーキット)1109からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、ここではFPCしか図示されていないが、このFPCにはプリント配線基盤(PWB)が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにFPCもしくはPWBが取り付けられた状態も含むものとする。
次に、断面構造について図5(B)を用いて説明する。基板1110上には駆動回路及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路としてソース信号線駆動回路1101と画素部1102が示されている。
なお、ソース信号線駆動回路1101はnチャネル型TFT1123とpチャネル型TFT1124とを組み合わせたCMOS回路が形成される。また、駆動回路を形成するTFTは、公知のCMOS回路、PMOS回路もしくはNMOS回路で形成しても良い。また、本実施例では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。
また、画素部1102はスイッチング用TFT1111と、電流制御用TFT1112とそのドレインに電気的に接続された第1の電極(陽極)1113を含む複数の画素により形成される。
ここでは第1の電極1113がTFTのドレインと直接接している構成となっているため、第1の電極1113の下層は、シリコンからなるドレインとオーミックコンタクトのとれる材料層とし、有機化合物を含む層と接する表面に仕事関数の大きい材料層とすることが望ましい。例えば、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との3層構造とすると、配線としての抵抗も低く、且つ、良好なオーミックコンタクトがとれ、且つ、陽極として機能させることができる。また、第1の電極1113は、窒化チタン膜の単層としてもよいし、3層以上の積層を用いてもよい。
また、第1の電極(陽極)1113の両端には絶縁物(バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる)1114が形成される。絶縁物1114は有機樹脂膜もしくは珪素を含む絶縁膜で形成すれば良い。ここでは、絶縁物1114として、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いて図5に示す形状の絶縁物を形成する。また、絶縁物1114を窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜、または窒化珪素膜からなる保護膜で覆ってもよい。この保護膜はスパッタ法(DC方式やRF方式)により得られる窒化珪素または窒化酸化珪素を主成分とする絶縁膜、または炭素を主成分とする薄膜である。シリコンターゲットを用い、窒素とアルゴンを含む雰囲気で形成すれば、窒化珪素膜が得られる。また、窒化シリコンターゲットを用いてもよい。また、保護膜は、リモートプラズマを用いた成膜装置を用いて形成してもよい。また、保護膜に発光を通過させるため、保護膜の膜厚は、可能な限り薄くすることが好ましい。
また、第1の電極(陽極)1113上には、蒸着マスクを用いた蒸着法、またはインクジェット法によって有機化合物を含む層1115を選択的に形成する。さらに、有機化合物を含む層1115上には第2の電極(陰極)1116が形成される。これにより、第1の電極(陽極)1113、有機化合物を含む層1115、及び第2の電極(陰極)1116からなるEL素子1118が形成される。ここでは発光素子1118は白色発光とする例であるので、着色層1131とBM(遮光層)1132からなるカラーフィルター(簡略化のため、ここではオーバーコート層は図示しない)が設けられている。1117で示すのは透明保護層である。
また、R、G、Bの発光が得られる有機化合物を含む層をそれぞれ選択的に形成すれば、カラーフィルターを用いなくともフルカラーの表示を得ることができる。
また、基板1110上に形成されたEL素子1118を封止するために第1シール剤1105、第2シール剤1107により封止基板1104を貼り合わせる。なお、第1シール剤1105、第2シール剤1107としてはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、第1シール剤1105、第2シール剤1107はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。
また、本実施例では封止基板1104を構成する材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、マイラー、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。また、第1シール剤1105、第2シール剤1107を用いて封止基板1104を接着した後、さらに側面(露呈面)を覆うように第3のシール剤で封止することも可能である。
以上のようにしてEL素子を第1シール剤1105、第2シール剤1107に封入することにより、EL素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素といった有機化合物層の劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置を得ることができる。また、本実施例は実施の形態1乃至3のいずれか一と自由に組み合わせることができる。
図6(A)において、700は第1の基板、701a、701bは絶縁層、702はTFT、709は絶縁物、710はEL層、711は第2の電極、712は透明保護層、713は第2のシール剤、714は第2の基板である。
第1の基板700上に設けられたTFT702(pチャネル型TFT)は、発光するEL層710に流れる電流を制御する素子であり、704はドレイン領域(またはソース領域)、705はゲート電極である。また、ここでは図示しないが、一つの画素には、他にもTFT(nチャネル型TFTまたはpチャネル型TFT)を一つ、または複数設けている。また、ここでは、一つのチャネル形成領域703を有するTFTを示したが、特に限定されず、複数のチャネルを有するTFTとしてもよい。
また、図6(A)に示す構造は、金属層の積層からなる第1の電極708a〜708cを形成し、該第1の電極の端部を覆う絶縁物(バンク、隔壁と呼ばれる)709を形成した後、該絶縁物709をマスクとして自己整合的にエッチングを行い、該絶縁物の一部をエッチングするとともに第1の電極の一部(中央部)を薄くエッチングして第1の電極に段差を形成する。このエッチングによって第1の電極の中央部は薄く、且つ、平坦な面とし、絶縁物で覆われた第1の電極の端部は厚い形状となる。即ち、第1の電極は凹部が形成された形状となる。そして、第1の電極上には有機化合物を含む層710、および第2の電極711を形成してEL素子を完成させる。
図6(A)に示す構造は、第1の電極の段差部分に形成された斜面で横方向の発光を反射または集光させて、ある一方向(第2の電極を通過する方向)に取り出す発光量を増加させるものである。
従って、斜面が形成される金属層708bは、光を反射する金属、例えばアルミニウム、銀などを主成分とする材料とすることが好ましく、有機化合物を含む層710と接する金属層708aは、仕事関数の大きい陽極材料、或いは、仕事関数の小さい陰極材料とすることが好ましい。電源供給線やソース配線などの配線707も同時に形成されるため、低抵抗な材料を選択することが好ましい。
また、第1の電極の中央部に向かう傾斜面における傾斜角度(テーパー角度とも呼ぶ)は、50°を超え、60°未満、さらに好ましくは54.7°であることが好ましい。なお、この第1の電極の傾斜面で反射された光が層間で分散したりしないよう、また迷光とならないように適宜、傾斜角度、有機化合物層の材料および膜厚、または第2の電極の材料および膜厚を設定することが必要である。
本実施例では、708aとしてチタン膜(60nm)と窒化チタン膜(膜厚100nm)の積層、708bとしてTiを微量に含むアルミニウム膜(350nm)、708cとしてチタン膜(100nm)とする。この708cは、708bを保護してアルミニウム膜のヒロック発生、変質などを防ぐ。また708cとして、窒化チタン膜を用い、遮光性を持たせ、アルミニウム膜の反射を防いでもよい。また、708aとしてシリコンからなる704との良好なオーミックコンタクトを取るために708aの下層にチタン膜を用いたが、特に限定されず、他の金属膜を用いてもよい。また、708aは窒化チタン膜の単層としてもよい。
また、本実施例では窒化チタン膜を陽極として用いるため、UV処理やプラズマ処理を行う必要があるが、708b、708cをエッチングする際に同時に窒化チタン膜表面へのプラズマ処理が行われるため、陽極として十分な仕事関数を得ることができる。
また、窒化チタン膜に代わる陽極材料としては、Ni、W、WSiX、WNX、WSiXNY、NbN、Mo、Cr、Pt、Zn、Sn、In、またはMoから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料を主成分とする膜またはそれらの積層膜を総膜厚100nm〜800nmの範囲で用いればよい。
また、図6(A)に示した構造は、絶縁物709をマスクとして自己整合的にエッチングを行うため、マスク数の増加はなく、トータルとして少ないマスク数および工程数で上面出射型の発光装置を作製することができる。
また、図6(A)と異なる構造を図6(B)に示す。図6(B)の構造は、絶縁層801cを層間絶縁膜として用い、第1の電極とドレイン電極(またはソース電極)とを異なる層に設けることで、マスク数は増加する一方、発光領域の面積を増大させることができる構造である。
図6(B)において、800は第1の基板、801a、801b、801cは絶縁層、802はTFT(pチャネル型TFT)、803はチャネル形成領域、804はドレイン領域(またはソース領域)、805はゲート電極、806はドレイン電極(またはソース電極)、807は配線、808は第1の電極、809は絶縁物、810はEL層、811は第2の電極、812は透明保護層、813は第2のシール剤、814は第2の基板である。
また、第1の電極808として透明導電膜を用いれば両面発光型の発光装置を作製することができる。
また、本実施例は実施の形態1乃至3、実施例1のいずれか一と自由に組み合わせることができる。
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ(ゴーグル型ディスプレイ)、カーナビゲーション、プロジェクタ、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等)などが挙げられる。それらの一例を図8、図9に示す。
図8(A)はパーソナルコンピュータであり、本体2001、画像入力部2002、表示部2003、キーボード2004等を含む。
図8(B)はビデオカメラであり、本体2101、表示部2102、音声入力部2103、操作スイッチ2104、バッテリー2105、受像部2106等を含む。
図8(C)はモバイルコンピュータ(モービルコンピュータ)であり、本体2201、カメラ部2202、受像部2203、操作スイッチ2204、表示部2205等を含む。
図8(D)はプログラムを記録した記録媒体(以下、記録媒体と呼ぶ)を用いるプレーヤーであり、本体2401、表示部2402、スピーカ部2403、記録媒体2404、操作スイッチ2405等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてDVD(Digtial Versatile Disc)、CD等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。
図8(E)はデジタルカメラであり、本体2501、表示部2502、接眼部2503、操作スイッチ2504、受像部(図示しない)等を含む。
図9(A)は携帯電話機であり、本体2901、音声出力部2902、音声入力部2903、表示部2904、操作スイッチ2905、アンテナ2906、画像入力部(CCD、イメージセンサ等)2907等を含む。
図9(B)は携帯書籍(電子書籍)であり、本体3001、表示部3002、3003、記憶媒体3004、操作スイッチ3005、アンテナ3006等を含む。
図9(C)はディスプレイであり、本体3101、支持台3102、表示部3103等を含む。
ちなみに図9(C)に示すディスプレイは中小型または大型のもの、例えば5〜20インチの画面サイズのものである。また、このようなサイズの表示部を形成するためには、基板の一辺が1mのものを用い、多面取りを行って量産することが好ましい。
以上の様に、本明細書で開示する発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器の作製方法に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施の形態1乃至3、実施例1、2のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
Claims (19)
- 少なくとも一方が透光性である一対の基板間に、第1の電極と該第1の電極上に接する有機化合物層と該有機化合物層上に接する第2の電極とを有するEL素子を複数有する画素部を備えた発光装置であって、
前記画素部を囲む第1のシール剤と、該第1のシール剤によって囲まれた領域に前記画素部の全面を覆うように設けられた第2のシール剤とを有し、
前記第1のシール剤と前記第2のシール剤とで前記一対の基板が固定されていることを特徴とする発光装置。 - 少なくとも一方が透光性である一対の基板間に、第1の電極と該第1の電極上に接する有機化合物層と該有機化合物層上に接する第2の電極とを有するEL素子を複数有する画素部を備えた発光装置であって、
前記画素部を囲む第1のシール剤と、該第1のシール剤によって囲まれた領域に前記画素部の全面を覆うように設けられた第2のシール剤とを有し、
前記第1のシール剤は、前記画素部を挟むように設けられた一対の第1のパターンと、前記画素部と前記一対の第1のパターンを囲む第2のパターンからなり、前記一対の第1のパターン間は少なくとも第2のシール剤により充填され、前記一対の第1のパターンの両端と前記第2のパターン間は開口していることを特徴とする発光装置。 - 少なくとも一方が透光性である一対の基板間に、第1の電極と該第1の電極上に接する有機化合物層と該有機化合物層上に接する第2の電極とを有するEL素子を複数有する画素部を備えた発光装置であって、
前記画素部を囲む第1のシール剤と、該第1のシール剤によって囲まれた領域に前記画素部の全面を覆うように設けられた第2のシール剤とを有し、
前記第1のシール剤は、前記画素部を挟むように設けられた2本の線状パターンと、前記画素部と前記2本の線状パターンを囲む角の湾曲した四角形状パターンからなり、前記2本の線状パターン間は少なくとも第2のシール剤により充填され、前記2本の線状パターンの両端と前記角の湾曲した四角形状パターン間は開口していることを特徴とする発光装置。 - 請求項2又は請求項3において、前記第2のシール剤は前記開口から突出していることを特徴とする発光装置。
- 請求項1乃至請求項3のいずれか一において、前記第1のシール剤は、前記一対の基板の間隔を保持するギャップ材を含むことを特徴とする発光装置。
- 請求項1乃至請求項3のいずれか一において、前記第1のシール剤はUV硬化性のエポキシ樹脂でなり、前記第2のシール剤は熱硬化性のエポキシ樹脂でなり熱硬化後に透光性を有することを特徴とする発光装置。
- 請求項1乃至請求項3のいずれか一において、前記第2の電極と前記第2のシール剤との間にはCaF2、MgF2、またはBaF2からなる透光性を有する保護層が設けられていることを特徴とする発光装置。
- 請求項1乃至請求項3のいずれか一において、前記EL素子からの発光は、前記第2のシール剤と前記一対の基板の一方を透過して放出されることを特徴とする発光装置。
- 請求項1乃至請求項3のいずれか一において、前記EL素子からの発光は、前記第2のシール剤と前記一対の基板の一方を透過して放出されると共に、前記前記一対の基板の他方を透過して放出されることを特徴とする発光装置。
- 請求項1乃至請求項3のいずれか一において、前記発光装置は、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ、DVDプレーヤー、携帯電話機、または携帯情報端末に搭載されることを特徴とする発光装置。
- 第1の基板上に、一対の第1のパターンと該一対の第1のパターンを囲むように第2のパターンとを第1のシール剤により形成し、
前記一対の第1のパターン間に、硬化後に透光性を有し且つ前記第1のシール剤よりも粘度の低い第2のシール剤を滴下し、
EL素子を備えた画素部を有する第2の基板と前記第1の基板とを、前記一対の第1のパターン間に前記画素部が配置されるように貼り合わせると共に、前記貼り合わせの際に前記第2のシール剤を前記画素部の全面を覆うように広げ、
前記第1のシール剤と前記第2のシール剤を硬化させることを特徴とする発光装置の作製方法。 - 第1の基板上に、一対の第1のパターンと該一対の第1のパターンを囲むように第2のパターンとを第1のシール剤により形成し、
前記一対の第1のパターン間に、硬化後に透光性を有し且つ前記第1のシール剤よりも粘度の低い第2のシール剤を滴下し、
EL素子を備えた画素部を有する第2の基板と前記第1の基板とを、前記一対の第1のパターン間に前記画素部が配置されるように貼り合わせると共に、前記貼り合わせの際に前記一対の第1のパターンの両端と前記第2のパターンとの間の開口から突出するように前記第2のシール剤を広げ、
前記第1のシール剤と前記第2のシール剤を硬化させることを特徴とする発光装置の作製方法。 - 第1の基板上に、2本の線状パターンと該2本の線状パターンを囲むように角の湾曲した四角形状パターンとを第1のシール剤により形成し、
前記2本の線状パターン間に、硬化後に透光性を有し且つ前記第1のシール剤よりも粘度の低い第2のシール剤を滴下し、
EL素子を備えた画素部を有する第2の基板と前記第1の基板とを、前記2本の線状パターン間に前記画素部が配置されるように貼り合わせると共に、前記貼り合わせの際に前記第2のシール剤を前記画素部の全面を覆うように広げ、
前記第1のシール剤と前記第2のシール剤を硬化させることを特徴とする発光装置の作製方法。 - 第1の基板上に、2本の線状パターンと該2本の線状パターンを囲むように角の湾曲した四角形状パターンとを第1のシール剤により形成し、
前記2本の線状パターン間に、硬化後に透光性を有し且つ前記第1のシール剤よりも粘度の低い第2のシール剤を滴下し、
EL素子を備えた画素部を有する第2の基板と前記第1の基板とを、前記2本の線状パターン間に前記画素部が配置されるように貼り合わせると共に、前記貼り合わせの際に前記2本の線状パターンの両端と前記角の湾曲した四角形状パターンとの間の開口から突出するように前記第2のシール剤を広げ、
前記第1のシール剤と前記第2のシール剤を硬化させることを特徴とする発光装置の作製方法。 - 請求項11又は請求項12において、
前記第2のパターンは、前記一対の第1のパターンに沿って存在する前記第2のパターンの2辺それぞれの中点付近に隙間を有するように形成され、
前記第1の基板と前記第2の基板を貼り合わせる際、前記隙間が塞がることによって前記第2のシール剤が第1のシール剤により完全に外気から遮断されることを特徴とする発光装置の作製方法。 - 請求項13又は請求項14において、
前記角の湾曲した四角形状のパターンは、前記2本の線状パターンに沿って存在する前記角の湾曲した四角形状パターンの2辺それぞれの中点付近に隙間を有するように形成され、
前記第1の基板と前記第2の基板を貼り合わせる際、前記隙間が塞がることによって前記第2のシール剤が第1のシール剤により完全に外気から遮断されることを特徴とする発光装置の作製方法。 - 請求項11乃至請求項14のいずれか一において、前記第1のシール剤と前記第2のシール剤の硬化は、前記第1のシール剤をUV照射により硬化させた後に、前記第2のシール剤を加熱することにより硬化させて行うことを特徴とする発光装置の作製方法。
- 請求項11又は請求項12において、前記第1のシール剤と前記第2のシール剤を硬化させた後、前記第2のパターンに沿って前記第1の基板及び前記第2の基板を分断することを特徴とする発光装置の作製方法。
- 請求項13又は請求項14において、前記第1のシール剤と前記第2のシール剤を硬化させた後、前記角の湾曲した四角形状のパターンに沿って前記第1の基板及び前記第2の基板を分断することを特徴とする発光装置の作製方法。
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