KR101884542B1 - 유기 일렉트로루미네센스 소자 및 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법 - Google Patents

유기 일렉트로루미네센스 소자 및 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법 Download PDF

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코니카 미놀타 가부시키가이샤
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Abstract

기판 상에 형성된 가스 배리어층과, 발광부와, 무기 밀봉층과, 무기 밀봉층의 외부로 연장되는 취출 배선과, 수지 접착층을 개재하여 접합된 밀봉 기판을 구비하고, 적어도 취출 배선의 상방에서, 밀봉 기판이 기판측에 절곡되어서 무기 밀봉층에 접촉되어 있는 유기 EL 소자를 구성하고, 외부 기기와의 접속 신뢰성 향상이 가능한 유기 EL 소자를 제공한다.

Description

유기 일렉트로루미네센스 소자 및 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법{ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE ELEMENT AND METHOD FOR PRODUCING ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE ELEMENT}
본 발명은 밀봉 기판에 의해 밀봉된 유기 일렉트로루미네센스 소자 및 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
유기물질을 사용한 유기 일렉트로루미네센스(EL) 소자(유기 EL 디바이스 및 유기 EL 장치)는 최적인 유기 재료를 선택함으로써 특정한 파장에 의한 면 발광과, 박형, 또한 고체 형상으로 발광을 할 수 있기 때문에, 박형 대면적 풀 컬러 디스플레이나, 전자 사진용 광원 디바이스, 액정 디스플레이용 백라이트, 정맥 센서 등의 생체 인식용 광원, 면 발광 조명용 등에 있어서 상품화가 서둘러지고 있다. 또한, 용도를 확대하기 위해서, 한층 더 저비용화와 신뢰성 향상을 향해서, 재료 개발, 구조 최적화, 생산 프로세스 효율화 등의 품질 향상 개발이 활발하게 진행되고 있다.
유기 EL 소자는 일반적으로 베이스 기판 상에, 적어도 제1전극, 다층의 유기 화합물로 이루어지는 유기 기능층(발광층), 및 제2전극을 구비하는 박막 고체 발광 소자이다. 또한, 제1전극 및 제2전극은 한쪽이 양극을 구성하고, 다른 쪽이 음극을 구성한다. 또한, 유기 기능층은 적어도 하나의 유기 발광 물질을 함유하고, 다수의 유기 화합물로 구성된다.
이와 같은 구성의 유기 EL 소자에 있어서, 제1전극 및 제2전극 간에 전압을 인가하면, 한쪽 전극(양극)으로부터 발광층에 정공이 주입되고, 또한 다른 쪽 전극(음극)으로부터 발광층에 전자가 주입된다. 그리고 발광층에 주입된 정공 및 전자가 발광층에서 재결합함으로써, 유기 발광 물질의 에너지 준위가 전도대로부터 가전자대로 복귀되고, 이때 발생하는 에너지가 광으로서 발광층으로부터 방출된다.
최근 들어, 유기 EL 소자의 기술분야에서는 유기 EL 소자 패널의 박형화, 경량화, 대형화, 생산성 향상, 내충격성 등의 요구로 인해, 가요성이 있는 투명 필름 기판을 베이스로 하여, 롤 공급에 의한 일관 생산을 행하는 대규모 생산 기술의 확립이 요구되고 있다. 투명 필름 기판에 유기 EL 소자를 형성하는 경우, 시간과 함께 대기 중에서 투명 필름 기판 또는 밀봉 기판을 침투하는, 산소나 수증기에 의해 전극이나 발광 재료가 열화되고, 비발광화하는 다크 스폿 현상이 일어난다. 이로 인해, 가스 배리어층 및 무기 밀봉층을 형성하고, 또한 수지 접착제로 금속 박 등의 밀봉 기판을 접합함으로써, 소자 표면 및 주변을 밀봉할 필요가 있다.
또한, 유기 EL 소자에서는, 제1전극 및 제2전극으로부터 수지 접착제로 접착된 밀봉 기판의 외부까지 인출된 배선에, 이방성 도전 필름(ACF) 등을 사용하여, 연성 인쇄 회로 필름(FPC) 등이 접속된다. 이 접속에서는, 100 내지 200℃의 가열 압착 공정이 필요해진다. 이로 인해, 가열 압착 공정에 사용하는 접착제가, 금속 배선 및 ACF 압착 부분으로 밀려나오지 않도록 해야 한다. 또한, 방습성 및 방열성을 얻기 위해서 밀봉 기판에 설치하는 금속은 도전성이 있기 때문에, 접착시에 금속 배선과 금속과의 단부가 일부라도 접촉하면 단락 누전을 일으켜, 발광 불량이 발생한다.
이러한 과제에 대하여 시트 형상 밀봉 부재를 개재해서 밀봉 기판을 접합한 구조에서, 단자 접속 변에 스페이서나 접착층을 배치함으로써, 시트 형상 밀봉 부재의 밀려나옴을 방지하는 것이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1, 특허문헌 2 참조).
국제 공개 제2010/024006호 일본 특허 공개 제2008-10211호 공보
그러나 단자 접속 변에 스페이서나 접착층을 배치하는 구성에서는, 수지제 스페이서로 ACF 압착 공정에 견딜만 한 내열성을 얻기 위해서, 고가의 유리제나 세라믹제 무기 입자를 많이 첨가할 필요가 있다. 또한, 이들 무기 입자는 밀봉 기판의 압착 시에 무기 밀봉층의 손상이나 크랙을 초래하기 쉬운 문제도 있다.
상술한 바와 같이, 유기 일렉트로루미네센스 소자에서는, 외부 취출 전극과 FPC(연성 인쇄 회로 필름) 등의 외부 기기와의 접속에서, 전기적인 접속 신뢰성의 향상이 요구되고 있다.
상술한 문제의 해결을 위하여, 본 발명에서는 외부 기기와의 접속 신뢰성 향상이 가능한 유기 일렉트로루미네센스 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 유기 일렉트로루미네센스 소자는 기판과, 기판 상에 형성된 가스 배리어층과, 가스 배리어층 상에 설치된, 제1전극, 유기 기능층 및 제2 전극을 포함하는 발광부와, 발광부를 피복하는 무기 밀봉층과, 제1전극 또는 제2전극에 접속되어서, 무기 밀봉층의 외부로 연장되는 취출 배선과, 무기 밀봉층 상에 수지 접착층을 개재하여 접합된 금속층과 절연층을 포함하는 밀봉 기판을 구비한다. 그리고 적어도 취출 배선의 상방에서, 밀봉 기판이 기판측에 절곡되고, 금속층 및 절연층 중 적어도 어느 한쪽이 무기 밀봉층에 접촉되어 있다.
또한, 본 발명의 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법은 기판 상에 가스 배리어층을 형성하는 공정과, 가스 배리어층 상에 제1전극, 유기 기능층 및 제2 전극을 포함하는 발광부를 형성하는 공정을 갖는다. 그리고 제1전극 또는 제2전극에 접속하는 취출 배선을 형성하는 공정과, 발광부 및 취출 배선의 발광부측의 일부를 피복하는 무기 밀봉층을 형성하는 공정을 갖는다. 또한, 무기 밀봉층 상에 수지 접착층을 개재하여 접합된 금속층과 절연층을 포함하는 밀봉 기판을 접합하고, 금속층 및 절연층 중 적어도 어느 한쪽이, 무기 밀봉층에 접촉하도록 적어도 취출 배선의 상방에 있는 밀봉 기판의 단부를 절곡하는, 밀봉 기판의 압착 공정을 갖는다.
본 발명의 유기 일렉트로루미네센스 소자 및 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법에 의하면, 발광부가 무기 밀봉층에 의해 밀봉되어, 이 무기 밀봉층 위에 밀봉 기판이 수지 접착층에 의해 접합된다.
그리고 취출 배선의 상방에서, 밀봉 기판이 절곡되어서 무기 밀봉층 위에 접촉한다. 이로 인해, 취출 배선의 상방에서, 수지 접착층의 단부면이 밀봉 기판에 의해 덮인다. 따라서, 취출 배선 상으로의 수지 접착층의 노출, 유출을 방지할 수 있다.
이 결과, 유기 일렉트로루미네센스 소자의 취출 배선과, 외부 기기와의 접속 신뢰성이 향상된다.
본 발명에 따르면, 외부 기기와의 접속 신뢰성 향상이 가능한 유기 일렉트로루미네센스 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태의 유기 EL 소자의 개략 구성을 도시하는 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 제1 실시 형태의 유기 EL 소자의 X-X선 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시하는 제1 실시 형태의 유기 EL 소자의 Y-Y선 단면도아다.
도 4는 제2 실시 형태의 유기 EL 소자의 개략 구성을 도시하는 평면도이다.
도 5는 도 4에 도시하는 제2 실시 형태의 유기 EL 소자의 X-X선 단면도이다.
도 6은 도 4에 도시하는 제2 실시 형태의 유기 EL 소자의 Y-Y선 단면도이다.
도 7은 제2 실시 형태의 유기 EL 소자의 압착 공정을 도시하는 도면이다.
도 8은 제2 실시 형태의 유기 EL 소자의 압착 공정을 도시하는 도면이다.
도 9는 제2 실시 형태의 유기 EL 소자의 압착 공정을 도시하는 도면이다.
도 10은 제2 실시 형태의 유기 EL 소자의 압착 공정을 도시하는 도면이다.
도 11은 제2 실시 형태의 유기 EL 소자의 압착 공정을 도시하는 도면이다.
도 12는 제2 실시 형태의 유기 EL 소자의 압착 공정을 도시하는 도면이다.
도 13은 압착 공정을 행하는 롤 라미네이트 장치의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 14는 압착 공정을 행하는 롤 라미네이트 장치의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 15는 유기 EL 소자를 소자마다 절단하는 공정을 설명하는 도면이다.
도 16은 유기 EL 소자를 소자마다 절단하는 공정을 설명하는 도면이다.
도 17은 플렉시블 인쇄 배선 필름(FPC)이 접속된 상태의 유기 EL 소자 모듈의 구성을 도시하는 도면이다.
도 18은 도 17에 나타내는 유기 EL 소자 모듈의 X-X선 단면도이다.
도 19는 플렉시블 인쇄 배선 필름(FPC)이 접속된 상태의 유기 EL 소자 모듈의 구성을 도시하는 도면이다.
도 20은 도 19에 나타내는 유기 EL 소자 모듈의 X-X선 단면도이다.
도 21은 플렉시블 인쇄 배선 필름(FPC)이 접속된 상태의 유기 EL 소자 모듈의 구성을 도시하는 도면이다.
도 22는 도 21에 나타내는 유기 EL 소자 모듈의 X-X선 단면도이다.
도 23은 케이싱된 유기 EL 소자 모듈의 구성을 나타내는 평면 배치도이다.
도 24는 케이싱된 유기 EL 소자 모듈의 구성을 도시하는 도면이다.
도 25는 케이싱된 유기 EL 소자 모듈의 구성을 도시하는 도면이다.
도 26은 케이싱된 유기 EL 소자 모듈의 구성을 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태의 예를 설명하지만, 본 발명은 이하의 예에 한정되는 것은 아니다.
또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 유기 일렉트로루미네센스 소자(제1 실시 형태)
2. 유기 일렉트로루미네센스 소자(제2 실시 형태)
3. 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법(제3 실시 형태)
4. 유기 일렉트로루미네센스 소자 모듈(제4 실시 형태)
<1. 유기 일렉트로루미네센스 소자(제1 실시 형태)>
이하, 본 발명의 유기 일렉트로루미네센스 소자(유기 EL 소자)의 구체적인 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 1 내지 3에, 제1 실시 형태의 유기 EL 소자의 구성을 나타낸다. 도 1은 유기 EL 소자의 개략 구성을 도시하는 평면도이다. 도 2는 도 1에 도시하는 유기 EL 소자의 X-X선 단면도이다. 도 3은 도 1에 도시하는 유기 EL 소자의 Y-Y선 단면도이다.
[유기 EL 소자의 구성]
도 1에 도시한 바와 같이, 유기 EL 소자(10)는 기판(11)과 밀봉 기판(19) 사이에 발광부(20)가 밀봉된 구성을 가진다. 그리고 유기 EL 소자(10)는 발광부(20)로부터 밀봉 기판(19)의 외부로 인출된 취출 배선(14)을 갖고 있다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 유기 EL 소자(10)는 기판(11)을 침투하는 대기 중의 산소나 수증기를 방지하기 위해서, 기판(11) 상의 전체 면에 가스 배리어층(12)이 형성되어 있다.
그리고 이 기판(11) 상에서, 제1전극(21), 유기 기능층(22) 및 제2전극(23)이 적층되고, 유기 EL 소자(10)의 발광부(20)가 형성되어 있다. 유기 EL 소자(10)는 유기 기능층(22)에 적어도 발광성 유기 재료를 함유한다. 예를 들어, 유기 EL 소자(10)는 발광성 유기 재료로서 청(B), 녹(G) 및 적(R)의 각 색의 발광 도펀트를 갖는 백색 발광 소자이다.
제1전극(21)은 가스 배리어층(12) 상의 하지층(13) 상에 형성되어 있다. 이 하지층(13)과 제1전극(21) 위를 덮고, 유기 기능층(22)이 형성되어 있다. 또한, 유기 기능층(22) 위를 덮고, 제2전극(23)이 형성되어 있다. 그리고 제1전극(21), 유기 기능층(22) 및 제2전극(23)으로 이루어지는 발광부(20)의 전체 면을 덮고, 무기 밀봉층(15)이 형성되어 있다. 또한, 무기 밀봉층(15) 상에 수지 접착층(16)을 개재하여 금속층(17)과 절연층(18)으로 이루어지는 밀봉 기판(19)이 접합되어 있다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 기판(11) 상에서, 취출 배선(14)은 제2전극(23)에 접속하도록 설치되어 있다. 그리고 이 취출 배선(14)이 기판(11) 상에서 무기 밀봉층(15) 및 밀봉 기판(19)의 외부로 인출되어 있다. 이로 인해, 무기 밀봉층(15)은 취출 배선(14)의 발광부(20)측 일부만을 피복하도록 형성되고, 기판(11)의 단부측에서는 취출 배선(14)이 노출되게 설치되어 있다.
또한, 도 3에는 도시되어 있지 않지만, 제1전극(21)과 접속하는 취출 배선(14)이 설치되고, 무기 밀봉층(15) 및 밀봉 기판(19)의 외부로 인출되어 있다.
이에 의해, 발광부(20)는 가스 배리어층(12)과 무기 밀봉층(15) 및 취출 배선(14)에 의해 전체 면이 밀봉된 구성으로 된다. 그리고 무기 밀봉층(15) 상에 수지 접착층(16)을 개재하여 밀봉 기판(19)이 접합된 구성으로 된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 유기 EL 소자(10)는 무기 밀봉층(15)이 발광부(20) 전체를 덮도록 형성되어 있다. 이로 인해, 기판(11) 상에서, 무기 밀봉층(15)은 발광부(20)보다도 넓은 면적에 걸쳐서 형성되고, 발광부(20)가 형성되어 있는 영역의 외측에 외측 테두리부(베젤부)를 갖고 있다. 이 무기 밀봉층(15)의 외측 테두리부에서는, 무기 밀봉층(15)과 기판(11) 사이에 발광부(20)를 구성하는 제1전극(21), 유기 기능층(22) 및 제2전극(23)은 형성되어 있지 않고, 취출 배선(14) 및 가스 배리어층(12)만이 형성되어 있다.
또한, 유기 EL 소자(10)에 있어서, 제1전극(21) 또는 제2전극(23)에 접속되어 있는 취출 배선(14)은 기판(11) 상의 일방향측으로 인출되어 있다. 이와 같이, 유기 EL 소자(10)에서는, 취출 배선(14)이 인출되어 있는 한 변 방향에서 외부 기기에 실장된다. 유기 EL 소자(10)의 취출 배선(14)이 배치되어 있는 외부 기기에 실장되는 변(실장 변)에 있어서는, 밀봉 기판(19)으로부터 취출 배선(14)이 노출됨으로써 이 밀봉 기판(19)이 노출된 부분이 외부 기기와의 접속용 전극이 된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 취출 배선(14)이 형성되어 있는 실장 변에서는 밀봉 기판(19)의 단부가 기판(11)측에 절곡되어 있다. 그리고 밀봉 기판(19)의 단부가 무기 밀봉층(15)의 상면에 접촉되어 있다. 이와 같이, 실장 변측에 있어서, 밀봉 기판(19)이 절곡되고, 무기 밀봉층(15)과 접촉함으로써, 수지 접착층(16)의 단부면이 실장 변측에 노출되지 않는 구성이 된다.
또한, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 유기 EL 소자(10)의 실장 변 이외에서는, 밀봉 기판(19)의 단부는 절곡되지 않고, 수지 접착층(16)의 단부면이 유기 EL 소자(10)의 단부면에 노출되어 있다. 즉, 밀봉 기판(19)이 구부러지지 않고, 밀봉 기판(19)의 단부와 수지 접착층(16)의 단부가 동일 위치에 형성되어 있다.
유기 EL 소자(10)의 실장 변에서 수지 접착층(16)이 노출되지 않음으로써, 실장 변측으로의 수지 접착층(16)의 유출을 방지할 수 있다. 이로 인해, 취출 배선(14)의 외부 기기와의 접속용 전극이 되는 부분에의 수지 접착층(16)의 오염을 없앨 수 있다. 이에 의해, 유기 EL 소자(10)와 외부 기기와의 전기적인 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 유기 EL 소자(10)의 실장 변 이외에서는, 취출 배선(14)이 설치되어 있지 않기 때문에, 수지 접착층(16)의 유출에 의한 전극의 오염이 문제되지 않는다. 이로 인해, 수지 접착층(16)의 단부면이 유기 EL 소자(10)의 단부면에 노출된 상태로 해도 된다.
밀봉 기판(19)은 적어도 실장 변에서 취출 배선(14)이 형성되어 있는 영역 상에서는, 밀봉 기판(19)이 무기 밀봉층(15)과 접촉되어 있을 필요가 있다. 또한, 밀봉 기판(19)은 금속층(17)과 절연층(18) 중 적어도 어느 한쪽이 실장 변의 모든 영역에서 무기 밀봉층(15)과 접촉되어 있는 것이 바람직하다.
밀봉 기판(19)을 구성하는 금속층(17)과 절연층(18) 중 적어도 어느 한쪽이 무기 밀봉층(15)과 접촉되어 있음으로써, 수지 접착층(16)을 노출되지 않는 구성으로 할 수 있다.
또한, 바람직하게는 금속층(17)과 절연층(18)의 양쪽이 무기 밀봉층(15)과 접촉되어 있는 것이 바람직하다.
금속층(17)만이 접촉하는 구성에서는, 실장 변의 단부에 금속층(17)이 노출되는 부분을 갖는 구성으로 된다.
금속층(17)이 노출되어 있을 경우에는, 외부 기기와의 전기적인 접속 시에, 외부 기기의 전극과 금속층(17)의 전기적인 접촉이 일어나면, 단락, 누설 등의 원인이 된다. 이로 인해, 금속층(17)이 노출되지 않도록, 절연층(18)이 금속층(17)을 덮는 구성, 즉, 절연층(18)이 무기 밀봉층(15)에 접촉하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 절연층(18)만이 접촉하고 있는 구성에서는, 금속층(17)이 수지 접착층(16)과 접촉하는 면의 일부에 형성되지 않는 구성이 된다. 이 경우, 절연층(18)만으로는 강도적인 문제가 있다. 또한, 밀봉 기판(19)의 단부에서는, 금속층(17)을 가짐으로써, 금속이 갖는 소성(연성, 전성)에 의해 밀봉 기판(19)을 절곡한 상태를 유지하기 쉬워진다. 즉, 절연층(18)만으로는, 절연층(18)을 구성하는 수지 필름 등의 복원력에 의해, 절곡된 상태를 유지하는 것이 어려워지고, 신뢰성에 영향을 준다.
또한, 밀봉 기판(19)은 금속층(17)이 절연층(18)보다도 두께가 큰 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 밀봉 기판(19)을 절곡한 부분에서는, 절연층(18)을 구성하는 수지 등에 의해, 절곡되기 전의 상태로 복원하는 힘이 작용한다. 이로 인해, 밀봉 기판(19)을 절곡한 상태로 유지하기 위해서는, 소성 변형시킨 금속에 의해 절연층(18)의 복원력을 흡수할 필요가 있다.
따라서, 금속층(17)을 절연층(18)보다도 두껍게 형성하고, 소성 변형시킨 금속의 강도를 높임으로써, 밀봉 기판(19)이 절곡된 상태를 유지하기 쉬워진다.
또한, 밀봉 기판(19)이 무기 밀봉층(15)에 접촉하는 위치는, 무기 밀봉층(15)의 외측 테두리부 상면인 것이 바람직하다. 밀봉 기판(19)을 절곡할 때에는, 밀봉 기판(19)으로부터 기판(11)측에 응력을 가할 필요가 있다. 이 밀봉 기판(19)을 절곡할 때에 발생하는 응력이 발광부(20)에 가해지면, 발광부(20)를 구성하는 각 소자 구성이 손상될 가능성이 있다. 이로 인해, 밀봉 기판(19)을 절곡할 때에 발생하는 응력이, 발광부(20)에 가해지기 어려운 구성으로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 무기 밀봉층(15)의 외측 테두리부에 밀봉 기판(19)의 절곡부를 배치하는 것이 바람직하다.
무기 밀봉층(15)은 경도가 높은 편이 바람직하다. 밀봉 기판(19)이 절곡할 때에 발생하는 응력에 의한 손상을 방지하기 위해서, 또한 무기 밀봉층(15) 아래에 형성되어 있는 발광부(20)를 보호하기 위해서, 무기 밀봉층(15)은 표면 경도가 비커스 경도로 400HV 이상인 것이 바람직하다. 또한, 무기 밀봉층(15)은 가장 얇은 개소에서 200nm 이상의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
[유기 EL 소자의 구성]
이하에 유기 EL 소자(10)의 각 구성의 상세에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 유기 EL 소자(10)의 각 구성은 유기 EL 소자(10)를 구성하기 위한 일례이며 그 밖의 구성을 적용하는 것도 가능하다.
[기판]
기판(11)(기체, 기판, 기재, 지지체)은 예를 들어, 박형 유리, 박형 세라믹, 수지 필름, 유리 섬유나 탄소 섬유를 함유하는 수지 필름 등의 투명성을 갖는 필름이다. 특히, 경량화와 외부충격 내성, 비용의 관점에서, 투명 수지 필름을 사용하는 것이 바람직하다.
투명 수지 필름의 형성 재료로서는 예를 들어, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌, 환상 올레핀 공중합체(COP) 등의 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스테르, 셀로판, 셀룰로오스 디아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(CAP), 트리아세틸 셀룰로오스(TAC), 셀룰로오스 나이트레이트 등의 셀룰로오스 에스테르류, 폴리염화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌 비닐알코올 공중합체(EVOH), 신디오택틱 폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 노르보르넨 수지, 폴리메틸펜텐, 폴리에테르케톤, 폴리이미드, 폴리에테르술폰(PES), 폴리페닐렌술피드, 폴리술폰류, 폴리에테르 이미드, 폴리에테르케톤 이미드, 불소 수지, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등의 아크릴 수지, 폴리아릴레이트류 등의 재료와 그들의 유도체를 투명 수지 필름의 형성 재료로서 사용할 수 있다. 또한, 예를 들어, 아톤(등록 상표: JSR사제) 또는 아펠(등록 상표: 미쯔이 가가꾸사제)로 불리는 시클로올레핀계 수지를 투명 수지 필름의 형성 재료로서 사용할 수도 있다.
두께는 50 내지 300㎛가 적합이다. 50㎛ 미만이면 충분한 유지 강도가 얻어지지 않고, 300㎛ 이상이면 가요성이 저하된다.
[가스 배리어층]
가스 배리어층(12)은 기판(11)의 편면 또는 양면에서, 적어도 발광부(20)가 형성되는 측의 전체 면에 형성된다. 가스 배리어층(12)은 제1전극(21)과 유기 기능층(22) 및 제2전극(23)에 대하여, 대기 중의 수증기나 산소의 침투 방지와 전기 절연성의 확보를 목적으로 해서 형성되어 있다. 가스 배리어층(12)은 무기 재료 피막뿐만 아니라, 무기 재료와 유기 재료의 복합 재료를 포함하는 피막 또는 이 피막을 적층한 하이브리드 피막이어도 된다.
가스 배리어층(12)의 성능으로서는, 수증기 투과도(환경 조건: 25±0.5℃, 상대 습도(90±2)%RH)가 약 0.01g/[m2·day·atm] 이하, 산소 투과도가 약 0.01cm3/[m2·day·atm] 이하, 저항률이 1×1012Ω·cm 이상, 광선 투과율은 가시광 영역에서 약 80% 이상이며, 가스 배리어성을 갖는 투명 절연막인 것이 바람직하다. 특히, 산소 투과도가 0.0001cm3/[m2·day·atm] 이하의 값이며, 또한 수증기 투과도가 약 0.0001g/[m2·day·atm] 이하의 값이 되는 하이 배리어성 다층막으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 「수증기 투과도」란, JIS(일본 공업 규격)-K7129(1992년)에 준거한 적외 센서법에 의해 측정된 값이며, 「산소 투과도」란, JIS-K7126(1987년)에 준거한 쿨로메트릭법에 의해 측정된 값이다.
상술한 가스 배리어층(12)의 형성 재료로서는, 유기 EL 소자(10)의 열화를 초래하는, 예를 들어, 물이나 산소 등의 가스가 유기 EL 소자(10)로의 침입을 억제할 수 있는 재료라면, 임의의 재료를 사용할 수 있다.
예를 들어, 산화규소, 질화규소, 산질화규소, 탄화규소, 산탄화규소, 산화 알루미늄, 질화알루미늄, 산화티타늄, 산화지르코늄, 산화니오븀, 산화몰리브덴 등의 무기 재료를 포함하는 피막으로 구성할 수 있다. 유기 EL 소자(10)에서는, 가스 배리어성이나 투명성, 분할시의 할단성 등을 고려하여 가스 배리어층(12)이 질화규소나 산화규소 등의 규소 화합물을 주원료로 하는 무기 재료 피막으로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 가스 배리어층(12)의 취약성을 개량하기 위해서는, 상기 무기 재료 피막뿐만 아니라, 유기 재료와의 복합 재료를 포함하는 피막 또는 이들 피막을 적층한 하이브리드 피막을 아울러 구성해도 된다. 이 경우, 무기 재료를 포함하는 피막 및 유기 재료를 포함하는 피막의 적층 순서는 임의적이지만, 유기 재료/무기 재료여도, 양자를 교대로 복수 적층해도 된다. 가스 배리어층(12)의 최표면은 무기 재료로 되어 있는 편이 절연성이나 가스 배리어성, 후술하는 무기 밀봉층(15)과 접촉시켜서 밀폐시키는 점에서 보다 바람직하다. 또한, 가스 배리어층(12)의 결함·핀 홀 대책으로서, 기판(11)과 가스 배리어층(12)을 각각 2층 이상 적층한 구성으로 할 수도 있다.
가스 배리어층(12)의 막 두께는 상기 성능을 만족하면 임의로 설정할 수 있지만, 가요성을 고려하여, 총 두께로 50 내지 1000nm의 범위 내가 바람직하다. 50nm 이하이면 핀 홀이 발생하기 쉬워 충분한 가스 배리어 성능이 얻어지기 어렵고, 1000nm 이상이면 굴곡 시의 크랙 등이 발생하기 쉬워진다.
[하지층]
하지층(13)은 가스 배리어층(12)과 제1전극(21) 사이에 형성되는 층으로, 제1전극(21)을 형성하기 전에, 가스 배리어층(12)의 표면 평탄화와, 제1전극(21)의 밀착성을 향상시키기 위해서 형성한다. 특히, 제1전극(21)에 은 등의 박막 금속을 사용할 때에는 적합하게 사용된다. 하지층(13)은 수증기를 투과하기 쉬운 재료이기 때문에, 가스 배리어층(12)과 무기 밀봉층(15)으로 보호된 구조인 것이 바람직하다.
막 두께는 50 내지 500mm의 범위에서 사용된다. 50nm 이하이면 평탄성이 충분히 얻어지지 않고, 500nm 이상이면 경제면에서 바람직하지 않다.
하지층(13)의 재료로서는, 투명한 수지 재료가 바람직하고, 예를 들어, 폴리아닐린이나 폴리페닐아민, PEDOT/PSS(폴리에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌술폰산), PPV(폴리페닐렌비닐렌), 3급 아민 등의 도전성 중합체도 적합하다. 또한, 광산란성을 부여하기 위해서, 이들 수지 바인더 성분에, 굴절률이 높은 아크릴 수지 입자나 산화니오븀계 무기 입자 등을 첨가하여, 광산란성을 상승시키는 효과를 부여할 수도 있다.
[제1전극]
제1전극(21)(양극)은 발광층에 정공을 공급(주입)하는 전극 막이며, 일함수가 큰(4eV 이상), 예를 들어, 금속, 합금, 도전성 화합물 및 이들의 혼합물 등의 전극 재료로 형성된다.
구체적으로는, 유기 EL 소자(10)에 있어서, 제1전극(21)측에서 광을 취출할 경우에는, 제1전극(21)은 예를 들어, 금이나 은, 알루미늄 등의 박막 금속이나, ITO(인듐 주석 산화물), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 갈륨 아연 산화물(GZO), 인듐 갈륨 아연 산화물(IGZO) 등의 광투과성을 갖는 금속 산화물 재료로 형성할 수 있다.
또한, 유기 EL 소자(10)에 있어서, 제1전극(21)측에서 광을 취출할 경우에는, 제1전극(21)의 광선 투과율은 가시광 영역에서 약 50% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 제1전극(21)의 시트 저항(표면 저항)은 300Ω/sq. 이하의 값인 것이 바람직하다. 또한, 제1전극(21)은 다층이어도 된다. 예를 들어, 상술한 하지층(13)이나 산화니오븀 등의 고굴절률 재료 층을 형성하는 구성으로 해도 된다.
제1전극(21)의 막 두께는 층 구성이나 형성 재료의 전기 저항, 광투과성에 따라 적시 설정 의존해서 변화하지만, 바람직하게는 5 내지 200nm의 범위 내의 값으로 설정된다.
[유기 기능층]
유기 EL 소자(10)는 전극 간에 발광성을 갖는 유기 기능층(22)을 구비하는 구성이다. 유기 기능층(22)은 적어도 발광층을 갖고, 또한 발광층과 각 전극 사이에 다른 층을 구비하고 있어도 된다.
유기 기능층(22)의 대표적인 소자 구성으로서는 이하의 구성을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
(1) 발광층
(2) 발광층/전자 수송층
(3) 정공 수송층/발광층
(4) 정공 수송층/발광층/전자 수송층
(5) 정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층
(6) 정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층
(7) 정공 주입층/정공 수송층/(전자 저지층/)발광층/(정공 저지층/)전자 수송층/전자 주입층
상기 중에서 (7)의 구성이 바람직하게 사용되지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
상기 구성에서, 발광층은 단층 또는 복수 층으로 구성된다. 발광층이 복수일 경우에는, 각 발광층 사이에 비발광성 중간층을 형성해도 된다.
또한, 필요에 따라, 발광층과 음극 사이에 정공 저지층(정공 장벽층)이나 전자 주입층(음극 버퍼층) 등을 형성해도 된다. 그리고 발광층과 양극 사이에 전자 저지층(전자 장벽층)이나 정공 주입층(양극 버퍼층) 등을 형성해도 된다.
전자 수송층은 전자를 수송하는 기능을 갖는 층이다. 전자 수송층에는 넓은 의미에서 전자 주입층 및 정공 저지층도 포함된다. 또한, 전자 수송층은 복수 층으로 구성되어 있어도 된다.
정공 수송층은 정공을 수송하는 기능을 갖는 층이다. 정공 수송층에는 넓은 의미에서 정공 주입층 및 전자 저지층도 포함된다. 또한, 정공 수송층은 복수 층으로 구성되어 있어도 된다.
(탠덤 구조)
또한, 유기 EL 소자(10)는 적어도 1층의 발광층을 포함하는 유기 기능층(22)을 복수 적층한, 소위 탠덤 구조의 소자여도 된다. 탠덤 구조의 대표적인 소자 구성으로서는 예를 들어, 이하의 구성을 들 수 있다.
(1) 양극/제1 유기 기능층/중간 커넥터층/제2 유기 기능층/음극
(2) 양극/제1 유기 기능층/중간 커넥터층/제2 유기 기능층/중간 커넥터층/제3 유기 기능층/음극
여기서, 상기 제1 유기 기능층, 제2 유기 기능층 및 제3 유기 기능층은 모두 동일해도, 상이해도 된다. 또한, 2개의 유기 기능층이 동일하고, 나머지 하나가 상이해도 된다.
또한, 각 유기 기능층은 직접 적층되어 있어도, 중간 커넥터층을 개재하여 적층되어 있어도 된다. 중간 커넥터층은 예를 들어, 중간 전극, 중간 도전층, 전하 발생층, 전자 인발층, 접속층 또는 중간 절연층 등으로 구성되고, 양극측의 인접층에 전자를, 음극측의 인접층에 정공을 공급하는 기능을 가진 층이라면, 공지된 재료나 구성을 사용할 수 있다.
중간 커넥터층에 사용되는 재료로서는 예를 들어, ITO(인듐·주석 산화물), IZO(인듐·아연 산화물), ZnO2, TiN, ZrN, HfN, TiOX, VOX, CuI, InN, GaN, CuAlO2, CuGaO2, SrCu2O2, LaB6, RuO2, Al 등의 도전성 무기 화합물층이나, Au/Bi2O3 등의 2층 막이나, SnO2/Ag/SnO2, ZnO/Ag/ZnO, Bi2O3/Au/Bi2O3, TiO2/TiN/TiO2, TiO2/ZrN/TiO2 등의 다층막, 또한 C60 등의 풀러렌류, 올리고티오펜 등의 도전성 유기물층, 금속 프탈로시아닌류, 무 금속 프탈로시아닌류, 금속 포르피린류, 무 금속 포르피린류 등의 도전성 유기 화합물층 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
탠덤형 유기 EL 소자의 구체예로서는 예를 들어, 미국 특허 제6,337,492호, 미국 특허 제7,420,203호, 미국 특허 제7,473,923호, 미국 특허 제6,872,472호, 미국 특허 제6,107,734호, 미국 특허 제6,337,492호, 국제 공개 제2005/009087호, 일본 특허 공개 제2006-228712호 공보, 일본 특허 공개 제2006-24791호 공보, 일본 특허 공개 제2006-49393호 공보, 일본 특허 공개 제2006-49394호 공보, 일본 특허 공개 제2006-49396호 공보, 일본 특허 공개 제2011-96679호 공보, 일본 특허 공개 제2005-340187호 공보, 일본 특허 제4711424호, 일본 특허 제3496681호, 일본 특허 제3884564호, 일본 특허 제4213169호, 일본 특허 공개 제2010-192719호 공보, 일본 특허 공개 제2009-076929호 공보, 일본 특허 공개 제2008-078414호 공보, 일본 특허 공개 제2007-059848호 공보, 일본 특허 공개 제2003-272860호 공보, 일본 특허 공개 제2003-045676호 공보, 국제 공개 제2005/094130호 등에 기재된 소자 구성이나 구성 재료 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
(정공 주입층)
유기 EL 소자(10)에서는 제1전극(21)과 발광층 사이 또는 제2전극(23)과 정공 수송층 사이에, 정공 주입층(양극 버퍼층)을 형성해도 된다. 또한, 정공 주입층은 유기 EL 소자(10)의 구동 전압의 저하나 발광 휘도의 향상을 도모하기 위해서, 제1전극(21)과 발광층 또는 정공 수송층 사이에 형성된다. 정공 주입층(양극 버퍼층)의 형성 재료로서는 일본 특허 공개 제2000-160328호 공보에 기재되어 있는 화합물을 사용할 수 있다.
(정공 수송층)
정공 수송층은 제1전극(21)에서 공급된 정공을 발광층에 수송(주입)하는 층이다. 또한, 정공 수송층은 제2전극(23)측에서의 전자의 유입을 저지하는 장벽으로서도 작용한다. 이로 인해, 정공 수송층이라는 용어는 넓은 의미에서 정공 주입층 및/또는 전자 저지층을 포함하는 의미로 사용되는 경우도 있다.
정공 수송 재료로서는, 상술한 정공을 수송(주입)하는 작용 및 전자의 유입을 저지하는 작용을 발현 가능한 재료라면, 유기 재료 및 무기 재료의 어느 쪽 재료도 사용할 수 있다. 구체적으로는, 정공 수송 재료로서, 예를 들어, 트리아졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 폴리아릴알칸 유도체, 피라졸린 유도체, 피라졸론 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 아릴아민 유도체, 아미노 치환 칼콘 유도체, 옥사졸 유도체, 스티릴 안트라센 유도체, 플루오레논 유도체, 히드라존 유도체, 스틸벤 유도체, 실라잔 유도체, 아닐린계 공중합체, 도전성 고분자 올리고머(특히, 티오펜 올리고머) 등의 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 정공 수송 재료로서는 예를 들어, 포르피린 화합물, 방향족 제3급 아민 화합물(스티릴 아민 화합물) 등의 화합물을 사용할 수 있다. 특히, 본 실시 형태에서는 방향족 제3급 아민 화합물을 정공 수송 재료로서 사용하는 것이 바람직하다.
방향족 제3급 아민 화합물로서는 N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노페닐, N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(TPD), 2,2-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)프로판, 1,1-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)시클로헥산, N,N,N',N'-테트라-p-톨릴-4,4'-디아미노비페닐, 1,1-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)-4-페닐시클로헥산, 비스(4-디메틸아미노-2-메틸페닐)페닐메탄, 비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)페닐메탄, N,N'-디페닐-N,N'-디(4-메톡시페닐)-4,4'-디아미노비페닐, N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-비스(디페닐아미노)쿼드리 페닐, N,N,N-트리(p-톨릴)아민 등의 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 방향족 제3급 아민 화합물로서, 4-(디-p-톨릴아미노)-4'-[4-(디-p-톨릴아미노)스티릴]스틸벤, 4-N,N-디페닐아미노-(2-디페닐비닐)벤젠, 3-메톡시-4'-N,N-디페닐아미노스틸벤젠 등의 스티릴 아민 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 방향족 제3급 아민 화합물로서, 미국 특허 제5,061,569호 명세서에 기재되어 있는 바와 같은 2개의 축합 방향족 환을 분자 내에 갖는 것, 예를 들어, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPD)이나, 일본 특허 공개 평 4-308688호 공보에 기재되어 있는 바와 같은 트리페닐아민 단위가 3개, 스타버스트형으로 연결된 4,4',4"-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(MTDATA) 등의 화합물을 사용해도 된다.
또한, 정공 수송 재료로서는 예를 들어, 상술한 각종 정공 수송 재료를 고분자쇄에 도입한 고분자 재료 또는 상술한 각종 정공 수송 재료를 고분자의 주쇄로 한 고분자 재료를 사용할 수도 있다. 또한, p형-Si, p형-SiC 등의 무기 화합물도 또한, 정공 수송 재료 및 정공 주입층의 형성 재료로서 사용할 수 있다.
또한, 정공 수송 재료로서, 예를 들어, 일본 특허 공개 평 11-251067호 공보, 제이. 후앙 외 몇명(J.Huang et.al.)저 문헌(Applied Physics Letters 80(2002), p.139) 등의 문헌에 기재되어 있는 바와 같은, 소위 p형 정공 수송 재료라 불리는 재료를 사용해도 된다. 또한, 이러한 재료를 정공 수송 재료로서 사용했을 경우에는, 보다 고효율의 발광 소자를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 정공 수송층에 불순물을 도핑하여, p성이 높은(정공 리치) 정공 수송층을 형성해도 된다. 그 일례는 예를 들어, 일본 특허 공개 평 4-297076호 공보, 일본 특허 공개 제2000-196140호 공보, 일본 특허 공개 제2001-102175호 공보, 문헌[J.Appl.Phys., 95, 5773(2004)] 등에 기재되어 있다. 이러한 정공 리치의 정공 수송층을 사용한 경우에는, 보다 저소비 전력의 유기 EL 소자(10)를 제작할 수 있다.
(발광층)
발광층은 제1전극(21)으로부터 직접 또는 제1전극(21)으로부터 정공 수송층 등을 개재해서 주입되는 정공과, 제2전극(23)으로부터 직접 또는 제2전극(23)으로부터 전자 수송층 등을 개재해서 주입되는 전자가 재결합해서 발광하는 층이다. 또한, 발광하는 부분은 발광층의 내부여도 좋고, 발광층과 이에 인접하는 층 사이의 계면이어도 된다.
또한, 발광층은 1층만 형성해도 좋고, 복수 층 형성해도 된다. 또한, 발광층을 복수 형성하는 경우에는, 서로 발광색이 상이한 복수의 발광층을 적층한 구성으로 해도 된다. 또한, 발광층을 복수 형성하는 경우에는, 인접하는 발광층 간에, 비발광성 중간층을 형성해도 된다. 이 경우, 중간층은 발광층 내의 후술하는 호스트 화합물과 마찬가지 재료로 형성할 수 있다.
본 실시 형태에서는 발광층을, 호스트 화합물(발광 호스트)과 발광 재료(발광 도펀트)를 함유하는 유기 발광성 재료로 형성한다. 이와 같은 구성의 발광층에서는, 발광 재료의 발광 파장이나 함유시키는 발광 재료의 종류 등을 적절히 조정함으로써 임의의 발광색을 얻을 수 있다.
(1. 호스트 화합물)
발광층에 함유되는 호스트 화합물로서는, 실온(25℃)에서의 인광 발광의 인광 양자 수율이 약 0.1 미만의 값인 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 인광 양자 수율이 약 0.01 미만의 값인 화합물을 호스트 화합물로서 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 발광층 중의 호스트 화합물의 체적비는 발광층에 함유되는 각종 화합물 중에서 약 50% 이상의 값으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 호스트 화합물로서는 공지된 호스트 화합물을 사용할 수 있다. 그때, 1종의 호스트 화합물을 사용해도 좋고, 복수 종의 호스트 화합물을 병용해도 된다. 복수 종의 호스트 화합물을 사용함으로써, 전하(정공 및/또는 전자)의 이동도(이동량)를 조정할 수 있고, 유기 EL 소자(10)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같은 특성을 갖는 호스트 화합물로서는 예를 들어, 공지된 저분자 화합물, 반복 단위를 가지는 고분자 화합물, 비닐기나 에폭시기와 같은 중합성 기를 갖는 저분자 화합물(증착 중합성 발광 호스트) 등의 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 호스트 화합물로서는 정공 수송 기능, 전자 수송 기능, 발광의 장파장화를 방지하는 기능 및 고 Tg(유리 전이 온도)를 갖는 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 단, 여기서 말하는, 「유리 전이 온도(Tg)」란, DSC(Differential Scanning Calorimetry: 시차 주사 열량)법을 사용하여, JIS-K7121에 준거한 방법에 의해 구해지는 값이다.
구체적으로는, 호스트 화합물로서, 예를 들어, 일본 특허 공개 제2001-257076호 공보, 동 제2002-308855호 공보, 동 제2001-313179호 공보, 동 제2002-319491호 공보, 동 제2001-357977호 공보, 동 제2002-334786호 공보, 동 제2002-8860호 공보, 동 제2002-334787호 공보, 동 제2002-15871호 공보, 동 제2002-334788호 공보, 동 제2002-43056호 공보, 동 제2002-334789호 공보, 동 제2002-75645호 공보, 동 제2002-338579호 공보, 동 제2002-105445호 공보, 동 제2002-343568호 공보, 동 제2002-141173호 공보, 동 제2002-352957호 공보, 동 제2002-203683호 공보, 동 제2002-363227호 공보, 동 제2002-231453호 공보, 동 제2003-3165호 공보, 동 제2002-234888호 공보, 동 제2003-27048호 공보, 동 제2002-255934호 공보, 동 제2002-260861호 공보, 동 제2002-280183호 공보, 동 제2002-299060호 공보, 동 제2002-302516호 공보, 동 제2002-305083호 공보, 동 제2002-305084호 공보, 동 제2002-308837호 공보 등의 문헌에 기재되어 있는 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 호스트 화합물은 카르바졸 유도체인 것이 바람직하고, 특히 카르바졸 유도체이며, 또한 디벤조푸란 화합물인 것이 바람직하다.
(2. 발광 재료)
발광 재료(발광 도펀트)로서는 예를 들어, 인광 발광 재료(인광성 화합물, 인광 발광성 화합물), 형광 발광 재료 등을 사용할 수 있다. 단, 발광 효율 향상의 관점에서는, 발광 재료로서 인광 발광 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
인광 발광 재료는 여기 삼중항으로부터의 발광이 얻어지는 화합물이다. 구체적으로는, 인광 발광 재료는 실온(25℃)에서 인광 발광하는 화합물이며, 인광 양자 수율이 25℃에서 약 0.01 이상의 값인 화합물이다. 단, 본 실시 형태에서는 인광 양자 수율이 약 0.1 이상의 값인 인광 발광 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 인광 양자 수율은 예를 들어, 「제4판 실험 화학 강좌 7·분광 II」(1992년 판, 마루젠) 398페이지에 기재되어 있는 방법에 의해 측정할 수 있다. 또한, 용액 중에서의 인광 양자 수율은 여러 가지 용매를 사용하여 측정할 수 있지만, 본 실시 형태에서는 인광 발광 재료가 임의의 용매에서 약 0.01 이상의 값인 인광 양자 수율이 얻어지는 발광 재료라면 된다.
또한, 발광층에는 1종의 발광 재료를 함유시켜도 좋고, 발광 극대 파장이 다른 복수 종의 발광 재료를 함유시켜도 된다. 복수 종의 발광 재료를 사용함으로써, 발광 파장이 상이한 복수의 광을 섞을 수 있고, 이에 의해, 임의의 발광색의 광을 얻을 수 있다. 예를 들어, 청색 도펀트, 녹색 도펀트 및 적색 도펀트(3종류의 발광 재료)를 발광층에 함유시킴으로써 백색광을 얻을 수 있다.
상술한 호스트 화합물 및 인광 발광 재료를 함유하는 발광층에서의 발광(인광 발광)의 과정(원리)으로서는 다음 2종류의 과정을 들 수 있다.
제1 발광 과정은 에너지 이동형 발광 과정이다. 이 타입의 발광 과정에서는 먼저, 캐리어(정공 및 전자)가 수송되는 발광층 내의 호스트 화합물 상에서, 캐리어가 재결합하고, 이에 의해, 호스트 화합물의 여기 상태가 생성된다. 그리고 이때 발생하는 에너지가 호스트 화합물로부터 인광 발광 재료로 이동하고(여기 상태의 에너지 준위가 호스트 화합물의 여기 준위로부터 발광 재료의 여기 준위(여기 삼중항)로 이동하고), 그 결과, 인광 발광 재료로부터 발광이 생긴다.
제2 발광 과정은 캐리어 트랩형 발광 과정이다. 이 타입의 발광 과정에서는, 발광층에서 인광 발광 재료가 캐리어(정공 및 전자)를 포획한다. 그 결과, 인광 발광 재료상에서 캐리어의 재결합이 일어나고, 인광 발광 재료로부터 발광이 생긴다. 상술한 어느 쪽 발광 과정에서도, 인광 발광 재료의 여기 상태 에너지 준위는 발광 호스트의 여기 상태 에너지 준위보다 낮게 할 필요가 있다.
상술한 바와 같은 발광 과정을 발생시키는 인광 발광 재료로서는, 종래의 유기 EL 소자에서 사용되는 공지된 각종 인광 발광 재료(인광성 화합물) 중에서 원하는 인광 발광 재료를 적절히 선택해서 사용할 수 있다. 예를 들어, 인광 발광 재료로서는, 원소 주기율표에서 8족 내지 10족 금속 원소를 함유하는 착체계 화합물을 사용할 수 있다. 그러한 착체계 화합물 중에서도, 이리듐 화합물, 오스뮴 화합물, 백금 화합물(백금 착체계 화합물) 및 희토류 착체 중 어느 하나를 인광 발광 재료로서 사용하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는 특히 인광 발광 재료로서 이리듐 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 형광 발광 재료(형광 발광체, 형광성 도펀트)로서는 예를 들어, 쿠마린계 색소, 피란계 색소, 시아닌계 색소, 크로코늄계 색소, 스쿠아릴륨계 색소, 옥소벤즈안트라센계 색소, 플루오레세인계 색소, 로다민계 색소, 피릴륨계 색소, 페릴렌계 색소, 스틸벤계 색소, 폴리티오펜계 색소, 또는 희토류 착체계 형광체 등을 사용할 수 있다.
또한, 유기 EL 소자(10)로부터 발광하는 광을 분광 방사 휘도계(코니카 미놀타 센싱사제, CS-2000)로 측정하고, 그 측정 결과를, CIE(국제 조명 위원회) 색도 좌표(예를 들어, 「신편 색채 과학 핸드북」(일본 색채 학회 편, 동경 대학 출판회, 1985) 108페이지의 도 4.16 참조)에 맞췄을 때의 색을, 유기 EL 소자(10)로부터 발광하는 광의 색으로 한다. 구체적으로는, 여기에서 말하는 「백색」이란, 2도 시야각 정면 휘도를 상기 방법에 의해 측정했을 때에, 1000cd/m2에서의 CIE1931 표색계에서의 색도가 X=0.33±0.07, Y=0.33±0.07의 영역 내에 있는 색을 말한다.
또한, 백색 발광을 얻는 방법으로서는, 호스트 화합물에 발광 파장이 상이한 복수의 발광 재료를 함유시키는 방법에 한정되지 않는다. 예를 들어, 청색 발광층, 녹색 발광층 및 적색 발광층을 적층해서 발광층을 구성하고, 각 색의 발광층으로부터 각각 발광되는 광을 섞음으로써 백색 발광을 얻어도 된다.
(전자 수송층)
전자 수송층은 제2전극(23)에서 공급된 전자를 발광층에 수송(주입)하는 층이다. 또한, 전자 수송층은 제1전극(21)에서의 정공의 유입을 저지하는 장벽으로서도 작용한다. 이로 인해, 전자 수송층이라는 용어는 넓은 의미에서 전자 주입층 및/또는 정공 저지층을 포함하는 의미로 사용될 수도 있다.
발광층의 제2전극(23)측에 인접하는 전자 수송층(전자 수송층을 일층 구조로 하는 경우에는 당해 전자 수송층, 전자 수송층을 복수 형성하는 경우에는 가장 발광층측에 위치하는 전자 수송층)에 사용되는 전자 수송 재료(정공 저지 재료를 겸함)로서는, 제2전극(23)에서 주입된 전자를 발광층에 전달(수송)하는 기능을 갖는 재료라면 임의의 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, 전자 수송 재료로서, 종래의 유기 EL 소자에서 사용되는 공지된 각종 화합물 중에서 임의의 것을 적절히 선택해서 사용할 수 있다.
보다 구체적으로는, 전자 수송 재료로서 예를 들어, 플루오렌 유도체, 카르바졸 유도체, 아자카르바졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 트리졸 유도체, 실롤 유도체, 피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 8-퀴놀리놀 유도체 등의 금속 착체를 사용할 수 있다. 기타 전자 수송 재료로서는 예를 들어, 메탈 프탈로시아닌 또는 메탈 프리 프탈로시아닌 또는 그들의 말단기를 알킬기나 술폰산기 등으로 치환한 화합물을 사용할 수도 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 예를 들어, 디벤조푸란 유도체를 전자 수송 재료로서 사용할 수도 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 전자 수송층에 불순물을 게스트 재료로서 도핑하여, n성이 높은(전자 리치) 전자 수송층을 형성해도 된다. 이와 같은 구성의 전자 수송층의 구체예는 예를 들어, 일본 특허 공개 평 4-297076호 공보, 동 10-270172호 공보, 일본 특허 공개 제2000-196140호 공보, 동 제2001-102175호 공보, 문헌[J.Appl.Phys., 95, 5773(2004)] 등에 기재되어 있다. 구체적으로는, 게스트 재료(도프재)로서, 유기물의 알칼리 금속염을 사용할 수 있다.
유기물의 알칼리 금속염을 도프재로서 사용하는 경우, 유기물의 종류는 임의적이지만, 예를 들어, 포름산염, 아세트산염, 프로피온산염, 부티르산염, 발레르산 염, 카프로산염, 에난트산염, 카프릴산염, 옥살산염, 말론산염, 숙신산염, 벤조산염, 프탈산염, 이소프탈산염, 테레프탈산염, 살리실산염, 피루브산염, 락트산염, 말산염, 아디프산염, 메실산염, 토실산염, 벤젠술폰산염 등의 화합물을 유기물로서 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 특히 포름산염, 아세트산염, 프로피온산염, 부티르산염, 발레르산염, 카프로산염, 에난트산염, 카프릴산염, 옥살산염, 말론산염, 숙신산염 또는 벤조산염을 유기물로서 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 유기물은 포름산염, 아세트산염, 프로피온산염, 부티르산염 등의 지방족 카르복실산이며, 이 지방족 카르복실산을 사용하는 경우에는, 그의 탄소수가 4 이하인 것이 바람직하다. 또한, 유기물로서 가장 바람직한 화합물은 아세트산염이다.
또한, 유기물의 알칼리 금속염을 구성하는 알칼리 금속의 종류는 임의적이고, 예를 들어, Li, Na, K 또는 Cs를 사용할 수 있다. 이들 알칼리 금속 중에서도, 바람직한 알칼리 금속은 K 또는 Cs이며, 더욱 바람직한 알칼리 금속은 Cs이다.
이로 인해, 전자 수송층의 도프재로서 사용할 수 있는 유기물의 알칼리 금속염은 상기 유기물과 상기 알칼리 금속을 조합한 화합물이 된다. 구체적으로는, 도프재로서 예를 들어, 포름산 Li, 포름산 K, 포름산 Na, 포름산 Cs, 아세트산 Li, 아세트산 K, 아세트산 Na, 아세트산 Cs, 프로피온산 Li, 프로피온산 Na, 프로피온산 K, 프로피온산 Cs, 옥살산 Li, 옥살산 Na, 옥살산 K, 옥살산 Cs, 말론산 Li, 말론산 Na, 말론산 K, 말론산 Cs, 숙신산 Li, 숙신산 Na, 숙신산 K, 숙신산 Cs, 벤조산 Li, 벤조산 Na, 벤조산 K 또는 벤조산 Cs를 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 아세트산 Li, 아세트산 K, 아세트산 Na 또는 아세트산 Cs가 바람직한 도프재이며, 가장 바람직한 도프재는 아세트산 Cs이다. 또한, 이들 도프재의 바람직한 함유량은 도프재를 첨가하는 전자 수송층에 대하여, 약 1.5 내지 35질량%의 범위 내의 값이며, 더 바람직한 함유량은 약 3 내지 25질량%의 범위 내의 값이며, 가장 바람직한 함유량은 약 5 내지 15질량%의 범위 내의 값이다.
(전자 주입층)
유기 EL 소자(10)에서는, 제2전극(23)과 발광층 사이, 또는 제2전극(23)과 전자 수송층 사이에, 전자 주입층(전자 버퍼층)을 형성해도 된다. 전자 주입층은 정공 주입층과 마찬가지로 유기 EL 소자(10)의 구동 전압 저하나 발광 휘도 향상을 도모하기 위해서, 제2전극(23)과 유기 화합물층(발광층 또는 전자 수송층) 사이에 형성된다.
여기에서는, 전자 주입층의 구성에 관한 상세한 설명을 생략하지만, 예를 들어, 「유기 EL 소자와 그 공업화 최전선」(1998년 11월 30일 N·T·S사 발행)의 제2편 제2장 「전극 재료」(123-166페이지)에 전자 주입층의 구성이 상세하게 기재되어 있다.
[제2전극]
제2전극(23)(음극)은 발광층에 전자를 공급(주입)하는 도전성 막이며, 통상 일함수가 작은(4eV 이하), 예를 들어, 금속(전자 주입성 금속), 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물 등의 전극 재료로 형성된다.
구체적으로는, 유기 EL 소자(10)에 있어서, 제2전극(23)측으로부터 광을 취출하지 않을 경우에는, 제2전극(23)은 예를 들어, 알루미늄, 나트륨, 리튬, 은, 인듐, 희토류 등의 금속, 나트륨-칼륨 합금, 마그네슘-은 합금, 마그네슘-구리 합금, 마그네슘-은 합금, 마그네슘-알루미늄 합금, 마그네슘-인듐 합금, 리튬-알루미늄 합금 등의 금속 또는 금속 합금이, 전기 저항이 낮기 때문에 바람직하지만, ITO(인듐 주석 산화물), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 갈륨 아연 산화물(GZO), 인듐 갈륨 아연 산화물(IGZO) 등의 투명성이 있는 금속 산화물 재료를 사용해도 된다.
제2전극(23)의 막 두께는 층 구성이나 형성 재료의 전기 저항, 광투과성에 따라 적시 설정 의존해서 변화하지만, 바람직하게는 5 내지 500nm의 범위 내의 값으로 설정된다. 5nm 이하이면 도전성이 얻어지지 않고, 500nm 이상이면 경제성·생산성의 점에서 바람직하지 않다. 또한, 제2전극(23)측으로부터 광을 취출할 경우에는, 투명성이 높은 금속 산화물을 사용하거나, 금속이나 합금의 막 두께를 5 내지 50nm로 박막으로 사용한다.
[취출 배선]
취출 배선(14)은 제1전극(21) 및 제2전극(23)이 내습성이 부족한 금속 등이기 때문에, 전극 부식을 피하기 위해서 무기 밀봉층(15)의 외측에 취출하는 내열성·내습성을 갖는 도전성의 배선이다. 합계 막 두께로서는 50 내지 1000nm가 바람직하다. 50nm 이하이면 배선 저항이 커져 버리고, 1000nm 이상이면 굴곡 시의 크랙 등이 발생하기 쉬워진다.
취출 배선(14)의 재질로서는 알루미늄, 티타늄, 몰리브덴, 구리, 탄탈륨 등의 금속 또는 ITO(인듐 주석 산화물), 인듐 갈륨 아연 산화물(IGZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), GZO(갈륨 아연 산화물) 등의 투명성이 있는 금속 산화물을 들 수 있지만, 도전성에 유리한 금속재료가 보다 적합하다. 이들을 단층 또는 3층 구조로 이루어지는 MAM 전극(Mo/Al·Nd 합금/Mo) 등의 금속 다층막으로 사용해도 된다.
[무기 밀봉층]
무기 밀봉층(15)은 제1전극(21), 유기 기능층(22) 및 제2전극(23)의 흡습· 변질을 방지하기 위해서 형성된다. 또한, 무기 밀봉층(15)은 취출 배선(14)과 금속층(17)과의 단락을 방지하는 것, 및 절단시에 단부가 노출되어도 측면의 내수성을 확보할 수 있도록, 절연성의 무기 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 무기 밀봉층(15)은 제2전극(23)을 덮도록 형성되고, 또한 유기 기능층(22) 및 제2전극(23)의 측면을 덮으면서 그 주위에서 가스 배리어층(12)과 닿음으로써, 무기 밀봉층(15), 가스 배리어층(12) 및 취출 배선(14)으로 이루어지는 밀봉 형태를 형성하고 있다.
무기 밀봉층(15)의 형성 재료로서는 유기 EL 소자(10)의 열화를 초래하는, 예를 들어, 수분이나 산소 등으로부터 유기 EL 소자(10)를 격리하는 것이 가능한, 치밀하고 절연성이 높은 무기 화합물이라면, 임의의 재료를 사용할 수 있다.
무기 밀봉층(15)의 특성으로서, 수증기 투과도가 약 0.01g/[m2·day·atm] 이하, 바람직하게는 수증기 투과도가 약 0.0001g/[m2·day·atm] 이하, 및 저항률이 1×1012Ω·cm 이상의 가스 배리어성과 절연성을 양립하는 피막인 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 특성을 갖는 무기 밀봉층(15)의 형성 재료로서는, 산화규소, 질화규소, 산질화규소, 산탄화규소, 산화알루미늄, 질화알루미늄, 산화티타늄, 산화니오븀, 산화지르코늄 등의 무기 화합물이나, DLC(다이아몬드 라이크 카본) 등의 탄소 화합물을 사용할 수 있다. 본 실시 형태에서는 가스 배리어성이나 투명성, 절단 시의 할단성 등을 고려하여, 무기 밀봉층(15)은 질화규소나 산화규소 등의 규소 화합물을 주원료로 하는 구성이 바람직하다.
또한, 금속층(17)과 취출 배선(14)과의 단락을 방지하기 위해서, 가압에 대한 내구성도 필요하다. 이로 인해, 무기 밀봉층(15)은 비커스 경도(JISZ2244)로 HV 400 이상인 것이 바람직하다. 무기 밀봉층(15)을 금속층(17)에 적합하게 사용되는 알루미늄(HV 약 50), 두랄루민(HV 150), 티타늄 박(HV 100 내지 150), 구리 박(HV 50 내지 100), 인 청동 박(HV 210), SUS304(HV 200 내지 300), 인바재(HV 130 내지 250)보다도 높게 함으로써, 전기 단락을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 무기 밀봉층(15)의 막 두께는 조건에 따라서 적절히 설정되지만, 적어도 200nm 이상이 바람직하다. 200nm보다도 너무 얇으면, 밀봉 기판(19)의 단부를 절곡할 때에, 취출 배선(14)과의 전기 단락하기 쉬워질 뿐만 아니라, 파티클이나 각 층의 단차 등에 의한 무기 밀봉층(15)의 핀 홀이나 커버리지 불량이 발생하기 쉬워진다. 또한, 핀 홀을 개재해서 수지 접착층(16)이 연화될 때에 제2전극(23)이나 유기 기능층(22)에 침투하면, 수지 접착층(16)의 성분이 제2전극(23)이나 유기 기능층(22)을 산화·변질하거나 하여, 다크 스폿 증대의 요인도 된다. 한편, 무기 밀봉층(15)의 막 두께 상한으로서는 절연성 및 압입 내성이 확보되어 있으면 특별히 규정은 없지만, 가요성이나 생산성을 고려해서 1000nm 이하가 바람직하다.
[수지 접착층]
수지 접착층(16)에 사용하는 접착제로서는, 아크릴산계 올리고머 또는 메타크릴산계 올리고머의 반응성 비닐기를 갖는 광경화성 또는 열경화성 접착제 등을 들 수 있다. 또한, 아민계나 산 무수물계, 양이온 중합계 경화제를 사용한 열경화형 에폭시 접착제, 이소시아네이트 경화제를 갖는 우레탄 수지계 접착제, 시아노아크릴레이트 등의 습기 경화형 접착제, 산성 기나 금속 이온염 함유 기를 갖는 이온 가교성 접착제 등을 사용해도 된다. 또한, 고온에서 연화되는 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀, 열가소성 수지 등의 핫 멜트계 접착제, 실온에서 초기 점착성을 갖는 점착제, 가압에 의해 연화되는 것 같은 감압성 접착제를 사용해도 된다. 그 밖에도, 양이온 경화 타입의 자외선 경화형 에폭시 수지 접착제를 접착제로서 사용해도 된다.
수지 접착층(16)의 막 두께로서는 5 내지 50㎛가 바람직하다. 5㎛ 미만이면 각 층의 단차 피복 부족과 접착력 부족이 일어나기 쉽고, 50㎛를 초과하면 경제성이 나빠진다.
또한, 수지 접착층(16)의 함수율은 라미네이트 시에 발생하는 아웃 가스 저감화와 유기 EL 소자(10)의 장수명화 등을 고려하여, 약 1.0% 이하의 값으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 여기에서 말하는 함수율은 ASTM(미국 재료 시험 협회)-D570에 준거한 방법으로 측정된 값이다.
수지 접착층(16)은 첨가제로서, 계면 접착력을 향상시키는 실란 커플링제나, 강직성이나 방습성을 향상시키는 유기 수지 비즈나 무기 화합물 입자 등의 필러 입자가 첨가되어 있어도 된다. 첨가하는 필러 입자의 입경은 돌기물로서 튀어나와서 무기 밀봉층(15)을 파괴하지 않도록 직경 10㎛ 이하의 사이즈가 바람직하다. 보다 바람직하게는 입경 10 내지 1000nm 범위의 나노 사이즈 입자를 사용함으로써, 가스 침투성의 지연 효과를 기대할 수 있다.
[금속층]
금속층(17)은 무기 밀봉층(15)의 보호 및 방습성 부여, 유기 EL 소자(10)의 발광시의 방열·열확산성 부여, 수지 접착층(16)의 보호 역할을 갖는다. 또한, 수지 접착층(16)의 단부를 덮도록 변형·유지할 필요가 있기 때문에, 적당한 강성· 경도가 필요하다. 금속층(17)의 재료 특성을, 영률(JISZ2241)이 30 내지 200GPa, 비커스 경도(JISZ2244)가 HV10 내지 250의 범위로 함으로써, 무기 밀봉층(15)을 관통하지 않고 전기 단락을 확실하게 방지하고, 또한 라미네이트 시의 변형을 유지해서 수지 접착층(16)의 단부 피복을 확실하게 할 수 있다. 또한, 방열성을 얻기 위해서, 금속층(17)의 열전도율은 5W/m·k 이상이 바람직하다.
금속층(17)의 구체적인 재료로서는 알루미늄 박, 두랄루민 박, 티타늄 박, 구리 박, 인 청동 박, SUS304 박, 인바 박, 마그네슘 합금 박 등을 들 수 있다. 하기 표 1에, 금속층(17)으로서 적합한 재료와 그의 물성값을 나타낸다.
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금속층(17)의 두께로서는 20 내지 50㎛가 적합하다. 20㎛ 미만이면 변형 상태를 유지할 수 없고, 50㎛ 이상이면 가요성이 저하되기 때문에, 용이하게 변형시킬 수 없게 된다.
[절연층]
절연층(18)은 밀봉 기판(19)에 있어서 금속층(17)의 수지 접착층(16)과 반대측 면에 형성되고, 유기 EL 소자(10)에서는 기판(11)에 대향해서 배치된다. 절연층(18)은 금속층(17)과, 유기 EL 소자(10)의 취출 배선(14)이나, 이 취출 배선(14)에 접속되는 외부 기기와의 절연성 확보를 목적으로 해서 형성되어 있다. 이로 인해, 절연층(18)은 저항률이 1×1012Ω·cm 이상인 절연성을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 금속층(17)에 추종해서 변형·유지할 필요가 있기 때문에, 가요성 및 금속층(17)보다도 낮은 영률, 구체적으로는 영률이 10GPa 이하인 것이 바람직하다.
절연층(18)의 구체적인 재료로서는, 가요성이 있는 수지가 적합하고, 예를 들어, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌, 환상 올레핀 공중합체(COP) 등의 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스테르, 셀로판, 셀룰로오스 디아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(CAP), 트리아세틸 셀룰로오스(TAC), 셀룰로오스 나이트레이트 등의 셀룰로오스 에스테르류, 폴리염화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌 비닐알코올 공중합체(EVOH), 신디오택틱 폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 노르보르넨 수지, 폴리메틸펜텐, 폴리에테르케톤, 폴리이미드, 폴리에테르술폰(PES), 폴리페닐렌술피드, 폴리술폰류, 폴리에테르 이미드, 폴리에테르케톤 이미드, 불소 수지, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등의 아크릴 수지, 폴리아릴레이트류 등의 재료와 그들의 유도체를 사용할 수 있다. 또한, 예를 들어, 아톤(등록 상표: JSR사제) 또는 아펠(등록 상표: 미쯔이 가가꾸사제)이라 불리는 시클로올레핀계 수지를 사용할 수도 있다.
절연층(18)의 두께는 금속층(17)의 변형 상태를 유지할 필요가 있기 때문에, 금속층(17)보다도 얇게 하는 것이 적합하다. 구체적으로는, 4 내지 30㎛의 범위가 적합하다. 4㎛ 미만이면 충분한 절연성을 확보할 수 없고, 30㎛ 이상이면 강성이 올라가버리기 때문에 밀봉 기판(19)의 변형을 유지하기 어려워진다.
<유기 일렉트로루미네센스 소자(제2 실시 형태)>
이어서, 유기 일렉트로루미네센스 소자(유기 EL 소자)의 제2 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 4 내지 6에 제2 실시 형태의 유기 EL 소자의 구성을 나타낸다. 도 4는 유기 EL 소자의 개략 구성을 도시하는 평면도이다. 도 5는 도 4에 도시하는 유기 EL 소자의 X-X선 단면도이다. 또한, 도 6은 도 4에 도시하는 유기 EL 소자의 Y-Y선 단면도이다.
[유기 EL 소자의 구성]
도 4에 도시한 바와 같이, 유기 EL 소자(10A)는 기판(11)과 밀봉 기판(19) 사이에 유기 EL 소자(10A)의 발광부가 되는 제1발광부(20A), 제2발광부(20B)가 밀봉된 구성을 갖는다. 그리고 제1발광부(20A) 및 제2발광부(20B)로부터 밀봉 기판(19)의 외부로 인출된 취출 배선(14)을 갖고 있다.
도 4에 도시하는 유기 EL 소자(10A)에서는, 소자 내에 2개의 제1발광부(20A), 제2발광부(20B)를 갖고, 기판(11)의 각각 대향하는 실장 변에 취출 배선(14)이 배치되어 있다.
그리고 도 6에 도시한 바와 같이, 기판(11) 상에서, 각각의 취출 배선(14)이 제1발광부(20A) 및 제2발광부(20B)의 제2전극(23)에 접속되어 있다. 그리고 이 취출 배선(14)이 기판(11) 상에서 무기 밀봉층(15) 및 밀봉 기판(19)의 외부로 인출되어 있다.
상술한 바와 같이, 제2 실시 형태의 유기 EL 소자(10A)에서는 제1발광부(20A), 제2발광부(20B)를 갖고, 각각 취출 배선(14)이 배치되어 있는 것 이외에는, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지 구성을 적용할 수 있다. 이로 인해, 도 5에 도시한 바와 같이, 실장 변을 포함하지 않는 유기 EL 소자(10A)의 단면은 상술한 제1 실시 형태의 도 2에 도시하는 구성과 마찬가지 구성으로 된다.
또한, 도 6에서는 도 3에 도시하는 제1 실시 형태의 단면도로부터, 제1발광부(20A), 제2발광부(20B) 및 취출 배선(14)의 배치, 및 밀봉 기판(19)의 단부 형상만이 상이하다. 이로 인해, 제2실시 형태의 유기 EL 소자(10A)의 구성은 상술한 제1 실시 형태의 유기 EL 소자와 마찬가지 구성을 적용할 수 있다.
취출 배선(14)은 기판(11) 상에서 무기 밀봉층(15) 및 밀봉 기판(19)의 외부로 인출되어 있다. 또한, 도 6에는 도시되어 있지 않지만, 제1전극(21)과 접속하는 취출 배선(14)이 설치되고, 무기 밀봉층(15) 및 밀봉 기판(19)의 외부로 인출되어 있다.
그리고 도 4 및 도 6에 도시한 바와 같이, 취출 배선(14)은 기판(11) 상의 양 방향으로 인출되어 있다. 이와 같이, 유기 EL 소자(10A)는 취출 배선(14)이 인출되어 있는 양쪽 실장 변 방향에서 외부 기기에 실장된다. 유기 EL 소자(10A)의 취출 배선(14)이 배치되어 있는 실장 변에서는, 밀봉 기판(19)으로부터, 취출 배선(14)이 노출됨으로써, 외부 기기와의 접속용 전극이 된다.
또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 취출 배선(14)이 형성되어 있는 실장 변에서는, 밀봉 기판(19)의 단부가 기판(11)측으로 절곡되어 있다. 즉, 도 6에서는 취출 배선(14)이 형성되어 있는 방향의 양단에서, 밀봉 기판(19)이 기판(11)측으로 절곡되어 있다.
또한, 밀봉 기판(19)의 양단부가 무기 밀봉층(15)의 상면에 접촉되어 있다. 이와 같이, 실장 변이 되는 양단에서, 밀봉 기판(19)이 절곡되고, 무기 밀봉층(15)과 접촉함으로써, 수지 접착층(16)의 단부면이 실장 변에 노출되지 않는 구성이 된다.
제2 실시 형태와 같이, 발광부가 복수 설치되어 있는 경우에도, 취출 배선(14)이 형성되어 있는 실장 변에서, 밀봉 기판(19)의 단부가 절곡되어 무기 밀봉층(15)과 접촉함으로써, 수지 접착층(16)을 실장 변에 노출되지 않는 구성으로 할 수 있다. 이로 인해, 실장 변측으로의 수지 접착층(16)의 유출을 방지하고, 외부 기기와의 접속용 전극의 오염을 없애고, 유기 EL 소자(10A)와 외부 기기와의 전기적인 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 발광부를 복수 갖고, 취출 배선이 복수 개소에 설치되어 있는 유기 EL 소자에 있어서도, 취출 배선이 설치되어 있는 개소에 따라, 밀봉 기판의 단부를 절곡해서 수지 접착층이 노출되지 않는 구성으로 함으로써, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지 효과를 얻을 수 있다. 또한, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지 구성을 적용함으로써, 마찬가지 효과를 갖는 유기 EL 소자를 구성할 수 있다.
<3. 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법(제3 실시 형태)>
이어서, 상술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 유기 EL 소자의 제조 방법에 대해서 설명한다.
도 7 내지 16에, 상술한 제1 실시 형태 및 제2실시 형태의 유기 EL 소자의 제조 공정도를 나타낸다.
도 7 내지 9 및 도 10 내지 12는 무기 밀봉층까지 형성한 유기 EL 소자에, 수지 접착층을 개재하여 밀봉 기판을 접합하는 압착 공정을 나타내는 도면이다.
또한, 도 13 및 도 14는 압착 공정을 행하는 롤 라미네이트 장치의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 15 및 도 16은 롤 형상의 기판에 형성한 복수의 유기 EL 소자를, 소자별로 절단하는 공정을 설명하는 도면이다.
[가스 배리어층 내지 발광부 내지 무기 밀봉층]
(가스 배리어층)
먼저, 기판(11) 위에 가스 배리어층(12)을 형성한다. 가스 배리어층(12)의 형성은 기판(11) 상에 형성할 수 있는 방법이라면, 공지된 방법을 적용할 수 있다. 예를 들어, 진공 증착법, 스퍼터법, 마그네트론 스퍼터법, 분자선 애피택시법, 클러스터-이온빔법, 이온 플레이팅법, 플라즈마 중합법, 대기압 플라즈마 중합법(일본 특허 공개 제2004-68143호 공보 참조), 플라즈마 CVD(Chemical Vapor Deposition)법, 레이저 CVD법, 열 CVD법, ALD(원자층 퇴적)법 또는 습식 도포 등의 방법을 사용할 수 있다.
(하지층)
이어서, 제1전극(21)을 형성하는 부분에서, 가스 배리어층(12) 위에 하지층(13)을 형성한다. 하지층(13)의 형성은 증착 등의 드라이 프로세스 또는 스프레이 도포나 그라비아 코터, 콤마 코터, 다이 코터, 잉크젯법 등의 웨트 프로세스를 사용할 수 있다. 그리고 하지층(13)은 제1전극(21)과 같은 형상으로 패턴 형성한다.
(제1전극)
이어서, 하지층(13) 상에 제1전극(21)을 형성한다. 제1전극(21)의 형성은 예를 들어, 진공 증착이나 스퍼터법, 마그네트론 스퍼터법, 분자선 애피택시법, 클러스터-이온빔법, 이온 플레이팅법, 플라즈마 중합법, 습식 도포 등의 방법에 의해 행할 수 있다.
또한, 제1전극(21)은 원하는 형상 패턴으로 개구된 패턴 마스크를 사용하여, 원하는 패턴으로 형성한다. 제1전극(21)은 1개 이상의 취출 배선(14)과 접속을 갖는 패턴으로 형성한다.
(유기 기능층)
이어서, 하지층(13) 및 제1전극(21)을 덮는 유기 기능층(22)을 형성한다. 유기 기능층(22)은 상술한 바와 같이 복수 층으로 형성되고, 이하의 설명에서는 유기 기능층(22)의 일례로서, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층의 순서대로 적층해서 형성하는 방법에 대해서 설명한다.
정공 수송층은 진공 증착법에 의해 형성할 수 있다. 정공 수송층의 막 두께는 예를 들어, 사용하는 정공 수송 재료 등의 조건에 따라서 적절히 설정되지만, 5 내지 500nm의 범위 내의 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 또한, 정공 수송층은 1층만 형성해도 되고, 복수 층 형성해도 된다. 정공 수송층을 1층 구조로 하는 경우에는, 상술한 정공 수송 재료 중 1종 또는 2종 이상의 재료가 정공 수송층에 함유되도록 한다.
발광층은 진공 증착법을 사용해서 형성할 수 있다. 또한, 발광층의 막 두께는 임의로 설정하는 것이 가능하지만, 예를 들어, 구성 막의 균질성, 발광 시의 불필요한 고전압의 인가 방지 및 구동 전류에 대한 발광색의 안정성 향상 등의 관점에서는, 발광층의 막 두께를 5nm 내지 200nm의 범위 내의 값으로 설정하는 것이 보다 바람직하다.
전자 수송층은 진공 증착법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 전자 수송층의 막 두께는 예를 들어, 사용하는 전자 수송 재료 등의 조건에 따라서 적절히 설정되지만, 5 내지 200nm의 범위 내의 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 또한, 전자 수송층은 1층만 형성해도 되고, 복수 층 형성해도 된다. 전자 수송층을 1층 구조로 하는 경우에는, 상술한 전자 수송 재료 중 1종 또는 2종 이상의 재료가 전자 수송층에 함유되도록 한다.
(제2전극)
이어서, 유기 기능층(22)을 덮는 제2전극(23)을 형성한다. 제2전극(23)은 상술한 제1전극(21)과 마찬가지로 형성할 수 있다. 예를 들어, 진공 증착이나 스퍼터법, 마그네트론 스퍼터법, 분자선 애피택시법, 클러스터-이온빔법, 이온 플레이팅법, 플라즈마 중합법, 습식 도포 등의 방법에 의해 형성할 수 있다.
또한, 제2전극(23)은 원하는 형상 패턴으로 개구된 패턴 마스크를 사용하여 원하는 패턴으로 형성한다. 제2전극(23)은 1개 이상의 취출 배선(14)과 접속을 갖는 패턴으로 형성한다.
(취출 배선)
이어서, 상술한 제1전극(21) 및 제2전극(23)에 접속하는 취출 배선(14)을 형성한다. 취출 배선(14)은 예를 들어, 진공 증착법, 스퍼터법, 이온 플레이팅법 등에 의해 형성한다. 또한, 취출 배선(14)은 제1전극(21) 또는 제2전극(23)과 접속하는 패턴으로 형성한다. 그리고 무기 밀봉층(15)의 외부까지 연장되고, 외부 기기와의 접속용 전극이 되는 패턴으로 형성한다.
또한, 취출 배선(14)의 형성 공정은 제2전극(23)의 형성 후로 한정되지 않고, 예를 들어, 제1전극(21)을 형성하기 전에, 미리 기판(11) 상에 형성해 두어도 된다. 이 경우에도, 상기 제법을 적용할 수 있다. 또한, 제1전극(21)의 형성 전에, 미리 취출 전극(14)을 형성하는 경우에는, 이 취출 배선(14)과 전기적으로 접속하는 패턴으로 제1전극(21) 및 제2전극(23)을 형성한다.
(무기 밀봉층)
이어서, 발광부(20A, 20B)를 덮는 무기 밀봉층(15)을 형성한다. 무기 밀봉층(15)은 공지된 방법을 사용할 수 있고, 예를 들어, 진공 증착법, 스퍼터법, 마그네트론 스퍼터법, 분자선 애피택시법, 클러스터-이온빔법, 이온 플레이팅법, 플라즈마 중합법, 대기압 플라즈마 중합법, 플라즈마 CVD법, 레이저 CVD법, 열 CVD법 등의 방법을 사용할 수 있다.
무기 밀봉층(15)은 제2전극(23)을 덮는 패턴으로 형성하고, 또한 유기 기능층(22)과 제1전극(21)의 측면을 덮는 패턴으로 형성한다. 그리고 제1전극(21), 유기 기능층(22) 및 제2전극(23) 주위에서, 취출 배선(14) 및 가스 배리어층(12)과 접하는 패턴으로 형성한다. 이에 의해, 무기 밀봉층(15), 가스 배리어층(12) 및 취출 배선(14)으로 이루어지는 밀봉 구조를 형성한다.
[밀봉 기판의 제작]
이어서, 무기 밀봉층(15)까지 형성한 유기 EL 소자에, 밀봉 기판(19)을 접합한다.
먼저, 밀봉 기판(19)을 형성한다. 밀봉 기판(19)은 금속층(17)의 한쪽 면 위에 절연층(18)을 직접 도포해서 형성할 수 있다. 또한, 가열 용융 압출법에 의해 커튼 형상으로 방류하면서, 금속층(17) 위에 압출 성형해서 절연층(18)을 형성해도 된다. 또한, 미리 필름 형상으로 한 절연층(18)을 접착층(도시하지 않음)에 의해 금속층(17)과 접합해도 된다.
이어서, 밀봉 기판(19) 위에 수지 접착층(16)을 형성한다. 수지 접착층(16)은 금속층(17) 표면에 수지 접착층(16)을 직접 도포해서 형성하거나, 또는 사전에 필름 형상으로 형성한 수지 접착층(16)을 금속층(17) 표면에 접합해서 형성한다.
유기 EL 소자의 제조 프로세스의 간편성이라는 관점에서, 수지 접착층(16)은 열 중합 개시제를 함유하는 열경화성 접착제로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 밀봉 기판(19)은 취출 배선(14)이 형성되는 실장 변에서는 금속층(17)이 노출되도록, 금속층(17)보다도 수지 접착층(16)의 면적을 작게 형성한다.
[밀봉 기판의 압착 공정]
이어서, 밀봉 기판(19)을 무기 밀봉층(15) 상에 수지 접착층(16)을 개재해서 압착한다. 도 7 내지 9 및 도 10 내지 12에, 무기 밀봉층(15) 위에 밀봉 기판(19)을 압착하는 공정의 개략도를 나타낸다.
도 7 내지 9는 절연층(18)과 금속층(17)을 같은 폭으로 형성하고, 수지 접착층(16)만을 이들보다도 작은 면적(예를 들어, 양단 각각 약 0.1mm 작은 폭)으로 형성한 경우를 나타내고 있다.
도 10 내지 12는 금속층(17)을 절연층(18)보다도 작은 면적(예를 들어, 양단 각각 약 0.1mm 작은 폭)으로 형성하고, 또한 수지 접착층(16)을 금속층(17)보다도 작은 면적(예를 들어, 양단 각각 약 0.1mm 작은 폭)으로 형성하고, 금속층(17)의 단부를 절연층(18)으로 완전히 덮은 경우를 나타내고 있다.
구체적으로는, 도 7 내지 9에 나타내는 형상일 경우에는, 절연층(18) 및 금속층(17) 상에 수지 접착층(16)을 약간 작게 도포 형성함으로써 얻어진다. 또한, 3층을 적층 후에 각각 파장이 다른 레이저 조사에 의해 각 층마다 커트해서 각 층의 폭을 바꾸어도 된다.
또한, 도 10 내지 12에 나타내는 형상일 경우에는, 생산성을 고려하여, 수지 접착층(16)측으로부터 레이저나 기계 날을 꽂아서 절단함으로써, 각 층마다 서서히 폭이 넓은 패턴으로 하는 것도 가능하다. 예를 들어, 탄산 가스 레이저나 YAG 레이저 등으로 초점 각도를 이루어 조사하거나, 테이퍼 각도를 가진 날을 압입함으로써 각 층의 단부가 서서히 넓어지도록 형성할 수 있다.
먼저, 도 7 및 도 10에 도시한 바와 같이, 무기 밀봉층(15)까지 형성한 유기 EL 소자에 대하여, 수지 접착층(16)을 형성한 밀봉 기판(19)을 소정 위치에 정면으로 대향시킨다.
이어서, 밀봉 기판(19)을 무기 밀봉층(15) 위에 압착한다. 이 압착 공정은 2단계로 나누어서 행하는 것이 바람직하다.
제1 압착 공정에서는, 도 8 및 도 11에 도시한 바와 같이, 수지 접착층(16)을 무기 밀봉층(15) 표면에 접촉시킨다.
제2 압착 공정에서는, 도 9 및 도 12에 도시한 바와 같이, 취출 배선(14)이 형성되어 있는 실장 변 상에서, 밀봉 기판(19)의 단부를 기판(11)측에 절곡한다. 이에 의해, 밀봉 기판(19)이 수지 접착층(16)의 측면을 피복하는 형상으로 된다.
이렇게 압착 공정을 2단계로 나누어서 행함으로써, 제1 압착 공정에서는 수지 접착층(16)이 밀봉 기판(19)으로부터 비어져나오지 않을 정도로 저온·저압력으로 접합하고, 제2 압착 공정에서는 밀봉 기판(19)을 변형시켜서 수지 접착층(16)의 측면을 피복함으로써, 수지 접착층(16)을 유출시키지 않고, 충분한 유동성을 얻도록 고온·고압력으로 접합할 수 있다.
[라미네이트 장치]
이어서, 상술한 2단계의 압착 공정을 행하기 위한 장치에 대해서 설명한다. 도 13 및 도 14에, 2단계의 압착 공정을 행하기 위한 롤 라미네이트 장치의 예를 나타낸다.
도 13 및 도 14에 도시하는 롤 라미네이트 장치(30)는 유기 EL 소자를 끼워서 쌍이 되는 제1 압착 롤(31)이 공정의 상류측에 설치되고, 유기 EL 소자를 끼워서 쌍이 되는 제2 압착 롤(32)이 공정의 하류측에 설치되어 있다.
롤 라미네이트 장치(30)는 밀봉 기판(19)과 수지 접착층(16)을 미리 소정의 형상으로 재단해서 세퍼레이터(33)에 임시 고정한 상태로 연속 롤 공급한다. 그리고 제1 압착 롤(31)에서 상술한 제1 압착 공정을 행하고, 제2 압착 롤(32)에서 상술한 제2 압착 공정을 행한다.
제1 압착 공정에서는 제1 압착 롤(31)에 있어서, 수지 접착층(16)이 밀봉 기판(19)으로부터 비어져나오지 않을 정도로 저온·저압력에서 접합한다. 그리고 제2 압착 공정에서는 제2 압착 롤(32)에 의해 밀봉 기판(19)의 단부를 기판(11)측에 절곡함과 동시에, 수지 접착층(16)이 충분한 유동성을 얻도록 고온·고압력에서 접합한다. 밀봉 기판(19)의 단부를 기판(11)측에 절곡하기 위해서, 제2 압착 롤(32)은 표면이 탄성을 갖는 것이 바람직하다.
상기 롤 라미네이트 장치(30)는 연속 롤 라미네이트를 행할 수 있기 때문에, 생산성이 높다. 롤 라미네이트 장치(30)의 압착 환경으로서는, 대기나 수분의 혼입을 억제하기 위해서 질소 등의 불활성 가스 분위기 하가 좋지만, 보다 바람직하게는 감압 분위기 하의 쪽이 기포가 없는 이상적인 압착이 얻어진다.
또한, 상기 롤 라미네이트 장치(30) 이외에도, 예를 들어, 다이어프램 방식의 압착 라미네이트를 사용할 수 있다. 다이어프램 방식은 고무 시트 등의 다이어프램을 압력차로 변형시킴으로써, 금속제의 핫 플레이트 상에서 압착할 수 있다. 이 경우에는, 다이어프램측에 절연층(18), 핫 플레이트측에 기판(11)이 접하도록 배치하고, 감압 분위기 하에서 무기 밀봉층(15)에 수지 접착층(16)을 접착함과 함께, 밀봉 기판(19)의 단부를 변형시켜서 절곡한다. 이 경우에도 롤 기판에서의 공급은 가능하나, 압착 공정 중에는 기판 반송을 멈추어서 실시된다. 이로 인해, 롤 라미네이트보다도 생산성이 떨어지지만, 제1 압착 공정과 제2 압착 공정을 분리하지 않고, 동시에 압착 공정을 하는 것이 가능하게 된다. 즉, 수지 접착층(16)을 압착하면서 동시에 밀봉 기판(19)의 절곡을 행하는 것이 가능하게 되기 때문에, 생산성을 손상시키지 않고 압착 공정을 행하는 것이 가능하게 된다.
이와 같이 하여 압착 공정이 종료하고, 기판(11)끼리가 연결된 상태의 유기 EL 소자에 대하여 열경화 등의 공정을 행함으로써 수지 접착층(16)의 경화를 행한다.
[절단]
이어서, 기판(11)끼리가 연결된 상태의 유기 EL 소자를 절단하고, 소자마다 개편화한다.
도 15 내지 16에, 소자마다 절단하는 공정의 개략도를 나타낸다. 도 15는 상술한 제1 실시 형태의 유기 EL 소자를 제조하기 위한 절단 방법이다. 도 16은 상술한 제2 실시 형태의 유기 EL 소자를 제조하기 위한 절단 방법이다. 절단 공정에서는, 도 15 내지 16에 나타내는 절단선(34)을 따라, 기판(11) 상에 적층된 각 구성을 절단하고, 소자마다 분리함으로써, 개편화된 유기 EL 소자(10, 10A)가 된다.
이때, 도 15 내지 16에 도시한 바와 같이, 취출 배선(14)이 형성되어서 FPC 실장이 행하여지는 실장 변을 마주하게 해서 면 구획을 함으로써, 면적 효율이 좋은 소자를 취할 수 있다. 또한, 밀봉 기판(19) 및 수지 접착층(16)을 스트라이프 형상의 롤 상태로 준비할 수 있기 때문에, 롤 상태에서의 준비와 라미네이트 시의 접합 위치 정밀도를 얻기 쉬워진다.
구체적인 절단 방법으로서는, 금속제나 세라믹제의 기계 날에 의한 가압 절단이나 레이저광을 사용한 절단 방법을 들 수 있다. 기계 날의 절단으로서는, 직선 날이나 롤 날을 스캔시키는 방법, 길로틴(guillotine) 커터에 의한 유압 절단, 톰슨 칼날이나 피나클(pinacle) 날 등의 다이 컷팅에 의한 절단 등을 들 수 있다.
레이저광을 사용한 절단 방법으로서는, 엑시머 레이저, 탄산 가스(CO2) 레이저, YAG 레이저, Nd: YAG 레이저, 루비 레이저, YVO4 레이저, 반도체 레이저 등을 광원으로 한 방법을, 파장은 0.1 내지 50㎛의 범위 내에서 1종류 또는 복수 종류를 조합해서 사용할 수 있다. 이들 헤드를 하나 또는 복수 배열하여 스캔함으로써 절단을 행한다. 또한, 수지나 금속 박 등 재료가 다른 적층물이기 때문에, 각 층이 흡수하기 쉬운 파장의 레이저광을 순차 스캔시켜서 절단해도 된다.
<4. 유기 일렉트로루미네센스 소자 모듈(제4 실시 형태)>
이어서, 유기 일렉트로루미네센스 소자(유기 EL 소자)의 제4 실시 형태에 대해서 설명한다. 제4 실시 형태에서는 상술한 제1 실시 형태, 제2 실시 형태의 유기 EL 소자에 외부 기기를 접속한, 유기 EL 소자 모듈에 대해서 설명한다.
[플렉시블 인쇄 배선 필름(FPC)]
도 17 내지 18, 도 19 내지 20 및 도 21 내지 22에, 외부 기기로서 플렉시블 인쇄 배선 필름(FPC)이 접속된 상태의 유기 EL 소자 모듈을 나타낸다. 도 17, 도 19 및 도 21은 유기 EL 소자 모듈의 평면도이며, 도 18, 도 20 및 도 22는 도 17, 도 19 및 도 21에 나타내는 유기 EL 소자 모듈의 X-X선 단면도이다.
도 17 내지 18에, 상술한 제1 실시 형태의 유기 EL 소자에 FPC가 접속되어 있는 상태의 유기 EL 소자 모듈의 구성을 나타낸다.
도 19 내지 20에, 상술한 제2 실시 형태의 유기 EL 소자에 단일 FPC가 접속되어 있는 상태의 유기 EL 소자 모듈의 구성을 나타낸다.
도 21 내지 22에, 상술한 제2 실시 형태의 유기 EL 소자에 복수의 FPC가 접속되어 있는 상태의 유기 EL 소자 모듈의 구성을 나타낸다.
[FPC 압착·실장]
도 17 및 도 18에서는, 상술한 제1 실시 형태의 유기 EL 소자(10)의 취출 배선(14)에 FPC(40)에 의한 외부 기기가 접속되어 있다. 본 예에서는, 기판(11)의 일방향(실장 변)으로 인출된 취출 배선(14)에, 동일한 방향(실장 변측)에서 FPC(40)가 실장되어 있다. 그리고 FPC(40)에 설치된 금속 배선(43)과, 유기 EL 소자(10)의 취출 배선(14)이 이방성 도전 필름(ACF)(41)에 의해 접속되어 있다.
FPC(40)는 접속 커넥터를 개재해서 제어 회로 보드 기판이나 전원 유닛(급전부)과 접속된다. 이와 같이, 유기 EL 소자(10)는 취출 배선(14), FPC(40)의 금속 배선(43) 및 접속 커넥터를 통해서 외부의 제어 회로나 전원 등과 도통하고, 조명 디바이스나 발광 디바이스로서 사용된다.
FPC(40)와 ACF(41)의 압착 방법은 일반적인 가열 가압에 의한 압착 방법을 사용할 수 있다. ACF(41)를 용융 접속시키는 압착 온도는 100 내지 200℃의 가열이 행하여지기 때문에, 비교적 내열성이 낮은 수지 접착층(16)에 온도 부하가 걸리지 않도록 하는 것이 바람직하다.
FPC(40)와 ACF(41)의 접착 면적은 매우 적기 때문에, 또한 ACF(41)를 피복하도록 절연성 몰드제(도시하지 않음)를 형성하는 구성이나, FPC(40)와 기판(11)이나 밀봉 기판(19) 사이를 가교하도록, 보강 테이프(42)로 고정된 구성으로 하는 것이 바람직하다.
도 19 및 도 20에서는, 상술한 제2 실시 형태의 유기 EL 소자(10A)의 기판(11) 양단(양쪽 실장 변)에 인출된 취출 배선(14)에 대하여 유기 EL 소자(10A)의 일방향측에서 FPC(40)가 실장되어 있다. FPC(40)는 유기 EL 소자(10A)의 일방향측에서, 이 한쪽 단부의 취출 배선(14)에 접속되고, 또한 밀봉 기판(19) 위를 따라 다른 쪽 단부측에 연장되고, 타 단부의 취출 배선(14)에 접속되어 있다. 그리고 각각의 취출 배선(14)에, ACF(41)를 개재해서 FPC(40)에 설치된 금속 배선(43)이 접속되어 있다.
또한, FPC(40)와 유기 EL 소자(10A)는 상기 일방향측에서 FPC(40)와 기판(11) 사이가 보강 테이프(42)로 고정되고, 타방측에서는, FPC(40)와 기판(11), 및 FPC(40)와 밀봉 기판(19) 사이가 보강 테이프(42)로 고정된 구성이다.
이와 같이, 단일 FPC(40)를 사용하여, 다른 실장 변에 설치된 복수의 취출 배선(14)에 외부 기기를 접속하는 구성으로 해도 된다.
도 21 및 도 22에서는, 상술한 제2 실시 형태의 유기 EL 소자(10A)의 기판(11)의 양단(양쪽 실장 변)에 인출된 취출 배선(14)에 대하여 유기 EL 소자(10A)의 양쪽 실장 변측에서 2개의 FPC(40)가 실장되어 있다.
본 예에서는, 기판(11)의 양방향(양쪽 실장 변측)에 인출된 취출 배선(14)에 대하여 정면으로 대향하는 방향(각 실장 변측)으로 FPC(40)가 실장되어 있다. 그리고 각 FPC(40)에 설치된 금속 배선(43)과, 유기 EL 소자(10A) 각각의 취출 배선(14)이 이방성 도전 필름(ACF)(41)에 의해 접속되어 있다.
또한, FPC(40)와 유기 EL 소자(10A)는 양쪽 실장 변에서 FPC(40)와 기판(11) 및 FPC(40)와 밀봉 기판(19) 사이가 보강 테이프(42)로 고정된 구성이다.
이와 같이, 복수의 FPC(40)를 사용하여, 다른 실장 변에 설치된 복수의 취출 배선(14)에, 각각 외부 기기를 접속하는 구성으로 해도 된다.
[케이싱]
또한, 상술한 바와 같이 외부 기기가 접속된 유기 EL 소자 모듈은 케이싱된 발광 모듈 부품으로 하는 것이 바람직하다.
도 23 내지 24, 도 25 및 26에, 케이싱된 유기 EL 소자 모듈(발광 모듈 부품)의 구성을 나타낸다.
도 23은 유기 EL 소자(10A)가 케이싱된 상태의 유기 EL 소자 모듈의 평면 배치도이다.
도 24는 도 23에 나타내는 유기 EL 소자 모듈의 X-X선 단면도에 상당하고, FPC(40)가 접속되는 실장 변측을 제외한 각 면에 설치된 금속 프레임(44)에 의해, 유기 EL 소자 모듈이 케이싱되어 있는 구성을 나타내고 있다.
도 25는 도 23에 나타내는 유기 EL 소자 모듈의 X-X선 단면도에 상당하고, 밀봉 기판(19) 상에 설치된 금속판(46)에 의해, 유기 EL 소자 모듈이 케이싱되어 있는 구성을 나타내고 있다.
도 26은 도 25에 나타내는 유기 EL 소자 모듈이 기판(11)측을 외측(산측)으로 해서 굴곡 유지된 상태의 구성을 나타내고 있다.
도 23 및 도 24에 나타내는 유기 EL 소자 모듈은 기판(11) 면(이면측)을 제외한 전체 면에 고정용 접착 수지(45)가 형성되어 있다. 그리고 이 접착 수지(45)에 의해 금속 프레임(44)이 유기 EL 소자 모듈에 접합되어 있다.
접착 수지(45)는 유기 EL 소자 모듈과 FPC(40)와의 실장부 주위에도 형성되고, 유기 EL 소자(10A)와 FPC(40)와의 접속부에서, FPC(40)측에도 형성되어 있다. 또한, 금속 프레임(44)은 유기 EL 소자(10A)의 실장 변측에는 설치되지 않고, 유기 EL 소자(10A)의 실장 변측을 제외한 다른 면과, 밀봉 기판(19) 위에 설치되어 있다.
도 25에 나타내는 유기 EL 소자 모듈은 밀봉 기판(19) 위에만 고정용 접착 수지(45)가 형성되어 있다. 그리고 밀봉 기판(19) 위에만, 금속판(46)이 유기 EL 소자 모듈에 접합되어서, 유기 EL 소자 모듈이 케이싱되어 있다. 이로 인해, 유기 EL 소자의 기판(11) 면(이면측)이나, 실장 변을 포함하는 각 측면에는 접착 수지(45) 및 금속판(46)이 형성되어 있지 않다.
도 26에 나타내는 유기 EL 소자 모듈은 상술한 도 25에 나타내는 유기 EL 소자 모듈과 마찬가지로, 밀봉 기판(19) 위에만 접착 수지(45) 및 금속판(46)이 형성되어 있다. 그리고 이렇게 케이싱된 유기 EL 소자 모듈이 기판(11)을 외측(산측)으로 해서, 굴곡 유지된 상태이다.
이와 같이, 유기 EL 소자(10A)를 굴곡시킨 상태로 유지하는 것도 가능하다.
실시예
이하, 실시예를 들어서 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
<유기 EL 소자의 제작>
시료 101 내지 109의 각 유기 EL 소자 모듈을 제작하였다. 이하에는 시료 101 내지 109의 유기 EL 소자 모듈의 구성 및 제작 순서를 나타낸다.
[시료 101의 유기 EL 소자의 제작]
먼저, 공지된 방법에 의해 도 1 내지 3 및 도 15에 도시하는 구성이 되도록, 기판(11) 위에 가스 배리어층(12), 하지층(13), 발광부(20) 및 취출 배선(14)까지 형성한 유기 EL 소자(10)를 연속한 기판(11) 위에 복수 제작하였다.
이어서, 발광부(20)를 덮는 무기 밀봉층(15)으로서, 플라즈마 CVD법에 의해 막 두께 200nm의 질화규소(SiN, 비커스 경도 HV 900)를 형성하였다.
그리고 도 7 내지 9에 도시한 바와 같이, 동일한 면적의 절연층(18)(PET 필름 25㎛)과 금속층(17)(알루미늄 박 30㎛, 비커스 경도 HV 50)으로 이루어지는 밀봉 기판(19) 상에 인출 배선(14)측(실장 변측)만이 약 0.1mm 작아지도록 에폭시계 열경화 접착제로 이루어지는 수지 접착층(16)을 20㎛로 도포 형성하였다. 그리고 이 밀봉 기판(19)을 사용하여, 1000Pa의 감압 분위기 하에서 70℃ 가열 롤, 압력 0.2MPa, 반송 속도 0.1m/min으로 제1 압착 공정을 행하고, 수지 접착층(16)을 무기 밀봉층(15) 위에 접착하였다. 또한, 90℃ 가열 롤, 압력 0.5MPa, 반송 속도 0.1m/min의 조건에서 제2 압착 공정을 행하고, 밀봉 기판(19)의 단부를 절곡하였다.
그리고 수지 접착층(16)을 열경화하여, 시료 101의 유기 EL 소자(10)를 제작하였다.
이어서, 테이퍼 각도 20도의 직선 초경날을 포함하는 길로틴 커터를 사용하여, 도 15에 도시하는 바와 같이 유기 EL 소자(10)를 개편으로 절단하였다.
또한, 도 17 및 도 18에 도시한 바와 같이, 유기 EL 소자(10)의 취출 배선(14)에 ACF(41)를 개재해서 FPC(40)의 실장을 행하였다.
이상의 공정에 의해, 시료 101의 유기 EL 소자 모듈을 제작하였다.
[시료 102의 유기 EL 소자의 제작]
도 10 내지 12에 도시한 바와 같이, 금속층(17) 및 수지 접착층(16)이 인출 배선(14)측(실장 변측)에서만, 각각 절연층(18) 및 수지 접착층(16)으로부터 약 0.05mm씩 작아지도록 형성한 것 이외에는, 상술한 시료 101과 마찬가지 방법으로, 시료 102의 유기 EL 소자 모듈을 제작하였다.
밀봉 기판(19) 및 수지 접착층(16)의 형성은 이하와 같이 행하였다.
먼저, 절연층(18)(PET 필름 25㎛)과 금속층(17)(알루미늄 박 30㎛, 비커스 경도 HV 50), 수지 접착층(16)(에폭시계 열경화 접착제 시트, 막 두께 20㎛)의 적층체를 형성하였다. 그리고 테이퍼 각도 45도의 롤 날에 의해, 수지 접착층(16)측으로부터 날을 꽂아서 일괄 커트하였다. 이에 의해, 금속층(17) 및 수지 접착층(16)이 각각 절연층(18) 및 수지 접착층(16)으로부터 약 0.05mm씩 작아지도록 절단해서 밀봉 기판(19)을 제작하였다.
[시료 103의 유기 EL 소자의 제작]
먼저, 공지된 방법에 의해 도 4 내지 6 및 도 16에 나타내는 구성이 되도록, 기판(11) 위에 가스 배리어층(12), 하지층(13), 발광부(20A, 20B) 및 취출 배선(14)까지 형성한 유기 EL 소자(10A)를 연속한 기판(11) 위에 복수 제작하였다. 그리고 상술한 시료 101과 마찬가지 방법에 의해, 무기 밀봉층(15)의 형성부터 유기 EL 소자(10A)의 개편화까지 행하였다.
이어서, 도 19 및 도 20에 도시한 바와 같이, FPC(40)를, 유기 EL 소자(10A)의 일방향측에서 이 한쪽 단부의 취출 배선(14)에 접속시키고, 또한 밀봉 기판(19) 위를 따라 다른 쪽 단부측에 연장하여, 타단부의 취출 배선(14)에 접속시켰다.
이 외에는 상술한 시료 101과 마찬가지 공정에 의해 시료 103의 유기 EL 소자 모듈을 제작하였다.
[시료 104의 유기 EL 소자의 제작]
무기 밀봉층(15)을 이온 플레이팅법에 의해 막 두께 200nm의 산질화규소(SiON, 비커스 경도 HV 700)로 한 것 이외에는, 상술한 시료 101과 마찬가지 공정에 의해 시료 104의 유기 EL 소자 모듈을 제작하였다.
[시료 105의 유기 EL 소자의 제작]
무기 밀봉층(15)을 진공 증착법에 의해 막 두께 200nm의 산화 규소(SiO, 비커스 경도 HV 450)로 한 것 이외에는, 상술한 시료 101과 마찬가지 공정에 의해 시료 105의 유기 EL 소자 모듈을 제작하였다.
[시료 106의 유기 EL 소자의 제작]
밀봉 기판(19)을 접합하는 공정에서, 테이퍼 각도 45도의 롤 날에 의해 절연층(18)측으로부터 날을 꽂아서 일괄 커트하고, 금속층(17) 및 수지 접착층(16)이 인출 배선(14)측(실장 변측)에서만 각각 절연층(18) 및 수지 접착층(16)으로부터 약 0.05mm씩 커지도록 절단하고, 제2 압착 공정에서 밀봉 기판(19)의 단부를 절곡하지 않은 것 이외에는, 상술한 시료 101과 마찬가지 공정에 의해 시료 106의 유기 EL 소자 모듈을 제작하였다.
시료 106은 밀봉 기판(19)보다도 수지 접착층(16)의 형성 면적이 크기 때문에, 제2 압착 공정 후에, 취출 배선(14) 상의 밀봉 기판(19)과 무기 밀봉층(15) 사이에 수지 접착층(16)이 노출되는 부분을 갖는 구성이다.
[시료 107의 유기 EL 소자의 제작]
무기 밀봉층(15)을 진공 증착법에 의해 막 두께 200nm의 불화칼슘(CaF, 비커스 경도 HV200)으로 한 것 이외에는, 상술한 시료 101과 마찬가지 공정에 의해 시료 107의 유기 EL 소자 모듈을 제작하였다.
[시료 108의 유기 EL 소자의 제작]
무기 밀봉층(15)을 진공 증착법에 의해 막 두께 100nm의 산화 규소(SiO, 비커스 경도 HV450)로 한 것 이외에는, 상술한 시료 101과 마찬가지 공정에 의해 시료 108의 유기 EL 소자 모듈을 제작하였다.
[시료 109의 유기 EL 소자의 제작]
무기 밀봉층(15)을 형성하지 않은 것 이외에는 상술한 시료 101과 마찬가지 공정에 의해 시료 109의 유기 EL 소자 모듈을 제작하였다.
[평가]
제작한 시료 101 내지 109의 유기 EL 소자 모듈에 대해서, 초기 점등 시험 및 85℃ 85%RH의 환경 하에 500시간 방치한 후의 점등 시험을 행하였다.
상기 시료 101 내지 109의 유기 EL 소자 모듈의 각 평가 결과를 표 2에 나타내었다.
Figure 112016098622389-pct00002
시료 101 내지 105는 무기 밀봉층과 가스 배리어층에 의해 발광부가 밀봉되고, 또한 단부가 절곡된 밀봉 기판에 의해 수지 접착층이 실장 변에 노출되지 않는 구성이기 때문에, FPC와 취출 배선과의 전기적인 접속이 양호하게 행하여져, 모든 유기 EL 소자 모듈에서 발광 상태가 확인되고, 내습 시험 후에도 점등 상태가 유지되었다.
이에 비해, 밀봉 기판보다도 수지 접착층의 형성 면적이 큰 시료 106에서는, 수지 접착층이 취출 배선 상으로 비어져나와, 유기 EL 소자와 FPC의 접속 불량이 발생했기 때문에, FPC와 취출 배선과의 전기적인 접속을 저해하여, 유기 EL 소자 모듈이 점등하지 않았다.
또한, 시료 109에서는, 무기 밀봉층을 갖고 있지 않기 때문에, 취출 배선과 밀봉 기판의 금속층 사이에 전기 단락이 발생하여, 유기 EL 소자 모듈이 점등하지 않았다.
또한, 시료 107 내지 108에서는, 무기 밀봉층이 형성되어 있음으로써, 초기에는 유기 EL 소자 모듈의 발광이 확인되었다. 그러나 시료 107 내지 108에서는, 시료 101 내지 105와 비교하여, 투입한 전류에 비하여 충분한 발광이 얻어지지 않았다. 이것은 시료 107에서는 무기 밀봉층의 비커스 경도가 낮기 때문, 또한 시료 108에서는 무기 밀봉층의 막 두께가 작기 때문, 그리고 밀봉 기판의 압입에 의해 무기 밀봉층이 부분적으로 손상되고, 금속층과 취출 배선이 근접함으로써, 통전한 전류의 일부가 금속층으로 누설되었기 때문이라고 생각된다.
또한, 시료 107 내지 108에서는, 무기 밀봉층이 부분적으로 손상된 것에 의해, 85℃ 85%RH 500시간 후에는 이 손상 개소로부터의 수분 등의 침투에 의해, 유기 EL 소자 모듈이 비점등이 되었다.
또한, 본 발명은 상술한 실시 형태 예에서 설명한 구성에 한정되는 것은 아니고, 기타 본 발명 구성을 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변형, 변경이 가능하다.
10, 10A 유기 EL 소자
11 기판
12 가스 배리어층
13 하지층
14 취출 배선
15 무기 밀봉층
16 수지 접착층
17 금속층
18 절연층
19 밀봉 기판
20 발광부
20A 제1발광부
20B 제2발광부
21 제1전극
22 유기 기능층
23 제2전극
30 롤 라미네이트 장치
31 제1 압착 롤
32 제2 압착 롤
33 세퍼레이터
34 절단선
40 플렉시블 인쇄 배선 필름(FPC)
41 이방성 도전 필름(ACF)
42 보강 테이프
43 금속 배선
44 금속 프레임
45 접착 수지
46 금속판

Claims (13)

  1. 기판과,
    기판 상에 형성된 가스 배리어층과,
    상기 가스 배리어층 상에 설치된, 제1 전극, 유기 기능층 및 제2 전극을 포함하는 발광부와,
    상기 발광부를 피복하는 무기 밀봉층과,
    상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극에 접속되어서, 상기 무기 밀봉층의 외부로 연장되는 취출 배선과,
    상기 무기 밀봉층 상에 수지 접착층을 개재하여 접합된 금속층과 절연층을 포함하는 밀봉 기판을 구비하고,
    적어도 상기 취출 배선의 상방에서, 상기 밀봉 기판이 상기 기판측에 절곡되고, 상기 금속층 및 상기 절연층 중 적어도 어느 한쪽이 상기 무기 밀봉층에 접촉하고,
    상기 취출 배선이 배치되는 실장 변에 있어서, 상기 금속층 및 상기 절연층 중 적어도 어느 한쪽이 상기 무기 밀봉층에 접촉하는 부분으로부터, 상기 수지 접착층이 노출되지 않는
    유기 일렉트로루미네센스 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉 기판은, 상기 절연층의 두께가 상기 금속층보다도 얇은 유기 일렉트로루미네센스 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무기 밀봉층의 표면 경도가, 비커스 경도로 HV 400 이상인 유기 일렉트로루미네센스 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무기 밀봉층의 가장 얇은 개소가 200nm 이상인 유기 일렉트로루미네센스 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수지 접착층이, 상기 금속층보다도 작은 면적으로 형성되어 있는 유기 일렉트로루미네센스 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉 기판이, 상기 무기 밀봉층의 외측 테두리부의 상면에 접촉되어 있는 유기 일렉트로루미네센스 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 무기 밀봉층의 외부에 인출된 상기 취출 배선에, 외부 기기가 접속되어 있는 유기 일렉트로루미네센스 소자.
  8. 제1항에 있어서, 상기 금속층 및 상기 절연층 중 적어도 어느 한쪽의 단부가 상기 무기 밀봉층에 접촉되어 있는 유기 일렉트로루미네센스 소자.
  9. 기판 상에 가스 배리어층을 형성하는 공정과,
    상기 가스 배리어층 상에 제1 전극, 유기 기능층 및 제2 전극을 포함하는 발광부를 형성하는 공정과,
    상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극에 접속하는 취출 배선을 형성하는 공정과,
    상기 발광부 및 상기 취출 배선의 상기 발광부측의 일부를 피복하는 무기 밀봉층을 형성하는 공정과,
    상기 무기 밀봉층 상에 수지 접착층을 개재하여 접합된 금속층과 절연층을 포함하는 밀봉 기판을 접합하고, 상기 금속층 및 상기 절연층 중 적어도 어느 한쪽이, 상기 무기 밀봉층에 접촉하도록, 또한, 상기 취출 배선이 배치되는 실장 변에 있어서, 상기 금속층 및 상기 절연층 중 적어도 어느 한쪽이 상기 무기 밀봉층에 접촉하는 부분으로부터, 상기 수지 접착층이 노출되지 않도록, 적어도 상기 취출 배선의 상방의 상기 밀봉 기판의 단부를 절곡하는, 밀봉 기판의 압착 공정을 갖는
    유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 밀봉 기판의 압착 공정을, 감압 분위기 하에서 행하는 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 기판 및 상기 밀봉 기판을 롤 상태로 공급하여, 상기 밀봉 기판의 압착 공정을 행하는 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 밀봉 기판의 압착 공정이, 상기 수지 접착층을 상기 무기 밀봉층 표면에 접촉시키는 제1 압착 공정과, 상기 밀봉 기판의 단부를 절곡하는 제2 압착 공정을 갖는 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 밀봉 기판의 압착 공정에 있어서, 상기 금속층 및 상기 절연층 중 적어도 어느 한쪽의 단부가 상기 무기 밀봉층에 접촉하도록 적어도 상기 취출 배선의 상방의 상기 밀봉 기판의 단부를 절곡하는 유기 일렉트로루미네센스 소자의 제조 방법.
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