WO2014156367A1

WO2014156367A1 - エレクトロルミネッセンス装置、及びその製造方法

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Publication number: WO2014156367A1
Application number: PCT/JP2014/053646
Authority: WO
Inventors: 平瀬剛; 園田通
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2014-02-17
Publication date: 2014-10-02
Anticipated expiration: 2015-09-29

Abstract

　有機ＥＬ素子（エレクトロルミネッセンス素子）（４）を具備した有機ＥＬ表示装置（エレクトロルミネッセンス装置）（１）において、ＴＦＴ基板（基板）（２）で、有機ＥＬ素子（４）を覆って当該有機ＥＬ素子（４）を保護する保護膜（１４）、ＴＦＴ基板（２）上で、保護膜（１４）を囲んだ枠状のシール材（５）、及びシール材（５）によってＴＦＴ基板（２）に接着されるとともに、当該ＴＦＴ基板（２）との間で有機ＥＬ素子（４）及び保護膜（１４）を封止する金属膜（３）を備える。

Description

エレクトロルミネッセンス装置、及びその製造方法

　本発明は、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を有するエレクトロルミネッセンス装置、及びその製造方法に関する。

　近年、様々な商品や分野でフラットパネルディスプレイが活用されており、フラットパネルディスプレイのさらなる大型化、高画質化、低消費電力化が求められている。

　そのような状況下、有機材料の電界発光（Electro Luminescence）を利用した有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を備えた有機ＥＬ表示装置は、全固体型で、低電圧駆動可能、高速応答性、自発光性等の点で優れたフラットパネルディスプレイとして、高い注目を浴びている。

　例えばアクティブマトリクス方式の有機ＥＬ表示装置では、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が設けられた基板上に薄膜状の有機ＥＬ素子が設けられている。有機ＥＬ素子では、一対の電極の間に発光層を含む有機ＥＬ層が積層されている。一対の電極の一方にＴＦＴが接続されている。そして、一対の電極間に電圧を印加して発光層を発光させることにより画像表示が行われる。

　また、従来の有機ＥＬ表示装置及びその製造方法には、例えば下記特許文献１に記載されているように、有機保護膜によって、有機ＥＬ素子を設けた基板の前面と側面すべてを保護することが提案されている。そして、この従来の有機ＥＬ表示装置及びその製造方法では、後の工程の安定性を向上させることが可能とされていた。

特開２００６－１２７８５号公報

　しかしながら、上記のような従来の有機ＥＬ表示装置（エレクトロルミネッセンス装置）及びその製造方法では、有機ＥＬ素子（エレクトロルミネッセンス素子）に水分の悪影響が生じるのを防ぐことができず、有機ＥＬ表示装置の長寿命化を図ることが難しいという問題点があった。

　具体的にいえば、この従来の有機ＥＬ表示装置及びその製造方法では、有機保護膜により、有機ＥＬ素子を覆っていたので、外部からの水分が有機保護膜を透過して有機ＥＬ素子に達したり、有機保護膜自体に含まれた水分が有機ＥＬ素子に達したりすることがあった。このため、この従来の有機ＥＬ表示装置及びその製造方法では、有機ＥＬ素子が水分によって劣化して、画素が損傷したり、表示品位が低下したりするという問題点を生じた。また、この結果、この従来の有機ＥＬ表示装置及びその製造方法では、有機ＥＬ表示装置の長寿命化を図ることが困難なものとなった。

　上記の課題を鑑み、本発明は、エレクトロルミネッセンス素子に水分の悪影響が生じるのを防ぐことができる長寿命なエレクトロルミネッセンス装置、及びその製造方法を提供することを目的とする。

　上記の目的を達成するために、本発明にかかるエレクトロルミネッセンス装置は、基板と、前記基板上に設けられたエレクトロルミネッセンス素子を備えたエレクトロルミネッセンス装置であって、
　前記基板上で、前記エレクトロルミネッセンス素子を覆って当該エレクトロルミネッセンス素子を保護する保護膜、
　前記基板上で、前記保護膜を囲んだ枠状のシール材、及び
　前記シール材によって前記基板に接着されるとともに、当該基板との間で前記エレクトロルミネッセンス素子及び前記保護膜を封止する金属膜を備えていることを特徴とするものである。

　上記のように構成されたエレクトロルミネッセンス装置では、金属膜がシール材によって基板に接着されて、当該基板上に設けられたエレクトロルミネッセンス素子及び保護膜を封止している。これにより、上記従来例と異なり、エレクトロルミネッセンス素子に水分の悪影響が生じるのを防ぐことができる長寿命なエレクトロルミネッセンス装置を容易に構成することができる。

　また、上記エレクトロルミネッセンス装置において、前記金属膜は、アルミニウムであることが好ましい。

　この場合、製造簡単なエレクトロルミネッセンス装置を構成することができる。

　また、上記エレクトロルミネッセンス装置において、前記金属膜の厚みが、１μｍ～５０μｍの範囲内の値であることが好ましい。

　この場合、エレクトロルミネッセンス装置の重量が重くなりすぎるのを防ぎつつ、エレクトロルミネッセンス素子に水分の悪影響が生じるのを防ぐことができる長寿命なエレクトロルミネッセンス装置を容易に構成することができる。

　また、上記エレクトロルミネッセンス装置において、前記保護膜が、無機材料によって構成されていることが好ましい。

　この場合、有機材料を含んだ保護膜を構成する場合に比べて、エレクトロルミネッセンス素子に水分の悪影響が生じるのを確実に防ぐことができる。

　また、本発明のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法は、基板と、前記基板上に設けられたエレクトロルミネッセンス素子を備えたエレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
　前記基板上に、エレクトロルミネッセンス素子を形成するエレクトロルミネッセンス素子形成工程と、
　前記基板上のエレクトロルミネッセンス素子を覆うように、保護膜を形成する保護膜形成工程と、
　真空雰囲気下において、前記保護膜の前記基板とは反対側に、当該基板と対向するように金属膜を設ける金属膜設置工程と、
　真空雰囲気下において、前記金属膜を前記基板側に押圧する押圧工程と、
　前記保護膜を囲んだ枠状のシール材により、前記基板と前記金属膜とを接着する接着工程とを備えていることを特徴とするものである。

　上記のように構成されたエレクトロルミネッセンス装置の製造方法では、押圧工程の際に、真空雰囲気下において、金属膜を基板側に押圧している。そして、接着工程において、保護膜を囲んだ枠状のシール材により、前記基板と前記金属膜とを接着している。これにより、上記従来例と異なり、エレクトロルミネッセンス素子に水分の悪影響が生じるのを防ぐことができる長寿命なエレクトロルミネッセンス装置を容易に構成することができる。

　また、上記エレクトロルミネッセンス装置の製造方法において、前記真空雰囲気は、１００パスカル以下の真空度であることが好ましい。

　この場合、金属膜を基板に適切に、かつ、確実に押圧して貼り合わせることができる。

　本発明によれば、エレクトロルミネッセンス素子に水分の悪影響が生じるのを防ぐことができる長寿命なエレクトロルミネッセンス装置、及びその製造方法を提供することが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置を説明する断面図である。図２は、上記有機ＥＬ表示装置の主な製造工程を説明する図であり、図２（ａ）～図２（ｂ）は、一連の主な製造工程を説明している。図３は、上記有機ＥＬ表示装置の主な製造工程を説明する図であり、図３（ａ）～図３（ｂ）は、図２（ｂ）に示した製造工程に続いて行われる一連の主な製造工程を説明している。図４は、上記有機ＥＬ表示装置の主な製造工程を説明するフローチャートである。

　以下、本発明のエレクトロルミネッセンス装置、及びその製造方法を示す好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、本発明を有機ＥＬ表示装置に適用した場合を例示して説明する。また、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

　［第１の実施形態］
　図１は、本発明の第１の実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置を説明する断面図である。図１において、本実施形態の有機ＥＬ表示装置１は、基板としてのＴＦＴ基板２、及びこのＴＦＴ基板２上に設けられたエレクトロルミネッセンス（Electro Luminescence）素子としての有機ＥＬ素子４を備えている。また、有機ＥＬ素子４は、ＴＦＴ基板２と、このＴＦＴ基板２に対向するように設けられた金属膜３と、ＴＦＴ基板２と金属膜３との間に設けられて、これらＴＦＴ基板２と金属膜３とを接着するシール材５とによって封入されている。

　つまり、本実施形態の有機ＥＬ表示装置１では、有機ＥＬ素子４が複数の画素を有する画素領域Ａを構成しており、この有機ＥＬ素子４はＴＦＴ基板２及び金属膜３、及び枠状に設けられたシール材５によって囲まれた空間の内部に配置されている。また、上記画素領域Ａは、有機ＥＬ表示装置１の表示部を構成しており、情報表示を行うようになっている。

　また、図１において、ＴＦＴ基板２は、例えばガラス材により、構成されている。また、ＴＦＴ基板２には、その全面を覆うように下地膜（絶縁膜）６が設けられており、この下地膜６上には、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）７が画素領域Ａの画素毎に設けられている。また、下地膜６上には、マトリクス状に設けられた複数のソース線（信号線）及び複数のゲート線を含んだ配線８が形成されている。ソース線及びゲート線には、それぞれソースドライバ及びゲートドライバが接続されており（図示せず）、外部から入力された画像信号に応じて、画素毎のＴＦＴ７を駆動するようになっている。また、ＴＦＴ７は、対応する画素の発光を制御するスイッチング素子として機能するものであり、有機ＥＬ素子４によって構成された赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）のいずれかの色の画素での発光を制御するようになっている。

　なお、下地膜６は、ＴＦＴ基板２からＴＦＴ７への不純物拡散によりＴＦＴ７の特性が劣化するのを防止するためのものであり、そのような劣化が懸念されないのであれば、設置を省略することができる。

　また、ＴＦＴ基板２上には、層間絶縁膜９、エッジカバー１０、及び有機ＥＬ素子４の第一電極１１が形成されている。層間絶縁膜９は、平坦化膜としても機能するものであり、ＴＦＴ７及び配線８を覆うように下地膜６上に設けられている。エッジカバー１０は、層間絶縁膜９上に、第一電極１１のパターン端部を被覆するように形成されている。また、エッジカバー１０は、第一電極１１と後述の第二電極１３との短絡を防止するための絶縁層としても機能するようになっている。また、第一電極１１は、層間絶縁膜９に形成されたコンタクトホールを介してＴＦＴ７に接続されている。

　また、エッジカバー１０の開口部、つまり第一電極１１が露出した部分が、有機ＥＬ素子４の発光領域を実質的に構成しており、上述したように、ＲＧＢのいずれかの色光を発光して、フルカラー表示が行えるように、本実施形態の有機ＥＬ表示装置１は構成されている。

　また、第一電極１１上には、有機ＥＬ層１２及び第二電極１３が形成されており、これらの第一電極１１、有機ＥＬ層１２、及び第二電極１３により、有機ＥＬ素子４が構成されている。すなわち、有機ＥＬ素子４は、例えば低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子であり、第一電極１１、有機ＥＬ層１２、及び第二電極１３を備えている。

　具体的にいえば、第一電極１１が陽極である場合、第一電極１１側より、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等が有機ＥＬ層１２として積層され（図示せず）、さらに陰極としての第二電極１３が形成される。また、この説明以外に、正孔注入層兼正孔輸送層などのように、単一の層が２つ以上の機能を有する構成でもよい。また、有機ＥＬ層１２において、キャリアブロッキング層などを適宜挿入してもよい。

　一方、第二電極１３が陽極である場合には、有機ＥＬ層１２での層順が上述のものと逆転したものとなる。

　また、第一電極１１を透過電極あるいは半透過電極にて構成し、第二電極１３を反射電極にて構成した場合、有機ＥＬ表示装置１はＴＦＴ基板２側から光出射するボトムエミッション型となる。逆に、第一電極１１を反射電極にて構成し、第二電極１３を透過電極あるいは半透過電極にて構成した場合、有機ＥＬ表示装置１は対向基板３側から光出射するトップエミッション型となる。

　また、本実施形態の有機ＥＬ表示装置１では、ＴＦＴ基板２上で、有機ＥＬ素子４を覆って当該有機ＥＬ素子４を保護する保護膜１４が設けられている。この保護膜１４は、例えばＳｉＮｘ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、あるいはＡｌ₂Ｏ₃などの無機材料によって構成されており、外部からの水分や酸素の浸入によって有機ＥＬ素子４が損傷を受けないように、保護するようになっている。

　また、金属膜３には、例えばアルミニウムが用いられている。また、この金属膜３には、例えば１μｍ～５０μｍの範囲内の値のアルミニウム薄膜が使用されている。そして、この金属膜３は、後に詳述するように、真空雰囲気下において、ＴＦＴ基板２に貼り合わせられるとともに、ＴＦＴ基板２上で、保護膜１４を囲んだ枠状の上記シール材５によってＴＦＴ基板２に接着されるようになっている。

　また、シール材５には、例えばエポキシ樹脂などの紫外線硬化樹脂及び／または熱硬化樹脂が用いられている。

　次に、図２～図４を用いて、本実施形態の有機ＥＬ表示装置１の製造方法について具体的に説明する。

　図２は、上記有機ＥＬ表示装置の主な製造工程を説明する図であり、図２（ａ）～図２（ｂ）は、一連の主な製造工程を説明している。図３は、上記有機ＥＬ表示装置の主な製造工程を説明する図であり、図３（ａ）～図３（ｂ）は、図２（ｂ）に示した製造工程に続いて行われる一連の主な製造工程を説明している。図４は、上記有機ＥＬ表示装置の主な製造工程を説明するフローチャートである。

　図４のステップＳ１に示すように、本実施形態の有機ＥＬ表示装置１では、ＴＦＴ基板（基板）２上に、有機ＥＬ素子（エレクトロルミネッセンス素子）４を形成するエレクトロルミネッセンス素子形成工程が行われる。すなわち、図２（ａ）に示すように、下地膜６がＴＦＴ基板２の全面を覆うように形成された後、有機ＥＬ素子４の各部が公知の製造方法によって順次形成されて、当該有機ＥＬ素子４がＴＦＴ基板２上に形成される。

　次に、図４のステップＳ２に示すように、ＴＦＴ基板２上の有機ＥＬ素子４を覆うように、保護膜１４を形成する保護膜形成工程が行われる。すなわち、図２（ｂ）に示すように、保護膜１４が、例えばスパッタ法やＣＶＤ法などにより、有機ＥＬ素子４を覆うように、ＴＦＴ基板２上に形成される。

　続いて、図４のステップＳ３に示すように、真空雰囲気下において、保護膜１４のＴＦＴ基板２とは反対側に、当該ＴＦＴ基板２と対向するように金属膜３を設ける金属膜設置工程が行われる。すなわち、図３（ａ）に示すように、シール材５が保護膜１４を囲むように枠状にＴＦＴ基板２上に設けられた後、真空貼り合わせ装置（図示せず）の内部で、真空雰囲気下において、金属膜３が保護膜１４上に設けられる。

　その後、図４のステップＳ４に示すように、真空雰囲気下において、金属膜３をＴＦＴ基板２側に押圧する押圧工程が行われる。具体的には、上記真空貼り合わせ装置の内部において、金属膜３をＴＦＴ基板２側に押圧する。これにより、図３（ｂ）に示すように、金属膜３が、押圧されて変形して、金属膜３は、ＴＦＴ基板２、シール材５、及び保護膜１４に密着するように貼り合わせられる。

　続いて、図４のステップＳ５に示すように、保護膜１４を囲んだ枠状の上記シール材５により、ＴＦＴ基板２と金属膜３とを接着する接着工程が行われる。すなわち、図３（ｂ）において、シール材５に対して、例えば紫外線照射（例えば、０．５Ｊ～１０Ｊ、望ましくは１Ｊ～６Ｊ）を行い、その後加熱（例えば、７０℃以上１２０℃以下、１０分以上２時間以下）を行うことにより、当該シール材５によってＴＦＴ基板２と金属膜３とを接着する。これにより、本実施形態の有機ＥＬ表示装置１が完成される。

　なお、この接着工程は、上記真空貼り合わせ装置の内部で行ってもよいし、真空貼り合わせ装置から外部に取り出して行ってもよい。

　また、上記真空雰囲気は、例えば１００パスカル（Ｐａ）以下の真空度である。これにより、金属膜３をＴＦＴ基板２に適切に、かつ、確実に押圧して貼り合わせることができる。また、金属膜３が、無機材料からなる保護膜１４に密着するように貼り合わされるので、当該保護膜１４に、たとえピンホールやクラックなどの凹凸が生じていても、金属膜３によってカバーすること（平坦化すること）ができ、本実施形態の有機ＥＬ表示装置１のバリヤ性や防湿性を大幅に向上させることができる。また、保護膜１４での上記クラックなどによる有機ＥＬ素子４へのダメージの発生も金属膜３によって防ぐことができる。

　なお、上記の説明以外に、枠状のシール材５を金属膜３側に設ける構成でもよい。

　以上のように構成された本実施形態の有機ＥＬ表示装置１では、金属膜３がシール材５によってＴＦＴ基板（基板）２に接着されて、当該ＴＦＴ基板２上に設けられた有機ＥＬ素子（エレクトロルミネッセンス素子）４及び保護膜１４を封止している。これにより、本実施形態では、上記従来例と異なり、有機ＥＬ素子４に水分の悪影響が生じるのを防ぐことができる長寿命な有機ＥＬ表示装置（エレクトロルミネッセンス装置）１を容易に構成することができる。

　また、本実施形態では、金属膜３の厚みが、１μｍ～５０μｍの範囲内の値である。これにより、本実施形態では、有機ＥＬ表示装置１の重量が重くなりすぎるのを防ぎつつ、有機ＥＬ素子４に水分の悪影響が生じるのを防ぐことができる長寿命な有機ＥＬ表示装置１を容易に構成することができる。

　なお、上記の説明以外に、例えば蒸着法、ＣＶＤ法、あるいはスパッタ法等の他の形成方法（成膜方法）を用いて、金属膜３を形成することも可能である。しかしながら、これらの形成方法を用いて、上記のような厚みを有する金属膜３を形成するには、専用の製造装置を必要としたり、成膜するのに多大な時間及びコストを要したりするという問題点を生じる。また、これらの形成方法を用いて、上記のような厚みを有する金属膜３を形成した場合、膜厚を厚くするほど、剥がれ易くなるという別の問題点も発生したり、有機ＥＬ素子４に成膜工程が長くなるほど、悪影響（ダメージ）を与え易いという別の問題点も発生したりする。

　これに対して、本実施形態では、上記のように、真空雰囲気下において、金属膜３をＴＦＴ基板２に貼り合わせているので、製造簡単で、コスト安価に有機ＥＬ表示装置１を容易に構成することができる。また、有機ＥＬ素子４へのダメージも生じるのを防ぐことができる。

　尚、上記の実施形態はすべて例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって規定され、そこに記載された構成と均等の範囲内のすべての変更も本発明の技術的範囲に含まれる。

　例えば、上記の説明では、エレクトロルミネッセンス素子として有機ＥＬ素子を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば無機化合物を有する無機ＥＬ素子を用いたものでもよい。

　また、上記の説明では、有機ＥＬ表示装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばバックライト装置等の照明装置にも適用することができる。

　また、上記の説明では、金属膜としてアルミニウムを用いた場合について説明したが、本発明の金属膜はこれに限定されるものではなく、例えばステンレスやニッケルなどの金属、またはこれらの金属やアルミニウム等の合金などの金属薄膜を用いる構成でもよい。

　但し、上記の実施形態のように、アルミニウムを金属膜に用いる場合の方が、製造簡単なエレクトロルミネッセンス装置を構成することができる点で好ましい。

　また、上記の説明では、保護膜として無機材料によって構成されたものを用いた場合について説明したが、本発明の保護膜はこれに限定されるものではなく、例えば有機ＥＬ素子（エレクトロルミネッセンス素子）に対して、有機材料及び無機材料からなる保護膜を順次形成する構成でもよい。

　但し、上記の実施形態のように、無機材料によって構成された保護膜を用いる場合の方が、有機材料を含んだ保護膜を構成する場合に比べて、エレクトロルミネッセンス素子に水分の悪影響が生じるのを確実に防ぐことができる点で好ましい。すなわち、有機材料自体に含まれた水分や有機成分がエレクトロルミネッセンス素子に達して、悪影響を与えることを確実に防止できる点で好ましい。

　本発明は、エレクトロルミネッセンス素子に水分の悪影響が生じるのを防ぐことができる長寿命なエレクトロルミネッセンス装置、及びその製造方法に対して有用である。

　１　有機ＥＬ表示装置
　２　ＴＦＴ基板（基板）
　３　金属膜
　４　有機ＥＬ素子（エレクトロルミネッセンス素子）
　５　シール材
　１４　保護膜

Claims

　基板と、前記基板上に設けられたエレクトロルミネッセンス素子を備えたエレクトロルミネッセンス装置であって、
　前記基板上で、前記エレクトロルミネッセンス素子を覆って当該エレクトロルミネッセンス素子を保護する保護膜、
　前記基板上で、前記保護膜を囲んだ枠状のシール材、及び
　前記シール材によって前記基板に接着されるとともに、当該基板との間で前記エレクトロルミネッセンス素子及び前記保護膜を封止する金属膜、
　を備えていることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置。
　前記金属膜は、アルミニウムである請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス装置。
　前記金属膜の厚みが、１μｍ～５０μｍの範囲内の値である請求項１または２に記載のエレクトロルミネッセンス装置。
　前記保護膜が、無機材料によって構成されている請求項１～３のいずれか１項に記載のエレクトロルミネッセンス装置。
　基板と、前記基板上に設けられたエレクトロルミネッセンス素子を備えたエレクトロルミネッセンス装置の製造方法であって、
　前記基板上に、エレクトロルミネッセンス素子を形成するエレクトロルミネッセンス素子形成工程と、
　前記基板上のエレクトロルミネッセンス素子を覆うように、保護膜を形成する保護膜形成工程と、
　真空雰囲気下において、前記保護膜の前記基板とは反対側に、当該基板と対向するように金属膜を設ける金属膜設置工程と、
　真空雰囲気下において、前記金属膜を前記基板側に押圧する押圧工程と、
　前記保護膜を囲んだ枠状のシール材により、前記基板と前記金属膜とを接着する接着工程と、
　を備えていることを特徴とするエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。
　前記真空雰囲気は、１００パスカル以下の真空度である請求項５に記載のエレクトロルミネッセンス装置の製造方法。