JP2004087369A - El素子用封止板及びその製造方法、並びに該封止板多面取り用マザーガラス基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】EL積層膜の劣化を抑制しつつ、発光層からの光を充分に取り出すことができるトップエミッション型のEL素子用封止板及びその製造方法、並びに該封止板多面取り用マザーガラス基板を提供する。
【解決手段】トップエミッション型有機EL素子100は、パッシブ構造をとり、大きさ7.0cm角、厚さ1.0mmの板状の透明なソーダライムガラスの基板10と、基板10の上に形成された有機EL積層体20と、この有機EL積層体20を積層した基板10に頂面が接着される周辺突条部31を周辺部に規定するように凹状に加工されたソーダライム製の封止板30とから成る。封止板30は、周辺突条部31の頂面に、中央にエッチング加工された4.5cm角の開口部を有する大きさ5.0cm角、厚さ0.1mmの無アルカリガラス製のガラス薄板311を備える。周辺突条部31の内側面313から内側に突出している開口縁312により保持されたモレキュラシーブ50が、周辺突条部31の内側面313に配されている。
【選択図】 図1
【解決手段】トップエミッション型有機EL素子100は、パッシブ構造をとり、大きさ7.0cm角、厚さ1.0mmの板状の透明なソーダライムガラスの基板10と、基板10の上に形成された有機EL積層体20と、この有機EL積層体20を積層した基板10に頂面が接着される周辺突条部31を周辺部に規定するように凹状に加工されたソーダライム製の封止板30とから成る。封止板30は、周辺突条部31の頂面に、中央にエッチング加工された4.5cm角の開口部を有する大きさ5.0cm角、厚さ0.1mmの無アルカリガラス製のガラス薄板311を備える。周辺突条部31の内側面313から内側に突出している開口縁312により保持されたモレキュラシーブ50が、周辺突条部31の内側面313に配されている。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、EL(エレクトロ・ルミネッセンス)素子用封止板及びその製造方法、並びに該封止板多面取り用マザーガラス基板に関し、特に、EL積層体を積層した基板に頂面が接着される周辺突条部を、周辺部に規定するように中央部が凹状に加工されたガラス製のトップエミッション型のEL素子用封止板及びその製造方法、並びに該封止板多面取り用マザーガラス基板に関する。
【0002】
【従来の技術】
EL素子は、発光層を介して対向する電極及び背面電極に電圧を選択的に印加することによって該発光層を選択的に発光させることができ、マトリックス表示に適するパッシブ型のものと、高速スイッチング機能によって高速切換え表示を行うことができ、動画表示に適するアクティブ型のものとの2種類が知られている。
【0003】
上記パッシブ型のEL素子は、単純マトリックス構造をとり、基板と、該基板上に配された電極と、発光層を含み、該電極の上面に積層されたEL積層体と、該EL積層体の上面に積層された背面電極と、該EL積層体を積層した基板に頂面が接着される周辺突条部を周辺部に規定するように中央部が凹状に加工され、周辺突条部の頂面の封止部を介して基板上に接着されたガラス製の封止板とから成る。
【0004】
また、上記アクティブ型のEL素子は、アクティブマトリックス構造をとり、TFT液晶素子の構造と同様に、基板と、該基板上に画素毎に形成された薄膜トランジスター回路又はダイオードと、発光層を含み、該薄膜トランジスター回路又は該ダイオードの上面に積層されたEL積層体と、該EL積層体を積層した基板に頂面が接着される周辺突条部を周辺部に規定するように中央部が凹状に加工され、周辺突条部の頂面の封止部を介して基板上に接着されたガラス製の封止板とから成る。
【0005】
上記封止部は、EL素子内を水分や酸素から遮断する密封部を構成する。
【0006】
上記パッシブ型のEL素子と上記アクティブ型のEL素子とにおいて、トップエミッション型のEL素子は、上記発光層から上記封止板側までを透明部材で構成することにより、発光層からの光を封止板側から取出すものである。
【0007】
このトップエミッション型のEL素子においては、EL素子内が水分や酸素から遮断すべく封止板の封止部により密封されているが、長期間使用することにより密封部の密封性が低下してEL素子内に水分等が混入することによりEL積層膜が劣化することがある。このEL積層膜の劣化を抑制するために、封止されたEL素子内に吸湿剤を配することにより、混入した水分に対する耐水性を向上させている。この吸湿剤は、一般的に、EL積層体と対峙する封止板の凹部内面の全体に配される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、吸湿剤がEL積層体と対峙する封止板の凹部内面の全体に配されていると、発光層からの光を封止板側から取出すトップエミッション構造では充分な開口率が得られず、発光層からの光を充分に取り出すことができないという問題がある。
【0009】
本発明の目的は、EL積層膜の劣化を抑制しつつ、発光層からの光を充分に取り出すことができるトップエミッション型のEL素子用封止板及びその製造方法、並びに該封止板多面取り用マザーガラス基板を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項1記載のEL素子用封止板は、EL積層体を積層した基板に頂面が接着される周辺突条部を周辺部に規定するように中央部が凹状に加工されたガラス製のEL素子用封止板において、前記周辺突条部の内側面に吸湿剤が配されていることを特徴とする。
【0011】
請求項2記載のEL素子用封止板は、請求項1記載のEL素子封止板において、前記吸湿剤はモレキュラシーブであることを特徴とする。
【0012】
請求項3記載のEL素子用封止板は、請求項1又は2記載のEL素子用封止板において、前記周辺突条部の頂面に、中央に開口部を有すると共に前記吸湿剤を保持する保持部を備えることを特徴とする。
【0013】
請求項4記載のEL素子用封止板は、請求項3記載のEL素子用封止板において、前記保持部の開口縁は、前記周辺突条部の内側面から内側に突出していることを特徴とする。
【0014】
請求項5記載のEL素子用封止板は、請求項3又は4記載のEL素子用封止板において、前記保持部は、厚さが0.05〜1.1mmの無アルカリガラス製であることを特徴とする。
【0015】
請求項6記載のEL素子用封止板多面取り用マザーガラス基板は、請求項1乃至5のいずれか1項に記載のEL素子用封止板がほぼマトリックス状に形成されたことを特徴とする。
【0016】
上述の目的を達成するために、請求項7記載のEL素子用封止板の製造方法は、ガラス素板と、エッチング速度が前記ガラス素板よりも遅いガラス薄板とを準備し、前記ガラス素板に前記ガラス薄板を接着し、前記ガラス薄板が接着されたガラス素板を、周辺部に周辺突条部を規定するように中央部において前記ガラス薄板側から凹状にエッチング加工し、前記周辺突条部の内側面に吸湿剤を配することを特徴とする。
【0017】
上述の目的を達成するために、請求項8記載のEL素子用封止板の製造方法は、ガラス素板及びガラス薄板を準備し、周辺部に周辺突条部を規定するように中央部において凹状に前記ガラス素板をエッチング加工し、前記エッチング加工されたガラス素板の凹部より開口面積が小さい開口部を中央に有するように前記ガラス薄板をエッチング加工し、前記エッチング加工されたガラス素板と前記エッチング加工されたガラス薄板とを前記開口部の開口縁が前記周辺突条部の内側面から内側に突出するように接着し、前記周辺突条部の内側面に吸湿剤を配することを特徴とする。
【0018】
請求項9記載のEL素子用封止板の製造方法は、請求項7又は8記載のEL素子用封止板の製造方法において、前記接着は加熱融着によって行われることを特徴とする。
【0019】
請求項10記載のEL素子用封止板の製造方法は、請求項9記載のEL素子用封止板の製造方法において、前記加熱融着は、前記ガラス素板と前記ガラス薄板との間に低融点ガラスを介在させて行われることを特徴とする。
【0020】
請求項11記載のEL素子用封止板の製造方法は、請求項7又は8記載のEL素子用封止板の製造方法において、前記接着は接着剤を用いて行われることを特徴とする。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態にかかるEL素子用封止板を図面を参照しながら説明する。
【0022】
図1は、本発明の実施の形態に係るEL素子用封止板を備えるEL素子の断面図である。
【0023】
図1において、トップエミッション型有機EL素子100は、パッシブ構造をとり、大きさ7.0cm角、厚さ1.0mmの板状の透明なソーダライムガラスの基板10と、基板10の上に形成された有機EL積層体20と、この有機EL積層体20を覆うように形成された封止板30とから成る。
【0024】
封止板30は、大きさ5.0cm角、厚さ1.1mmの板状の透明なソーダライムガラス製であり、EL積層体20を積層した基板10に頂面が接着される幅2.0mmの周辺突条部31を周辺部に規定するように中央部が凹状に加工され、底部の厚さが0.8mmである。
【0025】
さらに、封止板30は、周辺突条部31の頂面に、中央にエッチング加工された4.5cm角の開口部を有すると共に、後述するモレキュラシーブ50を保持する大きさ5.0cm角、厚さ0.1mmの無アルカリガラス製のガラス薄板311を備える。
【0026】
このガラス薄板311の開口縁312は、周辺突条部31の内側面313から内側に突出している。この開口縁312により保持されたモレキュラシーブ50が、周辺突条部31の内側面313に配されている。
【0027】
基板10と封止板30とは、封止部に配された、例えば紫外線硬化型エポキシ樹脂製の接着剤40を介して接着される。具体的には、ガラス薄板311に紫外線硬化型エポキシ樹脂製の接着剤を一定量塗布した後、封止板30を基板10上に載置し、次に封止板30を100kg/m2程度の力で基板10に押圧しつつ接着剤に紫外線を照射することにより行われる。
【0028】
封止板30の凹部32の形成は、ガラス素板を後述するウェットエッチング法により凹状に形成することにより行われる。このウェットエッチング法によりエッチングされたガラス素板のエッチング深さを測定したところ300μmであった。また、凹部32の底面隅角部において湾曲部位を有し、その曲率半径は約300μmであった。封止板30の凹部32の底部の厚さは、0.3〜1.1mmが好ましい。厚さが、0.3mm未満では封止板30の強度が不十分であり、1.1mmで封止板30の強度は十分得られる。
【0029】
有機EL積層体20は、基板10上に形成され、厚さ300nmのITO膜から成る導電膜21と、後述する発光層を含み、該導電膜21の上面に積層された有機EL積層膜22と、有機EL積層膜22の上面に形成され、厚さ500nmのITO膜から成る上部透明電極23と、上部透明電極23に接続され、厚さ300nmのITO膜から成る引出し電極24とから成る。
【0030】
有機EL積層膜22は、導電膜21側に配されたトリフェニルジアミンから成る高さ70nmの正孔輸送層と、この正孔輸送層の上面に形成されたキノリノールアルミ錯体から成る高さ70nmの発光層とから成る。さらには、上部透明電極23と発光層との間に、さらにトリアゾールやオキサジアゾールから成る透明な電子輸送層が配されて構成されていてもよい。
【0031】
図2は、図1における封止板30の製造方法を示すフローチャートである。
【0032】
図2において、まず、ガラス素板及びガラス薄板311を準備する(ステップS21)。ここで、ガラス薄板311の材料は、上記開口縁312を形成すべく、エッチング速度がガラス素板のものよりも遅いことが好ましい。
【0033】
次に、ガラス素板にガラス薄板311を接着する(ステップS22)。このガラス素板とガラス薄板311との接着は、ガラス薄板311をガラス素板の軟化温度付近まで加熱して、互いに融着することにより行われる。
【0034】
さらに、ガラス薄板311が接着されたガラス素板を、ウェットエッチング法を用いて、周辺部に周辺突条部31を規定するように中央部においてガラス薄板311側から凹状にエッチング加工し(ステップS23)、周辺突条部31の内側面313にモレキュラシーブ50を配する(ステップS24)。
【0035】
上記ステップS23のウェットエッチング法は、ガラス薄板311が接着されたガラス素板の4.5cm角の中央部が露出するように耐酸性テープ、即ちレジストでマスキングした後、このマスキングされたガラス素板を、例えば20質量%フッ化水素酸、1質量%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの混合液から成り、25℃に保たれたエッチング液に浸漬するものである。
【0036】
上記ウェットエッチング法では、エッチング液として20質量%フッ化水素酸、1質量%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの混合液を用いたが、エッチング液は、これに限定されるものではなく、エッチング力を大きくするためにフッ化水素酸5〜50質量%に、硫酸、塩酸、硝酸、及びリン酸から成る無機酸の群から選択された少なくとも1つの酸を適量含有させたものであってもよい。無機酸の群から選択される強酸は、単体でも2種類以上の混合物でもよい。
【0037】
また、上記エッチング液は、カルボン酸類、ジカルボン酸類、アミン類、及びアミノ酸類からなる群から選択された1種又は2種以上の有機の酸や塩基の類を適量含有することが好ましい。
【0038】
また、上記エッチング液に界面活性剤を適宜添加してもよく、添加される界面活性剤を適宜変更してもよい。
【0039】
上述したようなエッチング液の成分とその濃度は、エッチング液の温度、並びにエッチングされるガラスの組成及び種類等によって適宜変更される。また、エッチング処理を施す際に、エッチングされるガラスを揺動させたり、弱い出力の超音波を付与したりすることも有効である。これにより、エッチング液を均一な溶液にすることができる。さらに、エッチング処理を施しているときに、エッチング液から取出して一旦水又は、硫酸、塩酸、硝酸、及びリン酸からなる無機酸の群から選択された少なくとも1つの酸、又はカルボン酸類、ジカルボン酸類、アミン類及びアミノ酸類から成る群から選択された1種又は2種以上の有機酸や塩基の類に浸漬することも有効である。これにより、エッチング処理を均一に施すことができる。
【0040】
図3は、図1における封止板30の他の製造方法を示すフローチャートである。
【0041】
図3において、まず、ガラス素板及びガラス薄板311を準備する(ステップS31)。
【0042】
次に、ガラス素板を、上述のウェットエッチング法を用いて、周辺部に周辺突条部31を規定するように中央部において凹状にエッチング加工し(ステップS32)、ガラス薄板311を、上述のウェットエッチング法を用いて、エッチング加工されたガラス素板の凹部32より開口面積が小さい開口部を中央に有するようにエッチング加工する(ステップS33)。
【0043】
さらに、上記エッチング加工されたガラス素板及びガラス薄板311を、ガラス薄板311の開口縁312が周辺突条部31の内側面313から内側に突出するように接着し(ステップS34)、周辺突条部31の内側面313にモレキュラシーブ50を配する(ステップS35)。
【0044】
本実施の形態によれば、周辺突状部31の内側面313にモレキュラシーブ50が配されているので、有機EL積層膜22の劣化を抑制しつつ、発光層からの光を充分に取り出すことができる。
【0045】
本実施の形態では、有機EL素子100としてパッシブ型のものを用いたが、これに限定されるものではなく、アクティブ型のものであってもよい。
【0046】
本実施の形態では、封止板30は周辺突条部31の頂面に設けられたガラス薄板311によって周辺突条部31の内側面313にモレキュラシーブ50を保持しているが、これに限定されるものではなく、例えば、図4に示すようにガラス薄板を設けず、接着層40を保持手段としてもよい。
【0047】
本実施の形態では、封止板30用ガラス素板としてソーダライムガラスを用いたが、有機EL素子100の構成に応じて低アルカリガラス、無アルカリガラス、石英ガラス等を用いることができる。
【0048】
本実施の形態では、ガラス薄板311として厚さが0.1mmの無アルカリガラスを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、厚さが0.05〜1.1mmの無アルカリガラスであってもよい。
【0049】
本実施の形態では、ガラス薄板311として無アルカリガラスを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、低アルカリガラス、ソーダライムガラス、石英ガラス等であってもよい。
【0050】
本実施の形態では、吸湿剤として最も好適なモレキュラシーブ50を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、シリカゲル(SiO2)、デシカイト(クレイ系乾燥剤)、塩化カルシウム、酸化カルシウム、珪酸カルシウム等であってもよい。
【0051】
本実施の形態では、ガラス素板とガラス薄板311との接着がガラス薄板311をガラス素板の軟化温度付近まで加熱して、互いに融着することにより接着しているが、これに限定されるものではなく、ガラス素板とガラス薄板311との間に低融点ガラスを介在させてもよく、また、接着剤を用いて接着してもよい。
【0052】
本実施の形態では、ガラス素板に凹部32を形成する方法として、ウェットエッチング法を用いているが、ドライエッチング法でもよく、ドライエッチング法とウェットエッチング法とを併用してもよい。ウェットエッチング法では、エッチング液の成分とエッチング温度とを選択することによりバッチ処理を行うことができ、もって封止板30の生産性を向上させることができる。これに対して、ドライエッチング法では、エッチング処理を精密に行うことができるものの、バッチ処理を行うことができず、枚葉処理を余儀なくされるので、封止板30の生産性が低い。
【0053】
本実施の形態では、EL積層膜として有機EL積層膜22を用いているが、、有機EL積層膜22に代えて、無機EL積層膜を用いてもよい。この場合、透明導電膜側から順に、絶縁層、発光層、絶縁層から成るものや、電子障壁層、発光層、電流制限層から成るものが用いられる。
【0054】
図4の有機EL素子100に用いられる封止板30は、上記のように枚葉処理による作製に加えて、下記図5の封止板多面取り用マザーガラス基板から切り出すことができる。
【0055】
図5は、図4の有機EL素子100に用いられる封止板30がほぼマトリックス状に形成された封止板多面取り用マザーガラス基板の平面図である。
【0056】
図5において、縦30cm、横40cmの封止板多面取り用マザーガラス基板200は、5×6のマトリックス状に形成された封止板30を有する。
【0057】
ガラス素板に封止板30を5×6のマトリックス状に形成する方法としては、ウェットエッチング法によりガラス素板の所定部分を凹状にエッチング加工する方法がある。使用されるガラス素板は、その取り扱い上厚さ0.5mm以上、有機EL素子100の薄型化の観点から1.1mm以下のものが好適に用いられる。
【0058】
この方法では、まず、露出部を5×6のマトリックス状に形成すべくテープ状のレジストによりマスキング処理し、このマスキング処理されたガラス素板を、上述のエッチング液中に10〜180分間程度浸漬して、ガラス素板から突条部101を残して凹状にエッチング加工して凹部102を形成するものである。このガラス素板を純水で十分洗浄した後にレジストを剥離する。
【0059】
このようにガラス素板の所定部分をウェットエッチング法により凹状にエッチング加工するので、封止板30の凹部32の底部表面を確実に平坦にすることができ、外部圧力に対して封止板30の強度を増大させることができる。
【0060】
次いで、上記のように5×6のマトリックス状に凹部102が形成された封止板多面取り用マザーガラス基板200を、凹部102を規定する突条部101の部位で切断する。これにより、封止板30を30(5×6)個取得することができる。
【0061】
封止板多面取り用マザーガラス基板200は、封止板30の配列をマトリックス状としたが、多面取りに適した配列であればマトリックス状以外のものであってもよい。
【0062】
また、レジストの幅は、取得された封止板30の周辺突条部31の幅が当該周辺突条部31の厚さ以上であればよく、封止板30の取りしろとして確保すべく1cm程度であってもよい。
【0063】
また、封止板多面取りマザーガラス基板200を切断した後の形状が上記封止板30と同様の形状であることが望ましい。
【0064】
また、上述のガラス素板に封止板30を5×6のマトリックス状に形成する方法を、開口部を形成していないガラス薄板311が接着されたガラス素板に適用してもよく、図1における凹部32がマトリックス状に形成されたガラス素板に開口部がマトリックス状に形成されたガラス薄板を接着してもよい。
【0065】
図5の封止板多面取り用マザーガラス基板200によれば、切断分離により各封止板30を取得することができ、切断時に外部圧力に対して強度を増大させ、且つ枚葉処理を行うことをなくして封止板30の生産性を向上させることができる。
【0066】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
【0067】
本発明者は、周辺突条部31の内側面313にモレキュラシーブ50が配された有機EL素子100(実施例1(図1)及び実施例2(図4))と、周辺突条部31の内側面313にモレキュラシーブ50が配されていない有機EL素子100(比較例)とを作製した。ここで、実施例1の有機EL素子100は、周辺突条部31の頂面にモレキュラシーブ50を保持するためのガラス薄板311を備える。
【0068】
このようにして作製した有機EL素子100に紫外線を照射し、駆動電流10mA/cm2で連続駆動を行って初期の輝度を維持するための駆動電圧上昇(V)及び輝度の半減寿命(時間)を測定し、その測定結果を表1に示した。
【0069】
【表1】
【0070】
表1から、周辺突条部31の内側面313にモレキュラシーブ50が配されていると、有機EL積層膜22の劣化を抑制しつつ、発光層からの光を充分に取り出すことができることが分かった。
【0071】
また、周辺突条部31の頂面にモレキュラシーブ50を保持するガラス薄板311を備える封止板30を用いると、確実に、有機EL積層膜22の劣化を抑制しつつ、発光層からの光を充分に取り出すことができることが分かった。
【0072】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項1記載のEL素子用封止板によれば、周辺突条部の内側面に吸湿剤が配されているので、EL積層膜の劣化を抑制しつつ、発光層からの光を充分に取り出すことができる。
【0073】
請求項3記載のEL素子用封止板によれば、周辺突条部の頂面に、中央に開口部を有すると共に吸湿剤を保持する保持部を備えるので、確実にEL積層膜の劣化を抑制することができる。
【0074】
請求項4記載のEL素子用封止板によれば、保持部の開口縁が周辺突条部の内側面から内側に突出しているので、確実に吸湿剤を保持することができる。
【0075】
請求項6記載のEL素子用封止板多面取り用マザーガラス基板によれば、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の封止板がほぼマトリックス状に形成されたので、請求項1記載の効果と同等の効果を奏することができる。
【0076】
請求項7記載のEL素子用封止板の製造方法によれば、ガラス素板と、エッチング速度がガラス素板よりも遅いガラス薄板とを準備し、ガラス素板にガラス薄板を接着し、ガラス薄板が接着されたガラス素板を、周辺部に周辺突条部を規定するように中央部においてガラス薄板側から凹状にエッチング加工するので、ガラス素板とガラス薄板とのエッチングを同時に行うことができ、もって容易にEL素子用封止板を作製することができる。
【0077】
請求項9記載のEL素子用封止板の製造方法によれば、ガラス素板とガラス薄板との接着が加熱融着によって行われるので、ガラス素板とガラス薄板とを確実に接着することができる。
【0078】
請求項10記載のEL素子用封止板の製造方法によれば、加熱融着がガラス素板とガラス薄板との間に低融点ガラスを介在させて行われるので、ガラス素板とガラス薄板とをさらに確実に接着することができる。
【0079】
請求項11記載のEL素子用封止板の製造方法によれば、接着が接着剤を用いて行われるので、加熱することなく、ガラス素板とガラス薄板とを接着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るEL素子用封止板を備えるEL素子の断面図である。
【図2】図1における封止板30の製造方法を示すフローチャートである。
【図3】図1における封止板30の他の製造方法を示すフローチャートである。
【図4】図1の有機EL素子100の変形例の断面図である。
【図5】図4の有機EL素子100に用いられる封止板30がほぼマトリックス状に形成された封止板多面取り用マザーガラス基板の平面図である。
【符号の説明】
10 基板
20 有機EL積層体
30 封止板
31 周辺突条部
32 凹部
50 モレキュラシーブ
100 EL素子
311 ガラス薄板
312 開口縁
313 内側面
【発明の属する技術分野】
本発明は、EL(エレクトロ・ルミネッセンス)素子用封止板及びその製造方法、並びに該封止板多面取り用マザーガラス基板に関し、特に、EL積層体を積層した基板に頂面が接着される周辺突条部を、周辺部に規定するように中央部が凹状に加工されたガラス製のトップエミッション型のEL素子用封止板及びその製造方法、並びに該封止板多面取り用マザーガラス基板に関する。
【0002】
【従来の技術】
EL素子は、発光層を介して対向する電極及び背面電極に電圧を選択的に印加することによって該発光層を選択的に発光させることができ、マトリックス表示に適するパッシブ型のものと、高速スイッチング機能によって高速切換え表示を行うことができ、動画表示に適するアクティブ型のものとの2種類が知られている。
【0003】
上記パッシブ型のEL素子は、単純マトリックス構造をとり、基板と、該基板上に配された電極と、発光層を含み、該電極の上面に積層されたEL積層体と、該EL積層体の上面に積層された背面電極と、該EL積層体を積層した基板に頂面が接着される周辺突条部を周辺部に規定するように中央部が凹状に加工され、周辺突条部の頂面の封止部を介して基板上に接着されたガラス製の封止板とから成る。
【0004】
また、上記アクティブ型のEL素子は、アクティブマトリックス構造をとり、TFT液晶素子の構造と同様に、基板と、該基板上に画素毎に形成された薄膜トランジスター回路又はダイオードと、発光層を含み、該薄膜トランジスター回路又は該ダイオードの上面に積層されたEL積層体と、該EL積層体を積層した基板に頂面が接着される周辺突条部を周辺部に規定するように中央部が凹状に加工され、周辺突条部の頂面の封止部を介して基板上に接着されたガラス製の封止板とから成る。
【0005】
上記封止部は、EL素子内を水分や酸素から遮断する密封部を構成する。
【0006】
上記パッシブ型のEL素子と上記アクティブ型のEL素子とにおいて、トップエミッション型のEL素子は、上記発光層から上記封止板側までを透明部材で構成することにより、発光層からの光を封止板側から取出すものである。
【0007】
このトップエミッション型のEL素子においては、EL素子内が水分や酸素から遮断すべく封止板の封止部により密封されているが、長期間使用することにより密封部の密封性が低下してEL素子内に水分等が混入することによりEL積層膜が劣化することがある。このEL積層膜の劣化を抑制するために、封止されたEL素子内に吸湿剤を配することにより、混入した水分に対する耐水性を向上させている。この吸湿剤は、一般的に、EL積層体と対峙する封止板の凹部内面の全体に配される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、吸湿剤がEL積層体と対峙する封止板の凹部内面の全体に配されていると、発光層からの光を封止板側から取出すトップエミッション構造では充分な開口率が得られず、発光層からの光を充分に取り出すことができないという問題がある。
【0009】
本発明の目的は、EL積層膜の劣化を抑制しつつ、発光層からの光を充分に取り出すことができるトップエミッション型のEL素子用封止板及びその製造方法、並びに該封止板多面取り用マザーガラス基板を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項1記載のEL素子用封止板は、EL積層体を積層した基板に頂面が接着される周辺突条部を周辺部に規定するように中央部が凹状に加工されたガラス製のEL素子用封止板において、前記周辺突条部の内側面に吸湿剤が配されていることを特徴とする。
【0011】
請求項2記載のEL素子用封止板は、請求項1記載のEL素子封止板において、前記吸湿剤はモレキュラシーブであることを特徴とする。
【0012】
請求項3記載のEL素子用封止板は、請求項1又は2記載のEL素子用封止板において、前記周辺突条部の頂面に、中央に開口部を有すると共に前記吸湿剤を保持する保持部を備えることを特徴とする。
【0013】
請求項4記載のEL素子用封止板は、請求項3記載のEL素子用封止板において、前記保持部の開口縁は、前記周辺突条部の内側面から内側に突出していることを特徴とする。
【0014】
請求項5記載のEL素子用封止板は、請求項3又は4記載のEL素子用封止板において、前記保持部は、厚さが0.05〜1.1mmの無アルカリガラス製であることを特徴とする。
【0015】
請求項6記載のEL素子用封止板多面取り用マザーガラス基板は、請求項1乃至5のいずれか1項に記載のEL素子用封止板がほぼマトリックス状に形成されたことを特徴とする。
【0016】
上述の目的を達成するために、請求項7記載のEL素子用封止板の製造方法は、ガラス素板と、エッチング速度が前記ガラス素板よりも遅いガラス薄板とを準備し、前記ガラス素板に前記ガラス薄板を接着し、前記ガラス薄板が接着されたガラス素板を、周辺部に周辺突条部を規定するように中央部において前記ガラス薄板側から凹状にエッチング加工し、前記周辺突条部の内側面に吸湿剤を配することを特徴とする。
【0017】
上述の目的を達成するために、請求項8記載のEL素子用封止板の製造方法は、ガラス素板及びガラス薄板を準備し、周辺部に周辺突条部を規定するように中央部において凹状に前記ガラス素板をエッチング加工し、前記エッチング加工されたガラス素板の凹部より開口面積が小さい開口部を中央に有するように前記ガラス薄板をエッチング加工し、前記エッチング加工されたガラス素板と前記エッチング加工されたガラス薄板とを前記開口部の開口縁が前記周辺突条部の内側面から内側に突出するように接着し、前記周辺突条部の内側面に吸湿剤を配することを特徴とする。
【0018】
請求項9記載のEL素子用封止板の製造方法は、請求項7又は8記載のEL素子用封止板の製造方法において、前記接着は加熱融着によって行われることを特徴とする。
【0019】
請求項10記載のEL素子用封止板の製造方法は、請求項9記載のEL素子用封止板の製造方法において、前記加熱融着は、前記ガラス素板と前記ガラス薄板との間に低融点ガラスを介在させて行われることを特徴とする。
【0020】
請求項11記載のEL素子用封止板の製造方法は、請求項7又は8記載のEL素子用封止板の製造方法において、前記接着は接着剤を用いて行われることを特徴とする。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態にかかるEL素子用封止板を図面を参照しながら説明する。
【0022】
図1は、本発明の実施の形態に係るEL素子用封止板を備えるEL素子の断面図である。
【0023】
図1において、トップエミッション型有機EL素子100は、パッシブ構造をとり、大きさ7.0cm角、厚さ1.0mmの板状の透明なソーダライムガラスの基板10と、基板10の上に形成された有機EL積層体20と、この有機EL積層体20を覆うように形成された封止板30とから成る。
【0024】
封止板30は、大きさ5.0cm角、厚さ1.1mmの板状の透明なソーダライムガラス製であり、EL積層体20を積層した基板10に頂面が接着される幅2.0mmの周辺突条部31を周辺部に規定するように中央部が凹状に加工され、底部の厚さが0.8mmである。
【0025】
さらに、封止板30は、周辺突条部31の頂面に、中央にエッチング加工された4.5cm角の開口部を有すると共に、後述するモレキュラシーブ50を保持する大きさ5.0cm角、厚さ0.1mmの無アルカリガラス製のガラス薄板311を備える。
【0026】
このガラス薄板311の開口縁312は、周辺突条部31の内側面313から内側に突出している。この開口縁312により保持されたモレキュラシーブ50が、周辺突条部31の内側面313に配されている。
【0027】
基板10と封止板30とは、封止部に配された、例えば紫外線硬化型エポキシ樹脂製の接着剤40を介して接着される。具体的には、ガラス薄板311に紫外線硬化型エポキシ樹脂製の接着剤を一定量塗布した後、封止板30を基板10上に載置し、次に封止板30を100kg/m2程度の力で基板10に押圧しつつ接着剤に紫外線を照射することにより行われる。
【0028】
封止板30の凹部32の形成は、ガラス素板を後述するウェットエッチング法により凹状に形成することにより行われる。このウェットエッチング法によりエッチングされたガラス素板のエッチング深さを測定したところ300μmであった。また、凹部32の底面隅角部において湾曲部位を有し、その曲率半径は約300μmであった。封止板30の凹部32の底部の厚さは、0.3〜1.1mmが好ましい。厚さが、0.3mm未満では封止板30の強度が不十分であり、1.1mmで封止板30の強度は十分得られる。
【0029】
有機EL積層体20は、基板10上に形成され、厚さ300nmのITO膜から成る導電膜21と、後述する発光層を含み、該導電膜21の上面に積層された有機EL積層膜22と、有機EL積層膜22の上面に形成され、厚さ500nmのITO膜から成る上部透明電極23と、上部透明電極23に接続され、厚さ300nmのITO膜から成る引出し電極24とから成る。
【0030】
有機EL積層膜22は、導電膜21側に配されたトリフェニルジアミンから成る高さ70nmの正孔輸送層と、この正孔輸送層の上面に形成されたキノリノールアルミ錯体から成る高さ70nmの発光層とから成る。さらには、上部透明電極23と発光層との間に、さらにトリアゾールやオキサジアゾールから成る透明な電子輸送層が配されて構成されていてもよい。
【0031】
図2は、図1における封止板30の製造方法を示すフローチャートである。
【0032】
図2において、まず、ガラス素板及びガラス薄板311を準備する(ステップS21)。ここで、ガラス薄板311の材料は、上記開口縁312を形成すべく、エッチング速度がガラス素板のものよりも遅いことが好ましい。
【0033】
次に、ガラス素板にガラス薄板311を接着する(ステップS22)。このガラス素板とガラス薄板311との接着は、ガラス薄板311をガラス素板の軟化温度付近まで加熱して、互いに融着することにより行われる。
【0034】
さらに、ガラス薄板311が接着されたガラス素板を、ウェットエッチング法を用いて、周辺部に周辺突条部31を規定するように中央部においてガラス薄板311側から凹状にエッチング加工し(ステップS23)、周辺突条部31の内側面313にモレキュラシーブ50を配する(ステップS24)。
【0035】
上記ステップS23のウェットエッチング法は、ガラス薄板311が接着されたガラス素板の4.5cm角の中央部が露出するように耐酸性テープ、即ちレジストでマスキングした後、このマスキングされたガラス素板を、例えば20質量%フッ化水素酸、1質量%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの混合液から成り、25℃に保たれたエッチング液に浸漬するものである。
【0036】
上記ウェットエッチング法では、エッチング液として20質量%フッ化水素酸、1質量%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの混合液を用いたが、エッチング液は、これに限定されるものではなく、エッチング力を大きくするためにフッ化水素酸5〜50質量%に、硫酸、塩酸、硝酸、及びリン酸から成る無機酸の群から選択された少なくとも1つの酸を適量含有させたものであってもよい。無機酸の群から選択される強酸は、単体でも2種類以上の混合物でもよい。
【0037】
また、上記エッチング液は、カルボン酸類、ジカルボン酸類、アミン類、及びアミノ酸類からなる群から選択された1種又は2種以上の有機の酸や塩基の類を適量含有することが好ましい。
【0038】
また、上記エッチング液に界面活性剤を適宜添加してもよく、添加される界面活性剤を適宜変更してもよい。
【0039】
上述したようなエッチング液の成分とその濃度は、エッチング液の温度、並びにエッチングされるガラスの組成及び種類等によって適宜変更される。また、エッチング処理を施す際に、エッチングされるガラスを揺動させたり、弱い出力の超音波を付与したりすることも有効である。これにより、エッチング液を均一な溶液にすることができる。さらに、エッチング処理を施しているときに、エッチング液から取出して一旦水又は、硫酸、塩酸、硝酸、及びリン酸からなる無機酸の群から選択された少なくとも1つの酸、又はカルボン酸類、ジカルボン酸類、アミン類及びアミノ酸類から成る群から選択された1種又は2種以上の有機酸や塩基の類に浸漬することも有効である。これにより、エッチング処理を均一に施すことができる。
【0040】
図3は、図1における封止板30の他の製造方法を示すフローチャートである。
【0041】
図3において、まず、ガラス素板及びガラス薄板311を準備する(ステップS31)。
【0042】
次に、ガラス素板を、上述のウェットエッチング法を用いて、周辺部に周辺突条部31を規定するように中央部において凹状にエッチング加工し(ステップS32)、ガラス薄板311を、上述のウェットエッチング法を用いて、エッチング加工されたガラス素板の凹部32より開口面積が小さい開口部を中央に有するようにエッチング加工する(ステップS33)。
【0043】
さらに、上記エッチング加工されたガラス素板及びガラス薄板311を、ガラス薄板311の開口縁312が周辺突条部31の内側面313から内側に突出するように接着し(ステップS34)、周辺突条部31の内側面313にモレキュラシーブ50を配する(ステップS35)。
【0044】
本実施の形態によれば、周辺突状部31の内側面313にモレキュラシーブ50が配されているので、有機EL積層膜22の劣化を抑制しつつ、発光層からの光を充分に取り出すことができる。
【0045】
本実施の形態では、有機EL素子100としてパッシブ型のものを用いたが、これに限定されるものではなく、アクティブ型のものであってもよい。
【0046】
本実施の形態では、封止板30は周辺突条部31の頂面に設けられたガラス薄板311によって周辺突条部31の内側面313にモレキュラシーブ50を保持しているが、これに限定されるものではなく、例えば、図4に示すようにガラス薄板を設けず、接着層40を保持手段としてもよい。
【0047】
本実施の形態では、封止板30用ガラス素板としてソーダライムガラスを用いたが、有機EL素子100の構成に応じて低アルカリガラス、無アルカリガラス、石英ガラス等を用いることができる。
【0048】
本実施の形態では、ガラス薄板311として厚さが0.1mmの無アルカリガラスを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、厚さが0.05〜1.1mmの無アルカリガラスであってもよい。
【0049】
本実施の形態では、ガラス薄板311として無アルカリガラスを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、低アルカリガラス、ソーダライムガラス、石英ガラス等であってもよい。
【0050】
本実施の形態では、吸湿剤として最も好適なモレキュラシーブ50を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、シリカゲル(SiO2)、デシカイト(クレイ系乾燥剤)、塩化カルシウム、酸化カルシウム、珪酸カルシウム等であってもよい。
【0051】
本実施の形態では、ガラス素板とガラス薄板311との接着がガラス薄板311をガラス素板の軟化温度付近まで加熱して、互いに融着することにより接着しているが、これに限定されるものではなく、ガラス素板とガラス薄板311との間に低融点ガラスを介在させてもよく、また、接着剤を用いて接着してもよい。
【0052】
本実施の形態では、ガラス素板に凹部32を形成する方法として、ウェットエッチング法を用いているが、ドライエッチング法でもよく、ドライエッチング法とウェットエッチング法とを併用してもよい。ウェットエッチング法では、エッチング液の成分とエッチング温度とを選択することによりバッチ処理を行うことができ、もって封止板30の生産性を向上させることができる。これに対して、ドライエッチング法では、エッチング処理を精密に行うことができるものの、バッチ処理を行うことができず、枚葉処理を余儀なくされるので、封止板30の生産性が低い。
【0053】
本実施の形態では、EL積層膜として有機EL積層膜22を用いているが、、有機EL積層膜22に代えて、無機EL積層膜を用いてもよい。この場合、透明導電膜側から順に、絶縁層、発光層、絶縁層から成るものや、電子障壁層、発光層、電流制限層から成るものが用いられる。
【0054】
図4の有機EL素子100に用いられる封止板30は、上記のように枚葉処理による作製に加えて、下記図5の封止板多面取り用マザーガラス基板から切り出すことができる。
【0055】
図5は、図4の有機EL素子100に用いられる封止板30がほぼマトリックス状に形成された封止板多面取り用マザーガラス基板の平面図である。
【0056】
図5において、縦30cm、横40cmの封止板多面取り用マザーガラス基板200は、5×6のマトリックス状に形成された封止板30を有する。
【0057】
ガラス素板に封止板30を5×6のマトリックス状に形成する方法としては、ウェットエッチング法によりガラス素板の所定部分を凹状にエッチング加工する方法がある。使用されるガラス素板は、その取り扱い上厚さ0.5mm以上、有機EL素子100の薄型化の観点から1.1mm以下のものが好適に用いられる。
【0058】
この方法では、まず、露出部を5×6のマトリックス状に形成すべくテープ状のレジストによりマスキング処理し、このマスキング処理されたガラス素板を、上述のエッチング液中に10〜180分間程度浸漬して、ガラス素板から突条部101を残して凹状にエッチング加工して凹部102を形成するものである。このガラス素板を純水で十分洗浄した後にレジストを剥離する。
【0059】
このようにガラス素板の所定部分をウェットエッチング法により凹状にエッチング加工するので、封止板30の凹部32の底部表面を確実に平坦にすることができ、外部圧力に対して封止板30の強度を増大させることができる。
【0060】
次いで、上記のように5×6のマトリックス状に凹部102が形成された封止板多面取り用マザーガラス基板200を、凹部102を規定する突条部101の部位で切断する。これにより、封止板30を30(5×6)個取得することができる。
【0061】
封止板多面取り用マザーガラス基板200は、封止板30の配列をマトリックス状としたが、多面取りに適した配列であればマトリックス状以外のものであってもよい。
【0062】
また、レジストの幅は、取得された封止板30の周辺突条部31の幅が当該周辺突条部31の厚さ以上であればよく、封止板30の取りしろとして確保すべく1cm程度であってもよい。
【0063】
また、封止板多面取りマザーガラス基板200を切断した後の形状が上記封止板30と同様の形状であることが望ましい。
【0064】
また、上述のガラス素板に封止板30を5×6のマトリックス状に形成する方法を、開口部を形成していないガラス薄板311が接着されたガラス素板に適用してもよく、図1における凹部32がマトリックス状に形成されたガラス素板に開口部がマトリックス状に形成されたガラス薄板を接着してもよい。
【0065】
図5の封止板多面取り用マザーガラス基板200によれば、切断分離により各封止板30を取得することができ、切断時に外部圧力に対して強度を増大させ、且つ枚葉処理を行うことをなくして封止板30の生産性を向上させることができる。
【0066】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
【0067】
本発明者は、周辺突条部31の内側面313にモレキュラシーブ50が配された有機EL素子100(実施例1(図1)及び実施例2(図4))と、周辺突条部31の内側面313にモレキュラシーブ50が配されていない有機EL素子100(比較例)とを作製した。ここで、実施例1の有機EL素子100は、周辺突条部31の頂面にモレキュラシーブ50を保持するためのガラス薄板311を備える。
【0068】
このようにして作製した有機EL素子100に紫外線を照射し、駆動電流10mA/cm2で連続駆動を行って初期の輝度を維持するための駆動電圧上昇(V)及び輝度の半減寿命(時間)を測定し、その測定結果を表1に示した。
【0069】
【表1】
【0070】
表1から、周辺突条部31の内側面313にモレキュラシーブ50が配されていると、有機EL積層膜22の劣化を抑制しつつ、発光層からの光を充分に取り出すことができることが分かった。
【0071】
また、周辺突条部31の頂面にモレキュラシーブ50を保持するガラス薄板311を備える封止板30を用いると、確実に、有機EL積層膜22の劣化を抑制しつつ、発光層からの光を充分に取り出すことができることが分かった。
【0072】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項1記載のEL素子用封止板によれば、周辺突条部の内側面に吸湿剤が配されているので、EL積層膜の劣化を抑制しつつ、発光層からの光を充分に取り出すことができる。
【0073】
請求項3記載のEL素子用封止板によれば、周辺突条部の頂面に、中央に開口部を有すると共に吸湿剤を保持する保持部を備えるので、確実にEL積層膜の劣化を抑制することができる。
【0074】
請求項4記載のEL素子用封止板によれば、保持部の開口縁が周辺突条部の内側面から内側に突出しているので、確実に吸湿剤を保持することができる。
【0075】
請求項6記載のEL素子用封止板多面取り用マザーガラス基板によれば、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の封止板がほぼマトリックス状に形成されたので、請求項1記載の効果と同等の効果を奏することができる。
【0076】
請求項7記載のEL素子用封止板の製造方法によれば、ガラス素板と、エッチング速度がガラス素板よりも遅いガラス薄板とを準備し、ガラス素板にガラス薄板を接着し、ガラス薄板が接着されたガラス素板を、周辺部に周辺突条部を規定するように中央部においてガラス薄板側から凹状にエッチング加工するので、ガラス素板とガラス薄板とのエッチングを同時に行うことができ、もって容易にEL素子用封止板を作製することができる。
【0077】
請求項9記載のEL素子用封止板の製造方法によれば、ガラス素板とガラス薄板との接着が加熱融着によって行われるので、ガラス素板とガラス薄板とを確実に接着することができる。
【0078】
請求項10記載のEL素子用封止板の製造方法によれば、加熱融着がガラス素板とガラス薄板との間に低融点ガラスを介在させて行われるので、ガラス素板とガラス薄板とをさらに確実に接着することができる。
【0079】
請求項11記載のEL素子用封止板の製造方法によれば、接着が接着剤を用いて行われるので、加熱することなく、ガラス素板とガラス薄板とを接着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るEL素子用封止板を備えるEL素子の断面図である。
【図2】図1における封止板30の製造方法を示すフローチャートである。
【図3】図1における封止板30の他の製造方法を示すフローチャートである。
【図4】図1の有機EL素子100の変形例の断面図である。
【図5】図4の有機EL素子100に用いられる封止板30がほぼマトリックス状に形成された封止板多面取り用マザーガラス基板の平面図である。
【符号の説明】
10 基板
20 有機EL積層体
30 封止板
31 周辺突条部
32 凹部
50 モレキュラシーブ
100 EL素子
311 ガラス薄板
312 開口縁
313 内側面
Claims (11)
- EL積層体を積層した基板に頂面が接着される周辺突条部を周辺部に規定するように中央部が凹状に加工されたガラス製のEL素子用封止板において、前記周辺突条部の内側面に吸湿剤が配されていることを特徴とするEL素子用封止板。
- 前記吸湿剤はモレキュラシーブであることを特徴とする請求項1記載のEL素子封止板。
- 前記周辺突条部の頂面に、中央に開口部を有すると共に前記吸湿剤を保持する保持部を備えることを特徴とする請求項1又は2記載のEL素子用封止板。
- 前記保持部の開口縁は、前記周辺突条部の内側面から内側に突出していることを特徴とする請求項3記載のEL素子用封止板。
- 前記保持部は、厚さが0.05〜1.1mmの無アルカリガラス製であることを特徴とする請求項3又は4記載のEL素子用封止板。
- 請求項1乃至5のいずれか1項に記載のEL素子用封止板がほぼマトリックス状に形成されたことを特徴とするEL素子用封止板多面取り用マザーガラス基板。
- ガラス素板と、エッチング速度が前記ガラス素板よりも遅いガラス薄板とを準備し、前記ガラス素板に前記ガラス薄板を接着し、前記ガラス薄板が接着されたガラス素板を、周辺部に周辺突条部を規定するように中央部において前記ガラス薄板側から凹状にエッチング加工し、前記周辺突条部の内側面に吸湿剤を配することを特徴とするEL素子用封止板の製造方法。
- ガラス素板及びガラス薄板を準備し、周辺部に周辺突条部を規定するように中央部において凹状に前記ガラス素板をエッチング加工し、前記エッチング加工されたガラス素板の凹部より開口面積が小さい開口部を中央に有するように前記ガラス薄板をエッチング加工し、前記エッチング加工されたガラス素板と前記エッチング加工されたガラス薄板とを前記開口部の開口縁が前記周辺突条部の内側面から内側に突出するように接着し、前記周辺突条部の内側面に吸湿剤を配することを特徴とするEL素子用封止板の製造方法。
- 前記接着は加熱融着によって行われることを特徴とする請求項7又は8記載のEL素子用封止板の製造方法。
- 前記加熱融着は、前記ガラス素板と前記ガラス薄板との間に低融点ガラスを介在させて行われることを特徴とする請求項9記載のEL素子用封止板の製造方法。
- 前記接着は接着剤を用いて行われることを特徴とする請求項7又は8記載のEL素子用封止板の製造方法。
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