JP2007227288A

JP2007227288A - 有機ｅｌ装置および電子機器

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Publication number: JP2007227288A
Application number: JP2006049739A
Authority: JP
Inventors: Yukio Yamauchi; 幸夫山内; Yoshihiko Machida; 佳彦町田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-02-27
Filing date: 2006-02-27
Publication date: 2007-09-06

Abstract

【課題】封止性能を長期にわたって維持することが可能な有機ＥＬ装置を提供する。
【解決手段】有機ＥＬ装置１は、基板１０と、基板１０上に形成された複数の有機ＥＬ素
子１２と、基板１０上に形成され有機ＥＬ素子１２を区分する絶縁性の隔壁１４と、複数
の有機ＥＬ素子１２および隔壁１４を覆う絶縁性の封止膜とを備え、有機ＥＬ素子１２の
各々は、基板１０上に形成された画素電極１６と、画素電極１６および隔壁１４上に形成
された発光層と、発光層上に形成された対向電極２０とを有する。隔壁１４は、酸化珪素
、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムおよびこれらの混合物からなる群から選択された
添加剤を含有する樹脂から形成してよい。隔壁１４は、シロキサンを含有する樹脂から形
成してよい。隔壁１４は、フッ素化アモルファスカーボンまたは炭素導入酸化珪素から形
成してよい。隔壁１４は、前記の材料のいくつかまたはすべての混合物から形成してもよ
い。
【選択図】図１

Description

本発明は、封止膜を有する有機ＥＬ装置およびこれを備える電子機器に関する。

発光素子の一種として、画素電極と対向電極の間に介在し電界により励起して発光する
有機発光層を有する有機ＥＬ（electro-luminescent）素子がある。有機ＥＬ素子を備え
る装置の製造工程では、外気や水分等により有機発光材料およびカルシウム、マグネシウ
ム、アルミニウム錯体などの電子注入層が劣化するのを防ぐために封止が行われる。この
封止の技術として、極薄の無機化合物膜で有機ＥＬ素子を覆う薄膜封止技術が知られてい
る（特許文献１〜５）。薄膜封止はベタ封止とも呼ばれる。

有機ＥＬ素子を用いた発光パネルまたは画像表示パネルでは、隔壁（セパレータ）が用
いられることが多い。隔壁は複数の有機ＥＬ素子を区分する。隔壁の役割としては、各画
素電極の区画のほか、画素電極と対向電極の短絡の防止がある。隔壁がない場合に基板か
ら盛り上がっている画素電極に有機発光層と対向電極を重ねて形成すると、画素電極と基
板とで段差があるために、その段差で有機発光層の破断が起こり画素電極と対向電極が短
絡しうるが、画素電極の周縁を隔壁で覆うことにより、画素電極の周縁と対向電極の間に
有機発光層および隔壁が位置することになる。この状態で有機発光層が破断しても、画素
電極の周縁と対向電極の間に隔壁があるので短絡が防止される。低分子有機ＥＬパネルで
は、発光色に応じて有機発光層を塗り分ける場合には、隔壁は発光層のうちの発光領域を
区画する機能も有し、パッシブマトリクス駆動の場合には、隔壁は対向電極を区画する機
能も有する。高分子有機ＥＬパネルでは、有機発光層の材料となる液体を貯留する堤防と
して隔壁は機能する。一般に隔壁は、絶縁性の透明材料、例えばアクリルまたはポリイミ
ドにより形成されている。

特開平９−１８５９９４号公報特開２００１−２８４０４１号公報特開２０００−２２３２６４号公報特開２００３−１７２４４号公報特許第２７７６０４０号公報

有機ＥＬパネルに薄膜封止技術を応用する場合には、封止膜にクラックなどの欠陥が生
じて、封止性能が低下しないことが望ましい。封止性能の低下は、有機発光材料または電
子注入層の劣化による発光性能の低下につながり、有機ＥＬパネルの寿命を短くする。し
かし、封止膜は水または空気の浸透を抑制するために、緻密な材料、例えば窒化珪素、酸
窒化珪素または酸化珪素から形成されており、脆性クラックが生じやすい。

隔壁を有する有機ＥＬパネルに薄膜封止技術を応用する場合には、隔壁による段差なら
びに隔壁と封止膜の熱膨張係数の相違のため、温度の上下によって封止膜に生ずる歪みが
大きいと予測される。有機ＥＬパネルの製造工程、信頼性試験および使用においては、有
機ＥＬパネルの温度が繰り返し変化することは避けられない。例えば、使用環境では周囲
の温度の影響を受け、有機ＥＬ素子自体の発光に伴って熱が発生する。このような温度変
化の繰り返しのために、隔壁の膨張および収縮の繰り返しに封止膜が追従できずに割れて
しまうおそれがある。

そこで、本発明は、封止性能を長期にわたって維持することが可能な有機ＥＬ装置およ
びこれを備える電子機器を提供する。

本発明に係る有機ＥＬ装置は、基板と、基板上に形成された複数の有機ＥＬ素子と、基
板上に形成され複数の有機ＥＬ素子を区分する絶縁性の隔壁と、複数の有機ＥＬ素子およ
び隔壁を覆う絶縁性の封止膜とを備え、有機ＥＬ素子の各々は、基板上に形成された画素
電極と、画素電極および隔壁上に形成された発光層と、発光層上に形成された対向電極と
を有する。隔壁は、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムおよびこれらの混合
物からなる群から選択された添加剤を含有する樹脂から形成してもよい。隔壁は、シロキ
サンを含有する樹脂から形成してもよい。隔壁は、フッ素化アモルファスカーボンまたは
炭素導入酸化珪素から形成してもよい。隔壁は、前記の材料のいくつかまたはすべての混
合物から形成してもよい。

本発明で使用する隔壁の材料は、封止膜の材料である窒化珪素、酸窒化珪素または酸化
珪素と類似の熱膨張係数を有する。このため、有機ＥＬ装置の温度が変化しても、隔壁と
封止膜は互いに近似した量、膨張または収縮する。従って、温度変化の繰り返しに伴う封
止膜の割れが抑制され、封止性能を長期にわたって維持することが可能である。

本発明に係る電子機器は、上述した有機ＥＬ装置を備える。このような電子機器として
、有機ＥＬ装置を表示装置に適用したパーソナルコンピュータ、携帯電話機、および携帯
情報端末などが該当し、また、有機ＥＬ装置を露光ヘッドに用いた電子写真方式のプリン
タや複写器が該当する。

以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施の形態を説明する。図面にお
いては、各部の寸法の比率は実際のものとは適宜に異ならせてある。
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ装置１を示す断面図である。有機Ｅ
Ｌ装置１は、基板１０と基板１０上に形成された複数の有機ＥＬ素子１２を備える。基板
１０には、有機ＥＬ素子１２に給電して発光させるための配線が配置されているが、配線
の図示は省略する。図示しないが、有機ＥＬ素子１２に給電するための回路を基板１０に
配置してもよい。

基板１０には隔壁（セパレータ）１４が形成されている。隔壁１４は、絶縁性の無色の
透明材料により形成されている。隔壁１４の材料は、その熱膨張係数が後述する封止膜３
０の熱膨張係数に近似するものから選択される。隔壁１４の材料の一例は、酸化珪素、酸
化アルミニウム、酸化マグネシウムおよびこれらの混合物からなる群から選択された添加
剤を含有する樹脂である。その母材となる樹脂としては、例えばエポキシが使用しうるが
、その他の樹脂でもよい。添加剤すなわちフィラーは、例えば直径が１０μｍ以下の微粒
子である。

隔壁１４の材料の他の一例は、シロキサンを含有する樹脂である。これには、例えば、
メチルシロキサン系樹脂、ハイメチルシロキサン系樹脂および水素化メチルシロキサン系
樹脂がある。隔壁１４は、フッ素化アモルファスカーボンまたは炭素導入酸化珪素から形
成してもよいし、前記の材料のいくつかまたはすべての混合物から形成してもよい。

図１に示すように、有機ＥＬ素子１２の各々は、画素電極１６、発光機能層１８および
対向電極２０を有する。画素電極１６は陽極であり、基板１０上に形成され隔壁１４で包
囲されている。発光機能層１８は、少なくとも発光層を含み、発光層は正孔と電子が結合
して発光する有機ＥＬ物質から形成されている。この実施の形態では、有機ＥＬ物質は低
分子材料であって、白色光を発する。発光機能層１８を構成する他の層として、電子ブロ
ック層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層および正孔ブロック層の一部
または全部を備えていてもよい。発光機能層１８は、隔壁１４で画定された複数の画素電
極１６および隔壁１４に重なって接触している。従って、発光機能層１８は複数の有機Ｅ
Ｌ素子１２に共通である。対向電極２０は陰極であり、発光機能層１８の全面に接触して
いる。つまり、対向電極２０は、複数の有機ＥＬ素子１２に共通するように、隔壁１４で
画定された複数の画素電極１６の区域および隔壁１４上に広がっている。

発光機能層１８および対向電極２０は複数の有機ＥＬ素子１２に共通であるが、個々の
画素電極１６は他の画素電極１６から離れており、隔壁１４の端縁部が個々の画素電極１
６の周縁に載っているため、個々の画素電極１６と対向電極２０の間で電流が流れたとき
には、その画素電極１６に直接接触して重なった位置でのみ発光機能層１８が発光する。
従って、隔壁１４は複数の有機ＥＬ素子１２を区分し、隔壁１４で包囲された部分つまり
画素電極１６の部分を有機ＥＬ素子１２の区域と呼ぶことができる。

この実施の形態の有機ＥＬ装置１では、画素電極１６は、例えばアルミニウムのような
反射性の層と、ＩＴＯ（indium tin oxide）、ＩＺＯ（indium zinc oxide）、また
はＺｎＯ_２のような仕事関数が高い透明酸化物導電材料の層を有し、反射性の層は基板１
０側に配置され、透明酸化物導電材料の層は発光機能層１８側に配置されている。そして
、対向電極２０は仕事関数が小さい薄い材料、例えば、アルミニウム、カルシウム、マグ
ネシウム、またはリチウム等またはそれらの合金から形成されている。従って、発光層か
らの光は、対向電極２０を透過して外部に放出される。すなわち有機ＥＬ装置１は、基板
１０の反対側に光を放出するトップエミッションタイプである。

対向電極２０上には、無機化合物から形成された封止膜３０が配置されている。図１に
示すように、封止膜３０は、対向電極２０の全面に接触して、複数の有機ＥＬ素子１２お
よび隔壁１４を覆う。封止膜３０は、窒化珪素、酸窒化珪素または酸化珪素などのガス透
過率が低い無機材料から形成されている。これらの窒化珪素または酸窒化珪素は、非晶質
材料であってもよいし、結晶材料であってもよいし、水素を含んでいてもよい。

封止膜３０には接着剤４２によって保護板４０が接合される。接着剤４２は透明な樹脂
、例えばエポキシ系の樹脂であり、保護板４０は例えばガラスまたはプラスチックから形
成される。他の形態として、図示しないが、封止膜３０を覆うように有機材料から形成さ
れた平坦化層を設け、その平坦化層の凹凸の少ない表面にさらにガスバリアのための封止
層を形成してもよい。この有機ＥＬ装置１をカラー画像表示装置として使用する場合、保
護板４０には色変換層４４および色変換層４４を取り囲むブラックマトリクス４６が接合
される。色変換層４４は、カラーフィルタまたは光を受けて別の色の光を発するフォトル
ミネセンス材である。

この実施の形態で使用する隔壁１４の材料は、封止膜３０の材料である窒化珪素、酸窒
化珪素または酸化珪素と類似の熱膨張係数を有する。このため、有機ＥＬ装置１の温度が
変化しても、隔壁１４と封止膜は互いに近似した量、膨張または収縮する。従って、温度
変化の繰り返しに伴う封止膜の割れが抑制され、封止性能を長期にわたって維持すること
が可能である。

隔壁１４の材料として、上述した添加剤つまりフィラーを含有する樹脂、シロキサンを
含有する樹脂、またはこれらの混合物を使用する場合には、隔壁１４は、好ましくは次の
ように形成される。まず、隔壁１４の材料である樹脂に感光性材料を混合する。次に、画
素電極１６が形成された基板１０上に、その樹脂を好ましくはスピンコートで一様な厚さ
にコートする。さらにその樹脂のうち、隔壁１４として残るべき位置を露光することによ
りパターニングし、露光されなかった部分の樹脂を除去する。この後、隔壁１４をキュア
ベークする。

隔壁１４の材料として、フッ素化アモルファスカーボンを使用する場合には、隔壁１４
は、高密度プラズマ化学気相成長法などのＣＶＤ（chemical vapor deposition）また
はＰＶＤ（physical vapor deposition）等の気相成長法により、形成することができ
る。隔壁１４を炭素導入酸化珪素から形成する場合には、隔壁１４は、ＣＶＤまたはＰＶ
Ｄ等の気相成長法、スパッタリング、またはイオンプレーティングといった膜を堆積させ
る公知のドライコーティング技術で形成することができる。

＜変形例＞
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば、以下に述べる変形が
可能である。
上述した実施の形態においては、すべての有機ＥＬ素子１２の共通電極として単一の対
向電極２０が設けられているが、複数の共通電極を設けて、それぞれの共通電極が異なる
有機ＥＬ素子１２の陰極となるように配置してもよい。
上述した実施の形態においては、対向電極２０は有機ＥＬ素子１２の陰極であり、画素
電極１６は陽極であるが、対向電極２０が陽極で画素電極１６が陰極であってもよい。

また発光機能層は白色発光する材料をパネルの発光エリア全面に一括で形成するのでは
なく、Ｒ（赤）の波長領域の光を発生する有機ＥＬ物質と、Ｇ（緑）の波長領域の光を発
生する有機ＥＬ物質と、Ｂ（青）の波長領域の光を発生する有機ＥＬ物質を塗り分けても
よい。
また発光機能層は低分子材料に限らず、高分子材料をスピンコート法やインクジェット
法等を用いて形成してもよい。
有機ＥＬ装置は、トップエミッションタイプに限らず、ボトムエミッションタイプでも
よい。

＜応用例＞
次に、本発明に係る有機ＥＬ装置を適用した電子機器について説明する。図２は、上記
実施形態に係る有機ＥＬ装置１を表示装置に適用したモバイル型のパーソナルコンピュー
タの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ２０００は、表示装置としての有
機ＥＬ装置１と本体部２０１０とを備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１
およびキーボード２００２が設けられている。この有機ＥＬ装置１はＯＬＥＤ素子７０を
用いるので、視野角が広く見易い画面を表示できる。

図３に、上記実施形態に係る有機ＥＬ装置１を適用した携帯電話機を示す。携帯電話機
３０００は、複数の操作ボタン３００１およびスクロールボタン３００２、ならびに表示
装置としての有機ＥＬ装置１を備える。スクロールボタン３００２を操作することによっ
て、有機ＥＬ装置１に表示される画面がスクロールされる。

図４に、上記実施形態に係る有機ＥＬ装置１を適用した情報携帯端末（ＰＤＡ：Person
al Digital Assistant）を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１
および電源スイッチ４００２、ならびに表示装置としての有機ＥＬ装置１を備える。電源
スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が有機ＥＬ
装置１に表示される。

本発明に係る有機ＥＬ装置が適用される電子機器としては、図２から図４に示したもの
のほか、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、ペー
ジャ、電子手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ
電話、ＰＯＳ端末、ビデオプレーヤ、タッチパネルを備えた機器等が挙げられる。ほかに
、電子写真方式を利用した画像印刷装置における像担持体に光を照射して潜像を形成する
プリンタヘッドのような発光源も、そのような電子機器に含まれる。

本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ装置を示す断面図である。本発明に係る有機ＥＬ装置を有するパーソナルコンピュータの外観を示す斜視図である。本発明に係る有機ＥＬ装置を有する携帯電話機の外観を示す斜視図である。本発明に係る有機ＥＬ装置を有する携帯情報端末の外観を示す斜視図である。

符号の説明

１有機ＥＬ装置、１０基板、１２有機ＥＬ素子、１３無機絶縁膜、１４隔壁
、１６画素電極、１８発光機能層、２０対向電極、３０封止膜、４０保護板、
４２接着剤、４４色変換層、４６ブラックマトリクス

Claims

基板と、
前記基板上に形成された複数の有機ＥＬ素子と、
前記基板上に形成され前記複数の有機ＥＬ素子を区分する絶縁性の隔壁と、
前記複数の有機ＥＬ素子および前記隔壁を覆う絶縁性の封止膜とを備え、
前記有機ＥＬ素子の各々は、前記基板上に形成された画素電極と、前記画素電極および
前記隔壁上に形成された発光層と、前記発光層上に形成された対向電極とを有し、
前記隔壁が、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムおよびこれらの混合物か
らなる群から選択された添加剤を含有する樹脂、シロキサンを含有する樹脂、フッ素化ア
モルファスカーボン、炭素導入酸化珪素、およびこれらの混合物から選択された材料から
形成されていることを特徴とする有機ＥＬ装置。
請求項１に記載の有機ＥＬ装置を備える電子機器。