JP2009037745A

JP2009037745A - 有機ｅｌパネル

Info

Publication number: JP2009037745A
Application number: JP2007198527A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Kataoka; 一郎片岡; Kimiko Naito; 喜美子内藤; Atsushi Koike; 淳小池
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2009-02-19

Abstract

【課題】表面を押圧しても非発光領域の生ずることのない信頼性の高いトップエミッション型の有機ＥＬパネルを提供する。
【解決手段】少なくとも基板の上に形成された駆動回路及び画素部と、前記画素部において第一の電極、有機ＥＬ層、第二の電極をこの順に積層してなる有機ＥＬ素子と、前記有機ＥＬ素子を保護するために離間して設けられた封止ガラスとを有するトップエミッション型の有機ＥＬパネルにおいて、前記封止ガラスの少なくとも前記画素部に対向する面の全域に凹凸が形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）を有する有機ＥＬパネルに関するものであり、特に、保護カバーとして封止ガラスを用いたトップエミッション型の有機ＥＬパネルに係わるものである。

有機ＥＬ素子及びそれを有する有機ＥＬパネルの開発が盛んである。

有機ＥＬ素子は少なくとも一対の電極とその間に配置される有機ＥＬ層とから構成された素子である。

有機ＥＬ層は１層からなっている場合もあるし、またその機能が分離され、多層構成になっている場合もある。その有機ＥＬ層が、あるいはその少なくとも一層が発光する。

具体的には、ガラス基板上に有機発光層が二つの電極の間に挟まれており、前記有機発光層の光を外に取り出せるようにするために、電極の片方は透明のものが使われている。一般的にはＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）などの透明電極が使われている。更に前記有機発光層は封止部材によりカバーされ、外部駆動回路により電圧を印加することにより発光する。

以上の原理により発光する有機ＥＬパネルは、視認性に優れ且つ発色性が多様であることから、車載用コンポや携帯電話等のディスプレイや表示素子に利用されている。

ところで、有機発光層の光をガラス基板側とは逆方向に取り出す、いわゆるトップエミッション方式の有機ＥＬパネルは、ガラス基板側に光を取り出すボトムエミッション方式に比べ、光取り出し効率が高く、低消費電力で高輝度の発光が得られる。そのため、今後有望な形態である。

トップエミッション方式の有機ＥＬ素子を封止部材でカバーする場合は光取り出し側に封止部材が配される。そのため、封止部材は光の取り出しを妨げないようにするために透明である必要があり、一般的にはガラスが用いられる。

これらの特性を有する有機ＥＬパネルではあるが、有機ＥＬ素子は一般に水分に対して極めて弱いという問題がよく知られている。一例としては、有機発光層を形成するガラス基板に封止部材を接着する際の環境雰囲気中に含まれる水分や、封止部材を接着する接着剤の欠陥部を透過してくる水分が有機ＥＬ素子中に浸入する。それにより、ダークスポットと称する非発光領域が発生し、発光が維持できなくなるといった課題がある。

この水分の影響による有機ＥＬパネルの寿命低下に関する課題を解決するための方策として、ガラス基板と封止部材との間に吸湿剤を入れて封止する方法が知られている。図４は、このような有機ＥＬパネルの代表的な模式的断面図である。この図に示すように有機ＥＬパネルは、ガラス基板１、第一の電極２、有機ＥＬ層３、第二の電極４からなる有機ＥＬ素子を、吸湿剤７を設けた封止ガラス５と接着剤６とにより封止することで構成されている（特許文献１、２）。

特開２００１−５７２９１号公報特開２００４−６２８６号公報

しかしながら、前記のような構造を有する有機ＥＬパネル表面の中心部付近を押圧すると封止ガラスが撓んで有機ＥＬ素子表面に接触し、その部分の素子が発光しなくなる場合があることが分かった。原因を解析した結果、封止ガラスと第二の電極とが密着した後、封止ガラスの撓みが元に戻る際に、第二の電極が有機ＥＬ層から剥がれることが原因であることが判明した。

本発明は、以上のような事情に鑑み、表面を押圧しても非発光領域の生ずることのない信頼性の高いトップエミッション型の有機ＥＬパネルを提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく本発明者は鋭意研究開発を重ねた結果、次のような手段が最良であることを見出した。すなわち上記課題を解決するための請求項１に記載の有機ＥＬパネルは、
少なくとも基板の上に形成された駆動回路及び画素部と、前記画素部において第一の電極、有機ＥＬ層、第二の電極をこの順に積層してなる有機ＥＬ素子と、前記有機ＥＬ素子を保護するために離間して設けられた封止ガラスとを有するトップエミッション型の有機ＥＬパネルにおいて、
前記封止ガラスの少なくとも前記画素部に対向する面の全域に凹凸が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、封止ガラスの表面が押圧されて、封止ガラスと第二の電極とが接触しても、相互の接触面積が少ないので、第二の電極が封止ガラスに密着して有機ＥＬ層から剥がれることがない。よって、非発光領域の生ずることのない信頼性の高いトップエミッション型の有機ＥＬパネルを提供することが可能となる。

本発明におけるトップエミッション型の有機ＥＬパネルの模式的断面図を図１に示す。図１において、１はガラス基板、２は第一の電極、３は有機ＥＬ層、４は第二の電極、５は封止ガラス、６は接着剤、７は吸湿剤である。

まず、本発明における有機ＥＬパネルを構成する各部材のうち、封止ガラス５について説明する。

封止ガラス５は有機ＥＬ素子基板８に接着剤６によって接着され、有機ＥＬ素子が直接外の雰囲気に晒されない構造になっている。

封止ガラス５の材料としては、例えば無アルカリガラス、ソーダライムガラス、ボロシリケートガラスなどを用いる。

封止ガラス５の少なくとも、有機ＥＬ素子基板８の画素部に対向する面の全域に凹凸が形成されている。そのため、封止ガラス５の表面が押圧されて、封止ガラス５と第二の電極４とが接触しても、相互の接触面積が少ないので、第二の電極４が封止ガラス５に密着して有機ＥＬ層３から剥がれることがない。よって、非発光領域の生ずることのない信頼性の高いトップエミッション型の有機ＥＬパネルを提供することが可能となる。

凹凸の形成方法としては、ケミカルエッチング法やサンドブラスト法などがあるが、透過率の低下を抑制できる微細な凹凸を形成するためには、ケミカルエッチング法が好適である。

凹凸の最大高低差は１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが望ましく、２００ｎｍ以上６００ｎｍ以下であることがより望ましい。凹凸が１００ｎｍ未満であると、封止ガラス５の有機ＥＬ素子表面への密着を効果的に防ぐことができない。一方、１０００ｎｍを超えると透過光の散乱が大きくなり、封止ガラス５を通して発光を取り出すトップエミッション型の有機ＥＬパネルでは十分な光取り出し効率を得られなくなる。

透過率として具体的には、凹凸が形成された面の空気をリファレンスとする平行光線透過率が、４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の全波長領域にわたって７０％以上となるように凹凸を形成するのが望ましい。平行光線透過率が７０％未満であると、光取り出し効率が低下するだけでなく、透過光の拡散によって発光画像のぼやけ・にじみが大きくなり、画質の低下が明らかとなる。

図２のように掘り込み部を設けた封止ガラス５を用いることも無論可能である。その場合はケミカルエッチングによる掘り込み部の形成後、続けて凹凸形成のためのケミカルエッチングを行えば容易に掘り込み部に凹凸のある封止ガラスを作製することができる。

次に、本発明の有機ＥＬパネルの作製方法を図１を用いて説明する。

ガラス基板１上に配線やパネル駆動用トランジスタなどの駆動回路を形成した後、蒸着装置やスピンコーターなどの成膜装置により、第一の電極２、有機ＥＬ層３、第二の電極４をこの順に積層してなる画素部を形成し、有機ＥＬ素子基板８を作製する。

次いで、上述した方法で凹凸を形成した封止ガラス５上に吸湿剤７を配する。

その後、封止ガラス５又は有機ＥＬ素子基板８の少なくとも一方に接着剤６を供し、有機ＥＬ素子を保護するために離間して封止ガラス５を有機ＥＬ素子基板８の外周部に封着する。前記接着剤６としては、例えば、熱硬化性樹脂、紫外線硬化型樹脂、熱可塑性樹脂などが使用される。より具体的には、熱硬化性樹脂としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂を用いる。紫外線硬化型樹脂としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂を用いる。熱可塑性樹脂としては、ポリイソブチレン樹脂、イソブテン−イソプレン共重合体樹脂を用いるが、これらに限定されるものではない。

封着は、水分・酸素を除去した窒素雰囲気中で行われ、必要に応じて封着部を加熱しながら行われる。接着剤６が熱硬化性樹脂や紫外線硬化型樹脂の場合は、この後、熱処理や紫外線照射が実施される。

以下、本発明の有機ＥＬパネルを具体的実施例に基づき詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変更することができる。

（第一の実施例）
本発明の第一の実施例を図３を用いて説明する。図３において、９はＴＦＴ回路が形成されたガラス基板、１０は陽極（第一の電極）、１１は有機ＥＬ層、１２は陰極（第二の電極）、１３は封止ガラス、１４は接着剤、１５は吸湿剤、１６は素子分離膜、１７は平坦化膜である。以下に、有機ＥＬパネルの詳細な作製方法について述べる。

［平坦化膜］
ＴＦＴ回路が形成されたガラス基板９上にアクリル樹脂よりなる平坦化膜１７をフォトリソグラフィー法にて形成し、前記ＴＦＴ回路による凹凸を平坦にした。

［Ｃｒ電極（画素電極）］
平坦化膜１７が形成されたガラス基板９上にＣｒターゲットをＤＣスパッタし、陽極１０として１００ｎｍの厚さにＣｒ膜を成膜した。この際、成膜マスクを用いて、２０μｍ×１００μｍの画素電極とした。スパッタはＡｒガスを用いて、０．２Ｐａの圧力、３００Ｗの投入電力条件で行った。

［大気開放］
基板をスパッタ装置より取り出してアセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次超音波洗浄し、次いでＩＰＡで煮沸洗浄後乾燥した。さらに、ＵＶ／オゾン洗浄した。

［素子分離膜］
各画素を分離するために、ポリイミド樹脂よりなる素子分離膜１６をフォトリソグラフィー法にて形成した。

［前処理］
有機ＥＬ蒸着装置へ移し、真空排気し、前処理室で基板付近に設けたリング状電極に５０ＷのＲＦ電力を投入し酸素プラズマ洗浄処理を行った。酸素圧力は０．６Ｐａ、処理時間は４０秒であった。

［正孔輸送層］
基板を前処理室より成膜室へ移動し、成膜室を、１×１０Ｅ（−４）Ｐａまで排気した後、正孔輸送性を有するαＮＰＤを抵抗加熱蒸着法により成膜速度０．２〜０．３ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜し、膜厚３５ｎｍの正孔輸送層を形成した。なお、正孔輸送層、発光層、および電子注入層は、同一の蒸着マスクを用いることにより所定の部分に蒸着した。所定の部分とは基板上で、画素電極であるＣｒが露出している部分である。

［発光層］
正孔輸送層上にアルキレート錯体であるＡｌｑ３を抵抗加熱蒸着法により正孔輸送層と同様の成膜条件で成膜し、膜厚１５ｎｍの発光層を形成した。

［電子注入層］
発光層上に抵抗加熱共蒸着法によりＡｌｑ３と炭酸セシウム（Ｃｓ₂ＣＯ₃）とを膜厚比９：１の割合で混合されるように、各々の蒸着速度を調整して成膜し、膜厚３５ｎｍの電子注入層を形成した。詳しくは、それぞれの蒸着ボートに入れた材料を抵抗加熱方式で蒸発させ、それぞれのボート電流値を調整することで、あわせて０．５ｎｍ／ｓｅｃの蒸着速度で膜形成を行った。

こうして、正孔輸送層、発光層、電子注入層よりなる有機ＥＬ層１１を形成した。

［陰極（透明導電膜）］
別の成膜室に基板を移し、電子注入層及び素子分離膜の上にＩＴＯターゲットを用いてＤＣマグネトロンスパッタリング法により、膜厚が１３０ｎｍになるように成膜し、ＩＴＯよりなる陰極１２を形成した。

［封止ガラス］
厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラスをレジストによってマスクした後、フッ酸によるケミカルエッチングによって深さ０．３ｍｍの掘り込み部を形成した。続けて溶液組成などの処理条件を変えて同様にフッ酸でケミカルエッチングすることにより、掘り込み部に凹凸を形成した封止ガラス１３を作製した。この凹凸の最大高低差は約４００ｎｍであり、凹凸部の空気をリファレンスとする平行光線透過率は４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の全波長領域にわたって８０％以上であった。

また、溶液組成、処理時間などの条件を変えて凹凸の最大高低差が約１００ｎｍ、約１０００ｎｍの封止ガラスも作製した。これら封止ガラスの凹凸部の空気をリファレンスとする平行光線透過率は４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の全波長領域にわたってそれぞれ８６％以上、７０％以上であった。

［吸湿剤］
封止ガラス１３の掘り込み部外周に酸化ストロンチウム粒子を分散させたシート状の吸湿剤１５を粘着剤で貼り付けた。

［封止］
作製した有機ＥＬ素子基板と封止ガラスとを封着する封止工程に移る。

封止ガラス１３の外周部の土手にディスペンサーにて紫外線硬化型エポキシ接着剤１４を塗布し、封止ガラス１３を有機ＥＬ素子基板に貼り付けた。次いで、紫外線を照射してエポキシ接着剤の一次硬化過程を実施し、さらに８０℃で３０分の加熱処理による二次硬化過程を実施して有機ＥＬ素子を封止ガラス１３で封止した。

なお、上記吸湿剤形成工程、封止工程は、水分濃度、酸素濃度を共に１ｐｐｍ以下に制御したグローブボックス内で行い、工程中の水分、酸素による有機ＥＬパネルへの影響を最小限にするように配慮した。

［実装工程］
最後に有機ＥＬ素子を駆動させるための駆動回路に電力を供給するフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）の実装を行った。すなわち、有機ＥＬ素子の電気信号入出力電極にＦＰＣを異方性導電性フィルム（ＡＣＦ）で熱圧着を行い、有機ＥＬパネルを完成させた。

以上のような工程によって作製した有機ＥＬパネルに対して面押強度試験を行った。すなわち、凹凸の最大高低差約１００ｎｍ、約４００ｎｍ、約１０００ｎｍの封止ガラスで封止したそれぞれのパネルを平らで硬い板の上に戴置し、Φ１２．７ｍｍの円柱の鉄棒を４９Ｎの荷重でパネル表面の中央に押しつけた。試験後、外観を光学顕微鏡で観察した。その結果、いずれのパネルも変化は認められず、また、面押強度試験前後でパネルを発光させたところ、試験後も試験前同様に発光した。

（比較例）
封止ガラスの掘り込み部に凹凸を形成しないこと以外は全く同様にして有機ＥＬパネルを作製した。

このパネルに対して実施例と同様に面押強度試験を行ったところ、試験後にパネルの押圧された部分の画素の一部で非点灯が発生した。試験後のパネルを光学顕微鏡で観察したところ、非点灯の画素において陰極の剥離が認められた。

本発明における有機ＥＬパネルの構造を表す模式的断面図である。本発明における他の有機ＥＬパネルの構造を表す模式的断面図である。実施例の有機ＥＬパネルの構造を表す概略断面図である。従来のトップエミッション方式の有機ＥＬパネルの模式的断面図である。

符号の説明

１ガラス基板
２第一の電極
３、１１有機ＥＬ層
４第二の電極
５、１３封止ガラス
６、１４接着剤
７、１５吸湿剤
８有機ＥＬ素子基板
９ＴＦＴ回路を形成したガラス基板
１０陽極
１２陰極
１６素子分離膜
１７平坦化膜

Claims

少なくとも基板の上に形成された駆動回路及び画素部と、前記画素部において第一の電極、有機ＥＬ層、第二の電極をこの順に積層してなる有機ＥＬ素子と、前記有機ＥＬ素子を保護するために離間して設けられた封止ガラスとを有するトップエミッション型の有機ＥＬパネルにおいて、
前記封止ガラスの少なくとも前記画素部に対向する面の全域に凹凸が形成されていることを特徴とする有機ＥＬパネル。
前記凹凸はガラスのケミカルエッチング法によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬパネル。