JP4776556B2 - 有機ｅｌ素子、有機ｅｌ素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は有機ＥＬ素子とその製造方法に関するものである。

有機ＥＬ素子は、低消費電力、高輝度、自己発光素子という優れた特徴を有しており、薄型テレビ等の表示装置として注目されている。
しかしながら、有機ＥＬ素子中の有機薄膜は、外部から水分、酸素が侵入すると劣化し、有機ＥＬ素子の特性が低下するという問題がある。
このため、有機ＥＬ素子において、耐水分透過性・耐酸素透過性に優れた保護層を形成し、有機薄膜を水分から保護することは、有機ＥＬ素子の長寿命化を実現する為に重要である。

有機ＥＬ素子に必要とされる耐水分透過性・耐酸素透過性の保護膜を形成する方法は様々報告があり、ＣＶＤ法、スパッタ法などによる成膜が一般的であるが、いずれの処理方法でも、高パワーで保護膜を形成すると、下層の有機薄膜にダメージを与えてしまうため、高い成膜レートで形成することができない。
よって、低成膜レートで形成せざるを得ず、処理時間が長くなることが問題となる。

また、成膜中に有機ＥＬ素子を加熱することもできないため、緻密な保護膜を形成できず、十分な耐水分透過性・耐酸素透過性が得られない。
そこで従来技術では、十分な耐水分透過性・耐酸素透過性を得るために、保護膜の膜厚を厚く形成しており、これもまた処理時間を長くする要因となっている。
特開２００４−０２２３９８号公報

耐水分透過性・耐酸素透過性を持った保護膜が形成された有機ＥＬ素子とその製造方法を提供する。

上記課題を解決するため、本発明は、下部電極と、前記下部電極上に配置された有機ＥＬ層と、前記有機ＥＬ層上に配置された上部電極とから成る表示部と、前記表示部を覆う保護層とを有する有機ＥＬ素子であって、前記保護層は、前記上部電極上に設けられ、ＣＶＤ法で形成された膜厚１００ｎｍ〜３００ｎｍの第一の無機膜と、前記第一の無機膜上に設けられ、前記第一の無機膜の表面の凹部を充填して表面が平坦な有機膜と、前記有機膜上に設けられ、スパッタ法で形成された膜厚２μｍ以上の第二の無機膜と、を有する有機ＥＬ素子である。
また、本発明は、下部電極と、前記下部電極上に配置された有機ＥＬ層と、前記有機ＥＬ層上に配置された上部電極を有する有機ＥＬ素子の製造方法であって、
前記上部電極上に、膜厚１００ｎｍ〜３００ｎｍの第一の無機膜をＣＶＤ法で形成する工程と、前記第一の無機膜上に、前記第一の無機膜の表面の凹部を充填して表面が平坦な有機膜を形成する工程と、前記有機膜上に、膜厚２μｍ以上の第二の無機膜をスパッタリング法により形成する工程とを有する有機ＥＬ素子の製造方法である。

表示部と有機膜の間に第一の無機膜が配置されているので、有機膜材料が表示部に接触せず、有機ＥＬ層に溶剤などが侵入しない。
有機膜を塗布や滴下によって形成すると、段差が平坦化され、平坦な表面に第二の無機膜を形成することができる。従って、第二の無機膜は、カバレッジ性が低いスパッタリング法で形成することができる。
有機膜上に、第二の無機膜を形成するので、高成膜レートで第二の無機膜を形成することができる。

図１(ｆ)の符号１１は、有機ＥＬ素子を示している。
この有機ＥＬ素子１１は、下部基板２１と、表示部２０と、保護層１０とを有している。
表示部２０は、下部基板２１上に形成された下部電極２２と、下部電極２２上に形成された有機ＥＬ層２３と、有機ＥＬ層２３上に形成された上部電極２４とを有しており、保護層１０は、表示部２０を覆っており、上部基板２５は、保護層１０上に配置されている。アクティブ型の素子の場合、保護層１０の下層の表示部２０内にトランジスタが設けられている。

保護層１０は、リング状の封止部材２８で取り囲まれており、封止部材２８上には、上部基板２５が乗せられ、有機ＥＬ層２３と、下部及び上部電極２２、２４は、保護層１０で保護された状態で、下部及び上部基板２１、２５と封止部材２８とで、大気に触れないように密閉されている。

保護層１０は三層構造であり、保護層１０を形成して有機ＥＬ素子１１を製造する工程を説明すると、図１(ａ)の下部基板２１上には、下部電極２２と、有機ＥＬ層２３と、上部電極２４が形成されており、この状態の下部基板２１を真空成膜装置内に搬入し、同図(ｂ)に示すように、第一の無機膜１５を形成する。

ここでは、第一の無機膜１５には、シリコン酸化膜が用いられている。
第一の無機膜１５は、後述する有機膜１６を形成するための有機膜材料が有機ＥＬ層２３と接触し、有機ＥＬ層２３中に、有機膜材料の成分が浸透することを防止するための薄膜であり、耐水分透過性や、耐酸素透過性は必要がない。従って、第一の無機膜１５は、ＣＶＤ方法、スパッタリング方法、真空蒸着方法等の成膜方法で形成することができるが、表示部２０には段差が存在するので、ステップカバレッジのためにはＣＶＤ法による成膜が望ましい。また、膜厚は１００ｎｍ〜３００ｎｍが望ましい。

下部基板２１の表面のうち、封止部材２８の外部になる外周付近には、接続端子が配置されており、下部及び上部電極２２、２４は、接続配線によって接続端子に接続されており、第一の無機膜１５は、接続配線が表示部２０から外周方向に導出された状態で、下部電極２２と有機ＥＬ層２３と上部電極２４の側面や表面を覆っている。

第一の無機膜１５の表面には、表示部２０の段差が反映され、段差が生じており、第一の無機膜１５が形成された下部基板２１を、スクリーン印刷装置内に搬入し、第一の無機膜１５の表面に光硬化型の有機膜材料を塗布し、表面の凹部内に有機膜材料が充填された有機膜材料層を形成する。このとき、第一の無機膜１５の平坦な部分との距離を一定にして下部基板２１上にブレードを配置し、その状態でブレードを移動させて余分な有機膜材料を除去し、有機膜材料層の表面を平坦にする(スクリーン印刷法)。

次いで、紫外線を照射して有機膜材料層を硬化させ、同図(ｃ)に示すように、第一の無機膜１５上に有機膜１６を形成する。有機膜材料には、光硬化性のエポキシ樹脂を用い、エポキシ樹脂の有機膜１６を形成することができる。

有機膜材料は塗布可能な２０ｃｐ(２０センチポアズ)以下の粘度であることが好ましい。また、有機ＥＬ層２３を放熱させるために、有機膜１６は、０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導性が望ましい。
表面の凹部を充填し、表面が平坦な有機膜１６を得るためには、塗布法に限定されるものではなく、より低粘度の有機膜材料を滴下し、凹部内に流入させ、硬化させてもよい。

次に、有機膜１６が形成された下部基板２１を成膜装置内に搬入し、有機膜１６の表面に第二の無機膜１７を形成すると、第一の無機膜１５と有機膜１６と第二の無機膜１７から成り、表示部２０を覆う三層構造の保護層１０が得られる。
有機膜１６は、第一の無機膜１５の表面と側面を覆っており、有機膜１６は表示部２０と接触していない。

有機ＥＬ層２３と第二の無機膜１７の間には、第一の無機膜１５と有機膜１６が配置されており、有機膜１６が第二の無機膜１７を形成するときのダメージを受けても有機ＥＬ層２３はダメージを受けないから、第二の無機膜１７をスパッタリング法によって高成膜レートで形成することができる。
水分や酸素の透過は第二の無機膜１７によって防止するため、第二の無機膜１７には、膜厚２μｍ以上のシリコン窒化膜やシリコン酸化膜が好ましい。

次に、下部基板２１の表面の外周付近に封着材料２９を配置し、表示部２０を封着材料２９によって取り囲む。有機膜１６は、封着材料２９が取り囲む領域内に配置されている。
真空雰囲気中で上部基板２５を封着材料２９上に乗せる。ここでは封着材料２９は低融点ガラスであり、加熱によって溶融させ、固化させると、同図(ｆ)に示すように、硬化した封着材料２９によってリング状の封止部材２８が形成され、有機ＥＬ素子１１が得られる。

上述したように、下部電極２２や上部電極２４に接続された接続配線は、封止部材２８と下部基板２１の間から封止部材２８の外部に導出されており、封止部材２８の外部で下部基板２１上の接続端子に接続されているが、その部分の図示は省略する。アクティブ型の素子の場合、トランジスタを制御するための接続配線も、封止部材２８の外部に導出される。
下部電極２２と上部電極２４によって有機ＥＬ層２３に電圧を印加すると、印加された部分の有機ＥＬ層２３が発光し、発光光が有機ＥＬ層２３の外部に放出される。

トップエミッション型デバイスの場合は、上部基板２５が表示面になるから、上部基板２５から発光光を放出させるために、上部基板２５には、ガラス等の透明な材料を用い、保護層１０は９０％以上の光透過率が必要である。
また、トップエミッション型のデバイスの場合、上部基板２５にカラーフィルタを配置しておくと、カラー表示が可能である。

(ａ)〜(ｆ)：本発明の有機ＥＬ素子の製造工程図

符号の説明

１０……保護層
１１……有機ＥＬ素子
１５……第一の無機膜
１６……有機膜
１７……第二の無機膜
２０……表示部
２１……下部基板
２２……下部電極
２３……有機ＥＬ層
２４……上部電極
２５……上部基板

Claims (2)

1. 下部電極と、前記下部電極上に配置された有機ＥＬ層と、前記有機ＥＬ層上に配置された上部電極とから成る表示部と、
   前記表示部を覆う保護層とを有する有機ＥＬ素子であって、
   前記保護層は、前記上部電極上に設けられ、ＣＶＤ法で形成された膜厚１００ｎｍ〜３００ｎｍの第一の無機膜と、
   前記第一の無機膜上に設けられ、前記第一の無機膜の表面の凹部を充填して表面が平坦な有機膜と、
   前記有機膜上に設けられ、スパッタ法で形成された膜厚２μｍ以上の第二の無機膜と、
   を有する有機ＥＬ素子。
2. 下部電極と、前記下部電極上に配置された有機ＥＬ層と、前記有機ＥＬ層上に配置された上部電極を有する有機ＥＬ素子の製造方法であって、
   前記上部電極上に、膜厚１００ｎｍ〜３００ｎｍの第一の無機膜をＣＶＤ法で形成する工程と、
   前記第一の無機膜上に、前記第一の無機膜の表面の凹部を充填して表面が平坦な有機膜を形成する工程と、
   前記有機膜上に、膜厚２μｍ以上の第二の無機膜をスパッタリング法により形成する工程とを有する有機ＥＬ素子の製造方法。

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