(57)【要約】【課題】内部透過率が高く視野角依存性の小さな有機ＥＬ素子とその製造方法を提供すること。【解決手段】対向する陽極と陰極から成る１対の電極と、前記１対の電極の間に配置されている有機層と、前記１対の電極と前記１対の有機層を覆う保護層と、前記保護層に対向して配置されている封止基材と、前記保護層と前記封止基材の間に配置されている充填層とを有する有機ＥＬ素子において、前記充填層の屈折率が封止基材側から保護層側に向かって増加することを特徴とする。又、少なくとも基板と前記基板上に順に第１の電極、有機層、第２の電極、保護層、充填層、封止基板を有するＥＬ素子形成工程において、封止基板に屈折率が封止基材側から保護層側に向かって増加する充填層を形成後、前記充填層と前記保護層を貼り合わせることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する陽極と陰極から成る１対の電極と、前記１対の電極の間に配置されている有機層と、前記１対の電極と前記１対の有機層を覆う保護層と、前記保護層に対向して配置されている封止基材と、前記保護層と前記封止基材の間に配置されている充填層とを有する有機ＥＬ素子において、
前記充填層の屈折率が封止基材側から保護層側に向かって増加することを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記充填層の屈折率は、前記封止基板以上であり、前記保護層以下であることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける前記充填層の平均屈折率が１．５〜２．０であることを特徴とする請求項１又は２記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記充填層は、無機微粒子を含むことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記無機微粒子の重量含有率は、前記封止ガラス側から前記保護層側に向かって増加することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
Ａｌ2 Ｏ2 、ＺｒＯ2 、ＴｉＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 、ＩＴＯ、ＢａＴｉＯ2 から選ばれる少なくとも１つを含有する無機微粒子であることを特徴とする請求項４又は５記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
前記無機微粒子の平均粒子径が２〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項４〜６の何れかに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項８】
前記充填層は、光硬化性粘着剤であることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項９】
前記充填層は、熱硬化性粘着剤であることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
前記充填層が少なくともアクリル系樹脂であることを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
前記充填層は、１層の粘着層を有する両面粘着テープであることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１２】
前記充填層は、支持フィルムの両面に粘着剤が配置されており、第１の粘着剤／支持フィルム／第２の粘着剤の順から成る両面テープであることを特徴とする請求項１１記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１３】
前記第１の粘着剤／支持フィルム／第２の粘着剤の順から成る両面テープの屈折率が第１の粘着剤≧支持フィルム＞第２の順で大きいことを特徴とする請求項１２記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１４】
前記第１及び第２の粘着剤が前記無機微粒子を含むことを特徴とする請求項１２又は１３記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１５】
前記支持フィルムの内部透過率が少なくとも８０％以上であることを特徴とする請求項１２〜１４の何れかに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１６】
前記有機ＥＬ素子は、トップエミッション構造であることを特徴とする請求項１〜１５の何れかに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１７】
少なくとも基板と前記基板上に順に第１の電極、有機層、第２の電極、保護層、充填層、封止基板を有するＥＬ素子形成工程において、封止基板に屈折率が封止基材側から保護層側に向かって増加する充填層を形成後、前記充填層と前記保護層を貼り合わせることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術のトップエミッション方式の代表図を図１に示す。この図１に示すように、有機ＥＬディスプレイはガラス基板、陽極、有機ＥＬ層、陰極から成る有機ＥＬ発光素子をガラスキャップにより封止することで形成していた（特許文献１）。
【０００３】
又、ガラスキャップと有機ＥＬ素子の間を透明樹脂層形成によって封止する方法が開示されている。前記透明樹脂層としては、付加反応タイプのシリコーン樹脂を材料とし、スピンナーで有機ＥＬ素子の画素の間隔以下（０．１〜５００μｍ）の厚さに塗布した後、空気中で加熱硬化して形成する方法が提案されている（特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２６４０６１号公報
【特許文献２】特開平５−０９４８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された技術をそのまま有機ＥＬデバイスに適用した場合、ガラスキャップと有機ＥＬ素子との間に空間が形成され、この形成された空間により、有機ＥＬ素子から発光する光の一部が内面反射により内部透過率が低下する課題がある。
【０００６】
そこで、この技術課題を解決する手段として、特許文献２に開示された技術を有機ＥＬデバイスに適用した場合、０．１μｍ〜５００μｍの厚みのシリコーン樹脂によりシールガラスと上部絶縁層の間の空間を埋めることができる。
【０００７】
しかしながら、開示されている構成のまま有機ＥＬデバイスに適用した場合、シールガラス（ｎｄ≒１．５）と上部絶縁層（ｎｄ≒２．０）の間をシリコーン樹脂（ｎｄ≒１．４）により充填すると、光学シミュレーションの結果、有機ＥＬ発光素子の内部透過率の低下による輝度の低下と、ディスプレイを斜めから見た際、正面から見た際と比較するとＲｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの色感度に大きなずれが生じ、偏った色彩になってしまう（視野角依存性が大きい）可能性がある。
【０００８】
そこで、発明の目的は、内部透過率が高く視野角依存性の小さな有機ＥＬ素子とその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、対向する陽極と陰極から成る１対の電極と、前記１対の電極の間に配置されている有機層と、前記１対の電極と前記１対の有機層を覆う保護層と、前記保護層に対向して配置されている封止基材と、前記保護層と前記封止基材の間に配置されている充填層とを有する有機ＥＬ素子において、前記充填層の屈折率が封止基材側から保護層側に向かって増加することを特徴とする。
【００１０】
又、本発明は、少なくとも基板と前記基板上に順に第１の電極、有機層、第２の電極、保護層、充填層、封止基板を有するＥＬ素子形成工程において、封止基板に屈折率が封止基材側から保護層側に向かって増加する充填層を形成後、前記充填層と前記保護層を貼り合わせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、有機ＥＬ発光素子のガラス基板、有機ＥＬ素子、有機ＥＬ保護層、充填層、封止基材の順で形成されて成る充填層として、屈折率が前記保護層と前記封止基材の間であり、且つ、前記充填層の屈折率が封止基材側から保護層側に向かって増加する充填材料を用いることで、光学的に有機ＥＬ素子の発光性能に優れた有機ＥＬ素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
本発明に用いる有機ＥＬ発光素子の断面図を図１に示す。この有機ＥＬ発光素子はアクティブマトリックスタイプの表示デバイスであり、この図に示すように符号２の封止基材と符号４の保護層の間に符号５の充填層が形成されている構成を採っている。
【００１４】
ここで、本発明の有機ＥＬ素子組立時において、有機ＥＬの保護層までを形成した基板側と符号５の充填層を形成した封止基材を貼り合わせる過程において、有機ＥＬ基板側には保護膜で覆われた１μｍピッチの凹凸がある。
【００１５】
有機ＥＬ発光素子の封止基材と凹凸形状の保護膜間の充填層として、（ａ）屈折率が前記保護層と前記封止基材の間で且つ屈折率が前記封止基材側から前記保護層側に向かって増加しており、（ｂ）その充填層の粘度が１０3 〜１０6 （ｍＰａ・ｓ）の範囲で、（ｃ）４００ｎｍ〜７００ｎｍでの内部平均透過率が膜厚１００μｍで８０％以上９５％以下を示す充填材料を用いることで、有機ＥＬ発光素子の透過率が高く、視野角依存性が小さいディスプレイを製造することができることを見出した。
【００１６】
（ａ）本発明における屈折率は、前記保護層と前記封止基材の間で且つ屈折率が前記封止基材側から前記保護層側に向かって連続的又は不連続的に増加していることが好ましい。具体的に連続的とは、１種類の樹脂に無機微粒子の添加量を変化させることで屈折率を継ぎ目なく制御したもの指し、不連続的とは屈折率の異なる樹脂を複数層設けたものを指す。
【００１７】
ここで、封止基材であるガラスの屈折率は１．５０、保護膜である窒化珪素膜の屈折率は２．０程度を示し、例えば一般的なアクリル樹脂の屈折率は１．４８程度である。屈折率の制御は、例えばアクリル樹脂中に加える高屈折率の無機微粒子の添加量を制御することで可能である。
【００１８】
具体的な、無機微粒子材料としては、ＴｉＯ2 （ｎｄ＝２．２６５２）、Ｎｂ2 Ｏ5 （ｎｄ＝２．３６７）、ＩＴＯ（ｎｄ＝１．８５８１）、Ｃｒ2 Ｏ3 （ｎｄ＝２．２１７８）、ＢａＴｉＯ2 （ｎｄ＝２．４３６２）等であることが望ましい。これら微粒子を前記充填層としてのアクリル粘着剤中に添加する量を、封止基板側から保護層側に向かって増加させることで透過率が高く、視野角依存性が小さいディスプレイを製造可能である。
【００１９】
（ｂ）本発明の充填層に用いる材料としては、粘度が低く、屈折率が前記保護層と前記封止基材の間で且つ透明性を有する粘性体であることが好ましい。具体的な粘性体としては、上記条件を満たせばアクリル系、エポキシ系、シリコーン系、フッ素系或はその変性系を用いることができる。一例としては、アクリル酸エステル樹脂の粘着剤等がある。図２の有機ＥＬ素子ＩＴＯ膜の凹凸形状を充分に埋めることができれば特に制限されないが、粘度が１０3 〜１０6（ｍＰａ・ｓ）であることが好ましい。
【００２０】
（ｃ）更に、充填層５が光取出側にあるため、屈折率が上部封止基材と保護膜の屈折率の間にあり、且つ、内部透過率が８０％以上９５％以下である必要がある。
【００２１】
次に、充填層を形成した封止基材と保護膜で覆われた有機ＥＬ素子側のガラス基板を真空中で貼り合わせた後に前記ガラス基板外周部を符号６の封止材により封着する工程に移る。
【００２２】
封止材６は、熱硬化型、常温硬化型、光（紫外線）硬化型等の接着剤を使用し、材料としてアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリオレフィン等を用いることができる。特に、紫外線硬化型のエポキシ樹脂の使用が好ましい。
【実施例１】
【００２３】
本発明の代表図を図３に示す。ここで、符号１はガラス基板であり、符号３はＴＦＴ素子を用いたアクティブマトリクス駆動方式の有機ＥＬ素子を示す。
【００２４】
先ず、基板の作製について以下に述べる。
［基板側の作製］
ＴＦＴ素子及び該素子をマトリクス駆動する配線を備えた厚さ１．１ｍｍのガラス基板上に、陰極側金属電極として、画素ごとにＡｌを膜厚１００ｎｍ、真空度２．７×１０−3Ｐａの条件下で真空蒸着法にて成膜した。
【００２５】
次に、上記金属電極上に発光層として、Ａｌｑ2 を厚さ４０ｎｍ、真空度２．７×１０−3Ｐａの条件下で真空蒸着法にて成膜した。
【００２６】
更に、上記発光層の上に正孔輸送層として、αＮＰＤを厚さ６０ｎｍ、真空度２．７×１０−3Ｐａの条件下で真空蒸着法にて成膜した。
【００２７】
成膜後、陽極側透明電極として厚さ７０ｎｍのＩＴＯ膜をスパッタ法にて形成した。
［保護膜の作製］
ＩＴＯ膜を成膜した後、符号４の保護膜形成を行う。前記保護膜の作製方法は真空装置により、ガラス基板上に窒化シリコン膜を堆積形成した。
【００２８】
次に、本発明の封止工程について、詳細に述べる。
［封止工程］
形成した有機ＥＬ発光素子上の保護膜と封止基材との間に充填層を設けることで、有機ＥＬ発光素子の内部透過率の向上及び視野角依存性を小さくさせるためとバリア性を向上させるために、充填層の形成と封止材による封止工程に移る。
［充填層の形成］
封止材による封止工程に移る。ここで説明する充填層は１種類の樹脂から成り、樹脂中の無機微粒子添加量を連続的に変化させることで屈折率を制御した例である。
【００２９】
先ず、粘着剤のフィルム化を行い、両面粘着テープを作製した。粘性体材料としては、熱硬化型アクリル酸エステルの透明粘着剤（ＳＫダイン１８３１（ｎｄ＝１．４８）／綜研化学製）を用いた。又、充填層の屈折率を制御するために、無機微粒子であるＴｉＯ２
（平均粒子径＝３６ｎｍ、ｎｄ＝２．２６５２／シーアイ化成製）を使用した。これらの材料を用いて両面粘着テープの調製を行った。
【００３０】
先ず、符号９の透明粘着剤（ＴｉＯ2 を２０ｗｔ％添加）を符号８の第１のセパレートフィルム上にスピンコーター（不図示）により、厚み５μｍに塗布し、５分間室温で放置した。自然乾燥後、符号１０の透明粘着剤（ＴｉＯ2 を１０ｗｔ％添加）を更にスピンコーター（不図示）により厚み５μｍに塗布し、更に５分間室温で放置した。
【００３１】
次に、ホットプレート（不図示）上で前記透明樹脂を加熱硬化させた。尚、その時の加熱条件は８０℃、３０分であり、加熱後に１週間室温で養生した。加熱・養生後、符号１１の第２のセパレーターフィルムを貼り、両面粘着テープを調製した（図４）。このとき、充填層中の無機微粒子は拡散により混ざり合い、図８の符号７に示すように連続的に封止基板から保護膜に向かって増加している。
【００３２】
次に、両面粘着テープを所望の大きさに切断した後に、第２のセパレートフィルムを除去し、封止基板に貼り合わせた。貼り合わせた後、第１のセパレートフィルムを除去し、保護膜に貼り合わせて保護層／充填層／封止基板を形成した（図５）。
［封止材による封止工程］
尚、これらを貼り合わせた後、外界の水分に対するバリア性を向上させるために、図６に示すように、精密ディスペンサーにより、符号２の封止ガラスの外周部を符号６の封止材により封着した。
【００３３】
ここで。符号６の封止材としては、光カチオン重合系の液状樹脂（ＸＵＣ−２５０８／三井化学製）を用い、前記液状樹脂中に水分吸着作用を有するフィラーとして、ここではモレキュラ−シーブス（３Ａタイプ／巴工業製）を混合・分散装置により５０ｗｔ％内添した材料を用いた。
【００３４】
これら封着する工程は、グローブボックス（不図示）中の水分濃度を１０ｐｐｍ以下に制御して封着することにより、組み立て直後にこれまで大きな課題であったダークスポットの発生を抑え込むことが可能となった。
［素子評価］
組立後、有機ＥＬの透過率を測定したところ、その低下は殆ど見られず（９４．８％）、視野角４５°時のＲＧＢの輝度最大差も少ない（７．０％）、有機ＥＬ素子とその製造方法を得ることができた。
【実施例２】
【００３５】
実施例２は実施例１に対して、充填層の構成が不連続である場合の実施例を詳細に示すものである。尚、基板側の作成方法は実施例１と同様であるので、封止工程について詳細に述べる。
［封止工程］
充填層の形成：
先ず、両面粘着テープを作製した。粘性体材料としては、熱硬化型アクリル酸エステルの透明粘着剤（ＳＫダイン１８３１（ｎｄ＝１．４８）／綜研化学製）を用いた。又、充填層の屈折率を制御するために、無機微粒子であるＴｉＯ2 （平均粒子径＝３６ｎｍ、ｎｄ＝２．２６５２／シーアイ化成製）を使用した。
【００３６】
又、支持フィルムとして透明ポリイミド（ＨＯＰ−４００（ｎｄ＝１．５８、膜厚＝５μｍ）／日立電線）を用いた。これらの材料を用いて両面粘着テープの調製を行った。
【００３７】
先ず、符号９の透明粘着剤（ＴｉＯ2 を２０ｗｔ％添加）を符号８の第１のセパレートフィルム上にスピンコーター（不図示）により、厚み５μｍに塗布し、５分間室温で放置した。自然乾燥後、透明粘着剤（ＴｉＯ2 を２０ｗｔ％添加）をホットプレート（不図示）上で８０℃／３０分間加熱した。
【００３８】
次に、第１のセパレートフィルム／透明粘着剤（ＴｉＯ2 を２０ｗｔ％添加）に符号１２の支持フィルムを貼り合わせた。支持フィルム貼り合わせ後、符号１０の透明粘着剤（ＴｉＯ２
を１０ｗｔ％添加）を更にスピンコーター（不図示）により厚み５μｍに塗布し、更に５分間室温で放置した。次に、ホットプレート（不図示）上で８０℃／３０分加熱した。加熱後、符号１１の第２のセパレーターフィルムを貼り、両面粘着テープを調製した（図７）。
【００３９】
次に、両面粘着テープを所望の大きさに切断した後に、第２のセパレートフィルムを除去し、封止基板に貼り合わせた。貼り合わせ後、第１のセパレートフィルムを除去し保護膜に貼り合わせて保護層／充填層／封止基板を形成した（図５）。
［封止材による封止工程］
尚、これらを貼り合わせた後、実施例１と同様に封止材６により封着を行った。
【００４０】
これら封着する工程は、グローブボックス（不図示）中の水分濃度を１０ｐｐｍ以下に制御して封着することにより、組み立て直後にこれまで大きな課題であったダークスポットの発生を抑え込むことが可能となった。
［素子評価］
組立後、有機ELの透過率を測定したところ、透過率は若干低下したものの（９０．６％）、視野角４５°時のＲＧＢの輝度最大差が少ない（５．６％）、有機ＥＬ素子とその製造方法を得ることができた。
＜比較例１＞
比較例１は実施例１に対して、有機ＥＬの封止材料として、無機微粒子を添加しない充填層を用いた場合について示す。
［充填層の形成］
符号１のガラス基板に符号４の保護膜まで形成した有機ＥＬ素子基板と無機微粒子を添加しない充填層を形成し、符号２の封止ガラスをアライメント調整した後、封止材６による封止工程に移る。
［封止材による封止工程］
ここで用いる符号６の封止材としては、光カチオン重合系の液状樹脂（ＸＵＣ−２５０８／三井化学製）及び水分吸着フィラーは実施例１と同様とした。
【００４１】
前記封止材６を精密ディスペンサー用シリンジ中に注入し、注入後、図４に示すように、符号２の封止ガラスの外周部に封止材６をディスペンサーにより、精密塗布を行った。塗布後、前記ガラス基板１と該封止基板２とを封止材６により封着し、加熱硬化させた。尚、その時の加熱条件は８０℃／３０分である。
【００４２】
以上述べた封着工程は、グローブボックス（不図示）中の水分濃度を１０ｐｐｍ以下に制御して封着した。
［素子評価］
組立後、有機ELの透過率を測定したところ透過率が低く（８０．２％）、視野角４５°時のＲＧＢの輝度最大差が大きい（２０．２％）有機EL素子となった。
＜比較例２＞
第２の比較例は実施例１に対して、有機ＥＬの封止材料として、無機微粒子を均一に添加した１層から成る充填層を用いた場合について示す。
［充填層の形成］
符号１のガラス基板に符号４の保護膜まで形成した有機ＥＬ素子基板と無機微粒子を２０ｗｔ％添加した充填層を形成し、符号２の封止ガラスをアライメント調整した後、封止材６による封止工程に移る。
［封止材による封止工程］
ここで用いる符号６の封止材としては、光カチオン重合系の液状樹脂（ＸＵＣ−２５０８／三井化学製）及び水分吸着フィラーは実施例１と同様とした。
【００４３】
前記封止材６を精密ディスペンサー用シリンジ中に注入し、注入後、図４に示すように、封止ガラス１の外周部に封止材６をディスペンサーにより精密塗布を行った。
【００４４】
塗布後、前記ガラス基板１と該封止基板２とを封止材６により封着し、加熱硬化させた。尚、その時の加熱条件は８０℃／３０分である。
【００４５】
以上述べた封着工程は、グローブボックス（不図示）中の水分濃度を１０ｐｐｍ以下に制御して封着した。
［素子評価］
組立後、有機ELの透過率を測定したところ、透過率は高いが (６４．５％）、視野角４５°時のＲＧＢの輝度最大差が大きい（１３．２％）有機EL素子となった。
【００４６】
表１は封止した有機ＥＬ素子の性能評価試験結果である。
【００４７】
【表１】
2006252857.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】空隙層のある有機ＥＬ素子の断面である。
【図２】本発明の充填層の詳細図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ素子の断面図である。
【図４】両面粘着テープの断面図（粘着部分が連続的）である。
【図５】保護膜まで形成したガラス基板と充填層を形成した封止基材を貼り合わせる時の図である
【図６】封止ガラスの外周部をディスペンサーにより封止材を塗布している図である。
【図７】両面粘着テープの断面図（粘着部分が不連続）である。
【図８】連続的な粘着層断面の拡大模式図である。
【符号の説明】
【００４９】
１    ガラス基板
２    封止基材
３    有機ＥＬ素子
４    保護膜
５    充填層
６    封止材
７    無機微粒子
８    第１のセパレートフィルム
９    透明粘着剤（ＴｉＯ２ を２０ｗｔ％添加）
１０  透明粘着剤（ＴｉＯ２ を１０ｗｔ％添加）
１１  第２のセパレートフィルム
１２  支持フィルム
【図１】
2006252857.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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