(57)【要約】【課題】  有機機能性材料層に酸素や水分が内部へ侵入する恐れがない有機デバイスを構成する。【解決手段】  この有機デバイスは、非透湿性基板１上に有機機能性材料層２〜４を形成し、有機性機能材料層に非透湿性保護板５を被せ、その縁部と基板１との界面を陽極接合し、有機機能性材料層を気密に封止した。【選択図】      図３
2006147388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非透湿性基板上に有機機能性材料層を形成し、前記有機機能性材料層に封止缶を被せ、前記非透湿性基板の縁部と封止缶との当接面を陽極接合し、前記有機機能性材料層を気密に封止したことを特徴とする有機デバイス。
【請求項２】
前記非透湿性基板の材料は、アルカリ成分を２％以上含有し、かつ当該アルカリ成分として１Ａ族のナトリウム、カリウム又はリチウムを含むものであることを特徴とする請求項１に記載の有機デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機材料を用いて構成されたデバイス、特に有機材料を用いて構成された発光素子や太陽電池等の有機デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の有機デバイス、例えば、有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）デバイスは、図６に示す構造である。すなわち、ガラスや半導体等の非透湿性基板１の上に第１の電極層２、有機発光体層３、第２の電極層４で成る有機機能性材料層を形成し、この有機機能性材料層が外気の水分や酸素に対してきわめて脆弱であるため、ガラスやステンレス等の非透湿性保護板５で有機機能性材料層を覆うように気密に封止した構造である。
【０００３】
そして気密封止の方法としては、缶型の非透湿性保護板５の縁部にＵＶ（紫外線）硬化型の接着剤を塗布し、この非透湿性保護板５を有機機能性材料層の積層されているガラス基板１に対して有機機能性材料層を覆うように被せた後、有機機能性材料層にＵＶが照射されないように遮光した状態でＵＶ硬化型接着剤塗布部６にＵＶを照射することによって気密に接合する方法がとられている。なお、缶型の非透湿性保護板５内には乾燥剤を封入し、封止缶内で放出されるガス、水分や封止部を透過して外部から封止缶内に浸入してくるガス、水分を吸着する。
【０００４】
上述のＵＶ硬化型の接着剤を使用した有機デバイスの気密封止方法は、ＵＶ硬化型接着剤の性能上、ガラス基板で成る非透湿性保護板１と上側の封止缶としての非透湿性保護板５との間にある接着層６において酸素、水分の透過を完全に遮断することはできず、接着層６を透過して浸入してくる酸素、水分のために有機機能性材料層が悪影響を受け、発光効率が低下し、ダークスポットが発生し、成長が生じる等の問題点があった。
【０００５】
また、ＵＶ硬化型接着剤層６へのＵＶ照射時に有機機能性材料層をマスクで遮光してはいるものの、透明ガラス板製の非透湿性保護板１の端面から入射してくるＵＶ光まで遮光することは不可能であり、有機機能性材料層が劣化する原因となっていた。さらには、接着剤を使用することによってコストが嵩む問題点もあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、ガラス板製の非透湿性保護板と非透湿性保護材で形成された封止缶との接合に陽極接合を用いることによって両者間の強固にして気密的に接合し、酸素や水分が内部へ侵入する恐れがない有機デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明の有機デバイスは、非透湿性基板上に有機機能性材料層を形成し、前記有機機能性材料層に封止缶を被せ、前記非透湿性基板の縁部と封止缶との当接面を陽極接合し、前記有機機能性材料層を気密に封止したものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の有機デバイスにおいて、前記非透湿性基板の材料は、アルカリ成分を２％以上含有し、かつ当該アルカリ成分として１Ａ族のナトリウム、カリウム又はリチウムを含むものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、非透湿性保護板と封止缶との接合に関して従来のＵＶ硬化型接着剤に比べ水分や酸素の透過を遮断する性能が高く、有機機能性素子の性能低下及び破壊を確実に抑制でき、長期間にわたり安定した性能が維持できる。また、従来のようにＵＶ硬化型接着剤を硬化させるためのＵＶ照射が不要であり、製造工程における有機機能性材料層の劣化抑制の対策や接着剤のはみ出し管理が不要になり、さらに接着剤を使用しないこともあって、製造コストを下げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。まず、「陽極接合」とは、アルカリ金属イオンを含むガラス板と金属との平滑面を合わせ、アルカリ金属イオンの熱拡散が生じる温度条件の下にガラス基板に負電荷を印加することでガラス基板と金属との間に静電引力を生じさせ、界面で化学結合を起こさせることによって両者間を強固に接合する方法である。本発明はこの陽極接合を利用して、アルカリ金属イオンを含むガラス板のような非透湿性基板と缶型の非透湿性保護板とを接合した有機デバイスを特徴とする。
【００１１】
図Ａはガラス材（Ｇｌａｓｓ）とＳｉ材とを重ね合わせ、ガラス材側に負電圧を印加して陽極接合する場合の接合メカニズムの説明図である。同図（ａ）の電圧印加直後にはガラス材側には電荷（−）と正孔（＋）とが混在しているが、電圧印加のまま時間が経過すると、同図（ｂ）に示すようにガラス材の負電圧によって正孔が電圧側に引き寄せられ、Ｓｉ材側には電荷（−）が引き寄せられ接合が開始される。そしてさらに時間が経過すれば、同図（ｃ）に示すようにガラス材の電荷（−）がＳｉ材の正孔（＋）との間に強い静電引力が生じ、界面で化学結合が起きて陽極接合が完了する。これが陽極接合の原理である。
【００１２】
（第１の実施の形態）図２は本発明の第１の実施の形態の有機ＥＬデバイスの断面図であり、図３はその有機ＥＬデバイスの製造過程を段階的に示した図である。非透湿性基板１として、例えば３成分透明ガラス基板（ＰｂＯ・Ｂ２Ｏ３・Ａｌ２Ｏ３）を採用し、この非透湿性基板１を貫通するように、その２箇所に外部取出し用の電極端子７，８を気密に封止して設けてある。なお、非透湿性基板１としては軟化点が４５０℃程度以下のアルカリガラス材が好ましい。またアルカリ成分の含有量は２％〜２５％、好ましくは１０％以上のものが好ましい。２５％を超えるアルカリ成分を含有しているガラス材では、アルカリ成分の潮解性が大きすぎてガラス材としての特性を失ってしまう。また、アルカリ成分の含有量が２％以下であれば、陽極接合が行えない。
【００１３】
この非透湿性基板１上には、一方の電極端子７に接続するように第１電極層２としてスパッタリング法にてＩＴＯ透明電極を設け、さらに有機機能性層として例えばα−ＮＰＤ，Ａｌｑ３を真空蒸着法にて第１電極層２上に積層し、有機発光体層３を形成している。そして第１電極層２との間で有機発光体層３を挟むように、かつもう一方の電極端子８に接続するようにＬｉＦ，Ａｌで成る第２電極層４を設けている。これら第１電極層２、有機発光体層３、第２電極層４で有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）積層体を構成している。
【００１４】
この有機ＥＬ層は酸素や水分に対して脆弱であるため、有機ＥＬ積層体を覆うように缶型の非透湿性保護板５としてのＡｌ製保護板と非透湿性基板１とを室温条件の下に、基板１を陰極側にし、缶型の非透湿性保護板５を陽極側にして電圧を印加して陽極接合させている。なお、非透湿性保護板５にはＡｌ製の他に、Ｓｉ製を採用することができる。Ａｌの場合、ガラス基板との接合面にＡｌ２Ｏ３が生成され、接合が強化される。またＳｉの場合、ガラス基板との接合面にＳｉＯ２の層が形成され、接合が強化される。
【００１５】
次に、図３を用いて、上記実施の形態の有機ＥＬデバイスの製造方法を説明する。図３（ａ）に示すように、非透湿性基板１として、低融点ガラス基板である３成分透明ガラス基板（ＰｂＯ・Ｂ２Ｏ３・Ａｌ２Ｏ３）を用意する。続いて同図（ｂ）に示すように、この非透湿性基板１を貫通するように、その２箇所に外部取出し用の電極端子７，８を気密に封止して設ける。次に同図（ｃ）に示すように、非透湿性基板１上に、一方の電極端子７に接続するように第１電極層２としてスパッタリング法にてＩＴＯ透明電極を設ける。さらに同図（ｄ）に示すように、有機発光体層３として例えばα−ＮＰＤ，Ａｌｑ３を真空蒸着法にて第１電極層２上に積層する。そして同図（ｅ）に示すように、第１電極層２との間で有機発光体層３を挟むように、かつもう一方の電極端子８に接続するようにＬｉＦ，Ａｌで成る第２電極層４を設ける。こうして、非透湿性基板１上にこれら第１電極層２、有機発光体層３、第２電極層４で有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）積層体を成形する。
【００１６】
続いて、図３（ｆ）に示すように、有機ＥＬ積層体を覆うように缶型の非透湿性保護板５としてＡｌ製保護板を被せ、この非透湿性保護板５と非透湿性基板１とを室温条件の下に、基板１を陰極側にし、缶型の非透湿性保護板５を陽極側にして例えば６０Ｖの電圧を１０分間印加して陽極接合させる。なお、非透湿性基板１と缶型の非透湿性保護板５との内部空間には製作時に既存の酸素や水分を吸着するための吸着剤を挿入しておく。
【００１７】
これにより、図２に示す構成の有機ＥＬデバイスを得ることができ、その有機ＥＬデバイスでは、非透湿性基板１と缶型の非透湿性保護板５の接合部が気密に接合されていて、接合後に外気中の酸素や水分が接合部からデバイス内部に侵入することがなく、長期に渡り安定した性能の維持が可能である。また、陽極接合は、接着剤接合に比べて装置の小規模化、簡素化が可能であってコストの低減が可能であり、また接合中に有害物質を使用することもなく安全性の面でも優れている。加えて、陽極接合の場合、接着剤の塗布が不要であるために、封止する有機ＥＬ積層体の周縁に沿って陽極接合が可能であり、デバイスとしての小形化が図れる利点もある。
【００１８】
なお、上記実施の形態では有機ＥＬデバイスについて説明したが、本実施の形態は有機ＥＬデバイスに限らず、有機機能性積層体を基板と缶型の保護板との間に収容する構造の有機デバイスに等しく適用することができる。
【００１９】
（第２の実施の形態）図４は本発明の第２の実施の形態の有機ＥＬデバイスの断面図であり、図５はその製造過程を段階的に示した図である。非透湿性基板１であるガラス基板を貫通するように、その２箇所に外部取出し用の電極端子７，８を気密的に封止して設け、非透湿性基板１の縁部に内部を囲繞するように第１薄膜金属層９を形成している。この非透湿性基板１と第１薄膜金属層９とは陽極接合により強固に接合している。
【００２０】
非透湿性基板１の材料は、アルカリ成分を２％以上含有し、かつそのアルカリ成分が１Ａ族のナトリウム、カリウム、リチウムの少なくとも１種類である低融点ガラス材である。第１薄膜金属層９の材料としては、特に限定されないが、非透湿性基板１の材料と熱膨張係数が略一致したものが好ましい。薄膜の形成方法については特に限定はされないが、蒸着法やスパッタリング法を採用する。
【００２１】
中空ガラス基板１１の一方の面に第２薄膜金属層１０を形成した部材が前述の第１薄膜金属層９の上に接合している。中空ガラス基板１１と第２薄膜金属層１０とは、両者を陽極接合により強固に接合している。また、ガラス基板１上の第１薄膜金属層９を形成した部分と、中空ガラス基板１１上の第２薄膜金属層１０を形成した面の反対側の面とを陽極接合により接合している。第２薄膜金属層１０の上にガラス保護板１２を気密に接合している。この接合も陽極接合による。これら非透湿性基板１と中空ガラス基板１１とガラス保護板１２によって後述する有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）積層体を収容する気密容器を形成している。
【００２２】
非透湿性基板１と中空ガラス基板１１とガラス保護板１２によって囲繞される収容空間において、最下層の非透湿性基板１の上面に、一方の電極端子７に接続するように第１電極層２としてスパッタリング法にてＩＴＯ透明電極を設け、その上に、例えばα−ＮＰＤ，Ａｌｑ３を真空蒸着法にて積層して有機発光体層３を有機機能性層として形成し、さらに、この有機発光体層３を第１電極層２と共に上下から挟むように、かつもう一方の電極端子８に接続するように第２電極層４としてのＬｉＦ，Ａｌの層を設けている。これらの第１電極層２、有機発光体層３、第２電極層４によって有機ＥＬ積層体を形成している。
【００２３】
次に、図５を用いて、上記実施の形態の有機ＥＬデバイスの製造方法を説明する。図５（ａ）に示すように、非透湿性基板１であるガラス基板を用意し、同図（ｂ）に示すように、この非透湿性基板１を貫通するように、その２箇所に外部取出し用の電極端子７，８を気密的に封止して設ける。続いて同図（ｃ）に示すように、非透湿性基板１の縁部に内部を囲繞するように第１薄膜金属層９を形成する。この非透湿性基板１と第１薄膜金属層９とは陽極接合により強固に接合させる。非透湿性基板１の材料は第１の実施の形態と同じであり、アルカリ成分を２％以上含有し、かつそのアルカリ成分が１Ａ族のナトリウム、カリウム、リチウムの少なくとも１種類である低融点ガラス材である。第１薄膜金属層９の材料としては、特に限定されないが、非透湿性基板１の材料と熱膨張係数が略一致したものが好ましい。薄膜の形成方法については特に限定はされないが、蒸着法やスパッタリング法を採用する。
【００２４】
図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、これとは別の工程で、中空ガラス基板１１を用意し、その一方の面に第２薄膜金属層１０を陽極接合により接合する。
【００２５】
続いて図５（ｄ）に示すように、ガラス基板１上の第１薄膜金属層９を形成した部分と、中空ガラス基板１１上の第２薄膜金属層１０を形成した面の反対側の面とを陽極接合する。
【００２６】
次に、図５（ｅ）、（ｆ）に示すように、最下層の非透湿性基板１の上面に、一方の電極端子７に接続するように第１電極層２としてスパッタリング法にてＩＴＯ透明電極を設け、その上に、例えばα−ＮＰＤ，Ａｌｑ３を真空蒸着法にて積層して有機発光体層３を有機機能性層として形成する。さらに同図（ｇ）に示すように、この有機発光体層３を第１電極層２と共に上下から挟むように、かつもう一方の電極端子８に接続するように第２電極層４としてＬｉＦ，Ａｌ層を設ける。これらの第１電極層２、有機発光体層３、第２電極層４によって有機ＥＬ積層体が形成される。
【００２７】
最後に、図５（ｈ）に示すように、第２金属層１０の上にガラス保護板１２を陽極接合する。これにより、非透湿性基板１と中空ガラス基板１１とガラス保護板１２による容器にて有機ＥＬ積層体を気密的に収容した構成の有機ＥＬデバイスが完成する。
【００２８】
本実施の形態の有機ＥＬデバイスでは、非透湿性基板１と中空ガラス基板１１とガラス保護板１２とを底面、側面、天面を閉塞し、各板間に金属薄膜を介在させて陽極接合して容器を形成することで気密な容器が形成でき、酸素や水分に対して脆弱である有機ＥＬ積層体をその中に気密に封止することができ、長期に渡り安定した性能の維持が可能である。加えて第１の実施の形態と同様の陽極接合の利点も備えている。
【００２９】
なお、上記実施の形態でも有機ＥＬデバイスについて説明したが、本実施の形態は有機ＥＬデバイスに限らず、有機機能性積層体を基板と中空基板と保護板とで形成される容器の中に収容する構造の有機デバイスに等しく適用することができる。
【実施例１】
【００３０】
１５ｍｍ角、厚さ０．７ｍｍのアルカリガラス基板に、２０ｍｍ角、厚さ０．１ｍｍのアルミニウム金属材を用いて形成された缶型の非透湿性保護板の縁部分を当接させ、ガラス基板側に−極、アルミニウム金属材に＋極を接続して直流３００Ｖを印加し、１０分で陽極接合を完了した（実施例１）。この試験片について測定したところ、両材の接合界面にはＡｌ２Ｏ３の化合物が見出された。また気密性を確認するために、同じ寸法のアルカリガラス基板に缶型の非透湿性保護板の縁部分をＵＶ接着剤を用いてＵＶ接着した試験片も作製した（比較例）。
【００３１】
これらの実施例１の試験片と比較例の試験片それぞれを真空炉に収容して炉内の真空引きした後に各試験片を破壊し、真空炉内の気圧の変化を計測したところ、実施例１の試験片を収容した真空炉の方が大きく気圧変化した。これは、真空引きによっても試験片内に残留している空気が吸い出されることがなく、破壊によってはじめて真空炉内に放出された結果である。このことから、実施例１の試験片の方が高い気密性を備えていることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】陽極接合メカニズムの説明図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の有機ＥＬデバイスの断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態の有機ＥＬデバイスの製造プロセス図。
【図４】本発明の第２の実施の形態の有機ＥＬデバイスの断面図。
【図５】本発明の第２の実施の形態の有機ＥＬデバイスの製造プロセス図。
【図６】従来の有機ＥＬデバイスの断面図。
【符号の説明】
【００３３】
１  非透湿性基板
２  第１電極層
３  有機発光体層
４  第２電極層
５  非透湿性保護板
７，８  電極端子
９  第１薄膜金属層
１０  第２薄膜金属層
１１  中空ガラス基板
１２  ガラス保護板
【図１】
2006147388.tif 000003
【図２】
2006147388.tif 000004
【図３】
2006147388.tif 000005
【図４】
2006147388.tif 000006
【図５】
2006147388.tif 000007
【図６】
2006147388.tif 000008