(57)【要約】【課題】有機ＥＬ素子の有機ＥＬ層等を封止するための封止板の水分による性能劣化を防ぐ。【解決手段】気密作業室１５内で封止板を脱水処理し、前処理を行う気密作業室１６およびシール剤の塗布を行う気密作業室１７を経て、有機ＥＬ素子基板と貼り合わせるための気密作業室１４へ搬送する。気密作業室１６、１７、１４は、水分管理をした気密雰囲気を有する一体型装置を構成し、脱水処理を施した封止板は、水分を吸収することなく気密作業室１４へ搬送され、有機ＥＬ素子基板との貼り合わせが行われる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間に配設された有機ＥＬ層を有する有機ＥＬ素子基板を準備する工程と、
有機ＥＬ素子基板を封止するための封止板の脱水処理を行う工程と、
脱水処理された封止板を有機ＥＬ素子基板に貼り合わせる工程と、を有し、脱水処理から貼り合わせまでの封止板を、水分濃度を制御した気密雰囲気内に保つことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項２】
封止板の脱水処理を、真空乾燥によって行うことを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項３】
窒素あるいは乾燥空気によって気密雰囲気の水分濃度を制御することを特徴とする請求項１または２記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項４】
気密雰囲気の水分濃度を１０ｐｐｍ以下に制御することを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項５】
一対の電極間に配設された有機ＥＬ層を有する有機ＥＬ素子基板を形成する装置と、前記有機ＥＬ素子基板を封止するための封止板の脱水処理を行う脱水処理室と、前記封止板と前記有機ＥＬ素子基板との貼り合わせ処理を行う貼り合わせ室と、前記脱水処理室と前記貼り合わせ室との間に介在する中間処理室と、を有し、前記中間処理室および前記貼り合わせ室が、水分濃度を制御された気密雰囲気を有することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ層を封止する封止板を備えた有機ＥＬ素子を製造するための有機ＥＬ素子の製造方法および製造システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、蛍光性有機化合物を含む有機薄膜を陰極と陽極とで挟んだ構成を有する。
【０００３】
そして、前記有機薄膜に電子および正孔（ホール）を注入して再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光、燐光）を利用して発光させる。この有機ＥＬ素子の特徴は、１０Ｖ以下の低電圧で１００〜１０００００ｃｄ／ｍ2 程度の高輝度の面発光が可能であり、また蛍光物質の種類を選択することにより青色から赤色までの発光が可能なことである。また有機薄膜の形成法は低分子（モノマー）有機ＥＬ材料では真空蒸着法、さらに電極形成についても真空蒸着法で成膜されている。
【０００４】
上記構成の有機ＥＬ素子は電流駆動型の発光素子であり、高電流発光時において素子が発熱する。そして各積層膜や素子周囲に酸素や水分があった場合には素子構成材料が酸化促進され、構成材料の変質による発光不良、いわゆるダークスポットが発生、成長してしまうという問題が生じている。そこで各成膜工程および工程間においては素子の大気接触を無くし、素子膜への酸素や水分付着によるダメージを抑える必要がある。そのため蒸着成膜後は作業空間の雰囲気を制限して金属製あるいはガラス製の封止板で素子を封止しており、封止を行う作業環境を保持するための提案も数多くなされている。
【０００５】
例えば、封止を行う作業空間を有機ＥＬ素子の封止板による気密空間と同じ水分含有率の１００ＰＰＭ以下に制限したり、水分濃度、酸素濃度をそれぞれ５ＰＰＭ以下に管理した雰囲気下で封止（接合）することが提案されている（特許文献１、２参照）。また、１×１０-1〜１×１０-10 Ｔｏｒｒの減圧下で封止を行うことも提案されている（特許文献３参照）。
【０００６】
さらに素子基板に関しては、成膜前の加熱脱水処理を一貫ユニットで行うことで、大気暴露なく封止作業までを不活性ガス雰囲気中で実施する提案がされている（特許文献４参照）。
【０００７】
封止板に関しては、１００℃以上の加熱で水分除去を行い、次いで窒素雰囲気の露点温度−８５℃ないし−３５℃の範囲で素子部を透明な保護キャップ内に封止する提案がされている（特許文献５参照）。
【特許文献１】特開平１０−２３３２８３号公報
【特許文献２】特開平１１−４５７７８号公報
【特許文献３】特開平１０−３３５０６１号公報
【特許文献４】再公表特許  ＷＯ０１／０７２０９１号公報
【特許文献５】特開２００３−１０９７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の技術では、電極や有機ＥＬ層を形成した素子基板（有機ＥＬ素子基板）の水分管理や、封止板を素子基板に接合する封止作業空間の水分管理はなされているものの、封止板自体の水分管理が不十分なまま素子基板と封止板の貼り合わせが行われていた。このため、有機ＥＬ素子の性能悪化や、バラツキ増大などの問題が生じていた。
【０００９】
例えば、封止板を洗浄工程の後に有機ＥＬ素子基板との貼り合わせ室に投入する場合には、封止板の水分除去が不十分でパネル性能が悪化するという問題があった。また、封止板の真空脱ガス処理を真空乾燥炉で行う場合は、装置が別体であり、脱水処理後の封止板を一旦大気に取り出してそれから貼り合わせ室に投入することになっていたため、封止板への水分再付着によりパネル性能が悪化するという問題が生じていた。
【００１０】
本発明は、封止板の水分を除去した後の水分の再付着を抑えて、素子性能の向上や長寿命化に貢献できる有機ＥＬ素子の製造方法および製造システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法は、一対の電極間に配設された有機ＥＬ層を有する有機ＥＬ素子基板を準備する工程と、有機ＥＬ素子基板を封止するための封止板の脱水処理を行う工程と、脱水処理された封止板を有機ＥＬ素子基板に貼り合わせる工程と、を有し、脱水処理から貼り合わせまでの封止板を、水分濃度を制御した気密雰囲気内に保つことを特徴とする。
【００１２】
本発明の有機ＥＬ素子の製造システムは、一対の電極間に配設された有機ＥＬ層を有する有機ＥＬ素子基板を形成する装置と、前記有機ＥＬ素子基板を封止するための封止板の脱水処理を行う脱水処理室と、前記封止板と前記有機ＥＬ素子基板との貼り合わせ処理を行う貼り合わせ室と、前記脱水処理室と前記貼り合わせ室との間に介在する中間処理室と、を有し、前記中間処理室および前記貼り合わせ室が、水分濃度を制御された気密雰囲気を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
封止板を脱水処理した後のＵＶオゾン処理等の中間処理を、水分濃度を管理した気密雰囲気下で行い、有機ＥＬ素子基板と貼り合わせる。これにより、封止板からの水分影響の無い高性能な有機ＥＬ素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１に示すように、積層構造体である有機ＥＬ素子基板は、基板１上にＩＴＯ透明電極等による第１電極（陽極）２と、正孔注入層３、有機発光層４および電子注入層５からなる有機ＥＬ層１０と、第２電極（陰極）６と、を順次積層した構成を有する。そして、この積層構造体を密閉するように箱形の封止板７を貼り合わせる。封止板７はガラス、金属、セラミックス、低透湿性高分子材料等で形成されたものである。封止板７の周囲を密封するシール剤８については紫外線硬化型接着剤を使用している。封止板７は、平板形状であってもよいし、また、一部溝加工が施されていてもよい。積層構造体を密閉するという機能を果たせば、封止板７の形状には制限はない。
【００１６】
陽極である第１電極２は、光取り出し構造の違いにより、透明性が必要な場合と必要としない場合がある。ただし、仕事関数が大きい（４ｅＶ以上）材料が適している。透明性陽極としては、ＣｕＩ、ＩＴＯ、ＳｎＯ2 、ＺｎＯ、ＭｇＩｎ2 Ｏ4 、Ｚｎ2 Ｉｎ2 Ｏ5 、ＩｎＧａＺｎＯ4 などがよい。光透過性に関しては可視光波長にて透過率が大きいほどよく、好ましくは８０％以上である。不透明な陽極としては上記透明性陽極材料の他にアルミ、クロム、金、銅などの一般的な材料およびそれらの合金や酸化物などを用いてもよい。
【００１７】
陰極である第２電極６も光取り出し構造の違いにより、透明性が必要な場合と必要としない場合がある。ただし、仕事関数が小さい（４ｅＶ以下）材料が適している。透明性陰極としては、セシウムおよびマグネシウム、ナトリウム、リチウム、インジウムや希土類金属および合金、酸化物、炭酸化物などの薄膜がよい。光透過性に関しては可視光波長にて透過率が大きいほどよく、好ましくは８０％以上であり、抵抗値を下げるためにはＩＴＯとの複合化が好ましい。不透明な陰極材料としてはセシウムおよびマグネシウム、ナトリウム、リチウム、インジウムや希土類金属および合金、酸化物、炭酸化物などがよい。さらに、抵抗値を下げるために上記陰極材料にアルミ、クロム、金、銅などの一般的な材料およびそれらの合金や酸化物などを複合化してもよい。
【００１８】
陽極と陰極を構成する一対の電極２、６の間に設けられる有機ＥＬ層１０は、複数層で構成されている。各薄膜は、分子量５０００以下のものが好ましく、発光材料、正孔注入材料、電子注入材料、正孔輸送材料、電子輸送材料より選ばれる少なくとも２種類以上を用いることができる。
【００１９】
有機発光層４を発光効率のよいアモルファス膜とするために、融点ｍｐとガラス転移点Ｔｇとの差が５０℃以上であるものが好ましい。また、層の数は２層以上でもよい。
【００２０】
各色の発光材料は、トリアリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、ポリアリーレン、芳香族縮合多環化合物、芳香族複素環化合物、芳香族複素縮合環化合物、金属錯体化合物等およびこれらの単独オリゴ体あるいは複合オリゴ体が使用できる。しかしながら、これに限定するものではない。
【００２１】
正孔注入層３としては、可溶性のフタロシアニン化合物、トリアリールアミン化合物、導電性高分子、ペリレン系化合物、Ｅｕ錯体等が使用できるが、これに限られるものではない。
【００２２】
電子注入層５としては、アルミに８−ヒドロキシキノリンの３量体が配位したＡｌｑ３、アゾメチン亜鉛錯体、ジスチリルビフェニル誘導体系等が使用できるが、これに限られるものではない。
【００２３】
陽極と陰極を構成する一対の電極２、６の間に設けられる有機ＥＬ層１０の各層の膜厚は０．０５〜０．２μｍ程度必要であり、特に、陽極となる第１電極２に最も近い層は０．０１〜０．０５μｍ程度である。膜厚は第１電極２上の厚さを基準とする。
【００２４】
例えば、陽極に透明電極としてＩＴＯを用いて、基板に直接電極を形成する場合は、このＩＴＯパターンはスパッタ、蒸着等で成膜する。そして、レジスト塗布後に配線パターンを露光現像し、レジストのない部分のＩＴＯを酸によりエッチングし、最後にレジストを剥離して形成する。または、レジストでパターニングした後、次いでＩＴＯを成膜して、次いでレジストを剥離するときにＩＴＯも同時に剥離する「リフトオフ法」で形成する。
【００２５】
例えば、陰極に金属電極としてアルミを用いる場合、パターン形成方法は透明電極と同じで、基板に直接の場合はフォトリソエッチング法やリフトオフ法を用い、有機ＥＬ層を形成した後はシャドーマスクを用いる。
【００２６】
図２は、図１の有機ＥＬ素子を製造するための有機ＥＬ素子の製造システムを示すもので、有機ＥＬ素子基板となる積層構造体を形成するための第１の装置（１１〜１３）を有する。また、封止板を準備して、有機ＥＬ素子基板と貼り合わせるための第２の装置（１４〜１７）を有する。
【００２７】
有機ＥＬ素子基板の基板は、まず外部装置で洗浄・乾燥処理を行った後、気密作業室１１に搬入され、真空脱水処理により基板の水分除去が行われる。次いで気密作業室１２に移動し、ＵＶオゾン前処理を行う。次いで真空室１３に移動し、有機ＥＬ層の各層および第２電極を蒸着成膜で形成する。なお、真空室１３は複数設けられ、それぞれで有機ＥＬ層の各層を蒸着成膜で形成し、さらに、透明電極である第２電極をスパッタ成膜で形成する。次いで、有機ＥＬ素子基板は減圧可能な貼り合わせ室である気密作業室１４へ移動する。
【００２８】
一方、封止板は、まず外部装置で洗浄・乾燥処理を行った後、脱水処理室である気密作業室１５に搬入され、真空脱水処理により封止板の水分除去が行われる。次いで、気密作業室（中間処理室）１６に移動しＵＶオゾンによる前処理が行われる。さらに、気密作業室（中間処理室）１７に移動しディスペンサ装置によりシール剤が封止板の外周に塗布される。また場合によってはゲッターシート貼り付けあるいは、乾燥剤の塗布および処理も行われる。このような中間処理室を経て封止板は気密作業室１４へ移動する。
【００２９】
この後、気密作業室１４を減圧して有機ＥＬ素子基板と封止板を貼り合わせてパネル化する。さらに、加圧したままＵＶ硬化も行う。この後、パネルは気密作業室１４より外部に搬出される。
【００３０】
ここで、有機ＥＬ素子基板の作業環境として、気密作業室１１、１２、１４は水分濃度１０ＰＰＭ以下に水分管理される。また、封止板の作業環境として、気密作業室１５、１６、１７も水分濃度１０ＰＰＭ以下に水分管理される。なお、各気密作業室１１、１２、１４、１５、１６、１７は窒素循環精製装置付きで窒素循環が供給可能である。あるいはドライエアーの循環供給が可能である。また各気密作業室および真空室１３はそれぞれゲートバルブで連結される。
【実施例】
【００３１】
図３に示す有機ＥＬ製造装置によって有機ＥＬ素子を製造した。
【００３２】
基板は厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス（商標名コーニング１７３７）で、基板上に陽極としてＩＴＯ（１５Ω／□）を成膜後、フォトリソエッチング法にてパターンを形成した。
【００３３】
まず基板は別装置によって純水超音波洗浄およびＩＰＡ超音波洗浄した後、ＩＰＡベーパで引き上げ乾燥した。その後基板を有機ＥＬ製造装置に基板搬入口２１から投入し、次いで気密作業室２２を真空ポンプでリークした後、１０ＰＰＭの乾燥空気を封入した。次いで透明電極の表面をＵＶオゾン洗浄した。次いで気密作業室２３の室内を８０℃に加熱した後、１×１０-4Ｐａ以下まで減圧したまま有機ＥＬ素子基板を３０分保持した。次いで真空維持したまま有機ＥＬ素子基板を真空搬送室２４へ移動し、次いで搬送ロボット２５により各成膜用の真空作業室２６へ順次搬送した。
【００３４】
まず、正孔輸送層はトリフェニルアミン６量体を蒸着法で０．０２μｍ成膜した。次いで有機発光層は１．０ｗｔ％のクマリンを９，９−ジオクチルフルオレンの５量体にドープしたものを蒸着法で０．０２μｍ成膜した。次いで電子輸送層は９，９−ジオクチルフルオレンの５量体を蒸着法で０．０４μｍ成膜した。次いで電子注入層はＡｌにＬｉを１．８％ドープしたものを蒸着法で０．０１μｍ成膜した。次いで陰極（金属層）はＡｌをスパッタ法で０．１２μｍ成膜した。この有機ＥＬ素子基板を減圧可能な気密作業室（貼り合わせ室）２７へ移動させる。
【００３５】
封止板は、厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス（商標名コーニング１７３７）で、外周幅２ｍｍ残して中央部は深さ０．４ｍｍのエッチング彫り込み加工がなされている。
【００３６】
封止板は別装置によって純水超音波洗浄およびＩＰＡ超音波洗浄した後、ＩＰＡベーパで引き上げ乾燥させ、有機ＥＬ製造装置に封止板搬入口２８から投入した。次いで気密作業室２９を真空ポンプでリークした後、水分濃度１０ＰＰＭの乾燥空気を封入し、封止板のエッチング面をＵＶオゾン洗浄した。次いで気密作業室（脱水処理室）３０を８０℃に加熱した後、１×１０-4Ｐａ以下まで減圧したまま封止板を３０分保持し、気密作業室３０を水分濃度１０ＰＰＭの窒素でリークした。次いで封止板を水分濃度１０ＰＰＭの窒素環境の常圧搬送室３１へ移動し、搬送ロボット３２により各常圧作業室（中間処理室）３３へ順次搬送した。
【００３７】
ここでまず、水分濃度１０ＰＰＭの窒素環境の作業室に搬送され、封止板の深さ０．４ｍｍのエッチング彫り込み内側面にゲッターシートを貼り付けた。
【００３８】
次いで水分濃度１０ＰＰＭの窒素環境の常圧作業室に搬送され、封止板のガラス外周幅２ｍｍ部にシール剤をディスペンサ装置で塗布する。シール剤はＵＶ硬化接着剤［協立化学産業製  商標名ワールドロック８７２３Ｌ］である。このとき、ニードル内径は０．４１ｍｍで塗布圧２４０Ｐａ、塗布速度１０ｍｍ／ｓｅｃ、またニードル先端と封止板とのギャップは２０μｍである。次いで封止板を減圧可能な気密作業室２７へ移動させる。
【００３９】
ここで水分濃度１０ＰＰＭの窒素環境の減圧状態で、有機ＥＬ素子基板と封止板をアライメントし、２枚貼り合わせた。さらに同じ位置で有機ＥＬ素子面には遮光マスクを施しつつ封止板表面にＵＶ光〔ＯＲＣ社ＨＡＮＤＹ  ＵＶ５００〕を照度８０ｍＷ／ｃｍ2 で５分照射してシール剤を材料硬化させた。有機ＥＬ素子パネルはパネル排出口３４より外部へ取り出される。以上により有機ＥＬ素子パネルを作成した。
【００４０】
（比較例１）
本実施例と同様の工程で、有機ＥＬ素子基板を作成した。封止板は別装置で洗浄処理の後、別装置で真空脱水処理した。その後一旦大気リークを行い、大気搬送して後、有機ＥＬ製造装置に投入した。そしてそれ以外は全て本実施例と同様の水分濃度１０ＰＰＭの水分雰囲気管理を行って有機ＥＬ素子パネルを作成した。
【００４１】
（比較例２）
本実施例と同様の工程で、有機ＥＬ素子基板を作成した。封止板は別装置で洗浄処理の後、有機ＥＬ製造装置に投入したが、真空脱水処理すること無く封止板エッチング面をＵＶ／Ｏ3 洗浄した。そしてそれ以外は全て本実施例と同様の水分濃度１０ＰＰＭの水分雰囲気管理を行って有機ＥＬ素子パネルを作成した。
【００４２】
（比較例３）
本実施例と同様の工程で、有機ＥＬ素子基板を作成した。封止板は有機ＥＬ製造装置の水分濃度１００ＰＰＭの水分環境を維持した以外は全て本実施例と同様のプロセス行って有機ＥＬ素子パネルを作成した。
【００４３】
本実施例、比較例１、比較例２、比較例３で作成した各有機ＥＬ素子パネルの輝度、寿命および劣化率、ダークスポットについて、比較検討した。
【００４４】
本実施例にて作成した有機ＥＬ素子の輝度は１５万カンデラであり、寿命は１００００時間で５％劣化であった。また直径１００μｍ以上のダークスポットは発生しなかった。
【００４５】
比較例１にて作成した有機ＥＬ素子の輝度は１０万カンデラであり、寿命は１００００時間で４０％劣化であった。また直径１００μｍ以上のダークスポットが発生した。
【００４６】
比較例２にて作成した有機ＥＬ素子の輝度は１０万カンデラであり、寿命は１００００時間で４０％劣化であった。また直径１００μｍ以上のダークスポットが発生した。
【００４７】
比較例３にて作成した有機ＥＬ素子の輝度は１０万カンデラであり、寿命は１００００時間で１０％劣化であった。また直径１００μｍ以上のダークスポットは発生しなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】有機ＥＬ素子の膜構成を示す模式断面図である。
【図２】一実施の形態による有機ＥＬ素子の製造システムを示す図である。
【図３】一実施例による有機ＥＬ製造装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１    基板
２    第１電極（陽極）
４    有機発光層
６    第２電極（陰極）
７    封止板
８    シール剤
１０    有機ＥＬ層
１１、１２、１４、１５、１６、１７    気密作業室
１３    真空室
【図１】
2008171606.tif 000003
【図２】
2008171606.tif 000004
【図３】
2008171606.tif 000005