(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に、第一の電極と、第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極に挟まれた少なくとも発光層を含む有機ＥＬ層と、を備える有機ＥＬ素子を複数形成する工程と、
複数の前記有機ＥＬ素子にわたって防湿層をプラズマＣＶＤ法、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法またはスパッタリング法により形成する工程と、
前記防湿層までが形成された前記基板を切断して複数個の有機ＥＬ素子に分割する工程と、
前記分割された有機ＥＬ素子の防湿層の側縁部、および基板の側縁部を覆う樹脂層を設ける工程と、
を有することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項２】
前記分割された有機ＥＬ素子の防湿層の側縁部、および基板の側縁部を覆う樹脂層を設ける工程は、
封止ガラスに樹脂材料を塗布する工程と、
前記封止ガラスの前記樹脂材料が形成された面を、前記分割された有機ＥＬ素子に貼り合わせる工程と、
前記樹脂材料を硬化して、前記分割された有機ＥＬ素子の防湿層の側縁部、および基板の側縁部を覆う樹脂層を設ける工程と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機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素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも基板、第一の電極、有機ＥＬ層、第二の電極、防湿層が積層されて成る有機ＥＬ素子が知られている。前記有機ＥＬ層は防湿層によって封止され、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構成である。前記有機ＥＬ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おり、一般的にはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）透明電極が使われている。
【０００３】
以上の原理により発光する有機ＥＬ素子は、視認性あるいはフレキシブル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。
【０００４】
これらの特性を有する有機ＥＬ素子ではあるが、一方で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ＥＬ層を封止する際の環境雰囲気中に含まれる水分や、防湿層の欠陥部を透過してくる水分が有機ＥＬ素子中に進入することにより、ダークスポットと称する非発光領域が発生し、発光が維持出来なくなるといった寿命の課題が生じている。
【０００５】
また、水分だけでなく、酸素による電極の酸化などを原因とする有機ＥＬ素子の発光効率の低下が発生する場合もある。
【０００６】
この水分・酸素の影響による有機ＥＬ素子の寿命低下に関する課題を解決するための方策として、下記のような方法が知られている。有機ＥＬ素子の上面を酸化珪素、窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、アモルファスシリコン、ダイアモンド状カーボン、ＳｉＣＮ等の無機物よりなる防湿層で封止する（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４）。
【０００７】
発光側表面を防湿層で封止したトップエミッション方式の有機ＥＬ素子の代表的な概略断面図を図５に示す。図示のように、ガラス基板１、陽極２、有機ＥＬ層３、陰極４、防湿層５からなる有機ＥＬ素子を、ガラス板１４と接着層１３とにより封止している（特許文献５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１１１２８６号公報
【特許文献２】特開２０００−５８２５６号公報
【特許文献３】特開２０００−２０８２５３号公報
【特許文献４】特開２００２−１１７９７３号公報
【特許文献５】特開２００４−２８１３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
防湿層を形成するには、原料ガスのプラズマ雰囲気に陰極まで設けた有機ＥＬ素子の基板を晒すことによって行う、いわゆるプラズマＣＶＤ法が一般的である。有機ＥＬ素子を生産する場合は、大判のガラス基板で陽極、有機ＥＬ層、陰極、防湿層までの形成を行い、その後、複数個の有機ＥＬ素子に切り分ける。したがって、図６のように防湿層の切断端面が有機ＥＬ素子の側縁部において露出する。
【００１０】
このような有機ＥＬ素子に高温高湿試験のような信頼性試験を行うと、同有機ＥＬ素子の側縁部において防湿層と基板との界面から水分が浸入し、防湿層の剥離の原因となったり、有機ＥＬ素子の発光効率の低下を招いたりする。
【００１１】
これを解決するために、マスクを用いて基板の切断部に防湿層を形成しないようにする方法も考えられるが、マスク部分に隣接する防湿層の厚みが薄くなり、防湿層として十分な効果を発揮できなくなるという問題がある。
【００１２】
本発明は、以上のような事情に鑑み、防湿層を形成したのちに複数個の有機ＥＬ素子に切断、分割することによって、防湿層の切断端面が露出した有機ＥＬ素子の信頼性を向上させることを目的とする。すなわち、側縁部において防湿層とその下のガラス基板との界面から水分が浸入して前記防湿層が剥離することがない、信頼性の高い有機ＥＬ素子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】
【００１３】
上記した背景技術の課題を解決するための手段として、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、
基板の上に、第一の電極と、第二の電極と、前記第一の電極と前記第二の電極に挟まれた少なくとも発光層を含む有機ＥＬ層と、を備える有機ＥＬ素子を複数形成する工程と、
複数の前記有機ＥＬ素子にわたって防湿層をプラズマＣＶＤ法、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法またはスパッタリング法により形成する工程と、
前記防湿層までが形成された前記基板を切断して複数個の有機ＥＬ素子に分割する工程と、
前記分割された有機ＥＬ素子の防湿層の側縁部、および基板の側縁部を覆う樹脂層を設ける工程と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、少なくとも基板、第一の電極、有機ＥＬ層、第二の電極、防湿層が積層されており、同防湿層が基板の周縁部まで形成されてなる有機ＥＬ素子において、少なくとも防湿層の側縁部を覆うように樹脂層が設けられている。そのため、防湿層の切断端面が露出した有機ＥＬ素子の信頼性が向上する。すなわち、防湿層の側縁部が樹脂層で覆われているので、側縁部において防湿層とその下のガラス基板との界面から水分が浸入して前記防湿層が剥離することがなく、信頼性の高い有機ＥＬ素子となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明における有機ＥＬ素子の構造を模式的に示した断面図である。
【図２】実施例１の有機ＥＬ素子の構造を模式的に示した部分断面図である。
【図３】実施例２の有機ＥＬ素子の構造を模式的に示した部分断面図である。
【図４】実施例３の有機ＥＬ素子の構造を模式的に示した部分断面図である。
【図５】一般的なトップエミッション方式の有機ＥＬ素子を模式的に示した断面図である。
【図６】防湿層の切断端面が露出した有機ＥＬ素子を模式的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明における有機ＥＬ素子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は防湿層、６は樹脂層である。
【００１７】
まず、本発明における有機ＥＬ素子を構成する各部材のうち、防湿層５と樹脂層６について説明する。
【００１８】
防湿層５は有機ＥＬ素子を水分・酸素の影響から守り、その劣化を防止するために設けられる。材料としては例えば、酸化珪素、窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、アモルファスシリコン、ダイアモンド状カーボン、ＳｉＣＮ等の無機物が好適である。なかでも窒化珪素が防湿性、成膜性、耐クラック性に優れているため好んで用いられる。また、トップエミッションタイプの有機ＥＬ素子の場合は、透明性も要求される。窒化珪素は僅かに着色しているので、透明性を上げるために水素をドープするなどの方法が採られる。
【００１９】
防湿層５の厚みは、例えば５００〜１００００ｎｍである。５００ｎｍ未満であるとピンホールなどにより十分な防湿性が発揮できず、１００００ｎｍを超えると外部応力によるクラックの発生が起こりやすくなる。
【００２０】
防湿層５の形成方法としては、プラズマＣＶＤ法、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法などから選択すればよい。窒化珪素の場合はプラズマＣＶＤ法によるのが一般的である。
【００２１】
樹脂層６は少なくとも防湿層５の側縁部を覆うように設けられている。そのため、複数個の有機ＥＬ素子に切断、分割することによって、防湿層５の切断端面が露出した有機ＥＬ素子の信頼性が向上する。すなわち、防湿層５の側縁部が樹脂層６で覆われているので、側縁部において防湿層５とその下のガラス基板１との界面から水分が浸入して前記防湿層５が剥離することがなく、信頼性の高い有機ＥＬ素子となる。なお、樹脂層６は防湿層５の側縁部だけでなく、防湿層５の側縁部の上面も覆うように設けるのが好ましく、さらにガラス基板１の側縁部や下面まで覆うように設けるのがより好ましい。要するに、樹脂層６は、防湿層５とガラス基板１との界面を覆うように設けられていればよい。
【００２２】
樹脂層６を構成する材料としては、防湿層５との十分な接着性を有し、防湿層５とガラス基板１との界面への水分の浸入を抑制できるものであれば、特に限定はされない。例えば、アクリル樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、エチレン系重合体樹脂、金属アルコキシド重合体などが挙げられる。なかでも、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、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、金属アルコキシド重合体は防湿性が高く、本発明において好適に用いられる。
【００２３】
アクリル樹脂、エポキシ樹脂の具体例としては、液状アクリル樹脂、液状エポキシ樹脂に光反応開始剤、熱反応開始剤などの硬化剤を配合して硬化させたものが挙げられる。
【００２４】
金属アルコキシド重合体としては、アルコキシシラン、アルコキシチタンなどの金属アルコキシド化合物をアルコールなどの溶液中で加水分解・重合させた、いわゆるゾルゲル法によって生成されたものが好適に用いられる。
【００２５】
樹脂層６には防湿層５との接着性を高めるためにシランカップリング剤、あるいはチタンカップリング剤を添加することが望ましい。添加量は樹脂１００重量部に対して０．５〜５．０重量部が適正である。
【００２６】
樹脂層６の形成方法としては、液状の樹脂を塗布することによって行う。例えば、ディッピングによって行ってもよいし、ディスペンサーから樹脂を吐出させて行ってもよい。さらに、スクリーン印刷、ロールコートなどによって行ってもよい。
【００２７】
次に、本発明の有機ＥＬ素子の作製方法を図１を用いて説明する。
【００２８】
ガラス基板１上に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と有機ＥＬ層３と第二の電極４からなる有機ＥＬ素子を複数個形成し、更に防湿層５を形成して有機ＥＬ素子基板を作製する。
【００２９】
この基板を切断して複数個の有機ＥＬ素子に切り分けた後、防湿層５が露出している側縁部に樹脂層６を形成する。
【００３０】
最後に、各々の電極２、３を外部回路（不図示）に接続することにより本発明の有機ＥＬ素子が発光する。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明の有機ＥＬ素子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。
【００３２】
＜実施例１＞
本発明の第一の実施例を図２に基づいて説明する。図２において、７はＴＦＴ回路が形成されたガラス基板、２は陽極、３は有機ＥＬ層、４は陰極、５は防湿層、８は素子分離膜、９は平坦化膜、６は樹脂層である。以下に、有機ＥＬ素子の詳細な作製方法について述べる。
【００３３】
［平坦化膜形成］
複数のパネルのＴＦＴ回路が形成されたガラス基板７上にアクリル樹脂よりなる平坦化膜９をフォトリソグラフィー法にて形成し、回路による凹凸を平坦にした。
【００３４】
［Ｃｒ電極形成］
平坦化膜９が形成されたガラス基板７上にＣｒターゲットをＤＣスパッタし、陽極２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。Ａｒガスを用いて、０．２Ｐａの圧力、３００Ｗの投入電力条件で行った。
【００３５】
［大気開放］
上記工程まで済んだガラス基板７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。
【００３６】
［素子分離膜形成］
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８をフォトリソグラフィー法にて形成した。
【００３７】
［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。
【００３８】
［正孔輸送層形成］
上記工程まで済んだガラス基板７を前処理室より成膜室へ移動し、成膜室を、１×１０-4Ｐａ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、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。所定の部分とはガラス基板７上で、画素電極であるＣｒが露出している部分である。
【００３９】
［発光層形成］
続いて正孔輸送層の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。
【００４０】
［電子注入電極層形成］
発光層の上に抵抗加熱共蒸着法によりＡｌｑ３と炭酸セシウム（Ｃｓ２ＣＯ３）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セットした材料を抵抗加熱方式で蒸発させ、有機層は〜０．５ｎｍ／ｓｅｃ、共蒸着層も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。
【００４１】
［陰極（透明導電膜）形成］
別の成膜室に、上記工程まで済んだガラス基板７を移し、電子注入層の上に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になるよう成膜し、ＩＴＯからなる陰極４を形成した。
【００４２】
［防湿層形成］
防湿層５の形成を行った。すなわち、前記陰極４の上にプラズマＣＶＤ法を用いて、厚さ１μｍの窒化シリコン膜を堆積した。この時、後述する実装工程でＦＰＣを接続する電極部のみはマスクによって窒化シリコン膜が堆積しないようにした。それ以外は複数個の有機ＥＬ素子にわたって全面に窒化シリコン膜を堆積した。
【００４３】
以上のようにして、ＴＦＴ回路が形成されたガラス基板７上に、平坦化膜９、陽極２、素子分離膜８、有機ＥＬ層３（正孔輸送層、発光層、電子注入電極層）、陰極４及び防湿層５を設け、有機ＥＬ素子を作製した。
【００４４】
［切断工程］
複数個の有機ＥＬ素子を有する基板を精密ガラススクライバーを用いて切断して、個々の有機ＥＬ素子に分離した。
【００４５】
［側縁部封止工程］
防湿層５の側縁部を樹脂で封止する工程に移る。すなわち、精密ディスペンサーにより紫外線硬化型接着剤を有機ＥＬ素子の側縁部に塗布して、樹脂層６を形成した。
【００４６】
ここで紫外線硬化型接着剤としては、エポキシ系シランカップリング剤を樹脂１００重量部に対して１．０重量部添加した光カチオン重合系の液状エポキシ樹脂を用いた。そして、メタルハライドランプにより３００〜３９０ｎｍの波長領域で照射強度１００ｍＷ／ｃｍ2の紫外線を６０００ｍＪ／ｃｍ2の照射量となるように接着剤に照射後、さらに１００℃で３０分加熱した。
【００４７】
［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（不図示）を接続するのに必要なフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）の実装を行なった。すなわち、有機ＥＬ素子の取り出し配線（不図示）にＦＰＣを異方性導電性フィルム（ＡＣＦ）で熱圧着を行い、ＦＰＣを接合した。
【００４８】
以上のような工程によって作製した有機ＥＬ素子を６０℃／９０％ＲＨの環境下に１０００時間保管する高温高湿試験を行った。その後、外観を目視及び光学顕微鏡で観察したところ問題は認められなかった。また、陽極２と陰極３の間に電圧を印加して評価した有機ＥＬ素子の発光特性にも異常は認められなかった。
【００４９】
＜実施例２＞
本発明の第二の実施例を図３に基づいて説明する。図３において、７はＴＦＴ回路が形成されたガラス基板、１１は封止ガラス、１０は透明充填層、１２は紫外線硬化型接着剤、２は陽極、３は有機ＥＬ層、４は陰極、５は防湿層、８は素子分離膜、９は平坦化膜、６は樹脂層である。以下に、有機ＥＬ素子の詳細な作製方法について述べる。なお、切断工程までは実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００５０】
［封止工程］
有機ＥＬ素子に空気中の水蒸気が浸入しないような封止材料でバリア性を付与させるため、透明充填層１０の形成と紫外線硬化型接着剤１２による封止工程に移る。
【００５１】
透明充填層１０として、二液熱硬化型のアクリル酸エステルの液状樹脂からなる粘着剤を用いた。すなわち、この液状樹脂を封止ガラス１１上にスピンコーターにより、厚み１５μｍで塗布を行い、不図示のホットプレート上で加熱硬化させて、粘着剤とした。尚、その時の加熱条件は８０℃／３０分である。
【００５２】
加熱硬化後、防湿層５まで形成し切断した有機ＥＬ素子と、透明充填層１０を形成した封止ガラス１１を貼り合わせた。
【００５３】
貼り合わせた後、外界からの水分のバリア性を向上させるために、精密ディスペンサーにより、封止ガラス１１の側縁部を紫外線硬化型接着剤１２により封着した。
【００５４】
さらに、引き続いて精密ディスペンサーにより同じ紫外線硬化型接着剤を有機ＥＬ素子の側縁部に塗布して、樹脂層６を形成した。
【００５５】
ここで紫外線硬化型接着剤としては、光カチオン重合系の液状エポキシ樹脂を用い、メタルハライドランプにより３００〜３９０ｎｍの波長領域で照射強度１００ｍＷ／ｃｍ2の紫外線を６０００ｍＪ／ｃｍ2の照射量となるように前記接着剤に照射した。
【００５６】
なお、これら封止工程は、水分濃度を１０ｐｐｍ以下に制御したグローブボックス（不図示）内で行い、工程中の水分による有機ＥＬ素子の劣化を最小限にするように配慮した。
【００５７】
最後に実施例１と同様にＦＰＣを接合して有機ＥＬ素子を完成した。この有機ＥＬ素子を実施例１と同じ高温高湿試験に供して試験後の前記有機ＥＬ素子を評価したところ、外観及び発光特性に異常は認められなかった。
【００５８】
＜実施例３＞
本発明の第三の実施例を図４に基づいて説明する。図４において、７はＴＦＴ回路が形成されたガラス基板、１１は封止ガラス、１０は透明充填層、２は陽極、３は有機ＥＬ層、４は陰極、５は防湿層、８は素子分離膜、９は平坦化膜である。以下に、有機ＥＬ素子の詳細な作製方法について述べる。なお、切断工程までは実施例１と同様であるため、説明は省略する。
【００５９】
［封止工程］
有機ＥＬ素子に空気中の水蒸気が浸入しないような封止材料でバリア性を付与させるため、透明充填層１０の形成による封止工程に移る。
【００６０】
透明充填層１０の透明樹脂として、エポキシ系シランカップリング剤を樹脂１００重量部に対して１．０重量部添加した熱硬化型エポキシ液状樹脂を用いた。この液状樹脂を封止ガラス１１上にスクリーン印刷により厚み１５μｍで塗布を行い、防湿層５まで形成し切断した有機ＥＬ素子と、透明充填層１０を形成した封止ガラス１１とを真空下で貼り合わせた。この時、封止ガラス１１を有機ＥＬ素子よりも僅かに大きくして、透明充填層１０が有機ＥＬ素子の側縁部を覆うようにした。すなわち、本実施例では透明充填層１０が防湿層５の側縁部を覆う樹脂層を兼ねる構成とした。
【００６１】
貼り合わせた後、１００℃で６０分加熱することにより、透明充填層１０を硬化させた。
【００６２】
なお、これら封止工程は、水分濃度を１０ｐｐｍ以下に制御したグローブボックス（不図示）内で行い、工程中の水分による有機ＥＬ素子の劣化を最小限にするように配慮した。
【００６３】
最後に実施例１と同様にＦＰＣを接合して有機ＥＬ素子を完成した。この有機ＥＬ素子を実施例１と同じ高温高湿試験に供して試験後の前記有機ＥＬ素子を評価したところ、外観及び発光特性に異常は認められなかった。
【００６４】
＜実施例４＞
切断工程までは実施例１と同様であるため、説明は省略する。
【００６５】
［側縁部封止工程］
実施例１の紫外線硬化型接着剤に替えて、アルコキシシラン重合体で防湿層５の側縁部を封止した。すなわち、触媒を含有するアルコキシシランのアルコール溶液に有機ＥＬ素子の側縁部を浸漬した後、１００℃で３０分加熱することにより、アルコキシシラン重合体よりなる樹脂層６を形成した。
【００６６】
最後に実施例１と同様にＦＰＣを接合して有機ＥＬ素子を完成した。この有機ＥＬ素子を実施例１と同じ高温高湿試験に供して試験後の前記有機ＥＬ素子を評価したところ、外観及び発光特性に異常は認められなかった。
【００６７】
＜比較例１＞
樹脂層を形成しない以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
【００６８】
この有機ＥＬ素子を実施例１と同様に高温高湿試験後、目視及び光学顕微鏡で観察したところ、側縁部より防湿層にクラックが発生しており、防湿層の剥離が認められた。
【００６９】
さらに有機ＥＬ素子を発光させたところ、パネル周辺部の画素の有機ＥＬ層が劣化して大きく発光効率が低下しており、一部画素が発光していないことが確認された。
【００７０】
＜比較例２＞
樹脂層を形成しない以外は実施例２と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
【００７１】
この有機ＥＬ素子を実施例１と同様に高温高湿試験後、目視及び光学顕微鏡で観察したところ、側縁部より防湿層にクラックが発生しており、防湿層の剥離が認められた。
【００７２】
さらに有機ＥＬ素子を発光させたところ、比較例１よりも軽微ではあるが有機ＥＬ素子の側縁部近傍の画素の有機ＥＬ層が劣化して発光効率が低下していることが確認された。
【符号の説明】
【００７３】
１  ガラス基板、２  第一の電極、３  有機ＥＬ層、４  第二の電極、５  防湿層、６  樹脂層、７  ＴＦＴ回路を形成したガラス基板、８  素子分離膜、９  平坦化膜、１０  透明充填層、１１  封止ガラス、１２  紫外線硬化型樹脂、１３  接着層、１４  ガラス板
【図１】
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【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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