有機ＥＬ素子、および、有機ＥＬ素子の製造方法

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【発明の名称】	有機ＥＬ素子、および、有機ＥＬ素子の製造方法
【発明者】	【氏名】大木宏郎
【要約】	【課題】【構成】基板上に、第１電極２２と、有機発光層を含む有機ＥＬ層２３と、第２電極２４と、上記第１電極および／または上記第２電極と電気的に接続した少なくとも１本の外部駆動用回路との接続用のフレキシブルケーブル２６と、外部封止層２５とを備えた有機ＥＬ素子であって、上記フレキシブルケーブルの端部が、表面改質され、上記第１電極と上記外部封止層との間に挟まれており、上記外部封止層が、上記第１電極、有機ＥＬ層、第２電極、および、フレキシブルケーブル端部を被覆するように、接着剤を介さずに積層していることを特徴とする有機ＥＬ素子である。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、第１電極と、有機発光層を含む有機ＥＬ層と、第２電極と、前記第１電極および／または前記第２電極と電気的に接続した少なくとも１本の外部駆動用回路との接続用のフレキシブルケーブルと、外部封止層とを備えた有機ＥＬ素子であって、
前記フレキシブルケーブルの端部が、表面改質され、前記第１電極と前記外部封止層との間に挟まれており、
前記外部封止層が、前記第１電極、有機ＥＬ層、第２電極、および、前記フレキシブルケーブル端部を被覆するように、積層していることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記外部封止層が、可視領域で透明であって、１種もしくは２種以上の有機化合物、および／または、１種もしくは２種以上の無機化合物により形成される請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
基板上に、第１電極と、有機発光層を含む有機ＥＬ層と、第２電極と、前記第１電極および／または前記第２電極と電気的に接続した少なくとも１本の外部駆動用回路との接続用のフレキシブルケーブルと、前記第１電極、有機ＥＬ層、第２電極、および、前記フレキシブルケーブルの端部を被覆する外部封止層とを備えた有機ＥＬ素子の製造方法であって、
前記外部封止層の形成に先立ち、前記フレキシブルケーブルの端部をＵＶ処理またはプラズマ処理により表面改質する工程を含む
ことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項４】
前記外部封止層を形成する際の蒸着ガス圧力が、５０～２５０Ｐａである請求項３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、基板上に形成した有機ＥＬ素子において周囲環境からの水分浸透による素子劣化を防止するために有機ＥＬ素子上に形成したパッシベーション膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板上に形成した有機ＥＬディスプレイを使って説明する。色変換方式の場合には、図１に示すように基板１上にカラーフィルタ層２及び色変換層３を形成し、その後カラーフィルタ層２及び色変換層３の段差を埋めるために平坦化層４を形成する。その後、平坦化層４中の残留水分及び溶剤が有機ＥＬ層７に拡散を防止するためにＳｉＮｘ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ₂等のパッシベーション層５を設ける。この上にＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）やＩＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）等の透明電極６の膜を形成し、次いで有機ＥＬ層７を蒸着、アルミニウムの陽極８を形成する。このままでは、アルミ電極８の欠陥部分を通じて雰囲気中の水分が有機ＥＬ素子に達してしまい、ＤＡ（ダークエリア）やＤＳ（ダークスポット）等を発生してしまう。
そこで、カバーガラス９と有機ＥＬデバイスを備えたガラス等からなるパッシベーション層５とを、紫外線硬化型のエポキシ樹脂等の接着剤１０を介して、吸湿剤１１を封入したうえで接着して、水分の侵入を防いでいる。
【０００３】
また、有機ＥＬ層に電荷を注入するためには有機ＥＬディスプレイと外部回路との接続が必要である。この為には、外部回路との接続領域を封止領域の外側に配置するか、パッシベーション膜が外部回路との接続用電極部分を被覆しないようにパターニングしなければならない。
前者の方法では、しかしながら、カバーガラスの厚さが１ｍｍ程度に達し、また封止するためには１ｍｍ程度の接着代（しろ）を確保しなければならないので、基板サイズや厚さが、表示部分に比べて大きくなるという欠点があった。
一方、後者の方法の場合、厚さが数μｍにも達するパッシベーション膜を、メタルマスクでの成膜やドライエッチング等によりパターニングしなければならないので困難となる。
【０００４】
そこで、カバーガラス９による封止に代えて、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ₂等の無機の薄膜をスパッタリング法やＣＶＤ法により形成し、無機物と高分子膜との積層膜を数μｍの厚さに形成して大気中の水分を遮断するという試みがされている。（例えば、特許文献１および２を参照。）
【０００５】
外部回路との接続を封止領域内、又は、封止領域で行うことが提案されている（例えば、特許文献３を参照。）。しかしながら、この構造は、素子基板１０２の外周縁部分とガラスからなる蓋状の封止キャップ６の開口縁部分との間の接合部分を接着するものであり、封止ガラスを接着する際に紫外線硬化樹脂等の接着剤を使用しているので、外部環境との完全な隔離は難しいという問題があった。
【特許文献１】特開２００３－２１７８２９号公報
【特許文献２】特開２００２－５６９７１号公報
【特許文献３】特開２０００－３５７５８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
よって本発明の目的は、上記現状に鑑み、内部への水分の浸入が少なく、従来の封止方法に比べて、発光寿命を維持しつつ表示部外のエリアを小さくした有機ＥＬ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明の有機ＥＬ素子は、基板上に、第１電極と、有機発光層を含む有機ＥＬ層と、第２電極と、上記第１電極および／または上記第２電極と電気的に接続した少なくとも１本の外部駆動用回路との接続用のフレキシブルケーブルと、外部封止層とを備えた有機ＥＬ素子であって、上記フレキシブルケーブルの端部が、表面改質され、上記第１電極と上記外部封止層との間に挟まれており、上記外部封止層が、上記第１電極、有機ＥＬ層、第２電極、および、フレキシブルケーブル端部を被覆するように、接着剤を介さずに積層していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、内部への水分の浸入が少なく、発光寿命を維持しつつ表示部外のエリアを小さくした有機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】
【０００９】
本発明によれば、上記の目的を達成するための手段は、例えば、以下のとおりである。
基板上に形成した有機ＥＬ素子において予め、外部駆動用回路との接続用のフレキシブルケーブルが取り付けられている。次に周囲環境からの水分の浸透による素子の劣化を防止するために形成するパッシベーション膜を全面に成膜する。この際に、フレキシブルケーブル表面にＵＶ処理等の表面改質を行うことでパッシベーション膜との密着性を確保する。
【００１０】
以下に本発明をガラス基板上に形成したボトムエミッション型の色変換方式有機ＥＬ素子を例に挙げて図２を用いて説明する。
まず、図１に示す従来の素子と同様に、ガラス基板上にカラーフィルタ層及び色変換層を形成し、その後表面の凹凸を埋めるために平坦化層を形成し、次いで、平坦化層中の残留水分や溶剤が有機ＥＬ層に拡散してＤＡ（ダークエリア）、ＤＳ（ダークスポット）等の非発光欠陥が発生するのを防止するために、パッシベーション層２１を設ける。
パッシベーション層２１の上に第１電極２２をスパッタ法にて形成し、有機ＥＬ層２３を蒸着により形成した後にアルミニウム等を含む第２電極２４を製膜する。
その後図２に示すようにフレキシブルケーブル２６を取り出し電極部分３１に加熱しながら圧着して固定する。この際、フレキシブルケーブル２６は、図３に示すように、異方性導電膜や導電粒子３２を混合してなる接着剤３３が付着していることが好ましい。
【００１１】
本発明の有機ＥＬ素子は、外部封止層２５が、上記第１電極２２、有機ＥＬ層２３、第２電極２４、および、上記フレキシブルケーブル２６端部を被覆するように、接着剤を介さずに積層していることを特徴とする。
外部封止層２５は、１種類の無機化合物により形成される単層構造、１種類の有機化合物により形成される単層構造、２種類以上の有機化合物により形成される積層構造、２種類以上の無機化合物により形成される積層構造、又は、１種もしくは２種以上の無機化合物と１種もしくは２種以上の有機化合物とにより形成される積層構造のいずれであってもよい。上記有機化合物としては、シリコン系ポリマー、エポキシ系ポリマー、アクリル系ポリマー、ウレタン系ポリマー等を採用することができる。上記無機化合物としては、ＳｉＮｘ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂層等を採用することができる。上記有機化合物と無機化合物との積層構造としては、例えば、シリコン系ポリマー／Ｓｉ₃Ｎ₄、ウレタン系ポリマー／Ｓｉ₃Ｎ₄、シリコン系ポリマー／ＳｉＯ₂等が挙げられる。特に、外部封止層を積層構造とすることにより、積層界面において侵入した水分の拡散経路をいったん遮る効果があるので、パッシベーション性を向上させるという利点がある。
上記外部封止層は、ボトムエミッションの場合には特に透明である必要はないが、トップエミッション型の場合には有機ＥＬ層からの発光を透過しなければならないので、可視領域（波長域４００ｎｍ～７００ｎｍ）で透明であることが必要である。
外部封止層は、厚さを１～５μｍとすることができる。より好ましい下限は、
１．５μｍ、より好ましい上限は、４μｍである。
【００１２】
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法において、上記外部封止層を形成する際の蒸着ガス圧力は、５０～２５０Ｐａであることが好ましい。蒸着ガス圧力のより好ましい下限は、１００Ｐａ、より好ましい上限は、２００Ｐａである。
蒸着ガス圧を上記範囲内とすることにより、外部封止層の内部応力を充分に小さい値とすることができ、結果、有機ＥＬ層やアルミの陰極に剥離が生じず、有機ＥＬ素子からなるパネルの発光寿命を維持することができる。
【００１３】
本発明の有機ＥＬ素子は、上記第１電極と上記外部封止層との間に、表面改質した外部駆動用回路接続用のフレキシブルケーブル端部を挟むものである。
フレキシブルケーブル端部は、ポリイミド等からなるケーブル被覆を有している。該ケーブル被覆に対し表面改質を行うことにより、外部回路接続用のフレキシブルケーブルと封止膜との密着性を向上させることができる。表面改質の方法としては、ＵＶ照射やプラズマ処理を採用することができる。ＵＶ照射により、ケーブル被覆表面のＣ－Ｈ基等の疎水性基は、親水性基に置換され接着性を改善できる。
【００１４】
本発明の有機ＥＬ素子は、色変換方式のボトムエミッション型である場合、例えば、基板上に、カラーフィルタと、色変換層と、平坦化層と、パッシベーション層と、第１電極（透明電極）と、有機発光層を含む有機ＥＬ層と、第２電極とを順次形成して構成することができる。
基板１としては、ボトムエミッション型の場合、可視領域で透明な材質であれば特に限定されず、例えば、アクリル樹脂、ＳｉＯ₂ガラス等が挙げられる。
【００１５】
カラーフィルタは、有機発光層から発光された光の波長を選択的に吸収又は透過させることによって出射される光の色純度を向上させる機能を有するフィルタである。例えば３原色を用いたフルカラーディスプレイ等では、青色（Ｂ）であれば４００ｎｍ～５５０ｎｍ、緑色であれば５００ｎｍ～６００ｎｍ、赤色であれば６００ｎｍ以上の波長を透過させて色純度を高めている。製法としては、感光性樹脂層に染料や顔料を分散させた着色感材を材料として、これを塗布、露光、現像と繰り返してパターンを形成させる方法が一般的であり、特に最近では耐性面から染料よりも顔料を分散させたカラーフィルタが多くなっている。分散材として用いられる代表的な顔料としては、アゾレーキ系、不溶性アゾ系、縮合アゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ジオキサジン系、イソインドリノン系、アントラキノン系、ベリノン系、チオイン系、ベリレン系、これらの混合系等がある。
【００１６】
色変換層は、有機発光層から発光された近紫外領域ないし可視領域の光を蛍光色素が吸収して異なる可視光を発する機能を有する層である。これは蛍光色素と入射させる光の組み合わせによって、様々な波長領域の蛍光を発することができる。また、例えば、青色に発光された光を吸収して赤色領域の蛍光を発することによって、波長を選択的に透過させて赤色領域の光を出射するよりも強い光を出力することも可能であり、これらは色変換方式の有機ＥＬ素子に応用されている。製法としては、感光性樹脂層に蛍光色素を分散させた着色感材を材料として、これを塗布、露光、現像と繰り返してパターンを形成させる方法が一般的である。青色ないし青緑色領域の光を吸収して、緑色領域の蛍光を発する蛍光色素としては、例えば３－（２’－ベンゾチアゾリル）－７－ジエチルアミノ－クマリン（クマリン６）、３－（２’－ベンゾイミダゾリル）－７－ジエチルアミノ－クマリン（クマリン７）、３－（２’－Ｎ－メチルベンゾイミダゾリル）－７－ジエチルアミノ－クマリン（クマリン３０）、２，３，５，６－１Ｈ，４Ｈ－テトラヒドロ－８－トリフルオロメチルキノリジン（９，９ａ，１－ｇｈ）クマリン（クマリン１５３）等のクマリン系色素、あるいはクマリン色素系染料である、ベーシックイエロー５１、さらにはソルベントイエロー１１、ソルベントイエロー１１６等のナフタルイミド系色素等が挙げられる。さらに、各種染料（直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料等）も蛍光性があれば使用することができる。また青色から青緑色領域の光を吸収して、赤色領域の蛍光を発する蛍光色素としては、例えばローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、ローダミン３Ｂ、ローダミン１０１、ローダミン１１０、スルホローダミン、ベーシックバイオレット１１、ベーシックレッド２等のローダミン系色素、シアニン系色素、１－エチル－２－［４－（ｐ－ジメチルアミノフェニル）－１，３－ブタジエニル］－ピリジニウムパークロレート（ピリジン１）等のピリジン系色素、あるいはオキサジン系色素等が挙げられる。さらに、各種染料（直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料等）も蛍光性があれば使用することができる。
【００１７】
平坦化層は、上述したように、透明電極および補助配線がショートまたは切断しないように、基板上への各層の形成によって生じた段差を埋める役割を有する。
平坦化層の材質としては、イミド変性シリコーン樹脂；ＴｉＯ，Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂等の無機金属化合物をアクリル、ポリイミド、シリコーン樹脂等の中に分散したもの；紫外線硬化型樹脂としてエポキシ変性アクリレート樹脂；アクリレートモノマー／オリゴマー／ポリマーの反応性ビニル基を有した樹脂；レジスト用樹脂；フッ素系樹脂等の光硬化型樹脂および／または熱硬化型樹脂等が挙げられる。平坦化層の材質としては、無機酸化物、無機窒化物等を用いてもよい。
【００１８】
パッシベーション層は、ディスプレイ駆動時に発生する熱等により揮発した有機層中の水分や有機溶媒成分と発光素子とが直接接触して発光素子が劣化するのを防止する機能を有する層である。
本明細書において、上記パッシベーション層は、水分や有機溶媒成分が発光素子を劣化させるのを防止する機能を有する層である点で上述の外部封止層と共通するが、本明細書では区別して用いている。後述する外部パッシベーション膜は、外部封止層の一部である。
パッシベーション層の材質として例えば、窒化珪素、酸化珪素、酸窒化珪素等が好ましく用いられる。
【００１９】
第１電極または第２電極のいずれか一方は、透光性導電性材料からなる膜であり、例えば、Ｉｎ－Ｔｉｎ酸化物（ＩＴＯ）、Ｉｎ－Ｚｎ酸化物（ＩＺＯ）等が好ましく用いられる。もう一方の電極としては、Ｍｇ／Ａｇ、Ａｌ、ＡｌＬｉ等の導電性かつ反射性の材料を用いることが好ましい。
第２電極は、有機ＥＬ層の第１電極と反対側の表面に直接、あるいは上記保護膜を介して形成される。
【００２０】
有機ＥＬ層は、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、電子注入層から構成することができるが、該構成には特に限定されず、第１電極および第２電極に電圧が印加されることによって生じる正孔および電子が再結合することで発光する有機発光層を少なくとも含む構造であればよい。具体的には、有機ＥＬ層は、例えば、以下に示すような構造が挙げられる。
（１）有機発光層
（２）正孔注入層／有機発光層
（３）有機発光層／電子輸送層
（４）正孔注入層／有機発光層／電子輸送層
（５）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層
（６）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層
【００２１】
有機ＥＬ層における各層の材料としては、特に限定されるものではなく公知のものを使用することが可能である。有機発光層の材料は、所望する色調に応じて選択することが可能であり、例えば青色から青緑色の発光を得るためには、ベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、ベンゾオキサゾール系等の蛍光増白剤、金属キレート化オキソニウム化合物、スチリルベンゼン系化合物、芳香族ジメチリディン系化合物等を使用することが可能である。
電子注入層の材料としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、またはＣｓ等のアルカリ金属；Ｂａ、ＳＩ等のアルカリ土類金属；希士類金属；あるいはそれらのフッ化物、アルミキレート（Ａｌｑ）等を使用することが可能であるが、これらに限定するものではない。さらに、電子輸送層の材料としては、Ａｌｑ３、ベンズアズールを使用することが可能であるが、これらに限定するものではない。
正孔注入層としては、銅フタロシアニンを使用することが可能であるが、これに限定するものではない。正孔輸送層としては、４，４’－ビス［Ｎ－（ｌ－ナフチル）－Ｎ－フェニルアミノ］ビフェニル、トリフェニルジアミン（ＴＰＤ）等を使用することが可能であるが、これに限定するものではない。
【００２２】
有機ＥＬ層の、第１電極と反対側の面には、ダイヤモンドライクカーボン膜、アモルファスカーボン膜等からなる図示しない保護膜を設けてもよい。
以下、本発明を例に基づき説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例】
【００２３】
実施例１
図１に示すように第２電極のアルミニウムまで作成した後に、Ｏ₂濃度：１ｐｐｍ以下、Ｈ₂Ｏ濃度：１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気に置換されているグローブボックスへ移動し、第１電極側及び第２電極側の取り出し電極部分と、ポリイミド樹脂（カプトン、東レ・デュポン社製）からなる被覆を片面剥離したフレキシブルケーブル端部とを電気的に接続した。電気的接続には、フィラーとしてＡｇを含有する接着剤（ドータイトＦＡ－３５３Ｎ、藤倉化成社製）を用いた。フレキシブルケーブル端部は、取り出し電極部に圧着し、１５０℃の熱を３０分かけて硬化し固定した。
その後、取り出し電極部分に接続したフレキシブルケーブル端部のうち、ポリイミド樹脂（カプトン、東レ・デュポン社製）からなる被覆が残っている表面にＵＶ照射（波長２５４ｎｍ、２０分）を行い、表面改質した。
最後に、フレキシブルケーブルの他方の端をパネル裏側へ曲げ、外部封止層としてＳｉ₃Ｎ₄膜を、フレキシブルケーブルの電極接続端部を含むパネル全面を被覆するように、ＣＶＤ法（蒸着時Ｓｉ₃Ｎ₄ガス圧１５０Ｐａ）により厚さにして３μｍ形成した。
【００２４】
実施例２
実施例１と同様にしてポリイミド樹脂（カプトン、東レ・デュポン社製）からなる被覆を片面剥離したフレキシブルケーブルの一端と、取り出し電極部分とを電気的に接続した後、被覆が残っている該ケーブル端部の表面にＵＶ照射を行った。その後フレキシブルケーブルの他方の端をパネル裏側へ曲げ、フレキシブルケーブルの電極接続端部を含むパネル全面を被覆するように、第一の外部パッシベーション膜としてシリコン系ポリマー（ＫＦ８５４、信越化学工業社製）をスリットコーティングで１μｍ形成し、１５０℃の熱を３０分かけて硬化した。その後に第二の外部パッシベーション膜としてＳｉ₃Ｎ₄膜を、ＣＶＤ法（蒸着時Ｓｉ₃Ｎ₄ガス圧１５０Ｐａ）により厚さにして３μｍ形成することにより外部封止層とした。
【００２５】
比較例１
陰極のＡｌまで形成した後に、Ｏ₂濃度：１ｐｐｍ以下、Ｈ₂Ｏ濃度：１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気に置換されているグローブボックスへ移動させ、封止用の無アルカリガラスの外周の接着部分にディスペンサーでエポキシ系紫外線硬化接着剤（３１２１、スリーボンド社製）を塗布した後、波長３６５ｎｍのＵＶ光を１２０秒照射して硬化し、その後加熱炉に入れて８０℃で１時間加熱した。その後に、陽極側及び陰極側の取り出し電極部分にフレキシブルケーブルを接続した。
【００２６】
実施例１、実施例２および比較例１の輝度半減寿命を測定した。輝度半減寿命の測定は、室温で１００ｃｄ／ｍ²でパネル点灯させた時の輝度の半減する時間を測定した。結果は下表のようになり本発明の封止方法を行っても輝度半減寿命に変化はなかった。
【００２７】
【表１】

【００２８】
また、本発明の封止方法によれば、比較例１に比べ、表示部以外の面積を小さくすることができた。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、色変換方式のボトムエミッション型有機ＥＬ素子における従来の封止構造の断面図である。
【図２】図２は、本発明の有機ＥＬ素子における封止構造の一例を示す断面図である。
【図３】図３は、図２左側のフレキシブルケーブル接続部を拡大した断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１基板
２カラーフィルタ層
３色変換層
４平坦化層
５、２１パッシベーション層
６透明電極
７、２３有機ＥＬ層
８アルミ電極
９カバーガラス
１０、３３接着剤
１１吸湿剤
２２第１電極
２４第２電極
２５外部封止層
２６フレキシブルケーブル
３１取り出し電極
３２導電性粒子

【出願人】	【識別番号】０００００５２３４【氏名又は名称】富士電機ホールディングス株式会社
【出願日】	平成１８年９月１３日（２００６．９．１３）
【代理人】	【識別番号】１０００９９６２３【弁理士】【氏名又は名称】奥山尚一【識別番号】１０００９６７６９【弁理士】【氏名又は名称】有原幸一【識別番号】１００１０７３１９【弁理士】【氏名又は名称】松島鉄男【識別番号】１００１１４５９１【弁理士】【氏名又は名称】河村英文【識別番号】１００１３０９６０【弁理士】【氏名又は名称】岡本正之
【公開番号】	特開２００８－７１５６１（Ｐ２００８－７１５６１Ａ）
【公開日】	平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【出願番号】	特願２００６－２４７６６４（Ｐ２００６－２４７６６４）