有機ＥＬ素子およびそれを用いた薄型有機ＥＬパネル
【課題】 凹部を設けたガラスを封止用基板として使用する有機ＥＬパネルに比べて同等以上の封止性能を有し、かつ、安価で高強度、高熱伝導の薄型有機ＥＬパネルの提供。
【解決手段】 基板、透明電極、シャドウマスク、陰極分離壁、有機ＥＬ層、反射電極、無機保護層、および吸湿層を有し、無機保護層が有機ＥＬ層の側面並びに反射電極の側面および上面を少なくとも覆うように形成され、吸湿層が少なくとも無機保護層上に形成される有機ＥＬ素子。また、該素子と封止用基板との間に接着剤が充填されて封止された有機ＥＬパネル。
【解決手段】 基板、透明電極、シャドウマスク、陰極分離壁、有機ＥＬ層、反射電極、無機保護層、および吸湿層を有し、無機保護層が有機ＥＬ層の側面並びに反射電極の側面および上面を少なくとも覆うように形成され、吸湿層が少なくとも無機保護層上に形成される有機ＥＬ素子。また、該素子と封止用基板との間に接着剤が充填されて封止された有機ＥＬパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子およびそれを用いた薄型の有機ＥＬパネルに関する。より詳細には、本発明は、凹部を設けた封止用基板と吸湿剤とを備えた従来の有機ＥＬパネルに比べて、より薄型で低コストの有機ＥＬパネルを提供すること、および、該パネルの構成要素として適用可能な有機ＥＬ素子を提供することに関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置に適用されるような発光素子の一例としては、有機化合物の薄膜積層構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」と称する）が知られている。有機ＥＬ素子については、１９８７年、イーストマンコダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらによって、高効率の発光を実現する２層積層構造の有機ＥＬ素子が発表されて以来、現在に至るまでに様々な有機ＥＬ素子が開発され、その一部は既に実用化され始めている。
【０００３】
しかしながら、当該有機ＥＬ素子は、素子を構成する有機ＥＬ層や反射電極などが、大気中に存在する酸素や水分などの影響を受けて劣化するために、貯蔵寿命や動作寿命が極めて短くなるといった問題をかかえている。したがって、このような問題を解決するために、有機ＥＬ素子をガラスや金属缶で封止して、大気中からの水分および酸素の侵入を防ぐ工夫がなされている。中でもガラスを利用することが多いが、これは、ガラスが水分を透過させないこと、および、有機ＥＬ素子の透明基板として用いられるガラス基板と線膨張係数が一致するため、貼り合せ後の反りや応力の発生を押さえることが可能であること、といった利点を有するためである。
【０００４】
より具体的には、図１および図２に示すようなボトムエミッション型の有機ＥＬパネルの場合、最初に、該パネルに適用される有機ＥＬ素子を、例えば、透明なガラス基板１１上に、色変換フィルタ層２１、透明電極２２、シャドウマスク２３、有機ＥＬ層２５、反射電極２６などの各層を含む有機ＥＬ素子の積層膜１２を積層することによって形成する。ここで、シャドウマスク２３は、有機ＥＬ素子の複数の発光部位に相当する位置の開口部を除いた透明基板１１および透明電極２２の全面に形成されている。また、有機ＥＬ層２５は、有機材料から形成されているため、反射電極２６の成膜後にストライプ形状をエッチング処理で形成する場合、該有機ＥＬ層２５を劣化させる可能性がある。したがって、このような劣化を生じさせずに、ストライプ状の有機ＥＬ層２５および反射電極２６を形成する必要がある。そのような方法の１つとして、陰極分離壁２４を用いる方法がある。この方法は、図２に示すような断面形状の陰極分離壁２４を、透明電極２２と直交する方向にレジスト材料を用いてフォトリソグラフ法によって形成し、次いで、真空蒸着装置内で有機ＥＬ層２５成分および反射電極２６成分を順次蒸着して、ストライプ状の有機ＥＬ層２５および反射電極２６を形成するという方法である。
【０００５】
上記のような構成の有機ＥＬ素子の場合、図２に示すような、反射電極２６に覆われない有機ＥＬ層２５の僅かな剥き出し部（端部２７）が存在する。有機ＥＬ層２５は、酸素や水分に極めて弱いため、このような状況のまま有機ＥＬ素子を大気中に暴露すると、前記端部２７を通じて水分などが侵入して有機ＥＬ層２５を短時間で劣化させ、最終的には発光を生じなくさせる。この他にも、反射電極２６が、侵入した酸素によって酸化され、導電性や反射率が低下するという劣化も生じる。したがって、このような劣化を防止するために、一般的には、有機ＥＬ素子形成後に、酸素や水分を極限まで抑えたチャンバー内で、有機ＥＬ素子と封止用基板１４とを、図１（ｂ）のように紫外線硬化型の接着剤１３などで接合して封止する。しかしながら、接合に利用される接着剤１３は、高分子でできていて密度が粗いために水分などが比較的容易に出入りしてしまう。したがって、接着剤１３の隙間から侵入する水分を捕獲するために、有機ＥＬ素子および封止基板１４の間に吸湿剤１５を内蔵させる。さらにこの際、封止用基板１４には、該基板と有機ＥＬ素子の積層膜１２との接触を避けるため、かつ、吸湿剤１５の入る隙間を確保するために、有機ＥＬ素子の積層膜１２と対向する位置に凹部１９を設けた基板が用いられることがある。これにより、吸湿剤１５を有機ＥＬ素子に接触させることなく、封止用基板１４の接合部を数μｍレベルまで有機ＥＬ素子の透明基板１１に近づけること（すなわち、接着剤１３の厚さを減少させること）が可能となるため、封止用基板１４に平板ガラスを用いた有機ＥＬパネルよりも封止性能をさらに高めることができる（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２３５０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
凹部１９を設けた封止用基板１４を適用する図１のような有機ＥＬパネルによれば封止性能は大幅に高められるものの、サンドブラストやエッチングによって、封止用基板１４に数百μｍの深さの凹部１９を形成する必要があり、平板ガラスを適用する場合に比べて非常に高コストとなる。また、凹部１９を設けた封止用基板１４では、凹部１９の肉厚が薄くなることと、加工時に入ったマイクロクラックとの影響で機械的強度が低下する。この機械的強度の低下を避けるため、封止用基板１４に比較的厚いガラス（厚さ：０．７ｍｍ〜２ｍｍ）が一般的に使用されるが、これにより有機ＥＬパネル全体の厚さを薄くできないのが現状である。
【０００８】
さらに、有機ＥＬパネルを高輝度発光させた場合、自己発熱によって有機ＥＬパネルの温度が上昇して動作寿命が顕著に低下してくるため、発生した熱を効率よく外部に放熱させる必要がある。しかしながら、図１（ｂ）に示すような封止構造の有機ＥＬパネルでは、有機ＥＬパネルの内部（凹部１９）が中空であり、そこを通じての熱伝導がほとんど期待できないために、自己発熱による動作寿命の低下を解決することができない。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、封止用基板１４に凹部１９を設けたガラスなどを使用する従来の有機ＥＬパネルに比べて同等以上の封止性能を確保しつつ、安価で高強度かつ高熱伝導の実用的で薄型の有機ＥＬパネルを提供すること、およびその有機ＥＬパネルの構成要素として適用可能な有機ＥＬ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述の課題を解決するために、以下の通りの発明を提供する。
【００１１】
本発明の有機ＥＬ素子は、透明基板と、前記透明基板上にストライプ状に形成された透明電極と、前記透明電極上に複数の開口部を有するように形成されたシャドウマスクと、前記透明電極に対して直交する方向および前記シャドウマスクの開口部間に形成された陰極分離壁と、前記シャドウマスクの開口部内および前記陰極分離壁上に形成された少なくとも有機発光層を含む有機ＥＬ層と、前記有機ＥＬ層上に形成された反射電極とを有する有機ＥＬ素子であって、前記有機ＥＬ層の側面並びに反射電極の側面および上面を少なくとも覆うように形成された無機保護層と、少なくとも前記無機保護層上に形成された吸湿層とをさらに有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の有機ＥＬパネルは、上記有機ＥＬ素子と、封止用基板と、前記有機ＥＬ素子および封止用基板を接合するための接着剤とを有する有機ＥＬパネルであって、
前記有機ＥＬ素子と封止用基板との間に前記接着剤を隙間無く充填して、前記有機ＥＬ素子および封止用基板が貼り合わされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
封止用基板として凹部を設けたガラスを用いる代わりに平板ガラスを用いた場合、接合部（接着剤層）の厚みは相対的に厚くなるため、一般的に封止性能は減少する。しかしながら、本発明によれば、有機ＥＬ層および反射電極の周囲を、無機保護層および吸湿層で直接的に被覆しているため封止性能が大幅に向上し、平板ガラスの使用による封止性能の減少分をカバーすることができる。したがって、本発明によれば、封止性能を減少させることなく封止用基板に平板ガラスを使用できるため、封止用基板に凹部を設けたガラスなどを使用する従来の有機ＥＬパネルに比べて安価な有機ＥＬパネルを提供することができる。また、平板ガラスの使用により封止用基板の厚みをより薄くでき、従来の有機ＥＬパネルよりも薄型の有機ＥＬパネルを提供することができる。
【００１４】
また、本発明の有機ＥＬパネルは、該パネルを構成する有機ＥＬ素子と封止用基板との間を接着剤で隙間なく充填して固着させる構造のため、パネル内に隙間を有する従来の有機ＥＬパネルに比べて、高強度で放熱性能の良好な有機ＥＬパネルを提供することもできる。この際、充填した接着剤から生じる水分やガス成分による有機ＥＬ素子の劣化が考えられるが、本発明では、有機ＥＬ層および反射電極が無機保護層と吸湿層とで直接的に被覆されているので、このような影響を受けることがない。
【００１５】
この他、上記に示したような封止性能および放熱性能の向上により、本発明の有機ＥＬパネルは、貯蔵寿命および動作寿命の長寿命化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、上記のような特徴を有するが、図３に本発明の有機ＥＬパネルの１つの実施形態を示す。本発明の有機ＥＬパネルは、有機ＥＬ素子と封止用基板３４との間に接着剤３３が充填された構造になっている。この内、有機ＥＬ素子は、透明基板１１と、前記透明基板１１上にストライプ状に形成された透明電極２２と、前記透明電極２２上に複数の開口部を有するように形成されたシャドウマスク２３と、前記透明電極２２に対して直交方向および前記シャドウマスク２３の開口部間に形成された陰極分離壁２４と、前記シャドウマスク２３の開口部内および前記陰極分離壁２４上に形成された少なくとも有機発光層を含む有機ＥＬ層２５と、前記有機ＥＬ層２５上に形成された反射電極２６と、前記有機ＥＬ層２５の側面並びに前記反射電極２６の側面および上面を少なくとも覆うように形成された無機保護層３１と、少なくとも前記無機保護層３１上に形成された吸湿層３２とを有する構造をしている。図３の有機ＥＬパネルはさらに、透明基板１１と透明電極２２との間に色変換フィルタ層２１を有している。
【００１７】
透明基板１１は、積層される層の形成に用いられる条件（溶媒、温度等）に耐えるものであるべきであり、かつ、寸法安定性に優れていることが好ましい。好ましい材料は、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレートなどの樹脂を含む。あるいはまた、ポリオレフィン、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂またはポリイミド樹脂などから形成される可撓性フィルムを基板として用いてもよい。
【００１８】
必要に応じて、透明基板１１上に、色変換フィルタ層２１を形成することができる。本明細書において、色変換フィルタ層２１とは、カラーフィルタ層、色変換層、およびカラーフィルタ層と色変換層との積層体の総称を指す。フルカラー表示を可能にするためには、少なくとも青色（Ｂ）領域、緑色（Ｇ）領域および赤色（Ｒ）領域の光を放出する独立した色変換フィルタ層２１が設けられる。なお、有機ＥＬ層２５自体で、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ領域を含む光を放出できる場合には、色変換フィルタ層２１としてカラーフィルタ層のみの構成を用いることができる。
【００１９】
カラーフィルタ層は、所望される波長域の光のみを透過させる層である。また、色変換層との積層構成を採る場合、色変換層にて波長分布変換された光の色純度を向上させることにカラーフィルタ層は有効である。例えば、市販の液晶用カラーフィルタ材料（富士フィルムアーチ製カラーモザイクなど）を用いてカラーフィルタ層を形成してもよい。
【００２０】
色変換層とは、有機ＥＬ層２５にて発光される近紫外領域ないし可視領域の光、特に青色ないし青緑色領域の光を吸収して異なる波長の可視光を発光するものである。ＲＧＢそれぞれの色変換層は、少なくとも有機蛍光色素とマトリクス樹脂とを含む。
【００２１】
１）有機蛍光色素
本発明において、好ましくは、少なくとも赤色領域の蛍光を発する蛍光色素の１種類以上を用い、さらに緑色領域の蛍光を発する蛍光色素の１種類以上と組み合わせてもよい。これは、光源として青色ないし青緑色領域の光を発光する有機ＥＬ層２５を用いる場合、有機ＥＬ層２５からの光を単なる赤色フィルタに通して赤色領域の光を得ようとすると、元々赤色領域の波長の光が少ないために極めて暗い出力光になってしまうからである。
【００２２】
したがって、有機ＥＬ層２５からの青色ないし青緑色領域の光を、蛍光色素によって赤色領域の光に変換することにより、十分な強度を有する赤色領域の光の出力が可能となる。発光体から発せられる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など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）などのピリジン系色素、あるいはオキサジン系色素などが挙げられる。さらに、各種染料（直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料など）も蛍光性があれば使用することができる。
【００２３】
発光体から発せられ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）などのクマリン系色素、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などのナフタルイミド系色素などが挙げられる。さらに、各種染料（直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料など）も蛍光性があれば使用することができる。
【００２４】
さらに、青色領域の光に関しては、有機ＥＬ層２５が発する近紫外光または青緑色光の波長分布変換を行って青色光を出力する青色変換層を含んでもよい。ただし、有機ＥＬ層２５が青色から青緑色の光を発する場合、青色カラーフィルタ層のみを用いることが好ましい。
【００２５】
有機ＥＬ層２５が白色発光する場合には、カラーフィルタ層のみにて所望の色を得ることができるが、各色変換層を用いることによりカラーフィルタ層のみの場合よりも高い効率で３原色の発光を得ることが可能となる。
【００２６】
なお、本発明に用いる有機蛍光色素を、ポリメタクリル酸エステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹脂、アルキッド樹脂、芳香族スルホンアミド樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂およびこれらの樹脂混合物などに予め練り込んで顔料化して、有機蛍光顔料としてもよい。また、これらの有機蛍光色素や有機蛍光顔料（本明細書中で、前記２つを合わせて有機蛍光色素と総称する）は単独で用いてもよく、蛍光の色相を調整するために２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２７】
本発明の色変換層は、該色変換層の重量を基準として０．０１〜５質量％、より好ましくは０．１〜２質量％の有機蛍光色素を含有する。前記含有量範囲の有機蛍光色素を用いることにより、濃度消光などの効果による色変換効率の低下を伴うことなしに、充分な波長変換を行うことが可能となる。
【００２８】
２）マトリクス樹脂
次に、本発明の色変換層に用いられるマトリクス樹脂は、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂（レジスト）を光および／または熱処理して、ラジカル種またはイオン種を発生させて重合または架橋させ、不溶不融化させたものである。また、色変換層のパターニングを行うために、該光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂は、未露光の状態において有機溶媒またはアルカリ溶液に可溶性であることが望ましい。
【００２９】
具体的には、マトリクス樹脂は、（１）アクリロイル基やメタクリロイル基を複数有するアクリル系多官能モノマーおよびオリゴマーと、光または熱重合開始剤とからなる組成物膜を光または熱処理して、光ラジカルまたは熱ラジカルを発生させて重合させたもの、（２）ボリビニル桂皮酸エステルと増感剤とからなる組成物を光または熱処理により二量化させて架橋したもの、（３）鎖状または環状オレフィンとビスアジドとからなる組成物膜を光または熱処理してナイトレンを発生させ、オレフィンと架橋させたもの、および（４）エポキシ基を有するモノマーと酸発生剤とからなる組成物膜を光または熱処理により、酸（カチオン）を発生させて重合させたものなどを含む。特に、（１）のアクリル系多官能モノマーおよびオリゴマーと光または熱重合開始剤とからなる組成物を重合させたものが好ましい。なぜなら、該組成物は高精細なパターニングが可能であり、および重合した後は耐溶剤性、耐熱性等の信頼性が高いからである。
【００３０】
本発明で用いることができる光重合開始剤、増感剤および酸発生剤は、含まれる蛍光変換色素が吸収しない波長の光によって重合を開始させるものであることが好ましい。本発明の色変換層において、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂中の樹脂自身が光または熱により重合することが可能である場合には、光重合開始剤および熱重合開始剤を添加しないことも可能である。
【００３１】
マトリクス樹脂（色変換層）は、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂、有機蛍光色素および添加剤を含有する溶液または分散液を、支持基板上に塗布して樹脂の層を形成し、そして所望される部分の光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂を露光することにより重合させて形成される。所望される部分に露光を行って光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂を不溶化させた後に、パターニングを行う。該パターニングは、未露光部分の樹脂を溶解または分散させる有機溶媒またはアルカリ溶液を用いて、未露光部分の樹脂を除去するなどの慣用の方法によって実施することができる。
【００３２】
３）構成
赤色に関しては、赤色変換層のみから形成されてもよい。しかし、蛍光色素による変換のみでは十分な色純度が得られない場合は、赤色変換層とカラーフィルタ層との積層体としてもよい。カラーフィルタ層を併用する場合、カラーフィルタ層の厚さは１〜２μｍであることが好ましい。
【００３３】
また、緑色に関しては、緑色変換層のみから形成されてもよい。しかし、蛍光色素による変換のみでは十分な色純度が得られない場合は、緑色変換層とカラーフィルタ層との積層体としてもよい。カラーフィルタ層を併用する場合、カラーフィルタ層の厚さは１〜２μｍであることが好ましい。
【００３４】
一方、青色に関しては、カラーフィルタ層のみとすることができる。カラーフィルタ層のみを用いる場合、その厚さは１〜１７μｍであることが好ましい。
【００３５】
色変換層は、スピンコート法、ロールコート法、キャスト法、ディップコート法などを用いて基板に塗布し、続いてフォトリソグラフ法などを用いてパターニングすることによって形成することができる。色変換層の厚さは５〜１５μｍであることが好ましい。
【００３６】
色変換フィルタ層２１を形成する場合、ブラックマトリックスを、各色に対応する色変換フィルタ層２１の間の領域に、スピンコート法、ロールコート法、キャスト法、ディップコート法などを用いて基板に塗布し、続いてフォトリソグラフ法などを用いてパターニングすることによって形成することが好ましい。ブラックマトリックスの材料としては、市販の液晶用などのフラットパネルディスプレイ用ブラックマトリックス材料などを用いることができる。ブラックマトリックスを設けることによって、隣接するサブピクセルの色変換フィルタ層２１への光の漏れを防止して、にじみのない所望される蛍光変換色のみを得ることが可能となる。後述する有機ＥＬパネルの封止を妨げないことを条件として、透明基板１１上の色変換フィルタ層２１が設けられている領域の周囲にブラックマスクを設けてもよい。
【００３７】
任意選択的に、色変換フィルタ層２１を覆うように平滑層を、キャスト法、スピンコート法またはロールディップコート法で形成することができる。この平滑層は、色変換フィルタ層２１上に平滑な塗膜を形成することができ、色変換層の機能を低下させないポリマー材料で構成されることが好ましい。より好ましくは、該材料は、可視域における透明性が高く（４００〜８００ｎｍの範囲で透過率５０％以上）、電気絶縁性を有し、水分、酸素および低分子成分に対するバリア性を有するポリマー材料である。
【００３８】
上記のようなブラックマトリックス、色変換フィルタ層２１、平滑層などを形成した場合、これらから生じる水分やガス成分などによって有機ＥＬ層２５などが劣化する可能性がある。したがって、任意選択的ではあるが、これらの最上部に５０ｎｍ〜１０００ｎｍの厚さのＳｉＯ２、ＳｉＮなどからなるガスバリア層を、スパッタ法やＣＶＤ法によって形成することが望ましい。
【００３９】
透明基板１１上、または存在する場合に前述の色変換フィルタ層２１などの上に、透明電極２２（陽極）をスパッタ法によって積層する。透明電極２２は、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ：Ａｌなどの導電性金属酸化物を用いて形成される。透明電極２２は、波長４００〜８００ｎｍの光に対して好ましくは５０％以上、より好ましくは８５％以上の透過率を有することが好ましい。
【００４０】
透明電極２２は、第一の方向に延びるストライプ状の複数の部分電極から形成される。そのような透明電極２２は、所望の形状を与えるマスクを用いて形成してもよいし、最初に基板上に均一な層を形成してフォトリソグラフィーなどを用いて形成してもよいし、あるいはリフトオフ法を用いて形成してもよい。
【００４１】
次いで、シャドウマスク２３を、有機ＥＬ素子の複数の発光部位に相当する位置の開口部を除いた透明基板１１および透明電極２２の全面に形成する。シャドウマスク２３は、有機または無機の絶縁性材料を用いて形成することができる。例えば、有機材料としては、ノボラック系樹脂膜（例えば、「ＪＥＭ−７００Ｒ２」、商品名、ＪＳＲ製）のような感光性レジスト材料などを用いることができ、無機材料としては、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘなどの無機酸化物または無機窒化物などを用いることができる。ここで、シャドウマスク２３に無機材料を使用した場合、シャドウマスク２３は、その下に設けられる色変換フィルタ層２１などからの水分および酸素が有機ＥＬ層２５に侵入するのを防止するガスバリア層としての機能も有することができる。一方、感光性レジスト材料のような有機材料を使用した場合には、シャドウマスク２３の加工は通常のフォトプロセスだけで精度良く実現でき、工程を簡略化できる。
【００４２】
なお、シャドウマスク２３は、任意の色を有することができるが、透明（この場合、７０〜１００％の可視光透過率を有することが望ましい）であってもよい。あるいはまた、シャドウマスク２３を黒色にして、ブラックマトリックスと同様の性能を発揮させることができる。また、シャドウマスク２３は、絶縁性を確保するために、０．１〜５μｍ、好ましくは１〜２μｍの膜厚を有することが望ましい。
【００４３】
次いで、陰極分離壁２４を、有機レジスト材料を使用して、シャドウマスク２３の開口部間、および透明電極２２と直交する方向（すなわち、第一の方向に対して直交方向）に連続的に延びるように、露光量や露光時間などを調整して所望の断面形状を有するようにフォトリソグラフ法で形成した。陰極分離壁２４の断面形状としては、反射電極２６の形成において、該電極を正確に分離でき、陽極と短絡させない形状であればどのような形状をとってもよいが、中でも、底面幅が５μｍ以上、上面幅が底面幅＋３〜＋１０μｍ、高さが２〜５μｍの逆テーパの形状が好ましい。このような逆テーパ形状であれば、以下で詳述する無機保護層３１および吸湿層３３を都合よく形成することができる。
【００４４】
次に、透明電極２２および陰極分離壁２４の上に有機ＥＬ層２５が形成される。有機ＥＬ層２５は、有機発光層を少なくとも含み、必要に応じて正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層を含む。これらの各層は、それぞれにおいて所望される特性を実現するのに充分な膜厚を有して形成される。例えば、下記のような層構成からなるものが採用される。
（１）有機発光層
（２）正孔注入層／有機発光層
（３）有機発光層／電子注入層
（４）正孔注入層／有機発光層／電子注入層
（５）正孔輸送層／有機発光層／電子注入層
（６）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子注入層
（７）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
（上記の構成において、陽極として機能する電極が左側に接続され、陰極として機能する電極が右側に接続される）
【００４５】
正孔注入層と正孔輸送層の両機能を有する正孔注入輸送層を用いてもよく、また、電子注入層と電子輸送層の両機能を有する電子注入輸送層を用いてもよい。
【００４６】
有機発光層の材料としては、任意の公知の材料を用いることができる。例えば、青色から青緑色の発光を得るためには、例えば、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などの蛍光増白剤、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などの材料が好ましく使用される。あるいはまた、ホスト化合物にドーパントを添加することによって、種々の波長域の光を発する有機発光層を形成してもよい。ホスト化合物としては、ジスチリルアリーレン系化合物（例えば、出光興産製ＩＤＥ−１２０など）、Ｎ，Ｎ’−ジトリル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルビフェニルアミン（ＴＰＤ）、アルミニウムトリス（８−キノリノラート）（Ａｌｑ３）などを用いることができる。ドーパントとしては、ペリレン（青紫色）、クマリン６（青色）、キナクリドン系化合物（青緑色〜緑色）、ルブレン（黄色）、４−ジシアノメチレン−２−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−６−メチル−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ、赤色）、白金オクタエチルポルフィリン錯体（ＰｔＯＥＰ、赤色）などを用いることができる。
【００４７】
正孔注入層の材料としては、Ｐｃ類（ＣｕＰｃなどを含む）またはインダンスレン系化合物などを用いることができる。
【００４８】
正孔輸送層は、トリフェニルアミン誘導体（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルビフェニルアミン（α−ＮＰＤ）、４，４’，４”−トリス−（Ｎ−３−トリル−Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−テトラビフェニル−４，４’−ビフェニレンジアミン（ＴＢＰＢ）などのようなトリアリールアミン系材料を用いることができる。
【００４９】
電子輸送層としては、２−（４−ビフェニル）−５−（ｐ−ｔブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）のようなオキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、フェニルキノキサリン類、およびアルミニウムのキノリノール錯体（例えばＡｌｑ）などを用いることができる。
【００５０】
電子注入層の材料としては、アルミニウム錯体、またはアルカリ金属ないしアルカリ土類金属をドープしたアルミニウムのキノリノール錯体（例えば、Ａｌｑ３）を用いてもよい。
【００５１】
さらに電子注入性を向上させるために、有機ＥＬ層２５と反射電極２６との界面にバッファ層を設けてもよい。バッファ層の材料としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、またはＣｓなどのアルカリ金属、Ｂａ、Ｓｒなどのアルカリ土類金属またはそれらを含む合金、希土類金属、あるいはそれら金属のフッ化物などを用いることができるが、それらに限定されるものではない。バッファ層の膜厚は、駆動電圧および透明性等を考慮して適宜選択することができるが、通常の場合には１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００５２】
有機ＥＬ層２５を構成するそれぞれの層は、蒸着法（抵抗加熱または電子ビーム加熱）などの当該技術分野において知られている任意の手段を用いて形成することができる。
【００５３】
反射電極２６（陰極）は、蒸着（抵抗加熱または電子ビーム加熱）、イオンプレーティング、レーザーアブレーションなどの当該技術分野において知られている任意の手段を用いて、有機ＥＬ層２５上に積層される。反射電極２６は、９０％以上の反射率を有するＡｌ、Ａｇのような金属またはそれらの合金を用いて形成されることが好ましい。中でも、低コストで高反射率のＡｌが特に好ましい。
【００５４】
なお、本実施形態においては、透明電極２２と直交する方向に図３に示すような逆テーパ状の陰極分離壁２４が形成されている。したがって、Ａｌなどからなる反射電極２６を蒸着法などで形成すると、反射電極２６の成分は、陰極分離壁の根元付近までは回り込まずに直線的に垂直方向に堆積していく。その結果、反射電極２６は分断され、透明電極に対して直交方向に延びるストライプ状の反射電極２６が形成される。
【００５５】
無機保護層３１とは、有機ＥＬ素子を劣化させる水分や酸素などが該素子へ侵入することを防止する層であり、ＳｉＯ２やＳｉＮなどの材料からなり、スパッタまたはＣＶＤなどを用いて適用される。シャドウマスク２３が無機材料の場合、シャドウマスク２３自体に無機保護層３１と同等の機能（ガスバリア層）が備わっているため、無機保護層３１は、図３に示すように少なくとも露出している有機ＥＬ層２５の側面部並びに反射電極２６の側面部および上面部に形成すればよいが、好ましくは、図４に示すように有機ＥＬ素子の表面全てを被覆するように形成した方がよい。また、シャドウマスク２３が有機材料の場合には、水分や酸素が該シャドウマスク２３を通じて、有機ＥＬ層２５に侵入する可能性があるため、図４に示すように有機ＥＬ素子の表面全てを被覆するように形成することが好ましい。無機保護層３１の形成方法としては、陰極分離壁２４の影になる部分への無機保護層３１成分の回り込みが大きい、上記のようなスパッタやＣＶＤを用いることが望ましいが、基板を自公転させるような手段をとれば、電子ビーム蒸着やイオンプレーティング法を用いることもできる。無機保護層３１の厚さは、保護性能と膜応力との兼ね合いで選定されるが、５０ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは、１００ｎｍ〜６００ｎｍが望ましい。
【００５６】
無機保護層３１の上には吸湿層３２が設けられる。無機保護層３１として欠陥が全くない層を形成して一切の水分を透過させないようにすることができれば吸湿層３２は必ずしも必要ではないが、そのような完全無欠な無機保護層３１を形成するのは非常に困難であり、ピンホール、粒界の隙間、その他の欠陥などが生じやすい。そこで無機保護層２１にこのような欠陥が生じていてもそこから水分を透過させないように無機保護層３１の上に吸湿層３２を設ける。
【００５７】
吸湿層３２は、接合部を通じて侵入してきた水分や、接着剤に含有している水分を捕獲する層であり、Ｎａ２ＯやＫ２Ｏのようなアルカリ金属酸化物、ＣａＯやＳｒＯ、ＢａＯ、ＭｇＯのようなアルカリ土類金属酸化物、Ｎａ２ＳＯ４やＣａＳＯ４、ＭｇＳＯ４のような硫酸塩、ＣａＣｌ２、ＭｇＣｌ２のような金属ハロゲン化物などの材料からなる。吸湿層３２は、無機保護層３１で使用される方法と同様な方法を用いて適用され、図３または図４に示すように、少なくとも無機保護層３１の形成前に露出していた有機ＥＬ層２５の側面部並びに反射電極２６の側面部および上面部に該吸湿層３３を形成すればよいが、好ましくは、図５に示すように有機ＥＬ素子の表面全てを被覆するように形成した方がよい。
【００５８】
さらに、本実施形態の有機ＥＬ素子を、乾燥窒素雰囲気内（例えば、酸素５ｐｐｍ以下、水分５ｐｐｍ以下）に移動させ、図７のような真空滴下貼り合せ法によって封止することができる。この真空滴下貼り合せ法とは、封止用基板３４上に紫外線硬化型のエポキシ系またはアクリル系低粘度接着剤３３（０．３〜３Ｐａ・ｓの粘度を有する）を滴下した後、０．１〜１０Ｐａの真空下において、封止用基板３４および有機ＥＬ素子を重ね合せ、引き続き大気圧に開放することによって有機ＥＬ素子と封止用基板３４とを貼り合せる方法である。この方法によれば、有機ＥＬ素子および封止用基板３４の間を隙間なく接着剤で充填することが可能である。この際、封止用基板３４上の接着部の周囲部分に対応する位置に、紫外線硬化型のエポキシ系またはアクリル系高粘度接着剤６１（１００〜４００Ｐａ・ｓの粘度を有し、スペーサとなるビーズを含有してもよい）で土手部分を予め作製しておくことにより、きれいな充填形状および一定のギャップ間隔を維持することができる。貼り合せ終了後、必要に応じてマスクした上で封止用基板３４側もしくは透明基板１１側から紫外線を照射して、低粘度接着剤３３および高粘度接着剤６１を硬化させ、最終的な有機ＥＬパネルを形成することができる。なお、熱硬化型の接着剤で代用する場合には、紫外線ではなく加熱することで同様に対応することができる。
【００５９】
また、前述した接着剤に、高い熱伝導性を有する充填剤（例えば、シリコーン、炭素繊維、金属粉末など）を添加することもできる。ただし、この場合、紫外線硬化を妨げないという条件が必要となる。
【００６０】
封止用基板３４は、上記の封止工程の条件（接着剤成分、温度等）に耐えられるものであり、かつ、寸法安定性に優れていることが好ましい。さらに、使用される透明基板１１との線膨張係数を考慮して選択されることが好ましい。封止用基板３４の材料としては、ガラス、金属、またはポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレートなどの樹脂を用いることができるが、中でもガラスが好ましい。あるいはまた、ポリオレフィン、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂またはポリイミド樹脂などから形成される可撓性フィルムを基板として用いることも可能である。
【００６１】
また、封止用基板３４に、有機ＥＬ素子の積層膜（有機ＥＬ層２５、陰極分離壁２４などを含む）の膜厚程度（数十μｍ）の深さを有する浅い凹部を設ければ、有機ＥＬ素子の周辺部で図１（ｂ）のような狭いギャップを形成することができ、図６（ｂ）の構造以上に封止性能を向上させることができる。凹部をサンドブラスト加工で形成する場合、サンドブラストのコストは、一般的に加工深さに大きく依存するが、上記のような比較的浅い凹部加工では、加工費用は極端に安く抑えることができる。
【実施例】
【００６２】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、これらは本発明を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。なお、本実施例は、図５の構成の有機ＥＬパネルに基づくものである。
【００６３】
有機ＥＬ素子の透明基板１１としては、２３０ｍｍ×２００ｍｍ×厚さ０．７ｍｍの大きさの無アルカリガラス基板を使用した。該基板を用いた場合、有機ＥＬ素子の複数取りが可能であるが、以下においては、複数の有機ＥＬ素子の中の１つの有機ＥＬ素子について説明する。前記透明基板１１の色変換フィルタ層２１を形成する部分以外の部分に、感光性フォトレジストをスピンコートし、フォトリソグラフィー法を用いてブラックマトリックスを形成した。次いで、色変換フィルタ層２１を構成するカラーフィルタおよび色変換層をスピンコートとその後のフォトリソグラフィーで順次形成した。形成したブラックマトリックスおよび色変換フィルタ層２１の上面に平滑層をスピンコートとその後のフォトリソグラフィーで形成し、次いで、これらの各層から生じる水分やガス成分を遮断するために、約２００ｎｍのＳｉＯ２のガスバリア層をスパッタで形成した。ここでスパッタ装置にはＲＦ−プレーナマグネトロン装置を使用し、スパッタガスにはＡｒを使用した。ガスバリア層形成時における基板温度は８０℃とした。
【００６４】
さらに、ガスバリア層の上面に、ターゲットとしてＩＤＩＸＯ（出光興産株式会社製、インジウムおよび亜鉛の酸化物と酸化インジウムとの混合物）を用いるスパッタ法によって膜厚３００ｎｍのＩＺＯを全面成膜した。成膜されたＩＺＯ上にレジスト剤「ＯＦＰＲ−８００」（東京応化社製）をスピンコートした後、フォトリソグラフィー法にてパターニングを行い、ストライプ状の複数の部分電極からなる透明電極２２を形成した。
【００６５】
これに有機レジスト剤を塗布して１μｍのレジスト膜を形成し、次いで、フォトプロセスで、透明電極２２上の発光部位に開口部を設けてシャドウマスク２３を形成した。シャドウマスク２３の開口部は、約８０μｍ×２４０μｍとした。次に、マトリックス駆動型構造の有機ＥＬ素子となるように、透明電極２２を形成するストライプの延びる方向と直交する方向で、シャドウマスク２３の開口部間の隙間に位置する部分に陰極分離壁２４を形成した。ここで、陰極分離壁２４は、有機レジスト材料を使用し、露光時間を調整して、上面が約１２μｍ幅、底面が約６μｍ幅、高さ約４μｍの逆テーパ形状とした。
【００６６】
次いで、陰極分離壁２４まで形成された基板を抵抗加熱蒸着装置内に装着し、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子注入層を、真空を破らずに順次成膜し、有機ＥＬ層２５を形成した。成膜に際して真空槽内圧は１×１０−４Ｐａ まで減圧した。正孔注入層としては膜厚１００ｎｍの銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を積層した。正孔輸送層としては膜厚２０ｎｍの４，４′−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）を積層した。発光層としては膜厚３０ｎｍの４，４′−ビス（２，２′−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を積層した。電子注入層としては膜厚２０ｎｍのアルミキレート（Ａｌｑ３）を積層した。
【００６７】
有機ＥＬ層２５を形成した後、陰極分離壁２４を利用して、透明電極２２のストライプに対して直交する方向に延びるストライプ状の反射電極２６が得られるように、厚さ２００ｎｍのＡｌからなる反射電極２６を、真空を破らずに蒸着で形成した。
【００６８】
反射電極２６を形成した後、該基板をインライン（大気開放せず）のまま対向スパッタのチャンバー内に移動し、圧力を１Ｐａ、基板温度を８０℃に設定し、スパッタガスにＡｒを使用して、ＳｉＯ２からなる無機保護層３１を２００ｎｍ成膜した。この対向スパッタは、有機ＥＬ層２５にダメージを与えにくく、かつ、陰極分離壁２４の根元までスパッタ成分を回り込ませることが期待できるため、無機保護層３１および吸湿層３３の形成においては有効な手段である。上記のように形成された無機保護層３１は、図５に示すように、陰極分離壁２４の根元に至るまで隙間なく全面に形成されていた。同様に対向スパッタを用いて、ＳｒＯからなる吸湿層３２を、図５に示すように無機保護層３１上の全面を覆うように２μｍの厚さで成膜して、最終的な有機ＥＬ素子を形成した。
【００６９】
次いで、形成された有機ＥＬ素子を、酸素５ｐｐｍ、水分５ｐｐｍ以下の貼り合せ装置に移動させた。貼り合せ装置内には、予めアセトン洗浄および２００℃、５分間の真空加熱乾燥が終了している２３０ｍｍ×２００ｍｍ×厚さ０．３ｍｍの無アルカリ平板ガラス（封止用基板３４）がセットされている。図７に示すように、この封止用基板３４の接着部の周囲部分に対応する５６ｍｍ×４６ｍｍの外周位置に、紫外線硬化型のビーズ含有エポキシ系高粘度接着剤６１をディスペンサーで塗布しておき、引き続きパネル中央部に対応する位置に、高粘度接着剤６１よりも低粘度の紫外線硬化型のエポキシ系低粘度接着剤３３を滴下し、約１Ｐａ程度まで減圧して、有機ＥＬ素子および封止用基板３４を貼り合せた。貼り合せ後、大気圧に解放し、封止用基板３４側から紫外線を照射した。次いで、加熱炉に入れて８０℃で１時間加熱し、炉内で３０分間自然冷却して取り出し、有機ＥＬパネルを作製した。
【００７０】
以上のように、本発明によれば、約１ｍｍ（透明基板１１（厚さ０．７ｍｍ）＋封止用基板３４（厚さ０．３ｍｍ）＋有機ＥＬ素子の積層膜（全膜厚約５０μｍ））の薄型有機ＥＬパネルを実現できることが明らかとなった。また、封止用基板３４に平板ガラスを使用することが可能になったため、凹部を設けたガラスを使用する従来の有機ＥＬパネル（以下、従来型有機ＥＬパネルと称す）に比べてコストを大幅に低減することができた。さらに、本発明の有機ＥＬパネルは、有機ＥＬ素子および封止用基板３４の間が接着剤３４で隙間無く充填されて貼り合わされているため、隙間を有する従来型有機ＥＬパネルに比べて薄くとも機械的強度を向上させることができた。水分や酸素などの封止性能は、従来型有機ＥＬパネルと同程度であったが、有機ＥＬ素子および封止用基板３４に隙間無く充填した接着剤３４により放熱性能が向上したため、従来型有機ＥＬパネルに比べて高輝度駆動時の動作寿命を延ばせることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】（ａ）は従来型有機ＥＬパネルの封止領域を示す概略図であり、（ｂ）は従来型有機ＥＬパネルの概略的な横断面図であり、（ｃ）は従来型有機ＥＬパネルの封止領域および表示部を示す概略図である。
【図２】従来型有機ＥＬパネルの封止構造および成膜状態を示す概略的な横断面図である。
【図３】本発明の有機ＥＬパネルの一実施形態であり、該有機ＥＬパネルの封止構造および成膜状態を示す概略的な横断面図である。
【図４】本発明の有機ＥＬパネルの一実施形態であり、該有機ＥＬパネルの封止構造および成膜状態を示す概略的な横断面図である。
【図５】本発明の有機ＥＬパネルの理想的な実施形態であり、該有機ＥＬパネルの封止構造および成膜状態を示す概略的な横断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の有機ＥＬパネルの封止領域を示す概略図であり、（ｂ）は本発明の有機ＥＬパネルの概略的な横断面図であり、（ｃ）は本発明の有機ＥＬパネルの封止領域および表示部を示す概略図である。
【図７】真空滴下貼り合せ法による本発明の封止工程を示す概略図である。
【符号の説明】
【００７２】
１１ 透明基板
１２ 有機ＥＬ素子積層膜
１３ 接着剤
１４ 封止用ガラス基板
１５ 吸湿剤
１６ 表示部
１７ 端子取り出し部
１８ 接着剤封止領域
１９ 凹部
２１ 色変換フィルタ層
２２ 透明電極
２３ シャドウマスク
２４ 陰極分離壁
２５ 有機ＥＬ層
２６ 反射電極
２７ 端部
３１ 無機保護層
３２ 吸湿層
３３ 低粘度接着剤
３４ 封止用基板
６１ 高粘度接着剤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子およびそれを用いた薄型の有機ＥＬパネルに関する。より詳細には、本発明は、凹部を設けた封止用基板と吸湿剤とを備えた従来の有機ＥＬパネルに比べて、より薄型で低コストの有機ＥＬパネルを提供すること、および、該パネルの構成要素として適用可能な有機ＥＬ素子を提供することに関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置に適用されるような発光素子の一例としては、有機化合物の薄膜積層構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」と称する）が知られている。有機ＥＬ素子については、１９８７年、イーストマンコダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらによって、高効率の発光を実現する２層積層構造の有機ＥＬ素子が発表されて以来、現在に至るまでに様々な有機ＥＬ素子が開発され、その一部は既に実用化され始めている。
【０００３】
しかしながら、当該有機ＥＬ素子は、素子を構成する有機ＥＬ層や反射電極などが、大気中に存在する酸素や水分などの影響を受けて劣化するために、貯蔵寿命や動作寿命が極めて短くなるといった問題をかかえている。したがって、このような問題を解決するために、有機ＥＬ素子をガラスや金属缶で封止して、大気中からの水分および酸素の侵入を防ぐ工夫がなされている。中でもガラスを利用することが多いが、これは、ガラスが水分を透過させないこと、および、有機ＥＬ素子の透明基板として用いられるガラス基板と線膨張係数が一致するため、貼り合せ後の反りや応力の発生を押さえることが可能であること、といった利点を有するためである。
【０００４】
より具体的には、図１および図２に示すようなボトムエミッション型の有機ＥＬパネルの場合、最初に、該パネルに適用される有機ＥＬ素子を、例えば、透明なガラス基板１１上に、色変換フィルタ層２１、透明電極２２、シャドウマスク２３、有機ＥＬ層２５、反射電極２６などの各層を含む有機ＥＬ素子の積層膜１２を積層することによって形成する。ここで、シャドウマスク２３は、有機ＥＬ素子の複数の発光部位に相当する位置の開口部を除いた透明基板１１および透明電極２２の全面に形成されている。また、有機ＥＬ層２５は、有機材料から形成されているため、反射電極２６の成膜後にストライプ形状をエッチング処理で形成する場合、該有機ＥＬ層２５を劣化させる可能性がある。したがって、このような劣化を生じさせずに、ストライプ状の有機ＥＬ層２５および反射電極２６を形成する必要がある。そのような方法の１つとして、陰極分離壁２４を用いる方法がある。この方法は、図２に示すような断面形状の陰極分離壁２４を、透明電極２２と直交する方向にレジスト材料を用いてフォトリソグラフ法によって形成し、次いで、真空蒸着装置内で有機ＥＬ層２５成分および反射電極２６成分を順次蒸着して、ストライプ状の有機ＥＬ層２５および反射電極２６を形成するという方法である。
【０００５】
上記のような構成の有機ＥＬ素子の場合、図２に示すような、反射電極２６に覆われない有機ＥＬ層２５の僅かな剥き出し部（端部２７）が存在する。有機ＥＬ層２５は、酸素や水分に極めて弱いため、このような状況のまま有機ＥＬ素子を大気中に暴露すると、前記端部２７を通じて水分などが侵入して有機ＥＬ層２５を短時間で劣化させ、最終的には発光を生じなくさせる。この他にも、反射電極２６が、侵入した酸素によって酸化され、導電性や反射率が低下するという劣化も生じる。したがって、このような劣化を防止するために、一般的には、有機ＥＬ素子形成後に、酸素や水分を極限まで抑えたチャンバー内で、有機ＥＬ素子と封止用基板１４とを、図１（ｂ）のように紫外線硬化型の接着剤１３などで接合して封止する。しかしながら、接合に利用される接着剤１３は、高分子でできていて密度が粗いために水分などが比較的容易に出入りしてしまう。したがって、接着剤１３の隙間から侵入する水分を捕獲するために、有機ＥＬ素子および封止基板１４の間に吸湿剤１５を内蔵させる。さらにこの際、封止用基板１４には、該基板と有機ＥＬ素子の積層膜１２との接触を避けるため、かつ、吸湿剤１５の入る隙間を確保するために、有機ＥＬ素子の積層膜１２と対向する位置に凹部１９を設けた基板が用いられることがある。これにより、吸湿剤１５を有機ＥＬ素子に接触させることなく、封止用基板１４の接合部を数μｍレベルまで有機ＥＬ素子の透明基板１１に近づけること（すなわち、接着剤１３の厚さを減少させること）が可能となるため、封止用基板１４に平板ガラスを用いた有機ＥＬパネルよりも封止性能をさらに高めることができる（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２３５０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
凹部１９を設けた封止用基板１４を適用する図１のような有機ＥＬパネルによれば封止性能は大幅に高められるものの、サンドブラストやエッチングによって、封止用基板１４に数百μｍの深さの凹部１９を形成する必要があり、平板ガラスを適用する場合に比べて非常に高コストとなる。また、凹部１９を設けた封止用基板１４では、凹部１９の肉厚が薄くなることと、加工時に入ったマイクロクラックとの影響で機械的強度が低下する。この機械的強度の低下を避けるため、封止用基板１４に比較的厚いガラス（厚さ：０．７ｍｍ〜２ｍｍ）が一般的に使用されるが、これにより有機ＥＬパネル全体の厚さを薄くできないのが現状である。
【０００８】
さらに、有機ＥＬパネルを高輝度発光させた場合、自己発熱によって有機ＥＬパネルの温度が上昇して動作寿命が顕著に低下してくるため、発生した熱を効率よく外部に放熱させる必要がある。しかしながら、図１（ｂ）に示すような封止構造の有機ＥＬパネルでは、有機ＥＬパネルの内部（凹部１９）が中空であり、そこを通じての熱伝導がほとんど期待できないために、自己発熱による動作寿命の低下を解決することができない。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、封止用基板１４に凹部１９を設けたガラスなどを使用する従来の有機ＥＬパネルに比べて同等以上の封止性能を確保しつつ、安価で高強度かつ高熱伝導の実用的で薄型の有機ＥＬパネルを提供すること、およびその有機ＥＬパネルの構成要素として適用可能な有機ＥＬ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述の課題を解決するために、以下の通りの発明を提供する。
【００１１】
本発明の有機ＥＬ素子は、透明基板と、前記透明基板上にストライプ状に形成された透明電極と、前記透明電極上に複数の開口部を有するように形成されたシャドウマスクと、前記透明電極に対して直交する方向および前記シャドウマスクの開口部間に形成された陰極分離壁と、前記シャドウマスクの開口部内および前記陰極分離壁上に形成された少なくとも有機発光層を含む有機ＥＬ層と、前記有機ＥＬ層上に形成された反射電極とを有する有機ＥＬ素子であって、前記有機ＥＬ層の側面並びに反射電極の側面および上面を少なくとも覆うように形成された無機保護層と、少なくとも前記無機保護層上に形成された吸湿層とをさらに有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の有機ＥＬパネルは、上記有機ＥＬ素子と、封止用基板と、前記有機ＥＬ素子および封止用基板を接合するための接着剤とを有する有機ＥＬパネルであって、
前記有機ＥＬ素子と封止用基板との間に前記接着剤を隙間無く充填して、前記有機ＥＬ素子および封止用基板が貼り合わされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
封止用基板として凹部を設けたガラスを用いる代わりに平板ガラスを用いた場合、接合部（接着剤層）の厚みは相対的に厚くなるため、一般的に封止性能は減少する。しかしながら、本発明によれば、有機ＥＬ層および反射電極の周囲を、無機保護層および吸湿層で直接的に被覆しているため封止性能が大幅に向上し、平板ガラスの使用による封止性能の減少分をカバーすることができる。したがって、本発明によれば、封止性能を減少させることなく封止用基板に平板ガラスを使用できるため、封止用基板に凹部を設けたガラスなどを使用する従来の有機ＥＬパネルに比べて安価な有機ＥＬパネルを提供することができる。また、平板ガラスの使用により封止用基板の厚みをより薄くでき、従来の有機ＥＬパネルよりも薄型の有機ＥＬパネルを提供することができる。
【００１４】
また、本発明の有機ＥＬパネルは、該パネルを構成する有機ＥＬ素子と封止用基板との間を接着剤で隙間なく充填して固着させる構造のため、パネル内に隙間を有する従来の有機ＥＬパネルに比べて、高強度で放熱性能の良好な有機ＥＬパネルを提供することもできる。この際、充填した接着剤から生じる水分やガス成分による有機ＥＬ素子の劣化が考えられるが、本発明では、有機ＥＬ層および反射電極が無機保護層と吸湿層とで直接的に被覆されているので、このような影響を受けることがない。
【００１５】
この他、上記に示したような封止性能および放熱性能の向上により、本発明の有機ＥＬパネルは、貯蔵寿命および動作寿命の長寿命化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、上記のような特徴を有するが、図３に本発明の有機ＥＬパネルの１つの実施形態を示す。本発明の有機ＥＬパネルは、有機ＥＬ素子と封止用基板３４との間に接着剤３３が充填された構造になっている。この内、有機ＥＬ素子は、透明基板１１と、前記透明基板１１上にストライプ状に形成された透明電極２２と、前記透明電極２２上に複数の開口部を有するように形成されたシャドウマスク２３と、前記透明電極２２に対して直交方向および前記シャドウマスク２３の開口部間に形成された陰極分離壁２４と、前記シャドウマスク２３の開口部内および前記陰極分離壁２４上に形成された少なくとも有機発光層を含む有機ＥＬ層２５と、前記有機ＥＬ層２５上に形成された反射電極２６と、前記有機ＥＬ層２５の側面並びに前記反射電極２６の側面および上面を少なくとも覆うように形成された無機保護層３１と、少なくとも前記無機保護層３１上に形成された吸湿層３２とを有する構造をしている。図３の有機ＥＬパネルはさらに、透明基板１１と透明電極２２との間に色変換フィルタ層２１を有している。
【００１７】
透明基板１１は、積層される層の形成に用いられる条件（溶媒、温度等）に耐えるものであるべきであり、かつ、寸法安定性に優れていることが好ましい。好ましい材料は、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレートなどの樹脂を含む。あるいはまた、ポリオレフィン、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂またはポリイミド樹脂などから形成される可撓性フィルムを基板として用いてもよい。
【００１８】
必要に応じて、透明基板１１上に、色変換フィルタ層２１を形成することができる。本明細書において、色変換フィルタ層２１とは、カラーフィルタ層、色変換層、およびカラーフィルタ層と色変換層との積層体の総称を指す。フルカラー表示を可能にするためには、少なくとも青色（Ｂ）領域、緑色（Ｇ）領域および赤色（Ｒ）領域の光を放出する独立した色変換フィルタ層２１が設けられる。なお、有機ＥＬ層２５自体で、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ領域を含む光を放出できる場合には、色変換フィルタ層２１としてカラーフィルタ層のみの構成を用いることができる。
【００１９】
カラーフィルタ層は、所望される波長域の光のみを透過させる層である。また、色変換層との積層構成を採る場合、色変換層にて波長分布変換された光の色純度を向上させることにカラーフィルタ層は有効である。例えば、市販の液晶用カラーフィルタ材料（富士フィルムアーチ製カラーモザイクなど）を用いてカラーフィルタ層を形成してもよい。
【００２０】
色変換層とは、有機ＥＬ層２５にて発光される近紫外領域ないし可視領域の光、特に青色ないし青緑色領域の光を吸収して異なる波長の可視光を発光するものである。ＲＧＢそれぞれの色変換層は、少なくとも有機蛍光色素とマトリクス樹脂とを含む。
【００２１】
１）有機蛍光色素
本発明において、好ましくは、少なくとも赤色領域の蛍光を発する蛍光色素の１種類以上を用い、さらに緑色領域の蛍光を発する蛍光色素の１種類以上と組み合わせてもよい。これは、光源として青色ないし青緑色領域の光を発光する有機ＥＬ層２５を用いる場合、有機ＥＬ層２５からの光を単なる赤色フィルタに通して赤色領域の光を得ようとすると、元々赤色領域の波長の光が少ないために極めて暗い出力光になってしまうからである。
【００２２】
したがって、有機ＥＬ層２５からの青色ないし青緑色領域の光を、蛍光色素によって赤色領域の光に変換することにより、十分な強度を有する赤色領域の光の出力が可能となる。発光体から発せられる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など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）などのピリジン系色素、あるいはオキサジン系色素などが挙げられる。さらに、各種染料（直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料など）も蛍光性があれば使用することができる。
【００２３】
発光体から発せられ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）などのクマリン系色素、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などのナフタルイミド系色素などが挙げられる。さらに、各種染料（直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料など）も蛍光性があれば使用することができる。
【００２４】
さらに、青色領域の光に関しては、有機ＥＬ層２５が発する近紫外光または青緑色光の波長分布変換を行って青色光を出力する青色変換層を含んでもよい。ただし、有機ＥＬ層２５が青色から青緑色の光を発する場合、青色カラーフィルタ層のみを用いることが好ましい。
【００２５】
有機ＥＬ層２５が白色発光する場合には、カラーフィルタ層のみにて所望の色を得ることができるが、各色変換層を用いることによりカラーフィルタ層のみの場合よりも高い効率で３原色の発光を得ることが可能となる。
【００２６】
なお、本発明に用いる有機蛍光色素を、ポリメタクリル酸エステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹脂、アルキッド樹脂、芳香族スルホンアミド樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂およびこれらの樹脂混合物などに予め練り込んで顔料化して、有機蛍光顔料としてもよい。また、これらの有機蛍光色素や有機蛍光顔料（本明細書中で、前記２つを合わせて有機蛍光色素と総称する）は単独で用いてもよく、蛍光の色相を調整するために２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２７】
本発明の色変換層は、該色変換層の重量を基準として０．０１〜５質量％、より好ましくは０．１〜２質量％の有機蛍光色素を含有する。前記含有量範囲の有機蛍光色素を用いることにより、濃度消光などの効果による色変換効率の低下を伴うことなしに、充分な波長変換を行うことが可能となる。
【００２８】
２）マトリクス樹脂
次に、本発明の色変換層に用いられるマトリクス樹脂は、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂（レジスト）を光および／または熱処理して、ラジカル種またはイオン種を発生させて重合または架橋させ、不溶不融化させたものである。また、色変換層のパターニングを行うために、該光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂は、未露光の状態において有機溶媒またはアルカリ溶液に可溶性であることが望ましい。
【００２９】
具体的には、マトリクス樹脂は、（１）アクリロイル基やメタクリロイル基を複数有するアクリル系多官能モノマーおよびオリゴマーと、光または熱重合開始剤とからなる組成物膜を光または熱処理して、光ラジカルまたは熱ラジカルを発生させて重合させたもの、（２）ボリビニル桂皮酸エステルと増感剤とからなる組成物を光または熱処理により二量化させて架橋したもの、（３）鎖状または環状オレフィンとビスアジドとからなる組成物膜を光または熱処理してナイトレンを発生させ、オレフィンと架橋させたもの、および（４）エポキシ基を有するモノマーと酸発生剤とからなる組成物膜を光または熱処理により、酸（カチオン）を発生させて重合させたものなどを含む。特に、（１）のアクリル系多官能モノマーおよびオリゴマーと光または熱重合開始剤とからなる組成物を重合させたものが好ましい。なぜなら、該組成物は高精細なパターニングが可能であり、および重合した後は耐溶剤性、耐熱性等の信頼性が高いからである。
【００３０】
本発明で用いることができる光重合開始剤、増感剤および酸発生剤は、含まれる蛍光変換色素が吸収しない波長の光によって重合を開始させるものであることが好ましい。本発明の色変換層において、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂中の樹脂自身が光または熱により重合することが可能である場合には、光重合開始剤および熱重合開始剤を添加しないことも可能である。
【００３１】
マトリクス樹脂（色変換層）は、光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂、有機蛍光色素および添加剤を含有する溶液または分散液を、支持基板上に塗布して樹脂の層を形成し、そして所望される部分の光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂を露光することにより重合させて形成される。所望される部分に露光を行って光硬化性または光熱併用型硬化性樹脂を不溶化させた後に、パターニングを行う。該パターニングは、未露光部分の樹脂を溶解または分散させる有機溶媒またはアルカリ溶液を用いて、未露光部分の樹脂を除去するなどの慣用の方法によって実施することができる。
【００３２】
３）構成
赤色に関しては、赤色変換層のみから形成されてもよい。しかし、蛍光色素による変換のみでは十分な色純度が得られない場合は、赤色変換層とカラーフィルタ層との積層体としてもよい。カラーフィルタ層を併用する場合、カラーフィルタ層の厚さは１〜２μｍであることが好ましい。
【００３３】
また、緑色に関しては、緑色変換層のみから形成されてもよい。しかし、蛍光色素による変換のみでは十分な色純度が得られない場合は、緑色変換層とカラーフィルタ層との積層体としてもよい。カラーフィルタ層を併用する場合、カラーフィルタ層の厚さは１〜２μｍであることが好ましい。
【００３４】
一方、青色に関しては、カラーフィルタ層のみとすることができる。カラーフィルタ層のみを用いる場合、その厚さは１〜１７μｍであることが好ましい。
【００３５】
色変換層は、スピンコート法、ロールコート法、キャスト法、ディップコート法などを用いて基板に塗布し、続いてフォトリソグラフ法などを用いてパターニングすることによって形成することができる。色変換層の厚さは５〜１５μｍであることが好ましい。
【００３６】
色変換フィルタ層２１を形成する場合、ブラックマトリックスを、各色に対応する色変換フィルタ層２１の間の領域に、スピンコート法、ロールコート法、キャスト法、ディップコート法などを用いて基板に塗布し、続いてフォトリソグラフ法などを用いてパターニングすることによって形成することが好ましい。ブラックマトリックスの材料としては、市販の液晶用などのフラットパネルディスプレイ用ブラックマトリックス材料などを用いることができる。ブラックマトリックスを設けることによって、隣接するサブピクセルの色変換フィルタ層２１への光の漏れを防止して、にじみのない所望される蛍光変換色のみを得ることが可能となる。後述する有機ＥＬパネルの封止を妨げないことを条件として、透明基板１１上の色変換フィルタ層２１が設けられている領域の周囲にブラックマスクを設けてもよい。
【００３７】
任意選択的に、色変換フィルタ層２１を覆うように平滑層を、キャスト法、スピンコート法またはロールディップコート法で形成することができる。この平滑層は、色変換フィルタ層２１上に平滑な塗膜を形成することができ、色変換層の機能を低下させないポリマー材料で構成されることが好ましい。より好ましくは、該材料は、可視域における透明性が高く（４００〜８００ｎｍの範囲で透過率５０％以上）、電気絶縁性を有し、水分、酸素および低分子成分に対するバリア性を有するポリマー材料である。
【００３８】
上記のようなブラックマトリックス、色変換フィルタ層２１、平滑層などを形成した場合、これらから生じる水分やガス成分などによって有機ＥＬ層２５などが劣化する可能性がある。したがって、任意選択的ではあるが、これらの最上部に５０ｎｍ〜１０００ｎｍの厚さのＳｉＯ２、ＳｉＮなどからなるガスバリア層を、スパッタ法やＣＶＤ法によって形成することが望ましい。
【００３９】
透明基板１１上、または存在する場合に前述の色変換フィルタ層２１などの上に、透明電極２２（陽極）をスパッタ法によって積層する。透明電極２２は、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ：Ａｌなどの導電性金属酸化物を用いて形成される。透明電極２２は、波長４００〜８００ｎｍの光に対して好ましくは５０％以上、より好ましくは８５％以上の透過率を有することが好ましい。
【００４０】
透明電極２２は、第一の方向に延びるストライプ状の複数の部分電極から形成される。そのような透明電極２２は、所望の形状を与えるマスクを用いて形成してもよいし、最初に基板上に均一な層を形成してフォトリソグラフィーなどを用いて形成してもよいし、あるいはリフトオフ法を用いて形成してもよい。
【００４１】
次いで、シャドウマスク２３を、有機ＥＬ素子の複数の発光部位に相当する位置の開口部を除いた透明基板１１および透明電極２２の全面に形成する。シャドウマスク２３は、有機または無機の絶縁性材料を用いて形成することができる。例えば、有機材料としては、ノボラック系樹脂膜（例えば、「ＪＥＭ−７００Ｒ２」、商品名、ＪＳＲ製）のような感光性レジスト材料などを用いることができ、無機材料としては、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘなどの無機酸化物または無機窒化物などを用いることができる。ここで、シャドウマスク２３に無機材料を使用した場合、シャドウマスク２３は、その下に設けられる色変換フィルタ層２１などからの水分および酸素が有機ＥＬ層２５に侵入するのを防止するガスバリア層としての機能も有することができる。一方、感光性レジスト材料のような有機材料を使用した場合には、シャドウマスク２３の加工は通常のフォトプロセスだけで精度良く実現でき、工程を簡略化できる。
【００４２】
なお、シャドウマスク２３は、任意の色を有することができるが、透明（この場合、７０〜１００％の可視光透過率を有することが望ましい）であってもよい。あるいはまた、シャドウマスク２３を黒色にして、ブラックマトリックスと同様の性能を発揮させることができる。また、シャドウマスク２３は、絶縁性を確保するために、０．１〜５μｍ、好ましくは１〜２μｍの膜厚を有することが望ましい。
【００４３】
次いで、陰極分離壁２４を、有機レジスト材料を使用して、シャドウマスク２３の開口部間、および透明電極２２と直交する方向（すなわち、第一の方向に対して直交方向）に連続的に延びるように、露光量や露光時間などを調整して所望の断面形状を有するようにフォトリソグラフ法で形成した。陰極分離壁２４の断面形状としては、反射電極２６の形成において、該電極を正確に分離でき、陽極と短絡させない形状であればどのような形状をとってもよいが、中でも、底面幅が５μｍ以上、上面幅が底面幅＋３〜＋１０μｍ、高さが２〜５μｍの逆テーパの形状が好ましい。このような逆テーパ形状であれば、以下で詳述する無機保護層３１および吸湿層３３を都合よく形成することができる。
【００４４】
次に、透明電極２２および陰極分離壁２４の上に有機ＥＬ層２５が形成される。有機ＥＬ層２５は、有機発光層を少なくとも含み、必要に応じて正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層を含む。これらの各層は、それぞれにおいて所望される特性を実現するのに充分な膜厚を有して形成される。例えば、下記のような層構成からなるものが採用される。
（１）有機発光層
（２）正孔注入層／有機発光層
（３）有機発光層／電子注入層
（４）正孔注入層／有機発光層／電子注入層
（５）正孔輸送層／有機発光層／電子注入層
（６）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子注入層
（７）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
（上記の構成において、陽極として機能する電極が左側に接続され、陰極として機能する電極が右側に接続される）
【００４５】
正孔注入層と正孔輸送層の両機能を有する正孔注入輸送層を用いてもよく、また、電子注入層と電子輸送層の両機能を有する電子注入輸送層を用いてもよい。
【００４６】
有機発光層の材料としては、任意の公知の材料を用いることができる。例えば、青色から青緑色の発光を得るためには、例えば、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などの蛍光増白剤、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などの材料が好ましく使用される。あるいはまた、ホスト化合物にドーパントを添加することによって、種々の波長域の光を発する有機発光層を形成してもよい。ホスト化合物としては、ジスチリルアリーレン系化合物（例えば、出光興産製ＩＤＥ−１２０など）、Ｎ，Ｎ’−ジトリル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルビフェニルアミン（ＴＰＤ）、アルミニウムトリス（８−キノリノラート）（Ａｌｑ３）などを用いることができる。ドーパントとしては、ペリレン（青紫色）、クマリン６（青色）、キナクリドン系化合物（青緑色〜緑色）、ルブレン（黄色）、４−ジシアノメチレン−２−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−６−メチル−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ、赤色）、白金オクタエチルポルフィリン錯体（ＰｔＯＥＰ、赤色）などを用いることができる。
【００４７】
正孔注入層の材料としては、Ｐｃ類（ＣｕＰｃなどを含む）またはインダンスレン系化合物などを用いることができる。
【００４８】
正孔輸送層は、トリフェニルアミン誘導体（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルビフェニルアミン（α−ＮＰＤ）、４，４’，４”−トリス−（Ｎ−３−トリル−Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−テトラビフェニル−４，４’−ビフェニレンジアミン（ＴＢＰＢ）などのようなトリアリールアミン系材料を用いることができる。
【００４９】
電子輸送層としては、２−（４−ビフェニル）−５−（ｐ−ｔブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）のようなオキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、フェニルキノキサリン類、およびアルミニウムのキノリノール錯体（例えばＡｌｑ）などを用いることができる。
【００５０】
電子注入層の材料としては、アルミニウム錯体、またはアルカリ金属ないしアルカリ土類金属をドープしたアルミニウムのキノリノール錯体（例えば、Ａｌｑ３）を用いてもよい。
【００５１】
さらに電子注入性を向上させるために、有機ＥＬ層２５と反射電極２６との界面にバッファ層を設けてもよい。バッファ層の材料としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、またはＣｓなどのアルカリ金属、Ｂａ、Ｓｒなどのアルカリ土類金属またはそれらを含む合金、希土類金属、あるいはそれら金属のフッ化物などを用いることができるが、それらに限定されるものではない。バッファ層の膜厚は、駆動電圧および透明性等を考慮して適宜選択することができるが、通常の場合には１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００５２】
有機ＥＬ層２５を構成するそれぞれの層は、蒸着法（抵抗加熱または電子ビーム加熱）などの当該技術分野において知られている任意の手段を用いて形成することができる。
【００５３】
反射電極２６（陰極）は、蒸着（抵抗加熱または電子ビーム加熱）、イオンプレーティング、レーザーアブレーションなどの当該技術分野において知られている任意の手段を用いて、有機ＥＬ層２５上に積層される。反射電極２６は、９０％以上の反射率を有するＡｌ、Ａｇのような金属またはそれらの合金を用いて形成されることが好ましい。中でも、低コストで高反射率のＡｌが特に好ましい。
【００５４】
なお、本実施形態においては、透明電極２２と直交する方向に図３に示すような逆テーパ状の陰極分離壁２４が形成されている。したがって、Ａｌなどからなる反射電極２６を蒸着法などで形成すると、反射電極２６の成分は、陰極分離壁の根元付近までは回り込まずに直線的に垂直方向に堆積していく。その結果、反射電極２６は分断され、透明電極に対して直交方向に延びるストライプ状の反射電極２６が形成される。
【００５５】
無機保護層３１とは、有機ＥＬ素子を劣化させる水分や酸素などが該素子へ侵入することを防止する層であり、ＳｉＯ２やＳｉＮなどの材料からなり、スパッタまたはＣＶＤなどを用いて適用される。シャドウマスク２３が無機材料の場合、シャドウマスク２３自体に無機保護層３１と同等の機能（ガスバリア層）が備わっているため、無機保護層３１は、図３に示すように少なくとも露出している有機ＥＬ層２５の側面部並びに反射電極２６の側面部および上面部に形成すればよいが、好ましくは、図４に示すように有機ＥＬ素子の表面全てを被覆するように形成した方がよい。また、シャドウマスク２３が有機材料の場合には、水分や酸素が該シャドウマスク２３を通じて、有機ＥＬ層２５に侵入する可能性があるため、図４に示すように有機ＥＬ素子の表面全てを被覆するように形成することが好ましい。無機保護層３１の形成方法としては、陰極分離壁２４の影になる部分への無機保護層３１成分の回り込みが大きい、上記のようなスパッタやＣＶＤを用いることが望ましいが、基板を自公転させるような手段をとれば、電子ビーム蒸着やイオンプレーティング法を用いることもできる。無機保護層３１の厚さは、保護性能と膜応力との兼ね合いで選定されるが、５０ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは、１００ｎｍ〜６００ｎｍが望ましい。
【００５６】
無機保護層３１の上には吸湿層３２が設けられる。無機保護層３１として欠陥が全くない層を形成して一切の水分を透過させないようにすることができれば吸湿層３２は必ずしも必要ではないが、そのような完全無欠な無機保護層３１を形成するのは非常に困難であり、ピンホール、粒界の隙間、その他の欠陥などが生じやすい。そこで無機保護層２１にこのような欠陥が生じていてもそこから水分を透過させないように無機保護層３１の上に吸湿層３２を設ける。
【００５７】
吸湿層３２は、接合部を通じて侵入してきた水分や、接着剤に含有している水分を捕獲する層であり、Ｎａ２ＯやＫ２Ｏのようなアルカリ金属酸化物、ＣａＯやＳｒＯ、ＢａＯ、ＭｇＯのようなアルカリ土類金属酸化物、Ｎａ２ＳＯ４やＣａＳＯ４、ＭｇＳＯ４のような硫酸塩、ＣａＣｌ２、ＭｇＣｌ２のような金属ハロゲン化物などの材料からなる。吸湿層３２は、無機保護層３１で使用される方法と同様な方法を用いて適用され、図３または図４に示すように、少なくとも無機保護層３１の形成前に露出していた有機ＥＬ層２５の側面部並びに反射電極２６の側面部および上面部に該吸湿層３３を形成すればよいが、好ましくは、図５に示すように有機ＥＬ素子の表面全てを被覆するように形成した方がよい。
【００５８】
さらに、本実施形態の有機ＥＬ素子を、乾燥窒素雰囲気内（例えば、酸素５ｐｐｍ以下、水分５ｐｐｍ以下）に移動させ、図７のような真空滴下貼り合せ法によって封止することができる。この真空滴下貼り合せ法とは、封止用基板３４上に紫外線硬化型のエポキシ系またはアクリル系低粘度接着剤３３（０．３〜３Ｐａ・ｓの粘度を有する）を滴下した後、０．１〜１０Ｐａの真空下において、封止用基板３４および有機ＥＬ素子を重ね合せ、引き続き大気圧に開放することによって有機ＥＬ素子と封止用基板３４とを貼り合せる方法である。この方法によれば、有機ＥＬ素子および封止用基板３４の間を隙間なく接着剤で充填することが可能である。この際、封止用基板３４上の接着部の周囲部分に対応する位置に、紫外線硬化型のエポキシ系またはアクリル系高粘度接着剤６１（１００〜４００Ｐａ・ｓの粘度を有し、スペーサとなるビーズを含有してもよい）で土手部分を予め作製しておくことにより、きれいな充填形状および一定のギャップ間隔を維持することができる。貼り合せ終了後、必要に応じてマスクした上で封止用基板３４側もしくは透明基板１１側から紫外線を照射して、低粘度接着剤３３および高粘度接着剤６１を硬化させ、最終的な有機ＥＬパネルを形成することができる。なお、熱硬化型の接着剤で代用する場合には、紫外線ではなく加熱することで同様に対応することができる。
【００５９】
また、前述した接着剤に、高い熱伝導性を有する充填剤（例えば、シリコーン、炭素繊維、金属粉末など）を添加することもできる。ただし、この場合、紫外線硬化を妨げないという条件が必要となる。
【００６０】
封止用基板３４は、上記の封止工程の条件（接着剤成分、温度等）に耐えられるものであり、かつ、寸法安定性に優れていることが好ましい。さらに、使用される透明基板１１との線膨張係数を考慮して選択されることが好ましい。封止用基板３４の材料としては、ガラス、金属、またはポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレートなどの樹脂を用いることができるが、中でもガラスが好ましい。あるいはまた、ポリオレフィン、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂またはポリイミド樹脂などから形成される可撓性フィルムを基板として用いることも可能である。
【００６１】
また、封止用基板３４に、有機ＥＬ素子の積層膜（有機ＥＬ層２５、陰極分離壁２４などを含む）の膜厚程度（数十μｍ）の深さを有する浅い凹部を設ければ、有機ＥＬ素子の周辺部で図１（ｂ）のような狭いギャップを形成することができ、図６（ｂ）の構造以上に封止性能を向上させることができる。凹部をサンドブラスト加工で形成する場合、サンドブラストのコストは、一般的に加工深さに大きく依存するが、上記のような比較的浅い凹部加工では、加工費用は極端に安く抑えることができる。
【実施例】
【００６２】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、これらは本発明を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。なお、本実施例は、図５の構成の有機ＥＬパネルに基づくものである。
【００６３】
有機ＥＬ素子の透明基板１１としては、２３０ｍｍ×２００ｍｍ×厚さ０．７ｍｍの大きさの無アルカリガラス基板を使用した。該基板を用いた場合、有機ＥＬ素子の複数取りが可能であるが、以下においては、複数の有機ＥＬ素子の中の１つの有機ＥＬ素子について説明する。前記透明基板１１の色変換フィルタ層２１を形成する部分以外の部分に、感光性フォトレジストをスピンコートし、フォトリソグラフィー法を用いてブラックマトリックスを形成した。次いで、色変換フィルタ層２１を構成するカラーフィルタおよび色変換層をスピンコートとその後のフォトリソグラフィーで順次形成した。形成したブラックマトリックスおよび色変換フィルタ層２１の上面に平滑層をスピンコートとその後のフォトリソグラフィーで形成し、次いで、これらの各層から生じる水分やガス成分を遮断するために、約２００ｎｍのＳｉＯ２のガスバリア層をスパッタで形成した。ここでスパッタ装置にはＲＦ−プレーナマグネトロン装置を使用し、スパッタガスにはＡｒを使用した。ガスバリア層形成時における基板温度は８０℃とした。
【００６４】
さらに、ガスバリア層の上面に、ターゲットとしてＩＤＩＸＯ（出光興産株式会社製、インジウムおよび亜鉛の酸化物と酸化インジウムとの混合物）を用いるスパッタ法によって膜厚３００ｎｍのＩＺＯを全面成膜した。成膜されたＩＺＯ上にレジスト剤「ＯＦＰＲ−８００」（東京応化社製）をスピンコートした後、フォトリソグラフィー法にてパターニングを行い、ストライプ状の複数の部分電極からなる透明電極２２を形成した。
【００６５】
これに有機レジスト剤を塗布して１μｍのレジスト膜を形成し、次いで、フォトプロセスで、透明電極２２上の発光部位に開口部を設けてシャドウマスク２３を形成した。シャドウマスク２３の開口部は、約８０μｍ×２４０μｍとした。次に、マトリックス駆動型構造の有機ＥＬ素子となるように、透明電極２２を形成するストライプの延びる方向と直交する方向で、シャドウマスク２３の開口部間の隙間に位置する部分に陰極分離壁２４を形成した。ここで、陰極分離壁２４は、有機レジスト材料を使用し、露光時間を調整して、上面が約１２μｍ幅、底面が約６μｍ幅、高さ約４μｍの逆テーパ形状とした。
【００６６】
次いで、陰極分離壁２４まで形成された基板を抵抗加熱蒸着装置内に装着し、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子注入層を、真空を破らずに順次成膜し、有機ＥＬ層２５を形成した。成膜に際して真空槽内圧は１×１０−４Ｐａ まで減圧した。正孔注入層としては膜厚１００ｎｍの銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を積層した。正孔輸送層としては膜厚２０ｎｍの４，４′−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）を積層した。発光層としては膜厚３０ｎｍの４，４′−ビス（２，２′−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を積層した。電子注入層としては膜厚２０ｎｍのアルミキレート（Ａｌｑ３）を積層した。
【００６７】
有機ＥＬ層２５を形成した後、陰極分離壁２４を利用して、透明電極２２のストライプに対して直交する方向に延びるストライプ状の反射電極２６が得られるように、厚さ２００ｎｍのＡｌからなる反射電極２６を、真空を破らずに蒸着で形成した。
【００６８】
反射電極２６を形成した後、該基板をインライン（大気開放せず）のまま対向スパッタのチャンバー内に移動し、圧力を１Ｐａ、基板温度を８０℃に設定し、スパッタガスにＡｒを使用して、ＳｉＯ２からなる無機保護層３１を２００ｎｍ成膜した。この対向スパッタは、有機ＥＬ層２５にダメージを与えにくく、かつ、陰極分離壁２４の根元までスパッタ成分を回り込ませることが期待できるため、無機保護層３１および吸湿層３３の形成においては有効な手段である。上記のように形成された無機保護層３１は、図５に示すように、陰極分離壁２４の根元に至るまで隙間なく全面に形成されていた。同様に対向スパッタを用いて、ＳｒＯからなる吸湿層３２を、図５に示すように無機保護層３１上の全面を覆うように２μｍの厚さで成膜して、最終的な有機ＥＬ素子を形成した。
【００６９】
次いで、形成された有機ＥＬ素子を、酸素５ｐｐｍ、水分５ｐｐｍ以下の貼り合せ装置に移動させた。貼り合せ装置内には、予めアセトン洗浄および２００℃、５分間の真空加熱乾燥が終了している２３０ｍｍ×２００ｍｍ×厚さ０．３ｍｍの無アルカリ平板ガラス（封止用基板３４）がセットされている。図７に示すように、この封止用基板３４の接着部の周囲部分に対応する５６ｍｍ×４６ｍｍの外周位置に、紫外線硬化型のビーズ含有エポキシ系高粘度接着剤６１をディスペンサーで塗布しておき、引き続きパネル中央部に対応する位置に、高粘度接着剤６１よりも低粘度の紫外線硬化型のエポキシ系低粘度接着剤３３を滴下し、約１Ｐａ程度まで減圧して、有機ＥＬ素子および封止用基板３４を貼り合せた。貼り合せ後、大気圧に解放し、封止用基板３４側から紫外線を照射した。次いで、加熱炉に入れて８０℃で１時間加熱し、炉内で３０分間自然冷却して取り出し、有機ＥＬパネルを作製した。
【００７０】
以上のように、本発明によれば、約１ｍｍ（透明基板１１（厚さ０．７ｍｍ）＋封止用基板３４（厚さ０．３ｍｍ）＋有機ＥＬ素子の積層膜（全膜厚約５０μｍ））の薄型有機ＥＬパネルを実現できることが明らかとなった。また、封止用基板３４に平板ガラスを使用することが可能になったため、凹部を設けたガラスを使用する従来の有機ＥＬパネル（以下、従来型有機ＥＬパネルと称す）に比べてコストを大幅に低減することができた。さらに、本発明の有機ＥＬパネルは、有機ＥＬ素子および封止用基板３４の間が接着剤３４で隙間無く充填されて貼り合わされているため、隙間を有する従来型有機ＥＬパネルに比べて薄くとも機械的強度を向上させることができた。水分や酸素などの封止性能は、従来型有機ＥＬパネルと同程度であったが、有機ＥＬ素子および封止用基板３４に隙間無く充填した接着剤３４により放熱性能が向上したため、従来型有機ＥＬパネルに比べて高輝度駆動時の動作寿命を延ばせることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】（ａ）は従来型有機ＥＬパネルの封止領域を示す概略図であり、（ｂ）は従来型有機ＥＬパネルの概略的な横断面図であり、（ｃ）は従来型有機ＥＬパネルの封止領域および表示部を示す概略図である。
【図２】従来型有機ＥＬパネルの封止構造および成膜状態を示す概略的な横断面図である。
【図３】本発明の有機ＥＬパネルの一実施形態であり、該有機ＥＬパネルの封止構造および成膜状態を示す概略的な横断面図である。
【図４】本発明の有機ＥＬパネルの一実施形態であり、該有機ＥＬパネルの封止構造および成膜状態を示す概略的な横断面図である。
【図５】本発明の有機ＥＬパネルの理想的な実施形態であり、該有機ＥＬパネルの封止構造および成膜状態を示す概略的な横断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の有機ＥＬパネルの封止領域を示す概略図であり、（ｂ）は本発明の有機ＥＬパネルの概略的な横断面図であり、（ｃ）は本発明の有機ＥＬパネルの封止領域および表示部を示す概略図である。
【図７】真空滴下貼り合せ法による本発明の封止工程を示す概略図である。
【符号の説明】
【００７２】
１１ 透明基板
１２ 有機ＥＬ素子積層膜
１３ 接着剤
１４ 封止用ガラス基板
１５ 吸湿剤
１６ 表示部
１７ 端子取り出し部
１８ 接着剤封止領域
１９ 凹部
２１ 色変換フィルタ層
２２ 透明電極
２３ シャドウマスク
２４ 陰極分離壁
２５ 有機ＥＬ層
２６ 反射電極
２７ 端部
３１ 無機保護層
３２ 吸湿層
３３ 低粘度接着剤
３４ 封止用基板
６１ 高粘度接着剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、前記透明基板上にストライプ状に形成された透明電極と、前記透明電極上に複数の開口部を有するように形成されたシャドウマスクと、前記透明電極に対して直交する方向および前記シャドウマスクの開口部間に形成された陰極分離壁と、前記シャドウマスクの開口部内および前記陰極分離壁上に形成された少なくとも有機発光層を含む有機ＥＬ層と、前記有機ＥＬ層上に形成された反射電極とを有する有機ＥＬ素子であって、
前記有機ＥＬ層の側面並びに反射電極の側面および上面を少なくとも覆うように形成された無機保護層と、少なくとも前記無機保護層上に形成された吸湿層とをさらに有することを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
透明基板と、前記透明基板上にストライプ状に形成された透明電極と、前記透明電極上に複数の開口部を有するように形成されたシャドウマスクと、前記透明電極に対して直交する方向および前記シャドウマスクの開口部間に形成された陰極分離壁と、前記シャドウマスクの開口部内および前記陰極分離壁上に形成された少なくとも有機発光層を含む有機ＥＬ層と、前記有機ＥＬ層上に形成された反射電極とを有する有機ＥＬ素子であって、
前記有機ＥＬ素子の表面を全て覆うように形成された無機保護層と、前記無機保護層上に形成された吸湿層とをさらに有することを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記吸湿層が、前記無機保護層の下部に位置する有機ＥＬ層の側面部並びに反射電極の側面部および上面部を少なくとも覆うように形成されることを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記吸湿層が、前記無機保護層の全面を覆うように形成されることを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
透明基板と透明電極との間に、色変換フィルタ層が形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子と、封止用基板と、前記有機ＥＬ素子および封止用基板を接合するための接着剤とを有する有機ＥＬパネルであって、
前記有機ＥＬ素子と封止用基板との間に前記接着剤を隙間無く充填して、前記有機ＥＬ素子および封止用基板が貼り合わされていることを特徴とする有機ＥＬパネル。
【請求項７】
前記封止用基板は、凹部を設けたガラスであることを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬパネル。
【請求項１】
透明基板と、前記透明基板上にストライプ状に形成された透明電極と、前記透明電極上に複数の開口部を有するように形成されたシャドウマスクと、前記透明電極に対して直交する方向および前記シャドウマスクの開口部間に形成された陰極分離壁と、前記シャドウマスクの開口部内および前記陰極分離壁上に形成された少なくとも有機発光層を含む有機ＥＬ層と、前記有機ＥＬ層上に形成された反射電極とを有する有機ＥＬ素子であって、
前記有機ＥＬ層の側面並びに反射電極の側面および上面を少なくとも覆うように形成された無機保護層と、少なくとも前記無機保護層上に形成された吸湿層とをさらに有することを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
透明基板と、前記透明基板上にストライプ状に形成された透明電極と、前記透明電極上に複数の開口部を有するように形成されたシャドウマスクと、前記透明電極に対して直交する方向および前記シャドウマスクの開口部間に形成された陰極分離壁と、前記シャドウマスクの開口部内および前記陰極分離壁上に形成された少なくとも有機発光層を含む有機ＥＬ層と、前記有機ＥＬ層上に形成された反射電極とを有する有機ＥＬ素子であって、
前記有機ＥＬ素子の表面を全て覆うように形成された無機保護層と、前記無機保護層上に形成された吸湿層とをさらに有することを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記吸湿層が、前記無機保護層の下部に位置する有機ＥＬ層の側面部並びに反射電極の側面部および上面部を少なくとも覆うように形成されることを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記吸湿層が、前記無機保護層の全面を覆うように形成されることを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
透明基板と透明電極との間に、色変換フィルタ層が形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子と、封止用基板と、前記有機ＥＬ素子および封止用基板を接合するための接着剤とを有する有機ＥＬパネルであって、
前記有機ＥＬ素子と封止用基板との間に前記接着剤を隙間無く充填して、前記有機ＥＬ素子および封止用基板が貼り合わされていることを特徴とする有機ＥＬパネル。
【請求項７】
前記封止用基板は、凹部を設けたガラスであることを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬパネル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−５１３８（Ｐ２００７−５１３８Ａ）
【公開日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１８３７５５（Ｐ２００５−１８３７５５）
【出願日】平成１７年６月２３日（２００５．６．２３）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機ホールディングス株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２３日（２００５．６．２３）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機ホールディングス株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
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