JP2000003782A

JP2000003782A - 電界発光素子

Info

Publication number: JP2000003782A
Application number: JP10179791A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Arai; 一能新井
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1998-06-12
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 2000-01-07

Abstract

(57)【要約】【課題】水分、酸素に起因する素子劣化を抑制した電
界発光素子を提供する。【解決手段】透明基板１１の上に、透明電極１２、有
機ＥＬ層１３、背面電極１４を形成して発光部を形成す
る。透明基板１１の上に発光領域を周回するスペーサ１
６を介して封止用基板１５が設けられている。このスペ
ーサ１６は、封止用基板１５に堆積させたＳｉＯ₂膜を
パターン形成したものであり、封止用基板１５に一体的
に形成されている。スペーサ１６と透明基板１１とは、
シランカップリング剤でなる接着層１７で強固に結合さ
れている。このように、無機絶縁材料でなるスペーサ１
６及び接着層１７は、透湿性が極めて低く、電界発光素
子１０の外部からの水分や酸素の侵入を阻止するため、
素子劣化を抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は電界発光素子に関
し、さらに詳しくは、有機エレクトロルミネッセンス
（以下、有機ＥＬという）材料を発光層に含む電界発光
素子の封止構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電界発光素子としては、透明電
極、発光層、及び背面電極が積層されてなる発光部が形
成されたガラス基板と、封止用ガラス基板との２枚を、
液晶セル構造と同様に、ギャップ材を混入させた樹脂で
なるシール材を介して貼り合わせた構造のものがある。
これらガラス基板と封止用ガラス基板とシール材とで形
成される空隙内には、不活性ガスが封入されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の電界発光素子では、シール材を構成する樹脂が
僅かながら透湿性を有するために、時間の経過ととも
に、水分、酸素が外部から浸入するという問題点があっ
た。このように外部から浸入した水分や酸素と発光層材
料や電極材料とが反応することにより、部分的に非点灯
エリアが発生して素子劣化が起こるという問題点があ
る。そこで、透湿性のより低い樹脂材料を用いて貼り合
わせを行うことが考えられる。しかし、このような透湿
性の低い樹脂材料を使用して両ガラス基板どうしの貼り
合わせを行った場合、貼り合わせた後に、樹脂特性に起
因して素子の耐熱温度を上回る熱処理プロセスが必要と
なるため、その使用は不可能であった。

【０００４】この発明は、水分、酸素に起因する素子劣
化を抑制できる電界発光素子を提供することを目的とし
ている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
電界発光素子であって、表面に発光層が電極で挟まれて
なる発光部が形成される素子基板と、無機絶縁材料でな
るスペーサを有し前記素子基板の表面に対向する封止用
基板とが、前記スペーサ、並びに前記スペーサと前記素
子基板との間に介在された接着層を介して接合されてい
ることを特徴としている。

【０００６】請求項１記載の発明では、発光部を包囲す
るスペーサを構成する無機絶縁材料が極めて透湿性が低
い材料でなるため、外部からの水分や酸素の侵入を大幅
に抑制することができ、素子劣化を抑制することができ
る。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の電
界発光素子であって、前記接着層が、シランカップリン
グ剤よりなることを特徴としている。

【０００８】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明の作用に加えて、スペーサと素子基板との密着性、
接着強度を大きく向上させる作用がある。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１及び請求
項２に記載の発明の作用に加えて、スペーサが封止用基
板に成膜された密着性の高い無機絶縁材料膜をエッチン
グしてなるため、スペーサと封止用基板との密着性及び
接着強度が高く、外部から水分や酸素が侵入を防止する
作用がある。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１及び請求
項２に記載の電界発光素子であって、前記発光層は、有
機エレクトロルミネッセンス材料を含むことを特徴とし
ている。

【００１１】請求項３記載の発明では、スペーサを封止
用基板に予め形成することにより、素子基板に形成され
た有機エレクトロルミネッセンス材料を含む発光層の耐
熱温度を考慮する必要がない。このため、成膜温度が高
い材料をスペーサの材料として選択することが可能とな
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る電界発光素
子の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。図
１は本実施形態の電界発光素子の平面図、図２は図１の
Ａ−Ａ断面図である。

【００１３】図１及び図２に示すように、ガラスでなる
素子基板としての透明基板１１の上に、ＩＴＯ（indium
tin oxide）またはＩｎ₂Ｏ₃（ＺｎＯ）_m（但しｍ＞
０）でなる複数の透明電極１２が平行に配置・形成され
ている。これら透明電極１２は、駆動素子との接続に供
されるように透明基板１１の一辺に向けて延在されてい
る。透明電極１２が形成された透明基板１１の表示領域
上には、有機ＥＬ層１３が形成されている。本実施形態
では、この有機ＥＬ層１３として、下層から順に、N,N'
-ジ（α-ナフチル）-N,N'-ジフェニル-1,1'-ビフェニル
-4,4'-ジアミン（以下、α−ＮＰＤという）からなる有
機正孔輸送層、4,4'-ビス（2,2'-ジフェニルビニレン）
ビフェニル（以下、ＤＰＶＢｉという）９６ｗｔ％と、
4,4'-ビス（2-カルバゾールビニレン）ビフェニル（以
下、ＢＣｚＶＢｉという）４ｗｔ％とからなる有機発光
層、トリス（8-ヒドロキシキノリン）アルミニウム（以
下、Ａｌｑ３という）からなる有機電子輸送層の３層が
順次積層されてなる。なお、有機ＥＬ層１３は、単層構
造や多層構造の各種の変更が可能である。この有機ＥＬ
層１３の上には、透明電極１２と交差する方向に沿って
複数の背面電極１４が平行に形成されている。背面電極
１４は、例えばＡｌ、Ａｇ、Ｉｎ、-Ｍｇの単体または
これらのうちの少なくとも１種から選択される合金で形
成されている。これら背面電極１４の端子には、例えば
透明電極１２などの酸素、水に対し導電率を下げにくい
導電性材料でなる端子配線１４Ａが接続されている。な
お、これら端子配線１４Ａは、透明基板１１における、
透明電極１２が延在された一辺と隣接する一辺に向けて
延在されている。

【００１４】上記した構成の透明基板１１に対して、ガ
ラスでなる封止用基板１５が設けられている。この封止
用基板１５の透明基板１１と対向する面の周縁部には、
酸化シリコン（ＳｉＯ₂）でなる厚さが１μｍ〜３μｍ
程度のスペーサ１６が周回して形成されている。ＳｉＯ
₂は、透湿性が極めて低い無機絶縁材料であり、その厚
さは、積層された透明電極１２、有機ＥＬ層１３及び背
面電極１４のそれぞれの厚さの和より大きい。このスペ
ーサ１６と透明基板１１とが、接着層１７を介して接着
されている。この接着層１７は、γ-（2-アミノエチ
ル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-（2-アミ
ノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ
-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシ
ドキシプロピルメチルジメトキシシランなどの紫外線硬
化性のシランカップリング剤でなり、スペーサ１６と透
明基板１１とを強固に接着することができる。また、こ
のようなシランカップリング剤でなる接着層１７は、透
湿性が極めて低いという特性があり、紫外線で固着する
ので透明基板１１と封止用基板１５との接合時に有機Ｅ
Ｌ層１３を熱により劣化させることがない。また、透明
基板１１側と封止用基板１５とスペーサ１６とで形成さ
れた空隙１８には、アルゴン等の不活性ガスが封入され
ている。なお、透明電極１２の端子部分と背面電極１４
に接続された端子配線１４Ａとは、図１及び図２に示す
ようにスペーサ１６の外側に位置するように設定されて
いる。なお、本実施形態では、スペーサ１６の端面に透
明電極１２の端子部分や端子配線１４Ａが通る凹部を形
成したが、これらの電極配線は薄い膜厚であり、接着層
１７を設けることによりスペーサ１６と透明基板１１と
の隙間を埋めることができるため、敢えて凹部を形成し
ない構成としてもよい。

【００１５】次に、封入用基板１５にスペーサ１６を形
成する方法を説明する。まず、図３（ａ）に示すよう
に、封入用基板１５として切断する前のマザーボード１
５Ａの表面にスペーサ１６の高さ寸法と同一の膜厚寸法
の１μｍ〜３μｍ程度のＳｉＯ₂膜１６Ａを例えばＣＶ
Ｄ法により堆積させる。その後、フォトリソグラフィー
技術を用いてスペーサ１６を形成すべき部分にレジスト
１９が残るように形成する。そして、このレジスト１９
をマスクとしてＳｉＯ２マスク１６Ａをエッチング
（ドライエッチング又はウェットエッチング）する。そ
の後、レジスト１９を剥離し、図３（ｂ）に破線で示す
位置（スクライブライン）で切断することにより、スペ
ーサ１６が形成された封入用基板１５を形成することが
できる。

【００１６】本実施形態の電界発光素子１０は、封止用
基板１５と透明基板１１との間をほとんどスペーサ１６
で封止されている構造であり、このスペーサ１６の酸素
及び水の透過性は極めて低い。このため、外部から電界
発光素子１０内の有機ＥＬ層１３が形成された発光領域
（表示領域）へ水分や酸素が侵入するのを防止すること
ができ、水分や酸素に起因する素子劣化を抑制すること
ができる。また、このように透湿性が低い無機絶縁材料
でなるスペーサ１６を封入用基板１５側に予め形成して
おくことができるため、素子の耐熱温度を考慮する必要
がなく、スペーサ１６の材料の選択の幅を広げることが
できる。特に、本実施形態で用いたシランカップリング
剤は、分子中の反応基によりスペーサ１６側と透明基板
１１側とに強固に結合する作用があり、封止用基板１５
側を強く固着することができ、電界発光素子１０の発光
部を保護する効果を高めている。

【００１７】以上、実施形態について説明したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、構成の要旨に付随
する各種の変更が可能である。例えば、上記した実施形
態では、スペーサ１６をＳｉＯ₂で形成したが、ＴｉＯ₂
などの他の無機絶縁材料で形成してもよい。また、上記
した実施形態では、封入用基板１５をガラスで形成した
が、セラミックスなどの不透明な材料で形成してもよ
い。また、上記した実施形態では、接着層１７にシラン
カップリング剤を用いたが、透湿性の低い他の接着剤を
用いてもよい。さらに、上記した実施形態では、発光部
からの光が透明基板１１を通過して表示光となるが、逆
に表示光が封止用基板１５を通過して表示を行う構成と
してもよい。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、水分、酸素に起因する素子劣化を抑制した
電界発光素子を実現できる。また、電界発光素子の封止
構造を堅牢にすることが可能となり、素子の耐久性を向
上することができる。さらに、封止用基板にスペーサを
形成する際には、素子の耐熱温度を考慮する必要がない
ため、スペーサの材料選択の幅を広げることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電界発光素子の実施形態を示す平
面図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は、封止用基板とスペーサの
形成方法を示す工程断面図。

【符号の説明】

１０電界発光素子１１透明基板１２透明電極１３有機ＥＬ層１４背面電極１５封止用基板１６スペーサ１７接着層１８空隙

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に発光層が電極で挟まれてなる発光
部が形成される素子基板と、無機絶縁材料でなるスペー
サを有し前記素子基板の表面に対向する封止用基板と
が、前記スペーサ、並びに前記スペーサと前記素子基板
との間に介在された接着層を介して接合されていること
を特徴とする電界発光素子。
【請求項２】前記接着層は、シランカップリング剤よ
りなることを特徴とする請求項１記載の電界発光素子。
【請求項３】前記発光層は、有機エレクトロルミネッ
センス材料を含むことを特徴とする請求項１又は請求項
２に記載の電界発光素子。