JP2007080711A - 有機ｅｌ素子の封止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 有機ＥＬ素子の封止方法において接着部への気泡の混入を防止するとともに有機ＥＬ素子の劣化を防ぐことである。
【解決手段】 素子基板１上にＥＬ素子２を形成し（ａ）、ＥＬ素子２にシート状接着剤３を貼り付け（ｂ）、封止基板５に液体状接着剤４を塗布し（ｃ）、素子基板１と封止基板５を貼り合わせ（ｄ）、その後、シート状接着剤３と液体状接着剤４を硬化する（ｅ）。
【選択図】 図１

Description

本発明は、有機ＥＬ素子を形成した素子基板に接着剤で封止基板を貼り合わせる有機ＥＬ素子の封止方法に関する。

有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）パネルは、自発光型のディスプレイであり、視野角が広い、コントラストが高い、応答反応性が速いなどの特性を有する。

有機ＥＬ素子は、ガラスなどの透明な基板上に、陽極としてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍｕ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの透明導電膜、その上に単層あるいは多層の有機機能層、陰極にＡｌなどの金属が順次積層された構造の素子である。

有機ＥＬ素子では、ピンホールなどの欠陥から侵入する水分や酸素の影響により、陰極が酸化したり有機化合物との界面で剥離し、これによってダークスポット（非発光領域）が発生することがある。このダークスポットは表示品質の劣化や輝度の減少の原因となる。

水分や酸素の影響を防ぐために、有機ＥＬ素子の封止方法として、中空構造の金属製の缶をパネルの裏面にエポキシ系の接着剤を用いて貼り合わせる方法がある。シール部はパネルの周縁部のみとし、中空部には乾燥窒素を封入する。

有機ＥＬパネルをより薄型化するために、有機ＥＬ素子が形成された基板上に封止基板を接着剤で貼り合わせる基板貼り合わせ封止方法がある。接着部分に気泡が混入すると外部からの水分、酸素の透過が速くなり有機ＥＬ素子が劣化することがある。また、上面光取り出し（トップエミッション）方式では、表示品質が低下してしまう。

特許文献１には、基板フィルムと封止フィルムとを封止樹脂によって貼り合わせる構成で、基板フィルムと封止フィルムとを端部側から順に封止樹脂を介して押し圧する際、フィルムを自在に湾曲させ、押し圧部分の移動方向の下流側において基板フィルムと封止フィルムとの間隔を保つことで、基板フィルムと封止フィルムとの間の大気を追い出しながらこれらを貼り付けることができ、封止樹脂内への気泡の混入を抑えることができるという開示がある。
特開２００２−２２１９１１号公報（段落００２２及び００２３）

基板貼り合わせ法には、特許文献１のように封止基板上に液体状の接着剤を塗布してＥＬ素子の形成された基板に貼り合わせる方法と、基板のＥＬ素子上に接着シートを貼り付けその上に封止基板を貼り付ける方法とがある。

液体状の接着剤のみで貼り付ける方法では、液体状の接着剤のみで基板同士を貼り付けるため、気泡の混入を抑えることができ、有機ＥＬ素子の構造物へのダメージも低減することができる。しかし、液体状の接着剤が有機ＥＬ素子の陰極のピンホールや陰極のエッジ部分から染み込むと、有機ＥＬ素子にダメージを与えることがあるという問題がある。また、液体状の接着剤では基板同士を貼り合わせたときに樹脂が縁部からはみ出てしまうという問題もある。

シート状接着剤のみで貼り付ける方法では、シート状の接着剤を用いるために、液体状の接着剤を用いるときに比べて有機ＥＬ素子に接着剤が染み込むことを防止することができる。しかし、有機ＥＬ素子に陰極隔壁や絶縁膜などの構造物がある場合、有機ＥＬ素子にシート状の接着剤を気泡を混入することなく貼り付けられても、そのシート状接着剤上にガラスなどの剛性のある封止基板を貼り合わせるときに構造物の影響で気泡が入りやすくなるという問題がある。また、気泡を除去するために基板を強く押し付けてしまうと有機ＥＬ素子の構造物が損傷するおそれが生じる。

そこで、本発明の目的としては、有機ＥＬ素子の封止方法において接着部への気泡の混入を防止するとともに有機ＥＬ素子の劣化を防ぐことである。

本発明に係る有機ＥＬ素子の封止方法は、有機ＥＬ素子を形成した素子基板と、前記有機ＥＬ素子を封止する封止基板とを接着剤によって貼り合わせる有機ＥＬ素子の封止方法であって、前記素子基板及び前記封止基板のいずれか一方の基板側にシート状接着剤を貼り付け、他方の基板と前記シート状接着剤との間に液体状接着剤を介在させて両基板を貼り合わせることを特徴とする。

本発明によれば、有機ＥＬ素子の封止方法において接着部への気泡の混入を防止するとともに有機ＥＬ素子の劣化を防ぐことができる。

以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明における例示が本発明を限定することはない。

図２は、本発明に係る有機ＥＬパネルの実施の形態１を示す断面模式図である。

有機ＥＬパネル１０は、素子基板１上にＥＬ素子２が形成され、ＥＬ素子２がシート状接着剤３で覆われ、その上に液体状接着剤４を介して封止基板５が貼り合わせてある。

素子基板１は、剛性を有する平板であって、透過性を有する透明材料からなる。ガラス材料や樹脂材料などが用いられる。また、素子基板としては、剛性部材の他、湾曲する有機ＥＬパネルを作製するために、フレキシブルなフィルム状のものとしてもよい。

ＥＬ素子２は、素子基板１上の表示領域に、陽極としてのＩＴＯ層と、少なくとも発光層を含む有機機能層と、陰極としてのＡｌ層とが順次積層されている。発光層は、エレクトロルミネッセンス特性を有する有機発光材料からなる。有機機能層には、電子輸送層、正孔輸送層を含ませても良い。また、陰極隔壁や絶縁膜のような構造物があってもよい。

シート状接着剤３は、可塑性を有し、熱や紫外線によって硬化する材料である。例えばエポキシ系樹脂のような熱可塑性樹脂が好ましい。シート状接着剤３は、未硬化の可塑性のある状態でＥＬ素子２の凹凸形状に影響されて変形し、その後に硬化によってＥＬ素子２に固着する。なお、膜厚や材料を変更することで、可塑性や硬化の特性を適宜調整することができる。

液体状接着剤４は、流動性を有し、熱や紫外線によって硬化する材料である。例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂が好ましい。液体状接着剤４は、封止基板５の平坦な表面上に、未硬化の流動性のある状態で均一に塗布され、その後に硬化することによって封止基板５に固着する。また、シート状接着剤３が、ＥＬ素子２の凹凸に影響されて変形している場合では、シート状接着剤３表面の形状にそって流動し凹凸をふさぐ。なお、膜厚や材料を変更することで、流動性や硬化の特性を適宜調整することができる。

シート状接着剤３と液体状接着剤４は、素子基板１と封止基板５を貼り合わせた状態で、両接着剤がともに接触した状態で硬化され、これよってシート状接着剤３と液体状接着剤４とが固着し、素子基板１と封止基板５とが接着される。

封止基板５は、剛性を有する平板であって、水分や酸素を封止する材料からなる。ガラス材料や防湿膜付き樹脂材料などが用いられる。また、封止基板としては、剛性部材の他、封止基板５を素子基板１とともにフレキシブルなフィルム状とすれば、湾曲する有機ＥＬパネルを作製することができる。

透過型の有機ＥＬパネルの場合は、ＥＬ素子２の発光が封止基板５側にも透過するように、シート状接着剤３、液体状接着剤４、及び封止基板５に透明材料を選択する。

図１は、本実施の形態に係るＥＬ素子の封止方法を説明するための図である。

図１（ａ）は、素子基板１上にＥＬ素子２を形成した状態である。素子基板１の表示領域にＩＴＯ層、有機機能層、及びＡｌ層を順次蒸着によって積層し、有機ＥＬ素子２を形成する。

図１に示す例は、単色の有機機能層であるが、多色の有機機能層であってよい。また、陰極のパターニングで陰極隔壁などの構造物が形成された場合では、有機ＥＬ素子２の表面が凹凸形状になる。

図１（ｂ）は、素子基板１上のＥＬ素子２にシート状接着剤３を貼り合わせた状態である。シート状接着剤３は、ＥＬ素子２全体よりも大きいものが用意され、ＥＬ素子２全体を包むように覆い、外周側はＥＬ素子２の外周部とその周囲の素子基板１を覆う。シート状接着剤３は、真空ラミネートで素子基板１に貼り付けられる。真空ラミネートでは、真空であるため、シート状接着剤３と素子基板１との間の空気を除去し気泡の混入を防止することができ、例えば厚みの薄いシート状接着剤でも素子基板に密着させて貼り付けることが簡単にできる。

シート状接着剤３はＥＬ素子１と固体状態で接触するため、ＥＬ素子１の陰極のピンホールなどから接着剤が侵入し発光層に接着剤の成分が染み込むことを防止する。有機機能層は有機材料からなるため接着剤に接触すると変質するおそれがあるが、シート状接着剤３を用いれば接着剤の染み込みが防止されるため有機材料の劣化を防ぐことができる。

この状態では、シート状接着剤を硬化せず、後述するように封止基板５と貼り合わせてから硬化する。

図１（ｃ）は、封止基板５上に液体状接着剤４を塗布した状態である。液体状接着剤４は、封止基板５上に、ＥＬ素子２に相当する領域よりも大きい範囲に塗布される。液体状であるため、封止基板５上に膜厚を均一にし気泡の混入を防いで塗布することができる。液体状接着剤は、スクリーン印刷法、スプレー法、ディスペンサー法、スピンコート法、ブレードコート法などで塗布される。

この状態では、液体状接着剤を硬化せず可塑性を保った状態にしておき、後述するように封止基板５と貼り合わせてから硬化する。

図１（ｄ）は、素子基板１と封止基板５とを貼り合わせた状態である。

シート状接着剤３が貼り合わされた素子基板１と、液体状接着剤４が塗布された封止基板５とを対向させ貼り合わせる。貼り合わせ方法は一般的な方法を用いることができる。例えば、気泡を除去するために、封止基板５の中央から外向きに向かって押圧力をかけて、貼りあわせることができる。

貼りあわせるときには、両基板を貼り合わせるときに気泡が混入しないように、液体状接着剤４を流動させることができる。シート状接着剤３の表面がＥＬ素子１の構造物に影響されて凹凸形状である場合では、シート状接着剤３の表面にそって液状接着剤４が流動し、この凹凸形状をふさぐため、気泡の混入を防ぐことができる。

シート状接着剤３と液体状接着剤４との間に気泡が混入した場合では、素子基板１と封止基板５とを互いに押し付けるように負荷をかければ、液体状接着剤４が流動して、気泡を縁側に移動させるため気泡を除去することができる。このとき、両基板に大きな負荷がかかるとＥＬ素子２が衝撃で損傷するおそれがあるが、液状接着剤４が弾性を有するためＥＬ素子２にかかる負荷を減少させ損傷を防ぐことができる。

図１（ｅ）は、シート状接着剤３と液体状接着剤４とを硬化した状態である。

シート状接着剤３と液体状接着剤４が共に熱硬化性の樹脂である場合では、素子基板１と封止基板５とを合わせて加熱することで、シート状接着剤３と液体状接着剤４が硬化する。

また、上面光取り出し（トップエミッション）型の有機ＥＬパネルでは、封止基板５、液体状接着剤４、シート状接着剤３が透明材料からなり、封止基板５からシート状接着剤３まで光が透過するため、シート状接着剤３と液体状接着剤４を紫外線硬化性の樹脂とし、封止基板５側から紫外線を照射し、シート状接着剤３と液体状接着剤４を硬化することができる。

このような硬化によって、シート状接着剤３が素子基板１側に固着し、液体状接着剤４が封止基板５に固着し、シート状接着剤３と液体状接着剤４が接触した状態でともに硬化するため両接着剤が固着し、これによって素子基板１と封止基板５が接着する。

このように、本実施の形態では、両基板の貼り合わせに、シート状接着剤と液体状接着剤をともに用いる。これによって、ＥＬ素子に構造物などの凹凸があっても、接着部分への気泡の混入を防いで基板を貼り合わせることが可能となる。

また、素子基板１のＥＬ素子２側にシート状接着剤を貼り付けることより、ＥＬ素子２上に直接液体状接着剤４を塗布しないため、接着剤のＥＬ素子２への染み込みを防止することができる。また、封止基板５側に液体状接着剤４が塗布されるため、素子基板１上に構造物があっても、液体状接着剤４の流動性及び弾性によって、気泡の混入を防止することができる。また、一般に、シート状接着剤のほうが液体状接着剤よりも硬化収縮が小さいため、硬化したときのＥＬ素子２へかかる応力を少なくすることができる。

実施の形態２を図３に示す。

実施の形態２では、図３に示すように、素子基板１と有機ＥＬ２との間に、無機膜６を形成する。実施の形態１と同様の部材には同一の符号を付し説明を省略する。

無機膜６は、チッ化シリコン、酸化シリコン、酸チッ化シリコン、酸化アルミ、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）、アモルファスシリコン膜などの無機材料からなる薄膜であり、素子基板１上のＥＬ素子２の上面部及び外周部を覆う。素子基板１のＥＬ素子２上に、ＣＶＤ法、スパッタ法、イオンプレーティング法、蒸着法によって成膜される。そして、この無機膜６の上からシート状接着剤３を貼り付ける。上述したように真空ラミネート法などで貼り付ける。

ＥＬ素子２が無機膜６に保護され直接接着剤に接触しないため、接着剤の染み込みを防止することができる。接着剤からガス成分が発生しても、ＥＬ素子２は無機膜６に保護され直接接触していないため、ガス成分との接触を防止することができる。また、接着剤が硬化で収縮しても、その収縮による力がＥＬ素子２の柔らかい有機発光材料に直接加わらないため、有機発光材料の損傷を防ぐことができる。

このように、無機膜６をＥＬ素子２とシート状接着剤３との間に介在させることで、ＥＬ素子２の損傷を防ぎ、有機ＥＬパネルの信頼性を高めることができる。

実施の形態３を図４に示す。

実施の形態３では、図４において、（ａ）で示すように素子基板１のＥＬ素子２上に液体状接着剤４を塗布し、（ｂ）で示すように封止基板５にシート状接着剤３を貼り合わせ、その後、素子基板１と封止基板５とを貼り合わせる。実施の形態１と同様の部材には同一の符号を付し説明を省略する。

液体状接着剤４は、ＥＬ素子２全体を包むように塗布され、ＥＬ素子２の外周部分とその周囲の素子基板１を含めて塗布される。液体状接着剤４は流動性があるため、ＥＬ素子２が複雑な構造をしていても、空気を混入せずに塗布することができる。また、液体状接着剤４を十分な量で塗布すれば、ＥＬ素子２の凹凸をうめて、液体状接着剤４の表面が平坦になる。上述した実施の形態と同様の方法で塗布することができる。

シート状接着剤３は、封止基板５に、素子基板１のＥＬ素子２に相当する領域よりも大きい範囲で、貼り付けられる。上述したように真空ラミネート法で貼り付けられる。封止基板５は平坦な表面であるため、気泡の混入を防ぎながら、シート状接着剤３を貼り付けることができる。

素子基板１と封止基板５とを貼り合わせるときには、ＥＬ素子１の影響で液体状接着剤４の表面に凹凸が生じていても、シート状接着剤３が押し当てられると、液体状接着剤４はシート状接着剤３の平坦な表面にそって流動するため、液体状接着剤４とシート状接着剤３との間の空間をふさぐことができる。また、液体状接着剤４の表面が平坦であれば、シート状接着剤３の平坦な表面にあわせて貼り付けることができる。このとき気泡が混入したとしても、液体状接着剤４の流動性によって気泡を縁側に移動させて除去することができる。

素子基板１と封止基板５とを貼り合わせた状態で上述したようにシート状接着剤３と液状接着剤４を硬化する。

上述した無機膜６をＥＬ素子２と液体状接着剤３との間に介在させることで、ＥＬ素子２への液体状接着剤３の染み込みをより効果的に防止することができる。

実施の形態３では、液体状接着剤４を直接ＥＬ素子２に塗布しているため、陰極隔壁などの構造物がより埋め込まれた素子基板１であっても、気泡の混入を防ぐことができる。

実施の形態４を図５に示す。

実施の形態４では、図５において、（ａ）で示すように素子基板１のＥＬ素子２にシート状接着剤３を貼り合わせ、このシート状接着剤３上に液体状接着剤４を塗布し、（ｂ）で示すように封止基板５には接着剤を塗布しないで、その後、素子基板１と封止基板５とを貼り合わせる。実施の形態１と同様の部材には同一の符号を付し説明を省略する。

シート状接着剤３は、上述したように真空ラミネート法でＥＬ素子２に貼り合わせる。シート状接着剤３は、ＥＬ素子２の表面に密着するため、ＥＬ素子２の表面の凹凸形状にそって変形する。

液体状接着剤４は、シート状接着剤３上に、ＥＬ素子２に相当する領域よりも大きい範囲に塗布される。上述した実施の形態と同様の方法で塗布することができる。液体状接着剤４は流動し、シート状接着剤３の表面の凹み部分をふさぎ、また十分な量を塗布すれば液体状接着剤４の表面はほぼ平坦になる。

素子基板１と封止基板５とを貼り合わせるときには、液体状接着剤４の表面がほぼ平坦であるため、封止基板５の表面と空間を作らずに貼り合わすことができる。液体状接着剤４と封止基板５との間に隙間が生じ気泡が混入した場合には、封止基板５を液体状接着剤４側に押し当てれば、液体状接着剤４が流動するため、気泡を縁側に移動させ除去することができる。このとき、液体状接着剤４が弾性を有するため、ＥＬ素子２に衝撃がかかることを防止する。

素子基板１と封止基板５とを貼り合わせた状態で上述したようにシート状接着剤３と液状接着剤４を硬化する。

上述したように、無機膜６をＥＬ素子２と液体状接着剤３との間に介在させることで、ＥＬ素子２への接着剤の染み込みをより効果的に防止することができる。

このように、素子基板１側にシート状接着剤３を貼り合わせ、液体状接着剤４を塗布することより、各工程を素子基板１側に対して順次行うことができ、有機ＥＬパネルの製造工程を簡単にすることができる。

なお、上記した各実施の形態は、有機ＥＬパネルのほか、水分や酸素に弱い有機物を用いた素子、例えば有機太陽電池や有機半導体などにも適用することができる。

本発明に係る実施の形態１の有機ＥＬパネルのＥＬ素子の封止工程（ａ）から（ｅ）を説明するための図である。 本発明に係る実施の形態１の有機ＥＬパネルの断面模式図である。 本発明に係る実施の形態２の有機ＥＬパネルの断面模式図である。 本発明に係る実施の形態３の有機ＥＬパネルのＥＬ素子の封止工程（ａ）及び（ｂ）を説明するための図である。 本発明に係る実施の形態４の有機ＥＬパネルのＥＬ素子の封止工程（ａ）及び（ｂ）を説明するための図である。

符号の説明

１ 素子基板
２ ＥＬ素子
３ シート状接着剤
４ 液体状接着剤
５ 封止基板
６ 無機膜
１０ 有機ＥＬパネル

Claims (6)

1. 有機ＥＬ素子を形成した素子基板と、前記有機ＥＬ素子を封止する封止基板とを接着剤によって貼り合わせる有機ＥＬ素子の封止方法であって、前記素子基板及び前記封止基板のいずれか一方の基板側にシート状接着剤を貼り付け、他方の基板と前記シート状接着剤との間に液体状接着剤を介在させて両基板を貼り合わせ、前記シート状接着剤と前記液体状接着剤とを硬化することを特徴とする有機ＥＬ素子の封止方法。
2. 前記素子基板側に前記シート状接着剤を貼り付け、前記封止基板上に前記液体状接着剤を塗布し、前記シート状接着剤と前記液体状接着剤とを貼り合わせることを特徴とする請求項１に記載された有機ＥＬ素子の封止方法。
3. 前記素子基板側に前記シート状接着剤を貼り付け、前記シート状接着剤上に前記液体状接着剤を塗布し、前記液体状接着剤と前記封止基板とを貼り合わせることを特徴とする請求項１に記載された有機ＥＬ素子の封止方法。
4. 前記素子基板の有機ＥＬ素子上に無機膜を形成し、前記無機膜上に前記シート状接着剤を貼り付け、前記封止基板と前記シート状接着剤との間に前記液体状接着剤を介在させて両基板を貼り合わせることを特徴とする請求項１に記載された有機ＥＬ素子の封止方法。
5. 前記封止基板側に前記シート状接着剤を貼り付け、前記素子基板上に前記液体状接着剤を塗布し、前記シート状接着剤と前記液体状接着剤とを貼り合わせることを特徴とする請求項１に記載された有機ＥＬ素子の封止方法。
6. 前記封止基板側に前記シート状接着剤を貼り付け、前記素子基板の有機ＥＬ素子上に無機膜を形成し、前記無機膜上に前記液体状接着剤を塗布し、前記シート状接着剤と前記液体状接着剤とを貼り合わせることを特徴とする請求項１に記載された有機ＥＬ素子の封止方法。

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