JP2004265776A - 有機ｅｌディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機ＥＬ基板上に多数の有機ＥＬ素子に対する水分の浸入防止と平面ディスプレイ装置としての機械的強度を向上させ、かつ有機ＥＬ素子から発生する熱放散と導電層の電気伝導性を向上する。
【解決手段】ガラス基板１０１上に多数の有機ＥＬ素子を配置した画素エリア部２０２と引出し配線２０４を有する有機ＥＬ基板４０１と封止板１１６の間に充填材２０５を充填した積層構造の封止構造体とした。充填材２０５には乾燥剤と電気および熱伝導性を付与するための金属微粒子を分散して保持する。この構成により、有機ＥＬ素子への水分浸入防止と機械的強度の確保、および熱伝導性と電気伝導性の向上を図る。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面型ディスプレイ装置に係り、特に有機ＥＬ素子で画素を構成した有機ＥＬディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
主に有機物を電界発光素子として利用する有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子は平面型ディスプレイとしての利用に適していることから、多くの開発がなされてきており、発光用の材料、素子構造、封止技術、製造技術などの分野で著しい進歩がなされている。
【０００３】
この種の有機ＥＬ素子を用いて信頼性の高い平面型ディスプレイ装置を構成するためには、高効率な発光特性を有する有機材料を用いた発光素子をガラス等の絶縁基板上の画素エリア部に有機ＥＬ素子として正確に配置することが必要である。これに加えて、長期間にわたり安定に動作する信頼性の高いディスプレイ装置を提供するには、有機ＥＬ素子からなる画素を形成した基板を適切に封止する技術が極めて重要となっている。封止に要求される技術課題のいくつかは以下に示すように多様である。
【０００４】
課題（１・・・水分除去
課題（２）・・機械強度確保
課題（３）・・熱伝導性向上
課題（４）・・電気伝導性向上
【０００５】
従来、この種の有機ＥＬ素子を用いた平面型ディスプレイ装置を実用化するための技術開発においては、水分による有機ＥＬ素子の特性劣化を防止するための試みや、平面型ディスプレイ装置に付き纏う機械的強度を確保する手段などを部分的に解決する試みがなされている。その例として、「特許文献１」には除湿剤の使用が記載されている。また、「特許文献２」には有機ＥＬ素子を形成する基板と封止缶（封止板）の空隙にゴム弾性体を充填して水分の浸入を防止する構造が記載されている。そして、「特許文献３」には有機ＥＬ素子を形成する基板と封止板の空隙に光硬化生樹脂を充填した構造が記載されている。さらに、「特許文献４」には有機ＥＬ素子を形成する基板と封止缶の空隙に除湿剤を混合したゲル成分を充填した構造が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−１４８０６６号公報
【特許文献２】
特開平８−２３６２７１号公報
【特許文献３】
特開平５−１８２７５９号公報
【特許文献４】
特開２００１−６８２６６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
これらの従来技術は有機ＥＬ素子への水分浸入の抑制除去と平面型ディスプレイ装置の機械的強度を確保することに関しては有効な解決策の一部を開示しているものの、水分浸入と機械的強度確保、さらにこれらに加えてディスプレイ装置に発生する熱を放散するための熱伝導性向上や有機ＥＬ素子を構成する導電層の電気伝導性向上の課題に対しては課題としての把握自体が十分でない。また、水分浸入を防止する課題や機械的強度を確保するという課題および上記熱伝導性向上や電気伝導性向上の課題を同時に解決する方法については全く言及されていない。以下に述べるように、特にディスプレイ画面が大形になると、これらの諸課題を同時に満足させることは非常に困難となっていた。
【０００８】
本発明の目的は、有機ＥＬ素子の特性を劣化させる水分浸入の防止と平面型ディスプレイ装置としての機械的強度の確保、およびディスプレイ装置の発熱による表示性能の劣化を抑制するための熱伝導性の向上や有機ＥＬ素子を構成する導電層の電気伝導性を同時的に向上させた有機ＥＬディスプレイ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の基本的構成は、少なくとも有機ＥＬ素子で構成した多数の画素をマトリクス配列した画素エリア部（表示領域とも言う）を、当該画素を形成した基板（有機ＥＬ基板、以下画素基板、またはアクティブ・マトリクス基板とも言う）と封止板および有機ＥＬ基板と封止板の間に充填材を充填した積層構造とした点を特徴とする。
【００１０】
本発明では、上記充填材に乾燥剤と電気伝導性および熱伝導性を付与するための金属微粒子を分散して保持させる。これにより、画素エリア部への水分の浸入を防止すると共に機械的強度を確保し、さらに熱伝導性と電気伝導性を向上させることで、発光特性の劣化を長期間保持できる有機ＥＬディスプレイ装置を提供することができる。
【００１１】
なお、上記の目的を達成するための本発明の詳細な手段は、後述する発明の実施の形態および実施例の記述から明らかになるであろう。また、本発明は、特許請求の範囲の記載、発明実施の形態および実施例に記載の構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態および具体的な実施例につき、添付の図面を参照して詳細に説明する。図１および図２は本発明の実施形態における有機ＥＬディスプレイ装置とその封止構造の製造プロセスを説明する断面図であり、図１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は図２の（ｅ）、（ｇ）に続く。
【００１３】
図１および図２において、先ず、有機ＥＬ基板となる有機ＥＬ素子を駆動する画素回路を形成するガラス基板１０１上にバリア膜として機能するＳｉＮ膜１０２およびＳｉＯ膜１０３をＣＶＤ等の手段により薄く堆積し、その上にアモルファスシリコン膜１０４を５０ｎｍ程度の厚さにＣＶＤ法で堆積する（図１（ａ））。ここに記載したバリア膜の層構成とその膜厚およびシリコン膜の膜厚等は一例であり、これらの数値は本発明を制限するものではない。
【００１４】
その後、エキシマレーザ照射法等の結晶化手段によって画素回路を形成すべき部分のアモルファスシリコン膜１０４をポリシリコン膜１０５に改質する（図１（ｂ））。
【００１５】
上記のように形成した改質されたシリコン膜１０５を図１（ｃ）に示すように、所定の回路になるようにアイランド形状にエッチングし、ゲート絶縁膜（図示しない）、ゲート配線１０６、層間絶縁膜１０７、ソース・ドレイン配線１０８、パシベーション膜１０９、画素電極となる透明電極１１０を順次形成する。透明電極１１０としてはＩＴＯ（Ｉｎｊｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の酸化金属が用いられる。これにより、トランジスタ回路を画素部に配置した有機ＥＬ基板となるアクティブマトリクス基板が形成される。
【００１６】
有機ＥＬ素子を駆動するために必要となる画素あたりのトランジスタ数は通常２乃至５であり、画素回路はこれらのトランジスタを組み合わせて最適な回路構成とする。この画素回路にはＣＭＯＳ回路で形成した低電流駆動回路が一例として推奨される。なお、この種の画素回路とその電極等の形成に関する加工技術の詳細は当該業者には周知であるので特に説明はしない。また、画素回路を構成するトランジスタ回路の製造工程の途中に、イオン打ち込み、活性化アニール等の工程の追加が必要であることも周知である。
【００１７】
次に、本発明の実施形態の有機ＥＬ素子を形成するために、有機ＥＬ基板となるアクティブマトリクス基板上の透明電極１１０の周辺部に素子分離帯１１１を形成する（図１（ｄ））。素子分離帯１１１には絶縁性が要求されるため、この素子分離帯１１１にポリイミド等の有機材料を用いることもできるし、ＳｉＯ、ＳｉＮ等の無機材料を用いることができる。素子分離帯１１１の成膜およびパターン形成法についても当該業者に周知である。
【００１８】
次いで、透明電極１１０上に有機ＥＬ材料の正孔輸送層１１２、発光兼電子輸送層１１３、陰極１１４を順次形成する（図２（ｅ））。これらの各層および電極を形成する際には、発光色の異なる発光兼電子輸送層１１３を蒸着マスクを用いて特定の透明電極１１０上にのみ形成することで多色のディスプレイが形成できることは周知である。
【００１９】
有機ＥＬ素子の作成には通常、次のような手段を用いる。なお、以下に示す作成例については一例であり、かかる記載が本発明を制限するものではないことは強調されるべきである。
【００２０】
（１）透明電極となるＩＴＯ電極前処理：
真空槽内部にＩＴＯ電極面を露出した状態でアクティブ・マトリクス基板を置き、２分間の酸素プラズマ処理を施す。
【００２１】
（２）正孔輸送層形成：
ＮＰＤ（ジフェニルナフチルジアミン）をＷボートから真空蒸着する。このとき、画素エリアにのみＮＰＤを蒸着するための蒸着マスクを使用することが推奨される。基板温度は室温、真空度は１０^−４Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、膜厚は一例として５０ｎｍを選択する。
【００２２】
（３）電子輸送層兼発光層形成：
蒸着マスクを用いて、トリス（８−キノリノール）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）誘導体およびドーパント材料を３原色（ＲＢＧ）の画素毎に、Ｗボートから真空蒸着する。基板温度は室温、真空度は１０^−４Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、膜厚は一例として７０ｎｍを選択する。
【００２３】
（４）陰極形成；
周辺部を除いた画素エリア全面に蒸着するための蒸着マスクを使用し、電子注入用のＬｉＦと陰極となるアルミニウム（Ａｌ）を連続して蒸着する。基板温度は室温、真空度は１０^−４Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、ＬｉＦ膜厚は０．５ｎｍ、Ａｌ膜厚は一例として１５０ｎｍを選択する。
【００２４】
正孔輸送層１１２を形成する正孔輸送材料もしくは電子輸送層兼発光層１１３を形成する電子輸送材料は上記の例に限定されることなく、以下に示すような多様な材料から選択できることは当該業者には周知である。また、電子輸送層と発光層を分離し、異なる材料で構成することや、発光強度や色調の調整のために発光層にドーパントを共存させる手法についても当該業者には周知である。
【００２５】
正孔輸送層１１２を形成する正孔輸送材料としては、ＮＰＤに代表される芳香族モノ、ジ、トリ、テトラ、ポリアミン化合物もしくはその誘導体、重合体をはじめ、ヒドラゾン、シラナミン、エナミン、キナクドリン、ホスファミン、フェナントリジン、ベンジルフェニル、スチリル化合物等を使用することができるし、ポリビニルカルバゾール、ポリカーボネート、ポリシラン、ポリアミド、ポリアニリン、ポリフォスファゼン、芳香族アミンを含有するポリメタクリレートなどの高分子材料を用いることも可能である。
【００２６】
電子輸送材料としては、Ａｌｑ３に代表される８−ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体もしくはその誘導体、シクロペンタジエン、ペリノン、オキサジアゾール、ビススチルベンゼン、ジスチルピラジン、ピリジン、ナフチリジン、トリアジン等の誘導体、ニトリルもしくはｐ−フェニレン化合物、稀土類元素の錯体などを使用することができる。
【００２７】
以上で有機ＥＬ素子部が完成する。この有機ＥＬ素子部すなわちマトリクス状に複数の画素を形成した画素エリア部を有する有機ＥＬ基板に対し、画素エリア部にのみスクリーン印刷で充填材２０５を塗布した後、充填材２０５上に封止板１１６を積層して封止が完了する（図１（ｆ））。
【００２８】
図３は本発明の実施形態における有機ＥＬディスプレイ装置の実装構造の一例を説明する外観図である。有機ＥＬディスプレイ装置は、図３に示すように、上記したプロセスで作成した有機ＥＬ基板４０１と封止板１１６を一体化したモジュールの引き出し配線部分にドライバＬＳＩ４０３および接続用テープ配線４０４を実装し、制御用や電源用等のＬＳＩ４０５を搭載した回路基板４０６と接続して有機ＥＬパネルモジュールを完成する。かかる有機ＥＬパネルモジュールを図示しない適宜の筐体に搭載することで、モニタ等のディスプレイ装置が完成する。かかる実装、モジュール化の具体的な方法については当該業者には周知である。
【００２９】
また、本発明の実施形態は、上記で説明した有機層を真空蒸着で形成する、いわゆる低分子型の有機ＥＬディスプレイ装置にのみ有効なわけではなく、いわゆる高分子型と称される有機ＥＬディスプレイ装置にも有効である。さらに本発明は、前述したようなガラス基板上に透明電極と有機層と陰極を順次に積層してＥＬ発光をガラス基板（有機ＥＬ基板）側に取り出す、いわゆるボトムエミッション方式のディスプレイ装置の有機ＥＬの製造にのみ有効なわけではなく、ガラス基板上に陰極と有機層と透明電極を順次に積層してＥＬ発光を封止板側に取り出す、いわゆるトップエミッション方式のディスプレイ装置の有機ＥＬの製造にも有効である。このような有機ＥＬの発光光の取り出し方式の違いに対しては、本発明の有効性を損ねることなく適用できることは強調されるべきである。有機ＥＬの発光光の取り出し方式の違いは、性能、生産性、経済性等の本発明とは異なる観点から選択されるものである。
【００３０】
本発明の実施形態では、少なくとも画素エリア部が、画素を有する有機ＥＬ基板と充填材と封止板からなる積層構造であることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ装置を提供するのであり、該充填材には乾燥剤と電気および熱伝導性を付与するための金属微粒子を分散して保持するのが好ましい。このような構成とすることで、画素エリア部への水分浸入の防止と機械的強度の確保、さらにこれらに加えて熱伝導性向上や電気伝導性向上の課題を同時に満足することができるのである。
【００３１】
また本発明の実施形態では、上記の画素エリアを構成する封止構造体を外部から浸入する水分などから確実に防御するために、画素エリア外周部にシール材を有することがより好ましい。
【００３２】
図４は本発明の実施形態における有機ＥＬディスプレイ装置を構成する有機ＥＬ基板の内面構成例を説明する模式図である。図４に示すように、ガラス基板１０１上に形成した有機ＥＬ基板４０１の画素エリア部２０２の周囲に絶縁層２０３を設け、該絶縁層２０３を用いて画素エリア部の陰極（図示しない）と引出し配線２０４（もしくは画素部周囲に形成したドライバ回路４０３、図３参照）とを分離する。
【００３３】
図５は本発明の実施形態における封止構造体を説明する断面図である。図５に示すように、有機ＥＬ基板４０１上に本発明の充填材２０５を形成し、さらに有機ＥＬ基板４０１のガラス基板１０１と反対側に封止板１１６を配置することで本実施例の封止構造体が完成される。このような封止構造体は充填材２０５が有機ＥＬ基板４０１の画素エリア部２０２の周囲に設けた絶縁層２０３の一部を被服するのが特徴と言える。
【００３４】
図６は本発明の他の実施形態における封止構造体を説明する断面図である。さらに本発明のより好ましい形態は図６に示すように、絶縁層２０３上にシール材２０７を設けることで、画素エリア部への水分浸入を遮断する能力をより一層に向上することができる。このシール材２０７の材料は当該業者には周知である。本実施例では、画素エリア部の周囲に配置した絶縁層２０３上にシール材２０７を設け、さらにシール材２０７で囲まれた空間内に本実施例の充填材２０５を充填する構造に特徴がある。このような封止構造体を形成することで優れた水分浸入遮断能力が得られ、有機ＥＬ素子の信頼性を大幅に向上することができる。
【００３５】
さらに、本発明の実施形態では、図５、図６に示すように、画素エリア部２０２を充填材２０５で封止した構造のため、画素エリア部２０２が封止板１１６と直接接触して有機ＥＬ素子が損傷することを完全に防止できる大きな特長がある。
【００３６】
さらに、本発明の実施形態では、充填材２０５内に伝導性粒子２１０を混入させ、有機ＥＬ素子の発熱を封止板１１６あるいはガラス基板１０１を介して放散することで効果的に除去する能力に優れる。そのため、有機ＥＬディスプレイ装置の信頼性を大幅に向上することができる。さらに、重点材２０５内に導電性粒子２１１を混入することで、この導電性粒子２１１が有機ＥＬ素子を構成する陰極に接触させ、有機ＥＬ素子の駆動電流を分散して流す能力も高くなる。このような導電性粒子２１１を混入した充填材２０５を用いることで、陰極の膜厚が不足して電気抵抗が高くなるという問題も回避することが可能である。
【００３７】
参考として従来の封止構造の一例を説明する。図７は有機ＥＬディスプレイ装置における従来の封止構造体を説明する断面図である。また、図８は有機ＥＬディスプレイ装置における従来の他の封止構造体を説明する断面図である。従来の封止構造体では、ガラス基板１０１上に有機ＥＬ基板４０１の画素エリア部２０２と引出し配線２０４を形成する。封止板１１６の内面をエッチングやサンドブラスト法で部分的に凹部３０４を加工し、この凹部３０４内に乾燥剤３０６を固定し、該有機ＥＬ基板４０１と封止板をシール材２０７で接着する。図７では、この凹部３０４を封止板１１６の内面で複数形成し、図８では封止板１１６の内面の画素エリア部全体を含むような単一の凹部としたものである。図示した従来の封止構造体では画素エリア部２０２と封止板１１６とが接触して有機ＥＬ素子が損傷する危険性が常にあるとともに、画素エリア部２０２に接する封止空間内は気体で充填されているため、当該封止空間の熱伝導性、電気伝導性は著しく低いものであった。
【００３８】
本発明の実施形態では、前記の図１（ｆ）に示した充填材２０５に乾燥剤を保持したことを特徴とする。かかる乾燥剤の使用は有機ＥＬ素子を構成する有機材料が水分に敏感であり、吸湿により容易にその発光特性等が劣化することから、有機ＥＬディスプレイ装置には一般的に使用されるものであるが、かかる乾燥剤を該充填材２０５中に保持する手段が本発明の優れた特徴になるのである。すなわち本発明では、充填材２０５中に乾燥剤の粉末を混練することで乾燥剤を均一に保持することが可能となる上に、前記従来技術の如き乾燥剤を設置する作業を省略することが可能となり、極めて経済的である。乾燥材の粒径、含有量の下限は封止状態での除湿能力を確保する必要から定められ、またその上限は封止作業性を確保する必要性から定められるものである。
【００３９】
本発明の実施形態における乾燥剤としては、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリもしくはアルカリ土類金属の単体、５酸化リンなどの除湿能力の高い乾燥剤が好ましく、またその粉末は粒径が０．０５乃至５０μｍであり、さらに充填材に対する含有量は０．１乃至１０重量部であることが望ましい。
【００４０】
本発明の実施形態における充填材２０５は、有機樹脂をその一つの成分となし、この有機樹脂に混入した熱伝導性粒子と電気伝導性粒子、または熱伝導性かつ電気伝導性粒子の複合材からなることが推奨される。この複合材料を本発明では充填材と通称しているのである。本発明の実施の形態では、該充填材が有機ＥＬ基板と、もしくは有機ＥＬ基板および封止板の双方と接着されていることが望ましい。
【００４１】
また、本発明の実施の形態では、金属粉末を含む樹脂からなる充填材を画素エリア部と封止板の間に充填した。金属粉末は、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）のように熱伝導性に優れた金属材料、もしくはＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＺＴＯなどのように、良好な電気伝導性および熱伝導性に加えて透明であることが望ましい。また、その粒径は０．０５乃至５０μｍで、樹脂に対する含有量が１０乃至１２０重量部であることが望ましい。かかる粒径、含有量の下限は封止状態での熱伝導性を確保する必要から定められ、その上限は封止作業性を確保する必要性から定められる。また、透明性は本実施の形態における充填材を通して光を取り出す場合に必要になるものである。
【００４２】
さらに、本発明の実施の形態における充填材は、上記金属粉末の含有により、その熱伝導率が０．５乃至５００Ｗ／ｍＫ、好ましくは５乃至５００Ｗ／ｍＫである。また、その電気伝導率が固有抵抗値として５乃至５００μΩ・ｃｍ、さらに好ましくは５乃至１００μΩ・ｃｍであることが推奨される。かかる範囲の下限、上限値は充填材の熱伝導性と電気伝導性が有機ＥＬ素子の寿命等の特性を向上する効果と経済性の両面から定められる。
【００４３】
上記本発明の実施の形態における有機樹脂は、エポキシ系、アクリル系、シリコーン系のいずれかを主成分とすることが望ましいが、これは比較的安価で取り扱い安い有機材料を用いることで経済的な封止が可能となることから選択されるものであり、必ずしも上記の樹脂に制限されるものではない。
【００４４】
［実施例］
以下、本発明の実施の形態をより詳細に説明するための実施例を示す。
実施例１
本実施例の充填材の一例として以下に配合割合を示す材料を使用する。

【００４５】
エポキシ樹脂には、室温で液状となるビスフェノールＡ型の市販エポキシ樹脂が使用できる。ビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂は、後述するように充填材を塗布するのに適し印刷インクを調整するために望ましい。アミン硬化剤としては、各種脂肪族、芳香族アミンアダクト類が使用できる。また、酸無水物、チオール系の硬化剤も当該業者に利用できる。Ｃｕ粒子は充填材に熱伝導性と電気伝導性を付与する目的で添加されるものであり、その微粉末として粒径が約１μｍの金属銅粒子が使用できる。ＣａＯ粒子は充填材に水分除去能力を付加する目的で使用されるものであり、粉末として粒径が１０μｍ以下の粒子が好ましい。また、カップリング剤は有機樹脂と無機粒子との接着をより確実にするために添加されるもので、かかる成分の使用は当該業者には周知である。
【００４６】
具体的な充填材の作成方法としては、上記の各成分を予備的に混練して分散したものを３本ロールミルでさらに均一に混練し、十分に分散することで印刷インクに適した粘度の混合物を得ることができる。かかる混練、分散作業は全て水分を除去したグローブボックス内で実施するのが望ましい。この充填材の硬化物の特性としては熱伝導率として約１０Ｗ／ｍＫ、固有抵抗として約８０μΩ・ｃｍの優れた値であった。
【００４７】
また、本実施例における充填材の他の一例として、以下に配合割合を示す材料を使用する

【００４８】
シリコーン樹脂には付加反応型のシリコーンゲルを、硬化剤には専用硬化剤を用いることが望ましい。これらの樹脂は当該業者には周知である。Ａｇ粒子は充填材に熱伝導性と電気伝導性を付与する目的で添加されるものであり、その微粉末として粒径０．５μｍの金属銀粒子が使用できる。ＣａＯ粒子は充填材に水分除去能力を付加する目的で使用されるものであり、粉末として粒径１０μｍ以下の粒子が好ましい。また、カップリング剤は有機樹脂と無機粒子との接着をより確実にするために添加されるもので、かかる成分の使用は当該業者には周知である。
【００４９】
具体的な充填材の作成方法としては、上記の各成分を予備的に混練して分散したものを３本ロールミルでさらに均一に混練し、十分に分散することで印刷インクに適した粘度の混合物を得ることができる。かかる混練、分散作業は全て水分を除去したグローブボックス内で実施するのが望ましい。この充填材の硬化物の特性としては熱伝導率として約２０Ｗ／ｍＫ、固有抵抗として約５０μΩ・ｃｍの優れた値であった。本実施の形態では、上記に示す簡単な方法で水分除去と機械強度確保と、さらにこれらに加えて熱伝導向上と電気伝導性向上の課題を同時に解決する充填材を得ることができる。
【００５０】
実施例２
本実施例における充填材を有機ＥＬディスプレイの封止に適用する方法を図４と図５を用いて以下に説明する。ガラス基板１０１上にポリシリコンで作り込んだトランジスタのアクティブ・マトリクスを形成した有機ＥＬ基板４０１の画素エリア部２０２および絶縁層２０３上にスクリーン印刷法で実施例１に示した組成の充填材２０５を塗布する。この塗布は、３００メッシュのスクリーン版を用いることで塗布厚を２０乃至５０μｍに制御できる。この印刷の後、該充填材上に気泡を巻き込まないように封止板１１６用のガラス基板を重ね合わせ、１２０°Ｃ、３０分で加熱硬化する。このような印刷、重ね合わせ、硬化工程の作業は全て水分を除去したグローブボックス内で実施するのが望ましい。グローブボックス内の水分濃度は露点−６０°Ｃ以下が推奨される。
【００５１】
本実施例は上記に示す簡単な方法で水分除去と機械強度確保と、さらにこれらに加えて熱伝導向上と電気伝導性向上の課題を同時に解決する封止構造を得ることができる。
【００５２】
実施例３
本実施例の充填材を有機ＥＬディスプレイ装置の封止に適用する他の方法を図６を参照して以下に説明する。ガラス基板１０１上にポリシリコンで作り込んだトランジスタのアクティブ・マトリクスを形成した有機ＥＬ基板４０１の画素エリア部２０２および絶縁層２０３上にスクリーン印刷法で実施例１に示した組成の充填材２０５を塗布する。３００メッシュのスクリーン版を用いることで塗布厚を２０乃至５０μｍに制御できる。この印刷の後、該充填材２０５の周囲を取囲むように絶縁層２０３上にシール材２０７を２ｍｍ幅にディスペンサ等で塗布する。シール材としてはＵＶ硬化型を用いることができる。そして、充填材２０５とシール材２０７の上に気泡を巻き込まないように封止板１１６となるガラス基板を重ね合わせ、シール材２０７部分を選択的にＵＶ照射で硬化した後、１２０°Ｃ、６０分で充填材を加熱硬化する。このような印刷、重ね合わせ、硬化工程の作業は全て水分を除去したグローブボックス内で実施するのが望ましい。グローブボックス内の水分濃度は露点−６０°Ｃ以下が推奨される。
【００５３】
本実施例によれば、上記に示す簡単な方法で水分除去と機械強度確保と、さらにこれらに加えて熱伝導向上と電気伝導性向上の課題を同時に解決する封止構造を得ることができる。
【００５４】
実施例４
本発明を用いた有機ＥＬパネルの特性を詳細に検討した結果を以下に示す。図１と図２で説明したプロセスの手順にしたがってポリシリコントランジスタを形成した有機ＥＬ基板上の対角が公称１０インチの発光領域を有する画素エリア部に有機ＥＬ素子材料とＡｌ陰極を順次形成した有機ＥＬ基板を準備する。画素エリア部の周辺にシール材を塗布し、画素エリア部上に実施例１に示した充填材１を塗布し、０．７ｍｍの封止板用のガラス板を重ね合わせた後、１２０°Ｃで３０分加熱硬化して封止構造体を得た。比較のための図７に示す従来の封止構造体とした以外は全く同じ有機ＥＬパネルについて、その特性項目を比較検討した結果の一例を図８に示す。
【００５５】
図９は本発明による有機ＥＬディスプレイ装置の効果を従来の有機ＥＬディスプレイ装置と比較した説明図である。有機ＥＬ素子の重要な特性項目の一つは通電発光状態で輝度が劣化することにともなう寿命である。通常、寿命は輝度半減時間で定義されるので、これを求めた。発光輝度は一般的に１００ｃｄ／ｍ^２ 程度が用いられるが、より大きな印可電圧ではより大きな輝度が得られるとともに、寿命も低下する傾向がある。図９に示すように、加速試験として１０００ｃｄ／ｍ^２ の輝度で求めた寿命は、本発明の有機ＥＬディスプレイ装置が１０００時間（ｈ）を超えるのに対し、従来の有機ＥＬディスプレイ装置ではその半分以下であった。
【００５６】
本発明の有機ＥＬディスプレイ装置の寿命を、１００ｃｄ／ｍ^２ での寿命に換算すると１００００ｈを超える優れた特性を示している。また、本発明の有機ＥＬディスプレイ装置では１０００ｃｄ／ｍ^２ の輝度を得るために必要な初期の駆動電圧も低く、好ましいものであった。
【００５７】
このように、本発明の有機ＥＬディスプレイ装置は、封止材に熱伝導性を付与して発光部の発熱を速やかに除去する効果、電極への電力供給能力の優れた効果を顕著に示すことが分かった。さらに、発光部の一部を加圧した場合に、従来の封止構造体では封止板が有機ＥＬ素子部に接触して素子を破壊する問題があるのに対し、本発明の封止構造体を用いた場合にはこのような問題は全くないこともわかった。以上の結果から、上記実施例で説明した本発明の有機ＥＬディスプレイ装置における封止構造が、信頼性、および寿命に優れていることがわかった。
【００５８】
実施例５
図１０は本発明の実施の形態における実施例４と同様の構造の有機ＥＬディスプレイ装置について充填材１中の金属銅粒子の組成について比較した結果の説明図である。図１０において、金属銅粒子を全く含まない充填材（Ａ）では加圧耐性は確保できるが、寿命の向上効果は不十分であった。これに対し、充填材中の金属銅粒子が１０重量部以上では寿命増加効果が得られ、特に２０重量部以上では顕著であった。また、１５０重量部以上では粘度調整が容易でなく、スクリーン印刷用のインクを調整し難いこともわかった。
【００５９】
図１１は金属銀粒子を含む充填剤２を用いた実施例４と同様の構造の有機ＥＬディスプレイ装置について、本発明の効果を充填材１中の金属銅粒子の組成について比較した結果の説明図である。図１１において、金属銀粒子を全く含まない充填材（Ａ）では加圧耐性は確保できるが、寿命の向上効果は不十分であった。これに対し、充填材中の金属銀粒子が１０重量部以上では寿命増加効果が得られ、特に３０重量部以上では顕著であった。また、１５０重量部以上では粘度調整が容易でなく、スクリーン印刷用のインクを調整し難いこともわかった。この結果から、１０乃至１２０重量部の金属粒子を含む充填材を用いた本発明の封止構造体が信頼性、および寿命に優れた有機ＥＬディスプレイ装置を製造するのに適していることがわかった。
【００６０】
実施例６
本発明の実施の形態における封止構造体を有機ＥＬディスプレイ装置に適用する場合に好ましい有機ＥＬ基板サイズ（パネルサイズ）を検討した結果、本実施例では、縦横比が４：３に換算して、対角が公称５インチ以上、好ましくは対角が公称１０インチ以上のパネルサイズへの適用が推奨される。このようなパネルサイズは有機ＥＬディスプレイ装置への電流供給必要量、発熱量、封止板のたわみ剛性などを総合的に勘案して定められるものであるが、より大型のパネルになるほど本発明の利点が得られ易い。
【００６１】
実施例７
本発明の有機ＥＬディスプレイは前述したような有機層を真空蒸着で形成する、いわゆる低分子型のディスプレイにのみ有効なわけではなく、いわゆる高分子型と称される有機ＥＬディスプレイにも有効である。
【００６２】
図１２は高分子型の有機ＥＬディスプレイ装置に本発明を適用した実施例を説明する断面図である。図１２に示すように、ガラス基板５０１上にバリア膜として機能するＳｉＮ膜５０２およびＳｉＯ膜５０３をＣＶＤ等の手段により薄く堆積し、その上にアモルファスシリコン膜（図示しない）を５０ｎｍ程度の厚さにＣＶＤ法で堆積する。その後、エキシマレーザ照射法等の結晶化手段によって画素回路を形成すべき部分のアモフファスシリコン膜をポリシリコン膜５０５に改質する。
【００６３】
上記のように形成した改質されたシリコン膜５０５を所定の回路になるようにアイランド形状にエッチングし、ゲート絶縁膜（図示しない）、ゲート配線５０６、層間絶縁膜５０７、ソース・ドレイン配線５０８、パシベーション膜５０９、透明電極５１０を順次形成することで、トランジスタ回路を画素エリア部に配置したアクティブ・マトリクス基板すなわち有機ＥＬ基板を形成する。
【００６４】
本実施例の有機ＥＬディスプレイ装置を製造するには、アクティブ・マトリクス基板上の透明電極５１０の周辺部に素子分離帯５１１を形成する。次いで、透明電極５１０上に有機ＥＬ材料の高分子正孔注入層５１２、高分子発光兼電子輸送層５１３、陰極５１４を順次形成する。これら各層の形成の際に、発光色の異なる発光兼電子輸送層５１３をインクジェット等の印刷手段を用いて特定の透明電極５１０上にのみそれぞれ形成することで多色のディスプレイ装置が形成できることは周知である。
【００６５】
有機ＥＬディスプレイ装置の作成には通常、次のような手段を用いる。なお、以下に示す作成例については一例であり、これが本発明を制限するものではないことは強調されるべきである。
【００６６】
（１）ＩＴＯ電極前処理：
真空槽内部に電極（ＩＴＯ）面を露出した状態で有機ＥＬ基板を設置し、２分間の酸素プラズマ処理を施す。
（２）高分子正孔注入層形成：
正孔注入用のＰＥＤＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）含有水溶液をインクジェット印刷機でＩＴＯ電極上に塗布し、加熱乾燥する。仕上がり膜厚は一例として８０ｎｍを選択する。
（３）高分子発光兼電子輸送層形成：
高分子発光兼電子輸送用のＭＥＨ−ＰＰＶ（ポリ（２−メトキシー５（２’ −エチル）ヘキソキシ−フェニレンビニレン））の溶液をインクジェット印刷機で正孔注入層上に塗布し、加熱乾燥する。膜厚は一例として２００ｎｍを選択する。
（４）陰極形成：
周辺部を除いた画素エリア部全面に蒸着するための蒸着マスクを使用し、電子注入用のＣａ金属と陰極のＡｌを連続して蒸着する。基板温度は室温、真空度は１０^−４Ｐａ、蒸着速度が０．１乃至１ｎｍ／ｓとなるようにボートの加熱を制御し、Ｃａ膜厚は５０ｎｍ、Ａｌ膜厚は一例として１００ｎｍを選択する。
【００６７】
上記の操作の後、本発明による充填材を有機ＥＬディスプレイ装置の封止に適用する。前記した実施例３と同様な手順で実施例１に示す充填材１を印刷塗布し、重ね合わせ、硬化することで封止構造体を得る。本発明は上記に示す方法で高分子有機ＥＬディスプレイ装置に適した封止構造体も得ることができるのである。
【００６８】
実施例８
本発明の有機ＥＬディスプレイは前述したようなガラス基板上に透明電極と有機層と陰極を順次に積層してＥＬ発光をガラス基板側に取り出す、いわゆるボトムエミッション型の有機ＥＬの製造にのみ有効なわけではなく、ガラス基板上に陰極と有機層と透明電極を順次に積層してＥＬ発光を封止基板側に取り出す、いわゆるトップエミッション型の有機ＥＬの製造にも有効である。
【００６９】
図１３はボトムエミッション型の有機ＥＬディスプレイ装置の画素部の配置の説明図、また図１４はトップエミッション型の有機ＥＬディスプレイ装置の画素部の配置の説明図である。ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子では、図１３に示したようにソース側配線領域７０１とゲート側配線領域７０２を除いた部分に画素回路の形成領域７０３を確保し、これらを除いた発光部領域７０４の内部に有効発光領域７０５を確保する必要があった。したがって、有効発光領域７０５の画素面積に占める割合は低く、およそ１／２から１／５程度が一般的である。
【００７０】
これに対し、トップエミッション型の有機ＥＬ素子では、図１４に示したようにソース側配線領域７０１、ゲート側配線領域７０２、回路形成領域７０３と同一位置に発光部領域７０４を形成できるので、有効発光領域７０５の画素面積に占める割合をほぼ１とすることができる。このようなトップエミッション型のディスプレイ装置を製造すると、有効発光領域がボトムエミッション型の２乃至５倍程度になるので、効率が著しく向上するのが大きな利点である。同時に、消費電力も増加するため、本発明の封止構造体を適用することで、その熱放散、電力供給能力に優れたトップエミッション型の有機ＥＬディスプレイ装置を提供できる。
【００７１】
図１５は本発明の他の有機ＥＬディスプレイ装置に適用した場合の断面図である。本実施例は上記したトップエミッション型の有機ＥＬディスプレイ装置である。図１５に示すように、ガラス基板６０１上にバリア膜として機能するＳｉＮ膜６０２およびＳｉＯ膜６０３をＣＶＤ等の手段により薄く堆積し、その上にアモルファスシリコン膜（図示しない）を５０ｎｍ程度の厚さにＣＶＤ法で堆積する。その後、エキシマレーザ照射法等の結晶化手段によって画素回路を形成すべき部分のアモフファスシリコン膜をポリシリコン膜６０５に改質する。
【００７２】
上記のように形成した改質されたシリコン膜６０５を所定の画素回路になるようにアイランド形状にエッチングし、ゲート絶縁膜（図示しない）、ゲート配線６０６、層間絶縁膜６０７、ソース・ドレイン配線６０８、パシベーション膜６０９、Ａｌ陰極６１０を順次に形成することで、トランジスタ回路を画素エリア部に配置したアクティブ・マトリクス基板（有機ＥＬ基板）が形成される。本実施例では、トランジスタ回路を発光領域の下部に配置することが可能である。
【００７３】
本実施例の有機ＥＬディスプレイ装置を製造するには、アクティブ・マトリクス基板（有機ＥＬ基板）上の陰極６１０の周辺部に素子分離帯６１１を形成する。次いで、陰極６１０上に有機ＥＬ材料の高分子発光兼電子輸送層６１２、高分子正孔注入層６１３、透明電極６１４を順次形成する。これらの層の形成の際に、発光色の異なる発光兼電子輸送層６１２をインクジェット等の印刷手段を用いて特定の陰極６１０上にそれぞれ形成することで多色のディスプレイ装置が形成できることは周知である。
【００７４】
有機ＥＬ素子の作成には通常、次のような手段を用いる。なお、以下に示す作成例については一例であり、かかる記載が本発明を制限するものではないことは強調されるべきであるし、低分子型の有機ＥＬ素子に本発明を適用した場合も同様の効果をもたらすことは、特に強調されるべきである。
【００７５】
（１）陰極前処理：
Ａｒプラズマクリーニングで３０秒間の前処理を有機ＥＬ基板上の陰極表面に施す。
（２）高分子発光兼電子輸送層形成：
高分子発光兼電子輸送用のＭＥＨ−ＰＰＶ（ポリ（２−メトキシー５（２’ −エチル）ヘキソキシ−フェニレンビニレン））の溶液をインクジェット印刷機で正孔注入層上に塗布し、加熱乾燥する。膜厚は一例として２００ｎｍを選択する。
（３）高分子正孔注入層形成：
正孔注入用のＰＥＤＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）の水溶液をインクジェット印刷機でＩＴＯ電極上に塗布し、加熱乾燥する。仕上がり膜厚は一例として８０ｎｍを選択する。
（４）透明電極形成：
周辺部を除いた画素エリア部の全面にＩＴＯを堆積するための蒸着マスクを使用し、基板温度は室温のスパッタリング法で陽極部に７０ｎｍ厚のＩＴＯを形成する。
【００７６】
上記の操作後、前記実施例と同様に、有機ＥＬ基板と封止板６１６の間に充填材６１５を充填して全体を多層構造とする。前記実施例３と同様な手順で以下に示す組成の充填材３を印刷塗布し、重ね合わせ、硬化することで封止構造体を得る。充填材３には、乾燥材に加えて下記の熱伝導性かつ電気伝導性粒子（ここではＩＴＯ粒子）が混入される。

【００７７】
本実施例では、上記に示す方法でいわゆるトップエミッション方式の有機ＥＬディスプレイ装置に適した封止構造体を得ることができる。この方式の有機ＥＬディスプレイ装置は、画素回路上にも発光領域を形成することが可能になるので、ボトムエミッションに比較して輝度の大きいディスプレイ装置を作成することができるという利点を有している。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、有機ＥＬ素子を配置した画素エリア部への水分浸入と機械的強度の確保、さらに有機ＥＬ素子で発生する熱を放散させるための熱伝導性向上、有機ＥＬ素子を構成する導電層の電気伝導性向上とを同時に実現した有機ＥＬディスプレイ装置を提供することができる。そして、本発明の封止構造体を用いることで信頼性に優れた表示装置を、安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における有機ＥＬディスプレイ装置とその封止構造の製造プロセスを説明する断面図である。
【図２】本発明の実施形態における有機ＥＬディスプレイ装置とその封止構造の製造プロセスを説明する図１に続く断面図である。
【図３】本発明の実施形態における有機ＥＬディスプレイ装置の実装構造の一例を説明する外観図である。
【図４】本発明の実施形態における有機ＥＬディスプレイ装置を構成する有機ＥＬ基板の内面構成例を説明する模式図である。
【図５】本発明の実施形態における封止構造体を説明する断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態における封止構造体を説明する断面図である。
【図７】有機ＥＬディスプレイ装置における従来の封止構造体を説明する断面図である。
【図８】有機ＥＬディスプレイ装置における従来の他の封止構造体を説明する断面図である。
【図９】本発明による有機ＥＬディスプレイ装置の効果を従来の有機ＥＬディスプレイ装置と比較した説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態における実施例４と同様の構造の有機ＥＬディスプレイ装置について充填材１中の金属銅粒子の組成について比較した結果の説明図である。
【図１１】金属銀粒子を含む充填剤２を用いた実施例４と同様の構造の有機ＥＬディスプレイ装置について、本発明の効果を充填材１中の金属銅粒子の組成について比較した結果の説明図である。
【図１２】高分子型の有機ＥＬディスプレイ装置に本発明を適用した実施例を説明する断面図である。
【図１３】ボトムエミッション型の有機ＥＬディスプレイ装置の画素部の配置の説明図である。
【図１４】トップエミッション型の有機ＥＬディスプレイ装置の画素部の配置の説明図である。
【図１５】本発明の他の有機ＥＬディスプレイ装置に適用した場合の断面図である。
【符号の説明】
１０１ ガラス基板
１０２ ＳｉＮ膜
１０３ ＳｉＯ膜
１０４ アモルファスシリコン膜
１０５ ポリシリコン膜
１０６ ゲート配線
１０７ 層間絶縁膜
１０８ ソース・ドレイン配線
１０９ パシベーション膜
１１０ 透明電極
１１１ 素子分離帯
１１２ 正孔輸送層
１１３ 発光兼電子輸送層
１１４ 陰極
１１５ 充填材
１１６ 封止板
２０５ 充填材
４０１ 有機ＥＬ基板（アクティブ・マトリクス基板）。

Claims (18)

1. 有機ＥＬ素子とこの有機ＥＬ素子を駆動する画素回路からなる画素をマトリクス状に形成した画素エリア部を有する有機ＥＬ基板と、少なくとも前記画素エリア部を封止する封止板と、前記有機ＥＬ基板と前記封止板の間に充填した充填材との積層構造を有することを特徴とする有機ＥＬディスプレイ装置。
2. 前記充填材が乾燥剤を保持することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ装置。
3. 前記画素エリアの外周部に前記有機ＥＬ基板と前記封止板とを固着するシール材を有することを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬディスプレイ装置。
4. 前記充填材が、樹脂に熱伝導性かつ電気伝導性粒子の複合材を混入してなることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の有機ＥＬディスプレイ装置。
5. 前記充填材が前記有機ＥＬ基板と前記封止板の一方または双方に接着されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の有機ＥＬディスプレイ装置。
6. 前記充填材が金属粉末を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の有機ＥＬディスプレイ装置。
7. 前記金属粉末の粒径が０．０５μｍ乃至５０μｍのアルミニウム、銀、銅、もしくは透明導電粒子であり、前記樹脂に対する含有量が１０乃至１２０重量部であることを特徴とする請求項６に記載の有機ＥＬディスプレイ装置。
8. 前記樹脂が、エポキシ系、アクリル系、シリコーン系のいずれかを主成分とすることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の有機ＥＬディスプレイ装置。
9. 前記封止板が平板であることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の有機ＥＬディスプレイ装置。
10. 前記封止板が、ガラス基板もしくは無機材料と有機材料の複合板であることを特徴とする請求項９に記載の有機ＥＬディスプレイ装置。
11. 前記乾燥剤が、有機シラン化合物であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の有機ＥＬディスプレイ装置。
12. 前記有機ＥＬ基板と前記封止板の間に、電気伝導性かつ熱伝導性材料を配置したことを特徴とする請求項１乃至１１に何れかに記載の有機ＥＬディスプレイ装置。
13. 前記有機ＥＬ基板と前記封止板の間に、電気伝導性かつ熱伝導性材料と乾燥剤を配置したことを特徴とする請求項１乃至１１に何れかに記載の有機ＥＬディスプレイ装置。
14. 前記充填材の熱伝導率が、１乃至１００Ｗ／ｍ^２ Ｋで、その抵抗率が５乃至１００μΩ・ｃｍであることを特徴とする請求項１２または１３の何れかに記載の有機ＥＬディスプレイ装置。
15. 前記乾燥剤が、ＣＯ粉末、もしくはＢａＯ粉末であることを特徴とする請求項２乃至１４の何れかに記載の有機ＥＬディスプレイ装置。
16. 表示画面の対角が、公称１０インチ以上であることを特徴とする請求項１乃至１５の何れかに記載の有機ＥＬディスプレイ装置。
17. 前記画素を構成する有機ＥＬ素子が高分子有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項１乃至１６の何れかに記載の有機ＥＬディスプレイ装置。
18. 前記画素の発光光が前記封止板側から出射するトップエミッション方式であることを特徴とする請求項１乃至１７の何れかに記載の有機ＥＬディスプレイ装置。

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