JP2010062116A - 有機エレクトロルミネッセンス素子パッケージおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】酸素や水の浸入を防ぎ、有機ＥＬ素子の劣化を抑制することができる有機エレクトロルミネッセンス素子パッケージおよびその製造方法を提供する
【解決手段】ガラス基板２と、ガラス基板２上に形成された有機エレクトロルミネッセンス素子３と、有機エレクトロルミネッセンス素子３のガラス基板２との接触部以外を被覆する絶縁材９と、絶縁材９の上面に形成される金属シート層１０と、金属シート層１０の上面及び絶縁材９の側面を被覆するとともに、絶縁材９とガラス基板２の上面との接触部部分の外周部と密着して形成される金属封止ガラス１２と、を備える有機エレクトロルミネッセンス素子パッケージ１である。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子パッケージおよびその製造方法に関する。

有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子）は、アノードとカソードとの間に有機化合物層が介在した積層構造を為しており、アノードとカソードの間に順バイアス電圧が印加されると、有機化合物層内で電子と正孔が再結合を引き起こして有機化合物層が発光する。それぞれ赤、緑、青に発光する複数の有機エレクトロルミネッセンス素子をサブピクセルとして基板上にマトリクス状に配列し、画像表示を行うエレクトロルミネッセンスディスプレイパネルが実現化されている。

有機ＥＬ素子は、水や酸素により劣化し、ダークエリアやダークスポットを生じやすい。このため、有機ＥＬ素子は水や酸素が到達するのを防ぐパッケージ内に封入される（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−２６４０６１号公報

ところで、水や酸素が有機ＥＬ素子に到達するのを防ぐために、原子間距離が水分子や酸素分子よりも小さい金属で有機ＥＬ素子を被覆することが検討されている。

ガラス基板上に設けた有機ＥＬ素子を金属で被覆するためには、ガラス基板と金属とを密着させる必要がある。しかし、ガラスと金属という異種材料の接合面は密着性が低いという問題があった。

本発明の課題は、酸素や水の浸入を防ぎ、有機ＥＬ素子の劣化を抑制することができる有機エレクトロルミネッセンス素子パッケージおよびその製造方法を提供することである。

以上の課題を解決するため、一の態様によれば、ガラス基板と、前記ガラス基板の一面上に形成された有機エレクトロルミネッセンス素子と、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の前記ガラス基板の前記一面との接触部分以外を被覆する絶縁材と、前記絶縁材の側面を被覆するとともに、前記絶縁材と前記ガラス基板の前記一面との接触部分の外周部と密着して形成される金属封止ガラスと、を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子パッケージが提供される。

好ましくは、前記絶縁材の上面に形成される金属シート層を備え、前記金属封止ガラスは、前記金属シート層の上面を被覆する。
好ましくは、前記金属シート層は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄのいずれかの金属単体からなる。
好ましくは、前記金属シート層は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄの少なくともいずれかを含む合金からなる。
好ましくは、前記金属封止ガラスはスパッタ成膜方法により形成される。
好ましくは、前記金属封止ガラスはＰｄ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、希土類、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｍｇのいずれかを主成分もしくは添加成分とする。

本発明の他の態様によれば、ガラス基板の一面上に有機エレクトロルミネッセンス素子を形成する工程と、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の前記ガラス基板の前記一面との接触部分以外を被覆するように絶縁材を形成する工程と、前記絶縁材の側面を被覆するとともに、前記絶縁材と前記ガラス基板の前記一面との接触部分の外周部と密着するように金属封止ガラスを形成する工程と、を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子パッケージの製造方法が提供される。

好ましくは、前記絶縁材の上面に金属シート層を形成する工程を含み、前記金属封止ガラスを形成する工程は、前記金属シート層の上面を被覆するように前記金属封止ガラスを形成する工程を含む。
好ましくは、前記金属封止ガラスを形成する工程は、前記ガラス基板の前記一面上の前記絶縁材の側面と離間する位置にスパッタ用のマスクを形成する工程と、スパッタ成膜方法により前記マスクの上方から前記金属封止ガラスを成膜する工程と、前記マスクを除去する工程と、を含む。

本発明によれば、酸素や水の浸入を防ぎ、有機ＥＬ素子の劣化を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子パッケージ１の平面図であり、図２は図１のII−II矢視断面図である。有機ＥＬ素子パッケージ１は、ガラス基板２と、有機ＥＬ素子３と、絶縁材９と、金属シート層１０と、金属封止ガラス１２と、等から概略構成される。

有機ＥＬ素子３はガラス基板２上に形成されており、アノード５と、有機層６と、カソード７と、アノード端子５ａと、カソード端子７ａとを備える。
アノード５は、有機層６にホールを注入する電極であり、ＩＴＯ等の仕事関数が高い材料が使用される。

有機層６は、発光層を有し、さらに正孔注入層、電子注入層等を含んでもよい。
カソード７は、有機層６に電子を注入する電極であり、例えば金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、若しくはバリウム、又はこれらの少なくとも１種を含む合金や混合物等が使用される。あるいは、これらの材料からなる層を積層した構造としてもよい。

アノード５、カソード７には、それぞれアノード端子５ａ、カソード端子７ａの一端が接続されている。有機ＥＬ素子３は、アノード端子５ａ、カソード端子７ａの他端を除き、絶縁材９により封止されている。

絶縁材９は、有機ＥＬ素子３と、金属シート層１０及び金属封止ガラス１２とを絶縁するものであり、例えばエポキシ樹脂を主成分にシリカ充填材等を加えた熱硬化性成型材料、熱可塑性成型材料、又は光硬化性成型材料等を用いることができる。

金属シート層１０は、絶縁材９の上部に形成されている。金属シート層１０は、例えば、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属単体又は合金であり、酸素や水を遮蔽する。

金属封止ガラス１２は、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、希土類、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｍｇのいずれかを主成分もしくは添加成分とした金属ガラスで構成され、例えばＺｒ_７５Ｃｕ_１９Ａｌ_６（以下、Ｚｒ金属ガラス）、Ｐｄ_７６Ｃｕ_７Ｓｉ_１７（以下、Ｐｄ金属ガラス）を使用することができる。金属ガラスは、（１）ガラス転移点を有する、（２）全く結晶粒界等を含まず原子が長範囲ランダム配列である、（３）高ち密無秩序充填である、（４）ステップカバレッジ性も良好であるといった特徴を有する。すなわち、金属ガラスは、酸素や水の遮蔽に優れた金属と腐食に強いガラスの両方の性質を持ち、金属とガラスの両者に対して密着性が良い。また、金属ガラスは概ね２００μΩ・cmより小さい抵抗率を有する導電性を有する。具体的には、上記Ｚｒ金属ガラスはステンレスよりも硬く、抵抗率は１６０μΩ・cm程度の値を有する。上記Ｐｄ系金属ガラスは，Ｚｒ系金属ガラスに比べて抵抗率が低く、抵抗率は６０μΩ・cm程度の値を有して導電性が比較的高い。また，いずれの金属ガラスも引張強度に比べて縦弾性係数が低い材料特性を有している。

また、金属ガラスには、結晶構造に起因する欠陥がないため、腐食を生じず、膜剥離等を起こさない。このため、金属ガラスをガスバリア膜として使用することで、有機ＥＬ素子１の信頼性を向上させることが可能である。

次に、有機ＥＬ素子３のパッケージ方法について図３〜図６を用いて説明する。なお、図３は絶縁材９により被覆された有機ＥＬ素子３を示す平面図であり、図４は図３のIV−IV矢視断面図である。また、図５は上部にマスク１３が形成されたガラス基板２を示す平面図であり、図６は図５のVI−VI矢視断面図である。

まず、図３、図４に示すように、ガラス基板２の上部に形成された有機ＥＬ素子３を絶縁材９により被覆し、絶縁材９の上部に金属シート層１０を形成する。なお、アノード端子５ａ、カソード端子７ａのアノード５、カソード７と接続されていない端部は、絶縁材９により封止されず、露出されている。金属シール層８は、例えば、粒径０．１μｍ〜０．０１μｍの金属微粒子を吹き付けることで形成される。

次に、図５、図６に示すように、ガラス基板２の上部において、絶縁材９の側面と離間するようにマスク１３を設ける。ただし、図５に示すように、アノード端子５ａ及びカソード端子７ａが絶縁材９から露出している部分にもマスク１３を設ける。マスク１３は例えば金属からなるものである。

次に、スパッタ装置でマスク１３の上方から２０００Å〜１μｍの膜厚の金属薄膜ガラスを成膜する。このとき、金属シート層１０の上部が金属薄膜ガラスにより被覆されるとともに、絶縁材９の側面も金属薄膜ガラスにより被覆される。

その後、マスク１３を取り除くことで、図１、図２に示すように金属封止ガラス１２が形成される。以上により有機ＥＬ素子パッケージ１が形成される。

このような有機ＥＬ素子パッケージ１によれば、金属封止ガラス１２が金属シート層１０全体を覆い、ガラス基板２と金属シート層１０との間の絶縁材９の側面も覆うように形成されるため、酸素や水が絶縁材９を通過して有機ＥＬ素子３に到達するのを防ぐことができる。さらに、金属封止ガラス１２はアモルファス構造であるため、同じくアモルファス構造のガラス基板２と密着する。このため、金属封止ガラス１２とガラス基板２との間から酸素や水が浸入することがなく、有機ＥＬ素子３の劣化を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子パッケージ１の平面図である。 図１のII−II矢視断面図である。 絶縁材９により被覆された有機ＥＬ素子３を示す平面図である。 図３のIV−IV矢視断面図である。 上部にマスク１３が形成されたガラス基板２を示す平面図である。 図５のVI−VI矢視断面図である。

符号の説明

１ 有機ＥＬ素子パッケージ
２ ガラス基板
３ 有機ＥＬ素子
９ 絶縁材
１０ 金属シート層
１２ 金属封止ガラス

Claims (9)

1. ガラス基板と、
   前記ガラス基板の一面上に形成された有機エレクトロルミネッセンス素子と、
   前記有機エレクトロルミネッセンス素子の前記ガラス基板の前記一面との接触部分以外を被覆する絶縁材と、
   前記絶縁材の側面を被覆するとともに、前記絶縁材と前記ガラス基板の前記一面との接触部分の外周部と密着して形成される金属封止ガラスと、
   を備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子パッケージ。
2. 前記絶縁材の上面に形成される金属シート層を備え、
   前記金属封止ガラスは、前記金属シート層の上面を被覆することを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子パッケージ。
3. 前記金属シート層は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄのいずれかの金属単体からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子パッケージ。
4. 前記金属シート層は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄの少なくともいずれかを含む合金からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子パッケージ。
5. 前記金属封止ガラスはスパッタ成膜方法により形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子パッケージ。
6. 前記金属封止ガラスはＰｄ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、希土類、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｍｇのいずれかを主成分もしくは添加成分としたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子パッケージ。
7. ガラス基板の一面上に有機エレクトロルミネッセンス素子を形成する工程と、
   前記有機エレクトロルミネッセンス素子の前記ガラス基板の前記一面との接触部分以外を被覆するように絶縁材を形成する工程と、
   前記絶縁材の側面を被覆するとともに、前記絶縁材と前記ガラス基板の前記一面との接触部分の外周部と密着するように金属封止ガラスを形成する工程と、
   を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子パッケージの製造方法。
8. 前記絶縁材の上面に金属シート層を形成する工程を含み、
   前記金属封止ガラスを形成する工程は、前記金属シート層の上面を被覆するように前記金属封止ガラスを形成する工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子パッケージの製造方法。
9. 前記金属封止ガラスを形成する工程は、
   前記ガラス基板の前記一面上の前記絶縁材の側面と離間する位置にスパッタ用のマスクを形成する工程と、
   スパッタ成膜方法により前記マスクの上方から前記金属封止ガラスを成膜する工程と、
   前記マスクを除去する工程と、
   を含むことを特徴とする請求項７又は８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子パッケージの製造方法。

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