JP4010286B2 - 有機ｅｌディスプレイの製造方法 - Google Patents

Description

近年、情報通信の高速化と応用範囲の拡大が急速に進んでいる。この中で、表示デバイスに関して、携帯性や動画表示の要求に対応可能な低消費電力・高速応答性を有する高精細な表示デバイスの考案が広くなされている。

中でもカラー化方式に対して、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた駆動方式のカラー表示装置が考案されている。この場合、ＴＦＴが形成されている基板側に光を取り出す方式では、配線部分の遮光効果により開口率が上がらないため、最近ではＴＦＴが形成されている基板とは反対側に光を取り出す方式、いわゆるトップエミッション方式が考案されてきている。

トップエミッション方式と、分離配置した蛍光体に励起光を吸収させてそれぞれの蛍光体から多色の蛍光を発光させる色変換方式とを組み合わせることにより、高精細かつ高輝度の有機ＥＬディスプレイを提供できる可能性が示されてきている（特許文献１および２参照）。

従来技術の有機ＥＬディスプレイの構造を示す断面概略図を図３に示す。基板６０２の上に、ＴＦＴ６０４、下部電極６０６、有機ＥＬ層６０８、上部電極６１０を形成する。一方、透明基板６１６の上に色変換フィルタ層６１２およびブラックマスク６１４を形成する。次に基板６０２の周辺に、たとえば室温硬化型二液エポキシ系接着剤を使用して外周封止層６１８を形成し、透明基板６１６との貼り合わせを行う。この時、２枚の基板の間には内部空間６２０が形成される。

この構造では、内部空間６２０と上部電極６１０との界面および／または内部空間６２０と色変換フィルタ層６１２との界面において、有機ＥＬ層６０８からの発光の一部が反射され、ディスプレイの発光効率が低下する恐れがある。

一方、トップエミッション方式ＥＬ素子の上部に、該素子の全面に配置される接着剤を用いてカバー基板を貼り合わせる際に、カバー基板を凸面状に湾曲させた状態で貼り合わせることが試みられている（特許文献３参照）。このような工程を用いることにより、ＥＬ素子とカバー基板との間に気泡（微細な内部空間に相当する）が入ることを防止している。

特開平１１−２５１０５９号公報 特開２０００−７７１９１号公報 特開平１１−２８３７３９号公報 特開平５−１３４１１２号公報 特開平７−２１８７１７号公報 特開平７−３０６３１１号公報 特開平５−１１９３０６号公報 特開平７−１０４１１４号公報 特開平６−３００９１０号公報 特開平７−１２８５１９号公報 特開平８−２７９３９４号公報 特開平９−３３０７９３号公報 特開平５−３６４７５号公報

したがって、有機ＥＬ発光素子と色変換フィルタを貼り合わせて形成されるディスプレイにおいて、該ディスプレイ内部における反射を抑制し、発光効率を向上させることが望まれている。

ディスプレイ内部での反射を抑制するためには、有機ＥＬ発光素子と色変換フィルタとを接触させるようにして貼り合わせることが考えられる。しかしながら、その場合には、接着時に印加される圧力によって有機ＥＬ発光素子および色変換フィルタの変形およびそれに伴う故障、あるいは接触面における気泡の混入が発生するために好ましくない。そこで、内部空間に充填材料を充填することが有効である。

内部空間に充填材料を充填する場合には、有機ＥＬ発光素子および／または色変換フィルタとの接触面において気泡を発生させないこと、および接着時に充填材料が変形して有機ＥＬ発光素子の基板と色変換フィルタの基板とを平行に保持できることが重要である。なぜなら、そのような気泡において有機ＥＬ発光素子からの光の反射および屈折が起こり、発光効率および表示品質の低下が起こるからである。

１つの方法としては、いずれかの基板上に充填材料を配置した後に、真空環境下で有機ＥＬ発光素子と色変換フィルタとを加圧接着する方法がある。この方法では気泡の原因となる空気を排除することができるが、真空装置を必要とし、工程が複雑になる。

別の方法としては、いずれかの基板の周縁部に設ける接着層に充填材料の注入口（開口部）を設けて貼り合わせ、その後に注入口より充填材料を注入し、充填後に注入口を封止（エンドシール）することが考えられる。この方法では、接着層に対する注入口を設置およびエンドシールのような工程が追加されるので、コストアップを招く。

以上のことから、有機ＥＬ発光素子と色変換フィルタを貼り合わせて形成されるディスプレイの製造において、有機ＥＬ発光素子と色変換フィルタとの間に、気泡を発生させることなしに充填材料を簡便な方法で充填して、得られるディスプレイの発光効率および表示品質を向上させることができる方法が望まれている。

本発明の有機ＥＬディスプレイの製造方法は、基板上に、第１電極と、有機ＥＬ層と、第２電極とを形成して、有機ＥＬ発光素子を準備する工程と；透明基板上に色変換フィルタ層を形成する工程と；前記色変換フィルタ層の上にテーパー形状の充填剤層を形成して、色変換フィルタを準備する工程と；前記色変換フィルタの周縁部に外周封止層を形成する工程と；前記有機ＥＬ発光素子と前記色変換フィルタとを、前記基板と前記透明基板とが略平行の状態で貼り合わせる工程と；前記外周封止層を硬化させる工程とを含むことを特徴とする。上記手段によれば、以下のような作用が得られる。

以上に述べたとおり、本発明の記載のように、貼り合わせ前の充填剤層をテーパー形状に成形することにより、貼り合わせ時の気泡の封入を防止することができる。本発明の方法は、大気圧下で実施することが可能であり、真空装置あるいは外周封止層のエンドシール工程を用いない簡便な工程によって、表示品質に優れたディスプレイの形成を可能とする。

また、充填剤層として波長４００〜８００ｎｍの光に対して５０％以上の透過率および１．２〜２．５の屈折率を有する材料を用いることにより、有機ＥＬ層の発光を効率よく色変換フィルタ層へと透過することが可能となる。

本発明の有機ＥＬディスプレイの構造およびその製造方法を図１および図２を参照して説明する。図１において、（ａ）は有機ＥＬ発光素子１６０を示し、（ｂ）は外周封止層１３０を設けた色変換フィルタ１５０を示し、および（ｃ）は色変換フィルタ１５０と有機ＥＬ発光素子１６０とを貼り合わせて製造される有機ＥＬディスプレイ１４０を示す断面図である。図２は、本発明の別の製造方法を説明するための図であり、（ａ）は有機ＥＬ発光素子１６０（図１（ａ）のものと同一である）を示し、（ｂ）は外周封止層１３０を設けた色変換フィルタ１５０を示し、および（ｃ）は色変換フィルタ１５０と有機ＥＬ発光素子１６０とを貼り合わせて製造される有機ＥＬディスプレイ１４０を示す断面図である。

［構成要素］
（１）第１の基板１０２
第１の基板１０２として、ガラスやプラスチックなどからなる絶縁性基板、または、半導電性や導電性基板に絶縁性の薄膜を形成した基板を用いることができる。

（２）ＴＦＴ１０４
ＴＦＴ１０４は、アクティブマトリクス駆動を行うためのスイッチング素子である。ＴＦＴ１０４は、第１の基板１０２上にマトリクス状に配置され、各画素に対応した第１電極１０８にソース電極またはドレイン電極が接続される。好ましくは、ＴＦＴ１０４は、ゲート電極をゲート絶縁膜の下に設けたボトムゲートタイプで、能動層として多結晶シリコン膜を用いた構造である。

ＴＦＴ１０４のドレイン電極およびゲート電極に対する配線部、並びにＴＦＴ自身の構造は、所望される耐圧性、オフ電流特性、オン電流特性を達成するように、当該技術において知られている方法により作成することができる。また、トップエミッション方式を用いる本発明の有機ＥＬディスプレイにおいてはＴＦＴ部を光が通過しないので、開口率を増加させるためにＴＦＴを小さくする必要がなく、ＴＦＴ設計の自由度を高くすることができるので、上記の特性を達成するために有利である。

（３）平坦化絶縁膜１０６
任意選択的ではあるが、ＴＦＴ１０４の上部に平坦化絶縁膜１０６を形成することが好ましい。平坦化絶縁膜１０６は、ＴＦＴ１０４のソース電極またはドレイン電極と第１電極１０８との接続およびその他の回路の接続に必要な部分以外に設けられ、基板表面を平坦化して引き続く層の高精細なパターン形成を容易にする。平坦化絶縁膜１０６は、当該技術に知られている任意の材料により形成することができる。好ましくは、無機酸化物または窒化物、あるいはポリイミドまたはアクリル樹脂から形成される。

（４）第１電極１０８
第１電極１０８は、陽極または陰極のいずれであってもよい。第１電極１０８を陽極として用いる場合、正孔の注入を効率よく行うために、仕事関数が大きい材料が用いられる。特に通常の有機ＥＬ素子では、陽極を通して光が放出されるために陽極が透明であることが要求され、ＩＴＯ等の導電性金属酸化物が用いられる。本発明のトップエミッション方式では透明であることは必要ではないが、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの導電性金属酸化物を用いて第１電極１０８を形成することができる。さらに、ＩＴＯなどの導電性金属酸化物を用いる場合、その下に反射率の高いメタル電極（Ａｌ，Ａｇ，Ｍｏ，Ｗなどの金属、ＮｉＰ、ＮｉＢ、ＣｒＰ、ＣｒＢなどのアモルファス金属または合金、あるいはＮｉＡｌなどの微結晶性合金）を用いることが好ましい。このメタル電極は、導電性金属酸化物より抵抗率が低いので補助電極として機能すると同時に、有機ＥＬ層１１０にて発光される光を色変換フィルタ１５０側に反射して光の有効利用を図ることが可能となる。

第１電極１０８を陰極として用いる場合、仕事関数が小さい材料であるリチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、カリウム、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウムなどのアルカリ土類金属、またはこれらのフッ化物等からなる電子注入性の金属、その他の金属との合金や化合物が用いられる。前述と同様に、その下に反射率の高いメタル電極（前記と同様の材料を用いることができる）を用いてもよく、その場合には低抵抗化および反射による有機ＥＬ層１１０の発光の有効利用を図ることができる。

図１（ａ）および図２（ａ）に示されるようなＴＦＴによるアクティブマトリクス駆動を行う場合、第１電極１０８は、ＴＦＴ１０４それぞれに対応して分離した形態で平坦化絶縁膜１０６上に形成され、ＴＦＴ１０４のソース電極またはドレイン電極と接続される。ソース電極と接続される場合は陽極として機能し、ドレイン電極と接続される場合は陰極として機能する。ＴＦＴ１０４と第１電極１０８とは、平坦化絶縁膜内に設けられたコンタクトホールに充填された導電性プラグによって接続される。導電性プラグは、第１電極１０８と一体に形成されてもよいし、あるいは金、銀、銅、アルミニウム、モリブデン、タングステンなどの低抵抗の金属類を用いて形成されてもよい。

（５）有機ＥＬ層１１０
本発明の色変換方式の有機ＥＬディスプレイにおいては、有機ＥＬ層１１０は近紫外から可視領域の光、好ましくは青色から青緑色領域の光を発する。そしてその光を色変換フィルタ層に入射させて、所望される色を有する可視光を放出する。

有機ＥＬ層１１０は、少なくとも有機ＥＬ発光層を含み、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層および／または電子注入層を介在させた構造を有する。具体的には、下記のような層構成からなるものが採用される。
（１）有機ＥＬ発光層
（２）正孔注入層／有機ＥＬ発光層
（３）有機ＥＬ発光層／電子注入層
（４）正孔注入層／有機ＥＬ発光層／電子注入層
（５）正孔注入層／正孔輸送層／有機ＥＬ発光層／電子注入層
（６）正孔注入層／正孔輸送層／有機ＥＬ発光層／電子輸送層／電子注入層
（上記において、陽極は有機ＥＬ発光層または正孔注入層に接続され、陰極は有機ＥＬ発光層または電子注入層に接続される）

上記各層の材料としては、公知のものが使用される。青色から青緑色の発光を得るためには、有機ＥＬ発光層中に、例えばベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、べ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が好ましく使用される。

（６）第２電極１１２
第２電極１１２は、有機ＥＬ層１１０に対して電子または正孔を効率よく注入することとともに、有機ＥＬ層１１０の発光波長域において透明であることが求められる。第２電極１１２は、波長４００〜８００ｎｍの光に対して５０％以上の透過率を有することが好ましい。

第２電極１１２を陰極として用いる場合、その材料は、電子を効率よく注入するために仕事関数が小さいことが求められる。さらに、有機ＥＬ層の発する光の波長域において透明であることが必要とされる。これら２つの特性を両立するためには、第２電極１１２を複数層からなる積層構造とすることが好ましい。なぜなら、仕事関数の小さい材料は、一般的に透明性が低いからである。すなわち、有機ＥＬ層１１０と接触する部位に、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、カリウム、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウムなどのアルカリ土類金属、またはこれらのフッ化物等からなる電子注入性の金属、その他の金属との合金や化合物の極薄膜（１０ｎｍ以下）を用いる。これらの仕事関数の小さい材料を用いることにより効率のよい電子注入を可能とし、さらに極薄膜とすることによりこれら材料による透明性低下を最低限とすることが可能となる。該極薄膜の上には、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明導電膜を形成する。これらの導電膜は補助電極として機能し、第２電極１１２全体の抵抗値を減少させ有機ＥＬ層１１０に対して充分な電流を供給することを可能にする。

第２電極１１２を陽極として用いる場合、正孔注入効率を高めるために仕事関数の大きな材料を用いる必要がある。また、有機ＥＬ層１１０からの発光が第２電極を通過するために透明性の高い材料を用いる必要がある。したがって、この場合にはＩＴＯまたはＩＺＯのような透明導電性材料を用いることが好ましい。

図１（ａ）および図２（ａ）に示されるようなアクティブマトリクス駆動有機ＥＬ発光素子の場合、第２電極１１２は、パターニングをされていない均一電極として形成することができる。

（７）パッシベーション層１１４
以上のように形成される第２電極１１２以下の各層を覆うパッシベーション層１１４が設けられる。パッシベーション層１１４は、外部環境からの酸素、低分子成分および水分の透過を防止し、それらによる有機ＥＬ層１１０の機能低下を防止することに有効である。パッシベーション層１１４は、任意選択の層であるが、上記目的のために設けることが好ましい層である。パッシベーション層１１４は、有機ＥＬ層１１０の発光を色変換フィルタ層へと透過させるために、その発光波長域において透明であることが好ましい。

これらの要請を満たすために、パッシベーション層１１４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し、好ましくは鉛筆硬度２Ｈ以上の膜硬度を有する材料で形成される。例えば、ＳｉＯ_ｘ、ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＮ_ｘＯ_ｙ、ＡｌＯ_ｘ、ＴｉＯ_ｘ、ＴａＯ_ｘ、ＺｎＯ_ｘ等の無機酸化物、無機窒化物等の材料を使用できる。該パッシベーション層の形成方法としては特に制約はなく、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法、ディップ法、ゾル−ゲル法等の慣用の手法により形成できる。

また、パッシベーション層として種々のポリマー材料を用いることができる。イミド変性シリコーン樹脂（特許文献４〜６参照）、無機金属化合物（ＴｉＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等）をアクリル、ポリイミド、シリコーン樹脂等の中に分散した材料（特許文献７、８参照）、アクリレートモノマー／オリゴマー／ポリマーの反応性ビニル基を有した樹脂、レジスト樹脂（特許文献９〜１２参照）、フッ素系樹脂（特許文献１２、１３参照）、または高い熱伝導率を有するメソゲン構造を有するエポキシ樹脂などの光硬化性樹脂および／または熱硬化性樹脂を挙げることができる。これらポリマー材料を用いる場合にも、その形成法は特に制限はない。たとえば、乾式法（スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法など）、あるいは湿式法（スピンコート法、ロールコート法、キャスト法など）のような慣用の手法により形成することができる。

上述のパッシベーション層１１４は、単層であっても、複数の層が積層されたものであってもよい。パッシベーション層１１４の厚さ（複数の層の積層物である場合は全厚）は、０．１〜１０μｍであることが好ましい。

（８）透明基板１１６
透明基板１１６は、色変換フィルタ層によって変換された光に対して透明であることが必要である。また、透明基板１１６は、色変換フィルタ層およびブラックマスク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、さらに寸法安定性に優れていることが好ましい。透明基板１１６は、波長４００〜８００ｎｍの光に対して５０％以上の透過率を有することが好ましい。

透明基板１１６の材料として好ましいものは、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等の樹脂を含む。ホウケイ酸ガラスまたは青板ガラス等が特に好ましいものである。

（９）色変換フィルタ層
本明細書において、色変換フィルタ層は、カラーフィルタ層１１８、色変換層１２０、およびカラーフィルタ層１１８と色変換層１２０との積層体の総称である。色変換層１２０は、有機ＥＬ層１１０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蛍光として発光するものである。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が設けられる。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。

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１１０を用いる場合、有機ＥＬ層１１０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。

したがって、有機ＥＬ層１１０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。

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。

さらに、青色領域の光に関しては、有機ＥＬ層１１０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１１０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。

有機ＥＬ層１１０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。

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。

本発明の色変換層１２０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。

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。

具体的には、マトリクス樹脂は、（１）アクロイル基やメタク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。

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。

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。

３）構成および形状
赤色に関しては、赤色変換層１２０Ｒ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、図１（ａ）に示されるように赤色変換層１２０Ｒとカラーフィルタ層１１８Ｒとの積層体としてもよい。カラーフィルタ層１１８Ｒを併用する場合、カラーフィルタ層１１８Ｒの厚さは１〜１．５μｍであることが好ましい。

また、緑色に関しては、緑色変換層１２０Ｇ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、図１（ａ）に示されるように緑色変換層１２０Ｇとカラーフィルタ層１１８Ｇとの積層体としてもよい。カラーフィルタ層１１８Ｇを併用する場合、カラーフィルタ層１１８Ｇの厚さは１〜１．５μｍであることが好ましい。あるいはまた、有機ＥＬ層１１０の発光が緑色領域の光を充分に含む場合には、カラーフィルタ層１１８Ｇのみとしてもよい。カラーフィルタ層１１８Ｇのみを用いる場合、その厚さは０．５〜１０μｍであることが好ましい。

一方、青色に関しては、図１に示されるようにカラーフィルタ層１１８Ｂのみとすることができる。カラーフィルタ層１１８Ｂのみを用いる場合、その厚さは０．５〜１０μｍであることが好ましい。

色変換フィルタ層の形状は、よく知られているように各色ごとに分離したストライプパターンとしてもよいし、各画素のサブピクセルごとに分離させた構造を有してもよい。

（１０）ブラックマスク１２２
各色に対応する色変換フィルタ層の間の領域には、ブラックマスク１２２を形成することが好ましい。ブラックマスク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ディスプレイの封止を妨げないことを条件として、透明基板１１６上の色変換フィルタ層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。ブラックマスク１２２は、好ましくは０．５〜２．０μｍの厚さを有する。

（１１）オーバーコート層１２４
色変換フィルタ層を覆うオーバーコート層１２４は、色変換フィルタ層の機能を損なうことなく形成することができ、かつ適度な弾力性を有する材料から形成することができる。好ましい材料は、表面硬度が鉛筆硬度２Ｈ以上であり、０．３ＭＰａ以上のヤング率を有し、色変換フィルタ層上に平滑な塗膜を形成することができ、色変換層１２０の機能を低下させないポリマー材料である。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。オーバーコート層１２４は、任意選択の層であるが、上記目的のために設けることが好ましい層である。

そのようなポリマー材料の例は、イミド変性シリコーン樹脂（特許文献４〜６参照）、無機金属化合物（ＴｉＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等）をアクリル、ポリイミド、シリコーン樹脂等の中に分散した材料（特許文献７、８参照）、アクリレートモノマー／オリゴマー／ポリマーの反応性ビニル基を有した樹脂、レジスト樹脂（特許文献９〜１２参照）、フッ素系樹脂（特許文献１２、１３参照）、または高い熱伝導率を有するメソゲン構造を有するエポキシ樹脂などの光硬化性樹脂および／または熱硬化性樹脂を挙げることができる。これらポリマー材料を用いてオーバーコート層１２４を形成する方法には、特に制限はない。たとえば、乾式法（スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法など）、あるいは湿式法（スピンコート法、ロールコート法、キャスト法など）のような慣用の手法により形成することができる。

オーバーコート層１２４は、１〜１０μｍ程度の厚さを有することができる。キャスト法あるいはスピンコート法で形成する場合には、オーバーコート層１２４は、好ましくは３〜５μｍ程度の厚さを有する。

（１２）充填剤層１２８
充填剤層１２８は、従来法のディスプレイ（図３）において形成される内部空間６２０を充填して、有機ＥＬ層１１０の発光の内部空間界面における反射を抑制し、該発光を色変換フィルタへと効率よく透過させるために設けられる。

図１（ｂ）および図２（ｂ）に示される貼り合わせ前の充填剤層１２８’は、気泡を取り込むことのないようにテーパー形状に形成される。本発明におけるテーパー形状とは、最大厚さを有する点または直線を有し、その点または直線から周縁部へ向かって膜厚が単調減少するような形状を意味する。たとえば、貼り合わせ前の充填剤層１２８’は、図１（ｂ）に示すように中央部分に稜線２００（最大厚さを有する直線）を有して、そこから周縁に向かって膜厚が単調減少する形状であってもよい。あるいはまた、図２（ｂ）に示すように、一方の端部を稜線２００として、そこから他端に向かって膜厚が単調減少する形状であってもよい。あるいはまた、中央部に頂点（最大厚さを有する点）を有して、そこから周縁部に向かって膜厚が単調減少する錐状の形状であってもよい。本発明において、稜線２００ないし頂点の位置は適宜選択することができるが、その場合にも、貼り合わせ前の充填剤層１２８’の膜厚が、稜線２００ないし頂点から周縁部に向かって単調減少することが必要である。

充填剤層１２８を形成するための充填剤は、有機ＥＬ発光素子および色変換フィルタの特性に悪影響を及ぼさない不活性物質である。また、充填剤は、貼り合わせ前のテーパー形状を維持することができ、かつ貼り合わせ時に印加される圧力によって円滑に変形することができる粘稠度を有する。また、充填剤は、貼り合わせまたは外周封止の後の刺激（ＵＶ、可視光、熱など）によって硬化ないし増粘する物質であってもよい。貼り合わせ後に硬化ないし増粘することによって、得られるディスプレイの構造を安定にすることが可能となる。貼り合わせ後に硬化ないし増粘させる場合には、硬化ないし増粘した充填剤は１．０ＭＰａ以下、好ましくは０．１ＭＰａ以下の弾性率を有することが好ましい。このような弾性率を有することにより、本発明により製造される有機ＥＬディスプレイに外部応力が加わった場合に、その外部応力が有機ＥＬ層１１０に集中するのを緩和することが可能となる。さらに、本発明において用いられる充填剤は、接着の機能を有するものではない。なぜなら、本発明においては、接着の機能は外周封止層１３０によって提供されるからである。

充填剤として用いられる不活性物質は、波長４００〜８００ｎｍの光に対して２０％〜９５％、好ましくは６０％〜９５％の可視光透過率と、１．２〜２．５の屈折率とを有する。貼り合わせまたは外周封止の後に硬化ないし増粘する物質の場合には、硬化ないし増粘の後に前述の可視光透過率および屈折率を有するべきである。前記の屈折率を有することにより、充填剤層と有機ＥＬ発光素子との界面および充填剤層と色変換フィルタとの界面における反射を抑制することが可能となる。さらに、前記の可視光透過率を有することにより、充填剤層１２８を通して有機ＥＬ発光素子の光を色変換フィルタへと効率よく透過させることができる。

このような充填剤の例は、ＵＶ硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、フッ素系不活性液体、およびフッ素系オイルなどを含む。熱硬化性樹脂には、加熱によってゲル化が進行するシリコーン系樹脂を含む。本発明における好ましい充填剤は、シリコーン系樹脂を含む。

充填剤の所要量は、当業者によって容易に決定され得るものである。充填剤は、少なくとも、有機ＥＬ発光素子１６０からの光が通過する区域、すなわち色変換フィルタ１５０の色変換フィルタ層が設けられている区域を完全に充填することが可能な量を用いることが必要である。また、外周封止層１３０によって封止される空間の体積を超えないことを条件として、光が通過する区域を完全に充填するよりも多い量の充填剤を用いてもよい。たとえば、図１（ｂ）または図２（ｂ）に示すように、１つの稜線２００を有し、そこから周縁部に向かって厚さが直線的に減少するテーパー形状を用いる場合、稜線２００の部分の厚さは、得られるディスプレイの充填剤層１２８の厚さの少なくとも２倍以上である必要がある。また、１つの頂点を有し、そこから周縁部に向かって厚さが直線的に減少する錐状のテーパー形状を用いる場合、頂点部分の厚さは、得られるディスプレイの充填剤層１２８の厚さの少なくとも３倍以上である必要がある。視野角依存性の減少および充填剤層中での光の拡散を考慮すると、得られるディスプレイの充填剤層１２８の厚さは１〜１０μｍであることが好ましい。したがって図１（ｂ）または図２（ｂ）に示すテーパー形状の稜線２００の部分の厚さは１０〜２０μｍであることが好ましい。また、１つの頂点を有する錐状のテーパー形状を用いる場合、頂点部分の厚さは１５〜３０μｍであることが好ましい。

（１３）外周封止層１３０
外周封止層１３０は、色変換フィルタ１５０の外周部に設けられ、有機ＥＬ発光素子１６０と色変換フィルタ１５０を接着するとともに、内部の各構成要素を外部環境の酸素、水分などから保護する機能を有する。外周封止層１３０は紫外線硬化型接着剤から形成される。そのような紫外線硬化型接着剤は、硬化する前は粘度変化あるいはゲル化などを起こさず、有機ＥＬ発光素子１６０と色変換フィルタ１５０との相対的移動により、色変換フィルタ層と有機ＥＬ発光素子の発光部との精密なアライメントを可能にする。

ひとたびアライメントが完了したならば、紫外線を照射して、紫外線硬化型接着剤を硬化させる。例えば、１００ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線を照射した際に、１０〜６０秒以内に硬化することが好ましい。この時間範囲内で硬化させることにより、紫外線照射による他の構成要素への悪影響をもたらすことなしに、紫外線硬化型接着剤が充分に硬化して適切な接着強さを発現させることが可能となる。また、生産工程の効率の観点からも、前述の時間範囲内であることが好ましい。

また、前記紫外線硬化型接着剤は、直径５〜５０μｍ、好ましくは直径５〜２０μｍのガラスビーズ、シリカビーズなどを含んでもよい。これらのビーズ類は、有機ＥＬ発光素子１６０と色変換フィルタ１５０との貼り合わせにおいて、基板間距離（基板１０２と透明基板１１６との間の距離）および充填剤層１２８の膜厚を規定するとともに、接着のために印加される圧力を負担する。さらに、ディスプレイ駆動時に発生する応力（特にディスプレイ外周部における応力）も負担して、該応力によるディスプレイの劣化を防止する。

なお、図１および図２には色変換フィルタ１５０の透明基板１１６上に外周封止層１３０を設けた場合を図示したが、必要に応じて有機ＥＬ発光素子１６０の基板１０２上に外周封止層を設けてもよい。

［製造方法］
本発明の１つの製造方法は、図１に示されるように、有機ＥＬ発光素子１６０と色変換フィルタ１５０とを貼り合わせて、有機ＥＬディスプレイ１４０を形成する。

色変換フィルタ１５０は、透明基板１１６上に、ＲＧＢ各色に対応する色変換フィルタ層と、それらの間および周囲に位置するブラックマスク１２２と、テーパー形状を有する充填剤層１２８とを形成することにより得られる。図１に示される実施形態において、赤色変換フィルタ層は、赤色カラーフィルタ層１１８Ｒと赤色変換層１２０Ｒからなり、緑色変換フィルタ層は、緑色カラーフィルタ層１１８Ｇと緑色変換層１２０Ｇからなり、および青色変換フィルタ層は、青色カラーフィルタ層１１８Ｂからなる。各色変換フィルタ層およびブラックマスク１２２を形成した後に、必要に応じてそれらを覆うようにオーバーコート層１２４を形成する。次に、テーパー形状を有する充填剤層１２８を形成する。充填剤層１２８は、たとえば対応するテーパー形状の凹部を有するグラビアロールなどを用いて、充填剤を印刷することによって形成してもよい。あるいは、対応するテーパー形状に相当する凹部を有する基板（ポリマーフィルムなど）を用い、その凹部に充填剤を充填し、それを色変換フィルタ層上に転写することによって形成してもよい。以上のように色変換フィルタ１５０を得ることができる。

一方、当該技術において知られている手段を用いて、第１の基板１０２上に、ＴＦＴ１０４、平坦化絶縁層１０６、第１電極１０８、有機ＥＬ層１１０、第２電極１１２およびパッシベーション層１１４を順次積層して、有機ＥＬ発光素子１６０を形成する。

次に、上記のように形成した色変換フィルタ１５０および有機ＥＬ発光素子１６０を乾燥窒素雰囲気（望ましくは、酸素および水分濃度ともに１ｐｐｍ以下）内に配置する。そして、ディスペンサーロボットを用いて色変換フィルタ１５０の外周部に紫外線硬化型接着剤を塗布する。その後に、図１（ｃ）に示されるように有機ＥＬ発光素子１６０と色変換フィルタ１５０とを密着させる。この密着工程は、大気圧以上の圧力、好ましくは大気圧において実施することができる。

このとき、有機ＥＬ発光素子１６０と色変換フィルタ１５０とは略平行に配置され、基板１０２と透明基板１１６とは略平行に配置され、その状態を維持しながら接近させる。好ましくは、基板１０２と透明基板１１６とを平行に配置し、その状態を維持しながら両基板を接近させる。最初に接触するのはテーパー形状の充填剤層１２８の稜線２００である。その後、両基板がさらに接近するのに伴って、接触部分の境界線は稜線に平行な状態で左右の両端に向かって進行していく。同時に、パッシベーション層１１４と色変換フィルタ１５０との間に存在する気体もまた、左右いずれかの方向に押し出される。そして、テーパー形状の充填剤層１２８’の厚さは単調減少していくので、充填剤層１２８’と有機ＥＬ発光素子１５０（パッシベーション層１１４）との間に気体を捕捉するような閉鎖空間が形成されることがない。最終的に、外周封止層１３０が対向する基板に接触し、充填剤層１２８が所望の厚さになるまで両基板を接近させ、色変換フィルタ１５０に設けられた全ての色変換フィルタ層の上に均一な厚さの充填剤層１２８が形成される。

続いて、有機ＥＬ発光素子の発光部と色変換フィルタ層とのアライメントを行う。アクティブマトリクス駆動の場合には、第１電極１０８と色変換フィルタ層との位置合わせを行う。その後に、前述の紫外線硬化型接着剤に対して紫外線を照射して、該接着剤を硬化させて外周封止層１３０を形成する。紫外線照射は、例えば１００ｍＷ／ｃｍ^２の照度で３０秒間にわたって行うことが好ましい。

紫外線硬化型接着剤の硬化前、硬化後または硬化と同時に、充填剤層の硬化ないし増粘を行ってもよい。充填剤として熱硬化性樹脂またはシリコーン樹脂を用いた場合には、加熱によってそれらの硬化、増粘ないしゲル化を行ってもよい。また、充填剤としてＵＶ硬化性樹脂を用いた場合には、前記の紫外線硬化型接着剤とともに紫外線に暴露させて、硬化ないし増粘を行ってもよい。

以上のように、充填剤層１２８および外周封止層１３０を用いて、充填剤層１２８の厚さが１〜１０μｍになるように固定することにより、外部環境からの水分の浸入を防止し、長期信頼性のある有機ＥＬディスプレイ１４０を構成することができる。

あるいはまた、図２に示される本発明の別の方法は、貼り合わせ前の充填剤層１２８’の形状が異なることを除いて上記と同様に行われる。この場合にも充填剤層１２８’の稜線２００が有機ＥＬ発光素子１６０に最初に接触し、有機ＥＬ発光素子１６０と色変換フィルタ１５０の接近に伴って、接触部分の境界線は稜線に平行な状態で左端に向かって進行していく。テーパー形状の充填剤層１２８’の厚さは単調減少していくので、充填剤層１２８’と有機ＥＬ発光素子１５０（パッシベーション層１１４）との間に気体を捕捉するような閉鎖空間が形成されることがない。

以上のように、テーパー形状を有する充填剤層１２８’を用いることによって、気泡の混入のない優れた特性を有する有機ＥＬディスプレイ１４０をより簡便に作製することができる。

以上においては、スイッチング素子としてＴＦＴを用いるアクティブマトリクス駆動ディスプレイを例として説明した。しかし、ＭＩＭ等の当該技術において知られている素子をスイッチング素子としてもよい。あるいはまた、パッシブマトリクス駆動ディスプレイに対しても本発明の方法を用いることができる。

パッシブマトリクス駆動ディスプレイを形成する場合、ＴＦＴ１０４および平坦化絶縁膜１０６を形成することなしに、基板１０２上に、ラインパターン形状を有する複数の部分に分割された第１電極１０８が形成される。この場合にも、第１電極を陽極あるいは陰極のいずれとしても利用することができる。第２電極１１２は、複数の部分に分割され、第１電極１０８のラインパターンと直交する方向に延びるラインパターン状に形成される。さらに、アライメント工程においては、第１電極および第２電極のラインパターンが交差する部分と色変換フィルタ層との位置合わせを行う。

ガラス基板上に、ＴＦＴ、陽極、有機ＥＬ層、陰極、パッシベーション層を順次形成して、図１（ｂ）に示される有機ＥＬ発光素子１６０を得た。陽極は、長辺方向３００μｍ、短辺方向９０μｍの寸法の複数の部分に分割され、マトリクス状に配置された。陽極の複数に分割された部分相互間の間隔は、長辺方向のピッチ３３０μｍ、短辺方向のピッチ１１０μｍとした。

透明ガラス基板上に、厚さ１．５μｍのブラックマスク、それぞれの厚さが１．５μｍである赤色、緑色および青色のカラーフィルタ層、およびそれぞれの厚さが１０μｍである赤色および緑色の色変換層を積層した。次に、ノボラック系樹脂をベースとする感光性フォトレジスト（日本ゼオン製、ＺＰＮ１１００）をスピンコートし、フォトリソグラフ法を用いて色変換フィルタ層およびブラックマスクを覆うように成形して、厚さ５μｍのオーバーコート層１２４を得た。そしてその上に、グラビアロールを用いて透明シリコーン樹脂（東芝シリコーン社製、ＴＳＥ３０５１）を塗布して、中央部に稜線を有し、稜線部の高さが２０μｍである貼り合わせ前の充填剤層１２８’を形成して、図１（ａ）に示される色変換フィルタ１５０（外周封止層１３０を除く）を得た。各カラーフィルタ層および色変換層は、８５×２９５μｍの寸法を有した。

次に、上記のように形成した色変換フィルタ１５０および有機ＥＬ発光素子１６０をグローブボックス内の乾燥窒素雰囲気（望ましくは、酸素および水分濃度ともに１ｐｐｍ以下）下に配置した。色変換フィルタ１５０の透明基板１１６の外周部に、ディスペンサーロボットを用いて、直径２０μｍのビーズを分散させた紫外線硬化型接着剤（スリーボンド社製、商品名３０Ｙ−４３７）を塗布した。

その後に、図１（ｃ）に示されるように、基板１０２と透明基板１１６とを略平行に維持しながら、有機ＥＬ発光素子１６２と色変換フィルタ１５２とを密着させた。続いて、第１電極１０８（すなわち有機ＥＬ発光素子の発光部）と色変換フィルタ層とのアライメントを行った後に、１００ｍＷ／ｃｍ^２の照度で３０秒間にわたって紫外線を照射して、接着剤を硬化させて外周封止層１３０を形成した。さらに、６０分間にわたる８０℃での加熱処理を行い、前記透明シリコーン樹脂をゲル化させて、有機ＥＬディスプレイ１４０を得た。

貼り合わせ前の充填剤層１２８’の稜線２００の位置を、図２（ｂ）に示す端部に変更したことを除いて、実施例１を繰り返して有機ＥＬディスプレイを得た。

充填剤としてＵＶ硬化性樹脂であるＴＵＶ６００１（ＧＥ東芝シリコン製）を用い、６０分間にわたる８０℃での加熱処理を行わなかったことを除いて、実施例１を繰り返して有機ＥＬディスプレイを得た。

本発明の有機ＥＬディスプレイを示す概略断面図であり、（ａ）は有機ＥＬ発光素子１６０を示し、（ｂ）は色変換フィルタ１５０を示し、および（ｃ）は色変換フィルタ１５０と有機ＥＬ発光素子１６０とを貼り合わせて製造される有機ＥＬディスプレイ１４０を示す断面図である。 別の方法で作製される本発明の有機ＥＬディスプレイを示す概略断面図であり、（ａ）は有機ＥＬ発光素子１６０を示し、（ｂ）は色変換フィルタ１５０を示し、および（ｃ）は色変換フィルタ１５０と有機ＥＬ発光素子１６０とを貼り合わせて製造される有機ＥＬディスプレイ１４０を示す断面図である。 従来技術の有機ＥＬディスプレイを示す概略断面図である。

符号の説明

１０２、６０２ 第１の基板
１０４、６０４ ＴＦＴ
１０６ 平坦化絶縁層
１０８ 第１電極
１１０、６０８ 有機ＥＬ層
１１２ 第２電極
１１４ パッシベーション層
１１６、６１６ 透明基板
１１８ カラーフィルタ層
１２０ 色変換層
１２２、６１４ ブラックマスク
１２４ オーバーコート層
１２８ 充填剤層
１２８’ 貼り合わせ前の充填剤層
１３０ 外周封止層
１４０ 本発明の有機ＥＬディスプレイ
１５０ 色変換フィルタ
１６０ 有機ＥＬ発光素子
６００ 従来技術の有機ＥＬディスプレイ
６０６ 陽極
６１０ 陰極
６１２ 色変換フィルタ層
６１８ 外周封止層
６２０ 内部空間

Claims (7)

1. 基板上に、第１電極と、有機ＥＬ層と、第２電極とを形成して、有機ＥＬ発光素子を準備する工程と、
   透明基板上に色変換フィルタ層を形成する工程と、
   前記色変換フィルタ層の上にテーパー形状の充填剤層を形成して、色変換フィルタを準備する工程と、
   前記色変換フィルタの周縁部に外周封止層を形成する工程と、
   前記有機ＥＬ発光素子と前記色変換フィルタとを略平行の状態で貼り合わせる工程と、
   前記外周封止層を硬化させる工程と
   を含むことを特徴とする有機ＥＬディスプレイの製造方法。
2. 前記充填剤層は、中央部に稜線を有するテーパー形状を有することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。
3. 前記充填剤層は、端部に稜線を有するテーパー形状を有することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。
4. 前記充填剤層は、頂点を有するテーパー形状を有することを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。
5. 前記充填剤層は、前記稜線において１０〜２０μｍの膜厚を有することを特徴とする請求項２または３に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。
6. 前記充填剤層は、前記頂点において１５〜３０μｍの膜厚を有することを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。
7. 前記充填剤層は、ＵＶ硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、フッ素系不活性液体、およびフッ素系オイルからなる群から選択される材料を用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイの製造方法。

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