JP2007273246A

JP2007273246A - Ｅｌ装置および、その製造方法

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Publication number: JP2007273246A
Application number: JP2006097195A
Authority: JP
Inventors: Yoshiko Taniguchi; 佳子谷口
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: JP4754387B2

Abstract

【課題】封止膜とともに封止部材を用いて有機ＥＬ素子部の封止を行う場合でも、封止部材による封止を良好に行えるＥＬ装置の技術を提供する。
【解決手段】回路部が基板上に形成されたＥＬ装置であって、前記回路部上に形成された回路保護膜と、発光層が含まれた有機層を有する有機ＥＬ素子部と、前記回路保護膜の一部を露出するように形成され、前記有機ＥＬ素子部を封止するように形成された封止膜と、前記封止膜で被覆されていない回路保護膜上に形成されるシール剤を介して接着された封止部材とを備え、前記回路保護膜は、前記封止膜の成膜温度より高温で成膜されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回路部が基板上に形成されたＥＬ装置の技術に関する。

有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイは、消費電力、応答性及び視野角等の点で液晶ディスプレイより優れているため、次世代のフラットパネルディスプレイの本命として期待されている(例えば特許文献１〜８参照)。

しかし、有機ＥＬディスプレイには、ダークスポットと呼ばれる非発光点が時間の経過とともに拡大してゆくという問題を有している。このようなダークスポットの拡大は、有機ＥＬ素子部の電極が外部からの酸素や水蒸気の侵入により劣化することに起因している。

このため、有機ＥＬディスプレイ(ＥＬ装置)では、有機ＥＬ素子部を封止し、有機ＥＬ素子部への酸素や水蒸気の侵入を防止する必要がある。

有機ＥＬ素子部の封止には、有機ＥＬ素子部が形成された素子基板にエポキシ樹脂等のシール剤を介して封止基板(封止部材)を接着する封止技術や、有機ＥＬ素子部の上に窒化ケイ素を主成分とした封止膜を形成する封止技術(例えば特許文献９〜１１参照)が従来より採用されている。

特開２００５−２２２７７８号公報特開２００５−１０８８２４号公報特開２００５−１９５７４９号公報特開平９−１４８０６６号公報特開平１３−２０３０７６号公報特開２００３−５３８７３号公報特開２００２−１００４６９号公報特開２００２−１８９９４号公報特開２０００−２２３２６４号公報特開２００１−４３９７１号公報特開２００１−２８４０４１号公報

しかしながら、上記の封止膜を用いた封止技術では、有機ＥＬ素子部にダメージを与えないように比較的低温(例えば常温)で封止膜の成膜が行われるため、非結合手等が多くなって封止膜の表面が酸素や水分等に反応し変化してしまう場合がある。このように変化した封止膜上にシール剤を塗布して封止部材を接着しても、シール剤と封止膜との密着強度が不足することとなる。これでは、図７に示すように封止膜９１とシール剤９２との界面ＢＤから外部の酸素や水分等が侵入するのを防げないため、封止部材９３(およびシール剤９２)による封止機能が損なわれる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、封止膜とともに封止部材を用いて有機ＥＬ素子部の封止を行う場合でも、封止部材による封止を良好に行えるＥＬ装置の技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、回路部が基板上に形成されたＥＬ装置であって、(a)前記回路部上に形成された回路保護膜と、(b)発光層が含まれた有機層を有する有機ＥＬ素子部と、(c)前記回路保護膜の一部を露出するように形成され、前記有機ＥＬ素子部を封止するように形成された封止膜と、(d)前記封止膜で被覆されていない回路保護膜上に形成されるシール剤を介して接着された封止部材とを備え、前記回路保護膜は、前記封止膜の成膜温度より高温で成膜されている。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係るＥＬ装置において、前記回路保護膜は、前記封止膜よりも密度が高い。

また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係るＥＬ装置において、前記回路保護膜は、前記シール剤の直下領域における膜厚が前記封止膜の直下領域における膜厚よりも小さい。

また、請求項４の発明は、請求項３の発明に係るＥＬ装置において、前記シール剤の直下領域における前記回路保護膜の膜厚と前記封止膜の直下領域における前記回路保護膜の膜厚との差が１ｎｍ以上である。

また、請求項５の発明は、回路部が基板上に形成されたＥＬ装置を製造する方法であって、(a)前記回路部上を含んで回路保護膜と、発光層が含まれた有機層を有する有機ＥＬ素子部と、を有する基板を準備する工程と、(b)前記有機ＥＬ素子部を封止する封止膜を、前記回路保護膜の一部を露出させるように形成する工程と、(c)前記露出された回路保護膜上にシール剤を介して封止部材を接着する接着工程とを備え、前記回路保護膜は、前記封止膜の成膜温度より高温で成膜される。

また、請求項６の発明は、請求項５の発明に係るＥＬ装置の製造方法において、前記封止膜を形成する工程は、前記有機EL素子部を封止する封止絶縁膜を、その一部が前記回路保護膜と接触するように被着させる工程と、前記封止絶縁膜と前記回路保護膜との接触領域において、前記封止絶縁膜を除去することにより前記封止膜を形成するとともに、前記回路保護膜の一部を露出させる工程とを備えている。

また、請求項７の発明は、請求項５または請求項６の発明に係るＥＬ装置の製造方法において、前記封止膜を形成する工程において、前記回路保護膜の表層部を除去する工程を有する。

また、請求項８の発明は、請求項５乃至請求項７のいずれかの発明に係るＥＬ装置の製造方法において、前記封止膜を形成する工程または前記封止部材を接着する工程は、真空環境下で行われる。

また、請求項９の発明は、請求項６の発明に係るＥＬ装置の製造方法において、前記封止絶縁膜の除去は、ドライエッチングにより行われる。

また、請求項１０の発明は、請求項５乃至請求項７のいずれかの発明に係るＥＬ装置の製造方法において、前記封止膜を形成する工程または前記封止部材を接着する工程は、不活性ガスの雰囲気下で行われる。

請求項１ないし請求項４の発明によれば、封止膜より密度の高い回路保護膜上にシール剤を介して封止部材が接着されているため、シール剤と回路保護膜との間で適切な密着性が得られ、封止部材による封止を良好に行える。

特に、請求項３の発明においては、シール剤の直下領域に位置する回路保護膜の膜厚が封止膜の直下領域よりも小さくなっている。そのため、酸素等と反応しやすい回路保護膜の表層部が除去された形で回路保護膜とシール剤とが密着することとなり、両者間の密着強度を高めることができる。

また、請求項４の発明においては、シール剤の直下領域と封止剤の直下領域との間で回路保護膜の膜厚の差が１nm以上あるため、酸素等との反応によって変化した（可能性がある）回路保護膜の表層部をより確実に取り除くことができる。

また、請求項５ないし請求項１０の発明によれば、封止膜の成膜温度より高温で成膜されている回路保護膜上にシール剤を介して封止部材を接着するため、シール剤と回路保護膜との間で適切な密着性が得られ、封止部材による封止を良好に行える。

また、請求項７の発明においては、シール剤に接着される回路保護膜の表層部を除去するため、酸素等との反応によって変化した（可能性がある）回路保護膜の表層部を取り除くことができ、シール剤と回路保護膜との密着性を向上できる。

また、請求項８の発明においては、封止膜を形成する工程または封止部材を接着する工程は、大気開放せずに行われる。その結果、露出された回路保護膜が大気中の酸素等との反応によって変化するのを抑制できるため、シール剤と回路保護膜との密着性が低下するのを防止できる。

また、請求項１０の発明においては、封止膜を形成する工程または封止部材を接着する工程は、不活性ガスの雰囲気下で行われる。その結果、露出された回路保護膜が酸素等との反応によって変化するのを抑制できるため、シール剤と回路保護膜との密着性が低下するのを防止できる。

以下では、本発明の実施形態に係るＥＬ装置(例えば有機ＥＬディスプレイ)およびその製造方法を図面に基づいて説明する。なお、図面においては、理解容易のため各部材間の縮尺が実際とを異なる場合がある。

図１は、本発明の実施形態に係るＥＬ装置１の要部構成を示す断面図である。

ＥＬ装置１は、スイッチング用のＴＦＴ等の駆動素子や容量素子が素子基板２０上に形成された回路層(回路部)２１と、回路層２１を保護するために回路層２１上を含んで形成された回路保護膜３と、平坦化膜１９を介して回路保護膜３上に形成された有機ＥＬ素子部１０とを備えている。また、ＥＬ装置１は、例えば有機ＥＬディスプレイにおいて各画素領域を仕切るように形成された隔壁８と、有機ＥＬ素子部１０を封止するように形成された封止膜４と、有機ＥＬ素子部１０への酸素や水蒸気の侵入を防止するために設けられた密封部５とを備えている。なお、ＥＬ装置１は、有機ＥＬ素子部１０の上面側から光を取り出すトップエミッション型の構造となっている。

有機ＥＬ素子部１０は、第１電極層(アノード電極)１１と、第１電極層１１上に形成された絶縁層１８と、絶縁層１８の開口部から露出している第１電極層１１上を含んで形成された有機層１２と、有機層１２上に形成された第２電極層(カソード電極)１３とを備えている。

第１電極層１１は、例えば光反射率の高い材料であるアルミニウム(Ａｌ)で形成されており、図示は省略しているが回路層２１と電気的に接続している。なお、第１電極層１１は、アルミニウム(Ａｌ)とネオジム(Ｎｄ)との合金、アルミニウム(Ａｌ)とイットリウム(Ｙ)との合金や、銀(Ａｇ)またはその合金等の光反射率の高い材料で形成されても良い。このように第１電極層１１を光反射率の高い材料により構成することにより、トップエミッション型のＥＬ装置においては、光の取り出し効率を高めることが可能となり、有機層１２において生じた光を有効活用できる。

有機層１２は、有機系材料を発光体として用いた発光層を含んで構成されている。この有機層１２は、単層構造または機能別に積層した多層構造のいずれも採用することができる。例えば、有機層１２が発光層のみの単層からなる単層構造では、発光層が正孔輸送特性と電子輸送特性とを兼ね備えた材料からなり、その材料中に発光材料をドープする方法や、発光材料自体に電荷輸送特性が付与された材料を用いる方法などを採用することができる。このような単層構造は、素子形成プロセスを簡略化でき、低コストのＥＬ装置を製造できるという利点がある。

一方、有機層１２の構造として多層構造を採用する場合、例えば発光層に加え、正孔輸送層、正孔注入層、正孔阻止層、電子輸送層および電子阻止層のうち、単数または複数を選択して有機層１２を形成する。例えば、有機層１２が発光層と正孔阻止層とからなる多層構造である場合には、両電極からの電荷の注入量を制御し、再結合部位における正孔と電子の密度を等しくするため、正孔注入電極として働く第１電極層１１と電子輸送層との間に正孔阻止層を設けた構造としても良い。このような構造を採用することで、再結合部位における正孔と電子の密度とを等しくすることができ、発光効率を向上させることができるという利点がある。また、同様に電子注入電極として機能する第２電極層１３と正孔輸送層との間に電子素子層を設けることも可能である。

第２電極層１３は、有機ＥＬ素子部１０の上面側から光を取り出すために光透過性を有する薄い金属膜で構成されおり、図示は省略しているが回路層２１に電気的に接続している。

絶縁層１８は、絶縁性を有するシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の無機材料や絶縁性を有する有機樹脂により形成されている。

回路保護膜３は、窒化ケイ素(ＳｉＮｘ)を主成分とした無機物質の膜として形成されており、封止性を有している。この回路保護膜３は、回路層２１に異物等が混入しないように保護する役目を主に担っている。

封止膜４は、保護膜３と同様に窒化ケイ素を主成分とした無機物質の膜として形成されており、封止性を有している。この封止膜４は、有機ＥＬ素子部１０を封止して酸素や水蒸気の侵入を防止する役目を担っている。

封止膜４は、熱によって有機ＥＬ素子部１０にダメージを与えないように１００℃以下の温度(例えば常温)で成膜される。このように比較的低温で成膜された封止膜４は、非結合手等が多いため封止膜４の表面が酸素や水分等との反応によって変化し、シール剤５２(後述)との密着性が低下する可能性がある。

一方、回路保護膜３は、有機ＥＬ素子部１０を形成する前に成膜するため、封止膜４のように比較的低温で成膜する必要がなく、比較的高温による成膜で封止膜４より緻密な膜（封止膜４よりも密度が高い膜）が形成できる。このように封止膜４の成膜温度より高温で成膜された回路保護膜３は、封止膜４より非結合手等が少なくなるため回路保護膜３の表面における酸素や水分等との反応が抑えられ、シール剤５２(後述)との密着性が低下するのを抑制できる。

密封部５は、素子基板２０と略同一の大きさの矩形形状の封止部材である封止基板５１と、封止基板５１と回路保護膜３との間に介挿されるシール剤５２とを備えている。そして、封止基板５１とシール剤５２とで囲まれる空間ＳＰには密封空間が形成される。この空間ＳＰには、窒素ガスや希ガス等の不活性ガスが封入される。

封止基板５１の材質としては、典型的には、ガラスや金属が用いられる。なお、封止基板５１として、封止缶を用いてもよい。また、封止部材５１に乾燥剤を塗布すれば、有機ＥＬ素子１２への酸素や水蒸気の侵入をさらに有効に防止可能である。

回路保護膜３上にシール剤５２を介して接着された封止基板５１は、素子基板２０と略平行に対向させられた状態となっている。このシール剤５２の材質としては、紫外線(ＵＶ)の照射により硬化する樹脂、望ましくは、エポキシ樹脂を主成分とするものを採用可能である。なお、シール剤５２の材質は、ＵＶ硬化性に限らず熱硬化性を有するものでも良い。

シール剤５２の下面は、封止膜４で被覆されず封止膜４から露出している回路保護膜３の領域（以下では「非被覆領域」や「露出領域」ともいう）Ｅａ上に密着している。このように非被覆領域Ｅａの回路保護膜３上にシール剤５２を設けるのは、上述したようにシール剤５２との密着性が封止膜４より良好な回路保護膜３にシール剤５２を接着するのが好ましいためである。

非被覆領域Ｅａにおいては封止膜４とともに回路保護膜３の表層部がエッチングにより除去されており、非被覆領域Ｅａは回路保護膜３に対する封止膜４の段差Ｓａと、回路保護膜３における段差Ｓｂとが形成された縁部を有している。つまり、シール剤５２の直下領域における回路保護膜３の膜厚は、封止膜４の直下領域における回路保護膜３の膜厚よりも小さくなっている。このようにシール剤５２の直下領域における回路保護膜３の表層部を除去するのは、有機ＥＬ素子部１０の形成プロセス等で酸素等との反応によって変化した、あるいは変化する可能性の高い回路保護膜３の表面部分を取り除き、シール剤５２と回路保護層３との密着強度を向上させるためである。なお、シール剤５２の直下領域における回路保護膜３の膜厚と、封止膜４の直下領域における回路保護膜３の膜厚との差は１nm以上に設定することが好ましく、その結果、酸素等と反応しやすい回路保護膜３の表層部をより確実に除去できる。

以上のような封止構造を有するＥＬ装置１の製造方法について、その手順を図２〜図４および図１を参照して以下で説明する。

(１)回路層２１上に回路保護膜３や有機ＥＬ素子部１０などを形成する(図２参照)。ここでは、窒化ケイ素を主成分とした回路保護膜３を回路層２１上に０.１〜０.５μｍ程度の膜厚で成膜した後に、平坦化膜１９、有機ＥＬ素子部１０および隔壁８を順次に形成する。回路保護膜３は、有機ＥＬ素子部１０を形成する前に成膜されるため、水分の遮断性が向上する比較的高温（例えば２５０℃〜３００℃）でのプラズマ化学気相成長(ＣＶＤ)法による成膜が行われる。

(２)窒化ケイ素を主成分とした封止絶縁膜４’を有機ＥＬ素子部１０、隔壁８および、露出領域Ｅａを含んだ回路保護膜３上に０.５〜５μｍ程度の膜厚で形成する(図３参照)。ここでは、有機ＥＬ素子部１０にダメージを与えない程度の温度(例えば１００℃以下)でのＣＶＤ法による成膜を行う。

(３)露出領域Ｅａの上方を除く素子基板２０の上方を覆うマスクＭａを用いたドライエッチングにより、露出領域Ｅａにおける封止絶縁膜４ａをエッチバックして除去し、露出領域Ｅａの回路保護膜３を露出させるとともに封止膜４を形成する(図４参照)。ここでは、チャンバーを大気開放せずに例えば真空状態を維持してドライエッチングを行い、ややオーバーエッチにして露出領域Ｅａにおける回路保護膜３の表層部を１ｎｍ程度以上の深さで削り取るようにする。これにより、製造プロセスにおいて回路保護膜３の表面が酸素等と反応して変化していた場合でも、この変化した表面を除去して、シール剤５２との密着性を向上できることとなる。

(４)露出領域Ｅａの回路保護膜３上にエポキシ樹脂のシール剤５２を塗布し、紫外線照射によりシール剤５２を介して回路保護膜３と封止基板５１との接着を行う(図１参照)。ここでは、上記の手順(３)と同様に大気開放せずにシール剤５２を回路保護膜３上に塗布するようにする。これにより、回路保護膜３の表面が酸素や水分等と反応するのを抑制でき、回路保護膜３とシール剤５２との密着性が低下するのを防止できる。

以上の手順で製造されたＥＬ装置１は、比較的高温で成膜された回路保護膜３上にシール剤５２が設けられるため、シール剤５２と回路保護膜３との間で適切な密着性が得られ、封止基板５１による封止を良好に行える。

なお、ＥＬ装置１については、上述した手順(１)〜(４)に従って製造するのは必須でなく、上記の手順(２)〜(３)の代わりに次の手順(２')〜(３')を行うようにしても良い。

(２')窒化ケイ素を主成分とした封止絶縁膜４ａを有機ＥＬ素子部１０、隔壁８および一部の回路保護膜３上に形成する(図５参照)。ここでは、有機ＥＬ素子部１０にダメージを与えない比較的低温でのＣＶＤ法による成膜を行うが、露出領域Ｅａの上方を覆うマスクＭｂを用いて露出領域Ｅａに封止絶縁膜４ａがほとんど形成されないようにする。

(３')オープンマスクのドライエッチングにより、封止膜４をエッチバックする(図６参照)。これにより、露出領域Ｅａにおける封止絶縁膜４ａを完全に除去できるとともに、露出領域Ｅａにおける回路保護膜３の表層部も除去できる。

以上のような手順(２')〜(３')に従っても、比較的高温で成膜された回路保護膜３上にシール剤５２が設けられるＥＬ装置１(図１)を製造できる。

＜変形例＞
・上記の実施形態においては、第１電極層１１をアノード電極として第２電極層１３をカソード電極として利用するのは必須でなく、これらを入れ替えても良い。

・上記の実施形態においては、上記の手順(３)に対応する回路保護膜４の露出工程や上記の手順(４)に対応する封止基板５１の接着工程を、例えば窒素などの不活性ガスの雰囲気下で行うようにしても良い。

本発明の実施形態に係るＥＬ装置１の要部構成を示す断面図である。ＥＬ装置１の製造方法を説明するための図である。ＥＬ装置１の製造方法を説明するための図である。ＥＬ装置１の製造方法を説明するための図である。ＥＬ装置１の製造方法を説明するための図である。ＥＬ装置１の製造方法を説明するための図である。従来技術に係る封止技術を説明するための図である。

符号の説明

１ＥＬ装置
３回路保護膜
４封止膜
４ａ封止絶縁膜
５密封部
１０有機ＥＬ素子部
１１第１電極層
１２有機層
１３第２電極層
２０素子基板
２１回路層
５１封止基板
５２シール剤
Ｅａ非被覆領域(露出領域)
Ｓａ、Ｓｂ段差

Claims

回路部が基板上に形成されたＥＬ装置であって、
(a)前記回路部上に形成された回路保護膜と、
(b)発光層が含まれた有機層を有する有機ＥＬ素子部と、
(c)前記回路保護膜の一部を露出するように形成され、前記有機ＥＬ素子部を封止するように形成された封止膜と、
(d)前記封止膜で被覆されていない回路保護膜上に形成されるシール剤を介して接着された封止部材と、
を備え、
前記回路保護膜は、前記封止膜の成膜温度より高温で成膜されていることを特徴とするＥＬ装置。
請求項１に記載のＥＬ装置において、
前記回路保護膜は、前記封止膜よりも密度が高いことを特徴とするＥＬ装置。
請求項１または請求項２に記載のＥＬ装置において、
前記回路保護膜は、前記シール剤の直下領域における膜厚が前記封止膜の直下領域における膜厚よりも小さいことを特徴とするＥＬ装置。
請求項３に記載のＥＬ装置において、
前記シール剤の直下領域における前記回路保護膜の膜厚と前記封止膜の直下領域における前記回路保護膜の膜厚との差が１ｎｍ以上であることを特徴とするＥＬ装置。
回路部が基板上に形成されたＥＬ装置を製造する方法であって、
(a)前記回路部上を含んで回路保護膜と、発光層が含まれた有機層を有する有機ＥＬ素子部と、を有する基板を準備する工程と、
(b)前記有機ＥＬ素子部を封止する封止膜を、前記回路保護膜の一部を露出させるように形成する工程と、
(c)前記露出された回路保護膜上にシール剤を介して封止部材を接着する接着工程と、
を備え、
前記回路保護膜は、前記封止膜の成膜温度より高温で成膜されることを特徴とするＥＬ装置の製造方法。
請求項５に記載のＥＬ装置の製造方法において
前記封止膜を形成する工程は、
前記有機EL素子部を封止する封止絶縁膜を、その一部が前記回路保護膜と接触するように被着させる工程と、
前記封止絶縁膜と前記回路保護膜との接触領域において、前記封止絶縁膜を除去することにより前記封止膜を形成するとともに、前記回路保護膜の一部を露出させる工程と、を備えていることを特徴とするＥＬ装置の製造方法。
請求項５または請求項６に記載の製造方法において、
前記封止膜を形成する工程において、前記回路保護膜の表層部を除去する工程、
を有することを特徴とするＥＬ装置の製造方法。
請求項５乃至請求項７のいずれかに記載のＥＬ装置の製造方法において、
前記封止膜を形成する工程または前記封止部材を接着する工程は、真空環境下で行われることを特徴とするＥＬ装置の製造方法。
請求項６に記載のＥＬ装置の製造方法において、
前記封止絶縁膜の除去は、ドライエッチングにより行われることを特徴とするＥＬ装置の製造方法。
請求項５乃至請求項７のいずれかに記載のＥＬ装置の製造方法において、
前記封止膜を形成する工程または前記封止部材を接着する工程は、不活性ガスの雰囲気下で行われることを特徴とするＥＬ装置の製造方法。