JP2007141685A - 封止構造体及び封止構造体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】バリア性に優れた封止構造体及び封止構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】被封止体４と、被封止体４上に設けられた吸湿層８と、吸湿層８上に設けられ吸湿層８に隣接する樹脂層１２と、被封止体４上に設けられ吸湿層８及び樹脂層１２を覆う無機膜１４とを備える。無機膜１４は、吸湿層８の側面及び樹脂層１２の側面を覆う。被封止体４は例えば基板２上に設けられている。また、被封止体４と吸湿層８との間には、必要に応じて、被封止体４を覆う別の無機膜６が設けられている。樹脂層１２は、被封止体４、無機膜６及び吸湿層８を覆うことが好ましい。さらに、吸湿層８と無機膜６との間には、別の樹脂層が設けられていてもよい。
【選択図】図１
【解決手段】被封止体４と、被封止体４上に設けられた吸湿層８と、吸湿層８上に設けられ吸湿層８に隣接する樹脂層１２と、被封止体４上に設けられ吸湿層８及び樹脂層１２を覆う無機膜１４とを備える。無機膜１４は、吸湿層８の側面及び樹脂層１２の側面を覆う。被封止体４は例えば基板２上に設けられている。また、被封止体４と吸湿層８との間には、必要に応じて、被封止体４を覆う別の無機膜６が設けられている。樹脂層１２は、被封止体４、無機膜６及び吸湿層８を覆うことが好ましい。さらに、吸湿層８と無機膜６との間には、別の樹脂層が設けられていてもよい。
【選択図】図１
Description
本発明は、封止構造体及び封止構造体の製造方法に関する。
従来、例えば有機ＥＬ素子を封止するために、金属板やガラス板を用いた缶封止が行われている。しかしながら、工程が複雑になる等の問題があるため、成膜を用いた膜封止が注目されている。ＳｉＮ等の無機材料からなるバリア膜は、ガスバリア性に優れている。また、真空中において薄膜の形成が可能である。しかしながら、全く欠陥の無いバリア膜を形成するのは通常困難であるため、バリア膜の欠陥から侵入した水分等により有機ＥＬ素子が劣化してしまう。
そこで、バリア膜と吸湿層とを組み合わせた多層封止膜が提案されている（特許文献１参照）。この多層封止膜が有機ＥＬ素子を封止する封止構造体において、バリア膜の欠陥から侵入した水分等は、吸湿層によって吸収される。
特開２００３−２１７８２９号公報
しかしながら、図５に示されるように、吸湿層における水分を吸収した部分の体積は変化（膨張）するため、吸湿層の表面に凹凸が形成される。図５の(ａ)は、吸湿層が水分を吸収する前の封止構造体を模式的に示す断面図である。図５の(ｂ)は、吸湿層が水分を吸収した後の封止構造体を模式的に示す断面図である。
図５の(ａ)に示される封止構造体１１０は、基板１０２上に、有機ＥＬ素子１０４、バリア膜１０６、吸湿層１０８及びバリア膜１１４がこの順で設けられたものである。外部の水分がバリア膜１１４の欠陥から侵入して吸湿層１０８に到達すると、図５の(ｂ)に示されるように、吸湿層１０８における水分を吸収した部分１０９が膨張する。その結果、吸湿層１０８上に設けられたバリア膜１１４の欠陥Ｄが増加する。これにより、バリア膜１１４のバリア性は低下してしまう。
例えば吸湿層１０８がＣａＯからなる場合について説明する。ＣａＯの比重は３．２２であり、その分子量は５６である。ＣａＯが水分を吸収するとＣａ（ＯＨ）２が生成する。Ｃａ（ＯＨ）２の比重は２．２４であり、その分子量は７４である。ＣａＯが水分を吸収すると吸湿層１０８の厚さ方向に膨張し、厚さが約１．９倍（＝（３．２２／２．２４）×（７４／５６））になる。例えば吸湿層１０８の厚さが１００ｎｍの場合、高さ９０ｎｍ程度の凸部が生じることになる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、バリア性に優れた封止構造体及び封止構造体の製造方法を提供することを目的とする。
上述の課題を解決するため、本発明の封止構造体の製造方法は、被封止体上に吸湿層及び前記吸湿層に隣接する樹脂層を形成する工程と、前記吸湿層及び前記樹脂層上に無機膜を形成する工程とを含む。なお、吸湿層を形成した後に樹脂層を形成してもよいし、樹脂層を形成した後に吸湿層を形成してもよい。
本発明の封止構造体の製造方法では、無機膜が吸湿層及び樹脂層上に形成されるので、外部からの水分が吸湿層及び樹脂層に到達し難い。また、樹脂層が吸湿層に隣接するので、吸湿層が水分を吸収して変形した場合であっても樹脂層が変形することによって無機膜の変形が抑制される。このため、バリア性に優れた封止構造体が得られる。また、例えば吸湿層を形成した後に樹脂層を形成すると、無機膜の欠陥を通過した水分は直接ではなく樹脂層を介して吸湿層に到達する。このため、吸湿層のうち水分を吸収する部分が面方向に広がるので、吸湿層の局部的な変形は弱まる。この点からも無機膜の変形や欠陥の増加が抑制される。
前記無機膜は、前記吸湿層及び前記樹脂層を覆うように形成されることが好ましい。この場合、外部からの水分が吸湿層及び樹脂層に到達し難い。
上記封止構造体の製造方法は、前記吸湿層を形成する前に、前記被封止体上に別の無機膜を形成する工程を更に含むことが好ましい。この場合、別の無機膜は、吸湿層から被封止体へ水分が移動することを抑制する。よって、よりバリア性に優れた封止構造体が得られる。
また、前記樹脂層の厚さは、前記吸湿層の厚さよりも大きいことが好ましい。この場合、吸湿層が水分を吸収して変形した場合であっても樹脂層が変形することによって無機膜の変形が更に抑制される。よって、よりバリア性に優れた封止構造体が得られる。
また、前記樹脂層を形成する際には、不活性ガス雰囲気中又は真空中で樹脂を含む溶液を前記吸湿層上に塗布することが好ましい。これにより、樹脂層を形成する際に水分が吸湿層等に混入することを抑制できる。よって、よりバリア性に優れた封止構造体が得られる。
本発明の封止構造体は、被封止体と、前記被封止体上に設けられた吸湿層と、前記吸湿層に隣接して設けられた樹脂層と、前記被封止体上に設けられ、前記吸湿層及び前記樹脂層を覆う無機膜とを備える。
本発明の封止構造体によれば、無機膜が吸湿層及び樹脂層を覆っているので、外部からの水分が吸湿層及び樹脂層に到達し難い。また、樹脂層が吸湿層に隣接して設けられているので、吸湿層が水分を吸収して変形した場合であっても無機膜が変形し難い。このため、バリア性に優れた封止構造体が得られる。
本発明によれば、バリア性に優れた封止構造体及び封止構造体の製造方法が提供される。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る封止構造体を模式的に示す断面図である。図１に示される封止構造体１０は、被封止体４と、被封止体４上に設けられた吸湿層８と、吸湿層８上に設けられ吸湿層８に隣接する樹脂層１２と、被封止体４上に設けられ吸湿層８及び樹脂層１２を覆う無機膜１４とを備える。無機膜１４は、吸湿層８の側面及び樹脂層１２の側面を覆う。被封止体４は例えば基板２上に設けられている。また、被封止体４と吸湿層８との間には、必要に応じて、被封止体４を覆う別の無機膜６が設けられている。樹脂層１２は、被封止体４、無機膜６及び吸湿層８を覆うことが好ましい。さらに、吸湿層８と無機膜６との間には、別の樹脂層が設けられていてもよい。
図１は、第１実施形態に係る封止構造体を模式的に示す断面図である。図１に示される封止構造体１０は、被封止体４と、被封止体４上に設けられた吸湿層８と、吸湿層８上に設けられ吸湿層８に隣接する樹脂層１２と、被封止体４上に設けられ吸湿層８及び樹脂層１２を覆う無機膜１４とを備える。無機膜１４は、吸湿層８の側面及び樹脂層１２の側面を覆う。被封止体４は例えば基板２上に設けられている。また、被封止体４と吸湿層８との間には、必要に応じて、被封止体４を覆う別の無機膜６が設けられている。樹脂層１２は、被封止体４、無機膜６及び吸湿層８を覆うことが好ましい。さらに、吸湿層８と無機膜６との間には、別の樹脂層が設けられていてもよい。
被封止体４としては、例えば、有機ＥＬ素子、液晶ディスプレイ、発光ダイオード、電気泳動用インキを含むデバイス等の環境感受性の高いデバイスが挙げられる。また、被封止体４と吸湿層８との間に、例えばＦＰＤ用プラスチック基板等のプラスチック基板を配置した場合に、当該プラスチック基板のバリア性の改善にも効果がある。
吸湿層８は、例えば、Ｃａ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＭｇＯ等の吸湿材料からなる。吸湿層８は、外部から侵入する水分を吸収することができる。吸湿層８は、可視光に対して透明であることが好ましい。この場合、封止構造体１０をディスプレイとして好適に使用できる。吸湿層８の厚さは、５０〜５００ｎｍであることが好ましい。
樹脂層１２は、例えば、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等の樹脂からなる。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等が挙げられ、８０℃以下で硬化する樹脂が好ましい。樹脂層１２は、可視光に対して透明であることが好ましい。この場合、封止構造体１０をディスプレイとして好適に使用できる。
樹脂層１２の厚さは、吸湿層８の厚さよりも大きいことが好ましく、吸湿層８の厚さの１０倍以上であることが好ましい。樹脂層１２の厚さは、例えば０．５μｍ以上であることが好ましく、０．５〜１０μｍであることがより好ましい。２０℃、大気圧において、樹脂層１２の弾性率は３０００ＭＰａ以下であり、かつ、樹脂層１２の面方向における破断伸びは５％以上であることが好ましい。
無機膜６及び無機膜１４は、例えば、ＳｉＯｘ、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３等の無機材料からなる。無機膜６及び無機膜１４は、水分等に対してバリア性を有する。無機膜６の厚さは、２０〜５００ｎｍであることが好ましい。無機膜１４の厚さは、２０〜５００ｎｍであることが好ましい。無機膜１４の厚さは、例えば２００ｎｍ程度である。
上述の封止構造体１０によれば、無機膜１４が被封止体４、吸湿層８及び樹脂層１２を覆っているので、外部からの水分が被封止体４、吸湿層８及び樹脂層１２に到達し難い。
図２の(ａ)は、吸湿層が水分を吸収する前の第１実施形態に係る封止構造体の一部を模式的に示す断面図である。図２の(ｂ)は、吸湿層が水分を吸収した後の第１実施形態に係る封止構造体の一部を模式的に示す断面図である。外部の水分が吸湿層８に到達すると、図２の(ｂ)に示されるように、吸湿層８における水分を吸収した部分９が膨張する。しかしながら、樹脂層１２が吸湿層８に隣接して設けられているので、無機膜１４の体積変化は緩和される。よって、吸湿層８が変形しても無機膜１４が変形し難いため、無機膜１４における欠陥の増大が抑制される。したがって、バリア性に優れた封止構造体１０が得られる。また、樹脂層１２を用いることによって封止構造体１０全体の厚さを薄くできるので、光透過性を向上させることができる。単純化した例で説明すると、吸湿層８において局部的に水分を吸収して膨張した部分９が半径９０ｎｍの半球とした場合、樹脂層１２が存在しなければ、無機膜の面方向における伸びは６０％以上となる必要がある。この場合、無機膜に欠陥が生じるおそれがある。しかしながら、例えば厚さ３μｍの樹脂層１２が存在すると、無機膜１４の面方向における伸びは１％以下で済むことになる。このため、無機膜１４に欠陥が生じ難い。実際には、樹脂層１２は柔らかいので変形する。さらに、樹脂層１２の水蒸気透過性は高いので、吸湿層８での局部的な吸湿は緩和される。よって、凹凸の緩和効果が一層大きくなる。
続いて、第１実施形態に係る封止構造体の製造方法について説明する。以下、一例として、封止構造体１０の製造方法について説明する。図３は、第１実施形態に係る封止構造体の製造方法を模式的に示す工程断面図である。封止構造体１０は、例えば以下の工程を順に経ることによって製造される。
（被封止体載置工程）
図３の(ａ)に示されるように、例えば基板２上に被封止体４を載置する。
図３の(ａ)に示されるように、例えば基板２上に被封止体４を載置する。
（無機膜形成工程）
図３の(ｂ)に示されるように、被封止体４上に必要に応じて無機膜６を形成する。無機膜６は、被封止体４を覆うように形成されることが好ましい。無機膜６によって、吸湿層８から被封止体４へ水分が移動することが抑制される。無機膜６は、例えば、特開２００２−２９４４３６号公報に示されるようなプラズマビームを用いた成膜法（以下、ＲＰＤ（ReactivePlasma Deposition）法という）等のイオンプレーティング法、スパッタリング法等といった方法を用いて、真空成膜により形成されることが好ましい。この場合、被封止体４と無機膜６との密着性が向上する。特に、ＲＰＤ法を用いると、緻密な無機膜６を形成できると共に、被封止体４が受けるダメージを抑制できる。
図３の(ｂ)に示されるように、被封止体４上に必要に応じて無機膜６を形成する。無機膜６は、被封止体４を覆うように形成されることが好ましい。無機膜６によって、吸湿層８から被封止体４へ水分が移動することが抑制される。無機膜６は、例えば、特開２００２−２９４４３６号公報に示されるようなプラズマビームを用いた成膜法（以下、ＲＰＤ（ReactivePlasma Deposition）法という）等のイオンプレーティング法、スパッタリング法等といった方法を用いて、真空成膜により形成されることが好ましい。この場合、被封止体４と無機膜６との密着性が向上する。特に、ＲＰＤ法を用いると、緻密な無機膜６を形成できると共に、被封止体４が受けるダメージを抑制できる。
（吸湿層形成工程）
図３の(ｃ)に示されるように、無機膜６上に吸湿層８を形成する。吸湿層８は、例えば、ＲＰＤ法等のイオンプレーティング法、スパッタリング法等といった方法を用いて、真空成膜により形成されることが好ましい。特に、ＲＰＤ法を用いると、被封止体４が受けるダメージを抑制できる。
図３の(ｃ)に示されるように、無機膜６上に吸湿層８を形成する。吸湿層８は、例えば、ＲＰＤ法等のイオンプレーティング法、スパッタリング法等といった方法を用いて、真空成膜により形成されることが好ましい。特に、ＲＰＤ法を用いると、被封止体４が受けるダメージを抑制できる。
（樹脂層形成工程）
図３の(ｄ)に示されるように、吸湿層８上に樹脂層１２を形成する。樹脂層１２は、被封止体４、無機膜６及び吸湿層８を覆うように形成されることが好ましい。樹脂層１２は、例えば窒素ガス雰囲気等の不活性ガス雰囲気中又は真空中で、樹脂及び溶媒を含む溶液を吸湿層８上に塗布することによって形成されることが好ましい。この場合、樹脂層１２を短時間で形成することができる。不活性ガス雰囲気中又は真空中の温度は、１０〜３０℃であることが好ましい。１０〜３０℃における不活性ガス雰囲気中の水蒸気圧は、０．０１ｋＰａ以下であることが好ましい。これにより、樹脂層１２を形成する際に水分が吸湿層８等に混入することを抑制できる。塗布方法としては、例えば、スピンコート法、スクリーン印刷法、スリットコーター法、インクジェット法等が挙げられる。塗布された溶液中の樹脂は、例えば光硬化樹脂又は熱硬化樹脂であることが好ましい。なお、樹脂層１２は、真空成膜により形成されるとしてもよい。
図３の(ｄ)に示されるように、吸湿層８上に樹脂層１２を形成する。樹脂層１２は、被封止体４、無機膜６及び吸湿層８を覆うように形成されることが好ましい。樹脂層１２は、例えば窒素ガス雰囲気等の不活性ガス雰囲気中又は真空中で、樹脂及び溶媒を含む溶液を吸湿層８上に塗布することによって形成されることが好ましい。この場合、樹脂層１２を短時間で形成することができる。不活性ガス雰囲気中又は真空中の温度は、１０〜３０℃であることが好ましい。１０〜３０℃における不活性ガス雰囲気中の水蒸気圧は、０．０１ｋＰａ以下であることが好ましい。これにより、樹脂層１２を形成する際に水分が吸湿層８等に混入することを抑制できる。塗布方法としては、例えば、スピンコート法、スクリーン印刷法、スリットコーター法、インクジェット法等が挙げられる。塗布された溶液中の樹脂は、例えば光硬化樹脂又は熱硬化樹脂であることが好ましい。なお、樹脂層１２は、真空成膜により形成されるとしてもよい。
（無機膜形成工程）
図１に示されるように、被封止体４上に、吸湿層８及び樹脂層１２を覆う無機膜１４を形成する。無機膜１４は、被封止体４、無機膜６、吸湿層８及び樹脂層１２を覆うように形成されることが好ましい。この場合、無機膜１４は、吸湿層８の側面及び樹脂層１２の側面を覆う。無機膜１４によって、被封止体４等へ水分が移動することが抑制される。無機膜１４は、例えば、ＲＰＤ法等のイオンプレーティング法、スパッタリング法等といった方法を用いて、真空成膜により形成されることが好ましい。この場合、樹脂層１２と無機膜１４との密着性が向上する。特に、ＲＰＤ法を用いると、緻密な無機膜１４を形成できると共に、被封止体４が受けるダメージを抑制できる。
図１に示されるように、被封止体４上に、吸湿層８及び樹脂層１２を覆う無機膜１４を形成する。無機膜１４は、被封止体４、無機膜６、吸湿層８及び樹脂層１２を覆うように形成されることが好ましい。この場合、無機膜１４は、吸湿層８の側面及び樹脂層１２の側面を覆う。無機膜１４によって、被封止体４等へ水分が移動することが抑制される。無機膜１４は、例えば、ＲＰＤ法等のイオンプレーティング法、スパッタリング法等といった方法を用いて、真空成膜により形成されることが好ましい。この場合、樹脂層１２と無機膜１４との密着性が向上する。特に、ＲＰＤ法を用いると、緻密な無機膜１４を形成できると共に、被封止体４が受けるダメージを抑制できる。
本実施形態に係る封止構造体の製造方法では、無機膜１４が吸湿層８及び樹脂層１２を覆うように形成されるので、外部からの水分が吸湿層８及び樹脂層１２に到達し難い。また、樹脂層１２が吸湿層８に隣接しているので、吸湿層８が水分を吸収して変形した場合であっても樹脂層１２によって無機膜１４の変形が抑制される。このため、無機膜１４の欠陥の増大が抑制される。したがって、バリア性に優れた封止構造体１０が得られる。
（第２実施形態）
図４は、第２実施形態に係る封止構造体を模式的に示す断面図である。図２に示される封止構造体１０ａは、図１に示される封止構造体１０の吸湿層８及び樹脂層１２を、それぞれ吸湿層８ａ及び樹脂層１２ａに置き換えたものである。吸湿層８ａは、被封止体４及び無機膜６を覆っている。また、樹脂層１２ａは、吸湿層８ａ上に設けられているが、吸湿層８ａを覆っていない。
図４は、第２実施形態に係る封止構造体を模式的に示す断面図である。図２に示される封止構造体１０ａは、図１に示される封止構造体１０の吸湿層８及び樹脂層１２を、それぞれ吸湿層８ａ及び樹脂層１２ａに置き換えたものである。吸湿層８ａは、被封止体４及び無機膜６を覆っている。また、樹脂層１２ａは、吸湿層８ａ上に設けられているが、吸湿層８ａを覆っていない。
封止構造体１０ａは、封止構造体１０と同様の方法で製造される。また、封止構造体１０ａでは、封止構造体１０と同様の効果が得られる。
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されない。例えば、無機膜１４は、吸湿層８の側面及び樹脂層１２の側面を覆っていることが好ましいが、樹脂層１２上にのみ設けられていてもよい。また、樹脂層１２が、吸湿層８と無機膜１４との間ではなく吸湿層８と無機膜６との間にのみ設けられていてもよい。この場合、樹脂層１２を形成した後に吸湿層８を形成する。
４…被封止体、６…別の無機膜、８，８ａ…吸湿層、１０，１０ａ…封止構造体、１２，１２ａ…樹脂層、１４…無機膜。
Claims (6)
- 被封止体上に吸湿層及び前記吸湿層に隣接する樹脂層を形成する工程と、
前記吸湿層及び前記樹脂層上に無機膜を形成する工程と、
を含む、封止構造体の製造方法。 - 前記無機膜は、前記吸湿層及び前記樹脂層を覆うように形成される、請求項１に記載の封止構造体の製造方法。
- 前記吸湿層を形成する前に、前記被封止体上に別の無機膜を形成する工程を更に含む、請求項１又は２に記載の封止構造体の製造方法。
- 前記樹脂層の厚さは、前記吸湿層の厚さよりも大きい、請求項１〜３のいずれか一項に記載の封止構造体の製造方法。
- 前記樹脂層を形成する際には、不活性ガス雰囲気中又は真空中で樹脂を含む溶液を前記吸湿層上に塗布する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の封止構造体の製造方法。
- 被封止体と、
前記被封止体上に設けられた吸湿層と、
前記吸湿層に隣接して設けられた樹脂層と、
前記被封止体上に設けられ、前記吸湿層及び前記樹脂層を覆う無機膜と、
を備える、封止構造体。
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