JP6486033B2 - 有機ｅｌ素子封止膜の形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機ＥＬ素子封止膜の形成方法に関する。

有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置は、低消費電力であり、自然発光型であり、有機発光材料に由来する多彩な色調の発光が得られるため、次世代の表示装置として注目されている。

有機ＥＬ素子は、基板上にマトリックス状に設けられた複数の素子形成領域に、発光層である有機ＥＬ層と電極層等が積層された状態で形成される。有機ＥＬ層を形成する有機化合物は、一般に、水分や酸素などにより劣化しやすいため、有機ＥＬ層界面への水分や酸素などの混入を防止することを目的として、有機ＥＬ素子に対応する領域に、有機ＥＬ層に影響を与えない程度の温度で封止膜を形成することが行われている。

有機ＥＬ素子の封止膜としては、無機膜と有機膜とを積層したものが用いられている。特許文献１では、パターン形成のためのハードマスクを用いて有機膜と無機膜を成膜して、有機ＥＬ素子へ水分や酸素が侵入することを防ぐ技術が提案されている。

特開２００７−５１８９号公報

しかし、上記技術のように、封止膜に用いられる有機膜をハードマスクを用いて選択的に成膜する場合には、成膜の際にハードマスクに大量の堆積物（デポ）が形成され、それがパーティクルとなって製品の歩留まりを低下させてしまう。また、このようにハードマスクに堆積物が形成されやすいことから、ハードマスクを頻繁に交換する必要があり、稼働率の低下およびランニングコストの上昇をもたらす。さらに、このようなハードマスクを用いて選択成膜を行う場合、マスク下方への成膜粒子の回り込み等が生じ、また、中心と端部との不均一がハードマスクにより助長されるため、均一な成膜を行うことが難しい。このような不均一は、基板の大型化にともなって顕著となる。

よって、本発明は、有機ＥＬ素子に対し、無機膜と有機膜とを積層した封止膜を形成する際に、ハードマスクを用いて有機膜を選択成膜することによる不都合を解消することができる有機ＥＬ素子封止膜の形成方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、複数の有機ＥＬ素子が形成された基板上に、前記有機ＥＬ素子に対応する領域を覆うように無機膜と有機膜とが積層された構造の封止膜を形成する有機ＥＬ素子封止膜の形成方法であって、前記基板の全面に前記無機膜と前記有機膜とを１回以上交互に成膜して積層膜を形成する工程と、前記積層膜のうち、前記有機ＥＬ素子に対応する領域以外の部分をドライエッチングにより除去する工程と、前記積層膜の前記有機膜の側端面を遮蔽するように、残存した積層膜を覆う遮蔽無機膜を形成し、封止膜を完成させる工程とを有し、前記積層膜の最上層は有機膜であることを特徴とする有機ＥＬ素子封止膜の形成方法を提供する。

本発明において、前記積層膜の最下層は無機膜とすることができる。

本発明において、前記ドライエッチングは、エッチング用のハードマスクを用いたプラズマエッチングにより行うことができる。

本発明によれば、有機ＥＬ素子に対応する領域を覆うように無機膜と有機膜とが積層された構造の封止膜を形成するにあたり、少なくとも封止膜を構成する有機膜を形成する際に、基板の全面に成膜した後、有機ＥＬ素子に対応する領域以外の部分をドライエッチングにより除去するので、ハードマスクを用いて有機膜を選択成膜する必要がなく、ハードマスクを用いて有機膜を選択成膜する際における、パーティクル発生、高頻度でマスク交換する必要性、均一な成膜の困難性の問題を解消することができる。

また、基板の全面に前記無機膜と前記有機膜とを１回以上交互に成膜して積層膜を形成した後、積層膜のうち、前記有機ＥＬ素子に対応する領域以外の部分をドライエッチングにより除去し、積層膜の有機膜の側端面を遮蔽するように、残存した積層膜を覆う遮蔽無機膜を形成し、封止膜を完成させるので、ハードマスクを用いて有機膜を選択成膜する際における上記問題を解消できるとともに、有機膜を介しての水分や酸素の侵入を確実に防止することができる封止膜を形成することができる。

本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子封止膜の形成方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子封止膜の形成方法を説明するための工程断面図である。 従来の有機ＥＬ素子封止膜の形成方法を説明するための工程断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子封止膜の形成方法を説明するための工程断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

＜第１の実施形態＞
まず、第１の実施形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子封止膜の形成方法を説明するためのフローチャート、図２はその工程断面図である。

封止膜を形成するに先立って、基板１上に有機ＥＬ層からなる発光層を含む有機ＥＬ素子２を複数形成する（工程１、図２（ａ））。

基板１の材料は特に限定されないが、例えばガラス板、セラミックス板、プラスチックフィルム、金属板等を挙げることができる。基板１には額縁状をなすバンク３がマトリックス状に形成されており、バンク３内に有機ＥＬ素子２が形成される。したがって、複数の有機ＥＬ素子２が基板１上に島状に形成される。

有機ＥＬ素子２は、有機ＥＬ層からなる発光層とその上下に設けられた電極とを積層してなり、基板１に形成された駆動回路（図示せず）上に形成されている。

有機ＥＬ層は、電極から電子および正孔が注入されることが可能であり、注入された電荷が移動して正孔と電子が再結合して発光することが可能な有機発光物質からなる。有機発光物質としては、一般的に発光層に用いられる低分子または高分子の有機物質であればよく、特に限定されない。

このように有機ＥＬ素子２を形成した後、封止膜を形成するにあたっては、まず、有機ＥＬ素子２を含む基板１全面に無機膜１１を成膜し、次いで有機膜１２を成膜し、これらを繰り返し、封止膜の主要部となる積層膜１３を形成する（工程２、図２（ｂ））。このときの繰り返し回数は任意であり、有機膜１２は１層でもよい。ただし、本実施形態では、積層膜１３の最上層は無機膜１１である。

無機膜１１は、水分や酸素を封止する機能を有する他、絶縁性も要求される。このような特性を満たす材料としては、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２等を挙げることができる。成膜手法は特に限定されないが、化学的蒸着法（ＣＶＤ法）、原子層堆積法（ＡＬＤ法）、スパッタリング等の物理的蒸着法（ＰＶＤ法）を好適に用いることができる。ＣＶＤ法には、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、マイクロ波ＣＶＤ等、種々のものを用いることができる。

有機膜１２としては、アクリル系のモノマー等、通常用いられるものを挙げることができる。成膜手法は特に限定されないが、真空蒸着法やプラズマＣＶＤを挙げることができる。

積層膜１３のうち、封止性能を担保するのは主に無機膜１１であるが、無機膜は硬く、欠陥が生じやすいため、無機膜１１にバッファ機能を有する有機膜１２を積層する。

積層膜１３の成膜が終了した後、積層膜１３の有機ＥＬ素子に対応する領域以外の部分をドライエッチングにより除去する（工程３、図２（ｃ），（ｄ））。ドライエッチングにあたっては、図２（ｃ）に示すように、エッチング装置内にエッチング用のハードマスク２０を装着し、積層膜１３の有機ＥＬ素子に対応する領域以外の部分のみが選択的にエッチングされるようにする。これにより、図２（ｄ）に示すように、積層膜１３のうち有機ＥＬ素子に対応する領域のみが残存積層膜１４として残存する。この際のドライエッチングとしては、通常のプラズマエッチングを採用することができる。その際のプラズマ形成手法は特に限定されない。ここで、有機ＥＬ素子に対応する領域とは、有機ＥＬ素子を覆うのに十分な領域のことをいう。本実施形態のようにバンク内に有機ＥＬ素子が形成される場合は、有機ＥＬ素子に対応する領域にバンクが含まれるように、バンク外側の有機ＥＬ素子に隣接する部分までを有機ＥＬ素子に対応する領域としてもよい。

その後、基板１全面に有機膜１２の側端面を遮蔽するための遮蔽無機膜１５を成膜し、残存積層膜１４が遮蔽無機膜１５で覆われた構造の封止膜１６を完成させる（工程４、図２（ｅ））。この際の遮蔽無機膜１５の成膜手法は無機膜１１と同様でよい。

工程３によりエッチングされた後の残存積層膜１４は、有機膜１２の側端面が露出しており、それをそのまま封止膜とすると水平方向から有機膜１２を介して水分や酸素が有機ＥＬ層界面に侵入して有機ＥＬ層が劣化するおそれがあるが、本実施形態では、残存積層膜１４を遮蔽無機膜１５で覆うので、有機膜１２の側端面が遮蔽無機膜１５で遮蔽され、有機膜１２を通して水分や酸素などが有機ＥＬ素子側へ侵入することが防止される。

そして、本実施形態では、無機膜１１および有機膜１２を基板１全面に形成した後、不要部分をドライエッチングにより除去する手法を採用することにより、以下に説明するハードマスクを用いた選択成膜の手法に比較して種々の利点を有する。

選択的成膜の手法は、例えば図３に示すようにして行われる。すなわち、図３（ａ）に示す、図２（ａ）と同様の、基板１上に有機ＥＬ素子２が形成された状態で、図３（ｂ）に示すように、有機ＥＬ素子２を含む基板１全面に無機膜１１を成膜する。次いで、図３（ｃ）に示すように、成膜装置内に成膜用のハードマスク３０を装着し、基板１表面の有機ＥＬ素子に対応する領域のみに有機膜１２が成膜されるようにする。このような無機膜１１と有機膜１２の成膜を所定回数繰り返し（図２（ｄ），（ｅ））、積層膜２３を形成する。最後に基板１全面に遮蔽無機膜１５を成膜し、積層膜２３が遮蔽無機膜１５で覆われた構造の封止膜２６を完成させる（図３（ｆ））。

このように、従来は、基板１表面の有機ＥＬ素子に対応する領域に封止膜２６の一部となる有機膜１２を形成する際に、ハードマスクを用いた選択成膜の手法を用いるが、それにより、以下のような問題が生じていた。

［１］成膜の際にハードマスクに大量の堆積物（デポ）が形成され、それがパーティクルとなって製品の歩留まりを低下させる。
［２］ハードマスクに堆積物が形成されやすいことから、ハードマスクを頻繁に交換する必要があり、稼働率の低下およびランニングコストの上昇をもたらす。
［３］ハードマスクを用いて選択成膜を行う場合、マスク下方への成膜粒子の回り込み等が生じ、中心と端部との不均一がハードマスクにより助長されるため、均一な成膜を行うことが難しい（特に基板の大型化にともなって顕著）。

これに対し、本発明では、封止膜を構成する有機膜を成膜する際に、ハードマスクを用いた選択成膜の手法を用いず、基板全面に成膜してからドライエッチングにより不要部分を除去する手法を用いるので、以下のように従来の課題を解消することができる。
［１］成膜の際にハードマスクに堆積物（デポ）が形成されることがなく、パーティクルの発生もない。
［２］成膜用ハードマスクの交換による稼働率の低下およびランニングコストの上昇が生じない。
［３］成膜の際にハードマスクを用いないので、均一な成膜が可能である。

ドライエッチングの際にエッチングのためのハードマスクを用いるが、成膜用のハードマスクのような不都合は生じない。すなわち、エッチングの際にはハードマスクに堆積物がほとんど形成されないため、ハードマスクからのパーティクルの影響は小さく、また、マスクへのプラズマによるダメージが生じるが、それによるマスクの交換頻度は、成膜用のハードマスクの交換頻度よりは極めて少ないと考えられる。

また、本実施形態では、無機膜１１と有機膜１２との積層膜１３を形成した後、ドライエッチングにより一括して有機ＥＬ素子に対応する領域以外の部分を除去するので、工程が簡略である。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。
図４は本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子封止膜の形成方法を説明するための工程断面図である。

本実施形態では、図２（ａ）と同様に、基板１上に有機ＥＬ層からなる発光層を含む有機ＥＬ素子２を複数形成した後（図４（ａ））、封止膜を形成するにあたって、有機ＥＬ素子２を含む基板１全面に無機膜１１を成膜し、次いで有機膜１２を成膜し、これらを繰り返し、封止膜の主要部となる積層膜１３′を形成する（図４（ｂ））。このときの繰り返し回数は任意であり、有機膜１２は１層でもよい。ただし、本実施形態では、積層膜１３′の最上層は有機膜１２である。

積層膜１３′の成膜が終了した後、積層膜１３′の有機ＥＬ素子に対応する領域以外の部分をドライエッチングにより除去する（図４（ｃ），（ｄ））。ドライエッチングにあたっては、第１の実施形態と同様、積層膜１３′の有機ＥＬ素子に対応する領域以外の部分のみが選択的にエッチングされるようにし、図４（ｄ）に示すように、積層膜１３′のうち有機ＥＬ素子に対応する領域のみが残存積層膜１４′として残存する。その後、基板１全面に遮蔽無機膜１５を成膜し、残存積層膜１４′が遮蔽無機膜１５で覆われた構造の封止膜１６′を完成させる（図４（ｅ））。

本実施形態のように、最上層が有機膜１２である積層膜１３′を用いても、残存積層膜１４′を遮蔽無機膜１５で覆った構造の封止膜１６′が得られるため、第１の実施形態と同様、有機膜１２の側端面が遮蔽無機膜１５で遮蔽され、有機膜１２を通して水分や酸素が有機ＥＬ素子側へ侵入することが防止される。本実施形態では、積層膜１３′の最上層が有機膜１２であるが、最終的に積層膜１３′を遮蔽無機膜１５で覆うため、封止効果は十分である。

そして、本実施形態でも、無機膜１１および有機膜１２を基板１全面に形成した後、不要部分をドライエッチングにより除去する手法を採用することにより、実施形態１の場合と同様、従来のハードマスクを用いた選択成膜の手法のような不都合を生じさせることがない。

本実施形態においても、無機膜１１と有機膜１２との積層膜１３′を形成した後、ドライエッチングにより一括して有機ＥＬ素子に対応する領域以外の部分を除去するので、工程が簡略である。

＜他の適用＞
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、無機膜と有機膜との積層膜を形成した後に、有機ＥＬ素子に対応する領域以外の部分を一括してドライエッチングしたが、有機膜を成膜した都度、有機膜の有機ＥＬ素子に対応する領域以外の部分をドライエッチングしてもよい。

１；基板
２；有機ＥＬ素子
３；バンク
１１；無機膜
１２；有機膜
１３，１３′；積層膜
１４，１４′；残存積層膜
１５；遮蔽無機膜
１６，１６′；封止膜

Claims (3)

1. 複数の有機ＥＬ素子が形成された基板上に、前記有機ＥＬ素子に対応する領域を覆うように無機膜と有機膜とが積層された構造の封止膜を形成する有機ＥＬ素子封止膜の形成方法であって、
   前記基板の全面に前記無機膜と前記有機膜とを１回以上交互に成膜して積層膜を形成する工程と、
   前記積層膜のうち、前記有機ＥＬ素子に対応する領域以外の部分をドライエッチングにより除去する工程と、
   前記積層膜の前記有機膜の側端面を遮蔽するように、残存した積層膜を覆う遮蔽無機膜を形成し、封止膜を完成させる工程と
   を有し、
   前記積層膜の最上層は有機膜であることを特徴とする有機ＥＬ素子封止膜の形成方法。
2. 前記積層膜の最下層は無機膜であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子封止膜の形成方法。
3. 前記ドライエッチングは、エッチング用のハードマスクを用いたプラズマエッチングにより行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機ＥＬ素子封止膜の形成方法。

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