説明

有機電子デバイスの製造方法

【課題】 極薄の基板を用いた有機電子デバイスを簡便な方法で製造すること。
【解決手段】可撓性基板の少なくとも片側表面上にプラズマ溶射法により、無機化合物よりなる気体透過防止膜が形成されることとした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、有機電子デバイスの製造方法に関し、例えば、可撓性基板を用いた有機EL発光デバイスや有機半導体デバイスに関するものである。
【背景技術】
【0002】
可撓性基板を用いた有機電子デバイスは、ユビキタス社会が提唱され、それを支えるユビキタス電子機器への応用が期待されるようになってきている。その中でも有機EL発光デバイスは、無機EL素子より低電圧で発光させることができる。また、自己発光型であるため、視認性も高く、基板を可撓性基板にすることで、ユビキタス電子機器用のディスプレイや発光源としての応用が期待されている。しかし、可撓性基板として多く用いられる高分子材料の場合、構成材料が有機物であるため、わずかながらも透湿性を有する場合がほとんどである。有機EL発光デバイスを始めとする有機電子デバイスは微量の水分でも劣化を起こし特性を失われてしまう場合が多い。このように、有機電子デバイスの基板に高分子を使おうとした場合、基板の通過する水分を遮断することが実用化への大きな課題となっている。
【0003】
そこで、高分子フィルム上に水分遮断能力を有する無機化合物の膜を形成する方法がこの課題を解決する有効な方法として知られている(例えば、特許文献1を参照)。無機化合物は高分子フィルムのような有機化合物と比べると、緻密で水分子そのものはを通し辛い構造になっている。
【0004】
しかし、無機化合物の構造はその製造方法に大きく依存してしまう。従来、特許文献1にみられるように、無機化合物の成膜に、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の方法や、熱CVD法やプラズマCVD法等の真空薄膜法を用いると高真空での成膜となるため、無機化合物分子の基板表面上の凝集力に欠けると密度の低い膜となってしまい、透湿性を下げることができない。
【特許文献1】特開2006−95783号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述したように、従来の真空薄膜法による無機化合物膜では、薄い膜では透湿性を下げることができない。特許文献1では表1に真空薄膜法で得られた防湿性能として、0.01g/m2/day以下を挙げているが、有機電子デバイスの一つである有機ELデバイスの場合、これより3桁くらい低い透湿性が要求されている。
【0006】
この要求を達成するには、従来法では厚膜にするか多層膜にするかという解決法を採らないと所望の防湿性能が得づらかった。しかし、厚膜にしようとすると成膜時間が非常に長くなり、多層膜にしようしてもそれぞれの成膜時間を合計するとプロセスには多くの時間を費やする事になり、生産性の低い、複雑な工程となってしまう。
【0007】
このような課題を抱えていては、折角の優れた性能も、市場に見合ったコストで提供することは困難で大きな問題であった。
【課題を解決するための手段】
【0008】
そこで、簡便な方法で防湿性に優れた有機電子デバイス用の可撓性基板を簡便に製造するために、本発明の有機電子デバイスの製造方法は、可撓性基板の少なくとも片側表面上にプラズマ溶射法により、無機化合物よりなる気体透過防止膜が形成されることにより構成される。
【0009】
プラズマ溶射法によるコーティング原理は、装置ノズル内の不活性ガスを通電し、プラズマジェットを形成させ、これに粉末状の溶射材料を投入し、プラズマ流から噴射させ皮膜を形成するプロセスである。雰囲気は常圧下でも減圧下でも成膜は可能である。高融点の金属、サーメット、セラミックスをはじめ、ほとんどの材料を溶射することができ、基板と溶射皮膜の密着性が高いなどの特性をもっている。プラズマ流中の温度は10,000℃にも達し、噴射される速度はマッハ1〜2にも達する。このような高温、高速プラズマ流により完全溶融されるため被膜は高硬度となり、粒子間の密着性が強く、高密度でなめらかな形状で形成される。その反面、加工物の温度を150℃以下に制御できるため熱歪み、加工物の劣化が生じることは少ない。
【0010】
まれに、基板との間の密着性が悪い場合や基板がプラズマダメージを受けてしまう場合があるが、その際は予め基板表面に耐プラズマ性があり、溶射被膜との密着性の高い薄い無機物質から成る被膜を真空成膜法等で形成しておくことにより改善できる。
【0011】
プラズマ溶射法は、基本的に溶融した材料が膜形成されるので、真空成膜法よりははるかに成膜速度は速く、実用的な成膜時間で高い防湿性を持った厚膜が形成できる。
【発明の効果】
【0012】
上述したような手段で製造される、可撓性を有する有機電子デバイスは簡便な方法にもかかわらず、可撓性基板上に防湿性の高い無機化合物よりなる気体透過防止膜が形成されるため、高温高湿という外的ストレスに曝されても、基板が水分をはじめとする気体を透過することはなく、信頼性の高く、且つ基板が可撓性を有するため、曲げても破壊されない強度の強いデバイスが実現できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
本発明の有機電子デバイスの製造方法は、可撓性基板の少なくとも片側表面上にプラズマ溶射法により、無機化合物よりなる気体透過防止膜が形成されることにより構成される。
【0014】
本発明の気体透過防止膜に用いられる無機化合物は、それ自体、気体透過性が低く、緻密で欠陥の無い膜が要求される。本発明者が鋭意研究した末、少なくともシリコン,アルミニウム,マグネシウム,インジウム,カルシウム,ジルコニウム,チタン,ホウ素,ハフニウム,バリウム,イットリウム,セリウムの酸化物を含む化合物被膜がこの要求を満たすことが判った。
【0015】
しかし、用いられる無機化合物はこれらに限定される物ではなく、多元系の複合材料でもプラズマ溶射成膜が可能であれば本発明に使用可能である。
【0016】
また、プラズマ溶射成膜の前に予め可撓性基板表面を無機物質で被覆しておく場合でも、その無機物質は耐プラズマ性及び密着性改善の目的であるので、基板材料とプラズマ溶射により形成される膜の双方に密着性を有していれば、特に限定されるものではない。
【0017】
以下に本発明の有機電子デバイスの製造方法について、さらに詳細に説明する。
【実施例1】
【0018】
本実施例による有機電子デバイスの製造方法を図1に模式的に示す。図1(a)は基板11を示す断面図である。本実施例では厚みが0.2mmのポリエーテルサルフォンを用いた。図1(b)は、この基板表面上にプラズマ溶射法により酸化イットリウムからなる気体透過防止膜12を厚み5μm積層した断面図である。この工程は高速且つ簡便に行われた。図1(c)において、本発明による基板の上に、有機電子デバイスの一例である有機ELデバイスの発光部となる有機EL層13を作製した。可撓性基板の表面上に、スパッタや蒸着,CVD等の方法でITOやIZO等から成る透明導電膜で形成された陽極、次に銅フタロシアニンや芳香族アミンからなるホール注入層、同じく芳香族アミンである、α−NPDやTPD誘導体等からなるホール輸送層、次に発光層として、Alq3,BAlq3,Bebq2等の8−ヒドロキシキノリン誘導体の金属錯体等からなるホスト材料に、ペリレン,キナクリドン,クマリン,ルブレン,DCJTB等の蛍光発光色素をドーパントとして含有する層が共蒸着によって形成され、Alq3やBebq2等からなる電子輸送層、さらに、LiF薄膜上にAlを積層した陰極がそれぞれ真空蒸着によって形成され有機EL層13となり、デバイス基板を構成する。
【0019】
次に、封止方法について図1(d)を用いて説明する。封止基板として、有機EL層を形成したデバイス基板と同じように、厚み0.2mmのポリエーテルサルフォンから成る第二の基板14の表面にプラズマ溶射法により酸化イットリウムから成る第二の気体透過防止膜15が積層された封止基板を作成する。その後、有機EL層が形成されたデバイス基板と相対向させ、樹脂封入剤16を間隙に充填させ両基板を接着し、有機EL発光デバイスを作製した。このとき、樹脂封入剤層の厚みは薄い方が可撓性には好ましく、本実施例では20μm程度とした。
【0020】
このように作製された有機EL発光デバイスは簡便且つ実用的な方法で作製したにもかかわらず、プラズマ溶射法による気体透過防止膜の高いバリヤー性のため、水分侵入による劣化のない安定した発光特性を示し、可撓性がある携帯性に優れたデバイスであった。
【実施例2】
【0021】
実施例1における、気体透過防止膜12と15を酸化シリコンから成る厚みが10μmのプラズマ溶射法により作成した膜として、以降、実施例1と同様に有機EL発光デバイスを作製したところ、実施例1と同様の効果が得られた。
【実施例3】
【0022】
実施例1における、気体透過防止膜12と15を酸化アルミニウムから成る厚みが10μmのプラズマ溶射法により作成した膜として、以降、実施例1と同様に有機EL発光デバイスを作製したところ、実施例1と同様の効果が得られた。
【実施例4】
【0023】
実施例1における、気体透過防止膜12と15を酸化マグネシウムと酸化カルシウムとから成る厚みが20μmのプラズマ溶射法により作成した膜として、以降、実施例1と同様に有機EL発光デバイスを作製したところ、実施例1と同様の効果が得られた。
【実施例5】
【0024】
実施例1における、気体透過防止膜12と15を酸化インジウムと酸化ジルコニウムから成る厚みが10μmのプラズマ溶射法により作成した膜として、以降、実施例1と同様に有機EL発光デバイスを作製したところ、実施例1と同様の効果が得られた。
【実施例6】
【0025】
実施例1における、気体透過防止膜12と15を酸化チタンから成る厚みが10μmのプラズマ溶射法により作成した膜として、以降、実施例1と同様に有機EL発光デバイスを作製したところ、実施例1と同様の効果が得られた。
【実施例7】
【0026】
実施例1において基板11と14上にSiO2からなる無機物質膜を形成し、さらに無機物質膜上に、気体透過防止膜12と15として酸化ホウ素と酸化バリウムから成る厚みが20μmのプラズマ溶射法により作成した膜を形成した。以降、実施例1と同様に有機EL発光デバイスを作製したところ、実施例1と同様の効果が得られた。
【実施例8】
【0027】
実施例1における、気体透過防止膜12と15を酸化ハフニウムから成る厚みが10μmのプラズマ溶射法により作成した膜として、以降、実施例1と同様に有機EL発光デバイスを作製したところ、実施例1と同様の効果が得られた。
【実施例9】
【0028】
実施例1における、気体透過防止膜12と15を酸化セリウムから成る厚みが10μmのプラズマ溶射法により作成した膜として、以降、実施例1と同様に有機EL発光デバイスを作製したところ、実施例1と同様の効果が得られた。
【産業上の利用可能性】
【0029】
以上、実施例で示した有機電子デバイスの一例である、有機EL発光デバイスは、自動車のダッシュボードの曲面光源や、軽量性・薄型を生かして、携帯型のユビキタスディスプレー、例えば、地上波デジタル受信装置や携帯型ブラウザやデジタルカメラ・ビデオカメラのモニタ等、今後の電子機器用マンマシーンインターフェースの主役となり得るものである。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明の有機電子デバイスの製造方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【0031】
11 基板
12 気体透過防止膜
13 有機EL層
14 第二の基板
15 第二の気体透過防止膜
16 樹脂封入剤

【特許請求の範囲】
【請求項1】
可撓性基板の少なくとも片側表面上にプラズマ溶射法により、無機化合物よりなる気体透過防止膜が形成されることを特徴とする有機電子デバイスの製造方法。
【請求項2】
前記可撓性基板と前記気体透過防止膜が透明であることを特徴とする請求項1に記載の有機電子デバイスの製造方法。
【請求項3】
前記可撓性基板の表面上には別途、無機物質からなる被膜が形成されている事を特徴とする請求項1または2に記載の有機電子デバイスの製造方法。
【請求項4】
前記気体透過防止膜は、シリコン,アルミニウム,マグネシウム,インジウム,カルシウム,ジルコニウム,チタン,ホウ素,ハフニウム,バリウム,イットリウム,セリウムの酸化物を少なくとも一つ含む化合物被膜であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の有機電子デバイスの製造方法。

【図1】
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【公開番号】特開2008−204850(P2008−204850A)
【公開日】平成20年9月4日(2008.9.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−40577(P2007−40577)
【出願日】平成19年2月21日(2007.2.21)
【出願人】(000002325)セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Fターム(参考)】