説明

有機EL装置およびその製造方法

【課題】成膜エリアに封止膜が的確に形成され、かつ、非成膜エリアには封止膜が形成されることを抑制する。
【解決手段】成膜エリアR1と非成膜エリアR2とをそれぞれ別々に隔離壁2によって囲み、これらの間に成膜可エリアR3を配置した構造とし、マスクを隔離壁2の上面に接触させて成膜エリアR1以外の領域を覆った状態でガスを用いた手法によって封止膜3を形成する。これにより、成膜エリアR1のみに良好に封止膜3を形成しつつ、成膜エリアR1以外の領域には封止膜3が形成されないようにできることから、成膜エリアR1に封止膜3が的確に形成され、かつ、非成膜エリアR2には封止膜3が形成されることを抑制できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、下部電極と有機EL(エレクトロルミネッセンス)層および上部電極を有する有機EL素子を、ガスを用いて形成される封止膜によって保護した有機EL装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
有機EL装置は、下部電極と有機EL層および上部電極を有する有機EL素子を封止膜によって保護した構造とされる。有機EL装置における封止膜については、所望パターンのマスクを用いて形成しており、有機EL素子を形成した基板表面にマスクを配置した後、マスクで基板表面を覆った状態で封止膜の形成用ガスを導入することで形成している。このような封止膜を形成するにあたり、封止膜が成膜したいエリア(以下、成膜エリアという)に正確に形成されるように、且つ基板へのキズ等の防止のため、マスクの裏面側、つまり基板表面側にポリイミドなどの樹脂膜をコーティングし、樹脂膜を基板表面に押し付けて接触させるようにしている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2005−120406号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、単にマスクの裏面側に樹脂膜をコーティングしたものを基板表面に接触させだけではマスクと基板表面との間の隙間を通じて封止膜の形成用ガスが浸入し、成膜したくないエリア(以下、非成膜エリア)にも封止膜が形成されてしまう。例えば、マスクもしくは有機EL素子が形成された基板の反りやうねりによって封止膜の形成用ガスが非成膜エリアにも入り込んでしまう。そして、このように非成膜エリアに封止膜が形成されてしまうと、パターン設計に影響を与えることになり、好ましくない。
【0005】
本発明は上記点に鑑みて、成膜エリアに封止膜が的確に形成され、かつ、非成膜エリアには封止膜が形成されることを抑制した有機EL装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、封止膜(3)を形成する工程の前に、有機EL素子(4)が形成され、封止膜(3)を成膜する領域である成膜エリア(R1)と、有機EL素子(4)に接続される回路部が形成され、封止膜(3)が形成されないようにする非成膜エリア(R2)とをそれぞれ別々に凸状の隔離壁(2)によって囲み、該隔離壁(2)によって成膜エリア(R1)と非成膜エリア(R2)とを区画すると共に成膜エリア(R1)と非成膜エリア(R2)との間に中間エリア(R3)を形成する工程を行う。そして、封止膜(3)によって被覆する工程では、隔離壁(2)を形成した基板(1)の上に成膜エリア(R1)と対応する場所に開口部(10a)が形成されたマスク(10)を配置し、マスク(10)を隔離壁(2)の上面に接触させた状態で封止膜(3)の形成用ガスを開口部(10a)を通じて供給することで、封止膜(3)を成膜エリア(R1)に成膜する工程を行うことを特徴としている。
【0007】
このように、成膜エリア(R1)と非成膜エリア(R2)とをそれぞれ別々に隔離壁(2)によって囲み、これらの間に中間エリア(R3)を配置した構造とし、マスク(10)を隔離壁(2)の上面に接触させて成膜エリア(R1)以外の領域を覆った状態でガスを用いた手法によって封止膜(3)を形成している。これにより、成膜エリア(R1)のみに良好に封止膜(3)を形成しつつ、成膜エリア(R1)以外の領域にはガスが流動しないようにできることから、成膜エリア(R1)に封止膜(3)が的確に形成され、かつ、非成膜エリア(R2)には封止膜(3)が形成されることを抑制できる。
【0008】
請求項2に記載の発明では、成膜エリア(R1)の周囲を複数段の隔離壁(2)によって囲むことを特徴としている。
【0009】
このように、成膜エリア(R1)の周囲を複数段の隔離壁(2)によって囲むようにすれば、より封止膜(3)の形成用ガスが非成膜エリア(R2)側に流動することを抑制することができる。
【0010】
請求項3に記載の発明では、成膜エリア(R1)の周囲を囲む隔離壁(2)の段数を封止膜(3)の成膜時の温度に応じて設定することを特徴としている。
【0011】
このように成膜エリア(R1)の周囲を囲む隔離壁(2)の段数を封止膜(3)の成膜時の温度に応じて設定することができる。これにより、より封止膜(3)のエッジを制御できる。
【0012】
請求項4に記載の発明では、基板(1)と、基板(1)のうち、有機EL素子(4)が形成されると共に、該有機EL素子(4)を被覆する封止膜(3)が形成され、該封止膜(3)が成膜される領域である成膜エリア(R1)と、基板(1)のうち、有機EL素子(4)に接続される回路部が形成され、封止膜(3)が形成されないようにされた非成膜エリア(R2)と、基板(1)のうち、成膜エリア(R1)と非成膜エリア(R2)の間に配置された中間エリア(R3)とを有し、成膜エリア(R1)と非成膜エリア(R2)がそれぞれ別々に凸状の隔離壁(2)によって囲まれていることを特徴としている。
【0013】
これにより、成膜エリア(R1)のみに良好に封止膜(3)を形成しつつ、成膜エリア(R1)以外の領域には封止膜(3)が形成されないようにできることから、成膜エリア(R1)に封止膜(3)が的確に形成され、かつ、非成膜エリア(R2)には封止膜(3)が形成されることを抑制した有機EL装置にできる。
【0014】
請求項5に記載の発明では、成膜エリア(R1)の周囲が複数段の隔離壁(2)によって囲まれていることを特徴としている。
【0015】
このように、成膜エリア(R1)の周囲を複数段の隔離壁(2)によって囲むようにすれば、より封止膜(3)の形成用ガスが非成膜エリア(R2)側に流動することを抑制できるため、より成膜エリア(R1)に封止膜(3)が的確に形成され、かつ、非成膜エリア(R2)には封止膜(3)が形成されることを抑制した有機EL装置にできる。
【0016】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の第1実施形態にかかる有機EL装置の上面レイアウトを示した図であり、(a)は全体図、(b)は(a)の領域Rの拡大図である。
【図2】(a)、(b)は、それぞれ、図1(b)のA−A’断面図とB−B’断面図である。
【図3】封止膜3の成膜の様子を示した断面図である。
【図4】封止膜3の成膜前の基板1の様子や、封止膜3の成膜に用いるマスク10の形状、マスク10を基板1の上に配置したときの様子を示した図である。
【図5】(a)、(b)は、封止膜3の成膜時の様子を示した上面模式図および斜視図である。
【図6】成膜エリアR1を囲む隔離壁2を多段にする場合における有機EL装置の製造工程中の断面図である。
【図7】封止膜3の成膜時の温度と段数との関係の一例を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【0019】
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態にかかる有機EL装置の上面レイアウトを示した図であり、図1(a)は全体図、図1(b)は図1(a)の領域Rの拡大図である。また、図2(a)、(b)は、それぞれ、図1(b)のA−A’断面図とB−B’断面図である。以下、これらの図を参照して本実施形態にかかる有機EL装置について説明する。
【0020】
図1(a)に示すように、有機EL装置は、ガラス基板などによって構成された基板1を用いて形成されており、この基板1上において凸状に形成された絶縁性の隔離壁2にり複数の領域R1〜R2に区画されている。隔離壁2は、領域R1、R2をそれぞれ別々に囲む枠形状とされ、この隔離壁2によって囲まれた領域R1、R2の間に領域R3が配置されている。また、隔離壁2は、基板1の外縁部にも形成されており、そのうちの少なくとも一部が切り欠かれることで、隔離壁2の一部が開口した状態となっている。
【0021】
領域R1は、後述する封止膜3(図2参照)が成膜される成膜エリアであり、領域R2は封止膜3を成膜したくない非成膜エリアであり、領域R3は封止膜3が成膜されても良いが基本的には封止膜3が成膜されないようにしている成膜可エリア(中間エリア)である。以下、成膜エリアを符号R1、非成膜エリアを符号R2、成膜可エリアを符号R3で表して説明する。
【0022】
成膜エリアR1は、有機EL素子を保護するために封止膜3が成膜されることになるが、非成膜エリアR2は、有機EL素子と回路部とを接続するために封止膜3から露出している必要がある。このため、非成膜エリアR2には封止膜3が成膜されないようにしている。また、成膜可エリアR3は、成膜エリアR1のように封止膜3によって覆われている必要はないが、非成膜エリアR2のように確実に露出している必要もない領域であり、例えば電極などの露出箇所(パッド部)以外の部分、例えば引き出し部などが配置される領域が該当する。
【0023】
図1(b)に示すように、成膜エリアR1には有機EL素子4が形成されている。有機EL素子4は、マトリクス状に配置された複数の素子によって構成され、素子1つ1つを1画素として、所望の画素数形成されることで構成されている。各素子からは引き出し電極4a、4bが引き出されており、一方の引き出し部4aが後述する上部電極6(図2参照)に接続されており、他方の引き出し電極4bが後述する下部電極5(図2参照)に接続されている。そして、有機EL素子4の周囲を囲むように隔離壁2が形成されており、引き出し電極4a、4bの一端、つまりパッド部が隔離壁2の外側まで引き出され、非成膜エリアR2まで延設されている。
【0024】
有機EL素子4は、図2(a)、(b)に示すように、ITO膜などからなる下部電極5とLiF/Alにて構成される上部電極6との間に正孔輸送層(HTL:Hole Transfer Layer)や発光層を含む有機層によって構成された有機EL層7を挟んだ構造によって構成されている。成膜エリアR1では、このように構成された有機EL素子4が封止膜3によって被覆されている。封止膜3は、原子層蒸着(ALD)法などのガスを用いた手法によって形成されたバリア層によって構成されるが、バリア層の下層に樹脂等によって構成された応力緩和層となる下地層が配置された構造であっても良い。
【0025】
なお、図1中では図示していないが、成膜エリアR1内にも隔離壁2が形成されており、画素毎に素子が区画されている。この成膜エリアR1内に形成された隔離壁2は、画素毎に区画された各素子の間に形成された絶縁膜8の上に形成されている。この成膜エリアR1内に形成された隔離壁2の上にも、下部電極5と上部電極6およびこれらの間に位置する有機EL層7が形成されているが、これらについては素子として機能するものではない。
【0026】
このように構成された有機EL装置は、成膜エリアR1内には封止膜3が形成されておらず、非成膜エリアR2内には封止膜3が形成されていない構造となっている。
【0027】
次に、上記のように構成された本実施形態の有機EL装置の製造方法について説明する。まず、ガラス基板などによって構成される基板1を用意し、この基板1の表面上に、所望のマスクを用いてITO膜等からなる下部電極5を形成する。続いて、所望のマスクを用いて画素毎に各下部電極5を分離するように樹脂にて構成される絶縁膜8および隔離壁2を形成する。そして、所望のマスクを用いて絶縁膜8および隔離壁2によって区画された画素毎に例えばα−NPD等で構成される正孔輸送層およびAlq3等で構成される発光層を含む有機EL層7およびLiF/Al等で構成される上部電極6を蒸着などにより成膜することで有機EL素子を構成すると共に、必要に応じて例えば樹脂等で構成される下地層を蒸着もしくは塗布などにより成膜する。
【0028】
その後、原子層蒸着(ALD)法などのガスを用いた手法によって封止膜3を成膜する。図3は、封止膜3の成膜の様子を示した断面図であり、図4は、封止膜3の成膜前の基板1の様子や、封止膜3の成膜に用いるマスク10の形状、マスク10を基板1の上に配置したときの様子を示した図であり、(a)〜(c)の各図の下図が正面レイアウトを示しており、上図が下図のC−C’、D−D’、E−E’断面を示している。ただし、図4(a)、(b)中には、上記のように形成した各要素のうち隔離壁2のみしか図示していないが、実際には有機EL素子4なども形成されている。
【0029】
図4(a)に示すように、上記各要素を形成したことにより、基板1の表面には成膜エリアR1や非成膜エリアR2をそれぞれ別々に区画するように、成膜エリアR1や非成膜エリアR2の周囲が隔離壁2によって囲まれた状態になっている。また、基板1の外縁部にも隔離壁2が形成されており、そのうちの少なくとも一部が切り欠かれることで、隔離壁2の一部が開口した状態となっている。
【0030】
このため、続いて図4(b)に示すマスク10を用意する。マスク10は、成膜エリアR1と対応するそれぞれの場所に開口部10aが形成されており、その開口部10aのサイズは成膜エリアR1を囲む隔離壁2の外周よりも小さなサイズとされている。
【0031】
このように構成されたマスク10を図4(c)に示すように基板1の表面、つまり隔離壁2側の表面に対して配置し、マスク10を隔離壁2の上面に接触させる。これにより、マスク10によって成膜エリアR1以外の領域(つまり非成膜エリアR2および成膜可エリアR3)が覆われる。このとき、マスク10の開口部のサイズを上記寸法にしていることから、開口部10aの開口端は、少なくとも成膜エリアR1を囲む隔離壁2の外周よりも内側、好ましくは隔離壁2の内周よりも内側に位置した状態となる。
【0032】
そして、このようにマスク10によって基板1の成膜エリアR1以外の領域を覆ったものを、例えば原子層蒸着装置のチャンバー内に設置し、チャンバー内を減圧雰囲気にすると共に、所定温度下において封止膜3の形成用ガス、例えばTMAとH2Oを導入する。これにより、封止膜3の形成用ガスが反応して酸化アルミが形成されることで封止膜3が形成される。具体的には、図3に示すように、マスク10によって成膜エリアR1以外の領域を覆った状態としており、かつ、マスク10が隔離壁2の上面に接触するようにしているため、成膜エリアR1のみに良好に封止膜3を形成しつつ、成膜エリアR1以外の領域には封止膜3が形成されないようにできる。
【0033】
このとき、基本的には、マスク10を隔離壁2に接触させていることから、封止膜3の形成用ガスがマスク10と隔離壁2との間を通り抜けて成膜エリアR1以外の領域に流動することが防止されるが、マスク10もしくは基板1の反りやうねりなどによってマスク10と隔離壁2との間を通じて形成用ガスが流動する可能性もある。しかしながら、成膜エリアR1と非成膜エリアR2をそれぞれ別々の隔離壁2によって囲みつつ、これらの間に成膜可エリアR3を配置していることから、仮にマスク10と隔離壁2との間を通じて形成用ガスが流動したとしても、成膜可エリアR3に流動するだけであり、成膜エリアR1から非成膜エリアR3に直接流動することはない。
【0034】
特に、隔離壁2のうち基板1の外縁を囲んでいる部分について少なくとも一部を切り欠いた状態にしていることから、各成膜可エリアR3は、この隔離壁2が一部切り欠かれた部分を通じて隔離壁2よりも外側に通じた構造になっている。このため、図5(a)、(b)に示す封止膜3の成膜時の様子を示した上面模式図および斜視図に示されるように、仮に成膜可エリアR3まで封止膜3の形成用ガスが流動したとしても、それが成膜可エリアR3から隔離壁2のうち一部切り欠かれた部分を通じて隔離壁2よりも外部に排出される。さらに、チャンバー内が減圧雰囲気にされていることから、封止膜3の形成用ガスがあまり留まらない、すなわち、基板表面に化学吸着するために必要な量に対して十分少ない量になるように排出されるようにできる。
【0035】
したがって、成膜エリアR1のみに良好に封止膜3を形成しつつ、成膜エリアR1以外の領域には封止膜3が形成されないようにできる。この後、封止膜3によって成膜エリアR1を被覆した基板1をチャンバーから取り出す。これにより、本実施形態にかかる有機EL装置が完成する。
【0036】
以上説明したように、本実施形態にかかる有機EL装置では、成膜エリアR1と非成膜エリアR2とをそれぞれ別々に隔離壁2によって囲み、これらの間に成膜可エリアR3を配置した構造とし、マスク10を隔離壁2の上面に接触させて成膜エリアR1以外の領域を覆った状態でガスを用いた手法によって封止膜3を形成している。これにより、成膜エリアR1のみに良好に封止膜3を形成しつつ、成膜エリアR1以外の領域には封止膜3が形成されないようにできることから、成膜エリアR1に封止膜3が的確に形成され、かつ、非成膜エリアR2には封止膜3が形成されることを抑制した有機EL装置にできる。
【0037】
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して成膜エリアR1を囲む隔離壁2の構成を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【0038】
上記第1実施形態では、成膜エリアR1を囲む隔離壁2の段数を1段にしたが、本実施形態では成膜エリアR1を囲む隔離壁2を多段にしている。図6は、このように成膜エリアR1を囲む隔離壁2を多段にする場合における有機EL装置の製造工程中の断面図である。この図に示すように、成膜エリアR1を複数段の隔離壁2によって囲み、マスク10が各隔離壁2の上面と接触した状態で封止膜3の形成用ガスを供給している。このように、成膜エリアR1を囲む隔離壁2を複数段にすることにより、より封止膜3の形成用ガスが非成膜エリアR2側に流動することを抑制することができる。
【0039】
また、成膜エリアR1を囲む隔離壁2の段数を調整することにより、成膜エリアR1からマスク10と隔離壁2との間を封止膜3の形成用ガスが通過したとしても、次の段の隔離壁2によって堰き止められるというように、封止膜3のはみ出して形成される部分、つまり成膜された封止膜3のエッジ(以下、成膜エッジという)の位置を隔離壁2の段数によって制御できる。
【0040】
このような隔離壁2の段数に基づく成膜エッジの制御では、成膜する封止膜3の成膜時の温度などによって隔離壁2の段数を決定することがことができる。
【0041】
図7は、封止膜3の成膜時の温度と段数との関係の一例を示したグラフである。この図に示すように、成膜時の温度が100℃以下のときには隔離壁2の段数は1段でほぼ完全に成膜エリアR1からマスク10と隔離壁2との間を封止膜3の形成用ガスが通り抜けず、成膜エッジが成膜エリアR1内で終端していた。また、成膜時の温度が200℃以下のときには隔離壁2の段数は2段で、300℃以下のときには隔離壁2の段数が5段でほぼ完全に成膜エリアR1からマスク10と隔離壁2との間を封止膜3の形成用ガスが通り抜けず、成膜エッジが成膜エリアR1内で終端していた。このように、封止膜3の成膜時の温度に応じて隔離壁2の段数を決定するとより適切に封止膜3の成膜エッジを制御できる。
【0042】
参考として、従来のように、マスクの裏面側にポリイミドなどの樹脂膜をコーティングし、樹脂膜を基板表面に押し付けて接触させるようにして封止膜を成膜する場合についても実験した。その結果、成膜時の温度を100℃とした場合でもマスクと基板表面との間からのガスの通過によって封止膜が非成膜エリアにも成膜され、成膜エッジの直線性が保てず、うねった形状になった。また、成膜時の温度を300℃とした場合には、マスクと基板表面との間からのガスの通過が全く防止できず、非成膜エリアの広範囲に成膜されていた。このことからも、本実施形態のように、成膜エリアR1の周囲を複数段の隔離壁2によって囲むようにすることで、より成膜エリアR1に封止膜3が的確に形成され、かつ、非成膜エリアR2には封止膜R2が形成されることを防止することが可能となる。
【0043】
(他の実施形態)
上記実施形態では、有機EL素子4が備えられた有機EL装置の一例について説明したが、上記実施形態とは異なる構造や材料によって構成される有機EL素子4を有する有機EL装置に対しても、本発明を適用することができる。すなわち、下部電極5と発光層を含む有機EL層7と上部電極6とを有する有機EL素子4を備え、この有機EL素子4を封止膜3によって封止した有機EL装置であれば、どのような構造のものであっても構わない。
【符号の説明】
【0044】
1 基板
2 隔離壁
3 封止膜
4 有機EL素子
5 下部電極
6 上部電極
7 有機EL層
8 絶縁膜
10 マスク
10a 開口部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板(1)を用意する工程と、
前記基板(1)の上に、有機EL素子(4)を形成する工程と、
前記基板(1)のうち前記有機EL素子(4)が形成された領域を封止膜(3)によって被覆する工程と、を有し、
前記封止膜(3)を形成する工程の前に、前記有機EL素子(4)が形成され、前記封止膜(3)を成膜する領域である成膜エリア(R1)と、前記有機EL素子(4)に接続される回路部が形成され、前記封止膜(3)が形成されないようにする非成膜エリア(R2)とをそれぞれ別々に凸状の隔離壁(2)によって囲み、該隔離壁(2)によって前記成膜エリア(R1)と前記非成膜エリア(R2)とを区画すると共に前記成膜エリア(R1)と前記非成膜エリア(R2)との間に中間エリア(R3)を形成する工程を有し、
前記封止膜(3)によって被覆する工程では、前記隔離壁(2)を形成した前記基板(1)の上に前記成膜エリア(R1)と対応する場所に開口部(10a)が形成されたマスク(10)を配置し、前記マスク(10)を前記隔離壁(2)の上面に接触させた状態で前記封止膜(3)の少なくとも一部(3b)の形成用ガスを前記開口部(10a)を通じて供給することで、前記封止膜(3)を前記成膜エリア(R1)に成膜する工程を行うことを特徴とする有機EL装置の製造方法。
【請求項2】
前記成膜エリア(R1)の周囲を複数段の前記隔離壁(2)によって囲むことを特徴とする請求項1に記載の有機EL装置の製造方法。
【請求項3】
前記成膜エリア(R1)の周囲を囲む前記隔離壁(2)の段数を前記封止膜(3)の成膜時の温度に応じて設定することを特徴とする請求項2に記載の有機EL装置の製造方法。
【請求項4】
基板(1)と、
前記基板(1)のうち、有機EL素子(4)が形成されると共に、該有機EL素子(4)を被覆する封止膜(3)が形成され、該封止膜(3)が成膜される領域である成膜エリア(R1)と、
前記基板(1)のうち、前記有機EL素子(4)に接続される回路部が形成され、前記封止膜(3)が形成されないようにされた非成膜エリア(R2)と、
前記基板(1)のうち、前記成膜エリア(R1)と前記非成膜エリア(R2)の間に配置された中間エリア(R3)とを有し、
前記成膜エリア(R1)と前記非成膜エリア(R2)がそれぞれ別々に凸状の隔離壁(2)によって囲まれていることを特徴とする有機EL装置。
【請求項5】
前記成膜エリア(R1)の周囲が複数段の前記隔離壁(2)によって囲まれていることを特徴とする請求項4に記載の有機EL装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2013−97918(P2013−97918A)
【公開日】平成25年5月20日(2013.5.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−237471(P2011−237471)
【出願日】平成23年10月28日(2011.10.28)
【出願人】(000004260)株式会社デンソー (27,639)
【Fターム(参考)】