密封结构的形成方法、制造装置、以及有机EL器件结构、其制造方法、及其制造装置

摘要

提供能够防止由水分导致的发光部的有机化合物劣化的密封结构的形成方法、制造装置、以及有机EL器件结构、其制造方法、及其制造装置。将器件层叠部(12)用通过ALD法形成的氧化铝的第1阻挡膜(18)覆盖，将该第1阻挡膜(18)用通过CVD法形成的有机膜(19)覆盖，对该有机膜(19)进行各向异性蚀刻，进而将第1阻挡膜(18)用氮化硅的第2阻挡膜(20)覆盖，所述器件层叠部(12)包括依次层叠的阳极膜(14)、包含有机化合物的发光部(15)和阴极膜(16)。

说明书

技术领域

本发明涉及密封结构的形成方法、密封结构的制造装置、以及有机EL 器件结构、其制造方法、及其制造装置。

背景技术

作为个人电脑、可移动设备的显示器，近年来，代替LCD(液晶显示器 (Liquid Crystal Display))，使用了具有有机EL(有机电致发光(Organic  Electro-Luminescence))器件结构的显示器(以下，称为“有机EL显示器”)。

有机EL器件结构中，由于施加了电压的发光部的有机化合物(二胺类等 有机化合物)自身发光，所以不需要LCD中必需的背光灯；另外，有机EL 器件结构对于施加电压的发光的应答速度快且由于结构简化而呈现柔软性， 所以有机EL显示器特别是最适于手机等可移动设备的显示器、进而最适于用 作柔软性型的显示器。

然而，如果有机EL器件结构的有机化合物吸湿则劣化，最糟的情况是即 便施加电压也变得不发光，所以有机EL器件结构中需要将包含有机化合物的 发光部密封避免与外界接触。相应地，采用了如下手法：将有机EL器件结构 中使用了TFT(薄膜晶体管(Thin Film Transistor))的器件驱动电路层上层 叠的阳极、发光部、阴极所组成的器件层叠部用密封膜密封避免与环境接触。 作为密封膜，使用能够通过CVD法形成的无机膜例如氮化硅(SiN)膜、氮 氧化硅(SiON)膜等；由于通过CVD法形成的膜的覆盖率低，所以器件层 叠部的各层例如作为最上层的阴极上存在有微粒的情况下，不能用密封膜完 全地覆盖该微粒(特别是，作为底切的微粒的下部)，结果有密封膜的一部 分被中断而不能防止发光部吸湿的担心。

因此，近年来，提出了如下技术：如图4所示，将由阳极40、发光部41 和阴极42构成的器件层叠部43与微粒P一起用有机膜44覆盖，之后，将有机 膜44用无机膜45覆盖(例如，参照专利文献1。)。专利文献1涉及的技术中， 微粒P被有机膜44掩埋，所以不需要无机膜45覆盖微粒P的下部，即便无机膜 45的覆盖率低，无机膜45的一部分也不会被中断。

另外，还提供了以下技术：如图5所示，在器件层叠部43与有机膜44之 间进一步设置无机膜46，使有机膜44作为去耦层而起作用，由此，比专利文 献1涉及的技术进一步提高密封的优势。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2011-508374号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，有机EL器件结构中为了确保阳极40、阴极42的导通，需要在有机 EL器件结构的端部E中去除有机膜44、无机膜45而使阳极40、阴极42露出。 此时存在由于有机膜44的端部也露出，所以水分由有机膜44的端部进入，并 透湿该有机膜44而到达发光部41的担心。另外，在有机膜44与发光部41之间 存在有阴极42，阴极42形成为薄膜状，相比于密封性重点在于导电性的材料 应用于阴极42，所以阴极42并不充分地具有防止透湿的效果。

另外，如果将无机膜45成膜时有机膜44上存在有微粒P，或者将无机膜 46成膜时在阴极42上存在有微粒P，则有覆盖微粒P的无机膜45、46的一部分 被中断而产生间隙，由该间隙进入的水分透湿有机膜44而到达发光部41的担 心。即，依然有发光部的有机化合物被水分劣化的担心。

本发明的目的在于提供能够防止由水分导致的发光部的有机化合物劣 化的密封结构的形成方法、密封结构的制造装置、以及有机EL器件结构、其 制造方法、及其制造装置。

用于解决问题的方案

为了达到上述目的，本发明的密封结构的形成方法的特征在于，其为器 件层叠部的密封结构的形成方法，所述器件层叠部包括依次层叠的第1电极、 包含有机化合物的发光部和第2电极，所述密封结构的形成方法具有以下步 骤：第1阻挡膜形成步骤，将前述器件层叠部用通过ALD法(Atomic Layer  Deposition，原子层沉积法)形成的无机材料的第1阻挡膜覆盖；有机膜形成步 骤，将前述第1阻挡膜用通过各向同性的成膜方法形成的有机材料的有机膜 覆盖；有机膜蚀刻步骤，对前述有机膜通过各向异性蚀刻进行蚀刻；以及第 2阻挡膜形成步骤，至少将前述第1阻挡膜用无机材料的第2阻挡膜覆盖，所 述第2阻挡膜的无机材料与形成前述第1阻挡膜的无机材料相同或不同。

为了达到上述目的，本发明的密封结构的制造装置的特征在于，其为器 件层叠部的密封结构的制造装置，所述器件层叠部包括依次层叠的第1电极、 包含有机化合物的发光部和第2电极，将前述器件层叠部用通过ALD法形成 的无机材料的第1阻挡膜覆盖，将前述第1阻挡膜用通过各向同性的成膜方法 形成的有机材料的有机膜覆盖，对前述有机膜通过各向异性蚀刻进行蚀刻， 至少将前述第1阻挡膜用无机材料的第2阻挡膜覆盖，所述第2阻挡膜的无机 材料与形成前述第1阻挡膜的无机材料相同或不同。

为了达到上述目的，本发明的有机EL器件结构的制造方法的特征在于， 其为具有器件层叠部的有机EL器件结构的制造方法，所述器件层叠部包括依 次层叠的第1电极、包含有机化合物的发光部和第2电极，所述有机EL器件结 构的制造方法具有以下步骤：第1阻挡膜形成步骤，将前述器件层叠部用通 过ALD法形成的无机材料的第1阻挡膜覆盖；有机膜形成步骤，将前述第1 阻挡膜用通过各向同性的成膜方法形成的有机材料的有机膜覆盖；有机膜蚀 刻步骤，对前述有机膜通过各向异性蚀刻进行蚀刻；以及第2阻挡膜形成步 骤，至少将前述第1阻挡膜用无机材料的第2阻挡膜覆盖，所述第2阻挡膜的 无机材料与形成前述第1阻挡膜的无机材料相同或不同。

为了达到上述目的，本发明的有机EL器件结构的特征在于，其具有器件 层叠部和密封该器件层叠部的密封结构；所述器件层叠部包括依次层叠的第 1电极、包含有机化合物的发光部和第2电极，前述密封结构由通过ALD法形 成的无机材料的第1阻挡膜、与至少覆盖所述第1阻挡膜的一部分无机材料的 第2阻挡膜按照该顺序层叠而构成，所述第2阻挡膜的无机材料与形成前述第 1阻挡膜的无机材料相同或不同，在前述有机EL器件结构的端部，前述第1 阻挡膜与前述第2阻挡膜密合。

为了达到上述目的，本发明的有机EL器件结构的制造装置的特征在于， 其为具有器件层叠部的有机EL器件结构的制造装置，所述器件层叠部包括依 次层叠的第1电极、包含有机化合物的发光部和第2电极，将前述器件层叠部 用通过ALD法形成的无机材料的第1阻挡膜覆盖，将前述第1阻挡膜用通过各 向同性的成膜方法形成的有机材料的有机膜覆盖，对前述有机膜通过各向异 性蚀刻进行蚀刻，至少用无机材料的第2阻挡膜覆盖，所述第2阻挡膜的无机 材料与形成前述第1阻挡膜的无机材料相同或不同。

发明的效果

根据本发明，将器件层叠部用通过ALD法形成的无机材料的第1阻挡膜 覆盖，由于通过ALD法形成的膜的覆盖率高，所以即便在器件层叠部上存在 有异物，第1阻挡膜也能够覆盖该异物而不会被中断，水分不会由第1阻挡膜 的间隙进入。另外，将第1阻挡膜用通过各向同性的成膜方法形成的有机材 料的有机膜覆盖，对该有机膜通过各向异性蚀刻进行蚀刻，之后，至少将第 1阻挡膜用无机材料的第2阻挡膜覆盖，在第1阻挡膜、第2阻挡膜的端部，有 机膜通过蚀刻被去除，所以在第1阻挡膜与第2阻挡膜之间不夹设有机膜，从 而第1阻挡膜与第2阻挡膜密合，水分不会由有机膜的端部进入。结果，能够 防止由水分导致的发光部的有机化合物的劣化。

附图说明

图1为示意地说明本发明的实施方式的有机EL器件结构的构成的剖面 图。

图2为示意地表示形成图1的密封结构的有机EL器件结构的制造装置的 构成的剖面图。

图3为本实施方式的密封结构的形成方法的工序图。

图4为示意地说明现有的具有密封结构的有机EL器件结构的构成的剖面 图。

图5为示意地说明现有的具有其他密封结构的有机EL器件结构的构成的 剖面图。

附图标记说明

P  微粒

12 器件层叠部

13 密封结构

18 第1阻挡膜

19 有机膜

20 第2阻挡膜

具体实施方式

以下，对于本发明的实施方式边参照附图边进行说明。

首先，对于本发明的第1实施方式的有机EL器件结构进行说明。本实施 方式的有机EL器件结构在发光面板上配置多个，各有机EL器件结构通过分 别地发光，该发光面板作为显示器、照明器具起作用。

图1为示意地说明本发明的实施方式的有机EL器件结构的构成的剖面 图。

图1中，有机EL器件结构10具有：基板11上形成的器件层叠部12、和以 覆盖该器件层叠部12的方式而形成的密封结构13。

器件层叠部12包括：从基板11侧依次层叠的阳极膜14(第1电极)、包含 例如二胺类等有机化合物的发光部15、以及阴极膜16(第2电极)；发光部15 的有机化合物由于自阳极膜14、阴极膜16注入的空穴、电子的再结合而发光。

阳极膜14由例如通过溅射成膜法形成的ITO膜(氧化铟锡)的薄膜形成。 阴极膜16是通过边框掩模蒸镀法形成的功函数小、由容易氧化的金属形成的 薄膜，例如由铝、银·镁合金等的薄膜形成。发光部15包含通过FMM(精 细金属掩模(Fine Metal Mask))蒸镀法形成的有机化合物的膜，详细而言， 包含：空穴注入层、空穴传输层、有机化合物的发光层、电子传输层、电子 注入层的层叠结构。发光部15的有机化合物调节为发出红色、绿色、蓝色的 任一种光，所以器件层叠部12发出红色、绿色、蓝色的任一种光。

另外，器件层叠部12具有以包围发光部15的方式而形成的、例如由树脂 形成的存储体17。存储体17限定发光部15的位置并且在发光部15的周围使阳 极膜14和阴极膜16绝缘。

密封结构13包括：以直接覆盖器件层叠部12的方式、通过ALD(原子层 沉积(Atomic Layer Deposition))法形成的由无机材料例如氧化铝(Al₂O₃) 形成的第1阻挡膜18；以覆盖第1阻挡膜18的方式、通过各向同性的成膜手法 例如蒸镀法形成的由有机材料形成的有机膜19；和，以覆盖有机膜19的方式、 通过CVD(化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition))法形成的由无机材 料例如氮化硅(SiN)形成的第2阻挡膜20。

ALD法中，例如使三甲基铝(TMA)气体与H₂O气体、臭氧(O₃)气体 等氧化剂气体反应，形成氧化铝(Al₂O₃)膜时，通过不具有方向性地运动 的TMA分子和氧化剂分子，重复地进行TMA分子向被成膜物的吸附和氧化， 由此逐层地堆积氧化铝的分子，因此能够各向同性地(以高的覆盖率)形成 非常薄的密封膜。因此，通过ALD法形成的密封结构13的第1阻挡膜18能够 不中断地将存在于器件层叠部12上的微粒P的整面完全地覆盖。

如后述的密封结构的形成方法所示，密封结构13中，在形成第2阻挡膜 20之前，对有机膜19进行各向异性蚀刻，因此除了微粒P的周围，有机膜19 被去除，在有机EL器件结构10的端部E，在第1阻挡膜18与第2阻挡膜20之间 不夹设有机膜19，从而第1阻挡膜18与第2阻挡膜20相互密合。

另外，在有机EL器件结构10的端部E，器件层叠部12的存储体17被去除， 阳极膜14向一侧的端部E被延伸，阴极膜16向另一侧的端部E被延伸。在各端 部E，密封结构13没有完全地覆盖阳极膜14、阴极膜16，从而阳极膜14、阴 极膜16露出，可以确保与外部电源的导通。需要说明的是，阳极膜14、阴极 膜16与第1阻挡膜18、基板19相互密合的接触面之间具有充分的密封效果， 所以即便阳极膜14、阴极膜16从密封结构13露出，也不会有损有机EL器件结 构10整体的密封效果。

通过有机EL器件结构10，将器件层叠部12用通过ALD法形成的无机材 料的第1阻挡膜18覆盖，由于通过ALD法形成的膜的覆盖率高，所以即便在 器件层叠部12上存在有微粒P，第1阻挡膜18也能够不会中断地覆盖该微粒P， 水分也不会由第1阻挡膜18的间隙进入。另外，密封结构13中，在端部E，在 第1阻挡膜18与第2阻挡膜20之间不夹设有机膜19，从而第1阻挡膜18与第2阻 挡膜20密合，水分不会由有机膜19的端部进入。结果，能够防止由水分导致 的发光部15的有机化合物的劣化。

进而，密封结构13由于具有在2个无机材料膜(第1阻挡膜18、第2阻挡 膜20)之间夹设了有机膜19的夹心结构，所以具有柔软性。结果，作为基板 11使用柔性的基材，由此能够制造柔性的发光面板。

需要说明的是，上述的有机EL器件结构10中，可以通过CVD法形成第2 阻挡膜20，也可以通过ALD法形成第2阻挡膜20。

图2为示意地表示形成图1的密封结构的有机EL器件结构的制造装置的 构成的剖面图。

图2的制造装置21具备：能够将内部减压的壳体状的腔室22；配置于该 腔室22的底部、且载置形成有有机EL器件结构10的基板11的载置台23；在腔 室22的内部面向载置台23地配置的、且接地的电极板24；无机材料气体供给 部25，其向腔室22的内部供给用于形成阻挡膜的无机材料的气体例如：用于 形成第1阻挡膜18的三甲基铝气体、氧化剂气体，以及用于形成第2阻挡膜20 的四氟化硅(SiF₄)气体；向腔室22的内部供给形成有机膜19的有机材料气体 的有机材料气体供给部26；向腔室22的内部供给吹扫气体例如氮气(N₂)的吹 扫气体供给部27；向腔室22的内部供给蚀刻气体例如氧气(O₂)的氧气供给部 28；以及，对腔室22的内部进行排气的排气装置29。

在制造装置21中优选构成这样的供给系统：使用H₂O气体、臭氧气体等 作为氧化剂气体，将三甲基铝气体的供给源与H₂O气体或臭氧气体等氧化剂 气体的供给源这两个供给源与无机材料气体供给部25连接，能够交替地供给 三甲基铝气体和氧化剂气体。另外，用四氟化硅气体和氮气形成第2阻挡膜 20的情况下，能够将由吹扫气体供给部27供给的氮气兼用作第2阻挡膜20的 材料气体之一，但也可以是，将独立于吹扫气体供给部27的氮气的供给源与 无机材料气体供给部25连接，从而向腔室22供给四氟化硅气体与氮气的混合 气体。另外，有机膜19的形成中需要多种材料气体的情况下，有机材料气体 供给部26中优选并列设置/连接多个有机材料气体供给单元。

载置台23与高频电源30连接。制造装置21中，高频电源30向载置台23施 加高频电力，使载置台23与电极板24之间产生电场，由各气体生成等离子体。 用生成的等离子体进行各向异性蚀刻或CVD成膜。需要说明的是，载置台23 与没有图示的直流电源、其他的高频电源连接，能够施加偏置电压。

制造装置21形成密封结构13的第1阻挡膜18时，由无机材料气体供给部 25交替地向腔室22的内部供给三甲基铝气体和氧化剂气体，通过ALD法使三 甲基铝气体与氧化剂气体反应而形成包含氧化铝的第1阻挡膜18。此时，也 可以是，为了防止三甲基铝气体、氧化剂气体残留于无机材料气体供给部25 与腔室22之间的没有图示的气体供给系统而这些气体反应而生成堆积物，进 一步，气体供给部25与吹扫气体例如氮气的供给源连接，向气体供给系统供 给氮气，以在三甲基铝气体的供给与氧化剂气体的供给之间进行气体供给系 的吹扫。

另外，制造装置21在形成密封结构13的有机膜19时，由有机材料气体供 给部26向腔室22的内部供给有机材料的气体，通过应用热进行不同有机材料 之间的化学反应、应用由包含有机材料的气体产生的等离子体的自由基进行 化学反应等CVD法形成有机膜19；形成第2阻挡膜20时，由无机材料气体供 给部25向腔室22的内部供给四氟化硅气体，并且由吹扫气体供给部27向腔室 22的内部供给氮气，使用由四氟化硅气体、氮气产生的等离子体的自由基， 通过CVD法形成包含氮化硅的第2阻挡膜20。需要说明的是，也可以与第1 阻挡膜18同样地通过ALD法用氧化铝形成第2阻挡膜20。

进而，制造装置21在形成第2阻挡膜20之前，对密封结构13的有机膜19 进行蚀刻时，由氧气供给部28向腔室22的内部供给氧气，用由氧气产生的氧 等离子体中的氧离子对有机膜19进行各向异性蚀刻。此时，为了向载置台23 各向异性地引入氧离子，对载置台23施加偏置电压。需要说明的是，对有机 膜19进行蚀刻时，为了将有机膜19的蚀刻最优化，也可以向作为蚀刻气体的 氧气中添加CF₄气体、Cl₂气体、H₂气体等。

采用制造装置21，由于能够在同一腔室22的内部形成密封结构13的第1 阻挡膜18、有机膜19和第2阻挡膜20，所以在形成第1阻挡膜18至形成第2阻 挡膜20之间，不需要将基板11输入腔室22、从腔室22输出基板11，能够降低 伴随着基板11的输入输出的微粒P附着的可能性，由此，能够显著地减少存 在于第1阻挡膜18与有机膜19之间、有机膜19与第2阻挡膜20之间的微粒P的 数量。

需要说明的是，制造装置21为具备施加了高频电力的载置台23、和面向 该载置台23的电极板24的平行平板型的等离子体处理装置；制造装置21的构 成不限于此，也可以为对电极板24供给高频电力、且载置台23接地的平行平 板型的等离子体处理装置，或者还可以为对载置台23和电极板24由共同的高 频电源或各自的高频电源供给高频电力的平行平板型的等离子体处理装置， 进而还可以为使用ICP的等离子体处理装置。

图3为本实施方式的密封结构的形成方法的工序图。需要说明的是，图3 的密封结构的形成方法以在器件层叠部12上存在有微粒P为前提，即便在器 件层叠部12上不存在微粒P的情况下，也可以使用图3的密封结构的形成方法 形成密封结构13。有机EL器件结构10的制造工序中，难以根据有机EL器件 结构10的制造程度确认微粒P的有无，但是本实施方式的密封结构的形成方 法如果微粒P存在则能够防止由微粒P导致的缺陷的发生，另一方面，即便微 粒P不存在也不会造成任何恶劣影响；不如说能够提高密封效果。

图3中，首先，将器件层叠部12上存在有微粒P的基板11载置于制造装置 21的载置台23(图3的(A))。

接着，用排气装置29对腔室22的内部进行减压，由无机材料气体供给部 25交替地向腔室22的内部供给三甲基铝气体和氧化剂气体，通过ALD法使三 甲基铝气体和氧化剂气体反应，形成包含氧化铝的第1阻挡膜18(图3的(B)) (第1阻挡膜形成步骤)。此时，第1阻挡膜18不会中断地将存在于器件层叠 部12上的微粒P的整面完全地覆盖。

接着，吹扫气体供给部27供给氮气而吹扫腔室22的内部之后，由有机材 料气体供给部26向腔室22的内部供给有机材料的气体，通过应用热进行不同 有机材料之间的化学反应、应用由包含有机材料的气体产生的等离子体的自 由基进行化学反应等CVD法形成有机膜19(图3的(C))(有机膜形成步骤)。 由于CVD法中有机膜19各向同性地形成，所以有机膜19的覆盖微粒P的部分 的表面形状呈现出使微粒P的表面形状只偏移第1阻挡膜18或有机膜19厚度 程度的表面形状。

接着，吹扫气体供给部27供给氮气吹扫腔室22的内部之后，由氧气供给 部28向腔室22的内部供给氧气，用由氧气产生的氧等离子体中的氧离子对有 机膜19进行蚀刻(有机膜蚀刻步骤)。此时，对载置台23施加偏置电压而氧 离子被引入至载置台23，所以有机膜19被各向异性地(图中只面向下方向) 蚀刻(图3的(D))。结果，由于微粒P作为掩模起作用，所以由上方观看器 件层叠部12时，被微粒P隐藏的部位的有机膜19没有被蚀刻。

另外，有机膜19的蚀刻中，由于构成第1阻挡膜18的氧化铝是难蚀刻性 的，所以第1阻挡膜18作为蚀刻阻止膜起作用，能够保护器件层叠部12从而 防止器件层叠部12由于过蚀刻受到损伤。

进而，如上所述，有机膜19的蚀刻是各向异性的蚀刻，所以有机膜19维 持了其表面形状地被除掉，本实施方式中，有机膜19通过各向异性蚀刻实质 上被去除时，即，除了有微粒P存在的部位以外有机膜19被去除而第1阻挡膜 18露出时，停止有机膜19的蚀刻。由此，从上方观看器件层叠部12时，被微 粒P隐藏的部位的有机膜19不会被过蚀刻，有机膜19切实地残留于微粒P的周 围，结果微粒P附近的有机膜19呈现出斑斑点点的表面形状。假设微粒P完全 不存在的情况下，有机膜19通过各向异性蚀刻实质上被去除时，有机膜19完 全地被去除而第1阻挡膜18露出。

需要说明的是，蚀刻的停止根据等离子体的发光光谱分析的结果、各向 异性蚀刻的经过时间而实施。

接着，吹扫气体供给部27供给氮气而吹扫腔室22的内部之后，由无机材 料气体供给部25向腔室22的内部供给四氟化硅气体，并且由吹扫气体供给部 27向腔室22的内部供给氮气，使用由四氟化硅气体、氮气生成的等离子体的 自由基，通过CVD法形成包含氮化硅的第2阻挡膜20(图3的(E))(第2阻挡 膜形成步骤)。需要说明的是，氮气也可以不由吹扫气体供给部27而是由无 机材料气体供给部25作为与四氟化硅气体混合的混合气体的一部分供给。另 外，也可以与第1阻挡膜18同样地通过ALD法由氧化铝形成第2阻挡膜20。该 情况下，由于不需要四氟化硅气体的供给源，所以能够更简单地制成制造装 置21的装置构成。

此时，通过残留的有机膜19，微粒P的附近呈现斑斑点点的表面形状， 所以即便第2阻挡膜20的覆盖率低，第2阻挡膜20也不会被中断地覆盖微粒P。 另外，在微粒P附近以外，通过蚀刻有机膜19被去除而第1阻挡膜18露出，所 以第1阻挡膜18与第2阻挡膜20之间不夹设有机膜19，从而第1阻挡膜18与第2 阻挡膜20密合。

通过本实施方式的密封结构的形成方法，在第1阻挡膜18露出时停止有 机膜19的蚀刻，所以能够防止在微粒P附近以外第1阻挡膜18与第2阻挡膜20 之间夹设有机膜19，能够使第1阻挡膜18和第2阻挡膜切实地密合，能够防止 水分由有机膜19的端部进入。

另一方面，由于蚀刻是各向异性的蚀刻，所以被微粒P隐藏的部位的有 机膜19切实地残留于微粒P的周围，该残留的有机膜19抑制微粒P的移动，能 够防止由微粒P的移动导致的第1阻挡膜18的缺损。

以上，对于本发明，使用上述各实施方式进行了说明，但本发明不限定 于上述各实施方式。