JP2006339049A - 封止膜形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 有機ＥＬ素子を大気中の水分や酸素から良好に遮断できる秀れた封止性能を有する封止膜を形成できる極めて実用性に秀れた封止膜形成装置を提供することである。
【解決手段】 有機ＥＬ素子11が形成された基板１上に、封止膜12を形成する封止膜形成装置であって、前記基板１裏面側にはこの基板１裏面を略覆うことができる大きさにて磁力発生装置を配置し、また、前記有機ＥＬ素子11が形成された基板１表面側にはマスクを配置して、前記磁力発生装置により前記マスクを前記基板１表面に密着させた状態で、前記基板１上にポリマ膜13を形成するポリマ膜形成機構２と、この有機ＥＬ素子11及びポリマ膜13が形成された基板１上に、バリア膜14を形成するバリア膜形成機構３とを備えたものである。
【選択図】 図１
【解決手段】 有機ＥＬ素子11が形成された基板１上に、封止膜12を形成する封止膜形成装置であって、前記基板１裏面側にはこの基板１裏面を略覆うことができる大きさにて磁力発生装置を配置し、また、前記有機ＥＬ素子11が形成された基板１表面側にはマスクを配置して、前記磁力発生装置により前記マスクを前記基板１表面に密着させた状態で、前記基板１上にポリマ膜13を形成するポリマ膜形成機構２と、この有機ＥＬ素子11及びポリマ膜13が形成された基板１上に、バリア膜14を形成するバリア膜形成機構３とを備えたものである。
【選択図】 図１
Description
本発明は、封止膜形成装置に関するものである。
有機ＥＬ素子（以下、ＯＬＥＤという。）の耐湿性を向上させるために、ＯＬＥＤ上に有機物から成り、ＯＬＥＤ上の凹凸を無くすバッファ層と、この平坦なバッファ層上に積層される封止性能を有する無機物から成るバリア層との少なくとも２層から成る封止膜でＯＬＥＤを被覆する構成が提案されている（例えば特許文献１参照）。
具体的に前記バッファ層とバリア層とを積層して成る封止膜を形成する方法としては、例えば、ポリマ膜を前記ＯＬＥＤ上に成膜する場合、モノマ流体（重合性流体）を基板に成膜する方法として、１０−１Ｔｏｒｒ以下の減圧状態でフラッシュ蒸着を行う方法が提案されており（例えば特許文献２参照）、その応用として、可撓性の薄板をドラムに巻き付け、前記バッファ層としてのポリマとバリア層としてのアルミニウムとを順次成膜する方法がある（例えば特許文献３参照）。
更に、高い酸素バリア性の膜をコーティングする方法として、アクリレートモノマーを蒸着する工程と、その直後に重合させる工程と、重合したアクリレートの上に酸素バリア性の材料を塗布する工程とから成る方法がある（例えば特許文献４参照）。
しかしながら、特許文献２及び特許文献３記載の方法を用いて上記構成の封止膜を形成しても、ポリマとアルミニウムとの境界を独立に定める手段を持たないため、水分や酸素に敏感なＯＬＥＤの封止膜に用いた場合、ポリマの外周端部（境界）が曖昧になってそれだけこのポリマ全面をアルミニウムで被覆しにくくなり、前記アルミニウムで被覆できなかった境界から水分や酸素が浸入し、ＯＬＥＤが劣化するおそれがある。
特に、１枚の基板に多数のＯＬＥＤを形成したものに封止膜を形成する場合、前記基板全面に封止膜を形成した後に個々のＯＬＥＤを切離すと、ポリマ層とバリア層が同一箇所で切断され、切断面に各層の境界が露になり、切り出されたＯＬＥＤの最外周から水分や酸素が浸入し、ＯＬＥＤが劣化するという不具合があった。
また、特許文献４においては、上記特許文献２及び特許文献３の問題点は解決されておらず、加えて、アクリレートモノマーを蒸着する工程と、その直後にこのアクリレートモノマーを重合させる工程と、重合したアクリレートの上に酸素バリア性の材料を塗布する工程とが、同一成膜室内にあるため、成膜室の残存ガス組成に敏感な酸素バリア性の材料を塗布する際、そのバリア性が制御できないという問題点がある。
本発明は、上述のような問題点を解決したもので、マスクを基板に密着させてポリマ膜を形成することでバリア膜により前記ポリマ膜の上面だけでなくその外周面をも確実に被覆でき、有機ＥＬ素子を大気中の水分や酸素から良好に遮断できる秀れた封止性能を有する封止膜を形成できるのは勿論、バリア膜のバリア性（封止性能）の制御も容易な極めて実用性に秀れた封止膜形成装置を提供するものである。
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
有機ＥＬ素子11が形成された基板１上に、封止膜12を形成する封止膜形成装置であって、前記基板１裏面側にはこの基板１裏面を略覆うことができる大きさにて磁力発生装置を配置し、また、前記有機ＥＬ素子11が形成された基板１表面側にはマスクを配置して、前記磁力発生装置により前記マスクを前記基板１表面に密着させた状態で、前記基板１上にポリマ膜13を形成するポリマ膜形成機構２と、この有機ＥＬ素子11及びポリマ膜13が形成された基板１上に、バリア膜14を形成するバリア膜形成機構３とを備え、前記マスクによって前記ポリマ膜13を形成する際、有機ＥＬ素子11の外周端部をポリマー膜13が被覆し、かつ、そのポリマ膜13の外周端部が前記基板１上にて明確になるように成膜せしめた後、そのポリマ膜13の外周端部を被覆するようにポリマ膜13上に前記バリア膜14を成膜することで積層して形成される封止膜12を、基板１表面上に一以上の層状に形成し得るように構成したことを特徴とする封止膜形成装置に係るものである。
また、前記ポリマ膜形成機構２は、前記基板１裏面側に磁力発生装置を配置し、前記基板１表面側にマスクを基板に密着するように配置するマスク密着機構４と、モノマを加熱して蒸発させ、モノマ蒸気を生成せしめるモノマ蒸発機構９及び前記モノマ蒸気を、前記マスクを配置した前記基板１表面上に前記マスクを介して蒸着せしめてモノマ膜を成膜するモノマ蒸着機構８とで構成されるモノマ膜形成機構７と、この基板１上に成膜されたモノマ膜を紫外線で重合させて硬化せしめることで、ポリマ膜を形成するモノマ膜重合機構10とを備え、このポリマ膜形成機構２を配設したポリマ膜形成用真空室15とは隔離されるバリア膜形成用真空室16に、前記バリア膜形成機構３を配設したことを特徴とする請求項１記載の封止膜形成装置に係るものである。
また、前記バリア膜形成機構３は、前記基板１表面側に密着せしめられる前記ポリマ膜形成用マスクと前記バリア膜14を形成するためのバリア膜形成用マスクとを交換するマスク交換機構５と、このバリア膜形成用マスクが重ね合わせられた基板１表面側にバリア膜14を成膜するバリア膜成膜機構６とから成ることを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載の封止膜形成装置に係るものである。
また、前記ポリマ膜形成機構２が配設されるポリマ膜形成用真空室15と前記バリア膜形成機構３が配設されるバリア膜形成用真空室16とを、開閉切替自在な開閉部18を介して連設し、バリア膜形成の際に前記モノマ蒸気が混在することを阻止し得るようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の封止膜形成装置に係るものである。
また、前記ポリマ膜形成機構２が配設されるポリマ膜形成用真空室15と前記バリア膜形成機構３が配設されるバリア膜形成用真空室16とは、各々独立の開閉切替自在な開閉部18を有し、この２つの真空室をその各々の開閉部18を介して搬送装置を有する搬送室17に連設し、バリア膜形成の際に前記モノマ蒸気が混在することを阻止し得るようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の封止膜形成装置に係るものである。
本発明は、上述のように構成したから、有機ＥＬ素子を大気中の水分や酸素から良好に遮断できる秀れた封止性能を有する封止膜を形成できる極めて実用性に秀れた封止膜形成装置となる。
また、請求項２記載の発明においては、簡易な装置構成で短時間でポリマ膜を得ることができ、更にバリア膜の品質をも向上できる一層実用性に秀れたものとなる。
また、請求項３記載の発明においては、マスクの交換を簡単に行える一層実用性に秀れたものとなる。
また、請求項４乃至５記載の発明においては、バリア膜の封止性能の制御が容易で一層秀れた封止性能を有する封止膜を容易に形成できる一層実用性に秀れたものとなる。
好適と考える本発明の実施形態（発明をどのように実施するか）を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。
有機ＥＬ素子11が形成された基板１上に、この有機ＥＬ素子11の上面だけでなくその外周端部をも被覆するように形成されるポリマ膜13と、このポリマ膜13の上面だけでなくその外周端部をも被覆するように形成されるバリア膜14とを積層して成る封止膜12を形成する。
この際、有機ＥＬ素子11の表面をポリマ膜13により被覆して有機ＥＬ素子表面の凹凸をポリマ膜13により平坦化した後、この平坦なポリマ膜13上に封止性能を有するバリア膜14を形成することができ、それだけ有機ＥＬ素子11の凹凸によりバリア膜14の封止性能が損なわれにくくなる。
また、バリア膜14を（有機ＥＬ素子11の上面だけでなくその外周端部までもを被覆する）ポリマ膜13の上面だけでなくその外周端部までもを被覆するように形成することで、水分や酸素の侵入をそれだけ良好に阻止できることになる。
特に、本発明は、基板１に密着せしめたポリマ膜形成用マスクを介してポリマ膜13を形成するから、マスクの開口部以外の部分と基板１との間にはポリマ膜13が形成されず、即ち、ポリマ膜13の外周端部位置（境界）が明確となり、このポリマ膜13上にバリア膜14を形成する際、この明確なポリマ膜13の外周端部を確実に被覆することができる。
即ち、例えばポリマ膜形成用マスクと基板１との間に隙間があると、例えばポリマ膜13を形成するためにこのポリマ膜形成用マスクを介して基板１に付着させるモノマ蒸気が、このポリマ膜形成用マスクを通過した後マスクされている部分に付着する可能性があり、これが原因でポリマ膜13の境界が曖昧となって、バリア膜14を形成した際にポリマ膜13の外周端部を被覆しにくくなる（例えば確実に被覆しようとすると、ポリマ膜13の設計上の境界よりかなり広い部分までバリア膜14を成膜しなければならない）が、本発明によれば、このようなおそれは生じない。
従って、本発明は、有機ＥＬ素子を大気中の水分や酸素から良好に遮断できる秀れた封止性能を有する封止膜を形成できる極めて実用性に秀れた封止膜形成装置となる。
また、例えば、前記ポリマ膜形成機構２は、モノマを加熱して蒸発させてモノマ蒸気を生成するモノマ蒸発機構９と、前記モノマ蒸気を前記ポリマ膜形成用マスクを介して基板１上に蒸着してモノマ膜を成膜するモノマ蒸着機構８とで構成されるモノマ膜形成機構７と、この基板１上に成膜されたモノマ膜を、紫外線で重合させて硬化せしめることで、ポリマを形成するようにしたモノマ重合機構10と、前記マスク密着機構４とから成り、前記有機ＥＬ素子11が形成されない基板１裏面側に配設される磁力発生装置により前記ポリマ形成用マスクを基板１表面側に密着せしめるように前記マスク密着機構４を構成した場合には、減圧雰囲気中でモノマの脱ガスを行え且つモノマの重合禁止剤として作用する酸素分圧を低くできるため、簡単な装置構成で短時間にモノマ膜を重合させてポリマ膜13にすることができるのは勿論、簡易な構成で確実に基板に前記ポリマ膜形成用マスクを密着でき、しかも、基板１裏面側に基板１裏面を略覆うように配設される磁力発生装置により、前記モノマ蒸気の基板裏面側への回り込みをも阻止でき、それだけメンテナンス性に秀れたものとなる。
また、例えば、前記ポリマ膜形成機構２と前記バリア膜形成機構３とを夫々異なる真空室内に設け、これらの真空室を開閉切替自在な開閉部18を介して連設し、あるいは、これらの真空室に取付けた各開閉切替自在な開閉部18を、搬送装置を有する搬送室17を介して連設して、前記バリア膜14を形成する際に前記バリア膜形成機構３を設けた真空室16中に、前記モノマ蒸気が混在することを阻止し得るように構成した場合には、ポリマ膜形成機構２（モノマ膜形成機構７）が設けられる真空室15内に存するモノマ蒸気がバリア膜形成機構３が設けられる真空室内に侵入することを阻止できることになり、バリア膜形成雰囲気中にモノマ蒸気が含まれず、それだけバリア膜の封止性能（バリア性）を良好に制御できることになり、一層封止性能に秀れた封止膜12を形成できることになる。
また、例えば、前記バリア膜形成機構３を、前記基板１に密着せしめられる前記ポリマ膜形成用マスクと前記バリア膜14を形成するためのバリア膜形成用マスクとを交換するマスク交換機構５と、このバリア膜形成用マスクが装着された基板１上にバリア膜14を成膜するバリア膜成膜機構６とで構成した場合には、それだけマスクの交換を簡易に行えることになり、一層生産性が向上する。
また、例えば、前記モノマとして、アクリル基若しくはメタクリル基を有する単一若しくは複数の材料から成る液状モノマと光重合開始剤とを含むものを採用した場合には、簡易にポリマ膜13に所望の強度，収縮度及び表面粗度を付与できることになる。
また、例えば、Ａｌ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ若しくはＴａの酸化物またはそれらの窒化物から成るバリア膜14を、物理蒸着法若しくは化学蒸着法を用いて成膜するように前記バリア膜成膜機構６を構成した場合には、物理蒸着法若しくは化学蒸着法を施す際に、下地となる有機ＥＬ素子への熱的影響やプラズマダメージを少なくできるような材料選択の自由度が大きくなり、秀れた封止性能を有するバリア膜を簡易に形成できることになる。
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
本実施例は、有機ＥＬ素子11が形成された基板１上に、この有機ＥＬ素子11への大気中の水分若しくは酸素の侵入を阻止する封止膜12を形成する封止膜形成装置であって、前記有機ＥＬ素子11が形成された基板１上に有機ＥＬ素子11の上面だけでなくその外周端部をも被覆するようにポリマ膜13を形成するポリマ膜形成機構２と、この有機ＥＬ素子11及びポリマ膜13が形成された基板１上に、このポリマ膜13の上面だけでなくその外周端部をも被覆するように封止性能を有するバリア膜14を形成するバリア膜形成機構３とを備え、前記ポリマ膜形成機構２に、ポリマ膜形成用マスクを基板１に密着せしめるマスク密着機構４を設けて、前記ポリマ膜13を形成する際、前記ポリマ膜形成用マスクの開口部以外の部分と基板１との間にはポリマ膜13が形成されないように構成し、このポリマ膜13とバリア膜14とを少なくとも一層ずつ積層して成る封止膜12を前記基板１上に一以上層状に形成し得るように構成したものである。
各部を具体的に説明する。
マスク密着機構４は、前記有機ＥＬ素子11（ＯＬＥＤ11）が形成されない基板１裏面側に磁力発生装置を配設し、この磁力により基板１表面側に装着されるポリマ形成用マスクを基板１表面側に密着せしめるように構成している。具体的には、この磁力発生装置は、永久磁石や電磁石が使用可能であり、基板１表面にあるマスクを基板１に吸引密着させることができれば良い。その際、磁力発生装置は、基板１裏面を略覆うことができる大きさに設定することで、基板１裏面への蒸着材料の回り込みを防止し、基板１を清浄に保つようにしている。
前記ポリマ膜形成機構２は、モノマを加熱して蒸発させてモノマ蒸気を生成するモノマ蒸発機構９と、前記モノマ蒸気を前記ポリマ膜形成用マスクを介して基板１上に蒸着してモノマ膜を成膜するモノマ蒸着機構８とで構成されるモノマ膜形成機構７と、この基板１上に成膜されたモノマ膜を重合せしめるモノマ重合機構10と、前記マスク密着機構４とで構成している。
従って、モノマ蒸気が生じても、前記基板１の裏面側に配設される磁力発生装置により、前記したように、この基板裏面へのモノマの付着は阻止され、それだけ基板１を清浄に保てることになる。
また、前記ポリマ膜形成機構２と前記バリア膜形成機構３とは、夫々異なる真空室内に設け、これらの真空室を開閉切替自在な開閉部18を介して連設し、あるいは、これらの真空室に取付けた各開閉切替自在な開閉部18を、搬送装置を有する搬送室17を介して連設して、前記バリア膜14を形成する際に前記バリア膜形成機構３を設けた真空室16中に、前記モノマ蒸気が混在することを阻止し得るように構成している。具体的には、前記開閉部18として、必要に応じて開閉可能なゲートバルブを採用し、前記ポリマ膜形成機構２が設けられる真空室15とバリア膜形成機構３が設けられる真空室16とを直列に連設して、真空状態を解除することなく（大気に触れさせること無く）基板１を搬送し得るように構成している。或いは、前記ポリマ膜形成機構２が設けられる真空室15とバリア膜形成機構３が設けられる真空室16に取付けられた各々の開閉可能なゲートバルブを、搬送装置を有する搬送室17を介して連設し、真空状態を解除することなく（大気に触れさせること無く）基板１を搬送し得るように構成しても良い。従って、封止膜12を形成する際、基板１が大気に曝されないのは勿論、ポリマ膜形成機構２（モノマ膜形成機構７）が設けられる真空室15内に存するモノマ蒸気が、バリア膜形成機構３が設けられる真空室16内に侵入することを阻止できることになり、バリア膜形成雰囲気中にモノマ蒸気が含まれず、それだけバリア膜の封止性能（バリア性）を良好に制御できることになり、一層封止性能に秀れた封止膜12を形成できることになる。
前記バリア膜形成機構３は、前記基板１に密着せしめられる前記ポリマ膜形成用マスクと前記バリア膜14を形成するためのバリア膜形成用マスクとを交換するマスク交換機構５と、このバリア膜形成用マスクが重ね合わせられた基板１上にバリア膜14を成膜するバリア膜成膜機構６とから成るものを採用している。
また、基板１は、例えば搬送用アーム等の搬送装置により上記各機構間を搬送されるように構成している。また、基板１は、この基板表面に周囲の塵埃が可及的に付着しにくいように、下向き状態で搬送するのが好ましい。
本実施例の作動について説明する。
図２（ａ）に図示したような公知のＯＬＥＤ11が形成された基板１は、ポリマ膜形成機構２のマスク密着機構４（マスク装着・磁力発生装置）に搬入され、前記ＯＬＥＤ11の外周を含むように（即ち、ＯＬＥＤ11を隠蔽するように）ポリマ膜13を形成するための所定パターンの開口部を有するポリマ膜形成用マスク（メタルマスク）が基板１の表面に装着されると共に、この基板１の裏面に前記磁力発生装置が装着され、基板１表面に前記ポリマ膜形成用マスクが密着される。
尚、予めロードロックチャンバをマスク装着・磁力発生装置に連設して前記基板１をこのロードロックチャンバに収納し、真空排気した後マスク装着・磁力発生装置に搬入するように構成しても良い。
続いて、前記ポリマ膜形成用マスクと、前記磁力発生装置とで挟持された前記基板１は、モノマ膜形成機構７（モノマ蒸着室）に搬入される。
モノマ膜形成機構７においては、供給されるモノマを加熱して蒸発させるモノマ蒸発機構９から生成されるモノマ蒸気を、モノマ蒸着機構８のノズルから減圧雰囲気中の前記基板１に向けて噴霧することで、基板１上に所定パターンのモノマ膜が形成される。尚、前記ノズルを前記基板１に対して所定パターンで搬送せしめることでより均一なモノマ膜を形成することが可能となる。
ここで、モノマとしては、アクリル基若しくはメタクリル基を有する単一若しくは複数の材料から成る（組成）の液状モノマと光重合開始剤とを含むものを採用している。
具体的には、モノマは、米国特許４４９９５２０号に開示されている公知のモノマ材料を用いることもできるが、特に、３００程度の分子量を有するアクリル基若しくはメタクリル基を有する単一若しくは複数の組成の液状モノマで、モノアクリレート，ジアクリレート若しくはメタクリレートを包含するものが化学的安定性及び重合反応速度を制御し易いという観点から好ましい。
即ち、トリプロピレングリコールジアクリレートやポリエチレングリコールジアクリレート等が好適であり、これらを単一若しくは複数種をブレンドして用いることが可能である。
このようなモノマを用いることで、モノマ蒸発機構での加熱温度は５０〜３００℃が好ましく、特に１００℃〜２５０℃の温度範囲に保つと、前記モノマの蒸気圧が高くなり、且つ、モノマの熱分解を防げるので好ましい。
また、前記光重合開始剤としては、種々のものが用いられるが、ベンゾフェノンや市販のＤＡＲＯＣＵＲ，ＩＲＧＡＣＵＲＥ（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社登録商標）等が好適に用いられる。これらは、前記液状モノマに０．０１〜１０重量％となるように混合して用いられる。
上述のようにモノマ膜形成機構７によりモノマ膜が形成された前記基板１は、続いて、モノマ重合機構10（紫外線照射装置）に搬送され、波長２００〜４００ｎｍの領域の紫外線が照射されることで前記モノマ膜は重合して硬化し、基板１及びＯＬＥＤ11上にポリマ膜13が形成される（図２（ｂ）参照）。
続いて、ＯＬＥＤ11上にポリマ膜13が形成された基板１はバリア膜形成機構３に搬送される。
バリア膜形成機構３においては、マスク交換機構５により基板１上に装着されているポリマ膜形成用マスクが、前記封止性能を有する無機材料から成るバリア膜14を形成するためのバリア膜形成用マスクに交換される。
続いて、前記基板１はバリア膜形成機構６（バリア膜成膜室）に搬入され、物理蒸着（ＰＶＤ）若しくは化学蒸着（ＣＶＤ）により、前記封止性能を有する無機材料を前記バリア膜形成用マスクが装着された基板１上にバリア膜14が形成されることで、封止膜12が形成される（図２（ｃ）参照）。
ＰＶＤとしては、抵抗加熱法，電子ビーム蒸着法若しくはスパッタ法のいずれか若しくはこれらの組み合わせを用いることができる。特にスパッタ法は、膜の付着力及びそのストイキオメトリを自在に制御できる点で好ましい。また、ＣＶＤとしては、種々の方式が用いられるが、特にＰＥ−ＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ−ＣＶＤ）が膜質制御の観点から特に好ましい。
また、封止性能を有する無機材料から成るバリア膜14としては、Ａｌ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ若しくはＴａの酸化物またはそれらの窒化物から成るものを採用するのが好ましい。
尚、ポリマ膜13（及びバリア膜14）の外周部と基板１との接触部分は、接着性及び封止性をより向上させるため、可及的に長く取る（即ち、図２に図示したように基板１との接触部分に張出部Ａ，Ｂを形成する）のが好ましい。従って、マスクの形状も前記ポリマ膜13（及びバリア膜14）と基板１との接触部分に張出部を形成し得る形状とすると良い。
本実施例は、上述のように構成したから、ＯＬＥＤ11が形成された基板１上に、このＯＬＥＤ11の上面だけでなくその外周端部をも被覆するように形成されるポリマ膜13と、このポリマ膜13の上面だけでなくその外周端部をも被覆するように形成されるバリア膜14とを積層して成る封止膜12を形成する際、ＯＬＥＤ11の表面をポリマ膜13により被覆してＯＬＥＤ表面の凹凸をポリマ膜13により平坦化した後、この平坦なポリマ膜13上に封止性能を有するバリア膜14を形成することができ、それだけＯＬＥＤ11の凹凸によりバリア膜14の封止性能が損なわれにくくなる。
また、バリア膜14を（ＯＬＥＤ11の上面だけでなくその外周端部までもを被覆する）ポリマ膜13の上面だけでなくその外周端部までもを被覆するように形成することで、水分や酸素の侵入をそれだけ良好に阻止できることになる。
特に、本実施例は、基板１に密着せしめたポリマ膜形成用マスクを介してポリマ膜13を形成するから、マスクの開口部以外の部分と基板１との間にはポリマ膜13が形成されず、即ち、ポリマ膜13の外周端部位置（境界）が明確となり、このポリマ膜13上にバリア膜14を形成する際、この明確なポリマ膜13の外周端部を確実に被覆することができる。
従って、本実施例は、ＯＬＥＤを大気中の水分や酸素から良好に遮断できる秀れた封止性能を有する封止膜を形成できる極めて実用性に秀れた封止膜形成装置となる。
以下、本発明の効果を裏付ける実験例１，２について説明する。
・実験例１
液状モノマであるトリプロピレングリコールジアクリレート（ＣＡＳ番号４２９７８−６６−５、新中村化学（株）製ＮＫエステルＡＰＧ−２００）に、光重合開始剤として、ベンゾフェノン（ＣＡＳ番号１１９−６１−９、東京化成（株）製Ｂ００８３）を作製し、ポリマ膜形成用モノマとして用いた。
液状モノマであるトリプロピレングリコールジアクリレート（ＣＡＳ番号４２９７８−６６−５、新中村化学（株）製ＮＫエステルＡＰＧ−２００）に、光重合開始剤として、ベンゾフェノン（ＣＡＳ番号１１９−６１−９、東京化成（株）製Ｂ００８３）を作製し、ポリマ膜形成用モノマとして用いた。
清浄なガラス基板（コーニング社製１７３７、０．７ｍｍｔ）に、抵抗加熱方式による真空蒸着でカルシウム（Ｃａ）を５００Å蒸着したサンプル（以後、Ｃａ基板という。）を作製した。このときの成膜真空度は１０−５〜１０−４Ｐａであり、成膜速度は、１〜２Å／秒であった。
ポリマ膜形成機構２が設けられた真空室全体は、予め、０．１Ｐａ以下になるように排気した。そして、前記Ｃａ基板は、大気中で不安定なため、グローブボックスを介してマスク密着機構４（マスク装着・磁力発生装置）に搬入した。
続いて、マスク装着・磁力発生装置で、ポリマ膜形成用マスク及び前記ポリマ膜形成用マスクと前記Ｃａ基板とを密着させるための磁力発生装置を装着し、モノマ膜形成機構７（モノマ蒸着室）に搬入した。
続いて、前記ポリマ膜形成用モノマを、モノマ蒸発機構９に入れ、約２００℃に加熱し、前記ポリマ膜形成用モノマの蒸気を発生させた。前記ポリマ膜形成用モノマをモノマ蒸着装置８のノズルから噴射させ、その上をポリマ膜形成用マスクと磁力発生装置とで挟持された前記Ｃａ基板を約０．６ｍ／分の搬送速度で通過させながら、前記ポリマ膜形成用モノマの液膜を、前記Ｃａ上にその外周をも含むように（上面だけでなく外周端部をも被覆するように）形成した。その後、紫外線発生器を備えたモノマ重合機構10の上を通過させ、前記ポリマ膜形成用モノマの膜液が重合し、硬化することで、約１μｍの厚さのポリマ膜13が形成されたサンプル（以後、ポリマ膜付きＣａ基板という。）を作製した。
続いて、前記ポリマ膜付きＣａ基板を、予め１×１０−４Ｐａ以下に減圧されたバリア膜形成機構３が設けられた真空室内に搬送した。ここで、マスク交換機構５を用いて、前記ポリマ膜形成用マスクと、バリア膜形成用マスクとを交換し、バリア膜形成用マスクを装着した。
一方、バリア膜成膜機構６には、１５インチ×１５インチ×５ｍｍのＡｌをターゲットとするＤＣスパッタ装置が備えられており、前記ポリマ膜付きＣａ基板を搬送しながらバリア膜14をスパッタ成膜できるように構成している。
具体的には、Ａｒを４９ｓｃｃｍ及びＯ２を１６．５ｓｃｃｍ導入しながら、２ｋＷの電力を投入して、前記ポリマ膜付きＣａ基板の前記ポリマ膜13の外周をも含む（上面だけでなく外周端部をも被覆する）領域にＡｌ２Ｏ３膜を１０００Åスパッタ成膜してＣａ上に封止膜12を形成したサンプルを作製した。
このようにして作製された封止膜付きＣａ基板の構成は、ＯＬＥＤの代わりにＣａをポリマ膜13及びバリア膜14で被覆した構成である。この封止膜12の封止性能は、非特許文献１（G. Nisato, M. Kuilder, and P. Bouten, Proceedings of the Society for Information Display Symposium, Digest of Technical Papers, vol. 34, pp. 550-553, 2003）に記載のＣａテストに示されるように大気中の水分若しくは酸素が前記封止膜12を拡散して前記Ｃａに到達すると、前記Ｃａが水酸化若しくは酸化して初期の金属光沢を徐々に失い、透明になっていくのでその透過率の変化を見ることで評価できる。ここで、もし前記封止膜形成の際、塵埃が入り込むとそこから大気中の水分若しくは酸素が優先的に侵入して前記Ｃａを透明化させるため、部分的に透明なスポット状欠点が発生する。これも前記封止性能の評価に含まれる。
図３は封止膜付きＣａ基板を室内雰囲気中に保存してＣａ部分の視感透過率（Ｔｖ）の経時変化を示すグラフである。図３には、縦軸に前記視感透過率（Ｔｖ）を、横軸に経過時間（ｔ）をとり、Ｔｖをプロットした。尚、図３には以下に述べる比較例のデータも併せてプロットしてある。
図３より、封止膜付きＣａ基板には、室内雰囲気中に保存して２００時間経過後もＴｖの変化の殆ど無い秀れた封止膜12が形成されていることがわかる。尚、外観検査の結果、前記スポット状欠点も出現していないことが確認された。
・比較例１（Ｃａ基板）
上述の工程と同様な工程で封止膜を全く形成してないＣａ基板を作製し、それをそのまま室内雰囲気中に保存して、カルシウム部分の視感透過率（Ｔｖ）の経時変化を測定し、図３にプロットした。
上述の工程と同様な工程で封止膜を全く形成してないＣａ基板を作製し、それをそのまま室内雰囲気中に保存して、カルシウム部分の視感透過率（Ｔｖ）の経時変化を測定し、図３にプロットした。
図３より、バリア膜もポリマ膜も形成しないＣａ基板の場合、５〜６分でＣａが全て酸化若しくは水酸化して透過率が急上昇することが確認された。
・比較例２（ポリマ膜付きＣａ基板）
上述の工程と同様な工程でＣａ部分にポリマ膜13のみを１μｍ形成したポリマ膜付きＣａ基板を作製し、室内雰囲気中に保存してカルシウム部分の視感透過率（Ｔｖ）の経時変化を測定し図３にプロットした。
上述の工程と同様な工程でＣａ部分にポリマ膜13のみを１μｍ形成したポリマ膜付きＣａ基板を作製し、室内雰囲気中に保存してカルシウム部分の視感透過率（Ｔｖ）の経時変化を測定し図３にプロットした。
図３より、前記ポリマ膜付きＣａ基板のＴｖ上昇は、比較例１のＣａ基板よりは遅いが、約１０分でＣａがすべて酸化若しくは水酸化して透過率が急上昇するという結果が得られた。
・比較例３（Ａｌ２Ｏ３膜付きＣａ基板）
上記工程と同様な工程でＣａ基板を作製し、更にバリア膜14であるＡｌ２Ｏ３膜のみを１０００Åスパッタ成膜してＡｌ２Ｏ３膜付きＣａ基板を作製し、室内雰囲気中に保存して、Ｃａ部分の視感透過率（Ｔｖ）の経時変化を測定し、図３にプロットした。
上記工程と同様な工程でＣａ基板を作製し、更にバリア膜14であるＡｌ２Ｏ３膜のみを１０００Åスパッタ成膜してＡｌ２Ｏ３膜付きＣａ基板を作製し、室内雰囲気中に保存して、Ｃａ部分の視感透過率（Ｔｖ）の経時変化を測定し、図３にプロットした。
図３より、前記Ａｌ２Ｏ３膜付きＣａ基板は、約１０時間で完全に金属光沢を失い、比較例１及び比較例２に比べてＣａが全て酸化若しくは水酸化するまでに時間がかかるため、前記Ａｌ２Ｏ３膜の封止性能は、前記ポリマ膜より秀れていることが判明した。
上記実験例１，比較例１，比較例２及び比較例３から、ポリマ膜13よりバリア膜14の封止性能が秀れていることが分かるが、これらをＯＬＥＤ11（及びポリマ膜13）の上面だけでなくその外周端部をも被覆するように積層することで、飛躍的に秀れた封止性能が発現することが分かった。
・実験例２
本実施例に係る封止膜形成装置を用いてＯＬＥＤ11に封止膜12を形成した場合の封止性能について説明する。
本実施例に係る封止膜形成装置を用いてＯＬＥＤ11に封止膜12を形成した場合の封止性能について説明する。
１０Ω／□のシート抵抗を有するＩＴＯ基板を、１０−４Ｐａ以下に減圧した真空成膜装置に入れ、図４の表に示す成膜条件（膜厚、成膜速度）で、抵抗加熱方式を用いてＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）、α−ＮＰＤ（ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル］ベンジジン）、Ａｌｑ３（トリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（ＩＩＩ））、ＬｉＦ、Ａｌを順次蒸着してＯＬＥＤ11を作製した。
実験例１において、Ｃａの代わりに前記ＯＬＥＤ11を用いた他は、同一のポリマ膜13及びバリア膜14の積層膜を封止膜12として形成した封止膜付きＯＬＥＤ基板を作製した。
前記封止膜付きＯＬＥＤ基板を、６０℃９０％ＲＨの雰囲気中に５００時間保存して、電圧−輝度−電流特性（ＶＬＩ特性）を測定したが、初期のＶＬＩ特性と比較して、数十ｍＶの電位変化が見られたに留まり、発光状態の外観検査からはダークスポット等の欠点は観察されず、携帯電話等に使用しても充分な実用性能を有することが確認された。
例えば、ＴＦＴや隔壁を有するＯＬＥＤにおいては、ＯＬＥＤの上での凹凸が大きいため、本実施例に係る封止膜12を複数積層してその凹凸をカバーするようにしてステップカバレージを向上すると更に秀れた封止性能が発現する。
また、前記ＯＬＥＤの最表面に異なる表面物性の薄膜が存在する場合、はじめにバリア膜13を形成して前記ＯＬＥＤの全表面に同一の表面性状を付与すると、その上にポリマ膜12を均一に且つ密着性良く付け易くなるという効果も確認された。
尚、本実施例においては、バリア膜14としてＡｌ２Ｏ３膜の場合のみを記載したが、Ｓｉ−Ｚｒ，Ｓｉ−Ｓｎ，Ｓｉ−ＳｉＣ等のシリコン系合金ターゲットや、絶縁特性に優れたＨｆやＴａの金属ターゲットや、ＮｂＯｘで示される不定比組成で伝導性を有するターゲット及びＡｒとＯ２の混合ガスを用いてＤＣスパッタ成膜して得られる酸化物から成るバリア膜も本実施例と同様、秀れた封止性能を発揮する。更に、ＡｒとＯ２とＮ２とを適宜な組成で混合したガスを用いてＤＣスパッタ成膜して得られる酸化物−窒化物混合膜も本実施例と同様、秀れた封止性能を発揮することが確認された。
一方、ＩＴＯ，ＺｎＯ−Ｉｎ２Ｏ３等をターゲットとすると、不活性ガスＡｒのみでＤＣスパッタ成膜して透明な酸化物が得られ、これらも封止性能に秀れ、導電性も有するため、ポリマ膜と交互に成膜してＯＬＥＤを封止した場合、帯電防止をすることができることが確認された。
・比較例４
ポリマ膜形成機構とバリア膜形成機構とを離隔できる構造にしなかった場合には、モノマ蒸気が、バリア膜成膜機構に進入し、成膜雰囲気がモノマ蒸気で汚染されたため、真空引きが著しく遅くなり、成膜されたＡｌ２Ｏ３がモノマ蒸気中の炭素を取り込み褐色化するとともにバリア性能が劣化した。そして、さらに、バリア膜成膜機構６にあるＡｌターゲット表面を観察したところ、モノマ蒸気の凝縮物が付着しており、これも、Ａｌ２Ｏ３膜の不純物生成に寄与したこと、および、スパッタ時のアーキング増加を招き、Ａｌ２Ｏ３膜にピンホール等の欠陥を生成したため、バリア性が劣化することを見出した。
ポリマ膜形成機構とバリア膜形成機構とを離隔できる構造にしなかった場合には、モノマ蒸気が、バリア膜成膜機構に進入し、成膜雰囲気がモノマ蒸気で汚染されたため、真空引きが著しく遅くなり、成膜されたＡｌ２Ｏ３がモノマ蒸気中の炭素を取り込み褐色化するとともにバリア性能が劣化した。そして、さらに、バリア膜成膜機構６にあるＡｌターゲット表面を観察したところ、モノマ蒸気の凝縮物が付着しており、これも、Ａｌ２Ｏ３膜の不純物生成に寄与したこと、および、スパッタ時のアーキング増加を招き、Ａｌ２Ｏ３膜にピンホール等の欠陥を生成したため、バリア性が劣化することを見出した。
本発明による封止膜は、本質的に、透明なポリマ膜と、透明化可能なバリア膜とを適宜選択できるため、いわゆる、ボトムエミッション型のＯＬＥＤのみならずトップエミッション型のＯＬＥＤにも適用可能である。
図１及び図５では、ポリマ膜形成機構とバリア膜形成機構とをリニアに連結した装置構成を例示したが、クラスタ型のＯＬＥＤ製造装置に図１の構成の装置を直結すること（図６）、あるいは、ポリマ膜形成機構とバリア膜形成機構とを別々に前記クラスタ型のＯＬＥＤ製造装置に接続すること（図７）も可能である。
尚、本発明は、本実施例に限定されるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。
１ 基板
２ ポリマ膜形成機構
３ バリア膜形成機構
４ マスク密着機構
５ マスク交換機構
６ バリア膜成膜機構
７ モノマ膜形成機構
８ モノマ蒸着機構
９ モノマ蒸発機構
10 モノマ重合機構
11 有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）
12 封止膜
13 ポリマ膜
14 バリア膜
15 ポリマ膜形成用真空室
16 バリア膜形成用真空室
17 搬送室
18 開閉部
２ ポリマ膜形成機構
３ バリア膜形成機構
４ マスク密着機構
５ マスク交換機構
６ バリア膜成膜機構
７ モノマ膜形成機構
８ モノマ蒸着機構
９ モノマ蒸発機構
10 モノマ重合機構
11 有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）
12 封止膜
13 ポリマ膜
14 バリア膜
15 ポリマ膜形成用真空室
16 バリア膜形成用真空室
17 搬送室
18 開閉部
Claims (5)
- 有機ＥＬ素子が形成された基板上に、封止膜を形成する封止膜形成装置であって、前記基板裏面側にはこの基板裏面を略覆うことができる大きさにて磁力発生装置を配置し、また、前記有機ＥＬ素子が形成された基板表面側にはマスクを配置して、前記磁力発生装置により前記マスクを前記基板表面に密着させた状態で、前記基板上にポリマ膜を形成するポリマ膜形成機構と、この有機ＥＬ素子及びポリマ膜が形成された基板上に、バリア膜を形成するバリア膜形成機構とを備え、前記マスクによって前記ポリマ膜を形成する際、有機ＥＬ素子の外周端部をポリマー膜が被覆し、かつ、そのポリマ膜の外周端部が前記基板上にて明確になるように成膜せしめた後、そのポリマ膜の外周端部を被覆するようにポリマ膜上に前記バリア膜を成膜することで積層して形成される封止膜を、基板表面上に一以上の層状に形成し得るように構成したことを特徴とする封止膜形成装置。
- 前記ポリマ膜形成機構は、前記基板裏面側に磁力発生装置を配置し、前記基板表面側にマスクを基板に密着するように配置するマスク密着機構と、モノマを加熱して蒸発させ、モノマ蒸気を生成せしめるモノマ蒸発機構及び前記モノマ蒸気を、前記マスクを配置した前記基板表面上に前記マスクを介して蒸着せしめてモノマ膜を成膜するモノマ蒸着機構とで構成されるモノマ膜形成機構と、この基板上に成膜されたモノマ膜を紫外線で重合させて硬化せしめることで、ポリマ膜を形成するモノマ膜重合機構とを備え、このポリマ膜形成機構を配設したポリマ膜形成用真空室とは隔離されるバリア膜形成用真空室に、前記バリア膜形成機構を配設したことを特徴とする請求項１記載の封止膜形成装置。
- 前記バリア膜形成機構は、前記基板表面側に密着せしめられる前記ポリマ膜形成用マスクと前記バリア膜を形成するためのバリア膜形成用マスクとを交換するマスク交換機構と、このバリア膜形成用マスクが重ね合わせられた基板表面側にバリア膜を成膜するバリア膜成膜機構とから成ることを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載の封止膜形成装置。
- 前記ポリマ膜形成機構が配設されるポリマ膜形成用真空室と前記バリア膜形成機構が配設されるバリア膜形成用真空室とを、開閉切替自在な開閉部を介して連設し、バリア膜形成の際に前記モノマ蒸気が混在することを阻止し得るようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の封止膜形成装置。
- 前記ポリマ膜形成機構が配設されるポリマ膜形成用真空室と前記バリア膜形成機構が配設されるバリア膜形成用真空室とは、各々独立の開閉切替自在な開閉部を有し、この２つの真空室をその各々の開閉部を介して搬送装置を有する搬送室に連設し、バリア膜形成の際に前記モノマ蒸気が混在することを阻止し得るようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の封止膜形成装置。
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