JP6318695B2

JP6318695B2 - 有機ｅｌ装置の製造方法

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Publication number: JP6318695B2
Application number: JP2014034347A
Authority: JP
Inventors: 真司大西; 片山　雅之; 片山　　雅之
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2014-02-25
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2034-02-25
Also published as: JP2015159083A

Description

本発明は、有機ＥＬ素子の表面に保護膜をガスによる成膜によって形成する有機ＥＬ装置の製造方法に関するものである。

従来、基材上に複数の有機ＥＬ素子を並べてパネル状にした有機ＥＬ装置では、有機ＥＬ素子を覆うように保護膜を形成している。このような保護膜は、基材上の所望位置にのみ形成され、例えば配線パターンを露出させたいような場所については形成されないようにされる。

このような保護膜を所望位置にのみ形成する手法としては、マスクを用いる手法やＳＡＭ処理（Self-assembled Monolayer：自己組織化単分子層の形成処理）を用いる手法などがある。

マスクを用いる手法では、保護膜を形成したくない位置を覆うようにマスクを配置した状態で保護膜を成膜することにより、マスクから露出させられた所望位置にのみ保護膜が成膜されるようにしている。

また、ＳＡＭ処理を用いる手法では、ＳＡＭ処理によって、有機ＥＬ素子などを形成した基材の表面のうち保護膜を形成したくない位置にＳＡＭを形成したのち、保護膜形成用のガスを吹き付けることで、ＳＡＭが形成されていない部分に保護膜を形成している。つまり、ＳＡＭを形成することによって保護膜形成用のガスの分子が吸着され難くなる表面とし、ＳＡＭが形成されていない所望位置にのみ保護膜形成用のガスの分子が吸着されて、保護膜が形成されるようにしている（特許文献１参照）。

特表２０１３−５２００２８号公報

しかしながら、マスクを用いる手法では、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition：原子層堆積）法などのガスを用いて保護膜の成膜を行う場合、マスクが基材に密着していないと、マスクと基材との隙間からガスが回り込んでしまう。このため、成膜したくない位置まで保護膜が形成されてしまうという問題がある。特に、ガスを用いて保護膜を成膜する際に基材を加熱する場合、マスクの反りやうねりもしくは歪みによって、マスクと基材との密着性を担保できなくなることがあり、このような問題が発生し易くなる。さらに、マスク上にも成膜された保護膜がマスクから剥離して異物となり、有機ＥＬ装置の特性劣化の要因になるため、マスクの使い回しが困難であるという問題も発生し得る。

また、ＳＡＭ処理を用いる手法では、基材などのＳＡＭが形成される表面にパーティクル等が存在すると、その影響によってＳＡＭが部分的に形成されていない領域ができ、その部分にも保護膜が形成されてしまうという問題がある。特に、ＳＡＭ処理を行う領域が大面積である場合、ＳＡＭを均一に形成することが難しく、このような問題が発生し易くなる。

本発明は上記点に鑑みて、保護膜を所望位置に的確に形成でき、さらに、マスク上に成膜された保護膜がマスクから剥離して異物になることを抑制できるようにすることが可能な有機ＥＬ装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１ないし５に記載の発明では、有機ＥＬ素子が備えられた基材（１）に対して自己組織化単分子層（３）の形成処理を行ったのち、ガスを用いて基材の表面における所望位置に保護膜（４）を形成する有機ＥＬ装置の製造方法であって、保護膜の材料が化学吸着されず、自己組織化単分子層の材料が化学吸着され、かつ、マスクが密着する材料で構成された基材を用意する工程と、基材の表面に、基材の表面における所望位置が開口し、自己組織化単分子層の材料が化学吸着される材料で構成されたマスクを設置する工程と、基材の表面における所望位置およびマスクの表面に、これらの表面への保護膜の形成材料の化学吸着を促進させる自己組織化単分子層を形成する工程と、基材に対して化学吸着せず、かつ、自己組織化単分子層に対して化学吸着する材料からなる保護膜の材料を含むガスを用いて、基材の表面における所望位置およびマスクの表面に形成された自己組織化単分子層の表面に保護膜を形成する工程と、を含んでいることを特徴としている。

このような製造方法においては、保護膜を形成する際に基材とマスクとの間に隙間が生じてガスがその隙間内に回り込んだとしても、保護膜がＳＡＭの表面以外には形成されないようにできる。また、マスク上にも保護膜が形成されることになるが、マスクの表面にＳＡＭを形成してあるため、マスクに対してＳＡＭが化学吸着され、かつ、ＳＡＭに対して保護膜が化学吸着された状態になっている。このため、保護膜がマスクから剥離し難くなって、異物になることを抑制できる。したがって、マスクに形成された保護膜が剥離して異物となることで有機ＥＬ装置の特性劣化の要因になることもないため、マスクを繰り返し使い回すことも可能となる。

よって、保護膜を所望位置に的確に形成でき、さらにマスクの上に成膜された保護膜がマスクから剥離して異物になることを抑制することが可能な有機ＥＬ装置の製造方法とすることが可能となる。

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。

本発明の第１実施形態にかかる有機ＥＬ装置の製造工程を示した断面図である。水素終端された基材１の様子を示した図である。アミノ基を有するシランカップリング剤が基材１の表面に吸着されたときの様子を示した図である。

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、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかる有機ＥＬ装置の製造方法について、図１（ａ）〜図１（ｃ）に各製造工程を示して説明する。

〔図１（ａ）に示す工程〕
まず、基材１を用意し、この基材１の上にマスク２を設置する。基材１には、図示していないが複数の有機ＥＬ素子が並べて配置されていると共に、各有機ＥＬ素子を駆動するための配線パターンなどが形成されている。

このとき、基材１の材料としては、マスク２と密着させられると共に、後述するＳＡＭ処理で用いる材料が化学吸着し、かつ、最終的にガスを用いて成膜する保護膜４（図１（ｃ）参照）の材料が化学吸着しない材料を用いるようにしている。例えば、ガラス基板、シリコン基板、ポリイミド基板などを基材１として用いている。また、マスク２としては、基材１と密着しつつ、ＳＡＭ処理で用いる材料が化学吸着する材料によって構成されるハードマスクを用いるようにしている。例えば、ガラス、ＳＵＳ、樹脂などをマスク２の材料として用いている。マスク２の材料については適宜選択可能であるが、マスク２の変形を考慮して成膜温度によって使い分けるようにすると好ましい。

なお、このようにして用意した基材１の表面には、図２に示すように、大気に含まれる水分によって水酸基（ＯＨ基）が化学吸着し、水酸基によって終端された構造となる。また、基材１には、有機ＥＬ素子を構成する各層、例えば下部電極層、有機ＥＬ層および上部電極層などに加えて配線パターンなどが形成されているが、これらの膜厚は非常に薄い。このため、部分的にマスク２の下に位置していたとしても、マスク２と基材１との密着性は損なわれない。

〔図１（ｂ）に示す工程〕
続いて、ＳＡＭ処理を行うことにより、基材１のうちマスク２から露出させられている部分の表面、つまり保護膜４を成膜したい所望位置およびマスク２の表面に、保護膜４が化学吸着されることを促すＳＡＭ３を形成する。例えば、マスク２を配置した基材１を成膜チャンバに投入し、マスク２が変形しない温度（例えば、５０℃以下）で真空中（減圧雰囲気）でＳＡＭ処理を行う。ＳＡＭ処理時の真空度は任意であるが、後述する保護膜４の成膜時よりも低真空の方が平均自由工程が短いため、好ましい。

具体的には、水酸基（ＯＨ基）と反応する反応基（結合手）と、後述する保護膜４の材料と反応する反応基（接合手）を有するカップリング剤を用いた表面処理、例えばカップリング剤を含むガスをＳＡＭ３の形成予定位置に吹き付けることでＳＡＭ処理を行う。これによって、大気中の水分によって形成された基材１の表面やマスク２の表面の水酸基と反応してこれらの表面に的確に化学吸着されつつ、基材１の表面の所望位置およびマスク２の表面に保護膜４の材料と反応する反応基を有するＳＡＭ３を形成する。

このようなカップリング剤としては、例えば、水酸基と反応する反応基（結合手）となる酸素、および、保護膜４の材料と反応する反応基（接合手）となるアミノ基（ＮＨ₂）を有するシランカップリング剤を用いることができる。このようなシランカップリング剤を用いた表面処理を行うことで、例えば図３に示すように、酸素が配置された接合手が水酸基と反応して基材１の表面やマスク２の表面に化学吸着されつつ、基材１の表面の所望位置およびマスク２の表面がアミノ基で終端されたＳＡＭ３を形成することができる。

なお、ＳＡＭ３を形成する工程については、基本的には後述する保護膜４の形成工程の際の温度よりも低い温度、好ましくは図１（ａ）の工程に対して温度変化が無い温度、例えば室温で行うことが可能である。この場合、この工程までの間に基材１の表面とマスク２との間に隙間が生じないため、ＳＡＭ３が基材１とマスク２との間に回り込むことは無い。

〔図１（ｃ）に示す工程〕
この後、保護膜４の材料を含むガスを用いて、例えばＡＬＤ法によってＳＡＭ３の表面に保護膜４を形成する。具体的には、ＳＡＭ３の表面の終端構造、例えばＳＡＭ３を形成する時のカップリング剤としてアミノ基を有するシランカップリング剤を用いている場合、アミノ基と反応するテレフタル酸ジクロライドに加えて、エチレングリコール、エチレンジアミンを用いる。そして、これらを交互に用いて吹き付けることにより、ＳＡＭ３の表面のアミノ基と反応してテレフタル酸ジクロライドがＳＡＭ３の表面に化学吸着され、ＳＡＭ３の表面に保護膜４を形成することができる。

このとき、基材１の表面やマスク２の表面に形成されたＳＡＭ３の表面が保護膜４の材料に対して反応する反応基によって終端された状態になっているため、そのＳＡＭ３の表面に保護膜４の材料が化学吸着されて保護膜４が形成される。

またこのとき、保護膜４の材料を含むガスを吹き付ける際に、加熱により基材１の温度が例えば１００℃程度まで高くなる工程とすることもあり、基材１とマスク２との間に隙間が生じる可能性もある。しかしながら、基材１の材料として、保護膜４の材料が化学吸着しない材料を用いているため、仮に保護膜４の材料を含むガスが基材１とマスク２との隙間に回り込んだとしても、ＳＡＭ３が形成されていない部分では基材１の表面上に保護膜４が形成されない。

このため、基材１の表面のうち保護膜４を成膜したい所望位置およびマスク２の表面に形成されたＳＡＭ３の上にのみ保護膜４が形成され、ＳＡＭ３が形成されていない部分では基材１の表面上に保護膜４が形成されないようにできる。この後、マスク２を基材１から取り外すことで、基材１の表面の所望位置を保護膜４で覆った有機ＥＬ素子を有する有機ＥＬ装置が完成する。

以上説明したように、本実施形態では、有機ＥＬ素子が備えられた基材１の上に保護膜４の形成予定領域が開口したマスク２を配置したのち、基材１の表面のうちマスク２から露出させられた部分およびマスク２の表面にＳＡＭ３を形成している。その後、ＳＡＭ３が形成された基材１の表面およびマスク２の表面に、ガスを用いて保護膜４を形成している。

そして、基材１として、マスク２が密着させられると共にＳＡＭ３が化学吸着し、かつ、保護膜４の材料が化学吸着しない材料を用いている。また、マスク２として、基材１に密着しつつ、ＳＡＭ３が化学吸着する材料を用い、さらに保護膜４として、ＳＡＭ３に化学吸着され、基材１に化学吸着しない材料を用いている。

このため、保護膜４を形成する際に基材１とマスク２との間に隙間が生じてガスがその隙間内に回り込んだとしても、保護膜４がＳＡＭ３の表面以外には形成されないようにできる。また、マスク２上にも保護膜４が形成されることになるが、マスク２の表面にＳＡＭ３を形成してあり、マスク２に対してＳＡＭ３が化学吸着され、かつ、ＳＡＭ３に対して保護膜４が化学吸着された状態になっているため、保護膜４がマスク２から剥離し難くなっている。したがって、マスク２に形成された保護膜４が剥離して異物となることで有機ＥＬ装置の特性劣化の要因になることもないため、マスク２を繰り返し使い回すことも可能となる。

よって、本実施形態の製造方法により、保護膜４を所望位置に的確に形成することが可能となる。また、マスク２の上に成膜された保護膜４がマスク２から剥離して異物になることを抑制することも可能となる。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、基材１としてガラス基板やシリコン基板もしくはポリイミド基板、マスク２の材料としてガラスやＳＵＳもしくは樹脂を例に挙げた。また、ＳＡＭ３として反応基（結合手）に酸素やアミノ基を有するシランカップリング剤、保護膜４の材料としてテレフタル酸ジクロライドを例に挙げた。

しかしながら、（１）基材１の材料は、マスク２が密着させられると共にＳＡＭ３が化学吸着し、かつ、保護膜３の材料が化学吸着しない材料であること、（２）マスク２の材料は、基材１に密着しつつ、ＳＡＭ３が化学吸着する材料であること、（３）保護膜４の材料は、ＳＡＭ３に化学吸着され、基材１に化学吸着しない材料であること、を満たしていれば、どのような組み合わせであっても良い。

また、保護膜４を単層膜とせず、例えばＡｌ₂Ｏ₃などとの積層によって構成される膜応力緩和膜の役割として積層構造としても良い。

また、保護膜４としては、有機ＥＬ素子の表面保護用以外にも、他の用途、例えば安価な樹脂基板を基材１として用いる場合のガスバリア層として基材１の任意の場所を覆う際に適用するものなどが挙げられる。

なお、本明細書では、基材１、マスク２、ＳＡＭ３、保護膜４の材質を説明する上で、「化学吸着する材料」もしくは「化学吸着しない材料」という語句を用いている。「化学吸着する材料」とは、言い換えると、化学吸着し易い材料ということができる。「化学吸着しない材料」とは、言い換えると、化学吸着し難い材料ということができる。化学吸着し難い材料とは、完全に化学吸着しない場合を除くものではなく、化学吸着し易い材料と比較して化学吸着する確率が小さかったり、化学吸着に長時間を要する材料、もしくは、化学吸着したとしても剥離し易い材料であることを意味している。化学吸着する材料であっても、使用時のガス濃度を通常の１／１０とすると、化学吸着する確立が小さくなったり、化学吸着に長時間を要することになる場合、そのガス濃度で使用する場合においては、化学吸着し難い材料に含まれることになる。

１基材
２マスク
３ＳＡＭ
４保護膜

Claims

有機ＥＬ素子が備えられた基材（１）に対して自己組織化単分子層（３）の形成処理を行ったのち、ガスを用いて前記基材の表面における所望位置に保護膜（４）を形成する有機ＥＬ装置の製造方法であって、
前記保護膜の材料が化学吸着されず、前記自己組織化単分子層の材料が化学吸着され、かつ、前記マスクが密着する材料で構成された前記基材を用意する工程と、
前記基材の表面に、前記基材の表面における前記所望位置が開口し、前記自己組織化単分子層の材料が化学吸着される材料で構成された前記マスクを設置する工程と、
前記基材の表面における所望位置および前記マスクの表面に、該表面への前記保護膜の形成材料の化学吸着を促進させる前記自己組織化単分子層を形成する工程と、
前記基材に対して化学吸着せず、かつ、前記自己組織化単分子層に対して化学吸着する材料からなる前記保護膜の材料を含むガスを用いて、前記基材の表面における所望位置および前記マスクの表面に形成された前記自己組織化単分子層の表面に前記保護膜を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
前記保護膜を形成する工程では、前記保護膜の材料として水酸基に化学吸着されない材料を用いる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。
前記自己組織化単分子層を形成する工程を前記保護膜を形成する工程よりも低い温度で行うことを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
前記基材を用意する工程では、前記基材としてガラスもしくはポリイミドを用い、
前記マスクを設定する工程では、前記マスクとして樹脂を用い、
前記自己組織化単分子層を形成する工程では、前記自己組織化単分子層の材料として、水酸基および前記保護膜の材料と反応する反応基を有するカップリング剤を用いることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の有機ＥＬ装置の製造方法。
前記保護膜を形成する工程では、前記ガスを用いた成膜方法としてＡＬＤ法を用いることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の有機ＥＬ装置の製造方法。