TWI600190B - 發光元件構造體及其製造方法 - Google Patents

Description

發光元件構造體及其製造方法

本發明係有關於一種具有用以保護裝置(device)等不受氧氣及水分等之影響的層疊構造之元件構造體及其製造方法。

以包含具有容易因為水分或氧氣等而劣化之性質的化合物之元件而言，已知例如有有機電致發光(Electro Luminescence；EL)元件等。此種元件正在研發藉由與用以被覆包含有前述化合物之層的保護層一起形成層疊構造，來抑制水分等侵入至元件內部。例如下述專利文獻1中揭示有一種發光元件，係於上部電極層上具有由無機膜與有機膜的層疊膜所構成的保護膜。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

專利文獻1：日本特開2013-73880號公報。

然而，由於具有水蒸氣等之阻隔性(barrier)的無機膜的覆蓋性(coverage)相對較低，因此當具有裝置層之基板表面存在凹凸時，會有無法充分被覆該凹凸而於例如凹凸之交界部產生被覆不良之虞。當發生無機膜的被覆不良時，由於會無法阻止水分從被覆不良處侵入，因此難以確保充分的阻隔性。

本發明乃有鑑於上述情事而研創者，其目的在於提供一種能提高水蒸氣等之阻隔性的元件構造體及其製造方法。

為了達成上述目的，本發明一實施形態的元件構造體係具備有基體、裝置層、凸部以及第一樹脂材料。

上述基體係具有第一面以及位於上述第一面相反側之第二面。

上述裝置層係配置於上述第一面與上述第二面中之至少上述第一面。

上述凸部係形成於上述第一面。

上述第一樹脂材料係偏重分布於上述凸部的周圍。

本發明一實施形態的元件構造體的製造方法係包含有形成由第一無機材料層所構成的凸部之步驟，該第一無機材料層係被覆設置於基板的表面的裝置層。

於上述基板的表面供給液狀的有機材料，並使上述有機材料凝聚於上述凸部的側面與上述基板的表面之交界部。

於上述基板的表面形成被覆上述凸部與上述有機材料之第二無機材料層。

2、21‧‧‧基板

2a、3a、41a‧‧‧表面

2b、21b、22b、32b‧‧‧交界部

2c‧‧‧背面

3‧‧‧裝置層

3s、41s‧‧‧側面

5a、5b‧‧‧有機材料

10、20、30‧‧‧元件構造體

40‧‧‧凸部

40a‧‧‧凹部

41‧‧‧第一無機材料層

42‧‧‧第二無機材料層

51‧‧‧第一樹脂材料

52‧‧‧第二樹脂材料

53‧‧‧樹脂材料(第一樹脂材料)

G‧‧‧縫隙

P‧‧‧微粒

圖1係顯示本發明的第一實施形態的元件構造體之概略剖面圖。

圖2係上述元件構造體的平面圖。

圖3係上述元件構造體的主要部分的放大剖面圖。

圖4係用以說明上述元件構造體中的第一樹脂材料的形成方法之步驟圖。

圖5係顯示上述元件構造體的構成的變化例之概略剖面圖。

圖6係顯示本發明的第二實施形態的元件構造體之概略剖面圖。

圖7係顯示上述第一實施形態的元件構造體的構成的變化例之概略剖面圖。

本發明一實施形態的元件構造體係具備有基體、裝置層、凸部以及第一樹脂材料。

上述基體係具有第一面以及位於上述第一面相反側之第二面。

上述裝置層係配置於上述第一面與上述第二面中之至少上述第一面。

上述凸部係形成於上述第一面。

上述第一樹脂材料係偏重分布於上述凸部的周圍。

在上述元件構造體中，由於第一樹脂材料係偏重分布於形成在配置有裝置層的基體的表面(第一面)之凸部的周圍，因此能抑制水分等從凸部的周圍侵入。此外，由於第一樹脂材料偏重分布於凸部的周圍，因此即使在發生因為凸部導致裝置層側面的被覆不良之情形時，亦可以第一樹脂材料被覆該被覆不良部。

上述基體的材料和形態並無特別限定，係可為玻璃 或半導體等所構成的基板，亦可為塑膠或金屬等所構成的膜。上述凸部係可包含裝置層，亦可以被覆裝置層之方式形成。於凸部包含有裝置層之構成中，係包含凸部為包含有裝置層之層疊體、以及裝置層的一部分露出於凸部的表面之構造體等。凸部係可以被覆裝置層的側面之方式形成，亦可在裝置層的上表面形成複數個。

上述凸部亦可由被覆上述裝置層之第一無機材料層所構成。上述元件構造體亦可進一步具有被覆上述第一樹脂材料與上述第一無機材料層之第二無機材料層。

第一無機材料層係以被覆裝置層的表面及側面之方式設置於基體的表面(第一面)。典型而言，第一無機材料層係由氮化矽、氧化矽、氮氧化矽、氧化鋁等之具有水蒸氣阻隔性之無機材料所構成。典型而言，第一無機材料層係由濺鍍法、ALD(Atomic Layer Deposition；原子層沉積)法、或CVD(Chemical Vapor Deposition；化學氣相沉積)法等予以成膜，但由於覆蓋性(coverage)較低，因此亦有無法正確地被覆例如裝置層的側面與基體的表面之交界部之情形。然而，於本實施形態中，由於第一樹脂材料偏重分布於凸部的周圍，亦即第一樹脂材料偏重分布於裝置層的側面與基板的表面之交界部，因此能藉由第一樹脂材料正確地被覆該交界部。

典型而言，第二無機材料層係由氮化矽、氧化矽、氮氧化矽、氧化鋁等之具有水蒸氣阻隔性之無機材料所構成。典型而言，第二無機材料層係由濺鍍法、ALD法、或CVD法等予以成膜。由於第二無機材料層係堆積於偏重分布於上述交界部之第一樹脂材料上，因此能提高第一無機材料層對於凸部的被覆性。如此，可構成能抑制氧氣及水分等侵入至元件內部的元件構造體。

第一樹脂材料的形成方法並無特別限定，典型而言能藉由噴霧法、旋轉塗布(Spin coating)法、蒸鍍法等適當的塗膜法於基體表面塗布液狀、氣體狀、或者霧氣(mist)狀的有機材料。塗布後的有機料係藉由毛細現象滲入至細微的縫隙內，或藉由自身的表面張力而滴狀化或凝聚化，藉此偏重分布於凸部側面與基體表面之交界部。之後，能藉由使該有機材料硬化，而將上述第一樹脂材料形成於凸部的周圍，亦即能將上述第一樹脂材料形成於上述交界部。

用以構成第一樹脂材料的有機材料並無特別限定，典型而言能使用能藉由自身的表面張力在基體上予以滴狀化且凝聚並在基體上移動而偏重分布於凸部的周圍之材料。例如，以有機材料而言，能使用例如丙烯酸 樹脂(acrylic resin)或聚尿素樹脂(polyurea resin)等。此外，使用藉由紫外線等能量線(energy line)之照射而硬化之有機材料，能容易地進行樹脂的硬化處理。有機材料的塗布條件亦無特別限定，惟較佳為以不妨礙有機材料的滴狀化或者不會形成有機材料的膜之方式來限制塗布量。此外，亦可因應需求，為了促使有機材料朝凸部的周圍移動，亦可將基體傾斜或對基體施加震動等。

上述元件構造體亦可進一步具備第二樹脂材料。上述第二樹脂材料係夾設於上述第一無機材料層與上述第二無機材料層之間，且與上述第一樹脂材料各自獨立地偏重分布於上述凸部的表面。

第一無機材料層的表面不一定為平坦，亦有在例如成膜時於膜中混入微粒(particle)等而形成凹凸之情形。當於第一無機材料層混入微粒時，會有第一無機材料層對於裝置層的覆蓋性降低而無法獲得期望的阻隔特性之虞。

因此，上述元件構造體係具有於因為微粒的混入等而產生之第一無機材料層的被覆不良部填充有第二樹脂材料之構造。典型而言，第一樹脂材料係偏重分布於第一無機材料層的表面與微粒的周面之交界部。如此，能提高裝置層的被覆性，且第二樹脂材料係作為基底而發揮作用，藉此能適當地成膜第二無機材料層。

第二樹脂材料係以與第一樹脂材料相同的方法形成。第二樹脂材料亦可以與第一樹脂材料相同的有機材料所構成。在此情形中，能在同一個步驟同時形成第一樹脂材料與第二樹脂材料。在此情形中，偏重分布於凸部側面與基體表面之交界部之有機材料係構成第一樹脂材料，偏重分布於凸部的表面之有機材料係構成第二樹脂材料。

本發明的一實施形態的元件構造體的製造方法係包含有形成由第一無機材料層所構成的凸部之步驟，該第一無機材料層係被覆設置於基板的表面的裝置層。

於上述基板的表面供給液狀的有機材料，並使上述有機材料凝聚於上述凸部的側面與上述基板的表面之交界部。

於上述基板的表面形成被覆上述凸部與上述有機材料之第二無機材料層。

在上述元件構造體的製造方法中，塗布於基板表面的有機材料係藉由毛細現象滲入至細微的縫隙內，並藉由自身的表面張力而滴狀化或凝聚化，藉此偏重分布於凸部周面與基體表面之交界部。之後，能藉由使該有機材料硬化，而將上述有機材料的凝聚體(樹脂材料) 形成於上述交界部。因此，由於第二無機材料層係堆積在偏重分布於上述交界部之樹脂材料上，因此能提高第二無機材料層對於凸部的被覆性。如此，可製造能抑制氧氣及水分等侵入至元件內部的元件構造體。

以下，參照圖式說明本發明的實施形態。

<第一實施形態>

圖1係用以顯示本發明的一實施形態的元件構造體之概略剖面圖，圖2係上述元件構造體的平面圖。在圖1及圖2中，X軸方向、Y軸方向及Z軸方向係顯示相互正交的三軸方向，在本實施形態中，X軸方向及Y軸方向係相互正交之水平方向，Z軸方向係顯示垂直方向。

本實施形態的元件構造體10係具備有：基板2(基體)，係包含有裝置層3；第一無機材料層41(凸部)，係形成於基板2的表面2a；以及第二無機材料層42，係被覆第一無機材料層41。在本實施形態中，元件構造體10係由具有有機EL發光層之發光元件所構成。

基板2係具有表面2a(第一面)與背面2c(第二面)，且由例如玻璃基板或塑膠基板等所構成。基板2的形狀並無特別限定，在本實施形態中係形成為矩形狀。基板2的大 小及厚度等並無特別限定，能因應元件尺寸的大小使用適當大小及厚度的基板。在本實施形態中，藉由製作在一枚大型基板上的相同元件的集合體來製作複數個元件構造體10。

裝置層3係由包含有上部電極與下部電極之有機EL發光層所構成。除此之外，裝置層3亦可由例如液晶元件中的液晶層或發電元件中的發電層等之此種包含有容易因氧氣和水分等而劣化之性質的材料之各種功能元件所構成。

裝置層3係成膜於基板2的表面2a的預定區域。裝置層3的平面形狀並無特別限定，在本實施形態中雖形成為大致矩形狀，但除此之外亦能形成為圓形狀或線形狀等。裝置層3並未限定於配置在基板2的表面2a之例子，只要配置在基板2的表面2a及背面2c中的至少一面即可。

第一無機材料層41係設置於配置有裝置層3的基板2之面(在本實施形態中為表面2a)，且構成被覆裝置層3的表面3a及側面3s之凸部。第一無機材料層41係具有從基板2的表面2a朝圖中上方突出之立體構造。

第一無機材料層41係由可保護裝置層3不受水分和 氧氣之影響的無機材料所構成。在本實施形態中，第一無機材料層41雖由具有優異的水蒸氣阻隔特性的氮化矽(SiNx)所構成，但並未限定於此，亦可由氧化矽或氮氧化矽等之其它的矽化合物、或者氧化鋁等之具有水蒸氣阻隔性之其它的無機材料所構成。

第一無機材料層41係例如使用適當的遮罩成膜於基板2的表面2a。在本實施形態中，係使用具有能收容裝置層3之大小的矩形開口部之遮罩來成膜第一無機材料層41。成膜方法並無特別限定，能使用CVD法、濺鍍法或ALD法等。第一無機材料層41的厚度並無特別限定，例如為200nm至2μm。

與第一無機材料層41相同，第二無機材料層42係由可保護裝置層3不受水分和氧氣之影響的無機材料所構成，且以被覆第一無機材料層41的表面41a與側面41s之方式設置於基板2的表面2a。在本實施形態中，第二無機材料層42雖由具有優異的水蒸氣阻隔特性的氮化矽(SiNx)所構成，但並未限定於此，亦可由氧化矽或氮氧化矽等之其它的矽化合物、或者氧化鋁等之具有水蒸氣阻隔性之其它的無機材料所構成。

第二無機材料層42係例如使用適當的遮罩成膜於基 板2的表面2a。在本實施形態中，係使用具有能收容第一無機材料層41之大小的矩形開口部之遮罩來成膜第二無機材料層42。成膜方法並無特別限定，能使用CVD法、濺鍍法或ALD法等。第二無機材料層42的厚度並無特別限定，例如為300nm至1μm。

本實施形態的元件構造體10係進一步具有第一樹脂材料51。第一樹脂材料51係偏重分布於第一無機材料層41(凸部)的周圍。在本實施形態中，第一樹脂材料51係夾設於第一無機材料層41與第二無機材料層42之間，且偏重分布於第一無機材料層41的側面41s與基板2的表面2a之交界部2b。第一樹脂材料51係具有填充形成於交界部2b附近的第一無機材料層41與基板2的表面2a之間的縫隙G(圖3)之功能。

圖3係顯示交界部2b的周邊構造之元件構造體10的主要部分的放大剖面圖。由於第一無機材料層41係以無機材料的CVD)膜或濺鍍膜所形成，因此對於包含有裝置層3的基板2的凹凸構造面之覆蓋性較低。結果，如圖3所示，有被覆裝置層3的側面3s之第一無機材料層41在基板的表面2a附近的覆蓋性降低而導致被覆膜厚非常地薄甚至有未存在被覆膜的狀態之虞。

因此，在本實施形態中，如上所述般使第一樹脂材料51偏重分布於第一無機材料層41周邊的被覆不良區域，藉此抑制水分和氧氣從該被覆不良區域侵入至裝置層3的內部。此外，在第二無機材料層42的成膜時，由於第一樹脂材料51係作為第二無機材料層42的基底層而發揮作用，因此可正確地成膜第二無機材料層42，並以期望的膜厚適當地被覆第一無機材料層41的側面41s。

第一樹脂材料51的形成方法並無特別限定，典型而言能藉由噴霧法、旋轉塗布法、蒸鍍法等適當的塗膜法於基板的表面2a塗布液狀、氣體狀、或者霧氣狀的有機材料。圖4A至圖4C係示意性地顯示第一樹脂材料51的形成方法。

首先，如圖4A所示，將例如已加熱氣化而呈霧氣狀的有機材料5a供給至基板2的表面2a。此時，基板2係例如維持於室溫以下的溫度。藉此，如圖4B所示，霧氣狀的有機材料5a係在基板的表面2a凝聚成滴狀的有機材料5b。此外，較佳為以不妨礙有機材料的滴狀化之方式來限制有機材料5a的供給量。

呈滴狀化的有機材料5b係藉由毛細現象滲入至細微的縫隙內，或藉由自身的表面張力一邊予以滴狀化或凝聚 化一邊在基板2上移動，藉此如圖4C所示偏重分布於第一無機材料層41的側面41s與基板2的表面2a之交界部2b。之後，藉由使該有機材料硬化而於交界部2b形成第一樹脂材料51。

第一樹脂材料51亦可沿著交界部2b連續性地設置於第一無機材料層41的周圍，亦可間歇性地設置於第一無機材料層41的周圍。藉由沿著交界部2b連續性地設置第一樹脂材料51，能提高對於裝置層3的被覆性。

依據本實施形態，由於以滴狀的有機材料5b來形成第一樹脂材料51，因此樹脂材料亦能輕易地滲透至交界部2b中的第一無機材料層41的側面41s與基板2的表面2a所構成之角度未滿90°之狹窄的縫隙G(圖3)內。如此，交界部2b的縫隙G係被第一樹脂材料51填充，而能獲得對於裝置層3具有較高的水蒸氣阻隔性。

用以構成第一樹脂材料51之有機材料並無特別限定，典型而言係能使用能藉由自身的表面張力在基板2上予以滴狀化、凝聚並在基板上移動而偏重分布於第一無機材料層41的周圍之材料。在本實施形態中，能使用丙烯酸系樹脂，更詳細言之，能使用丙烯酸系的紫外線硬化樹脂。如此，容易使偏重分布於交界部2b的有機材料硬化。

形成第一樹脂材料51後，於基板2的表面2a成膜用以被覆第一無機材料層41的表面41a及側面41s之第二無機材料層42。在第一無機材料層41的表面41a中，第二無機材料層42係層疊於該表面41a上，而在交界部2b中，第二無機材料層42係層疊於第一樹脂材料51及第一無機材料層41的側面41s上。依據本實施形態，由於第一無機材料層41係以與第二無機材料層42相同的材料所構成，且接觸第二無機材料層42，因此能提高與第二無機材料層42的密著性。

硬化後的有機材料(樹脂材料)並不限定於僅偏重分布於交界部2b，例如該有機材料亦可殘留於交界部2b以外的基板的表面2a或第一無機材料層41的表面41a等。在此情形中，如圖5所示，第二無機材料層42係具有經由第二樹脂材料52而層疊於第一無機材料層41上之區域。第二樹脂材料52係介設於第一無機材料層41與第二無機材料層42之間，且與第一樹脂材料51各自獨立地偏重分布於第一無機材料層41的表面41a。即使在此情形中，由於亦能維持第一無機材料層41與第二無機材料層42的密著性，因此不會損害元件構造體10的阻隔特性。

如上所述，依據本實施形態的元件構造體10，由於裝置層3的側面被第一無機材料層41及第二無機材料層42被覆，因此能防止水分和氧氣侵入至裝置層3。

此外，依據本實施形態，由於第一樹脂材料51偏重分布於交界部2b，因此能防止第一無機材料層41或第二無機材料層42的覆蓋性不良所導致之阻隔特性的降低，故能長期維持穩定的元件特性。

<第二實施形態>

圖6係示意性地顯示本發明的第二實施形態的元件構造體的構成之剖面圖。以下，主要說明與第一實施形態不同的構成，而與上述實施形態相同的構成則附上相同的元件符號並省略或簡述其說明。

本實施形態的元件構造體20係進一步具有介設於第一無機材料層41與第二無機材料層42之間的第二樹脂材料52。第二樹脂材料52係與第一樹脂材料51各自獨立地偏重分布於第一無機材料層41的表面。

第一無機材料層41的表面不一定為平坦，如圖6所示，亦有例如在成膜前(基板搬運時或置入於成膜裝置前)或成膜時等由於微粒P混入至膜中而形成凹凸之情形。當 於第一無機材料層41混入微粒時，會有第一無機材料層41對於裝置層3的覆蓋性降低而無法獲得期望的阻隔特性之虞。

因此，本實施形態的元件構造體20係具有於因為微粒P的混入等而產生的第一無機材料層41的被覆不良部填充有第二樹脂材料52之構造。典型而言，第二樹脂材料52係偏重分布於第一無機材料層41的表面與微粒P的周面之交界部32b。如此，能提高裝置層3的被覆性，且由於第二樹脂材料52作為基底而發揮作用，故能適當地成膜第二無機材料層42。

第二樹脂材料52係以與第一樹脂材料51同樣的方法形成。第二樹脂材料52亦可以與第一樹脂材料51相同的有機材料所構成。在此情形中，能在同一步驟同時形成第一樹脂材料51與第二樹脂材料52。此時，滴狀的有機材料凝聚於交界部2b而形成第一樹脂材料51，同樣地，滴狀的有機材料凝聚於交界部32b而形成第二樹脂材料52。

在本實施形態中，亦能獲得與上述第一實施形態相同的作用功效。此外，依據本實施形態，由於能藉由第二樹脂材料52彌補微粒P的混入所導致之膜品質的降低，因 此能確保期望的阻隔特性並謀求生產性的提升。

<第三實施形態>

圖7係顯示第三實施形態的元件構造體之概略剖面圖。以下，主要說明與第一實施形態不同的構成，而與上述實施形態相同的構成則附上相同的元件符號並省略或簡述其說明。

本實施形態的元件構造體30係具有：基板21，係具有裝置層3；凸部40，係被覆裝置層3的側面3s；以及第一無機材料層41及第二無機材料層42，係以被覆凸部40與裝置層3之方式形成於基板21的表面。

凸部40係形成於基板21的表面21a，並於中央部具有用以收容裝置層3之凹部40a。在本實施形態中，凹部40a的底面雖形成於比基板21的表面21a還高的位置，但亦可形成於與表面21a相同高度的位置，或亦可形成於比表面21a還低的位置。

元件構造體30係進一步具有介設於第一無機材料層41與第二無機材料層42之間的樹脂材料53(第一樹脂材料)。樹脂材料53分別偏重分布於凸部40的外側面與基板21的表面21a之交界部21b、以及凸部40的內側面與裝置 層3之交界部22b。如此，能抑制第一無機材料層41與第二無機材料層42對於凸部40與裝置層3的表面3a的被覆不良，而能謀求阻隔特性的提升。樹脂材料53係能以與上述第一樹脂材料51及第二樹脂材料52相同的方法形成，並利用滴狀的有機材料的表面張力使樹脂材料53分別偏重分布於上述部位。

以上，雖已說明本發明的實施形態，但本發明被未限定於上述實施形態，在未逸離本發明的要旨之範圍內，自然能進行各種變化。

在例如上述的實施形態中，雖然被覆第一無機材料層41之第二無機材料層42係由單層所構成，但第二無機材料層42亦可由多層膜所構成。在此情形中，係可於各層的成膜時將有機材料供給至基板上並形成偏重分布於基板的凹凸部之樹脂材料，如此能謀求進一步提升阻隔性。

再者，在上述實施形態中，雖然於形成第一無機材料層41後使第一樹脂材料51偏重分布於該無機材料層41的周圍，但亦可在形成第一無機材料層41前使第一樹脂材料51偏重分布於裝置層3的周圍。如此，能提高第一無機材料層41對於裝置層3的被覆效率。

2‧‧‧基板

2a、3a、41a‧‧‧表面

2b‧‧‧交界部

2c‧‧‧背面

3‧‧‧裝置層

3s、41s‧‧‧側面

10‧‧‧元件構造體

41‧‧‧第一無機材料層

42‧‧‧第二無機材料層

51‧‧‧第一樹脂材料

Claims (10)

1. 一種發光元件構造體，係具備：基體，係具有第一面以及位於前述第一面相反側之第二面；裝置層，係配置於前述第一面與前述第二面中之至少前述第一面；凸部，係形成於前述第一面；以及第一樹脂材料，係偏重分布於前述凸部的周圍；前述第一樹脂材料係以於前述凸部之側面與前述第一面之交界部凝聚的有機材料將形成的縫隙予以填充。
2. 如請求項1所記載之發光元件構造體，其中前述凸部係以被覆前述裝置層之第一無機材料層所構成；前述發光元件構造體復具備：第二無機材料層，係被覆前述第一樹脂材料與前述第一無機材料層。
3. 如請求項2所記載之發光元件構造體，其中前述發光元件構造體復具備：第二樹脂材料，係介設於前述第一無機材料層與前述第二無機材料層之間，並與前述第一樹脂材料各自獨立地偏重分布於前述凸部的表面。
4. 如請求項2所記載之發光元件構造體，其中前述發光元件構造體復具備：第二樹脂材料，係填充前述凸部的表面與附著於前述凸部的表面的微粒之交界部。
5. 如請求項1所記載之發光元件構造體，其中前述第一樹脂材料係沿著前述交界部連續性地設置。
6. 如請求項5所記載之發光元件構造體，其中前述交界部中的前述凸部的側面與前述第一面所呈的角度係未滿90°；前述交界部係被前述第一樹脂材料所填充。
7. 如請求項1至6中任一項所記載之發光元件構造體，其中第一無機材料層係由矽化合物所構成。
8. 如請求項1至6中任一項所記載之發光元件構造體，其中前述第一樹脂材料係由丙烯酸樹脂或聚尿素樹脂所構成。
9. 如請求項1至6中任一項所記載之發光元件構造體，其中前述裝置層係包含有機發光層。
10. 一種發光元件構造體的製造方法，其特徵在於：形成由第一無機材料層所構成的凸部，該第一無機材料層係被覆設置於基板的表面的裝置層；於前述基板的表面供給液狀的有機材料，並使前述有機材料凝聚於前述凸部的側面與前述基板的表面之交界部；於前述基板的表面形成被覆前述凸部與前述有機 材料之第二無機材料層。