有机EL设备及其制造方法与流程

文档序号:19792822发布日期:2020-01-24 14:40阅读:1544来源:国知局
有机EL设备及其制造方法与流程

本发明关于有机el设备(例如,有机el显示装置及有机el照明装置)及其制造方法。



背景技术:

有机el(electroluminescence)显示装置已开始被实用化。有机el显示装置的特征的一个,可举出可获得柔性(flexible)的显示装置的点。有机el显示装置包含每像素至少一个的有机el元件(organiclightemittingdiode:oled)、和控制向各oled供给的电流的至少一个的tft(thinfilmtransistor)。以下,将有机el显示装置称为oled显示装置。如此就每个oled包含tft等的切换(switching)元件的oled显示装置,被称为有源矩阵型oled显示装置。又,已形成了tft及oled的基板被称为元件基板。

oled(尤其是有机发光层及阴极电极材料),受到水分的影响而易于劣化,易于产生显示不均。作为提供保护oled免于水分,并且不损及柔软性的密封结构的技术,开发有薄膜密封(thinfilmencapsulation:tfe)技术。薄膜密封技术是无机屏障层(barrierlayer)和有机屏障层彼此积层,藉此欲以薄膜获得足够的水蒸气屏障性。从oled显示装置的耐湿可靠性的观点来看,作为薄膜密封结构的wvtr(watervaportransmissionrate:wvtr),典型而言追求1×10-4g/m2/day以下。

被使用于现在市售的oled显示装置的薄膜密封结构,包含厚度约5μm~约20μm的有机屏障层(高分子屏障层)。如此的比较厚的有机屏障层,担任将元件基板的表面平坦化的角色。然而,会有若有机屏障层越厚,则越限制oled显示装置的弯曲性的问题。

另外,也会有量产性低的问题。上述的比较厚的有机屏障层,使用喷墨法、微型喷射法等的印刷技术而形成。另一方面,无机屏障层,使用薄膜成膜技术而在真空(例如,1pa以下)空气而形成。使用了印刷技术的有机屏障层的形成,在大气中或氮气空气中进行,无机屏障层的形成在真空中进行,因此在形成薄膜密封结构的过程,变成将元件基板从真空腔取出放入而量产性低。

还有,例如,如专利文献1所揭示,开发有可将无机屏障层和有机屏障层连续制造的成膜装置。

另外,在专利文献2,公开有薄膜密封结构,所述薄膜密封结构在将第一无机材料层、第一树脂材、以及第二无机材料层从元件基板侧依照此顺序形成时,使第一树脂材偏置到第一无机材料层的凸部(被覆了凸部的第一无机材料层)的周围。若根据专利文献2,则使第一树脂材偏置到恐有无法藉由第一无机材料层充分地被覆的风险的凸部的周围,藉此抑制来自该部分的水分、氧气的侵入。另外,第一树脂材作为第二无机材料层的底层而发挥作用,藉此第二无机材料层可合适地成膜,且可将第一无机材料层的侧面以期望的膜厚适当地被覆。第一树脂材如以下般被形成。将已被加热汽化的雾状的有机材料,向已被维持在室温以下的温度的元件基板上供给,在基板上有机材料凝结、水滴状化。已水滴状化的有机材料,藉由毛细管现象或表面张力而在基板上移动,偏置在第一无机材料层的凸部的侧面和基板表面的边界部。其后,使有机材料固化,藉此在边界部形成第一树脂材。在专利文献3公开有包含相同的薄膜密封结构的oled显示装置。另外,专利文献4公开有被使用在oled显示装置的制造的成膜装置。

专利文献1:日本特开2013-186971号公报。

专利文献2:国际公开公报第2014/196137号。

专利文献3:日本特开2016-39120号公报。

专利文献4:日本特开2013-64187号公报。

在专利文献2或3所记载的薄膜密封结构,不包含厚的有机屏障层,因此可思及oled显示装置的弯曲性被改善。另外,可将无机屏障层和有机屏障层连续形成,因此量产性也被改善。

然而,根据本发明者的探讨,若以专利文献2或3所记载的方法形成有机屏障层,则会有产生无法获得足够的耐湿可靠性的问题的情形。

在使用喷墨法等的印刷法而形成有机屏障层的情况,有机屏障层能够仅形成在元件基板上的有源区域(activeregion,也有被称为“元件形成区域”或“显示区域”的情形),不形成在有源区域以外的区域。因此,在有源区域的周边(外侧),存在第一无机材料层和第二无机材料层直接接触的区域,有机屏障层藉由第一无机材料层和第二无机材料层而完全地被包围,从周围被隔绝。

相对于此,在专利文献2或3所记载的有机屏障层的形成方法,树脂(有机材料)被供给至元件基板的整面,利用液状的树脂的表面张力,使树脂偏置到元件基板的表面的凸部的侧面和基板表面的边界部。因此,在有源区域外的区域(也有被称为“周边区域”的情形),即,配置多个端子的端子区域、以及形成从有源区域到达端子区域的拉出布线的拉出布线区域也会有形成有机屏障层的情形。具体而言,例如树脂偏置到拉出布线及端子的侧面和基板表面的边界部。如此一来,沿着拉出布线形成的有机屏障层的部分的端部不藉由第一无机屏障层和第二无机屏障层包围,而暴露于大气(周边空气)。

有机屏障层与无机屏障层相比水蒸气屏障性低,因此导致沿着拉出布线形成的有机屏障层成为将大气中的水蒸气引导向有源区域内的经过路径。

在此,已说明合适地使用于柔性的有机el显示装置的薄膜密封结构的问题,但是薄膜密封结构不限于有机el显示装置,也被使用于有机el照明装置等的其他的有机el设备。

本发明是为了解决上述的问题而成,其目的在于提供有机el设备及其制造方法,所述有机el设备包括改善了量产性以及耐湿可靠性的包含较薄的有机屏障层的薄膜密封结构。

本发明的实施方式的有机el设备,包含:基板;驱动电路层,包含形成于所述基板上的多个tft、分别与所述多个tft的任一个连接的多条栅极总线以及多条源极总线、多个端子、连接所述多个端子和所述多条栅极总线或所述多条源极总线的任一个的多条拉出布线;无机保护层,形成于所述驱动电路层上,至少露出所述多个端子;有机平坦化层,形成于所述无机保护层上;有机el元件层,形成于所述有机平坦化层上,包含分别与所述多个tft的任一个连接的多个有机el元件;薄膜密封结构,以覆盖所述有机el元件层的方式形成,包含第一无机屏障层、与所述第一无机屏障层的上表面相接的有机屏障层、与所述有机屏障层的上表面相接的第二无机屏障层,所述有机屏障层形成在被由所述第一无机屏障层和所述第二无机屏障层直接接触的无机屏障层接合部包围的区域内;其中在从所述基板的法线方向看时,在形成了所述无机保护层的区域内,形成有所述有机平坦化层,在形成了所述有机平坦化层的区域内,配置有所述多个有机el元件,所述薄膜密封结构的外缘,与所述多条拉出布线交叉,且存在于所述有机平坦化层的外缘和所述无机保护层的外缘之间;在所述多条拉出布线之上所述无机保护层和所述第一无机屏障层直接接触的部分中,所述第一无机屏障层的与所述多条拉出布线的线宽度方向平行的剖面的形状中的侧面的圆锥角(taperangle)未满90°。所述第一无机屏障层的所述侧面的所述圆锥角优选为未满70°。

所述有机平坦化层,例如由具有感光性的树脂形成。所述有机平坦化层,优选为由聚酰亚胺(polyimide)形成。

本发明的某实施方式的有机el设备的制造方法,包括:工序a,在所述基板上形成所述驱动电路层;工序b,在所述驱动电路基板上形成所述无机保护层;工序c,在所述无机保护层上形成所述有机平坦化层;工序d,将所述有机平坦化层加热到200℃以上的温度;以及工序e,在所述加热工序之后,在所述有机平坦化层上形成所述有机el元件层。所述工序d,也可以是将所述有机平坦化层加热到300℃以上的温度的工序。

某实施方式的制造方法,还包括:在所述工序c之后,且在所述工序d之前,形成覆盖所述有机平坦化层的正型的光致抗蚀剂膜(photoresistfilm)的工序c1、以及将所述光致抗蚀剂膜整面曝光后,进行显像,藉此去除所述光致抗蚀剂膜的工序c2。在所述工序c1和所述工序c2之间,也可以还包括:保管或搬运形成了所述光致抗蚀剂膜的所述基板的工序。

某实施方式的制造方法,包含:工序f,在所述工序e之后,在形成了所述多个有机el元件的有源区域选择性地形成所述第一无机屏障层;工序g,在所述工序f之后,将所述基板配置在腔室内,向所述腔室内供给蒸气或雾状的光固化性树脂;工序h,是在所述第一无机屏障层上使光固化性树脂凝结的工序,以在所述圆锥角未满90°的所述第一无机屏障层的部分之上,不使所述光固化性树脂存在的方式,使所述光固化性树脂凝结;工序i,在所述工序h之后,对所述已被凝结的所述光固化性树脂照射光,藉此形成由光固化树脂构成的所述有机屏障层。

某实施方式的制造方法,包括:工序f,在所述工序e之后,在形成了所述多个有机el元件的有源区域选择性地形成所述第一无机屏障层;工序g,在所述工序f之后,将所述基板配置在腔室内,向所述腔室内供给蒸气或雾状的光固化性树脂;工序h,在所述第一无机屏障层上使所述光固化性树脂凝结,形成液状的膜;工序i,对所述光固化性树脂的所述液状的膜照射光,藉此形成光固化树脂层;工序j,将所述光固化树脂层部分地进行灰化(ashing),藉此形成所述有机屏障层。

根据本发明的实施方式,提供有机el显示装置及其制造方法,所述有机el显示装置包括改善了量产性及耐湿可靠性的包含较薄的有机屏障层的薄膜密封结构。

附图说明

图1(a)是本发明的实施方式的oled显示装置100的有源区域的示意性的部分剖面图,图1(b)是在oled3上形成的tfe结构10的部分剖面图。

图2是本发明的实施方式的oled显示装置100的示意性的俯视图。

图3(a)以及(b)是oled显示装置100的示意性的剖面图,图3(a)是沿着图2中的3a-3a’线的剖面图,图3(b)是沿着图2中的3b-3b’线的剖面图,图3(c)是表示各层的侧面的圆锥角θ的剖面图。

图4(a)~(d)是oled显示装置100示意性的剖面图,图4(a)是沿着图2中的4a-4a’线的剖面图,图4(b)是沿着图2中的4b-4b’线的剖面图,图4(c)是沿着图2中的4c-4c’线的剖面图,图4(d)是沿着图2中的4d-4d’线的剖面图。

图5(a)以及(b)是与比较例的oled显示装置100b1以及100b2中的图4(b)对应的示意性的剖面图。

图6是比较例的oled显示装置100c的示意性的俯视图。

图7(a)以及(b)是oled显示装置100c的示意性的剖面图,图7(a)是沿着图6中的7a-7a’线的剖面图,图7(b)是沿着图6中的7b-7b’线的剖面图。

图8(a)~(c)是oled显示装置100c的示意性的剖面图,图8(a)是沿着图6中的8a-8a’线的剖面图,图8(b)是沿着图6中的8b-8b’线的剖面图,图8(c)是沿着图6中的8c-8c’线的剖面图。

图9(a)以及(b)是分别表示实施方式的oled显示装置可包含的tft的例子的示意性的剖面图。

图10(a)~(c)是实施方式的其他的oled显示装置的示意性的剖面,分别与图4(b)~(d)对应。

图11(a)以及(b)是示意性地表示成膜装置200的构成的图,图11(a)是表示在第一无机屏障层上使光固化性树脂凝结的工序中的成膜装置200的状态,图11(b)是表示使光固化性树脂固化的工序中的成膜装置200的状态。

具体实施方式

以下,参照附图,说明本发明的实施方式的oled显示装置以及其制造方法。在以下,例示包含柔性基板的oled显示装置,但是本发明的实施方式不限于有机el显示装置,也可以是有机el照明装置等的其他有机设备,不限于在以下例示的实施方式。

首先,参照图1(a)以及(b),说明本发明的实施方式的oled显示装置100的基本的构成。图1(a)是本发明的实施方式的oled显示装置100的有源区域的示意性的部分剖面图,图1(b)是在oled3上形成的tfe结构10的部分剖面图。

oled显示装置100包含多个像素,每像素包含至少一个有机el元件(oled)。在此,为了简单化,说明关于与一个oled对应的结构。

如图1(a)所示般,oled显示装置100包含柔性基板(以下,有仅被称为“基板”的情形)1、在基板1上形成的包含tft的电路(有被为“驱动电路”或“背板(backplane)电路”的情形)2、在电路2上形成的无机保护层2pa、在无机保护层2pa上形成的有机平坦化层2pb、在有机平坦化层2pb上形成的oled3、和在oled3上形成的tfe结构10。oled3例如为顶部发射(topemission)型。oled3的最上部,例如为上部电极或盖层(折射率调整层)。有将排列有多个oled3的层称为oled层3的情形。在tfe结构10之上配置有可选择的偏光板4。此外,电路2和oled层3也可以共有一部分的构成要素。另外,例如,也可以在tfe结构10和偏光板4之间配置担任触控面板功能的层。也就是,oled显示装置100可被改变为附有on-cell型的触控面板的显示装置。

基板1是例如厚度为15μm的聚酰亚胺膜。包含tft的电路2的厚度是例如4μm。无机保护层2pa例如为sinx层(500nm)/sio2层(100nm)(上层/下层)。无机保护层2pa另外例如为sio2层/sinx层/sio2层的三层的结构也可以,各层的厚度例如为200nm/300nm/100nm。有机平坦化层2pb是例如厚度为4μm的感光性丙烯酸树脂层或感光性聚酰亚胺层。oled3的厚度是例如1μm。tfe结构的厚度是例如2.5μm以下。

图1(b)是在oled3上形成的tfe结构10的部分剖面图。在oled3的正上方形成有第一无机屏障层(例如sinx层)12,在第一无机屏障层12之上形成有有机屏障层(例如丙烯酸树脂层)14,在有机屏障层14之上形成有第二无机屏障层(例如sinx层)16。

例如,第一无机屏障层12是例如厚度为1.5μm的sinx层,第二无机屏障层16是例如厚度为800nm的sinx层,有机屏障层14是例如厚度为未满100nm的丙烯酸树脂层。第一无机屏障层12及第二无机屏障层16的厚度分别独立,为200nm以上、1500nm以下,有机屏障层14的厚度为50nm以上、未满200nm。tfe结构10的厚度优选为400nm以上、未满3μm,更优选为400nm以上、2.5μm以下。

tfe结构10以保护oled显示装置100的有源区域(参照图2中的有源区域r1)的方式形成,至少在有源区域r1,如上述般,从靠近oled3的侧依序包含有第一无机屏障层12、有机屏障层14以及第二无机屏障层16。此外,有机屏障层14并非作为覆盖有源区域r1的整面的膜而存在,包含有开口部。有机屏障层14之内,除了开口部以外,实际存在有机膜的部分称为“实心部”。有机屏障层14例如能够使用专利文献1或2所记载的方法、或后述的成膜装置200而形成。

另外,“开口部”(也有被称为“非实心部”的情形。),无需以实心部被包围,包含缺口等,在开口部中,第一无机屏障层12和第二无机屏障层16直接接触。在以下,将第一无机屏障层12和第二无机屏障层16直接接触的部分称为“无机屏障层接合部”。

以下,参照图2及图3,说明本发明的实施方式的oled显示装置100及其制造方法。

图2表示本发明的实施方式的oled显示装置100的示意性的俯视图。另外,参照图3(a)~(c)以及图4(a)~(d),说明oled显示装置100的剖面结构。图3(a)以及(b)是oled显示装置100的示意性的剖面图,图3(a)是沿着图2中的3a-3a’线的剖面图,图3(b)是沿着图2中的3b-3b’线的剖面图。图3(c)是表示各层的侧面的圆锥角θ的剖面图。图4(a)~(d)是oled显示装置100示意性的剖面图,图4(a)是沿着图2中的4a-4a’线的剖面图,图4(b)是沿着图2中的4b-4b’线的剖面图,图4(c)是沿着图2中的4c-4c’线的剖面图,图4(d)是沿着图2中的4d-4d’线的剖面图。

首先,参照图2。形成在基板1上的电路2,包含有多个tft(不图示)、和分别与多个tft(不图示)的任一个连接的多个栅极总线(不图示)以及多个源极总线(不图示)。电路2也可以是用于驱动多个oled3的公知的电路。多个oled3与电路2所包含的多个tft的任一个连接。oled3也可以是公知的oled。

电路2进一步包含在配置有多个oled3的有源区域(以图2中的虚线所包围的区域)r1的外侧的周边区域r2配置的多个端子34、和多个端子34与多条栅极总线或多条源极总线的任一个连接的多条拉出布线32。会有将包含多个tft、多条栅极总线、多条源极总线、多条拉出布线32以及多个端子34的电路2整体称为驱动电路层2的情形。另外,在驱动电路层2之内,将形成在有源区域r1之内的部分标示为驱动电路层2a。

此外,在图2等中,作为驱动电路层2的构成要素,会有仅图示拉出布线32及/或端子34的情形,但是驱动电路层2不仅包含有包含拉出布线32以及端子34的导电层,还包含有一个以上的导电层、一个以上的绝缘层以及一个以上的半导体层。驱动电路层2所包含的导电层、绝缘层、半导体层的构成,例如藉由之后的图9(a)以及(b)所例示的tft的构成而可变化。另外,在基板1上,作为驱动电路层2的底膜,也可以形成绝缘膜(底涂层,basecoat)。

从基板1的法线方向看时,在形成了无机保护层2pa的区域内,形成有有机平坦化层2pb,在形成了有机平坦化层2pb的区域内,配置有有源区域r1(2a、3)。薄膜密封结构10的外缘,与多条拉出布线32交叉,且存在于有机平坦化层2pb的外缘和无机保护层2pa的外缘之间。因此,有机平坦化层2pb与oled层3一起被由无机保护层2pa和第一无机屏障层12直接接触的接合部包围(参照图3(b)及图4(b))。无机保护层2pa以露出至少多个端子34的方式形成。一旦以覆盖端子34的方式形成了无机保护膜后,也可以以光刻制程(photolithographyprocess)形成包含使端子34露出的开口部的无机保护层2pa。

无机保护层2pa保护驱动电路层2。有机平坦化层2pb将形成oled层3的底的表面平坦化。有机平坦化层2pb与有机屏障层14相同地,相较于无机保护层2pa、无机屏障层12、16,水蒸气屏障性低。因此,如图6~图8所示的比较例的oled显示装置100c的有机平坦化层2pbc般,若其一部分被曝晒于大气(周边空气),则从此吸收水分。其结果,导致有机平坦化层2pbc成为将大气中的水蒸气引导向有源区域r1内的经过路径。如上述般,在实施方式的oled显示装置100中,有机平坦化层2pb被由无机保护层2pa和第一无机屏障层12直接接触的接合部包围,因此水分从有机平坦化层2pb被引导至有源区域r1内的事态被防止。

有机平坦化层2pb优选为从具有感光性的树脂被形成。有机平坦化层2pb使用各种的涂布法、印刷法而被形成。另外,若具有感光性,则能够以光刻制程仅在既定的区域容易地形成有机平坦化层2pb。感光性树脂,不论是正型、负型都可以。能够合适地使用具有感光性的丙烯酸树脂(acrylicresin)、聚酰亚胺树脂。当然,若使用另外的光致抗蚀剂,则能够使用不具有感光性的树脂而形成有机平坦化层2pb。

为了在有机平坦化层2pb上,在形成oled层3之前,去除有机平坦化层2pb所包含的水分,优选为进行加热(烘烤)。加热温度例如优选为200℃以上(例如1小时以上),更优选为300℃以上(例如15分钟以上)。空气为大气压力就可以。以在此加热(烘烤)工序中不产生热劣化的方式,优选为耐热性高的树脂材料,例如,优选为聚酰亚胺。

此外,会有形成了有机平坦化层2pb后,到形成oled层3为止,元件基板被保管或搬运的情形。也就是,制作了形成了驱动电路层2、无机保护层2pa以及有机平坦化层2pb的元件基板后,到形成oled层3为止,会有时间空出(例如,1天以上涵盖数天而保管)、或者移动到另外的工厂的情形。此期间,作为防止有机平坦化层2pb的表面被污染、或者在移动的时候尘埃附着的方法,例如也可以形成覆盖有机平坦化层2pb的正型的光致抗蚀剂膜。此光致抗蚀剂膜,优选为赋予光致抗蚀剂溶液后,藉由进行预先烘烤(去除溶剂的挥发:例如在约90℃以上且约110℃以下的温度范围,约5分钟~约30分钟程度的加热)而形成。保管、移动之后,在形成oled层3之前,藉由去除光致抗蚀剂膜,而能够获得有机平坦化层2pb的清净的表面。光致抗蚀剂膜的去除,优选为已将光致抗蚀剂膜的整面曝光后,不进行通常的后烘烤,进行显像。作为形成正型的光致抗蚀剂膜的材料,例如,为能够合适地使用正型光致抗蚀剂的东京应化股份有限公司制的制品名ofpr-800。

接着,参照图3(a)~(c)及图4(a)~(d),进一步地详细的说明oled显示装置100的剖面结构。

如图3(a)、(b)及图4(a)、(b)所示般,tfe结构10包含有形成在oled3上的第一无机屏障层12、与第一无机屏障层12相接的有机屏障层14、与有机屏障层14相接的第二无机屏障层16。第一无机屏障层12以及第二无机屏障层16,例如,为sinx层,以使用了掩模的等离子体cvd法,以覆盖有源区域r1的方式仅在既定的区域选择性地形成。

有机屏障层14例如能够由上述专利文献2或3所记载的方法形成。例如,在腔室内,将蒸气或雾状的有机材料(例如丙烯酸单体(acrylicmonomer))供给到已被维持在室温以下的温度的元件基板上,并在元件基板上凝结,藉由成了液状的有机材料的毛细管现象或表面张力,而偏置在第一无机屏障层12的凸部的侧面和平坦状部的边界部。其后,对有机材料例如照射紫外线,藉此在凸部的周边的边界部形成有机屏障层(例如丙烯酸树脂层)14的实心部。藉由此方法而形成的有机屏障层14,在平坦部实质上不存在实心部。关于有机屏障层的形成方法,将专利文献2以及3的公开内容用于参考而援用于本说明书。

有机屏障层14另外,也能够藉由调整使用成膜装置200而形成的树脂层的最初的厚度(例如,设为未满100nm)、及/或将已一旦形成的树脂层进行灰化处理而形成。灰化处置,如后述般,例如,可藉由使用了n2o、o2以及o3之内的至少一种气体的等离子体灰化而进行。

图3(a)是沿着图2中的3a-3a’线的剖面图,表示包含粒子p的部分。粒子p是在oled显示装置的制造制程中产生的微细的杂质,例如,是玻璃的微细的碎片、金属的粒子、有机物的粒子。若使用掩模蒸镀法,则尤其易于产生粒子。

如图3(a)所示,有机屏障层(实心部)14,可仅在粒子p的周边形成。这是因为,在形成了第一无机屏障层12后已被赋予的丙烯酸单体在粒子p上的第一无机屏障层12a的表面(圆锥角θ为90°以上)的周边被凝结并偏置。第一无机屏障层12的平坦部上,成为有机屏障层14的开口部(非实心部)。

若存在粒子(例如直径为约1μm以上)p,则会有在第一无机屏障层12形成裂缝(缺口)12c的情形。这被认为是因为从粒子p的表面成长的sinx层12a、和从oled3的表面的平坦部分成长的sinx层12b冲突(撞击,impinge)而产生。若存在如此的裂缝12c,则tfe结构10的屏障性降低。

在oled显示装置100的tfe结构10,如图3(a)所示,有机屏障层14以填充第一无机屏障层12的裂缝12c的方式形成,且有机屏障层14的表面,将粒子p上的第一无机屏障层12a的表面、和oled3的平坦部上的第一无机屏障层12b的表面连续性且平滑地连结。因此,缺陷不会形成在粒子p上的第一无机屏障层12以及被形成在有机屏障层14上的第二无机屏障层16,而形成致密的膜。如此一来,藉由有机屏障层14,即使存在粒子p,也能够保持tfe结构10的屏障性。

接着,参照图3(b)以及图4(a)~(d),说明拉出布线32以及端子34上的剖面结构。

如图3(b)所示般,以在基板1上拉出布线32以及端子34一体地形成,露出端子34的方式,在拉出布线32上形成有无机保护层2pa。在无机保护层2pa上形成有有机平坦化层2pb,在有机平坦化层2pb上,形成有oled层3。tfe结构10,以覆盖oled层3以及有机平坦化层2pb的方式被形成,oled层3以及有机平坦化层2pb被由无机保护层2pa和第一无机屏障层12直接接触的接合部包围。此外,tfe结构10的第一无机屏障层12和第二无机屏障层16之间的有机屏障层(实心部)14,仅在粒子等的凸部的周围形成,因此在此未被图示。有机屏障层(实心部)14被由第一无机屏障层12和第二无机屏障层16直接接触的无机屏障层接合部包围。

如图4(a)所示,靠近有源区域r1的区域(沿着图2中的4a-4a’线的剖面)中,在拉出布线32上,形成有无机保护层2pa、有机平坦化层2pa以及tfe结构10。

如图4(b)所示,在沿着图2中的4b-4b’线的剖面中,无机保护层2pa和第一无机屏障层12直接接触,有机平坦化层2pb被由无机保护层2pa和第一无机屏障层12直接接触的接合部包围(参照图2、图3(b))。

如图4(c)所示,在靠近端子34的区域中,在拉出布线32上仅形成有无机保护层2pa。

如图4(d)所示,端子34也从无机保护层2pa露出,被使用于与外部的电路(例如,fpc(flexibleprintedcircuits))的电连接。

包含图4(b)~(d)所示的区域,未覆盖有机平坦化层2pb,因此在形成tfe结构10的有机屏障层14的过程,有机屏障层(实心部)可被形成。例如,若与拉出布线32的线宽度方向平行的剖面形状中的侧面包含90°以上的圆锥角θ,则沿着拉出布线32的侧面可形成有机屏障层。然而,如图4(b)~(d)所示,实施方式的oled显示装置100,至少在这些的区域中,拉出布线32以及端子34的剖面形状中的侧面的圆锥角θ设为未满90°,不会有光固化性树脂偏置的情形。因此,不会有沿着拉出布线32及端子34的侧面形成有机屏障层(实心部)的情形。

在此,参照图3(c),说明各层的侧面的圆锥角θ。图3(c)是表示各层的侧面的圆锥角θ的剖面图,例如,与图(b)所示的剖面图对应。如图3(c)所示,将与拉出布线32的宽度方向平行的剖面形状中的侧面的圆锥角θ表示为θ(32),与其他层的侧面的圆锥角θ相同地,成为以θ(构成要素的参照附图标记)表示。

如此一来,在拉出布线32之上形成的无机保护层2pa,在无机保护层2pa之上形成的tfe结构10的第一无机屏障层12以及第二无机屏障层16的各圆锥角θ,满足θ(32)≧θ(2pa)≧θ(12)≧θ(16)的关系。因此,若是拉出布线32的侧面的圆锥角θ(32)未满90°,则无机保护层2pa的侧面的圆锥角θ(2pa)以及第一无机屏障层12的侧面的圆锥角θ(12)也成为未满90°。

若侧面的圆锥角θ为90°以上,则在专利文献2或3所记载的有机屏障层的形成方法,成为沿着侧面和平坦的表面的边界(成为90°以下的角),蒸气或雾状的有机材料(例如丙烯酸单体)凝结,且形成有机屏障层(实心部)。如此一来,例如,导致沿着拉出布线形成的有机屏障层(实心部)成为将大气中的水蒸气引导向有源区域内的经过路径。

例如,如图5(a)的比较例的oled显示装置100b1中的与图4(b)对应的示意性的剖面图所示,若拉出布线32b1的侧面圆锥角θ(32b1)以及第一无机屏障层12b1的侧面圆锥角θ(12b1)为90°以上,则沿着tfe结构10b1的第一无机屏障层12b1的侧面,在第一无机屏障层12b1和第二无机屏障层16b1之间形成有机屏障层(实心部)14b1。此外,oled显示装置100b1,例如,也可以是将省略实施方式的oled显示装置100中的无机保护层pa,且将拉出布线32的侧面圆锥角θ(32)以及第一无机屏障层12的侧面圆锥角θ(12)改变为90°以上。

另外,如图5(b)的比较例的oled显示装置100b2中的与图4(b)对应的示意性的剖面图所示,若拉出布线32b2、无机保护层2pab2以及第一无机屏障层12b2的侧面圆锥角θ(32b2)、θ(2pab2)以及θ(12b1)为90°以上,则沿着tfe结构10b2的第一无机屏障层12b2的侧面,在第一无机屏障层12b2和第二无机屏障层16b2之间形成有机屏障层(实心部)14b2。此外,oled显示装置100b2,例如,也可以是将实施方式的oled显示装置100中的拉出布线32的侧面圆锥角θ(32)以及第一无机屏障层12的侧面圆锥角θ(12)改变为90°以上。

oled显示装置100b2与oled显示装置100b1不同,包含有无机保护层2pab2,因此第一无机屏障层12b2的侧面圆锥角θ(12b2),容易成为小于oled显示装置100b1的第一无机屏障层12b1的侧面圆锥角θ(12b1)。

图4(b)~(d)所示的本发明的实施方式的oled显示装置100中的拉出布线32、无机保护层2pa以及第一无机屏障层12的侧面的圆锥角θ(32)、θ(2pa)以及θ(12)任一个都是未满90°,不会有沿着这些的侧面形成有机屏障层14的情形。因此,不会有经由有机屏障层(实心部)14而大气中的水分到达有源区域r1内的情形,可具有优异的耐湿可靠性。在此,表示圆锥角θ(32)、θ(2pa)以及θ(12)任一个都是未满90°的例子,但是不限于此,若至少构成有机屏障层14的正下方的表面的第一无机屏障层12的侧面的圆锥角θ(12)未满90°,则图4(b)所示的积层结构(无机保护层2pa和第一无机屏障层12直接接触的部分(有机平坦化层2pa不存在)、以及第一无机屏障层12和第二无机屏障层16直接接触的部分(有机屏障层14不存在)形成,因此能够抑制/防止大气中的水分经由有机平坦化层2pa或有机屏障层14而侵入到有源区域r1内。另外,藉由包含无机保护层2pa,能够降低第一无机屏障层12的圆锥角θ(12),因此即使拉出布线32的圆锥角θ(32)较大(例如90°),第一无机屏障层12的圆锥角θ(12)能够设为未满90°。也就是,能够将拉出布线32的圆锥角θ(32)设为90°或接近90°,因此能够获得可将拉出布线32的l/s变小的优点。

此外,在侧面的圆锥角θ为70°以上且未满90°的范围,会有沿着侧面形成有机屏障层(实心部)14的情形。当然,若进行灰化处理,则能够沿着倾斜的侧面去除已偏置的树脂,但是在灰化处理所需的时间变长。例如,去除了在平坦的表面上形成的树脂后,也需要长时间的灰化处理。或者,在粒子p的周边形成的有机屏障层(实心部)被过度地灰化(去除)的结果,会有产生形成有机屏障层的效果不被充分地发挥的问题的情形。为了抑制/防止此事态,第一无机屏障层12的圆锥角θ(12)优选为未满70°,更优选为未满60°。

接着,参照图6至图8,说明比较例的oled显示装置100c的结构。图6表示oled显示装置100c的示意性的俯视图。图7(a)以及(b)是oled显示装置100c的示意性的剖面图,图7(a)是沿着图6中的7a-7a’线的剖面图,图7(b)是沿着图6中的7b-7b’线的剖面图。图8(a)~(c)是oled显示装置100c的示意性的剖面图,图8(a)是沿着图6中的8a-8a’线的剖面图,图8(b)是沿着图6中的8b-8b’线的剖面图,图8(c)是沿着图6中的8c-8c’线的剖面图。

oled显示装置100c在不包含无机保护层2pa的点、以及有机平坦化层2pbc被延伸设置到不被tfe结构10覆盖的区域为止的点,与实施方式的oled显示装置100不同。此外,对与oled显示装置100所包含的构成要素实质相同的构成要素,附加相同的参照的附图标记,并省略说明。

例如,如从图6、图7(b)及图8(b)所明白般,有机平坦化层2pbc的一部分被暴露在大气(周边空气)。如此一来,导致有机平坦化层2pbc从被暴露在大气的部分吸收水分,且成为将大气中的水蒸气引导向有源区域r1内的经过路径。相对于此,实施方式的oled显示装置100,如图3(b)以及图4(b)所示,有机平坦化层2pb与oled层3一起被由无机保护层2pa和第一无机屏障层12直接接触的接合部包围。因此,能够解决比较例的oled显示装置100c所具有的上述的问题。

接着,参照图9及图10,说明被使用于oled显示装置100的tft的例子、和使用制作tft时的栅极金属层以及源极金属层而形成的拉出布线以及端子的例子。在以下说明的,tft、拉出布线以及端子的结构,能够使用在上述的实施方式的oled显示装置100。

在高精细的中小型用的oled显示装置,可合适地使用移动度高的低温多晶硅(简称为“ltps”。)tft或氧化物tft(例如,包含in(铟)、ga(镓)、zn(锌)、o(氧)的四元系(in-ga-zn-o系)氧化物tft)。由于ltps-tft以及in-ga-zn-o系的tft的结构以及制造方法广为人知,因此在以下保留简单的说明。

图9(a)是ltps-tft2pt的示意性的剖面图,tft2pt可被包含于oled显示装置100的电路2。ltps-tft2pt是顶栅型的tft。

tft2pt形成在基板(例如,聚酰亚胺膜)1上的底涂层2pp上。在上述的说明已省略,优选为在基板1上形成以无机绝缘体已被形成的底涂层。

tft2pt包含形成在底涂层2pp上的多晶硅(polysilicon)层2pse、形成在多晶硅层2pse上的栅极绝缘层2pgi、形成在栅极绝缘层2pgi上的栅极电极2pg、形成在栅极电极2pg上的层间绝缘层2pi、和形成在层间绝缘层2pi上的源极电极2pss以及漏极电极2psd。源极电极2pss以及漏极电极2psd,在形成在层间绝缘层2pi以及栅极绝缘层2pgi的接触孔内,分别与多晶硅层2pse的源极区域以及漏极区域连接。

栅极电极2pg被包含于与栅极总线相同的栅极金属层,源极电极2pss以及漏极电极2psd被包含于与源极总线相同的源极金属层。使用栅极金属层以及源极金属层,拉出布线以及端子被形成(参照图10而后述)。

tft2pt,例如,如以下般地被制作。

作为基板1,例如,准备厚度15μm的聚酰亚胺膜。

将底涂层2pp(sio2膜:250nm/sinx膜:50nm/sio2膜:500nm(上层/中间层/下层))以及a-si膜(40nm)以等离子体化学气相沉积法进行成膜。

进行a-si膜的去氢处理(例如450℃,180分钟退火(anneal))。

将a-si膜以准分子雷射退火(excimer-laserannealing、ela)法多晶硅化。

以光刻工序将a-si膜图案化,藉此形成活性层(半导体岛)。

将栅极绝缘膜(sio2膜:50nm)以等离子体化学气相沉积法进行成膜。

在活性层的通道区域进行掺杂(doping)(b+)。

将栅极金属(mo:250nm)以溅镀(sputter)法进行成膜,以光刻工序(包含干式刻蚀工序)图案化(形成栅极电极2pg以及栅极总线等)。

在活性层的源极区域以及漏极区域进行掺杂(p+)。

进行活性化退火(例如,450℃,45分钟退火)。如此一来,可获得多晶硅层2pse。

将层间绝缘膜(sio2膜:300nm/sinx膜:300nm(上层/下层))以等离子体化学气相沉积法进行成膜。

在栅极绝缘膜以及层间绝缘膜以干式蚀刻形成接触孔。如此一来,可获得层间绝缘膜2pi以及栅极绝缘膜2pgi。

将源极金属(ti膜:100nm/al膜:300nm/ti膜:30nm)以溅镀法进行成膜,以光刻工序(包含干式刻蚀工序)图案化(形成源极电极2pss、漏极电极2psd以及源极总线等)。

其后,形成上述的无机保护层2pa(参照图2以及图3)。

图9(b)是in-ga-zn-o系tf2ot的示意性的剖面图,tft2ot可被包含于oled显示装置100a的电路2。tft2ot是底栅型的tft。

tft2ot形成在基板(例如,聚酰亚胺膜)1上的底涂层2op上。tft2ot包含形成在底涂层2op上的栅极电极2og、形成在栅极电极2og上的栅极绝缘层2ogi、形成在栅极绝缘层2ogi上的氧化物半导体层2ose、在氧化物半导体层2ose的源极区域上以及漏极区域上分别连接的源极电极2oss以及漏极电极2osd。源极电极2oss以及漏极电极2osd,被层间绝缘层2oi覆盖。

栅极电极2og被包含于与栅极总线相同的栅极金属层,源极电极2oss以及漏极电极2osd被包含于与源极总线相同的源极金属层。使用栅极金属层以及源极金属层,拉出布线以及端子被形成,参照图10而可包含后述的结构。

tft2ot,例如,如以下般地被制作。

作为基板1,例如,准备厚度15μm的聚酰亚胺膜。

将底涂层2op(sio2膜:250nm/sinx膜:50nm/sio2膜:500nm(上层/中间层/下层))以等离子体化学气相沉积法进行成膜。

将栅极金属(cu膜:300nm/ti膜:30nm(上层/下层))以溅镀法进行成膜,以光刻工序(包含干式刻蚀工序)图案化(形成栅极电极2og以及栅极总线等)。

将栅极绝缘膜(sio2膜:30nm/sinx膜:350nm(上层/下层))以等离子体化学气相沉积法进行成膜。

将氧化物半导体膜(in-ga-zn-o系半导体膜:100nm)以溅镀法进行成膜,以光刻工序(包含干式刻蚀工序)图案化,藉此形成活性层(半导体岛)。

将源极金属(ti膜:100nm/al膜:300nm/ti膜:30nm(上层/中间层/下层))以溅镀法进行成膜,以光刻工序(包含干式刻蚀工序)图案化(形成源极电极2oss、漏极电极2psd以及源极总线等)。

进行活性化退火(例如,300℃,120分钟退火)。如此一来,可获得氧化物半导体层2ose。

其后,作为保护膜,将层间绝缘膜2oi(例如,sinx膜:300nm/sio2膜:300nm(上层/下层))以等离子体化学气相沉积法进行成膜。此层间绝缘膜2oi,能够兼作为上述的无机保护层2pa(参照图2以及图3)。当然,在层间绝缘膜2oi之上,也可以进而形成无机保护层2pa。

接着,参照图10(a)~(c),说明实施方式的其他的oled显示装置的结构。此oled显示装置的电路(背板)2,包含图9(a)所示的tft2pt或图9(b)所示的tft2ot,使用制作tft2pt或tft2ot时的栅极金属层以及源极金属层而形成拉出布线32a以及端子34a。图10(a)~(c)分别与图4(b)~(d)对应,在对应的构成要素的参照的附图标记附加“a”。另外,图10中的底涂层2p,与图9(a)中的底涂层2pp以及图9(b)中的底涂层2op对应,图10中的栅极绝缘层2gi,与图9(a)中的栅极绝缘层2pgi以及图9(b)中的栅极绝缘层2ogi对应,图10中的层间绝缘层2i,与图9(a)中的层间绝缘层2pi以及图9(b)中的层间绝缘层2oi对应。

如图10(a)~(c)所示,栅极金属层2g以及源极金属层2s,在已形成在基板1上的底涂层2p上被形成。在图3以及图4已省略,但是优选为在基板1上形成以无机绝缘体形成的底涂层2p。

如图10(a)~(c)所示,拉出布线32a以及端子34a,作为栅极金属层2g和源极金属层2s的积层体而形成。拉出布线32a以及端子34a的以栅极金属层2g形成的部分,例如具有与栅极总线相同的剖面形状,拉出布线32a以及端子34a的以源极金属层2s形成的部分,例如具有与源极总线相同的剖面形状。例如,在500ppi的5.7型的显示装置的情况,以栅极金属层2g形成的部分的线宽度例如为10μm,相邻间距离为16μm(l/s=10/16),以源极金属层2s形成的部分的线宽度例如为16μm,相邻间距离为10μm(l/s=16/10)。圆锥角θ是都未满90°,优选为未满70°,更优选为60°以下。此外,在有机平坦化层pb之下形成的部分的圆锥角为90°以上也可以。

接着,参照图11(a)以及(b),说明使用于有机屏障层的形成的成膜装置200以及已使用这个的成膜方法。图11(a)以及(b)是示意性地表示成膜装置200的构成的图,图11(a)是表示在包含蒸气或雾状的光固化性树脂的腔室内,在第一无机屏障层上使光固化性树脂凝结的工序中的成膜装置200的状态,图11(b)是表示照射光固化性树脂进行感光性的光,使光固化性树脂固化的工序中的成膜装置200的状态。

成膜装置200包含腔室210、和将腔室210的内部分割成两个空间的分隔壁234。在以腔室210的内部中的分隔壁234分隔的一方的空间,配置有载台212、和淋浴板(showerplate)220。在以分隔壁234分隔的另一方的空间,配置有紫外线照射装置230。腔室210,将其内部的空间控制成既定的压力(真空度)以及温度。载台212包含上表面,所述上表面容纳包含多个已形成第一无机屏障层的oled3的元件基板20,能够将上表面冷却到例如-20℃为止。

淋浴板220在与分隔壁234之间,以形成间隙部224的方式配置,包含多个的贯通孔222。间隙部224的铅直方向尺寸,例如可为100mm以上、1000mm以下。被供给至间隙部224的丙烯酸单体(蒸气或雾状),从淋浴板220的多个的贯通孔222,被供给至腔室210内的载台212侧的空间。根据需求丙烯酸单体被加热。蒸气或雾状的丙烯酸单体26p,附着或接触到元件基板20的第一无机屏障层。丙烯酸单体26,从容器202以既定的流量被供给至腔室210内。向容器202,经由配管206供给丙烯酸单体26,并且从配管204供给氮气。向容器202的丙烯酸单体的流量,藉由质量流量控制器(massflowcontroller)208被控制。藉由淋浴板220、容器202、配管204、206以及质量流量控制器208等原料供给装置被构成。

紫外线照射装置230包含有紫外线光源和可选择的光学元件。紫外线光源,例如,也可以是紫外线灯(例如,水银灯(包含高压、超高压),汞氙弧灯(mercuryxenonlamp)或金属卤化物灯(metalhalidelamp))。光学元件,例如,是反射镜,棱镜、透镜以及衍射元件(diffractionelement)。

在紫外线照射装置230配置于既定的位置时,具有既定的波长以及强度的光朝向载台212的上表面出射。分隔壁234以及淋浴板220,优选为紫外线的透射率高的材料,例如以石英形成。

使用成膜装置200,能够将有机屏障层14例如如以下般而形成。在此,说明作为光固化性树脂而使用丙烯酸单体的例子。

在腔室210内,供给丙烯酸单体26p。元件基板20在载台212上,例如被冷却到-15℃。丙烯酸单体26p在元件基板20的第一无机屏障层12上被凝结。控制此时的条件,藉此能够仅在第一无机屏障层12包含的凸部的周围使液状的丙烯酸单体偏置。又或者,以已在第一无机屏障层12上被凝结的丙烯酸单体形成液膜的方式控制条件。

调整液状的光固化树脂的粘度以及/或表面张力,藉此能够控制液膜的厚度、与第一无机屏障层12的凸部相接的部分的形状(凹形状)。例如,粘度以及表面张力,依赖于温度,因此调节元件基板的温度,藉此能够控制。例如,存在于平坦部上的实心部的大小,与液膜的第一无机屏障层12d的凸部相接的部分的形状(凹形状)以及在之后进行的灰化处理的条件,藉此可被控制。

接着,使用紫外线照射装置230u,典型上来说,照射紫外线232至元件基板20的上表面的整体,藉此使第一无机屏障层12上的丙烯酸单体固化。作为紫外线光源,例如,使用在365nm具主峰的高压水银灯,作为紫外线光源,例如,以12mw/cm2,照射约10秒。

由丙烯酸树脂构成的有机屏障层14如此地被形成。此有机屏障层14的形成工序的作业时间(tacttime),例如,是未满约30秒,量产性非常高。

固化了液膜状的光固化性树脂后,经过灰化处理,也可以仅在凸部的周围形成有机屏障层14。此外,也在将已偏置的光固化性树脂固化,藉此形成有机屏障层14时,也可以施加灰化处理。藉由灰化处理,能够使有机屏障层14和第二无机屏障层16的粘接性提升。也就是,灰化处理,不仅为了去除已一旦形成的有机屏障层的多余的部分,也可用于将有机屏障层14的表面改质(亲水化)。

灰化可使用公知的等离子体灰化装置、光激发灰化装置、uv臭氧灰化装置而进行。例如,使用了n2o、o2及o3内的至少一种气体的等离子体灰化、或可对这些进一步与紫外线照射组合而进行。在作为第一无机屏障层12以及第二无机屏障层16,将sinx膜以化学气相沉积法进行成膜的情况,做为原料气体使用n2o,因此若将n2o使用于灰化,则可获得能够将装置简略化的优点。

若进行灰化,则有机屏障层14的表面被氧化,被改质为亲水性。另外,有机屏障层14的表面几乎被均匀地切削,并且被形成极微细的凹凸,表面积增大。在进行了灰化时的表面积增大效果,相较于相对于无机材料也就是第一无机屏障层12,相对于有机屏障层14的表面的一方较大。因此,有机屏障层14的表面被改质为亲水性、和表面积增大,因此使与第二无机屏障层16的密合性被提升。

其后,搬运到用于形成第二无机屏障层16的化学气相沉积腔室,例如,以与第一无机屏障层12相同的条件,形成第二无机屏障层16。第二无机屏障层16形成在形成了第一无机屏障层12的区域,因此在有机屏障层14的非实心部,第一无机屏障层12和第二无机屏障层16直接接触的无机屏障层接合部被形成。因此,如上述,抑制/防止经由有机屏障层大气中的水蒸气到达到有源区域内的事态。

此外,第一无机屏障层12以及第二无机屏障层16,例如,如以下般而被形成。在使用了sih4以及n2o气体的等离子体化学气相沉积法,例如,在将成膜对象的基板(oled3)的温度控制在80℃以下的状态,能够以400nm/min的成膜速度,形成厚度400nm的无机屏障层。如此所获得的无机屏障层的折射率是1.84,400nm的可见光的透射率是90%(厚度400nm)。另外,膜应力的绝对值是50mpa。

此外,作为无机屏障层,除了sinx层以外,也能够使用sio2层、sioxny(x>y)层、sinxoy(x>y)层、al2o3层等。光固化性树脂,例如,包含含有乙烯基的单体。在其中,丙烯酸单体被合适地使用。根据需求,光聚合引发剂可被混合到丙烯酸单体。能够使用公知的各种的丙烯酸单体。也可以混合多个丙烯酸单体。例如,混合2官能单体和3官能以上的多官能单体也可以。另外,也可以混合低聚物(oligomer)。光硬化性树脂的硬化前的室温(例如25℃)的粘度,优选为不超过10pa·s,尤其是优选为1~100mpa·s。若粘度高,则会有难以形成厚度为500nm以下的薄的液膜的情形。

在上述,已说明包含柔性基板的oled显示装置以及其制造方法的实施方式,但是本发明的实施方式不限于已例示者,能够广泛地适用在包含形成在不具有柔软性的基板(例如玻璃基板)的有机el元件、和形成在有机el元件上的薄膜密封结构的有机el设备(例如,有机el照明装置)。

产业上的可利用性

本发明的实施方式,被使用在有机el设备及其制造方法。本发明的实施方式,尤其是被合适地使用在柔性的有机el显示装置及其制造方法。

附图标记的说明

1柔性基板

2背板(电路)

3有机el元件

4偏光板

10薄膜密封结构(tfe结构)

12第一无机屏障层(sinx层)

14有机屏障层(丙烯树脂层)

16第二无机屏障层(sinx层)

20元件基板

26丙烯酸单体

26p丙烯酸单体的蒸气或雾状的丙烯酸单体

100、100c有机el显示装置

200成膜装置

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