(57)【要約】本発明の多層封止膜は、一つ以上の平坦化有機薄膜層、一つ以上のコンフォーマル有機薄膜層および一つ以上の無機薄膜層を含んでなる。前記薄膜層は、（ａ）平坦化有機薄膜層／無機薄膜層／コンフォーマル有機薄膜層／無機薄膜層、（ｂ）コンフォーマル有機薄膜層／無機薄膜層／平坦化有機薄膜層／無機薄膜層、（ｃ）平坦化有機薄膜層／コンフォーマル有機薄膜層／無機薄膜層、または（ｄ）コンフォーマル有機薄膜層／平坦化有機薄膜層／無機薄膜層の順序で積層される。本発明の多層封止膜は、平坦化有機薄膜層によって表面粗さを向上させることができ、コンフォーマル有機薄膜層によってパーティクルに対する均一なカバーリングを実現することができる。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つ以上の平坦化有機薄膜層、一つ以上のコンフォーマル有機薄膜層、および一つ以上の無機薄膜層を含み、
前記薄膜層が、
（ａ）平坦化有機薄膜層／無機薄膜層／コンフォーマル有機薄膜層／無機薄膜層、
（ｂ）コンフォーマル有機薄膜層／無機薄膜層／平坦化有機薄膜層／無機薄膜層、
（ｃ）平坦化有機薄膜層／コンフォーマル有機薄膜層／無機薄膜層、または
（ｄ）コンフォーマル有機薄膜層／平坦化有機薄膜層／無機薄膜層の順序で積層されることを特徴とする、多層封止膜。
【請求項２】
前記（ａ）および（ｂ）の最外郭無機薄膜層上に、平坦化有機薄膜層またはコンフォーマル有機薄膜層／無機薄膜層の順序で積層される２層の薄膜が一つ以上さらに積層されることを特徴とする、請求項１に記載の多層封止膜。
【請求項３】
前記（ｃ）および（ｄ）の無機薄膜層上に、平坦化有機薄膜層／コンフォーマル有機薄膜層／無機薄膜層、またはコンフォーマル有機薄膜層／平坦化有機薄膜層／無機薄膜層の順序で積層される３層の薄膜が一つ以上さらに積層されることを特徴とする、請求項１に記載の多層封止膜。
【請求項４】
前記（ｃ）および（ｄ）の無機薄膜層上に、平坦化有機薄膜層またはコンフォーマル有機薄膜層／無機薄膜層の順序で積層される２層の薄膜が一つ以上さらに積層されることを特徴とする、請求項１に記載の多層封止膜。
【請求項５】
前記平坦化有機薄膜の材料が、光重合により重合が開始されるジアゾ系樹脂、アジド系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシド系樹脂、ポリエーテル系樹脂、およびウレタン系樹脂よりなる群から選ばれる１種以上であることを特徴とする、請求項１に記載の多層封止膜。
【請求項６】
前記コンフォーマル有機薄膜の材料が、熱によってラジカルが生成されて重合が開始されるポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ウレア系樹脂、イソシアネート系樹脂、およびキシレン系樹脂よりなる群から選ばれる１種以上であることを特徴とする、請求項１に記載の多層封止膜。
【請求項７】
前記無機薄膜の材料が、シリコン窒化物、アルミニウム窒化物、ジルコニウム窒化物、チタニウム窒化物、ハフニウム窒化物、タンタリウム窒化物、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、マグネシウム酸化物、チタニウム酸化物、錫酸化物、セリウム酸化物、およびシリコン酸化窒化物（ＳｉＯＮ）よりなる群から選ばれる１種以上であることを特徴とする、請求項１に記載の多層封止膜。
【請求項８】
多層封止膜に２つ以上の無機薄膜層が形成される場合、前記無機薄膜層が同種の無機薄膜または２つ以上の異種の無機薄膜で形成されることを特徴とする、請求項１に記載の多層封止膜。
【請求項９】
平坦化有機薄膜層が、蒸発、シルクスクリーンおよびコーティングの中から選ばれる方法によって成膜され、紫外線または可視光線により重合される方式で積層されることを特徴とする、請求項１に記載の多層封止膜。
【請求項１０】
コンフォーマル有機薄膜層が、蒸発またはＣＶＤによって成膜され、熱重合により重合される方式で積層されることを特徴とする、請求項１に記載の多層封止膜。
【請求項１１】
無機薄膜層が、スパッタリング法、ＣＶＤ法、Ｅ−ビーム法、熱蒸着法、および熱的イオンビーム補助蒸着法（ＩＢＡＤ(Thermal Ion Beam Assisted Deposition)）の中から選ばれる方法によって積層されることを特徴とする、請求項１に記載の多層封止膜。
【請求項１２】
前記多層封止膜が、基板およびその上に形成された素子の上部に形成され、素子を封止することを特徴とする、請求項１に記載の多層封止膜。
【請求項１３】
前記多層封止膜が、基板およびその上に形成された素子の上部だけでなく、前記基板の側面および下部にも形成され、基板とその上に形成された素子を完全に取り囲んで封止することを特徴とする、請求項１に記載の多層封止膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＬＥＤ(Organic Light-Emitting Device)やＦＯＬＥＤ(Flexible Organic Light-Emitting Device)などのディスプレイ分野、および薄膜電池や太陽電池などの電池分野で使用される、酸素および水分透過バリア特性に優れた多層封止膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、薄膜封止の場合、素子上に一種の有機物と無機物を交互に成膜して多層の封止膜を形成する方法が採用されている。図１は従来の技術によって平坦化有機薄膜と無機薄膜を交互に成膜して形成した多層の封止膜の構造を示し、図２はコンフォーマル有機薄膜と無機薄膜を交互に成膜して形成した多層の封止膜の構造を示す。
【０００３】
このような方法によって形成される多層の封止膜において、有機薄膜は、実際酸素および水分バリアの役割をする無機薄膜形成の際に応力緩衝および表面粗さを均一にして無機薄膜の均一な成膜を誘導する役割をする。
【０００４】
米国特許第６，５７０，３２５号は、素子の上部に接合する有機薄膜として使用される、平坦化特性を有する膜を開示している。このような有機薄膜は、基板内の欠陥減少による表面粗さの向上、および素子の上部に位置しうるパーティクルのカバーリングを誘導することにより、無機薄膜の特性を向上させる。
【０００５】
このような平坦化有機薄膜の製造方法は、米国特許第５，９０２，６４１号に開示されているように、例えば、液体モノマーを熱源によって蒸発させて素子の上部に成膜し、前記液相に成膜されたモノマーをＵＶ硬化によって固相に相変化および重合させて製造する。
【０００６】
ところが、前記平坦化有機薄膜の場合、基板の欠陥減少による表面粗さの向上およびパーティクルカバーリング効果には優れるが、図３に示すように、パーティクルカバーリングの際に液相のモノマーが相対的に表面積の広い部分に片寄る現象のため、均一な成膜が不可能になる。よって、このような１種の有機薄膜と無機薄膜を交互に成膜する場合（図１）、図３に示すようにパーティクルの上部を介した水分および酸素透過の制御が非常に難しい。
【０００７】
一方、平坦化有機薄膜を使用する場合とは異なり、コンフォーマル有機薄膜のみを使用する場合、図４に示すように、良好なステップカバレッジで素子またはパーティクル面におけるバリア特性は非常に良好である。ところが、基板のスクラッチカバーリング(Scratch covering)および表面粗さの均一化は容易ではないため、このような１種の有機薄膜と無機薄膜を交互に成膜する場合（図２）、酸素および水分の透過を制御し難い問題が誘発される。このような問題は、コンフォーマル特性の有機物を成膜させるために、液相、固体と液体との混合相、または固相などの原料を熱源などによる相変化によって気化させ、素子の在る基板上に気体状態で成膜させることに起因する。
【０００８】
上述したように、素子の上部に、平坦化およびコンフォーマルのいずれか一つの特性のみを有する有機物と無機物を交互に成膜することにより形成される既存の多層封止膜（図１および図２）は、使用された有機薄膜固有の特性による利点および欠点を保有するから、素子保護のための十分な機能を発揮することができないという問題点を持つ。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、従来の技術のかかる問題点を解決するためのもので、その目的は、多層封止膜に含まれる有機薄膜によって表面粗さの向上効果だけでなく、パーティクルに対する均一なカバーリング効果も提供されることにより、このような有機薄膜層上に積層される無機薄膜層によって優れた酸素および水分バリア効果を発揮する、多層封止膜を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のある観点によれば、一つ以上の平坦化有機薄膜層、一つ以上のコンフォーマル(conformal)有機薄膜層および一つ以上の無機薄膜層を含み、前記薄膜層が（ａ）平坦化有機薄膜層／無機薄膜層／コンフォーマル有機薄膜層／無機薄膜層、（ｂ）コンフォーマル有機薄膜層／無機薄膜層／平坦化有機薄膜層／無機薄膜層、（ｃ）平坦化有機薄膜層／コンフォーマル有機薄膜層／無機薄膜層、または（ｄ）コンフォーマル有機薄膜層／平坦化有機薄膜層／無機薄膜層の順序で積層される、多層封止膜を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の多層封止膜は、平坦化有機薄膜層によって表面粗さを向上させることができ、コンフォーマル有機薄膜層によってパーティクルに対する均一なカバーリングを実現することができるため、このような有機薄膜層上に積層される無機薄膜層によって優れた酸素および水分バリア効果を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】平坦化有機薄膜３１と無機薄膜３２を交互に成膜して形成される従来の多層封止膜を示す図である。
【図２】コンフォーマル有機薄膜３３と無機薄膜３４を交互に成膜して形成される従来の多層封止膜を示す図である。
【図３】平坦化有機薄膜の積層状態を示すＳＥＭ写真である。
【図４】コンフォーマル有機薄膜の積層状態を示すＳＥＭ写真である。
【図５】本発明の一実施例に係る、平坦化有機薄膜層／無機薄膜層／コンフォーマル有機薄膜層／無機薄膜層が順次積層された多層封止膜を示す図である。
【図６】本発明の他の実施例に係る、コンフォーマル有機薄膜層／無機薄膜層／平坦化有機薄膜層／無機薄膜層が順次積層された多層封止膜を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、一つ以上の平坦化有機薄膜層、一つ以上のコンフォーマル有機薄膜層および一つ以上の無機薄膜層を含む、多層封止膜を提供する。前記薄膜層は、（ａ）平坦化有機薄膜層／無機薄膜層／コンフォーマル有機薄膜層／無機薄膜層、（ｂ）コンフォーマル有機薄膜層／無機薄膜層／平坦化有機薄膜層／無機薄膜層、（ｃ）平坦化有機薄膜層／コンフォーマル有機薄膜層／無機薄膜層、または（ｄ）コンフォーマル有機薄膜層／平坦化有機薄膜層／無機薄膜層の順序で積層される。
【００１４】
前記において、（ａ）および（ｂ）の最外郭無機薄膜層上には、封止性能を増加させるために、平坦化有機薄膜層またはコンフォーマル有機薄膜層／無機薄膜層の順序で積層される２層の薄膜が一つ以上さらに積層できる。
【００１５】
また、前記（ｃ）および（ｄ）の無機薄膜層上には、封止性能を増加させるために、平坦化有機薄膜層／コンフォーマル有機薄膜層／無機薄膜層、またはコンフォーマル有機薄膜層／平坦化有機薄膜層／無機薄膜層の順序で積層される３層の薄膜が一つ以上さらに積層できる。
【００１６】
また、前記（ｃ）および（ｄ）の無機薄膜層上には、封止性能を増加させるために、平坦化有機薄膜層またはコンフォーマル有機薄膜層／無機薄膜層の順序で積層される２層の薄膜が一つ以上さらに積層できる。
【００１７】
本発明の多層封止膜に２種以上の無機薄膜層が形成される場合、そのような無機薄膜層は、同種の無機薄膜または２種以上の異種の無機薄膜で形成できる。また、本発明の多層封止膜に２種以上の平坦化有機薄膜層が形成される場合、そのような有機薄膜層も同種の平坦化有機薄膜または２種以上の異種の平坦化有機薄膜で形成できる。本発明の多層封止膜に２種以上のコンフォーマル有機薄膜層が形成される場合も同様である。前記において、同種または異種の意味は、薄膜の材料または積層方法の差異によって区別される薄膜の種類を示す概念である。
【００１８】
本発明において、平坦化有機薄膜層およびコンフォーマル有機薄膜層は、有機材料固有の特性および有機材料のモノマーを重合させる重合方法の差異によってそのような特性が付与される。よって、平坦化有機薄膜層とコンフォーマル有機薄膜層の薄膜材料としては、当該分野における公知の有機薄膜材料を制限なく使用することができる。例えば、特に平坦化有機薄膜層の場合、液相モノマー、または液相と固相が共に共存するゲル状モノマーが蒸発、シルクスクリーンまたはコーティングなどの方法によって基板上に成膜され、紫外線または可視光線によって光重合反応を起こして重合が起る透明なモノマー系を挙げることができ、特にジアゾ系樹脂、アジド系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシド系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ウレタン系樹脂などを挙げることができる。これらは１種単独でまたは２種以上を組み合わせて使用できる。
【００１９】
また、コンフォーマル有機薄膜層の場合、モノマーを加熱することにより熱によってラジカルが生成されて反応が開始される熱重合方式のポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ウレア系樹脂、イソシアネート系樹脂、キシレン系樹脂などを挙げることができ、これらは１種単独でまたは２種以上を組み合わせて使用できる。
【００２０】
本発明において、平坦化有機薄膜層は、当該分野における公知の方法で積層でき、例えば、蒸発、シルクスクリーンおよびコーティングの中から選ばれる方法で成膜し、紫外線または可視光線によって重合させる方式で積層できる。
【００２１】
本発明において、コンフォーマル有機薄膜層は、当該分野における公知の方法で積層でき、例えば、蒸発、ＣＶＤなどによって成膜し、熱重合によって重合させる方式で積層できる。
【００２２】
前記において、無機薄膜層の薄膜材料および積層方法は、当該分野における公知のものであれば特別な制限なく使用することができる。
【００２３】
例えば、薄膜材料としては、シリコン窒化物、アルミニウム窒化物、ジルコニウム窒化物、チタニウム窒化物、ハフニウム窒化物、タンタリウム窒化物、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、チタニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、マグネシウム酸化物、錫酸化物、セリウム酸化物、シリコン酸化窒化物（ＳｉＯＮ）などを挙げることができる。これらの積層方法としては、スパッタリング法、ＣＶＤ法、Ｅビーム法、熱蒸着法、熱的イオンビーム補助蒸着法（ＩＢＡＤ(Thermal Ion Beam Assisted Deposition)）などの真空成膜法を用いることができる。前記ＣＶＤ法としては、ＩＣＰ−ＣＶＤ(Induced Coupled Plasma-Chemical Vapor Deposition)、ＣＣＰ(Capacitively Coupled Plasma)−ＣＶＤ、ＳＷＰ(Surface Wave Plasma)−ＣＶＤ法などを挙げることができる。
【００２４】
本発明の多層封止膜は、酸素および水分透過バリア特性が要求され、駆動特性上、超薄型、透明化およびフレキシブル化が可能な、ＯＬＥＤ(Organic Light-Emitting Device)やＦＯＬＥＤ(Flexible Organic Light-Emitting Device)などのディスプレイ分野、および薄膜電池や太陽電池などの電池分野で効果的に使用できる。
【００２５】
本発明の多層封止膜は多様な方式で使用できる。例えば、基板およびその上に形成された素子の上部に前記多層封止膜を形成して素子を封止する方式で使用できる。あるいは、基板およびその上に形成された素子の上部だけでなく、前記基板の側面および下部にも前記多層封止膜を形成して基板とその上に形成された素子を完全に取り囲んで封止する方式でも使用できる。
【００２６】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施例をさらに具体的に説明する。
【００２７】
図５は本発明の一実施例に係る、平坦化有機薄膜層／無機薄膜層／コンフォーマル有機薄膜層／無機薄膜層が順次積層された多層封止膜を示す。
【００２８】
図５に示すように、基板１０上に素子２０が設置され、その素子を酸素および水分から保護するために、基板１０および素子２０上に多層封止膜３０が積層される。
【００２９】
前記多層封止膜３０は、平坦化有機薄膜層３１、無機薄膜層３２、コンフォーマル有機薄膜層３３、および無機薄膜層３４を含んでなる。平坦化有機薄膜層３１は、前記基板１０および素子２０上に直接積層され、基板および素子上の欠陥を減少させることにより表面粗さを向上させる役割をする。無機薄膜層３２は、前記平坦化有機薄膜層３１上に積層され、実質的に酸素および水分バリアの役割をする。コンフォーマル有機薄膜層３３は、前記無機薄膜層３２上に積層され、前記平坦化有機薄膜層３１の欠点であるパーティクルに対する不均一カバーリングを補完する。無機薄膜層３４は、前記コンフォーマル有機薄膜層３３上に積層され、実質的に酸素および水分バリアの役割をする。
【００３０】
したがって、前記多層封止膜３０は、表面粗さの向上効果を提供する平坦化有機薄膜層３１およびその上部に均一に成膜される無機薄膜層３２によって優れた１次酸素および水分バリアを形成し、かつ、前記無機薄膜層３２上にパーティクルに対する不均一カバーリングを補完して積層されるコンフォーマル有機薄膜層３３およびその上部にさらに積層される無機薄膜層３４によって２次酸素および水分バリアを形成する。よって、前記多層封止膜は非常に優れた酸素および水分バリア効果を示す。
【００３１】
図６は本発明の他の実施例に係る、コンフォーマル有機薄膜層／無機薄膜層／平坦化有機薄膜層／無機薄膜層が順次積層された多層封止膜を示す。
【００３２】
図６に示すように、基板１０上に素子２０が設置され、その素子を酸素および水分から保護するために、基板１０および素子２０上に多層封止膜３０が積層される。
【００３３】
前記多層封止膜３０は、コンフォーマル有機薄膜層３３、無機薄膜層３４、平坦化有機薄膜層３１、および無機薄膜層３２を含んでなる。コンフォーマル有機薄膜層３３は、前記基板１０および素子２０上に直接積層され、パーティクルに対する均一なカバーリング効果を提供する。無機薄膜層３４は、前記コンフォーマル有機薄膜３３上に積層され、実質的に酸素および水分バリアの役割をする。平坦化有機薄膜層３１は、前記無機薄膜層３４上に積層され、前記コンフォーマル有機薄膜層３３の欠点である不均一な表面粗さを補完する。無機薄膜層３２は、前記平坦化有機薄膜層３３上に積層され、実質的に酸素および水分バリアの役割をする。
【００３４】
したがって、前記多層封止膜３０は、パーティクルに対する均一なカバーリング効果を提供するコンフォーマル有機薄膜層３３およびその上部に積層される無機薄膜層３４によって１次酸素および水分バリアを形成し、かつ、前記無機薄膜層３４上に積層されて表面粗さを向上させる平坦化有機薄膜層３１およびその上部に積層される無機薄膜層３２によって２次酸素および水分バリアを形成する。よって、前記多層封止膜は非常に優れた酸素および水分バリア効果を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
2011508374.tif 000009
2011508374.tif 000010