CN100459220C - 制造系统以及发光元件的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种气相沉积方法和薄膜形成系统的气相沉积系统，通过该气相沉积方法和气相沉积系统可以更有效地利用EL材料，并且以高的生产率形成具有良好均匀性的EL材料。根据本发明，在薄膜形成室内，其中密封含有蒸发材料的多个容器的矩形蒸发源支架相对于衬底以一定间距移动，并且蒸发材料被气相沉积在衬底上。另外，在蒸发源支架移动同时，矩形蒸发源支架的纵向可以与衬底的一侧倾斜。另外，优选的是在气相沉积期间，在形成TFT时蒸发源支架的移动方向与激光束的扫描方向不同。

Description

制造系统以及发光元件的制作方法
技术领域
本发明涉及一种具有能通过气相沉积进行沉积材料(以下称为蒸发材料)的薄膜形成系统的制造系统、以及含有有机化合物的膜作为发光层并使用所述制造系统的发光元件及其制造方法。特别是，本发明涉及一种从设置在与衬底相对的位置上的多个蒸发源通过蒸发蒸发材料进行薄膜形成的薄膜形成方法(气相沉积法)以及制造系统。
背景技术
近年来，与具有EL元件作为自发光发光元件的发光装置相关的研究正在活跃地开展。所述发光装置是指有机EL显示器或有机发光二极管。由于这些发光装置具有例如适用于动画显示的快速的响应速度、低电压、低电力消耗驱动等特性，因此它们作为第二代显示器包括新一代移动电话和便携式信息终端(PDA)引起了人们的注意。
EL元件以含有有机化合物的层作为发光层。所述EL元件具有如下结构：含有有机化合物的层(以下称为EL层)置于阳极和阴极之间。通过对阳极和阴极施加电场而在EL层中产生电致发光。从所述EL元件中所获得的发光包括从单重激发态返回到基态而产生的发光(荧光)和三重激发态返回到基态而产生的发光(磷光)。
所述EL层具有典型“空穴输送层/发光层/电子输送层”的层叠结构。形成EL层的EL材料被概括地分为低分子量材料(单体)和高分子量材料(聚合物)。低分子量材料能采用气相沉积系统进行沉积。
传统的气相沉积系统包括设置衬底的衬底支架、封装有EL材料即蒸发材料的坩埚、防止将要升华的所述EL材料上升的闸门(shutter)以及用于加热坩埚中的所述EL材料的加热器。之后，通过加热器加热的所述EL材料升华并沉积在滚动的衬底上。同时，为沉积均匀，衬底和坩埚之间的距离需为1m或更大。
根据传统的气相沉积系统和传统的气相沉积方法，当通过气相沉积形成EL层时，几乎所有升华的EL材料都粘附在气相沉积系统的薄膜形成室内的内壁、闸门和防粘附挡板(一种用于防止蒸发材料粘附在薄膜形成室的内壁上的保护板)上。因此，在形成EL层的过程中，昂贵的EL材料的利用率极低即约1％或更低，因此发光装置的制造成本就变得很高。
因此，根据传统的气相沉积系统，为提供均匀的膜，有必要使衬底以等于或大于1m的间距远离蒸发源。因此，气相沉积系统自身的尺寸增大，气相沉积系统的各个薄膜形成室抽气所需的时间延长，因此，薄膜形成速度变慢以及生产量降低。同样，在使用大面积衬底时，可能会产生衬底中心部分和边缘部分之间的膜厚不均匀的问题。另外，由于气相沉积系统具有使衬底旋转的结构，因此以大面积衬底为目标的气相沉积系统存在限制。
根据上述问题，本发明人已经提出了一种气相沉积系统(文献1：日本特许公开No.2001-247959和文献2：日本特许公开No.2002-60926)。
发明内容
因此，本发明提供一种制造系统的气相沉积系统和一种气相沉积方法，所述系统能提高EL材料的利用率以减少制造成本并且使得形成EL层的均匀性或生产量优良。另外，本发明提供一种通过根据本发明所述的气相沉积系统和气相沉积法制作的发光装置以及所述发光装置的制备方法。
另外，本发明提供一种用于将EL材料有效地气相沉积在大面积衬底上的制造系统。所述衬底具有的尺寸例如为，320mm×400mm、370mm×470mm、550mm×650mm、600mm×720mm、680mm×880mm、1000mm×1200mm、1100mm×1250mm、1150mm×1300mm。同样，本发明提供一种气相沉积系统，该系统使大面积衬底的整个表面具有均一的厚度。
考虑到上述问题，本发明的目的是提供一种气相沉积系统，其中衬底和蒸发源相对移动。特别是，本发明的目的是提供一种气相沉积系统，其中在薄膜形成室中，其中置有以封装的方式充满蒸发材料的容器(坩埚)的蒸发源支架相对于衬底以一定间距移动。在本说明书中，包括具有一种移动的蒸发源支架的气相沉积系统的制造系统是指一种移动单元簇方法(cell cluster method)。
在本发明中，一个蒸发源支架的上面形状为矩形，在所述蒸发源支架的纵向上并排安装了4个或更多的坩埚，优选为6个或8个坩埚。应当注意术语“矩形”包括细长的矩形、细长的椭圆形或线性形式。所述蒸发源支架纵向长度根据所使用的衬底有必要设定为300mm到1300mm之间，并且将坩埚以等间距安装于其上。此外，当所述蒸发源支架纵向上的长度短于所使用的衬底的一边时，进行数次扫描以在衬底上形成薄膜。而且，所述蒸发源支架可以在一条路径中重复移动以多次层叠一种类型的薄膜。
设置蒸发中心相互交叉的4个或更多的坩埚并同时加热，从而使蒸发材料相互碰撞以得到微粒。同时，相互交叉的蒸发中心的位置位于掩膜(衬底)和容器之间的间隙中。
蒸发源支架中并不总要求容纳有有机材料或一种类型的有机材料，但是其中可以容纳多种类型的有机化合物。
而且，除在蒸发源支架中提供一种类型的材料作为发光有机化合物之外，也可以同时提供能作为掺杂剂(掺杂材料)的不同的有机化合物。优选有机化合物层通过基质材料和发光材料(掺杂材料)的气相沉积形成，该发光材料(掺杂材料)具有比基质材料更低的激发能。同样优选的是，掺杂剂的激发能低于空穴输送区域和电子输送层的激发能。因此能使掺杂剂有效地发光同时能防止掺杂剂分子激子的扩散。而且，如果掺杂剂为载流子捕获材料，还能提高载流子的复合效率。此外，能将三重激发能转换为发光的材料作为掺杂剂加入到混合区域的情况也落入本发明的范围。
此外，位于具有层叠结构的EL层的各个膜之间的界面上的蒸发材料混合的区域(混合区域)能通过在多个坩埚中填充不同的材料并同时沉积而形成。也可以在混合区域形成浓度梯度。
此外，在一个蒸发源支架中提供多种有机化合物材料的情况下，优选将所述有机化合物材料的蒸发方向倾斜，使得所述有机化合物材料在衬底位置上交叉并混合。可以通过使用倾斜调节螺杆(screw)使容器(坩埚)倾斜来设置蒸发方向。
在蒸发源支架中，设置一种构件(代表性的双轴平台)，其中所述蒸发源支架在薄膜形成室中能保持水平位置而在X方向或Y方向上移动。这里，蒸发源支架在二维表面上向X方向和Y方向移动。蒸发源支架的移动间距可适当调节为与掩膜开口部分的尺寸相适应。膜厚监控器与所述蒸发源支架一起移动。根据膜厚监控器测量的数值来调节所述蒸发源支架的移动速度使膜厚均匀化。纵向与所述蒸发源支架的移动方向之间的角度为90度。
根据本发明的气相沉积系统中，在气相沉积过程中衬底和所述蒸发源支架的间隔距离d典型地为窄至等于或小于30cm，优选等于或小于20cm，更优选为从5cm到15cm。蒸发材料的利用率和生产量因此得到显著提高。
由于衬底和所述蒸发源支架之间的间隔距离d典型地为窄至不大于30cm，沉积掩膜可能会被加热。因此，沉积掩膜优选由具有低的热膨胀系数的金属材料制成，例如，高熔点金属如钨、钽、铬、镍、钼或含有这些元素的合金如不锈钢、英科耐尔(Inconel)、镍基合金。例如，可以使用含有42％镍和58％铁的低热膨胀合金。为冷却被加热的沉积掩膜，用于循环冷却介质例如冷却水、冷却气体等的构件可提供给沉积掩膜。根据本发明，由于移动沉积掩膜，假使沉积掩膜的移动速度快，由于热引起的掩膜变形而导致的劣质沉积能降低至最小。
当使用大面积衬底进行多面切割(从一片衬底上形成多个面板)时，提供一种衬底支撑装置(框)用于支撑衬底使得组成划线的部分随后与之接触。即，衬底和掩膜设置在衬底支撑装置上，通过使来自设置在衬底支撑装置的下方的蒸发源支架的蒸发材料升华，使在不与衬底支撑装置接触的区域和没有被掩膜覆盖的区域进行气相沉积。因此，由于其自身的重量而引起的大面积衬底和掩膜的弯曲可以限制在等于或小于1mm。当清洁掩膜或室的内壁时，通过使衬底支撑装置由导电性材料制成以及由与衬底支撑装置连接的高频电源产生的等离子体来去除粘附在掩膜或室的内壁的蒸发材料。
为清洁粘附在掩膜上的沉积物，优选通过如图4A所示的等离子体产生装置在薄膜形成室中产生等离子体，将粘附在掩膜上的沉积物气化并排到薄膜形成室的外部。因此薄膜形成室具有一种用于引入由Ar、H、F、NF3、或O组成的组中的一种或多种气体的气体引入装置以及一种用于排出气化的沉积物的抽气装置。此外，电极分别提供给掩膜，高频电源与其任一方连接。因此，优选掩膜由导电性材料制成。当通过采用上述结构进行维护时，可以不用将薄膜形成室暴露在大气中而将薄膜形成室清洁。优选在薄膜形成室中同时具有用于简单地仅清洁掩膜的等离子体清洁装置和用于强力清洁整个室的等离子体清洁装置。
如图9所示为例，在上述气相沉积系统中，蒸发源支架包括容器801(代表性地为坩埚)、通过均热构件设置在容器外侧的加热器、设置在加热器外侧的绝热层、容纳上述部件的外壳(外框802)、环绕在外壳外侧或内侧的冷却管(冷却水管810)、打开和关闭包括坩埚开口部分的外壳开口部分的蒸发闸门以及膜厚传感器。硅树脂803可填充容器801和外框802之间的空隙以防止空隙的存在。此外，设置过滤器801，因为由于其尺寸，部分蒸发材料不能通过设置在容器中的过滤器的网眼。通过在所述容器801内设置过滤器，这种蒸发材料就能返回至所述容器内，进行再次升华。因此，这使得控制薄膜形成速度、获得均匀膜厚以及均匀地气相沉积而没有表面不规则成为可能，这是因为用于气相沉积的蒸发材料的尺寸是相同的。当然，在没有过滤器的情况下能气相沉积均匀时，就无需过滤器。所述容器的结构不限于图9所示的结构。此外，所述容器由例如耐热性金属(Ti)、烧结氮化硼(BN)、氮化硼(BN)和氮化铝(AlN)的复合烧结体、石英或石墨等材料制成以使能耐高温、高压、低温。
此外，在一个薄膜形成室中可设置多个蒸发源支架。根据本发明，提供一种制造系统，包括：装载室、与所述装载室连接的载运室、与所述载运室连接的多个薄膜形成室以及与所述薄膜形成室连接的安装室，其中多个薄膜形成室的每一个与真空抽气处理室连接使得每个薄膜形成室内成为真空状态，并包括使掩膜和衬底的位置相互配准的对准装置(CCD相机和阻挡器)、衬底支撑装置、多个矩形蒸发源支架和用于移动所述蒸发源支架的装置，其中，蒸发源支架包括在纵向排列的容器和用于加热所述容器的装置、封装在每个所述容器中的蒸发材料；其中安装室与真空抽气处理室连接使得所述安装室内成为真空状态，并包括预先加热所述容器的装置，和载运所述容器到薄膜形成室中的蒸发源支架的装置。
在上述结构中，衬底支撑装置与成为端子部分的区域、切割区域、或衬底的端部通过掩膜夹在其中而重叠。
在上述结构中，衬底支撑装置和掩膜相互粘接或焊接。
在上述结构中，移动蒸发源支架的装置包括构件，该构件以一给定间距在X方向、并且以另一给定间距在Y方向上移动所述蒸发源支架。
在上述结构中，多个容器在矩形蒸发源支架上以等间距设置。
根据矩形蒸发源支架的形状，容器自身可拉长而不是排列多个容器。
尽管图1所示坩埚以一列排列(1×7)，多个坩埚也可以两列排列。开始移动所述多个蒸发源支架的时机可以在停止在先的蒸发源支架之后，也可以在停止在先的蒸发源支架之前。例如，根据下述工序多种材料可以连续地沉积在衬底上以提高在一个室内的生产率：假设使用四个蒸发源支架，充满空穴输送有机材料的坩埚设置在第一蒸发源支架，充满发光有机材料的坩埚设置在第二蒸发源支架，充满电子输送有机材料的坩埚设置在第三蒸发源支架，充满阴极缓冲材料的坩埚设置在第四蒸发源支架。假使在沉积膜固化之前开始下一个蒸发源支架的移动，能在具有层叠结构的EL层的每层膜之间的界面上形成蒸发材料混合的区域(混合区域)。
使衬底和蒸发源支架发生相对的移动，因此就没有必要增大衬底和蒸发源支架之间的距离，从而就能获得系统的小型化。而且，使气相沉积系统小型化，因此能减少已升华的蒸发材料在薄膜形成室的内壁上或防粘附挡板上的粘附。蒸发材料因此能得到利用而没有浪费。此外，通过根据本发明的气相沉积方法无需旋转衬底，因此能提供处理大面积衬底的气相沉积系统。而且，因为蒸发源支架相对于衬底在X方向和Y方向上移动，其同样能均匀地形成气相沉积膜。由于根据本发明移动沉积掩膜，这样由于热引起的掩膜变形而导致的劣质沉积能降低至最小。
如图5A和5B所示，设置蒸发源支架的纵向与衬底的一侧(X方向或Y方向)相倾斜，然后将蒸发源支架在X方向或Y方向上移动。根据本发明，提供一种制造系统，包括：装载室、与所述装载室连接的载运室、与所述载运室连接的多个薄膜形成室以及与所述薄膜形成室连接的安装室，其中多个薄膜形成室的每一个与真空抽气处理室连接使得每个薄膜形成室内成为真空状态，并包括设置掩膜和衬底位置的对准装置、矩形蒸发源支架和用于移动所述蒸发源支架的装置；其中，蒸发源支架包括在纵向排列的容器和用于加热所述容器的装置、每个所述容器包括封装在其中的蒸发材料；其中用于移动蒸发源支架的装置移动矩形蒸发源支架，使得其纵向设置为与衬底的X方向或Y方向上的衬底一侧相倾斜。
在上述结构中，纵向和蒸发源支架的移动方向之间的角度为一定角度Z(0°＜Z＜90°)。
此外，设定衬底与矩形蒸发源支架的纵向相倾斜，并且矩形蒸发源支架在X方向或Y方向上移动。根据本发明，提供一种制造系统，包括：装载室、与所述装载室连接的载运室、与所述载运室连接的多个薄膜形成室以及与所述薄膜形成室连接的安装室；其中多个薄膜形成室的每一个与真空抽气处理室连接使得每个薄膜形成室内成为真空状态，并包括使掩膜和衬底的位置相互配准的对准装置、矩形蒸发源支架和用于移动所述蒸发源支架的装置；其中，蒸发源支架包括容器和用于加热所述容器的装置、所述容器在纵向上排列并且每个容器包括封装在其中的蒸发材料；其中衬底的一侧设定为与矩形蒸发源支架移动的方向相倾斜。
在上述结构中，掩膜和蒸发源支架设定为与蒸发源支架的纵向和衬底相倾斜。此外，纵向和蒸发源支架的移动方向之间的角度为90度。
在有源矩阵型发光装置的制备步骤中，优选在制作TFT中使用的激光束的扫描方向不同于蒸发源支架的移动方向。相对于发光装置的制作方法来讲，本发明的结构如下：一种发光装置的制造方法，其中，将来自蒸发源的含有有机化合物的材料蒸发，其中所述蒸发源与其中设置有TFT的衬底相面对；含有有机化合物的膜形成在设置在衬底上的第一电极上；然后，第二电极形成在含有有机化合物的膜上；该方法包括以下步骤：在具有绝缘表面的衬底上形成一层半导体膜；以扫描的方式在半导体膜上照射激光束；形成TFT其中使得半导体膜成为有源层；形成与所述TFT连接的第一电极；当以不同于所述激光束的扫描方向的方向移动矩形蒸发源支架时，在所述第一电极上形成含有有机化合物的膜；以及在含有有机化合物的膜上形成第二电极。
另外，优选垂直于所述激光束的扫描方向的方向与蒸发源的移动方向不同。本发明的一种结构如下；一种发光装置的制造方法，其中，将来自蒸发源的含有有机化合物的材料气相沉积，其中所述蒸发源与其上设置有TFT和第一电极的衬底相面对；含有有机化合物的膜形成在第一电极上；第二电极形成在含有有机化合物的膜上；该方法包括以下步骤：在具有绝缘表面的衬底上形成一层半导体膜；以扫描的方式在半导体膜上照射激光束；形成TFT其中使得半导体膜成为有源层；形成与所述TFT连接的第一电极；当以不同于垂直所述激光束的扫描方向的方向移动矩形蒸发源支架时，在所述第一电极上形成含有有机化合物的膜；以及在含有有机化合物的膜上形成第二电极。
在上述结构中，所述激光束是发射来自连续振荡激光器或脉冲振荡激光器中选择的一种或多种激光器的激光束，所述连续振荡激光器或脉冲振荡激光器是YAG激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、玻璃激光器、红宝石激光器、翠绿宝石激光器、或者Ti：蓝宝石激光器，或者所述激光束是发射来自连续振荡或脉冲振荡激光器中选择的一种或多种激光器的激光束，所述连续振荡或所述脉冲振荡激光器为受激准分子激光器、Ar激光器或Kr激光器。
进行气相沉积之前在薄膜形成室中安装EL材料的过程或气相沉积过程可被认为是使得潜在杂质例如氧气和水分渗入到将要气相沉积的所述EL材料或金属材料中的过程。
同样，用于保存EL材料的容器通常是使用塑料盖子的棕色加盖的玻璃瓶。可以考虑瓶子没有加盖的情况。
以往，当通过气相沉积进行薄膜形成时，将预定量的蒸发材料从一个容器(玻璃瓶)移到气相沉积系统内与衬底相对的另一容器(通常是坩埚或蒸发舟皿)中。在将所述材料移到另一容器的过程中，存在将杂质混入到蒸发材料中的风险。即，存在将氧气、水分或其他杂质混入到材料中的危险，这是成为EL元件劣化的一个原因。
例如可以通过使用设置在气相沉积系统中的手套等用手将所述材料从玻璃瓶转移到预处理室的容器中。然而，假如手套设在预处理室中，该室就不能真空化。因此，所述材料应在大气压下转移至另一室中。即使在氮化气氛下，在预处理室中也难以尽可能减少水分或氧气。可以考虑使用自动装置，然而，很难制造出能处理粉末状材料的自动装置。因此，很难制出一种制造系统(连续封闭的系统)，使得能防止杂质混入EL材料中，其中从在下部电极上形成EL层的步骤到形成上部电极的步骤完全自动化进行。
根据上述问题，本发明提供一种制造系统，其中EL材料或金属材料直接保存和密封在将设置在气相沉积系统中的所述容器中，而不是典型地使用棕色玻璃瓶等通常使用的容器，并在载运所述材料后进行气相沉积，以防止杂质混入到高纯度的蒸发材料中。为将EL蒸发材料直接保存在容器中，可直接对将要设置在气相沉积系统中的容器(坩埚)中所述EL蒸发材料进行升华纯化，而不必将所得到的EL材料分配到独立的容器中。根据本发明，将来可以使蒸发材料超高纯度化。此外，能直接保存在将要设置在气相沉积系统中的容器中的金属材料，可以通过电阻加热进行气相沉积。
参照附图8A描述容器的构成。第二容器包括用于载运的上部(721a)和下部(721b)的两个部分，并包括用于固定在第二容器顶端上方的第一容器的固定装置706；用于向固定装置施加压力的弹簧705；位于所述第二容器下部的气体引入口708，该入口作为保持所述第二容器中的减压的气体路径；固定上部容器721a和下部容器721b的O形圈；以及扣件702。其中充满纯化的蒸发材料的第一容器701设置在所述第二容器中。此外，优选所述第二容器由含有不锈钢的材料制成，并且优选所述第一容器由含有钛的材料制成。
在材料制作中纯化的材料充满所述第一容器701中。上部第二容器721a和下部第二容器721b通过O形圈相互配合并通过扣件702固定。并且所述第一容器701密封在所述第二容器中，然后，通过气体入口708使所述第二容器处于减压并用氮化物气氛取代。通过调节所述弹簧705用固定装置706固定第一容器701。此外，可将干燥剂放入所述第二容器中。从而，通过在所述第二容器中保持真空、低压、氮化物气氛甚至能防止痕量的氧气或水分粘附到蒸发材料上。
将此状态的容器载运至发光装置制造商，并将所述第一容器701直接载运到薄膜形成室中。之后，通过加热处理升华蒸发材料并气相沉积在衬底上。
优选其他部件，例如膜厚监控器(如晶体振荡器)、闸门等在未暴露在空气中的情况下载运至气相沉积系统。
优选发光装置制造商要求制造或销售蒸发材料的材料制造商将蒸发材料直接保存在将设置在上述气相沉积系统的容器中。通过发光装置制造商和材料制造商的合作尽量降低混合的杂质的意图能保持由材料制造商获得极高纯度的EL材料。并且，可在材料纯度没有被发光装置制造商降级的情况下进行气相沉积。
即使材料制造商提供了高纯度的EL材料，假使所述材料被发光装置制造商以传统方式放置于另一容器中，则仍有混入杂质的风险。因此，EL材料的纯度就不能保持很高，从而使EL材料的纯度受到限制。
根据以上所述，将真空密封在容器中而没有暴露在空气中的坩埚(其中以密封方式充满蒸发材料)从所述容器载运到与用于安装所述坩埚的安装室连接的薄膜形成室中而没有暴露在空气中。然后，使用载运自动装置将坩埚从安装室进行载运。优选安装室装备有真空抽气装置和用于加热所述坩埚的加热器。
参照图8A和图8B描述用于将已经载运到并以真空方式密封在所述第二容器721a和721b中的第一容器701设置安装在薄膜形成室中的构件。
图8A显示其上设置含有第一容器的第二容器721a和721b的转盘713、用于载运第一容器的载运机构、以及具有牵引机构711的安装室的截面图。
通过气体入口根据控制大气装置，可控制与薄膜形成室邻近的安装室的气氛。请注意根据本发明的载运机构并不仅限于如图8B所示的其中夹住(拾起)所述第一容器的所述上部的结构。也可以应用其中夹住(拾起)所述第一容器的侧面的结构。
在安装室中以扣件702松开的状态将所述第二容器放置在安装室中的转盘713上。由于安装室的内部在真空下，所述容器处于扣件702松开时的状态。然后通过气氛控制装置减少安装室内部的气压。当所述安装室内的气压等于所述第二容器内的气压时，就能容易地打开所述第二容器。然后通过牵引机构711取走所述第二容器的上部721a，并通过转轴712转动转盘713移动所述第二容器的下部和所述第一容器701。然后，使用载运机构将所述第一容器701载运到薄膜形成室中并放置到蒸发源支架上(未示出)。
之后，通过所述蒸发源支架装配的加热器将蒸发材料升华并开始进行沉积。当设置在蒸发源支架上的闸门(未示出)被打开时，升华的蒸发材料将向衬底扩散并且沉积其上，从而形成发光层(包括空穴输送层、空穴注入层、电子输送层和电子注入层)。
在完成气相沉积之后所述第一容器从蒸发源支架移走，并载运至安装室中以放置于第二下部容器(未示出)的下部，该容器设置于转盘上，然后，通过上部容器721a密封。这里，优选以该载运组合方式将所述第一容器、上部容器721a和下部容器一起密封在所述第二容器中。在此状态下，安装室的内部处于大气压下并且将第二容器从所述安装室通过扣件702固定而载运至材料制造商。
同样，在与薄膜形成室连接的预处理室(安装室)中安装自动装置，使蒸发源能被移入预处理室并将蒸发材料设置在蒸发源中。因此可以使用具有其中蒸发源移入预处理室的结构的制造系统。因此，能在保持薄膜形成室清洁的情况下设置蒸发源。
而且，本发明能减少每单个衬底的处理时间。如图10所示，多室制造系统具有多个薄膜形成室，该多个薄膜形成室包括用于在第一衬底上沉积的第一薄膜形成室和用于在第二衬底上沉积的第二薄膜形成室，每个薄膜形成室中的多个有机化合物层能并行地层叠，因此减少了每单个衬底的处理时间。即，将所述第一衬底从载运室中取出并放置在所述第一薄膜形成室中，然后在所述第一衬底上进行气相沉积。在此过程中，将所述第二衬底从载运室中取出并放置在所述第二薄膜形成室中，然后同样在所述第二衬底上进行气相沉积。
如图10所示，在载运室1004a中提供有6个薄膜形成室，因此可将6个衬底放入各个薄膜形成室中，并依次并行地进行气相沉积。而且，在维修一个或多个薄膜形成室的过程中通过使用其他的薄膜形成室也能进行气相沉积，而无需暂时停止生产线。
根据本发明，用于形成含有有机化合物的层的气相沉积工序的一个例子如下：首先，设置其中真空密封有坩埚的容器，并将安装室内部进行真空抽气，然后将所述坩埚从所述容器中取出。其次，即使将坩埚加热到温度高达T，通过控制安装室中的真空度低于在气相沉积过程中的真空度，有必要注意使得不在安装室中启动气相沉积。第三，将加热过的坩埚从安装室载运到薄膜形成室中。将坩埚设置在薄膜形成室中预先加热过的蒸发源支架中，增加真空度，然后开始气相沉积。蒸发源支架能在X方向或Y方向上移动，因此被固定的衬底能被均匀沉积。预先加热坩埚能减少加热时间。
根据本发明，没有必要进行衬底旋转，因此能提供一种可以处理大表面积衬底的气相沉积系统。而且，本发明能提供一种即使在使用所述大表面积衬底时也能获得膜厚均匀的气相沉积系统。
此外，根据本发明能缩短所述衬底和所述蒸发源支架之间的距离，从而能获得气相沉积系统的小型化。由于气相沉积系统变小，因此减少了粘附在薄膜形成室中内壁或防粘附挡板上的升华的蒸发材料的量，从而能有效地利用蒸发材料。
此外，本发明能提供一种制造系统，其中用于实施气相沉积步骤的多个薄膜形成室连续排列。如果在多个薄膜形成室中进行并行处理，则能提高发光装置的生产量。
附图说明
附图中：
图1是根据本发明(实施方式1)的气相沉积系统的顶视图；
图2是其中衬底周边放大(实施方式1)的横截面图；
图3A到3H是衬底支撑装置的结构图(实施方式2)；
图4A和4B是根据本发明(实施方式3)的气相沉积系统的横截面图和顶视图；
图5A和5B是分别表示蒸发源支架移动方向的图(实施方式4)；
图6A到6D是表示沉积掩膜的图(实施方式1)；
图7A到7C是表示沉积掩膜的图(实施方式1)；
图8A和8B是表示容器载运的方式的图；
图9是表示蒸发源支架的图；
图10是表示制造系统的图(实施方式1)；
图11A到11D是表示元件结构的图(实施方式2)；
图12A和12B是表示发光装置的图(实施方式3)；
图13A和13B是表示发光装置的图(实施方式3)；
图14A到14F是表示TFT和第一电极之间的连接、和阻隔壁形状的图(实施方式4)；
图15A到15E是表示电子器械的例子的图(实施方式5)；
图16A到16C是表示电子器械的例子的图(实施方式5)；
图17A和17B是表示模块的图(实施方式6)；
图18表示框图(实施方式6)；
图19A和19B是表示蒸发源支架移动方向的图(实施方式7)；以及
图20A和20B分别是表示像素的电路图和发光装置的横截面图(实施方式8)。
具体实施方式
实施方式1
图1是根据本发明的气相沉积系统的顶视图。图1显示气相沉积过程中的气相沉积系统。
在图1中，薄膜形成室11包括衬底支撑装置12；安装有蒸发闸门的蒸发源支架17；用于移动蒸发源支架的构件(未示出)；和产生低气压的装置(真空抽气装置)。而且，大尺寸衬底13和沉积掩膜(未示出)安装在薄膜形成室11中。
而且，衬底支撑装置12通过重力固定由金属制成的沉积掩膜14，并因此固定在沉积掩膜上方放置的衬底13。请注意衬底支撑装置12可以安装真空抽吸机构来固定掩膜。这里示出了沉积掩膜粘接或焊接到衬底支撑装置12的例子。然而，为防止沉积掩膜和衬底支撑装置相互固定，可以在沉积掩膜和衬底支撑装置相互之间的交叉部分设置绝缘物，或者任意地改变衬底支撑装置的形状使得与沉积掩膜点接触。此外，尽管这里示出了通过衬底支撑装置12同时安装衬底和沉积掩膜的例子，但可以分别提供衬底支撑装置和沉积掩膜保持装置。此外，衬底支撑装置安装在薄膜形成室中。
此外，当进行多面切割时，优选在切割区域(将要划线的区域)形成衬底支撑装置12，这是因为沉积不能在与衬底支撑装置12重叠的区域进行。可选择地，可以以与将成为面板终端部分的区域重叠的方式形成所述衬底支撑装置12。如图1所示，由于图1显示在一个衬底13上形成4个以虚线画出的面板的例子，从上表面看，所述衬底支撑装置12以十字架的形状形成。然而，衬底支撑装置12的形状并不限于此结构，也可以接受不对称的形状。顺便提及，尽管在图中没有清楚显示，所述衬底支撑装置12安装在所述薄膜形成室中。请注意为简化，没有在图1中示出掩膜。
此外，通过使用CCD相机(未示出)可以确认沉积掩膜和衬底之间的对准。通过在衬底和沉积掩膜上各自安装对准标记可以进行对准控制。在蒸发源支架17中安装充满蒸发材料18的容器。通过用于产生低气压的装置将薄膜形成室11抽真空至真空度为5×10-3Torr(0.665Pa)或更低，优选10-4到10-6Pa。
此外，在安装室33b通过电阻加热预先将蒸发材料升华(蒸发)，当蒸发速度稳定时，打开闸门30将蒸发源支架17载运至薄膜形成室11内。蒸发源支架17在衬底13下方通过。已蒸发的蒸发材料向上扩散，并通过设置在沉积掩膜上的开口部分在衬底13上有选择地进行沉积。此外，优选通过微型计算机控制薄膜形成速度、蒸发源支架的移动速度、和闸门的打开和关闭。能通过蒸发源支架的移动速度控制蒸发源支架的沉积速率。此外，可以在蒸发源支架中设置闸门以控制沉积。
在图1中，多个蒸发源支架17可以在安装室33b和33c中待用，且可以依次移动蒸发源支架17以层叠多种类型的膜。
此外，尽管没有图示，但可以在使用设置在蒸发源支架中的膜厚监控器例如石英振荡器测量气相沉积膜的膜厚的同时进行沉积。当使用石英振荡器测量气相沉积膜的膜厚时，沉积到石英振荡器上的膜的质量的改变能以振动频率的改变来测量。
如图1所示的气相沉积系统中，在气相沉积过程中，衬底13和蒸发源支架17之间的间隔距离能有代表性地减少至30cm或更小，优选20cm或更小，更优选从5cm到15cm，从而能显著地提高生产量和蒸发材料的利用率。
图2是显示其中衬底周边放大(实施方式1)的模式图的横截面图。在图2中，示出了具有6个容器(坩埚)202的矩形蒸发源支架204。有必要在6个坩埚202上设置膜厚监控器201。以与膜厚监控器相同的方式必要地设置倾斜调节螺杆205。该倾斜调节螺杆能倾斜加热器203到衬底200上。所述加热器203用作加热装置，以通过电阻加热进行气相沉积。
在获得其中有选择地层叠含有发射红(R)、绿(G)和蓝(B)光的有机化合物的层的全色发光元件的情况下，要使用3个沉积掩膜来进行选择性沉积。图6A至6D显示不同发光效率的红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件的不同发光面积的例子。有必要分别改变和调节空穴输送层或空穴注入层、电子输送层或电子注入层的膜厚。这里示出一个例子：红色发光面积＞蓝色发光面积＞绿色发光面积。但是，本发明不限于此。
图6A、6B和6C分别示出了用于R的沉积掩膜、用于B的沉积掩膜、和用于G的沉积掩膜。
在第一薄膜形成室中，通过用于R的沉积掩膜(图6A)依次层叠空穴输送或空穴注入层、发光层(R)、电子输送层或电子注入层。在第二薄膜形成室中，通过用于G的沉积掩膜(图6C)依次层叠空穴输送或空穴注入层、发光层(G)、电子输送层或电子注入层。在第三薄膜形成室中，通过用于B的沉积掩膜(图6B)依次层叠空穴输送或空穴注入层、发光层(B)、电子输送层或电子注入层。之后，形成阴极以获得全色发光元件。图6D示出了由此获得的发光面积的一部分，即8个像素的发光面积。
图7A至7C显示其中使红色发光面积、绿色发光面积和蓝色发光面积的的发光面积彼此相等的例子。当发光面积相同时，各个掩膜的开口部分的形状相同但仅是对准不同。因此，可通过一个玻璃掩膜形成用于R的沉积掩膜、用于G的沉积掩膜、和用于B的沉积掩膜，从而能降低成本。特别是，设计用于大尺寸衬底的沉积掩膜的成本降低。此外，如图7C所示，通过精确对准地排列4个掩膜制成1个掩膜而相当大地降低了成本。
准备图7A所示的用于R、G和B的3个沉积掩膜。只有沉积掩膜开口部分的位置相互不同。通过使用所述掩膜，依次层叠发光面积的一部分，即，如图7B中所示的8个像素的发光面积。
衬底200通过CCD等与掩膜207a和207b和衬底支撑装置对准。这里示出了多面切割的例子，由于用于大尺寸衬底的大尺寸掩膜非常昂贵，在本发明中使用的掩膜是一种其中由多个小掩膜精确一体化形成的一个掩膜。例如，在大尺寸衬底(600cm×700cm)上形成4个掩膜的情况下，能使用如图7C所示的其中由4个掩膜(每个掩膜是300cm×360cm)一体化形成的掩膜。通过将4个掩膜对准并相互粘接，能获得用于设计掩膜的成本降低。为使多个掩膜一体化成为一个掩膜，将多个掩膜焊接或粘接到衬底支撑装置并固定。此外，设置滑动闸门(未示出)以控制气相沉积。例如，由于蒸发源支架移动而不位于衬底200下方时，闸门关闭以停止气相沉积。将所述蒸发源支架204用移动构件206(代表性的，双轴平台)在薄膜形成室内二维表面上的X方向或Y方向移动。此外，图2示出了具有6个容器的蒸发源支架的例子。但是，本发明不限于此，也可以应用具有6个或更多容器的蒸发源支架。
如上所述，通过使用具有用于载运蒸发源支架的构件的薄膜形成室，无需增大衬底和蒸发源支架之间的距离，并因此使气相沉积膜能均匀地形成。
根据本发明，能减少衬底和蒸发源支架之间的距离，从而获得气相沉积系统的小型化。此外，由于所述气相沉积系统变小，因此减少了粘附在薄膜形成室内的内壁上或防粘附挡板上的升华的蒸发材料。从而在没有浪费的情况下利用所述蒸发材料。此外，在本发明的气相沉积方法中不必旋转所述衬底，因此能提供可以处理大表面积衬底的气相沉积系统。
通过减少衬底和蒸发源支架之间的距离，气相沉积膜能在良好的控制下形成薄膜。
通过载运构件31将设在安装室33a中的转盘35上安装的坩埚载运至安装室33b中，以将坩埚安装在蒸发源支架中。根据本发明，由于用于安装坩埚到蒸发源支架上的安装室与薄膜形成室连接，因此能将在没有暴露在空气中的容器中真空密封的坩埚(以密封方式充满蒸发材料的坩埚)从所述容器中取出，并在没有暴露在空气中的情况下，通过载运自动装置将其从安装室中载运出来。在每个安装室中设置真空抽气装置。优选，在每个安装室中还设置用于加热坩埚的加热装置。
参照图8A和8B描述将要载运的密封在第二容器721a和721b中的第一容器701安置到薄膜形成室中的构件。
图8A显示其上设置含有第一容器的第二容器721a和721b的转盘713、用于载运第一容器的载运机构、以及具有牵引机构711的安装室的截面图。
通过气体入口根据气氛控制装置，可控制与薄膜形成室邻近的安装室的气氛。请注意根据本发明的载运机构并不仅限于如图8B所示的其中夹住(拾起)所述第一容器的所述上部的结构。也可以应用其中夹住(拾起)所述第一容器的侧面的结构。
在安装室中以扣件702松开的状态将所述第二容器放置在安装室中的转盘713上。由于安装室的内部在真空下，所述容器处于扣件702松开时的状态。然后通过气氛控制装置减少安装室内部的气压。当所述安装室内的气压等于所述第二容器内的气压时，就能容易地打开所述第二容器。然后通过牵引机构711取走所述第二容器的上部721a，并通过转轴712转动转盘713移动所述第二容器的下部和所述第一容器701。然后，使用载运机构将所述第一容器701载运到薄膜形成室中并放置到蒸发源支架上(未示出)。
之后，通过所述蒸发源支架装配的加热器将蒸发材料升华并开始进行沉积。
在完成气相沉积之后，所述第一容器从蒸发源支架移走，并载运至安装室中以放置于第二容器(未示出)的下部，该容器设置于转盘上，然后，通过上部容器721a密封。这里，优选以该载运组合方式将所述第一容器、上部容器721a和下部容器一起密封在所述第二容器中。在此状态下，薄膜形成室的内部处于大气压下并且将第二容器从所述安装室(通过扣件702固定)载运至材料制造商。
实施方式2
参照图3A到3H将详细描述根据本发明的衬底支撑装置的结构。
图3A示出了安装有衬底303和掩膜302的衬底支撑装置301的透视图，而图3B仅示出了衬底支撑装置301。
此外，图3C示出了安装有衬底303和掩膜302的衬底支撑装置横截面图，其中，该装置由具有10mm到50mm的高度h和1mm到5mm的宽度w的金属板(代表性地为，Ti)组成。
通过所述衬底支撑装置301，能抑制衬底或掩膜的弯曲。
此外，所述衬底支撑装置301的形状不限于图3A到3C所示的形状，但也可能由例如图3E所示的形状组成。
图3E示出了提供支撑所述衬底的端部的部分和通过所述衬底支撑装置305来抑制衬底303或掩膜302的弯曲的例子。此外，图3E仅示出了衬底支撑装置305。此外，图3D示出了安装有衬底303和掩膜302的衬底支撑装置305的透视图。
此外，作为代替上述衬底支撑装置的形状，可以使用图3G中所示的形状。图3G示出了提供支撑所述衬底的端部的掩膜框架306和通过所述衬底支撑装置307和掩膜框架306来抑制衬底303或掩膜302的弯曲的例子。在这样情况下，可通过相互不同的材料形成衬底支撑装置307和掩膜框架306。此外，如图3H所示，掩膜框架306设置有凹槽用于固定掩膜302的位置。衬底支撑装置307可以与掩膜框架306一体化。
此外，图3G示出了掩膜框架306和衬底支撑装置307。而且，图3F示出了安装有衬底303和掩膜302的衬底支撑装置305和掩膜框架306的透视图。
本实施方式与实施方式1能自由地组合。
实施方式3
在实施方式1中给出了具有多个蒸发源支架的薄膜形成室的例子。另一方面，在实施方式3中给出了图4A-B中具有一个蒸发源支架的薄膜形成室的例子。
图4A和4B显示根据本发明的气相沉积系统。图4A是在Y方向(沿着虚线A-A’)的横截面图，并且图4B是顶视图。图4A和4B显示气相沉积过程中的气相沉积系统。
在图4A中，薄膜形成室411具有衬底支撑装置412、设置有蒸发闸门的蒸发源支架417、用于移动蒸发源支架的移动构件420、以及用于产生低气压的装置。大尺寸衬底413和沉积掩膜414也安装在薄膜形成室411中。此外，通过重力在衬底支撑装置412中将由金属制成的沉积掩膜414固定，并且还将在掩膜414方的衬底413固定。请注意衬底支撑装置12可以设置真空抽吸构件来进行真空抽吸而固定掩膜。
优选通过等离子体产生装置在薄膜形成室中产生等离子体，将粘附在掩膜上的沉积物气化并排到薄膜形成室的外部。为了这个目的，将高频电源连接到衬底支撑装置412。因此，优选衬底支撑装置412由导电材料(例如Ti)制成。在产生等离子体的情况下，为防止电场集中，优选将金属掩膜与衬底支撑装置412电学隔开。
此外，可以将蒸发源支架417的移动间距与绝缘物410(也称为堤墙(bank)或分隔壁)之间的间隔适当地匹配。请注意绝缘物410设置成覆盖第一电极421的端部。
下面将描述使用图4A和4B所示的装置进行气相沉积的步骤的例子。
首先，打开衬底载运闸门使得将要通过衬底载运闸门和衬底的大尺寸衬底413载运到薄膜形成室411中。通过对准装置将衬底安装在衬底支撑装置412和沉积掩膜414的上方。在大尺寸衬底中，预先提供有TFT、第一电极421或绝缘物410。衬底413通过倒装方法载运。此外，优选薄膜形成室一直处于减压下，例如其真空度优选为10-5到10-6Pa。
接着，将其内部真空密封有第一容器436的第二容器434载运穿过安装室433的门并安装到转盘435上。
之后，通过真空抽气装置将安装室433内部的压力减少至等于或大于第二容器434内部的真空度的压力。然后，通过牵引机构432仅将第二容器434提升以暴露第一容器436。使薄膜形成室的真空度等于安装室433的真空度。在打开闸门430之后，通过载运构件431载运第一容器436并安装到蒸发源支架417中。请注意在第一容器通过载运构件431载运之前，可以在安装室433中预先加热第一容器。在蒸发源支架417中预备所需个数的第一容器，关闭闸门430，通过电阻加热开始气相沉积。
在气相沉积过程中，通过移动构件420在X方向或Y方向移动蒸发源支架417。
在层叠不同材料的情况下，其中材料已完全蒸发的第一容器返回至转盘，之后其中充满不同材料的另一第一容器安装到蒸发源支架中，通过移动构件420在X方向或Y方向移动所述容器。
在完成气相沉积后，打开衬底载运闸门使得衬底413通过闸门并载运出去。之后，通过载运构件431将第一容器返回至蒸发源支架。接着，如有必要，为清洁沉积掩膜或衬底支撑装置，可以引入选自由Ar、H、NF3、或O组成的组中的一种或多种气体，用高频电源施加电压至沉积掩膜，并且产生等离子体。
本实施方式能与实施方式1或实施方式2自由组合。
实施方式4
在此实施方式中，参照图5A和5B描述其中将蒸发源支架的纵向设置成与衬底的一侧相倾斜的例子和其中将衬底方向设置成与蒸发源支架的移动方向相倾斜的另一个例子。
在其中排列多个坩埚的蒸发源支架的情况下，由于在任两个相邻的坩埚之间的间隔设置有其中安装并固定有坩埚的框架(具有内置的加热器或内置的冷却单元)、闸门、膜厚监控器等，即使当坩埚设置成相互尽可能接近时，任两个相邻的坩埚之间的间隔狭窄度仍存在限制。由于依靠蒸发速度、蒸发源支架的移动速度、以及蒸发源支架和衬底之间的间隔大小等，当支架以垂直于支架的纵向移动时，对应于衬底上的空间的一部分薄膜的形成不能充分进行，从而可能产生不均匀的膜厚。特别是当蒸发源支架的移动速度很快并且衬底和蒸发源之间的间隔很窄时，易于产生显著的不均匀的膜厚。此外，由于不均匀的膜厚，发光区域变得不均匀，从而可能产生纵向或横向条纹。
在这些情况下，根据本发明，如图5A中作为例子所示，当在Y方向移动蒸发源支架时(通过保持其中蒸发源支架517的纵向设定为与衬底513的X方向(或Y方向)为一定角度Z(0°＜Z＜90°)的状态)，进行气相沉积。例如，在其中蒸发源支架的纵向设定为与衬底的X方向为Z＝45°的情况下，之后，在Y方向移动蒸发源支架时，进行气相沉积，假定任两个相邻的坩埚之间的间隔为1，相对于衬底的X方向以间距为1/√2进行气相沉积。因此，要气相沉积的部分之间的间距(在X方向)变窄，因此使得在像素区域的膜厚均匀。然而，在这种情况下，由于要气相沉积的区域的宽度变窄，可以适当确定在纵向上的蒸发源支架的长度和坩埚的个数，使得允许在纵向上的蒸发源支架的大小长于对应于要气相沉积的区域的大小。
在另一方面，如图5B所示的例子，当衬底523自身倾斜设置时，可以沿着路径522移动蒸发源支架527，而不是设置蒸发源支架的纵向与衬底的X方向(或Y方向)相倾斜。在这种情况下，通过使蒸发源支架的纵向长度长于衬底的对角线的长度，可以在作为整体的衬底的整个表面上形成薄膜。当蒸发源支架的纵向长度短于衬底的一边时，可以通过重复扫描几次形成薄膜。此外，通过沿着相同路径重复移动蒸发源支架，可以层叠多个相同的薄膜。
此外，在形成TFT时，在其中使用线性激光束(脉冲振荡型)的情况下，激光束平行于X方向或Y方向进行扫描，当激光束的能量波动时，一个照射区域的晶体状态与另一区域不同，作为结果，存在在发光区域产生条纹图形(沿着与激光束的扫描方向524垂直的方向形成的条纹图形)的风险。
例如，在大气或氧气氛中将激光束(XeCl：波长为308nm)照射在具有非晶态结构或晶体结构的硅膜上，然后，使获得的具有晶体结构的半导体膜成为TFT的有源层。在这种情况下，可以使用具有重复频率约为从10Hz到1000Hz的脉冲激光束，使得通过光学系统首先将其聚集到从100mJ/cm2到500mJ/cm2，然后，以90％～95％的重叠率照射，以扫描硅膜的表面。
当非晶态半导体膜进行结晶时，为获得具有大粒径的晶体，优选通过使用能连续振荡的固体激光器施加基波的第二谐波到第四谐波中的任一种。作为代表性的例子，可以施加Nd:YVO4激光器(基波为1064nm)的第二谐波(532nm)或第三谐波(355nm)。当使用连续振荡激光器时，将从具有10W输出功率的连续振荡YVO4激光器发射出来的激光束通过非线性光学元件转换成谐波。也存在一种方法，其中YVO4晶体和非线性光学元件容纳在共振器中以发生谐波。优选地，通过使用光学系统形成激光束，使得当其照射在照射面时能成为矩形或椭圆形，然后照射在处理目标上。在这种情况下，能量密度有必要为约从0.01MW/cm2到100MW/cm2(优选0.1MW/cm2到10MW/cm2)，并且相对于激光束以约从10cm/s到2000cm/s的速度移动半导体膜使半导体膜受到照射。
同样地，当在形成TFT时使用激光束(连续振荡型)时，存在在发光区域产生条纹图形(沿着与激光束的扫描方向524平行的方向形成)的风险。因此，优选使细长矩形的蒸发源支架的移动方向和激光束的扫描方向相互不同，并且这些方向之间的角度设定为大于0°小于90°的范围。这样的话，就变得可以显著减少由于激光束形成的条纹图形，同样，设置在蒸发源支架上的任意两个相邻容器之间的间距产生的条纹或由于蒸发源支架不同的移动速度产生的条纹也显著减少。
在该实施方式中，描述了蒸发源支架移动而衬底固定的情况。然而，其中移动衬底而蒸发源支架固定的另外一种情况也是允许的。
本实施方式可以自由地与实施方式1-3中任一个组合。
此外，在上述描述中，作为代表性的例子已经说明了其中空穴输送层、发光层、电子输送层的3层与另一含有设置在阴极和阳极之间的有机化合物的层一起层叠的情况，然而，层的结构不限于这种具体类型，阳极上以空穴注入层/空穴输送层/发光层/电子输送层、或者空穴注入层/空穴输送层/发光层/电子输送层/电子注入层的顺序彼此层叠的结构、双层结构或单层结构都是允许的。在上述任一种结构中，在发光层中可以掺杂荧光染料等。此外，这种发光层的例子包括具有空穴输送性的发光层和具有电子输送性的发光层。所有这些层可以通过使用低分子量类的材料形成，或者其中一层或一些层通过使用聚合物类材料形成。另外，在本发明的说明书中，设置在阴极和阳极之间的所有层通常是指含有有机化合物的层(EL层)。因此，EL层包括所有上述空穴注入层、空穴输送层、发光层、电子输送层和电子注入层。此外，含有有机化合物的层(EL层)可以包含无机材料例如硅。
发光元件(EL元件)包含能通过施加电场而产生发光(电致发光)的有机化合物的层(以下称为“EL”层)、阳极和阴极。通过有机化合物能获得两种类型的发光，即，一种类型的发光(荧光)在单重激发态跃迁到基态时产生，另一种类型的发光(磷光)在三重激发态跃迁到基态时产生。根据本发明所制备的发光装置能应用到使用任一这些发光类型的情况中。
此外，在根据本发明的发光装置中，对于屏幕显示的驱动方法没有特别限制，例如，可以使用逐点驱动方法、逐线驱动方法和逐面驱动方法中的任一种。作为代表性的例子，采用逐线驱动方法，可以适当使用时间分割梯度驱动方法或面积梯度驱动方法。要输入到发光装置源线(source line)的视频信号可以是模拟信号或数字信号，因此可以根据视频信号来适当设计驱动电路等。
这里包括阴极、EL层和阳极的发光元件称为EL元件，因此在这种EL元件中存在两种类型的系统，即，其中在相互正交设置并分别为条纹状的两类电极之间形成EL层的一种系统(简单矩阵系统)和其中在与TFT连接并以矩阵状态排列的像素电极和对电极之间形成EL层的另一种系统(有源矩阵系统)。
此外，不仅可以使用其中具有晶体结构的半导体膜为有源层的TFT，而且也可以使用其中非晶态硅为有源层的n沟道型TFT或者其中半-非晶态半导体(以下也称为“SAS”)为有源层的TFT。通过使非晶态的硅膜或半-非晶态硅膜为TFT的有源层，与使用多晶半导体膜的TFT相比，能减少在制造TFT时的许多工序，因此提高了发光装置的生产率，并抑制了生产成本。
参照下面将要描述的实施例将详细描述提供有上述结构的本发明。
实施例1
在本实施例中，参照图10描述其中从在第一电极上气相沉积到密封的整个过程为自动化的多室制造系统。
图10是一种多室制造系统，其包括：门100a到100x；载运室102、1004a、108、114和118；输送室105、107和111；装载室101；第一薄膜形成室1006R；第二薄膜形成室1006G；第三薄膜形成室1006B；第四薄膜形成室1006R’；第五薄膜形成室1006G’；第六薄膜形成室1006B’；其他薄膜形成室109、110、112、113和132；其中均设置有蒸发源的安装室；预处理室103a和103b；密封室116；掩膜存贮室124；密封的衬底存贮室130；盒式室120a和120b；盘式装载平台121；和取出室119。在载运室1004a中，设置有载运构件104b用于载运衬底104c，同样地，在其他载运室中以相似的方式分别设置有载运构件。
以下将描述包括将在其上预先设置有阳极(第一电极)、以及覆盖在所述阳极端部的绝缘物(分隔壁)的衬底载运到如图10所示的制造系统中的步骤和制作发光装置的步骤的工序。当制造有源矩阵型发光装置时，预先在衬底上设置与阳极连接的薄膜晶体管(控制电流TFT)、多个其他的薄膜晶体管(例如，开关TFT)和包含薄膜晶体管的驱动电路。即使在制造无源矩阵型发光装置时，所述装置也能通过使用图10所示的制造系统制造。
首先，在盒式室120a或盒式室120b中放置上述衬底。当衬底尺寸大时(例如，300mm×360mm)，将衬底放置到盒式室120b中。当衬底为正常尺寸时(例如，127mm×127mm)，将衬底放置到盒式室120a中。然后，将所放置的衬底载运到其中在盘上(例如，300mm×360mm)设置有多个衬底的盘式装载平台121中。
将在任一个盒式室中设置的衬底(其上形成阳极以及覆盖在所述阳极端部的绝缘物)载运到载运室118中。
为减少点缺陷，在将衬底放置在任一个盒式室之前，优选通过使用浸渍有表面活化剂(弱碱性)的多孔海绵(例如由聚乙烯醇(PVA)或尼龙制成)清洁第一电极(阳极)的表面，从而从其表面去除灰尘。作为清洁构件，可以使用具有滚动刷子(例如由PVA制成)的清洁装置，所述刷子围绕平行于衬底面的轴线转动以接触衬底面；也可以使用具有圆盘状刷子(例如由PVA制成)的清洁装置，所述刷子围绕垂直于衬底面的轴线转动以接触衬底面。此外，为除去含在衬底中的水分或其他气体，在形成含有有机化合物的膜之前，优选在真空下进行退火以除去气体。将衬底载运到与载运室118连接的烘烤室123中，然后，可以在烘烤室123中进行这种退火。
之后，将得到的衬底从设置有衬底载运构件的载运室118中载运到装载室101中。在根据本发明的制造系统中，在装载室101设置有能适当翻转衬底的衬底翻转构件。装载室101与真空抽气处理室连接。优选地，在装载室101抽空为真空状态后，装载室101允许惰性气体引入其中，从而使得装载室101处于大气压下。
随后，将衬底载运至与装载室101连接的载运室102。为使载运室102的内部尽可能地不含水分或氧气，优选地，将其内部预先排空为真空状态，以便保持为真空状态。
此外，真空抽气处理室设置有磁浮型涡轮分子泵、低温泵或干燥泵。在此结构中，使得与装载室101连接的载运室102内最终真空度为10-5到10-6Pa，并且能控制来自泵侧和抽气系统的杂质的逆扩散。为防止杂质引入到系统的内部，作为引入气体，使用惰性气体例如氮气或稀有气体。在引入到装置内部之前，任一种引入到装置内部的这些气体通过气体纯化器高度纯化，然后再使用。因此，有必要设置气体纯化器使得气体首先高度纯化，然后再引入到气相沉积系统的内部。在此结构下，由于能预先除去气体中含有的氧气、水分或其他杂质，因此能防止这些杂质被引入到装置内部。
此外，当需要除去在无用的部分形成的含有有机化合物的膜时，将所得到的衬底载运到预处理室103a中，然后在其中将含有有机化合物的膜的叠层有选择地去除。预处理室103a设置有等离子体发生器，其中将选自由Ar、H、F和O组成的组中的至少一种或多种气体激发产生等离子体，然后通过因此产生的等离子进行干刻蚀。此外，为了可以实施UV线辐射以进行阳极表面处理，在预处理室103a中设置有UV辐射构件。
为防止收缩，优选在通过气相沉积形成含有有机化合物的膜之前进行真空加热。将所得到的衬底载运到预处理室103a中，为彻底去除含在衬底中的水分或其他气体，在真空下对衬底进行除去气体的退火(真空度为5×10-3Torr(0.665Pa)或更低，优选10-4到10-6Torr的范围)。在预处理室103b中，使用平板加热器(典型例为鞘状(sheath)加热器)来均匀加热多个衬底。特别是当有机树脂膜用作层间绝缘膜或分隔壁的材料时，根据有机树脂膜的类型有机树脂膜易于吸收水分。由于存在脱气的风险，有效地是在形成含有有机化合物的层之前，将有机树脂材料在100到250℃温度范围内、优选150到200℃范围内进行加热例如30分钟或更多，然后将加热后的有机树脂材料在空气中自然冷却30分钟以真空加热来去除吸收的水分。
之后，在上述真空加热后，将所得到的衬底从载运室102载运到输送室105，然后，在不暴露在空气中的情况下将衬底从输送室105载运到载运室1004a。
之后，将衬底适当地载运到分别与载运室1004a连接的各个薄膜形成室1006R、1006G和1006B中。在所载运的衬底上，适当地形成包括空穴注入层、空穴输送层、发光层、电子输送层或电子注入层的低分子量有机化合物层。
此外，在薄膜形成室112中，可以通过喷墨法或旋涂法形成包括聚合物材料的空穴注入层。另外，将衬底垂直放置，然后在真空下通过喷墨法在衬底上形成薄膜。将作为空穴注入层(阳极缓冲层)的聚(亚乙二氧基苯)(poly(ethylene dioxythiophene)/聚(苯乙烯磺酸)(也称为PEDOT/PSS)水溶液，聚苯胺/萘磺酸水溶液(也称为PANI/CSA)、PTPDES、Et-PTPDEK、PPBA等施加在第一电极(阳极)的整个表面上然后进行烘烤。优选此烘烤在烘烤室123中进行。当通过涂覆法例如旋涂法形成包含聚合物材料的空穴注入层时，由于平坦度提高，由此使得在其上形成的膜的覆盖度和膜厚的均匀度良好。特别是由于发光层的膜厚变均匀，能获得均匀的发光。在这种情况下，优选在通过涂覆法形成空穴注入层之后，在通过气相沉积形成薄膜之前在所形成的空穴注入层上进行真空加热(100℃～200℃)。所述真空加热可以在预处理室103b中进行。例如，通过使用海绵清洁第一电极(阳极)的表面之后，将衬底载运到盒式室中，然后载运到薄膜形成室112中。将聚(亚乙二氧基苯)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)水溶液通过旋涂法以膜厚60nm施加在第一电极(阳极)的整个表面上，然后将所得到的衬底载运到烘烤室123中，在80℃下预烘烤10分钟，然后在200℃进行完全地烘烤1小时，之后，载运到预处理室103b中。而且，在进行气相沉积之前进行的真空加热(170℃下加热30分钟，随后冷却30分钟)之后，将所得到的衬底依次载运到薄膜形成室1006R、1006G和1006B，其中在不暴露在空气中的情况下通过气相沉积可形成各个发光层。特别是，当ITO膜用作阳极材料，其表面不均匀或其表面上存在微粒时，通过使PEDOT/PSS的膜厚为30nm或更厚能减少这类不利影响。
此外，当PEDOT/PSS施加于ITO膜上时，其润湿性并不优良。因此优选在通过使用旋涂法第一次施加PEDOT/PSS溶液之后，用纯净水冲洗所得到的PEDOT/PSS，从而增强其润湿性，然后通过使用旋涂法第二次施加PEDOT/PSS溶液，之后，进行烘烤以形成均匀性优良的薄膜。通过在第一次施加之后用纯净水冲洗表面，不仅能取得提高表面质量的效果，也获得从表面除去微粒等效果。
此外，当通过使用旋涂法形成PEDOT/PSS膜时，在衬底的整个表面形成薄膜。因此，优选将形成在端面、周缘部、端部、阴极和下部配线连接的区域等上的膜去除，在这种情况下，优选在预处理室103a中通过O2除灰等装置进行此类去除。
下面，将描述薄膜形成室1006R、1006G和1006B。
各个薄膜形成室1006R、1006G和1006B中设置有可移动的蒸发源支架。准备多个这种支架，该支架适当地设置有多个其中以密封方式适当地充满EL材料的容器(坩埚)，并分别设置在薄膜形成室中。衬底以面朝下的方式设置，通过CCD等进行沉积掩膜的位置对准。然后，通过电阻加热进行气相沉积来有选择地形成薄膜。此外，将沉积掩膜存贮在掩膜存贮室124中并将其适当地从那里载运到薄膜形成室中。另外，薄膜形成室132是备用于形成含有有机化合物的层或金属材料层的气相薄膜形成室。
优选使用如下所述制造系统来将EL材料放置在薄膜形成室中。即，优选通过使用由材料制造商预先放入到容器(代表例为坩埚)中的EL材料进行薄膜形成。此外，在没有将EL材料暴露到空气中的情况下进行放置，因此，当容器即坩埚从材料制造商输送过来时，优选将所述坩埚以密封方式放置在第二容器中，然后保持原样引入到薄膜形成室中。理想的是，使设置有与各个薄膜形成室1006R、1006G、1006B、1006R’、1006G’和1006B’连接的真空抽气装置的每个安装室(图中未示出)处于真空状态或者处于惰性气体氛围，并在此条件下将坩埚从所述第二容器中取出并在任一薄膜形成室中放置所述坩埚。请注意，图1和图4中示出了安装室的例子。据此，不仅坩埚而且置于坩埚中的EL材料能防止污染。而且，金属掩膜也可以存贮在该安装室中。
通过适当选择将要放置在各个薄膜形成室1006R、1006G、1006B、1006R’、1006G’和1006B’中的EL材料，能制造作为发光元件整体的发出单色光(具体为白色光)或者全色光(具体为红、绿和蓝光)的发光元件。例如，当制造绿色发光元件时，在薄膜形成室1006G中以此顺序依次层叠空穴输送层或空穴注入层、发光层(G)、电子输送层或电子注入层，然后，在所得到的叠层上形成阴极以获得绿色发光元件。例如，当制造全色发光元件时，在薄膜形成室1006R中通过使用专门为R准备的沉积掩膜以此顺序依次层叠空穴输送层或空穴注入层、发光层(R)、电子输送层或电子注入层，然后，在薄膜形成室1006G中通过使用专门为G准备的沉积掩膜在上述形成的叠层上以此顺序依次层叠空穴输送层或空穴注入层、发光层(G)、电子输送层或电子注入层，之后，在薄膜形成室1006B中通过使用专门为B准备的沉积掩膜在上述形成的叠层上以此顺序依次层叠空穴输送层或空穴注入层、发光层(B)、电子输送层或电子注入层，之后，在所得到的叠层上形成阴极以获得全色发光元件。
此外，在层叠具有相互不同的发光色的发光层时，显示白色发光的有机化合物层大致分为两类，即，含有红、绿、蓝三原色的3波长型和利用蓝/黄或蓝绿/橙的补色关系的2波长型。同样可以在一个薄膜形成室中制作白色发光元件。例如，当通过使用3波长型制作白色发光元件时，在一个薄膜形成室中准备多个蒸发源支架，其中在第一蒸发源支架中以密封方式充满芳香族二胺(TPD)，同样地在第二蒸发源支架中充满p-EtTAZ，同样地在第三蒸发源支架中充满Alq3，同样地在第四蒸发源支架中充满其中在Alq3中添加有作为红色发光色素的耐尔红(NileRed)的EL材料，同样地在第五蒸发源支架中充满Alq3。然后，在各个薄膜形成室中设置所述第一到第五蒸发源支架。之后，所述第一到第五蒸发源支架开始依次移动，然后以层叠方式在衬底上进行气相沉积。具体地，通过加热将TPD从第一蒸发源支架上升华，从而在衬底的整个表面上沉积。之后，将p-EtTAZ从第二蒸发源支架上升华，将Alq3从第三蒸发源支架上升华，将Alq3：耐尔红从第四蒸发源支架上升华，将Alq3从第五蒸发源支架上升华，因此所有升华的材料在衬底的整个表面上依次沉积。之后，当在所得到的衬底上形成阴极时，能获得白色发光元件。
依照上述工序将各个含有有机化合物的层适当层叠后，将衬底从载运室104a载运到输送室107中，并在衬底不暴露在空气中的情况下从输送室107载运到载运室108中。
之后，通过设置在载运室108中的载运构件将衬底载运到薄膜形成室110中，然后，在薄膜形成室110中在衬底上形成阴极。作为阴极，可以使用利用电阻加热通过气相沉积的方式形成的金属膜(例如MgAg、MgIn、CaF2、LiF或CaN的合金膜；通过使用属于周期表中的I或II族的元素和铝通过共气相沉积的方式形成的膜；或其叠层膜)。此外，可以通过溅射法形成阴极。
当制造顶端型发光装置时，优选阴极是透明或半透明的。同样优选使上述金属膜的薄膜(1nm到10nm)、或上述金属膜的薄膜和透明导电膜的叠层(1nm到10nm)为阴极。在这种情况下，通过溅射法在薄膜形成室109中形成包含透明导电膜(例如，氧化铟-氧化锡合金(ITO)、氧化铟-氧化锌合金(In2O3-ZnO)、或氧化锌(ZnO))的膜。
通过上述工序可以制造具有叠层结构的发光元件。
此外，将衬底载运到与载运室108连接的薄膜形成室113中，然后，在薄膜形成室113中，可以形成包含氮化硅膜或氧氮化硅膜的保护膜来密封衬底。在薄膜形成室113中设置有包含硅的靶或包含氧化硅的靶、或包含氮化硅的靶。例如，通过使用包含硅的靶和使薄膜形成室的内部处于氮气氛或含有氮气和氩气的氛围，能在阴极上形成氮化硅膜。此外，可以形成以含有碳为主要成分的薄膜(例如DLC膜、CN膜、或非晶态碳膜)作为保护膜，并且独立地设置使用化学气相沉积(CVD)的薄膜形成室。可以通过选自等离子体CVD法(作为代表性例子，RF等离子体CVD、微波CVD、电子回旋共振(ECR)CVD、或热丝CVD)、燃烧焰法、溅射法、离子束气相沉积法和激光气相沉积法中的至少一种方法形成类金刚石碳膜(也称为DLC膜)。作为用于薄膜形成的反应气体，可以使用氢气和至少一种碳氢类气体(例如CH4、C2H2和C6H6)。这些气体可以通过辉光放电离子化，在通过加速后，所得到的离子与施加了负的自偏压的阴极发生碰撞，从而形成薄膜。此外，通过使用C2H4气体和N2气体作为反应气体形成CN膜。而且，DLC膜或CN膜是相对于可见光为透明或半透明的绝缘膜。这里使用的术语“相对于可见光为透明”是指可见光的透过率在80％到100％的范围，而术语“相对于可见光为半透明”是指可见光的透过率在50％到80％的范围。
在本实施例中，在阴极上形成保护膜，该保护膜是包括第一无机绝缘膜、应力弛豫膜、第二无机绝缘膜的叠层。例如，在形成阴极后，可允许地，将衬底载运到薄膜形成室113中，在其中形成第一无机绝缘膜，然后，将所得到的衬底载运到薄膜形成室132中，在其中在衬底上形成具有吸湿性和透明度的应力弛豫层(例如含有有机化合物的层)，之后，将得到的衬底载运回到薄膜形成室113中，在其中在衬底上形成第二无机绝缘膜。
然后，将在其上形成发光元件的衬底在不暴露在空气中的情况下从载运室108载运到输送室111中，并从输送室111载运到载运室114。随后，将在其上形成发光元件的衬底从载运室114载运到密封室116。
从外部将密封衬底设在装载室117中并准备开始处理。此外，为去除杂质例如水分，优选将衬底预先在真空下进行退火。当形成用于粘接密封衬底和在其上形成发光元件的衬底的密封材料时，在密封室中形成密封材料，并且将在其上形成密封材料的密封衬底载运到密封衬底存贮室130中。此外，在密封室中在密封衬底上附上干燥剂。而且，在本实施例中，描述了在密封衬底上形成密封材料的例子。然而，本发明并不限于此例子，密封材料也可以在其上预先形成发光元件的衬底上形成。
接下来，在密封室116中将衬底和密封衬底相互粘接，然后，将粘接得到的一对衬底通过使用设置在密封室116中的紫外线辐射构件用紫外线光辐射使密封材料固化。而且，在本实施例中，使用紫外线固化型树脂作为密封材料，然而，只要密封材料是有粘附性的，就对密封材料没有特殊限制。
之后，将粘接得到的一对衬底从密封室116载运到载运室114中，然后，从载运室114到取出室119中，在取出室中将最终得到的衬底取出。
如上所述，由于通过使用如图10所示的制造系统，直到将其密封在密封的地方为止，发光装置都没有暴露在空气中，因此能制造具有高可靠性的发光装置。此外，尽管在载运室114和118中交替重复真空状态和大气压下的氮气氛围，但优选在载运室102、1004a和108中始终保持真空状态。
尽管未示出，设置了通过控制将衬底移入各个处理室的路径实现自动化的控制装置。
此外，在图10所示的制造系统中，也可以将在其上设置有作为阳极的透明导电膜(或金属膜(TiN))的衬底载运进来，在衬底上形成含有有机化合物的层之后，在所得到的衬底上形成透明或半透明的阴极(例如，金属膜(例如Al或Ag)和透明导电膜的叠层)以制造顶端发射型(或两面发射型)发光元件。这里使用的术语“顶端发射型发光元件”是指通过使其透过阴极而将有机化合物层中产生的光引导出来的元件。
此外，在图10所示的制造系统中，也可以将在其上设置有作为阳极的透明导电膜的衬底载运进来，在衬底上形成含有有机化合物的层之后，在衬底上形成包括金属膜的阴极(例如Al或Ag)以制造底部发射型发光元件。这里使用的术语“底部发射型发光元件”是指在有机化合物层中产生的光从透明电极即阳极向TFT方向发射并另外使得该产生的光透过衬底的元件。
图10所示的装置是能平行地制造全色发光元件的例子。例如，在预处理室103b中对衬底进行真空加热，然后将衬底从载运室102通过输送室105载运到载运室1004a。通过经由薄膜形成室1006R、1006G和1006B的路径在第一衬底上层叠膜，通过经由薄膜形成室1006R’、1006G’和1006B’的路径在第二衬底上层叠膜。通过在多个衬底上平行地进行气相沉积从而能提高生产量。通过形成阴极后并密封能完成发光装置。
而且，即使当第四到第六薄膜形成室1006R’、1006G’和1006B’处于维修时，尽管能用于加工的衬底数目减少，但第一到第三薄膜形成室1006R、1006G和1006B仍能用于依次进行气相沉积。
此外，每个R、G和B色的空穴输送层、发光层和电子输送层能在三个不同的薄膜形成室中进行层叠。请注意在进行气相沉积之前分别进行掩膜的对准，使得仅在规定区域形成薄膜。为防止混色，优选不同的颜色使用不同的掩膜，在这种情况下具有三个掩膜是必要的。在处理多个衬底的情况下，例如，可进行下述工序。在第一薄膜形成室中放置第一衬底，形成含有红色发光有机化合物的层。然后移走第一衬底，放入到第二薄膜形成室中。在第一衬底上形成含有绿色发光有机化合物的层的同时，将第二衬底放入第一薄膜形成室中，并且在第二衬底上形成含有红色发光有机化合物的层。最后将第一衬底放入第三薄膜形成室中。将第二衬底放入第二薄膜形成室中以及将第三衬底放入第一薄膜形成室中，同时在第一衬底上形成含有蓝色发光有机化合物的层。层叠可以因此依次进行。
此外，每个R、G和B色的空穴输送层、发光层和电子输送层也可以在一个薄膜形成室中进行层叠。如果每个R、G和B色的空穴输送层、发光层和电子输送层在一个薄膜形成室中连续层叠，则可以通过在掩膜对准过程中移动掩膜进行掩膜定位来选择性地形成对应于R、G和B的三类材料层。在这种情况下共享掩膜，并且只使用一个掩膜。
本实施例可以和实施方式1-4中的任何一个自由组合。
实施例2
在此实施例中，描述了具有如下功能的装置的例子：具有多个不同类型的材料的各自功能和层叠结构实施功能分离的功能、以及通过在含有有机化合物的膜中降低能量势垒从而增强载流子的迁移率的功能。
关于在层叠结构中降低能量势垒，可参考关于插入载流子注入层的技术。即，通过能将具有大能量势垒的层叠结构的界面上存在的能量势垒降低的材料插入到界面中，能进行以多步骤方式设置能量势垒的设计。通过这些设计，能增强来自电极的载流子注入的性能并确保在一定范围能减小驱动电压。然而，这里存在一个问题，通过增加层的数目，有机界面的数目也增加。通常认为，这些特点是单层结构保持驱动电压/功率效率的顶端数据的原因。换言之，通过克服这些问题，层叠结构能达到单层结构的驱动电压/功率效率，并同时保持层叠结构的优点(能无需复杂的分子设计而进行多种类型材料的组合)。
在此实施例中，当在发光元件的阴极和阳极之间形成含有多个功能区域的有机化合物的膜时，与其中存在清楚界面的传统层叠结构不同，该结构具有混合区域，该混合区域在第一功能区域和第二功能区域之间形成并包括组成第一功能区域的材料和组成第二功能区域的另一材料。
此实施例也包括其中能将三重激发能量转化为发光的材料加入到混合区域作为掺杂剂的情况。在混合区域形成过程中，能形成具有浓度梯度的混合区域。
通过应用上述的这种结构，与传统结构相比，减少了存在于功能区域之间的能量势垒，从而增强了载流子注入性能。即，通过形成混合区域降低了功能区域之间的能量势垒，并因此能实现防止驱动电压和亮度的降低。
因此，在本实施例中，当制造至少包括其中能展示其功能的第一有机化合物的区域(称为第一功能区域)和其中能展示其功能的由与组成第一功能区域的物质不同的物质组成的第二有机化合物的另一区域(称为第二功能区域)的有机发光元件、和包括该有机发光元件的有机发光装置时，在所述第一功能区域和所述第二功能区域之间制备包含组成所述第一功能区域的有机化合物和组成所述第二功能区域的另一有机化合物的混合区域。
在图1所示的薄膜形成室中，可以使用多个矩形蒸发源支架。因此，在一个薄膜形成室中能形成包含具有多个功能区域的有机化合物的膜，并且相应于多个功能区域在薄膜形成系统中设置多个蒸发源支架。
首先，通过使用第一蒸发源支架气相沉积第一有机化合物。预先通过电阻加热已经蒸发的所述第一有机化合物在气相沉积时通过打开第一闸门向衬底方向分散。通过反复移动第一蒸发源支架能形成如图11B所示的第一功能区域610。
接下来，在所述第一有机化合物进行气相沉积的状态过程中，使第二蒸发源支架移动以气相沉积第二有机化合物。而且，预先通过电阻加热已经蒸发的所述第二有机化合物在气相沉积时通过打开第二闸门向衬底方向分散。从而能形成由第一有机化合物和第二有机化合物形成的第一混合区域611。
停止第一蒸发源支架，通过反复移动第二蒸发源支架在衬底上气相沉积第二有机化合物。从而同样形成第二功能区域612。
此外，在本实施例中，描述了通过同时移动多个蒸发源支架以进行气相沉积来形成所述混合区域的情况。然而，也可以先气相沉积第一有机化合物，然后通过使第二有机化合物在第一有机化合物进行气相沉积的氛围中进行气相沉积，从而在第一功能区域和第二功能区域之间形成混合区域。
之后，在所述第二有机化合物进行气相沉积的状态过程中，移动第三蒸发源支架以气相沉积第三有机化合物。而且，预先通过电阻加热已经蒸发的所述第三有机化合物在气相沉积时通过打开第三闸门向衬底方向分散。从而能形成由第二有机化合物和第三有机化合物形成的第二混合区域613。
然后，停止第二蒸发源支架，通过反复移动第三蒸发源支架使第三有机化合物气相沉积。从而同样形成第三功能区域614。
最后，通过在所得到的衬底上形成阴极完成发光元件。
此外，图11A示出了其中不设置混合区域的发光元件的例子。通过使用图4A和4B所示的系统依次气相沉积并形成第一功能区域610、第二功能区域612、第三功能区域614，然后形成阴极以完成发光元件。
图11C是示出了其中不设置混合区域的发光元件的例子。通过使用图4A和4B所示的系统依次气相沉积并形成第一功能区域620和第二功能区域622，然后形成阴极以完成发光元件。
而且，如图11D所示，作为具有混合区域的另一发光元件，在通过使用第一有机化合物形成第一功能区域620后，形成由第一有机化合物和第二有机化合物形成的第一混合区域621，然后通过使用第二有机化合物形成第二功能区域622。之后，在形成第二功能区域622的过程中，将第三蒸发源支架临时移动以同时使第三有机化合物气相沉积，从而形成第二混合区域623。
然后，停止第三蒸发源支架，通过再次反复移动第二蒸发源支架以形成第二功能区域622。之后，在所得到的衬底上形成阴极，从而制成发光元件。
由于含有具有多个功能区域的有机化合物的膜能在一个薄膜形成室中形成，因此功能区域界面不会被杂质污染，并且在功能区域界面上能形成混合区域。因此，无需具有明确的层叠结构也能制作具有多功能的发光元件(即无需明确的有机界面)。
此外，当使用在薄膜形成前、薄膜形成中、薄膜形成后能进行真空退火的薄膜形成系统时，在进行薄膜形成操作时通过进行真空退火，能在混合区域确立更适宜的分子间状态。因此，可防止驱动电压和亮度降低。而且，在膜形成后，通过进行这种退火(抽成真空)操作来另外除去已经在衬底上形成的有机化合物层中的杂质例如氧气和水分，从而能形成具有高密度和高纯度的有机化合物层。
而且，本实施例能与实施方式1-4中任何一个和实施例1自由组合。
实施例3
图12A示出了在具有绝缘表面的衬底上、制作具有以有机化合物层为发光层的发光元件的发光装置(具有顶端发射结构)的例子。
图12A是发光装置的顶视图，而图12B是沿图12A的线A-A’的横截面图。虚线表示的附图标记1101表示源信号线驱动电路，附图标记1102表示像素部分，附图标记1103表示栅信号线驱动电路。此外，附图标记1104表示透明密封衬底，附图标记1105表示第一密封材料，附图标记1107表示充满由第一密封材料1105围成的区域内部的透明的第二密封材料。第一密封材料1105包括为保持衬底间间隙的间隙材料。
附图标记1108表示用于将要传输的信号载运到源信号线驱动电路1101和栅信号线驱动电路1103中的配线。配线1108接收来自成为外部输入终端的柔性印刷电路(FPC)1109的视频信号或时钟信号。尽管只示出了FPC1109，也可以在FPC1109上连接有印刷配线板(PWB)。
之后，参照图12B将描述横截面结构。在衬底1110上形成驱动电路和像素部分，这里在图12B中示出了作为驱动电路的源信号线驱动电路1101和像素部分1102。
在源信号线驱动电路1101中，由n-沟道型TFT 1123和p-沟道型TFT1124组合形成CMOS电路。组成驱动电路的TFT可以由公知的CMOS电路、PMOS电路或NMOS电路形成。在本实施例中，尽管示出了在衬底上形成驱动电路的驱动集成型，但是也可以不必采用驱动集成型。也可以在外部形成驱动电路而不是在衬底上形成。使用多晶硅膜作为有源层的TFT的结构没有特别地限定，因此可以是顶栅型TFT结构或者是底栅型TFT的结构。
像素部分1102由包括开关TFT 1111、电流控制TFT 1112和与电流控制TFT 1112的漏极电连接的第一电极(阳极)1113的多个像素形成。电流控制TFT 1112可以是n-沟道型TFT或p-沟道型TFT，但当它与阳极连接时，优选为p-沟道型TFT。同样优选适当设置存储电容(未示出)。尽管说明了其中仅示出一个像素的横截面结构以及在所述像素中使用两个TFT的例子，但是每个像素中可以适当使用三个或更多TFT。
由于其组成使得第一电极1113与TFT的漏极直接连接，因此优选使第一电极1113的下层为与含有硅的漏极具有欧姆接触的材料层，而使其与含有有机化合物的层接触的最上层为具有大的功函数的材料层。例如，由氮化钛膜、含铝为主成分的膜和氮化钛膜形成的三层结构具有低的配线阻抗，并具有优良的欧姆接触，同时还能作为阳极。而且，作为第一电极1113，可以使用氮化钛膜、铬膜、钨膜、锌膜、铂膜等单层、或三层以上的叠层。
在第一电极(阳极)1113的两端形成绝缘物1114(也称为堤墙、分隔壁、阻挡层、筑堤(mound)等)。绝缘物1114可以由有机树脂膜或者含有硅的绝缘膜形成。在本实施例中，作为绝缘物1114，通过使用正性光敏丙烯酸树脂膜形成如图12B所示形状的绝缘物。
为达到提高覆盖效果的目的，在绝缘物1114的上端部或下端部形成具有曲率的曲面。例如，当正性光敏丙烯酸树脂用作绝缘物1114的材料时，优选具有曲率半径(0.2μm到3μm)的曲面仅设置在绝缘物1114的上端部。作为绝缘物1114，可以使用通过光敏光变为不溶于刻蚀剂的负性或者通过光变为溶于刻蚀剂的正性。
此外，绝缘物1114可以覆盖有包含氮化铝膜、氧氮化铝膜、含有碳为主成分的薄膜或氮化硅膜的保护膜。
通过气相沉积法使用沉积掩膜或喷墨法选择性地在第一电极(阳极)1113上形成含有有机化合物的层1115。而且，在含有有机化合物的层1115上形成第二电极(阴极)1116。作为阴极，可以使用功函数小的材料(例如Al、Ag、Li、Ca及其合金，即MgAg、MgIn、AlLi、CaF2、或CaN)。在本实施例中，使用厚度薄的金属薄膜和透明导电膜(例如，氧化铟-氧化锡合金(ITO)、氧化铟-氧化锌合金(In2O3-ZnO)、或氧化锌(ZnO))的叠层作为第二电极(阴极)1116使得光能透过该层。从而制作包括第一电极(阳极)1113、含有有机化合物的层1115、和第二电极(阴极)1116的发光元件1118。在本实施例中，发光元件1118作为白色发光的例子，因此设置有包括着色层1131和遮光层(BM)1132的滤色器(为简化，未示出外涂层)。
此外，当分别有选择性地形成各个含有获得R、G和B发光的有机化合物的层时，可以在不使用滤色器的情况下获得全色显示器。
形成透明保护层1117来密封发光元件1118。作为透明保护层1117，可以采用如实施方式1所示的透明保护叠层。透明保护叠层包括含有第一无机绝缘膜、应力驰豫膜和第二无机绝缘膜的叠层。作为第一无机绝缘膜和第二无机绝缘膜，可以使用通过溅射法或CVD法获得的氮化硅膜、氧化硅膜、氧氮化硅膜(SiNO膜(组成比：N＞O)、SiON膜(组成比：N＜O))或以含有碳为主要成分的薄膜(例如DLC膜或CN膜)。这些无机绝缘膜均具有抗水分的高阻挡效果，然而，随着其膜厚的增加，膜的应力增加，结果，部分膜易于剥落或其整个膜易于除去。然而，可以通过第一无机绝缘膜和第二无机绝缘膜之间夹入应力驰豫膜来释放应力以及吸收水分。即使由于不确定原因在第一无机绝缘膜上形成微小的孔(针孔等)时，也能通过应力驰豫膜来填充微小的孔，并且，通过在其上设置第二无机绝缘膜，能获得极高的阻挡水分或氧气的效果。作为应力驰豫膜的材料，优选具有应力比无机绝缘层小并具有吸湿性的材料。此外，期望所述材料除上述性能外还具有半透明性。而且，作为应力驰豫膜，可以使用含有有机化合物例如α-NPD(4，4’-二[N-(萘基)-N-苯基-氨基]联苯)、BCP(bathocuproin)、MTDATA(4，4’，4”-三(N-3-甲苯基-N-苯基-氨基)三苯胺和Alq3(三-8-喹啉铝螯合物)的材料膜。这些材料膜均具有吸湿性，因此当所述材料膜厚度变薄时，就变得几乎透明。由于MgO、SrO2和SrO都具有吸湿性和半透明性，并能通过气相沉积法将其制成薄膜，因此这些氧化物的任一种都能用作应力驰豫膜。在本实施例中，使用硅靶在含有氮气和氩气的氛围中形成薄膜，即，具有高的抗杂质例如水分和碱金属的高阻挡效果的氮化硅膜用作第一无机绝缘膜或第二无机绝缘膜，通过气相沉积法形成的Alq3薄膜用作应力驰豫膜。此外，为使光能穿透透明保护叠层，优选透明保护叠层的整个膜厚尽可能薄地形成。
此外，为密封发光元件1118，通过在惰性气体氛围下使用第一密封材料1105和第二密封材料1107将密封衬底1104粘接于其上。作为第一密封材料1105和第二密封材料1107，优选使用环氧类树脂。同样优选第一密封材料1105和第二密封材料1107为使水分或氧气尽可能少渗入的材料。
此外，在本实施例中，除了玻璃衬底或石英衬底之外，由玻璃纤维增强塑料(FRP)、聚氟乙烯(PVF)、迈拉、聚酯、丙烯酸树脂等制成的塑料衬底也可以用作构成密封衬底1104的材料。通过使用第一密封材料1105和第二密封材料1107将密封衬底1104粘接之后，可通过第三密封材料进行密封使得侧面(暴露面)得到覆盖。
通过透明保护层1117、第一密封材料1105和第二密封材料1107以上述方式密封发光元件，发光元件能与外部完全隔断，因此能防止使有机化合物层劣化的物质例如水分和氧气从外部进入。因此，能获得具有高可靠性的发光装置。
此外，作为第一电极1113，通过使用透明导电膜可制造两端发射型的发光装置。
在本实施例中，上面描述了其中在阳极上形成含有有机化合物的层以及在含有有机化合物的层上形成作为透明电极的阴极的结构的例子。另一方面，也可以采用具有其中在阳极上形成含有有机化合物的层以及在有机化合物层上形成阴极的发光元件、并且使得含有有机化合物的层中产生的光从作为透明电极的阳极向TFT发射的结构(以下称为“底部发射结构”)。
图13A和图13B示出了具有底部发射结构的发光装置。
图13A是发光装置的顶视图，而图13B是沿图13A的线A-A’的横截面图。虚线表示的附图标记1201表示源信号线驱动电路，附图标记1202表示像素部分，附图标记1203表示栅信号线驱动电路。此外，附图标记1204表示密封衬底，附图标记1205表示其中含有用于确保密封空间的间隙材料的密封材料，由密封材料1205围成的区域的内部充满惰性气体(代表性地为氮气)。在由密封材料1205围成的空间内部所存在的痕量水分通过干燥剂1207除去，因此所述空间内十分干燥。
附图标记1208表示用于载运要输入到源信号线驱动电路1201和栅信号线驱动电路1203中的信号的配线。配线1208接收来自成为外部输入终端的柔性印刷电路(FPC)1209的视频信号或时钟信号。
之后，参照图13B将描述横截面结构。在衬底1210上形成驱动电路和像素部分，但在图13B中示出了像素部分1202和作为驱动电路的源信号线驱动电路1201。在源信号线驱动电路1201中，由n-沟道型TFT1223和p-沟道型TFT 1224组合形成CMOS电路。
像素部分1202由包括开关TFT 1211、电流控制TFT 1212和与电流控制TFT 1212的漏极电连接的包含透明导电膜的第一电极(阳极)1213的多个像素形成。
在本实施例中，设置其中以其一部分与连接电极重叠的方式形成第一电极1213并且所述第一电极1213通过连接电极与TFT的漏极区域电连接的结构。优选第一电极1213具有透明性并且包括具有大的功函数的导电膜(例如，氧化铟-氧化锡合金(ITO)、氧化铟-氧化锌合金(In2O3-ZnO)、或氧化锌(ZnO))。
在第一电极(阳极)1213的两端形成绝缘物1214(也称为堤墙、分隔壁、阻挡层、筑堤等)。为达到提高覆盖效果的目的，在绝缘物1214的上端部或下端部形成具有曲率的曲面。此外，绝缘物1214可以覆盖有包含氮化铝膜、氧氮化铝膜、含有碳为主成分的薄膜或氮化硅膜的保护膜。
通过气相沉积法使用沉积掩膜或喷墨法选择性地在第一电极(阳极)1213上形成含有有机化合物的层1215。而且，在含有有机化合物的层1215上形成第二电极(阴极)1216。作为阴极，可以使用功函数小的材料(例如Al、Ag、Li、Ca及其合金，即MgAg、MgIn、AlLi、CaF2、或CaN)。以上述所描述的方式，制备包括第一电极(阳极)1213、含有有机化合物的层1215、和第二电极(阴极)1216的发光元件1218。发光元件1218向图13A和图13B所示的箭头的方向发射光。在本实施例中的发光元件1218是一种能获得R、G或B单色发光的发光装置。通过选择性形成其中包含能获得R、G或B发光的有机化合物的层的三个发光元件来制得全色发光元件。
此外，形成保护层1217来密封发光元件1218。作为保护层1217，可以采用如实施方式2所示的保护叠层。保护叠层包括含有第一无机绝缘膜、应力驰豫膜和第二无机绝缘膜的叠层。
此外，为密封发光元件1218，通过在惰性气体氛围下使用密封材料1205将密封衬底1204粘接于其上。通过喷砂处理法等预先在所述密封衬底1204上形成凹部，将干燥剂1207粘接到所形成的凹部上。作为密封材料1205，优选使用环氧类树脂。同样优选密封材料1205为使水分或氧气尽可能少渗入的材料。
此外，在本实施例中，除了金属衬底、玻璃衬底或石英衬底之外，由玻璃纤维增强塑料(FRP)、聚氟乙烯(PVF)、迈拉、聚酯、丙烯酸树脂等制成的塑料衬底也可以用作构成具有凹部的密封衬底1204的材料。可通过使用其内部粘接有干燥剂的金属罐进行密封。
而且，本实施例能与实施方式1-4和实施例1和2中任何一个自由组合。
实施例4
在本实施例中，将描述一个像素的横截面结构、特别是关于发光元件和TFT的状态和连接方式以及在像素间设置的分隔壁的形状。
在图14A中，附图标记40表示衬底，41表示分隔壁(也称为“筑堤”)，42表示绝缘膜，43表示第一电极(阳极)，44表示含有有机化合物的层，45表示第二电极(阴极)以及46表示TFT。
在所述TFT附图标记46中，46a表示沟道形成区域，46b和46c分别表示源极区域或漏极区域，46d表示栅极，46e和46f分别表示源极或漏极。尽管在本实施例中描述了顶栅型TFT，但所述TFT不限于这种特殊类型，也允许逆交错型TFT或规则(regular)交错型TFT。此外，46f表示通过使46f以重叠的方式与第一电极43部分接触的方式与TFT46连接的电极。
图14B示出了与图14A所示部分不同的横截面图。
在图14B中，第一电极43与电极46f间的重叠方式与图14A所示不同，即，在第一电极43图形化后，形成电极46f使得其与图形化所得到的第一电极43部分重叠，以使电极46f与TFT连接。
在图14C中示出了与图14A所示部分不同的横截面图。
在图14C中，另外设置额外的层间绝缘层，因此第一电极通过接触孔与TFT的电极连接。
此外，分隔壁41的横截面形状可以是图14D所示的锥形形状。这种形状能通过光刻法首先将抗蚀剂曝光，然后刻蚀非光敏有机树脂或无机绝缘膜来获得。
而且，当使用正性光敏有机树脂时，如图14E所示，能获得在其上端部具有曲面的形状。
相反，当使用负性光敏有机树脂时，如图14F所示，能获得在其上端部和下端部具有曲面的形状。
本实施例能与实施方式1-4和实施例1-3的任一个自由组合。
实施例5
能通过实施本发明来完成各种各样的模块(有源矩阵EL模块)。因此，能完成其中包含这些模块的所有电子器械。
这些电子器械如下：摄像机、数码相机、头戴式显示器(目镜式显示器)、汽车导航系统、投影仪、汽车立体声系统、个人计算机、便携式信息终端(移动计算机，移动电话或电子图书等)等。其具体例子如图15A到16C所示。
图15A是包括主体2001、图像输入部2002、显示部2003、和键盘2004等的个人计算机。
图15B是包括主体2101、显示部2102、语音输入部2103、操作开关2104、电池2105和图像接受部2106等的摄象机。
图15C是包括主体2201、操作开关2204和显示部2205等的游戏机。
图15D是通过使用其记录程序的记录媒体的播放器(以下称为记录媒体)，包括主体2401、显示部2402、扬声部2403、记录媒体2404、操作开关2405等。此外，使用DVD(数字化多用光盘)、CD等作为记录媒体的播放器能用于欣赏音乐、电影、游戏和因特网等。
图15E是包括主体2501、显示部2502、探视器2503、操作开关2504和图像接受部(图中未示出)等的数码相机。
图16A是包括主体2901、语音输出部2902、语音输入部2903、显示部2904、操作开关2905、天线2906和图像输入部(CCD、图像传感器等)2907等的移动电话。
图16B是包括主体3001、显示部3002和3003、配准媒体3004、操作开关3005和天线3006等的便携式图书(电子图书)。
图16C是包括主体3101、支持部3102和显示部3103等的显示器单元。
此外，图16C所示的显示器可以具有小型、中型、大型的显示部，例如尺寸为5-20英寸。此外，在制造具有此尺寸的显示部时，优选使用一侧为1米的衬底以批量生产显示部。
如上所述，本发明的适用范围非常广泛，使得本发明能应用于制造各种各样领域的电子器械。请注意通过利用实施方式1-4和实施例1-4的任何组合能获得本实施例的电子器械。
实施例6
实施例5中所描述的电子器械包括其中密封发光元件的面板、其中面板设置有包括控制器和电路例如电源电路的IC的模块。模块和面板同时对应于发光装置的一种模式。在本发明中，将描述模块的特殊结构。
图17A表示其中面板1800设置有控制器1801和电源电路1802的模块的外观图。面板1800设置有其中发光元件设置在各个像素中的像素部分1803、用于在像素部分1803中选择像素的栅极线驱动电路1804、以及用于供应视频信号到所选择的像素的源极线驱动电路1805。
在印刷衬底1806中设置控制器1801和电源电路1802，来自控制器1801或电源电路1802输出的各种信号和电源电压通过FPC 1807供应到面板1800中的像素部分1803、栅极线驱动电路1804和源极线驱动电路1805。
电源电压和各种信号通过其中设有多个输入端子的接口(I/F)1808供应到印刷电路1806。
尽管在本实施例中印刷衬底1806通过FPC安装到面板1800上，但本发明不限于此结构。控制器1801和电源电路1802可以通过COG(玻璃上芯片)方法直接设置在面板1800上。
此外，在印刷电路1806中，存在引线间形成的电容和配线自身的电阻给电源电压或信号产生噪音或使信号延迟(signal dull)上升的情况。因此，在印刷衬底1806中设置各种元件例如电容和缓冲器，以防止在印刷衬底1806中给电源电压或信号产生噪音和信号延迟上升的情况。
图17B是表示印刷衬底1806的结构的模块图。供应到接口1808的各种信号和电源电压供应到控制器1801和电源电路1802。
控制器1801包括A/D转换器1809、锁相回路(PLL)1810、控制信号产生部分1811和SRAM(静态随机访问存储器)1812和1813。尽管在本实施例中使用SRAM，代替SRAM，如果能高速写入和读取数据，可以使用SDRAM，并且也可以使用DRAM(动态随机访问存储器)。
通过接口1808供应的视频信号可以在A/D转换器1809中进行并串行转换以作为对应于R、G和B的各个颜色的视频信号输入到控制信号产生部分1811中。此外，基于通过接口1808供应的各种信号，在A/D转换器1809中产生Hsync信号、Vsync信号、时钟信号CLK、和交流电压(AC cont)，以输入到控制信号产生部分1811。
锁相回路1810具有使通过接口1808供应的各个信号频率的相位与控制信号产生部分1811操作频率的相位同步的功能。控制信号产生部分1811的操作频率不必与通过接口1808供应的各个信号的频率相同，但是调整控制信号产生部分1811的操作频率和通过接口1808供应的各个信号频率，使得在锁相回路1810中相互同步。
输入到控制信号产生部分1811中的视频信号一次写入并保存在SRAM 1812、1813中。控制信号产生部分1811从保存在SRAM 1812上的视频信号的所有位中，一位接一位，读出对应于所有像素的视频信号，并将它们供应到面板1800中的源极线驱动电路1805中。
控制信号产生部分1811将关于各个位的发光装置引起发光的时间段的信息供应到面板1800中的扫描线驱动电路1804中。
电源电路1802供应预定电源电压到面板1800中的源极线驱动电路1805、扫描线驱动电路1804、和像素部分1803。
现在参照图18说明电源电路1802的结构。本实施例的电源电路1802包括使用4个开关调节控制1860的开关调节器1854和串联调节器1855。
通常，开关调节器比起串联调节器尺寸小重量轻，除降压外还能升高电压和转化极性。另一方面，比起开关调节器，仅用在降压的串联调节器具有良好的输出电压精度，几乎不引起波动或噪音。在本实施方式中的电源电路1802使用两者的组合。
图18所示的开关调节器1854具有开关调节控制(SWR)1860、衰减器(ATT)1861、变压器(T)1862、感应器(L)1863、基准电源(Vref)1864、振荡电路(OSC)1865、二极管1866、双极晶体管1867、变阻器1868和电容器1869。
当在开关调节器1854中转换外部的锂离子电池(3.6V)等的电压时，生成供应到阴极的电源电压和供应到开关调节器1854的电源电压。
串联调节器1855具有带隙电路(BG)1870、放大器1871、运算放大器1872、电流源1873、变阻器1874和双极晶体管1875，并串联调节器1855被提供有在开关调节器1854中产生的电源电压。
在串联调节器1855中，根据带隙电路1870产生的恒定电压，通过开关调节器1854产生的电源电压用于产生直流电压，该直流电压供应到用于供应电流到各色发光元件的阳极的配线(电流供应线)上。
此外，电流源1873用于将视频信号电流写入像素的驱动方法中。在这种情况下，通过电流源1873产生的电流供应到面板1800中的源极线驱动电路1805。在将视频信号电压写入像素的驱动方法的情况下，并不总需要电流源1873。
使用TFT形成开关调节器、OSC、放大器和运算放大器。
本实施例的结构能与实施方式1-4实施例1-5的任一个结构自由组合。
实施例7
在本实施例中，参照图19A和19B将描述其中蒸发源支架垂直或平行于衬底的一侧移动同时使蒸发源支架的纵向和移动方向彼此相同的例子。
在图19A中，附图标记1912表示支架移动路径，附图标记1913表示大尺寸衬底，以及附图标记1917表示蒸发源支架。通过使蒸发源支架的纵向和移动方向彼此相同，要气相沉积的区域能精细地重叠以在整个衬底上得到均匀膜厚。图19A中所示的气相沉积方法适用于其中在所有容器中准备相同材料以及在短时间内获得大的膜厚的情况。
此外，作为例子，准备偶数个坩埚，如图19B所示，通过相互邻近使得蒸发源支架1917的各个中心交叉，可以达到使蒸发材料成为微粒的目的。在这种情况下，进行上述交叉的点位于掩膜(和衬底)和容器之间的空间。
本实施例能与实施方式1-3和实施例1-5的任一个自由组合。
实施例8
图20A是表示像素的电路图的一实施方式，而图20B是表示用于像素部分的TFT的横截面图。附图标记901对应于用于控制视频信号输入到像素的开关TFT，而902对应于用于控制电流供应到发光元件903的驱动TFT。具体地，通过开关TFT 901将驱动TFT 902的漏极电流控制成与输入到像素的视频信号的电位一致，从而将漏极电流供应到发光元件903。附图标记904对应于当开关TFT 901处于关闭状态时用于保持驱动TFT的栅极-源极电压(以下称为“栅电压”)的电容元件(以下也称为“电容器”)，然而，也可以不必设置电容元件904。
在图20A中，具体地，开关TFT 901的栅极与扫描线G连接，源极区域和漏极区域中的一个与信号线S连接，另一个与驱动TFT 902的栅极连接。驱动TFT 902的源极区域和漏极区域中的一个与电源线V连接，另一个与发光元件903的像素电极905连接。电容元件904的两个电极中的一个与驱动TFT 902的栅极连接，另一个与电源线V连接。
在图20A和20B中，形成其中开关TFT 901串联连接并且与栅极连接的多个TFT中共用第一半导体膜的多栅极结构。通过所述多栅极结构，能减少开关TFT 901在关闭状态时的电流。具体地，在图20A和20B中，尽管开关TFT 901具有其中两个TFT串联连接的结构，但也允许其中三个以上的TFT串联并且进一步连接栅极的多栅极结构。开关TFT不必为多栅极结构，可以是具有其中栅极和沟道形成区域分别为单数的通常的单栅极结构的TFT。
TFT 901和902为逆交错型(以下也称为底栅型)。TFT的有源层使用非晶态半导体或半-非晶态半导体。当使TFT的有源层为半-非晶态半导体时，不仅像素部分而且驱动电路能在同一衬底上形成，并且，由于n型的迁移率比p型高，因此n型适于驱动电路，然而，各个TFT可以是n型或p型。即使在使用具有上述任一极性的TFT时，仍希望所有的TFT在同一衬底上形成并具有相同的极性，以便减少制造步骤数。
像素部分的驱动TFT 902包括在衬底900上形成的栅极920、覆盖栅极920的栅极绝缘膜911、以及通过半-非晶态半导体膜形成并通过栅极绝缘膜911夹于其中与栅极920重叠的第一半导体膜922。驱动TFT 902另外包括作为源极区域和漏极区域的一对第二半导体膜923以及在第一半导体膜922和第二半导体膜923之间设置的第三半导体膜924。
第二半导体膜923通过非晶态半导体膜或半-非晶态半导体膜形成，并向该第二半导体膜923添加赋予该半导体膜具有一种导电类型的杂质。一对第二半导体膜923设置在第一半导体膜922的沟道形成区域的对边使得它们相互面对。
第三半导体膜924通过非晶态半导体膜或半-非晶态半导体膜形成，并具有与第二半导体膜923相同的导电类型以及具有比第二半导体膜923低的导电性能。由于第三半导体膜924用作LDD区域，其分散了集中在作为漏极区域的第二半导体膜923的端部的电场，因此防止了热载流子效应。尽管第三半导体膜924不是必要设置的，但其设置能提高TFT的耐压性和可靠性。此外，当驱动TFT 902为n型时，无需在形成第三半导体膜924时特别添加赋予n型的杂质也能获得n型导电。因此，当TFT 902为n型时，无需在第三半导体膜924中添加n型的杂质。然而，将赋予p型导电的杂质加入到其上形成沟道的第一半导体膜中，以控制导电类型使得尽可能接近I型。
形成配线925使得其与一对第三半导体膜924接触。
此外，形成分别包括绝缘膜的第一钝化膜940和第二钝化膜941使得它们覆盖TFT 901和902以及配线925。覆盖TFT 901和902的这些钝化膜不限于由两层形成的结构，也可以具有由单层或三层以上的层形成的结构。例如，可以通过使用氮化硅形成第一钝化膜940而通过使用氧氮化硅形成第二钝化膜941。通过使用氮化硅或氧氮化硅形成这种钝化膜，可以防止TFT 901和902由于水分或氧气的影响而劣化。
通过平坦的层间绝缘膜905覆盖TFT 901和902以及配线925。作为平坦的层间绝缘膜905，可以使用通过在PCVD法得到的绝缘膜上进行平坦化处理而制备得到的膜，或者通过涂覆法使用硅氧烷类聚合物制备得到的具有烃基的SiOx膜。
之后，形成到达配线925的接触孔，然后，形成与配线925的一端电连接的像素电极930。
之后，形成覆盖像素电极930端部的绝缘物929(也称为堤墙、分隔壁、阻挡层、筑堤)。作为绝缘物929，可以使用无机材料(例如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅)、光敏或非光敏有机材料(例如聚酰亚胺、丙烯酸化合物、聚酰胺、聚亚氨基胺、抗蚀剂、苯并环丁烯)或其叠层等。在这种情况下，使用覆盖氮化硅膜的光敏有机树脂。例如，当正性光敏丙烯酸化合物用作有机树脂材料时，优选仅使绝缘物的上端部为具有曲率半径的曲面。作为绝缘物，可以使用通过光敏光变为不溶于刻蚀剂的负性和通过光变为溶于刻蚀剂的正性。此外，通过涂覆法使用环己胺类聚合物制备得到的具有烃基的SiOx膜也可以用于绝缘物929。
之后，形成电场发光层931使其位于发光元件903的像素电极930的顶部。电场发光层931具有其中至少一层是通过使用如图1所示的气相沉积系统选择性地形成的层叠结构。通过使用适用于使用大面积衬底进行批量生产的气相沉积系统(图1所示为一例)，能抑制蒸发材料的浪费，从而使发光元件的总的生产成本降低。
之后，形成对电极932使其与电场发光层931接触。发光元件903包括阴极和阳极，其中之一用作像素电极而另一个用作对电极。
当气相沉积系统用作像素电极930时，来自电场发光层931的光穿过衬底900并以图20B所示的箭头方向发射出来。
在本实施例中，由于通过使用半-非晶态半导体形成包括沟道形成区域的第三半导体膜，因此能获得比使用非晶态半导体膜形成的TFT具有更高迁移率的TFT，因此，能在同一衬底上形成驱动电路和像素部分。
本实施例能与实施方式1或实施例5自由组合。
本发明能提供一种制造系统，该制造系统将其中以密封方式充满蒸发材料的容器或膜厚监控器从与气相沉积系统连接的安装室中载运出来而没有暴露在空气中。根据本发明，能更容易地处理蒸发材料并能防止杂质混入蒸发材料中。通过使用这种制造系统，可将材料制造商提供的密封的容器安装到气相沉积系统内而不将其暴露在空气中，因此能防止水分或氧气吸附到蒸发材料中。这样能为发光元件提供更高的纯度。
当非晶态半导体膜或半-非晶态半导体膜用作TFT的有源层时，能在大面积衬底整个表面上获得均匀膜厚。发光装置的制造成本降低，同时，能提供减少蒸发材料损失的气相沉积系统。

Claims (20)

1、一种制造系统，包括：
装载室；
与所述装载室连接的载运室；
与所述载运室连接的多个薄膜形成室；
以及
与每个所述薄膜形成室连接的安装室；
其中，每个所述薄膜形成室均包括；
使掩膜和衬底的位置相互配准的对准装置；
衬底支撑装置；
多个蒸发源支架；以及
用于移动所述蒸发源支架的装置；
其中每个所述蒸发源支架包括容器和用于加热所述容器的装置，所述容器设置在每个所述蒸发源支架的纵向，并且每个所述容器中包含蒸发材料；
其中所述安装室包括：
用于预先加热所述容器的装置；以及
用于载运所述容器到所述薄膜形成室中的所述蒸发源支架中的装置；
其中每个所述薄膜形成室均与使每个所述薄膜形成室的内部为真空状态的第一真空抽气处理室连接；以及
其中所述安装室与使所述安装室的内部为真空状态的第二真空抽气处理室连接。
2、如权利要求1所述的制造系统，其中所述衬底支撑装置与端子区域、切断区域或衬底端部重叠，掩膜夹于所述衬底支撑装置与端子区域、切断区域或衬底端部之间。
3、如权利要求1所述的制造系统，其中所述衬底支撑装置与所述掩膜相互粘接或焊接。
4、如权利要求1所述的制造系统，其中用于移动所述蒸发源支架的所述装置具有移动构件，所述构件以给定间距在X轴方向以及以另一给定间距在Y轴方向上移动所述蒸发源支架。
5、如权利要求1所述的制造系统，其中所述容器以等间距设置在每个所述蒸发源支架中。
6、如权利要求1所述的制造系统，其中蒸发源支架为矩形。
7、一种制造系统，包括：
装载室；
与所述装载室连接的载运室；
与所述载运室连接的多个薄膜形成室；
以及
与每个所述薄膜形成室连接的安装室；
其中，每个所述薄膜形成室均包括：
使掩膜和衬底的位置相互配准的对准装置；
蒸发源支架；以及
用于移动所述蒸发源支架的装置；
其中每个所述薄膜形成室均与使每个所述薄膜形成室的内部为真空状态的真空抽气处理室连接；
其中所述蒸发源支架包括容器和用于加热所述容器的装置，所述容器设置在所述蒸发源支架的纵向，并且每个所述容器中包含蒸发材料；和
其中用于移动所述蒸发源支架的所述装置在衬底的X方向或Y方向上移动纵向设置成与衬底的一侧相倾斜的所述蒸发源支架；
其中所述安装室包括：
用于预先加热所述容器的装置；以及
用于载运所述容器到所述薄膜形成室中的所述蒸发源支架中的装置；
其中所述安装室与使所述安装室的内部为真空状态的第二真空抽气处理室连接。
8、如权利要求7所述的制造系统，其中蒸发源支架为矩形。
9、一种制造系统，包括：
装载室；
与所述装载室连接的载运室；
与所述载运室连接的多个薄膜形成室；
以及
与每个所述薄膜形成室连接的安装室；
其中，每个所述薄膜形成室均包括：
使掩膜和衬底的位置相互配准的对准装置；
蒸发源支架；以及
用于移动所述蒸发源支架的装置；
其中每个所述薄膜形成室均与使每个所述薄膜形成室的内部为真空状态的真空抽气处理室连接；
其中所述蒸发源支架包括容器和用于加热所述容器的装置，所述容器设置在所述蒸发源支架的纵向，并且每个所述容器中包含蒸发材料；
其中衬底的一侧设置成与所述蒸发源支架移动的方向相倾斜；
其中所述安装室包括：
用于预先加热所述容器的装置；以及
用于载运所述容器到所述薄膜形成室中的所述蒸发源支架中的装置；
其中所述安装室与使所述安装室的内部为真空状态的第二真空抽气处理室连接。
10、如权利要求9所述的制造系统，其中蒸发源支架为矩形。
11、一种制造系统，包括：
装载室；
与所述装载室连接的载运室；
与所述载运室连接的多个薄膜形成室；
以及
与每个所述薄膜形成室连接的安装室；
其中，每个所述薄膜形成室均包括：
使掩膜和衬底的位置相互配准的CCD相机和阻挡器；
框架；
多个蒸发源支架；以及
用于移动所述蒸发源支架的平台；
其中每个所述蒸发源支架包括容器和用于加热所述容器的加热器，所述容器设置在每个所述蒸发源支架的纵向，并且每个所述容器中包含蒸发材料；
其中所述安装室包括：
用于预先加热所述容器的加热器；以及
用于载运所述容器到所述薄膜形成室中的所述蒸发源支架中的载运自动装置；
其中每个所述薄膜形成室均与使每个所述薄膜形成室的内部为真空状态的第一真空抽气处理室连接；以及
其中所述安装室与使所述安装室的内部为真空状态的第二真空抽气处理室连接。
12、如权利要求11所述的制造系统，其中所述框架与端子区域、切断区域或衬底端部重叠，掩膜夹于所述框架与端子区域、切断区域或衬底端部之间。
13、如权利要求11所述的制造系统，其中所述框架与所述掩膜相互粘接或焊接。
14、如权利要求11所述的制造系统，其中所述平台具有移动构件，所述构件以给定间距在X轴方向以及以另一给定间距在Y轴方向上移动所述蒸发源支架。
15、如权利要求11所述的制造系统，其中所述容器以等间距设置在每个所述蒸发源支架中。
16、如权利要求11所述的制造系统，其中矩形蒸发源支架为矩形。
17、一种制造系统，包括：
装载室；
与所述装载室连接的载运室；
与所述载运室连接的多个薄膜形成室；
以及
与每个所述薄膜形成室连接的安装室；
其中，每个所述薄膜形成室包括：
使掩膜和衬底的位置相互配准的CCD相机和阻挡器；
蒸发源支架；以及
用于移动所述蒸发源支架的平台；
其中每个所述薄膜形成室均与使每个所述薄膜形成室的内部为真空状态的真空处理室连接；
其中所述蒸发源支架包括容器和用于加热所述容器的加热器，所述容器设置在所述蒸发源支架的纵向，并且每个所述容器中包含蒸发材料；以及
其中所述平台在衬底的X方向或Y方向上移动纵向设置成与衬底的一侧相倾斜的所述蒸发源支架；
其中所述安装室包括：
用于预先加热所述容器的装置；以及
用于载运所述容器到所述薄膜形成室中的所述蒸发源支架中的装置；
其中所述安装室与使所述安装室的内部为真空状态的第二真空抽气处理室连接。
18、如权利要求17所述的制造系统，其中蒸发源支架为矩形。
19、一种制造系统，包括：
装载室；
与所述装载室连接的载运室；
与所述载运室连接的多个薄膜形成室；
以及
与所述薄膜形成室连接的安装室；
其中，每个所述薄膜形成室均包括：
使掩膜和衬底的位置相互配准的CCD相机和阻挡器，蒸发源支架；以及
用于移动所述蒸发源支架的平台；
其中每个所述薄膜形成室均与使每个所述薄膜形成室的内部为真空状态的真空抽气处理室连接；
其中所述蒸发源支架包括容器和用于加热所述容器的加热器，所述容器设置在所述蒸发源支架的纵向，并且每个所述容器中包含蒸发材料；以及
其中衬底的一侧设置成与所述蒸发源支架移动的方向相倾斜；
其中所述安装室包括：
用于预先加热所述容器的装置；以及
用于载运所述容器到所述薄膜形成室中的所述蒸发源支架中的装置；
其中所述安装室与使所述安装室的内部为真空状态的第二真空抽气处理室连接。
20、如权利要求19所述的制造系统，其中蒸发源支架为矩形。
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