CN101471423B - 蒸镀用衬底及发光装置的制造方法 - Google Patents

蒸镀用衬底及发光装置的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种蒸镀用衬底,该蒸镀用衬底在通过蒸镀法进行成膜的情况下,可以只蒸镀所希望的蒸镀材料,提高蒸镀材料的利用效率,从而可以降低制造成本,并且可以形成均匀性高的膜。本发明为一种蒸镀用衬底,该蒸镀用衬底可以进行控制,以对应于进行蒸镀时照射到蒸镀用衬底上的激光的波长地将激光选择性地照射到同一个衬底上的所希望的位置。具体而言,本发明为一种蒸镀用衬底,该蒸镀用衬底形成有在进行蒸镀时照射波长为400nm以上且600nm以下的激光时反射激光的区域和吸收激光的区域。

Description

蒸镀用衬底及发光装置的制造方法
技术领域
本发明涉及用来形成可通过蒸镀法进行成膜的材料的膜的蒸镀用衬底及使用该蒸镀用衬底的发光装置的制造方法。
背景技术
将具有薄型轻量、高速响应、直流低电压驱动等的特性的以有机化合物用作发光体的发光元件被期待应用于下一代平板显示器。尤其是,一般认为将发光元件配置为矩阵状的显示装置与现有的液晶显示装置相比具有视角广且可见度好的优点。
发光元件的发光机构一般被认为如下:通过将EL层夹在一对电极之间并施加电压,来使从阴极注入的电子及从阳极注入的空穴在EL层的发光中心复合而形成分子激子,当该分子激子缓和到基底态之际释放能量而发光。作为激发状态,有单态激发及三重态激发。通过任何激发状态都可以发光。
构成发光元件的EL层至少具有发光层。另外,EL层也可以由叠层结构构成,其中除了发光层以外还包括空穴注入层、空穴传输层、电子传输层、以及电子注入层等。
另外,形成EL层的EL材料大致分类为低分子(单体)材料和高分子(聚合物)材料。在一般情况下,使用蒸镀法形成低分子材料的膜,使用喷墨法等形成高分子材料的膜。
在采用蒸镀法时使用的蒸镀装置具有设置衬底的衬底支架、封入EL材料即蒸镀材料的坩埚(或蒸镀舟)、加热坩埚内的EL材料的加热器、以及防止升华的EL材料扩散的挡板,其中,由加热器加热的EL材料升华并在衬底上成膜。
然而,实际上,为了均匀地形成膜,需要使被成膜衬底旋转或将衬底和坩埚之间的距离以一定程度离开。另外,在使用多个EL材料通过金属掩模等的掩模分色涂敷时,需要将不同像素之间的间隔设计为广,并且将由设置在像素之间的绝缘物构成的分隔壁(堤岸)的宽度设计为广。在推进随着包括发光元件的发光装置的高精细化(像素数量的增加)及小型化的各个显示像素的栅距的微细化时,该需求成为很大的课题。
由此,为了作为平板显示器实现更高的细致化和可靠性,被要求解决上述问题并且实现生产性的提高和低成本化。
另一方面,提出了通过激光转写(Laser-Induced ThermalImaging)形成发光元件的EL层的方法(参照专利文献1)。专利文献1记载在支撑衬底上具有由低反射层和高反射层构成的光热转换层、以及具有转写层的转写用衬底。通过对这种转写用衬底照射激光,可以将转写层转写到元件制造用衬底上。
然而,对专利文献1的转写用衬底而言,在衬底的一方面上层叠形成有高反射层及低反射层。因此,即使使用高反射层,也产生一定程度的热吸收,从而有可能在激光的热量大时,除了低反射层上的转写层以外,高反射层上的转写层也被转写。
另外,在专利文献1的图3所记载的结构中,如[0041]段落所记载,必须在低反射层和高反射层之间没有间隙,而需要进行高精度的构图。
另外,在专利文献1的图7所记载的结构中,预先对低反射层进行构图,然后在整个表面上形成高反射层,然后形成转写层。在该结构中,来自通过吸收激光而被加热的低反射层的热通过高反射层传导到转写层,因此,有可能除了所希望的转写层以外,其周围的转写层也被转写。
[专利文献1]日本专利申请公开2006-309995号公报
发明内容
于是,本发明的目的在于提供一种蒸镀用衬底,该蒸镀用衬底在使用蒸镀法进行成膜的情况下,可以与照射的激光的波长对应地选择性地蒸镀蒸镀用衬底上的所希望的蒸镀材料,提高蒸镀材料的利用效率而降低制造成本,并且可以形成均匀性高的膜。
另外,本发明的目的还在于提供一种发光装置的制造方法,该发光装置的制造方法通过使用这种蒸镀用衬底,可以推进伴随发光装置的高精细化(像素数量的增加)及小型化的各个显示像素的间距的微细化。
本发明为一种蒸镀用衬底,该蒸镀用衬底可以进行控制,以与蒸镀时照射到蒸镀用衬底上的激光对应地将激光选择性地照射到同一个衬底上的所希望的位置。具体而言,一种形成有在蒸镀时照射波长为400nm以上且600nm以下的激光的情况下反射激光的区域和吸收激光的区域的蒸镀用衬底。
本发明的蒸镀用衬底包括:形成在衬底上的第一功能膜;形成在第一功能膜上的具有开口部的反射层;形成在反射层上的绝热层;形成在第一功能膜及绝热层上的第二功能膜;形成在第二功能膜上的光吸收层;以及形成在光吸收层上的材料层,其中,光吸收层由金属氮化物构成,位于与反射层重叠的位置的第一功能膜为反射膜,并且第一功能膜和第二功能膜的叠层膜为抗反射膜。
另外,在上述结构中,第一功能膜单独用作反射光的反射膜,第一功能膜和第二功能膜的叠层膜用作防止光反射的抗反射膜。由此,当光的波长为λ,衬底的折射率为n0(λ),第一功能膜的折射率及第二功能膜的折射率为n1(λ),反射层的折射率为n2(λ),并且光吸收层的折射率为n3(λ)时,用作反射膜的第一功能膜的厚度及用作抗反射膜的第一功能膜和第二功能膜的厚度定义如下。此外,反射层103的折射率(n2(λ))表示大于上述折射率(n0(λ)、n1(λ))的数值。
1)n0<n1
反射膜:第一功能膜的厚度=λ·ma1/4n1
(式中,ma1=偶数)
(i)n1<n3
抗反射膜:第一功能膜的厚度+第二功能膜的厚度=λ·mb1/4n1
(式中,mb1=奇数)
(ii)n3<n1
抗反射膜:第一功能膜的厚度+第二功能膜的厚度=λ·mb2/4n1
(式中,mb2=偶数)
2)n1<n0
反射膜:第一功能膜的厚度=λ·ma2/4n1
(式中,ma2=奇数)
(i)n1<n3
抗反射膜:第一功能膜的厚度+第二功能膜的厚度=λ·mb3/4n1
(式中,mb3=偶数)
(ii)n3<n1
抗反射膜:第一功能膜的厚度+第二功能膜的厚度=λ·mb4/4n1
(式中,mb4=奇数)
另外,具有别的结构的本发明的蒸镀用衬底包括:形成在衬底上的具有开口部的第一功能膜;形成在第一功能膜上的反射层;形成在反射层上的绝热层;形成在衬底及绝热层上的第二功能膜;形成在第二功能膜上的光吸收层;以及形成在光吸收层上的材料层,其中,光吸收层由金属氮化物构成,第一功能膜为反射膜,并且第二功能膜为抗反射膜。
另外,在上述结构中,第一功能膜单独用作反射光的反射膜,第二功能膜也单独用作防止光反射的抗反射膜。由此,当光的波长为λ,衬底的折射率为n0,第一功能膜的折射率为n1’,第二功能膜的折射率为n1”,反射层的折射率为n2’(λ),并且光吸收层的折射率为n3(λ)时,用作反射膜的第一功能膜及用作抗反射膜的第二功能膜的厚度定义如下。另外,反射层的折射率(n2(λ))表示大于上述折射率(n0(λ)、n1’(λ))的数值。
1)n0<n1’时
反射膜:第一功能膜的厚度=λ·ma3/4n1
(式中,ma3=偶数)
(i)n0<n1”<n3
抗反射膜:第二功能膜的厚度=λ·mb5/4n1
(式中,mb5=奇数)
(ii)n3<n1”<n0
抗反射膜:第二功能膜的厚度=λ·mb6/4n1
(式中,mb6=奇数)
(iii)n1”<n0、n1”<n3
抗反射膜:第二功能膜的厚度=λ·mb7/4n1
(式中,mb7=偶数)
(iv)n0<n1”、n3<n1”时
抗反射膜:第二功能膜的厚度=λ·mb8/4n1
(式中,mb8=偶数)
2)n1’<n0
反射膜:第一功能膜的厚度=λ·ma4/4n1
(式中,ma4=奇数)
(i)n0<n1”<n3
抗反射膜:第二功能膜的厚度=λ·mb9/4n1
(式中,mb9=奇数)
(ii)n3<n1”<n0
抗反射膜:第二功能膜的厚度=λ·mb10/4n1
(式中,mb10=奇数)
(iii)n1”<n0、n1”<n3
抗反射膜:第二功能膜的厚度=λ·mb11/4n1
(式中,mb11=偶数)
(iv)n0<n1”、n3<n1”时
抗反射膜:第二功能膜的厚度=λ·mb12/4n1
(式中,mb12=偶数)
另外,第一功能膜及第二功能膜优选使用具有透光性的材料。具体而言,可以使用氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅等。
上述结构中的反射层对光具有85%以上的反射率,并且反射层的厚度优选为100nm以上。另外,反射层包含铝、银、金、铂、铜、包含铝的合金、包含银的合金、氧化铟-氧化锡中的任一种。
用于上述结构中的绝热层的材料的热传导率比用于反射层及光吸收层的材料的热传导率小。另外,绝热层的厚度为10nm以上且2μm以下。另外,绝热层包含氧化钛、氧化硅、氮氧化硅、氧化锆中的任一种。
对于上述结构中的光吸收层而言,对光的反射率为70%以下。另外,光吸收层的厚度为50nm以上。另外,对于光吸收层使用金属氮化物。具体而言,使用氮化钛、氮化钽、氮化钨、氮化钼等。
在上述结构中,材料层由有机化合物构成。另外,本发明还包括材料层包含发光性材料和载流子传输性材料的一方或双方的情况。
另外,本发明的发光装置的制造方法为使用上述本发明的蒸镀用衬底的发光装置的制造方法,其中,使作为蒸镀用衬底的第一衬底的至少具有第一功能膜、与第一功能膜接触的具有开口部的反射层、与反射层接触的绝热层、与第一功能膜及绝热层接触的第二功能膜、与第二功能膜接触的由金属氮化物构成的光吸收层、以及与光吸收层接触的材料层的一方面和第二衬底的被成膜面相对,并且将它们配置为彼此靠近的状态,从第一衬底的另一方面一侧照射波长为400nm以上且600nm以下的激光,选择性地加热位于与反射层的开口部重叠的位置的材料层的一部分,以在第二衬底的被成膜面蒸镀材料层。
另外,在上述结构中,位于与反射层重叠的位置的第一功能膜为反射膜,第一功能膜和第二功能膜的叠层膜为抗反射膜。
另外,在本发明的发光装置的制造方法中,使作为蒸镀用衬底的第一衬底的至少具有第一功能膜、与第一功能膜接触的反射层、与反射层接触的绝热层、与第一衬底及绝热层接触的第二功能膜、与第二功能膜接触的由金属氮化物构成的光吸收层、以及与光吸收层接触的材料层的一方面和第二衬底的被成膜面相对,并且将它们配置为彼此靠近的状态,从第一衬底的另一方面一侧照射波长为400nm以上且600nm以下的激光,选择性地加热位于与第一功能膜的开口部重叠的位置的材料层,以在第二衬底的被成膜面蒸镀材料层的一部分。
另外,在上述结构中,第一功能膜为反射膜,第二功能膜为抗反射膜。
另外,在上述各个结构中,照射到第一衬底上的光为波长为400nm以上且600nm以下的激光。例如,可以使用波长为488nm、514nm、527nm、532nm、561nm的激光。
另外,上述激光既可以是脉冲激光,又可以是连续振荡(CW:continuous-wave)激光。另外,激光光斑的形状优选为线形或矩形。
另外,本发明在其范畴中除了包括具有发光元件的发光装置以外,还包括具有发光装置的电子设备。本说明书中的发光装置是指图像显示装置、发光装置、或光源(包括照明设备)。另外,发光装置还包括在发光装置中配备有连接器诸如FPC(柔性印刷电路)、TAB(载带自动键合)胶带或TCP(载带封装)的模块;在TAB胶带或TCP的端部设置有印刷线路板的模块;以及以COG(玻璃上芯片)方式将IC(集成电路)直接安装到形成有发光元件的衬底的模块。
由于根据本发明的蒸镀用衬底当进行利用激光的蒸镀时可以将激光选择性地照射到所希望的位置,所以可以提高蒸镀材料的利用效率,并且可以形成具有平坦性且均匀的膜,而可以形成微细的图形。由此,可以降低通过使用本发明的蒸镀用衬底的成膜方法制造的发光装置的制造成本,并且可以获得具有优越特性的发光装置。
附图说明
图1A至1C为说明本发明的蒸镀用衬底及成膜方法的图;
图2A和2B为说明本发明的蒸镀用衬底及成膜方法的图;
图3A至3D为说明本发明的蒸镀用衬底及成膜方法的图;
图4A和4B为说明本发明的成膜方法的图;
图5A和5B为说明本发明的成膜方法的图;
图6为示出折射率的数据的图;
图7为说明成膜装置的图;
图8A和8B为说明发光元件的图;
图9A至9C为示出无源矩阵型发光装置的图;
图10为示出无源矩阵型发光装置的图;
图11A和11B为示出有源矩阵型发光装置的图;
图12A至12E为示出电子设备的图;
图13A至13C为示出电子设备的图;
图14为说明实施例1的图。
具体实施方式
下面,将参照附图详细说明本发明的实施方式。但是,本发明不局限于以下说明,其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围下可以被变换为各种形式。因此,本发明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。
实施方式1
在本实施方式中,对于根据本发明的蒸镀用衬底及使用蒸镀用衬底的成膜方法进行说明。另外,在本实施方式1中,对于使用蒸镀用衬底形成发光元件的EL层的情况进行说明。
使用图1A至1C说明根据本发明的蒸镀用衬底的结构。如图1A所示,在作为支撑衬底的第一衬底101上形成有第一功能膜102。在第一功能膜102上层叠有反射层103及绝热层104,并且反射层103及绝热层104具有开口部108。
另外,在第一功能膜102及绝热层104上其一部分填充开口部108地形成有第二功能膜105。
而且,在第二功能膜105上形成有光吸收层106,并且在光吸收层106上形成有材料层107。在图1A中,在第一衬底101的整个表面上形成有第一功能膜102、第二功能膜105、光吸收层106、以及材料层107。
另外,因为当蒸镀时照射到第一衬底101上的光需要透过第一衬底101,所以第一衬底101优选为光透射率高的衬底。此外,第一衬底101优选为热传导率低的材料。这是因为如下缘故,即若热传导率低,则可以将从被照射的光获得的热高效地用于蒸镀。作为第一衬底101,例如可以使用玻璃衬底、石英衬底、包含无机材料的塑料衬底等。
此外,在如图1A所示的结构的蒸镀用衬底中,第一功能膜102用作以单层来反射光的反射膜,并且第一功能膜102和第二功能膜105的叠层膜用作防止光反射的抗反射膜。
为了将形成在第一衬底101上的第一功能膜102用作反射膜,当照射到蒸镀用衬底的光的波长为λ,第一衬底101的折射率为n0(λ),第一功能膜102的折射率及第二功能膜105的折射率为n1(λ),并且反射层103的折射率为n2(λ)时,第一功能膜102的厚度定义如下。另外,在图1A所示的结构中,第一功能膜102的折射率和第二功能膜105的折射率设为相同。此外,反射层103的折射率(n2(λ))表示大于上述其它折射率(n0(λ)、n1(λ))的数值。
1)n0<n1
第一功能膜102的厚度=λ·ma1/4n1(式中,ma1=偶数)
2)n1<n0
第一功能膜102的厚度=λ·ma2/4n1(式中,ma2=奇数)
此外,作为第一功能膜102优选使用具有透光性的材料,其优选具有10%以上的透射率。具体而言,可以使用氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅等。另外,图6示出对作为可以用于第一功能膜102的透光性材料的氮化硅、氮氧化硅、氧氮化硅的波长的折射率。
反射层103是为了以下用途而提供的层,即当蒸镀时,为了对光吸收层106的一部分选择性地照射光,反射照射到其外的部分的光。由此,反射层103优选由对于照射的光具有高反射率的材料形成。具体而言,反射层103对于照射的光优选具有85%以上的反射率,更优选具有90%以上。
另外,作为可以用于反射层103的材料,例如可以使用银、金、铂、铜、包含铝的合金(例如为铝-钛合金、铝-钕合金)、包含银的合金(银-钕合金)、或氧化铟-氧化锡等。
另外,可以通过各种方法形成反射层103。例如,可以通过溅射法、电子束蒸镀法、真空蒸镀法等来形成。另外,虽然根据材料而不同,但是反射层103的厚度优选为100nm以上。通过采用100nm以上的厚度,可以抑制照射的光透过反射层。
绝热层104是为了以下用途而提供的层,即在蒸镀时照射的光中被反射层103反射的光的一部分变成热而留在反射层103的情况下,防止该热传导到后面形成的光吸收层106及材料层107。由此,本发明中的绝热层104需要使用热传导率低的材料。具体而言,绝热层104需要使用其热传导率比形成反射层103及光吸收层106的材料低的材料。
另外,作为用于绝热层104的材料,例如可以使用氧化钛、氧化硅、氮氧化硅、氧化锆等。
另外,可以使用各种方法形成绝热层104。例如,可以通过溅射法、电子束蒸镀法、真空蒸镀法、CVD法等来形成。另外,虽然根据材料而不同,但是绝热层104的厚度优选为10nm以上且2μm以下,更优选为100nm以上且600nm以下。通过采用10nm以上且2μm以下的厚度,绝热层104具有阻挡存在于反射层103的热传导到光吸收层106或材料层107的效果。
在本实施方式中,在反射层103及绝热层104中形成有开口部108。当形成开口部108时,可以使用各种方法,其中优选使用干蚀刻。通过使用干蚀刻,可以形成微细的图形。
在绝热层104及第一功能膜102上形成第二功能膜105。作为第二功能膜105优选使用具有透光性的材料,其优选具有10%以上的透射率。具体而言,可以使用氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅等。另外,用于先形成的第一功能膜102和第二功能膜105的材料也可以是相同的。另外,图6示出对于作为可以用作第二功能膜105的透光性材料的氮化硅、氮氧化硅、氧氮化硅的波长的折射率。
为了将在此形成的第二功能膜105和先形成的第一功能膜102的叠层膜用作抗反射膜,当照射到蒸镀用衬底的光的波长为λ,第一衬底101的折射率为n0(λ),第一功能膜102的折射率及第二功能膜105的折射率为n1(λ),并且光吸收层106的折射率为n3(λ)时,第一功能膜102和第二功能膜105的叠层膜的厚度定义如下。另外,在图1A所示的结构中,第一功能膜102的折射率和第二功能膜105的折射率设为相同。然而,在第一功能膜102的折射率和第二能膜105的折射率不同的情况下,适当地设定厚度,以将第一功能膜102和第二功能膜105的叠层膜用作抗反射膜。
1)n0<n1<n3
第一功能膜102的厚度+第二功能膜105的厚度=λ·mb1/4n1
(式中,mb1=奇数)
2)n0<n1、n3<n1
第一功能膜102的厚度+第二功能膜105的厚度=λ·mb2/4n1
(式中,mb2=偶数)
3)n1<n0、n1<n3
第一功能膜102的厚度+第二功能膜105的厚度=λ·mb3/4n1
(式中,mb3=偶数)
4)n3<n1<n0
第一功能膜102的厚度+第二功能膜105的厚度=λ·mb4/4n1
(式中,mb4=奇数)
光吸收层106为吸收蒸镀时照射的光的层。由此,光吸收层106优选由对照射的光具有低反射率且高吸收率的材料形成。具体而言,光吸收层106对照射的光优选有70%以下的反射率。
在本发明中,将金属氮化物用于光吸收层106。具体而言,可以使用氮化钛、氮化钽、氮化钼、氮化钨等。另外,光吸收层106不局限于一个层,也可以由多个层构成。
另外,可以使用各种方法形成光吸收层106。例如,可以通过溅射法、电子束蒸镀法、真空蒸镀法等来形成。
另外,虽然根据材料而不同,但是光吸收层106的厚度优选为照射的光不透过的厚度(优选为100nm以上且2μm以下)。尤其是,通过将光吸收层106的厚度设定为200nm以上且600nm以下,可以高效地吸收照射的光而发热。另外,通过将光吸收层106的厚度设定为200nm以上且600nm以下,可以高精度地在被成膜衬底上成膜。
另外,只要可以加热到包含在材料层107中的蒸镀材料的升华温度,光吸收层106就可以使照射光的一部分透过。然而,在使光的一部分透过的情况下,作为包含在材料层107中的蒸镀材料,需要使用不被光分解的材料。
而且,反射层103和光吸收层106的反射率之差越大越优选。具体而言,对于照射光的波长,反射率的差优选为25%以上,更优选为30%以上。
材料层107是包含要蒸镀在被成膜衬底上的蒸镀材料的层。通过对蒸镀用衬底照射光,包含在材料层107中的蒸镀材料被加热而升华,并且蒸镀在被成膜衬底上。
另外,作为包含在材料层107中的蒸镀材料,只要是可以蒸镀的材料,就可以使用各种材料,而不管是有机化合物还是无机化合物。但是,在如本实施方式所示那样形成发光元件的EL层的情况下,使用形成EL层的可以蒸镀的材料。例如,除了使用形成EL层的发光性材料、载流子传输性材料等的有机化合物以外,还可以使用用于构成EL层的载流子传输层或载流子注入层、以及发光元件的电极等的金属氧化物、金属氮化物、卤化金属、金属单体之类的无机化合物。另外,由于在实施方式4中对于形成EL层的可以蒸镀的材料进行详细说明,所以参考其而在此省略说明。
另外,材料层107也可以包含多个材料。另外,材料层107既可以为单层,又可以层叠多个层。由此,通过层叠多个包含蒸镀材料的层,可以进行共蒸镀。另外,在材料层107具有叠层结构的情况下,优选以在第一衬底101一侧包含升华温度(或可以蒸镀的温度)低的蒸镀材料的方式进行层叠。通过采用这种结构,可以高效地进行使用具有叠层结构的材料层107的蒸镀。
通过各种方法形成材料层107。例如,可以使用作为湿法的旋涂法、喷涂法、喷墨法、浸涂法、浇注法、模压涂敷法(die coating)、辊涂法、刮刀涂布法、刮棒涂布法、凹版涂布法或印刷法等。另外,可以使用作为干法的真空蒸镀法、溅射法等。
在采用湿法形成材料层107的情况下,将所希望的蒸镀材料溶解或分散在溶剂中来调整溶剂或分散液即可。只要是可以溶解或分散蒸镀材料并且不与蒸镀材料起反应的溶剂,就没有特别限制。例如,可以使用卤基溶剂如氯仿、四氯甲烷、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷或氯苯等;酮基溶剂如丙酮、甲乙酮、二乙酮、n-丙基甲酮或环己酮等;芳香族溶剂如苯、甲苯或二甲苯等;酯基溶剂如乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸正丁酯、丙酸乙酯、γ丁内酯或碳酸二乙酯等;醚基溶剂如四氢呋喃或二氧六环等;酰胺基溶剂如二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺等;二甲亚砜;己烷;或水等。另外,也可以混合这些溶剂中的多种。通过采用湿法,可以提高材料的利用效率,而可以降低制造成本。
另外,在控制由材料层107形成在被成膜衬底上的膜的厚度及均匀性的情况下,需要控制材料层107的厚度及均匀性。然而,只要不给形成在被成膜衬底上的膜的厚度及均匀性造成影响,则材料层107不需要一定是均匀的层。例如,既可以形成为微细的岛状,又可以形成为具有凹凸的层状。
接下来,如图1B所示,在与第一衬底101的一方表面并且形成有第一功能膜102、反射层103、绝热层104、第二功能膜105、光吸收层106、以及材料层107的表面相对的位置配置作为被成膜衬底的第二衬底109。第二衬底109为通过蒸镀处理使所希望的层成膜的被成膜衬底。另外,由于在此说明使用本发明的蒸镀用衬底形成发光元件的EL层的情况,所以在第二衬底109上形成有成为发光元件的一方电极的第一电极110及绝缘物111。并且,将第一衬底101和第二衬底109接近到极近的距离,具体而言,将第一衬底101上的材料层107的表面和第二衬底109表面之间的距离d接近为0mm以上且2mm以下,优选为0mm以上且0.05mm以下,更优选为0mm以上且0.03mm以下并使它们相对。
另外,距离d定义为第一衬底101上的材料层107的表面和第二衬底109的表面之间的距离。由此,当在第二衬底109上形成有某种层(例如,用作电极的导电层或用作分隔壁的绝缘物等)时,距离d定义为第一衬底101上的材料层107的表面和形成在第二衬底109上的层的最表面之间的距离。然而,当第一衬底101上的材料层107的表面或形成在第二衬底109上的层的最表面有凹凸时,距离d定义为第一衬底101上的材料层107的表面和形成在第二衬底109上的层的最表面之间的最短距离。
接下来,如图1C所示那样从第一衬底101的背面(不形成有第一功能膜102、反射层103、绝热层104、第二功能膜105、光吸收层106、以及材料层107的一面)一侧照射光112。此时,照射到位于与形成在第一衬底101上的反射层103重叠的位置的第一功能膜102及反射层上的光被反射,而照射到开口部108上的光透过用作抗反射膜的第一功能膜102和第二功能膜105的叠层膜并被光吸收层106吸收。然后,光吸收层106将从吸收的光获得的热传给包含在材料层107中的蒸镀材料来使蒸镀材料升华,以将蒸镀材料蒸镀在形成于第二衬底109上的第一电极110上。因此,在第二衬底109上形成发光元件的EL层113。
另外,作为照射的光112,使用400nm以上且600nm以下的波长的激光。例如,可以使用波长为488nm、514nm、527nm、532nm、561nm的激光。通过使用激光,高效地进行光吸收层106中的热转换,而可以高效地使蒸镀材料升华。
此外,作为激光,可以使用从如下激光器中的一种或多种振荡出来的激光:气体激光器如Ar激光器、Kr激光器、受激准分子激光器等;固体激光器如以将Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm和Ta中的一种或多种作为掺杂剂添加的单晶的YAG、YVO4、镁橄榄石(Mg2SiO4)、YAlO3、GdVO4、或者多晶(陶瓷)的YAG、Y2O3、YVO4、YAlO3、GdVO4作为介质的激光器、玻璃激光器、红宝石激光器、变石激光器、及Ti:蓝宝石激光器等。另外,也可以使用从上述固体激光器振荡出来的二次谐波或三次谐波。另外,若是使用激光介质为固体的固体激光器,就有如下优点:可在较长时间保持免维护的状态,并且其输出比较稳定。
另外,上述激光既可以是脉冲激光,又可以是连续振荡(CW:continuous-wave)激光。另外,激光光斑的形状优选为线形或矩形。
在本发明中,吸收照射的光的光吸收层106将热传给材料层107,而不是利用照射的光的辐射热。因此,优选在短时间照射光,以免从照射光的部分的光吸收层106向没有照射光的部分的光吸收层106以面方向传热而导致加热的材料层107的范围扩大。
另外,优选在减压气氛中进行利用光照射的蒸镀。由此,优选将成膜室内设为5×10-3Pa以下,更优选为10-6Pa以上且10-4Pa以下的气氛。
另外,图2A示出第一衬底101和第二衬底109之间的距离d为0mm的情况。换句话说,图2A示出形成在第一衬底101上的材料层107和作为形成在第二衬底109上的层中的最表层的绝缘物111接触的情况。通过这样缩短距离d,可以防止需要量以上的材料的消费,而可以提高材料的利用效率。另外,当如图2B所示那样照射光时,可以高精度地形成蒸镀在第二衬底109上的膜的形状。然而,在第二衬底109的表面上没有凹凸的情况下,优选不使第一衬底101上的材料层107和第二衬底109的被成膜面接触。
另外,本发明的蒸镀用衬底的结构除了图1A所示的结构,还可以采用图3A所示的结构。图3A所示的结构为如下结构,即在第一衬底201上按顺序层叠第一功能膜202、反射层203、以及绝热层204,然后形成开口部208,在第一衬底201及绝热层204上形成第二功能膜205,并且在第二功能膜205上按顺序层叠光吸收层206及材料层207。
另外,在图3A所示的结构的蒸镀用衬底的情况下,第一功能膜202用作反射光的反射膜,而第二功能膜205用作防止光反射的抗反射膜。
为了将第一功能膜202用作反射膜,当照射到蒸镀用衬底上的光的波长为λ,第一衬底201的折射率为n0(λ),第一功能膜202的折射率为n1’(λ),并且反射层203的折射率为n2’(λ)时,第一功能膜202的厚度定义如下。另外,反射层203的折射率(n2(λ))表示大于上述其它折射率(n0(λ)、n1’(λ))的数值。
1)n0<n1’时
第一功能膜202的厚度=λ·ma3/4n1’(式中,ma3=偶数)
2)n1’<n0
第一功能膜202的厚度=λ·ma4/4n1’(式中,ma4=奇数)
另外,为了将第二功能膜205用作抗反射膜,当照射到蒸镀用衬底的光的波长为λ,第一衬底201的折射率为n0(λ),第二功能膜105的折射率为n1”(λ),并且光吸收层206的折射率为n3(λ)时,第二功能膜205的厚度定义如下。
1)n0<n1”<n3
第二功能膜205的厚度=λ·mb5/4n1”(式中,mb5=奇数)
2)n3<n1”<n0
第二功能膜205的厚度=λ·mb6/4n1”(式中,mb6=奇数)
3)n1”<n0、n1”<n3
第二功能膜205的厚度=λ·mb7/4n1”(式中,mb7=偶数)
4)n0<n1”、n3<n1”时
第二功能膜205的厚度=λ·mb8/4n1”(式中,mb8=偶数)
另外,图3A中的反射层203、绝热层204、光吸收层206、材料层207的结构与图1A所示的反射层103、绝热层104、光吸收层106、材料层107的结构相同。
另外,图3A所示的蒸镀用衬底也与图1A所示的蒸镀用衬底相同,如图3B所示,在与作为第一衬底201的一方面且形成有第一功能膜202、反射层203、绝热层204、第二功能膜205、光吸收层206、以及材料层207的一面相对的位置配置作为被成膜衬底的第二衬底209。在第二衬底209上形成有用作发光元件的一方电极的第一电极210及绝缘物211。
然后,如图3C所示,从第一衬底201的背面(没有形成第一功能膜202、反射层203、绝热层204、第二功能膜205、光吸收层206、以及材料层207的一面)一侧照射光212。此时,照射到形成在第一衬底201上的第一功能膜202及反射层203的光被反射,而照射到开口部208的光透过用作抗反射膜的第二功能膜205并被光吸收层206吸收。并且,光吸收层206通过将从吸收的光获得的热传给包含在材料层207中的蒸镀材料来使它升华,以将蒸镀材料蒸镀在形成于第二衬底209上的第一电极210上。由此,在第二衬底209上形成发光元件的EL层213。
再者,本发明的蒸镀用衬底的结构还可以采用图3D所示的结构。图3D所示的结构为如下结构,即在第一衬底301上形成其厚度部分地不同的第一功能膜302,接着按顺序层叠反射层303及绝热层304,然后形成开口部308,并在第一功能膜302及绝热层304上按顺序层叠光吸收层306及材料层307。
另外,在图3D所示的结构的蒸镀用衬底的情况下,第一功能膜302中的与反射层303重叠的部分的区域a(305a)用作反射光的反射膜,而第一功能膜302中的与反射层303不重叠的部分的区域b(305b)用作防止光反射的抗反射膜。
为了将第一功能膜302的区域a(305a)用作反射膜,当照射到蒸镀用衬底上的光的波长为λ,第一衬底301的折射率为n0(λ),第一功能膜302的折射率为n1”’(λ),并且反射层303的折射率为n2(λ)时,第一功能膜302的区域a(305a)的厚度定义如下。另外,反射层303的折射率(n2(λ))表示大于上述其它折射率(n0(λ)、n1”’(λ))的数值。
1)n0<n1”’时
第一功能膜的区域a(305a)的厚度=λ·ma5/4n1”’
(式中,ma5=偶数)
2)n1”’<n0
第一功能膜的区域a(305a)的厚度=λ·ma6/4n1”’
(式中,ma6=奇数)
另外,为了将第一功能膜302的区域b(305b)用作抗反射膜,当照射到蒸镀用衬底的光的波长为λ,第一衬底301的折射率为n0(λ),第一功能膜302的折射率为n1”’(λ),并且光吸收层306的折射率为n3(λ)时,第一功能膜302的区域b(305b)的厚度定义如下。
1)n0<n1”’<n3
第一功能膜的区域b(305b)的厚度=λ·mb13/4n1”’
(式中,mb13=奇数)
2)n1”’<n0、n1”’<n3
第一功能膜的区域b(305b)的厚度=λ·mb14/4n1”’
(式中,mb14=偶数)
3)n0<n1”’、n3<n1”’时
第一功能膜的区域b(305b)的厚度=λ·mb15/4n1”’
(式中,mb15=偶数)
4)n3<n1”’<n0
第一功能膜的区域b(305b)的厚度=λ·mb16/4n1”’
(式中,mb16=奇数)
另外,在本实施方式中,虽然示出了第二衬底109、209位于第一衬底101、201的下方的情况,但是,本发明不局限于此。可以适当地设定设置衬底的方向。
因为本实施方式所示的蒸镀用衬底可以在进行利用激光的蒸镀时将激光选择性地照射到所希望的位置,所以可以提高蒸镀材料的利用效率,并且可以形成具有平坦性且均匀的膜,从而可以形成微细的图形。由此,可以减少使用本实施方式所示的蒸镀用衬底来制造的发光装置的制造成本,并且可以获得具有优越特性的发光装置。
实施方式2
在实施方式2中说明通过使用多个实施方式1所说明的蒸镀用衬底形成发光元件的EL层,而可以进行全彩色显示的发光装置的制造方法。
实施方式1中虽然示出了通过一次成膜工序在形成于作为被成膜衬底的第二衬底上的多个电极上形成整体由相同的材料构成的EL层的情况,而实施方式2中说明在形成于第二衬底上的多个电极上形成进行不同发光的三种EL层中的任一种的情况。
首先,准备三个实施方式1中的图1A所示的蒸镀用衬底。然而,各个蒸镀用衬底分别形成有包含用来形成进行不同发光的EL层的蒸镀材料的材料层。具体而言,准备如下三种蒸镀用衬底:具有包含用来形成显示红色发光的EL层(EL层(R))的蒸镀材料的材料层(R)的第一蒸镀用衬底;具有包含用来形成显示绿色发光的EL层(EL层(G))的蒸镀材料的材料层(G)的第二蒸镀用衬底;以及具有包含用来形成显示蓝色发光的EL层(EL层(B))的材料层(B)的蒸镀材料的第三蒸镀用衬底。
另外,准备一个实施方式1中的图1B所示的具有多个第一电极的被成膜衬底。另外,由于被成膜衬底上的多个第一电极的端部被绝缘物覆盖,所以发光区域相当于作为第一电极的一部分且与绝缘物不重叠地露出的区域。
首先,作为第一次成膜工序,与图1B同样地重叠被成膜衬底和第一蒸镀用衬底,并且进行位置对准。另外,在被成膜衬底上优选设置对准用标记。另外,在第一蒸镀用衬底上也优选设置对准用标记。另外,由于在第一蒸镀用衬底上设置有光吸收层,所以优选预先去除对准标记周围的光吸收层。另外,由于在第一蒸镀用衬底上设置有材料层(R),所以也优选预先去除位置对准周围的材料层(R)。
之后,从第一蒸镀用衬底的背面(没有形成图1A所示的第一功能膜102、反射层103、绝热层104、第二功能膜105、光吸收层106、以及材料层107的一面)一侧照射光。光吸收层吸收被照射的光并将热施加给材料层(R),使包含在材料层(R)中的蒸镀材料升华,以在被成膜衬底上的一部分的第一电极上形成EL层(R)。在完成第一次成膜之后,将第一蒸镀用衬底移动到离被成膜衬底远的地方。
接着,作为第二次成膜工序,重叠被成膜衬底和第二蒸镀用衬底,并且进行位置对准。在第二蒸镀用衬底中,在与第一次成膜时使用的第一蒸镀用衬底偏离一个像素的位置上形成开口部。
之后,从第二蒸镀用衬底的背面(没有形成图1A所示的第一功能膜102、反射层103、绝热层104、第二功能膜105、光吸收层106、以及材料层107的一面)一侧照射光。光吸收层吸收被照射的光并将热施加给材料层(G),使包含在材料层(G)中的蒸镀材料升华,以在被成膜衬底上的一部分且与通过第一次成膜形成EL层(R)的第一电极相邻的第一电极上形成EL层(G)。在完成第二次成膜之后,将第二蒸镀用衬底移动到离被成膜衬底远的地方。
接着,作为第三次成膜工序,重叠被成膜衬底和第三蒸镀用衬底,并且进行位置对准。在第三蒸镀用衬底中,在与第一次成膜时使用的第一蒸镀用衬底偏离两个像素的位置上形成开口部。
之后,从第三蒸镀用衬底的背面(没有形成图1A所示的第一功能膜102、反射层103、绝热层104、第二功能膜105、光吸收层106、以及材料层107的一面)一侧照射光。就在进行该第三次成膜之前的情况相当于图4A的俯视图。在图4A中,反射层401具有开口部402。因此,透过第三蒸镀用衬底的反射层401的开口部402的光透过绝热层,被光吸收层吸收。另外,在被成膜衬底的与第三蒸镀用衬底的开口部402重叠的区域形成有第一电极。另外,通过第一次成膜已形成的EL层(R)411和通过第二次成膜形成的EL层(G)412位于图4A中的由虚线所示的区域的下方。
接着,如图4B所示,通过第三次成膜形成EL层(B)413。光吸收层吸收被照射的光并将热施加给材料层(B),使包含在材料层(B)中的蒸镀材料升华,以在被成膜衬底上的一部分且与通过第二次成膜形成EL层(G)412的第一电极相邻的第一电极上形成EL层(B)413。在完成第三次成膜之后,将第三蒸镀用衬底移动到离被成膜衬底远的地方。
通过上述方式可以在同一个被成膜衬底上具有一定的间隔地形成EL层(R)411、EL层(G)412、EL层(B)413。之后,通过在这些层上形成第二电极,可以形成发光元件。
在上述工序中,在同一个衬底上形成呈现不同发光的发光元件,而可以形成可进行全彩色显示的发光装置。
虽然在图4A和4B中示出了以形成在蒸镀用衬底的反射层的开口部402的形状为矩形的例子,但是,没有特别限制,也可以采用条形开口部。在采用条形开口部的情况下,在呈现相同发光颜色的发光区域之间也进行成膜,但是,由于在绝缘物414上形成,所以与绝缘物414重叠的部分不成为发光区域。
另外,像素的配列也没有特别限制,如图5A所示,也可以将一个像素的形状形成为多角形,如六角形,并且也可以实现配置EL层(R)511、EL层(G)512、EL层(B)513,以实现全彩色的发光装置。另外,使用具有如图5B所示的具有多角形的开口部502的反射层501的蒸镀用衬底进行成膜即可,以便形成图5A所示的多角形像素。
因为在本实施方式2所示的可进行全彩色显示的发光装置的制造中,本实施方式中使用的蒸镀用衬底可以在进行使用激光的蒸镀时将激光选择性地照射到所希望的位置,所以可以提高蒸镀材料的利用效率,并且可以形成具有平坦性且均匀的膜,从而可以形成微细的图形。由此,可以减少使用本实施方式所示的蒸镀用衬底来制造的发光装置的制造成本,并且可以获得具有优越特性的发光装置。
另外,本实施方式2所示的结构可以适当地组合实施方式1所示的结构来使用。
实施方式3
在本实施方式中,将说明可以制造根据本发明的发光装置的成膜装置的例子。
图7为示出使用激光的成膜装置的一例的立体图。射出的激光从激光振荡装置703(YAG激光装置、受激准分子激光装置等)输出,通过将光束形状形成为矩形的第一光学系统704、用于整形的第二光学系统705、以及用于使其成为平行光线的第三光学系统706,并且其光路被反射镜707弯曲到对于衬底701垂直的方向。之后,将激光束照射到蒸镀用衬底上。
另外,本实施方式3所示的蒸镀用衬底的结构与实施方式1的图1A所说明的结构相同。换句话说,本实施方式所示的蒸镀用衬底具有如下结构,即包括:在衬底上包括形成有第一功能膜102的第一层710;形成有反射层103、绝热层104、第二功能膜105的第二层711;形成有光吸收层106的第三层712;以及形成有材料层107的第四层713。另外,包含在第二层711中的反射层103及绝热层104具有开口部714。
另外,作为用作光源的激光,使用波长为400nm以上且600nm以下的激光。例如,可以使用波长为488nm、514nm、527nm、532nm、561nm的激光。通过使用激光,高效地进行光吸收层106中的热转化,而可以高效地使蒸镀材料升华。
此外,作为激光,可以使用从如下激光器中的一种或多种振荡出来的激光:气体激光器如Ar激光器、Kr激光器、受激准分子激光器等;固体激光器如以将Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm和Ta中的一种或多种作为掺杂剂添加的单晶的YAG、YVO4、镁橄榄石(Mg2SiO4)、YAlO3、GdVO4、或者多晶(陶瓷)的YAG、Y2O3、YVO4、YAlO3、GdVO4作为介质的激光器、玻璃激光器、红宝石激光器、变石激光器、及Ti:蓝宝石激光器等。另外,也可以使用从上述固体激光器振荡出来的二次谐波或三次谐波。
另外,激光既可以是脉冲激光,又可以是连续振荡(CW:continuous-wave)激光。
另外,照射到蒸镀用衬底701上的激光光斑的形状优选为线形或矩形。另外,在使用大面积衬底的情况下,为了缩短处理时间,优选将激光光斑的长边设定为20cm至100cm。另外,也可以设置多个图7所示的激光振荡装置及光学系统,以短时间处理大面积衬底。具体来说,可以从多个激光振荡装置分别照射激光束,来分担一个衬底的处理面积。
另外,图7为一例,配置在激光的光路的各个光学系统或电光元件的位置关系没有特别限制。例如,当在蒸镀用衬底701上方配置激光振荡装置703,并使从激光振荡装置703射出的激光成为与蒸镀用衬底701的主平面垂直的方向时,也可以不使用反射镜707。另外,作为各个光学系统,可以使用聚焦透镜、光束扩展器、均匀器或偏振器等,还可以组合这些部件。另外,也可以组合狭缝(slit)作为各个光学系统。
通过在被照射表面上适当地且二维地扫描激光束的照射区域,对衬底的大面积进行照射。相对地移动激光束的照射区域和衬底以进行扫描。这里,使用移动单元(没有图示出)来进行扫描,该移动单元使保持衬底的衬底载物台709沿XY方向移动。
另外,控制装置716优选实现联动,以便还能控制使衬底载物台709沿XY方向移动的移动单元。而且,控制装置716优选实现联动,以便还能控制激光振荡装置703。而且,控制装置716优选与具有用于识别位置标记的成像元件708的位置对准装置相联动。另外,位置对准装置进行蒸镀用衬底701和被成膜衬底700的位置对准。
另外,作为蒸镀用衬底701和被成膜衬底700的衬底间隔地距离d,以形成在蒸镀用衬底701上的材料层的表面和被成膜衬底700的表面之间的距离定义。另外,当在被成膜衬底700上形成有某种层(例如,用作电极的导电层或用作分隔壁的绝缘物等)的情况下,距离d以蒸镀用衬底701上的材料层的表面和形成在被成膜衬底700上的层的表面的距离定义。然而,当在蒸镀用衬底701上的材料层的表面、或者被成膜衬底700或形成在被成膜衬底700上的材料层的表面具有凹凸的情况下的距离d,以蒸镀用衬底701上的材料层的表面和被成膜衬底700或形成在被成膜衬底700上的层的最表面之间的最短距离定义。另外,距离d设定为0mm以上且2mm以下,优选为0mm以上且0.05mm以下,更优选为0mm以上且0.03mm以下。另外,当在被成膜衬底700设置有用作分隔壁的绝缘物时,也可以与材料层715接触地配置绝缘物。
在使用图7所示的成膜装置进行成膜的情况下,在真空处理室内至少配置蒸镀用衬底701和被成膜衬底700。此外,也可以将图7所示的所有结构配置在真空处理室内。
此外,图7所示的成膜装置是被成膜衬底700的成膜面朝向上面的所谓朝上方式的成膜装置的一个例子,但是也可以采用朝下方式的成膜装置。另外,在被成膜衬底700是大面积衬底的情况下,也可以采用将被成膜衬底700的主平面竖为与水平面垂直的所谓竖立方式的成膜装置,以防止因衬底本身的重量而使衬底中心弯曲。
此外,通过还提供冷却被成膜衬底700的冷却单元,可以将塑料衬底等柔性衬底用作被成膜衬底700。
此外,可以提供多个本实施方式所示的成膜装置来形成多室型成膜装置。当然,也可以组合采用其他成膜方法的成膜装置。另外,也可以通过将多个本实施方式所示的成膜装置串联排列,而形成串列型成膜装置。
另外,在使用本实施方式所说明的成膜装置制造发光装置的情况下,通过使用本发明的蒸镀用衬底,可以在进行利用激光的蒸镀时将激光选择性地照射到所希望的位置,所以可以提高蒸镀材料的利用效率,并且可以形成具有平坦性且均匀的膜,从而可以形成微细的图形。由此,可以减少使用本实施方式所示的蒸镀用衬底来制造的发光装置的制造成本,并且可以获得具有优越特性的发光装置。
另外,作为本实施方式3所示的结构,可以适当地组合实施方式1和实施方式2所示的结构。
实施方式4
在本实施方式中,将说明应用本发明制造发光元件及发光装置的方法。
例如,可以制造图8A和8B所示的发光元件。图8A所示的发光元件中,在衬底801上按顺序层叠第一电极802、只由发光层813形成的EL层803、以及第二电极804。第一电极802及第二电极804中的任一方用作阳极,而另一方用作阴极。从阳极注入的空穴及从阴极注入的电子在EL层803复合,而可以获得发光。在本实施方式中,第一电极802为用作阳极的电极,而第二电极804为用作阴极的电极。
另外,图8B所示的发光元件示出图8A的EL层803具有层叠多个层的结构的情况,具体而言,从第一电极802一侧按顺序设置空穴注入层811、空穴传输层812、发光层813、电子传输层814、以及电子注入层815。另外,EL层803如图8A所示那样只要至少具有发光层813就可以发挥作用,所以不需要设置所有的这些层,而根据需要适当地选择即可。
作为图8A和8B所示的衬底801使用具有绝缘表面的衬底或绝缘衬底。具体而言,可以使用铝硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、钡硼酸盐玻璃之类的用于电子工业的各种玻璃衬底、石英衬底、陶瓷衬底或蓝宝石衬底等。
另外,第一电极802及第二电极804可以使用各种金属、合金、导电化合物、以及这些的混合物等。具体来说,例如,可以举出氧化铟-氧化锡(ITO)、包含硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡、氧化铟-氧化锌(IZO)、包含氧化钨及氧化锌的氧化铟等。除了这些以外,可以举出金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)、或金属材料的氮化物(诸如氮化钛)等。
这些材料的膜通常通过溅射法形成。例如,可以使用在氧化铟中添加1wt%至20wt%氧化锌的靶通过溅射法形成氧化铟-氧化锌。另外,包含氧化钨及氧化锌的氧化铟可以使用在氧化铟中添加0.5wt%至5wt%氧化钨和0.1wt%至1wt%氧化锌的靶通过溅射法形成。除了上述方法之外,还可以应用溶胶-凝胶法等,采用喷墨法、旋涂法等来制造。
另外,可以使用铝(Al)、银(Ag)、含有铝的合金等。此外,也可以使用低功函数材料的属于元素周期表第一族或第二族的元素,即碱金属诸如锂(Li)或铯(Cs)等;碱土金属诸如镁(Mg)、钙(Ca)或锶(Sr)等;含这些金属的合金(诸如铝、镁和银的合金、铝和锂的合金);稀土金属诸如铕(Eu)或镱(Yb)等;含这种金属的合金等。
可以通过真空蒸镀法形成由碱金属、碱土金属或含有这些金属的合金制成的膜。另外,包含碱金属或碱土金属的合金可以通过溅射法形成。此外,银膏等可以通过喷墨法等成膜。另外,第一电极802及第二电极804不局限于单层膜,也可以由叠层膜形成。
另外,为了将从EL层803发射的光提取到外部,将第一电极802和第二电极804的任一方或双方形成为透过光。例如,使用铟锡氧化物等的透光导电材料形成或者以几nm至几十nm的厚度形成银、铝等。另外,也可以采用厚度被减薄的银、铝等的金属薄膜和使用ITO膜等的透光导电材料而形成的薄膜的叠层结构。
可以应用实施方式1所示的成膜方法来形成本实施方式所示的发光元件的EL层803(空穴注入层811、空穴传输层812、发光层813、电子传输层814或电子注入层815)。另外,也可以应用实施方式1所示的成膜方法来形成EL层803。
例如,在形成图8A所示的发光元件的情况下,实施方式1所示的蒸镀用衬底的材料层由形成EL层803的材料形成,并且使用该蒸镀用衬底在衬底801上的第一电极802上形成EL层803。之后,通过在EL层803上形成第二电极804,可以获得图8A所示的发光元件。
作为发光层813,可以使用各种材料。例如,可以使用发射荧光的荧光化合物或发射磷光的磷光化合物。
作为可用于发光层813的磷光化合物,例如,作为蓝色基发光材料,可以举出双[2-(4′,6′-二氟苯基)吡啶醇-N,C2′]铱(III)四(1-吡唑基)硼酸盐(简称:FIr6)、双[2-(4′,6′-二氟苯基)吡啶醇-N,C2′]铱(III)吡啶甲酸酯(简称:FIrpic)、双{[2-[3′,5′-双(三氟甲基)苯基]吡啶醇-N,C2′}合铱(III)吡啶甲酸盐(简称:Ir(CF3ppy)2(pic))、双[2-(4′,6′-二氟苯基)吡啶醇-N,C2′]合铱(III)乙酰丙酮盐(简称:FIr(acac))等。另外,作为绿色发光材料,可以举出三(2-苯基吡啶醇-N,C2′)合铱(III)(简称:Ir(ppy)3)、双(2-苯基吡啶-N,C2′)合铱(III)乙酰丙酮盐(简称:Ir(ppy)2(acac))、双(1,2-二苯基-1H-苯并咪唑)合铱(III)乙酰丙酮盐(简称:Ir(pbi)2(acac))、双(苯并[h]喹啉)合铱(III)乙酰丙酮盐(简称:Ir(bzq)2(acac))等。另外,作为黄色发光材料,可以举出双(2,4-二苯基-1,3-噁唑-N,C2′)合铱(III)乙酰丙酮盐(简称:Ir(dp0)2(acac))、双{2-[4′-(全氟苯基苯基)]吡啶醇-N,C2′}合铱(III)乙酰丙酮盐(简称:Ir(p-PF-ph)2(acac))、双(2-苯基苯并噻唑-N,C2′)合铱(III)乙酰丙酮盐(简称:Ir(bt)2(acac))等。另外,作为橙色发光材料,可以举出三(2-苯基喹啉-N,C2′)合铱(III)(简称:Ir(pq)3)、双(2-苯基喹啉-N,C2′)合铱(III)乙酰丙酮盐(简称:Ir(pq)3(acac))等。另外,作为红色发光材料,可以举出双[2-(2′-苯并[4,5-α]噻吩基)吡啶醇-N,C3’]合铱(III)乙酰丙酮盐(简称:Ir(btp)2(acac))、双(1-苯基异喹啉-N,C2’)合铱(III)乙酰丙酮盐(简称:Ir(piq)2(acac))、(乙酰基丙酮)双[2,3-双(4-氟苯基)喹喔啉]合铱(III)(简称:Ir(Fdpq)2(acac))、2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-21H,23H-卟啉合铂(II)(简称:PtOEP)等的有机金属配合物。此外,诸如三(乙酰基丙酮)(一菲咯啉)合铽(III)(简称:Tb(acac)3(Phen))、三(1,3-二苯基-1,3-丙二酮)(一菲咯啉)合铕(III)(简称:Eu(DBM)3(Phen))、三[1-(2-噻吩甲酰基)-3,3,3-三氟丙酮](一菲咯啉)合铕(III)(简称:Eu(TTA)3(Phen))等的稀土金属配合物由于利用稀土金属离子而发光(在不同多重性之间的电子迁移),所以可以用作磷光化合物。
作为可用于发光层813的荧光化合物有如下材料。例如,作为蓝色发光材料,可以举出N,N′-双[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N,N′-二苯基芪-4,4′-二胺(简称:YGA2S)、4-(9H-咔唑-9-基)-4′-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(简称:YGAPA)等。另外,作为绿色发光材料,可以举出N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称:2PCAPA)、N-[9,10-双(1,1′-联苯-2-基)-2-蒽基]-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(简称:2PCABPhA)、N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,N′,N′-三苯-1,4-苯二胺(简称:2DPAPA)、N-[9,10-双(1,1′-联苯-2-基)-2-蒽基]-N,N′,N′-三苯-1,4-苯二胺(简称:2DPABPhA)、N-[9,10-双(1,1′-联苯-2-基)]-N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基蒽-2-胺(简称:2YGABPhA)、N,N,9-三苯蒽-9-胺(简称:DPhAPhA)等。另外,作为黄色发光材料,可以举出红荧烯、5,12-双(1,1′-联苯-4-基)-6,11-二苯基并四苯(简称:BPT)等。另外,作为红色发光材料,可以举出N,N,N′,N′-四(4-甲基苯基)并四苯-5,11-二胺(简称:p-mPhTD)、7,13-二苯基-N,N,N′,N′-四(4-甲基苯基)苊并[1,2-a]荧蒽-3,10-二胺(简称:p-mPhAFD)等。
另外,作为发光层813,也可以使用将发光性高的物质(掺杂剂材料)分散在其他物质(主体材料)中的结构。通过使用将发光性高的物质(掺杂剂材料)分散在其他物质(主体材料)中的结构,可以抑制发光层的结晶化。另外,可以抑制因为发光性高的物质的浓度高而导致的浓缩猝灭。
作为分散发光物质的物质,在发光物质为荧光化合物的情况下,优选使用其单重激发能(基态和单重激发态之间的能量差)大于荧光化合物的物质。另外,在发光物质为磷光化合物的情况下,优选使用其三重激发能(基态和三重激发态之间的能量差)大于磷光化合物的物质。
作为用于发光层的主体材料,例如除了4,4′-双[N-(1-萘基)-N-苯胺]联苯(简称:NPB)、三(8-喹啉醇合)铝(III)(简称:Alq)、4,4′-双[N-(9,9-二甲基芴-2-某基)-N-苯胺]联苯(简称:DFLDPBi)、双(2-甲基-8-喹啉醇)(4-苯基苯酚)铝(III)(简称:BAlq)等之外,还可以举出4,4′-二(N-咔唑基)联苯(简称:CBP)、2-叔丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(简称:t-BuDNA)、9-[4-(9-咔唑基)苯基]-10-苯基蒽(简称:CzPA)等。
另外,作为掺杂剂材料,可以使用上述磷光化合物或荧光化合物。
在使用将发光性高的物质(掺杂剂材料)分散在其他物质(主体材料)中的结构作为发光层813的情况下,作为蒸镀用衬底上的材料层,形成主体材料和客体材料混合的层即可。或者,作为蒸镀用衬底上的材料,也可以采用主体材料的层和包含客体材料的层层叠的结构。通过使用具有这种结构的材料层的蒸镀用衬底形成发光层813,获得发光层813包含分散发光材料的物质(主体材料)和发光性高的物质(掺杂剂材料),并且在分散发光材料的物质(主体材料)中分散有发光性高的物质(掺杂剂材料)的结构。另外,作为发光层813,即可以使用两种以上的主体材料和掺杂剂材料,又可以使用两种以上的掺杂剂材料和主体材料。另外,也可以使用两种以上的主体材料及两种以上的掺杂剂材料。
另外,在形成图8B所示的发光元件的情况下,以每个层准备具有由形成EL层803(空穴注入层811、空穴传输层812、电子传输层814、以及电子注入层815)的各个层的材料形成的材料层的实施方式1所示的蒸镀用衬底,分别使用不同的蒸镀用衬底形成各个层,并且通过实施方式1所示的方法在衬底801的第一电极802上形成EL层803。之后,通过在EL层803上形成第二电极804,可以获得图8B所示的发光元件。另外,在此情况下,也可以将实施方式1所示的方法应用到EL层803中的所有的层,但是也可以使用将实施方式1所示的方法之应用到一部分层。
例如,作为空穴注入层811,可以使用钼氧化物、钒氧化物、钌氧化物、钨氧化物、锰氧化物等。除此之外,也可以使用酞菁化合物如酞菁(H2Pc)和铜酞菁(CuPC)等、或高分子如聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(简称:PEDOT/PSS)等来形成空穴注入层811。
另外,作为空穴注入层811,可以使用包含具有高空穴传输性的物质和呈现电子接受性的物质的层。包含具有高空穴传输性的物质和呈现电子接受性的物质的层具有高载流子密度且优越的空穴注入性。另外,通过使用包含具有高空穴传输性的物质和呈现电子接受性的物质的层作为与用作阳极的电极接触的空穴注入层,可以使用各种金属、合金、导电化合物、以及这些的混合物等,而与用作阳极的电极材料的功函数的大小无关。
例如可以使用具有层叠具有高空穴传输性的物质的层和呈现电子接受性的物质的层而形成的材料层的蒸镀用衬底来形成包含具有高空穴传输性的物质和呈现电子接受性的物质的层。
作为用于空穴注入层811的呈现电子接受性的物质,可以举出7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(简称:F4-TCNQ)、氯醌等。另外,可以举出过渡金属氧化物。另外,可以举出属于元素周期表中第4族至第8族的金属的氧化物。具体地,氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、氧化钨、氧化锰和氧化铼是优选的,因为其电子接受性高。其中,氧化钼尤其是优选的,因为它在大气中稳定并且其吸湿性低,从而容易处理。
作为用于空穴注入层811的具有高空穴传输性的物质,可以使用各种化合物诸如芳香胺化合物、咔唑衍生物、芳烃和高分子化合物(低聚物、树状聚合物、聚合体等)。另外,作为用于空穴注入层的具有高空穴传输性的物质,优选使用具有10-6cm2/Vs以上的空穴迁移率的物质。然而,只要是其空穴传输性高于其电子传输性的物质,就还可以使用这些以外的物质。下面具体地列举可用于空穴注入层的具有高空穴传输性的物质。
作为可用于空穴注入层811的芳香胺化合物,例如可以使用芳胺化合物,诸如4,4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称:NPB)、N,N′-双[3-甲基苯基)-N,N′-二苯基-[1,1′-联苯]-4,4′-二胺(简称:TPD)、4,4′,4”-三(N,N-二苯基氨基)三苯基胺(简称:TDATA)、4,4′,4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯基胺(简称:MTDATA)、4,4′-双[N-(螺环-9,9′-二芴-2-基)-N-苯基氨基]-1,1′-联苯(简称:BSPB)等。另外,可以举出N,N′-双(4-甲基苯基)(对-甲苯基)-N,N′-二苯基-对-苯二胺(简称:DTDPPA)、4,4′-双[N-(4-二苯氨基苯)-N-苯基氨基]联苯(简称:DPAB)、4,4′-双(N-{4-[N′-(3-甲基苯基)-N′-苯基氨基]苯基}-N-苯基氨基)联苯(简称:DNTPD)、1,3,5-三[N-(4-二苯氨基苯)-N-苯基氨基]苯(简称:DPA3B)等。
作为可以用于空穴注入层811的咔唑衍生物,可以具体地举出3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(简称:PCzPCA1)、3,6-双[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(简称:PCzPCA2)、3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(简称:PCzPCN1)等。
此外,作为可以用于空穴注入层811的咔唑衍生物,可以举出4,4′-二(N-咔唑基)联苯(简称:CBP)、1,3,5-三[4-(N-咔唑基)苯基]苯(简称:TCPB)、9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(简称:CzPA)、1,4-双[4-(N-咔唑基)苯基]-2,3,5,6-四苯基苯等。
另外,作为可以用于空穴注入层811的芳烃,例如可以举出2-叔丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(简称:t-BuDNA)、2-叔丁基-9,10-二(1-萘基)蒽、9,10-双(3,5-二苯基苯基)蒽(简称:DPPA)、2-叔丁基-9,10-双(4-苯基苯基)蒽(简称:t-BuDBA)、9,10-二(2-萘基)蒽(简称:DNA)、9,10-二苯基蒽(简称:DPAnth)、2-叔丁基蒽(简称:t-BuAnth)、9,10-双(4-甲基-1-萘基)蒽(简称:DMNA)、9,10-双[2-(1-萘基)苯基]蒽、2,3,6,7-四甲基-9,10-二(1-萘基)-2-叔丁基-蒽、9,10-双[2-(1-萘基)苯基]蒽、2,3,6,7-四甲基-9,10-二(2-萘基)蒽、9,9′-铋蒽基、10,10′-二苯基-9,9′-铋蒽基、10,10′-双(2-苯基苯基)-9,9′-铋蒽基、10,10′-双[(2,3,4,5,6-五苯基)苯基]-9,9′-铋蒽基、蒽、并四苯、红荧烯、二萘嵌苯、2,5,8,11-四(叔-丁基)二萘嵌苯等。此外,也可以使用并五苯、晕苯(coronene)等。如此,更优选使用具有1×10-6cm2/Vs以上的空穴迁移率且碳数为14至42的芳烃。
另外,可以用于空穴注入层811的芳烃也可以具有乙烯基骨架。作为具有乙烯基的芳烃,例如可以举出4,4′-双(2,2-二苯基乙烯基)联苯(简称:DPVBi)、9,10-双[4-(2,2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(简称:DPVPA)等。
通过使用具有层叠包含这些具有高空穴传输性的物质的层和包含呈现电子接受性的物质的层而成的材料层的蒸镀用衬底,可以形成空穴注入层811。在使用金属氧化物作为呈现电子接受性的物质的情况下,优选在第一衬底801上形成包含具有高空穴传输性的物质的层,然后形成包含金属氧化物的层。这是因为如下缘故,即在很多情况下,金属氧化物的蒸镀温度高于具有高空穴传输性的物质的蒸镀温度。通过采用具有这种结构的蒸镀源,可以高效率地使具有高空穴传输性的物质和金属氧化物升华。另外,可以抑制蒸镀而形成的膜中的浓度的局部不均匀性。另外,溶解或分散具有高空穴传输性的物质和金属氧化物双方的溶剂的种类很少,不容易形成混合溶液。因此,难以使用湿法直接形成混合层。然而,通过使用本发明的制造方法,可以容易形成包含具有高空穴传输性的物质和金属氧化物的混合层。
另外,包含具有高空穴传输性的物质和呈现电子接受性的物质的层除了具有空穴注入性之外,还具有优越的空穴传输性,因此还可以将上述空穴注入层811用作空穴传输层。
空穴传输层812是包含具有高空穴传输性的物质的层。作为具有高空穴传输性的物质,例如可以使用芳族胺化合物等,例如4,4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称:NPB或α-NPD)、N,N′-双(3-甲基苯基)-N,N′-二苯基-[1,1′-联苯]-4,4′-二胺(简称:TPD)、4,4′,4″-三(N,N-二苯基氨基)三苯基胺(简称:TDATA)、4,4′,4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯基胺(简称:MTDATA)、或4,4′-双[N-(螺-9,9′-联芴-2-基)-N-苯基氨基]联苯(简称:BSPB)等。上述物质主要是具有10-6cm2/Vs以上的空穴迁移率的物质。但也可以使用除此之外的其它材料,只要其空穴传输性高于电子传输性。此外,包含具有高空穴传输性的物质层不限于单层,也可以层叠两个或多个由前述物质制成的层。
电子传输层814是包含具有高电子传输性的物质的层。例如,可以使用包含具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金属络合物等,如三(8-羟基喹啉)铝(简称:Alq)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(简称:Almq3)、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍(简称:BeBq2)、或双(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基苯酚)铝(简称:BAlq)等的层。另外,还可以使用以下具有恶唑类或噻唑类配体的金属配合物等,如双[2-(2-羟基苯基)苯并恶唑]锌(简称:Zn(BOX)2)、双[2-(2-羟基苯基)苯并噻唑]锌(简称:Zn(BTZ)2)等。除了金属络合物以外,也可使用2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑(简称:PBD)、1,3-双[5-(对-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑-2-基]苯(简称:OXD-7)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1,2,4-三唑(简称:TAZ01)、红菲咯啉(简称:BPhen)、浴铜灵(简称:BCP)等。这里所述的物质主要为具有10-6cm2/Vs以上的电子迁移率的物质。另外,只要其具有高于空穴传输性的电子传输性,就可以使用除上述之外的其它物质作为电子传输层。另外,电子传输层不限于单层,也可以层叠两个以上的由前述物质制成的层。
另外,作为电子注入层815,可以使用诸如氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钙(CaF2)等的碱金属化合物或碱土金属化合物。而且,也可以使用具有电子传输性的物质与碱金属或碱土金属相组合而成的层。例如,可以使用将镁(Mg)包含在Alq中而成的层。另外,作为电子注入层,优选使用具有电子传输性的物质与碱金属或碱土金属相组合而成的层,因为可以有效地进行从第二电极804的电子注入。
另外,至于EL层308,对于层的叠层结构没有特别的限制,适当地将包含具有高电子传输性的物质、具有高空穴传输性的物质、具有高电子注入性的物质、具有高空穴注入性的物质、具有双极性(具有高电子传输性及高空穴传输性)的物质等的层与发光层组合来构成,即可。
在EL层803所获得的发光通过第一电极802和第二电极804中的任一方或双方被取出到外部。从而,第一电极802和第二电极804中的任一方或双方是具有透光性的电极。在只有第一电极802是具有透光性的电极的情况下,光通过第一电极802从衬底801一侧被取出。此外,在只有第二电极804是具有透光性的电极的情况下,光通过第二电极804从与衬底801相反一侧被取出。在第一电极802及第二电极804都是具有透光性的电极的情况下,光通过第一电极802及第二电极804从衬底801一侧以及与衬底801相反一侧被取出。
另外,在图8A和8B中虽然示出了在衬底801一侧设置用作阳极的第一电极802的结构,但是也可以在衬底801一侧设置用作阴极的第二电极804。
另外,作为EL层803的形成方法,使用实施方式1所示的成膜方法即可,还可以与其他成膜方法组合。另外,也可以对于各个电极或各个层分别使用不同的成膜方法来形成。作为干法,可以举出真空蒸镀法、电子束蒸镀法、溅射法等。另外,作为湿法,可以举出喷墨法或旋涂法等。
根据本实施方式的发光元件由于可以形成应用本发明的EL层,所以高效地形成高精度的膜,因此,不仅可以提高发光元件的特性,还可以实现成品率的提高和成本的降低。
另外,本实施方式4所示的结构可以适当地组合实施方式1至实施方式3所示的结构。
实施方式5
在本实施方式中,将说明使用实施方式4所说明的发光元件来形成的发光装置。
首先,使用图9A至9C、图10说明无源矩阵型发光装置。
在无源矩阵型(单纯矩阵型)发光装置中,并列为条形(带形)的多个阳极和并列为条形的多个阴极互相正交,并且具有发光层被夹在其交叉部的结构。因此,相当于被选择(被施加电压)的阳极和被选择的阴极的交点的像素发光。
图9A是密封之前的像素部的俯视图。图9A中的以虚线A-A′截断的截面图是图9B,而以点划线B-B′截断的截面图是图9C。
在衬底901上形成绝缘膜904作为基底绝缘膜。另外,如果不需要基底绝缘膜,则也可以不形成。在绝缘膜904上,将多个第一电极913形成为具有等间距的条形。此外,在第一电极913上提供具有对应于各个像素的开口部的分隔壁914,并且具有开口部的分隔壁914由绝缘材料(感光性或非感光性的有机材料(聚酰亚胺、丙烯酸、聚酰胺、酰亚胺酰胺、抗蚀剂、或苯并环丁烯)或者SOG膜(例如,包含烷基的SiOx膜))构成。另外,对应于各个像素的开口部成为发光区域921。
在具有开口部的分隔壁914上提供与第一电极913交叉的互相平行的多个反锥形的分隔壁922。按照光刻法使用负型感光树脂以其未曝光部分作为图形,并且通过调节曝光量或显影时间以使图形的下部蚀刻得更多,来形成反锥形的分隔壁922。
将具有开口部的分隔壁914及反锥形的分隔壁922的高度的总和设定为比EL层及用作第二电极916的厚度大。由此,形成分离为多个区域的EL层,具体而言,由呈现红色发光的材料形成的EL层(R)(915R)、由呈现绿色发光的材料形成的EL层(G)(915G)、由呈现蓝色发光的材料形成的EL层(B)(915B)、以及第二电极916。另外,分离为多个的区域彼此电隔离。
第二电极916是在与第一电极913交叉的方向上延伸的彼此平行的条形电极。另外,EL层及形成第二电极916的导电层的一部分还形成在反锥形的分隔壁922上,但其与EL层(R)(915R)、EL层(G)(915G)、EL层(B)(915B)以及第二电极916是分断的。另外,在本实施方式中,EL层是至少包括发光层的层,并且除了该发光层以外,还可以包括空穴注入层、空穴传输层、电子传输层或电子注入层等。
这里示出了选择性地形成EL层(R)(915R)、EL层(G)(915G)、EL层(B)(915B)来形成可以获得三种发光(红(R)、绿(G)、蓝(B))的能够进行全彩色显示的发光装置的例子。EL层(R)(915R)、EL层(G)(915G)、EL层(B)(915B)分别被形成为互相平行的条形图形。应用上述实施方式1及实施方式2所示的成膜方法来形成这些EL层即可。
另外,若有需要,使用密封罐或用来密封的玻璃衬底等的密封材料来密封。在此,作为密封衬底使用玻璃衬底,使用密封剂等的粘接剂将衬底和密封衬底贴合起来,使被密封剂等的粘接剂围绕的空间密封。对被密封的空间填充填充剂或干燥了的惰性气体。另外,还可以在衬底和密封材料之间封装干燥剂等,以便提高发光装置的可靠性。借助于干燥剂清除少量的水分,而充分干燥。另外,作为干燥剂,可以使用由化学吸附作用吸附水分的物质,诸如氧化钙和氧化钡等的碱土金属氧化物。另外,作为其他干燥剂,也可以使用诸如沸石和硅胶等的由物理吸附作用吸附水分的物质。
然而,在设置有与发光元件接触并覆盖发光元件的密封材料,而可以充分地遮断外气的情况下,不必特意设置干燥剂。
接下来,图10示出在图9A至9C所示的无源矩阵型发光装置中安装FPC等时的俯视图。
在图10中,形成在衬底1001上的构成图像显示的像素部具有彼此正交的扫描线组和数据线组。
在此,图9A至9C中的第一电极913、第二电极916、以及反锥形的分隔壁922分别相当于图10中的扫描线1003、数据线1002、以及分隔壁1004。在数据线1002和扫描线1003之间夹有EL层,并且区域1005表示的交叉部分成为一个像素。
另外,扫描线1003在布线端部与连接布线1008电连接,并且连接布线1008通过输入端子1007连接到FPC 1009b。并且,数据线1002通过输入端子1006连接到FPC 1009a。
另外,若有需要,可以在射出面上适当地设置诸如偏振片、圆偏振片(包括椭圆偏振片)、相位差板(λ/4片、λ/2片)、以及彩色滤光片等的光学膜。另外,也可以在偏振片或圆偏振片上提供抗反射膜。例如,可以进行抗眩光处理,该处理是利用表面的凹凸来扩散反射光并降低眩光的。
另外,在图10中虽然示出了在衬底上不设置驱动电路的例子,但是,本发明没有特别限制,也可以在衬底上安装具有驱动电路的IC芯片。
在安装IC芯片的情况下,利用COG方式在像素部的周围(外侧)区域中分别安装数据线侧IC和扫描线侧IC,该数据线侧IC和扫描线侧IC形成有用来将各个信号传送到像素部的驱动电路。作为安装技术,除了COG方式以外,还可以采用TCP或引线键合方式。TCP是一种在TAB胶带上安装有IC的方式,通过将TAB胶带连接到元件形成衬底上的布线来安装IC。数据线侧IC及扫描线侧IC可以使用硅衬底,也可以使用在其上形成有由TFT形成的驱动电路的玻璃衬底、石英衬底、或塑料衬底。另外,虽然示出了一个IC提供在单侧上的例子,但也可以在单侧上提供被分成多个的IC。
接着,使用图11A和11B说明有源矩阵型发光装置的例子。另外,图11A是发光装置的俯视图,图11B是以图11A的虚线A-A′切割的截面图。根据本实施方式的有源矩阵型发光装置具有设置在元件衬底1110上的像素部1102、驱动电路部(源极侧驱动电路)1101、以及驱动电路部(栅极侧驱动电路)1103。像素部1102、驱动电路部1101、以及驱动电路部1103被密封剂1105密封在元件衬底1110和密封衬底1104之间。
另外,在元件衬底1110上设置用于连接外部输入端子的引导布线1108,所述外部输入端子将来自外部的信号(例如,视频信号、时钟信号、起始信号、或复位信号等)或电位传送到驱动电路部1101及驱动电路部1103。在此示出了作为外部输入端子提供FPC(柔性印刷线路)1109的例子。另外,虽然这里仅示出了FPC,但该FPC也可以安装有印刷线路板(PWB)。本说明书中的发光装置除了发光装置本身以外,还包括其上安装有FPC或PWB的状态。
下面,参照图11B说明截面结构。在元件衬底1110上形成有驱动电路部以及像素部,这里示出作为源极侧驱动电路的驱动电路部1101和像素部1102。
在此示出在驱动电路部1101中形成有组合n沟道型TFT 1123和p沟道型TFT 1124而形成的CMOS电路的例子。此外,形成驱动电路部的电路也可以由多种CMOS电路、PMOS电路或NMOS电路形成。此外,在本实施方式中,虽然示出了将驱动电路形成在衬底上的驱动器一体型,但是并不一定要如此,驱动电路也可以不是形成在衬底上而是形成在外部。
另外,像素部1102由多个像素形成,所述像素包括开关用TFT1111、电流控制用TFT 1112、以及电连接到该电流控制用TFT 1112的布线(源电极或漏电极)的第一电极1113。另外,以覆盖第一电极1113的端部的方式形成有绝缘物1114。在此,绝缘物1114采用正型光敏丙烯酸树脂形成。
此外,为了改善层叠在上层的膜的覆盖性,优选在绝缘物1114的上端部或下端部形成具有曲率的曲面。例如,当将正型光敏丙烯酸树脂用作绝缘物1114的材料时,优选将绝缘物1114的上端部形成为具有曲率半径(0.2μm至3μm)的曲面。此外,作为绝缘物1114,可以使用通过照射光而变为不溶解于蚀刻剂的负型光敏材料、或者通过照射光而变为溶解于蚀刻剂的正型光敏材料中的任一种。而且,作为绝缘物1114,不仅可以使用有机化合物,还可以使用无机化合物如氧化硅、氧氮化硅等。
在第一电极1113上层叠形成有EL层1100及第二电极1116。另外,当使用ITO膜形成第一电极1113,并且使用氮化钛膜和以铝为主要成分的膜的叠层膜;或氮化钛膜、以铝为主要成分的膜、以及氮化钛膜的叠层膜作为与第一电极1113连接的电流控制用TFT 1112的布线时,作为布线的电阻小,而可以与ITO膜获得良好的欧姆接触。另外,虽然这里未图示,但第二电极1116电连接到作为外部输入端子的FPC 1109。
EL层1100至少设置有发光层,并且具有除了发光层以外,适当地设置空穴注入层、空穴传输层、电子传输层或电子注入层的结构。发光元件1115由第一电极1113、EL层1100、以及第二电极1116的叠层结构形成。
另外,虽然在图11B所示的截面图中仅示出一个发光元件1115,但在像素部1102中,以矩阵形状设置有多个发光元件。在像素部1102中选择性地分别形成可获得三种(R、G、B)发光的发光元件,来形成能够进行全彩色显示的发光装置。另外,也可以通过组合彩色滤光片来做出能够进行全彩色显示的发光装置。
另外,通过用密封剂1105将密封衬底1104和元件衬底1110贴合起来,而获得在由元件衬底1110、密封衬底1104、以及密封剂1105围绕的空间1107中具有发光元件1115的结构。另外,空间1107除了有填充惰性气体(氮或氩等)的情况以外,还有填充密封剂1105的情况。
另外,密封剂1105优选使用环氧类树脂。此外,这些材料优选为尽可能地不透过水分、氧的材料。此外,作为用于密封衬底1104的材料,除了玻璃衬底、石英衬底以外,还可以使用由FRP(玻璃纤维增强塑料)、PVF(聚氟乙烯)、聚酯或丙烯酸等构成的塑料衬底。
以上述方式,可以通过应用本发明获得发光装置。有源矩阵型的发光装置由于要制造TFT,所以每一张衬底的制造成本容易提高,然而,通过应用本发明可以大幅度地减少形成发光元件时的材料的浪费。由此,可以降低成本。
另外,通过应用本发明,可以容易形成构成发光元件的EL层,并且可以容易形成具有发光元件的发光装置。另外,由于可以形成具有平坦性且均匀的膜和微细的图形,所以可以获得高精细的发光装置。而且,由于当进行利用激光的蒸镀时可以将激光选择性地照射到所希望的位置,所以可以提高蒸镀材料的利用效率,而可以降低发光装置的制造成本。
另外,本实施方式5所示的结构可以适当地组合实施方式1至实施方式4所示的结构来实施。
实施方式6
在本实施方式中,使用图12A至12E说明使用利用本发明制造的发光装置来完成的各种各样的电子设备。
作为使用根据本发明的发光装置的电子设备,可以举出电视机、影像拍摄装置如摄像机和数码相机等、护目镜型显示器(头盔显示器)、导航系统、音响再生装置(汽车音响、音响组件等)、笔记本个人计算机、游戏机、携带式信息终端(便携式计算机、移动电话、携带式游戏机、电子书籍等)、具有记录介质的图像再现装置(具体地说,具备用于再现记录介质如数字通用光盘(DVD)等并可以显示该图像的显示器的装置)、照明设备等。图12A至12E示出这些电子设备的具体例子。
所述图12A示出了显示装置,其包括框体8001、支撑台8002、显示部8003、扬声器部8004、视频输入端子8005等。该显示装置是通过将使用本发明形成的发光装置用于其显示部8003来制造的。另外,显示装置包括用于个人计算机、TV播放接收、广告显示等的所有信息显示用装置。由于通过应用本发明可以主要提高发光装置的成膜工序中的材料的利用效率、以及制造效率,所以可以实现制造显示装置时的制造成本的降低及生产性的提高,而可以提供廉价的显示装置。
图11B示出了计算机,其包括主体8101、框体8102、显示部8103、键盘8104、外部连接口8105、鼠标8106等。该计算机是通过将具有使用本发明形成的发光装置用于其显示部8103来制造的。由于通过应用本发明可以主要提高发光装置的成膜工序中的材料的利用效率、以及制造效率,所以可以实现制造计算机时的制造成本的降低及生产性的提高,而可以提供廉价的计算机。
图12C示出了摄像机,其包括主体8201、显示部8202、框体8203、外部连接口8204、遥控器接受部8205、图像接收部8206、电池8207、音频输入部8208、操作键8209、接眼部8210等。该摄像机是通过将具有使用本发明形成的发光装置用于其显示部8202来制造的。由于通过应用本发明主要提高发光装置的成膜工序中的材料的利用效率、以及制造效率,所以可以实现制造摄像机时的制造成本的降低及生产性的提高,而可以提供廉价的摄像机。
图12D示出了台式照明设备,其包括照明部8301、灯罩8302、可调支架(adjustable arm)8303、支柱8304、底台8305、电源8306等。该台式照明设备是通过将使用本发明形成的发光装置用于其照明部8301来制造的。另外,照明设备还包括固定在天花板上的照明设备或挂在墙上的照明设备等。由于通过应用本发明可以主要提高发光装置的成膜工序中的材料的利用效率、以及制造效率,所以可以实现制造台式照明设备时的制造成本的降低及生产性的提高,而可以提供廉价的台式照明设备。
图12E是移动电话,其包括主体8401、框体8402、显示部8403、音频输入部8404、音频输出部8405、操作键8406、外部连接端口8407、天线8408等。该移动电话是通过将具有使用本发明形成的发光装置用于其显示部8403来制造的。由于通过应用本发明主要提高发光装置的成膜工序中的材料的利用效率、以及制造效率,所以可以实现制造移动电话时的制造成本的降低及生产性的提高,而可以提供廉价的移动电话。
另外,图13A至13C也是移动电话,图13A为正视图,图13B为后视图,图13C为展开图。主体1301具有电话和便携式信息终端双方的功能并且安装有计算机,它为除了进行声音通话以外还可以进行各种各样的数据处理的所谓的智能电话。
主体1301由框体1302及1303的两个框体构成。框体1302具备显示部1304、扬声器1305、麦克风1306、操作键1307、定位设备1308、照相用透镜1309、外部连接端子1310、耳机端子1311等,框体1303具备键盘1312、外部存储槽1313、照相用透镜1314、灯1315等。另外,在框体1302中安装有天线。
另外,除了上述结构以外,还可以安装有非接触IC芯片、小型记录装置等。
上述实施方式所示的发光装置可以被结合到显示部1304中,并且显示取向可以根据应用模式适当地改变。由于在与显示部1304相同的平面中提供了照相用透镜1314,该智能手机可用作可视电话。此外,通过使用显示部1304作为取景器,可以用照相用透镜1314和灯1315获取静止图像和活动图像。扬声器1305和麦克风1306可用于可视电话、记录和重放等,而不限于语音通话。
使用操作键1307,可以拨打和接听电话、输入电子邮件等的简单信息、滚动屏幕、移动光标等。此外,彼此叠置的框体1302和框体1303(图13A)滑动,如图13C所示那样展开,并可用作便携式信息终端。此时,使用键盘1312和定位设备1308可以进行顺利的操作。外部连接端子1310可以连接到AC适配器和各种类型的电缆如USB电缆上,并可以充电及与个人计算机等进行数据通信。此外,通过将记录介质插入外部存储槽1313中可以存储和移动大量数据。
除上述功能外,该智能手机可以具有红外通讯功能、电视接收功能等。
另外,上述移动电话通过将使用本发明形成的发光装置用于显示部1304来制造。通过应用本发明,由于可以实现主要在发光装置的成膜工序中的材料的利用效率及制造效率的提高,所以可以实现当制造移动电话时的制造成本的降低及生产性的提高,因而可以提供廉价的移动电话。
通过上述方式,可以应用根据本发明的发光装置来获得电子设备或照明器材。根据本发明的发光装置的应用范围极大,可以应用到所有领域的电子设备。
另外,本实施方式6所示的结构可以适当的与实施方式1至实施方式5所示的结构来实施。
实施例1
在本实施例中,示出对用于本发明的蒸镀用衬底的光吸收层的金属氮化物的反射率进行测定的结果。
另外,当测定反射率时,使用在玻璃衬底上以200nm的厚度形成的金属氮化物(氮化钛、氮化钽、氮化钨)膜,并且测定对于波长为300nm至800nm的光的反射率。图14示出其测定结果。
从图14可知,金属氮化物对于波长为400nm至600nm的光呈现大致55%以下的低反射率。据此,在使用具有由金属氮化物形成的光吸收层的本发明的蒸镀用衬底并利用波长为400nm以上且600nm以下的光进行蒸镀时,与由金属氮化物以外的物质形成光吸收层的情况相比,可以提高光吸收层中的光的吸收率,而可以提高蒸镀时的效率。

Claims (22)

1.一种蒸镀用衬底,包括:
形成在衬底上的第一功能膜;
形成在所述第一功能膜上的具有开口的反射层;
形成在所述反射层上的绝热层,该绝热层具有与所述反射层中的所述开口对应的开口;
形成在所述第一功能膜及所述绝热层上的第二功能膜;
形成在所述第二功能膜上的光吸收层,该光吸收层包含金属氮化物;以及
形成在所述光吸收层上的材料层,
其中,
位于与所述反射层重叠的位置的所述第一功能膜为反射膜,
形成在所述反射层的开口的位置的所述第一功能膜和所述第二功能膜的叠层膜为抗反射膜,
所述绝热层具有比所述光吸收层更低的热传导率,
当光的波长为λ,所述衬底的折射率为n0(λ),所述第一功能膜及所述第二功能膜的折射率为n1(λ),所述反射层的折射率为n2(λ),并且所述反射层的折射率n2(λ)大于上述其它的折射率时,所述第一功能膜的厚度定义为如下:
当n0<n1时,λ·ma1/4n1,其中,ma1=偶数;
当n1<n0时,λ·ma2/4n1,其中,ma2=奇数。
2.一种蒸镀用衬底,包括:
形成在衬底上的第一功能膜;
形成在所述第一功能膜上的具有开口的反射层;
形成在所述反射层上的绝热层,该绝热层具有与所述反射层中的所述开口对应的开口;
形成在所述第一功能膜及所述绝热层上的第二功能膜;
形成在所述第二功能膜上的光吸收层,所述光吸收层包含金属氮化物;以及
形成在所述光吸收层上的材料层,
其中,
位于与所述反射层重叠的位置的所述第一功能膜为反射膜,
位于所述反射层的开口的位置的所述第一功能膜和所述第二功能膜的叠层膜为抗反射膜,
所述绝热层具有比所述光吸收层更低的热传导率,
当光的波长为λ,所述衬底的折射率为n0(λ),所述第一功能膜及所述第二功能膜的折射率为n1(λ),所述光吸收层的折射率为n3(λ)时,所述第一功能膜和所述第二功能膜的叠层膜的厚度定义为如下:
当n0<n1<n3时,λ·mb1/4n1,其中,mb1=奇数;
当n0<n1、n3<n1时,λ·mb2/4n1,其中,mb2=偶数;
当n1<n0、n1<n3时,λ·mb3/4n1,其中,mb3=偶数;
当n3<n1<n0时,λ·mb4/4n1,其中,mb4=奇数。
3.一种蒸镀用衬底,包括:
形成在衬底上的具有开口的第一功能膜;
形成在所述第一功能膜上的反射层,该反射层具有与所述第一功能膜中的所述开口对应的开口;
形成在所述反射层上的绝热层,该绝热层具有与所述第一功能膜中的所述开口对应的开口;
形成在所述衬底及所述绝热层上的第二功能膜;
形成在所述第二功能膜上的光吸收层,该光吸收层包含金属氮化物;以及
形成在所述光吸收层上的材料层,
其中,
所述第一功能膜为反射膜,
所述第二功能膜为抗反射膜,
所述绝热层具有比所述光吸收层更低的热传导率,
当光的波长为λ,所述衬底的折射率为n0(λ),所述第一功能膜的折射率为n1’(λ),所述反射层的折射率为n2(λ),并且所述反射层的折射率n2(λ)大于上述其它的折射率时,所述第一功能膜的厚度定义为如下:
当n0<n1’时,λ·ma3/4n1’,其中,ma3=偶数;
当n1’<n0时,λ·ma4/4n1’,其中,ma4=奇数。
4.一种蒸镀用衬底,包括:
形成在衬底上的具有开口的第一功能膜;
形成在所述第一功能膜上的反射层,该反射层具有与所述第一功能膜中的所述开口对应的开口;
形成在所述反射层上的绝热层,该绝热层具有与所述第一功能膜中的所述开口对应的开口;
形成在所述衬底及所述绝热层上的第二功能膜;
形成在所述第二功能膜上的光吸收层,该光吸收层包含金属氮化物;以及
形成在所述光吸收层上的材料层,
其中,
所述第一功能膜为反射膜,
所述第二功能膜为抗反射膜,
所述绝热层具有比所述光吸收层更低的热传导率,
当光的波长为λ,所述衬底的折射率为n0(λ),所述第二功能膜的折射率为n1”(λ),并且所述光吸收层的折射率为n3(λ)时,所述第二功能膜的厚度定义为如下:
当n0<n1”<n3时,λ·mb5/4n1”,其中,mb5=奇数;
当n3<n1”<n0时,λ·mb6/4n1”,其中,mb6=奇数;
当n1”<n0、n1”<n3时,λ·mb7/4n1”,其中,mb7=偶数;
当n0<n1”、n3<n1”时,λ·mb8/4n1”,其中,mb8=偶数。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的蒸镀用衬底,其中,所述金属氮化物包括氮化钛、氮化钽、氮化钨、氮化钼中的任一种。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的蒸镀用衬底,其中,所述第一功能膜及所述第二功能膜分别使用氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅中的任一种形成。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的蒸镀用衬底,其中,所述反射层对于光具有85%以上的反射率。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的蒸镀用衬底,其中,所述反射层包含铝、银、金、铂、铜、包含铝的合金、包含银的合金、氧化铟锡中的任一种。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的蒸镀用衬底,其中,所述绝热层包含氧化钛、氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氧化锆中的任一种。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的蒸镀用衬底,其中,所述材料层包含有机化合物。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的蒸镀用衬底,其中,所述材料层包含发光材料及载流子传输材料中的一方或双方。
12.一种发光装置的制造方法,包括如下步骤:
将第一衬底和第二衬底配置为彼此相对且彼此靠近,其中,在所述第一衬底上至少形成有:第一功能膜、与所述第一功能膜接触的具有开口的反射层、与所述反射层接触且具有与所述反射层中的所述开口对应的开口的绝热层、与所述第一功能膜及所述绝热层接触的第二功能膜、与所述第二功能膜接触的光吸收层、以及与所述光吸收层接触的材料层;
通过使波长为400nm以上且600nm以下的激光通过所述第一衬底,选择性地加热位于与所述反射层的所述开口重叠的位置的所述材料层的一部分,以在所述第二衬底上的电极上蒸镀所述材料层中的蒸镀材料,
其中,
位于与所述反射层重叠的位置的所述第一功能膜为反射膜,并且位于所述反射层的开口的位置的所述第一功能膜及所述第二功能膜的叠层膜为抗反射膜;
所述绝热层具有比所述光吸收层更低的热传导率;
所述材料层的表面与所述第二衬底的表面之间的距离为0至2mm。
13.一种发光装置的制造方法,包括如下步骤:
将第一衬底和第二衬底配置为彼此相对且彼此靠近,其中,在第一衬底上至少形成有:具有开口的第一功能膜、与所述第一功能膜接触且具有与所述第一功能膜中的所述开口对应的开口的反射层、与所述反射层接触且具有与所述第一功能膜中的所述开口对应的开口的绝热层、与所述第一衬底及所述绝热层接触的第二功能膜、与所述第二功能膜接触的光吸收层、以及与所述光吸收层接触的材料层;以及
通过使波长为400nm以上且600nm以下的激光通过所述第一衬底,选择性地加热位于与所述第一功能膜的所述开口重叠的位置的所述材料层的一部分,以在所述第二衬底上的电极上蒸镀所述材料层的蒸镀材料,
其中,
所述第一功能膜为反射膜,并且所述第二功能膜为抗反射膜;
所述绝热层具有比所述光吸收层更低的热传导率;
所述材料层的表面与所述第二衬底的表面之间的距离为0至2mm。
14.根据权利要求12或13所述的发光装置的制造方法,其中,所述激光的波长为488nm、514nm、527nm、532nm、561nm中的任一种。
15.根据权利要求12或13所述的发光装置的制造方法,其中,所述第一功能膜及所述第二功能膜分别使用氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅中的任一种形成。
16.根据权利要求12或13所述的发光装置的制造方法,其中,所述反射层对于光具有85%以上的反射率。
17.根据权利要求12或13所述的发光装置的制造方法,其中,所述反射层包含铝、银、金、铂、铜、包含铝的合金、包含银的合金、氧化铟锡中的任一种。
18.根据权利要求12或13所述的发光装置的制造方法,其中,所述绝热层包含氧化钛、氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氧化锆中的任一种。
19.根据权利要求12或13所述的发光装置的制造方法,其中,所述光吸收层包含金属氮化物。
20.根据权利要求19所述的发光装置的制造方法,其中,所述金属氮化物包括氮化钛、氮化钽、氮化钨、氮化钼中的任一种。
21.根据权利要求12或13所述的发光装置的制造方法,其中,所述材料层包含有机化合物。
22.根据权利要求12或13所述的发光装置的制造方法,其中,所述材料层包含发光材料及载流子传输材料的一方或双方。
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