CN1404344A - 电激发光元件的制造方法及蒸镀遮罩 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电激发光元件的制造方法及蒸镀遮罩，以提高EL显示面板的蒸镀图案化精密度。本发明将蒸镀遮罩12配置于蒸发源16与塑料基板10之间，通过与形成于蒸镀遮罩12的EL元件的蒸镀层的图案对应的开口部，而选择性地使来自蒸发源16的蒸发物质通过，以于塑料基板10上形成蒸镀层。此蒸镀遮罩的材料可采用热膨胀系数与塑料基板10相同的材料、例如为±30％以内的材料、例如聚酰亚胺(PI：Polyimide)等塑料材料。此外就耐热性而言，则以例如较塑料基板10高约50℃以上的材料更为理想。将此种材料采用于蒸镀遮罩，而在蒸镀时，使塑料基板的热变形与蒸镀遮罩的热变形成为相同程度，以提高蒸镀图案化的精密度。

Description

电激发光元件的制造方法及蒸镀遮罩
技术领域
本发明涉及形成于塑料基板上的EL(Electroluminescene)元件的制造方法。
背景技术
在各像素采用有机EL元件等以作为发光元件的EL显示面板是一般所知的，更期待一种自发光的平面面板并广为普及。
一般所知，有机EL元件的构造是在由玻璃基板上的ITO等透明电极所构成的阳极，以及由铝(Al)或镁合金等金属电极所构成的阴极之间，层积含有发光层的有机层。
在此种有机EL元件的制造上，采用蒸镀方法以形成有机层与金属电极，在蒸镀时，利用具备与各层所要求的预定图案对应的开口部的蒸镀遮罩。例如，由于用于有机EL元件的有机层材料耐水性差，故无法于基板全面形成有机层之后采用蚀刻而图案化成预定形状等方法，而通过蒸镀遮罩预先限定蒸镀区域，与蒸镀同时进行有机层的图案化。
蒸镀的进行是在真空腔室内，将处理标的的元件基板设定为蒸镀面朝下，当蒸镀遮罩配置于基板的蒸镀面与蒸发源间之后，将蒸发源加热使蒸镀材料蒸发，并通过遮罩的开口部，使其附着于基板表面。在蒸镀中，大气温度虽设定成室温，但为加热蒸发源以使蒸镀材料蒸发，故使遮蔽蒸发源附近、以及因高温而飞来的蒸发物的遮罩与蒸镀物堆积的元件基板的温度，也变得较常温为高。
另一方面，遮罩通常使用镍的遮罩。这是由于在不锈钢基材等上面形成预定图案的光阻(resist)，并利用电镀以形成镍遮罩的方法已被确立，故能稳定地制造精密度良好的遮罩。
在目前已进行量产化的有机EL显示面板中，虽使用耐热性高的玻璃基板，但以面板更为大型化薄型化等观点而言，并不以玻璃作为基板，而尝试采用塑料。在有机EL元件中，由于夹在有机层的阳极与阴极间的区域发光，故当在有机层与电极中形成位置产生偏移时，发光面积与发光强度在每一像素将散布不均。因此，在制造EL显示面板时，虽必须确实进行所层积的各层的图案化，但实际上却有利用镍的遮罩所蒸镀的蒸镀层并无法获得充分图案化精密度的问题。
本发明者等人对于此问题经反复实验研究结果，证实其原因是由于以往的镍的遮罩的热膨胀率(130×10-7/K)与塑料基板极大不同，故使图案化的精密度下降。
发明内容
本发明的目的是提供能于蒸镀中进行高精密度图案化的EL显示面板的制造方法。
本发明为实现上述目的而创作，其具有下列特征。
亦即，本发明一种对塑料基板上制造多个电激发光元件的方法，其为形成电激发光元件的蒸镀层而以蒸发源将蒸镀元件材料蒸发，并于塑料基板上蒸镀时，采用热膨胀系数对前述塑料基板的热膨胀系数为±30％以内的材料的蒸镀遮罩，并将该蒸镀遮罩配置于前述蒸发源与前述塑料基板之间，使在进行前述蒸镀元件材料的蒸镀的同时得以对前述蒸镀层进行图案化。
在本发明的另一形式中，系为一种具有选择性地使来自蒸发源的蒸发物质通过塑料基板上，而将电激发光元件的蒸镀层形成预期图案所需的开口部，并于前述塑料基板上形成前述蒸镀层之际，配置于前述蒸发源与前述塑料基板间的蒸镀遮罩，其以热膨胀系数对塑料基板之热膨胀系数为±30％以内的材料所构成。
在本发明的又一形式中，上述蒸镀遮罩的材料具有较前述塑料基板高约50℃以上的耐热性。
如此采用与用于元件的塑料基板的塑料具有相同热膨胀系数的材料以作为蒸镀遮罩的材料，而通过蒸发源加热所造成的蒸镀遮罩的热变形与塑料基板的热变形将为相同程度，而可使蒸镀遮罩的热变形抵销，并使蒸镀层在塑料基板上进行高精密度图案化。
本发明的又一形式，是一种对塑料基板上制造多个电激发光元件的方法，其是为形成前述电激发光元件之蒸镀元件层而以蒸发源将蒸镀元件材料蒸发，并于塑料基板上蒸镀时，至少于遮罩把持部，以采用具有对前述塑料基板的热膨胀系数为±30％以内的热膨胀系数的材料的遮罩支持机构，将蒸镀遮罩配置于前述蒸发源与前述塑料基板间，并与前述蒸镀元件材料的蒸镀同时对前述蒸镀元件层进行图案化。
此外上述蒸镀遮罩以及前述遮罩把持部的材料，可采用具有较前述塑料基板高50℃程度以上高耐热性者。由于耐热性较塑料基板高出50℃程度以上，而较塑料基板更配置于蒸镀源侧的蒸镀遮罩以及遮罩把持部将可发挥充分的耐久性。
本发明的又一形式，是一种对塑料基板上制造多个电激发光元件的方法，其是为形成电激发光元件的蒸镀层而以蒸发源将蒸镀元件材料蒸发，并于塑料基板上蒸镀时，采用热膨胀系数对前述塑料基板的热膨胀系数为±30％以内的材料的蒸镀遮罩，且至少于遮罩把持部，以采用具有对前述塑料基板的热膨胀系数为±30％以内的热膨胀系数的材料的遮罩支持机构，将该蒸镀遮罩配置于前述蒸发源与前述塑料基板间，并与前述蒸镀元件材料的蒸镀同时对前述蒸镀元件层进行图案化。
如此采用与塑料基板具有同样热膨胀系数的材料，亦即与蒸镀遮罩类似热膨胀系数的材料以作为遮罩把持部，即使蒸镀时把持部的温度上升，在此把持部与蒸镀遮罩之间的热应力仅需极小即可，并可防止对于蒸镀遮罩过大的应力。
附图说明
图1为说明与本发明实施型态有关的蒸镀步骤说明图。
图2为表示本发明实施型态相关的蒸镀遮罩平面构造的一例。
图3为表示利用本发明实施型态相关的方法而制造的有机EL显示面板的像素的局部剖面构造图。【图号说明】10  塑料基板           12  蒸镀遮罩14  支持机构           16  蒸发源18  吸附机构           90  第1电极92  第2电极            100 有机层110  正孔传输层          120  发光层130  电子传输层
具体实施方式
以下，兹根据附图以说明本发明的实施型态。图1为说明有关实施型态的制造方法的例图。
在构成EL面板所需的塑料基板10的下方，配置整体而言较塑料基板10为大的蒸镀遮罩12。在图中虽显示与塑料基板10分开，但实际上几乎是全面相接。遮罩12的端部由支持机构14所支持。
在蒸镀遮罩12的下方，配置有将蒸发材料加热(例如约300℃)的蒸发源16。在此例中，此蒸发源16可向图中左右方向以及前后方向移动。然后，通过移动此蒸发源16，透过遮罩12的开口部于整面塑料基板10将蒸发物蒸镀。此蒸镀遮罩12具有对应形成的蒸镀层(有机EL元件的有机层等)的图案的开口部，在例如形成每一像素独立的有机发光层时所用的蒸镀遮罩12中，以图2所示的图案形成开口部。
图2为表示此蒸镀遮罩12的平面构造的一例。此遮罩12为形成有机EL元件的发光层等有机层所需的遮罩的一例。另外，关于有机EL元件的构造将如后详述。在遮罩12中，矩阵配置于塑料基板的R、G、B用的有机EL元件的对应发光区域内，仅在同色的发光区域内形成开口部。此遮罩12，可于利用每一R、G、B相异的有机发光材料等而形成有机EL元件时采用，并于形成1个颜色的有机层或发光层之际，如图1所示，配置于塑料基板10的下方进行蒸镀，变更蒸发源16的蒸发材料，而且将蒸镀遮罩12变更为其它颜色所用，或是在遮罩开口部与塑料基板10间的相对关系中，使之移动以使其成为图中虚线的位置，而依序蒸镀形成其它颜色的有机层。
此外，在塑料基板10的上方，视需要而配置静电吸附机构18等，吸附蒸镀遮罩12而防止遮罩中心部由于本身重量而朝向下方弯曲。
在此种装置中，将预定的蒸发材料设定于蒸发源16的同时，并设定所对应的遮罩12而进行蒸镀。实际上，是变更蒸发源16的蒸发材料以及遮罩12，利用依序蒸镀而层积形成EL面板所需的各层。
在本实施型态中，如上所述采用塑料基板10以作为EL面板基板，且采用热膨胀系数与此塑料基板10的热膨胀系数为±30％以内的材料，例如塑料，以作为蒸镀遮罩12的材料。藉此，如本实施型态所示，在蒸发源16的构造为可移动的情况下，当蒸发源接近时，由于蒸镀遮罩12以及塑料基板10的温度上升而造成的热变形将为同样程度。
此外，蒸镀遮罩12由于配置在较蒸镀标的的塑料基板10更为高温的蒸发源16附近，故也会随着与蒸发源16间的距离的不同，遮罩温度将较塑料基板10高出近20℃到30℃。此在如图1所示，移动蒸发源16而进行蒸镀时，当蒸发源16靠近时，将使遮罩温度局部上升近20℃到30℃。因此，关于耐热性，以考虑上述遮罩与基板间的温差，蒸镀遮罩12具有较基板10高出40℃到50℃以上的耐热性者为佳。而且关于热膨胀系数，则以考虑此蒸镀遮罩12与塑料基板10间的温差，而采用遮罩材料与塑料基板相比较，其热膨胀系数足以低到与上述温差的量相当的材料为更理想。
以塑料基板10而言，例如采用热膨胀系数约为2.7×10-5/K(克尔文，Kelvin)、耐热性(玻璃转移温度)为150℃的聚碳酸酯(PC：Polycarbonate)时，以蒸镀遮罩12的塑料材料而言，可列举出：相同材料的聚碳酸酯(包括高耐热性聚碳酸酯[玻璃转移温度约205℃])、热膨胀系数与上述聚碳酸酯相同的聚酰亚胺(PI：Polyimide)[热膨胀系数2.0×10-5/K至2.5×10-5/K、玻璃转移温度约275℃]、多芳基化合物(PAR：Polyarylate)[热膨胀系数2.0×10-5/K至2.5×10-5/K、玻璃转移温度约215℃]、聚醚(PES：Polyethersulphone)[热膨胀系数2.5×10-5/K、玻璃转移温度约215℃]等。
这些材料相对于聚碳酸酯约为150℃的耐热性(玻璃转移温度)该任一者的耐热性均高出50℃以上。因此，如采用此聚酰亚胺于蒸镀遮罩12，则如上述所示即使较塑料基板10变得更高温也将能获得充分的耐久性。
对于以上所列举的塑料材料虽并未限制，但采用与塑料基板10近似的热膨胀系数，例如对塑料基板的热膨胀系数为±30％以内，更理想为±26％以内的材料，可以抵销蒸镀时蒸镀遮罩12的热膨胀与塑料基板10的热膨胀，故能排除温度上升的影响，而确实进行图案化。
此外，针对遮罩支持机构(遮罩框)14，如为此支持机构14把持蒸镀遮罩12的端部这样的构成时，则以利用与蒸镀遮罩12具有同等热膨胀率的材料，而构成支持机构14的至少遮罩把持部20为理想。亦即，例如，除了可采用于上述蒸镀遮罩12的塑料之外，将Al(热膨胀系数2.4×10-5/K)、及热膨胀系数较以往Ni遮罩材料等大的Ni材料(热膨胀系数3.51×10-5/K～1.89×10-5/K)等的材料用于遮罩把持部20的遮罩支持机构也极理想。通过采用此种材料的方式，而可防止由于热传导而在把持部温度上升时对蒸镀遮罩造成过大应力。此外，由于蒸镀遮罩12与遮罩把持部20同样热变形，故不易失去把持力。此外，在遮罩支持机构14的至少遮罩把持部20中，不论蒸镀遮罩的材料是什么，其热膨胀系数为对塑料基板的热膨胀系数为±30％以内，更理想的则是以采用前面曾经说明的耐热性较塑料基板至少高出50℃以上的材料以作为上述蒸镀遮罩材料，而能达成作为位于较塑料基板更近蒸镀源16侧的遮罩支持机构14所需遮罩支持机能与耐久性。
有机EL元件具有如图3所示的剖面构造，其在塑料基板10之上，依第1电极90、有机层100以及第2电极92的顺序层积构成。第1电极90为采用ITO(Indium Tin Oxide)等的透明电极，其发挥阳极作用，而第2电极92则采用例如铝或其合金等的金属电极，其发挥阴极作用。有机层100，是由例如由第1电极90侧依正孔传输层110、发光层120以及电子传输层130的顺序层积构成的。然后，在构成此些有机EL元件的层之中，有机层100、第2电极92等以蒸镀方法形成，其采用按照此际蒸镀的层所要求的图案而形成开口部的上述所示的蒸镀遮罩12。另外，若为通过薄膜晶体管等开关元件而个别控制设于各像素的有机EL元件的主动矩阵型有机EL面板，是在图3的第1电极90与塑料基板10之间的层间形成开关元件。若为不使用开关元件的单纯矩阵型面板，则形成个别在条纹状的第1电极90与第2电极92之间夹着有机层100并交叉的构造。在此些当中，于1面板上形成显示R、G、B各发光色的有机EL元件而作为全彩显示面板时，有必要于R、G、B用的各色形成独立的图案的发光层，或是于每像素形成独立的图案的发光层。尤其是在每一像素蒸镀形成发光层等时，由于蒸镀的层与其它层间没有充裕的位置关系，故对位精密度必须很高。在此情况下，由于采用热膨胀率与塑料基板10相同的材料作为蒸镀遮罩12，故蒸镀时的塑料基板10与蒸镀遮罩12间的变形量的差异极少，而能确实进行图案化。
依据本发明，通过蒸镀遮罩而将形成在塑料基板上的有机EL元件等的蒸镀层与成膜同时进行图案化时，即使塑料基板与蒸镀遮罩发生热变形，该变形量也相同，故可以高精密度地形成蒸镀层的图案化。

Claims (7)

1.一种电激发光元件的制造方法，其是在塑料基板上制造多个电激发光元件的方法，其特征在于：
为形成电激发光元件的蒸镀层，而以蒸发源将蒸镀元件材料蒸发，并于塑料基板上进行蒸镀时，采用热膨胀系数对前述塑料基板的热膨胀系数为±30％以内的材料的蒸镀遮罩；以及
将该蒸镀遮罩配置于前述蒸发源与前述塑料基板之间，使在进行前述蒸镀元件材料的蒸镀的同时得以对前述蒸镀层进行图案化的工艺。
2.如权利要求1或2所述的电激发光元件的制造方法，其特征在于：前述蒸镀遮罩的材料具有较前述塑料基板高约50℃以上的耐热性。
3.一种电激发光显示面板之制造方法，其是在塑料基板上制造多个电激发光元件的方法，其特征在于：
为形成前述电激发光元件的蒸镀元件层而以蒸发源将蒸镀元件材料蒸发，并于塑料基板上蒸镀时，至少于遮罩把持部，以采用具有对前述塑料基板的热膨胀系数为±30％以内的热膨胀系数的材料的遮罩支持机构，将蒸镀遮罩配置于前述蒸发源与前述塑料基板间，并与前述蒸镀元件材料的蒸镀同时对前述蒸镀元件层进行图案化。
4.一种电激发光显示面板的制造方法，其是在基板上制造多个电激发光元件的方法，其特征在于：
为形成电激发光元件的蒸镀层而以蒸发源将蒸镀元件材料蒸发，并于塑料基板上蒸镀时，采用热膨胀系数对前述塑料基板的热膨胀系数为±30％以内的材料的蒸镀遮罩，且至少于遮罩把持部，以采用具有对前述塑料基板的热膨胀系数为±30％以内的热膨胀系数的材料的遮罩支持机构，将该蒸镀遮罩配置于前述蒸发源与前述塑料基板间，并与前述蒸镀元件材料的蒸镀同时对前述蒸镀元件层进行图案化。
5.如权利要求3或4所述的电激发光元件的制造方法，其特征在于：前述蒸镀遮罩以及前述遮罩把持部的材料具有较前述塑料基板高约50℃以上的耐热性。
6.一种蒸镀遮罩，其特征在于：其具有选择性地使来自塑料基板上蒸发源的蒸发物质通过，而将电激发光元件的蒸镀层形成预期图案所需的开口部，并于前述塑料基板上形成前述蒸镀层时，配置于前述蒸发源与前述塑料基板间的蒸镀遮罩，其以热膨胀系数对塑料基板的热膨胀系数为±30％的材料所构成。
7.如权利要求6所述的蒸镀遮罩，其特征在于：前述蒸镀遮罩的材料具有较前述塑料基板高约50℃以上的耐热性。
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