JP2004103268A

JP2004103268A - 有機ｅｌ表示装置の製造方法

Info

Publication number: JP2004103268A
Application number: JP2002259649A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Yoneda; 米田　清
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-09-05
Filing date: 2002-09-05
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】有機ＥＬ材料層の膜厚を均一化すること、及びそのパターン形成の精度を高める。
【解決手段】真空チャンバー内に、絶縁性基板１００を配置し、この絶縁性基板１００に近接して対向するように、シャドウマスク１０１を配置する。シャドウマスク１０１には、各有機ＥＬ材料層のパターンに対応して複数の開口部１０２が形成されている。シャドウマスク１０１に対向して、上述した蒸着ビーム発生源５０を配置する。蒸着ビーム発生源５０の貯留部５１に収納され溶融状態の有機ＥＬ材料が蒸発し、蒸着ビーム通過用筒体５２を通過して、指向性の高められた蒸着ビームとなってシャドウマスク１０１の方向へ放射される。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ＥＬ表示装置の製造方法に関し、特に有機ＥＬ材料の蒸着工程を含む有機ＥＬ表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、有機エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：以下、「有機ＥＬ」と称する。）素子を用いた有機ＥＬ表示装置が、ＣＲＴやＬＣＤに代わる表示装置として注目されており、例えば、その有機ＥＬ素子を駆動させるスイッチング素子として薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下「ＴＦＴ」と称する。）を備えた有機ＥＬ表示装置の研究開発も進められている。
【０００３】
図６に従来の有機ＥＬ表示装置の一表示画素の断面図を示す。この表示画素はゲート電極１１を有するゲート信号線と、ドレイン信号線（不図示）との交点付近に有機ＥＬ素子駆動用のＴＦＴを備えている。そのＴＦＴのドレインはドレイン信号線に接続されており、またゲート電極１１はゲート信号線（不図示）に接続されており、更にソース１３ｓはＥＬ素子の陽極６１に接続されている。実際のＥＬ表示装置では、この画素が多数個、マトリックス状に配置され表示領域を構成している。以下で、この有機ＥＬ表示装置の製造方法について説明する。
【０００４】
表示画素は、ガラスや合成樹脂などから成る透明な絶縁性基板１０上に、ＴＦＴ及び有機ＥＬ素子を順に積層形成して成るものである。まず、絶縁性基板１０上にクロム（Ｃｒ）等の高融点金属から成るゲート電極１１を形成し、その上にゲート絶縁膜１２、及びｐ−Ｓｉ膜からなる能動層１３を順に形成する。
【０００５】
能動層１３には、ゲート電極１１上方のチャネル１３ｃと、このチャネル１３ｃの両側に、チャネル１３ｃ上のストッパ絶縁膜１４をマスクにしてイオンドーピングし更にゲート電極１１の両側をレジストにてカバーしてイオンドーピングしてゲート電極１１の両側に低濃度領域とその外側に高濃度領域のソース１３ｓ及びドレイン１３ｄが形成される。
【０００６】
そして、ゲート絶縁膜１２、能動層１３及びストッパ絶縁膜１４上の全面に、ＳｉＯ_２膜、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ_２膜の順に積層された層間絶縁膜１５を形成し、ドレイン１３ｄに対応して設けたコンタクトホールにＡｌ等の金属を充填してドレイン電極１６を形成する。更に全面に例えば有機樹脂から成り表面を平坦にする平坦化絶縁膜１７を形成する。
【０００７】
そして、その平坦化絶縁膜１７のソース１３ｓに対応した位置にコンタクトホールを形成し、このコンタクトホールを介してソース１３ｓとコンタクトしたＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）から成るソース電極を兼ねた、陽極６１を平坦化絶縁膜１７上に形成する。陽極６１はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）等の透明電極から成る。この陽極６１の上に有機ＥＬ素子６０を形成する。
【０００８】
有機ＥＬ素子６０は、一般的な構造であり、陽極６１、ＭＴＤＡＴＡ（４，４−ｂｉｓ（３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｂｉｐｈｅｎｙｌ）から成る第１ホール輸送層、ＴＰＤ（４，４，４−ｔｒｉｓ（３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｎｉｎｅ）からなる第２ホール輸送層から成るホール輸送層６２、キナクリドン（Ｑｕｉｎａｃｒｉｄｏｎｅ）誘導体を含むＢｅｂｑ２（１０−ベンゾ〔ｈ〕キノリノール−ベリリウム錯体）から成る発光層６３、及びＢｅｂｑ２から成る電子輸送層６４、マグネシウム・インジウム合金もしくはアルミニウム、もしくはアルミニウム合金から成る陰極６５が、この順番で積層形成された構造である。
【０００９】
有機ＥＬ素子６０は、上記の有機ＥＬ素子駆動用のＴＦＴを介して供給される電流によって発光する。つまり、陽極６１から注入されたホールと、陰極６５から注入された電子とが発光層の内部で再結合し、発光層を形成する有機分子を励起して励起子が生じる。この励起子が放射失活する過程で発光層６３から光が放たれ、この光が透明な陽極６１から絶縁性基板１０を介して外部へ放出されて発光する。
【００１０】
上述した有機ＥＬ素子６０のホール輸送層６２、発光層６３、電子輸送層６４に用いられる有機ＥＬ材料は、耐溶剤性が低く、水分にも弱いという特性があるため、半導体プロセスにおけるフォトリソグラフィ技術を利用することができない。そこで、いわゆるシャドウマスクを用いた蒸着法により有機ＥＬ素子６０のホール輸送層６２、発光層６３、電子輸送層６４及び陰極６５のパターン形成を行っていた。
【００１１】
なお、関連する先行技術文献としては、以下の特許文献１がある。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１１−２８３１８２号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のシャドウマスクを用いた蒸着法により、有機ＥＬ素子６０のパターン形成を行うに際して、図７（ａ）に示すように、シャドウマスク１０１は絶縁性基板１００の表面に近接させて配置される。これはシャドウマスク１０１を絶縁性基板１００に密着させると、その表面を損傷するおそれがあるためである。
【００１４】
そして、蒸着ビーム発生源（不図示）からの、有機ＥＬ材料を含む蒸着ビーム１０３が、シャドウマスク１０１に設けられた開口部１０２を通して、絶縁性基板１００に照射される。すると、図７（ｂ）に示すように、絶縁性基板１００の表面の開口部１０２に対応する領域に、有機ＥＬ材料が蒸着される。
【００１５】
しかしながら、蒸着ビームの指向性が低いと、図７（ａ）に示すように、いわゆるシャドウ効果により、シャドウマスク１０１の開口部１０２のエッジから斜めに蒸着ビームが入射する成分を生じ、開口部１０２より広がった領域に蒸着されてしまう。また、開口部１０２の中央部からエッジに向かうにしたがい、蒸着ビームの密度の低下が起こる。その結果、蒸着された有機ＥＬ材料層２０１は、図７（ｂ）に示すように、中央部では厚く、周辺部では薄くなり、不均一な層厚となってしまい、有機ＥＬ素子６０の特性に悪影響を及ぼすおそれがあった。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は蒸着ビームの指向性を向上させることで、有機ＥＬ材料層の膜厚を均一化すること、及びそのパターン形成の精度を高めたものである。
【００１７】
すなわち、本発明は、真空チャンバー内に配置された被蒸着基板の表面に近接して蒸着マスクを配置し、蒸着ビーム発生源から有機ＥＬ材料を含む蒸着ビームを発生させ、この蒸着ビームを前記蒸着マスクの開口部に通し、前記基板の表面の所定領域に有機ＥＬ材料を蒸着する工程を含み、前記蒸着ビームは前記蒸着ビーム発生源に設けられた複数の蒸着ビーム通過用筒体を通して放射されることを特徴とするものである。
【００１８】
また、上記構成に加えて、前記蒸着ビーム通過用筒体の筒径と筒長の比を１：５以上とすることが好ましい。これにより、蒸着ビームの指向性を高め、有機ＥＬ材料層の膜厚をほぼ均一化することができる。
【００１９】
また、上記構成に加えて、前記蒸着ビーム通過用筒体に隣接してヒーターを設け、このヒーターで前記蒸着ビーム通過用筒体を通過する蒸着ビームを加熱しながら蒸着を行うことが好ましい。これにより、蒸着ビームが蒸着ビーム通過用筒体を通過する際に冷却され、蒸着ビーム通過用筒体の内壁に有機ＥＬ材料が付着して蒸着ビーム通路が狭くなったり、詰まってしまうのが防止される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は蒸着ビーム発生源５０の斜視図、図２は図１の断面図、図３は有機ＥＬ材料の蒸着工程を示す斜視図、図４は図３の断面図である。
【００２１】
本発明の有機ＥＬ表示装置の製造方法は、絶縁性基板１０を用意し、この絶縁性基板１０上に、有機ＥＬ素子駆動用のＴＦＴや有機ＥＬ素子６０を順次、形成していくが、有機ＥＬ素子６０の形成工程を除いては従来例で説明した工程と同様である。
【００２２】
有機ＥＬ素子６０を構成する、ホール輸送層６２、発光層６３、電子輸送層６４及び陰極６５は、シャドウマスク１０１を用いた蒸着法によりパターニングされる。蒸着ビームは、蒸着ビーム発生源５０に取り付けられた細長の蒸着ビーム通過用筒体５２を通して、その指向性が高められる。
【００２３】
蒸着ビーム発生源５０は図１及び図２に示すように、所定形状の筐体の底部に有機ＥＬ材料の貯留部５１が設けられている。図示しないが、貯留部５１にはヒータが設けられ、貯留部５１に収納された有機ＥＬ材料を加熱して溶融状態にするように構成されている。
【００２４】
貯留部５１の上方には、その貯留空間と連通された細長の蒸着ビーム通過用筒体５２が複数本、筐体の長手方向に沿って一列に立設されている。この蒸着ビーム通過用筒体５２のそれぞれに隣接して、蒸着ビーム通過用筒体５２内を通過する蒸着ビームを加熱するためのヒーター５４が取り付けられている。そして、筐体の上面と面一に複数の蒸着ビーム通過用筒体５２の筒口部５３が露出されている。
【００２５】
ここで、本発明者の検討によれば、蒸着ビームの指向性を十分高め、蒸着された有機ＥＬ材料層、すなわち、ホール輸送層６２、発光層６３、電子輸送層６４及び陰極６５の層厚の均一性と、パターン形成精度を確保するためには、それぞれの蒸着ビーム通過用筒体５２の筒径ｄと筒長ｌとの比を少なくとも１：５以上にすることである。さらに、蒸着ビームのバラツキや再現性を考慮すると、その比を１：１０以上に設定することが好ましい。
【００２６】
また、蒸着ビーム通過用筒体５２の形状は、指向性の高い蒸着ビームが円滑に放射されるためには円筒形状であることが好ましいが、これに限らず、角柱形状やその他の形状であってもよい。蒸着ビーム通過用筒体５２の筒径ｄと筒長ｌとの比が１：５である場合、例えば、蒸着ビーム通過用筒体５２の寸法は実用上、筒径ｄは０．５ｍｍ、筒長ｌは２．５ｍｍであることが好ましい。
【００２７】
そして、図３及び図４に示すように、真空チャンバー内に、有機ＥＬ駆動用ＴＦＴ等が既に形成された絶縁性基板１００を配置し、この絶縁性基板１００に近接して対向するように、シャドウマスク１０１を配置する。
【００２８】
シャドウマスク１０１には、各有機ＥＬ材料層のパターンに対応して複数の開口部１０２が形成されている。そして、シャドウマスク１０１に対向して、上述した蒸着ビーム発生源５０を配置する。そして、蒸着ビーム発生源５０の貯留部５１に収納され溶融状態の有機ＥＬ材料が蒸発し、蒸着ビーム通過用筒体５２を通過して、指向性の高められた蒸着ビームとなってシャドウマスク１０１の方向へ放射される。そして、蒸着ビーム発生源５０をシャドウマスク１０１に対して平行に移動させることで、シャドウマスク１０１の全面に渡って、蒸着ビームが照射される。これにより、各有機ＥＬ材料層のパターンが形成される。
【００２９】
図５に、蒸着ビーム１０４がシャドウマスク１０１を通して絶縁性基板１００に照射されている様子を示す。図５（ａ）に示すように、すべての蒸着ビーム１０４の方向は、シャドウマスク１０１及び絶縁性基板１００に対して、ほぼ垂直に揃えられているので、シャドウ効果が無くなり、開口部１０２より広がった領域に蒸着されることが防止される。また、蒸着後の有機ＥＬ材料２０１の厚さは全体に渡って均一となる。
【００３０】
また、絶縁性基板１００に近接して対向するように、シャドウマスク１０１を配置する際には、所定間隔（例えば数十ミクロン）の距離を離すために、絶縁性基板１００とシャドウマスク１０１との間に複数のスペーサ１０５を設けると良い。これにより、絶縁性基板１００にシャドウマスク１０１が接触して、絶縁性基板１００の表面の膜や素子を損傷することが防止される。
【００３１】
また、有機ＥＬ材料層には、ホール輸送層６２、発光層６３、電子輸送層６４及び陰極６５というように、複数の層がある。そこで、例えば、１つの真空チャンバー内でホール輸送層６２を蒸着した後に、ホール輸送層６２が蒸着された絶縁性基板１００は別の真空チャンバーに移送され、そこで同様な工程を繰り返すことによって、ホール輸送層６２の上層の発光層６３が形成される。こうして、ホール輸送層６２、発光層６３、電子輸送層６４及び陰極６５が順次、積層形成され、有機ＥＬ素子６０が形成される。
【００３２】
なお、上記実施形態では、蒸着ビーム通過用筒体５２が複数本、筐体の長手方向に沿って一列に立設されてリニアソースを構成しているが、これに限らず、蒸着ビーム通過用筒体５２は行列状に配置しても良い。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、蒸着法を用いて有機ＥＬ素子を形成するに際して、蒸着ビームを蒸着ビーム発生源に設けられた複数の蒸着ビーム通過用筒体を通して放射しているので、蒸着ビームの指向性が向上し、有機ＥＬ材料層の膜厚を均一化すること、及びそのパターン形成の精度を高めることが可能になり、有機ＥＬ素子を組み込んだ有機ＥＬ表示装置の特性向上、歩留まり向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法に用いる蒸着ビーム発生源の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法に用いる蒸着ビーム発生源の断面である。
【図３】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の製造方法を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の製造方法を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の製造方法を説明する図である。
【図６】有機ＥＬ表示装置の一表示画素の断面図である。
【図７】従来例に係る有機ＥＬ表示装置の製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
５０　蒸着ビーム発生源　　５１　貯留部　　５２　蒸着ビーム通過用筒体
５３　筒口部　　　１００　絶縁性基板　　　１０１　シャドウマスク
１０２　開口部　　１０４　蒸着ビーム　　　１０５　スペーサ

Claims

真空チャンバー内に配置された被蒸着基板の表面に近接して蒸着マスクを配置し、蒸着ビーム発生源から有機ＥＬ材料を含む蒸着ビームを発生させ、この蒸着ビームを前記蒸着マスクの開口部に通し、前記基板の表面の所定領域に有機ＥＬ材料を蒸着する工程を含み、
前記蒸着ビームは前記蒸着ビーム発生源に設けられた複数の蒸着ビーム通過用筒体を通して放射されることを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
前記蒸着ビーム通過用筒体の筒径と筒長の比が、１：５以上であることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
前記蒸着ビーム通過用筒体に隣接してヒーターを設け、このヒーターで前記蒸着ビーム通過用筒体を通過する蒸着ビームを加熱しながら蒸着を行うことを特徴とする請求項１または２記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。