JP2004311065A - 有機ｅｌ表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁性基板上に形成される有機ＥＬ素子を構成するホール輸送層、発光層、電子輸送層等の膜厚分布を均一化し、併せて絶縁性基板の温度分布を均一化することで、有機ＥＬ素子の特性を安定化させる。
【解決手段】蒸着ビーム発生源２００から有機ＥＬ材料を蒸着ビーム２０１を放出し、シャドウマスク１００を通して絶縁性基板１０上に蒸着を行う。蒸着ビーム発生源２００は、絶縁性基板１０に対して、その一方の端から他方の端まで走査されるが、同時に、蒸着ビーム発生源２００の長手方向の中点Ｐを中心として、所定の最大回転角度の間で往復回転させる。これにより、蒸着ビーム発生源２００の中央部に比して端部ではその走査距離が長くなり、その分蒸着膜の膜厚の低下を抑制することができる。
【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材料の蒸着工程を有する有機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いる。そして、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が進められている。
【０００３】
図３に有機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１３を有するゲート信号線（不図示）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１３はゲート信号線に接続されており、更にソース１１ｓ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ｐ−Ｓｉ膜からなる能動層１１を形成し、その上にゲート絶縁膜１２、及びクロム（Ｃｒ）等の高融点金属から成るゲート電極１３を順に形成する。
【０００５】
能動層１１には、ゲート電極１３下方のチャネル１１ｃ、ゲート電極１３の両側に低濃度領域と高濃度領域から成るソース１１ｓ及びドレイン１１ｄが形成される。ソース１１ｓ及びドレイン１１ｄは、チャネル１１ｃ上のゲート電極１３をマスクにしてイオンドーピングし、更にゲート電極１３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形成される。
【０００６】
そして、能動層１１、ゲート絶縁膜１２及びゲート電極１３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を形成する。また、ドレイン１１ｄ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１１ｓ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１１ｓ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、及びＴＰＤ（４，４，４−ｔｒｉｓ（３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）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６３の内部で再結合し、発光層６３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】
従来の蒸着法によりパターン形成を行う工程を図４を参照して説明する。図４（ａ）は絶縁性基板１０の裏面側から見た平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。絶縁性基板１０の表面にシャドウマスク１００を密着させる。そして、蒸着ビーム発生源２００を絶縁性基板１０の一方の端から他方の端まで直線的に走査させる。蒸着ビーム発生源２００から発生した蒸着ビーム２０１はシャドウマスク１００の開口部１０１を通過して、絶縁性基板１０の所定領域に蒸着される。このとき、蒸着ビーム発生源２００内に収納された有機ＥＬ材料はヒーター２０２によって加熱蒸発され、蒸着ビーム発生源２００の上方に設けられた放出口から蒸着ビーム２０１となって放出される。
【００１２】
なお、先行技術文献として以下の特許文献１がある。
【００１３】
【特許文献１】
特開平１１−２８３１８２号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の有機ＥＬ材料の蒸着法によれば、図５に示すように、絶縁性基板１０の端部の蒸着膜の膜厚は、その中央部のそれに比して薄くなってしまい、絶縁性基板１０全体にわたり、均一な膜厚に蒸着することができなかった。このため、ホール輸送層６２、発光層６３、電子輸送層６４の膜厚が不均一となり、有機ＥＬ素子６０の発光特性にばらつきを生じていた。
【００１５】
また、絶縁性基板２０の表面温度については、絶縁性基板１０の端部では中央部に比して低くなっていた。このため、絶縁性基板１０と密着されているシャドウマスク１００の温度分布も同様に不均一となり、その熱膨張も不均一になることから、シャドウマスク１００にひずみが生じ、パターン形成の精度が悪くなるという問題もあった。
【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、この蒸着ビームを蒸着マスクの開口部を通過させて被蒸着基板の表面の所定領域に有機ＥＬ材料を蒸着する。このとき、前記蒸着ビーム発生源を前記被蒸着基板に対して２次元的に走査することを特徴とするものである。
【００１７】
係る２次元的な走査の好ましい実施態様としては、蒸着ビーム発生源を一方向に走査させながら往復回転させることである。
【００１８】
また、他の好ましい実施態様としては、蒸着ビーム発生源をその走査方向に対して直角方向に往復運動させることである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の有機ＥＬ表示装置の製造方法に係る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、第１の実施形態を説明する図であり、図１（ａ）は絶縁性基板１０の裏面側から見た平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【００２０】
真空チャンバー内で、絶縁性基板１０の表面にシャドウマスク１００を密着させる。シャドウマスク１００は金属材料等から構成され、ホール輸送層６２、発光層６３、電子輸送層６４等の形成領域に対応して、複数の開口部１０１が形成されている。
【００２１】
また、蒸着ビーム発生源２００は細長の筐体であり、シャドウマスク１００の下方に所定の距離を隔てて配置される。その筐体内には、ホール輸送層６２、発光層６３、電子輸送層６４のそれぞれに対応して選択された有機ＥＬ材料が収納されている。そして、蒸着ビーム発生源２００にはヒーター２０２が取り付けられて、このヒーター２０２によって加熱蒸発された有機ＥＬ材料は、蒸着ビーム発生源２００から放出される。ここで、蒸着ビーム発生源２００には複数の蒸着ビーム発生部が設けられている。すなわち、蒸着ビーム発生源２００の上方に設けられた複数の放出口２０３から蒸着ビーム２０１が放出される。
【００２２】
蒸着ビーム発生源２００は、絶縁性基板１０に対して、その一方の端から他方の端まで走査されるが、同時に往復回転する。このとき、蒸着ビーム発生源２００の長手方向の中点Ｐを中心として、所定の最大回転角度の間で往復回転させることが、蒸着膜の膜厚の均一性や絶縁性基板１０の温度分布の均一性を得る上で好ましい。これにより、蒸着ビーム発生源２００の中央部に比して端部ではその走査距離が長くなり、その分蒸着膜の膜厚の低下を抑制することができる（図５（ａ）の実線曲線）。
【００２３】
すなわち、蒸着ビーム２０１は複数の放出口２０３から広がって放出されるため、蒸着ビーム発生源２００の端部から放出される蒸着ビームの一部は絶縁性基板１０には到達しない。このため、従来の方法のように蒸着ビーム発生源２００を一方向に走査するだけでは、絶縁性基板１０の端部における蒸着膜の膜厚が薄くなってしまう。これに対して、本実施形態によれば、蒸着ビーム発生源２００の中央部に比して端部ではその走査距離が長くなり、その分蒸着ビーム２０１の当たる量が増加するので、蒸着膜の膜厚をより均一にすることができる。
【００２４】
また、絶縁性基板１０の端部の温度低下も抑制され、より均一な温度分布を得ることができる（図５（ｂ）の実線曲線）。従来の方法では蒸着ビーム発生源２００の端部では、温度が低下するため、これを反映して絶縁性基板１０の端部でも温度が低下していた。これに対して、本実施形態によれば、蒸着ビーム発生源２００の中央部に比して端部ではその走査距離が長くなり、その分、絶縁性基板１０の端部が受ける輻射熱量も増加するため、より均一な温度分布を得ることができるのである。これにより、シャドウマスク１００の熱膨張も均一に起こるため、ホール輸送層６２、発光層６３、電子輸送層６４等のパターン形成の精度が向上する。
【００２５】
次に、第２の実施形態について、図２を参照して説明する。図２は絶縁性基板１０の裏面側から見た平面図である。この実施形態では、蒸着ビーム発生源２００は、絶縁性基板１０の一方の端から他方の端まで走査されるが、同時に、この走査方向の直角方向の上下に往復運動されている。これにより、同様に、絶縁性基板１０の端部における蒸着膜の膜厚が増加し、絶縁性基板１０の端部が受ける輻射熱量も増加する。これにより、蒸着膜の膜厚の均一性及び絶縁性基板１０の表面温度の均一性を向上することができる。
【００２６】
このように、本発明は蒸着ビーム発生源２００を絶縁性基板１０の一方の端から他方の端まで走査すると共に、その走査中、蒸着ビーム発生源２００を往復回転させ、あるいは上下往復運動させている。この他、蒸着ビーム発生源２００をその中点Ｐを中心に連続回転（往復回転ではなく、一方向回転）させることも本発明に含まれる。
【００２７】
また、上記第１及び第２の実施形態によれば、絶縁性基板１０を固定して蒸着ビーム発生源２００を動かしているが、絶縁性基板１０と蒸着ビーム発生源２００との運動は相対的であればよいので、これとは逆に、蒸着ビーム発生源２００を固定し、絶縁性基板１０を走査しながら、同様に往復回転させ、あるいは上下往復運動させるようにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、絶縁性基板上に形成される有機ＥＬ素子のホール輸送層、発光層、電子輸送層等の膜厚を均一化することができ、有機ＥＬ素子の発光特性のばらつきを抑えることが可能となる。
【００２９】
また、本発明によれば、絶縁性基板の温度分布が均一化されるので、蒸着マスクの熱膨張も均一に起こるようになり、有機ＥＬ素子のホール輸送層、発光層、電子輸送層等のパターン形成の精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１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２】本発明の第２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３】有機ＥＬ表示装置の一表示画素の断面図である。
【図４】従来例の有機ＥＬ表示装置の製造方法を説明する図である。
【図５】蒸着膜の膜厚及び絶縁性基板の表面温度の分布を示す図である。
【符号の説明】
１０ 絶縁性基板
１００ シャドウマスク
１０１ 開口部
２００ 蒸着ビーム発生源
２０１ 蒸着ビーム
２０２ ヒーター
２０３ 放出口

Claims (4)

1. 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、この蒸着ビームを蒸着マスクの開口部を通過させて被蒸着基板の表面の所定領域に有機ＥＬ材料を蒸着する有機ＥＬ表示装置の製造方法において、
   前記蒸着ビーム発生源を前記被蒸着基板に対して２次元的に走査することを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
2. 前記蒸着ビーム発生源を一方向に走査させながら往復回転させ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。
3. 前記蒸着ビーム発生源をその走査方向に対して直角方向に往復運動させ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。
4. 前記蒸着ビーム発生源には、複数の蒸着ビーム発生部があることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。

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