JP2006269099A

JP2006269099A - 有機ｅｌパネル製造装置、有機ｅｌパネル製造方法

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Publication number: JP2006269099A
Application number: JP2005081259A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Yoshizawa; 達矢吉澤
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2006-10-05

Abstract

【課題】膜の緻密性をより向上でき、成膜レートが速いなどの有機ＥＬパネル製造装置、有機ＥＬパネル製造方法を提供する。
【解決手段】有機ＥＬパネル製造装置は、有機ＥＬパネルのバリア膜を形成するガスクラスターイオン援用による蒸着膜形成を行う、蒸着室３を設けている。無機膜１２０の材料となる物質を蒸着源３０２から蒸発させる。これとは別にガスクラスターイオン照射装置３０３で、無機膜１２０を蒸着させる基材１０表面に向けてガスクラスターイオンを照射３０９する。照射されたガスクラスターイオンを援用することにより、無機膜１２０の蒸着を行うことで、膜の緻密性をより向上できる、成膜レートが速いなどの有機ＥＬパネル製造装置、有機ＥＬパネルの製造方法を提供する。
【選択図】図５

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（以下ＥＬともいう）パネル製造装置、有機エレクトロルミネッセンスパネル製造方法、特に陰極と陽極の間に少なくとも有機発光層を備える有機ＥＬ素子を含む有機ＥＬパネル製造装置、有機ＥＬパネル製造方法に関する。

有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板上に、電極及び電極間に少なくとも発光層を備えた有機層を備え、両側の電極から有機層中の発光層に電子と正孔を注入し、有機発光層で発光を起こさせる素子であり、高輝度発光が可能である。また有機化合物の発光を利用しているため発光色の選択範囲が広いなどの特徴を有し、光源やディスプレイなどとして期待されており現在実用化が始まりつつある。

このような有機ＥＬ素子は、空気中の水分や酸素などによる浸食を受けやすく、これらの存在下では、ダークスポットが生じ、素子が短絡する等の劣化が起こる。このような劣化を防ぐためには、素子を保護する手段が必要であり、現在、素子全体を乾燥窒素や、アルゴンガスなどの雰囲気中でカバーガラスや缶パッケージなどで封止する手法が用いられている。

しかし、このようなガラス、缶などを用いた封止方法は製造コストが高く、また素子の薄型化に限界がある。そこで、ガラスや缶パッケージなどを用いず、有機ＥＬ素子を防湿機能を備えた保護膜（封止膜、バリア膜）で覆う構造が提案されている。

例えば、下記特許文献１には、酸素プラズマ重合法を用いた有機膜製造方法などを用いて、有機膜と無機膜とを積層し、有機ＥＬ素子を外界の水分や酸素から守るために、有機ＥＬ素子を覆うように封止膜が形成された有機ＥＬパネルが報告されている。

なお、有機ＥＬパネルや有機ＥＬ素子などの分野に適用例はないが、一般的な膜の形成方法としては、下記特許文献２に示されるガスクラスターイオン援用酸化物薄膜形成方法が示されている。下記特許文献２のガスクラスターイオン援用酸化物薄膜形成方法は、金属、金属酸化物もしくは半導体酸化物を蒸着源から蒸発させて、酸化物薄膜形成と同時または間歇的に基板に酸素化合物ガスなどのガスクラスターイオンを照射して酸化物薄膜を形成する方法である。
特開２００３−２８２２３７号公報特開２００４−４３８７４号公報

しかしながらプラズマＣＶＤ法やスパッタリング法で封止膜やバリア膜などの保護膜を設けても、膜自体の緻密性などが十分でない場合がある。例えば、膜自体にピンホールが発生し、ピンホールを通じて水分や酸素分などが有機ＥＬ素子に接触し、影響を与える場合がある。また、プラズマＣＶＤ法では緻密性を確保させると成膜レートが遅くなってしまう場合もある。

なお、これら課題は、保護膜に限られるものではなく、有機ＥＬ素子を構成する有機層、無機層の各層などにも同様の課題を有する場合がある。さらには有機ＴＦＴを含んだ有機ＥＬパネル中の有機ＴＦＴを構成する有機層、無機層の各層についても同様の課題を有する場合がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、より膜の緻密性を確保し、膜の成膜レートを速くできるなどの有機ＥＬパネル製造装置、有機ＥＬパネル製造方法の提供をその主な目的とする。

請求項１に記載の発明は、陰極と陽極の間に少なくとも有機発光層を備える有機ＥＬ素子を含み、パネルを構成する各層のうち少なくとも１層が蒸着により形成される蒸着層を備える有機ＥＬパネルを製造する有機ＥＬパネル製造装置であって、前記蒸着層となる材料を蒸着源から蒸発させ、前記蒸発とは独立して、被蒸着材表面に対してガスクラスターイオンを照射し、前記照射されたガスクラスターイオンを蒸着に援用することにより、被蒸着材表面に対して蒸着を行い、前記蒸着層を形成することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、陰極と陽極の間に少なくとも有機発光層を備える有機ＥＬ素子を含み、パネルを構成する各層のうち少なくとも１層が蒸着により形成される蒸着層を備える有機ＥＬパネルを製造する有機ＥＬパネル製造方法であって、前記蒸着層となる材料を蒸着源から蒸発させ、前記蒸発とは独立して、被蒸着材表面に対してガスクラスターイオンを照射し、前記照射されたガスクラスターイオンを蒸着に援用することにより、被蒸着材表面に対して蒸着を行い、前記蒸着層を形成することを特徴とする。

「ガスクラスターイオン援用による蒸着膜形成方法膜の導入」
本発明者は、有機ＥＬパネルの製造方法において、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法で膜を形成したとしても、ストイキオメトリ（化学量論比的組成）な状態をとりにくいことを見いだした。ストイキオメトリな状態でない材料は、内部に欠陥が多く存在しているため、緻密性の向上する膜を提供できないのではないかと一例として考えるに至った。

本発明者は鋭意検討した結果、前記有機ＥＬパネルを構成する各層のうち少なくとも１層にプラズマＣＶＤ法やスパッタリング法に代えてガスクラスターイオン援用による膜形成方法を用いた結果、前記有機ＥＬパネルを構成する各層として高品質な膜を得られることを見いだすに至り、成膜レートもより速く確保できることことも見いだした。

本発明者が一考察するに、ガスクラスターイオン援用による蒸着膜形成方法により得られた膜がストイキオメトリな状態をとりやすく、緻密性が向上したものと考えられる。また、ガスクラスターイオン援用による蒸着膜形成方法は、ラテラルスパッタリングの効果により、表面の凹凸やピンホールが埋め込まれ、超平坦化されると同時に、緻密性が向上したものと考えられる。さらに、室温程度の低温での成膜がより可能であり、成膜レートを速くすることができたとも考えられる。この緻密性の向上により、水や酸素などのダメージを与える物質からより好適に保護などすることができる。また、緻密性が向上したことにより、透明度を確保する必要がある膜では、透明度を向上させることができる。また、そのため成膜レートを速くすることができ、より高スループットを確保できる。

一例としてさらに考察する。ガスクラスターイオン援用による蒸着膜形成方法では、ガスクラスターイオンを用いる。ガスクラスターイオンは、数千個のガスの固まりである塊状物質である。この塊状物質が同一箇所、同一時間に衝突する。衝突領域は、このため、超高圧、高温状態となり、蒸着反応が活性化し、また、蒸着膜密度が向上して、緻密性の高い膜が得られることが考えられる。また、ラテラルスパッタリング効果により、表面が平坦化作用が得られることも高品質の膜が得られる要因と考えられる。

また、数千個のガスの固まりである塊状物質：ガスクラスターイオンを形成させることにより、一原子あたりは、非常に低エネルギーで蒸着膜を形成させることができ、これを用いることで、低損傷で膜形成が可能であることも一因であると考えられる。例えば、加速エネルギー１０Ｋｅｖ、クラスターサイズ１０００である場合、一原子あたり１０ｅｖ／ａｔｍと非常に低エネルギーのイオンビームを実現できる。

なお、「ガスクラスターイオン援用」とは、援用するガスクラスターイオンが無機膜を構成する分子となる場合、もしくはガスクラスターイオンが無機膜を構成する分子とならない場合、さらにはそれら両方となる場合を含んでおり、援用するガスクラスターイオンが無機膜を構成する分子となるかならないかはガスクラスターイオンの成分によって決まる。また、本願において「層」と「膜」とは同様の概念として用いるものである。

また、本発明者は、ガスクラスターイオン援用による蒸着膜形成方法により、有機ＥＬ素子を構成する層または有機ＥＬ素子を保護する保護膜を形成すると好適であることを見いだした。なお、有機ＥＬ素子を構成する層とは、陰極、有機固体層の各層、陽極である。

また、本発明者は、有機トランジスタが備えられた有機ＥＬパネルにおいてガスクラスターイオン援用による蒸着膜形成方法により有機トランジスタを構成する層または有機トランジスタを保護する保護膜を形成すると好適であることを見いだした。特に有機トランジスタを構成する層のうち層間絶縁膜の形成に好適であることもわかった。なお、有機トランジスタを構成する層とは、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、ゲート絶縁膜、有機半導体層である。

「有機ＥＬパネル」
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態については、本発明を実施するための一形態に過ぎず、本発明は本実施形態によって限定されるものではない。

図１には、本実施形態に係るガスクラスターイオン援用による蒸着膜形成方法により蒸着層として無機膜が製造された有機ＥＬパネルＰの概略断面図が示される。有機ＥＬパネルＰは、基板１０／バリア膜１２／有機ＥＬ素子１００／封止膜２０との構成により構成されている。基板１０上にバリア膜１２が形成されている。バリア膜１２上に有機ＥＬ素子１００が形成され、形成された有機ＥＬ素子１００のバリア膜１２と接触する部分を除く全面を覆うように封止膜２０が有機ＥＬ素子１００を覆っている。

なお、本願では保護膜という場合には、バリア膜と封止膜のいずれも含むものとする。また、保護膜は、基板は勿論、ＣＦ（カラーフィルタ）やＣＣＭ（色変換層）などが用いられる有機パネルである場合は、ＣＦ（カラーフィルタ）やＣＣＭ（色変換層）に設けられてもよい。また、有機ＥＬパネルとは、有機トランジスタを含むパネルと含まないパネル両方を含むものである。

基板１０は、プラスチック材からなるフィルム基板である。フィルム基板を構成する合成樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリサルフォン、ポリエチレンテレフタレートポリエステル、ポリプロピレン、セロファン、ポリカーボネート、酢酸セルロース、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、エチレン・酢酸ビニル共重合体けん化物、フッ素樹脂、塩化ゴム、アイオノマー、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・アクリル酸エステル共重合体等として様々な基板を用いることができる。例えば、ガラス基板であってもよい。また、これら透明基板に反対側から光を射出するトップエミッション型である場合などには、基板１０は必ずしも透明でなくともよい。

バリア膜１２は、図２に示されるように多層構造となっている。基板１０側から無機膜１２０／有機膜１２２／無機膜１２４／有機膜１２６／無機膜１２８とから構成される。基板１０表面に無機膜１２０が、有機ＥＬ素子１００中の陽極１４下部表面には無機膜１２８が接触している。

無機膜としては、窒化膜、酸化膜又は炭素膜又はシリコン膜等が採用可能であり、より具体的には、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン酸化窒化膜、又はダイヤモンド状カーボン（ＤＬＣ）膜、アモルファスカーボン膜などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。ガスクラスターイオン援用による蒸着膜形成方法により製造できる膜一般が適用できる。

なお、ガスクラスターイオン援用による蒸着膜形成方法により製造できない膜であってもよい場合がある。有機ＥＬパネルＰを構成する少なくとも他の１層がガスクラスターイオン援用による蒸着膜形成方法により製造されていればよい。

有機膜としては、フラン膜、ピロール膜、チオフェン膜或いは、ポリパラキシレン膜などの重合膜などが採用可能であるがこれらに限定されるものではない。

有機ＥＬ素子１００は、バリア膜１２側から陽極１４／有機固体層１６／陰極１８とから構成されている。

陽極１４は、正孔を注入しやすいエネルギーレベルを持つ層を用いればよく、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍｔｉｎｏｘｉｄｅ：酸化インジウム錫膜）などの透明電極を用いることができるが、有機ＥＬパネルＰがトップエミッション型である場合などには透明電極でなくともよく、一般的な電極を用いればよい。

ＩＴＯなどの透明導電性材料を例えば１５０ｎｍの厚さにスパッタリングなどによって形成する。ＩＴＯに限らず、代わりに酸化亜鉛（ＡＺＯ）膜、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛合金）金、よう化銅等を採用することもできる。

有機固体層１６は、陽極１４側から正孔注入層１６２／正孔輸送層１６４／発光層１６６／電子輸送層１６８とから構成されている。

正孔注入層１６２は、陽極１４と発光層１６６との間であって、陽極１４と正孔輸送層１６４と接するように設けられ、陽極１４からの正孔の注入を促進させる層である。正孔注入層１６２により、有機ＥＬ素子１００の駆動電圧は低電圧化することができる。また、正孔注入を安定化し素子を長寿命化するなどの役割を担ったり、陽極１４の表面に形成された突起などの凹凸面を被覆し素子欠陥を減少させる、などの役割を担う場合もある。

正孔注入層１６２の材質については、そのイオン化エネルギーが陽極１４の仕事関数と発光層１６６のイオン化エネルギーの間になるように適宜選択すればよい。例えば、トリフェニルアミン４量体（ＴＰＴＥ）、銅フタロシアニンなどを用いることができる。

正孔輸送層１６４は、正孔注入層１６２と発光層１６６の間に設けられ、正孔の輸送を促進させる層であり、正孔を発光層１６６まで適切に輸送する働きを持つ。

正孔輸送層１６４の材質については、そのイオン化エネルギーが正孔注入層１６２と発光層１６６の間になるように適宜選択すればよい。例えば、ＴＰＤ（トリフェニルアミン誘導体）を採用することができる。

発光層１６６は、輸送された正孔と同じく輸送された後述の電子とを再結合させ、蛍光発光または燐光発光させる層のことである。発光層１６６は上記発光態様に対応できる性質を満たすものになるようにその材料を適宜選択すればよい。例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ）や、ビス（ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体（ＢｅＢｑ）、トリ（ジベンゾイルメチル）フェナントロリンユーロピウム錯体（Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ））、ジトルイルビニルビフェニル（ＤＴＶＢｉ）、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）や、ポリアルキルチオフェンのようなπ共役高分子などを用いることができる。例えば緑色に発光させたければアルミキノリノール錯体（Ａｌｑ３）を用いることができる。

例えば、燐光発光型素子においては、陰極１８と陽極１４からそれぞれ電子と正孔を燐光発光層１６６に注入してここで再結合させると、ホスト材料を介して再結合エネルギがドーパント材料に供給され、このドーパントが燐光を発光する。ここで、注入電流密度が低い条件下では、この燐光発光型の有機ＥＬ素子は、ドーパントに起因した赤色発光が得られる。また、注入電流密度の高い条件下では、発光機能を備える本発明にかかるホスト材料も発光し、ホスト材料の発光色とドーパント材料の発光色の加色光が得られる。例えば、水色に発光する化合物を用いると、ドーパントは、赤色に発光するため、この有機ＥＬ素子では、水色と赤色が合成された白色光を外部に射出することができる。

電子輸送層１６８は、陰極１８と発光層１６６との間に設けられ、陰極１８からの電子の注入を促進する機能を有し、有機ＥＬ素子１００の駆動電圧を低電圧化する。また、電子注入を安定化し素子を長寿命化したり、陰極１８と発光層１６６との密着性を強化したり、発光面の均一性を向上させ素子欠陥を減少させたりする場合がある。

電子輸送層１６８の材質については、陰極１８の仕事関数と発光層１６６の電子親和力の間になるように適宜選択すればよい。例えば、電子輸送層１６８はＬｉＦ、ＬｉＯ_２（二酸化リチウム）などの薄膜（例えば０．５ｎｍ）などが採用できる。

これら有機固体層１６を構成する各層は通常、有機物からなり、更に、低分子の有機物からなる場合、高分子の有機物からなる場合がある。低分子の有機物からなる有機機能層は一般に蒸着法等のドライプロセス（真空プロセス）によって、高分子の有機物からなる有機機能層は一般にスピンコート法、ブレードコート法、ディップ法、スプレー法そして印刷法等のウエットプロセスによって、それぞれ形成するなどすることができる。

有機固体層１６を構成する各層に用いる有機材料として、例えば高分子材料として、ＰＥＤＯＴ、ポリアニリン、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリアルキルフェニレン、ポリアセチレン誘導体、などが挙げられる。

なお、本実施形態において、有機固体層１６は、正孔注入層１６２、正孔輸送層１６６、発光層１６６、電子輸送層１６８から構成されるものを挙げたがこの構成に限定されることはなく、少なくとも発光層１６６を含んで構成されていればよい。

例えば、採用する有機材料等の特性に応じて、発光層の単層構造等の他、正孔輸送層／発光層、発光層／電子輸送層等の２層構造、正孔輸送層／発光層／電子輸送層の３層構造や、更に電荷（正孔、電子）注入層などを備える多層構造などから構成することができる。

さらに有機固体層１６には発光層１６６と電子輸送層１６８の間に正孔ブロック層を設けてもよい。正孔は発光層１６６を通り抜け、陰極１８へ到達する可能性がある。例えば、電子輸送層１６８にＡｌｑ３等を用いている場合、電子輸送層に正孔が流れ込むことでこのＡｌｑ３が発光したり、正孔を発光層に閉じこめることができずに発光効率が低下する可能性がある。そこで、正孔ブロック層を設け、発光層１６６から電子輸送層１６８に正孔が流れ出てしまうことを防止してもよい。

陰極１８は、有機固体層１６への電子注入を良好にするため、仕事関数又は電子親和力の小さな材料を選定すればよい。例えば、Ｍｇ：Ａｇ合金、Ａｌ：Ｌｉ合金などの合金型（混合金属）等を好適に用いることができる。陰極１８は、ＡｌやＭｇＡｇなどの金属材料を例えば１５０ｎｍの厚さに真空蒸着などで形成しすることができる。

封止膜２０は、陰極１８側から有機膜２０２／無機膜２０４とから構成されている。

無機膜としては、窒化膜、酸化膜又は炭素膜又はシリコン膜等が採用可能であり、より具体的には、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン酸化窒化膜、又はダイヤモンド状カーボン（ＤＬＣ）膜、アモルファスカーボン膜などが挙げられるがこれらに限定されるものではない、ガスクラスター援用による蒸着膜形成により形成される膜一般が用いられる。なお、無機膜が複数層を有し、ガスクラスター援用による蒸着膜形成により形成されない膜であっても、有機ＥＬパネルＰを構成する無機膜層のうち少なくとも他の１層がガスクラスターイオン援用による蒸着膜形成方法により製造されているならば含めることが可能である。

バリア膜１２、封止膜２０は、その構成される無機膜が主に外気（酸素など）や水分をブロックし、有機ＥＬ素子１００を外気（酸素など）や水分から主に保護する役割を担っている。ここで、バリア膜１２は主に基板１０側からの外気（酸素など）や水分をブロックする役割、封止膜２０は、バリア膜１２で覆われていない有機ＥＬ素子１００の部分に対して外気（酸素など）や水分をブロックする役割をそれぞれ主に担うのが一般的である。

バリア膜１２、封止膜２０は、その構成される有機膜が無機膜に形成されたピンホールや表面凹凸を埋め、表面を平坦化させる。また、無機膜の膜応力を緩和させたりする役割を担う場合もある。

有機ＥＬパネルＰの発光態様について説明する。有機ＥＬ素子１００において、陽極１４から正孔が有機固体層１６中の正孔注入層１６２へと輸送される。輸送された正孔は、正孔輸送層１６４へと注入される。正孔輸送層１６４へ注入された正孔は、発光層１６６へと輸送される。

また、有機ＥＬ素子１００において、陰極１８から電子が有機固体層１６中の電子輸送層１６８へと輸送される。輸送された電子は、発光層１６６へと輸送される。

輸送された正孔および電子は、発光層１６６中で再結合する。再結合の際、発せられるエネルギーにより、ＥＬによる発光が発生する。この発光は、順に正孔輸送層１６４、正孔注入層１６２、陽極１４、バリア膜１２、基板１０を通じて外部へと導出され、その発光を視認することができる。

陰極１８にＡｌが用いられている場合などは、陰極層１８と電子輸送層１６８との界面が反射面となり、この界面で反射され、陽極１４側へと進み、基板１０を透過して外部へと射出される。したがって、以上のような構成の有機ＥＬ素子をディスプレイなどに採用した場合、基板１０側が表示の観察面となる。

「有機ＥＬパネル製造方法」
有機ＥＬパネルのガスクラスター援用による蒸着膜形成を用いた製造方法として、バリア膜１２の製造方法を一例として例示して説明する。図３には、基板１０上にバリア膜１２が製造される装置の一例として製造システム９が示される。

製造システム９は、搬送時において、基板１０を搬送する搬送ロボット８を内部に有する搬送室７、搬送時以外の時などにおいて、搬送ロボット８を待機させておく待機室が複数設けられた待機室モジュール６、バリア膜１２が形成された後、製造システム９内部からの搬出室となるロードロック室ＯＵＴ５、バリア膜１２を構成する膜のうち有機膜を形成する有機膜製造室４、バリア膜１２を構成する膜のうち無機膜を形成するガスクラスターイオン援用による蒸着膜形成が行われる蒸着室３、有機膜・無機膜形成前などの様々な前処理が行われる前処理室２、外部から基板１０を製造システム９内部への搬入室となるロードロック室ＩＮ１から構成されている。

搬送室７は、上述のロードロック室１、５、前処理室２、蒸着室３、有機膜製造室４、待機室モジュール６とは囲まれて独立した位置に設けられ、その内部には基板１０を搬送する搬送ロボット８が搬送時には設置されている。

外部からロードロック室ＩＮ１へと搬入される。ロードロック室ＩＮ１では、基板１０搬入後、基板１０を外部から搬入する搬入口となるゲートバルブを閉じ、密閉された状態とされる。この密閉状態でガスを付加・減圧等を行うことで搬送室７と同様のガス種の雰囲気・ガス圧状態とされる。ロードロック室１、５は、搬送室７を外部に直接開放しないことを主たる目的の一つとして設けられたガス調整室である。ロードロック室１、５は、外部に加えて、搬送室７ともゲートバルブで仕切られており、基板１０の出し入れをロードロック室１、５を介して行うことができ、搬送室７のガス雰囲気・ガス圧状態（例えば真空状態）を保持することができる。また、搬送室７に搬入する前の酸化等を防ぐためにロードロック室を高純度のＮ_２ガス雰囲気にしてもよい。基板１０が搬入される前後に、予備加熱や予備冷却をおこなったりしてもよい。

ロードロック室ＩＮ１の搬送室７側のゲートバルブを開放しても、搬送室７に対して支障がない程度にまでロードロック室ＩＮ１のガス調整が行われた後、待機室モジュール６内の待機室で待機していた搬送ロボット８は、搬送室７へと移動する。

搬送室７側のゲートバルブが開放されて搬送ロボット８のアームがのび、アームに支持されたロボットハンドがロードロック室ＩＮ１へと進入する。

搬送ロボット８のロボットハンドに基板１０が保持されることにより、ロードロック室内の基板１０がロードロック室内から取り出され、搬送室７内へと搬入される。

搬送された基板１０は、前処理室３へと搬送される。本実施形態では一例として、前処理では、Ｏ_２と、Ａｒなどの希ガスおよび／またはハロゲンガスの酸素混合ガスを用いて酸素プラズマ処理する。

前処理後、搬送ロボット８により、蒸着室３へと搬送され、ガスクラスター援用による蒸着膜形成が行われ、無機膜の膜形成が行われる。膜形成終了後、前処理室２を経るなどして、有機膜製造室４へと搬送され、有機膜が製造される、有機膜が製造された後、前処理室２を経るなどして、蒸着室３へと搬送され、再びガスクラスター援用による蒸着膜形成が行われ、膜形成終了後、前処理室２を経るなどして、有機膜製造室４へと搬送され、有機膜が製造される。この無機膜と有機膜の製造を繰り返し、最上層１２８が無機膜であるバリア膜１２を製造する。

バリア膜１２の無機膜・有機膜の製造についての詳細な製造方法について、図４を用いて説明する。

フィルム基板１０を用意する（Ｓ１）。次に蒸着室３で基板１０上に無機膜１２０を形成させる（Ｓ２）。Ｓ２における無機膜１２０の形成方法にはガスクラスターイオン援用による蒸着膜形成方法を用いる。

図５は、この発明のガスクラスターイオン援用酸化物薄膜形成方法を行うためのガスクラスターイオン援用蒸着装置である蒸着室３の断面模式図を示したものである。この例では、無機膜１２０をガスクラスターイオン援用酸化物薄膜形成方法で形成している。

本例では、酸化物薄膜形成と同時に基板に照射するガスクラスターイオンを形成するガスとして酸素（Ｏ_２）を用いた。実際には原料ガスとして酸素ヘリウム混合ガス（Ｏ_２：Ｈｅ＝７：３）を用いた。他にはガスクラスターイオンを形成するガスとして、Ａｒ、ＳＦ_６などが挙げられる。

蒸着室３は、その内部を真空状態としておく。その内部について、主に電子ビーム蒸着源３０２、ガスクラスターイオンビーム照射装置３０３および基板１０が保持される基板ホルダ３０５から形成されている。また、基板ホルダ３０５に電子ビーム蒸着源３０２から蒸発した無機膜１２０を構成する材料の蒸気やガスクラスターイオンが基板１０の適切な部分に照射されるように基板１０の前に遮蔽板３０６を設けている。

電子ビーム蒸着源３０２以外にも例えば、抵抗加熱ヒータ、スパッタ源など電子ビーム以外の加熱手段による蒸着源と組み合わせた蒸着方法、ならびにＣＶＤなどの酸化物薄膜形成方法にガスクラスターイオン照射を加えた、種々の酸化物薄膜形成方法にガスクラスターイオンビーム照射を援用することができる。

無機膜１２０を構成する材料は電子ビーム蒸着源３０２から蒸発し、蒸気３０１となる。これとは別にＯ_２のガスクラスターイオン照射が電子ビーム蒸着源３０２とは独立したガスクラスターイオンビーム照射装置３０３から同時に行われる。無機膜１２０の成膜速度（蒸着速度）は水晶振動子式蒸着レートモニター３０７により測定される。また、無機膜１２０の厚さの測定には、光学式などの膜厚モニター３０８を用いている。本実施形態においては、蒸着速度は１０Å／ｓｅｃに制御した。

図５の蒸着室３において、このガスクラスターイオンビーム照射装置３０３を用いてＯ_２のガスクラスターイオンを矢印３０９で示されるように基板１０に照射すると蒸着により無機膜１２０が製造される。

ガスクラスターイオンビーム照射装置３０３は、一般的なものを用いればよいが、例えばガスクラスター生成室、差動排気部、イオン化部、加速照射部などから主として構成されているものを用いることができる。

例えばこの装置を用いた場合では、ガスクラスターの原料ガスであるＯ_２ガスを高圧で口径が小さいラバーノズルから噴出させることによりガスクラスターを生成する。生成されたガスクラスターは、電子衝撃法により１価にイオン化される、イオン化されたガスクラスターは加速照射部において加速装置により加速され、偏向電圧によってスキャンされた後、ターゲットである基板１０に照射される。

照射の際のガス圧力は例えば無機膜を構成する材料としてＳｉＯ_２の場合には３ａｔｍとする。またガスクラスターイオンの平均サイズは１０００原子／クラスターであり、加速電圧は５ｋＶとした。加速電圧は数ｋＶ〜１０ｋＶで変化させたりすることができる。イオン電流密度は１０μＡ／ｃｍ^２とした。

ガスクラスターイオンを形成する酸素ガス以外の酸素化合物ガスとしては、ＣＯ_２、ＣＯ、Ｎ_ｘＯ_ｙといった酸素化合物ガスや、あるいはアルコールなどの有機酸素化合物などを用いることができる。

ガスクラスター援用による蒸着膜形成により形成される無機膜の材料であって、電子ビーム蒸着源３０２から蒸発させられる無機材料としては、窒化膜、酸化膜又は炭素膜又はシリコン膜等が採用可能であり、より具体的には、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン酸化窒化膜、又はダイヤモンド状カーボン（ＤＬＣ）膜、アモルファスカーボン膜などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。ガスクラスターイオン援用による蒸着膜形成方法により製造できる膜一般が適用できる。

無機膜１２０形成についてガスクラスターイオンの照射３０９は蒸着を一時停止して、同時または所定の間隔をあけて基板１０に照射するガスクラスターイオンと同種のガスあるいは異種のガス、またはそれらのガスの混合ガスからなるガスクラスターイオンを照射し、無機膜１２０表面をエッチングして所定の膜厚を得たり、エッチングにより表面平坦化を行うことも可能である。

無機膜１２０形成と同時または所定の間隔をあけて基板に照射するガスクラスターイオンとは異種のガスであるエッチング用のガスとして、たとえば、Ａｒ、Ｈｅなどの希ガスやＮ_２、無機膜１２０形成と同時または所定の間隔をあけて基板に照射するガスクラスターイオンと同種のガス以外のＮ_ｘＯ_ｙ、ＣＯ_２、ＣＯなどの酸素化合物や、Ｆ_２などのハロゲンあるいはＡｓＦ_３やＳＦ_６などに代表されるＡｓＸ_３、ＳＸ_６などのハロゲン化物などを用いてもよい。

無機膜１２０をガスクラスターイオン援用による蒸着膜形成方法により製造した後、無機膜１２０上に有機膜１２２を形成させる（Ｓ３）。有機膜の形成方法は、メタンやエチレンといった有機モノマーを含むガスを原材料に、プラズマを利用して分解重合させることで形成する有機膜気相成長法であるプラズマ重合法で形成したり、紫外線硬化型樹脂、熱硬化性樹脂などをスピンコート法などで塗布して、塗布後に硬化させて固体膜化するなどの方法をとることもできるが、これらに限定されず適宜適当な方法を用いることができる。本実施形態では、有機膜として樹脂膜を用いている。この樹脂膜を設けることで無機膜のピンホールや無機膜表面の平滑化、無機膜の膜応力の緩和などを図ることができる。

スピンコート法などで塗布するには、有機層材料を、トルエン、ベンゼン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロホルム、テトラリン、キシレン、アニソール、ジクロロメタン、γブチロラクトン、ブチルセルソルブ、シクロヘキサン、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノン、ジオキサンまたは、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）、ＰＧＭＥ（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌｍｏｎｏｍｅｔｈｙｌｅｔｈｅｒ）、ＰＧＭＥＡ（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌｍｏｎｏｍｅｔｈｙｌｅｔｈｅｒａｃｅｔａｔｅ）、乳酸エチル、ＤＭＡｃ（Ｎ．Ｎ−ｄｉｍｅｔｈｙｌａｃｅｔａｍｉｄｅ）、ＭＥＫ（ｍｅｔｈｙｌｅｔｈｙｌｋｅｔｏｎｅ）、ＭＩＢＫ（ｍｅｔｈｙｌｉｓｏｂｕｔｙｌｋｅｔｏｎｅ）、ＩＰＡ（ｉｓｏｐｒｏｐｙｌａｌｃｏｈｏｌ）、エタノール等の溶媒から選ばれた１種または複数種、に前駆体を溶解し、スピンコートするなどの方法が採用できる。

次に有機膜１２２上に無機膜１２４を上述の無機膜１２０の形成と同様にしてガスクラスターイオン援用蒸着法により形成させる（Ｓ４）。無機膜１２４を形成させた後、有機膜１２６を形成させる（Ｓ５）。有機膜１２６表面に無機膜１２８を上述の無機膜１２０の形成と同様にしてガスクラスターイオン援用蒸着法で形成させる（Ｓ６）。無機膜１２８の形成により図２に示される基板１０上の多層構造のバリア膜１２は形成される。

基板１０にバリア膜１２が形成された後は、ロボットハンドで保持して取り出した後、ロードロック室ＯＵＴ５を搬送室７側へ開放してもよい状態に調整した後、ゲートバルブを開き、ロードロック室ＯＵＴ５へ基板１０を搬入する。基板１０を搬入後、ゲートバルブを閉め、ロードロック室ＯＵＴ５を密閉する。密閉後、外部と接するゲートバルブを開放し、外部へ処理された基板１０を搬出し、バリア膜１２の製造工程を終了する。なお、外部へ搬出せずに引き続き有機ＥＬ素子１００の製造を行ってもよい。

本実施形態のバリア膜１２は緻密性を向上させることができるなどで、そのハイバリア性をより確保できる、また、成膜レートも速い。

上記実施形態では、ガスクラスター援用による蒸着膜形成で有機ＥＬパネルを構成するバリア膜１２を製造したが、これに限られることがない。保護膜である封止膜２０の製造について用いることもできる。また、有機ＥＬ素子を構成する各層をガスクラスター援用による蒸着膜形成法で形成してもよい。

他にも有機ＥＬ素子が備えられる有機ＥＬパネル一般に用いることができる。例えば、有機トランジスタを備える有機ＥＬパネルであって、有機トランジスタを構成する各層であってもよい。図６には、有機トランジスタを備える有機ＥＬパネルＰ２が示される。

有機ＥＬパネルＰ２は、有機ＥＬ素子１００を駆動する有機ＴＦＴ５０（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ）を使用したアクティブマトリックス型有機ＥＬ表示パネルである。

基板１０上にバリア膜１２が形成され、バリア膜１２上に有機ＥＬ素子１００および有機ＴＦＴ５０が形成されている。有機ＴＦＴ５０および有機ＥＬ素子１００は封止膜２０によって覆われている。有機ＥＬ素子１００の構成は上述の通りである。

有機ＴＦＴ５０は、有機ＥＬ素子１００の陽極１４と電気的に接続されたドレイン電極５６、これと接し、有機ＴＦＴ５０の頂部となる有機半導体層５２、バリア膜１２上に形成されたゲート電極５９、有機半導体層５２とゲート電極５９の間に設けられたゲート絶縁膜５４、およびソース電極５８とから主として構成されている。

ここで、ガスクラスター援用による蒸着膜形成法は、バリア膜１２、封止膜２０の形成には勿論、有機ＴＦＴ５０を構成する各層、ドレイン電極５６、ソース電極５８、ゲート電極５９、有機半導体層５２、ゲート絶縁膜５４などの層間絶縁膜などに用いることができる。

層間絶縁膜としてゲート絶縁膜５４に用いれば緻密性の高い膜を得ることができ、漏れ電流の少ない層間絶縁膜を形成させることができる。漏れ電流の少ない層間絶縁膜を形成させることができるので、高速駆動の有機ＥＬパネルを提供できる。

本実施形態における有機ＥＬパネルの断面図である。本実施形態における有機ＥＬパネルのバリア膜の断面図である。本実施形態における有機ＥＬパネル製造装置の模式図である。本実施形態における有機ＥＬパネルのバリア膜の製造方法の説明図である。本実施形態におけるガスクラスターイオン援用による蒸着膜製造装置の模式図である。本実施形態における有機トランジスタを含む有機ＥＬパネルの断面図である。

符号の説明

３蒸着室
１０基板
１２バリア膜
１６有機固体層
２０封止膜
５０有機ＴＦＴ
１００有機ＥＬ素子
Ｐ，Ｐ２有機ＥＬパネル

Claims

陰極と陽極の間に少なくとも有機発光層を備える有機ＥＬ素子を含み、パネルを構成する各層のうち少なくとも１層が蒸着により形成される蒸着層を備える有機ＥＬパネルを製造する有機ＥＬパネル製造装置であって、
前記蒸着層となる材料を蒸着源から蒸発させ、
前記蒸発とは独立して、被蒸着材表面に対してガスクラスターイオンを照射し、
前記照射されたガスクラスターイオンを蒸着に援用することにより、被蒸着材表面に対して蒸着を行い、前記蒸着層を形成する有機ＥＬパネル製造装置。
請求項１に記載の有機ＥＬパネル製造装置であって、
前記蒸着層は、前記有機ＥＬ素子を構成する層と前記有機ＥＬ素子を保護する保護膜とのうち少なくとも一方である有機ＥＬパネル製造装置。
請求項１または２に記載の有機ＥＬパネル製造装置であって、
前記有機ＥＬパネルには、前記有機ＥＬ素子を駆動する有機トランジスタが備えられ、
前記蒸着層は、有機トランジスタを構成する層と前記有機トランジスタを保護する保護膜とのうち少なくとも一方である有機ＥＬパネル製造装置。
陰極と陽極の間に少なくとも有機発光層を備える有機ＥＬ素子を含み、パネルを構成する各層のうち少なくとも１層が蒸着により形成される蒸着層を備える有機ＥＬパネルを製造する有機ＥＬパネル製造方法であって、
前記蒸着層となる材料を蒸着源から蒸発させ、
前記蒸発とは独立して、被蒸着材表面に対してガスクラスターイオンを照射し、
前記照射されたガスクラスターイオンを蒸着に援用することにより、被蒸着材表面に対して蒸着を行い、前記蒸着層を形成する有機ＥＬパネル製造方法。