JP2007066564A - 有機ｅｌ表示装置の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光層のより多くの部分でドーパント材料の濃度を最適値とすることにより有機ＥＬ素子の発光効率を高める。
【解決手段】ノズルＮＺＬ１及びＮＺＬ２を備えた第１ノズル群とノズルＮＺＬ３及びＮＺＬ４を備えた第２ノズル群とを、気化したホスト材料ＥＭ１をノズルＮＺＬ１及びＮＺＬ２から電極に向けて吐出すると共に、気化したドーパント材料ＥＭ２をノズルＮＺＬ３及びＮＺＬ４から前記電極に向けて吐出しながら、前記電極を備えた絶縁基板に対して前記第１及び第２ノズル群の配列方向に相対的に移動させて、前記電極上に発光層を形成する。前記基板の一主面に垂直であり且つ前記配列方向に平行な面内で、ノズルＮＺＬ１及びＮＺＬ２がホスト材料ＥＭ１を噴き出す方向Ｄ１及びＤ２は互いに異なっており、且つ、ノズルＮＺＬ３及びＮＺＬ４がドーパント材料ＥＭ２を噴き出す方向Ｄ３及びＤ４は互いに異なっている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）装置の製造方法及び製造装置に関する。

有機ＥＬ素子は、発光層を含む有機物層を一対の電極で挟んだ構造を有している。発光層は、通常、ホスト材料とドーパント材料とを含んだ混合物からなる。発光層は、例えば、特許文献１に記載されるような真空蒸着法により形成することができる。

ところで、有機ＥＬ素子の発光効率を高めるうえでは、発光層内の全ての部分でドーパント材料の濃度を最適値とすることが理想的である。しかしながら、通常、発光層において、ドーパント材料の濃度は膜厚方向で不均一となる。そのため、他の層の膜厚変動等により、発光ポイントが最適とならず、発光効率が変化してしまうおそれがある。
特開２００３−１５７９７３号公報

本発明の目的は、有機ＥＬ素子の発光効率のばらつきを低減することにある。

本発明の第１側面によると、絶縁基板と、その上に配置された第１電極と、前記第１電極と向き合った第２電極と、前記第１及び第２電極間に介在した発光層とを具備した有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、第１及び第２ノズルを備えた第１ノズル群と第３及び第４ノズルを備えた第２ノズル群とを、気化したホスト材料を前記第１及び第２ノズルから前記第１電極に向けて吐出すると共に、気化したドーパント材料を前記第３及び第４ノズルから前記第１電極に向けて吐出しながら、前記第１電極を備えた前記絶縁基板に対して前記第１及び第２ノズル群の配列方向に相対的に移動させて、前記第１電極上に前記発光層を形成することと、前記発光層上に前記第２電極を形成することとを含み、前記絶縁基板の一主面に垂直であり且つ前記配列方向に平行な面内で、前記第１ノズルが前記ホスト材料を噴き出す第１方向と前記第２ノズルが前記ホスト材料を噴き出す第２方向とは互いに異なっており、且つ、前記第３ノズルが前記ドーパント材料を噴き出す第３方向と前記第４ノズルが前記ドーパント材料を噴き出す第４方向とは互いに異なっていることを特徴とする製造方法が提供される。

本発明の第２側面によると、絶縁基板と、その上に配置された第１電極と、前記第１電極と向き合った第２電極と、前記第１及び第２電極間に介在した発光層とを具備した有機ＥＬ表示装置の製造装置であって、真空チャンバと、前記真空チャンバ内に配置され、前記第１電極を備えた前記絶縁基板を支持する基板ホルダと、前記真空チャンバ内に配置され、気化したホスト材料を前記第１電極に向けて吐出する第１及び第２ノズルを含んだ第１ノズル群と、気化したドーパント材料を前記第１電極に向けて吐出する第３及び第４ノズルを含んだ第２ノズル群とを備えた蒸発ユニットと、前記蒸発ユニットを前記絶縁基板に対して前記第１及び第２ノズル群の配列方向に相対的に移動させる駆動機構とを具備し、前記絶縁基板の一主面に垂直であり且つ前記配列方向に平行な面内で、前記第１ノズルが前記ホスト材料を噴き出す第１方向と前記第２ノズルが前記ホスト材料を噴き出す第２方向とは互いに異なっており、且つ、前記第３ノズルが前記ドーパント材料を噴き出す第３方向と前記第４ノズルが前記ドーパント材料を噴き出す第４方向とは互いに異なっていることを特徴とする製造装置が提供される。

本発明によると、有機ＥＬ素子の発光効率のばらつきを低減することができる。

以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様又は類似する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一態様に係るプロセスで使用可能な真空蒸着装置の一例を概略的に示す図である。図２は、図１の真空蒸着装置が含む蒸発ユニットを概略的に示す断面図である。

図１の真空蒸着装置は、真空排気系に接続された真空チャンバＶＣを含んでいる。この真空チャンバＶＣは、典型的には、複数の真空チャンバで薄膜を順次成膜するマルチチャンバ型枚葉式装置に組み込まれる。

真空チャンバＶＣ内には、基板ホルダＨＬＤと、蒸発ユニットＥＵと、図示しない膜厚センサとが配置されている。

基板ホルダＨＬＤは、基板ＡＳを、その被成膜面が蒸発ユニットＥＵと向き合うように着脱可能に支持している。この例では、基板ホルダＨＬＤは、マスクＭＳＫを支持するマスクホルダを兼ねている。

膜厚センサは、例えば、水晶板の両面に電極を配置した構造を含んでおり、図示しないコントローラと共に水晶膜厚計を構成している。膜厚センサは、基板ＡＳとＸ１方向に隣り合うように配置されている。典型的には、膜厚センサは、その検出部の高さが基板ＡＳの被成膜面の高さとほぼ等しくなるように配置される。

蒸発ユニットＥＵは、図２に示すように、坩堝ＣＲ１及びＣＲ２と、図示しないヒータと、蓋ＣＰ１及びＣＰ２と、堆積シールドＤＳとを含んでいる。

坩堝ＣＲ１及びＣＲ２は、Ｘ１方向とＺ１方向とに垂直なＹ１方向に細長い形状を有している。坩堝ＣＲ１及びＣＲ２は、それぞれ蒸発材料ＥＭ１及びＥＭ２を収容する。坩堝ＣＲ１及びＣＲ２は、例えば、石英、金属材料、カーボンなどからなる。

ヒータは、例えば抵抗加熱ヒータである。ヒータは、坩堝ＣＲ１及びＣＲ２を加熱し、これにより、それらに収容された蒸発材料ＥＭ１及びＥＭ２を蒸発させる。これらヒータに供給する電力の大きさは、図示しない膜厚センサからの出力に基づき、図示しないコントローラによって制御する。

蓋ＣＰ１及びＣＰ２は、それぞれ坩堝ＣＲ１及びＣＲ２の開口を塞いでいる。蓋ＣＰ１及びＣＰ２の材料としては、例えば、石英、金属材料、カーボンなどを使用することができる。

蓋ＣＰ１及びＣＰ２には、Ｙ１方向に細長い２つの貫通孔が設けられているか、又は、Ｙ１方向に二列に並んだ複数の貫通孔が設けられている。蓋ＣＰ１の貫通孔を設けた部分は、気化した蒸発材料ＥＭ１を噴出するノズルＮＺＬ１及びＮＺＬ２としての役割を果たす。蓋ＣＰ２の貫通孔を設けた部分は、気化した蒸発材料ＥＭ２を噴出するノズルＮＺＬ３及びＮＺＬ４としての役割を果たす。

ノズルＮＺＬ１及びＮＺＬ２は第１ノズル群を構成しており、ノズルＮＺＬ３及びＮＺＬ４は第２ノズル群を構成している。基板ＡＳの一主面に垂直であり且つ第１及び第２ノズル群の配列方向に平行な面内，ここではＹ１方向に垂直な面内，で、ノズルＮＺＬ１が蒸発材料ＥＭ１を噴き出す第１方向Ｄ１とノズルＮＺＬ２が蒸発材料ＥＭ１を噴き出す第２方向Ｄ２とは互いに異なっている。また、この面内で、ノズルＮＺＬ３が蒸発材料ＥＭ２を噴き出す第３方向Ｄ３とノズルＮＺＬ４が蒸発材料ＥＭ２を噴き出す第４方向Ｄ４とは互いに異なっている。この例では、方向Ｄ１及びＤ３はＺ１方向に平行な線に対して対称であり、方向Ｄ２及びＤ４は先の線に対して対称である。また、この例では、方向Ｄ１及びＤ３はＺ１方向と平行であり、方向Ｄ２及びＤ４はＺ１方向に対して斜めである。

堆積シールドＤＳは、一対のシールド板ＳＰを含んでいる。これらシールド板ＳＰの主面は、Ｙ１方向に平行であり且つＸ１方向と交差している。シールド板ＳＰは、ノズルＮＺＬ１乃至ＮＺＬ４を挟んでいる。シールド板ＳＰは、ノズルＮＺＬ１及びＮＺＬ２から噴出した蒸発材料ＥＭ１の流れの向きと、ノズルＮＺＬ３及びＮＺＬ４から噴出した蒸発材料ＥＭ２の流れの向きとを規制する役割を果たす。

この真空蒸着装置は、図示しない移動機構と図示しないコントローラとをさらに含んでいる。

移動機構は、基板ＡＳに対して、蒸発ユニットＥＵをＸ１方向に相対的に移動させる。典型的には、移動機構は、蒸発ユニットＥＵをＸ１方向に移動させる。

コントローラは、移動機構と膜厚センサとヒータとに接続されている。コントローラは、移動機構の動作を制御する。加えて、コントローラは、膜厚センサの出力に基づいてヒータに供給する電力の大きさを制御する。

図３は、本発明の一態様に係るプロセスで製造可能な有機ＥＬ表示装置の一例を概略的に示す平面図である。図４は、図３の有機ＥＬ表示装置で使用可能な表示パネルの一例を概略的に示す断面図である。図５は、図４の表示パネルが含み得る有機ＥＬ素子の一例を概略的に示す断面図である。なお、図４では、表示パネルを、その表示面，すなわち前面又は光出射面，が下方を向き、背面が上方を向くように描いている。

この表示装置は、アクティブマトリクス型駆動方式を採用した下面発光型の有機ＥＬ表示装置である。この有機ＥＬ表示装置は、図３に示すように、表示パネルＤＰと、映像信号線ドライバＸＤＲと、走査信号線ドライバＹＤＲとを含んでいる。

表示パネルＤＰは、図３及び図４に示すように、例えば、ガラス基板などの絶縁基板ＳＵＢを含んでいる。

基板ＳＵＢ上には、図４に示すように、アンダーコート層ＵＣが形成されている。アンダーコート層ＵＣは、例えば、基板ＳＵＢ上にＳｉＮ_x層とＳｉＯ_x層とをこの順に積層してなる。

アンダーコート層ＵＣ上では、半導体層ＳＣが配列している。各半導体層ＳＣは、例えば、ｐ型領域とｎ型領域とを含んだポリシリコン層である。

アンダーコート層ＵＣ上では、図示しない下部電極がさらに配列している。これら下部電極は、例えば、ｎ⁺型ポリシリコン層である。

半導体層ＳＣ及び下部電極は、ゲート絶縁膜ＧＩで被覆されている。ゲート絶縁膜ＧＩは、例えばＴＥＯＳ（tetraethyl orthosilicate）などを用いて形成することができる。

ゲート絶縁膜ＧＩ上には、図３に示す走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２が形成されている。走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２は、図３に示すように、各々が後述する画素ＰＸの行方向（Ｘ２方向）に延びており、画素ＰＸの列方向（Ｙ２方向）に配列している。走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２は、例えばＭｏＷなどからなる。

ゲート絶縁膜ＧＩ上では、図示しない上部電極がさらに配列している。これら上部電極は、例えばＭｏＷなどからなる。上部電極は、走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２と同一の工程で形成することができる。

走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２のそれぞれは半導体層ＳＣと交差しており、これら交差部は薄膜トランジスタを構成している。また、上部電極は半導体層ＳＣと交差しており、これら交差部も薄膜トランジスタを構成している。具体的には、走査信号線ＳＬ１と半導体層ＳＣとの交差部が形成している薄膜トランジスタは、図３及び図４に示す出力制御スイッチＳＷａである。走査信号線ＳＬ２と半導体層ＳＣとの交差部が形成している薄膜トランジスタは、図３に示すダイオード接続スイッチＳＷｃ及び映像信号供給制御スイッチＳＷｂである。上部電極と半導体層ＳＣとの交差部が形成している薄膜トランジスタは、図３に示す駆動制御素子ＤＲである。

なお、この例では、駆動制御素子ＤＲ及びスイッチＳＷａ乃至ＳＷｃには、トップゲート型のｐチャネル薄膜トランジスタを使用している。また、図４において参照符号Ｇで示す部分は、走査信号線ＳＬ１に接続された、スイッチＳＷａのゲートである。

上部電極は、下部電極と向き合っている。上部電極と下部電極とそれらの間に介在している絶縁膜ＧＩとは、図３に示すキャパシタＣを構成している。

ゲート絶縁膜ＧＩ、走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２、並びに上部電極は、図４に示す層間絶縁膜ＩＩで被覆されている。層間絶縁膜ＩＩは、例えばプラズマＣＶＤ法などにより成膜されたＳｉＯ_xなどからなる。

層間絶縁膜ＩＩ上には、図３に示す映像信号線ＤＬと電源線ＰＳＬとが形成されている。層間絶縁膜ＩＩ上には、図４に示すソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥがさらに形成されている。

映像信号線ＤＬは、図１に示すように、各々がＹ２方向に延びており、Ｘ２方向に配列している。映像信号線ＤＬは、画素ＰＸが含む映像信号供給制御スイッチＳＷｂのドレインに接続されている。

電源線ＰＳＬは、この例では、各々がＹ２方向に延びており、Ｘ２方向に配列している。電源線ＰＳＬは、駆動制御素子ＤＲのソースに接続されている。

ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥは、層間絶縁膜ＩＩ及びゲート絶縁膜ＧＩに設けられたコンタクトホールを介して薄膜トランジスタのソース及びドレインにそれぞれ接続されている。ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥは、画素ＰＸが含む素子間の接続に利用している。

映像信号線ＤＬと電源線ＰＳＬとソース電極ＳＥとドレイン電極ＤＥとは、例えば、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏの三層構造を有している。これらは、同一工程で形成可能である。

映像信号線ＤＬと電源線ＰＳＬとソース電極ＳＥとドレイン電極ＤＥとは、図４に示すパッシベーション膜ＰＳで被覆されている。パッシベーション膜ＰＳは、例えばＳｉＮ_xなどからなる。

パッシベーション膜ＰＳ上では、画素電極ＰＥが配列している。各画素電極ＰＥは、パッシベーション膜ＰＳに設けたコンタクトホールを介して、図４のドレイン電極ＤＥに接続されている。

画素電極ＰＥは、この例では光透過性の前面電極である。また、画素電極ＰＥは、この例では陽極である。画素電極ＰＥの材料としては、例えば、ＩＴＯ（indium tin oxide）などの透明導電性酸化物を使用することができる。

パッシベーション膜ＰＳ上には、さらに、隔壁絶縁層ＰＩが形成されている。隔壁絶縁層ＰＩには、画素電極ＰＥに対応した位置に貫通孔が設けられているか、或いは、画素電極ＰＥが形成する列又は行に対応した位置にスリットが設けられている。ここでは、一例として、隔壁絶縁層ＰＩには、画素電極ＰＥに対応した位置に貫通孔が設けられていることとする。

隔壁絶縁層ＰＩは、例えば、有機絶縁層である。隔壁絶縁層ＰＩは、例えば、フォトリソグラフィ技術を用いて形成することができる。

画素電極ＰＥ上には、活性層として、図５に示す発光層ＥＭＴを含んだ有機物層ＯＲＧが形成されている。発光層ＥＭＴは、例えば、発光色が赤色、緑色、又は青色のルミネセンス性有機化合物を含んだ薄膜である。この有機物層ＯＲＧは、発光層ＥＭＴに加え、正孔輸送層ＨＴ及び電子輸送層ＥＴ、並びに、図示しない正孔注入層、正孔ブロッキング層、及び電子注入層などもさらに含むことができる。

発光層ＥＭＴは、具体的には、ホスト材料とゲスト材料とを含んだ混合物からなる。
ホスト材料としては、アントラセン類、アミン類、スチリル類、シロール類、アゾール類、ポリフェニル類、金属錯体類などの有機物又は有機金属化合物を使用することができる。例えば、ホスト材料として、ジフェニルアントラセン誘導体、ビスカルバゾール、スチリルアミン、ジスチリルアリーレン、オキサゾール、オキサジアゾール、ベンゾイミダゾール、トリス（８−ヒドロキシキノレート）アルミニウム（Ａｌｑ₃）などを使用してもよい。

ドーパント材料としては、ジシアノメチレンピラン類、ジシアノ類、フェノキサゾン類、チオキサンテン類、ルブレン類、スチリル類、クマリン類、キナクリドン類、縮合多環芳香環類、重金属錯体類などの有機物又は有機金属化合物を使用することができる。例えば、ドーパント材料として、クマリン、ルブレン、ペリレン、アザチオキサンテン、Ｎ−メチルキナクリドン、ジフェニルナフタセン、ペリフランテン、フェニルピリジンをイリジウムに３配位させた錯体（Ｉｒ（ｐｐｙ）₃）などを使用してもよい。

隔壁絶縁層ＰＩ及び有機物層ＯＲＧは、図４及び図５に示す対向電極ＣＥで被覆されている。この例では、対向電極ＣＥは、画素ＰＸ間で互いに接続された電極，すなわち共通電極，である。また、この例では、対向電極ＣＥは、陰極であり且つ光反射性の背面電極である。対向電極ＣＥは、例えば、パッシベーション膜ＰＳと隔壁絶縁層ＰＩとに設けられたコンタクトホールを介して、映像信号線ＤＬと同一の層上に形成された電極配線（図示せず）に電気的に接続されている。各々の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、画素電極ＰＥと、有機物層ＯＲＧと、対向電極ＣＥとを含んでいる。

画素ＰＸは、図３に示すように、駆動制御素子ＤＲと、スイッチＳＷａ乃至ＳＷｃと、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤと、キャパシタＣとを含んでいる。上記の通り、この例では、駆動制御素子ＤＲ及びスイッチＳＷａ乃至ＳＷｃにはｐチャネル薄膜トランジスタを使用している。

駆動制御素子ＤＲと出力制御スイッチＳＷａと有機ＥＬ素子ＯＬＥＤとは、第１電源端子ＮＤ１と第２電源端子ＮＤ２との間で、この順に直列に接続されている。この例では、電源端子ＮＤ１は高電位電源端子であり、電源端子ＮＤ２は低電位電源端子である。

具体的には、駆動制御素子ＤＲのソースは電源端子ＮＤ１に接続されており、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの対向電極ＣＥは電源端子ＮＤ２に接続されている。出力制御スイッチＳＷａは、駆動制御素子ＤＲのドレインと有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの画素電極ＰＥとの間に接続されており、そのゲートは走査信号線ＳＬ１に接続されている。

キャパシタＣは、定電位端子ＮＤ１’と駆動制御素子ＤＲのゲートとの間に接続されている。この例では、キャパシタＣは、下部電極が電源線ＰＳＬに接続されており、上部電極が駆動制御素子ＤＲのゲートに接続されている。

映像信号供給制御スイッチＳＷｂは、映像信号線ＤＬと駆動制御素子ＤＲのドレインとの間に接続されている。映像信号供給制御スイッチＳＷｂのゲートは、走査信号線ＳＬ２に接続されている。

ダイオード接続スイッチＳＷｃは、駆動制御素子ＤＲのドレインとゲートとの間に接続されている。ダイオード接続スイッチＳＷｃのゲートは、走査信号線ＳＬ２に接続されている。

なお、この表示パネルＤＰから有機物層ＯＲＧと対向電極ＣＥとを省略したものがアレイ基板ＡＳに相当している。

映像信号線ドライバＸＤＲ及び走査信号線ドライバＹＤＲは、この例では、表示パネルＤＰにＣＯＧ（chip on glass）実装している。映像信号線ドライバＸＤＲ及び走査信号線ドライバＹＤＲは、ＣＯＧ実装する代わりに、ＴＣＰ（tape carrier package）実装してもよい。

映像信号線ドライバＸＤＲには、映像信号線ＤＬが接続されている。この例では、映像信号線ドライバＸＤＲには、電源線ＰＳＬがさらに接続されている。映像信号線ドライバＸＤＲは、映像信号線ＤＬに映像信号として電流信号を出力すると共に、電源線ＰＳＬに電源電圧を供給する。

走査信号線ドライバＹＤＲには、走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２が接続されている。この例では、走査信号線ドライバＹＤＲは、走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２にそれぞれ走査信号として電圧信号を出力する。

この有機ＥＬ表示装置で画像を表示する場合、例えば、走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２の各々を線順次駆動する。そして、或る行の画素ＰＸに映像信号を書き込む書込期間では、まず、走査信号線ドライバＹＤＲから、先の画素ＰＸが接続された走査信号線ＳＬ１にスイッチＳＷａを開く（ＯＦＦ）走査信号を電圧信号として出力し、続いて、先の画素ＰＸが接続された走査信号線ＳＬ２にスイッチＳＷｂ及びＳＷｃを閉じる（ＯＮ）走査信号を電圧信号として出力する。この状態で、映像信号線ドライバＸＤＲから、先の画素ＰＸが接続された映像信号線ＤＬに映像信号を電流信号としてそれぞれ出力し、駆動制御素子ＤＲのゲート−ソース間電圧を、先の映像信号に対応した大きさに設定する。その後、走査信号線ドライバＹＤＲから、先の画素ＰＸが接続された走査信号線ＳＬ２にスイッチＳＷｂ及びＳＷｃを開く（ＯＦＦ）走査信号を電圧信号として出力し、続いて、先の画素ＰＸが接続された走査信号線ＳＬ１にスイッチＳＷａを閉じる（ＯＮ）走査信号を電圧信号として出力する。

スイッチＳＷａを閉じ（ＯＮ）ている有効表示期間では、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤには、駆動制御素子ＤＲのゲート−ソース間電圧に対応した大きさの駆動電流が流れる。有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、駆動電流の大きさに対応した輝度で発光する。

この有機ＥＬ表示装置は、例えば、以下の方法で製造することができる。
まず、アレイ基板を準備し、その画素電極ＰＥ上に有機物層ＯＲＧ及び対向電極ＣＥを順次形成する。有機物層ＯＲＧが含む発光層ＥＭＴは、後で詳述するように、図１の真空蒸着装置を用いて形成する。また、典型的には、有機物層ＯＲＧが含む発光層ＥＭＴ以外の層及び対向電極ＣＥも真空蒸着法により形成する。次いで、このようにして得られた有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを封止し、表示パネルＤＰを完成する。さらに、表示パネルＤＰに映像信号線ドライバＸＤＲ及び走査信号線ドライバＹＤＲを実装する。以上のようにして、有機ＥＬ表示装置を完成する。

発光層ＥＭＴは、例えば、以下の方法で形成する。
まず、真空チャンバＶＣ内を真空とする。このとき、坩堝ＣＲ１は蒸発材料ＥＭ１としてホスト材料を収容しており、坩堝ＣＲ２は蒸発材料ＥＭ２としてドーパント材料を収容している。

次に、図示しないヒータに電力を供給し、坩堝ＣＲ１及びＣＲ２を十分に昇温させる。坩堝ＣＲ１及びＣＲ２は、例えば５００℃以下に、典型的には３００℃乃至４００℃に昇温させる。これにより、坩堝ＣＲ１内のホスト材料ＥＭ１と坩堝ＣＲ２内のドーパント材料ＥＭ２とを気化させる。

坩堝ＣＲ１内で気化したホスト材料ＥＭ１はノズルＮＺＬ１及びＮＺＬ２から噴き出し、坩堝ＣＲ２内で気化したドーパント材料ＥＭ２はノズルＮＺＬ３及びＮＺＬ４から噴き出す。噴き出たホスト材料ＥＭ１及びドーパント材料ＥＭ２は、膜厚センサの検出部に堆積する。コントローラは、膜厚センサの出力に基づいて、ヒータに供給する電力の大きさを制御する。このフィードバック制御により、ホスト材料ＥＭ１及びドーパント材料ＥＭ２の蒸着レートを目標値とほぼ等しくする。

その後、画素電極ＰＥ上に正孔輸送層ＨＴを形成したアレイ基板ＡＳを、真空を維持したまま、真空チャンバＶＣ内に搬送する。真空チャンバＶＣでは、アレイ基板ＡＳは、隔壁絶縁層ＰＩが下方を向くように基板ホルダＨＬＤに支持させる。すなわち、アレイ基板ＡＳは、図１のＺ１方向と図４のＺ２方向とが一致するように、基板ホルダＨＬＤに支持させる。

続いて、ノズルＮＺＬ１及びＮＺＬ２からホスト材料ＥＭ１を噴き出させると共にノズルＮＺＬ３及びＮＺＬ４からドーパント材料ＥＭ２を噴き出させたまま、蒸発ユニットＥＵをＸ１方向に一定の速度で移動させる。ノズルＮＺＬ１及びＮＺＬ２から噴き出たホスト材料ＥＭ１とノズルＮＺＬ３及びＮＺＬ４から噴き出たドーパント材料ＥＭ２とは、堆積シールドＤＳによって流れの向きを規制され、マスクＭＳＫに設けた貫通孔を通って正孔輸送層ＨＴ上に堆積する。このようにして、発光層ＥＭＴが得られる。

次に、真空を維持したまま、成膜後のアレイ基板ＡＳを真空チャンバＶＣから搬出し、蒸発ユニットＥＵを膜厚センサＳＮＳの下方に移動させる。次いで、２枚目のアレイ基板ＡＳを真空チャンバＶＣに搬入すると共に、先のフィードバック制御を行う。その後、２枚目のアレイ基板ＡＳに対しても、１枚目のアレイ基板ＡＳに対して行ったのと同様の成膜を行う。３枚目以降のアレイ基板ＡＳは、これと同様の方法により処理する。

この方法によると、発光層ＥＭＴのより多くの部分でドーパント材料の濃度を最適値とすることができ、その結果、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光効率が向上する。これについて、図１、図２及び図６乃至図１０を参照しながら説明する。

図６は、比較例に係る真空蒸着装置が含む蒸発ユニットを概略的に示す断面図である。この蒸発ユニットＥＵは、蓋ＣＰ１からノズルＮＺＬ２を省略し且つ蓋ＣＰ２からノズルＮＺＬ４を省略したこと以外は、図２の蒸発ユニットＥＵとほぼ同様の構造を有している。また、比較例に係る真空蒸着装置は、図２の蒸発ユニットＥＵの代わりに図６の蒸発ユニットＥＵを用いていること以外は、図１の真空蒸着装置と同様の構造を有している。

図７は、比較例に係る真空蒸着装置における、被成膜面の蒸発ユニットに対する相対位置と蒸着レートとの関係の例を示すグラフである。図中、横軸は、被成膜面内での基準位置からのＸ１方向に沿った距離を示しており、縦軸は蒸着レートを示している。なお、この基準位置は、被成膜面内であって、ノズルＮＺＬ１からの距離とノズルＮＺＬ３からの距離とが等しい位置である。また、図７において、曲線Ｃ_Hはホスト材料ＥＭ１の蒸着レートを示し、曲線Ｃ_Dはドーパント材料ＥＭ２の蒸着レートを示している。

曲線Ｃ_Hで示すデータは、ホスト材料ＥＭ１のみを蒸発させながら、蒸発ユニットＥＵを静止させた状態での膜厚センサによる蒸着レートの測定と、蒸発ユニットＥＵのＸ１方向へのシフトとを交互に行うことにより得られたものである。また、曲線Ｃ_Dで示すデータは、ドーパント材料ＥＭ２のみを蒸発させながら、蒸発ユニットＥＵを静止させた状態での膜厚センサによる蒸着レートの測定と、蒸発ユニットＥＵのＸ１方向へのシフトとを交互に行うことにより得られたものである。

なお、ホスト材料ＥＭ１とドーパント材料ＥＭ２とを同時に蒸発させながら、蒸発ユニットＥＵを静止させた状態での膜厚センサによる蒸着レートの測定と、蒸発ユニットＥＵのＸ１方向へのシフトとを交互に行うことにより得られたデータは、曲線Ｃ_Hで示すデータと曲線Ｃ_Dで示すデータとの和にほぼ等しかった。したがって、ホスト材料ＥＭ１とドーパント材料ＥＭ２とを同時に蒸発させた場合には、ホスト材料ＥＭ１の蒸着レートプロファイルは曲線Ｃ_Hとほぼ等しく、ドーパント材料ＥＭ２の蒸着レートプロファイルは曲線Ｃ_Dとほぼ等しいと推定される。

ホスト材料ＥＭ１の蒸着レートは、ノズルＮＺＬ１の正面又はその近傍で大きく、そこから離れるに従って小さくなる。他方、ドーパント材料ＥＭ２の蒸着レートは、ノズルＮＺＬ３の正面又はその近傍で大きく、そこから離れるに従って小さくなる。ノズルＮＺＬ１とノズルＮＺＬ３とはＸ１方向に並んでいるので、図７に示すように、ホスト材料ＥＭ１の蒸着レートが最大となる位置と、ドーパント材料ＥＭ２の蒸着レートが最大となる位置とは一致しない。したがって、被成膜面上の堆積物中に占めるドーパント材料ＥＭ２の割合は、Ｘ１方向に沿った位置に応じて変化する。

図８は、図６の蒸発ユニットを用いて得られる発光層における、ドーパント材料の膜厚方向についての濃度プロファイルの例を示すグラフである。図中、横軸は被成膜面からの距離を示し、縦軸はドーパント材料の濃度を示している。

ホスト材料ＥＭ１及びドーパント材料ＥＭ２の蒸着レートが基準位置からの距離に応じて図７の曲線Ｃ_H及びＣ_Dで示すようにそれぞれ変化する場合、得られる発光層ＥＭＴにおいて、ドーパント材料の膜厚方向に沿った濃度は、図８に示すように単調増加するか又は単調減少する。そのため、発光層ＥＭＴの主面と平行な一平面でしか、ドーパント材料ＥＭ２の濃度は最適値とはならない。

図９及び図１０は、図１の真空蒸着装置における、被成膜面の蒸発ユニットに対する相対位置と蒸着レートとの関係の例を示すグラフである。図９及び図１０において、横軸は、被成膜面内での基準位置からのＸ１方向に沿った距離を示している。図９において縦軸はドーパント材料ＥＭ２の蒸着レートを示しており、図１０において縦軸はホスト材料ＥＭ１及びドーパント材料ＥＭ２の蒸着レートを示している。なお、図９において、曲線Ｃ_D１はノズルＮＺＬ４のみを塞いだ場合のドーパント材料ＥＭ２の蒸着レートを示し、曲線Ｃ_D２はノズルＮＺＬ３のみを塞いだ場合のドーパント材料ＥＭ２の蒸着レートを示し、曲線Ｃ_DはノズルＮＤ３及びＮＤ４を塞がなかった場合のドーパント材料ＥＭ２の蒸着レートを示している。また、図１０において、曲線Ｃ_HはノズルＮＺＬ１及びＮＺＬ２を塞がなかった場合のホスト材料ＥＭ１の蒸着レートを示し、曲線Ｃ_DはノズルＮＺＬ３及びＮＺＬ４を塞がなかった場合のドーパント材料ＥＭ２の蒸着レートを示している。

図９及び図１０に示す曲線Ｃ_Dには、ドーパント材料ＥＭ２の蒸着レートがほぼ一定の部分がある。これと同様、図１０に示す曲線Ｃ_Hにも、ホスト材料ＥＭ１の蒸着レートがほぼ一定の部分がある。そして、図１０に示すように、ドーパント材料ＥＭ２の蒸着レートがほぼ一定の部分と、ホスト材料ＥＭ１の蒸着レートがほぼ一定の部分とは、重なり合っている。したがって、図２の蒸発ユニットＥＵを用いた場合、先の重なり合っている部分でホスト材料ＥＭ１の蒸着レートとドーパント材料ＥＭ２の蒸着レートとを最適化すれば、図６の蒸発ユニットＥＵを用いた場合と比較して、発光層ＥＭＴのより多くの部分でドーパント材料ＥＭ２の濃度を最適値とすることができる。それゆえ、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光効率を均一化することが可能となる。

図２の噴き出し方向Ｄ１及びＤ２が為す角度と、噴き出し方向Ｄ３及びＤ４が為す角度とは、典型的には２０°乃至６０°とする。これについて、図１１を参照しながら説明する。

図１１は、噴き出し方向が為す角度と発光層におけるドーパント材料の濃度均一性との関係の一例を示すグラフである。図中、横軸は噴き出し方向Ｄ１及びＤ２が為す角度を示し、縦軸は発光層ＥＭＴにおけるドーパント材料ＥＭ２の濃度均一性を示している。なお、「濃度均一性」は、発光層ＥＭＴにおけるドーパント材料ＥＭ２の最大値と最小値との差の、それら最大値と最小値との和に対する比である。また、ここでは、噴き出し方向Ｄ３及びＤ４が為す角度は、噴き出し方向Ｄ１及びＤ２が為す角度と等しくした。

発光特性のばらつきを抑制するうえでは、ドーパント材料の濃度均一性は３０％以下とすることが望ましい。噴き出し方向Ｄ１及びＤ２が為す角度と噴き出し方向Ｄ３及びＤ４が為す角度とを２０°乃至６０°とすると、ドーパント材料の濃度均一性は３０％以下とすることができる。

本態様では、蓋ＣＰ１に２つのノズルＮＺＬ１及びＮＺＬ２を設け、蓋ＣＰ２に２つのノズルＮＺＬ３及びＮＺＬ４を設けたが、蓋ＣＰ１及びＣＰ２の各々には３つ以上のノズルを設けてもよい。また、本態様では、蒸発ユニットＥＵを移動させる構成を採用したが、その代わりに、基板ＡＳを移動させる構成を採用してもよい。さらに、本態様に係る真空蒸着装置は、マルチチャンバ型枚葉式装置に組み込まれてもよく、インライン型バッチ式の製造装置に組み込まれてもよい。

本発明の一態様に係るプロセスで使用可能な真空蒸着装置の一例を概略的に示す図。 図１の真空蒸着装置が含む蒸発ユニットを概略的に示す断面図。 本発明の一態様に係るプロセスで製造可能な有機ＥＬ表示装置の一例を概略的に示す平面図。 図３の有機ＥＬ表示装置で使用可能な表示パネルの一例を概略的に示す断面図。 図４の表示パネルが含み得る有機ＥＬ素子の一例を概略的に示す断面図。 比較例に係る真空蒸着装置が含む蒸発ユニットを概略的に示す断面図。 比較例に係る真空蒸着装置における、被成膜面の蒸発ユニットに対する相対位置と蒸着レートとの関係の例を示すグラフ。 図６の蒸発ユニットを用いて得られる発光層における、ドーパント材料の膜厚方向についての濃度プロファイルの例を示すグラフ。 図１の真空蒸着装置における、被成膜面の蒸発ユニットに対する相対位置と蒸着レートとの関係の例を示すグラフ。 図１の真空蒸着装置における、被成膜面の蒸発ユニットに対する相対位置と蒸着レートとの関係の例を示すグラフ。 噴き出し方向が為す角度と発光層におけるドーパント材料の濃度均一性との関係の一例を示すグラフ。

符号の説明

ＡＳ…アレイ基板、Ｃ…キャパシタ、Ｃ_D…曲線、Ｃ_D１…曲線、Ｃ_D２…曲線、Ｃ_H…曲線、ＣＥ…対向電極、ＣＰ１…蓋、ＣＰ２…蓋、ＣＲ１…坩堝、ＣＲ２…坩堝、Ｄ１…吹き出し方向、Ｄ２…吹き出し方向、Ｄ３…吹き出し方向、Ｄ４…吹き出し方向、ＤＥ…ドレイン電極、ＤＬ…映像信号線、ＤＰ…表示パネル、ＤＲ…駆動制御素子、ＤＳ…堆積シールド、ＥＭ１…蒸発材料、ＥＭ２…蒸発材料、ＥＭＴ…発光層、ＥＴ…電子輸送層、ＥＵ…蒸発ユニット、Ｇ…ゲート、ＧＩ…ゲート絶縁膜、ＨＬＤ…基板ホルダ、ＨＴ…正孔輸送層、ＩＩ…層間絶縁膜、ＭＳＫ…マスク、ＮＤ１…電源端子、ＮＤ１’…定電位端子、ＮＤ２…電源端子、ＮＺＬ１…ノズル、ＮＺＬ２…ノズル、ＮＺＬ３…ノズル、ＮＺＬ４…ノズル、ＯＬＥＤ…有機ＥＬ素子、ＯＲＧ…有機物層、ＰＥ…画素電極、ＰＩ…隔壁絶縁層、ＰＳ…パッシベーション膜、ＰＳＬ…電源線、ＰＸ…画素、ＳＣ…半導体層、ＳＥ…ソース電極、ＳＬ１…走査信号線、ＳＬ２…走査信号線、ＳＰ…シールド板、ＳＵＢ…絶縁基板、ＳＷａ…出力制御スイッチ、ＳＷｂ…映像信号供給制御スイッチ、ＳＷｃ…ダイオード接続スイッチ、ＵＣ…アンダーコート層、ＶＣ…真空チャンバ、ＸＤＲ…映像信号線ドライバ、ＹＤＲ…走査信号線ドライバ。

Claims (4)

1. 絶縁基板と、その上に配置された第１電極と、前記第１電極と向き合った第２電極と、前記第１及び第２電極間に介在した発光層とを具備した有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
   第１及び第２ノズルを備えた第１ノズル群と第３及び第４ノズルを備えた第２ノズル群とを、気化したホスト材料を前記第１及び第２ノズルから前記第１電極に向けて吐出すると共に、気化したドーパント材料を前記第３及び第４ノズルから前記第１電極に向けて吐出しながら、前記第１電極を備えた前記絶縁基板に対して前記第１及び第２ノズル群の配列方向に相対的に移動させて、前記第１電極上に前記発光層を形成することと、
   前記発光層上に前記第２電極を形成することとを含み、
   前記絶縁基板の一主面に垂直であり且つ前記配列方向に平行な面内で、前記第１ノズルが前記ホスト材料を噴き出す第１方向と前記第２ノズルが前記ホスト材料を噴き出す第２方向とは互いに異なっており、且つ、前記第３ノズルが前記ドーパント材料を噴き出す第３方向と前記第４ノズルが前記ドーパント材料を噴き出す第４方向とは互いに異なっていることを特徴とする製造方法。
2. 前記第１及び第３方向は前記基板の前記主面に垂直な線に対して対称であり、前記第２及び第４方向は前記基板の前記主面に垂直な前記線に対して対称であることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
3. 前記第１方向は第２方向と２０°乃至６０°の角度で交差していることを特徴とする請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 絶縁基板と、その上に配置された第１電極と、前記第１電極と向き合った第２電極と、前記第１及び第２電極間に介在した発光層とを具備した有機ＥＬ表示装置の製造装置であって、
   真空チャンバと、
   前記真空チャンバ内に配置され、前記第１電極を備えた前記絶縁基板を支持する基板ホルダと、
   前記真空チャンバ内に配置され、気化したホスト材料を前記第１電極に向けて吐出する第１及び第２ノズルを含んだ第１ノズル群と、気化したドーパント材料を前記第１電極に向けて吐出する第３及び第４ノズルを含んだ第２ノズル群とを備えた蒸発ユニットと、
   前記蒸発ユニットを前記絶縁基板に対して前記第１及び第２ノズル群の配列方向に相対的に移動させる駆動機構とを具備し、
   前記絶縁基板の一主面に垂直であり且つ前記配列方向に平行な面内で、前記第１ノズルが前記ホスト材料を噴き出す第１方向と前記第２ノズルが前記ホスト材料を噴き出す第２方向とは互いに異なっており、且つ、前記第３ノズルが前記ドーパント材料を噴き出す第３方向と前記第４ノズルが前記ドーパント材料を噴き出す第４方向とは互いに異なっていることを特徴とする製造装置。

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