JP2007305439A

JP2007305439A - 有機電界発光表示装置の製造方法

Info

Publication number: JP2007305439A
Application number: JP2006133244A
Authority: JP
Inventors: Takashi Moriyama; 孝志森山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2007-11-22

Abstract

【課題】大型の基板上への蒸着膜の成膜を、基板面内での膜厚分布の均一性を保ちつつ、長時間にわたって安定して行えるようにする。
【解決手段】真空蒸着チャンバー１内において、基板２に対して直線移動する第１の蒸着源３および第２の蒸着源４より有機ＥＬ材料を蒸発させて蒸着膜を成膜する。各蒸着源は蒸発材料を放出する微小面積の開口を有しており、各蒸着源毎に蒸発速度を検知する。そして検知された蒸発速度に基いて、基板への蒸着膜の堆積速度が一定になるように各蒸着源の直線移動の速度制御を個別に行う。例えば蒸発速度が低減した場合には直線移動速度を遅く、蒸発速度が増大した場合には直線移動速度を速くすることで堆積速度を一定に保つ。これにより膜厚分布の均一性が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フラットパネルディスプレイ等に使用される高精細かつ大判の有機電界発光表示装置の製造方法に関する。

有機電界発光素子（以下、「有機ＥＬ素子」という。）を用いたフラットパネルディスプレイは、大面積化が比較的容易であることや、低電圧で駆動可能であること、さらに高速応答性などの利点を有している。

有機ＥＬ素子は、発光層に到達した電子と正孔が再結合する際に生じる発光を利用した、キャリア注入型の面発光デバイスであって、発光層を含む複数層からなる膜厚が１００ｎｍ程度の有機薄膜積層構造体からなる。有機ＥＬ素子は、有機ＥＬ材料の真空蒸着により作製するが、蒸着膜の膜厚を適正に制御することがデバイスの性能発揮のために重要である。

一方、有機ＥＬディスプレイの製造工程においては、基板を大型化してパネルの取り数を増やすことがコスト面からみて有効であるため、基板が大型化しつつある。これに伴い、真空蒸着技術を用いて、大型の基板に膜厚の均一な有機薄膜を形成することが課題となってきている。この課題に対する先行技術について説明する。

特許文献１には、大型の基板に対し、複数の蒸着セルを一列に配設した細長い形状を有する蒸着源を用い、この蒸着源を長手方向に対して垂直に移動させることによって、膜厚が均一な有機蒸着膜を成膜する方法が開示されている。

また、特許文献２には、細長い形状の開口を有する蒸着源に対し、開口の長手方向に対して直交方向に基板を移動させる搬送手段を備え、膜厚モニタの検出結果に基いて前記搬送手段による移動速度を制御する有機蒸着膜の製造装置が開示されている。

特許文献３には、大面積基板に対向して複数の蒸着源移動ガイド部を併設し、各蒸着源移動ガイド部にそれぞれ配設した点蒸着源を移動させる蒸着装置が開示されている。ここで点蒸着源とは、基板の面積に比較して、蒸発材料が吐出される開口の面積が微小な蒸着源をさす。
特開２００１−２４７９５９号公報特開２００４−０９５２７６号公報特開２００４−３５３０３０号公報

上記特許文献１に開示された成膜方法では、隣接する各蒸着源間での熱干渉によって温度制御が難しい状態となった。また、温度制御を単一にした場合でも、複数の開口からの蒸発速度が均一になりづらいという現象も発生した。すなわち、基板上の膜厚分布に関して、蒸着源の移動方向には均一性が得られるが、それと直交する方向には不均一となりやすい事態となった。このように、細長い形状の蒸着源を用いる場合、蒸着源の長手方向で蒸発速度を均一化させることが難しいため、結果的に成膜された有機蒸着膜は基板面内で均一な膜厚分布を得ることが難しい。

また、特許文献２に開示された方法においては、シャドウマスクと基板をアライメントした状態で基板側を搬送させることはアライメントずれを誘発する可能性があるため、その搬送の制御は難しい。

特許文献３に開示された点蒸着源を移動させる蒸着方法においても、長時間にわたって膜厚の均一性を維持するという観点で見た場合、いくつかの問題が生じる。

たとえば、充填された蒸着材料の減少や、開口部への蒸着材料の付着などさまざまな外乱によって、蒸着源からの蒸発速度が変動する可能性がある。この場合、複数の点蒸着源からの蒸発速度を同一に保つことが困難となる。したがって、蒸着源の移動速度を一定のままで制御した場合、結果的に蒸着源毎に基板への堆積量がばらつくため、基板面内での膜厚分布の均一性が損なわれる。

本発明は、大型の基板上への蒸着膜の成膜を、基板面内での膜厚分布の均一性を保ちつつ、長時間にわたって安定して行うことができる有機電界発光表示装置の製造方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、本発明の有機電界発光表示装置の製造方法は、基板に対し、複数の蒸着源を基板面と平行に直線移動させつつ各蒸着源より有機ＥＬ材料を蒸発させて蒸着膜を成膜する工程を有する有機電界発光表示装置の製造方法であって、各蒸着源は蒸発材料を放出する微小面積の開口を有しており、各蒸着源毎に蒸発速度を検知し、検知された蒸発速度に基いて、蒸着膜の堆積速度が一定になるように各蒸着源の直線移動の速度制御を個別に行うこと、を特徴とする。

本発明は上述のとおり構成されているので、次に記載するような効果を奏する。

各蒸着源毎に蒸発速度を検知し、検知された蒸発速度に基いて各蒸着源の移動速度を個別に制御する。例えば、蒸発速度が増加したときには移動速度を速くし、蒸発速度が低下したときには移動速度を遅くすることで、蒸着膜の堆積速度を一定に保つ。これによって膜厚分布の基板面内での均一性が向上する。

本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の有機電界発光表示装置の製造方法の実施に用いる製造装置を示し、（ａ）は基板側からみた模式平面図、（ｂ）は模式側面図である。

基板２は、真空蒸着チャンバー１内の図示上方部位に配設された支持機構（図示せず）に固着（保持）されている。真空蒸着チャンバー１の図示下方部には、第１の蒸着源３を支持して基板２の面に対し平行に直線移動（往復移動）させる第１の駆動機構５と、第２の蒸着源４を支持して基板２の面に対し平行に直線移動（往復移動）させる第２の駆動機構６とが間隔をおいて配設されている。

第１の蒸着源３と第２の蒸着源４は、基板２の面積に比べてはるかに微小面積の開口を有し、前記開口より真空蒸着チャンバー１内へ蒸発材料が飛散する金属やセラミック等のるつぼなどが好適に用いられる。例えば、開口が丸孔状の点蒸着源、開口がスリット状の微小平面蒸着源等が用いられる。

また、第１の蒸着源３と第２の蒸着源４にはそれぞれ蒸発速度検出機構（図示せず）が付設されており、それぞれの蒸発速度を検知することができる。蒸発速度の検知には、水晶振動子などが好適に用いられる。

本発明における各蒸着源３、４の往復移動の速度制御の原理について説明する。

第１の蒸着源３と第２の蒸着源４の蒸発速度が同じ状態では、第１の蒸着源３と、第２の蒸着源４は同じ移動速度で往復移動するように速度制御する。しかし、各蒸着源３、４からの蒸発速度はさまざまな要因で変動するため、基板上への蒸着膜の堆積速度が変化する。そこで堆積速度が一定となるように、各蒸着源３、４毎に直線移動の速度制御を行う。

すなわち、蒸発速度が低減した場合には直線移動の速度を遅くし、蒸発速度が増大した場合には直線移動の速度を速くすることで、基板２への蒸着膜の堆積速度を一定に保ち、基板面内での膜厚分布の均一性を高める。

なお、本発明において、蒸着源および蒸着源を直線移動させる駆動機構は、上述した２つに限らず、必要に応じて３つ以上を配設したものに変更することができる。

基板は４００ｍｍ×５００ｍｍ、厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラスを用いた。基板は、真空搬送機構により真空蒸着チャンバー内に連続的に導入した。

真空蒸着チャンバー内には、蒸着源を支持した駆動機構を２つ配置した。蒸着源と基板の間には分布を改善するための制限板を設けた。また、蒸着源が停止した状態では基板に有機ＥＬ材料が付着しないように、防着板を設け、蒸着源の直線移動（往復移動）時のみ成膜されるようにした。

蒸着源は、チタン製の５０ｃｃるつぼを用意し、有機ＥＬ材料は〔化１〕に示したαＮＰＤ（同仁化学社製）を用いた。蒸着材料は、二つの蒸着源とも４０ｇを投入した。蒸着源の加熱は線状ヒータにて行った。真空度２×１０^-4Ｐａ以下になるまで排気した。

蒸着材料の蒸発速度は、水晶振動子を用いてモニタした。

各蒸着源を独立に温度制御して、蒸発速度をモニタしながら、２つの蒸着源の片道移動時の基板への蒸着膜の膜厚が１２．５ｎｍになる条件で、２つの蒸着源の往復移動を開始し、基板への蒸着を開始した。２つの蒸着源が二往復して、基板への蒸着膜の膜厚が５０ｎｍとなったところで成膜を終了し、基板を真空蒸着チャンバーから排出した。この膜厚分布を分光エリプソメトリーにより測定したところ、基板面内で、±５％以内のバラツキに抑えられていた。

引き続き、蒸着源からの蒸発速度のモニタリングを継続した。片方の蒸着源の蒸発速度が初期設定値に対して１０％低下した状態で、各蒸着源の往復移動を開始した。その際、蒸発速度の低下した方の蒸着源の直線移動速度は、片道移動時の基板への蒸着膜の膜厚が１２．５ｎｍになる条件に再設定した。蒸着源が二往復して、基板への蒸着膜の膜厚が５０ｎｍとなったところで、基板を真空蒸着チャンバーから排出した。この膜厚分布を分光エリプソメトリーにより測定したところ、基板面内で、±５％以内のバラツキに抑えられていた。

基板は１５０ｍｍ×２００ｍｍ、厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラスを用いた。基板上には、エッチング工程にてパターニングされたＣｒ電極を配置した。各Ｃｒ電極の形状は２０μｍ×１００μｍとした。

次に、電鋳法によりシャドウマスクを準備した。マスクは、Ｎｉ−Ｃｏ合金材料を用い、厚みは４０μｍとした。４０μｍ×１２０μｍの大きさの開口を繰り返しパターンとしてデルタ配列で開口を設けた。このときマスクの開口率は１／３とした。

真空蒸着チャンバー内には、シャドウマスクの開口と基板のＣｒアノードの位置をアライメントした後、永久磁石を用いて密着させる構造のアライメント機構を設けた。真空搬送機構により、真空蒸着チャンバーに連続的に導入できる構造とした。真空蒸着チャンバーは、真空度２×１０^-4Ｐａ以下になるまで排気した。

真空蒸着チャンバー内には、蒸着源を支持した駆動機構を２つ配置した。蒸着源と基板の間には分布を改善するための制限板を設けた。また、蒸着源が停止した状態では基板に有機ＥＬ材料が付着しないように、防着板を設け、蒸着源の往復移動時のみ成膜されるようにした。

蒸着源は、チタン製の５０ｃｃるつぼを用意し、有機ＥＬ材料は〔化２〕に示したＡｌｑ３（同仁化学社製）を用いた。有機ＥＬ材料は、二つの蒸着源とも４０ｇを投入した。蒸着源の加熱は線状ヒータにて行った。

有機ＥＬ材料の蒸発速度は、水晶振動子を用いてモニタした。マスクと基板は、アライメント後に永久磁石を用いて密着後、真空搬送機構により真空蒸着チャンバー内に連続的に導入した。

各蒸着源を独立に温度制御して、蒸発速度をモニタしながら、２つの蒸着源の片道移動時の基板への蒸着膜の膜厚が１０．０ｎｍになる条件で、２つの蒸着源の往復移動を開始し、基板への蒸着を開始した。２つの蒸着源が二往復して、基板への蒸着膜の膜厚が４０ｎｍとなったところで成膜を終了し、基板を真空蒸着チャンバーから排出した。この膜厚分布を分光エリプソメトリーにより測定したところ、基板面内で、±５％以内のバラツキに抑えられていた。

また、基板上の蒸着膜の形状を調べたところ、形状はほぼマスク開口のサイズと同じで、膜の回り込みや、重心のずれは認められなかった。また蒸着膜はＣｒアノードの上に適正に配置されていた。

引き続き、各蒸着源からの蒸発速度のモニタリングを継続した。片方の蒸着源の蒸発速度が初期設定値に対して５％低下した状態で、各蒸着源の往復移動を開始した。その際、蒸発速度の低下した方の蒸着源の直線移動速度は、片道移動時の基板への蒸着膜の膜厚が１０．０ｎｍになる条件に再設定した。蒸着源が二往復して、蒸着膜の膜厚が４０ｎｍとなったところで、基板を真空蒸着チャンバーから排出した。この膜厚分布を分光エリプソメトリーにより測定したところ、基板面内で、±５％以内のバラツキに抑えられていた。

本発明に係る有機電界発光表示装置の製造装置の模式図である。

符号の説明

１真空蒸着チャンバー
２基板
３第１の蒸着源
４第２の蒸着源
５第１の駆動機構
６第２の駆動機構

Claims

基板に対し、複数の蒸着源を基板面と平行に直線移動させつつ各蒸着源より有機ＥＬ材料を蒸発させて蒸着膜を成膜する工程を有する有機電界発光表示装置の製造方法であって、
各蒸着源は蒸発材料を放出する微小面積の開口を有しており、各蒸着源毎に蒸発速度を検知し、検知された蒸発速度に基いて、蒸着膜の堆積速度が一定になるように各蒸着源の直線移動の速度制御を個別に行うこと、を特徴とする有機電界発光表示装置の製造方法。
各蒸着源は、加熱機構を備えたるつぼであること、を特徴とする請求項１記載の有機電界発光表示装置の製造方法。