JP3626736B2 - 有機エレクトロルミネッセンス・ディスプレイに使用する薄膜の蒸発方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜の蒸発方法に関し、特に有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイに使用する薄膜の蒸発方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
新世代のパネルディスプレイ技術における、有機化合物を発光体材料として使用する有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイは、積層フィルム型ディスプレイであり、自発光、薄型、軽量および低駆動電圧という特長がある。一般的に、ＯＬＥＤのガラス基板上にある積層体は、陽極層、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光膜、電子注入層、電子輸送層および陰極層からなる。アウター電圧をＯＬＥＤに印加した後、陰極層が発生する電子と陽極層が発生する正孔の両方は移動して有機発光フィルムに達してから、フィルムへ打ち込まれて結合し電気を光へ変換する。
【０００３】
積層体の製作においては、ＥＬ素子が水と酸素に対して弱かったため、従来のフォトリソグラフィはパターニングに適切ではなかった。そのため、シャドウマスクで蒸着して、薄膜をガラス基板上に堆積してパターニングを同時に行っていた。図１に示すように、複数の開口部１１を有するメタルマスク１２をガラス基板１０下に設けて、蒸発源１４をメタルマスク１２下に設ける。蒸発を行う際、蒸発源１４中の材料は開口部１１を通って、ガラス基板１０の所定領域上に堆積することができる。しかしながら、蒸発源１４はシャドウ効果を発生する単一点源である上に、蒸発源１４中に盛る材料が熱伝導性を減少させるのに十分なほど小さくないため、蒸発源１４中で均一温度を達成することは難しかった。その結果、堆積厚みの均一性に不良が発生した。その解決法の一つとしては、蒸発源１４とガラス基板１０の間の距離を減少することであり、もう一つとしては、蒸発中にガラス基板１０を回転させることであった。しかしながら、これらの方法は両方とも蒸発効率の低下を招くこととなった。
【０００４】
米国特許出願番号第２００１／０００６８２７号において、線状蒸発源を使用して積層体を形成する方法が開示されている。図２および図３に示すように、複数の開口部１７を有するシャドウマスク１８をガラス基板１６下に設けて、複数で一列に並べられた蒸発セル２２を有する線状蒸発源２０をＸ方向に沿って、シャドウマスク１８下に設ける。蒸発中、線状蒸発源２０をＹ方向に沿って移動させると、各蒸発セル２２中の材料が開口部１７を通って、ガラス基板１６の所定領域上に堆積される。しかしながら、これは増大するパラメータを制御するために高いコストと複雑な工程が必要となった。また、これは堆積厚みの均一性をＹ方向だけ改善して、Ｘ方向は改善することができなかった。さらに、これは上で述べた、蒸発中の均一温度を達成することができない問題も解決することができなく、蒸発源材料の使用効率の低下を招いた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、本発明の第１の目的は、蒸発速度を正確に制御して、蒸発速度を上げることである。
本発明の第２の目的は、使用する蒸発源の材料を増加させることである。
本発明の第３の目的は、シャドウ効果を防止することである。
本発明の第４の目的は、厚みと分布が良好な均一性を得ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決し、所望の目的を達成するために、本発明は、ＯＬＥＤ中で使用される薄膜の蒸発方法を提供する。
【０００７】
薄膜を蒸発させる際、Ｘ方向及びＹ方向の双方に沿って配列された複数の開口部を有するマスクをディスプレイ基板下に設けて、平板状蒸発源をマスク下に設ける。その平板状蒸発源が、マスクの開口部にそれぞれ合ったＸ方向及びＹ方向の双方に沿って配列された複数の蒸発材料セルを有する。そして、蒸発材料セルの蒸発により、複数の薄膜をディスプレイ基板の所定領域上に堆積する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
図４から図６は、本発明の第１実施形態における薄膜の蒸発方法を示す断面図である。まず、図４に示すように、ラフパターンの第１マスク３２を金属板３０下に設けて、点状蒸発源３４を第１マスク３２下に設ける。蒸発の際、点状蒸発源３４中の蒸発材料が第１マスク３２上にパターニングされた複数の開口部３３を通るため、配列された複数の第１薄膜３６が、金属板３０の所定領域上に堆積される。図５に示すように、第１薄膜３６を有する金属板３０を平板状蒸発源３８として利用し、配列された第１薄膜３６を蒸発材料セル３６として使用する。好ましくは、金属板３０がＴａなどの高い熱伝導性を有する金属材料である。第１マスク３２はセラミックスあるいは金属でもよい。そして、蒸発の際、金属板３０を回転させて第１薄膜３６の蒸発性を向上させる。さらに、金属板３０のサイズが非常に大きい場合、２個以上の点状蒸発源３４を同時に使用して蒸発時間を短縮することもできる。
【０００９】
続いて、図６が示すように、精確なパターンの第２マスク４２がガラス基板４０下に設けられて、平板状蒸発源３８を反対にして、蒸発材料セル３６がそれぞれ第２マスク４２の複数の開口部４３に合うように、第２マスク４２下に設けられる。蒸発の際、蒸発材料セル３６が開口部４３を通り薄膜をガラス基板４０の所定領域上に堆積するため、パターニングされた薄膜層が形成される。平板状蒸発源３８を使用することにより、ガラス基板４０と蒸発材料セル３６の間の距離を可能な限り最小にすることができる。そのため、ガラス基板４０を回転させずに、蒸発速度を良好に制御して増大させて、蒸発材料をより効率的に使用して、シャドウ効果を防止することができる。これは、さらに平板状蒸発源３８上で各蒸発材料セル３６の熱温度の均一性を改善することができるため、ガラス基板４０上に堆積された薄膜の厚みと分布が良好な均一性を有することとなる。さらに、蒸発材料セル３６が第２マスク４２の開口部４３にセルフアラインされて、蒸発中に少量の蒸発材料だけが第２マスク４２に被着されるため、第２マスク４２をクリーニングする必要も少なくする。これは第２マスク４２の寿命を延ばすことができる。さらに、平板状蒸発源３８を形成する際、第１マスク３２を除去して、第１薄膜３６をよりラフに金属板３０上に形成して、薄膜３６を第２マスク４２の、精確にパターニングされた開口部４３へ合わせるステップを省略することもできる。
【００１０】
＜第２実施形態＞
第２実施形態は、有機ＥＬディスプレイ中に使用して、発光薄膜を形成する平板状蒸発源形成を改善する蒸発方法を提供する。一般的に、発光薄膜の蒸発において、その蒸発材料はホスト材料およびドーパント材料からなる。図７から図９は、本発明の第２実施形態における薄膜の蒸発方法を示す断面図である。図７において、ラフパターンの第１マスクが金属板３０下に設けられて、ホスト材料蒸発源３５Ｉおよび少なくとも一つのドーパント材料蒸発源３５ＩＩが第１マスク３２の下に設けられる。ここで注意しなければならないことは、ホスト材料蒸発源３５Ｉおよびドーパント材料蒸発源３５ＩＩが同じ蒸発温度でなければならないことである。蒸発の際、ホスト材料蒸発源３５Ｉおよびドーパント材料蒸発源３５ＩＩが開口部３３を通って、金属板３０上に複数の第１薄膜３６’を配列して堆積する。図８において、第１薄膜３６’を有する金属板３０は平板状蒸発源３８’として提供されて、薄膜３６’は蒸発材料セル３６’として提供される。次に述べるステップは、上で述べた第１実施形態と同じであり、図９に示すように、精確なパターンの第２マスク４２および平板状蒸発源３８’を利用して発光薄膜をガラス基板４０の所定領域上に堆積する。
【００１１】
＜第３実施形態＞
第３実施形態は、有機ＥＬディスプレイ中に使用される発光薄膜を形成する改良した蒸発方法を提供するが、特にホスト材料蒸発源とドーパント材料蒸発源の蒸発温度が異なる場合の方法を提供する。図１０から図１４は、本発明の第３実施形態における薄膜の蒸発方法を示す断面図である。まず、図１０に示すように、ラフパターンの第１マスク３２Ｉを金属板３０下に設けて、ホスト材料蒸発源３５Ｉを第１マスク３２Ｉ下に設ける。蒸発の際、図１１に示すように、ホスト材料蒸発源３５Ｉが第１マスク３２Ｉの開口部３３を通り、複数のホスト材料フィルム３６Ｉを金属板３０の所定領域上に配列して堆積する。同時に、図１２に示すように、もう一つのラフパターンの第１マスク３２ＩＩを金属ネット３１下に設けて、ドーパント材料蒸発源３５ＩＩを第１マスク３２ＩＩ下に設ける。蒸発の際、図１３に示すように、ドーパント材料蒸発源３５ＩＩが第１マスク３２ＩＩの開口部３３を通り、複数のドーパント材料フィルム３６ＩＩを金属ネット３１上に配列して堆積する。
【００１２】
続いて、図１４に示すように、精確なパターンの第２マスク４２をガラス基板４０下に設けて、ドーパント材料フィルム３６ＩＩの金属ネット３１を反対にして第２マスク４２下に設け、ホスト材料フィルム３６Ｉを有する金属板３０を反対にして金属ネット３１下に設置する。続いて、周知のアライメント技術を利用して、ドーパント材料フィルム３６ＩＩおよびホスト材料フィルム３６Ｉをそれぞれ第２マスク４２の開口部４３へ合わせる。最後に、蒸発中にドーパント材料は開口部４３を通り、ホスト材料は金属ネット３１および開口部４３を通ることができるため、ドーパント材料およびホスト材料は同時に蒸発してガラス基板４０の所定領域上に発光薄膜が提供される。
【００１３】
＜第４実施形態＞
第４実施形態は、改良した構造を提供して、上で述べた金属板３０および金属ネット３１を改善する。図１５は、本発明の第４実施形態における改良した金属板を示す断面図である。この改良した構造において、複数の支持リブ４６を金属板３０の裏面に設置して、機械的支持を提供する。さらに、支持リブ４６は金属板３０の熱伝導性を高めて、蒸発時の熱温度の均一性を改善する。図１６は、本発明の第４実施形態における改良した金属ネットを示す断面図である。この改良した構造においては、複数の支持リブ４６を金属ネット３１の裏面に設置して、機械的支持と増大された熱伝導性を提供する。
【００１４】
以上のごとく、この発明を好適な実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、同業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
【００１５】
【発明の効果】
上記構成により、この発明は、下記のような長所を有する。
本発明は有機ＥＬディスプレイに使用する薄膜の蒸発方法を提供するが、それはラフパターンの第１マスクおよび点状蒸発源を利用して、平板状蒸発源を形成してから、精確なパターンの第２マスクおよび平板状蒸発源を利用して薄膜をガラス基板の所定領域上に堆積する。その蒸発方法を使用して、有機ＥＬディスプレイ中で使用する積層体を形成するが、特にそれは有機発光層を形成して、堆積フィルムの厚みの均一性を改善するとともに、蒸発中の温度の均一性を改善して、堆積速度および蒸発材料の使用効率の両方を増大させるとともにシャドウ効果をも防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術にかかる、単一点蒸発源を使用する方法を示す断面図である。
【図２】従来の技術にかかる、線状蒸発源を使用する方法を示す平面図である。
【図３】図２の２Ｂ−２Ｂ部分の断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態にかかる、薄膜の蒸発方法を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態にかかる、薄膜の蒸発方法を示す断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態にかかる、薄膜の蒸発方法を示す断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態にかかる、薄膜の蒸発方法を示す断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態にかかる、薄膜の蒸発方法を示す断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態にかかる、薄膜の蒸発方法を示す断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態にかかる、薄膜の蒸発方法を示す断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態にかかる、薄膜の蒸発方法を示す断面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態にかかる、薄膜の蒸発方法を示す断面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態にかかる、薄膜の蒸発方法を示す断面図である。
【図１４】本発明の第３実施形態にかかる、薄膜の蒸発方法を示す断面図である。
【図１５】本発明の第４実施形態にかかる、改良金属板の断面図である。
【図１６】本発明の第４実施形態にかかる、改良金属網の断面図である。
【符号の説明】
３０ 金属板
３１ 金属ネット
３２ 第１マスク
３２Ｉ 第１マスク
３２ＩＩ 第１マスク
３３ 開口部
３４ 点状蒸発源
３５Ｉ ホスト材料蒸発源
３５ＩＩ ドーパント材料蒸発源
３６ 蒸発材料セル
３６Ｉ ホスト材料フィルム
３６ＩＩ ドーパント材料フィルム
３６’ 第１薄膜
３８ 平板状蒸発源
３８’ 平板状蒸発源
４０ ガラス基板
４２ 第２マスク
４３ 開口部
４６ 支持リブ

Claims (15)

1. ディスプレイ基板を提供するステップと、
   Ｘ方向及びＹ方向の双方に沿って配列された複数の開口部を有するマスクを提供して前記ディスプレイ基板下に設けるステップと、
   前記マスク下に設ける平板状蒸発源を提供して、前記平板状蒸発源が、前記マスクの前記開口部にそれぞれ合ったＸ方向及びＹ方向の双方に沿って配列された複数の蒸発材料セルを有するステップと、
   蒸発材料セルを蒸発させて、複数の薄膜を前記ディスプレイ基板の所定領域上に堆積するステップとを含むものである、
   有機エレクトロルミネッセンス・ディスプレイに使用する薄膜の蒸発方法。
2. 前記蒸発材料セルが有機エレクトロルミネッセンス材料で構成されるものである、請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス・ディスプレイに使用する薄膜の蒸発方法。
3. 前記平板状蒸発源の形成が、
   金属板を提供するステップと、
   前記金属板下に設けて、少なくとも１種類の蒸発源を提供するステップと、
   前記蒸発源を蒸発させて、前記金属板上に蒸発材料セルを形成するステップとを含むものである、請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス・ディスプレイに使用する薄膜の蒸発方法。
4. 前記した平板状蒸発源の形成がさらに、複数の開口部を有するとともに前記金属板と前記蒸発源の間に設けられた、マスクを提供するステップを含むものである、請求項３記載の有機エレクトロルミネッセンス・ディスプレイに使用する薄膜の蒸発方法。
5. 前記金属板下に複数の種類の蒸発源が提供されるものである、請求項３記載の有機エレクトロルミネッセンス・ディスプレイに使用する薄膜の蒸発方法。
6. 前記金属板が蒸発中に回転されるものである、請求項３記載の有機エレクトロルミネッセンス・ディスプレイに使用する薄膜の蒸発方法。
7. 前記金属板の裏面が複数の支持リブを含むものである、請求項３記載の有機エレクトロルミネッセンス・ディスプレイに使用する薄膜の蒸発方法。
8. ディスプレイ基板を提供するステップと、
   複数の開口部を有するマスクを提供して、前記ディスプレイ基板下に設けるステップと、
   前記マスク下に設ける第１平板状蒸発源を提供して、前記第１平板状蒸発源が、金属ネットと、前記マスクの前記開口部にそれぞれ合った複数の第１蒸発材料セルとを有するステップと、
   前記第１平板状蒸発源下に設ける第２平板状蒸発源を提供して、前記第２平板状蒸発源が、金属板と、前記マスクの前記開口部にそれぞれ合った複数の第２蒸発材料セルとを有するステップと、
   前記第１蒸発材料セルおよび前記第２蒸発材料セルを蒸発させて、複数の薄膜を前記ディスプレイ基板の所定領域上に堆積するステップとを含むものである、 有機エレクトロルミネッセンス・ディスプレイに使用する薄膜の蒸発方法。
9. 前記第１蒸発材料セルおよび前記第２蒸発材料セルが有機エレクトロルミネッセンス材料により構成されるものである、請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス・ディスプレイに使用する薄膜の蒸発方法。
10. 前記した第１平板状蒸発源の形成が、
    金属ネットを提供するステップと、
    前記金属ネット下に設ける、複数の第１開口部を有する第１マスクを提供するステップと、
    前記第１マスク下に設ける、少なくとも１種類の第１蒸発源を提供するステップと、
    前記第１蒸発源を蒸発して、前記第１蒸発材料セルを前記金属ネット上に形成するステップとを含むものである、請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス・ディスプレイに使用する薄膜の蒸発方法。
11. 前記金属ネットが蒸発中に回転されるものである、請求項１０記載の有機エレクトロルミネッセンス・ディスプレイに使用する薄膜の蒸発方法。
12. 前記金属ネットの裏面が複数の支持リブを含むものである、請求項１０記載の有機エレクトロルミネッセンス・ディスプレイに使用する薄膜の蒸発方法。
13. 前記した第２平板状蒸発源の形成が、
    金属板を提供するステップと、
    前記金属板下に設ける、複数の第１開口部を有する第２マスクを提供するステップと、
    前記第２マスク下に設ける、少なくとも１種類の第２蒸発源を提供するステップと、
    前記第２蒸発源を蒸発して、前記第２蒸発材料セルを前記金属板上に形成するステップとを含むものである、請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス・ディスプレイに使用する薄膜の蒸発方法。
14. 前記金属板が蒸発中に回転されるものである、請求項１３記載の有機エレクトロルミネッセンス・ディスプレイに使用する薄膜の蒸発方法。
15. 前記金属板の裏面が複数の支持リブを含むものである、請求項１３記載の有機エレクトロルミネッセンス・ディスプレイに使用する薄膜の蒸発方法。

Images