JP4149771B2 - 積層型有機薄膜の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機薄膜の製造方法にかかり、特に、二種類の有機薄膜を積層させるのに適した積層型有機薄膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フルカラーフラットパネルディスプレイ用の素子として、有機ＬＥＤ素子が注目されている。有機ＬＥＤ素子は、蛍光性有機化合物を電気的に励起して発光させる自発光型素子であり、高輝度、高視野角、薄型、多色発光が可能であり、しかも数Ｖという低電圧の直流印加で駆動できることから表示素子の主流になり得る可能性が高いと言われている。
【０００３】
図２４の符号１１０は、カラー表示可能な有機ＬＥＤパネルを示している。
この有機ＬＥＤパネル１１０はカラス基板１０４を有している。ガラス基板１０４表面には、透明導電膜１０５と、ホール注入層１０６と、ホール輸送層１０７と、発光層１１１と、電子輸送層１１２と、カソード電極膜１１８とがこの順序で成膜されており、カソード電極膜１１８と透明導電膜１０５との間に直流電源１３０を接続し、カソード電極に負電圧を印加すると、発光層１１１内で可視光線が生成され、その可視光はガラス基板１０４を透過し、有機ＬＥＤパネル１１０の外部に放射されるようになっている。
【０００４】
発光層１１１は、赤色を発光する赤色発光部１１１Rと、緑色を発光する緑色発光部１１１Gと、青色を発光する青発光部１１１Bとで構成されており、各発光部１１１R、１１１G、１１１Bの発光量を変えることで多色表示ができるようになっている。
【０００５】
図２３の符号１００は、上記のような有機ＬＥＤパネル１１０を形成するための従来技術の有機蒸着装置の一例である。
【０００６】
この有機蒸着装置１００は、真空槽１５０を有しており、該真空槽１５０内部の底壁側には、２台の有機蒸発源１２２1、１２２2が配置されている。
真空槽１５０の天井側には基板ホルダ１５１が配置されている。
【０００７】
符号１５５は、ガラス基板１０４の表面に透明導電膜１０５が形成された状態の成膜対象物を示している。この成膜対象物１５５のガラス基板１０４側を基板ホルダ１５１に密着させ、透明導電膜１０５側を有機蒸発源１２２1、１２２2に向ける。
【０００８】
２台の有機蒸発源１２２1、１２２2のうち、一方の有機蒸発源１２２1にはホール注入層１０７を形成する有機材料が配置されており、他方の有機蒸発源１２２2内には、ホール輸送層１０７を形成する有機材料が配置されている。
【０００９】
先ず、ホール注入層１０６の有機材料が配置された有機蒸発源１２２1から、その有機材料の蒸気を発生させ、基板ホルダ１５１側のシャッタ１５５と、有機蒸発源１２２1側のシャッタ１２３1を開けると、放出された有機材料の蒸気が透明導電膜１０５表面に付着し、ホール注入層１０６が形成される。
【００１０】
ホール注入層１０６が所定膜厚に形成された後、シャッタ１２３1を閉じ、他方の有機蒸発源１２２2内でホール輸送層１０７の有機材料の蒸気を生成した状態で、この有機蒸発源１２２2上のシャッタ１２３2を開けると、形成されたホール注入層１０６の表面にホール輸送層１０７が形成される。
【００１１】
ホール輸送層１０７が所定膜厚に形成された後、シャッタ１２１、１２３2を閉じ、ホール注入層１０６とホール輸送層１０７とが形成された成膜対象物１５５をこの有機蒸着装置１００の外部に搬出し、他の有機蒸着装置によって、発光層１１１と電子輸送層１１２とを形成した後、金属の蒸着装置やスパッタリング装置によってカソード電極膜１１８を形成すると、有機ＬＥＤパネル１１０が得られる。
【００１２】
上記のような有機蒸着装置１１０では、有機蒸発源１２２1、１２２2から有機材料の蒸気を放出させ、成膜対象物１５５の表面に有機薄膜を成長させる際に、基板ホルダ１５１を水平面内で回転させており、成膜対象物１５５が基板ホルダ１５１と一緒に回転することで、面内膜厚分布が均一な有機薄膜が形成されるようになっている。
【００１３】
しかしながら、成膜対象物１５５の回転中心部分と外縁部分とで同じ膜厚にすることは困難である。
【００１４】
また、上記のような有機蒸着装置１１０では、有機蒸発源１２２1、１２２2から放出された有機材料の蒸気のうち、成膜対象物１５５表面に斜め方向から入射する成分が多量に存在する。
【００１５】
ホール輸送層１０７表面に、赤、緑、青の各発光部１１１R、１１１G、１１１Bを形成する際には、マスクを用いて発光部１１１R、１１１G、１１１Bを順番に形成するため、マスクを斜め方向に通過した有機材料の蒸気が、各発光部１１１R、１１１G、１１１Bの境界をぼやかしてしまい、綺麗な発色が得られないという問題がある。
【００１６】
【特許文献１】
特開平１１−１４０６２５
【特許文献２】
特開平１１−２２２６６７
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、フルカラー表示に適した有機ＬＥＤパネルとその有機ＬＥＤパネルを製造する製造装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、真空槽内に、板状の成膜対象物と第１、第２の蒸着源とを配置し、マスクを前記成膜対象物の表面に位置させ、前記第１、第２の蒸着源からそれぞれ第１、第２の蒸気を放出させ、前記第１、第２の蒸着源を、それぞれ前記成膜対象物に対して往復移動させ、前記第１の蒸気によって前記成膜対象物表面に第１の有機薄膜を形成し、前記第２の蒸気によって前記第１の有機薄膜表面に第２の有機薄膜を形成する積層型有機薄膜の製造方法であって、前記第１、第２の蒸着源に、第１、第２のスリットそれぞれを有する第１、第２の筺体をそれぞれ設け、前記第１、第２のスリットが前記往復移動の方向に対して水平面内で垂直な方向に向くようにして、前記真空槽内の水平方向の一端部に前記第１の筺体を配置し、他端部に前記第２の筺体を配置しておき、前記第１、第２の筺体の内部で前記第１、第２の蒸気を生成して前記第１のスリットから前記第１の蒸気を放出させながら、前記成膜対象物の直下位置を通過させて前記第１の筺体を前記一端部から前記他端部に移動させる工程と、前記第１、第２のスリットから前記第１、第２の蒸気をそれぞれ放出させながら、前記成膜対象物の直下位置を通過させて前記第１、第２の筺体を前記他端部から前記一端部に一緒に移動させる工程と、前記第２のスリットから前記第２の蒸気を放出させながら、前記成膜対象物の直下位置を通過させて前記第２の筺体を前記一端部から前記他端部に移動させる工程と、を含み、前記第１、第２の蒸気を前記成膜対象物の表面に垂直に到達させる積層型有機薄膜の製造方法である。
請求項２記載の発明は、複数の貫通孔が所定パターンで配置されたマスクを前記成膜対象物の表面に位置させ、前記第１、第２の有機薄膜を、前記貫通孔と同じパターンに形成する請求項１記載の積層型有機薄膜の製造方法である。
請求項３記載の発明は、前記第１の有機薄膜は発光層であり、前記第２の有機薄膜は電荷輸送層である請求項２記載の積層型有機薄膜の製造方法である。
【００１９】
本発明は上記のように構成されており、１台の真空槽内に少なくとも２台の蒸着源が配置された有機薄膜製造装置を用いている。２台の蒸着源は、それぞれ独立に移動可能に構成されており、成膜工程の開始前の状態では、一方の蒸着源が真空槽内の水平方向の一端部に配置され、他方の蒸着源が他端部に配置されている。
【００２０】
成膜対象物は、各蒸着源よりも上方位置であって、両方の蒸着源の間の位置に配置されており、各蒸着源がそれぞれ往復移動し、成膜対象物表面に有機薄膜を形成する際に、一方の蒸着源が他方の蒸着源に近づく方向に移動し、成膜対象物の直下位置を通過する際に、成膜対象物表面に第１の有機薄膜を形成する。
【００２１】
その蒸着源を第１の蒸着源とし、他方を第２の蒸着源とすると、次いで、第１、第２の蒸着源の両方が、第１の蒸着源の元の位置の方向に一緒に移動すると、先行する第１の蒸着源の通過により、第１の有機薄膜が二層積層され膜厚が厚くなる。そして、後続する第２の蒸着源の通過により、第１の有機薄膜の表面に第２の有機薄膜が形成される。
【００２２】
第２の有機薄膜の形成後、第２の蒸着源を元の位置に戻すと、第２の有機薄膜が二層積層され、膜厚が厚くなる。
【００２３】
このように、第１の蒸着源の復動と第２の蒸着源の往動が同時に行われるので、第１、第２の有機薄膜間の界面の状態がよく、成膜時間も短縮される。
【００２４】
第１、第２の有機薄膜は、異なる有機化合物によって形成される薄膜であってもよいし、同じ有機化合物で形成される薄膜であってもよい。また、第１、第２の蒸着源から放出され、第１、第２の有機薄膜に含有される添加物も異なる場合と同じ場合の両方が含まれる。
また、本発明の電荷輸送層は、電子輸送層とホール輸送層の両方が含まれる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下で図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１の符号５０は、本発明の一例の有機ＬＥＤパネル製造装置を示している。この有機ＬＥＤパネル製造装置５０は、搬送室５３を有しており、該搬送室５３の周囲に、搬入室５１と、搬出室５２と、全面成膜室６０と、第１〜第３の部分成膜室７０、８０、９０と、カソード電極成膜室５６とを有している。
【００２６】
搬送室５３内には、基板搬送ロボット５９が配置されており、該基板搬送ロボット５９により、搬入室５１内に装着された成膜対象物を、全面成膜室６０と、第１〜第３の部分成膜室７０、８０、９０と、カソード電極成膜室５６との間で移動させ、搬出室５２に搬送した後、該搬出室５２から有機ＬＥＤパネル製造装置５０の外部に搬出するように構成されている。
【００２７】
図２〜図５を参照し、全面成膜室６０と第１〜第３の部分成膜室７０、８０、９０は、それぞれ真空槽６１、７１、８１、９１を有している。
【００２８】
各真空槽６１、７１、８１、９１内部の底壁上にはそれぞれ、２台の蒸着源６３、６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４が配置されている。
【００２９】
成膜作業開始前の待機状態では、２台の蒸着源６３、６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４のうち、一方の蒸着源６３、７３、８３、９３は、真空槽６１、７１、８１、９１内部の水平方向の一端部に配置され、他方の蒸着源６４、７４、８４、９４は他端部に配置されている。ここでは、一方の蒸着源６３、７３、８３、９３が真空槽６１、７１、８１、９１の左端位置に配置され、他方の蒸着源６４、７４、８４、９４は右端位置に配置されている。
【００３０】
真空槽６１、７１、８１、９１内部の天井側には、基板ホルダ６２、７２、８２、９２が配置されている。成膜作業開始前の待機状態では、基板ホルダ６２、７２、８２、９２の鉛直下方位置には、蒸着源６３、６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４が位置しないようになっている。
【００３１】
蒸着源６３、６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４の構造を説明すると、各蒸着源６３、６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４は、それぞれ筺体６３ａ、６４ａ、７３ａ、７４ａ、８３ａ、８４ａ、９３ａ、９４ａを有している。
【００３２】
各蒸着源６３、６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４の筺体６３ａ、６４ａ、７３ａ、７４ａ、８３ａ、８４ａ、９３ａ、９４ａ内には、下記のように、１乃至３台の材料容器が配置されている。
【００３３】
全面成膜室６０は、ホール注入層と、ホール輸送層とを成膜する装置であり、この全面成膜室６０内の蒸着源６３、６４には材料容器６３ｂ、６４ｂが１台ずつ配置されている。一方の材料容器６３ｂには、ホール注入層の原料となる有機材料６３ｅが納められ、他方の材料容器６４ｂには、ホール輸送層の原料となる有機材料６４ｅが納められている。
【００３４】
第１〜第３の部分成膜室７０、８０、９０は、それぞれ緑色、赤色、青色から成る三原色の各発光層と、電子輸送層とから成る発光領域を、各成膜室７０、８０、９０内で形成するように構成されており、三原色で発光する結果、得られる有機ＬＥＤパネルはフルカラー表示が可能になっている。
【００３５】
第１〜第３の部分成膜室７０、８０、９０の蒸着源７３、７４、８３、８４、９３、９４は、一方の蒸着源７３、８３、９３がそれぞれ異なる色の発光層の形成用であり、他方の蒸着源７４、８４、９４が電子輸送層形成用になっている。
【００３６】
電子輸送層形成用の蒸着源７４、８４、９４内には、１台の材料容器７４ｂ、８４ｂ、９４ｂが配置されており、各材料容器７４ｂ、８４ｂ、９４ｂ内には同種類の有機材料７４ｅ、８４ｅ、９４ｅが配置されている。
【００３７】
他方、発光層形成用の各蒸着源７３、８３、９３内には、発光層の母材用の材料容器７３ｂ、８３ｂ、９３ｂが１台ずつと、各発光層の色に応じた発色剤の材料容器７３ｃ、８３ｃ、８３ｄ、９３ｃが配置されている。青及び緑では、それぞれ１台の材料容器７３ｃ、９３ｃが各筺体７３ａ、９３ａ内に配置され、赤色では２台の材料容器８３ｃ、８３ｄが１台の筺体８３ａ内に配置されている。
【００３８】
母材用の材料容器７３ｂ、８３ｂ、９３ｂに配置された有機材料７３ｅ、８３ｅ、９３ｅは、ここでは同種類の有機化合物(Ａｌｑ3(８−hydroxyquinoline aluminium)が用いられている。
【００３９】
他方、発色剤の材料容器７３ｃ、８３ｃ、８３ｄ、９３ｃ内には、色に応じた有機化合物が納められており、緑色の発色剤用の材料容器７３ｃ内の有機材料７３ｆには、Ｃ５４５Ｔが用いられ、赤色の発色剤用の材料容器８３ｃ、８３ｄ内の有機材料８３ｆ、８３ｇには、それぞれＤＣＪＴＢとＲｕｂｒｅｎｅとが用いられている。
【００４０】
また、青色の発色剤用の材料容器９３ｃ内の有機材料９３ｆには、ＤＰＶＢｉが用いられている。
【００４１】
次に、ホール注入層形成用の蒸着源６３を代表させ、各蒸着源６３、６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４の構造を説明する。
【００４２】
図１３(ａ)はその蒸着源６３の平面図である。該筺体６３ａは直方体形状であり、水平方向に延設されている。筺体６３ａの上部には、細長のスリット６３ｈが、筺体６３ａの長辺方向に沿って形成されている。他の蒸着源６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４の筺体６４ａ、７３ａ、７４ａ、８３ａ、８４ａ、９３ａ、９４ａも同じ構造であり、各スリット６３ｈ、６４ｈ、７３ｈ、７４ｈ、８３ｈ、８４ｈ、９３ｈ、９４ｈは真空槽６１、７１、８１、９１の天井側に向けられている。
【００４３】
全面成膜室６０と第１〜第３の部分成膜室７０、８０、９０内では、各蒸着源６３、６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４は、それぞれスリット６３ｈ、６４ｈ、７３ｈ、７４ｈ、８３ｈ、８４ｈ、９３ｈ、９４ｈを同じ方向に向けられており、従って、各真空槽６１、７１、８１、９１内の２台の蒸着源６３、６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４のスリット６３ｈ、６４ｈ、７３ｈ、７４ｈ、８３ｈ、８４ｈ、９３ｈ、９４ｈは、それぞれ互いに平行になっている。
【００４４】
材料容器６３ｂ、６４ｂ、７３ｂ、７４ｂ、８３ｂ、８４ｂ、９３ｂ、９４ｂはスリット６３ｈ、６４ｈ、７３ｈ、７４ｈ、８３ｈ、８４ｈ、９３ｈ、９４ｈよりも長い直方体形状になっており、各スリット６３ｈ、６４ｈ、７３ｈ、７４ｈ、８３ｈ、８４ｈ、９３ｈ、９４ｈの直下の位置に、スリット６３ｈに対して平行に配置されている。
【００４５】
蒸着源６３の拡大図を図１３(ｂ)に示す。また、図１４は、全面成膜室６０の、図２とは直角方向の断面図である。この図１４は、図２のＡ−Ａ線切断面図に相当する。
【００４６】
蒸着容器６３の上部には、蓋部材６３ｊが配置されている。この蓋部材６３ｊには、スリット６３ｈに対して同方向に伸びる細長の開口６３ｋが形成されている。
【００４７】
蓋部材６３ｊには飛沫防止板６３ｍが取り付けられている。この飛沫防止板６３ｍは、開口６３ｋの下方位置に配置されており、蓋部材６３ｊとの間で隙間６３ｐが形成されるようになっている。
【００４８】
有機材料６３ｅは、この材料容器６３ｂ内の飛沫防止板６３ｍよりも下方位置に配置されている。蓋部材６３ｊと飛沫防止板６３ｍは、抵抗発熱体で構成されており、蓋部材６３ｊと飛沫防止板６３ｍに通電し、発熱させると有機材料６３ｅが蒸発し、その蒸気６３ｎが放出される。
【００４９】
飛沫防止板６３ｍの幅及び長さは開口６３ｋの幅及び長さよりも大きくされており、有機材料６３ｅから発生した蒸気６３ｎは、飛沫防止板６３ｍを迂回し、隙間６３ｐを通って開口６３ｋから放出されるようになっている。
【００５０】
有機材料６３ｅが突沸した場合、有機材料６３ｅの飛沫は直線的に飛行するため隙間６３ｐを通過できず、飛沫防止板６３ｍか蓋部材６３ｊに衝突し、衝突した位置に付着するようになっている。従って飛沫は開口６３ｋから放出されない。飛沫防止板６３ｍや蓋部材６３ｊに付着した飛沫は飛沫防止板６３ｍ又は蓋部材６３ｊで熱せられ、再度蒸発して開口６３ｋから筺体６３ａ内に放出される。
【００５１】
いずれにしろ、各蒸着源蒸着源６３、６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４から筺体６３ａ、６４ａ、７３ａ、７４ａ、８３ａ、８４ａ、９３ａ、９４ａ内に放出された蒸気は、スリット６３ｈ、６４ｈ、７３ｈ、７４ｈ、８３ｈ、８４ｈ、９３ｈ、９４ｈを通って、筺体６３ａ、６４ａ、７３ａ、７４ａ、８３ａ、８４ａ、９３ａ、９４ａの外部に放出される。
【００５２】
各蒸着源６３、６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４は、真空槽６１、７１、８１、９１内でそれぞれ個別に、又は一緒に往復移動できるように構成されている。
【００５３】
この移動の方向は、スリット６３ｈ、６４ｈ、７３ｈ、７４ｈ、８３ｈ、８４ｈ、９３ｈ、９４ｈの長辺方向に対して垂直な方向であり、且つ水平な方向である。
【００５４】
図２〜図５の符号２１〜２４は、成膜対象物を示しており、各基板ホルダ６２、７２、８２、９２にそれぞれ保持されている。
【００５５】
各蒸着源６３、６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４を往復移動させると、スリット６３ｈ、６４ｈ、７３ｈ、７４ｈ、８３ｈ、８４ｈ、９３ｈ、９４ｈが成膜対象物２１〜２４の近傍を通過する。
【００５６】
このとき、各蒸着源６３、６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４内部で有機材料の蒸気が生成され、スリット６３ｈ、６４ｈ、７３ｈ、７４ｈ、８３ｈ、８４ｈ、９３ｈ、９４ｈから放出されている場合には、その蒸気は成膜対象物２１〜２４表面に到達するようになっている。
【００５７】
次に、上記の有機ＬＥＤパネル製造装置５０を用い、有機ＬＥＤパネルを製造する工程を説明する。
【００５８】
図１５(ａ)の符号２１は、成膜対象物であり、ガラス基板４の表面にＩＴＯ(インジウム・錫酸化物)から成る透明導電膜５が形成されている。
【００５９】
先ず、搬送室５３と搬入室５１の間のバルブを閉じ、搬送室５３と各成膜室６０、７０、８０、９０、５６を真空排気しておく。
【００６０】
搬送室５３と、各成膜室６０、７０、８０、９０、５６の真空雰囲気を維持しながら搬入室５１を大気に開放し、搬入室５１内に成膜対象物２１を所定枚数装着する。そして、大気との間の扉を閉じ、搬入室５１内部を真空排気する。
【００６１】
この状態では、成膜対象物２１を真空雰囲気に置いたまま、成膜対象物２１を搬入室５１と搬出室５２と各成膜室６０、７０、８０、９０、５６の間で移動させられるようになっている。
【００６２】
先ず、搬入室５１と搬送室５３の間のバルブを開け、基板搬送ロボット５９によって成膜対象物２１を１枚ずつ取り出し、全面成膜室６０の真空槽６１内に搬入し、透明導電膜５を真空槽６１の底壁側に向け、基板ホルダ６２に水平に保持させる。
【００６３】
全面成膜室６０内では、ホール注入層用の蒸着源６３を真空槽６１内の横方向の一端部に配置し、ホール輸送層用の蒸着源６４を真空槽６１内の横方向の他端部に配置しておく。
【００６４】
その状態で、先ず、ホール注入層用の蒸着源６３から、ホール注入層用の有機材料６３ｅの蒸気を発生させ、スリット６３ｈの長手方向とは垂直の方向に水平移動させ、成膜対象物２１の直下位置を移動させる。
【００６５】
図６は、ホール注入層用の蒸着源６３が成膜対象物２１の直下の成膜対象物２１の真ん中付近の位置にある状態を示しており、図７は、その状態から更に蒸着源６３が移動し、成膜対象物２１の直下位置を通過してホール輸送層用の蒸着源６４の隣接位置まで到達したところを示している。
【００６６】
図７に示した状態では、成膜対象物２１はホール注入層用の有機材料６３ｅの蒸気で１回走査されており、図１５(ｂ)に示すように、透明導電膜５の表面に、薄いホール注入層６ａが形成されている。
【００６７】
次に、ホール注入層用の蒸着源６３と、ホール輸送層用の蒸着源６４とから、有機材料６３ｅ、６４ｅの蒸気を放出させ、ホール注入層用の蒸着源６３を元の位置に戻す。
【００６８】
このとき、ホール輸送層用の蒸着源６４も、ホール注入層用の蒸着源６３の移動に随伴させ、ホール注入層用の蒸着源６３とホール輸送層用の蒸着源６４とを隣接させた状態で同速度で一緒に移動させる 図８は、両方の蒸着源６３、６４が、成膜対象物２１の直下位置を移動中の状態を示している。
【００６９】
この場合、ホール注入層用の蒸着源６３が先行して移動するため、成膜対象物２１上の薄いホール注入層６ａは、再度ホール注入層用の有機材料６３ｅの蒸気に曝され、図１５(ｃ)に示すように、積層されたホール注入層６ｂが形成される。
【００７０】
次に、後続するホール輸送層用の蒸着源６４が通過し、ホール注入層６ｂの表面が有機材料６４ｅの蒸気に曝されると、積層されたホール注入層６ｂの表面に薄いホール輸送層７ａが形成される。
【００７１】
ホール注入層用の蒸着源６３とホール輸送層用の蒸着源６４とが成膜対象物２１の直下位置を移動中の場合は、成膜対象物２１の表面には、ホール注入層用の蒸着源６３が到達しておらず、薄いホール注入層６ａが露出している部分と、ホール注入層用の蒸着源６３が通過し、積層されたホール注入層６ｂが形成された部分と、更に、ホール輸送層用の蒸着源６４が通過し、そのホール注入層６ｂの表面に、薄いホール輸送層７ａが形成された部分とが混在している。
【００７２】
そして、図９に示すように、ホール注入層６３用の蒸着源６３が元の位置に戻り、それに伴ってホール輸送層用の蒸着源６４が成膜対象２１の直下位置の通過を１回終了すると、図１５(ｄ)に示すように、導電性薄膜５の表面の積層されたホール注入層６ｂと、該ホール注入層６ｂ表面に薄いホール輸送層７ａが形成される。
【００７３】
次いで、図１０に示すように、ホール注入層用の蒸着源６３を停止させ、ホール輸送層用の蒸着源６４から有機材料６４ｅの蒸気を放出させながら、図２に示したような元の位置まで移動させると、薄いホール輸送層７ａの表面に更にホール輸送層が形成され、図１６(ｅ)に示すように、積層されたホール輸送層７ｂが得られる。
【００７４】
蒸着源６３、６４からの蒸気放出量が一定であり、且つ、往復移動中の移動速度が一定である場合は、薄いホール注入層６ａと薄いホール輸送層７ａの膜厚は、それぞれ積層されたホール注入層６ｂと、積層されたホール輸送層７ｂの半分になある。
【００７５】
次に、上記のように、積層されたホール注入層６ｂと、積層されたホール輸送層７ｂが、成膜対象物２１の所定領域内に全面成膜された後、全面成膜室６０内から搬出し、第１の部分成膜室７０内に搬入する。
【００７６】
図３、図１６(ｆ)の符号２２は、第１の部分成膜室７０内に搬入され、基板ホルダ７２に水平に保持された成膜対象物を示している。この成膜対象物２２表面のホール輸送層７ｂは、真空槽７１の底壁側に向けられている。
【００７７】
また、この成膜対象物２２のホール輸送層７の近傍には、マスク３１が配置されている。
このマスク３１は、金属板から成るマスク本体３３と、該マスク本体３３に所定の規則で配置された多数の貫通孔３２とで構成されている。
【００７８】
第１の部分成膜室置７０内では、発光層形成用の蒸着源７３と、電子輸送層形成用の蒸着源７４とが、真空槽７１内の両端に配置されている。
【００７９】
基板ホルダ７２に成膜対象物２２を保持させた後、先ず、発光層形成用の蒸着源７３内で母材の有機材料７３ｅと発色剤の有機材料７３ｆの蒸気を発生させ、両方の蒸気をスリット７３ｈから放出させながら、蒸着源７３をスリット７３ｈの長手方向とは垂直な方向に水平移動させる。
【００８０】
蒸着源７４が成膜対象物２２の直下位置を移動する際に、スリット７３ｈから放出された有機材料７３ｅ、７３ｆの蒸気は、マスク３１の貫通孔３２を通過し、積層されたホール輸送層７ｂの表面に垂直に到達する。
【００８１】
図１１は、発光層形成用の蒸着源７３が、電子輸送層形成用の蒸着源７４の隣接位置まで移動した状態を示しており、その蒸気により、図１６(ｇ)に示すように、積層されたホール輸送層７ｂの表面に、貫通孔３２が配置されたパターンと同じパターンで薄い発光層８ａが形成される。この薄い発光層８ａは三原色のうちの一色の色で発光する。
【００８２】
次いで、発光層形成用の蒸着源７３と電子輸送層用の蒸着源７４とから、それらの内部に配置された有機材料７３ｅ、７３ｆ、７４ｅの蒸気を放出させながら、２個の蒸着源７３、７４を互いに隣接させ、同速度で一緒に移動させる。移動方向は発光層形成用の蒸着源７３が元の位置に戻る方向である。
【００８３】
両方の蒸着源７３、７４が成膜対象物２２の直下位置を移動する際には発光層形成用の蒸着源７３が先行するため、図１７(ｈ)に示すように、先ず、発光層形成用の蒸着源７３が通過した部分で、薄い発光層８ａ表面に更に発光層が形成され、積層された発光層８ｂが得られる。
【００８４】
次に、後続する電子輸送層形成用の蒸着源７４が通過するため、積層された発光層８ｂの表面には薄い電子輸送層９ａが形成される。
【００８５】
図１２に示すように、発光層形成用の蒸着源７３が元の位置に戻った状態では、電子輸送層形成用の蒸着源７４は成膜対象物２２の真下位置を１回通過しており、図１７(ｉ)に示すように、積層されたホール輸送層７ｂの表面には、マスク３１の貫通孔３２のパターンに応じた積層された発光層８ｂが形成されており、更に、該発光層８ｂの表面には薄い電子輸送層９ａが形成されている。
【００８６】
その状態から、電子輸送層形成用の蒸着源７４から有機材料７４ｅの蒸気を放出させながら元の位置に戻すと、蒸着源７４の移動に伴って薄い電子輸送層９ａの表面に更に電子輸送層が形成され、図１７(ｊ)に示すように、積層された発光層８ｂの表面に、発光層８ｂと同じパターンで積層された電子輸送層９ｂが得られる。
【００８７】
第１の部分成膜室７０内で、成膜対象物２２に積層された電子輸送層９ｂが形成された後、その成膜対象物２２を第１の部分成膜室７０から第２の部分成膜室８０内に移動させ、第２の部分成膜室８０内の基板ホルダ８２に水平に保持させる。
【００８８】
図４、図１８(ｋ)の符号２３は、その状態の成膜対象物を示している。基板ホルダ８２に保持された成膜対象物２３は、積層された電子輸送層９ｂが形成された表面が、真空槽８１の底壁側に向けられている。この電子輸送層９ｂの近傍には、マスク３５が配置されている。
【００８９】
その状態で、発光層形成用の蒸着源８３内部で母材の有機材料８３ｅの蒸気と、２種類の発色剤の有機材料８３ｆ、８３ｇの蒸気を発生させ、スリット８３ｈから放出させながら、蒸着源８３をスリット８３ｈとは垂直な方向に移動させる。
【００９０】
マスク３５は、金属板から成るマスク本体３７と、該マスク本体３７に、所定の規則で配置された貫通孔３６とで構成されており、蒸着源８３から放出された蒸気は貫通孔３６を通過し、成膜対象物２３の表面に垂直に到達する。
【００９１】
このマスク３５を、第一色目の発光層８ｂを形成したときのマスク３１と重ね合わせた場合、各マスク３１、３５の貫通孔３２、３６は重なり合わないようになっている。更に、この２枚のマスク３１、３５に、後述する３枚目のマスク４１を加えた場合、どの２枚のマスクを重ね合わせても、貫通孔３２、３６、４２は重なり合わないようになっている。
【００９２】
即ち、各マスク３１、３５、４１の貫通孔３２、３６、４２は、それぞれ異なる位置に配置されており、従って、第一色目の積層された発光層８ｂの表面には、この蒸着源８３から放出された蒸気は到達せず、蒸着源８３が成膜対象物２３の直下位置を通過することで、図１８(ｌ)に示すように、成膜対象物２３の積層されたホール輸送層７ｂの表面に、第二色目の薄い発光層１０ａが形成される。
【００９３】
発光層形成用の蒸着源８３を元の位置に戻す際に、同じ真空槽８１内の電子輸送層形成用の蒸着源８４を隣接させ、同速度で一緒に移動させると、図１８(ｍ)に示すように、発光層形成用の蒸着源８３が通過した部分では、薄い発光層１０ａの表面に更に発光層が形成され、積層された発光層１０ｂが得られる。また、発光層形成用の蒸着源８３が通過した後、電子輸送層用の蒸着源８４が通過した部分では、積層された発光層１０ｂの表面に薄い電子輸送層１１ａが形成される。
【００９４】
発光層形成用の蒸着源８３が元の位置に戻った状態では、電子輸送層用の蒸着源８４は成膜対象物２３の直下位置を通過しており、この状態では、図１９(ｎ)に示すように、積層されたホール輸送層７ｂの第一色目の積層された発光層８ｂに隣接する位置に、貫通孔３６のパターンに従った第二色目の積層された発光層１０ｂが形成されており、更に、その積層された発光層１０ｂの表面には、同パターンで薄い電子輸送層１１ａが形成されている。
【００９５】
次いで、発光層形成用の蒸着源８３を静止させ、他方、電子輸送層形成用の蒸着源８４は、その内部から有機材料８４ｅの蒸気を放出させながら、図４に示すような元の位置に戻すと、薄い電子輸送層１１ａの表面に更に電子輸送層が形成され、図１９(ｏ)に示すように、第二色目の積層された発光層１０ｂの表面に、積層された電子輸送層１１ｂが形成される。
【００９６】
その電子輸送層１１ｂが形成された成膜対象物２３を、第２の部分成膜室８０から第３の部分成膜室９０に移動させ、真空槽９１内の基板ホルダ９２に保持させる。
【００９７】
図５、図１９(ｐ)の符号２４は、その状態の成膜対象物を示している。この状態の成膜対象物は、積層された電子輸送層９ｂ、１１ｂが真空槽９１の底壁側に向けられており、その表面近傍には、金属板から成るマスク本体４３と、該マスク本体４３に所定パターンで形成された貫通孔４２とを有するマスク４１が配置されている。
【００９８】
このマスク４１の貫通孔底面には、積層された電子輸送層９ｂ、１１ｂは位置しておらず、ホール輸送層７ｂの表面が露出している。
【００９９】
この状態で、第三色目の発光層形成用の蒸着源９３内から発光層の母材の有機材料９３と発色剤となる有機材料９３ｆの蒸気を発生させ、スリット９３ｈから放出させながら、成膜対象物２４の下方位置を移動させると、図２０(ｑ)に示すように、ホール輸送層７ｂの表面に薄い発光層１２ａが形成される。
【０１００】
発光層形成用の蒸着源９３が成膜対象物２４の直下位置を通過し、電子輸送層形成用の蒸着源９４の隣接位置まで到達したら、第一色目、第二色目と同様に、２台の蒸着源９３、９４から有機材料９３ｅ、９３ｆ、９４ｅを放出させながら、発光層形成用の蒸着源９３と電子輸送層形成用の蒸着源９４とを一緒に移動させる。移動方向は、発光層形成用の蒸着源９３が元の位置に戻る方向である。
【０１０１】
２台の蒸着源９３、９４の移動により、図２０(ｒ)に示すように先行する発光層形成用の蒸着源９３によって積層された発光層１２ｂが形成され、後続する電子輸送層形成用の蒸着源９４によって、該発光層１２ｂ上に薄い電子輸送層１３ａが形成される。
【０１０２】
２台の蒸着源９３、９４が成膜対象物２４の直下位置を移動する際中には、成膜対象物２４表面には、マスク４１の貫通孔４２の底面に露出する面は、薄い発光層１２ａと積層された発光層１２ｂと薄い電子輸送層１３ａとが混在している。
【０１０３】
２台の蒸着源９３、９４が成膜対象物２４の直下位置を通過すると、図２０(ｓ)に示すように、積層されたホール輸送層７ｂの表面には、第三色目の積層された発光層１２ｂが形成され、その表面には、薄い電子輸送層１３ａが形成されている。
【０１０４】
次に、発光層形成用の蒸着源９３が停止した状態で、電子輸送層形成用の蒸着源９４が元の位置に戻ると、積層された発光層１２ｂの表面に、図２１(ｔ)に示すように、積層された電子輸送層１３ｂが形成される。
【０１０５】
第三色目の発光層１２ｂと電子輸送層１３ｂが形成された成膜対象物２４は、第３の部分成膜室９０からカソード電極成膜室５６に移動させ、積層された電子輸送層１３ｂ表面に、図２１(ｕ)に示すように、金属膜から成るカソード電極膜１８を形成すると、有機ＬＥＤパネル２５が得られる。
【０１０６】
三原色の各発光層８ｂ、１０ｂ、１２ｂは、同じ膜厚に成膜すると発光量が異なってしまう。従って発光量を等しくするためには膜厚を異ならせる必要がある。
【０１０７】
他方、カソード電極膜１８の下地部分に段差があると、有機ＬＥＤパネル２５の表示品質が悪化してしまう。
【０１０８】
そこで、本発明方法で形成した電子輸送層９ｂ、１１ｂ、１３ｂは、発光層８ｂ、１０ｂ、１２ｂの膜厚に逆比例した膜厚に成膜されており、積層された発光層８ｂ、１０ｂ、１２ｂと、その表面の積層された電子輸送層９ｂ、１１ｂ、１３ｂとで三原色の各色の発光領域１５1、１５2、１５3を構成させた場合、各発光領域１５1、１５2、１５3は、略同じ厚みＦになっている。
【０１０９】
即ち、積層された発光層８ｂ、１０ｂ、１２ｂの膜厚をそれぞれＤ1〜Ｄ3とし、また、各発光層８ｂ、１０ｂ、１２ｂ上の積層された電子輸送層９ｂ、１１ｂ、１３ｂの膜厚それぞれをＥ1〜Ｅ3とすると、
Ｄ1＋Ｅ1 ＝ Ｄ2＋Ｅ2 ＝ Ｄ3＋Ｅ3 ＝Ｆ(ここでは「＝」は略等しいことを表す)。
にされている。
【０１１０】
このように、各発光領域１５1、１５2、１５3は略同じ厚みＦになっているので、その表面に形成されるカソード電極膜１８の表面は平坦になり、段差が生じない。
【０１１１】
上記のようにカソード電極膜１８が形成された有機ＬＥＤパネル２５は、カソード電極成膜室５６から搬出室５２に移動させる。
【０１１２】
全面成膜室６０内には、搬入室５１内から成膜対象物２１が１枚ずつ搬入され、厚いホール注入層６ｂと厚いホール輸送層７ｂとが形成された後、後段の第１〜第３の部分成膜室７０、８０、９０内で、多数の成膜対象物２２の表面に、三原色の発光領域１５1〜１５3が連続して形成され、カソード電極成膜室５６内に１枚ずつ搬入され、複数の有機ＬＥＤパネル２５が連続して形成され、搬出室５２に搬送される。
【０１１３】
搬出室５２内に所定枚数の有機ＬＥＤパネル２５がまとめられた後、搬出室５２だけが大気に開放され、有機ＬＥＤパネル２５は有機ＬＥＤパネル製造装置５０から搬出される。
【０１１４】
上記は、三種類の厚い発光層８ｂ、１０ｂ、１２ｂの膜厚は互いに異なっており、また、その表面に形成された厚い電子輸送層９ｂ、１１ｂ、１３ｂの膜厚も互いに異なっていたが、本発明はそれに限定されるものではない。各厚い発光層８ｂ、１０ｂ、１２ｂを同じ膜厚に形成する場合や、厚い電子輸送層９ｂ、１１ｂ、１３ｂを同じ膜厚に形成する場合も含まれる。
【０１１５】
図２２(ａ)の符号２６はその一例の有機ＬＥＤパネルであり、この有機ＬＥＤパネル２６は、積層された発光層８ｂ'、１０ｂ'、１２ｂ'の膜厚が異なり、その表面の電子輸送層９ｂ'、１１ｂ'、１３ｂ'の膜厚が等しい発光領域１５'1、１５'2、１５'3を有している。このような発光領域１５'1、１５'2、１５'3の表面に形成されたカソード電極膜１８'には段差が生じている。
【０１１６】
また、図２２(ｂ)の有機ＬＥＤパネル２７は、積層された発光層８ｂ"、１０ｂ"、１２ｂ"の膜厚が互いに等しく、且つ、その表面の電子輸送層９ｂ"、１１ｂ"、１３ｂ"の膜厚が互いに等しい発光領域１５"1、１５"2、１５"3を有している。この発光領域１５"1、１５"2、１５"3の表面に形成されたカソード電極膜１８"には段差は生じない。
【０１１７】
以上説明したように、本発明は、異なる真空槽内で赤色、緑色、青色の発光層を形成しており、且つ、各発光層を形成した真空槽内で各発光層上に配置する電子輸送層をそれぞれ別個に形成している。
【０１１８】
従って、発光層とその表面の電荷輸送層(ここでは電子輸送層)とで構成される発光領域の膜厚や、発光層と電荷輸送層の膜厚の比率を、発色する色毎に変えることができる。
【０１１９】
【発明の効果】
先行する蒸着源の復動と後続する蒸着源の往動が同時に行われるので、両方の蒸着源によって形成される有機薄膜間の界面の状態がよく、成膜時間も短縮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いた有機ＬＥＤパネル製造装置を説明するための図
【図２】その全面成膜室を説明するための図
【図３】第１の部分成膜室を説明するための図
【図４】第２の部分成膜室を説明するための図
【図５】第３の部分成膜室を説明するための図
【図６】本発明による薄膜形成工程を説明するための図(１)
【図７】本発明による薄膜形成工程を説明するための図(２)
【図８】本発明による薄膜形成工程を説明するための図(３)
【図９】本発明による薄膜形成工程を説明するための図(４)
【図１０】本発明による薄膜形成工程を説明するための図(５)
【図１１】本発明による薄膜形成工程を説明するための図(６)
【図１２】本発明による薄膜形成工程を説明するための図(７)
【図１３】(ａ)：蒸着源の平面図 (ｂ)：その断面図
【図１４】図２のＡ−Ａ線切断面図
【図１５】(ａ)〜(ｄ)：有機薄膜の形成状態を説明するための図(１)
【図１６】(ｅ)〜(ｇ)：有機薄膜の形成状態を説明するための図(２)
【図１７】(ｈ)〜(ｊ)：有機薄膜の形成状態を説明するための図(３)
【図１８】(ｋ)〜(ｍ)：有機薄膜の形成状態を説明するための図(４)
【図１９】(ｎ)〜(ｐ)：有機薄膜の形成状態を説明するための図(５)
【図２０】(ｑ)〜(ｓ)：有機薄膜の形成状態を説明するための図(６)
【図２１】(ｔ)、(ｕ)：有機薄膜の形成状態を説明するための図(７)
【図２２】(ａ)、(ｂ)：本発明の有機ＬＥＤパネルの他の構造の例を説明するための図
【図２３】従来技術の有機ＬＥＤパネル製造装置の例
【図２４】従来技術の有機ＬＥＤパネルを説明するための図
【符号の説明】
８ａ、８ｂ、１０ａ、１０ｂ、１２ａ、１２ｂ……第１の有機薄膜(発光層)
９ａ、９ｂ、１１ａ、１１ｂ、１３ａ、１３ｂ……第２の有機薄膜(電荷輸送層)
１８……カソード電極膜
２１〜２４……成膜対象物
２５〜２７……有機ＬＥＤパネル
３１、３５、４１……マスク
３２、３６、４２……貫通孔
５０……有機ＬＥＤパネル製造装置
６１、７１、８１、９１……真空槽
６３、７３、８３、９３……第１の蒸着源
６４、７４、８４、９４……第２の蒸着源
７０、８０、９０……部分成膜室
【発明の属する技術分野】
本発明は有機薄膜の製造方法にかかり、特に、二種類の有機薄膜を積層させるのに適した積層型有機薄膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フルカラーフラットパネルディスプレイ用の素子として、有機ＬＥＤ素子が注目されている。有機ＬＥＤ素子は、蛍光性有機化合物を電気的に励起して発光させる自発光型素子であり、高輝度、高視野角、薄型、多色発光が可能であり、しかも数Ｖという低電圧の直流印加で駆動できることから表示素子の主流になり得る可能性が高いと言われている。
【０００３】
図２４の符号１１０は、カラー表示可能な有機ＬＥＤパネルを示している。
この有機ＬＥＤパネル１１０はカラス基板１０４を有している。ガラス基板１０４表面には、透明導電膜１０５と、ホール注入層１０６と、ホール輸送層１０７と、発光層１１１と、電子輸送層１１２と、カソード電極膜１１８とがこの順序で成膜されており、カソード電極膜１１８と透明導電膜１０５との間に直流電源１３０を接続し、カソード電極に負電圧を印加すると、発光層１１１内で可視光線が生成され、その可視光はガラス基板１０４を透過し、有機ＬＥＤパネル１１０の外部に放射されるようになっている。
【０００４】
発光層１１１は、赤色を発光する赤色発光部１１１Rと、緑色を発光する緑色発光部１１１Gと、青色を発光する青発光部１１１Bとで構成されており、各発光部１１１R、１１１G、１１１Bの発光量を変えることで多色表示ができるようになっている。
【０００５】
図２３の符号１００は、上記のような有機ＬＥＤパネル１１０を形成するための従来技術の有機蒸着装置の一例である。
【０００６】
この有機蒸着装置１００は、真空槽１５０を有しており、該真空槽１５０内部の底壁側には、２台の有機蒸発源１２２1、１２２2が配置されている。
真空槽１５０の天井側には基板ホルダ１５１が配置されている。
【０００７】
符号１５５は、ガラス基板１０４の表面に透明導電膜１０５が形成された状態の成膜対象物を示している。この成膜対象物１５５のガラス基板１０４側を基板ホルダ１５１に密着させ、透明導電膜１０５側を有機蒸発源１２２1、１２２2に向ける。
【０００８】
２台の有機蒸発源１２２1、１２２2のうち、一方の有機蒸発源１２２1にはホール注入層１０７を形成する有機材料が配置されており、他方の有機蒸発源１２２2内には、ホール輸送層１０７を形成する有機材料が配置されている。
【０００９】
先ず、ホール注入層１０６の有機材料が配置された有機蒸発源１２２1から、その有機材料の蒸気を発生させ、基板ホルダ１５１側のシャッタ１５５と、有機蒸発源１２２1側のシャッタ１２３1を開けると、放出された有機材料の蒸気が透明導電膜１０５表面に付着し、ホール注入層１０６が形成される。
【００１０】
ホール注入層１０６が所定膜厚に形成された後、シャッタ１２３1を閉じ、他方の有機蒸発源１２２2内でホール輸送層１０７の有機材料の蒸気を生成した状態で、この有機蒸発源１２２2上のシャッタ１２３2を開けると、形成されたホール注入層１０６の表面にホール輸送層１０７が形成される。
【００１１】
ホール輸送層１０７が所定膜厚に形成された後、シャッタ１２１、１２３2を閉じ、ホール注入層１０６とホール輸送層１０７とが形成された成膜対象物１５５をこの有機蒸着装置１００の外部に搬出し、他の有機蒸着装置によって、発光層１１１と電子輸送層１１２とを形成した後、金属の蒸着装置やスパッタリング装置によってカソード電極膜１１８を形成すると、有機ＬＥＤパネル１１０が得られる。
【００１２】
上記のような有機蒸着装置１１０では、有機蒸発源１２２1、１２２2から有機材料の蒸気を放出させ、成膜対象物１５５の表面に有機薄膜を成長させる際に、基板ホルダ１５１を水平面内で回転させており、成膜対象物１５５が基板ホルダ１５１と一緒に回転することで、面内膜厚分布が均一な有機薄膜が形成されるようになっている。
【００１３】
しかしながら、成膜対象物１５５の回転中心部分と外縁部分とで同じ膜厚にすることは困難である。
【００１４】
また、上記のような有機蒸着装置１１０では、有機蒸発源１２２1、１２２2から放出された有機材料の蒸気のうち、成膜対象物１５５表面に斜め方向から入射する成分が多量に存在する。
【００１５】
ホール輸送層１０７表面に、赤、緑、青の各発光部１１１R、１１１G、１１１Bを形成する際には、マスクを用いて発光部１１１R、１１１G、１１１Bを順番に形成するため、マスクを斜め方向に通過した有機材料の蒸気が、各発光部１１１R、１１１G、１１１Bの境界をぼやかしてしまい、綺麗な発色が得られないという問題がある。
【００１６】
【特許文献１】
特開平１１−１４０６２５
【特許文献２】
特開平１１−２２２６６７
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、フルカラー表示に適した有機ＬＥＤパネルとその有機ＬＥＤパネルを製造する製造装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、真空槽内に、板状の成膜対象物と第１、第２の蒸着源とを配置し、マスクを前記成膜対象物の表面に位置させ、前記第１、第２の蒸着源からそれぞれ第１、第２の蒸気を放出させ、前記第１、第２の蒸着源を、それぞれ前記成膜対象物に対して往復移動させ、前記第１の蒸気によって前記成膜対象物表面に第１の有機薄膜を形成し、前記第２の蒸気によって前記第１の有機薄膜表面に第２の有機薄膜を形成する積層型有機薄膜の製造方法であって、前記第１、第２の蒸着源に、第１、第２のスリットそれぞれを有する第１、第２の筺体をそれぞれ設け、前記第１、第２のスリットが前記往復移動の方向に対して水平面内で垂直な方向に向くようにして、前記真空槽内の水平方向の一端部に前記第１の筺体を配置し、他端部に前記第２の筺体を配置しておき、前記第１、第２の筺体の内部で前記第１、第２の蒸気を生成して前記第１のスリットから前記第１の蒸気を放出させながら、前記成膜対象物の直下位置を通過させて前記第１の筺体を前記一端部から前記他端部に移動させる工程と、前記第１、第２のスリットから前記第１、第２の蒸気をそれぞれ放出させながら、前記成膜対象物の直下位置を通過させて前記第１、第２の筺体を前記他端部から前記一端部に一緒に移動させる工程と、前記第２のスリットから前記第２の蒸気を放出させながら、前記成膜対象物の直下位置を通過させて前記第２の筺体を前記一端部から前記他端部に移動させる工程と、を含み、前記第１、第２の蒸気を前記成膜対象物の表面に垂直に到達させる積層型有機薄膜の製造方法である。
請求項２記載の発明は、複数の貫通孔が所定パターンで配置されたマスクを前記成膜対象物の表面に位置させ、前記第１、第２の有機薄膜を、前記貫通孔と同じパターンに形成する請求項１記載の積層型有機薄膜の製造方法である。
請求項３記載の発明は、前記第１の有機薄膜は発光層であり、前記第２の有機薄膜は電荷輸送層である請求項２記載の積層型有機薄膜の製造方法である。
【００１９】
本発明は上記のように構成されており、１台の真空槽内に少なくとも２台の蒸着源が配置された有機薄膜製造装置を用いている。２台の蒸着源は、それぞれ独立に移動可能に構成されており、成膜工程の開始前の状態では、一方の蒸着源が真空槽内の水平方向の一端部に配置され、他方の蒸着源が他端部に配置されている。
【００２０】
成膜対象物は、各蒸着源よりも上方位置であって、両方の蒸着源の間の位置に配置されており、各蒸着源がそれぞれ往復移動し、成膜対象物表面に有機薄膜を形成する際に、一方の蒸着源が他方の蒸着源に近づく方向に移動し、成膜対象物の直下位置を通過する際に、成膜対象物表面に第１の有機薄膜を形成する。
【００２１】
その蒸着源を第１の蒸着源とし、他方を第２の蒸着源とすると、次いで、第１、第２の蒸着源の両方が、第１の蒸着源の元の位置の方向に一緒に移動すると、先行する第１の蒸着源の通過により、第１の有機薄膜が二層積層され膜厚が厚くなる。そして、後続する第２の蒸着源の通過により、第１の有機薄膜の表面に第２の有機薄膜が形成される。
【００２２】
第２の有機薄膜の形成後、第２の蒸着源を元の位置に戻すと、第２の有機薄膜が二層積層され、膜厚が厚くなる。
【００２３】
このように、第１の蒸着源の復動と第２の蒸着源の往動が同時に行われるので、第１、第２の有機薄膜間の界面の状態がよく、成膜時間も短縮される。
【００２４】
第１、第２の有機薄膜は、異なる有機化合物によって形成される薄膜であってもよいし、同じ有機化合物で形成される薄膜であってもよい。また、第１、第２の蒸着源から放出され、第１、第２の有機薄膜に含有される添加物も異なる場合と同じ場合の両方が含まれる。
また、本発明の電荷輸送層は、電子輸送層とホール輸送層の両方が含まれる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下で図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１の符号５０は、本発明の一例の有機ＬＥＤパネル製造装置を示している。この有機ＬＥＤパネル製造装置５０は、搬送室５３を有しており、該搬送室５３の周囲に、搬入室５１と、搬出室５２と、全面成膜室６０と、第１〜第３の部分成膜室７０、８０、９０と、カソード電極成膜室５６とを有している。
【００２６】
搬送室５３内には、基板搬送ロボット５９が配置されており、該基板搬送ロボット５９により、搬入室５１内に装着された成膜対象物を、全面成膜室６０と、第１〜第３の部分成膜室７０、８０、９０と、カソード電極成膜室５６との間で移動させ、搬出室５２に搬送した後、該搬出室５２から有機ＬＥＤパネル製造装置５０の外部に搬出するように構成されている。
【００２７】
図２〜図５を参照し、全面成膜室６０と第１〜第３の部分成膜室７０、８０、９０は、それぞれ真空槽６１、７１、８１、９１を有している。
【００２８】
各真空槽６１、７１、８１、９１内部の底壁上にはそれぞれ、２台の蒸着源６３、６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４が配置されている。
【００２９】
成膜作業開始前の待機状態では、２台の蒸着源６３、６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４のうち、一方の蒸着源６３、７３、８３、９３は、真空槽６１、７１、８１、９１内部の水平方向の一端部に配置され、他方の蒸着源６４、７４、８４、９４は他端部に配置されている。ここでは、一方の蒸着源６３、７３、８３、９３が真空槽６１、７１、８１、９１の左端位置に配置され、他方の蒸着源６４、７４、８４、９４は右端位置に配置されている。
【００３０】
真空槽６１、７１、８１、９１内部の天井側には、基板ホルダ６２、７２、８２、９２が配置されている。成膜作業開始前の待機状態では、基板ホルダ６２、７２、８２、９２の鉛直下方位置には、蒸着源６３、６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４が位置しないようになっている。
【００３１】
蒸着源６３、６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４の構造を説明すると、各蒸着源６３、６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４は、それぞれ筺体６３ａ、６４ａ、７３ａ、７４ａ、８３ａ、８４ａ、９３ａ、９４ａを有している。
【００３２】
各蒸着源６３、６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４の筺体６３ａ、６４ａ、７３ａ、７４ａ、８３ａ、８４ａ、９３ａ、９４ａ内には、下記のように、１乃至３台の材料容器が配置されている。
【００３３】
全面成膜室６０は、ホール注入層と、ホール輸送層とを成膜する装置であり、この全面成膜室６０内の蒸着源６３、６４には材料容器６３ｂ、６４ｂが１台ずつ配置されている。一方の材料容器６３ｂには、ホール注入層の原料となる有機材料６３ｅが納められ、他方の材料容器６４ｂには、ホール輸送層の原料となる有機材料６４ｅが納められている。
【００３４】
第１〜第３の部分成膜室７０、８０、９０は、それぞれ緑色、赤色、青色から成る三原色の各発光層と、電子輸送層とから成る発光領域を、各成膜室７０、８０、９０内で形成するように構成されており、三原色で発光する結果、得られる有機ＬＥＤパネルはフルカラー表示が可能になっている。
【００３５】
第１〜第３の部分成膜室７０、８０、９０の蒸着源７３、７４、８３、８４、９３、９４は、一方の蒸着源７３、８３、９３がそれぞれ異なる色の発光層の形成用であり、他方の蒸着源７４、８４、９４が電子輸送層形成用になっている。
【００３６】
電子輸送層形成用の蒸着源７４、８４、９４内には、１台の材料容器７４ｂ、８４ｂ、９４ｂが配置されており、各材料容器７４ｂ、８４ｂ、９４ｂ内には同種類の有機材料７４ｅ、８４ｅ、９４ｅが配置されている。
【００３７】
他方、発光層形成用の各蒸着源７３、８３、９３内には、発光層の母材用の材料容器７３ｂ、８３ｂ、９３ｂが１台ずつと、各発光層の色に応じた発色剤の材料容器７３ｃ、８３ｃ、８３ｄ、９３ｃが配置されている。青及び緑では、それぞれ１台の材料容器７３ｃ、９３ｃが各筺体７３ａ、９３ａ内に配置され、赤色では２台の材料容器８３ｃ、８３ｄが１台の筺体８３ａ内に配置されている。
【００３８】
母材用の材料容器７３ｂ、８３ｂ、９３ｂに配置された有機材料７３ｅ、８３ｅ、９３ｅは、ここでは同種類の有機化合物(Ａｌｑ3(８−hydroxyquinoline aluminium)が用いられている。
【００３９】
他方、発色剤の材料容器７３ｃ、８３ｃ、８３ｄ、９３ｃ内には、色に応じた有機化合物が納められており、緑色の発色剤用の材料容器７３ｃ内の有機材料７３ｆには、Ｃ５４５Ｔが用いられ、赤色の発色剤用の材料容器８３ｃ、８３ｄ内の有機材料８３ｆ、８３ｇには、それぞれＤＣＪＴＢとＲｕｂｒｅｎｅとが用いられている。
【００４０】
また、青色の発色剤用の材料容器９３ｃ内の有機材料９３ｆには、ＤＰＶＢｉが用いられている。
【００４１】
次に、ホール注入層形成用の蒸着源６３を代表させ、各蒸着源６３、６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４の構造を説明する。
【００４２】
図１３(ａ)はその蒸着源６３の平面図である。該筺体６３ａは直方体形状であり、水平方向に延設されている。筺体６３ａの上部には、細長のスリット６３ｈが、筺体６３ａの長辺方向に沿って形成されている。他の蒸着源６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４の筺体６４ａ、７３ａ、７４ａ、８３ａ、８４ａ、９３ａ、９４ａも同じ構造であり、各スリット６３ｈ、６４ｈ、７３ｈ、７４ｈ、８３ｈ、８４ｈ、９３ｈ、９４ｈは真空槽６１、７１、８１、９１の天井側に向けられている。
【００４３】
全面成膜室６０と第１〜第３の部分成膜室７０、８０、９０内では、各蒸着源６３、６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４は、それぞれスリット６３ｈ、６４ｈ、７３ｈ、７４ｈ、８３ｈ、８４ｈ、９３ｈ、９４ｈを同じ方向に向けられており、従って、各真空槽６１、７１、８１、９１内の２台の蒸着源６３、６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４のスリット６３ｈ、６４ｈ、７３ｈ、７４ｈ、８３ｈ、８４ｈ、９３ｈ、９４ｈは、それぞれ互いに平行になっている。
【００４４】
材料容器６３ｂ、６４ｂ、７３ｂ、７４ｂ、８３ｂ、８４ｂ、９３ｂ、９４ｂはスリット６３ｈ、６４ｈ、７３ｈ、７４ｈ、８３ｈ、８４ｈ、９３ｈ、９４ｈよりも長い直方体形状になっており、各スリット６３ｈ、６４ｈ、７３ｈ、７４ｈ、８３ｈ、８４ｈ、９３ｈ、９４ｈの直下の位置に、スリット６３ｈに対して平行に配置されている。
【００４５】
蒸着源６３の拡大図を図１３(ｂ)に示す。また、図１４は、全面成膜室６０の、図２とは直角方向の断面図である。この図１４は、図２のＡ−Ａ線切断面図に相当する。
【００４６】
蒸着容器６３の上部には、蓋部材６３ｊが配置されている。この蓋部材６３ｊには、スリット６３ｈに対して同方向に伸びる細長の開口６３ｋが形成されている。
【００４７】
蓋部材６３ｊには飛沫防止板６３ｍが取り付けられている。この飛沫防止板６３ｍは、開口６３ｋの下方位置に配置されており、蓋部材６３ｊとの間で隙間６３ｐが形成されるようになっている。
【００４８】
有機材料６３ｅは、この材料容器６３ｂ内の飛沫防止板６３ｍよりも下方位置に配置されている。蓋部材６３ｊと飛沫防止板６３ｍは、抵抗発熱体で構成されており、蓋部材６３ｊと飛沫防止板６３ｍに通電し、発熱させると有機材料６３ｅが蒸発し、その蒸気６３ｎが放出される。
【００４９】
飛沫防止板６３ｍの幅及び長さは開口６３ｋの幅及び長さよりも大きくされており、有機材料６３ｅから発生した蒸気６３ｎは、飛沫防止板６３ｍを迂回し、隙間６３ｐを通って開口６３ｋから放出されるようになっている。
【００５０】
有機材料６３ｅが突沸した場合、有機材料６３ｅの飛沫は直線的に飛行するため隙間６３ｐを通過できず、飛沫防止板６３ｍか蓋部材６３ｊに衝突し、衝突した位置に付着するようになっている。従って飛沫は開口６３ｋから放出されない。飛沫防止板６３ｍや蓋部材６３ｊに付着した飛沫は飛沫防止板６３ｍ又は蓋部材６３ｊで熱せられ、再度蒸発して開口６３ｋから筺体６３ａ内に放出される。
【００５１】
いずれにしろ、各蒸着源蒸着源６３、６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４から筺体６３ａ、６４ａ、７３ａ、７４ａ、８３ａ、８４ａ、９３ａ、９４ａ内に放出された蒸気は、スリット６３ｈ、６４ｈ、７３ｈ、７４ｈ、８３ｈ、８４ｈ、９３ｈ、９４ｈを通って、筺体６３ａ、６４ａ、７３ａ、７４ａ、８３ａ、８４ａ、９３ａ、９４ａの外部に放出される。
【００５２】
各蒸着源６３、６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４は、真空槽６１、７１、８１、９１内でそれぞれ個別に、又は一緒に往復移動できるように構成されている。
【００５３】
この移動の方向は、スリット６３ｈ、６４ｈ、７３ｈ、７４ｈ、８３ｈ、８４ｈ、９３ｈ、９４ｈの長辺方向に対して垂直な方向であり、且つ水平な方向である。
【００５４】
図２〜図５の符号２１〜２４は、成膜対象物を示しており、各基板ホルダ６２、７２、８２、９２にそれぞれ保持されている。
【００５５】
各蒸着源６３、６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４を往復移動させると、スリット６３ｈ、６４ｈ、７３ｈ、７４ｈ、８３ｈ、８４ｈ、９３ｈ、９４ｈが成膜対象物２１〜２４の近傍を通過する。
【００５６】
このとき、各蒸着源６３、６４、７３、７４、８３、８４、９３、９４内部で有機材料の蒸気が生成され、スリット６３ｈ、６４ｈ、７３ｈ、７４ｈ、８３ｈ、８４ｈ、９３ｈ、９４ｈから放出されている場合には、その蒸気は成膜対象物２１〜２４表面に到達するようになっている。
【００５７】
次に、上記の有機ＬＥＤパネル製造装置５０を用い、有機ＬＥＤパネルを製造する工程を説明する。
【００５８】
図１５(ａ)の符号２１は、成膜対象物であり、ガラス基板４の表面にＩＴＯ(インジウム・錫酸化物)から成る透明導電膜５が形成されている。
【００５９】
先ず、搬送室５３と搬入室５１の間のバルブを閉じ、搬送室５３と各成膜室６０、７０、８０、９０、５６を真空排気しておく。
【００６０】
搬送室５３と、各成膜室６０、７０、８０、９０、５６の真空雰囲気を維持しながら搬入室５１を大気に開放し、搬入室５１内に成膜対象物２１を所定枚数装着する。そして、大気との間の扉を閉じ、搬入室５１内部を真空排気する。
【００６１】
この状態では、成膜対象物２１を真空雰囲気に置いたまま、成膜対象物２１を搬入室５１と搬出室５２と各成膜室６０、７０、８０、９０、５６の間で移動させられるようになっている。
【００６２】
先ず、搬入室５１と搬送室５３の間のバルブを開け、基板搬送ロボット５９によって成膜対象物２１を１枚ずつ取り出し、全面成膜室６０の真空槽６１内に搬入し、透明導電膜５を真空槽６１の底壁側に向け、基板ホルダ６２に水平に保持させる。
【００６３】
全面成膜室６０内では、ホール注入層用の蒸着源６３を真空槽６１内の横方向の一端部に配置し、ホール輸送層用の蒸着源６４を真空槽６１内の横方向の他端部に配置しておく。
【００６４】
その状態で、先ず、ホール注入層用の蒸着源６３から、ホール注入層用の有機材料６３ｅの蒸気を発生させ、スリット６３ｈの長手方向とは垂直の方向に水平移動させ、成膜対象物２１の直下位置を移動させる。
【００６５】
図６は、ホール注入層用の蒸着源６３が成膜対象物２１の直下の成膜対象物２１の真ん中付近の位置にある状態を示しており、図７は、その状態から更に蒸着源６３が移動し、成膜対象物２１の直下位置を通過してホール輸送層用の蒸着源６４の隣接位置まで到達したところを示している。
【００６６】
図７に示した状態では、成膜対象物２１はホール注入層用の有機材料６３ｅの蒸気で１回走査されており、図１５(ｂ)に示すように、透明導電膜５の表面に、薄いホール注入層６ａが形成されている。
【００６７】
次に、ホール注入層用の蒸着源６３と、ホール輸送層用の蒸着源６４とから、有機材料６３ｅ、６４ｅの蒸気を放出させ、ホール注入層用の蒸着源６３を元の位置に戻す。
【００６８】
このとき、ホール輸送層用の蒸着源６４も、ホール注入層用の蒸着源６３の移動に随伴させ、ホール注入層用の蒸着源６３とホール輸送層用の蒸着源６４とを隣接させた状態で同速度で一緒に移動させる 図８は、両方の蒸着源６３、６４が、成膜対象物２１の直下位置を移動中の状態を示している。
【００６９】
この場合、ホール注入層用の蒸着源６３が先行して移動するため、成膜対象物２１上の薄いホール注入層６ａは、再度ホール注入層用の有機材料６３ｅの蒸気に曝され、図１５(ｃ)に示すように、積層されたホール注入層６ｂが形成される。
【００７０】
次に、後続するホール輸送層用の蒸着源６４が通過し、ホール注入層６ｂの表面が有機材料６４ｅの蒸気に曝されると、積層されたホール注入層６ｂの表面に薄いホール輸送層７ａが形成される。
【００７１】
ホール注入層用の蒸着源６３とホール輸送層用の蒸着源６４とが成膜対象物２１の直下位置を移動中の場合は、成膜対象物２１の表面には、ホール注入層用の蒸着源６３が到達しておらず、薄いホール注入層６ａが露出している部分と、ホール注入層用の蒸着源６３が通過し、積層されたホール注入層６ｂが形成された部分と、更に、ホール輸送層用の蒸着源６４が通過し、そのホール注入層６ｂの表面に、薄いホール輸送層７ａが形成された部分とが混在している。
【００７２】
そして、図９に示すように、ホール注入層６３用の蒸着源６３が元の位置に戻り、それに伴ってホール輸送層用の蒸着源６４が成膜対象２１の直下位置の通過を１回終了すると、図１５(ｄ)に示すように、導電性薄膜５の表面の積層されたホール注入層６ｂと、該ホール注入層６ｂ表面に薄いホール輸送層７ａが形成される。
【００７３】
次いで、図１０に示すように、ホール注入層用の蒸着源６３を停止させ、ホール輸送層用の蒸着源６４から有機材料６４ｅの蒸気を放出させながら、図２に示したような元の位置まで移動させると、薄いホール輸送層７ａの表面に更にホール輸送層が形成され、図１６(ｅ)に示すように、積層されたホール輸送層７ｂが得られる。
【００７４】
蒸着源６３、６４からの蒸気放出量が一定であり、且つ、往復移動中の移動速度が一定である場合は、薄いホール注入層６ａと薄いホール輸送層７ａの膜厚は、それぞれ積層されたホール注入層６ｂと、積層されたホール輸送層７ｂの半分になある。
【００７５】
次に、上記のように、積層されたホール注入層６ｂと、積層されたホール輸送層７ｂが、成膜対象物２１の所定領域内に全面成膜された後、全面成膜室６０内から搬出し、第１の部分成膜室７０内に搬入する。
【００７６】
図３、図１６(ｆ)の符号２２は、第１の部分成膜室７０内に搬入され、基板ホルダ７２に水平に保持された成膜対象物を示している。この成膜対象物２２表面のホール輸送層７ｂは、真空槽７１の底壁側に向けられている。
【００７７】
また、この成膜対象物２２のホール輸送層７の近傍には、マスク３１が配置されている。
このマスク３１は、金属板から成るマスク本体３３と、該マスク本体３３に所定の規則で配置された多数の貫通孔３２とで構成されている。
【００７８】
第１の部分成膜室置７０内では、発光層形成用の蒸着源７３と、電子輸送層形成用の蒸着源７４とが、真空槽７１内の両端に配置されている。
【００７９】
基板ホルダ７２に成膜対象物２２を保持させた後、先ず、発光層形成用の蒸着源７３内で母材の有機材料７３ｅと発色剤の有機材料７３ｆの蒸気を発生させ、両方の蒸気をスリット７３ｈから放出させながら、蒸着源７３をスリット７３ｈの長手方向とは垂直な方向に水平移動させる。
【００８０】
蒸着源７４が成膜対象物２２の直下位置を移動する際に、スリット７３ｈから放出された有機材料７３ｅ、７３ｆの蒸気は、マスク３１の貫通孔３２を通過し、積層されたホール輸送層７ｂの表面に垂直に到達する。
【００８１】
図１１は、発光層形成用の蒸着源７３が、電子輸送層形成用の蒸着源７４の隣接位置まで移動した状態を示しており、その蒸気により、図１６(ｇ)に示すように、積層されたホール輸送層７ｂの表面に、貫通孔３２が配置されたパターンと同じパターンで薄い発光層８ａが形成される。この薄い発光層８ａは三原色のうちの一色の色で発光する。
【００８２】
次いで、発光層形成用の蒸着源７３と電子輸送層用の蒸着源７４とから、それらの内部に配置された有機材料７３ｅ、７３ｆ、７４ｅの蒸気を放出させながら、２個の蒸着源７３、７４を互いに隣接させ、同速度で一緒に移動させる。移動方向は発光層形成用の蒸着源７３が元の位置に戻る方向である。
【００８３】
両方の蒸着源７３、７４が成膜対象物２２の直下位置を移動する際には発光層形成用の蒸着源７３が先行するため、図１７(ｈ)に示すように、先ず、発光層形成用の蒸着源７３が通過した部分で、薄い発光層８ａ表面に更に発光層が形成され、積層された発光層８ｂが得られる。
【００８４】
次に、後続する電子輸送層形成用の蒸着源７４が通過するため、積層された発光層８ｂの表面には薄い電子輸送層９ａが形成される。
【００８５】
図１２に示すように、発光層形成用の蒸着源７３が元の位置に戻った状態では、電子輸送層形成用の蒸着源７４は成膜対象物２２の真下位置を１回通過しており、図１７(ｉ)に示すように、積層されたホール輸送層７ｂの表面には、マスク３１の貫通孔３２のパターンに応じた積層された発光層８ｂが形成されており、更に、該発光層８ｂの表面には薄い電子輸送層９ａが形成されている。
【００８６】
その状態から、電子輸送層形成用の蒸着源７４から有機材料７４ｅの蒸気を放出させながら元の位置に戻すと、蒸着源７４の移動に伴って薄い電子輸送層９ａの表面に更に電子輸送層が形成され、図１７(ｊ)に示すように、積層された発光層８ｂの表面に、発光層８ｂと同じパターンで積層された電子輸送層９ｂが得られる。
【００８７】
第１の部分成膜室７０内で、成膜対象物２２に積層された電子輸送層９ｂが形成された後、その成膜対象物２２を第１の部分成膜室７０から第２の部分成膜室８０内に移動させ、第２の部分成膜室８０内の基板ホルダ８２に水平に保持させる。
【００８８】
図４、図１８(ｋ)の符号２３は、その状態の成膜対象物を示している。基板ホルダ８２に保持された成膜対象物２３は、積層された電子輸送層９ｂが形成された表面が、真空槽８１の底壁側に向けられている。この電子輸送層９ｂの近傍には、マスク３５が配置されている。
【００８９】
その状態で、発光層形成用の蒸着源８３内部で母材の有機材料８３ｅの蒸気と、２種類の発色剤の有機材料８３ｆ、８３ｇの蒸気を発生させ、スリット８３ｈから放出させながら、蒸着源８３をスリット８３ｈとは垂直な方向に移動させる。
【００９０】
マスク３５は、金属板から成るマスク本体３７と、該マスク本体３７に、所定の規則で配置された貫通孔３６とで構成されており、蒸着源８３から放出された蒸気は貫通孔３６を通過し、成膜対象物２３の表面に垂直に到達する。
【００９１】
このマスク３５を、第一色目の発光層８ｂを形成したときのマスク３１と重ね合わせた場合、各マスク３１、３５の貫通孔３２、３６は重なり合わないようになっている。更に、この２枚のマスク３１、３５に、後述する３枚目のマスク４１を加えた場合、どの２枚のマスクを重ね合わせても、貫通孔３２、３６、４２は重なり合わないようになっている。
【００９２】
即ち、各マスク３１、３５、４１の貫通孔３２、３６、４２は、それぞれ異なる位置に配置されており、従って、第一色目の積層された発光層８ｂの表面には、この蒸着源８３から放出された蒸気は到達せず、蒸着源８３が成膜対象物２３の直下位置を通過することで、図１８(ｌ)に示すように、成膜対象物２３の積層されたホール輸送層７ｂの表面に、第二色目の薄い発光層１０ａが形成される。
【００９３】
発光層形成用の蒸着源８３を元の位置に戻す際に、同じ真空槽８１内の電子輸送層形成用の蒸着源８４を隣接させ、同速度で一緒に移動させると、図１８(ｍ)に示すように、発光層形成用の蒸着源８３が通過した部分では、薄い発光層１０ａの表面に更に発光層が形成され、積層された発光層１０ｂが得られる。また、発光層形成用の蒸着源８３が通過した後、電子輸送層用の蒸着源８４が通過した部分では、積層された発光層１０ｂの表面に薄い電子輸送層１１ａが形成される。
【００９４】
発光層形成用の蒸着源８３が元の位置に戻った状態では、電子輸送層用の蒸着源８４は成膜対象物２３の直下位置を通過しており、この状態では、図１９(ｎ)に示すように、積層されたホール輸送層７ｂの第一色目の積層された発光層８ｂに隣接する位置に、貫通孔３６のパターンに従った第二色目の積層された発光層１０ｂが形成されており、更に、その積層された発光層１０ｂの表面には、同パターンで薄い電子輸送層１１ａが形成されている。
【００９５】
次いで、発光層形成用の蒸着源８３を静止させ、他方、電子輸送層形成用の蒸着源８４は、その内部から有機材料８４ｅの蒸気を放出させながら、図４に示すような元の位置に戻すと、薄い電子輸送層１１ａの表面に更に電子輸送層が形成され、図１９(ｏ)に示すように、第二色目の積層された発光層１０ｂの表面に、積層された電子輸送層１１ｂが形成される。
【００９６】
その電子輸送層１１ｂが形成された成膜対象物２３を、第２の部分成膜室８０から第３の部分成膜室９０に移動させ、真空槽９１内の基板ホルダ９２に保持させる。
【００９７】
図５、図１９(ｐ)の符号２４は、その状態の成膜対象物を示している。この状態の成膜対象物は、積層された電子輸送層９ｂ、１１ｂが真空槽９１の底壁側に向けられており、その表面近傍には、金属板から成るマスク本体４３と、該マスク本体４３に所定パターンで形成された貫通孔４２とを有するマスク４１が配置されている。
【００９８】
このマスク４１の貫通孔底面には、積層された電子輸送層９ｂ、１１ｂは位置しておらず、ホール輸送層７ｂの表面が露出している。
【００９９】
この状態で、第三色目の発光層形成用の蒸着源９３内から発光層の母材の有機材料９３と発色剤となる有機材料９３ｆの蒸気を発生させ、スリット９３ｈから放出させながら、成膜対象物２４の下方位置を移動させると、図２０(ｑ)に示すように、ホール輸送層７ｂの表面に薄い発光層１２ａが形成される。
【０１００】
発光層形成用の蒸着源９３が成膜対象物２４の直下位置を通過し、電子輸送層形成用の蒸着源９４の隣接位置まで到達したら、第一色目、第二色目と同様に、２台の蒸着源９３、９４から有機材料９３ｅ、９３ｆ、９４ｅを放出させながら、発光層形成用の蒸着源９３と電子輸送層形成用の蒸着源９４とを一緒に移動させる。移動方向は、発光層形成用の蒸着源９３が元の位置に戻る方向である。
【０１０１】
２台の蒸着源９３、９４の移動により、図２０(ｒ)に示すように先行する発光層形成用の蒸着源９３によって積層された発光層１２ｂが形成され、後続する電子輸送層形成用の蒸着源９４によって、該発光層１２ｂ上に薄い電子輸送層１３ａが形成される。
【０１０２】
２台の蒸着源９３、９４が成膜対象物２４の直下位置を移動する際中には、成膜対象物２４表面には、マスク４１の貫通孔４２の底面に露出する面は、薄い発光層１２ａと積層された発光層１２ｂと薄い電子輸送層１３ａとが混在している。
【０１０３】
２台の蒸着源９３、９４が成膜対象物２４の直下位置を通過すると、図２０(ｓ)に示すように、積層されたホール輸送層７ｂの表面には、第三色目の積層された発光層１２ｂが形成され、その表面には、薄い電子輸送層１３ａが形成されている。
【０１０４】
次に、発光層形成用の蒸着源９３が停止した状態で、電子輸送層形成用の蒸着源９４が元の位置に戻ると、積層された発光層１２ｂの表面に、図２１(ｔ)に示すように、積層された電子輸送層１３ｂが形成される。
【０１０５】
第三色目の発光層１２ｂと電子輸送層１３ｂが形成された成膜対象物２４は、第３の部分成膜室９０からカソード電極成膜室５６に移動させ、積層された電子輸送層１３ｂ表面に、図２１(ｕ)に示すように、金属膜から成るカソード電極膜１８を形成すると、有機ＬＥＤパネル２５が得られる。
【０１０６】
三原色の各発光層８ｂ、１０ｂ、１２ｂは、同じ膜厚に成膜すると発光量が異なってしまう。従って発光量を等しくするためには膜厚を異ならせる必要がある。
【０１０７】
他方、カソード電極膜１８の下地部分に段差があると、有機ＬＥＤパネル２５の表示品質が悪化してしまう。
【０１０８】
そこで、本発明方法で形成した電子輸送層９ｂ、１１ｂ、１３ｂは、発光層８ｂ、１０ｂ、１２ｂの膜厚に逆比例した膜厚に成膜されており、積層された発光層８ｂ、１０ｂ、１２ｂと、その表面の積層された電子輸送層９ｂ、１１ｂ、１３ｂとで三原色の各色の発光領域１５1、１５2、１５3を構成させた場合、各発光領域１５1、１５2、１５3は、略同じ厚みＦになっている。
【０１０９】
即ち、積層された発光層８ｂ、１０ｂ、１２ｂの膜厚をそれぞれＤ1〜Ｄ3とし、また、各発光層８ｂ、１０ｂ、１２ｂ上の積層された電子輸送層９ｂ、１１ｂ、１３ｂの膜厚それぞれをＥ1〜Ｅ3とすると、
Ｄ1＋Ｅ1 ＝ Ｄ2＋Ｅ2 ＝ Ｄ3＋Ｅ3 ＝Ｆ(ここでは「＝」は略等しいことを表す)。
にされている。
【０１１０】
このように、各発光領域１５1、１５2、１５3は略同じ厚みＦになっているので、その表面に形成されるカソード電極膜１８の表面は平坦になり、段差が生じない。
【０１１１】
上記のようにカソード電極膜１８が形成された有機ＬＥＤパネル２５は、カソード電極成膜室５６から搬出室５２に移動させる。
【０１１２】
全面成膜室６０内には、搬入室５１内から成膜対象物２１が１枚ずつ搬入され、厚いホール注入層６ｂと厚いホール輸送層７ｂとが形成された後、後段の第１〜第３の部分成膜室７０、８０、９０内で、多数の成膜対象物２２の表面に、三原色の発光領域１５1〜１５3が連続して形成され、カソード電極成膜室５６内に１枚ずつ搬入され、複数の有機ＬＥＤパネル２５が連続して形成され、搬出室５２に搬送される。
【０１１３】
搬出室５２内に所定枚数の有機ＬＥＤパネル２５がまとめられた後、搬出室５２だけが大気に開放され、有機ＬＥＤパネル２５は有機ＬＥＤパネル製造装置５０から搬出される。
【０１１４】
上記は、三種類の厚い発光層８ｂ、１０ｂ、１２ｂの膜厚は互いに異なっており、また、その表面に形成された厚い電子輸送層９ｂ、１１ｂ、１３ｂの膜厚も互いに異なっていたが、本発明はそれに限定されるものではない。各厚い発光層８ｂ、１０ｂ、１２ｂを同じ膜厚に形成する場合や、厚い電子輸送層９ｂ、１１ｂ、１３ｂを同じ膜厚に形成する場合も含まれる。
【０１１５】
図２２(ａ)の符号２６はその一例の有機ＬＥＤパネルであり、この有機ＬＥＤパネル２６は、積層された発光層８ｂ'、１０ｂ'、１２ｂ'の膜厚が異なり、その表面の電子輸送層９ｂ'、１１ｂ'、１３ｂ'の膜厚が等しい発光領域１５'1、１５'2、１５'3を有している。このような発光領域１５'1、１５'2、１５'3の表面に形成されたカソード電極膜１８'には段差が生じている。
【０１１６】
また、図２２(ｂ)の有機ＬＥＤパネル２７は、積層された発光層８ｂ"、１０ｂ"、１２ｂ"の膜厚が互いに等しく、且つ、その表面の電子輸送層９ｂ"、１１ｂ"、１３ｂ"の膜厚が互いに等しい発光領域１５"1、１５"2、１５"3を有している。この発光領域１５"1、１５"2、１５"3の表面に形成されたカソード電極膜１８"には段差は生じない。
【０１１７】
以上説明したように、本発明は、異なる真空槽内で赤色、緑色、青色の発光層を形成しており、且つ、各発光層を形成した真空槽内で各発光層上に配置する電子輸送層をそれぞれ別個に形成している。
【０１１８】
従って、発光層とその表面の電荷輸送層(ここでは電子輸送層)とで構成される発光領域の膜厚や、発光層と電荷輸送層の膜厚の比率を、発色する色毎に変えることができる。
【０１１９】
【発明の効果】
先行する蒸着源の復動と後続する蒸着源の往動が同時に行われるので、両方の蒸着源によって形成される有機薄膜間の界面の状態がよく、成膜時間も短縮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いた有機ＬＥＤパネル製造装置を説明するための図
【図２】その全面成膜室を説明するための図
【図３】第１の部分成膜室を説明するための図
【図４】第２の部分成膜室を説明するための図
【図５】第３の部分成膜室を説明するための図
【図６】本発明による薄膜形成工程を説明するための図(１)
【図７】本発明による薄膜形成工程を説明するための図(２)
【図８】本発明による薄膜形成工程を説明するための図(３)
【図９】本発明による薄膜形成工程を説明するための図(４)
【図１０】本発明による薄膜形成工程を説明するための図(５)
【図１１】本発明による薄膜形成工程を説明するための図(６)
【図１２】本発明による薄膜形成工程を説明するための図(７)
【図１３】(ａ)：蒸着源の平面図 (ｂ)：その断面図
【図１４】図２のＡ−Ａ線切断面図
【図１５】(ａ)〜(ｄ)：有機薄膜の形成状態を説明するための図(１)
【図１６】(ｅ)〜(ｇ)：有機薄膜の形成状態を説明するための図(２)
【図１７】(ｈ)〜(ｊ)：有機薄膜の形成状態を説明するための図(３)
【図１８】(ｋ)〜(ｍ)：有機薄膜の形成状態を説明するための図(４)
【図１９】(ｎ)〜(ｐ)：有機薄膜の形成状態を説明するための図(５)
【図２０】(ｑ)〜(ｓ)：有機薄膜の形成状態を説明するための図(６)
【図２１】(ｔ)、(ｕ)：有機薄膜の形成状態を説明するための図(７)
【図２２】(ａ)、(ｂ)：本発明の有機ＬＥＤパネルの他の構造の例を説明するための図
【図２３】従来技術の有機ＬＥＤパネル製造装置の例
【図２４】従来技術の有機ＬＥＤパネルを説明するための図
【符号の説明】
８ａ、８ｂ、１０ａ、１０ｂ、１２ａ、１２ｂ……第１の有機薄膜(発光層)
９ａ、９ｂ、１１ａ、１１ｂ、１３ａ、１３ｂ……第２の有機薄膜(電荷輸送層)
１８……カソード電極膜
２１〜２４……成膜対象物
２５〜２７……有機ＬＥＤパネル
３１、３５、４１……マスク
３２、３６、４２……貫通孔
５０……有機ＬＥＤパネル製造装置
６１、７１、８１、９１……真空槽
６３、７３、８３、９３……第１の蒸着源
６４、７４、８４、９４……第２の蒸着源
７０、８０、９０……部分成膜室
Claims (3)
- 真空槽内に、板状の成膜対象物と第１、第２の蒸着源とを配置し、
マスクを前記成膜対象物の表面に位置させ、
前記第１、第２の蒸着源からそれぞれ第１、第２の蒸気を放出させ、前記第１、第２の蒸着源を、それぞれ前記成膜対象物に対して往復移動させ、前記第１の蒸気によって前記成膜対象物表面に第１の有機薄膜を形成し、前記第２の蒸気によって前記第１の有機薄膜表面に第２の有機薄膜を形成する積層型有機薄膜の製造方法であって、
前記第１、第２の蒸着源に、第１、第２のスリットそれぞれを有する第１、第２の筺体をそれぞれ設け、
前記第１、第２のスリットが前記往復移動の方向に対して水平面内で垂直な方向に向くようにして、前記真空槽内の水平方向の一端部に前記第１の筺体を配置し、他端部に前記第２の筺体を配置しておき、
前記第１、第２の筺体の内部で前記第１、第２の蒸気を生成して前記第１のスリットから前記第１の蒸気を放出させながら、前記成膜対象物の直下位置を通過させて前記第１の筺体を前記一端部から前記他端部に移動させる工程と、
前記第１、第２のスリットから前記第１、第２の蒸気をそれぞれ放出させながら、前記成膜対象物の直下位置を通過させて前記第１、第２の筺体を前記他端部から前記一端部に一緒に移動させる工程と、
前記第２のスリットから前記第２の蒸気を放出させながら、前記成膜対象物の直下位置を通過させて前記第２の筺体を前記一端部から前記他端部に移動させる工程と、
を含み、前記第１、第２の蒸気を前記成膜対象物の表面に垂直に到達させる積層型有機薄膜の製造方法。 - 複数の貫通孔が所定パターンで配置されたマスクを前記成膜対象物の表面に位置させ、
前記第１、第２の有機薄膜を、前記貫通孔と同じパターンに形成する請求項１記載の積層型有機薄膜の製造方法。 - 前記第１の有機薄膜は発光層であり、前記第２の有機薄膜は電荷輸送層である請求項２記載の積層型有機薄膜の製造方法。
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