JP4235438B2

JP4235438B2 - 有機ｅｌディスプレイパネル、有機ｅｌディスプレイパネルのゲッタ部形成方法及び有機ｅｌディスプレイパネルのゲッタ部形成装置

Info

Publication number: JP4235438B2
Application number: JP2002352947A
Authority: JP
Inventors: 眞太郎柳澤
Original assignee: 株式会社テスコム
Priority date: 2002-12-04
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2022-12-04
Also published as: JP2004186044A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）として最近有望視されている有機ＥＬディスプレイに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬディスプレイは、有機ＥＬ素子を利用したディスプレイである。有機ＥＬ素子は、有機薄膜を一対の電極で挟んだ構造であり、光を取り出す都合から、少なくとも一方はインジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）のような透明電極とされる。一対の電極に直流電圧を印加し、一方から電子を、他方からホールを有機薄膜に注入する。有機薄膜中でこれらのキャリアが再結合して励起し、これが基底状態に戻る際に発光が生ずる。
【０００３】
有機ＥＬディスプレイは、自発光であるため、液晶ディスプレイのようなバックライトは不要である。その上、高速応答性に優れ、薄型化や低駆動電圧化が容易である。また、液晶ディスプレイなどに比べると、製造工程がシンプルである。このようなことから、次世代のディスプレイ技術として注目されており、携帯電話などへの実用化が既に始まっている。
【０００４】
現状の有機ＥＬディスプレイパネルの構造について、図５を使用して説明する。図５は、現状の有機ＥＬディスプレイパネルの断面概略図である。図５に示す有機ＥＬディスプレイパネルは、一対の電極１１，１２とこの一対の電極１１，１２で挟まれた有機薄膜１３より成るＥＬ素子部１と、ＥＬ素子部１を内部に収納したパッケージ２とから成る。尚、有機ＥＬディスプレイパネルとは、有機ＥＬディスプレイのうち、駆動回路等を除いたパッケージ２とその内部の構成要素から成るものを指している。
【０００５】
光を取り出す都合から、一対の電極１１，１２の少なくとも一方は、ＩＴＯのような透明電極とされる。また、画素一つ一つを駆動させるアクティブ型の場合、薄膜トランジスタが一方の電極として形成される。パッケージ２は、ＥＬ素子部１が固定される固定側基板２１と、ＥＬ素子部１が固定されない側の非固定側基板２２とから成る。現状の有機ＥＬディスプレイは、いわゆるボトムエミッション型であり、図５に示す例もこれに属する。即ち、固定側基板２１はガラス製で、透明である。ＥＬ素子部１からの光は、固定側基板２１を透過して出射する。つまり、固定側基板２１が、画像を見る人の側に位置している。
【０００６】
既に指摘されているように、有機ＥＬディスプレイに用いられる有機発光材料は、湿気に弱く、吸湿により急速に特性を劣化させる。このため、パッケージ２内に吸湿材（乾燥剤）を封入することが行われる。吸湿材はシート状であり、非固定側基板２２の表面に接着剤で貼り付けることで固定されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
パッケージ内に吸湿材を設けることは、有機薄膜の性質上やむを得ないものの、従来のシート状のものを貼り付ける方法では、作業性、生産性、信頼性等の点で問題がある。即ち、貼り付け作業は面倒で手間がかかり、生産性を高くすることができない。また、接着剤の性質によっては発光時の熱等により吸湿材が剥がれる可能性もある。
【０００８】
本願の発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、作業性、生産性、信頼性等の点で優れたゲッタ部の固定技術を提供し、安価で高性能の有機ＥＬディスプレイの提供に貢献する技術的意義を有するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、少なくとも一方が透明電極である一対の電極で有機薄膜を挟んで当該一対の電極により有機薄膜に電圧を印加して有機薄膜を発光させる有機ＥＬディスプレイパネルであって、
前記有機薄膜及び前記一対の電極より成るＥＬ素子部と、
ＥＬ素子部を内部に収めたパーケージとから成り、
このパッケージは、前記ＥＬ素子部が固定される固定側基板と、前記ＥＬ素子を固定していない非固定側基板とから成り、
パッケージには、水分を吸収又は吸着するゲッタ部が設けられており、このゲッタ部は、固定側基板又は非固定側基板の表面に真空蒸着により形成された多孔質の膜であり、
前記ゲッタ部は、異なる方向からの蒸発物を異なる方向から入射させることにより形成された二以上の層から成るという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記ゲッタ部は、水分を吸収又は吸着する材料に加えて酸素を吸収又は吸着する材料とから成るという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、内部にＥＬ素子部を収めた有機ＥＬディスプレイパネルを製造する方法であって、
パッケージ内において水分を吸収又は吸着するゲッタ部を固定側基板又は非固定側基板の表面に形成するゲッタ部形成工程を含んでおり、
ゲッタ部形成工程は、固定側基板又は非固定側基板の表面に真空蒸着により多孔質の膜をゲッタ部として形成する工程であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、前記請求項３の構成において、前記ゲッタ部形成工程は、水分を吸収又は吸着する材料に加えて酸素を吸収又は吸着する材料とから成るゲッタ部を形成するものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、前記請求項３又は４の構成において、前記ゲッタ部形成工程は、異なる方向からの蒸発物を異なる方向から入射させることにより二以上の層から成るゲッタ部を形成するものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、固定側基板と非固定側基板とからなるパッケージの内部にＥＬ素子部を収めた有機ＥＬディスプレイパネルにおいて、パッケージ内の水分を吸収又は吸着するゲッタ部を固定側基板又は非固定側基板の表面に形成するゲッタ部形成装置であって、
内部に固定側基板又は非固定側基板が配置されるともに排気系を備えた処理チャンバーと、
処理チャンバー内に設けられた蒸発源とからなり、
固定側基板又は非固定側基板の表面に真空蒸着により多孔質の膜をゲッタ部として形成するものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、前記請求項６の構成において、前記蒸発源は少なくとも二つ設けられており、一つは、水分を吸収又は吸着する材料の蒸発源であり、もう一つは酸素を吸収又は吸着する材料の蒸発源であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項８記載の発明は、前記請求項６又は７の構成において、前記蒸発源からの蒸発物が異なる方向から固定側基板又は非固定側基板に入射するよう前記蒸発源に対する固定側基板又は非固定側基板の向きを相対的に変更する向き変更手段が設けられており、異なる方向から蒸発物を入射させることにより多孔質の膜が形成されるよう向き変更手段を制御する制御部を備えているという構成を有する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態（以下、実施形態）について説明する。
まず、有機ＥＬディスプレイパネルの発明の実施形態について説明する。図１は、本願発明の有機ＥＬディスプレイパネルの断面概略図である。図１に示す有機ＥＬディスプレイパネルは、いわゆるトップエミッション型である。トップエミッション型とは、ＥＬ素子部１の先端から光を放出するタイプであり、光は非固定側基板２２を通して出射される。
【００１１】
図５に示すようなボトムエミッション型の有機ＥＬディスプレイパネルは、パッケージ２の固定側基板２１を通して光を出射させるため、光の利用効率が悪いという問題がある。即ち、固定側基板２１には、ＥＬ素子部１を駆動するための回路が形成されており、通常の単純な透明体に比べて光の透過率が悪い。一方、図１に示すようなトップエミッション型では、各ＥＬ素子部１からの光は、そのまま非固定側基板２２を通して放出される。非固定側基板２２は、ＥＬ素子部１を固定しないため、単純な透明体にすることができ、高い透過率にすることができる。このため、ボトムエミッション型に比べて光の利用効率も高い。
【００１２】
固定側基板２１や非固定側基板２２は、透明なガラス板で形成されている。いわゆる青板や白板、ソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス等が、固定側基板２１や非固定側基板２２の基材として考えられる。非固定側基板２２は、図１に示すような凹部を有するが、この凹部は、フッ酸系のエッチング液によるウェットエッチングにより形成することができる。
【００１３】
本実施形態では、三色独立式の有機ＥＬディスプレイパネルとなっている。即ち、固定側基板には固定された各ＥＬ素子部１は、Ｒ発光用、Ｇ発光用、Ｂ発光用に区分されている。各ＥＬ素子部１を構成する一対の電極１１，１２や有機薄膜１３は、従来と同様の方法により形成することができる。
【００１４】
本実施形態の有機ＥＬディスプレイパネルは、パッケージ２内にゲッタ部３が設けられている。「ゲッタ部」は、吸湿材よりも広い意味の用語であり、本明細書では、水分又は酸素のような有機薄膜１３を劣化させる材料を吸収又は吸着する部材、の意味で使用されている。本願の発明者の研究によると、有機薄膜１３は、水分だけではなく、酸素によっても劣化することがあることが判明した。従って、場合によって酸素を吸収又は吸着する部材がパッケージ内に設けられることが必要となる。
【００１５】
本実施形態では、ゲッタ部３は非固定側基板２２に固定されている。図２は、図１に示す非固定側基板２２の平面概略図となっている。図２に示すように、ゲッタ部３は、ゲッタ部３は、非固定側基板２２の周縁に沿ってその周縁の内側に配置されている。ゲッタ部３の配置形状は、方形の輪郭を成す周状である。そして、ゲッタ部３の配置形状の内側に配置されている。尚、ゲッタ部エリアと発光エリアとを区分するようにして、中間リブ２３が非固定側基板２２に形成されている。
【００１６】
本実施形態の有機ＥＬディスプレイパネルの大きな特徴点は、ゲッタ部３が、固定側基板２１の表面に真空蒸着により形成された多孔質の膜である。以下、この点について、方法の発明や装置の発明の実施形態の説明も兼ね、図３を使用しながら説明する。図３は、図１に示すゲッタ部３の形成方法に用いられるゲッタ部形成装置の正面断面概略図である。
【００１７】
図３に示す装置は、内部に非固定側基板２２が配置されるともに排気系４１を備えた処理チャンバー４と、処理チャンバー４内に設けられた蒸発源５１，５２とから成っている。処理チャンバー４は、不図示のゲートバルブを備えた気密な真空容器である。排気系４１は、処理チャンバー４内を所定の真空圧力まで排気できるよう構成される。
【００１８】
本実施形態では、ゲッタ部３は、水分を吸収又は吸着する材料（吸湿材）と、酸素を吸収又は吸着する材料（以下、一般的な表現ではないが、吸酸材と呼ぶ）で形成されている。従って、処理チャンバー４内には、吸湿材用の第一の蒸発源５１と、吸酸材用の第二の蒸発源５２が設けられている。各蒸発源５１，５２は、坩堝５１１，５２１と、坩堝５１１，５２１内の材料を加熱して蒸発させる加熱手段５１２，５２２とからなる。吸湿材には、例えばシリカゲル又はゼオライトが用いられる。吸酸材は、例えば酸化第一鉄、酸化第二鉄及び水酸化鉄を所定の割合で混合したものが使用される。従って、第一第二の蒸発源５１，５２はこれらの材料を蒸発させるよう構成される。尚、蒸発源５１，５２が備える加熱手段５１２，５２２は、抵抗加熱式のように描かれているが、電子ビーム加熱式のものでも、誘導加熱式のものでも良い。尚、各蒸発源５１，５２は、必要に応じて不図示のシャッタ等を備えている。
【００１９】
図３に示すように、処理チャンバー４内には、所定位置及び所定の姿勢で非固定側基板２２を保持するホルダー６が設けられている。ホルダー６は、蒸発源５１，５２の斜め上方において非固定側基板２２を保持するようになっている。非固定側基板２２は、ゲッタ部３を形成する面（以下、成膜面）を下側に向けて保持される。
ホルダー６は、非固定側基板２２の成膜面が蒸発物の飛行方向に対して斜めになるように非固定側基板２２を保持するようになっている。つまり、坩堝５１１，５２１の開口面の中心と非固定側基板２２の成膜面の中心を結んだ線は、成膜面に対して垂直でなく、角度θ（以下、保持角）が付けられている。
また、ホルダー６は、処理チャンバー４の中心軸を挟んで二つの非固定側基板２２を同時に保持するようになっている。各非固定側基板２２の保持角θは、同じである。二つの坩堝５１１，５２１は、処理チャンバー４の中心軸に近い位置に、処理チャンバー４を挟んで設けられている。
【００２０】
本実施形態の装置には、各蒸発源５１，５２からの蒸発物が異なる方向から非固定側基板２２に入射するよう各蒸発源５１，５２に対する非固定側基板２２の向きを相対的に変更する向き変更手段７と、向き変更手段７を制御する制御部８が設けられている。向き変更手段７は、本実施形態では、ホルダー６を保持したスピンドル７１と、スピンドル７１を介してホルダー６を回転させる回転駆動源７２によって構成されている。制御部８は、回転駆動源７２や二つの蒸発源５１，５２をシーケンス制御するものとなっている。
【００２１】
ホルダー６は、上方に延びるスピンドル７１で保持されている。スピンドル７１は、処理チャンバー４の上板部を気密に且つ回転可能に貫通している。スピンドル７１には、回転駆動源７２が連結されており、スピンドル７１を介してホルダー６が回転するようになっている。尚、回転軸は処理チャンバー４の中心軸に一致している。
【００２２】
図３に示す装置の動作について、以下に説明する。説明の都合上、二つの非固定側基板２２を、第一の非固定側基板２２Ａ、第二の非固定側基板２２Ｂとする。まず、図３に示すように、制御部８は、回転駆動源７２を動作させ、第一の非固定側基板２２Ａを第一の蒸発源５１の側、第二の非固定側基板２２Ｂを第二の蒸発源５２の側に位置させる。この状態で、制御部８は、蒸発源５１，５２を動作させ、真空蒸着による成膜を行う。第一第二の非固定側基板２２Ａ，２２Ｂの各成膜面には、第一第二の蒸発源５１，５２から飛来した蒸発物が付着し、蒸着が行われる。この際、第一の蒸発源５１，５２からの蒸発物と第二の蒸発源５１，５２からの蒸発物は、各成膜面上で混ざり合う。即ち、吸湿材と吸酸材とが混ざり合いながら蒸着が行われる。
【００２３】
所定時間の蒸着を行った後、制御部８は、回転駆動源７２を動作させ、ホルダー６を１８０度回転させる。この結果、第二の非固定側基板２２Ｂが第一の蒸発源５１の側に位置し、第一の非固定側基板２２Ａが第二の蒸発源５２の側に位置した状態となる。この状態で、同様に真空蒸着を行う。各成膜面には、第一第二の蒸発源５１，５２からの蒸発物が混ざり合いながら付着する。同様の時間だけ蒸着を行った後、再び制御部８は回転駆動源７２を動作させ、ホルダー６を１８０度回転させる。この状態で、さらに同様に真空蒸着を行う。このようにして、１８０度ずつホルダー６を回転させながら、各成膜面への真空蒸着を繰り返す。そして、全体の厚さがゲッタ部３として必要な厚さになる程度に繰り返したら、終了である。処理チャンバー４内を排気した後、必要に応じてベントし、不図示の搬送手段が、第一第二の非固定側基板２２Ａ，２２Ｂを処理チャンバー４から取り出す。
【００２４】
このような装置及び方法によれば、水分や酸素を効率よく捕集できるゲッタ部３が好適に形成される。以下、この点について、図４を使用して説明する。図４は、図３に示す装置によるゲッタ部３の形成について、模式的に示した図である。図４の矢印は、蒸発物の入射の向きを示す。
周知のように、ある表面２２０に膜が作成される際、粒子は表面で泳動するため、局所的にある程度の大きさの塊３０を形成しながら、最終的に薄膜に成長する。この際、図４（１）に示すように、蒸発物を成膜面２２０に対して斜めに入射させると、この塊３０も、入射方向に傾いた状態となる。蒸発物の入射を続けていくと、それぞれの塊３０は大きくなり、つながってしまい、やがては成膜面２２０を完全に覆う状態となる。
【００２５】
ここで、図４（２）に示すように、各塊３０がつながって成膜面２２０を完全に覆う状態になる前に、蒸発物の入射方向を変えてやると、変更後の入射方向に傾いた新しい塊３０ができたり、塊３０の成長方向が変更後の入射方向に変わったりする。そして、図４（３）に示すように、さらに蒸発物の入射方向を変えると、さらに塊３０の傾きの向きが変わる。
【００２６】
このように蒸発物の入射方向を変更しながら膜を成長させると、膜に小さな開口や空洞がランダムに形成され、多孔質の膜が形成される。本実施形態におけるゲッタ部３も、このような方法により形成された多孔質なものとなっている。このような多孔質の膜より成るゲッタ部３は、表面積が大きく、複雑な内部構造を有するので、水分や酸素を吸収又は吸着する機能が高い。充分に多孔質なゲッタ部３を形成するには、入射方向の変更は、一回のゲッタ部３の形成において５〜１０回もしくはそれ以上行うことが望ましい。尚、ゲッタ部３の全体の厚さは、５００オングストローム〜１０００オングストローム程度で良い。
【００２７】
尚、第一第二の非固定側基板２２Ａ，２２Ｂの位置は、平面視で、坩堝５１１，５２１とを結ぶ方向に対し９０度離れた位置であっても良い。この位置にして１８０度ずつ回転させながら成膜を行うと、第一第二の非固定側基板２２Ａ，２２Ｂが二つの坩堝５１１，５２１に対して常に等距離となるので、より均一な成膜が行える。
【００２８】
本実施形態によれば、ゲッタ部３が真空蒸着法により形成されるので、自動化することが容易で、ゲッタ部３の付着強度も充分に高くすることが容易にでき、熱等による付着強度の低下の問題もない。このため、従来に比べ、作業性、生産性、信頼性等の点で優れたものとなっている。ゲッタ部３は、固定側基板２１に形成される場合もある。この場合も本実施形態の方法及び装置が採用できる。
尚、有機ＥＬディスプレイの構成としては、ＲＧＢの三色のＥＬ素子部を個別に形成したもの、青色のＥＬ素子部と色変換膜の組み合わせでＲＧＢの各色を発光させるもの、白色のＥＬ素子部とカラーフィルタの組み合わせたもののいずれでも良い。
【００２９】
上記実施形態の装置では、吸湿材用の第一の蒸発源５１と吸酸材用の第二の蒸発源５２と同じ処理チャンバー４内に設けられたが、別々の処理チャンバーに設けられる場合もある。この場合、吸湿材の膜と吸酸材の膜とが交互に作成された多層膜となる。この場合も、向き変更手段によって蒸発物の入射の向きを交互に変え、多孔質の膜を形成するようにする。
また、前述した向き変更手段７は、ホルダー６を回転させて向きを変更したが、別の構成もあり得る。例えば、ホルダーを固定とし、二つの蒸発源５１，５２を回転させても良い。また、板状のものについて、上記の方法及び装置によりゲッタ部３を形成し、その後切断して、個々の非固定側基板２２を得る場合もある。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明した通り、本願の請求項１、３又は６記載の発明によれば、ゲッタ部が、固定側基板又は非固定側基板の表面に真空蒸着により形成されるので、作業性、生産性、信頼性等の点で優れたものとなる。また、また、ゲッタ部が多孔質性の膜であるので、水分又は酸素を吸収又は吸着する効率が高く、さらに高品質の有機ＥＬディスプレイパネルが提供される。
また、請求項２又は４記載の発明によれば、上記請求項１、３又は６の効果に加え、ゲッタ部が、水分を吸収又は吸着する材料に加えて酸素を吸収又は吸着する材料とから成るので、有機薄膜の劣化がさら抑制される。このため、さらに高品質の有機ＥＬディスプレイパネルが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の有機ＥＬディスプレイパネルの断面概略図である。
【図２】図１に示す非固定側基板２２の平面概略図となっている。
【図３】図１に示すゲッタ部３の形成方法に用いられるゲッタ部形成装置の正面断面概略図である。
【図４】図３に示す装置によるゲッタ部３の形成について、模式的に示した図である。
【図５】現状の有機ＥＬディスプレイパネルの断面概略図である。
【符号の説明】
１ＥＬ素子部
２パッケージ
２１固定側基板
２２非固定側基板
３ゲッタ部
４処理チャンバー
５１蒸発源
５１１坩堝
５１２加熱手段
５２蒸発源
５２１坩堝
５２２加熱手段
６ホルダー
７向き変更手段
７１スピンドル
７２回転駆動源
８制御部

Claims

少なくとも一方が透明電極である一対の電極で有機薄膜を挟んで当該一対の電極により有機薄膜に電圧を印加して有機薄膜を発光させる有機ＥＬディスプレイパネルであって、
前記有機薄膜及び前記一対の電極より成るＥＬ素子部と、
ＥＬ素子部を内部に収めたパーケージとから成り、
このパッケージは、前記ＥＬ素子部が固定される固定側基板と、前記ＥＬ素子を固定していない非固定側基板とから成り、
パッケージには、水分を吸収又は吸着するゲッタ部が設けられており、このゲッタ部は、固定側基板又は非固定側基板の表面に真空蒸着により形成された多孔質の膜であり、
前記ゲッタ部は、異なる方向からの蒸発物を異なる方向から入射させることにより形成された二以上の層から成ることを特徴とする有機ＥＬディスプレイパネル。
前記ゲッタ部は、水分を吸収又は吸着する材料に加えて酸素を吸収又は吸着する材料とから成ることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬディスプレイパネル。
内部にＥＬ素子部を収めた有機ＥＬディスプレイパネルを製造する方法であって、
パッケージ内において水分を吸収又は吸着するゲッタ部を固定側基板又は非固定側基板の表面に形成するゲッタ部形成工程を含んでおり、
ゲッタ部形成工程は、固定側基板又は非固定側基板の表面に真空蒸着により多孔質性の膜をゲッタ部として形成する工程であることを特徴とする有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法。
前記ゲッタ部形成工程は、水分を吸収又は吸着する材料に加えて酸素を吸収又は吸着する材料とから成るゲッタ部を形成するものであることを特徴とする請求項３記載の有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法。
前記ゲッタ部形成工程は、異なる方向からの蒸発物を異なる方向から入射させることにより二以上の層から成るゲッタ部を形成するものであることを特徴とする請求項３又は４記載の有機ＥＬディスプレイパネルの製造方法。
固定側基板と非固定側基板とから成るパッケージの内部にＥＬ素子部を収めた有機ＥＬディスプレイパネルにおいて、パッケージ内の水分を吸収又は吸着するゲッタ部を固定側基板又は非固定側基板の表面に形成するゲッタ部形成装置であって、
内部に固定側基板又は非固定側基板が配置されるともに排気系を備えた処理チャンバーと、
処理チャンバー内に設けられた蒸発源とから成り、
固定側基板又は非固定側基板の表面に真空蒸着により多孔質の膜をゲッタ部として形成するものであることを特徴とする有機ＥＬディスプレイパネルのゲッタ部形成装置。
前記蒸発源は少なくとも二つ設けられており、一つは、水分を吸収又は吸着する材料の蒸発源であり、もう一つは酸素を吸収又は吸着する材料の蒸発源であることを特徴とする請求項６記載の有機ＥＬディスプレイパネルのゲッタ部形成装置。
前記蒸発源からの蒸発物が異なる方向から固定側基板又は非固定側基板に入射するよう前記蒸発源に対する固定側基板又は非固定側基板の向きを相対的に変更する向き変更手段が設けられており、異なる方向から蒸発物を入射させることにより多孔質の膜が形成されるよう向き変更手段を制御する制御部を備えていることを特徴とする請求項６又は７記載の有機ＥＬディスプレイパネルのゲッタ部形成装置。