JP4309099B2 - 有機電子発光素子用メタルマスク及びこれを利用した有機電子発光素子の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機電子発光素子に係り、より詳細には精度を向上させたメタルマスクとこれを利用した有機電子発光素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機電子発光素子は、能動発光型表示素子として視野角が広くてコントラストに優れただけでなく応答速度が速いという長所を有し次世代表示素子として注目されている。
【０００３】
有機電子発光素子はガラスやその他に透明な絶縁基板上に所定パターンで正極を形成して、この正極上に有機膜及び上記正極と直交するように所定パターンの負極を順次積層して形成する。
【０００４】
この時、上記有機膜は下部からホール輸送層、発光層、電子輸送層が順次または複合的に積層された構造を有して、これは有機化合物よりなる。このような有機膜を形成する材料としてはフタロシアニン（ＣｕＰｃ：ｃｏｐｐｅｒ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、Ｎ、Ｎ−ジ（ナフタリン−１−イル）−Ｎ、Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（Ｎ、Ｎ’−Ｄｉ（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ−１−ｙｌ）−Ｎ、Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ：ＮＰＢ）、トリス−８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（ｔｒｉｓ−８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ）（Ａｌｑ３）などが利用される。
【０００５】
上述したように構成された有機電子発光素子の正極及び負極に電圧を印加すれば、正極から注入されたホールがホール輸送層を経由して発光層に移動して、電子は負極から電子輸送層を経由して発光層に注入される。この発光層で電子とホールが再結合して励起子を生成して、この励起子が励起状態から基底状態に変わるにつれて、発光層の蛍光性分子が発光することによって画像が形成される。
【０００６】
このような有機電子発光素子においては、カラーを具現できるように有機発光層をパターニングさせる技術と、第２電極、すなわち負極をパターニングさせる技術は高精度を要求するものであって有機電子発光素子の品質を左右する技術となる。
【０００７】
このうち、発光層をパターニングさせる技術はフルカラー有機電子発光素子を製造するのに非常に重要な技術である。公知のフルカラー有機電子発光素子のカラー化方式には赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各画素を基板上に独立蒸着させる三色独立蒸着方式と、青色発光を発光源として色変換層を光取出面に設ける色変換方式（ＣＣＭ方式）、白色発光を発光源としてカラーフィルタを使用するカラーフィルタ方式がある。このうち三色独立蒸着方式が単純な構造で優秀な色純度及び効率を示すという点で最も注目されている方式である。
【０００８】
三色独立蒸着方式はマスクを使用して赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各画素を基板上に独立蒸着する方式であって、従来のライン状の開口部を有するマスクを使用する場合に、これを利用してパターンを形成する場合に高精密距離のパターン形成が難しい問題があった。特に、上記三色独立蒸着方式においては、負極のパターン形成により高精度が要求され、蒸着される各画素間の位置精度が要求され、各画素間混色が防止されねばならないなど条件が非常に難しい。
【０００９】
マスクを使用して各画素の位置精度を向上させるための方法として、特開平９７−１１５６７２号には、基板側幅より蒸着源側幅が広いシャドーマスクを使用して有機膜と第２電極（負極）とを実質的に同一平面上で積層形成する技術が開示されている。
【００１０】
そして、画素間混色を防止するために特開平１３−２８４０４６号にはマスクの開口部の幅ｄと、マスクの厚さｈがｈ＞ｎ×ｄの式を満たす技術が開示されている。
【００１１】
また、基板上に微細なパターンで電極ラインを形成させるために、特開平１３−２９６８１９号には、連続したストライプ状ではない不連続的なストライプ状の開口部を具備してこの開口部をシフティングさせることによって微細なパターンのラインを形成させ得る技術が開示されている。
【００１２】
しかし、上記のような方法において、実際に量産時のマスクの不均一度を含んでいないため、これを通じて蒸着される画素の位置を正確に制御できず、これにより一部画素が重なって混色が生じたり、あるいは十分に蒸着されなかったために輝度低下を引き起こすなどの問題がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題を解決するためのものであって、メタルマスクを使用して赤色、緑色、青色の有機発光膜を蒸着させる場合に、実際のマスクの不均一度を含む最適のマスク設計値を提供して、輝度不良及び混色発生などの問題を解決するのにその目的がある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明は縁部に沿ってフレームにより支持されて、複数のパターン化した開口部を具備して上記開口部を通じて蒸着源から赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の組合わせよりなる複数の画素を有する有機発光膜を透明基板に蒸着させるものであって、上記開口部は上記透明基板側幅が上記蒸着源側幅より大きく形成されており、上記透明基板側開口部の幅をＷｓ１、上記蒸着源側開口部の幅をＷｓ２、上記有機発光膜の互いに隣接する画素間の距離をＰｐ、上記蒸着される有機発光膜のうち１画素の発光膜幅をＷｅｌとする時、上記Ｗｓ１は、
【００１５】
【数１６】
の式を満足する少なくとも２つの単位マスクを具備したことを特徴とする有機電子発光素子用メタルマスクを提供する。
【００１６】
本発明の他の特徴によれば、上記単位マスクにおいてその厚さをｔとして、上記蒸着源から上記マスクの開口部を通じて有機発光膜が蒸着されうる垂直方向に対する最大の入射角をθとする時、上記蒸着源側開口部の幅Ｗｓ２は、
【００１７】
【数１７】
の式を満足する。
【００１８】
本発明のさらに他の特徴によれば、上記有機発光膜は各画素間に所定のパターンで形成された内部絶縁膜の上部に形成されるものであって、上記内部絶縁膜のうち互いに隣接する内部絶縁幕間の距離をＷｉｓ、上記透明基板側開口部の幅が不均一であるためにその幅が最も狭くなった時の透明基板側開口部の幅をＷｓ１’とする時、上記Ｗｓ１’が、
【００１９】
【数１８】
の式を満足し、上記透明基板側開口部の幅の不均一による偏差をΔＷｓ１とする時、上記Ｗｓ１’は、
【００２０】
【数１９】
の式を満足する。
【００２１】
本発明のさらに他の特徴によれば、上記有機発光膜はこの有機発光膜の各画素が配置されたパターンによって形成された内部絶縁膜の上部に形成されるものであって、上記内部絶縁膜の幅をＷｉｌ、上記開口部の透明基板側幅が不均一であるためにその幅が最も広くなった時の透明基板側開口部の幅をＷｓ１”とする時、上記Ｗｓ１”が、
【００２２】
【数２０】
の式を満足し、上記透明基板側開口部の幅の不均一による偏差をΔＷｓ１とする時、上記Ｗｓ１”は、
【００２３】
【数２１】
の式を満足する。
【００２４】
上記のようなメタルマスクにおいて、上記開口部の透明基板側部分は同じ幅で所定の厚さを有して、上記開口部の透明基板側部分の厚さによって蒸着される有機発光膜の幅が縮まる量をＭｓとする時、上記Ｗｓ１は、
【００２５】
【数２２】
の式を満足する。
【００２６】
本発明はまた上記目的を達成するために、上記のようなメタルマスクを使用して少なくとも２つの透明基板が有機発光膜を蒸着させる有機発光素子の製造方法を提供する。
【００２７】
本発明の他の特徴によれば、上記有機発光膜はこの有機発光膜の各画素が配置されたパターンによって形成された内部絶縁膜の上部に形成されるものであって、上記単位マスクのうち左右両端に配置された単位マスク間の両端部の幅に対する不均衡程度をΔＰｔ、上記開口部を構成する直線状のラインのたわみ程度をΔＸ、上記開口部の透明基板側幅の不均一による偏差をΔＷｓ１、上記マスクを反復して使用した時の上記有機発光膜の形成位置に対する不均衡度をΔＡ、上記透明基板に対する上記内部絶縁膜のズレ量をΔＥｉ、上記内部絶縁膜の幅をＷｉｌとする時、上記内部絶縁膜の幅が、
【００２８】
【数２３】
を満足する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参考にして、本発明の具体的は実施形態についてより詳細に説明する。
【００３０】
図１及び図２及び図３は、本発明の望ましい一実施形態による有機電子発光素子用メタルマスクを示したものである。
【００３１】
まず、図１に示したように、本発明の一実施形態によるメタルマスクは複数の単位マスク１１０を具備したマスク１００の縁部がフレーム２００により支持されている構造を有する。各単位マスク１１０は図２に示したようにパターン化した複数の開口部１１２を具備して、この開口部１１２はストライプ状の遮蔽部１１４により形成される。図２に示した上記開口部１１２は互いに平行した直線状に延びた形よりなるが、必ずこのようなパターンに限定されることではなく、その他に多様なパターンでも実施可能である。
【００３２】
上記開口部は図３の断面図に示したように上下部の幅を異ならせる。すなわち、厚さｔの遮蔽部１１４により形成される開口部は上部開口部１１２ａと下部開口部１１２ｂとに区分されて上部開口部１１２ａの幅はＷｓ１にし、下部開口部１１２ｂの幅はＷｓ２とし得る。この時、図３のように、上部開口部１１２ａの幅Ｗｓ１は下部開口部１１２ｂの幅Ｗｓ２より狭くする。このような上部開口部１１２ａと下部開口部１１２ｂは各々有機膜が蒸着される透明基板と蒸着物質が出る蒸着源とに向かう部分となる。
【００３３】
上記のような蒸着用メタルマスクによって、有機電子発光素子の有機膜、特に有機発光膜が蒸着形成されうるが、図４及び図５にはこのような有機発光膜が蒸着された状態を示した。
【００３４】
まず、図４の断面図に示したように、本発明のメタルマスクにより蒸着される有機発光膜５０は赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の組合わせよりなる。図４で図面符号５２は赤色発光膜を示し、５４は青色、５６は緑色発光膜を示すが、必ずこのような順序に限定されることではない。
【００３５】
上記のような有機発光膜５０は透明な素材よりなる透明基板１０の上部に蒸着される。この透明基板１０にはまず所定のパターンを有する第１電極２０が形成されて、上記第１電極２０の上部に第２電極（図示せず）を形成して第１電極と第２電極とが交差する部分で画素を形成する。透明基板１０と第１電極２０の上面には上記画素を区画して第１、第２電極間の絶縁を維持する目的で内部絶縁膜３０を所定のパターンで形成する。この内部絶縁膜３０はフォトリソグラフィー方法により形成できる。
【００３６】
この内部絶縁膜３０の上部に有機膜４０が形成されるが、この有機膜４０はホール、すなわち正孔を注入して輸送する層となる。これは正孔注入層または正孔輸送層だけで形成でき、この組合わせでも形成できる。
【００３７】
この有機膜４０層の上部に上記画素に対応するように赤色、緑色、青色の有機発光膜５０が蒸着される。図面に示したように、有機発光膜５０は各画素をなす赤色 、緑色、青色の発光膜５２、５６、５４が互いに境界をなして蒸着配置されているものであって、一画素をなす有機発光膜の幅をＷｅｌで表した。そして、各画素の幅、すなわち、各画素の中心間の距離は画素のピッチ、すなわちＰｐと表した。有機発光膜層５０の下部に配置された内部絶縁膜３０はこの画素の境界に沿って配置された形状となる。この時、上記内部絶縁膜３０の幅はＷｉｌ、上記内部絶縁膜３０間の距離はＷｉｓで表す。この内部絶縁膜３０間の距離Ｗｉｓは実際電極への電圧印加で駆動する時に電子と正孔の供給により発光が生じる領域、すなわち画素の実際発光領域になる。
【００３８】
上記各画素をなす有機発光膜５２、５４、５６は図５に示したように、ストライプ状に配置できる。しかし必ずこれに限定されることではない。図５は有機発光膜が配置された状態を示す平面図であって、説明の便宜のために図４の有機発光膜５０層の下部に形成された正孔注入／輸送層の有機膜４０層は図示しなかった。
【００３９】
このような有機発光膜のうち１画素をなす発光膜の中心は内部絶縁膜３０間の間隔Ｗｉｓの中心と一致するように蒸着させることが望ましい。また、蒸着される有機発光膜の幅Ｗｅｌは内部絶縁膜３０間の間隔Ｗｉｓより広くて画素間距離Ｐｐと内部絶縁膜３０との幅Ｗｉｌの和より狭くすることが望ましい。しかし、最も望ましくは図４及び図５に示したように、各画素間距離Ｐｐと同じであることが好ましい。すなわち、各画素に蒸着される有機発光膜５２、５４、５６が同じ幅を有して、相互間に隙間が生じないようにすることである。このように各有機発光膜５２、５４、５６間に隙間が生じないように蒸着させてこそ駆動時に輝度不均一及び混色が生じなくなる。
【００４０】
上記のような有機発光膜は図６に示したように本発明のメタルマスクにより蒸着され得る。
【００４１】
すなわち、図６に示したように、有機膜４０まで積層されている透明基板１０を裏返しにした状態で透明基板１０の下部にマスクを配置した後、その下部蒸着源から有機発光膜を蒸着させる。この時、メタルマスクは上述したように上部、すなわち透明基板側開口部１１２ａの幅Ｗｓ１を蒸着源側開口部１１２ｂの幅Ｗｓ２より小さく形成する。
【００４２】
このようなメタルマスクを利用して蒸着させる場合に、メタルマスクの透明基板側開口部、すなわち上部開口部１１２ａは実際蒸着される部分であって、この幅Ｗｓ１は有機発光膜５０の幅Ｗｅｌと一致させる。この時、上述したように有機発光膜５０の幅Ｗｅｌは各画素間の距離Ｐｐと同じくして各画素をなす有機発光膜間の隙間をなくすことが最も望ましいので、上記上部開口部１１２ａの幅は画素間距離Ｐｐと同じくすることが最も望ましい。すなわち、これらは下記の式１を満足するようにするものである。
【００４３】
【数２４】
【００４４】
また図６で上記メタルマスクを通じて蒸着する場合に、蒸着源から蒸着が行われ得る最大の入射角をθとする時、上記透明基板側開口部１１２ａより幅が広い蒸着源側開口部、すなわち下部開口部１１２ｂの幅Ｗｓ２は次の式２を満足するようにすることが望ましい。
【００４５】
【数２５】
【００４６】
これは蒸着が行われ得る最大の蒸着入射角θにより蒸着される有機物質疑経路を下部開口部１１２ｂが妨害しないようにするためのものである。すなわち、図６と共に上部開口部１１２ａの端部と下部開口部１１２ｂの端部とを連結する線が垂直線となす角をθ’とする時、厚さがｔの遮蔽部１１４に対して上記上部開口部１１２ａの端部と下部開口部１１２ｂの端部との差は｛（Ｗｓ２−Ｗｓ１）／２｝になり、これはすなわち｛ｔ×ｔａｎθ’｝となる。したがって、｛ｔａｎθ’｝は｛（Ｗｓ２−Ｗｓ１）／２ｔ｝となり、図６に示したように下部開口部１１２ｂにより蒸着経路が遮蔽されないようにするためにはθ’＞θの関係を満足しなければならないため、ｔａｎθ’＞ｔａｎθの関係を満足しなければならないという結論が出る。これより上記式２を得られる。
【００４７】
上記式２により、もし下部開口部１１２ｂの幅Ｗｓ２が狭い場合には蒸着膜がメタルマスクにより遮蔽されて所定の有機発光膜幅を得られなくなる。
【００４８】
図７及び図８は、上記のようなメタルマスクを使用して有機発光膜５０を蒸着させる時に所定の領域に発光層が形成されていない領域６２が存在する場合を示したものである。
【００４９】
ストライプ状または所定のパターンで形成されるメタルマスクの遮蔽部はその長さが長くなるにつれて同じ幅で開口部を形成させ難くなる。したがって、このように開口部の幅の不均一によって図７及び図８のように完全に蒸着されなかった発光膜５２ａが生じる。このような発光膜５２ａの場合は、駆動時に実際電極により画素が形成される幅の内部絶縁膜間の距離Ｗｉｓより狭い幅の発光膜幅Ｗｅｌ’を有する場合である。この時にはこの発光膜５２ａの幅がその画素の実際発光幅の内部絶縁膜間の距離Ｗｉｓに達し得なく発光が生じていない領域６２が生じる。このような非発光領域６２の存在はパネル駆動時に輝度不均一を招く。したがって、このような輝度不均一を抑制するためには開口部の幅が不均一な場合にこれにより形成される発光膜の幅Ｗｅｌ’が少なくとも内部絶縁膜間の距離Ｗｉｓよりは広くなければならないという結論が出る。これは換言すれば、有機発光膜の幅Ｗｅｌ’を決定するメタルマスクの上部開口部の幅が内部絶縁膜間の距離Ｗｉｓよりは広くなければならないということである。
【００５０】
これを図９を通じてより詳細に説明すれば、開口部幅の不均一によってマスク開口部の幅が最も狭くなった時のその部分の上部開口部１１２ａの幅をＷｓ１’として、このＷｓ１’の幅を有する上部開口部１１２ａにより形成される有機発光膜５２ａの幅をＷｅｌ’とする時、上述したように輝度の不均一を抑制するためにはＷｅｌ’が内部絶縁膜間の距離Ｗｉｓよりは広くなければならないため、下記式３のような結論を得られる。
【００５１】
【数２６】
【００５２】
すなわち、上記式３を満足する場合に開口部幅の不均一によって有機発光膜が完全に蒸着されていない部分が生じても、この部分が輝度に影響を及ぼさなくなる。
【００５３】
上記式３において、Ｗｓ１’は開口部幅の不均一によって上部開口部幅が最も狭くなった場合を想定したものであって、開口部幅の不均一による偏差をΔＷｓ１とする時、下記式４を満足する。
【００５４】
【数２７】
【００５５】
また、 図１０及び図１１は、上記のようなメタルマスクを使用して有機発光膜５０を蒸着させる時に画素を超過した領域６４に発光層が形成されている場合を示したものである。
【００５６】
上記のように開口部の幅の不均一によって 図１０及び図１１のように過度蒸着された発光膜５２ｂが生じる。このような発光膜５２ｂは、実際画素が形成されねばならない望ましい幅の画素間距離Ｐｐより内部絶縁膜の幅Ｗｉｌだけ超過して蒸着された場合を示す。この場合には他画素まで発光膜が侵犯するようになるので、画素間混色が生じる。したがって、このような混色を抑制するためには開口部の幅が不均一な場合にこれにより形成される発光膜の幅Ｗｅｌ”が少なくとも画素間距離Ｐｐと内部絶縁膜の幅Ｗｉｌとの和よりは狭くなければならないという結論が出る。これは換言すれば、有機発光膜の幅Ｗｅｌ”を決定するメタルマスクの上部開口部の幅が画素間距離と内部絶縁膜の幅との和よりは狭くなければならないということである。
【００５７】
これを図１２を通じてより詳細に説明すれば、開口部幅の不均一によってマスク開口部の幅が最大となった時のその部分の上部開口部１１２ａの幅をＷｓ１”とする時、このＷｓ１”の幅を有する上部開口部１１２ａにより形成される有機発光膜５２ｂの幅をＷｅｌ”とする時、上述したように混色を抑制するためにはＷｅｌ”が画素間距離Ｐｐと内部絶縁膜の幅Ｗｉｌとの和よりは狭くなければならないため、下記式５のような結論を得られる。
【００５８】
【数２８】
【００５９】
すなわち、上記式５を満足する場合に開口部幅の不均一によって有機発光膜がさらに蒸着される部分が生じても、この部分が混色による影響を受けなくなる。
【００６０】
上記式５において、Ｗｓ１”は開口部幅の不均一によって上部開口部幅が最も広くなった場合を想定したものであって、開口部幅の不均一による偏差をΔＷｓ１とする時、下記式６を満足する。
【００６１】
【数２９】
【００６２】
次に、上記のようなメタルマスクにおいて、実際蒸着が行われる上部開口部１１２ａに所定の厚さが存在する場合を考慮する。すなわち、図１３に示したように、上部開口部１１２ａに所定の厚さｔ１が存在する場合にはこの厚さによってシャドー効果が生じうる。したがってこの場合にも蒸着される有機発光膜５０の幅Ｗｅｌを画素の中心線間の距離の画素ピッチＰｐと同じくするためには上部開口部１１２ａの幅Ｗｓ１を調節する必要がある。すなわち、上記上部開口部１１２ａの厚さｔ１による蒸着減少幅をＭｓとする時、上記式１のような上部開口部１１２ａの幅Ｗｓ１は下記式７を満足しなければならない。
【００６３】
【数３０】
【００６４】
図６には上部開口部１１２ａの厚さｔ１による蒸着減少幅Ｍｓを上部開口部１１２ａの一側に存在する場合だけを示したが、上記蒸着減少幅Ｍｓとは、図面の場合に限定されることではなく、厚さｔ１による上部開口部１１２ａ全体の蒸着減少幅の和を示すものである。また、メタルマスクと基板との間に微小なギャップが存在した場合も、ギャップ量に応じた蒸着減少幅Ｍｓを考慮する必要がある。このような上記式７は上述した式２及び式４及び式６のいずれにも適用できる。
【００６５】
以上説明したような開口部の幅についての限定条件は図１の単位マスク１１０の開口部に適用されるものであって、これを利用して有機発光膜を蒸着させ得る。図１に示したようなマスク１００は５×４の総２０個の素子に有機発光膜を蒸着させうるものであって、このようなマスク１００を使用して有機膜を蒸着させる場合にはマスクの全体不均衡度も考えなければならない。
【００６６】
すなわち、図１において、各単位マスク１１０のうち両端に位置した単位マスクの最外側のマスクパターンを図面符号１１６、１１８とする時、このマスク左端１１６と右端１１８との距離はトータルピッチＰｔと定義できる。このトータルピッチＰｔはマスクが大型化するほど不均衡を招くが、この不均衡をΔＰｔとする。
【００６７】
図１４及び図１５及び図１６は、上記のような全体トータルピッチ不均衡ΔＰｔを仮想的に示したものであって、トータルピッチ不均衡ΔＰｔは理想的な設計値に対する不均衡度を示す。図面において、トータルピッチ不均衡ΔＰｔは最大トータルピッチＰｔｍａｘから最小トータルピッチＰｔｍｉｎの差を示すものであって、色々な形でマスクパターンが不均一化することによって生じる偏差をいう。図面において、Ｘはライン偏差を示すものであって、開口部を構成する直線状のラインのたわみ程度を示す。
【００６８】
実際、マスクを利用した有機発光膜の蒸着において上記トータルピッチ不均衡ΔＰｔ以外に上記ライン偏差ΔＸも考えられなければならないが、図１６のように、トータルピッチ不均衡ΔＰｔがない場合にもライン偏差ΔＸは生じ得るからである。
【００６９】
この以外にも実際マスクを利用して有機発光膜を蒸着させるにおいては色々な点が考慮されて下記式を満足しなければならない。
【００７０】
【数３１】
【００７１】
上記式８において、ΔＡは上記マスクを反復して使用した時の上記有機発光膜の形成位置に対する不均衡度を示すものであって、蒸着器の基板とマスクの整列位置認識能力、マスク及び基板移動の精度、駆動ソフトウェアの制御方法により決定される。ΔＥｉは上記透明基板に対する上記内部絶縁膜のズレ量を示すものであって、露光時に決定される。
【００７２】
上記のようないろいろな条件を満足するようにメタルマスクを設計して有機発光膜を蒸着させる場合にはその輝度低下及び混色を抑制できるが、下記表１にはその具体的な実施形態について示した。
【００７３】
表１は、画素間距離Ｐｐを１００とみた時、実際寸法に対するその比較寸法について示したものである。ところで、マスクの上部開口部の厚さｔ１は考慮しなかった。表１の下部の”Ｏ”と”X”は各式を満足するかどうかを示すものである。
【００７４】
【表１】
【００７５】
表１に示したように、輝度不良、混色を抑制するためには上記式をすべて満足することが望ましいということが分かる。
【００７６】
本実施形態で使用される有機発光材料は特に限定されず、通常発光材料として使用されている化合物であれば何を使用してもよい。例えば、下記のトリス（８−キノリノール）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）やビスジフェニルビニルビフェニル（ＢＤＰＶＢｉ）、１，３−ビス（ｐ−ｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾールイル）フェニル（ＯＸＤ−７）、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，５−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（ＢＰＰＣ）、１，４ビス（ｐ−トリル−ｐ−メチルスチリルフェニルアミノ）ナフタレンなどである。
【００７７】
また、電荷輸送材料に蛍光材料をドープした層を発光材料として用いることもできる。例えば、前記のＡｌｑ３などのキノリノール金属錯体に４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）、２，３−キナクリドンなどのキナクリドン誘導体、３−（２’−ベンゾチアゾール）−７−ジエチルアミノクマリンなどのクマリン誘導体をドープした層、あるいは電子輸送材料ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノリン）−４−フェニルフェノール−アルミニウム錯体にペリレン等の縮合多環芳香族をドープした層、あるいは正孔輸送材料４，４’−ビス（ｍ−トリルフェニルアミノ）ビフェニル （ＴＰＤ）にルブレン等をドープした層を用いることができる。
【００７８】
また、本実施形態に用いられる正孔輸送材料は特に限定されず、通常正孔輸送材料として使用されている化合物であれば何を使用してもよい。例えば、ビス（ジ（ｐ−トリル）アミノフェニル）−１，１−シクロヘキサン、ＴＰＤ、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＮＰＢ）等のトリフェニルジアミン類や、スターバースト型分子等が挙げられる。
【００７９】
また、本実施形態に用いられる電子輸送材料は特に限定されず、通常電子輸送材として使用されている化合物であれば何を使用してもよい。例えば、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（Ｂｕ−ＰＢＤ）、ＯＸＤ−７［３］等のオキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、キノリノール系の金属錯体が挙げられる。
【００８０】
尚、本実施形態では、有機発光膜の形成方法を中心に説明したが、有機電子発光素子の製造は概略以下のような工程となる。
【００８１】
まず、有機電子発光素子を製造するために、上面に透明導電膜と金属導電膜層が積層された透明な基板を準備し、この透明基板の上面に形成された金属導電膜層を加工して、透明基板の縁部に第1、第2電極端子部を形成する。次に、基板上に露出された透明導電膜を加工して、第1電極端子部と各々連結する所定パターンの第1電極ラインを形成する。。
【００８２】
次いで、基板の上面にストライプ状または格子状に形成されて有効領域に位置する前記第1電極ラインを区画する内部絶縁膜を形成する。格子状に形成された内部絶縁膜により第1電極ラインは区画されて各発光領域、即ち画素が露出される。このような透明基板の内部絶縁膜上に密封キャップの接合部に沿って閉曲線状に密閉部が形成される。次いで、前記有効領域内に有機膜及び本実施形態による有機発光膜を蒸着し、シャドーマスクを使用して前記第2電極端子部と電気的に連結する第2電極ラインを蒸着させる。前記のように有機膜及び有機発光膜と第2電極ラインの形成が完了すれば、密封のためのキャップを前記密閉部の上部に位置して基板に接合させる。
【００８３】
本明細書では本発明を限定された実施形態を中心に説明したが、本発明の思想的範囲内で多様な実施形態が可能である。また説明されなかったが、均等な手段も本発明にそのまま結合されうる。したがって本発明の真の保護範囲は特許請求の範囲によって決まらねばならない。
【００８４】
【発明の効果】
上記のような本発明によれば、実際メタルマスクを利用して有機発光膜を蒸着させるにあたって生じうるいろいろな不均一要素をマスク設計に反映することによって不良率を顕著に減少させ得る。
【００８５】
本発明によれば、発光膜が蒸着されていない部分による輝度の低下を防止でき、かつ混色を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるメタルマスクの斜視図である。
【図２】図１のメタルマスクのストリップと開口部とを示す図面である。
【図３】図２の開口部に対する断面図である。
【図４】有機発光素子に有機蛍光膜が蒸着された状態を示す断面図である。
【図５】有機発光素子に有機蛍光膜が蒸着された状態を示す平面図である。
【図６】本発明の一実施形態によるメタルマスクを利用して有機蛍光膜を蒸着させる状態を示す図面である。
【図７】有機蛍光膜の蒸着不良を示す断面図である。
【図８】有機蛍光膜の蒸着不良を示す平面図である。
【図９】本発明のさらに他の一実施形態によるメタルマスクを利用して 図７及び図８の有機蛍光膜を蒸着させる状態を示す図面である。
【図１０】有機蛍光膜の蒸着不良を示す断面図である。
【図１１】有機蛍光膜の蒸着不良を示す平面図である。
【図１２】本発明のさらに他の一実施形態によるメタルマスクを利用して 図１０及び図１１の有機蛍光膜を蒸着させる状態を示す図面である。
【図１３】上部開口部に所定厚さで存在するメタルマスクを利用して有機蛍光膜を蒸着させる状態を示す図面である。
【図１４】メタルマスクにおいてトータルピッチの不均一を示す図面である。
【図１５】メタルマスクにおいてトータルピッチの不均一を示す図面である。
【図１６】メタルマスクにおいてトータルピッチ均一でのライン偏差ΔＸを示す図面である。
【符号の説明】
１０ 透明基板
２０ 第１電極
３０ 内部絶縁膜
４０ 有機膜
５０ 有機発光膜
１００ マスク
１１０ 単位マスク
１１２ 開口部
１１４ 遮蔽部
２００ フレーム
Ｗｅｌ 発光層の幅
Ｐｐ 画素間距離
Ｗｉｌ 内部絶縁膜の幅
Ｗｉｓ 内部絶縁膜の間隔
Ｗｓ１ 上部開口部の幅
Ｗｓ２ 下部開口部の幅
ｔ マスクの厚さ
θ 最大蒸着入射角
【発明の属する技術分野】
本発明は有機電子発光素子に係り、より詳細には精度を向上させたメタルマスクとこれを利用した有機電子発光素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機電子発光素子は、能動発光型表示素子として視野角が広くてコントラストに優れただけでなく応答速度が速いという長所を有し次世代表示素子として注目されている。
【０００３】
有機電子発光素子はガラスやその他に透明な絶縁基板上に所定パターンで正極を形成して、この正極上に有機膜及び上記正極と直交するように所定パターンの負極を順次積層して形成する。
【０００４】
この時、上記有機膜は下部からホール輸送層、発光層、電子輸送層が順次または複合的に積層された構造を有して、これは有機化合物よりなる。このような有機膜を形成する材料としてはフタロシアニン（ＣｕＰｃ：ｃｏｐｐｅｒ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、Ｎ、Ｎ−ジ（ナフタリン−１−イル）−Ｎ、Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（Ｎ、Ｎ’−Ｄｉ（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ−１−ｙｌ）−Ｎ、Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ：ＮＰＢ）、トリス−８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（ｔｒｉｓ−８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ）（Ａｌｑ３）などが利用される。
【０００５】
上述したように構成された有機電子発光素子の正極及び負極に電圧を印加すれば、正極から注入されたホールがホール輸送層を経由して発光層に移動して、電子は負極から電子輸送層を経由して発光層に注入される。この発光層で電子とホールが再結合して励起子を生成して、この励起子が励起状態から基底状態に変わるにつれて、発光層の蛍光性分子が発光することによって画像が形成される。
【０００６】
このような有機電子発光素子においては、カラーを具現できるように有機発光層をパターニングさせる技術と、第２電極、すなわち負極をパターニングさせる技術は高精度を要求するものであって有機電子発光素子の品質を左右する技術となる。
【０００７】
このうち、発光層をパターニングさせる技術はフルカラー有機電子発光素子を製造するのに非常に重要な技術である。公知のフルカラー有機電子発光素子のカラー化方式には赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各画素を基板上に独立蒸着させる三色独立蒸着方式と、青色発光を発光源として色変換層を光取出面に設ける色変換方式（ＣＣＭ方式）、白色発光を発光源としてカラーフィルタを使用するカラーフィルタ方式がある。このうち三色独立蒸着方式が単純な構造で優秀な色純度及び効率を示すという点で最も注目されている方式である。
【０００８】
三色独立蒸着方式はマスクを使用して赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各画素を基板上に独立蒸着する方式であって、従来のライン状の開口部を有するマスクを使用する場合に、これを利用してパターンを形成する場合に高精密距離のパターン形成が難しい問題があった。特に、上記三色独立蒸着方式においては、負極のパターン形成により高精度が要求され、蒸着される各画素間の位置精度が要求され、各画素間混色が防止されねばならないなど条件が非常に難しい。
【０００９】
マスクを使用して各画素の位置精度を向上させるための方法として、特開平９７−１１５６７２号には、基板側幅より蒸着源側幅が広いシャドーマスクを使用して有機膜と第２電極（負極）とを実質的に同一平面上で積層形成する技術が開示されている。
【００１０】
そして、画素間混色を防止するために特開平１３−２８４０４６号にはマスクの開口部の幅ｄと、マスクの厚さｈがｈ＞ｎ×ｄの式を満たす技術が開示されている。
【００１１】
また、基板上に微細なパターンで電極ラインを形成させるために、特開平１３−２９６８１９号には、連続したストライプ状ではない不連続的なストライプ状の開口部を具備してこの開口部をシフティングさせることによって微細なパターンのラインを形成させ得る技術が開示されている。
【００１２】
しかし、上記のような方法において、実際に量産時のマスクの不均一度を含んでいないため、これを通じて蒸着される画素の位置を正確に制御できず、これにより一部画素が重なって混色が生じたり、あるいは十分に蒸着されなかったために輝度低下を引き起こすなどの問題がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題を解決するためのものであって、メタルマスクを使用して赤色、緑色、青色の有機発光膜を蒸着させる場合に、実際のマスクの不均一度を含む最適のマスク設計値を提供して、輝度不良及び混色発生などの問題を解決するのにその目的がある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明は縁部に沿ってフレームにより支持されて、複数のパターン化した開口部を具備して上記開口部を通じて蒸着源から赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の組合わせよりなる複数の画素を有する有機発光膜を透明基板に蒸着させるものであって、上記開口部は上記透明基板側幅が上記蒸着源側幅より大きく形成されており、上記透明基板側開口部の幅をＷｓ１、上記蒸着源側開口部の幅をＷｓ２、上記有機発光膜の互いに隣接する画素間の距離をＰｐ、上記蒸着される有機発光膜のうち１画素の発光膜幅をＷｅｌとする時、上記Ｗｓ１は、
【００１５】
【数１６】
【００１６】
本発明の他の特徴によれば、上記単位マスクにおいてその厚さをｔとして、上記蒸着源から上記マスクの開口部を通じて有機発光膜が蒸着されうる垂直方向に対する最大の入射角をθとする時、上記蒸着源側開口部の幅Ｗｓ２は、
【００１７】
【数１７】
【００１８】
本発明のさらに他の特徴によれば、上記有機発光膜は各画素間に所定のパターンで形成された内部絶縁膜の上部に形成されるものであって、上記内部絶縁膜のうち互いに隣接する内部絶縁幕間の距離をＷｉｓ、上記透明基板側開口部の幅が不均一であるためにその幅が最も狭くなった時の透明基板側開口部の幅をＷｓ１’とする時、上記Ｗｓ１’が、
【００１９】
【数１８】
【００２０】
【数１９】
【００２１】
本発明のさらに他の特徴によれば、上記有機発光膜はこの有機発光膜の各画素が配置されたパターンによって形成された内部絶縁膜の上部に形成されるものであって、上記内部絶縁膜の幅をＷｉｌ、上記開口部の透明基板側幅が不均一であるためにその幅が最も広くなった時の透明基板側開口部の幅をＷｓ１”とする時、上記Ｗｓ１”が、
【００２２】
【数２０】
【００２３】
【数２１】
【００２４】
上記のようなメタルマスクにおいて、上記開口部の透明基板側部分は同じ幅で所定の厚さを有して、上記開口部の透明基板側部分の厚さによって蒸着される有機発光膜の幅が縮まる量をＭｓとする時、上記Ｗｓ１は、
【００２５】
【数２２】
【００２６】
本発明はまた上記目的を達成するために、上記のようなメタルマスクを使用して少なくとも２つの透明基板が有機発光膜を蒸着させる有機発光素子の製造方法を提供する。
【００２７】
本発明の他の特徴によれば、上記有機発光膜はこの有機発光膜の各画素が配置されたパターンによって形成された内部絶縁膜の上部に形成されるものであって、上記単位マスクのうち左右両端に配置された単位マスク間の両端部の幅に対する不均衡程度をΔＰｔ、上記開口部を構成する直線状のラインのたわみ程度をΔＸ、上記開口部の透明基板側幅の不均一による偏差をΔＷｓ１、上記マスクを反復して使用した時の上記有機発光膜の形成位置に対する不均衡度をΔＡ、上記透明基板に対する上記内部絶縁膜のズレ量をΔＥｉ、上記内部絶縁膜の幅をＷｉｌとする時、上記内部絶縁膜の幅が、
【００２８】
【数２３】
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参考にして、本発明の具体的は実施形態についてより詳細に説明する。
【００３０】
図１及び図２及び図３は、本発明の望ましい一実施形態による有機電子発光素子用メタルマスクを示したものである。
【００３１】
まず、図１に示したように、本発明の一実施形態によるメタルマスクは複数の単位マスク１１０を具備したマスク１００の縁部がフレーム２００により支持されている構造を有する。各単位マスク１１０は図２に示したようにパターン化した複数の開口部１１２を具備して、この開口部１１２はストライプ状の遮蔽部１１４により形成される。図２に示した上記開口部１１２は互いに平行した直線状に延びた形よりなるが、必ずこのようなパターンに限定されることではなく、その他に多様なパターンでも実施可能である。
【００３２】
上記開口部は図３の断面図に示したように上下部の幅を異ならせる。すなわち、厚さｔの遮蔽部１１４により形成される開口部は上部開口部１１２ａと下部開口部１１２ｂとに区分されて上部開口部１１２ａの幅はＷｓ１にし、下部開口部１１２ｂの幅はＷｓ２とし得る。この時、図３のように、上部開口部１１２ａの幅Ｗｓ１は下部開口部１１２ｂの幅Ｗｓ２より狭くする。このような上部開口部１１２ａと下部開口部１１２ｂは各々有機膜が蒸着される透明基板と蒸着物質が出る蒸着源とに向かう部分となる。
【００３３】
上記のような蒸着用メタルマスクによって、有機電子発光素子の有機膜、特に有機発光膜が蒸着形成されうるが、図４及び図５にはこのような有機発光膜が蒸着された状態を示した。
【００３４】
まず、図４の断面図に示したように、本発明のメタルマスクにより蒸着される有機発光膜５０は赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の組合わせよりなる。図４で図面符号５２は赤色発光膜を示し、５４は青色、５６は緑色発光膜を示すが、必ずこのような順序に限定されることではない。
【００３５】
上記のような有機発光膜５０は透明な素材よりなる透明基板１０の上部に蒸着される。この透明基板１０にはまず所定のパターンを有する第１電極２０が形成されて、上記第１電極２０の上部に第２電極（図示せず）を形成して第１電極と第２電極とが交差する部分で画素を形成する。透明基板１０と第１電極２０の上面には上記画素を区画して第１、第２電極間の絶縁を維持する目的で内部絶縁膜３０を所定のパターンで形成する。この内部絶縁膜３０はフォトリソグラフィー方法により形成できる。
【００３６】
この内部絶縁膜３０の上部に有機膜４０が形成されるが、この有機膜４０はホール、すなわち正孔を注入して輸送する層となる。これは正孔注入層または正孔輸送層だけで形成でき、この組合わせでも形成できる。
【００３７】
この有機膜４０層の上部に上記画素に対応するように赤色、緑色、青色の有機発光膜５０が蒸着される。図面に示したように、有機発光膜５０は各画素をなす赤色 、緑色、青色の発光膜５２、５６、５４が互いに境界をなして蒸着配置されているものであって、一画素をなす有機発光膜の幅をＷｅｌで表した。そして、各画素の幅、すなわち、各画素の中心間の距離は画素のピッチ、すなわちＰｐと表した。有機発光膜層５０の下部に配置された内部絶縁膜３０はこの画素の境界に沿って配置された形状となる。この時、上記内部絶縁膜３０の幅はＷｉｌ、上記内部絶縁膜３０間の距離はＷｉｓで表す。この内部絶縁膜３０間の距離Ｗｉｓは実際電極への電圧印加で駆動する時に電子と正孔の供給により発光が生じる領域、すなわち画素の実際発光領域になる。
【００３８】
上記各画素をなす有機発光膜５２、５４、５６は図５に示したように、ストライプ状に配置できる。しかし必ずこれに限定されることではない。図５は有機発光膜が配置された状態を示す平面図であって、説明の便宜のために図４の有機発光膜５０層の下部に形成された正孔注入／輸送層の有機膜４０層は図示しなかった。
【００３９】
このような有機発光膜のうち１画素をなす発光膜の中心は内部絶縁膜３０間の間隔Ｗｉｓの中心と一致するように蒸着させることが望ましい。また、蒸着される有機発光膜の幅Ｗｅｌは内部絶縁膜３０間の間隔Ｗｉｓより広くて画素間距離Ｐｐと内部絶縁膜３０との幅Ｗｉｌの和より狭くすることが望ましい。しかし、最も望ましくは図４及び図５に示したように、各画素間距離Ｐｐと同じであることが好ましい。すなわち、各画素に蒸着される有機発光膜５２、５４、５６が同じ幅を有して、相互間に隙間が生じないようにすることである。このように各有機発光膜５２、５４、５６間に隙間が生じないように蒸着させてこそ駆動時に輝度不均一及び混色が生じなくなる。
【００４０】
上記のような有機発光膜は図６に示したように本発明のメタルマスクにより蒸着され得る。
【００４１】
すなわち、図６に示したように、有機膜４０まで積層されている透明基板１０を裏返しにした状態で透明基板１０の下部にマスクを配置した後、その下部蒸着源から有機発光膜を蒸着させる。この時、メタルマスクは上述したように上部、すなわち透明基板側開口部１１２ａの幅Ｗｓ１を蒸着源側開口部１１２ｂの幅Ｗｓ２より小さく形成する。
【００４２】
このようなメタルマスクを利用して蒸着させる場合に、メタルマスクの透明基板側開口部、すなわち上部開口部１１２ａは実際蒸着される部分であって、この幅Ｗｓ１は有機発光膜５０の幅Ｗｅｌと一致させる。この時、上述したように有機発光膜５０の幅Ｗｅｌは各画素間の距離Ｐｐと同じくして各画素をなす有機発光膜間の隙間をなくすことが最も望ましいので、上記上部開口部１１２ａの幅は画素間距離Ｐｐと同じくすることが最も望ましい。すなわち、これらは下記の式１を満足するようにするものである。
【００４３】
【数２４】
また図６で上記メタルマスクを通じて蒸着する場合に、蒸着源から蒸着が行われ得る最大の入射角をθとする時、上記透明基板側開口部１１２ａより幅が広い蒸着源側開口部、すなわち下部開口部１１２ｂの幅Ｗｓ２は次の式２を満足するようにすることが望ましい。
【００４５】
【数２５】
これは蒸着が行われ得る最大の蒸着入射角θにより蒸着される有機物質疑経路を下部開口部１１２ｂが妨害しないようにするためのものである。すなわち、図６と共に上部開口部１１２ａの端部と下部開口部１１２ｂの端部とを連結する線が垂直線となす角をθ’とする時、厚さがｔの遮蔽部１１４に対して上記上部開口部１１２ａの端部と下部開口部１１２ｂの端部との差は｛（Ｗｓ２−Ｗｓ１）／２｝になり、これはすなわち｛ｔ×ｔａｎθ’｝となる。したがって、｛ｔａｎθ’｝は｛（Ｗｓ２−Ｗｓ１）／２ｔ｝となり、図６に示したように下部開口部１１２ｂにより蒸着経路が遮蔽されないようにするためにはθ’＞θの関係を満足しなければならないため、ｔａｎθ’＞ｔａｎθの関係を満足しなければならないという結論が出る。これより上記式２を得られる。
【００４７】
上記式２により、もし下部開口部１１２ｂの幅Ｗｓ２が狭い場合には蒸着膜がメタルマスクにより遮蔽されて所定の有機発光膜幅を得られなくなる。
【００４８】
図７及び図８は、上記のようなメタルマスクを使用して有機発光膜５０を蒸着させる時に所定の領域に発光層が形成されていない領域６２が存在する場合を示したものである。
【００４９】
ストライプ状または所定のパターンで形成されるメタルマスクの遮蔽部はその長さが長くなるにつれて同じ幅で開口部を形成させ難くなる。したがって、このように開口部の幅の不均一によって図７及び図８のように完全に蒸着されなかった発光膜５２ａが生じる。このような発光膜５２ａの場合は、駆動時に実際電極により画素が形成される幅の内部絶縁膜間の距離Ｗｉｓより狭い幅の発光膜幅Ｗｅｌ’を有する場合である。この時にはこの発光膜５２ａの幅がその画素の実際発光幅の内部絶縁膜間の距離Ｗｉｓに達し得なく発光が生じていない領域６２が生じる。このような非発光領域６２の存在はパネル駆動時に輝度不均一を招く。したがって、このような輝度不均一を抑制するためには開口部の幅が不均一な場合にこれにより形成される発光膜の幅Ｗｅｌ’が少なくとも内部絶縁膜間の距離Ｗｉｓよりは広くなければならないという結論が出る。これは換言すれば、有機発光膜の幅Ｗｅｌ’を決定するメタルマスクの上部開口部の幅が内部絶縁膜間の距離Ｗｉｓよりは広くなければならないということである。
【００５０】
これを図９を通じてより詳細に説明すれば、開口部幅の不均一によってマスク開口部の幅が最も狭くなった時のその部分の上部開口部１１２ａの幅をＷｓ１’として、このＷｓ１’の幅を有する上部開口部１１２ａにより形成される有機発光膜５２ａの幅をＷｅｌ’とする時、上述したように輝度の不均一を抑制するためにはＷｅｌ’が内部絶縁膜間の距離Ｗｉｓよりは広くなければならないため、下記式３のような結論を得られる。
【００５１】
【数２６】
すなわち、上記式３を満足する場合に開口部幅の不均一によって有機発光膜が完全に蒸着されていない部分が生じても、この部分が輝度に影響を及ぼさなくなる。
【００５３】
上記式３において、Ｗｓ１’は開口部幅の不均一によって上部開口部幅が最も狭くなった場合を想定したものであって、開口部幅の不均一による偏差をΔＷｓ１とする時、下記式４を満足する。
【００５４】
【数２７】
また、 図１０及び図１１は、上記のようなメタルマスクを使用して有機発光膜５０を蒸着させる時に画素を超過した領域６４に発光層が形成されている場合を示したものである。
【００５６】
上記のように開口部の幅の不均一によって 図１０及び図１１のように過度蒸着された発光膜５２ｂが生じる。このような発光膜５２ｂは、実際画素が形成されねばならない望ましい幅の画素間距離Ｐｐより内部絶縁膜の幅Ｗｉｌだけ超過して蒸着された場合を示す。この場合には他画素まで発光膜が侵犯するようになるので、画素間混色が生じる。したがって、このような混色を抑制するためには開口部の幅が不均一な場合にこれにより形成される発光膜の幅Ｗｅｌ”が少なくとも画素間距離Ｐｐと内部絶縁膜の幅Ｗｉｌとの和よりは狭くなければならないという結論が出る。これは換言すれば、有機発光膜の幅Ｗｅｌ”を決定するメタルマスクの上部開口部の幅が画素間距離と内部絶縁膜の幅との和よりは狭くなければならないということである。
【００５７】
これを図１２を通じてより詳細に説明すれば、開口部幅の不均一によってマスク開口部の幅が最大となった時のその部分の上部開口部１１２ａの幅をＷｓ１”とする時、このＷｓ１”の幅を有する上部開口部１１２ａにより形成される有機発光膜５２ｂの幅をＷｅｌ”とする時、上述したように混色を抑制するためにはＷｅｌ”が画素間距離Ｐｐと内部絶縁膜の幅Ｗｉｌとの和よりは狭くなければならないため、下記式５のような結論を得られる。
【００５８】
【数２８】
すなわち、上記式５を満足する場合に開口部幅の不均一によって有機発光膜がさらに蒸着される部分が生じても、この部分が混色による影響を受けなくなる。
【００６０】
上記式５において、Ｗｓ１”は開口部幅の不均一によって上部開口部幅が最も広くなった場合を想定したものであって、開口部幅の不均一による偏差をΔＷｓ１とする時、下記式６を満足する。
【００６１】
【数２９】
次に、上記のようなメタルマスクにおいて、実際蒸着が行われる上部開口部１１２ａに所定の厚さが存在する場合を考慮する。すなわち、図１３に示したように、上部開口部１１２ａに所定の厚さｔ１が存在する場合にはこの厚さによってシャドー効果が生じうる。したがってこの場合にも蒸着される有機発光膜５０の幅Ｗｅｌを画素の中心線間の距離の画素ピッチＰｐと同じくするためには上部開口部１１２ａの幅Ｗｓ１を調節する必要がある。すなわち、上記上部開口部１１２ａの厚さｔ１による蒸着減少幅をＭｓとする時、上記式１のような上部開口部１１２ａの幅Ｗｓ１は下記式７を満足しなければならない。
【００６３】
【数３０】
図６には上部開口部１１２ａの厚さｔ１による蒸着減少幅Ｍｓを上部開口部１１２ａの一側に存在する場合だけを示したが、上記蒸着減少幅Ｍｓとは、図面の場合に限定されることではなく、厚さｔ１による上部開口部１１２ａ全体の蒸着減少幅の和を示すものである。また、メタルマスクと基板との間に微小なギャップが存在した場合も、ギャップ量に応じた蒸着減少幅Ｍｓを考慮する必要がある。このような上記式７は上述した式２及び式４及び式６のいずれにも適用できる。
【００６５】
以上説明したような開口部の幅についての限定条件は図１の単位マスク１１０の開口部に適用されるものであって、これを利用して有機発光膜を蒸着させ得る。図１に示したようなマスク１００は５×４の総２０個の素子に有機発光膜を蒸着させうるものであって、このようなマスク１００を使用して有機膜を蒸着させる場合にはマスクの全体不均衡度も考えなければならない。
【００６６】
すなわち、図１において、各単位マスク１１０のうち両端に位置した単位マスクの最外側のマスクパターンを図面符号１１６、１１８とする時、このマスク左端１１６と右端１１８との距離はトータルピッチＰｔと定義できる。このトータルピッチＰｔはマスクが大型化するほど不均衡を招くが、この不均衡をΔＰｔとする。
【００６７】
図１４及び図１５及び図１６は、上記のような全体トータルピッチ不均衡ΔＰｔを仮想的に示したものであって、トータルピッチ不均衡ΔＰｔは理想的な設計値に対する不均衡度を示す。図面において、トータルピッチ不均衡ΔＰｔは最大トータルピッチＰｔｍａｘから最小トータルピッチＰｔｍｉｎの差を示すものであって、色々な形でマスクパターンが不均一化することによって生じる偏差をいう。図面において、Ｘはライン偏差を示すものであって、開口部を構成する直線状のラインのたわみ程度を示す。
【００６８】
実際、マスクを利用した有機発光膜の蒸着において上記トータルピッチ不均衡ΔＰｔ以外に上記ライン偏差ΔＸも考えられなければならないが、図１６のように、トータルピッチ不均衡ΔＰｔがない場合にもライン偏差ΔＸは生じ得るからである。
【００６９】
この以外にも実際マスクを利用して有機発光膜を蒸着させるにおいては色々な点が考慮されて下記式を満足しなければならない。
【００７０】
【数３１】
上記式８において、ΔＡは上記マスクを反復して使用した時の上記有機発光膜の形成位置に対する不均衡度を示すものであって、蒸着器の基板とマスクの整列位置認識能力、マスク及び基板移動の精度、駆動ソフトウェアの制御方法により決定される。ΔＥｉは上記透明基板に対する上記内部絶縁膜のズレ量を示すものであって、露光時に決定される。
【００７２】
上記のようないろいろな条件を満足するようにメタルマスクを設計して有機発光膜を蒸着させる場合にはその輝度低下及び混色を抑制できるが、下記表１にはその具体的な実施形態について示した。
【００７３】
表１は、画素間距離Ｐｐを１００とみた時、実際寸法に対するその比較寸法について示したものである。ところで、マスクの上部開口部の厚さｔ１は考慮しなかった。表１の下部の”Ｏ”と”X”は各式を満足するかどうかを示すものである。
【００７４】
【表１】
表１に示したように、輝度不良、混色を抑制するためには上記式をすべて満足することが望ましいということが分かる。
【００７６】
本実施形態で使用される有機発光材料は特に限定されず、通常発光材料として使用されている化合物であれば何を使用してもよい。例えば、下記のトリス（８−キノリノール）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）やビスジフェニルビニルビフェニル（ＢＤＰＶＢｉ）、１，３−ビス（ｐ−ｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾールイル）フェニル（ＯＸＤ−７）、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，５−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（ＢＰＰＣ）、１，４ビス（ｐ−トリル−ｐ−メチルスチリルフェニルアミノ）ナフタレンなどである。
【００７７】
また、電荷輸送材料に蛍光材料をドープした層を発光材料として用いることもできる。例えば、前記のＡｌｑ３などのキノリノール金属錯体に４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）、２，３−キナクリドンなどのキナクリドン誘導体、３−（２’−ベンゾチアゾール）−７−ジエチルアミノクマリンなどのクマリン誘導体をドープした層、あるいは電子輸送材料ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノリン）−４−フェニルフェノール−アルミニウム錯体にペリレン等の縮合多環芳香族をドープした層、あるいは正孔輸送材料４，４’−ビス（ｍ−トリルフェニルアミノ）ビフェニル （ＴＰＤ）にルブレン等をドープした層を用いることができる。
【００７８】
また、本実施形態に用いられる正孔輸送材料は特に限定されず、通常正孔輸送材料として使用されている化合物であれば何を使用してもよい。例えば、ビス（ジ（ｐ−トリル）アミノフェニル）−１，１−シクロヘキサン、ＴＰＤ、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＮＰＢ）等のトリフェニルジアミン類や、スターバースト型分子等が挙げられる。
【００７９】
また、本実施形態に用いられる電子輸送材料は特に限定されず、通常電子輸送材として使用されている化合物であれば何を使用してもよい。例えば、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（Ｂｕ−ＰＢＤ）、ＯＸＤ−７［３］等のオキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、キノリノール系の金属錯体が挙げられる。
【００８０】
尚、本実施形態では、有機発光膜の形成方法を中心に説明したが、有機電子発光素子の製造は概略以下のような工程となる。
【００８１】
まず、有機電子発光素子を製造するために、上面に透明導電膜と金属導電膜層が積層された透明な基板を準備し、この透明基板の上面に形成された金属導電膜層を加工して、透明基板の縁部に第1、第2電極端子部を形成する。次に、基板上に露出された透明導電膜を加工して、第1電極端子部と各々連結する所定パターンの第1電極ラインを形成する。。
【００８２】
次いで、基板の上面にストライプ状または格子状に形成されて有効領域に位置する前記第1電極ラインを区画する内部絶縁膜を形成する。格子状に形成された内部絶縁膜により第1電極ラインは区画されて各発光領域、即ち画素が露出される。このような透明基板の内部絶縁膜上に密封キャップの接合部に沿って閉曲線状に密閉部が形成される。次いで、前記有効領域内に有機膜及び本実施形態による有機発光膜を蒸着し、シャドーマスクを使用して前記第2電極端子部と電気的に連結する第2電極ラインを蒸着させる。前記のように有機膜及び有機発光膜と第2電極ラインの形成が完了すれば、密封のためのキャップを前記密閉部の上部に位置して基板に接合させる。
【００８３】
本明細書では本発明を限定された実施形態を中心に説明したが、本発明の思想的範囲内で多様な実施形態が可能である。また説明されなかったが、均等な手段も本発明にそのまま結合されうる。したがって本発明の真の保護範囲は特許請求の範囲によって決まらねばならない。
【００８４】
【発明の効果】
上記のような本発明によれば、実際メタルマスクを利用して有機発光膜を蒸着させるにあたって生じうるいろいろな不均一要素をマスク設計に反映することによって不良率を顕著に減少させ得る。
【００８５】
本発明によれば、発光膜が蒸着されていない部分による輝度の低下を防止でき、かつ混色を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるメタルマスクの斜視図である。
【図２】図１のメタルマスクのストリップと開口部とを示す図面である。
【図３】図２の開口部に対する断面図である。
【図４】有機発光素子に有機蛍光膜が蒸着された状態を示す断面図である。
【図５】有機発光素子に有機蛍光膜が蒸着された状態を示す平面図である。
【図６】本発明の一実施形態によるメタルマスクを利用して有機蛍光膜を蒸着させる状態を示す図面である。
【図７】有機蛍光膜の蒸着不良を示す断面図である。
【図８】有機蛍光膜の蒸着不良を示す平面図である。
【図９】本発明のさらに他の一実施形態によるメタルマスクを利用して 図７及び図８の有機蛍光膜を蒸着させる状態を示す図面である。
【図１０】有機蛍光膜の蒸着不良を示す断面図である。
【図１１】有機蛍光膜の蒸着不良を示す平面図である。
【図１２】本発明のさらに他の一実施形態によるメタルマスクを利用して 図１０及び図１１の有機蛍光膜を蒸着させる状態を示す図面である。
【図１３】上部開口部に所定厚さで存在するメタルマスクを利用して有機蛍光膜を蒸着させる状態を示す図面である。
【図１４】メタルマスクにおいてトータルピッチの不均一を示す図面である。
【図１５】メタルマスクにおいてトータルピッチの不均一を示す図面である。
【図１６】メタルマスクにおいてトータルピッチ均一でのライン偏差ΔＸを示す図面である。
【符号の説明】
１０ 透明基板
２０ 第１電極
３０ 内部絶縁膜
４０ 有機膜
５０ 有機発光膜
１００ マスク
１１０ 単位マスク
１１２ 開口部
１１４ 遮蔽部
２００ フレーム
Ｗｅｌ 発光層の幅
Ｐｐ 画素間距離
Ｗｉｌ 内部絶縁膜の幅
Ｗｉｓ 内部絶縁膜の間隔
Ｗｓ１ 上部開口部の幅
Ｗｓ２ 下部開口部の幅
ｔ マスクの厚さ
θ 最大蒸着入射角
Claims (5)
- 少なくとも２つの透明基板に第１電極、内部絶縁膜、少なくとも有機発光膜を含む有機膜、第２電極を積層させて少なくとも２つの有機電子発光素子を製造する方法において、
上記各透明基板の有機発光膜は赤色、緑色、青色の組合わせよりなる複数の画素を有するものであって、上記各色の有機発光膜は上記透明基板側幅が蒸着源側幅より小さい複数のパターン化した開口部を具備して、上記開口部の透明基板側幅をＷｓ１、蒸着源側幅をＷｓ２、上記画素のうち互いに隣接する画素間の距離をＰｐ、上記有機発光膜のうち１画素の発光膜幅をＷｅｌとし、上記開口部の透明基板側部分は同じ幅で所定の厚さを有して、上記開口部の透明基板側部分の厚さによって蒸着される有機発光膜の幅が縮まる量をＭｓとする時、上記透明基板側開口部の幅Ｗｓ１とする時、下記式１を満足する単位マスクを利用して蒸着させ、
上記有機発光膜はこの有機発光膜の各画素が配置されたパターンによって形成された内部絶縁膜の上部に形成されるものであって、上記内部絶縁膜の幅をＷｉｌ、上記開口部の透明基板側幅が不均一であるためにその幅が最も広くなった時の透明基板側開口部の幅をＷｓ１”とする時、上記Ｗｓ１”が下記式５を満足し、
上記開口部の透明基板側幅の不均一による偏差をΔＷｓ１とする時、上記開口部の透明基板側幅が最も広くなった時の透明基板側開口部の幅Ｗｓ１”は下記式６を満足することを特徴とする有機電子発光素子の製造方法。
Ｗｓ１＝Ｐｐ＋Ｍｓ＝Ｗｅｌ ・・・ （式１）
Ｗｓ１”＜Ｐｐ＋Ｗｉｌ ・・・ （式５）
Ｗｓ１”＝Ｗｓｌ＋ΔＷｓｌ／２ ・・・ （式６） - 上記単位マスクは上記マスクの厚さをｔとして、上記蒸着源から上記開口部を通じ有機発光膜が蒸着されうる垂直方向に対する最大の入射角をθとする時、上記開口部の蒸着源側幅Ｗｓ２は下記式２を満足することを特徴とする請求項１に記載の有機電子発光素子の製造方法。
Ｗｓ２＞２ｔ×ｔａｎθ＋Ｗｓ１ ・・・ （式２） - 上記有機発光膜は各画素間に所定のパターンで形成された内部絶縁膜の上部に形成されるものであり、上記内部絶縁膜のうち互いに隣接する内部絶縁膜間の距離をＷｉｓ、上記開口部の透明基板側幅が不均一であるためにその幅が最も狭くなった時の透明基板側開口部の幅をＷｓ１’とする時、上記Ｗｓ１’が下記式３を満足することを特徴とする請求項２に記載の有機電子発光素子の製造方法。
Ｗｓ１’＞Ｗｉｓ ・・・ （式３） - 上記透明基板側開口部の幅の不均一による偏差をΔＷｓ１とする時、上記開口部の透明基板側幅が最も狭くなった時の透明基板側開口部の幅Ｗｓ１’は下記式４を満足することを特徴とする請求項３に記載の有機電子発光素子の製造方法。
Ｗｓ１’＝Ｗｓ１−ΔＷｓ１／２ ・・・ （式４） - 上記有機発光膜はこの有機発光膜の各画素が配置されたパターンによって形成された内部絶縁膜の上部に形成されるものであって、上記単位マスクのうち左右両端に配置された単位マスク間の両端部の幅に対する不均衡程度をΔＰｔ、上記開口部を構成する直線状のラインのたわみ程度をΔＸ、上記開口部の透明基板側幅の不均一による偏差をΔＷｓ１、上記マスクを反復して使用した時の上記有機発光膜の形成位置に対する不均衡度をΔＡ、上記透明基板に対する上記内部絶縁膜のズレ量をΔＥｉ、上記内部絶縁膜の幅をＷｉｌとする時、上記内部絶縁膜の幅が下記式８を満足することを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載の有機発光素子の製造方法。
Ｗｉｌ＞ΔＰｔ／２＋ΔＸ＋ΔＷｓ１＋ΔＡ＋ΔＥｉ ・・・ （式８）
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