JP4505473B2 - マスク、蒸着装置、有機電界発光表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、マスク、蒸着装置、有機電界発光表示装置に関する。

一般に、平板ディスプレイ装置に備える有機電界発光素子には、お互いに対向された複数の電極の間に少なくとも発光層を含む中間層が形成される。中間層には、様々な層、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層または電子注入層などが備えられる。有機電界発光素子の場合、このような中間層が有機物で形成された有機薄膜である。

上記のような構成を有する有機電界発光素子を製造する過程で、基板上に形成される正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層などの有機薄膜は、蒸着装置を利用して蒸着する蒸着法（deposition）によって形成されることができる。

特に、基板が大型化される傾向から良好なステップカバレージと均一度を有する有機物層を基板上に形成するためには、複数の蒸着源を備えて薄膜を蒸着させる多重蒸着法が提案された。

図１は、従来の技術によるマスクを示す平面図であり、図２は、従来の技術による基板上に薄膜を成膜する蒸着装置を示す斜視図であり、図３は、従来の技術による基板上に形成された薄膜パターンを示す原子顕微鏡の写真である。

図１〜図３に示すように、チャンバには、薄膜１０１が形成される基板１００と、基板１００の全面にわたって前面に位置させるマスク１１０と、マスク１１０から所定の間隔で離隔されて前記基板１００上に薄膜１０１を形成するため、少なくとも２つの蒸着源１２０が備えられる。

基板１００上に薄膜１０１を成膜するためには、先ず、蒸着物質が盛られている蒸着源１２０を加熱して蒸着物質を蒸発させる。蒸着源１２０から蒸発された蒸着物質は、マスク１１０上に形成された開口部１１１を介して基板１００上に蒸着される。この時、マスク１１０は、ドット（dot）形状の開口部１１１を備え、基板１００上にはドット形状の開口部１１１と対応するパターンの薄膜１０１が形成される。

しかしながら、基板１００と蒸着源１２０との間に配置されたマスク１１０のパターンによって基板１００の外郭領域、即ち、第１蒸着源１２１及び第２蒸着源１２２から蒸発された蒸発物質の入射角が小さな領域から蒸発される蒸発物質は、マスク１１０パターンによる干渉で均一な薄膜１０１を形成することができない。

これは、図３に示すように、基板１００上に開口部１１１形状と対応される薄膜１０１のパターンが形成されることができなく、薄膜１０１の一領域１０２のみに蒸着物質がさらに成膜されるとか、不十分に成膜され、薄膜１０１の均一性を低下させる問題点を有する。

このように、マスク１１０パターンの干渉による薄膜１０１の不均一な現象を解決するため、ストライプ（stripe）形状の開口部を含むマスクを利用して基板に蒸着物質を成膜する方法が提案された。

特開２００１−３１３１６９号公報

しかしながら、ストライプ形状の開口部を含むマスクは、外部引張力及びマスク自体の重さによってマスクの中央領域にタレ現象が発生して基板上に均一な薄膜を形成せず、即ち、シャドー現象（shadow）を現わす問題点を有する。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、基板上に均一な薄膜を形成することが可能な新規かつ改良されたマスク、蒸着装置、有機電界発光表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、基板上に形成される複数の副画素領域のうちいずれか１つの領域にそれぞれ対応した第１開口部が複数個形成された第１領域と、複数の第１開口部が形成された第１領域の両側に少なくとも１つずつ配置され、複数の副画素領域のうちいずれか１つの領域にそれぞれ対応した第２開口部が複数個形成された第２領域と、を備え、基板に対して全面にわたって位置するマスクが提供される。

第１開口部は、ドット形状であるとしてもよい。第２開口部は、ストライプ形状であるとしてもよい。

第１開口部は、副画素領域と対応する複数個の開口部が平行に配列されるとしてもよい。第１開口部は、基板の中央領域と対応するとしてもよい。

第１領域及び第１領域の両側に形成される第２領域の面積比は、第２領域：第１領域：第２領域＝３：４：３の割合であるとしてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、チャンバと、チャンバ内に搬入される複数の副画素領域を有する基板を支持するための基板支持部と、基板に蒸着物質を供給するように配置される少なくとも２つの蒸着源と、基板上に形成される複数の副画素領域のうちいずれか１つの領域にそれぞれ対応した第１開口部が複数個形成された第１領域と、複数の第１開口部が形成された第１領域の両側に少なくとも１つずつ配置され、複数の副画素領域のうちいずれか１つの領域にそれぞれ対応した第２開口部が複数個形成された第２領域とを有するマスクとを備える蒸着装置が提供される。

第１開口部は、ドット形状であるとしてもよい。第２開口部は、ストライプ形状であるとしてもよい。

第１開口部は、基板の中央領域と対応するとしてもよい。

第１領域及び第１領域の両側に形成された第２領域の面積比は、前記第２領域：前記第１領域：前記第２領域＝３：４：３の割合であるとしてもよい。

第１開口部は、副画素領域と対応する複数個の開口部が平行に配列されるとしてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、基板上に互いに対向する第１及び第２電極層と、第１及び第２電極層との間に備えられる発光層と、発光層に形成された複数の副画素と、を備え、発光層は、複数の副画素のうちいずれか１つの領域上にそれぞれ形成した複数個の第１パターンと、第１パターンの両側に少なくとも１つずつ形成され、複数の副画素のうちいずれか１つ領域にそれぞれ連続的に形成した複数個の第２パターンとを有する有機電界発光表示装置が提供される。

第１パターンは、複数の副画素に平行に配列されるとしてもよい。

第１パターンは、複数の副画素を含む基板の中央領域であるとしてもよい。

本発明によれば、基板上に均一な薄膜を形成することができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

まず、本発明の第１の実施形態に係るマスクについて説明する。図４は、本実施形態に係るマスクを示す斜視図である。

図４に示すように、本実施形態に係るマスク３１０は、複数の副画素領域を含む基板上に薄膜を蒸着させるために適用される。マスク３１０は、基板の全面にわたって前面に位置して、第１領域３１と第２領域３２とを含む。第１領域３１は、複数の副画素領域のうちいずれか一領域にそれぞれ対応した複数個の第１開口部３１１が形成されている。第２領域３２は、複数の第１開口部３１１が形成された第１領域３１の両側に配置され、複数の副画素領域のうち少なくとも二つの副画素領域に対応した複数の第２開口部３１２が形成されている。

マスク３１０の中央領域、即ち、第１領域３１には、複数個のドット（dot）形状の第１開口部３１１が一方向から他の方向に平行に配列されて形成される。このようなドット形状の第１開口部３１１は、基板の中央領域の副画素領域（sub−pixel：Ｒ、Ｇ、Ｂ）にそれぞれ対応した複数個の開口部３１が形成される。本実施形態において、副画素領域は、基板上に一方向に形成された複数の第１電極層上に形成され、第１電極層を露出させる開口部を含む画素定義膜によって定義される。即ち、画素領域は、基板上に形成された第１電極層の露出された領域である。

第１赤色開口部３１１Ｒは、基板に形成された複数の赤色の副画素領域のうち、それぞれ１つの赤色の副画素領域と対応した複数個の開口部であり、平行に離隔して配列される。第１緑色開口部３１１Ｇは、基板に形成された複数の緑色の副画素領域のうち、それぞれ１つの緑色の副画素領域と対応した複数の開口部であり、平行に離隔して配列される。第１青色開口部３１１Ｂは、基板に形成された複数の青色の副画素領域のうち、それぞれ１つの青色の副画素領域と対応した複数の開口部であり、平行に離隔して配列される。

また、第２開口部３１２は、第１開口部３１１の両側、即ち、第２領域３２に第１開口部３１１と平行した外郭領域に形成される。このような第２開口部３１２は、ストライプ（stripe）形状の開口部で形成され、ストライプ形状の第２開口部３１２は、基板の少なくとも２つの副画素領域と対応した開口部で形成される。即ち、第２赤色開口部３１２Ｒは、第１赤色開口部３１１Ｒの外郭領域に第１赤色開口部３１１Ｒと離隔され、基板の少なくとも２つの赤色の副画素領域と対応した大きさの開口部で形成される。第２緑色開口部３１２Ｇは、第１緑色の開口部３１１Ｇの外郭領域に第１緑色開口部３１１Ｇと離隔され、基板の少なくとも２つの緑色の副画素領域と対応した大きさの開口部で形成される。第２青色開口部３１２Ｂは、第１青色開口部３１１Ｂの外郭領域に第１青色開口部３１１Ｂと離隔され、基板の少なくとも２つの青色の副画素領域と対応した大きさの開口部で形成される。

このような第１開口部３１１及び第２開口部３１２は、フォトリトグラフィ法を適用したエッチング法、フォトリトグラフィ法と電気分解法を適用した電鋳法またはレーザーカッティング法のうち１つの方法を利用して形成される。また、第１領域３１及び第１領域３１の両側に形成された第２領域３２の面積比は、例えば、マスク３１０面積を第２領域３２：第１領域３１：第２領域３２＝３：４：３の割合として形成される。そして、第１領域３１に第１開口部３１１が、第２領域３２に第２開口部３１２が形成される。

図５は、本実施形態に係る基板上に薄膜を成膜する蒸着装置を示す断面図である。図５に示すように、本実施形態の蒸着装置は、チャンバと、チャンバ内に搬入される複数の副画素領域を含む基板３００を支持するための基板支持部と、基板３００に蒸着物質を供給するように配置される少なくとも２つの蒸着源３２０と、基板支持部と蒸着源３２０との間に複数の副画素領域のうちいずれか一領域とそれぞれ対応した複数個の第１開口部３１１が形成された第１領域３１、及び、複数個の第１開口部３１１が形成された第１領域３１の両側に配置されて、基板３００の複数の副画素領域のうち少なくとも二つの副画素領域と対応した複数の第２開口部３１２が形成された第２領域３２を備えるマスク３１０とを備える。

チャンバの下部には、少なくとも２つの蒸着源３２０が設置されるが、蒸着源３２０は、蒸着物質が保存されていて、蒸着物質を加熱させて蒸着物質が基板３００上に蒸着されることができる加熱手段を備える。このような蒸着源３２０は、チャンバ内に装着された移動手段（図示せず。）によって、チャンバ下部の一方向に沿って水平または垂直方向に平行に移動する。また、蒸着源３２０は、対面した基板３００の全領域に蒸着物質を形成するため複数の蒸着源、例えば、第１蒸着源３２１と第２蒸着源３２２とで構成される。

また、チャンバの上部には、チャンバ下部に設置された蒸着源３２０と対向した領域に基板３００とを支持する基板支持部が設置される。基板支持部は、基板３００を支持させる。基板３００の前面には基板３００の全面にわたって、基板３００上に形成される薄膜３０１のパターンを決めさせる第１開口部３１１及び第２開口部３１２とを含むマスク３１０が備えられる。このようなマスク３１０は、溶接または粘着法によって基板３００上に固定されることができる。

一方、マスク３１０の中央領域、即ち、第１領域３１には、基板３００上に形成される薄膜３０１のパターンと同一なパターンを有する第１開口部３１１を有し、第１領域３１の外郭領域、即ち、第２領域３２に第２開口部３１２が形成される。このような第１開口部３１１及び第２開口部３１２は、フォトリトグラフィ法を適用したエッチング法、フォトリトグラフィ法と電気分解法を適用した電鋳法またはレーザーカッティング法のうち１つの方法を利用して形成される。このように形成された第１開口部３１１と第２開口部３１２は、それぞれの開口部形状によって薄膜３０１のパターンを形成する。

第１開口部３１１は、マスク３１０の中央領域、即ち、第１領域３１に形成され、複数個のドット（dot）形状の開口部が一方向から他の方向に平行に配列して形成される。ドット形状の開口部３１１は、基板３００の副画素（sub−pixel：Ｒ、Ｇ、Ｂ）領域のうち一副画素、例えば、赤色の副画素領域（Ｒ）と対応した大きさに形成される。例えば、第１開口部３１１は、基板３００に形成された複数の赤色の副画素領域のうち、それぞれ１つの赤色の副画素領域と対応した開口部が複数個平行に離隔して配列される。これによって、基板３００上には、赤色の副画素領域（Ｒ）と対応した複数個の赤色の薄膜３０１が形成される。

第２開口部３１２は、平行に配列された複数個の第１開口部３１１の両側に平行に形成され、ストライプ（stripe）形状に形成される。ストライプ形状の第２開口部３１２は、基板３００に形成された少なくとも２つ以上の副画素領域（sub−pixel：Ｒ）、例えば、赤色と赤色の副画素領域（Ｒ、Ｒ）と対応した大きさに形成されることができる。これによって、基板３００上には、赤色と赤色の副画素領域（Ｒ、Ｒ）と対応した大きさの連続された薄膜３０１を形成することができる。

また、第１領域３１及び第１領域３１の外郭領域の第２領域３２の面積比は、例えば、マスク３１０面積を第２領域３２：第１領域３１：第２領域３２＝３：４：３の割合として形成される。そして、第１領域３１に第１開口部３１１が、第２領域３２に第２開口部３１２が形成される。即ち、これは、第１蒸着源３２１及び第２蒸着源３２２から蒸発した蒸着物質の角度が小さな領域から蒸発された蒸着物質が、マスク３１０パターンによる干渉現象が防止されるからである。さらに、上述したように製造された第１開口部３１１及び第２開口部３１２が形成されたマスク３１０は、基板３００上にシャドー現象（shadow）が防止された薄膜３０１を形成することによって高解像度のディスプレー装置を製造することができる。

図６は、本実施形態に係る有機電界発光表示装置の斜視図である。図７は、図６のＩ−Ｉ’の線で切断した断面図である。図８は、図６のＩＩ−ＩＩ’の線で切断した断面図である。図９は、図６のＩＩＩ−ＩＩＩ’の線で切断した断面図である。

図６〜図９に示すように、本発明の有機電界発光表示装置４００は、基板４１０上にお互いに対向された第１及び第２電極層４３０、４５０と、第１及び第２電極層４３０、４５０との間に備えられる発光層４４０に形成された複数の副画素を備える。発光層４４０は、複数の副画素のうちいずれか一領域上にそれぞれ形成される複数個の第１パターン４４１及び第１パターン４４１の両側に形成され、複数の副画素のうち少なくとも二つの副画素に連続的に形成される複数個の第２パターン４４２を含む。

基板４１０上には、第１及び第２電極層４３０、４５０との間に備えられる発光層４４０に形成された複数の赤色、緑色及び青色の副画素（Rsub−pixel、Gsub−pixel、Bsub−pixel）が形成される。

第１電極層４３０は、赤色、緑色及び青色の副画素領域（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の基板４００上にそれぞれパターニングされて形成される。第１電極層４３０は、透明電極または反射型電極に分けられるが、透明電極としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯまたはＩｎ_２Ｏ_３を備えることができ、反射型電極としては、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ及びこれらの化合物などから反射膜を形成した後、さらにＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯまたはＩｎ_２Ｏ_３を形成することができる。画素定義膜４２０は、第１電極層４３０上に形成され、第１電極層４３０を少なくとも部分的に露出させる開口部を含む。画素定義膜４２０は、第１電極層４３０を含む基板４１０の前面に形成される。そして、画素定義膜４２０は、エッチングされて、第１電極層４３０が露出される。

一方、赤色発光層４４０Ｒ、緑色発光層４４０Ｇ及び青色発光層４４０Ｂそれぞれは、赤色の副画素領域（Ｒ）、緑色の副画素領域（Ｇ）及び青色の副画素領域（Ｂ）に形成された第１電極層４３０上に第１赤色パターン４４１Ｒ／第２赤色パターン４４２Ｒ、第１緑色パターン４４１Ｇ／第２緑色パターン４４２Ｇ、第１青色パターン４４１Ｂ／第２青色パターン４４２Ｂに形成される。

例えば、赤色発光層４４０Ｒの第１赤色パターン４４１Ｒは、複数の赤色副画素領域（Ｒ）のうち１つの赤色の副画素領域（Ｒ）とそれぞれ対応した領域に複数個の第１赤色パターン４４１Ｒがお互いに離隔して一方向から他の方向に平行に配列される。第２赤色パターン４４２Ｒは、第１赤色パターン４４１Ｒの両側と離隔して平行に配列され、複数の赤色の副画素領域（Ｒ）のうち少なくとも２つの赤色の副画素領域（Ｒ）と対応されるように形成される。また、緑色発光層４４０Ｇの第１緑色パターン４４１Ｇは、複数の緑色の副画素領域（Ｇ）のうち１つの緑色の副画素領域（Ｇ）とそれぞれ対応した領域に複数個の第１緑色パターン４４１Ｇがお互いに離隔して平行に配列される。第２緑色パターン４４２Ｇは、第１緑色パターン４４１Ｇの両側と離隔して平行に配列され、複数の緑色の副画素領域（Ｇ）のうち少なくとも２つの緑色の副画素領域（Ｇ）と対応されるように形成される。また、青色の発光層４４０Ｂの第１青色パターン４４１Ｂは、青色の副画素領域（Ｂ）のうち１つの青色の副画素領域（Ｂ）とそれぞれ対応した領域に複数個の第１青色パターン４４１Ｂがお互いに離隔して平行に配列される。第２青色パターン４４２Ｂは、第１青色パターン４４１Ｂの両側と離隔して平行に配列されて複数の緑色の副画素領域（Ｂ）のうち少なくとも２つの緑色の副画素領域（Ｂ）と対応されるように形成される。

第２電極層４５０は、赤色、緑色、青色の発光層４４０Ｒ、４４０Ｇ、４４０Ｂの全面または第１電極層４３０と交差して形成される。第２電極層４５０は、透明電極または反射電極に形成されることができ、透明電極として使用される場合には、第２電極層４５０がカソード電極として使用されるので、仕事関数が小さい金属、例えば、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ及びこれらの化合物を発光層４４０方向に向かうように蒸着した後、さらにＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯまたはＩｎ_２Ｏ_３を形成することができる。そして、反射型電極として使用される場合には、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ及びこれらの化合物を蒸着して形成する。

複数の副画素領域のうちいずれか一領域とそれぞれ対応した複数個の第１開口部と、第１開口部の両側に少なくとも二つの副画素領域と対応した第２開口部とを含むマスクを利用して基板上に均一な薄膜を形成することができる。さらに、基板上に均一なパターンの薄膜を提供することで、ディスプレーの高精細化によるハイクオリティーの画像を提供することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

従来技術に係るマスクを示す平面図である。 従来技術に係る基板上に薄膜を成膜する蒸着装置を示す斜視図である。 従来技術に係る基板上に形成された薄膜パターンを示す原子顕微鏡の写真である。 本発明の第１の実施形態に係るマスクを示す斜視図である。 本実施形態に係る基板上に薄膜を成膜する蒸着装置を示す断面図である。 本実施形態に係る有機電界発光表示装置を示す斜視図である。 図６のＩ−Ｉ’の線で切断した断面図である。 図６のＩＩ−ＩＩ’の線で切断した断面図である。 図６のＩＩＩ−ＩＩＩ’の線で切断した断面図である。

符号の説明

３００ 基板
３０１ 薄膜
３１０ マスク
３１１ 第１開口部
３１２ 第２開口部
３２０ 蒸着源

Claims (8)

1. 基板上の中央領域に形成される複数の副画素領域のうちいずれか１つの領域にそれぞれ対応したドット形状の第１開口部が複数個形成された第１領域と、
   前記複数の第１開口部が形成された前記第１領域の両側に少なくとも１つずつ配置され、前記複数の副画素領域のうち少なくとも２つの領域にそれぞれ対応したストライプ形状の第２開口部が複数個形成された第２領域と、
   を備え、
   前記基板に対して全面にわたって位置することを特徴とする、マスク。
2. 前記第１開口部は、前記副画素領域と対応する複数個の開口部が平行に配列されることを特徴とする、請求項１に記載のマスク。
3. 前記第１領域及び前記第１領域の両側に形成される第２領域の面積比は、前記第２領域：前記第１領域：前記第２領域＝３：４：３の割合であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のマスク。
4. チャンバと、
   前記チャンバ内に搬入される複数の副画素領域を有する基板を支持するための基板支持部と、
   前記基板に蒸着物質を供給するように配置される少なくとも２つの蒸着源と、
   前記基板上の中央領域に形成される複数の副画素領域のうちいずれか１つの領域にそれぞれ対応したドット形状の第１開口部が複数個形成された第１領域と、前記複数の第１開口部が形成された前記第１領域の両側に少なくとも１つずつ配置され、前記複数の副画素領域のうち少なくとも２つの領域にそれぞれ対応したストライプ形状の第２開口部が複数個形成された第２領域とを有するマスクと、
   を備えることを特徴とする、蒸着装置。
5. 前記第１領域及び前記第１領域の両側に形成された第２領域の面積比は、前記第２領域：前記第１領域：前記第２領域＝３：４：３の割合であることを特徴とする、請求項４に記載の蒸着装置。
6. 前記第１開口部は、前記副画素領域と対応する複数個の開口部が平行に配列されることを特徴とする、請求項４又は５に記載の蒸着装置。
7. 基板上に互いに対向する第１及び第２電極層と、
   前記第１及び第２電極層との間に備えられる発光層と、
   前記発光層に形成された複数の副画素と、
   を備え、
   前記発光層は、前記基板上の中央領域に形成された前記複数の副画素のうちいずれか１つの領域上にそれぞれ形成した複数個の第１パターンと、前記第１パターンの両側に少なくとも１つずつ形成され、前記複数の副画素のうち少なくとも２つの領域にそれぞれ連続的に形成した複数個の第２パターンと、を有することを特徴とする、有機電界発光表示装置。
8. 前記第１パターンは、前記複数の副画素に平行に配列されることを特徴とする、請求項７に記載の有機電界発光表示装置。