JP4597421B2

JP4597421B2 - 発光装置の作製方法

Info

Publication number: JP4597421B2
Application number: JP2001142465A
Authority: JP
Inventors: 康行荒井
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2021-05-11
Also published as: JP2002033190A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、陽極、陰極及びそれらの間にエレクトロルミネッセンス（Electro Luminescence、以下ＥＬと表記する）が得られる発光性材料、特に自発光性有機材料（以下、有機ＥＬ材料という）を挟んだ構造からなるＥＬ素子を設けた発光装置の作製方法に関する。
【０００２】
尚、本明細書中でいうエレクトロルミネッセンス又は発光には、一重項励起による蛍光と、三重項励起による燐光のいずれか一方又は、その両者によるものを含んでいる。
【０００３】
【従来の技術】
近年、有機ＥＬ材料のＥＬ現象を利用した発光素子としてＥＬ素子を用いた表示装置（以下、ＥＬ表示装置という）の開発が進んでいる。ＥＬ表示装置は自発光型であるため、液晶表示装置のようなバックライトが不要であり、さらに視野角が広いため、屋外で使用する携帯型機器の表示部として有望視されている。
【０００４】
ＥＬ表示装置にはパッシブ型（単純マトリクス型）とアクティブ型（アクティブマトリクス型）の二種類があり、どちらも盛んに開発が行われている。特に現在はアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置が注目されている。また、ＥＬ素子の発光層となるＥＬ材料は、有機材料と無機材料があり、さらに有機材料は低分子系（モノマー系）有機ＥＬ材料と高分子系（ポリマー系）有機ＥＬ材料とに分けられる。両者ともに盛んに研究されているが、低分子系有機ＥＬ材料は主に蒸着法で成膜され、ポリマー系有機ＥＬ材料は主に塗布法で成膜される。
【０００５】
カラー表示のＥＬ表示装置を作製するためには、異なる発色をするＥＬ材料を画素ごとに分けて成膜する必要がある。しかしながら、一般的にＥＬ材料は水及び酸素に弱く、フォトリソグラフィによるパターニングができない。そのため、成膜と同時にパターン化することが必要となる。
【０００６】
最も一般的な方法は、開口部を設けた金属板もしくはガラス板からなるマスク（以下、シャドーマスクという）を、成膜を行う基板と蒸発源との間に設ける方法である。この場合、蒸発源から気化したＥＬ材料が開口部だけを通過して選択的に成膜されるため、成膜と同時にパターン化されたＥＬ層を形成することが可能である。
【０００７】
従来の蒸着装置は一つの蒸発源から放射状に飛んだＥＬ材料が基板上に堆積されて薄膜を形成していたため、ＥＬ材料の飛行距離を考慮して基板の配置を工夫していた。例えば、円錐形の基板ホルダに基板を固定することで蒸発源から基板までの距離を全て等しくするといった工夫が行われていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、大型基板上に複数のパネルを作製する多面取りプロセスを採用する場合には、上述の方法を行うと基板ホルダが非常に大きくなってしまい、成膜装置本体の大型化を招いてしまう。また、枚葉式で行う場合にも基板が平板であるため、蒸発源からの距離が基板の面内で異なり、均一な膜厚で成膜することが困難であるという問題が残る。
【０００９】
さらに、大型基板を用いる場合には蒸発源とシャドーマスクとの距離を長くしないと気化されたＥＬ材料が十分に広がらず、基板全面に均一に薄膜を形成することが困難となる。この距離の確保も装置の大型化を助長している。
【００１０】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、高いスループットで膜厚分布の均一性の高い薄膜を成膜する方法を用いて発光装置を作製する技術を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明の構成は、蒸発セル内に低分子有機エレクトロルミネッセンス材料が封入され、大気圧における不活性ガス雰囲気中で前記低分子有機エレクトロルミネッセンス材料を加熱して、基板上に低分子有機エレクトロルミネッセンス材料から成る発光層を形成することを特徴としている。
【００１２】
また、他の発明の構成は、反応室内に、蒸発セル内に低分子有機エレクトロルミネッセンス材料が封入された蒸発源と、蒸発セルのオリフィス上のシャッターとが備えられ、大気圧における不活性ガス雰囲気中で、試料台に固定された基板の一面に、低分子有機エレクトロルミネッセンス材料を加熱して、シャッターを開閉させながら基板上に低分子有機エレクトロルミネッセンス材料から成る発光層を形成することを特徴としている。
【００１３】
また、他の発明の構成は、蒸発セル内に低分子有機エレクトロルミネッセンス材料が封入され、大気圧における不活性ガス雰囲気中で低分子有機エレクトロルミネッセンス材料を加熱して、基板上に低分子有機エレクトロルミネッセンス材料から成る発光層を選択的に形成することを特徴としている。
【００１４】
また、他の発明の構成は、反応室内に、蒸発セル内に低分子有機エレクトロルミネッセンス材料が封入された蒸発源と、蒸発セルのオリフィス上のシャッターとが備えられ、大気圧における不活性ガス雰囲気中で、試料台に固定された基板の一面に、低分子有機エレクトロルミネッセンス材料を加熱して、シャッターを開閉させながら基板上に低分子有機エレクトロルミネッセンス材料から成る発光層を選択的に形成することを特徴としている。
【００１５】
蒸発源として、蒸発物質噴出口がオリフィス状となっている蒸発セルを用いることにより、有機エレクトロルミネッセンス材料を基板上に選択的に形成することができる。この時、雰囲気と不活性気体で満たし、且つ大気圧とすることで、蒸発材料の酸化を防止でき、その拡散を最小限に止めて指向性良く基板に蒸着させることができる。基板面内の広い領域に渡って有機エレクトロルミネッセンス材料を蒸着するには、基板又は蒸発セルのいずれか一方又は両方を移動させて蒸着を行う。さらに、基板又は蒸発セルとシャッターの開閉を連動させることにより、描写するように有機エレクトロルミネッセンス材料を蒸着することができる。
【００１６】
上記本発明の構成を用いることにより、シャドーマスクなどを使用せずに基板の所定の領域に選択的に有機エレクトロルミネッセンス材料から成る層を形成することができる。本発明はこのような構成の蒸着法をガス化蒸着法と呼び、その蒸着法を用いた装置をガス化蒸着装置と呼ぶ。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のガス化蒸着装置の構成を説明する図である。反応室１０１は気密性の高い容器で形成され、内部は外気と完全に遮断されている。反応室１０１内にはガス導入手段１０７により供給される不活性ガス（代表的にはアルゴン）で置換され、大気圧（１．０１×１０⁵Pa）と同じ圧力に保たれている。排気手段１０８は必要に応じて動作させ、不活性ガスを循環させ、また排出させる。
【００１８】
蒸発源として用いる蒸発セルは必要に応じて一つまたは複数個設ける。図１では蒸発セル（１）１０９ａ、蒸発セル（２）１０９ｂ、蒸発セル（３）１０９ｃの３つが設けられている様子を示している。この蒸発セルは加熱手段１１０により温度が制御される。
【００１９】
基板１０２は試料台１０３に固定され、この基板と蒸発セルとの間には機械的に開閉するシャッターが設けられている。試料台１０３を水平方向に移動させる制御手段１０４と、シャッター１０５を開閉させる制御手段１０６、及び加熱手段はコンピュータ１１１により集中制御され、それぞれが連動して動作することにより、シャドーマスクを用いなくてもプログラムされた所定の蒸着パターンを基板１０２上に形成することができる。
【００２０】
図２はこのガス化蒸着法を簡便に説明するための図である。蒸発セル２０６〜２０８には蒸発材料が封入され蒸発温度にまで加熱される。蒸発セルは窒化ボロン、アルミナ、タングステンなどで形成され、先端は数十〜数百μmのオリフィスが形成されている。ヒーターにより加熱することにより、蒸発セル内の圧力は高くなり、ガス化してオリフィスから噴出する蒸発物質のフラックス分布は指向性のあるものとなる。
【００２１】
指向性はオリフィス径とその厚さによって決まるが、大気圧中で行うことによりガス化した蒸発物質の平均自由工程は小さく、比較的高い指向性を保って蒸発物質を基板に蒸着させることができる。
【００２２】
オリフィスと基板の位置を制御することにより、基板２０１に形成された画素電極２０２〜２０４の位置に応じて蒸着膜２０９〜２１２を形成することができる。バンク２０５は隣接する蒸着膜を分離する目的において有用である。
【００２３】
このようなガス化蒸着装置を用いることにより、シャドーマスクを用いなくても基板上に所定のパターンに蒸着膜を形成することができる。その場合、形成可能なパターン幅は５０〜２００μm程度まで可能である。基板は試料台により水平方向（Ｘ−Ｙ方向）に移動可能であり、シャッターを連動させることにより、図２の説明する蒸発セルを用いて大面積基板に微細なパターンを描写することができる。
【００２４】
次に、発光装置を作製するのに適した成膜装置の一例を図３を用いて説明する。図３において、５０１は搬送室であり、搬送室５０１には搬送機構５０２が備えられ、基板５０３の搬送が行われる。搬送室５０１は大気圧であり、不活性ガスで置換されている。各処理室間はゲート５００ａ〜５００ｄによって仕切られている。各処理室への基板の受け渡しは、ゲートを開けた際に搬送機構５０２によって行っている。
【００２５】
まず、５０４は基板のセッティング（設置）を行うロード室であり、アンロード室も兼ねている。ロード室５０４はゲート５００aにより搬送室５０１と連結され、ここに基板５０３をセットしたキャリア（図示せず）が配置される。なお、ロード室５０４は基板搬入用と基板搬出用とで部屋が区別されていても良い。
【００２６】
なお、基板５０３はＥＬ素子の陽極となる透明導電膜までを形成した基板が投入される。基板５０３は被成膜面を下向きにしてキャリアにセットする。これは後に蒸着法による成膜を行う際に、フェイスダウン方式（デポアップ方式ともいう）を行いやすくするためである。フェイスダウン方式とは、基板の被成膜面が下を向いた状態で成膜する方式をいい、この方式によればゴミの付着などを抑えることができる。
【００２７】
次に、５０５で示されるのはＥＬ素子の陽極もしくは陰極（又は陽極）の表面を処理する処理室（以下、前処理室という）であり、前処理室５０５はゲート５００bにより搬送室５０１と連結される。前処理室はＥＬ素子の作製プロセスによって様々に変えることができるが、透明導電膜からなる陽極の表面に酸素中で紫外光を照射しつつ１００〜１２０℃で加熱できるようにする。このような前処理は、ＥＬ素子の陽極表面を処理する際に有効である。
【００２８】
次に、５０６は蒸着法により有機ＥＬ材料を成膜するための蒸着室であり、蒸着室（Ａ）と呼ぶ。蒸着室（Ａ）５０６はゲート５００cを介して搬送室５０１に連結される。蒸着室（Ａ）５０６として図１に示した構造の蒸着室を設けている。
【００２９】
蒸着室（Ａ）５０６内の成膜部５０７において、まず正孔注入層を基板面全体に成膜し、次に赤色に発色する発光層、その次に緑色に発色する発光層、最後に青色に発色する発光層を成膜する。なお、正孔注入層、赤色に発色する発光層、緑色に発色する発光層及び青色に発色する発光層としては如何なる材料を用いても良い。
【００３０】
蒸着室（Ａ）５０６は蒸発源を成膜する有機材料の種類に対応して切り換えが可能な構成となっている。即ち、複数種類の蒸発セルを格納した予備室５０８が蒸着室（Ａ）５０６に接続されており、内部の搬送機構により蒸発セルの切り換えを行うことができる。従って、成膜する有機ＥＬ材料が変わるたびに蒸発セルも切り換えることになる。また、シャドーマスクは同一のマスクを成膜する有機ＥＬ材料が変わるたびに一画素分移動させて用いる。
【００３１】
尚、蒸着室（Ａ）５０６内における成膜方法に関しては、図１及び図２の説明を参照すれば良い。
【００３２】
次に、５０９は蒸着法によりＥＬ素子の陽極もしくは陰極となる導電膜（陰極となる金属膜）を成膜するための蒸着室であり、蒸着室（Ｂ）と呼ぶ。蒸着室（Ｂ）５０９はゲート５００dを介して搬送室５０１に連結される。蒸着室（Ｂ）５０９として図２に示した構造の蒸着室を設けている。蒸着室（Ｂ）５０９内の成膜部５１０において、ＥＬ素子の陰極となる導電膜としてＡｌ−Ｌｉ合金膜（アルミニウムとリチウムとの合金膜）を成膜する。このような合金膜であってもガス化蒸着法で同様に蒸着することができる。
【００３３】
次に、５１１は封止室（封入室またはグローブボックスともいう）であり、ゲート５００eを介してロード室５０４に連結されている。封止室５１１では、最終的にＥＬ素子を密閉空間に封入するための処理が行われる。この処理は形成されたＥＬ素子を酸素や水分から保護するための処理であり、シール材で機械的に封入する、又は熱硬化性樹脂若しくは紫外光硬化性樹脂で封入するといった手段を用いる。
【００３４】
シール材としては、ガラス、セラミックス、プラスチックもしくは金属を用いることができるが、シール材側に光を放射させる場合は透光性でなければならない。また、シール材と上記ＥＬ素子が形成された基板とは熱硬化性樹脂又は紫外光硬化性樹脂を用いて貼り合わせられ、熱処理又は紫外光照射処理によって樹脂を硬化させて密閉空間を形成する。この密閉空間の中に酸化バリウムに代表される吸湿材を設けることも有効である。
【００３５】
また、シール材とＥＬ素子の形成された基板との空間を熱硬化性樹脂若しくは紫外光硬化性樹脂で充填することも可能である。この場合、熱硬化性樹脂若しくは紫外光硬化性樹脂の中に酸化バリウムに代表される吸湿材を添加しておくことは有効である。
【００３６】
図３に示した成膜装置では、封止室５１１の内部に紫外光を照射するための機構（以下、紫外光照射機構という）５１２が設けられており、この紫外光照射機構５１２から発した紫外光によって紫外光硬化性樹脂を硬化させる構成となっている。また、封止室５１１の内部は排気ポンプを取り付けることで減圧とすることも可能である。上記封入工程をロボット操作で機械的に行う場合には、減圧下で行うことで酸素や水分の混入を防ぐことができる。また、逆に封止室５１１の内部を与圧とすることも可能である。この場合、高純度な窒素ガスや希ガスでパージしつつ与圧とし、外気から酸素等が侵入することを防ぐ。
【００３７】
次に、封止室５１１には受渡室（パスボックス）５１３が連結される。受渡室５１３には搬送機構（Ｂ）５１４が設けられ、封止室５１１でＥＬ素子の封入が完了した基板を受渡室５１３へと搬送する。受渡室５１３も排気ポンプを取り付けることで減圧とすることが可能である。この受渡室５１３は封止室５１１を直接外気に晒さないようにするための設備であり、ここから基板を取り出す。
【００３８】
以上のように、図３に示した成膜装置を用いることで完全にＥＬ素子を密閉空間に封入するまで外気に晒さずに済むため、信頼性の高いＥＬ表示装置を作製することが可能となる。
【００３９】
このような装置を用い、ＥＬ材料を用いた自発光型の表示パネル（以下、ＥＬ表示装置と記す）を作製する例について説明する。図４（Ａ）はそのＥＬ表示装置の上面図を示す。図４（Ａ）において、１０は基板、１１は画素部、１２はソース側駆動回路、１３はゲート側駆動回路であり、それぞれの駆動回路は配線１４〜１６を経てＦＰＣ１７に至り、外部機器へと接続される。
【００４０】
図４（Ａ）のＡ−Ａ'線に対応する断面図を図４（Ｂ）に示す。このとき少なくとも画素部の上方、好ましくは駆動回路及び画素部の上方に対向板８０を設ける。対向板８０はシール材１９でＴＦＴとＥＬ材料を用いた発光層が形成されているアクティブマトリクス基板と貼り合わされている。シール材１９にはフィラー（図示せず）が混入されていて、このフィラーによりほぼ均一な間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられている。さらに、シール材１９の外側とＦＰＣ１７の上面及び周辺は封止剤８１で密封する構造とする。封止剤８１はシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ブチルゴムなどの材料を用いる。
【００４１】
シール材１９によりアクティブマトリクス基板１０と対向基板８０とが貼り合わされると、その間には空間が形成される。その空間には充填剤８３が充填される。この充填剤８３は対向板８０を接着する効果も合わせ持つ。充填剤８３はＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）またはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）などを用いることができる。また、発光層は水分をはじめ湿気に弱く劣化しやすいので、この充填剤８３の内部に酸化バリウムなどの乾燥剤を混入させておくと吸湿効果を保持できるので望ましい。また、発光層上に窒化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜などで形成するパッシベーション膜８２を形成し、充填剤８３に含まれるアルカリ元素などによる腐蝕を防ぐ構造としている。
【００４２】
対向板８０にはガラス板、アルミニウム板、ステンレス板、ＦＲＰ（Fiberglass-Reinforced Plastics）板、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）フィルム、マイラーフィルム（デュポン社の商品名）、ポリエステルフィルム、アクリルフィルムまたはアクリル板などを用いることができる。また、数十μｍのアルミニウム箔をＰＶＦフィルムやマイラーフィルムで挟んだ構造のシートを用い、耐湿性を高めることもできる。このようにして、ＥＬ素子は密閉された状態となり外気から遮断されている。
【００４３】
また、図４（Ｂ）において基板１０、下地膜２１の上に駆動回路用ＴＦＴ（但し、ここではｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴを組み合わせたＣＭＯＳ回路を図示している。）２２及び画素部用ＴＦＴ２３（但し、ここではＥＬ素子への電流を制御するＴＦＴだけ図示している。）が形成されている。これらのＴＦＴの内、特にｎチャネル型ＴＦＴにははホットキャリア効果によるオン電流の低下や、Ｖthシフトやバイアスストレスによる特性低下を防ぐため、本実施形態で示す構成のＬＤＤ領域が設けられている。
【００４４】
ＥＬ表示装置の作製は、ソース配線、ドレイン配線上に樹脂材料でなる層間絶縁膜（平坦化膜）２６を形成し、その上に画素部用ＴＦＴ２３のドレインと電気的に接続する透明導電膜でなる画素電極２７を形成する。透明導電膜には酸化インジウムと酸化スズとの化合物（ＩＴＯと呼ばれる）または酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を用いることができる。そして、画素電極２７を形成したら、絶縁膜２８を形成し、画素電極２７上に開口部を形成する。
【００４５】
次に、発光層２９を形成する。発光層２９は公知のＥＬ材料（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）を自由に組み合わせて積層構造または単層構造とすれば良い。どのような構造とするかは公知の技術を用いれば良い。本発明に対し好適に用いられるＥＬ材料は低分子系材料でありガス化蒸着法により形成する。
【００４６】
発光層は画素毎に波長の異なる発光が可能な発光層（赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層）を形成することで、カラー表示が可能となる。その他にも、色変換層（ＣＣＭ）とカラーフィルターを組み合わせた方式、白色発光層とカラーフィルターを組み合わせた方式があるがいずれの方法を用いても良い。勿論、単色発光のＥＬ表示装置とすることもできる。
【００４７】
発光層２９を形成したら、その上に陰極３０を形成する。陰極３０と発光層２９の界面に存在する水分や酸素は極力排除しておくことが望ましい。従って、真空中で発光層２９と陰極３０を連続して形成するか、発光層２９を不活性雰囲気で形成し、大気解放しないで真空中で陰極３０を形成するといった工夫が必要である。マルチチャンバー方式の成膜装置を用いることで上述のような成膜を可能とする。
【００４８】
なお、陰極３０としてＹ（イットリウム）を用いる。そして陰極３０は３１で示される領域において配線１６に接続される。配線１６は陰極３０に所定の電圧を与えるための電源供給線であり、異方性導電性ペースト材料３２を介してＦＰＣ１７に接続される。ＦＰＣ１７上にはさらに樹脂層８０が形成され、この部分の接着強度を高めている。
【００４９】
３１に示された領域において陰極３０と配線１６とを電気的に接続するために、層間絶縁膜２６及び絶縁膜２８にコンタクトホールを形成する必要がある。これらは層間絶縁膜２６のエッチング時（画素電極用コンタクトホールの形成時）や絶縁膜２８のエッチング時（発光層形成前の開口部の形成時）に形成しておけば良い。また、絶縁膜２８をエッチングする際に、層間絶縁膜２６まで一括でエッチングしても良い。この場合、層間絶縁膜２６と絶縁膜２８が同じ樹脂材料であれば、コンタクトホールの形状を良好なものとすることができる。
【００５０】
また、配線１６はシール材１９と基板１０との間を隙間（但し封止剤８１で塞がれている。）を通ってＦＰＣ１７に電気的に接続される。なお、ここでは配線１６について説明したが、他の配線１４、１５も同様にしてシール材１８の下を通ってＦＰＣ１７に電気的に接続される。
【００５１】
ここで画素部のさらに詳細な断面構造を図５に、上面構造を図６（Ａ）に、回路図を図６（Ｂ）に示す。図５（Ａ）において、基板２４０１上に設けられたスイッチング用ＴＦＴ２４０２は実施形態１の図１の画素ＴＦＴ１４９と同じ構造で形成する。ダブルゲート構造とすることで実質的に二つのＴＦＴが直列された構造となり、ゲート電極と重ならないオフセット領域が設けられたＬＤＤを形成することでオフ電流値を低減することができるという利点がある。尚、ダブルゲート構造としているがトリプルゲート構造やそれ以上のゲート本数を持つマルチゲート構造でも良い。
【００５２】
また、電流制御用ＴＦＴ２４０３はｎチャネル型ＴＦＴを用いて形成する。このＴＦＴ構造は、ドレイン側にのみゲート電極とオーバーラップするＬＤＤが設けられた構造であり、ゲートとドレイン間の寄生容量や直列抵抗を低減させて電流駆動能力を高める構造となっている。別な観点からも、構造であることは非常に重要な意味を持つ。電流制御用ＴＦＴはＥＬ素子を流れる電流量を制御するための素子であるため、多くの電流が流れ、熱による劣化やホットキャリアによる劣化の危険性が高い素子でもある。そのため、電流制御用ＴＦＴにゲート電極と一部が重なるＬＤＤ領域を設けることでＴＦＴの劣化を防ぎ、動作の安定性を高めることができる。このとき、スイッチング用ＴＦＴ２４０２のドレイン線３５は配線３６によって電流制御用ＴＦＴのゲート電極３７に電気的に接続されている。また、３８で示される配線は、スイッチング用ＴＦＴ２４０２のゲート電極３９a、３９bを電気的に接続するゲート線である。
【００５３】
また、電流制御用ＴＦＴ２４０３をシングルゲート構造で図示しているが、複数のＴＦＴを直列につなげたマルチゲート構造としても良い。さらに、複数のＴＦＴを並列につなげて実質的にチャネル形成領域を複数に分割し、熱の放射を高い効率で行えるようにした構造としても良い。このような構造は熱による劣化対策として有効である。
【００５４】
図６（Ａ）に示すように、電流制御用ＴＦＴ２４０３のゲート電極３７となる配線は２４０４で示される領域で、電流制御用ＴＦＴ２４０３のドレイン線４０と絶縁膜を介して重なる。このとき、２４０４で示される領域ではコンデンサが形成される。このコンデンサ２４０４は電流制御用ＴＦＴ２４０３のゲートにかかる電圧を保持するためのコンデンサとして機能する。なお、ドレイン線４０は電流供給線（電源線）２５０１に接続され、常に一定の電圧が加えられている。
【００５５】
スイッチング用ＴＦＴ２４０２及び電流制御用ＴＦＴ２４０３の上には第１パッシベーション膜４１が設けられ、その上に樹脂絶縁膜でなる平坦化膜４２が形成される。平坦化膜４２を用いてＴＦＴによる段差を平坦化することは非常に重要である。後に形成される発光層は非常に薄いため、段差が存在することによって発光不良を起こす場合がある。従って、発光層をできるだけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する前に平坦化しておくことが望ましい。
【００５６】
また、４３は反射性の高い導電膜でなる画素電極（ＥＬ素子の陰極）であり、電流制御用ＴＦＴ２４０３のドレインに電気的に接続される。画素電極４３としてはアルミニウム合金膜、銅合金膜または銀合金膜など低抵抗な導電膜またはそれらの積層膜を用いることが好ましい。勿論、他の導電膜との積層構造としても良い。また、絶縁膜（好ましくは樹脂）で形成されたバンク４４a、４４bにより形成された溝（画素に相当する）の中に発光層４４が形成される。なお、ここでは一画素しか図示していないが、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光層を作り分けても良い。
【００５７】
白色に発光する発光層は、ＰＥＤＯＴ（ポリチオフェン）またはＰＡｎｉ（ポリアニリン）でなる正孔注入層４６を設け、ＳＴＡＤから成る青色発光層、Alq3＋ＤＣＭから成る緑＋赤色発光層、Alq3から成る電子輸送層から形成する。これらは低分子材料であり、ガス化蒸着法により連続して形成することができる。
【００５８】
発光層４５の上にＰＥＤＯＴ（ポリチオフェン）またはＰＡｎｉ（ポリアニリン）でなる正孔注入層４６を設けた積層構造の発光層としている。そして、正孔注入層４６の上には透明導電膜でなる陽極４７が設けられる。この場合、発光層４５で生成された光は上面側に向かって（ＴＦＴの上方に向かって）放射されるため、陽極は透光性でなければならない。透明導電膜としては酸化インジウムと酸化スズとの化合物や酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を用いることができるが、耐熱性の低い発光層や正孔注入層を形成した後で形成するため、可能な限り低温で成膜できるものが好ましい。
【００５９】
陽極４７まで形成された時点で発光素子２４０５が完成する。なお、ここでいうＥＬ素子２４０５は、画素電極（陰極）４３、発光層４５、正孔注入層４６及び陽極４７で形成されたコンデンサを指す。図６（Ａ）に示すように画素電極４３は画素の面積にほぼ一致するため、画素全体がＥＬ素子として機能する。従って、発光の利用効率が非常に高く、明るい画像表示が可能となる。
【００６０】
ところで、陽極４７の上にさらに第２パッシベーション膜４８を設けている。第２パッシベーション膜４８としては窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜が好ましい。この目的は、外部とＥＬ素子とを遮断することであり、有機ＥＬ材料の酸化による劣化を防ぐ意味と、有機ＥＬ材料からの脱ガスを抑える意味との両方を併せ持つ。これによりＥＬ表示装置の信頼性が高められる。
【００６１】
以上のように本発明のＥＬ表示装置は図６のような構造の画素からなる画素部を有し、オフ電流値の十分に低いスイッチング用ＴＦＴと、ホットキャリア注入に強い電流制御用ＴＦＴとを有する。従って、高い信頼性を有し、且つ、良好な画像表示が可能なＥＬ表示装置が得られる。
【００６２】
図５（Ｂ）は発光層の構造を反転させた例を示す。電流制御用ＴＦＴ２６０１はｐチャネル型ＴＦＴで形成する。画素電極（陽極）５０として透明導電膜を用いる。具体的には酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物でなる導電膜を用いる。勿論、酸化インジウムと酸化スズとの化合物でなる導電膜を用いても良い。
【００６３】
そして、絶縁膜でなるバンク５１a、５１bが形成された後、前述のような白色発光の発光層を形成する。この場合、陰極５４がパッシベーション膜としても機能する。こうしてＥＬ素子２６０２が形成される。この場合、発光層５３で発生した光は、矢印で示されるようにＴＦＴが形成された基板の方に向かって放射される。このような構造とする場合、電流制御用ＴＦＴ２６０１はｐチャネル型ＴＦＴで形成することが好ましい。
【００６４】
以上説明したように、本実施の形態で示す方法は、蒸発セルと基板とを相対的に移動させ、またシャッターを連動させる機構を設けることで、大面積の基板にも有機エレクトロルミネッセンス材料から成る層を形成しＥＬ表示装置を作製することができる。
【００６５】
本発明の作製方法を実施して形成された発光装置は様々な電気光学装置に用いることができる。即ち、それら電気光学装置や半導体回路を部品として組み込んだ電子装置に用いることができる。
【００６６】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター（リア型またはフロント型）、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末機器（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げられる。それらの一例を図７図８に示す。
【００６７】
図７（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体１２０１、画像入力部１２０２、表示部１２０３、キーボード１２０４等を含む。本発明は表示部１２０３の作製に適用することができる。
【００６８】
図７（Ｂ）はビデオカメラであり、本体１２０５、表示部１２０６、音声入力部１２０７、操作スイッチ１２０８、バッテリー１２０９、受像部１２１０等を含む。本発明は表示部１２０６の作製に適用することができる。
【００６９】
図７（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体１２１１、カメラ部１２１２、受像部１２１３、操作スイッチ１２１４、表示部１２１５等を含む。本発明は表示部１２１５の作製に適用できる。
【００７０】
図７（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体１２１６、表示部１２１７、アーム部１２１８等を含む。本発明は表示部１２１７の作製に適用することができる。
【００７１】
図７（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体１２１９、表示部１２２０、スピーカ部１２２１、記録媒体１２２２、操作スイッチ１２２３等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明は表示部１２２０の作製に適用することができる。
【００７２】
図７（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体１２２４、表示部１２２５、接眼部１２２６、操作スイッチ１２２７、受像部（図示しない）等を含む。本発明を表示部１２２５の作製に適用することができる。
【００７３】
図８（Ａ）は携帯電話であり、表示用パネル１４０１、操作用パネル１４０２、接続部１４０３、表示装置１４０４、音声出力部１４０５、操作キー１４０６、電源スイッチ１４０７、音声入力部１４０８、アンテナ１４０９等を含む。本発明を表示装置１４０４に適用することができる。
【００７４】
図８（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体１４１１、表示部１４１２、記憶媒体１４１３、操作スイッチ１４１４、アンテナ１４１５等を含む。本発明は表示部１４１２の作製に適用することができる。
【００７５】
図８（Ｃ）はディスプレイであり、本体１４１６、支持台１４１７、表示部１４１８等を含む。本発明は表示部１４１８に適用することができる。本発明のディスプレイは特に大画面化した場合において有利であり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以上）のディスプレイには有利である。つまり、実施の形態１で示すように、蒸発セルと基板とを相対的に移動させることにより、一辺が１ｍを超える大面積の基板へも有機エレクトロルミネッセンス層を均一性良く形成することができる。従って、本発明は大画面のディスプレイの作製を容易にすることが可能である。
【００７６】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。特に本発明は、蒸発セルと基板とを相対的に移動させ、またシャッターを連動させる機構を設けることで、大面積の基板にも有機エレクトロルミネッセンス材料から成る層を形成しＥＬ表示装置を作製することができる。
【００７７】
【発明の効果】
本発明を用いることで、シャドーマスクを用いることなく、基板面内において膜厚分布の均一性の高い薄膜を高いスループットで成膜することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】蒸着装置の構成を説明する図。
【図２】蒸発セル及び蒸着方法を説明する図。
【図３】発光装置の作製に用いる装置を説明する図。
【図４】ＥＬ表示装置の構造を示す上面図及び断面図。
【図５】ＥＬ表示装置の画素部の断面図。
【図６】ＥＬ表示装置の画素部の上面図と回路図。
【図７】半導体装置の一例を説明する図。
【図８】半導体装置の一例を説明する図。

Claims

反応室内に設けられた蒸発セルから有機ＥＬ材料を噴出し、前記反応室内に設けられた基板上に前記有機ＥＬ材料を蒸着する発光装置の作製方法であって、
前記反応室内を不活性ガスで満たして大気圧とする工程と、
前記蒸発セル内で前記有機ＥＬ材料を蒸発させる工程と、
前記蒸発した有機ＥＬ材料を前記蒸発セルのオリフィスから噴出し、前記不活性ガス中を通過させ、前記基板上に前記有機ＥＬ材料を蒸着する工程と、を有し、
前記オリフィスは、前記蒸発セルの径よりも小さいオリフィス径を有する前記蒸発セルの先端部からなり、
前記蒸着する工程は、シャドーマスクを用いることなく行うことを特徴とする発光装置の作製方法。
反応室内に設けられた蒸発セルから有機ＥＬ材料を噴出し、前記反応室内に設けられた基板上に前記有機ＥＬ材料を蒸着する発光装置の作製方法であって、
前記反応室内を不活性ガスで満たして大気圧とする工程と、
前記蒸発セル内で前記有機ＥＬ材料を蒸発させる工程と、
前記蒸発した有機ＥＬ材料を前記蒸発セルのオリフィスから噴出し、前記不活性ガス中を通過させ、前記蒸発セル又は前記基板を移動させることにより、前記基板上に前記有機ＥＬ材料を選択的に蒸着する工程と、を有し、
前記オリフィスは、前記蒸発セルの径よりも小さいオリフィス径を有する前記蒸発セルの先端部からなり、
前記蒸着する工程は、シャドーマスクを用いることなく行うことを特徴とする発光装置の作製方法。
反応室内に設けられた蒸発セルから有機ＥＬ材料を噴出し、前記反応室内に設けられた基板上に前記有機ＥＬ材料を蒸着する発光装置の作製方法であって、
前記反応室内を不活性ガスで満たして大気圧とする工程と、
前記蒸発セル内で前記有機ＥＬ材料を蒸発させる工程と、
前記蒸発した有機ＥＬ材料を前記蒸発セルのオリフィスから噴出し、前記不活性ガス中を通過させ、前記蒸発セル又は前記基板を移動させることにより、前記基板上に前記有機ＥＬ材料を選択的に蒸着する工程と、を有し、
前記オリフィスは、前記蒸発セルの径よりも小さいオリフィス径を有する前記蒸発セルの先端部からなり、
前記蒸着する工程は、シャドーマスクを用いることなく行い、
前記蒸発セル又は前記基板の移動は、前記蒸発セルと前記基板との間に設けられたシャッターの開閉と連動させながら行うことを特徴とする発光装置の作製方法。
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、前記蒸発セルは複数個設けられていることを特徴とする発光装置の作製方法。
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、前記蒸着はフェイスダウン方式で行われることを特徴とする発光装置の作製方法。