JP4692290B2 - マスクおよび成膜方法 - Google Patents
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Description
この有機EL素子は、10V以下の低電圧で、100〜100000cd/m2程度の高輝度の面発光が可能であること、また、発光材料の種類を選択することにより、青色から赤色までの発光が可能なこと等の特徴を有し、安価で大面積フルカラー表示を実現し得る表示装置(発光装置)が備える素子として注目を集めている。
ここで、このような発光装置では、一般的に、基板上に陽極、有機半導体層および陰極とがこの順で積層された構成となっているが、直線状の陰極は、この陰極を形成するのに先立って基板上に設けられた絶縁性の隔壁部で規制することにより形成される。
このような問題を解決する方法として、前述したような隔壁部の形成を省略して、直線状の陰極の形状に対応した開口部を有するシャドーマスク(以下、単に「マスク」という。)を用いて、真空蒸着法のような気相成膜法により陰極を形成する方法がある。
このような問題は、例えば、ほぼ平行に併設される複数の細幅の金属配線を、気相成膜法を用いて一括して形成する場合においても同様に生じている。
本発明のマスクは、基板に一方の面側を固定し、前記基板を回転させつつ、他方の面側より膜材料を気相プロセスにより供給し、平行に併設される複数の細幅の線状体を、前記基板の表面に形成するのに用いられるマスクであって、
外周部と、該外周部と一体的に形成され、前記線状体のパターンに対応し、平行に併設される長方形状の複数の開口部を区画する複数の隔壁部と、該隔壁部の前記他方の面側に形成され、前記開口部に連通する空間とを有するマスク本体と、
前記開口部の短手方向に横断するように、前記マスク本体と一体的に設けられ、自重による前記マスク本体の変形を防止する機能を有する複数の補強梁とを備え、
前記開口部は、該開口部の長手方向の途中に、幅が増大した複数の拡幅部を有し、
前記複数の補強梁は、前記開口部の拡幅部内に、前記隔壁部の厚さ方向において、前記空間側に偏在することにより、前記基板と当該補強梁との離間距離が10〜100μmに設定されるように設けられ、かつ、前記基板側から前記空間側に向かって、その幅が漸増する部分を有しており、当該マスクの平面視において、前記開口部の短手方向と平行となるよう一直線上に配置されていることを特徴とする。
これにより、例えば、陰極のような線状体を優れた寸法精度で形成することができる気相成膜法で用いられるマスクとすることができる。
また、前記マスク本体と前記補強梁とは、一体的に形成されていることにより、マスク本体と補強梁とを一括して形成することができるとともに、寸法精度に優れたマスクを形成することができる。すなわち、マスクを形成する際の製造工程の削減を図るとともに、寸法精度に優れたマスクを確実に得ることができる。
また、前記開口部は、その長手方向の途中に、幅が増大した拡幅部を有し、該拡幅部に前記補強梁が設けられていることにより、形成される線状体において、断線が生じるのが確実に防止されるとともに、その膜厚の均一化を図ることができる。
さらに、前記補強梁は、その幅が一方の面側から他方の面側に向かって漸増する部分を有することにより、形成される線状体において、断線が生じるのが確実に防止されるとともに、その膜厚の均一化を図ることができる。
本発明のマスクは、シリコンで構成されていることが好ましい。
これにより、マスクを比較的容易に形成することができる。
かかる構成のマスクとすれば、マスクを基板に装着する際に、マスクと基板との間に磁界を付与することにより、マスクの基板への密着性の向上を図ることができる。これにより、マスク本体の自重により、マスクと基板との間に空間(隙間)が形成されるようになるのを確実に防止することができる。
かかる材料で金属層を構成することにより、基板にマスクを密着性よく装着(付着)させることができる。また、無電解メッキ法により、比較的容易に均一な膜厚の金属層を形成することができる。
これにより、隔壁部の強度がその長手方向に沿って均一な大きさで増大することから、隔壁部の各部において撓みや歪みが生じるのを確実に防止することができる。
前記膜材料供給源と前記基板との距離とが最大となる第1の位置と、前記第1の位置に対して、前記基板ホルダーの回転中心を中心とした点対称な第2の位置の間で、前記基板を少なくとも1回変位させて、前記膜材料供給源から供給された前記膜材料を、前記開口部を通過させて前記線状体を形成する工程とを有する成膜方法であって、
前記基板ホルダーの回転中心の軸と前記膜材料供給源の中心軸との離間距離をA[cm]とし、前記マスクと前記膜材料供給源の開口部との離間距離をB[cm]とし、前記補強梁の前記開口部の長手方向に沿った方向の最大長さをp[μm]とし、前記基板と前記補強梁との離間距離をr[μm]としたとき、p/r<2A/Bなる関係を満足するように設定したことを特徴とする。
かかる関係を満足することにより、膜材料が補強梁をより確実に周り込むようになり断線のない線状体を基板の表面により確実に形成することができる。
これにより、第1の位置と第2の位置との間を、少なくとも1回変位させて、断線のない線状体を基板の表面により確実に形成することができる。
本発明の成膜方法では、前記基板の回転は、連続的または間歇的に行われることが好ましい。
これにより、第1の位置と第2の位置との間を、少なくとも1回変位させて、断線のない線状体を基板の表面により確実に形成することができる。
<マスク>
まず、本発明のマスクについて説明する。
<<第1実施形態>>
まず、本発明のマスクの第1実施形態について説明する。
図1は、本発明のマスクの第1実施形態を示す斜視図であり、図2は、開口部の他の構成を示す平面図であり、図3は、補強梁の他の構成を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図1および図3中の上側を「上」、下側を「下」という。
マスク本体41には、図1に示すように、形成すべき線状体のパターン(形状)に対応する複数の開口部42が設けられている。
本実施形態では、各開口部42は、平面視で細幅な直線状をなし、互いにほぼ平行、かつ、ほぼ一定間隔で設けられている。これにより、各開口部42同士は、薄板状の隔壁部43により区画されている。
さらに、本発明のマスクでは、この補強梁44は、その厚さが開口部42の高さに対して小さくなっており、このマスク40の一方の面側を前記基板に固定した際に、マスク40の他方の面側に偏在(位置)するように設けたことに特徴を有する。すなわち、補強梁44と前記基板との間に空間を設けたことに特徴を有する。
すなわち、基板の線状体を形成する面から補強梁44を離間させることにより、気相成膜法で線状体を形成する際に用いられる膜材料が、他方の面側から開口部42を通過して前記面に被着する際に、補強梁44の周囲から斜め方向に入射して周り込むことができる。そのため、線状体を断線させることなく連続的に形成することができる。なお、この線状体の成膜方法(成膜条件等)については、後に詳述する。
なお、開口部42は、本実施形態で説明したように、開口部42の長手方向に沿ってその幅が一定となっているものの他、例えば、図2に示すように、開口部42の長手方向の途中に、幅が増大した拡幅部45を有し、この拡幅部45に補強梁44が設けられている構成のものであってもよい。
また、本実施形態では、マスク本体41の外周部に、マスク40の使用時におけるマスク40の位置決めのためのマスク位置決めマーク46が形成されている。このマスク位置決めマーク46は、結晶異方性エッチング等でマスク本体41の一部を除去することにより得ることができる他、クロムのような金属膜で構成することもできる。
また、マスク40の構成材料としては、各種のものが挙げられ、例えば、シリコンや、石英ガラスのようなガラス材料を用いることができるが、これらの中でも、主としてシリコンで構成されているのが好ましい。これにより、前述したような構成のマスク40を比較的容易に形成することができる。
図4および図5は、図1に示すマスクの形成方法を示す図である。なお、図4は、図1中のA−A線断面に対応する断面を示す縦断面図である。また、図5は、図1中のB−B線断面に対応する断面を示す縦断面図である。また、以下の説明では、図4および図5中の上側を「上」、下側を「下」という。
マスク基材50の厚さは、特に限定されないが、0.01〜1.0mm程度であるのが好ましく、0.02〜0.2mm程度であるのがより好ましい。
また、耐ドライエッチング膜51の形成方法としては、各種の成膜方法を用いることができるが、例えば、耐ドライエッチングマスク材料として、二酸化シリコンを用いる場合には、例えば、800〜1200℃程度の水蒸気中にマスク基材50を放置するスチーム熱酸化法を好適に用いることができる。また、耐ドライエッチングマスク材料として、窒化シリコンおよび炭化シリコンを用いる場合には、化学的気相成膜(CVD)法を好適に用いることができる。さらに、耐ドライエッチングマスク材料として、アルミニウムおよびクロムを用いる場合には、真空蒸着法、スパッタリング法のような物理的気相成膜(PVD)法やメッキ法を好適に用いることができる。
このような耐ドライエッチング膜51の厚さは、特に限定されないが、例えば、1μm程度であるのが好ましい。
具体的には、フォトリソグラフィー技術等を用いて、面50a側の開口部42に対応する領域に開口部を備えるレジスト層を形成した後、この開口部で露出する耐ドライエッチング膜51を緩衝フッ酸溶液のような酸エッチング液を用いた酸ウェットエッチングにより除去することにより、形成すべき開口部42に対応する領域において、マスク基材50の表面を露出させることができる。
なお、図2に示したような、開口部42に拡幅部45が設けられた構成とする場合には、マスク基材50の表面を、その形状に対応するように、露出させるようにすればよい。
これにより、開口部42を形成する領域のうち、補強梁44を形成しない領域において、マスク基材50の表面が露出することとなる。
このシリコンの除去には、特定の方向、すなわち、本実施形態では、マスク基材50の厚さ方向に対してほほ平行な方向に対してシリコンを除去し得る異方性エッチングが好適に用いられる。
このレジスト層52の除去は、レジスト層52の種類に応じて適宜選択すればよく、例えば、酸素プラズマやオゾンによる大気圧下または減圧下でのアッシング、紫外線の照射、Ne−Heレーザー、Arレーザー、CO2レーザー、ルビーレーザー、半導体レーザー、YAGレーザー、ガラスレーザー、YVO4レーザー、エキシマレーザー等の各種レーザーの照射、レジスト層52を溶解または分解し得る溶剤との接触(例えば浸漬)等により行うことができる。
これにより、前記工程[4A]によりシリコンが除去された(補強梁44を形成しない)領域は、マスク基材50の厚さ方向に対してさらに深く、均一にシリコンが除去される。また、レジスト層52が除去された補強梁44を形成する領域も同様に均一にシリコンが除去される。
すなわち、開口部42を形成する領域において、前記工程[4A]で形成された補強梁44を形成する領域と、補強梁44を形成しない領域とのマスク基材50の表面に設けられた深さの差を維持した状態で、均一にシリコンが除去される。これにより、図4(e)および図5(e)に示すように、マスク基材50に2段階の凹凸が形成される。
この耐ドライエッチング膜51の除去は、前記工程[2A]で説明した、緩衝フッ酸溶液のような酸エッチング液を用いた酸ウェットエッチングにより行うことができる。
また、耐ウエットエッチング膜53は、前記工程[1A]で説明した耐ドライエッチング膜51と同様にして形成することができる。
このマスク基材50の外周部を除く領域において、耐ウエットエッチング膜53を除去する方法としては、フォトリソグラフィー技術等を用いて、この領域に対応する開口部を有するレジスト層を形成した後、前記工程[2A]で説明した酸ウェットエッチングによりこの開口部で露出する耐ウエットエッチング膜53を除去する方法を用いることができる。
これにより、開口部42を形成する領域のうち補強梁44を形成しない領域において、面50a側から面50b側まで空間が形成されて、連通することとなる。
また、マスク基材50を面50b側からシリコンを除去するのは、マスク40の厚さを必要最小限に抑えるためであり、マスク基材50の外周部を厚くするのは、マスク40の強度を確保するためである。
これにより、線状体のパターンに対応する開口部42と、この開口部42を横断する補強梁44とを備えるマスク40が形成される。
この耐ウエットエッチング膜53の除去は、前記工程[2A]で説明した、緩衝フッ酸溶液のようなエッチング液を用いたウェットエッチングにより行うことができる。
次に、本発明のマスクの第2実施形態について説明する。
図6は、本発明のマスクの第2実施形態を示す斜視図である。なお、以下の説明では、図6中の上側を「上」、下側を「下」という。
以下、第2実施形態について、前記第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図6に示すマスク40は、上側の面に金属層47が設けられている以外は、前記第1実施形態のマスク40と同様である。
このような本実施形態のマスク40は、前記第1実施形態のマスク40に対し、マスク本体41上に金属層47を形成することにより得ることができる。
金属層47を形成する方法としては、各種方法を用いることができ、例えば、無電解メッキ法、電解メッキ法、真空蒸着法およびスパッタ等が挙げられるが、これらの中でも、無電解メッキ法を用いるのが好ましい。無電解メッキ法によれば、均一な膜厚の金属層47をマスク本体41上に比較的容易に形成することができる。
[1B]まず、第1実施形態で得られたマスク40を用意し、このマスク40の外表面全体に耐無電解メッキ材料で構成された耐無電解メッキ膜を形成する。
この耐無電解メッキ膜は、前記工程[1A]で説明した、耐ドライエッチング膜51の形成方法と同様にして形成することができる。耐無電解メッキ膜を形成することにより、後工程[3B]において、マスク40を無電解メッキ液中に浸漬する際に、マスク40の構成材料であるシリコンが無電解メッキ液中に溶解するのを確実に防止することができる。
この下地層の構成材料としては、形成する金属層47の構成材料の種類等に応じて適宜選択され、例えば、Ni、Cu、Au、PtおよびAgが挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
またこの下地層は、上述したような構成材料を主材料とする単層体であってもよいし、積層体であってもよい。
具体的には、金属層47が主としてCoで構成される場合、下地層としては、面50a側からCr層とAu層とがこの順で積層された積層体が好適である。
金属塩としては、例えば、硫酸塩、硝酸塩等が好適に用いられる。
還元剤としては、例えば、次亜燐酸アンモニウム、次亜燐酸ナトリウム、ヒドラジン等が挙げられるが、これらの中でも、ヒドラジンおよび次亜燐酸ナトリウムの少なくとも一方を主成分とするものが好ましい。還元剤としてこれらのものを用いることにより、金属層47の成膜速度が適正なものとなり、金属層47の膜厚を比較的容易に制御できるようになる。
このようなメッキ液には、さらにpH調整剤(pH緩衝剤)を混合(添加)するのが好ましい。これにより、無電解メッキの進行に伴って、メッキ液のpHが低下するのを防止または抑制することができ、その結果、成膜速度の低下を効果的に防止することができる。
さらに、メッキ液の温度は、70〜95℃程度であるのが好ましく、80〜85℃程度であるのがより好ましい。
メッキ液のpH、温度を、それぞれ前記範囲とすることにより、成膜速度が特に適正なものとなり、均一な膜厚の金属層47を高い精度で形成することができる。
次に、本発明のマスクを用いて、基板の表面に、線状体を気相成膜法で形成する成膜方法について説明する。
図7は、本発明のマスクを用いて線状体を気相成膜法で形成する成膜方法を示す図である。
なお、基板60の表面に、線状体61を形成する際に用いられる気相成膜法としては、真空蒸着法、スパッタリング法等の物理的気相成膜(PVD)法やCVD法等の化学的気相成膜(CVD)法が挙げられるが、以下では、真空蒸着法を用いて線状体61を形成する場合を一例として説明する。
また、チャンバ601には、その内部の気体を排出して圧力を制御する排気ポンプ(減圧手段)604が接続されている。
また、基板ホルダー602と対向する位置、すなわち、チャンバ601の底部には、ルツボ603が設置されている。
なお、加熱手段による加熱方式は、特に限定されず、例えば、抵抗加熱、電子ビーム加熱等いずれでもよい。
膜材料62としては、形成する線状体61の種類に応じて適宜選択され、特に限定されるものではないが、例えば、Al、Ni、Cu、Mg、Agのような金属材料、MgO、In2O3のような金属酸化物材料および銅フタロシアニン、(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム(Alq3)のような金属錯体等が挙げられる。
[1C]まず、マスク40の一方の面を基板60側に向けて、マスク40を基板60に装着する。この際、補強梁44が、マスク40の他方の面側に位置するように装着する。すなわち、マスク40の面50aが基板60と接触するようにする。
そして、マスク40が装着された基板60を、チャンバ601内に搬入し、基板ホルダー602に、基板60とルツボ603との間にマスク40が介在するように設置(セット)する。すなわち、マスク40とルツボ603とが対向するようにマスク40が装着された基板60を基板ホルダー602に設置する。
[2C]次に、排気ポンプ604を動作させ、チャンバ601内を減圧状態にする。
この減圧の程度(真空度)は、特に限定されないが、1×10−5〜1×10−2Pa程度であるのが好ましく、1×10−4〜1×10−3Pa程度であるのがより好ましい。
これにより、ルツボ603と基板ホルダー602に装着された基板60(マスク40)との距離が最大となる第1の位置と、前記距離が最小となる第2の位置とにマスク40を連続的に変位(配置)させることができる。なお、この第1の位置に配置したマスク40と第2の位置に配置したマスク40とは、回転軸605(基板60の回転中心)を中心とした点対称な関係となっている。
また、回転軸605の回転数は、1〜50回転/分程度であるのが好ましく、10〜20回転/分程度であるのがより好ましい。これにより、次工程[4C]において、より均一な膜厚の線状体61を形成することができる。
そして、図7に示すように、気化した膜材料62が、前記他方の面側からマスク40の開口部42を通過して、基板60の表面に被着(到達)することにより線状体61が形成される。
換言すれば、開口部42を横断するように補強梁44を設けたことによる影響を受けることなく成膜し得ることから、基板60の表面に断線のない線状体61を形成することができる。
p/r<2A/B ……式1
ここで、前記式1なる関係を満足するように設定することにより、線状体61を断線させることなく形成し得るのは、以下のような関係式から導き出すことができる。
この膜材料62が補強梁44を周り込む距離が最大となるのは、前記第1の位置に基板60(マスク40)が配置しているときであり、その周り込む距離が最小となるのは、前記第2の位置に基板60(マスク40)が配置しているときである。
すなわち、下記式2なる関係を満足することにより、線状体61を断線させることなく形成することができる。なお、図7に示す拡大図では、図示の都合上、p>s+tとなり、線状体61が断線している場合を例示している。
p<s+t ……式2
p<r・(tanα+tanβ) ……式4
さらに、下記式5なる関係が成立つことから、この下記式5を前記式4に代入することにより、前記式1なる関係を導き出すことができる。
tanα=(A−X)/B、tanβ=(A+X)/B ……式5
また、このマスク40は、線状体61を形成する際に、その基板60と反対側の面に積層した膜材料を除去(剥離)することにより、繰り返して使用(再利用)することができる。このようにマスク40を再利用することにより、線状体61を形成(成膜)する際のコストの削減を図ることができる。
次に、本発明の成膜方法により形成された線状体を備える発光装置として、パッシブマトリクス型表示装置を一例に説明する。
図8および図9は、発光装置を適用したパッシブマトリクス型表示装置の一例を示す図であり、図8は縦断面図、図9は斜視図である。なお、説明の都合上、図8では、制御回路の記載を、図9では、透明基板2、正孔輸送層4、電子輸送層6および封止部材8の記載をそれぞれ省略している。また、以下の説明では、図8中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
また、表示装置10は、有機EL素子1が備える陽極3および陰極7のON/OFFを制御する制御手段31および制御手段71とをそれぞれ有している。
また、本実施形態の表示装置10は、この透明基板2側から光を取り出す構成(ボトムエミッション型)であるため、透明基板2に透明性が要求される。
このような透明基板2には、各種ガラス材料基板および各種樹脂基板のうち透明なものが選択され、例えば、石英ガラス、ソーダガラスのようなガラス材料や、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレートのような樹脂材料等を主材料として構成される基板を用いることができる。
この透明基板2上に、一対の電極(陽極3および陰極7)と、これらの電極間に陽極3側から順次設けられた、正孔輸送層4と、発光層5と、電子輸送層6とを備える有機EL素子(発光素子)1が複数設けられている。
また、各有機EL素子1の正孔輸送層4および電子輸送層6は、一体的に形成されており、発光層5は、陽極3と陰極7とが交差する交差領域に対応するようにそれぞれ個別に設けられている。
また、このような有機EL素子1を備える表示装置10は、単色発光のモノカラー表示のものであってもよく、個別に設けられる発光層5の構成材料(発光材料)を選択することにより、カラー表示のものとすることも可能である。
陽極3は、正孔輸送層4に正孔を注入する電極である。
この陽極3の構成材料(陽極材料)としては、表示装置10が陽極3側から光を取り出すボトムエミッション構造であるため透光性を有し、仕事関数の大きい導電性材料が好適に選択される。
このような陽極3は、その光(可視光領域)の透過率が好ましくは60%以上、より好ましくは80%以上となっている。これにより、光を効率よく陽極3側から取り出すことができる。
陰極7の構成材料(陰極材料)としては、導電性に優れ、仕事関数の小さい材料が好適に選択される。
このような陰極材料としては、Al、Li、Mg、Ca、Sr、La、Ce、Er、Eu、Sc、Y、Yb、Ag、Cu、Cs、Rbまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの少なくとも1種を用いることができる。
特に、陰極材料として合金を用いる場合には、Ag、Al、Cu等の安定な金属元素を含む合金、具体的には、MgAg、AlLi、CuLi等の合金を用いるのが好ましい。かかる合金を陰極材料として用いることにより、陰極7の電子注入効率および安定性の向上を図ることができる。
陰極7の厚さ(平均)は、1nm〜1μm程度であるのが好ましく、100〜400nm程度であるのがより好ましい。
正孔輸送層4は、陽極3から注入された正孔を発光層5まで輸送する機能を有するものである。
この正孔輸送層4の構成材料(正孔輸送材料)としては、例えば、ポリアリールアミン、フルオレン−アリールアミン共重合体、フルオレン−ビチオフェン共重合体、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ポリチオフェン、ポリアルキルチオフェン、ポリヘキシルチオフェン、ポリ(p−フェニレンビニレン)、ポリチニレンビニレン、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂またはその誘導体等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
正孔輸送層4の厚さ(平均)は、特に限定されないが、10〜150nm程度であるのが好ましく、50〜100nm程度であるのがより好ましい。
電子輸送層6の構成材料(電子輸送材料)としては、例えば、1,3,5−トリス[(3−フェニル−6−トリ−フルオロメチル)キノキサリン−2−イル]ベンゼン(TPQ1)、1,3,5−トリス[{3−(4−t−ブチルフェニル)−6−トリスフルオロメチル}キノキサリン−2−イル]ベンゼン(TPQ2)のようなベンゼン系化合物、ナフタレン系化合物、フェナントレン系化合物、クリセン系化合物、ペリレン系化合物、アントラセン系化合物、ピレン系化合物、アクリジン系化合物、スチルベン系化合物、BBOTのようなチオフェン系化合物、ブタジエン系化合物、クマリン系化合物、キノリン系化合物、ビスチリル系化合物、ジスチリルピラジンのようなピラジン系化合物、キノキサリン系化合物、2,5−ジフェニル−パラ−ベンゾキノンのようなベンゾキノン系化合物、ナフトキノン系化合物、アントラキノン系化合物、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(PBD)のようなオキサジアゾール系化合物、3,4,5−トリフェニル−1,2,4−トリアゾールのようなトリアゾール系化合物、オキサゾール系化合物、アントロン系化合物、1,3,8−トリニトロ−フルオレノン(TNF)のようなフルオレノン系化合物、MBDQのようなジフェノキノン系化合物、MBSQのようなスチルベンキノン系化合物、アントラキノジメタン系化合物、チオピランジオキシド系化合物、フルオレニリデンメタン系化合物、ジフェニルジシアノエチレン系化合物、フローレン系化合物、8−ヒドロキシキノリン アルミニウム(Alq3)、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする錯体のような各種金属錯体等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
電子輸送層6の平均厚さは、特に限定されないが、1〜100nm程度であるのが好ましく、20〜50nm程度であるのがより好ましい。
具体的には、発光材料としては、例えば、1,3,5−トリス[(3−フェニル−6−トリ−フルオロメチル)キノキサリン−2−イル]ベンゼン(TPQ1)、1,3,5−トリス[{3−(4−t−ブチルフェニル)−6−トリスフルオロメチル}キノキサリン−2−イル]ベンゼン(TPQ2)のようなベンゼン系化合物、フタロシアニン、銅フタロシアニン(CuPc)、鉄フタロシアニンのような金属または無金属のフタロシアニン系化合物、トリス(8−ヒドロキシキノリノレート)アルミニウム(Alq3)、ファクトリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(Ir(ppy)3)のような低分子系のものや、オキサジアゾール系高分子、トリアゾール系高分子、カルバゾール系高分子のような高分子系のものが挙げられ、これらの1種または2種以上を組み合わせて、目的とする発光色を得ることができる。
なお、発光層は、このような発光材料のうちの1種または2種以上で構成される単層体であってもよいし、積層体であってもよい。
また、陽極3と陰極7との間には、正孔輸送層4、発光層5および電子輸送層6以外に、任意の目的の層が設けられていてもよい。
例えば、陽極3と正孔輸送層4との間に、陽極3から正孔輸送層4への正孔の注入効率を向上させる正孔注入層を設けるようにしてもよいし、陰極7と電子輸送層6との間に、陰極7から電子輸送層6への電子の注入効率を向上させる電子注入層を設けるようにしてもよい。
また、電子注入層の構成材料(電子注入材料)としては、例えば、8−ヒドロキシキノリン、オキサジアゾール、および、これらの誘導体(例えば、8−ヒドロキシキノリンを含む金属キレートオキシノイド化合物)や、LiF、KF、LiCl、KCl、NaClのようなアルカリ金属のハロゲン化物等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上組み合わせて用いることができる。
この封止部材8は、有機EL素子1が備える各層3、4、5、6、7を気密的に封止し、酸素や水分を遮断する機能を有する。封止部材8を設けることにより、表示装置10の信頼性の向上や、変質・劣化の防止等の効果が得られる。
封止部材8の構成材料としては、例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス等が挙げられる。
この接着層の構成材料としては、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、アクリルエポキシ系樹脂のような硬化性樹脂等が挙げられる。
なお、有機EL素子1が備える各層3、4、5、6、7を気密的に封止する方法としては、上述したような封止部材8を設ける方法の他、透明基板2上で露出する各層(本実施形態では、正孔輸送層6および陰極7)に保護層を接触させて形成する方法を用いることもできる。保護層を形成する方法を用いることにより、発光装置10のさらなる薄型化を実現することができる。
このような保護層の構成材料としては、例えば、窒化酸化シリコン、二酸化シリコンおよび各種樹脂材料等を用いることができる。
[1D]まず、透明基板2を用意する。
[2D]次に、透明基板2上に、複数の陽極3を直線状に形成する。
この陽極3は、透明基板2上に、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法のような気相成膜法等により、前述したような陽極3の構成材料を主材料として構成される導電膜を形成した後、フォトリソグラフィー法等を用いてパターニングすることにより得ることができる。
この正孔輸送層4は、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、CVD法等を用いた気相プロセスや、スピンコート法(パイロゾル法)、バーコート法、ロールコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法等を用いた液相プロセス等により形成することができるが、これらの中でも、気相プロセスにより形成するのが好ましい。気相プロセスを用いて正孔輸送層4を形成することにより、得られる正孔輸送層4に水分等が混入するのを確実に防止または低減することができる。その結果、有機EL素子1の特性の経時的劣化が確実に防止または抑制される。
この発光層5も、気相プロセスや液相プロセスにより形成することができるが、前述したのと同様の理由から、気相プロセスにより形成するのが好ましい。
また、発光層5のパターニングは、形成する発光層5の形状に対応する開口部を備えるマスク、すなわち、マトリクス状に開口部が設けられたマスクを、陽極3および正孔輸送層4を備える透明基板2に装着した状態で気相プロセスを施すことにより容易に行うことができる。
また、かかる方法を用いて発光層5のパターンニングを行うことにより、フォトリソグラフィー法等を用いる場合のように、各層3、4、5が水系溶媒等に晒されることがないため、これらの層3、4、5の変質・劣化を確実に防止することができる。
[5D]次に、各発光層5および各発光層5同士の間で露出する正孔輸送層4上に、電子輸送層6を形成する。
この電子輸送層6も、気相プロセスや液相プロセスにより形成し得るが、前述したのと同様の理由から、気相プロセスにより形成するのが好ましい。
この陰極7の形成に、上述した本発明の成膜方法が適用される。これにより、撓みや歪みの発生が確実に阻止された陰極7を形成することができる。
また、本発明の成膜方法を用いて陰極7を形成することにより、複数の細幅の陰極7を1回の気相成膜法で一括して形成し得ることから、気相成膜法を施す回数すなわち製造工程を削減することができ、さらには製造コストの削減を図ることができる。また、マスク位置決めマーク46を用いたマスク40の位置決めも1回行うだけでよいことから、形成される陰極7の位置決め(アライメント)の精度の向上を図ることができる。
以上のようにして、透明基板2上に複数の有機EL素子1が形成される。
そして、凹部81内に各有機EL素子1が収納されるように、封止部材8を透明基板2に対向させた状態で、透明基板2と封止部材8とを透明基板2の縁部において接着層を介して接合する。
これにより、各有機EL素子1が封止部材8により封止され、表示装置10が完成される。
このような表示装置10は、各種の電子機器に組み込むことができる。
図10は、電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
この図において、パーソナルコンピュータ1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部を備える表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
このパーソナルコンピュータ1100において、表示ユニット1106が備える表示部が前述の表示装置10で構成されている。
この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206とともに、表示部を備えている。
携帯電話機1200において、この表示部が前述の表示装置10で構成されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
ディジタルスチルカメラ1300において、この表示部が前述の表示装置10で構成されている。
また、ケース1302の正面側(図示の構成では裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、回路基板1308のメモリに転送・格納される。
また、本発明の成膜方法は、任意の目的の工程が1または2以上追加されていてもよい。
さらに、本発明の成膜方法は、上述したパッシブマトリクス型表示装置が備える陰極に適用できる他、例えば、配線基板が備える金属配線等に適用することができる。
1.マスクの形成
まず、以下に示すようにしてマスク(A)およびマスク(B)を用意した。
<マスク(A)>
<1A>まず、厚さ0.400mmのシリコン単結晶基板を用意し、このシリコン単結晶基板を1050℃の水蒸気中に放置して、この基板の外表面に1μmの二酸化シリコン膜を形成した。
<2A>次に、図4(a)および図5(a)に示したように、フォトリソグラフィー技術を用いて、形成すべき開口部の形状に対応するレジスト層を形成した後、このレジスト層の開口部に存在する二酸化シリコン膜を、緩衝フッ酸溶液を用いて、除去してシリコン単結晶基板の表面を露出させた。
<4A>次に、図4(c)および図5(c)に示したように、ドライエッチング装置「Deep−Si−RIE」を用いて、開口部を形成する領域のうち、補強梁を形成しない領域のシリコン単結晶基板を所定の深さまで均一に除去した。
<6A>次に、前記工程<4A>と同様にして、図4(e)および図5(e)に示したように、ドライエッチング装置を用いて、開口部を形成する領域のシリコン単結晶基板を、さらに所定の深さ分だけ均一に除去した。
<8A>次に、図4(g)および図5(g)に示したように、前記工程<2A>と同様にして、シリコン単結晶基板の前記工程<2A>〜<6A>の処理が施された面と反対側の面に形成された二酸化シリコン膜のうち、シリコン単結晶基板の外周部を除く領域を除去してシリコン単結晶基板の表面を露出させた。
<10A>次に、図4(i)および図5(i)に示したように、緩衝フッ酸溶液により、シリコン単結晶基板の外表面に形成された二酸化シリコン膜を除去した。
以上のような工程を経て、開口部(長さ40mm、幅100μm)と、補強梁の幅pが50μm、基板を装着する側の面から補強梁までの距離rが100μmとなっている補強梁とを備えるマスク(A)を形成した。
前記工程<3A>〜<5A>を省略した以外は、前記マスク(A)の形成工程と同様にして、補強梁の形成が省略されたマスク(B)を形成した。
(実施例1)
<1B>まず、マスク(A)を石英ガラス基板に装着した後、このマスク(A)が装着された石英ガラス基板をチャンバ内の基板ホルダーにセットした。
そして、ルツボ内に膜材料としてAlをセットした。
この時、基板ホルダーの回転中止の軸とルツボの中心軸との離間距離Aが10.0cm、マスク(A)とルツボの開口部との離間距離Bが20.0cmとなるように設定した。
<3B>次に、基板ホルダーが備える回転軸を回転させることにより石英ガラス基板(マスク(A))を10回転/分の回転数で回転させた。
<4B>次に、石英ガラス基板を回転させた状態で、ルツボを1200℃にまで加熱して、Alを気化させることにより、石英ガラス基板上にAlを主材料とする平均膜厚150nmの線状体を形成した。
前記工程<1B>において、基板ホルダーの回転中止の軸とルツボの中心軸との離間距離Aが6.5cm、マスク(A)とルツボの開口部との離間距離Bが10.0cmとなるように設定した以外は、前記実施例1と同様にして、石英ガラス基板上に線状体を形成した。
前記工程<1B>において、マスク(A)に代えてマスク(B)を石英ガラス基板に装着した以外は、前記実施例1と同様にして、前記実施例1と同様にして、石英ガラス基板上に線状体を形成した。
各実施例および比較例において形成された線状体について、それぞれ、その形状を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察した。
その結果、各実施例では、ほぼ均一な膜厚に線状体が形成されていた。これに対して、比較例では、線状体の形状に歪みが生じており、不均一な膜厚の線状体が形成されていた。
Claims (9)
- 基板に一方の面側を固定し、前記基板を回転させつつ、他方の面側より膜材料を気相プロセスにより供給し、平行に併設される複数の細幅の線状体を、前記基板の表面に形成するのに用いられるマスクであって、
外周部と、該外周部と一体的に形成され、前記線状体のパターンに対応し、平行に併設される長方形状の複数の開口部を区画する複数の隔壁部と、該隔壁部の前記他方の面側に形成され、前記開口部に連通する空間とを有するマスク本体と、
前記開口部の短手方向に横断するように、前記マスク本体と一体的に設けられ、自重による前記マスク本体の変形を防止する機能を有する複数の補強梁とを備え、
前記開口部は、該開口部の長手方向の途中に、幅が増大した複数の拡幅部を有し、
前記複数の補強梁は、前記開口部の拡幅部内に、前記隔壁部の厚さ方向において、前記空間側に偏在することにより、前記基板と当該補強梁との離間距離が10〜100μmに設定されるように設けられ、かつ、前記基板側から前記空間側に向かって、その幅が漸増する部分を有しており、当該マスクの平面視において、前記開口部の短手方向と平行となるよう一直線上に配置されていることを特徴とするマスク。 - 前記隔壁部の前記空間側の面と前記補強梁の前記空間側の面とは、連続する平坦面で構成されている請求項1に記載のマスク。
- 前記マスクは、シリコンで構成されている請求項2に記載のマスク。
- 前記一方の面には、金属層が形成されている請求項3に記載のマスク。
- 前記金属層は、コバルト、鉄およびニッケルのうちの少なくとも1種を主材料として構成されている請求項4に記載のマスク。
- 前記補強梁は、前記開口部の長手方向に沿って、等しい間隔で複数設けられている請求項1ないし5のいずれかに記載のマスク。
- 前記膜材料を供給する膜材料供給源に対向し、回転可能に設けられた基板ホルダーに保持された前記基板に請求項1ないし6のいずれかに記載のマスクを装着する工程と、
前記膜材料供給源と前記基板との距離とが最大となる第1の位置と、前記第1の位置に対して、前記基板ホルダーの回転中心を中心とした点対称な第2の位置の間で、前記基板を少なくとも1回変位させて、前記膜材料供給源から供給された前記膜材料を、前記開口部を通過させて前記線状体を形成する工程とを有する成膜方法であって、
前記基板ホルダーの回転中心の軸と前記膜材料供給源の中心軸との離間距離をA[cm]とし、前記マスクと前記膜材料供給源の開口部との離間距離をB[cm]とし、前記補強梁の前記開口部の長手方向に沿った方向の最大長さをp[μm]とし、前記基板と前記補強梁との離間距離をr[μm]としたとき、p/r<2A/Bなる関係を満足するように設定したことを特徴とする成膜方法。 - 前記基板の前記第1の位置と前記第2の位置との間での変位は、前記基板ホルダーを回転させることにより行われる請求項7に記載の成膜方法。
- 前記基板の回転は、連続的または間歇的に行われる請求項8に記載の成膜方法。
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