JP5330608B2 - 蒸着装置、蒸着方法、並びに、有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法 - Google Patents

蒸着装置、蒸着方法、並びに、有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、真空蒸着法を用いた蒸着装置、蒸着方法、並びに、この蒸着装置および蒸着方法を用いた有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法に関する。
近年、様々な商品や分野でフラットパネルディスプレイが活用されており、フラットパネルディスプレイのさらなる大型化、高画質化、低消費電力化が求められている。
そのような状況下、有機材料の電界発光(Electroluminescence:以下、「EL」と記す)を利用した有機EL素子を備えた有機EL表示装置は、全固体型で、低電圧駆動、高速応答性、自発光性等の点で優れたフラットパネルディスプレイとして、高い注目を浴びている。
有機EL表示装置は、例えば、TFT(薄膜トランジスタ)が設けられたガラス基板等からなる基板上に、TFTに接続された有機EL素子が設けられた構成を有している。
有機EL素子は、低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子であり、第1電極、有機EL層、および第2電極が、この順に積層された構造を有している。そのうち、第1電極はTFTと接続されている。また、第1電極と第2電極との間には、上記有機EL層として、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロッキング層、発光層、正孔ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層等を積層させた有機層が設けられている。
フルカラーの有機EL表示装置では、一般的に、赤(R)、緑(G)、青(B)の各色の発光層を備えた有機EL素子がサブ画素として基板上に配列形成される。TFTを用いて、これら有機EL素子を選択的に所望の輝度で発光させることによりカラー画像表示を行う。
有機EL表示装置を製造するためには、各色に発光する有機発光材料からなる発光層を有機EL素子ごとに所定パターンで形成する必要がある。また、有機EL素子ごとにパターン形成が必要ない層については、有機EL素子で構成される画素領域全面に対して、一括して薄膜形成を行う。
発光層を所定パターンで形成する方法としては、例えば、真空蒸着法、インクジェット法、レーザ転写法が知られている。例えば、低分子型有機EL表示装置(OLED)では、真空蒸着法が用いられることが多い(例えば、特許文献1および2)。
真空蒸着法では、所定パターンの開口が形成されたマスク(蒸着マスクまたはシャドウマスクとも称される)が使用される。マスクが密着固定された基板の被蒸着面を蒸着源に対向させる。そして、蒸着源からの蒸着粒子(成膜材料)を、マスクの開口を通して被蒸着面に蒸着させることにより、所定パターンの薄膜が形成される。蒸着は発光層の色ごとに行われる(これを「塗り分け蒸着」という)。
ここで、真空蒸着法を用いた従来の蒸着装置の構成を、図15および図16に基づいて説明する。
図15は、従来の蒸着装置250の概略構成を示す側面図であり、図16は、蒸着装置250の蒸着源280、蒸着源坩堝282および配管283の概略構成を示す斜視図である。
図15に示すように、蒸着装置250は、被成膜基板260に成膜を行う装置であり、シャドウマスク270、蒸着源280、蒸着源坩堝282および配管283を備えている。シャドウマスク270および蒸着源280は、真空チャンバ290内に配置され、蒸着源坩堝282は、図示しない支持台に固定されている。
蒸着源280は、蒸着粒子を射出する複数の射出口(ノズル)281を有しており、図15に示すように、射出口281は、1列に配置されている。
蒸着源坩堝282には、固体または液体の蒸着材料が貯留されている。蒸着材料は、蒸着源坩堝282内部で加熱されて気体の蒸着粒子となり、配管283を通って蒸着源280に供給(導入)される。配管283は、蒸着源280の射出口281の列の一方端側の端部(供給側端部)に接続されており、蒸着源280に供給された蒸着粒子は、射出口281から射出される。なお、配管283は、蒸着粒子が付着しないような温度に加熱されている。
被成膜基板260の蒸着面と蒸着源280とは対向配置されている。目的とする蒸着領域以外の領域に蒸着粒子が付着しないように、蒸着領域のパターンに対応した開口部を有するシャドウマスク270が、被成膜基板260の蒸着面に密着固定されている。
上記の構成において、射出口281から蒸着粒子を射出させながら、被成膜基板260およびシャドウマスク270を蒸着源280に対して相対移動(走査)させる。これにより、被成膜基板260に所定のパターンが形成される。
日本国公開特許公報「特開平8−227276号公報(1996年9月3日公開)」 日本国公開特許公報「特開2000−188179号公報(2000年7月4日公開)」
しかしながら、上述のような従来技術は、蒸着膜の膜厚分布が不均一になるという問題がある。
図17は、射出口281の配列方向に沿った被成膜基板260での位置と、蒸着粒子の分布(厚さ)との関係を示すグラフである。このグラフでは、蒸着源280の供給側端部に対向する位置をAとし、蒸着源280の供給側端部の反対側の端部に対向する位置をBとしている。
蒸着源280の内部では、供給経路内および射出口内の圧力差、内部形状、コンダクタンス等の影響を受けるため、各射出口281から射出される蒸着粒子の量が異なってくる。具体的には、供給側端部に近い射出口281から順に蒸着粒子が射出されるため、供給側端部から離れるほど蒸着粒子の密度が低くなり、蒸着源280の内部で圧力差が生じる。そのため、蒸着源280の供給側端部からの距離が大きいほど、射出口281からの蒸着粒子の射出量が減少する傾向がある。また、蒸着粒子の種類、射出口の開口のバラツキ、供給経路の形状のバラツキ、蒸着源の温度分布などにより、蒸着粒子の密度分布は複雑に変化する。
それに伴い、様々な射出口281から射出された蒸着粒子の合成によって構成される被成膜基板260上の蒸着膜についても、図17に示すように、基板面内の位置によって、蒸着粒子の量が異なってくる。このため、基板面内で膜厚分布の不均一が生じてしまう。
特に、有機EL素子の発光特性は、蒸着される有機膜の膜厚に極めて敏感であり、有機EL表示装置の画面内での有機膜の膜厚差は、表示ムラや寿命特性の不均一に直結する。そのため、有機EL素子の発光層は、極力均一に蒸着することが望ましい。
なお、射出口の開口量(直径)を変化させることによって、各射出口からの射出量を制御することも可能である。しかしながら、射出口の加工に高い精度が要求されるため、蒸着源の製造コストの上昇を招く。また、蒸着粒子の分布は動的に変化するため、射出口の開口量だけで各射出口からの射出量を均一にすることは難しい。
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、被成膜基板に均一な膜厚で蒸着粒子を蒸着可能な蒸着装置および蒸着方法を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明に係る蒸着装置は、被成膜基板に成膜を行う蒸着装置であって、蒸着粒子を射出する射出口を有する蒸着源と、上記蒸着粒子を上記蒸着源に供給する蒸着粒子供給手段と、上記蒸着粒子の射出量の分布を変化させる射出量制御手段とを備えることを特徴としている。
上記の課題を解決するために、本発明に係る蒸着方法は、被成膜基板に成膜を行う蒸着方法であって、蒸着粒子を射出する射出口を有する蒸着源における、上記蒸着粒子の射出量の分布を制御する射出量制御工程と、上記蒸着源に蒸着粒子を供給しながら、上記射出口から上記被成膜基板に上記蒸着粒子を射出する射出工程と、上記射出量制御工程と上記射出工程とを複数回繰り返す繰返工程とを有していることを特徴としている。
上記の蒸着装置および蒸着方法によれば、蒸着粒子は蒸着粒子供給手段から蒸着源に供給され、射出口から被成膜基板に射出される。ここで、1回の蒸着における蒸着粒子の膜厚分布は、通常不均一であるが、蒸着粒子の射出量の分布を変化させながら、被成膜基板への蒸着を複数回繰り返すことにより、膜厚分布を平均化することができる。したがって、被成膜基板に均一な膜厚で蒸着粒子を蒸着可能な蒸着装置および蒸着方法を提供することができる。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法は、TFT基板上に第1電極を作製するTFT基板・第1電極作製工程と、上記TFT基板上に少なくとも発光層を含む有機層を蒸着する有機層蒸着工程と、第2電極を蒸着する第2電極蒸着工程と、上記有機層および第2電極を含む有機エレクトロルミネッセンス素子を封止部材で封止する封止工程とを有する有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法であって、上記有機層蒸着工程、上記第2電極蒸着工程、および上記封止工程の少なくともいずれかの工程は、上記の蒸着方法の上記射出工程、上記射出量制御工程および上記繰返工程を有することを特徴としている。
上記の構成によれば、本発明の蒸着方法によって、均一な膜厚で有機層などを成膜することができるので、表示ムラの少ない有機エレクトロルミネッセンス表示装置を提供することができる。
以上のように、本発明に係る蒸着装置は、被成膜基板に成膜を行う蒸着装置であって、蒸着粒子を射出する射出口を有する蒸着源と、上記蒸着粒子を上記蒸着源に供給する蒸着粒子供給手段と、上記蒸着粒子の射出量の分布を変化させる射出量制御手段とを備える構成である。また、発明に係る蒸着方法は、被成膜基板に成膜を行う蒸着方法であって、蒸着粒子を射出する射出口を有する蒸着源における、上記蒸着粒子の射出量の分布を制御する射出量制御工程と、上記蒸着源に蒸着粒子を供給しながら、上記射出口から上記被成膜基板に上記蒸着粒子を射出する射出工程と、上記射出量制御工程と上記射出工程とを複数回繰り返す繰返工程とを有している。したがって、被成膜基板に均一な膜厚で蒸着粒子を蒸着可能な蒸着装置および蒸着方法を提供できるという効果を奏する。
本発明の実施の一形態にかかる蒸着装置の構成を示す側面図である。 図1に示す蒸着装置の構成の一部を示す断面図である。 蒸着源の側面に形成される射出口の配列の例を示す平面図である。 被成膜基板への蒸着手順を示すフローチャートである。 射出口の配列方向に沿った被成膜基板での位置と、蒸着粒子の分布(厚さ)との関係を示すグラフである。 RGBフルカラー表示の有機EL表示装置の概略構成を示す断面図である。 図6に示す有機EL表示装置を構成する画素の構成を示す平面図である。 図7に示す有機EL表示装置におけるTFT基板のA−A線矢視断面図である。 本発明の実施の一形態にかかる有機EL表示装置の製造工程を工程順に示すフローチャートである。 射出口の配列の変形例を示す平面図である。 蒸着装置の変形例を示す図である。 本発明の実施の他の形態にかかる蒸着装置の構成の一部を示す断面図である。 本発明の実施のさらに他の形態にかかる蒸着装置の構成の一部を示す断面図である。 被成膜基板側から見た、防着板の開口と蒸着源の射出口との相対位置を示す図である。 従来の蒸着装置の概略構成を示す側面図である。 図15に示す蒸着装置の蒸着源ユニットの概略構成を示す斜視図である。 蒸着源の射出口の配列方向に沿った被成膜基板での位置と、蒸着粒子の分布(厚さ)との関係を示すグラフである。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
〔実施の形態1〕
本発明の実施の一形態について図1〜図11に基づいて説明すれば以下の通りである。
本実施の形態では、本実施の形態にかかる蒸着装置を用いた蒸着方法の一例として、TFT基板側から光を取り出すボトムエミッション型でRGBフルカラー表示の有機EL表示装置の製造方法を例に挙げて説明する。
まず、上記有機EL表示装置の全体構成について以下に説明する。
図6は、RGBフルカラー表示の有機EL表示装置の概略構成を示す断面図である。また、図7は、図6に示す有機EL表示装置を構成する画素の構成を示す平面図であり、図8は、図7に示す有機EL表示装置におけるTFT基板のA−A線矢視断面図である。
図6に示すように、本実施の形態で製造される有機EL表示装置1は、TFT12(図8参照)が設けられたTFT基板10上に、TFT12に接続された有機EL素子20、接着層30、封止基板40が、この順に設けられた構成を有している。
図6に示すように、有機EL素子20は、該有機EL素子20が積層されたTFT基板10を、接着層30を用いて封止基板40と貼り合わせることで、これら一対の基板(TFT基板10、封止基板40)間に封入されている。
上記有機EL表示装置1は、このように有機EL素子20がTFT基板10と封止基板40との間に封入されていることで、有機EL素子20への酸素や水分の外部からの浸入が防止されている。
TFT基板10は、図8に示すように、支持基板として、例えばガラス基板等の透明な絶縁基板11を備えている。絶縁基板11上には、図7に示すように、水平方向に敷設された複数のゲート線と、垂直方向に敷設され、ゲート線と交差する複数の信号線とからなる複数の配線14が設けられている。ゲート線には、ゲート線を駆動する図示しないゲート線駆動回路が接続され、信号線には、信号線を駆動する図示しない信号線駆動回路が接続されている。
有機EL表示装置1は、フルカラーのアクティブマトリクス型の有機EL表示装置であり、絶縁基板11上には、これら配線14で囲まれた領域に、それぞれ、赤(R)、緑(G)、青(B)の各色の有機EL素子20からなる各色のサブ画素2R・2G・2Bが、マトリクス状に配列されている。
すなわち、これら配線14で囲まれた領域が1つのサブ画素(ドット)であり、サブ画素毎にR、G、Bの発光領域が画成されている。
画素2(すなわち、1画素)は、赤色の光を透過する赤色のサブ画素2R、緑色の光を透過する緑色のサブ画素2G、青色の光を透過する青色のサブ画素2Bの、3つのサブ画素2R・2G・2Bによって構成されている。
各サブ画素2R・2G・2Bには、各サブ画素2R・2G・2Bにおける発光を担う各色の発光領域として、ストライプ状の各色の発光層23R・23G・23Bによって覆われた開口部15R・15G・15Bがそれぞれ設けられている。
これら発光層23R・23G・23Bは、各色毎に、蒸着によりパターン形成されている。なお、開口部15R・15G・15Bについては後述する。
これらサブ画素2R・2G・2Bには、有機EL素子20における第1電極21に接続されたTFT12がそれぞれ設けられている。各サブ画素2R・2G・2Bの発光強度は、配線14およびTFT12による走査および選択により決定される。このように、有機EL表示装置1は、TFT12を用いて、有機EL素子20を選択的に所望の輝度で発光させることにより画像表示を実現している。
次に、上記有機EL表示装置1におけるTFT基板10および有機EL素子20の構成について詳述する。
まず、TFT基板10について説明する。
TFT基板10は、図8に示すように、ガラス基板等の透明な絶縁基板11上に、TFT12(スイッチング素子)、層間膜13(層間絶縁膜、平坦化膜)、配線14、エッジカバー15がこの順に形成された構成を有している。
上記絶縁基板11上には、配線14が設けられているとともに、各サブ画素2R・2G・2Bに対応して、それぞれTFT12が設けられている。なお、TFTの構成は従来よく知られている。したがって、TFT12における各層の図示並びに説明は省略する。
層間膜13は、各TFT12を覆うように、上記絶縁基板11上に、上記絶縁基板11の全領域に渡って積層されている。
層間膜13上には、有機EL素子20における第1電極21が形成されている。
また、層間膜13には、有機EL素子20における第1電極21をTFT12に電気的に接続するためのコンタクトホール13aが設けられている。これにより、TFT12は、上記コンタクトホール13aを介して、有機EL素子20に電気的に接続されている。
エッジカバー15は、第1電極21のパターン端部で有機EL層が薄くなったり電界集中が起こったりすることで、有機EL素子20における第1電極21と第2電極26とが短絡することを防止するための絶縁層である。
エッジカバー15は、層間膜13上に、第1電極21のパターン端部を被覆するように形成されている。
エッジカバー15には、サブ画素2R・2G・2B毎に開口部15R・15G・15Bが設けられている。このエッジカバー15の開口部15R・15G・15Bが、各サブ画素2R・2G・2Bの発光領域となる。
言い換えれば、各サブ画素2R・2G・2Bは、絶縁性を有するエッジカバー15によって仕切られている。エッジカバー15は、素子分離膜としても機能する。
次に、有機EL素子20について説明する。
有機EL素子20は、低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子であり、第1電極21、有機EL層、第2電極26が、この順に積層されている。
第1電極21は、上記有機EL層に正孔を注入(供給)する機能を有する層である。第1電極21は、前記したようにコンタクトホール13aを介してTFT12と接続されている。
第1電極21と第2電極26との間には、図8に示すように、有機EL層として、第1電極21側から、正孔注入層兼正孔輸送層22、発光層23R・23G・23B、電子輸送層24、電子注入層25が、この順に形成された構成を有している。
なお、上記積層順は、第1電極21を陽極とし、第2電極26を陰極としたものであり、第1電極21を陰極とし、第2電極26を陽極とする場合には、有機EL層の積層順は反転する。
正孔注入層は、発光層23R・23G・23Bへの正孔注入効率を高める機能を有する層である。また、正孔輸送層は、発光層23R・23G・23Bへの正孔輸送効率を高める機能を有する層である。正孔注入層兼正孔輸送層22は、第1電極21およびエッジカバー15を覆うように、上記TFT基板10における表示領域全面に一様に形成されている。
なお、本実施の形態では、上記したように、正孔注入層および正孔輸送層として、正孔注入層と正孔輸送層とが一体化された正孔注入層兼正孔輸送層22を設けた場合を例に挙げて説明する。しかしながら、本実施の形態はこれに限定されるものではない。正孔注入層と正孔輸送層とは互いに独立した層として形成されていてもよい。
正孔注入層兼正孔輸送層22上には、発光層23R・23G・23Bが、エッジカバー15の開口部15R・15G・15Bを覆うように、それぞれ、サブ画素2R・2G・2Bに対応して形成されている。
発光層23R・23G・23Bは、第1電極21側から注入されたホール(正孔)と第2電極26側から注入された電子とを再結合させて光を出射する機能を有する層である。発光層23R・23G・23Bは、それぞれ、低分子蛍光色素、金属錯体等の、発光効率が高い材料で形成されている。
電子輸送層24は、第2電極26から発光層23R・23G・23Bへの電子輸送効率を高める機能を有する層である。また、電子注入層25は、第2電極26から発光層23R・23G・23Bへの電子注入効率を高める機能を有する層である。
電子輸送層24は、発光層23R・23G・23Bおよび正孔注入層兼正孔輸送層22を覆うように、これら発光層23R・23G・23Bおよび正孔注入層兼正孔輸送層22上に、上記TFT基板10における表示領域全面に渡って一様に形成されている。また、電子注入層25は、電子輸送層24を覆うように、電子輸送層24上に、上記TFT基板10における表示領域全面に渡って一様に形成されている。
なお、電子輸送層24と電子注入層25とは、上記したように互いに独立した層として形成されていてもよく、互いに一体化して設けられていてもよい。すなわち、上記有機EL表示装置1は、電子輸送層24および電子注入層25に代えて、電子輸送層兼電子注入層を備えていてもよい。
第2電極26は、上記のような有機層で構成される有機EL層に電子を注入する機能を有する層である。第2電極26は、電子注入層25を覆うように、電子注入層25上に、上記TFT基板10における表示領域全面に渡って一様に形成されている。
なお、発光層23R・23G・23B以外の有機層は有機EL層として必須の層ではなく、要求される有機EL素子20の特性に応じて適宜形成すればよい。また、有機EL層には、必要に応じ、キャリアブロッキング層を追加することもできる。例えば、発光層23R・23G・23Bと電子輸送層24との間にキャリアブロッキング層として正孔ブロッキング層を追加することで、正孔が電子輸送層24に抜けるのを阻止し、発光効率を向上することができる。
上記有機EL素子20の構成としては、例えば、下記(1)〜(8)に示すような層構成を採用することができる。
(1)第1電極/発光層/第2電極
(2)第1電極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/第2電極
(3)第1電極/正孔輸送層/発光層/正孔ブロッキング層(キャリアブロッキング層)/電子輸送層/第2電極
(4)第1電極/正孔輸送層/発光層/正孔ブロッキング層/電子輸送層/電子注入層/第2電極
(5)第1電極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/第2電極
(6)第1電極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/正孔ブロッキング層/電子輸送層/第2電極
(7)第1電極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/正孔ブロッキング層/電子輸送層/電子注入層/第2電極
(8)第1電極/正孔注入層/正孔輸送層/電子ブロッキング層(キャリアブロッキング層)/発光層/正孔ブロッキング層/電子輸送層/電子注入層/第2電極
なお、上記したように、例えば正孔注入層と正孔輸送層とは、一体化されていてもよい。また、電子輸送層と電子注入層とは一体化されていてもよい。
また、有機EL素子20の構成は上記例示の層構成に限定されるものではなく、上記したように、要求される有機EL素子20の特性に応じて所望の層構成を採用することができる。
次に、上記有機EL表示装置1の製造方法について以下に説明する。
図9は、上記有機EL表示装置1の製造工程を工程順に示すフローチャートである。
図9に示すように、本実施の形態にかかる有機EL表示装置1の製造方法は、例えば、TFT基板・第1電極作製工程(S11)、正孔注入層・正孔輸送層蒸着構成(S12)、発光層蒸着工程(S13)、電子輸送層蒸着工程(S14)、電子注入層蒸着工程(S15)、第2電極蒸着工程(S16)、封止工程(S17)を備えている。
以下に、図9に示すフローチャートに従って、図6および図8を参照して上記した各工程について説明する。
但し、本実施の形態に記載されている各構成要素の寸法、材質、形状等はあくまで一実施形態に過ぎず、これによって本発明の範囲が限定解釈されるべきではない。
また、前記したように、本実施形態に記載の積層順は、第1電極21を陽極、第2電極26を陰極としたものであり、反対に第1電極21を陰極とし、第2電極26を陽極とする場合には、有機EL層の積層順は反転する。同様に、第1電極21および第2電極26を構成する材料も反転する。
まず、図8に示すように、公知の技術でTFT12並びに配線14等が形成されたガラス等の絶縁基板11上に感光性樹脂を塗布し、フォトリソグラフィ技術によりパターニングを行うことで、絶縁基板11上に層間膜13を形成する。
上記絶縁基板11としては、例えば厚さが0.7〜1.1mmであり、y軸方向の長さ(縦長さ)が400〜500mmであり、x軸方向の長さ(横長さ)が300〜400mmのガラス基板あるいはプラスチック基板が用いられる。なお、本実施の形態では、ガラス基板を用いた。
層間膜13としては、例えば、アクリル樹脂やポリイミド樹脂等を用いることができる。アクリル樹脂としては、例えば、JSR株式会社製のオプトマーシリーズが挙げられる。また、ポリイミド樹脂としては、例えば、東レ株式会社製のフォトニースシリーズが挙げられる。但し、ポリイミド樹脂は一般に透明ではなく、有色である。このため、図8に示すように上記有機EL表示装置1としてボトムエミッション型の有機EL表示装置を製造する場合には、上記層間膜13としては、アクリル樹脂等の透明性樹脂が、より好適に用いられる。
上記層間膜13の膜厚としては、TFT12による段差を補償することができればよく、特に限定されるものではない。本実施の形態では、例えば、約2μmとした。
次に、層間膜13に、第1電極21をTFT12に電気的に接続するためのコンタクトホール13aを形成する。
次に、導電膜(電極膜)として、例えばITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)膜を、スパッタ法等により、100nmの厚さで成膜する。
次いで、上記ITO膜上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングを行った後、塩化第二鉄をエッチング液として、上記ITO膜をエッチングする。その後、レジスト剥離液を用いてフォトレジストを剥離し、さらに基板洗浄を行う。これにより、層間膜13上に、第1電極21をマトリクス状に形成する。
なお、上記第1電極21に用いられる導電膜材料としては、例えば、ITO、IZO(Indium Zinc Oxide:インジウム亜鉛酸化物)、ガリウム添加酸化亜鉛(GZO)等の透明導電材料、金(Au)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)等の金属材料を用いることができる。
また、上記導電膜の積層方法としては、スパッタ法以外に、真空蒸着法、CVD(chemical vapor deposition、化学蒸着)法、プラズマCVD法、印刷法等を用いることができる。
上記第1電極21の厚さとしては特に限定されるものではないが、上記したように、例えば、100nmの厚さとすることができる。
次に、層間膜13と同様にして、エッジカバー15を、例えば約1μmの膜厚でパターニング形成する。エッジカバー15の材料としては、層間膜13と同様の絶縁材料を使用することができる。
以上の工程により、TFT基板10および第1電極21が作製される(S11)。
次に、上記のような工程を経たTFT基板10に対し、脱水のための減圧ベークおよび第1電極21の表面洗浄として酸素プラズマ処理を施す。
次いで、従来の蒸着装置を用いて、上記TFT基板10上に、正孔注入層および正孔輸送層(本実施の形態では正孔注入層兼正孔輸送層22)を、上記TFT基板10における表示領域全面に蒸着する(S12)。
具体的には、表示領域全面が開口したオープンマスクを、TFT基板10に対しアライメント調整を行った後に密着して貼り合わせ、TFT基板10とオープンマスクとを共に回転させながら、蒸着源より飛散した蒸着粒子を、オープンマスクの開口部を通じて表示領域全面に均一に蒸着する。
ここで表示領域全面への蒸着とは、隣接した色の異なるサブ画素間に渡って途切れなく蒸着することを意味する。
正孔注入層および正孔輸送層の材料としては、例えば、ベンジン、スチリルアミン、トリフェニルアミン、ポルフィリン、トリアゾール、イミダゾール、オキサジアゾール、ポリアリールアルカン、フェニレンジアミン、アリールアミン、オキザゾール、アントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、トリフェニレン、アザトリフェニレン、およびこれらの誘導体、ポリシラン系化合物、ビニルカルバゾール系化合物、チオフェン系化合物、アニリン系化合物等の、鎖状式あるいは複素環式共役系のモノマー、オリゴマー、またはポリマー等が挙げられる。
正孔注入層と正孔輸送層とは、前記したように一体化されていてもよく、独立した層として形成されていてもよい。各々の膜厚としては、例えば、10〜100nmである。
本実施の形態では、正孔注入層および正孔輸送層として、正孔注入層兼正孔輸送層22を設けるとともに、正孔注入層兼正孔輸送層22の材料として、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(α−NPD)を使用した。また、正孔注入層兼正孔輸送層22の膜厚は30nmとした。
次に、上記正孔注入層兼正孔輸送層22上に、エッジカバー15の開口部15R・15G・15Bを覆うように、サブ画素2R・2G・2Bに対応して発光層23R・23G・23Bをそれぞれ塗り分け形成(パターン形成)する(S13)。
前記したように、発光層23R・23G・23Bには、低分子蛍光色素、金属錯体等の発光効率が高い材料が用いられる。
発光層23R・23G・23Bの材料としては、例えば、アントラセン、ナフタレン、インデン、フェナントレン、ピレン、ナフタセン、トリフェニレン、アントラセン、ペリレン、ピセン、フルオランテン、アセフェナントリレン、ペンタフェン、ペンタセン、コロネン、ブタジエン、クマリン、アクリジン、スチルベン、およびこれらの誘導体、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム錯体、ビス(ベンゾキノリノラト)ベリリウム錯体、トリ(ジベンゾイルメチル)フェナントロリンユーロピウム錯体、ジトルイルビニルビフェニル等が挙げられる。
発光層23R・23G・23Bの膜厚としては、例えば、10〜100nmである。
本実施の形態にかかる蒸着方法並びに蒸着装置は、このような発光層23R・23G・23Bの塗り分け形成(パターン形成)に特に好適に使用することができる。
本実施の形態にかかる蒸着方法並びに蒸着装置を用いた発光層23R・23G・23Bの塗り分け形成については、後で詳述する。
次に、上記した正孔注入層・正孔輸送層蒸着工程(S12)と同様の方法により、電子輸送層24を、上記正孔注入層兼正孔輸送層22および発光層23R・23G・23Bを覆うように、上記TFT基板10における表示領域全面に蒸着する(S14)。
続いて、上記した正孔注入層・正孔輸送層蒸着工程(S12)と同様の方法により、電子注入層25を、上記電子輸送層24を覆うように、上記TFT基板10における表示領域全面に蒸着する(S15)。
電子輸送層24および電子注入層25の材料としては、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェニルキノキサリン誘導体、シロール誘導体等が挙げられる。
具体的には、Alq(トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム)、アントラセン、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、アントラセン、ペリレン、ブタジエン、クマリン、アクリジン、スチルベン、1,10−フェナントロリン、およびこれらの誘導体や金属錯体、LiF等が挙げられる。
前記したように電子輸送層24と電子注入層25とは、一体化されていても独立した層として形成されていてもよい。各々の膜厚としては、例えば、1〜100nmである。また、電子輸送層24および電子注入層25の合計の膜厚は、例えば20〜200nmである。
本実施の形態では、電子輸送層24の材料にAlqを使用し、電子注入層25の材料には、LiFを使用した。また、電子輸送層24の膜厚は30nmとし、電子注入層25の膜厚は1nmとした。
次に、上記した正孔注入層・正孔輸送層蒸着工程(S12)と同様の方法により、第2電極26を、上記電子注入層25を覆うように、上記TFT基板10における表示領域全面に蒸着する(S16)。
第2電極26の材料(電極材料)としては、仕事関数の小さい金属等が好適に用いられる。このような電極材料としては、例えば、マグネシウム合金(MgAg等)、アルミニウム合金(AlLi、AlCa、AlMg等)、金属カルシウム等が挙げられる。第2電極26の厚さは、例えば50〜100nmである。
本実施の形態では、第2電極26としてアルミニウムを50nmの膜厚で形成した。これにより、TFT基板10上に、上記した有機EL層、第1電極21、および第2電極26からなる有機EL素子20を形成した。
次いで、図6に示すように、有機EL素子20が形成された上記TFT基板10と、封止基板40とを、接着層30にて貼り合わせ、有機EL素子20の封入を行った。
上記封止基板40としては、例えば厚さが0.4〜1.1mmのガラス基板あるいはプラスチック基板等の絶縁基板が用いられる。なお、本実施の形態では、ガラス基板を用いた。
なお、封止基板40の縦長さおよび横長さは、目的とする有機EL表示装置1のサイズにより適宜調整してもよく、TFT基板10における絶縁基板11と略同一のサイズの絶縁基板を使用し、有機EL素子20を封止した後で、目的とする有機EL表示装置1のサイズに従って分断してもよい。
なお、有機EL素子20の封止方法としては、上記した方法に限定されない。他の封止方式としては、例えば、掘り込みガラスを封止基板40として使用し、封止樹脂やフリットガラス等により枠状に封止を行う方法や、TFT基板10と封止基板40との間に樹脂を充填する方法等が挙げられる。上記有機EL表示装置1の製造方法は、上記封止方法に依存せず、あらゆる封止方法を適用することが可能である。
また、上記第2電極26上には、該第2電極26を覆うように、酸素や水分が外部から有機EL素子20内に浸入することを阻止する、図示しない保護膜が設けられていてもよい。
上記保護膜は、絶縁性や導電性の材料で形成される。このような材料としては、例えば、窒化シリコンや酸化シリコンが挙げられる。また、上記保護膜の厚さは、例えば100〜1000nmである。
上記の工程により、有機EL表示装置1が完成される。
このような有機EL表示装置1において、配線14からの信号入力によりTFT12をON(オン)させると、第1電極21から有機EL層へ正孔が注入される。一方で、第2電極26から有機EL層に電子が注入され、正孔と電子とが発光層23R・23G・23B内で再結合する。再結合した正孔および電子がエネルギーを失活する際に、光として出射される。
上記有機EL表示装置1においては、各サブ画素2R・2G・2Bの発光輝度を制御することで、所定の画像が表示される。
次に、本実施の形態にかかる蒸着装置の構成について説明する。
図1は、本実施の形態にかかる蒸着装置50の構成を示す側面図である。蒸着装置50は、被成膜基板60に成膜を行う装置であり、シャドウマスク70、蒸着源80、蒸着源坩堝82(蒸着粒子供給手段)、配管83、防着板84、ギア85a〜85c(射出量制御手段、配列選択手段、回転手段)、回転モータ86(射出量制御手段、配列選択手段、回転手段)およびギア可動機構87(射出量制御手段、配列選択手段、回転手段)を備えている。
シャドウマスク70、蒸着源80、防着板84およびギア85a〜85cは、真空チャンバ90内に配置され、蒸着源坩堝82は、図示しない支持台に固定されている。なお、被成膜基板60、シャドウマスク70および蒸着源坩堝82の構成は、図15に示す被成膜基板260、シャドウマスク270および蒸着源坩堝282とそれぞれ同一である。
蒸着源80は、蒸着粒子を射出する射出口81を有している。射出口81は、蒸着源80の一次元方向(蒸着源80の長手方向)に沿って列状に複数配置され、射出口81の配列は、蒸着源80の側面に、互いに並列に複数設けられている。蒸着源80のさらに詳細な構成は、後述する。
蒸着源坩堝82には、固体または液体の蒸着材料が貯留されている。また、蒸着源坩堝82は、真空チャンバ90の外部に配置されている。これにより、蒸着源坩堝82への蒸着材料供給の度に真空チャンバ90を大気開放する必要がなく、スループットを向上することができる。また、真空チャンバ90内に空間的余裕ができ、真空チャンバ90内の設計が容易となる。
蒸着材料は、蒸着源坩堝82内部で加熱されて気体の蒸着粒子となり、配管83を通って蒸着源80に供給(導入)される。配管83は、蒸着源80の射出口81の列の一方端側の端面に接続されている。蒸着源80に供給された蒸着粒子は、射出口81から射出される。なお、配管83の接続位置は、蒸着源80の端部に限定されない。
被成膜基板60の蒸着面と蒸着源80とは対向配置されている。目的とする蒸着領域以外の領域に蒸着粒子が付着しないように、蒸着領域のパターンに対応した開口部を有するシャドウマスク70が、被成膜基板60の蒸着面に密着固定されている。そして、射出口81から蒸着粒子を射出させながら、図示しない走査手段により、被成膜基板60およびシャドウマスク70を蒸着源80に対して相対移動(走査)させる。具体的には、蒸着源80が被成膜基板60に蒸着粒子を射出している時に、移動手段は、被成膜基板60およびシャドウマスク70を、射出口81の配列方向に垂直な方向(図面の奥側から手前側に向かう方向、およびその逆方向)に往復移動させる。これにより、被成膜基板60に所定のパターンが形成される。
図2は、被成膜基板60、シャドウマスク70、蒸着源80および防着板84を、射出口81の配列方向に垂直な面で切った断面を示している。図2において、蒸着時に被成膜基板60およびシャドウマスク70は、左右方向に往復移動する。
蒸着源80は、円筒型であり、その中心部80aは、蒸着源坩堝82から供給された蒸着粒子の通路となっている。また、蒸着源80の側面には、蒸着源80の長手方向に沿って、射出口81aからなる配列(図3の(a))と、射出口81bからなる配列(図3の(b))と、射出口81cからなる配列(図3の(c))とが形成されている。
図3は、蒸着源80の側面に形成される射出口の配列の例を示す平面図である。図3の(a)は、射出口81aからなる配列Aを示しており、図3の(b)は、射出口81bからなる配列Bを示しており、図3の(c)は、射出口81cからなる配列Cを示している。なお、図3の(a)〜(c)では、蒸着源80の左側端部から蒸着粒子が供給される。
図3の(a)に示すように、配列Aを構成する射出口81aは、開口径が互いに等しくなっている。一方、図3の(b)に示すように、配列Bでは、射出口81bの開口径が、蒸着源80の左側端部から右側端部にかけて徐々に大きくなっている。また、図3の(c)に示すように、配列Cでは、射出口81cの開口径が、蒸着源80の左側端部から中間位置にかけて徐々に大きくなり、当該中間位置から右側端部では、互いに等しくなっている。このように、各配列A〜Cでは、射出口の開口径の分布が互いに異なっている。
図2では、射出口81aからなる配列Aが被成膜基板60に対向している。一方、射出口81bからなる配列B、および射出口81cからなる配列Cは、被成膜基板60に対向していない。すなわち、射出口81aから射出される蒸着粒子のみが被成膜基板60に蒸着される。
なお、射出口81b・81cから射出される蒸着粒子が被成膜基板60上に達しないように、被成膜基板60と蒸着源80との間に防着板84を設けることが望ましい。防着板84には、射出口81aの配列方向に沿ってスリット状の開口84aが形成されており、射出口81aから射出された蒸着粒子のみが、開口84aを通って被成膜基板60に蒸着する。これにより、防着板84は、被成膜基板60に対向していない配列の射出口から射出された蒸着粒子の被成膜基板60への蒸着を防止する蒸着防止手段として機能する。したがって、より均一な成膜を行うことができる。
なお、防着板84に付着した蒸着粒子が再度脱離しないように、防着板84は冷却されていることが好ましい。
ここで、図15に示す蒸着装置250では、蒸着源280が固定されていた。一方、図1に示す、本実施の形態にかかる蒸着装置50では、その回転軸が蒸着源80の長手方向と平行になるように蒸着源80が回転可能となっている。そして、蒸着源80を回転させることにより、被成膜基板60に対向する射出口の配列を切り替えることが可能となっている。すなわち、蒸着源80に形成された射出口の配列のいずれかを選択的に被成膜基板60に対向させることができる。
蒸着源80を回転させる機構(回転手段)として、図1に示すように、ギア85a〜85c、回転モータ86およびギア可動機構87が設けられている。
ギア85aは、蒸着源80の蒸着粒子が供給される側の端部と反対側の端部に取り付けられている。ギア85bは、回転モータ86によって回転する回転軸86aの先端部に取り付けられており、ギア85aと所定の距離を置いて離間している。また、ギア85cは、ギア可動機構87の回転軸87aの先端部に取り付けられている。回転軸87aは、ギア可動機構87によって蒸着源80の長手方向に伸縮可能となっている。なお、ギア85a〜85cの回転面は、互いに平行である。
蒸着源80を回転させる場合は、図1に示す状態において、ギア可動機構87によってギア85cを右方向に移動させ、ギア85aとギア85bとの間に介在させて、回転モータ86を駆動する。このとき、ギア85aとギア85bとが連動するため、回転モータ86の駆動力が蒸着源80に伝達する。一方、蒸着源80の回転を停止させる場合は、回転モータ86を停止させて、ギア可動機構87によってギア85cを左方向に移動させることにより、図1に示す状態に戻す。
このように、ギア85cをギア85aとギア85bとの間に選択的に介在させることにより、蒸着粒子の供給により高温となる蒸着源80の熱が回転モータ86に伝導して、回転モータ86が損傷したり、蒸着源80の温度が低下することを防止できる。
なお、蒸着源80から回転モータ86への熱伝導の影響が軽微な場合は、ギア85a〜85cおよびギア可動機構87を省略して、蒸着源80と回転モータ86とを常時接続してもよい。
本実施の形態では、被成膜基板60に対向する射出口の配列の切り替えを、被成膜基板60の走査方向の切り替えに合わせて行っている。図4は、被成膜基板60への蒸着手順を示すフローチャートである。
まず、配列81Aを被成膜基板60に対向させる(S1、射出量制御工程)。被成膜基板60を図1の奥方向(往路方向とする)に走査させながら、射出口81aから被成膜基板60に蒸着粒子を射出する(S2、射出工程)。
被成膜基板60の往路方向の走査が終了すると、蒸着源80を回転させて、配列81Bを被成膜基板60に対向させる(S3、射出量制御工程)。その状態で、被成膜基板60を図1の手前方向(復路方向とする)に走査させながら、射出口81bから被成膜基板60に蒸着粒子を射出する(S4、射出工程)。
被成膜基板60の復路方向の走査が終了すると、再度蒸着源80を回転させて、配列81Cを被成膜基板60に対向させる(S5、射出量制御工程)。その状態で、被成膜基板60を往路方向に走査させながら、射出口81cから被成膜基板60に蒸着粒子を射出する(S6、射出工程)。このように、射出量制御工程と射出工程とを複数回繰り返す(繰返工程)。本実施の形態では、射出量制御工程と射出工程とを3回繰り返し、計3回の蒸着を行う。
なお、蒸着源80の回転は、被成膜基板60が蒸着源80上を通過して蒸着粒子が被成膜基板60に到達しない位置にあるときに行われる。また、蒸着源80の回転中は、所望以外の空間に蒸着粒子が射出される虞があるため、バルブやシャッタなどによって、蒸着粒子の射出を停止しておくことが望ましい。
ここで、図3に示すように、各配列81A〜81Cでは、射出口の開口径の分布が互いに異なっている。そのため、蒸着源80の長手方向に沿った蒸着粒子の射出量の分布が、各配列81A〜81C間で互いに異なる。したがって、S2、S4、S6の蒸着における、被成膜基板60での膜厚分布も互いに異なることとなる。
図5は、射出口の配列方向に沿った被成膜基板60での位置と、蒸着粒子の分布(厚さ)との関係を示すグラフである。実線は、配列81Aを被成膜基板60に対向させた状態で、被成膜基板60が往路方向に走査した場合(1回目の蒸着)の蒸着粒子の分布を示している。破線は、配列81Bを被成膜基板60に対向させた状態で、被成膜基板60が復路方向に走査した場合(2回目の蒸着)の蒸着粒子の分布を示している。一点鎖線は、配列81Cを被成膜基板60に対向させた状態で、被成膜基板60が往路方向に走査した場合(3回目の蒸着)の蒸着粒子の分布を示している。また、二点鎖線は、3回目の蒸着が終了した時点での蒸着粒子の分布を示している。
各配列81A〜81Cでは、射出口の開口径の分布が互いに異なっているため、実線、破線および一点鎖線で示される分布は、互いに異なっている。また、これらの分布は、蒸着粒子の種類、蒸着源80内部の温度分布などの様々な要因により、複雑に変化する。そのため、1回の蒸着では、膜厚分布を均一にすることは困難である。
一方、射出口の配列方向に沿った蒸着粒子の射出量の分布が互いに異なる配列を用いて複数回蒸着を行うことにより、膜厚分布を平均化することができる。これにより、二点鎖線に示すように、均一な膜厚分布を得ることができる。
なお、図4に示すフローチャートでは、計3回の蒸着を行ったが、蒸着の回数はこれに限定されない。また、当該フローチャートでは、各配列81A〜81Cを1回ずつ被成膜基板への蒸着に用いていたが、各配列の使用比率を均等にしなくてもよい。各配列の使用比率を適宜変化させることにより、被成膜基板における膜厚分布を任意に可変できる。
また、本実施の形態では、従来の蒸着装置において、蒸着源に射出口の配列を複数形成し、蒸着源を回転させる機構を加えるだけであるので、簡便に膜厚分布を調整できる。したがって、射出口の形成のために、高精度な加工は要求されない。
また、本実施の形態では、各配列間で、射出口の開口径の分布を異ならせることにより、射出口の配列方向に沿った蒸着粒子の射出量の分布を異ならせていたが、射出量の分布を異ならせる構成は、これに限定されない。例えば、図10の(a)に示す配列81Dのように、各射出口81dの間隔を不均一としたり、図10の(b)に示す配列81Eのように、各射出口81eの形成密度を不均一にしてもよい。このように、蒸着源の長手方向に沿った射出口の間隔の分布や密度の分布を、各配列間で互いに異ならせることにより、蒸着粒子の射出量の分布を異ならせてもよい。
また、本実施の形態では、被成膜基板とシャドウマスクとが密着していたが、被成膜基板とシャドウマスクとの間に空隙を設けて蒸着を行ってもよい。さらに、本実施の形態では、被成膜基板の全面を覆うシャドウマスクを用いていたが、これに限定されない。例えば、図11に示すように、シャドウマスクとして、被成膜基板60の蒸着領域よりも面積が小さいシャドウマスク170を用いてもよい。
この場合、シャドウマスク170と蒸着源80との相対的な位置を固定し、シャドウマスク170が被成膜基板に一定の空隙を有した状態で対向するように位置合わせを行う。そして、被成膜基板60をシャドウマスク170および蒸着源80に対して相対移動させて、蒸着粒子をシャドウマスク170の開口部171を介して被成膜基板60の蒸着領域に順次蒸着させる。
なお、蒸着源の形状は、円筒型でなくてもよい。例えば、断面が多角形の筒型であってもよい。
また、射出口の個数や、配列の数も、上記に限定されない。
また、本実施の形態では、蒸着源全体を回転させていたが、蒸着源をその長手方向に複数の部分に区切り、各部分ごとに回転可能とする構成であってもよい。この場合、各射出口に対応して回転用ギアを設け、その回転用ギアと回転モータとを逐次接続することで、出射口を個別に回転させる。当該構成によっても、蒸着粒子の射出量の分布を変化させることができる。
〔実施の形態2〕
本発明の実施の他の形態について、図12に基づいて説明すれば以下の通りである。説明の便宜上、前記実施の形態1において説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図12は、本実施の形態にかかる蒸着装置51の構成の一部を示す断面図である。蒸着装置51は、図2に示す蒸着装置50において、平板状の防着板84の代わりにホットウォール型の防着板184(射出防止手段)を備えた構成である。
防着板184は、円筒型である。また、防着板184の側面の被成膜基板60と対向する位置に、蒸着源80の長手方向に沿って、スリット状の開口184aが形成されている。
蒸着源80は、防着板184の内部に回転可能に挿入されている。そして、図示しない回転手段により、蒸着源80に形成された射出口の配列のいずれかを選択的に被成膜基板60に対向させることができる。一方、防着板184は、開口184aが被成膜基板60と対向する位置で固定されている。
蒸着時には、蒸着源80の射出口の配列のうち、被成膜基板60と対向する配列(図12では、射出口81aからなる配列)が、開口184aを介して外部に露出する一方、他の配列(図12では、射出口81bからなる配列、および射出口81cからなる配列)は、防着板184の内壁184bによって閉塞される。これにより、被成膜基板60と対向する射出口81aからは蒸着粒子が射出される一方、他の射出口81b・81cからは蒸着粒子が射出されない。
このように、防着板184は、被成膜基板60に対向していない配列の射出口からの蒸着粒子の射出を防止する射出防止手段として機能する。これにより、蒸着装置51では、被成膜基板60と対向しない射出口から蒸着粒子が射出されないので、成膜に供されない蒸着粒子の射出を防止することができる。したがって、図2に示す蒸着装置50に比べ、蒸着粒子をより有効に使用することができる。
なお、防着板184に蒸着粒子が付着しないように、防着板184は蒸着粒子の昇華温度以上に加熱されていることが望ましい。
また、蒸着源80を回転させる回転手段は、実施の形態1におけるものと同様である。
〔実施の形態3〕
本発明の実施のさらに他の形態について、図13および図14に基づいて説明すれば以下の通りである。説明の便宜上、前記実施の形態1および2において説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図13は、本実施の形態にかかる蒸着装置52の構成の一部を示す断面図である。蒸着装置52は、図12に示す蒸着装置51において、蒸着源80の代わりに蒸着源180を備えた構成である。
蒸着源180は、図2に示す蒸着源80と同様、円筒形であり、図示しない回転手段により、防着板184の内側に回転可能に挿入されている。蒸着源180の中心部180aは、蒸着源坩堝から供給された蒸着粒子の通路となっている。また、蒸着源180の側面には、蒸着源180の長手方向に沿って、スリット状の射出口181が形成されている。
射出口181と防着板184の開口184aとが重なっていない場合は、射出口181は、防着板184の内壁184bによって閉塞される。そのため、射出口181から蒸着粒子は射出されない。
射出口181と防着板184の開口184aとの少なくとも一部が重なっている場合は、その重複領域から蒸着粒子が射出される。すなわち、当該重複領域が蒸着粒子の射出口となる。蒸着粒子の出射量は、射出口181と防着板184の開口184aとの重複領域の開口幅に応じて変化する。
ここで、防着板184の開口184aは、長方形状に形成されている一方、射出口181は、長辺が非直線である非矩形状に形成されている。すなわち、開口184aの長辺と射出口181の長辺とは平行ではない。
図14の(a)〜(d)は、被成膜基板60側から見た、開口184aと射出口181との相対位置を示す図である。各図において、上方向が蒸着源180の回転方向である。
図14の(a)では、射出口181と開口184aとが重なっていない。そのため、射出口181からは蒸着粒子は射出されない。
図14の(b)は、開口184aの一部が射出口181と重なっている状態を示しており、蒸着粒子は重複領域から射出される。ここで、開口184aの長辺が直線であるのに対し、射出口181の長辺が非直線であるため、重複領域の開口幅は一定ではない。図14の(b)では、重複領域の中間部分が最も開口幅が大きく、中間部分から両端部分にかけて開口幅が次第に小さくなっている。
図14の(c)は、開口184aの全体が射出口181と重なっている状態を示している。開口184aは長方形状であるため、重複領域の開口幅は一定である。
図14の(d)は、開口184aの一部が射出口181と重なっている状態を示している。同図では、重複領域の中間部分が最も開口幅が小さく、中間部分から両端部分にかけて開口幅が次第に大きくなっている。
図14の(b)〜(d)では、蒸着源180の長手方向に沿った重複領域の開口幅が、それぞれ異なっている。そのため、図14の(b)〜(d)の各状態における、蒸着源180の長手方向に沿った蒸着粒子の射出量の分布も、互いに異なっている。
このように、本実施の形態では、蒸着中に蒸着源180を回転させ、蒸着源180の射出口181と防着板184の開口184aとの重なり度合いを変化させることにより、蒸着源180の長手方向に沿った蒸着粒子の射出量の分布を高精度に変化させることができる。すなわち、蒸着源180を回転させる回転手段と、開口184aとで、蒸着粒子の射出口の開口幅を変化させる開口幅制御手段を構成している。したがって、被成膜基板60の走査方向の切り替えに応じて、蒸着粒子の射出量の分布を変化させて、複数回蒸着を行うことにより、膜厚分布を平均化させて、均一な膜厚分布を得ることができる。
なお、図14では、蒸着源の射出口のほうが防着板の開口よりも大きく形成されていたが、防着板の開口を蒸着源の射出口よりも大きく形成してもよい。
また、本実施の形態では、防着板の開口を長方形に形成し、蒸着源の射出口を非矩形に形成したが、両者の形状はこれに限定されない。例えば、防着板の開口を非矩形に形成し、蒸着源の射出口を長方形に形成してもよい。また、防着板の開口と蒸着源の射出口との両方を非矩形に形成してもよい。
また、蒸着源にスリット状の射出口を複数設けてもよい。これにより、さらに自由な蒸着粒子の分布制御が可能となる。
また、蒸着源180を回転させる回転手段は、実施の形態1におけるものと同様である。
また、本実施の形態では、防着板が円筒形であったが、これに限定されず、例えば、実施の形態1における防着板のように、平板状であってもよい。
また、本実施の形態では、蒸着源を回転させることにより、蒸着源の射出口と防着板の開口との相対位置を変化させていたが、これに限定されない。例えば、射出口が被成膜基板に対向した状態で、蒸着源の長手方向と垂直な水平方向に蒸着源または防着板を移動させることにより、防着板の開口と、蒸着源の射出口との相対位置を変化させ、両者の重複領域の開口幅を変化させてもよい。
〔付記事項〕
上記実施の形態では、蒸着源の射出面が十分に大きく、被成膜基板が比較的小さい場合は、被成膜基板を蒸着源に対して相対移動させずに蒸着を行ってもよい。
また、上記実施の形態では、蒸着源の長手方向が被成膜基板の走査方向に垂直であったが、被成膜基板の走査方向に垂直な方向から多少ずれていてもよい。但し、蒸着源の長手方向が被成膜基板の走査方向に垂直となるように構成することで、蒸着源を極力小型にし、ひいては蒸着装置を小型にすることができる。
本発明は、被成膜基板とシャドウマスクとを密着させながら、被成膜基板を滑らせ蒸着するような密着型スキャン蒸着法についても、本発明は適用可能である。また、シャドウマスクを用いずに被成膜基板の全面に蒸着を行う場合も、本発明は適用できる。
また、本発明は有機膜の蒸着だけでなく、第2電極の蒸着や封止膜の蒸着にも適用可能である。但し、有機膜の膜厚のバラツキのほうが有機EL表示装置の特性により大きく影響するため、本発明の適用効果は高い。
一方、第2電極の膜厚バラツキは電気抵抗のバラツキに影響し、封止膜のバラツキは透湿度および酸素透過量のバラツキに影響する。それらのバラツキによる有機EL素子の特性への影響が軽微であるならば、蒸着装置の構造の複雑化に伴う設備コストの増加を鑑みて、本発明を有機膜の蒸着のみに適用してもよい。
<要点概要>
以上のように、本発明の実施の形態に係る蒸着装置は、被成膜基板に成膜を行う蒸着装置であって、蒸着粒子を射出する射出口を有する蒸着源と、上記蒸着粒子を上記蒸着源に供給する蒸着粒子供給手段と、上記蒸着粒子の射出量の分布を変化させる射出量制御手段とを備えている。
以上のように、本発明の実施の形態に係る蒸着方法は、被成膜基板に成膜を行う蒸着方法であって、蒸着粒子を射出する射出口を有する蒸着源における、上記蒸着粒子の射出量の分布を制御する射出量制御工程と、上記蒸着源に蒸着粒子を供給しながら、上記射出口から上記被成膜基板に上記蒸着粒子を射出する射出工程と、上記射出量制御工程と上記射出工程とを複数回繰り返す繰返工程とを有している。
上記の蒸着装置および蒸着方法によれば、蒸着粒子は蒸着粒子供給手段から蒸着源に供給され、射出口から被成膜基板に射出される。ここで、1回の蒸着における蒸着粒子の膜厚分布は、通常不均一であるが、蒸着粒子の射出量の分布を変化させながら、被成膜基板への蒸着を複数回繰り返すことにより、膜厚分布を平均化することができる。したがって、被成膜基板に均一な膜厚で蒸着粒子を蒸着可能な蒸着装置および蒸着方法を提供することができる。
本発明の実施の形態に係る蒸着装置では、上記射出口は、上記蒸着源の長手方向に沿って列状に複数配置され、上記射出口の配列は、互いに並列に複数設けられ、上記長手方向に沿った上記蒸着粒子の射出量の分布が、各配列間で互いに異なり、上記射出量制御手段は、上記射出口の配列のいずれかを選択的に上記被成膜基板に対向させる配列選択手段であることが好ましい。
上記の構成によれば、配列選択手段によって、射出口の配列のいずれかを選択的に被成膜基板に対向させることにより、蒸着源の長手方向に沿った蒸着粒子の射出量の分布を変化させることができる。
本発明の実施の形態に係る蒸着装置では、上記蒸着源は筒型であり、上記射出口の各列は、上記蒸着源の側面に配置され、上記配列選択手段は、その回転軸が上記長手方向と平行になるように、上記蒸着源を回転させる回転手段であることが好ましい。
上記の構成によれば、回転手段が筒型の蒸着源を回転させることにより、射出口の配列のいずれかを選択的に被成膜基板に対向させることができる。
本発明の実施の形態に係る蒸着装置では、上記回転手段は、上記蒸着源の端部に取り付けられた第1のギアと、回転モータによって回転する第2のギアと第1のギアと第2のギアとの間に選択的に介在することにより、第1のギアと第2のギアとを連動させる第3のギアとを備えることが好ましい。
上記の構成によれば、第3のギアを第1のギアと第2のギアとの間に介在させることにより、第1のギアと第2のギアとが連動し、蒸着源を回転させることができる。また、第3のギアが第1のギアと第2のギアとの間に介在していない場合は、蒸着源と回転モータとが離間しているので、蒸着源の熱が回転モータに伝導することを防止できる。
本発明の実施の形態に係る蒸着装置では、上記長手方向に沿った上記射出口の開口径の分布が、各配列間で互いに異なっていてもよい。
本発明の実施の形態に係る蒸着装置では、上記長手方向に沿った上記射出口の間隔の分布が、各配列間で互いに異なっていてもよい。
本発明の実施の形態に係る蒸着装置では、上記長手方向に沿った上記射出口の密度の分布が、各配列間で互いに異なっていてもよい。
上記のように、射出口の開口径、間隔および密度の少なくともいずれかの分布を、各配列間で互いに異ならせることにより、蒸着粒子の射出量の分布を各配列間で互いに異ならせることができる。
本発明の実施の形態に係る蒸着装置では、上記被成膜基板に対向していない配列の射出口から射出された上記蒸着粒子の被成膜基板への蒸着を防止する蒸着防止手段を備えていることが好ましい。
上記の構成によれば、被成膜基板に対向していない配列の射出口からの蒸着粒子の蒸着を防止できるので、より均一な成膜を行うことができる。
本発明の実施の形態に係る蒸着装置では、上記射出口の配列のうち、上記被成膜基板に対向していない配列の射出口からの上記蒸着粒子の射出を防止する射出防止手段を備えていることが好ましい。
上記の構成によれば、成膜に供しない蒸着粒子の射出を防止できるので、蒸着粒子を有効に利用できる。
本発明の実施の形態に係る蒸着装置では、上記射出防止手段は、筒型の防着板であり、上記蒸着源は、上記防着板の内部に挿入され、上記防着板の側面の上記被成膜基板と対向する位置に、上記蒸着源の長手方向に沿ってスリット状の開口が形成されていることが好ましい。
上記の構成によれば、被成膜基板に対向する配列のみ、スリット状の開口と重なるので、被成膜基板に対向していない配列の射出口からの蒸着粒子の射出を防止できる。
本発明の実施の形態に係る蒸着装置では、上記射出口は、上記蒸着源の長手方向に沿ってスリット状に形成されており、上記射出量制御手段は、上記射出口の開口幅を変化させる開口幅制御手段であることが好ましい。
上記の構成によれば、射出量制御手段が射出口の開口幅を変化させることにより、蒸着粒子の射出量の分布を変化させることができる。
本発明の実施の形態に係る蒸着装置では、上記開口幅制御手段は、上記蒸着源の長手方向に沿ってスリット状の開口が形成され、当該開口が上記蒸着源と上記被成膜基板との間に位置する防着板と、上記射出口と上記開口との相対位置を変化させる移動手段とを備えることが好ましい。
上記の構成によれば、移動手段が蒸着源の射出口と防着板の開口との相対位置を変化させることにより、射出口と開口との重複領域の幅が相対移動に伴って変化し、蒸着粒子が射出する射出口の開口幅を変化させることができる。
本発明の実施の形態に係る蒸着装置では、上記蒸着源は筒型であり、上記移動手段は、その回転軸が上記長手方向と平行になるように、上記蒸着源を回転させる回転手段であることが好ましい。
上記の構成によれば、回転手段が蒸着源を回転させることにより、蒸着源の射出口と防着板の開口との相対位置を変化させることができる。
本発明の実施の形態に係る蒸着装置では、上記防着板は、筒型であり、上記蒸着源は、上記防着板の内部に挿入され、上記スリット状の開口は、上記防着板の側面の上記被成膜基板と対向する位置に形成されていることが好ましい。
上記の構成によれば、蒸着源を防着板の内部で回転させることにより、射出口と開口との重複領域の幅が変化する。
本発明の実施の形態に係る蒸着装置では、上記開口幅制御手段の開口の長辺と、上記射出口の長辺とは平行でないことが好ましい。
上記の構成によれば、射出口と開口との重複領域の開口幅が一定とならないので、蒸着源の長手方向に沿った蒸着粒子の射出量の分布を高精度に変化させることができる。
本発明の実施の形態に係る蒸着装置では、上記被成膜基板を上記蒸着源に対して相対移動させる走査手段を備えることが好ましい。
上記の構成によれば、蒸着源の射出面よりも蒸着領域が大きい被成膜基板に対して成膜を容易に行うことができる。
本発明の実施の形態に係る蒸着装置では、上記蒸着源の長手方向は、上記被成膜基板が相対移動する方向に垂直であることが好ましい。
上記の構成によれば、蒸着源と被成膜基板とのアライメントが容易になる。また蒸着源並びに蒸着装置を小型にすることができる。
本発明の実施の形態に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法は、TFT基板上に第1電極を作製するTFT基板・第1電極作製工程と、上記TFT基板上に少なくとも発光層を含む有機層を蒸着する有機層蒸着工程と、第2電極を蒸着する第2電極蒸着工程と、上記有機層および第2電極を含む有機エレクトロルミネッセンス素子を封止部材で封止する封止工程とを有する有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法であって、上記有機層蒸着工程、上記第2電極蒸着工程、および上記封止工程の少なくともいずれかの工程は、上記の蒸着方法の上記射出工程、上記射出量制御工程および上記繰返工程を有している。
上記の構成によれば、本発明の実施の形態に係る蒸着方法によって、均一な膜厚で有機層などを成膜することができるので、表示ムラの少ない有機エレクトロルミネッセンス表示装置を提供することができる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は、有機EL表示装置の製造における蒸着粒子の蒸着だけでなく、あらゆる被成膜対象への蒸着粒子の蒸着に適用できる。
1 有機EL表示装置(有機エレクトロルミネッセンス表示装置)
2 画素
2B サブ画素
2G サブ画素
2R サブ画素
10 TFT基板
11 絶縁基板
12 TFT
13 層間膜
13a コンタクトホール
14 配線
15 エッジカバー
15R 開口部
15G 開口部
15B 開口部
20 有機EL素子
21 第1電極
22 正孔注入層兼正孔輸送層
23R 発光層
23G 発光層
23B 発光層
24 電子輸送層
25 電子注入層
26 第2電極
30 接着層
40 封止基板
50 蒸着装置
51 蒸着装置
52 蒸着装置
60 被成膜基板
70 シャドウマスク
80 蒸着源
80a 中心部
81 射出口
81A 配列
81B 配列
81C 配列
81D 配列
81E 配列
81a 射出口
81b 射出口
81c 射出口
81d 射出口
81e 射出口
82 蒸着源坩堝(蒸着粒子供給手段)
83 配管
84 防着板(蒸着防止手段)
84a 開口
85a ギア(第1のギア、射出量制御手段、配列選択手段、回転手段)
85b ギア(第2のギア、射出量制御手段、配列選択手段、回転手段)
85c ギア(第3のギア、射出量制御手段、配列選択手段、回転手段)
86 回転モータ(射出量制御手段、配列選択手段、回転手段)
86a 回転軸(射出量制御手段、配列選択手段、回転手段)
87 ギア可動機構(射出量制御手段、配列選択手段、回転手段)
87a 回転軸(射出量制御手段、配列選択手段、回転手段)
90 真空チャンバ
170 シャドウマスク
171 開口部
180 蒸着源
180a 中心部
181 射出口
184 防着板(射出防止手段)
184a 開口
184b 内壁
250 蒸着装置
260 被成膜基板
270 シャドウマスク
280 蒸着源
281 射出口
282 蒸着源坩堝
283 配管
290 真空チャンバ

Claims (13)

  1. 被成膜基板に成膜を行う蒸着装置であって、
    蒸着粒子を射出する射出口を有する蒸着源と、
    上記蒸着粒子を上記蒸着源に供給する蒸着粒子供給手段と、
    上記蒸着粒子の射出量の分布を変化させる射出量制御手段とを備え
    上記射出口は、上記蒸着源の長手方向に沿って列状に複数配置され、
    上記射出口の配列は、互いに並列に複数設けられ、
    上記長手方向に沿った上記蒸着粒子の射出量の分布が、各配列間で互いに異なり、
    上記射出量制御手段は、上記射出口の配列のいずれかを選択的に上記被成膜基板に対向させる配列選択手段であることを特徴とする蒸着装置。
  2. 上記蒸着源は筒型であり、
    上記射出口の各列は、上記蒸着源の側面に配置され、
    上記配列選択手段は、その回転軸が上記長手方向と平行になるように、上記蒸着源を回転させる回転手段であることを特徴とする請求項に記載の蒸着装置。
  3. 上記回転手段は、上記蒸着源の端部に取り付けられた第1のギアと、
    回転モータによって回転する第2のギアと
    第1のギアと第2のギアとの間に選択的に介在することにより、第1のギアと第2のギアとを連動させる第3のギアとを備えることを特徴とする請求項に記載の蒸着装置。
  4. 上記長手方向に沿った上記射出口の開口径の分布が、各配列間で互いに異なることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の蒸着装置。
  5. 上記長手方向に沿った上記射出口の間隔の分布が、各配列間で互いに異なることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の蒸着装置。
  6. 上記長手方向に沿った上記射出口の密度の分布が、各配列間で互いに異なることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の蒸着装置。
  7. 上記被成膜基板に対向していない配列の射出口から射出された上記蒸着粒子の被成膜基板への蒸着を防止する蒸着防止手段を備えていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の蒸着装置。
  8. 上記射出口の配列のうち、上記被成膜基板に対向していない配列の射出口からの上記蒸着粒子の射出を防止する射出防止手段を備えていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の蒸着装置。
  9. 上記射出防止手段は、筒型の防着板であり、
    上記蒸着源は、上記防着板の内部に挿入され、
    上記防着板の側面の上記被成膜基板と対向する位置に、上記蒸着源の長手方向に沿ってスリット状の開口が形成されていることを特徴とする請求項に記載の蒸着装置。
  10. 上記被成膜基板を上記蒸着源に対して相対移動させる走査手段を備えることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の蒸着装置。
  11. 上記蒸着源の長手方向は、上記被成膜基板が相対移動する方向に垂直であることを特徴とする請求項10に記載の蒸着装置。
  12. 被成膜基板に成膜を行う蒸着方法であって、
    蒸着粒子を射出する射出口を有する蒸着源における、上記蒸着粒子の射出量の分布を制御する射出量制御工程と、
    上記蒸着源に蒸着粒子を供給しながら、上記射出口から上記被成膜基板に上記蒸着粒子を射出する射出工程と、
    上記射出量制御工程と上記射出工程とを複数回繰り返す繰返工程とを有していることを特徴とする蒸着方法。
  13. TFT基板上に第1電極を作製するTFT基板・第1電極作製工程と、
    上記TFT基板上に少なくとも発光層を含む有機層を蒸着する有機層蒸着工程と、
    第2電極を蒸着する第2電極蒸着工程と、
    上記有機層および第2電極を含む有機エレクトロルミネッセンス素子を封止部材で封止する封止工程とを有する有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法であって、
    上記有機層蒸着工程、上記第2電極蒸着工程、および上記封止工程の少なくともいずれかの工程は、請求項12に記載の蒸着方法の上記射出工程、上記射出量制御工程および上記繰返工程を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
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