JP5469950B2 - 発光装置の作製方法 - Google Patents

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Description

本発明は、発光装置の作製方法に関する。
有機化合物は無機化合物に比べて、多様な構造をとることができ、適切な分子設計により様々な機能を有する材料を合成できる可能性がある。これらの利点から、近年、機能性有機材料を用いたエレクトロニクスに注目が集まっている。
例えば、有機化合物を機能性材料として用いたエレクトロニクスデバイスの例として、太陽電池や発光素子、有機トランジスタ等が挙げられる。これらは有機化合物の電気物性および光物性を利用したデバイスである。
特に、有機化合物を発光材料として用いた発光素子は、薄型軽量、高速応答性、直流低電圧駆動などの特徴を有するため、次世代のフラットパネルディスプレイへの応用が期待されている。このような発光素子をマトリクス状に配置した表示装置は、従来の液晶表示装置と比較して、視野角が広く視認性が優れる点に優位性があると考えられている。
発光素子の発光機構は、一対の電極間にEL層を挟んで電圧を印加することにより、陰極から注入された電子および陽極から注入された正孔がEL層の発光中心で再結合して分子励起子を形成し、その分子励起子が基底状態に緩和する際にエネルギーを放出して発光するといわれている。励起状態には一重項励起と三重項励起が知られ、発光はどちらの励起状態を経ても可能であると考えられている。
発光素子を構成するEL層は、少なくとも発光層を有する。また、EL層は、発光層の他に、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層などを有する積層構造とすることもできる。
EL層を形成するEL材料は低分子系(モノマー系)材料と高分子系(ポリマー系)材料に大別される。一般に、低分子系材料は蒸着法を用いて成膜され、高分子系材料はインクジェット法やスピンコート法などを用いて成膜されることが多い。
蒸着法を用いて、赤、緑、青の発光素子を用いてフルカラーの表示装置を作製する場合、基板と蒸発源との間に、基板と接してシャドーマスクが設置され、このマスクを介して塗り分けが実現される。
しかしながら、フルカラーの表示装置を作製するために用いるシャドーマスクは、開口部を精密に作製する必要があるため、板厚が非常に薄く作られている。よって、基板の大型化に伴うシャドーマスクの大型化では、シャドーマスクの撓みによって、開口部の大きさが変化するなどの問題が生じる。このシャドーマスクの画素部に対応する領域は非常に微細なパターンが形成されており、補強手段を導入することも困難とされている。
また、表示装置の高精細化(画素数の増大)に伴う各表示画素ピッチの微細化への要望はより高まっており、さらにシャドーマスクが薄くなる傾向にある。
一方、被成膜基板に直接EL層をインクジェット法やスピンコート法などの湿式法より成膜する方法は、基板が大型化した場合にも対応が可能であるが、均一な膜厚を形成することが困難である。また、湿式法を用いる場合には、EL材料を含む組成物または溶液を塗布した後、焼成し溶媒を除去する必要がある。よって、EL材料を含む層を積層する場合には、塗布する工程と焼成する工程を繰り返す必要があり、多くの時間を要する。また、インクジェット法などの湿式法を用いて積層する場合、既に形成されている層が溶解しない溶媒を用いて成膜しなければならず、用いる材料の選択肢や積層構造の選択肢が限られてしまう。用いる材料の選択肢や積層構造の選択肢が限られてしまうと、発光素子の性能(発光効率や寿命など)が大きく制限されてしまう。よって、優れた構成の発光素子であっても発光装置に応用できないなど、発光装置の性能の向上にとって大きな障害となってしまう。
よって、本発明の一態様は、EL層の構造が制限されない発光装置の作製方法を提供することを目的とする。また、発光装置の作製において、材料の利用効率を高めることを目的とする。また、発光装置の作製において、コストを低減することを目的とする。
本発明の一態様は、第1の基板に形成した有機化合物に対して光照射を行い、第2の基板に成膜することを特徴とする発光装置の作製方法である。第1面に光吸収層が形成された透光性を有する第1の基板を用い、有機化合物と無機物とを含む混合物に、無機物が吸収する波長の光を照射することで混合物を加熱し、混合物に含まれる有機化合物を、第1の基板の第1面に成膜する。そして、第1の基板の第1面と、第2の基板の被成膜面とを近接、または接して配置し、第1の基板の第1面の裏面側から、光吸収層が吸収する波長の光を照射し、光吸収層に接している有機化合物を加熱し、有機化合物の少なくとも一部を第2の基板の被成膜面上に成膜することを特徴とする。
また、本発明の一態様は、第1の基板に形成した有機化合物に対して光照射を行い、電極が形成されている第2の基板に成膜することを特徴とする発光装置の作製方法である。第1面に光吸収層が形成された透光性を有する第1の基板を用い、有機化合物と無機物とを含む混合物に、無機物が吸収する波長の光を照射することで混合物を加熱し、混合物に含まれる有機化合物を、第1の基板の第1面に成膜する。第1の基板の第1面と第2の基板の第1面とを近接、または接して配置し、第1の基板の第1面の裏面側から、光吸収層が吸収する波長の光を照射し、光吸収層に接している有機化合物を加熱し、有機化合物の少なくとも一部を第2の基板の第1面上に成膜し、第2の基板の第1面上に成膜された該有機化合物上に第2の電極を形成することを特徴とする。
上記構成において、第1の基板と光吸収層との間には、開口部を有する反射層が形成されていても良い。反射層を設けることにより、第1の基板に照射した光を遮光し、開口部に照射された光のみを成膜に用いることができる。また、反射層を設けることで、材料層を通して光が被成膜基板に照射されることを抑制することができる。反射層は、第1の基板に照射される光に対する反射率が85%以上であることが好ましい。反射層を構成する材料としては、アルミニウム、銀、金、白金、銅、アルミニウムを含む合金、銀を含む合金などが挙げられる。
また、上記構成において、反射層と光吸収層との間に、熱の伝導を緩和する緩和層を有していてもよい。緩和層を設けることにより、成膜パターンの輪郭の乱れを抑制することができる。緩和層の照射する光に対する透過率は60%以上であり、かつ緩和層に用いる材料の熱伝導率は、反射層および光吸収層に用いる材料の熱伝導率よりも小さいことが好ましい。また、緩和層を構成する材料としては、酸化チタン、酸化珪素、窒化酸化珪素、酸化ジルコニウム、炭化珪素などが挙げられる。また、緩和層の膜厚は、10nm以上2μm以下であることが好ましい。
また、上記構成において、光吸収層は、照射される光に対する反射率が70%以下であることが好ましい。また、光吸収層の膜厚は、10nm以上600nm以下であることが好ましい。光吸収層を構成する材料としては、金属窒化物、金属、カーボンなどが挙げられる。
また、上記構成において、第1の基板に照射される光は、レーザ光もしくはランプ光であることが好ましい。
また、上記構成において、有機化合物は発光材料であることが好ましい。
また、上記構成において、無機物は、金属窒化物、金属、カーボンなどであることが好ましい。特に、有機化合物と均一に混ざりやすいグラファイトやカーボンナノチューブのようなカーボン材料が好ましい。
なお、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源(照明装置含む)を指す。また、発光装置にコネクター、例えばFPC(Flexible printed circuits)もしくはTAB(Tape Automated Bonding)テープもしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュール、TABテープやTCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
本発明の一態様を適用することにより、EL層の構造が制限されない発光装置を作製することができる。また、発光装置の作製において、材料の利用効率を高めることができる。また、発光装置の作製において、コストを低減することができる。
本発明の一態様に係る成膜装置を説明する図。 本発明の一態様に係る成膜装置を説明する図。 本発明の一態様に係る成膜装置を説明する図。 本発明の一態様に係る成膜装置を説明する図。 本発明の一態様に係る成膜装置を説明する図。 本発明の一態様に係る成膜用基板を説明する図。 本発明の一態様に係る成膜用基板を説明する図。 本発明の一態様に係る発光装置の製造方法を説明する図。 本発明の一態様に係る発光装置の製造方法を説明する図。 本発明の一態様に係る発光装置の製造方法を説明する図。 本発明の一態様に係る発光装置の製造方法を説明する図。 本発明の一態様に係る発光装置の製造方法を説明する図。 本発明の一態様に係る発光装置の製造方法を説明する図。 本発明の一態様に係る発光装置の製造方法を説明する図。 本発明の一態様に係る発光装置の製造方法を説明する図。 本発明の一態様に係る成膜装置について説明する図。 本発明の一態様に係る成膜装置について説明する図。 本発明の一態様に係る成膜装置について説明する図。 発光素子について説明する図。 パッシブマトリクス型の発光装置を示す図。 パッシブマトリクス型の発光装置を示す図。 アクティブマトリクス型の発光装置を示す図。 電子機器を示す図。 電子機器を示す図。
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることが可能である。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる場合がある。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様である発光装置の作製方法について説明する。本発明の一態様である発光装置の作製方法は、まず成膜用基板を作製する。そして、該成膜用基板を用いて発光装置を作製する。本実施の形態では、成膜用基板の作製方法を説明する。なお、本明細書では、被成膜基板に成膜を行うために用いる基板を成膜用基板と記す。本発明の一態様に係る成膜用基板は、被成膜基板に所望の材料を含む層と、該材料を含む層を加熱するための層が設けている。
まず、第1の基板101を用意する。第1の基板は、照射される光の透過率が高い基板であることが好ましい。また、熱伝導率が低い材料であることが好ましい。第1の基板としては、例えば、ガラス基板、石英基板などを用いることができる。ガラス基板や石英基板などは、フィルム基板などよりも不純物(水分など)が吸着または付着しにくい。よって、成膜する際に不純物の混入を防ぐことができる。
そして、第1の基板上に光吸収層を形成する。被成膜基板上の成膜が必要な領域に対応するように、光吸収層をパターン形成する。もしくは、被成膜基板上の成膜が必要な領域に対応するように、第1の基板と光吸収層との間に反射層をパターン形成する。
そして、少なくとも光吸収層が設けられた第1の基板上に、有機化合物と無機物を含む混合物を用いて、被成膜基板に所望の材料を含む材料層を形成する。
図6に、本発明の一態様に係る成膜用基板を例示する。図6(A)は、光吸収層104をパターン形成し、光吸収層104上に材料層105を形成した成膜用基板である。図6(B)は、光吸収層104と第1の基板101との間に、反射層102を設け、光吸収層104上に材料層105を形成した成膜用基板である。成膜用基板は、少なくとも光吸収層と材料層を有していればよく、さらに他の機能を示す層を有していてもよい。例えば、図6(C)に示すように、反射層102と光吸収層104との間に、緩和層103を設けてもよい。
混合物に含まれる無機物は微小な粒子状であることが好ましい。また、無機物は、混合物中に均一に含まれていることが好ましい。このような混合物に光を照射することにより、無機物が光を吸収し発熱する。その熱が、無機物のまわりに存在する有機化合物に伝わり、有機化合物が加熱され、気化して、第1の基板101上に堆積される。
混合物は、有機化合物と無機物とを含む。無機物は、照射された光を吸収し熱に変換するため、照射された光に対して吸収率が高い材料であることが好ましい。例えば、金属窒化物、金属、カーボンなどであることが好ましい。特に、有機化合物と均一に混ざりやすいグラファイトやカーボンナノチューブのようなカーボン材料が好ましい。
また、有機化合物に均一に熱を伝えるため、無機物は、混合物中に均一に分散していることが好ましい。また、熱の伝導を効率良く行うため、無機物は微小な粒子状であることが好ましい。例えば、ナノ粒子と呼ばれる1nm乃至100nm程度の粒子を用いることが好ましい。
混合物に含まれる有機化合物としては、種々の材料を用いることができる。低分子化合物であることが好ましく、例えば、発光素子に適用される発光材料、キャリア輸送材料などを用いることができる。また、混合物に含まれる無機物を効率良く発熱させるため、有機化合物は照射される光を吸収しないことが好ましい。
混合物は、有機化合物と無機物とを混合することによって作製することができる。例えば、有機化合物と無機物とを押し固めてペレットとしてもよい。また、有機化合物と無機物とを混合し、加熱して有機化合物を溶解させ、ガラス状の有機化合物中に無機物が分散している状態としてもよい。このようにガラス状とすることにより、有機化合物による光の散乱を低減することができるため、混合物に照射した光を効率良く無機物が吸収することができる。
混合物に照射する光は、混合物に含まれる無機物が吸収する波長の光であることが好ましい。また、混合物に含まれる有機化合物が光により分解することを防止するため、照射する光は、可視光、もしくは、可視光よりも長波長の光であることが好ましい。
また、照射する光の光源としては、レーザ、ランプなど種々の光源を用いることが好ましい。照射する光として、レーザ光を用いた場合は、集光位置で照射する深さを調整できる。また、ランプ光を用いた場合は、レーザ光に比べ一度に広範囲を照射することができるため、タクトタイムを短くすることができる。
なお、照射する光の強度や面積、照射時間によって、成膜する膜厚を制御するため、短時間の光の照射が可能なレーザやフラッシュランプを用いることが好ましい。
例えば、レーザ光としては、Arレーザ、Krレーザ、エキシマレーザなどの気体レーザ、単結晶のYAG、YVO、フォルステライト(MgSiO)、YAlO、GdVO、若しくは多結晶(セラミック)のYAG、Y、YVO、YAlO、GdVOに、ドーパントとしてNd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Taのうち1種または複数種添加されているものを媒質とするレーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ti:サファイアレーザ、ファイバーレーザ等の固体レーザのうち一種または複数種から発振されるものを用いることができる。また、上記固体レーザから発振される第2高調波や第3高調波、さらに高次の高調波を用いることもできる。なお、レーザ媒体が固体である固体レーザを用いると、メンテナンスフリーの状態を長く保てるという利点や、出力が比較的に安定している利点を有している。また、レーザ光は、パルス発振であっても連続発振であってもよい。
また、レーザ光以外の光源としては、フラッシュランプ(キセノンフラッシュランプ、クリプトンフラッシュランプなど)、キセノンランプ、メタルハライドランプのような放電灯、ハロゲンランプ、タングステンランプのような発熱灯を用いることができる。特に、フラッシュランプは短時間(0.1ミリ秒乃至10ミリ秒)で非常に強度の高い光を繰り返し、大面積に照射することができるため、混合物を大面積化した場合に、タクトタイムを短くすることができる。また、フラッシュランプは寿命が長く、発光待機時の消費電力が低いため、ランニングコストを低く抑えることができる。
また、成膜は減圧雰囲気で行われることが好ましい。減圧雰囲気は、成膜室内を真空排気手段により真空度が5×10−3Pa以下、好ましくは10−4Pa乃至10−6Pa程度の範囲になるように真空排気することで得られる。
本発明の一態様に係る成膜用基板の作製に用いる成膜装置の一態様について図1、図2に示す。図1は成膜装置の構成を説明する側面図、図2は同平面図である。図1に示す成膜装置は、真空排気系に接続される成膜室10を備えている。成膜室10には、基板ステージ12、混合物15が充填されている蒸発源16、真空排気系に接続する排気口18が備えられている。
基板ステージ12には第1の基板101が固定されるが、それを固定する保持手段が付加されていてもよい。保持手段は、第1の基板101を固定する基板チャック31などで構成される。すなわち保持手段は、第1の基板101の一表面若しくは少なくともその一部を蒸発源に対して露出させ保持するように構成されている。基板チャック31は先端のツメにより、第1の基板101の端部を機械的に保持するものである。保持手段の他の構成としては、電磁的作用により第1の基板101を保持するものを適用してもよい。
基板ステージ12の保持手段により、薄膜を堆積する第1の基板101は、蒸発源16と対向して平行に配置される。なお、蒸発源16が点蒸発源(ポイントソース)である場合、材料層105を均一性良く成膜するために、第1の基板101を回転させる機構を設けてもよい。
成膜室10には、蒸発源16に充填された混合物15に光源22からの光を照射するため、光導入窓14が備えられている。光源22は、混合物に含まれる無機物が吸収する波長の光を照射できればよく、レーザ光源やランプ光源など種々の光源を用いることができる。図1では、光源22としてレーザ光源を用いている。レーザ光源を用いた場合、集光位置で照射する深さを調整することができる。
光源22からの光を混合物15に照射することにより、混合物15に含まれる無機物が光を吸収して発熱し、無機物のまわりに存在する有機化合物が加熱され、加熱された有機化合物が気化して、第1の基板101の表面に堆積される。このように光の照射により短時間で混合物を加熱するので、混合物からの熱が第1の基板101に伝わることを抑制することができる。よって、蒸発源と第1の基板との距離を短くすることができ、材料利用効率を向上させることができる。
また、従来の抵抗加熱による蒸着法のように、予備的な加熱をして蒸着レートを安定させる必要がなく、照射する光の強度や面積、照射時間などによって、堆積させる有機化合物の量を調整することができる。よって、成膜に要する時間の短縮を図ることができる。また、蒸着レートが安定するまでに使用していた蒸着材料が不要となるので、さらに材料利用効率を向上させることができる。
また、図1において光導入窓14と同等なものを複数個成膜室10に設け、複数本のレーザビームを導入して成膜を行うようにすることもできる。
蒸発源16は、混合物を保持している。蒸発源16は、耐熱性の高い材料で形成されていることが好ましく、例えば、Tiなどの金属やセラミックスなどを用いて形成されている。
また、蒸発源16は図1に示す構成に限られず、蒸発源16を複数個設けてもよい。または、混合物を充填するセルを複数備えた蒸発源16を用いてもよい。これにより、複数の混合物を用いて共蒸着することができる。
また、第1の基板101に生産性良く材料層105を形成するために第1の基板101若しくは蒸発源16、または第1の基板101と蒸発源16の双方を移動可能に配置して、例えばラスタースキャンをするように成膜を行ってもよい。このような構成にすることで、フラットパネルディスプレイのマザーガラスとして、第6世代の1500mm×1800mm、第7世代の1870mm×2200mm、第8世代の2160mm×2400mmの外寸を持つガラス基板を用いた場合でも容易に成膜を行うことができる。
また、図1の成膜装置において、例えば、蒸発源16を一方向に長い(例えば、図1の紙面垂直方向に長い)直方体状とすることもできる。一方向に長い蒸発源16上に充填された混合物15に光を照射させながら蒸発源16を基板に対して相対的に移動させることにより、基板を走査しながら成膜することができるため、上記のような大型基板への成膜をスループットよく行うことができる。
図1の成膜装置では、レーザビームを導入する光導入窓14を、成膜室10の側面に設けている。光導入窓を設ける箇所は側面に限定されるものではなく、レーザビームが蒸発源に充填されている混合物に照射できればよい。例えば、レーザビームを基板の裏面(材料層が成膜される面と反対側の面)から入射し、基板を通過させて、蒸発源に収められた混合物に照射することもできる。このような成膜方法を行うための成膜装置を図3、図4を用いて説明する。
図3は成膜装置の構成を説明する側面図、図4は同平面図である。また、図1の成膜装置と同じ要素を指すものについては同じ符号を用い、その場合における繰り返しの説明は省略するものもある。
光源22から放射される光は光学系を介して、混合物に照射することができる。光学系の機能としては、照射面での光のエネルギー分布を均一にするものが好ましい。また、照射面での光の形状を所望の形状にするために光学系を用いることができる。例えば、図3、図4に示す光学系23を用いることができる。
図3及び図4に示すように、成膜室10には、真空排気系に接続する排気口18が設けられている。成膜室10の上面には、光源22から発したレーザ光を成膜室10内に導入するための光導入窓14が設けられている。
第1の基板101は、保持手段により水平状態を保って保持され、蒸発源16と対向して平行に配置される。
成膜室10内には、一方向(図3の紙面垂直方向)に長い直方体状の蒸発源16が設けられている。図4に示すように、蒸発源16には、混合物15を充填するセルが直線状に配列されて複数用意され、線状の蒸発源を構成している。また、成膜室10内には、蒸発源16を移動させる移動機構を備えている。移動機構により、蒸発源16を移動させると同時に、追随して混合物15に光を照射することにより、複数の混合物15を加熱させながら第1の基板101の表面に成膜することができる。
図4に示すように、蒸発源16の長手方向の長さが第1の基板101の一辺よりも長い場合は、蒸発源16は、長手方向と直交する方向(図4で示す矢印で示す方向)に少なくとも移動できるようになっていればよい。蒸発源16の長手方向が第1の基板101の一辺よりも短い場合には、蒸発源16の移動方向を長手方向に直交する方向と平行な方向の2方向に移動できるようにすればよい。また、点線及び矢印で光路の一部を示してあるが、光路はこれに限らず、第1の基板101の成膜面に均一に膜が蒸着されるよう、蒸発源16にレーザビームが照射されれば良い。
移動している蒸発源16に充填された混合物15を加熱するレーザビームは、成膜室10の外部に設けられた光学系23で線状に形成されている。
光学系23の構成は、一例として、光源22側からビームエキスパンダ24、ビームホモジナイザ26を組み合わせたものを適用することができる。ビームエキスパンダ24は、凹シリンドリカルレンズ36(若しくは凹レンズ)と凸シリンドリカルレンズ38(若しくは凸レンズ)を組み合わせたものであり、これにより、光源22から放射されるレーザビームのビーム幅を広げることができる。線状のレーザビームであることにより、レーザビームをスキャンするもしくは基板をスキャンすることにより、広い面積の基板を処理することができる。また、ビームホモジナイザ26は、例えばTEM00モードで発振してガウス分布を持つレーザビームのエネルギー密度分布を均一化するためのものである。そのため、ビームホモジナイザ26としては、シリンドリカルレンズアレイ40と凸シリンドリカルレンズ42を組み合わせたものを適用することができる。それにより、混合物15に照射されるレーザビームのエネルギー密度分布を均一化することができる。
また、線状ビームを走査するための光学系の構成は、一例として、光軸を変更する可動ミラー44及び46が設けられている。蒸発源16の移動と連動して可動ミラー44、46のミラーの角度が制御され、線状ビームが蒸発源16に充填された混合物15に照射されるようにしている。
第1の基板101に対して蒸発源16が相対的に移動できればよく、蒸発源16を固定し、代わりに第1の基板101を移動させる機構を設けることもできる。蒸発源16を固定する場合は、線状ビームを走査する光学系を設けてもよいし、線状ビームを走査するための光学系を省略し、線状ビームが成膜室10に入射する位置を固定してもよい。また、蒸発源16と第1の基板101の双方を移動できるように、それぞれの移動機構を設けることもできる。
光源としては、ランプ光源を用いてもよい。図5に光源としてランプ光源を用いた場合の成膜装置の一態様を示す。図5は成膜装置の構成を説明する側面図である。
図5において、ランプ光源48からの光は光導入窓14を通過して混合物15に照射される。光源としてランプ光源を用いた場合、レーザ光源を用いた場合に比べて、一度に広範囲に光を照射することができるため、タクトタイムが短くなり、生産性が向上する。
(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1で作製した成膜用基板を用いて、発光装置を作製する方法について説明する。
実施の形態1で作製した成膜用基板の材料層が形成されている第1面と、被成膜基板の成膜が所望される面である第1面とを対向して配置する。そして、成膜用基板の第1面と対向する第2の面側から光を照射する。照射した光を光吸収層が吸収し、その熱が材料層に伝わる。そして、材料層に含まれる有機化合物の少なくとも一部が加熱され、気化することにより、被成膜基板の第1の面に有機化合物が成膜される。
成膜用基板である第1の基板の第2面側から照射された光は、第1の基板内部を透過して第1面に形成された光吸収層に吸収される。よって、第1の基板は、照射する光の透過率が高い基板であることが好ましい。また、第1の基板は熱伝導率が低い材料で形成されていることが好ましい。第1の基板の熱伝導率が低い場合、光吸収層から第1の基板を介して熱が広がることを抑制することができるため、発生した熱を効率良く成膜に用いることができる。第1の基板としては、実施の形態1で示したように、例えば、ガラス基板、石英基板などを用いることができる。
光吸収層104は、成膜の際に照射された光を吸収する層である。よって、光吸収層104は、照射する光に対して低い反射率を有し、高い吸収率を有する材料で形成されていることが好ましい。具体的には、光吸収層104は、照射される光に対して、70%以下の反射率を示すことが好ましい。
光吸収層104には、種々の材料を用いることができる。例えば、窒化チタン、窒化タンタル、窒化モリブデン、窒化タングステンなどの金属窒化物、チタン、モリブデン、タングステンなどの金属、カーボンなどを用いることができる。なお、照射される光の波長に応じて、光吸収層に好適な材料の種類が変化することから、適宜材料を選択する必要がある。また、光吸収層は一層に限らず複数の層により構成されていてもよい。例えば、金属と金属窒化物の積層構造としてもよい。
なお、光吸収層104は、種々の方法を用いて形成することができる。例えば、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法、真空蒸着法などにより形成することができる。
また、光吸収層104の膜厚は、材料によって異なるが、照射した光が透過しない膜厚とすることで、照射した光を無駄にすることなく熱に変換することができる。よって、10nm以上2μm以下の膜厚であることが好ましい。また、光吸収層104の膜厚が薄い方がより小さいエネルギーの光で光吸収層全体を加熱することができる。よって、光吸収層104の膜厚は、10nm以上600nm以下の膜厚であることがより好ましい。より好ましくは、光吸収層104の膜厚を50nm以上200nm以下の膜厚とすることにより、照射した光を効率良く吸収して発熱させることができる。
なお、光吸収層104は、材料層105に含まれる材料の成膜可能温度(材料層に含まれる材料の少なくとも一部が被成膜基板へ成膜される温度)まで加熱できるのであれば、照射する光の一部が透過してもよい。ただし、一部が透過する場合には、材料層105に含まれる材料として、照射する光によって分解しない材料を用いることが必要である。
材料層105は、被成膜基板上に成膜する材料を含む層である。材料層105には種々の有機化合物を用いることができる。本実施の形態で示すように発光素子のEL層を形成する場合には、成膜可能な材料を用いる。なお、本明細書では、EL層とは、発光素子において、一対の電極間に設けられた層をいう。
例えば、EL層を形成するキャリア輸送性材料、発光材料などを用いることができる。材料層に発光材料を用い、本発明の一態様である発光装置の作製方法を適用することで、発光層の塗り分けを容易に行うことができる。よって、フルカラーの発光装置を容易に作製することができる。また、一般に基板が大きくなると発光層の塗り分けは困難となるが、本発明の一態様である発光装置の作製方法を適用することで、大型基板であっても発光層の塗り分けを容易に行うことができる。
また、材料層105は複数の材料を含んでいてもよい。また、材料層は単層でもよいし、複数の層が積層されていてもよい。従って、異なる材料を含む層を積層することにより、共蒸着することも可能である。なお、材料層105が積層構造を有する場合には、第1の基板側に成膜可能な温度の低い材料を含むように積層することが好ましい。このような構成とすることにより、積層構造を有する材料層による蒸着を効率良く行うことができる。
材料層105は、実施の形態1で示した成膜方法により形成することができる。実施の形態1で示した成膜方法は、材料利用効率が高いため、発光装置の製造コストを低減することができる。
また、本発明の一態様である発光装置の作製方法に用いる成膜用基板は、少なくとも第1の基板101上に、光吸収層104と材料層105を有していればよく、種々の構造の成膜用基板を用いることができる。
例えば、図6(B)に示すように第1の基板101と光吸収層104との間に、反射層102を設けても良い。反射層102は、成膜の際、光吸収層104の一部分に選択的に光を照射するために、それ以外の部分を遮光するための層であり、照射する光に対して高い反射率を有する材料で形成されていることが好ましい。具体的には、反射層102は、照射される光に対して、反射率が85%以上、さらに好ましくは、反射率が90%以上であることが好ましい。反射率が85%以上、好ましくは90%以上であることにより、照射される光を反射層が吸収し、熱に変換することを抑制できる。また、反射層を設けることにより、第1の基板に照射した光が材料層105を通して被成膜基板に照射されることを抑制することができる。
また、反射層102の材料には、例えば、銀、金、白金、銅、アルミニウムを含む合金、銀を含む合金などを用いることができる。なお、照射される光の波長により、反射層102に好適な材料の種類が変化することから、適宜材料を選択する必要がある。
なお、反射層102は、種々の方法を用いて形成することができる。例えば、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法、真空蒸着法などにより形成することができる。また、反射層102の膜厚は、材料により異なるが、100nm以上とすることが好ましい。100nm以上の膜厚とすることにより、照射した光が反射層を透過することを抑制することができる。
また、反射層102に開口部106を形成する際には種々の方法を用いることができるが、ドライエッチング法を用いることが好ましい。ドライエッチング法を用いることにより、開口部106の側壁が鋭くなり、微細なパターンを形成することができる。
なお、反射層102と光吸収層104の反射率は差が大きいほど好ましい。具体的には、照射する光の波長に対して、反射率の差が25%以上、より好ましくは30%以上であることが好ましい。
また、図6(C)に示すように、光吸収層104からの熱の広がりを抑制するため、反射層102と光吸収層104との間に緩和層103を設けてもよい。また、緩和層103を設けることにより、反射層102によって吸収された光の一部が熱となって残った場合に、その熱が光吸収層104および材料層105に伝わるのを防ぐこともできる。よって、緩和層103を設けることにより、成膜パターンの輪郭の乱れを抑制することができる。
緩和層103は、反射層102および光吸収層104を形成する材料よりも、熱伝導率が低い材料を用いる必要がある。また、図6(C)に示すように、反射層102の開口部106を透過した光を、緩和層103を透過させて光吸収層に照射する構成の場合には、緩和層103は透光性を有する必要がある。この場合、緩和層103は、熱伝導率の低い材料であると共に光透過率の高い材料を用いる必要がある。具体的には、緩和層103には、光に対する透過率が60%以上となる材料を用いることが好ましい。
緩和層103に用いる材料としては、例えば、酸化チタン、酸化珪素、窒化酸化珪素、酸化ジルコニウム、炭化珪素などを挙げることができる。なお、緩和層103は、種々の方法を用いて形成することができる。例えば、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法、真空蒸着法、CVD法などにより形成することができる。また、緩和層103の膜厚は、材料により異なるが、10nm以上2μm以下とすることが好ましく、より好ましくは、100nm以上600nm以下とする。10nm以上2μm以下の膜厚とすることにより、反射層102の開口部106を透過して照射される光を透過させつつ、反射層102に存在する熱が光吸収層104や材料層105に伝わるのを遮断する効果を有する。
そして、このような成膜用基板に光を照射することにより、105材料層に含まれる材料が加熱され、材料層105に含まれる材料の少なくとも一部が被成膜基板上に成膜される。材料層105が加熱されると、材料層105に含まれる材料の少なくとも一部が気化して被成膜基板上に堆積する。もしくは、材料層105の少なくとも一部に熱変形が生じその結果応力が変化するために膜が剥がれ、被成膜基板上に成膜される。
より具体的に、本発明の一態様である発光装置の作製方法を、図8を用いて説明する。図8では、成膜用基板として、図6(B)に示す成膜用基板を用いている。
まず、図8(A)に示すように、第1の基板101の一方の面であって、光吸収層104および材料層105が形成された面に対向する位置に、被成膜基板である第2の基板107を配置する。第2の基板107は、成膜処理により所望の層が成膜される被成膜基板である。なお、ここでは、成膜用基板を用いて発光素子のEL層を形成する場合について説明するため、第2の基板107上には、発光素子の一方の電極となる第1の電極108、および絶縁物109が形成されている。そして、第1の基板101と第2の基板107とを至近距離、具体的には第1の基板101上の材料層105の表面と、第2の基板107表面との距離dを、0mm以上2mm以下、好ましくは0mm以上0.05mm以下、さらに好ましくは0mm以上0.03mm以下となるように近づけて対向させる。
なお、距離dは、第1の基板101上の材料層105の表面と、第2の基板107の表面との距離で定義する。従って、第2の基板107上に何らかの層(例えば、電極として機能する導電層や隔壁として機能する絶縁物等)が形成されている場合、距離dは、第1の基板101上の材料層105の表面と、第2の基板107上に形成された層の最表面との距離で定義する。ただし、第1の基板101上の材料層105の表面や、第2の基板107上に形成された層の最表面が凹凸を有する場合における距離dは、第1の基板101上の材料層105の表面と、第2の基板107上に形成された層の最表面との間の最も短い距離で定義することとする。
また、図9(A)には、第1の基板101と第2の基板107との距離dが0mmの場合について示す。つまり、第1の基板101上に形成された材料層105と、第2の基板107上に形成された層のうちの最表層である絶縁物109とが接する場合について示す。このように距離dを小さくすることで、図9(B)に示すように光を照射した際に、第2の基板107上に成膜される膜の形状の精度を向上させることができる。材料利用効率および膜厚制御の点から、2mm以下であることが好ましい。また、第2の基板107の表面に凹凸がない場合には、材料層105の熱が被成膜面に伝わらないようにするため、第1の基板101上の材料層105と第2の基板107の被成膜面が接しないようにすることが好ましい。
また、被成膜基板上に、すでに有機化合物などの熱安定性が低い材料が成膜されている場合には、すでに成膜されている膜に熱が伝わらないように、第1の基板101上の材料層105と第2の基板107の被成膜面が接しないようにすることが好ましい。
次に、図8(B)に示すように第1の基板101の裏面(光吸収層104および材料層105が形成されていない面)側から光110を照射する。第1の基板101上に形成された光吸収層104は、照射された光を吸収し、熱に変換する。そして、その熱を光吸収層104に接して設けられた材料層105に与えることより、材料層105に含まれる材料の少なくとも一部を第2の基板107上に形成された第1の電極108上に成膜する。これにより、第2の基板107上に発光素子のEL層111を形成することができる。
照射する光は、光吸収層104が吸収する波長の光であることが好ましい。また、材料層に含まれる有機化合物が光により分解することを防止するため、照射する光は、可視光、もしくは、可視光よりも長波長の光であることが好ましい。
照射する光の光源としては、レーザ、ランプなど種々の光源を用いることが好ましい。レーザ光は、指向性の高い光であるため、光の干渉などの影響を受けにくい。また、ランプ光はレーザ光に比べ一度に広範囲を照射することができるため、タクトタイムを短くすることができる。
なお、成膜パターンの輪郭の乱れを抑制するため、短時間の光の照射が可能なレーザやフラッシュランプを用いることが好ましい。
例えば、レーザ光としては、Arレーザ、Krレーザ、エキシマレーザなどの気体レーザ、単結晶のYAG、YVO、フォルステライト(MgSiO)、YAlO、GdVO、若しくは多結晶(セラミック)のYAG、Y、YVO、YAlO、GdVOに、ドーパントとしてNd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Taのうち1種または複数種添加されているものを媒質とするレーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ti:サファイアレーザ、ファイバーレーザ等の固体レーザのうち一種または複数種から発振されるものを用いることができる。また、上記固体レーザから発振される第2高調波や第3高調波、さらに高次の高調波を用いることもできる。なお、レーザ媒体が固体である固体レーザを用いると、メンテナンスフリーの状態を長く保てるという利点や、出力が比較的に安定している利点を有している。また、レーザ光は、パルス発振であっても連続発振であってもよい。
また、レーザ光を用いる場合、レーザ光の照射面での形状は、線状または矩形状とすることが好ましい。線状または矩形状とすることにより、処理基板にレーザ光を効率よく走査することができる。よって、成膜に要する時間(タクトタイム)が短くなり、生産性が向上する。
レーザ光以外の光源としては、フラッシュランプ(キセノンフラッシュランプ、クリプトンフラッシュランプなど)、キセノンランプ、メタルハライドランプのような放電灯、ハロゲンランプ、タングステンランプのような発熱灯を用いることができる。特に、フラッシュランプは短時間(0.1ミリ秒乃至10ミリ秒)で非常に強度の高い光を繰り返し、大面積に照射することができるため、材料層を大面積化した場合に、タクトタイムを短くすることができる。また、フラッシュランプは寿命が長く、発光待機時の消費電力が低いため、ランニングコストを低く抑えることができる。
また、本発明の一態様では、照射された光源からの光による輻射熱を利用するのではなく、光源からの光を吸収した光吸収層104が材料層105に熱を与えることが特徴である。よって、被成膜基板の温度が上昇することがないため、被成膜基板として、耐熱性の低い基板を用いることができる。
また、成膜は減圧雰囲気で行われることが好ましい。減圧雰囲気は、成膜室内を真空排気手段により真空度が5×10−3Pa以下、好ましくは10−4Pa乃至10−6Pa程度の範囲なるように真空排気することで得られる。
なお、本発明の一態様である発光装置の作製方法は、発光素子の一対の電極間の少なくとも一層に本明細書で示した成膜方法を用いていればよく、他の層の形成方法は特に限定されない。
図8および図9では、全ての画素に共通な層を形成する場合について説明した。図8および図9で示す方法を用いて、全ての発光素子が同一の構成である発光装置を作製することができる。例えば、図8に示す方法により発光層を形成することで、全ての発光素子が同一の構成であり、かつ、一対の電極間に発光層を有する構成の発光装置を作製することができる。また、図8に示す方法を繰り返して複数の層を積層することにより、全ての発光素子が同一の構成であり、かつ、一対の電極間に複数の層を有する構成の発光装置を作製することができる。例えば、第1の成膜用基板を用い、図8に示す方法により、被成膜基板である第2の基板107上にEL層の一部(正孔注入層、正孔輸送層など)を形成する。その後、予め用意しておいた第2の成膜用基板を用い、図8に示すように、EL層の一部(正孔注入層、正孔輸送層など)が形成された第2の基板上に、発光層を成膜してもよい。
また、図8および図9では、第2の基板107が、第1の基板101の上方に位置する場合を図示したが、本発明の一態様ではこれに限定されない。基板の配置する向きは適宜設定することができる。
なお、本実施の形態では、図6(B)に示す構造の成膜用基板を用いて説明したが、例えば、図6(A)や図6(C)に示した成膜用基板に関しても同様にEL層を成膜することができる。また、本発明の一態様に適用できる成膜用基板は少なくとも第1の基板101上に、光吸収層104と材料層105を有していればよく、図6に示す以外にも、例えば図7に示す構造の成膜用基板を用いることできる。
図7(A)に示す構造は、第1の基板101上に、開口部106を有する反射層102が形成され、反射層102上に緩和層103が全面に形成されている。そして、開口部106に対応する領域に光吸収層104がパターン形成されており、その上に、材料層105が全面に形成されている。このような構造とすることにより、光吸収層の面方向への熱の拡散が抑えられ、成膜パターンの輪郭の乱れを抑制することができる。また、光吸収層104が成膜が必要な領域のみに形成されているため、成膜用基板と被成膜用基板とが接するようにして(距離d=0として)成膜した場合でも、被成膜用基板に熱が伝わりにくい。よって、距離dを小さくすることにより、より精度良く成膜することができる。そのため、より微細なパターンの形成が可能となり、高精細な発光装置を作製することができる。
図7(B)に示す構造は、第1の基板101上に、開口部106を有する反射層102が形成され、反射層102上に緩和層103が全面に形成されている。緩和層103上の反射層102と対応する領域に第2の緩和層112が形成され、開口部106に対応する領域に光吸収層104がパターン形成されている。その上に、材料層105が全面に形成されている。このような構造とすることにより、光吸収層の面方向への熱の拡散が抑えられ、成膜パターンの輪郭の乱れを抑制することができる。また、光吸収層104が成膜が必要な領域のみに形成されているため、成膜用基板と被成膜用基板とが接するようにして(距離d=0として)成膜した場合でも、被成膜用基板に熱が伝わりにくい。よって、距離dを小さくすることにより、より精度良く成膜することができる。そのため、より微細なパターンの形成が可能となり、高精細な発光装置を作製することができる。
図7(C)に示す構造は、第1の基板101上に、開口部106を有する反射層102が形成され、反射層102上に緩和層103が形成されている。緩和層103は、反射層102が形成されている領域に対応して形成されている。その上に、光吸収層104および材料層105が全面に形成されている。このような構造とすることにより、反射層102に吸収された光の一部が熱となった場合に、その熱が光吸収層104および材料層105に伝わるのを防ぐことができる。よって、より精度高く、所望の領域のみに成膜することが可能となる。また、より微細なパターンの形成が可能となり、高精細な発光装置を作製することができる。
図7(D)に示す構造は、図7(C)に示す構造において、緩和層103を厚膜化(好ましくは、1μm〜10μm)した構造である。緩和層103を厚膜化することにより、光吸収層104を不連続な構成とすることができる。つまり、開口部106に形成されている光吸収層104と、緩和層103上に形成されている光吸収層104とが接続されていない構造とすることができる。そのため、開口部106において光を吸収した光吸収層104からの熱が緩和層103上に形成されている光吸収層104に伝わらず、光吸収層104の面方向への熱の拡散が抑えられている。よって、成膜パターンの輪郭の乱れを抑制することができる。また、成膜用基板と被成膜用基板とが接するようにして(距離d=0として)成膜した場合でも、被成膜用基板に熱が伝わりにくい構造となっている。よって、距離dを小さくすることにより、より精度良く成膜することができる。そのため、より微細なパターンの形成が可能となり、高精細な発光装置を作製することができる。
図7(E)に示す構造は、図7(C)に示す構造において、光吸収層104と材料層105の間に、第2の緩和層112を設けた構造である。つまり、第1の基板101上に、開口部106を有する反射層102が形成され、反射層102上に緩和層103が形成されている。緩和層103は、反射層102が形成されている領域に対応して形成されている。その上に、光吸収層104が全面に形成され、第2の緩和層112が、反射層102および緩和層103と対応する領域に形成されている。その上に、材料層105が全面に形成されている。このような構成とすることにより、光吸収層104の面方向に熱が拡散した場合でも、所望の領域以外の材料層105に伝わらないため、成膜パターンの輪郭の乱れを抑制することができる。また、成膜用基板と被成膜用基板とが接するようにして(距離d=0として)成膜した場合でも、被成膜用基板に熱が伝わりにくい構造となっている。よって、距離dを小さくすることにより、より精度良く成膜することができる。そのため、より微細なパターンの形成が可能となり、高精細な発光装置を作製することができる。
図7(F)に示す構造は、図7(E)に示す構造において、第2の緩和層112を厚膜化した構造である。第2の緩和層112を厚膜化することにより、材料層105を不連続な構成とすることができる。つまり、開口部106に形成されている材料層と、第2の緩和層112上に形成されている材料層とが接続されていない構造とすることができる。そのため、光吸収層104の面方向に熱が拡散した場合でも、所望の領域以外の材料層に伝わらないため、成膜パターンの輪郭の乱れを抑制することができる。また、成膜用基板と被成膜用基板とが接するようにして(距離d=0として)成膜した場合でも、被成膜用基板に熱が伝わりにくい構造となっている。よって、距離dを小さくすることにより、より精度良く成膜することができる。そのため、より微細なパターンの形成が可能となり、高精細な発光装置を作製することができる。
図7(G)に示す構造は、図7(E)に示す構造において、緩和層103を全面に形成している構成である。図7(G)に示す構造においても図7(E)に示す構造と同様に、より微細なパターンの形成が可能となり、高精細な発光装置を作製することができる。
図7(H)に示す構造は、図7(F)に示す構造において、緩和層103を全面に形成している構成である。図7(H)に示す構造においても図7(F)に示す構造と同様に、より微細なパターンの形成が可能となり、高精細な発光装置を作製することができる。
本実施の形態に示す発光装置の作製方法は、被成膜基板が大型であっても、所望の領域のみに成膜することが可能であるため、微細パターンの形成が可能となり、高精細な発光装置を作製することができる。
また、本実施の形態に示す発光装置の作製方法は、成膜用基板と被成膜基板との距離が小さい状態で成膜する。よって、成膜用基板上に設けられた材料層の多くが被成膜基板上に成膜されるため、材料の利用効率が高い。よって、製造コストの低減を図ることができる。また、成膜用基板と被成膜基板との距離が小さい状態で成膜するため、成膜室内壁に材料が付着することも防止でき、成膜装置のメンテナンスを容易にすることができる。
また、実施の形態1で示した成膜用基板をあらかじめ用意しておき、成膜用基板を入れ替えることによって、被成膜基板に次々と成膜することができる。よって、発光装置の製造に要する時間(タクトタイム)を短くし、生産性を向上させることができる。
また、一度成膜に用いた成膜用基板は、材料層を除去し、再度新しい材料層を形成することにより、複数回使用することができる。よって、発光装置の作製におけるコストを削減することができる。本発明の一態様に係る成膜用基板は、支持基板として、ガラス基板や石英基板を用いている。これらの基板は、フィルム基板などよりも不純物(水分など)が吸着または付着しにくい。よって、本発明の一態様に係る成膜用基板は再利用に好適である。
また、本発明の一態様である発光装置の作製方法は、湿式法を用いて直接被成膜基板上にEL層を形成する場合とは異なり、すでに形成された層の溶解性等を考慮する必要がないため、成膜する材料の種類の選択肢が広がる。また、積層する層の数についても自由に設定できる。よって、本発明の一態様である発光装置の作製方法を用いることにより、所望の材料を用いて、所望の積層構造の発光装置を作製することができる。特に、基板が大型化した場合において、用いる材料の種類や積層構造を自由に設計できるということは、発光装置の性能を向上させる点において、重要である。
また、湿式法を用いて直接被成膜基板上に成膜して発光装置を作製した場合、溶媒や不純物等の影響により、乾式法を用いて発光装置を作製した場合に比べて、発光効率や寿命などの性能が劣る場合が多い。しかしながら、本発明の一態様である発光装置の作製方法は、所望の材料の少なくとも一部を気化して成膜するため、溶媒の影響を低減することができる。
また、本実施の形態に示す発光装置の作製方法を用いることにより、第1の基板上に形成された材料層の膜厚を制御することによって、被成膜基板である第2の基板上に成膜される膜の膜厚を制御することができる。つまり、第2の基板上に形成される膜が所望の膜厚となるように、予め材料層の膜厚が制御されて第1の基板上に形成されているため、第2の基板上に成膜する際の膜厚モニターは不要となる。よって、膜厚モニターを利用した成膜速度の調節を使用者が行う必要がなく、成膜工程を全自動化することが可能である。そのため、生産性の向上を図ることができる。
また、本実施の形態に示す発光装置の作製方法を用いることにより、第1の基板上に形成された材料層105に含まれる材料を均一に成膜することができる。また、材料層105が複数の材料を含む場合でも、材料層105と同じ材料をほぼ同じ重量比で含有する膜を被成膜基板である第2の基板上に成膜することができる。従って、本実施の形態に示す発光装置の作製方法を用いることにより、気化する温度の異なる複数の材料を用いて成膜する場合でも、共蒸着のようにそれぞれ蒸着レートを制御する必要がない。そのため、蒸着レート等の複雑な制御を行うことなく、所望の異なる材料を含む層を容易に精度良く成膜することができる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
(実施の形態3)
実施の形態2では、全ての発光素子に共通の層を形成する場合について説明した。しかし、実施の形態2で示した成膜方法は、所望の領域のみに成膜することが可能であるため、発光素子毎に膜を作り分けることができる。従って、実施の形態2で示した成膜方法を用いて、発光層を発光素子毎に作り分けることで、フルカラーの発光装置を作製することができる。また、例えば、発光層以外のEL層(正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層など)を形成する場合に、実施の形態2で示した成膜方法を用いることにより、各発光素子に最適な構造を作り分けることができる。例えば、発光波長に応じてEL層の膜厚を変化させるなど光学設計を行うことや、各発光素子において用いる材料を異なるようにすることも容易となる。
以下に、本実施の形態で示した成膜用基板を用いて、3種類の異なるEL層を形成する場合について説明する。
まず、例えば、図6(B)に示した成膜用基板を3枚用意する。それぞれの成膜用基板には、発光の異なるEL層を形成するための材料層が形成されている。具体的には、赤色発光を示すEL層(EL層(R))を形成するための材料を含む材料層(R)を有する第1の成膜用基板と、緑色発光を示すEL層(EL層(G))を形成するための材料を含む材料層(G)を有する第2の成膜用基板と、青色発光を示すEL層(EL層(B))を形成するための材料を含む材料層(B)を有する第3の成膜用基板とを用意する。
また、実施の形態2において図8に示した複数の第1の電極を有する被成膜基板を1枚用意する。なお、被成膜基板上の複数の第1の電極は、その端部が絶縁物で覆われているため、発光領域は、第1の電極の一部であって、絶縁物と重ならずに露呈している領域に相当する。
まず、1回目の成膜工程として、図8と同様に被成膜基板と第1の成膜用基板とを重ね、位置合わせをして固定する。なお、被成膜基板には、位置合わせ用のマーカを設けることが好ましい。また、第1の成膜用基板にも位置合わせ用のマーカを設けることが好ましい。なお、第1の成膜用基板には、光吸収層が設けられているため、位置合わせのマーカ周辺の光吸収層は予め除去しておくことが好ましい。また、第1の成膜用基板には、材料層(R)が設けられているため、位置合わせのマーカ周辺の材料層(R)も予め除去しておくことが好ましい。
そして、第1の成膜用基板の裏面(図8に示す反射層102、光吸収層104、および材料層105が形成されていない面)側から光を照射する。光吸収層が、照射された光を吸収して材料層(R)に熱を与えることで、材料層(R)に含まれる材料を加熱し、被成膜基板上の一部の第1の電極上にEL層(R)が形成される。その後、第1の成膜用基板を取り外し、次の成膜に備える。
2回目の成膜工程として、被成膜基板と第2の成膜用基板とを重ね、位置合わせをして固定する。第2の成膜用基板には、1回目の成膜時で使用した第1の成膜用基板とは1画素分ずれて反射層の開口部が形成されている。
そして、第2の成膜用基板の裏面(図8に示す反射層102、光吸収層104、および材料層105が形成されていない面)側から光を照射する。光吸収層が、照射された光を吸収して材料層(G)に熱を与えることで、材料層(G)に含まれる材料を加熱し、1回目の成膜でEL層(R)が形成された第1の電極に隣接する第1の電極上にEL層(G)が形成する。その後、第2の成膜用基板を取り外し、次の成膜に備える。
3回目の成膜工程として、被成膜基板と第3の成膜用基板とを重ね、位置合わせをして固定する。第3の成膜用基板には、1回目の成膜時で使用した第1の成膜用基板とは2画素分ずれて反射層の開口部が形成されている。
そして、第3の成膜用基板の裏面(図8に示す反射層102、光吸収層104、および材料層105が形成されていない面)側から光を照射する。この3回目の成膜を行う直前の様子が図14(A)の上面図に相当する。図14(A)において、反射層401は開口部402を有している。従って、第3の成膜用基板の反射層401の開口部402を通過した光は、光吸収層に吸収される。また、被成膜基板の第3の成膜用基板の開口部402と重なる領域には、第1の電極が形成されている。なお、図14(A)中に点線で示した領域の下方には、既に1回目の成膜により形成されたEL層(R)411と2回目の成膜により形成されたEL層(G)412が位置している。
そして、3回目の成膜により、EL層(B)413が形成される。光吸収層が、照射された光を吸収して材料層(B)に熱を与えることで、材料層(B)に含まれる材料を加熱し、2回目の成膜でEL層(G)412が形成された第1の電極に隣接する第1の電極上にEL層(B)413が形成される。
こうしてEL層(R)411、EL層(G)412、EL層(B)413を一定の間隔をあけて同一の被成膜基板上に形成することができる。そして、これらの膜上に第2の電極を形成することによって、発光素子を形成することができる。
以上の工程で、同一基板上に異なる発光を示す発光素子が形成されることにより、フルカラー表示が可能な発光装置を形成することができる。
図14では、成膜用基板に形成された反射層の開口部402の形状を矩形とした例を示したが、特に限定されず、ストライプ状の開口部としても良い。ストライプ状の開口部とした場合、同じ発光色となる発光領域の間にも成膜が行われるが、絶縁物414の上に形成されるため、絶縁物414と重なる部分は発光領域とはならない。
また、画素の配列も特に限定されず、図15(A)に示すように、1つの画素形状を多角形、例えば六角形としてもよく、EL層(R)511、EL層(G)512、EL層(B)513を配置してフルカラーの発光装置を実現させることもできる。なお、図15(A)に示す多角形の画素を形成するために、図15(B)に示す多角形の開口部502を有する反射層501を有する成膜用基板を用いて成膜すればよい。
本実施の形態に示す発光装置の作製方法は、被成膜基板が大型であっても、所望の領域のみに成膜することが可能であるため、微細パターンの形成が可能となり、高精細な発光装置を作製することができる。
また、本発明の一態様である発光装置の作製方法は、成膜用基板をあらかじめ用意しておき、成膜用基板を入れ替えることによって、被成膜基板に次々と成膜することができる。よって、発光装置の製造に要する時間(タクトタイム)を短くし、生産性を向上させることができる。
また、一度成膜に用いた成膜用基板は、材料層を除去し、再度新しい材料層を形成することにより、複数回使用することができる。よって、発光装置の作製におけるコストを削減することができる。
また、本発明の一態様である発光装置の作製方法は、湿式法を用いて直接被成膜基板上にEL層を形成する場合とは異なり、すでに形成された層の溶解性等を考慮する必要がないため、成膜する材料の種類の選択肢が広がる。また、積層する層の数についても自由に設定できる。よって、本発明の一態様である発光装置の作製方法を用いることにより、所望の材料を用いて、所望の積層構造の発光装置を作製することができる。特に、基板が大型化した場合において、用いる材料の種類や積層構造を自由に設計できるということは、発光装置の性能を向上させる点において、重要である。
また、湿式法を用いて直接被成膜基板上に成膜して発光装置を作製した場合、溶媒や不純物等の影響により、乾式法を用いて発光装置を作製した場合に比べて、発光効率や寿命などの性能が劣る場合が多い。しかしながら、本発明の一態様である発光装置の作製方法は、所望の材料を加熱して成膜するため、溶媒の影響を低減することができる。
また、本発明の一態様である発光装置の作製方法を用いることにより、膜厚モニターを利用した成膜速度の調節を使用者が行う必要がなく、成膜工程を全自動化することが可能である。そのため、生産性の向上を図ることができる。
また、本発明の一態様である発光装置の作製方法を用いることにより、気化する温度の異なる複数の材料を用いて成膜する場合でも、共蒸着のようにそれぞれ蒸着レートを制御する必要がない。そのため、蒸着レート等の複雑な制御を行うことなく、所望の異なる材料を含む層を容易に精度良く成膜することができる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、実施の形態2で示した成膜方法を用いてフルカラーの発光装置を作製する方法について説明する。本実施の形態では、一例として、EL層のうち、発光層を作り分けて、発光層以外を共通の層で形成したフルカラーの発光装置を作製する方法について、図10〜図13を用いて説明する。
まず、被成膜基板である第2の基板107上に形成されている第1の電極108上に、正孔注入層211を形成する。正孔注入層211の形成方法は、実施の形態1や実施の形態2で示した方法も含め種々の方法を用いることができる。なお、正孔注入層211を画素部の全面に形成し各発光素子において共通な層としてもよいし、実施の形態2で示したように各発光素子で作り分けてもよい。画素の位置合わせが容易となるため、正孔注入層211を画素部の全面に形成し各発光素子において共通な層とすると好ましい。
次に、正孔注入層211上に正孔輸送層212を形成する。正孔輸送層212の形成方法は、実施の形態1や実施の形態2で示した方法も含め種々の方法を用いることができる。なお、正孔輸送層212を画素部の全面に形成し各発光素子において共通な層としてもよいし、実施の形態2で示したように各発光素子で作り分けてもよい。画素の位置合わせが容易となるため、正孔輸送層212を画素部の全面に形成し各発光素子において共通な層とすると好ましい。
次に、図10に示すように、発光層213Aを形成する。本実施の形態の発光装置はフルカラー表示が可能であるため、発光層213Aは例えば赤色画素に対応する領域のみに成膜する。図10(A)では赤色画素に対応する領域のみ成膜できるように反射層102に開口部106を設けた成膜用基板の一例を示す。図10(A)に示すような成膜用基板を用い、実施の形態2に示す成膜方法を用いることにより、赤色画素に対応する領域のみに発光層213Aを成膜することができる。
次に、図11に示すように、発光層213Bを形成する。本実施の形態の発光装置はフルカラー表示が可能であるため、発光層213Bは例えば緑色画素に対応する領域のみに成膜する。図11(A)では緑色画素に対応する領域のみ成膜できるように反射層102に開口部106を設けた成膜用基板の一例を示す。図11(A)に示すような成膜用基板を用い、実施の形態2に示す成膜方法を用いることにより、緑色画素に対応する領域のみに発光層213Bを成膜することができる。
次に、図12に示すように、発光層213Cを形成する。本実施の形態の発光装置はフルカラー表示が可能であるため、発光層213Cは例えば青色画素に対応する領域のみに成膜する。図12(A)では青色画素に対応する領域のみ成膜できるように反射層102に開口部106を設けた成膜用基板の一例を示す。図12(A)に示すような成膜用基板を用い、実施の形態2に示す成膜方法を用いることにより、青色画素に対応する領域のみに発光層213Cを成膜することができる。
次に、発光層213A〜213C上に、電子輸送層214を形成する。電子輸送層214の形成方法は、実施の形態1や実施の形態2で示した方法も含め種々の方法を用いることができる。なお、電子輸送層214を画素部の全面に形成し各発光素子において共通な層としてもよいし、実施の形態2で示したように各発光素子で作り分けてもよい。画素の位置合わせが容易となるため、電子輸送層214を画素部の全面に形成し各発光素子において共通な層とすると好ましい。
次に、電子輸送層214上に、電子注入層215を形成する。電子注入層215の形成方法は、実施の形態1や実施の形態2で示した方法も含め種々の方法を用いることができる。なお、電子注入層215を画素部の全面に形成し各発光素子において共通な層としてもよいし、実施の形態2で示したように各発光素子で作り分けてもよい。画素の位置合わせが容易となるため、電子注入層215を画素部の全面に形成し各発光素子において共通な層とすると好ましい。
その後、電子注入層215上に第2の電極113を形成し、図13に示す発光素子を作製することができる。
なお、本実施の形態では、各発光素子が、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を有する構成について説明したが、発光層以外の層は適宜設ければよい。また、発光素子毎に異なる構成にしてもよい。実施の形態2に示す成膜方法を用いることにより、発光素子毎に層を作り分けることが容易にできる。
また、本実施の形態では、赤色画素の発光層、緑色画素の発光層、青色画素の発光層を順に形成していく方法について説明したが、形成していく順序はこれに限定されない。また、3色の画素に限られず、他に白色画素などを設けてもよい。この場合も実施の形態1や実施の形態2で示した成膜方法を用いることができる。
また、本実施の形態では、赤色画素の発光層、緑色画素の発光層、青色画素の発光層を全て作り分ける方法について説明したが、青色発光層を全面に形成することで、青色画素では青色発光層として機能し、他の画素では正孔輸送層として機能する構成とすることもできる。
本実施の形態に示す発光装置の作製方法は、被成膜基板が大型であっても、所望の領域のみに成膜することが可能であるため、微細パターンの形成が可能となり、高精細な発光装置を作製することができる。
また、本発明の一態様である発光装置の作製方法は、成膜用基板をあらかじめ用意しておき、成膜用基板を入れ替えることによって、被成膜基板に次々と成膜することができる。よって、発光装置の製造に要する時間(タクトタイム)を短くし、生産性を向上させることができる。
また、一度成膜に用いた成膜用基板は、材料層を除去し、再度新しい材料層を形成することにより、複数回使用することができる。よって、発光装置の作製におけるコストを削減することができる。
また、本発明の一態様である発光装置の作製方法は、湿式法を用いて直接被成膜基板上にEL層を形成する場合とは異なり、すでに形成された層の溶解性等を考慮する必要がないため、成膜する材料の種類の選択肢が広がる。また、積層する層の数についても自由に設定できる。よって、本発明の一態様である発光装置の作製方法を用いることにより、所望の材料を用いて、所望の積層構造の発光装置を作製することができる。特に、基板が大型化した場合において、用いる材料の種類や積層構造を自由に設計できるということは、発光装置の性能を向上させる点において、重要である。
また、湿式法を用いて直接被成膜基板上に成膜して発光装置を作製した場合、溶媒や不純物等の影響により、乾式法を用いて発光装置を作製した場合に比べて、発光効率や寿命などの性能が劣る場合が多い。しかしながら、本発明の一態様である発光装置の作製方法は、所望の材料を加熱して成膜するため、溶媒の影響を低減することができる。
また、本発明の一態様である発光装置の作製方法を用いることにより、膜厚モニターを利用した成膜速度の調節を使用者が行う必要がなく、成膜工程を全自動化することが可能である。そのため、生産性の向上を図ることができる。
また、本発明の一態様である発光装置の作製方法を用いることにより、気化する温度の異なる複数の材料を用いて成膜する場合でも、共蒸着のようにそれぞれ蒸着レートを制御する必要がない。そのため、蒸着レート等の複雑な制御を行うことなく、所望の異なる材料を含む層を容易に精度良く成膜することができる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
(実施の形態5)
本実施の形態では、成膜用基板にランプ光を照射させることにより成膜を行う成膜装置について説明する。
以下では、本発明の一態様に係る発光装置の作製を可能とする成膜装置の例について説明する。本実施の形態に係る成膜装置の断面の模式図を図16、図17に示す。
図16(A)において、成膜室801は、真空チャンバーであり、第1のゲート弁802、及び第2のゲート弁803によって他の処理室と連結している。また、成膜室801内には、第1の基板支持手段804である基板支持機構と、第2の基板支持手段805である被成膜基板支持機構と、光源810を少なくとも有している。
まず、実施の形態1で示した方法により、成膜用基板である第1の基板807上に材料層808を形成する。本実施の形態において、第1の基板807は図6に示した第1の基板101に相当し、材料層808は図6に示した材料層105に相当する。ここでは、第1の基板807として、透光性を有する基板を用いる。なお、第1の基板807の形状は特に限定されない。第1の基板807は被成膜基板と面積が同じ、若しくはそれより大きい面積を有していることが好ましい。また、材料層808としては、蒸着可能である有機化合物を用いる。材料層808の形成方法は実施の形態1で示した方法を用いることができる。
他の成膜室から第1の基板807を成膜室801に搬送し、基板支持機構にセットする。また、第1の基板807における材料層808の形成されている面と、被成膜基板である第2の基板809の被成膜面とが、対向するように、第1の基板807を基板支持機構に固定する。
第2の基板支持手段805を移動させて、第1の基板807と第2の基板809の基板間隔が距離dとなるように近づける。なお、距離dは、第1の基板807上に形成された材料層808の表面と、第2の基板809の表面との距離で定義する。また、第2の基板809上に何らかの層(例えば、電極として機能する導電層や隔壁として機能する絶縁層等)が形成されている場合、距離dは、第1の基板807上の材料層808の表面と、第2の基板809上に形成された層の表面との距離で定義する。ただし、第2の基板809或いは第2の基板809上に形成された層の表面に凹凸を有する場合は、距離dは、第1の基板807上の材料層808の表面と、第2の基板809或いは第2の基板809上に形成された層の最表面との間の最も短い距離で定義する。ここでは、距離dを2mmとする。また、第2の基板809が石英基板のように硬く、ほとんど変形(反り、撓みなど)しない材料であれば、距離dは0mmを下限として近づけることができる。また、図16では基板間隔の制御は、基板支持機構を固定し、被成膜基板支持機構を移動させる例を示しているが、基板支持機構を移動させ、被成膜基板支持機構を固定する構成としてもよい。また、基板支持機構と被成膜基板支持機構の両方を移動させても良い。なお、図16(A)では、第2の基板支持手段805を移動させて、第1の基板と第2の基板を近づけて距離dとした段階の断面を示している。
また、基板支持機構及び被成膜基板支持機構は、上下方向だけでなく、水平方向にも移動させる機構としてもよく、精密な位置合わせを行う構成としてもよい。また、精密な位置合わせや距離dの測定を行うため、成膜室801にCCDなどのアライメント機構を設けてもよい。また、成膜室801内を測定する温度センサや、湿度センサなどを設けてもよい。
光源810から光を成膜用基板に照射する。これにより、短時間に成膜用基板上の材料層808を加熱して気化させ、対向して配置された第2の基板809の被成膜面(即ち、下平面)に材料層808に含まれる有機化合物が成膜される。図16(A)に示す成膜装置において、予め第1の基板807に材料層808が均一な膜厚で得られていれば、膜厚モニターを設置しなくとも、第2の基板に膜厚均一性の高い成膜を行うことができる。また、従来の蒸着装置は、基板を回転させていたが、図16(A)に示す成膜装置は、被成膜基板を停止して成膜するため、割れやすい大面積のガラス基板への成膜に適している。また、図16(A)に示す成膜装置は、成膜用基板及び、被成膜基板ともに静止して成膜する。
また、待機時の光源からの成膜用基板上の材料層808への熱の影響を緩和するため、待機時(蒸着処理前)は光源810と第1の基板807との間に断熱化のための開閉式のシャッターを設けてもよい。
また、光源810は、短時間に均一な加熱を行える加熱手段であればよく、実施の形態2で示したレーザ光源やランプ光源を用いればよい。図16では、光源810としてランプ光源を用いた場合を示している。
また、図16(A)では、光源810を成膜室801内に設置する例を示しているが、成膜室の内壁の一部を透光性部材として、成膜室の外側に光源810を配置してもよい。成膜室801の外側に光源810を配置すると、光源810のライトバルブの交換などのメンテナンスを簡便なものとすることができる。
また、図16(B)は、第2の基板809の温度を調節する機構を備えた成膜装置の例を示す。図16(B)において、図16(A)と共通の部分には同じ符号を用いて説明する。図16(B)では、第2の基板支持手段805に熱媒体を流すチューブ811が設けられている。チューブ811に、熱媒体として冷媒を流すことにより、第2の基板支持手段805は、コールドプレートとすることができる。なお、チューブ811は、第2の基板支持手段805の上下移動に追随できるような仕組みとなっている。熱媒体としては、例えば、水やシリコンオイルなどを用いることができる。なお、ここでは冷媒ガスや、液体の冷媒を流すチューブを用いた例を示したが、冷却する手段として、ペルチェ素子などを第2の基板支持手段805に設けてもよい。また、冷却する手段ではなく、加熱する手段を設けてもよい。例えば、加熱するための熱媒体をチューブ811に流してもよい。
異なる材料層を積層する場合に、図16(B)の成膜装置は有用である。例えば、第2の基板に既に層が設けられている場合、その層よりも蒸着温度が高い有機化合物を含む層を積層することができる。図16(A)においては、第2の基板と第1の基板が近接するため、第2の基板に予め成膜されている層が、気化してしまう恐れがある。そこで、図16(B)の成膜装置とすると、冷却機構によって第2の基板に予め成膜されている層の気化を抑えつつ、さらに有機化合物を含む層を積層することができる。
また、冷却機構だけでなく、第2の基板支持手段805にヒーターなどの加熱手段を設けてもよい。第2の基板の温度を調節する機構(加熱または冷却)を設けることで、基板の反りなどを抑えることができる。
なお、図16(A)および(B)には、被成膜基板の成膜面が下方となるフェイスダウン方式の成膜装置の例を示したが、図17に示すようにフェイスアップ方式の成膜装置を適用することもできる。
図17(A)において、成膜室901は、真空チャンバーであり、第1のゲート弁902、及び第2のゲート弁903によって他の処理室と連結している。また、成膜室901内には、第2の基板支持手段905である被成膜基板支持機構と、第1の基板支持手段904である基板支持機構と、光源910を少なくとも有している。
成膜の手順は、まず、他の成膜室において、第1の基板907上に材料層908を形成する。本実施の形態において、第1の基板907は図6に示した第1の基板101に相当し、材料層908は図6に示した材料層105に相当する。ここでは、第1の基板907として、透光性を有する基板を用いる。なお、第1の基板907の形状は特に限定されない。第1の基板907は被成膜基板と面積が同じ、若しくはそれより大きい面積を有していることが好ましい。また、材料層908としては、蒸着可能である有機化合物を用いる。材料層908の形成方法は実施の形態1で示した方法を用いることができる。
他の成膜室から第1の基板907を成膜室901に搬送し、基板支持機構にセットする。また、第1の基板907における材料層908の形成されている面と、第2の基板909の被成膜面とが、対向するように基板支持機構に第2の基板を固定する。また、図17(A)に示すように、この構成は、基板の被成膜面が上方となるからフェイスアップ方式の例を示している。フェイスアップ方式の場合、撓みやすい大面積のガラス基板をフラットな台に載せる、或いは複数のピンで支持することで基板のたわみをなくし、基板全面において均一な膜厚が得られる成膜装置とすることができる。
第2の基板支持手段905を移動させて、第1の基板907と第2の基板909を近づけて距離dとする。なお、距離dは、第1の基板907に形成された材料層908の表面と、第2の基板909の表面との距離で定義する。また、第2の基板909上に何らかの層(例えば、電極として機能する導電層や隔壁として機能する絶縁層等)が形成されている場合、距離dは、第1の基板907の材料層908の表面と、第2の基板909上に形成された層の表面との距離で定義する。ただし、第2の基板909或いは第2の基板909に形成された層の表面に凹凸を有する場合は、距離dは、第1の基板907上の材料層908の表面と、第2の基板909或いは第2の基板909上に形成された層の最表面との間の最も短い距離で定義する。また、図17では、基板支持機構を固定し、被成膜基板支持機構を移動させる例を示したが、基板支持機構を移動させ、被成膜基板支持機構を固定する構成としてもよい。また、基板支持機構と被成膜基板支持機構の両方を移動させて距離dを調節しても良い。
図17(A)に示すように基板距離dを保持した状態で、光源910から支持基板に光を照射する。なお、均一な加熱が行われるように、光源910と支持基板は広い面積で接することが好ましい。
光源910から光を支持基板に照射することにより、短時間に支持基板上の材料層908を加熱して気化させ、対向して配置された第2の基板909の被成膜面(即ち、上平面)に有機化合物が成膜される。このようにすることで、従来の大容量のチャンバーである蒸着装置に比べチャンバー容量を大幅に小さい小型の成膜装置を実現できる。
また、光源は特に限定されず、短時間に均一な加熱を行える加熱手段であればよい。例えば、レーザ光源やランプ光源を用いればよい。図17(A)に示す例では、光源910では第2の基板の上方に固定して設けられており、光源910が点灯した直後に第2の基板909の上平面に成膜が行われる。
なお、図16(A)、図16(B)及び図17(A)は基板横置き方式の成膜装置の例を示したが、図17(B)に示すように基板縦置き方式の成膜装置を適用することもできる。
図17(B)において、成膜室951は、真空チャンバーである。また、成膜室951内には、第1の基板支持手段954である基板支持機構と、第2の基板支持手段955である被成膜基板支持機構と、光源960と少なくとも有している。
成膜室951は、図示しないが、被成膜基板が縦置きで搬送される第1の搬送室と連結している。また、図示しないが、支持基板が縦置きで搬送される第2の搬送室と連結している。また、本明細書では、基板面が水平面に対して垂直に近い角度(70度乃至110度の範囲)にすることを基板の縦置きと呼ぶ。大面積のガラス基板などは撓みが生じやすいため、縦置きで搬送することが好ましい。
また、光源960として、レーザよりもランプを用いて加熱するほうが、大面積のガラス基板に適している。
成膜の手順は、まず、他の成膜室において、支持基板である第1の基板957の一方の面に材料層958を形成する。なお、第1の基板957は図6に示した第1の基板101に相当し、材料層958は図6に示した材料層105に相当する。
次に、他の成膜室から第1の基板957を成膜室951に搬送し、基板支持機構にセットする。また、第1の基板957における材料層958の形成されている面と、第2の基板959の被成膜面とが、対向するように基板支持機構に第1の基板957を固定する。
次に、基板距離dを保持した状態で、光源960から光を照射して支持基板を急速に加熱する。支持基板を急速に加熱すると、間接的な熱伝導により短時間に支持基板上の材料層958を加熱して気化させ、対向して配置された被成膜基板である第2の基板959の被成膜面に蒸着材料が成膜される。このようにすることで、従来の大容量のチャンバーである蒸着装置に比べチャンバー容量を大幅に小さい小型の成膜装置を実現できる。
また、本実施の形態に示した成膜装置を複数設け、マルチチャンバー型の製造装置にすることができる。勿論、他の成膜方法の成膜装置との組み合わせも可能である。また、本実施の形態に示した成膜装置を直列に複数並べて、インライン型の製造装置にすることもできる。
このような成膜装置を用い、本発明の一態様に係る発光装置を作製することが可能である。本発明の一態様を適用することで、成膜室内壁に蒸着材料が付着することも防止でき、成膜装置のメンテナンスを簡便にすることができる。
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態6)
本実施の形態では、成膜用基板にレーザ光を照射させることにより成膜を行う成膜装置の例およびレーザ光を照射する方法について説明する。
図18はレーザを用いた成膜装置の一例を示す斜視図である。射出されるレーザ光はレーザ発振装置1803(YAGレーザ装置、エキシマレーザ装置など)から出力され、ビーム形状を矩形状とするための第1の光学系1804と、整形するための第2の光学系1805と、平行光線にするための第3の光学系1806とを通過し、反射ミラー1807で光路が成膜用基板である第1の基板1801に対して垂直となる方向に曲げられる。その後、成膜用基板にレーザビームを照射する。
本実施の形態に示す成膜用基板の構成は、実施の形態1および実施の形態2で説明したものと同様であることとする。すなわち、第1の基板1801上にすくなくとも光吸収層および材料層1815などが形成された構成を有する。図18では、一例として、反射層を有する成膜用基板を示す。反射層には、開口部1814が形成されている。なお、図18では、開口部1814がストライプ状の場合を示したが、これに限定されず、開口部は所望の形状に形成することができる。例えば、ドット状であってもよいし、第1の基板に設けられた第1の電極の形状と同じ形状としてもよい。
次に、第1の基板1801の材料層1815が設けられた面を上となるようにし、第2の基板1800の被成膜面と対向させる。位置合わせ手段により第2の基板1800と第1の基板1801は位置合わせ(アライメント)が行われ、一定の間隔d、少なくとも5mm以下をあけて保持する。
また、第2の基板1800には予め複数の第1の電極が設けられているが、さらに第1の電極間を電気的に絶縁するための隔壁となる絶縁物が設けられている場合には、絶縁物と材料層1815を接触させて配置してもよい。
一定の間隔dに保持したまま、一対の基板を移動させてレーザ光を走査する。ここでは、基板移動手段により、長方形の窓1820の長辺方向または短辺方向に一対の基板を移動させる。また、ここでは基板を移動してレーザ光を走査する例を示すが、特に限定されず、基板を固定し、レーザ光を移動させて走査を行ってもよい。
また、第1の基板1801には、光吸収層と同じ材料で位置マーカ1812が設けられており、位置マーカ1812を認識するための撮像素子1808によって走査の基準位置を認識させる。CCDなどの撮像素子1808の視野を遮らないような装置構成とすることが好ましい。なお、第1の基板1801の下方からの認識となるため、補助するための照明光を第1の基板1801に照射してもよい。撮像素子1808は、窓1820を介して位置マーカ1812を認識している例を示したが特に限定されず、別途窓を設けてもよいし、チャンバー内部に撮像素子を設ける構成としてもよい。
射出されるレーザ光はレーザ発振装置1803から出力され、ビーム形状を矩形状とするための第1の光学系1804と、整形するための第2の光学系1805と、平行光線にするための第3の光学系1806とを通過し、反射ミラー1807で光路が第1の基板1801に対して垂直となる方向に曲げられる。その後、光透過する窓1820及び第1の基板1801にレーザビームを通過させて、レーザビームを光吸収層に照射する。窓1820をレーザビーム幅と同じまたはそれより小さいサイズとしてスリットとして機能させることもできる。
光源から発せられるレーザ光としては、種々のレーザ光を用いることができる。また、レーザ光の波長は特に限定されず、様々な波長のレーザ光を用いることができる。例えば、355、515、532、1030、1064nmなどの波長のレーザ光を用いることができる。
また、レーザ光源としては、Arレーザ、Krレーザ、エキシマレーザなどの気体レーザ、単結晶のYAG、YVO、フォルステライト(MgSiO)、YAlO、GdVO、若しくは多結晶(セラミック)のYAG、Y、YVO、YAlO、GdVOに、ドーパントとしてNd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Taのうち1種または複数種添加されているものを媒質とするレーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ti:サファイアレーザ、ファイバーレーザ等の固体レーザのうち一種または複数種から発振されるものを用いることができる。また、上記固体レーザから発振される第2高調波や第3高調波、さらに高次の高調波を用いることもできる。なお、レーザ媒体が固体である固体レーザを用いると、メンテナンスフリーの状態を長く保てるという利点や、出力が比較的に安定している利点を有している。また、レーザ光は、パルス発振であっても連続発振であってもよい。
また、成膜用基板である第1の基板1801に照射されるレーザビームの形状は、矩形状または線状とすることが好ましく、例えば、短辺が1mm〜5mm、且つ長辺が10mm〜50mmの矩形状とすればよい。また、大面積基板を用いる場合には、処理時間を短縮するため、レーザビームの長辺を20cm〜100cmとすることが好ましい。また、図18に示すレーザ発振装置及び光学系を複数設置して大面積の基板を短時間に処理してもよい。具体的には、複数のレーザ発振装置からレーザビームをそれぞれ照射して基板1枚における処理面積を分担してもよい。
また、制御装置1816は、一対の基板を移動させる基板移動手段も制御できるように連動させることが好ましい。さらに、制御装置1816は、レーザ発振装置1803も制御できるように連動させることが好ましい。さらに、制御装置1816は、位置マーカ1812を認識するための撮像素子1808を有する位置アライメント機構と連動させることが好ましい。
レーザ光の走査が終わると、第1の基板1801においては、光吸収層と重なる材料層1815が消失し、対向して配置されていた第2の基板1800に選択的に成膜が行われる。なお、第1の基板1801において、光吸収層と重ならない材料層1815は残存したままである。レーザ光の走査を終えた第1の基板1801は回収し、残存した材料層を除去すれば、再度使用することができる。
なお、図18は一例であり、レーザ光の光路に配置する各光学系や電気光学素子の位置関係は特に限定されない。例えば、レーザ発振装置1803を成膜用基板である第1の基板1801の下方に配置し、レーザ発振装置1803から射出するレーザ光が第1の基板1801の主平面に垂直な方向となるように配置すれば、反射ミラーを用いずともよい。また、各光学系は、集光レンズ、ビームエキスパンダ、ホモジナイザ、または偏光子などを用いればよく、これらを組み合わせてもよい。また、各光学系にスリットを組み合わせてもよい。
被照射面上でレーザビームの照射領域を2次元的に、適宜、走査させることによって、基板の広い面積に照射を行う。走査するために、レーザビームの照射領域と基板とを相対的に移動させる。ここでは、基板を保持している基板ステージをXY方向に移動させる移動手段(図示しない)で走査を行う。
図18に示す成膜装置を用いて成膜を行う場合には、少なくとも成膜用基板である第1の基板1801と被成膜基板である第2の基板1800を真空チャンバー内に配置する。また、図18に示す構成を全て真空チャンバー内に設置してもよい。
また、図18に示す成膜装置は、被成膜基板である第2の基板1800の被成膜面が下を向いた、所謂フェイスダウン方式の成膜装置の例を示しているが、フェイスアップ方式の成膜装置とすることもできる。また、被成膜基板が大面積基板である場合、基板の自重により基板の中心が撓んでしまうことを抑えるために、被成膜基板の主平面を水平面に対して垂直に立てる、所謂縦置き方式の装置とすることもできる。
また、本実施の形態に示した成膜装置を複数設け、マルチチャンバー型の製造装置にすることができる。勿論、他の成膜方法の成膜装置との組み合わせも可能である。また、本実施の形態に示した成膜装置を直列に複数並べて、インライン型の製造装置にすることもできる。
このような成膜装置を用い、本発明の一態様に係る発光装置を作製することが可能である。本発明の一態様を適用することで、成膜室内壁に蒸着材料が付着することも防止でき、成膜装置のメンテナンスを簡便にすることができる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
(実施の形態7)
本実施の形態では、本発明の一態様を適用して作製することができる発光素子および発光装置について説明する。
本発明の一態様を適用して、例えば、図19(A)、(B)に示す発光素子を作製することができる。図19(A)に示す発光素子は、基板1901上に第1の電極1902、発光層1913のみで形成されたEL層1903、第2の電極1904が順に積層して設けられている。第1の電極1902及び第2の電極1904のいずれか一方は陽極として機能し、他方は陰極として機能する。陽極から注入される正孔及び陰極から注入される電子がEL層1903で再結合して、発光を得ることができる。本実施の形態において、第1の電極1902は陽極として機能する電極であり、第2の電極1904は陰極として機能する電極であるとする。
また、図19(B)に示す発光素子は、図19(A)のEL層1903が複数の層が積層された構造である場合を示している。具体的には、第1の電極1902側から正孔注入層1911、正孔輸送層1912、発光層1913、電子輸送層1914、および電子注入層1915が順次設けられている。なお、EL層1903は、図19(A)に示すように、少なくとも発光層1913を有していれば機能するため、これらの層を全て設ける必要はなく、必要に応じて適宜選択して設ければよい。
図19に示す基板1901には、絶縁表面を有する基板または絶縁基板を適用する。具体的には、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスのような電子工業用に使われる各種ガラス基板、石英基板、セラミック基板又はサファイヤ基板等を用いることができる。
また、第1の電極1902および第2の電極1904は、様々な金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛(IZO:Indium Zinc Oxide)、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム等が挙げられる。この他、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、または金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等が挙げられる。
これらの材料は、通常はスパッタリング法により成膜される。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛は、酸化インジウムに対し1〜20wt%の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウムは、酸化インジウムに対し酸化タングステンを0.5〜5wt%、酸化亜鉛を0.1〜1wt%含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。その他、ゾル−ゲル法などを応用して、インクジェット法、スピンコート法などにより作製してもよい。
また、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、アルミニウムを含む合金等を用いることができる。その他、仕事関数の小さい材料である、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、およびマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(アルミニウム、マグネシウムと銀との合金、アルミニウムとリチウムの合金)、ユーロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希土類金属およびこれらを含む合金等を用いることもできる。
アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金はスパッタリング法により形成することも可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可能である。また、第1の電極1902および第2の電極1904は、単層膜に限らず、積層膜で形成することもできる。
なお、EL層1903で発光する光を外部に取り出すため、第1の電極1902または第2の電極1904のいずれか一方、または両方が光を通過するように形成する。例えば、インジウム錫酸化物等の透光性を有する導電材料を用いて形成するか、或いは、銀、アルミニウム等を数nm乃至数十nmの厚さとなるように形成する。また、膜厚を薄くした銀、アルミニウムなどの金属薄膜と、酸化インジウム−酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)膜等の透光性を有する導電材料を用いた薄膜との積層構造とすることもできる。
なお、本実施の形態で示す発光素子のEL層1903(正孔注入層1911、正孔輸送層1912、発光層1913、電子輸送層1914又は電子注入層1915)は、実施の形態1〜実施の形態2で示した成膜方法を適用して形成することができる。なお、本発明の一態様において、EL層の少なくとも一層に実施の形態1及び実施の形態2で示した成膜方法を用いていればよく、他の層の形成方法は特に限定されない。
例えば、図19(A)に示す発光素子を形成する場合、実施の形態1及び実施の形態2で示した成膜用基板の材料層を、発光層1913を構成する材料で形成し、この成膜用基板を用いて基板1901上の第1の電極1902上に発光層1913を形成する。そして、発光層1913上に第2の電極1904を形成することにより、図19(A)に示す発光素子を得ることができる。
発光層1913としては種々の材料を用いることができる。例えば、蛍光を発光する蛍光性化合物や燐光を発光する燐光性化合物を用いることができる。
発光層1913に用いることのできる燐光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C’]イリジウム(III)テトラキス(1−ピラゾリル)ボラート(略称:FIr6)、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:FIrpic)、ビス[2−(3’,5’ビストリフルオロメチルフェニル)ピリジナト−N,C’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:Ir(CFppy)(pic))、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:FIracac)などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C’)イリジウム(III)(略称:Ir(ppy))、ビス(2−フェニルピリジナト−N,C’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(ppy)(acac))、ビス(1,2−ジフェニル−1H−ベンゾイミダゾラト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(pbi)(acac))、ビス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(bzq)(acac))などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ビス(2,4−ジフェニル−1,3−オキサゾラト−N,C’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(dpo)(acac))、ビス[2−(4’−パーフルオロフェニルフェニル)ピリジナト]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(p−PF−ph)(acac))、ビス(2−フェニルベンゾチアゾラト−N,C’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(bt)(acac))などが挙げられる。また、橙色系の発光材料として、トリス(2−フェニルキノリナト−N,C’)イリジウム(III)(略称:Ir(pq))、ビス(2−フェニルキノリナト−N,C’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(pq)(acac))などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、ビス[2−(2’−ベンゾ[4,5−α]チエニル)ピリジナト−N,C’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(btp)(acac))、ビス(1−フェニルイソキノリナト−N,C’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(piq)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス[2,3−ビス(4−フルオロフェニル)キノキサリナト]イリジウム(III)(略称:Ir(Fdpq)(acac))、2,3,7,8,12,13,17,18−オクタエチル−21H,23H−ポルフィリン白金(II)(略称:PtOEP)等の有機金属錯体が挙げられる。また、トリス(アセチルアセトナト)(モノフェナントロリン)テルビウム(III)(略称:Tb(acac)(Phen))、トリス(1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオナト)(モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:Eu(DBM)(Phen))、トリス[1−(2−テノイル)−3,3,3−トリフルオロアセトナト](モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:Eu(TTA)(Phen))等の希土類金属錯体は、希土類金属イオンからの発光(異なる多重度間の電子遷移)であるため、燐光性化合物として用いることができる。
発光層1913に用いることのできる蛍光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、N,N’−ビス[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニルスチルベン−4,4’−ジアミン(略称:YGA2S)、4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:YGAPA)などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCABPhA)、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPAPA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPABPhA)、9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−N−[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N−フェニルアントラセン−2−アミン(略称:2YGABPhA)、N,N,9−トリフェニルアントラセン−9−アミン(略称:DPhAPhA)などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ルブレン、5,12−ビス(1,1’−ビフェニル−4−イル)−6,11−ジフェニルテトラセン(略称:BPT)などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)テトラセン−5,11−ジアミン(略称:p−mPhTD)、7,13−ジフェニル−N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)アセナフト[1,2−a]フルオランテン−3,10−ジアミン(略称:p−mPhAFD)などが挙げられる。
また、発光層1913として、発光性の高い物質(ドーパント材料)を他の物質(ホスト材料)に分散させた構成を用いることもできる。発光性の高い物質(ドーパント材料)を他の物質(ホスト材料)に分散させた構成を用いるにより、発光層の結晶化を抑制することができる。また、発光性の高い物質の濃度が高いことによる濃度消光を抑制することができる。
発光性の高い物質を分散させる物質としては、発光性の高い物質が蛍光性化合物の場合には、蛍光性化合物よりも一重項励起エネルギー(基底状態と一重項励起状態とのエネルギー差)が大きい物質を用いることが好ましい。また、発光性の高い物質が燐光性化合物の場合には、燐光性化合物よりも三重項励起エネルギー(基底状態と三重項励起状態とのエネルギー差)が大きい物質を用いることが好ましい。
発光層1913に用いるホスト材料としては、例えば4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Alq)、4,4’−ビス[N−(9,9−ジメチルフルオレン−2−イル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DFLDPBi)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(III)(略称:BAlq)などの他、4,4’−ジ(9−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、9−[4−(9−カルバゾリル)フェニル]−10−フェニルアントラセン(略称:CzPA)などが挙げられる。
また、ドーパント材料としては、上述した燐光性化合物や蛍光性化合物を用いることができる。
発光層1913として、発光性の高い物質(ドーパント材料)を他の物質(ホスト材料)に分散させた構成を用いる場合には、成膜用基板上の材料層として、ホスト材料とゲスト材料とを混合した層を形成すればよい。または、成膜用基板上の材料層として、ホスト材料を含む層とドーパント材料を含む層とが積層した構成としてもよい。このような構成の材料層を有する成膜用基板を用いて発光層1913を形成することにより、発光層1913は、発光材料を分散させる物質(ホスト材料)に発光性の高い物質(ドーパント材料)が分散された構成となる。なお、発光層1913として、2種類以上のホスト材料とドーパント材料を用いてもよいし、2種類以上のドーパント材料とホスト材料を用いてもよい。また、2種類以上のホスト材料及び2種類以上のドーパント材料を用いてもよい。
また、図19(B)に示す発光素子を形成する場合には、EL層1903(正孔注入層1911、正孔輸送層1912、発光層1913、電子輸送層1914、および電子注入層1915)のそれぞれの層を形成するための材料層を有する成膜用基板を各層毎に用意する(実施の形態1及び実施の形態2参照)。そして、各層の成膜毎に異なる成膜用基板を用いて、実施の形態1及び実施の形態2で示した方法により、基板1901上の第1の電極1902上にEL層1903を形成することができる。そして、EL層1903上に第2の電極1904を形成することにより、図19(B)に示す発光素子を得ることができる。
例えば、正孔注入層1911としては、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。この他、フタロシアニン(略称:HPc)や銅フタロシアニン(略称:CuPc)等のフタロシアニン系の化合物等によっても正孔注入層を形成することができる。
また、正孔注入層1911として、正孔輸送性の高い物質と電子受容性を示す物質を含む層を用いることができる。正孔輸送性の高い物質と電子受容性を示す物質とを含む層は、キャリア密度が高く、正孔注入性に優れている。また、正孔輸送性の高い物質と電子受容性を示す物質とを含む層を、陽極側の電極に接する正孔注入層として用いると、電極材料の仕事関数の大小に関わらず、様々な金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを陽極材料に用いることができる。
正孔輸送性の高い物質と電子受容性を示す物質を含む層は、例えば、正孔輸送性の高い物質を含む層と電子受容性を示す物質を含む層とが積層された材料層を有する成膜用基板を用いることにより形成することができる。
正孔注入層1911に用いる電子受容性を示す物質としては、7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F4−TCNQ)、クロラニル等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第4族から第8族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、電子受容性が高い酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムを用いると好ましい。中でも特に、大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすい酸化モリブデンが好ましい。
正孔注入層1911に用いる正孔輸送性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素など、種々の化合物を用いることができる。なお、正孔注入層に用いる正孔輸送性の高い物質としては、10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。以下に、正孔注入層1911に用いることのできる正孔の輸送性の高い物質を具体的に列挙する。
例えば、正孔注入層1911に用いることのできる芳香族アミン化合物としては、例えば、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)やN,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イル)−N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)等を用いることができる。また、N,N’−ビス(4−メチルフェニル)(p−トリル)−N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン(略称:DTDPPA)、4,4’−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、4,4’−ビス(N−{4−[N’−(3−メチルフェニル)−N’−フェニルアミノ]フェニル}−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)、1,3,5−トリス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)等を挙げることができる。
正孔注入層1911に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、具体的には、3−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA1)、3,6−ビス[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)、3−[N−(1−ナフチル)−N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)等を挙げることができる。
また、正孔注入層1911に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、1,3,5−トリス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ベンゼン(略称:TCPB)、9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)、1,4−ビス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]−2,3,5,6−テトラフェニルベンゼン等を用いることができる。
また、正孔注入層1911に用いることのできる芳香族炭化水素としては、例えば、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、9,10−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、2−tert−ブチル−9,10−ビス(4−フェニルフェニル)アントラセン(略称:t−BuDBA)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuAnth)、9,10−ビス(4−メチル−1−ナフチル)アントラセン(略称:DMNA)、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]−2−tert−ブチル−アントラセン、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]アントラセン、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン、9,9’−ビアントリル、10,10’−ジフェニル−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス(2−フェニルフェニル)−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス[(2,3,4,5,6−ペンタフェニル)フェニル]−9,9’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、1×10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有し、炭素数14〜42である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。
なお、正孔注入層1911に用いることのできる芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(略称:DPVBi)、9,10−ビス[4−(2,2−ジフェニルビニル)フェニル]アントラセン(略称:DPVPA)等が挙げられる。
これら正孔輸送性の高い物質を含む層と、電子受容性を示す物質を含む層とが積層された材料層を有する成膜用基板を用いることで、正孔注入層1911を形成することができる。電子受容性を示す物質として金属酸化物を用いた場合には、成膜用基板上に正孔輸送性の高い物質を含む層を形成した後、金属酸化物を含む層を形成することが好ましい。金属酸化物は、正孔輸送性の高い物質よりも蒸着可能温度が高い場合が多いためである。このような構成の成膜用基板とすることにより、正孔輸送性の高い物質と金属酸化物とを効率良く成膜することができる。また、成膜した膜において局所的な濃度の偏りを抑制することができる。また、正孔輸送性の高い物質と金属酸化物の両方を溶解させる溶媒、または分散させる溶媒は種類が少なく、混合溶液を形成しにくい。よって、湿式法を用いて混合層を直接形成することは困難である。しかし、本発明の一態様である成膜方法を用いることにより、正孔輸送性の高い物質と金属酸化物とを含む混合層を容易に形成することができる。
また、正孔輸送性の高い物質と電子受容性を示す物質とを含む層は、正孔注入性だけでなく、正孔輸送性も優れているため、上述した正孔注入層1911を正孔輸送層として用いてもよい。
また、正孔輸送層1912は、正孔輸送性の高い物質を含む層であり、正孔輸送性の高い物質としては、例えば、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)やN,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イル)−N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
電子輸送層1914は、電子輸送性の高い物質を含む層であり、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(略称:BAlq)など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等を用いることができる。また、この他ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンズオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX))、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ))などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)や、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ01)バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いても構わない。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
また、電子注入層1915としては、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF)等のようなアルカリ金属化合物、又はアルカリ土類金属化合物を用いることができる。さらに、電子輸送性を有する物質とアルカリ金属又はアルカリ土類金属が組み合わされた層も使用できる。例えばAlq中にマグネシウム(Mg)を含有させたものを用いることができる。なお、第2の電極1904からの電子注入が効率良く起こるため、電子注入層として電子輸送性を有する物質とアルカリ金属又はアルカリ土類金属を組み合わせた層を用いると、より好ましい。
なお、EL層1903は、層の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質または正孔輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性(電子及び正孔の輸送性の高い物質)の物質等を含む層と、発光層とを適宜組み合わせて構成すればよい。
EL層1903で得られた発光は、第1の電極1902または第2の電極1904のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第1の電極1902または第2の電極1904のいずれか一方または両方は、透光性を有する電極である。第1の電極1902のみが透光性を有する電極である場合、光は第1の電極1902を通って基板1901側から取り出される。また、第2の電極1904のみが透光性を有する電極である場合、光は第2の電極1904を通って基板1901と逆側から取り出される。第1の電極1902および第2の電極1904がいずれも透光性を有する電極である場合、光は第1の電極1902および第2の電極1904を通って、基板1901側および基板1901と逆側の両方から取り出される。
なお、図19では、陽極として機能する第1の電極1902を基板1901側に設けた構成について示したが、陰極として機能する第2の電極1904を基板1901側に設けてもよい。
また、EL層1903の形成方法としては、実施の形態1及び実施の形態2で示した成膜方法を用いればよい。特に発光層を塗り分ける際に、実施の形態1及び実施の形態2で示した成膜方法を用いることが好ましい。実施の形態1及び実施の形態2で示した成膜方法は、高精度なパターンを形成することができ、材料利用効率も高いため、発光素子の特性向上のみならず、生産性向上や製造コストの低減を図ることができる。
また、本発明の一態様である発光装置の作製方法は、湿式法を用いて直接被成膜基板上にEL層を形成する場合とは異なり、すでに形成された層の溶解性等を考慮する必要がないため、成膜する材料の種類の選択肢が広がる。また、積層する層の数についても自由に設定できる。よって、本発明の一態様である発光装置の作製方法を用いることにより、所望の材料を用いて、所望の積層構造の発光装置を作製することができる。特に、基板が大型化した場合において、用いる材料の種類や積層構造を自由に設計できるということは、発光装置の性能を向上させる点において、重要である。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
(実施の形態8)
本実施の形態では、実施の形態1から実施の形態6で説明した成膜方法を用いて形成される発光装置について説明する。
まず、パッシブマトリクス型の発光装置について、図20、図21を用いて説明する。
パッシブマトリクス型(単純マトリクス型ともいう)の発光装置は、ストライプ状(帯状)に並列された複数の陽極と、ストライプ状に並列された複数の陰極とが互いに直交するように設けられており、その交差部に発光層が挟まれた構造となっている。従って、選択された(電圧が印加された)陽極と選択された陰極との交点にあたる画素が点灯することになる。
図20(A)は、封止前における画素部の上面図を示す図であり、図20(A)中の鎖線A−A’で切断した断面図が図20(B)であり、鎖線B−B’で切断した断面図が図20(C)である。
基板1001上には、下地絶縁層として絶縁層1004を形成する。なお、下地絶縁層が必要でなければ特に形成しなくともよい。絶縁層1004上には、ストライプ状に複数の第1の電極1013が等間隔で配置されている。また、第1の電極1013上には、各画素に対応する開口部を有する隔壁1014が設けられ、開口部を有する隔壁1014は絶縁材料(感光性または非感光性の有機材料(ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン)、またはSOG膜(例えば、アルキル基を含むSiOx膜))で構成されている。なお、各画素に対応する開口部が発光領域1021となる。
開口部を有する隔壁1014上に、第1の電極1013と交差する互いに平行な複数の逆テーパ状の隔壁1022が設けられる。逆テーパ状の隔壁1022はフォトリソグラフィ法に従い、未露光部分がパターンとしてポジ型感光性樹脂を用い、パターンの下部がより多くエッチングされるように露光量または現像時間を調節することによって形成する。
開口部を有する隔壁1014及び逆テーパ状の隔壁1022を合わせた高さは、EL層及び第2の電極1016の膜厚より大きくなるように設定する。これにより、複数の領域に分離されたEL層、具体的には赤色発光を示す材料で形成されたEL層(R)(1015R)、緑色発光を示す材料で形成されたEL層(G)(1015G)、青色発光を示す材料で形成されたEL層(B)(1015B)と、第2の電極1016とが形成される。なお、複数に分離された領域は、それぞれ電気的に独立している。
第2の電極1016は、第1の電極1013と交差する方向に伸長する互いに平行なストライプ状の電極である。なお、逆テーパ状の隔壁1022上にもEL層及び第2の電極1016を形成する導電層の一部が形成されるが、EL層(R)(1015R)、EL層(G)(1015G)、EL層(B)(1015B)、及び第2の電極1016とは分断されている。なお、本実施の形態におけるEL層は、少なくとも発光層を含む層であって、発光層の他に正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、又は電子注入層等を含んでいてもよい。
ここでは、EL層(R)(1015R)、EL層(G)(1015G)、EL層(B)(1015B)を選択的に形成し、3種類(赤(R)、青(G)、緑(B))の発光が得られるフルカラー表示可能な発光装置を形成する例を示している。なお、EL層(R)(1015R)、EL層(G)(1015G)、EL層(B)(1015B)は、それぞれ互いに平行なストライプパターンで形成されている。これらのEL層を形成するには、上記実施の形態1から実施の形態6に示す成膜方法を適用すればよい。
また、必要であれば、封止缶や封止のためのガラス基板などの封止材を用いて封止する。ここでは、封止基板としてガラス基板を用い、シール材などの接着材を用いて基板1001と封止基板とを貼り合わせ、シール材などの接着材で囲まれた空間を密閉なものとしている。密閉された空間には、充填材や、乾燥した不活性ガスを充填する。また、発光装置の信頼性を向上させるために、基板と封止材との間に乾燥材などを封入してもよい。乾燥材によって微量な水分が除去され、十分乾燥される。また、乾燥材としては、酸化カルシウムや酸化バリウムなどのようなアルカリ土類金属の酸化物のような化学吸着によって水分を吸収する物質を用いることが可能である。なお、他の乾燥材として、ゼオライトやシリカゲル等の物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。
ただし、発光素子を覆って接する封止材が設けられ、十分に外気と遮断されている場合には、乾燥材は、特に設けなくともよい。
次に、図20に示したパッシブマトリクス型の発光装置にFPCなどを実装した場合の上面図を図21に示す。
図21において、画像表示を構成する画素部は、走査線群とデータ線群が互いに直交するように交差している。
ここで、図20における第1の電極1013が、図21の走査線1103に相当し、図20における第2の電極1016が、図21のデータ線1102に相当し、逆テーパ状の隔壁1022が隔壁1104に相当する。データ線1102と走査線1103の間にはEL層が挟まれており、領域1105で示される交差部が画素1つ分となる。
なお、走査線1103は配線端で接続配線1108と電気的に接続され、接続配線1108が入力端子1107を介してFPC1109bに接続される。また、データ線1102は入力端子1106を介してFPC1109aに接続される。
また、必要であれば、射出面に偏光板、又は円偏光板(楕円偏光板を含む)、位相差板(λ/4板、λ/2板)、カラーフィルタなどの光学フィルムを適宜設けてもよい。また、偏光板又は円偏光板に反射防止膜を設けてもよい。例えば、表面の凹凸により反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。
なお、図21では、駆動回路を基板1101上に設けない例を示したが、本発明の一態様は特に限定されず、基板1101上に駆動回路を有するICチップを実装させてもよい。
また、ICチップを実装させる場合、画素部の周辺(外側)の領域に、画素部へ各信号を伝送する駆動回路が形成されたデータ線側IC、走査線側ICをCOG方式によりそれぞれ実装する。COG方式以外の実装技術としてTCPやワイヤボンディング方式を用いて実装してもよい。TCPはTABテープにICを実装したものであり、TABテープを素子形成基板上の配線に接続してICを実装する。データ線側IC、および走査線側ICは、シリコン基板を用いたものであってもよいし、ガラス基板、石英基板もしくはプラスチック基板上にTFTで駆動回路を形成したものであってもよい。また、片側に一つのICを設けてもよいし、片側に複数個に分割して設けても構わない。
次に、アクティブマトリクス型の発光装置の例について、図22を用いて説明する。なお、図22(A)は発光装置を示す上面図であり、図22(B)は図22(A)を鎖線A−A’で切断した断面図である。本実施の形態に係るアクティブマトリクス型の発光装置は、素子基板1210上に設けられた画素部1202と、駆動回路部(ソース側駆動回路)1201と、駆動回路部(ゲート側駆動回路)1203と、を有する。画素部1202、駆動回路部(ソース側駆動回路)1201、及び駆動回路部(ゲート側駆動回路)1203は、シール材1205によって、素子基板1210と封止基板1204との間に封止されている。
また、素子基板1210上には、駆動回路部(ソース側駆動回路)1201、及び駆動回路部(ゲート側駆動回路)1203に外部からの信号(例えば、ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、又はリセット信号等)や電位を伝達する外部入力端子を接続するための引き回し配線1208が設けられる。ここでは、外部入力端子としてFPC1209を設ける例を示している。なお、ここではFPCしか図示されていないが、このFPCにはプリント配線基板(PWB)が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにFPCもしくはPWBが取り付けられた状態をも含むものとする。
次に、断面構造について図22(B)を用いて説明する。素子基板1210上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部(ソース側駆動回路)1201と、画素部1202が示されている。
駆動回路部(ソース側駆動回路)1201はnチャネル型TFT1223とpチャネル型TFT1224とを組み合わせたCMOS回路が形成される例を示している。なお、駆動回路部を形成する回路は、種々のCMOS回路、PMOS回路もしくはNMOS回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に駆動回路を形成することもできる。
また、画素部1202はスイッチング用TFT1211と、電流制御用TFT1212と電流制御用TFT1212の配線(ソース電極又はドレイン電極)に電気的に接続された第1の電極1213とを含む複数の画素により形成される。なお、第1の電極1213の端部を覆って絶縁物1214が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂を用いることにより形成する。
また、上層に積層形成される膜の被覆性を良好なものとするため、絶縁物1214の上端部または下端部に曲率を有する曲面を形成すると好ましい。例えば、絶縁物1214の材料としてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた場合、絶縁物1214の上端部に曲率半径(0.2μm〜3μm)を有する曲面を持たせると好ましい。また、絶縁物1214として、光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができ、有機化合物に限らず無機化合物、例えば、酸化シリコン、酸窒化シリコン等、の両者を使用することができる。
第1の電極1213上には、EL層1200及び第2の電極1216が積層形成されている。なお、第1の電極1213を酸化インジウム−酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)膜とし、第1の電極1213と接続する電流制御用TFT1212の配線として窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜との積層膜、或いは窒化チタン膜、アルミニウムを主成分とする膜、窒化チタン膜との積層膜を適用すると、配線としての抵抗も低く、ITO膜との良好なオーミックコンタクトがとれる。なお、ここでは図示しないが、第2の電極1216は外部入力端子であるFPC1209に電気的に接続されている。
EL層1200は、少なくとも発光層が設けられており、発光層の他に正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層又は電子注入層を適宜設ける構成とする。第1の電極1213、EL層1200及び第2の電極1216との積層構造で、発光素子1215が形成されている。
また、図22(B)に示す断面図では発光素子1215を1つのみ図示しているが、画素部1202において、複数の発光素子がマトリクス状に配置されているものとする。画素部1202には、3種類(R、G、B)の発光が得られる発光素子をそれぞれ選択的に形成し、フルカラー表示可能な発光装置を形成することができる。また、カラーフィルタと組み合わせることによってフルカラー表示可能な発光装置としてもよい。
さらにシール材1205で封止基板1204を素子基板1210と貼り合わせることにより、素子基板1210、封止基板1204、およびシール材1205で囲まれた空間1207に発光素子1215が備えられた構造になっている。なお、空間1207には、不活性気体(窒素やアルゴン等)が充填される場合の他、シール材1205で充填される構成も含むものとする。
なお、シール材1205にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板1204に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
以上のようにして、本発明の一態様を適用して発光装置を得ることができる。アクティブマトリクス型の発光装置は、TFTを必要とするため、1枚あたりの製造コストが高くなりやすい。しかしながら、本発明の一態様を適用することで、発光装置を形成する際の材料のロスを大幅に低減させることが可能である。よって、総合的には製造コストの低減を図ることができる。
本発明の一態様に係る発光装置の作製方法は、被成膜基板が大型であっても、所望の領域のみに成膜することが可能であるため、微細パターンの形成が可能となり、高精細な発光装置を作製することができる。
また、本発明の一態様である発光装置の作製方法は、成膜用基板をあらかじめ用意しておき、成膜用基板を入れ替えることによって、被成膜基板に次々と成膜することができる。よって、発光装置の製造に要する時間(タクトタイム)を短くし、生産性を向上させることができる。
また、一度成膜に用いた成膜用基板は、材料層を除去し、再度新しい材料層を形成することにより、複数回使用することができる。よって、発光装置の作製におけるコストを削減することができる。
また、本発明の一態様である発光装置の作製方法は、湿式法を用いて直接被成膜基板上にEL層を形成する場合とは異なり、すでに形成された層の溶解性等を考慮する必要がないため、成膜する材料の種類の選択肢が広がる。また、積層する層の数についても自由に設定できる。よって、本発明の一態様である発光装置の作製方法を用いることにより、所望の材料を用いて、所望の積層構造の発光装置を作製することができる。特に、基板が大型化した場合において、用いる材料の種類や積層構造を自由に設計できるということは、発光装置の性能を向上させる点において、重要である。
また、本発明の一態様である発光装置の作製方法を用いることにより、膜厚モニターを利用した成膜速度の調節を使用者が行う必要がなく、成膜工程を全自動化することが可能である。そのため、生産性の向上を図ることができる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
(実施の形態9)
本実施の形態では、本発明の一態様を適用して作製した発光装置を用いて完成させた様々な電子機器について、図23を用いて説明する。
本発明の一態様に係る発光装置を適用した電子機器として、テレビジョン、ビデオカメラ、デジタルカメラなどのカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、ノート型コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはデジタルビデオディスク(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置)、照明器具などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図23に示す。
図23(A)は表示装置であり、筐体8001、支持台8002、表示部8003、スピーカー部8004、ビデオ入力端子8005等を含む。本発明の一態様を用いて形成される発光装置をその表示部8003に用いることにより作製される。なお、表示装置は、コンピュータ用、TV放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用装置が含まれる。本発明の一態様を適用することで、主に発光装置の成膜工程における材料の利用効率向上、および製造効率向上を図ることができるので、表示装置の製造における製造コストの低減、および生産性の向上を図ることができ、安価な表示装置を提供することができる。
図23(B)はコンピュータであり、本体8101、筐体8102、表示部8103、キーボード8104、外部接続ポート8105、ポインティングデバイス8106等を含む。なお、コンピュータは、本発明の一態様を用いて形成される発光装置をその表示部8103に用いることにより作製される。本発明の一態様を適用することで、主に発光装置の成膜工程における材料の利用効率向上、および製造効率向上を図ることができるので、コンピュータの製造における製造コストの低減、および生産性の向上を図ることができ、安価なコンピュータを提供することができる。
図23(C)はビデオカメラであり、本体8201、表示部8202、筐体8203、外部接続ポート8204、リモコン受信部8205、受像部8206、バッテリー8207、音声入力部8208、操作キー8209、接眼部8210等を含む。なお、ビデオカメラは、本発明の一態様を用いて形成される発光装置をその表示部8202に用いることにより作製される。本発明の一態様を適用することで、主に発光装置の成膜工程における材料の利用効率向上、および製造効率向上を図ることができるので、ビデオカメラの製造における製造コストの低減、および生産性の向上を図ることができ、安価なビデオカメラを提供することができる。
図23(D)は卓上照明器具であり、照明部8301、傘8302、可変アーム8303、支柱8304、台8305、電源8306を含む。なお、卓上照明器具は、本発明の一態様を用いて形成される発光装置を照明部8301に用いることにより作製される。なお、照明器具には天井固定型の照明器具または壁掛け型の照明器具なども含まれる。本発明の一態様を適用することで、主に発光装置の成膜工程における材料の利用効率向上、および製造効率向上を図ることができるので、卓上照明器具の製造における製造コストの低減、および生産性の向上を図ることができ、安価な卓上照明器具を提供することができる。
ここで、図23(E)は携帯電話であり、本体8401、筐体8402、表示部8403、音声入力部8404、音声出力部8405、操作キー8406、外部接続ポート8407、アンテナ8408等を含む。なお、携帯電話は、本発明の一態様を用いて形成される発光装置をその表示部8403に用いることにより作製される。本発明の一態様を適用することで、主に発光装置の成膜工程における材料の利用効率向上、および製造効率向上を図ることができるので、携帯電話の製造における製造コストの低減、および生産性の向上を図ることができ、安価な携帯電話を提供することができる。
また、図24も携帯電話であり、図24(A)が正面図、図24(B)が背面図、図24(C)が展開図である。携帯電話は、電話と携帯情報端末の双方の機能を備えており、コンピュータを内蔵し、音声通話以外にも様々なデータ処理が可能な所謂スマートフォンである。
本体は、筐体1401及び筐体1402の二つの筐体で構成されている。筐体1401には、表示部1404、スピーカー1405、マイクロフォン1406、操作キー1407、ポインティングデバイス1408、カメラ用レンズ1409、外部接続端子1410等を備え、筐体1402には、イヤホン端子1411、キーボード1412、外部メモリスロット1413、カメラ用レンズ1414、ライト1415等を備えている。また、アンテナは筐体1401内部に内蔵されている。
また、上記構成に加えて、非接触ICチップ、小型記録装置等を内蔵していてもよい。
表示部1404には、上記実施例に示される表示装置を組み込むことが可能であり、使用形態に応じて表示の方向が適宜変化する。表示部1404と同一面上にカメラ用レンズ1409を備えているため、テレビ電話が可能である。また、表示部1404をファインダーとし、カメラ用レンズ1414及びライト1415で静止画及び動画の撮影が可能である。スピーカー1405、及びマイクロフォン1406は音声通話に限らず、テレビ電話、録音、再生等が可能である。
操作キー1407では、電話の発着信、電子メール等の簡単な情報入力、画面のスクロール、カーソル移動等が可能である。更に、重なり合った筐体1401、1402(図24(A))は、スライドし、図24(C)のように展開し、携帯情報端末として使用できる。この場合、キーボード1412、ポインティングデバイス1408を用い円滑な操作が可能である。外部接続端子1410はACアダプタ及びUSBケーブル等の各種ケーブルと接続可能であり、充電及びコンピュータ等とのデータ通信が可能である。また、外部メモリスロット1413に記録媒体を挿入しより大量のデータ保存及び移動に対応できる。
また、上記機能に加えて、赤外線通信機能、テレビ受信機能等を備えたものであってもよい。
なお、上述した携帯電話は、本発明の一態様を用いて形成される発光装置をその表示部1404に用いることにより作製される。本発明の一態様を適用することで、主に発光装置の成膜工程における材料の利用効率向上、および製造効率向上を図ることができるので、携帯電話の製造における製造コストの低減、および生産性の向上を図ることができ、安価な携帯電話を提供することができる。
以上のようにして、本発明の一態様に係る発光装置を適用して電子機器や照明器具を得ることができる。本発明の一態様に係る発光装置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。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
10 成膜室
12 基板ステージ
14 光導入窓
15 混合物
16 蒸発源
18 排気口
22 光源
23 光学系
24 ビームエキスパンダ
26 ビームホモジナイザ
31 基板チャック
36 凹シリンドリカルレンズ
38 凸シリンドリカルレンズ
40 シリンドリカルレンズアレイ
42 凸シリンドリカルレンズ
44 可動ミラー
48 ランプ光源
101 基板
102 反射層
103 緩和層
104 光吸収層
105 材料層
106 開口部
107 基板
108 第1の電極
109 絶縁物
110 光
111 EL層
112 緩和層
113 第2の電極
120 窓
211 正孔注入層
212 正孔輸送層
213A 発光層
213B 発光層
213C 発光層
214 電子輸送層
215 電子注入層
401 反射層
402 開口部
411 EL層(R)
412 EL層(G)
413 EL層(B)
414 絶縁物
501 反射層
502 開口部
511 EL層(R)
512 EL層(G)
513 EL層(B)
801 成膜室
802 ゲート弁
803 ゲート弁
804 基板支持手段
805 基板支持手段
807 基板
808 材料層
809 基板
810 光源
810 光源
811 チューブ
901 成膜室
902 ゲート弁
903 ゲート弁
904 基板支持手段
905 基板支持手段
907 基板
908 材料層
909 基板
910 光源
951 成膜室
954 基板支持手段
955 基板支持手段
957 基板
958 材料層
959 基板
960 光源
1001 基板
1004 絶縁層
1013 第1の電極
1014 隔壁
1016 第2の電極
1021 発光領域
1022 隔壁
1101 基板
1102 データ線
1103 走査線
1104 隔壁
1105 領域
1106 入力端子
1107 入力端子
1108 接続配線
1109a FPC
1109b FPC
1200 EL層
1201 駆動回路部(ソース側駆動回路)
1202 画素部
1203 駆動回路部(ゲート側駆動回路)
1204 封止基板
1205 シール材
1207 空間
1208 配線
1209 FPC
1210 素子基板
1211 スイッチング用TFT
1212 電流制御用TFT
1213 第1の電極
1214 絶縁物
1215 発光素子
1216 第2の電極
1223 nチャネル型TFT
1224 pチャネル型TFT
1401 筐体
1402 筐体
1404 表示部
1405 スピーカー
1406 マイクロフォン
1407 操作キー
1408 ポインティングデバイス
1409 カメラ用レンズ
1410 外部接続端子
1411 イヤホン端子
1412 キーボード
1413 外部メモリスロット
1414 カメラ用レンズ
1415 ライト
1800 基板
1801 基板
1803 レーザ発振装置
1804 第1の光学系
1805 第2の光学系
1806 第3の光学系
1807 反射ミラー
1808 撮像素子
1809 基板ステージ
1812 位置マーカ
1814 開口部
1815 材料層
1816 制御装置
1820 窓
1901 基板
1902 第1の電極
1903 EL層
1904 第2の電極
1911 正孔注入層
1912 正孔輸送層
1913 発光層
1914 電子輸送層
1915 電子注入層
8001 筐体
8002 支持台
8003 表示部
8004 スピーカー部
8005 ビデオ入力端子
8101 本体
8102 筐体
8103 表示部
8104 キーボード
8105 外部接続ポート
8106 ポインティングデバイス
8201 本体
8202 表示部
8203 筐体
8204 外部接続ポート
8205 リモコン受信部
8206 受像部
8207 バッテリー
8208 音声入力部
8209 操作キー
8210 接眼部
8301 照明部
8302 傘
8303 可変アーム
8304 支柱
8305 台
8306 電源
8401 本体
8402 筐体
8403 表示部
8404 音声入力部
8405 音声出力部
8406 操作キー
8407 外部接続ポート
8408 アンテナ

Claims (10)

  1. 第1の基板の第1の面上に、開口部を有する反射層を形成し、
    前記反射層上に第1の緩和層を形成し、
    前記開口部上及び前記第1の緩和層上に、光吸収層を形成し、
    前記光吸収層上で、前記第1の緩和層と重なる領域に第2の緩和層を形成し、
    前記光吸収層上及び前記第2の緩和層上に、材料層を形成し、
    前記第1の基板の第1面と、第2の基板の被成膜面とを近接又は接して配置し、
    前記第1の基板の第1面の裏面側から、前記光吸収層が吸収する波長の光を照射し前記光吸収層上の前記材料層を加熱し、前記材料層の少なくとも一部を前記第2の基板の被成膜面上に成膜し、
    前記材料層は、有機化合物と無機物とを含む混合物に、前記無機物が吸収する波長の光を照射して前記混合物を加熱し、前記混合物に含まれる前記有機化合物を前記光吸収層上及び前記第2の緩和層上に成膜することにより形成され、
    前記第2の緩和層の膜厚は、前記第1の緩和層の膜厚よりも大きいことを特徴とする発光装置の作製方法。
  2. 請求項1において、
    前記無機物は金属窒化物、金属、及びカーボンのいずれか一であることを特徴とする発光装置の作製方法。
  3. 第1の基板の第1の面上に、開口部を有する反射層を形成し、
    前記反射層上に第1の緩和層を形成し、
    前記開口部上及び前記第1の緩和層上に、光吸収層を形成し、
    前記光吸収層上で、前記第1の緩和層と重なる領域に第2の緩和層を形成し、
    前記光吸収層上及び前記第2の緩和層上に、有機化合物を含む材料層を形成し、
    前記第1の基板の第1の面と、第2の基板の被成膜面とを近接又は接して配置し、
    前記第1の基板の第1の面の裏面側から、前記光吸収層が吸収する波長の光を照射して前記光吸収層上の前記材料層を加熱し、前記材料層の少なくとも一部を前記第2の基板の被成膜面上に成膜し、
    前記第2の緩和層の膜厚は、前記第1の緩和層の膜厚よりも大きいことを特徴とする発光装置の作製方法。
  4. 請求項1乃至3のいずれか一において、
    前記反射層は、前記第1の基板に照射される光に対する反射率が85%以上であることを特徴とする発光装置の作製方法。
  5. 請求項1乃至4のいずれか一において、
    前記反射層は、アルミニウム、銀、金、白金、銅、又はアルミニウムを含む合金、及び、銀を含む合金のいずれか一を含むことを特徴とする発光装置の作製方法。
  6. 請求項1乃至5のいずれか一において、
    前記第1の緩和層及び前記第2の緩和層は、前記第1の基板に照射される光に対する透過率60%以上であり、かつ前記第1の緩和層及び前記第2の緩和層に含まれる材料の熱伝導率は、前記反射層及び前記光吸収層に含まれる材料の熱伝導率よりも小さいことを特徴とする発光装置の作製方法。
  7. 請求項1乃至6のいずれか一において、
    前記第1の緩和層及び前記第2の緩和層は、酸化チタン、酸化珪素、窒化酸化珪素、酸化ジルコニウム、及び炭化珪素のいずれか一を含むことを特徴とする発光装置の作製方法。
  8. 請求項1乃至のいずれか一において、
    前記光吸収層は、前記第1の基板に照射される光に対する反射率が70%以下であることを特徴とする発光装置の作製方法。
  9. 請求項1乃至のいずれか一において、
    前記光吸収層は、金属窒化物、金属、又はカーボンのいずれか一を含むことを特徴とする発光装置の作製方法。
  10. 請求項1乃至のいずれか一において、
    前記第1の基板に照射される光は、レーザ光又はランプ光であることを特徴とする発光装置の作製方法。
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