KR100864937B1 - 성막방법 - Google Patents

Abstract

다수의 기능 영역을 가지는 유기화합물층의 성막방법 및 성막장치를 제공한다. 성막실 내부에 다수의 증발원이 제공되어 있다. 각각의 유기화합물로 된 기능 영역이 연속적으로 형성될 수 있고, 기능 영역들 사이의 계면에 혼합 영역이 형성될 수 있다. 또한, 성막실에 광원이 제공되어, 양극 표면에 광을 조사하면서 증착을 행함으로써, 치밀한 유기화합물층을 형성한다.

유기화합물층, 기능 영역, 혼합 영역, 증발원

Description

성막방법{Method for film deposition}

도 1(A)∼도 1(C)는 본 발명의 성막장치에 의해 제조되는 소자 구조를 설명하는 도면.

도 2(A)∼도 2(C)는 광 조사에 의한 유기화합물 거동(擧動)에 대하여 설명하는 도면.

도 3(A) 및 도 3(B)는 본 발명의 성막장치에 의한 소자 제조에 대하여 설명하는 도면.

도 4(A) 및 도 4(B)는 성막실에 대하여 설명하는 도면.

도 5(A) 및 도 5(B)는 성막장치에 대하여 설명하는 도면.

도 6(A)∼도 6(E)는 금속 마스크 얼라인먼트 방법을 설명하는 도면.

도 7은 세정 예비실에 대하여 설명하는 도면.

도 8은 성막장치에 대하여 설명하는 도면.

도 9(A)∼도 9(C)는 재료 교환실 및 봉지실에 대하여 설명하는 도면.

도 10(A) 및 도 10(B)는 성막장치에 대하여 설명하는 도면.

도 11(A) 및 도 11(B)는 성막장치에 대하여 설명하는 도면.

도 12는 발광장치에 대하여 설명하는 도면.

도 13(A) 및 도 13(B)는 봉지(封止) 구조에 대하여 설명하는 도면.

도 14는 발광장치에 대하여 설명하는 도면.

도 15(A)∼도 15(H)는 전자 장치의 예를 나타내는 도면.

도 16은 종래 예를 설명하는 도면.

도 17(A) 및 도 17(B)는 종래 예를 설명하는 도면.

도 18(A) 및 도 18(B)는 발광소자에 대하여 설명하는 도면.

도 19(A)∼19(C)는 화소부의 구조에 대하여 설명하는 도면.

도 20은 재료실에 대하여 설명하는 도면

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

400: 기판 401: 홀더

402: 금속 마스크 403a∼403c: 증발원

404a∼404c: 유기화합물 405a∼405c: 재료실

406a∼406c: 셔터 407: 광원

410: 성막실

삭제

본 발명은, 전계를 인가함으로써 발광이 얻어지는 유기화합물을 포함하는 막(이하, "유기화합물층"이라 함)과, 양극, 및 음극을 가지는 유기 발광소자를 사용하는 발광장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은, 종래 기술의 발광장치보다 구동전압이 낮고 소자의 수명이 긴 발광소자의 제조에 관한 것이다. 또한, 본 명세서에 기재된 발광장치란, 발광소자로서 유기 발광소자를 사용한 화상 표시장치 또는 발광장치를 가리킨다. 또한, 발광장치는, 유기 발광소자에 커넥터, 예를 들어, 이방 도전성 필름(FPC: 가요성 인쇄 회로) 또는 TAB(Tape Automated Bonding) 테이프 또는 TCP(Tape Carrier Packag)가 유기 발광소자에 실장되어 있는 모듈, TAB 테이프 또는 TCP의 말단에 인쇄 배선판이 제공되어 있는 모듈, 또는 유기 발광소자에 COG(Chip on Glass) 방식으로 IC(집적회로)가 직접 실장되어 있는 모듈 모두를 포함하는 것으로 한다.

유기 발광소자는 전계를 인가함으로써 발광하는 소자이다. 그의 발광 메카니즘은, 전극들 사이에 유기화합물층을 끼우고 전압을 인가함으로써 음극으로부터 주입된 전자와 양극으로부터 주입된 정공이 유기화합물층 내의 발광 중심에서 재결합하여 분자 여기자를 형성하고, 이 분자 여기자가 기저 상태로 복구할 때 에너지를 방출하여 발광하는 것이라고 말하고 있다.

또한, 유기화합물에 의해 형성되는 분자 여기자의 종류로서는, 일중항 여기 상태와 삼중항 여기 상태가 있고, 본 명세서에서는 어느 여기 상태라도 발광에 기여하는 경우도 포함하는 것으로 한다.

이러한 유기 발광소자에서, 유기화합물층은 통상 1 ㎛ 이하의 박막으로 형성된다. 또한, 유기 발광소자는 유기화합물층 자체가 광을 방출하는 자기발광형이기 때문에, 종래의 액정 표시장치에 사용되는 백라이트를 필요로 하지 않는다. 따라서, 유기 발광소자는 얇고 가볍게 제조될 수 있어 매우 유리하다.

또한, 예를 들어, 두께가 약 100∼200 ㎚인 유기화합물층에서, 캐리어를 주입하고부터 재결합에 이르기까지의 시간은 유기화합물층에서의 캐리어 이동도를 고려하면 수십 나노초 정도이고, 캐리어 재결합으로부터 발광까지의 과정을 포함하여도 1 마이크로초 미만 정도에서 발광에 이른다. 따라서, 응답속도가 매우 빠르다는 것도 특징들 중의 하나이다.

또한, 유기 발광소자는 캐리어 주입형 발광소자이기 때문에, DC 전압으로 구동될 수 있고, 노이즈를 거의 발생하지 않는다. 구동 전압에 관해서는, 먼저, 유기화합물층의 두께를 100 ㎚ 정도의 균일한 초박막으로 하고, 유기화합물층에 대한 캐리어 주입 장벽(barrier)을 감소시키는 전극 재료를 선택하고, 단일 헤테로 구조(이중 구조)를 도입함으로써, 5.5 V에서 100 cd/㎡의 충분한 발광이 달성되었다(문헌 1: C. W. Tang 및 S. A. VanSlyke, "organic electroluminescent diodes", Applied Physics Letters, vol. 51, No. 12, 913-915 (1987)).

얇고, 가벼우며, 높은 응답속도, 낮은 DC 전압 구동 등의 특성 때문에, 유기 발광소자는 차세대의 플랫 패널 디스플레이 소자로서 주목 받고 있다. 또한, 유기 발광소자는 자기발광형이고 시야각이 넓기 때문에, 시인성(視認性)도 비교적 양호하고, 휴대형 기기의 디스플레이에 사용되는 소자로서 유효할 것으로 믿어진다.

그런데, 상기 문헌 1에 기재된 유기 발광소자의 구성에서는, 캐리어 주입 장벽을 작게 하는 방법으로서, 일 함수가 낮고 비교적 안정한 Mg:Ag 합금을 음극에 사용하여 전자 주입성을 높이고 있다. 이것에 의해, 유기화합물층에 다량의 캐리어를 주입할 수 있다.

또한, 유기화합물층으로서, 디아민 화합물로 된 정공 수송층과 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(이하, "Alq₃"라 표기함)으로 된 전자 수송층을 적층한 단일 헤테로 구조를 적용함으로써, 캐리어의 재결합 효율을 비약적으로 향상시키고 있다. 이것은 이하와 같이 설명된다.

예를 들어, 단일 Alq₃ 층만을 가지는 유기 발광소자의 경우에는, Alq₃가 전자 수송성이기 때문에, 음극으로부터 주입된 전자의 대부분이 정공과의 재결합 없이 양극에 도달하여, 발광 효율을 매우 낮게 한다. 즉, 단층 유기 발광소자를 효율 좋게 발광시키기 위해서는(또는 낮은 전압에서 구동시키기 위해서는), 전자와 정공 모두를 균형 좋게 수송할 수 있는 재료(이하, "바이폴러 재료"라 함)를 사용할 필요가 있고, Alq₃는 이러한 조건에 부합하지 않는다.

그러나, 상기 문헌 1에 기재된 단일 헤테로 구조를 적용하면, 음극으로부터 주입된 전자는 정공 수송층과 전자 수송성 발광층 사이의 계면에 의해 차단되어, 전자 수송성 발광층 내에 갇히게 된다. 따라서, 캐리어는 전자 수송성 발광층에서 효율적으로 재결합하여, 효율적인 발광을 제공한다.

이러한 캐리어 차단(blocking) 기능의 개념을 발전시킴으로써, 캐리어 재결합 영역을 제어하는 것이 가능하게 된다. 예로서, 정공 수송층과 전자 수송층 사이에서 정공을 차단할 수 있는 층(정공 차단층)을 삽입함으로써 정공을 정공 수송층 내에 갇히게 하고, 정공 수송층을 발광성으로 하는데 성공한 보고가 있다(문헌 2: Yasunori KIJIMA, Nobutoshi ASAI 및 Shin-ichiro TAMUA, "A Blue Organic Luminescent Diode", Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 38, 5274-5277 (1999)).

또한, 상기 문헌 1에 기재된 유기 발광소자는, 정공 수송을 정공 수송층에 의해 행하고, 전자 수송과 발광을 전자 수송성 발광층에 의해 행하는 기능 분리 발상에 기초하고 있다고 말할 수 있다. 이러한 기능 분리의 개념은, 정공 수송층과 전자 수송층 사이에 발광층을 끼운 이중 헤테로 구조(3층 구조) 개념으로 더 발전하였다(문헌 3: Chihaya ADACHI, Shizuo OKITO, Tetsuo TSUTSUI 및 Shogo SAITO, "Electroluminescence in Organic Films with Three-Layered Structure", Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 27, No. 2, L269-L271 (1988)).

이러한 기능 분리는, 한 종류의 유기 재료가 여러 기능(발광성, 캐리어 수송성, 전극으로부터의 캐리어 주입성 등)을 동시에 가질 필요가 없게 함으로써, 분자 설계 등에 넓은 자유도를 제공하는 이점(利點)을 가진다(예를 들어, 바이폴러 재료를 무리하게 찾을 필요가 없다). 즉, 양호한 발광성과 캐리어 수송성을 각각 가지는 재료들을 조합하여 높은 발광 효율을 쉽게 얻을 수 있다.

이들 이점 때문에, 상기 문헌 1에 기재된 적층 구조(캐리어 차단 기능 또는 기능 분리)의 개념 자체는 지금까지 널리 사용되어 왔다.

또한, 이들 발광소자의 제조에서는, 특히 대량생산 공정에서, 정공 수송 재료와 발광 재료, 및 전자 수송 재료 등을 진공 증착에 의해 적층할 때 각각의 재료의 오염을 방지하기 위해, 인라인(in-line)형(멀티체임버형)의 성막장치가 전형적으로 사용되고 있다. 이러한 성막장치의 상면도가 도 16에 도시되어 있다.

도 16에 도시된 성막장치에서는, 양극(ITO 등)을 가진 기판 상에 정공 수송층, 발광층, 및 전자 수송층의 3층 적층 구조(이중 헤테로 구조)와 음극을 진공 증착할 수 있고, 봉지(封止) 처리를 행할 수 있다.

먼저, 양극을 가진 기판을 반입실로 이송한다. 기판은 제1 반송실를 통해 자외선 조사실로 이송된 후, 진공 분위기에서의 자외선 조사에 의해 양극 표면이 세정 처리된다. 양극이 ITO와 같은 산화물로 된 경우에는, 양극이 전처리실 내에서 산화 처리된다.

그 다음, 진공 증착실(1501) 내에서 정공 수송층이 형성되고, 진공 증착실(1502∼1504)에서 발광층(도 16에서는 적, 녹, 청의 3색)이 형성되고, 진공 증착실(1505)에서 전자 수송층이 형성되고, 진공 증착실(1506)에서 음극이 형성된다. 마지막으로, 봉지(封止)실에서 봉지 처리가 행해지고, 반출실로부터 발광소자가 꺼내어진다.

인라인형 성막장치의 특징 중의 하나는 각 층의 진공 증착이 각각 상이한 진공 증착실(1501∼1505)에서 행해진다는 것이다. 따라서, 각각의 진공 증착실(1501∼1505)은 통상 단일의 증발원(1511∼1515)을 구비할 수 있다(그러나, 진공 증착실(1302∼1304)에서는, 색소를 도핑하여 발광층을 형성하는 경우, 동시 증착 층의 형성을 위해 2개의 증발원이 필요할 수도 있다). 즉, 각 층의 재료가 서로 혼합되지 않게 하는 장치 구성이 사용된다.

도 16에서 설명한 성막장치를 사용하여 제조된 발광소자의 구조를 도 17(A) 및 도 17(B)에 나타낸다. 도 17(A) 및 도 17(B)에서, 기판(1601) 상에 형성된 양극(1602)과 음극(1603) 사이에 유기화합물층(1604)이 형성된다. 여기서, 형성된 유기화합물층(1604)은, 상이한 증착실에서 상이한 유기화합물이 형성되므로, 제1 유기화합물층(1605)과 제2 유기화합물층(1606) 사이의 적층 계면 및 제2 유기화합물층(1606)과 제3 유기화합물층(1607) 사이의 적층 계면이 분명하게 분리되어 형성되어 있다.

여기서, 제1 유기화합물층(1605)과 제2 유기화합물층(1606) 사이의 계면 부근에 있는 영역(1608)을 도 17(B)에 나타낸다. 이 도면으로부터, 제1 유기화합물층(1605)과 제2 유기화합물층(1606) 사이의 계면(1609)에 불순물(1610)이 혼입되어 있는 것이 명백하다. 즉, 도 16에 도시된 종래의 성막장치에서는, 각각의 층을 별도의 성막실에서 형성하기 때문에, 그 성막실들 사이에서 기판이 이동할 때, 불순물(1610)이 기판 표면에 부착하여 계면(1609)에 혼입되는 것이다. 여기서 말하는 불순물은 구체적으로는 산소, 물 등이다.

그러나, 상기한 적층 구조는, 상이한 종류의 재료들 사이에 접합(특히 절연재료들 사이의 접합)이 있기 때문에, 재료들의 계면에 반드시 에너지 장벽이 생기게 된다. 에너지 장벽이 존재하면, 그 계면에서 캐리어의 이동이 저해되기 때문에, 다음과 같은 2가지 문제가 제기된다.

한가지 문제는 구동 전압의 추가 감소에 장해가 된다는 것이다. 실제로, 현재의 유기 발광소자에서, 구동 전압에 관해서는 공역 폴리머를 사용하는 단층 구조의 소자가 우수하고, 파워 효율(단위: lm/W)에서 상위 데이터(일중항 여기 상태로부터의 발광을 비교)를 보유한다고 보고되었다(문헌 4: Tetsuo Tsutsui "bulletin of organic molecular/bioelectronics" subcommittee of Society of Applied Physics, Vol. 11, No. 1, P. 8 (2000)).

또한, 상기 문헌 4에 기재된 공역 폴리머는 바이폴러 재료이고, 캐리어 재결합 효율에 관해서는 적층 구조의 것과 동등한 수준을 얻을 수 있다. 따라서, 바이폴러 재료를 사용하는 방법에서 적층 구조의 사용 없이 캐리어 재결합 효율을 동등하게 할 수 있다면, 계면이 적은 단층 구조가 실제로 낮은 구동 전압을 가진다는 것을 나타낸다.

예를 들어, 에너지 장벽을 완화하는 재료를 전극과 유기화합물층 사이에 삽입하여 캐리어 주입성을 향상시킴으로써 구동 전압을 감소시키는 방법이 있다(문헌 5: Takeo Wakimoto, Yoshinori Fukuda, Kenichi Nagayama, Akira Yokoi, Hitoshi Nakada, and Masami Tsuchida, "Organic EL Cells Using Alkaline Metal Compounds as Electron Injection Materials", IEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, VOL. 44, NO. 8, 1245-1248 (1977)). 상기 문헌 5에서는, 전자 주입층으로 Li₂O를 사용하여 구동 전압을 감소시키는데 성공하였다.

그러나, 유기 재료들 사이(예를 들어, 정공 수송층과 발광층 사이; 이하, 이 계면을 "유기 계면"이라 칭함)에서의 캐리어 이동성에 관해서는, 아직 미해결의 분야이고, 단층 구조에 의해 제공되는 낮은 구동 전압과 관련하여 중요한 포인트인 것으로 고려된다.

또한, 에너지 장벽에 기인하는 다른 문제점은 유기 발광소자의 수명에 대한 영향인 것으로 믿어진다. 즉, 캐리어의 이동이 저해되고, 전하 축적에 기인하여 휘도가 저하한다.

이러한 열화(劣化) 메카니즘에 관해서는 어떠한 명확한 이론도 확립되지 않았으나, 양극과 정공 수송층 사이에 정공 주입층을 삽입하고, DC 구동이 아니라 구형파의 AC 구동을 이용함으로써, 휘도 저하를 억제할 수 있다는 보고가 있다(문헌 6: S. A. VanSlyke, C. H. Chen, 및 C. W. Tang, "Organic electroluminescent devices with improved stability", Applied Physics Letters, Vol. 69, No. 15, 2160-2162(1996)). 이 문헌은 정공 주입층의 삽입과 AC 구동으로 인해 전하 축적을 제거함으로써 휘도 저하가 억제될 수 있다는 실험적 증거를 제시한다고 할 수 있다.

이상의 것으로부터, 한편으로는, 적층 구조는 캐리어의 재결합 효율을 쉽게 향상시키고 기능 분리 관점에서 재료 선택 범위를 확대하는 것을 가능하게 하는데 있어 이점이 있으나, 다른 한편으로는, 많은 유기 계면의 형성이 캐리어의 이동을 저해하고, 구동 전압 및 휘도의 저하에 영향을 미친다고 말할 수 있다.

또한, 종래의 성막장치에서는, 정공 수송 재료와 발광층 재료, 전자 수송 재료의 층을 진공 증착에 의해 형성할 때, 각 재료의 오염을 방지하기 위해 별도의 성막실에 증발원을 구비하고 별도의 성막실에서 상이한 층을 형성하였다. 그러나, 이러한 장치는, 상기한 다층 구조를 형성하는 경우, 유기 계면이 명확하게 분리되어 있고, 기판을 성막실들 사이에서 이동시킬 때, 물 및 산소와 같은 불순물이 유기 계면에 혼입될 수 있다는 문제점을 가지고 있다.

그 밖에도, 종래의 성막장치를 이용하여 증착법에 의해 유기화합물층을 형성하는 경우에, 특히 분자 크기가 다른 다수의 유기화합물로 된 막을 형성하는 경우에는, 치밀한 막의 형성이 어렵게 된다. 그러나, 막의 치밀성은 다음과 같은 점에서 소자 특성의 향상에 매우 중요하다. 먼저, 캐리어는 유기화합물 분자들 사이를 이동하면서 재결합하므로, 유기화합물의 분자간 거리는 캐리어 이동에 영향을 미친다. 분자간 거리가 크게 되면, 캐리어 이동도를 방해하는 요인이 된다. 또한, 이동도가 낮은 캐리어는 유기화합물들 사이의 간극에 트랩되기 쉬운 상황이 되기 때문에, 재결합할 수 없는 캐리어가 유기화합물층 내에 다수 존재하게 된다.

즉, 막의 치밀성도, 앞에서 설명한 바와 같은 발광소자에서의 휘도 및 구동 전압의 저하에 영향을 미친다고 말할 수 있다.

따라서, 본 발명은, 종래 사용된 다층 구조와 다른 개념에 의해, 유기화합물층에 존재하는 에너지 장벽을 완화시켜 캐리어 이동성을 향상시키는 동시에, 적층 구조의 기능 분리와 마찬가지로 여러 종류의 재료의 기능을 가지고, 이들 막을 보다 치밀회시킨 소자를 제조하는 성막장치를 제공한다. 본 발명의 다른 목적은 이러한 성막장치를 이용한 성막방법을 제공하는데 있다.

다층 구조에서의 에너지 장벽 완화에 관해서는, 상기 문헌 5에 개시된 바와 같은 캐리어 주입층 삽입 기술에서 특히 주목된다. 즉, 에너지 장벽이 큰 다층 구조의 계면에서, 이러한 에너지 장벽을 완화시키는 재료를 삽입함으로써 에너지 장벽을 계단 형상으로 설계할 수 있다.

이러한 구조에 의하면, 전극으로부터의 캐리어의 주입성을 증가시킬 수 있고, 구동 전압을 어느 정도까지 감소시킬 수 있다. 그러나, 이러한 시도에서 당면하는 문제점은, 필요한 층수의 증가가 유기 계면 수의 증가를 초래한다는 것이다. 상기 문헌 4에서 제시된 바와 같이, 이것은, 구동 전압 및 파워 효율에 관하여 상위 데이터를 보유하는데 있어서 단층 구조가 다층 구조보다 우수하다는 사실 때문인 것으로 고려된다.

역으로, 이러한 문제점을 극복함으로써, 단층 구조의 구동 전압/파워 효율을 취함과 동시에, 다층 구조의 장점들을 유지할 수 있다(복잡한 분자 설계의 필요성을 피하면서 각종 재료의 조합을 가능하게 한다).

그래서, 본 발명에서는, 도 1(A)에 도시된 바와 같이, 발광소자의 양극(102)과 음극(103) 사이에, 다수의 기능 영역을 가지는 유기화합물층(104)을 형성할 때, 제1 기능 영역(105)과 제2 기능 영역(106) 사이에, 제1 기능 영역(105)을 구성하는 재료와 제2 기능 영역(106)을 구성하는 재료 모두를 포함하는 제1 혼합 영역(108)의 구조가 형성된다.

또한, 제2 기능 영역(106)과 제3 기능 영역(107) 사이에, 제2 기능 영역(106)을 구성하는 재료와 제3 기능 영역을 구성하는 재료(107) 모두를 포함하는 제2 혼합 영역(109)의 구조가 형성된다.

도 1(A)에 도시된 바와 같은 구조를 적용함으로써, 기능 영역들 사이에 존재하는 에너지 장벽이 완화되어, 캐리어 주입성이 향상되는 것으로 고려된다. 따라서, 구동 전압 감소 및 휘도 저하를 방지할 수 있게 된다.

이상의 것으로부터, 본 발명의 성막장치에서는, 제1 유기화합물이 기능을 발현할 수 있는 영역(제1 기능 영역)과, 제1 기능 영역을 구성하는 물질과는 다른 제2 유기화합물이 기능을 발현할 수 있는 영역(제2 기능 영역)을 적어도 포함하는 발광소자, 및 그러한 발광소자를 가지는 발광장치의 제조에 있어서, 제1 기능 영역과 제2 기능 영역 사이에, 제1 기능 영역을 구성하는 유기화합물 및 제2 기능 영역을 구성하는 유기화합물로 이루어진 혼합 영역을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 도 1(A)에 도시된 바와 같이, 제1 기능 영역(105) 및 제2 기능 영역(106) 사이에 형성되는 제1 혼합 영역(108)은 도 1(B)에 도시된 바와 같이 동일한 성막실 내에서 연속적으로 성막되므로, 도 16(B)에 도시된 바와 같이 불순물 혼입을 방지할 수 있다.

제1 유기화합물과 제2 유기화합물은 성질이 서로 다르고, 양극으로부터 정공을 받는 정공 주입성, 전자 이동도보다 정공 이동도가 큰 정공 수송성, 정공 이동도보다 전자 이동도가 큰 전자 수송성, 음극으로부터 전자를 받는 전자 주입성, 정공 또는 전자의 이동을 저지하는 차단(블록킹)성, 및 발광을 나타내는 발광성으로 이루어진 군에서 선택되는 성질을 각각 가진다. 또한, 정공 주입성이 높은 유기화합물로서는 프탈로시아닌계 화합물이 바람직하고; 정공 수송성이 높은 유기화합물로서는 방향족 디아민 화합물이 바람직하고, 전자 수송성이 높은 유기화합물로서는 퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체(錯體), 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체 또는 옥사디아졸 유도체 또는 트리아졸 유도체 또는 페난트롤린 유도체가 바람직하다. 또한, 발광을 나타내는 유기화합물로서는, 안정하게 발광을 제공하는 퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 벤조옥사졸 골격을 가지는 금속 착체, 또는 벤조티아졸 골격을 가지는 금속 착체가 바람직하다.

상기한 제1 기능 영역 및 제2 기능 영역의 조합을 아래 표 1에 나타낸다. 조합 A∼E는 단독으로 도입될 수도 있고(예를 들어, "A"만), 또는 몇몇을 복합하여 도입할 수도 있다(예를 들어, "A"와 "B" 모두).

조합	제1 기능 영역	제2 기능 영역
A	정공 주입성	정공 수송성
B	전자 주입성	전자 수송성
C	정공 수송성	발광성
D	전자 수송성	발광성
E	전자 수송성	차단성

또한, 조합 C와 D를 복합하여 도입하는 경우(즉, 발광성의 기능 영역의 양 계면에 혼합 영역을 도입하는 경우), 발광성 영역에 형성된 분자 여기자의 확산을 방지함으로써 발광 효율을 더욱 높일 수 있다. 따라서, 발광성 영역의 여기 에너지는 정공성 영역의 여기 에너지 및 전자 수송성 영역의 여기 에너지보다 낮은 것이 바람직하다. 이 경우, 캐리어 수송성이 불량한 발광 재료도 발광성 영역으로서 사용할 수 있기 때문에, 재료의 선택폭이 넓어지는 이점이 있다. 본 명세서 말하는 "여기 에너지"란, 최고 점유 분자 궤도(HOMO)와 최저 비점유 분자 궤도(LUMO) 사이의 에너지 차를 의미한다.

보다 바람직하게는, 발광성 영역이 호스트 재료와 그 호스트 재료보다 여기 에너지가 낮은 발광 재료(도펀트)로 이루어지도록 설계되고, 그러한 도펀트의 여기 에너지가 정공 수송성 영역의 여기 에너지와 전자 수송층의 여기 에너지보다 낮도록 설계된다. 이러한 구조에 의하면, 도펀트가 효율적으로 광을 생성하는 동시에 도펀트 분자 여기의 확산을 방지할 수 있다. 또한, 도펀트가 캐리어 트랩형의 재료인 경우, 캐리어 재결합 효율도 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 성막장치에서는, 도 1(C)에 도시된 바와 같은 구조의 발광소자를 형성할 수 있다. 도 1(C)에서는, 기판(101)상의 양극(102)과 음극(103) 사이에 형성되는 유기화합물층(104)에서, 제1 유기화합물로 형성된 제1 기능 영역(110)과 제2 유기화합물로 형성된 제2 기능 영역(111) 사이에, 제1 기능 영역(110)을 구성하는 재료와 제2 기능 영역(111)을 구성하는 재료 모두를 포함하는 제1 혼합 영역(112)을 가지는 구조를 형성한다. 또한, 제1 혼합 영역 전체 또는 일부에 제3 유기화합물을 도핑함으로써, 제1 혼합 영역 전체 또는 일부에 제3 기능 영역(113)을 형성할 수 있다. 여기서 형성되는 제3 기능 영역(113)은 발광을 실현하는 영역이 된다.

또한, 도 1(C)의 소자 구조를 형성하는 경우에는, 제1 유기화합물과 제2 유기화합물은 정공 주입성, 정공 수송성, 전자 수송성, 전자 주입성, 및 차단성으로 이루어진 군에서 선택되는 성질을 가지는 유기화합물로 형성되고, 각각의 유기화합물은 상이한 성질을 가지는 것으로 한다. 또한, 제3 유기화합물은 발광성의 유기화합물(도펀트)이고, 제1 유기화합물 및 제2 유기화합물보다 여기 에너지가 낮은 재료를 사용할 필요가 있다. 제3 기능 영역(113)에서, 제1 유기화합물 및 제2 유기화합물은 도펀트에 대한 호스트로서의 역할을 한다.

그런데, 발광 효율의 관점에서, 삼중항 여기 상태로부터 기저 상태로 복귀할 때 방출되는 에너지(이하, "삼중항 여기 에너지"라 함)를 발광으로 변환할 수 있는 유기 발광소자가 성공적으로 제시되었고, 그들의 발광 효율이 주목되었다(문헌 7: D. F. O'Brien, M. A. Baldo, M. E. Thompson, 및 S. R. Forrest, "Improved energy transfer in electrophosphorescent devices", Applied Physics Letters, Vol. 74, No. 3, 442-444 (1999)), (문헌 8: Tetsuo TSUTSUI, Moon-Jae YANG, Masayuki YAHIRO, Kenji NAKAMURA, Teruichi WATANABE, Taishi TSUJI, Yoshinori FUKUDA, Takeo WAKIMOTO 및 Satoshi MIYAGUCHI, "High Quantum Efficiency in Organic Luminescent devices with Iridium-Complex as a Triplet Emissive Center". Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 38, L1502-L1504 (1999)).

상기 문헌 7에서는, 백금을 중심 금속으로 하는 금속 착체가 사용되고, 상기 문헌 8에서는, 이리듐을 중심 금속으로 하는 금속 착체가 사용되었다. 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환할 수 있는 이들 유기 발광소자(이하, "삼중항 발광 다이오드"라 함)는 종래 기술보다 높은 휘도 발광과 높은 발광 효율을 달성할 수 있다.

그러나, 상기 문헌 8의 보고 예에 의하면, 초기 휘도를 500 cd/m²로 설정한 경우 휘도의 반감기는 약 170시간이므로, 소자의 수명에 문제가 있다. 그래서, 본 발명을 삼중항 발광 다이오드에 적용함으로써, 삼중항 여기 상태로부터의 발광에 의한 높은 휘도 발광과 높은 발광 효율에 추가하여, 소자의 수명도 길고 매우 고기능의 발광소자를 제공할 수 있다.

따라서, 도 1(C)에 도시된 발광소자에서는, 삼중항 여기 에너지를 발광으로 전환할 수 있는 재료를 도펀트로서 제1 혼합 영역(112)에 첨가하여 제3 기능 영역(113)을 형성하고 있다. 또한, 혼합 영역의 형성에 있어서는, 혼합 영역에 농도 구배가 제공될 수도 있다.

또한, 본 발명에서는, 도 2(A)∼도 2(C)에 도시된 바와 같이, 광원으로부터 광을 조사하면서 진공 증착에 의해 유기화합물층을 성막하여, 성막되는 층의 치밀화를 도모하는 것을 특징으로 한다.

도 2(A)는, 성막실(201)에서, 발광소자의 양극까지 형성된 기판 상에 유기화합물층을 형성하는 모습을 나타낸다. 성막실(201)에는, 유기화합물이 구비된 증발원(202)이 제공되어 있다. 증발원(202)에서는, 저항 가열에 의해 유기화합물이 기화되고, 증발원(202)으로부터 증발한 유기화합물 분자(203)의 상태의 유기화합물이 기판 상에 진공 증착에 의해 성막된다.

또한, 성막실 내에는, 광원(204)이 제공되어 있어, 기판 상에 유기화합물이 증착될 때 유기화합물 분자(203) 및 기판 표면에 광을 계속적으로 조사하는 구성으로 되어 있다. 또한, 광원(204)로부터는 자외선이 조사된다. 본 발명에서는, 파장 100∼300 ㎚의 광을 사용하는 것이 바람직하다.

광원(204)으로부터의 광은 기화된 유기화합물 분자(203)에 조사되어 광자(photon) 에너지를 부여한다. 이것에 의해, 유기화합물 분자(203)가 활성화되므로, 기판 표면에서의 표면 반응에 영향을 미쳐, 치밀한 막의 형성을 조장한다.

본 발명에서의 광 조사는, 기판 상에 성막되기 전의 유기화합물 분자(203)를 조사하여 활성화시킬 뿐만 아니라, 기판도 조사하기 때문에, 도 2(B)에 도시된 바와 같이, 기판의 양극 상에 이미 성막된 유기화합물 분자도 활성화시킬 수 있다. 도 2(B)는 성막 중의 기판을 비스듬한 하방에서 본 도면이다.

여기서 활성화된 기판 상의 유기화합물 분자는 광 조사에 의해 활성화 에너지를 얻음으로써, 보다 안정한 위치로 다시 이동할 수 있게 된다.

이렇게 하여, 성막 전의 유기화합물 분자를 보다 치밀하게 성막할 뿐만 아니라, 이미 성막된 유기화합물 분자도 보다 치밀화할 수 있으므로, 도 2(C)에 도시된 바와 같이 지금까지 얻은 것보다 훨씬 치밀한 유기화합물층(205)을 형성할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는, 도 3(A) 및 도 3(B)에 도시된 바와 같이, 동일한 성막실 내에 배치하여, 다수의 유기화합물을 성막하여 다수의 기능 영역을 형성할 뿐 만 아니라, 이들의 계면에 혼합 영역을 형성하고, 또한 성막 시에 광 조사를 행한다.

도 3(A)에서, 성막실(301)에는 발광소자의 양극이 형성된 기판이 제공되어 있다. 먼저, 양극 상에 제1 증발원(302a)으로부터 제1 유기화합물(303a)이 증착되어 제1 기능 영역(306)을 형성한다. 이때, 광원(304)으로부터 증착 전의 유기화합물 분자와 이미 기판 상에 증착된 유기화합물 분자(제1 유기화합물 분자(305a), 제2 유기화합물 분자(305b))에 광이 조사된다. 이것에 의해, 분자 활성화 에너지가 증가되어 분자간 거리를 단축시킨다. 이로써, 제1 기능 영역(306)을 형성하는 유기화합물층이 치밀화된다.

다음에, 제1 증발원(302a) 및 제2 증발원(302b)으로부터 제1 유기화합물(303a) 및 제2 유기화합물(303b)이 동시에 진공 증착되어, 제1 혼합 영역(308)을 형성한다. 이때에도 마찬가지로, 광원으로부터의 광 조사를 행하면서 증착을 행하기 때문에, 보다 치밀한 유기화합물층이 형성된다.

마지막으로, 제2 증발원(302b)으로부터 제2 유기화합물(303b)이 진공 증착되어, 마찬가지로 광 조사에 의해 치밀화된 제2 기능 영역(307)이 형성된다.

이상과 같이 하여, 도 3(B)에 도시된 바와 같이, 제1 기능 영역(306)과 제2 기능 영역(307) 사이에 제1 혼합 영역(308)을 가지는 유기화합물층(309)이 형성되는 것과 함께, 이들을 형성하는 유기화합물 분자의 분자간 거리를 매우 단축시킬 수 있다. 유기화합물층(309)에서, 이 층을 구성하는 유기화합물의 분자간 거리가 길게 되면, 분자들 사이에 틈이 발생하게 된다. 분자들 사이의 틈은 유기화합물층의 결함이 되고, 이 결함부에서 캐리어 이동이 방해된다. 이 때문에, 전하가 축적됨으로써 휘도 저하 및 소자의 열화가 발생한다. 이상의 것으로부터, 본 발명에서와 같이, 성막실 내에 광원(304)을 제공하여 성막 시에 광 조사를 행하는 것은 효과적이다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 성막장치에서는, 다수의 증발원을 구비한 동일한 성막실 내에서 다수의 기능 영역과 상기한 바와 같은 혼합 영역을 가지는 발광소자를 형성할 뿐만 아니라, 이들 영역을 보다 치밀화시켜 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 광을 조사하는 상태에서 유기화합물층을 형성하는 공정을 포함하는 전계발광 소자 제조방법이 제공된다. 이에 의해, 형성되는 유기화합물층이 치밀화된다.

다음에, 본 발명의 성막장치에 사용되는 성막실(410)에 대하여 도 4(A)를 참조하여 설명한다. 도 4(A)에 도시된 바와 같이, 기판(400) 아래에는, 홀더(401)에 고정된 금속 마스크(402)가 구비되어 있고, 그 아래에는 증발원(403a∼403c)이 제공되어 있다. 증발원(403(403a∼403c))은 유기화합물층을 형성하기 위한 유기화합물(404(404a∼404c))이 구비되어 있는 재료실(405(405a∼405c)) 및 셔터(406(406a∼406c))를 포함한다. 본 발명의 성막장치에서는, 막이 균일하게 성막되도록, 증발원(403) 또는 증착되는 기판이 이동(회전)하도록 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 재료실(405(405a∼405c))은 도전성 금속 재료로 되어 있고, 구체적으로는, 도 20에 도시된 구조를 가진다. 재료실(405(405a∼405c))에 전압이 인가된 때 일어나는 저항에 의해 내부의 유기화합물(404(404a∼404c))이 가열되면, 유기화합물(404(404a∼404c))이 기화하여 기판(400)의 표면에 증착된다. 기판(400)의 표면이란, 본 명세서에서는 기판과 그 위에 형성된 박막도 포함하는 것으로 하고, 여기서는 기판(400) 상에 양극이 형성되어 있다.

셔터(406(406a∼406c))는 기화된 유기화합물(404(404a∼404c))의 증착을 제어한다. 즉, 셔터가 열리면, 가열에 의해 기화된 유기화합물(404(404a∼404c))을 진공 증착할 수 있다. 따라서, 본 명세서에서는, 셔터가 열리고, 유기화합물이 증착되는 상태로 되는 것을 "증발원이 작동한다"이라고 부른다.

또한, 유기화합물(404(404a∼404c))은 진공 증착 전에 가열에 의해 기화되고, 증착 시에 셔터(406(406a∼406c))를 개방한 직후에 진공 증착이 실행되도록 함으로써, 성막에 걸리는 시간을 단축하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 성막장치에서는, 하나의 성막실 내에서 다수의 기능을 가지는 유기화합물층이 형성되도록 되어 있고, 증발원(403a∼403c)도 각각에 대응하여 다수 제공되어 있다. 본 발명에서는, 다수의 증발원이 동시에 작동함으로써 다수의 유기화합물이 동시에 증착된다. 또한, 다수의 증발원이 연속적으로 작동함으로써 다수의 유기화합물이 연속적으로 증착될 수도 있다. 이 경우에는, 성막실 내부의 압력 변화에 의한 탈가스의 침입을 방지할 수 있기 때문에, 상이한 영역들 사이의 계면 오염을 방지할 수 있다. 즉, 다수의 증발원을 시간적으로 중단함이 없이 연속적으로 증착할 수 있다. 또한, 증발원이 작동함으로써, 유기화합물이 기화되어 위로 올라가 금속 마스크(402)에 제공된 개구부(412)를 통해 기판(400)상에 증착된다.

또한, 증발원(403(403a∼403c))들 사이에는, 광원(407)이 제공되어 있어, 성막 시에 유기화합물 분자 및 기판에 광을 조사한다. 광을 조사함으로써, 증발원으로부터 기화되어 기판에 도달하기 직전의 상태에 있는 유기화합물 분자 및 이미 기판 상에 성막된 유기화합물 분자에 활성화 에너지를 제공하여, 보다 치밀한 유기화합물층을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 광원(407)으로부터 자외선을 조사한다. 예를 들어, 파장 184.9 ㎚ 또는 253.7 ㎚의 저압 수은 램프, 불활성 가스 공명선(Kr: 123.6 ㎚, 116.5 ㎚, Xe: 147.0 ㎚, 129.5 ㎚) 또는 그 밖의 저압 금속 증기 램프(Cd: 326.1 ㎚, 228.8 ㎚, Zn: 307.6 ㎚, 213.9 ㎚)를 사용할 수 있다. 그러나, 특히 파장 100∼300 ㎚의 자외선을 조사하는 것이 바람직하다. 이하, 구체적인 성막방법에 대하여 설명한다.

먼저, 제1 재료실(405a)에 제공된 제1 유기화합물(404a)을 증착한다. 여기서, 제1 유기화합물(404a)은 저항 가열에 의해 미리 기화되어 있어, 증착 시에 셔터(406a)가 열리면 기판(400)쪽으로 비산(飛散)한다. 이것에 의해, 도 1(A)에 도시된 제1 기능 영역(105)이 형성될 수 있다.

그리고, 제1 유기화합물(404a)을 증착하는 동안, 셔터(406b)를 열어, 제2 재료실(405b)에 제공된 제2 유기화합물(404b)을 증착한다. 제2 유기화합물(404b)도 저항 가열에 의해 미리 기화되어 있어, 증착 시에 셔터(406b)가 열리면 기판(400)쪽으로 비산한다. 여기서, 제1 유기화합물(404a)과 제2 유기화합물(404b)로 이루어진 제1 혼합 영역(108)이 형성될 수 있다.

그리고, 잠시 후, 셔터(406a)만을 닫고, 제2 유기화합물(404b)을 증착한다. 이것에 의해, 제2 기능 영역(106)을 형성할 수 있다.

여기서는, 2종류의 유기화합물을 동시에 증착함으로써 혼합 영역을 형성하는 방법을 나타내었으나, 제1 유기화합물을 증착한 후, 그 제1 유기화합물의 증착 분위기에서 제2 유기화합물을 증착함으로써, 제1 기능 영역과 제2 기능 영역 사이에 혼합 영역을 형성할 수도 있다.

다음에, 제2 유기화합물(404b)을 증착하는 동안, 셔터(406c)를 열어, 제3 재료실(405c)에 제공된 제3 유기화합물(404c)을 증착한다. 제3 유기화합물(404c)도 저항 가열에 의해 미리 기화되어 있어, 증착 시에 셔터(406c)가 열림으로써 기판(400) 쪽으로 비산한다. 여기서, 제2 유기화합물(404b)과 제3 유기화합물(404c)로 이루어진 제2 혼합 영역(109)이 형성될 수 있다.

그리고, 잠시 후, 셔터(406b)만을 닫고, 제3 유기화합물(404c)을 증착힌다. 이것에 의해, 제3 기능 영역(107)을 형성할 수 있다. 본 발명에서는, 유기화합물층을 증착하는 동안 광원(407)으로부터 광이 계속 조사되는 것으로 한다. 마지막으로, 음극을 형성함으로서, 본 발명의 발광소자가 완성된다.

도 1(C)에 도시된 발광소자에서는, 제1 유기화합물(404a)을 사용하여 제1 기능 영역(110)을 형성한 후, 제1 유기화합물(404a)과 제2 유기화합물(404b)로 이루어진 제1 혼합영역(112)을 형성하고, 제1 혼합영역(112)을 형성하는 도중에, 셔터(406c)를 일시적으로(또는, 동시에) 열어 제3 유기화합물(404)의 증착(도핑)을 행하여 제3 기능 영역(113)을 형성한다.

다음에, 셔터(406c)를 닫아 제1 혼합 영역(112)을 다시 형성한다. 한편, 제1 혼합 영역(112)에 유기화합물을 전체적으로 도핑할 경우, 셔터(406b)의 개방과 동시에 셔터(406c)를 열고, 셔터(406a)의 폐쇄와 동시에 셔터(406b)를 닫는다.

또한, 제2 유기화합물(404b)에 의해 제2 기능 영역(111)이 형성된다. 이상에 의해, 유기화합물층(104)이 형성된다. 이 경우에도, 유기화합물층을 성막하는 동안 광원으로부터 광을 계속 조사하는 것으로 한다. 그리고, 다른 성막실 또는 다른 성막장치에서 음극을 형성함으로써, 발광소자가 형성된다.

여기서, 도 4(B)는 성막실에 제공된 증발원(403) 및 광원(407)을 나타낸다. 도 4(B)는 성막실에 제공된 증발원(403) 및 광원(407)의 배치를 성막실 위에서 본 때의 모습을 나타낸다.

여기서는, 도 1(A)에 도시된 바와 같이, 3종류의 유기화합물을 사용하여 유기화합물층을 형성하는 경우를 설명한다. 3종류의 유기화합물이 각각 구비되어 있는 증발원(403a, 403b, 403c)이 수평의 1열로 배열되어 있다. 이들 열은 수직 방향으로 k열(k = 1∼10) 제공되어 있다. 이와 같이, 동일한 성막실 내에, 동일한 유기화합물을 구비한 증발원을 다수 제공함으로써, 기판 상에 성막되는 유기화합물층의 막 두께를 균일하게 할 수 있다. 또한, 광원(407)은 이들 증발원(403a∼403c) 사이에 제공되어 있다. 여기서는, 3종류의 유기화합물의 배치를 인접한 열(l)들 사이에서 다르게 한 경우를 나타내었으나, 반드시 이와 같이 배치할 필요는 없고, 같은 순서로 배열하여도 좋다. 광원(407)에 관해서도, 반드시 이러한 배치로 할 필요는 없고, 성막실 내에 비산하여 있는 유기화합물 분자 또는 기판 상의 유기화합물 분자에 가능한 한 균일하게 광이 조사되도록 배치하면 된다.

본 발명의 성막장치에서는, 동일한 성막실 내에서 다수의 재료실을 사용하여 성막이 행해지는 사실로부터, 성막성을 향상시키기 위해, 성막에 사용되는 유기 재료가 담긴 재료실이 성막 시에 기판 아래의 최적 위치로 이동하거나, 또는 기판이 재료실 위의 최적 위치로 이동하는 기능을 가지도록 구성할 수도 있다.

또한, 본 발명의 성막실에는, 증착 시에 유기화합물이 성막실의 내벽에 부착하는 것을 방지하기 위한 방착(防着) 실드(shield)(408)가 제공되어 있다. 이러한 방착 실드(408)를 제공함으로써, 기판에 증착되지 않은 유기화합물 성분을 여기에 부착시킬 수 있다. 방착 실드(408) 둘레에는 그것에 접하여 가열선(409)이 제공되어 있고, 이 가열선(409)을 사용하여 방착 실드(408) 전체를 가열할 수 있다. 또한, 방착 실드(408)를 가열함으로써, 이 방착 실드(408)에 부착된 유기화합물을 기화시킬 수 있다. 이것에 의해, 성막실 내부의 성공적인 세정을 달성할 수 있다.

상기한 유기화합물층들을 형성할 수 있는 본 발명의 성막장치는 동일 성막실 내에서 다수의 기능 영역을 가지는 유기화합물층을 형성할 수 있기 때문에, 기능 영역 계면이 불순물로 오염됨이 없이 기능 영역들 사이의 계면에 혼합 영역을 형성할 수 있다. 이상으로부터, 명확한 다층 구조를 나타냄이 없이(즉, 명확한 유기 계면을 가짐이 없이) 다수의 기능을 가지는 발광소자가 제조될 수 있다는 것이 명백하다.

또한, 지금까지 설명된 성막실을 구비하는 성막장치의 구성에 대하여 도 5(A) 및 도 5(B)를 참조하여 설명한다. 도 5(A)는 성막장치의 상면도를 나타내고, 도 5(B)는 그의 단면도를 나타낸다. 공통 부분에는 공통 부호를 사용하는 것으로 한다. 또한, 본 실시형태에서는, 3개의 성막실을 가지는 인라인 방식의 성막장치의 각 성막실에서 3종류의 유기화합물층(적색, 녹색, 청색)을 형성하는 예를 나타낸다.

도 5(A)에서, 부호 500은 반입실을 나타내고, 이 반입실에 준비된 기판이 제1 얼라인먼트(alignment)실(501)로 이송된다. 제1 얼라인먼트실(501)에서는, 미리 홀더(502)에 고정된 금속 마스크(503)의 얼라인먼트가 홀더(502)에 의해 행해지고, 얼라인먼트가 종료된 금속 마스크(503) 상에, 증착 전의 기판(504)이 설치된다. 이것에 의해, 기판(504)과 금속 마스크(503)가 일체로 되어 제1 성막실(505)로 이송된다.

여기서, 금속 마스크(503)와 기판(504)을 고정하는 홀더(502)의 위치 관계에 대해 도 6(A)∼도 6(E)를 참조하여 설명한다. 이들 도면에서, 도 5(A) 및 도 5(B)와 동일한 부분에 대해서는 같은 부호로 나타낸다.

도 6(A)에는 단면 구조가 도시되어 있다. 여기에 도시된 홀더(502)는 마스크 홀더(601), 축(602), 기판 홀더(603), 제어 기구(604) 및 보조 핀(605)으로 이루어져 있다. 금속 마스크(503)는 마스크 홀더(601) 상의 돌출부(406)에 맞추어 고정되어, 기판(504)이 금속 마스크(503) 상에 장착된다. 금속 마스크(503) 상의 기판(504)은 보조 핀(605)에 의해 고정되어 있다.

도 6(A)의 영역(607)에서의 상면도가 도 6(B)에 도시되어 있다. 기판(304)은 도 6(A) 및 도 6(B)에 도시된 기판 홀더(603)에 의해 고정되어 있다.

도 6(B)의 B-B'선을 따라 절단된 단면도가 도 6(C)에 도시되어 있다. 도 6(C)에 도시된 금속 마스크(503)의 위치가 성막 시의 것이라고 하면, 축(602)을 Z축 방향으로 이동시킨 도 6(D)에 도시된 금속 마스크(503)의 위치가 얼라인먼트 시의 것이다.

도 6(D)의 단계에는, 축(602)이 X축, Y축, Z축 방향의 어느 방향으로든지 이동할 수 있고, X-Y 평면의 Z축에 대한 기울기(θ)의 이동도 가능하다. 제어 기구(604)는 CCD(charge-coupled device) 카메라로부터 얻어지는 위치 정보와 미리 입력된 위치 정보로부터 이동 정보를 출력하여, 제어 기구(604)에 접속된 축(602)을 통해 마스크 홀더의 위치를 소정의 위치와 맞출 수 있다.

또한, 영역(608)에 있어서의 금속 마스크(503)의 확대도가 도 6(E)에 도시되어 있다. 여기에서 사용되는 금속 마스크(503)는 서로 다른 재료를 사용하여 형성된 마스크a(609)와 마스크b(610)로 구성된다. 증착 시에는, 이들 개구부(611)를 통과한 유기화합물이 기판 상에 성막된다. 이들의 형상은 마스크를 사용하여 증착한 때의 성막 정밀도를 향상시키도록 고안되어 있고, 시용 시, 마스크b(610)가 기판(504)에 가까운 측에 있다.

금속 마스크(503)의 얼라인먼트가 종료된 때, 축을 Z축 방향으로 이동시켜, 금속 마스크(503)를 다시 도 6(C)의 위치로 이동시킨 다음, 보조 핀(605)에 의해 금속 마스크(503)와 기판(504)을 고정시켜, 금속 마스크(503)와 기판(504)의 위치 맞춤과 함께 금속 마스크(303)의 얼라인먼트를 완료할 수 있다. 본 실시형태에서, 금속 마스크(503)의 개구부를 정사각형, 직사각형, 원형 또는 타원형으로 할 수 있다. 이들이 매트릭스 배열 또는 델타 배열로 배치될 수 있다. 그 밖에, 선형으로 배열될 수도 있다.

도 5(A)의 제1 성막실(505)에는 다수의 증발원(506)이 제공되어 있다. 각각의 증발원(506)은 유기화합물이 구비되어 있는 재료실(도시되지 않음), 및 재료실 내의 기화된 유기화합물이 재료실 밖으로 비산하는 것을 개폐에 의해 제어하는 셔터(도시되지 않음)로 이루어져 있다.

제1 성막실(505)에 제공된 다수의 증발원(506)에는, 발광소자의 유기화합물층을 구성하는 다수의 상이한 기능을 가지는 유기화합물들이 각각 제공되어 있다. 여기서 말하는 유기화합물이란, 양극으로부터 정공을 받는 정공 주입성, 전자 이동도보다 정공 이동도가 큰 정공 수송성, 정공 이동도보다 전자 이동도가 큰 전자 수송성, 음극으로부터 전자를 받는 전자 주입성, 정공 또는 전자의 이동을 저지할 수 있는 차단성, 및 발광을 나타내는 발광성의 성질을 가지는 유기화합물을 말할 수 있다.

정공 주입성이 높은 유기화합물로서는 프탈로시아닌계 화합물이 바람직하고; 정공 수송성이 높은 유기화합물로서는 방향족 디아민 화합물이 바람직하고, 전자 수송성이 높은 유기화합물로서는, 퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체 또는 옥사디아졸 유도체 또는 트리아졸 유도체 또는 페난트롤린 유도체가 바람직하다. 또한, 발광을 나타내는 유기화합물로서는, 안정하게 발광하는 퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 벤조옥사졸 골격을 가지는 금속 착체, 또는 벤조티아졸 골격을 가지는 금속 착체가 바람직하다.

또한, 제1 성막실(505)에는 다수의 광원(513)이 제공되어 있고, 성막 중에 광원(513)으로부터 광이 조사되도록 되어 있다.

제1 성막실(505)에서는, 이들 증발원에 제공된 유기화합물들이 도 4(A)에서 설명한 방법에 의해 차례로 진공 증착됨으로써 다수의 기능 영역 및 혼합 영역을 가지는 제1 유기화합물층(여기서는 적색)이 형성된다.

다음에, 기판(504)이 제2 얼라인먼트실(507)로 이송된다. 제2 얼라인먼트실(507)에서, 일단 기판(504)이 금속 마스크(503)로부터 분리된 후, 제2 유기화합물층을 성막하는 위치에 맞도록 금속 마스크(503)의 얼라인먼트를 행한다. 그리고, 얼라인먼트 종료 후에, 기판(504)과 금속 마스크(503)를 서로 겹쳐 고정한다.

그 다음, 기판(504)이 제2 성막실(508)로 운반된다. 제2 성막실(508)에도 다수의 증발원이 제공되어 있다. 제1 성막실(505)과 마찬가지로, 다수의 유기화합물을 차례로 증착함으로써, 다수의 기능 영역을 가지는 제2 유기화합물층(여기서는 녹색)이 형성된다. 제2 성막실(508)에서도, 다수의 광원이 제공되어 있고, 성막 중에 광원으로부터 광이 조사되도록 되어 있다.

그 다음, 기판(504)이 제3 얼라인먼트실(509)로 운반된다. 제3 얼라인먼트실(509)에서, 일단 기판(504)이 금속 마스크(503)로부터 분리된 후, 제3 유기화합물층을 성막하는 위치에 맞도록 금속 마스크(503)의 얼라인먼트를 행한다. 그리고, 얼라인먼트 종료 후에, 기판(504)과 금속 마스크(503)를 서로 겹쳐 고정한다.

그 다음, 기판(504)이 제3 성막실(510)로 운반된다. 제3 성막실(510)에도 다수의 증발원이 제공되어 있다. 다른 성막실과 마찬가지로, 다수의 유기화합물을 차례로 증착함으로써, 다수의 기능 영역을 가지는 제3 유기화합물층(여기서는 청색)이 형성된다. 제3 성막실(510)에서도, 다수의 광원이 제공되어 있고, 성막 중에 광원으로부터 광이 조사되도록 되어 있다.

마지막으로 기판(504)이 반출실(511)로 운반되어 성막장치 밖으로 꺼내어진다.

이와 같이, 다른 유기화합물층을 형성할 때마다 얼라인먼트실 내에서 금속 마스크(503)의 얼라인먼트를 행함으로써, 동일 장치에서 다수의 유기화합물층을 형성할 수 있다. 이와 같이, 단일의 유기화합물층으로 이루어진 기능 영역이 동일 성막실에서 성막되기 때문에, 인접한 기능 영역들 사이의 불순물 오염을 피할 수 있다. 또한, 이 성막장치에서는, 상이한 기능 영역들 사이에 혼합 영역을 형성할 수 있기 때문에, 명확한 적층 구조를 나타내지 않고 다수의 기능을 가지는 발광소자를 제조하는 것이 가능하게 된다.

본 실시형태에서는, 유기화합물층의 형성까지를 행하는 성막장치를 나타내었지만, 본 발명의 성막장치는 이 구성에만 한정되지 않고, 유기화합물층 상에 음극을 형성하는 성막실과 발광소자를 봉지(封止)할 수 있는 처리실을 포함하는 구성이어도 좋다. 또한, 적색, 녹색 및 청색 광을 방출하는 유기화합물층의 성막 순서는 상기한 것에 한정되지 않는다.

또한, 본 실시형태에서 나타낸 얼라인먼트실 및 성막실을 세정하는 수단이 제공될 수도 있다. 이러한 수단이 도 5(A)의 영역(512)에 제공된 경우에는, 도 7에 도시된 세정 예비실(514)을 제공할 수 있다.

세정 예비실(514)에서는, NF₃ 또는 CF₄와 같은 반응성 가스의 분해에 의해 라디칼을 발생시키고, 이것을 제2 얼라인먼트실(507)에 도입하여 제2 얼라인먼트실(507)을 세정할 수 있다. 제2 얼라인먼트실(507)에 이미 사용된 금속 마스크를 제공하여 금속 마스크를 세정할 수 있다. 또한, 제2 성막실(508)에 라디칼을 도입함으로써, 제2 성막실(508)의 내부를 세정할 수도 있다. 제2 얼라인먼트실(507) 및 제2 성막실(508)은 각각 게이트(도시되지 않음)를 통해 세정 예비실(514)에 연결되어 있고, 그 게이트는 라디칼의 도입 시 개방되도록 설계되어 있다.

[실시예 1]

본 발명의 성막장치를 인라인 방식으로 한 경우에 대하여 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8에서, 부호 701은 반입실을 나타내고, 이 반입실로부터 기판이 운반된다. 본 실시예에서 사용된 용어인 기판이란, 기판 상에 발광소자의 양극 또는 음극까지(본 실시예에서는 양극까지) 형성한 것을 말한다. 또한, 반입실(701)은 배기계(700a)를 구비하고 있고, 이 배기계(700a)는 제1 밸브(71), 크라이오펌프(cryopump(72), 제2 밸브(73), 제3 밸브(74) 및 건조 펌프(75)를 포함하는 구성으로 되어 있다.

또한, 성막실 내의 도달 진공도는 10^-6 Pa 이하인 것이 바람직하기 때문에, 배기 속도가 10000 ℓ/s 이상인 배기 펌프를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시예에서, 게이트로 차단된 반입실, 얼라인먼트실, 성막실, 봉지실, 및 반출실과 같은 각 처리실의 내부에 사용되는 재료로서는, 내벽의 표면적을 작게 함으로써 산소 및 물과 같은 불순물의 흡착을 저하시킬 수 있기 때문에, 전해 연마 처리를 통해 경면화(鏡面化)시킨 알루미늄 또는 스테인리스 강(SUS)과 같은 재료가 내부 벽면에 사용된다. 또한, 기공(氣孔)이 매우 작게 되도록 처리된 세라믹 등의 재료로 된 내부 부재가 사용된다. 이들 재료는 평균 표면 조도(粗度)가 5 nm 이하(바람직하게는 3 ㎚이하)인 표면 평활성을 가진다. 여기서 말하는 평균 표면 조도는 JIS B0601에서 정의한 중심선 평균 조도를 표면에 대하여 적용할 수 있도록 3차원으로 확장한 것을 말한다.

그 밖에도, 가스와 쉽게 반응하는 재료를 사용하여 성막실 내벽에 활성 표면을 형성하는 방법도 있다. 이 경우의 재료로서는, Ti, Zr, Nb, Ta, Cr, Mo, W, La, Ba 등을 사용하는 것이 바람직하다.

제1 밸브(71)는 게이트 밸브를 가지는 주 밸브이지만, 컨덕턴스(conductance) 밸브로도 작용하는 버터플라이 밸브를 사용할 수도 있다. 제2 밸브(73) 및 제3 밸브(74)는 포어(fore) 밸브이다. 먼저, 제2 밸브(73)를 열어 건조 펌프(75)에 의해 반입실(701)을 거칠게 감압한 다음, 제1 밸브(71)와 제3 밸브(74)를 열어 크라이오펌프(72)에 의해 반입실(701)을 높은 진공도까지 감압한다. 크라이오펌프 대신에 터보 분자 펌프 및 기계적 부스터 펌프를 사용하여도 좋고, 또는 기계적 부스터 펌프에 의해 진공도를 증가시킨 후 터보 분자 펌프를 사용하여도 좋다.

다음에, 부호 702로 나타낸 것은 얼라인먼트실이다. 여기서는, 다음으로 운반되는 성막실에서의 성막을 위해 금속 마스크의 얼라인먼트와 금속 마스크 상에의 기판의 배치가 행해진다. 이것이 얼라인먼트실(A702)로 불린다. 여기서의 얼라인먼트 방법에 대해서는, 도 6(A)∼도 6(E)에서 설명된 방법이 사용될 수도 있다. 얼라인먼트실(A702)은 배기계(700b)를 구비하고 있고, 게이트(도시되지 않음)에 의해 반입실(701)로부터 밀폐 차단되어 있다.

또한, 얼라인먼트실(A702)에는, NF₃ 또는 CF₄ 등과 같은 반응성 가스의 분해에 의해 라디칼을 생성한 다음, 이것을 얼라인먼트실(A702)에 도입하여 얼라인먼트실(A702)을 세정할 수 있게 하는 세정 예비실(713a)이 제공되어 있다. 이미 사용된 금속 마스크는 얼라인먼트실(A702)에 그 금속 마스크를 제공함으로써 세정될 수 있다.

부호 703은 진공 증착법에 의해 제1 유기화합물층을 성막하기 위한 성막실을 나타내고, 이하, 이것을 성막실(A703)이라 부른다. 성막실(A703)은 배기계(700c)을 구비하고 있다. 또한, 이 성막실은 게이트(도시되지 않음)에 의해 얼라인먼트실(A702)로부터 밀폐 차단되어 있다.

또한, 얼라인먼트실(A702)과 마찬가지로, 성막실(A703)은 세정 예비실(713b)을 구비하고 있다. 여기서는, NF₃ 또는 CF₄ 등과 같은 반응성 가스의 분해에 의해 생성되는 라디칼을 성막실(A703)내로 도입함으로써 성막실(A703)의 내부를 세정할 수 있다.

본 실시예에서는, 적색광을 방출하는 제1 유기화합물층의 성막을 위한 성막실(A703)로서 도 4(A)에 도시된 구조의 성막실이 제공되어 있다. 또한, 증발원으로서는, 정공 주입성의 유기화합물이 제공된 제1 증발원, 정공 수송성의 유기화합물이 제공된 제2 증발원, 발광성을 가지는 유기화합물의 호스트가 되는 정공 수송성의 유기화합물이 제공된 제3 증빌원, 발광성을 가지는 유기화합물이 제공된 제4 증발원, 차단성의 유기화합물이 제공된 제5 증발원, 및 전자 수송성의 유기화합물이 제공된 제6 증발원이 제공되어 있다. 또한, 성막실(A703)에는 다수의 광원(714)이 제공되어 있어, 성막 중에 광원(714)으로부터 광이 조사되도록 되어 있다.

광원으로서는, 파장 184.9 ㎚ 또는 253.7 ㎚의 저압 수은 램프, 불활성 가스 공명선(Kr: 123.6 ㎚, 116.5 ㎚, Xe: 147.0 ㎚, 129.5 ㎚) 또는 그 밖의 저압 금속 증기 램프(Cd: 326.1 ㎚, 228.8 ㎚, Zn: 307.6 ㎚, 213.9 ㎚)를 사용할 수 있으나, 본 실시예에서는, 광원(714)으로서 저압 수은 램프를 사용하고 있고, 조사되는 광은 184.9 ㎚의 파장을 가진다.

또한, 본 실시예에서는, 제1 증발원에 제공되는 정공 주입성의 유기화합물로서 구리 프탈로시아닌(약칭: Cu-Pc)이 사용되고, 제2 증발원에 제공되는 정공 수송성의 유기화합물로서 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]-비페닐(약칭: α-NPD)이 사용되고, 제3 증발원에 제공되는 호스트가 되는 유기화합물로서 4,4'-디카르바졸-비페닐(약칭: CBP)이 사용되고, 제4 증발원에 제공되는 발광성의 유기화합물로서 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린-백금(약칭: PtOEP)이 사용되고, 제5 증발원에 제공되는 차단성의 유기 화합물로서 바소쿠프로인(약칭: BCP)이 사용되고, 제6 증발원에 제공되는 전자 수송성의 유기화합물로서 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미뉴(약칭: Alq₃)이 사용되었다.

이들 유기화합물들을 진공 증착에 의해 차례로 증착함으로써, 정공 주입성, 정공 수송성, 발광성 및 전자 수송성의 기능을 가지는 영역들을 포함하는 유기화합물층을 양극 위에 형성할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 상이한 기능 영역들 사이의 계면에는, 양 기능 영역을 이루는 유기화합물을 동시에 진공 증착함으로써 혼합 영역을 형성한다. 즉, 정공 주입성 영역과 정공 수송성 영역 사이의 계면과, 정공 수송성 영역과 발광성 영역을 포함한 정공 수송성 영역 사이의 계면과, 발광성 영역을 포함하는 정공 수송성 영역과 차단성 영역 사이의 계면과, 차단성 영역과 전자 수송성 영역의 계면 각각에 혼합 영역을 형성하고 있다.

구체적으로는, Cu-Pc를 15 ㎚의 두께로 성막하여 제1 기능 영역을 형성한 후, Cu-Pc와 α-NPD를 동시에 진공 증착하여 막 두께 5∼10 ㎚의 제1 혼합 영역을 형성하고, 이어서, α-NPD를 40 ㎚의 두께로 성막하여 제2 기능 영역을 형성한 후, α-NPD와 CBP를 동시에 진공 증착하여 막 두께 5∼10 ㎚의 제2 혼합 영역을 형성한다. 그후, CBP를 25∼40 ㎚의 두께로 성막하여 제3 기능 영역을 형성한다. 그러나, 제3 기능 영역을 형성하는 전체 기간 또는 일정 기간에, CBP와 PtOEP를 동시에 증착하여, 제3 기능 영역의 전체 또는 일부에 제3 혼합 영역을 형성한다. 여기서는, 제3 혼합 영역이 발광성을 가진다. 그리고, CBP와 BCP를 5∼10 ㎚의 막 두께로 동시에 진공 증착하여 제4 혼합 영역을 형성한 후, BCP를 8 ㎚의 막 두께로 성막하여 제4 기능 영역을 형성한다. 그리고, BCP와 Alq₃을 5∼10 ㎚의 막 두께로 동시에 진공 증착하여 제5 혼합 영역을 형성한다. 마지막으로, Alq₃을 25 ㎚의 막 두께로 성막하여 제5 기능 영역을 형성한다. 이상에 의해, 제1 유기화합물층이 형성된다.

여기서는, 제1 유기화합물층으로서, 기능이 다른 6종류의 유기화합물 각각을 6개의 증발원 각각에 제공하고, 이들 유기화합물의 진공 증착에 의해 유기화합물층을 형성하는 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이것에만 한정되지 않고, 다수의 유기화합물을 사용할 수도 있다. 또한, 단일 증발원에 제공된 유기화합물이 항상 단일의 것에 한정되지 않고, 다수의 것일 수도 있다. 예를 들어, 발광성의 유기화합물로서 증발원에 제공되는 단일 종류의 재료 이외에, 도펀트로서 작용하는 다른 유기화합물이 함께 제공될 수도 있다. 제1 유기화합물층은 다수의 기능을 가지고, 적색광을 방출하는 유기화합물층을 구성하는 이들 유기화합물로서는 공지의 재료들이 사용될 수도 있다.

증발원은 마이크로컴퓨터에 의해 그의 성막 속도를 제어할 수 있도록 설계될 수 있다. 또한, 이것에 의해, 다수의 유기화합물층을 동시에 성막할 때의 혼합비율을 제어할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

다음에, 부호 706으로 나타낸 것은 얼라인먼트실이다. 여기서는, 다음으로 운반되는 성막실에서의 성막을 위해 금속 마스크의 얼라인먼트와 금속 마스크 상에의 기판의 배치기 행해진다. 이것이 얼라인먼트실(B706)이라 불린다. 또한, 여기서의 얼라인먼트 방법에 대해서는, 도 6(A)∼도 6(E)에서 설명된 방법이 사용될 수도 있다. 얼라인먼트실(B706)은 배기계(700d)를 구비하고 있고, 게이트(도시되지 않음)에 의해 성막실(A703)로부터 밀폐 차단되어 있다. 또한, 이 얼라인먼트실은 얼라인먼트실(A702)과 마찬가지로 게이트(도시되지 않음)에 의해 얼라인먼트실(B706)로부터 밀폐 차단된 세정 예비실(713c)을 구비하고 있다.

다음에, 부호 707은 진공 증착법에 의해 제2 유기화합물층을 성막하기 위한 성막실을 나타내고, 이하, 이 성막실을 성막실(B707)이라 부른다. 이 성막실(B707)은 배기계(700e)를 구비하고 있다. 이 성막실도 게이트(도시되지 않음)에 의해 얼라인먼트실(B706)로부터 밀폐 차단되어 있다. 또한, 이 성막실은 성막실(A703)과 마찬가지로 게이트(도시되지 않음)에 의해 성막실(B707)로부터 밀폐 차단된 세정 예비실(713d)을 구비하고 있다.

본 실시예에서는, 녹색광을 방출하는 제2 유기화합물층의 성막을 위한 성막실(B707)로서 도 4(A)에 도시된 구조의 성막실이 제공되어 있다. 또한, 증발원으로서, 정공 주입성의 유기화합물이 제공된 제1 증발원, 정공 수송성의 유기화합물이 각각 제공된 제2 증발원 및 제3 증발원, 정공 수송성의 호스트 재료가 제공된 제4 증발원, 발광성의 유기화합물이 제공된 제5 증발원, 차단성의 유기화합물이 제공된 제6 증발원, 및 전자 수송성의 유기화합물이 제공된 제7 증발원이 제공되어 있다. 또한, 성막실(B707)에 다수의 광원(714)이 제공되어 있어, 성막 중에 광원(714)으로부터 광이 조사되도록 되어 있다. 성막실(B707)에도 광원(714)으로서 저압 수은 램프가 사용되고, 184.9 ㎚의 파장의 광이 조사된다.

본 실시예에서는, 제1 증발원에 제공되는 정공 주입성의 유기화합물로서 Cu-Pc가 사용되고, 제2 증발원에 제공되는 정공 수송성의 유기화합물로서 4,4',4''-트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민(약칭: MTDATA)이 사용되고, 제3 증발원에 제공되는 정공 수송성의 유기화합물로서 α-NPD가 사용되고, 제4 증발원에 제공되는 정공 수송성의 호스트 재료로서 CBP가 사용되고, 제5 증발원에 제공되는 발광성의 유기화합물로서 트리스(2-페닐피리딘)이리듐(Ir(ppy)₃)이 사용되고, 제6 증발원에 제공되는 차단성의 유기화합물로서 BCP가 사용되고, 제7 증발원에 제공되는 전자 수송성의 유기화합물로서 Alq₃이 사용된다.

이들 유기화합물들을 차례로 진공 증착함으로써, 정공 주입성, 정공 수송성, 발광성, 차단성 및 전자 수송성의 기능을 가지는 영역들을 포함하는 제2 유기화합물층을 양극 위에 형성할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 상이한 기능 영역들 사이의 계면에는, 양 기능 영역을 형성하는 유기화합물을 동시 진공 증착함으로써 혼합 영역을 형성한다. 즉, 정공 주입성 영역과 정공 수송성 영역 사이의 계면, 정공 수송성 영역과 발광성 영역을 포함하는 정공 수송성 영역 사이의 계면, 발광성 영역을 포함하는 정공 수송성 영역과 차단성 영역 사이의 계면, 및 차단성 영역과 전자 수송성 영역 사이의 계면 각각에 혼합 영역을 형성하고 있다.

구체적으로는, Cu-Pc의 증착에 의해 제1 기능 영역을 10 ㎚의 두께로 형성한 후, Cu-Pc와 MTDATA를 동시에 진공 증착하여 막 두께 5∼10 ㎚의 제1 혼합 영역을 형성한다. 그 다음, MTDATA를 20 ㎚의 막 두께로 성막하여 제2 기능 영역을 형성한 후, MTDATA와 α-NPD를 동시에 진공 증착하여 두께 5∼10 ㎚의 제2 혼합 영역을 형성한다. 그후, α-NPD를 10 ㎚의 막 두께로 성막하여 제3 기능 영역을 형성한 다음, α-NPD와 CBP를 동시에 진공 증착하여 제3 혼합 영역을 5∼10 ㎚의 두께로 형성하고, 이어서, CBP를을 20∼40 ㎚의 막 두께로 성막하여 제4 기능 영역을 형성한다. 제4 기능 영역을 형성하는 전체 기간 또는 일정 기간에 CBP와 Ir(ppy)₃을 동시에 진공 증착하여 제4 기능 영역의 전체 또는 일부에 제4 혼합 영역을 5∼40 ㎚의 두께로 형성한다. 여기서는 제4 혼합 영역이 발광성을 가진다. 다음에, CBP와 BCP를 동시에 진공 증착하여 두께 5∼10 ㎚의 제5 혼합 영역을 형성하고, BCP를 10 ㎚의 막 두께로 성막하여 제5 기능 영역을 형성하고, BCP와 Alq₃을 동시에 진공 증착하여 두께 5∼10 ㎚의 제6 혼합 영역을 형성한다. 마지막으로, Alq₃을 40 ㎚의 막 두께로 성막하여 제6 기능 영역을 형성한다. 이것에 의해, 제2 유기화합물층이 형성된다.

여기서는, 제2 유기화합물층으로서, 서로 다른 기능을 가지는 유기화합물이 각각 제공된 7개의 증발원으로부터 진공 증착에 의해 유기화합물층 형성하는 경우를 설명하였지만, 본 발명이 이것에 한정되지 않고, 증발원이 다수이면 된다. 또한, 녹색광을 방출하는 유기화합물층을 형성하는, 다수의 기능을 가지는 유기화합물로서는 공지의 재료들이 사용될 수도 있다.

또한, 증발원은 마이크로컴퓨터에 의해 그의 성막 속도를 제어할 수 있도록 되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 다수의 유기화합물을 동시에 성막할 때의 혼합비율을 제어할 수 있는 것이 바람직하다.

다음에, 부호 708로 나타낸 것은 얼라인먼트실이다. 여기서는, 다음으로 운반되는 성막실에서의 성막을 위해 금속 마스크의 얼라인먼트 및 금속 마스크 상에의 기판의 배치가 행해진다. 이것이 얼라인먼트실(C708)이라 불린다. 여기서의 얼라인먼트 방법에 대해서는, 도 6(A)∼도 6(E)에서 설명된 방법이 사용될 수 있다. 얼라인먼트실(C708)은 배기계(700f)를 구비하고 있고, 게이트(도시되지 않음)에 의해 성막실(B707)로부터 밀폐 차단되어 있다. 또한, 이 얼라인먼트실은 얼라인먼트실(A702)과 마찬가지로 게이트(도시되지 않음)에 의해 얼라인먼트실(C708)로부터 밀폐 차단된 세정 예비실(713e)을 구비하고 있다.

다음에, 부호 709는 진공 증착법에 의해 제3 유기화합물층을 형성하는 성막실을 나타내고, 이하, 이 성막실을 성막실(C709)이라 부른다. 이 성막실(C709)은 배기계(700g)를 구비하고 있다. 이 성막실은 게이트(도시되지 않음)에 의해 얼라인먼트실(C708)로부터 밀폐 차단되어 있다. 또한, 이 성막실은 얼라인먼트실(A703)과 마찬가지로 게이트(도시되지 않음)에 의해 성막실(C709)로부터 밀폐 차단된 세정 예비실(713f)을 구비하고 있다.

본 실시예에서는, 청색광을 방출하는 제3 유기화합물층의 성막을 위한 성막실(C709)로서 도 4(A)에 도시된 구조의 성막실이 제공되어 있다. 또한, 증발원으로서는, 정공 주입성의 유기화합물이 제공된 제1 증발원, 발광성의 유기화합물이 제공된 제2 증발원, 차단성의 유기화합물이 제공된 제3 증발원, 및 전자 수송성의 유기화합물이 제공된 제4 증발원이 제공되어 있다. 또한, 성막실(C709)에도 광원으로서 저압 수은 램프가 제공되어 있고, 파장 184.9 ㎚의 광이 조사되도록 되어 있다.

또한, 본 실시예에서는, 제1 증발원에 제공되는 정공 주입성의 유기화합물로서 Cu-Pc가 사용되고, 제2 증발원에 제공되는 발광성의 유기화합물로서 α-NPD가 사용되고, 제3 증발원에 제공되는 차단성의 유기화합물로서 BCP가 사용되고, 제4 증발원에 제공되는 전자 수송성의 유기화합물로서 Alq₃이 사용된다.

이들 유기화합물들을 차례로 증착함으로서, 정공 주입성, 발광성, 차단성 및 전자 수송성의 기능을 가지는 영역들을 포함하는 제3 유기화합물층을 양극 위에 형성할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 상이한 기능 영역들 사이의 계면에는, 양 기능 영역을 형성하는 유기화합물을 동시에 증착함으로써 혼합 영역을 형성한다. 즉, 정공 주입성 영역과 발광성 영역 사이의 계면, 발광성 영역과 차단성 영역 사이의 계면, 차단성 영역과 전자 수송성 영역 사이의 계면 각각에 혼합 영역을 형성하고 있다.

구체적으로는, Cu-Pc를 20 ㎚의 두께로 증착하여 제1 기능 영역을 형성한 후, Cu-Pc와 α-NPD를 동시에 진공 증착하여 막 두께 5∼10 ㎚의 제1 혼합 영역을 형성한다. 그 다음, α-NPD를 40 ㎚의 막 두께로 성막하여 제2 기능 영역을 형성하고, 이어서, α-NPD와 BCP를 동시에 진공 증착하여 두께 5∼10 ㎚의 제2 혼합 영역을 형성한다. 그후, BCP를 10 ㎚의 막 두께로 성막하여 제3 기능 영역을 형성한 다음, BCP와 Alq₃를 동시에 진공 증착하여 두께 5∼10 ㎚의 제3 혼합 영역을 형성한다. 마지막으로, Alq₃을 40 ㎚의 막 두께로 성막하여 제4 기능 영역을 형성할 수 있다. 이상에 의해 제3 유기화합물층이 형성된다.

여기서는, 제3 유기화합물층으로서, 상이한 기능을 가지는 4종류의 유기화합물이 각각 제공된 4개의 증발원으로부터 진공 증착에 의해 유기화합물층을 차례로 형성하는 경우를 설명하였지만, 본 발명이 이것에 한정되지 않고, 증발원이 다수이면 된다. 또한, 단일 증발원에 제공되는 유기화합물이 한 종류에 한정되지 않고, 다수의 것일 수도 있다. 예를 들어, 발광성의 유기화합물로서 증발원에 제공되는 단일 종류의 재료에 추가하여, 도펀트로서 작용하는 다른 유기화합물이 함께 제공될 수도 있다. 청색광을 방출하는 유기화합물층을 형성하기 위한 다수의 기능을 가지는 유기화합물로서 공지의 재료들이 사용될 수도 있다.

증발원은 마이크로컴퓨터에 의해 그의 성막 속도를 제어할 수 있도록 할 수도 있다. 또한, 이것에 의해, 다수의 유기화합물을 동시에 성막할 때의 혼합비율을 제어할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시예에서는, 적색광을 방출하는 유기화합물층을 제1 성막실(A703)에서 형성하고, 녹색광을 방출하는 유기화합물층을 제2 성막실(B707)에서 형성하고, 청색광을 방출하는 유기화합물층을 제3 성막실(C709)에서 형성하는 경우를 설명하였으나, 이들 층의 형성 순서는 상기 순서에 제한되지 않는다. 각각 적색, 녹색 및 청색광을 방출하는 유기화합물층들 중 하나가 성막실(A703), 성막실(B707) 및 성막실(C709) 중 하나에서 형성될 수 있다. 또는, 백색광을 방출하는 유기화합물층을 형성하기 위해 추가 성막실이 제공될 수도 있다.

다음에, 부호 710은 진공 증착법에 의해 발광소자의 양극 또는 음극이 되는 도전막(본 실시예에서는 음극이 되는 금속막)을 형성하기 위한 성막실을 나타내고, 이하, 이 성막실을 성막실(D710)이라 부른다. 성막실(D710)은 배기계(700h)를 구비하고 있고, 게이트(도시되지 않음)에 의해 성막실(C709)로부터 밀폐 차단되어 있다. 또한, 이 성막실은 성막실(A703)과 마찬가지로 게이트(도시되지 않음)에 의해 성막실(D710)으로부터 밀폐 차단된 세정 예비실(713g)을 구비하고 있다.

본 실시예에서는, 성막실(D710)에서 발광소자의 음극이 되는 도전막으로서 Al-Li 합금막(알루미늄과 리튬의 합금막)을 진공 증착법에 의해 성막한다. 또한, 주기율표의 I족 또는 II족에 속하는 원소와 알루미늄을 동시 진공 증착할 수도 있다.

또한, 성막실(A703), 성막실(B707), 성막실(C709) 및 성막실(D710)에는, 각 성막실 내를 가열하는 기구가 제공되어 있고, 이것에 의해, 성막실 내의 불순물의 일부를 제거할 수 있다.

또한, 이들 성막실에 제공되는 배기 펌프로서는, 건조 펌프, 기계적 부스터 펌프, 터보 분자 펌프(자기(磁氣) 부유형) 또는 크라이오펌프가 사용될 수 있지만, 본 실시예에서는 크라이오펌프 및 건조 펌프 모두를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 성막실(A703), 성막실(B707), 성막실(C709) 및 성막실(D710)은 배기 펌프에 의해 감압된다. 이 때의 도달 진공도는 10^-6 Pa 이상인 것이 바람직하다. 예를 들어, 배기 속도가 10000 ℓ/s(H₂O)인 크라이오펌프를 사용하여, 성막실 내부의 표면적이 10 m²인 때, 누출 속도가 20시간에 4.1×10^-7 Pa*㎥*s^-1 이하인 알루미늄과 같은 재료를 사용하여 성막실 내부를 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 진공도를 얻기 위해서는, 성막실 내부를 전해 연마에 의해 표면적을 작게 하는 것이 효과적이다.

또는, CVD실을 제공하여, 발광소자의 보호막(패시베이션막)으로서 질화규소막, 산화규소막 및 DLC(diamond-like carbon) 막 등의 절연막을 형성할 수도 있다. CVD실을 제공하는 경우, CVD실에서 사용되는 원료 가스의 순도를 미리 증가시키기 위해 가스 정제기를 제공하는 것이 바람직하다.

다음에, 부호 711은 봉지(封止)실을 나타내고, 이 봉지실은 배기계(700i)를 구비하고 있다. 이 봉지실은 게이트(도시되지 않음)에 의해 성막실(D710)로부터 밀폐 차단되어 있다. 이 봉지실(711)은 진공 상태로 되어 있고, 음극까지 형성된 발광소자를 각각 가지는 다수의 기판이 봉지실로 운반된 때, 게이트를 닫고 봉지실(711)을 불활성 가스(질소, 헬륨, 아르곤 등)를 사용하여 대기압 상태로 하여, 최종적으로 발광소자를 밀폐 공간 내에 봉입하기 위한 처리가 행해진다. 또한, 봉지실(711)에 반송 기구(도시되지 않음)를 설치하여, 봉지실(711)로부터의 기판의 운반을 행한다. 여기서의 봉지 처리는 형성된 발광소자를 산소 또는 수분으로부터 보호하기 위한 처리이고, 커버재에 의해 기계적으로 봉입하거나 또는 열 경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지로 봉입하는 수단을 사용한다.

또한, 봉지실에는 커버재가 미리 제공되어 있다. 커버재로서는, 유리, 세라믹, 플라스틱 또는 금속이 사용될 수 있으나, 커버재 측으로 광을 방사하는 경우에는 커버재가 투광성을 가져야 한다. 또한, 커버재와 상기 발광소자가 형성된 기판은 열 경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지 등의 밀봉재를 사용하여 함께 접합되고, 열 처리 또는 자외선 조사 처리에 의해 수지를 경화시킴으로써 밀폐 공간을 형성한다. 이 밀폐 공간 내에 산화 바륨으로 대표되는 흡습재롤 배치하는 것도 효과적이다. 발광소자가 형성된 기판과 커버재의 접합은, CCD 카메라에 접속된 위치맞춤 기구에 의해 위치맞춤을 한 후에 행한다. 또한, 밀봉재의 도포 및 흡습제의 첨가를 자동적으로 처리하는 기구도 제공되어 있다.

또한, 발광소자가 형성된 기판과 커버재 사이의 공간을 열 경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지로 채울 수도 있다. 이 경우, 열 경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지에 산화 바륨으로 대표되는 흡습제를 첨가하는 것이 효과적이다.

도 8에 도시된 성막장치에서는, 봉지실(711)의 내부에 자외광을 조사하기 위한 기구(이하, 자외광 조사 기구라 함)가 제공되어 있고, 이 자외광 조사 기구로부터 방출되는 자외광에 의해 자외선 경화성 수지를 경화시키는 구성으로 되어 있다.

마지막으로, 부호 712는 반출실이고, 이 반출실도 배기계(700j)를 구비하고 있다. 발광소자가 형성된 기판이 반출실(712)로부터 꺼내어진다.

또한, 도 9(A) 및 도 9(B)는 본 실시예에서 나타낸 성막장치가 가지는 성막실에 유기화합물을 교환하기 위한 기구가 제공된 경우를 나타낸다. 또한, 도 9(C)는 봉지실(711)의 상세한 구조를 나타낸다.

도 9(A)에서, 성막실(801)에는 기판(802)이 구비되어 있다. 그리고, 기판 상에 유기화합물층을 형성하기 위한 유기화합물이 증발원(803)에 구비되어 있다. 여기서, 증발원(803)은 게이트(805)를 통해 기판이 구비된 성막실(801)과 분리되는 재료 교환실(604)에 제공되어 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 게이트(805)를 닫음으로써 재료 교환실(804)이 성막실(801)과 분리된다. 진공 상태에 있는 재료 교환실(804)의 내부를 배기계(806)에 의해 대기압으로 되돌린 후, 도 9(A)에 도시된 바와 같이 유기화합물을 꺼냄으로써, 재료 교환실(804)의 증발원에 제공된 유기화합물을 추가 또는 교환할 수 있다.

그리고, 유기화합물의 추가 또는 교환이 종료된 후, 도 9(B)에 도시된 바와 같이 재료 교환실(804)을 다시 원래 상태로 복귀시키고, 재료 교환실(804) 내부를 배기계(806)에 의해 진공 상태로 하여, 성막실 내부와 동일한 압력 상태로 된 후, 게이트(805)를 개방함으로써, 증발원(803)으로부터 기판(802)에의 진공 증착이 가능하게 된다.

재료 교환실(804)에는, 교환되는 재료를 가열하는 히터가 제공되어 있다. 재료를 미리 가열함으로써, 수분 등의 불순물을 제거할 수 있다. 이때 인가되는 온도는 200℃ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 도 9(C)에 도시된 바와 같이, 봉지실(711)에는 다수의 처리 기구가 제공되어 있다. 먼저, 저장부(stock site)(811)에는, 봉지 시에 사용되는 커버재가 다수 구비되어 있다. 또한, 봉지 처리를 행하기 위한 기판이 반송 기구(A812)에 의해 성막실(D710)로부터 운반되어 보관부(storage site)(813)에 일시적으로 보관된다.

보관부(813)에 기판이 일정량 축적된 후, 봉지실은 게이트에 의해 밀폐 공간으로 되고, 그후, 불활성 가스(질소, 아르곤, 헬륨 등)에 의해 대기압 상태로 된다.

봉지실이 대기압 상태로 된 후, 기판이 하나씩 처리된다. 먼저, 반송 기구(A812)에 의해 기판이 보관부(813)로부터 위치맞춤 기구(814)로 운반된다. 이때, 기판 상에 밀봉재 및 흡습제가 제공되고, 저장부(811)로부터 커버재가 반송 기구(B815)에 의해 위치맞춤 기구(814)로 운반되어, 기판과 접합된다.

다음에, 자외광 조사 기구(도시되지 않음)로부터 자외광을 조사함으로써 기판의 봉지가 완료된다. 기판의 봉지가 완료된 후, 반송 기구(C816)에 의해 반출실(712)로 운반되고, 이 반출실로부터 기판이 꺼내어진다.

이상과 같이, 도 8(또는 도 9(A)∼9(C))에 도시된 성막장치를 사용함으로써 발광소자를 밀폐 공간에 완전히 봉지하기까지 발광소자가 외기에 노출되지 않게 되기 때문에, 신뢰성이 높은 발광장치를 제조할 수 있다.

[실시예 2]

본 발명의 성막장치에 대하여 도 10(A) 및 도 10(B)를 참조하여 설명한다. 도 10(A) 및 도 10(B)에서, 부호 901은 반송실을 나타내고, 이 반송실(901)에는, 기판(903)의 운반을 행하기 위한 반송 기구(A902)가 제공되어 있다. 반송실(901)은 감압 분위기로 되어 있고, 게이트에 의해 각 처리실과 연결되어 있다. 게이트를 개방하고 반송 기구(A902)에 의해 각 처리실로 기판이 운반된다. 또한, 반송실(901)을 감압으로 하기 위해서는, 건조 펌프, 기계적 부스터 펌프, 터보 분자 펌프(자기(磁氣) 부유형) 또는 크라이오펌프와 같은 배기 펌프가 사용될 수 있으나, 수분 등의 제거에 우수한 크라이오펌프를 건조 펌프와 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.

이하, 각 처리실에 대하여 설명한다. 반송실(901)은 감압 분위기로 되어 있으므로, 반송실(901)에 직접 연결된 모든 처리실이 배기 펌프(도시되지 않음)를 구비하고 있다. 배기 펌프로서는, 건조 펌프, 기계적 부스터 펌프, 터보 분자 펌프(자기 부유형) 또는 크라이오펌프가 사용될 수 있으나, 여기서도 크라이오펌프를 건조 펌프와 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.

먼저, 부호 904는 기판을 세트(설치)하기 위한 반입실을 나타낸다. 반입실(904)은 게이트(900a)에 의해 반송실(901)과 연결되어 있고, 여기에 기판(903)이 장착된 캐리어(도시되지 않음)가 배치되어 있다. 반입실(904)은 소자 형성까지 끝난 기판을 봉지실로 운반하는 반송실로서의 역할도 겸하고 있다. 반입실(904)은 기판 반입용과 반출용의 별도의 방으로 구별될 수도 있다. 또한, 반입실(904)은 상기한 배기 펌프와, 고순도 질소 가스 또는 희가스의 도입을 위한 퍼지(purge) 라인을 구비하고 있다. 여기에 사용되는 배기 펌프로서는 크라이오펌프가 바람직하다. 또한, 상기 퍼지 라인에는 가스 정제기가 구비되어, 장치에 도입되는 가스의 불순물(산소 및 수분)을 미리 제거하도록 되어 있다.

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또한, 본 실시예에서는, 기판(903)으로서, 발광소자의 양극이 되는 투명 도전막까지 형성된 기판을 사용한다. 본 실시예에서는, 기판(903)은 성막면이 하방으로 향한 상태로 캐리어에 세트된다. 이것은, 후에 진공 증착법에 의해 성막을 행할 때 페이스 다운(face-down) 방식("상향 증착" 방식이라고도 함)으로 성막을 행하기 위한 것이다. 페이스 다운 방식이란, 기판의 성막면을 하방으로 향하게 하여 성막을 행하는 방식을 말한다. 이 방식에 의하면, 먼지와 같은 오염 입자의 부착을 억제할 수 있다. 다음에, 부호 905로 나타낸 것은 금속 마스크의 얼라인먼트와 발광소자의 양극 또는 음극(본 실시예에서는 양극)까지 형성된 기판과 금속 마스크와의 위치맞춤을 행하기 위한 얼라인먼트실이고, 이 얼라인먼트실(905)은 게이트(900b)에 의해 반송실(901)과 연결되어 있다. 금속 마스크 얼라인먼트와 기판과 금속 마스크의 위치맞춤을 조합한 공정이, 상이한 유기 화합물층이 형성될 때마다 얼라인먼트실 내에서 행해진다. 또한, 얼라인먼트실(905)은 이미지 센서로 알려진 전하 결합 소자(CCD)를 구비하고 있어, 금속 마스크를 사용한 성막에서 기판과 관련 금속 마스크의 위치맞춤을 정확하게 행할 수 있다. 금속 마스크 얼라인먼트에 관해서는, 도 6(A)∼도 6(E)에서 설명된 방법을 사용할 수도 있다.

또한, 얼라인먼트실(905)에는 세정 예비실(922a)이 연결되어 있다. 세정 예비실(922a)의 구성은 도 10(B)에 도시되어 있다. 먼저, 세정 예비실(922a)은 μ파를 발생시키는 μ파 발진기(931)를 가지고 있고, 여기서 발생한 μ파는 도파관(932)을 통해 플라즈마 방전관(933)으로 보내진다. 여기서 사용된 μ파 발진기(931)로부터는 약 2.45 GHz의 μ파가 방사된다. 또한, 플라즈마 방전관(933)에는 가스 도입관(934)으로부터 반응성 가스가 공급된다. 여기서는, 반응성 가스로서 NF₃를 사용하지만, CF₄ 및 ClF₃와 같은 다른 반응성 가스도 사용할 수 있다.

그리고, 플라즈마 방전관(933)에서 반응성 가스가 μ파에 의해 분해되어 라디칼을 발생시킨다. 이 라디칼은 가스 도입관(934)을 통해 게이트(도시되지 않음)에 의해 연결된 얼라인먼트실(905)로 도입된다. 플라즈마 방전관(933)에는 μ파를 효율 좋게 공급하기 위해 반사판(935)이 구비될 수도 있다.

그리고, 얼라인먼트실(905)에는, 유기화합물층이 부착된 금속 마스크를 구비하고 있다. 세정 예비실(922a)과 얼라인먼트실(905) 사이에 설치된 게이트(도시되지 않음)가 열리면, 라디칼이 얼라인먼트실(905)로 도입될 수 있다. 이것에 의해, 금속 마스크의 세정을 행할 수 있다.

μ파 플라즈마를 사용함으로써, 반응성 가스의 라디칼화를 고효율로 행할 수 있기 때문에, 부산물과 같은 불순물의 발생율이 낮아진다. 또한, 통상의 라디칼 발생과 기구가 다르기 때문에, 발생된 라디칼이 가속되는 일도 없고, 성막실 내부에서 라디칼이 생성되지 않는다. 그 결과, 플라즈마에 의한 성막실 내부의 손상 및 금속 마스크의 손상을 방지할 수 있다.

이와 같은 방법으로 얼라인먼트실을 세정하는 기술은 본 발명의 바람직한 양태 중의 하나이지만, 본 발명이 이것에 한정되지 않는다. 따라서, 성막실 내에 반응성 가스를 도입하여 성막실 내에서 플라즈마를 발생시켜 건조 세정을 행하여도 좋고, 또는 아르곤 가스 등을 도입하여 스퍼터링법에 의한 물리적 세정을 행하여도 좋다.

부호 906은 진공 증착법에 의해 유기화합물층을 성막하기 위한 성막실이고, 이하, 이 성막실을 성막실(A906)이라 부른다. 성막실(A906)은 게이트(900c)에 의해 반송실(901)에 연결되어 있다. 본 실시예에서는, 성막실(A906)로서, 도 4(A)에 도시된 구조의 성막실이 제공되어 있다.

본 실시예에서는, 성막실(A906) 내의 성막부(907)에서 적색광을 방출할 수 있는 제1 유기화합물층이 형성된다. 성막실(A906) 내에는 다수의 증발원이 제공되어 있고, 구체적으로는, 정공 주입성의 유기화합물을 포함하는 제1 증발원, 정공 수송성의 유기화합물을 포함하는 제2 증발원, 발광성의 유기화합물의 호스트가 되는 정공 수송성의 유기화합물을 포함하는 제3 증발원, 발광성을 가지는 유기화합물을 포함하는 제4 증발원, 차단성을 가지는 유기화합물을 포함하는 제5 증발원, 및 전자 수송성을 가지는 유기화합물을 포함하는 제6 증발원이 제공되어 있다.

이들 유기화합물을 차례로 진공 증착함으로써, 정공 주입성, 정공 수송성, 발광성, 차단성, 및 전자 수송성의 기능을 가지는 영역들을 포함하는 유기화합물층이 양극 위에 형성될 수 있다.

또한, 성막실(A906)에는 광원으로 저압 수은 램프가 제공되어 있고, 파장 184.9 ㎚의 광이 조사되도록 되어 있다.

또한, 본 실시예에서는, 상이한 기능 영역들 사이의 계면에는, 양 기능 영역을 형성하는 유기화합물을 동시에 진공 증착하여 혼합 영역을 형성한다. 즉, 정공 주입성 영역과 정공 수송성 영역 사이의 계면, 정공 수송성 영역과 발광성 영역을 포함하는 정공 수송성 영역 사이의 계면, 발광성 영역을 포함하는 정공 수송 영역과 차단성 영역 사이의 계면, 차단성 영역과 전자 수송성 영역 사이의 계면 각각에 혼합 영역을 형성한다.

여기서는 제1 유기화합물층으로서, 상이한 기능을 가지는 6종류의 유기화합물이 각각 제공된 6개의 증발원으로부터 차례로 진공 증착하여 유기화합물층을 형성하는 경우를 설명하였지만, 본 발명이 이것에 한정되지 않고, 다수의 증발원이면 된다. 또한, 단일 증발원에 제공된 유기화합물은 한 종류에만 한정되지 않고, 다수일 수도 있다. 예를 들어, 발광성의 유기화합물로서 증발원에 제공된 단일 종류의 재료 이외에, 도펀트로서 작용하는 다른 유기화합물이 함께 제공될 수도 있다. 또한, 다수의 기능을 가지고 적색광을 방출하는 유기화합물층을 형성하는 유기화합물로서는, 실시예 1에서 나타낸 것을 사용할 수 있으나, 필요한 경우 공지의 재료를 자유롭게 조합하여 사용할 수 있다.

또한, 성막실(A906)은 게이트(900g)를 통해 재료 교환실(914)에 연결되어 있다. 재료 교환실(914)에는, 교환되는 유기화합물을 가열하기 위한 히터가 구비되어 있다. 그러한 유기화합물을 미리 가열함으로써, 수분 등과 같은 불순물을 제거할 수 있다. 이때 가해지는 온도는 200℃ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 재료 교환실(914)에는 내부를 감압 상태로 할 수 있는 배기 펌프가 구비되어 있기 때문에, 외부로부터 유기화합물을 추가 또는 교환하여 가열 처리한 후 내부를 감압 상태로 한다. 그리고, 성막실과 동일한 압력 상태가 되면, 게이트(900g)를 열어 성막실 내부의 증발원에 유기화합물을 제공할 수 있다. 또한, 유기화합물은 반송 기구에 의해 성막실 내의 증발원에 제공된다.

또한, 성막실(A906) 내에서의 성막 공정에 관해서는 도 4(A)의 설명을 참조한다.

얼라인먼트실(905)과 마찬가지로, 성막실(A906)에도 세정 예비실(922b)이 게이트(도시되지 않음)를 통해 연결되어 있다. 또한, 그의 구체적인 구성은 세정 예비실(922a)과 마찬가지이고, 세정 예비실(922b) 내에서 발생된 라디칼을 성막실(A906)에 도입하여, 성막실(A906) 내부에 부착된 유기화합물 등을 제거할 수 있다.

다음에, 부호 908은 진공 증착법에 의해 제2 유기화합물을 성막하기 위한 성막실이고, 이하, 이 성막실을 성막실(B908)이라 부른다. 성막실(B908)은 게이트(900d)를 통해 반송실(901)에 연결되어 있다. 본 실시예에서는, 성막실(B908)로서, 도 4(A)에 도시된 구조의 성막실이 제공되어 있다. 본 실시예에서는, 성막실(B908) 내의 성막부(909)에서, 녹색광을 방출할 수 있는 제2 유기화합물층이 성막된다.

성막실(B908) 내에는 다수의 증발원이 제공되어 있고, 구체적으로는, 정공 주입성의 유기화합물을 포함하는 제1 증발원, 정공 수송성의 유기화합물을 포함하는 제2 증발원 및 제3 증발원, 정공 수송성의 호스트 재료를 포함하는 제4 증발원, 발광성의 유기화합물을 포함하는 제5 증발원, 차단성의 유기화합물을 포함하는 제6 증발원, 및 전자 수송성의 유기화합물을 포함하는 제7 증발원이 제공되어 있다.

이들 유기화합물을 차례로 진공 증착함으로써, 양극 상에, 정공 주입성, 정공 수송성, 발광성, 차단성 및 전자 수송성의 기능을 가지는 영역으로 이루어진 유기화합물층을 형성할 수 있다.

또한, 성막실(B908)에는 광원으로서 저압 수은 램프가 제공되어 있고, 파장 184.9 ㎚의 광이 조사되도록 되어 있다.

또한, 본 실시예에서는, 상이한 기능 영역들 사이의 계면에는, 양 기능 영역을 형성하는 유기화합물을 동시에 진공 증착함으로써 혼합 영역을 형성한다. 즉, 정공 주입성 영역과 정공 수송성 영역 사이의 계면, 정공 수송성 영역과 발광성 영역을 포함하는 정공 수송성 영역 사이의 계면, 발광성 영역을 포함하는 정공 수송성 영역과 차단성 영역 사이의 계면, 차단성 영역과 전자 수송성 영역 사이의 계면 각각에 혼합 영역을 형성한다.

여기서는, 제2 유기화합물층으로서, 상이한 기능을 가지는 7종류의 유기화합물이 각각 제공된 7개의 증발원으로부터 차례로 진공 증착하여 유기화합물층을 형성하는 경우를 설명하였지만, 본 발명이 이것에 한정되지 않고, 다수의 증발원이면 된다. 또한, 단일 증발원에 제공되는 유기화합물은 한 종류에만 한정되지 않고, 다수 일 수도 있다. 예를 들어, 발광성의 유기화합물로서 증발원에 제공된 단일 종류의 재료 이외에, 도펀트로서 작용하는 다른 유기화합물이 함께 제공될 수도 있다. 다수의 기능을 가지고 녹색광을 방출하는 유기화합물층을 형성하는 유기화합물로서는, 실시예 1에서 나타낸 것을 사용할 수 있으나, 필요한 경우, 공지의 재료를 자유롭게 조합하여 사용한다.

또한, 성막실(B908)은 게이트(900h)에 의해 재료 교환실(915)에 연결되어 있다. 재료 교환실(915)에는, 교환되는 유기화합물을 가열하는 히터가 제공되어 있다. 그러한 유기화합물을 미리 가열함으로서, 수분 등과 같은 불순물을 제거할 수 있다. 이때 가해지는 온도는 200℃ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 재료 교환실(915)에는 내부를 감압 상태로 할 수 있는 배기 펌프가 구비되어 있어, 외부로부터 유기 화합물을 도입한 후 그 배기 펌프에 의해 내부를 감압 상태로 한다. 그리고, 성막실과 동일한 압력 상태가 된 때, 게이트(900h)를 열어, 성막실 내의 증발원에 유기화합물이 제공될 수 있다. 또한, 유기화합물은 반송 기구에 의해 성막실 내의 증발원에 제공된다.

또한, 성막실(B908) 내에서의 성막 공정에 관해서는, 도 4(A)의 설명을 참조한다.

얼라인먼트실(905)과 마찬가지로, 성막실(B908)에도 세정 예비실(922c)이 게이트(도시되지 않음)를 통해 연결되어 있다. 또한, 그의 구체적인 구성은 세정 예비실(922a)과 마찬가지이고, 세정 예비실(922c) 내에서 발생된 라디칼을 성막실(B908)로 도입하여, 성막실(B908) 내부에 부착된 유기화합물 등을 제거할 수 있다.

다음에, 부호 910은 진공 증착법에 의해 제3 유기화합물을 성막하기 위한 성막실이고, 이하, 이 성막실을 성막실(C910)이라 부른다. 성막실(C910)은 게이트(900e)를 통해 반송실(901)에 연결되어 있다. 본 실시예에서는, 성막실(C910)로서, 도 4(A)에 도시된 구조의 성막실이 제공되어 있다. 본 실시예에서는, 성막실(C910) 내의 성막부(911)에서, 청색광을 방출할 수 있는 제3 유기화합물층이 형성된다.

성막실(C910) 내에는 다수의 증발원이 제공되어 있고, 구체적으로는, 정공 주입성의 유기화합물을 포함하는 제1 증발원, 발광성의 유기화합물을 포함하는 제2 증발원, 차단성의 제3 증발원, 및 전자 수송성의 유기화합물을 포함하는 제4 증발원이 제공되어 있다.

이들 유기화합물을 차례로 진공 증착함으로써, 양극 상에, 정공 주입성, 발광성, 차단성 및 전자 수송성의 기능을 가지는 영역들로 이루어진 유기화합물층을 형성할 수 있다.

또한, 성막실(C910)에는 광원으로서 저압 수은 램프가 제공되어 있고, 파장 184.9 ㎚의 광이 조사되도록 되어 있다.

또한, 본 실시예에서는, 상이한 기능 영역들 사이의 계면에는, 양 기능 영역을 형성하는 유기화합물을 동시에 진공 증착하여 혼합 영역을 형성한다. 즉, 정공 주입성 영역과 발광성 영역 사이의 계면, 발광성 영역과 차단성 영역 사이의 계면, 차단성 영역과 전자 수송성 영역 사이의 계면 각각에 혼합 영역을 형성한다.

여기서는, 제3 유기화합물층으로서, 상이한 기능을 가지는 4종류의 유기화합물이 각각 제공된 4개의 증발원으로부터 차례로 진공 증착하여 유기화합물층을 형성하는 경우를 설명하였지만, 본 발명이 이것에 한정되지 않고, 다수의 증발원이면 된다. 또한, 단일 증발원에 제공되는 유기화합물이 한 종류에 한정되지 않고, 다수 일 수도 있다. 예를 들어, 발광성의 유기화합물로서 증발원에 제공되는 단일 종류의 재료 이외에, 도펀트로서 작용하는 다른 유기화합물이 함께 제공될 수도 있다. 또한, 다수의 기능을 가지고 청색광을 방출하는 유기화합물층을 형성하는 유기화합물로서는, 실시예 1에서 나타낸 것을 사용할 수 있으나, 필요한 경우, 공지의 재료를 자유롭게 조합하여 사용할 수 있다.

또한, 성막실(C910)은 게이트(900i)를 통해 재료 교환실(916)에 연결되어 있다. 재료 교환실(916)에는, 교환되는 유기화합물을 가열하기 위한 히터가 구비되어 있다. 그러한 유기화합물을 미리 가열함으로써, 수분 등과 같은 불순물을 제거할 수 있다. 이때 가해지는 온도는 200℃ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 재료 교환실(916)에는 내부를 감압 상태로 할 수 있는 배기 펌프가 구비되어 있어, 외부로부터 유기화합물을 도입한 후, 내부를 감압 상태로 할 수 있다. 또한, 성막실과 동일한 압력 상태가 되면, 게이트(900i)를 열어, 성막실 내의 증발원에 유기화합물이 제공될 수 있다. 또한, 유기화합물은 반송 기구에 의해 성막실 내의 증발원에 제공된다.

또한, 성막실(C910) 내에서의 성막 공정에 관해서는 도 4(A)의 설명을 참조한다.

얼라인먼트실(905)과 마찬가지로, 성막실(C910)에도 세정 예비실(922d)이 게이트(도시되지 않음)를 통해 연결되어 있다. 또한, 그의 구체적인 구성은 세정 예비실(922a)과 마찬가지이고, 세정 예비실(922d) 내에서 발생된 라디칼을 성막실(C910)에 도입하여, 성막실(C910) 내부에 부착된 유기화합물 등을 제거할 수 있다.

다음에, 부호 912는 진공 증착법에 의해 발광소자의 양극 또는 음극이 되는 도전막(본 실시예에서는 음극이 되는 금속막)을 형성하기 위한 성막실을 나타내고, 이하, 이 성막실을 성막실(D912)이라 부른다. 이 성막실(D912)은 게이트(900f)를 통해 반송실(901)에 연결되어 있다. 본 실시예에서는, 성막실(D910) 내의 성막부(913)에서, 발광소자의 음극이 되는 도전막으로서, Al-Li 합금막(알루미늄과 리튬의 합금막)을 성막한다. 또한, 주기율표의 I족 또는 II족에 속하는 원소와 알루미늄을 동시에 진공 증착할 수도 있다. 동시 진공 증착이란, 증발원을 동시에 가열하고 성막 단계에서 다른 물질을 혼합하는 진공 증착법을 말한다.

또한, 성막실(D912)은 게이트(900j)를 통해 재료 교환실(917)에 연결되어 있다. 재료 교환실(917)에는, 교환되는 도전성 재료를 가열하기 위한 히터가 구비되어 있다. 그러한 도전성 재료를 미리 가열함으로써, 수분 등과 같은 불순물을 제거할 수 있다. 이때 가해지는 온도는 200℃ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 재료 교환실(917)에는, 내부를 감압 상태로 할 수 있는 배기 펌프가 구비되어 있어, 외부로부터 도전성 재료를 도입한 후 그 배기 펌프에 의해 내부를 감압 상태로 할 수 있다. 그리고, 성막실과 동일한 압력으로 된 때, 게이트(900j)를 열어 성막실 내의 증발원에 도전성 재료를 제공할 수 있다.

얼라인먼트실(905)과 마찬가지로, 성막실(D912)에도 세정 예비실(922e)이 게이트(도시되지 않음)롤 통해 연결되어 있다. 또한, 그의 구체적인 구성은 세정 예비실(922a)과 마찬가지이고, 세정 예비실(922e) 내에서 발생된 라디칼을 성막실(D912)에 도입하여, 성막실(D912) 내부에 부착된 도전성 재료 등을 제거할 수 있다.

또한, 성막실(A906), 성막실(B908), 성막실(C910), 및 성막실(D912)에는 각 성막실 내부를 가열하는 기구를 구비하고 있다. 이것에 의해, 성막실 내의 수분과 같은 불순물을 제거할 수 있다.

이들 성막실 내에 제공되는 배기 펌프로서는, 건조 펌프, 기계적 부스터 펌프, 터보 분자 펌프(자기(磁氣) 부유형) 또는 크라이오펌프를 사용할 수 있으나, 본 실시예에서는 크라이오펌프 및 건조 펌프를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 성막실(A906), 성막실(B908), 성막실(C910), 및 성막실(D912)은 배기 펌프에 의해 감압된다. 이때의 도달 진공도는 10^-6 Pa 이상인 것이 바람직하다. 예를 들어, 배기 속도가 36,000 l/s(H₂O)인 크라이오펌프를 사용하고, 성막실 내부의 표면적을 1.5 m²로 했을 때는, 누설 속도가 9.3×10^-7 Pa*m³*s^-1 이하인 18-8 스테인리스 강과 같은 재료를 사용하여 성막실 내부를 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 진공도를 얻기 위해 성막실 내부의 표면적을 전해 연마에 의해 작게 하는 것은 산소 및 수분과 같은 불순물의 흡착성을 감소시킬 수 있기 때문에 효과적이다.

그 밖에도, 전해 연마를 행하여 경면화시킨 알루미늄 등의 재료를 성막실 내벽 표면에 사용할 수도 있다. 또한, 기공이 가능한 한 작게 되도록 처리된 세라믹과 같은 재료로 된 부재를 내부 벽면에 사용할 수도 있다. 이들 재료는 평균 표면 조도가 5 ㎚ 이하(바람직하게는 3 ㎚ 이하임)인 표면 평탄성을 가진다. 여기서 말하는 평균 표면 조도는 JIS B0601에 의해 정의된 중심선 평균 조도를 표면에 대하여 적용하기 위해 3차원적으로 확장한 것을 말한다.

그 밖에도, 가스와 쉽게 반응하는 재료를 사용하여 성막실 내벽에 활성 표면을 형성하는 방법도 있다. 이 경우의 재료로서는, Ti, Zr, Nb, Ta, Cr, Mo, W, La, Ba 등의 재료가 사용될 수 있다.

다음에, 부호 918은 봉지실(봉입실 또는 글러브 박스라고도 함)을 나타내고, 게이트(900k)를 통해 반입실(904)에 연결되어 있다. 봉지실(918)에서는 발광소자를 밀폐 공간 내에 최종적으로 봉입하기 위한 처리가 행해진다. 이 처리는 형성된 발광소자를 산소 및 수분으로부터 보호하기 위한 처리이고, 커버재에 의해 기계적으로 봉입하거나 또는 열 경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지로 봉입하는 수단을 사용한다.

커버재로서는, 유리, 세라믹, 플라스틱 또는 금속이 사용될 수 있으나, 커버재 측으로 광을 방사시키는 경우에는 커버재가 투광성으로 되어야 한다. 또한, 상기 발광소자가 형성된 기판과 커버재를 열 경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지 등의 밀봉재를 사용하여 접합하고, 열 처리 또는 자외선 조사 처리에 의해 수지를 경화시킴으로써 밀폐 공간을 형성한다. 이 밀폐 공간 내에는 산화 바륨과 같은 흡습재롤 제공하는 것이 효과적이다.

또한, 발광소자가 형성된 기판과 커버재 사이의 공간을 열 경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지로 채울 수도 있다. 이 경우, 열 경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지에 산화 바륨으로 대표되는 흡습제를 첨가하는 것이 효과적이다.

도 10(A)에 도시된 성막장치에서는, 봉지실(918)의 내부에 자외광을 조사하기 위한 기구(919)(이하, 자외광 조사 기구라 함)가 제공되어 있고, 이 자외선 조사 기구(919)로부터 방출된 자외광이 자외선 경화성 수지를 경화시키는 구성으로 되어 있다. 또한, 배기 펌프를 부착하여 봉지실(918) 내부를 감압으로 할 수도 있다. 상기 봉입 공정이 로봇 조작에 의해 기계적으로 행해지는 경우에는, 감압 분위기에서 이 공정을 행함으로써 산소와 수분의 혼입을 방지할 수 있다. 구체적으로는, 그러한 산소 및 수분의 농도를 0.3 ppm 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 반대로, 봉지실(918)의 내부를 가압으로 할 수도 있다. 이 경우, 봉지실(918)을 고순도의 질화물 가스 또는 희가스로 퍼지(purge)하고 가압하여, 외부로부터의 산소 등이 침입을 방지한다.

다음에, 봉지실(918)에는 전달실(패스 박스)(920)이 연결되어 있다. 이 전달실(920)에는, 봉지실(918) 내에서 발광소자의 봉입이 완료된 기판을 전달실(920)로 반송하기 위한 반송 기구(B921)가 구비되어 있다. 또한, 전달실(920)도 배기 펌프를 부착하여 감압 상태로 할 수도 있다. 이 전달실(920)은 봉지실(918)이 외기에 직접 노출되는 것을 방지하기 위한 설비이고, 이 전달살로부터 기판이 꺼내어진다. 그 외에, 봉지실에서 사용되는 부재를 공급하기 위한 부재 공급실(도시되지 않음)을 제공할 수도 있다.

본 실시예의 도면에는 도시되지 않았지만, 발광소자를 형성한 후 발광소자 상에 질화규소 또는 산화규소와 같은 규소를 포함하는 화합물들과 이들 화합물 상의 탄소를 함유하는 DLC(diammond-like carbon)막의 적층으로 된 절연막을 형성할 수도 있다. 또한, DLC 막이란, 다이아몬드 결함(sp³ 결합)과 그래파이트 결합(sp² 결합)이 혼재한 비정질 막을 말한다. 이 경우, 셀프 바이어스의 인가에 의해 플라즈마를 발생시켜 원료 가스의 플라즈마 방전 분해를 통해 박막을 형성하는 화학증착(CVD) 장치를 구비한 성막실이 제공될 수 있다.

화학증착(CVD) 장치를 구비한 성막실에서는, 산소(O₂), 수소(H₂), 메탄(CH₄), 암모니아(NH₃), 실란(SiH₄)이 사용될 수 있다. 또한, CVD 장치로서는, 13.56 MHz의 RF 전력을 공급하는 평행 평판형 전극을 가지는 것이 사용될 수 있다.

또한, 스퍼터링법(스퍼터법으로도 부름)에 의해 성막을 행하는 성막실을 제공할 수도 있다. 이것은 발광소자의 음극 상에 유기화합물층을 형성한 후 양극을 형성하는 경우에 스퍼터링에 의한 성막이 효과적이기 때문이다. 즉, 화소 전극이 음극인 경우에 효과적이다. 또한, 이러한 성막실의 내부는 성막 중에 아르곤에 산소를 첨가한 분위기로 하여, 이렇게 형성된 막 중의 산소의 농도를 제어하여, 투과율이 높은 저저항 막을 형성할 수 있다. 또한, 이 성막실은 나머지 성막실과 마찬가지로 게이트에 의해 전달실로부터 차단되는 것이 바람직하다.

또한, 스퍼터링을 행하는 성막실에서는, 성막되는 기판의 온도를 제어하는 기구가 제공될 수도 있다. 성막되는 기판은 20∼150℃의 온도로 유지되는 것이 바람직하다. 이 성막실에 구비되는 배기 펌프로서는, 건조 펌프, 기계적 부스터 펌프, 터보 분자 펌프(자기 부유형) 또는 크라이오펌프가 사용될 수 있으나, 본 실시예에서는 크라이오펌프와 건조 펌프를 사용하는 것이 바람직하다.

이상으로부터 명백한 바와 같이, 도 10(A) 및 도 10(B)에 도시된 성막장치를 사용함으로써 발광소자를 밀폐 공간 내에 완전히 봉입하기까지 발광소자를 외기에 노출되지 않도록 할 수 있어, 신뢰성이 높은 발광장치를 제조할 수 있다.

[실시예 3]

본 실시예에서는, 기판 운반 방법 및 성막실의 구조가 실시예 1에서 나타낸 인라인형 성막장치와는 다른 성막장치에 대하여 도 11(A) 및 도 11(B)를 참조하여 설명한다.

도11(A) 및 도 11(B)에서, 반입실(1000)에 반입된 기판(1004)은 게이트(도시되지 않음)를 통해 그 반입실에 연결되어 있는 제1 얼라인먼트부(1001)로 이송된다. 기판(1004)은 도 6(A)∼도 6(E)에서 설명된 방법에 의해 얼라인먼트되고, 금속 마스크(1003)와 함께 홀더(1002)에 고정된다.

그리고, 기판(1004)은 홀더(1002)와 함께 제1 성막부(1005)로 이송된다. 제1 얼라인먼트부(1001)와 제1 성막부(1005)는 게이트를 통하지 않고 연결되어 있고, 동일한 공간을 가지고 있다. 그 다음, 본 실시예에서는, 제1 얼라인먼트부(1001)와 제1 성막부(1005) 사이에서의 자유 이동을 가능하게 하는 수단으로서 레일(1012)이 제공되어 있고, 홀더(1002)가 이 레일을 따라 이동하는 동안 각각의 처리가 행해진다. 또한, 얼라인먼트 및 성막 시의 처리 위치는 홀더(1002)에 구비된 제어 기구에 의해 제어되도록 되어 있다.

그리고, 제1 성막부(1005)에서는, 각각 유기화합물이 제공된 다수의 증발원(1006)으로부터 상이한 유기화합물이 진공 증착에 의해 성막되어, 제1 유기 화합물층을 형성한다. 제1 성막부(1005)에는 광원(1014)으로서 저압 수은 램프가 제공되어 있고, 성막 시에는, 증발원으로부터 기화되어 비산한 유기화합물 분자 및 이미 기판 상에 성막된 유기화합물 분자에 184.9 ㎚의 파장의 광이 조사되도록 되어 있다.

다음에, 기판은 앞서 설명된 반송 수단에 의해, 제2 유기화합물층을 형성하기 위해 제2 얼라인먼트부(1007) 및 제2 성막부(1008)로 운반된다.

그리고, 제2 성막부(1008)에서는, 각각 유기화합물이 제공된 다수의 증발원으로부터 상이한 유기화합물이 진공 증착에 의해 성막되어, 제2 유기 화합물층을 형성한다. 제2 성막부(1008)에도 광원으로서 저압 수은 램프가 제공되어 있고, 성막 시에는, 증발원으로부터 기화되어 비산한 유기화합물 분자 및 이미 기판 상에 성막된 유기화합물 분자에 184.9 ㎚의 파장의 광이 조사되도록 되어 있다.

또한, 제3 유기화합물을 형성하는 경우에도, 제3 얼라인먼트부(1009) 및 제3 성막부(1010)로 마찬가지로 운반이 행해진다.

그리고, 제3 성막부(1010)에서는, 각각 유기화합물이 제공된 다수의 증발원으로부터 상이한 유기화합물이 진공 증착에 의해 성막되어, 제3 유기 화합물층을 형성한다. 제3 성막부(1010)에도 광원으로서 저압 수은 램프가 제공되어 있고, 성막 시에는, 증발원으로부터 기화되어 비산한 유기화합물 분자 및 이미 기판 상에 성막된 유기화합물 분자에 184.9 ㎚의 파장의 광이 조사되도록 되어 있다.

이상과 같이, 본 실시예에서는, 3종류의 유기화합물층을 동일한 공간 내에서 형성할 수 있다. 제3 성막부(1010)는 게이트(도시되지 않음)를 통해 반출실(1011)에 연결되어 있어, 성막이 완료된 기판을 반출할 수 있다.

또한, 본 실시예에서의 얼라인먼트부 및 성막부에서의 처리방법은 실시예 1의 얼라인먼트실 및 성막실에서의 것과 유사하다.

또한, 본 실시예에서는, 얼라인먼트부와 성막부 사이에 기판의 운반을 방해하지 않을 정도로 격리되도록 한 격벽을 제공함으로써, 성막 중에 유기화합물이 증발원으로부터 성막부 이외의 곳으로 비산(飛散)하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시예에서의 성막장치에서도, 세정 예비실(1013)을 제공하여 성막실 내 및 금속 마스크의 세정을 행하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 성막장치를 사용함으로써, 다수의 유기화합물층을 동일한 공간 내에서 형성함으로써, 서로 다른 유기화합물층의 형성에 있어서의 이동을 용이하게 하므로, 처리 시간을 단축할 수 있다.

또한, 본 실시예에서 나타낸 성막장치에서는, 성막실 내에서 연속적으로 진공 증착을 행하여, 발광소자의 양극 또는 음극까지를 형성한 기판 상에 다수의 기능을 가지는 3종류의 유기화합물층을 형성할 수 있다. 발광소자의 음극 또는 양극까지 연속으로 형성할 수 있게 하기 위해, 도전막의 형성을 위한 성막실이 추가로 제공될 수도 있다. 또한, 음극을 형성하는 경우에는, 도전막으로서, Al-Li 합금막(알루미늄과 리튬의 합금막) 또는 알루미늄과 주기율표 1족 및 2족에 속하는 원소를 동시에 진공 증착하여 얻어지는 막을 사용할 수 있고, 양극을 형성하는 경우에는 산화 인듐, 산화주석, 산화 아연 또는 이들의 합금(예를 들어, ITO)이 사용될 수 있다.

그 밖에도, 제조된 발광소자의 봉지를 행하기 위한 처리실을 제공할 수도 있다.

또한, 본 실시예의 성막장치에는, 실시예 1 또는 실시예 2에서 나타낸 배기 펌프를 제공할 수 있으나, 성막실 내의 압력을 일정하게 하기 위해서는, 동일한 종류이고 동일한 배기 능력을 가지는 펌프를 하나의 또는 다수 제공하는 것이 바람직하다. 건조 펌프와 크라이오펌프를 조합시킨 것을 사용하는 것이 바람직하다.

[실시예 4]

본 실시예에서는, 본 발명의 성막장치를 사용하여 제조된 발광장치에 대하여 설명한다. 도 12는 액티브 매트릭스형 발광장치의 단면도이다. 여기서는, 능동 소자로서 박막트랜지스터(이하, TFT라 부름)를 사용하였으나, 그 대신 MOS 트랜지스터를 사용할 수도 있다.

또한, TFT로서 탑 게이트형 TFT(구체적으로는, 플레이너형 TFT)를 예시하지만, 보텀 게이트형 TFT(전형적으로는 역스태거형 TFT)를 사용할 수도 있다.

도 12에서, 부호 1101은 기판을 나타내고, 여기서는 가시광을 투과할 수 있는 기판이 사용된다. 구체적으로는, 유리 기판, 석영 기판, 결정화 유리 기판 또는 플라스틱 기판(플라스틱 필름 포함)을 사용할 수 있다. 기판(1101)이란, 표면에 제공된 절연막을 포함하는 것으로 한다.

기판(1101) 상에 화소부(1111) 및 구동회로(1112)가 제공되어 있다. 먼저, 화소부(1111)에 대하여 설명한다.

화소부(1111)는 화상 표시를 행하는 영역이다. 기판 상에는 다수의 화소가 존재하고, 각 화소에는, 발광소자에서 흐르는 전류를 제어하기 위한 TFT(이하, 전류 제어용 TFT라 함)(1102), 화소 전극(양극)(1103), 유기화합물층(1104) 및 음극(1105)이 제공되어 있다. 또한, 부호 1113은 전류 제어용 TFT의 게이트에 인가되는 전압을 제어하기 위한 TFT(이하, 스위칭용 TFT라 함)를 나타낸다.

여기서는, 전류 제어용 TFT(1102)가 p채널형 TFT인 것이 바람직하다. 그 대신, n채널형 TFT를 사용할 수도 있으나, 도 12에 도시된 바와 같이 발광소자의 양극에 전류 제어용 TFT를 접속하는 경우에는, p채널형 TFT이 소비전력을 억제할 수 있다. 그러나, 스위칭용 TFT(1113)는 n채널형 TFT이어도 좋고 또는 p채널형 TFT이어도 좋다.

또한, 전류 제어용 TFT(1102)의 드레인에는 화소 전극(1103)이 전기적으로 접속되어 있다. 본 실시예에서는, 화소 전극(1103)의 재료로서 일 함수가 4.5∼5.5 eV인 도전성 재료를 사용하기 때문에, 이 화소 전극(1103)이 발광소자의 양극으로서 기능한다. 화소 전극(1103)에는, 대표적으로는 산화인듐, 산화 주석, 산화 아연 또는 이들의 화합물(예를 들어, ITO)이 사용될 수 있다. 화소 전극(1103) 상에 유기화합물층(1104)이 제공되어 있다.

또한, 유기화합물층(904) 상에는 음극(1105)이 제공되어 있다. 음극(1105)은 일 함수가 2.5∼3.5 eV인 도전성 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 음극(1105)에는, 대표적으로는 알칼리 금속원소 또는 알칼리토류 금속원소를 함유하는 도전막, 알루미늄을 함유하는 도전막, 및 상기 도전막들 위에 알루미늄 또는 은이 적층된 막이 사용된다.

또한, 화소 전극(1103), 유기화합물층(1104), 및 음극(1105)을 포함하는 발광소자(1114)는 보호막(1106)으로 덮여 있다. 이 보호막(1106)은 발광소자(1114)를 산소와 물로부터 보호하기 위해 제공되어 있다. 보호막(1106)의 재료로서는, 질화규소, 산화질화규소, 산화 알루미늄, 산화 탄탈 또는 탄소(구체적으로는, 다이아몬드와 닮은 탄소(DLC))가 사용된다.

다음에, 구동회로(1112)에 대하여 설명한다. 구동회로(1112)는 화소부(1111)로 전송되는 신호(게이트 신호 및 데이터 신호)의 타이밍을 제어하는 영역이고, 이 구동회로에는, 시프트 레지스터, 버퍼, 래치, 아날로그 스위치(전달 게이트) 또는 레벨 시프터가 제공되어 있다. 도 12에서는 이들 회로의 기본 단위로서 n채널형 TFT(1107) 및 p채널형 TFT(1108)로 이루어진 CMOS 회로를 나타내고 있다.

시프트 레지스터, 버퍼, 래치, 아날로그 스위치(전달 게이트) 또는 레벨 시프터의 회로 구성은 공지의 것이어도 좋다. 또한, 도 12에서는, 화소부(1111)와 구동회로(1112)가 동일 기판 상에 제공되어 있지만, 구동회로(1112)를 마련하지 않고 IC 및 LSI를 전기적으로 접속할 수도 있다.

또한, 도 12에서는, 화소 전극(양극)(1103)이 전류 제어용 TFT(1102)에 전기적으로 접속되어 있지만, 음극이 전류 제어용 TFT에 접속된 구조로 할 수도 있다. 그러한 경우, 화소 전극(1103)이 음극(1105)과 동일한 재료로 제조될 수 있고, 음극은 화소 전극(양극)(1103)과 동일한 재료로 제조될 수도 있다. 그러한 경우, 전류 제어용 TFT는 n채널형 TFT인 것이 바람직하다.

또한, 본 실시예에서는, 배선(1109) 및 분리부(1110)로 이루어진 차양을 가지는 형상(이하, 차양 구조라 함)이 제공되어 있다. 도 12에 도시된 배선(1109)과 분리부(1110)로 이루어진 차양 구조는 배선(1109)을 구성하는 금속과 분리부(1110)를 형성하고 상기 금속보다 에칭 레이트가 낮은 재료(예를 들어, 금속 질화물)를 적층하는 단계와, 그것을 에칭하는 단계를 가지는 방법에 의해 형성될 수 있다. 이러한 형상을 사용함으로써, 화소 전극(1103) 및 배선(1109)이 음극(1105)과 전기적으로 단락되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 통상의 액티브 매트릭스형 발광장치와 달리, 화소 상의 음극(1105)이 줄무늬 형상(패시브 매트릭스의 음극과 마찬가지로)으로 형성된다.

여기서 도 12의 액티브 매트릭스형 발광장치의 외관을 도 13(A) 및 도 13(B)에 나타낸다. 도 13(A)에는 상면도가 도시되어 있고, 도 13(B)에는 도 13(A)의 A-A'선을 따라 절단한 단면도가 도시되어 있다. 또한, 도 12에 사용된 부호가 여기서도 사용된다.

점선으로 나타내어진 부호 1201은 소스측 구동회로를 나타내고, 1202는 화소부를 나타내고, 1203은 게이트측 구동회로를 나타낸다. 1204는 커버재를 나타내고, 1205는 밀봉재를 나타내고, 밀봉재(1205)에 의해 둘러싸인 내부에는 공간(1207)이 제공되어 있다.

또한, 부호 1208은 소스측 구동회로(1201)와 게이트측 구동회로(1203)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선을 나타내고, 외부 입력 단자로 사용되는 가요성 인쇄 회로(FPC)(1209)로부터 비디오 신호와 클록 신호를 받는다. 여기서는 FPC만을 나타내고 있지만, 이 FPC에는 인쇄 배선판(PWB)이 부착될 수도 있다. 본 명세서에서의 발광장치에는, 발광 패널에 FPC 또는 PWB를 부착한 상태의 발광 모듈뿐만 아니라, IC를 실장한 발광 모듈도 포함하는 것으로 한다.

다음에, 단면 구조에 대하여 도 13(B)를 참조하여 설명한다. 기판(1101)의 상방에는 화소부(1202)와 게이트측 구동회로(1203)가 형성되어 있고, 화소부(1202)는 전류 제어용 TFT(1102)와 이 전류 제어용 TFT의 드레인에 전기적으로 접속된 화소 전극(1103)을 각각 포함하는 다수의 화소로 이루어져 있다. 또한, 게이트측 구동회로(1203)는 n채널형 TFT(1107)와 p채널형 TFT(1108)의 조합으로 된 CMOS 회로를 사용하여 형성된다.

화소 전극(1103)은 발광소자의 양극으로서 기능한다. 화소 전극(1103)의 양 단부에는 층간절연막(1206)이 형성되어 있고, 화소 전극(1103) 상에는 유기화합물층(1104) 및 발광소자의 음극(1105)이 형성되어 있다.

음극(1105)은 다수의 화소에 공통의 배선으로도 작용하고, 접속 배선(1208)을 통해 FPC(1209)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 화소부(1202) 및 게이트측 구동회로(1203)에 포함되는 모든 소자가 보호막(1206)으로 덮여 있다.

또한, 커버재(1204)는 밀봉재(1205)에 의해 부착되어 있다. 또한, 커버재(1204)와 발광소자 사이의 거리를 확보하기 위해 수지막으로 형성된 스페이서가 제공될 수도 있다. 그리고, 밀봉재(1205) 내부는 밀폐 공간이 되고, 이 공간 내에 질소 또는 아르곤 등의 불활성 가스가 채워진다. 또는, 이 밀폐 공간 내에 산화 바륨과 같은 흡습성 재료를 제공하는 것도 효과적이다.

커버재로서는, 유리, 세라믹, 플라스틱 또는 금속이 사용될 수 있지만, 커버재측으로 광을 방사하는 경우에는 커버재가 투광성이어야 한다. 또한, 플라스틱 재료로서, 섬유 보강 플라스틱(FRP), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 마일러, 폴리에스터 또는 아크릴이 사용될 수 있다.

이상과 같이 하여 기판 상에 형성된 발광소자(1114)를 커버재(1204) 및 밀봉재(1205)를 사용하여 봉입함으로써, 발광소자를 외부로부터 완전히 차단하여, 외부로부터 수분 및 산소와 같은, 산화에 의한 유기화합물층의 열화를 촉진하는 물질이 침입하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 고신뢰성의 발광소자를 얻을 수 있다.

본 실시예의 발광장치는 실시예 1∼실시예 3에서 설명된 성막장치를 사용하여 성막될 수 있다.

[실시예 5]

본 실시예에서는, 본 발명의 성막장치에 의해 제조되는 패시브형(단순 매트릭스형) 발광장치에 대하여 도 14를 참조하여 설명한다. 도 14에서, 부호 1301은 유리 기판을 나타내고, 1302는 투명 도전막으로 된 양극을 나타낸다. 본 실시예에서는, 투명 도전막으로서, 산화인듐 및 산화아연을 포함하는 화합물을 진공 증착법에 의해 형성한다. 도 14에는 도시되어 있지는 않지만, 다수의 양극이 도면의 지면(紙面)에 평행한 방향으로 줄무늬 형상으로 배열되어 있다.

또한, 줄무늬 형상으로 배열된 양극(1302)과 교차하도록 음극 격벽(1303a, 1303b)이 형성되어 있다. 이 음극 격벽(1303a, 1303b)은 도면의 지면에 수직인 방향으로 형성되어 있다.

다음에, 유기화합물층(1304)이 형성된다. 여기서 형성되는 유기화합물층(1304)은, 정공 주입성, 정공 수송성, 발광성, 차단성, 전자 수송성 또는 전자 주입성의 기능을 각각 가지는 다수의 유기화합물이 조합된 다수의 기능 영역을 가지는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시예에서도, 인접한 기능 영역들 사이에 혼합 영역을 형성한다. 또한, 혼합 영역은 앞서 기재한 실시예들에서 설명한 방법을 이용하여 형성된다.

또한, 이들 유기화합물층(1304)은 음극 격벽(1303a, 1303b)에 의해 형성된 홈을 따라 형성되므로, 도면의 지면에 수직인 방향으로 줄무늬 형상으로 배열된다.

그후, 도면의 지면에 수직인 방향이 길이방향이 되고 양극(1302)과 교차하도록 다수의 음극(1305)이 줄무늬 형상으로 배열된다. 또한, 본 실시예에서는, 음극(1305)이 MgAg로 되어 있고, 진공 증착법에 의해 형성된다. 또한, 여기서는 구체적으로 설명하지 않았지만, 음극(1305)은, 소정의 전압이 인가되도록, 후에 FPC가 부착되는 부분까지 배선이 연장되어 있다. 또한, 음극(1305)을 형성한 후, 보호막(1306)으로서 질화규소막이 제공된다.

이상과 같이 하여, 기판(1301) 상에 발광소자(1311)가 형성된다. 본 실시예에서는, 하측 전극이 투광성의 양극(1302)이기 때문에, 유기화합물층에서 발생되는 광이 하면(기판(1301)측)으로 방사된다. 그러나, 발광소자(1311)의 구조를 반대로 하여 하측 전극을 차광성의 음극으로 할 수도 있다. 이 경우에는, 유기화합물층(1304)에서 발생되는 광이 상면(기판(1301)의 반대층)으로 방사된다.

다음에, 커버재(1307)로서 세라믹 기판을 준비한다. 본 실시예의 구조에서는, 차광성이 좋기 때문에 세라믹 기판을 사용하였지만, 앞에서 설명한 바와 같이 발광소자(1311)의 구조를 반대로 한 경우에는, 커버재(1307)는 투광성인 것이 좋기 때문에 플라스틱 또는 유리로 된 기판을 사용할 수 있다.

이렇게 하여 준비된 커버재(1307)는 자외선 경화성 수지로 된 밀봉재(1309)에 의해 접착된다. 밀봉재(1309)의 내부가 밀폐 공간(1308)으로 되어 있고, 이 밀폐 공간 내에 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 기체가 채워진다. 이 밀폐 공간(1308)에 산화바륨과 같은 흡습재를 제공하는 것이 효과적일 수 있다. 마지막으로, 이방 도전성 필름(FPC)(1310)을 부착하여 패시브형 발광장치를 완성한다.

[실시예 6]

발광소자를 사용한 발광장치는 자기발광형이기 때문에, 액정 표시장치에 비하여 밝은 장소에서의 시인성(視認性)이 우수하고, 넓은 시야각을 가진다. 따라서, 본 발명의 발광장치를 사용하여 다양한 전자 장치를 완성할 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 발광장치를 사용한 전자 장치의 예로서는, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 고글형 디스플레이(헤드 장착형 디스플레이), 내비게이션 시스템, 음향 재생 장치(예를 들어, 자동차 오디오 및 오디오 콤포넌트), 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 게임기, 휴대형 정보 단말기(모바일 컴퓨터, 휴대 전화기, 휴대형 게임기, 전자책 등), 및 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치(구체적으로는, 디지털 비디오 디스크(DVD)와 같은 기록 매체의 데이터를 재생하여 그의 화상을 표시할 수 있는 표시장치를 구비한 장치)를 들 수 있다. 특히 휴대형 정보 단말기의 경우, 비스듬한 방향에서 화면을 보는 일이 많기 때문에, 넓은 시야각이 중요하다. 따라서, 휴대형 정보 단말기에 발광소자를 사용한 발광장치를 이용하는 것이 바람직하다. 이들 전자 장치의 구체 예를 도 15(A)∼도 15(H)에 나타낸다.

도 15(A)는 케이스(2001), 지지대(2002), 표시부(2003), 스피커부(2004), 비디오 입력 단자(2005) 등으로 이루어진 표시장치를 나타낸다. 본 발명에 따라 제조된 발광장치는 표시부(2003)에 적용될 수 있다. 발광소자를 가지는 발광장치는 자기발광형이기 때문에, 백라이트를 필요로 하지 않고, 표시부를 액정 표시장치보다 얇게 할 수 있다. 표시장치란, 퍼스널 컴퓨터용, TV 방송 수신용, 및 광고용을 포함하여 정보를 표시하기 위한 모든 표시장치를 가리킨다.

도 15(B)는 본체(2101), 표시부(2102), 수상(受像)부(2103), 조작 키(2104), 외부 접속 포트(2105), 셔터(2106) 등으로 이루어진 디지털 스틸 카메라를 나타낸다. 본 발명에 따라 제조된 발광장치는 표시부(2102)에 적용될 수 있다.

도 15(C)는 본체(2201), 케이스(2202), 표시부(2203), 키보드(2204), 외부 접속 포트(2205), 포인팅 마우스(2206) 등으로 이루어진 노트북형 퍼스널 컴퓨터를 나타낸다. 본 발명에 따라 제조된 발광장치는 표시부(2203)에 적용될 수 있다.

도 15(D)는 본체(2301), 표시부(2302), 스위치(2303), 조작 키(2304), 적외선 포트(2305) 등으로 이루어진 모바일 컴퓨터를 나타낸다. 본 발명에 따라 제조된 발광장치는 표시부(2302)에 적용될 수 있다.

도 15(E)는 기록 매체를 구비한 휴대형 화상 재생 장치(구체적으로는 DVD 플레이어)를 나타낸다. 이 장치는 본체(2401), 케이스(2402), 표시부 A(2403), 표시부 B(2404), 기록 매체(DVD 등) 판독부(2405), 조작 키(2406), 스피커부(2407) 등으로 이루어져 있다. 표시부 A(2403)는 주로 화상 정보를 표시하고, 표시부 B(2404)는 주로 문자 정보를 표시한다. 본 발명에 따라 제조된 발광장치는 표시부 A(2403) 및 표시부 B(2404)에 적용될 수 있다. 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치는 가정용 비디오 게임기도 포함한다.

도 15(F)는 본체(2501), 표시부(2502) 및 암(arm)부(2503)로 이루어진 고글형 디스플레이(헤드 장착형 디스플레이)를 나타낸다. 본 발명에 따라 제조된 발광장치는 표시부(2502)에 적용될 수 있다.

도 15(G)는 본체(2601), 표시부(2602), 케이스(2603), 외부 접속 포트(2604), 원격 제어 수신부(2605), 수상부(2606), 배터리(2607), 음성 입력부(2608), 조작 키(2609), 접안부(2601) 등으로 이루어진 비디오 카메라를 나타낸다. 본 발명에 따라 제조된 발광장치는 표시부(2602)에 적용될 수 있다.

도 15(H)는 본체(2701), 케이스(2702), 표시부(2703), 음성 입력부(2704), 음성 출력부(2705), 조작 키(2706), 외부 접속 포트(2707), 안테나(2708) 등으로 이루어진 휴대 전화기를 나타낸다. 본 발명에 따라 제조된 발광장치는 표시부(2703)에 적용될 수 있다. 표시부(2703)가 검정색의 배경에 흰색 글자를 표시할 경우, 휴대 전화기의 소비전력이 감소된다.

장래에 유기 재료의 발광 휘도가 높게 되면, 본 발명의 발광장치는 출력된 화상 정보를 함유하는 광을 렌즈 등을 통해 확대 투영함으로써 프론트형 또는 리어형 프로젝터에 사용될 수 있다.

또한, 상기 전자 장치들은 인터넷 및 CATV(케이블 텔레비젼) 등의 전자 통신 회선을 통해 보내진 정보를 표시하는 일이 많게 되고, 특히 동영상 정보를 표시하는 기회가 증가하고 있다. 유기 재료는 응답 속도가 매우 빠르기 때문에, 본 발명의 발광장치는 동영상 표시에 적합하다.

또한, 발광장치에서는, 발광부가 전력을 소비하므로, 발광부가 작게 되도록 정보를 표시하는 것이 바람직하다. 휴대형 정보 단말기, 특히, 휴대 전화기 및 음향 재생 장치의 주로 문자 정보를 표시하는 표시부에 발광장치를 사용하는 경우, 비발광부를 배경으로 하여 발광부에서 문자 정보를 형성하도록 장치를 구동하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 성막장치를 이용하여 제조되는 발광장치의 적용 범위는 매우 넓어 모든 분야의 전자 장치에 적용될 수 있다. 본 실시예의 전자 장치는 그의 표시부에, 실시예 1∼실시예 3에서 나타낸 성막장치에 의해 형성되는 실시예 4 또는 5에서 나타내는 발광장치를 사용할 수 있다.

[실시예 7]

다음에, 본 발명에 의해 형성되는 발광장치에 관하여, 지금까지 설명한 바와 같이 각 발광 색을 나타내기 위해 R, G, B에 대응하는 유기화합물을 사용하는 것과 다른 방법에 의해 발광소자에서 풀 컬러 표시를 실현하기 위한 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 백색 발광소자와 컬러 필터를 조합시킨 방법(이하, 컬러 필터법이라 부름)에 대아혀 도 18(A)를 참조하여 설명한다.

컬러 필터법은 백색 발광을 나타내는 유기화합물층을 형성하고, 얻어진 백색 발광을 컬러 필터를 통과시켜 적색, 녹색 및 청색의 발광을 얻는 방식이다.

백색 발광을 얻기 위해서는, 여러 가지가 방법이 있으나, 본 실시예에서는 발광성 영역에서의 발광과 발광색이 다른 색소를 전자 수송층에 도핑하여 발광성 영역으로부터의 발광색과 혼합시켜 백색광을 얻는 경우에 대하여 설명한다. 이 경우에는, 전자 수송성 영역에의 도핑 양을 조절함으로써 전자 수송성 영역 및 발광성 영역에서의 발광이 얻어지도록 한다.

구체적으로는, 유기화합물층은, 전자 수송성의 유기화합물로 형성된 영역과, 발광성의 유기화합물로 형성된 영역, 및 정공 수송성의 유기화합물로 형성된 영역으로 이루어진다. 예를 들어, 전자 수송성의 유기화합물로서는 Alq₃가 사용되고, 이 Alq₃에는 스티릴 색소인 4-디시아노메틸렌-2-메틸-6-(p-디메틸아미노-스티릴)-4H-피란(이하, DCM1이라 부름) 또는 4-디시아노메틸렌-2-메틸-6-(유롤딘-4-일-비닐)-4H-피란(이하, DCM2라 부름) 등의 도펀트가 도핑된다. 또한, 발광성의 유기화합물로서는 디스티릴 유도체인 4,4'-비스(2,2-디페닐-비닐)-바이페닐(이하, DPVBi라 부름)이 사용된다. 정공 수송성의 유기화합물로서는 MTDATA가 사용된다. 이것에 의해, 3종류의 기능 영역을 가지는 유기화합물층이 형성된다. 이 경우에도, 이들 상이한 기능 영역의 계면에 본 발명의 혼합 영역을 제공하는 것이 바람직하다.

이상에 의해 형성된 유기화합물층(1804)에서는, 전자 수송성 영역에서 적색 발광이 얻어지고, 발광성 영역에서 청색 발광이 얻어져, 전체로서 백색 발광을 얻을 수 있다.

또한, 유기화합물층(1804)은 양극(1802)과 음극(1803) 사이에 형성되고, 양극으로부터 주입된 정공과 음극으로부터 주입된 전자가 유기화합물층(1804)에서 재결합함으로써 유기화합물층(1804)에서 백색 발광이 얻어진다.

또한, 이들 발광소자가 기판(1801) 상에 형성되고, 발광소자의 양극(1802) 및 절연막(1806)을 통하여, 적색 발광 이외를 흡수하는 컬러 필터(R)(1805a), 녹색 발광 이외를 흡수하는 컬러 필터(G)(1805b), 및 청색 발광 이외를 흡수하는 컬러 필터(B)(1805c)를 각각 제공함으로써, 발광소자로부터의 백색 발광을 각각의 필터에서 분리하여, 적색, 녹색 및 청색의 발광을 얻는다. 또한, 액티브 매트릭스형의 경우에는, 기판과 컬러 필터 사이에 TFT가 형성되는 구조로 된다.

이 경우에는, 얻어지는 발광색이 달라도, 모든 발광소자가 백색 발광을 나타내는 유기화합물층으로 형성되기 때문에, 발광색 마다 유기화합물층을 따로따로 형성할 필요가 없어, 금속 마스크를 사용할 필요가 없게 된다. 이와 같이 금속 마스크를 사용하지 않고 성막이 가능한 경우에는, 가열에 의한 금속 마스크 변형의 문제가 발생하지 않기 때문에, 본 발명에서의 기판 표면에의 광 조사에 추가하여, 성막 시에 기판을 가열할 수 있다. 이것에 의해, 광 조사만을 행할 때에 비하여 막을 더욱 치밀화할 수 있다.

다음에, 청색 발광성의 유기화합물층을 가지는 청색 발광소자와 형광성 색 변환층을 조합시킴으로써 실현되는 CCM(color changing mediums)법에 대하여 도 18(B)를 참조하여 설명한다.

CCM법은, 기판(1811) 상에서 양극(1812) 및 음극(1813)으로부터 주입된 캐리어가 유기화합물층(1814)에서 재결합하여 광(청색 발광)을 발생시키고, 이 광이 절연막(1816)을 사이에 두고 양극(1812) 아래에 형성된 형광성 색 변환층(1815)을 여기하여, 각각의 색 변환층(1815a, 1815b, 1815c)을 통해 청색에서 적색으로의 변환(B→R), 청색에서 녹색으로의 변환(B→G) 및 청색에서 청색으로의 변환(B→B)(청색에서 청색으로의 변환은 행해지지 않아도 된다)을 행함으로써, 적색, 녹색 및 청색의 발광을 얻는 것이다. CCM법의 경우에도, 액티브 매트릭스형의 경우에는 기판과 컬러 필터 사이에 TFT가 형성되는 구조가 된다.

이 경우에도, 유기화합물층을 따로따로 형성할 필요가 없어, 금속 마스크를 사용할 필요가 없다. 그 결과, CCM법을 사용하는 경우에도, 성막 시에 기판을 가열하는 것과 함께 광 조사를 행함으로써 막의 치밀화를 도모할 수 있다.

또한, CCM법을 사용하는 경우에는, 색 변환층이 형광성이기 때문에 외부 광에 의해 여기되어 콘트라스트를 저하시킬 가능성이 있으므로, 컬러 필터를 장착하는 것 등으로 하여 콘트라스트를 높이는 것이 바람직하다.

그 밖의 기술로서, 포토 브리칭(photo-breaching) 법 등이 있다. 이상과 같이, 본 실시예에서 나타낸 구조의 발광소자는 본 발명의 성막장치 및 성막방법에 의해 제조될 수 있다.

[실시예 8]

본 실시예에서는, 본 발명의 성막장치에 의해 형성되는 발광장치의 화소부 구조에 대하여 설명한다.

화소부(1911)의 상면도의 일부가 도 19(A)에 도시되어 있다. 화소부(1911)에는 다수의 화소(1912a∼1912c)가 형성되어 있다. 이 상면도는 절연층(1902)이 화소에 형성된 화소 전극의 엣지(edge)부를 덮도록 형성된 상태를 나타내고 있다. 따라서, 절연층(1902)은 소스선(1913), 주사선(1914), 전류 공급선(1915)을 덮도록 형성된다. 절연층(1902)은 화소 전극과 TFT과의 접속부가 바닥에 형성되어 있는 영역(1903)도 덮고 있다.

또한, 도 19(B)는, 도 19(A)에 도시된 화소부(1911)의 점선 A-A'를 따라 절단한 단면도를 나타내고, 화소 전극(1901) 상에 유기화합물층(1905a∼1905c)을 형성한 상태를 나타내고 있다. 또한, 동일한 재료로 이루어진 유기화합물층이 도면에 수직인 방향으로 형성되어 있고, 상이한 재료로 이루어진 유기화합물층은 도면에 수평인 방향으로 형성되어 있다.

예를 들어, 화소(R)(1912a)에는 적색광을 방출하는 유기화합물층(R)(1905a)이 형성되고, 화소(G)(1912b)에는 녹색광을 방출하는 유기화합물층(G)(1905b)이 형성되고, 화소(B)(1912c)에는 청색광을 방출하는 유기화합물층(B)(1905c)이 형성되어 있다. 절연막(1902)은 유기화합물층이 형성될 때 마진(margin)이 된다. 유기화합물층의 성막 위치가 다소 벗어나더라도, 절연막(1902) 상에 있으면 문제가 없고, 상이한 재료로 이루어진 유기화합물층이 도 19(B)에 도시된 바와 같이 절연막(1902)상에서 연속된다.

또한, 도 19(C)는, 도 19(A)에 도시된 화소부(1911)의 점선 B-B'를 따라 절단한 단면도를 나타내고, 도 19(B)와 같이 화소 전극(1901) 상에 유기화합물층(1905)을 형성한 상태를 나타내고 있다.

점선 B-B'를 따라 절단된 화소는 적색광을 방출하는 유기화합물층(R)(1905a)이 화소(R)(1912a)에 형성되어 있기 때문에 도 19(C)에 도시된 구조를 가진다.

따라서, 화소부(1911)에는, 적색광을 방출하는 유기화합물층(R)(1905a), 녹색광을 방출하는 유기화합물층(G)(1905b) 및 청색광을 방출하는 유기화합물층(B)(1905c)이 형성듸므로, 풀 컬러의 발광장치가 실현될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 성막장치를 사용하여 발광소자의 유기화합물층을 형성함으로써, 동일 성막실 내에서, 광을 조사하면서 다수의 기능 영역을 가지는 유기화합물층을 연속적으로 형성할 수 있다. 이것에 의해, 유기화합물층을 더욱 치밀화할 수 있고, 기능 영역들 사이의 계면에서의 불순물 오염을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 성막장치에 의해 혼합 영역을 형성할 때, 기능 영역 계면에서의 유기 층 사이의 에너지 배리어를 완화하여 캐리어 주입성을 향상시킬 수 있어, 구동 전압이 낮고 수명이 긴 발광소자를 형성할 수 있다.

Claims (49)

1. 성막실에서, 전극 위에, 정공 수송성과 전자 수송성 중의 어느 한쪽 성질을 가지는 제1 유기화합물로 이루어진 제1 기능 영역을 형성하는 동안 상기 제1 기능 영역에 광을 조사하고;

   상기 성막실에서, 상기 제1 기능 영역 위에, 상기 제1 유기화합물과 제2 유기화합물로 이루어진 혼합 영역을 형성하는 동안 상기 혼합 영역에 광을 조사하여 상기 혼합 영역을 치밀화하고;

   상기 성막실에서, 상기 혼합 영역 위에, 정공 수송성과 전자 수송성 중의 다른 한쪽 성질을 가지는 상기 제2 유기화합물로 이루어진 제2 기능 영역을 형성하는 동안 상기 제2 기능 영역에 광을 조사하는 것을 포함하고,

   상기 제1 유기화합물이 제1 증발원으로부터 기화되고, 상기 제2 유기화합물이 제2 증발원으로부터 기화되며,

   상기 광이 광원으로부터 조사되고, 상기 광원과 상기 제1 증발원과 상기 제2 증발원이 동일 면에 있는, 성막방법.
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19. 성막실에서, 전극 위에, 제1 증발원으로부터 기화된 제1 유기화합물로 이루어진 제1 기능 영역을 형성하는 동안 상기 제1 기능 영역에 광을 조사하고;

    상기 성막실에서, 상기 제1 기능 영역 위에, 상기 제1 증발원으로부터 기화된 상기 제1 유기화합물과 제2 증발원으로부터 기화된 제2 유기화합물로 이루어진 혼합 영역을 형성하는 동안 상기 혼합 영역에 광을 조사하여 상기 혼합 영역을 치밀화하고;

    상기 성막실에서, 상기 혼합 영역 위에, 상기 제1 증발원을 제외하고 상기 제2 증발원으로부터 기화된 상기 제2 유기화합물로 이루어진 제2 기능 영역을 형성하는 동안 상기 제2 기능 영역에 광을 조사하는 것을 포함하고,

    상기 제1 유기화합물은 정공 수송성과 전자 수송성 중의 어느 한쪽 성질을 가지고,

    상기 제2 유기화합물은 정공 수송성과 전자 수송성 중의 다른 한쪽 성질을 가지고,

    상기 광이 광원으로부터 조사되고, 상기 광원과 상기 제1 증발원과 상기 제2 증발원이 동일 면에 있는, 성막방법.
20. 성막장치 내에서 성막하는 성막방법으로서,

    상기 성막장치가,

    반입실,

    얼라인먼트실,

    제1 증발원, 제2 증발원 및 광원을 구비하고, 제1 전극 위에 유기화합물층을 형성하기 위한 제1 성막실,

    세정 예비실,

    제2 전극을 형성하기 위한 제2 성막실, 및

    봉지실을 포함하고,

    상기 제1 증발원이 제1 유기화합물을 가지고, 상기 제2 증발원이 제2 유기화합물을 가지며;

    상기 성막방법이,

    상기 제1 성막실에서, 상기 제1 전극 위에, 상기 제1 증발원으로부터 기화된 상기 제1 유기화합물로 이루어진 제1 기능 영역을 형성하는 동안 상기 제1 기능 영역에 상기 광원으로부터 광을 조사하고;

    상기 제1 성막실에서, 상기 제1 기능 영역 위에, 상기 제1 증발원으로부터 기화된 상기 제1 유기화합물과 상기 제2 증발원으로부터 기화된 상기 제2 유기화합물로 이루어진 혼합 영역을 형성하는 동안 상기 혼합 영역에 상기 광원으로부터 광을 조사하여 상기 혼합 영역을 치밀화하고;

    상기 제1 성막실에서, 상기 혼합 영역 위에, 상기 제1 증발원을 제외하고 상기 제2 증발원으로부터 기화된 상기 제2 유기화합물로 이루어진 제2 기능 영역을 형성하는 동안 상기 제2 기능 영역에 상기 광원으로부터 광을 조사하는 것을 포함하고,

    상기 제1 유기화합물은 정공 수송성과 전자 수송성 중의 어느 한쪽 성질을 가지고,

    상기 제2 유기화합물은 정공 수송성과 전자 수송성 중의 다른 한쪽 성질을 가지고,

    상기 광원과 상기 제1 증발원과 상기 제2 증발원이 동일 면에 있는, 성막방법.
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23. 제 1 항, 제 19 항, 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광을 조사하는 방향이 상기 제1 유기화합물 및 상기 제2 유기화합물의 기화 방향과 동일한 것을 특징으로 하는 성막방법.
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25. 제 1 항, 제 19 항, 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 유기화합물이 기화되는 상기 제1 증발원이 상기 제2 유기화합물이 기화되는 상기 제2 증발원과 다른 것을 특징으로 하는 성막방법.
26. 제 1 항, 제 19 항, 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 증발원과 상기 제2 증발원 각각이 다수 개 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 성막방법.
27. 제 1 항, 제 19 항, 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 유기화합물과 상기 제2 유기화합물이 상기 제1 증발원과 상기 제2 증발원을 연속적으로 작동시킴으로써 연속적으로 증착되는 것을 특징으로 하는 성막방법.
28. 제 1 항, 제 19 항, 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 증발원과 상기 제2 증발원을 동시에 작동시킴으로써 상기 혼합 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 성막방법.
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36. 제 1 항, 제 19 항, 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합 영역이 유기화합물 분자를 포함하고, 상기 유기화합물 분자를 활성화하고 치밀한 막 형성을 조장하도록 상기 혼합 영역에 상기 광이 조사되는 것을 특징으로 하는 성막방법.
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39. 제 1 항, 제 19 항, 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광이 자외선인 것을 특징으로 하는 성막방법.
40. 제 1 항, 제 19 항, 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광이 100∼200 ㎚의 파장을 가지는 것을 특징으로 하는 성막방법.
41. 제 1 항, 제 19 항, 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원이 저압 수은 램프인 것을 특징으로 하는 성막방법.
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46. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서, 상기 광원이 상기 제1 증발원과 상기 제2 증발원 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 성막방법.
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