TW587399B - Method for making electroluminescene (EL) display panel and vapor deposition mask - Google Patents

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Ryuji Nishikawa
Tsutomu Yamada
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Sanyo Electric Co
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Description

587399 五、發明說明(1) 【技術領域】 本發明係有關一種於玻璃基板上形成^元件之製造方 法0 【背景技術】 在各像素採用有機EL元件等以作為發光元件之EL顯示 面板係為一般所知,而更期待一種自發光之平面顯示器能 更為普及。 以有機EL元件而言,在玻璃基板上,由1下〇等透明電 極所構成之陽極以及鋁或與鎂合金等金屬電極所構成之陰 極之間,層積含有發光層之有機層之構造係為一般所知。 在此種有機E L元件之製造上,係採用蒸鍍方法以形成 有機層與金屬電極。在蒸鍍之際,係利用具備與各層所要 求之預定圖案相對應之開口部的蒸鍍遮罩。例如,由於用 於低分子系有機EL元件之有機層材料不宜與水分接觸,故 無法採用於基板整面形成有機層之後進行蝕刻而形成預定 形狀之圖案等方法,而是藉由蒸鍍遮罩預先限定蒸鍍區 域’與蒸鍍同時進行有機層之圖案化。 蒸鍍係於真空室内,將作為處理對象之基板(玻璃基 板)朝向下安裝其蒸鍍面,當蒸鍍遮罩配置於基板之蒸铲 面與蒸發源間之後’將蒸發源加熱以使蒸鍍材料墓發,, 此 經由遮罩之開口部使其附著於基板表面而進行蒸铲7並 以蒸鍍遮罩而言,通常係使用由鎳所構成的‘ 係由於在不銹鋼基材等上形成具有預定圖案之阻劑 (resist),並以電鑄法形成鎳遮罩之技術業已 而
587399 五、發明說明(2) 能穩定地製造良好精密度之遮罩之故。此外,蒸艘遮罩係 配置,較靠近被加熱之蒸發源之處,且蒸發物質^以較高 溫狀態下飄過來,故遮蔽蒸發物之蒸鍍遮罩須承^該等蒸 發物質溫度,而鎳遮罩則具有對此所需之耐熱性。 【發明欲解決之問題】 但是’實際在利用錄之遮罩而進行蒸鍍時,很明頻的 產生無法以充分的高精密度形成圖案之問題。本案發明人 =此問題經反覆實驗研究之結#,證實其係由於鎳遮罩 足夠大時 尤其是發 成顯示裝 面板中各 極為嚴格 為非常大 用大面積 之製造步 遮罩。當 之變形量 本發 形成圖案 【解決問 本發 當在一塊基板 ’在蒸鍍 光層形成 置之品質 像素面積 ,若因遮 的問題。 之母基板 驟中,其 蒸鍍遮罩 增大而產 明之目的 之E L顯示 題之手段 明係為了 内之像 時,即 區域產 顯著下 很小, 罩變形 此外, 以形成 蒸鍍面 之面積 生熱變 為在蒸 面板之 素數較 使蒸鍍 生些許 降。但 故對於 而造成 在顯示 複數個 較寬, 變大時 形,故 鍍技術 製造方 少,每 遮罩些 的位置 是,由 有機層 有機層 面板之 顯示面 且採用 ,由於 位置偏 中提供 法。 許變形 偏移時 於在高 圖案精 之圖案 大型化 板等所 大型遮 遮翠本 移問題 一種可 之發 而於 ,亦 精細 密度 偏移 ,與 謂多 罩作身重 變得 以高 有機 不會 之顯 之要 將會 採行 面取 為蒸 量造 顯著 精密
達成上述 ,其為一種在破
第6頁 587399 五、發明說明(3) 面板之製造方法,其 而以蒸發源將蒸鍍元 際’採用由熱膨脹係 所構成之蒸鍍遮罩, 前述玻璃基板之間, 同時,使前述蒸鍍元 種蒸鍍遮罩具有開口 物質通過,而使電激 案形成在玻璃基板上 前述蒸鍍元件層之 與前述玻璃基板間, 之熱膨脹係數為1 6 0 % 前述蒸鍍遮罩之材料 璃基板上以矩陣配置EL元件之el 特徵為:為形成EL元件之蒸鍍元;^ 件材料蒸發,並蒸鍍於破璃基板上9 數與前述玻璃相同或在其之下之材$ 並將該蒸鍍遮罩配置於前述蒸發源與 而在進行前述蒸鍍元件材料之蒸鍵的 件層形成圖案。 在本發明之另一恶樣,係提供一 部,俾選擇性地使來自蒸發源之蒸發 發光元件之蒸鑛元件層以所希望之圖 的蒸鍍遮罩,於前述玻璃基板上形成 際,將該蒸鍍遮罩配置於前述蒸發源 而該蒸鍍遮罩係由熱膨脹係數對玻璃 以下、3 0 %以上之材料所構成。 此外,在本發明之又一態樣中, 係含有鎂與鎳之合金。 由於採用具有與用作元件基板之玻璃相同等程度或在 其之下之熱膨脹係數的材料構成蒸鍍遮罩,故可利用蒸發 源加熱之方式減低蒸鍍遮罩之熱變形,並得以在玻璃基板 上將蒸鍍元件層高精密度地形成圖案。因此可獲得高品質 EL顯示面板。 在本發明之另一態樣,係一種在玻璃基板上以矩陣配 置電激發光元件之電激發光顯示面板之製造方法,其特徵 為:為形成前述電激發光元件之蒸鍍元件層而以蒸發源將
3l3944R.ptd 第7頁 587399 五、發明說明(4) 蒸鍍7G件材料蒸發,並蒸鍍於玻璃基板上之際,採用 膨脹係數對玻璃之熱膨脹係數為16〇%以下、3〇%以上由熱 料之蒸鍍遮罩,至少於遮罩把持部,以採用具有斜之材 熱膨脹係數為160%以下、30%以上之熱膨脹係數之材’之 遮罩支持機構,將該蒸鍍遮罩配置於前述蒸發源與前之 璃基板間,並與前述蒸鍍元件材料之蒸鍍同時對前=坡 疋件層進行圖案化。 义療鍍 此外,上述蒸鍍遮罩以及前述遮罩把持部之材 概用含有鎂與鎳之合金。 係 如此採用與蒸鍍遮罩同樣具有與玻璃基板同樣埶 把二’亦即與蒸鑛遮罩同樣熱膨脹係數之材料以;‘ 即使蒸鑛時把持部之溫度上升,☆此把持部= 罩ΐ大ΐί:熱應力僅需極小即▼,並可防止對於蒸鍍遮 置電5 i r月之另一態•,係一種在玻璃基板上以矩陣配 為:發光顯示面板之製造方法,其特徵 蒸錢發光元件之蒸鑛元件層而以蒸發源將 罩把拄#材枓蒸並蒸鍍於玻璃基板上之際,至少於遮 3〇Γ以/ a以採用具有對玻璃之熱膨脹係數為160%以下、 罩數之材料之遮罩支持機構,將蒸鑛遮 件材Άίΐ ί源與前述玻璃基板間,並與前述蒸鍍元 j之蒸鍍同時對前述蒸鍍元件層進行圖案化。 脹係I此2於遮罩把持部,以採用與玻璃基板同樣之熱膨 ’、,亦即熱膨脹係數較以往之錄遮罩等小之材料,艮/
Ptd 313944R· M7399
五、發明說明(5) 使由於熱傳導等而使把持部 而易於維持蒸鍍遮罩之支持 【發明之實施形態】 之溫度上升, 機能。 亦由於熱變形少 "以下’根據圖式說明本發明之最佳實施型態(以下稱 知*型態)。第1圖係說明本發明實施型態之有機EL面板 之有機層等的蒸鍍步驟。
配置於真空蒸鍍裝置之蒸鍍室内的EL面板用玻璃基 1 〇,係將其蒸鍍面側朝下設置,並於此玻璃基板丨〇之下 ,配置有比玻璃基板10大之蒸鍍遮罩12。在圖中雖顯示 =鍍遮罩12係與玻璃基板10相隔開,但玻璃基板1〇與蒸鍍 =罩1 2,實際上係幾乎毫無間隙地配置成整面接觸。此 卜,蒸鍍遮罩12之端部係由支持機構14所支持。 。在蒸鍍遮罩12之下方,配置有將蒸發材料加熱(例如 C程度)之蒸發源丨6。在此例中,此蒸發源丨β係朝圖 =深方向呈長線狀之蒸鍍源16,《可朝目中左右方向以 ::後方向㈣。然後,進行加熱使材料蒸發並同時移動 蒸發源1 6以進行蒸鍍作業。 用後之上方’配置有磁鐵18,其係藉由將採 後述磁性材料所構成之蒸鍍遮罩12予以吸附之方式,而 防止遮罩因其本身重量中心部向下方彎曲。 在此種裝置中, 同時,將所對應之遮 間,並將蒸發源1 6來 開口部使蒸發物附著
將預定之蒸發材料 罩1 2安裝於蒸發源 回移動。藉此,可 於玻璃基板10之整 安裝於蒸發源1 6之 16與玻璃基板10之 透過蒸鍍遮罩12之 面,而在與開口部
313944R.ptd 第9頁 587399 五、發明說明(6) 圖案相對應之基板12預定位置上形成有機層等之蒸鍍層。 亦即,利用此種蒸鍍遮罩1 2而在蒸鍍作業之同時使蒸鍍層 形成圖案。 第2圖係顯示蒸鍍遮罩1 2之平面構造例。此遮罩1 2係 為用以形成有機E L元件發光層等有機層的遮罩例。另外, 有機EL元件之構造將詳述於後。在遮罩12上,以矩陣配置 於玻璃基板之R、G、B用有機EL元件之對應發光區域内, 僅於同色之發光區域形成有開口部。此遮罩丨2係可使用於 以各R、G、B均不同之有機發光材料形成有機^^元件時, 並於形成1個顏色之有機層或發光層之際,如第1圖所示地 配置於玻璃基板10之下方而進行蒸鍍,並變更蒸發源16之 蒸發材料,而且蒸鍍遮罩1 2可變更為其他顏色用,或使其 移動,而在遮罩開口部與玻璃基板丨〇間之相對關係上,達 成至圖中之一點鏈線之位置,藉以依序蒸鍍形成其他顏色 之有機層。 上述之蒸鍍遮罩1 2之材料,在本實施型態中,係採用 熱膨脹係數與玻璃相同或在其以下之材料,而玻璃之熱膨 脹係數比純Νι低1/3左右。其中,包含有鐵與鎳之合金即 為一例’但亦能夠採用熱膨脹係數與玻璃接近者或是比其 更低者。 亦即,採用
587399 五、發明說明(7)
數 17· 5x 10-7/〇C (iii)超級鎳鐵合金材:Fe+31%Ni+5%°Co —熱膨脹係數6· 9x 1 0_7/°c。 玻璃之熱膨脹係數為38x 10-7左右,而用作習知遮罩 之材料的鎳的熱膨脹係數為130x 1〇左右。因此,上述材 料可以說熱膨脹率比較接近玻璃。然後,藉由採用此等材 料形成遮罩12’可使蒸鍍時之遮罩12之熱膨脹與玻璃基板 10之熱膨脹達到同樣程度,使遮罩12之變形因受到基板1〇 相同程度之變形而抵銷,而排除溫度上升之影響,可正確 的形成圖案。 此外’蒸鍍遮罩由於配置在比作為蒸鍍對象之玻璃基 板1 0更為高溫之蒸發源1 6附近,故按照其與蒸發源1 β間之 距離’遮罩溫度亦將比玻璃基板1 〇高出2 〇 °c到3 0 °C。因 此,如使用熱膨脹係數比玻璃低者作為蒸鍍遮罩1 2,則可 更為減低遮罩12之熱變形’而達到提昇圖案精密度之目 的。 茲以採用N i於蒸鍍遮罩時為例進行說明。當蒸鍍時基板與 蒸鍍遮罩之溫度各高l〇°C時,將40 0mm寬之蒸鍍遮罩以及 玻璃基板1 0予以比較,則(1 3 0 - 3 8 ) X 1 〇、! 〇 t = 9 , 2 χ 10-5 (玻璃之熱膨脹係數:38χ 10_7、Ni之熱膨脹係數: 130x 10'7) 〇 因此,40 Ommx 9. 2x 10_5=36,將產生 36/zm 之偏移。 在實用上,需將熱膨脹所導致之玻璃基板10與蒸鍍遮罩J2 間之位移予以控制在1 〇 # m以内。於是,當4 〇 〇mm寬時,熱
313944R.ptd 第11頁 587399 五、發明說明(8) 膨脹係數以設定於60x 1〇-Vt:(對玻璃之熱膨脹係數為 157%)〜13χ 1〇-7(對玻璃之熱膨脹係數為34%)為理相。 亦即,對於玻璃之熱膨脹係數,蒸鍍遮罩之熱膨脹係^以 〜3〇%之範圍為佳。以採用滿足此種條件之熱膨脹係 以作為蒸鍍遮罩,纟蒸鍍時不會在蒸鍍遮罩發生 ΪΪίίί偏離之熱㈣,並可以高精密度將有機層等塞 鍍於玻璃基板上。 ^ A % ΐ次:當蒸鍍遮罩12過厚時,則由蒸發源16從傾斜方 質,將無法貫穿遮罩開口部而導致蒸鑛效 ί及4鍍精贫度之下降。故此蒸鍍遮罩12之厚度,係#外 較,非常的/因此、玻璃基板10相比 上亦需具備有充分的強t,;;:::;::“等厚度 足此條件。再者,由於上述材;=:广則能夠滿 料來作為遮罩材料時,#由二生=材料而非磁性體材 彎曲。 防止因遮罩本身重量所造成之 作為:罩卜12:^之2!要?2利用含有鐵及鎳之合金來 下,並具有充分耐熱性之材;:::率接近玻璃或在其之 例如,以玻璃形成遮罩12亦極/不以上述材料為限。 板1 〇與遮罩12之熱膨脹係數達:心藉此,可使玻璃基 妖建成一致,而能實施正確的圖 587399
案形成作業。 此外,在針對遮罩支持機構 機構1 4執持蒸鍍遮罩丨2之端部、言遲罩框)1 4,以由執持 有與蒸鍍遮罩1 2相同熱膨脹^ =材=構造時,係以藉由具 至少遮罩執持部20為理想。亦即,^以構成支持機構14之
(熱膨脹係數35x 1〇-7/。(:至55><丨『列如,係以42ALLOY (Invar)(熱膨脹係數17. 5χ 1〇 ^ C )、鎳鐵合金材 (熱膨脹係數6· gx 1 〇-7/°c )箄, 、、超級鎳鐵合金材 板之熱膨脹係數為160%以下、3〇% 具有對玻璃基 料,用於遮罩執持不20之遮 ^之熱膨脹係數之材 用此種材料’在因熱傳導等 田::::、藉由私 止對於菽缺、京罢1 〇 士 寸叩1定執4 /皿度上升時,即可防 之材料^ ^ f 生過大的應力。此外,不論蒸鍍遮罩 下、3〇y " 採用具有對玻璃基板之膨脹係數為160%以 罩執接之熱膨脹係數之材料於遮罩執持機構14之遮 料微小 ί變形將較以往Ni等之熱膨脹係數較大之材 而‘確實溫之際亦不易失去蒸鍵遮罩12之執持力, =3圖係顯示採用上述蒸鍍方法而形成之有機el顯示 TPT、 寺政電路例。各像素係具備有第一及第二 iM / _保持電容CSC以及有機EL元件。第4圖係顯示於有機 L· L顯不面起久你 . w攸合像素中之第二TFT以及有機EL元件之剖面構 接 、-TFT中’其閘極電極係與選擇(掃描)線相連 t ^象選擇訊號而導通,此時與輸出至數據線之顯示 587399 五、發明說明(ίο) 數據對應之電荷係經由第一TFT之源極沒極 電容Csc。第二TFT中,其源極(、方炻^保持 連接,而沒極(或源極)則連』與電源線82相
〜逆得於機ELtg件之陽極9〇。此 外,第二TFT之閘極80係連接於伴括雷六r yU
連接於電源(Pvdd)線與有機阢元件之陽極(第一 1 J 之間,並因應由保持電容Csc而施加於閘極之電壓,使來 自電源之電流供給至有機EL元件之陽極。有機阢元件係且 有如第4圖所示之剖面構造,於第一電極9〇與第二電極 之間形成含有發光層之有機層100。 ★用以驅動有機EL元件之第二TFT以及第4圖中未顯示之 第一 TFT,係具有相互近似之構造,且形成於玻璃等透明 基板70上,形成有藉由雷射退火處理而多結晶化之多晶矽 等所構成之主動層72 ’且覆蓋此主動層72而形成或有閘極 絕緣膜74 '閘極80。第二TFT之源極(或汲極)係經由貫 穿覆蓋TFT整體而形成之層間絕緣膜76與閘極絕緣膜以所 形成之接觸孔而與電源線82相連接,並覆蓋電源線82而於 基板整面形成第一平坦化絕緣膜78。在此第一平坦化絕緣 膜78之上形成有第一電極90 ’其藉由蝕刻而於每一像素個 別形成圖案之ITO所構成,而此第一電極90係經由貫通第 一平坦化絕緣膜78、層間絕緣膜76以及閘極絕緣膜74所形 成之接觸孔而與第二TFT之汲極(或源極)相連接。 有機EL元件係於玻璃基板70上形成用以驅動此有機£1 元件之第^一 TFT以及第4圖中未顯不之第一 TFT盘保持電 容,並於形成平坦化絕緣膜78之後,形成於該平坦化絕緣
313944R.ptd 第14頁 587399 五、發明說明(11) 膜7 8之上。有機e丨开杜夕键 電極,其可發揮陽極作ΐ第;電=0係採用IT0等之透明 合金等之金屬t極,並可發極92係採㈣如銘及其 =中Λ序層積而成。然後,在構成等些有機EL元 法而:成。圖:中第:電極92係利用上述之蒸鍵方 盥第一雷权on圖中,有機層100中之發光層120,係 =第一電極90同樣(比第一電極9〇稍大),每一像 獨立圖案,而正孔傳輸層11 0以及電子傳浐層η η目,丨且^入 之圖案。此外,作為陰:之子第 之大::::匕此種有機層10°之發光層120,係於基板 ΐϊΐ,ί 4鑛形成正孔傳輪層之後,將第2圖所示之 :色:件發光㈣具有開口之蒸鍍遮罩12配置於基板之 蒸梦之η =蒸發源16將對應之發光材料蒸發,藉此在進行 ί=ί ’可按每一像素獲得獨立之圖案。此時以蒸鍍 =由☆係採用熱·脹率與玻璃㈣或在其 圖:Ϊ料所構成之遮罩蒸鍍時之變形較少,在第4 於發光層120之形成區域所對應之第-電極9〇之 蚀不會有相對偏移而能正確地形成圖,。另外, 輸層11〇與電子傳輸層’亦與發光層12〇一樣, 2 =設定個別圖案時,與發光層120同樣具有如第2 構成:圖案’且採用熱膨脹率為如上述所示材料所 偁风之蒸鍍遮罩1 2。 在各像素具有有機EL元件以及用以驅動此有機el元件
313944R.ptd
587399
$開關之主動矩陣型顯示面板中,經由數據線Dl 么、給顯示數據時,則與該數據對應之電壓會 象素 以及保持電容Csc而施加於第二TFT之閘極,並由 一TFT 將與顯示數據對應之電流供給至有機乩元件之第L源Pvdd 9〇。藉此,在發光層120中,從第一電極9〇經由正〜電極 層110注入正孔,並從第二電極92經由電子傳輸層丨專輸^ 電子,並於發光層120内產生正孔與電子之再結合用, 並藉由激發有機發光分子,並使其回到基底狀 4 該發光分子固有顏色之光線。然後,有機EL元;由::: 夾第一電極90與第二電極92區域間之有機層會發光,、因 此’可藉由採用如本實施型態所示之蒸鍍遮罩1 2,使有機 EL元件之有機層相對於第一電極9〇之位置具備高精密度, 藉此可使面板内各像素之發光面積、發光亮度一欵。又 【發明效果】 依據以上所述之本發明構成,藉由蒸鍍遮罩史改良, 可使採用此遮罩之有機乩元件之有機層等之蒸鍍圖案^密 度提高’並獲得高品質的EL顯示面板。
587399 圖式簡單說明 【圖面簡單說明】 第1圖係說明本發明之實施型態之蒸鍍步驟的圖。 第2圖係顯示本發明實施型態之蒸鍍遮罩之平面構造 {列 〇 第3圖係顯示藉由本發明實施型態之方法所製造之有 機EL顯示面板之各像素之電路構成的圖。 第4圖係顯示藉由本發明實施型態之方法所製造之有 機EL顯示面板像素之部分剖視構造圖。 【元件符號說明】 10 玻 璃 基 板 12 蒸 鍍 遮 罩 14 支 持 機 構 16 蒸 發 源 18 磁 鐵 70 透 明 基 板 72 主 動 層 74 閘 極 絕 緣 膜 76 層 間 絕 緣 膜 78 第 一 jjj"一 平 坦 化絕緣膜 80 閘 極 90 第 _丨丨丨丨丨"_丨 電 極 92 第 二 電 極 100 有 機 層 110 正 孔 傳 輸 層 120 發 光 層 130 電 子 傳 輸 層
313944R.ptd 第17頁

Claims (1)

  1. 〜^ 案號91119831 ❿脾曰 修正 '申請專利範圍 補无丨 —種電激發光顯示板之製造方法,係在玻璃基板上以 矩陣配置EL元件之EL顯示板之製造方法,其特徵為: 為形成EL元件之蒸鍍元件層而以蒸發源將蒸鍍元件材 料蒸發,並蒸鍍於玻璃基板上之際,採用由熱膨脹係 數對玻璃基板之膨脹係數為1 6 0 %以下、3 0 %以上之材料 所構成之蒸鍍遮罩,並將該蒸鍍遮罩配置於前述蒸發 源與前述玻璃基板之間,而在進行前述蒸鍍元件材料 之蒸鍍的同時,使前述蒸鍍元件層形成圖案。 一種蒸鍍遮罩,係具有開口部俾選擇性地使來自蒸發 源之蒸發物質通過,而使電激發光元件之蒸鍍元件層 以所希望之圖案形成在玻璃基板上的蒸鍍遮罩,於前 述破璃基板上形成前述蒸鍍元件層之際,將該蒸鍍遮 罩,置於前述蒸發源與前述玻璃基板間,其特徵為 1蒸鍍遮罩係由熱膨脹係數對玻璃基板之膨脹係數為 160%以下、3〇%以上之材料所構成。 ::請範圍第丨項之電激發光顯示板之製造方法, 二ί電鍵遮罩之材料係為含有鎮與錄之合金。 矩= =板:製造方法,係於玻璃基板上以 層而以蒸發i脾ΐ形成前述電激發光元件之蒸鍍元件 板上之際,採、用=f二件材料蒸發,並蒸鍍於玻璃基 160%以下、3nG/j;i…、杉脹係數對玻璃之熱膨脹係數為 持部,以採用i右之材料之蒸鍍遮罩,至少於遮罩把 用具有對破璃之熱膨脹係數為16〇%以下、
    587399 _案號91119831 年汐月> 1曰 修正_一 六、申請專利範圍 3 0 %以上之熱膨脹係數之材料之遮罩支持機構,將該蒸 鍍遮罩配置於前述蒸發源與前述玻璃基板間,並與前 述蒸鍍元件材料之蒸鍍同時對前述蒸鍍元件層進行圖 案化。 5. 如申請專利範圍第4項之電激發光顯示板之製造方法, 其中,前述蒸鑛遮罩以及前述遮罩執持部之材料係為 含有鎂與鎳之合金。 6. —種電激發光顯示板之製造方法,係在玻璃基板上以 矩陣配置電激發光元件之電激發光顯示板之製造方 法,其特徵為:為形成前述電激發光元件之蒸鍍元件 層而以蒸發源將蒸鍍元件材料蒸發,並蒸鍍於玻璃基 板上之際,至少於遮罩把持部,以採用具有對玻璃之 熱膨脹係數為1 6 0 %以下、3 0 %以上之熱膨脹係數之材料 之遮罩執持機構,將蒸鍍遮罩配置於前述蒸發源與前 述玻璃基板間,並與前述蒸鍍元件材料之蒸鍍同時對 前述蒸鍍元件層進行圖案化。 7. 如申請專利範圍第6項之電激發光顯示板之製造方法, 其中,前述遮罩執持部之材料係為含有鎂與鎳之合 金0
    313944R 修正本.ptc 第19頁
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