WO2015186796A1 - 蒸着方法及び蒸着装置 - Google Patents

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WO2015186796A1
WO2015186796A1 PCT/JP2015/066221 JP2015066221W WO2015186796A1 WO 2015186796 A1 WO2015186796 A1 WO 2015186796A1 JP 2015066221 W JP2015066221 W JP 2015066221W WO 2015186796 A1 WO2015186796 A1 WO 2015186796A1
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vapor deposition
mask
opening
substrate
restriction
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PCT/JP2015/066221
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伸一 川戸
菊池 克浩
越智 貴志
勇毅 小林
和樹 松永
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シャープ株式会社
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    • H10K50/11OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/12OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising dopants

Definitions

  • the present invention relates to a vapor deposition method and a vapor deposition apparatus for forming a film having a predetermined pattern on a substrate.
  • the present invention also relates to an organic EL (Electro Luminescence) display device provided with a light emitting layer formed by vapor deposition.
  • This application claims priority on June 5, 2014 based on Japanese Patent Application No. 2014-116936 for which it applied to Japan, and uses the content here.
  • an organic EL display device (display) including an organic EL element
  • a thin-film organic EL element is provided on a substrate provided with a TFT (thin film transistor). ing.
  • TFT thin film transistor
  • an organic EL layer including a light emitting layer is laminated between a pair of electrodes.
  • a TFT is connected to one of the pair of electrodes.
  • An image is displayed by applying a voltage between the pair of electrodes to cause the light emitting layer to emit light.
  • organic EL elements including light emitting layers of red (R), green (G), and blue (B) are arranged and formed on a substrate as sub-pixels. A color image is displayed by selectively emitting light from these organic EL elements with a desired luminance using TFTs.
  • a light emitting layer made of an organic light emitting material that emits light of each color is formed in a predetermined pattern for each organic EL element by using a vacuum deposition method.
  • a mask also referred to as a shadow mask
  • openings having a predetermined pattern are formed is used.
  • the deposition surface of the substrate to which the mask is closely fixed is opposed to the deposition source.
  • the vapor deposition particle (film-forming material) from a vapor deposition source is vapor-deposited on a vapor deposition surface through the opening of a mask, and the film of a predetermined pattern is formed. Vapor deposition is performed for each color of the light emitting layer (this is called “separate vapor deposition”).
  • a metal mask As a mask, different layers are vapor-deposited using a metal mask (FMM: fine metal mask) having openings with high accuracy.
  • FMM fine metal mask
  • vapor deposition is performed while the substrate and the mask are in close contact. Bringing such a mask into contact with the substrate, on the other hand, has caused many adverse effects, and even a reduction in accuracy.
  • the mask itself is affixed to the frame by a very strong tension, but the following problems occur in the process of bringing the mask and the substrate into close contact.
  • the mask and the substrate are first aligned in the apparatus in a state where they are separated from each other, and then brought into close contact with each other.
  • the adhesion behavior differs depending on the tension balance of the mask itself, physical sagging, the strength of the magnet in the case of a metal mask, and the presence of surface foreign matter, and the adhesion at a position different from the desired alignment position. May occur. This misalignment is very difficult to control and causes a reduction in accuracy.
  • RGB coating such as a display
  • multiple colors are deposited in sequence, but the shielding part of the mask comes into contact with the film surface that has already been deposited, causing damage to the film surface and resulting in light emission characteristics. There is a risk of adverse effects.
  • the thickness of the mask is very thin at several tens of ⁇ m, and damages such as a decrease in tension and adhesion of foreign matter are received every time when contact and separation are repeated in a plurality of vapor deposition processes.
  • damage is significant in a high-definition mask, which simply causes an increase in the number of cleanings, a decrease in the number of uses, and consequently an increase in cost, and causes the above-mentioned fundamental decrease in accuracy.
  • Patent Document 1 a technique for increasing the directivity of the deposition beam is known.
  • the direction of the particles reaching the substrate is not uniquely limited, and eventually the particles enter from various directions.
  • the spread of the vapor deposition pattern cannot be suppressed, and high-definition coating cannot be realized.
  • Some aspects of the present invention have been made in view of the above circumstances, and provide a vapor deposition method and a vapor deposition apparatus capable of limiting the spread angle of vapor deposition particles and forming a high-definition pattern with high productivity. It is intended to achieve the purpose.
  • a vapor deposition apparatus is a vapor deposition apparatus that forms a film having a pattern corresponding to the opening shape of the mask opening on a substrate via a vapor deposition mask in which a mask opening is formed.
  • a deposition unit comprising: a deposition source having at least one deposition source opening; and a limiting plate unit having a restriction opening through which deposition particles emitted from the deposition source opening pass; the substrate and the mask; An alignment mechanism for aligning, and a movement of moving one of the aligned mask, the substrate, and the vapor deposition unit relative to the other along a first direction that is an in-plane direction of the substrate.
  • a limiting opening is disposed on the normal direction side of the substrate with respect to the vapor deposition source opening, and the limiting plate unit includes the substrate
  • the directivity in the in-plane direction of the vapor deposition particles heading is limited, and the vapor deposition particles that pass through the adjacent restriction openings do not reach the mask opening where the vapor deposition particles enter through the restriction openings. Limit the angle. As a result, even when vapor deposition is performed in a non-contact state in which the mask and the substrate are separated from each other, the vapor deposition particles substantially advance straight in the normal direction, so that the coating is not formed so as to spread over the mask opening.
  • a vapor deposition method is a vapor deposition method in which vapor deposition particles are attached to a substrate through a vapor deposition mask in which a mask opening is formed to form a film having a pattern corresponding to the opening shape of the mask opening.
  • a step of aligning the substrate and the vapor deposition mask by an alignment mechanism as a second step, a step of fixing and maintaining the substrate and the vapor deposition mask in an aligned state
  • the vapor deposition source having at least one vapor deposition source opening and the vapor deposition unit in a vapor deposition unit composed of a limiting plate unit emit the vapor deposition particles from the vapor deposition source opening, and the vapor deposition particles emitted from the vapor deposition source opening are When passing through the restriction opening provided in the restriction plate unit located on the substrate side with respect to the vapor deposition source opening, Limiting the emission angle of the vapor deposition particles by the restriction opening so that the vapor deposition particles passing through the adjacent restriction openings do not reach at the position of the mask opening where the vapor deposition particles incident through the restriction opening are incident;
  • a fourth step one of the aligned vapor deposition mask and the substrate and the vapor deposition unit that emits the
  • the limiting plate unit limits the directivity in the in-plane direction of the vapor deposition particles toward the substrate and limits the emission angle so as to be substantially in the substrate normal direction. It is possible to produce an effect that the region on the substrate to which the particles adhere can be formed so as to substantially coincide with the mask opening.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an organic EL display device.
  • FIG. 2 is a plan view showing a configuration of a pixel constituting the organic EL display device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the TFT substrate constituting the organic EL display device taken along line 3-3 in FIG.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the manufacturing process of the organic EL display device in the order of steps.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the basic configuration of the vapor deposition apparatus according to the first embodiment of the present invention. 6 is a front cross-sectional view of the vapor deposition apparatus shown in FIG. 5 along a plane that passes through the vapor deposition source opening and is perpendicular to the traveling direction of the substrate.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an organic EL display device.
  • FIG. 2 is a plan view showing a configuration of a pixel constituting the organic EL display device shown in FIG
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of a mask constituting the vapor deposition apparatus shown in FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view of a unit pattern mask constituting the mask shown in FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the moving direction of the substrate, showing how the coating film is formed on the substrate in the vapor deposition apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a basic configuration of a vapor deposition apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view showing a basic configuration of a vapor deposition apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • the vapor deposition apparatus of the present invention is a vapor deposition apparatus that forms a film having a pattern corresponding to the shape of the opening of the mask opening on a substrate through a vapor deposition mask in which a mask opening is formed. Aligning the substrate and the mask with a deposition unit having a deposition source having two deposition source openings and a restriction plate unit having a restriction opening through which vapor deposition particles emitted from the deposition source opening pass.
  • An alignment mechanism a moving mechanism that moves one of the aligned mask and the substrate, and the vapor deposition unit relative to the other along a first direction that is an in-plane direction of the substrate;
  • the restriction opening is disposed on the normal direction side of the substrate with respect to the vapor deposition source opening, and the restriction plate unit is directed to the substrate.
  • the directivity of the particles in the in-plane direction is limited, and the incident angle is set so that the vapor deposition particles that pass through the adjacent restriction openings do not reach the mask opening where the vapor deposition particles enter through the restriction openings. Restrict.
  • the vapor deposition particles substantially advance straight in the normal direction, so that the coating is not formed so as to spread over the mask opening.
  • substantially straight means that the vapor deposition particles that have passed through the adjacent restriction openings pass through the mask opening without being mixed with each other, and the incident angle of the vapor deposition particles is actually limited to 90 °. It has not been done.
  • the mask includes an open mask having an opening, and a pattern mask having an end fixed to the open mask so that a tensile force is applied to the open mask. It is preferable that the pattern mask can be separated from the substrate surface by a distance set by the thickness of the open mask during vapor deposition. As a result, in the vapor deposition process, the film can be formed in a state where the mask and the substrate are not in contact with each other. Therefore, it is possible to avoid the deterioration in accuracy due to the occurrence of damage in the high-definition mask due to the above, and the adverse effect on the light emission characteristics due to the occurrence of damage on the film surface due to contact between the formed film surface and the mask.
  • the moving mechanism moves one of the substrate and the deposition unit along the first direction with respect to the other. It is preferable to relatively move.
  • the 1st direction dimension of a vapor deposition mask can be made smaller than the 1st direction dimension of a board
  • the vapor deposition source may be provided with a plurality of vapor deposition source openings
  • the restriction plate may be provided with a plurality of restriction openings respectively corresponding to the vapor deposition source openings.
  • the limiting plate can be composed of a plate body having a thickness in the normal direction of the substrate, thereby forming a limiting opening and vapor-depositing by setting the opening shape and the shape in the thickness direction in advance. It is possible to control the maximum incident angle of the particles with respect to the substrate. Moreover, the utilization efficiency of the material of the first vapor deposition particles can be improved while preventing the occurrence of color mixing.
  • the limiting plate unit is provided with a film thickness correction plate positioned closer to the substrate than the limiting plate, and the film thickness correction plate has the first in the in-plane direction.
  • a correction opening for uniformizing the distribution of the deposited film thickness in the second direction orthogonal to the one direction can be provided corresponding to each of the limiting openings. Thereby, the distribution of the deposited film thickness can be made uniform even in the second direction in which the limiting plate unit does not move.
  • the correction opening of the present invention is set such that the width dimension in the first direction is reduced at the central portion as compared to both end portions in the second direction, so that the limit plate unit moves in the moving direction.
  • the nonuniformity of the film thickness in the left-right direction can be reduced, and the distribution of the deposited film thickness can be made uniform also in the second direction.
  • the vapor deposition method of the present invention is a vapor deposition method having a vapor deposition step in which vapor deposition particles are deposited on a substrate to form a film having a predetermined pattern, and the vapor deposition step is performed using any one of the vapor deposition apparatuses described above. It is preferable.
  • the coating film is a light emitting layer of an organic EL element.
  • the organic EL display device of this example is a bottom emission type in which light is extracted from the TFT substrate side, and controls light emission of pixels (sub-pixels) composed of red (R), green (G), and blue (B) colors.
  • This is an organic EL display device that performs full-color image display.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an organic EL display device.
  • FIG. 2 is a plan view showing a configuration of a pixel constituting the organic EL display device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the TFT substrate constituting the organic EL display device taken along line 3-3 in FIG.
  • the organic EL display device 1 includes an organic EL element 20, an adhesive layer 30, and a sealing substrate 40 connected to a TFT 12 on a TFT substrate 10 on which a TFT 12 (see FIG. 3) is provided. It has the structure provided in order.
  • the center of the organic EL display device 1 is a display area 19 for displaying an image, and an organic EL element 20 is disposed in the display area 19.
  • the organic EL element 20 is sealed between the pair of substrates 10 and 40 by bonding the TFT substrate 10 on which the organic EL element 20 is laminated to the sealing substrate 40 using the adhesive layer 30. As described above, since the organic EL element 20 is sealed between the TFT substrate 10 and the sealing substrate 40, entry of oxygen and moisture into the organic EL element 20 from the outside is prevented.
  • the TFT substrate 10 includes a transparent insulating substrate 11 such as a glass substrate as a supporting substrate.
  • the insulating substrate 11 does not need to be transparent.
  • a plurality of wirings 14 including a plurality of gate lines laid in the horizontal direction and a plurality of signal lines laid in the vertical direction and intersecting the gate lines are provided. It has been.
  • a gate line driving circuit (not shown) for driving the gate line is connected to the gate line
  • a signal line driving circuit (not shown) for driving the signal line is connected to the signal line.
  • sub-pixels 2R, 2G, and 2B made of organic EL elements 20 of red (R), green (G), and blue (B) colors are provided in each region surrounded by the wirings 14, respectively. They are arranged in a matrix.
  • the sub-pixel 2R emits red light
  • the sub-pixel 2G emits green light
  • the sub-pixel 2B emits blue light.
  • Sub-pixels of the same color are arranged in the column direction (vertical direction in FIG. 2), and repeating units composed of sub-pixels 2R, 2G, and 2B are repeatedly arranged in the row direction (left-right direction in FIG. 2).
  • the sub-pixels 2R, 2G, and 2B constituting the repeating unit in the row direction constitute the pixel 2 (that is, one pixel).
  • Each sub-pixel 2R, 2G, 2B includes a light-emitting layer 23R, 23G, 23B responsible for light emission of each color.
  • the light emitting layers 23R, 23G, and 23B extend in a stripe shape in the column direction (vertical direction in FIG. 2).
  • the configuration of the TFT substrate 10 will be described.
  • the TFT substrate 10 is formed on a transparent insulating substrate 11 such as a glass substrate, a TFT 12 (switching element), a wiring 14, an interlayer film 13 (interlayer insulating film, planarizing film), an edge cover 15, and the like. Is provided.
  • the TFT 12 functions as a switching element that controls the light emission of the sub-pixels 2R, 2G, and 2B, and is provided for each of the sub-pixels 2R, 2G, and 2B.
  • the TFT 12 is connected to the wiring 14.
  • the interlayer film 13 also functions as a planarizing film, and is laminated on the entire surface of the display region 19 on the insulating substrate 11 so as to cover the TFT 12 and the wiring 14.
  • a first electrode 21 is formed on the interlayer film 13.
  • the first electrode 21 is electrically connected to the TFT 12 through a contact hole 13 a formed in the interlayer film 13.
  • the edge cover 15 is formed on the interlayer film 13 so as to cover the pattern end of the first electrode 21.
  • the edge cover 15 has a short circuit between the first electrode 21 and the second electrode 26 constituting the organic EL element 20 because the organic EL layer 27 is thinned or electric field concentration occurs at the pattern end of the first electrode 21. This is an insulating layer for preventing this.
  • the edge cover 15 is provided with openings 15R, 15G, and 15B for each of the sub-pixels 2R, 2G, and 2B.
  • the openings 15R, 15G, and 15B of the edge cover 15 serve as light emitting areas of the sub-pixels 2R, 2G, and 2B.
  • each of the sub-pixels 2R, 2G, 2B is partitioned by the edge cover 15 having an insulating property.
  • the edge cover 15 also functions as an element isolation film.
  • the organic EL element 20 will be described.
  • the organic EL element 20 is a light emitting element that can emit light with high luminance by low voltage direct current drive, and includes a first electrode 21, an organic EL layer 27, and a second electrode 26 in this order.
  • the first electrode 21 is a layer having a function of injecting (supplying) holes into the organic EL layer 27. As described above, the first electrode 21 is connected to the TFT 12 via the contact hole 13a.
  • the organic EL layer 27 includes a hole injection layer / hole transport layer 22, light emitting layers 23 ⁇ / b> R, 23 ⁇ / b> G, between the first electrode 21 and the second electrode 26 from the first electrode 21 side. 23B, the electron transport layer 24, and the electron injection layer 25 are provided in this order.
  • the first electrode 21 is an anode and the second electrode 26 is a cathode.
  • the first electrode 21 may be a cathode and the second electrode 26 may be an anode.
  • the organic EL layer 27 is configured. The order of each layer is reversed.
  • the hole injection layer / hole transport layer 22 has both a function as a hole injection layer and a function as a hole transport layer.
  • the hole injection layer is a layer having a function of increasing hole injection efficiency into the organic EL layer 27.
  • the hole transport layer is a layer having a function of improving the efficiency of transporting holes to the light emitting layers 23R, 23G, and 23B.
  • the hole injection layer / hole transport layer 22 is uniformly formed on the entire surface of the display region 19 in the TFT substrate 10 so as to cover the first electrode 21 and the edge cover 15.
  • the hole injection layer / hole transport layer 22 in which the hole injection layer and the hole transport layer are integrated is provided.
  • the hole transport layer may be formed as a layer independent of each other.
  • the light emitting layers 23R, 23G, and 23B correspond to the columns of the sub-pixels 2R, 2G, and 2B so as to cover the openings 15R, 15G, and 15B of the edge cover 15, respectively. Is formed.
  • the light emitting layers 23R, 23G, and 23B are layers having a function of emitting light by recombining holes injected from the first electrode 21 side and electrons injected from the second electrode 26 side. .
  • Each of the light emitting layers 23R, 23G, and 23B includes a material having high light emission efficiency such as a low molecular fluorescent dye or a metal complex.
  • the electron transport layer 24 is a layer having a function of increasing the electron transport efficiency from the second electrode 26 to the light emitting layers 23R, 23G, and 23B.
  • the electron injection layer 25 is a layer having a function of increasing the electron injection efficiency from the second electrode 26 to the organic EL layer 27.
  • the electron transport layer 24 is formed on the light emitting layers 23R, 23G, 23B and the hole injection / hole transport layer 22 so as to cover the light emitting layers 23R, 23G, 23B and the hole injection / hole transport layer 22. It is uniformly formed over the entire surface of the display area 19 in the substrate 10.
  • the electron injection layer 25 is uniformly formed on the entire surface of the display region 19 in the TFT substrate 10 on the electron transport layer 24 so as to cover the electron transport layer 24.
  • the electron transport layer 24 and the electron injection layer 25 are provided as independent layers.
  • the present invention is not limited to this, and a single layer in which both are integrated (that is, an electron) It may be provided as a transport layer / electron injection layer).
  • the second electrode 26 is a layer having a function of injecting electrons into the organic EL layer 27.
  • the second electrode 26 is formed uniformly over the entire surface of the display region 19 in the TFT substrate 10 on the electron injection layer 25 so as to cover the electron injection layer 25.
  • the organic layers other than the light emitting layers 23R, 23G, and 23B are not essential as the organic EL layer 27, and may be selected according to the required characteristics of the organic EL element 20.
  • the organic EL layer 27 may further include a carrier blocking layer as necessary. For example, by adding a hole blocking layer as a carrier blocking layer between the light emitting layers 23R, 23G, and 23B and the electron transport layer 24, holes are prevented from passing through the electron transport layer 24, and the light emission efficiency is improved. can do.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the manufacturing process of the organic EL display device 1 in the order of steps.
  • the manufacturing method of the organic EL display device 1 includes, for example, a TFT substrate / first electrode manufacturing step S1, a hole injection layer / hole transport layer forming step S2, and light emission.
  • a layer forming step S3, an electron transporting layer forming step S4, an electron injecting layer forming step S5, a second electrode forming step S6, and a sealing step S7 are provided in this order.
  • the first electrode 21 is an anode and the second electrode 26 is a cathode.
  • the organic EL the order of layer stacking is reversed from the description below.
  • the materials constituting the first electrode 21 and the second electrode 26 are also reversed from the following description.
  • the TFT 12 and the wiring 14 are formed on the insulating substrate 11 by a known method.
  • the insulating substrate 11 for example, a transparent glass substrate or a plastic substrate can be used.
  • a rectangular glass plate having a thickness of about 1 mm and a vertical and horizontal dimension of 500 ⁇ 400 mm can be used.
  • a photosensitive resin is applied on the insulating substrate 11 so as to cover the TFT 12 and the wiring 14, and the interlayer film 13 is formed by patterning using a photolithography technique.
  • a material of the interlayer film 13 for example, an insulating material such as an acrylic resin or a polyimide resin can be used.
  • the polyimide resin is generally not transparent but colored. For this reason, when the bottom emission type organic EL display device 1 as shown in FIG. 3 is manufactured, it is preferable to use a transparent resin such as an acrylic resin as the interlayer film 13.
  • the thickness of the interlayer film 13 is not particularly limited as long as the step on the upper surface of the TFT 12 can be eliminated. In one embodiment, the interlayer film 13 having a thickness of about 2 ⁇ m can be formed using an acrylic resin.
  • a contact hole 13 a for electrically connecting the first electrode 21 to the TFT 12 is formed in the interlayer film 13.
  • the first electrode 21 is formed on the interlayer film 13. That is, a conductive film (electrode film) is formed on the interlayer film 13. Next, after applying a photoresist on the conductive film and performing patterning using a photolithography technique, the conductive film is etched using ferric chloride as an etchant. Thereafter, the photoresist is stripped using a resist stripping solution, and substrate cleaning is further performed. Thereby, a matrix-like first electrode 21 is obtained on the interlayer film 13.
  • transparent conductive materials such as ITO (Indium (Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide), gallium-doped zinc oxide (GZO), Metal materials such as gold (Au), nickel (Ni), and platinum (Pt) can be used.
  • a sputtering method As a method for laminating the conductive film, a sputtering method, a vacuum deposition method, a CVD (chemical vapor deposition) method, a plasma CVD method, a printing method, or the like can be used.
  • the first electrode 21 having a thickness of about 100 nm can be formed by sputtering using ITO as an example.
  • the edge cover 15 having a predetermined pattern is formed.
  • the edge cover 15 can use, for example, the same insulating material as that of the interlayer film 13 and can be patterned by the same method as that of the interlayer film 13.
  • the edge cover 15 having a thickness of about 1 ⁇ m can be formed using acrylic resin.
  • the TFT substrate 10 and the first electrode 21 are manufactured (step S1).
  • the TFT substrate 10 that has undergone the step S1 is subjected to a vacuum baking process for dehydration, and further subjected to an oxygen plasma process for cleaning the surface of the first electrode 21.
  • a hole injection layer and a hole transport layer are formed on the entire surface of the display region 19 of the TFT substrate 10 on the TFT substrate 10 by vapor deposition. (S2).
  • an open mask having the entire display area 19 opened is closely fixed to the TFT substrate 10 and the TFT substrate 10 and the open mask are rotated together.
  • the material of the transport layer is deposited on the entire surface of the display area 19 of the TFT substrate 10.
  • the hole injection layer and the hole transport layer may be integrated as described above, or may be layers independent of each other.
  • the thickness of the layer is, for example, 10 to 100 nm per layer.
  • Examples of the material for the hole injection layer and the hole transport layer include benzine, styrylamine, triphenylamine, porphyrin, triazole, imidazole, oxadiazole, polyarylalkane, phenylenediamine, arylamine, oxazole, anthracene, and fluorenone. , Hydrazone, stilbene, triphenylene, azatriphenylene, and derivatives thereof, polysilane compounds, vinylcarbazole compounds, thiophene compounds, aniline compounds, etc., heterocyclic or chain conjugated monomers, oligomers, or polymers Etc.
  • 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl ( ⁇ -NPD) is used to form a hole injection layer / hole transport layer 22 having a thickness of 30 nm. Can be formed.
  • light emitting layers 23R, 23G, and 23B are formed in a stripe shape on the hole injection / hole transport layer 22 so as to cover the openings 15R, 15G, and 15B of the edge cover 15 (S3).
  • the light emitting layers 23R, 23G, and 23B are vapor-deposited so that a predetermined region is separately applied for each color of red, green, and blue (separate vapor deposition).
  • a material having high luminous efficiency such as a low molecular fluorescent dye or a metal complex is used.
  • a material having high luminous efficiency such as a low molecular fluorescent dye or a metal complex.
  • the light emitting layers 23R, 23G, and 23B may be composed only of the above-described organic light emitting materials, and include a hole transport layer material, an electron transport layer material, an additive (donor, acceptor, etc.), a light emitting dopant, and the like. You may go out. Moreover, the structure which disperse
  • a well-known dopant material can be used.
  • DPVBi 4,4′-bis (2,2′-diphenylvinyl) -biphenyl
  • DPAVBi 4,4′-bis [2- ⁇ 4- (N, N-diphenylamino) phenyl ⁇ vinyl] biphenyl
  • a red light emitting layer 23R that emits red light
  • a green light emitting layer 23G that emits green light
  • a blue light emitting layer 23B that emits blue light are obtained.
  • Examples of the host material that is a dispersion medium of the light-emitting dopant include the same material as the material forming the light-emitting layers 23R, 23G, and 23B, a carbazole derivative, and the like.
  • the content of the dopant with respect to the host is not particularly limited and can be appropriately changed according to each material, but is generally about several to 30%. Is preferred.
  • the thickness of the light emitting layers 23R, 23G, and 23B can be set to 10 to 100 nm, for example.
  • the vapor deposition method and vapor deposition apparatus of the present invention can be used particularly suitably for the separate vapor deposition of the light emitting layers 23R, 23G, and 23B. Details of the method of forming the light emitting layers 23R, 23G, and 23B using the present invention will be described later.
  • the electron transport layer 24 is formed on the entire surface of the display region 19 of the TFT substrate 10 by vapor deposition so as to cover the hole injection layer / hole transport layer 22 and the light emitting layers 23R, 23G, and 23B (S4).
  • the electron transport layer 24 can be formed by the same method as in the hole injection layer / hole transport layer forming step S2.
  • an electron injection layer 25 is formed on the entire surface of the display region 19 of the TFT substrate 10 by vapor deposition so as to cover the electron transport layer 24 (S5).
  • the electron injection layer 25 can be formed by the same method as in the hole injection layer / hole transport layer forming step S2.
  • Examples of the material for the electron transport layer 24 and the electron injection layer 25 include quinoline, perylene, phenanthroline, bisstyryl, pyrazine, triazole, oxazole, oxadiazole, fluorenone, and derivatives and metal complexes thereof, LiF (lithium fluoride). Etc. can be used.
  • the electron transport layer 24 and the electron injection layer 25 may be formed as an integrated single layer or may be formed as independent layers.
  • the thickness of each layer is, for example, 1 to 100 nm.
  • the total thickness of the electron transport layer 24 and the electron injection layer 25 is, for example, 20 to 200 nm.
  • Alq tris (8-hydroxyquinoline) aluminum
  • LiF lithium fluoride
  • the second electrode 26 is formed on the entire surface of the display region 19 of the TFT substrate 10 by vapor deposition so as to cover the electron injection layer 25 (S6).
  • the second electrode 26 can be formed by the same method as in the hole injection layer / hole transport layer forming step S2 described above.
  • a material (electrode material) of the second electrode 26 a metal having a small work function is preferably used. Examples of such electrode materials include magnesium alloys (MgAg, etc.), aluminum alloys (AlLi, AlCa, AlMg, etc.), metallic calcium, and the like.
  • the thickness of the second electrode 26 is, for example, 50 to 100 nm. In one embodiment, the second electrode 26 having a thickness of 50 nm can be formed using aluminum.
  • a protective film may be further provided on the second electrode 26 so as to cover the second electrode 26 and prevent oxygen and moisture from entering the organic EL element 20 from the outside.
  • a material for the protective film an insulating or conductive material can be used, and examples thereof include silicon nitride and silicon oxide.
  • the thickness of the protective film is, for example, 100 to 1000 nm.
  • the organic EL element 20 including the first electrode 21, the organic EL layer 27, and the second electrode 26 can be formed on the TFT substrate 10.
  • the TFT substrate 10 on which the organic EL element 20 is formed and the sealing substrate 40 are bonded together with an adhesive layer 30 to encapsulate the organic EL element 20.
  • an insulating substrate such as a glass substrate or a plastic substrate having a thickness of 0.4 to 1.1 mm can be used.
  • the organic EL display device 1 is obtained.
  • step S3 of forming the light emitting layers 23R, 23G, and 23B by separate deposition will be described.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the basic configuration of the vapor deposition apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a front sectional view of the vapor deposition apparatus shown in FIG. 5 along a plane passing through the first vapor deposition source 60a.
  • a vapor deposition unit 50 is configured by the vapor deposition source 60 and the limiting plate unit 80 disposed between the vapor deposition source 60 and the substrate 10.
  • the substrate 10 and the vapor deposition mask 70 move along the arrow 10a at a constant speed on the opposite side of the limiting plate unit 80 from the vapor deposition source 60 with respect to the limiting plate unit 80.
  • the horizontal axis parallel to the moving direction (first direction) 10a of the substrate 10 is the Y axis
  • the horizontal axis perpendicular to the Y axis is the X axis
  • the vertical axis is perpendicular to the X axis and the Y axis.
  • An XYZ orthogonal coordinate system having the direction axis as the Z axis is set.
  • the Z axis is parallel to the normal direction of the deposition surface 10 e of the substrate 10.
  • the side of the arrow in the Z-axis direction (the upper side of the paper in FIGS. 6 and 7) is referred to as “upper side”.
  • the vapor deposition source 60 includes a plurality of vapor deposition source openings 61 on its upper surface (that is, the surface facing the vapor deposition mask 70).
  • the plurality of vapor deposition source openings 61 are arranged at different positions in the Y-axis direction, and are arranged at a constant pitch along straight lines parallel to the X-axis direction.
  • Each deposition source opening 61 has a nozzle shape that opens upward in parallel with the Z axis.
  • the vapor deposition source openings 61 emit vapors of materials (that is, vapor deposition particles 91) that are materials of the light emitting layer toward the vapor deposition mask 70.
  • the vapor of the host or dopant (deposited particles 91) constituting the light emitting layer (coating) 90 can be released from the deposition source opening 61 of the deposition source 60.
  • a limiting plate unit 80 is disposed above the vapor deposition source 60.
  • the restriction plate unit 80 is formed with a plurality of restriction openings 82 each of which is a through hole that penetrates the restriction plate unit 80 in the Z-axis direction.
  • the opening shape of the restriction opening 82 is a substantially rectangular shape whose major axis direction is along the X axis and the Y axis.
  • the plurality of limiting openings 82 are arranged at the same pitch as the plurality of vapor deposition source openings 61 in a direction parallel to the X-axis direction.
  • the plurality of limiting openings 82 correspond to the plurality of vapor deposition source openings 61 on a one-to-one basis, and are respectively disposed above the corresponding vapor deposition source openings 61. Limiting openings 82 adjacent in the X-axis direction are separated by a limiting portion 81.
  • the limiting plate unit 80 may include a cooling device for cooling the limiting plate unit 80 in order to prevent the deposited vapor deposition material from re-evaporating.
  • a cooling device for example, piping for allowing a refrigerant
  • coolant for example, water
  • cooling elements such as a Peltier device
  • the vapor deposition material adheres to the limiting plate unit 80. Therefore, it is preferable to replace the limiting plate unit 80 to which the vapor deposition material is adhered with a new one every predetermined period.
  • the limiting plate unit 80 may be configured to be divided into a plurality of parts.
  • the restriction plate unit 80 may have any shape as long as the vapor deposition flow 91 can be controlled. However, as shown in FIGS. desirable. Similarly, in the illustrated example, the restriction opening 82 is rectangular, but it may be tapered or a combination of other shapes.
  • the vapor deposition mask 70 is a plate-like object whose main surface (surface having the largest area) is parallel to the XY plane, and a plurality of mask openings 71 are formed at different positions in the X-axis direction along the X-axis direction. Yes.
  • the mask opening 71 is a through hole that penetrates the vapor deposition mask 70 in the Z-axis direction.
  • the opening shape of each mask opening 71 has a slot shape parallel to the Y axis, but the present invention is not limited to this.
  • the vapor deposition mask 70 is preferably formed of invar having a low thermal expansion coefficient, and the thickness can be generally several tens to several hundreds of ⁇ m.
  • the mask opening 71 has a rectangular shape, but may be provided in a tapered shape.
  • the material of the vapor deposition mask 70 is not limited to Invar, but can be formed of an organic material such as polyimide, an oxide such as Al 2 O 3 , or a ceramic, or a combination thereof.
  • the vapor deposition mask 70 is preferably held by a mask tension mechanism (not shown).
  • the mask tension mechanism prevents the evaporation mask 70 from being bent or stretched by its own weight by applying tension to the evaporation mask 70 in a direction parallel to the main surface thereof.
  • the separation distance between the substrate 10 and the vapor deposition mask 70 is within 1 mm. Preferably, it is within 300 ⁇ m. A large separation distance is not preferable because the spread of the vapor deposition pattern (coating film) 90 becomes large and the accuracy decreases. Further, the distance between the substrate 10 and the vapor deposition mask 70 is preferably 5 ⁇ m or more. If this distance is reduced and the substrate 10 and the vapor deposition mask 70 are brought too close together, there is a risk of contact with each other, and it is not preferable because very precise device control is required.
  • the distance between the vapor deposition mask 70 and the substrate 10 is preferably detected using a length measuring device such as a laser sensor and controlled by an appropriate mechanism.
  • the vapor deposition mask 70 may be an assembly, and may include an open mask 75 and a pattern mask 77 so that the pattern mask 77 does not contact the substrate 10.
  • the separation distance between the substrate 10 and the vapor deposition mask 70 can be set without using a complicated configuration such as sensing.
  • the open mask 75 includes a plurality of openings 76 as shown in FIG. The openings 76 of the open mask 75 are arranged corresponding to the unit elements manufactured on the substrate.
  • the open mask 75 includes ribs 76a that separate the plurality of openings 76 in the column direction, that is, the y direction, and ribs 76b that separate the plurality of openings 76 in the row direction, that is, the x direction. Further prepare. In the drawing, 76c represents a rib of the outer portion.
  • the pattern mask 77 includes a plurality of unit pattern masks 78.
  • the unit pattern mask 78 is formed of a striped thin plate as shown in the figure.
  • the unit pattern mask 78 includes a plurality of mask pattern portions 72 arranged in the longitudinal direction of the unit pattern mask 78, that is, in the x direction.
  • the mask pattern portion 72 includes a plurality of mask openings 71 having the same pattern as the pattern of the organic electroluminescence element formed on the original plate.
  • the opening 71 of the mask pattern portion 72 is formed by a stripe-shaped shielding portion, and the opening 71 has a slit shape extending in parallel to the width direction of the unit pattern mask 78, that is, the y direction.
  • the unit pattern mask 78 of the pattern mask 77 has a plurality of mask pattern portions 72 arranged in the longitudinal direction (x direction), and each unit pattern mask 78 has both ends of the open mask 71 in the arrangement direction of the mask pattern portion 72, that is, the x direction. The part is supported.
  • Each unit pattern mask 78 is supported at both ends so that a tensile force is applied to the open mask 75, and the mask pattern portion 72 of the unit pattern mask 78 has a plurality of openings 76 of the open mask 75. Among them, they are fixedly welded to the open mask 75 so as to correspond to the openings arranged in the column direction. At this time, the unit pattern mask 78 is supported by the open mask 75 in a direction orthogonal to the opening 71 of the mask pattern portion 72, and the distance between the unit pattern masks 78 is maintained by the ribs 76a. Further, the pattern mask 77 is positioned away from the substrate 10 by the thickness of the open mask 75.
  • the number of the vapor deposition source openings 61 and the limiting openings 82 arranged in the X-axis direction is four respectively, but the present embodiment is not limited to this and may be more or less.
  • the plurality of vapor deposition source openings 61 and the limiting plate unit 80 are separated in the Z-axis direction, and the limiting plate unit 80 and the vapor deposition mask 70 are separated in the Z-axis direction.
  • the relative positions of the vapor deposition source 60 and the limiting plate unit 80 are fixed in a preset state and move as a unit with respect to the substrate 10.
  • the substrate 10 and the vapor deposition mask 70 are provided with alignment means such as alignment marks 10t and 70t shown in FIGS.
  • the substrate 10 is held by the holding device 55.
  • the holding device 55 for example, an electrostatic chuck that holds the surface of the substrate 10 opposite to the deposition surface 10e with electrostatic force can be used. Thereby, the board
  • the holding device 55 for holding the substrate 10 is not limited to the electrostatic chuck, and may be other devices.
  • the substrate 10 and the vapor deposition mask 70 held by the holding device 55 are fixed in a state where the opposite side of the vapor deposition source 60 from the vapor deposition unit 50 is separated from the limiting plate unit 80 by a predetermined distance by the moving mechanism 56. It is scanned (moved) along the moving direction 10a parallel to the Y axis at a speed.
  • the movement of the substrate 10 and the vapor deposition mask 70 may be a reciprocating movement, or may be a unidirectional movement toward only one of them.
  • the configuration of the moving mechanism 56 is not particularly limited. For example, a known transport driving mechanism such as a feed screw mechanism that rotates a feed screw with a motor or a linear motor can be used. During the movement of the substrate 10, the alignment state between the substrate 10 and the vapor deposition mask 70 is maintained.
  • the vapor deposition unit 50, the substrate 10, the holding device 55 that holds the substrate 10, and the moving mechanism 56 that moves the substrate 10 are housed in a vacuum chamber (not shown).
  • the vacuum chamber is a sealed container, and its internal space is decompressed and maintained in a predetermined low pressure state.
  • the vapor deposition apparatus in the present embodiment includes an alignment observation unit 171 such as an image sensor, a control circuit (not shown), and the like.
  • the vapor deposition particles 91 emitted from the vapor deposition source opening 61 sequentially pass through the restriction opening 82 of the restriction plate unit 80 and the mask opening 71 of the vapor deposition mask 70.
  • the vapor deposition particles 91 that have passed through the mask opening 71 adhere to the deposition surface of the substrate 10 (that is, the surface of the substrate 10 facing the vapor deposition mask 70) 10e, and the vapor deposition particles 91 form a coating 90.
  • the film 90 has a planar shape corresponding to the shape of the mask opening 71 of the vapor deposition mask 70.
  • a region where the vapor deposition particles 91 that have passed through the restriction opening 82 reach is referred to as a vapor deposition region 72b.
  • the plurality of vapor deposition regions 72b are arranged at a constant pitch along the X-axis direction.
  • the vapor deposition regions 72b adjacent in the X-axis direction are independent without overlapping each other, and a non-vapor deposition region 73b where the flow of vapor deposition particles 91 (vapor deposition flow) does not reach is formed between them.
  • the vapor deposition region 72 b has a substantially rectangular shape corresponding to the opening shape of the restriction opening 82.
  • the vapor deposition regions 72b are arranged along a straight line parallel to the X axis.
  • the mask opening 71 is formed only in the vapor deposition region 72b.
  • the non-deposition region 73b extends along a direction parallel to the Y axis.
  • the vapor deposition particles 91 forming the coating film 90 always pass through the limiting opening 82 and the corresponding mask opening 71. Further, the vapor deposition particles 91 do not pass through the restriction opening 82 adjacent to the corresponding restriction opening 82 and reach the vapor deposition surface 10 e of the substrate 10.
  • the limiting plate unit 80 and the vapor deposition mask 70 are designed so that the vapor deposition particles 91 emitted from the vapor deposition source opening 61 do not reach the vapor deposition surface 10e of the substrate 10 without passing through the restriction opening 82 and the mask opening 71. Further, if necessary, an adhesion prevention plate or the like (not shown) that prevents the vapor deposition particles 91 from flying may be installed.
  • the film 90 (that is, the light emitting layers 23R, 23G, and 23B) can be formed.
  • the vapor deposition particles 91 are emitted from each vapor deposition source opening 61 with a certain spread (directivity). That is, the number of vapor deposition particles 91 emitted from the vapor deposition source opening 61 is the largest in the direction directly above the vapor deposition source opening 61 (Z-axis direction), and the angle formed with respect to the direct upward direction (emission angle) becomes large. Therefore, it gradually decreases. Each vapor deposition particle 91 emitted from the vapor deposition source opening 61 travels straight in the respective emission direction.
  • the number of the vapor deposition particles 91 reaching the vapor deposition surface 10e of the substrate 10 is the largest in the region directly above the mask opening 71. It will gradually decrease as you move further away. Accordingly, a thick film main portion having a substantially constant thickness is formed on the deposition surface 10e of the substrate 10 in a region in which the mask opening 71 is projected onto the substrate 10 in a direction directly above, and the main film portion is formed on both sides thereof. As the distance increases, a blurred portion is formed which becomes gradually thinner. Then, the blurred portion causes the edge of the coating film 90 to be blurred.
  • the distance between the vapor deposition mask 70 and the substrate 10 may be reduced.
  • a problem such as a decrease in accuracy occurs, so that the interval between the vapor deposition mask 70 and the substrate 10 cannot be made zero.
  • a limiting plate unit 80 that is united with the vapor deposition source 60 is provided.
  • the vapor deposition particles 91 emitted from the respective vapor deposition source openings 61 with a certain spread (directivity) the vapor deposition particles 91 whose velocity vector has a large X-axis direction component collide with and adhere to the restricting portion 81. 82 cannot pass through, and the mask opening 71 cannot be reached. That is, the restricting unit 81 restricts the spread angle of the vapor deposition flow of the vapor deposition particles 91 emitted from the vapor deposition source opening 61 in the X axis direction and the Y direction.
  • the incident angle of the vapor deposition particles 91 incident on the mask opening 71 is limited.
  • the “incident angle” in the X direction with respect to the mask opening 71 is defined as an angle formed by the flight direction of the vapor deposition particles 91 incident on the mask opening 71 with respect to the Z axis in the projection onto the XZ plane.
  • the directivity of the vapor deposition particles 91 in the X-axis direction and the Y-direction is improved. Therefore, the width of the blurred portion can be reduced, and the high-definition film 90 can be formed corresponding to the shape of the mask opening 72. Therefore, if the light-emitting layers 23R, 23G, and 23B are separately vapor-deposited using the vapor deposition apparatus of the present embodiment, it is possible to prevent color mixing. Thereby, the pixel pitch can be reduced, and in that case, an organic EL display device capable of high-definition display can be provided. On the other hand, the light emitting region may be enlarged without changing the pixel pitch.
  • an organic EL display device capable of high luminance display can be provided.
  • the organic EL element is not shortened in life or damaged, and a decrease in reliability can be prevented.
  • the emission angle of the vapor deposition particles 91 is limited by the limiting plate unit 80. Since the process is performed by regulating the direction of the vapor deposition flow 91, the coating 90 can be formed with an accurate planar shape corresponding to the mask opening 71 even when the vapor deposition mask 70 is separated from the substrate 10. As a result, it is possible to prevent various adverse effects caused by bringing a conventional high-definition mask into close contact.
  • vapor deposition particles 91 are deposited on the substrate 10 via the vapor deposition mask 70 in which the mask opening 71 is formed, and the film 90 having a pattern corresponding to the opening shape of the mask opening 71 is formed. It is a method, Comprising: As a 1st step, the process of aligning the board
  • the vapor deposition particles 91 are emitted from the vapor deposition source opening 61 of the vapor deposition source 60, and the vapor deposition particles 91 emitted from the vapor deposition source opening 61 are, as a third step, fixed and maintained in an aligned state. Passes through a restriction opening 82 provided in a restriction plate unit 80 located on the substrate 10 side. At this time, the emission angle of the vapor deposition particles 91 is limited by the restriction opening 82 so that the vapor deposition particles 91 that pass through the adjacent restriction openings 82 do not reach the position of the mask opening 71 where the vapor deposition particles 91 that have passed through the restriction opening 82 enter.
  • one of the aligned vapor deposition mask 70 and the substrate 10 and the vapor deposition unit 50 that emits the vapor deposition particles 91 is set in a first direction (in-plane direction of the substrate 10 with respect to the other) ( (Moving direction) and forming the coating film 90 on the substrate 10 by the vapor deposition particles 91 that have passed through the mask opening 71 while relatively moving along the moving direction 10a.
  • FIG. 1 the example of the dimension of the item in the vapor deposition apparatus in this embodiment is shown in FIG.
  • the direction of the vapor deposition flow 91 is regulated by the restriction plate unit 80 and processed. Therefore, the limiting plate unit 80 can be set so that the vapor deposition particles that reach the substrate 10 always come from one vapor deposition source opening 61.
  • the restricting plate openings 82 and the vapor deposition source openings 61 so as to be in a one-to-one relationship, the direction of the vapor deposition flow 91 can be easily regulated in the vicinity of the Z direction.
  • the planar shape of the film formation region 72b can correspond to the planar shape of the light emitting regions 23R, 23G, and 23B formed on the substrate 10. With such an arrangement, it is possible to prevent a sudden change in film thickness from occurring in the light emitting regions 23R, 23G, and 23B and the film formation pattern from being interrupted.
  • the direction of the vapor deposition flow 91 is regulated by the restriction plate unit 80 and processed. Therefore, it is possible to simultaneously process the respective film formation regions 72b corresponding to the plurality of restriction openings 82 in the X direction. Thereby, the vapor deposition process of a large area is attained at once.
  • the direction of the vapor deposition flow 91 is regulated by the restriction plate unit 80 and processed. Therefore, the positional relationship between the limiting plate 80 and the vapor deposition source 60 is set in a fixed state, and this can be moved (scanned) with respect to the substrate 10 and the vapor deposition mask 70 as one unit. It is possible to form a film on the substrate 10 and to make the film thickness distribution uniform at the same time.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a vapor deposition apparatus in the present embodiment. This embodiment is different from the above-described first embodiment in the point relating to the film thickness correction plate, and other corresponding components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • a film thickness correction plate 100 is provided on the uppermost side of the vapor deposition unit 50.
  • the film thickness correction plate 100 is arranged integrally with the vapor deposition source 60, the limiting plate unit 80, and the arrangement state are fixed. As shown in FIG. 10, the film thickness correction plate 100 is provided with a plurality of correction openings 102 corresponding to the restriction openings 72 of the restriction plate unit 80. The correction openings 102 are provided at positions corresponding to the restriction openings 72 of the restriction plate unit 70 on a one-to-one basis.
  • the shape of the correction opening 102 is set so as to make the film thickness distribution in the X direction uniform. Specifically, the distance dimension in the substrate movement direction 10a in the correction opening 102 is set so as to decrease in the central portion as compared with both end portions in the X direction (second direction). Thereby, in the vapor deposition unit 50 that moves in the Y direction with respect to the substrate 10 and the vapor deposition mask 70, the film thickness distribution is made uniform in the Y direction, but does not move in the X direction.
  • the vapor deposition flow 91 is corrected for the above.
  • the vapor deposition particles 91 are discharged from each vapor deposition source opening 61 with a certain spread (directivity), and the number of vapor deposition particles 91 that have passed through the limiting plate unit 80 from the vapor deposition source opening 61 is still the vapor deposition source. It is the largest in the direction directly above the opening 61 (Z-axis direction), and gradually decreases as the angle (emission angle) formed with respect to the directly above direction increases.
  • the limit plate unit 80 performs human hunting in the X and Y directions of the vapor deposition flow 91.
  • the vapor deposition flow having an oblique component is canceled with the movement of the substrate 10, but the vapor deposition unit 50 is aligned with the substrate 10 in the X direction. Since the mask 70 does not move, a thick film main portion having a substantially constant thickness is formed in a region in which the mask opening 71 is projected onto the substrate 10 in the direction directly above, and on both sides of the main film portion, the film main portion is further away. The blurred part is gradually formed, and the film thickness uniformity is not achieved as compared with the Y direction.
  • a film thickness correction plate 100 is provided in addition to the limiting plate unit 80 integrated with the vapor deposition source 60 as a unit.
  • the vapor deposition particles 91 emitted from the restriction opening 82 with a certain extent (directivity) collide with and adhere to the correction unit 101 of the film thickness correction plate 100. Therefore, the correction aperture 102 cannot be passed and the mask aperture 71 cannot be reached. That is, the correction unit 101 controls the spread angle in the X-axis direction of the vapor deposition flow of the vapor deposition particles 91 emitted from the restriction opening 82.
  • the non-uniformity of the film thickness in the Y direction is mitigated by the relative movement of the vapor deposition unit 50, the substrate 10 and the vapor deposition mask 70, and the non-uniform film thickness in the X direction is corrected by the correction opening 120 of the film thickness correction plate 100.
  • the shape can be relaxed. Thereby, it is possible to easily form the coating film 90 with high film thickness uniformity in both the X direction and the Y direction.
  • the vapor deposition particles 91 emitted from the vapor deposition source opening 61 have a distribution in which the vapor deposition particles 91 have a local maximum value and decrease as they go outward, but in the moving direction 10a of the vapor deposition source unit 50.
  • the deposition source unit 50 moves, and the lateral distribution in the X direction is integrated with the deposition source 60 by performing the scanning in the X direction by introducing the film thickness correction plate 100. Distribution can also be offset. Thereby, a very good film thickness distribution can be achieved over the entire surface of the substrate 10.
  • the film thickness correction is performed by the film thickness correction plate 100, but the film thickness is corrected by changing the shape of the restriction opening 82 in the restriction plate unit 80 in accordance with the shape setting of the correction opening 102 described above. It is also possible to do. In this case, since the limiting plate unit 80 needs to be thicker than the film thickness correction plate 100 in order to sufficiently set the direction of the vapor deposition particles 91, when considering the processing accuracy, the limit plate unit 80 of the present embodiment. When such a film thickness correction plate 100 is used separately, it is possible to improve the control state of film thickness uniformity.
  • FIG. 11 is a perspective view showing a vapor deposition apparatus in the present embodiment. This embodiment is different from the second embodiment described above in that the vapor deposition source is capable of ternary vapor deposition, and other corresponding components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. .
  • the deposition source 60 includes a first deposition source 60a, a second deposition source 60b, and a third deposition source 60c.
  • the third evaporation source 60c is disposed on the opposite side of the first evaporation source 60a from the second evaporation source 60b.
  • the first vapor deposition source 60 a, the second vapor deposition source 60 b, and the third vapor deposition source 60 c are each formed on the upper surface (that is, the side facing the vapor deposition mask 70), like the vapor deposition source opening 61, with a plurality of first vapor deposition sources.
  • An opening 61a, a plurality of second deposition source openings 61b, and a plurality of third deposition source openings 61c are provided.
  • the plurality of first deposition source openings 61a, the plurality of second deposition source openings 61b, and the plurality of third deposition source openings 61c are arranged at a constant pitch along a straight line parallel to the X-axis direction, like the deposition source openings 61. ing.
  • the plurality of first deposition source openings 61a, the plurality of second deposition source openings 61b, and the plurality of third deposition source openings 61c are respectively arranged at the same position in the X-axis direction, like the deposition source openings 61. May be.
  • Each vapor deposition source opening 61 a, 61 b, 61 c has a nozzle shape like the vapor deposition source opening 61.
  • the first vapor deposition source opening 61a emits vapor (first vapor deposition particles 91a) of the first material, which is a material of the light emitting layer, toward the vapor deposition mask 70 with a certain spread (directivity) in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the second vapor deposition source opening 61b emits vapor (second vapor deposition particles 91b) of the second material, which is a material of the light emitting layer, toward the vapor deposition mask 70 with a certain spread (directivity) in the X-axis direction and the Y-axis direction. To do.
  • the third vapor deposition source opening 61c emits the vapor (third vapor deposition particle 91c) of the third material, which is the material of the light emitting layer, toward the vapor deposition mask 70 with a certain spread (directivity) in the X-axis direction and the Y-axis direction. To do.
  • the second vapor deposition source opening 61b is inclined so that the opening direction thereof faces the first vapor deposition source opening 61a, and the third vapor deposition source opening 61c also has the opening direction toward the first vapor deposition source opening 61a. Inclined to face.
  • the vapor (first vapor deposition particle 91a) of the host constituting the light emitting layer is released from the first vapor deposition source opening 61a of the first vapor deposition source 60a, and the light emission layer is removed from the second vapor deposition source opening 61b of the second vapor deposition source 60b.
  • steam of the 1st dopant which comprises (2nd vapor deposition particle 91b) is discharge
  • steam of the 2nd dopant (3rd vapor deposition particle 91c) which comprises a light emitting layer from the 3rd vapor deposition source opening 61c of the 3rd vapor deposition source 60c Can be made.
  • the first dopant and the second dopant are made of different materials.
  • the shape of the restriction opening 82 in the restriction plate unit 80 is set corresponding to ternary vapor deposition. Specifically, depending on the size and arrangement of each component, for example, three independent openings may be provided in accordance with the respective evaporation source openings.
  • the limiting plate unit 80 has a spread angle (divergence angle) of the flow (vapor deposition particle flow) of the first, second, and third vapor deposition particles 91a, 91b, and 91c toward the substrate 10 in the projection view on the YZ plane ⁇ a. , ⁇ b, and ⁇ c, the directivities in the Y-axis direction of the first, second, and third vapor deposition particles 91a, 91b, and 91c are limited. Accordingly, when it is assumed that the vapor deposition mask 70 is not provided, the regions on the substrate 10 to which the first, second, and third vapor deposition particles 91a, 91b, and 91c respectively adhere are first, second, and third regions, respectively.
  • each part of the limiting plate unit 80 is configured so that the first region 92a, the second region 92b, and the third region 92c substantially coincide with each other, and the first, second, and third deposition source openings are formed.
  • the relative positions of the limiting plate unit 80 with respect to 61a, 61b, 61c and the substrate 10 are set. However, it may be difficult to match the positions of the above 91a, 91b, and 91c depending on the size and arrangement of each component. In that case, the region is further corrected by the film thickness correction plate 100 to 91d, 91e, and 91f, which are configured so as to substantially coincide with each other.
  • vapor deposition flying from the three evaporation sources 61a, 61b, 61c by adjusting the position of the limiting plate unit 80 and the shape of the limiting opening 82, and the position of the film thickness correction plate 100 and the shape of the correction opening 102, vapor deposition flying from the three evaporation sources 61a, 61b, 61c.
  • the directions of the flows 91a, 91b, 91c can be controlled simultaneously and the three film thicknesses can be corrected simultaneously.
  • the substrate 10 and the vapor deposition mask 70 are moved with respect to the stationary vapor deposition unit 50.
  • the present invention is not limited to this, and one of the vapor deposition unit 50 and the substrate 10 / vapor deposition mask 70 is replaced. What is necessary is just to move relatively with respect to the other.
  • the positions of the substrate 10 and the vapor deposition mask 70 may be fixed and the vapor deposition unit 50 may be moved, or both the vapor deposition unit 50 and the substrate 10 and the vapor deposition mask 70 may be moved.
  • the present invention can be used when various thin films other than the light emitting layer of the organic EL element are formed by vapor deposition. .
  • the application field of the vapor deposition apparatus and vapor deposition method of the present invention is not particularly limited, but can be preferably used for forming a light emitting layer of an organic EL display device.

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Abstract

 蒸着粒子(91)を放出する複数の蒸着源開口(61)を備えた蒸着源(60)と、複数の制限開口(82)を備えた制限板ユニット(80)と、複数の制限開口をそれぞれ通過した蒸着粒子が到達する複数の蒸着領域(72)内のみに複数のマスク開口(71)が形成された蒸着マスク(70)とを備える。

Description

蒸着方法及び蒸着装置
 本発明は、基板上に所定パターンの被膜を形成するための蒸着方法及び蒸着装置に関する。また、本発明は、蒸着により形成された発光層を備えた有機EL(Electro Luminescence)表示装置に関する。
 本願は、2014年6月5日に、日本に出願された特願2014-116936号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 有機EL素子を備えた有機EL表示装置(ディスプレイ)としては、例えばアクティブマトリクス方式があり、この有機EL表示装置では、TFT(薄膜トランジスタ)が設けられた基板上に薄膜状の有機EL素子が設けられている。有機EL素子では、一対の電極の間に発光層を含む有機EL層が積層されている。一対の電極の一方にTFTが接続されている。そして、一対の電極間に電圧を印加して発光層を発光させることにより画像表示が行われる。
 フルカラーの有機EL表示装置では、一般的に、赤(R)、緑(G)、青(B)の各色の発光層を備えた有機EL素子がサブ画素として基板上に配列形成される。TFTを用いて、これら有機EL素子を選択的に所望の輝度で発光させることによりカラー画像表示を行う。
 有機EL表示装置の製造では、真空蒸着法を用いて、各色に発光する有機発光材料からなる発光層を有機EL素子ごとに所定パターンで形成する。
 真空蒸着法では、所定パターンの開口が形成されたマスク(シャドウマスクとも称される)が使用される。マスクが密着固定された基板の被蒸着面を蒸着源に対向させる。そして、蒸着源からの蒸着粒子(成膜材料)を、マスクの開口を通して被蒸着面に蒸着させることにより、所定パターンの被膜が形成される。蒸着は発光層の色ごとに行われる(これを「塗り分け蒸着」という)。
 マスクとしては、高精度に開口部が設けられたメタルマスク(FMM:fine metal mask)を用いて、異なる層を蒸着している。一般的には基板とマスクを密着させながら蒸着を行う。このようなマスクを基板に接触させることが、逆に多くの弊害を生み、果ては精度の低下までも生み出している。
 マスク自体は、非常に強い張力によって、フレームに貼られているが、マスクと基板を密着させる過程で、次のような問題が発生する。
 マスクと基板は、まず離間させた状態にて、装置内にてアライメントされ、次いで密着される。このとき、マスク自体の張力バランスや、物理的な垂れ、メタルマスクの場合はマグネットの強度、また表面異物の存在などにより、密着時の挙動が異なり、所望のアライメント位置と異なった位置での密着が発生することがある。このアライメントずれは、非常に制御が困難であり、精度の低下を招く。
 ディスプレイのようなRGB塗分けの場合、複数色を順次成膜してくが、マスクにおける遮蔽部は、すでに成膜されている膜面と接触してしまい、膜面にダメージが生じて発光特性に悪影響を及ぼすおそれがある。
 マスクの厚さは数十μmと非常に薄く、複数の蒸着処理において、接触・離間を繰り返した場合に、張力低下、異物付着、などのダメージを毎回受ける。特に高精細のマスクではダメージが顕著であり、これは単純には洗浄回数の増加、使用回数の低下、ひいてはコストの上昇を招き、また、前述の根本的な精度低下を引き起こす原因となる。
 これらを解消するために、基板とマスクとを離間させることが考えられる。しかし、この場合には蒸着パターンが拡がってしまい、精度が著しく低下するため、蒸着ビームの指向性を高めるための手法が知られている(特許文献1)。
特開2004-103269号公報
 しかし、基板上に到達する粒子の方向を一意に制限するものではなく、結局は、様々な方向から粒子が進入することとなる。これでは、蒸着パターンの広がりは抑制できず、高精細の塗分けは実現できない。つまりマスクと基板とを離間させながら、蒸着パターンの拡がりを的確に防止できる蒸着手法は、いままで存在しなかった。
 本発明のいくつかの態様は、上記の事情に鑑みてなされたもので、蒸着粒子の拡がり角度を制限し、高精細なパターンが生産性良く成膜可能な蒸着方法及び蒸着装置を提供するという目的を達成しようとするものである。
 本発明の一態様による蒸着装置は、マスク開口が形成された蒸着マスクを介して、基板上に前記マスク開口の開口形状に対応したパターンの被膜を形成する蒸着装置であって、前記蒸着装置は、少なくとも1つの蒸着源開口を備えた蒸着源、及び、前記蒸着源開口から放出された蒸着粒子が通過する制限開口が形成された制限板ユニットを備えた蒸着ユニットと、前記基板と前記マスクとをアライメントするアライメント機構と、アライメントされた前記マスクと前記基板、及び、前記蒸着ユニットのうちの一方を他方に対して前記基板の面内方向となる第1方向に沿って相対的に移動させる移動機構と、を備え、前記制限開口が、前記蒸着源開口に対して前記基板の法線方向側に位置して配されており、前記制限板ユニットは、前記基板へ向かう前記蒸着粒子の前記面内方向における指向性を制限し、前記制限開口を通った前記蒸着粒子が入射する前記マスク開口には、隣り合う制限開口を通った前記蒸着粒子が到達しないように入射角度を制限する。これにより、マスクと基板とが離間した非接触の状態で蒸着した場合でも、蒸着粒子が前記法線方向にほぼ直進するため、マスク開口に対して前記被膜が広がって形成されることがない。
 本発明の一態様による蒸着方法は、マスク開口が形成された蒸着マスクを介して、基板上に蒸着粒子を付着させて前記マスク開口の開口形状に対応したパターンの被膜を形成する蒸着方法であって、第1ステップとして、アライメント機構により前記基板と前記蒸着マスクをアライメントする工程と、第2ステップとして、前記基板と前記蒸着マスクをアライメントされた状態で固定維持する工程と、第3ステップとして、少なくとも1つの蒸着源開口を備えた蒸着源、及び、制限板ユニットから構成される蒸着ユニットにおいて前記蒸着粒子を前記蒸着源開口から放出するとともに、前記蒸着源開口から放出された蒸着粒子が、前記蒸着源開口に対して前記基板側に位置する前記制限板ユニットに設けられた制限開口を通過する際に、前記制限開口を通った前記蒸着粒子が入射する前記マスク開口の位置において隣り合う前記制限開口を通った前記蒸着粒子が到達しないように、前記制限開口によって前記蒸着粒子の射出角度を制限する工程と、第4ステップとして、アライメントされた前記蒸着マスクと前記基板、及び、前記蒸着粒子を放出する前記蒸着ユニットのうちの一方を他方に対して前記基板の面内方向となる第1方向に沿って移動機構により相対的に移動させながら、前記マスク開口を通った前記蒸着粒子により前記基板上に前記被膜を形成する工程と、を有する。これにより、マスクと基板とが離間した非接触の状態で蒸着した場合でも、蒸着粒子が前記法線方向にほぼ直進するため、マスク開口に対して前記被膜が広がって形成されることがない。
 本発明のいくつかの態様によれば、制限板ユニットが、基板へ向かう蒸着粒子の基板面内方向における指向性を制限してほぼ基板法線方向となるように出射角度を制限するので、蒸着粒子が付着する基板上の領域をマスク開口とほぼ一致するように形成することができるという効果を奏することが可能となる。
図1は、有機EL表示装置の概略構成を示す断面図である。 図2は、図1に示す有機EL表示装置を構成する画素の構成を示す平面図である。 図3は、図2の3-3線に沿った有機EL表示装置を構成するTFT基板の矢視断面図である。 図4は、有機EL表示装置の製造工程を工程順に示すフローチャートである。 図5は、本発明の第1実施形態にかかる蒸着装置の基本構成を示した斜視図である。 図6は、図5に示した蒸着装置の、基板の走行方向と垂直な、蒸着源開口を通る面に沿った正面断面図である。 図7は、図5に示した蒸着装置を構成するマスクの分離斜視図である。 図8は、図7に示したマスクを構成する単位パターンマスクの斜視図である。 図9は、本発明の実施形態にかかる蒸着装置において基板に被膜が形成される様子を示した、基板の移動方向に平行な面に沿った断面図である。 図10は、本発明の第2実施形態にかかる蒸着装置の基本構成を示した斜視図である。 図11は、本発明の第3実施形態にかかる蒸着装置の基本構成を示した斜視図である。
 本発明の蒸着装置は、マスク開口が形成された蒸着マスクを介して、基板上に前記マスク開口の開口形状に対応したパターンの被膜を形成する蒸着装置であって、前記蒸着装置は、少なくとも1つの蒸着源開口を備えた蒸着源、及び、前記蒸着源開口から放出された蒸着粒子が通過する制限開口が形成された制限板ユニットを備えた蒸着ユニットと、前記基板と前記マスクとをアライメントするアライメント機構と、アライメントされた前記マスクと前記基板、及び、前記蒸着ユニットのうちの一方を他方に対して前記基板の面内方向となる第1方向に沿って相対的に移動させる移動機構と、を備え、前記制限開口が、前記蒸着源開口に対して前記基板の法線方向側に位置して配されており、前記制限板ユニットは、前記基板へ向かう前記蒸着粒子の前記面内方向における指向性を制限し、前記制限開口を通った前記蒸着粒子が入射する前記マスク開口には、隣り合う制限開口を通った前記蒸着粒子が到達しないように入射角度を制限する。これにより、マスクと基板とが離間した非接触の状態で蒸着した場合でも、蒸着粒子が前記法線方向にほぼ直進するため、マスク開口に対して前記被膜が広がって形成されることがない。
 ここで、ほぼ直進とは、隣り合った制限開口を通ってきた蒸着粒子が、互いに混ざることがない状態でマスク開口を通過することを意味し、実際に蒸着粒子の入射角度が90°に限定されているわけではない。
 上記の本発明の蒸着装置において、前記マスクが、開口部を備えるオープンマスクと、前記オープンマスクに引張力が加えられるように、前記オープンマスクに端部が固定されるパターンマスクと、を備え、前記パターンマスクが、蒸着時には、前記オープンマスクの厚さにより設定される距離だけ、前記基板表面から離間可能とされることが好ましい。
これにより、蒸着処理において、マスクと基板が接触しない状態で皮膜形成をおこなうことができるので、マスクと基板が接触することで発生するアライメントずれによる精度の低下、複数の蒸着処理で繰り返す接触・離間による高精細マスクでのダメージ発生に起因する精度の低下、成膜された膜面とマスクが接触して膜面におけるダメージ発生に起因する発光特性への悪影響を回避することができる。しかも、蒸着粒子が直進するため、指向性を高めた蒸着ビームにより蒸着パターンが拡がることを防止して、精度の低下を回避することができる。
 前記蒸着マスクを備えることにより前記基板と前記蒸着マスクとを一定間隔だけ離間させた状態で、前記移動機構は、前記第1方向に沿って前記基板及び前記蒸着ユニットのうちの一方を他方に対して相対的に移動させることが好ましい。これにより、蒸着マスクの第1方向寸法を、基板の第1方向寸法よりも小さくすることができる。従って、蒸着マスクの自重撓みや伸びを抑えることができるので、大型の基板に対する蒸着を容易に行うことができる。
 上記の本発明の蒸着装置において、前記蒸着源には、複数の前記蒸着源開口が備えられ、前記制限板には、前記蒸着源開口に各々対応した複数の制限開口が設けられたことができる。これにより、それぞれの蒸着源開口から放出された蒸着粒子を対応する制限開口によって蒸着粒子が制限板ユニットの制限開口を通過する際に、蒸着粒子を、その入射角度に応じて選択的に捕捉するので、マスク開口には、所定の入射角度以下の蒸着粒子のみが入射する。これにより、蒸着粒子の基板に対する最大入射角度が小さくなるので、基板に形成される被膜の端縁に生じるボヤケを抑制し精度を向上することができる。
 前記制限板が、前記基板の法線方向に厚さを有する板体から構成されることができ、これにより制限開口を形成してその開口形状および厚さ方向の形状をあらかじめ設定することにより蒸着粒子の基板に対する最大入射角度を制御することが可能となる。また、混色の発生を防止しながら、第1蒸着粒子の材料の利用効率を向上させることができる。
 上記の本発明の蒸着装置において、前記制限板ユニットには、前記制限板よりも前記基板側に位置する膜厚補正板が設けられ、前記膜厚補正板には、前記面内方向において前記第1方向と直交する第2方向における蒸着膜厚の分布を均一化する補正開口が、各々の前記制限開口に対応して設けられることができる。これにより、制限板ユニットが移動しない第2方向においても蒸着膜厚の分布を均一化することができる。
 本発明の前記補正開口が、前記第2方向における両端部に比べて、前記第1方向の幅寸法が中央部分で減少するように設定されることにより、制限板ユニットが移動する方向に対して左右方向における膜厚の不均一性を低減して、第2方向においても蒸着膜厚の分布を均一化することができる。
 本発明において、前記蒸着源が前記第1の方向に複数設けられていることにより、三元蒸着等に対応して処理をおこなうことが可能となる。
 本発明の蒸着方法は、基板上に蒸着粒子を付着させて所定パターンの被膜を形成する蒸着工程を有する蒸着方法であって、前記蒸着工程を上記のいずれかに記載の蒸着装置を用いて行うことが好ましい。
 前記被膜が有機EL素子の発光層であることが好ましい。
 以下に、本発明を好適な実施形態を示しながら詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。以下の説明において参照する各図は、説明の便宜上、本発明の実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明は以下の各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、以下の各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
 (有機EL表示装置の構成)
 本発明を適用して製造可能な有機EL表示装置の一例を説明する。本例の有機EL表示装置は、TFT基板側から光を取り出すボトムエミッション型で、赤(R)、緑(G)、青(B)の各色からなる画素(サブ画素)の発光を制御することによりフルカラーの画像表示を行う有機EL表示装置である。
 まず、上記有機EL表示装置の全体構成について以下に説明する。
 図1は、有機EL表示装置の概略構成を示す断面図である。図2は、図1に示す有機EL表示装置を構成する画素の構成を示す平面図である。図3は、図2の3-3線に沿った有機EL表示装置を構成するTFT基板の矢視断面図である。
 図1に示すように、有機EL表示装置1は、TFT12(図3参照)が設けられたTFT基板10上に、TFT12に接続された有機EL素子20、接着層30、封止基板40がこの順に設けられた構成を有している。有機EL表示装置1の中央が画像表示を行う表示領域19であり、この表示領域19内に有機EL素子20が配置されている。
 有機EL素子20は、当該有機EL素子20が積層されたTFT基板10を、接着層30を用いて封止基板40と貼り合わせることで、これら一対の基板10,40間に封入されている。このように有機EL素子20がTFT基板10と封止基板40との間に封入されていることで、有機EL素子20への酸素や水分の外部からの浸入が防止されている。
 TFT基板10は、図3に示すように、支持基板として、例えばガラス基板等の透明な絶縁基板11を備える。但し、トップエミッション型の有機EL表示装置では、絶縁基板11は透明である必要はない。
 絶縁基板11上には、図2に示すように、水平方向に敷設された複数のゲート線と、垂直方向に敷設され、ゲート線と交差する複数の信号線とからなる複数の配線14が設けられている。ゲート線には、ゲート線を駆動する図示しないゲート線駆動回路が接続され、信号線には、信号線を駆動する図示しない信号線駆動回路が接続されている。絶縁基板11上には、これら配線14で囲まれた各領域に、赤(R)、緑(G)、青(B)の色の有機EL素子20からなるサブ画素2R,2G,2Bが、マトリクス状に配置されている。
 サブ画素2Rは赤色光を発射し、サブ画素2Gは緑色光を発射し、サブ画素2Bは青色光を発射する。列方向(図2の上下方向)には同色のサブ画素が配置され、行方向(図2の左右方向)にはサブ画素2R,2G,2Bからなる繰り返し単位が繰り返して配置されている。行方向の繰り返し単位を構成するサブ画素2R,2G,2Bが画素2(すなわち、1画素)を構成する。
 各サブ画素2R,2G,2Bは、各色の発光を担う発光層23R,23G,23Bを備える。発光層23R,23G,23Bは、列方向(図2の上下方向)にストライプ状に延設されている。
 TFT基板10の構成を説明する。
 TFT基板10は、図3に示すように、ガラス基板等の透明な絶縁基板11上に、TFT12(スイッチング素子)、配線14、層間膜13(層間絶縁膜、平坦化膜)、エッジカバー15等を備える。
 TFT12はサブ画素2R,2G,2Bの発光を制御するスイッチング素子として機能するものであり、サブ画素2R,2G,2Bごとに設けられる。TFT12は配線14に接続される。
 層間膜13は、平坦化膜としても機能するものであり、TFT12及び配線14を覆うように絶縁基板11上の表示領域19の全面に積層されている。
 層間膜13上には、第1電極21が形成されている。第1電極21は、層間膜13に形成されたコンタクトホール13aを介して、TFT12に電気的に接続されている。
 エッジカバー15は、層間膜13上に、第1電極21のパターン端部を被覆するように形成されている。エッジカバー15は、第1電極21のパターン端部で有機EL層27が薄くなったり電界集中が起こったりすることで、有機EL素子20を構成する第1電極21と第2電極26とが短絡することを防止するための絶縁層である。
 エッジカバー15には、サブ画素2R,2G,2B毎に開口15R,15G,15Bが設けられている。このエッジカバー15の開口15R,15G,15Bが、各サブ画素2R,2G,2Bの発光領域となる。言い換えれば、各サブ画素2R,2G,2Bは、絶縁性を有するエッジカバー15によって仕切られている。エッジカバー15は、素子分離膜としても機能する。
 有機EL素子20について説明する。
 有機EL素子20は、低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子であり、第1電極21、有機EL層27、第2電極26をこの順に備える。
 第1電極21は、有機EL層27に正孔を注入(供給)する機能を有する層である。第1電極21は、前記したようにコンタクトホール13aを介してTFT12と接続されている。
 有機EL層27は、図3に示すように、第1電極21と第2電極26との間に、第1電極21側から、正孔注入層兼正孔輸送層22、発光層23R,23G,23B、電子輸送層24、電子注入層25をこの順に備える。
 本実施形態では、第1電極21を陽極とし、第2電極26を陰極としているが、第1電極21を陰極とし、第2電極26を陽極としてもよく、この場合は有機EL層27を構成する各層の順序は反転する。
 正孔注入層兼正孔輸送層22は、正孔注入層としての機能と正孔輸送層としての機能とを併せ持つ。正孔注入層は、有機EL層27への正孔注入効率を高める機能を有する層である。正孔輸送層は、発光層23R,23G,23Bへの正孔輸送効率を高める機能を有する層である。正孔注入層兼正孔輸送層22は、第1電極21およびエッジカバー15を覆うように、TFT基板10における表示領域19の全面に一様に形成されている。
 本実施形態では、正孔注入層と正孔輸送層とが一体化された正孔注入層兼正孔輸送層22を設けているが、本発明はこれに限定されず、正孔注入層と正孔輸送層とが互いに独立した層として形成されていてもよい。
 正孔注入層兼正孔輸送層22上には、発光層23R,23G,23Bが、エッジカバー15の開口15R,15G,15Bを覆うように、それぞれ、サブ画素2R,2G,2Bの列に対応して形成されている。発光層23R,23G,23Bは、第1電極21側から注入されたホール(正孔)と第2電極26側から注入された電子とを再結合させて光を出射する機能を有する層である。発光層23R,23G,23Bは、それぞれ、低分子蛍光色素や金属錯体等の発光効率が高い材料を含む。
 電子輸送層24は、第2電極26から発光層23R,23G,23Bへの電子輸送効率を高める機能を有する層である。
 電子注入層25は、第2電極26から有機EL層27への電子注入効率を高める機能を有する層である。
 電子輸送層24は、発光層23R,23G,23Bおよび正孔注入層兼正孔輸送層22を覆うように、これら発光層23R,23G,23Bおよび正孔注入層兼正孔輸送層22上に、TFT基板10における表示領域19の全面にわたって一様に形成されている。また、電子注入層25は、電子輸送層24を覆うように、電子輸送層24上に、TFT基板10における表示領域19の全面にわたって一様に形成されている。
 本実施形態では、電子輸送層24と電子注入層25とは互いに独立した層として設けられているが、本発明はこれに限定されず、両者が一体化された単一の層(即ち、電子輸送層兼電子注入層)として設けられていてもよい。
 第2電極26は、有機EL層27に電子を注入する機能を有する層である。第2電極26は、電子注入層25を覆うように、電子注入層25上に、TFT基板10における表示領域19の全面にわたって一様に形成されている。
 なお、発光層23R,23G,23B以外の有機層は有機EL層27として必須ではなく、要求される有機EL素子20の特性に応じて取捨選択すればよい。また、有機EL層27は、必要に応じて、キャリアブロッキング層を更に有していてもよい。例えば、発光層23R,23G,23Bと電子輸送層24との間にキャリアブロッキング層として正孔ブロッキング層を追加することで、正孔が電子輸送層24に抜けるのを阻止し、発光効率を向上することができる。
 (有機EL表示装置の製造方法)
 次に、有機EL表示装置1の製造方法について以下に説明する。
 図4は、上記の有機EL表示装置1の製造工程を工程順に示すフローチャートである。
 図4に示すように、本実施形態にかかる有機EL表示装置1の製造方法は、例えば、TFT基板・第1電極の作製工程S1、正孔注入層・正孔輸送層の形成工程S2、発光層の形成工程S3、電子輸送層の形成工程S4、電子注入層の形成工程S5、第2電極の形成工程S6、封止工程S7をこの順に備えている。
 以下に、図4の各工程を説明する。但し、以下に示す各構成要素の寸法、材質、形状等はあくまで一例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。また、本実施形態では第1電極21を陽極とし、第2電極26を陰極としており、これとは逆に第1電極21を陰極とし、第2電極26を陽極とする場合には、有機EL層の積層順は以下の説明と反転する。同様に、第1電極21および第2電極26を構成する材料も以下の説明と反転する。
 最初に、絶縁基板11上に公知の方法でTFT12及び配線14等を形成する。絶縁基板11としては、例えば透明なガラス基板あるいはプラスチック基板等を用いることができる。絶縁基板11の一例として、厚さが約1mm、縦横寸法が500×400mmの矩形形状のガラス板を用いることができる。
 次いで、TFT12及び配線14を覆うように絶縁基板11上に感光性樹脂を塗布し、フォトリソグラフィ技術によりパターニングを行うことで、層間膜13を形成する。層間膜13の材料としては、例えばアクリル樹脂やポリイミド樹脂等の絶縁性材料を用いることができる。但し、ポリイミド樹脂は一般に透明ではなく、有色である。このため図3に示すようなボトムエミッション型の有機EL表示装置1を製造する場合には、層間膜13としてはアクリル樹脂等の透明性樹脂を用いることが好ましい。層間膜13の厚さは、TFT12の上面の段差を解消することができればよく、特に限定されない。一実施例では、アクリル樹脂を用いて厚さ約2μmの層間膜13を形成することができる。
 次に、層間膜13に、第1電極21をTFT12に電気的に接続するためのコンタクトホール13aを形成する。
 次に、層間膜13上に、第1電極21を形成する。即ち、層間膜13上に導電膜(電極膜)を成膜する。次いで、導電膜上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングを行った後、塩化第二鉄をエッチング液として、導電膜をエッチングする。その後、レジスト剥離液を用いてフォトレジストを剥離し、さらに基板洗浄を行う。これにより、層間膜13上にマトリクス状の第1電極21が得られる。
 第1電極21に用いられる導電膜材料としては、ITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)、IZO(Indium Zinc Oxide:インジウム亜鉛酸化物)、ガリウム添加酸化亜鉛(GZO)等の透明導電材料、金(Au)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)等の金属材料を用いることができる。
 導電膜の積層方法としては、スパッタ法、真空蒸着法、CVD(chemical vapor deposition、化学蒸着)法、プラズマCVD法、印刷法等を用いることができる。スパッタ法により、一例としてITOを用いて、厚さ約100nmの第1電極21を形成することができる。
 次に、所定パターンのエッジカバー15を形成する。エッジカバー15は、例えば層間膜13と同様の絶縁材料を使用することができ、層間膜13と同様の方法でパターニングすることができる。一実施例では、アクリル樹脂を用いて、厚さ約1μmのエッジカバー15を形成することができる。
 以上により、TFT基板10および第1電極21が作製される(工程S1)。
 次に、工程S1を経たTFT基板10を、脱水のために減圧ベーク処理し、更に第1電極21の表面洗浄のために酸素プラズマ処理する。
 次に、上記TFT基板10上に、正孔注入層および正孔輸送層(本実施形態では正孔注入層兼正孔輸送層22)を、TFT基板10の表示領域19の全面に蒸着法により形成する(S2)。
 具体的には、表示領域19の全面が開口したオープンマスクを、TFT基板10に密着固定し、TFT基板10とオープンマスクとを共に回転させながら、オープンマスクの開口を通じて正孔注入層および正孔輸送層の材料をTFT基板10の表示領域19の全面に蒸着する。
 正孔注入層と正孔輸送層とは、前記したように一体化されていてもよく、互いに独立した層であってもよい。層の厚みは、一層あたり例えば10~100nmである。
 正孔注入層および正孔輸送層の材料としては、例えば、ベンジン、スチリルアミン、トリフェニルアミン、ポルフィリン、トリアゾール、イミダゾール、オキサジアゾール、ポリアリールアルカン、フェニレンジアミン、アリールアミン、オキザゾール、アントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、トリフェニレン、アザトリフェニレン、およびこれらの誘導体、ポリシラン系化合物、ビニルカルバゾール系化合物、チオフェン系化合物、アニリン系化合物等の、複素環式または鎖状式共役系のモノマー、オリゴマー、またはポリマー等が挙げられる。
 一実施例では、4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(α-NPD)を使用して、厚さ30nmの正孔注入層兼正孔輸送層22を形成することができる。
 次に、正孔注入層兼正孔輸送層22上に、エッジカバー15の開口15R,15G,15Bを覆うように、発光層23R,23G,23Bをストライプ状に形成する(S3)。
発光層23R,23G,23Bは、赤、緑、青の各色別に、所定領域を塗り分けるように蒸着される(塗り分け蒸着)。
 発光層23R,23G,23Bの材料としては、低分子蛍光色素、金属錯体等の発光効率が高い材料が用いられる。例えば、アントラセン、ナフタレン、インデン、フェナントレン、ピレン、ナフタセン、トリフェニレン、アントラセン、ペリレン、ピセン、フルオランテン、アセフェナントリレン、ペンタフェン、ペンタセン、コロネン、ブタジエン、クマリン、アクリジン、スチルベン、およびこれらの誘導体、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム錯体、ビス(ベンゾキノリノラト)ベリリウム錯体、トリ(ジベンゾイルメチル)フェナントロリンユーロピウム錯体、ジトルイルビニルビフェニル等が挙げられる。
 発光層23R,23G,23Bは、上述の有機発光材料のみから構成されていてもよく、正孔輸送層材料、電子輸送層材料、添加剤(ドナー、アクセプター等)、発光性のドーパント等を含んでいてもよい。また、これらの材料を高分子材料(結着用樹脂)や無機材料中に分散した構成であってもよい。発光効率の向上や長寿命化の観点からは、ホスト中に発光性のドーパントが分散されているのが好ましい。
 発光性のドーパントとしては、特に制限はなく、公知のドーパント材料を用いることができる。例えば、4,4’-ビス(2,2’-ジフェニルビニル)-ビフェニル(DPVBi)、4,4’-ビス[2-{4-(N,N-ジフェニルアミノ)フェニル}ビニル]ビフェニル(DPAVBi)などの芳香族ジメチリデン誘導体、スチリル誘導体、ペリレン、イリジウム錯体、クマリン6などのクマリン誘導体、ルモーゲンFレッド、ジシアノメチレンピラン、フェノキザゾン、ポリフィリン誘導体等が挙げられる。なお、ドーパントの種類を適宜選択することにより、赤色に発光する赤色発光層23R、緑色に発光する緑色発光層23G、及び青色に発光する青色発光層23Bとなる。
 発光性のドーパントの分散媒であるホスト材料としては、例えば、発光層23R,23G,23Bを形成する材料と同一の材料やカルバゾール誘導体等が挙げられる。
 ホスト中にドーパントが分散された発光層を形成する場合、ホストに対するドーパントの含有量は、特に制限はなく、それぞれの材料に応じて適宜変更し得るが、一般に数%から30%程度であることが好ましい。
 発光層23R,23G,23Bの厚さは、例えば10~100nmにすることができる。
 本発明の蒸着方法及び蒸着装置は、この発光層23R,23G,23Bの塗り分け蒸着に特に好適に使用することができる。本発明を使用した発光層23R,23G,23Bの形成方法の詳細は後述する。
 次に、正孔注入層兼正孔輸送層22および発光層23R,23G,23Bを覆うように、TFT基板10の表示領域19の全面に電子輸送層24を蒸着法により形成する(S4)。電子輸送層24は、上記した正孔注入層・正孔輸送層の形成工程S2と同様の方法により形成することができる。
 次に、電子輸送層24を覆うように、TFT基板10の表示領域19の全面に電子注入層25を蒸着法により形成する(S5)。電子注入層25は、上記した正孔注入層・正孔輸送層の形成工程S2と同様の方法により形成することができる。
 電子輸送層24および電子注入層25の材料としては、例えば、キノリン、ペリレン、フェナントロリン、ビススチリル、ピラジン、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、フルオレノン、およびこれらの誘導体や金属錯体、LiF(フッ化リチウム)等を用いることができる。
 前記したように電子輸送層24と電子注入層25とは、一体化された単一層として形成されてもよく、または独立した層として形成されてもよい。各層の厚さは、例えば1~100nmである。また、電子輸送層24および電子注入層25の合計厚さは、例えば20~200nmである。
 一実施例では、Alq(トリス(8-ヒドロキシキノリン)アルミニウム)を使用して厚さ30nmの電子輸送層24を形成し、LiF(フッ化リチウム)を使用して厚さ1nmの電子注入層25を形成することができる。
 次に、電子注入層25を覆うように、TFT基板10の表示領域19の全面に第2電極26を蒸着法により形成する(S6)。第2電極26は、上記した正孔注入層・正孔輸送層の形成工程S2と同様の方法により形成することができる。第2電極26の材料(電極材料)としては、仕事関数の小さい金属等が好適に用いられる。このような電極材料としては、例えば、マグネシウム合金(MgAg等)、アルミニウム合金(AlLi、AlCa、AlMg等)、金属カルシウム等が挙げられる。第2電極26の厚さは、例えば50~100nmである。一実施例では、アルミニウムを用いて厚さ50nmの第2電極26を形成することができる。
 第2電極26上には、第2電極26を覆うように、外部から酸素や水分が有機EL素子20内に浸入することを阻止するために、保護膜を更に設けてもよい。保護膜の材料としては、絶縁性や導電性を有する材料を用いることができ、例えば窒化シリコンや酸化シリコンが挙げられる。保護膜の厚さは、例えば100~1000nmである。
 以上により、TFT基板10上に、第1電極21、有機EL層27、および第2電極26からなる有機EL素子20を形成できる。
 次いで、図1に示すように、有機EL素子20が形成されたTFT基板10と、封止基板40とを、接着層30にて貼り合わせ、有機EL素子20を封入する。封止基板40としては、例えば厚さが0.4~1.1mmのガラス基板あるいはプラスチック基板等の絶縁基板を用いることができる。かくして、有機EL表示装置1が得られる。
 このような有機EL表示装置1において、配線14からの信号入力によりTFT12をON(オン)させると、第1電極21から有機EL層27へ正孔が注入される。一方、第2電極26から有機EL層27へ電子が注入される。正孔と電子とは発光層23R,23G,23B内で再結合し、エネルギーを失活する際に所定の色の光を出射する。各サブ画素2R,2G,2Bの発光輝度を制御することで、表示領域19に所定の画像を表示することができる。
 以下に、発光層23R,23G,23Bを塗り分け蒸着により形成する工程S3を説明する。
 <実施形態1>
 図5は、本発明の第1実施形態にかかる蒸着装置の基本構成を示した斜視図である。図6は、図5に示した蒸着装置の、第1蒸着源60aを通る面に沿った正面断面図である。
 蒸着源60と、この蒸着源60と基板10との間に配置された制限板ユニット80とで蒸着ユニット50を構成する。基板10と蒸着マスク70とが、制限板ユニット80に対して制限板ユニット80の蒸着源60とは反対側を一定速度で矢印10aに沿って移動する。以下の説明の便宜のため、基板10の移動方向(第1方向)10aと平行な水平方向軸をY軸、Y軸と垂直な水平方向軸をX軸、X軸及びY軸に垂直な上下方向軸をZ軸とするXYZ直交座標系を設定する。Z軸は基板10の被蒸着面10eの法線方向と平行である。説明の便宜のため、Z軸方向の矢印の側(図6、図7の紙面の上側)を「上側」と称する。
 蒸着源60は、その上面(即ち、蒸着マスク70に対向する面)に、複数の蒸着源開口61をそれぞれ備える。複数の蒸着源開口61は、Y軸方向の異なる位置に配置されており、それぞれX軸方向と平行な直線に沿って一定ピッチで配置されている。各蒸着源開口61は、Z軸と平行に上方に向かって開口したノズル形状を有している。蒸着源開口61は、蒸着マスク70に向かって、発光層の材料となる材料の蒸気(即ち、蒸着粒子91)をそれぞれ放出する。例えば、蒸着源60の蒸着源開口61から、発光層(被膜)90を構成するホストまたはドーパントの蒸気(蒸着粒子91)を放出させることができる。
 蒸着源60の上方に制限板ユニット80が配置されている。制限板ユニット80には、それぞれが制限板ユニット80をZ軸方向に貫通する貫通穴とされた複数の制限開口82が形成されている。制限開口82の開口形状は、その長軸方向がX軸及びY軸に沿った略長方形である。複数の制限開口82は、X軸方向に平行な方向に、複数の蒸着源開口61と同一ピッチで配置されている。複数の制限開口82は、複数の蒸着源開口61と一対一に対応し、対応する蒸着源開口61の上方にそれぞれ配置されている。X軸方向に隣り合う制限開口82は制限部81で隔てられている。
 制限板ユニット80は、付着した蒸着材料が再蒸発するのを防ぐ等のために、制限板ユニット80を冷却するための冷却装置を含んでいてもよい。冷却装置としては、特に制限はないが、例えば、冷媒(例えば水)を通過させるための配管、ペルチェ素子等の冷却素子など、任意に選択することができる。制限板ユニット80を冷却することにより、蒸着源60から放出される輻射熱を防止することができるため、基板10や蒸着マスク70の温度上昇を防ぐことができるので、熱膨張を防止することができ、高精度を維持できるとともに、この効果により、蒸着源60と基板10の距離を相対的に接近させることができるので、成膜レートの向上が可能となる。
 制限板ユニット80には蒸着材料が付着する。従って、所定の期間ごとに、蒸着材料が付着した制限板ユニット80を、新しいものに交換することが好ましい。制限板ユニット80の交換作業を容易にするために、制限板ユニット80は、複数の部分に分割可能に構成されていてもよい。
 本実施形態において、制限板ユニット80は、蒸着流91の制御が可能であれば、どのような形状でもよいが、図5,図6に示すように、ブロック状とすることがコンパクト化できるため望ましい。同様に、図示例では制限開口82は矩形とされているが、テーパ状とすることもでき、その他の形状の組み合わせとすることもできる。
 蒸着マスク70は、その主面(面積が最大である面)がXY面と平行な板状物であり、X軸方向に沿って複数のマスク開口71がX軸方向の異なる位置に形成されている。マスク開口71は、蒸着マスク70をZ軸方向に貫通する貫通穴である。本実施形態では、図8に示すように、各マスク開口71の開口形状はY軸に平行なスロット形状を有しているが、本発明はこれに限定されない。また、蒸着マスク70は、一般的には熱膨張係数の低いインバーなどで形成することが好ましく、その厚みは一般的な数十~数百μmとすることができる。また、図示例ではマスク開口71が矩形状となっているが、テーパ形状として設けられていてもよい。また、蒸着マスク70材質はインバーに限らず、ポリイミドなどの有機物や、Alなどの酸化物、セラミックで形成することもでき、さらにそれらの組み合わせでもかまわない。
 蒸着マスク70は図示しないマスクテンション機構によって保持されることが好ましい。マスクテンション機構は、蒸着マスク70に、その主面と平行な方向に張力を印加することにより、蒸着マスク70に自重によるたわみや伸びが発生するのを防ぐ。
 ここで、基板10と蒸着マスク70との離間距離は、1mm以内。望ましくは、300μm以内とされる。この離間距離が大きいと、蒸着パターン(被膜)90の拡がりが大きくなり精度が低下するため好ましくない。また、基板10と蒸着マスク70との離間距離は5μm以上とすることが望ましい。この離間距離を狭くして基板10と蒸着マスク70とをあまり接近させると、互いに接触発生の懸念があり、また、非常に精密な装置制御を要求することになるため好ましくない。
 ここで、蒸着マスク70と基板10の離間距離は、レーザーセンサーなどの測長機を用いて検出し、しかるべき機構でもって制御することが望ましい。
 あるいは、蒸着マスク70は組立体とされ、オープンマスク75とパターンマスク77とを備えて、パターンマスク77が基板10に接触しない構成とすることもできる。この場合、センシング等の複雑な構成を用いることなく、基板10と蒸着マスク70との離間距離を設定することができる。ここで、前記オープンマスク75は、図7に示されるように複数の開口部76を備える。オープンマスク75の開口部76は、基板に製造される単位素子に対応して配列される。
 オープンマスク75は、複数の開口部76を行(column)方向、すなわち、y方向に分離させるリブ76aと、複数の開口部76を列(row)方向、すなわち、x方向に分離させるリブ76bをさらに備える。図面において、76cは、外郭部のリブを表す。
 前記パターンマスク77は、複数個の単位パターンマスク78を備える。前記単位パターンマスク78は、図に示されたようにストライプ状の薄板からなる。前記単位パターンマスク78は、単位パターンマスク78の長手方向、すなわち、x方向に配列される複数のマスクパターン部72を備える。
 前記マスクパターン部72は、原板上に形成される有機電界発光素子のパターンと同じパターンを有する複数のマスク開口71を備える。前記マスクパターン部72の開口71は、ストライプ状の遮蔽部により形成され、前記開口部71は単位パターンマスク78の幅方向、すなわち、y方向に相互平行に延びるスリット状を有する。
 パターンマスク77の単位パターンマスク78が長手方向(x方向)に複数のマスクパターン部72が配列され、各単位パターンマスク78はマスクパターン部72の配列方向、すなわち、x方向にオープンマスク71に両端部が支持される。
 前記各単位パターンマスク78は、前記オープンマスク75に引張力が加えられるように、両端部が支持されるが、前記単位パターンマスク78のマスクパターン部72は前記オープンマスク75の複数の開口部76のうち、列方向に配列された開口部に対応するようにオープンマスク75に固定溶接される。
 この際、前記単位パターンマスク78は、前記マスクパターン部72の開口部71に直交する方向にオープンマスク75に支持され、前記各単位パターンマスク78間の距離はリブ76aにより維持される。
 また、パターンマスク77は、オープンマスク75の厚さ分だけ基板10から離間して位置する。
 図では、X軸方向に配置された蒸着源開口61及び制限開口82の数はそれぞれ4つであるが、本実施形態はこれに限定されず、これより多くても少なくてもよい。
 複数の蒸着源開口61と制限板ユニット80とはZ軸方向に離間しており、且つ、制限板ユニット80と蒸着マスク70とはZ軸方向に離間している。蒸着源60、制限板ユニット80の相対的位置は、予め設定された状態に固定されて、ユニットとして、基板10に対して移動することになる。また、基板10と蒸着マスク70は、蒸着処理の前にアライメントされた状態を維持して、少なくとも蒸着を行う期間中は実質的に一定であることが好ましい。基板10と蒸着マスク70とには、図5、図6に示すアライメントマーク10t,70t等のアライメント手段が設けられてアライメント可能とされている。
 基板10は、保持装置55により保持される。保持装置55としては、例えば基板10の被蒸着面10eとは反対側の面を静電気力で保持する静電チャックを用いることができる。これにより、基板10の自重による撓みが実質的にない状態で基板10を保持することができる。但し、基板10を保持する保持装置55は、静電チャックに限定されず、これ以外の装置であってもよい。
 保持装置55に保持された基板10と蒸着マスク70とは、移動機構56によって、蒸着ユニット50に対して蒸着源60とは反対側を、制限板ユニット80から一定間隔だけ離間した状態で、一定速度でY軸と平行な移動方向10aに沿って走査(移動)される。
基板10および蒸着マスク70の移動は、往復移動であってもよく、あるいは、いずれか一方のみに向かう単方向移動であってもよい。移動機構56の構成は特に制限はない。例えばモータで送りネジを回転させる送りネジ機構やリニアモータ等、公知の搬送駆動機構を用いることができる。この基板10の移動の間、基板10と蒸着マスク70とのアライメント状態は維持される。
 上記の蒸着ユニット50と、基板10と、基板10を保持する保持装置55と、基板10を移動させる移動機構56とは、図示しない真空チャンバ内に収納される。真空チャンバは密封された容器であり、その内部空間は減圧されて所定の低圧力状態に維持される。
本実施形態における蒸着装置は、真空チャンバに加えて、イメージセンサ等のアライメント観測手段171、および、図示しない制御回路等を備えている。
 蒸着源開口61から放出された蒸着粒子91は、制限板ユニット80の制限開口82、蒸着マスク70のマスク開口71を順に通過する。マスク開口71を通過した蒸着粒子91は、基板10の被蒸着面(即ち、基板10の蒸着マスク70に対向する側の面)10eに付着して蒸着粒子91が被膜90を形成する。被膜90は、蒸着マスク70のマスク開口71の形状に対応した平面形状となる。
 図6に示されているように、蒸着マスク70において、制限開口82を通過した蒸着粒子91が到達する領域を蒸着領域72bと呼ぶ。複数の蒸着領域72bはX軸方向に沿って一定ピッチで配置されている。X軸方向に隣り合う蒸着領域72bは互いに重なり合うことなく独立しており、それらの間には蒸着粒子91の流れ(蒸着流)が到達しない非蒸着領域73bが形成されている。蒸着領域72bは、制限開口82の開口形状に対応した略矩形形状を有している。蒸着領域72bはそれぞれX軸と平行な直線に沿って配置されている。マスク開口71は蒸着領域72b内のみに形成されている。非蒸着領域73bは、Y軸と平行な方向に沿って延びている。
 被膜90を形成する蒸着粒子91は、必ず制限開口82とこれに対応したマスク開口71を通過する。また、蒸着粒子91が対応した制限開口82に隣接する制限開口82を通過して基板10の被蒸着面10eに到達することはない。蒸着源開口61から放出された蒸着粒子91が、制限開口82及びマスク開口71を通過しないで基板10の被蒸着面10eに到達することがないように、制限板ユニット80及び蒸着マスク70が設計され、更に必要に応じて蒸着粒子91の飛翔を妨げる防着板等(図示せず)が設置されていてもよい。
 赤、緑、青の各色別に蒸着粒子91の材料を変えて3回の蒸着(塗り分け蒸着)を行うことにより、基板10の被蒸着面10eに赤、緑、青の各色に対応した矩形状の被膜90(即ち、発光層23R,23G,23B)を形成することができる。
 本実施形態によれば、図6に示されるように、各蒸着源開口61から蒸着粒子91はある広がり(指向性)をもって放出される。即ち、蒸着源開口61から放出される蒸着粒子91の数は、蒸着源開口61の真上方向(Z軸方向)において最も多く、真上方向に対してなす角度(出射角度)が大きくなるにしたがって徐々に少なくなる。蒸着源開口61から放出された各蒸着粒子91は、それぞれの放出方向に向かって直進する。従って、制限板ユニット80が存在しない場合には、各マスク開口71には、その真下に位置する蒸着源開口から放出された蒸着粒子が最も多く飛来するが、これに限定されず、斜め下方に位置する蒸着源開口から放出された蒸着粒子も到着する。
 このように、様々な方向から飛来した蒸着粒子91がマスク開口71を通過した場合、基板10の被蒸着面10eに到達する蒸着粒子91の数は、マスク開口71の真上の領域で最も多く、これから遠くなるにしたがって徐々に少なくなる。従って、基板10の被蒸着面10eには、マスク開口71を真上方向に基板10に投影した領域に、厚く且つ略一定厚みを有する被膜主部が形成され、その両側に、被膜主部このより遠くなるにしたがって徐々に薄くなるボヤケ部分が形成されてしまう。そして、このボヤケ部分が被膜90の端縁のボヤケを生じさせる。
 ボヤケ部分の幅を小さくするためには、蒸着マスク70と基板10との間隔を小さくすればよい。しかしながら、蒸着マスク70を基板10に接触させると精度低下を来すといった不具合が発生するため、蒸着マスク70と基板10との間隔をゼロにすることができない。
 これに対して、本実施形態では、図6に示されているように、蒸着源60と一体としてユニットとなった制限板ユニット80が設けられている。各蒸着源開口61から、ある広がり(指向性)をもって放出された蒸着粒子91のうち、その速度ベクトルのX軸方向成分が大きな蒸着粒子91は、制限部81に衝突し付着するので、制限開口82を通過することができず、マスク開口71に到達することはできない。すなわち、制限部81は、蒸着源開口61から放出された蒸着粒子91の蒸着流のX軸方向およびY方向の広がり角度を制限する。その結果、マスク開口71に入射する蒸着粒子91の入射角度が制限される。ここで、マスク開口71に対するX方向における「入射角度」は、XZ面への投影図において、マスク開口71に入射する蒸着粒子91の飛翔方向がZ軸に対してなす角度で定義される。
 このように、複数の制限部81を配置することにより、X軸方向およびY方向における蒸着粒子91の指向性が向上する。従って、ボヤケ部分の幅を小さくすることができ、マスク開口72の形状に対応して高精細な被膜90を形成することが可能となる。従って、本実施形態の蒸着装置を用いて発光層23R,23G,23Bの塗り分け蒸着をすれば、混色の発生を防止することができる。これにより、画素ピッチを縮小することができ、その場合には、高精細表示が可能な有機EL表示装置を提供することができる。一方、画素ピッチを変えずに発光領域を拡大してもよく、その場合には、高輝度表示が可能な有機EL表示装置を提供することができる。また、高輝度化のために電流密度を高くする必要がないので、有機EL素子が短寿命化したり損傷したりすることがなく、信頼性の低下を防止できる。
 本実施形態によれば、蒸着ユニット50に対して、基板10とアライメントされた蒸着マスク70が移動方向10aに沿って移動した状態で、制限板ユニット80により蒸着粒子91の射出角度を制限して蒸着流91の方向を規制して処理するので、蒸着マスク70が基板10と離間した状態であってもマスク開口71に対応した正確な平面形状で被膜90を形成することができる。これにより、従来の高精細マスクを密着させることによって発生する様々な弊害を防止することができる。
 本実施形態における蒸着方法は、マスク開口71が形成された蒸着マスク70を介して、基板10上に蒸着粒子91を付着させてマスク開口71の開口形状に対応したパターンの被膜90を形成する蒸着方法であって、第1ステップとして、アライメントマーク10t,70tおよびイメージセンサ171とされるアライメント機構により基板10と蒸着マスク70とをアライメントする工程と、第2ステップとして、基板10と蒸着マスク70をアライメントされた状態で固定維持する工程と、第3ステップとして、蒸着粒子91を蒸着源60の蒸着源開口61から放出するとともに、蒸着源開口61から放出された蒸着粒子91が、蒸着源開口61に対して基板10側に位置する制限板ユニット80に設けられた制限開口82を通過する際に、制限開口82を通った蒸着粒子91が入射するマスク開口71位置において隣り合う制限開口82を通った蒸着粒子91が到達しないように、制限開口82によって蒸着粒子91の射出角度を制限する工程と、第4ステップとして、アライメントされた蒸着マスク70と基板10、及び、蒸着粒子91を放出する蒸着ユニット50のうちの一方を他方に対して基板10の面内方向となる第1方向(移動方向)10aに沿って相対的に移動させながら、マスク開口71を通った蒸着粒子91により基板10上に被膜90を形成する工程と、を有する。
 また、本実施形態における蒸着装置における諸元の寸法例を図9に示す。
 本実施形態によれば、蒸着ユニット50に対して、基板10とアライメントされた蒸着マスク70が移動方向10aに沿って移動した状態で、制限板ユニット80により蒸着流91の方向を規制して処理するので、基板10に到達する蒸着粒子が必ず1つの蒸着源開口61から飛来するように、制限板ユニット80を設定できる。このように制限板開口82と蒸着源開口61とが一対一になるように配置することにより、蒸着流91の方向をZ方向近傍に規制することが容易に可能となる。
 本実施形態によれば、蒸着ユニット50に対して、基板10とアライメントされた蒸着マスク70が移動方向10aに沿って移動した状態で、制限板ユニット80により蒸着流91の方向を規制して処理するので、成膜領域72bの平面形状と、基板10上に形成する発光領域23R,23G,23Bの平面形状とを対応させることができる。このような配置により、発光領域23R,23G,23B中にて急激な膜厚変化が起こったり、成膜パターンが途切れたりすることを防止することができる。
 本実施形態によれば、蒸着ユニット50に対して、基板10とアライメントされた蒸着マスク70が移動方向10aに沿って移動した状態で、制限板ユニット80により蒸着流91の方向を規制して処理するので、X方向に複数の制限開口82に対応してそれぞれの成膜領域72bを同時に処理可能である。これにより、一度に大面積の蒸着処理が可能となる。
 本実施形態によれば、蒸着ユニット50に対して、基板10とアライメントされた蒸着マスク70が移動方向10aに沿って移動した状態で、制限板ユニット80により蒸着流91の方向を規制して処理するので、制限板80と蒸着源60との位置関係を固定した状態で設定し、これを1ユニットとして基板10および蒸着マスク70に対して移動(スキャン)することが可能となるので、大面積の基板10への成膜を可能にし、同時に膜厚分布も均一化することができる。
<第2実施形態>
 以下、本発明に係る蒸着装置の第2実施形態を、図面に基づいて説明する。
 図10は、本実施形態における蒸着装置を示す斜視図である。
 本実施形態において上述した第1実施形態と異なるのは膜厚補正板に関する点であり、これ以外の対応する構成要素に関しては、同一の符号を付してその説明を省略する。
 本実施形態の蒸着装置においては、蒸着ユニット50の最上側に、膜厚補正板100が設けられる。
 膜厚補正板100は、図10に示すように、蒸着源60と制限板ユニット80と配置状態が固定されて、蒸着ユニット50として一体に配置とされている。
 膜厚補正板100には、図10に示すように、制限板ユニット80の制限開口72に対応した補正開口102が複数設けられている。補正開口102は、それぞれ制限板ユニット70の制限開口72に1対1対応した位置に設けられる。
 補正開口102は、X方向における膜厚分布を均一化するように形状が設定されている。具体的には、補正開口102における基板移動方向10aの距離寸法が、X方向(第2方向)における両端部に比べて中央部分で減少するように設定される。これにより、基板10及び蒸着マスク70に対して、Y方向に移動する蒸着ユニット50においては、Y方向においては、膜厚分布が均一化されるが、X方向には移動しないので、マスク開口72に対する蒸着流91の補正をおこなう。
 前述の実施形態においては、各蒸着源開口61から蒸着粒子91はある広がり(指向性)をもって放出され、蒸着源開口61から制限板ユニット80を通過した蒸着粒子91の数は、依然として、蒸着源開口61の真上方向(Z軸方向)において最も多く、真上方向に対してなす角度(出射角度)が大きくなるにしたがって徐々に少なくなる。蒸着ユニット50に対して、基板10とアライメントされた蒸着マスク70がY方向である移動方向10aに沿って移動した状態で、制限板ユニット80により蒸着流91のX方向およびY方向の人狩りを規制して処理している。このため、移動方向10aであるY方向においては、斜め成分を有する蒸着流が基板10の移動に伴って相殺されるが、X方向には蒸着ユニット50に対して、基板10とアライメントされた蒸着マスク70が移動しないため、マスク開口71を真上方向に基板10に投影した領域に、厚く且つ略一定厚みを有する被膜主部が形成され、その両側に、被膜主部このより遠くなるにしたがって徐々に薄くなるボヤケ部分が形成されてしまい、Y方向に比べて膜厚均一性が達成されていない。
 これに対して、本実施形態においては、図10に示されるように、蒸着源60と一体としてユニットとなった制限板ユニット80に加えて膜厚補正板100が設けられている。
制限開口82から、多少の広がり(指向性)をもって放出された蒸着粒子91のうち、その速度ベクトルのX軸方向成分が大きな蒸着粒子91は、膜厚補正板100の補正部101に衝突し付着するので、補正開口102を通過することができず、マスク開口71に到達することはできない。すなわち、補正部101は、制限開口82から放出された蒸着粒子91の蒸着流のX軸方向における広がり角度を制御する。その結果、各マスク開口71には、その真下に位置する蒸着源開口から放出された蒸着粒子が最も多く飛来するが、マスク開口71に入射する蒸着粒子91の入射数(入射量)が補正開口102のY方向形状に合わせて中央付近で低減される。
 これにより、Y方向における膜厚の不均一性は蒸着ユニット50と基板10および蒸着マスク70との相対移動により緩和するとともに、X方向における膜厚不均一性を膜厚補正板100の補正開口120の形状によって緩和することができる。これにより、X方向Y方向ともに膜厚均一性の高い被膜90の形成を容易に可能とすることができる。
 本実施形態においては、蒸着源開口61から出射された蒸着粒子91はそのままでは直上が極大値を持ち、外側にいくにつれて低下するという分布を持っているが、蒸着源ユニット50の移動方向10aの分布に関しては、蒸着源ユニット50が移動することで解消し、横方向であるX方向の分布を膜厚補正板100を導入して蒸着源60と一体化して走査を行うことにより、X方向の分布も相殺することができる。これにより、非常に良好な膜厚分布を基板10全面にわたって達成できる。
 本実施形態では、膜厚補正板100による膜厚補正を実施したが、制限板ユニット80における制限開口82の形状を上述した補正開口102の形状設定に準じて変更することにより、膜厚を補正することも可能である。この場合、制限板ユニット80は蒸着粒子91の方向設定を充分におこなうためには膜厚補正板100に比べて厚さが必要であるため、加工精度の面から考慮した場合、本実施形態のような膜厚補正板100を別途用いた場合の方が膜厚均一性の制御状態を向上することが可能となる。
<第3実施形態>
 以下、本発明に係る蒸着装置の第3実施形態を、図面に基づいて説明する。
 図11は、本実施形態における蒸着装置を示す斜視図である。
 本実施形態において上述した第2実施形態と異なるのは蒸着源が3元蒸着可能とされた点であり、これ以外の対応する構成要素に関しては、同一の符号を付してその説明を省略する。
 本実施形態においては、異なる複数種類のドーパントをホスト中に含む発光層の形成に好適である。本実施形態では、蒸着原60として、第1蒸着源60a、第2蒸着源60b、第3蒸着源60cを備える。Y軸方向において、第3蒸着源60cは、第1蒸着源60aに対して第2蒸着源60bとは反対側に配置されている。第1蒸着源60a及び第2蒸着源60b、第3蒸着源60cは、その上面(即ち、蒸着マスク70に対向する側)に、いずれも、蒸着源開口61と同様、複数の第1蒸着源開口61a、複数の第2蒸着源開口61b、複数の第3蒸着源開口61cをそれぞれ備える。複数の第1蒸着源開口61a、複数の第2蒸着源開口61b、複数の第3蒸着源開口61cは、蒸着源開口61と同様、X軸方向と平行な直線に沿って一定ピッチで配置されている。複数の第1蒸着源開口61a、複数の第2蒸着源開口61b、複数の第3蒸着源開口61cは、蒸着源開口61と同様、対応するものがそれぞれX軸方向の同一位置に配置されていてもよい。各蒸着源開口61a,61b,61cは、蒸着源開口61と同様ノズル形状を有している。
 第1蒸着源開口61aは、蒸着マスク70に向かって、発光層の材料となる第1材料の蒸気(第1蒸着粒子91a)をX軸方向及びY軸方向においてある広がり(指向性)をもって放出する。
 第2蒸着源開口61bは、蒸着マスク70に向かって、発光層の材料となる第2材料の蒸気(第2蒸着粒子91b)をX軸方向及びY軸方向においてある広がり(指向性)をもって放出する。
 第3蒸着源開口61cは、蒸着マスク70に向かって、発光層の材料となる第3材料の蒸気(第3蒸着粒子91c)をX軸方向及びY軸方向においてある広がり(指向性)をもって放出する。
 第2蒸着源開口61bは、その開口方向が第1蒸着源開口61aの側に向くように傾斜しており、第3蒸着源開口61cも、その開口方向が第1蒸着源開口61aの側に向くように傾斜している。
 例えば、第1蒸着源60aの第1蒸着源開口61aから発光層を構成するホストの蒸気(第1蒸着粒子91a)を放出させ、第2蒸着源60bの第2蒸着源開口61bから発光層を構成する第1ドーパントの蒸気(第2蒸着粒子91b)を放出させ、第3蒸着源60cの第3蒸着源開口61cから発光層を構成する第2ドーパントの蒸気(第3蒸着粒子91c)を放出させることができる。第1ドーパントと第2ドーパントとは、異なる材料からなる。
 本実施形態においては、制限板ユニット80における制限開口82の形状設定は、3元蒸着に対応して設定される。
 具体的には、各構成要素の大きさや配置によるが、例えば、それぞれの蒸着源開口に合わせ3つの独立した開口を設ける場合もある。
 制限板ユニット80は、YZ面への投影図において、基板10へ向かう第1,第2,及び第3蒸着粒子91a,91b,91cの流れ(蒸着粒子流)の広がり角度(発散角)がθa,θb,θcになるように、第1,第2,及び第3蒸着粒子91a,91b,91cのY軸方向における指向性をそれぞれ制限する。これにより、蒸着マスク70がないと仮定した場合に第1,第2,及び第3蒸着粒子91a,91b,91cがそれぞれ付着する基板10上の領域をそれぞれ第1,第2,及び第3領域92a,92b,92cとすると、X軸方向に沿って見たときに第1,第2,及び第3領域92a,92b,92cの各Y軸方向位置がほぼ一致している。換言すれば、第1領域92aと第2領域92bと第3領域92cとがほぼ一致するように、制限板ユニット80の各部が構成され、且つ、第1,第2,及び第3蒸着源開口61a,61b,61c及び基板10に対する制限板ユニット80の相対的位置が設定されている。
 ただし、各構成要素の大きさや配置によっては上記の91a、91b、91cの位置を一致させることが困難な場合もあり得る。その場合においては、膜厚補正板100によってさらに領域を補正し、91d、91e、91fとし、それぞれがほぼ一致するように構成する。
 本実施形態においても、制限板ユニット80の位置と制限開口82形状、および膜厚補正板100の位置と補正開口102形状を調整することにより、3つの蒸発源61a,61b,61cから飛来する蒸着流91a,91b,91cの方向を同時に制御し、かつ3つの膜厚を同時に補正することができる。
 上記の各実施形態では、不動の蒸着ユニット50に対して基板10および蒸着マスク70が移動したが、本発明はこれに限定されず、蒸着ユニット50及び基板10・蒸着マスク70のうちの一方を他方に対して相対的に移動させればよい。例えば、基板10・蒸着マスク70の位置を一定とし、蒸着ユニット50を移動させてもよく、あるいは、蒸着ユニット50及び基板10・蒸着マスク70の両方を移動させてもよい。
 上記の実施形態では、有機EL素子の発光層を形成する場合を例に説明したが、本発明は有機EL素子の発光層以外の種々の薄膜を蒸着法により形成する場合に利用することができる。
 本発明の蒸着装置及び蒸着方法の利用分野は特に制限はないが、有機EL表示装置の発光層の形成に好ましく利用することができる。
10…基板
10a…第1方向
10t…アライメントマーク(アライメント機構)
20…有機EL素子
23R,23G,23B…発光層
50…蒸着ユニット
56…移動機構
60…蒸着源
61…蒸着源開口
70…蒸着マスク
70t…アライメントマーク(アライメント機構)
71…マスク開口
72b…蒸着領域
80…制限板ユニット
82…制限開口
90…被膜
91…蒸着粒子
100…膜厚補正板
102…補正開口
171…アライメント観測手段(アライメント機構)

Claims (9)

  1.  マスク開口が形成された蒸着マスクを介して、基板上に前記マスク開口の開口形状に対応したパターンの被膜を形成する蒸着装置であって、
     前記蒸着装置は、
     少なくとも1つの蒸着源開口を備えた蒸着源、及び、前記蒸着源開口から放出された蒸着粒子が通過する制限開口が形成された制限板ユニットを備えた蒸着ユニットと、
     前記基板と前記マスクとをアライメントするアライメント機構と、
     アライメントされた前記マスクと前記基板、及び、前記蒸着ユニットのうちの一方を他方に対して前記基板の面内方向となる第1方向に沿って相対的に移動させる移動機構と、を備え、
     前記制限開口が、前記蒸着源開口に対して前記基板の法線方向側に位置して配されており、
     前記制限板ユニットでは、前記制限開口を通った前記蒸着粒子が入射する前記マスク開口において、隣り合う制限開口を通った前記蒸着粒子が到達しないように入射角度を制限する蒸着装置。
  2.  前記マスクが、
     開口部を備えるオープンマスクと、
     前記オープンマスクに引張力が加えられるように、前記オープンマスクに端部が固定されるパターンマスクと、を備え、
     前記パターンマスクが、蒸着時には、前記オープンマスクの厚さにより設定される距離だけ、前記基板表面から離間可能とされる請求項1記載の蒸着装置。
  3.  前記蒸着源には、複数の前記蒸着源開口が備えられ、前記制限板には、前記蒸着源開口に各々対応した複数の制限開口が設けられた請求項1または2記載の蒸着装置。
  4.  前記制限板が、前記基板の法線方向に厚さを有する板体から構成される請求項1から3のいずれか記載の蒸着装置。
  5.  前記制限板ユニットには、前記制限板よりも前記基板側に位置する膜厚補正板が設けられ、前記膜厚補正板には、前記面内方向において前記第1方向と直交する第2方向における蒸着膜厚の分布を均一化する補正開口が、各々の前記制限開口に対応して設けられる請求項1から4のいずれか記載の蒸着装置。
  6.  前記補正開口が前記第2方向における両端部に比べて、前記第1方向の幅寸法が中央部分で減少するように設定される請求項5記載の蒸着装置。
  7.  前記蒸着源が前記第1方向に複数設けられる請求項1から6のいずれか記載の蒸着装置。
  8.  マスク開口が形成された蒸着マスクを介して、基板上に蒸着粒子を付着させて前記マスク開口の開口形状に対応したパターンの被膜を形成する蒸着方法であって、
     第1ステップとして、アライメント機構により前記基板と前記蒸着マスクをアライメントする工程と、
     第2ステップとして、前記基板と前記蒸着マスクをアライメントされた状態で固定維持する工程と、
     第3ステップとして、少なくとも1つの蒸着源開口を備えた蒸着源、及び、制限板ユニットから構成される蒸着ユニットにおいて前記蒸着粒子を前記蒸着源開口から放出するとともに、前記蒸着源開口から放出された蒸着粒子が、前記蒸着源開口に対して前記基板側に位置する前記制限板ユニットに設けられた制限開口を通過する際に、前記制限開口を通った前記蒸着粒子が入射する前記マスク開口の位置において隣り合う前記制限開口を通った前記蒸着粒子が到達しないように、前記制限開口によって前記蒸着粒子の射出角度を制限する工程と、
     第4ステップとして、アライメントされた前記蒸着マスクと前記基板、及び、前記蒸着粒子を放出する前記蒸着ユニットのうちの一方を他方に対して前記基板の面内方向となる第1方向に沿って移動機構により相対的に移動させながら、前記マスク開口を通った前記蒸着粒子により前記基板上に前記被膜を形成する工程と、
     を有する蒸着方法。
  9.  前記被膜が有機EL素子の発光層である請求項8に記載の蒸着方法。
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