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蒸镀装置和蒸镀方法.pdf

摘要
申请专利号:

CN201180054721.5

申请日:

2011.12.13

公开号:

CN103210113B

公开日:

2015.01.28

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C23C 14/24申请日:20111213|||公开
IPC分类号: C23C14/24; C23C14/04; H01L51/00; H01L51/50; H05B33/10 主分类号: C23C14/24
申请人: 夏普株式会社
发明人: 川户伸一; 井上智; 园田通
地址: 日本大阪府
优先权: 2010.12.21 JP 2010-284940
专利代理机构: 北京尚诚知识产权代理有限公司 11322 代理人: 龙淳
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法律状态
申请(专利)号:

CN201180054721.5

授权太阳城集团号:

103210113B||||||

法律状态太阳城集团日:

2015.01.28|||2013.08.14|||2013.07.17

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

依次配置有蒸镀源(60)、限制板单元(80)和蒸镀掩模(70)。限制板单元具备沿第一方向配置的多个限制板(81)。在第一方向上规定限制空间的限制板的侧面构成为:相对于在第一方向上相邻的限制板间的限制空间(82)的第一方向尺寸最狭窄的最狭窄部(81n),至少在蒸镀源侧,形成限制空间的第一方向尺寸比最狭窄部宽的部位。由此,能够在大型基板上的期望位置形成端缘的模糊被抑制的覆膜。

权利要求书

权利要求书
1.   一种蒸镀装置,其特征在于:
该蒸镀装置为在基板上形成规定图案的覆膜的蒸镀装置,
所述蒸镀装置具备:
蒸镀单元,该蒸镀单元具备蒸镀源、蒸镀掩模和限制板单元,所述蒸镀源具备至少1个蒸镀源开口,所述蒸镀掩模配置在所述至少1个蒸镀源开口与所述基板之间,所述限制板单元配置在所述蒸镀源与所述蒸镀掩模之间并且包括沿第一方向配置的多个限制板;和
移动机构,该移动机构在使所述基板与所述蒸镀掩模隔开一定间隔的状态下,使所述基板和所述蒸镀单元中的一个,沿与所述基板的法线方向和所述第一方向正交的第二方向,相对于所述基板和所述蒸镀单元中的另一个相对移动,
使从所述至少1个蒸镀源开口放出且通过在所述第一方向上相邻的所述限制板间的限制空间和在所述蒸镀掩模上形成的多个掩模开口的蒸镀颗粒附着在所述基板上形成所述覆膜,
在所述第一方向上规定所述限制空间的所述限制板的侧面构成为:相对于所述限制空间的所述第一方向的尺寸最狭窄的最狭窄部,至少在所述蒸镀源侧,形成所述限制空间的所述第一方向的尺寸比所述最狭窄部宽的部位。

2.   如权利要求1所述的蒸镀装置,其特征在于:
夹着所述限制空间在所述第一方向上相对的所述限制板的所述侧面具有面对称的关系。

3.   如权利要求1或2所述的蒸镀装置,其特征在于:
所述最狭窄部设置在所述限制板的所述侧面的所述蒸镀掩模侧的端缘。

4.   如权利要求1~3中任一项所述的蒸镀装置,其特征在于:
所述限制板的所述侧面在比所述最狭窄部更靠所述蒸镀源侧的位置具有以如下方式倾斜的面:随着沿所述基板的法线方向远离所述最狭窄部,所述限制空间的所述第一方向的尺寸扩大。

5.   如权利要求1~4中任一项所述的蒸镀装置,其特征在于:
在所述限制板的所述侧面的比所述最狭窄部更靠所述蒸镀源侧的区域形成有凹状的凹陷。

6.   如权利要求1~5中任一项所述的蒸镀装置,其特征在于:
在所述限制板的所述侧面形成有向所述限制空间突出的第一檐,所述最狭窄部设置在所述第一檐的前端。

7.   如权利要求6所述的蒸镀装置,其特征在于:
所述第一檐在该第一檐的蒸镀源侧具有以如下方式倾斜的面:随着接近所述第一檐的前端,接近所述蒸镀源。

8.   如权利要求6或7所述的蒸镀装置,其特征在于:
所述第一檐在该第一檐的前端具有以如下方式倾斜的面:随着接近所述蒸镀源,所述限制空间的所述第一方向的尺寸扩大。

9.   如权利要求1~8中任一项所述的蒸镀装置,其特征在于:
在所述限制板的所述侧面的比所述最狭窄部更靠所述蒸镀源侧的位置形成有向所述限制空间突出的第二檐。

10.   如权利要求1~9中任一项所述的蒸镀装置,其特征在于:
在所述限制板的所述侧面形成有阶梯状的多个台阶。

11.   如权利要求1~10中任一项所述的蒸镀装置,其特征在于:
在所述第二方向上规定所述限制空间的所述限制板单元的侧面构成为:相对于所述限制空间的所述第二方向的尺寸最狭窄的第二最狭窄部,至少在所述蒸镀源侧,形成所述限制空间的所述第二方向的尺寸比所述第二最狭窄部宽的部位。

12.   一种蒸镀方法,其特征在于:
所述蒸镀方法具有使蒸镀颗粒附着在基板上形成规定图案的覆膜的蒸镀工序,
使用权利要求1~11中任一项所述的蒸镀装置进行所述蒸镀工序。

13.   如权利要求12所述的蒸镀方法,其特征在于:
所述覆膜为有机EL元件的发光层。

14.   一种有机EL显示装置,其特征在于:
具备使用权利要求12所述的蒸镀方法形成的发光层。

说明书

说明书蒸镀装置、蒸镀方法和有机EL显示装置
技术领域
本发明涉及用于在基板上形成规定图案的覆膜的蒸镀装置和蒸镀方法。另外,本发明涉及具备通过蒸镀形成的发光层的有机EL(Electro Luminescence:电致发光)显示装置。
背景技术
近年来,在各种各样的商品和领域中使用平板显示器,要求平板显示器进一步大型化、高画质化、低耗电化。
在那样的状况下,具备利用有机材料的电场发光(Electro Luminescence)的有机EL元件的有机EL显示装置,作为全固体型且在能够低电压驱动、高速响应性、自发光性等方面优异的平板显示器,受到了高度的关注。
例如,在有源矩阵方式的有机EL显示装置中,在设置有TFT(薄膜晶体管)的基板上设置有薄膜状的有机EL元件。在有机EL元件中,在一对电极之间叠层有包含发光层的有机EL层。TFT与一对电极中的一个电极连接。通过向一对电极间施加电压使发光层发光来进行图像显示。
在全彩色的有机EL显示装置中,通常,具备红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的各颜色的发光层的有机EL元件作为子像素排列形成在基板上。通过使用TFT使这些有机EL元件有选择地以期望的亮度发光来进行彩色图像显示。
为了制造有机EL显示装置,需要对每个有机EL元件以规定图案形成包含发各色光的有机发光材料的发光层。
作为以规定图案形成发光层的方法,例如,已知有真空蒸镀法、喷墨法、激光转印法。例如,在低分子型有机EL显示装置(OLED)中,大多使用真空蒸镀法。
在真空蒸镀法中,使用形成有规定图案的开口的掩模(也称为遮蔽掩模)。使密合固定有掩模的基板的被蒸镀面与蒸镀源相对。然后,使来自蒸镀源的蒸镀颗粒(成膜材料)通过掩模的开口而蒸镀在被蒸镀面上,由此形成规定图案的薄膜。蒸镀按每个发光层的颜色进行(将此称为“分涂蒸镀”)。
例如,在专利文献1、2中记载有使掩模相对于基板依次移动来进行各颜色的发光层的分涂蒸镀的方法。在这样的方法中,使用与基板同等大小的掩模,在蒸镀时,掩模以覆盖基板的被蒸镀面的方式被固定。
在这样的以往的分涂蒸镀法中,如果基板增大,则需要掩模也随之大型化。但是,当使掩模增大时,由于掩模的自重弯曲和伸长,容易在基板与掩模之间产生间隙。而且,其间隙的大小根据基板的被蒸镀面的位置的不同而不同。因此,难以进行高精度的图案化,会发生蒸镀位置的偏移和混色,难以实现高精细化。
另外,当使掩模增大时,掩模和保持该掩模的框架等变得巨大,其重量也增加,因此,操作变得困难,有可能给生产率和安全性带来障碍。另外,蒸镀装置和附随于其的装置也同样巨大化、复杂化,因此,装置设计变得困难,设置成本也变得高昂。
因此,在专利文献1、2记载的以往的分涂蒸镀法中,难以应对大型基板,例如,对超过60英寸大小的那样的大型基板,难以以量产水平进行分涂蒸镀。
专利文献3记载有一种蒸镀方法,在该蒸镀方法中,在使蒸镀源和蒸镀掩模相对于基板相对移动的同时,使从蒸镀源放出的蒸镀颗粒通过蒸镀掩模的掩模开口后附着在基板上。如果采用该蒸镀方法,则即使是大型基板,也不需要与其相应地使蒸镀掩模大型化。
专利文献4记载有在蒸镀源与蒸镀掩模之间配置蒸镀束方向调整板,该蒸镀束方向调整板形成有直径约0.1mm~1mm的圆柱状或角柱状的蒸镀束通过孔。通过使从蒸镀源的蒸镀束放射孔放出的蒸镀颗粒通过在蒸镀束方向调整板上形成的蒸镀束通过孔,能够提高蒸镀束的指向性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开平8-227276号公报
专利文献2:特开2000-188179号公报
专利文献3:特开2004-349101号公报
专利文献4:特开2004-103269号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
根据专利文献3记载的蒸镀方法,能够使用比基板小的蒸镀掩模,因此容易进行对大型基板的蒸镀。
可是,需要使蒸镀掩模相对于基板相对移动,因此需要使基板与蒸镀掩模分离。在专利文献3中,从各个方向飞来的蒸镀颗粒向蒸镀掩模的掩模开口入射,因此,在基板上形成的覆膜的宽度比掩模开口的宽度扩大,在覆膜的端缘会产生模糊(毛边)。
专利文献4记载有利用蒸镀束方向调整板使向蒸镀掩模入射的蒸镀束的指向性提高。
可是,在实际的蒸镀工序中,蒸镀颗粒会附着于在蒸镀束方向调整板上形成的蒸镀束通过孔的内周面。蒸镀束方向调整板与蒸镀源相对配置,因此,受到来自蒸镀源的辐射热而被加热。因此,附着在蒸镀束通过孔的内周面的蒸镀颗粒会再蒸发。再蒸发后的蒸镀颗粒的一部分向与蒸镀束通过孔的贯通方向不同的方向飞翔,通过蒸镀掩模的掩模开口而附着在基板上。即,在专利文献4中,尽管为了使蒸镀束的指向性提高而设置有蒸镀束方向调整板,但难以对从该蒸镀束方向调整板再蒸发的蒸镀颗粒的指向性进行控制,其结果,具有不希望的指向性的蒸镀颗粒会附着在基板上。因此,当基板与蒸镀掩模分离时,蒸镀材料会附着在基板的不希望的部位,与上述的专利文献3同样,在形成于基板上的覆膜的端缘产生模糊,或覆膜的形成位置偏移。
本发明的目的是提供能够在基板上的期望位置形成端缘的模糊被抑制的覆膜的、也能够应用于大型基板的蒸镀装置和蒸镀方法。
另外,本发明的目的是提供可靠性和显示品质优异的大型的有机EL显示装置。
用于解决技术问题的手段
本发明的蒸镀装置的特征在于,该蒸镀装置为在基板上形成规定图案的覆膜的蒸镀装置,上述蒸镀装置具备:蒸镀单元,该蒸镀单元具备蒸镀源、蒸镀掩模和限制板单元,上述蒸镀源具备至少1个蒸镀源开口,上述蒸镀掩模配置在上述至少1个蒸镀源开口与上述基板之间,上述限制板单元配置在上述蒸镀源与上述蒸镀掩模之间并且包括沿第一方向配置的多个限制板;和移动机构,该移动机构在使上述基板与上述蒸镀掩模隔开一定间隔的状态下,使上述基板和上述蒸镀单元中的一个,沿与上述基板的法线方向和上述第一方向正交的第二方向,相对于上述基板和上述蒸镀单元中的另一个相对移动,使从上述至少1个蒸镀源开口放出且通过在上述第一方向上相邻的上述限制板间的限制空间和在上述蒸镀掩模上形成的多个掩模开口的蒸镀颗粒附着在上述基板上形成上述覆膜,在上述第一方向上规定上述限制空间的上述限制板的侧面构成为:相对于上述限制空间的上述第一方向的尺寸最狭窄的最狭窄部,至少在上述蒸镀源侧,形成上述限制空间的上述第一方向的尺寸比上述最狭窄部宽的部位。
本发明的蒸镀方法的特征在于:该蒸镀方法具有使蒸镀颗粒附着在基板上形成规定图案的覆膜的蒸镀工序,使用上述的本发明的蒸镀装置进行上述蒸镀工序。
本发明的有机EL显示装置具备使用上述的本发明的蒸镀方法形成的发光层。
发明效果
根据本发明的蒸镀装置和蒸镀方法,在使基板和蒸镀单元中的一个相对于另一个相对移动的同时,使通过在蒸镀掩模上形成的掩模开口的蒸镀颗粒附着在基板上,因此能够使用比基板小的蒸镀掩模。因此,对大型基板也能够通过蒸镀形成覆膜。
在蒸镀源开口与蒸镀掩模之间设置的多个限制板,对入射到在第一方向上相邻的限制板间的限制空间中的蒸镀颗粒,根据其入射角度有选择地进行捕捉,因此,仅规定的入射角度以下的蒸镀颗粒向掩模开口入射。由此,蒸镀颗粒相对于基板的最大入射角度变小,因此能够抑制在基板上形成的覆膜的端缘产生的模糊。
限制板的侧面构成为:相对于限制空间的第一方向尺寸最狭窄的最狭窄部,至少在蒸镀源侧,形成限制空间的第一方向尺寸比最狭窄部宽的部位。由此,能够使从限制板的侧面中比最狭窄部更靠蒸镀源侧的区域再蒸发的蒸镀颗粒中的大部分蒸镀颗粒的飞翔方向朝向与基板相反的一侧。或者,能够使从限制板的侧面中比最狭窄部更靠蒸镀源侧的区域向基板侧再蒸发的蒸镀颗粒在该蒸镀颗粒通过最狭窄部之前与限制板的侧面碰撞而将其捕捉。由此,能够使从限制板的侧面再蒸发而附着在基板上的蒸镀颗粒数减少。其结果,能够在基板上的期望的位置高精度地形成端缘的模糊被抑制的覆膜。另外,不需要为了使来自限制板的蒸镀材料的再蒸发减少而频繁地更换限制板单元,因此,量产时的生产量提高,生产率提高。
本发明的有机EL显示装置具备使用上述的蒸镀方法形成的发光层,因此,发光层的位置偏移和发光层的端缘的模糊被抑制。因此,能够提供可靠性和显示品质优异、且也能够大型化的有机EL显示装置。
附图说明
图1是表示有机EL显示装置的概略结构的截面图。
图2是表示构成图1所示的有机EL显示装置的像素的结构的平面图。
图3是沿图2的3-3线的构成有机EL显示装置的TFT基板的向视截面图。
图4是按工序顺序表示有机EL显示装置的制造工序的流程图。
图5是表示新蒸镀法的蒸镀装置的基本结构的立体图。
图6是图5所示的蒸镀装置的沿与基板的行走方向平行的方向看的正面截面图。
图7是在图5所示的蒸镀装置中将限制板单元省略的蒸镀装置的正面截面图。
图8是对覆膜的两端缘的模糊的发生原因进行说明的截面图。
图9A是表示在新蒸镀法中在基板上形成覆膜的情形的放大截面图,图9B是对新蒸镀法的问题发生的原因进行说明的放大截面图。
图10是表示本发明实施方式1的蒸镀装置的基本结构的立体图。
图11是图10所示的蒸镀装置的沿与基板的行走方向平行的方向看的正面截面图。
图12是在本发明实施方式1的蒸镀装置中对限制板的侧面的作用进行说明的放大截面图。
图13是具备具有另一侧面形状的限制板的本发明实施方式1的蒸镀装置的放大截面图。
图14是在本发明实施方式1的蒸镀装置中具有又一侧面形状的限制板的放大截面图。
图15是本发明实施方式2的蒸镀装置的沿与基板的行走方向平行的方向看的放大截面图。
图16A~图16C是在本发明实施方式2的蒸镀装置中具有另一侧面形状的限制板的放大截面图。
图17是本发明实施方式3的蒸镀装置的沿与基板的行走方向平行的方向看的放大截面图。
图18A是本发明实施方式3的蒸镀装置的沿与基板的行走方向平行的方向看的放大截面图,图18B是图18A所示的限制板的放大截面图。
图19是本发明实施方式3的蒸镀装置中使用的另一限制板的放大截面图。
具体实施方式
本发明的蒸镀装置的特征在于,该蒸镀装置为在基板上形成规定图案的覆膜的蒸镀装置,上述蒸镀装置具备:蒸镀单元,该蒸镀单元具备蒸镀源、蒸镀掩模和限制板单元,上述蒸镀源具备至少1个蒸镀源开口,上述蒸镀掩模配置在上述至少1个蒸镀源开口与上述基板之间,上述限制板单元配置在上述蒸镀源与上述蒸镀掩模之间并且包括沿第一方向配置的多个限制板;和移动机构,该移动机构在使上述基板与上述蒸镀掩模隔开一定间隔的状态下,使上述基板和上述蒸镀单元中的一个,沿与上述基板的法线方向和上述第一方向正交的第二方向,相对于上述基板和上述蒸镀单元中的另一个相对移动,使从上述至少1个蒸镀源开口放出且通过在上述第一方向上相邻的上述限制板间的限制空间和在上述蒸镀掩模上形成的多个掩模开口的蒸镀颗粒附着在上述基板上形成上述覆膜,在上述第一方向上规定上述限制空间的上述限制板的侧面构成为:相对于上述限制空间的上述第一方向的尺寸最狭窄的最狭窄部,至少在上述蒸镀源侧,形成上述限制空间的上述第一方向的尺寸比上述最狭窄部宽的部位。
在上述的本发明的蒸镀装置中,优选夹着上述限制空间在上述第一方向上相对的上述限制板的上述侧面具有面对称的关系。由此,能够使从蒸镀源开口放出并附着在基板上形成覆膜的蒸镀颗粒的飞翔路径的设计简化。
优选上述最狭窄部设置在上述限制板的上述侧面的上述蒸镀掩模侧的端缘。由此,能够使从限制板的侧面再蒸发而附着在基板上的蒸镀颗粒的数量进一步减少。
优选上述限制板的上述侧面在比上述最狭窄部更靠上述蒸镀源侧的位置具有以如下方式倾斜的面:随着沿上述基板的法线方向远离上述最狭窄部,上述限制空间的上述第一方向的尺寸扩大。由此,能够使从这样倾斜的面再蒸发的蒸镀颗粒的飞翔方向朝向与基板相反的一侧。因此,能够使从限制板的侧面再蒸发而附着在基板上的蒸镀颗粒的数量进一步减少。
优选在上述限制板的上述侧面的比上述最狭窄部更靠上述蒸镀源侧的区域形成有凹状的凹陷。由此,能够使从凹状的凹陷的比最深部更靠蒸镀掩模侧的区域再蒸发的蒸镀颗粒的飞翔方向朝向与基板相反的一侧。另外,凹状的凹陷的比最深部更靠蒸镀掩模侧的区域,能够使从比其更靠蒸镀源侧的区域再蒸发的蒸镀颗粒碰撞而将其捕捉。因此,能够使从限制板的侧面再蒸发而附着在基板上的蒸镀颗粒的数量进一步减少。另外,凹状的凹陷的比最深部更靠蒸镀源侧的区域,能够将从比其更靠蒸镀掩模侧的区域剥离的蒸镀材料挡住,使得该蒸镀材料不落在蒸镀源上。
优选在上述限制板的上述侧面形成有向上述限制空间突出的第一檐,上述最狭窄部设置在上述第一檐的前端。由此,能够使从比第一檐更靠蒸镀源侧的区域再蒸发的蒸镀颗粒与第一檐碰撞而将其捕捉。因此,能够使从限制板的侧面再蒸发而附着在基板上的蒸镀颗粒的数量进一步减少。第一檐的形状没有特别限制,可以为一定厚度的薄板、具有随着接近其前端而厚度变薄的大致楔状截面的形状等,能够任意地设定。
在上述中,优选上述第一檐在该第一檐的蒸镀源侧具有以如下方式倾斜的面:随着接近上述第一檐的前端,接近上述蒸镀源。由此,能够大致完全地防止从第一檐的蒸镀源侧的面再蒸发的蒸镀颗粒附着在基板上。
优选上述第一檐在该第一檐的前端具有以如下方式倾斜的面:随着接近上述蒸镀源,上述限制空间的上述第一方向的尺寸扩大。由此,能够使从第一檐的前端面再蒸发的蒸镀颗粒的飞翔方向朝向与基板相反的一侧。因此,能够使从限制板的侧面再蒸发而附着在基板上的蒸镀颗粒的数量进一步减少。
优选在上述限制板的上述侧面的比上述最狭窄部更靠上述蒸镀源侧的位置形成有向上述限制空间突出的第二檐。由此,能够由第二檐将从限制板的侧面的比第二檐更靠蒸镀掩模侧的区域剥离的蒸镀材料挡住,因此,能够防止剥离的蒸镀材料落在蒸镀源上。第二檐的形状也没有特别限制,可以为一定厚度的薄板、具有随着接近其前端而厚度变薄的大致楔状截面的形状等,能够任意地设定。
优选在上述限制板的上述侧面形成有阶梯状的多个台阶。由此,能够使从限制板的侧面再蒸发而附着在基板上的蒸镀颗粒的数量进一步减少。
优选在上述第二方向上规定上述限制空间的上述限制板单元的侧面构成为:相对于上述限制空间的上述第二方向的尺寸最狭窄的第二最狭窄部,至少在上述蒸镀源侧,形成上述限制空间的上述第二方向的尺寸比上述第二最狭窄部宽的部位。由此,能够使从限制板单元的侧面再蒸发而附着在基板上的蒸镀颗粒的数量减少。
优选在限制板单元的侧面也应用在限制板的侧面应用的各种优选的结构。
以下,给出优选的实施方式对本发明进行详细说明。但是,本发明并不限定于以下的实施方式,这是不言而喻的。在以下的说明中参照的各图,为了说明方便起见,仅简化地表示了本发明的实施方式的构成部件中为了说明本发明所需要的主要部件。因此,本发明可具备在以下的各图中没有表示的任意的构成部件。另外,以下的各图中的部件的尺寸没有忠实地表示出实际的构成部件的尺寸和各部件的尺寸比率等。
(有机EL显示装置的结构)
对能够应用本发明来制造的有机EL显示装置的一个例子进行说明。本例子的有机EL显示装置是从TFT基板侧取出光的底部发光型的有机EL显示装置,通过对包括红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的各颜色的像素(子像素)的发光进行控制来进行全彩色的图像显示。
首先,在以下对上述有机EL显示装置的整体结构进行说明。
图1是表示有机EL显示装置的概略结构的截面图。图2是表示构成图1所示的有机EL显示装置的像素的结构的平面图。图3是沿图2的3-3线的构成有机EL显示装置的TFT基板的向视截面图。
如图1所示,有机EL显示装置1具有在设置有TFT12(参照图3)的TFT基板10上依次设置有与TFT12连接的有机EL元件20、粘接层30和密封基板40的结构。有机EL显示装置1的中央是进行图像显示的显示区域19,在该显示区域19内配置有有机EL元件20。
通过使用粘接层30使叠层有该有机EL元件20的TFT基板10与密封基板40贴合,有机EL元件20被封入在这一对基板10、40间。这样有机EL元件20被封入在TFT基板10与密封基板40之间,由此,防止了氧气和水分从外部浸入有机EL元件20。
TFT基板10,如图3所示,具备例如玻璃基板等透明的绝缘基板11作为支承基板。但是,在顶部发光型的有机EL显示装置中,绝缘基板11不需要透明。
在绝缘基板11上,如图2所示,设置有多个配线14,该多个配线14包括沿水平方向敷设的多个栅极线和沿垂直方向敷设且与栅极线交叉的多个信号线。对栅极线进行驱动的未图示的栅极线驱动电路与栅极线连接,对信号线进行驱动的未图示的信号线驱动电路与信号线连接。在绝缘基板11上,在由这些配线14包围的各区域,呈矩阵状配置有包括红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的有机EL元件20的子像素2R、2G、2B。
子像素2R发红色光,子像素2G发绿色光,子像素2B发蓝色光。在列方向(图2的上下方向)上配置有相同颜色的子像素,在行方向(图2的左右方向)上重复配置有包括子像素2R、2G、2B的重复单元。构成行方向的重复单元的子像素2R、2G、2B构成像素2(即,1个像素)。
各子像素2R、2G、2B具备承担各颜色的发光的发光层23R、23G、23B。发光层23R、23G、23B在列方向(图2的上下方向)上呈条状延伸设置。
对TFT基板10的结构进行说明。
TFT基板10,如图3所示,在玻璃基板等透明的绝缘基板11上具备TFT12(开关元件)、配线14、层间膜13(层间绝缘膜、平坦化膜)、边缘罩15等。
TFT12作为对子像素2R、2G、2B的发光进行控制的开关元件发挥功能,按每个子像素2R、2G、2B设置。TFT12与配线14连接。
层间膜13也作为平坦化膜发挥功能,以覆盖TFT12和配线14的方式叠层在绝缘基板11上的显示区域19的整个面上。
在层间膜13上形成有第一电极21。第一电极21经由在层间膜13中形成的接触孔13a与TFT12电连接。
边缘罩15以覆盖第一电极21的图案端部的方式形成在层间膜13上。边缘罩15是用于防止由于在第一电极21的图案端部有机EL层27变薄或发生电场集中而导致构成有机EL元件20的第一电极21与第二电极26短路的绝缘层。
在边缘罩15中,对每个子像素2R、2G、2B设置有开口15R、15G、15B。该边缘罩15的开口15R、15G、15B成为各子像素2R、2G、2B的发光区域。换言之,各子像素2R、2G、2B由具有绝缘性的边缘罩15分隔开。边缘罩15也作为元件分离膜发挥功能。
对有机EL元件20进行说明。
有机EL元件20是能够通过低电压直流驱动进行高亮度发光的发光元件,依次具备第一电极21、有机EL层27和第二电极26。
第一电极21是具有向有机EL层27注入(供给)空穴的功能的层。第一电极21如上所述经由接触孔13a与TFT12连接。
有机EL层27,如图3所示,在第一电极21与第二电极26之间,从第一电极21侧起,依次具备空穴注入层兼空穴输送层22、发光层23R、23G、23B、电子输送层24和电子注入层25。
在本实施方式中,将第一电极21作为阳极,将第二电极26作为阴极,但也可以将第一电极21作为阴极,将第二电极26作为阳极,在该情况下,构成有机EL层27的各层的顺序反转。
空穴注入层兼空穴输送层22兼具作为空穴注入层的功能和作为空穴输送层的功能。空穴注入层是具有使向有机EL层27的空穴注入效率提高的功能的层。空穴输送层是具有使向发光层23R、23G、23B的空穴输送效率提高的功能的层。空穴注入层兼空穴输送层22以覆盖第一电极21和边缘罩15的方式均匀地形成在TFT基板10的显示区域19的整个面上。
在本实施方式中,设置有空穴注入层和空穴输送层一体化的空穴注入层兼空穴输送层22,但本发明并不限定于此,空穴注入层和空穴输送层也可以作为相互独立的层形成。
在空穴注入层兼空穴输送层22上,以覆盖边缘罩15的开口15R、15G、15B的方式,分别与子像素2R、2G、2B的列对应地形成有发光层23R、23G、23B。发光层23R、23G、23B是具有使从第一电极21侧注入的空穴和从第二电极26侧注入的电子复合而射出光的功能的层。发光层23R、23G、23B分别包含低分子荧光色素或金属配位化合物等发光效率高的材料。
电子输送层24是具有使从第二电极26向发光层23R、23G、23B的电子输送效率提高的功能的层。
电子注入层25是具有使从第二电极26向有机EL层27的电子注入效率提高的功能的层。
电子输送层24以覆盖发光层23R、23G、23B和空穴注入层兼空穴输送层22的方式,在这些发光层23R、23G、23B和空穴注入层兼空穴输送层22上遍及TFT基板10的显示区域19的整个面均匀地形成。另外,电子注入层25以覆盖电子输送层24的方式,在电子输送层24上遍及TFT基板10的显示区域19的整个面均匀地形成。
在本实施方式中,电子输送层24和电子注入层25作为相互独立的层设置,但本发明并不限定于此,也可以作为两者一体化的单一的层(即,电子输送层兼电子注入层)设置。
第二电极26是具有向有机EL层27注入电子的功能的层。第二电极26以覆盖电子注入层25的方式,在电子注入层25上遍及TFT基板10的显示区域19的整个面均匀地形成。
此外,发光层23R、23G、23B以外的有机层不是作为有机EL层27必需的,只要根据要求的有机EL元件20的特性进行取舍选择即可。另外,有机EL层27根据需要也可以进一步具有载流子阻挡层。例如,通过在发光层23R、23G、23B与电子输送层24之间追加空穴阻挡层作为载流子阻挡层,能够阻止空穴漏到电子输送层24,能够提高发光效率。
(有机EL显示装置的制造方法)
接着,在以下对有机EL显示装置1的制造方法进行说明。
图4是按工序顺序表示上述的有机EL显示装置1的制造工序的流程图。
如图4所示,本实施方式的有机EL显示装置1的制造方法例如依次具备TFT基板和第一电极的制作工序S1、空穴注入层和空穴输送层的形成工序S2、发光层的形成工序S3、电子输送层的形成工序S4、电子注入层的形成工序S5、和第二电极的形成工序S6、密封工序S7。
以下,对图4的各工序进行说明。但是,以下所示的各构成要素的尺寸、材质、形状等只不过是一个例子,本发明并不限定于此。另外,在本实施方式中,将第一电极21作为阳极,将第二电极26作为阴极,在与此相反将第一电极21作为阴极、将第二电极26作为阳极的情况下,有机EL层的叠层顺序与以下的说明反转。同样,构成第一电极21和第二电极26的材料也与以下的说明反转。
首先,用公知的方法在绝缘基板11上形成TFT12和配线14等。作为绝缘基板11,例如能够使用透明的玻璃基板或塑料基板等。在一个实施例中,作为绝缘基板11,能够使用厚度为约1mm、纵横尺寸为500×400mm的矩形形状的玻璃板。
接下来,以覆盖TFT12和配线14的方式在绝缘基板11上涂敷感光性树脂,利用光刻技术进行图案化,由此形成层间膜13。作为层间膜13的材料,例如能够使用丙烯酸类树脂或聚酰亚胺树脂等绝缘性材料。但是,聚酰亚胺树脂一般不透明,是有色的。因此,在制造如图3所示的底部发光型的有机EL显示装置1的情况下,作为层间膜13,优选使用丙烯酸类树脂等透明性树脂。层间膜13的厚度只要能够消除TFT12的上面的台阶即可,没有特别限定。在一个实施例中,能够使用丙烯酸类树脂形成厚度约2μm的层间膜13。
接着,在层间膜13中形成用于将第一电极21与TFT12电连接的接触孔13a。
接着,在层间膜13上形成第一电极21。即,在层间膜13上形成导电膜(电极膜)。接下来,在导电膜上涂敷光致抗蚀剂,使用光刻技术进行图案化后,以氯化铁作为蚀刻液,对导电膜进行蚀刻。然后,使用抗蚀剂剥离液将光致抗蚀剂剥离,再进行基板清洗。由此,在层间膜13上得到矩阵状的第一电极21。
作为第一电极21使用的导电膜材料,能够使用:ITO(Indium Tin Oxide:铟锡氧化物)、IZO(Indium Zinc Oxide:铟锌氧化物)、镓掺杂氧化锌(GZO)等透明导电材料;金(Au)、镍(Ni)、铂(Pt)等金属材料。
作为导电膜的叠层方法,能够使用溅射法、真空蒸镀法、CVD(chemical vapor deposition、化学蒸镀)法、等离子体CVD法、印刷法等。
在一个实施例中,能够通过溅射法,使用ITO形成厚度约100nm的第一电极21。
接着,形成规定图案的边缘罩15。边缘罩15例如能够使用与层间膜13同样的绝缘材料,能够用与层间膜13同样的方法进行图案化。在一个实施例中,能够使用丙烯酸类树脂形成厚度约1μm的边缘罩15。
通过以上工序,制作TFT基板10和第一电极21(工序S1)。
接着,对经过工序S1后的TFT基板10,进行减压烘焙处理以进行脱水,进一步进行氧等离子体处理以进行第一电极21的表面清洗。
接着,在上述TFT基板10上,在TFT基板10的显示区域19的整个面上,利用蒸镀法形成空穴注入层和空穴输送层(在本实施方式中为空穴注入层兼空穴输送层22)(S2)。
具体而言,将显示区域19的整个面开口的开放掩模密合固定于TFT基板10,在使TFT基板10和开放掩模一起旋转的同时,通过开放掩模的开口将空穴注入层和空穴输送层的材料蒸镀在TFT基板10的显示区域19的整个面上。
空穴注入层和空穴输送层,可以如上所述一体化,也可以为相互独立的层。层的厚度,每一层例如为10~100nm。
作为空穴注入层和空穴输送层的材料,例如可以举出:挥发油、苯乙烯胺、三苯胺、卟啉、三唑、咪唑、噁二唑、多芳基链烷、苯二胺、芳基胺、噁唑、蒽、芴酮、腙、茋、苯并菲、氮杂苯并菲和它们的衍生物;聚硅烷类化合物;乙烯基咔唑类化合物、噻吩类化合物、苯胺类化合物等杂环式或链状式共轭类的单体、低聚物或聚合物等。
在一个实施例中,能够使用4,4’‑二[N‑(1‑萘基)‑N‑苯基氨基]联苯(α‑NPD)形成厚度30nm的空穴注入层兼空穴输送层22。
接着,在空穴注入层兼空穴输送层22上,以覆盖边缘罩15的开口15R、15G、15B的方式,呈条状形成发光层23R、23G、23B(S3)。发光层23R、23G、23B以按红色、绿色、蓝色的各颜色分涂规定区域的方式进行蒸镀(分涂蒸镀)。
作为发光层23R、23G、23B的材料,可使用低分子荧光色素、金属配位化合物等发光效率高的材料。例如可以举出:蒽、萘、茚、菲、芘、并四苯、苯并菲、蒽、苝、苉、荧蒽、醋菲烯、戊芬、并五苯、六苯并苯、丁二烯、香豆素、吖啶、茋和它们的衍生物;三(8‑羟基喹啉)铝配位化合物;双(羟基苯并喹啉)铍配位化合物;三(二苯甲酰甲基)邻二氮杂菲铕配位化合物;二甲苯甲酰基乙烯基联苯等。
发光层23R、23G、23B的厚度能够设为例如10~100nm。
本发明的蒸镀方法和蒸镀装置能够特别适合用于该发光层23R、23G、23B的分涂蒸镀。使用本发明的发光层23R、23G、23B的形成方法的详细内容将在后面进行说明。
接着,以覆盖空穴注入层兼空穴输送层22和发光层23R、23G、23B的方式,利用蒸镀法在TFT基板10的显示区域19的整个面上形成电子输送层24(S4)。电子输送层24能够通过与上述的空穴注入层和空穴输送层的形成工序S2同样的方法形成。
接着,以覆盖电子输送层24的方式,利用蒸镀法在TFT基板10的显示区域19的整个面上形成电子注入层25(S5)。电子注入层25能够通过与上述的空穴注入层和空穴输送层的形成工序S2同样的方法形成。
作为电子输送层24和电子注入层25的材料,例如能够使用:喹啉、苝、邻二氮杂菲、二苯乙烯基、吡嗪、三唑、噁唑、噁二唑、芴酮和它们的衍生物或金属配位化合物、LiF(氟化锂)等。
如上所述,电子输送层24和电子注入层25可以作为一体化的单一层形成,或者也可以作为独立的层形成。各层的厚度例如为1~100nm。另外,电子输送层24和电子注入层25的合计厚度例如为20~200nm。
在一个实施例中,能够使用Alq(三(8‑羟基喹啉)铝)形成厚度30nm的电子输送层24,使用LiF(氟化锂)形成厚度1nm的电子注入层25。
接着,以覆盖电子注入层25的方式,利用蒸镀法在TFT基板10的显示区域19的整个面上形成第二电极26(S6)。第二电极26能够通过与上述的空穴注入层和空穴输送层的形成工序S2同样的方法形成。作为第二电极26的材料(电极材料),适合使用功函数小的金属等。作为这样的电极材料,例如可举出镁合金(MgAg等)、铝合金(AlLi、AlCa、AlMg等)、金属钙等。第二电极26的厚度例如为50~100nm。在一个实施例中,能够使用铝形成厚度50nm的第二电极26。
为了阻止氧气和水分从外部浸入到有机EL元件20内,可以进一步在第二电极26上以覆盖第二电极26的方式设置保护膜。作为保护膜的材料,能够使用具有绝缘性或导电性的材料,例如可举出氮化硅或氧化硅。保护膜的厚度例如为100~1000nm。
通过以上工序,能够在TFT基板10上形成包括第一电极21、有机EL层27和第二电极26的有机EL元件20。
接下来,如图1所示,利用粘接层30将形成有有机EL元件20的TFT基板10和密封基板40贴合,将有机EL元件20封入。作为密封基板40,例如能够使用厚度为0.4~1.1mm的玻璃基板或塑料基板等绝缘基板。
这样,得到有机EL显示装置1。
在这样的有机EL显示装置1中,当通过来自配线14的信号输入使TFT12导通(ON)时,从第一电极21向有机EL层27注入空穴。另一方面,从第二电极26向有机EL层27注入电子。空穴和电子在发光层23R、23G、23B内复合,在失去能量时射出规定颜色的光。通过控制各子像素2R、2G、2B的发光亮度,能够在显示区域19显示规定的图像。
以下,对通过分涂蒸镀来形成发光层23R、23G、23B的工序S3进行说明。
(新蒸镀法)
作为分涂蒸镀发光层23R、23G、23B方法,本发明人研究了在使基板相对于蒸镀源和蒸镀掩模移动的同时进行蒸镀的新的蒸镀方法(以下,称为“新蒸镀法”),以代替专利文献1、2那样的在蒸镀时将与基板同等大小的掩模固定在基板上的蒸镀方法。
图5是表示新蒸镀法的蒸镀装置的基本结构的立体图。图6是图5所示的蒸镀装置的正面截面图。
由蒸镀源960、蒸镀掩模970、和配置在它们之间的限制板单元980构成蒸镀单元950。蒸镀源960、限制板单元980和蒸镀掩模970的相对位置是一定的。基板10在相对于蒸镀掩模970与蒸镀源960相反的一侧以一定速度沿箭头10a移动。为以下说明方便起见,设定以与基板10的移动方向10a平行的水平方向轴为Y轴、以与Y轴垂直的水平方向轴为X轴、以与X轴和Y轴垂直的上下方向轴为Z轴的XYZ正交坐标系。Z轴与基板10的被蒸镀面10e的法线方向平行。
在蒸镀源960的上表面形成有分别放出蒸镀颗粒91的多个蒸镀源开口961。多个蒸镀源开口961沿与X轴平行的一直线以一定间距配置。
限制板单元980具有多个限制板981。各限制板981的主面(面积最大的面)与YZ面平行。多个限制板981与多个蒸镀源开口961的配置方向(即,X轴方向)平行地以一定间距配置。将在X轴方向上相邻的限制板981间的沿Z轴方向贯通限制板单元980的空间称为限制空间982。
在蒸镀掩模970上形成有多个掩模开口971。多个掩模开口971沿X轴方向配置。
从蒸镀源开口961放出的蒸镀颗粒91通过限制空间982,进一步通过掩模开口971而附着在基板10上,形成与Y轴平行的条状的覆膜90。通过按照发光层23R、23G、23B的各颜色反复进行蒸镀,能够进行发光层23R、23G、23B的分涂蒸镀。
根据这样的新蒸镀法,能够将蒸镀掩模970的、基板10的移动方向10a的尺寸Lm设定为与基板10的同方向的尺寸无关。因此,能够使用比基板10小的蒸镀掩模970。因此,即使将基板10大型化,也不需要将蒸镀掩模970大型化,因此不会发生蒸镀掩模970的自重弯曲和伸长的问题。另外,蒸镀掩模970和保持其的框架等也不会巨大化和重量化。因此,专利文献1、2记载的以往的蒸镀法的问题被解决,能够进行对大型基板的分涂蒸镀。
对新蒸镀法的限制板单元980的效果进行说明。
图7是与图6同样地表示在新蒸镀法中省略了限制板单元980的蒸镀装置的截面图。
如图7所示,从各蒸镀源开口961具有某种展宽(指向性)地放出蒸镀颗粒91。即,在图7中,从蒸镀源开口961放出的蒸镀颗粒91的数量在蒸镀源开口961的正上方向(Z轴方向)上最多,随着相对于正上方向所成的角度(出射角度)增大而逐渐减少。从蒸镀源开口961放出的各蒸镀颗粒91向各自的放出方向直行。在图7中,用箭头概念性地表示从蒸镀源开口961放出的蒸镀颗粒91流。箭头的长度对应于蒸镀颗粒数。因此,向各掩模开口971飞来的最多的是从位于其正下方的蒸镀源开口961放出的蒸镀颗粒91,但并不限定于此,从位于斜下方的蒸镀源开口961放出的蒸镀颗粒91也飞来。
图8是在图7的蒸镀装置中由通过某个掩模开口971的蒸镀颗粒91在基板10上形成的覆膜90的与图7同样地沿与Y轴平行的方向看的截面图。如上所述,从各个方向飞来的蒸镀颗粒91通过掩模开口971。到达基板10的被蒸镀面10e的蒸镀颗粒91的数量在掩模开口971的正上方的区域最多,随着远离该区域而逐渐减少。因此,如图8所示,在基板10的被蒸镀面10e上,在将掩模开口971向正上方向投影到基板10上的区域,形成厚并且具有大致一定厚度的覆膜主部90c,在其两侧形成随着远离覆膜主部90c而逐渐变薄的模糊(毛边)部分90e。该模糊部分90e产生覆膜90的端缘的模糊。
为了使模糊部分90e的宽度We减小,只要使蒸镀掩模970与基板10的间隔减小即可。但是,因为需要使基板10相对于蒸镀掩模970相对移动,所以不能使蒸镀掩模970与基板10的间隔为零。
当模糊部分90e的宽度We增大、模糊部分90e达到相邻的不同颜色的发光层区域时,会产生“混色”,或有机EL元件的特性变差。为了使得不产生混色,为了使得模糊部分90e不达到相邻的不同颜色的发光层区域,需要使像素(是指图2的子像素2R、2G、2B)的开口宽度变窄、或者使像素的间距增大,以使非发光区域增大。可是,当使像素的开口宽度变窄时,发光区域变小,因此亮度下降。当为了得到需要的亮度而提高电流密度时,有机EL元件会寿命变短,或容易损伤,可靠性下降。另一方面,当使像素间距增大时,不能实现高精细显示,显示品质下降。
与此相对,在新蒸镀法中,如图6所示,在蒸镀源960与蒸镀掩模970之间设置有限制板单元980。
图9A是表示在新蒸镀法中在基板10上形成覆膜90的情形的放大截面图。在本例子中,相对于1个限制空间982配置有1个蒸镀源开口961,在X轴方向上,蒸镀源开口961配置在一对限制板981的中央位置。用虚线表示从蒸镀源开口961放出的代表性的蒸镀颗粒91的飞翔路径。从蒸镀源开口961以某种展宽(指向性)放出的蒸镀颗粒91中,通过该蒸镀源开口961的正上方的限制空间982且进一步通过掩模开口971的蒸镀颗粒91,附着在基板10上形成覆膜90。另一方面,具有X轴方向成分大的速度矢量的蒸镀颗粒91,与规定限制空间982的限制板981的侧面983碰撞并附着在其上,因此不能通过限制空间982,不能到达掩模开口971。即,限制板981对入射到掩模开口971的蒸镀颗粒91的入射角度进行限制。在此,相对于掩模开口971的“入射角度”,以在向XZ面的投影图中入射到掩模开口971的蒸镀颗粒91的飞翔方向相对于Z轴所成的角度来定义。
这样,通过使用具备多个限制板981的限制板单元980,能够使X轴方向的蒸镀颗粒91的指向性提高。因此,能够使模糊部分90e的宽度We减小。
在上述的专利文献3记载的以往的蒸镀方法中,没有使用与新蒸镀法的限制板单元980相当的部件。另外,蒸镀源从沿着与基板的相对移动方向正交的方向的单一的缝隙状开口放出蒸镀颗粒。在这样的结构中,蒸镀颗粒相对于掩模开口的入射角度比新蒸镀法大,因此会在覆膜的端缘产生有害的模糊。
如以上所述,根据新蒸镀法,能够使在基板10上形成的覆膜90的端缘的模糊部分90e的宽度We减小。因此,如果使用新蒸镀法进行发光层23R、23G、23B的分涂蒸镀,则能够防止混色的发生。因此,能够缩小像素间距,在那样的情况下,能够提供能够进行高精细显示的有机EL显示装置。另一方面,也可以不改变像素间距而扩大发光区域,在那样的情况下,能够提供能够进行高亮度显示的有机EL显示装置。另外,因为不需要为了高亮度化而提高电流密度,所以有机EL元件不会寿命变短或损伤,能够防止可靠性下降。
但是,根据本发明人的研究,发现存在如下问题:即使使用新蒸镀法实际在基板10上形成覆膜90,也不能使覆膜90的端缘的模糊部分90e的宽度We像设想的那样减小。另外,发现存在蒸镀材料附着在基板10的被蒸镀面10e的不希望的部位的问题。而且发现,这些问题是由于附着在限制板单元980的侧面983上的蒸镀材料再蒸发而引起的。
以下对此进行说明。
图9B是对在新蒸镀法中发生上述问题的原因进行说明的放大截面图。如图9B所示,限制板单元980与被保持为高温的蒸镀源960的附近相对配置,因此,受到来自蒸镀源960的辐射热而被加热。因此,根据限制板981的侧面983上的蒸镀材料的附着量和周围的真空度等条件,存在附着在侧面983上的蒸镀材料作为蒸镀颗粒再蒸发的情况。再蒸发后的蒸镀颗粒的飞翔方向是各种各样的,其一部分蒸镀颗粒92,如图9B的双点划线所示通过掩模开口971,附着在基板10的被蒸镀面10e上的不期望的位置。其结果,在覆膜90的端缘产生模糊,或覆膜90的形成位置偏移。
为了使来自限制板981的蒸镀材料的再蒸发减少,只要频繁地更换限制板单元980即可。但是,这会使维护频率增加,使量产时的生产量下降,生产率下降。
新蒸镀法的该问题,与上述的专利文献4的蒸镀装置的问题,在其发生原理上相同。
本发明人为了解决新蒸镀法的上述问题进行了深入研究,完成了本发明。以下,使用优选的实施方式对本发明进行说明。
(实施方式1)
图10是表示本发明实施方式1的蒸镀装置的基本结构的立体图。图11是图10所示的蒸镀装置的正面截面图。
由蒸镀源60、蒸镀掩模70、和配置在它们之间的限制板单元80构成蒸镀单元50。基板10在相对于蒸镀掩模70与蒸镀源60相反的一侧以一定速度沿箭头10a移动。为了以下说明方便起见,设定以与基板10的移动方向10a平行的水平方向轴为Y轴、以与Y轴垂直的水平方向轴为X轴、以与X轴和Y轴垂直的上下方向轴为Z轴的XYZ正交坐标系。Z轴与基板10的被蒸镀面10e的法线方向平行。为了说明方便起见,将Z轴方向的箭头侧(图11的纸面的上侧)称为“上侧”。
蒸镀源60在其上表面(即,与蒸镀掩模70相对的面)具备多个蒸镀源开口61。多个蒸镀源开口61沿与X轴方向平行的直线以一定间距配置。各蒸镀源开口61具有与Z轴平行地向上方开口的喷嘴形状,向蒸镀掩模70放出作为发光层的材料的蒸镀颗粒91。
蒸镀掩模70是其主面(面积最大的面)与XY面平行的板状物,沿X轴方向在X轴方向的不同的位置形成有多个掩模开口71。掩模开口71是沿Z轴方向贯通蒸镀掩模70的贯通孔。在本实施方式中,各掩模开口71的开口形状具有与Y轴平行的缝隙形状,但本发明并不限定于此。全部掩模开口71的形状和尺寸可以相同,也可以不同。掩模开口71的X轴方向间距可以一定,也可以不同。
优选蒸镀掩模70由未图示的掩模张紧机构保持。掩模张紧机构通过对蒸镀掩模70在与其主面平行的方向上施加张力,来防止蒸镀掩模70发生由自重引起的弯曲和伸长。
在蒸镀源开口61与蒸镀掩模70之间配置有限制板单元80。限制板单元80具备沿X轴方向以一定间距配置的多个限制板81。在X轴方向上相邻的限制板81间的空间是蒸镀颗粒91通过的限制空间82。
在本实施方式中,在X轴方向上,在相邻的限制板81的中央配置有1个蒸镀源开口61。因此,蒸镀源开口61与限制空间82一对一地对应。但是,本发明并不限定于此,也可以构成为多个限制空间82对应于1个蒸镀源开口61,或者,也可以构成为1个限制空间82对应于多个蒸镀源开口61。在本发明中,“与蒸镀源开口61对应的限制空间82”是指以从蒸镀源开口61放出的蒸镀颗粒91能够通过的方式设计的限制空间82。
在图10和图11中,蒸镀源开口61和限制空间82的数量为8个,但是本发明并不限定于此,可以比其多,也可以比其少。
在本实施方式中,通过在大致长方体状物(或厚板状物)上在X轴方向上以一定间距形成沿Z轴方向贯通的贯通孔来形成限制板单元80。各贯通孔成为限制空间82,相邻的贯通孔间的分隔壁成为限制板81。但是,限制板单元80的制造方法并不限定于此。例如,也可以将分别制作的同一尺寸的多个限制板81通过焊接等以一定间距固定在保持体上。
在限制板单元80中可以设置有用于冷却限制板81的冷却装置或用于将限制板81的温度维持为一定的调温装置。
蒸镀源开口61与多个限制板81在Z轴方向上分离,并且,多个限制板81与蒸镀掩模70在Z轴方向上分离。优选蒸镀源60、限制板单元80和蒸镀掩模70的相对位置至少在进行分涂蒸镀的期间中实质上一定。
基板10由保持装置55保持。作为保持装置55,例如,能够使用以静电力来保持基板10的与被蒸镀面10e相反的一侧的面的静电吸盘。由此,能够以实质上没有基板10的由自重引起的弯曲的状态保持基板10。但是,保持基板10的保持装置55并不限定于静电吸盘,也可以为其以外的装置。
被保持装置55保持的基板10,通过移动机构56,在相对于蒸镀掩模70与蒸镀源60相反的一侧,在与蒸镀掩模70隔开一定间隔的状态下,以一定速度沿Y轴方向扫描(移动)。
上述的蒸镀单元50、基板10、保持基板10的保持装置55、和使基板10移动的移动机构56被收纳在未图示的真空腔室内。真空腔室是密封的容器,其内部空间被减压而维持在规定的低压力状态。
从蒸镀源开口61放出的蒸镀颗粒91依次通过限制板单元80的限制空间82和蒸镀掩模70的掩模开口71。蒸镀颗粒91附着在沿Y轴方向行走的基板10的被蒸镀面(即,基板10的与蒸镀掩模70相对的一侧的面)10e上形成覆膜90。覆膜90成为沿Y轴方向延伸的条状。
形成覆膜90的蒸镀颗粒91必定通过限制空间82和掩模开口71。限制板单元80和蒸镀掩模70被设计成使得从蒸镀源开口61放出的蒸镀颗粒91不会不通过限制空间82和掩模开口71而到达基板10的被蒸镀面10e,可以进一步根据需要设置妨碍蒸镀颗粒91的飞翔的防附着板等(未图示)。
通过按红色、绿色、蓝色的各颜色改变蒸镀材料91进行3次蒸镀(分涂蒸镀),能够在基板10的被蒸镀面10e上形成与红色、绿色、蓝色的各颜色对应的条状的覆膜90(即,发光层23R、23G、23B)。
限制板81,与图5和图6所示的新蒸镀法中的限制板981同样,通过使速度矢量的X轴方向成分大的蒸镀颗粒91碰撞并附着,来限制在向XZ面的投影图中,入射到掩模开口71的蒸镀颗粒91的入射角度。在此,相对于掩模开口71的“入射角度”,以在向XZ面的投影图中入射到掩模开口71的蒸镀颗粒91的飞翔方向相对于Z轴所成的角度来定义。其结果,以大的入射角度通过掩模开口71的蒸镀颗粒91减少。因此,图8所示的模糊部分90e的宽度We变小,因此,条状覆膜90的两侧的端缘的模糊的发生被大幅抑制。
为了限制入射到掩模开口71的蒸镀颗粒91的入射角度,在本实施方式中,使用限制板81。限制空间82的X轴方向尺寸大,另外,其Y轴方向尺寸实质上能够任意设定。由此,从蒸镀源开口61看的限制空间82的开口面积增大,因此,能够使附着在限制板单元80上的蒸镀颗粒量减少,其结果,能够使蒸镀材料的浪费减少。另外,难以发生由蒸镀材料附着在限制板81上而造成的堵塞,因此,能够长太阳城集团连续使用,有机EL显示装置的量产性提高。另外,因为限制空间82的开口面积大,所以附着在限制板81上的蒸镀材料的清洗容易,保养简单,生产中的停机损失少,量产性进一步提高。
在本实施方式中,如图11所示,在X轴方向上规定限制空间82的限制板81的侧面(以下,有时仅称为“限制板的侧面”)83以如下方式倾斜:随着接近蒸镀掩模70,限制空间82的X轴方向的尺寸(即,在X轴方向上相对的限制板81间的间隔)变窄。即,限制空间82的X轴方向的尺寸最狭窄的最狭窄部81n存在于侧面83的上侧(蒸镀掩模70侧)的端缘,限制空间82的X轴方向尺寸随着从最狭窄部81n起向蒸镀源60侧远离而变宽。夹着限制空间82在X轴方向上相对的一对侧面83具有面对称的关系。
图12是本实施方式1的蒸镀装置的放大截面图。使用图12对限制板81的侧面83的作用进行说明。
与在图9B中说明的同样,在本实施方式中,限制板单元980也受到来自被保持为高温的蒸镀源960的辐射热而被加热。因此,存在附着在侧面83上的蒸镀材料作为蒸镀颗粒再蒸发的情况。图12的双点划线例示性地表示再蒸发后的蒸镀颗粒92的飞翔轨迹。双点划线的前端的箭头表示蒸镀颗粒92的飞翔方向。从侧面83再蒸发的蒸镀颗粒92向各个方向飞翔,但通常具有向侧面83的法线方向飞翔的蒸镀颗粒最多的分布。在本实施方式中,侧面83如图12所示倾斜,因此,侧面83的法线方向不是朝向基板10侧,而是朝向蒸镀源60侧。因此,与侧面983和Z轴方向大致平行的图9B相比,再蒸发后的蒸镀颗粒中朝向基板10侧的蒸镀颗粒的数量非常少。由此,通过掩模开口71附着在基板10的被蒸镀面10e上的蒸镀颗粒的数量进一步减少。其结果,能够消除因蒸镀材料附着在基板上的不期望的位置而在覆膜的端缘产生模糊或覆膜的形成位置偏移的在图9B中说明的新蒸镀法和专利文献4的问题。
如以上所述,根据本实施方式1,能够在基板10上的期望的位置高精度地通过图案蒸镀形成端缘的模糊被抑制的覆膜90。其结果,在有机EL显示装置中,不需要为了不产生混色而使发光区域间的非发光区域的宽度增大。因此,能够实现高亮度且高精细的显示。另外,不需要为了提高亮度而提高发光层的电流密度,因此,能够实现长寿命,可靠性提高。
另外,不需要为了使来自限制板81的蒸镀材料的再蒸发减少而频繁地更换限制板单元80。因此,维护频率减少,量产时的生产量提高,生产率提高。因此,蒸镀成本下降,能够提供廉价的有机EL显示装置。
在本实施方式1中,侧面83相对于Z轴方向的倾斜角度没有特别限制。侧面83相对于Z轴方向的倾斜角度越大(即,侧面83的法线方向越朝向蒸镀源60侧),从侧面83再蒸发的蒸镀颗粒中朝向基板10的蒸镀颗粒的数量越少,因此优选。
在上述的例子中,限制板81的侧面83是单一的倾斜面,但本发明并不限定于此。例如,也可以如图13所示,在Z轴方向上在蒸镀掩模70侧具备与图12的侧面83同样地倾斜的第一面83a,且在Z轴方向上在蒸镀源60侧具备与Z轴方向大致平行的第二面83b。在该情况下,第一面83a的上侧端成为最狭窄部81n。第一面83a与图12的侧面83同样地倾斜,因此,从第一面83a向基板10侧再蒸发的蒸镀颗粒的数量非常少。另一方面,与从图9B的侧面983再蒸发的蒸镀颗粒92同样,从第二面83b向基板10侧飞翔的蒸镀颗粒92会再蒸发,但这样的蒸镀颗粒92与配置在比第二面83b更靠基板10侧的位置的第一面83a碰撞并被捕捉的可能性高。因此,与图12的情况同样,能够在基板10上的期望的位置形成端缘的模糊被抑制的覆膜90。另外,能够使限制板单元80的更换频率减少,因此,能够使量产时的生产量提高,使生产率提高。
在图13中,第二面83b不需要是与Z轴平行的面,也可以是其法线朝向基板10侧或蒸镀源60侧的倾斜面。限制板81的侧面也可以由更多的面构成。
另外,也可以如图14所示,在限制板81的侧面的蒸镀掩模70侧的端缘形成向限制空间82突出的檐(或凸缘或突缘)85。在该情况下,檐85的前端成为最狭窄部81n。檐85的下表面(与蒸镀源60相对的面)85aa的法线方向与Z轴大致平行,因此,几乎没有从该下表面85aa向基板10侧再蒸发的蒸镀颗粒。另一方面,从比檐85更靠下侧(蒸镀源60侧)的面83c向基板10侧再蒸发的蒸镀颗粒,与檐85的下表面85aa碰撞而被捕捉。因此,根据图14的结构,与图12和图13相比,能够在基板10上的期望的位置形成端缘的模糊进一步被抑制的覆膜90。另外,能够使限制板单元80的更换频率进一步减少,因此,能够使量产时的生产量提高,使生产率提高。
在图14中,面83c是与Z轴方向大致平行的平面,但并不限定于此,也可以具有相对于Z轴方向倾斜的平面或曲面等任意的形状。另外,在图14中,檐85是大致一定厚度的薄板,但并不限定于此,例如,也可以具有越向其前端侧越薄的大致楔状截面。
(实施方式2)
图15是本发明实施方式2的蒸镀装置的沿与基板10的行走方向平行的方向看的放大截面图。在图15中,对于与表示实施方式1的蒸镀装置的图10~图12中所示的部件相同的部件,赋予相同的符号,省略对它们的说明。以下,以与实施方式1的不同点为中心对本实施方式2进行说明。
本实施方式2在限制板单元80的限制板81的沿XZ面的截面形状上与实施方式1不同。
即,如图15所示,在X轴方向上规定限制空间82的限制板81的侧面的上下方向(Z轴方向)的两端向限制空间82突出,上述两端之间的区域凹陷成凹状。在图15中,限制板81的侧面,在Z轴方向上在蒸镀掩模70侧具备与图12的侧面83同样地倾斜的第一面84a,且在Z轴方向上在蒸镀源60侧具备向与第一面84a相反的方向倾斜的第二面84b。第一面84a的法线方向朝向蒸镀源60侧,第二面84b的法线方向朝向基板10侧。第一面84a的上侧端成为最狭窄部81n。图12的双点划线例示性地表示再蒸发后的蒸镀颗粒92的飞翔轨迹。双点划线的前端的箭头表示蒸镀颗粒92的飞翔方向。
根据本实施方式2,即使附着在第一面84a上的蒸镀材料再蒸发,因为第一面84a与实施方式1的图12所示的侧面83向相同方向倾斜,所以也与在图12中说明的同样,再蒸发后的蒸镀颗粒92中朝向基板10侧的蒸镀颗粒的数量非常少。
而且,根据本实施方式2,与实施方式1的侧面83(参照图12)或第一面83a(参照图13)相比,能够不使限制板81的Z轴方向尺寸增大而使第一面84a以与蒸镀源60相对的方式更大地倾斜。因此,能够使从第一面84a向基板10侧再蒸发的蒸镀颗粒92的数量比实施方式1更少。
另一方面,第二面84b以与蒸镀掩模70相对的方式倾斜,因此,与图13的第二面83b相比,通常蒸镀颗粒91难以附着在第二面84b上。因此,从第二面84a再蒸发的蒸镀材料与实施方式1相比相对较少。但是,根据第二面84a的倾斜度和与蒸镀源开口61的相对位置,存在从远离的蒸镀源开口61放出的蒸镀颗粒91附着在第二面84a上的情况。在这样的情况下,即使附着在第二面84b上的蒸镀材料再蒸发,再蒸发后的蒸镀颗粒92也与从图13的第二面83b再蒸发的蒸镀颗粒92同样,与配置在比第二面84b更靠基板10侧的位置的第一面84a碰撞并被捕捉的可能性高。
因此,根据本实施方式2,与实施方式1相比,能够在基板10上的期望的位置形成端缘的模糊进一步被抑制的覆膜90。另外,能够使限制板单元80的更换频率进一步减少,因此,能够使量产时的生产量提高,使生产率提高。
另外,根据本实施方式2,在第一面84a的下侧(蒸镀源60侧)形成有第二面84b,因此,即使附着在第一面84a上的大量的蒸镀材料剥离落下,该蒸镀材料也会落在第二面84b上而被捕捉,因此落在蒸镀源60上的可能性降低。当从限制板81剥离的蒸镀材料落在蒸镀源60上并再蒸发时,蒸镀颗粒会附着在基板10的不期望的位置。另外,当从限制板81剥离的蒸镀材料落在蒸镀源开口61上时,蒸镀源开口61会被堵塞,不会在基板10的期望的位置形成覆膜。根据本实施方式2,能够降低产生这样的不良状况的可能性。
在上述的例子中,限制板81的侧面包括相互向相反方向倾斜的第一面84a和第二面84b,但本发明并不限定于此。
例如,也可以如图16A所示,在与图15同样倾斜的第一面84a和第二面84b之间,设置有与Z轴方向大致平行的第三面84c。虽然未图示,但是也可以在第一面84a和第二面84b之间具有倾斜方向不同的2个以上的面。
或者,也可以如图16B所示,限制板81的侧面为凹状的曲面84d。曲面84d能够由例如圆筒面的一部分或任意的凹曲面构成。限制板81的侧面不需要由如图16B所示的单一的曲面84d构成,例如,也可以由曲率不连续地变化的多个曲面的组合或曲面与平面的组合构成。
或者,也可以如图16C所示,在限制板81的侧面的上下方向(Z轴方向)的两端缘形成有向限制空间82突出的檐(或凸缘或突缘)85a、85b。上侧(蒸镀掩模70侧)的第一檐85a的前端成为最狭窄部81n。第一檐85a,与图14所示的檐85同样,对从限制板81的比第一檐85a更靠下侧的区域向基板10侧再蒸发的蒸镀颗粒进行捕捉。另一方面,下侧(蒸镀源60侧)的第二檐85b防止蒸镀颗粒附着在第一檐85a与第二檐85b之间的连接面85c上。第二檐85b的上表面与XY面大致平行,这在如下方面特别有效:即使在第一檐85a的下表面或连接面85c上堆积的蒸镀材料剥离,也挡住该蒸镀材料,防止该蒸镀材料落在蒸镀源60侧。在图16C中,连接面85c是与Z轴方向大致平行的平面,但本发明并不限定于此。例如,连接面85c也可以为以其法线朝向基板10侧或蒸镀源60侧的方式倾斜的平面。或者,也可以代替平面85c而为任意的曲面(优选凹曲面)。
(实施方式3)
图17是本发明实施方式3的蒸镀装置的沿与基板10的行走方向平行的方向看的放大截面图。在图17中,对于与表示实施方式1的蒸镀装置的图10~图12中所示的部件相同的部件,赋予相同的符号,省略对它们的说明。以下,以与实施方式1、2的不同点为中心对本实施方式3进行说明。
本实施方式3在限制板单元80的限制板81的沿XZ面的截面形状上与实施方式1、2不同。
即,如图17所示,在沿X轴方向规定限制空间82的限制板81的侧面的上下方向(Z轴方向)的两端缘,形成有向限制空间82突出的檐(或凸缘或突缘)86a、86b。上侧(蒸镀掩模70侧)的第一檐86a的前端成为最狭窄部81n。第一檐86a与图14所示的檐85和图16C所示的第一檐85a不同,以如下方式倾斜:随着接近第一檐86a的前端(最狭窄部81n),接近蒸镀源60。第一檐86a是大致均匀厚度的薄板,因此,第一檐86a的下表面(与蒸镀源60相对的面)86aa也与第一檐86a同样地倾斜。即,第一檐86a的下表面86aa的法线方向朝向限制板81自身(更详细而言,第一檐86a与第二檐86b之间的连接面86c)。因此,从第一檐86a的下表面86aa再蒸发并通过相邻的限制板81的第一檐86a之间而朝向基板10侧的蒸镀颗粒实质上不存在。
另外,第一檐86a与第二檐86b之间的连接面86c,与图12所示的侧面83同样,以如下方式倾斜:随着接近蒸镀源60,限制空间82的X轴方向的尺寸扩大。因此,从连接面86c再蒸发的蒸镀颗粒中朝向基板10侧的蒸镀颗粒的数量非常少。即使蒸镀颗粒92从连接面86c向基板10侧再蒸发,那样的蒸镀颗粒92也与第一檐86a的下表面86aa碰撞而被捕捉。
因此,与图16C相比,能够在基板10上的期望的位置形成端缘的模糊进一步被抑制的覆膜90。另外,能够使限制板单元80的更换频率进一步减少,因此,能够使量产时的生产量提高,使生产率提高。
下侧(蒸镀源60侧)的第二檐86b,与图16C所示的第二檐85b同样,防止蒸镀颗粒附着在连接面86c上,并且挡住从第一檐86a的下表面86aa或连接面85c剥离的蒸镀材料,防止蒸镀材料落在蒸镀源60侧。
(实施方式4)
图18A是本发明实施方式4的蒸镀装置的沿与基板10的行走方向平行的方向看的放大截面图,图18B是图18A所示的限制板81的放大截面图。在图18A和图18B中,对于与表示实施方式1的蒸镀装置的图10~图12中所示的部件相同的部件,赋予相同的符号,省略对它们的说明。以下,以与实施方式1~3的不同点为中心对本实施方式4进行说明。
本实施方式4在限制板单元80的限制板81的沿XZ面的截面形状上与实施方式1~3不同。
即,如图18A和图18B所示,在沿X轴方向规定限制空间82的限制板81的侧面,形成有大致阶梯状(大致锯齿状)的多个台阶。台阶包括从蒸镀掩模70侧向蒸镀源60侧依次配置的面87a、87b、87c、87d、87e、87f、87g。在限制板81的上侧的端缘,形成有向限制空间82突出的檐(或凸缘或突缘)87。面87a构成檐87的前端面。最狭窄部81n位于面87a的上侧端。
每隔一个的面87a、87c、87e、87g的X轴方向位置以如下方式依次偏移:随着接近蒸镀源60,限制空间82的X轴方向的尺寸扩大。面87b、87d、87f依次将这些面87a、87c、87e、87g之间连接。因此,在宏观地看时,形成有大致阶梯状的多个台阶的限制板81的侧面以如下方式倾斜:随着接近蒸镀源60,限制空间82的X轴方向尺寸变大。
面87a、87c、87e、87g,与图12所示的侧面83同样,以如下方式倾斜:随着接近蒸镀源60,限制空间82的X轴方向的尺寸扩大。因此,从这些面87a、87c、87e、87g再蒸发的蒸镀颗粒中朝向基板10侧的蒸镀颗粒的数量非常少。即使蒸镀颗粒从面87c、87e、87g向基板10侧再蒸发,那样的蒸镀颗粒也会与面87b、87d、87f碰撞而被捕捉。
另外,每隔一个的面87b、87d、87f与图17所示的第一檐86a的下表面86aa向相同方向倾斜,因此,从面87b、87d、87f再蒸发并通过相邻的限制板81的檐87之间而朝向基板10侧的蒸镀颗粒实质上不存在。
因此,根据本实施方式,能够在基板10上的期望的位置形成端缘的模糊进一步被抑制的覆膜90。另外,能够使限制板单元80的更换频率进一步减少,因此,能够使量产时的生产量提高,使生产率提高。
面87b、87d、87f的倾斜方向并不限定于上述。例如,面87b、87d、87f也可以是其法线方向与Z轴平行的面。
另外,面87a、87c、87e、87g的倾斜方向也并不限定于上述。例如,面87a、87c、87e、87g也可以是与Z轴方向平行的面。但是,檐87的前端面87a,为了使从该面87a向基板10侧再蒸发的蒸镀颗粒的数量减少,优选向图18A和图18B所示的方向倾斜。
限制板81的侧面的形成大致阶梯状的台阶的倾斜面的数量是任意的,可以比图18A和图18B多,也可以比其少。
也可以如图19那样,以檐87的上表面与面87b平行的方式由薄板构成檐87。由此,能够使檐87的前端面87a的面积减小,因此,能够使从面87a再蒸发的蒸镀颗粒减少。因此,也能够使向基板10侧再蒸发的蒸镀颗粒的数量减少。或者,为了使檐87的前端面87a的面积进一步减小,也可以使檐87的截面形状为随着接近前端面87a而变薄的大致楔状。
在本实施方式4中,也可以在限制板81的侧面的下侧端缘形成与图16C所示的第二檐85b和图17所示的第二檐86b同样的第二檐。在该情况下,可得到与第二檐85b、86b同样的效果。
上述的实施方式1~4只不过是例示。本发明并不限定于上述的实施方式1~4,能够适当变更。
在上述的实施方式1~4中,对在X轴方向上规定限制空间82的限制板81的侧面进行了说明,但除此以外,对于在Y轴方向上规定限制空间82的限制板单元80的侧面89(参照图10),也可以具有与在上述的实施方式1~4中说明的限制板81的侧面相同的结构。附着在侧面89上的蒸镀材料也有再蒸发的可能,在该情况下,难以对再蒸发后的蒸镀颗粒的飞翔方向(特别是其X轴方向成分)进行控制。因此,通过与限制板81的侧面同样地构成侧面89,能够抑制由于从侧面89再蒸发的蒸镀颗粒而导致蒸镀材料附着在基板上的不期望的位置。
在上述的实施方式1~4中,蒸镀源60具有在X轴方向上以等间距配置的多个喷嘴形状的蒸镀源开口61,但在本发明中,蒸镀源开口的形状并不限定于此。例如,也可以为沿X轴方向延伸的缝隙状的蒸镀源开口。在该情况下,可以按照1个缝隙状的蒸镀源开口与多个限制空间82对应的方式配置。
在基板10的X轴方向尺寸大的情况下,可以使X轴方向位置和Y轴方向位置不同地配置多个上述的各实施方式中所示的蒸镀单元50。
在上述的实施方式1~4中,基板10相对于不动的蒸镀单元50移动,但本发明并不限定于此,只要使蒸镀单元50和基板10中的一个相对于另一个相对移动即可。例如,也可以使基板10的位置一定而使蒸镀单元50移动,或者,也可以使蒸镀单元50和基板10两者移动。
在上述的实施方式1~4中,将基板10配置在蒸镀单元50的上方,但蒸镀单元50与基板10的相对位置关系并不限定于此。例如,也可以将基板10配置在蒸镀单元50的下方,或者,也可以将蒸镀单元50和基板10在水平方向上相对配置。
产业上的可利用性
本发明的蒸镀装置和蒸镀方法的利用领域没有特别限制,能够优选利用于有机EL显示装置的发光层的形成。
符号说明
10       基板
10e      被蒸镀面
20       有机EL元件
23R、23G、23B       发光层
50       蒸镀单元
56       移动机构
60       蒸镀源
61       蒸镀源开口
70       蒸镀掩模
71       掩模开口
80       限制板单元
81       限制板
81n      限制空间的最狭窄部
82       限制空间
83       侧面
83a、84a 第一面
83b、84b 第二面
84c      第三面
84d      曲面
83c      面
85、87   檐
85a、86a 第一檐
85b、86b 第二檐
85c、86c 连接面
87a、87b、87c、87d、87e、87f、87g      面
89       限制板单元的侧面
91      蒸镀颗粒
太阳城集团92      再蒸发后的蒸镀颗粒

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装置 方法
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