JP2002033190A

JP2002033190A - 発光装置の作製方法

Info

Publication number: JP2002033190A
Application number: JP2001142465A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Arai; 康行荒井
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2002-01-31
Anticipated expiration: 2021-05-11
Also published as: JP4597421B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は上記問題点を鑑みてなされたもので
あり、高いスループットで膜厚分布の均一性の高い薄膜
を成膜する方法を用いて自発光装置を作製する技術を提
供することを目的とする。【解決手段】蒸発物質噴出口がオリフィス状となって
いる蒸発セル内に低分子有機エレクトロルミネッセンス
材料が封入され、不活性ガス雰囲気中で前記低分子有機
エレクトロルミネッセンス材料を加熱して、基板上に前
記低分子有機エレクトロルミネッセンス材料から成る発
光層を形成することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、陽極、陰極及びそ
れらの間にエレクトロルミネッセンス（ElectroLumines
cence、以下ＥＬと表記する）が得られる発光性材料、
特に自発光性有機材料（以下、有機ＥＬ材料という）を
挟んだ構造からなるＥＬ素子を設けた発光装置の作製方
法に関する。

【０００２】尚、本明細書中でいうエレクトロルミネッ
センス又は発光には、一重項励起による蛍光と、三重項
励起による燐光のいずれか一方又は、その両者によるも
のを含んでいる。

【０００３】

【従来の技術】近年、有機ＥＬ材料のＥＬ現象を利用し
た発光素子としてＥＬ素子を用いた表示装置（以下、Ｅ
Ｌ表示装置という）の開発が進んでいる。ＥＬ表示装置
は自発光型であるため、液晶表示装置のようなバックラ
イトが不要であり、さらに視野角が広いため、屋外で使
用する携帯型機器の表示部として有望視されている。

【０００４】ＥＬ表示装置にはパッシブ型（単純マトリ
クス型）とアクティブ型（アクティブマトリクス型）の
二種類があり、どちらも盛んに開発が行われている。特
に現在はアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置が注目さ
れている。また、ＥＬ素子の発光層となるＥＬ材料は、
有機材料と無機材料があり、さらに有機材料は低分子系
（モノマー系）有機ＥＬ材料と高分子系（ポリマー系）
有機ＥＬ材料とに分けられる。両者ともに盛んに研究さ
れているが、低分子系有機ＥＬ材料は主に蒸着法で成膜
され、ポリマー系有機ＥＬ材料は主に塗布法で成膜され
る。

【０００５】カラー表示のＥＬ表示装置を作製するため
には、異なる発色をするＥＬ材料を画素ごとに分けて成
膜する必要がある。しかしながら、一般的にＥＬ材料は
水及び酸素に弱く、フォトリソグラフィによるパターニ
ングができない。そのため、成膜と同時にパターン化す
ることが必要となる。

【０００６】最も一般的な方法は、開口部を設けた金属
板もしくはガラス板からなるマスク（以下、シャドーマ
スクという）を、成膜を行う基板と蒸発源との間に設け
る方法である。この場合、蒸発源から気化したＥＬ材料
が開口部だけを通過して選択的に成膜されるため、成膜
と同時にパターン化されたＥＬ層を形成することが可能
である。

【０００７】従来の蒸着装置は一つの蒸発源から放射状
に飛んだＥＬ材料が基板上に堆積されて薄膜を形成して
いたため、ＥＬ材料の飛行距離を考慮して基板の配置を
工夫していた。例えば、円錐形の基板ホルダに基板を固
定することで蒸発源から基板までの距離を全て等しくす
るといった工夫が行われていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、大型基
板上に複数のパネルを作製する多面取りプロセスを採用
する場合には、上述の方法を行うと基板ホルダが非常に
大きくなってしまい、成膜装置本体の大型化を招いてし
まう。また、枚葉式で行う場合にも基板が平板であるた
め、蒸発源からの距離が基板の面内で異なり、均一な膜
厚で成膜することが困難であるという問題が残る。

【０００９】さらに、大型基板を用いる場合には蒸発源
とシャドーマスクとの距離を長くしないと気化されたＥ
Ｌ材料が十分に広がらず、基板全面に均一に薄膜を形成
することが困難となる。この距離の確保も装置の大型化
を助長している。

【００１０】本発明は上記問題点を鑑みてなされたもの
であり、高いスループットで膜厚分布の均一性の高い薄
膜を成膜する方法を用いて発光装置を作製する技術を提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の構成は、蒸発セル内に低分子有機エレク
トロルミネッセンス材料が封入され、大気圧における不
活性ガス雰囲気中で前記低分子有機エレクトロルミネッ
センス材料を加熱して、基板上に低分子有機エレクトロ
ルミネッセンス材料から成る発光層を形成することを特
徴としている。

【００１２】また、他の発明の構成は、反応室内に、蒸
発セル内に低分子有機エレクトロルミネッセンス材料が
封入された蒸発源と、蒸発セルのオリフィス上のシャッ
ターとが備えられ、大気圧における不活性ガス雰囲気中
で、試料台に固定された基板の一面に、低分子有機エレ
クトロルミネッセンス材料を加熱して、シャッターを開
閉させながら基板上に低分子有機エレクトロルミネッセ
ンス材料から成る発光層を形成することを特徴としてい
る。

【００１３】また、他の発明の構成は、蒸発セル内に低
分子有機エレクトロルミネッセンス材料が封入され、大
気圧における不活性ガス雰囲気中で低分子有機エレクト
ロルミネッセンス材料を加熱して、基板上に低分子有機
エレクトロルミネッセンス材料から成る発光層を選択的
に形成することを特徴としている。

【００１４】また、他の発明の構成は、反応室内に、蒸
発セル内に低分子有機エレクトロルミネッセンス材料が
封入された蒸発源と、蒸発セルのオリフィス上のシャッ
ターとが備えられ、大気圧における不活性ガス雰囲気中
で、試料台に固定された基板の一面に、低分子有機エレ
クトロルミネッセンス材料を加熱して、シャッターを開
閉させながら基板上に低分子有機エレクトロルミネッセ
ンス材料から成る発光層を選択的に形成することを特徴
としている。

【００１５】蒸発源として、蒸発物質噴出口がオリフィ
ス状となっている蒸発セルを用いることにより、有機エ
レクトロルミネッセンス材料を基板上に選択的に形成す
ることができる。この時、雰囲気と不活性気体で満た
し、且つ大気圧とすることで、蒸発材料の酸化を防止で
き、その拡散を最小限に止めて指向性良く基板に蒸着さ
せることができる。基板面内の広い領域に渡って有機エ
レクトロルミネッセンス材料を蒸着するには、基板又は
蒸発セルのいずれか一方又は両方を移動させて蒸着を行
う。さらに、基板又は蒸発セルとシャッターの開閉を連
動させることにより、描写するように有機エレクトロル
ミネッセンス材料を蒸着することができる。

【００１６】上記本発明の構成を用いることにより、シ
ャドーマスクなどを使用せずに基板の所定の領域に選択
的に有機エレクトロルミネッセンス材料から成る層を形
成することができる。本発明はこのような構成の蒸着法
をガス化蒸着法と呼び、その蒸着法を用いた装置をガス
化蒸着装置と呼ぶ。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明のガス化蒸着装置の
構成を説明する図である。反応室１０１は気密性の高い
容器で形成され、内部は外気と完全に遮断されている。
反応室１０１内にはガス導入手段１０７により供給され
る不活性ガス（代表的にはアルゴン）で置換され、大気
圧（１．０１×１０⁵Pa）と同じ圧力に保たれている。
排気手段１０８は必要に応じて動作させ、不活性ガスを
循環させ、また排出させる。

【００１８】蒸発源として用いる蒸発セルは必要に応じ
て一つまたは複数個設ける。図１では蒸発セル（１）１
０９ａ、蒸発セル（２）１０９ｂ、蒸発セル（３）１０
９ｃの３つが設けられている様子を示している。この蒸
発セルは加熱手段１１０により温度が制御される。

【００１９】基板１０２は試料台１０３に固定され、こ
の基板と蒸発セルとの間には機械的に開閉するシャッタ
ーが設けられている。試料台１０３を水平方向に移動さ
せる制御手段１０４と、シャッター１０５を開閉させる
制御手段１０６、及び加熱手段はコンピュータ１１１に
より集中制御され、それぞれが連動して動作することに
より、シャドーマスクを用いなくてもプログラムされた
所定の蒸着パターンを基板１０２上に形成することがで
きる。

【００２０】図２はこのガス化蒸着法を簡便に説明する
ための図である。蒸発セル２０６〜２０８には蒸発材料
が封入され蒸発温度にまで加熱される。蒸発セルは窒化
ボロン、アルミナ、タングステンなどで形成され、先端
は数十〜数百μmのオリフィスが形成されている。ヒー
ターにより加熱することにより、蒸発セル内の圧力は高
くなり、ガス化してオリフィスから噴出する蒸発物質の
フラックス分布は指向性のあるものとなる。

【００２１】指向性はオリフィス径とその厚さによって
決まるが、大気圧中で行うことによりガス化した蒸発物
質の平均自由工程は小さく、比較的高い指向性を保って
蒸発物質を基板に蒸着させることができる。

【００２２】オリフィスと基板の位置を制御することに
より、基板２０１に形成された画素電極２０２〜２０４
の位置に応じて蒸着膜２０９〜２１２を形成することが
できる。バンク２０５は隣接する蒸着膜を分離する目的
において有用である。

【００２３】このようなガス化蒸着装置を用いることに
より、シャドーマスクを用いなくても基板上に所定のパ
ターンに蒸着膜を形成することができる。その場合、形
成可能なパターン幅は５０〜２００μm程度まで可能で
ある。基板は試料台により水平方向（Ｘ−Ｙ方向）に移
動可能であり、シャッターを連動させることにより、図
２の説明する蒸発セルを用いて大面積基板に微細なパタ
ーンを描写することができる。

【００２４】次に、発光装置を作製するのに適した成膜
装置の一例を図３を用いて説明する。図３において、５
０１は搬送室であり、搬送室５０１には搬送機構５０２
が備えられ、基板５０３の搬送が行われる。搬送室５０
１は大気圧であり、不活性ガスで置換されている。各処
理室間はゲート５００ａ〜５００ｄによって仕切られて
いる。各処理室への基板の受け渡しは、ゲートを開けた
際に搬送機構５０２によって行っている。

【００２５】まず、５０４は基板のセッティング（設
置）を行うロード室であり、アンロード室も兼ねてい
る。ロード室５０４はゲート５００aにより搬送室５０
１と連結され、ここに基板５０３をセットしたキャリア
（図示せず）が配置される。なお、ロード室５０４は基
板搬入用と基板搬出用とで部屋が区別されていても良
い。

【００２６】なお、基板５０３はＥＬ素子の陽極となる
透明導電膜までを形成した基板が投入される。基板５０
３は被成膜面を下向きにしてキャリアにセットする。こ
れは後に蒸着法による成膜を行う際に、フェイスダウン
方式（デポアップ方式ともいう）を行いやすくするため
である。フェイスダウン方式とは、基板の被成膜面が下
を向いた状態で成膜する方式をいい、この方式によれば
ゴミの付着などを抑えることができる。

【００２７】次に、５０５で示されるのはＥＬ素子の陽
極もしくは陰極（又は陽極）の表面を処理する処理室
（以下、前処理室という）であり、前処理室５０５はゲ
ート５００bにより搬送室５０１と連結される。前処理
室はＥＬ素子の作製プロセスによって様々に変えること
ができるが、透明導電膜からなる陽極の表面に酸素中で
紫外光を照射しつつ１００〜１２０℃で加熱できるよう
にする。このような前処理は、ＥＬ素子の陽極表面を処
理する際に有効である。

【００２８】次に、５０６は蒸着法により有機ＥＬ材料
を成膜するための蒸着室であり、蒸着室（Ａ）と呼ぶ。
蒸着室（Ａ）５０６はゲート５００cを介して搬送室５
０１に連結される。蒸着室（Ａ）５０６として図１に示
した構造の蒸着室を設けている。

【００２９】蒸着室（Ａ）５０６内の成膜部５０７にお
いて、まず正孔注入層を基板面全体に成膜し、次に赤色
に発色する発光層、その次に緑色に発色する発光層、最
後に青色に発色する発光層を成膜する。なお、正孔注入
層、赤色に発色する発光層、緑色に発色する発光層及び
青色に発色する発光層としては如何なる材料を用いても
良い。

【００３０】蒸着室（Ａ）５０６は蒸発源を成膜する有
機材料の種類に対応して切り換えが可能な構成となって
いる。即ち、複数種類の蒸発セルを格納した予備室５０
８が蒸着室（Ａ）５０６に接続されており、内部の搬送
機構により蒸発セルの切り換えを行うことができる。従
って、成膜する有機ＥＬ材料が変わるたびに蒸発セルも
切り換えることになる。また、シャドーマスクは同一の
マスクを成膜する有機ＥＬ材料が変わるたびに一画素分
移動させて用いる。

【００３１】尚、蒸着室（Ａ）５０６内における成膜方
法に関しては、図１及び図２の説明を参照すれば良い。

【００３２】次に、５０９は蒸着法によりＥＬ素子の陽
極もしくは陰極となる導電膜（陰極となる金属膜）を成
膜するための蒸着室であり、蒸着室（Ｂ）と呼ぶ。蒸着
室（Ｂ）５０９はゲート５００dを介して搬送室５０１
に連結される。蒸着室（Ｂ）５０９として図２に示した
構造の蒸着室を設けている。蒸着室（Ｂ）５０９内の成
膜部５１０において、ＥＬ素子の陰極となる導電膜とし
てＡｌ−Ｌｉ合金膜（アルミニウムとリチウムとの合金
膜）を成膜する。このような合金膜であってもガス化蒸
着法で同様に蒸着することができる。

【００３３】次に、５１１は封止室（封入室またはグロ
ーブボックスともいう）であり、ゲート５００eを介し
てロード室５０４に連結されている。封止室５１１で
は、最終的にＥＬ素子を密閉空間に封入するための処理
が行われる。この処理は形成されたＥＬ素子を酸素や水
分から保護するための処理であり、シール材で機械的に
封入する、又は熱硬化性樹脂若しくは紫外光硬化性樹脂
で封入するといった手段を用いる。

【００３４】シール材としては、ガラス、セラミック
ス、プラスチックもしくは金属を用いることができる
が、シール材側に光を放射させる場合は透光性でなけれ
ばならない。また、シール材と上記ＥＬ素子が形成され
た基板とは熱硬化性樹脂又は紫外光硬化性樹脂を用いて
貼り合わせられ、熱処理又は紫外光照射処理によって樹
脂を硬化させて密閉空間を形成する。この密閉空間の中
に酸化バリウムに代表される吸湿材を設けることも有効
である。

【００３５】また、シール材とＥＬ素子の形成された基
板との空間を熱硬化性樹脂若しくは紫外光硬化性樹脂で
充填することも可能である。この場合、熱硬化性樹脂若
しくは紫外光硬化性樹脂の中に酸化バリウムに代表され
る吸湿材を添加しておくことは有効である。

【００３６】図３に示した成膜装置では、封止室５１１
の内部に紫外光を照射するための機構（以下、紫外光照
射機構という）５１２が設けられており、この紫外光照
射機構５１２から発した紫外光によって紫外光硬化性樹
脂を硬化させる構成となっている。また、封止室５１１
の内部は排気ポンプを取り付けることで減圧とすること
も可能である。上記封入工程をロボット操作で機械的に
行う場合には、減圧下で行うことで酸素や水分の混入を
防ぐことができる。また、逆に封止室５１１の内部を与
圧とすることも可能である。この場合、高純度な窒素ガ
スや希ガスでパージしつつ与圧とし、外気から酸素等が
侵入することを防ぐ。

【００３７】次に、封止室５１１には受渡室（パスボッ
クス）５１３が連結される。受渡室５１３には搬送機構
（Ｂ）５１４が設けられ、封止室５１１でＥＬ素子の封
入が完了した基板を受渡室５１３へと搬送する。受渡室
５１３も排気ポンプを取り付けることで減圧とすること
が可能である。この受渡室５１３は封止室５１１を直接
外気に晒さないようにするための設備であり、ここから
基板を取り出す。

【００３８】以上のように、図３に示した成膜装置を用
いることで完全にＥＬ素子を密閉空間に封入するまで外
気に晒さずに済むため、信頼性の高いＥＬ表示装置を作
製することが可能となる。

【００３９】このような装置を用い、ＥＬ材料を用いた
自発光型の表示パネル（以下、ＥＬ表示装置と記す）を
作製する例について説明する。図４（Ａ）はそのＥＬ表
示装置の上面図を示す。図４（Ａ）において、１０は基
板、１１は画素部、１２はソース側駆動回路、１３はゲ
ート側駆動回路であり、それぞれの駆動回路は配線１４
〜１６を経てＦＰＣ１７に至り、外部機器へと接続され
る。

【００４０】図４（Ａ）のＡ−Ａ'線に対応する断面図
を図４（Ｂ）に示す。このとき少なくとも画素部の上
方、好ましくは駆動回路及び画素部の上方に対向板８０
を設ける。対向板８０はシール材１９でＴＦＴとＥＬ材
料を用いた発光層が形成されているアクティブマトリク
ス基板と貼り合わされている。シール材１９にはフィラ
ー（図示せず）が混入されていて、このフィラーにより
ほぼ均一な間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられて
いる。さらに、シール材１９の外側とＦＰＣ１７の上面
及び周辺は封止剤８１で密封する構造とする。封止剤８
１はシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、
ブチルゴムなどの材料を用いる。

【００４１】シール材１９によりアクティブマトリクス
基板１０と対向基板８０とが貼り合わされると、その間
には空間が形成される。その空間には充填剤８３が充填
される。この充填剤８３は対向板８０を接着する効果も
合わせ持つ。充填剤８３はＰＶＣ（ポリビニルクロライ
ド）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＶＢ（ポリビ
ニルブチラル）またはＥＶＡ（エチレンビニルアセテー
ト）などを用いることができる。また、発光層は水分を
はじめ湿気に弱く劣化しやすいので、この充填剤８３の
内部に酸化バリウムなどの乾燥剤を混入させておくと吸
湿効果を保持できるので望ましい。また、発光層上に窒
化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜などで形成するパッ
シベーション膜８２を形成し、充填剤８３に含まれるア
ルカリ元素などによる腐蝕を防ぐ構造としている。

【００４２】対向板８０にはガラス板、アルミニウム
板、ステンレス板、ＦＲＰ（Fiberglass-Reinforced Pl
astics）板、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）フィル
ム、マイラーフィルム（デュポン社の商品名）、ポリエ
ステルフィルム、アクリルフィルムまたはアクリル板な
どを用いることができる。また、数十μｍのアルミニウ
ム箔をＰＶＦフィルムやマイラーフィルムで挟んだ構造
のシートを用い、耐湿性を高めることもできる。このよ
うにして、ＥＬ素子は密閉された状態となり外気から遮
断されている。

【００４３】また、図４（Ｂ）において基板１０、下地
膜２１の上に駆動回路用ＴＦＴ（但し、ここではｎチャ
ネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴを組み合わせたＣＭ
ＯＳ回路を図示している。）２２及び画素部用ＴＦＴ２
３（但し、ここではＥＬ素子への電流を制御するＴＦＴ
だけ図示している。）が形成されている。これらのＴＦ
Ｔの内、特にｎチャネル型ＴＦＴにははホットキャリア
効果によるオン電流の低下や、Ｖthシフトやバイアスス
トレスによる特性低下を防ぐため、本実施形態で示す構
成のＬＤＤ領域が設けられている。

【００４４】ＥＬ表示装置の作製は、ソース配線、ドレ
イン配線上に樹脂材料でなる層間絶縁膜（平坦化膜）２
６を形成し、その上に画素部用ＴＦＴ２３のドレインと
電気的に接続する透明導電膜でなる画素電極２７を形成
する。透明導電膜には酸化インジウムと酸化スズとの化
合物（ＩＴＯと呼ばれる）または酸化インジウムと酸化
亜鉛との化合物を用いることができる。そして、画素電
極２７を形成したら、絶縁膜２８を形成し、画素電極２
７上に開口部を形成する。

【００４５】次に、発光層２９を形成する。発光層２９
は公知のＥＬ材料（正孔注入層、正孔輸送層、発光層、
電子輸送層または電子注入層）を自由に組み合わせて積
層構造または単層構造とすれば良い。どのような構造と
するかは公知の技術を用いれば良い。本発明に対し好適
に用いられるＥＬ材料は低分子系材料でありガス化蒸着
法により形成する。

【００４６】発光層は画素毎に波長の異なる発光が可能
な発光層（赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層）を
形成することで、カラー表示が可能となる。その他に
も、色変換層（ＣＣＭ）とカラーフィルターを組み合わ
せた方式、白色発光層とカラーフィルターを組み合わせ
た方式があるがいずれの方法を用いても良い。勿論、単
色発光のＥＬ表示装置とすることもできる。

【００４７】発光層２９を形成したら、その上に陰極３
０を形成する。陰極３０と発光層２９の界面に存在する
水分や酸素は極力排除しておくことが望ましい。従っ
て、真空中で発光層２９と陰極３０を連続して形成する
か、発光層２９を不活性雰囲気で形成し、大気解放しな
いで真空中で陰極３０を形成するといった工夫が必要で
ある。マルチチャンバー方式の成膜装置を用いることで
上述のような成膜を可能とする。

【００４８】なお、陰極３０としてＹ（イットリウム）
を用いる。そして陰極３０は３１で示される領域におい
て配線１６に接続される。配線１６は陰極３０に所定の
電圧を与えるための電源供給線であり、異方性導電性ペ
ースト材料３２を介してＦＰＣ１７に接続される。ＦＰ
Ｃ１７上にはさらに樹脂層８０が形成され、この部分の
接着強度を高めている。

【００４９】３１に示された領域において陰極３０と配
線１６とを電気的に接続するために、層間絶縁膜２６及
び絶縁膜２８にコンタクトホールを形成する必要があ
る。これらは層間絶縁膜２６のエッチング時（画素電極
用コンタクトホールの形成時）や絶縁膜２８のエッチン
グ時（発光層形成前の開口部の形成時）に形成しておけ
ば良い。また、絶縁膜２８をエッチングする際に、層間
絶縁膜２６まで一括でエッチングしても良い。この場
合、層間絶縁膜２６と絶縁膜２８が同じ樹脂材料であれ
ば、コンタクトホールの形状を良好なものとすることが
できる。

【００５０】また、配線１６はシール材１９と基板１０
との間を隙間（但し封止剤８１で塞がれている。）を通
ってＦＰＣ１７に電気的に接続される。なお、ここでは
配線１６について説明したが、他の配線１４、１５も同
様にしてシール材１８の下を通ってＦＰＣ１７に電気的
に接続される。

【００５１】ここで画素部のさらに詳細な断面構造を図
５に、上面構造を図６（Ａ）に、回路図を図６（Ｂ）に
示す。図５（Ａ）において、基板２４０１上に設けられ
たスイッチング用ＴＦＴ２４０２は実施形態１の図１の
画素ＴＦＴ１４９と同じ構造で形成する。ダブルゲート
構造とすることで実質的に二つのＴＦＴが直列された構
造となり、ゲート電極と重ならないオフセット領域が設
けられたＬＤＤを形成することでオフ電流値を低減する
ことができるという利点がある。尚、ダブルゲート構造
としているがトリプルゲート構造やそれ以上のゲート本
数を持つマルチゲート構造でも良い。

【００５２】また、電流制御用ＴＦＴ２４０３はｎチャ
ネル型ＴＦＴを用いて形成する。このＴＦＴ構造は、ド
レイン側にのみゲート電極とオーバーラップするＬＤＤ
が設けられた構造であり、ゲートとドレイン間の寄生容
量や直列抵抗を低減させて電流駆動能力を高める構造と
なっている。別な観点からも、構造であることは非常に
重要な意味を持つ。電流制御用ＴＦＴはＥＬ素子を流れ
る電流量を制御するための素子であるため、多くの電流
が流れ、熱による劣化やホットキャリアによる劣化の危
険性が高い素子でもある。そのため、電流制御用ＴＦＴ
にゲート電極と一部が重なるＬＤＤ領域を設けることで
ＴＦＴの劣化を防ぎ、動作の安定性を高めることができ
る。このとき、スイッチング用ＴＦＴ２４０２のドレイ
ン線３５は配線３６によって電流制御用ＴＦＴのゲート
電極３７に電気的に接続されている。また、３８で示さ
れる配線は、スイッチング用ＴＦＴ２４０２のゲート電
極３９a、３９bを電気的に接続するゲート線である。

【００５３】また、電流制御用ＴＦＴ２４０３をシング
ルゲート構造で図示しているが、複数のＴＦＴを直列に
つなげたマルチゲート構造としても良い。さらに、複数
のＴＦＴを並列につなげて実質的にチャネル形成領域を
複数に分割し、熱の放射を高い効率で行えるようにした
構造としても良い。このような構造は熱による劣化対策
として有効である。

【００５４】図６（Ａ）に示すように、電流制御用ＴＦ
Ｔ２４０３のゲート電極３７となる配線は２４０４で示
される領域で、電流制御用ＴＦＴ２４０３のドレイン線
４０と絶縁膜を介して重なる。このとき、２４０４で示
される領域ではコンデンサが形成される。このコンデン
サ２４０４は電流制御用ＴＦＴ２４０３のゲートにかか
る電圧を保持するためのコンデンサとして機能する。な
お、ドレイン線４０は電流供給線（電源線）２５０１に
接続され、常に一定の電圧が加えられている。

【００５５】スイッチング用ＴＦＴ２４０２及び電流制
御用ＴＦＴ２４０３の上には第１パッシベーション膜４
１が設けられ、その上に樹脂絶縁膜でなる平坦化膜４２
が形成される。平坦化膜４２を用いてＴＦＴによる段差
を平坦化することは非常に重要である。後に形成される
発光層は非常に薄いため、段差が存在することによって
発光不良を起こす場合がある。従って、発光層をできる
だけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する前に
平坦化しておくことが望ましい。

【００５６】また、４３は反射性の高い導電膜でなる画
素電極（ＥＬ素子の陰極）であり、電流制御用ＴＦＴ２
４０３のドレインに電気的に接続される。画素電極４３
としてはアルミニウム合金膜、銅合金膜または銀合金膜
など低抵抗な導電膜またはそれらの積層膜を用いること
が好ましい。勿論、他の導電膜との積層構造としても良
い。また、絶縁膜（好ましくは樹脂）で形成されたバン
ク４４a、４４bにより形成された溝（画素に相当する）
の中に発光層４４が形成される。なお、ここでは一画素
しか図示していないが、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）
の各色に対応した発光層を作り分けても良い。

【００５７】白色に発光する発光層は、ＰＥＤＯＴ（ポ
リチオフェン）またはＰＡｎｉ（ポリアニリン）でなる
正孔注入層４６を設け、ＳＴＡＤから成る青色発光層、
Alq3＋ＤＣＭから成る緑＋赤色発光層、Alq3から成る電
子輸送層から形成する。これらは低分子材料であり、ガ
ス化蒸着法により連続して形成することができる。

【００５８】発光層４５の上にＰＥＤＯＴ（ポリチオフ
ェン）またはＰＡｎｉ（ポリアニリン）でなる正孔注入
層４６を設けた積層構造の発光層としている。そして、
正孔注入層４６の上には透明導電膜でなる陽極４７が設
けられる。この場合、発光層４５で生成された光は上面
側に向かって（ＴＦＴの上方に向かって）放射されるた
め、陽極は透光性でなければならない。透明導電膜とし
ては酸化インジウムと酸化スズとの化合物や酸化インジ
ウムと酸化亜鉛との化合物を用いることができるが、耐
熱性の低い発光層や正孔注入層を形成した後で形成する
ため、可能な限り低温で成膜できるものが好ましい。

【００５９】陽極４７まで形成された時点で発光素子２
４０５が完成する。なお、ここでいうＥＬ素子２４０５
は、画素電極（陰極）４３、発光層４５、正孔注入層４
６及び陽極４７で形成されたコンデンサを指す。図６
（Ａ）に示すように画素電極４３は画素の面積にほぼ一
致するため、画素全体がＥＬ素子として機能する。従っ
て、発光の利用効率が非常に高く、明るい画像表示が可
能となる。

【００６０】ところで、陽極４７の上にさらに第２パッ
シベーション膜４８を設けている。第２パッシベーショ
ン膜４８としては窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜が好
ましい。この目的は、外部とＥＬ素子とを遮断すること
であり、有機ＥＬ材料の酸化による劣化を防ぐ意味と、
有機ＥＬ材料からの脱ガスを抑える意味との両方を併せ
持つ。これによりＥＬ表示装置の信頼性が高められる。

【００６１】以上のように本発明のＥＬ表示装置は図６
のような構造の画素からなる画素部を有し、オフ電流値
の十分に低いスイッチング用ＴＦＴと、ホットキャリア
注入に強い電流制御用ＴＦＴとを有する。従って、高い
信頼性を有し、且つ、良好な画像表示が可能なＥＬ表示
装置が得られる。

【００６２】図５（Ｂ）は発光層の構造を反転させた例
を示す。電流制御用ＴＦＴ２６０１はｐチャネル型ＴＦ
Ｔで形成する。画素電極（陽極）５０として透明導電膜
を用いる。具体的には酸化インジウムと酸化亜鉛との化
合物でなる導電膜を用いる。勿論、酸化インジウムと酸
化スズとの化合物でなる導電膜を用いても良い。

【００６３】そして、絶縁膜でなるバンク５１a、５１b
が形成された後、前述のような白色発光の発光層を形成
する。この場合、陰極５４がパッシベーション膜として
も機能する。こうしてＥＬ素子２６０２が形成される。
この場合、発光層５３で発生した光は、矢印で示される
ようにＴＦＴが形成された基板の方に向かって放射され
る。このような構造とする場合、電流制御用ＴＦＴ２６
０１はｐチャネル型ＴＦＴで形成することが好ましい。

【００６４】以上説明したように、本実施の形態で示す
方法は、蒸発セルと基板とを相対的に移動させ、またシ
ャッターを連動させる機構を設けることで、大面積の基
板にも有機エレクトロルミネッセンス材料から成る層を
形成しＥＬ表示装置を作製することができる。

【００６５】本発明の作製方法を実施して形成された発
光装置は様々な電気光学装置に用いることができる。即
ち、それら電気光学装置や半導体回路を部品として組み
込んだ電子装置に用いることができる。

【００６６】その様な電子機器としては、ビデオカメ
ラ、デジタルカメラ、プロジェクター（リア型またはフ
ロント型）、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型
ディスプレイ）、カーナビゲーション、カーステレオ、
パーソナルコンピュータ、携帯情報端末機器（モバイル
コンピュータ、携帯電話または電子書籍等）などが挙げ
られる。それらの一例を図７図８に示す。

【００６７】図７（Ａ）はパーソナルコンピュータであ
り、本体１２０１、画像入力部１２０２、表示部１２０
３、キーボード１２０４等を含む。本発明は表示部１２
０３の作製に適用することができる。

【００６８】図７（Ｂ）はビデオカメラであり、本体１
２０５、表示部１２０６、音声入力部１２０７、操作ス
イッチ１２０８、バッテリー１２０９、受像部１２１０
等を含む。本発明は表示部１２０６の作製に適用するこ
とができる。

【００６９】図７（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モー
ビルコンピュータ）であり、本体１２１１、カメラ部１
２１２、受像部１２１３、操作スイッチ１２１４、表示
部１２１５等を含む。本発明は表示部１２１５の作製に
適用できる。

【００７０】図７（Ｄ）はゴーグル型ディスプレイであ
り、本体１２１６、表示部１２１７、アーム部１２１８
等を含む。本発明は表示部１２１７の作製に適用するこ
とができる。

【００７１】図７（Ｅ）はプログラムを記録した記録媒
体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであ
り、本体１２１９、表示部１２２０、スピーカ部１２２
１、記録媒体１２２２、操作スイッチ１２２３等を含
む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてＤＶＤ（Di
gital Versatile Disc）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映
画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。
本発明は表示部１２２０の作製に適用することができ
る。

【００７２】図７（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体
１２２４、表示部１２２５、接眼部１２２６、操作スイ
ッチ１２２７、受像部（図示しない）等を含む。本発明
を表示部１２２５の作製に適用することができる。

【００７３】図８（Ａ）は携帯電話であり、表示用パネ
ル１４０１、操作用パネル１４０２、接続部１４０３、
表示装置１４０４、音声出力部１４０５、操作キー１４
０６、電源スイッチ１４０７、音声入力部１４０８、ア
ンテナ１４０９等を含む。本発明を表示装置１４０４に
適用することができる。

【００７４】図８（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であ
り、本体１４１１、表示部１４１２、記憶媒体１４１
３、操作スイッチ１４１４、アンテナ１４１５等を含
む。本発明は表示部１４１２の作製に適用することがで
きる。

【００７５】図８（Ｃ）はディスプレイであり、本体１
４１６、支持台１４１７、表示部１４１８等を含む。本
発明は表示部１４１８に適用することができる。本発明
のディスプレイは特に大画面化した場合において有利で
あり、対角１０インチ以上（特に３０インチ以上）のデ
ィスプレイには有利である。つまり、実施の形態１で示
すように、蒸発セルと基板とを相対的に移動させること
により、一辺が１ｍを超える大面積の基板へも有機エレ
クトロルミネッセンス層を均一性良く形成することがで
きる。従って、本発明は大画面のディスプレイの作製を
容易にすることが可能である。

【００７６】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能であ
る。特に本発明は、蒸発セルと基板とを相対的に移動さ
せ、またシャッターを連動させる機構を設けることで、
大面積の基板にも有機エレクトロルミネッセンス材料か
ら成る層を形成しＥＬ表示装置を作製することができ
る。

【００７７】

【発明の効果】本発明を用いることで、シャドーマスク
を用いることなく、基板面内において膜厚分布の均一性
の高い薄膜を高いスループットで成膜することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】蒸着装置の構成を説明する図。

【図２】蒸発セル及び蒸着方法を説明する図。

【図３】発光装置の作製に用いる装置を説明する図。

【図４】ＥＬ表示装置の構造を示す上面図及び断面
図。

【図５】ＥＬ表示装置の画素部の断面図。

【図６】ＥＬ表示装置の画素部の上面図と回路図。

【図７】半導体装置の一例を説明する図。

【図８】半導体装置の一例を説明する図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蒸発セル内に低分子有機エレクトロルミネ
ッセンス材料が封入され、不活性ガス雰囲気中で前記低
分子有機エレクトロルミネッセンス材料を加熱して、基
板上に前記低分子有機エレクトロルミネッセンス材料か
ら成る発光層を形成することを特徴とする発光装置の作
製方法。
【請求項２】反応室内に、低分子有機エレクトロルミネ
ッセンス材料が封入された蒸発セルと、前記蒸発セルの
オリフィスと、が備えられ、不活性ガス雰囲気中で、前
記低分子有機エレクトロルミネッセンス材料を加熱し
て、前記基板上に前記低分子有機エレクトロルミネッセ
ンス材料から成る発光層を形成することを特徴とする発
光装置の作製方法。
【請求項３】蒸発セル内に低分子有機エレクトロルミネ
ッセンス材料が封入され、不活性ガス雰囲気中で前記低
分子有機エレクトロルミネッセンス材料を加熱して、基
板上に前記低分子有機エレクトロルミネッセンス材料か
ら成る発光層を選択的に形成することを特徴とする発光
装置の作製方法。
【請求項４】反応室内に、低分子有機エレクトロルミネ
ッセンス材料が封入された蒸発セルと、前記蒸発セルの
オリフィス上のシャッターと、が備えられ、不活性ガス
雰囲気中で、前記低分子有機エレクトロルミネッセンス
材料を加熱して、前記シャッターを開閉させながら前記
基板上に前記低分子有機エレクトロルミネッセンス材料
から成る発光層を選択的に形成することを特徴とする発
光装置の作製方法。
【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれか一におい
て、前記蒸発セルは複数個設けられていることを特徴と
する発光装置の作製方法。