JP2004103406A - 薄膜パターン形成方法および装置並びに有機ｅｌ表示装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】各種材料に対応することができると共に、大画面化およびフレキシブル性の利用を図ることができる薄膜パターン形成方法および装置を提供する。
【解決手段】蒸着対象となる被成膜基板１５を加熱用基板１３の上方に所定の間隔をおいて設置する。レーザ１７から矩形状のエネルギービームが、ＧＬＶ１８上の複数の架橋部１８Ａに照射される。ＧＬＶ１８では、一部の架橋部１８Ａに対して薄膜パターンに応じて選択的に電圧が印加され、選択された架橋部１８Ａが変形することによって、照射されたエネルギービームが回折制御される。制御されたエネルギービームは反射ミラー１９により加熱用基板１３の裏面に照射され、加熱用基板１３の表面の蒸着材料１４が局所的に蒸発する。これにより被成膜基板１５に対して高精細な薄膜パターン１６が形成される。
【選択図】 図１
【解決手段】蒸着対象となる被成膜基板１５を加熱用基板１３の上方に所定の間隔をおいて設置する。レーザ１７から矩形状のエネルギービームが、ＧＬＶ１８上の複数の架橋部１８Ａに照射される。ＧＬＶ１８では、一部の架橋部１８Ａに対して薄膜パターンに応じて選択的に電圧が印加され、選択された架橋部１８Ａが変形することによって、照射されたエネルギービームが回折制御される。制御されたエネルギービームは反射ミラー１９により加熱用基板１３の裏面に照射され、加熱用基板１３の表面の蒸着材料１４が局所的に蒸発する。これにより被成膜基板１５に対して高精細な薄膜パターン１６が形成される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空蒸着法により所望の薄膜パターンを形成するための薄膜パターン形成方法および装置、並びに、この薄膜パターンの形成方法を用いた有機ＥＬ表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、表示装置の分野では次世代のディスプレイが盛んに開発されており、省スペース、高輝度、低消費電力等が要望されている。これらの要望を実現することができるディスプレイとして、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ） 表示装置が注目されている。この有機ＥＬ表示装置は、代表的なフラットパネルディスプレイである液晶表示装置に比べて、自然発光性があり、応答性が高く、視野角依存性がない等の特徴を有している。
【０００３】
このような有機ＥＬ表示装置の実用化を図るために、有機ＥＬ層の高寿命化や発光効率の向上、画面の高精細化、大画面化などが必要とされている。また、有機ＥＬ表示装置は、有機材料が本来有するフレキシブル性を利用することが重要となっている。これらの中でも特に、有機ＥＬ表示装置の大画面化やフレキシブル性の利用については、以下のような理由から、有機ＥＬ層に用いる有機材料の開発だけでなく、ディスプレイを構築する上でパターニングの技術開発が望まれている。
【０００４】
すなわち、有機ＥＬ表示装置のパターニング工程ではメタルマスクが用いられているが、このメタルマスクを用いた手法では、メタルマスクが自重によりたわんだり、成膜温度に対する熱膨張係数差によりメタルマスクと基板との間にパターン位置のずれが生じたりすることがあるため、パターン精度に問題があった。更に、前述したような表示装置の大画面化に伴いメタルマスクは大型なものにしなければならないが、このようにメタルマスクの面積が大きくなると、パターン精度の問題は深刻なものになると考えられる。
【０００５】
他方、フレキシブルであるという特徴を利用して、一方でロール状に巻いたその基板をシート状にして送り出し、他方で送り出された基板をロール状に巻き取ることにより基板を搬送し、この搬送中に、基板に対してマスクの形成、成膜、エッチング、マスクの除去といった一連の工程を一貫して行うことにより、樹脂フィルムに基板に対して薄膜パターンを形成する方法が提案されている。しかし、このような方法により薄膜パターンを形成する場合、マスク形成工程において、フォトレジストにパターンの露光を行う従来の方法を適用しようとすると、連続した露光ができないため、精確な微細パターンを複数同時に形成することができないという問題があった。
【０００６】
このような背景から、大画面化およびフレキシブル性の利用を図るためのパターニング技術として、スクリーン印刷やインクジェットなどの技術開発が行われている。しかしながら、これらの印刷技術を用いると、有機ＥＬ層を構成する各層の塗り分け等では、各層毎に特定の溶媒に溶解可能な材料を選択する必要があるため、有機材料の開発が非常に困難であるという問題があった。また、これらの印刷技術は、陰極層や陽極層などの金属配線の形成に適用することが難しいという問題があった。以上のように、従来のスクリーン印刷やインクジェットなどの印刷技術は、有機ＥＬ表示装置に用いられる各種材料に対応することができないという問題があった。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、有機材料や金属材料等の各種材料に対応することができると共に、ディスプレイの大画面化およびフレキシブル性の利用を図ることができる薄膜パターン形成方法および装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の第２の目的は、大画面化を図ることができると共にフレキシブル性を有する有機ＥＬ表示装置の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による薄膜パターン形成方法は、被成膜基板に対向配置されると共に表面に蒸着材料が配される加熱用基板の裏面を選択的に加熱して前記蒸着材料を真空蒸着させることにより、被成膜基板の対向面に所望の薄膜パターンを形成する薄膜パターン形成方法であって、光源からエネルギービームを回折手段に照射し、この照射されたエネルギービームを回折手段によって所望の薄膜パターンに応じて回折させ、この薄膜パターンに応じて回折されたエネルギービームを前記加熱用基板の裏面に導くことにより前記蒸着材料を加熱するものである。
【００１０】
回折手段としては、支持基板と、この支持基板上に配列されると共に、薄膜パターンに応じて変位してエネルギービームを選択的に回折させる複数の架橋膜とを含む、所謂回折格子型ライトバルブが用いられる。
【００１１】
本発明による薄膜パターン形成装置は、内部に薄膜パターン形成用の被成膜基板が配設される真空室と、表面に蒸着材料が配されると共に、前記表面が前記被成膜基板のパターン形成面に対向し、かつ少なくとも前記対向面が前記真空室内に臨むよう配設された加熱用基板と、エネルギービームを出射する光源と、前記光源からエネルギービームが照射され、この照射されたエネルギービームを所望の薄膜パターンに応じて選択的に回折させる回折手段と、前記回折手段により回折されるエネルギービームを前記加熱用基板の裏面に導く反射手段とを備えた構成を有している。
【００１２】
本発明による有機ＥＬ表示装置の製造方法は、本発明の薄膜パターンの形成方法を用いて陽極層、有機ＥＬ層および陰極層のうちの少なくとも一層を形成するものである。
【００１３】
本発明による薄膜パターン形成方法、薄膜パターン形成装置または有機ＥＬ表示装置の製造方法では、光源からエネルギービームが回折手段に照射され、この回折手段によってエネルギービームが所望の薄膜パターンに応じて回折される。この薄膜パターンに応じて回折されたエネルギービームが反射され加熱用基板の裏面に導かれることにより、加熱用基板の表面の蒸着材料が加熱され蒸発し、加熱用基板に対向配置された被成膜基板の対向面に蒸着（真空蒸着）して高精細な薄膜パターンが形成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明の一実施の形態に係る薄膜パターン形成装置１０の構成図である。この薄膜パターン形成装置１０は被成膜基板１５に対して真空蒸着法により所望の薄膜パターンを形成するものであり、大気室１１内に真空室１２を備えている。
【００１６】
真空室１２には、図示しないが真空弁を介して真空排気を行う真空ポンプが接続されており、内部を例えば１ ×１０−４Ｐａ以下の真空に保持するようになっている。真空室１２の底面には開口部１２Ａが設けられており、この開口部１２Ａには加熱用基板１３が嵌合されている。加熱用基板１３の裏面は大気室１１に露出している。加熱用基板１３の上方には、蒸着面を下にして被成膜基板１５が配設されている。加熱用基板１３の表面には、この被成膜基板１５に形成する薄膜パターンに応じた蒸着材料１４が均一に配されている。
【００１７】
大気室１１の内部には光源としてのレーザ１７が配設されており、このレーザ１７から上記加熱用基板１３に対する加熱用のエネルギービームが出射されるようになっている。大気室１１の内部には、更に、このレーザ１７から出射されたエネルギービームを加熱用基板１３の裏面に反射し導くための光学系として、回折格子型ライトバルブ（Ｇｒａｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ ；以下，ＧＬＶと称する）１８および反射ミラー１９が配設されている。
【００１８】
加熱用基板１３は例えば熱伝導性の良好なアルミニウム（Ａｌ）により形成されており、その大きさが４０ｃｍ×４０ｃｍ、厚さが１．５ｍｍである。この加熱用基板１３では、その裏面がレーザ１７からのエネルギービームにより局所的に加熱されることにより、その熱が表面の対応する部分に伝導する。このように加熱用基板１３の表面が熱せられることにより、加熱用基板１３の表面の蒸着材料１４が部分的に蒸発する。蒸着材料１４としては、加熱用基板１３の裏面がエネルギービームで熱せられることにより蒸発する有機材料や金属材料であれば適用可能であり、所望のパターンに応じて決定される。なお、加熱用基板１３として石英などからなる透明基板を用い、この透明基板の裏面にエネルギービームを照射することにより蒸着材料を直接加熱し蒸着するようにしてもよい。
【００１９】
レーザ１７としては、例えば波長が３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザが用いられ、このＸｅＣｌエキシマレーザから矩形状のエネルギービームが出射される。このＸｅＣｌエキシマレーザのビーム径、エネルギー密度およびビーム照射時間を調整することにより、被成膜基板１５に形成される薄膜パターンの大きさを調整することができる。なお、レーザ１７の本数を増やすことにより面積の大きな薄膜パターンを形成することが可能となる。
【００２０】
ＧＬＶ１８は複数の膜状の架橋部１８Ａを有しており、これらの架橋部１８Ａが被成膜基板１５に形成される薄膜パターンの形状に応じて選択的に駆動され変形することにより、エネルギービームの反射が位置精度良く制御され、その制御されたエネルギービームが加熱用基板１３の裏面に選択的に照射されるようになっている。
【００２１】
図２は、このＧＬＶ１８のＡ−Ａ矢視方向の断面図である。ＧＬＶ１８は、例えば厚さが６００μｍのシリコン基板（Ｓｉ）２１を備えている。このシリコン基板２１の上には、例えば厚さが４００ｎｍのシリコン酸化膜（ＳｉＯ２ ）２２が形成されている。このシリコン酸化膜２２には、例えば長さが１００μｍ、幅が３μｍ、深さが１１０ｎｍの凹部２２Ａが形成されている。凹部２２Ａ内には、例えばタングステン（Ｗ）からなり、厚さが１１０ｎｍの下部電極（第１の電極）２３が形成されている。
【００２２】
シリコン酸化膜２２の上には、下部電極２３の上方に空洞部２６を有するようにして、例えば厚さが１００ｎｍのシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ（但し、ｘは任意の数））からなる架橋膜２４が形成されており、この架橋膜２４の上には例えば厚さが５０ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）からなる上部電極２５が形成されている。これら架橋膜２４および上部電極２５によりリボン状の架橋部１８Ａが構成されている。下部電極２３と上部電極２５との間には配線２７を通じて電圧印加手段としての直流電源２８が電気的に接続されている。この直流電源２８により例えば１０Ｖ程度の電圧が下部電極２３と上部電極２５との間に印加されるようになっており、これにより生じた静電気力によって、架橋部１８Ａがレーザ１７から照射されるエネルギービームの例えば略１／４波長分だけ撓む（下降する）ようになっている。このような架橋部１８Ａの駆動は、被成膜基板１５に形成される薄膜パターンに応じて一部の架橋部１８Ａを選択することによってなされるようになっている。
【００２３】
このＧＬＶ１８では、例えば図３に示したように全ての架橋部１８Ａに電圧が印加されていない場合には、その最上面（上部電極２５）が同一面上にある。この場合に、エネルギービームが複数の架橋部１８Ａに入射すると、その反射光は入射光と同じ光路を通過していき、そのため加熱用基板１３の裏面には暗いスポットが形成される。このとき加熱用基板１３の表面の蒸着材料１４の対向する部分は非加熱の状態となる。他方、例えば図４に示したように、一部の架橋部１８Ａに電圧が選択的に印加され、架橋部１８Ａが略１／４波長分下方に撓んだ場合には、エネルギービームが、上記撓んだ架橋部１８Ａを含む複数の架橋部１８Ａに入射すると、一部の撓んだ架橋部１８Ａによって入射光とは異なる角度で回折光が発生し、対応する位置において加熱用基板１３の裏面に明るいスポットが選択的に形成される。加熱用基板１３ではこの明るいスポットが形成された部分において、表面の蒸着材料１４が加熱され蒸発する。ここで、回折光のスポット径は、駆動する架橋部１８Ａの本数による。
【００２４】
このように本実施の形態のＧＬＶ１８では、エネルギービームを複数の架橋部１８Ａに入射させ、所望の薄膜パターンに応じて、これら架橋部１８Ａのうち一部の架橋部１８Ａに対して選択的に電圧が印加されることにより、エネルギービームの反射が位置精度良く制御され、この制御されたエネルギービームが加熱用基板１３の裏面に局所的に照射される。これにより蒸着材料１４の対応する部分が加熱され選択的に蒸発し、加熱用基板１３の上方に設置された被成膜基板１５の面上に、ＧＬＶ１８での回折状態に応じた高精細な薄膜パターンが形成されるようになっている。ここで、架橋部１８Ａの本数は例えば薄膜パターンをＱＶＧＡ（Ｑｕａｒｔｅｒ Ｖｉｄｅｏ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ）のパターンとする場合には、架橋部１８Ａの本数は３２０本、ＶＧＡ（Ｙｉｄｅｏ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ）のパターンとする場合には６４０本、ＳＶＧＡ（Ｓｕｐｅｒ Ｖｉｄｅｏ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ）のパターンとする場合には８００本、ＳＸＶＧＡ（Ｓｕｐｅｒ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｖｉｄｅｏ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ ）のパターンとする場合には１２８０本、ＵＸＧＡ（Ｕｌｔｒａ Ｖｉｄｅｏ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ）のパターンとする場合には１６００本とする。このように架橋部１８Ａの本数を増やすことにより、面積の大きな薄膜パターンを成膜することが可能となり、これにより有機ＥＬ等のディスプレイの大画面化を図ることができる。
【００２５】
反射ミラー１９は、ＧＬＶ１８と加熱用基板１３との間に配設されており、ＧＬＶ１８で選択的に回折されたエネルギービームを加熱用基板１３の裏面に反射させる機能を有している。反射ミラー１９は回動可能であり、この反射ミラー１９の回動によってＧＬＶ１８により回折されたエネルギービームの反射角度が調整され、例えば加熱用基板１３の裏面における紙面垂直方向でのエネルギービームの照射位置が制御されるようになっている。
【００２６】
以上の構成を有する薄膜パターン形成装置１０により成膜される被成膜基板１５として、好ましくは、例えば、厚さが２００μｍ程度であり、ポリエチレンテフタレート（ＰＥＴ），ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ），ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）等のフレキシブル性を有する高分子材料からなり、シート状の形状を有する樹脂フィルム基板が挙げられる。被成膜基板１５は、加熱用基板１３の上方に例えば１ｍｍの間隔をおいて設置される。なお、被成膜基板１５として、その他の材料、例えばガラス基板などを用いるようにしてもよいことはいうまでもない。
【００２７】
被成膜基板１５として樹脂フィルム基板を用いる場合には、図示しないが、例えばその一端を供給ロールにロール状に巻き、その他端を巻取りロールにロール状に巻く。すなわち、供給ロールにより樹脂フィルム基板をシート状にして送り出し、他方、巻取りロールによって、供給された樹脂フィルム基板を巻き取ることにより搬送させるものである。このように被成膜基板１５が搬送される間に、後述するように被成膜基板１５に対して薄膜パターン１６が形成される（ロールコータ方式）。このようなロールコータ方式を用いることにより、連続的に薄膜パターンを形成することが可能となる。この薄膜パターンは、被成膜基板１５と加熱用基板１３との間隔を適宜調整することにより、所望の大きさとすることが可能になる。
【００２８】
次に、本実施の形態による薄膜パターン形成装置１０の作用について説明する。なお、本発明に係る薄膜パターン形成方法は、この薄膜パターン形成装置１０の作用に具現化されているので、併せて説明する。
【００２９】
まず、加熱用基板１３の表面に、所定の溶媒に溶かした材料を塗布することにより蒸着材料１４を均一に配する。次に、成膜対象となる被成膜基板１５を加熱用基板１３に例えば１ｍｍ程度の間隔をおいて対向配置させると共に、排気して真空室１２内を真空状態とする。この状態で、レーザ１７から矩形状のエネルギービームがＧＬＶ１８上の複数の架橋部１８Ａに照射される。
【００３０】
一方、ＧＬＶ１８では所望の薄膜パターンに応じて、エネルギービームが入射した複数の架橋部１８Ａのうちの一部が例えば図４に示したように選択的に駆動され、その駆動状態（変位状態）に応じて、照射されたエネルギービームが回折されつつ反射される。ＧＬＶ１８において薄膜パターンに応じて制御されたエネルギービームは、反射ミラー１９により加熱用基板１３へと反射される。この反射ミラー１９の回動により、エネルギービームの反射角度が調整され、加熱用基板１３の裏面における紙面垂直方向でのエネルギービームの照射位置が制御される。これにより加熱用基板１３の裏面が加熱され、その熱が加熱用基板１３の表面の対向する位置に伝導することにより、加熱用基板１３の表面の蒸着材料１４が選択的に蒸発し、その結果、被成膜基板１５の下面に高精細な薄膜パターン１６が形成される。このとき、ロール状に巻かれた被成膜基板１５は、供給ロールおよび巻取りロールによりシート状に搬送され、薄膜パターン１６が連続的に形成される。
【００３１】
次に、上記薄膜パターン形成方法および装置を適用して具体的に有機ＥＬ表示装置を製造する方法について説明する。
【００３２】
図５は、そのような方法で製造される有機ＥＬ表示装置の一画素部分の断面構成を表している。このように、各画素は、例えば樹脂フィルム基板３０（上記被成膜基板１５に対応）の上に、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）からなる陽極層３１，有機材料からなる有機ＥＬ層３２、および、例えばアルミニウム（Ａｌ）からなる陰極層３３が順に積層されて構成される。ここでは、有機ＥＬ層３２は、例えば正孔輸送層３２Ａ，発光層３２Ｂおよび電子輸送層３２Ｃからなる。
【００３３】
正孔輸送層３２Ａは、例えば４，４，４−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）からなり、陽極層３１から注入される正孔を発光層３２Ｂに輸送するものである。発光層３２Ｂは、低分子蛍光色素や蛍光性の高分子，金属錯体等の発光効率が高い有機材料（例えば４， ４’ −ビス［Ｎ−（ナフチル） −Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称α−ＮＰＤ））からなり、陰極層３３，陽極層３１の間に電圧を印加した際に、これら両極からそれぞれ電子および正孔が注入され、再結合する領域である。電子輸送層３２Ｃは、例えばトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（略称Ａｌｑ３ ）からなり、陰極層３３から注入される電子を発光層３２Ｂに輸送するものである。また、陽極層３１および陰極層３３は、共にストライプ状に配列し、両者が有機ＥＬ層３２に接する位置で直交することによりマトリクスが構成されている。
【００３４】
このような構成を有する有機ＥＬ表示装置は、上記薄膜パターン形成装置１０を用い、蒸着材料および成膜条件を変えながら、ＧＬＶ１８によりパターン形状に応じて回折制御されたエネルギービームを加熱用基板１３の裏面に照射すると共に、樹脂フィルム基板３０を供給ロールおよび巻取りロールにより搬送させることにより、陽極層３１、有機ＥＬ層３２および陰極層３３の成膜を連続的に行うことができる。
【００３５】
例えば、有機材料であるＡｌｑ３ からなる電子輸送層３２Ｃは次のようにして成膜される。まず、加熱用基板１３の表面に蒸着材料１４として、Ａｌｑ３ を均一に配する。次に、加熱用基板１３と樹脂フィルム基板３０との間隔を１ｍｍとし、レーザ１７としてＸｅＣｌエキシマレーザ、ＧＬＶ１８として３２０本の架橋部１８Ａを有するものを用い、下記の条件でエネルギービームを加熱用基板１３の裏面に照射する。
照射条件
ビーム径 ； ０．１５０ｍｍ（幅）、０．４５０ｍｍ（長さ）
エネルギー密度 ； ５０ｍＪ
照射時間 ； ５０ｎｓ／ドット
【００３６】
これにより、ＱＶＧＡの画素パターンを有し、１つの画素においてＸ方向の長さが０．１５０ｍｍ、Ｙ方向の長さが０．４５０ｍｍである電子輸送層３２Ｃが成膜される（図６）。この電子輸送層３２Ｃの厚さは例えば５０ｎｍである。
【００３７】
例えば金属材料であるＡｌからなる陰極層３３は次のようにして成膜される。まず、加熱用基板１３の表面に蒸着材料１４としてＡｌを均一に配する。次に、加熱用基板１３と樹脂フィルム基板３０との間隔を１ｍｍとし、レーザ１７としてＸｅＣｌエキシマレーザ、ＧＬＶ１８として３２０本の架橋部１８Ａを有するものをそれぞれ用い、下記の条件でエネルギービームを加熱用基板１３の裏面に照射する。
照射条件
ビーム径 ； ０．１５０ｍｍ（幅）、０．４５０ｍｍ（長さ）
エネルギー密度 ； ５０ｍＪ
照射時間 ； ５０ｎｓ
【００３８】
これにより、図７に示したように、Ｙ方向の長さが０．４５０ｍｍでかつＸ方向に延びたストライプ形状を有する陰極層３３が成膜される。この陰極層３３の厚さは例えば３００ｎｍである。以上のように、他の層についても同様に薄膜パターン形成装置１０を用いて成膜を行うと、例えばＱＶＧＡの画素パターンを有し、１つの画素においてＸ方向の長さが０．１５０ｍｍ、Ｙ方向の長さが０．４５０ｍｍである、Ａ６サイズの有機ＥＬ表示装置が完成する。
【００３９】
このようにして製造された有機ＥＬ表示装置では、マトリクス状に配列した陽極層３１と陰極層３３との間に所定の電圧が印加されると、その交点に位置する有機ＥＬ層３２に対して両極から正孔および電子がそれぞれ注入される。これら正孔および電子が、正孔輸送層３２Ａおよび電子輸送層３２Ｃを介して発光層３２Ｂに輸送され、再結合することにより発光が生じる。ここでは、本実施の形態の薄膜パターン形成装置１０により有機ＥＬ層３２が形成されているので、画素を、樹脂フィルム基板３０上に精度良く多数配列することができ、高精細で、しかもフレキシブル性を有する有機ＥＬ表示装置が得られる。
【００４０】
このように本実施の形態においては、回折手段としてＧＬＶ１８を用い、所望の薄膜パターンに応じて、エネルギービームの反射を位置精度良く制御するようにしたので、エネルギービームが加熱用基板１３の裏面に微細に照射され、蒸着材料１４が局所的に蒸発する。これにより加熱用基板１３の上方に所定の間隔をおいて搬送される樹脂フィルム基板３０に対して高精細な薄膜パターン１６を容易に形成することができる。
【００４１】
また、本実施の形態では、金属材料， 有機材料に関係なく各種材料に対応することができ、これにより高精細の有機ＥＬ表示装置を形成することができる。更に、ＧＬＶ１８の架橋部１８Ａの本数やレーザ１７の本数を増やすことにより大画面化を図ることも容易である。加えて、従来のパターン形成方法のように、マスクを用いる必要がなくなるので、ロールコータ方式により薄膜パターン１６を形成することができ、量産化を図ることが可能になる。
【００４２】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、有機ＥＬ表示装置の全ての層を本発明の薄膜パターン形成方法で形成するようにしたが、一部の層のみを本発明の方法で形成するようにし、それ以外の層はその他の手法を用いて形成するようにしてもよい。
【００４３】
また、上記実施の形態では、真空室１２の底面に開口部１２Ａを設け、この開口部１２Ａから加熱用基板１３の裏面を大気室１１に露出させるようにしたが、例えば開口部１２Ａに光学窓を設け、この光学窓の上に加熱用基板１３を設置するようにしてもよい。更に、上記実施の形態では、レーザ１７として、波長が３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザを用いるようにしたが、これとは波長の異なるレーザ、例えば１９３ｎｍのＡｒＦレーザあるいは２４８ｎｍのＫｒＦレーザなどを用いるようにしてもよい。
【００４４】
更に、上記実施の形態では下部電極２３をタングステンからなる単層膜としたが、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）およびポリシリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）のいずれか１つからなる単層膜またはこれらの材料およびタングステンのうち２以上を積層してなる積層膜としてもよい。また、上記実施の形態では上部電極２５アルミニウムからなる単層膜としたが、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）およびニッケル（Ｎｉ）のいずれか１つからなる単層膜またはこれらの材料およびアルミニウムのうちの２以上を積層してなる積層膜であとしてもよい。
【００４５】
また、本発明の薄膜パターン形成方法は、有機ＥＬ表示装置の製造に限らず、その他種々の用途のデバイスの薄膜パターンを形成する際にも適用することが可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の薄膜パターン形成方法および薄膜パターン形成装置、並びに有機ＥＬ表示装置の製造方法によれば、所望の薄膜パターンに応じて駆動可能な回折手段を用いるようにしたので、エネルギービームの反射を薄膜パターンに応じて位置精度良く制御することができる。従って、エネルギービームが加熱用基板の裏面に微細に照射され、その結果、加熱用基板の表面に配された蒸発材料がパターンに応じて蒸発し、加熱用基板の上方に配置した被成膜基板に対して高精細な薄膜パターンを容易に形成することができると共に、金属材料， 有機材料等の各種材料に対応して薄膜パターンを形成することができる。更に、回折手段の架橋部の本数や光源の数を増やすことにより大画面化を図ることも可能となる。加えて、従来のパターン形成方法のようなマスクを用いる必要がなくなるので、ロールコータ方式により薄膜パターンを形成することが可能となり、量産化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る薄膜パターン形成装置の構成図である。
【図２】図１に示した薄膜パターン形成装置に用いるＧＬＶの概略断面図である。
【図３】ＧＬＶの動作を説明するための模式図である。
【図４】ＧＬＶの動作を説明するための模式図である。
【図５】有機ＥＬ表示装置の構成を表す断面構成図である。
【図６】有機ＥＬ表示装置の電子輸送層のパターン構成図である。
【図７】有機ＥＬ表示装置の陰極層のパターン構成図である。
【符号の説明】
１０・・・ 薄膜パターン形成装置、１１・・・ 大気室、１２・・・ 真空室、１２Ａ・・・ 開口部、１３・・・ 加熱用基板、１４・・・ 蒸着材料、１５・・・ 被成膜基板、１６・・・ 薄膜パターン、１７・・・ レーザ、１８・・・ ＧＬＶ、１８Ａ・・・ 架橋部、１９・・・ 反射ミラー、２１・・・ シリコン基板、２２・・・ シリコン酸化膜、２２Ａ・・・ 凹部、２３・・・ 下部電極、２４・・・ 架橋膜、２５・・・ 上部電極、２６・・・ 空洞部、２７・・・ 配線、２８・・・ 直流電源、３０・・・ 樹脂フィルム基板、３１・・・ 陽極層、３２・・・ 有機ＥＬ層、３２Ａ・・・ 正孔輸送層、３２Ｂ・・・ 発光層、３２Ｃ・・・ 電子輸送層、３３・・・ 陰極層
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空蒸着法により所望の薄膜パターンを形成するための薄膜パターン形成方法および装置、並びに、この薄膜パターンの形成方法を用いた有機ＥＬ表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、表示装置の分野では次世代のディスプレイが盛んに開発されており、省スペース、高輝度、低消費電力等が要望されている。これらの要望を実現することができるディスプレイとして、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ） 表示装置が注目されている。この有機ＥＬ表示装置は、代表的なフラットパネルディスプレイである液晶表示装置に比べて、自然発光性があり、応答性が高く、視野角依存性がない等の特徴を有している。
【０００３】
このような有機ＥＬ表示装置の実用化を図るために、有機ＥＬ層の高寿命化や発光効率の向上、画面の高精細化、大画面化などが必要とされている。また、有機ＥＬ表示装置は、有機材料が本来有するフレキシブル性を利用することが重要となっている。これらの中でも特に、有機ＥＬ表示装置の大画面化やフレキシブル性の利用については、以下のような理由から、有機ＥＬ層に用いる有機材料の開発だけでなく、ディスプレイを構築する上でパターニングの技術開発が望まれている。
【０００４】
すなわち、有機ＥＬ表示装置のパターニング工程ではメタルマスクが用いられているが、このメタルマスクを用いた手法では、メタルマスクが自重によりたわんだり、成膜温度に対する熱膨張係数差によりメタルマスクと基板との間にパターン位置のずれが生じたりすることがあるため、パターン精度に問題があった。更に、前述したような表示装置の大画面化に伴いメタルマスクは大型なものにしなければならないが、このようにメタルマスクの面積が大きくなると、パターン精度の問題は深刻なものになると考えられる。
【０００５】
他方、フレキシブルであるという特徴を利用して、一方でロール状に巻いたその基板をシート状にして送り出し、他方で送り出された基板をロール状に巻き取ることにより基板を搬送し、この搬送中に、基板に対してマスクの形成、成膜、エッチング、マスクの除去といった一連の工程を一貫して行うことにより、樹脂フィルムに基板に対して薄膜パターンを形成する方法が提案されている。しかし、このような方法により薄膜パターンを形成する場合、マスク形成工程において、フォトレジストにパターンの露光を行う従来の方法を適用しようとすると、連続した露光ができないため、精確な微細パターンを複数同時に形成することができないという問題があった。
【０００６】
このような背景から、大画面化およびフレキシブル性の利用を図るためのパターニング技術として、スクリーン印刷やインクジェットなどの技術開発が行われている。しかしながら、これらの印刷技術を用いると、有機ＥＬ層を構成する各層の塗り分け等では、各層毎に特定の溶媒に溶解可能な材料を選択する必要があるため、有機材料の開発が非常に困難であるという問題があった。また、これらの印刷技術は、陰極層や陽極層などの金属配線の形成に適用することが難しいという問題があった。以上のように、従来のスクリーン印刷やインクジェットなどの印刷技術は、有機ＥＬ表示装置に用いられる各種材料に対応することができないという問題があった。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、有機材料や金属材料等の各種材料に対応することができると共に、ディスプレイの大画面化およびフレキシブル性の利用を図ることができる薄膜パターン形成方法および装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の第２の目的は、大画面化を図ることができると共にフレキシブル性を有する有機ＥＬ表示装置の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による薄膜パターン形成方法は、被成膜基板に対向配置されると共に表面に蒸着材料が配される加熱用基板の裏面を選択的に加熱して前記蒸着材料を真空蒸着させることにより、被成膜基板の対向面に所望の薄膜パターンを形成する薄膜パターン形成方法であって、光源からエネルギービームを回折手段に照射し、この照射されたエネルギービームを回折手段によって所望の薄膜パターンに応じて回折させ、この薄膜パターンに応じて回折されたエネルギービームを前記加熱用基板の裏面に導くことにより前記蒸着材料を加熱するものである。
【００１０】
回折手段としては、支持基板と、この支持基板上に配列されると共に、薄膜パターンに応じて変位してエネルギービームを選択的に回折させる複数の架橋膜とを含む、所謂回折格子型ライトバルブが用いられる。
【００１１】
本発明による薄膜パターン形成装置は、内部に薄膜パターン形成用の被成膜基板が配設される真空室と、表面に蒸着材料が配されると共に、前記表面が前記被成膜基板のパターン形成面に対向し、かつ少なくとも前記対向面が前記真空室内に臨むよう配設された加熱用基板と、エネルギービームを出射する光源と、前記光源からエネルギービームが照射され、この照射されたエネルギービームを所望の薄膜パターンに応じて選択的に回折させる回折手段と、前記回折手段により回折されるエネルギービームを前記加熱用基板の裏面に導く反射手段とを備えた構成を有している。
【００１２】
本発明による有機ＥＬ表示装置の製造方法は、本発明の薄膜パターンの形成方法を用いて陽極層、有機ＥＬ層および陰極層のうちの少なくとも一層を形成するものである。
【００１３】
本発明による薄膜パターン形成方法、薄膜パターン形成装置または有機ＥＬ表示装置の製造方法では、光源からエネルギービームが回折手段に照射され、この回折手段によってエネルギービームが所望の薄膜パターンに応じて回折される。この薄膜パターンに応じて回折されたエネルギービームが反射され加熱用基板の裏面に導かれることにより、加熱用基板の表面の蒸着材料が加熱され蒸発し、加熱用基板に対向配置された被成膜基板の対向面に蒸着（真空蒸着）して高精細な薄膜パターンが形成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明の一実施の形態に係る薄膜パターン形成装置１０の構成図である。この薄膜パターン形成装置１０は被成膜基板１５に対して真空蒸着法により所望の薄膜パターンを形成するものであり、大気室１１内に真空室１２を備えている。
【００１６】
真空室１２には、図示しないが真空弁を介して真空排気を行う真空ポンプが接続されており、内部を例えば１ ×１０−４Ｐａ以下の真空に保持するようになっている。真空室１２の底面には開口部１２Ａが設けられており、この開口部１２Ａには加熱用基板１３が嵌合されている。加熱用基板１３の裏面は大気室１１に露出している。加熱用基板１３の上方には、蒸着面を下にして被成膜基板１５が配設されている。加熱用基板１３の表面には、この被成膜基板１５に形成する薄膜パターンに応じた蒸着材料１４が均一に配されている。
【００１７】
大気室１１の内部には光源としてのレーザ１７が配設されており、このレーザ１７から上記加熱用基板１３に対する加熱用のエネルギービームが出射されるようになっている。大気室１１の内部には、更に、このレーザ１７から出射されたエネルギービームを加熱用基板１３の裏面に反射し導くための光学系として、回折格子型ライトバルブ（Ｇｒａｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ ；以下，ＧＬＶと称する）１８および反射ミラー１９が配設されている。
【００１８】
加熱用基板１３は例えば熱伝導性の良好なアルミニウム（Ａｌ）により形成されており、その大きさが４０ｃｍ×４０ｃｍ、厚さが１．５ｍｍである。この加熱用基板１３では、その裏面がレーザ１７からのエネルギービームにより局所的に加熱されることにより、その熱が表面の対応する部分に伝導する。このように加熱用基板１３の表面が熱せられることにより、加熱用基板１３の表面の蒸着材料１４が部分的に蒸発する。蒸着材料１４としては、加熱用基板１３の裏面がエネルギービームで熱せられることにより蒸発する有機材料や金属材料であれば適用可能であり、所望のパターンに応じて決定される。なお、加熱用基板１３として石英などからなる透明基板を用い、この透明基板の裏面にエネルギービームを照射することにより蒸着材料を直接加熱し蒸着するようにしてもよい。
【００１９】
レーザ１７としては、例えば波長が３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザが用いられ、このＸｅＣｌエキシマレーザから矩形状のエネルギービームが出射される。このＸｅＣｌエキシマレーザのビーム径、エネルギー密度およびビーム照射時間を調整することにより、被成膜基板１５に形成される薄膜パターンの大きさを調整することができる。なお、レーザ１７の本数を増やすことにより面積の大きな薄膜パターンを形成することが可能となる。
【００２０】
ＧＬＶ１８は複数の膜状の架橋部１８Ａを有しており、これらの架橋部１８Ａが被成膜基板１５に形成される薄膜パターンの形状に応じて選択的に駆動され変形することにより、エネルギービームの反射が位置精度良く制御され、その制御されたエネルギービームが加熱用基板１３の裏面に選択的に照射されるようになっている。
【００２１】
図２は、このＧＬＶ１８のＡ−Ａ矢視方向の断面図である。ＧＬＶ１８は、例えば厚さが６００μｍのシリコン基板（Ｓｉ）２１を備えている。このシリコン基板２１の上には、例えば厚さが４００ｎｍのシリコン酸化膜（ＳｉＯ２ ）２２が形成されている。このシリコン酸化膜２２には、例えば長さが１００μｍ、幅が３μｍ、深さが１１０ｎｍの凹部２２Ａが形成されている。凹部２２Ａ内には、例えばタングステン（Ｗ）からなり、厚さが１１０ｎｍの下部電極（第１の電極）２３が形成されている。
【００２２】
シリコン酸化膜２２の上には、下部電極２３の上方に空洞部２６を有するようにして、例えば厚さが１００ｎｍのシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ（但し、ｘは任意の数））からなる架橋膜２４が形成されており、この架橋膜２４の上には例えば厚さが５０ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）からなる上部電極２５が形成されている。これら架橋膜２４および上部電極２５によりリボン状の架橋部１８Ａが構成されている。下部電極２３と上部電極２５との間には配線２７を通じて電圧印加手段としての直流電源２８が電気的に接続されている。この直流電源２８により例えば１０Ｖ程度の電圧が下部電極２３と上部電極２５との間に印加されるようになっており、これにより生じた静電気力によって、架橋部１８Ａがレーザ１７から照射されるエネルギービームの例えば略１／４波長分だけ撓む（下降する）ようになっている。このような架橋部１８Ａの駆動は、被成膜基板１５に形成される薄膜パターンに応じて一部の架橋部１８Ａを選択することによってなされるようになっている。
【００２３】
このＧＬＶ１８では、例えば図３に示したように全ての架橋部１８Ａに電圧が印加されていない場合には、その最上面（上部電極２５）が同一面上にある。この場合に、エネルギービームが複数の架橋部１８Ａに入射すると、その反射光は入射光と同じ光路を通過していき、そのため加熱用基板１３の裏面には暗いスポットが形成される。このとき加熱用基板１３の表面の蒸着材料１４の対向する部分は非加熱の状態となる。他方、例えば図４に示したように、一部の架橋部１８Ａに電圧が選択的に印加され、架橋部１８Ａが略１／４波長分下方に撓んだ場合には、エネルギービームが、上記撓んだ架橋部１８Ａを含む複数の架橋部１８Ａに入射すると、一部の撓んだ架橋部１８Ａによって入射光とは異なる角度で回折光が発生し、対応する位置において加熱用基板１３の裏面に明るいスポットが選択的に形成される。加熱用基板１３ではこの明るいスポットが形成された部分において、表面の蒸着材料１４が加熱され蒸発する。ここで、回折光のスポット径は、駆動する架橋部１８Ａの本数による。
【００２４】
このように本実施の形態のＧＬＶ１８では、エネルギービームを複数の架橋部１８Ａに入射させ、所望の薄膜パターンに応じて、これら架橋部１８Ａのうち一部の架橋部１８Ａに対して選択的に電圧が印加されることにより、エネルギービームの反射が位置精度良く制御され、この制御されたエネルギービームが加熱用基板１３の裏面に局所的に照射される。これにより蒸着材料１４の対応する部分が加熱され選択的に蒸発し、加熱用基板１３の上方に設置された被成膜基板１５の面上に、ＧＬＶ１８での回折状態に応じた高精細な薄膜パターンが形成されるようになっている。ここで、架橋部１８Ａの本数は例えば薄膜パターンをＱＶＧＡ（Ｑｕａｒｔｅｒ Ｖｉｄｅｏ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ）のパターンとする場合には、架橋部１８Ａの本数は３２０本、ＶＧＡ（Ｙｉｄｅｏ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ）のパターンとする場合には６４０本、ＳＶＧＡ（Ｓｕｐｅｒ Ｖｉｄｅｏ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ）のパターンとする場合には８００本、ＳＸＶＧＡ（Ｓｕｐｅｒ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｖｉｄｅｏ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ ）のパターンとする場合には１２８０本、ＵＸＧＡ（Ｕｌｔｒａ Ｖｉｄｅｏ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ）のパターンとする場合には１６００本とする。このように架橋部１８Ａの本数を増やすことにより、面積の大きな薄膜パターンを成膜することが可能となり、これにより有機ＥＬ等のディスプレイの大画面化を図ることができる。
【００２５】
反射ミラー１９は、ＧＬＶ１８と加熱用基板１３との間に配設されており、ＧＬＶ１８で選択的に回折されたエネルギービームを加熱用基板１３の裏面に反射させる機能を有している。反射ミラー１９は回動可能であり、この反射ミラー１９の回動によってＧＬＶ１８により回折されたエネルギービームの反射角度が調整され、例えば加熱用基板１３の裏面における紙面垂直方向でのエネルギービームの照射位置が制御されるようになっている。
【００２６】
以上の構成を有する薄膜パターン形成装置１０により成膜される被成膜基板１５として、好ましくは、例えば、厚さが２００μｍ程度であり、ポリエチレンテフタレート（ＰＥＴ），ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ），ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）等のフレキシブル性を有する高分子材料からなり、シート状の形状を有する樹脂フィルム基板が挙げられる。被成膜基板１５は、加熱用基板１３の上方に例えば１ｍｍの間隔をおいて設置される。なお、被成膜基板１５として、その他の材料、例えばガラス基板などを用いるようにしてもよいことはいうまでもない。
【００２７】
被成膜基板１５として樹脂フィルム基板を用いる場合には、図示しないが、例えばその一端を供給ロールにロール状に巻き、その他端を巻取りロールにロール状に巻く。すなわち、供給ロールにより樹脂フィルム基板をシート状にして送り出し、他方、巻取りロールによって、供給された樹脂フィルム基板を巻き取ることにより搬送させるものである。このように被成膜基板１５が搬送される間に、後述するように被成膜基板１５に対して薄膜パターン１６が形成される（ロールコータ方式）。このようなロールコータ方式を用いることにより、連続的に薄膜パターンを形成することが可能となる。この薄膜パターンは、被成膜基板１５と加熱用基板１３との間隔を適宜調整することにより、所望の大きさとすることが可能になる。
【００２８】
次に、本実施の形態による薄膜パターン形成装置１０の作用について説明する。なお、本発明に係る薄膜パターン形成方法は、この薄膜パターン形成装置１０の作用に具現化されているので、併せて説明する。
【００２９】
まず、加熱用基板１３の表面に、所定の溶媒に溶かした材料を塗布することにより蒸着材料１４を均一に配する。次に、成膜対象となる被成膜基板１５を加熱用基板１３に例えば１ｍｍ程度の間隔をおいて対向配置させると共に、排気して真空室１２内を真空状態とする。この状態で、レーザ１７から矩形状のエネルギービームがＧＬＶ１８上の複数の架橋部１８Ａに照射される。
【００３０】
一方、ＧＬＶ１８では所望の薄膜パターンに応じて、エネルギービームが入射した複数の架橋部１８Ａのうちの一部が例えば図４に示したように選択的に駆動され、その駆動状態（変位状態）に応じて、照射されたエネルギービームが回折されつつ反射される。ＧＬＶ１８において薄膜パターンに応じて制御されたエネルギービームは、反射ミラー１９により加熱用基板１３へと反射される。この反射ミラー１９の回動により、エネルギービームの反射角度が調整され、加熱用基板１３の裏面における紙面垂直方向でのエネルギービームの照射位置が制御される。これにより加熱用基板１３の裏面が加熱され、その熱が加熱用基板１３の表面の対向する位置に伝導することにより、加熱用基板１３の表面の蒸着材料１４が選択的に蒸発し、その結果、被成膜基板１５の下面に高精細な薄膜パターン１６が形成される。このとき、ロール状に巻かれた被成膜基板１５は、供給ロールおよび巻取りロールによりシート状に搬送され、薄膜パターン１６が連続的に形成される。
【００３１】
次に、上記薄膜パターン形成方法および装置を適用して具体的に有機ＥＬ表示装置を製造する方法について説明する。
【００３２】
図５は、そのような方法で製造される有機ＥＬ表示装置の一画素部分の断面構成を表している。このように、各画素は、例えば樹脂フィルム基板３０（上記被成膜基板１５に対応）の上に、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）からなる陽極層３１，有機材料からなる有機ＥＬ層３２、および、例えばアルミニウム（Ａｌ）からなる陰極層３３が順に積層されて構成される。ここでは、有機ＥＬ層３２は、例えば正孔輸送層３２Ａ，発光層３２Ｂおよび電子輸送層３２Ｃからなる。
【００３３】
正孔輸送層３２Ａは、例えば４，４，４−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）からなり、陽極層３１から注入される正孔を発光層３２Ｂに輸送するものである。発光層３２Ｂは、低分子蛍光色素や蛍光性の高分子，金属錯体等の発光効率が高い有機材料（例えば４， ４’ −ビス［Ｎ−（ナフチル） −Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称α−ＮＰＤ））からなり、陰極層３３，陽極層３１の間に電圧を印加した際に、これら両極からそれぞれ電子および正孔が注入され、再結合する領域である。電子輸送層３２Ｃは、例えばトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（略称Ａｌｑ３ ）からなり、陰極層３３から注入される電子を発光層３２Ｂに輸送するものである。また、陽極層３１および陰極層３３は、共にストライプ状に配列し、両者が有機ＥＬ層３２に接する位置で直交することによりマトリクスが構成されている。
【００３４】
このような構成を有する有機ＥＬ表示装置は、上記薄膜パターン形成装置１０を用い、蒸着材料および成膜条件を変えながら、ＧＬＶ１８によりパターン形状に応じて回折制御されたエネルギービームを加熱用基板１３の裏面に照射すると共に、樹脂フィルム基板３０を供給ロールおよび巻取りロールにより搬送させることにより、陽極層３１、有機ＥＬ層３２および陰極層３３の成膜を連続的に行うことができる。
【００３５】
例えば、有機材料であるＡｌｑ３ からなる電子輸送層３２Ｃは次のようにして成膜される。まず、加熱用基板１３の表面に蒸着材料１４として、Ａｌｑ３ を均一に配する。次に、加熱用基板１３と樹脂フィルム基板３０との間隔を１ｍｍとし、レーザ１７としてＸｅＣｌエキシマレーザ、ＧＬＶ１８として３２０本の架橋部１８Ａを有するものを用い、下記の条件でエネルギービームを加熱用基板１３の裏面に照射する。
照射条件
ビーム径 ； ０．１５０ｍｍ（幅）、０．４５０ｍｍ（長さ）
エネルギー密度 ； ５０ｍＪ
照射時間 ； ５０ｎｓ／ドット
【００３６】
これにより、ＱＶＧＡの画素パターンを有し、１つの画素においてＸ方向の長さが０．１５０ｍｍ、Ｙ方向の長さが０．４５０ｍｍである電子輸送層３２Ｃが成膜される（図６）。この電子輸送層３２Ｃの厚さは例えば５０ｎｍである。
【００３７】
例えば金属材料であるＡｌからなる陰極層３３は次のようにして成膜される。まず、加熱用基板１３の表面に蒸着材料１４としてＡｌを均一に配する。次に、加熱用基板１３と樹脂フィルム基板３０との間隔を１ｍｍとし、レーザ１７としてＸｅＣｌエキシマレーザ、ＧＬＶ１８として３２０本の架橋部１８Ａを有するものをそれぞれ用い、下記の条件でエネルギービームを加熱用基板１３の裏面に照射する。
照射条件
ビーム径 ； ０．１５０ｍｍ（幅）、０．４５０ｍｍ（長さ）
エネルギー密度 ； ５０ｍＪ
照射時間 ； ５０ｎｓ
【００３８】
これにより、図７に示したように、Ｙ方向の長さが０．４５０ｍｍでかつＸ方向に延びたストライプ形状を有する陰極層３３が成膜される。この陰極層３３の厚さは例えば３００ｎｍである。以上のように、他の層についても同様に薄膜パターン形成装置１０を用いて成膜を行うと、例えばＱＶＧＡの画素パターンを有し、１つの画素においてＸ方向の長さが０．１５０ｍｍ、Ｙ方向の長さが０．４５０ｍｍである、Ａ６サイズの有機ＥＬ表示装置が完成する。
【００３９】
このようにして製造された有機ＥＬ表示装置では、マトリクス状に配列した陽極層３１と陰極層３３との間に所定の電圧が印加されると、その交点に位置する有機ＥＬ層３２に対して両極から正孔および電子がそれぞれ注入される。これら正孔および電子が、正孔輸送層３２Ａおよび電子輸送層３２Ｃを介して発光層３２Ｂに輸送され、再結合することにより発光が生じる。ここでは、本実施の形態の薄膜パターン形成装置１０により有機ＥＬ層３２が形成されているので、画素を、樹脂フィルム基板３０上に精度良く多数配列することができ、高精細で、しかもフレキシブル性を有する有機ＥＬ表示装置が得られる。
【００４０】
このように本実施の形態においては、回折手段としてＧＬＶ１８を用い、所望の薄膜パターンに応じて、エネルギービームの反射を位置精度良く制御するようにしたので、エネルギービームが加熱用基板１３の裏面に微細に照射され、蒸着材料１４が局所的に蒸発する。これにより加熱用基板１３の上方に所定の間隔をおいて搬送される樹脂フィルム基板３０に対して高精細な薄膜パターン１６を容易に形成することができる。
【００４１】
また、本実施の形態では、金属材料， 有機材料に関係なく各種材料に対応することができ、これにより高精細の有機ＥＬ表示装置を形成することができる。更に、ＧＬＶ１８の架橋部１８Ａの本数やレーザ１７の本数を増やすことにより大画面化を図ることも容易である。加えて、従来のパターン形成方法のように、マスクを用いる必要がなくなるので、ロールコータ方式により薄膜パターン１６を形成することができ、量産化を図ることが可能になる。
【００４２】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、有機ＥＬ表示装置の全ての層を本発明の薄膜パターン形成方法で形成するようにしたが、一部の層のみを本発明の方法で形成するようにし、それ以外の層はその他の手法を用いて形成するようにしてもよい。
【００４３】
また、上記実施の形態では、真空室１２の底面に開口部１２Ａを設け、この開口部１２Ａから加熱用基板１３の裏面を大気室１１に露出させるようにしたが、例えば開口部１２Ａに光学窓を設け、この光学窓の上に加熱用基板１３を設置するようにしてもよい。更に、上記実施の形態では、レーザ１７として、波長が３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザを用いるようにしたが、これとは波長の異なるレーザ、例えば１９３ｎｍのＡｒＦレーザあるいは２４８ｎｍのＫｒＦレーザなどを用いるようにしてもよい。
【００４４】
更に、上記実施の形態では下部電極２３をタングステンからなる単層膜としたが、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）およびポリシリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）のいずれか１つからなる単層膜またはこれらの材料およびタングステンのうち２以上を積層してなる積層膜としてもよい。また、上記実施の形態では上部電極２５アルミニウムからなる単層膜としたが、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）およびニッケル（Ｎｉ）のいずれか１つからなる単層膜またはこれらの材料およびアルミニウムのうちの２以上を積層してなる積層膜であとしてもよい。
【００４５】
また、本発明の薄膜パターン形成方法は、有機ＥＬ表示装置の製造に限らず、その他種々の用途のデバイスの薄膜パターンを形成する際にも適用することが可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の薄膜パターン形成方法および薄膜パターン形成装置、並びに有機ＥＬ表示装置の製造方法によれば、所望の薄膜パターンに応じて駆動可能な回折手段を用いるようにしたので、エネルギービームの反射を薄膜パターンに応じて位置精度良く制御することができる。従って、エネルギービームが加熱用基板の裏面に微細に照射され、その結果、加熱用基板の表面に配された蒸発材料がパターンに応じて蒸発し、加熱用基板の上方に配置した被成膜基板に対して高精細な薄膜パターンを容易に形成することができると共に、金属材料， 有機材料等の各種材料に対応して薄膜パターンを形成することができる。更に、回折手段の架橋部の本数や光源の数を増やすことにより大画面化を図ることも可能となる。加えて、従来のパターン形成方法のようなマスクを用いる必要がなくなるので、ロールコータ方式により薄膜パターンを形成することが可能となり、量産化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る薄膜パターン形成装置の構成図である。
【図２】図１に示した薄膜パターン形成装置に用いるＧＬＶの概略断面図である。
【図３】ＧＬＶの動作を説明するための模式図である。
【図４】ＧＬＶの動作を説明するための模式図である。
【図５】有機ＥＬ表示装置の構成を表す断面構成図である。
【図６】有機ＥＬ表示装置の電子輸送層のパターン構成図である。
【図７】有機ＥＬ表示装置の陰極層のパターン構成図である。
【符号の説明】
１０・・・ 薄膜パターン形成装置、１１・・・ 大気室、１２・・・ 真空室、１２Ａ・・・ 開口部、１３・・・ 加熱用基板、１４・・・ 蒸着材料、１５・・・ 被成膜基板、１６・・・ 薄膜パターン、１７・・・ レーザ、１８・・・ ＧＬＶ、１８Ａ・・・ 架橋部、１９・・・ 反射ミラー、２１・・・ シリコン基板、２２・・・ シリコン酸化膜、２２Ａ・・・ 凹部、２３・・・ 下部電極、２４・・・ 架橋膜、２５・・・ 上部電極、２６・・・ 空洞部、２７・・・ 配線、２８・・・ 直流電源、３０・・・ 樹脂フィルム基板、３１・・・ 陽極層、３２・・・ 有機ＥＬ層、３２Ａ・・・ 正孔輸送層、３２Ｂ・・・ 発光層、３２Ｃ・・・ 電子輸送層、３３・・・ 陰極層
Claims (16)
- 被成膜基板に対向配置されると共に表面に蒸着材料が配される加熱用基板の裏面を選択的に加熱して前記蒸着材料を真空蒸着させることにより、前記被成膜基板の対向面に所望の薄膜パターンを形成する薄膜パターン形成方法であって、
光源からエネルギービームを回折手段に照射し、この照射されたエネルギービームを回折手段によって所望の薄膜パターンに応じて回折させ、この薄膜パターンに応じて回折されたエネルギービームを前記加熱用基板の裏面に導くことにより前記蒸着材料を加熱する
ことを特徴とする薄膜パターン形成方法。 - 前記回折手段は、支持基板と、この支持基板上に配列されると共に、前記薄膜パターンに応じて変位して前記エネルギービームを選択的に回折させる複数の架橋膜とを含むものである
ことを特徴とする請求項１記載の薄膜パターン形成方法。 - 内部に薄膜パターン形成用の被成膜基板が配設される真空室と、
表面に蒸着材料が配されると共に、前記表面が前記被成膜基板のパターン形成面に対向し、かつ少なくとも前記対向面が前記真空室内に臨むよう配設された加熱用基板と、
エネルギービームを出射する光源と、
前記光源からエネルギービームが照射され、この照射されたエネルギービームを所望の薄膜パターンに応じて選択的に回折させる回折手段と、
前記回折手段により回折されるエネルギービームを前記加熱用基板の裏面に導く反射手段と
を備えたことを特徴とする薄膜パターン形成装置。 - 前記回折手段は、支持基板と、この支持基板上に配列されると共に、前記薄膜パターンに応じて変位して前記エネルギービームを選択的に回折させる複数の架橋膜とを含む
ことを特徴とする請求項３記載の薄膜パターン形成装置。 - 前記回折手段は、前記支持基板側に第１の電極、前記架橋膜側に第２の電極が形成され、前記第１の電極および第２の電極間に前記薄膜パターンに応じて電圧を印加することにより前記架橋膜を変形させる
ことを特徴とする請求項４記載の薄膜パターン形成装置。 - 前記第１の電極はタングステン、銅、金、銀、チタン、ジルコウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデンおよびポリシリコンのいずれか１つからなる単層膜またはこれらの材料のうちの２以上を積層してなる積層膜であり、第２の電極はアルミニウム、銅、金、銀、チタン、ジルコウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、ポリシリコンおよびニッケルのいずれか１つからなる単層膜またはこれらの材料のうちの２以上を積層してなる積層膜である
ことを特徴とする請求項５記載の薄膜パターン形成装置。 - 前記架橋膜はシリコン窒化膜により形成されている
ことを特徴とする請求項５記載の薄膜パターン形成装置。 - 前記架橋膜の変形量は、λ／４（λ：入射されるエネルギービームの波長λ）である
ことを特徴とする請求項４記載の薄膜パターン形成装置。 - 前記反射手段によって前記加熱用基板の面内方向のエネルギービームの照射位置を制御する
ことを特徴とする請求項３記載の薄膜パターン形成装置。 - 前記光源はレーザである
ことを特徴とする請求項３記載の薄膜パターン形成装置。 - 前記レーザはエキシマレーザである
ことを特徴とする請求項１０記載の薄膜パターン形成装置。 - 前記被成膜基板として樹脂フィルム基板を用いる
ことを特徴とする請求項３記載の薄膜パターン形成装置。 - 前記樹脂フィルム基板を前記加熱用基板に対して並行に搬送させつつ薄膜パターンの形成を行う
ことを特徴とする請求項１２記載の薄膜パターン形成装置。 - それぞれ薄膜パターンからなる陽極層、有機ＥＬ層および陰極層を有する有機ＥＬ表示装置の製造方法であって、
光源からエネルギービームを回折手段に照射し、この照射されたエネルギービームを回折手段によって前記薄膜パターンに応じて回折させ、この薄膜パターンに応じて回折されたエネルギービームを、表面に蒸着材料が配された加熱用基板の裏面に導くことにより、前記蒸着材料を真空雰囲気中で選択的に加熱して前記蒸着材料を蒸着させることにより、前記加熱用基板に対向配置された有機ＥＬ素子形成用の基板に対して前記陽極層、有機ＥＬ層および陰極層のうちの少なくとも一層の薄膜パターンを形成する
ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。 - 前記回折手段は、支持基板と、この支持基板上に配列されると共に、前記薄膜パターンに応じて変位して前記エネルギービームを選択的に回折させる複数の架橋膜とを含むものである
ことを特徴とする請求項１４記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。 - 前記回折手段は、前記支持基板側に第１の電極、前記架橋膜側に第２の電極が形成され、前記第１の電極および第２の電極間に前記薄膜パターンに応じて電圧を印加することにより前記架橋膜を変形させる
ことを特徴とする請求項１５記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
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