JPWO2012099019A1 - 有機el表示装置および蒸着方法 - Google Patents
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Abstract
被成膜基板(200)は、所定方向に配列された複数の蒸着領域(24R・24G)の各々に蒸着膜(23R・23G)が形成された被成膜基板であって、蒸着膜(24R)は、被成膜基板(200)の法線方向に対して傾斜した傾斜側面23sを有し、蒸着膜(23R)の上記所定方向の幅が、蒸着領域(24R)の上記所定方向の幅と上記各蒸着領域(24R・24G)間の領域(29)の上記所定方向の幅との和よりも大きい。
Description
本発明は、所定方向に配列された複数の蒸着領域の各々に蒸着膜が形成された被成膜基板、有機EL表示装置および蒸着方法に関するものである。
近年、様々な商品や分野でフラットパネルディスプレイが活用されており、フラットパネルディスプレイのさらなる大型化、高画質化、低消費電力化が求められている。
そのような状況下、有機材料の電界発光(Electroluminescence;以下、「EL」と記す)を利用した有機EL素子を備えた有機EL表示装置は、全固体型で、低電圧駆動、高速応答性、自発光性等の点で優れたフラットパネルディスプレイとして、高い注目を浴びている。
有機EL表示装置は、例えば、TFT(薄膜トランジスタ)が設けられたガラス基板等からなる基板上に、TFTに接続された有機EL素子が設けられた構成を有している。
有機EL素子は、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、有機EL層、および第2電極が、この順に積層された構造を有している。そのうち、第1電極はTFTと接続されている。また、第1電極と第2電極との間には、上記有機EL層として、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロッキング層、発光層、正孔ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層等を積層させた有機層が設けられている。
フルカラーの有機EL表示装置は、一般的に、赤(R)、緑(G)、青(B)の各色の有機EL素子をサブ画素として基板上に配列形成してなり、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画像表示を行っている。
このような有機EL表示装置の製造においては、少なくとも各色に発光する有機発光材料からなる発光層が、発光素子である有機EL素子毎にパターン形成される(例えば特許文献1〜3参照)。
発光層のパターン形成を行う方法としては、例えば、シャドウマスクと称される蒸着用のマスクを用いた真空蒸着法、インクジェット法、レーザ転写法が知られている。
例えば、低分子型有機ELディスプレイ(OLED)では、従来、シャドウマスクを用いた蒸着法により、有機層の塗り分け形成を行っている。
シャドウマスクを用いた真空蒸着法では、基板の蒸着領域全体に蒸着できるサイズのシャドウマスク(密着型全面シャドウマスク)が使用される。一般的には、シャドウマスクとしては、基板と同等サイズのマスクが用いられる。
図26は、シャドウマスクを用いた従来の蒸着装置の概略構成を示す断面図である。
シャドウマスクを用いた真空蒸着法では、図26に示すように、基板301と蒸着源302とを対向配置させ、目的とする蒸着領域以外の領域に蒸着粒子が付着しないように、シャドウマスク303に、蒸着領域の一部のパターンに対応した開口部304を設け、該開口部304を介して蒸着粒子を基板301に蒸着させることによりパターン形成を行う。
基板301は、図示しない真空チャンバ内に配置され、基板301の下方には、蒸着源302が固定される。シャドウマスク303は、基板301に対して接近(または密着)させて固定されるか、もしくは、真空チャンバの内壁に基板301および蒸着源302が固定された状態で、基板301に対して相対移動される。
例えば特許文献1には、ロードロック式の蒸着源を使用し、マスクと基板との位置合わせを行った後、第1の発光材料を基板の真下から真空蒸着して、マスクの開口部とほぼ同じ形状の第1発光部の配列を形成した後、マスクを移動して第2の発光材料を基板の真下から真空蒸着してマスクの開口部とほぼ同じ形状の第2発光部の配列を形成することが開示されている。
特許文献2には、表示電極が設けられた基板上に、表示電極を囲むように基板上に突出する隔壁を設け、この隔壁の上面にマスクを載置して隔壁内の表示電極上に有機EL媒体を堆積させた後、1つの表示電極上から隣接する表示電極上にマスクの開口部が位置するようにマスクを移動させることにより、マスクの開口部とほぼ同じ形状の発光層を順次形成することが開示されている。
また、シャドウマスクを用いた真空蒸着法は、発光層だけでなく、電極のパターン形成にも用いられている。
例えば、特許文献4には、基板と同等サイズのマスクに、小径または細長いスリット孔を、マスクの移動方向に対し交差する方向に配列し、小径またはスリット孔の配列方向に沿ってマスクを移動させながら電極材料を蒸着させることで電極パターンを形成することが開示されている。
このようにシャドウマスクを用いた真空蒸着法では、シャドウマスクは、撓みや歪みを抑制するために、張力をかけてマスクフレームに固定(例えば溶接)される。
シャドウマスクを用いた真空蒸着法では、このようなシャドウマスクを基板に接近(または密着)させ、蒸着源から、シャドウマスクの開口部を通して基板の所望の位置に蒸着粒子を蒸着(付着)させることで、蒸着膜である発光層あるいは電極のパターン形成が行われる。
しかしながら、従来の蒸着法においては、光の混色、または非発光が発生しやすいという問題がある。図27の(a)に示すように、基板301とマスク303とを接近させて蒸着膜305を形成する従来の蒸着法においては、図27の(b)に示すように、蒸着膜305のパターンずれが発生する場合がある。そしてこの蒸着膜305のパターンずれのために、(i)画素306aの発光領域307a上の蒸着膜305が隣接画素306bの発光領域307bに重なることによる混色(即ち色が混じったり、本来の色が発光しなくなること)、または(ii)当該画素306aの発光領域307a上の蒸着膜305の一部欠落による非発光ないし短絡が発生していた。
より詳細には、従来の蒸着法においては、図27の(b)に示すように、蒸着膜305の端部305tは急峻になっている。そのため、上記(i)のように蒸着膜305が隣接画素306bの発光領域307bに重なる際には、蒸着膜305の全膜厚が隣接画素306bの発光領域307bに重なり、一方、上記(ii)のように当該画素306aの発光領域307a上の蒸着膜305が一部欠落する際には、蒸着膜305が完全に存在しないことになる。
すなわち、このような問題が発生した場合に、画素の発光特性に対して、蒸着膜305の全膜厚が影響することになり、画質への影響が大きい。
したがって、上記(i)の際には、隣接画素306bの発光特性を大きく阻害し(すなわち混色となり)、一方、上記(ii)の際には、当該画素306aの発光領域307a内において、非発光部が形成されて輝度低下を招くとともに、短絡が発生して輝度低下、素子の損傷および寿命劣化が生じる。
そして、このような問題により作製歩留りが低下し、製造コストが上昇するという問題がある。
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、蒸着膜のパターンずれが生じても、画質への影響を低減できる被成膜基板、有機EL表示装置および蒸着方法を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明にかかる被成膜基板は、所定方向に配列された複数の蒸着領域の各々に蒸着膜が形成された被成膜基板であって、上記蒸着膜は、上記所定方向の両側に、上記被成膜基板の法線方向に対して傾斜した傾斜側面を有し、上記蒸着膜の上記所定方向の幅が、上記蒸着領域の上記所定方向の幅と上記各蒸着領域間の領域の上記所定方向の幅との和よりも大きいことを特徴としている。
また、本発明にかかる蒸着方法は、被成膜基板において所定方向に配列された複数の蒸着領域の各々に蒸着膜を形成する蒸着方法であって、上記蒸着領域に対応する開口部を有する蒸着マスクと、上記蒸着マスクに対向配置された蒸着源とを備えたマスクユニットを準備する準備工程と、上記蒸着マスクと上記被成膜基板との間の所定方向の相対的な位置関係を合わせる位置合わせ工程と、上記蒸着源からの蒸着粒子を上記開口部を介して上記被成膜基板に蒸着させることで、上記蒸着領域に上記蒸着膜を形成する形成工程と、を備え、上記形成工程では、上記蒸着膜は、その対応する上記蒸着領域を被覆すると共に、その上記所定方向の両側に、上記被成膜基板の法線方向に対して傾斜した傾斜側面を有し、上記蒸着膜の上記所定方向の幅が、上記蒸着領域の上記所定方向の幅と上記各蒸着領域間の領域の上記所定方向の幅との和よりも大きくなるように形成されることを特徴としている。
上記の被成膜基板および蒸着方法によれば、蒸着膜の所定方向の幅が、蒸着領域の所定方向の幅と各蒸着領域間の領域の所定方向の幅との和よりも大きいので、蒸着膜が被成膜基板に対して所定方向に相対的にずれた場合でも、ずれた方向の反対側の傾斜側面が蒸着領域を被覆する。したがって、蒸着領域に蒸着膜の欠落および短絡が発生することを防止できる。
また蒸着膜は、所定方向の両側に、被成膜基板の法線方向に対して傾斜した傾斜側面を有するので、蒸着膜が被成膜基板に対して相対的にずれて蒸着膜が隣の蒸着領域と重なっても、蒸着膜の傾斜側面だけが隣の蒸着領域に重なる。よって、蒸着膜の全膜厚(即ち蒸着膜の平坦部分の膜厚)が隣の蒸着領域に重ならないので、混色の度合いを低減できる。
従って、蒸着膜が被成膜基板に対して相対的にずれても、膜の欠落および短絡と、混色の度合いの低減とを両立できる。これにより、蒸着膜の被成膜基板に対する相対的なずれに対してマージンの高い蒸着が可能となり、歩留まりを向上でき、製造コストを低減できる。よって、蒸着膜のパターンずれが生じても画質への影響を低減できる。
以上のように、本発明にかかる被成膜基板は、所定方向に配列された複数の蒸着領域の各々に蒸着膜が形成された被成膜基板であって、上記蒸着膜は、上記所定方向の両側に、上記被成膜基板の法線方向に対して傾斜した傾斜側面を有し、上記蒸着膜の上記所定方向の幅が、上記蒸着領域の上記所定方向の幅と上記各蒸着領域間の領域の上記所定方向の幅との和よりも大きいものである。
また本発明にかかる蒸着方法は、被成膜基板において所定方向に配列された複数の蒸着領域の各々に蒸着膜を形成する蒸着方法であって、上記蒸着領域に対応する開口部を有する蒸着マスクと、上記蒸着マスクに対向配置された蒸着源とを備えたマスクユニットを準備する準備工程と、上記蒸着マスクと上記被成膜基板との間の所定方向の相対的な位置関係を合わせる位置合わせ工程と、上記蒸着源からの蒸着粒子を上記開口部を介して上記被成膜基板に蒸着させることで、上記蒸着領域に上記蒸着膜を形成する形成工程と、を備え、上記形成工程では、上記蒸着膜は、その対応する上記蒸着領域を被覆すると共に、その上記所定方向の両側に、上記被成膜基板の法線方向に対して傾斜した傾斜側面を有し、上記蒸着膜の上記所定方向の幅が、上記蒸着領域の上記所定方向の幅と上記各蒸着領域間の領域の上記所定方向の幅との和よりも大きくなるように形成されるものである。
よって、蒸着膜が被成膜基板に対して相対的にずれても、膜の欠落および短絡と、混色の度合いの低減とを両立できる。よって、蒸着膜のパターンずれが生じても画質への影響を低減できる。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
〔実施の形態1〕
本発明の実施の一形態について図1〜図21に基づいて説明すれば以下の通りである。
本発明の実施の一形態について図1〜図21に基づいて説明すれば以下の通りである。
本実施の形態では、本実施の形態にかかる蒸着装置を用いた蒸着方法の一例として、TFT基板側から光を取り出すボトムエミッション型でRGBフルカラー表示の有機EL表示装置の製造方法を例に挙げて説明する。
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6は、RGBフルカラー表示の有機EL表示装置の概略構成を示す断面図である。また、図7は、図6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り、図8は、図7に示す有機EL表示装置におけるTFT基板のA−A線矢視断面図である。
図6に示すように、本実施の形態で製造される有機EL表示装置1は、TFT12(図8参照)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。
図6に示すように、有機EL素子20は、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(TFT基板10、封止基板40)間に封入されている。
上記有機EL表示装置1は、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8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を備えている。絶縁基板11上には、図7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。
有機EL表示装置1は、フルカラーのアクティブマトリクス型の有機EL表示装置であり、絶縁基板11上には、これら配線14で囲まれた領域に、それぞれ、赤(R)、緑(G)、青(B)の各色の有機EL素子20からなる各色のサブ画素2R・2G・2Bが、マトリクス状に配列されている。
すなわち、これら配線14で囲まれた領域が1つのサブ画素(ドット)であり、サブ画素毎にR、G、Bの発光領域(蒸着領域)24R・24G・24Bが画成されている。
画素2(すなわち、1画素)は、赤色の光を透過する赤色のサブ画素2R、緑色の光を透過する緑色のサブ画素2G、青色の光を透過する青色のサブ画素2Bの、3つのサブ画素2R・2G・2Bによって構成されている。
各サブ画素2R・2G・2Bには、各サブ画素2R・2G・2Bにおける発光を担う各色の発光領域24R・24G・24Bとして、ストライプ状の各色の発光層(蒸着膜)23R・23G・23Bによって覆われた開口部15R・15G・15Bがそれぞれ設けられている。なお、各発光領域24R・24G・24Bは、ストライプ状に形成されており、各発光層23R・23G・23Bはそれぞれ、その対応する発光領域24R・24G・24B上に形成されることで、ストライプ状に形成されている。
これら発光層23R・23G・23Bは、各色毎に、蒸着によりパターン形成されている。なお、開口部15R・15G・15Bについては後述する。
これらサブ画素2R・2G・2Bには、有機EL素子20における第1電極21に接続されたTFT12がそれぞれ設けられている。各サブ画素2R・2G・2Bの発光強度は、配線14およびTFT12による走査および選択により決定される。このように、有機EL表示装置1は、TFT12を用いて、有機EL素子20を選択的に所望の輝度で発光させることにより画像表示を実現している。
次に、上記有機EL表示装置1におけるTFT基板10および有機EL素子20の構成について詳述する。
まず、TFT基板10について説明する。
TFT基板10は、図8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)、層間膜13(層間絶縁膜、平坦化膜)、配線14、エッジカバー15がこの順に形成された構成を有している。
上記絶縁基板11上には、配線14が設けられているとともに、各サブ画素2R・2G・2Bに対応して、それぞれTFT12が設けられている。なお、TFTの構成は従来よく知られている。したがって、TFT12における各層の図示並びに説明は省略する。
層間膜13は、各TFT12を覆うように、上記絶縁基板11上に、上記絶縁基板11の全領域に渡って積層されている。
層間膜13上には、有機EL素子20における第1電極21が形成されている。
また、層間膜13には、有機EL素子20における第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が設けられている。これにより、TFT12は、上記コンタクトホール13aを介して、有機EL素子20に電気的に接続されている。
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における第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には、サブ画素2R・2G・2B毎に開口部15R・15G・15Bが設けられている。このエッジカバー15の開口部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。
なお、図8では、一例としてエッジカバー15が各サブ画素2R・2G・2Bを仕切る素子分離膜として機能する場合で図示されるが、必ずしも、エッジカバー15が素子分離膜として機能する必要はない。以下では、エッジカバー15が素子分離膜として機能しないように薄く形成される場合を想定して説明する。なお、この場合、エッジカバー15を省略しても構わない。
次に、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、第2電極26が、この順に積層されている。
第1電極21は、上記有機EL層に正孔を注入(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。
第1電極21と第2電極26との間には、図8に示すように、有機EL層として、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が、この順に形成された構成を有している。
なお、上記積層順は、第1電極21を陽極とし、第2電極26を陰極としたものであり、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層の積層順は反転する。
正孔注入層は、発光層23R・23G・23Bへの正孔注入効率を高める機能を有する層である。また、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、上記TFT基板10における表示領域全面に一様に形成されている。
なお、本実施の形態では、上記したように、正孔注入層および正孔輸送層として、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を設けた場合を例に挙げて説明する。しかしながら、本実施の形態はこれに限定されるものではない。正孔注入層と正孔輸送層とは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の開口部15R・15G・15Bを覆うように、それぞれ、サブ画素2R・2G・2B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、金属錯体等の、発光効率が高い材料で形成されている。
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。また、電子注入層25は、第2電極26から電子輸送層24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、上記TFT基板10における表示領域全面に渡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、上記TFT基板10における表示領域全面に渡って一様に形成されている。
なお、電子輸送層24と電子注入層25とは、上記したように互いに独立した層として形成されていてもよく、互いに一体化して設けられていてもよい。すなわち、上記有機EL表示装置1は、電子輸送層24および電子注入層25に代えて、電子輸送層兼電子注入層を備えていてもよい。
第2電極26は、上記のような有機層で構成される有機EL層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、上記TFT基板10における表示領域全面に渡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層として必須の層ではなく、要求される有機EL素子20の特性に応じて適宜形成すればよい。また、有機EL層には、必要に応じ、キャリアブロッキング層を追加することもできる。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。
上記有機EL素子20の構成としては、例えば、下記(1)〜(8)に示すような層構成を採用することができる。
(1)第1電極/発光層/第2電極
(2)第1電極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/第2電極
(3)第1電極/正孔輸送層/発光層/正孔ブロッキング層(キャリアブロッキング層)/電子輸送層/第2電極
(4)第1電極/正孔輸送層/発光層/正孔ブロッキング層/電子輸送層/電子注入層/第2電極
(5)第1電極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/第2電極
(6)第1電極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/正孔ブロッキング層/電子輸送層/第2電極
(7)第1電極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/正孔ブロッキング層/電子輸送層/電子注入層/第2電極
(8)第1電極/正孔注入層/正孔輸送層/電子ブロッキング層(キャリアブロッキング層)/発光層/正孔ブロッキング層/電子輸送層/電子注入層/第2電極
なお、上記したように、例えば正孔注入層と正孔輸送層とは、一体化されていてもよい。また、電子輸送層と電子注入層とは一体化されていてもよい。
(1)第1電極/発光層/第2電極
(2)第1電極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/第2電極
(3)第1電極/正孔輸送層/発光層/正孔ブロッキング層(キャリアブロッキング層)/電子輸送層/第2電極
(4)第1電極/正孔輸送層/発光層/正孔ブロッキング層/電子輸送層/電子注入層/第2電極
(5)第1電極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/第2電極
(6)第1電極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/正孔ブロッキング層/電子輸送層/第2電極
(7)第1電極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/正孔ブロッキング層/電子輸送層/電子注入層/第2電極
(8)第1電極/正孔注入層/正孔輸送層/電子ブロッキング層(キャリアブロッキング層)/発光層/正孔ブロッキング層/電子輸送層/電子注入層/第2電極
なお、上記したように、例えば正孔注入層と正孔輸送層とは、一体化されていてもよい。また、電子輸送層と電子注入層とは一体化されていてもよい。
また、有機EL素子20の構成は上記例示の層構成に限定されるものではなく、上記したように、要求される有機EL素子20の特性に応じて所望の層構成を採用することができる。
次に、上記有機EL表示装置1の製造方法について以下に説明する。
図9は、上記有機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9に示すように、本実施の形態にかかる有機EL表示装置1の製造方法は、例えば、TFT基板・第1電極作製工程(S1)、正孔注入層・正孔輸送層蒸着構成(S2)、発光層蒸着工程(S3)、電子輸送層蒸着工程(S4)、電子注入層蒸着工程(S5)、第2電極蒸着工程(S6)、封止工程(S7)を備えている。
以下に、図9に示すフローチャートに従って、図6および図8を参照して上記した各工程について説明する。
但し、本実施の形態に記載されている各構成要素の寸法、材質、形状等はあくまで一実施形態に過ぎず、これによって本発明の範囲が限定解釈されるべきではない。
また、前記したように、本実施形態に記載の積層順は、第1電極21を陽極、第2電極26を陰極としたものであり、反対に第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を構成する材料も反転する。
まず、図8に示すように、公知の技術でTFT12並びに配線14等が形成されたガラス等の絶縁基板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、絶縁基板11上に層間膜13を形成する。
上記絶縁基板11としては、例えば厚さが0.7〜1.1mmであり、y軸方向の長さ(縦長さ)が400〜500mmであり、x軸方向の長さ(横長さ)が300〜400mmのガラス基板あるいはプラスチック基板が用いられる。なお、本実施の形態では、ガラス基板を用いた。
層間膜13としては、例えば、アクリル樹脂やポリイミド樹脂等を用いることができる。アクリル樹脂としては、例えば、JSR株式会社製のオプトマーシリーズが挙げられる。また、ポリイミド樹脂としては、例えば、東レ株式会社製のフォトニースシリーズが挙げられる。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8に示すように上記有機EL表示装置1としてボトムエミッション型の有機EL表示装置を製造する場合には、上記層間膜13としては、アクリル樹脂等の透明性樹脂が、より好適に用いられる。
上記層間膜13の膜厚としては、TFT12による段差を補償することができればよく、特に限定されるものではない。本実施の形態では、例えば、約2μmとした。
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、導電膜(電極膜)として、例えばITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)膜を、スパッタ法等により、100nmの厚さで成膜する。
次いで、上記ITO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、上記ITO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、第1電極21をマトリクス状に形成する。
なお、上記第1電極21に用いられる導電膜材料としては、例えば、ITO、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。
また、上記導電膜の積層方法としては、スパッタ法以外に、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。
上記第1電極21の厚さとしては特に限定されるものではないが、上記したように、例えば、100nmの厚さとすることができる。
次に、層間膜13と同様にして、エッジカバー15を、例えば約1μmの膜厚でパターニング形成する。エッジカバー15の材料としては、層間膜13と同様の絶縁材料を使用することができる。
以上の工程により、TFT基板10および第1電極21が作製される(S1)。
次に、上記のような工程を経たTFT基板10に対し、脱水のための減圧ベークおよび第1電極21の表面洗浄として酸素プラズマ処理を施す。
次いで、従来の蒸着装置を用いて、上記TFT基板10上に、正孔注入層および正孔輸送層(本実施の形態では正孔注入層兼正孔輸送層22)を、上記TFT基板10における表示領域全面に蒸着する(S2)。
具体的には、表示領域全面が開口したオープンマスクを、TFT基板10に対しアライメント調整を行った後に密着して貼り合わせ、TFT基板10とオープンマスクとを共に回転させながら、蒸着源より飛散した蒸着粒子を、オープンマスクの開口部を通じて表示領域全面に均一に蒸着する。
ここで表示領域全面への蒸着とは、隣接した色の異なるサブ画素間に渡って途切れなく蒸着することを意味する。
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、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。
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、独立した層として形成されていてもよい。各々の膜厚としては、例えば、10〜100nmである。
本実施の形態では、正孔注入層および正孔輸送層として、正孔注入層兼正孔輸送層22を設けるとともに、正孔注入層兼正孔輸送層22の材料として、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)を使用した。また、正孔注入層兼正孔輸送層22の膜厚は30nmとした。
次に、上記正孔注入層兼正孔輸送層22上に、エッジカバー15の開口部15R・15G・15Bを覆うように、サブ画素2R・2G・2Bに対応して発光層23R・23G・23Bをそれぞれ塗り分け形成(パターン形成)する(S3)。
前記したように、発光層23R・23G・23Bには、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。
発光層23R・23G・23Bの材料としては、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の膜厚としては、例えば、10〜100nmである。
本実施の形態にかかる蒸着方法並びに蒸着装置は、このような発光層23R・23G・23Bの塗り分け形成(パターン形成)に特に好適に使用することができる。
本実施の形態にかかる蒸着方法並びに蒸着装置を用いた発光層23R・23G・23Bの塗り分け形成については、後で詳述する。
次に、上記した正孔注入層・正孔輸送層蒸着工程(S2)と同様の方法により、電子輸送層24を、上記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、上記TFT基板10における表示領域全面に蒸着する(S4)。
続いて、上記した正孔注入層・正孔輸送層蒸着工程(S2)と同様の方法により、電子注入層25を、上記電子輸送層24を覆うように、上記TFT基板10における表示領域全面に蒸着する(S5)。
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、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェニルキノキサリン誘導体、シロール誘導体等が挙げられる。
具体的には、Alq(トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム)、アントラセン、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、アントラセン、ペリレン、ブタジエン、クマリン、アクリジン、スチルベン、1,10−フェナントロリン、およびこれらの誘導体や金属錯体、LiF等が挙げられる。
前記したように電子輸送層24と電子注入層25とは、一体化されていても独立した層として形成されていてもよい。各々の膜厚としては、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の合計の膜厚は、例えば20〜200nmである。
本実施の形態では、電子輸送層24の材料にAlqを使用し、電子注入層25の材料には、LiFを使用した。また、電子輸送層24の膜厚は30nmとし、電子注入層25の膜厚は1nmとした。
次に、上記した正孔注入層・正孔輸送層蒸着工程(S2)と同様の方法により、第2電極26を、上記電子注入層25を覆うように、上記TFT基板10における表示領域全面に蒸着する(S6)。
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。
本実施の形態では、第2電極26としてアルミニウムを50nmの膜厚で形成した。これにより、TFT基板10上に、上記した有機EL層、第1電極21、および第2電極26からなる有機EL素子20を形成した。
次いで、図6に示すように、有機EL素子20が形成された上記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の封入を行った。
上記封止基板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が用いられる。なお、本実施の形態では、ガラス基板を用いた。
なお、封止基板40の縦長さおよび横長さは、目的とする有機EL表示装置1のサイズにより適宜調整してもよく、TFT基板10における絶縁基板11と略同一のサイズの絶縁基板を使用し、有機EL素子20を封止した後で、目的とする有機EL表示装置1のサイズに従って分断してもよい。
なお、有機EL素子20の封止方法としては、上記した方法に限定されない。他の封止方式としては、例えば、掘り込みガラスを封止基板40として使用し、封止樹脂やフリットガラス等により枠状に封止を行う方法や、TFT基板10と封止基板40との間に樹脂を充填する方法等が挙げられる。上記有機EL表示装置1の製造方法は、上記封止方法に依存せず、あらゆる封止方法を適用することが可能である。
また、上記第2電極26上には、該第2電極26を覆うように、酸素や水分が外部から有機EL素子20内に浸入することを阻止する、図示しない保護膜が設けられていてもよい。
上記保護膜は、絶縁性や導電性の材料で形成される。このような材料としては、例えば、窒化シリコンや酸化シリコンが挙げられる。また、上記保護膜の厚さは、例えば100〜1000nmである。
上記の工程により、有機EL表示装置1が完成される。
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層へ正孔が注入される。一方で、第2電極26から有機EL層に電子が注入され、正孔と電子とが発光層23R・23G・23B内で再結合する。再結合した正孔および電子がエネルギーを失活する際に、光として出射される。
上記有機EL表示装置1においては、各サブ画素2R・2G・2Bの発光輝度を制御することで、所定の画像が表示される。
次に、本実施の形態にかかる蒸着装置の構成について説明する。
図1は、本実施の形態にかかる蒸着装置における真空チャンバ内の被成膜基板とマスクユニットとを被成膜基板の裏面側(つまり蒸着面とは反対側)から見た平面図である。なお、図示の便宜上、図1において、被成膜基板は二点鎖線にて示している。また、図2は、本実施の形態にかかる蒸着装置における真空チャンバ内の主要構成要素の鳥瞰図である。図3は、本実施の形態にかかる蒸着装置における要部の概略構成を模式的に示す断面図である。なお、図3は、図1に示すB−B線矢視断面から見たときの蒸着装置の断面に相当する。図4は、本実施の形態にかかる蒸着装置の構成の一部を示すブロック図である。
図3に示すように、本実施の形態にかかる蒸着装置50は、真空チャンバ60(成膜チャンバ)、基板移動機構70(基板移動手段、移動手段)、マスクユニット80、イメージセンサ90、および制御回路100(図4参照)を備えている。
上記真空チャンバ60内には、図3に示すように、基板移動機構70およびマスクユニット80が設けられている。
なお、上記真空チャンバ60には、蒸着時に該真空チャンバ60内を真空状態に保つために、該真空チャンバ60に設けられた図示しない排気口を介して真空チャンバ60内を真空排気する図示しない真空ポンプが設けられている。
上記基板移動機構70は、例えば、被成膜基板200(例えばTFT基板10)を保持する基板保持部材71(基板保持手段)と、モータ72(図4参照)とを備えている。
上記基板移動機構70は、基板保持部材71により被成膜基板200を保持するとともに、後述するモータ駆動制御部103(図4参照)によってモータ72を駆動させることで、被成膜基板200を保持して水平方向に移動させる。なお、上記基板移動機構70は、x軸方向およびy軸方向の何れにも移動可能に設けられていてもよく、何れか一方向に移動可能に設けられていてもよい。
なお、図1に示すように、x軸方向は、基板走査方向に沿った方向であり、y軸方向は、基板走査方向に直交する方向(以後、走査直交方向と呼ぶ)に沿った方向である。
上記基板保持部材71には、静電チャックが使用される。被成膜基板200は、上記静電チャックにより、自重による撓みがない状態で、上記マスクユニット80における後述するシャドウマスク81との間の隙間g1(空隙、垂直間距離)が所定の間隔に保持されている。
ここでは、隙間g1は、図14の(a)に示すように、各発光層23R・23B・23Gにおける走査直交方向(所定方向)の両側の側面がそれぞれ被成膜基板200の法線方向に対して緩やかな傾斜側面23sとなるように、所定の間隔に保持されている(なお、図14では、作図便宜上、発光層23Rだけが図示されるが、各発光層23G・23Bについても同様である)。即ち、本実施の形態では、蒸着源85から射出される蒸着粒子はある広がりを持って射出されることを利用し、隙間g1を所定の間隔に調整することで、傾斜側面23sが緩やかな傾斜となる様にしている。
この所定の隙間g1の下では、傾斜側面23sの傾斜は、図15に示すように設定される。即ち、傾斜側面23sにおける走査直交方向(y軸方向)の幅をBとし、発光層23R・23B・23Gにおける傾斜側面23sを除いた平坦部分23tの最大膜厚をHとすると、傾斜側面23sの傾斜H/Bは、その絶対値が1/200以下となるように設定される。なお、図15では、傾斜側面23sの傾斜が均一的にH/Bの場合が図示されている。即ちこのH/Bは、傾斜側面23sの傾斜の取り得る範囲の上限を表している。この上限は、H=500Å(MAX)、B=10μmであるとき、H/B=1/200となる。
なお、傾斜側面23sの傾斜の下限は、特に無いが、平均的な傾斜の現実の下限は、例えば発光領域(例えば24R)と隣の発光領域(例えば24G)との間の非発光領域(非蒸着領域)29(図14参照)における走査直交方向(y軸方向)の幅をCとすると、H/Cにより決定される。平均的な傾斜の下限がこれを越えると、隣の発光領域内に蒸着膜が必ず形成されることになる。
なお、幅Bの長さは、例えば、非発光領域29の幅C(ここではC=20μm)よりも小さく設定されている(より詳細にはここでは、幅Bの長さは、幅Cの1/2倍よりも大きく且つ幅Cよりも小さい長さ(例えば15μm))に設定されている)。
上記被成膜基板200とシャドウマスク81との間の隙間g1は、50μm以上、3mm以下の範囲内であることが好ましく、より好ましくは200μm程度である。
一方、上記隙間g1が3mmを越えると、シャドウマスク81の開口部82を通過した蒸着粒子が広がって、形成される蒸着膜211のパターン幅が広くなり過ぎる。例えば上記蒸着膜211が、発光層23Rである場合、上記隙間g1が3mmを越えると、隣接サブ画素であるサブ画素2G・2Bの開口部15G・15Bにも発光層23Rの材料が蒸着されてしまうおそれがある。
また、上記隙間g1が200μm程度であれば、被成膜基板200がシャドウマスク81に接触するおそれもなく、また、蒸着膜211のパターン幅の広がりも十分に小さくすることができる。
また、マスクユニット80は、図3に示すように、シャドウマスク81(蒸着マスク)と、蒸着源85と、マスク保持部材87(保持手段)と、マスクテンション機構88と、シャッタ89(図4参照)とを備えている。
上記シャドウマスク81としては、例えば金属製のマスクが用いられる。
上記シャドウマスク81は、例えば、被成膜基板200の表示領域210よりも面積が小さく、その少なくとも1辺が、被成膜基板200の表示領域210の幅よりも短く形成されている。
本実施の形態では、上記シャドウマスク81として、以下の大きさを有する矩形状(帯状)のシャドウマスクを使用する。上記シャドウマスク81は、図1に示すように、その長手方向(長軸方向)の長さである長辺81aの幅d1が、表示領域210における、上記シャドウマスク81の長辺81aに対向する辺(図1に示す例では表示領域210の長辺210a)の幅d3よりも長くなるように形成されている。また、上記シャドウマスク81は、その短手方向(短軸方向)の長さである短辺81bの幅d2が、表示領域210における、上記シャドウマスク81の短辺81bに対向する辺(図1に示す例では表示領域210の短辺210b)の幅d4よりも短くなるように形成されている。
上記シャドウマスク81には、図1および図2に示すように、例えば帯状(ストライプ状)の開口部82(貫通口)が、一次元方向に複数配列して設けられている。上記開口部82は、被成膜基板200への蒸着膜211(図3参照)のパターン形成として、例えばTFT基板10における発光層23R・23G・23Bの塗り分け形成を行う場合、これら発光層23R・23G・23Bの同色列のサイズとピッチに合わせて形成されている。
即ち、開口部82の走査直交方向(y軸方向)の幅は、発光層23R・23G・23Bが形成される発光領域24R・24G・24Bの走査直交方向の幅と同じ幅に形成されている。これにより、本実施の形態では、発光層23R・23G・23Bにおける傾斜側面23sを除いた平坦部分23tにおける走査直交方向の幅は、発光領域24R・24G・24Bの同方向の幅と同じ大きさに形成される(図14参照)。
また、上記シャドウマスク81には、図1に示すように、例えば、被成膜基板200の走査方向(基板走査方向)に沿って、アライメントマーカ部83が設けられており、該アライメントマーカ部83に、被成膜基板200とシャドウマスク81との位置合わせ(アライメント)を行うためのアライメントマーカ84(図3参照)が設けられている。
本実施の形態では、上記アライメントマーカ部83は、図1に示すように、上記シャドウマスク81の短辺81b(短軸)に沿って設けられている。
また、上記したようにシャドウマスク81として、その長辺81aの幅d1が、表示領域210における対向する辺の幅d3よりも長く、短辺81bの幅d2が、表示領域210における対向する辺の幅d4よりも短いシャドウマスクを使用することで、その長手方向両側部(つまり、両短辺81b・81b)にアライメントマーカ部83を形成することができる。したがって、アライメントを容易かつより精密に行うことができる。
一方、被成膜基板200には、図1に示すように、表示領域210の外側に、被成膜基板200の走査方向(基板走査方向)に沿って、アライメントマーカ部220が設けられており、該アライメントマーカ部220に、被成膜基板200とシャドウマスク81との位置合わせを行うためのアライメントマーカ221(図3参照)が設けられている。
本実施の形態では、上記アライメントマーカ部220は、図1に示すように、被成膜基板200の表示領域210の短辺210b(短軸)に沿って設けられている。
なお、後述(即ち図14)のように、アライメントマーカ84・221により、各発光層23R・23G・23Bの走査直交方向(y軸方向)の幅の中心と、各発光層23R・23G・23Bに対応する発光領域24R・24G・24Bの走査直交方向の幅の中心とが略一致するように、被成膜基板200とシャドウマスク81との相対的な位置合わせが行われる。
本実施の形態では、上記ストライプ状の開口部82は、基板走査方向であるシャドウマスク81の短辺方向に延設されているとともに、基板走査方向に直交するシャドウマスク81の長辺方向に複数並んで設けられている。
蒸着源85は、例えば、内部に蒸着材料を収容する容器であり、図1〜図3に示すように、シャドウマスク81との間に一定の隙間g2(空隙)を有して(つまり、一定距離離間して)対向配置されている。
なお、上記蒸着源85は、容器内部に蒸着材料を直接収容する容器であってもよく、ロードロック式の配管を有する容器であってもよい。
上記蒸着源85は、例えば、上方に向けて蒸着粒子を射出する機構を有している。
上記蒸着源85は、シャドウマスク81との対向面に、上記蒸着材料を蒸着粒子として射出(飛散)させる複数の射出口86を有している。
ここでは、射出口(即ちノズル開口)86の形状は、発光層23R・23G・23Bの傾斜側面23sが平面になるように、図16に示すように、一方の対辺が走査直交方向(y軸方向)に沿った矩形状に形成されている。
即ち、図17に示すように、蒸着源85から表示領域210上の各地点A・Bに到達する蒸着粒子を考える。各地点A・Bでは、シャドウマスク81によって蒸着粒子の入射角度αA・αBが各々制限される。したがって、蒸着源85から入射角度αA以上の角度で射出される蒸着粒子のみが地点Aに入射し、蒸着源85から入射角度αB以上の角度で射出される蒸着粒子のみが地点Bに入射することになる。即ち、図17においては、地点Aに対しては、蒸着源85の地点A’よりも左側から射出される蒸着粒子だけが到達し、地点Bに対しては、地点B’よりも左側から射出される蒸着粒子だけが到達する。
よって、図16の(a)に示すように、蒸着源85の射出口86の形状が矩形をしており、各地点A’・B’が射出口86上に図16の(a)のように位置している場合(即ち、各地点A’・B’が、それぞれノズル開口長86xの方向に沿って直線状に伸びて配置され、且つ互いにノズル開口幅86yの方向(即ち走査直交方向(y軸方向))に並ぶように配列している場合)は、地点Aの発光層(例えば23R)の成膜に貢献し得る射出口86の有効範囲はNAの範囲となり、この有効範囲NAから射出される蒸着粒子のみが地点Aに到達する。同様に、地点Bに対しては、有効範囲NBから射出される蒸着粒子のみが地点Bに到達する。
ここでは、ノズル開口長86xが一定であるので、地点Aから地点Bへと地点が変化するに連れて、その地点に対する上記の有効範囲の面積は一律に減少する。この結果、図17に示すように、表示領域210において入射角度がシャドウマスク81により制限された領域210sでは、発光層23R・23G・23Bの膜厚は、地点B側の端部210s1から地点A側の端部210s2へ進むに連れて一律に薄くなる。このように一律に薄くなる部分が傾斜側面23sとなる。このような理由で、蒸着源85の射出口86の形状を矩形状にすると、傾斜側面23sは平面状の斜面となる。
なお、本実施の形態では、傾斜側面23sは平面状の斜面に形成されるが(即ち傾斜側面23sの傾斜形状は直線状に形成されるが)、曲面状の斜面に形成されてもよい(即ち傾斜側面23の傾斜形状は曲線状に形成されてもよい)。例えば図16の(b)の示すように、射出口86を矩形の四隅を例えば円弧状に面取りした形状にした場合は、各有効範囲NA・NBにおいてノズル開口幅86yが一定とならないので、地点Aから地点Bへと地点が変化したときに、その地点での有効範囲の面積は一律に減少しない(この場合、上記の円弧状に応じて減少する)。よって、この場合の傾斜側面23sの傾斜形状は曲線状となる。
この事から、射出口86の形状を適宜形状に設定することで、傾斜側面23sの傾斜形状を所望の形状に形成できることが分かる。なお、この様な方法に限らず、他の方法を用いて傾斜側面23sの傾斜形状を所望の形状に形成してもよい。
本実施の形態では、上記したように蒸着源85が被成膜基板200の下方に配されており、被成膜基板200が、上記表示領域210が下方を向いている状態で基板保持部材71により保持される。このため、本実施の形態では、蒸着源85は、シャドウマスク81の開口部82を介して蒸着粒子を下方から上方に向かって被成膜基板200に蒸着(アップデポジション、以下、「デポアップ」と記す)させる。
上記射出口86は、図1および図2に示すように、シャドウマスク81の開口領域において開口するように、それぞれ、シャドウマスク81の開口部82に対向して設けられている。本実施の形態では、上記射出口86は、シャドウマスク81の開口部82に対向して、シャドウマスク81の開口部82の並設方向に沿って一次元配列されている。
このため、図1および図2に示すように、被成膜基板200の裏面側から見たときに(つまり平面視で)、上記蒸着源85におけるシャドウマスク81との対向面(すなわち、射出口86の形成面)は、例えば、矩形状(帯状)のシャドウマスク81の形状に合わせて、矩形状(帯状)に形成されている。
上記マスクユニット80において、上記シャドウマスク81と蒸着源85とは、相対的に位置が固定されている。すなわち、上記シャドウマスク81と上記蒸着源85の射出口86の形成面との間の隙間g2は、常に一定に保たれているとともに、上記シャドウマスク81の開口部82の位置と上記蒸着源85の射出口86の位置とは、常に同じ位置関係を有している。
なお、上記蒸着源85の射出口86は、上記マスクユニット80を上記被成膜基板200の裏面から見たときに(つまり、平面視で)、上記シャドウマスク81の開口部82の中央に位置するように配置されている。
上記シャドウマスク81と蒸着源85とは、例えば、図3に示すように、マスクテンション機構88を介して上記シャドウマスク81および蒸着源85を保持・固定するマスク保持部材87(例えば同一のホルダ)に備えられ、これにより一体化されることで、その相対的な位置が保持・固定されている。
またシャドウマスク81は、マスクテンション機構88により、テンション(張力)が加えられ、自重によるたわみや延びが発生しないように適宜調整されている。
上記したように、上記蒸着装置50においては、被成膜基板200が、基板保持部材71(静電チャック)にて吸着板に吸着されることで自重による撓みが防止されており、マスクテンション機構88によってシャドウマスク81にテンションが加えられていることで、被成膜基板200とシャドウマスク81とが平面上で重なる領域の全面に渡って、被成膜基板200とシャドウマスク81との距離が一定に保持されている。
また、シャッタ89は、蒸着粒子のシャドウマスク81への到達を制御するために、必要に応じて用いられる。シャッタ89は、後述する蒸着ON/OFF制御部104(図4参照)からの蒸着OFF信号もしくは蒸着ON信号に基づいてシャッタ駆動制御部105(図4参照)によって閉鎖もしくは開放される。
上記シャッタ89は、例えば、シャドウマスク81と蒸着源85との間に進退可能(挿入可能)に設けられている。シャッタ89は、シャドウマスク81と蒸着源85との間に挿入されることでシャドウマスク81の開口部82を閉鎖する。このように、シャドウマスク81と蒸着源85との間にシャッタ89を適宜差し挟むことで、余計な部分(非蒸着領域)への蒸着を防止することができる。
なお、上記蒸着装置50において、蒸着源85から飛散した蒸着粒子はシャドウマスク81内に飛散するように調整されており、シャドウマスク81外に飛散する蒸着粒子は、防着板(遮蔽板)等で適宜除去される構成としてもよい。
また、上記真空チャンバ60の外側には、撮像手段(画像読取手段)として例えばCCDを備えたイメージセンサ90(図4参照)が設けられているとともに、制御手段として、上記イメージセンサ90に接続された制御回路100が設けられている。
上記イメージセンサ90は、被成膜基板200とシャドウマスク81との位置合わせ(シャドウマスク81の各開口部82の走査直交方向(y軸方向)の幅の中心と、被成膜基板200の各発光領域24R・24G・24Bの走査直交方向の幅の中心とを一致させるための位置合わせ)を行うための位置検出手段として機能する。
また、制御回路100は、画像検出部101、演算部102、モータ駆動制御部103、蒸着ON/OFF制御部104、およびシャッタ駆動制御部105を備えている。
前記したように、被成膜基板200には、図1に示すように、表示領域210の外側に、例えば基板走査方向に沿ってアライメントマーカ部220が設けられており、該アライメントマーカ部220に、アライメントマーカ221が設けられている。
画像検出部101は、イメージセンサ90で取り込まれた画像から、被成膜基板200に設けられたアライメントマーカ221並びにシャドウマスク81のアライメントマーカ84の画像検出を行うとともに、被成膜基板200に設けられたアライメントマーカ221における、表示領域210の始端を示す始端マーカ、および、表示領域210の終端を示す終端マーカから、被成膜基板200の表示領域210の始端および終端を検出する。
なお、上記始端マーカと終端マーカとは、同じものであってもよい。この場合、基板走査方向にて、表示領域210の始端か終端かを判断する。
また、上記演算部102は、画像検出部101で検出された画像より、被成膜基板200とシャドウマスク81との相対的な移動量(例えばシャドウマスク81に対する被成膜基板200の移動量)を決定する。例えば、上記演算部102は、アライメントマーカ221とアライメントマーカ84とのズレ量(x軸方向およびy軸方向におけるズレ成分、並びに、xy平面における回転成分)を計算し、被成膜基板200の基板位置の補正値を演算して決定する。つまり、上記補正値は、基板走査方向に対して垂直な方向および被成膜基板200の回転方向に関して演算することで決定される。
なお、ここで、被成膜基板の回転方向とは、被成膜基板200の被成膜面の中心におけるz軸(即ちx軸およびy軸の両方に直交する軸)を回転軸とした、xy平面内での回転の方向を示す。
上記補正値は、補正信号としてモータ駆動制御部103に出力され、モータ駆動制御部103は、上記演算部102からの補正信号に基づいて、基板保持部材71に接続されたモータ72を駆動することで、被成膜基板200の基板位置を補正する。
なお、アライメントマーカ84・221を用いた基板位置補正については、アライメントマーカ84・221の形状例と併せて後述する。
モータ駆動制御部103は、モータ72を駆動することで、シャドウマスク81の各開口部82の走査直交方向(y軸方向)の幅の中心と、各発光領域24R・24G・24Bの走査直交方向の幅の中心とを一致させた状態で、被成膜基板200を、前記したように水平方向(x軸方向)に移動させる。
蒸着ON/OFF制御部104は、画像検出部101で表示領域210の終端が検出されると、蒸着OFF(オフ)信号を発生させ、画像検出部101で表示領域210の始端が検出されると、蒸着ON(オン)信号を発生させる。
シャッタ駆動制御部105は、上記蒸着ON/OFF制御部104から蒸着OFF信号が入力されると、シャッタ89を閉鎖する一方、上記蒸着ON/OFF制御部104から蒸着ON信号が入力されると、シャッタ89を開放する。
次に、アライメントマーカ84・221を用いた基板位置補正並びにアライメントマーカ84・221の形状例について説明する。
図5の(a)〜(c)に、上記アライメントマーカ84・221の形状の一例を示す。なお、図5の(b)・(c)は、それぞれ、図示の都合上、並列して配置されたアライメントマーカ84・221のうち2つだけを抜粋して示している。
演算部102は、画像検出部101で検出したアライメントマーカ84・221の画像から、x軸方向におけるアライメントマーカ84・221の端部(外縁部)間の距離rおよびy軸方向におけるアライメントマーカ84・221の端部(外縁部)間の距離qを測定(算出)することで、アライメントのズレ量を計算して基板位置の補正値を演算する。
例えば、基板走査方向がx軸方向である場合、図5の(a)〜(c)中、rが基板走査方向における上記端部間の距離であり、qが、基板走査方向に垂直な方向の上記端部間の距離である。演算部102は、距離rと距離qとを、例えば被成膜基板200における表示領域210の両側で測定(算出)することで、基板走査時におけるアライメントのズレ量を計算する。
なお、本実施の形態では、被成膜基板200を走査しながらシャドウマスク81と被成膜基板200とのアライメントを行う場合を例に挙げて説明するが、これに限らず、基板走査前に十分なアライメントを行い、基板走査中はアライメントを行わないことも可能である。
例えば、被成膜基板200を被成膜基板200の表示領域210の一辺(例えば、図5の(a)〜(c)中、y軸方向)に沿って移動させた後、上記辺に直交する辺(例えば、図5の(a)〜(c)中、x軸方向)に沿って移動させることが考えられる。この場合、図5の(a)〜(c)中、rが、基板走査方向に垂直な方向の上記端部間の距離であり、qは、被成膜基板200の移動方向(シフト方向)の上記端部間の距離を示す。
この場合、演算部102は、四隅のアライメントマーカにおける、距離rと距離qとを測定することで、基板走査開始時におけるアライメントのズレ量と被成膜基板200の移動(シフト)時のアライメントのズレ量とを計算する。
なお、図5の(a)〜(c)に示すように、アライメントマーカ84・221の形状は、帯状であってもよく、正方形等の四角形状であってもよく、枠状、十字状等であってもよい。アライメントマーカ84・221の形状は、特に限定されるものではない。
また、上記したように、基板走査前に十分なアライメントを行い、基板走査中はアライメントを行わない場合、被成膜基板200の表示領域210の側面に沿ってアライメントマーカ221が配置されている必要はなく、被成膜基板200の四隅等に配置されていればよい。
次に、本実施の形態にかかる上記蒸着装置50を有機EL表示装置1の製造装置として用いて、有機EL層をパターン形成する方法について詳述する。
なお、以下の説明では、前記したように、被成膜基板200として、前記正孔注入層・正孔輸送層蒸着工程(S2)が終了した段階でのTFT基板10を使用し、有機EL層のパターン形成として、発光層蒸着工程(S3)において発光層23R・23G・23Bの塗り分け形成を行う場合を例に挙げて説明する。
なお、本実施の形態では、蒸着源85とシャドウマスク81との間の隙間g2(すなわち、蒸着源85の射出口86形成面とシャドウマスク81との間の距離)を100mmとし、被成膜基板200である上記TFT基板10とシャドウマスク81との間の距離を200μmとした。
上記TFT基板10の基板サイズは、走査方向が320mm、走査方向に垂直な方向が400mmとし、表示領域の幅は、走査方向の幅(幅d4)が260mm、走査方向に垂直な方向の幅(幅d3)が310mmとした。
また、上記TFT基板10における各サブ画素2R・2G・2Bの開口部15R・15G・15Bの幅は、360μm(走査方向)×140μm(走査方向に垂直な方向)とした。また、上記開口部15R・15G・15B間のピッチは480μm(走査方向)×160μm(走査方向に垂直な方向)とした。なお、上記開口部15R・15G・15B間のピッチ(画素開口部間ピッチ)は、隣り合うサブ画素2R・2G・2Bにおけるそれぞれの開口部15R・15G・15B間のピッチを示しており、同色サブ画素間のピッチではない。
また、シャドウマスク81には、長辺81a(長軸方向)の幅d1(走査方向に垂直な方向の幅)が600mm、短辺81b(短軸方向)の幅d2(走査方向の幅)が200mmのシャドウマスクを用いた。また、シャドウマスク81の開口部82の開口幅は、150mm(長軸方向の幅d5;図1参照)×140μm(短軸方向の幅d6;図1参照)とし、隣り合う開口部82・82間の間隔d8(図1参照)は340μmとし、隣り合う開口部82・82の中心間のピッチp(図1参照)は480μmとした。
なお、本実施の形態において、上記シャドウマスク81の短辺81bの幅d2(短辺長)としては、200mm以上であることが好ましい。この理由は以下の通りである。
つまり、蒸着レートは10nm/s以下が好ましく、これを越えると、蒸着された膜(蒸着膜)の均一性が低下し、有機EL特性が低下する。
また、蒸着膜の膜厚は一般に100nm以下である。100nm以上となると、必要な印加電圧が高くなり、結果として、製造された有機EL表示装置の消費電力が増加する。したがって、蒸着レートと蒸着膜の膜厚とから、必要な蒸着時間は10秒と見積もられる。
一方、処理能力(タクトタイム)の制限によって、例えば幅2mのガラス基板に対して蒸着を150秒で完了するためには、少なくとも、走査速度を13.3mm/s以上にする必要がある。処理時間150秒は、およそ一日当たり570枚を処理できるタクトタイムである。
上記走査速度で、上記したように10秒の蒸着時間を得るためには、シャドウマスク81の開口部82は、走査方向に少なくとも133mm以上、開口している必要がある。
開口部82の端からシャドウマスク81の端までの距離(マージン幅d7;図1参照)を30mm程度が妥当と想定した場合、シャドウマスク81の走査方向の幅は、133+30+30≒200mmが必要となる。
したがって、シャドウマスク81の短辺長(幅d2)は、200mm以上であることが好ましいと言える。但し、蒸着レートや蒸着膜の膜厚、タクトタイムの許容量が変化すればこの限りではない。
また、本実施の形態において、上記TFT基板10の走査速度は30mm/sとした。
図10は、本実施の形態にかかる蒸着装置50を用いてTFT基板10に所定のパターンを成膜する方法の一例を示すフローチャートである。
以下に、上記蒸着装置50を用いて図10に示す発光層23R・23G・23Bを成膜する方法について、図10に示すフローにしたがって具体的に説明する。
まず、図3に示すように、マスク保持部材87を用いて、マスクテンション機構88を介して、シャドウマスク81を真空チャンバ60内の蒸着源85上に設置(固定)し、自重による撓みや延びが発生しないように、マスクテンション機構88にてテンションをかけて水平に保持する。このとき、蒸着源85とシャドウマスク81との間の距離を、マスク保持部材87によって一定に保持すると同時に、基板走査方向とシャドウマスク81に形成されたストライプ状の開口部82の長軸方向とが一致するように、シャドウマスク81のアライメントマーカ84を用いて位置合わせすることで、マスクユニット80を組み立てる(マスクユニットの準備)。
次に、上記真空チャンバ60にTFT基板10を投入し、該TFT基板10の同色サブ画素列の方向が基板走査方向に一致するように、被成膜基板200であるTFT基板10のアライメントマーカ221を用いて、図10に示すように粗アライメントを行う(S11)。TFT基板10は、自重による撓みが発生しないように、基板保持部材71により保持する。
続いて、TFT基板10とシャドウマスク81との粗アライメントを行い(S12)、TFT基板10とシャドウマスク81との間の隙間g1(基板−マスクギャップ)が一定になるようにギャップ調整を行うと共に、TFT基板10上の発光領域24Rの走査直交方向(y軸方向)の幅の中心とシャドウマスク81の開口部82の走査直交方向の幅の中心とが一致するように、TFT基板10とシャドウマスク81とを対向配置させることにより、TFT基板10とシャドウマスク81との位置合わせを行う(S13)。本実施の形態では、TFT基板10とシャドウマスク81との間の隙間g1が、TFT基板10全体に渡って凡そ200μmとなるようにギャップ調整した。
次に、上記TFT基板10を、30mm/sにて走査しながら、該TFT基板10に、赤色の発光層23Rの材料を蒸着させた。
このとき、上記TFT基板10が、上記シャドウマスク81上を通過するように基板走査を行った。また、シャドウマスク81の開口部82が、赤色のサブ画素2R列に一致するように(即ち開口部82における走査直交方向(y軸方向)の幅の中心が、サブ画素2Rの発光領域24Rの同方向の幅の中心に一致するように)、上記アライメントマーカ84・221を用いて、走査と同時に精密なアライメントを行った(S14)。
上記発光層23Rは、その材料に、3−フェニル−4(1’−ナフチル)−5−フェニル−1,2,4−トリアゾール(TAZ)(ホスト材料)と、ビス(2−(2’−ベンゾ[4,5−α]チエニル)ピリジナト−N,C3’)イリジウム(アセチルアセトネート)(btp2Ir(acac))(赤色発光ドーパント)とを使用し、それぞれの蒸着速度を5.0nm/s、0.53nm/sとして、これら材料(赤色有機材料)を共蒸着させることにより形成した。
蒸着源85から射出された上記赤色有機材料の蒸着粒子は、上記TFT基板10がシャドウマスク81上を通過するときに、シャドウマスク81の開口部82を通じて、TFT基板10におけるシャドウマスク81の開口部82に対向する位置(即ち発光領域24R)に蒸着される。本実施の形態においては、上記TFT基板10がシャドウマスク81上を完全に通過した後には、上記赤色有機材料が、膜厚25nmにて上記TFT基板10の発光領域24Rに蒸着された。
ここで、上記S14におけるアライメントの調整方法について、図11を参照して以下に説明する。
図11は、アライメント調整方法を示すフローチャートである。アライメントの調整は、図11に示すフローに従って行われる。
まず、被成膜基板200である上記TFT基板10の基板位置を、イメージセンサ90にて取り込む(S21)。
次に、上記イメージセンサ90で取り込まれた画像から、画像検出部101にて、上記TFT基板10のアライメントマーカ221およびシャドウマスク81のアライメントマーカ84の画像検出を行う(S22)。
その後、上記画像検出部101にて検出されたアライメントマーカ221・84の画像から、演算部102にて、アライメントマーカ221とアライメントマーカ84とのズレ量を計算し、基板位置の補正値を演算して決定する(S23)。
次いで、モータ駆動制御部103が、上記補正値に基づいてモータ72を駆動することで、基板位置を補正する(S24)。
次いで、補正後の基板位置を再びイメージセンサ90で検出してS21〜S25の工程(ステップ)を繰り返す。
このように、本実施の形態によれば、繰り返し基板位置をイメージセンサ90で検出して基板位置を補正することで、基板走査しながら、基板位置を、TFT基板10上の発光領域24Rの走査直交方向(y軸方向)の幅の中心とシャドウマスク81の開口部82の走査直交方向の幅の中心とが一致するように補正することが可能であり、TFT基板10とシャドウマスク81とを精密アライメントしながら成膜することができる。
上記発光層23Rの膜厚は、往復走査(つまり、TFT基板10の往復移動)並びに走査速度により調整することができる。本実施の形態では、図10に示すように、S14による走査後、TFT基板10の走査方向を反転させ、S14と同様の方法にて、S14における上記赤色有機材料の蒸着位置に、さらに上記赤色有機材料を蒸着させた(S16)。これにより、膜厚50nmの発光層23Rを形成した。
なお、S14〜S16において、TFT基板10における非蒸着領域がシャドウマスク81の開口部82上に位置するとき(例えば、S14に示すステップ終了後、S16で走査方向が反転されるまでの間)は、蒸着源85とシャドウマスク81との間にシャッタ89を挿入し、非蒸着領域に蒸着粒子が付着するのを防いだ(S15)。
ここで、上記S15における、シャッタ89を用いた蒸着制御について、図12および図13を参照して以下に説明する。
図12は、蒸着OFF時の蒸着制御のフローを示すフローチャートである。また、図13は、蒸着ON時の蒸着制御のフローを示すフローチャートである。
まず、蒸着OFF時のフローについて説明する。
図12に示すように、被成膜基板200である上記TFT基板10の基板位置は、図11で説明したように、蒸着処理の間、イメージセンサ90によって絶えず取り込まれている(S31)。
図11で説明したように、画像検出部101は、上記イメージセンサ90で取り込まれた画像から、TFT基板10のアライメントマーカ221およびシャドウマスク81のアライメントマーカ84の画像検出を行っている。画像検出部101は、TFT基板10のアライメントマーカ221として、表示領域210の終端を示す終端マーカを検出することで、図12に示すように、表示領域210の終端を検出する(S32)。
上記したように画像検出部101で表示領域210の終端が検出されると、蒸着ON/OFF制御部104は、蒸着OFF信号を発生させる(S33)。
シャッタ駆動制御部105は、蒸着ON/OFF制御部104から蒸着OFF信号が入力されると、シャッタ89を閉鎖する(S34)。シャッタ89が閉鎖されると、蒸着粒子がマスクに到達しなくなり、蒸着OFFとなる(S35)。
次に、蒸着ON時のフローについて説明する。
図13に示すように、被成膜基板200である上記TFT基板10の基板位置が、蒸着処理の間、イメージセンサ90によって絶えず取り込まれていることは、前記した通りである(S41)。
画像検出部101は、TFT基板10のアライメントマーカ221として、表示領域の始端を示す始端マーカを検出することで、表示領域210の始端を検出する(S42)。
画像検出部101で表示領域210の始端が検出されると、蒸着ON/OFF制御部104は、蒸着ON信号を発生させる(S43)。
シャッタ駆動制御部105は、蒸着ON/OFF制御部104から蒸着ON信号が入力されると、シャッタ89を開放する(S44)。シャッタ89が開放されると、蒸着粒子がマスクに到達するようになり、蒸着ONとなる(S45)。
また、上記S16における往復走査は、以下のようにして行われる。まず、S21〜S24に示すステップで精密アライメントを行いながらTFT基板10を走査し、画像検出部101で表示領域210の終端が検出されると、モータ駆動制御部103によってモータ72を駆動してTFT基板10を反転させる。この間、S31〜S35に示すステップにより蒸着OFFし、S21〜S24に示すステップでTFT基板10の位置補正を行い、S41〜S45に示すステップによって表示領域210の始端で蒸着ONする。そして、S21〜S24に示すステップで再度、精密アライメントを行いながらTFT基板10を走査する。
このようにして、図14の(a)に示したように、走査直交方向(y軸方向)の両側の側面が緩やかな傾斜側面23sとなった発光層23Rが、発光領域24Rを完全に被覆するように形成される。より詳細には、発光層23Rは、その両側の傾斜側面23sを除いた平坦部分23tの走査直交方向の幅が発光領域24Rの同方向の幅と同じ大きさに形成され、且つその傾斜側面23sの同方向の幅が、当該傾斜側面23sと同側の隣の発光領域(例えば24G)と発光領域24Rとの間の非発光領域29の同方向の幅C(例えばC=20μm)以下の幅(例えば幅C以下の幅で且つ幅Cの1/2倍以上の幅(例えば15μm))に形成されている。なお、図14の(a)では、作図便宜上、発光領域24Rの一方側の隣の発光領域24Gのみが図示されるが、発光領域24Rの他方側にも隣の発光領域が存在する。
なお、図14の(a)では、発光層23Rは、発光領域24Rを完全に被覆すると共にその走査直交方向(y軸方向)の幅の中心と発光領域24Rの同方向の中心とが一致する様に形成されるが、シャドウマスク81の開口部82の走査直交方向の中心が発光領域24Rの同方向の中心に対して同方向に相対的に所定距離(具体的には、想定される最大ずれ量(例えば15μm)以下の距離)ずれた場合は、図14の(b)のように、発光層23Rは、その走査直交方向の幅の中心が発光領域24Rの同方向の中心から同方向に上記所定距離ずれて形成されるが、依然として、発光領域24Rを完全に被覆するように形成される。
換言すると、図14の(b)に示すように、シャドウマスク81の開口部82の走査直交方向の中心が発光領域24Rの同方向の中心に対して同方向の一方側に相対的にずれて発光層23Rの同方向の中心が発光領域24Rの同方向の中心に対して上記一方側に上記所定距離ずれた場合でも、発光層23Rは、発光領域24Rの全体を被覆する様に、その走査直交方向の他方側の端部が上記他方側に延設されている。同様に、発光層23Rの走査直交方向の上記一方側の端部も上記一方側に延設されている。またシャドウマスク81の開口部82の走査直交方向の中心が発光領域24Rの同方向の中心に対して上記一方側に相対的にずれて発光層23Rが隣の発光領域(例えば24G)と重なる場合には、発光層23Rにおける上記一方側の傾斜側面23sの部分だけが隣の発光領域24Gに重なるように、上記一方側の傾斜側面23sの走査直交方向の幅Bの長さが設定されている。同様に、上記他方側の傾斜側面23sの走査直交方向の幅Bも設定されている。
なお、この様な設定の例として、発光層23Rの走査直交方向の幅が、発光領域24Rの走査直交方向の幅と各発光領域24R・24G間の領域29の走査直交方向の幅との和よりも大きく設定されたものが考えられる。
本実施の形態では、S16に示すステップ後、上記発光層23Rが形成されたTFT基板10を上記真空チャンバ60から取り出し(S17)、緑色の発光層23G形成用のマスクユニット80並びに真空チャンバ60を用いて、上記発光層23Rの成膜処理と同様にして緑色の発光層23Gを成膜した。
また、このようにして発光層23Gを形成した後、青色の発光層23B形成用のマスクユニット80並びに真空チャンバ60を用いて、上記発光層23R・23Gの成膜処理と同様にして青色の発光層23Bを成膜した。
すなわち、上記発光層23G・23Bの成膜処理では、これら発光層23G・23Bに相当する位置に開口部82を有するシャドウマスク81をそれぞれ準備した。そして、それぞれのシャドウマスク81を、発光層23G・23B形成用の各真空チャンバ60に設置し、それぞれのシャドウマスク81の開口部82が、各サブ画素2G・2B列に一致するようにアライメントを行いながら、TFT基板10を走査して蒸着を行った。
上記発光層23Gは、その材料に、(TAZ)(ホスト材料)と、Ir(ppy)3(緑色発光ドーパント)とを使用し、それぞれの蒸着速度を5.0nm/s、0.67nm/sとして、これら材料(緑色有機材料)を共蒸着させることにより形成した。
また、発光層23Bは、その材料に、TAZ(ホスト材料)と、2−(4’−t−ブチルフェニル)−5−(4’’−ビフェニルイル)−1,3,4−オキサジアゾール(t−Bu PBD)(青色発光ドーパント)とを使用し、それぞれの蒸着速度を5.0nm/s、0.67nm/sとして、これら材料(青色有機材料)を共蒸着させることにより形成した。
なお、上記発光層23G・23Bの膜厚は、それぞれ50nmとした。
以上の工程によって、発光層23R・23G・23Bが赤(R)、緑(G)、青(B)にパターン形成されたTFT基板10を得た。
以上のように、本実施の形態によれば、上記した蒸着装置50を有機EL表示装置1の製造装置として使用し、上記した蒸着方法を用いて有機EL表示装置1を製造することで、従来と比較して、発光層23R・23G・23Bが隣の発光領域と重なった場合でも混色の度合いを低減でき、且つ発光層23R・23G・23Bのパターンずれが生じた場合でも膜(発光層)の欠落を防止できる有機EL表示装置1を提供できる。
即ち、図14の(a)に示すように、本実施の形態の発光層(例えば23R)は、発光層23Rにおけるその両側の傾斜側面23sを除く平坦部分23tにおける走査直交方向(y軸方向)の幅が発光領域24Rの同方向の幅と同じ長さに形成され、且つその両側の側面は緩やかな傾斜側面23sに形成され、その傾斜側面23sの走査直交方向の幅Bが非発光領域29の同方向の幅C(例えばC=20μm)以下の幅(例えば幅C以下の幅で且つ幅Cの1/2倍以上の幅(例えば15μm))に形成されている。
従って、図14の(a)に示すように、シャドウマスク81の開口部82の中心と発光領域24Rの中心とが一致する場合(即ち発光層23Rのパターンずれが無い場合)は、発光層23Rは、隣の発光領域(例えば24G)と重なること無く、発光領域24Rを全膜厚で完全に被覆する。よって、混色および膜の欠落は発生しない。
これに対して、図14の(b)に示すように、開口部82の走査直交方向(y軸方向)の中心が発光領域24Rの同方向の中心に対して同方向の一方側に所定距離(例えば12μm)ずれて発光層23Rのパターンがずれた場合でも、発光層23Rは、発光領域24Rを完全に被覆するので、不完全混色領域F1および膜厚低下領域F2は発生するが、膜の欠落および完全混色は発生しない。
なお、不完全混色領域F1は、発光層23Rの一方側の傾斜側面23sの部分が隣の発光領域(例えば24G)に重なる領域であるが、この領域F1では、傾斜側面23sでの膜厚は発光層23R・23G・23Bの全膜厚(即ち平坦部分23tの膜厚)よりも薄いため、混色への影響が従来の場合に比べてより小さい。
また、膜厚低下領域F2は、発光層23Rの他方側の傾斜側面23sが発光領域24Rに重なる領域であるが、この領域F2では、発光領域24Rは、発光層23Rの傾斜側面23sにより被覆されるため、発光層23Rにより全膜厚で被覆される場合と同一の特性(発光特性)は得られないが、膜の欠落ではないため、非発光にはならず、且つリーク電流も発生しない。このように、本実施の形態では、発光層23Rのパターンずれが生じても、混色の度合いを低減でき且つ膜の欠落を防止できる。
なお、本実施の形態では、上述のように、開口部82の走査直交方向の幅と発光領域24Rの同方向の幅とが同じ大きさの場合(即ち発光層23Rの走査直交方向の幅と発光領域24Rの同方向の幅とが同じ大きさの場合)について説明したが、そのように限定されない。例えば図18の(a)に示すように、開口部82の走査直交方向(y軸方向)の幅が発光領域の同方向の幅よりも大きい場合(即ち発光層23Rの走査直交方向の幅が発光領域24Rの同方向の幅よりも大きい場合)であってもよい。なお、図18の(a)では、発光層23Rの端が隣の発光領域24Gに接している。
ここで、シャドウマスク81の開口部82の走査直交方向(y軸方向)の中心が発光領域の同方向の中心に対して同方向の一方側に所定距離(例えば12μm)ずれて発光層23Rのパターンがずれると、図18の(b)のようになる。この場合、図14の(b)と比べて、不完全混色領域F1の幅は増大し、膜厚低下領域F2の幅は減少する。即ち、開口部82の幅を変えることで、各領域F1・F2の割合を変化させ、これにより、発光層23Rの特性の低下の影響が最も小さい条件を選択することができる。
なお、本実施の形態では、発光層23Rは、例えば下記の様に形成されれば、どの様な寸法でも良い。即ち、発光層23Rの平坦部分23tの走査直交方向の幅は、発光領域24Rの同方向の幅以上の大きさに形成され、発光層23Rの傾斜側面23sの走査直交方向の幅Bは、当該傾斜側面23sと同側の隣の発光領域(例えば24G)と発光領域24Rとの間の非発光領域29の同方向の幅Cよりも小さい幅(例えば幅Cよりも小さい幅で且つ幅Cの半分より大きい幅)に形成され、発光層23Rの走査直交方向の幅は、発光領域24Rの同方向の幅と、発光領域24Rの両側の非発光領域29の同方向の幅の各々とを加えた幅以下に形成される。
なお、上記の説明では発光層23Rの場合で説明したが、発光層23G・23Bについても同様である。
これに対して、従来の蒸着方法を用いて製造された有機EL表示装置では、発光層23R・23G・23Bの走査直交方向の端部が急峻に形成されるので、膜の欠落の防止と混色の度合いの低減との両方を同時に実現できない。
即ち、例えば図19の(a)に示すように、シャドウマスク81の開口部82の走査直交方向の幅が標準的な大きさの場合(即ち開口部82の走査直交方向の端が非発光領域29の同方向の幅の中心に位置する場合)であって、開口部82の走査直交方向の幅の中心と発光領域(例えば24R)の同方向の幅の中心とが一致する場合は、発光領域24Rは発光層23Rにより全膜厚で被覆される。なお、この場合は、非発光領域29の走査直交方向の幅Cは20μmなので、発光層23Rと隣の発光領域(例えば24G)との間のマージンは10μmとなる。
この場合に対して、開口部82の走査直交方向(y軸方向)の中心が発光領域24Rの同方向の中心に対して同方向の一方側に所定距離(例えば12μm)ずれて発光層23Rのパターンがずれた場合は、図19の(b)に示すように、完全混色領域F3と完全欠落領域F4とが発生する。完全混色領域F3は、発光層23Rが隣の発光領域(例えば24G)に全膜厚で重なる領域であり、完全欠落領域F4は、発光層23Rが完全に欠落する領域である。
完全混色領域F3では、発光層23Rが隣の発光領域24Gに全膜厚で重なるため、混色の影響が強く現れる。一方、完全欠落領域F4では、発光層23Rが存在しないため、その領域F4を流れる電流はリーク電流となる。リーク電流は、発光に寄与する電流を少なくし、画素の輝度が低下するばかりか、電極間の短絡や発熱によって画素の点灯不良も発生させる。従って、有機EL表示装置の信頼性が低下する。
完全混色領域F3を無くすために、図20の(a)に示すように、シャドウマスク81の開口部82の走査直交方向(y軸方向)の幅を狭くする場合を考える。この場合は、開口部82の走査直交方向の中心と発光領域24Rの同方向の中心とは一致しており、発光層23Rと隣の発光領域24Gとの間のマージンは例えば15μmである。
この場合に対して、図20の(b)に示すように、開口部82の走査直交方向(y軸方向)の中心が発光領域24Rの同方向の中心に対して同方向の一方側に所定距離(例えば12μm)ずれて発光層23Rのパターンがずれると、発光層23Rと隣の発光領域24Gとの間にはマージンが存在するので、完全混色領域F3は発生しないが、発光領域24Rの他方側の部分では、図19の(b)と比べて、完全欠落領域F4が拡大して悪化する。
一方、完全欠落領域F4を無くすために、図21の(a)に示すように、開口部82の走査直交方向(y軸方向)の幅を広くする場合を考える。この場合は、開口部82の走査直交方向の中心と発光領域24Rの同方向の中心とは一致しており、発光層23Rと隣の発光領域24Gとの間のマージンは例えば5μmである。
この場合に対して、図21の(b)に示すように、開口部82の走査直交方向(y軸方向)の中心が発光領域24Rの同方向の中心に対して同方向の一方側に所定距離(例えば12μm)ずれて発光層23Rのパターンがずれると、発光領域24Rには完全欠落領域F4は発生しないが、隣の発光領域24Gでは、図19の(b)と比べて、完全混色領域F3の幅が拡大して悪化する。なお、上記の説明では発光層23Rの場合で説明したが、発光層23G・23Bについても同様である。
以上のように、従来の蒸着方法を用いて製造された有機EL表示装置では、開口部82の発光領域24R・24G・24Bに対する相対的なずれが非発光領域29の幅Cの1/2倍以上の場合には、開口部82の走査直交方向の幅をどのように調整しても、完全混色領域F3および完全欠落領域F4といった不具合が発生する。しかし本実施の形態では、上述のように、不完全混色領域F1は発生するが、完全混色領域F3および完全欠落領域F4といった不具合は発生しない。
発光層23R・23G・23Bのずれる量は、シャドウマスク81と被成膜基板200(TFT基板10)との位置合わせ精度および各々の寸法精度の合算したものとなる。即ち、上記不具合を改善するためには、(1)上記精度を向上する、(2)非発光領域の幅を広くする、の2つの方法が考えられる。しかし、上記(1)の方法は、製造装置の性能に依存し、向上することは容易ではない。上記(2)の方法に関しては、発光領域の幅を小さくすることで対応できるが、その分、発光面積が小さくなるため、同一輝度を得るためには、より大きな電流密度を必要とする。電流密度が大きくなると寿命が短くなる(即ち発光強度の経時劣化が早くなる)ため、有機EL表示装置の信頼性が低下する。さらには、発光領域間の距離が広がるために、粒度感のある表示画像(即ち均一な面状ではなく、粒の集まりのように見える状態)になってしまう。したがって、表示品位が低下することになる。
本実施の形態では、上記(1)のように、製造装置の性能に依存しないので、容易に行うことができ、且つ上記(2)のように、非発光領域の幅を広くしないので、表示品位の低下を招かない。
なお、本実施の形態では、発光層(蒸着膜)23R・23G・23Bの側面の定義を、「開口部82の走査直交方向の一方側の端(即ち発光層23R・23G・23Bの平坦部分23tの一方側の端)から同側の発光層23R・23G・23Bの端(即ち膜厚ゼロとなる地点)までの領域」として説明したが、このような定義に限定されない。例えば、「発光層23R・23G・23Bの端部の膜厚が低下した領域」と定義してもよく、更に「X%膜厚が低下した所を側面の始端とする」と定義してもよい。なお、上記「始端」とは、発光層23R・23G・23Bの平坦部分23tと傾斜側面23sの境界部分である。
なお、本実施の形態では、シャドウマスク81と被成膜基板200(TFT基板10)との間の隙間g1を調整することで、発光層23R・23G・23Bの傾斜側面23sを上述のように緩やかな斜面に形成したが、シャドウマスク81の厚さd81(図3参照)を調整することで、発光層23R・23G・23Bの傾斜側面23sを上述のように緩やかな斜面に形成してもよい。即ち、厚さd81を大きくすると、基板直交方向(y軸方向)に大きな速度成分を持った蒸着粒子が開口部82を通過し難くなるので、傾斜側面23sの幅Bは小さくなり、厚さd81を小さくすると、基板直交方向(y軸方向)に大きな速度成分を持った蒸着粒子が開口部82を通過し安くなるので、傾斜側面23sの幅Bは大きくなる。
なお、本実施の形態では、上記マスクユニット80が、真空チャンバ60内に固定配置された構成としたが、本実施の形態はこれに限定されるものではない。
上記蒸着装置50は、上記基板移動機構70に代えて、被成膜基板200を固定する基板保持部材71(例えば静電チャック)を備えるとともに、上記マスクユニット80を、上記シャドウマスク81と蒸着源85との相対的な位置を保ったまま被成膜基板200に対して相対移動させるマスクユニット移動機構(マスクユニット移動手段)を備えていてもよい。あるいは、基板移動機構70およびマスクユニット移動機構の両方を備えていてもよい。
すなわち、上記被成膜基板200およびマスクユニット80は、その少なくとも一方が相対移動可能に設けられていればよく、何れを移動させる場合であっても、本発明の効果を得ることができる。
上記したように被成膜基板200に対してマスクユニット80を相対移動させる場合、上記マスクユニット80は、例えばマスク保持部材87(例えば同一のホルダ)ごと、シャドウマスク81および蒸着源85を被成膜基板200に対して相対移動させる。これにより、上記シャドウマスク81と蒸着源85との相対的な位置を保ったまま被成膜基板200に対して上記マスクユニット80を相対移動させることができる。
このように、被成膜基板200に対してマスクユニット80を相対移動させる場合には、上記シャドウマスク81と蒸着源85とは、例えば、同一のホルダ(保持部材、保持手段)にて保持されることで、一体化されていることが好ましい。
但し、上記したようにマスクユニット80に対して被成膜基板200を相対移動させる場合には、上記シャドウマスク81と蒸着源85とは、相対的に位置が固定されていれば、必ずしも一体化されている必要はない。
例えば、上記マスクユニット80は、蒸着源85が真空チャンバ60の内壁における例えば底壁に固定されるとともに、マスク保持部材87が、上記真空チャンバ60の内壁の何れかに固定されることで、上記シャドウマスク81と蒸着源85との相対的な位置が固定されていても構わない。
また、上記シャドウマスク81の開口部82は、上記蒸着源85における射出口86の配置に合わせて、各射出口86が、平面視で何れかの開口部82内に位置するとともに、開口部82と射出口86とが1対1に対応して設けられている場合を例に挙げて説明したしかしながら、本実施の形態は、これに限定されるものではない。開口部82と射出口86とは、必ずしも対向配置されている必要はなく、また、必ずしも1対1に対応していなくてもよい。
具体的には、開口部82のピッチpと射出口86のピッチとは一致しなくてもよい。また、開口部82の幅d5あるいは幅d6と射出口86の開口幅(開口径)とは一致していなくてもよい。例えば、図1に示す例において、射出口86の開口径は、開口部82の幅d6よりも大きくても小さくても構わない。また、一つの開口部82に対して複数の射出口86が設けられていてもよく、複数の開口部82に対して一つの射出口86が設けられていてもよい。また、複数の射出口86のうち一部(少なくとも一つ)の射出口86、あるいは、射出口86の一部の領域が、非開口部(つまり、シャドウマスク81における開口部82以外の領域(例えば開口部82・82間の領域))に対向して設けられていても構わない。
また、材料利用効率の向上の観点からは、開口部82と射出口86とが1対1に対応していることが望ましい。
また、本実施の形態では、シャドウマスク81の開口部82および蒸着源85の射出口86が、一次元に配列されている場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本実施の形態はこれに限定されるものではない。シャドウマスク81の開口部82と蒸着源85の射出口86とは、それぞれ、互いに対向して配置されていればよく、二次元に配列されていても構わない。
また、本実施の形態では、シャドウマスク81の開口部82および蒸着源85の射出口86が、それぞれ複数設けられている場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本実施の形態はこれに限定されるものではない。上記シャドウマスク81は、開口部82を少なくとも1つ備えていればよく、蒸着源85は、射出口86を少なくとも1つ備えていればよい。
また、本実施の形態では、シャドウマスク81が、スリット状の開口部82を有している場合を例に挙げて説明した。しかしながら、上記開口部82の形状は、所望の蒸着パターンが得られるように適宜設定すればよく、特に限定されるものではない。
また、本実施の形態では、基板移動機構70が、基板保持部材71として静電チャックを備えている場合を例に挙げて説明した。このように、被成膜基板200が静電チャックにより保持されていることで、被成膜基板200の自重による撓みの発生を効果的に防止することができる。
しかしながら、本実施の形態はこれに限定されるものではなく、被成膜基板200の大きさによっては、例えば、上記基板保持部材71としては、基板にテンションを掛けて機械的に挟んで保持するローラ等の保持部材を用いても構わない。
また、本実施の形態では、シャッタ89として、シャドウマスク81と蒸着源85との間に進退可能なシャッタが設けられている場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本実施の形態は、これに限定されるものではなく、例えば、蒸着源85として、ON/OFF切り替えが可能な蒸着源85を使用し、被成膜基板200における、蒸着不要な部分がシャドウマスク81の開口領域(つまり、開口部82に対向する領域)に位置する場合には、蒸着をOFFし、蒸着分子が飛翔しないようにしてもよい。
例えば、シャッタ89として、蒸着源85の射出口86を閉鎖することで蒸着粒子の射出(放出)を止めるシャッタ89が、蒸着源85に設けられている構成としてもよい。
あるいは、上記射出口86にシャッタ89を設ける代わりに、蒸着ON信号あるいは蒸着OFF信号に基づいて、蒸着源85の電源をON/OFFすることで、蒸着粒子の発生そのものを停止させる構成としても構わない。
また、本実施の形態では、前記したように、TFT基板10側から光を取り出すボトムエミッション型の有機EL表示装置1の製造方法を例に挙げて説明した。しかしながら、本実施の形態はこれに限定されるものではない。本発明は、封止基板40側から光を取り出すトップエミッション型の有機EL表示装置1にも好適に適用することができる。
また、本実施の形態では、TFT基板10および封止基板40の支持基板としてガラス基板を用いる場合を例に挙げて説明したが、本実施の形態はこれに限定されるものではない。
これらTFT基板10並びに封止基板40における各支持基板としては、有機EL表示装置1がボトムエミッション型の有機EL表示装置である場合、ガラス基板以外に、例えば、プラスチック基板等の透明基板を用いることもできる。一方、上記有機EL表示装置1がトップエミッション型の有機EL表示装置である場合には、上記支持基板としては、上記したような透明基板以外に、例えば、セラミックス基板等の不透明な基板を用いることもできる。
また、本実施の形態では、陽極(本実施の形態では、第1電極21)が、マトリクス状に形成されている場合を例に挙げて説明した。しかしながら、上記陽極としては、有機EL層に正孔を供給する電極としての機能を有していれば、その形状、材質、並びに大きさは、特に限定されるものではなく、例えばストライプ状に形成されていても構わない。但し、有機EL素子の性質上、陽極および陰極のうち少なくとも一方は透明であることが好ましい。一般的には、透明な陽極が用いられる。
〔実施の形態2〕
本発明の実施の他の形態について図22および図23に基づいて説明すれば以下の通りである。
本発明の実施の他の形態について図22および図23に基づいて説明すれば以下の通りである。
実施の形態1では、発光層23R・23G・23Bの傾斜側面23sは、均一な斜面に形成されたが、この実施の形態では、傾斜側面23sは、不均一な斜面に形成される。
より詳細には、本実施の形態での傾斜側面23sは、図22の(a)に示すように、その走査直交方向(y軸方向)の両端部23p・23rの傾斜がより緩やかな傾斜になっており、その走査直交方向の中央部23qの傾斜が最も大きな傾斜となるように形成されている。
この傾斜側面23sでは、図22の(b)に示すように、両端部23p・23rの傾斜がより緩やかで中央部23qにかけて傾斜が大きくなるため、発光層23Rのパターンがずれて、不完全混色領域F1および膜厚低下領域F2が発生しても、実施の形態1と比べて、それら各領域F1・F2の影響をより緩和することができる。
即ち、図22の(b)に示すように、不完全混色領域F1では、発光領域24Rに形成された発光層23Rの一方側の傾斜側面23sの同側の端部23pは、隣の発光領域(例えば24G)に重なるが、当該端部23pでは、その傾斜は実施の形態1の場合よりも緩やかであるため、その膜厚はより薄くなり、不完全混色の影響をより緩和する。一方、膜厚低下領域F2では、発光領域24Rにおいて、他方側の傾斜側面23sにより膜厚低下が発生するが、その傾斜側面23sの一方側の端部23rでは、その傾斜が実施の形態1の場合よりも緩やかであるために膜厚の低下はより小さくなり、膜厚低下の影響をより緩和する。
従って、本実施の形態での傾斜側面23sによれば、実施の形態1よりも発光層23Rのパターンずれによる影響をより小さくでき、より高い信頼性の有機EL表示装置を実現できる。なお、上記の説明では発光層23Rの場合で説明したが、発光層23G・23Bについても同様である。
なお、図22の(a)に示すような傾斜側面23sの傾斜形状としては、両端部23p・23rの傾斜が緩やかで中央部23qにかけて傾斜が大きくなれば、自由な形状を選択できる。一例としては正弦関数形状がある。
例えば図23に示すように、発光層23Rの平坦部分(即ち傾斜側面23sを除いた部分)23tの最大膜厚をH0とし、傾斜側面23sの走査直交方向の幅をBとし、傾斜側面23sの始端T1側(平坦部分23t側)から終端T2側(平坦部分23tの反対側)へと走査直交方向(y軸方向)に沿ってxだけ離れた位置での発光層23Rの膜厚をH(x)とすると、H(x)は式1により表される。
式1において、傾斜の絶対値の最大kmaxは、式2となる。
kmaxは、実施の形態1の図15における傾斜側面23sの傾斜と比べて、π/2倍となっている。即ち、本実施の形態での傾斜側面23sの傾斜形状を用いる場合は、傾斜側面23sの傾斜形状は、その傾斜の絶対値の最大が(π/2)×1/200以下であるもの、と換言できる。
〔実施の形態3〕
本発明の実施の他の形態について図24および図25に基づいて説明すれば以下の通りである。
本発明の実施の他の形態について図24および図25に基づいて説明すれば以下の通りである。
実施の形態1では、シャドウマスク81と被成膜基板200との間の隙間g1を調整することで、傾斜側面23sの幅B(従って傾斜(H/B))を調整したが、この実施の形態では、さらに制限板を用いて傾斜側面23sの幅Bを調整する。以下、図24および図25を用いて、この実施の形態にかかる蒸着方法および蒸着装置を説明する。
この実施の形態にかかる蒸着装置150は、図24に示すように、実施の形態1の蒸着装置50において、制限板300を更に備えている。制限板300は、シャドウマスク81と蒸着源85との間において、シャドウマスク81に対して平行に配置され且つ蒸着源85に対して所定間隔の隙間g3(図25参照)を空けて配置されており、シャドウマスク81および蒸着源85に対して相対的に固定されている。
制限板300は、例えば平面視矩形状で所定の厚さd300の板状に形成されている。制限板300の長辺300aの幅d300aは、例えば、シャドウマスク81の長辺81aの幅d1と同程度の大きさに形成され、制限板300の短辺300bの幅d300bは、例えば、シャドウマスク81の短辺81bの幅d2と同程度の大きさに形成されている。なお、制限板300とシャドウマスク81の各々の長辺300a・81aは互いに平行に配置され、制限板300とシャドウマスク81の各々の短辺300b・81bは互いに平行に配置されている。
制限板300には、複数の開口部300Aが形成されている。各開口部300Aはそれぞれ、平面視で制限板300の短辺300bに沿って伸びた矩形状に形成されており、蒸着源85の各射出口86に対向配置する様に、制限板300の長辺300aに沿って一定間隔で配置されている。
この蒸着装置および蒸着方法では、図25に示すように、蒸着源85の各射出口86から射出された蒸着粒子は、それが射出された射出口86に対向配置する開口部300Aを通過し、更にシャドウマスク81の開口部82を通過して被成膜基板200に蒸着して蒸着膜211(例えば発光層23R)を形成する。なお、蒸着膜211を形成する蒸着粒子が必ず各開口部300A・82を通過する様に、制限板300およびシャドウマスク81が設計されている。
その際、蒸着源85の各射出口86から射出された蒸着粒子は、ある広がりを持って射出されるが、この蒸着粒子が開口部300Aに入射すると、走査直交方向(y軸方向)の速度成分が大きい蒸着粒子は、制限板300に付着して開口部82に到達する事ができない。即ち制限板300は、開口部82に入射する蒸着粒子の、走査直交方向(y軸方向)に沿って見た入射角度を制限する。ここでは、開口部82に入射する蒸着粒子の上記入射角度は、蒸着粒子の飛翔方向のz軸に対する角度により定義される。
なお、制限板300の各開口部300Aの基板走査方向(x軸方向)の幅d301bは十分大きく設定されるので、開口部82に入射する蒸着粒子の、基板走査方向(x軸方向)に沿って見た入射角度は、制限されない。
このように、本実施の形態では、制限板300により、大きな入射角度(正確には走査直交方向に沿って見た入射角度)で開口部82に入射する蒸着粒子が制限される。よって、制限板300の各開口部300Aの幅d301a、制限板300の厚さd300、および、蒸着源85と制限板300との隙間g3を各々調整することで、蒸着膜211(即ち発光層23R・23G・23B)の傾斜側面23sの幅B(図23参照)を調整することができる。即ち、幅d301aを大きくし、または厚さd300を小さくし、または隙間g3を小さくすると、傾斜側面23sの幅Bは大きくなり、他方、幅d301aを小さくし、または厚さd300を大きくし、または隙間g3を大きくすると、傾斜側面23sの幅Bは小さくなる。
以上のように、本実施の形態によれば、制限板300の開口部300Aの幅d301a、制限板300と蒸着源85との隙間g3、および制限板300の厚さd300の何れかが調整されることで、簡単に蒸着膜211をその側面が緩やかな傾斜側面23sとなる様に形成できる。
なお、上記の実施の形態では、本発明にかかる蒸着方法および蒸着装置を発光層23R・23G・23Bの形成に適用したが、第1電極21、第2電極26、正孔注入層兼正孔輸送層22、電子輸送層24、電子注入層25、正孔注入層27、正孔輸送層28R・28G・28B等の形成にも適用可能である。
〔要点概要〕
以上のように、本発明の実施の形態にかかる被成膜基板は、上記傾斜側面を除く上記蒸着膜の上記所定方向の幅は、上記蒸着領域の上記所定方向の幅以上であることが望ましい。
以上のように、本発明の実施の形態にかかる被成膜基板は、上記傾斜側面を除く上記蒸着膜の上記所定方向の幅は、上記蒸着領域の上記所定方向の幅以上であることが望ましい。
上記の構成によれば、傾斜側面を除く蒸着膜(即ち蒸着膜の平坦部分)の所定方向の幅は、蒸着領域の所定方向の幅以上であるので、傾斜側面を除く蒸着膜の所定方向の幅に関して、蒸着領域の所定方向の幅の全体に蒸着膜の全膜厚を重ねるために最低限必要な幅を確保できる。
また、本発明の実施の形態にかかる被成膜基板は、上記傾斜側面の上記所定方向の幅は、上記各蒸着領域間の領域の上記所定方向の幅以下であることが望ましい。
上記の構成によれば、傾斜側面の所定方向の幅は、各蒸着領域間の領域の所定方向の幅以下であるので、蒸着膜の被成膜基板に対する相対的なずれが生じても、蒸着膜の傾斜側面が隣の蒸着領域に重なることを抑制できる。
また、本発明の実施の形態にかかる被成膜基板は、上記蒸着膜の上記所定方向の中心と上記蒸着領域の上記所定方向の中心との上記所定方向の最大ずれ量は、上記各蒸着領域間の領域の上記所定方向の幅の1/2倍の長さ以上であるものである。
上記の構成によれば、蒸着膜の所定方向の中心と蒸着領域の所定方向の中心との所定方向の最大ずれ量は、各蒸着領域間の領域の所定方向の幅の1/2倍の長さ以上である。よって、この様な場合でも、蒸着領域に蒸着膜の欠落および短絡が発生することを防止できると共に混色の度合いを低減できる。
また、本発明の実施の形態にかかる被成膜基板は、上記傾斜側面の上記所定方向の幅をBとし、上記蒸着膜における上記傾斜側面を除く部分の膜厚をHとすると、上記傾斜側面の傾斜H/Bは1/200以下であることが望ましい。
上記の構成によれば、傾斜側面の傾斜は1/200以下であるので、傾斜側面が平面の場合において、蒸着膜における傾斜側面の部分が隣の蒸着領域に重なったときの混色を効果的に低減できる。
また、本発明の実施の形態にかかる被成膜基板は、傾斜側面の傾斜は、その上記所定方向の中央で最大となり、その上記所定方向の両端で緩やかになることが望ましい。
上記の構成によれば、傾斜側面の傾斜は、その所定方向の中央で最大となり、その所定方向の両端で緩やかになるので、傾斜側面における所定方向の始端(即ち蒸着膜の平坦部分側の端部)側では、蒸着膜の膜厚があまり薄くならず、他方、傾斜側面における所定方向の終端(即ち蒸着膜の平坦部分側と反対側の端部)側では、蒸着膜の膜厚はより薄くなる。よって、蒸着膜の傾斜側面の上記始端側が蒸着領域に重なったときは、当該始端側での膜厚の減少を抑制でき、また蒸着膜の傾斜側面の上記終端側が隣の蒸着領域に重なったときは、当該終端側による混色をより一層低減できる。
また、本発明の実施の形態にかかる被成膜基板は、上記傾斜側面の上記所定方向の幅をBとし、上記蒸着膜における上記傾斜側面を除く部分の膜厚をHとすると、上記傾斜側面の傾斜H/Bは(π/2)×1/200以下であることが望ましい。
上記の構成によれば、蒸着膜の傾斜側面の所定方向の幅をBとし、蒸着膜における傾斜側面を除く部分の膜厚をHとすると、傾斜側面の傾斜は(π/2)×1/200以下であるので、傾斜側面が曲面の場合において、蒸着膜の傾斜側面が隣の蒸着領域に重なったときの混色を効果的に低減できる。
また、本発明の実施の形態にかかる被成膜基板は、上記傾斜側面の傾斜は、余弦関数により規定されることが望ましい。
上記の構成によれば、傾斜側面の傾斜は余弦関数により規定されるので、既知の関数を利用できる。
また、本発明の実施の形態にかかる被成膜基板は、上記蒸着膜における上記傾斜側面を除く部分の最大膜厚をH0とし、上記傾斜側面の上記所定方向の幅をBとし、上記傾斜側面の上記部分側の端部から反対側へと上記所定方向に沿ってxだけ離れた位置での上記蒸着膜の膜厚をH(x)とすると、H(x)は式1により表されることが望ましい。
上記の構成によれば、傾斜側面の傾斜は略余弦関数により規定されるので、既知の関数を利用できる。
また、本発明の実施の形態にかかる被成膜基板は、少なくとも1つの上記蒸着膜は、その一方の上記傾斜側面が上記一の蒸着領域の隣の蒸着領域と重なることが望ましい。
上記の構成によれば、蒸着膜が被成膜基板に対して所定方向に相対的にずれることで、蒸着膜は、その一方側の傾斜側面が蒸着領域の隣の蒸着領域と重なるが、傾斜側面のために混色の度合いが低減される。
また、本発明の実施の形態にかかる被成膜基板は、上記蒸着膜は、その対応する上記蒸着領域の全体を被覆するものである。
上記の構成によれば、蒸着膜は、その対応する蒸着領域の全体を被覆するので、蒸着領域に蒸着膜の欠落および短絡が発生することを防止できる。
また、本発明の実施の形態かかる有機EL表示装置は、上記の何れかに記載の被成膜基板を用いた有機EL表示装置であって、上記被成膜基板上に、少なくとも、第1の電極と、発光層を含む有機層と、第2電極とをこの順を備え、上記有機層の少なくとも1つの層が上記蒸着膜であることが望ましい。
上記の構成によれば、上記有機層の少なくとも1つの層に関して上記被成膜基板の効果を奏する有機EL表示装置を実現できる。
本発明の蒸着方法および蒸着装置は、例えば、有機EL表示装置における有機層の塗り分け形成等の成膜プロセスに用いられる、有機EL表示装置の製造装置並びに製造方法等に好適に用いることができる。さらに、本発明の蒸着方法および蒸着装置は、パターン形成された膜がずれることで他の領域に影響を与えるような被成膜基板を製造する場合においても、適用することができる。
1 有機EL表示装置
2 画素
2R・2G・2B サブ画素
10 TFT基板(被成膜基板)
20 有機EL素子
23R・23G・23B 発光層(有機層、蒸着膜)
23s 傾斜側面
23t 平坦部分
80 マスクユニット
81 シャドウマスク(蒸着マスク)
86 射出口
86x ノズル開口長
86y ノズル開口幅
210 表示領域
210s 入射角が制限された領域
210s1・210s2 領域210sの端部
211 蒸着膜
H 平坦部分の膜厚
B 傾斜側面の幅
NA・NB 有効範囲
x 基板走査方向に沿った方向
y 基板走査方向に直交した方向に沿った方向(所定方向)
2 画素
2R・2G・2B サブ画素
10 TFT基板(被成膜基板)
20 有機EL素子
23R・23G・23B 発光層(有機層、蒸着膜)
23s 傾斜側面
23t 平坦部分
80 マスクユニット
81 シャドウマスク(蒸着マスク)
86 射出口
86x ノズル開口長
86y ノズル開口幅
210 表示領域
210s 入射角が制限された領域
210s1・210s2 領域210sの端部
211 蒸着膜
H 平坦部分の膜厚
B 傾斜側面の幅
NA・NB 有効範囲
x 基板走査方向に沿った方向
y 基板走査方向に直交した方向に沿った方向(所定方向)
Claims (13)
- 所定方向に配列された複数の蒸着領域の各々に蒸着膜が形成された被成膜基板であって、
上記蒸着膜は、上記所定方向の両側に、上記被成膜基板の法線方向に対して傾斜した傾斜側面を有し、
上記蒸着膜の上記所定方向の幅が、上記蒸着領域の上記所定方向の幅と上記各蒸着領域間の領域の上記所定方向の幅との和よりも大きいことを特徴とする被成膜基板。 - 上記傾斜側面を除く上記蒸着膜の上記所定方向の幅は、上記蒸着領域の上記所定方向の幅以上であることを特徴とする請求項1に記載の被成膜基板。
- 上記傾斜側面の上記所定方向の幅は、上記各蒸着領域間の領域の上記所定方向の幅以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の被成膜基板。
- 上記蒸着膜の上記所定方向の中心と上記蒸着領域の上記所定方向の中心との上記所定方向の最大ずれ量は、上記各蒸着領域間の領域の上記所定方向の幅の1/2倍の長さ以上であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の被成膜基板。
- 上記傾斜側面の上記所定方向の幅をBとし、上記蒸着膜における上記傾斜側面を除く部分の最大膜厚をHとすると、上記傾斜側面の傾斜H/Bは1/200以下であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の被成膜基板。
- 上記傾斜側面の傾斜は、その上記所定方向の中央で最大となり、その上記所定方向の両端で上記中央における傾斜よりも緩やかになることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の被成膜基板。
- 上記傾斜側面の上記所定方向の幅をBとし、上記蒸着膜における上記傾斜側面を除く部分の最大膜厚をHとすると、上記傾斜側面の傾斜H/Bは(π/2)×1/200以下であることを特徴とする請求項6に記載の被成膜基板。
- 上記傾斜側面の傾斜は、余弦関数により規定されることを特徴とする請求項6に記載の被成膜基板。
- 少なくとも1つの上記蒸着膜は、その一方の上記傾斜側面が当該蒸着膜が形成されている蒸着領域の隣の蒸着領域と重なることを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載の被成膜基板。
- 上記蒸着膜は、その対応する上記蒸着領域の全体を被覆することを特徴とする請求項1〜10の何れか1項に記載の被成膜基板。
- 請求項1〜11の何れか1項に記載の被成膜基板を用いた有機EL表示装置であって、
上記被成膜基板上に、少なくとも、第1の電極と、発光層を含む有機層と、第2電極とをこの順を備え、
上記有機層の少なくとも1つの層が上記蒸着膜であることを特徴とする有機EL表示装置。 - 被成膜基板において所定方向に配列された複数の蒸着領域の各々に蒸着膜を形成する蒸着方法であって、
上記蒸着領域に対応する開口部を有する蒸着マスクと、上記蒸着マスクに対向配置された蒸着源とを備えたマスクユニットを準備する準備工程と、
上記蒸着マスクと上記被成膜基板との間の所定方向の相対的な位置関係を合わせる位置合わせ工程と、
上記蒸着源からの蒸着粒子を上記開口部を介して上記被成膜基板に蒸着させることで、上記蒸着領域に上記蒸着膜を形成する形成工程と、
を備え、
上記形成工程では、
上記蒸着膜は、その対応する上記蒸着領域を被覆すると共に、その上記所定方向の両側に、上記被成膜基板の法線方向に対して傾斜した傾斜側面を有し、上記蒸着膜の上記所定方向の幅が、上記蒸着領域の上記所定方向の幅と上記各蒸着領域間の領域の上記所定方向の幅との和よりも大きくなるように形成されることを特徴とする蒸着方法。
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