成膜方法及び発光装置の作製方法
【課題】材料の無駄を減らし利用効率を向上させ、かつ被成膜基板に微細なパターンの薄膜を形成する成膜方法を提供することを課題の一とする。また、このような成膜方法を用いて発光素子を形成し、高精細な発光装置を低コストで作製することを課題の一とする。
【解決手段】基板上に光吸収層及び材料層が形成された成膜用基板に、基板を透過させて光吸収層に光を照射することによって、選択的に材料層に含まれる材料を、対向して配置された被成膜基板へ成膜する。光吸収層を選択的に形成することによって、被成膜基板に成膜される膜は、光吸収層のパターンを反映した微細なパターンで選択的に成膜することができる。材料層の形成は、基板及び光吸収層上に、有機化合物材料を含む粉体を散布し、加熱処理によって固定させて行う。
【解決手段】基板上に光吸収層及び材料層が形成された成膜用基板に、基板を透過させて光吸収層に光を照射することによって、選択的に材料層に含まれる材料を、対向して配置された被成膜基板へ成膜する。光吸収層を選択的に形成することによって、被成膜基板に成膜される膜は、光吸収層のパターンを反映した微細なパターンで選択的に成膜することができる。材料層の形成は、基板及び光吸収層上に、有機化合物材料を含む粉体を散布し、加熱処理によって固定させて行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、成膜方法及び発光装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【0002】
エレクトロルミネセンス(以下、ELとも記す)素子を備える発光装置には、フルカラー表示を行うため、カラー発光するカラー発光素子を用いる。カラー発光素子を形成するには、各色の発光材料を微細なパターンに電極上に形成する必要がある。
【0003】
一般的に発光材料は、蒸着法によって成膜されるが、蒸着法は、材料利用効率が低いことや基板サイズが限られるなどの問題点を有しており、低コストで高生産性が要求される工業化には不向きである。
【0004】
上記問題を解決する技術として、各種湿式法が提案されている(例えば、特許文献1、及び特許文献2参照。)。
【0005】
特許文献1においては、有機化合物の集合体を分散させたコロイド溶液を用いたスプレー噴射により基板上に有機化合物の集合体を含む膜を形成している。また特許文献2においては、有機化合物の集合体を分散させたコロイド溶液を均一に散布することにより基板上に有機化合物の集合体を含む膜を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2002−343566号公報
【特許文献2】特開2003−077661号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明では、材料の無駄を減らし利用効率を向上させ、かつ被成膜基板に微細なパターンの薄膜を形成する成膜方法を提供することを課題の一とする。また、このような成膜方法を用いて発光素子を形成し、高精細な発光装置を低コストで作製することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、基板上に光吸収層及び材料層が形成された成膜用基板に、基板を透過させて光吸収層に光を照射することによって、選択的に材料層に含まれる材料を、対向して配置された被成膜基板へ成膜する。光吸収層を選択的に形成することによって、被成膜基板に成膜される膜は、光吸収層のパターンを反映した微細なパターンで選択的に成膜することができる。材料層の形成は、基板及び光吸収層上に、有機化合物材料を含む粉体を散布し、加熱処理によって光吸収層上に固定させて行う。加熱処理によって有機化合物材料を含む粉体を溶融させると、有機化合物材料を含む粉体は光吸収層上に膜状の材料層として固定させることができる。
【0009】
また、材料層の形成は、基板及び光吸収層上に、有機化合物材料を含む粉体を散布し、光吸収層上の有機化合物材料を含む粉体を選択的に加熱処理して光吸収層上に固定させて行ってもよい。光吸収層及び材料層も選択的に形成することによって、被成膜基板に成膜される膜は、光吸収層のパターンを反映した微細なパターンで選択的に成膜することができる。
【0010】
光吸収層上の粉体のみに選択的に加熱処理を行う場合、光吸収層上以外に散布された有機化合物材料を含む粉体は、第1の基板上より除去され、回収することができる。回収された有機化合物材料を含む粉体は、そのまま成膜工程に再利用することができる。また、有機化合物材料を含む粉体の除去は窒素などの不活性気体を吹き付けて行うことができる。
【0011】
なお、本明細書において、微細なパターンで薄膜が形成される基板を被成膜基板と記し、被成膜基板に形成するための材料を提供する基板を成膜用基板と記す。
【0012】
本発明の成膜方法の一形態は、第1の基板上に選択的に光吸収層を形成し、第1の基板及び光吸収層上に有機化合物材料を含む粉体を散布し、有機化合物材料を含む粉体を加熱して少なくとも光吸収層上に固定させ、光吸収層上に材料層を形成して成膜用基板を作製し、成膜用基板の材料層形成面と、被成膜基板の被成膜面とが向き合うように、成膜用基板と被成膜基板とを配置し、第1の基板を通過させて光を光吸収層に照射し、光を照射された光吸収層上の材料層に含まれる材料を被成膜基板に成膜する。
【0013】
本発明の成膜方法の一形態は、第1の基板上に選択的に光吸収層を形成し、第1の基板及び光吸収層上に有機化合物材料を含む粉体を散布し、有機化合物材料を含む粉体を加熱して第1の基板及び光吸収層上に固定させ、第1の基板及び光吸収層上に材料層を形成して成膜用基板を作製し、成膜用基板の材料層形成面と、被成膜基板の被成膜面とが向き合うように、成膜用基板と被成膜基板とを配置し、第1の基板を通過させて光を光吸収層に照射し、光を照射された光吸収層上の材料層に含まれる材料を被成膜基板に成膜する。
【0014】
本発明の成膜方法の一形態は、第1の基板上に選択的に光吸収層を形成し、第1の基板及び光吸収層上に有機化合物材料を含む粉体を散布し、第1の基板上において光吸収層上の有機化合物材料を含む粉体を選択的に加熱して光吸収層上に固定させ、光吸収層上に材料層を形成し、第1の基板上において固定させなかった有機化合物材料を含む粉体を除去し回収して成膜用基板を作製し、成膜用基板の材料層形成面と、被成膜基板の被成膜面とが向き合うように、成膜用基板と被成膜基板とを配置し、第1の基板を通過させて光を光吸収層に照射し、光を照射された光吸収層上の材料層に含まれる材料を被成膜基板に成膜する。
【0015】
上記構成において、成膜用基板の材料層形成面と、被成膜基板の被成膜面とが向き合うように、成膜用基板上方に被成膜基板を配置してもよい。
【0016】
本発明では、材料と被成膜基板との間に画素毎を区切るような微細なマスクを設けることなく、被成膜基板に微細なパターンの薄膜を形成することができる。
【0017】
本発明では、上記構成のように、有機化合物材料を含む粉体を散布し、固定させることにより成膜用基板に材料層を形成し、成膜用基板下側より光を照射して、上方に配置された被成膜基板に材料層に含まれる材料を成膜することができる。よって、成膜用基板は、成膜工程時はずっと、材料層側を上方にして(所謂フェイスアップ配置ともいう)配置することができる。成膜用基板を工程中に材料層側を下方にして(所謂フェイスダウン配置ともいう)配置しなくてよいため、工程中に材料層がゴミ等によって汚染されるのを軽減することができる。この場合下方とは、物体が自由落下する方向である。
【0018】
有機化合物材料を含む粉体を加熱する工程は窒素、又は希ガス雰囲気下で行うことが好ましい。窒素、又は希ガス雰囲気下とすることで、大気中の水分等の不純物が、膜中に混入することを防止することができる。また、窒素、又は希ガスを流すことで不純物や、余分な有機化合物材料を含む粉体を除去、回収することができる。
【0019】
有機化合物材料を含む粉体を選択的に加熱する工程は、光吸収層を用いて光吸収層上の有機化合物材料を含む粉体を選択的に加熱することができる。好ましくは、光吸収層への光照射によって行うことができ、また光吸収層をヒータなどで選択的に加熱することによって行ってもよい。
【0020】
光吸収層に光を照射する工程は減圧下で行うことが好ましい。減圧下で光を照射し、被成膜基板に材料を成膜する工程を行うと、成膜される膜へのゴミ等の汚染物の影響を軽減することができる。また、光吸収層に光を照射する工程は材料層を加熱状態(熱を保持している状態)として行ってもよい。材料層に加熱処理を行い、加熱状態(熱を保持している状態)にしておくと、低いパワーの光の光源を用いた光照射でも材料層に含まれる材料を被成膜用基板に成膜することができる。また、加熱状態にしておくと、光の照射条件のマージンを広げることができる。
【0021】
成膜用基板となる第1の基板及び光吸収層上に有機化合物材料を含む粉体を散布する工程は、第1の基板端部を覆うマスクを用いて行うことが好ましい。第1の基板端部まで材料層が形成されていると、基板を搬送するために搬送手段が基板端部を支持する際、バッチ等にセットする際に搬送手段やバッチに材料が付着し汚染してしまう。また、第1の基板端部に基板の位置合わせのためのマーカを形成する場合、マーカ上に材料層が形成されてしまうと、マーカが確認できなくなってしまう。よって基板端部に散布される粉体をマスクによって遮断しておくことが好ましい。マスクによって遮断された粉体は、容易に回収することができ、再度、成膜に利用することができる。従って非常に材料の利用効率を向上させることが可能となる。また、粉体のまま回収すると、特別な精製処理等も行わずに済む。
【0022】
有機化合物材料を含む粉体を散布する工程は、大気圧下で行うことができるため、真空装置などにかかる設備を軽減することができる。さらに真空チャンバーの大きさに処理基板は制限されないために、基板の大型化にも対応でき、処理領域が拡大するので、低コストのうえ、生産性が向上する。
【0023】
光としては周波数10MHz以上、パルス幅100fs以上10ns以下のレーザ光を用いることができる。このように、パルス幅が非常に小さいレーザ光を用いることにより、光吸収層における熱変換が効率よく行われ、材料を効率よく加熱することができる。また周波数10MHz以上、パルス幅100fs以上10ns以下のレーザ光は、短時間のレーザ光の照射が可能であるため、熱の拡散を抑制することができ、微細なパターンの成膜が可能となる。また、周波数10MHz以上、パルス幅100fs以上10ns以下のレーザ光は、高出力が可能であるため、大面積を一度に処理することができる。また、レーザ光を照射面で線状または矩形状とすることにより、処理基板にレーザ光を効率よく走査することができる。よって、成膜に要する時間(タクトタイム)が短くなり、生産性が向上する。
【0024】
材料層を、有機化合物材料を含む粉体を散布、固定して形成し、被成膜基板の被成膜面上に形成されている第1の電極上に成膜して発光素子を形成することができる。微細なパターンで被成膜基板にEL層を形成することができ、発光色ごとに塗りわけて成膜することができる。このような発光素子を有する高精細な発光装置を作製することができる。
【0025】
本発明を用いると大面積の被成膜基板に薄膜を形成することができるため、大型の発光装置及び電子機器を作製することができる。
【発明の効果】
【0026】
本発明では、材料と被成膜基板との間に画素毎を区切るような微細なマスクを設けることなく、被成膜基板に微細なパターンの薄膜を形成することができる。また、材料の無駄を減らし利用効率を向上させることができるため、低コスト化が可能となる。さらに、このような成膜方法を用いて発光素子を形成し、高精細な発光装置を作製することができる。また、本発明を用いると大面積の被成膜基板に薄膜を形成することができるため、大型の発光装置及び電子機器を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】成膜方法を示した断面図である。
【図2】発光装置を示した平面図及び断面図である。
【図3】発光装置を示した平面図及び断面図である。
【図4】発光装置の作製工程を示した断面図である。
【図5】発光装置を示した平面図及び断面図である。
【図6】発光装置の作製工程を示した断面図である。
【図7】発光装置の作製工程を示した平面図である。
【図8】発光装置の作製工程を示した平面図である。
【図9】発光素子の構成を示した断面図である。
【図10】発光表示モジュールを示した平面図である。
【図11】発光表示モジュールを示した平面図及び断面図である。
【図12】電子機器を示した図である。
【図13】電子機器を示した図である。
【図14】電子機器を示した図である。
【図15】発光装置の作製工程を示した断面図である。
【図16】実施例を説明する図。
【図17】実施例における比較例を説明する図。
【図18】成膜方法を示した断面図である。
【図19】発光装置の作製工程を示した断面図である。
【図20】発光装置の作製工程を示した断面図である。
【図21】発光装置の作製工程を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【0029】
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明を用いて被成膜基板に微細なパターンで薄膜を形成することを目的とした成膜方法の一例について図1及び図15を用いて説明する。
【0030】
図1(A)に成膜用基板の一例を示す。第1の基板101上に選択的に光吸収層104が形成されている。第1の基板101と光吸収層104との間に下地膜となる絶縁膜を形成してもよい。
【0031】
本発明では、成膜用基板に形成される光吸収層104に第1の基板101側より光を照射して、被成膜基板に膜を成膜する。従って、用いる光に対して、第1の基板101は透光性を、光吸収層104は光吸収性をそれぞれ有する必要がある。よって、照射される光の波長により、第1の基板101、光吸収層104に好適な材料の種類が変化するため、適宜材料を選択する必要がある。
【0032】
また、第1の基板101は熱伝導率が低い材料であることが好ましい。熱伝導率が低いと、照射された光から得られる熱を効率よく成膜に用いることができる。第1の基板101としては、例えば、ガラス基板、石英基板、無機材料を含むプラスチック基板などを用いることができる。ガラス基板としては、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスのような無アルカリガラスと呼ばれる電子工業用に使われる各種ガラス基板を適用することができる。
【0033】
光吸収層104は、成膜の際に照射された光を吸収する層である。よって、光吸収層104は、照射する光に対して低い反射率を有し、高い吸収率を有する材料で形成されていることが好ましい。具体的には、光吸収層104は、照射される光に対して、70%以下の反射率を示すことが好ましい。
【0034】
光吸収層104には、種々の材料を用いることができる。例えば、窒化チタン、窒化タンタル、窒化モリブデン、窒化タングステンなどの金属窒化物、チタン、モリブデン、タングステンなどの金属、カーボンなどを用いることができる。なお、照射される光の波長に応じて、光吸収層104に好適な材料の種類が変化することから、適宜材料を選択する必要がある。また、光吸収層104は一層に限らず複数の層により構成されていてもよい。例えば、金属と金属窒化物の積層構造としてもよい。
【0035】
光吸収層104は、種々の方法を用いて形成することができる。例えば、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法、真空蒸着法、化学気相成長(CVD;Chemical Vapor Deposition)法などにより形成することができる。
【0036】
光吸収層104の膜厚は、材料によって異なるが、照射した光が透過しない膜厚であることが好ましい。具体的には、10nm以上2μm以下の膜厚であることが好ましい。また、光吸収層の膜厚が薄い方がより小さいエネルギーの光で成膜することができるため、10nm以上600nm以下の膜厚であることがより好ましい。例えば、波長532nmの光を照射した場合、光吸収層104の膜厚を50nm以上200nm以下の膜厚とすることにより、照射した光を効率良く吸収して発熱させることができる。また、光吸収層104の膜厚を50nm以上200nm以下とすることで、被成膜基板上への成膜を精度良く行うことができる。
【0037】
光吸収層104は、材料層105に含まれる材料の成膜可能温度(材料層に含まれる材料の少なくとも一部が被成膜基板へ成膜される温度)まで加熱できるのであれば、照射する光の一部が透過してもよい。ただし、一部が透過する場合には、材料層105に含まれる材料として、光によって分解しない材料を用いることが必要である。
【0038】
光吸収層104上に被成膜基板上に成膜される材料を含む材料層105を形成する。本発明では、材料層105を、有機化合物材料を含む粉体を散布、第1の基板101及び光吸収層104上に固定して形成する。加熱処理によって有機化合物材料を含む粉体を溶融させると、有機化合物材料を含む粉体を第1の基板101及び光吸収層104上に膜状の材料層として固定させることができる。本実施の形態では、有機化合物材料を含む粉体151を第1の基板101及び光吸収層104上に散布する(図1(B)参照。)。
【0039】
有機化合物材料を含む粉体は、加熱処理によって光吸収層上に固定されればよく、必ずしも溶融し連続的な膜状とならなくてもよい。また、溶融する場合も、有機化合物材料を含む粉体全部が完全に溶融していなくてもよく、光吸収層上に固定される程度に光吸収層と有機化合物材料を含む粉体とが接する部分が部分的に溶融していてもよい。
【0040】
本実施の形態では、有機化合物材料を含む粉体151を散布する際に、マスク152を用いる。マスク152は第1の基板101の端部を覆うマスクであり、第1の基板101端部は材料層の被形成領域として用いない領域である。マスク152により、第1の基板101端部に粉体は散布されないので材料層も形成されず、搬送手段やバッチ等の容器へ材料が付着する汚染を防止することができる。また、光吸収層の形成時に、第1の基板端部に位置合わせのためのマーカを形成することができるが、該マーカを粉体や材料層により隠してしまうなどの不具合も防止することができる。
【0041】
さらにマスク152によって遮断された粉体151は、容易に回収することができ、再度、成膜に利用することができる。従って非常に材料の利用効率を向上させることが可能となる。
【0042】
基板端部を覆うマスクを用いて有機化合物材料を含む粉体を散布する工程を、図15を用いて説明する。
【0043】
図15(A2)乃至(D2)は成膜用基板の平面図であり、図15(A1)乃至(D1)は、図15(A2)乃至(D2)における線T−Uの断面図である。
【0044】
図15の成膜用基板は、一枚の基板より複数の表示装置のパネルを作製する例であり、よって光吸収層形成領域202は第1の基板201上に複数形成されている(図15(A1)(A2)参照。)。図示しないが光吸収層形成領域202には、被成膜用基板に成膜する膜のパターンに応じて、複数の光吸収層が選択的に設けられている。
【0045】
次に第1の基板201端部を覆うマスク203を配置する(図15(B1)(B2)参照。)。第1の基板201及びマスク203は光吸収層を形成する同工程で第1の基板201上に形成することができるマーカーによって位置合わせを行えばよい。
【0046】
次に、マスク203を用いて、第1の基板201及び光吸収層形成領域202に有機化合物材料を含む粉体204を散布する(図15(C1)(C2)参照。)。この際マスク203によって遮断され、マスク203上に散布された有機化合物材料を含む粉体204は、容易に回収することができるため、再利用が可能となる。マスク203を除去すると、第1の基板201端部はマスク203によって有機化合物材料を含む粉体204が散布されず、光吸収層形成領域202に有機化合物材料を含む粉体204が散布された状態となる(図15(D1)(D2)参照。)。従って、第1の基板201端部には後工程である加熱処理を行っても材料層が形成されず、材料層が形成されることによる装置の汚染を防止することができる。
【0047】
また、有機化合物材料を含む粉体を散布する工程は、減圧下で行ってもよい。
【0048】
本発明においては、有機化合物材料を含む粉体を散布(分散)可能な方法であれば種々の方法を用いることができる。
【0049】
例えば、本発明で用いることのできる有機化合物材料を含む粉体の散布法として、静電噴霧法(エレクトロスプレーデポジション法;ESD法)、溶液霧化法(LSMCD:Liquid Source Misted Chemical Deposition)などがある。ESD法は、ノズルと該ノズルに対向する電極との間に高電圧を印加した状態下で、該ノズルから噴霧液を噴霧して該噴霧液を帯電させ、ノズルと電極間に配置された基板に、該噴霧液を付着させる方法である。ノズルより噴霧された噴霧液は瞬時に乾燥し、粉体の状態で基板に堆積することができる。
【0050】
本発明において、例えば、散布法としてスプレー法などを用いる場合、有機化合物材料を含む粉体を散布する際に、粉体を分散させる溶媒を用いてもよい。しかし、溶媒は、成膜用基板上に、有機化合物材料を含む粉体が付着する前、あるいは直後に乾燥や加熱等によって除去されることが好ましい。材料を分散させることができ、且つ材料と反応しないものであれば特に限定されない。例えば、クロロホルム、テトラクロロメタン、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、或いはクロロベンゼンなどのハロゲン系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、n−プロピルメチルケトン、或いはシクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、ベンゼン、トルエン、或いはキシレンなどの芳香族系溶媒、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸n−ブチル、プロピオン酸エチル、γ−ブチロラクトン、或いは炭酸ジエチルなどのエステル系溶媒、テトラヒドロフラン、或いはジオキサンなどのエーテル系溶媒、ジメチルホルムアミド、或いはジメチルアセトアミドなどのアミド系溶媒、ジメチルスルホキシド、ヘキサン、又は水等を用いることができる。また、これらの溶媒複数種を混合して用いてもよい。
【0051】
有機化合物材料を含む粉体151に加熱処理を行い、固定させて第1の基板101及び光吸収層104上に材料層105を形成する(図1(C)参照。)。本発明では、第1の基板101及び光吸収層104上に堆積(付着)した有機化合物材料を含む粉体151は全域にわたって加熱処理によって固定され、材料層105を形成する。
【0052】
有機化合物材料を含む粉体151を加熱する工程は窒素、又は希ガス雰囲気下で行うことが好ましい。窒素、又は希ガス雰囲気下とすることで、大気中の水分等の不純物が、材料層105中に混入することを防止することができる。また、窒素、又は希ガスを流すことで不純物や、余分な有機化合物材料を含む粉体を除去、回収することができる。
【0053】
加熱処理の工程は、常圧下又は減圧下で、加熱炉により行うことができる。また、GRTA(Gas Rapid Thermal Anneal)法、LRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal)法等の瞬間熱アニール(RTA)法を用いてもよい。GRTAとは高温のガスを用いて加熱処理を行う方法であり、LRTAとはランプ光により加熱処理を行う方法である。なお、この加熱処理を行うタイミング、加熱処理の回数は特に限定されない。加熱処理の工程を良好に行うための温度及び時間などの条件は、基板の材質及び有機化合物材料を含む粉体の性質に依存する。
【0054】
本発明の有機化合物材料を含む粉体を散布し、固定させる方法は、蒸着法やスパッタリング法などの方法に比べ、材料がチャンバー内に飛散しないため、材料の利用効率が高い。また、大気圧下で行うことができるため、真空装置などにかかる設備を軽減することができる。さらに真空チャンバーの大きさに処理基板は制限されないために、基板の大型化にも対応でき、処理領域が拡大するので、低コストのうえ、生産性が向上する。固定する程度の温度の加熱処理が必要なだけであるので、高い加熱処理では分解や変質が生じてしまう基板、材料も用いることができる。
【0055】
材料層105に含まれる材料としては、有機化合物材料を含む粉体を散布し、固定させることにより成膜することが可能な材料であれば、種々の有機化合物材料を用いることができる。発光素子のEL層を形成する場合には、EL層を形成する成膜可能な材料を用いる。例えば、EL層を形成する発光性材料、キャリア輸送性材料などの有機化合物を用いることもできる。
【0056】
また、材料層105は、複数の材料を含んでいてもよい。また、材料層105は、単層でもよいし、複数の層が積層されていてもよい。
【0057】
材料層105によって被成膜基板上に形成される膜の膜厚および均一性を制御する場合には、材料層105の膜厚および均一性は制御される必要がある。しかし、被成膜基板上に形成される膜の膜厚および均一性に影響しないのであれば、材料層105は必ずしも均一の層である必要はない。例えば、微細な島状に形成されていてもよいし、凹凸を有する層状に形成されていてもよい。
【0058】
材料層105は、被成膜基板上に成膜する材料を含んで形成される層である。そして、成膜用基板に光を照射することにより、材料層105に含まれる材料が加熱され、材料層105に含まれる材料の少なくとも一部が被成膜基板上に成膜される。材料層105が加熱されると、材料層に含まれる材料の少なくとも一部が気化すること、もしくは、材料層の少なくとも一部に熱変形が生じ、その結果応力が変化するために膜が剥がれ、被成膜基板上に成膜される。
【0059】
次に、第1の基板101の一方の面であって、光吸収層104及び材料層105が形成された面に対向する位置に、被成膜基板である第2の基板107を配置する(図1(D)参照。)。第2の基板107は、成膜処理により所望の層が成膜される被成膜基板である。第1の基板101と第2の基板107とを至近距離、具体的には第1の基板101表面と、第2の基板107表面との距離dを、0mm以上2mm以下、好ましくは0mm以上0.05mm以下、さらに好ましくは0mm以上0.03mm以下となるように近づけて対向させる。第1の基板101及び第2の基板107が特に大型基板であると、基板のたわみやそりなどによって基板間で距離dに誤差が生じ、距離dの値に分布を有する場合がある。この場合、距離dは第1の基板101及び第2の基板107間の最短距離とする。基板の大きさや配置方法によっては、第1の基板101及び第2の基板107は一部接触する場合もある。
【0060】
第1の基板101上に光吸収層104及び材料層105が形成された成膜用基板において、より成膜される膜に高い信頼性を付与したい場合は、成膜用基板に真空中での加熱処理を行うこと好ましい。同様に、被成膜基板である第2の基板107も成膜前に真空中での加熱処理を行うと、成膜される膜の信頼性が向上する。特に、被成膜用基板に隔壁となる絶縁層などを設ける場合、真空中での加熱処理により水などの汚染物を除去することで、より信頼性の高い膜を成膜することができ、作製する発光素子、及び発光装置の信頼性も高めることができる。
【0061】
第1の基板101の裏面(光吸収層104及び材料層105が形成されていない面)側から光110を照射する(図1(E)参照。)。このとき、第1の基板101に照射された光は、第1の基板101を透過し、光吸収層104に吸収される。そして、光吸収層104は、吸収した光から得た熱を材料層105に含まれる材料に与えることにより、材料層105に含まれる材料の少なくとも一部を、第2の基板107上に膜111として成膜する。これにより、第2の基板107上に所望のパターンに成形された膜111が形成される(図1(F)参照。)。
【0062】
光吸収層104に光110を照射する工程は減圧下で行うことが好ましい。減圧下で光110を照射し、被成膜基板に材料を成膜する工程を行うと、成膜される膜へのゴミ等の汚染物の影響を軽減することができる。また、光吸収層104に光110を照射する工程は材料層105を加熱状態(熱を保持している状態)として行ってもよい。材料層105に加熱処理を行い、加熱状態にしておくと、低いパワーの光の光源を用いた光照射でも材料層に含まれる材料を被成膜用基板に成膜することができる。また、加熱状態にしておくと、光の照射条件のマージンを広げることができる。光110を照射する工程を、材料層105を形成する際に行う加熱処理直後に行うと、材料層105は加熱状態とすることができる。また、ヒータなどの加熱手段を用いて。材料層105を加熱しながら光110を照射してもよい。
【0063】
照射する光110としては、レーザ光を用いることができる。また、レーザ光の波長は特に限定されず、様々な波長のレーザ光を用いることができる。例えば、355、515、532、1030、1064nmなどの波長のレーザ光を用いることができる。
【0064】
また、レーザ光には、Arレーザ、Krレーザ、エキシマレーザなどの気体レーザ、単結晶のYAG、YVO4、フォルステライト(Mg2SiO4)、YAlO3、GdVO4、若しくは多結晶(セラミック)のYAG、Y2O3、YVO4、YAlO3、GdVO4に、ドーパントとしてNd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Taのうち1種または複数種添加されているものを媒質とするレーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ti:サファイアレーザ、ファイバーレーザ等の固体レーザのうち一種または複数種から発振されるものを用いることができる。また、上記固体レーザから発振される第2高調波や第3高調波、さらに高次の高調波を用いることもできる。なお、レーザ媒体が固体である固体レーザを用いると、メンテナンスフリーの状態を長く保てるという利点や、出力が比較的に安定している利点を有している。
【0065】
また、レーザスポットの形状は、線状または矩形状とすることが好ましい。線状または矩形状とすることにより、処理基板にレーザ光を効率よく走査することができる。よって、成膜に要する時間(タクトタイム)が短くなり、生産性が向上する。また、レーザスポットの形状は楕円形状でもよい。
【0066】
また、本発明では、照射された光源からの光による輻射熱を利用するのではなく、光源からの光を吸収した光吸収層104が材料層105に熱を与えることが特徴である。従って、光が照射された部分の光吸収層104から光が照射されていない部分の光吸収層104へ、面方向に熱が伝わることにより、加熱される材料層105の範囲が広がることのないように、光の照射時間は、短くすることが好ましい。
【0067】
また、光照射による成膜は、減圧雰囲気下で行うことが好ましい。従って、成膜室内を5×10−3Pa以下、好ましくは10−6Pa以上10−4Pa以下の雰囲気とすることが好ましい。
【0068】
さらに、照射する光110としては、周波数10MHz以上、かつ、パルス幅100fs以上10ns以下のレーザ光が好ましい。このように、パルス幅が非常に小さいレーザ光を用いることにより、光吸収層104における熱変換が効率よく行われ、材料を効率よく加熱することができる。
【0069】
周波数10MHz以上、パルス幅100fs以上10ns以下のレーザ光は、短時間のレーザ光の照射が可能であるため、熱の拡散を抑制することができ、微細なパターンの成膜が可能となる。また、周波数10MHz以上、パルス幅100fs以上10ns以下のレーザ光は、高出力が可能であるため、大面積を一度に処理することができ、成膜に要する時間を短縮することができる。よって、生産性を向上させることができる。
【0070】
第1の基板101表面と第2の基板107表面との最短距離で定義される距離dを短くすると第1の基板101の最表面の層と第2の基板107の最表面とが接する場合がある。距離dを小さくすると、光を照射した際に、第2の基板107上に成膜される膜111の形状を精度良く形成することができる。
【0071】
本発明では、有機化合物材料を含む粉体を散布し、固定させることにより成膜用基板に材料層を形成し、成膜用基板下側より光を照射して、上方に配置された被成膜基板に材料層に含まれる材料を成膜する。よって、成膜用基板は、成膜工程時はずっと、材料層側を上方にして(所謂フェイスアップ配置ともいう)配置することができる。成膜用基板を工程中に材料層側を下方にして(所謂フェイスダウン配置ともいう)配置しなくてよいため、工程中に材料層がゴミ等によって汚染されるのを軽減することができる。
【0072】
フルカラーディスプレイを作製する場合には、発光層を作り分ける必要があるため、本発明の成膜方法を用いて発光層を形成すれば、容易に所望のパターンで発光層を作り分けることができる。また、精度良く発光層を作り分けることができる。
【0073】
本発明を適用することにより、第1の基板上に形成された材料層の膜厚を制御することによって、被成膜基板である第2の基板上に成膜される膜の膜厚を制御することができる。つまり、第1の基板上に形成された材料層に含まれる材料を全て成膜することにより第2の基板上に形成される膜が所望の膜厚となるように予め材料層の膜厚が制御されているため、第2の基板上に成膜する際の膜厚モニターは不要となる。よって、膜厚モニターを利用した成膜速度の調節を使用者が行う必要がなく、成膜工程を全自動化することが可能である。そのため、生産性の向上を図ることができる。
【0074】
また、本発明を適用することにより、第1の基板101上に形成された材料層105に含まれる材料を均一に成膜することができる。また、材料層105が複数の材料を含む場合でも、材料層105と同じ材料をほぼ同じ重量比で含有する膜を被成膜基板である第2の基板107上に成膜することができる。従って、本発明に係る成膜方法は、成膜温度の異なる複数の材料を用いて成膜する場合でも、共蒸着のようにそれぞれ蒸着レートを制御する必要がない。そのため、蒸着レート等の複雑な制御を行うことなく、所望の異なる材料を含む層を容易に精度良く成膜することができる。
【0075】
また、本発明の成膜方法では、所望の材料を無駄にすることなく、被成膜基板に成膜することが可能である。よって、材料の利用効率が向上し、製造コストの低減を図ることができる。また、成膜室内壁に材料が付着することも防止でき、成膜装置のメンテナンスを容易にすることができる。
【0076】
また、本発明は一度薄膜化した材料層を用いて成膜を行うため、被成膜基板に平坦でムラの少ない膜を成膜することが可能となる。また、所望の領域のみに成膜することが可能であるため、微細パターンの形成が可能となり、高精細な発光装置を作製することができる。
【0077】
また、本発明を適用することにより、光を用いた成膜の際に選択的に所望の領域に成膜することができるので、材料の利用効率を高めることができ、精度良く、所望の形状に成膜することが容易であるため生産性向上を図ることができる。
【0078】
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明を用いて被成膜基板に微細なパターンで薄膜を形成することを目的とした成膜方法の他の一例について図18、図15及び図21を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態1において、材料層を選択的に光吸収層上に形成する例である。よって実施の形態1と同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、実施の形態1を参照できるものとし、その繰り返しの説明は省略する。
【0079】
図18(A)に成膜用基板の一例を示す。第1の基板101上に選択的に光吸収層104が形成されている。
【0080】
本発明では、成膜用基板に形成される光吸収層104に第1の基板101側より光を照射して、被成膜基板に膜を成膜する。
【0081】
光吸収層104上に被成膜基板上に成膜される材料を含む材料層105を形成する。
本発明では、材料層105を、有機化合物材料を含む粉体を散布し、光吸収層104上に散布された有機化合物材料を含む粉体を選択的に光吸収層104上に固定して形成する。加熱処理によって有機化合物材料を含む粉体を溶融させると、有機化合物材料を含む粉体を光吸収層104上に膜状の材料層として固定させることができる。本実施の形態では、有機化合物材料を含む粉体151を第1の基板101及び光吸収層104上に散布する(図18(B)参照。)。
【0082】
本実施の形態では、有機化合物材料を含む粉体151を散布する際に、マスク152を用いる。マスク152は第1の基板101の端部を覆うマスクであり、第1の基板101端部は材料層の被形成領域として用いない領域である。マスク152により、第1の基板101端部に粉体は散布されないので材料層も形成されず、搬送手段やバッチ等の容器へ材料が付着する汚染を防止することができる。また、光吸収層の形成時に、第1の基板端部に位置合わせのためのマーカを形成することができるが、該マーカを粉体や材料層により隠してしまうなどの不具合も防止することができる。
【0083】
さらにマスク152によって遮断された粉体151は、容易に回収することができ、再度、成膜に利用することができる。従って非常に材料の利用効率を向上させることが可能となる。
【0084】
光吸収層104上の有機化合物材料を含む粉体151に選択的に加熱処理を行い、固定させて光吸収層104上に材料層105を形成する(図18(C)参照。)。本実施の形態では、第1の基板101及び光吸収層104上に堆積(付着)した有機化合物材料を含む粉体151は、光吸収層104上のみ加熱処理によって固定され、材料層105を形成する。よって、光吸収層104上以外に散布された第1の基板101上の有機化合物材料を含む粉体151は、粉体のまま固定されない。
【0085】
加熱処理の工程は、光吸収層上の有機化合物材料を含む粉体を選択的に加熱する方法を用いる。好ましくは、常圧下又は減圧下で、光吸収層が吸収する光を用いた光照射工程を用いればよい。
【0086】
用いる光は特に限定されず、赤外光、可視光、または紫外光のいずれか一またはそれらの組み合わせを用いることが可能である。例えば、紫外線ランプ、ブラックライト、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、または高圧水銀ランプから射出された光を用いてもよい。その場合、ランプ光源は、必要な時間点灯させて照射してもよいし、複数回照射してもよい。
【0087】
また、光としてレーザ光を用いてもよく、レーザ発振器としては、紫外光、可視光、又は赤外光を発振することが可能なレーザ発振器を用いることができる。レーザ発振器としては、KrF、ArF、XeCl、Xe等のエキシマレーザ発振器、He、He−Cd、Ar、He−Ne、HF等の気体レーザ発振器、YAG、GdVO4、YVO4、YLF、YAlO3などの結晶にCr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti又はTmをドープした結晶を使った固体レーザ発振器、GaN、GaAs、GaAlAs、InGaAsP等の半導体レーザ発振器を用いることができる。なお、固体レーザ発振器においては、基本波の第1高調波〜第5高調波を適用するのが好ましい。
【0088】
また、光吸収層上の有機化合物材料を含む粉体を選択的に加熱できるのであれば、加熱炉やGRTA(Gas Rapid Thermal Anneal)法、LRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal)法等の瞬間熱アニール(RTA)法を用いてもよい。なお、この加熱処理を行うタイミング、加熱処理の回数は特に限定されない。加熱処理の工程を良好に行うための温度及び時間などの条件は、基板の材質及び有機化合物材料を含む粉体の性質に依存する。
【0089】
本発明の有機化合物材料を含む粉体を散布し、固定させる方法は、蒸着法やスパッタリング法などの方法に比べ、材料がチャンバー内に飛散しないため、材料の利用効率が高い。また、大気圧下で行うことができるため、真空装置などにかかる設備を軽減することができる。さらに真空チャンバーの大きさに処理基板は制限されないために、基板の大型化にも対応でき、処理領域が拡大するので、低コストのうえ、生産性が向上する。固定する程度の温度の加熱処理が必要なだけであるので、高い加熱処理では分解や変質が生じてしまう基板、材料も用いることができる。
【0090】
次に、光吸収層104上以外に散布された第1の基板101上の有機化合物材料を含む粉体151を除去する(図18(D)参照。)。有機化合物材料を含む粉体151を除去する工程を、図21を用いて説明する。
【0091】
図21(A)は、図18(C)の工程に対応しており、第1の基板101上に選択的に光吸収層104が設けられ、光吸収層104上の有機化合物材料を含む粉体151が固定されて材料層105を形成している。光吸収層104上以外に散布された有機化合物材料を含む粉体151は、第1の基板101上に固定されない状態で散布されている。
【0092】
光吸収層104上以外に散布された有機化合物材料を含む粉体151は、ノズル181より矢印の方向に吹き付けられる窒素などの不活性気体によって、第1の基板101上より除去され、矢印の方向に吸気するノズル182より回収される(図21(B)参照。)。回収された有機化合物材料を含む粉体151は成膜工程に再利用することができる。有機化合物材料を含む粉体151の除去は、本実施の形態のような窒素などの不活性気体を吹き付けて行うほか、第1の基板101を傾けて第1の基板101外に落として除去する、刷毛などで物理的に除去してもよい。このように材料層105として用いなかった有機化合物材料を含む粉体151を、回収して再度利用することによって、材料の無駄が削減でき、材料の利用効率を向上させることができるので低コスト化が可能となる。
【0093】
以上の工程で、第1の基板101上に、同じパターンで選択的に積層された光吸収層104及び材料層105を有する成膜用基板を作製することができる。
【0094】
材料層105は、被成膜基板上に成膜する材料を含んで形成される層である。そして、成膜用基板に光を照射することにより、材料層105に含まれる材料が加熱され、材料層105に含まれる材料の少なくとも一部が被成膜基板上に成膜される。材料層105が加熱されると、材料層に含まれる材料の少なくとも一部が気化すること、もしくは、材料層の少なくとも一部に熱変形が生じ、その結果応力が変化するために膜が剥がれ、被成膜基板上に成膜される。
【0095】
次に、第1の基板101の一方の面であって、光吸収層104及び材料層105が形成された面に対向する位置に、被成膜基板である第2の基板107を配置する(図18(E)参照。)。
【0096】
第1の基板101の裏面(光吸収層104及び材料層105が形成されていない面)側から光110を照射する(図18(F)参照。)。このとき、第1の基板101に照射された光は、第1の基板101を透過し、光吸収層104に吸収される。そして、光吸収層104は、吸収した光から得た熱を材料層105に含まれる材料に与えることにより、材料層105に含まれる材料の少なくとも一部を、第2の基板107上に膜111として成膜する。これにより、第2の基板107上に所望のパターンに成形された膜111が形成される(図18(G)参照。)。
【0097】
本発明では、有機化合物材料を含む粉体を散布し、固定させることにより成膜用基板に材料層を形成し、成膜用基板下側より光を照射して、上方に配置された被成膜基板に材料層に含まれる材料を成膜する。よって、成膜用基板は、成膜工程時はずっと、材料層側を上方にして(所謂フェイスアップ配置ともいう)配置することができる。成膜用基板を工程中に材料層側を下方にして(所謂フェイスダウン配置ともいう)配置しなくてよいため、工程中に材料層がゴミ等によって汚染されるのを軽減することができる。
【0098】
フルカラーディスプレイを作製する場合には、発光層を作り分ける必要があるため、本発明の成膜方法を用いて発光層を形成すれば、容易に所望のパターンで発光層を作り分けることができる。また、精度良く発光層を作り分けることができる。
【0099】
本発明を適用することにより、光吸収層上に形成された材料層の膜厚を制御することによって、被成膜基板である第2の基板上に成膜される膜の膜厚を制御することができる。つまり、光吸収層上に形成された材料層に含まれる材料を全て成膜することにより第2の基板上に形成される膜が所望の膜厚となるように予め材料層の膜厚が制御されているため、第2の基板上に成膜する際の膜厚モニターは不要となる。よって、膜厚モニターを利用した成膜速度の調節を使用者が行う必要がなく、成膜工程を全自動化することが可能である。そのため、生産性の向上を図ることができる。
【0100】
また、本発明を適用することにより、光吸収層上に形成された材料層105に含まれる材料を均一に成膜することができる。また、材料層105が複数の材料を含む場合でも、材料層105と同じ材料をほぼ同じ重量比で含有する膜を被成膜基板である第2の基板上に成膜することができる。従って、本発明に係る成膜方法は、成膜温度の異なる複数の材料を用いて成膜する場合でも、共蒸着のようにそれぞれ蒸着レートを制御する必要がない。そのため、蒸着レート等の複雑な制御を行うことなく、所望の異なる材料を含む層を容易に精度良く成膜することができる。
【0101】
また、本発明の成膜方法では、所望の材料を無駄にすることなく、被成膜基板に成膜することが可能である。よって、材料の利用効率が向上し、製造コストの低減を図ることができる。また、成膜室内壁に材料が付着することも防止でき、成膜装置のメンテナンスを容易にすることができる。
【0102】
また、本発明は一度薄膜化した材料層を用いて成膜を行うため、被成膜基板に平坦でムラの少ない膜を成膜することが可能となる。また、所望の領域のみに成膜することが可能であるため、微細パターンの形成が可能となり、高精細な発光装置を作製することができる。
【0103】
また、本発明を適用することにより、光を用いた成膜の際に選択的に所望の領域に成膜することができるので、材料の利用効率を高めることができ、精度良く、所望の形状に成膜することが容易であるため生産性向上を図ることができる。
【0104】
(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態1又は実施の形態2で説明した成膜用基板を複数用いて、発光素子のEL層を形成することにより、フルカラー表示が可能な発光装置の作製方法について説明する。
【0105】
本発明は、1回の成膜工程で、被成膜基板である第2の基板上に形成された複数の電極上には、全て同一の材料からなるEL層を形成することができる。また、本発明は、第2の基板上に形成された複数の電極上に、3種類の発光の異なるEL層のいずれかを形成し、フルカラー表示が可能な発光装置を作製することもできる。
【0106】
まず、実施の形態1に示したように、例えば、図1(A)に示した成膜用基板を3枚用意する。それぞれの成膜用基板には、発光の異なるEL層を形成するための材料層が形成されている。具体的には、赤色発光を示すEL層(EL層(R))を形成するための材料を含む材料層(R)を有する第1の成膜用基板と、緑色発光を示すEL層(EL層(G))を形成するための材料を含む材料層(G)を有する第2の成膜用基板と、青色発光を示すEL層(EL層(B))を形成するための材料を含む材料層(B)を有する第3の成膜用基板とを用意する。
【0107】
また、複数の第1の電極を有する被成膜基板を1枚用意する。なお、被成膜基板上の複数の第1の電極は、その端部が絶縁層で覆われているため、発光領域は、第1の電極の一部であって、絶縁層と重ならずに露呈している領域に相当する。
【0108】
まず、1回目の成膜工程として、図1と同様に被成膜基板と第1の成膜用基板とを重ね、位置合わせをする。なお、被成膜基板には、位置合わせ用のマーカを設けることが好ましい。また、第1の成膜用基板にも位置合わせ用のマーカを設けることが好ましい。実施の形態1及び実施の形態2と同様に、第1の成膜用基板の位置合わせのマーカ周辺には、予め材料層(R)を設けない。
【0109】
そして、第1の成膜用基板の裏面(図1に示す光吸収層104及び材料層105が形成されていない面)側から光を照射する。光吸収層が、照射された光を吸収して材料層(R)に熱を与えることで、材料層(R)に含まれる材料を加熱し、被成膜基板上の一部の第1の電極上にEL層(R)が形成する。そして、1回目の成膜を終えたら、第1の成膜用基板は、被成膜基板と離れた場所へ移動させる。
【0110】
次いで、2回目の成膜工程として、被成膜基板と第2の成膜用基板とを重ね、位置合わせをする。第2の成膜用基板には、1回目の成膜時で使用した第1の成膜用基板とは1画素分ずらして光吸収層が形成されている。
【0111】
そして、第2の成膜用基板の裏面(図1に示す光吸収層104及び材料層105が形成されていない面)側から光を照射する。光吸収層が、照射された光を吸収して材料層(G)に熱を与えることで、材料層(G)に含まれる材料を加熱し、被成膜基板上の一部であって、1回目の成膜でEL層(R)が形成された第1の電極のとなりの第1の電極上にEL層(G)が形成する。そして、2回目の成膜を終えたら、第2の成膜用基板は、被成膜基板と離れた場所へ移動させる。
【0112】
次いで、3回目の成膜工程として、被成膜基板と第3の成膜用基板とを重ね、位置合わせをする。第3の成膜用基板には、1回目の成膜時で使用した第1の成膜用基板とは2画素分ずらして光吸収層が形成されている。
【0113】
そして、第3の成膜用基板の裏面(図1に示す光吸収層104及び材料層105が形成されていない面)側から光を照射する。この3回目の成膜を行う直前の様子が図7(A)の平面図に相当する。図7(A)において、光吸収層402は選択的に形成されている。従って、第3の成膜用基板を透過した光は、光吸収層402に吸収される。また、被成膜基板の第3の成膜用基板の光吸収層402と重なる領域には、第1の電極が形成されている。なお、図7(A)中に点線で示した領域の下方には、既に1回目の成膜により形成されたEL層(R)411と2回目の成膜により形成されたEL層(G)412が位置している。
【0114】
そして、3回目の成膜により、EL層(B)413が形成される。光吸収層が、照射された光を吸収して材料層(B)に熱を与えることで、材料層(B)に含まれる材料を加熱し、被成膜基板上の一部であって、2回目の成膜でEL層(G)412が形成された第1の電極のとなりの第1の電極上にEL層(B)413が形成される。3回目の成膜を終えたら、第3の成膜用基板は、被成膜基板と離れた場所へ移動させる。
【0115】
こうしてEL層(R)411、EL層(G)412、EL層(B)413を一定の間隔をあけて同一の被成膜基板上に形成することができる。そして、これらの層上に第2の電極を形成することによって、発光素子を形成することができる。
【0116】
以上の工程で、同一基板上に異なる発光を示す発光素子が形成されることにより、フルカラー表示が可能な発光装置を形成することができる。
【0117】
図7では、成膜用基板に形成された光吸収層402の形状を矩形とした例を示したが、特に限定されず、ストライプ状の開口部としても良い。ストライプ状の光吸収層とした場合、同じ発光色となる発光領域の間にも成膜が行われるが、絶縁層414の上に形成されるため、絶縁層414と重なる部分は発光領域とはならない。
【0118】
また、画素の配列も特に限定されず、図8(A)に示すように、1つの画素形状を多角形、例えば六角形としてもよく、EL層(R)511、EL層(G)512、EL層(B)513を配置してフルカラーの発光装置を実現させることもできる。なお、図8(A)に示す多角形の画素を形成するために、図8(B)に示す多角形の光吸収層502を有する成膜用基板を用いて成膜すればよい。
【0119】
本実施の形態に示すフルカラー表示が可能な発光装置の作製において、成膜用基板に形成される材料層の膜厚を制御することによって、被成膜基板上に成膜される膜の膜厚を制御することができる。つまり、成膜用基板上に形成された材料層に含まれる材料を全て成膜することにより被成膜基板上に形成される膜が所望の膜厚となるように予め材料層の膜厚が制御されているため、被成膜基板上に成膜する際の膜厚モニターは不要となる。よって、膜厚モニターを利用した成膜速度の調節を使用者が行う必要がなく、成膜工程を全自動化することが可能である。そのため、生産性の向上を図ることができる。
【0120】
また、本実施の形態に示すフルカラー表示が可能な発光装置の作製において、本発明を適用することにより、成膜用基板上に形成された材料層に含まれる材料を均一に成膜することができる。また、材料層が複数の材料を含む場合でも、材料層と同じ材料をほぼ同じ重量比で含有する膜を被成膜基板上に成膜することができる。従って、本発明に係る成膜方法は、成膜温度の異なる複数の材料を用いて成膜する場合でも、蒸着レート等の複雑な制御を行うことなく、所望の異なる材料を含む層を容易に精度良く成膜することができる。
【0121】
また、本実施の形態に示すフルカラー表示が可能な発光装置の作製において、本発明を適用することにより、所望の材料を無駄にすることなく、被成膜基板に成膜することが可能である。よって、材料の利用効率が向上し、製造コストの低減を図ることができる。また、成膜室内壁に材料が付着することも防止でき、成膜装置のメンテナンスを簡便にすることができる。
【0122】
また、本実施の形態に示すフルカラー表示が可能な発光装置の作製において、本発明を適用することにより、平坦でムラのない膜を成膜することが可能であり、また、微細なパターン形成が可能となるため、高精細な発光装置を得ることができる。
【0123】
また、本発明を適用することにより、光を用いた成膜の際に選択的に所望の領域に成膜することができるので、材料の利用効率を高めることができ、精度良く、所望の形状に成膜することが容易であるため発光装置の生産性向上を図ることができる。また、本発明では、光源として高出力の光を用いることができるため、大面積を一括して成膜することが可能となる。よって、成膜に要する時間(タクトタイム)を短縮することができ、生産性を向上させることができる。
【0124】
なお、本実施の形態に示す構成は、実施の形態1又は実施の形態2に示した構成を適宜組み合わせて用いることができることとする。
【0125】
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明を適用して、発光素子および発光装置を作製する方法について説明する。
【0126】
本発明を適用して、例えば、図9(A)、(B)に示す発光素子を作製することができる。図9(A)に示す発光素子は、基板901上に第1の電極902、発光層913のみで形成されたEL層903、第2の電極904が順に積層して設けられている。第1の電極902及び第2の電極904のいずれか一方は陽極として機能し、他方は陰極として機能する。陽極から注入される正孔及び陰極から注入される電子がEL層903で再結合して、発光を得ることができる。本実施の形態において、第1の電極902は陽極として機能する電極であり、第2の電極904は陰極として機能する電極であるとする。
【0127】
また、図9(B)に示す発光素子は、図9(A)のEL層903が複数の層が積層された構造である場合を示しており、具体的には、第1の電極902側から正孔注入層911、正孔輸送層912、発光層913、電子輸送層914、および電子注入層915が順次設けられている。なお、EL層903は、図9(A)に示すように少なくとも発光層913を有していれば機能するため、これらの層を全て設ける必要はなく、必要に応じて適宜選択して設ければよい。
【0128】
図9に示す基板901には、絶縁表面を有する基板または絶縁基板を適用する。具体的には、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスのような電子工業用に使われる各種ガラス基板、石英基板、セラミック基板又はサファイヤ基板等を用いることができる。
【0129】
また、第1の電極902および第2の電極904は、様々な金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛(IZO:Indium Zinc Oxide)、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム等が挙げられる。この他、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、または金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等が挙げられる。
【0130】
これらの材料は、通常スパッタリング法により成膜される。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛は、酸化インジウムに対し1〜20wt%の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウムは、酸化インジウムに対し酸化タングステンを0.5〜5wt%、酸化亜鉛を0.1〜1wt%含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。その他、ゾル−ゲル法などを応用して、インクジェット法、スピンコート法などにより作製してもよい。
【0131】
また、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、アルミニウムを含む合金等を用いることができる。その他、仕事関数の小さい材料である、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、およびマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(アルミニウム、マグネシウムと銀との合金、アルミニウムとリチウムの合金)、ユーロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希土類金属およびこれらを含む合金等を用いることもできる。
【0132】
アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金はスパッタリング法により形成することも可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可能である。また、第1の電極902および第2の電極904は、単層膜に限らず、積層膜で形成することもできる。
【0133】
なお、EL層903で発光する光を外部に取り出すため、第1の電極902または第2の電極904のいずれか一方、または両方が光を通過するように形成する。例えば、インジウム錫酸化物等の透光性を有する導電材料を用いて形成するか、或いは、銀、アルミニウム等を数nm乃至数十nmの厚さとなるように形成する。また、膜厚を薄くした銀、アルミニウムなどの金属薄膜と、ITO膜等の透光性を有する導電材料を用いた薄膜との積層構造とすることもできる。
【0134】
なお、本実施の形態で示す発光素子のEL層903(正孔注入層911、正孔輸送層912、発光層913、電子輸送層914又は電子注入層915)は、実施の形態1又は実施の形態2で示した成膜方法を適用して形成することができる。
【0135】
例えば、図9(A)に示す発光素子を形成する場合、実施の形態1又は実施の形態2で示した成膜用基板の材料層をEL層903を形成する材料で形成し、この成膜用基板を用いて基板901上の第1の電極902上にEL層903を形成する。そして、EL層903上に第2の電極904を形成することにより、図9(A)に示す発光素子を得ることができる。
【0136】
発光層913としては種々の材料を用いることができる。例えば、蛍光を発光する蛍光性化合物や燐光を発光する燐光性化合物を用いることができる。
【0137】
発光層913に用いることのできる燐光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)テトラキス(1−ピラゾリル)ボラート(略称:FIr6)、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:FIrpic)、ビス[2−(3’,5’ビストリフルオロメチルフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:Ir(CF3ppy)2(pic))、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:FIracac)などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:Ir(ppy)3)、ビス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(ppy)2(acac))、ビス(1,2−ジフェニル−1H−ベンゾイミダゾラト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(pbi)2(acac))、ビス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(bzq)2(acac))などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ビス(2,4−ジフェニル−1,3−オキサゾラト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(dpo)2(acac))、ビス[2−(4’−パーフルオロフェニルフェニル)ピリジナト]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(p−PF−ph)2(acac))、ビス(2−フェニルベンゾチアゾラト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(bt)2(acac))などが挙げられる。また、橙色系の発光材料として、トリス(2−フェニルキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:Ir(pq)3)、ビス(2−フェニルキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(pq)2(acac))などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、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(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(btp)2(acac))、ビス(1−フェニルイソキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(piq)2(acac))、(アセチルアセトナト)ビス[2,3−ビス(4−フルオロフェニル)キノキサリナト]イリジウム(III)(略称:Ir(Fdpq)2(acac))、2,3,7,8,12,13,17,18−オクタエチル−21H,23H−ポルフィリン白金(II)(略称:PtOEP)等の有機金属錯体が挙げられる。また、トリス(アセチルアセトナト)(モノフェナントロリン)テルビウム(III)(略称:Tb(acac)3(Phen))、トリス(1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオナト)(モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:Eu(DBM)3(Phen))、トリス[1−(2−テノイル)−3,3,3−トリフルオロアセトナト](モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:Eu(TTA)3(Phen))等の希土類金属錯体は、希土類金属イオンからの発光(異なる多重度間の電子遷移)であるため、燐光性化合物として用いることができる。
【0138】
発光層913に用いることのできる蛍光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、N,N’−ビス[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニルスチルベン−4,4’−ジアミン(略称:YGA2S)、4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:YGAPA)などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCABPhA)、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPAPA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPABPhA)、9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−N−[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N−フェニルアントラセン−2−アミン(略称:2YGABPhA)、N,N,9−トリフェニルアントラセン−9−アミン(略称:DPhAPhA)などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ルブレン、5,12−ビス(1,1’−ビフェニル−4−イル)−6,11−ジフェニルテトラセン(略称:BPT)などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)テトラセン−5,11−ジアミン(略称:p−mPhTD)、7,13−ジフェニル−N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)アセナフト[1,2−a]フルオランテン−3,10−ジアミン(略称:p−mPhAFD)などが挙げられる。
【0139】
また、発光層913として、発光性の高い物質(ドーパント材料)を他の物質(ホスト材料)に分散させた構成を用いることもできる。発光性の高い物質(ドーパント材料)を他の物質(ホスト材料)に分散させた構成を用いるにより、発光層の結晶化を抑制することができる。また、発光性の高い物質の濃度が高いことによる濃度消光を抑制することができる。
【0140】
発光性の高い物質を分散させる物質としては、発光性の高い物質が蛍光性化合物の場合には、蛍光性化合物よりも一重項励起エネルギー(基底状態と一重項励起状態とのエネルギー差)が大きい物質を用いることが好ましい。また、発光性の高い物質が燐光性化合物の場合には、燐光性化合物よりも三重項励起エネルギー(基底状態と三重項励起状態とのエネルギー差)が大きい物質を用いることが好ましい。
【0141】
発光層913に用いるホスト材料としては、例えば4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Alq)、4,4’−ビス[N−(9,9−ジメチルフルオレン−2−イル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DFLDPBi)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(III)(略称:BAlq)などの他、4,4’−ジ(9−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、9−[4−(9−カルバゾリル)フェニル]−10−フェニルアントラセン(略称:CzPA)などが挙げられる。
【0142】
また、ドーパント材料としては、上述した燐光性化合物や蛍光性化合物を用いることができる。
【0143】
発光層913として、発光性の高い物質(ドーパント材料)を他の物質(ホスト材料)に分散させた構成を用いる場合には、成膜用基板上の材料層として、ホスト材料とゲスト材料とを混合した層を形成すればよい。または、成膜用基板上の材料層として、ホスト材料を含む層とドーパント材料を含む層とが積層した構成としてもよい。このような構成の材料層を有する成膜用基板を用いて発光層913を形成することにより、発光層913は発光材料を分散させる物質(ホスト材料)と発光性の高い物質(ドーパント材料)とを含み、発光材料を分散させる物質(ホスト材料)に発光性の高い物質(ドーパント材料)が分散された構成となる。なお、発光層913として、2種類以上のホスト材料とドーパント材料を用いてもよいし、2種類以上のドーパント材料とホスト材料を用いてもよい。また、2種類以上のホスト材料及び2種類以上のドーパント材料を用いてもよい。
【0144】
また、図9(B)に示す発光素子を形成する場合には、EL層903(正孔注入層911、正孔輸送層912、発光層913、電子輸送層914、および電子注入層915)のそれぞれの層を形成する材料で形成された材料層を有する実施の形態1又は実施の形態2で示した成膜用基板を各層毎に用意し、各層の成膜毎に異なる成膜用基板を用いて、実施の形態1又は実施の形態2で示した方法により、基板901上の第1の電極902上にEL層903を形成することができる。そして、EL層903上に第2の電極904を形成することにより、図9(B)に示す発光素子を得ることができる。なお、この場合には、EL層903の全ての層に実施の形態1又は実施の形態2で示した方法を用いることもできるが、一部の層のみに実施の形態1又は実施の形態2で示した方法を用いても良い。
【0145】
湿式法で被成膜基板に膜を積層する場合、直接下層の膜上に材料を含む液状の組成物を付着させて形成するために、組成物中に含まれる溶媒によっては下層の膜が溶解してしまうため、積層できる材料が限定されてしまう。しかし、本発明の成膜方法を用いて積層を形成する場合、下層の膜に直接溶媒が付着しないため、溶媒による下層の膜への影響を考慮しなくてよい。従って、積層できる材料の選択性において自由度が広い。また、湿式法で成膜する場合、溶媒を除去し膜質を向上させるための加熱処理を行うことが好ましいが、湿式法で直接被成膜基板に膜を形成してしまうと被成膜基板に既に成膜されている下層の膜に影響を与えない加熱条件で加熱処理を行わねばならないために、十分な膜質の向上を達成できない場合がある。
【0146】
例えば、正孔注入層911としては、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。この他、フタロシアニン(略称:H2Pc)や銅フタロシアニン(略称:CuPc)等のフタロシアニン系の化合物、或いはポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)等の高分子等によっても正孔注入層を形成することができる。
【0147】
また、正孔注入層911として、正孔輸送性の高い物質と電子受容性を示す物質を含む層を用いることができる。正孔輸送性の高い物質と電子受容性を示す物質とを含む層は、キャリア密度が高く、正孔注入性に優れている。また、正孔輸送性の高い物質と電子受容性を示す物質とを含む層を、陽極として機能する電極に接する正孔注入層として用いることにより、陽極として機能する電極材料の仕事関数の大小に関わらず、様々な金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。
【0148】
正孔注入層911に用いる電子受容性を示す物質としては、7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F4−TCNQ)、クロラニル等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第4族から第8族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
【0149】
正孔注入層911に用いる正孔輸送性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)など、種々の化合物を用いることができる。なお、正孔注入層に用いる正孔輸送性の高い物質としては、10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。以下では、正孔注入層911に用いることのできる正孔の輸送性の高い物質を具体的に列挙する。
【0150】
例えば、正孔注入層911に用いることのできる芳香族アミン化合物としては、例えば、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)やN,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イル)−N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)等を用いることができる。また、N,N’−ビス(4−メチルフェニル)(p−トリル)−N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン(略称:DTDPPA)、4,4’−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、4,4’−ビス(N−{4−[N’−(3−メチルフェニル)−N’−フェニルアミノ]フェニル}−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)、1,3,5−トリス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)等を挙げることができる。
【0151】
正孔注入層911に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、具体的には、3−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA1)、3,6−ビス[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)、3−[N−(1−ナフチル)−N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)等を挙げることができる。
【0152】
また、正孔注入層911に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、1,3,5−トリス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ベンゼン(略称:TCPB)、9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)、1,4−ビス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]−2,3,5,6−テトラフェニルベンゼン等を用いることができる。
【0153】
また、正孔注入層911に用いることのできる芳香族炭化水素としては、例えば、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、9,10−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、2−tert−ブチル−9,10−ビス(4−フェニルフェニル)アントラセン(略称:t−BuDBA)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuAnth)、9,10−ビス(4−メチル−1−ナフチル)アントラセン(略称:DMNA)、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]−2−tert−ブチル−アントラセン、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]アントラセン、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン、9,9’−ビアントリル、10,10’−ジフェニル−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス(2−フェニルフェニル)−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス[(2,3,4,5,6−ペンタフェニル)フェニル]−9,9’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有し、炭素数14〜42である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。
【0154】
なお、正孔注入層911に用いることのできる芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(略称:DPVBi)、9,10−ビス[4−(2,2−ジフェニルビニル)フェニル]アントラセン(略称:DPVPA)等が挙げられる。
【0155】
また、正孔輸送性の高い物質と電子受容性を示す物質とを含む層は、正孔注入性だけでなく、正孔輸送性も優れているため、上述した正孔注入層911を正孔輸送層として用いてもよい。
【0156】
また、正孔輸送層912は、正孔輸送性の高い物質を含む層であり、正孔輸送性の高い物質としては、例えば、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)やN,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イル)−N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【0157】
電子輸送層914は、電子輸送性の高い物質を含む層であり、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq2)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(略称:BAlq)など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等を用いることができる。また、この他ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンズオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX)2)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ)2)などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)や、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ01)バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm2/Vs以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いても構わない。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【0158】
また、電子注入層915としては、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF2)等のようなアルカリ金属化合物、又はアルカリ土類金属化合物を用いることができる。さらに、電子輸送性を有する物質とアルカリ金属又はアルカリ土類金属が組み合わされた層も使用できる。例えばAlq中にマグネシウム(Mg)を含有させたものを用いることができる。なお、電子注入層として、電子輸送性を有する物質とアルカリ金属又はアルカリ土類金属を組み合わせた層を用いることは、第2の電極904からの電子注入が効率良く起こるためより好ましい。
【0159】
なお、EL層903は、層の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質または正孔輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性(電子及び正孔の輸送性の高い物質)の物質等を含む層と、発光層とを適宜組み合わせて構成すればよい。
【0160】
EL層903で得られた発光は、第1の電極902または第2の電極904のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第1の電極902または第2の電極904のいずれか一方または両方は、透光性を有する電極である。第1の電極902のみが透光性を有する電極である場合、光は第1の電極902を通って基板901側から取り出される。また、第2の電極904のみが透光性を有する電極である場合、光は第2の電極904を通って基板901と逆側から取り出される。第1の電極902および第2の電極904がいずれも透光性を有する電極である場合、光は第1の電極902および第2の電極904を通って、基板901側および基板901と逆側の両方から取り出される。
【0161】
なお、図9では、陽極として機能する第1の電極902を基板901側に設けた構成について示したが、陰極として機能する第2の電極904を基板901側に設けてもよい。
【0162】
また、EL層903の形成方法としては、実施の形態1又は実施の形態2で示した成膜方法を用いればよく、他の成膜方法と組み合わせてもよい。また、各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。乾式法としては、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法などが挙げられる。また、湿式法としては、インクジェット法またはスピンコート法などが挙げられる。
【0163】
本実施の形態に係る発光素子は、本発明を適用したEL層の形成が可能であり、それにより、高精度な膜が効率よく形成される為、発光素子の特性向上のみならず、歩留まり向上やコストダウンを図ることができる。
【0164】
本実施の形態は、上記他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0165】
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明を用いて作製されたパッシブマトリクス型の発光装置について図2乃至図6を用いて説明する。
【0166】
図2に、本発明を適用したパッシブマトリクス型の発光素子を有する発光装置を示す。図2(A)は発光装置の平面図であり、図2(B)は図2(A)における線Y1−Z1の断面図である。
【0167】
図2(A)の発光装置は、素子基板759上に第1の方向に延びた発光素子に用いる電極層である第1の電極層751a、751b、751c、第1の電極層751a、751b、751c上に選択的に形成されたEL層752a、752b、752cと、第1の方向と垂直な第2の方向に延びた発光素子に用いる電極層である第2の電極層753a、753b、753cとを有している。第2の電極層753a、753b、753cを覆うように、保護膜として機能する絶縁層754を設けている(図2(A)(B)参照。)。
【0168】
図2において、データ線(信号線)として機能する第1の電極層751bと、走査線(ソース線)として機能する第2の電極層753bとはEL層752bを間に挟持して交差しており、発光素子750を形成している。
【0169】
本実施の形態では、EL層752a、752b、752cを実施の形態1で示したように、本発明の成膜方法を用いて形成する。図2に示す本実施の形態の発光装置の作製方法を図4(A)乃至(F)を用いて説明する。
【0170】
図4(A)は実施の形態1で示した図1(A)の成膜用基板と同様な構造である。本実施の形態では、成膜用基板である基板701上に下地膜として絶縁膜702が形成され、絶縁膜702上に選択的に光吸収層704が形成されている。絶縁膜702は基板701よりからナトリウムイオンなどの不純物が拡散して光吸収層や材料層を汚染しないために設けられている。もっとも、基板701から光吸収層や材料層に悪影響を与える不純物の拡散を心配する必要のない場合には、絶縁膜702を省略することも可能である。
【0171】
絶縁膜702としては酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素などの無機絶縁材料を用いることができ、単層でも2層、3層といった積層構造でもよい。なお酸化窒化珪素とは酸素の含有量が窒素の含有量より大きい物質であり、窒素を含む酸化珪素とも言える。同様に、窒化酸化珪素とは、窒素の含有量が酸素の含有量より大きい物質であり、酸素を含む窒化珪素とも言える。本実施の形態では、絶縁膜702として酸化珪素膜を用いる。
【0172】
有機化合物材料を含む粉体161を基板701、絶縁膜702、及び光吸収層704上に散布する(図4(B)参照。)。
【0173】
有機化合物材料を含む粉体161に加熱処理を行い、基板701、絶縁膜702、及び光吸収層704上に固定させて基板701、絶縁膜702、及び光吸収層704上に材料層705を形成する(図4(C)参照。)。本発明では、基板701、絶縁膜702、及び光吸収層704上に堆積(付着)した有機化合物材料を含む粉体161を全域にわたって加熱処理によって固定し、材料層705を形成する。
【0174】
被成膜基板である素子基板759には、第1の電極層751a、751b、751cが形成されており、第1の電極層751a、751b、751cと、材料層705とが向き合うように、素子基板759と基板701とを配置する(図4(D)参照。)。
【0175】
基板701の裏面(材料層705の形成面と反対の面)より光710を照射し、光吸収層704より与えられた熱によって材料層705に含まれる材料の少なくとも一部が素子基板759へEL層752a、752b、752cとして成膜される(図4(E)参照。)。上記工程によって、基板701上に設けられた第1の電極層751a、751b、751c上にそれぞれ、選択的にEL層752a、752b、752cを形成することができる(図4(F)参照。)。
【0176】
図4(F)のEL層752a、752b、752c上に第2の電極層753b、絶縁層754を形成し、封止基板758を用いて封止して図2(B)の発光装置を完成させることができる。
【0177】
図2の発光装置では、第1の電極層751a、751b、751cの幅(Y1−Z1方向の幅)より、EL層752a、752b、752cのサイズが大きく、第1の電極層751a、751b、751c端部を覆うような形状の例である。これは図4において、選択的に形成された光吸収層のパターンが対応する第1の電極層のパターンより幅が大きく設定されたためである。
【0178】
第1の電極層上にEL層のすべての領域が形成される例を図3(A)(B)に示す。図3(A)は発光装置の平面図であり、図3(B)は図2(A)における線Y2−Z2の断面図である。図3(A)(B)の発光装置においては、第1の電極層751a、751b、751cのサイズよりも、EL層792a、792b、792cのサイズが小さいため、EL層792a、792b、792cは領域全てが、それぞれ第1の電極層751a、751b、751c上に形成される。本発明の成膜法では、成膜用基板において選択的に形成される光吸収層上のパターンを反映して、被成膜基板に膜が形成される。よって、光吸収層上に形成される材料層のパターンを、第1の電極層751a、751b、751cよりも小さく設定するとEL層792a、792b、792cのような形状に成膜することができる。
【0179】
また、パッシブマトリクスの発光装置において、発光素子間を分離する隔壁(絶縁層)を設けてもよい。2層の隔壁を有する発光装置の例を図5(A)(B)及び図6(A)乃至(E)に示す。
【0180】
図5(A)は発光装置の平面図であり、図5(B)は図5(A)における線Y3−Z3の断面図、図5(C)は図5(A)における線V3−X3の断面図である。しかし、図5(A)は隔壁782を形成した工程までの平面図であり、EL層及び第2の電極層は省略している。
【0181】
図5(A)乃至(C)に示すように、第1の電極層751a、751b、751c上に、画素領域に開口部を有して隔壁780が選択的に形成されている。図5(B)に示すように、隔壁780は、第1の電極層751a、751b、751cの端部を覆うようにテーパーを有する形状で形成されている。
【0182】
隔壁780上に選択的に隔壁782を形成する。隔壁782は隔壁782上に形成するEL層及び第2の電極層を非連続に分断する機能を有する。隔壁782の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁782の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺(隔壁780の面方向と同様の方向を向き、隔壁780と接する辺)の方が上辺(隔壁780の面方向と同様の方向を向き、隔壁780と接しない辺)よりも短い。隔壁782はいわゆる逆テーパー形状であるために、自己整合的にEL層752bは、隔壁782によって分断され、第1の電極層751b上に選択的に形成することができる。従ってエッチングにより形状を加工しなくても、隣接する発光素子間は分断されており発光素子間のショートなどの電気的不良を防止することができる。
【0183】
本発明の成膜方法を用いた図5(B)に示す本実施の形態の発光装置の作製方法を図6(A)乃至(E)を用いて説明する。
【0184】
図6(A)は実施の形態1で示した図1(A)の成膜用基板と同様な構造である。成膜用基板である基板711上に、選択的に光吸収層714が形成されている。
【0185】
有機化合物材料を含む粉体171を第1の基板711及び光吸収層714上に散布する(図6(B)参照。)。
【0186】
有機化合物材料を含む粉体171に加熱処理を行い、第1の基板711及び光吸収層714上に固定させて、第1の基板711及び光吸収層714上に材料層715を形成する(図6(C)参照。)。本発明では、第1の基板711及び光吸収層714上に堆積(付着)した有機化合物材料を含む粉体171を全域にわたって加熱処理によって固定し、材料層715を形成する。
【0187】
被成膜基板である素子基板759には、第1の電極層751a、751b、751c、及び隔壁780が形成されており、第1の電極層751a、751b、751c及び隔壁780と、材料層715とが向き合うように、素子基板759と基板711とを配置する(図6(D)参照。)。基板711と素子基板759とは、基板711上の最表面である材料層715と素子基板759上の最表面である隔壁780とが一部接するほど短い距離dで配置されている。このように、基板711及び素子基板759の最表面の層が凹凸を有する場合、最表面の層同士は接する領域と接しない領域とが存在する場合がある。
【0188】
基板711の裏面(材料層715の形成面と反対の面)より光710を照射し、光吸収層714より与えられた熱によって材料層715に含まれる材料の少なくとも一部が素子基板759へEL層752a、752b、752cとして成膜される(図6(E)参照。)。上記工程によって、基板701上に設けられた第1の電極層751a、751b、751c上にそれぞれ、選択的にEL層752a、752b、752cを形成することができる(図6(F)参照。)。距離dを小さくすると、光を照射した際に、素子基板759上に成膜されるEL層752a、752b、752cの形状を精度良く形成することができる。
【0189】
図6(F)のEL層752a、752b、752c上に第2の電極層753bを形成し、充填層781を形成し、封止基板758を用いて封止して図5(B)の発光装置を完成させることができる。
【0190】
封止基板758としては、ガラス基板や石英基板等を用いることができる。また可撓性基板を用いてもよい。可撓性基板とは、折り曲げることができる(フレキシブル)基板のことであり、例えば、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン等からなる、プラスチック基板の他、高温では可塑化されてプラスチックと同じような成型加工ができ、常温ではゴムのような弾性体の性質を示す高分子材料エラストマー等が挙げられる。また、フィルム(ポリプロピレン、ポリエステル、ビニル、ポリフッ化ビニル、塩化ビニルなどからなる)、無機蒸着フィルムを用いることもできる。
【0191】
隔壁780、隔壁782としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、その他の無機絶縁性材料、又はアクリル酸、メタクリル酸及びこれらの誘導体、又はポリイミド、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾールなどの耐熱性高分子、又はシロキサン樹脂を用いてもよい。また、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂材料を用いる。作製法としては、プラズマCVD法や熱CVD法などの気相成長法やスパッタリング法を用いることができる。また、液滴吐出法や、印刷法を用いることもできる。塗布法で得られる膜なども用いることができる。
【0192】
次に、図2に示したパッシブマトリクス型の発光装置にFPCなどを実装した場合の上面図を図10に示す。
【0193】
図10において、画像表示を構成する画素部は、走査線群とデータ線群が互いに直交するように交差している。
【0194】
ここで、図2における第1の電極層751a、751b、751cが、図10のデータ線1102に相当し、図2における第2の電極層753a、753b、753cが、図10の走査線1103に相当し、図2におけるEL層752a、752b、752cが図10のEL層1104に相当する。データ線1102と走査線1103の間にはEL層1104が挟まれており、領域1105で示される交差部が画素1つ分(図2では発光素子750で示される)となる。
【0195】
なお、走査線1103は配線端で接続配線1108と電気的に接続され、接続配線1108が入力端子1107を介してFPC1109bに接続される。また、データ線1102は入力端子1106を介してFPC1109aに接続される。
【0196】
また、必要であれば、射出面に偏光板、又は円偏光板(楕円偏光板を含む)、位相差板(λ/4板、λ/2板)、カラーフィルタなどの光学フィルムを適宜設けてもよい。また、偏光板又は円偏光板に反射防止膜を設けてもよい。例えば、表面の凹凸により反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。
【0197】
なお、図10では、駆動回路を基板上に設けない例を示したが、本発明は特に限定されず、基板上に駆動回路を有するICチップを実装させてもよい。
【0198】
また、ICチップを実装させる場合、画素部の周辺(外側)の領域に、画素部へ各信号を伝送する駆動回路が形成されたデータ線側IC、走査線側ICをCOG(Chip on Glass)方式によりそれぞれ実装する。COG方式以外の実装技術としてTCPやワイヤボンディング方式を用いて実装してもよい。TCP(Tape Carrier Package)はTAB(Tape Automated Bonding)テープにICを実装したものであり、TABテープを素子形成基板上の配線に接続してICを実装する。データ線側IC、および走査線側ICは、単結晶シリコン基板を用いたものであってもよいし、ガラス基板、石英基板もしくはプラスチック基板上にTFTで駆動回路を形成したものであってもよい。また、片側に一つのICを設けた例を説明しているが、片側に複数個に分割して設けても構わない。
【0199】
本発明を用いると、材料と被成膜基板との間に画素毎を区切るような微細なマスクを設けることなく、被成膜基板に微細なパターンの薄膜を形成することができる。本実施の形態のように、このような成膜方法を用いて発光素子を形成し、高精細な発光装置を作製することができる。
【0200】
本実施の形態は、上記他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0201】
(実施の形態6)
本実施の形態では、本発明を用いて作製されたパッシブマトリクス型の発光装置について図2、図3、図5、図19、および図20を用いて説明する。実施の形態5で示した発光装置を実施の形態2の成膜方法を用いて作製する例である。
【0202】
本実施の形態では、EL層752a、752b、752cを実施の形態2で示したように、本発明の成膜方法を用いて形成する。図2に示す本実施の形態の発光装置の作製方法を図19(A)乃至(G)を用いて説明する。
【0203】
図19(A)は実施の形態2で示した図18(A)の成膜用基板と同様な構造である。本実施の形態では、成膜用基板である基板701上に下地膜として絶縁膜702が形成され、絶縁膜702上に選択的に光吸収層704が形成されている。
【0204】
有機化合物材料を含む粉体161を基板701、絶縁膜702、及び光吸収層704上に散布する(図19(B)参照。)。
【0205】
光吸収層704上の有機化合物材料を含む粉体161に選択的に加熱処理を行い、光吸収層704上に固定させて光吸収層704上に材料層705を形成する(図19(C)参照。)。基板701及び光吸収層704上に堆積(付着)した有機化合物材料を含む粉体161は、光吸収層704上のみ加熱処理によって固定され、材料層705を形成する。よって、光吸収層704上以外に散布された基板701上の有機化合物材料を含む粉体161は、粉体のまま固定されない。
【0206】
次に、光吸収層704上以外に散布された基板701及び絶縁膜702上の有機化合物材料を含む粉体161を除去する(図19(D)参照。)。
【0207】
被成膜基板である素子基板759には、第1の電極層751a、751b、751cが形成されており、第1の電極層751a、751b、751cと、材料層705とが向き合うように、素子基板759と基板701とを配置する(図19(E)参照。)。
【0208】
基板701の裏面(材料層705の形成面と反対の面)より光710を照射し、光吸収層704より与えられた熱によって材料層705に含まれる材料の少なくとも一部が素子基板759へEL層752a、752b、752cとして成膜される(図19(F)参照。)。上記工程によって、素子基板759上に設けられた第1の電極層751a、751b、751c上にそれぞれ、選択的にEL層752a、752b、752cを形成することができる(図19(G)参照。)。
【0209】
図19(G)のEL層752a、752b、752c上に第2の電極層753b、絶縁層754を形成し、封止基板758を用いて封止して図2(B)の発光装置を完成させることができる。
【0210】
第1の電極層上にEL層のすべての領域が形成される例を図3(A)(B)に示す。図3(A)は発光装置の平面図であり、図3(B)は図2(A)における線Y2−Z2の断面図である。図3(A)(B)の発光装置においては、第1の電極層751a、751b、751cのサイズよりも、EL層792a、792b、792cのサイズが小さいため、EL層792a、792b、792cは領域全てが、それぞれ第1の電極層751a、751b、751c上に形成される。
【0211】
本発明の成膜法では、成膜用基板において選択的に形成される光吸収層上のパターンを反映して、被成膜基板に膜が形成される。実施の形態2の成膜方法を用いて、図3で示すような光吸収層上に形成される材料層のパターンを、第1の電極層751a、751b、751cよりも小さく設定し、EL層792a、792b、792cのような形状に成膜された発光装置も作製することができる。
【0212】
また、パッシブマトリクスの発光装置において、発光素子間を分離する隔壁(絶縁層)を設けてもよい。2層の隔壁を有する発光装置の例を図5(A)(B)及び図20(A)乃至(G)に示す。
【0213】
本発明の成膜方法を用いた図5(B)に示す本実施の形態の発光装置の作製方法を図20(A)乃至(G)を用いて説明する。
【0214】
図20(A)は実施の形態2で示した図18(A)の成膜用基板と同様な構造である。成膜用基板である基板711上に、選択的に光吸収層714が形成されている。
【0215】
有機化合物材料を含む粉体171を第1の基板711及び光吸収層714上に散布する(図20(B)参照。)。
【0216】
光吸収層714上の有機化合物材料を含む粉体171に選択的に加熱処理を行い、光吸収層714上に固定させて光吸収層714上に材料層715を形成する。(図20(C)参照。)。第1の基板711及び光吸収層714上に堆積(付着)した有機化合物材料を含む粉体171は、光吸収層714上のみ加熱処理によって固定され、材料層715を形成する。よって、光吸収層714上以外に散布された第1の基板711上の有機化合物材料を含む粉体171は、粉体のまま固定されない。
【0217】
次に、光吸収層714上以外に散布された第1の基板711上の有機化合物材料を含む粉体171を除去する(図20(D)参照。)。
【0218】
被成膜基板である素子基板759には、第1の電極層751a、751b、751c、及び隔壁780が形成されており、第1の電極層751a、751b、751c及び隔壁780と、材料層715とが向き合うように、素子基板759と基板711とを配置する(図20(E)参照。)。基板711と素子基板759とは、基板711上の最表面である材料層715と素子基板759上の最表面である隔壁780とが一部接するほど短い距離dで配置されている。このように、基板711及び素子基板759の最表面の層が凹凸を有する場合、最表面の層同士は接する領域と接しない領域とが存在する場合がある。
【0219】
基板711の裏面(材料層715の形成面と反対の面)より光710を照射し、光吸収層714より与えられた熱によって材料層715に含まれる材料の少なくとも一部が素子基板759へEL層752a、752b、752cとして成膜される(図20(F)参照。)。上記工程によって、素子基板759上に設けられた第1の電極層751a、751b、751c上にそれぞれ、選択的にEL層752a、752b、752cを形成することができる(図20(G)参照。)。距離dを小さくすると、光を照射した際に、素子基板759上に成膜されるEL層752a、752b、752cの形状を精度良く形成することができる。
【0220】
図20(G)のEL層752a、752b、752c上に第2の電極層753bを形成し、充填層781を形成し、封止基板758を用いて封止して図5(B)の発光装置を完成させることができる。
【0221】
本発明を用いると、材料と被成膜基板との間に画素毎を区切るような微細なマスクを設けることなく、被成膜基板に微細なパターンの薄膜を形成することができる。本実施の形態のように、このような成膜方法を用いて発光素子を形成し、高精細な発光装置を作製することができる。
【0222】
本実施の形態は、上記他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0223】
(実施の形態7)
本実施の形態では、本発明を用いて作製されたアクティブマトリクス型の発光装置について図11を用いて説明する。
【0224】
図11(A)は、発光装置を示す平面図、図11(B)は図11(A)をA−BおよびC−Dで切断した断面図である。点線で示された601は駆動回路部(ソース側駆動回路)、602は画素部、603は駆動回路部(ゲート側駆動回路)である。また、604は封止基板、605はシール材であり、シール材605で囲まれた内側は、空間607になっている。
【0225】
なお、引き回し配線608はソース側駆動回路601及びゲート側駆動回路603に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるFPC(フレキシブルプリントサーキット)609からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではFPCしか図示されていないが、このFPCにはプリント配線基板(PWB)が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにFPCもしくはPWBが取り付けられた状態をも含むものとする。
【0226】
次に、断面構造について図11(B)を用いて説明する。素子基板610上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路601と、画素部602中の一つの画素が示されている。
【0227】
なお、ソース側駆動回路601はnチャネル型トランジスタ623とpチャネル型トランジスタ624とを組み合わせたCMOS回路が形成される。また、駆動回路を形成するトランジスタは、種々のCMOS回路、PMOS回路もしくはNMOS回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。
【0228】
また、画素部602はスイッチング用トランジスタ611と、電流制御用トランジスタ612とそのドレインに電気的に接続された第1の電極613とを含む複数の画素により形成される。なお、第1の電極613の端部を覆って絶縁層614が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。第1の電極613は層間絶縁層である絶縁層619上に形成されている。
【0229】
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁層614の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁層614の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁層614の上端部のみに曲率半径(0.2μm〜3μm)を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁層614として、光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
【0230】
なお、トランジスタの構造は、特に限定されない。トランジスタはチャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造でも、二つ形成されるダブルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。また、周辺駆動回路領域のトランジスタも、シングルゲート構造、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【0231】
トランジスタは、トップゲート型(例えば順スタガ型、コプラナ型)、ボトムゲート型(例えば、逆コプラナ型)、あるいはチャネル領域の上下にゲート絶縁膜を介して配置された2つのゲート電極層を有する、デュアルゲート型やその他の構造においても適用できる。
【0232】
また、トランジスタに用いる半導体の結晶性についても特に限定されない。半導体層を形成する材料は、シランやゲルマンに代表される半導体材料ガスを用いて気相成長法やスパッタリング法で作製される非晶質半導体、該非晶質半導体を光エネルギーや熱エネルギーを利用して結晶化させた多結晶半導体、また単結晶半導体などを用いることができる。
【0233】
非晶質半導体としては、代表的には水素化アモルファスシリコン、結晶性半導体としては代表的にはポリシリコンなどがあげられる。ポリシリコン(多結晶シリコン)には、800℃以上のプロセス温度を経て形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂高温ポリシリコンや、600℃以下のプロセス温度で形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂低温ポリシリコン、また結晶化を促進する元素などを用いて非晶質シリコンを結晶化させたポリシリコンなどを含んでいる。また、このような薄膜プロセスに換えて、絶縁表面に単結晶半導体層を設けたSOI基板を用いても良い。SOI基板は、SIMOX(Separation by IMplanted Oxygen)法や、Smart−Cut法を用いて形成することができる。SIMOX法は、単結晶シリコン基板に酸素イオンを注入し、所定の深さに酸素含有層を形成した後、熱処理を行い、表面から一定の深さで埋込絶縁層を形成し、埋込絶縁層の上に単結晶シリコン層を形成する方法である。また、Smart−Cut法は、酸化された単結晶シリコン基板に水素イオン注入を行い、所望の深さに相当する所に水素含有層を形成し、他の支持基板(表面に貼り合わせ用の酸化シリコン膜を有する単結晶シリコン基板など)と貼り合わせる、加熱処理を行うことにより水素含有層にて単結晶シリコン基板を分断し、支持基板上に酸化シリコン膜と単結晶シリコン層との積層を形成する方法である。
【0234】
第1の電極613上には、EL層616、および第2の電極617がそれぞれ形成されている。本実施の形態で示す発光素子のEL層616は、実施の形態1又は実施の形態2で示した成膜方法を適用して形成することができる。
【0235】
シール材605で封止基板604を素子基板610と貼り合わせることにより、素子基板610、封止基板604、およびシール材605で囲まれた空間607に発光素子618が備えられた構造になっている。なお、空間607には、充填材が充填されており、不活性気体(窒素やアルゴン等)が充填される場合の他、シール材605で充填される場合もある。
【0236】
なお、シール材605には可視光硬化性、紫外線硬化性または熱硬化性の樹脂を用いるのが好ましい。具体的にはエポキシ系樹脂を用いることができる。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板604に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。また、フィルム(ポリプロピレン、ポリエステル、ビニル、ポリフッ化ビニル、塩化ビニルなどからなる)、無機蒸着フィルムを用いることもできる。
【0237】
また、発光素子上にパッシベーション膜(保護膜)として絶縁層を設けてもよい。パッシベーション膜としては、窒化珪素、酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウムまたは酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層を用いることができる。又はシロキサン樹脂を用いてもよい。
【0238】
充填材の代わりに、窒素雰囲気下で封止することによって、窒素等を封入してもよい。充填材を通して光を発光装置外に取り出す場合、充填材も透光性を有する必要がある。充填材は、例えば可視光硬化、紫外線硬化または熱硬化のエポキシ樹脂を用いればよい。充填材は、液状の状態で滴下し、発光装置内に充填することもできる。充填材として、乾燥剤などの吸湿性を含む物質を用いる、または充填材中に吸湿物質を添加すると、さらなる吸水効果が得られ、素子の劣化を防ぐことができる。
【0239】
また、位相差板や偏光板を用いて、外部から入射する光の反射光を遮断するようにしてもよい。隔壁となる絶縁層を着色しブラックマトリクスとして用いてもよい。この隔壁は液滴吐出法により形成することができ、ポリイミドなどの樹脂材料に、カーボンブラック等を混合させてもよく、その積層でもよい。液滴吐出法によって、異なった材料を同領域に複数回吐出し、隔壁を形成してもよい。位相差板としてはλ/4板、λ/2板を用い、光を制御できるように設計すればよい。構成としては、順に素子基板、発光素子、封止基板(封止材)、位相差板(λ/4、λ/2)、偏光板となり、発光素子から放射された光は、これらを通過し偏光板側より外部に放射される。この位相差板や偏光板は光が放射される側に設置すればよく、両面放射される両面放射型の発光装置であれば両方に設置することもできる。また、偏光板の外側に反射防止膜を有していても良い。これにより、より高精細で精密な画像を表示することができる。
【0240】
本実施の形態では、上記のような回路で形成するが、本発明はこれに限定されず、周辺駆動回路としてICチップを前述したCOG方式やTAB方式によって実装したものでもよい。また、ゲート線駆動回路、ソース線駆動回路は複数であっても単数であっても良い。
【0241】
また、本発明の発光装置において、画面表示の駆動方法は特に限定されず、例えば、点順次駆動方法や線順次駆動方法や面順次駆動方法などを用いればよい。代表的には、線順次駆動方法とし、時分割階調駆動方法や面積階調駆動方法を適宜用いればよい。また、発光装置のソース線に入力する映像信号は、アナログ信号であってもよいし、デジタル信号であってもよく、適宜、映像信号に合わせて駆動回路などを設計すればよい。
【0242】
発光層は、発光波長帯の異なる発光層を画素毎に形成して、カラー表示を行う構成としても良い。典型的には、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色に対応した発光層を形成する。この場合にも、画素の光放射側にその発光波長帯の光を透過するフィルターを設けた構成とすることで、色純度の向上や、画素領域の鏡面化(映り込み)の防止を図ることができる。フィルターを設けることで、発光層から放射される光の損失を無くすことができる。さらに、斜方から画素領域(表示画面)を見た場合に起こる色調の変化を低減することができる。
【0243】
本発明を用いると、材料と被成膜基板との間に画素毎を区切るような微細なマスクを設けることなく、被成膜基板に微細なパターンの薄膜を形成することができる。また、材料の無駄を減らし利用効率を向上させることができるため、低コスト化が可能となる。本実施の形態のように、このような成膜方法を用いて発光素子を形成し、高精細な発光装置を作製することができる。
【0244】
本実施の形態は、上記他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0245】
(実施の形態8)
本発明を適用して、様々な表示機能を有する発光装置を作製することができる。即ち、それら表示機能を有する発光装置を表示部に組み込んだ様々な電子機器に本発明を適用できる。
【0246】
その様な本発明に係る電子機器として、テレビジョン装置(単にテレビ、又はテレビジョン受信機ともよぶ)、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等のカメラ、携帯電話装置(単に携帯電話機、携帯電話ともよぶ)、PDA等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コンピュータ用のモニタ、コンピュータ、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等の記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(DVD))等が挙げられる。また、パチンコ機、スロットマシン、ピンボール機、大型ゲーム機など発光装置を有するあらゆる遊技機に適用することができる。その具体例について、図12乃至図14を参照して説明する。
【0247】
本発明の発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。本発明の実施の形態1又は実施の形態2に示す成膜方法を用いるため、材料効率がよく、かつ高精細なパターンを有するため、大型の表示部又は照明部を有する高画質の電子機器を安価で提供することができる。
【0248】
図12(A)に示す携帯情報端末機器は、本体9201、表示部9202等を含んでいる。表示部9202は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、高画質の携帯情報端末機器を安価で提供することができる。
【0249】
図12(B)に示すデジタルビデオカメラは、表示部9701、表示部9702等を含んでいる。表示部9701は本発明の発光装置を適用することができる。その結果、高画質のデジタルビデオカメラを安価で提供することができる。
【0250】
図12(C)に示す携帯電話機は、本体9101、表示部9102等を含んでいる。表示部9102は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、高画質の携帯電話機を安価で提供することができる。
【0251】
図14は本発明を適用した携帯電話機の一例であり、図12(C)に示した携帯電話機とは異なる例を示す。図14の携帯電話機において図14(A)が正面図、図14(B)が背面図、図14(C)が展開図である。携帯電話機は、電話と携帯情報端末の双方の機能を備えており、コンピュータを内蔵し、音声通話以外にも様々なデータ処理が可能な所謂スマートフォンである。
【0252】
携帯電話機は、筐体8001及び8002の二つの筐体で構成されている。筐体8001には、表示部8101、スピーカー8102、マイクロフォン8103、操作キー8104、ポインティングデバイス8105、カメラ用レンズ8106、外部接続端子8107等が備えられ、筐体8002には、キーボード8201、外部メモリスロット8202、カメラ用レンズ8203、ライト8204、イヤホン端子8008等が備えられている。また、アンテナは筐体8001内部に内蔵されている。
【0253】
また、上記構成に加えて、非接触ICチップ、小型記録装置等を内蔵していてもよい。
【0254】
他の上記実施の形態に示される発光装置を組み込むことが可能である表示部8101は、使用形態に応じて表示の方向が適宜変化する。表示部8101と同一面上にカメラ用レンズ8106を備えているため、テレビ電話が可能である。また、表示部8101をファインダーとしてカメラ用レンズ8203及びライト8204で静止画及び動画の撮影が可能である。スピーカー8102及びマイクロフォン8103は音声通話に限らず、テレビ電話、録音、再生等が可能である。操作キー8104では、電話の発着信、電子メール等の簡単な情報入力、画面のスクロール、カーソル移動等が可能である。更に、図14(A)に示す重なり合った筐体8001と筐体8002は、スライドして図14(C)のように展開し、携帯情報端末として使用できる。この場合、キーボード8201、ポインティングデバイス8105を用い円滑な操作が可能である。外部接続端子8107はACアダプタ及びUSBケーブル等の各種ケーブルと接続可能であり、充電及びコンピュータ等とのデータ通信が可能である。また、外部メモリスロット8202に記録媒体を挿入しより大量のデータ保存及び移動に対応できる。
【0255】
また、上記機能に加えて、赤外線通信機能、テレビ受信機能等を備えたものであってもよい。
【0256】
表示部8101は、本発明の発光装置を適用することができるため、高画質の携帯電話機を安価で提供することができる。
【0257】
図12(D)に示す携帯型のコンピュータは、本体9401、表示部9402等を含んでいる。表示部9402は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、高画質の携帯型のコンピュータを提供することができる。
【0258】
本発明を適用した発光装置は、小型の電気スタンドや室内の大型な照明装置として用いることもできる。図12(E)は卓上照明器具であり、照明部9501、傘9502、可変アーム9503、支柱9504、台9505、電源9506を含む。本発明の発光装置を照明部9501に用いることにより作製される。なお、照明器具には天井固定型の照明器具または壁掛け型の照明器具なども含まれる。本発明により大型な照明器具も安価で提供することができる。
【0259】
さらに、本発明の発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることもできる。本発明の発光装置は、面発光の照明装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、本発明の発光装置は薄型であるため、液晶表示装置の薄型化も可能となる。
【0260】
図12(F)に示す携帯型のテレビジョン装置は、本体9301、表示部9302等を含んでいる。表示部9302は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、高画質の携帯型のテレビジョン装置を安価で提供することができる。またテレビジョン装置としては、携帯電話機などの携帯端末に搭載する小型のものから、持ち運びをすることができる中型のもの、また、大型のもの(例えば40インチ以上)まで、幅広いものに、本発明の発光装置を適用することができる。
【0261】
図13(A)は大型の表示部を有するテレビジョン装置である。本発明の発光装置により主画面2003が形成され、その他付属設備としてスピーカー部2009、操作スイッチなどが備えられている。このように、テレビジョン装置を完成させることができる。
【0262】
図13(A)に示すように、筐体2001に発光素子を利用した表示用パネル2002が組みこまれ、受信機2005により一般のテレビ放送の受信をはじめ、モデム2004を介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより一方向(送信者から受信者)又は双方向(送信者と受信者間、又は受信者間同士)の情報通信をすることもできる。テレビジョン装置の操作は、筐体に組みこまれたスイッチ又は別体のリモコン操作機2006により行うことが可能であり、このリモコン装置にも出力する情報を表示する表示部2007が設けられていても良い。
【0263】
また、テレビジョン装置にも、主画面2003の他にサブ画面2008を第2の表示用パネルで形成し、チャネルや音量などを表示する構成が付加されていても良い。
【0264】
図13(B)は例えば20〜80インチの大型の表示部を有するテレビジョン装置であり、筐体2010、表示部2011、操作部であるリモコン装置2012、スピーカー部2013等を含む。本発明は、表示部2011の作製に適用される。本発明を適用することによって大型でかつ高画質なテレビジョン装置を安価で提供することができる。また図13(B)のテレビジョン装置は、壁かけ型となっており、設置するスペースを広く必要としない。
【0265】
勿論、本発明は鉄道の駅や空港などにおける情報表示盤や、街頭における広告表示盤など大面積の表示媒体としても様々な用途に適用することができる。
【0266】
本実施の形態は、上記他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【実施例1】
【0267】
本実施例では、本発明の成膜方法に用いる成膜用基板にレーザ光を照射したときの熱分布について計算を行った。計算に用いたモデルを図16(A)および図17(A)に示す。なお、計算では2次元モデルとして計算を行った。
【0268】
図16(A)に示すモデルは、本発明の成膜方法に用いる成膜用基板である。ガラス基板3101(厚さ0.7mm)上に、光吸収層3102(窒化チタン膜100nm上にチタン膜100nmが積層)が形成されている2次元モデルを採用した。なお、光吸収層3102の幅は21.5μmとした。
【0269】
図17(A)に示すモデルは、比較として用いた比較成膜用基板である。ガラス基板4101(0.7mm)上に反射層4103としてアルミニウム(Al)を200nm、光吸収層4102としてチタン(Ti)を200nm積層した2次元モデルを採用した。なお、反射層4103の開口部の幅は21.5μmとした。
【0270】
計算条件を以下に示す。
計算ツール ANSYS
使用メッシュ 3節点三角形フリーメッシュ 最小メッシュ長 0.05μm
熱伝導特性が温度依存であるので非線形解析(ニュートン法)を使用
非線形収束判定値 L2ノルム 1.0e−4以下
基板移動速度 1000mm/sec
レーザパワー 12W
レーザスポットのサイズ 10 mm× 1000 mm
光吸収層の光吸収率 64.9%
非定常解析における時間刻み 0.125μs
【0271】
{ガラス0.7mm,チタン200nm}からなる薄膜に波長532nmレーザ光を与えた場合、光学計算の手法の一つであるMATRIX法を用いると、レーザエネルギーの64.96%を吸収する結果が求まる。吸収されたレーザ光のエネルギーが全て発熱に変換されるとすると、
単位時間発熱量=(単位時間レーザエネルギー)×0.6496
となり、レーザ光照射によって発熱するチタンの領域上で体積一様に発熱量を分布させた。計算に使用したパラメータを表1に示す。初期温度は27℃一様とし、境界条件は全て断熱境界とした。計算の収束上、ガラス基板最下点の1点を27℃に固定した。
【0272】
【表1】
【0273】
計算結果を図16(B)および図17(B)に示す。図16(B)および図17(B)には、レーザ光照射終了時(照射時間10ns)の表面温度を示した。なお、2次元モデルは3次元モデルと異なり、紙面に垂直な方向に熱が拡散しないモデルであるため、実際の温度よりも高く算出される傾向がある。
【0274】
反射層を設けない図16に示すモデルの方が、図17に示す比較モデルよりも光吸収層での低温の温度勾配領域が少なく、高温部領域が広い分布になっている。図17に示す比較モデルでは、横方向(面方向)に熱が拡散していたが、図16に示す構造では、熱が遮断され、光吸収層に蓄えられる構造となっている。よって、光吸収層内での温度勾配が少なく、光吸収層と外部との温度差が顕著に表れている。つまり、光吸収層が形成されている転写部と光吸収層が形成されていない非転写部の温度差が顕著に表れているため、比較モデルよりも成膜パターンのボケが抑制される。そのため、本発明の成膜方法に用いる成膜用基板を適用することにより、より高精細な発光装置を作製できる。
【技術分野】
【0001】
本発明は、成膜方法及び発光装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【0002】
エレクトロルミネセンス(以下、ELとも記す)素子を備える発光装置には、フルカラー表示を行うため、カラー発光するカラー発光素子を用いる。カラー発光素子を形成するには、各色の発光材料を微細なパターンに電極上に形成する必要がある。
【0003】
一般的に発光材料は、蒸着法によって成膜されるが、蒸着法は、材料利用効率が低いことや基板サイズが限られるなどの問題点を有しており、低コストで高生産性が要求される工業化には不向きである。
【0004】
上記問題を解決する技術として、各種湿式法が提案されている(例えば、特許文献1、及び特許文献2参照。)。
【0005】
特許文献1においては、有機化合物の集合体を分散させたコロイド溶液を用いたスプレー噴射により基板上に有機化合物の集合体を含む膜を形成している。また特許文献2においては、有機化合物の集合体を分散させたコロイド溶液を均一に散布することにより基板上に有機化合物の集合体を含む膜を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2002−343566号公報
【特許文献2】特開2003−077661号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明では、材料の無駄を減らし利用効率を向上させ、かつ被成膜基板に微細なパターンの薄膜を形成する成膜方法を提供することを課題の一とする。また、このような成膜方法を用いて発光素子を形成し、高精細な発光装置を低コストで作製することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、基板上に光吸収層及び材料層が形成された成膜用基板に、基板を透過させて光吸収層に光を照射することによって、選択的に材料層に含まれる材料を、対向して配置された被成膜基板へ成膜する。光吸収層を選択的に形成することによって、被成膜基板に成膜される膜は、光吸収層のパターンを反映した微細なパターンで選択的に成膜することができる。材料層の形成は、基板及び光吸収層上に、有機化合物材料を含む粉体を散布し、加熱処理によって光吸収層上に固定させて行う。加熱処理によって有機化合物材料を含む粉体を溶融させると、有機化合物材料を含む粉体は光吸収層上に膜状の材料層として固定させることができる。
【0009】
また、材料層の形成は、基板及び光吸収層上に、有機化合物材料を含む粉体を散布し、光吸収層上の有機化合物材料を含む粉体を選択的に加熱処理して光吸収層上に固定させて行ってもよい。光吸収層及び材料層も選択的に形成することによって、被成膜基板に成膜される膜は、光吸収層のパターンを反映した微細なパターンで選択的に成膜することができる。
【0010】
光吸収層上の粉体のみに選択的に加熱処理を行う場合、光吸収層上以外に散布された有機化合物材料を含む粉体は、第1の基板上より除去され、回収することができる。回収された有機化合物材料を含む粉体は、そのまま成膜工程に再利用することができる。また、有機化合物材料を含む粉体の除去は窒素などの不活性気体を吹き付けて行うことができる。
【0011】
なお、本明細書において、微細なパターンで薄膜が形成される基板を被成膜基板と記し、被成膜基板に形成するための材料を提供する基板を成膜用基板と記す。
【0012】
本発明の成膜方法の一形態は、第1の基板上に選択的に光吸収層を形成し、第1の基板及び光吸収層上に有機化合物材料を含む粉体を散布し、有機化合物材料を含む粉体を加熱して少なくとも光吸収層上に固定させ、光吸収層上に材料層を形成して成膜用基板を作製し、成膜用基板の材料層形成面と、被成膜基板の被成膜面とが向き合うように、成膜用基板と被成膜基板とを配置し、第1の基板を通過させて光を光吸収層に照射し、光を照射された光吸収層上の材料層に含まれる材料を被成膜基板に成膜する。
【0013】
本発明の成膜方法の一形態は、第1の基板上に選択的に光吸収層を形成し、第1の基板及び光吸収層上に有機化合物材料を含む粉体を散布し、有機化合物材料を含む粉体を加熱して第1の基板及び光吸収層上に固定させ、第1の基板及び光吸収層上に材料層を形成して成膜用基板を作製し、成膜用基板の材料層形成面と、被成膜基板の被成膜面とが向き合うように、成膜用基板と被成膜基板とを配置し、第1の基板を通過させて光を光吸収層に照射し、光を照射された光吸収層上の材料層に含まれる材料を被成膜基板に成膜する。
【0014】
本発明の成膜方法の一形態は、第1の基板上に選択的に光吸収層を形成し、第1の基板及び光吸収層上に有機化合物材料を含む粉体を散布し、第1の基板上において光吸収層上の有機化合物材料を含む粉体を選択的に加熱して光吸収層上に固定させ、光吸収層上に材料層を形成し、第1の基板上において固定させなかった有機化合物材料を含む粉体を除去し回収して成膜用基板を作製し、成膜用基板の材料層形成面と、被成膜基板の被成膜面とが向き合うように、成膜用基板と被成膜基板とを配置し、第1の基板を通過させて光を光吸収層に照射し、光を照射された光吸収層上の材料層に含まれる材料を被成膜基板に成膜する。
【0015】
上記構成において、成膜用基板の材料層形成面と、被成膜基板の被成膜面とが向き合うように、成膜用基板上方に被成膜基板を配置してもよい。
【0016】
本発明では、材料と被成膜基板との間に画素毎を区切るような微細なマスクを設けることなく、被成膜基板に微細なパターンの薄膜を形成することができる。
【0017】
本発明では、上記構成のように、有機化合物材料を含む粉体を散布し、固定させることにより成膜用基板に材料層を形成し、成膜用基板下側より光を照射して、上方に配置された被成膜基板に材料層に含まれる材料を成膜することができる。よって、成膜用基板は、成膜工程時はずっと、材料層側を上方にして(所謂フェイスアップ配置ともいう)配置することができる。成膜用基板を工程中に材料層側を下方にして(所謂フェイスダウン配置ともいう)配置しなくてよいため、工程中に材料層がゴミ等によって汚染されるのを軽減することができる。この場合下方とは、物体が自由落下する方向である。
【0018】
有機化合物材料を含む粉体を加熱する工程は窒素、又は希ガス雰囲気下で行うことが好ましい。窒素、又は希ガス雰囲気下とすることで、大気中の水分等の不純物が、膜中に混入することを防止することができる。また、窒素、又は希ガスを流すことで不純物や、余分な有機化合物材料を含む粉体を除去、回収することができる。
【0019】
有機化合物材料を含む粉体を選択的に加熱する工程は、光吸収層を用いて光吸収層上の有機化合物材料を含む粉体を選択的に加熱することができる。好ましくは、光吸収層への光照射によって行うことができ、また光吸収層をヒータなどで選択的に加熱することによって行ってもよい。
【0020】
光吸収層に光を照射する工程は減圧下で行うことが好ましい。減圧下で光を照射し、被成膜基板に材料を成膜する工程を行うと、成膜される膜へのゴミ等の汚染物の影響を軽減することができる。また、光吸収層に光を照射する工程は材料層を加熱状態(熱を保持している状態)として行ってもよい。材料層に加熱処理を行い、加熱状態(熱を保持している状態)にしておくと、低いパワーの光の光源を用いた光照射でも材料層に含まれる材料を被成膜用基板に成膜することができる。また、加熱状態にしておくと、光の照射条件のマージンを広げることができる。
【0021】
成膜用基板となる第1の基板及び光吸収層上に有機化合物材料を含む粉体を散布する工程は、第1の基板端部を覆うマスクを用いて行うことが好ましい。第1の基板端部まで材料層が形成されていると、基板を搬送するために搬送手段が基板端部を支持する際、バッチ等にセットする際に搬送手段やバッチに材料が付着し汚染してしまう。また、第1の基板端部に基板の位置合わせのためのマーカを形成する場合、マーカ上に材料層が形成されてしまうと、マーカが確認できなくなってしまう。よって基板端部に散布される粉体をマスクによって遮断しておくことが好ましい。マスクによって遮断された粉体は、容易に回収することができ、再度、成膜に利用することができる。従って非常に材料の利用効率を向上させることが可能となる。また、粉体のまま回収すると、特別な精製処理等も行わずに済む。
【0022】
有機化合物材料を含む粉体を散布する工程は、大気圧下で行うことができるため、真空装置などにかかる設備を軽減することができる。さらに真空チャンバーの大きさに処理基板は制限されないために、基板の大型化にも対応でき、処理領域が拡大するので、低コストのうえ、生産性が向上する。
【0023】
光としては周波数10MHz以上、パルス幅100fs以上10ns以下のレーザ光を用いることができる。このように、パルス幅が非常に小さいレーザ光を用いることにより、光吸収層における熱変換が効率よく行われ、材料を効率よく加熱することができる。また周波数10MHz以上、パルス幅100fs以上10ns以下のレーザ光は、短時間のレーザ光の照射が可能であるため、熱の拡散を抑制することができ、微細なパターンの成膜が可能となる。また、周波数10MHz以上、パルス幅100fs以上10ns以下のレーザ光は、高出力が可能であるため、大面積を一度に処理することができる。また、レーザ光を照射面で線状または矩形状とすることにより、処理基板にレーザ光を効率よく走査することができる。よって、成膜に要する時間(タクトタイム)が短くなり、生産性が向上する。
【0024】
材料層を、有機化合物材料を含む粉体を散布、固定して形成し、被成膜基板の被成膜面上に形成されている第1の電極上に成膜して発光素子を形成することができる。微細なパターンで被成膜基板にEL層を形成することができ、発光色ごとに塗りわけて成膜することができる。このような発光素子を有する高精細な発光装置を作製することができる。
【0025】
本発明を用いると大面積の被成膜基板に薄膜を形成することができるため、大型の発光装置及び電子機器を作製することができる。
【発明の効果】
【0026】
本発明では、材料と被成膜基板との間に画素毎を区切るような微細なマスクを設けることなく、被成膜基板に微細なパターンの薄膜を形成することができる。また、材料の無駄を減らし利用効率を向上させることができるため、低コスト化が可能となる。さらに、このような成膜方法を用いて発光素子を形成し、高精細な発光装置を作製することができる。また、本発明を用いると大面積の被成膜基板に薄膜を形成することができるため、大型の発光装置及び電子機器を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】成膜方法を示した断面図である。
【図2】発光装置を示した平面図及び断面図である。
【図3】発光装置を示した平面図及び断面図である。
【図4】発光装置の作製工程を示した断面図である。
【図5】発光装置を示した平面図及び断面図である。
【図6】発光装置の作製工程を示した断面図である。
【図7】発光装置の作製工程を示した平面図である。
【図8】発光装置の作製工程を示した平面図である。
【図9】発光素子の構成を示した断面図である。
【図10】発光表示モジュールを示した平面図である。
【図11】発光表示モジュールを示した平面図及び断面図である。
【図12】電子機器を示した図である。
【図13】電子機器を示した図である。
【図14】電子機器を示した図である。
【図15】発光装置の作製工程を示した断面図である。
【図16】実施例を説明する図。
【図17】実施例における比較例を説明する図。
【図18】成膜方法を示した断面図である。
【図19】発光装置の作製工程を示した断面図である。
【図20】発光装置の作製工程を示した断面図である。
【図21】発光装置の作製工程を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【0029】
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明を用いて被成膜基板に微細なパターンで薄膜を形成することを目的とした成膜方法の一例について図1及び図15を用いて説明する。
【0030】
図1(A)に成膜用基板の一例を示す。第1の基板101上に選択的に光吸収層104が形成されている。第1の基板101と光吸収層104との間に下地膜となる絶縁膜を形成してもよい。
【0031】
本発明では、成膜用基板に形成される光吸収層104に第1の基板101側より光を照射して、被成膜基板に膜を成膜する。従って、用いる光に対して、第1の基板101は透光性を、光吸収層104は光吸収性をそれぞれ有する必要がある。よって、照射される光の波長により、第1の基板101、光吸収層104に好適な材料の種類が変化するため、適宜材料を選択する必要がある。
【0032】
また、第1の基板101は熱伝導率が低い材料であることが好ましい。熱伝導率が低いと、照射された光から得られる熱を効率よく成膜に用いることができる。第1の基板101としては、例えば、ガラス基板、石英基板、無機材料を含むプラスチック基板などを用いることができる。ガラス基板としては、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスのような無アルカリガラスと呼ばれる電子工業用に使われる各種ガラス基板を適用することができる。
【0033】
光吸収層104は、成膜の際に照射された光を吸収する層である。よって、光吸収層104は、照射する光に対して低い反射率を有し、高い吸収率を有する材料で形成されていることが好ましい。具体的には、光吸収層104は、照射される光に対して、70%以下の反射率を示すことが好ましい。
【0034】
光吸収層104には、種々の材料を用いることができる。例えば、窒化チタン、窒化タンタル、窒化モリブデン、窒化タングステンなどの金属窒化物、チタン、モリブデン、タングステンなどの金属、カーボンなどを用いることができる。なお、照射される光の波長に応じて、光吸収層104に好適な材料の種類が変化することから、適宜材料を選択する必要がある。また、光吸収層104は一層に限らず複数の層により構成されていてもよい。例えば、金属と金属窒化物の積層構造としてもよい。
【0035】
光吸収層104は、種々の方法を用いて形成することができる。例えば、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法、真空蒸着法、化学気相成長(CVD;Chemical Vapor Deposition)法などにより形成することができる。
【0036】
光吸収層104の膜厚は、材料によって異なるが、照射した光が透過しない膜厚であることが好ましい。具体的には、10nm以上2μm以下の膜厚であることが好ましい。また、光吸収層の膜厚が薄い方がより小さいエネルギーの光で成膜することができるため、10nm以上600nm以下の膜厚であることがより好ましい。例えば、波長532nmの光を照射した場合、光吸収層104の膜厚を50nm以上200nm以下の膜厚とすることにより、照射した光を効率良く吸収して発熱させることができる。また、光吸収層104の膜厚を50nm以上200nm以下とすることで、被成膜基板上への成膜を精度良く行うことができる。
【0037】
光吸収層104は、材料層105に含まれる材料の成膜可能温度(材料層に含まれる材料の少なくとも一部が被成膜基板へ成膜される温度)まで加熱できるのであれば、照射する光の一部が透過してもよい。ただし、一部が透過する場合には、材料層105に含まれる材料として、光によって分解しない材料を用いることが必要である。
【0038】
光吸収層104上に被成膜基板上に成膜される材料を含む材料層105を形成する。本発明では、材料層105を、有機化合物材料を含む粉体を散布、第1の基板101及び光吸収層104上に固定して形成する。加熱処理によって有機化合物材料を含む粉体を溶融させると、有機化合物材料を含む粉体を第1の基板101及び光吸収層104上に膜状の材料層として固定させることができる。本実施の形態では、有機化合物材料を含む粉体151を第1の基板101及び光吸収層104上に散布する(図1(B)参照。)。
【0039】
有機化合物材料を含む粉体は、加熱処理によって光吸収層上に固定されればよく、必ずしも溶融し連続的な膜状とならなくてもよい。また、溶融する場合も、有機化合物材料を含む粉体全部が完全に溶融していなくてもよく、光吸収層上に固定される程度に光吸収層と有機化合物材料を含む粉体とが接する部分が部分的に溶融していてもよい。
【0040】
本実施の形態では、有機化合物材料を含む粉体151を散布する際に、マスク152を用いる。マスク152は第1の基板101の端部を覆うマスクであり、第1の基板101端部は材料層の被形成領域として用いない領域である。マスク152により、第1の基板101端部に粉体は散布されないので材料層も形成されず、搬送手段やバッチ等の容器へ材料が付着する汚染を防止することができる。また、光吸収層の形成時に、第1の基板端部に位置合わせのためのマーカを形成することができるが、該マーカを粉体や材料層により隠してしまうなどの不具合も防止することができる。
【0041】
さらにマスク152によって遮断された粉体151は、容易に回収することができ、再度、成膜に利用することができる。従って非常に材料の利用効率を向上させることが可能となる。
【0042】
基板端部を覆うマスクを用いて有機化合物材料を含む粉体を散布する工程を、図15を用いて説明する。
【0043】
図15(A2)乃至(D2)は成膜用基板の平面図であり、図15(A1)乃至(D1)は、図15(A2)乃至(D2)における線T−Uの断面図である。
【0044】
図15の成膜用基板は、一枚の基板より複数の表示装置のパネルを作製する例であり、よって光吸収層形成領域202は第1の基板201上に複数形成されている(図15(A1)(A2)参照。)。図示しないが光吸収層形成領域202には、被成膜用基板に成膜する膜のパターンに応じて、複数の光吸収層が選択的に設けられている。
【0045】
次に第1の基板201端部を覆うマスク203を配置する(図15(B1)(B2)参照。)。第1の基板201及びマスク203は光吸収層を形成する同工程で第1の基板201上に形成することができるマーカーによって位置合わせを行えばよい。
【0046】
次に、マスク203を用いて、第1の基板201及び光吸収層形成領域202に有機化合物材料を含む粉体204を散布する(図15(C1)(C2)参照。)。この際マスク203によって遮断され、マスク203上に散布された有機化合物材料を含む粉体204は、容易に回収することができるため、再利用が可能となる。マスク203を除去すると、第1の基板201端部はマスク203によって有機化合物材料を含む粉体204が散布されず、光吸収層形成領域202に有機化合物材料を含む粉体204が散布された状態となる(図15(D1)(D2)参照。)。従って、第1の基板201端部には後工程である加熱処理を行っても材料層が形成されず、材料層が形成されることによる装置の汚染を防止することができる。
【0047】
また、有機化合物材料を含む粉体を散布する工程は、減圧下で行ってもよい。
【0048】
本発明においては、有機化合物材料を含む粉体を散布(分散)可能な方法であれば種々の方法を用いることができる。
【0049】
例えば、本発明で用いることのできる有機化合物材料を含む粉体の散布法として、静電噴霧法(エレクトロスプレーデポジション法;ESD法)、溶液霧化法(LSMCD:Liquid Source Misted Chemical Deposition)などがある。ESD法は、ノズルと該ノズルに対向する電極との間に高電圧を印加した状態下で、該ノズルから噴霧液を噴霧して該噴霧液を帯電させ、ノズルと電極間に配置された基板に、該噴霧液を付着させる方法である。ノズルより噴霧された噴霧液は瞬時に乾燥し、粉体の状態で基板に堆積することができる。
【0050】
本発明において、例えば、散布法としてスプレー法などを用いる場合、有機化合物材料を含む粉体を散布する際に、粉体を分散させる溶媒を用いてもよい。しかし、溶媒は、成膜用基板上に、有機化合物材料を含む粉体が付着する前、あるいは直後に乾燥や加熱等によって除去されることが好ましい。材料を分散させることができ、且つ材料と反応しないものであれば特に限定されない。例えば、クロロホルム、テトラクロロメタン、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、或いはクロロベンゼンなどのハロゲン系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、n−プロピルメチルケトン、或いはシクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、ベンゼン、トルエン、或いはキシレンなどの芳香族系溶媒、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸n−ブチル、プロピオン酸エチル、γ−ブチロラクトン、或いは炭酸ジエチルなどのエステル系溶媒、テトラヒドロフラン、或いはジオキサンなどのエーテル系溶媒、ジメチルホルムアミド、或いはジメチルアセトアミドなどのアミド系溶媒、ジメチルスルホキシド、ヘキサン、又は水等を用いることができる。また、これらの溶媒複数種を混合して用いてもよい。
【0051】
有機化合物材料を含む粉体151に加熱処理を行い、固定させて第1の基板101及び光吸収層104上に材料層105を形成する(図1(C)参照。)。本発明では、第1の基板101及び光吸収層104上に堆積(付着)した有機化合物材料を含む粉体151は全域にわたって加熱処理によって固定され、材料層105を形成する。
【0052】
有機化合物材料を含む粉体151を加熱する工程は窒素、又は希ガス雰囲気下で行うことが好ましい。窒素、又は希ガス雰囲気下とすることで、大気中の水分等の不純物が、材料層105中に混入することを防止することができる。また、窒素、又は希ガスを流すことで不純物や、余分な有機化合物材料を含む粉体を除去、回収することができる。
【0053】
加熱処理の工程は、常圧下又は減圧下で、加熱炉により行うことができる。また、GRTA(Gas Rapid Thermal Anneal)法、LRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal)法等の瞬間熱アニール(RTA)法を用いてもよい。GRTAとは高温のガスを用いて加熱処理を行う方法であり、LRTAとはランプ光により加熱処理を行う方法である。なお、この加熱処理を行うタイミング、加熱処理の回数は特に限定されない。加熱処理の工程を良好に行うための温度及び時間などの条件は、基板の材質及び有機化合物材料を含む粉体の性質に依存する。
【0054】
本発明の有機化合物材料を含む粉体を散布し、固定させる方法は、蒸着法やスパッタリング法などの方法に比べ、材料がチャンバー内に飛散しないため、材料の利用効率が高い。また、大気圧下で行うことができるため、真空装置などにかかる設備を軽減することができる。さらに真空チャンバーの大きさに処理基板は制限されないために、基板の大型化にも対応でき、処理領域が拡大するので、低コストのうえ、生産性が向上する。固定する程度の温度の加熱処理が必要なだけであるので、高い加熱処理では分解や変質が生じてしまう基板、材料も用いることができる。
【0055】
材料層105に含まれる材料としては、有機化合物材料を含む粉体を散布し、固定させることにより成膜することが可能な材料であれば、種々の有機化合物材料を用いることができる。発光素子のEL層を形成する場合には、EL層を形成する成膜可能な材料を用いる。例えば、EL層を形成する発光性材料、キャリア輸送性材料などの有機化合物を用いることもできる。
【0056】
また、材料層105は、複数の材料を含んでいてもよい。また、材料層105は、単層でもよいし、複数の層が積層されていてもよい。
【0057】
材料層105によって被成膜基板上に形成される膜の膜厚および均一性を制御する場合には、材料層105の膜厚および均一性は制御される必要がある。しかし、被成膜基板上に形成される膜の膜厚および均一性に影響しないのであれば、材料層105は必ずしも均一の層である必要はない。例えば、微細な島状に形成されていてもよいし、凹凸を有する層状に形成されていてもよい。
【0058】
材料層105は、被成膜基板上に成膜する材料を含んで形成される層である。そして、成膜用基板に光を照射することにより、材料層105に含まれる材料が加熱され、材料層105に含まれる材料の少なくとも一部が被成膜基板上に成膜される。材料層105が加熱されると、材料層に含まれる材料の少なくとも一部が気化すること、もしくは、材料層の少なくとも一部に熱変形が生じ、その結果応力が変化するために膜が剥がれ、被成膜基板上に成膜される。
【0059】
次に、第1の基板101の一方の面であって、光吸収層104及び材料層105が形成された面に対向する位置に、被成膜基板である第2の基板107を配置する(図1(D)参照。)。第2の基板107は、成膜処理により所望の層が成膜される被成膜基板である。第1の基板101と第2の基板107とを至近距離、具体的には第1の基板101表面と、第2の基板107表面との距離dを、0mm以上2mm以下、好ましくは0mm以上0.05mm以下、さらに好ましくは0mm以上0.03mm以下となるように近づけて対向させる。第1の基板101及び第2の基板107が特に大型基板であると、基板のたわみやそりなどによって基板間で距離dに誤差が生じ、距離dの値に分布を有する場合がある。この場合、距離dは第1の基板101及び第2の基板107間の最短距離とする。基板の大きさや配置方法によっては、第1の基板101及び第2の基板107は一部接触する場合もある。
【0060】
第1の基板101上に光吸収層104及び材料層105が形成された成膜用基板において、より成膜される膜に高い信頼性を付与したい場合は、成膜用基板に真空中での加熱処理を行うこと好ましい。同様に、被成膜基板である第2の基板107も成膜前に真空中での加熱処理を行うと、成膜される膜の信頼性が向上する。特に、被成膜用基板に隔壁となる絶縁層などを設ける場合、真空中での加熱処理により水などの汚染物を除去することで、より信頼性の高い膜を成膜することができ、作製する発光素子、及び発光装置の信頼性も高めることができる。
【0061】
第1の基板101の裏面(光吸収層104及び材料層105が形成されていない面)側から光110を照射する(図1(E)参照。)。このとき、第1の基板101に照射された光は、第1の基板101を透過し、光吸収層104に吸収される。そして、光吸収層104は、吸収した光から得た熱を材料層105に含まれる材料に与えることにより、材料層105に含まれる材料の少なくとも一部を、第2の基板107上に膜111として成膜する。これにより、第2の基板107上に所望のパターンに成形された膜111が形成される(図1(F)参照。)。
【0062】
光吸収層104に光110を照射する工程は減圧下で行うことが好ましい。減圧下で光110を照射し、被成膜基板に材料を成膜する工程を行うと、成膜される膜へのゴミ等の汚染物の影響を軽減することができる。また、光吸収層104に光110を照射する工程は材料層105を加熱状態(熱を保持している状態)として行ってもよい。材料層105に加熱処理を行い、加熱状態にしておくと、低いパワーの光の光源を用いた光照射でも材料層に含まれる材料を被成膜用基板に成膜することができる。また、加熱状態にしておくと、光の照射条件のマージンを広げることができる。光110を照射する工程を、材料層105を形成する際に行う加熱処理直後に行うと、材料層105は加熱状態とすることができる。また、ヒータなどの加熱手段を用いて。材料層105を加熱しながら光110を照射してもよい。
【0063】
照射する光110としては、レーザ光を用いることができる。また、レーザ光の波長は特に限定されず、様々な波長のレーザ光を用いることができる。例えば、355、515、532、1030、1064nmなどの波長のレーザ光を用いることができる。
【0064】
また、レーザ光には、Arレーザ、Krレーザ、エキシマレーザなどの気体レーザ、単結晶のYAG、YVO4、フォルステライト(Mg2SiO4)、YAlO3、GdVO4、若しくは多結晶(セラミック)のYAG、Y2O3、YVO4、YAlO3、GdVO4に、ドーパントとしてNd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Taのうち1種または複数種添加されているものを媒質とするレーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ti:サファイアレーザ、ファイバーレーザ等の固体レーザのうち一種または複数種から発振されるものを用いることができる。また、上記固体レーザから発振される第2高調波や第3高調波、さらに高次の高調波を用いることもできる。なお、レーザ媒体が固体である固体レーザを用いると、メンテナンスフリーの状態を長く保てるという利点や、出力が比較的に安定している利点を有している。
【0065】
また、レーザスポットの形状は、線状または矩形状とすることが好ましい。線状または矩形状とすることにより、処理基板にレーザ光を効率よく走査することができる。よって、成膜に要する時間(タクトタイム)が短くなり、生産性が向上する。また、レーザスポットの形状は楕円形状でもよい。
【0066】
また、本発明では、照射された光源からの光による輻射熱を利用するのではなく、光源からの光を吸収した光吸収層104が材料層105に熱を与えることが特徴である。従って、光が照射された部分の光吸収層104から光が照射されていない部分の光吸収層104へ、面方向に熱が伝わることにより、加熱される材料層105の範囲が広がることのないように、光の照射時間は、短くすることが好ましい。
【0067】
また、光照射による成膜は、減圧雰囲気下で行うことが好ましい。従って、成膜室内を5×10−3Pa以下、好ましくは10−6Pa以上10−4Pa以下の雰囲気とすることが好ましい。
【0068】
さらに、照射する光110としては、周波数10MHz以上、かつ、パルス幅100fs以上10ns以下のレーザ光が好ましい。このように、パルス幅が非常に小さいレーザ光を用いることにより、光吸収層104における熱変換が効率よく行われ、材料を効率よく加熱することができる。
【0069】
周波数10MHz以上、パルス幅100fs以上10ns以下のレーザ光は、短時間のレーザ光の照射が可能であるため、熱の拡散を抑制することができ、微細なパターンの成膜が可能となる。また、周波数10MHz以上、パルス幅100fs以上10ns以下のレーザ光は、高出力が可能であるため、大面積を一度に処理することができ、成膜に要する時間を短縮することができる。よって、生産性を向上させることができる。
【0070】
第1の基板101表面と第2の基板107表面との最短距離で定義される距離dを短くすると第1の基板101の最表面の層と第2の基板107の最表面とが接する場合がある。距離dを小さくすると、光を照射した際に、第2の基板107上に成膜される膜111の形状を精度良く形成することができる。
【0071】
本発明では、有機化合物材料を含む粉体を散布し、固定させることにより成膜用基板に材料層を形成し、成膜用基板下側より光を照射して、上方に配置された被成膜基板に材料層に含まれる材料を成膜する。よって、成膜用基板は、成膜工程時はずっと、材料層側を上方にして(所謂フェイスアップ配置ともいう)配置することができる。成膜用基板を工程中に材料層側を下方にして(所謂フェイスダウン配置ともいう)配置しなくてよいため、工程中に材料層がゴミ等によって汚染されるのを軽減することができる。
【0072】
フルカラーディスプレイを作製する場合には、発光層を作り分ける必要があるため、本発明の成膜方法を用いて発光層を形成すれば、容易に所望のパターンで発光層を作り分けることができる。また、精度良く発光層を作り分けることができる。
【0073】
本発明を適用することにより、第1の基板上に形成された材料層の膜厚を制御することによって、被成膜基板である第2の基板上に成膜される膜の膜厚を制御することができる。つまり、第1の基板上に形成された材料層に含まれる材料を全て成膜することにより第2の基板上に形成される膜が所望の膜厚となるように予め材料層の膜厚が制御されているため、第2の基板上に成膜する際の膜厚モニターは不要となる。よって、膜厚モニターを利用した成膜速度の調節を使用者が行う必要がなく、成膜工程を全自動化することが可能である。そのため、生産性の向上を図ることができる。
【0074】
また、本発明を適用することにより、第1の基板101上に形成された材料層105に含まれる材料を均一に成膜することができる。また、材料層105が複数の材料を含む場合でも、材料層105と同じ材料をほぼ同じ重量比で含有する膜を被成膜基板である第2の基板107上に成膜することができる。従って、本発明に係る成膜方法は、成膜温度の異なる複数の材料を用いて成膜する場合でも、共蒸着のようにそれぞれ蒸着レートを制御する必要がない。そのため、蒸着レート等の複雑な制御を行うことなく、所望の異なる材料を含む層を容易に精度良く成膜することができる。
【0075】
また、本発明の成膜方法では、所望の材料を無駄にすることなく、被成膜基板に成膜することが可能である。よって、材料の利用効率が向上し、製造コストの低減を図ることができる。また、成膜室内壁に材料が付着することも防止でき、成膜装置のメンテナンスを容易にすることができる。
【0076】
また、本発明は一度薄膜化した材料層を用いて成膜を行うため、被成膜基板に平坦でムラの少ない膜を成膜することが可能となる。また、所望の領域のみに成膜することが可能であるため、微細パターンの形成が可能となり、高精細な発光装置を作製することができる。
【0077】
また、本発明を適用することにより、光を用いた成膜の際に選択的に所望の領域に成膜することができるので、材料の利用効率を高めることができ、精度良く、所望の形状に成膜することが容易であるため生産性向上を図ることができる。
【0078】
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明を用いて被成膜基板に微細なパターンで薄膜を形成することを目的とした成膜方法の他の一例について図18、図15及び図21を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態1において、材料層を選択的に光吸収層上に形成する例である。よって実施の形態1と同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、実施の形態1を参照できるものとし、その繰り返しの説明は省略する。
【0079】
図18(A)に成膜用基板の一例を示す。第1の基板101上に選択的に光吸収層104が形成されている。
【0080】
本発明では、成膜用基板に形成される光吸収層104に第1の基板101側より光を照射して、被成膜基板に膜を成膜する。
【0081】
光吸収層104上に被成膜基板上に成膜される材料を含む材料層105を形成する。
本発明では、材料層105を、有機化合物材料を含む粉体を散布し、光吸収層104上に散布された有機化合物材料を含む粉体を選択的に光吸収層104上に固定して形成する。加熱処理によって有機化合物材料を含む粉体を溶融させると、有機化合物材料を含む粉体を光吸収層104上に膜状の材料層として固定させることができる。本実施の形態では、有機化合物材料を含む粉体151を第1の基板101及び光吸収層104上に散布する(図18(B)参照。)。
【0082】
本実施の形態では、有機化合物材料を含む粉体151を散布する際に、マスク152を用いる。マスク152は第1の基板101の端部を覆うマスクであり、第1の基板101端部は材料層の被形成領域として用いない領域である。マスク152により、第1の基板101端部に粉体は散布されないので材料層も形成されず、搬送手段やバッチ等の容器へ材料が付着する汚染を防止することができる。また、光吸収層の形成時に、第1の基板端部に位置合わせのためのマーカを形成することができるが、該マーカを粉体や材料層により隠してしまうなどの不具合も防止することができる。
【0083】
さらにマスク152によって遮断された粉体151は、容易に回収することができ、再度、成膜に利用することができる。従って非常に材料の利用効率を向上させることが可能となる。
【0084】
光吸収層104上の有機化合物材料を含む粉体151に選択的に加熱処理を行い、固定させて光吸収層104上に材料層105を形成する(図18(C)参照。)。本実施の形態では、第1の基板101及び光吸収層104上に堆積(付着)した有機化合物材料を含む粉体151は、光吸収層104上のみ加熱処理によって固定され、材料層105を形成する。よって、光吸収層104上以外に散布された第1の基板101上の有機化合物材料を含む粉体151は、粉体のまま固定されない。
【0085】
加熱処理の工程は、光吸収層上の有機化合物材料を含む粉体を選択的に加熱する方法を用いる。好ましくは、常圧下又は減圧下で、光吸収層が吸収する光を用いた光照射工程を用いればよい。
【0086】
用いる光は特に限定されず、赤外光、可視光、または紫外光のいずれか一またはそれらの組み合わせを用いることが可能である。例えば、紫外線ランプ、ブラックライト、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、または高圧水銀ランプから射出された光を用いてもよい。その場合、ランプ光源は、必要な時間点灯させて照射してもよいし、複数回照射してもよい。
【0087】
また、光としてレーザ光を用いてもよく、レーザ発振器としては、紫外光、可視光、又は赤外光を発振することが可能なレーザ発振器を用いることができる。レーザ発振器としては、KrF、ArF、XeCl、Xe等のエキシマレーザ発振器、He、He−Cd、Ar、He−Ne、HF等の気体レーザ発振器、YAG、GdVO4、YVO4、YLF、YAlO3などの結晶にCr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti又はTmをドープした結晶を使った固体レーザ発振器、GaN、GaAs、GaAlAs、InGaAsP等の半導体レーザ発振器を用いることができる。なお、固体レーザ発振器においては、基本波の第1高調波〜第5高調波を適用するのが好ましい。
【0088】
また、光吸収層上の有機化合物材料を含む粉体を選択的に加熱できるのであれば、加熱炉やGRTA(Gas Rapid Thermal Anneal)法、LRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal)法等の瞬間熱アニール(RTA)法を用いてもよい。なお、この加熱処理を行うタイミング、加熱処理の回数は特に限定されない。加熱処理の工程を良好に行うための温度及び時間などの条件は、基板の材質及び有機化合物材料を含む粉体の性質に依存する。
【0089】
本発明の有機化合物材料を含む粉体を散布し、固定させる方法は、蒸着法やスパッタリング法などの方法に比べ、材料がチャンバー内に飛散しないため、材料の利用効率が高い。また、大気圧下で行うことができるため、真空装置などにかかる設備を軽減することができる。さらに真空チャンバーの大きさに処理基板は制限されないために、基板の大型化にも対応でき、処理領域が拡大するので、低コストのうえ、生産性が向上する。固定する程度の温度の加熱処理が必要なだけであるので、高い加熱処理では分解や変質が生じてしまう基板、材料も用いることができる。
【0090】
次に、光吸収層104上以外に散布された第1の基板101上の有機化合物材料を含む粉体151を除去する(図18(D)参照。)。有機化合物材料を含む粉体151を除去する工程を、図21を用いて説明する。
【0091】
図21(A)は、図18(C)の工程に対応しており、第1の基板101上に選択的に光吸収層104が設けられ、光吸収層104上の有機化合物材料を含む粉体151が固定されて材料層105を形成している。光吸収層104上以外に散布された有機化合物材料を含む粉体151は、第1の基板101上に固定されない状態で散布されている。
【0092】
光吸収層104上以外に散布された有機化合物材料を含む粉体151は、ノズル181より矢印の方向に吹き付けられる窒素などの不活性気体によって、第1の基板101上より除去され、矢印の方向に吸気するノズル182より回収される(図21(B)参照。)。回収された有機化合物材料を含む粉体151は成膜工程に再利用することができる。有機化合物材料を含む粉体151の除去は、本実施の形態のような窒素などの不活性気体を吹き付けて行うほか、第1の基板101を傾けて第1の基板101外に落として除去する、刷毛などで物理的に除去してもよい。このように材料層105として用いなかった有機化合物材料を含む粉体151を、回収して再度利用することによって、材料の無駄が削減でき、材料の利用効率を向上させることができるので低コスト化が可能となる。
【0093】
以上の工程で、第1の基板101上に、同じパターンで選択的に積層された光吸収層104及び材料層105を有する成膜用基板を作製することができる。
【0094】
材料層105は、被成膜基板上に成膜する材料を含んで形成される層である。そして、成膜用基板に光を照射することにより、材料層105に含まれる材料が加熱され、材料層105に含まれる材料の少なくとも一部が被成膜基板上に成膜される。材料層105が加熱されると、材料層に含まれる材料の少なくとも一部が気化すること、もしくは、材料層の少なくとも一部に熱変形が生じ、その結果応力が変化するために膜が剥がれ、被成膜基板上に成膜される。
【0095】
次に、第1の基板101の一方の面であって、光吸収層104及び材料層105が形成された面に対向する位置に、被成膜基板である第2の基板107を配置する(図18(E)参照。)。
【0096】
第1の基板101の裏面(光吸収層104及び材料層105が形成されていない面)側から光110を照射する(図18(F)参照。)。このとき、第1の基板101に照射された光は、第1の基板101を透過し、光吸収層104に吸収される。そして、光吸収層104は、吸収した光から得た熱を材料層105に含まれる材料に与えることにより、材料層105に含まれる材料の少なくとも一部を、第2の基板107上に膜111として成膜する。これにより、第2の基板107上に所望のパターンに成形された膜111が形成される(図18(G)参照。)。
【0097】
本発明では、有機化合物材料を含む粉体を散布し、固定させることにより成膜用基板に材料層を形成し、成膜用基板下側より光を照射して、上方に配置された被成膜基板に材料層に含まれる材料を成膜する。よって、成膜用基板は、成膜工程時はずっと、材料層側を上方にして(所謂フェイスアップ配置ともいう)配置することができる。成膜用基板を工程中に材料層側を下方にして(所謂フェイスダウン配置ともいう)配置しなくてよいため、工程中に材料層がゴミ等によって汚染されるのを軽減することができる。
【0098】
フルカラーディスプレイを作製する場合には、発光層を作り分ける必要があるため、本発明の成膜方法を用いて発光層を形成すれば、容易に所望のパターンで発光層を作り分けることができる。また、精度良く発光層を作り分けることができる。
【0099】
本発明を適用することにより、光吸収層上に形成された材料層の膜厚を制御することによって、被成膜基板である第2の基板上に成膜される膜の膜厚を制御することができる。つまり、光吸収層上に形成された材料層に含まれる材料を全て成膜することにより第2の基板上に形成される膜が所望の膜厚となるように予め材料層の膜厚が制御されているため、第2の基板上に成膜する際の膜厚モニターは不要となる。よって、膜厚モニターを利用した成膜速度の調節を使用者が行う必要がなく、成膜工程を全自動化することが可能である。そのため、生産性の向上を図ることができる。
【0100】
また、本発明を適用することにより、光吸収層上に形成された材料層105に含まれる材料を均一に成膜することができる。また、材料層105が複数の材料を含む場合でも、材料層105と同じ材料をほぼ同じ重量比で含有する膜を被成膜基板である第2の基板上に成膜することができる。従って、本発明に係る成膜方法は、成膜温度の異なる複数の材料を用いて成膜する場合でも、共蒸着のようにそれぞれ蒸着レートを制御する必要がない。そのため、蒸着レート等の複雑な制御を行うことなく、所望の異なる材料を含む層を容易に精度良く成膜することができる。
【0101】
また、本発明の成膜方法では、所望の材料を無駄にすることなく、被成膜基板に成膜することが可能である。よって、材料の利用効率が向上し、製造コストの低減を図ることができる。また、成膜室内壁に材料が付着することも防止でき、成膜装置のメンテナンスを容易にすることができる。
【0102】
また、本発明は一度薄膜化した材料層を用いて成膜を行うため、被成膜基板に平坦でムラの少ない膜を成膜することが可能となる。また、所望の領域のみに成膜することが可能であるため、微細パターンの形成が可能となり、高精細な発光装置を作製することができる。
【0103】
また、本発明を適用することにより、光を用いた成膜の際に選択的に所望の領域に成膜することができるので、材料の利用効率を高めることができ、精度良く、所望の形状に成膜することが容易であるため生産性向上を図ることができる。
【0104】
(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態1又は実施の形態2で説明した成膜用基板を複数用いて、発光素子のEL層を形成することにより、フルカラー表示が可能な発光装置の作製方法について説明する。
【0105】
本発明は、1回の成膜工程で、被成膜基板である第2の基板上に形成された複数の電極上には、全て同一の材料からなるEL層を形成することができる。また、本発明は、第2の基板上に形成された複数の電極上に、3種類の発光の異なるEL層のいずれかを形成し、フルカラー表示が可能な発光装置を作製することもできる。
【0106】
まず、実施の形態1に示したように、例えば、図1(A)に示した成膜用基板を3枚用意する。それぞれの成膜用基板には、発光の異なるEL層を形成するための材料層が形成されている。具体的には、赤色発光を示すEL層(EL層(R))を形成するための材料を含む材料層(R)を有する第1の成膜用基板と、緑色発光を示すEL層(EL層(G))を形成するための材料を含む材料層(G)を有する第2の成膜用基板と、青色発光を示すEL層(EL層(B))を形成するための材料を含む材料層(B)を有する第3の成膜用基板とを用意する。
【0107】
また、複数の第1の電極を有する被成膜基板を1枚用意する。なお、被成膜基板上の複数の第1の電極は、その端部が絶縁層で覆われているため、発光領域は、第1の電極の一部であって、絶縁層と重ならずに露呈している領域に相当する。
【0108】
まず、1回目の成膜工程として、図1と同様に被成膜基板と第1の成膜用基板とを重ね、位置合わせをする。なお、被成膜基板には、位置合わせ用のマーカを設けることが好ましい。また、第1の成膜用基板にも位置合わせ用のマーカを設けることが好ましい。実施の形態1及び実施の形態2と同様に、第1の成膜用基板の位置合わせのマーカ周辺には、予め材料層(R)を設けない。
【0109】
そして、第1の成膜用基板の裏面(図1に示す光吸収層104及び材料層105が形成されていない面)側から光を照射する。光吸収層が、照射された光を吸収して材料層(R)に熱を与えることで、材料層(R)に含まれる材料を加熱し、被成膜基板上の一部の第1の電極上にEL層(R)が形成する。そして、1回目の成膜を終えたら、第1の成膜用基板は、被成膜基板と離れた場所へ移動させる。
【0110】
次いで、2回目の成膜工程として、被成膜基板と第2の成膜用基板とを重ね、位置合わせをする。第2の成膜用基板には、1回目の成膜時で使用した第1の成膜用基板とは1画素分ずらして光吸収層が形成されている。
【0111】
そして、第2の成膜用基板の裏面(図1に示す光吸収層104及び材料層105が形成されていない面)側から光を照射する。光吸収層が、照射された光を吸収して材料層(G)に熱を与えることで、材料層(G)に含まれる材料を加熱し、被成膜基板上の一部であって、1回目の成膜でEL層(R)が形成された第1の電極のとなりの第1の電極上にEL層(G)が形成する。そして、2回目の成膜を終えたら、第2の成膜用基板は、被成膜基板と離れた場所へ移動させる。
【0112】
次いで、3回目の成膜工程として、被成膜基板と第3の成膜用基板とを重ね、位置合わせをする。第3の成膜用基板には、1回目の成膜時で使用した第1の成膜用基板とは2画素分ずらして光吸収層が形成されている。
【0113】
そして、第3の成膜用基板の裏面(図1に示す光吸収層104及び材料層105が形成されていない面)側から光を照射する。この3回目の成膜を行う直前の様子が図7(A)の平面図に相当する。図7(A)において、光吸収層402は選択的に形成されている。従って、第3の成膜用基板を透過した光は、光吸収層402に吸収される。また、被成膜基板の第3の成膜用基板の光吸収層402と重なる領域には、第1の電極が形成されている。なお、図7(A)中に点線で示した領域の下方には、既に1回目の成膜により形成されたEL層(R)411と2回目の成膜により形成されたEL層(G)412が位置している。
【0114】
そして、3回目の成膜により、EL層(B)413が形成される。光吸収層が、照射された光を吸収して材料層(B)に熱を与えることで、材料層(B)に含まれる材料を加熱し、被成膜基板上の一部であって、2回目の成膜でEL層(G)412が形成された第1の電極のとなりの第1の電極上にEL層(B)413が形成される。3回目の成膜を終えたら、第3の成膜用基板は、被成膜基板と離れた場所へ移動させる。
【0115】
こうしてEL層(R)411、EL層(G)412、EL層(B)413を一定の間隔をあけて同一の被成膜基板上に形成することができる。そして、これらの層上に第2の電極を形成することによって、発光素子を形成することができる。
【0116】
以上の工程で、同一基板上に異なる発光を示す発光素子が形成されることにより、フルカラー表示が可能な発光装置を形成することができる。
【0117】
図7では、成膜用基板に形成された光吸収層402の形状を矩形とした例を示したが、特に限定されず、ストライプ状の開口部としても良い。ストライプ状の光吸収層とした場合、同じ発光色となる発光領域の間にも成膜が行われるが、絶縁層414の上に形成されるため、絶縁層414と重なる部分は発光領域とはならない。
【0118】
また、画素の配列も特に限定されず、図8(A)に示すように、1つの画素形状を多角形、例えば六角形としてもよく、EL層(R)511、EL層(G)512、EL層(B)513を配置してフルカラーの発光装置を実現させることもできる。なお、図8(A)に示す多角形の画素を形成するために、図8(B)に示す多角形の光吸収層502を有する成膜用基板を用いて成膜すればよい。
【0119】
本実施の形態に示すフルカラー表示が可能な発光装置の作製において、成膜用基板に形成される材料層の膜厚を制御することによって、被成膜基板上に成膜される膜の膜厚を制御することができる。つまり、成膜用基板上に形成された材料層に含まれる材料を全て成膜することにより被成膜基板上に形成される膜が所望の膜厚となるように予め材料層の膜厚が制御されているため、被成膜基板上に成膜する際の膜厚モニターは不要となる。よって、膜厚モニターを利用した成膜速度の調節を使用者が行う必要がなく、成膜工程を全自動化することが可能である。そのため、生産性の向上を図ることができる。
【0120】
また、本実施の形態に示すフルカラー表示が可能な発光装置の作製において、本発明を適用することにより、成膜用基板上に形成された材料層に含まれる材料を均一に成膜することができる。また、材料層が複数の材料を含む場合でも、材料層と同じ材料をほぼ同じ重量比で含有する膜を被成膜基板上に成膜することができる。従って、本発明に係る成膜方法は、成膜温度の異なる複数の材料を用いて成膜する場合でも、蒸着レート等の複雑な制御を行うことなく、所望の異なる材料を含む層を容易に精度良く成膜することができる。
【0121】
また、本実施の形態に示すフルカラー表示が可能な発光装置の作製において、本発明を適用することにより、所望の材料を無駄にすることなく、被成膜基板に成膜することが可能である。よって、材料の利用効率が向上し、製造コストの低減を図ることができる。また、成膜室内壁に材料が付着することも防止でき、成膜装置のメンテナンスを簡便にすることができる。
【0122】
また、本実施の形態に示すフルカラー表示が可能な発光装置の作製において、本発明を適用することにより、平坦でムラのない膜を成膜することが可能であり、また、微細なパターン形成が可能となるため、高精細な発光装置を得ることができる。
【0123】
また、本発明を適用することにより、光を用いた成膜の際に選択的に所望の領域に成膜することができるので、材料の利用効率を高めることができ、精度良く、所望の形状に成膜することが容易であるため発光装置の生産性向上を図ることができる。また、本発明では、光源として高出力の光を用いることができるため、大面積を一括して成膜することが可能となる。よって、成膜に要する時間(タクトタイム)を短縮することができ、生産性を向上させることができる。
【0124】
なお、本実施の形態に示す構成は、実施の形態1又は実施の形態2に示した構成を適宜組み合わせて用いることができることとする。
【0125】
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明を適用して、発光素子および発光装置を作製する方法について説明する。
【0126】
本発明を適用して、例えば、図9(A)、(B)に示す発光素子を作製することができる。図9(A)に示す発光素子は、基板901上に第1の電極902、発光層913のみで形成されたEL層903、第2の電極904が順に積層して設けられている。第1の電極902及び第2の電極904のいずれか一方は陽極として機能し、他方は陰極として機能する。陽極から注入される正孔及び陰極から注入される電子がEL層903で再結合して、発光を得ることができる。本実施の形態において、第1の電極902は陽極として機能する電極であり、第2の電極904は陰極として機能する電極であるとする。
【0127】
また、図9(B)に示す発光素子は、図9(A)のEL層903が複数の層が積層された構造である場合を示しており、具体的には、第1の電極902側から正孔注入層911、正孔輸送層912、発光層913、電子輸送層914、および電子注入層915が順次設けられている。なお、EL層903は、図9(A)に示すように少なくとも発光層913を有していれば機能するため、これらの層を全て設ける必要はなく、必要に応じて適宜選択して設ければよい。
【0128】
図9に示す基板901には、絶縁表面を有する基板または絶縁基板を適用する。具体的には、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスのような電子工業用に使われる各種ガラス基板、石英基板、セラミック基板又はサファイヤ基板等を用いることができる。
【0129】
また、第1の電極902および第2の電極904は、様々な金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛(IZO:Indium Zinc Oxide)、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム等が挙げられる。この他、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、または金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等が挙げられる。
【0130】
これらの材料は、通常スパッタリング法により成膜される。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛は、酸化インジウムに対し1〜20wt%の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウムは、酸化インジウムに対し酸化タングステンを0.5〜5wt%、酸化亜鉛を0.1〜1wt%含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。その他、ゾル−ゲル法などを応用して、インクジェット法、スピンコート法などにより作製してもよい。
【0131】
また、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、アルミニウムを含む合金等を用いることができる。その他、仕事関数の小さい材料である、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、およびマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(アルミニウム、マグネシウムと銀との合金、アルミニウムとリチウムの合金)、ユーロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希土類金属およびこれらを含む合金等を用いることもできる。
【0132】
アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金はスパッタリング法により形成することも可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可能である。また、第1の電極902および第2の電極904は、単層膜に限らず、積層膜で形成することもできる。
【0133】
なお、EL層903で発光する光を外部に取り出すため、第1の電極902または第2の電極904のいずれか一方、または両方が光を通過するように形成する。例えば、インジウム錫酸化物等の透光性を有する導電材料を用いて形成するか、或いは、銀、アルミニウム等を数nm乃至数十nmの厚さとなるように形成する。また、膜厚を薄くした銀、アルミニウムなどの金属薄膜と、ITO膜等の透光性を有する導電材料を用いた薄膜との積層構造とすることもできる。
【0134】
なお、本実施の形態で示す発光素子のEL層903(正孔注入層911、正孔輸送層912、発光層913、電子輸送層914又は電子注入層915)は、実施の形態1又は実施の形態2で示した成膜方法を適用して形成することができる。
【0135】
例えば、図9(A)に示す発光素子を形成する場合、実施の形態1又は実施の形態2で示した成膜用基板の材料層をEL層903を形成する材料で形成し、この成膜用基板を用いて基板901上の第1の電極902上にEL層903を形成する。そして、EL層903上に第2の電極904を形成することにより、図9(A)に示す発光素子を得ることができる。
【0136】
発光層913としては種々の材料を用いることができる。例えば、蛍光を発光する蛍光性化合物や燐光を発光する燐光性化合物を用いることができる。
【0137】
発光層913に用いることのできる燐光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)テトラキス(1−ピラゾリル)ボラート(略称:FIr6)、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:FIrpic)、ビス[2−(3’,5’ビストリフルオロメチルフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:Ir(CF3ppy)2(pic))、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:FIracac)などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:Ir(ppy)3)、ビス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(ppy)2(acac))、ビス(1,2−ジフェニル−1H−ベンゾイミダゾラト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(pbi)2(acac))、ビス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(bzq)2(acac))などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ビス(2,4−ジフェニル−1,3−オキサゾラト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(dpo)2(acac))、ビス[2−(4’−パーフルオロフェニルフェニル)ピリジナト]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(p−PF−ph)2(acac))、ビス(2−フェニルベンゾチアゾラト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(bt)2(acac))などが挙げられる。また、橙色系の発光材料として、トリス(2−フェニルキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:Ir(pq)3)、ビス(2−フェニルキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(pq)2(acac))などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、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(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(btp)2(acac))、ビス(1−フェニルイソキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(piq)2(acac))、(アセチルアセトナト)ビス[2,3−ビス(4−フルオロフェニル)キノキサリナト]イリジウム(III)(略称:Ir(Fdpq)2(acac))、2,3,7,8,12,13,17,18−オクタエチル−21H,23H−ポルフィリン白金(II)(略称:PtOEP)等の有機金属錯体が挙げられる。また、トリス(アセチルアセトナト)(モノフェナントロリン)テルビウム(III)(略称:Tb(acac)3(Phen))、トリス(1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオナト)(モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:Eu(DBM)3(Phen))、トリス[1−(2−テノイル)−3,3,3−トリフルオロアセトナト](モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:Eu(TTA)3(Phen))等の希土類金属錯体は、希土類金属イオンからの発光(異なる多重度間の電子遷移)であるため、燐光性化合物として用いることができる。
【0138】
発光層913に用いることのできる蛍光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、N,N’−ビス[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニルスチルベン−4,4’−ジアミン(略称:YGA2S)、4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:YGAPA)などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCABPhA)、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPAPA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPABPhA)、9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−N−[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N−フェニルアントラセン−2−アミン(略称:2YGABPhA)、N,N,9−トリフェニルアントラセン−9−アミン(略称:DPhAPhA)などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ルブレン、5,12−ビス(1,1’−ビフェニル−4−イル)−6,11−ジフェニルテトラセン(略称:BPT)などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)テトラセン−5,11−ジアミン(略称:p−mPhTD)、7,13−ジフェニル−N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)アセナフト[1,2−a]フルオランテン−3,10−ジアミン(略称:p−mPhAFD)などが挙げられる。
【0139】
また、発光層913として、発光性の高い物質(ドーパント材料)を他の物質(ホスト材料)に分散させた構成を用いることもできる。発光性の高い物質(ドーパント材料)を他の物質(ホスト材料)に分散させた構成を用いるにより、発光層の結晶化を抑制することができる。また、発光性の高い物質の濃度が高いことによる濃度消光を抑制することができる。
【0140】
発光性の高い物質を分散させる物質としては、発光性の高い物質が蛍光性化合物の場合には、蛍光性化合物よりも一重項励起エネルギー(基底状態と一重項励起状態とのエネルギー差)が大きい物質を用いることが好ましい。また、発光性の高い物質が燐光性化合物の場合には、燐光性化合物よりも三重項励起エネルギー(基底状態と三重項励起状態とのエネルギー差)が大きい物質を用いることが好ましい。
【0141】
発光層913に用いるホスト材料としては、例えば4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Alq)、4,4’−ビス[N−(9,9−ジメチルフルオレン−2−イル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DFLDPBi)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(III)(略称:BAlq)などの他、4,4’−ジ(9−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、9−[4−(9−カルバゾリル)フェニル]−10−フェニルアントラセン(略称:CzPA)などが挙げられる。
【0142】
また、ドーパント材料としては、上述した燐光性化合物や蛍光性化合物を用いることができる。
【0143】
発光層913として、発光性の高い物質(ドーパント材料)を他の物質(ホスト材料)に分散させた構成を用いる場合には、成膜用基板上の材料層として、ホスト材料とゲスト材料とを混合した層を形成すればよい。または、成膜用基板上の材料層として、ホスト材料を含む層とドーパント材料を含む層とが積層した構成としてもよい。このような構成の材料層を有する成膜用基板を用いて発光層913を形成することにより、発光層913は発光材料を分散させる物質(ホスト材料)と発光性の高い物質(ドーパント材料)とを含み、発光材料を分散させる物質(ホスト材料)に発光性の高い物質(ドーパント材料)が分散された構成となる。なお、発光層913として、2種類以上のホスト材料とドーパント材料を用いてもよいし、2種類以上のドーパント材料とホスト材料を用いてもよい。また、2種類以上のホスト材料及び2種類以上のドーパント材料を用いてもよい。
【0144】
また、図9(B)に示す発光素子を形成する場合には、EL層903(正孔注入層911、正孔輸送層912、発光層913、電子輸送層914、および電子注入層915)のそれぞれの層を形成する材料で形成された材料層を有する実施の形態1又は実施の形態2で示した成膜用基板を各層毎に用意し、各層の成膜毎に異なる成膜用基板を用いて、実施の形態1又は実施の形態2で示した方法により、基板901上の第1の電極902上にEL層903を形成することができる。そして、EL層903上に第2の電極904を形成することにより、図9(B)に示す発光素子を得ることができる。なお、この場合には、EL層903の全ての層に実施の形態1又は実施の形態2で示した方法を用いることもできるが、一部の層のみに実施の形態1又は実施の形態2で示した方法を用いても良い。
【0145】
湿式法で被成膜基板に膜を積層する場合、直接下層の膜上に材料を含む液状の組成物を付着させて形成するために、組成物中に含まれる溶媒によっては下層の膜が溶解してしまうため、積層できる材料が限定されてしまう。しかし、本発明の成膜方法を用いて積層を形成する場合、下層の膜に直接溶媒が付着しないため、溶媒による下層の膜への影響を考慮しなくてよい。従って、積層できる材料の選択性において自由度が広い。また、湿式法で成膜する場合、溶媒を除去し膜質を向上させるための加熱処理を行うことが好ましいが、湿式法で直接被成膜基板に膜を形成してしまうと被成膜基板に既に成膜されている下層の膜に影響を与えない加熱条件で加熱処理を行わねばならないために、十分な膜質の向上を達成できない場合がある。
【0146】
例えば、正孔注入層911としては、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。この他、フタロシアニン(略称:H2Pc)や銅フタロシアニン(略称:CuPc)等のフタロシアニン系の化合物、或いはポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)等の高分子等によっても正孔注入層を形成することができる。
【0147】
また、正孔注入層911として、正孔輸送性の高い物質と電子受容性を示す物質を含む層を用いることができる。正孔輸送性の高い物質と電子受容性を示す物質とを含む層は、キャリア密度が高く、正孔注入性に優れている。また、正孔輸送性の高い物質と電子受容性を示す物質とを含む層を、陽極として機能する電極に接する正孔注入層として用いることにより、陽極として機能する電極材料の仕事関数の大小に関わらず、様々な金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。
【0148】
正孔注入層911に用いる電子受容性を示す物質としては、7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F4−TCNQ)、クロラニル等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第4族から第8族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
【0149】
正孔注入層911に用いる正孔輸送性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)など、種々の化合物を用いることができる。なお、正孔注入層に用いる正孔輸送性の高い物質としては、10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。以下では、正孔注入層911に用いることのできる正孔の輸送性の高い物質を具体的に列挙する。
【0150】
例えば、正孔注入層911に用いることのできる芳香族アミン化合物としては、例えば、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)やN,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イル)−N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)等を用いることができる。また、N,N’−ビス(4−メチルフェニル)(p−トリル)−N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン(略称:DTDPPA)、4,4’−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、4,4’−ビス(N−{4−[N’−(3−メチルフェニル)−N’−フェニルアミノ]フェニル}−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)、1,3,5−トリス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)等を挙げることができる。
【0151】
正孔注入層911に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、具体的には、3−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA1)、3,6−ビス[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)、3−[N−(1−ナフチル)−N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)等を挙げることができる。
【0152】
また、正孔注入層911に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、1,3,5−トリス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ベンゼン(略称:TCPB)、9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)、1,4−ビス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]−2,3,5,6−テトラフェニルベンゼン等を用いることができる。
【0153】
また、正孔注入層911に用いることのできる芳香族炭化水素としては、例えば、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、9,10−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、2−tert−ブチル−9,10−ビス(4−フェニルフェニル)アントラセン(略称:t−BuDBA)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuAnth)、9,10−ビス(4−メチル−1−ナフチル)アントラセン(略称:DMNA)、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]−2−tert−ブチル−アントラセン、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]アントラセン、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン、9,9’−ビアントリル、10,10’−ジフェニル−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス(2−フェニルフェニル)−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス[(2,3,4,5,6−ペンタフェニル)フェニル]−9,9’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、1×10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有し、炭素数14〜42である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。
【0154】
なお、正孔注入層911に用いることのできる芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(略称:DPVBi)、9,10−ビス[4−(2,2−ジフェニルビニル)フェニル]アントラセン(略称:DPVPA)等が挙げられる。
【0155】
また、正孔輸送性の高い物質と電子受容性を示す物質とを含む層は、正孔注入性だけでなく、正孔輸送性も優れているため、上述した正孔注入層911を正孔輸送層として用いてもよい。
【0156】
また、正孔輸送層912は、正孔輸送性の高い物質を含む層であり、正孔輸送性の高い物質としては、例えば、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)やN,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イル)−N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【0157】
電子輸送層914は、電子輸送性の高い物質を含む層であり、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq2)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(略称:BAlq)など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等を用いることができる。また、この他ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンズオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX)2)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ)2)などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)や、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ01)バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm2/Vs以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いても構わない。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【0158】
また、電子注入層915としては、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF2)等のようなアルカリ金属化合物、又はアルカリ土類金属化合物を用いることができる。さらに、電子輸送性を有する物質とアルカリ金属又はアルカリ土類金属が組み合わされた層も使用できる。例えばAlq中にマグネシウム(Mg)を含有させたものを用いることができる。なお、電子注入層として、電子輸送性を有する物質とアルカリ金属又はアルカリ土類金属を組み合わせた層を用いることは、第2の電極904からの電子注入が効率良く起こるためより好ましい。
【0159】
なお、EL層903は、層の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質または正孔輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性(電子及び正孔の輸送性の高い物質)の物質等を含む層と、発光層とを適宜組み合わせて構成すればよい。
【0160】
EL層903で得られた発光は、第1の電極902または第2の電極904のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第1の電極902または第2の電極904のいずれか一方または両方は、透光性を有する電極である。第1の電極902のみが透光性を有する電極である場合、光は第1の電極902を通って基板901側から取り出される。また、第2の電極904のみが透光性を有する電極である場合、光は第2の電極904を通って基板901と逆側から取り出される。第1の電極902および第2の電極904がいずれも透光性を有する電極である場合、光は第1の電極902および第2の電極904を通って、基板901側および基板901と逆側の両方から取り出される。
【0161】
なお、図9では、陽極として機能する第1の電極902を基板901側に設けた構成について示したが、陰極として機能する第2の電極904を基板901側に設けてもよい。
【0162】
また、EL層903の形成方法としては、実施の形態1又は実施の形態2で示した成膜方法を用いればよく、他の成膜方法と組み合わせてもよい。また、各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。乾式法としては、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法などが挙げられる。また、湿式法としては、インクジェット法またはスピンコート法などが挙げられる。
【0163】
本実施の形態に係る発光素子は、本発明を適用したEL層の形成が可能であり、それにより、高精度な膜が効率よく形成される為、発光素子の特性向上のみならず、歩留まり向上やコストダウンを図ることができる。
【0164】
本実施の形態は、上記他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0165】
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明を用いて作製されたパッシブマトリクス型の発光装置について図2乃至図6を用いて説明する。
【0166】
図2に、本発明を適用したパッシブマトリクス型の発光素子を有する発光装置を示す。図2(A)は発光装置の平面図であり、図2(B)は図2(A)における線Y1−Z1の断面図である。
【0167】
図2(A)の発光装置は、素子基板759上に第1の方向に延びた発光素子に用いる電極層である第1の電極層751a、751b、751c、第1の電極層751a、751b、751c上に選択的に形成されたEL層752a、752b、752cと、第1の方向と垂直な第2の方向に延びた発光素子に用いる電極層である第2の電極層753a、753b、753cとを有している。第2の電極層753a、753b、753cを覆うように、保護膜として機能する絶縁層754を設けている(図2(A)(B)参照。)。
【0168】
図2において、データ線(信号線)として機能する第1の電極層751bと、走査線(ソース線)として機能する第2の電極層753bとはEL層752bを間に挟持して交差しており、発光素子750を形成している。
【0169】
本実施の形態では、EL層752a、752b、752cを実施の形態1で示したように、本発明の成膜方法を用いて形成する。図2に示す本実施の形態の発光装置の作製方法を図4(A)乃至(F)を用いて説明する。
【0170】
図4(A)は実施の形態1で示した図1(A)の成膜用基板と同様な構造である。本実施の形態では、成膜用基板である基板701上に下地膜として絶縁膜702が形成され、絶縁膜702上に選択的に光吸収層704が形成されている。絶縁膜702は基板701よりからナトリウムイオンなどの不純物が拡散して光吸収層や材料層を汚染しないために設けられている。もっとも、基板701から光吸収層や材料層に悪影響を与える不純物の拡散を心配する必要のない場合には、絶縁膜702を省略することも可能である。
【0171】
絶縁膜702としては酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素などの無機絶縁材料を用いることができ、単層でも2層、3層といった積層構造でもよい。なお酸化窒化珪素とは酸素の含有量が窒素の含有量より大きい物質であり、窒素を含む酸化珪素とも言える。同様に、窒化酸化珪素とは、窒素の含有量が酸素の含有量より大きい物質であり、酸素を含む窒化珪素とも言える。本実施の形態では、絶縁膜702として酸化珪素膜を用いる。
【0172】
有機化合物材料を含む粉体161を基板701、絶縁膜702、及び光吸収層704上に散布する(図4(B)参照。)。
【0173】
有機化合物材料を含む粉体161に加熱処理を行い、基板701、絶縁膜702、及び光吸収層704上に固定させて基板701、絶縁膜702、及び光吸収層704上に材料層705を形成する(図4(C)参照。)。本発明では、基板701、絶縁膜702、及び光吸収層704上に堆積(付着)した有機化合物材料を含む粉体161を全域にわたって加熱処理によって固定し、材料層705を形成する。
【0174】
被成膜基板である素子基板759には、第1の電極層751a、751b、751cが形成されており、第1の電極層751a、751b、751cと、材料層705とが向き合うように、素子基板759と基板701とを配置する(図4(D)参照。)。
【0175】
基板701の裏面(材料層705の形成面と反対の面)より光710を照射し、光吸収層704より与えられた熱によって材料層705に含まれる材料の少なくとも一部が素子基板759へEL層752a、752b、752cとして成膜される(図4(E)参照。)。上記工程によって、基板701上に設けられた第1の電極層751a、751b、751c上にそれぞれ、選択的にEL層752a、752b、752cを形成することができる(図4(F)参照。)。
【0176】
図4(F)のEL層752a、752b、752c上に第2の電極層753b、絶縁層754を形成し、封止基板758を用いて封止して図2(B)の発光装置を完成させることができる。
【0177】
図2の発光装置では、第1の電極層751a、751b、751cの幅(Y1−Z1方向の幅)より、EL層752a、752b、752cのサイズが大きく、第1の電極層751a、751b、751c端部を覆うような形状の例である。これは図4において、選択的に形成された光吸収層のパターンが対応する第1の電極層のパターンより幅が大きく設定されたためである。
【0178】
第1の電極層上にEL層のすべての領域が形成される例を図3(A)(B)に示す。図3(A)は発光装置の平面図であり、図3(B)は図2(A)における線Y2−Z2の断面図である。図3(A)(B)の発光装置においては、第1の電極層751a、751b、751cのサイズよりも、EL層792a、792b、792cのサイズが小さいため、EL層792a、792b、792cは領域全てが、それぞれ第1の電極層751a、751b、751c上に形成される。本発明の成膜法では、成膜用基板において選択的に形成される光吸収層上のパターンを反映して、被成膜基板に膜が形成される。よって、光吸収層上に形成される材料層のパターンを、第1の電極層751a、751b、751cよりも小さく設定するとEL層792a、792b、792cのような形状に成膜することができる。
【0179】
また、パッシブマトリクスの発光装置において、発光素子間を分離する隔壁(絶縁層)を設けてもよい。2層の隔壁を有する発光装置の例を図5(A)(B)及び図6(A)乃至(E)に示す。
【0180】
図5(A)は発光装置の平面図であり、図5(B)は図5(A)における線Y3−Z3の断面図、図5(C)は図5(A)における線V3−X3の断面図である。しかし、図5(A)は隔壁782を形成した工程までの平面図であり、EL層及び第2の電極層は省略している。
【0181】
図5(A)乃至(C)に示すように、第1の電極層751a、751b、751c上に、画素領域に開口部を有して隔壁780が選択的に形成されている。図5(B)に示すように、隔壁780は、第1の電極層751a、751b、751cの端部を覆うようにテーパーを有する形状で形成されている。
【0182】
隔壁780上に選択的に隔壁782を形成する。隔壁782は隔壁782上に形成するEL層及び第2の電極層を非連続に分断する機能を有する。隔壁782の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁782の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺(隔壁780の面方向と同様の方向を向き、隔壁780と接する辺)の方が上辺(隔壁780の面方向と同様の方向を向き、隔壁780と接しない辺)よりも短い。隔壁782はいわゆる逆テーパー形状であるために、自己整合的にEL層752bは、隔壁782によって分断され、第1の電極層751b上に選択的に形成することができる。従ってエッチングにより形状を加工しなくても、隣接する発光素子間は分断されており発光素子間のショートなどの電気的不良を防止することができる。
【0183】
本発明の成膜方法を用いた図5(B)に示す本実施の形態の発光装置の作製方法を図6(A)乃至(E)を用いて説明する。
【0184】
図6(A)は実施の形態1で示した図1(A)の成膜用基板と同様な構造である。成膜用基板である基板711上に、選択的に光吸収層714が形成されている。
【0185】
有機化合物材料を含む粉体171を第1の基板711及び光吸収層714上に散布する(図6(B)参照。)。
【0186】
有機化合物材料を含む粉体171に加熱処理を行い、第1の基板711及び光吸収層714上に固定させて、第1の基板711及び光吸収層714上に材料層715を形成する(図6(C)参照。)。本発明では、第1の基板711及び光吸収層714上に堆積(付着)した有機化合物材料を含む粉体171を全域にわたって加熱処理によって固定し、材料層715を形成する。
【0187】
被成膜基板である素子基板759には、第1の電極層751a、751b、751c、及び隔壁780が形成されており、第1の電極層751a、751b、751c及び隔壁780と、材料層715とが向き合うように、素子基板759と基板711とを配置する(図6(D)参照。)。基板711と素子基板759とは、基板711上の最表面である材料層715と素子基板759上の最表面である隔壁780とが一部接するほど短い距離dで配置されている。このように、基板711及び素子基板759の最表面の層が凹凸を有する場合、最表面の層同士は接する領域と接しない領域とが存在する場合がある。
【0188】
基板711の裏面(材料層715の形成面と反対の面)より光710を照射し、光吸収層714より与えられた熱によって材料層715に含まれる材料の少なくとも一部が素子基板759へEL層752a、752b、752cとして成膜される(図6(E)参照。)。上記工程によって、基板701上に設けられた第1の電極層751a、751b、751c上にそれぞれ、選択的にEL層752a、752b、752cを形成することができる(図6(F)参照。)。距離dを小さくすると、光を照射した際に、素子基板759上に成膜されるEL層752a、752b、752cの形状を精度良く形成することができる。
【0189】
図6(F)のEL層752a、752b、752c上に第2の電極層753bを形成し、充填層781を形成し、封止基板758を用いて封止して図5(B)の発光装置を完成させることができる。
【0190】
封止基板758としては、ガラス基板や石英基板等を用いることができる。また可撓性基板を用いてもよい。可撓性基板とは、折り曲げることができる(フレキシブル)基板のことであり、例えば、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン等からなる、プラスチック基板の他、高温では可塑化されてプラスチックと同じような成型加工ができ、常温ではゴムのような弾性体の性質を示す高分子材料エラストマー等が挙げられる。また、フィルム(ポリプロピレン、ポリエステル、ビニル、ポリフッ化ビニル、塩化ビニルなどからなる)、無機蒸着フィルムを用いることもできる。
【0191】
隔壁780、隔壁782としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、その他の無機絶縁性材料、又はアクリル酸、メタクリル酸及びこれらの誘導体、又はポリイミド、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾールなどの耐熱性高分子、又はシロキサン樹脂を用いてもよい。また、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂材料を用いる。作製法としては、プラズマCVD法や熱CVD法などの気相成長法やスパッタリング法を用いることができる。また、液滴吐出法や、印刷法を用いることもできる。塗布法で得られる膜なども用いることができる。
【0192】
次に、図2に示したパッシブマトリクス型の発光装置にFPCなどを実装した場合の上面図を図10に示す。
【0193】
図10において、画像表示を構成する画素部は、走査線群とデータ線群が互いに直交するように交差している。
【0194】
ここで、図2における第1の電極層751a、751b、751cが、図10のデータ線1102に相当し、図2における第2の電極層753a、753b、753cが、図10の走査線1103に相当し、図2におけるEL層752a、752b、752cが図10のEL層1104に相当する。データ線1102と走査線1103の間にはEL層1104が挟まれており、領域1105で示される交差部が画素1つ分(図2では発光素子750で示される)となる。
【0195】
なお、走査線1103は配線端で接続配線1108と電気的に接続され、接続配線1108が入力端子1107を介してFPC1109bに接続される。また、データ線1102は入力端子1106を介してFPC1109aに接続される。
【0196】
また、必要であれば、射出面に偏光板、又は円偏光板(楕円偏光板を含む)、位相差板(λ/4板、λ/2板)、カラーフィルタなどの光学フィルムを適宜設けてもよい。また、偏光板又は円偏光板に反射防止膜を設けてもよい。例えば、表面の凹凸により反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。
【0197】
なお、図10では、駆動回路を基板上に設けない例を示したが、本発明は特に限定されず、基板上に駆動回路を有するICチップを実装させてもよい。
【0198】
また、ICチップを実装させる場合、画素部の周辺(外側)の領域に、画素部へ各信号を伝送する駆動回路が形成されたデータ線側IC、走査線側ICをCOG(Chip on Glass)方式によりそれぞれ実装する。COG方式以外の実装技術としてTCPやワイヤボンディング方式を用いて実装してもよい。TCP(Tape Carrier Package)はTAB(Tape Automated Bonding)テープにICを実装したものであり、TABテープを素子形成基板上の配線に接続してICを実装する。データ線側IC、および走査線側ICは、単結晶シリコン基板を用いたものであってもよいし、ガラス基板、石英基板もしくはプラスチック基板上にTFTで駆動回路を形成したものであってもよい。また、片側に一つのICを設けた例を説明しているが、片側に複数個に分割して設けても構わない。
【0199】
本発明を用いると、材料と被成膜基板との間に画素毎を区切るような微細なマスクを設けることなく、被成膜基板に微細なパターンの薄膜を形成することができる。本実施の形態のように、このような成膜方法を用いて発光素子を形成し、高精細な発光装置を作製することができる。
【0200】
本実施の形態は、上記他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0201】
(実施の形態6)
本実施の形態では、本発明を用いて作製されたパッシブマトリクス型の発光装置について図2、図3、図5、図19、および図20を用いて説明する。実施の形態5で示した発光装置を実施の形態2の成膜方法を用いて作製する例である。
【0202】
本実施の形態では、EL層752a、752b、752cを実施の形態2で示したように、本発明の成膜方法を用いて形成する。図2に示す本実施の形態の発光装置の作製方法を図19(A)乃至(G)を用いて説明する。
【0203】
図19(A)は実施の形態2で示した図18(A)の成膜用基板と同様な構造である。本実施の形態では、成膜用基板である基板701上に下地膜として絶縁膜702が形成され、絶縁膜702上に選択的に光吸収層704が形成されている。
【0204】
有機化合物材料を含む粉体161を基板701、絶縁膜702、及び光吸収層704上に散布する(図19(B)参照。)。
【0205】
光吸収層704上の有機化合物材料を含む粉体161に選択的に加熱処理を行い、光吸収層704上に固定させて光吸収層704上に材料層705を形成する(図19(C)参照。)。基板701及び光吸収層704上に堆積(付着)した有機化合物材料を含む粉体161は、光吸収層704上のみ加熱処理によって固定され、材料層705を形成する。よって、光吸収層704上以外に散布された基板701上の有機化合物材料を含む粉体161は、粉体のまま固定されない。
【0206】
次に、光吸収層704上以外に散布された基板701及び絶縁膜702上の有機化合物材料を含む粉体161を除去する(図19(D)参照。)。
【0207】
被成膜基板である素子基板759には、第1の電極層751a、751b、751cが形成されており、第1の電極層751a、751b、751cと、材料層705とが向き合うように、素子基板759と基板701とを配置する(図19(E)参照。)。
【0208】
基板701の裏面(材料層705の形成面と反対の面)より光710を照射し、光吸収層704より与えられた熱によって材料層705に含まれる材料の少なくとも一部が素子基板759へEL層752a、752b、752cとして成膜される(図19(F)参照。)。上記工程によって、素子基板759上に設けられた第1の電極層751a、751b、751c上にそれぞれ、選択的にEL層752a、752b、752cを形成することができる(図19(G)参照。)。
【0209】
図19(G)のEL層752a、752b、752c上に第2の電極層753b、絶縁層754を形成し、封止基板758を用いて封止して図2(B)の発光装置を完成させることができる。
【0210】
第1の電極層上にEL層のすべての領域が形成される例を図3(A)(B)に示す。図3(A)は発光装置の平面図であり、図3(B)は図2(A)における線Y2−Z2の断面図である。図3(A)(B)の発光装置においては、第1の電極層751a、751b、751cのサイズよりも、EL層792a、792b、792cのサイズが小さいため、EL層792a、792b、792cは領域全てが、それぞれ第1の電極層751a、751b、751c上に形成される。
【0211】
本発明の成膜法では、成膜用基板において選択的に形成される光吸収層上のパターンを反映して、被成膜基板に膜が形成される。実施の形態2の成膜方法を用いて、図3で示すような光吸収層上に形成される材料層のパターンを、第1の電極層751a、751b、751cよりも小さく設定し、EL層792a、792b、792cのような形状に成膜された発光装置も作製することができる。
【0212】
また、パッシブマトリクスの発光装置において、発光素子間を分離する隔壁(絶縁層)を設けてもよい。2層の隔壁を有する発光装置の例を図5(A)(B)及び図20(A)乃至(G)に示す。
【0213】
本発明の成膜方法を用いた図5(B)に示す本実施の形態の発光装置の作製方法を図20(A)乃至(G)を用いて説明する。
【0214】
図20(A)は実施の形態2で示した図18(A)の成膜用基板と同様な構造である。成膜用基板である基板711上に、選択的に光吸収層714が形成されている。
【0215】
有機化合物材料を含む粉体171を第1の基板711及び光吸収層714上に散布する(図20(B)参照。)。
【0216】
光吸収層714上の有機化合物材料を含む粉体171に選択的に加熱処理を行い、光吸収層714上に固定させて光吸収層714上に材料層715を形成する。(図20(C)参照。)。第1の基板711及び光吸収層714上に堆積(付着)した有機化合物材料を含む粉体171は、光吸収層714上のみ加熱処理によって固定され、材料層715を形成する。よって、光吸収層714上以外に散布された第1の基板711上の有機化合物材料を含む粉体171は、粉体のまま固定されない。
【0217】
次に、光吸収層714上以外に散布された第1の基板711上の有機化合物材料を含む粉体171を除去する(図20(D)参照。)。
【0218】
被成膜基板である素子基板759には、第1の電極層751a、751b、751c、及び隔壁780が形成されており、第1の電極層751a、751b、751c及び隔壁780と、材料層715とが向き合うように、素子基板759と基板711とを配置する(図20(E)参照。)。基板711と素子基板759とは、基板711上の最表面である材料層715と素子基板759上の最表面である隔壁780とが一部接するほど短い距離dで配置されている。このように、基板711及び素子基板759の最表面の層が凹凸を有する場合、最表面の層同士は接する領域と接しない領域とが存在する場合がある。
【0219】
基板711の裏面(材料層715の形成面と反対の面)より光710を照射し、光吸収層714より与えられた熱によって材料層715に含まれる材料の少なくとも一部が素子基板759へEL層752a、752b、752cとして成膜される(図20(F)参照。)。上記工程によって、素子基板759上に設けられた第1の電極層751a、751b、751c上にそれぞれ、選択的にEL層752a、752b、752cを形成することができる(図20(G)参照。)。距離dを小さくすると、光を照射した際に、素子基板759上に成膜されるEL層752a、752b、752cの形状を精度良く形成することができる。
【0220】
図20(G)のEL層752a、752b、752c上に第2の電極層753bを形成し、充填層781を形成し、封止基板758を用いて封止して図5(B)の発光装置を完成させることができる。
【0221】
本発明を用いると、材料と被成膜基板との間に画素毎を区切るような微細なマスクを設けることなく、被成膜基板に微細なパターンの薄膜を形成することができる。本実施の形態のように、このような成膜方法を用いて発光素子を形成し、高精細な発光装置を作製することができる。
【0222】
本実施の形態は、上記他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0223】
(実施の形態7)
本実施の形態では、本発明を用いて作製されたアクティブマトリクス型の発光装置について図11を用いて説明する。
【0224】
図11(A)は、発光装置を示す平面図、図11(B)は図11(A)をA−BおよびC−Dで切断した断面図である。点線で示された601は駆動回路部(ソース側駆動回路)、602は画素部、603は駆動回路部(ゲート側駆動回路)である。また、604は封止基板、605はシール材であり、シール材605で囲まれた内側は、空間607になっている。
【0225】
なお、引き回し配線608はソース側駆動回路601及びゲート側駆動回路603に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるFPC(フレキシブルプリントサーキット)609からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではFPCしか図示されていないが、このFPCにはプリント配線基板(PWB)が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにFPCもしくはPWBが取り付けられた状態をも含むものとする。
【0226】
次に、断面構造について図11(B)を用いて説明する。素子基板610上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路601と、画素部602中の一つの画素が示されている。
【0227】
なお、ソース側駆動回路601はnチャネル型トランジスタ623とpチャネル型トランジスタ624とを組み合わせたCMOS回路が形成される。また、駆動回路を形成するトランジスタは、種々のCMOS回路、PMOS回路もしくはNMOS回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。
【0228】
また、画素部602はスイッチング用トランジスタ611と、電流制御用トランジスタ612とそのドレインに電気的に接続された第1の電極613とを含む複数の画素により形成される。なお、第1の電極613の端部を覆って絶縁層614が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。第1の電極613は層間絶縁層である絶縁層619上に形成されている。
【0229】
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁層614の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁層614の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁層614の上端部のみに曲率半径(0.2μm〜3μm)を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁層614として、光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
【0230】
なお、トランジスタの構造は、特に限定されない。トランジスタはチャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造でも、二つ形成されるダブルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。また、周辺駆動回路領域のトランジスタも、シングルゲート構造、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【0231】
トランジスタは、トップゲート型(例えば順スタガ型、コプラナ型)、ボトムゲート型(例えば、逆コプラナ型)、あるいはチャネル領域の上下にゲート絶縁膜を介して配置された2つのゲート電極層を有する、デュアルゲート型やその他の構造においても適用できる。
【0232】
また、トランジスタに用いる半導体の結晶性についても特に限定されない。半導体層を形成する材料は、シランやゲルマンに代表される半導体材料ガスを用いて気相成長法やスパッタリング法で作製される非晶質半導体、該非晶質半導体を光エネルギーや熱エネルギーを利用して結晶化させた多結晶半導体、また単結晶半導体などを用いることができる。
【0233】
非晶質半導体としては、代表的には水素化アモルファスシリコン、結晶性半導体としては代表的にはポリシリコンなどがあげられる。ポリシリコン(多結晶シリコン)には、800℃以上のプロセス温度を経て形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂高温ポリシリコンや、600℃以下のプロセス温度で形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂低温ポリシリコン、また結晶化を促進する元素などを用いて非晶質シリコンを結晶化させたポリシリコンなどを含んでいる。また、このような薄膜プロセスに換えて、絶縁表面に単結晶半導体層を設けたSOI基板を用いても良い。SOI基板は、SIMOX(Separation by IMplanted Oxygen)法や、Smart−Cut法を用いて形成することができる。SIMOX法は、単結晶シリコン基板に酸素イオンを注入し、所定の深さに酸素含有層を形成した後、熱処理を行い、表面から一定の深さで埋込絶縁層を形成し、埋込絶縁層の上に単結晶シリコン層を形成する方法である。また、Smart−Cut法は、酸化された単結晶シリコン基板に水素イオン注入を行い、所望の深さに相当する所に水素含有層を形成し、他の支持基板(表面に貼り合わせ用の酸化シリコン膜を有する単結晶シリコン基板など)と貼り合わせる、加熱処理を行うことにより水素含有層にて単結晶シリコン基板を分断し、支持基板上に酸化シリコン膜と単結晶シリコン層との積層を形成する方法である。
【0234】
第1の電極613上には、EL層616、および第2の電極617がそれぞれ形成されている。本実施の形態で示す発光素子のEL層616は、実施の形態1又は実施の形態2で示した成膜方法を適用して形成することができる。
【0235】
シール材605で封止基板604を素子基板610と貼り合わせることにより、素子基板610、封止基板604、およびシール材605で囲まれた空間607に発光素子618が備えられた構造になっている。なお、空間607には、充填材が充填されており、不活性気体(窒素やアルゴン等)が充填される場合の他、シール材605で充填される場合もある。
【0236】
なお、シール材605には可視光硬化性、紫外線硬化性または熱硬化性の樹脂を用いるのが好ましい。具体的にはエポキシ系樹脂を用いることができる。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板604に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。また、フィルム(ポリプロピレン、ポリエステル、ビニル、ポリフッ化ビニル、塩化ビニルなどからなる)、無機蒸着フィルムを用いることもできる。
【0237】
また、発光素子上にパッシベーション膜(保護膜)として絶縁層を設けてもよい。パッシベーション膜としては、窒化珪素、酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウムまたは酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素膜を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層を用いることができる。又はシロキサン樹脂を用いてもよい。
【0238】
充填材の代わりに、窒素雰囲気下で封止することによって、窒素等を封入してもよい。充填材を通して光を発光装置外に取り出す場合、充填材も透光性を有する必要がある。充填材は、例えば可視光硬化、紫外線硬化または熱硬化のエポキシ樹脂を用いればよい。充填材は、液状の状態で滴下し、発光装置内に充填することもできる。充填材として、乾燥剤などの吸湿性を含む物質を用いる、または充填材中に吸湿物質を添加すると、さらなる吸水効果が得られ、素子の劣化を防ぐことができる。
【0239】
また、位相差板や偏光板を用いて、外部から入射する光の反射光を遮断するようにしてもよい。隔壁となる絶縁層を着色しブラックマトリクスとして用いてもよい。この隔壁は液滴吐出法により形成することができ、ポリイミドなどの樹脂材料に、カーボンブラック等を混合させてもよく、その積層でもよい。液滴吐出法によって、異なった材料を同領域に複数回吐出し、隔壁を形成してもよい。位相差板としてはλ/4板、λ/2板を用い、光を制御できるように設計すればよい。構成としては、順に素子基板、発光素子、封止基板(封止材)、位相差板(λ/4、λ/2)、偏光板となり、発光素子から放射された光は、これらを通過し偏光板側より外部に放射される。この位相差板や偏光板は光が放射される側に設置すればよく、両面放射される両面放射型の発光装置であれば両方に設置することもできる。また、偏光板の外側に反射防止膜を有していても良い。これにより、より高精細で精密な画像を表示することができる。
【0240】
本実施の形態では、上記のような回路で形成するが、本発明はこれに限定されず、周辺駆動回路としてICチップを前述したCOG方式やTAB方式によって実装したものでもよい。また、ゲート線駆動回路、ソース線駆動回路は複数であっても単数であっても良い。
【0241】
また、本発明の発光装置において、画面表示の駆動方法は特に限定されず、例えば、点順次駆動方法や線順次駆動方法や面順次駆動方法などを用いればよい。代表的には、線順次駆動方法とし、時分割階調駆動方法や面積階調駆動方法を適宜用いればよい。また、発光装置のソース線に入力する映像信号は、アナログ信号であってもよいし、デジタル信号であってもよく、適宜、映像信号に合わせて駆動回路などを設計すればよい。
【0242】
発光層は、発光波長帯の異なる発光層を画素毎に形成して、カラー表示を行う構成としても良い。典型的には、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色に対応した発光層を形成する。この場合にも、画素の光放射側にその発光波長帯の光を透過するフィルターを設けた構成とすることで、色純度の向上や、画素領域の鏡面化(映り込み)の防止を図ることができる。フィルターを設けることで、発光層から放射される光の損失を無くすことができる。さらに、斜方から画素領域(表示画面)を見た場合に起こる色調の変化を低減することができる。
【0243】
本発明を用いると、材料と被成膜基板との間に画素毎を区切るような微細なマスクを設けることなく、被成膜基板に微細なパターンの薄膜を形成することができる。また、材料の無駄を減らし利用効率を向上させることができるため、低コスト化が可能となる。本実施の形態のように、このような成膜方法を用いて発光素子を形成し、高精細な発光装置を作製することができる。
【0244】
本実施の形態は、上記他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0245】
(実施の形態8)
本発明を適用して、様々な表示機能を有する発光装置を作製することができる。即ち、それら表示機能を有する発光装置を表示部に組み込んだ様々な電子機器に本発明を適用できる。
【0246】
その様な本発明に係る電子機器として、テレビジョン装置(単にテレビ、又はテレビジョン受信機ともよぶ)、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等のカメラ、携帯電話装置(単に携帯電話機、携帯電話ともよぶ)、PDA等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コンピュータ用のモニタ、コンピュータ、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等の記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(DVD))等が挙げられる。また、パチンコ機、スロットマシン、ピンボール機、大型ゲーム機など発光装置を有するあらゆる遊技機に適用することができる。その具体例について、図12乃至図14を参照して説明する。
【0247】
本発明の発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。本発明の実施の形態1又は実施の形態2に示す成膜方法を用いるため、材料効率がよく、かつ高精細なパターンを有するため、大型の表示部又は照明部を有する高画質の電子機器を安価で提供することができる。
【0248】
図12(A)に示す携帯情報端末機器は、本体9201、表示部9202等を含んでいる。表示部9202は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、高画質の携帯情報端末機器を安価で提供することができる。
【0249】
図12(B)に示すデジタルビデオカメラは、表示部9701、表示部9702等を含んでいる。表示部9701は本発明の発光装置を適用することができる。その結果、高画質のデジタルビデオカメラを安価で提供することができる。
【0250】
図12(C)に示す携帯電話機は、本体9101、表示部9102等を含んでいる。表示部9102は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、高画質の携帯電話機を安価で提供することができる。
【0251】
図14は本発明を適用した携帯電話機の一例であり、図12(C)に示した携帯電話機とは異なる例を示す。図14の携帯電話機において図14(A)が正面図、図14(B)が背面図、図14(C)が展開図である。携帯電話機は、電話と携帯情報端末の双方の機能を備えており、コンピュータを内蔵し、音声通話以外にも様々なデータ処理が可能な所謂スマートフォンである。
【0252】
携帯電話機は、筐体8001及び8002の二つの筐体で構成されている。筐体8001には、表示部8101、スピーカー8102、マイクロフォン8103、操作キー8104、ポインティングデバイス8105、カメラ用レンズ8106、外部接続端子8107等が備えられ、筐体8002には、キーボード8201、外部メモリスロット8202、カメラ用レンズ8203、ライト8204、イヤホン端子8008等が備えられている。また、アンテナは筐体8001内部に内蔵されている。
【0253】
また、上記構成に加えて、非接触ICチップ、小型記録装置等を内蔵していてもよい。
【0254】
他の上記実施の形態に示される発光装置を組み込むことが可能である表示部8101は、使用形態に応じて表示の方向が適宜変化する。表示部8101と同一面上にカメラ用レンズ8106を備えているため、テレビ電話が可能である。また、表示部8101をファインダーとしてカメラ用レンズ8203及びライト8204で静止画及び動画の撮影が可能である。スピーカー8102及びマイクロフォン8103は音声通話に限らず、テレビ電話、録音、再生等が可能である。操作キー8104では、電話の発着信、電子メール等の簡単な情報入力、画面のスクロール、カーソル移動等が可能である。更に、図14(A)に示す重なり合った筐体8001と筐体8002は、スライドして図14(C)のように展開し、携帯情報端末として使用できる。この場合、キーボード8201、ポインティングデバイス8105を用い円滑な操作が可能である。外部接続端子8107はACアダプタ及びUSBケーブル等の各種ケーブルと接続可能であり、充電及びコンピュータ等とのデータ通信が可能である。また、外部メモリスロット8202に記録媒体を挿入しより大量のデータ保存及び移動に対応できる。
【0255】
また、上記機能に加えて、赤外線通信機能、テレビ受信機能等を備えたものであってもよい。
【0256】
表示部8101は、本発明の発光装置を適用することができるため、高画質の携帯電話機を安価で提供することができる。
【0257】
図12(D)に示す携帯型のコンピュータは、本体9401、表示部9402等を含んでいる。表示部9402は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、高画質の携帯型のコンピュータを提供することができる。
【0258】
本発明を適用した発光装置は、小型の電気スタンドや室内の大型な照明装置として用いることもできる。図12(E)は卓上照明器具であり、照明部9501、傘9502、可変アーム9503、支柱9504、台9505、電源9506を含む。本発明の発光装置を照明部9501に用いることにより作製される。なお、照明器具には天井固定型の照明器具または壁掛け型の照明器具なども含まれる。本発明により大型な照明器具も安価で提供することができる。
【0259】
さらに、本発明の発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることもできる。本発明の発光装置は、面発光の照明装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、本発明の発光装置は薄型であるため、液晶表示装置の薄型化も可能となる。
【0260】
図12(F)に示す携帯型のテレビジョン装置は、本体9301、表示部9302等を含んでいる。表示部9302は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、高画質の携帯型のテレビジョン装置を安価で提供することができる。またテレビジョン装置としては、携帯電話機などの携帯端末に搭載する小型のものから、持ち運びをすることができる中型のもの、また、大型のもの(例えば40インチ以上)まで、幅広いものに、本発明の発光装置を適用することができる。
【0261】
図13(A)は大型の表示部を有するテレビジョン装置である。本発明の発光装置により主画面2003が形成され、その他付属設備としてスピーカー部2009、操作スイッチなどが備えられている。このように、テレビジョン装置を完成させることができる。
【0262】
図13(A)に示すように、筐体2001に発光素子を利用した表示用パネル2002が組みこまれ、受信機2005により一般のテレビ放送の受信をはじめ、モデム2004を介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより一方向(送信者から受信者)又は双方向(送信者と受信者間、又は受信者間同士)の情報通信をすることもできる。テレビジョン装置の操作は、筐体に組みこまれたスイッチ又は別体のリモコン操作機2006により行うことが可能であり、このリモコン装置にも出力する情報を表示する表示部2007が設けられていても良い。
【0263】
また、テレビジョン装置にも、主画面2003の他にサブ画面2008を第2の表示用パネルで形成し、チャネルや音量などを表示する構成が付加されていても良い。
【0264】
図13(B)は例えば20〜80インチの大型の表示部を有するテレビジョン装置であり、筐体2010、表示部2011、操作部であるリモコン装置2012、スピーカー部2013等を含む。本発明は、表示部2011の作製に適用される。本発明を適用することによって大型でかつ高画質なテレビジョン装置を安価で提供することができる。また図13(B)のテレビジョン装置は、壁かけ型となっており、設置するスペースを広く必要としない。
【0265】
勿論、本発明は鉄道の駅や空港などにおける情報表示盤や、街頭における広告表示盤など大面積の表示媒体としても様々な用途に適用することができる。
【0266】
本実施の形態は、上記他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【実施例1】
【0267】
本実施例では、本発明の成膜方法に用いる成膜用基板にレーザ光を照射したときの熱分布について計算を行った。計算に用いたモデルを図16(A)および図17(A)に示す。なお、計算では2次元モデルとして計算を行った。
【0268】
図16(A)に示すモデルは、本発明の成膜方法に用いる成膜用基板である。ガラス基板3101(厚さ0.7mm)上に、光吸収層3102(窒化チタン膜100nm上にチタン膜100nmが積層)が形成されている2次元モデルを採用した。なお、光吸収層3102の幅は21.5μmとした。
【0269】
図17(A)に示すモデルは、比較として用いた比較成膜用基板である。ガラス基板4101(0.7mm)上に反射層4103としてアルミニウム(Al)を200nm、光吸収層4102としてチタン(Ti)を200nm積層した2次元モデルを採用した。なお、反射層4103の開口部の幅は21.5μmとした。
【0270】
計算条件を以下に示す。
計算ツール ANSYS
使用メッシュ 3節点三角形フリーメッシュ 最小メッシュ長 0.05μm
熱伝導特性が温度依存であるので非線形解析(ニュートン法)を使用
非線形収束判定値 L2ノルム 1.0e−4以下
基板移動速度 1000mm/sec
レーザパワー 12W
レーザスポットのサイズ 10 mm× 1000 mm
光吸収層の光吸収率 64.9%
非定常解析における時間刻み 0.125μs
【0271】
{ガラス0.7mm,チタン200nm}からなる薄膜に波長532nmレーザ光を与えた場合、光学計算の手法の一つであるMATRIX法を用いると、レーザエネルギーの64.96%を吸収する結果が求まる。吸収されたレーザ光のエネルギーが全て発熱に変換されるとすると、
単位時間発熱量=(単位時間レーザエネルギー)×0.6496
となり、レーザ光照射によって発熱するチタンの領域上で体積一様に発熱量を分布させた。計算に使用したパラメータを表1に示す。初期温度は27℃一様とし、境界条件は全て断熱境界とした。計算の収束上、ガラス基板最下点の1点を27℃に固定した。
【0272】
【表1】
【0273】
計算結果を図16(B)および図17(B)に示す。図16(B)および図17(B)には、レーザ光照射終了時(照射時間10ns)の表面温度を示した。なお、2次元モデルは3次元モデルと異なり、紙面に垂直な方向に熱が拡散しないモデルであるため、実際の温度よりも高く算出される傾向がある。
【0274】
反射層を設けない図16に示すモデルの方が、図17に示す比較モデルよりも光吸収層での低温の温度勾配領域が少なく、高温部領域が広い分布になっている。図17に示す比較モデルでは、横方向(面方向)に熱が拡散していたが、図16に示す構造では、熱が遮断され、光吸収層に蓄えられる構造となっている。よって、光吸収層内での温度勾配が少なく、光吸収層と外部との温度差が顕著に表れている。つまり、光吸収層が形成されている転写部と光吸収層が形成されていない非転写部の温度差が顕著に表れているため、比較モデルよりも成膜パターンのボケが抑制される。そのため、本発明の成膜方法に用いる成膜用基板を適用することにより、より高精細な発光装置を作製できる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の基板上に選択的に光吸収層を形成し、
前記第1の基板及び前記光吸収層上に有機化合物材料を含む粉体を散布し、
前記有機化合物材料を含む粉体を加熱して少なくとも前記光吸収層上に固定させ、前記光吸収層上に材料層を形成して成膜用基板を作製し、
前記成膜用基板の前記材料層形成面と、被成膜基板の被成膜面とが向き合うように、前記成膜用基板と前記被成膜基板とを配置し、
前記第1の基板を通過させて光を前記光吸収層に照射し、前記光を照射された前記光吸収層上の前記材料層に含まれる材料を前記被成膜基板に成膜する成膜方法。
【請求項2】
第1の基板上に選択的に光吸収層を形成し、
前記第1の基板及び前記光吸収層上に有機化合物材料を含む粉体を散布し、
前記有機化合物材料を含む粉体を加熱して前記第1の基板及び前記光吸収層上に固定させ、前記第1の基板及び前記光吸収層上に材料層を形成して成膜用基板を作製し、
前記成膜用基板の前記材料層形成面と、被成膜基板の被成膜面とが向き合うように、前記成膜用基板と前記被成膜基板とを配置し、
前記第1の基板を通過させて光を前記光吸収層に照射し、前記光を照射された前記光吸収層上の前記材料層に含まれる材料を前記被成膜基板に成膜する成膜方法。
【請求項3】
第1の基板上に選択的に光吸収層を形成し、
前記第1の基板及び前記光吸収層上に有機化合物材料を含む粉体を散布し、
前記第1の基板上において前記光吸収層上の前記有機化合物材料を含む粉体を選択的に加熱して前記光吸収層上に固定させ、前記光吸収層上に材料層を形成し、
前記第1の基板上において固定させなかった前記有機化合物材料を含む粉体を除去し回収して成膜用基板を作製し、
前記成膜用基板の前記材料層形成面と、被成膜基板の被成膜面とが向き合うように、前記成膜用基板と前記被成膜基板とを配置し、
前記第1の基板を通過させて光を前記光吸収層に照射し、前記光を照射された前記光吸収層上の前記材料層に含まれる材料を前記被成膜基板に成膜する成膜方法。
【請求項4】
請求項1乃至3のいずれか一項において、前記有機化合物材料を含む粉体を加熱して溶融させ前記光吸収層上に固定させることを特徴とする成膜方法。
【請求項5】
請求項3又は請求項4において、前記回収した前記有機化合物材料を含む粉体を再利用して、材料層を形成することを特徴とする成膜方法。
【請求項6】
請求項3乃至5のいずれか一項において、前記第1の基板上において溶融しなかった前記有機化合物材料を含む粉体は、気体の噴射によって除去することを特徴とする成膜方法。
【請求項7】
請求項1乃至6のいずれか一項において、前記有機化合物材料を含む粉体を加熱する工程は光照射によって行うことを特徴とする成膜方法。
【請求項8】
請求項1乃至7のいずれか一項において、前記成膜用基板の前記材料層形成面と、被成膜基板の被成膜面とが向き合うように、前記成膜用基板上方に前記被成膜基板を配置することを特徴とする成膜方法。
【請求項9】
請求項1乃至8のいずれか一項において、前記有機化合物材料を含む粉体を加熱する工程は窒素、又は希ガス雰囲気下で行うことを特徴とする成膜方法。
【請求項10】
請求項1乃至9のいずれか一項において、前記第1の基板及び前記光吸収層上に有機化合物材料を含む粉体を散布する工程は、前記第1の基板端部を覆うマスクを用いて行うことを特徴とする成膜方法。
【請求項11】
請求項1乃至10のいずれか一項において、前記光吸収層に光を照射する工程は前記材料層が加熱状態で行うことを特徴とする成膜方法。
【請求項12】
請求項1乃至11のいずれか一項において、前記光吸収層に光を照射する工程は減圧下で行うことを特徴とする成膜方法。
【請求項13】
請求項1乃至12のいずれか一項において、前記光として周波数10MHz以上、パルス幅100fs以上10ns以下のレーザ光を用いることを特徴とする成膜方法。
【請求項14】
請求項1乃至13のいずれか一項において、前記光を照射面で線状に成形することを特徴とする成膜方法。
【請求項15】
請求項1乃至14のいずれか一項に記載の成膜方法を用い、前記材料層の一部を、前記被成膜基板の被成膜面上に形成されている第1の電極上に成膜することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項1】
第1の基板上に選択的に光吸収層を形成し、
前記第1の基板及び前記光吸収層上に有機化合物材料を含む粉体を散布し、
前記有機化合物材料を含む粉体を加熱して少なくとも前記光吸収層上に固定させ、前記光吸収層上に材料層を形成して成膜用基板を作製し、
前記成膜用基板の前記材料層形成面と、被成膜基板の被成膜面とが向き合うように、前記成膜用基板と前記被成膜基板とを配置し、
前記第1の基板を通過させて光を前記光吸収層に照射し、前記光を照射された前記光吸収層上の前記材料層に含まれる材料を前記被成膜基板に成膜する成膜方法。
【請求項2】
第1の基板上に選択的に光吸収層を形成し、
前記第1の基板及び前記光吸収層上に有機化合物材料を含む粉体を散布し、
前記有機化合物材料を含む粉体を加熱して前記第1の基板及び前記光吸収層上に固定させ、前記第1の基板及び前記光吸収層上に材料層を形成して成膜用基板を作製し、
前記成膜用基板の前記材料層形成面と、被成膜基板の被成膜面とが向き合うように、前記成膜用基板と前記被成膜基板とを配置し、
前記第1の基板を通過させて光を前記光吸収層に照射し、前記光を照射された前記光吸収層上の前記材料層に含まれる材料を前記被成膜基板に成膜する成膜方法。
【請求項3】
第1の基板上に選択的に光吸収層を形成し、
前記第1の基板及び前記光吸収層上に有機化合物材料を含む粉体を散布し、
前記第1の基板上において前記光吸収層上の前記有機化合物材料を含む粉体を選択的に加熱して前記光吸収層上に固定させ、前記光吸収層上に材料層を形成し、
前記第1の基板上において固定させなかった前記有機化合物材料を含む粉体を除去し回収して成膜用基板を作製し、
前記成膜用基板の前記材料層形成面と、被成膜基板の被成膜面とが向き合うように、前記成膜用基板と前記被成膜基板とを配置し、
前記第1の基板を通過させて光を前記光吸収層に照射し、前記光を照射された前記光吸収層上の前記材料層に含まれる材料を前記被成膜基板に成膜する成膜方法。
【請求項4】
請求項1乃至3のいずれか一項において、前記有機化合物材料を含む粉体を加熱して溶融させ前記光吸収層上に固定させることを特徴とする成膜方法。
【請求項5】
請求項3又は請求項4において、前記回収した前記有機化合物材料を含む粉体を再利用して、材料層を形成することを特徴とする成膜方法。
【請求項6】
請求項3乃至5のいずれか一項において、前記第1の基板上において溶融しなかった前記有機化合物材料を含む粉体は、気体の噴射によって除去することを特徴とする成膜方法。
【請求項7】
請求項1乃至6のいずれか一項において、前記有機化合物材料を含む粉体を加熱する工程は光照射によって行うことを特徴とする成膜方法。
【請求項8】
請求項1乃至7のいずれか一項において、前記成膜用基板の前記材料層形成面と、被成膜基板の被成膜面とが向き合うように、前記成膜用基板上方に前記被成膜基板を配置することを特徴とする成膜方法。
【請求項9】
請求項1乃至8のいずれか一項において、前記有機化合物材料を含む粉体を加熱する工程は窒素、又は希ガス雰囲気下で行うことを特徴とする成膜方法。
【請求項10】
請求項1乃至9のいずれか一項において、前記第1の基板及び前記光吸収層上に有機化合物材料を含む粉体を散布する工程は、前記第1の基板端部を覆うマスクを用いて行うことを特徴とする成膜方法。
【請求項11】
請求項1乃至10のいずれか一項において、前記光吸収層に光を照射する工程は前記材料層が加熱状態で行うことを特徴とする成膜方法。
【請求項12】
請求項1乃至11のいずれか一項において、前記光吸収層に光を照射する工程は減圧下で行うことを特徴とする成膜方法。
【請求項13】
請求項1乃至12のいずれか一項において、前記光として周波数10MHz以上、パルス幅100fs以上10ns以下のレーザ光を用いることを特徴とする成膜方法。
【請求項14】
請求項1乃至13のいずれか一項において、前記光を照射面で線状に成形することを特徴とする成膜方法。
【請求項15】
請求項1乃至14のいずれか一項に記載の成膜方法を用い、前記材料層の一部を、前記被成膜基板の被成膜面上に形成されている第1の電極上に成膜することを特徴とする発光装置の作製方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【公開番号】特開2009−238740(P2009−238740A)
【公開日】平成21年10月15日(2009.10.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−37410(P2009−37410)
【出願日】平成21年2月20日(2009.2.20)
【出願人】(000153878)株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年10月15日(2009.10.15)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年2月20日(2009.2.20)
【出願人】(000153878)株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Fターム(参考)】
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