表示装置の製造方法
【課題】有機ＥＬ表示装置の画素の有機ＥＬ層をレーザビームを用いた転写方式によって形成する。
【解決手段】レーザ光源４０から出射したレーザビーム４１はダイクロイックミラー４２を通過して、ガルバノミラー４３によって反射し、放物線ミラー５０に入射する。ガルバノミラー４３は放物線ミラー５０の焦点に設置されているので、放物線ミラー５０を反射したレーザビーム４１は真空チャンバ６０のガラス窓６１を通過して、真空チャンバ６０内に設置された、有機ＥＬ材料が設置された材料板３０に直角に入射する。材料板３０に設置された有機ＥＬ材料はレーザビーム４１によって加熱され、蒸発して、素子基板１０に転写される。レーザビーム４１は材料板３０に常に直角に入射するので、有機ＥＬ材料の精度の良い転写が可能になる。
【解決手段】レーザ光源４０から出射したレーザビーム４１はダイクロイックミラー４２を通過して、ガルバノミラー４３によって反射し、放物線ミラー５０に入射する。ガルバノミラー４３は放物線ミラー５０の焦点に設置されているので、放物線ミラー５０を反射したレーザビーム４１は真空チャンバ６０のガラス窓６１を通過して、真空チャンバ６０内に設置された、有機ＥＬ材料が設置された材料板３０に直角に入射する。材料板３０に設置された有機ＥＬ材料はレーザビーム４１によって加熱され、蒸発して、素子基板１０に転写される。レーザビーム４１は材料板３０に常に直角に入射するので、有機ＥＬ材料の精度の良い転写が可能になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機ＥＬ表示装置に係り、特に有機ＥＬ層を効率よく、かつ、正確に形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置等は、画面がフラットで薄型であるということで、モニタ、ＴＶ等でのフラットディスプレイとして需要が拡大している。有機ＥＬ表示装置は自発光であることから、視野角特性が優れているとともに、バックライトが不用であるという特徴からディスプレイとして種々の応用分野が見込まれている。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置は発光をする複数の層からなる有機ＥＬ層と有機ＥＬ層を駆動するＴＦＴとから画素が構成され、この画素がマトリクス上に配置されることによって表示領域が形成されている。従来技術においては、有機ＥＬ層は、画素部において、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等が形成された層の上の平坦化膜の上、あるいは、ＴＦＴが形成されていない層の上の平坦化膜の上に蒸着によって形成される。
【０００４】
この蒸着は各色毎に蒸着マスクを用いて蒸着される。各色毎に有機層を蒸着しなければならないことに加え、各色毎に蒸着マスクを交換しなければならない。有機ＥＬ表示装置では画素の精細度が高いために、蒸着マスクのホールは非常に小さなものとなり、蒸着するにしたがって、ホールの径が変化するので蒸着マスクは定期的に交換あるいはメンテナンスをする必要があり、量産上問題がある。また、蒸着によって、形成される画素の大きさ及びピッチは非常に小さいために、各色毎の蒸着マスクの合わせを高精度に行わなければならないとういう問題点もある。このように、蒸着によって有機ＥＬ層を形成することは量産上問題がある。
【０００５】
蒸着をせずに有機ＥＬ層を画素部分に形成する技術として、ＴＦＴ等が形成された素子基板に近接して、ベース基板に有機ＥＬ材料が形成された材料板を設置し、この材料板にレーザビームを照射することによって、有機ＥＬ材料を昇華、あるいは蒸発させて素子基板の画素部に有機ＥＬ層を転写する技術がある。
【０００６】
「特許文献１」には、レーザビームのエネルギープロファイルをガウス分布でなく、矩形状に形成することによって、転写される有機ＥＬ層の精度を上げる技術が記載されている。また、「特許文献２」には、ガラス板に貼り付けられた金属シートの凸部に有機ＥＬ材料を形成し、この凸部に形成された有機ＥＬ材料を素子基板に転写する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２５７６４１号公報
【特許文献２】特開２０００−１２２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
「特許文献１」および「特許文献２」には、有機ＥＬ材料を精度よく転写する技術が記載されているが、レーザビームを効率よく、高速に照射する技術、レーザビームのエネルギー効率等については記載が無い。
【０００９】
図１２はレーザビーム４１によって有機ＥＬ材料を素子基板１０に転写するシステムの概略図である。なお、本明細書では、ＴＦＴ、有機ＥＬ層２２、走査線、映像信号線等が形成された基板を素子基板１０と呼ぶ。図１２において、レーザ光源４０から出たレーザビーム４１はガルバノミラー４３に入射する。なお、レーザはＹＡＧレーザが使用される。ガルバノミラー４３は、ミラーの角度を変えることによってレーザビーム４１を偏向することが出来る。したがって、レーザビーム４１を高速に走査することが出来るという特徴を有する。
【００１０】
真空チャンバ６０中には、素子基板１０と、素子基板１０に近接して有機材料が形成された材料基板が設置されている。ガルバノミラー４３から反射したレーザビーム４１は真空チャンバ６０に形成されたガラス窓６１を通して材料基板に入射する。材料基板に形成された有機ＥＬ材料はレーザビーム４１によって加熱され、蒸発して素子基板１０に転写される。レーザビーム４１の走査は間欠的に行い、画素部分において、レーザビーム４１をＯＮすることによって素子基板１０の画素部分に対応する部分のみに有機ＥＬ材料を形成する。
【００１１】
この技術はガルバノミラー４３を使用することによってレーザビーム４１を高速に走査することが出来るが、材料基板の中央以外にレーザビーム４１が照射された場合、次のような問題点が生ずる。問題点の一つは、素子基板１０の中央以外においては、材料基板に投射されるレーザビーム４１のプロファイル、すなわち、スポット形状が歪むという点である。例えば、レーザビーム４１の断面が円であった場合、材料基板上のレーザビーム４１の平面図は楕円になる。すなわち、楕円になった分、転写される有機ＥＬ材料の形状が変化する。しかもこの変化分はレーザが入射する角度によって異なる。また、投射されるレーザビーム４１のエネルギー密度も場所によって異なることになる。
【００１２】
図１２の技術の他の問題点は、レーザビーム４１がガラス窓６１によって屈折するということである。すなわち、レーザビーム４１はガラスによる屈折によって方向が変化するので、レーザビーム４１が照射される場所を特定するには精密な計算と制御が必要である。精密な制御が必要ということはそれだけ、量産性を損ねるということである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願発明の特徴は、レーザ光源からのレーザビームをガルバノミラーによって偏向し、放物線ミラーによって反射し、かつ、ガルバノミラーを放物線ミラーの焦点に配置することによって、加工する表示装置に対して、全領域において、レーザビームを垂直に入射することである。具体的な手段は次のとおりである。
【００１４】
（１）レーザビームを用いる表示装置の製造方法であって、
前記レーザビームは、レーザ光源から出射し、ガルバノミラーから反射され、さらに放物線ミラーによって反射し、前記ガルバノミラーは前記放物線ミラーの焦点に存在しており、前記レーザビームは前記ガルバノミラーによって走査され、前記レーザビームは、照射される前記表示装置の全域において垂直に入射することを特徴とする表示装置の製造方法。
【００１５】
（２）レーザビームを用いる表示装置の製造方法であって、前記レーザビームは、レーザ光源から出射し、ダイクロイックミラーを通過し、ガルバノミラーによって反射され、放物線ミラーによって反射し、前記ガルバノミラーは前記放物線ミラーの焦点に存在しており、前記レーザビームは前記ガルバノミラーによって走査され、前記レーザビームは、照射される前記表示装置の全域において垂直に入射することを特徴とする表示装置の製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、表示装置全体にレーザビームを垂直に照射できる構成とすることによって、表示装置全体においてレーザビームによる高精度な加工を可能とするものである。また、本発明によって、レーザビームによる加工のスループットを向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】トップエミッション型有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図２】有機ＥＬ層の転写の原理である。
【図３】実施例１の転写システムの構成図である。
【図４】従来の転写システムの例である。
【図５】本発明の転写システムの原理図である。
【図６】材料板上のレーザビームの形状の比較図である。
【図７】有機ＥＬ表示装置の画素配置の例である。
【図８】レーザビームの収束系の例である。
【図９】レーザビームの収束系の他の例である。
【図１０】有機ＥＬ表示装置の有機ＥＬ層配置の例である。
【図１１】実施例２の転写システムの構成図である。
【図１２】転写システムの従来例である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
具体的な実施例を説明する前に有機ＥＬ表示装置の構成と転写の原理を説明する。有機ＥＬ表示装置は有機ＥＬ層からの発光が素子基板側に向かうボトムエミッション型と、素子基板の反対側に向かうトップエミッション型とがある。トップエミッション型はＴＦＴ等が形成された領域の上にも発光をする有機ＥＬ層を形成することが出来るので、輝度の点からは有利である。以下では、トップエミッション型を例にとって説明するが、ボトムエミッション型の場合も本質的には同じである。
【００１９】
図１はトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置の断面図である。トップエミッション型は有機ＥＬ層２２の上にアノードが形成されるトップアノード型と有機ＥＬ層２２の上にカソードが形成されるトップカソード型とがある。図１はトップアノード型の場合であるが、トップカソード型の場合も同様にして本発明を適用することが出来る。
【００２０】
図１において、素子基板１０の上にはＳｉＮからなる第１下地膜１１と、ＳｉＯ２からなる第２下地膜１２が形成されている。ガラス基板からの不純物が半導体層１３を汚染することを防止するためである。第２下地膜１２の上には半導体層１３が形成される。半導体層１３はＣＶＤによってａ−Ｓｉ膜が形成された後、レーザー照射によってｐｏｌｙ−Ｓｉ膜に変換される。
【００２１】
半導体層１３を覆って、ＳｉＯ２からなるゲート絶縁膜１４が形成される。ゲート絶縁膜１４を挟んで、半導体層１３と対向する部分にゲート電極１５が形成される。ゲート電極１５をマスクにして、半導体層１３にリンあるいはボロン等の不純物をイオンインプランテーションによって打ち込み、導電性を付与して、半導体層１３にソース部あるいはドレイン部を形成する。
【００２２】
ゲート電極１５を覆って層間絶縁膜１６がＳｉＯ２によって形成される。ゲート電極１５と同層で形成されるゲート配線と、ドレイン配線１７を絶縁するためである。層間絶縁膜１６の上にはドレイン配線１７が形成される。ドレイン配線１７は層間絶縁膜１６およびゲート絶縁膜１４にスルーホールを介して半導体層１３のドレインと接続する。
【００２３】
その後、ＴＦＴを保護するために、ＳｉＮからなる無機パッシベーション膜１８が被着される。無機パッシベーション膜１８の上には、有機パッシベーション膜１９が形成される。有機パッシベーション膜１９は無機パッシベーション膜１８とともに、ＴＦＴをより完全に保護する役割を有するとともに、有機ＥＬ層２２が形成される面を平坦にする役割を有する。したがって、有機パッシベーション膜１９は１〜４μｍと、厚く形成される。
【００２４】
有機パッシベーション膜１９の上には反射電極２４がＡｌまたはＡｌ合金によって形成される。ＡｌまたはＡｌ合金は反射率が高いので、反射電極２４として好適である。反射電極２４は有機パッシベーション膜１９および無機パッシベーション膜１８に形成されたスルーホールを介してドレイン配線１７と接続する。
【００２５】
本実施例はトップアノード型の有機ＥＬ表示装置なので、有機ＥＬ層２２の下部電極２１はカソードとなる。したがって、反射電極２４として使用されるＡｌあるいはＡｌ合金が有機ＥＬ層２２の下部電極２１を兼用することが出来る。ＡｌあるいはＡｌ合金は仕事関数が比較的小さいので、カソードとして機能することが出来るからである。
【００２６】
下部電極２１の上には有機ＥＬ層２２が形成される。有機ＥＬ層２２は高分子材料で形成する場合は１層で形成される場合が多いが、低分子材料で形成される場合は多層膜となる。低分子材料の場合は、下層から、例えば、電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層。ホール注入層となる。本発明は有機ＥＬ層２２が高分子あるいは低分子で形成される場合のいずれにも適用することが出来る。
【００２７】
本発明は転写によって有機ＥＬ層２２を形成する。有機ＥＬ層２２を低分子材料で形成する場合は、５層程度の有機ＥＬ層２２の転写が必要となる。すなわち、転写は５回必要で、かつ、層毎に材料基板を変える必要がある。しかし、この場合も、素子基板１０とレーザビーム４１を制御する光学系は変える必要はなく、材料基板のみを変えればよい。すなわち、材料基板と素子基板１０の位置合わせ、あるいは、材料基板と光学系との位置合わせは必要は無い。したがって、材料基板を変える工程は存在するが、量産性が大きく損なわれることは無い。
【００２８】
一方、有機ＥＬ層２２を高分子材料で形成する場合は、有機ＥＬ層２２は１層でよいので、転写によって有機ＥＬ層２２を形成する技術は非常に適している。
【００２９】
有機ＥＬ層２２の上にはカソードとなる上部電極２３が形成される。上部電極２３としては透明電極であるＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）を用いる。ＩＺＯはマスクを用いず、表示領域全体に蒸着される。ＩＺＯの厚さは光の透過率を維持するために、３０ｎｍ程度に形成される。上部電極としては、ＩＺＯと同様、金属酸化物導電膜であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を用いることが出来る。
【００３０】
なお、有機ＥＬ層２２が端部において段切れによって破壊することを防止するために、画素と画素の間にバンク２０が形成される。バンクはアクリル樹脂あるいはポリイミド樹脂をフォトリソグラフィによって形成する。有機ＥＬ層２２からの光は図１のＬで示すように、素子基板１０とは反対側に出射して画像を形成する。
【００３１】
図２はレーザビーム４１によって有機ＥＬ材料が素子基板１０に転写される様子を示す模式図である。図２において、材料板３０は、石英ガラスで形成されるベース基板３１、吸熱層３２、および、転写材料層３３とから形成される。転写材料層３３が素子基板１０に転写される有機ＥＬ材料である。なお、ベース基板３１はポリエチレン等で形成される透明な樹脂基板を用いても良い。材料板３０に近接して素子基板１０を設置する。素子基板１０には、上記で説明したように、有機樹脂からなる平坦化膜とバンクが形成されている。そして、バンクによって囲まれた画素部に有機材料を転写する。
【００３２】
図２において、レーザビーム４１はベース基板３１を通過して吸熱層３２で吸収されて熱に変換される。吸熱層３２は例えば、Ｍｏで形成され、厚さは１５０μｍ程度である。吸熱部で発生した熱によって有機ＥＬ材料が熱せられ、蒸発する。蒸発した、有機ＥＬ材料が素子基板１０に付着して、素子基板１０の必要な部分に有機ＥＬ層２２が形成される。
【００３３】
材料板３０において、吸熱層３２の上に形成された転写材料層３３は、転写する有機ＥＬ層２２によって異なるが、例えば、１００μｍ程度の厚さに形成されている。そして、レーザビーム４１によって蒸発した有機ＥＬ材料の１部が素子基板１０の付着する。図２に示すように、レーザビーム４１は転写が必要な部分のみに入射することによって必要な画素部分のみに、必要な有機ＥＬ材料を転写することが出来る。
【００３４】
以下、実施例にしたがって、本発明の詳細な内容を開示する。
【実施例１】
【００３５】
図３は本発明による有機ＥＬ表示装置を形成する概略システム図である。本発明の特徴は、放物線ミラー５０を用いることによって、レーザ光源４０からのレーザビーム４１をガルバノミラー４３によって偏向すると同時に、ガルバノミラー４３を放物線ミラー５０の焦点Ｆに設置することによって材料板３０にレーザビーム４１を常に直角に入射することである。
【００３６】
図３において、レーザ光源４０から出たレーザビーム４１はダイクロイックミラー４２を通過してガルバノミラー４３に入射する。ダイクロイックミラー４２は後で述べるように、真空チャンバ６０のガラス窓６１等から反射して戻ってきたレーザビーム４１が、レーザ光源４０に入射してレーザ光源４０を破壊することを防止する役割を有する。ガルバノミラー４３は放物線ミラー５０の焦点Ｆに設置されている。
【００３７】
ガルバノミラー４３に入射した光は反射して放物線ミラー５０に入射する。ガルバノミラー４３は放物線ミラー５０の焦点Ｆに設置されているので、放物線ミラー５０から反射したレーザビーム４１は、放物線ミラー５０に入射する場所に関わらず平行光線となる。したがって、レーザビーム４１を材料板３０に対して常に垂直に入射させることが出来る。すなわち、図３に示すように、ガルバノミラー４３から反射して放物線ミラー５０に入射するレーザビーム４１の偏向角度θが異なっても材料板３０に向かうレーザビーム４１は平行である。
【００３８】
図３において、材料板３０と製品基板は真空チャンバ６０内に設置されている。レーザビーム４１は真空チャンバ６０に形成されたガラス窓６１を通過して、材料板３０に入射して有機ＥＬ材料を加熱、蒸発させて、素子基板１０に有機ＥＬ材料を転写する。図３において、レーザビーム４１を偏向するにはガルバノミラー４３のレーザビーム４１に対する角度を変化させることによって行うことが出来る。したがって、レーザビーム４１の偏向は高速に行うことが出来る。
【００３９】
図４は本発明を用いない場合のレーザビーム４１によって有機ＥＬ材料が転写される状況を示す。図４では真空チャンバの外側に設置されたレーザ光源からレーザビーム４１が、真空チャンバのガラス窓を通して材料板のベース基板３１に斜めに入射する。レーザビーム４１が入射された部分で、転写材料層３３が熱せられ、蒸発して、白矢印で示すように素子基板１０に転写される。
【００４０】
図４はレーザ光源４０からのレーザビーム４１は真空チャンバ６０のガラス窓６１に斜めに入射する。そうすると、まず、ガラス窓６１の大気との界面でレーザビーム４１が反射される。次にガラス窓６１の真空との界面で再びレーザビーム４１が反射れる。さらに、レーザビーム４１は材料板３０の表面で反射される。このように従来例ではレーザビーム４１の使用効率が低くなる。
【００４１】
もう一つの問題点は、レーザビーム４１が材料板３０に斜めに入射するために、材料板３０におけるレーザビーム４１のスポット形状が場所によって変化することである、この様子を図６（ａ）に示す。図６（ａ）のレーザビーム４１の断面は円である。図６（ａ）に示すように、従来例ではレーザビーム４１のスポット形状が、材料板３０の上では楕円に変化し、しかも、楕円率は場所によって変化する。そうすると素子基板１０の画面全体において、均一な画素の大きさとすることが困難になる。
【００４２】
さらに、素子基板１０の画面周辺において、スポット径が大きくなれば、レーザビーム４１のエネルギー密度が小さくなり、有機ＥＬ材料の蒸発の仕方も異なってくるので、転写する有機ＥＬ材料の量の制御が困難になる。すなわち、有機ＥＬ材料の蒸発条件を同じにしようと思えば、素子基板１０の画面周辺に対応する材料板３０において、レーザビーム４１のエネルギー密度を上げる必要がある。
【００４３】
さらに、従来の問題点は、レーザビーム４１が真空チャンバ６０のガラス窓６１によって屈折するために、レーザビーム４１の進路が変わるということである。すなわち、ガラス窓６１の屈折によって、図４の下部に示す矢印Ｄだけレーザビーム４１の入射位置がずれることになる。そして、ずれ量Ｄは場所によって異なる。レーザビーム４１による転写によって特定画素に特定の有機ＥＬ材料を形成しようとすると、場所毎にガラスの屈折を考慮してガルバノミラー４３の回転角度を制御する必要があり、これは、非常に複雑な動作を必要とする。これは、転写の精度と製造コストの増大をもたらす。
【００４４】
これに対して、図５は本発明を用いた場合のレーザビーム４１による有機ＥＬ材料の転写の様子を示す。図５では真空チャンバの外側に設置されたレーザ光源から真空チャンバのガラス窓を通して材料板のベース基板３１に直角に入射する。レーザビーム４１が入射された部分で、転写材料層３３が熱せられ、蒸発して、白矢印で示すように素子基板１０に転写される。
【００４５】
図５において、レーザ光源４０からのレーザビーム４１は直進し、ガラス窓６１に直角に入射する。レーザビーム４１がガラス窓６１に直角に入射するのでレーザビーム４１の進路が変化することは無い。また、レーザビーム４１が材料板３０に常に直角に入射するので、材料板３０でのレーザビーム４１のスポットの変化も無い。したがって、材料板３０でのレーザビーム４１のエネルギー密度も一定である。この様子を図６（ｂ）に示す。図６（ｂ）において、レーザビーム４１の断面は円であるが、材料板３０でのレーザビーム４１のスポット形状も円である。このように本発明によれば、材料板３０のどの位置においてもレーザビーム４１のスポット形状は一定であるから、制御が容易である。
【００４６】
一方、ガラス窓６１等でのレーザビーム４１の反射はレーザビーム４１が直角に入射しても生ずる。例えば、図５に示すように、ガラス窓６１から反射したレーザビーム４１は反対方向に反射してレーザ光源４０に入射してしまう。レーザビーム４１がレーザ光源４０に入射するとレーザ光源４０を破壊する恐れがある。これを防止するために、本発明では、図３に示すように、ガルバノミラー４３とレーザ光源４０との間にダイクロイックミラー４２を配置している。ダイクロイックミラー４２は特定方向からの光を透過し、他の方向からの光を反射する性質を持っている。ダイクロイックミラー４２を、レーザ光源４０からのレーザビーム４１を透過し、ガラス窓６１等から反射してくるレーザビーム４１を反射するように設計することによって、ガラス窓６１等から反射してくる光を反射して、再びレーザビームを材料板３０に向かわせ、転写のエネルギーとして利用することが出来る。
【００４７】
図７は有機ＥＬ表示装置の画素の配置の例である。図７において、矩形のＲ、Ｇ、Ｂは各々有機ＥＬ層２２が形成された画素であり、Ｒは赤画素１０１、Ｇは緑画素１０２、Ｂは青画素１０３を示す。図において、ＣＸは画素の横径で例えば、３０μｍ、ＣＹは画素の縦径で、例えば９０μｍである。一方、画素の横ピッチは例えば、４０μｍ、画素の縦ピッチは例えば１２０μｍである。転写によってこのような小さな画素領域に有機ＥＬ材料を形成するためには、レーザビーム４１は小さく絞られている必要がある。
【００４８】
レーザビーム４１は光源から出射する時点では、１００μｍ〜３００μｍにビーム径に絞ることは可能である。しかし、転写に必要なレーザビーム４１はさらに絞られている必要がある。このために、図３に示すレーザ光源４０には、レーザビーム４１を絞るための光学系が配置されている。
【００４９】
図８はレーザビーム４１を絞るための光学系の１例である。図８において、右方向からレーザビーム４１が入射する。レーザビーム４１は凸レンズ７１によって絞られ、凹レンズ７２によって平行光線に変換される。凸レンズ７１に入射するレーザビーム４１径は１００μｍ程度であるが、このレーザビーム４１径を３０μｍ程度に絞ることが可能である。
【００５０】
図９はさらに平行度の良いビームが必要な場合の光学系である。図９において、光源からのレーザビーム４１は第１凸レンズ７３に入射する。第１凸レンズ７３はレンズ作用の強いレンズであり、第１凸レンズ７４に入射する前に焦点を結ぶ。その後レーザビーム４１は第１凸レンズ７４に入射して平行光線に変換される。この平行光線はさらにキャピラリプレート７５に入射する。キャピラリプレート７５には小さな筒状の孔が形成されている。したがって、キャピラリを出た光は平行度の非常に良い光となる。したがって、レーザ光源４０を出射して有機ＥＬ材料を転写するための材料板３０にレーザビーム４１が入射するまでの光路がある程度存在しても、レーザビーム４１の広がりを防止することが出来る。以上の説明においては、レーザビーム４１を絞る光学系は図３のレーザ光源４０内に存在するとして説明したが、この光学系は、図３におけるダイクロイックミラー４２とガルバノミラー４３の間に設置してもよい。
【００５１】
以上のように、本発明によって形成された有機ＥＬ表示装置の各画素の有機ＥＬ層２２は、外形も幅も画面中央から画面周辺にかけて均一に出来るという点である。本発明によれば、画面中央に形成される有機ＥＬ層２２のサイズと画面周辺に形成される有機ＥＬ層２２のサイズを±１５％以内に形成することが出来る。また、有機ＥＬ層２２の膜厚についても、画面中央と画面周辺とで±１０％以内に抑えることが出来る。なお、この場合の有機ＥＬ層２２のサイズおよび厚さは同じ色の画素を比較した場合である。
【００５２】
以上説明したように、本発明を用いることによって、転写方式によって有機ＥＬ表示装置を製造することが出来る。そして、画像特性が画面全体について均一な有機ＥＬ表示装置を製造することが出来る。
【実施例２】
【００５３】
ＴＶのように、比較的画面が大きい場合は、図１０に示すように、縦方向に同一の色を発光する画素がストライプ状に配置される場合がある。図１０において、Ｒ、Ｇ、Ｂは各々ストライプ状赤発光有機ＥＬ層１０４、ストライプ状緑発光有機ＥＬ層１０５、ストライプ状青発光有機ＥＬ層１０６を示す。各色のストライプの幅ＣＸは例えば、３０μｍで、各画素のピッチＰＸは例えば４０μｍである。このような画素配置であれば、有機ＥＬ層２２を形成する際、縦方向への目合わせは必要ない。このような配置であれば、実施例１とは異なった転写のシステムが可能である。
【００５４】
図１１本実施例における有機ＥＬ表示装置の製造方法を示す模式図である。図１１において、有機ＥＬ層２２は転写によって形成されることは実施例１と同様である。また、転写のためのレーザビーム４１の光学系は実施例１と同様である。実施例１と異なるところは、転写のためのレーザビーム４１はレーザ光源４０から光学系を通して材料板３０に直接入射するのではなく、真空チャンバ６０のガラス窓６１の外側に設置されたレーザマスク８０を通して材料板３０に入射することである。
【００５５】
図１１において、レーザマスク８０の孔は有機ＥＬ層２２が転写される素子基板１０の画素に対応している。レーザマスク８０を通ったレーザビーム４１は材料板３０に入射して、有機ＥＬ材料を蒸発させ、この有機ＥＬ材料が素子基板１０に転写されることは実施例１と同様である。実施例１においては、ガルバノミラー４３によってレーザビーム４１を間欠的に走査しながら、レーザビーム４１のパルスの時間を制御することによって、所望の画素を形成している。
【００５６】
本実施例では、レーザマスク８０を用いることによって、レーザビーム４１を連続的に走査することによって有機ＥＬ材料を素子基板１０に転写することが出来る。したがって、転写工程の時間は実施例１に比較して短縮することが出来る。また、実施例１では、間欠走査と同期しながら、レーザビーム４１のパルスを出射するので、時間的に精密な制御が必要になる。これに比べて本実施例では、レーザビーム４１を連続的に走査すればよいので、このような複雑なシステムは必要としない。その分、製造コストを低減することが出来る。
【００５７】
本実施例で使用するレーザマスク８０は、従来の蒸着によって有機ＥＬ層２２を形成する場合のシャドーマスクと似ているが、工程のメンテナンスは本実施例のほうが容易である。すなわち、レーザマスク８０は蒸着の場合のシャドーマスクと異なり、真空チャンバ６０の外側に設置することが出来る。これは、マスクによる真空の汚染等を防止することが出来るという利点がある。さらに、蒸着の場合は、蒸着される有機ＥＬ材料がシャドーマスクに付着するので、シャドーマスクの孔径等が変化し、シャドーマスクの定期的な交換が必要である。これに対して、本実施例でのレーザマスク８０は蒸着物が付着することがないので、マスクの寿命は本実施例の場合のほうがはるかに長い。
一方、本実施例の問題点は、レーザマスク８０から材料板３０あるいは素子基板１０までの距離が長いために、マスクと素子基板１０の合わせ精度である。しかし、本実施例では、レーザビーム４１がレーザマスク８０に対して直角に入射するので、中央以外では蒸着物が斜め方向からシャドーマスクに入射する、蒸着方式に比べて制御が容易である。つまり、素子基板１０とレーザマスク８０が離れている不利点は、レーザビーム４１がレーザマスク８０、材料板３０、素子基板１０等に垂直に入射することによって相殺することが出来る。したがって、本実施例は有機ＥＬ材料を素子基板１０に転写する有力な方法である。
【００５８】
以上、本実施例は図１０に示す画素がストライプ状に形成された画面を例にとって説明したが、図７に示すようなドット状の画素の場合も、本質的には同様である。
【符号の説明】
【００５９】
１０…素子基板、 １１…第１下地膜、 １２…第２下地膜、 １３…半導体層、 １４…ゲート絶縁膜、 １５…ゲート電極、 １６…層間絶縁膜、 １７…ＳＤ配線、 １８…無機パッシベーション膜、 １９…有機パッシベーション膜、 ２０…バンク、 ２１…下部電極、 ２２…有機ＥＬ層、 ２３…上部電極、 ３０…材料板、 ３１…ベース基板、 ３２…吸熱層、 ３３…転写材料層、 ４０…レーザ光源、 ４１…レーザビーム、 ４２…ダイクロイックミラー、 ４３…ガルバノミラー、 ５０…放物線ミラー、 ６０…真空チャンバ、 ６１…ガラス窓 、７１…凸レンズ、 ７２…凹レンズ、 ７３…第１凸レンズ、 ７４…第２凸レンズ、 ７５…キャピラリプレート、 ８０…レーザマスク、 １０１…赤画素、 １０２…緑画素、 １０３…青画素
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機ＥＬ表示装置に係り、特に有機ＥＬ層を効率よく、かつ、正確に形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置等は、画面がフラットで薄型であるということで、モニタ、ＴＶ等でのフラットディスプレイとして需要が拡大している。有機ＥＬ表示装置は自発光であることから、視野角特性が優れているとともに、バックライトが不用であるという特徴からディスプレイとして種々の応用分野が見込まれている。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置は発光をする複数の層からなる有機ＥＬ層と有機ＥＬ層を駆動するＴＦＴとから画素が構成され、この画素がマトリクス上に配置されることによって表示領域が形成されている。従来技術においては、有機ＥＬ層は、画素部において、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等が形成された層の上の平坦化膜の上、あるいは、ＴＦＴが形成されていない層の上の平坦化膜の上に蒸着によって形成される。
【０００４】
この蒸着は各色毎に蒸着マスクを用いて蒸着される。各色毎に有機層を蒸着しなければならないことに加え、各色毎に蒸着マスクを交換しなければならない。有機ＥＬ表示装置では画素の精細度が高いために、蒸着マスクのホールは非常に小さなものとなり、蒸着するにしたがって、ホールの径が変化するので蒸着マスクは定期的に交換あるいはメンテナンスをする必要があり、量産上問題がある。また、蒸着によって、形成される画素の大きさ及びピッチは非常に小さいために、各色毎の蒸着マスクの合わせを高精度に行わなければならないとういう問題点もある。このように、蒸着によって有機ＥＬ層を形成することは量産上問題がある。
【０００５】
蒸着をせずに有機ＥＬ層を画素部分に形成する技術として、ＴＦＴ等が形成された素子基板に近接して、ベース基板に有機ＥＬ材料が形成された材料板を設置し、この材料板にレーザビームを照射することによって、有機ＥＬ材料を昇華、あるいは蒸発させて素子基板の画素部に有機ＥＬ層を転写する技術がある。
【０００６】
「特許文献１」には、レーザビームのエネルギープロファイルをガウス分布でなく、矩形状に形成することによって、転写される有機ＥＬ層の精度を上げる技術が記載されている。また、「特許文献２」には、ガラス板に貼り付けられた金属シートの凸部に有機ＥＬ材料を形成し、この凸部に形成された有機ＥＬ材料を素子基板に転写する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２５７６４１号公報
【特許文献２】特開２０００−１２２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
「特許文献１」および「特許文献２」には、有機ＥＬ材料を精度よく転写する技術が記載されているが、レーザビームを効率よく、高速に照射する技術、レーザビームのエネルギー効率等については記載が無い。
【０００９】
図１２はレーザビーム４１によって有機ＥＬ材料を素子基板１０に転写するシステムの概略図である。なお、本明細書では、ＴＦＴ、有機ＥＬ層２２、走査線、映像信号線等が形成された基板を素子基板１０と呼ぶ。図１２において、レーザ光源４０から出たレーザビーム４１はガルバノミラー４３に入射する。なお、レーザはＹＡＧレーザが使用される。ガルバノミラー４３は、ミラーの角度を変えることによってレーザビーム４１を偏向することが出来る。したがって、レーザビーム４１を高速に走査することが出来るという特徴を有する。
【００１０】
真空チャンバ６０中には、素子基板１０と、素子基板１０に近接して有機材料が形成された材料基板が設置されている。ガルバノミラー４３から反射したレーザビーム４１は真空チャンバ６０に形成されたガラス窓６１を通して材料基板に入射する。材料基板に形成された有機ＥＬ材料はレーザビーム４１によって加熱され、蒸発して素子基板１０に転写される。レーザビーム４１の走査は間欠的に行い、画素部分において、レーザビーム４１をＯＮすることによって素子基板１０の画素部分に対応する部分のみに有機ＥＬ材料を形成する。
【００１１】
この技術はガルバノミラー４３を使用することによってレーザビーム４１を高速に走査することが出来るが、材料基板の中央以外にレーザビーム４１が照射された場合、次のような問題点が生ずる。問題点の一つは、素子基板１０の中央以外においては、材料基板に投射されるレーザビーム４１のプロファイル、すなわち、スポット形状が歪むという点である。例えば、レーザビーム４１の断面が円であった場合、材料基板上のレーザビーム４１の平面図は楕円になる。すなわち、楕円になった分、転写される有機ＥＬ材料の形状が変化する。しかもこの変化分はレーザが入射する角度によって異なる。また、投射されるレーザビーム４１のエネルギー密度も場所によって異なることになる。
【００１２】
図１２の技術の他の問題点は、レーザビーム４１がガラス窓６１によって屈折するということである。すなわち、レーザビーム４１はガラスによる屈折によって方向が変化するので、レーザビーム４１が照射される場所を特定するには精密な計算と制御が必要である。精密な制御が必要ということはそれだけ、量産性を損ねるということである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願発明の特徴は、レーザ光源からのレーザビームをガルバノミラーによって偏向し、放物線ミラーによって反射し、かつ、ガルバノミラーを放物線ミラーの焦点に配置することによって、加工する表示装置に対して、全領域において、レーザビームを垂直に入射することである。具体的な手段は次のとおりである。
【００１４】
（１）レーザビームを用いる表示装置の製造方法であって、
前記レーザビームは、レーザ光源から出射し、ガルバノミラーから反射され、さらに放物線ミラーによって反射し、前記ガルバノミラーは前記放物線ミラーの焦点に存在しており、前記レーザビームは前記ガルバノミラーによって走査され、前記レーザビームは、照射される前記表示装置の全域において垂直に入射することを特徴とする表示装置の製造方法。
【００１５】
（２）レーザビームを用いる表示装置の製造方法であって、前記レーザビームは、レーザ光源から出射し、ダイクロイックミラーを通過し、ガルバノミラーによって反射され、放物線ミラーによって反射し、前記ガルバノミラーは前記放物線ミラーの焦点に存在しており、前記レーザビームは前記ガルバノミラーによって走査され、前記レーザビームは、照射される前記表示装置の全域において垂直に入射することを特徴とする表示装置の製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、表示装置全体にレーザビームを垂直に照射できる構成とすることによって、表示装置全体においてレーザビームによる高精度な加工を可能とするものである。また、本発明によって、レーザビームによる加工のスループットを向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】トップエミッション型有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図２】有機ＥＬ層の転写の原理である。
【図３】実施例１の転写システムの構成図である。
【図４】従来の転写システムの例である。
【図５】本発明の転写システムの原理図である。
【図６】材料板上のレーザビームの形状の比較図である。
【図７】有機ＥＬ表示装置の画素配置の例である。
【図８】レーザビームの収束系の例である。
【図９】レーザビームの収束系の他の例である。
【図１０】有機ＥＬ表示装置の有機ＥＬ層配置の例である。
【図１１】実施例２の転写システムの構成図である。
【図１２】転写システムの従来例である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
具体的な実施例を説明する前に有機ＥＬ表示装置の構成と転写の原理を説明する。有機ＥＬ表示装置は有機ＥＬ層からの発光が素子基板側に向かうボトムエミッション型と、素子基板の反対側に向かうトップエミッション型とがある。トップエミッション型はＴＦＴ等が形成された領域の上にも発光をする有機ＥＬ層を形成することが出来るので、輝度の点からは有利である。以下では、トップエミッション型を例にとって説明するが、ボトムエミッション型の場合も本質的には同じである。
【００１９】
図１はトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置の断面図である。トップエミッション型は有機ＥＬ層２２の上にアノードが形成されるトップアノード型と有機ＥＬ層２２の上にカソードが形成されるトップカソード型とがある。図１はトップアノード型の場合であるが、トップカソード型の場合も同様にして本発明を適用することが出来る。
【００２０】
図１において、素子基板１０の上にはＳｉＮからなる第１下地膜１１と、ＳｉＯ２からなる第２下地膜１２が形成されている。ガラス基板からの不純物が半導体層１３を汚染することを防止するためである。第２下地膜１２の上には半導体層１３が形成される。半導体層１３はＣＶＤによってａ−Ｓｉ膜が形成された後、レーザー照射によってｐｏｌｙ−Ｓｉ膜に変換される。
【００２１】
半導体層１３を覆って、ＳｉＯ２からなるゲート絶縁膜１４が形成される。ゲート絶縁膜１４を挟んで、半導体層１３と対向する部分にゲート電極１５が形成される。ゲート電極１５をマスクにして、半導体層１３にリンあるいはボロン等の不純物をイオンインプランテーションによって打ち込み、導電性を付与して、半導体層１３にソース部あるいはドレイン部を形成する。
【００２２】
ゲート電極１５を覆って層間絶縁膜１６がＳｉＯ２によって形成される。ゲート電極１５と同層で形成されるゲート配線と、ドレイン配線１７を絶縁するためである。層間絶縁膜１６の上にはドレイン配線１７が形成される。ドレイン配線１７は層間絶縁膜１６およびゲート絶縁膜１４にスルーホールを介して半導体層１３のドレインと接続する。
【００２３】
その後、ＴＦＴを保護するために、ＳｉＮからなる無機パッシベーション膜１８が被着される。無機パッシベーション膜１８の上には、有機パッシベーション膜１９が形成される。有機パッシベーション膜１９は無機パッシベーション膜１８とともに、ＴＦＴをより完全に保護する役割を有するとともに、有機ＥＬ層２２が形成される面を平坦にする役割を有する。したがって、有機パッシベーション膜１９は１〜４μｍと、厚く形成される。
【００２４】
有機パッシベーション膜１９の上には反射電極２４がＡｌまたはＡｌ合金によって形成される。ＡｌまたはＡｌ合金は反射率が高いので、反射電極２４として好適である。反射電極２４は有機パッシベーション膜１９および無機パッシベーション膜１８に形成されたスルーホールを介してドレイン配線１７と接続する。
【００２５】
本実施例はトップアノード型の有機ＥＬ表示装置なので、有機ＥＬ層２２の下部電極２１はカソードとなる。したがって、反射電極２４として使用されるＡｌあるいはＡｌ合金が有機ＥＬ層２２の下部電極２１を兼用することが出来る。ＡｌあるいはＡｌ合金は仕事関数が比較的小さいので、カソードとして機能することが出来るからである。
【００２６】
下部電極２１の上には有機ＥＬ層２２が形成される。有機ＥＬ層２２は高分子材料で形成する場合は１層で形成される場合が多いが、低分子材料で形成される場合は多層膜となる。低分子材料の場合は、下層から、例えば、電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層。ホール注入層となる。本発明は有機ＥＬ層２２が高分子あるいは低分子で形成される場合のいずれにも適用することが出来る。
【００２７】
本発明は転写によって有機ＥＬ層２２を形成する。有機ＥＬ層２２を低分子材料で形成する場合は、５層程度の有機ＥＬ層２２の転写が必要となる。すなわち、転写は５回必要で、かつ、層毎に材料基板を変える必要がある。しかし、この場合も、素子基板１０とレーザビーム４１を制御する光学系は変える必要はなく、材料基板のみを変えればよい。すなわち、材料基板と素子基板１０の位置合わせ、あるいは、材料基板と光学系との位置合わせは必要は無い。したがって、材料基板を変える工程は存在するが、量産性が大きく損なわれることは無い。
【００２８】
一方、有機ＥＬ層２２を高分子材料で形成する場合は、有機ＥＬ層２２は１層でよいので、転写によって有機ＥＬ層２２を形成する技術は非常に適している。
【００２９】
有機ＥＬ層２２の上にはカソードとなる上部電極２３が形成される。上部電極２３としては透明電極であるＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）を用いる。ＩＺＯはマスクを用いず、表示領域全体に蒸着される。ＩＺＯの厚さは光の透過率を維持するために、３０ｎｍ程度に形成される。上部電極としては、ＩＺＯと同様、金属酸化物導電膜であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を用いることが出来る。
【００３０】
なお、有機ＥＬ層２２が端部において段切れによって破壊することを防止するために、画素と画素の間にバンク２０が形成される。バンクはアクリル樹脂あるいはポリイミド樹脂をフォトリソグラフィによって形成する。有機ＥＬ層２２からの光は図１のＬで示すように、素子基板１０とは反対側に出射して画像を形成する。
【００３１】
図２はレーザビーム４１によって有機ＥＬ材料が素子基板１０に転写される様子を示す模式図である。図２において、材料板３０は、石英ガラスで形成されるベース基板３１、吸熱層３２、および、転写材料層３３とから形成される。転写材料層３３が素子基板１０に転写される有機ＥＬ材料である。なお、ベース基板３１はポリエチレン等で形成される透明な樹脂基板を用いても良い。材料板３０に近接して素子基板１０を設置する。素子基板１０には、上記で説明したように、有機樹脂からなる平坦化膜とバンクが形成されている。そして、バンクによって囲まれた画素部に有機材料を転写する。
【００３２】
図２において、レーザビーム４１はベース基板３１を通過して吸熱層３２で吸収されて熱に変換される。吸熱層３２は例えば、Ｍｏで形成され、厚さは１５０μｍ程度である。吸熱部で発生した熱によって有機ＥＬ材料が熱せられ、蒸発する。蒸発した、有機ＥＬ材料が素子基板１０に付着して、素子基板１０の必要な部分に有機ＥＬ層２２が形成される。
【００３３】
材料板３０において、吸熱層３２の上に形成された転写材料層３３は、転写する有機ＥＬ層２２によって異なるが、例えば、１００μｍ程度の厚さに形成されている。そして、レーザビーム４１によって蒸発した有機ＥＬ材料の１部が素子基板１０の付着する。図２に示すように、レーザビーム４１は転写が必要な部分のみに入射することによって必要な画素部分のみに、必要な有機ＥＬ材料を転写することが出来る。
【００３４】
以下、実施例にしたがって、本発明の詳細な内容を開示する。
【実施例１】
【００３５】
図３は本発明による有機ＥＬ表示装置を形成する概略システム図である。本発明の特徴は、放物線ミラー５０を用いることによって、レーザ光源４０からのレーザビーム４１をガルバノミラー４３によって偏向すると同時に、ガルバノミラー４３を放物線ミラー５０の焦点Ｆに設置することによって材料板３０にレーザビーム４１を常に直角に入射することである。
【００３６】
図３において、レーザ光源４０から出たレーザビーム４１はダイクロイックミラー４２を通過してガルバノミラー４３に入射する。ダイクロイックミラー４２は後で述べるように、真空チャンバ６０のガラス窓６１等から反射して戻ってきたレーザビーム４１が、レーザ光源４０に入射してレーザ光源４０を破壊することを防止する役割を有する。ガルバノミラー４３は放物線ミラー５０の焦点Ｆに設置されている。
【００３７】
ガルバノミラー４３に入射した光は反射して放物線ミラー５０に入射する。ガルバノミラー４３は放物線ミラー５０の焦点Ｆに設置されているので、放物線ミラー５０から反射したレーザビーム４１は、放物線ミラー５０に入射する場所に関わらず平行光線となる。したがって、レーザビーム４１を材料板３０に対して常に垂直に入射させることが出来る。すなわち、図３に示すように、ガルバノミラー４３から反射して放物線ミラー５０に入射するレーザビーム４１の偏向角度θが異なっても材料板３０に向かうレーザビーム４１は平行である。
【００３８】
図３において、材料板３０と製品基板は真空チャンバ６０内に設置されている。レーザビーム４１は真空チャンバ６０に形成されたガラス窓６１を通過して、材料板３０に入射して有機ＥＬ材料を加熱、蒸発させて、素子基板１０に有機ＥＬ材料を転写する。図３において、レーザビーム４１を偏向するにはガルバノミラー４３のレーザビーム４１に対する角度を変化させることによって行うことが出来る。したがって、レーザビーム４１の偏向は高速に行うことが出来る。
【００３９】
図４は本発明を用いない場合のレーザビーム４１によって有機ＥＬ材料が転写される状況を示す。図４では真空チャンバの外側に設置されたレーザ光源からレーザビーム４１が、真空チャンバのガラス窓を通して材料板のベース基板３１に斜めに入射する。レーザビーム４１が入射された部分で、転写材料層３３が熱せられ、蒸発して、白矢印で示すように素子基板１０に転写される。
【００４０】
図４はレーザ光源４０からのレーザビーム４１は真空チャンバ６０のガラス窓６１に斜めに入射する。そうすると、まず、ガラス窓６１の大気との界面でレーザビーム４１が反射される。次にガラス窓６１の真空との界面で再びレーザビーム４１が反射れる。さらに、レーザビーム４１は材料板３０の表面で反射される。このように従来例ではレーザビーム４１の使用効率が低くなる。
【００４１】
もう一つの問題点は、レーザビーム４１が材料板３０に斜めに入射するために、材料板３０におけるレーザビーム４１のスポット形状が場所によって変化することである、この様子を図６（ａ）に示す。図６（ａ）のレーザビーム４１の断面は円である。図６（ａ）に示すように、従来例ではレーザビーム４１のスポット形状が、材料板３０の上では楕円に変化し、しかも、楕円率は場所によって変化する。そうすると素子基板１０の画面全体において、均一な画素の大きさとすることが困難になる。
【００４２】
さらに、素子基板１０の画面周辺において、スポット径が大きくなれば、レーザビーム４１のエネルギー密度が小さくなり、有機ＥＬ材料の蒸発の仕方も異なってくるので、転写する有機ＥＬ材料の量の制御が困難になる。すなわち、有機ＥＬ材料の蒸発条件を同じにしようと思えば、素子基板１０の画面周辺に対応する材料板３０において、レーザビーム４１のエネルギー密度を上げる必要がある。
【００４３】
さらに、従来の問題点は、レーザビーム４１が真空チャンバ６０のガラス窓６１によって屈折するために、レーザビーム４１の進路が変わるということである。すなわち、ガラス窓６１の屈折によって、図４の下部に示す矢印Ｄだけレーザビーム４１の入射位置がずれることになる。そして、ずれ量Ｄは場所によって異なる。レーザビーム４１による転写によって特定画素に特定の有機ＥＬ材料を形成しようとすると、場所毎にガラスの屈折を考慮してガルバノミラー４３の回転角度を制御する必要があり、これは、非常に複雑な動作を必要とする。これは、転写の精度と製造コストの増大をもたらす。
【００４４】
これに対して、図５は本発明を用いた場合のレーザビーム４１による有機ＥＬ材料の転写の様子を示す。図５では真空チャンバの外側に設置されたレーザ光源から真空チャンバのガラス窓を通して材料板のベース基板３１に直角に入射する。レーザビーム４１が入射された部分で、転写材料層３３が熱せられ、蒸発して、白矢印で示すように素子基板１０に転写される。
【００４５】
図５において、レーザ光源４０からのレーザビーム４１は直進し、ガラス窓６１に直角に入射する。レーザビーム４１がガラス窓６１に直角に入射するのでレーザビーム４１の進路が変化することは無い。また、レーザビーム４１が材料板３０に常に直角に入射するので、材料板３０でのレーザビーム４１のスポットの変化も無い。したがって、材料板３０でのレーザビーム４１のエネルギー密度も一定である。この様子を図６（ｂ）に示す。図６（ｂ）において、レーザビーム４１の断面は円であるが、材料板３０でのレーザビーム４１のスポット形状も円である。このように本発明によれば、材料板３０のどの位置においてもレーザビーム４１のスポット形状は一定であるから、制御が容易である。
【００４６】
一方、ガラス窓６１等でのレーザビーム４１の反射はレーザビーム４１が直角に入射しても生ずる。例えば、図５に示すように、ガラス窓６１から反射したレーザビーム４１は反対方向に反射してレーザ光源４０に入射してしまう。レーザビーム４１がレーザ光源４０に入射するとレーザ光源４０を破壊する恐れがある。これを防止するために、本発明では、図３に示すように、ガルバノミラー４３とレーザ光源４０との間にダイクロイックミラー４２を配置している。ダイクロイックミラー４２は特定方向からの光を透過し、他の方向からの光を反射する性質を持っている。ダイクロイックミラー４２を、レーザ光源４０からのレーザビーム４１を透過し、ガラス窓６１等から反射してくるレーザビーム４１を反射するように設計することによって、ガラス窓６１等から反射してくる光を反射して、再びレーザビームを材料板３０に向かわせ、転写のエネルギーとして利用することが出来る。
【００４７】
図７は有機ＥＬ表示装置の画素の配置の例である。図７において、矩形のＲ、Ｇ、Ｂは各々有機ＥＬ層２２が形成された画素であり、Ｒは赤画素１０１、Ｇは緑画素１０２、Ｂは青画素１０３を示す。図において、ＣＸは画素の横径で例えば、３０μｍ、ＣＹは画素の縦径で、例えば９０μｍである。一方、画素の横ピッチは例えば、４０μｍ、画素の縦ピッチは例えば１２０μｍである。転写によってこのような小さな画素領域に有機ＥＬ材料を形成するためには、レーザビーム４１は小さく絞られている必要がある。
【００４８】
レーザビーム４１は光源から出射する時点では、１００μｍ〜３００μｍにビーム径に絞ることは可能である。しかし、転写に必要なレーザビーム４１はさらに絞られている必要がある。このために、図３に示すレーザ光源４０には、レーザビーム４１を絞るための光学系が配置されている。
【００４９】
図８はレーザビーム４１を絞るための光学系の１例である。図８において、右方向からレーザビーム４１が入射する。レーザビーム４１は凸レンズ７１によって絞られ、凹レンズ７２によって平行光線に変換される。凸レンズ７１に入射するレーザビーム４１径は１００μｍ程度であるが、このレーザビーム４１径を３０μｍ程度に絞ることが可能である。
【００５０】
図９はさらに平行度の良いビームが必要な場合の光学系である。図９において、光源からのレーザビーム４１は第１凸レンズ７３に入射する。第１凸レンズ７３はレンズ作用の強いレンズであり、第１凸レンズ７４に入射する前に焦点を結ぶ。その後レーザビーム４１は第１凸レンズ７４に入射して平行光線に変換される。この平行光線はさらにキャピラリプレート７５に入射する。キャピラリプレート７５には小さな筒状の孔が形成されている。したがって、キャピラリを出た光は平行度の非常に良い光となる。したがって、レーザ光源４０を出射して有機ＥＬ材料を転写するための材料板３０にレーザビーム４１が入射するまでの光路がある程度存在しても、レーザビーム４１の広がりを防止することが出来る。以上の説明においては、レーザビーム４１を絞る光学系は図３のレーザ光源４０内に存在するとして説明したが、この光学系は、図３におけるダイクロイックミラー４２とガルバノミラー４３の間に設置してもよい。
【００５１】
以上のように、本発明によって形成された有機ＥＬ表示装置の各画素の有機ＥＬ層２２は、外形も幅も画面中央から画面周辺にかけて均一に出来るという点である。本発明によれば、画面中央に形成される有機ＥＬ層２２のサイズと画面周辺に形成される有機ＥＬ層２２のサイズを±１５％以内に形成することが出来る。また、有機ＥＬ層２２の膜厚についても、画面中央と画面周辺とで±１０％以内に抑えることが出来る。なお、この場合の有機ＥＬ層２２のサイズおよび厚さは同じ色の画素を比較した場合である。
【００５２】
以上説明したように、本発明を用いることによって、転写方式によって有機ＥＬ表示装置を製造することが出来る。そして、画像特性が画面全体について均一な有機ＥＬ表示装置を製造することが出来る。
【実施例２】
【００５３】
ＴＶのように、比較的画面が大きい場合は、図１０に示すように、縦方向に同一の色を発光する画素がストライプ状に配置される場合がある。図１０において、Ｒ、Ｇ、Ｂは各々ストライプ状赤発光有機ＥＬ層１０４、ストライプ状緑発光有機ＥＬ層１０５、ストライプ状青発光有機ＥＬ層１０６を示す。各色のストライプの幅ＣＸは例えば、３０μｍで、各画素のピッチＰＸは例えば４０μｍである。このような画素配置であれば、有機ＥＬ層２２を形成する際、縦方向への目合わせは必要ない。このような配置であれば、実施例１とは異なった転写のシステムが可能である。
【００５４】
図１１本実施例における有機ＥＬ表示装置の製造方法を示す模式図である。図１１において、有機ＥＬ層２２は転写によって形成されることは実施例１と同様である。また、転写のためのレーザビーム４１の光学系は実施例１と同様である。実施例１と異なるところは、転写のためのレーザビーム４１はレーザ光源４０から光学系を通して材料板３０に直接入射するのではなく、真空チャンバ６０のガラス窓６１の外側に設置されたレーザマスク８０を通して材料板３０に入射することである。
【００５５】
図１１において、レーザマスク８０の孔は有機ＥＬ層２２が転写される素子基板１０の画素に対応している。レーザマスク８０を通ったレーザビーム４１は材料板３０に入射して、有機ＥＬ材料を蒸発させ、この有機ＥＬ材料が素子基板１０に転写されることは実施例１と同様である。実施例１においては、ガルバノミラー４３によってレーザビーム４１を間欠的に走査しながら、レーザビーム４１のパルスの時間を制御することによって、所望の画素を形成している。
【００５６】
本実施例では、レーザマスク８０を用いることによって、レーザビーム４１を連続的に走査することによって有機ＥＬ材料を素子基板１０に転写することが出来る。したがって、転写工程の時間は実施例１に比較して短縮することが出来る。また、実施例１では、間欠走査と同期しながら、レーザビーム４１のパルスを出射するので、時間的に精密な制御が必要になる。これに比べて本実施例では、レーザビーム４１を連続的に走査すればよいので、このような複雑なシステムは必要としない。その分、製造コストを低減することが出来る。
【００５７】
本実施例で使用するレーザマスク８０は、従来の蒸着によって有機ＥＬ層２２を形成する場合のシャドーマスクと似ているが、工程のメンテナンスは本実施例のほうが容易である。すなわち、レーザマスク８０は蒸着の場合のシャドーマスクと異なり、真空チャンバ６０の外側に設置することが出来る。これは、マスクによる真空の汚染等を防止することが出来るという利点がある。さらに、蒸着の場合は、蒸着される有機ＥＬ材料がシャドーマスクに付着するので、シャドーマスクの孔径等が変化し、シャドーマスクの定期的な交換が必要である。これに対して、本実施例でのレーザマスク８０は蒸着物が付着することがないので、マスクの寿命は本実施例の場合のほうがはるかに長い。
一方、本実施例の問題点は、レーザマスク８０から材料板３０あるいは素子基板１０までの距離が長いために、マスクと素子基板１０の合わせ精度である。しかし、本実施例では、レーザビーム４１がレーザマスク８０に対して直角に入射するので、中央以外では蒸着物が斜め方向からシャドーマスクに入射する、蒸着方式に比べて制御が容易である。つまり、素子基板１０とレーザマスク８０が離れている不利点は、レーザビーム４１がレーザマスク８０、材料板３０、素子基板１０等に垂直に入射することによって相殺することが出来る。したがって、本実施例は有機ＥＬ材料を素子基板１０に転写する有力な方法である。
【００５８】
以上、本実施例は図１０に示す画素がストライプ状に形成された画面を例にとって説明したが、図７に示すようなドット状の画素の場合も、本質的には同様である。
【符号の説明】
【００５９】
１０…素子基板、 １１…第１下地膜、 １２…第２下地膜、 １３…半導体層、 １４…ゲート絶縁膜、 １５…ゲート電極、 １６…層間絶縁膜、 １７…ＳＤ配線、 １８…無機パッシベーション膜、 １９…有機パッシベーション膜、 ２０…バンク、 ２１…下部電極、 ２２…有機ＥＬ層、 ２３…上部電極、 ３０…材料板、 ３１…ベース基板、 ３２…吸熱層、 ３３…転写材料層、 ４０…レーザ光源、 ４１…レーザビーム、 ４２…ダイクロイックミラー、 ４３…ガルバノミラー、 ５０…放物線ミラー、 ６０…真空チャンバ、 ６１…ガラス窓 、７１…凸レンズ、 ７２…凹レンズ、 ７３…第１凸レンズ、 ７４…第２凸レンズ、 ７５…キャピラリプレート、 ８０…レーザマスク、 １０１…赤画素、 １０２…緑画素、 １０３…青画素
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを用いる表示装置の製造方法であって、
前記レーザビームは、レーザ光源から出射し、ガルバノミラーから反射され、さらに放物線ミラーによって反射し、
前記ガルバノミラーは前記放物線ミラーの焦点に存在しており、前記レーザビームは前記ガルバノミラーによって走査され、
前記レーザビームは、照射される前記表示装置の全域において垂直に入射することを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項２】
レーザビームを用いる表示装置の製造方法であって、
前記レーザビームは、レーザ光源から出射し、ダイクロイックミラーを通過し、ガルバノミラーによって反射され、放物線ミラーによって反射し、
前記ガルバノミラーは前記放物線ミラーの焦点に存在しており、前記レーザビームは前記ガルバノミラーによって走査され、
前記レーザビームは、照射される前記表示装置の全域において垂直に入射することを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項１】
レーザビームを用いる表示装置の製造方法であって、
前記レーザビームは、レーザ光源から出射し、ガルバノミラーから反射され、さらに放物線ミラーによって反射し、
前記ガルバノミラーは前記放物線ミラーの焦点に存在しており、前記レーザビームは前記ガルバノミラーによって走査され、
前記レーザビームは、照射される前記表示装置の全域において垂直に入射することを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項２】
レーザビームを用いる表示装置の製造方法であって、
前記レーザビームは、レーザ光源から出射し、ダイクロイックミラーを通過し、ガルバノミラーによって反射され、放物線ミラーによって反射し、
前記ガルバノミラーは前記放物線ミラーの焦点に存在しており、前記レーザビームは前記ガルバノミラーによって走査され、
前記レーザビームは、照射される前記表示装置の全域において垂直に入射することを特徴とする表示装置の製造方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−３５５８（Ｐ２０１１−３５５８Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２７１６３（Ｐ２０１０−２２７１６３）
【出願日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【分割の表示】特願２００７−２６５３４６（Ｐ２００７−２６５３４６）の分割
【原出願日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【分割の表示】特願２００７−２６５３４６（Ｐ２００７−２６５３４６）の分割
【原出願日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【Ｆターム（参考）】
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