(57)【要約】【課題】  基板と画素パターンを蒸着するためのマスクと、基板とマスクの位置合わせをするためのアライメント機構を備えたマスクホルダと蒸着源とを用いて、有機エレクトロルミネッセンス素子を作製する真空蒸着方法において、複数個の基板面内上での膜厚分布均一性を高める。【解決手段】  基板とマスクとマスクホルダからなる構造体を、蒸着源の上部に同心円状に複数個配置して、かつ、基板とマスクとマスクホルダからなる構造体を、蒸着源の中心部から外側に向けて傾きを持たせた状態で蒸着を行う。【選択図】  図１
2006114427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板に画素パターンを蒸着するためのマスクと、前記基板と前記マスクとの位置合わせをするためのアライメント機構を備えたマスクホルダと、蒸着源とを用いて、有機エレクトロルミネッセンス素子を作製する真空蒸着方法において、前記基板と前記マスクと前記マスクホルダからなる構造体を前記蒸着源の上部に同心円状に複数個配置し、かつ、該前記基板と前記マスクと前記マスクホルダからなる構造体を、蒸着源の中心部から外側に向けて傾きを持たせた状態で蒸着を行うことを特徴とする真空蒸着方法。
【請求項２】
有機エレクトロルミネッセンス素子形成用の蒸着材料ごとに、前記基板と前記マスクと前記マスクホルダからなる構造体の傾きの角度を変えて蒸着を行うことを特徴とする請求項１記載の真空蒸着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子は、一般的に透明導電膜（例えばインジウム錫酸化物）からなる陽極と金属（例えばAl）からなる陰極との間に、有機薄膜層として正孔輸送層、発光層、電子輸送層等を形成されたものであり、陽極側から注入された正孔と、陰極側から注入された電子が、それぞれ正孔輸送層、電子注入層を介して発光層で再結合させることにより、発光を得る電子デバイスである。
【０００３】
この有機エレクトロルミネッセンス素子の作製方法の一つとして、真空蒸着法が知られている。有機エレクトロルミネッセンス材料である蒸着材料を坩堝等の容器に入れ、蒸着材料の気化温度以上に坩堝等の温度を加熱することで、坩堝から気化した蒸着材料が有機エレクトロルミネッセンス素子の形成される基板に堆積して有機薄膜層を形成する。この時、膜厚の均一化が求められるが、一般的にはマスクを用いて基板に画素パターンを形成するため、マスクのパターンによっては膜厚が均一になり得ない場合がある。
【０００４】
真空蒸着法において膜厚を均一にする方法としては、基板と蒸着源間の距離を大きくする方法などがあるが、基板と蒸着源間の距離を大きくすると、基板と蒸着源間の距離が短い場合よりも基板上での薄膜堆積速度が遅くなるため、蒸着材料の利用効率が大幅に減少してしまう。特に、有機エレクトロルミネッセンス材料は一般的に高価な有機化合物であるので、この方法はあまり望ましくない。
【０００５】
膜厚を均一にする方法としては、特開平６−１９２８３５号公報等で知られるように、レンズへの蒸着方法がある。従来から、基板表面が曲面であるレンズに対して均一に薄膜を形成する手段として、複数個のレンズを保持するホルダを蒸着源に対して回転させ、さらに各レンズをホルダに対して回転させるといった方法が用いられている。このような、真空蒸着装置の一例を図３に基づき説明する。
【０００６】
図３に示すような真空蒸着装置２１において、成膜チャンバ２２の内部で、蒸着源２３の上部に設けられたレンズホルダ２４は、前記蒸着源２３を中心とする傘型又はドーム状のレンズホルダ本体２４ａを有し、レンズホルダ本体２４ａの外周方向に等間隔で複数個のレンズ２５を保持し、レンズ２５はレンズホルダ本体２４ａから着脱自在に保持する。レンズホルダ本体２４ａは、その中心部分に回転軸２６を有し、モーター２７などにより回転される。
【０００７】
上記のような、回転機構を備えた真空蒸着装置２１により、蒸着源２３から蒸発した蒸発物質２３ａは、レンズ２５に対して均一な入射角度で入射し、膜厚むら少なくレンズ２５表面に蒸着材料２３ｂが蒸着される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
レンズなどの曲面に対する蒸着においては、上記のように薄膜の膜厚均一性を向上させる工夫がなされている。一方、有機エレクトロルミネッセンス素子の作製におけるマスク蒸着においても、有機薄膜の膜厚均一性が求められる。膜厚が不均一であると、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光むらなどの問題が発生する。有機エレクトロルミネッセンス素子用の基板に対してマスク蒸着を行う場合、蒸着源の開口部の上部に対して、同軸上に基板とマスクからなる一対の構造体を配置しても、有機エレクトロルミネッセンス材料が持つ固有の蒸発指向性が影響し、マスク中心部と端部に入射する蒸発物質の入射量が異なり、基板表面で膜厚むらが発生する。また、マスクを用いらずに基板に有機エレクトロルミネッセンス材料を蒸着する場合であっても、蒸発指向性が影響するため基板表面で膜厚むらが発生する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するための方法として、本発明の真空蒸着方法は、基板と、前記基板に画素パターンを蒸着するためのマスクと、前記基板と前記マスクとの位置合わせをするためのアライメント機構を備えたマスクホルダと、蒸着源とを用いて、有機エレクトロルミネッセンス素子を作製する真空蒸着方法において、前記基板と前記マスクと前記マスクホルダからなる構造体を前記蒸着源の上部に同心円状に複数個配置し、かつ該前記基板と前記マスクと前記マスクホルダからなる構造体を蒸着源の中心部から外側に向けて傾きを持たせた状態で蒸着を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上記のように構成された本発明の真空蒸着方法によれば、基板とマスクとアライメント機構を備えたマスクホルダからなる構造体が、蒸着源の上部に同心円状に複数個配置されていて、かつ基板とマスクとマスクホルダからなる構造体が蒸着源の中心部から外側に向けて傾きを持って配置されるので、マスクを介して基板表面に蒸着される蒸発物質の量の均一性が向上する。さらに、複数の基板に同時にマスク蒸着を行うことが可能となるので、高価な有機エレクトロルミネッセンス材料の材料利用効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施形態を、添付図面を用いて説明する。
【００１２】
図１は、本発明の真空蒸着方法を実施するために用いた真空蒸着装置である。
【００１３】
図１中の真空蒸着装置１は、成膜チャンバ２の内部に設けられた蒸着源３と、その蒸着源３の上部に配置された基板ホルダ４からなり、基板ホルダ４は蒸着源３を中心とする傘型又はドーム状であり、基板５とマスク６とアライメント機構を備えたマスクホルダ７からなる構造体を保持する。基板５とマスク６とアライメント機構を備えたマスクホルダ７からなる構造体は基板ホルダ４から着脱自在であり、基板５とマスク６とアライメント機構を備えたマスクホルダ７もそれぞれ着脱自在である。
【００１４】
上記の基板５とマスク６とアライメント機構を備えたマスクホルダ７からなる構造体は、蒸着源３の上部に同心円状に複数個配置され、蒸着源３の中心部から外側に向けて、かつ、有機エレクトロルミネッセンス素子形成用の蒸着材料３ｂの膜厚分布に従って最適な傾きを持たせて基板ホルダ４により保持される。
【００１５】
基板５上に有機エレクトロルミネッセンスの画素パターンを形成するために、マスクホルダ７にはアライメント機構が備えられている。マスクホルダ７によりアライメントされた基板５には、マスク６を介して蒸着源３から蒸発する蒸発物質３ａの一部が堆積され、基板５表面に有機エレクトロルミネッセンス素子の画素パターンが形成される。
【００１６】
成膜チャンバ２内を排気するための図示しない真空排気系は、迅速に高真空領域まで排気できる能力を持ったポンプを用いることが望ましい。
【００１７】
上記のように真空蒸着装置１は、成膜チャンバ２内に設けられた蒸着源３と、その蒸着源３の上部に配置された基板ホルダ４と、その基板ホルダ４に保持される基板５とマスク６とアライメント機構を備えたマスクホルダ７からなる構造体からなり、図示しない真空排気系により成膜チャンバ２内を排気して真空蒸着を行う構成となっている。
【００１８】
前記図１に示す装置を用いて、本発明の真空蒸着方法の具体的実施例を下記に説明する。
【実施例１】
【００１９】
先ず、蒸着材料３ｂの膜厚分布を得るため、上記の真空蒸着装置１を用いて下記の条件下でサンプル基板に蒸着を行った。成膜チャンバ２内に市販の蒸着源３を配置し、蒸着材料３ｂとして有機エレクトロルミネッセンス素子に電子輸送性物質及び発光性物質として用いられるトリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３と呼ぶ）を５．０ｇ充填した。そして、図示しない真空排気系を介して成膜チャンバ２及び蒸着源３内の圧力を１．３×１０-４Ｐａ（１×１０−６Ｔｏｒｒ）に設定した。尚、サンプル基板には２００ｍｍ×２００ｍｍのガラス基板を用いた。蒸着源３の開口部からガラス基板中心部までの距離ｈは２００ｍｍとして配置した。
【００２０】
続いて、図示しない蒸着源３のヒーターで蒸着源３を温度２８０℃に加熱し、図示しない膜厚モニターにより蒸着速度を２Å／ｓｅｃとしてＡｌｑ３を昇華させて、成膜チャンバ２内に配置されたサンプル基板にＡｌｑ３薄膜を１μｍ堆積させた。すると、図２に示すような膜厚分布を得られた。図２のＸ＝０ｍｍとはサンプル基板の中心部にあたる部分であり、その中心部から左右９０ｍｍまでの膜厚を測定した。縦軸の値は、基板中心部の膜厚を１とした時の膜厚比である。結果、Ｘ＝±４０ｍｍからＸ＝±９０ｍｍの領域で膜厚分布が直線的になった。
【００２１】
上記の結果をもとに、Ｘ＝±４０ｍｍからＸ＝±９０ｍｍの領域にかけて傾きを持たせた基板ホルダ４を作製し、該領域にサンプル基板（５０ｍｍ×５０ｍｍ）を保持した。該基板ホルダ４を用いて、実施例１の条件で真空蒸着を行ったところ、サンプル基板内でのＡｌｑ３の膜厚分布が±２％となった。
【実施例２】
【００２２】
実施例１において、蒸着材料３ｂとして有機エレクトロルミネッセンス素子に正孔輸送性物質として用いられるＮ，Ｎ’−ジフェニル−ｍ−トリル−４，４’−ジアミン−１，１’ビフェニル（以下、ＴＰＤと呼ぶ）を５．０ｇ充填し、蒸着源３を温度２４０℃に加熱した他は実施例１と同様に真空蒸着を行った。上記の実験により得られたＴＰＤの膜厚分布は、Ｘ＝±３０ｍｍからＸ±８０ｍｍの領域で膜厚分布が直線的になった。上記の結果をもとに基板ホルダ４を作製し、実施例１の条件で真空蒸着を行ったところ、サンプル基板（５０ｍｍ×５０ｍｍ）内でのＴＰＤの膜厚分布が±２％となった。
【実施例３】
【００２３】
実施例１において、蒸着材料３ｂとして有機エレクトロルミネッセンス素子に陰極として用いられるＭｇ及びＡｇをそれぞれ独立の蒸着源３に充填して、蒸着時にＡｇの濃度が５ａｔ％となるように各々の蒸着源３の温度を調整した。上記の実験により得られたＭｇ：Ａｇの膜厚分布は、Ｘ＝±２０ｍｍからＸ＝±９０ｍｍの領域で膜厚分布が直線的になった。上記の結果をもとに基板ホルダ４を作製し、実施例１の条件で真空蒸着を行ったところ、サンプル基板（５０ｍｍ×５０ｍｍ）でのＭｇ：Ａｇの膜厚分布が±２％となった。
【実施例４】
【００２４】
上記の実施例１〜３をもとに、ボトムエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。図１の真空蒸着装置１を材料毎に用意し、それら各成膜チャンバ２を図示しない搬送系機構で結合し、大気曝露することなく真空一貫でＩＴＯ（１５００Å）／ＴＰＤ（５００Å）／Ａｌｑ３（５００Å）／Ｍｇ：Ａｇ（１０００Å）構造のボトムエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。
【００２５】
基板５には厚さ０．７ｍｍのガラス基板（５０ｍｍ×５０ｍｍ）を用いて、基板５表面上には予めスパッタリング法によりＩＴＯ（インジウム錫酸化物）を堆積して、基板洗浄を行った後にＵＶオゾン処理を施して、マスク６とマスクホルダ７により固定した。
【００２６】
上記の基板５とマスク６とマスクホルダ７からなる構造体を保持する基板ホルダ４は、実施例１〜３の実験結果をもとに作製されたものであり、成膜チャンバ２内に配置された蒸着源３の上部に配置した。基板５とマスク６とマスクホルダ７からなる構造体は、蒸着源３の上部に同心円状に４個配置し、基板ホルダ４により該構造体を蒸着源の中心部から外側に向けて保持した。蒸着源３の開口部から基板ホルダ４の中心部までの距離ｈは、上記の実験と同様に２００ｍｍとした。
【００２７】
成膜条件としては上記のサンプル基板を蒸着した時と同様に、蒸着源３として市販の蒸着源、蒸着材料３ｂとしてＡｌｑ３、ＴＰＤ、Ｍｇ及びＡｇを用い、各成膜チャンバ２及び蒸着源３内の圧力を１．３×１０-４Ｐａ（１×１０−６Ｔｏｒｒ）とした。図示しない蒸着源３のヒーターで蒸着源３を加熱し、図示しない膜厚モニターにより各材料の蒸着速度が２Å／ｓｅｃとなるように昇華させて、各成膜チャンバ２内の基板ホルダ４により保持された基板５とマスク６とマスクホルダ７からなる構造体の、基板５の表面にマスク６を介して薄膜を堆積させた。
【００２８】
上記の方法で得られたボトムエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子を、Ｎ２雰囲気中で直流電圧を印加して評価したところ、発光むらの少ない発光を確認できた。約８ｍＡ／ｃｍ２一定の電流密度で駆動した時、発光初期において７Ｖ、２００ｃｄ／ｃｍ２の発光を確認した。輝度の半減期は約３０００時間であった。その後も、ダークスポットなどの成長も無く安定した発光を得た。
【実施例５】
【００２９】
実施例４の真空蒸着方法で得られた１０サンプルと、従来の真空蒸着方法を用いた他は上記の方法で得られた１０サンプルとを、Ｎ２雰囲気中で直流電圧を印加して、発光むらの比較評価を行った。発光むらの判断は目視であり、その評価を３段階で示した。その結果を表１及び表２に示す。また、表２に上記と同様の条件下において従来の蒸着方法で作製したボトムエミッション型有機エレクトロルミネッセンス素子の評価結果を示す。
【００３０】
○：発光むら無く発光
△：若干、発光むらが見られる
×：発光むらが見られる
【００３１】
【表１】
2006114427.tif 000003
【００３２】
【表２】
2006114427.tif 000004
表１及び表２からわかるように、従来の真空蒸着方法に比べて、本発明の真空蒸着方法を用いることにより発光むらの少ない素子を得る事ができている。
【００３３】
勿論、本発明に用いられる蒸着材料は上記に示したＡｌｑ３、ＴＰＤ、Ｍｇ、Ａｇに限定されるものではなく、有機エレクトロルミネッセンス素子形成に用いられる蒸着材料であればよい。また、蒸着源も市販のものに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態の一例を示すものである。
【図２】実施例１において得られたＡｌｑ３の膜厚分布。
【図３】従来例の一例を示すもので、（ａ）は基板ホルダを蒸着源側から見た図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  真空蒸着装置
２  成膜チャンバ
３  蒸着源
３ａ  蒸発物質
３ｂ  蒸着材料
４  基板ホルダ
５  基板
６  マスク
７  マスクホルダ
２１  真空蒸着装置
２２  成膜チャンバ
２３  蒸着源
２３ａ  蒸発物質
２３ｂ  蒸着材料
２４  レンズホルダ
２５  レンズ
２６  回転軸
２７  モーター
【図１】
2006114427.tif 000005
【図２】
2006114427.tif 000006
【図３】
2006114427.tif 000007