(57)【要約】【課題】有機エレクトロルミネッセンス素子を有するディスプレイ装置の製造における蒸着工程では、ＥＬ基板とマスクをμｍオーダーの精度で位置合わせする必要があるが、ＣＣＤカメラを用いる位置合わせは制御機構が大規模になり効率が良くない。また、ガイドピンとガイド孔を用いる位置合わせ手段もそのための移動制御手段が複雑、且つ、大規模になり、効率がよくない。【解決手段】蒸着室を挟んで両側に予備室を配置して、両予備室を用いてマスク交換を行い、マスクとＥＬ基板間の位置合わせには、ボールプランジャとコンタクトホールとからなる位置合わせ手段を用いる。【選択図】　　　　図３
2004055198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着室及び該蒸着室を挟んで両側に配置された予備室を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子を有するディスプレイ装置の製造装置であって、ＥＬ基板を支持する基板支持部材、マスクを支持する可動なマスク支持部材及び該マスク支持部材を前記蒸着室と前記予備室間で移動可能に支持するレールを有し、前記基板支持部材と前記マスク支持部材とに設けた位置合わせ手段により、前記ＥＬ基板と前記マスクとを位置合わせした後に、前記ＥＬ基板に層形成材料を蒸着させることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子を有するディスプレイ装置の製造装置。
【請求項２】
前記位置合わせ手段は、前記基板支持部材又は前記マスク支持部材のいずれか一方に設けられたボールプランジャ及び対向する側に設けられたコンタクトホールからなることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有するディスプレイ装置の製造装置。
【請求項３】
ＥＬ基板を支持する基板支持部材、マスクを支持するマスク支持部材及び前記基板支持部材と前記マスク支持部材とのいずれか一方に設けられたボールプランジャと、対向する側に設けられたコンタクトホールとからなる位置合わせ手段を有し、
該位置合わせ手段により位置合わせされた前記マスク支持部材により支持された前記マスクを介して、前記基板支持部材により支持された前記ＥＬ基板に層形成材料を蒸着することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子を有するディスプレイ装置の製造装置。
【請求項４】
蒸着室及び該蒸着室を挟んで両側に配置された第１、第２予備室及びこれらの室間を移動可能な第１、第２マスク支持部材を備えた製造装置を用いた、有機エレクトロルミネッセンス素子を有するディスプレイ装置の製造方法であって、
前記第１予備室において、前記第１マスク支持部材に第１マスクを装着した後に前記第１マスク支持部材を前記蒸着室に移動させ、前記第１マスクにＥＬ基板を位置合わせした後に、蒸着を行う第１層形成工程及び、
第２マスクを装着した前記第２マスク支持部材を前記第２予備室から前記蒸着室に移動させ、前記第２マスクに前記ＥＬ基板を位置合わせした後に、蒸着を行う第２層形成工程、
を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子を有するディスプレイ装置の製造方法。
【請求項５】
赤色発光層用のマスク、緑色発光層用のマスク及び青色発光層用のマスクを用いて蒸着を行うことを特徴とする請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有するディスプレイ装置の製造方法。
【請求項６】
前記マスクは、Ｒ層を形成するための開口、Ｇ層を形成するための開口及びＢ層を形成するための開口の少なくともいずれか１種類が他と異なる面積を有することを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有するディスプレイ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子を有するディスプレイ装置の製造装置及び製造方法に関し、特に、蒸着によりエレクトロルミネッセンス素子の層を形成する層形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する発光層、電極層等の諸層は、一般に、マスクを用いた蒸着により形成される。
【０００３】
図１に有機エレクトロルミネッセンス素子の一例の層構成を示し、図２に各層の面上の配置を示す。
【０００４】
ガラス等の透明基板１上にＩＴＯからなる透明電極２が形成され、透明電極２上に正孔輸送層３、発光層４、電子輸送層５及び電極６が形成される。透明電極２は陽極として用いられ電極６は陰極として用いられる。図示のように正孔輸送層３から電極６までは、Ｒ、Ｇ、Ｂ単位で分割された層として形成される。７は保護層である。
【０００５】
図２に示すように、透明電極２に対して、正孔輸送層３から電極６までは直角なストライプ状のＲ層、Ｇ層及びＢ層が配列され、この配列により発光セルのマトリクスが形成される。
【０００６】
制御駆動回路から透明電極２と電極６間に選択的に電圧を印加することにより、正孔輸送層３から正孔が注入されるとともに、電子輸送層５から電子が注入され、発光層４において再結合が生じて発光が起こる。
【０００７】
発光層４を構成する材料は赤色発光層と、緑色発光層と、青色発光層とで異なっており、それぞれの層が所望の波長の光を発生する。
【０００８】
図１、２に示す有機エレクトロルミネッセンス素子は次のような製造工程により製造される。
【０００９】
透明基板１に蒸着により透明電極２を形成したＥＬ基板が予め用意される。
該ＥＬ基板に、正孔輸送層３から電極６までの諸層が蒸着により形成されるが、発光層４以外の層はＲ層、Ｇ層、Ｂ層が共通の材料からなるので、共通のマスクを用いた蒸着により形成される。これに対して発光層４に関しては、赤色発光層と、緑色発光層と、青色発光層とが異なる材料からなるので、発光層４は赤色発光層用マスク、緑色発光層用マスク及び青色発光層用マスクを用いた３段階の蒸着工程により形成される。
【００１０】
マスクの位置設定はμｍオーダーの精度を要するので、従来はＣＣＤカメラを用いてＥＬ基板に対するマスク位置を計測し、マスクを設定する等の位置合わせ手段が採られていたが、移動制御手段が複雑になり、従って、効率が良くないとともに、コストが高くなるという問題があった。
【００１１】
特開２００１−３２６０７５号公報では、ガイドピンとガイド孔からなる位置合わせ手段を用いてマスクの位置設定を行うことが開示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ＥＬ基板とマスクの位置合わせにはμｍオーダーの精度が要求されるが、前記公開公報に開示された位置合わせ手段では、ガイドピンの位置をガイド孔に位置合わせすることが容易でないために、マスクの移動制御が複雑、且つ大規模になり、位置合わせに時間を要するとともに、コストが高くなるという問題がある。更に、前記公開公報には位置合わせのための移動機構は開示されていないが、前記公開公報の位置合わせ手段に従来の移動制御方法を用いた場合には、効率が良くない。
【００１３】
本発明は、従来技術におけるこのような問題を解決することを目的とし、高精度の位置合わせを効率よく行うことを可能にした有機エレクトロルミネッセンス素子を有するディスプレイ装置の製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記の本発明の目的は下記の発明により達成される。
【００１５】
１．蒸着室及び該蒸着室を挟んで両側に配置された予備室を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子を有するディスプレイ装置の製造装置であって、ＥＬ基板を支持する基板支持部材、マスクを支持する可動なマスク支持部材及び該マスク支持部材を前記蒸着室と前記予備室間で移動可能に支持するレールを有し、前記基板支持部材と前記マスク支持部材とに設けた位置合わせ手段により、前記ＥＬ基板と前記マスクとを位置合わせした後に、前記ＥＬ基板に層形成材料を蒸着させることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子を有するディスプレイ装置の製造装置。
【００１６】
２．前記位置合わせ手段は、前記基板支持部材又は前記マスク支持部材のいずれか一方に設けられたボールプランジャ及び対向する側に設けられたコンタクトホールからなることを特徴とする前記１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有するディスプレイ装置の製造装置。
【００１７】
３．ＥＬ基板を支持する基板支持部材、マスクを支持するマスク支持部材及び前記基板支持部材と前記マスク支持部材とのいずれか一方に設けられたボールプランジャと、対向する側に設けられたコンタクトホールとからなる位置合わせ手段を有し、
該位置合わせ手段により位置合わせされた前記マスク支持部材により支持された前記マスクを介して、前記基板支持部材により支持された前記ＥＬ基板に層形成材料を蒸着することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子を有するディスプレイ装置の製造装置。
【００１８】
４．蒸着室及び該蒸着室を挟んで両側に配置された第１、第２予備室及びこれらの室間を移動可能な第１、第２マスク支持部材を備えた製造装置を用いた、有機エレクトロルミネッセンス素子を有するディスプレイ装置の製造方法であって、　前記第１予備室において、前記第１マスク支持部材に第１マスクを装着した後に前記第１マスク支持部材を前記蒸着室に移動させ、前記第１マスクにＥＬ基板を位置合わせした後に、蒸着を行う第１層形成工程及び、
第２マスクを装着した前記第２マスク支持部材を前記第２予備室から前記蒸着室に移動させ、前記第２マスクに前記ＥＬ基板を位置合わせした後に、蒸着を行う第２層形成工程、
を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子を有するディスプレイ装置の製造方法。
【００１９】
５．赤色発光層用のマスク、緑色発光層用のマスク及び青色発光層用のマスクを用いて蒸着を行うことを特徴とする前記４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有するディスプレイ装置の製造方法。
【００２０】
６．前記マスクは、Ｒ層を形成するための開口、Ｇ層を形成するための開口及びＢ層を形成するための開口の少なくともいずれか１種類が他と異なる面積を有することを特徴とする前記５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有するディスプレイ装置の製造方法。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図３は本発明の実施の形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の製造装置の正面から見た概念図、図４は該製造装置の上方から見た概念図である。製造装置は、中央に配置された蒸着室Ａと、その両側に配置された予備室Ｂ（第１予備室）及び予備室Ｃ（第２予備室）とからなる。蒸着室Ａは蒸着が行われる部屋であり、蒸着室ＡにおいてＥＬ基板１３とマスク１１Ａ又はマスク１１Ｂとの位置合わせが行われ、位置合わせされたＥＬ基板１３に対してマスク１１Ａ又は１１Ｂをとおして蒸着が行われる。予備室Ｂ、Ｃはマスク１１Ａ又は１１Ｂをそれぞれマスク支持部材１２Ａ又は１２Ｂに装着する部屋であり、装着されたマスク１１Ａ又は１１Ｂは蒸着室Ａに運ばれる。
【００２２】
蒸着室Ａにおいては、マスク支持部材１２Ａに支持されたマスク１１Ａ及び基板支持部材１４に支持されたＥＬ基板１３に対して蒸着材料が収容された蒸着源１０から真空条件下で蒸着が行われ、ＥＬ基板１３上に所定パターンの層が形成される。即ち、図５に示すようにマスク１１の開口Ｄを通してＥＬ基板１３上に蒸着物質が飛着し、層Ｅ１が形成される。マスク１１を異なるパターンを有するものに変えて蒸着を行うことによりＥ２、Ｅ３のように層が形成されて、図１、２に示すようなＲ層、Ｇ層及びＢ層がストライプ状に形成される。
【００２３】
蒸着される層の厚さはセンサ３０で計測監視することにより所望の値に制御される。３１はシャッタである。４０は図示しないが、ゲートバルブを備え、蒸着室Ａと予備室Ｂ、Ｃとを気密に隔離して蒸着室Ａにおける蒸着に必要な真空状態を形成することを可能にするとともに、マスク１１Ａ、１１Ｂ及びマスク支持部材１２Ａ、１２Ｂを移動するための扉を有する仕切である。
【００２４】
図６はＥＬ基板１３に対してマスク１１を位置合わせする位置合わせ手段を示す。位置合わせ手段はコンタクトホール１５とボールプランジャ１６からなり、マスク支持部材１２にはコンタクトホール１５が形成され、基板支持部材１４にはボールプランジャ１６が設けられる。この逆でもよい。基板支持部材１４に対してマスク支持部材１２を相対的に移動させることにより、コンタクトホール１５にボールプランジャ１６が係合して、基板支持部材１４に対してマスク支持部材１２が正確に位置設定される。周知のように、ブールプランジャ１６は弾性的に付勢されており、コンタクトホール１５との係合で、μｍオーダーの精度の位置合わせが行われる。ＥＬ基板１３は基板支持部材１４に対して、マスク１１はマスク支持部材１２に対してそれぞれ正確に位置決めされ装着されているので、前記位置合わせ手段により、マスク１１はＥＬ基板１３に対して正確に位置決めされる。
【００２５】
次に、発光層４を構成する赤色発光層の形成を第１蒸着工程とし、発光層４を構成する緑色発光層の形成を第２蒸着工程とする例について説明するが、第１蒸着工程と第２蒸着工程は、これらの工程に限定されず、異なるマスク１１を用いて前後して実施される任意の２蒸着工程を言う。
【００２６】
図３における蒸着室４内のマスク１１Ａは前記に説明したようにＥＬ基板１３に対して位置設定されている。図示の状態で蒸着に必要な真空状態が形成され、蒸発源１０から層形成材料を蒸発させる蒸着が行われる。
【００２７】
正孔輸送層３は１回の蒸着工程により形成される。正孔輸送層３を形成し、次に、発光層４を形成する蒸着工程（第１蒸着工程）では、正孔輸送層３の形成用のマスク１１がＲ層、Ｇ層及びＢ層に共通のものであるのに対して発光層４の形成用のマスク１１はＲ層形成用と、Ｇ層形成用と、Ｂ層形成用とが異なるので、正孔輸送層３の形成後にマスク１１Ａをマスク１１Ｂ（第１マスク）に切り換えて蒸着が行われる。
【００２８】
モータ５０Ａによりクランクシャフト１９Ａ、アーム１８Ａを介して保持部材４１Ａを駆動し、マスク１１Ａを蒸着室Ａから予備室Ｃに移動させる。そして、モータ５０Ｂで、クランクシャフト１９Ｂ、アーム１８Ｂ及び保持部材４１Ｂを駆動しマスク支持部材１２Ｂ（第１マスク支持部材）を移動させることにより、予備室Ｂに用意されているマスク１１Ｂを蒸着室Ａに移動させる。蒸着室Ａにおいて、ＥＬ基板１３に対して位置合わせされたマスク１１Ｂを用いて蒸着を行うことにより赤色発光層が形成される。赤色発光層の形成が終了したら、予備室Ｃに用意されている緑色発光層用マスク１１（第２マスク）及びマスク支持部材１２Ａ（第２マスク支持部材）を蒸着室Ａに移動させる。蒸着室Ａに設定されたマスク１１を用いて蒸着を行い緑色発光層が形成される。このような蒸着工程を繰り返すことにより青色発光層が形成されて、赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層からなる発光層４が形成される。
【００２９】
電子輸送層５及び電極６の形成には共通のマスク１１が用いられ、青色発光層の形成後に、前記に説明したマスク交換を行い、共通のマスク１１を用い、蒸発源１０を切り換えて蒸着を行うことにより電子輸送層５及び電極６が形成される。
【００３０】
なお、基板支持部材１４はモータ５０Ｃにより定位置において上下に駆動され、マスク支持部材１２との係合、離脱が行われる。ＥＬ基板１３とマスク１１とはモータ５０Ａ、５０Ｂを制御して、ボールプランジャ１６をコンタクトホール１５に係合させることにより正確な位置関係で設定される。
【００３１】
前記したように、正孔輸送層３、電子輸送層５及び電極６を形成するためのマスク１１はＲ、Ｇ、Ｂに共通したパターンを有し、発光層４を形成するためのマスク１１は、赤色発光層形成用と、緑色発光層形成用と、青色発光層形成用とで異なったパターンを有するが、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光に対する視感度の違いや発光材料の発光効率の違いに対する補正のために、正孔輸送層３、電子輸送層５及び電極６を形成するための共通マスク１１並びに発光層４を形成するためのマスク１１では、例えば、Ｇ用マスクの開口Ｄ（図５に示す）の面積を他よりも大きくするように、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用マスクの少なくとも１種類の開口Ｄの面積を他と異ならせることが望ましい。
【００３２】
図７は本発明により製造された有機エレクトロルミネッセンス素子を有するディスプレイ装置の例を示す。
【００３３】
ディスプレイ装置は、マトリク配列された発光セルＰＸを有する有機エレクトロルミネッセンス素子６０、輝度信号回路６１及び制御回路６２を備え、輝度信号回路６１及び制御回路６２により時系列に信号電圧を印加し、これら回路と有機エレクトロルミネッセンス素子６０間の配線の交差位置において発光セルＰＸを発光させる。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１又は４の発明により、蒸着室の両側に配置された予備室を利用して、マスクを用意し、両側の予備室から交互にマスクを交換することにより、効率よく蒸着工程を実施することができる。
【００３５】
請求項２又は３の発明により、ＥＬ基板とマスクの位置合わせがマスクの簡単な移動制御により高い精度で行われる。従って、低いコストで高精度の加工を可能とする製造設備が実現される。
【００３６】
請求項５の発明により、有機エレクトロルミネッセンス素子を有するフルカラーディスプレイ装置の製造が可能になる。
【００３７】
請求項６の発明により、色バランスの良好なディスプレイ装置の製造が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機エレクトロルミネッセンス素子の層構成を示す図である。
【図２】有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する各層の面上の配置を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子を有するディスプレイ装置の製造装置の正面から見た概念図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子を有するディスプレイ装置の製造装置の上方から見た概念図である。
【図５】蒸着工程を説明する図である。
【図６】ＥＬ基板に対してマスクを位置合わせする位置合わせ手段を示す図である。
【図７】本発明により製造された有機エレクトロルミネッセンス素子を有するディスプレイ装置の例を示す図である。
【符号の説明】
１０　蒸発源
１１　マスク
１２　マスク支持部材
１３　ＥＬ基板
１４　基板支持部材
１５　コンタクトホール
１６　ボールプランジャ
１７　レール
１８Ａ、１８Ｂ　アーム
１９Ａ、１９Ｂ　クランクシャフト
３０　センサ
４０　仕切
４１Ａ、４１Ｂ　保持部材
５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ　モータ
【図１】
2004055198.tif 000003
【図２】
2004055198.tif 000004
【図３】
2004055198.tif 000005
【図４】
2004055198.tif 000006
【図５】
2004055198.tif 000007
【図６】
2004055198.tif 000008
【図７】
2004055198.tif 000009