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技術 薄膜作製装置及び発光装置の作製方法

出願人 株式会社半導体エネルギー研究所
発明者 青山智哉鶴目卓也田中幸一郎
出願日 2010年4月16日 (10年8ヶ月経過) 出願番号 2010-094656
公開日 2011年11月10日 (9年1ヶ月経過) 公開番号 2011-228033
状態 特許登録済
技術分野 エレクトロルミネッセンス光源
主要キーワード アイセーフレーザ 酸化アルミ膜 Krレーザ 基板縦 減衰部分 発光待機 ビームプロファイラー 薄膜作製装置
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2011年11月10日)のものです。
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図面 (18)

課題

異なる色を発光する画素を有する発光装置の作製において、画素の大きさ、間隔の異なる発光装置を同一装置にて、ダウンタイムなく作製する作製装置、および当該作製装置を使った発光装置の作製方法を提供する。

解決手段

レーザビームを複数に分岐させ、照射面において同一間隔で一列に並べ、製造対象仕様に合わせて回転させる作製装置により、いかなる画素間隔の発光装置の作製にも対応できる。画素の大きさの変更にはレーザビームの投影レンズ倍率を変えるなどして対応する。これにより、異なる大きさと間隔の画素を有する発光装置の作製を、同一装置の簡易設定変更のみで可能にできる。

概要

背景

近年、エレクトロルミネッセンス(Electro Luminescence)を利用した発光素子研究開発が盛んに行われている。これらの発光素子は一対の電極間発光性物質を含む層を挟んだ構成を有し、その一対の電極間に電圧印加して、発光性の物質から発光を得るものである。

エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子は、薄型軽量に作製できること、非常に速い応答速度を示すことなどの優れた特徴を有している。このような自発光型の発光素子には様々な用途がある。液晶素子に比べ高い視認性を有し、バックライトを要しないため、当該発光素子は、例えば次世代のフラットパネルディスプレイ画素に適用できるとして注目されている。

また、エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子を用いれば、大面積な面状の発光装置を形成することも容易である。このことは、白熱電球LEDに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色である。加えて、当該発光素子の発光効率が白熱電球や蛍光灯よりも高いという試算から、次世代の照明器具に好適であるとして注目されている。

エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子は、発光性の物質に有機化合物を用いるか、無機化合物を用いるかによって大別できる。前者の場合、エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子は以下の如く発光する。発光性の物質を含む層を挟む一対の電極に電圧を印加し、一方の電極から電子を、他方の電極から正孔を当該層に注入する。本明細書中において、当該一対の電極に挟まれた層のことをEL(Electro Luminescenceの略)層と呼称する。EL層に注入された電子と正孔が再結合し、エネルギーを生成する。一対の電極に挟まれた発光性の有機化合物はこのエネルギーにより励起され、基底状態に戻る際に発光する。

ところで発光性の物質はその構造、構成により様々な色を発光でき、例えばRGB(赤、緑、青)といった三原色の光を発する発光性の物質をそれぞれ画素ごとに塗り分ければ、フルカラーディスプレイを作製できる。最近では、RGBにW(白)を加えた4色のものや、シアンマゼンタイエローなどの色を使用してフルカラーを実現する方法も考案されている。1つのディスプレイの画素全体を白で作製し、フィルターで着色する方法も提案されているが、この方法だとフィルターによる減光の影響で全発光量の3割から5割程度しか利用できないため、様々な色を発光できるエレクトロルミネッセンスの特徴を生かし切れない欠点がある。このような背景から本技術を利用したフルカラーディスプレイは、発光性の物質を画素ごとに塗り分ける方式を採用するのが好ましいとされている。

一般には、所望の位置に開口部を有するメタルマスクを発光装置に隣接させ、蒸着法にて当該開口部に対応する場所に発光性の物質の膜を形成する手法がとられている。たとえば、赤色の発光性の物質の膜を発光装置に形成するのであれば、当該発光装置の赤色の画素に対応する位置にメタルマスクの開口部を配置し、蒸着処理を行う。しかし、本方式はメタルマスクの再利用が困難であることや、メタルマスクの大きさに制限があるなど、コストやディスプレイの大面積化に難点がある。

このような技術的な問題から、いくつかの新しい塗り分け方式が考案されている。例えば、透光性のある基板上に光を熱に変換する変換層を形成し、さらにその上に発光性の物質を含む材料層を形成したドナー基板と呼ばれるものを利用する方式がある。当該ドナー基板は、液晶ディスプレイなどの基板に採用されている大型のガラス基板を用いて作製できるため、基板の大型化に有利である。また、メタルマスクとは異なり、再利用が容易なため、省資源化低コスト化に寄与する。当該ドナー基板とディスプレイとなる基板を対向させた状態で、光をドナー基板に局所的に照射することで部分的に材料層を発熱させ、発熱部を昇華蒸発、またはそれに準ずる現象にて飛ばし、対向する基板に転置する方式が考案されている(特許文献1)。その他にも類似の技術が考案されているが、局所的にエネルギーを与えて発光性の物質を転置するという思想は同じである。

光を局所的に当てるのに適した装置には例えばレーザがある。これをドナー基板の所望の位置に照射し、走査させることでディスプレイ全体に渡り処理ができる。しかしながら、1つのレーザビームで処理すると膨大な処理時間を要するため現実的ではない。そこで一般的には、レーザビームを複数に分岐する方式や、レーザそのものを複数用いる方式や、それらを組み合わせた方式などが採用されている(特許文献2、特許文献3)。レーザビームを複数に分岐する方式には、ハーフミラーを多数用いるものや、光の回折現象を利用したものなどがある。生産性を高めるためには画素の密度に合わせて、複数のレーザビームを高密度に配列させることが重要である。

概要

異なる色を発光する画素を有する発光装置の作製において、画素の大きさ、間隔の異なる発光装置を同一装置にて、ダウンタイムなく作製する作製装置、および当該作製装置を使った発光装置の作製方法を提供する。レーザビームを複数に分岐させ、照射面において同一間隔で一列に並べ、製造対象仕様に合わせて回転させる作製装置により、いかなる画素間隔の発光装置の作製にも対応できる。画素の大きさの変更にはレーザビームの投影レンズ倍率を変えるなどして対応する。これにより、異なる大きさと間隔の画素を有する発光装置の作製を、同一装置の簡易設定変更のみで可能にできる。

目的

したがって、その目的は、発光性の物質を発光装置に転置させる技術において、複数のレーザビームの走査の間隔、及び大きさを独立に変化させ当該発光装置の設計仕様に合わせて処理出来る方法、及び装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
0件

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請求項1

レーザと、前記レーザから出力された第一のレーザビームを複数に分岐させ、照射面において同一間隔で一列に並べ、第二のレーザビームとする光学系と、前記照射面を有する照射対象を搭載するステージと、前記照射面において前記第二のレーザビームを前記照射面に垂直な軸を中心に前記ステージに対して相対的に回転させる回転部と、前記ステージに対し、前記第二のレーザビームを前記照射面に平行な面内において相対的に移動させる移動部と、を有し、前記光学系は、前記照射面における前記第二のレーザビームのサイズを変更する駆動部を有することを特徴とする発光装置作製装置

請求項2

請求項1記載の光学系は、レーザビーム分岐用光学系と、レーザビーム整形用マスクと、前記レーザビーム整形用マスクの像を投影する投影レンズと、投影倍率を変更する駆動部と、を有することを特徴とする発光装置の作製装置。

請求項3

請求項1記載の光学系は、レーザビーム分岐用光学系と、レーザビーム整形用マスクと、前記レーザビーム整形用マスクの像を投影する投影レンズと、投影倍率を変更する駆動部と、を有し、前記レーザビーム整形用マスクは、前記第二のレーザビームを構成する複数のレーザビームに対し各々開口部を有し、前記開口部は、前記レーザビーム整形用マスクに対し、相対的に自転することを特徴とする発光装置の作製装置。

請求項4

請求項1乃至請求項3のいずれか一において、前記レーザは、ArレーザKrレーザエキシマレーザ、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、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザのうち一種または複数種であることを特徴とする発光装置の作製装置。

請求項5

光吸収層を介し最表面に材料層を有する第1の基板と、被成膜面画素マトリクスを有する第2の基板と、を前記材料層と前記画素マトリクスとを内側にして対向させて配置し、複数のレーザビームを、開口部を有するレーザビーム整形用マスクと、投影レンズとを介し、前記光吸収層を含む面において直線上に等間隔で配列し、前記複数のレーザビームを回転させ、前記画素マトリクスの配列と平行に射影した間隔を前記画素マトリクスの有する画素の間隔の倍数とし、前記複数のレーザビームは前記第1の基板を透過し、前記光吸収層は前記複数のレーザビームを吸収し、前記第1の基板の側から前記複数のレーザビームを前記光吸収層に照射しつつ、前記複数のレーザビームを前記第1の基板と前記第2の基板に対して相対的に移動させ、前記材料層の一部を前記被成膜面に転置させ、前記開口部の幅は前記画素の幅により変更されることを特徴とする発光装置の作製方法

請求項6

光吸収層を介し最表面に材料層を有する第1の基板と、被成膜面に画素マトリクスを有する第2の基板と、を前記材料層と前記画素マトリクスとを内側にして対向させて配置し、複数のレーザビームを、開口部を有するレーザビーム整形用マスクと、投影レンズとを介し、前記光吸収層を含む面において直線上に等間隔で配列し、前記複数のレーザビームを回転させ、前記画素マトリクスの配列と平行に射影した間隔を前記画素マトリクスの有する画素の間隔の倍数とし、前記複数のレーザビームは前記第1の基板を透過し、前記光吸収層は前記複数のレーザビームを吸収し、前記第1の基板の側から前記複数のレーザビームを前記光吸収層に照射しつつ、前記複数のレーザビームを前記第1の基板と前記第2の基板に対して相対的に移動させ、前記材料層の一部を前記被成膜面に転置させ、前記投影レンズの投影倍率は前記画素の幅により変更されることを特徴とする発光装置の作製方法。

請求項7

請求項5または請求項6記載の開口部は、前記レーザビーム整形用マスクに対し相対的に自転し、前記画素の幅を前記複数のレーザビームでそれぞれ覆うことを特徴とする発光装置の作製方法。

技術分野

0001

本発明の一形態は、被成膜面薄膜を形成するための製造装置係り、例えば有機発光媒体を用いた発光素子を作製することが可能な製造装置に関する。また、本発明に係る他の一形態は、有機発光媒体を用いた発光素子の作製方法に関する。

背景技術

0002

近年、エレクトロルミネッセンス(Electro Luminescence)を利用した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これらの発光素子は一対の電極間発光性物質を含む層を挟んだ構成を有し、その一対の電極間に電圧印加して、発光性の物質から発光を得るものである。

0003

エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子は、薄型軽量に作製できること、非常に速い応答速度を示すことなどの優れた特徴を有している。このような自発光型の発光素子には様々な用途がある。液晶素子に比べ高い視認性を有し、バックライトを要しないため、当該発光素子は、例えば次世代のフラットパネルディスプレイ画素に適用できるとして注目されている。

0004

また、エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子を用いれば、大面積な面状の発光装置を形成することも容易である。このことは、白熱電球LEDに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色である。加えて、当該発光素子の発光効率が白熱電球や蛍光灯よりも高いという試算から、次世代の照明器具に好適であるとして注目されている。

0005

エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子は、発光性の物質に有機化合物を用いるか、無機化合物を用いるかによって大別できる。前者の場合、エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子は以下の如く発光する。発光性の物質を含む層を挟む一対の電極に電圧を印加し、一方の電極から電子を、他方の電極から正孔を当該層に注入する。本明細書中において、当該一対の電極に挟まれた層のことをEL(Electro Luminescenceの略)層と呼称する。EL層に注入された電子と正孔が再結合し、エネルギーを生成する。一対の電極に挟まれた発光性の有機化合物はこのエネルギーにより励起され、基底状態に戻る際に発光する。

0006

ところで発光性の物質はその構造、構成により様々な色を発光でき、例えばRGB(赤、緑、青)といった三原色の光を発する発光性の物質をそれぞれ画素ごとに塗り分ければ、フルカラーディスプレイを作製できる。最近では、RGBにW(白)を加えた4色のものや、シアンマゼンタイエローなどの色を使用してフルカラーを実現する方法も考案されている。1つのディスプレイの画素全体を白で作製し、フィルターで着色する方法も提案されているが、この方法だとフィルターによる減光の影響で全発光量の3割から5割程度しか利用できないため、様々な色を発光できるエレクトロルミネッセンスの特徴を生かし切れない欠点がある。このような背景から本技術を利用したフルカラーディスプレイは、発光性の物質を画素ごとに塗り分ける方式を採用するのが好ましいとされている。

0007

一般には、所望の位置に開口部を有するメタルマスクを発光装置に隣接させ、蒸着法にて当該開口部に対応する場所に発光性の物質の膜を形成する手法がとられている。たとえば、赤色の発光性の物質の膜を発光装置に形成するのであれば、当該発光装置の赤色の画素に対応する位置にメタルマスクの開口部を配置し、蒸着処理を行う。しかし、本方式はメタルマスクの再利用が困難であることや、メタルマスクの大きさに制限があるなど、コストやディスプレイの大面積化に難点がある。

0008

このような技術的な問題から、いくつかの新しい塗り分け方式が考案されている。例えば、透光性のある基板上に光を熱に変換する変換層を形成し、さらにその上に発光性の物質を含む材料層を形成したドナー基板と呼ばれるものを利用する方式がある。当該ドナー基板は、液晶ディスプレイなどの基板に採用されている大型のガラス基板を用いて作製できるため、基板の大型化に有利である。また、メタルマスクとは異なり、再利用が容易なため、省資源化低コスト化に寄与する。当該ドナー基板とディスプレイとなる基板を対向させた状態で、光をドナー基板に局所的に照射することで部分的に材料層を発熱させ、発熱部を昇華蒸発、またはそれに準ずる現象にて飛ばし、対向する基板に転置する方式が考案されている(特許文献1)。その他にも類似の技術が考案されているが、局所的にエネルギーを与えて発光性の物質を転置するという思想は同じである。

0009

光を局所的に当てるのに適した装置には例えばレーザがある。これをドナー基板の所望の位置に照射し、走査させることでディスプレイ全体に渡り処理ができる。しかしながら、1つのレーザビームで処理すると膨大な処理時間を要するため現実的ではない。そこで一般的には、レーザビームを複数に分岐する方式や、レーザそのものを複数用いる方式や、それらを組み合わせた方式などが採用されている(特許文献2、特許文献3)。レーザビームを複数に分岐する方式には、ハーフミラーを多数用いるものや、光の回折現象を利用したものなどがある。生産性を高めるためには画素の密度に合わせて、複数のレーザビームを高密度に配列させることが重要である。

先行技術

0010

特開2007−173145
特開2009−87930
特開2009−212083

発明が解決しようとする課題

0011

レーザやそれに準ずる光を用いた発光性の物質の塗りわけ方式は、大型の発光装置を容易に作製できること、メタルマスクを不要にするため省資源化や低コスト化に有利であること、など大きな利点を有している。しかしながら、ディスプレイ製品に代表される発光装置はその用途により多彩な画素サイズ、隣接する画素の間隔などを有するため、同一の作製装置にて当該塗り分けを行うには、複数のレーザビームの大きさや間隔を可変としなくてはならない点で難がある。複数のレーザビームの大きさと間隔は、それぞれ独立に調整しなくてはならないため、製品切り替えのたびに煩雑な調整を必要とするなどの問題があった。この問題は、特に複数のレーザビームを高密度に配列させたときに顕著となり、このような状態で、レーザビームの大きさや間隔を変えることは非常に困難であった。

0012

本発明は、このような技術的背景のもとでなされたものである。したがって、その目的は、発光性の物質を発光装置に転置させる技術において、複数のレーザビームの走査の間隔、及び大きさを独立に変化させ当該発光装置の設計仕様に合わせて処理出来る方法、及び装置を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

0013

本発明の薄膜作製装置は、レーザと、レーザから出力された第一のレーザビームを複数に分岐させ、照射面において同一間隔に一列に並ぶ第二のレーザビームとする光学系と、照射面を有する照射対象を搭載するステージと、照射面において第二のレーザビームを照射面に垂直な軸を中心にステージに対して相対的に回転させる回転部と、ステージに対して、第二のレーザビームを照射面に平行な面内において相対的に移動させる移動部と、を有し、当該光学系は、照射面におけるレーザビームのサイズを変更する駆動部を有することを特徴とする。

0014

本発明で用いる光学系は、例えば、レーザビーム分岐用光学系と、レーザビーム整形用マスクと、レーザビーム整形用マスクの像を投影する投影レンズと、投影倍率を変更する駆動部と、を有することを特徴とする。

0015

本発明で用いる光学系は、例えば、レーザビーム分岐用光学系と、レーザビーム整形用マスクと、レーザビーム整形用マスクの像を投影する投影レンズと、投影倍率を変更する駆動部と、を有し、レーザビーム整形用マスクは、第二のレーザビームを構成する複数のレーザビームに対し各々開口部を有し、それらの開口部は、レーザビーム整形用マスクに対し、相対的に回転することを特徴とする。

0016

本発明で用いるレーザは、ArレーザKrレーザエキシマレーザ、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、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザのうち一種または複数種であることを特徴とする。

0017

本発明は、上述した薄膜作製装置に加え、当該薄膜作製装置を利用した発光装置の作製方法も包含している。すなわち、本発明の係る発光装置の作製方法は、光吸収層を介し最表面に材料層を有する第1の基板と、被成膜面に画素マトリクスを有する第2の基板と、を材料層と画素マトリクスとを内側にして対向させて配置し、複数のレーザビームを、開口部を有するレーザビーム整形用マスクと、投影レンズとを介し、光吸収層を含む面において直線上に等間隔で配列し、複数のレーザビームを回転させ、画素マトリクスの配列と平行に射影した間隔を画素マトリクスの有する画素の間隔の倍数とし、複数のレーザビームは第1の基板を透過し、光吸収層は複数のレーザビームを吸収し、第1の基板の側から複数のレーザビームを光吸収層に照射しつつ、複数のレーザビームを第1の基板と第2の基板に対して相対的に移動させ、材料層の一部を被成膜面に転置させ、開口部の幅は画素の幅により変更されることを特徴とする。

0018

本発明は、レーザビーム整形用マスクの開口部がレーザビーム整形用マスクに対して相対的に回転(自転)し、画素マトリクスの有する画素の幅をそれぞれのレーザビームで覆う工程を有していても良い。

0019

本発明の他の発光装置の作製方法は、光吸収層を介し最表面に材料層を有する第1の基板と、被成膜面に画素マトリクスを有する第2の基板と、を材料層と画素マトリクスとを内側にして対向させて配置し、複数のレーザビームを、開口部を有するレーザビーム整形用マスクと、投影レンズとを介し、光吸収層を含む面において直線上に等間隔で配列し、複数のレーザビームを回転させ、画素マトリクスの配列と平行に射影した間隔を画素マトリクスの有する画素の間隔の倍数とし、複数のレーザビームは第1の基板を透過し、光吸収層は複数のレーザビームを吸収し、第1の基板の側から複数のレーザビームを光吸収層に照射しつつ、複数のレーザビームを第1の基板と第2の基板に対して相対的に移動させ、材料層の一部を被成膜面に転置させ、投影レンズの投影倍率は画素の幅により変更されることを特徴とする。

0020

本発明は、レーザビーム整形用マスクの開口部がレーザビーム整形用マスクに対して相対的に回転(自転)し、画素マトリクスの有する画素の幅をそれぞれのレーザビームで覆う工程を有していても良い。

0021

なお、本明細書中において、転置とは、当該発熱部が、昇華、蒸発、液化、変形またはそれらの現象の2つ以上を伴い飛ばされて、基板間を移動することを指す。本方式は局所的に材料層を転置させることができるため、画素領域のみを狙った転置が可能であり、ドナー基板を複数種類用意することで、RGBなどの塗り分けも容易である。

0022

また、本明細書中において、基板とは面を有するものであればよく、例えば、可とう性を有するフィルムなどをさしてもよい。

発明の効果

0023

本発明を適用することにより、エレクトロルミネッセンスを利用する、発光性の材料の異なる画素を有するフルカラーディスプレイやそれに類似する発光装置、例えば色調を変化させることのできる照明などの作製において、同一装置を使って、画素の大きさ、間隔の異なる発光装置の作製をダウンタイムなく行うことが可能となる。また、本発明は、容易に大面積基板に適用可能であるため、製品の自由度が大幅に拡大する。

0024

また、本発明を適用することにより、メタルマスクを利用することが無くなるため、コスト面、省資源などの効果が甚大である。また、本発明で利用するドナー基板はリサイクル可能であること、さらにエネルギービームを局所的に照射するため、ドナー基板と発光装置の位置関係をずらして繰り返して使えることから、工程削減、発光性の材料の節約などの効果がある。

図面の簡単な説明

0025

本発明に係る薄膜作製装置の例を示す図。
ドナー基板の一例を示す図。
本発明に係る成膜工程の断面を示す模式図。
本発明に係る成膜工程を説明する図。
本発明に係る成膜工程を説明する図。
本発明に係る薄膜作製装置の例を示す図。
発光素子の例を示す図。
発光素子の例を示す図。
パッシブマトリクス型発光装置の平面図および断面図の例。
パッシブマトリクス型発光装置の斜視図の一例。
パッシブマトリクス型発光装置の平面図の一例。
アクティブマトリクス型発光装置の平面図および断面図の一例。
本発明に係る薄膜作製装置の例を示す図。
電子機器の例を示す図。
電子機器の例を示す図。
本発明に係る成膜工程を説明する図。
本発明に係る光整形マスクの例を示す模式図。

実施例

0026

本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の主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うることは、当業者であれば容易に可能である。したがって、本発明は以下に示す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、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる場合がある。

0027

(実施の形態1)
本発明に係る薄膜作製装置、その作製工程において用いるドナー基板、および、その作製方法を、図1図2を用いて説明する。

0028

図2はドナー基板の一例である。図2において、支持基板であり、本発明で用いるレーザビームに対し透光性を有する第1の基板101上に光吸収層102が形成されている。光吸収層102の上には発光性の材料層103が形成されている。これらの層は直接接していてもよいし、間に別の層を介していてもよい。

0029

次いで、当該ドナー基板の作製方法の例を示す。第1の基板101は、光吸収層102、材料層103などの支持基板である。発光装置の作製工程において、第1の基板101の側から光吸収層102に光を照射する必要があるため、第1の基板101は、使用する光をよく透過させるものであることが好ましい。第1の基板101には、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。

0030

第1の基板101上に光吸収層102を形成する。光吸収層102は発光装置の作製工程において、材料層103を加熱するために照射する光を吸収して熱へと変換する層である。光吸収層102は、照射される光に対し、70%以下の低反射率、また、高吸収率を示すことが好ましい。また、光吸収層102は、それ自体が熱によって変化しないように、耐熱性に優れたものであることが好ましい。光吸収層102に好適な材料の種類は、吸収させる光の波長により変化する。例えば、半導体レーザ波長域である波長800nm前後の光に対しては、モリブデン窒化タンタルチタンタングステンなどを用いることが好ましい。また、アイセーフレーザの波長域である波長1300nm前後の光に対しては、窒化タンタル、チタンなどを用いることが好ましい。

0031

また、モリブデン膜およびタングステン膜は、例えば、膜厚400nmとした場合、波長800nm以上900nm以下の光に対して60%以下の反射率を示すため、光吸収層として好適に用いることができる。

0032

光吸収層102は、種々の方法を用いて形成することができる。例えば、モリブデン、タンタル、チタン、タングステン、またはこれらの合金などを主成分とするターゲットを用い、スパッタリング法を用いて光吸収層102を形成することができる。また、光吸収層は一層に限らず複数の層により構成されていてもよい。

0033

光吸収層は、照射される光を透過しないものであることが好ましい。また、厚さ100nm以上2μm以下であることが好ましい。特に、光吸収層102の膜厚を200nm以上600nm以下とすることで、照射される光を効率良く熱に変換できる。光吸収層があまりにも薄すぎると、耐久性欠け、繰り返し用いることが難しくなる。また、あまりにも厚すぎると熱効率が悪いので工業的でない。

0034

なお、光吸収層102は、照射される光の一部を透過してもよい。この場合には、光を照射しても分解しない材料を、材料層103に用いることが好ましい。

0035

本実施の形態においては、厚さ200nm以上600nm以下のチタン膜を光吸収層として用いる。この光吸収層は、赤外領域の波長800nm以上2500nm以下に渡って、67%以下の反射率を示す。特に、800nm以上1250nm以下の波長領域においては60%以下の反射率を示す。また、300nm以上2500nm以下の波長領域において、ほぼ光を透過しない。加えて30%以上の光吸収率を示すため、光吸収層として好適に用いることができる。

0036

次いで、光吸収層102上に、発光性の材料を含む材料層103を形成する。材料層103は光吸収層102に局所的に与えられたエネルギーにより第2の基板に転置される層である。材料層103は複数の材料を含んでいてもよい。また、材料層103は、単層でもよいし、複数の層が積層されていてもよい。材料層を複数積層しエネルギーをマイクロ秒以下の短時間に集中させて与えることにより、積層構造をそのまま被成膜基板に転置することが可能である。

0037

材料層103は、種々の方法により形成される。例えば、乾式法である真空蒸着法、スパッタリング法等を用いることができる。また、湿式法であるスピンコート法スプレーコート法インクジェット法ディップコート法キャスト法ダイコート法ロールコート法ブレードコート法、バーコート法グラビアコート法、又は印刷法等を用いることができる。これら湿式法を用いて材料層103を形成するには、所望の材料を溶媒に溶解あるいは分散させ、溶液あるいは分散液を調整すればよい。溶媒は、材料を溶解あるいは分散させることができ、且つ当該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。湿式法を用いることにより材料の利用効率が高まり、省資源化や生産コストの削減を実現できる。

0038

なお、後の工程で被成膜基板である第2の基板上に形成されるEL層の厚さは、支持基板である第1の基板101上に形成された材料層103の厚さに依存する。そのため、材料層の厚さを制御することにより、EL層の厚さを制御することができる。なお、EL層の厚さが一様に保たれるのであれば、材料層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。

0039

なお、材料層103としては、有機化合物、無機化合物、又は、無機化合物を含有する有機化合物など、種々の材料を用いることができる。特に、有機化合物は無機化合物に比べ、低温気化する材料が多いため、光の照射により被成膜基板に転置することが容易であり、本発明の発光装置の作製方法に好適である。例えば、有機化合物としては、発光装置に用いられる発光材料キャリア輸送材料などが挙げられる。また、無機化合物としては、発光装置のキャリア輸送層キャリア注入層、電極などに用いられる金属酸化物金属窒化物ハロゲン化金属金属単体などがあげられる。

0040

図1は本発明に係る薄膜作製装置の一例である。図1(A)において、レーザ104から射出されたレーザビーム105をレーザビーム分岐用光学系106、レーザビーム整形用マスク107、レーザビームの投影レンズ108をそれぞれ介し、照射面111を有する照射対象を搭載するステージ109まで導くよう、各装置を配置している。光路の途中に、ミラーなどによるレーザビームの光路偏向手段や、パワーメータビームプロファイラーなどの各種測定装置を配置するための設備などを介在させても構わない。レーザビーム分岐用光学系106は、例えば、ハーフミラー106a、106b、ミラー106cで構成されている。図1においては回転軸112を中心にユニット115を回転させることで、レーザビームの光路を可変としている。ユニット115は、ミラー116、レーザビーム分岐用光学系106、レーザビーム整形用マスク107、レーザビームの投影レンズ108を一体とするものであり、照射面111において複数に分岐されたレーザビームを照射面111に垂直な軸を中心にステージ109に対して相対的に回転させる回転部となっている。
。レーザビームを分岐させているのは、タクトアップのためであり、レーザビームを使用する作製装置はこのような形態をとる場合が多い。特にディスプレイ作製装置のように大面積にわたり微細な処理を要するものには有効な手段である。本実施の形態では分岐数を3としたが、それ以外の分岐数でも構わない。本発明の趣旨の1つは、複数のレーザビームを高密度に配列させることにあるため、実際の分岐数はこれよりも増やす。ステージ109にドナー基板と被成膜基板を対向させたもの(これを以下、照射面111と称する)を搭載し、複数のレーザビームをドナー基板に照射することで被成膜基板に発光性の材料を転置する。照射位置の移動はステージ109をXYステージ110にて動作させることにより行う。XYステージ110は、ステージ109に対して、複数のレーザビームを照射面111に平行な面内において相対的に移動させる移動部である。このような構成により大面積基板全体に複数のレーザビームを照射することが可能となる。

0041

本発明においては、ディスプレイの設計仕様に対応させるため、分岐されたレーザビームのそれぞれのサイズや間隔を変更する駆動部が必要である。そのような駆動部の一例を図1に沿って説明する。図1(A)はそのような駆動部を有する装置の側面図、図1(B)は平面図である。まず、レーザビームの照射面111におけるサイズの変更について説明する。レーザビームのサイズの変更は例えばレーザビーム整形用マスク107の開口部の大きさを可変とすることで可能となる。例えば、レーザビーム整形用マスク107の当該開口部を成す部分に駆動部を内蔵させ、開口部の大きさを変えることが可能である。この方法の利点は、照射面111においてレーザビームの間隔が変わらないことにある。レーザビームの処理位置の間隔を照射面111において変えるには、回転軸112を中心にユニット115を回転させればよい。このようにすることで、画素マトリクス117に対して、レーザビームの配列方向が角度を持つため、レーザビームの間隔を変えたことと同様の効果を持たせることが出来る。このときXYステージ110を画素マトリクス117と平行に走査させることで、照射面111の広範囲にわたってレーザビームを照射することができる。あるいはレーザビーム整形用マスク107、レーザビームの投影レンズ108のステージ109からの距離を、駆動部113を用いて変更することによりレーザビーム整形用マスクの投影倍率が変化するので、これにより照射面111におけるレーザビームの大きさを変化させることが出来る。駆動部113には、照射面111とレーザビーム整形用マスク107の距離と、照射面111とレーザビームの投影レンズ108の距離を変更できる駆動系が内蔵されている。このとき、レーザビーム整形用マスク107と照射面111とは、投影レンズ108に対して共役の位置とする。しかし、レーザビーム整形用マスクや投影レンズの位置を変えると照射面111におけるレーザビームの間隔も変わるため、これについては回転軸112を中心にユニット115を回転させることで間隔dを変えて補正する。間隔dは照射面111におけるレーザビームの間隔を照射面111の有する画素マトリクス117と平行に射影させたものである。間隔dを画素の間隔の倍数とすると、すべてのレーザビームを画素の位置に合わせることが出来る。つまり画素の間隔に合わせてレーザビームの位置を変更することが可能となる。この装置構成では、レーザビームの照射位置が回転軸112を中心に回転するためレーザビームの形(ビームスポットの形状)は円形であることが好ましい。これにより回転によるレーザビームの形状の変形の影響が出なくなる。

0042

これまでの説明ではレーザビーム整形用マスク107の開口部を円形としたが、レーザビーム整形用マスク107に開口部を回転(自転)させる機構を設けると、その他の形状でも影響なく本処理が可能となる。たとえば、レーザビーム整形用マスクの開口部を長方形とし、当該長方形の各辺の向きをいつも画素マトリクス117の配列と平行にすることで、再現性のよい処理を行うことが出来る。

0043

また、投影レンズ108は複数のレーザビームを1つのレンズ系にて照射面111に投影させるものであるが、これに限らず、例えば図13に示す投影レンズ1301のようにレーザビームの1つ1つにそれぞれ1つのレンズ系を設けても構わない。この場合は投影倍率を変化させてもレーザビームの間隔が変化しないため、調整のアルゴリズム簡易になり好ましい。

0044

また、レーザビームの分岐手段において、本実施の形態ではハーフミラー106a、106b、ミラー106cを用いたが、これに限らず光の回折現象を利用したものや、光導波路を分岐させて利用したものやそれらの組み合わせなどを用いても良い。たとえば、回折光学素子によりレーザビームを3つに分岐させ、開口部114a、114b、114cにそれぞれ入射させ、同様の処理を行うことができる。回折光学素子は非常に微細なビームパターンを形成できるため、とくに高密度にレーザビームを配列させるためには有効な手段である。しかしながら、複数のレーザビームの間隔とそれぞれのレーザビームのサイズの変更を独立に行うのは不得手であるため、本発明の一実施形態に係る構成と組み合わせて用いるのが好適である。

0045

なお、本明細書において、レーザビームのかわりにそれと同等の作用を有するフラッシュランプの光や電子ビームまたはそれに準ずるエネルギービームを用いることができる。レーザ104は、短時間で高エネルギーを与えられるものであればよいため、必ずしもレーザである必要はなく、例えば、強い光を短時間で出力可能ランプを用いてもよい。ランプを用いる場合は光の指向性に乏しいため直接マスクで光を分岐するなどの手段を用いてもよい。この場合、レーザビーム整形用マスクの代わりに、同様の機能を有する光整形用マスクを用いる。本明細書中において、光整形用マスクは、レーザビームの整形にも用いることができるものとする。以下に、本実施の形態に利用できるレーザやランプなどを列挙する。

0046

レーザビームの例として、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、銅蒸気レーザまたは金蒸気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、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点や、比較的安定した出力を得られる点で有利である。

0047

ランプの例として、キセノンランプメタルハライドランプのような放電灯ハロゲンランプタングステンランプのような発熱灯を用いることができる。また、これらの光源をフラッシュランプ(例えば、キセノンフラッシュランプクリプトンフラッシュランプなど)として用いてもよい。フラッシュランプは短時間(0.1ミリ秒乃至10ミリ秒)で非常に強度の高い光を繰り返し、大面積に照射することができるため、大型基板高速に処理できる点で有利である。また、発光時間の調節により光吸収層の加熱の制御もできる。また、フラッシュランプは寿命が長く、発光待機時の消費電力が低いため、ランニングコストを低く抑えることができる。

0048

なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

0049

(実施の形態2)
本実施の形態では、上記実施の形態とは異なる構成を有するドナー基板について説明する。なお、本実施の形態に示すドナー基板において、特に記載がない場合には、上記実施の形態と同様の材料及び作製方法によって形成するものとする。

0050

図3(A)に示したドナー基板は、第1の基板201として用いられるガラス基板上に、反射層203として、厚さ300nmのアルミニウム膜が形成されている。反射層203は、開口部を有している。反射層203上には、光吸収層205として厚さ200nmのチタン膜が形成されており、光吸収層205上に材料層209として厚さ50nmのAlq3が形成されている。反射層はレーザビーム端部のエネルギー減衰部を反射する役割を有する。レーザビームを照射するとどうしてもレーザビーム端部にてエネルギーの不足する部分が生じるため、その不足したエネルギーを材料層に伝えないようにこのような構成とする。すなわち、当該開口部はレーザビームの大きさよりも小さくする。これにより、さらに厚さの揃った材料層を形成することができる。

0051

次いで、ドナー基板より被成膜基板に材料層を転置する方法を示す。図3(B)に示すように、第1の基板201の材料層209を有する面を、被成膜基板である第2の基板211と対向するように配置する。第1の基板201と被成膜基板の距離は1〜50μmとする。

0052

ドナー基板である第1の基板と被成膜基板とは、できるだけ近づけて配置することが好ましい。ただし、光吸収層と被成膜基板の表面とが近すぎると、光吸収層からの輻射熱によって被成膜基板のEL層が加熱され、分解または結晶化してしまうことがあるため、開口部と重なる領域の光吸収層表面と、被成膜基板における成膜領域表面との距離は、1μm以上10μm以下であることが望ましい。このとき、第1の基板の最表面と被成膜基板の最表面は接していてもかまわない。このようにすると、基板間の距離を精密に制御できる点で有利である。

0053

次いで、第1の基板の裏面からYAGレーザを用いて赤外光を照射して、第2の基板211上にEL層217を形成する。レーザビームの大きさは、照射面において画素の幅に合わせて調節する。調整方法は実施の形態1に示したとおりであるが、本実施の形態の場合は、ドナー基板に開口部を有する反射層を形成しているため、開口部の幅よりも広く、本来の画素の幅よりも広いレーザビームを形成するほうが好ましい。これにより、レーザビームの端部の光が遮蔽され、その熱が材料層に伝わらないため、より一様な熱を材料層に与えることができる。この結果、厚さの揃った材料層を形成できる。複数のレーザビームを基板全体に渡り、所望の箇所に照射するためには、画素マトリクスの配列と平行な方向にXYステージを走査させることにより行う。その際、図1に示したユニット115の回転角を調整し、距離dを画素マトリクスの有する画素の間隔の倍数とする。

0054

図3(B)において、反射層203の開口部を通過した光は、光吸収層205において吸収され熱へと変換される。当該熱は、反射層203の開口部と重なる領域の材料層209を加熱する。その他、光吸収層205に隣接する反射層203を加熱するため、これによる影響を抑えるには、その間に断熱層を設けると良い。断熱層には用いる光に対して透光性を有する絶縁膜などを用いることが出来る。当該絶縁膜には、酸化珪素膜窒化珪素膜酸化窒化珪素膜酸化アルミ膜などを用いることができる。

0055

上より、本実施の形態に示すドナー基板を用いてEL層を形成することで、用いる光の減衰部分遮断することができるため、EL層を精度良くパターン形成できることが示された。

0056

なお本発明の実施の形態は、図3(A)に示したドナー基板以外の構成のものも用いることができる。光を部分的に吸収できる構成とすれば、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。例えば、光吸収層をパターニングする構成とすると、全面に光吸収層を形成する場合に比べ、光吸収層の面方向への熱伝導を抑制することができるため、より微細なEL層のパターン形成が可能となり、高精細な発光装置を作製することができる。

0057

本発明を適用することで、発光層のパターン形成が容易となるため、発光装置の作製も簡便となる。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。また、画素の大きさ、間隔の異なる様々な設計仕様の発光装置を同一装置にて作製可能となるため、発光装置の作製コストを削減することができる。また、仕様の異なる発光装置の作製に対し、本発明に係る薄膜作製装置はわずかな装置設定の変更にて対応可能であるため、装置のダウンタイムを大きく削減できる。

0058

なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

0059

(実施の形態3)
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した薄膜作製装置およびドナー基板を用いてフルカラー表示装置を作製する方法について説明する。

0060

実施の形態1及び2では、1種類の発光性の材料を形成する例を示したが、フルカラー表示装置を作製する場合には、複数の成膜工程に分けて、発光色の異なる発光層をそれぞれ異なる領域に形成する。

0061

フルカラー表示可能な発光装置の作製例を以下に説明する。ここでは、3色の発光層を用いる発光装置の例を示す。

0062

図2または図3(A)のいずれかに示すドナー基板を3枚用意する。それぞれのドナー基板には、それぞれ異なる材料を含む材料層を形成する。具体的には、赤色発光層用の材料層を設けた第1のドナー基板と、緑色発光層用の材料層を設けた第2のドナー基板と、青色発光層用の材料層を設けた第3のドナー基板とを用意する。

0063

また、第1の電極層が設けられた被成膜基板を1枚用意する。なお、隣り合う第1の電極層同士が短絡しないように、第1の電極層の端部を覆う隔壁となる絶縁物を設けることが好ましい。この場合、発光領域は、第1の電極層の当該絶縁物と重ならない部分となる。

0064

そして、被成膜基板と第1のドナー基板とを重ね、位置合わせをする。よって、両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。なお、第1のドナー基板には、光吸収層及び赤色発光層用の材料層が設けられているため、位置合わせのマーカ周辺の光吸収層及び赤色発光層用の材料層は予め除去しておくことが好ましい。

0065

つづいて、本発明に係る薄膜作製装置を使って発光層を被成膜基板に形成する例を図16図17に沿って説明する。図16(A)において、光吸収層の一部に吸収させる複数の光1802a、1802b、1802c、1802dは、照射面における形が円状で、等間隔Dで一列に並んでいる。赤色発光する画素の間隔dに合わせて角度θだけ回転させる。当該光の列を結ぶ直線を画素マトリクス1801に射影した光の間隔を画素の間隔dの倍数とすることで、複数の列に配置された赤色発光する画素Rを同時に処理できる。角度θは式Dcosθ = nd(nは正の整数)から算出できる。図16の例は、n=1の場合を示している。また、照射面における光の大きさを変えることができるため、画素の大きさに合わせて光の大きさを調整する。これらの操作により、複数の光1802a、1802b、1802c、1802dは複数の光1803a、1803b、1803c、1803dに変換され、画素マトリクス1801上を紙面の上下方向に走査させることで画素R上に赤色発光層用の材料層が形成される。当該光の形状が丸状ではなく、たとえば四角い形状であれば、画素の幅に合わせ、複数の光をそれぞれ自転させるとよい。図17に当該光の形状を四角くする例を示す。照射面における光の形状は、光整形用マスク1901の有する開口部1903a、1903b、1903c、1903dの形状と相似になる。従って、当該開口部の形状を所望の形状とすることで、照射面における光の形状を自由に設定できる。光整形用マスク1901を角度θだけ回転させると、開口部1903a、1903b、1903c、1903dもそれぞれ回転するため、回転機構1902a、1902b、1902c、1902dを角度−θだけ回転させ元に戻すことで、開口部の向きを画素の並びに合わせることができる。具体的には、長方形である開口部の各辺を、画素マトリクスの配列と平行になるように設置するとよい。また、各開口部1903a、1903b、1903c、1903dの大きさを可変とすることで画素の大きさに合わせて、照射面における各光の大きさを変更できる。あるいは光整形用マスクと投影レンズの位置関係を調整して、それらを変更してもよい。

0066

そして、第1のドナー基板の裏面側から光を走査させながら照射する。照射された光を、光吸収層が吸収することで、当該領域の光吸収層が発熱し、その発熱部と接している赤色発光層用の材料層が運動エネルギーを獲得して飛びだし、被成膜基板に設けられている第1の電極層上に転置される。1回目の発光層の形成を終えたら、第1のドナー基板は、被成膜基板と離れた場所へ移動させる。

0067

ドナー基板は局所的にエネルギーを与えられるため、一部の材料層がドナー基板に残る。当該ドナー基板は光を照射する場所をずらすことにより、数回の再利用が可能である。再利用できなくなったドナー基板は残留している材料層を洗浄により除去し、再度材料層を形成することで再生できる。

0068

次いで、被成膜基板と第2のドナー基板とを重ね、位置合わせをする。ドナー基板として反射層を有するものを使う場合は、第2のドナー基板には、第1のドナー基板とは異なる部分に反射層の開口部が形成されている。

0069

そして、第2のドナー基板の裏面側から光を照射する。照射された光を光吸収層が吸収することで、当該領域の光吸収層が発熱し、その発熱部と接している緑色発光層用の材料層が運動エネルギーを獲得して飛び出し、被成膜基板に設けられている第1の電極層上に転置される。2回目の発光層の形成を終えたら、第2のドナー基板は、被成膜基板と離れた場所へ移動させる。

0070

次いで、被成膜基板と第3のドナー基板とを重ね、位置合わせをする。ドナー基板として反射層を有するものを使う場合は、第3のドナー基板には、第1および第2のドナー基板とは異なる部分に反射層の開口部が形成されている。

0071

そして、第3のドナー基板の裏面側から光を照射して3回目の発光層の形成を行う。この工程を行う直前の被成膜基板の例を図4(A)の平面図に示す。絶縁物411は第一の電極層412の一部を覆うように形成されている。1、2回目の発光層の形成を終えているため、第1の膜(R)421、第2の膜(G)422、がストライプを形成している。これは図2に示した平坦で一様な光吸収層を有するドナー基板を使用した例である。これにより、レーザの走査された部分のすべての材料層が被成膜基板に転置されるため、切れ目のない膜が転置される。しかしながら、絶縁物411により画素間は電気的に遮断されているため、このような構成でも問題はない。

0072

そして、3回目の成膜により、第3の膜(B)423が形成される(図4(B))。照射された光が光吸収層において吸収されると、当該領域の光吸収層が発熱する。これによって、光吸収層の発熱部と接している青色発光層用の材料層が運動エネルギーを得て飛び出し、被成膜基板に設けられている第1の電極層上に3回目の成膜が行われる。3回目の成膜を終えたら、第3のドナー基板は、被成膜基板と離れた場所へ移動させる。

0073

こうして、第1の膜(R)421、第2の膜(G)422、第3の膜(B)423を一定の間隔をあけて選択的に形成する。そして、これらの膜上に第2の電極層を形成し、発光素子を形成する。

0074

以上の工程でフルカラー表示装置を作製することができる。

0075

図4では、反射層を有しないドナー基板の使用例を示したが、特にこの構成に限定されず、たとえばストライプ状の開口部を有する反射層と光吸収層の組み合わせとしても良い。この場合も、同じ発光色となる発光領域の間にも成膜が行われるが、絶縁物411の上に形成されるため、絶縁物411と重なる部分は発光領域とはならない。

0076

また、画素の配列も特に限定されず、図5(B)に示すように、1つの画素形状多角形、例えば六角形としてもよく、第1の膜(R)441、第2の膜(G)442、第3の膜(B)443を配置してフルカラー表示装置を実現してもよい。図5(B)に示す多角形の画素を形成するために、例えば、図5(A)に示す多角形の開口部432を有する反射層431、反射層431と光吸収層の間の熱伝導を抑えるために、反射層431上に設けられた断熱層、および開口部432に対応する領域に設けられた光吸収層を有するドナー基板を用いて、成膜すればよい。

0077

本発明を適用することで、多様な設計仕様を有する発光装置の発光素子を構成するEL層を同一装置にて容易に形成することができ、当該発光素子を有する発光装置の作製も簡便になる。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。

0078

なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

0079

(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明に係る薄膜作製装置の例について説明する。本実施の形態に係る薄膜作製装置の断面の模式図を図6に示す。

0080

図6において、成膜室801は、真空チャンバーであり、第1のゲート弁802、及び第2のゲート弁803を介し、他の処理室と連結している。また、成膜室801内には、第1の基板支持手段804である基板支持機構と、第2の基板支持手段805である被成膜基板支持機構と、を少なくとも有している。光源810は実施の形態1に示したもので、窓812を介して複数のレーザビームを射出可能である。光源810はXYステージ811により平面内を平行移動できるようになっている。

0081

つぎにドナー基板を作製する。まず、他の成膜室において、実施の形態2で示した構成で、反射層、光吸収層を有する第1の基板807上に、材料層808を形成する。本実施の形態において、支持基板である第1の基板807と材料層808は図3(A)に示したものに相当する。

0082

なお、材料層808の形成方法は乾式法や湿式法を用いることができる。乾式法には、例えば蒸着法がある。湿式法には、例えば、スピンコート法、印刷法、またはインクジェット法などを用いることができる。

0083

次いで、他の成膜室から材料層808の形成された第1の基板807を成膜室801に搬送し、第1の基板支持手段804にセットする。また、第1の基板807における材料層808の形成されている面と、被成膜基板である第2の基板809の被成膜面とが、対向するように、第1の基板807を基板支持機構に固定する。

0084

第2の基板支持手段805を移動させて、第1の基板807と第2の基板809の基板間隔が距離sとなるように近づける。なお、距離sは、第1の基板807上に形成された材料層808の表面と、第2の基板809の表面との距離で定義する。また、第2の基板809上に何らかの層(例えば、電極として機能する導電層や隔壁として機能する絶縁層等)が形成されている場合、距離sは、第1の基板807上の材料層808の表面と、第2の基板809上に形成された層の表面との距離で定義する。ただし、第2の基板809或いは第2の基板809上に形成された層の表面に凹凸を有する場合は、距離sは、第1の基板807上の材料層808の表面と、第2の基板809或いは第2の基板809上に形成された層の最表面との間の最も短い距離で定義する。ここでは、距離sを50μmとする。また、第2の基板809が石英基板のように硬く、ほとんど変形(反り、撓みなど)しない材料であれば、距離sは0mmを下限として近づけることができる。また、図6では基板間隔の制御は、基板支持機構を固定し、被成膜基板支持機構を移動させる例を示しているが、基板支持機構を移動させ、被成膜基板支持機構を固定する構成としてもよい。また、基板支持機構と被成膜基板支持機構の両方を移動させても良い。なお、図6では、第2の基板支持手段805を移動させて、第1の基板と第2の基板を近づけて距離sとした段階の断面を示している。

0085

また、基板支持機構及び被成膜基板支持機構は、上下方向だけでなく、水平方向にも移動させる機構としてもよく、精密な位置合わせを行う構成としてもよい。また、精密な位置合わせや距離sの測定を行うため、成膜室801にCCDなどのアライメント機構を設けてもよい。また、成膜室801内を測定する温度センサや、湿度センサなどを設けてもよい。

0086

つづいて光源810から光をドナー基板に照射する。光源810には、図1に示した機構を有する光学系などが含有されている。被成膜基板の画素の間隔や大きさなどについては、あらかじめ当該薄膜作製装置に情報として入力されているか、カメラを搭載しそれらを測定してもよい。画素の大きさは、たとえば駆動部113により調整できる。また、画素の間隔は、回転軸112により調整できる。これにより、短時間にドナー基板上の材料層808を局所的に加熱し、対向して配置された第2の基板809の被成膜面(図6では下面となる)に材料層が形成される。図6に示す薄膜作製装置において、材料層808をそのまま転置すれば良いため、膜厚モニターを設置しなくとも、第2の基板に膜厚均一性の高い成膜を行うことができる。また、従来の蒸着技術を用いた有機膜作製装置は、基板を回転させていたが、図6に示す本発明に係る薄膜作製装置は、被成膜基板を停止して成膜するため、割れやすい大面積のガラス基板への成膜に適している。また、図6に示す薄膜作製装置は、成膜中、ドナー基板も停止している。

0087

また、光源810は、短時間で高エネルギーを与えられるものであることが好ましい。例えば、レーザやランプを用いればよい。

0088

例えば、レーザビームとしては、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、銅蒸気レーザまたは金蒸気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、レーザ媒体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、出力が比較的安定している利点を有している。

0089

例えば、ランプとしては、キセノンランプ、メタルハライドランプのような放電灯、ハロゲンランプ、タングステンランプのような発熱灯を光源として用いることができる。また、これらの光源をフラッシュランプ(例えば、キセノンフラッシュランプ、クリプトンフラッシュランプなど)として用いてもよい。フラッシュランプは短時間(0.1ミリ秒乃至10ミリ秒)で非常に強度の高い光を繰り返し、大面積に照射することができるため、タクトアップには有効である。また、フラッシュランプは寿命が長く、発光待機時の消費電力が低いため、ランニングコストを低く抑えることができる。

0090

また、図6では、光源810を成膜室801の外に設置する例を示しているが、成膜室の内部に入れてもよい。

0091

なお、図6には、被成膜基板の成膜面が下方となるフェイスダウン方式の薄膜作製装置の例を示したが、フェイスアップ方式の薄膜作製装置を適用することもできる。フェイスアップ方式の場合、撓みやすい大面積のガラス基板をフラットな台に載せる、或いは複数のピンで支持することで基板のたわみをなくし、基板全面において均一な膜厚が得られる薄膜作製装置とすることができる。

0092

なお、図6は基板横置き方式の薄膜作製装置の例を示したが、基板縦置き方式の薄膜作製装置を適用することもできる。本明細書では、基板面が水平面に対して垂直に近い角度(70〜110°の範囲)にすることを基板の縦置きと呼ぶ。大面積のガラス基板などは撓みが生じやすいため、縦置きで搬送することが好ましい。

0093

また、本実施の形態に示した薄膜作製装置を複数設け、マルチチャンバー型の薄膜作製装置にすることができる。勿論、他の成膜方法の薄膜作製装置との組み合わせも可能である。また、本実施の形態に示した薄膜作製装置を直列に複数並べて、インライン型の薄膜作製装置にすることもできる。

0094

このような本発明に係る薄膜作製装置を用い、発光装置を作製することが可能である。この工程は、ドナー基板に所望の膜厚を有する材料層を形成できるため、膜厚モニターを不要にできる。よって、成膜工程を全自動化でき、スループットの向上を図ることができる。また、成膜室内壁に材料層の一部が付着することも防止でき、薄膜作製装置のメンテナンスを簡便にすることができる。

0095

本発明を適用することで、多様な設計仕様を有する発光装置の発光素子を構成するEL層を同一装置にて容易に形成することができ、当該発光素子を有する発光装置の作製も簡便になる。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。

0096

なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

0097

(実施の形態5)
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。

0098

例えば、図7(A)、(B)に示す発光素子を作製することができる。図7(A)に示す発光素子は、基板300上に第1の電極層302、発光層304として機能するEL層308、第2の電極層306が順に積層して設けられている。第1の電極層302及び第2の電極層306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発光層304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の電極層302は陽極として機能する電極であり、第2の電極層306は陰極として機能する電極であるとする。

0099

また、図7(B)に示す発光素子は、上述の図7(A)に示す構成に加えて、正孔注入層正孔輸送層電子輸送層及び電子注入層が設けられている。正孔輸送層は、陽極と発光層の間に設けられる。また、正孔注入層は陽極と発光層との間、或いは陽極と正孔輸送層との間に設けられる。一方、電子輸送層は、陰極と発光層との間に設けられ、電子注入層は陰極と発光層との間、或いは陰極と電子輸送層との間に設けられる。なお、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層及び電子注入層は全ての層を設ける必要はなく、適宜求める機能等に応じて選択して設ければよい。図7(B)では、基板300上に、陽極として機能する第1の電極層302、正孔注入層322、正孔輸送層324、発光層304、電子輸送層326、電子注入層328、及び陰極として機能する第2の電極層306が順に積層して設けられているものとする。

0100

基板300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。

0101

第1の電極層302又は第2の電極層306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。例えば、インジウム錫酸化物(ITO、Indium Tin Oxide)、珪素若しくは酸化珪素を含有したインジウム錫酸化物、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(IWZO)等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリング法により成膜されるが、ゾルゲル法などを応用して作製しても構わない。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛(IZO)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(IWZO)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。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。また、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、アルミニウムを含む合金(例えばAlSi)等を用いることができる。また、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(例えばアルミニウム、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。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の電極層302および第2の電極層306は、単層膜に限らず、積層膜で形成することもできる。

0102

なお、発光層304で発光する光を外部に取り出すため、第1の電極層302又は第2の電極層306のいずれか一方或いは両方を、発光層における発光を通過させるように形成する。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。なお、第1の電極層302又は第2の電極層306は、種々の方法を用いて形成すればよい。

0103

本実施の形態において、発光層304、正孔注入層322、正孔輸送層324、電子輸送層326又は電子注入層328は、上記実施の形態1で示した成膜方法を適用して形成することができる。

0104

例えば、図7(A)に示す発光素子を形成する場合、開口部を有する反射層と、反射層上に設けられた光吸収層と、発光層となる材料層とを有するドナー基板を、第1の電極層302を設けた基板300に近接させて配置する。光を照射することにより、ドナー基板に形成された材料層を局所的に加熱して飛ばし、基板300上に発光層304を形成する。そして、発光層304上に第2の電極層306を形成する。

0105

発光層304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燐光を発光する燐光性化合物を用いることができる。

0106

発光層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:FIr(acac))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))、(アセチルアセトナート)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(アセチルアセトナート)(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。

0107

発光層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)、7,14−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。

0108

また、発光層304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ことにより、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。

0109

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。

0110

発光層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:Alq3)、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。

0111

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。

0112

発光層として、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、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、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利用して発光層を形成することにより、発光層304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、発光層として、2種類以上のホスト材料と1種類以上の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1種類以上の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。

0113

また、図7(B)に示す各種機能層が積層した発光素子を形成する場合は、反射層及び光吸収層を有する基板上に材料層を形成し、当該基板を被成膜基板に近接させて配置し、基板上に形成された材料層を加熱して飛ばし、被成膜基板上に機能層を形成する手順を繰り返せばよい。例えば、基板上に正孔注入層を形成するための材料層を形成し、当該基板を被成膜基板に近接させて配置した後、基板上に形成された材料層を加熱して飛ばし、被成膜基板上に正孔注入層322を形成する。被成膜基板はここでは基板300であり、予め第1の電極層302が設けられている。続けて、反射層及び光吸収層を有する基板上に正孔輸送層を形成するための材料層を形成し、当該基板を被成膜基板に近接させて配置した後、基板上に形成された材料層を加熱して飛ばし、被成膜基板上の正孔注入層322上に正孔輸送層324を形成する。この後、同様に発光層304、電子輸送層326、電子注入層328を順に積層して形成した後、第2の電極層306を形成する。

0114

正孔注入層322、正孔輸送層324、電子輸送層326又は電子注入層328の各層を形成する材料は1種類としてもよいし、複数種類の複合材料としてもよい。複合材料を用いて形成する場合は、上述したように、複数の材料を含む材料層を形成すればよい。または、複数の層を積層して材料層を形成すればよい。1種類の材料を用いて形成する場合も、上記実施の形態1で示した成膜方法を適用することができる。また、正孔注入層322、正孔輸送層324、電子輸送層326又は電子注入層328は、それぞれ単層構造としてもよいし、積層構造としてもよい。例えば、正孔輸送層324を、第1の正孔輸送層及び第2の正孔輸送層からなる積層構造としてもよい。また、電極層についても実施の形態1で示した成膜方法を適用することができる。

0115

例えば、正孔注入層322としては、モリブデン酸化物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。

0116

また、正孔注入層322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。

0117

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は、例えば、正孔輸送性の高い物質を含む層と電子受容性を示す物質を含む層を積層したものを用いることにより形成することができる。

0118

正孔注入層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族乃至第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。

0119

正孔注入層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。

0120

例えば、正孔注入層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)、N,N’−ビス[4−[ビス(3−メチルフェニル)アミノ]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: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。

0121

正孔注入層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。

0122

また、正孔注入層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。

0123

また、正孔注入層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。

0124

なお、正孔注入層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。

0125

これら正孔輸送性の高い物質を含む層と、電子受容性を示す物質を含む層を積層したものを用いることで、正孔注入層を形成することができる。電子受容性を示す物質として金属酸化物を用いた場合には、第1の基板上に正孔輸送性の高い物質を含む層を形成した後、金属酸化物を含む層を形成することが好ましい。金属酸化物は、正孔輸送性の高い物質よりも分解温度または蒸着温度の高い場合が多いためである。このような構成の材料層とすることにより、正孔輸送性の高い物質と金属酸化物とを効率良く飛ばすことができる。また、膜中の局所的な濃度の偏りを抑制することができる。また、正孔輸送性の高い物質と金属酸化物の両方を溶解させるまたは分散させる溶媒は種類が少なく、混合溶液を形成しにくい。よって、湿式法を用いて混合層直接形成することは困難である。しかし、本発明の成膜方法を用いることにより、正孔輸送性の高い物質と金属酸化物とを含む混合層を容易に形成することができる。

0126

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を正孔輸送層として用いてもよい。

0127

また、正孔輸送層324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またはα−NPD)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。

0128

電子輸送層326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:Alq3)、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。

0129

また、電子注入層328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Alq3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の電極層306からの電子注入が効率良く起こるためより好ましい。

0130

なお、EL層308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。

0131

発光は、第1の電極層302または第2の電極層306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の電極層302または第2の電極層306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の電極層302のみが透光性を有する電極である場合、光は第1の電極層302を通って基板300側から取り出される。また、第2の電極層306のみが透光性を有する電極である場合、光は第2の電極層306を通って基板300と逆側から取り出される。第1の電極層302および第2の電極層306がいずれも透光性を有する電極である場合、光は第1の電極層302および第2の電極層306を通って、基板300側および基板300側と逆側の両方から取り出される。

0132

なお、図7では、陽極として機能する第1の電極層302を基板300側に設けた構成について示したが、図8(A)に示すように、基板300上に、陰極として機能する第2の電極層306、発光層304として機能するEL層308、陽極として機能する第1の電極層302とが順に積層された構成としてもよい。また、図8(B)に示すように、基板300上に、陰極として機能する第2の電極層306、電子注入層328、電子輸送層326、発光層304、正孔輸送層324、正孔注入層322、陽極として機能する第1の電極層302とが順に積層された構成としても良い。

0133

また、EL層の形成方法としては、実施の形態1又は2で示した成膜方法を用いていればよく、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。

0134

以上で、発光素子を作製することができる。本発明を適用することで、多様な設計仕様を有する発光装置の発光素子を構成するEL層を同一装置にて容易に形成することができ、当該発光素子を有する発光装置の作製も簡便になる。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。加えて、発光層だけでなく、各種機能層を容易に形成することができる。そして、このような発光素子を適用して、発光装置を作製することができる。例えば、本発明を適用して作製したパッシブマトリクス型の発光装置の例を図9図10、及び図11を用いて説明する。

0135

パッシブマトリクス型(単純マトリクス型ともいう)発光装置は、ストライプ状(帯状)に並列された複数の陽極と、ストライプ状に並列された複数の陰極とが互いに直交するように設けられており、その交差部に発光層が挟まれた構造となっている。従って、選択された(電圧が印加された)陽極と選択された陰極との交点にあたる画素が点灯することになる。

0136

図9(A)は、封止前における画素部の平面図を示す図であり、図9(A)中の鎖線A−A’で切断した断面図が図9(B)であり、鎖線B−B’で切断した断面図が図9(C)である。

0137

基板1501上には、下地絶縁層として絶縁層1504を形成する。なお、下地絶縁層が必要でなければ特に形成しなくともよい。絶縁層1504上には、ストライプ状に複数の第1の電極層1513が等間隔で配置されている。また、第1の電極層1513上には、各画素に対応する開口部を有する隔壁1514が設けられ、開口部を有する隔壁1514は絶縁材料感光性または非感光性有機材料ポリイミドアクリルポリアミドポリイミドアミドレジストまたはベンゾシクロブテン)、またはSOG膜(例えば、アルキル基を含む酸化珪素膜))で構成されている。なお、各画素に対応する開口部が発光領域1521となる。

0138

開口部を有する隔壁1514上に、第1の電極層1513と交差する互いに平行な複数の逆テーパ状の隔壁1522が設けられる。逆テーパ状の隔壁1522はフォトリソグラフィ法に従い、未露光部分がパターンとして残るポジ型感光性樹脂を用い、パターンの下部がより多くエッチングされるように露光量または現像時間を調節することによって形成する。

0139

また、平行な複数の逆テーパ状の隔壁1522を形成した直後における斜視図を図10に示す。なお、図9と同一の部分には同一の符号を用いている。

0140

開口部を有する隔壁1514及び逆テーパ状の隔壁1522を合わせた高さは、発光層を含むEL層及び第2の電極層となる導電層の膜厚より大きくなるように設定する。図10に示す構成を有する基板に対して発光層を含むEL層と、導電層とを積層形成すると、図9に示すように複数の領域に分離された、発光層を含むEL層1515R、EL層1515G、EL層1515Bと、第2の電極層1516とが形成される。なお、複数に分離された領域は、それぞれ電気的に独立している。第2の電極層1516は、第1の電極層1513と交差する方向に伸長する互いに平行なストライプ状の電極である。なお、逆テーパ状の隔壁1522上にも発光層を含むEL層及び導電層が形成されるが、発光層を含むEL層1515R、1515G、1515B及び第2の電極層1516とは分断されている。なお、本実施の形態において、EL層とは少なくとも発光層を含む層であって、該発光層の他に正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、又は電子注入層等を含んでいてもよい。

0141

ここでは、発光層を含むEL層1515R、1515G、1515Bを選択的に形成し、3種類(R、G、B)の発光が得られるフルカラー表示可能な発光装置を形成する例を示している。発光層を含むEL層1515R、1515G、1515Bはそれぞれ互いに平行なストライプパターンで形成されている。これらのEL層を形成するには、上記実施の形態1および実施の形態2に示す成膜方法を適用すればよい。例えば、赤色の発光が得られる発光層の材料層を形成した第1のドナー基板、緑色の発光が得られる発光層の材料層を形成した第2のドナー基板、青色の発光が得られる発光層の材料層を形成した第3のドナー基板をそれぞれ準備する。また、被成膜基板として第1の電極層1513が設けられた基板を準備する。

0142

第1のドナー基板に吸収させる複数の光は、照射面における形が円状で、等間隔で一列に並んでいて、赤色発光する画素の間隔に合わせて回転させる。当該光の列を結ぶ直線を画素マトリクスの配列の方向に射影した光の間隔を画素の間隔の倍数とすることで、複数の列に配置された赤色発光する画素を同時に処理できる。また、照射面における光の大きさを変えることができるため、画素の大きさに合わせて光の大きさを調整する。(図16)当該光の形状が丸状ではなく、たとえば四角い形状であれば、画素の幅に合わせ、複数の光をそれぞれ自転させるとよい。(図17

0143

そして、第1のドナー基板の裏面側から光を走査させながら照射する。照射された光を、光吸収層が吸収することで、当該領域の光吸収層が発熱し、その発熱部と接している赤色発光層用の材料層が運動エネルギーを獲得して飛びだし、被成膜基板に設けられている第1の電極層上に1回目の成膜が行われる。1回目の成膜を終えたら、第1のドナー基板は、被成膜基板と離れた場所へ移動させる。

0144

つづいて第2ドナー基板、第3ドナー基板を、被成膜基板と適宜対向して配置し、同様の処理を行う。これにより被成膜基板に発光色の異なる発光層を含むEL層を形成する。

0145

また、必要であれば、封止缶や封止のためのガラス基板などの封止材を用いて封止する。ここでは、封止基板としてガラス基板を用い、シール材などの接着材を用いて基板と封止基板とを貼り合わせ、シール材などの接着材で囲まれた空間を密閉なものとしている。密閉された空間には、充填材や、乾燥した不活性ガス充填する。また、発光装置の信頼性を向上させるために、基板と封止材との間に乾燥材などを封入してもよい。乾燥材によって微量な水分が除去され、十分乾燥される。また、乾燥材としては、酸化カルシウム酸化バリウムなどのようなアルカリ土類金属の酸化物のような化学吸着によって水分を吸収する物質を用いることが可能である。なお、他の乾燥材として、ゼオライトシリカゲル等の物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。

0146

ただし、発光素子を覆って接する封止材が設けられ、十分に外気と遮断されている場合には、乾燥材は、特に設けなくともよい。

0147

次いで、FPCなどを実装した発光モジュールの平面図を図11に示す。

0148

なお、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス発光デバイス、もしくは光源(照明装置含む)を指す。また、発光装置にコネクター、例えばFPC(Flexible printed circuit)もしくはTAB(Tape Automated Bonding)テープもしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュールTABテープやTCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子が形成された基板にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。

0149

図11に示すように画像表示を構成する画素部は、走査線群データ線群が互いに直交するように交差している。

0150

図9における第1の電極層1513が図11走査線1603に相当し、第2の電極層1516がデータ線1602に相当し、逆テーパ状の隔壁1522が隔壁1604に相当し、基板1501が基板1601に相当する。データ線1602と走査線1603の間には発光層を含むEL層が挟まれており、領域1605で示される交差部が画素1つ分となる。

0151

なお、走査線1603は配線端接続配線1608と電気的に接続され、接続配線1608が入力端子1607を介してFPC1609bに接続される。また、データ線は入力端子1606を介してFPC1609aに接続される。

0152

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。

0153

以上でパッシブマトリクス型の発光装置を作製できる。本発明を適用することで、多様な設計仕様を有する発光装置の発光素子を構成するEL層を同一装置にて容易に形成することができ、当該発光素子を有する発光装置の作製も簡便になる。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。

0154

また、図11では、駆動回路を基板上に設けていない例を示したが、本発明は特に限定されず、基板に駆動回路を有するICチップを実装させてもよい。

0155

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はTAB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、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。

0156

次に、本発明を適用して作製したアクティブマトリクス型の発光装置の例について、図12を用いて説明する。なお、図12(A)は発光装置を示す平面図であり、図12(B)は図12(A)を鎖線A−A’で切断した断面図である。本実施の形態に係るアクティブマトリクス型の発光装置は、素子基板1710上に設けられた画素部1702と、駆動回路部(ソース側駆動回路)1701と、駆動回路部(ゲート側駆動回路)1703と、を有する。画素部1702、駆動回路部1701、及び駆動回路部1703は、シール材1705によって、素子基板1710と封止基板1704との間に封止されている。

0157

また、素子基板1710上には、駆動回路部1701、及び駆動回路部1703に外部からの信号(例えば、ビデオ信号クロック信号スタート信号、又はリセット信号等)や電位を伝達する外部入力端子を接続するための引き回し配線1708が設けられる。ここでは、外部入力端子としてFPC(フレキシブルプリントサーキット)1709を設ける例を示している。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。

0158

次に、断面構造について図12(B)を用いて説明する。素子基板1710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、ソース側駆動回路である駆動回路部1701と、画素部1702が示されている。

0159

駆動回路部1701はnチャネル型TFT1723とpチャネル型TFT1724とを組み合わせたCMOS回路が形成される例を示している。なお、駆動回路部は、TFTで形成される種々の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ー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に駆動回路を形成することもできる。

0160

また、画素部1702はスイッチング用TFT1711と、電流制御用TFT1712と当該電流制御用TFT1712の配線(ソース電極又はドレイン電極)に電気的に接続された第1の電極層1713とを含む複数の画素により形成される。なお、第1の電極層1713の端部を覆って絶縁物1714が形成されている。ここでは、ポジ型感光性アクリル樹脂を用いることにより形成する。

0161

また、上層に積層形成される膜の被覆性を良好なものとするため、絶縁物1714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のが好ましい。例えば、絶縁物1714の材料としてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた場合、絶縁物1714の上端部に曲率半径(0.2μm〜3μm)を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物1714として、感光性の光によってエッチャント不溶解性となるネガ型、或いは光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、有機化合物に限らず無機化合物、例えば、酸化珪素、酸化窒化珪素などを使用することができる。

0162

第1の電極層1713上には、発光層を含むEL層1700及び第2の電極層1716が積層形成されている。第1の電極層1713は上述の第1の電極層302に相当し、第2の電極層1716は第2の電極層306に相当する。なお、第1の電極層1713をITO膜とし、第1の電極層1713と接続する電流制御用TFT1712の配線として窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜との積層膜、或いは窒化チタン膜、アルミニウムを主成分とする膜、窒化チタン膜との積層膜を適用すると、配線としての抵抗も低く、ITO膜との良好なオーミックコンタクトがとれる。なお、ここでは図示しないが、第2の電極層1716は外部入力端子であるFPC1709に電気的に接続されている。

0163

EL層1700は、少なくとも発光層が設けられており、発光層の他に正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層又は電子注入層を適宜設ける構成とする。第1の電極層1713、EL層1700及び第2の電極層1716との積層構造で、発光素子1715が形成されている。

0164

また、図12(B)に示す断面図では発光素子1715を1つのみ図示しているが、画素部1702において、複数の発光素子がマトリクス状に配置されているものとする。画素部1702には、3種類(R、G、B)の発光が得られる発光素子をそれぞれ選択的に形成し、フルカラー表示可能な発光装置を形成することができる。また、カラーフィルタと組み合わせることによってフルカラー表示可能な発光装置としてもよい。

0165

さらにシール材1705で封止基板1704を素子基板1710と貼り合わせることにより、素子基板1710、封止基板1704、およびシール材1705で囲まれた空間1707に発光素子1715が備えられた構造になっている。なお、空間1707には、不活性気体窒素アルゴン等)が充填される場合の他、シール材1705で充填される構成も含むものとする。

0166

なお、シール材1705にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。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1704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。

0167

以上のようにして、本発明を適用して発光装置を得ることができる。

0168

本発明を適用することで、多様な設計仕様を有する発光装置の発光素子を構成するEL層を同一装置にて容易に形成することができ、当該発光素子を有する発光装置の作製も簡便になる。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。

0169

なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

0170

(実施の形態6)
本実施の形態では、本発明を適用して作製した発光装置を用いて完成させた様々な電子機器について、図14図15を用いて説明する。

0171

本発明に係る発光装置を適用した電子機器として、テレビジョンビデオカメラデジタルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム音響再生装置カーオーディオオーディオコンポ等)、ノート型コンピュータゲーム機器携帯情報端末モバイルコンピュータ携帯電話スマートフォン携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはデジタルビデオディスク(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置)、照明器具などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図14図15に示す。

0172

図14(A)は表示装置であり、筐体8001、支持台8002、表示部8003、スピーカー部8004、ビデオ入力端子8005等を含む。本発明を用いて形成される発光装置をその表示部8003に用いることにより作製される。なお、表示装置は、パーソナルコンピュータ用、TV放送受信用広告表示用などの全ての情報表示用装置が含まれる。本発明を適用することで、これらの多品種に渡るフルカラー表示装置を同一装置にて、ダウンタイムなく作製することが可能となる。ダウンタイムの短縮は、表示装置の作製における生産性の向上につながる。生産性の向上は表示装置の価格の低減に寄与する。また、発光層を形成する際のパターン形成の精度が高くなるため、特性の優れた表示装置を得ることができる。

0173

図14(B)はコンピュータであり、本体8101、筐体8102、表示部8103、キーボード8104、外部接続ポート8105、ポインティングデバイス8106等を含む。本発明を用いて形成された発光素子を有する発光装置をその表示部8103に用いることにより作製される。本発明を適用することで、コンピュータに用いられる多品種に渡るフルカラー表示装置を同一装置にて、ダウンタイムなく作製することが可能となる。ダウンタイムの短縮は、表示装置の作製における生産性の向上につながる。生産性の向上は表示装置の価格の低減に寄与する。また、発光層を形成する際のパターン形成の精度が高くなるため、特性の優れたコンピュータ用の表示装置を得ることができる。

0174

図14(C)はビデオカメラであり、本体8201、表示部8202、筐体8203、外部接続ポート8204、リモコン受信部8205、受像部8206、バッテリー8207、音声入力部8208、操作キー8209、接眼部8210等を含む。本発明を用いて形成された発光素子を有する発光装置をその表示部8202に用いることにより作製される。本発明を適用することで、ビデオカメラの多品種に渡るフルカラー表示部を同一装置にて、ダウンタイムなく作製することが可能となる。ダウンタイムの短縮は、表示装置の作製における生産性の向上につながる。生産性の向上は表示装置の価格の低減に寄与する。また、発光層を形成する際のパターン形成の精度が高くなるため、特性の優れた表示装置を得ることができる。

0175

図14(D)は卓上照明器具であり、照明部8301、8302、可変アーム8303、支柱8304、台8305、電源8306を含む。本発明を用いて形成された発光素子を有する発光装置を照明部8301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。本発明を適用することで、多品種に渡る卓上照明器具を同一装置にて、ダウンタイムなく作製することが可能となる。ダウンタイムの短縮は、表示装置の作製における生産性の向上につながる。生産性の向上は卓上照明器具の価格の低減に寄与する。また、発光層を形成する際のパターン形成の精度が高くなるため、色調を自在に変更できる優れた調光機能のついた卓上照明器具を得ることができる。

0176

ここで、図14(E)は携帯電話であり、本体8401、筐体8402、表示部8403、音声入力部8404、音声出力部8405、操作キー8406、外部接続ポート8407、アンテナ8408等を含む。本発明を用いて形成された発光素子を有する発光装置をその表示部8403に用いることにより作製される。本発明を適用することで、これらの多品種に渡るフルカラー表示部を同一装置にて、ダウンタイムなく作製することが可能となる。ダウンタイムの短縮は、表示部の作製における生産性の向上につながる。生産性の向上は表示部の価格の低減に寄与する。また、発光層を形成する際のパターン形成の精度が高くなるため、特性の優れた表示部を得ることができる。

0177

また、図15は本発明を適用した携帯電話8500の構成の別の一例であり、図15(A)が正面図、図15(B)が背面図、図15(C)が展開図である。携帯電話8500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。

0178

携帯電話8500は、筐体8501及び筐体8502で構成されている。筐体8501には、表示部8511、スピーカー8512、マイクロフォン8513、操作キー8514、ポインティングデバイス8515、カメラ用レンズ8516、外部接続端子8517等を備え、筐体8502には、キーボード8521、外部メモリスロット8522、カメラ用レンズ8523、ライト8524、イヤホン端子8518等を備えている。また、アンテナは筐体8501内部に内蔵されている。携帯電話8500は、本発明を用いて形成された発光素子を有する発光装置を表示部8511に用いている。

0179

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。

0180

表示部8511には、使用形態に応じて表示の方向が適宜変化する。表示部8511と同一面上にカメラ用レンズ8516を備えているため、テレビ電話が可能である。また、表示部8511をファインダーとしカメラ用レンズ8523及びライト8524で静止画及び動画撮影が可能である。スピーカー8512及びマイクロフォン8513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8514では、電話の発着信、電子メール等の簡単な情報入力画面スクロールカーソル移動等が可能である。更に、重なり合った筐体8501と筐体8502(図15(A))は互いにずれて、図15(C)のように開き、携帯情報端末として使用できる。この場合、キーボード8521、ポインティングデバイス8515を用いた操作が可能である。外部接続端子8517はACアダプタ及びUSBケーブル等の各種ケーブル接続可能であり、充電及びパーソナル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8522に記録媒体を挿入できる。

0181

また、上記機能に加えて、無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。

0182

携帯電話8500に、本発明を適用することで、これらの多品種に渡るフルカラー表示部を同一装置にて、ダウンタイムなく作製することが可能となる。ダウンタイムの短縮は、表示部の作製における生産性を向上につながる。生産性の向上は表示部の価格の低減に寄与する。また、発光層を形成する際のパターン形成の精度が高くなるため、特性の優れた表示部を得ることができる。

0183

以上のようにして、本発明に係る発光装置を適用して電子機器や照明器具を得ることができる。本発明に係る発光装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。

0184

なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

0185

101基板
102光吸収層
103材料層
104レーザ
105レーザビーム
106 レーザビーム分岐装置
107レーザビーム整形用マスク
108投影レンズ
109ステージ
110 XYステージ
111照射面
112回転軸
113 駆動部
115ユニット
116ミラー
117画素マトリクス
201 基板
203反射層
205 光吸収層
209 材料層
211 基板
217EL層
300 基板
302電極層
304発光層
306 電極層
308 EL層
322正孔注入層
324正孔輸送層
326電子輸送層
328電子注入層
411絶縁物
412 第一の電極層
421 膜(R)
422 膜(G)
423 膜(B)
431 反射層
432 開口部
441 膜(R)
442 膜(G)
443 膜(B)
801成膜室
802ゲート弁
803 ゲート弁
804基板支持手段
805 基板支持手段
807 基板
808 材料層
809 基板
810光源
811 XYステージ
812 窓
106aハーフミラー
106c ミラー
1301 投影レンズ
1501 基板
1504絶縁層
1513 電極層
1514隔壁
1516 電極層
1521発光領域
1522 隔壁
1601 基板
1602データ線
1603走査線
1604 隔壁
1605 領域
1606入力端子
1607 入力端子
1608接続配線
1700 EL層
1701駆動回路部(ソース側駆動回路)
1702画素部
1703 駆動回路部(ゲート側駆動回路)
1704封止基板
1705シール材
1707 空間
1708配線
1709FPC(フレキシブルプリントサーキット)
1710素子基板
1711スイッチング用TFT
1712電流制御用TFT
1713 電極層
1714 絶縁物
1715発光素子
1716 電極層
1723 nチャネル型TFT
1724 pチャネル型TFT
1801 画素マトリクス
1802 光
1803 光
1901光整形用マスク
1902回転機構
1903 開口部
8001筐体
8002支持台
8003 表示部
8004スピーカー部
8005ビデオ入力端子
8101 本体
8102 筐体
8103 表示部
8104キーボード
8105外部接続ポート
8106ポインティングデバイス
8201 本体
8202 表示部
8203 筐体
8204 外部接続ポート
8205リモコン受信部
8206 受像部
8207バッテリー
8208音声入力部
8209操作キー
8210接眼部
8301照明部
8302傘
8303可変アーム
8304支柱
8305 台
8306電源
8401 本体
8402 筐体
8403 表示部
8404 音声入力部
8405音声出力部
8406 操作キー
8407 外部接続ポート
8408アンテナ
8500携帯電話
8501 筐体
8502 筐体
8511 表示部
8512 スピーカー
8513マイクロフォン
8514 操作キー
8515 ポインティングデバイス
8516カメラ用レンズ
8517外部接続端子
8518イヤホン端子
8521 キーボード
8522外部メモリスロット
8523 カメラ用レンズ
8524ライト
1515B EL層
1515G EL層
1515R EL層
1609a FPC
1609b FPC

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