專利名稱：發(fā)光裝置、制造裝置、成膜方法及清潔方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于通過蒸鍍可成膜的材料(以下，稱為蒸鍍材料)的成膜的成膜裝置、制造裝置、清潔方法及成膜方法。特別地，本發(fā)明是采用包含有機(jī)化合物的材料作為蒸鍍材料時(shí)有效的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年，作為自發(fā)光型的元件，含有EL元件的發(fā)光裝置的研究活躍，特別地，采用有機(jī)材料作為EL材料的發(fā)光裝置備受注目。該發(fā)光裝置也稱為有機(jī)EL顯示器或有機(jī)發(fā)光二極管。
發(fā)光裝置與液晶顯示裝置不同，由于是自發(fā)光型，因而具有無視角問題的特征。即，比液晶顯示器更適合作為室外采用的顯示器，已提出各種各樣形態(tài)的使用。
EL元件是在一對(duì)電極間夾持EL層的構(gòu)造，而EL層通常形成層疊構(gòu)造。代表地，例如有「空穴輸送層/發(fā)光層/電子輸送層」的層疊構(gòu)造。該構(gòu)造的發(fā)光效率非常高，現(xiàn)在，研究開發(fā)中的發(fā)光裝置大多采用該構(gòu)造。
EL元件的實(shí)用化中最大的問題是元件的壽命不充分。另外，元件的劣化以隨著長時(shí)間發(fā)光導(dǎo)致非發(fā)光區(qū)域(dark spot)擴(kuò)大的形式表現(xiàn)，其原因是EL層的劣化問題。
形成EL層的EL材料因氧或水等的雜質(zhì)導(dǎo)致劣化。另外，其他雜質(zhì)包含在EL材料中也影響EL層的劣化。
另外，EL材料大體分成低分子(單體)材料和高分子(聚合體)材料，其中低分子材料主要通過蒸鍍成膜。真空下從蒸發(fā)源使蒸發(fā)材料蒸發(fā)而成膜的真空蒸鍍法是物理成膜法的代表例。另外，作為化學(xué)成膜法的代表例，已知有在襯底上供給原料氣體，通過在氣相中或襯底表面上的化學(xué)反應(yīng)而成膜的CVD(化學(xué)蒸鍍)法。
通過傳統(tǒng)的蒸鍍法成膜時(shí)，雖然直接采用蒸發(fā)材料，但是會(huì)在蒸鍍時(shí)的蒸發(fā)材料混入雜質(zhì)。即，可能混入EL元件的劣化原因之一的氧或水及其他雜質(zhì)。
另外，雖然可通過預(yù)先精制蒸發(fā)材料來提高純度，但是在到蒸鍍?yōu)橹沟钠陂g也有混入雜質(zhì)的可能性。
EL材料極易劣化，氧或水的存在導(dǎo)致容易氧化而劣化。因而，成膜后不進(jìn)行光刻工序，為了構(gòu)成圖案必須在用具有開口部的掩模(以下，稱為蒸鍍掩模)成膜的同時(shí)進(jìn)行分離。從而，升華的有機(jī)EL材料幾乎都附著在成膜室內(nèi)的蒸鍍掩模或防附著罩(防止蒸鍍材料在成膜室的內(nèi)壁附著的保護(hù)板)。
發(fā)明的公開(發(fā)明解決的課題)本發(fā)明鑒于上述問題點(diǎn)而提出，其課題是提供生產(chǎn)量高且可形成高密度EL層的成膜裝置及與該成膜裝置設(shè)置在同一室的制造裝置。而且，其課題是提供采用本發(fā)明的成膜裝置的成膜方法。
(解決課題的手段)本發(fā)明提供的新型的成膜方法，通過與成膜室連接的減壓部件(渦輪分子泵或干燥泵或低溫泵等的真空泵)設(shè)置為5×10-3Torr(0.66Pa)以下，最好為1×10-3Torr(0.133Pa)以下，在成膜室中從蒸發(fā)源使有機(jī)化合物材料蒸發(fā)并成膜時(shí)，使比有機(jī)化合物材料的粒子小的粒子，即原子半徑小的材料組成的氣體微量流入，使有機(jī)化合物膜中包含原子半徑小的材料。本發(fā)明的特征是有意在有機(jī)化合物膜中包含無機(jī)材料，以提高可靠性。
即，本發(fā)明有意在成膜時(shí)導(dǎo)入材料氣體，使材料氣體的成分包含在有機(jī)化合物膜中而形成高密度膜，以阻擋引起劣化的氧或水分等的雜質(zhì)侵入、擴(kuò)散膜中。
作為上述原子半徑小的材料氣體，具體地，可以采用從硅烷系氣體(硅烷、乙硅烷、丙硅烷等)、SiF4、GeH4、GeF4、SnH4或碳化氫系氣體(CH4、C2H2、C2H4、C6H6等)選出的一種或多種。另外，也包含將這些氣體用氫或氬等稀釋的混合氣體。導(dǎo)入裝置內(nèi)部的這些氣體用于在導(dǎo)入裝置內(nèi)之前通過氣體精制機(jī)高純度化。從而，必須具備氣體精制機(jī)，以便在氣體高純度化后導(dǎo)入蒸鍍裝置。從而，由于可以預(yù)先除去氣體中所包含的殘留氣體(氧或水分、其他雜質(zhì)等)，可防止這些雜質(zhì)導(dǎo)入裝置內(nèi)部。
例如，通過在蒸鍍時(shí)導(dǎo)入硅烷氣體，使膜中含有Si，完成發(fā)光元件后，當(dāng)存在針孔或短路的不良部分時(shí)，該不良部分通過發(fā)熱使Si反應(yīng)形成SiOx、SiCx等的絕緣性的絕緣物，降低了針孔或短路的部分中的泄漏，可獲得點(diǎn)缺陷(暗點(diǎn)等)不惡化的自恢復(fù)的效果。
另外，也可通過加熱襯底使導(dǎo)入的材料氣體的成分在襯底上有效堆積。
另外，也可通過等離子發(fā)生部件游離化。例如，為硅烷的場(chǎng)合，通過等離子發(fā)生部件生成SiHx、SiHxOy、SiOy等的氧化硅前驅(qū)體，這些與來自蒸發(fā)源的有機(jī)化合物材料都堆積在襯底上。硅烷易于與氧或水分反應(yīng)，可降低成膜室內(nèi)的氧濃度或水分。
本說明書公開的本發(fā)明的構(gòu)成是在具有絕緣表面的襯底上具備發(fā)光元件的發(fā)光裝置，該發(fā)光元件具有陽極、與該陽極連接的包含有機(jī)化合物的層、包含該有機(jī)化合物的層連接的陰極，其特征在于，包含上述有機(jī)化合物的層中，硅含量用SIMS測(cè)定為1×1018～5×1020個(gè)/cm-3，最好是3×1018～3×1020個(gè)/cm-3。
如硅烷系氣體一樣的材料氣體與氧或水分反應(yīng)時(shí)，可降低成膜室內(nèi)的氧濃度或水分，獲得可靠性高的有機(jī)化合物膜。另外，作為等離子發(fā)生方法，可適當(dāng)采用ECR、ICP、螺旋波、磁控管、雙頻、三極管或LEP等。
另外，本說明書中提供新型的成膜裝置。
本發(fā)明的成膜裝置，是從與襯底對(duì)置配置的蒸鍍?cè)凑翦冇袡C(jī)化合物材料并在上述襯底上進(jìn)行成膜的成膜裝置，其特征在于，配置上述襯底的成膜室內(nèi)具有收納有機(jī)化合物材料的蒸鍍?cè)春图訜嵩撜翦冊(cè)吹牟考?，上述成膜室具有與令上述成膜室內(nèi)為真空的真空排氣處理室連接且可導(dǎo)入材料氣體的部件。
另外，本發(fā)明的成膜裝置可作為多室方式的制造裝置，本發(fā)明的制造裝置是具備加載室、與該加載室連接的傳輸室，及與該傳輸室連接的成膜室的制造裝置，其特征在于，上述傳輸室具有使掩模(蒸鍍掩模)和襯底的位置對(duì)齊的功能，配置上述襯底的成膜室內(nèi)具有收納有機(jī)化合物材料的蒸鍍?cè)春图訜嵩撜翦冊(cè)吹牟考?，上述成膜室具有與令上述成膜室內(nèi)為真空的真空排氣處理室連接且可導(dǎo)入材料氣體的部件。
另外，本發(fā)明的成膜裝置可作為將加載室、傳輸室、成膜室以串聯(lián)方向連接的聯(lián)機(jī)方式的制造裝置，其構(gòu)成是具備加載室、與該加載室連接的傳輸室，及與該傳輸室串聯(lián)方向連接的成膜室的制造裝置，其特征在于，上述傳輸室具有使掩模和襯底的位置對(duì)齊的功能，配置上述襯底的成膜室內(nèi)具有收納有機(jī)化合物材料的蒸鍍?cè)春图訜嵩撜翦冊(cè)吹牟考?，上述成膜室具有與令上述成膜室內(nèi)為真空的真空排氣處理室連接且可導(dǎo)入材料氣體的部件。
另外，上述成膜裝置(及具有上述成膜裝置的制造裝置)的各構(gòu)成中，其特征在于，上述蒸鍍?cè)纯稍诒３炙降耐瑫r(shí)在成膜室內(nèi)可沿X方向或Y方向移動(dòng)。另外，蒸鍍時(shí)，令襯底和蒸鍍?cè)醇艿拈g隔距離d代表地在30cm以下，最好在20cm以下，且最好狹小到5cm～15cm，可顯著提高蒸鍍材料的利用效率及生產(chǎn)量。蒸鍍?cè)醇苡扇萜?代表為坩堝)、在容器的外側(cè)經(jīng)由均熱材料配設(shè)的加熱器、在該加熱器的外側(cè)設(shè)置的隔熱層、收納它們的外筒、在外筒的外側(cè)環(huán)繞的冷卻管、使包含坩堝開口部的外筒開口部開閉的蒸鍍遮板、膜層傳感器構(gòu)成。
另外，蒸鍍掩模最好是采用難以因熱變形(低熱膨脹率)、可耐蒸鍍時(shí)的溫度的金屬材料(例如，鎢、鉭、鉻、鎳或鉬等的高融點(diǎn)金屬或包含這些元素的合金、不銹鋼、鎳鉻鐵耐熱耐蝕合金、耐蝕耐熱鎳基合金等材料的金屬掩模。例如，有與玻璃襯底(0.4×10-6～8.5×10-6)的熱膨脹率接近的鎳42％、鐵58％的低熱膨脹合金(42合金)、鎳36％的低熱膨脹合金(36因瓦合金)等。
另外，上述成膜裝置(及具備上述成膜裝置的制造裝置)的各構(gòu)成中，也可在成膜室具備加熱上述襯底的部件。另外，作為加熱襯底的部件，可令設(shè)有加熱器或電熱線等的臺(tái)(也可具備固定襯底的功能)或設(shè)有加熱器或電熱線等的金屬掩模與襯底接觸或靠近進(jìn)行加熱，可令襯底的溫度為50～200度，最好為65～150度。通過加熱襯底，可容易使材料氣體的成分進(jìn)入有機(jī)化合物膜中。
另外，上述成膜裝置(及具備上述成膜裝置的制造裝置)的各構(gòu)成中，導(dǎo)入上述材料氣體的部件，其特征在于是將等離子發(fā)生部件游離化的材料氣體導(dǎo)入的部件。另外，除了導(dǎo)入材料氣體的系統(tǒng)，還可另外設(shè)置導(dǎo)入惰性氣體(氮、氬等)的系統(tǒng)，以使成膜室內(nèi)保持常壓。另外，除了導(dǎo)入材料氣體的系統(tǒng)，還可另外設(shè)置導(dǎo)入清潔氣體(H2、氬、NF3等)的系統(tǒng)，以清潔成膜室內(nèi)。
另外，本說明書公開的清潔方法，是除去具備蒸鍍?cè)吹某赡な覂?nèi)附著的有機(jī)化合物的清潔方法，其特征在于，在成膜室內(nèi)發(fā)生等離子，或者在成膜室內(nèi)導(dǎo)入通過等離子離子化的氣體，對(duì)內(nèi)壁或防止該內(nèi)壁成膜的附著防止部件或掩模進(jìn)行清潔，并通過真空排氣部件排氣。
上述構(gòu)成中，其特征在于，上述等離子是激勵(lì)從Ar、H、F、NF3、或O選出的一種或多種的氣體而發(fā)生的。
另外，也可在蒸鍍時(shí)在成膜室內(nèi)進(jìn)行天線方式的放電來形成等離子，將離子化的材料氣體的成分化學(xué)附著到蒸發(fā)的有機(jī)化合物中。
另外，上述成膜裝置的各構(gòu)成中，與成膜室連接設(shè)置的真空排氣部件，通過無油干燥泵從大氣壓真空排氣到1Pa程度，并通過磁懸浮型的渦輪分子泵或復(fù)合分子泵真空排氣到更高的壓力。在成膜室為了除去水分還可并設(shè)低溫泵。這樣可防止由來自排氣部件的主要為油等的有機(jī)物導(dǎo)致的污染。內(nèi)壁面通過電解研磨進(jìn)行鏡面處理，減少表面積以防止氣體放出。
另外，上述各成膜裝置中，可在一個(gè)成膜室配置多個(gè)蒸鍍?cè)?，在同一成膜室中形成多個(gè)功能區(qū)域，且形成具有混合區(qū)域的發(fā)光元件。從而，發(fā)光元件的陽極和陰極間形成多個(gè)功能區(qū)域組成的有機(jī)化合物膜時(shí)，不形成傳統(tǒng)的存在明確界面的層疊構(gòu)造，而可以形成第一功能區(qū)域和第二功能區(qū)域之間，具有由構(gòu)成第一功能區(qū)域的材料及構(gòu)成第二功能區(qū)域的材料的兩方組成的混合區(qū)域的構(gòu)造。根據(jù)本發(fā)明，通過在成膜前或成膜中將材料氣體導(dǎo)入而使膜中含有材料氣體的成分，可使混合區(qū)域中的分子間距更適合。通過形成混合區(qū)域，緩和了功能區(qū)域間的能量勢(shì)壘。從而，可防止驅(qū)動(dòng)電壓的降低及亮度降低。
另外，第一有機(jī)化合物及第二有機(jī)化合物具有從從陽極接受空穴的空穴注入性、空穴遷移率大于電子遷移率的空穴輸送性、電子遷移率大于空穴遷移率的電子輸送性、從陰極接受電子的電子注入性、阻止空穴或電子的遷移的阻擋性、呈現(xiàn)發(fā)光的發(fā)光性的一組性質(zhì)中選出的性質(zhì)，且分別具備不同的上述性質(zhì)。
另外，作為空穴注入性高的有機(jī)化合物，最好是酞菁系的化合物，作為空穴輸送性高的有機(jī)化合物，最好是芳族二胺化合物，另外，作為電子輸送性高的有機(jī)化合物，最好是包含喹啉骨骼的金屬絡(luò)合物，包含苯并喹啉骨骼的金屬絡(luò)合物，或惡二唑衍生物，或三唑衍生物，或菲繞啉衍生物。而且，作為呈現(xiàn)發(fā)光的有機(jī)化合物，最好是穩(wěn)定發(fā)光的包含喹啉骨骼的金屬絡(luò)合物，或包含苯并惡唑骨骼的金屬絡(luò)合物，或包含苯并噻唑骨骼的金屬絡(luò)合物。
而且最好，發(fā)光性區(qū)域由基質(zhì)材料和激勵(lì)能量比基質(zhì)材料低的發(fā)光材料(摻雜劑)構(gòu)成，摻雜劑的激勵(lì)能量設(shè)計(jì)成比空穴輸送性區(qū)域的激勵(lì)能量及電子輸送層的激勵(lì)能量低。從而，可防止摻雜劑的分子激勵(lì)子的擴(kuò)散，有效地使摻雜劑發(fā)光。另外，摻雜劑若是載流子俘獲型的材料，則可提高載流子的再結(jié)合效率。
另外，本發(fā)明包含將三重態(tài)激勵(lì)能量發(fā)光變換材料作為摻雜劑加到混合區(qū)域的場(chǎng)合。另外，混合區(qū)域的形成中，使混合區(qū)域具備濃度梯度。
另外，本發(fā)明中的成膜裝置不限于EL材料代表的有機(jī)化合物，也可用于蒸鍍時(shí)采用的金屬材料等的其他材料的成膜。
另外，本說明書中也提供新型的成膜方法。
本發(fā)明的成膜方法，是在成膜室內(nèi)配置的襯底上蒸鍍有機(jī)化合物的成膜方法，其特征在于，令上述成膜室內(nèi)為高于1×10-3Torr的高真空，從與襯底對(duì)置配置的蒸鍍?cè)凑翦冇袡C(jī)化合物材料并在上述襯底上成膜時(shí)，同時(shí)將材料氣體導(dǎo)入上述成膜室。
另外，本發(fā)明的成膜方法，是在成膜室內(nèi)配置的襯底上蒸鍍有機(jī)化合物的成膜方法，其特征在于，令上述成膜室內(nèi)為高于1×10-3Torr的高真空，從與襯底對(duì)置配置的蒸鍍?cè)凑翦冇袡C(jī)化合物材料并在上述襯底上成膜時(shí)，同時(shí)將游離化的材料氣體導(dǎo)入上述成膜室。
另外，上述各構(gòu)成中，其特征是上述材料氣體是從硅烷、乙硅烷、丙硅烷、SiF4、GeH4、GeF4、SnH4、CH4、C2H2、C2H4或C6H6選出的一種或多種。
另外，除了硅烷也可導(dǎo)入磷化氫氣體。另外，也可取代硅烷，采用AsH3、B2、H2、BF4、H2Te、Cd(CH3)2、Zn(CH3)2、(CH3)3In、H2Se、BeH2、三甲基鎵或三甲基鎵表示的各種氣體。
另外，作為陰極和陽極之間配置的包含有機(jī)化合物的層，以層疊空穴輸送層、發(fā)光層、電子輸送層的3層的例為代表，但是沒有特別限定，可以是在陽極上按照空穴注入層/空穴輸送層/發(fā)光層/電子輸送層或空穴注入層/空穴輸送層/發(fā)光層/電子輸送層/電子注入層的順序?qū)盈B的構(gòu)造，或二層構(gòu)造，或單層構(gòu)造。對(duì)發(fā)光層也可摻雜熒光性色素等。另外，作為發(fā)光層，有具有空穴輸送性的發(fā)光層或具有電子輸送性的發(fā)光層等。另外，這些層可全部由低分子材料形成，也可以是其中的一層或若干層由高分子材料形成。另外，本說明書中，陰極和陽極之間設(shè)置的所有層總稱為包含有機(jī)化合物的層(EL層)。從而，上述空穴注入層、空穴輸送層、發(fā)光層、電子輸送層及電子注入層都包含在EL層中。另外，包含有機(jī)化合物的層(EL層)也可包含硅等的無機(jī)材料。
另外，發(fā)光元件(EL元件)具有包含因施加電場(chǎng)而發(fā)光(ElectroLuminescence)的有機(jī)化合物的層(以下，記為EL層)、陽極、陰極。有機(jī)化合物中的發(fā)光有從一重態(tài)激勵(lì)狀態(tài)返回基態(tài)時(shí)的發(fā)光(熒光)和從三重態(tài)激勵(lì)狀態(tài)返回基態(tài)時(shí)的發(fā)光(磷光)，本發(fā)明制作的發(fā)光裝置可適用采用任一種發(fā)光的情況。
另外，本說明書中，陰極和陽極之間設(shè)置的所有層總稱為EL層。從而，上述的空穴注入層、空穴輸送層、發(fā)光層、電子輸送層及電子注入層都包含在EL層中。
另外，本發(fā)明的發(fā)光裝置中，畫面顯示的驅(qū)動(dòng)方法沒有特別限定，例如，可采用點(diǎn)順序驅(qū)動(dòng)方法或線順序驅(qū)動(dòng)方法或面順序驅(qū)動(dòng)方法等。代表地采用線順序驅(qū)動(dòng)方法，適當(dāng)采用時(shí)間分割灰度驅(qū)動(dòng)方法或面積灰度驅(qū)動(dòng)方法也可。另外，輸入發(fā)光裝置的源極線的視頻信號(hào)可以是模擬信號(hào)，也可以是數(shù)字信號(hào)，可適當(dāng)配合視頻信號(hào)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路等。
另外，本說明書中，由陰極、EL層及陽極形成的發(fā)光元件稱為EL元件，其中，有在相互正交設(shè)置的2種條紋狀電極間形成EL層的方式(單矩陣方式)或與TFT連接、在矩陣狀排列的像素電極和對(duì)置電極之間形成EL層的方式(有源矩陣方式)的2種。
圖面的簡(jiǎn)單說明

圖1是表示實(shí)施形態(tài)1的本發(fā)明的成膜裝置的截面圖。
圖2是表示實(shí)施形態(tài)2的本發(fā)明的成膜裝置的截面圖。
圖3是表示實(shí)施形態(tài)3的本發(fā)明的成膜裝置的截面圖。
圖4是表示實(shí)施形態(tài)4的本發(fā)明的成膜裝置的截面圖。
圖5是表示實(shí)施例1的本發(fā)明的成膜裝置制作的元件構(gòu)造的說明圖。
圖6是表示實(shí)施例2的多室方式的制造裝置的示意圖。
圖7是表示實(shí)施例2的設(shè)置室中的坩堝傳輸?shù)氖疽鈭D。
圖8是表示向?qū)嵤├?的設(shè)置室中的蒸鍍?cè)醇軅鬏斲釄宓氖疽鈭D。
圖9是實(shí)施例3的示意圖。
圖10是實(shí)施例3的示意圖。
圖11是實(shí)施例4的示意圖。
圖12是實(shí)施例5的示意圖。
圖13是實(shí)施例6的示意圖。
圖14是表示實(shí)施例7的聯(lián)機(jī)方式的制造裝置的示意圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳的形態(tài)以下說明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。
(實(shí)施形態(tài)1)用圖1說明本發(fā)明中的成膜裝置的構(gòu)成。圖1是本發(fā)明的成膜裝置的一例的截面圖。
通過蒸鍍法成膜時(shí)，最好采用“面朝下”方式(也稱為向上淀積方式)，襯底10的被成膜面設(shè)置成向下。“面朝下”方式是指襯底的被成膜面向下狀態(tài)下成膜的方式，采用該方式可抑制雜物的附著等。
如圖1所示，與襯底10連接有加熱部件，這里，在襯底架12上具備有加熱器。通過加熱部件，襯底的溫度可達(dá)到50～200度，最好為65～150度。另外，襯底10通過襯底架內(nèi)置的永久磁石由金屬掩模(未圖示)夾持而固定。另外，成膜室內(nèi)設(shè)置的工作臺(tái)18設(shè)置有可加熱到各種不同溫度的蒸鍍單元(也稱為蒸鍍架)13。另外，蒸鍍?cè)丛O(shè)置成與襯底對(duì)置。這里例示了使用永久磁石由金屬掩模夾持襯底而固定的例子，但是也可以用架固定。
這里，蒸鍍?cè)从烧翦儐卧?3、收納有機(jī)化合物的容器(坩堝、蒸鍍皿等)、遮板14、加熱有機(jī)化合物的加熱部件以及包圍四周的隔熱材料構(gòu)成。作為加熱部件，基本采用電阻加熱型，也可采用克努森單元(knudsen cell)。
另外，成膜室與蒸鍍時(shí)將材料氣體數(shù)sccm導(dǎo)入成膜室的氣體導(dǎo)入系統(tǒng)和令成膜室內(nèi)為常壓的氣體導(dǎo)入系統(tǒng)連接。作為材料氣體，可采用從硅烷、乙硅烷、丙硅烷、SiF4、GeH4、GeF4、SnH4、CH4、C2H2、C2H4、或C6H6選出的一種或多種。另外，最好材料氣體不會(huì)從氣體導(dǎo)入口以最短距離流到氣體排出口。
被室壁11包圍的空間通過減壓部件(渦輪分子泵16或干燥泵或低溫泵17等的真空泵。)設(shè)置在5×10-3Torr(0.665Pa)以下，最好為1×10-3Torr(0.133Pa)以下，通過蒸鍍單元中設(shè)置的加熱部件(施加電壓時(shí)產(chǎn)生的電阻(電阻加熱))將內(nèi)部的有機(jī)化合物加熱到升華溫度后，氣化并蒸鍍到襯底10的表面。在該蒸鍍時(shí)通過數(shù)sccm導(dǎo)入材料氣體而使膜中含有材料氣體的成分。另外，圖1中，為了使蒸發(fā)的第1材料15a和蒸發(fā)的第2材料15b混合，表示了使一個(gè)單元傾斜進(jìn)行共同蒸鍍，而且導(dǎo)入的材料氣體也混合形成膜的示例。共同蒸鍍是指加熱不同蒸鍍?cè)词蛊渫瑫r(shí)氣化，在成膜階段混合不同物質(zhì)的蒸鍍法。另外，蒸鍍時(shí)，為了使膜厚均一，旋轉(zhuǎn)襯底架12。
另外，襯底10的表面在本說明書中包含襯底和其上形成的薄膜，這里，襯底上還形成陽極或陰極。
另外，遮板14控制氣化的有機(jī)化合物的蒸鍍。即，遮板開時(shí)，通過加熱氣化的有機(jī)化合物可進(jìn)行蒸鍍。而且襯底10和遮板14之間還可設(shè)置一個(gè)或多個(gè)其他遮板。(例如，在蒸鍍?cè)吹纳A穩(wěn)定為止的期間，覆蓋蒸鍍?cè)吹恼诎濉?另外，有機(jī)化合物最好在蒸鍍前加熱氣化，這樣蒸鍍時(shí)遮板14打開就可進(jìn)行蒸鍍，可縮短成膜時(shí)間。
另外，本發(fā)明中的成膜裝置中，一個(gè)成膜室中可形成具有多個(gè)功能區(qū)域的有機(jī)化合物膜，蒸鍍?cè)匆部上鄳?yīng)設(shè)置多個(gè)。
另外，設(shè)置了在蒸鍍時(shí)防止有機(jī)化合物在成膜室的內(nèi)壁附著的防附著板19。通過設(shè)置該防附著板19，可附著未蒸鍍到襯底上的有機(jī)化合物。
另外，成膜室與令成膜室內(nèi)成為真空的多個(gè)真空排氣處理室連接。真空排氣處理室具備磁懸浮型的渦輪分子泵16和低溫泵17。從而，成膜室可達(dá)到真空度10-5～10-6Torr。另外，用低溫泵17進(jìn)行真空排氣后，停止低溫泵17，用渦輪分子泵16進(jìn)行真空排氣的同時(shí)，數(shù)sccm流入材料氣體并進(jìn)行蒸鍍。蒸鍍結(jié)束后，用渦輪分子泵排氣的同時(shí)導(dǎo)入惰性氣體，使壓力上升到一定程度，使殘留的材料氣體從成膜室內(nèi)排出，再次進(jìn)行高真空排氣。最后，使成膜室內(nèi)到加載室保持真空的同時(shí)輸出蒸鍍的襯底。
另外，作為用于室壁11的材料，由于其表面積小可減少氧或水等的雜質(zhì)的吸附性，可將進(jìn)行電解研磨鏡面化的鋁或不銹鋼(SUS)等用于內(nèi)部壁面。從而，成膜室內(nèi)部的真空度可維持10-5～10-6Torr。另外，將處理成氣孔很少的陶瓷等的材料用于內(nèi)部材料。另外，這些最好具有中心線平均粗細(xì)為3nm以下的表面平滑性。
若采用圖1所示成膜裝置，在成膜時(shí)有意地導(dǎo)入材料氣體，通過使材料氣體的成分包含在有機(jī)化合物膜中而形成高密度膜。通過使材料氣體的成分包含在有機(jī)化合物膜中，可阻擋引起劣化的氧或水分等的雜質(zhì)侵入、擴(kuò)散到膜中，提高發(fā)光元件的可靠性。
例如，在使有機(jī)材料蒸發(fā)并進(jìn)行蒸鍍的成膜室數(shù)sccm導(dǎo)入硅烷氣體后，與從蒸鍍?cè)聪蛞r底蒸發(fā)的有機(jī)材料一起在成膜室內(nèi)浮游的SiH4被取入有機(jī)膜中。即，在粒子半徑比較大的有機(jī)材料分子的間隙直接埋入原子半徑小的SiH4或者以SiHx的形式埋入，可包含在有機(jī)膜中。蒸鍍中，蒸鍍?cè)醇訜岬?00度左右，但是硅烷的分解溫度(大氣壓中的分解溫度)約為550度，因而不分解。通過蒸發(fā)的有機(jī)材料也可能與SiH4或者SiHx反應(yīng)形成化合物。另外，由于成膜室中少量殘留的氧(或水分)被捕獲生成SiOx，因而可減少成為成膜室中及膜中有機(jī)材料劣化的要因的氧(或水分)，結(jié)果可提高發(fā)光元件的可靠性。另外，生成的SiOx也可原樣保持在膜中。
膜中若存在有機(jī)材料分子的間隙，則間隙易于進(jìn)入氧而產(chǎn)生劣化。從而，為了填埋該間隙，也可采用SiF4、GeH4、GeF4、SnH4或碳化氫系氣體(CH4，C2H2，C2H4，C6H6等)提高發(fā)光元件的可靠性。
另外，上述有機(jī)材料可采用α-NPD(4，4’-bis-[N-(naphthyl)N-phenyl-amino]biphenyl)、BCP(bathocuproine)、MTDATA(4，4’，4″-tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)triphenylamine)、Alq3(tris-8-quinolinolate鋁絡(luò)合物)等。
以下，說明采用圖1的成膜裝置制作具備陽極、與該陽極連接的有機(jī)化合物層和與該有機(jī)化合物層連接的陰極的發(fā)光元件的順序的示例。
首先，將形成陽極的襯底輸入到輸入室(未圖示)。形成陽極的材料采用透明導(dǎo)電材料，可采用銦錫化合物或氧化鋅等。然后傳輸?shù)脚c輸入室(未圖示)連接的成膜前處理室(未圖示)。該成膜前處理室中，可進(jìn)行陽極表面的清潔或氧化處理或加熱處理等。作為陽極表面的清潔，可在真空中進(jìn)行紫外線照射來清潔陽極表面。另外，作為氧化處理，可在100～120度下加熱的同時(shí)，在包含氧的氣氛中照射紫外線，陽極為ITO等的氧化物時(shí)有效。另外，作為加熱處理，可在真空中進(jìn)行襯底能夠忍耐的50度以上的加熱溫度，最好進(jìn)行65～150度的加熱，除去襯底附著的氧或水分等的雜質(zhì)或襯底上形成的膜中的氧或水分等的雜質(zhì)。特別地，由于EL材料因氧或水等的雜質(zhì)導(dǎo)致容易劣化，因而蒸鍍前在真空中加熱是有效的。
然后，上述前處理結(jié)束后的襯底不接觸大氣而輸入成膜室。在成膜室，襯底10的被成膜面設(shè)置成向下。另外，輸入襯底前，成膜室內(nèi)最好預(yù)先進(jìn)行真空排氣。
與成膜室連接設(shè)置的真空排氣部件采用無油的干燥泵從大氣壓真空排氣到1Pa程度，并用磁懸浮型的渦輪分子泵16真空排氣到更高的壓力。而且成膜室還設(shè)置低溫泵17，以除去水分。這樣，可實(shí)現(xiàn)1×10-6Torr的真空度。
在成膜室內(nèi)真空排氣時(shí)，也可同時(shí)除去成膜室內(nèi)壁或金屬掩?；蚍栏街值雀街奈剿蛭窖?。而且，輸入襯底前最好預(yù)先加熱成膜室。前處理中加熱的襯底逐漸冷卻并輸入成膜室后，再次加熱需要花很長時(shí)間，導(dǎo)致生產(chǎn)量的降低。最好不冷卻由前處理中進(jìn)行的加熱處理加熱的襯底而直接輸入并設(shè)置到加熱的成膜室。另外，圖1所示裝置在襯底架12上設(shè)置有加熱襯底的加熱部件，因而前處理即真空中的加熱處理也可在成膜室進(jìn)行。
這里，蒸鍍前在成膜室中進(jìn)行真空中的加熱處理(退火)。通過該退火(脫氣)除去襯底附著的氧或水分等的雜質(zhì)或襯底上形成的膜中的氧或水分等的雜質(zhì)。為了從成膜室除去這樣除去的雜質(zhì)，最好進(jìn)行真空排氣，也可進(jìn)一步提高真空度。
然后，在數(shù)sccm導(dǎo)入材料氣體的同時(shí)真空排氣到真空度為5×10-3Torr(0.665Pa)以下，最好為10-4～10-6Torr的成膜室進(jìn)行蒸鍍。蒸鍍時(shí)，預(yù)先通過電阻加熱使第一有機(jī)化合物氣化，蒸鍍時(shí)通過打開遮板14而向襯底10的方向飛散。氣化的有機(jī)化合物向上方飛散與材料氣體混合，通過金屬掩模上設(shè)置的開口部(未圖示)而蒸鍍到襯底10。另外，蒸鍍時(shí)，通過加熱襯底的部件將襯底的溫度加熱到50～200度，最好到65～150度。
圖1所示裝置中設(shè)置有加熱襯底的加熱部件，在成膜中進(jìn)行真空中的加熱處理。由于在蒸鍍時(shí)的蒸發(fā)材料可能混入氧或水分等的雜質(zhì)，因而在蒸鍍中進(jìn)行真空中的加熱處理使膜中所包含的氣體放出是有效的。這樣，在真空中加熱襯底的同時(shí)進(jìn)行蒸鍍來進(jìn)行期望的膜厚的成膜，可形成高密度有機(jī)化合物層。另外，這里的有機(jī)化合物具有從陽極接受空穴的空穴注入性、空穴遷移率大于電子遷移率的空穴輸送性、電子遷移率大于空穴遷移率的電子輸送性、從陰極接受電子的電子注入性、阻止空穴或電子的遷移的阻擋性、呈現(xiàn)發(fā)光的發(fā)光性的性質(zhì)。
這樣，有機(jī)化合物的蒸鍍結(jié)束，在陽極上形成有機(jī)化合物組成的膜。
而且，為了降低獲得的有機(jī)化合物層中的水分或氧的雜質(zhì)，可在1×10-4Torr以下的壓力進(jìn)行加熱處理，也可在蒸鍍時(shí)進(jìn)行使混入的水分等放出的加熱處理。由于蒸鍍時(shí)的蒸發(fā)材料中可能混入氧或水分等的雜質(zhì)，因而蒸鍍后在真空中進(jìn)行加熱處理使膜中所包含的氣體放出是有效的。進(jìn)行蒸鍍后的退火時(shí)，最好不與大氣接觸而將襯底傳輸?shù)讲煌诔赡な业钠渌幚硎?，在真空中進(jìn)行退火。
圖1所示裝置中設(shè)置有加熱襯底的加熱部件，因而成膜后在真空中的加熱處理也可在成膜室進(jìn)行。最好采用比蒸鍍時(shí)的真空度更高的真空，在蒸鍍后進(jìn)行100～200度的退火。通過該成膜后的退火(脫氣)，可進(jìn)一步除去襯底上形成的有機(jī)化合物層中的氧或水分等的雜質(zhì)，形成高密度有機(jī)化合物層。
在有機(jī)化合物層中導(dǎo)入材料氣體或材料氣體的主成分，例如在蒸鍍時(shí)導(dǎo)入硅烷氣體時(shí)，令通過SIMS測(cè)定的硅含量為0.01atoms％～5atoms％，最好為0.1atoms％～2atoms％左右。用圖1所示成膜裝置成膜的包含有機(jī)化合物的膜，由于包含材料氣體或材料氣體的主成分而成為難以進(jìn)入氧或水分的膜，因而可提高采用包含該有機(jī)化合物的膜的發(fā)光元件的可靠性。
到此為止的工序是形成有機(jī)化合物的單層的情況。
以下，通過反復(fù)進(jìn)行上述單層的形成工序，層疊期望的有機(jī)化合物層，最后層疊形成陰極。另外，層疊不同蒸鍍材料(有機(jī)化合物或陰極的材料)時(shí)，可以在各個(gè)成膜室進(jìn)行，也可全部在同一成膜室層疊。陰極的材料采用包含工作函數(shù)小的鎂(Mg)、鋰(Li)或鈣(Ca)的材料。最好采用由MgAg(Mg和Ag以Mg∶Ag＝10∶1混合的材料)組成的電極。另外也可以是鐿(Yb)、MgAgAl電極、LiAl電極以及LiFAl電極。這樣，可制作具備陽極、與該陽極連接的有機(jī)化合物層和與該有機(jī)化合物層連接的陰極的發(fā)光元件。另外，成膜前的退火可在成膜室進(jìn)行，該場(chǎng)合可提高生產(chǎn)量。另外，成膜后的退火可在成膜室進(jìn)行，該場(chǎng)合可提高生產(chǎn)量。
(實(shí)施形態(tài)2)這里，圖2表示不同于實(shí)施形態(tài)1的成膜裝置。
圖2表示為了均一成膜而使蒸鍍?cè)匆苿?dòng)(或旋轉(zhuǎn))的成膜裝置的例。
圖2中，20是襯底，21是室壁，22是襯底架，23是蒸鍍單元，25a是蒸發(fā)的第1材料，25b是蒸發(fā)的第2材料，26是渦輪分子泵，27是低溫泵，28是使蒸鍍單元移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。由于不需要使襯底旋轉(zhuǎn)，可提供與大面積襯底對(duì)應(yīng)的蒸鍍裝置。另外，通過使蒸鍍單元23相對(duì)于襯底在X軸方向及Y軸方向上移動(dòng)，可使蒸鍍膜均一地成膜。
本發(fā)明的蒸鍍裝置在蒸鍍時(shí)，令襯底20和蒸鍍單元23的間隔距離d代表地在30cm以下，最好在20cm以下，且最好狹小到5cm～15cm，可顯著提高蒸鍍材料的利用效率及生產(chǎn)量。
另外，蒸鍍單元23具備的有機(jī)化合物不必是一個(gè)或一種，也可以是多種。例如，在蒸鍍?cè)醇艹司邆渥鳛榘l(fā)光性的有機(jī)化合物的一種材料，還可一并具備可成為摻雜劑的其他有機(jī)化合物(摻雜劑材料)。作為被蒸鍍的有機(jī)化合物層，由基質(zhì)材料和激勵(lì)能量比基質(zhì)材料低的發(fā)光材料(摻雜劑材料)構(gòu)成，摻雜劑的激勵(lì)能量最好設(shè)計(jì)成比空穴輸送性區(qū)域的激勵(lì)能量及電子輸送層的激勵(lì)能量低。從而，可防止摻雜劑的分子激勵(lì)子的擴(kuò)散，有效地使摻雜劑發(fā)光。另外，摻雜劑若是載流子俘獲型的材料，則可提高載流子的再結(jié)合效率。另外，將三重態(tài)激勵(lì)能量可變換成發(fā)光的材料作為摻雜劑添加到混合區(qū)域的情況也包含在本發(fā)明中。另外，在混合區(qū)域的形成中，也可使混合區(qū)域具有濃度梯度。
而且，一個(gè)蒸鍍?cè)醇芫邆涞挠袡C(jī)化合物有多種時(shí)，最好使蒸發(fā)方向傾斜并在被蒸鍍物的位置交叉，以使有機(jī)化合物相互混合。另外，為了進(jìn)行共同蒸鍍，也可在蒸鍍單元具備4種蒸鍍材料(例如，作為蒸鍍材料a的基質(zhì)材料2種，作為蒸鍍材料b的摻雜劑材料2種)。
另外，氧或水等的雜質(zhì)可能混入蒸鍍的EL材料或金屬材料的主要過程考慮有蒸鍍前在成膜室設(shè)置EL材料的過程和蒸鍍過程等。
因而，最好在與成膜室連接的前處理室具備球形容器，將蒸鍍?cè)粗饌€(gè)地從成膜室移動(dòng)到前處理室，在前處理室中將蒸鍍材料設(shè)置在蒸鍍?cè)?。即，蒸鍍?cè)醋鳛橐苿?dòng)到前處理室的制造裝置。這樣，可在保持成膜室的洗凈度的情況下設(shè)置蒸鍍?cè)础?br> 圖2所示的成膜裝置中，在成膜時(shí)有意地導(dǎo)入材料氣體，通過使材料氣體的成分包含在有機(jī)化合物膜中而形成高密度膜。通過使材料氣體的成分包含在有機(jī)化合物膜中，可阻擋引起劣化的氧或水分等的雜質(zhì)侵入、擴(kuò)散到膜中，提高發(fā)光元件的可靠性。
另外，本實(shí)施形態(tài)可與實(shí)施形態(tài)1自由組合。
(實(shí)施形態(tài)3)這里，圖3表示不同于實(shí)施形態(tài)1的成膜裝置。另外，與圖1相同處采用相同符號(hào)。
圖3所示的成膜裝置是預(yù)先通過等離子發(fā)生部件游離化的材料氣體導(dǎo)入成膜室的同時(shí)進(jìn)行蒸鍍的例。
如圖3所示，微波源30a與導(dǎo)波管30b連接。該導(dǎo)波管30b對(duì)放電管中的材料氣體進(jìn)行照射，通過輝光放電形成等離子30c。這里采用的微波源放射約2.45GHz的μ波。
例如，采用硅烷氣體作為材料氣體時(shí)，生成SiHx、SiHxOy、SiOy等的氧化硅前驅(qū)體，導(dǎo)入成膜室內(nèi)。這些游離基易于與氧或水分反應(yīng)，可降低成膜室內(nèi)的氧濃度或水分，結(jié)果可獲得可靠性高的有機(jī)化合物膜。
另外，這些游離基易于移動(dòng)或堆積到溫度更高的場(chǎng)所，因而最好在用襯底架12設(shè)置的加熱器31加熱襯底的同時(shí)進(jìn)行蒸鍍。另外，為了防止移動(dòng)或堆積到蒸鍍單元13，最好用隔熱材料覆蓋蒸鍍單元13。
另外，本實(shí)施形態(tài)可與實(shí)施形態(tài)1或?qū)嵤┬螒B(tài)2自由組合。
(實(shí)施形態(tài)4)這里，圖4表示不同于實(shí)施形態(tài)1的成膜裝置。
圖4所示的成膜裝置是采用離子噴鍍法，在成膜室內(nèi)使材料氣體離子化，使蒸發(fā)的有機(jī)材料65附著的同時(shí)進(jìn)行蒸鍍的例。
圖4中，60是襯底，61是室壁，62是襯底架，63是單元，65是蒸發(fā)的有機(jī)材料，66是渦輪分子泵，67是低溫泵，68是工作臺(tái)，69是防附著板。
圖4所示成膜裝置，設(shè)置有向收納材料51的坩堝52照射電子束的電子槍50和使等離子53發(fā)生的等離子發(fā)生部件64。
電子槍50向坩堝52照射電子束使坩堝內(nèi)的材料51溶解并蒸發(fā)形成材料51的蒸發(fā)流，通過等離子發(fā)生部件64離子化后，離子化的蒸發(fā)流和從蒸鍍單元63蒸發(fā)的有機(jī)材料65混合，它們與襯底碰撞而成膜。
圖4所示成膜裝置中，使有機(jī)材料的蒸鍍的中途蒸發(fā)的材料51被化學(xué)附著，使材料51的成分包含在有機(jī)化合物膜中而形成高密度膜。通過使材料51的成分包含在有機(jī)化合物膜中，可阻擋引起劣化的氧或水分等的雜質(zhì)侵入、擴(kuò)散到膜中，提高發(fā)光元件的可靠性。
另外，本實(shí)施形態(tài)可與實(shí)施形態(tài)1至3之一自由組合。
以上構(gòu)成的本發(fā)明將通過以下說明的實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明。
(實(shí)施例)[實(shí)施例1]本實(shí)施例中，說明了緩和有機(jī)化合物膜中存在的能量勢(shì)壘，提高載流子的移動(dòng)性的同時(shí)，與層疊構(gòu)造的功能分離同樣地具有各種多個(gè)材料的功能的發(fā)光元件的制作例。
對(duì)于層疊構(gòu)造中的能量勢(shì)壘的緩和，插入載流子注入層的技術(shù)是顯著有效的。即，能量勢(shì)壘大的層疊構(gòu)造的界面中，通過插入緩和該能量勢(shì)壘的材料，可將能量勢(shì)壘設(shè)計(jì)成階梯狀。從而提高來自電極的載流子注入性，可確實(shí)一定程度地降低驅(qū)動(dòng)電壓。但是問題點(diǎn)在于增加層數(shù)反過來增加了有機(jī)界面數(shù)。這考慮為是單層構(gòu)造保持驅(qū)動(dòng)電壓·功率的最大數(shù)據(jù)的原因。反過來說，通過克服這一點(diǎn)，可發(fā)揮層疊構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)(可組合各種各樣的材料，不需要復(fù)雜的分子設(shè)計(jì))，且可達(dá)到單層構(gòu)造的驅(qū)動(dòng)電壓·功率。
因而本實(shí)施例中，發(fā)光元件的陽極和陰極間形成由多個(gè)功能區(qū)域組成的有機(jī)化合物膜時(shí)，不形成傳統(tǒng)的存在明確界面的層疊構(gòu)造中，而是在第一功能區(qū)域和第二功能區(qū)域之間，形成具有由構(gòu)成第一功能區(qū)域的材料及構(gòu)成第二功能區(qū)域的材料的兩方組成的混合區(qū)域的構(gòu)造。
通過采用這樣的構(gòu)造，比傳統(tǒng)的構(gòu)造降低了功能區(qū)域間存在的能量勢(shì)壘，提高了載流子的注入性。即功能區(qū)域間的能量勢(shì)壘通過形成混合區(qū)域而緩和。從而，可防止驅(qū)動(dòng)電壓的降低及亮度降低。
以上，本實(shí)施例中，在制作至少包含第一有機(jī)化合物可表現(xiàn)功能的區(qū)域(第一功能區(qū)域)和與構(gòu)成上述第一功能區(qū)域的物質(zhì)不同的第二有機(jī)化合物可表現(xiàn)功能的區(qū)域(第二功能區(qū)域)的發(fā)光元件及包含它的發(fā)光裝置時(shí)，采用圖1所示成膜裝置，在上述第一功能區(qū)域和上述第二功能區(qū)域之間，制作由構(gòu)成上述第一功能區(qū)域的有機(jī)化合物和構(gòu)成上述第二功能區(qū)域的有機(jī)化合物所組成的混合區(qū)域。
圖1所示成膜裝置中，在一個(gè)成膜室中形成具有多個(gè)功能區(qū)域的有機(jī)化合物膜，蒸鍍?cè)匆蚕鄳?yīng)設(shè)置多個(gè)。另外，輸入并設(shè)置形成有陽極的襯底。
首先，蒸鍍第一材料室中具備的第一有機(jī)化合物。另外，第一有機(jī)化合物預(yù)先通過電阻加熱氣化，蒸鍍時(shí)通過打開第l遮板使其向襯底的方向飛散。蒸鍍時(shí)導(dǎo)入材料氣體，這里是硅烷氣體，使其包含在膜中。從而，可形成圖5(A)所示第一功能區(qū)域210。
然后，蒸鍍第一有機(jī)化合物17a的同時(shí)，打開第2遮板，蒸鍍第二材料室中具備的第二有機(jī)化合物。另外，第二有機(jī)化合物也預(yù)先通過電阻加熱氣化，蒸鍍時(shí)通過打開第2遮板使其向襯底的方向飛散。蒸鍍時(shí)導(dǎo)入材料氣體，這里是硅烷氣體，使其包含在膜中。因而，可形成第一有機(jī)化合物和第二有機(jī)化合物組成的第一混合區(qū)域211。
不久后，僅關(guān)閉第1遮板，蒸鍍第二有機(jī)化合物。蒸鍍時(shí)導(dǎo)入材料氣體，這里是硅烷氣體，使其包含在膜中。從而，可形成第二功能區(qū)域212。
另外，本實(shí)施例中，說明了通過同時(shí)蒸鍍二種有機(jī)化合物來形成混合區(qū)域的方法，但是，也可以在蒸鍍第一有機(jī)化合物后，在該蒸鍍氣氛下蒸鍍第二有機(jī)化合物，從而在第一功能區(qū)域和第二功能區(qū)域之間形成混合區(qū)域。
接著，蒸鍍第二有機(jī)化合物的同時(shí)，打開第3遮板，蒸鍍第三材料室具備的第三有機(jī)化合物。另外，第三有機(jī)化合物也預(yù)先通過電阻加熱氣化，蒸鍍時(shí)通過打開第3遮板使其向襯底的方向飛散。蒸鍍時(shí)導(dǎo)入材料氣體，這里是硅烷氣體，使其包含在膜中。因而，可形成第二有機(jī)化合物和第三有機(jī)化合物組成的第二混合區(qū)域213。
不久后，僅關(guān)閉第2遮板，蒸鍍第三有機(jī)化合物。蒸鍍時(shí)導(dǎo)入材料氣體，這里是硅烷氣體，使其包含在膜中。然后關(guān)閉第3遮板，結(jié)束第三有機(jī)化合物的蒸鍍。從而，可形成第三功能區(qū)域214。
最后，通過形成陰極，完成由本發(fā)明的成膜裝置形成的發(fā)光元件。
而且，如圖5(B)所示，作為其他有機(jī)化合物膜，采用第一有機(jī)化合物形成第一功能區(qū)域220后，形成第一有機(jī)化合物和第二有機(jī)化合物組成的第一混合區(qū)域221，而且，用第二有機(jī)化合物形成第二功能區(qū)域222。然后，第二功能區(qū)域222形成的中途，暫時(shí)打開第3遮板，同時(shí)進(jìn)行第三有機(jī)化合物17c的蒸鍍，從而形成第二混合區(qū)域223。
不久后，通過關(guān)閉第3遮板，再次形成第二功能區(qū)域222。然后，通過形成陰極而形成發(fā)光元件。
可形成以上有機(jī)化合物膜的圖2的成膜裝置，由于可在同一成膜室中形成具有多個(gè)功能區(qū)域的有機(jī)化合物膜，因而可在功能區(qū)域界面形成混合區(qū)域。如上所述，可制作沒有明顯的層疊構(gòu)造(即，沒有明確的有機(jī)界面)，且具備多個(gè)功能的發(fā)光元件。
另外，圖1的成膜裝置，在成膜時(shí)有意地導(dǎo)入材料氣體(硅烷氣體)，可使材料氣體的成分包含在有機(jī)化合物膜中，通過使有機(jī)化合物膜中包含原子半徑小的材料(代表為硅)，可使混合區(qū)域中的分子間距更適合。從而，可進(jìn)一步防止驅(qū)動(dòng)電壓的降低及亮度降低。另外，通過材料氣體可進(jìn)一步除去成膜室內(nèi)的氧或水分等的雜質(zhì)，可形成高密度的有機(jī)化合物層。
另外，本實(shí)施例可與實(shí)施形態(tài)1、實(shí)施形態(tài)2、實(shí)施形態(tài)3或?qū)嵤┬螒B(tài)4自由組合。
本實(shí)施例中，從第1電極到密封為止的制作全自動(dòng)化的多室方式的制造裝置的例如圖6所示。
圖6是具備閘500a～500y；傳輸室502、504a、508、514、518；轉(zhuǎn)移室505、507、511；導(dǎo)入室501；第1成膜室506H；第2成膜室506B；第3成膜室506G；第4成膜室506R、第5成膜室506E；其他成膜室509、510、512、5l3、531、532；設(shè)置蒸鍍?cè)吹脑O(shè)置室526R、526G、526B、526E、526H；前處理室503a、503b；密封室516；掩模儲(chǔ)備室524；密封襯底儲(chǔ)備室530；裝填室520a、520b；托盤安裝臺(tái)521，以及取出室519的多室制造裝置。另外，傳輸室504a設(shè)置有傳輸襯底504c用的傳輸機(jī)構(gòu)504b，其他傳輸室也同樣分別設(shè)有傳輸機(jī)構(gòu)。
以下，說明將預(yù)先設(shè)有陽極(第1電極)和覆蓋該陽極的端部的絕緣物(隔壁)的襯底輸入圖6所示制造裝置來制作發(fā)光裝置的順序。另外，制作有源矩陣型的發(fā)光裝置時(shí)，預(yù)先在襯底上，設(shè)置多個(gè)與陽極連接的薄膜晶體管(電流控制用TFT)及其他薄膜晶體管(開關(guān)用TFT等)，還設(shè)置薄膜晶體管組成的驅(qū)動(dòng)電路。另外，在制作單矩陣型的發(fā)光裝置時(shí)也可采用圖6所示制造裝置進(jìn)行制作。
首先，在裝填室520a或裝填室520b設(shè)置上述襯底。襯底為大型襯底(例如300mm×360mm)時(shí)設(shè)置在裝填室520b，為通常襯底(例如，127mm×127mm)時(shí)設(shè)置在裝填室520a，然后傳輸?shù)酵斜P安裝臺(tái)521，在托盤(例如300mm×360mm)上設(shè)置多個(gè)襯底。
裝填室設(shè)置的襯底(設(shè)有陽極和覆蓋該陽極的端部的絕緣物的襯底)傳輸?shù)絺鬏斒?18。
另外，設(shè)置在裝填室之前，為了降低點(diǎn)缺陷，最好對(duì)第1電極(陽極)的表面用含界面活化劑(弱堿性)的多孔質(zhì)海綿(代表為PVA(聚乙烯醇)制、尼龍制等)洗凈以除去表面的雜物。作為洗凈機(jī)構(gòu)，可采用具有在與襯底面平行的軸線周圍旋轉(zhuǎn)且與襯底面接觸的筒狀刷(PVA制)的洗凈裝置，也可采用在與襯底面垂直的軸線周圍旋轉(zhuǎn)且與襯底面接觸的盤狀刷(PVA制)的洗凈裝置。另外，包含有機(jī)化合物的膜形成前，為了除去上述襯底所包含的水分或其他氣體，最好在真空中進(jìn)行用以脫氣的退火，也可以傳輸?shù)脚c傳輸室518連接的前處理室523進(jìn)行退火。
然后，從設(shè)有襯底傳輸機(jī)構(gòu)的傳輸室518傳輸?shù)綄?dǎo)入室501。本實(shí)施例的制造裝置中，導(dǎo)入室501具備襯底反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，可適當(dāng)反轉(zhuǎn)襯底。導(dǎo)入室501與真空排氣處理室連接，真空排氣后，最好預(yù)先導(dǎo)入惰性氣體來達(dá)到大氣壓。
然后傳輸?shù)脚c導(dǎo)入室501連接的傳輸室502。為了使傳輸室502內(nèi)盡量不存在水分或氧，最好預(yù)先進(jìn)行真空排氣以維持真空。
另外，作為上述的真空排氣處理室，具備磁懸浮型的渦輪分子泵、低溫泵、或干燥泵。從而導(dǎo)入室連接的傳輸室的真空度可達(dá)到10-5～10-6Torr，而且可控制來自泵側(cè)及排氣系統(tǒng)的雜質(zhì)的逆擴(kuò)散。為了防止裝置內(nèi)部導(dǎo)入雜質(zhì)，導(dǎo)入的氣體采用氮或稀有氣體等的惰性氣體。導(dǎo)入裝置內(nèi)部的這些氣體在導(dǎo)入裝置內(nèi)前通過氣體精制機(jī)高純度化。從而，為了使氣體高純度化后導(dǎo)入蒸鍍裝置，必須具備氣體精制機(jī)。從而，由于可預(yù)先除去氣體中所包含的氧或水、其他雜質(zhì)，因而可防止這些雜質(zhì)導(dǎo)入裝置內(nèi)部。
另外，想除去不需要的處所形成的包含有機(jī)化合物的膜時(shí)，可傳輸?shù)角疤幚硎?03a，選擇地除去有機(jī)化合物膜的層疊。前處理室503a具有等離子發(fā)生部件，通過激勵(lì)從Ar、H、F、O中選出的一種或多種的氣體發(fā)生等離子，進(jìn)行干刻蝕。另外，為了采用紫外線照射作為陽極表面處理，也可在前處理室503a具備UV照射機(jī)構(gòu)。
另外，為了消除收縮，最好在包含有機(jī)化合物的膜蒸鍍前進(jìn)行真空加熱，傳輸?shù)角疤幚硎?03b，為了徹底除去上述襯底所包含的水分或其他氣體，在真空(5×10-3Torr(0.665Pa)以下，最好是10-4～10-6Torr)進(jìn)行用以脫氣的退火。在前處理室503b中，采用平板加熱器(代表為鎧裝式加熱器)均一加熱多個(gè)襯底。特別地，采用有機(jī)樹脂膜作為層間絕緣膜或隔壁的材料時(shí)，有機(jī)樹脂材料易于吸附水分且有發(fā)生脫氣的可能性，因而在包含有機(jī)化合物的層形成前進(jìn)行真空加熱是有效的，即在100度～250度、最好150度～200度下進(jìn)行例如30分鐘以上的加熱后，進(jìn)行30分鐘的自然冷卻，除去吸附水分。
然后，進(jìn)行上述真空加熱后，將襯底從傳輸室502傳輸?shù)睫D(zhuǎn)移室505，而且，不與大氣接觸地將襯底從轉(zhuǎn)移室505傳輸?shù)絺鬏斒?04a。
然后，適當(dāng)?shù)貙⒁r底傳輸?shù)絺鬏斒?04a連接的成膜室506R、506G、506B、506E，適當(dāng)形成成為空穴注入層、空穴輸送層、發(fā)光層、電子輸送層或電子注入層的由低分子組成的有機(jī)化合物層。另外，可將襯底從傳輸室502傳輸?shù)匠赡な?06H進(jìn)行蒸鍍。
另外，成膜室512中也可采用噴墨法或旋涂法等形成高分子材料組成的空穴注入層。另外，也可將襯底縱向設(shè)置在真空中通過噴墨法成膜。也可在第1電極(陽極)上全面涂敷并焙燒作為空穴注入層(陽極緩沖層)作用的聚二氧乙基噻吩/聚對(duì)苯乙烯磺酸水溶液(PEDOT/PSS)、聚苯胺/樟腦磺酸水溶液(PANI/CSA)、PTPDES、Et-PTPDEK或PPBA等。焙燒時(shí)最好在焙燒室523進(jìn)行。采用旋涂等的涂敷法形成高分子材料組成的空穴注入層時(shí)，可以提高平坦性且使其上成膜的膜的覆蓋性及膜厚均一性良好。特別地，由于發(fā)光層的膜厚均一，可獲得均一的發(fā)光。該場(chǎng)合，以涂敷法形成空穴注入層后，在通過蒸鍍法成膜前最好進(jìn)行真空加熱(100～200度)。真空加熱時(shí)也可在前處理室503b進(jìn)行。例如，也可以用海綿洗凈第1電極(陽極)的表面后，輸入裝填室，傳輸?shù)匠赡な?12，用旋涂法以膜厚60nm全面涂敷聚二氧乙基噻吩/聚對(duì)苯乙烯磺酸水溶液(PEDOT/PSS)后，傳輸?shù)奖簾?23進(jìn)行80度、10分鐘的假焙燒以及200度、1小時(shí)的真焙燒，再傳輸?shù)角疤幚硎?03b進(jìn)行蒸鍍前的真空加熱(170度，加熱30分鐘、冷卻30分鐘)后，傳輸?shù)匠赡な?06R、506G、506B，不與大氣接觸地用蒸鍍法進(jìn)行發(fā)光層的形成。特別地，采用ITO膜作為陽極材料，表面存在凹凸或微小粒子時(shí)，通過令PEDOT/PSS的膜厚為30nm以上的膜厚，可降低這些影響。
另外，PEDOT/PSS若涂敷到ITO膜上，則潤濕性不太好，因而最好以旋涂法進(jìn)行第1次涂敷PEDOT/PSS溶液后，如果用純水洗凈可提高潤濕性，并再度以旋涂法進(jìn)行第2次涂敷PEDOT/PSS溶液，然后進(jìn)行焙燒，均一性良好地成膜。另外，進(jìn)行第1次涂敷后，如果用純水洗凈可改善表面，同時(shí)具有除去微小粒子等的效果。
另外，通過旋涂法將PEDOT/PSS成膜時(shí)，為了全面成膜，最好選擇地除去襯底的端面或周緣部、端子部、陰極與下部配線的連接區(qū)域等，最好在前處理室503a通過O2灰化等除去。
這里，說明成膜室506R、506G、506B、506E、506H。
各成膜室506R、506G、506B、506E、506H設(shè)置有可移動(dòng)蒸鍍?cè)醇?蒸鍍單元)。即，相當(dāng)于上述實(shí)施形態(tài)2的圖2的成膜室。如上述實(shí)施形態(tài)2所示，蒸鍍時(shí)在材料氣體導(dǎo)入的同時(shí)進(jìn)行蒸鍍。作為材料氣體，具體地，可采用從硅烷系氣體(硅烷、乙硅烷、丙硅烷等)、SiF4、GeH4、GeF4、SnH4或碳化氫系氣體(CH4、C2H2、C2H4、C6H6等)選出的一種或多種。通過在成膜時(shí)有意地導(dǎo)入材料氣體，使材料氣體的成分包含在有機(jī)化合物膜中，可形成高密度膜。通過使材料氣體的成分包含在有機(jī)化合物膜中，可阻擋引起劣化的氧或水分等的雜質(zhì)侵入、擴(kuò)散到膜中，提高發(fā)光元件的可靠性。
另外，準(zhǔn)備多個(gè)該蒸鍍?cè)醇?，并適當(dāng)具備多個(gè)將EL材料封入的容器(坩堝)，以該狀態(tài)設(shè)置到成膜室內(nèi)。以面朝下方式設(shè)置襯底，通過CCD等進(jìn)行蒸鍍掩模的位置對(duì)齊，通過電阻加熱法進(jìn)行蒸鍍，可選擇地進(jìn)行成膜。另外，蒸鍍掩模儲(chǔ)備在掩模儲(chǔ)備室524，進(jìn)行蒸鍍時(shí)適當(dāng)傳輸?shù)匠赡な摇Ａ硗?，成膜?32是用于形成包含有機(jī)化合物的層或金屬材料層的預(yù)備蒸鍍室。
將EL材料設(shè)置到這些成膜室最好采用以下所示的制造系統(tǒng)。即，最好采用材料制造機(jī)中預(yù)先收納EL材料的容器(代表地坩堝)進(jìn)行成膜。而且設(shè)置時(shí)最好不與大氣接觸地進(jìn)行，從材料制造機(jī)傳輸時(shí)，坩堝最好在第2容器密閉的狀態(tài)下導(dǎo)入成膜室。最好令具有與各成膜室506R、506G、506B、506H、506E連接的真空排氣部件的設(shè)置室526R、526G、526B、526H、526E成為真空或惰性氣體氣氛，在其中從第2容器取出坩堝，并在成膜室設(shè)置坩堝。另外，圖7或圖8表示設(shè)置室的一例。
這里，用圖7(A)具體地說明傳輸?shù)娜萜鞯男螒B(tài)。將用于傳輸?shù)姆譃樯喜?721a)和下部(721b)的第2容器具備在第2容器的上部設(shè)置的用于固定第1容器的固定部件706；對(duì)固定部件加壓的彈簧705；為了減壓保持第2容器而在第2容器的下部設(shè)置的成為氣體通路的氣體導(dǎo)入口708；固定上部容器721a和下部容器721b的O形環(huán)；止動(dòng)裝置702。在該第2容器內(nèi)，設(shè)置封入有精制的蒸鍍材料的第1容器701。另外，第2容器也可由包含不銹鋼的材料形成，第1容器70l由具有鈦的材料形成。
材料制造機(jī)中，第1容器701中封入精制的蒸鍍材料。然后，經(jīng)由0形環(huán)使第2上部721a和下部721b對(duì)齊，由止動(dòng)裝置702固定上部容器721a和下部容器72lb，在第2容器內(nèi)密閉第1容器701。然后，經(jīng)由氣體導(dǎo)入口708使第2容器內(nèi)減壓，再置換為氮?dú)夥?，調(diào)節(jié)彈簧705，通過固定部件706固定第1容器701。另外，第2容器內(nèi)也可設(shè)置干燥劑。這樣，若使第2容器內(nèi)保持真空或減壓、氮?dú)夥眨煞乐刮⒘垦趸蛩街秸翦儾牧稀?br> 以該狀態(tài)傳輸?shù)桨l(fā)光裝置制造機(jī)，將第1容器701設(shè)置到蒸鍍室。然后，通過加熱使蒸鍍材料升華，進(jìn)行蒸鍍膜的成膜。
另外，其他部件，例如膜厚監(jiān)視器(水晶振子等)，遮板等最好也同樣不與大氣接觸地傳輸、設(shè)置到蒸鍍裝置內(nèi)。
另外，不與大氣接觸地將容器內(nèi)真空密封的坩堝(填充蒸鍍材料)從容器取出，用于在蒸鍍架設(shè)置坩堝的的設(shè)置室與成膜室連接，不與大氣接觸地從設(shè)置室通過傳輸自動(dòng)機(jī)械傳輸坩堝。設(shè)置室最好也設(shè)置有真空排氣部件，而且設(shè)置加熱坩堝的部件。
用圖7(A)及圖7(B)說明將第2容器721a、721b內(nèi)密閉并傳輸?shù)牡?容器701設(shè)置到成膜室的機(jī)構(gòu)。
圖7(A)表示了具備搭載收納有第1容器的第2容器721a、721b的旋轉(zhuǎn)臺(tái)707、傳輸?shù)?容器的傳輸機(jī)構(gòu)以及提升機(jī)構(gòu)711的設(shè)置室705的截面。另外，設(shè)置室與成膜室相鄰配置，通過經(jīng)由氣體導(dǎo)入口控制氣氛的部件可控制設(shè)置室的氣氛。另外，如圖7(B)所示，傳輸機(jī)構(gòu)不限于是從第1容器701的上方夾持該第1容器并傳輸?shù)臉?gòu)成，也可以是夾持第1容器的側(cè)面并傳輸?shù)臉?gòu)成。
這樣的設(shè)置室內(nèi)，在止動(dòng)裝置702松開的狀態(tài)下在旋轉(zhuǎn)設(shè)置臺(tái)713上配置第2容器。由于內(nèi)部是真空狀態(tài)，止動(dòng)裝置702即使松開也不會(huì)脫落。然后，通過控制氣氛的部件，可令設(shè)置室內(nèi)為減壓狀態(tài)。設(shè)置室內(nèi)的壓力和第2容器內(nèi)的壓力相等時(shí)，第2容器成為可容易開封的狀態(tài)。通過提升機(jī)構(gòu)711卸去第2容器的上部721a，旋轉(zhuǎn)設(shè)置臺(tái)713以旋轉(zhuǎn)軸712為軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使第2容器的下部及第1容器移動(dòng)。然后，第1容器701通過傳輸機(jī)構(gòu)傳輸?shù)秸翦兪?，設(shè)置在蒸鍍?cè)醇?未圖示)。
然后，通過蒸鍍?cè)醇苌显O(shè)置的加熱部件，使蒸鍍材料升華開始成膜。在該成膜時(shí)，蒸鍍?cè)醇苌显O(shè)置的遮板(未圖示)打開后，升華的蒸鍍材料向襯底的方向飛散并蒸鍍到襯底，形成發(fā)光層(包含空穴輸送層、空穴注入層、電子輸送層、電子注入層)。
然后，蒸鍍結(jié)束后，從蒸鍍?cè)醇芴嵘?容器，傳輸?shù)皆O(shè)置室，搭載在旋轉(zhuǎn)臺(tái)804設(shè)置的第2容器的下部容器(未圖示)，由上部容器721a密閉。此時(shí)，第1容器、上部容器、下部容器最好在傳輸?shù)慕M合中密閉。該狀態(tài)下，令設(shè)置室805為大氣壓，從設(shè)置室取出第2容器并固定止動(dòng)裝置702，傳輸?shù)讲牧现圃鞕C(jī)。
另外，圖8說明可設(shè)置多個(gè)第1容器911的設(shè)置室的例。圖8(A)中，設(shè)置室905具備可搭載多個(gè)第1容器911或第2容器912的旋轉(zhuǎn)臺(tái)907；傳輸?shù)?容器的傳輸機(jī)構(gòu)902b；提升機(jī)構(gòu)902a，成膜室906具備蒸鍍?cè)醇?03；使蒸鍍架移動(dòng)的機(jī)構(gòu)(這里未圖示)。圖8(A)是俯視圖，圖8(B)是設(shè)置室內(nèi)的透視圖。另外，設(shè)置室905經(jīng)由閘閥900配置成與成膜室906相鄰，經(jīng)由氣體導(dǎo)入口控制氣氛的部件可控制設(shè)置室的氣氛。雖然未圖示，配置卸下的上部(第2容器)912的處所另外設(shè)置。
或者，成膜室連接的前處理室(設(shè)置室)具備自動(dòng)機(jī)械，逐個(gè)蒸鍍?cè)吹貜某赡な乙苿?dòng)到前處理室，前處理室中，也可在蒸鍍?cè)丛O(shè)置蒸鍍材料。即，蒸鍍?cè)匆部勺鳛橐苿?dòng)到前處理室的制造裝置。這樣，可在保持成膜室的洗凈度的情況下設(shè)置蒸鍍?cè)础?br> 這樣，可防止坩堝及該坩堝收納的EL材料被污染。另外，設(shè)置室526R、526G、526B、526H、526E中也可儲(chǔ)備金屬掩模。
通過適當(dāng)選擇成膜室506R、506G、506B、506H、506E設(shè)置的EL材料，作為發(fā)光元件全體，可形成顯示單色(具體為白色)或者全色(具體為紅色、綠色、藍(lán)色)的發(fā)光的發(fā)光元件。例如，綠色的發(fā)光元件形成時(shí)，依次在成膜室506H層疊空穴輸送層或空穴注入層，在成膜室506G層疊發(fā)光層(G)，在成膜室506E層疊電子輸送層或電子注入層后，若形成陰極，則可獲得綠色的發(fā)光元件。例如，全色的發(fā)光元件形成時(shí)，在成膜室506R采用R用的蒸鍍掩模，依次層疊空穴輸送層或空穴注入層、發(fā)光層(R)、電子輸送層或電子注入層，在成膜室506G采用G用的蒸鍍掩模，依次層疊空穴輸送層或空穴注入層、發(fā)光層(G)、電子輸送層或電子注入層，在成膜室506B采用B用的蒸鍍掩模，依次層疊空穴輸送層或空穴注入層、發(fā)光層(B)、電子輸送層或電子注入層后，若形成陰極，則可獲得全色的發(fā)光元件。
另外，顯示白色的發(fā)光的有機(jī)化合物層，在層疊具有不同發(fā)光色的發(fā)光層時(shí)，大體分為含有紅色、綠色、藍(lán)色的3原色的3波長型和利用藍(lán)色/黃色或藍(lán)綠色/橙色的補(bǔ)色的關(guān)系的2波長型?？稍谝粋€(gè)成膜室形成白色發(fā)光元件。例如，用3波長型獲得白色發(fā)光元件時(shí)，準(zhǔn)備具備多個(gè)搭載多個(gè)坩堝的蒸鍍?cè)醇艿某赡な?，在?蒸鍍?cè)醇芊馊敕甲宥?TPD)，第2蒸鍍?cè)醇芊馊雙-EtTAZ，第3蒸鍍?cè)醇芊馊階lq3，第4蒸鍍?cè)醇芊馊朐贏lq3添加了紅色發(fā)光色素即NileRed的EL材料，第5蒸鍍?cè)醇芊馊階lq3，以該狀態(tài)設(shè)置到各成膜室。然后，第1到第5蒸鍍?cè)醇馨错樞蜷_始移動(dòng)，對(duì)襯底進(jìn)行蒸鍍、層疊。具體地，通過加熱從第1蒸鍍?cè)醇苌ATPD，蒸鍍到整個(gè)襯底。然后，從第2蒸鍍?cè)醇苌Ap-EtTAZ，從第3蒸鍍?cè)醇苌AAlq3，從第4蒸鍍?cè)醇苌AAlq3:NileRed，從第5蒸鍍?cè)醇苌AAlq3，蒸鍍到整個(gè)襯底。然后，若形成陰極，則可獲得白色發(fā)光元件。
通過上述工序適當(dāng)層疊包含有機(jī)化合物的層后，將襯底從傳輸室504a傳輸?shù)睫D(zhuǎn)移室507，而且，與大氣不接觸地將襯底從轉(zhuǎn)移室507傳輸?shù)絺鬏斒?08。
然后，通過傳輸室508內(nèi)設(shè)置的傳輸機(jī)構(gòu)，將襯底傳輸?shù)匠赡な?10，形成陰極。該陰極是通過利用電阻加熱的蒸鍍法形成的金屬膜(MgAg、MgIn、CaF2、LiF、CaN等的合金，或周期表的I族或II族所屬元素和鋁通過共同蒸鍍法形成的膜，或這些的層疊膜)。另外，也可用濺射法形成陰極。
另外，制作頂面出射型的發(fā)光裝置時(shí)，陰極最好是透明或半透明，最好將上述金屬膜的薄膜(1nm～10nm)或者上述金屬膜的薄膜(1nm～10nm)和透明導(dǎo)電膜的層疊作為陰極。該場(chǎng)合，也可用濺射法在成膜室509形成由透明導(dǎo)電膜(ITO(氧化銦氧化錫合金)、氧化銦氧化鋅合金(In2O3-ZnO)、氧化鋅(ZnO)等)組成的膜。
以上的工序形成層疊構(gòu)造的發(fā)光元件。
另外，也可傳輸?shù)脚c傳輸室508連接的成膜室513，形成氮化硅膜或氮氧化硅膜組成的保護(hù)膜來密封。這里，成膜室513內(nèi)具備由硅組成的靶，或由氧化硅組成的靶，或由氮化硅組成的靶。例如，采用由硅組成的靶，通過令成膜室氣氛為氮?dú)夥栈虬蜌宓臍夥眨稍陉帢O上形成氮化硅膜。另外，也可形成以碳為主成分的薄膜(DLC膜，CN膜，非定型碳膜)作為保護(hù)膜，也可另外設(shè)置采用CVD法的成膜室。類金剛石膜(也稱為DLC膜)可由等離子CVD法(代表為，RF等離子CVD法、微波CVD法、電子回旋共振(ECR)CVD法、熱燈絲CVD法等)、燃燒炎法、濺射法、離子束蒸鍍法、激光蒸鍍法等形成。用于成膜的反應(yīng)氣體采用氫氣和碳化氫系的氣體(例如CH4、C2H2、C6H6等)，通過輝光放電離子化，在施加負(fù)的自偏壓的陰極使離子加速碰撞而成膜。另外也可采用C2H4氣體和N2氣體作為反應(yīng)氣體形成CN膜。另外，DLC膜或CN膜是對(duì)可見光透明或半透明的絕緣膜，對(duì)可見光透明是指可見光的透過率為80～100％，對(duì)可見光半透明是指可見光的透過率為50～80％。
本實(shí)施例中，在陰極上形成由第1無機(jī)絕緣膜、應(yīng)力緩和膜、第2無機(jī)絕緣膜的層疊組成的保護(hù)層。例如，也可在陰極形成后，傳輸?shù)匠赡な?13，形成第1無機(jī)絕緣膜，傳輸?shù)匠赡な?32，用蒸鍍法形成具有吸濕性及透明性的應(yīng)力緩和膜(包含有機(jī)化合物的層等)，而且再度傳輸?shù)匠赡な?13形成第2無機(jī)絕緣膜。
然后，形成有發(fā)光元件的襯底不與大氣接觸地從傳輸室508傳輸?shù)睫D(zhuǎn)移室511，而且從轉(zhuǎn)移室511傳輸?shù)絺鬏斒?14。然后，形成發(fā)光元件的襯底從傳輸室514傳輸?shù)矫芊馐?16。
密封襯底從外部設(shè)置到加載室517作準(zhǔn)備。另外，為了除去水分等的雜質(zhì)，最好預(yù)先在真空中進(jìn)行退火。然后，形成將密封襯底與設(shè)有發(fā)光元件的襯底粘貼用的密封材料時(shí)，在封閉室形成密封材料，將形成密封材料的密封襯底傳輸?shù)矫芊庖r底儲(chǔ)備室530。另外，在封閉室中，也可在密封襯底上設(shè)置干燥劑。另外，這里，說明了在密封襯底形成密封材料的例，但是沒有特別限定，也可在形成發(fā)光元件的襯底上形成密封材料。
然后，在密封室516中，通過密封室516中設(shè)有的紫外線照射機(jī)構(gòu)對(duì)粘貼襯底和密封襯底而成的一對(duì)襯底照射UV光，使密封材料硬化。另外，這里采用紫外線硬化樹脂作為密封材料，但是只要是粘接材料即可，沒有特別限定。
然后，粘貼的一對(duì)襯底從密封室516傳輸?shù)絺鬏斒?14，再從傳輸室514傳輸?shù)饺〕鍪?19而取出。
以上，采用圖6所示的制造裝置可完全使發(fā)光元件封入密閉空間而不曝露在大氣中，因而可制作可靠性高的發(fā)光裝置。另外，傳輸室514、518中雖然在真空和大氣壓的氮?dú)夥辗磸?fù)切換，但是傳輸室502、504a、508最好常時(shí)保持真空。
另外，這里雖然未圖示，設(shè)有控制使襯底在各個(gè)處理室移動(dòng)的通路而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制裝置。
另外，在圖6所示制造裝置中，輸入設(shè)有透明導(dǎo)電膜(或金屬膜(TiN)作為陽極的襯底，形成包含有機(jī)化合物的層后，形成透明或半透明陰極(例如，薄金屬膜(Al，Ag)和透明導(dǎo)電膜的層疊)，從而可形成頂面出射型(或者兩面出射)的發(fā)光元件。另外，頂面出射型的發(fā)光元件是指透過陰極取出有機(jī)化合物層中的發(fā)光的元件。
另外，在圖6所示制造裝置中，輸入設(shè)有透明導(dǎo)電膜作為陽極的襯底，形成包含有機(jī)化合物的層后，形成金屬膜(Al，Ag)組成的陰極，從而可形成底面出射型的發(fā)光元件。另外，底面出射型的發(fā)光元件是指，有機(jī)化合物層中的發(fā)光從透明電極即陽極向TFT的方向取出且通過襯底的元件。
另外，本實(shí)施例可與實(shí)施形態(tài)1、實(shí)施形態(tài)2、實(shí)施形態(tài)3、實(shí)施形態(tài)4或?qū)嵤├?自由組合。
本實(shí)施例中，在具備絕緣表面的襯底上制作具有以包含有機(jī)化合物的層作為發(fā)光層的發(fā)光元件的發(fā)光裝置(頂面出射構(gòu)造)的例如圖9所示。
另外，圖9(A)是發(fā)光裝置的俯視圖，圖9(B)是用A-A’切斷圖9(A)的截面圖。虛線所示的1101是源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路，1102是像素部，1103是柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路。另外，1104是透明密封襯底，1105是第1密封材料，被第1密封材料1105包圍的內(nèi)側(cè)用透明第2密封材料1107填充。另外，第1密封材料1105含有用于保持襯底間隔的間隔材料。
另外，1108是傳送輸入源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路1101及柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路1103的信號(hào)用的配線，從成為外部輸入端子的FPC(柔性的印刷電路)1109接收視頻信號(hào)或時(shí)鐘信號(hào)。另外，這里只圖示了FPC，但是該FPC上也可安裝印刷線路板(PWB)。
接著，用圖9(B)說明截面構(gòu)造。在襯底1110上形成驅(qū)動(dòng)電路及像素部，這里，顯示了作為驅(qū)動(dòng)電路的源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路1101和像素部1102。
另外，在源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路1101上，形成由n溝道型TFT1123和p溝道型TFT1124組合的CMOS電路。另外，形成驅(qū)動(dòng)電路的TFT也可用公知的CMOS電路、PMOS電路或NMOS電路形成。另外，本實(shí)施例中，表示了在襯底上形成驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)器一體型，但是不是必須的，也可不是在襯底上而是在外部形成。另外，不限于以多晶硅膜為激活層的TFT的構(gòu)造，可以是頂柵極型TFT，也可以是底柵極型TFT。
另外，像素部1102由包含開關(guān)用TFT1111、電流控制用TFT1112和與其漏極電氣連接的第1電極(陽極)1113的多個(gè)像素形成。電流控制用TFT1112可以是n溝道型TFT，也可以是p溝道型TFT，但是與陽極連接的場(chǎng)合，最好采用p溝道型TFT。另外，最好適當(dāng)設(shè)置保持電容(未圖示)。另外，這里在配置的無數(shù)的像素中，僅僅顯示了一個(gè)像素的截面構(gòu)造，該一個(gè)像素采用2個(gè)TFT的例，但是也可以采用3個(gè)或以上的TFT。
這里，由于第1電極1113構(gòu)成與TFT的漏極直接連接，因而，第1電極1113的下層最好采用可與硅組成的漏極歐姆接觸的材料層，與包含有機(jī)化合物的層連接的最上層采用工作函數(shù)大的材料層。例如，若采用氮化鈦膜和以鋁作為主成分的膜和氮化鈦膜的3層構(gòu)造，則作為配線的電阻也低，且可獲得良好的歐姆接觸，且起陽極的功能。另外，第1電極1113可采用氮化鈦膜、鉻膜、鎢膜、Zn膜、Pt膜等的單層，也可采用3層以上的層疊。
另外，在第1電極(陽極)1113的兩端形成絕緣物(稱為架、隔壁、障壁、堤壩等)1114。絕緣物1114只要由包含有機(jī)樹脂膜或硅的絕緣膜形成即可。這里，作為絕緣物1114，用正片型的感光性丙烯樹脂膜形成圖9所示形狀的絕緣物。
為了形成良好的敷層，在絕緣物1114的上端部或下端部形成有曲率的曲面。例如，絕緣物1114的材料采用正片型的感光性丙烯的場(chǎng)合，最好僅在絕緣物1114的上端部具備曲率半徑(0.2μm～3μm)的曲面。另外，作為絕緣物1114，可使用通過感光性的光而成為不溶于刻蝕劑的負(fù)片型或者通過光而成為溶于刻蝕劑的正片型之一。
另外，絕緣物1114也可用氮化鋁膜、氮氧化鋁膜、以碳為主成分的薄膜或氮化硅膜組成的保護(hù)膜覆蓋。
另外，在第1電極(陽極)1113上，在導(dǎo)入硅烷氣體的同時(shí)通過蒸鍍法選擇性地形成包含有機(jī)化合物的層1115。而且，在包含有機(jī)化合物的層1115上形成第2電極(陰極)1116。作為陰極，采用工作函數(shù)小的材料(Al，Ag，Li，Ca或它們的合金MgAg，MgIn，AlLi，CaF2，或CaN)即可。這里，為了使發(fā)光透過，作為第2電極(陰極)1116，采用膜厚薄的金屬薄膜和透明導(dǎo)電膜(ITO(氧化銦氧化錫合金)、氧化銦氧化鋅合金(In2O3-ZnO)、氧化鋅(ZnO)等)的層疊。這樣，形成由第1電極(陽極)1113、包含有機(jī)化合物的層1115及第2電極(陰極)1116組成的發(fā)光元件1118。本實(shí)施例中，作為包含有機(jī)化合物的層1115，通過依次層疊芳族二胺層(TPD)、p-EtTAZ層、Alq3層、摻雜了NileRed的Alq3層、Alq3層而獲得白色發(fā)光。本實(shí)施例中，發(fā)光元件1118以白色發(fā)光為例，因而設(shè)置由著色層1131和遮光層(BM)1132組成的彩色濾光鏡(為了簡(jiǎn)化，這里未圖示保護(hù)涂層)。
另外，若分別選擇性形成獲得R、G、B的發(fā)光的包含有機(jī)化合物的層，即使不使用彩色濾光鏡也可獲得全彩色的顯示。
另外，為了密封發(fā)光元件1118，形成透明保護(hù)層1117。作為該透明保護(hù)層1117，最好采用以通過濺射法(DC方式或RF方式)或PCVD法獲得的氮化硅或氮氧化硅為主成分的絕緣膜，以碳為主成分的薄膜(DLC膜、CN膜等)，或它們的層疊。若采用硅靶，在包含氮和氬的氣氛下形成，則可獲得對(duì)水分或堿金屬等的不純物的阻擋效果高的氮化硅膜。另外，也可采用氮化硅靶。另外，透明保護(hù)層也可通過采用遠(yuǎn)程等離子的成膜裝置形成。另外，為了使發(fā)光通過透明保護(hù)層，透明保護(hù)層的膜厚最好盡可能薄。
另外，為了密封發(fā)光元件1118，在惰性氣體氣氛下通過第1密封材料1105、第2密封材料1107粘貼密封襯底1104。另外，第1密封材料1105、第2密封材料1107最好采用環(huán)氧樹脂。另外，第1密封材料1105、第2密封材料1107最好盡可能采用不透過水分或氧的材料。
另外，本實(shí)施例中，作為構(gòu)成密封襯底1104的材料，可采用玻璃襯底或石英襯底以及FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics)、PVF(聚氟乙烯)、姆拉(Mylar)、聚酯或丙烯酸等組成的塑料襯底。另外，用第1密封材料1105、第2密封材料1107粘接密封襯底1104后，還可用第3密封材料密封側(cè)面(露出面)。
以上，通過將發(fā)光元件封入第1密封材料1105、第2密封材料1107，可從外部完全遮斷發(fā)光元件，可防止水分或氧等的促進(jìn)有機(jī)化合物層的劣化的物質(zhì)從外部侵入。從而，可獲得可靠性高的發(fā)光裝置。
另外，若采用透明導(dǎo)電膜作為第1電極1113，則可制作兩面發(fā)光型的發(fā)光裝置。
另外，本實(shí)施例中，說明了在陽極上形成包含有機(jī)化合物的層，在包含有機(jī)化合物的層上形成透明電極即陰極的構(gòu)造(以下，稱為頂面出射構(gòu)造)的示例，但是也可在陽極上形成包含有機(jī)化合物的層，在有機(jī)化合物層上具有形成有陰極的發(fā)光元件，在包含有機(jī)化合物的層中將產(chǎn)生的發(fā)光從透明電極即陽極取出到TFT(以下，稱為底面出射構(gòu)造)的構(gòu)造的示例。
這里，底面出射構(gòu)造的發(fā)光裝置的一例如圖10所示。
另外，圖10(A)是發(fā)光裝置的俯視圖，圖10(B)是用A-A’切斷圖10(A)的截面圖。虛線所示的1201是源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路，1202是像素部，1203是柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路。另外，1204是密封襯底，1205是含有用于保持密閉空間間隔的間隔材料的密封材料，被密封材料1205包圍的內(nèi)側(cè)用惰性氣體(代表為氮)填充。被密封材料1205包圍的內(nèi)側(cè)空間通過干燥劑1207除去微量水分而充分干燥。
另外，1208是用于傳送輸入源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路1201及柵極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路1203的信號(hào)的配線，從成為外部輸入端子的FPC(柔性的印刷電路)1209接收視頻信號(hào)或時(shí)鐘信號(hào)。
接著，用圖10(B)說明截面構(gòu)造。在襯底1210上形成了驅(qū)動(dòng)電路及像素部，但是，這里顯示了作為驅(qū)動(dòng)電路的源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路1201和像素部1202。另外，在源極信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路1201中，形成由n溝道型TFT1223和p溝道型TFT1224組合的CMOS電路。
另外，像素部1202由包含開關(guān)用TFT1211、電流控制用TFT1212和與其漏極電氣連接的透明導(dǎo)電膜組成的第1電極(陽極)1213的多個(gè)像素形成。
這里第1電極1213形成與連接電極部分重疊，第1電極1213構(gòu)成經(jīng)由連接電極與TFT的漏極區(qū)域電氣連接。第1電極1213最好具有透明性，且采用工作函數(shù)大的導(dǎo)電膜(ITO(氧化銦氧化錫合金)、氧化銦氧化鋅合金(In2O3、ZnO)、氧化鋅(ZnO)等)。
另外，在第1電極(陽極)1213的兩端形成絕緣物(稱為架、隔壁、障壁、堤壩等)1214。為了形成良好的敷層，在絕緣物1214的上端部或下端部形成有曲率的曲面。另外，絕緣物1214也可用氮化鋁膜、氮氧化鋁膜、以碳為主成分的薄膜或氮化硅膜組成的保護(hù)膜覆蓋。
另外，在第1電極(陽極)1213上，在導(dǎo)入硅烷的同時(shí)進(jìn)行有機(jī)化合物材料的蒸鍍，選擇性地形成包含有機(jī)化合物的層1215。而且，在包含有機(jī)化合物的層1215上形成第2電極(陰極)1216。作為陰極，采用工作函數(shù)小的材料(Al，Ag，Li，Ca，或它們的合金MgAg，MgIn，AlLi，CaF2，或CaN)即可。這樣，形成由第1電極(陽極)1213、包含有機(jī)化合物的層1215及第2電極(陰極)1216組成的發(fā)光元件1218。發(fā)光元件1218向圖10中所示的箭頭方向發(fā)光。這里，發(fā)光元件1218是可獲得R、G、或B的單色發(fā)光的發(fā)光元件的一個(gè)，通過分別選擇性地形成包含可獲得R、G、B的發(fā)光的有機(jī)化合物的層的3個(gè)發(fā)光元件來作為全彩色。
另外，為了密封發(fā)光元件1218，形成保護(hù)層1217。作為該透明保護(hù)層1217，最好采用以由濺射法(DC方式或RF方式)或PCVD法獲得的氮化硅或氮氧化硅為主成分的絕緣膜、或以碳為主成分的薄膜(DLC膜、CN膜等)或它們的層疊膜。若采用硅靶，在包含氮和氬的氣氛下形成，則可獲得對(duì)水分或堿金屬等的不純物的阻擋效果高的氮化硅膜。另外，也可采用氮化硅靶。另外，透明保護(hù)層也可通過采用遠(yuǎn)程等離子的成膜裝置形成。
另外，為了密封發(fā)光元件1218，在惰性氣體氣氛下通過密封材料1205粘貼密封襯底1204。密封襯底1204上預(yù)先形成通過噴砂法等形成的凹部，在該凹部粘貼干燥劑1207。另外，密封材料1205最好采用環(huán)氧樹脂。另外，密封材料1205最好是盡可能不透過水分或氧的材料。
另外，本實(shí)施例中，作為構(gòu)成具有凹部的密封襯底1204的材料，可采用金屬襯底、玻璃襯底或石英襯底以及FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics)、PVF(聚氟乙烯)、姆拉(Mylar)、聚酯或丙烯酸等組成的塑料襯底。另外，可周內(nèi)側(cè)粘貼有干燥劑的金屬罐密封。
另外，本實(shí)施例可與實(shí)施形態(tài)1至4、實(shí)施例1或?qū)嵤├?之一自由組合。
本實(shí)施例中，說明一個(gè)像素的截面構(gòu)造，特別是發(fā)光元件及TFT的連接、像素間配置的隔壁的形狀。
圖11(A)中，40是襯底，41是隔壁(也稱為堤壩)，42是絕緣膜，43是第1電極(陽極)，44是包含有機(jī)化合物的層，45是第2電極(陰極)，46是TFT。
TFT46中，46a是溝道形成區(qū)域，46b、46c是源極區(qū)域或漏極區(qū)域，46d是柵電極，46e、46f是源電極或漏電極。這里顯示了頂柵極型TFT，但是沒有特別限定，可以是逆參差(stagger)型TFT，也可以是順參差型TFT。另外，46f是通過部分與第1電極43連接并重疊而與TFT46連接的電極。
另外，與圖11(A)部分不同的截面構(gòu)造如圖11(B)所示。
圖11(B)中，第1電極和電極的重疊部分與圖11(A)的構(gòu)造不同，對(duì)第1電極構(gòu)圖后，通過形成與電極部分重疊而與TFT連接。
另外，與圖11(A)部分不同的截面構(gòu)造如圖11(C)所示。
圖11(C)中，還設(shè)有1層層間絕緣膜，第1電極經(jīng)由接觸孔與TFT的電極連接。
另外，作為隔壁41的截面形狀，可以是圖11(D)所示錐狀。用光刻法使抗蝕劑曝光后，通過刻蝕非感光性的有機(jī)樹脂或無機(jī)絕緣膜獲得。
另外，若采用正片型的感光性有機(jī)樹脂，可采用圖11(E)所示的在上端部具有曲面的形狀。
另外，若采用負(fù)片型的感光性樹脂，可采用圖11(F)所示在上端部及下端部具有曲面的形狀。
另外，本實(shí)施例可與實(shí)施形態(tài)1至4、實(shí)施例1至3自由組合。
本實(shí)施例中說明無源矩陣型的發(fā)光裝置(也稱為單矩陣型的發(fā)光裝置)的制作示例。
首先，在玻璃襯底上由ITO等的材料(成為陽極的材料)條紋狀地形成多個(gè)第1配線。然后，由抗蝕劑或感光性樹脂組成的隔壁圍繞成為發(fā)光區(qū)域的區(qū)域而形成。然后，通過蒸鍍法，在隔壁包圍的區(qū)域形成包含有機(jī)化合物的層。全色顯示時(shí)，適當(dāng)選擇材料，在導(dǎo)入硅烷氣體的同時(shí)通過蒸鍍法形成包含有機(jī)化合物的層。然后，在隔壁及包含有機(jī)化合物的層中，由Al或Al合金等的金屬材料(成為陰極的材料)形成與ITO組成的多個(gè)第1配線交叉的條紋狀的多個(gè)第2配線。以上的工序可形成以包含有機(jī)化合物的層作為發(fā)光層的發(fā)光元件。
然后，用密封材料粘貼密封襯底，或者在第2配線上設(shè)置保護(hù)膜進(jìn)行密封。密封襯底采用玻璃襯底、聚丙烯、聚硫化丙烯、聚碳酸酯、聚醚酰亞胺、聚苯硫、聚苯醚、聚砜或聚鄰苯二酰胺組成的合成樹脂組成的塑料襯底。
圖12(A)表示本實(shí)施例的顯示裝置的一例的截面圖。
襯底1300的主表面上設(shè)有第1電極和第2電極交叉并在交叉部形成發(fā)光元件的像素部1321。即，形成發(fā)光性的像素矩陣狀排列的像素部1321。像素?cái)?shù)若是VGA規(guī)格則為640×480點(diǎn)，若為XGA規(guī)格則為1024×768點(diǎn)，若是SXGA規(guī)格則為1365×1024點(diǎn)，若為UXGA規(guī)格則為1600×1200點(diǎn)，第1電極及第2電極的根數(shù)與之對(duì)應(yīng)地設(shè)置。而且，襯底1301的端部是，在像素部1321的周邊部設(shè)置的形成有與外部電路連接的端子板的輸入端子部。
圖12(A)所示的顯示裝置中，在像素部形成有在襯底1300的主表面上左右方向延伸的第1電極1302；包含其上層形成的發(fā)光體的薄膜1305(由于包含電致發(fā)光的介質(zhì)，以下為便于說明稱為EL層)；以及其上層形成并在上下方向延伸的第2電極1306。在該交叉部形成像素。即，通過在行方向和列方向形成第1電極1302和第2電極1306，矩陣狀地配設(shè)像素。輸入端子由與第1電極或第2電極相同的材料形成。該輸入端子數(shù)設(shè)置成與行方向和列方向配設(shè)的第1電極及第2電極的根數(shù)相同。
隔壁1304的截面形狀具有從與第1電極1302連接的下端部向上端部彎曲的曲面形狀。該曲面形狀是具有中心位于隔壁或其下層側(cè)的至少一個(gè)曲率半徑的形狀，或者是，在與第1電極1302連接的下端部，具有中心位于隔壁1304的外側(cè)的至少一個(gè)第1曲率半徑，以及在隔壁1304的上端部，具有中心位于隔壁或其下層側(cè)的至少一個(gè)第2曲率半徑的形狀。該截面形狀最好是從隔壁1304的下端部向上端部的曲率連續(xù)變化。EL層沿該曲面形狀形成，通過該曲面形狀緩和應(yīng)力。即，在層疊不同材料的發(fā)光元件中，具有緩和由熱應(yīng)力導(dǎo)致的變形的作用。
密封像素部1321的對(duì)置襯底1350表現(xiàn)為由密封材料1341固定的形態(tài)。襯底1301和對(duì)置襯底1350之間的空間可用惰性氣體填充，也可封入有機(jī)樹脂材料1340。無論哪一種方式，由于像素部1321中的發(fā)光元件被阻擋性的絕緣膜1307被覆，即使沒有特別設(shè)置干燥材料等，也可防止外因性的雜質(zhì)導(dǎo)致的劣化。
另外，圖12(A)中，與像素部1321的各像素對(duì)應(yīng)，在對(duì)置襯底1350側(cè)形成著色層1342～1344。平坦化層1345防止由著色層導(dǎo)致的臺(tái)階。另一方面，圖12(B)是在襯底1301側(cè)設(shè)有著色層1342～1344的構(gòu)成，在平坦化層1345上形成第1電極1302。另外，圖12(B)與圖12(A)的發(fā)光方向不同。另外，同一部分采用同一符號(hào)表示。
另外，不限于全色的顯示裝置，單色的發(fā)光裝置，例如在面光源、燈飾用裝置中也可實(shí)施本發(fā)明。
另外，本實(shí)施例可與實(shí)施形態(tài)1至4、實(shí)施例1或?qū)嵤├?之一自由組合。
通過將實(shí)施本發(fā)明獲得的發(fā)光裝置安裝到顯示部可制作電子設(shè)備。電子設(shè)備有例如攝象機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、眼鏡型顯示器(頭盔顯示器)、導(dǎo)航系統(tǒng)、音響再生裝置(汽車音響、音響組件等)，筆記本型個(gè)人電腦、游戲設(shè)備、便攜信息終端(便攜計(jì)算機(jī)、便攜電話、便攜型游戲機(jī)或電子書籍等)、具備記錄媒體的圖像再生裝置(具體為具備可再生DVD(Digital Versatile Disc)等的記錄媒體并顯示其圖像的顯示器的裝置)等。這些電子設(shè)備的具體例如圖13所示。
圖13(A)是電視，包含框體2001、支持臺(tái)2002、顯示部2003、揚(yáng)聲器部2004、視頻輸入端子2005等。本發(fā)明可適用于顯示部2003。另外，包含個(gè)人電腦用、TV放送接收用、廣告顯示用等的所有信息顯示用的電視。
圖13(B)是數(shù)碼相機(jī)，包含本體2101、顯示部2102、受像部2103、操作鍵2104、外部連接端口2105、快門2106等。本發(fā)明可適用于顯示部2102。
圖13(C)是筆記本型個(gè)人電腦，包含本體2201、框體2202、顯示部2203、鍵盤2204，外部連接端口2205、鼠標(biāo)2206等。本發(fā)明可適用于顯示部2203。
圖13(D)是便攜計(jì)算機(jī)，包含本體2301、顯示部2302、開關(guān)2303、操作鍵2304、紅外線端口2305等。本發(fā)明可適用于顯示部2302。
圖13(E)是具備記錄媒體的便攜型圖像再生裝置(具體為DVD再生裝置)，包含本體2401、框體2402、顯示部A2403、顯示部B2404、記錄媒體(DVD等)讀入部2405、操作鍵2406、揚(yáng)聲器部2407等。顯示部A2403主要顯示圖像信息，顯示部B2404主要顯示文字信息，本發(fā)明可適用于顯示部A2403、B2404。另外，具備記錄媒體的圖像再生裝置中也包含家庭用游戲設(shè)備等。
圖13(F)是游戲設(shè)備，包含本體2501、顯示部2505、操作開關(guān)2504等。
圖13(G)是攝象機(jī)，包含本體2601、顯示部2602、框體2603、外部連接端口2604、遙控接收部2605、受像部2606、電池2607、聲音輸入部2608、操作鍵2609等。本發(fā)明可適用于顯示部2602。
圖13(H)是便攜電話，包含本體2701、框體2702、顯示部2703、聲音輸入部2704、聲音輸出部2705、操作鍵2706、外部連接端口2707、天線2708等。本發(fā)明可適用于顯示部2703。另外，顯示部2703在黑色的背景顯示白色的文字，可抑制便攜電話的消耗電流。
以上，實(shí)施本發(fā)明獲得的顯示裝置可作為所有電子設(shè)備的顯示部。另外，本實(shí)施形態(tài)的電子設(shè)備中，也可采用利用實(shí)施形態(tài)1至4、實(shí)施例1至5之一的構(gòu)成而制作的發(fā)光裝置。
本實(shí)施例中，從第1電極到密封為止的制作全自動(dòng)化的聯(lián)機(jī)方式的制造裝置的例如圖14所示。
圖14是聯(lián)機(jī)方式的制造裝置，具備閘1000a～1000u；傳輸室1002、1004a、1014；轉(zhuǎn)移室1011；第1成膜室1006H；第2成膜室1006B；第3成膜室1006G；第4成膜室1006R，第5成膜室1006E；預(yù)備成膜室1006G″；預(yù)備成膜室1006R″；預(yù)備成膜室1006B″；其他成膜室1009、1010、1013；設(shè)置蒸鍍?cè)吹脑O(shè)置室1026R、1026G、1026B、1026R″、1026G″、1026B″、1026E、1026H；前處理室1003a；封閉室1018；密封室1016；密封襯底儲(chǔ)備室1030；襯底導(dǎo)入室1020；取出室1019。另外，傳輸室1004a中設(shè)有具備傳輸或反轉(zhuǎn)襯底1004c用的多個(gè)機(jī)械臂的傳輸機(jī)構(gòu)1004b，其他傳輸室也同樣分別設(shè)有傳輸機(jī)構(gòu)。
以下，說明將預(yù)先設(shè)有陽極(第1電極)和覆蓋該陽極的端部的絕緣物(隔壁)的襯底輸入圖14所示制造裝置來制作發(fā)光裝置的順序。
首先，在襯底導(dǎo)入室1020設(shè)置上述襯底?？膳c襯底為大型襯底(例如600mm×720mm)或?yàn)橥ǔＲr底(例如，127mm×127mm)時(shí)對(duì)應(yīng)。襯底導(dǎo)入室1020與真空排氣處理室連接，真空排氣后，最好導(dǎo)入惰性氣體而設(shè)為大氣壓。
襯底導(dǎo)入室內(nèi)設(shè)置的襯底(設(shè)有陽極和覆蓋該陽極的端部的絕緣物的襯底)傳輸?shù)絺鬏斒?002。為了使傳輸室1002盡量不存在水分或氧，最好預(yù)先進(jìn)行真空排氣以維持真空。
另外，設(shè)置在襯底導(dǎo)入室之前，為了降低點(diǎn)缺陷，最好對(duì)第1電極(陽極)的表面用含界面活化劑(弱堿性)的多孔質(zhì)海綿(代表為PVA(聚乙烯醇)制、尼龍制等)洗凈以除去表面的雜物。另外，包含有機(jī)化合物的膜形成前，為了除去上述襯底所包含的水分或其他氣體，最好在真空中進(jìn)行用以脫氣的退火，也可以在傳輸室1002或前處理室1003a進(jìn)行退火。
然后，傳輸室1002中設(shè)置的襯底傳輸機(jī)構(gòu)中具備襯底反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，可適當(dāng)反轉(zhuǎn)襯底。
另外，作為上述的真空排氣處理室，具備磁懸浮型的渦輪分子泵、低溫泵、或干燥泵。
另外，想除去不需要的處所形成的包含有機(jī)化合物的膜時(shí)，可傳輸?shù)角疤幚硎?003a，選擇地除去有機(jī)化合物膜的層疊。前處理室1003a具有等離子發(fā)生部件，通過激勵(lì)從Ar、H、F、O中選出的一種或多種的氣體發(fā)生等離子，進(jìn)行干刻蝕。另外，為了采用紫外線照射作為陽極表面處理，也可在前處理室1003a具備UV照射機(jī)構(gòu)。
另外，為了消除收縮，最好在包含有機(jī)化合物的膜蒸鍍前進(jìn)行真空加熱，在傳輸室1002中，為了徹底除去上述襯底所包含的水分或其他氣體，在真空(5×10-3Torr(0.665Pa)以下，最好是10-4～10-6Torr)進(jìn)行用以脫氣的退火。
然后，進(jìn)行上述真空加熱后，傳輸?shù)匠赡な?006H進(jìn)行蒸鍍。接著，從傳輸室1002將襯底適當(dāng)傳輸?shù)脚c傳輸室1004a連接的成膜室1006R、1006G、1006B、1006R″、1006G″、1006B″、1006E，適當(dāng)形成成為空穴注入層、空穴輸送層、發(fā)光層、電子輸送層或電子注入層的由低分子組成的有機(jī)化合物層。
另外，也可另外設(shè)置采用噴墨法或旋涂法等形成高分子材料組成的空穴注入層的成膜室。另外，也可將襯底縱向設(shè)置在真空中通過噴墨法成膜。
另外，通過旋涂法將PEDOT/PSS成膜時(shí)，為了全面成膜，最好選擇地除去襯底的端面或周緣部、端子部、陰極與下部配線的連接區(qū)域等，最好在前處理室1003a通過O2灰化等除去。
這里，說明成膜室1006R、1006G、1006B、1006R″、1006G″、1006B″、1006E、1006H。
各成膜室1006R、1006G、1006B、1006R″、1006G″、1006B″、1006E、1006H設(shè)置有可移動(dòng)蒸鍍?cè)醇?蒸鍍單元)。即，相當(dāng)于上述實(shí)施形態(tài)2的圖2的成膜室。如上述實(shí)施形態(tài)2所示，蒸鍍時(shí)在材料氣體導(dǎo)入的同時(shí)進(jìn)行蒸鍍。作為材料氣體，具體地，可采用從硅烷系氣體(硅烷、乙硅烷、丙硅烷等)、SiF4、GeH4、GeF4、SnH4或碳化氫系氣體(CH4、C2H2、C2H4、C6H6等)選出的一種或多種。通過在成膜時(shí)有意地導(dǎo)入材料氣體，使材料氣體的成分包含在有機(jī)化合物膜中，可形成高密度膜。通過使材料氣體的成分包含在有機(jī)化合物膜中，可阻擋引起劣化的氧或水分等的雜質(zhì)侵入、擴(kuò)散到膜中，提高發(fā)光元件的可靠性。
另外，準(zhǔn)備多個(gè)該蒸鍍?cè)醇?，并適當(dāng)具備多個(gè)將EL材料封入的容器(坩堝)，以該狀態(tài)設(shè)置到成膜室內(nèi)。以面朝下方式設(shè)置襯底，通過CCD等進(jìn)行蒸鍍掩模的位置對(duì)齊，通過電阻加熱法進(jìn)行蒸鍍，可選擇地進(jìn)行成膜。另外，可設(shè)置儲(chǔ)備蒸鍍掩模的掩模儲(chǔ)備室。
將EL材料設(shè)置到這些成膜室最好采用上述實(shí)施例1的圖7、8所示的制造系統(tǒng)。即，最好采用材料制造機(jī)中預(yù)先收納EL材料的容器(代表為坩堝)進(jìn)行成膜。而且設(shè)置時(shí)最好不與大氣接觸地進(jìn)行，從材料制造機(jī)傳輸時(shí)，坩堝最好在第2容器密閉的狀態(tài)下導(dǎo)入成膜室。最好令具有與各成膜室1006R、1006G、1006B、1006R″、1006G″、1006B″、1006E、1006H連接的真空排氣部件的設(shè)置室1026R、1026G、1026B、1026R″、1026G″、1026B″、1026H、1026E成為真空或惰性氣體氣氛，在其中從第2容器取出坩堝，并在成膜室設(shè)置坩堝。
這樣，可防止坩堝及該坩堝收納的EL材料被污染。另外，設(shè)置室1026R、1026G、1026B、1026R″、1026G″、1026B″、1026H、1026E中也可儲(chǔ)備金屬掩模。
通過適當(dāng)選擇成膜室1006R、1006G、1006B、1006R″、1006G″、1006B″、1006E、1006H設(shè)置的EL材料，作為發(fā)光元件全體，可形成顯示單色(具體為白色)或者全色(具體為紅色、綠色、藍(lán)色)的發(fā)光的發(fā)光元件。例如，綠色的發(fā)光元件形成時(shí)，依次在成膜室1006H層疊空穴輸送層或空穴注入層，在成膜室1006G層疊發(fā)光層(G)，在成膜室1006E層疊電子輸送層或電子注入層后，若形成陰極，則可獲得綠色的發(fā)光元件。例如，全色的發(fā)光元件形成時(shí)，在成膜室1006R采用R用的蒸鍍掩模，依次層疊空穴輸送層或空穴注入層、發(fā)光層(R)、電子輸送層或電子注入層，在成膜室1006G采用G用的蒸鍍掩模，依次層疊空穴輸送層或空穴注入層、發(fā)光層(G)、電子輸送層或電子注入層，在成膜室1006B采用B用的蒸鍍掩模，依次層疊空穴輸送層或空穴注入層、發(fā)光層(B)、電子輸送層或電子注入層后，若形成陰極，則可獲得全色的發(fā)光元件。
另外，通過利用預(yù)備成膜室1006R″、1006G″、1006B″，可在成膜室1006R、1006G、1006B中進(jìn)行清潔期間也不用停止生產(chǎn)線的情況下制作面板。另外，兩方運(yùn)轉(zhuǎn)可增加制作面板枚數(shù)。
通過上述工序適當(dāng)層疊包含有機(jī)化合物的層后，通過傳輸室1004a內(nèi)設(shè)置的傳輸機(jī)構(gòu)，將襯底傳輸?shù)匠赡な?010，形成陰極。該陰極是通過利用電阻加熱的蒸鍍法形成的金屬膜(MgAg、MgIn、CaF2、LiF、CaN等的合金，或周期表的I族或II族所屬元素和鋁通過共同蒸鍍法形成的膜，或這些的層疊膜)。另外，也可用濺射法形成陰極。
另外，制作頂面出射型的發(fā)光裝置時(shí)，陰極最好是透明或半透明，最好將上述金屬膜的薄膜(1nm～10nm)或者上述金屬膜的薄膜(1nm～10nm)和透明導(dǎo)電膜的層疊作為陰極。該場(chǎng)合，也可用濺射法在成膜室1009形成由透明導(dǎo)電膜(ITO(氧化銦氧化錫合金)、氧化銦氧化鋅合金(In2O3-ZnO)、氧化鋅(ZnO)等)組成的膜。
以上的工序形成層疊構(gòu)造的發(fā)光元件。
另外，也可傳輸?shù)脚c傳輸室1004a連接的成膜室1013，形成氮化硅膜或氮氧化硅膜組成的保護(hù)膜來密封。這里，成膜室1013內(nèi)具備由硅組成的靶，或由氧化硅組成的靶，或由氮化硅組成的靶。例如，采用由硅組成的靶，通過令成膜室氣氛為氮?dú)夥栈虬蜌宓臍夥?，可在陰極上形成氮化硅膜。另外，也可形成以碳為主成分的薄膜(DLC膜，CN膜，非定型碳膜)作為保護(hù)膜，也可另外設(shè)置采用CVD法的成膜室。
然后，形成有發(fā)光元件的襯底不與大氣接觸地從傳輸室1004a傳輸?shù)睫D(zhuǎn)移室1011，而且從轉(zhuǎn)移室1011傳輸?shù)絺鬏斒?014。然后，形成發(fā)光元件的襯底從傳輸室1014傳輸?shù)矫芊馐?016。
密封襯底從外部設(shè)置到加載室1017作準(zhǔn)備。另外，為了除去水分等的雜質(zhì)，最好預(yù)先在真空中進(jìn)行退火。然后，形成將密封襯底與設(shè)有發(fā)光元件的襯底粘貼用的密封材料時(shí)，在封閉室形成密封材料，將形成密封材料的密封襯底傳輸?shù)矫芊庖r底儲(chǔ)備室1030。另外，在封閉室1018中，也可在密封襯底上設(shè)置干燥劑。另外，這里，說明了在密封襯底形成密封材料的例，但是沒有特別限定，也可在形成發(fā)光元件的襯底上形成密封材料。
然后，在密封室1016中，通過密封室1016中設(shè)有的紫外線照射機(jī)構(gòu)對(duì)粘貼襯底和密封襯底而成的一對(duì)襯底照射UV光，使密封材料硬化。另外，這里采用紫外線硬化樹脂作為密封材料，但是只要是粘接材料即可，沒有特別限定。
然后，粘貼的一對(duì)襯底從密封室1016傳輸?shù)絺鬏斒?014，再從傳輸室1014傳輸?shù)饺〕鍪?019而取出。
以上，采用圖14所示的制造裝置可完全使發(fā)光元件封入密閉空間而不曝露在大氣中，因而可制作可靠性高的發(fā)光裝置。另外，傳輸室1014中雖然在真空和大氣壓的氮?dú)夥辗磸?fù)切換，但是傳輸室1002、1004a最好常時(shí)保持真空。
另外，這里雖然未圖示，設(shè)有控制使襯底在各個(gè)處理室移動(dòng)的通路而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制裝置。
另外，在圖14所示制造裝置中，輸入設(shè)有透明導(dǎo)電膜(或金屬膜(TiN)作為陽極的襯底，形成包含有機(jī)化合物的層后，形成透明或半透明陰極(例如，薄金屬膜(Al，Ag)和透明導(dǎo)電膜的層疊)，從而可形成頂面出射型(或者兩面出射)的發(fā)光元件。
另外，在圖14所示制造裝置中，輸入設(shè)有透明導(dǎo)電膜作為陽極的襯底，形成包含有機(jī)化合物的層后，形成金屬膜(Al，Ag)組成的陰極，從而可形成底面出射型的發(fā)光元件。
另外，本實(shí)施例可與實(shí)施形態(tài)1至4或?qū)嵤├?之一自由組合。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性根據(jù)本發(fā)明，在材料氣體導(dǎo)入的同時(shí)進(jìn)行有機(jī)化合物膜的蒸鍍。使材料氣體的成分包含在有機(jī)化合物膜中，以期望的膜厚進(jìn)行成膜。根據(jù)本發(fā)明，通過在成膜時(shí)有意地導(dǎo)入材料氣體，可形成高密度膜，阻擋引起劣化的氧或水分等的雜質(zhì)侵入、擴(kuò)散。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光裝置，在具有絕緣表面的襯底上具備發(fā)光元件，該發(fā)光元件具有陽極、與該陽極連接的包含有機(jī)化合物的層、與包含該有機(jī)化合物的層連接的陰極，其特征在于，包含上述有機(jī)化合物的層中，用SIMS測(cè)定的硅含量是1×1018～5×1020個(gè)/cm-3。
2.一種成膜裝置，從與襯底對(duì)置配置的蒸鍍?cè)凑翦冇袡C(jī)化合物材料并在上述襯底上進(jìn)行成膜，其特征在于，配置上述襯底的成膜室內(nèi)具有收納有機(jī)化合物材料的蒸鍍?cè)春图訜嵩撜翦冊(cè)吹牟考鲜龀赡な揖哂信c令上述成膜室內(nèi)為真空的真空排氣處理室連接且可導(dǎo)入材料氣體的部件。
3.一種制造裝置，具備加載室、與該加載室連接的傳輸室，及與該傳輸室連接的成膜室，其特征在于，上述傳輸室具有使掩模和襯底的位置對(duì)齊的功能，配置上述襯底的成膜室內(nèi)具有收納有機(jī)化合物材料的蒸鍍?cè)春图訜嵩撜翦冊(cè)吹牟考鲜龀赡な揖哂信c令上述成膜室內(nèi)為真空的真空排氣處理室連接且可導(dǎo)入材料氣體的部件。
4.權(quán)利要求2或3所述的制造裝置，其特征在于，上述蒸鍍?cè)纯稍诔赡な覂?nèi)可沿X方向或Y方向移動(dòng)。
5.權(quán)利要求2至4任一項(xiàng)所述的制造裝置，其特征在于，上述成膜室具備加熱上述襯底的部件。
6.權(quán)利要求2至5任一項(xiàng)所述的制造裝置，其特征在于，導(dǎo)入上述材料氣體的部件是將等離子發(fā)生部件游離化的材料氣體導(dǎo)入的部件。
7.權(quán)利要求2至5任一項(xiàng)所述的制造裝置，其特征在于，上述材料氣體是從硅烷、乙硅烷、丙硅烷、SiF4、GeH4、GeF4、SnH4、CH4、C2H2、C2H4或C6H6選出的一種或多種。
8.一種成膜方法，在成膜室內(nèi)配置的襯底上蒸鍍有機(jī)化合物，其特征在于，令上述成膜室內(nèi)為高于1×10-3Torr的高真空，從與襯底對(duì)置配置的蒸鍍?cè)凑翦冇袡C(jī)化合物材料并在上述襯底上成膜時(shí)，同時(shí)將材料氣體導(dǎo)入上述成膜室。
9.一種成膜方法，在成膜室內(nèi)配置的襯底上蒸鍍有機(jī)化合物的成膜方法，其特征在于，令上述成膜室內(nèi)為高于1×10-3Torr的高真空，從與襯底對(duì)置配置的蒸鍍?cè)凑翦冇袡C(jī)化合物材料并在上述襯底上成膜時(shí)，同時(shí)將游離化的材料氣體導(dǎo)入上述成膜室。
10.權(quán)利要求8或9所述的成膜方法，其特征在于，上述材料氣體是從硅烷、乙硅烷、丙硅烷、SiF4、GeH4、GeF4、SnH4、CH4、C2H2、C2H4或C6H6選出的一種或多種。
11.一種成膜方法，在成膜室內(nèi)配置的襯底上蒸鍍有機(jī)化合物，其特征在于，令上述成膜室內(nèi)為高于1×10-3Torr的高真空，從與襯底對(duì)置配置的蒸鍍?cè)凑翦冇袡C(jī)化合物材料并在上述襯底上成膜時(shí)，同時(shí)將通過等離子而離子化的材料蒸發(fā)，與上述有機(jī)化合物材料一起以化學(xué)方式附著到襯底上進(jìn)行成膜。
12.一種清潔方法，除去具備蒸鍍?cè)吹某赡な覂?nèi)附著的有機(jī)化合物，其特征在于，在成膜室內(nèi)發(fā)生等離子，或者在成膜室內(nèi)導(dǎo)入通過等離子而離子化的氣體，對(duì)內(nèi)壁或防止該內(nèi)壁成膜的附著防止部件或掩模進(jìn)行清潔，并通過真空排氣部件排氣。
13.權(quán)利要求12所述的清潔方法，其特征在于，上述等離子是激勵(lì)從Ar、H、F、NF3、或O選出的一種或多種的氣體而發(fā)生的。
全文摘要
本發(fā)明提供新型的成膜方法，通過與成膜室連接的減壓部件減壓，在成膜室中從蒸發(fā)源蒸發(fā)有機(jī)化合物材料并成膜時(shí)，使比有機(jī)化合物材料的粒子小的粒子、即原子半徑小的材料組成的氣體(硅烷系氣體等)微量流入，使有機(jī)化合物膜中包含原子半徑小的材料。
文檔編號(hào)C23C14/58GK1723741SQ20038010572
公開日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2003年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月12日
發(fā)明者山崎舜平 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所