專利名稱：一種形成顯示裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到用包含在施加電場(chǎng)時(shí)能夠發(fā)光的有機(jī)化合物的薄膜(以下稱為有機(jī)化合物層)以及一個(gè)陽(yáng)極和一個(gè)陰極形成一個(gè)發(fā)光元件的一種淀積裝置和一種淀積方法。本發(fā)明具體涉及到一種發(fā)光元件的制造工藝，其驅(qū)動(dòng)電壓比以往要低，并且壽命更長(zhǎng)。本文中所說(shuō)的發(fā)光器件是指一種圖象顯示器件或是被用做發(fā)光元件的一種發(fā)光器件。發(fā)光器件的定義還包括一種模塊，模塊中有一個(gè)附著在發(fā)光元件上的連接器，例如是各向異性的導(dǎo)電薄膜(FPC柔性印刷電路)，TAB(自動(dòng)粘結(jié)帶)帶，或者是TCP(傳送帶包裝tape carrier package)，一種模塊，其中的印刷線路板被設(shè)在TAB帶或TCP的尖上，以及這樣一種模塊，在其中用COG(玻璃基芯片)方法直接將一個(gè)IC(集成電路)安裝在發(fā)光元件上。
有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)發(fā)光元件是一種在施加電場(chǎng)時(shí)發(fā)光的元件。其發(fā)光機(jī)制據(jù)說(shuō)是這樣的，對(duì)夾在電極之間的有機(jī)化合物薄膜施加一個(gè)電壓，借助于從陰極注入的電子和從陽(yáng)極注入的空穴的重組在有機(jī)化合物層的發(fā)光中心形成分子電子-空穴對(duì)，并且在產(chǎn)生的分子電子-空穴對(duì)恢復(fù)到基本狀態(tài)時(shí)以發(fā)光的形式釋放出能量。
有機(jī)化合物有兩種類型的分子電子-空穴對(duì)；一種是單鍵電子-空穴對(duì)，另一種是三鍵電子-空穴對(duì)。這種規(guī)則包括兩種情況，也就是單鍵激發(fā)導(dǎo)致發(fā)光和三鍵激發(fā)導(dǎo)致發(fā)光。
在上述的發(fā)光元件中，其有機(jī)化合物薄膜通常是厚度在1μm以下的薄膜。另外，這種發(fā)光元件不需要一般液晶顯示器中使用的背景光，因?yàn)樗且环N自身發(fā)光元件，并且由有機(jī)化合物薄膜本身發(fā)光。因此，這種發(fā)光元件可用于制造很薄和輕便的裝置，這是其一大優(yōu)點(diǎn)。
例如，如果有機(jī)化合物薄膜的厚度是100到200nm，復(fù)合就發(fā)生在數(shù)十毫微秒內(nèi)，因?yàn)檩d流子是根據(jù)載流子在有機(jī)化合物薄膜中的遷移率注入的。即使考慮到從載流子復(fù)合到發(fā)光的過(guò)程，有機(jī)發(fā)光元件也很容易在微秒級(jí)之內(nèi)發(fā)光。因此，快速響應(yīng)是這種發(fā)光元件的又一個(gè)特征。
因?yàn)榘l(fā)光元件是載流子注入型的，可以用直流電壓驅(qū)動(dòng)并且不容易產(chǎn)生噪聲。關(guān)于驅(qū)動(dòng)電壓，有報(bào)告說(shuō)，如果有機(jī)化合物薄膜采用均勻厚度為100nm左右的很薄的薄膜，選擇能夠降低相對(duì)于有機(jī)化合物薄膜的載流子注入勢(shì)壘的電極材料，并且引入異性結(jié)構(gòu)(雙層結(jié)構(gòu))，用5.5V就能獲得100cd/cm2的足夠亮度(資料1C.W.Tang andS.A.VanSlyke，“Organic electroluminescent diodes”，AppliedPhysics Letters，vol.51，no.12，913-915(1987))。
借助于包括薄/重量輕，快速響應(yīng)和直流低壓驅(qū)動(dòng)等這些特征，發(fā)光元件有希望被用做下一代平板顯示元件。另外，由于它們能自身發(fā)光并具有寬廣的視角，發(fā)光元件具有較好的可視性，并且在用做電子設(shè)備的顯示屏幕時(shí)是有效的。
在資料1所述的發(fā)光元件中，是采用一種Mg:Ag合金來(lái)降低載流子注入勢(shì)壘，它的工作性能低，并且對(duì)陰極相對(duì)穩(wěn)定，因而能注入更多的電子。這樣就有可能向有機(jī)化合物薄膜注入大量載流子。
另外，在單一異性結(jié)構(gòu)中，由二胺化合物和一個(gè)三(8-quinolinolate)鋁合成物(以下稱為Alq3)構(gòu)成的電子輸送發(fā)光層構(gòu)成的一個(gè)空穴輸送層是由有機(jī)化合物薄膜層疊而成的，它可以按指數(shù)規(guī)律改善載流子復(fù)合效率。有關(guān)的解釋如下。
例如是在發(fā)光元件的有機(jī)化合物薄膜是由單層Alq3構(gòu)成的情況下，從陰極注入的大多數(shù)電子都能到達(dá)陽(yáng)極，不會(huì)與空穴復(fù)合，并且發(fā)光效率很低。簡(jiǎn)而言之，為了使單層發(fā)光元件有效地發(fā)光，必須采用一種能夠以平衡的量輸送電子和空穴的材料(以下稱其為雙極材料)，而Alq3不能滿足這種要求。
另一方面，如果采用資料1中的單一異性結(jié)構(gòu)，從陰極注入的電子被阻擋在空穴輸送層和電子輸送發(fā)光層之間的界面上，并且被束縛在電子輸送發(fā)光層中。這樣，在電子輸送發(fā)光層中就會(huì)發(fā)生高效率的載流子復(fù)合，引起有效的發(fā)光。
將這一載流子阻擋功能的概念加以擴(kuò)展，還有可能控制載流子復(fù)合區(qū)域。例如，有報(bào)告說(shuō)，如果在空穴輸送層和電子輸送層之間插入一個(gè)能阻擋空穴的層(空穴阻擋層)，并且將空穴束縛在空穴輸送層中，就能成功地使空穴輸送層發(fā)光。(資料2；Yasunori KIJIMA，NobutoshiASAI and Shin-ichiro TAMURA，“A Blue Organic Light EmittingDiode”，Japanese Journal of Applied Physics，vol.38，5274-5277(1999))。
可以這樣說(shuō)，資料1的發(fā)光元件的特征在于將空穴輸送層和電子輸送發(fā)光層的功能分開(kāi)，前一層被用來(lái)輸送空穴，而后一層被用來(lái)輸送電子并發(fā)光。將功能分開(kāi)的概念可以擴(kuò)展到雙異性結(jié)構(gòu)(三層結(jié)構(gòu))，其中的發(fā)光層被夾在一個(gè)空穴輸送層和一個(gè)電子輸送層之間。(資料3；Chihaya ADACHI，Shizuo TOKITO，Tetsuo TSUTSUI and Shogo SAITO，“Electroluminescence in Organic Film with Three-layeredStructure”，Japanese Journal of Applied Physics，vol.27，No.2，L269-L271(1988))。
功能分開(kāi)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是增加了分子結(jié)構(gòu)上的自由度，因?yàn)楣δ芊珠_(kāi)可以免于使一種有機(jī)材料同時(shí)(例如，功能分開(kāi)就不必一定要找到一種雙極材料)承擔(dān)各種功能(例如是發(fā)光，載流子輸送，以及從電子注入載流子)。換句話說(shuō)，只要將發(fā)光特性良好的一種材料和具有良好的載流子輸送能力的一種材料加以組合，就容易獲得高發(fā)光效率。
由于這些優(yōu)點(diǎn)，資料1(載流子阻塞功能或功能分開(kāi))中所述的層疊結(jié)構(gòu)這一概念本身一直被廣泛地沿用。
另外，在制造這些發(fā)光元件時(shí)，在大批量生產(chǎn)的情況下，采用真空蒸氣將空穴輸送材料，發(fā)光層材料，電子輸送材料等等層疊，在此時(shí)使用一種聯(lián)機(jī)系統(tǒng)(多艙室系統(tǒng))薄膜形成裝置，不會(huì)污染各種材料。

圖15是這種薄膜形成裝置的頂視圖。
按照?qǐng)D15所示的薄膜形成裝置，形成空穴輸送層，發(fā)光層和電子輸送層的一種三層結(jié)構(gòu)(雙異性結(jié)構(gòu))，蒸氣淀積一個(gè)陰極，并且可以在具有一個(gè)陽(yáng)極的襯底(例如是ITO)上執(zhí)行密封工序。
首先，將具有陽(yáng)極的襯底裝載到一個(gè)裝載室。襯底通過(guò)第一輸送室被輸送到紫外線照射室，并且在真空環(huán)境中執(zhí)行紫外線照射以清理陽(yáng)極的表面。如果陽(yáng)極是例如ITO的氧化物，就在一個(gè)預(yù)處理室中執(zhí)行氧化工藝。
接著在蒸發(fā)室1501中形成一個(gè)空穴輸送層，在蒸發(fā)室1502到1504中形成發(fā)光層(在圖15中是三種顏色紅，綠，藍(lán))，在蒸發(fā)室1505中形成一個(gè)電子輸送層，以及在蒸發(fā)室1506中形成一個(gè)陰極。最后在密封室中執(zhí)行密封工藝，并從卸載室獲得發(fā)光元件。
這種聯(lián)機(jī)系統(tǒng)薄膜形成裝置的的一個(gè)特征是在不同的蒸發(fā)室1501到1505中執(zhí)行對(duì)各個(gè)層的蒸發(fā)。因此它總地來(lái)說(shuō)足以在每個(gè)蒸發(fā)室1501到1505中提供一個(gè)蒸氣源(1511到1515)。這樣，在通過(guò)添加顏料在蒸發(fā)室1502到1504中形成發(fā)光層時(shí)，需要用兩個(gè)蒸氣源形成一個(gè)共蒸發(fā)層。換句話說(shuō)，該裝置的結(jié)構(gòu)使得各層材料彼此之間幾乎不會(huì)發(fā)生混合。
在圖16A和16B中表示了用圖15所示的薄膜形成裝置制造的發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)。在圖16A和16B中，在陽(yáng)極1602和陰極1603之間形成一個(gè)有機(jī)化合物層1604，它們都形成在一個(gè)襯底1601上。關(guān)于形成的有機(jī)化合物層1604，在不同的蒸發(fā)室中形成不同的有機(jī)化合物。這樣就能清楚地分開(kāi)如此形成的第一有機(jī)化合物層1605，第二有機(jī)化合物層1606和第三有機(jī)化合物層1607之間的層疊界面。
在圖16B中表示了第一有機(jī)化合物層1605和第二有機(jī)化合物層1606之間的界面附近的一個(gè)區(qū)域1608。在這張圖中可以看出，在第一有機(jī)化合物層1605和第二有機(jī)化合物層1606之間的界面1609中混入了雜質(zhì)1610。換句話說(shuō)，在圖15所示的常規(guī)的薄膜形成裝置中，各個(gè)層是在獨(dú)立的薄膜形成室中形成的。因此，在薄膜形成室之間移動(dòng)襯底時(shí)，就會(huì)有雜質(zhì)1610粘在襯底表面上，從而混入界面1609。此處所述的雜質(zhì)是特指氧氣，水等等。
因?yàn)樯鲜龅膶盈B結(jié)構(gòu)是通過(guò)不同類型材料間的接合形成的，在界面上需要產(chǎn)生一種能量勢(shì)壘。如果存在能量勢(shì)壘，就會(huì)阻礙載流子在界面中的運(yùn)動(dòng)，由此導(dǎo)致以下的問(wèn)題。
第一個(gè)問(wèn)題是能量勢(shì)壘對(duì)進(jìn)一步降低驅(qū)動(dòng)電壓形成了一個(gè)障礙。實(shí)際上有報(bào)告說(shuō)，對(duì)于現(xiàn)有發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電壓而言，采用共軛聚合物的具有單層結(jié)構(gòu)的元件是很好的，并且在功率效率(單位[1m/W])上能達(dá)到頂級(jí)數(shù)據(jù)(與執(zhí)行單鍵激發(fā)狀態(tài)來(lái)發(fā)光相比較)(資料4TetsuoTsutsui，“The Japan Society of Applied Physics，OrganicMolecule and Bioelectronics Division”，Vol.11，No.1，P.8(2000))。
資料4所述的共軛聚合物是一種雙極材料，并且在有關(guān)載流子的復(fù)合效率方面的等級(jí)相當(dāng)于層疊結(jié)構(gòu)。這樣，在不使用層疊結(jié)構(gòu)的情況下，只要能夠獲得等效的載流子復(fù)合效率，采用雙極材料等等也能用界面比較少的單層結(jié)構(gòu)獲得較低的驅(qū)動(dòng)電壓。
有一種在界面中插入用于釋放能量勢(shì)壘的材料例如是一個(gè)電極的方法，用來(lái)改善載流子的注入效率，從而較低驅(qū)動(dòng)電壓。(資料5TakeoWakimoto，Yoshinori Fukuda，Kenichi Nagayama，AkiraYokoi，Hitoshi Nakada，and Masami Tsuchida，“Organic EL CellsUsing Alkaline Metal Compounds as Electron InjectionMaterials”，IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES，VOL.44，NO.8，1245-1248(1997))。在資料5中是用Li2O作為其電子注入層以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電壓的降低。
然而，載流子在有機(jī)材料之間的界面(例如是空穴輸送層和發(fā)光層之間的界面，以下稱為有機(jī)界面)內(nèi)的遷移率仍然是一個(gè)沒(méi)有解決的問(wèn)題，它對(duì)于在單層結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)低驅(qū)動(dòng)電壓是很重要的。
另外，對(duì)發(fā)光元件的元件壽命的影響也被認(rèn)為是能量勢(shì)壘所造成的一個(gè)問(wèn)題。也就是說(shuō)，由于載流子遷移受阻造成的電荷存儲(chǔ)會(huì)導(dǎo)致亮度降低。
關(guān)于這一劣化機(jī)制的一種明確的理論還沒(méi)有建立。然而有報(bào)告說(shuō)，如果在陽(yáng)極和空穴輸送層之間插入空穴注入層，并且用矩形波驅(qū)動(dòng)代替dc驅(qū)動(dòng)，就能抑制亮度的降低。(資料6S.A.Vanslke，C.H.Chen，and C.W.Tang，“Organic electrluminescent deviceswith improved stability”，Applied Physics Letters，Vol.69，No.15，2160-2162(1996))。據(jù)說(shuō)這是有實(shí)驗(yàn)支持的，通過(guò)插入空穴注入層和ac驅(qū)動(dòng)來(lái)阻止電荷存儲(chǔ)，因而能抑制亮度的降低。
因此，對(duì)于層疊結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，它的優(yōu)點(diǎn)是容易改善載流子的復(fù)合效率，并且從功能分開(kāi)的角度來(lái)看擴(kuò)展了材料的選擇范圍。另一方面，因?yàn)闀?huì)產(chǎn)生大量的有機(jī)界面，載流子的遷移受阻，這對(duì)于驅(qū)動(dòng)電壓的降低和亮度有不利影響。
再有，在采用常規(guī)薄膜形成裝置的情況下，若采用真空蒸氣來(lái)層疊空穴輸送材料，發(fā)光層材料，電子輸送材料等等，各個(gè)室中的蒸氣源是單獨(dú)提供的，不會(huì)污染各種材料，并且不同的層是在不同的室中分開(kāi)形成的。然而，在采用這種裝置形成上述層疊結(jié)構(gòu)的情況下有一個(gè)問(wèn)題，那就是僅有有機(jī)界面是高質(zhì)量的，但是，當(dāng)襯底在各室之間移動(dòng)時(shí)，還會(huì)有諸如水或氧等雜質(zhì)混入有機(jī)界面。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的目的是提供一種薄膜形成裝置，用于減輕有機(jī)化合物薄膜中存在的能量勢(shì)壘，改善載流子的遷移率，并且制造出一種具有多種材料的各種功能的元件，根據(jù)與常規(guī)層疊結(jié)構(gòu)不同的原理，這種層疊結(jié)構(gòu)在功能上是分開(kāi)的。本發(fā)明的再一個(gè)目的是用這種薄膜形成裝置實(shí)現(xiàn)一種薄膜形成方法。本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供一種薄膜形成裝置，它能夠形成致密的薄膜，從而為改善元件特性并延長(zhǎng)元件壽命而改善所形成的有機(jī)化合物薄膜的特性。
層疊結(jié)構(gòu)中的能量勢(shì)壘的減輕在資料5中所述的插入一個(gè)載流子注入層的技術(shù)中特別明顯。換句話說(shuō)，如果在具有大能量勢(shì)壘的層疊結(jié)構(gòu)的界面上插入一種用于減輕能量勢(shì)壘的材料，就能將能量勢(shì)壘設(shè)計(jì)成臺(tái)階形。
這樣就能改善從電極注入載流子的效率，并且能在一定程度上降低驅(qū)動(dòng)電壓。然而，問(wèn)題在于隨著層數(shù)的增加會(huì)增加有機(jī)界面的數(shù)量。如資料4所述，這可能正是單層結(jié)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)電壓和電源效率方面能獲得頂級(jí)數(shù)據(jù)的原因。
另一方面，如果能克服上述問(wèn)題，就能在維持層疊結(jié)構(gòu)(也就是能夠復(fù)合各種材料，而并不需要復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu))的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)獲得單層結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電壓和電源效率。
按照本發(fā)明的有機(jī)化合物薄膜104如圖1A所示，它包括在發(fā)光元件的陽(yáng)極102和陰極103之間形成的多個(gè)功能區(qū)。在這種情況下可獲得一種結(jié)構(gòu)，其中的第一混合區(qū)108是在第一功能區(qū)105和第二功能區(qū)106之間形成的。第一混合區(qū)107是由構(gòu)成第一功能區(qū)105的材料和構(gòu)成第二功能區(qū)106的材料二者形成的。
在另外的一種結(jié)構(gòu)中，第二混合區(qū)109是在第二功能區(qū)106和第三功能區(qū)107之間形成的。第二混合區(qū)108是由構(gòu)成第二功能區(qū)106的材料和構(gòu)成第三功能區(qū)107的材料二者形成的。
如果采用圖1A所示的結(jié)構(gòu)，就能夠減輕功能區(qū)之間存在的能量勢(shì)壘，并且改善載流子的注入效率。因而使降低驅(qū)動(dòng)電壓成為可能，并且能防止亮度的劣化。
這樣，按照本發(fā)明的薄膜形成裝置的特征在于，一個(gè)發(fā)光元件包括一個(gè)區(qū)域，其中的第一有機(jī)化合物能提供一種功能(第一功能區(qū))，和一個(gè)區(qū)域，在其中與構(gòu)成第一功能區(qū)的材料不同的第二有機(jī)化合物能提供一種功能(第二功能區(qū))，并且制成一個(gè)具有這種發(fā)光元件的發(fā)光器件，在第一功能區(qū)和第二功能區(qū)之間形成由構(gòu)成第一功能區(qū)的有機(jī)化合物和構(gòu)成第二功能區(qū)的有機(jī)化合物構(gòu)成的一個(gè)混合區(qū)。
再有，如圖1A所示在第一功能區(qū)105和第二功能區(qū)106之間形成的第一混合區(qū)107是在圖1B所示的同一個(gè)薄膜形成室中順序形成的。這樣還能防止象圖16B所示那樣混入雜質(zhì)。
第一有機(jī)化合物和第二有機(jī)化合物各自具有從以下組中選擇的一種特性，該組特性包括從陽(yáng)極接收空穴的空穴注入特性，空穴遷移率大于電子遷移率的空穴輸送特性，電子遷移率大于空穴遷移率的電子輸送特性，從陰極接收電子的電子注入特性，阻擋空穴或電子遷移的阻擋特性，以及能發(fā)射光的發(fā)光特性。第一有機(jī)化合物的特性與第二有機(jī)化合物不同。
酞青系化合物最適合作為具有空穴注入特性的有機(jī)化合物，芳香族二胺化合物最適合作為具有高空穴輸送特性的有機(jī)化合物，而包括喹啉構(gòu)架的金屬合成物，包括苯喹啉構(gòu)架的金屬合成物，惡二唑衍生物，三唑衍生物或者是菲咯啉衍生物最適合作為具有高電子輸送特性的有機(jī)化合物。另外，包括喹啉構(gòu)架的金屬合成物能產(chǎn)生穩(wěn)定的發(fā)光，包括苯并唑構(gòu)架的金屬合成物或是包括苯并噻唑構(gòu)架的金屬合成物最適合作為具有高發(fā)光特性并能產(chǎn)生穩(wěn)定發(fā)光的有機(jī)化合物。
上述第一功能區(qū)和第二功能區(qū)的復(fù)合如表1中所示。關(guān)于A到E的復(fù)合，可以單獨(dú)引入一種復(fù)合(例如是僅僅引入A的復(fù)合)或者是可以組合并引入多種復(fù)合(例如A和B雙方的復(fù)合)。另外，在組合并引入C和D的復(fù)合時(shí)(也就是在具有發(fā)光特性的功能區(qū)的兩個(gè)界面上引入混合區(qū)時(shí))，在發(fā)光區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的分子激發(fā)的發(fā)散被阻止了，這樣就能進(jìn)一步改善發(fā)光效率。這樣，發(fā)光區(qū)內(nèi)的激發(fā)能量就能比各空穴輸送區(qū)內(nèi)的激發(fā)能量和電子輸送區(qū)內(nèi)的激發(fā)能量低。在這種情況下，具有差載流子輸送特性的材料也可以被用做發(fā)光區(qū)。這樣的優(yōu)點(diǎn)是擴(kuò)展了材料的選擇范圍。本文中所述的激發(fā)能量是指一個(gè)分子中被占據(jù)的最高分子軌道(HOMO)和未被占據(jù)的最低電子軌道(LUMO)之間的能量差。
具體地說(shuō)，發(fā)光區(qū)是用一種宿主材料構(gòu)成的，而發(fā)光材料(摻雜物)的激發(fā)能量比宿主材料要低，并且使摻雜物的激發(fā)能量比空穴輸送區(qū)中的激發(fā)能量和電子輸送區(qū)中的激發(fā)能量低。這樣就能阻止摻雜物的分子激發(fā)發(fā)散，并且能夠使摻雜物有效地發(fā)光。進(jìn)而，如果摻雜物是一種載流子截留型材料，還能夠改善載流子的復(fù)合效率。
按照本發(fā)明的薄膜形成裝置還能夠制造出圖1C所示的一種發(fā)光元件。如圖1C所示，相對(duì)于形成在襯底101上的陽(yáng)極102和陰極103之間的有機(jī)化合物薄膜104而言，一種結(jié)構(gòu)的第一混合區(qū)112被形成在第一有機(jī)化合物的第一功能區(qū)110和第二有機(jī)化合物的第二功能區(qū)111之間。第一混合區(qū)112是由構(gòu)成第一功能區(qū)110的材料和構(gòu)成第二功能區(qū)111的材料二者組成的。如果在整個(gè)或是部分第一混合區(qū)中摻雜第三有機(jī)化合物，就能在整個(gè)或是部分第一混合區(qū)中形成第三功能區(qū)113。值得注意的是，所形成的第三功能區(qū)113可以是一個(gè)發(fā)光區(qū)。
還要注意到，在形成圖1C所示的元件結(jié)構(gòu)時(shí)，第一有機(jī)化合物和第二有機(jī)化合物是由具有以下組中選擇的一種特性的有機(jī)化合物構(gòu)成的，該組特性包括空穴注入特性，空穴輸送特性，電子輸送特性，電子注入特性，以及阻擋特性。構(gòu)成第一有機(jī)化合物和第二有機(jī)化合物的各種有機(jī)化合物具有不同的特性。還要求第三有機(jī)化合物是一種具有發(fā)光特性的有機(jī)化合物(摻雜物)，并且是一種激發(fā)能量比所使用的第一有機(jī)化合物和第二有機(jī)化合物都低的材料。在第三功能區(qū)113中，第一有機(jī)化合物和第二有機(jī)化合物被作為摻雜物的宿主。
近來(lái)有一種有機(jī)發(fā)光元件的發(fā)光效率引起了人們的注意，它能夠?qū)娜I激發(fā)狀態(tài)恢復(fù)到基本狀態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換成光來(lái)發(fā)射，因?yàn)樗陌l(fā)光效率高。(資料7D.F.O′Brien，M.A.Baldo，M.E.Thompson and S.R.Forrest，“Improved energy transfer inelectrophosphorescent devices”，Applied Physics Letters，vol.74，No.3，442-444(1999)(資料8TSUTSUI，Moon-Jae YANG，Masayuki YAHIRO，Kenji NAKAMURA，Teruichi WATANABE，TaishiTSUJI，Yoshinori FUKUDA，Takeo WAKIMOTO and Satoshi MIYAGUCHI，“High Quantum Efficiency in Organic Light-Emitting Deviceswith Iridium-Complex as a Triplet Emissive Center”，JapaneseJournal of Applied Physics，Vol.38，L1502-L1504(1999))。
在資料7中使用了包括鉑作為主要金屬的一種金屬合成物，而在資料8中使用了包括銥作為主要金屬的金屬合成物。這樣的有機(jī)發(fā)光元件能夠?qū)⑷I激發(fā)能量轉(zhuǎn)換成光來(lái)發(fā)射(以下稱為三鍵發(fā)光元件)，發(fā)光的亮度比較高，并且與常規(guī)的元件相比能夠獲得較高的發(fā)光效率。
然而，按照資料8的說(shuō)法，如果初始亮度被設(shè)置在500cd/m2，亮度在170小時(shí)內(nèi)就會(huì)減半，這樣就會(huì)產(chǎn)生元件壽命的問(wèn)題。因此，當(dāng)本發(fā)明被用于三鍵發(fā)光元件時(shí)，利用三鍵激發(fā)狀態(tài)發(fā)出的光，就可能獲得一種在延長(zhǎng)壽命方面具有很高性能的發(fā)光元件，還能獲得高發(fā)光亮度和高發(fā)光效率。
在這種情況下，本發(fā)明還包括把能夠?qū)⑷I激發(fā)能量轉(zhuǎn)換成光來(lái)發(fā)射的一種材料作為摻雜物加入第一混合區(qū)112中，在圖1C所示的發(fā)光元件中形成第三功能區(qū)113。另外，在形成混合區(qū)時(shí)，在混合區(qū)中可以形成一個(gè)濃度梯度。
本發(fā)明的薄膜形成裝置的特征在于形成多個(gè)功能區(qū)，并且在具有多個(gè)蒸氣源的同一個(gè)薄膜形成室內(nèi)形成具有上述混合區(qū)的一種發(fā)光元件。
以下要用圖2A和2B來(lái)解釋本發(fā)明的薄膜形成裝置中所包括的薄膜形成室210。對(duì)與圖1A到1C中所示的相同部分采用了共同的標(biāo)號(hào)。如圖2A所示，在襯底101下面提供保持在一個(gè)托架201中的金屬掩模202，并且將蒸氣源203設(shè)在其下面。蒸氣源203(203a到203c)是由材料室205(205a到205c)和閘門(mén)206(206a到206c)構(gòu)成的，材料室中裝有用于形成有機(jī)化合物薄膜的有機(jī)化合物204(204a到204c)。蒸氣源或上準(zhǔn)備在上面淀積蒸氣的襯底最好是能夠移動(dòng)(旋轉(zhuǎn))的，以便在本發(fā)明的薄膜形成裝置中形成厚度均勻的薄膜。
材料室205(205a到205c)也是用導(dǎo)電金屬材料制成的，并且具有圖18中所示的具體結(jié)構(gòu)。如果對(duì)這些材料室施加電壓并且用施加電壓產(chǎn)生的電阻來(lái)加熱裝在室內(nèi)的有機(jī)化合物204(204a到204c)，有機(jī)化合物就會(huì)蒸發(fā)并且蒸氣淀積到襯底101的表面上。本文中所述的“襯底101的表面”包括襯底和在其上形成的一個(gè)薄膜。此處是在襯底101上形成一個(gè)陽(yáng)極102。
蒸發(fā)的有機(jī)化合物204(204a到204c)的蒸氣淀積是由閘門(mén)206(206a到206c)來(lái)控制的。也就是說(shuō)，當(dāng)閘門(mén)打開(kāi)時(shí)，就能蒸氣淀積通過(guò)加熱蒸發(fā)的有機(jī)化合物204(204a到204c)。這樣，在本文中就將閘門(mén)被打開(kāi)并且用蒸氣淀積有機(jī)化合物的狀態(tài)稱為“蒸氣源在工作”。
如果在蒸氣淀積之前使有機(jī)化合物204(204a到204c)加熱蒸發(fā)以便在蒸氣淀積時(shí)打開(kāi)閘門(mén)206(206a到206c)之后馬上能蒸氣淀積，就能夠理想地縮短薄膜形成時(shí)間。
按照本發(fā)明的薄膜形成裝置，具有多個(gè)功能區(qū)的有機(jī)化合物薄膜是在一個(gè)薄膜形成室中形成的，并且對(duì)應(yīng)著多個(gè)功能區(qū)設(shè)有多個(gè)蒸氣源203。在本發(fā)明中，因?yàn)橛卸鄠€(gè)蒸氣源同時(shí)工作，可以同時(shí)蒸氣淀積多種有機(jī)化合物。另外，如果按順序操作多個(gè)蒸氣源，就能按順序蒸氣淀積多種有機(jī)化合物。進(jìn)而，可以時(shí)間上不中斷地按順序操作多個(gè)蒸氣源。值得注意的是，在操作蒸氣源時(shí)，有機(jī)化合物被蒸發(fā)并且向上流動(dòng)，然后通過(guò)設(shè)在金屬掩模202中的開(kāi)口212蒸氣淀積到襯底101上。
在本發(fā)明的薄膜形成室中設(shè)有用于對(duì)薄膜形成室內(nèi)部抽真空的排氣裝置。用排氣泵作為排氣裝置來(lái)降低壓力。在減壓時(shí)需要達(dá)到的理想真空度在10-6Pa以上。例如可以采用一個(gè)干燥泵，一個(gè)機(jī)器增壓泵，一個(gè)(磁懸浮式)渦輪分子泵，和一個(gè)低溫泵等等的組合。例如，低溫泵可以用做第一排氣裝置214，而干燥泵可以用做第二排氣裝置215。
按照本實(shí)施例，除了薄膜形成室之外，為了縮小表面面積以便減少對(duì)諸如氧或水等雜質(zhì)的吸附，要采用電拋光用諸如鋁或不銹鋼(SUS)等材料對(duì)諸如裝載室，排列室，密封室和卸載室等各個(gè)加工室的內(nèi)壁表面進(jìn)行鏡面拋光。另外還要使用由經(jīng)過(guò)加工具有極少微孔的諸如陶瓷制成的一個(gè)內(nèi)部件。這些材料各自具有一定的表面均勻度，其平均表面粗糙度在5nm以下(最好是3nm以下)。此處所說(shuō)的平均表面粗糙度是指象按JIS B0601規(guī)定的中心線平均粗糙度那樣的粗糙度是三維延伸的，適用于整個(gè)表面。
以下要具體說(shuō)明采用上述薄膜形成裝置的一種薄膜形成方法。
首先蒸氣淀積裝在第一材料室205a中的第一有機(jī)化合物204a。預(yù)先通過(guò)電阻加熱使第一有機(jī)化合物204a蒸發(fā)。在打開(kāi)閘門(mén)206a執(zhí)行蒸氣淀積時(shí)，第一有機(jī)化合物流向襯底101。這樣就形成了圖1A中所示的第一功能區(qū)105。
然后，在第一有機(jī)化合物204a的蒸氣淀積正在進(jìn)行的狀態(tài)下，打開(kāi)閘門(mén)206b，并且蒸氣淀積裝在第二材料室205b中的第二有機(jī)化合物204b。第二有機(jī)化合物也是預(yù)先通過(guò)電阻加熱被蒸發(fā)的。在打開(kāi)閘門(mén)206b執(zhí)行蒸氣淀積時(shí)，第二有機(jī)化合物流向襯底101。這樣就能形成由第一有機(jī)化合物204a和第二有機(jī)化合物204b構(gòu)成的第一混合區(qū)108。
過(guò)一會(huì)，僅僅關(guān)閉閘門(mén)206a并且蒸氣淀積第二有機(jī)化合物204b。這樣就能形成第二功能區(qū)106。
此處所說(shuō)的是同時(shí)蒸氣淀積兩種有機(jī)化合物以形成混合區(qū)的一種方法。然而，如果在同一蒸發(fā)環(huán)境中先蒸氣淀積第一有機(jī)化合物再蒸氣淀積第二有機(jī)化合物，也能在第一功能區(qū)和第二功能區(qū)之間形成混合區(qū)。
接著，在第二有機(jī)化合物204b的蒸氣淀積正在進(jìn)行的狀態(tài)下，打開(kāi)閘門(mén)206c，并且蒸氣淀積裝在第三材料室205c中的第三有機(jī)化合物204c。第三有機(jī)化合物也是預(yù)先通過(guò)電阻加熱被蒸發(fā)的。在打開(kāi)閘門(mén)206c執(zhí)行蒸氣淀積時(shí)，第三有機(jī)化合物流向襯底101。這樣就能形成由第二有機(jī)化合物204b和第三有機(jī)化合物204c構(gòu)成的第二混合區(qū)109。
過(guò)一會(huì)，僅僅關(guān)閉閘門(mén)206b并且蒸氣淀積第三有機(jī)化合物204c。這樣就能形成第三功能區(qū)107。
最后形成陰極103，這樣就制成了用本發(fā)明的薄膜形成裝置制造的一個(gè)發(fā)光元件。
圖1C所示的發(fā)光元件是按以下方式用本發(fā)明的薄膜形成裝置制造的。用第一有機(jī)化合物204a形成第一功能區(qū)110，然后形成由第一有機(jī)化合物204a和第二有機(jī)化合物204b構(gòu)成的第一混合區(qū)112。在形成第一混合區(qū)112的過(guò)程中短暫(或是同時(shí))打開(kāi)閘門(mén)206c，并且同時(shí)執(zhí)行第三有機(jī)化合物204c的蒸氣淀積(或是摻雜)，從而形成第三功能區(qū)113。
在短暫摻雜第三有機(jī)化合物時(shí)關(guān)閉閘門(mén)206c。這樣就能再次形成第一混合區(qū)112。同樣，在整個(gè)第一混合區(qū)112中摻雜第三有機(jī)化合物時(shí)，同時(shí)關(guān)閉閘門(mén)206b和206c。
進(jìn)而形成第二有機(jī)化合物204b的第二功能區(qū)111。這樣就形成了有機(jī)化合物薄膜104。然后在另一個(gè)薄膜形成室或是另一個(gè)薄膜形成裝置中形成陰極，從而制成發(fā)光元件。
設(shè)在薄膜形成室中的蒸氣源如圖2B所示。圖2B表示了從薄膜形成室頂上看到的設(shè)在薄膜形成室內(nèi)的蒸氣源的布局。
以下要描述用圖1A所示的三種有機(jī)化合物形成有機(jī)化合物薄膜的情況。分別裝有三種有機(jī)化合物的蒸氣源203a，203b和203c被橫向布置成一行，共有K行(k＝1到10)。這樣，如果在同一個(gè)薄膜形成室中設(shè)置各自包括同一種有機(jī)化合物的多個(gè)蒸氣源，就能使在襯底上形成的有機(jī)化合物薄膜具有均勻的厚度。值得注意的是，在此處所述的情況下，三種有機(jī)化合物在相鄰的行(1)之間是按不同的安排來(lái)放置的。然而并不一定要采取這樣的安排，這些有機(jī)化合物可以按相同的次序安排在所有各行中。
值得注意的是，在本發(fā)明的薄膜形成裝置中，薄膜是用同一個(gè)薄膜形成室內(nèi)的多個(gè)蒸氣源形成的。這樣，為了改善薄膜形成特性，在薄膜形成時(shí)可以將包括用于薄膜形成的有機(jī)化材料的蒸氣源的功能移動(dòng)到襯底下面的一個(gè)合適位置，或者是可以將襯底移動(dòng)到蒸氣源上面的一個(gè)合適位置。
本發(fā)明的薄膜形成裝置中的薄膜形成室的機(jī)制能夠形成由致密的有機(jī)化合物薄膜構(gòu)成的有機(jī)化合物薄膜。
具體地說(shuō)，在薄膜形成時(shí)，在薄膜形成室中加熱用于形成有機(jī)化合物薄膜的有機(jī)化合物，通過(guò)加熱使其蒸發(fā)，并且利用分子的動(dòng)能流到襯底上。這樣就能在襯底上形成有機(jī)化合物薄膜。此處，為了在襯底上用這些有機(jī)化合物形成致密的薄膜，需要延長(zhǎng)有機(jī)化合物作為分子在襯底表面上的停留時(shí)間。
然而，通過(guò)加熱提供的分子動(dòng)能會(huì)隨著時(shí)間流逝而降低。這樣就需要在襯底表面上的分子激活區(qū)213內(nèi)再次對(duì)氣體分子施加能量以便加強(qiáng)動(dòng)能。
為此在薄膜形成室210中提供了發(fā)光的光源211，用光來(lái)照射有機(jī)化合物分子。提供光照獲得能量的有機(jī)化合物被激活?？梢詮墓庠?11照射紅外線光，紫外線光或者是可見(jiàn)光。從避免損傷有機(jī)化合物分子的角度來(lái)看，紅外線光最好。
光的照射可以延長(zhǎng)有機(jī)化合物分子在襯底表面上的停留時(shí)間，有機(jī)化合物分子就容易在襯底上的最佳位置形成薄膜。這樣就能形成致密的薄膜。
圖3A表示用普通薄膜形成工藝形成的有機(jī)化合物薄膜，而圖3B表示在分子激活區(qū)213內(nèi)用光照射有機(jī)化合物的情況下的有機(jī)化合物薄膜。相對(duì)于各種結(jié)構(gòu)而言，在襯底上形成一個(gè)陽(yáng)極，在上面形成第一功能區(qū)221，第一混合區(qū)222，第二功能區(qū)223，最后在上面形成一個(gè)陰極。這樣就獲得了具有這種結(jié)構(gòu)的發(fā)光元件。按照?qǐng)D3B中所示的元件，有機(jī)化合物分子之間的距離變短了，與圖3A所示的元件相比能夠形成一種致密的薄膜。值得注意的是，如圖3A所示在有機(jī)化合物薄膜內(nèi)部的有機(jī)化合物分子之間會(huì)產(chǎn)生間隙，它們是一種缺陷，載流子的運(yùn)動(dòng)會(huì)受到缺陷部位的阻礙。這樣，儲(chǔ)存的電荷就會(huì)造成元件的亮度降低和劣化。因此，在薄膜形成室中提供光源并且在薄膜形成時(shí)用光執(zhí)行照射是有效的。
進(jìn)而，在本發(fā)明的薄膜形成室中設(shè)有防粘接擋板207，在蒸氣淀積時(shí)防止有機(jī)化合物粘接到薄膜形成室的內(nèi)壁上。通過(guò)設(shè)置防粘接擋板207，可以使沒(méi)有蒸氣淀積到襯底上的有機(jī)化合物粘在擋板上。在防粘接擋板207周?chē)O(shè)有與其接觸的加熱器208。加熱器208能夠加熱整個(gè)防粘接擋板207。值得注意的是，防粘接擋板207被加熱時(shí)，粘在其上的有機(jī)化合物就會(huì)被蒸發(fā)。這樣就能使薄膜形成室內(nèi)部保持清潔。
按照本發(fā)明的薄膜形成裝置能夠形成上述的有機(jī)化合物薄膜，功能區(qū)之間的界面不會(huì)受到雜質(zhì)的污染，并且能在功能區(qū)之間的界面中形成混合區(qū)，因?yàn)樵谕粋€(gè)薄膜形成室內(nèi)可以形成包括多個(gè)功能區(qū)的有機(jī)化合物薄膜。這樣就能制成一種具有多種功能又沒(méi)有清晰的層疊結(jié)構(gòu)(也就是不包括清晰的有機(jī)界面)的發(fā)光元件。
附圖簡(jiǎn)介在附圖中圖1A到1C是用本發(fā)明的薄膜形成裝置制成的一種元件結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2A和2B是一個(gè)薄膜形成室的示意圖；圖3A和3B是元件結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4A和4B是薄膜形成裝置的示意圖5A到5E是金屬掩模的一種排列方法的示意圖；圖6是一個(gè)清潔輔助室的示意圖；圖7是薄膜形成裝置的示意圖；圖8A到8C是材料交換室的示意圖；圖9A和9B是薄膜形成裝置的示意圖；圖10A和10B是薄膜形成裝置的示意圖；圖11是一個(gè)發(fā)光器件的示意圖；圖12A和12B是一種密封結(jié)構(gòu)的示意圖；圖13是發(fā)光器件的示意圖；圖14A到14H表示電氣設(shè)備的例子；圖15是一種常規(guī)實(shí)例的示意圖；圖16A和16B是一種常規(guī)實(shí)例的示意圖；以及圖17A到17C是一個(gè)發(fā)光器件中的一個(gè)象素部分的結(jié)構(gòu)示意圖；圖18為用導(dǎo)電金屬材料制成的材料室的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖。
最佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明以下用圖4A和4B來(lái)描述本發(fā)明的薄膜形成裝置的結(jié)構(gòu)。圖4A是薄膜形成裝置的頂視圖，圖4B是其截面圖。要注意對(duì)相同的部分采用了相同的標(biāo)號(hào)。還有，按照本實(shí)施例所描述的方式，在包括三個(gè)薄膜形成室的一個(gè)同軸系統(tǒng)薄膜形成裝置的各個(gè)薄膜形成室中形成三種有機(jī)化合物薄膜(紅，綠和藍(lán))。
在圖4A中，標(biāo)號(hào)400代表一個(gè)裝載室。放置在裝載室400襯底被傳送到第一排列室401。在第一排列室401中，按各個(gè)支架來(lái)排列預(yù)先夾持在一個(gè)支架402中的金屬掩模403。在蒸氣淀積之前將一個(gè)襯底404放置在排列好的金屬掩模403上。這樣使襯底404和金屬掩模403構(gòu)成整體并且傳送到第一薄膜形成室405。
以下用圖5A到5E說(shuō)明用于夾持金屬掩模403和襯底404的支架402的定位方式。請(qǐng)注意對(duì)圖4A和4B中所示的相同部分采用了相同的標(biāo)號(hào)。
圖5A表示一種截面結(jié)構(gòu)。支架402是由掩模支架501，一個(gè)軸502，一個(gè)襯底支架503，一個(gè)控制機(jī)構(gòu)504和一個(gè)輔助銷505組成的。對(duì)應(yīng)著掩模支架501上的突起506支撐著金屬掩模403，并且襯底404被安置在金屬掩模403上。用輔助銷505夾持金屬掩模403上的襯底404。
圖5B是圖5A中的一個(gè)區(qū)域507的頂視圖。襯底404如圖5A和5B所示被夾持在襯底支架503中。
進(jìn)而，圖5C是沿著線B-B’切割圖5B獲得的一個(gè)截面圖。假設(shè)金屬掩模403在薄膜形成的時(shí)候是處在圖5C所示的位置，金屬掩模403在通過(guò)朝Z-軸方向移動(dòng)軸502而獲得排列的時(shí)候是處在圖5D所示的位置。
在圖5D所示的狀態(tài)下，軸502可以在X-軸，Y-軸或者是Z-軸方向上移動(dòng)。X-Y平面的傾角(e)也可以相對(duì)于Z-軸移動(dòng)?？刂茩C(jī)構(gòu)504根據(jù)由CCD攝像機(jī)獲得的位置信息和預(yù)先輸入的位置信息輸出移動(dòng)信息。這樣就能通過(guò)連接著控制機(jī)構(gòu)504的軸502使掩模支架的位置對(duì)準(zhǔn)一個(gè)預(yù)定的位置。
圖5E是金屬掩模403中一個(gè)區(qū)域508的放大圖。此處使用的金屬掩模403是由不同材料制成的掩模a509和掩模b510構(gòu)成的。在蒸氣淀積時(shí)，通過(guò)開(kāi)口511的有機(jī)化合物在襯底上形成薄膜。在蒸氣淀積且掩模b510位于襯底404側(cè)面的情況下，為了改善薄膜形成精度要設(shè)計(jì)這些形狀。
在金屬掩模403的排列完成之后，在Z-軸方向上移動(dòng)軸，再次將金屬掩模403移到圖5C所示的位置。然后用輔助銷505來(lái)保持金屬掩模403和襯底404。這樣就能完成金屬掩模403的排列和金屬掩模403與襯底404之間的排列。
在本實(shí)施例中，金屬掩模403的開(kāi)口可以制成正方形，矩形，圓形，或者是橢圓形。這些開(kāi)口可以安排成矩陣或者是三角形。另外，開(kāi)口也可以形成一條線。
在圖4A中，在第一薄膜形成室405中設(shè)置有多個(gè)蒸氣源406。各蒸氣源406分別是由包括一種有機(jī)化合物的一個(gè)材料室(未示出)和一個(gè)閘門(mén)(未示出)構(gòu)成的，打開(kāi)和關(guān)閉閘門(mén)可以控制材料室中蒸發(fā)的有機(jī)化合物飛到材料室外。
構(gòu)成發(fā)光元件的有機(jī)化合物薄膜并且具有多種不同功能的這些有機(jī)化合物被設(shè)置在第一薄膜形成室405所包括的多個(gè)蒸氣源406中。注意到此處所述的有機(jī)化合物具有從以下組中選擇的一種特性，這一組包括從陽(yáng)極接收空穴的空穴注入特性，電子遷移率大于空穴遷移率的電子輸送特性，從陰極接收電子的電子注入特性，阻擋空穴或電子輸送的阻擋特性，以及能夠發(fā)光的發(fā)光特性。
酞菁染料系統(tǒng)化合物最適合作為具有高空穴注入特性的有機(jī)化合物，芳香族二胺化合物最適合作為具有高空穴輸送特性的有機(jī)化合物，而包括苯喹啉構(gòu)架，惡二唑衍生物，三唑衍生物或者是菲咯啉衍生物的金屬合成物最適合作為具有高電子輸送特性的有機(jī)化合物。另外，包括喹啉構(gòu)架的金屬合成物，包括苯并唑構(gòu)架的金屬合成物，或者是能產(chǎn)生穩(wěn)定發(fā)光的包括苯并噻唑構(gòu)架的金屬合成物最適合作為具有發(fā)光特性的有機(jī)化合物。
在第一薄膜形成室405中，采用按圖2A和2B所示的方法按順序蒸氣淀積設(shè)置在這些蒸氣源中的有機(jī)化合物，形成包括多個(gè)功能區(qū)的第一有機(jī)化合物薄膜(紅色)。
然后將襯底404傳送到第二排列室407。在第二排列室407中將襯底404與金屬掩模403分離，并且將金屬掩模403排列在形成第二有機(jī)化合物薄膜的位置。在排列完成之后，再次將襯底404和金屬掩模403重疊并保持。
然后將襯底404傳送到第二薄膜形成室408。第二薄膜形成室408同樣包括多個(gè)蒸氣源。和第一薄膜形成室405的情況相同，按順序蒸氣淀積多種有機(jī)化合物，形成包括具有多種功能的區(qū)域的第二有機(jī)化合物薄膜(綠色)。
進(jìn)而將襯底404傳送到第三薄膜形成室409。在第三薄膜形成室409中將襯底404與金屬掩模403分離，并且將金屬掩模403排列在形成第三有機(jī)化合物薄膜的位置。在排列完成之后，再次將襯底404和金屬掩模403重疊并保持。
然后將襯底404傳送到第三薄膜形成室410。第三薄膜形成室410同樣包括多個(gè)蒸氣源。和其他薄膜形成室的情況相同，按順序蒸氣淀積多種有機(jī)化合物，形成包括具有多種功能的區(qū)域的第三有機(jī)化合物薄膜(藍(lán)色)。
最后將襯底404輸送到一個(gè)卸載室411并且卸載到薄膜形成裝置外面。
這樣，每當(dāng)在形成不同的有機(jī)化合物薄膜時(shí)在排列室中執(zhí)行金屬掩模403的排列時(shí)，就能在同一個(gè)裝置中形成多個(gè)有機(jī)化合物薄膜。因?yàn)橛梢粋€(gè)有機(jī)化合物薄膜構(gòu)成的功能區(qū)是在同一個(gè)薄膜形成室內(nèi)形成的，可以防止功能區(qū)之間的雜質(zhì)污染。進(jìn)而，因?yàn)樵诒景l(fā)明的薄膜形成裝置中可以在不同功能區(qū)之間形成一個(gè)混合區(qū)，無(wú)需清晰的層疊結(jié)構(gòu)就能制成具有多種功能的發(fā)光元件。
值得注意的是本實(shí)施例描述了能夠執(zhí)行直至形成有機(jī)化合物薄膜的所有步驟的一種裝置。然而，本發(fā)明的薄膜形成裝置并非僅限于此，還可以采用這樣一種結(jié)構(gòu)，它提供了用來(lái)在有機(jī)化合物薄膜上形成一個(gè)陰極的薄膜形成室和一個(gè)能夠密封發(fā)光元件的處理室。另外，可以隨意排列發(fā)出紅，綠和藍(lán)色顯示光的有機(jī)化合物薄膜的形成次序。
進(jìn)而可以提供用來(lái)清潔本實(shí)施例中所述的排列室和薄膜形成室的一個(gè)裝置。值得注意的是，如果將這一裝置設(shè)置在圖4A中所示的一個(gè)區(qū)域412內(nèi)，就能提供圖6中所示的清潔輔助室413。
在分解諸如NF3或CF4等反應(yīng)氣體以便在清潔輔助室413內(nèi)產(chǎn)生一種原子團(tuán)并且將其引入第二排列室407時(shí)，有可能使第二排列室407保持清潔。如果將所使用的金屬掩模預(yù)先設(shè)置在第二排列室407中，就能執(zhí)行對(duì)金屬掩模的清潔。另外，當(dāng)原子團(tuán)被引入第二薄膜形成室408時(shí)，第二薄膜形成室408內(nèi)部可以保持清潔。第二排列室407和第二薄膜形成室408分別通過(guò)閘門(mén)(未示出)連接到清潔輔助室413。在引入原子團(tuán)時(shí)可以打開(kāi)閘門(mén)。以下用圖7來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的薄膜形成裝置是一種同軸系統(tǒng)的情況。在圖7中，標(biāo)號(hào)701代表一個(gè)裝載室，從其中傳送一個(gè)襯底。注意到本實(shí)施例中所述的襯底是在上面已經(jīng)形成了一個(gè)發(fā)光元件的陽(yáng)極或陰極(在本實(shí)施例中是陽(yáng)極)的一種襯底。裝載室701包括一個(gè)排氣系統(tǒng)700a。排氣系統(tǒng)700a是由第一閥門(mén)71，低溫泵72，第二閥門(mén)73，第三閥門(mén)74和一個(gè)干燥泵75組成的。
在薄膜形成室內(nèi)應(yīng)該達(dá)到的理想真空度在10-6Pa以下。此時(shí)最好是采用排氣速度為10000l/s以上的排氣泵。
按照本實(shí)施例，關(guān)于通過(guò)閘門(mén)來(lái)關(guān)閉的諸如裝載室，排列室，薄膜形成室，密封室和卸載室等各個(gè)處理室，其內(nèi)表面采用一種鏡面拋光的材料，例如是鋁或不銹鋼(SUS)，這樣能通過(guò)縮小表面面積來(lái)減少對(duì)諸如氧氣和水等雜質(zhì)的吸附。另外還采用了由經(jīng)過(guò)處理具有極少微孔的陶瓷等制成的一個(gè)內(nèi)部構(gòu)件。這些材料的表面光滑度時(shí)它們的平均表面粗糙度在5nm以下(最好是3nm以下)。此處所說(shuō)的“平均表面粗糙度”是指象按照J(rèn)IS B0601規(guī)定的中心線平均粗糙度那樣的粗糙度是三維延伸的，適用于整個(gè)表面。
另外還提供了一種方法，在薄膜形成室的內(nèi)壁上用易于和一種氣體發(fā)生反應(yīng)的一種材料形成一個(gè)活性表面。在這種情況下所使用的材料最好是Ti，Zr，Nb，Ta，Cr，Mo，W，La，Ba等等。
第一閥門(mén)71是具有閘閥的主閥門(mén)。然而，在有的情況下也可以用蝶形閥作為傳導(dǎo)閥來(lái)使用。第二閥門(mén)73和第三閥門(mén)74是前導(dǎo)閥。首先打開(kāi)第二閥門(mén)73用干燥泵75粗略降低裝載室701的壓力。然后打開(kāi)第一閥門(mén)71和第三閥門(mén)74，用低溫泵72使裝載室701的壓力降低到高真空。也可以用渦輪分子泵或者是機(jī)器增壓泵代替低溫泵來(lái)使用。另外還可以在通過(guò)機(jī)器增壓泵改善真空度之后使用低溫泵。
標(biāo)號(hào)702代表一個(gè)排列室。在此間執(zhí)行金屬掩模的排列和金屬掩模上的襯底的布置，以便將襯底再傳送到薄膜形成室中形成薄膜。它被稱為排列室(A)702。此處所說(shuō)的排列最好是按圖4A和4B所示的方法來(lái)執(zhí)行。排列室(A)702包括一個(gè)蒸發(fā)系統(tǒng)700b。用一個(gè)閘門(mén)(未示出)使排列室(A)702對(duì)裝載室701密封關(guān)閉。
在排列室(A)702中還設(shè)有一個(gè)清潔輔助室713a。當(dāng)諸如NF3或CF4等反應(yīng)氣體在清潔輔助室713a內(nèi)被分解而產(chǎn)生原子團(tuán)并且被引入排列室(A)702時(shí)，就能清潔排列室(A)702的內(nèi)部。如果將所使用的金屬掩模預(yù)先設(shè)置在排列室(A)702，就能執(zhí)行對(duì)金屬掩模的清潔。
標(biāo)號(hào)703代表用蒸氣方法形成第一有機(jī)化合物薄膜的一個(gè)薄膜形成室。它被稱為薄膜形成室(A)。薄膜形成室(A)703設(shè)有排氣系統(tǒng)700c。用一個(gè)閘門(mén)(未示出)使薄膜形成室(A)703對(duì)排列室(A)702密封關(guān)閉。
象排列室(A)702的情況一樣，薄膜形成室(A)703也設(shè)有一個(gè)清潔輔助室713b。當(dāng)分解諸如NF3或CF4等反應(yīng)氣體所產(chǎn)生的原子團(tuán)被引入薄膜形成室(A)703時(shí)，就能清潔薄膜形成室(A)703的內(nèi)部。
在本實(shí)施例中為薄膜形成室(A)703提供的薄膜形成室具有圖2A所示的結(jié)構(gòu)，在其中形成顯示紅色發(fā)光的有機(jī)化合物薄膜。使用的蒸氣源包括，包括具有空穴注入特性的有機(jī)化合物的第一蒸氣源，包括具有空穴輸送特性的有機(jī)化合物的第二蒸氣源，包括作為具有發(fā)光特性的有機(jī)化合物的宿主的一種具有空穴輸送特性的有機(jī)化合物的第三蒸氣源，包括具有發(fā)光特性的有機(jī)化合物的第四蒸氣源，包括具有阻擋特性的有機(jī)化合物的第五蒸氣源，以及包括具有電子輸送特性的有機(jī)化合物的第六蒸氣源。
另外，在本實(shí)施例中，銅-酞菁染料(以下稱為Cu-Pc)被用做具有空穴注入特性的有機(jī)化合物，它被包括在第一蒸氣源中。另外，4，4′-bis[N-(1-naphtyl)-N-phenyl-amino]-biphenyl(以下稱為α-NPD)被用做具有空穴輸送特性的有機(jī)化合物，它被包括在第二蒸氣源中。另外，4，4dicarbazole-biphenyl(以下稱為CBP)被用做作為宿主的有機(jī)化合物(以下稱為宿主材料)，它被包括在第三蒸氣源中。另外，2，3，7，8，12，13，17，18-octaethyl-21H，23H-porphyrin-platinum(以下稱為PtOEP)被用做具有發(fā)光特性的有機(jī)化合物，它被包括在第四蒸氣源中。另外，浴銅靈(以下稱為BCP)被用做具有阻擋特性的有機(jī)化合物，它被包括在第五蒸氣源中。另外，三(8-quinolinolato)鋁(以下稱為Alq3)被用做具有電子輸送特性的有機(jī)化合物，它被包括在第六蒸氣源中。
當(dāng)這些有機(jī)化合物被依次蒸發(fā)時(shí)，就能在陽(yáng)極上形成有機(jī)化合物薄膜，它包括具有空穴注入特性，空穴輸送特性，發(fā)光特性，阻擋特性，及電子輸送特性等功能的區(qū)域。
另外，在本實(shí)施例中，為了在不同功能區(qū)之間的界面中形成一個(gè)混合區(qū)，同時(shí)蒸氣淀積用來(lái)形成兩個(gè)相鄰功能區(qū)的有機(jī)化合物。也就是在空穴注入?yún)^(qū)和空穴輸送區(qū)之間的界面，該空穴輸送區(qū)和包括發(fā)光區(qū)的一個(gè)空穴輸送區(qū)之間的界面，包括發(fā)光區(qū)的那個(gè)空穴輸送區(qū)和一個(gè)阻擋區(qū)之間的界面，以及阻擋區(qū)和一個(gè)電子輸送區(qū)之間的界面中分別形成混合區(qū)。
具體地說(shuō)，在形成薄膜厚度為15nm的Cu-Pc而產(chǎn)生第一功能區(qū)之后，同時(shí)蒸氣淀積Cu-Pc和α-NPD而產(chǎn)生薄膜厚度為5到10nm的第一混合區(qū)。然后形成薄膜厚度為40nm的α-NPD而產(chǎn)生第二功能區(qū)。此后同時(shí)蒸氣淀積α-NPD和CBP而產(chǎn)生薄膜厚度為5到10nm的第二混合區(qū)，再形成薄膜厚度為25到40nm的CBP而產(chǎn)生第三功能區(qū)。此時(shí)，在形成第三功能區(qū)的整個(gè)過(guò)程中或者是其中的一個(gè)預(yù)定時(shí)間段內(nèi)同時(shí)蒸氣淀積CBP和PtOEP，在整個(gè)第三功能區(qū)或是其一部分上面產(chǎn)生第三混合區(qū)。產(chǎn)生的第三混合區(qū)的薄膜厚度是5到40nm。此處需要注意到第三混合區(qū)具有發(fā)光特性。接著，在按照5到10nm薄膜厚度同時(shí)蒸氣淀積CBP和BCP而產(chǎn)生第四混合區(qū)之后，形成薄膜厚度為8nm的BCP以產(chǎn)生第四功能區(qū)。進(jìn)而同時(shí)蒸氣淀積BCP和Alq3以產(chǎn)生薄膜厚度為5到10nm的第五混合區(qū)。最后形成薄膜厚度為25nm的Alq3，由此就能產(chǎn)生第五功能區(qū)。這樣就形成了第一有機(jī)化合物薄膜。
在此處所說(shuō)的情況是，六個(gè)蒸氣源中分別包括具有不同功能的六種有機(jī)化合物，并且蒸氣淀積這些有機(jī)化合物而形成作為第一有機(jī)化合物薄膜的有機(jī)化合物薄膜。然而，只要是使用多種有機(jī)化合物，本發(fā)明并非僅限于這種情況。另外，一個(gè)蒸氣源不一定要包括一種有機(jī)化合物，還可以包括另一種有機(jī)化合物。例如，除了包括作為具有發(fā)光特性的有機(jī)化合物的一種材料之外，一個(gè)蒸氣源還可以包括作為摻雜物的一種有機(jī)化合物?？梢杂靡阎挠袡C(jī)化合物材料形成這一有機(jī)化合物薄膜，它具有多種功能并且顯示紅色發(fā)光。
各個(gè)蒸氣源是精心制作的，可以用一個(gè)微型控制器來(lái)控制薄膜形成速度。這樣就能在一個(gè)薄膜中同時(shí)形成多種有機(jī)化合物的時(shí)候最佳地控制其混合比例。
接下來(lái)的標(biāo)號(hào)706代表一個(gè)排列室。在此間執(zhí)行金屬掩模的排列和襯底在金屬掩模上的布置，以便下一步將襯底送入薄膜形成室形成薄膜。它被稱為排列室(B)706。注意到排列是按照?qǐng)D4A和4B所示的方法來(lái)執(zhí)行的。排列室(B)706包括一個(gè)排氣系統(tǒng)700d。用一個(gè)閘門(mén)(未示出)使排列室(B)706對(duì)薄膜形成室(A)703密封地關(guān)閉。排列室(B)706包括一個(gè)用閘門(mén)(未示出)密封關(guān)閉的清潔輔助室713c，就象排列室(A)702的情況。
接下來(lái)的標(biāo)號(hào)707代表用蒸發(fā)方法形成第二有機(jī)化合物薄膜的一個(gè)薄膜形成室。它被稱作薄膜形成室(B)。薄膜形成室(B)707包括一個(gè)蒸發(fā)系統(tǒng)700e。用一個(gè)閘門(mén)(未示出)使薄膜形成室(B)707對(duì)排列室(B)706密封地關(guān)閉。薄膜形成室(B)707還包括一個(gè)用閘門(mén)(未示出)密封關(guān)閉的清潔輔助室713d，就象薄膜形成室(A)703的情況。
在本實(shí)施例中，為薄膜形成室(B)707提供的薄膜形成室具有圖2A所示的結(jié)構(gòu)，在其中形成顯示綠色發(fā)光的第二有機(jī)化合物薄膜。使用的蒸氣源包括，包括具有空穴注入特性的有機(jī)化合物的第一蒸氣源，各自包括具有一種空穴輸送特性的有機(jī)化合物的第二蒸氣源和第三蒸氣源，包括具有空穴輸送特性的一種宿主材料的第四蒸氣源，包括具有發(fā)光特性的有機(jī)化合物的第五蒸氣源，包括具有阻擋特性的有機(jī)化合物的第六蒸氣源，以及包括具有電子輸送特性的有機(jī)化合物的第七蒸氣源。
另外，在本實(shí)施例中，Cu-Pc被用做具有空穴注入特性的有機(jī)化合物，它被包括在第一蒸氣源中。MTDATA被用做具有空穴輸送特性的有機(jī)化合物，它被包括在第二蒸氣源中。另外，α-NPD被用做具有空穴輸送特性的有機(jī)化合物，它被包括在第三蒸氣源中。CBP被用做具有空穴輸送特性的宿主材料，它被包括在第四蒸氣源中。三(2-苯基砒啶)銥(Ir(ppy)3)被用做具有發(fā)光特性的有機(jī)化合物，它被包括在第五蒸氣源中。BCP被用做具有阻擋特性的有機(jī)化合物，它被包括在第六蒸氣源中。Alq3被用做具有電子輸送特性的有機(jī)化合物，它被包括在第七蒸氣源中。
當(dāng)這些有機(jī)化合物被依次蒸發(fā)時(shí)，就能在陽(yáng)極上形成第二有機(jī)化合物薄膜，它包括具有空穴注入特性，空穴輸送特性，發(fā)光特性，阻擋特性，及電子輸送特性等功能的區(qū)域。
同樣，在本實(shí)施例中，為了在不同功能區(qū)之間的界面中形成一個(gè)混合區(qū)，同時(shí)蒸氣淀積用來(lái)形成兩個(gè)相鄰功能區(qū)的有機(jī)化合物。也就是在空穴注入?yún)^(qū)和空穴輸送區(qū)之間的界面，該空穴輸送區(qū)和包括發(fā)光區(qū)的一個(gè)空穴輸送區(qū)之間的界面，包括發(fā)光區(qū)的那個(gè)空穴輸送區(qū)和一個(gè)阻擋區(qū)之間的界面，以及阻擋區(qū)和一個(gè)電子輸送區(qū)之間的界面中分別形成混合區(qū)。
具體地說(shuō)，在形成薄膜厚度為10nm的Cu-Pc而產(chǎn)生第一功能區(qū)之后，同時(shí)蒸氣淀積Cu-Pc和MTDATA而產(chǎn)生薄膜厚度為5到10nm的第一混合區(qū)。然后形成薄膜厚度為20nm的MTDATA而產(chǎn)生第二功能區(qū)并且同時(shí)蒸氣淀積MTDATA和α-NPD而產(chǎn)生薄膜厚度為5到10nm的第二混合區(qū)。此后形成薄膜厚度為10nm的α-NPD而產(chǎn)生第三功能區(qū)，并且同時(shí)蒸氣淀積α-NPD和CBP而產(chǎn)生薄膜厚度為5到10nm的第三混合區(qū)。然后形成厚度為20到40nm的CBP而產(chǎn)生第四功能區(qū)。此時(shí)，在形成第四功能區(qū)的整個(gè)過(guò)程中或者是其中的一個(gè)預(yù)定時(shí)間段內(nèi)同時(shí)蒸氣淀積CBP和Ir(ppy)3，在整個(gè)第四功能區(qū)或是其一部分上面產(chǎn)生第四混合區(qū)。產(chǎn)生的第四混合區(qū)的薄膜厚度是5到40nm。此處需要注意到第四混合區(qū)具有發(fā)光特性。接著，在按照5到10nm薄膜厚度同時(shí)蒸氣淀積CBP和BCP而產(chǎn)生第五混合區(qū)之后，形成薄膜厚度為10nm的BCP以產(chǎn)生第五功能區(qū)。進(jìn)而同時(shí)蒸氣淀積BCP和Alq3以產(chǎn)生薄膜厚度為5到10nm的第六混合區(qū)。最后形成薄膜厚度為40nm的Alq3，由此就能產(chǎn)生第六功能區(qū)。這樣就形成了第二有機(jī)化合物薄膜。
在此處所說(shuō)的情況是，七個(gè)蒸氣源中分別包括具有不同功能的有機(jī)化合物，并且蒸氣淀積這些有機(jī)化合物而形成作為第二有機(jī)化合物薄膜的有機(jī)化合物薄膜。然而，只要是使用多種有機(jī)化合物，本發(fā)明并非僅限于這種情況。可以用已知的有機(jī)化合物材料形成這一有機(jī)化合物薄膜，它具有多種功能并且顯示綠色發(fā)光。
各個(gè)蒸氣源是精心制作的，可以用一個(gè)微型控制器來(lái)控制薄膜形成速度。這樣就能在一個(gè)薄膜中同時(shí)形成多種有機(jī)化合物的時(shí)候最佳地控制其混合比例。
接下來(lái)的標(biāo)號(hào)708代表一個(gè)排列室。在此間執(zhí)行金屬掩模的排列和襯底在金屬掩模上的布置，以便下一步將襯底送入薄膜形成室形成薄膜。它被稱為排列室(C)708。注意到排列是按照?qǐng)D4A和4B所示的方法來(lái)執(zhí)行的。排列室(C)708包括一個(gè)排氣系統(tǒng)700f。用一個(gè)閘門(mén)(未示出)使排列室(C)708對(duì)薄膜形成室(B)707密封地關(guān)閉。排列室(C)708包括一個(gè)用閘門(mén)(未示出)密封關(guān)閉的清潔輔助室713e，就象排列室(A)702的情況。
接下來(lái)的標(biāo)號(hào)709代表用蒸發(fā)方法形成第三有機(jī)化合物薄膜的一個(gè)薄膜形成室。它被稱作薄膜形成室(C)。薄膜形成室(C)709包括一個(gè)排氣系統(tǒng)700g。用一個(gè)閘門(mén)(未示出)使薄膜形成室(C)709對(duì)排列室(C)708密封地關(guān)閉。薄膜形成室(C)709還包括一個(gè)用閘門(mén)(未示出)密封關(guān)閉的清潔輔助室713f，就象薄膜形成室(A)703的情況。
在本實(shí)施例中，為薄膜形成室(C)709提供的薄膜形成室具有圖2A所示的結(jié)構(gòu)，在其中形成顯示藍(lán)色發(fā)光的第三有機(jī)化合物薄膜。使用的蒸氣源包括，包括具有空穴注入特性的有機(jī)化合物的第一蒸氣源，包括具有發(fā)光特性的有機(jī)化合物的第二蒸氣源，包括具有阻擋特性的有機(jī)化合物的第三蒸氣源，以及包括具有電子輸送特性的有機(jī)化合物的第四蒸氣源。
另外，在本實(shí)施例中，Cu-Pc被用做具有空穴注入特性的有機(jī)化合物，它被包括在第一蒸氣源中。另外，α-NPD被用做具有發(fā)光特性的有機(jī)化合物，它被包括在第二蒸氣源中。BCP被用做具有阻擋特性的有機(jī)化合物，它被包括在第三蒸氣源中。Alq3被用做具有電子輸送特性的有機(jī)化合物，它被包括在第四蒸氣源中。
當(dāng)這些有機(jī)化合物被依次蒸發(fā)時(shí)，就能在陽(yáng)極上形成第三有機(jī)化合物薄膜，它包括具有空穴注入特性，發(fā)光特性，阻擋特性，及電子輸送特性等功能的區(qū)域。
同樣，在本實(shí)施例中，為了在不同功能區(qū)之間的界面中形成一個(gè)混合區(qū)，同時(shí)蒸氣淀積用來(lái)形成兩個(gè)相鄰功能區(qū)的有機(jī)化合物。也就是在空穴注入?yún)^(qū)和發(fā)光區(qū)之間的界面，在發(fā)光區(qū)和阻擋區(qū)之間的界面，以及阻擋區(qū)和一個(gè)電子輸送區(qū)之間的界面中分別形成混合區(qū)。
具體地說(shuō)，在形成薄膜厚度為20nm的Cu-Pc而產(chǎn)生第一功能區(qū)之后，同時(shí)蒸氣淀積Cu-Pc和α-NPD而產(chǎn)生薄膜厚度為5到10nm的第一混合區(qū)。然后形成薄膜厚度為40nm的α-NPD而產(chǎn)生第二功能區(qū)并且同時(shí)蒸氣淀積α-NPD和BCP而產(chǎn)生薄膜厚度為5到10nm的第二混合區(qū)。此后形成薄膜厚度為10nm的BCP而產(chǎn)生第三功能區(qū)，并且同時(shí)蒸氣淀積BCP和Alq3而產(chǎn)生薄膜厚度為5到10nm的第三混合區(qū)。最后形成薄膜厚度為40nm的Alq3，由此就能產(chǎn)生第四功能區(qū)。這樣就形成了第三有機(jī)化合物薄膜。
在此處所說(shuō)的情況是，四個(gè)蒸氣源中分別包括具有不同功能的四種有機(jī)化合物，并且依次蒸氣淀積這些有機(jī)化合物而形成作為第三有機(jī)化合物薄膜的有機(jī)化合物薄膜。然而，只要是使用多種有機(jī)化合物，本發(fā)明并非僅限于這種情況。另外，一個(gè)蒸氣源不一定要包括一種有機(jī)化合物，還可以包括多種有機(jī)化合物。例如，除了包括作為具有發(fā)光特性的有機(jī)化合物的一種材料之外，一個(gè)蒸氣源還可以包括作為摻雜物的另一種有機(jī)化合物?？梢杂靡阎挠袡C(jī)化合物材料形成這一有機(jī)化合物薄膜，它具有多種功能并且顯示藍(lán)色發(fā)光。
各個(gè)蒸氣源是精心制作的，可以用一個(gè)微型控制器來(lái)控制薄膜形成速度。這樣就能在一個(gè)薄膜中同時(shí)形成多種有機(jī)化合物的時(shí)候最佳地控制其混合比例。
同樣，在本實(shí)施例所描述的情況下，在第一薄膜形成室的薄膜形成室(A)703中形成顯示紅色發(fā)光的有機(jī)化合物，在第二薄膜形成室的薄膜形成室(B)707中形成顯示綠色發(fā)光的有機(jī)化合物，并在第三薄膜形成室的薄膜形成室(C)709中形成顯示藍(lán)色發(fā)光的有機(jī)化合物。然而，形成的次序并非僅限于此，在薄膜形成室(A)703，薄膜形成室(B)707或薄膜形成室(C)709中可以形成任何一種顯示紅色發(fā)光的有機(jī)化合物，顯示綠色發(fā)光的有機(jī)化合物，以及顯示藍(lán)色發(fā)光的有機(jī)化合物。進(jìn)而還可以提供另一個(gè)薄膜形成室用來(lái)形成顯示白色發(fā)光的有機(jī)化合物。
接下來(lái)的標(biāo)號(hào)710代表用一種蒸發(fā)方法形成作為發(fā)光元件的陽(yáng)極或陰極的一個(gè)導(dǎo)電薄膜的薄膜形成室(在本實(shí)施例中是作為陰極的金屬薄膜)。它被稱作薄膜形成室(D)。薄膜形成室(D)710包括一個(gè)排氣系統(tǒng)700h。用一個(gè)閘門(mén)(未示出)使薄膜形成室(D)710對(duì)薄膜形成室(C)709密封地關(guān)閉。薄膜形成室(D)710還包括一個(gè)用閘門(mén)(未示出)密封關(guān)閉的清潔輔助室713g，就象薄膜形成室(A)703的情況。
在本實(shí)施例中，在薄膜形成室(D)710中用蒸發(fā)方法形成作為導(dǎo)電薄膜的一個(gè)Al-Li合金薄膜(鋁和鋰的合金薄膜)，用做發(fā)光元件的陰極。注意到在此時(shí)可以同時(shí)蒸氣淀積屬于元素周期表中族1或族2的一種元素和鋁。
另外，在薄膜形成室(A)703，薄膜形成室(B)707，薄膜形成室(C)709和薄膜形成室(D)710中都設(shè)有用來(lái)加熱各薄膜形成室內(nèi)部的裝置。這樣就能清除薄膜形成室內(nèi)的一部分雜質(zhì)。
另外，作為各薄膜形成室中包括的排氣系統(tǒng)可以采用干燥泵，機(jī)器增壓泵，(磁懸浮式)渦輪分子泵，低溫泵等等。在本實(shí)施例中選用了一個(gè)低溫泵和一個(gè)干燥泵。
還要用排氣泵降低各薄膜形成室(A)703，薄膜形成室(B)707，薄膜形成室(C)709和薄膜形成室(D)710中的壓力。此時(shí)需要達(dá)到的真空度在10-6Pa以上。例如，如果采用排氣速度為10000l/s(H2O)的低溫泵，薄膜形成室內(nèi)部的表面面積是10m2，最好是采用鋁材料來(lái)制作薄膜形成室的內(nèi)部，其20小時(shí)的滲透率在4.1×10-7Pa·m3·s-1以下。為了獲得這樣的真空度，通過(guò)電解拋光來(lái)縮小薄膜形成室內(nèi)部的表面面積是一種有效的方法。
此處還可以提供一個(gè)CVD室來(lái)形成作為發(fā)光元件的保護(hù)膜(無(wú)源薄膜)的一層絕緣膜，例如是氮化硅薄膜，氮氧化硅薄膜或者是DLC薄膜。在提供這一CVD室的情況下，最好是預(yù)先設(shè)置一個(gè)氣體凈化裝置來(lái)提高在CVD室中使用的材料的純凈度。
接下來(lái)的標(biāo)號(hào)711代表一個(gè)密封室，它包括一個(gè)排氣系統(tǒng)700i。用一個(gè)閘門(mén)(未示出)使密封室711對(duì)薄膜形成室(D)710密封關(guān)閉。注意到密封室711處在真空狀態(tài)。在各自具有已經(jīng)形成了陰極的一個(gè)發(fā)光元件的多個(gè)襯底被傳送到密封室時(shí)，就關(guān)閉閘門(mén)，用一種惰性氣體(氮?dú)?，氦，氬等?使密封室711達(dá)到一個(gè)大氣壓的狀態(tài)，最后在密閉空間中執(zhí)行對(duì)發(fā)光元件的密封處理。在密封室711中設(shè)有一個(gè)傳送機(jī)構(gòu)(未示出)，這樣就能從薄膜形成室(D)710中卸載。此處的密封處理是為了給形成的發(fā)光元件提供對(duì)氧氣和濕氣的防護(hù)，并且意味著在這一工序中采用一個(gè)覆蓋件執(zhí)行機(jī)械密封，或者是用熱固化樹(shù)脂或紫外線固化樹(shù)脂來(lái)密封。
在密封室中也預(yù)先提供一個(gè)覆蓋件。覆蓋件可以采用玻璃，陶瓷，塑料或者是金屬。然而，如果光是向覆蓋件一側(cè)發(fā)射的，就要求覆蓋件是透明的。使用熱固化樹(shù)脂，紫外線固化樹(shù)脂等等制成的一個(gè)密封件將覆蓋件粘接到上面已經(jīng)形成了發(fā)光元件的襯底上，然后用熱處理或紫外線光照射處理使樹(shù)脂凝固，形成密閉的空間。還可以在密閉空間中提供用氧化鋇制成的濕氣吸附劑。在上面形成了發(fā)光元件的襯底和覆蓋件之間的粘接是在用連接到CCD攝像機(jī)的一個(gè)排列機(jī)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)之后執(zhí)行的。另外還設(shè)有一個(gè)機(jī)構(gòu)用來(lái)自動(dòng)處理密封劑和添加的濕氣吸附劑的施加。
另外，在覆蓋件和上面形成了發(fā)光元件的襯底之間可以填充一種熱固化樹(shù)脂或紫外線固化樹(shù)脂。在這種情況下，在熱固化樹(shù)脂或紫外線固化樹(shù)脂中添加一種用氧化鋇制成的濕氣吸附劑是有效的。
在圖7所示的薄膜形成裝置中，在密封室711的內(nèi)部設(shè)有一個(gè)用來(lái)照射紫外線光的機(jī)構(gòu)(以下稱為紫外線光照射機(jī)構(gòu))，并且用紫外線光照射機(jī)構(gòu)發(fā)出的紫外線光使紫外線光固化樹(shù)脂固化。
最后，標(biāo)號(hào)712代表一個(gè)卸載室，它包括一個(gè)排氣系統(tǒng)700j。從這一室中取出在上面形成了覆蓋元件的襯底。
另外在圖8A和8B中表示了在本實(shí)施例的薄膜形成裝置所包括的一個(gè)薄膜形成室中提供了可以交換有機(jī)化合物的功能的情況，而在圖8C中表示了密封室711的具體結(jié)構(gòu)。
在圖8A中，一個(gè)襯底802被設(shè)置在薄膜形成室801中。用于在襯底上形成有機(jī)化合物薄膜的有機(jī)化合物被包括在蒸氣源803中。注意到此處的蒸氣源803被包括在一個(gè)材料交換室804中，通過(guò)一個(gè)閘門(mén)805將其與襯底所處的薄膜形成室801隔開(kāi)。在本實(shí)施例中，當(dāng)閘門(mén)805關(guān)閉時(shí)，參考交換室804與薄膜形成室801被隔開(kāi)。處在真空狀態(tài)的材料交換室804的內(nèi)部壓力被排氣系統(tǒng)806恢復(fù)到一個(gè)大氣壓，然后如圖8A所示拖動(dòng)材料交換室804。這樣就能向材料交換室804的蒸氣源中添加或是交換有機(jī)化合物。
然后，在完成了有機(jī)化合物的添加或交換之后，使材料交換室804回到其如圖8B所示的原始位置。然后，當(dāng)排氣系統(tǒng)806使其內(nèi)部達(dá)到真空狀態(tài)并且達(dá)到與薄膜形成室等壓的狀態(tài)時(shí)，打開(kāi)閘門(mén)805，讓來(lái)自蒸氣源802的蒸氣到達(dá)襯底802。
在材料交換室804中設(shè)有用來(lái)加熱交換和材料的一個(gè)加熱器。如果材料被預(yù)先加熱，就能除去諸如水等等雜質(zhì)。此時(shí)的加熱溫度最好在200℃以下。
如圖8C所示，在密封室711中還包括多個(gè)處理機(jī)構(gòu)。密封用的多個(gè)覆蓋件被設(shè)置在一個(gè)儲(chǔ)存位置811。用一個(gè)傳送機(jī)構(gòu)(A)812從薄膜形成室(D)710中傳送等待密封處理的襯底，并且臨時(shí)儲(chǔ)存在一個(gè)儲(chǔ)存位置813。
當(dāng)儲(chǔ)存位置813儲(chǔ)存了預(yù)定數(shù)量的襯底時(shí)，閘門(mén)使密封室形成一個(gè)密閉空間，然后用一種惰性氣體(氮?dú)?，氦，氬等?使其達(dá)到一個(gè)大氣壓的狀態(tài)。
當(dāng)密封室達(dá)到一個(gè)大氣壓的狀態(tài)時(shí)，一個(gè)接一個(gè)地處理襯底。首先用一個(gè)傳送機(jī)構(gòu)(A)812將襯底從儲(chǔ)存位置813傳送到一個(gè)排列機(jī)構(gòu)814。此時(shí)在襯底上設(shè)置密封劑和濕氣吸附劑。然后用一個(gè)傳送機(jī)構(gòu)(B)815將覆蓋件從儲(chǔ)存位置811傳送到排列機(jī)構(gòu)814并且粘接到襯底上。
然后從一個(gè)紫外線光照射機(jī)構(gòu)(未示出)照射紫外線光，從而完成襯底的密封。在密封完成之后用一個(gè)傳送機(jī)構(gòu)(C)816將襯底傳送到卸載室712并取出。
如上所述，在采用圖7(或圖8A到8C)所示的薄膜形成裝置時(shí)，一直到發(fā)光元件被完全密封成密閉空間為止，發(fā)光元件都不會(huì)暴露于外部空氣。這樣就能制成具有高度可靠性的發(fā)光元件。以下用圖9A和9B來(lái)描述本發(fā)明的一種薄膜形成裝置。在圖9A中，標(biāo)號(hào)901代表一個(gè)傳送室。在傳送室901中包括一個(gè)用來(lái)傳送襯底903的傳送機(jī)構(gòu)(A)902。傳送室901被保持在低大氣壓，并且通過(guò)閘門(mén)連接到各個(gè)處理室。在閘門(mén)打開(kāi)時(shí)由傳送機(jī)構(gòu)(A)902向各處理室往復(fù)傳送襯底。為了降低傳送室901的壓力可以使用一個(gè)排氣系統(tǒng)，例如是干燥泵，機(jī)器增壓泵，(磁懸浮式)渦輪分子泵或者是一個(gè)低溫泵。低溫泵對(duì)于清除水等等是最有效的，并且能和一個(gè)干燥泵一起使用。
以下要說(shuō)明各個(gè)處理室。應(yīng)該注意到，因?yàn)閭魉褪?01處在減壓狀態(tài)，在直接連接到傳送室901的所有處理室中都設(shè)有排氣泵(未示出)。排氣泵可以采用上述的干燥泵，機(jī)器增壓泵，(磁懸浮式)渦輪分子泵或者是低溫泵。這其中低溫泵最適合和一個(gè)干燥泵一起使用。
標(biāo)號(hào)904代表用于設(shè)置(定位)一個(gè)襯底的裝載室。裝載室904通過(guò)閘門(mén)900a和用來(lái)安置襯底的一個(gè)托架(未示出)連接到傳送室901。注意到裝載室904還被用做一個(gè)傳送室，用來(lái)向密封室傳送已經(jīng)完全形成了一個(gè)元件的襯底。裝載室904可以包括彼此隔離的一個(gè)襯底裝載間和一個(gè)襯底卸載間。裝載室904還可以包括上述的排氣泵和一條用于引入高純度氮?dú)饣蚨栊詺怏w的凈化線路。低溫泵最適合作為排氣泵。另外，凈化線路中包括一個(gè)氣體凈化裝置，這樣就能預(yù)先清除引入該裝置的氣體中的雜質(zhì)(氧氣和水)。
值得注意的是，在本實(shí)施例中是將在上面已經(jīng)形成了作為發(fā)光元件陽(yáng)極的透明導(dǎo)電薄膜的一種襯底用做襯底903。在本實(shí)施例中，襯底903被設(shè)置在托架中，使準(zhǔn)備形成薄膜的那個(gè)表面朝下，變成在此后易于用一種蒸發(fā)方法執(zhí)行薄膜形成的面向下的方式(也稱為向上淀積方式)。面向下的方式是在襯底上準(zhǔn)備形成薄膜的那一面朝下的狀態(tài)下執(zhí)行薄膜形成的一種方法。按照這種方法就能夠減少塵埃的吸附。
標(biāo)號(hào)905代表用來(lái)排列金屬掩模的一個(gè)排列室，并且在上面已經(jīng)形成了發(fā)光元件的陽(yáng)極或陰極(在本實(shí)施例中是陽(yáng)極)的襯底和金屬掩模之間對(duì)準(zhǔn)。排列室905通過(guò)閘門(mén)900b連接到傳送室901。值得注意的是，每當(dāng)形成一種不同的有機(jī)化合物薄膜時(shí)，金屬掩模的排列和襯底與金屬掩模之間的排列是在排列室中執(zhí)行的。另外，如果在排列室905中設(shè)置可作為圖像傳感器的CCD(電荷耦合器件)，在采用金屬掩模形成薄膜的過(guò)程中可以高精度地執(zhí)行襯底和金屬掩模之間的排列。金屬掩模的排列最好是采用圖4A和4B所示的方法來(lái)執(zhí)行。
另外有一個(gè)清潔輔助室922a連接到排列室905。清潔輔助室922a的結(jié)構(gòu)如圖9B所示。設(shè)有用來(lái)發(fā)生μ-波的一個(gè)μ-波發(fā)生器931，所產(chǎn)生的μ-波通過(guò)一個(gè)波導(dǎo)管932發(fā)射到一個(gè)等離子體排放管933。此處采用的μ-波發(fā)生器931能發(fā)出2.45GHz的μ-波。還要從一個(gè)氣體導(dǎo)管934向等離子體排放管933提供反應(yīng)氣體。此處將NF3作為反應(yīng)氣體。也可以采用諸如CF4或ClF3等反應(yīng)氣體。
反應(yīng)氣體在等離子體排放管933中被μ-波分解后產(chǎn)生一種原子團(tuán)。原子團(tuán)通過(guò)氣體導(dǎo)管934被引入通過(guò)一個(gè)閘門(mén)(未示出)與其連接的排列室905。最好在等離子體排放管933中設(shè)置一個(gè)反射板935來(lái)有效地提供μ-波。
然后將上面淀積了一個(gè)有機(jī)化合物薄膜的金屬掩模設(shè)置在排列室905中。當(dāng)設(shè)在清潔輔助室922a和排列室905之間的一個(gè)閘門(mén)(未示出)打開(kāi)時(shí)，原子團(tuán)就能被引入排列室905。這樣就能清潔金屬掩模。
在使用μ-波等離子體時(shí)，可以高效地將反應(yīng)氣體變成原子團(tuán)狀態(tài)。這樣就能降低產(chǎn)生雜質(zhì)等副產(chǎn)品的可能性。另外，由于這種機(jī)制不同于通常產(chǎn)生原子團(tuán)的情況，產(chǎn)生的原子團(tuán)不會(huì)被加速。另外，由于在薄膜形成室中不會(huì)產(chǎn)生原子團(tuán)，能夠防止等離子體對(duì)薄膜形成室的內(nèi)部和金屬掩模的損害。
應(yīng)該注意到，采用這種方法來(lái)清潔排列室只是一種最佳方式，而本發(fā)明并非僅限于這種方法。用這種方法將反應(yīng)氣體引入薄膜形成室中產(chǎn)生等離子體，這樣就能執(zhí)行干燥的清潔。進(jìn)而引入Ar等等氣體，這樣就能通過(guò)濺射執(zhí)行一種物理清潔方法。
接下來(lái)的標(biāo)號(hào)906代表用蒸氣方法形成一個(gè)有機(jī)化合物薄膜的薄膜形成室，它被稱作薄膜形成室(A)。薄膜形成室(A)906通過(guò)一個(gè)閘門(mén)900c連接到傳送室901。在本實(shí)施例中采用具有圖2A和2B所示結(jié)構(gòu)的薄膜形成室作為薄膜形成室(A)906。
在本實(shí)施例中，在薄膜形成室(A)906內(nèi)部的一個(gè)薄膜形成部位907中形成用于紅色發(fā)光的第一有機(jī)化合物薄膜。薄膜形成室(A)906包括多個(gè)蒸氣源，具體地說(shuō)就是包括具有空穴注入特性的有機(jī)化合物的第一蒸氣源，包括具有空穴輸送特性的有機(jī)化合物的第二蒸氣源，包括作為具有發(fā)光特性的有機(jī)化合物的宿主的一種具有空穴輸送特性的有機(jī)化合物的第三蒸氣源，包括具有發(fā)光特性的一種有機(jī)化合物的第四蒸氣源，包括具有阻擋特性的一種有機(jī)化合物的第五蒸氣源，以及包括具有電子輸送特性的一種有機(jī)化合物的第六蒸氣源。
如果依次蒸氣淀積這些有機(jī)化合物，就能在陽(yáng)極上形成一個(gè)有機(jī)化合物薄膜，它包括具有空穴注入特性，空穴輸送特性，發(fā)光特性，阻擋特性，及電子輸送特性等功能的區(qū)域。
同樣，在本實(shí)施例中，為了在不同功能區(qū)之間的界面中形成一個(gè)混合區(qū)，同時(shí)蒸氣淀積用來(lái)形成兩個(gè)相鄰功能區(qū)的有機(jī)化合物。也就是在空穴注入?yún)^(qū)和空穴輸送區(qū)之間的界面，空穴輸送區(qū)和包括一個(gè)發(fā)光區(qū)的空穴輸送區(qū)之間的界面，在包括發(fā)光區(qū)的空穴輸送區(qū)和阻擋區(qū)之間的界面，以及阻擋區(qū)和一個(gè)電子輸送區(qū)之間的界面中分別形成混合區(qū)。
在此處所說(shuō)的情況是，在六個(gè)蒸氣源中分別包括六種有機(jī)化合物，并且蒸氣淀積這些有機(jī)化合物而形成作為第一有機(jī)化合物薄膜的有機(jī)化合物薄膜。然而，只要是使用多種有機(jī)化合物，本發(fā)明并非僅限于這種情況。另外，一個(gè)蒸氣源不一定要包括一種有機(jī)化合物，還可以包括另一種有機(jī)化合物。例如，除了包括作為具有發(fā)光特性的有機(jī)化合物的一種材料之外，一個(gè)蒸氣源還可以包括能夠作為摻雜物的一種有機(jī)化合物。在實(shí)施例1中所述的有機(jī)化合物可以被用做形成具有多種功能的有機(jī)化合物薄膜的有機(jī)化合物，并且顯示紅色發(fā)光。也可以采用已知材料的自由組合。
薄膜形成室(A)906通過(guò)一個(gè)閘門(mén)900g連接到一個(gè)材料交換室914。注意在材料交換室914中設(shè)有一個(gè)加熱器，用來(lái)加熱被交換的有機(jī)化合物。如果預(yù)先加熱有機(jī)化合物，就能清除諸如水等雜質(zhì)。此時(shí)的加熱溫度最好在200℃以下。在材料交換室914中包括能夠使其內(nèi)部形成減壓狀態(tài)的一個(gè)排氣泵。這樣，在從外部添加或是交換有機(jī)化合物并執(zhí)行熱處理之后，就能在其內(nèi)部形成減壓狀態(tài)。然后，當(dāng)材料交換室達(dá)到與薄膜形成室等壓的狀態(tài)時(shí)，打開(kāi)閘門(mén)900g。這樣就能將有機(jī)化合物放置在薄膜形成室內(nèi)部的蒸氣源中。應(yīng)該注意到，有機(jī)化合物是由傳送機(jī)構(gòu)等等放置到薄膜形成室的蒸氣源中的。
關(guān)于在薄膜形成室(A)906中的薄膜形成過(guò)程可以參見(jiàn)圖2A和2B的描述。
一個(gè)清潔輔助室922b通過(guò)閘門(mén)(未示出)連接到薄膜形成室(A)906，就象排列室905的情況一樣。清潔輔助室922b的具體結(jié)構(gòu)和清潔輔助室922a相同。當(dāng)清潔輔助室922b中產(chǎn)生的原子團(tuán)被引入薄膜形成室(A)906時(shí)，就能清除淀積在薄膜形成室(A)906內(nèi)部的有機(jī)化合物等等。
標(biāo)號(hào)908代表用蒸發(fā)方法形成第二有機(jī)化合物薄膜的一個(gè)薄膜形成室，被稱作薄膜形成室(B)。薄膜形成室(B)908通過(guò)一個(gè)閘門(mén)900d連接到傳送室901。在本實(shí)施例中采用具有圖2A和2B所示結(jié)構(gòu)的薄膜形成室作為薄膜形成室(B)908。在本實(shí)施例中，在薄膜形成室(B)908內(nèi)部的一個(gè)薄膜形成部位909中形成用于綠色發(fā)光的一個(gè)有機(jī)化合物薄膜。
薄膜形成室(B)908包括多個(gè)蒸氣源，具體地說(shuō)就是包括具有空穴注入特性的有機(jī)化合物的第一蒸氣源，各自包括具有一種空穴輸送特性的有機(jī)化合物的第二蒸氣源和第三蒸氣源，包括具有空穴輸送特性的一種宿主材料的第四蒸氣源，包括具有發(fā)光特性的有機(jī)化合物的第五蒸氣源，包括具有阻擋特性的有機(jī)化合物的第六蒸氣源，以及包括具有電子輸送特性的有機(jī)化合物的第七蒸氣源。
如果依次蒸氣淀積這些有機(jī)化合物，就能在陽(yáng)極上形成第二有機(jī)化合物薄膜，它包括具有空穴注入特性，空穴輸送特性，發(fā)光特性，阻擋特性，及電子輸送特性等功能的區(qū)域。
同樣，在本實(shí)施例中，為了在不同功能區(qū)之間的界面中形成一個(gè)混合區(qū)，同時(shí)蒸氣淀積用來(lái)形成兩個(gè)相鄰功能區(qū)的有機(jī)化合物。也就是在空穴注入?yún)^(qū)和空穴輸送區(qū)之間的界面，該空穴輸送區(qū)和包括發(fā)光區(qū)的一個(gè)空穴輸送區(qū)之間的界面，包括發(fā)光區(qū)的那個(gè)空穴輸送區(qū)和一個(gè)阻擋區(qū)之間的界面，以及阻擋區(qū)和一個(gè)電子輸送區(qū)之間的界面中分別形成混合區(qū)。
在此處所說(shuō)的情況是，在七個(gè)蒸氣源中分別包括七種有機(jī)化合物，并且依次蒸氣淀積這些有機(jī)化合物而形成作為上述第二有機(jī)化合物薄膜的有機(jī)化合物薄膜。然而，本發(fā)明并非僅限于上述情況，并且最好是采用多種有機(jī)化合物。另外，一個(gè)蒸氣源不一定要包括一種有機(jī)化合物，還可以包括多種有機(jī)化合物。例如，除了包括作為具有發(fā)光特性的有機(jī)化合物的一種材料之外，一個(gè)蒸氣源還可以包括能夠作為摻雜物的另一種有機(jī)化合物。在實(shí)施例1中所述的有機(jī)化合物可以被用做形成具有多種功能的有機(jī)化合物薄膜的有機(jī)化合物，并且顯示綠色發(fā)光。也可以采用已知材料的自由組合。
另外，薄膜形成室(B)908通過(guò)一個(gè)閘門(mén)900h連接到一個(gè)材料交換室915。注意在材料交換室915中設(shè)有一個(gè)加熱器，用來(lái)加熱被交換的有機(jī)化合物。如果預(yù)先加熱有機(jī)化合物，就能清除諸如水等雜質(zhì)。此時(shí)的加熱溫度最好在200℃以下。在材料交換室915中包括能夠使其內(nèi)部形成減壓狀態(tài)的一個(gè)排氣泵。這樣，在從外部添加或是交換有機(jī)化合物并執(zhí)行熱處理之后，就能在其內(nèi)部形成減壓狀態(tài)。然后，當(dāng)材料交換室達(dá)到與薄膜形成室等壓的狀態(tài)時(shí)，打開(kāi)閘門(mén)900h。這樣就能將有機(jī)化合物放置在薄膜形成室內(nèi)部的蒸氣源中。應(yīng)該注意到，有機(jī)化合物是由傳送機(jī)構(gòu)等等放置到薄膜形成室的蒸氣源中的。
關(guān)于在薄膜形成室(B)908中的薄膜形成過(guò)程可以參見(jiàn)圖2A和2B的描述。
一個(gè)清潔輔助室922c通過(guò)閘門(mén)(未示出)連接到薄膜形成室(B)908，就象排列室905的情況一樣。清潔輔助室922c的具體結(jié)構(gòu)和清潔輔助室922a相同。當(dāng)清潔輔助室922c中產(chǎn)生的原子團(tuán)被引入薄膜形成室(B)908時(shí)，就能清除淀積在薄膜形成室(B)908內(nèi)部的有機(jī)化合物等等。
標(biāo)號(hào)910代表用蒸發(fā)方法形成第三有機(jī)化合物薄膜的一個(gè)薄膜形成室，被稱作薄膜形成室(C)。薄膜形成室(C)910通過(guò)一個(gè)閘門(mén)900e連接到傳送室901。在本實(shí)施例中采用具有圖2A和2B所示結(jié)構(gòu)的薄膜形成室作為薄膜形成室(C)910。在本實(shí)施例中，在薄膜形成室(C)910內(nèi)部的一個(gè)薄膜形成部位911中形成用于藍(lán)色發(fā)光的一個(gè)有機(jī)化合物薄膜。
在薄膜形成室(C)910內(nèi)部設(shè)置有多個(gè)蒸氣源，具體地說(shuō)就是包括具有空穴注入特性的有機(jī)化合物的第一蒸氣源，包括具有發(fā)光特性的有機(jī)化合物的第二蒸氣源，包括具有阻擋特性的有機(jī)化合物的第三蒸氣源，以及包括具有電子輸送特性的有機(jī)化合物的第四蒸氣源。
如果依次蒸氣淀積這些有機(jī)化合物，就能在陽(yáng)極上形成有機(jī)化合物薄膜，它包括具有空穴注入特性，發(fā)光特性，阻擋特性，及電子輸送特性等功能的區(qū)域。
同樣，在本實(shí)施例中，為了在不同功能區(qū)之間的界面中形成一個(gè)混合區(qū)，同時(shí)蒸氣淀積用來(lái)形成兩個(gè)相鄰功能區(qū)的有機(jī)化合物。也就是在空穴注入?yún)^(qū)和發(fā)光區(qū)之間的界面，發(fā)光區(qū)和阻擋區(qū)之間的界面，以及阻擋區(qū)和一個(gè)電子輸送區(qū)之間的界面中分別形成混合區(qū)。
在此處所說(shuō)的情況是，在四個(gè)蒸氣源中分別包括具有不同功能的四種有機(jī)化合物，并且依次蒸氣淀積這些有機(jī)化合物而形成作為上述第三有機(jī)化合物薄膜的有機(jī)化合物薄膜。然而，只要是采用多種有機(jī)化合物，本發(fā)明并非僅限于上述情況。另外，一個(gè)蒸氣源不一定要包括一種有機(jī)化合物，還可以包括多種有機(jī)化合物。例如，除了包括作為具有發(fā)光特性的有機(jī)化合物的一種材料之外，一個(gè)蒸氣源還可以包括能夠作為摻雜物的另一種有機(jī)化合物。在實(shí)施例1中所述的有機(jī)化合物可以被用做形成具有多種功能的有機(jī)化合物薄膜的有機(jī)化合物，并且顯示藍(lán)色發(fā)光。也可以采用已知材料的自由組合。
薄膜形成室(C)910通過(guò)一個(gè)閘門(mén)900i連接到一個(gè)材料交換室916。注意在材料交換室916中設(shè)有一個(gè)加熱器，用來(lái)加熱被交換的有機(jī)化合物。如果預(yù)先加熱有機(jī)化合物，就能清除諸如水等雜質(zhì)。此時(shí)的加熱溫度最好在200℃以下。在材料交換室916中包括能夠使其內(nèi)部形成減壓狀態(tài)的一個(gè)排氣泵。這樣，在從外部添加或是交換有機(jī)化合物并執(zhí)行熱處理之后，就能在其內(nèi)部形成減壓狀態(tài)。然后，當(dāng)材料交換室達(dá)到與薄膜形成室等壓的狀態(tài)時(shí)，打開(kāi)閘門(mén)900i。這樣就能將有機(jī)化合物放置在薄膜形成室內(nèi)部的蒸氣源中。應(yīng)該注意到，有機(jī)化合物是由傳送機(jī)構(gòu)等等放置到薄膜形成室的蒸氣源中的。
關(guān)于在薄膜形成室(C)910中的薄膜形成過(guò)程可以參見(jiàn)圖2A和2B的描述。
一個(gè)清潔輔助室922d通過(guò)閘門(mén)(未示出)連接到薄膜形成室(C)910，就象排列室905的情況一樣。清潔輔助室922d的具體結(jié)構(gòu)和清潔輔助室922a相同。當(dāng)清潔輔助室922d中產(chǎn)生的原子團(tuán)被引入薄膜形成室(C)910時(shí)，就能清除淀積在薄膜形成室(C)910內(nèi)部的有機(jī)化合物等等。
接下來(lái)的標(biāo)號(hào)912代表用一種蒸發(fā)方法形成作為發(fā)光元件的陽(yáng)極或陰極的一個(gè)導(dǎo)電薄膜的薄膜形成室(在本實(shí)施例中是作為陰極的金屬薄膜)，它被稱作薄膜形成室(D)。薄膜形成室(D)912通過(guò)一個(gè)閘門(mén)900f連接到傳送室901。在本實(shí)施例中，在薄膜形成室(D)912的薄膜形成部位913中形成作為導(dǎo)電薄膜的一個(gè)Al-Li合金薄膜(鋁和鋰的合金薄膜)，用做發(fā)光元件的陰極。注意到在此時(shí)可以同時(shí)蒸氣淀積屬于元素周期表中族1或族2的一種元素和鋁。共同蒸發(fā)是這樣一種蒸發(fā)方法，同時(shí)加熱各蒸氣源，在一個(gè)薄膜形成階段中混合不同的材料。
薄膜形成室(D)912通過(guò)一個(gè)閘門(mén)900j連接到一個(gè)材料交換室917。注意在材料交換室917中設(shè)有一個(gè)加熱器，用來(lái)加熱被交換的導(dǎo)電材料。如果預(yù)先加熱導(dǎo)電材料，就能清除諸如水等雜質(zhì)。此時(shí)的加熱溫度最好在200℃以下。在材料交換室917中包括能夠使其內(nèi)部形成減壓狀態(tài)的一個(gè)排氣泵。這樣，在從外部引入導(dǎo)電材料之后，就能在其內(nèi)部形成減壓狀態(tài)。然后，當(dāng)材料交換室達(dá)到與薄膜形成室內(nèi)部等壓的狀態(tài)時(shí)，打開(kāi)閘門(mén)900j。這樣就能將導(dǎo)電材料放置在薄膜形成室內(nèi)部的蒸氣源中。
一個(gè)清潔輔助室922e通過(guò)閘門(mén)(未示出)連接到薄膜形成室(D)912，就象排列室905的情況一樣。清潔輔助室922e的具體結(jié)構(gòu)和清潔輔助室922a相同。當(dāng)清潔輔助室922e中產(chǎn)生的原子團(tuán)被引入薄膜形成室(D)912時(shí)，就能清除淀積在薄膜形成室(D)912內(nèi)部的導(dǎo)電材料等等。
在薄膜形成室(A)906，薄膜形成室(B)908，薄膜形成室(C)910和薄膜形成室(D)912中都設(shè)有用來(lái)加熱各薄膜形成室內(nèi)部的裝置。這樣就能清除薄膜形成室內(nèi)諸如水等等的雜質(zhì)。
另外，作為上述各薄膜形成室中包括的排氣泵可以采用干燥泵，機(jī)器增壓泵，(磁懸浮式)渦輪分子泵，低溫泵等等。在本實(shí)施例中選用了一個(gè)低溫泵和一個(gè)干燥泵。
還要用排氣泵降低各薄膜形成室(A)906，薄膜形成室(B)908，薄膜形成室(C)910和薄膜形成室(D)912中的壓力。此時(shí)需要達(dá)到的真空度在10-6Pa以上。例如，如果采用排氣速度為36000l/s(H2O)的低溫泵，薄膜形成室內(nèi)部的表面面積是1.5m2，最好是采用諸如8-18不銹鋼材料來(lái)制作薄膜形成室的內(nèi)部，其滲透率在9.3×10-7Pa·m3·s-1以下。為了獲得這樣的真空度，通過(guò)電解拋光來(lái)縮小薄膜形成室內(nèi)部的表面面積是一種有效的方法，因?yàn)檫@樣能減少氧氣或水等等雜質(zhì)的吸附。
另外，對(duì)內(nèi)壁表面采用通過(guò)電解拋光進(jìn)行鏡面拋光的鋁一類的材料。另外還要使用由經(jīng)過(guò)加工具有極少微孔的諸如陶瓷制成的一個(gè)內(nèi)部件。這些材料具有一定的表面粗糙度，其平均表面粗糙度在5nm以下(最好是3nm以下)。此處所說(shuō)的平均表面粗糙度是指象按照J(rèn)IS B0601規(guī)定的中心線平均粗糙度那樣的粗糙度是三維延伸的，適用于整個(gè)表面。
另外還有一種用易于和一種氣體發(fā)生反應(yīng)的材料在薄膜形成室的內(nèi)壁上形成一個(gè)活性表面的方法。在這種情況下可以使用Ti，Zr，Nb，Ta，Cr，Mo，W，La，Ba等等材料。
接下來(lái)的標(biāo)號(hào)918代表一個(gè)密封室(也被稱作填充室或干燥箱)，它通過(guò)一個(gè)閘門(mén)900k連接到裝載室904。最后在密閉空間中執(zhí)行對(duì)發(fā)光元件的密封處理。在密封室918中執(zhí)行在密閉空間中最終封裝發(fā)光元件的處理。這種處理是為了給形成的發(fā)光元件提供對(duì)氧氣和濕氣的防護(hù)。采用用一個(gè)覆蓋件執(zhí)行機(jī)械密封的裝置，或者是用熱固化樹(shù)脂或紫外線固化樹(shù)脂來(lái)密封。
覆蓋件可以采用玻璃，陶瓷，塑料或者是金屬。然而，如果光是向覆蓋件一側(cè)發(fā)射的，就要求覆蓋件是透明的。使用熱固化樹(shù)脂，紫外線固化樹(shù)脂等等制成的密封劑將覆蓋件粘接到上面已經(jīng)形成了發(fā)光元件的襯底上，然后用熱處理或紫外線光照射處理使樹(shù)脂凝固，形成密閉的空間。還可以在密閉空間中提供用氧化鋇制成的濕氣吸附劑。
在覆蓋件和上面形成了發(fā)光元件的襯底之間的空間中可以填充熱固化樹(shù)脂或紫外線固化樹(shù)脂。在這種情況下，在熱固化樹(shù)脂或紫外線固化樹(shù)脂中添加一種用氧化鋇制成的濕氣吸附劑是有效的。
在圖9A和9B所示的薄膜形成裝置中，設(shè)有一個(gè)用來(lái)向密封室918內(nèi)部照射紫外線光的機(jī)構(gòu)919(以下稱為紫外線光照射機(jī)構(gòu))，并且用紫外線光照射機(jī)構(gòu)919發(fā)出的紫外線光使紫外線光固化樹(shù)脂固化。進(jìn)而，可以附帶用一個(gè)排氣泵使密封室918的內(nèi)部達(dá)到一種減壓狀態(tài)。如果上述密封步驟是在減壓狀態(tài)下由機(jī)器人操作的機(jī)械方式來(lái)執(zhí)行的，就能防止混入氧氣和濕氣。具體地說(shuō)，氧氣和水的理想濃度在0.3ppm以下。另一方面可以使密封室918的內(nèi)部達(dá)到一種減壓狀態(tài)。在這種情況下，用一種高純度氮?dú)饣蚨栊詺怏w執(zhí)行凈化，形成一種加壓狀態(tài)。這樣就能防止從外部吸入氧氣等等。
接著有一個(gè)傳遞室(傳遞箱)920連接到密封室918上。在傳遞室920中設(shè)有一個(gè)傳送機(jī)構(gòu)(B)921，并且將在密封室918中完成了對(duì)發(fā)光元件的密封的襯底傳送到傳遞室920。傳遞室920也可以通過(guò)附帶一個(gè)排氣泵而達(dá)到減壓狀態(tài)。傳遞室920是一個(gè)輔助裝置，使密封室918不會(huì)直接暴露于外部空氣，并且能從其中取出襯底。另外還可以提供一個(gè)零件供應(yīng)室(未示出)，用來(lái)提供在密封室中使用的零件。
應(yīng)該注意到，盡管在本實(shí)施例中沒(méi)有表示，在形成發(fā)光元件之后，可以在發(fā)光元件上形成一種含硅的化合物，例如是氮化硅或氧化硅，或者是一種絕緣薄膜，其中有一個(gè)含碳的DLC(金剛石狀碳)薄膜層疊在化合物上面。DLC(金剛石狀碳)薄膜是一種非晶體薄膜，其中的金剛石鍵(sp3鍵)和石墨鍵(SP2鍵)是混合的。在這種情況下最好是提供一種包括CVD(化學(xué)蒸氣淀積)裝置的薄膜形成裝置，在其中通過(guò)自偏置產(chǎn)生等離子體，并且通過(guò)原料氣體的等離子體釋放分解而形成薄膜。
在包括CVD(化學(xué)蒸氣淀積)裝置的薄膜形成裝置中可以使用氧(O2)，氫(H2)，甲烷(CH4)，氨(NH3)或者是硅烷(SiH4)。最好再使用一個(gè)具有平行板電極和13.56MHZ的RF電源的CVD裝置。
進(jìn)而還可以提供一個(gè)薄膜形成室，用一種濺射方法(也被稱作噴射方法)來(lái)執(zhí)行薄膜形成，這是因?yàn)?，如果是在發(fā)光元件的陰極上形成有機(jī)化合物薄膜之后再形成陽(yáng)極，用濺射形成薄膜是有效的。也就是說(shuō)這種方法在象素電極是陰極的情況下是有效的。如果薄膜形成室的內(nèi)部在薄膜形成時(shí)處于在氧氣中添加氬氣的環(huán)境中，就能控制形成的薄膜中的氧濃度，這樣就能形成具有高透明度和低電阻的薄膜。和其它薄膜形成室的情況一樣，這種薄膜形成室也應(yīng)該用閘門(mén)與傳送室隔離。
在執(zhí)行濺射的薄膜形成室中，可以提供一個(gè)機(jī)構(gòu)用來(lái)控制要在上面形成薄膜的一個(gè)襯底的溫度。襯底應(yīng)該保持在20到150℃。薄膜形成室中所包括的排氣泵可以使用干燥泵，機(jī)器增壓泵，(磁懸浮式)渦輪分子泵，低溫泵等等。在本實(shí)施例中是采用低溫泵和干燥泵。
如上所述，在使用圖9A和9B所示的薄膜形成裝置時(shí)，發(fā)光元件完全被封閉在密閉空間中，不會(huì)暴露于外部空氣。這樣就能制成具有高可靠性的發(fā)光元件。在本實(shí)施例中要參照?qǐng)D10A和10B描述一種薄膜形成裝置，其中的襯底傳送方法和薄膜形成室的結(jié)構(gòu)和實(shí)施例1所述的同軸式薄膜形成裝置都是不同的。
在圖10A和10B中，設(shè)置在一個(gè)裝載室1000內(nèi)的襯底1004通過(guò)與其連接的閘門(mén)(未示出)被傳送到第一排列單元1001。注意到襯底1004是按照?qǐng)D5A到5E所示的方法排列的，并且和一個(gè)金屬掩模1003一起被夾持在一個(gè)支架1002中。
然后將襯底1004和支架1002一起傳送到第一薄膜形成單元1005。為了產(chǎn)生同一個(gè)空間，第一排列單元1001連接到第一薄膜形成單元1005，沒(méi)有閘門(mén)。在本實(shí)施例中提供的手段是能夠在第一排列單元1001和第一薄膜形成單元1005之間自由移動(dòng)支架1002的軌道1012，支架1002在軌道1012上移動(dòng)，并且執(zhí)行各種處理。在排列和薄膜形成時(shí)的處理位置是由支架1002所包括的一個(gè)控制機(jī)構(gòu)來(lái)控制的。
然后在第一薄膜形成單元1005中用各自包括不同有機(jī)化合物的多個(gè)蒸氣源1006執(zhí)行蒸發(fā)，形成第一有機(jī)化合物薄膜。值得注意的是，為了形成第二有機(jī)化合物薄膜，在支架被傳送到第二排列單元1007和第二薄膜形成單元1008的情況下也要使用上述的移動(dòng)裝置。
另外，在形成第三有機(jī)化合物薄膜時(shí)，支架按同樣的方式被傳送到第三排列單元1009和第三薄膜形成單元1010。
如上所述，在本實(shí)施例中，在同一空間內(nèi)可以形成三種有機(jī)化合物薄膜。第三薄膜形成單元1010通過(guò)一個(gè)閘門(mén)(未示出)連接到一個(gè)卸載室1011，并且在薄膜形成之后可以取出襯底。
應(yīng)該注意到，在本實(shí)施例中，在排列單元和薄膜形成單元中的處理方法最好是經(jīng)歷在實(shí)施例1的排列室和薄膜形成室中的處理過(guò)程。
另外，在本實(shí)施例中，如果在排列單元和薄膜形成單元之間提供一個(gè)隔離壁，并且不妨礙襯底的傳送，就能防止在薄膜形成時(shí)從蒸氣源流出的有機(jī)化合物流到薄膜形成單元以外的各單元(排列單元和其它薄膜形成單元)。
另外，即使是在本實(shí)施例的薄膜形成裝置的情況下也應(yīng)提供一個(gè)清潔輔助室1013來(lái)清潔薄膜形成室的內(nèi)部和金屬掩模。
如果用上述的薄膜形成裝置在同一空間內(nèi)形成多個(gè)有機(jī)化合物薄膜，在形成不同的有機(jī)化合物薄膜的過(guò)程中比較容易移動(dòng)。這樣就能縮短處理時(shí)間。
另外，按照本實(shí)施例所描述的薄膜形成裝置，蒸發(fā)是在薄膜形成室中連續(xù)執(zhí)行的，這樣就能在上面已經(jīng)形成了發(fā)光已經(jīng)的陽(yáng)極或陰極的襯底上形成各自包括多種功能的三種有機(jī)化合物薄膜。還提供了用來(lái)形成一個(gè)導(dǎo)電薄膜的薄膜形成室，以便連續(xù)執(zhí)行發(fā)光元件的陰極或陽(yáng)極的形成。應(yīng)該注意到，除了Al-Li合金薄膜(鋁和鋰的合金薄膜)之外，在需要形成陰極的情況下，可以同時(shí)蒸氣淀積屬于元素周期表中族1或族2的一種元素和鋁作為導(dǎo)電薄膜。另外，如果要形成陽(yáng)極，最好是采用氧化銦，氧化錫，氧化鋅或是其化合物(ITO等等)。
另外還可以提供一個(gè)用來(lái)密封制成的發(fā)光元件的密封室。
在本實(shí)施例的薄膜形成裝置中還可以安裝在實(shí)施例1或2中所述的排氣泵。為了保持薄膜形成室內(nèi)的壓力穩(wěn)定，最好是提供各自具有同一類和相同的蒸發(fā)容量的單個(gè)泵或是多個(gè)泵。在本實(shí)施例中要描述用本發(fā)明的薄膜形成裝置制成的一種發(fā)光器件。圖11是一個(gè)有源矩陣發(fā)光器件的截面圖。值得注意的是，盡管在此處使用了一個(gè)薄膜晶體管(以下稱為“TFT”)作為有源元件，也可以采用MOS晶體管。
另外，圖示例子中的TFT是一個(gè)頂部柵極TFT(也就是平面TFT)。然而也可以采用底部柵極TFT(典型的是一個(gè)反向排列TFT)。
在圖11中，標(biāo)號(hào)1101代表一個(gè)襯底。此處采用一個(gè)能發(fā)射可見(jiàn)光的襯底。具體地說(shuō)最好是采用玻璃襯底，石英襯底，結(jié)晶玻璃襯底，或者是塑料襯底(包括塑料薄膜)。注意到襯底1101的表面上包括一個(gè)絕緣薄膜。
在襯底1101上設(shè)有象素部分1111和一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路1112。首先來(lái)說(shuō)明象素部分1111。
象素部分1111是用于圖像顯示的一個(gè)區(qū)域。在襯底上有多個(gè)象素。在每個(gè)象素中設(shè)有用來(lái)控制流入發(fā)光元件的電流的一個(gè)TFT(以下稱為“電流控制TFT”)1102，一個(gè)象素電極(陽(yáng)極)1103，一個(gè)有機(jī)化合物薄膜1104，和一個(gè)陰極1105。注意到標(biāo)號(hào)1113代表用來(lái)控制施加到電流控制TFT的柵極上的電壓的一個(gè)TFT(以下稱為“開(kāi)關(guān)TFT”)。
此處的電流控制TFT1102最好是采用p-溝道TFT。盡管也可以采用n-溝道TFT，在電流控制TFT如圖11所示被連接到發(fā)光元件的陽(yáng)極的情況下，采用p-溝道TFT可以更加有效地降低功率消耗。注意到開(kāi)關(guān)TFT1113可以是n-溝道TFT或者是p-溝道TFT。
另外，象素電極1103用電路連接到電流控制TFT1102的漏極。在本實(shí)施例中，象素電極1103所使用的材料是工作電壓在4.5到5.5eV的導(dǎo)電材料。這樣，象素電極1103就能作為發(fā)光元件的陽(yáng)極。對(duì)于典型的象素電極1103最好是采用氧化銦，氧化錫，氧化鋅或是其化合物(ITO等等)。有機(jī)化合物薄膜1104被設(shè)在象素電極1103上面。
進(jìn)而在有機(jī)化合物薄膜1104上面設(shè)有一個(gè)陰極1105。陰極1105所使用的理想材料是工作電壓在2.5到3.5eV的導(dǎo)電材料。對(duì)于典型的陰極1105最好是采用包括堿金屬元素或堿土金屬元素的導(dǎo)電薄膜，包括鋁的導(dǎo)電薄膜，或者是通過(guò)在導(dǎo)電薄膜上層疊鋁，銀等等獲得的一種薄膜。
另外，發(fā)光元件1114是由象素電極1103，有機(jī)化合物薄膜1104，和覆蓋著一層保護(hù)膜1106的陰極1105組成的。用保護(hù)膜1106為發(fā)光元件1114提供對(duì)氧氣和水的防護(hù)。保護(hù)膜1106的材料采用氮化硅，氮氧化硅，氧化鋁，氧化鉭或者是碳(特別是金剛石狀碳)。
接著要說(shuō)明驅(qū)動(dòng)電路1112。驅(qū)動(dòng)電路1112是用來(lái)控制發(fā)射給象素部分1111的信號(hào)(選通信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào))的定時(shí)的一個(gè)區(qū)域，并且在其中設(shè)有移位寄存器，緩沖器，鎖存器，模擬開(kāi)關(guān)(傳送門(mén))或者是一個(gè)電平移位器。在圖11中用n-溝道TFT1107和p-溝道TFT1108組成的一個(gè)CMOS電路表示這些電路的一個(gè)基本單元。
注意到移位寄存器，緩沖器，鎖存器，模擬開(kāi)關(guān)(傳送門(mén))或者是電平移位器的電路結(jié)構(gòu)可以采用公知的結(jié)構(gòu)。另外，在圖11中，象素部分1111和驅(qū)動(dòng)電路1112被設(shè)在同一個(gè)襯底上。然而，可以用電路將一個(gè)IC或是LSI連接到象素部分，而不用提供驅(qū)動(dòng)電路1112。
另外，在圖11中，象素電極(陽(yáng)極)1103用電路連接到電流控制TFT1102。然而也可以采用將陰極連接到電流控制TFT的結(jié)構(gòu)。在這種情況下最好是用和陰極1105相同的材料制作象素電極1103，并且最好是用和象素電極1103(陽(yáng)極)相同的材料來(lái)制作陰極1105。這種情況下的電流控制TFT最好是一個(gè)n-溝道TFT。
另外，在本實(shí)施例中提供了一種由導(dǎo)線1109和一個(gè)絕緣部分1110組成的帶頂蓋的形狀(以下稱為頂蓋結(jié)構(gòu))。如圖11所示，可以這樣來(lái)形成由導(dǎo)線1109和絕緣部分1110組成的頂蓋結(jié)構(gòu)，將組成導(dǎo)線1109的金屬和用來(lái)組成絕緣部分1110并且蝕刻速度比金屬要慢的一種材料(例如是金屬氮化物)層疊在一起并進(jìn)行蝕刻。利用這樣的形狀就能防止象素電極1103或?qū)Ь€1109與陰極1105之間的短路。在本實(shí)施例中，和普通的有源矩陣發(fā)光器件不同，象素上的陰極1105是按條紋形狀形成的(就象一個(gè)無(wú)源矩陣中的陰極的情況)。
在圖12A和12B中表示了圖11所示的有源矩陣發(fā)光器件的外觀。圖12A是一個(gè)頂視圖，而圖12B是沿A-A’線切開(kāi)圖12A所獲得的一個(gè)截面圖。另外還采用了與圖11中相同的標(biāo)號(hào)。
各自用虛線表示的標(biāo)號(hào)1201，1202和1203分別代表源極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路，象素部分，和柵極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路。標(biāo)號(hào)1204代表一個(gè)覆蓋件，而標(biāo)號(hào)1205代表一種密封劑。在被密封劑1205包圍的區(qū)域內(nèi)形成一個(gè)空間1207。
標(biāo)號(hào)1208代表用來(lái)發(fā)送準(zhǔn)備輸入到源極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路1201和柵極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路1203的信號(hào)的一條導(dǎo)線。這一導(dǎo)線從作為外部輸入端子的FPC(軟性印刷電路)1210接收一個(gè)視頻信號(hào)和一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。盡管圖中僅僅表示了FPC，在FPC上可以連接一個(gè)印刷導(dǎo)線板(PWB)。這種規(guī)格的發(fā)光器件不僅包括有一個(gè)FPC或PWB連接到發(fā)光板上的一個(gè)發(fā)光模塊，還包括裝有IC的一個(gè)發(fā)光模塊。
下面要用圖12B來(lái)說(shuō)明一種截面結(jié)構(gòu)。象素部分1202和柵極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路1203被形成在襯底1101上面。組成象素部分1202的多個(gè)象素各自包括電流控制TFT1102和用電路連接到其漏極上的象素電極1103。柵極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路1203是由n-溝道TFT1107和p-溝道TFT1108相互組合而成的一個(gè)CMOS電路組成的。
象素電極1103被作為發(fā)光元件的陽(yáng)極。在象素電極1103的兩端形成一個(gè)層間絕緣薄膜1206。發(fā)光元件的有機(jī)化合物薄膜1104和陰極1105被形成在象素電極1103上面。
陰極1105還被用做多個(gè)象素公用的導(dǎo)線，并且通過(guò)連接導(dǎo)線1209用電路連接到FPC1210。用保護(hù)膜1106覆蓋象素部分1202和柵極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路1203中所包括的所有元件。
另外，通過(guò)密封劑1205將覆蓋件1204粘接到襯底上?？梢蕴峁┮粋€(gè)用樹(shù)脂薄膜制成的墊片來(lái)保持覆蓋件1204和發(fā)光元件之間的間隔。在密封劑1205內(nèi)側(cè)形成一個(gè)密閉的空間，其中充滿諸如氮?dú)饣驓鍤獾榷栊詺怏w。在這一密閉空間中提供一種由氧化鋇制成的濕氣吸附劑也是有效的。
另外，玻璃，陶瓷，塑料或金屬也可以用做覆蓋件。如果光是向覆蓋件一側(cè)發(fā)射的，就要求覆蓋件是透明的。FRP(玻璃纖維-強(qiáng)化塑料)，PVF(polyvinylfuroride)，聚酯薄膜，聚酯，或者是丙烯酸可以用做塑料。
這樣，當(dāng)形成在襯底上的發(fā)光元件1104被覆蓋件1204和密封劑1205封裝時(shí)，就能完全與外部隔絕，并且能防止會(huì)通過(guò)氧化促使有機(jī)化合物層劣化的水或氧氣從外部侵入襯底。這樣就能獲得高可靠性的發(fā)光器件。
應(yīng)該注意到，可以用實(shí)施例1到3中所述的薄膜形成裝置形成本實(shí)施例的發(fā)光器件。在本實(shí)施例中要描述用本發(fā)明的薄膜形成裝置制成的一種無(wú)源(簡(jiǎn)單矩陣)發(fā)光器件。圖13可用來(lái)說(shuō)明。在圖13中，標(biāo)號(hào)1301代表一個(gè)玻璃襯底，標(biāo)號(hào)1302代表用透明導(dǎo)電薄膜制成的一個(gè)陽(yáng)極。在本實(shí)施例中將采用蒸發(fā)方法形成的氧化鋇和氧化鋅的一種化合物作為透明導(dǎo)電薄膜。盡管在圖13中沒(méi)有表示，在與紙面平行的方向上按照條紋方式布置有許多陽(yáng)極。
讓形成的陰極隔離壁(1303a和1303b)與按條紋方式布置的陽(yáng)極1302交叉。陰極隔離壁(1303a和1303b)被形成在與紙面垂直的方向上。
然后形成一個(gè)有機(jī)化合物薄膜1304。對(duì)于所形成的有機(jī)化合物薄膜而言，最好是通過(guò)組合各自具有一種功能的多種有機(jī)化合物來(lái)形成多個(gè)功能區(qū)，這些功能有空穴注入特性，空穴輸送特性，發(fā)光特性，阻擋特性，電子輸送特性，或者是電子注入特性。
在本實(shí)施例中仍然可以在各功能區(qū)之間形成一個(gè)混合區(qū)。在形成混合區(qū)時(shí)最好是采用上述實(shí)施例中所描述的方法。
這些有機(jī)化合物薄膜是沿著陰極隔離壁(1303a和1303b)所產(chǎn)生的溝槽形成的，因此，它們被布置在與紙面垂直的方向上。
然后按條紋方式布置多個(gè)陰極1305，使垂直于紙面的方向變成其縱向，并且使其與陽(yáng)極1302交叉。在本實(shí)施例中，陰極1305是用MgAg制成的，并且用蒸發(fā)方法形成。同樣，盡管沒(méi)有表示，對(duì)于陰極1305而言，有一條導(dǎo)線向上延伸到此后要連接FPC以便施加一個(gè)預(yù)定電壓的一個(gè)部位。進(jìn)而，在形成陰極1305之后提供一個(gè)氮化硅薄膜作為保護(hù)膜1306。
這樣就在襯底1301上形成了一個(gè)發(fā)光元件1311。值得注意的是，因?yàn)橄旅嬉粋?cè)的電極在本實(shí)施例中是透明的陽(yáng)極，在有機(jī)化合物薄膜中產(chǎn)生的光朝著下表面(襯底1301)發(fā)射。然而也可以顛倒發(fā)光元件1311的結(jié)構(gòu)，讓下面一側(cè)的電極也可以用做一個(gè)遮光的陰極。在這種情況下，在有機(jī)化合物薄膜中產(chǎn)生的光朝著上表面(襯底1301的對(duì)面一側(cè))發(fā)射。
接著制備一個(gè)陶瓷襯底作為覆蓋件1307。按照本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)采用了陶瓷襯底，從而使覆蓋件1307具有遮光的特性。當(dāng)然，如果按上述方式顛倒發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)，覆蓋件就應(yīng)該是透明的。此時(shí)最好是采用塑料或玻璃制成的襯底。
使用由紫外線光固化樹(shù)脂制成的一種密封劑1309將制備好的覆蓋件1307粘接到襯底上。注意到在密封劑1309內(nèi)側(cè)產(chǎn)生的空間1308是一個(gè)密閉的空間，并且充滿諸如氮?dú)饣驓鍤獾榷栊詺怏w。在這一密閉空間1308中提供一種由氧化鋇制成的濕氣吸附劑也是有效的。最后將一個(gè)各向異性的導(dǎo)電薄膜(FPC)1310貼在制成的襯底上就制成了這一無(wú)源發(fā)光器件。
應(yīng)該注意到，可以用按照實(shí)施例1到3的任何一種薄膜形成裝置形成本實(shí)施例中所述的發(fā)光器件。與液晶顯示器件相比，采用發(fā)光元件的自身發(fā)光的發(fā)光器件在明亮的場(chǎng)所具有較好的可視性和較寬的視角。采用本發(fā)明的發(fā)光器件可以制成各種電子設(shè)備。
采用按照本發(fā)明制造的發(fā)光器件的電子設(shè)備的例子有攝像機(jī)，數(shù)字照相機(jī)，眼鏡式顯示器(頭帶式顯示器)，導(dǎo)航系統(tǒng)，聲音重放設(shè)備(例如是汽車(chē)音響和音響組合)，筆記本電腦，游戲機(jī)，手持信息終端(例如是便攜計(jì)算機(jī)，蜂窩電話，手持游戲機(jī)和電子圖書(shū))，以及裝備有記錄媒體的圖像重放設(shè)備(具體地說(shuō)就是帶顯示器件的設(shè)備，能夠重放諸如數(shù)字視盤(pán)(DVD)等記錄媒體中的數(shù)據(jù)來(lái)顯示圖像數(shù)據(jù))。寬視角對(duì)于手持信息終端是很重要的，因?yàn)樗钠聊辉谟^看時(shí)往往是傾斜的。因此，手持信息終端最好是采用具有發(fā)光元件的發(fā)光器件。這些電子設(shè)備的具體例子可參見(jiàn)圖14A到14H。
圖14A表示一個(gè)顯示裝置，它是由外殼2001，支撐基座2002，顯示單元2003，揚(yáng)聲器單元2004，視頻輸入端子2005等等組成的。顯示單元2003可以采用按照本發(fā)明制造的發(fā)光器件。因?yàn)檫@種發(fā)光器件的發(fā)光元件是自身發(fā)光的，該裝置不需要背景光，并且能做成比液晶顯示器件更薄的顯示單元。這種顯示器件適用于所有顯示信息的顯示設(shè)備，這其中包括個(gè)人計(jì)算機(jī)，TV廣播接收和用于廣告的顯示設(shè)備。
圖14B表示一個(gè)數(shù)字靜止照相機(jī)，它是由主體2101，顯示單元2102，圖像接收單元2103，操作鍵2104，外部連接端口2105，快門(mén)2106等等組成的。按照本發(fā)明制造的發(fā)光器件可以應(yīng)用于顯示單元2102。
圖14C表示一種筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)，它是由主體2201，外殼2202，顯示單元2203，鍵盤(pán)2204，外部連接端口2205，指針鼠標(biāo)2206等等組成的。按照本發(fā)明制造的發(fā)光器件可以應(yīng)用于顯示單元2203。
圖14D表示一個(gè)手持計(jì)算機(jī)，它是由主體2301，顯示單元2302，開(kāi)關(guān)2303，操作鍵2304，紅外線端口2305等等組成的。按照本發(fā)明制造的發(fā)光器件可以應(yīng)用于顯示單元2302。
圖14E表示一種裝備有記錄媒體的手持圖像重放設(shè)備(例如是DVD唱機(jī))。該設(shè)備是由主體2401，外殼2402，顯示單元A2403，顯示單元B2404，記錄媒體(DVD等等)讀出單元2405，操作鍵2406，揚(yáng)聲器單元2407等等組成的。顯示單元A2403主要顯示圖像信息，而顯示單元B2404主要顯示文本信息。按照本發(fā)明制造的發(fā)光器件可以應(yīng)用于顯示單元A2403和B2404。裝備有記錄媒體的圖像重放設(shè)備還包括家用電視游戲機(jī)。
圖14F表示一種眼鏡式顯示器(頭帶式顯示器)，它是由主體2501，顯示單元2502和一個(gè)臂狀單元2503組成的。按照本發(fā)明制造的發(fā)光器件可以應(yīng)用于顯示單元2502。
圖14G表示一種攝像機(jī)，它是由主體2601，顯示單元2602，外殼2603，外部連接端口2604，遙控接收單元2605，圖像接收單元2606，電池2607，音頻輸入單元2608，操作鍵2609，目鏡2610等等組成的。按照本發(fā)明制造的發(fā)光器件可以應(yīng)用于顯示單元2602。
圖14H表示一個(gè)蜂窩電話，它是由主體2701，外殼2702，顯示單元2703，音頻輸入單元2704，音頻輸出單元2705，操作鍵2706，外部連接端口2707，天線2708等等組成的。按照本發(fā)明制造的發(fā)光器件可以應(yīng)用于顯示單元2703。如果用顯示單元2703在黑色背景上顯示白色字母，蜂窩電話消耗的功率比較少。
如果在未來(lái)能進(jìn)一步提高有機(jī)材料的發(fā)光亮度，只要通過(guò)透鏡和投影光來(lái)放大包含圖像信息的輸出光，這種發(fā)光器件還可以用于正面或背面投影儀。
這些電子設(shè)備可以顯示通過(guò)諸如Internet和CATV(電纜電視)等電子通信線路傳送的信息，其頻率正在不斷提高，特別是動(dòng)畫(huà)信息。由于有機(jī)化合物具有很快的響應(yīng)速度，這種發(fā)光器件適合動(dòng)畫(huà)顯示。
在這種發(fā)光器件中，發(fā)光部分要消耗功率，因而就希望按照一種需要少量發(fā)光部分的方式來(lái)顯示信息。如果在手持信息終端特別是主要顯示文本信息的蜂窩電話和音頻重放設(shè)備的顯示單元中采用這種發(fā)光器件，最好是這樣來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)光器件，用不發(fā)光部分構(gòu)成背景，而用發(fā)光部分構(gòu)成文本信息。
如上所述，用本發(fā)明的淀積設(shè)備制造的發(fā)光器件的應(yīng)用范圍非常廣，可以應(yīng)用于任何領(lǐng)域的電氣設(shè)備。本實(shí)施例中的電氣設(shè)備的顯示單元可以采用實(shí)施例4或5中所示的任何一種顯示器件，它是用實(shí)施例1到3所示的淀積方法形成的。在本實(shí)施例中描述了按本發(fā)明的淀積方法形成的發(fā)光器件的象素部分結(jié)構(gòu)。
在圖17A中表示了象素部分1911的局部頂面圖。在象素部分1911中形成了多個(gè)象素1912。該頂面圖表示所形成的絕緣層1902的狀態(tài)是覆蓋住在象素中形成的象素電極的邊沿部位。這樣形成的絕緣層1902就能覆蓋源極線1913，掃描線1914和電流源線1915。絕緣層1902還覆蓋住象素電極的連接部分所處的區(qū)域a(1903)，并且在底部形成TFT。
另外，圖17B的狀態(tài)是沿著象素部分1911的A-A’線提取的一個(gè)截面圖。在圖17B中表示了在象素電極1901上形成有機(jī)化合物薄膜1905的狀態(tài)。另外，在垂直方向的空間中形成由相同的材料組成的有機(jī)化合物薄膜，并且在水平方向的空間中形成由不同的材料組成的有機(jī)化合物薄膜。
例如圖17A中所示，在象素(R)1912a中形成發(fā)射紅色光的有機(jī)化合物薄膜(R)1905a，在象素(G)1912b中形成發(fā)射綠色光的有機(jī)化合物薄膜(G)1905b，而在象素(B)1912c中形成發(fā)射藍(lán)色光的有機(jī)化合物薄膜(B)1905c。絕緣薄膜1902在形成有機(jī)化合物薄膜時(shí)可作為余量。只要是處在絕緣薄膜1902上就沒(méi)有問(wèn)題，即使有機(jī)化合物薄膜的淀積位置有所偏移，并且不同材料構(gòu)成的有機(jī)化合物薄膜連續(xù)淀積在絕緣薄膜1902上面。
另外，在圖17A中表示的是沿著象素部分1911的點(diǎn)劃線B-B’提取的一個(gè)截面圖。在圖17C中和圖17B一樣表示了在象素電極1901上面形成的有機(jī)化合物薄膜1905的狀態(tài)。
沿著點(diǎn)劃線B-B’提取的的象素具有圖17C所示的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樾纬闪俗鳛橄笏?R)1912a的發(fā)射紅色光的有機(jī)化合物薄膜(R)1905a。
這樣就在象素部分1911中形成了發(fā)射紅色光的有機(jī)化合物薄膜(R)1905a，發(fā)射綠色光的有機(jī)化合物薄膜(G)1905b，和發(fā)射藍(lán)色光的有機(jī)化合物薄膜(B)1905c。這樣就能獲得一種全色的發(fā)光器件。
如上所述，如果發(fā)光元件中的有機(jī)化合物薄膜是用本發(fā)明的薄膜形成裝置形成的，因?yàn)檫@種有機(jī)化合物薄膜包括了可以在同一個(gè)薄膜形成室中連續(xù)形成的多個(gè)功能區(qū)，能夠防止雜質(zhì)在各功能區(qū)之間的界面上造成污染。另外，由于還年在相鄰的功能區(qū)之間形成由形成各功能區(qū)的有機(jī)化合物組成的混合區(qū)，就能緩解在各功能區(qū)之間的界面中的有機(jī)化合物層間產(chǎn)生的能量勢(shì)壘。這樣，由于在有機(jī)化合物層之間的載流子輸送特性得以改善，就能形成具有降低的驅(qū)動(dòng)電壓和延長(zhǎng)的元件壽命的發(fā)光元件。進(jìn)而，如果從設(shè)在薄膜形成室中的光源對(duì)準(zhǔn)備形成薄膜的一種有機(jī)化合物分子施加能量，就能形成致密的薄膜。
表權(quán)利要求
1.一種形成顯示裝置的方法，包括汽化來(lái)自第一蒸汽源的第一有機(jī)化合物，以便在基片上形成第一有機(jī)化合物層；汽化來(lái)自所述第一蒸汽源和一個(gè)第二蒸汽源的第一有機(jī)化合物和第二有機(jī)化合物，同時(shí)用光線照射所述第一有機(jī)化合物和第二有機(jī)化合物的分子，以便在所述第一有機(jī)化合物層上形成第二有機(jī)化合物層；汽化來(lái)自所述第二蒸汽源的第二有機(jī)化合物，以便在所述第二有機(jī)化合物層上形成第三有機(jī)化合物層。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述第一有機(jī)化合物和第二有機(jī)化合物同時(shí)被汽化。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述第一有機(jī)化合物和第二有機(jī)化合物依次被汽化。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述第一有機(jī)化合物和第二有機(jī)化合物被依次不間斷地汽化。
5.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述第一有機(jī)化合物和第二有機(jī)化合物互不相同。
6.一種形成顯示裝置的方法，包括在第一室中汽化第一有機(jī)化合物，以便在基片上形成第一層；在所述第一室中汽化所述第一化合物和一種第二有機(jī)化合物，以便在所述第一層上形成第二層；在所述第一室中汽化所述第二有機(jī)化合物，以便在所述第二層上形成第三層；在第二室中汽化第三有機(jī)化合物，以便在基片上形成第四層；在所述第二室中汽化所述第三化合物和一種第四有機(jī)化合物，以便在所述第四層上形成第五層；在所述第二室中汽化所述第四有機(jī)化合物，以便在所述第五層上形成第六層；在第三室中汽化第五有機(jī)化合物，以便在基片上形成第七層；在所述第三室中汽化所述第五化合物和一種第六有機(jī)化合物，以便在所述第七層上形成第八層；在所述第三室中汽化所述第六有機(jī)化合物，以便在所述第八層上形成第九層。
7.按照權(quán)利要求6的方法，其中所述第一有機(jī)化合物和第二有機(jī)化合物同時(shí)被汽化；其中所述第三有機(jī)化合物和第四有機(jī)化合物同時(shí)被汽化；且其中所述第五有機(jī)化合物和第六有機(jī)化合物同時(shí)被汽化。
8.按照權(quán)利要求6的方法，其中所述第一有機(jī)化合物和第二有機(jī)化合物依次被汽化；其中所述第三有機(jī)化合物和第四有機(jī)化合物依次被汽化；且其中所述第五有機(jī)化合物和第六有機(jī)化合物依次被汽化。
9.按照權(quán)利要求6的方法，其中所述第一有機(jī)化合物和第二有機(jī)化合物被依次不間斷地汽化；其中所述第三有機(jī)化合物和第四有機(jī)化合物被依次不間斷地汽化；且其中所述第五有機(jī)化合物和第六有機(jī)化合物被依次不間斷地汽化。
10.按照權(quán)利要求6的方法，其中所述第一有機(jī)化合物、第二有機(jī)化合物、第三有機(jī)化合物、第四有機(jī)化合物、第五有機(jī)化合物、和第六有機(jī)化合物互不相同。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于形成包括多個(gè)功能區(qū)的有機(jī)化合物薄膜的薄膜形成裝置。在一個(gè)形成室(210)內(nèi)包括多個(gè)蒸氣源(203a至203c)，按順序形成由各種有機(jī)化合物構(gòu)成的功能區(qū)，并且可以在各功能區(qū)之間的界面中進(jìn)一步形成一個(gè)混合區(qū)。另外，如果在這樣的薄膜形成室中設(shè)置一個(gè)裝置，為有待在一個(gè)分子激活區(qū)(213)中形成薄膜的一種有機(jī)化合物施加能量，就能形成致密的薄膜。
文檔編號(hào)H01L21/205GK1783533SQ20051012519
公開(kāi)日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2002年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月8日
發(fā)明者山崎舜平, 瀨尾哲史, 柴田典子 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所