专利名称：薄膜形成设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于制造EL元件的薄膜形成设备，在EL元件的结构中具有能产生EL(电发光)的发光材料，特别是在阳极和阴极之间，放置发光的有机材料(以下称作有机EL材料)。
近年来，已经开发出一种显示装置(EL显示装置)，该装置利用有机EL材料的EL现象，采用EL元件作为自发光元件。由于EL显示装置是自发光类型的，所以和在液晶显示装置中一样不需要背景光。而且，由于可见角度宽，人们认为EL显示装置用作野外使用的便携式设备的显示部分是有希望的。
有二类EL显示装置，即无源型的(单矩阵型的)和有源型的(有源矩阵型的)，这二种类型的显示装置一直被大力开发。特别是在目前，有源矩阵型的EL显示装置已经引起人们极大的关注。至于形成发光层的有机EL材料，可将其看成是EL元件的核心，虽然一直在进行对低分子有机EL材料和高分子有机EL材料的研究，但现在已将注意力放在高分子有机EL材料上，高分子有机EL材料比低分子有机EL材料容易处理，而且耐热性好。
作为高分子有机EL材料的成膜方法，Seiko Epson公司提出的喷墨方法，一直被认为是有希望的。关于这种技术，可参见公开号为平10-12377、平10-153967或平11-54270的日本专利申请。
然而，在喷墨方法中，由于是喷射并分散高分子EL材料，所以如果被涂敷的表面与喷墨头喷嘴之间的距离不合适，就可能出现所谓的飞墨曲线(flying curve)问题，曲线上的液滴就会落到不需要的部分上。在公开号为平11-54270的日本专利申请中，公开了有关飞墨曲线的一些细节，并指出可能偏离目标位置50μm或更大。
鉴于上述问题，申请人一直在进行本发明的发明工作，目的在于提供一种能精确地形成由聚合物制成的有机EL材料的薄膜的方法，和提供一种能形成这种薄膜的薄膜形成设备，该方法准确，没有位置偏离，而且产量也高。
本发明的另一个目的，是提供一种具有薄膜形成设备的多室系统的元件形成设备(也称作组合式加工机械系统)。
为了实现上述目的，本发明的特征在于，采用一个像分配器似的薄膜形成设备，将红色、绿色和蓝色的发光层制成带状。注意，该带状包括具有长宽比为2或更大的又长又细的矩形，和长轴与短轴的比例为2或更大的又长又细的椭圆形。
在
图1A和1B中示出一个本发明的薄膜形成设备。图1A是本发明的薄膜形成设备外形侧视图，图1B是从前面看的外形视图。在图1A中，编号100表示支承底座；101是一个输送台，在其上固定基片102。输送台101可在X-方向(水平方向)或Y方向(竖直方向)上移动。
支承杆103和夹具104被固定在支承底座100上，涂敷单元105位于输送台101的上方。涂敷单元105是一个具有涂敷装置的装置，该涂敷装置能在基片上涂敷含有有机EL材料的溶液，涂敷单元105也是一个将压缩气体(被压缩的惰性气体)送入头部106，并提供含有有机EL材料的溶液的装置。
涂敷单元105还包括一个反抽装置(该装置具有反抽阀门或气动阀门)。反抽装置是利用隔膜式压力计等体积的变化，使管道内的压力降低，从而将聚集在管道管嘴口等处的液滴吸入管嘴的装置。
在图1A和1B的薄膜形成设备中，头部106是固定的，输送台101在X-方向或Y-方向上移动，在输送台上放置基片102。即采用这样的装置使输送台移动，以致使头部106能在基片102的上方相对移动。当然，虽然也能制造使头部106移动的装置，但使基片移动稳定性更好。
在上述结构的薄膜形成设备中，头部106能在基片102的上方移动，头部106设置有有机EL材料(严格地说，是溶剂与溶解在其中的有机EL材料的混合物)的供给口的管嘴，所以能采用有机EL材料涂敷基片的预定部分。因此，下面将说明利用头部106涂敷有机EL材料的方法。
图2A是表示通过实施本发明形成有机EL材料薄膜情况的示意图，这种有机EL材料包括π共轭系的聚合物。在图2A中，采用编号110表示基片，在基片110上，由一些薄膜晶体管(TFT)形成象素部分111、源极侧驱动电路112和栅极侧驱动电路113。与源极侧驱动电路112连接的许多源极接线，和与栅极侧驱动电路113连接的许多栅极接线包围的区域是象素，在象素内形成TFT和与TFT电相连的EL元件。这些象素以矩阵形式配置在象素部分111中。
在此采用编号114a表示溶剂与在施加电压后发射红色光的有机EL材料(以下称作有机EL材料(R))的混合物(以下称作涂敷液(R))；114b表示溶剂与在施加电压后发射绿色光的有机EL材料(以下称作有机EL材料(G))的混合物(以下称作涂敷液(G))；114c表示溶剂与在施加电压后发射蓝色光的有机EL材料(以下称作有机EL材料(B))的混合物(以下称作涂敷液(B))。
注意，关于有机EL材料，有一种方法是将已聚合的聚合物直接溶解在溶剂中，然后涂敷，另一种方法是由溶解在溶剂中的单体制成薄膜以后，再加热聚合形成聚合物。在本发明中可以采用这二种方法。在此将叙述一个先把聚合物的有机EL材料溶解在溶剂中，然后涂敷的实例。
在本发明的情况下，由薄膜形成设备的头部106，按图1A和1B中所示的箭头方向，分别涂敷涂敷液(R)114a、涂敷液(G)114b和涂敷液(B)114c。即在发射红色光的象素线上、在发射绿色光的象素线上和在发射蓝色光的象素线上同时形成带状的发光层(严格地说，是一种发光层的母体)。
注意，象素线是指被堤状物121隔开的一系列的象素，堤状物121是在源极接线上方形成的。即许多象素沿源极接线依次排列在一条线上，该线就被称作象素线。然而，虽然在此已对在源极接线上方形成堤状物121的情况作了说明，但也可在栅极接线上方形成堤状物，许多象素沿栅极接线依次排列在一条线上，该线也被称作象素线。
因此，可将象素部分111看成是，被在许多源极接线或许多栅极接线上方形成的带状堤隔开的许多象素线的集合。从这种观点出发，可以说象素部分111包括在其中形成发射红色光的带状发光层的象素线、在其中形成发射绿色光的带状发光层的象素线、和在其中形成发射蓝色光的带状发光层的象素线。
由于在许多源极接线或许多栅极接线上方形成一些带状堤，所以也可基本上将线素部分111看成是被许多源板接线或许多栅极接线隔开的许多象素线的集合。
其次，将图2A所示的头部(也称作涂敷部分)107的情况放大，示于图2B中。
采用编号107表示薄膜形成设备的头部，将红色管嘴116a、绿色管嘴116b和蓝色管嘴116c固定到其上。此外，涂敷液(R)114a、涂敷液(G)114b和涂敷液(B)114c分别储存在各自管嘴的内部。由充入管道117的压缩气体，向这些涂敷液施加压力，将其压出到象素部分111上。使头部107，沿着与纸平面垂直的方向向这侧移动，以便进行图2A所示的涂敷步骤。
图2C是采用118表示的涂敷部件附近区域的放大图。在基片110上的象素部分111是由许多TFT119a-119c和许多象素电极120a-120c构成的许多象素的集合。当由压缩气体对图2B中的管嘴116a-116c施加压力时，该压力就将涂敷液114a-114c压出。
注意，在象素之间具有由树脂材料制成的堤状物121，堤状物121能防止涂敷液在相邻的象素之间混合。在这种结构中，当堤状物121的宽度(由光刻方法决定)窄时，提高了象素部分的整体性，并可得到高细度的图象。特别是在涂敷液的粘度为1-30cp的情况下，是很有效的。
然而，如果涂敷液的粘度为30cp或更高，或涂敷液处于溶胶或凝胶状态，也可不采用堤状物。即在涂敷后，如果涂敷液与被涂敷的表面之间的接触角足够大，涂敷液不会过度展开，所以不需要采用堤状物阻挡。在这种情况下，发光层最后形成椭圆形(又长又细的椭圆形，长轴与短轴的比例为2或更大)，又长又细的椭圆形一般从象素部分的一端伸展到另一端。
作为能形成堤状物121的树脂材料，可采用丙烯、聚亚胺、聚酰胺或聚亚胺酰胺。如果在树脂材料中预先具有碳等黑色颜料，就会将树脂材料染成黑色，也可采用堤状物121作为象素之间的挡光膜。
如果将光反射式传感器固定在管嘴116a、116b和116c任一个的尖端附近，还可以进行这样的调节，使被涂敷的表面与管嘴之间的距离始终保持不变。通过设置一个按照象素间距(象素之间的距离)调节管嘴116a-116c之间距离的装置，还能适应具有任何象素间距的EL显示装置。
以这种方式，由管嘴116a-116c分别将涂敷液114a-114c涂敷到象素电极120a-120c的上面。注意，由一些电信号控制上述头部107的操作。
在涂敷涂敷液114a-114c之后，在真空中进行热处理(烘烤处理或焙烧处理)，使涂敷液114a-114c中所含的有机溶剂挥发，形成含有有机EL材料的发光层。为此，采用在低于有机EL材料的玻璃转化温度(Tg)下挥发的有机溶剂。最终形成的有机发光层的厚度，是由有机EL材料的粘度决定的。在这种情况下，可通过选择有机溶剂或添加剂来调节粘度，最好使粘度为1-50cp(优选5-20cp)。
另外，如果在有机EL材料中存在能成为晶核的大量杂质，在有机溶剂挥发时，有机EL材料发生结晶的可能性很大。如果发生结晶，就会使发光的效率降低，这不是优选的。因此，希望在有机EL材料中，尽可能不含杂质。
为了降低杂质，彻底地提纯溶剂和有机EL材料是很重要的，在混合溶剂和有机EL材料时，要尽可能使环境清洁。在提纯溶剂或提纯有机EL材料时，优选反复进行如蒸馏方法、升华方法、过滤方法、重结晶方法、再沉淀方法、色层方法或渗析方法。最后，希望将杂质，例如金属元素或碱金属元素，降低到0．1ppm或更低(优选0．01ppm或更低)。
此外，在采用图1A和1B所示的薄膜形成设备涂敷含有有机EL材料的涂敷液时，还优选对气氛给予足够的注意。特别希望在充满惰性气体如氮的清洁的小室或手套箱中，进行有机EL材料形成薄膜的步骤。
通过采用上述的薄膜形成设备，可同时形成三种发射相应红色、绿色和蓝色光的发光层，所以可在高产量下形成包含高分子有机EL材料的发光层。另外，与喷墨系统不同，由于能在一个象素线内不间断地进行带状涂敷，所以产量极高。
在附图中图1A和1B是薄膜形成设备图；图2A和2C是有机EL材料的涂敷步骤图；图3A和3B是有机EL材料的涂敷步骤图；图4A和4B分别是有机EL材料的涂敷步骤图；图5是薄膜形成设备图；图6是薄膜形成设备图7是有机EL材料的涂敷步骤图；和图8A和8C分别是安装在薄膜形成设备中的头部的结构图。
下面将说明本发明的具体方法。如图2A所示，当在基片110上的象素部分111、源极侧驱动电路112和栅极侧驱动电路113，包括一些TFT时，则沿着源极接线(将源极侧驱动电路112与象素部分111连接的接线，和将信息信号发送到象素部分的开关TFT的接线)形成带状堤121。
其次是制备以后会成为发光层的涂敷液(R)114a、涂敷液(G)114b和涂敷液(B)114c。涂敷液114a-114c，每一种都是主要将高分子有机EL材料溶解在溶剂中制成的。作为典型的高分子有机EL材料，可以列举聚对苯撑乙烯撑(PPV)系、聚乙烯咔唑(PVK)系和聚芴系等。
虽然已经报道了作为PPV系有机EL材料存在的各种类型，例如下列所示的分子式[化合物1]和[化合物2]。
化合物1化合物2 (H．Shenk，H．Becker，O．Gelsen，E．Kluge，W．Kreuder和H．Spreitzer，“用于发光二极管的聚合物”，欧洲显示器(Euro Display)，会议录，1999，33-37页)
也可以采用在公开号为平10-92576的日本专利申请中公开的聚苯乙烯。这些分子式以下列[化合物3]和[化合物4]表示化合物3化合物4 作为PVK系的有机EL材料，分子式为[化合物5]化合物5 可在将高分子有机EL材料以聚合物状态溶解在溶剂中以后，涂敷该材料，或者可在将高分子有机EL材料溶解在溶剂中，并以单体状态涂敷之后，使该材料聚合。在以单体状态涂敷该材料的情况下，首先生成聚合物母体，然后在真空下加热聚合，生成聚合物。
特别是，涂敷液(R)114a可以采用氰基聚苯撑乙烯撑，涂敷液(G)114b可以采用聚苯撑乙烯撑，和涂敷液(B)114c可以采用聚苯撑乙烯撑或聚烷基苯撑。可以采用氯仿、二氯甲烷、γ-丁内酯、丁基溶纤剂或NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)作为溶剂。加入添加剂提高涂敷液的粘度也是有效的。
然而，上述的实例，只是可用于本发明的发光层的有机EL材料的一些实例，但本发明并不限于这些实例。在本发明中，采用图1A和1B所示的薄膜形成设备施加有机EL材料与溶剂的混合物，通过加热处理挥发并除去溶剂，从而形成发光层。因此，在挥发溶剂时，如果温度不超过发光层的玻璃转化温度，就可以采用任何有机EL材料。
另外，当采用图1A和1B的薄膜形成设备进行涂敷步骤时，希望处理气氛是尽可能含最少水分的干燥气氛，而且该步骤是在惰性气体中进行的。因为水分或氧的存在，会大大降低EL层的品质，所以在制备EL层时，必须极力消除这些因素。例如，干燥的氮气氛、干燥的氩气氛等是优选的。为此，优选将图1A和1B的薄膜形成设备设置在清洁的充满惰性气体的小室中，并在这种气氛中进行涂敷步骤。在实施本发明的方法中，已对在竖直或水平方向上，同时形成发射红色、绿色和蓝色光的三种带状发光层的实例进行了说明。在这个实施方案中，将对在纵向上把带状发光层分成许多部分和形成带状发光层的实例加以说明。
如图3A所示，在基片110上象素部分111、源极侧驱动电路112和栅极侧驱动电路113包含一些TFT，而且象素部分111被堤状物301分隔成矩阵的形式。在这个实施方案的情况下，在被堤状物301分隔的一个方格302中，如图3B所示，配置许多象素303。象素的数目不受限制。
在这种情况下，起发光层作用的有机EL材料的薄膜形成步骤，是采用本发明的薄膜形成设备进行的。在这种情况下，还采用头部107选择性地施加红色涂敷液114a、绿色涂敷液114b和蓝色涂敷液114c。
这个实施方案的特征在于，可以采用涂敷液114a-114c选择性地涂敷相应的方格302。即在实施本发明模式中所阐明的系统中，只能采用红色、绿色和蓝色中每一种颜色的涂敷液，选择性地涂敷成带状。另一方面，在这个实施方案中，对每一个方格，颜色的排列是随意的。因此，如图3A所示，也可采用这样的排列，使对每一排(或行)，都能在任一方格上轮换所施加的涂敷液的颜色。
也可以在方格302中形成一个象素，在这种情况下，还可以形成象素结构(总是将分别相应于RGB的象素配置成三角形的象素结构)，这种象素结构一般被称作△(delta)排列。
就实施这个实施方案而言，规定头部107的操作如下首先，使头部107按箭头“a”的方向移动，使三个方格(分别相应于红色、绿色和蓝色的方格)的内部完全浸在涂敷液中。在这个步骤结束时，使头部107按箭头“b”的方向移动，使涂敷液施加在后面的三个方格上。反复进行这一操作以用涂敷液涂敷象素部分，然后，通过热处理挥发溶剂，制成有机EL材料。
在常规的喷墨方法中，由于是涂敷液滴，在表面上有机EL材料形成圆形。因此，涂敷整个又长又细的象素是有困难的。尤其是在整个象素都起发光区作用的场合，需要在整个象素上涂敷有机EL材料。在这一点上，这个实施方案具有这样的优点，使头部107按箭头“a”的方向移动，能使方格的内部完全充满涂敷液。当使图2A所示象素线的方向成为竖直方向时，沿着源极接线形成堤状物121。因此，可以说在沿着栅极接线形成堤状物的情况下，在水平方向上形成象素线。即在竖直方向上形成象素线的情况下，其排列如图4A所示，而在水平方向上形成象素线的情况下，其排列如图4B所示。
在图4A中，采用编号401表示在竖直方向上形成的带状堤；402a表示发射红色光的EL层；402b表示发射绿色光的EL层。当然，与发射绿色光的EL层402b邻接，形成发射蓝色先的EL层(未示出)。注意，通过一层绝缘膜并沿着源极接线，在源极接线的上方形成堤状物401。
此处的EL层系指由起光辐射作用的有机EL材料形成的层，例如发光层、电荷注入层或电荷输送层。虽然可以有单层发光层的情况，例如，在空穴注入层与发光层重叠的情况下，这种叠层膜也称作EL层。
在这种情况下，使图1B所示的头部106在竖直方向(Y方向)上移动。即同时在竖直方向上扫描相应于红色、绿色和蓝色的三个象素线，将涂敷液施加在这些象素线上。
在图4B中，采用编号404表示在水平方向上形成的带状堤；405a表示发射红色光的EL层；405b表示发射绿色光的EL层；和405c表示发射蓝色光的EL层。注意，通过一层沿着栅极接线的绝缘膜，在栅极接线的上方形成堤状物404。
在这种情况下，使图1B所示的头部106在水平方向(X方向)上移动。即同时在水平方向上扫描红色、绿色和蓝色的象素线，并将涂敷液施加在这些象素线上。
如上所述，即使采用该液对沿竖直方向的每个象素线，或对沿水平方向的每个象素线进行选择性涂敷，但采用电控制头部106的扫描方向，也能很容易地处理。在这个实施方案中，将对在多室系统(或也称作组合式加工机械系统)的薄膜形成设备中引入本发明的薄膜形成设备，并在不通大气的条件下连续进行EL元件形成步骤的一个实例加以说明。
在图5中，采用编号501表示公共室，公共室501具有一个输送装置(A)502，由其输送基片503。公共室501处于减压状态，并通过一些门与相应的处理室隔断。在门打开时，由输送装置(A)502，将基片输送到相应的处理室中。为了降低公共室501的压力，虽然可以采用排气泵，例如油旋转泵、机械增压泵、涡轮分子泵或低温泵，但优选采用能有效除去水分的低温泵。
下面将说明这些相应的室。由于降低了公共室501中气氛的压力，所以与公共室501直接连接的所有处理室都具有一个排气泵(未示出)。作为排气泵，可采用前述的油旋转泵、机械增压泵、涡轮分子泵或低温泵。
首先，采用编号504表示输送室(A)，在该室中运入和运出基片，所以该室也被称作加载联锁室(load lock chamber)。输送室(A)504由门500a与公共室501隔断，在输送室中配置一个承载部件505，基片就放在承载部件上。注意，输送室(A)504可被分成一个运入基片的室和一个运出基片的室。
在这个实施方案中，将基片503放在承载部件上，同时使形成元件的表面朝下。在以后进行蒸气相薄膜形成(薄膜的形成是通过溅射或蒸气淀积)时，这对于面朝下的系统(也称作向上淀积(depo-up)的系统)是有利的。面朝下的系统是这样的系统，在基片形成元件的表面朝下时形成薄膜。采用这个系统，可以抑制灰尘等的附着。
其次，采用编号506表示处理室(以下称作预处理室)，该室用于处理阴极或阳极的表面，使其成为EL元件的象素电极。预处理室506通过门500b与公共室501隔断。虽然可以根据EL元件的加工方法，对预处理室进行各种改变，但在这个实施方案中，预处理室是这样设计的，可以在100-120℃下一边加热，一边用紫外光辐照象素电极的表面。在处理EL元件的阳极表面时，这种预处理是有效的。
其次，采用编号507表示焙烧处理室(A)，该室通过门500c与公共室501隔断。虽然后面会说明，焙烧处理室(A)507包括一个翻转基片表面的装置，在该室中可以进行真空排气和吹气。另外，具有输送装置(B)508的输送室(B)509，通过门500d与焙烧处理室(A)507连接。此外，溶液涂敷处理室(A)510，通过门500e与输送室(B)509连接。
在此将说明焙烧处理室(A)507、输送室(B)509和溶液涂敷处理室(A)510的操作。
在将基片输送到焙烧处理室(A)507时，焙烧处理室(A)507处于减压状态，门500d关闭。在输送基片(形成元件的表面朝下)时，门500c关闭，以吹惰性气体，使焙烧处理室(A)507的内部返回到大气压。由翻转装置(未示出)将基片翻转过来，使形成元件的表面朝上。
在这种状态下，将门500d和500e打开，将基片输送到处理室(以下称作溶液涂敷处理室(A))510，在其中施加含有有机EL材料的溶液。注意，溶液涂敷处理室(A)510，是一个与图1A和1B所示的本发明的薄膜形成设备具有相同作用的处理室，施加有机EL材料与溶剂的混合物，使它们形成带状的发光层。需要高纯度的惰性气体气氛，使氧和水分不被吸收到有机EL材料中。
在其上施加了有机EL材料与溶剂的混合物的基片，重新返回到焙烧处理室(A)507中，在温度100-120℃下进行热处理(焙烧处理)。该室也需要有高纯度的惰性气体气氛。在焙烧处理结束后，由翻转装置(未示出)将基片翻转过来，在形成元件的表面重新朝下的状态下，焙烧处理室(A)507进行真空排气。当然，门500c和500d此时是关闭的。
在焙烧处理室(A)507的真空排气结束后，将门500c打开，基片通过输送装置(A)502返回到公共室501中。
以上是焙烧处理室(A)507、输送室(B)509和溶液涂敷处理室(A)510的操作。
其次，采用编号511表示焙烧处理室(B)，该室通过门500f与公共室501隔断。注意，也可在焙烧处理室(B)511中进行真空排气和吹气，该室包括一个翻转基片表面的装置。另外，具有输送装置(C)512的输送室(C)513，通过门500g与焙烧处理室(B)511连接。此外，溶液涂敷处理室(B)514，通过门500h与输送室(C)513连接。
由于焙烧处理室(B)511、输送室(C)513和溶液涂敷处理室(B)514的操作几乎与焙烧处理室(A)507、输送室(B)509和溶液涂敷处理室(A)510的操作相同，所以将在此说明仅有的一些不同点。
采用旋转涂敷方法，将有机EL材料与溶剂的混合物，涂敷到被输送到溶液涂敷处理室(B)514中的基片上，使其成为空穴注入层或空穴输送层。气氛是高纯度的惰性气体气氛，使氧和水分不被吸收到有机EL材料中，这种情况与溶液涂敷处理室(A)510相似。
在焙烧处理室(B)511中的焙烧处理结束后，焙烧处理室(B)511进行真空排气，将门500f打开，通过输送装置(A)502使基片返回到公共室501中。以上是焙烧处理室(B)511、输送室(C)513和溶液涂敷处理室(B)514的操作。
其次，采用编号515表示采用蒸气相薄膜形成方法形成绝缘膜或导电膜(在这个实施方案中是导电膜)的处理室(以下称作蒸气相薄膜形成处理室(A))。虽然作为蒸气相薄膜形成方法，可以列举出蒸气淀积方法或溅射方法，但由于是将这些方法用于在有机EL材料上形成电极，所以不容易引起损伤的蒸气淀积方法是优选的。在任何情况下，该室都通过门500i与公共室501隔断，使薄膜在真空下形成。注意，薄膜的形成是由depo-up系统进行的。
在蒸气相薄膜形成处理室(A)515中，在进行蒸气淀积处理的情况下，需要提供蒸气淀积源。可以提供许多种蒸气淀积源，并可根据要形成的薄膜改变蒸气淀积源。此外，可以采用耐热体系的蒸气淀积源，或采用EB(电子束)体系的蒸气淀积源。
其次，采用编号516表示采用蒸气相薄膜形成方法形成绝缘膜或导电膜(在这个实施方案中是绝缘膜)的处理室(以下称作蒸气相薄膜形成处理室(B))。作为蒸气相薄膜形成方法，虽然可以列举出等离子CVD方法或溅射方法，但希望能够形成薄膜形成温度尽可能是最低的绝缘膜。例如，采用遥控等离子CVD方法形成氮化硅膜是有效的。在任何情况下，该室都通过门500j与公共室501隔断，薄膜的形成是在真空下进行的。
注意，上述的处理(排气、输送和薄膜形成处理等)，都可以通过触摸式控制板和程序装置采用计算机进行全面的自动控制。
具有上述结构的多室薄膜形成设备的主要特征在于，具有形成EL元件所需的一切薄膜形成装置，而且一直到形成钝化膜为止的各个步骤，都可以在不通空气的情况下进行。结果，通过采用高分子有机EL材料以及简单的装置，就能制备耐退化的EL元件，进而能够制造可靠性高的EL显示装置。
注意，即使在安装实施方案1和2的二种结构时，也可采用这个实施方案作为薄膜形成设备。在这个实施方案中，将参照图6说明改变图5所示的多室薄膜形成设备部件的实例。特别是在输送室(A)504中设有手套箱521和通道箱522的结构。注意，可以援引实施方案3对一些未改进的部分进行解释，手套箱521通过门523与输送室(A)504连接。在手套箱512中，在一个密闭的空间内进行封闭EL装置的处理。这种处理是避免经过各种处理的基片(已在图6的薄膜形成设备中加工并返回输送室(A)504的基质)与外界空气接触的一种处理，例如这种处理采用使用密封材料将其机械密封的装置，或采用使用热固性树脂或紫外光硬化树脂将其密封的装置。
作为密封材料，虽然可以采用玻璃、陶瓷和金属之类的材料，但在向密封材料面发射光的情况下，密封材料必须是半透明的。采用热固性树脂或紫外光硬化树脂将密封材料与经过上述各种处理的基片粘合起来，并通过热处理或紫外光辐照处理使树脂硬化，形成密闭的空间。在这种密闭的空间中加入干燥剂，例如氧化钡也是有效的。
也可以采用热固性树脂或紫外光硬化树脂填满密封材料与基片之间的空间，在该基片上已经制成EL元件。在这种情况下，在热固性树脂或紫外光硬化树脂中加入干燥剂，例如氧化钡是有效的。
图6所示的薄膜形成设备具有这样的结构，在手套箱521内设置一个辐射紫外光的装置(以下称作紫外光辐照装置)524，从这个紫外光辐照装置524射出的紫外光使紫外光硬化树脂硬化。
虽然手套箱521中的操作可以是手工操作，但优选制成这样的结构，通过计算机控制采用机械进行操作。在使用密封材料的情况下，优选引入采用在液晶单元装配步骤中使用的密封剂(此处是热固性树脂或紫外光硬化树脂)进行涂敷的装置、粘合基片的装置和使密封剂硬化的装置。
也可通过安装一台排气泵降低手套箱521内部的压力。在通过机器人操作采用机械进行上述密封步骤的情况下，在低压下进行操作是有效的。
其次，通道箱522通过门525与手套箱521连接。也可以安装一台排气泵降低通道箱522的压力。通道箱522是一台防止手套箱521直接暴露于外界空气的设备，从通道箱522中取出基片。
如上所述，在这个实施方案的薄膜形成设备中，由于在将EL元件完全密封在密闭空间中的阶段，基片未暴露在外界的空气中，所以几乎能完全防止水分等降低EL元件的质量。即能够制造可靠性高的EL显示装置。虽然实施本发明或实施实施方案1的方法示出，发射红色光的发光层、发射绿色光的发光层和发射蓝色光的发光层全都是采用图1A和1B所示的薄膜形成设备形成的实例，但至少红色、绿色和兰色的发光层之一，可以采用图1所示的薄膜形成设备。
即在图2B中，可以省去管嘴116c(涂敷涂敷液(B)114c的管嘴)，并通过其它装置使用涂敷液(B)114c涂敷。
特别是在图5和6中，在溶液涂敷处理室(A)510中涂敷涂敷液(R)114a和涂敷液(G)114b，然后，也可以在溶液涂敷处理室(B)514中施加涂敷液(B)114c。当然，颜色的组合是自由的，可以在溶液涂敷处理室(A)510中涂敷涂敷液(R)114a和涂敷液(B)114c，可在溶液涂敷处理室(B)514中涂敷涂敷液(G)114b。
注意，可以将这个实施方案的结构与实施方案2的结构结合起来进行实施。虽然已经说明了将三个管嘴固定在图2A和2C中所示的头部107上的实例，但也可以安装相应许多象素线的三个以上的管嘴。在图7中示出一个实例。图中R、G和B的特征相应于红色、绿色和蓝色。
图7示出一个同时在象素部分中形成的所有象素线上涂敷有机EL材料(严格地说是涂敷液)的实例。即固定在头部701上的管嘴数目等于象素线的数目。采用这种结构，通过一次扫描能够涂敷所有的象素线，使产量显著提高。
此外，将象素部分分成许多区，并可采用具有管嘴的头部，其管嘴的数目等于每一区中所含象素线的数目。即将象素部分分成n区，并经n次扫描，能将有机EL材料(严格地说是涂敷液)涂敷在所有的象素线上。
实际上，由于存在象素的尺寸小至几十微米的情况，所以也有象素线的宽度为几十微米的情况。在这种情况下，由于很难将管嘴配置在一条水平线上，所以必须设法安排这些管嘴。
图8A-8C示出一些改变固定在头部上的管嘴位置的实例。图8A示出管嘴呈斜向向头部51移动时，形成管嘴52a-52c的实例。注意，采用编号52a表示施加涂敷液(R)的管嘴；52b表示涂敷涂敷液(G)的管嘴；和52c表示涂敷涂敷液(B)的管嘴。每个箭头线都与一个象素线相应。
正如53所表示的，将管嘴52a-52c看成是一个单元，并在头部安装的一个至多个单元。一个单元53同时在三个象素线上涂敷有机EL材料，n个单元53同时在3n个象素线上涂敷有机EL材料。
采用这种结构，能提高管嘴安排空间中的自由度，对于具有高细度的象素部分，也能毫不费力地实现本目的。此外，采用图8A的头部51，也能同时处理象素部分内的所有象素线，或者也可将象素部分分成许多区，并进行几次处理。
其次，图8B所示的头部54是图8A的改进，也是增加在一个单元55中管嘴数目的实例。即在单元55中包括每次涂敷涂敷液(R)的二个管嘴56a、每次涂敷涂敷液(G)的二个管嘴56b和每次涂敷涂敷液(B)的二个管嘴56c，通过一个单元55，能同时在总共6个象素线上施加有机EL材料。
在这个实施方案中，设置一个至多个这种单元55，在设置一个单元55时，能同时在6个象素线上涂敷有机EL材料，在设置n个单元时，能同时在6n个象素线上涂敷有机EL材料。当然，在单元55中设置的管嘴数目不限于6，设置更多的管嘴也是可行的。
与图8A的情况相似，在这种结构中，也可同时处理象素部分内的所有象素线，或者可将象素部分分成许多区，并进行几次处理。
此外，也可以采用图8C中所示的头部57。在头部57中，以三个象素线的间距设置涂敷涂敷液(R)的管嘴58a、涂敷涂敷液(G)的管嘴58b、和涂敷涂敷液(B)的管嘴58c。
首先使这个头部57扫描一次，以在象素线上涂敷有机EL材料，接着使头部57向右移动三个象素线，再进行扫描。按照上述的方法进行三次扫描，就能将有机EL材料涂敷成带状，这些带状按红色、绿色和蓝色的顺序排列。
与图8A的情况相似，在这种结构中，可以同时处理象素部分内的所有象素线，或者也可将象素部分分成许多区，并进行几次处理。
如上所述，在图1所示的薄膜形成设备中，通过设计固定在头部上的管嘴的位置，甚至对高细度和窄象素间距(象素之间的距离)的象素部分，也能实施本发明。此外，还能提高生产方法的产量。
注意，可随意将这个实施方案的结构与实施方案1-5的任一结构结合起来进行实施。在实施方案1中，虽然降低了公共室501中气氛的压力，但可采用用惰性气体填充到常压气氛。在这种情况下，在输送室(A)504、预处理室506、焙烧处理室(A)507和焙烧处理室(B)511中可不设排气泵。
然而，由于分别在公共室501、输送室(B)509和输送室(C)513中设置有输送装置(A)502、输送装置(B)508和输送装置(C)512，所以填充的惰性气体受污染的可能性很大。因此，优选制成这样的结构，使公共室501、输送室(B)509和输送室(C)513处在压力低于其它处理室的状态，并使惰性气体流入公共室501、输送室(B)509和输送室(C)513。
注意，可随意将这个实施方案的结构与实施方案3-6的任一结构结合起来进行实施。虽然实施方案3示出在预处理室506中设有辐射紫外光的装置和进行热处理的装置的实例，但这个实施方案示出在预处理室506中设有进行等离子处理的装置的实例。
在对EL元件的阴极表面进行预处理的情况下，需要除去阴极表面上的天然氧化物。这个实施方案包括采用含氟或含氯的气体对阴极表面进行等离子处理以除去天然氧化物的装置。
注意，可随意将这个实施方案的结构，与实施方案3-7的任一结构结合起来进行实施。虽然在实施方案3中示出在预处理室506中设有辐射紫外光的装置和进行热处理的装置的实例，但这个实施方案示出，在预处理室506中设有进行溅射处理的装置的实例。
在对EL元件的阴极表面进行预处理的情况下，需要除去阴极表面上的天然氧化物。这个实施方案包括采用惰性气体如稀有气体或氮对阴极表面进行溅射处理以除去天然氧化物的装置。
注意，可随意将这个实施方案的结构，与实施方案3-8的任一结构结合起来进行实施。实施例3示出，通过溶液涂敷处理室(A)510和焙烧处理室(A)507，使有机EL材料成形成发光层，还通过溶液涂敷处理室(B)514和焙烧处理室(B)511，使有机EL材料成形成空穴注入层或空穴输送层的的实例。
然而，也能制成这样的结构，通过溶液涂敷处理室(B)514和焙烧处理室(B)511，首先形成电子注入层或电子输送层，再通过溶液涂敷处理室(A)510和焙烧处理室(A)507，使有机EL材料成形成发光层，再通过溶液涂敷处理室(B)514和焙烧处理室(B)511使有机EL材料成形成空穴注入层或空穴输送层。
即在需要采用图1A和1B的薄膜形成设备以选择性涂敷红色、绿色和蓝色有机EL材料(B)的情况下，采用溶液涂敷室(A)510，而在使有机EL材料在整个基片表面上形成的情况下，可采用溶液涂敷处理室(B)514。通过选择性地使用这些溶液涂敷处理室，可形成各种重叠结构的EL层。
注意，可随意将这个实施方案的结构，与在实施方案3-9中所示的任一结构结合起来进行实施。虽然实施方案3示出在蒸气相薄膜形成处理室(A)515中形成导电膜以成为阴极或阳极的实例，但这个实施方案通过蒸气淀积方法也能使有机EL材料成形。即在形成选自空穴注入层、空穴输送层、电子注入层和电子输送层的层时，可以采用蒸气淀积方法。
通过改变蒸气淀积源，蒸气相薄膜形成处理室(A)515也能形成有机EL材料的薄膜和导电膜。也能通过蒸气相薄膜形成处理室(A)515使有机EL材料成形，和通过蒸气相薄膜形成处理室(B)516形成导电膜以成为阴极或阳极。
注意，可随意将这个实施方案的结构，与在实施方案3-10中所示的任一结构结合起来进行实施。
如上所述，通过采用本发明的薄膜形成设备，能在肯定没有喷墨方法中飞墨线之类问题的情况下，使有机EL材料成形。即由于能在没有位置偏离问题的情况下，精确地形成高分子有机EL材料的薄膜，所以采用高分子有机EL材料，能够提高EL显示装置的产率。
权利要求
1．一种薄膜形成设备，其中包括固定基片的载物台；头部；和使头部相对基片移动的装置；其中头部包括包含含有有机EL材料(R)的溶液的管嘴、包含含有有机EL材料(G)的溶液的管嘴、和包含含有有机EL材料(B)的溶液的管嘴。
2．根据权利要求1的设备，其中有机EL材料(R)、有机EL材料(G)和有机EL材料(B)的每一种都是聚合物。
3．根据权利要求1的设备，其中含有有机EL材料(R)的溶液、含有有机EL材料(G)的溶液和含有有机EL材料(B)的溶液的每一种都涂敷成带状。
4．根据权利要求1的设备，其中含有有机EL材料(R)的溶液、含有有机EL材料(G)的溶液和含有有机EL材料(B)的溶液的每一种都由压缩气体从管嘴中压出。
5．一种薄膜形成设备，其中包括固定基片的载物台；包括管嘴的头部，管嘴用于涂敷含有有机EL材料的溶液；和使头部相对基片移动的装置，其中头部包括至少一个包含含有有机EL材料(R)的溶液的管嘴，至少一个包含含有有机EL材料(G)的溶液的管嘴，和至少一个包含含有有机EL材料(B)的溶液的管嘴。
6．根据权利要求5的设备，其中有机EL材料(R)、有机EL材料(G)和有机EL材料(B)的每一种都是聚合物。
7．根据权利要求5的设备，其中含有有机EL材料(R)的溶液、含有有机EL材料(G)的溶液和含有有机EL材料(B)的溶液的每一种都涂敷成带状。
8．根据权利要求5的设备，其中含有有机EL材料(R)的溶液、含有机EL材料(G)的溶液和含有有机EL材料(B)的溶液的每一种都由压缩气体从管嘴中压出。
9．一种薄膜形成设备，其中包括运进或运出基片的输送室；包括运送基片的装置的公共室；和多个处理室，每个处理室都通过门与公共室连接；其中至少一个处理室包括固定基片的载物台、有涂敷含有有机EL材料的溶液的管嘴的头部、和使头部相对基片移动的装置，和其中头部包括包含含有有机EL材料(R)的溶液的管嘴、包含含有有机EL材料(G)的溶液的管嘴、和包含含有有机EL材料(B)的溶液的管嘴。
10．根据权利要求9的设备，其中公共室保持在减压状态下，并且有固定基片的载物台的处理室、有涂敷含有有机EL材料的溶液的管嘴的头部、和使头部相对基片移动的装置都保持在充满惰性气体的常压状态下。
11．根据权利要求9的设备，还包括在公共室和处理室之间的焙烧处理室，该处理室包括固定基片的载物台、有涂敷含有有机EL材料的溶液的管嘴的头部、和使头部相对基片移动的装置。
12．根据权利要求9的设备，还包括在公共室和处理室之间翻转基片的装置，该处理室包括固定基片的载物台、有涂敷含有有机EL材料的溶液的管嘴的头部、和使头部相对基片移动的装置。
13．根据权利要求9的设备，其中有机EL材料(R)、有机EL材料(G)和有机EL材料(B)的每一种都是聚合物。
14．根据权利要求9的设备，其中含有有机EL材料(R)的溶液、含有有机EL材料(G)的溶液和含有有机EL材料(B)的溶液的每一种都涂敷成带状。
15．根据权利要求9的设备，其中含有有机EL材料(R)的溶液、含有有机EL材料(G)的溶液和含有有机EL材料(B)的溶液，每一种都由压缩气体从管嘴中压出。
16．一种薄膜形成设备，其中包括运进或运出基片的输送室；包括运送基片的装置的公共室；和多个处理室，每个处理室都通过门与公共室连接；其中至少一个处理室包括固定基片的载物台、包括涂敷含有有机EL材料的溶液的管嘴的头部、和使头部相对基片移动的装置，和其中头部包括至少一个包含含有有机EL材料(R)的溶液的管嘴、至少一个包含含有有机EL材料(G)的溶液的管嘴、和至少一个包含含有有机EL材料(B)的溶液的管嘴。
17．根据权利要求16的设备，其中公共室保持在减压状态下，并且有固定基片的载物台的处理室、有涂敷含有有机EL材料的溶液的管嘴的头部、和使头部相对基片移动的装置都保持在充满惰性气体的常压状态下。
18．根据权利要求16的设备，还包括在公共室和处理室之间的焙烧处理室，该处理室包括固定基片的载物台、有涂敷含有有机EL材料的溶液的管嘴的头部、和使头部相对基片移动的装置。
19．根据权利要求16的设备，还包括在公共室和处理室之间翻转基片的装置，该处理室包括固定基片的载物台、有涂敷含有有机EL材料的溶液的管嘴的头部、和使头部相对基片移动的装置。
20．根据权利要求16的设备，其中有机EL材料(R)、有机EL材料(G)和有机EL材料(B)的每一种都是聚合物。
21．根据权利要求16的设备，其中含有有机EL材料(R)的溶液、含有有机EL材料(G)的溶液和含有有机EL材料(B)的溶液的每一种都涂敷成带状。
22．根据权利要求16的设备，其中含有有机EL材料(R)的溶液、含有有机EL材料(G)的溶液和含有有机EL材料(B)的溶液的每一种都由压缩气体从管嘴中压出。
全文摘要
本发明提供一种薄膜形成设备,用于精确地形成由聚合物制成的有机EL材料的薄膜,没有位置偏离,而且产量高。由一些堤状物将象素部分分成许多象素线,使薄膜形成设备的头部沿象素线移动,可分别将涂敷液(R)、涂敷液(G)和涂敷液(B)同时涂敷成带状。然后通过加热这些涂敷液,可以形成发射相应红色、绿色和蓝色光的发光层。
文档编号H01L51/56GK1293530SQ0013049
公开日2001年5月2日 申请日期2000年10月13日 优先权日1999年10月13日
发明者山崎舜平, 山本一宇, 广木正明, 福永健司 申请人:株式会社半导体能源研究所