制备有机发光显示装置的工艺的制作方法

专利名称：制备有机发光显示装置的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于制备用于显示器等的具有高清晰度和大尺寸的诸
如有机电致发光显示装置(有机EL显示装置)的有机发光显示装置 的工艺。
背景技术：
近年来，使用有机发光元件的平板显示器正在被关注。特别地， 使用有机电致发光元件(有机EL元件)的显示器具有能够执行低电 压驱动与获得高速响应和宽视角的优点，因此包括材料开发的装置应 用研究已被积极地进行。
有机EL元件是利用使到达发光层的电子与空穴结合时产生的发 光的载流子注入型表面发光装置。通过有机材料的选择获得各种发光 颜色。
在有机EL显示器中，当使用红、绿和蓝(R、 G和B)三原色作 为各像素发光的颜色时，实现了全色显示。当前，在制备有机EL显 示板的工艺中，正在开发用于实现全色显示的外围技术。
考虑到当前有机EL元件的装置特性，使用低分子EL材料的真 空气相沉积在实践上被采用。特别地，为了实现全色显示，用于通过 使用掩模(气相沉积掩模)的气相沉积来选择性地使R、 G和B的各 发光像素图案化的工艺被釆用。
图8示出通过真空气相沉积进行的有机EL显示器的图案化气相 沉积步骤。放置在真空腔(真空气相沉积腔)中的基板102包括事先 通过图案化形成的像素电极102a。基板102上的像素电极与掩模103 的开口部分103a对准。在其中基板102与掩模103紧密接触的状态从 气相沉积源104气相沉积材料，以在基板102上形成具有对应于掩模103开口图案的形状的有机薄膜(有机化合物层)。
当要为R、 G和B颜色像素中的每一个蒸发用于获得每个发光颜 色的材料时，根据气相沉积材料将掩模与另一掩模交换。备选地，相 对移动单个掩模的位置，从而实现分开的沉积。
当掩模变厚时，阴影(shadow)效应变得较大，从而存在难以获 得具有期望尺寸的膜形成图案的情形。为了获得其中每个像素都具有 期望的厚度和尺寸的膜形成状态，使掩模变薄是有效的。当掩模和基 板之间的空间变得过大时，有可能使气相沉积膜插入所述空间中。当 插入显著时，存在诸如发光颜色混合的缺陷的情形，其是由将发射一 种颜色的光的材料插入相邻像素中发射不同颜色光的另 一种材料中而 引起的。
因此，^口曰本专利申请/>开No. 2005 - 158571中戶斤乂>开的，在基 板与掩模对准之后，必须动态按压(press)基板，以使掩模和基板彼 此紧密接触。
然而，在日本专利申请公开No. 2005- 158571所7>开的方法中， 由于在不平掩模的凹入部分中导致的间隙，无法使基板和掩模彼此紧 密接触。从而，在气相沉积时发生插入。
使用由磁性材料制成的掩模且通过磁力使掩模和基板彼此紧密接 触的方法被广泛采用作为在基板和掩模之间获得紧密接触的方法。然 而，根据本发明的发明人所进行的研究，在事先被彼此对准的基板和 掩模彼此接触的状态期间，当使用磁体使掩模和基板彼此紧密接触时， 发生基板和掩模彼此摩擦而损坏掩模和基板的现象。即，当使用磁体 使基板和掩模彼此紧密接触时，需要在磁体引起紧密接触时抑制掩模 和基板之间的位置位移的方法。

发明内容
考虑到上述问题，为了在气相沉积步骤期间抑制基板和掩模之间 的位置位移，完成了本发明。因此，本发明的目的是提供制备有机发 光显示装置的工艺，其能够有效制备具有高清晰度和大尺寸的显示板。本发明提供用于制备在提供在基板上的电极上具有至少 一个有机
化合物层的有机发光显示装置的工艺，包括步骤 通过对准机构将基板与掩模对准；
通过按压部件将对准的基板按压在掩才莫上(press against the mask)，以临时将基板固定到掩模上；
通过磁化单元使通过按压部件临时固定的基板和掩模紧密固定；
以及
通过气相沉积穿过紧密固定的掩模在基板上形成有机化合物层。 根据本发明，在基板和掩模之间的对准之后，通过按压部件的按 压力临时固定基板和掩模，然后保持临时固定状态，通过磁力使基板 和掩模彼此紧密接触。因此，不发生基板和掩模之间的位置位移。作 为结果，即使在大尺寸基板上也能够执行高清晰度的图案化。
从下面参考附图对示例性实施例的描述，本发明进一步的特征将
变得明显。


图1是示出用于制备根据例子1的有机发光显示装置的设备的示 意图。
图2是示出用于制备根据例子1的有机发光显示装置的步骤的示 意图。
图3是示出用于制备根据例子1的有机发光显示装置的另一步骤 的示意图。
图4是示出图1的设备中使用的掩模的示意图。 图5是示出图1的设备中使用的按压部件的示意图。 图6是示出图1的设备中按压部件的布置的示意图。 图7是示出用于制备根据例子1的有机发光显示装置的步骤的流 程图。
图8是示出通过真空气相沉积进行的有机EL显示器的图案化气 相沉积步骤的示意图。
具体实施例方式
将参考附图描述用于实施本发明的示例性实施例。
真空腔l包括基板2、掩模3、真空沉积源4、按压部件5和磁体6。
如图1中所示，在真空腔l中提供基板2、掩模3和其保持机构。 真空腔1被维持在例如1 x 10-3 Pa或更小的真空度。在真空腔1中提 供的气相沉积源4位于基板2之下。基板2和气相沉积源4可以是位 置固定的或者彼此相对移动。用于使基板2和掩模3彼此紧密接触的 腔可以与用于气相沉积的真空腔1分开，但是这些腔可以在真空状态 下彼此连接。
掩模3包括开口部分3a，且其形状具有薄板形状。为了实现更精 细的图案，掩模部分的板厚度为100 jim或更小，更优选地为50 nm 或更小。磁性材料，例如，M-Co合金适于用作掩模材料。通过蚀刻 或者电铸(electroforming )形成开口。
而且，用于大尺寸基板的掩模具有大的面积，从而难以实现开口 尺寸的精确性。因此，合适地使用具有这样的结构的掩模，其中提供 由不胀钢(Invar)制成的高硬度框架部分(掩模框架)，并且在由框 架包围的区域中形成薄膜掩模。
为了任何目的，可以使用硅基板、玻璃基板或者塑料基板作为基 板2。其中在无碱(non-alkali)玻璃上事先形成驱动器电路和像素电 极的基板可以被用于显示器。在基板2上提供用于与掩模3对准的对 准标记。
以下，将参考图7的流程图描述从在基板2和掩模3紧密接触的 状态执行气相沉积的步骤到分离掩模3的步骤的工艺。
在步骤S1，将基板2和掩模3彼此对准。如图1中所示，掩模3 被维持在平坦保持状态。当掩模3和基板2彼此接近时，掩模3的开 口与基板2上的像素对准。这时，期望将基板2和掩模3维持在约100 pm到500 pm的间隔。通过没有示出的对准机构调整形成在基板2和掩模3上的对准标记之间的位置关系而执行对准。
在步骤S2，使基板2与掩模3接触。在步骤S3，执行对准确定。 在完成对准之后，使基板2与掩模3的上部接触。这时，基板2被从 对准机构释放，然后通过其自身重力位于掩模3上。当确定基板2和 掩模3之间的位置位移为参考值或更大时，基板2和掩模3之间的状 态再次返回到接近状态并且重复以上步骤。
在步骤S4，通过按压部件5临时固定基板2和掩模3。如图2中 所示，按压部件5从掩模3的相反侧向下移动，以将基板2按压在掩 模3上，从而执行临时固定。这时，可以基于基板2的尺寸和对准精 度合适地选择按压部件5的数量。可以合适地选择基板2被按压的位 置，以便不导致基板2和掩模3之间的位移。更期望基于掩模3的强 度和对准精度合适地选择按压位置和按压强度。
对于所有按压部件5，用按压部件5按压基板2的时刻可以是相 同的时间。为了抑制基板2和掩模3之间的位置位移，更期望从中心 位置向外围位置按压基板2。
通过执行用于临时固定的步骤，保持其中通过按压部件5按压基 板2和掩模3的状态，可抑制当通过磁力使掩模3和基板2彼此紧密 接触时导致的位置位移。
在步骤S5，基板2和掩模3实际上被充当磁化单元的磁体6固定。 图3示出在按压基板2和掩模3的同时向下移动磁体6以使基板2和 掩模3彼此紧密接触的状态。永磁体或者电磁体可以被用作磁体6中 的每一个。为了抑制来自气相沉积源4的热辐射的影响，可以给磁体 6提供用于冷却基板2的机构。对于使基板2与磁体6接触的位置， 特别期望覆盖掩模3的开口区域。
在步骤S6，执行气相沉积。当通过磁力使基板2和掩模3彼此紧 密接触时，从气相沉积源4气相沉积有才几化合物材料。这时，可以用 按压部件5连续按压基板2。作为备选的方案，可以从基板2分开按 压部件5，从而只有磁力作用在其上。
在步骤S7，执行分离。在完成气相沉积步骤后，即使当为了释放基板2和掩模3之间的紧密接触状态而向上移动磁体6时，可能通过 基板2和掩模3之间的位置位移而使它们彼此摩擦。因此，在通过按 压部件5按压基板2的同时向上移动磁体6是有效的。
在这个实施例中，基板的尺寸不是特别限定的。然而，当特别使 用具有300 mm或更大边长的大尺寸基板时，从对准结果获得与掩模 的紧密接触状态是特别有效的。当基于基板的尺寸和其形状最优化按 压部件的布置、形状、按压强度时，能够在临时固定时以及实际固定 时中的每一个都显著地抑制基板和掩模之间的位置位移。
(例子1)
通过电铸制备图4中所示的200 mm x 250 mm方形(square )的 掩模3。通过图1到3中所示的设备形成有机发光显示装置的有机化 合物层。掩模3具有用于形成开口部分3a的由薄膜制成的结构与用于 增加强度的掩模框架3b。掩模框架3b由不胀钢制成，薄膜由Ni-Co 合金材料制成。掩模框架3b的厚度被设为1 mm，用于开口部分3a 的薄膜的厚度被设为12nm。对于薄膜，布置16个表面区域，每一个 表面区域充当30 mm x40 mm的开口部分3a。在每一个区域中，重复 地提供尺寸为40 nm x 120 pm的开口图案，以制造德耳塔(delta )布 置。将掩模3的开口率(aperture ratio)设为1/3。在对角线位置提 供两个对准标记3c。将具有充当支承区域的25 nun外围部分的掩模3 置于真空腔1中。
使用具有150 mm x 200 mm的尺寸和0.7 mm的厚度的无碱玻璃 作为基板2。在蚀刻步骤期间提供图案化的Cr阳极和两个对准标记。 将每一个Cr阳极的形状尺寸设置为20 x ioo nm。将基板2引入 具有对准机构的真空腔l中，然后将真空腔l抽空(evacuate)。
要被使用的按压部件5中的每一个都是图5中所示的结构，并且 能够被弹簧机构按压。对于按压部件5中的每一个，具有6mm的直 径且从 SUS303 切取的杆 5a 、 以及由聚四氟乙烯 (polytetrafluoroethylene )制成的模制部分被附接到要与基板接触的 顶端(tip)部5b。顶端部5b祐:设计成具有球形形状。如图6中所示，将按压部件5布置成能够在25个位置处从基板侧 按压掩模3的掩模框架3b中的交叉点与端部附近。调整按压部件5 的位置，以使位于25个位置的按压部件5基本上同时按压基板。
对于磁体6，在对应于掩模3的开口部分3a的16个位置处布置 每个具有24 mm x 36 mm的尺寸和5 mm的厚度的永磁体，以不干扰 按压部件5。
在真空状态，操作对准机构以缩短基板2和掩模3之间的距离到 100 nm。然后，在用CCD照相机监控提供在基板2上的对准标记(没 有示出)和提供在掩模3上的对准标记3c的同时，通过对准机构移动 基板，从而执行对准。在操作对准机构以使基板2与掩模3接触后， 将按压部件5向下移动，以通过按压部件5将基板2按压在掩模3上。
然后，使所有的磁体6基本上同时与基板2接触，以产生基板2 和掩模3之间的吸引(absorption)。在磁体6、基板2和掩模3互相 结合(integrate)时，通过真空气相沉积方法在2 x 10" Pa的真空度 条件下以每秒3埃的气相沉积速率气相沉积700埃厚度的用下面的化 学式表示的Alq3 (由Dojindo实验室制备)。在膜形成后，检查作为 基板2上的有机化合物层的Alq3薄膜的形状。结果，所述形状的尺寸 与掩模3的开口尺寸基本上相同，因此没有观察到膜的插入。Alq3薄 膜被适当地(adequately)定位在Cr阳极上。
Alq3
(例子2)
通过与例子1中相同的方法制备掩模，并将其放在真空腔中。通 过相同的方法制备基板，并将其引入真空腔中。如在例子1中，将按压部件布置成在25个位置处按压掩模的掩模框架中的交叉点与端部 附近。这时，调整位于25个位置中的按压部件的设置位置，使按压部 件以从基板的中心部分到基板的端部的顺序被按压。调整弹簧机构， 以使施加到基板中心的按压力变得等于施加到面内基板外围的按压 力。
对于与例子1中相同的磁体，被布置在与掩模的开口部分对应的 16个位置处，以如例子1中一样不干扰按压部件。
在真空状态，如例子l中一样执行对准。操作对准机构以使基板 与掩模的上部接触。那之后，向下移动按压部件以通过按压部件将基 板按压在掩模上。
然后，使所有的磁体基本上同时与基板接触，以产生基板和掩模 之间的吸引。在磁体、基板和掩模互相结合时，通过真空气相沉积方 法在2 x 10" Pa的真空度条件下以每秒3埃的气相沉积速率气相沉积 700埃厚度的Alq3 (由Dojindo实验室制备)。在膜形成后，检查基 板上Alq3薄膜的形状。结果，所述形状的尺寸与掩模的开口尺寸基本 上相同，因此没有观察到膜的插入。Alq3薄膜被适当地定位在Cr阳 极上。
(例子3)
通过与例子1中相同的方法制备掩模，并将其放在真空腔中。也 通过相同的方法制备基板，并将其引入真空腔中。
如在例子1中，将按压部件布置成在25个位置处按压掩模框架中 的交叉点与端部附近。这时，调整位于25个位置中的按压部件的设置 位置，使按压部件以从基板的中心部分到基板的端部的顺序被按压。 调整弹簧机构，以使施加到基板中心的按压力变得等于施加到面内基 板外围的按压力。
对于磁体，在对应于掩模的开口部分的16个位置处布置每个具有 4 mm x 36 mm的尺寸和20 mm的厚度的永磁体，以不干扰按压部件。 在磁体内提供水冷管以构建用于允许冷水通过水冷管的机构，从而冷 却基板。在真空状态，如例子l中一样执行对准。操作对准机构以使基板 与掩模的上部接触。那之后，向下移动按压部件以通过按压部件将基 板按压在掩模上。
然后，使所有的磁体基本上同时与基板接触，以产生基板和掩模 之间的吸引。在磁体、基板和掩模互相结合时，通过真空气相沉积方
法在2 x 10" Pa的真空度条件下气相沉积Alq3 (由Dojindo实验室制 备)。这时，气相沉积速率为每秒6埃，而气相沉积的膜厚度为3000 埃。在这个例子中，设置了其中来自气相沉积源的热辐射量大于例子 2中的热辐射量的膜形成条件。在膜形成后，检查基板上Alq3薄膜的 形状。结果，所述形状的尺寸与掩模的开口尺寸基本上相同，因此没 有观察到膜的插入。Alq3薄膜被适当地定位在Cr阳极上。 (比较例)
通过与例子1中相同的方法制备掩模，并将其放在真空腔中。也 通过相同的方法制备基板，并将其引入真空腔中。不提供按压部件。 如例子1中一样布置磁体。在真空状态，如例子1中一样执行对准。 操作对准机构以使基板与掩模的上部接触。
然后，使所有的磁体基本上同时与基板接触，以产生基板和掩模 之间的吸引。在磁体、基板和掩模互相结合时，通过真空气相沉积方 法在2 x 10" Pa的真空度条件下以每秒3埃的气相沉积速率气相沉积 700埃厚度的Alq3 (由Dojindo实验室制备)。在膜形成后，检查基 板上Alq3薄膜的形状。结果，所述形状的尺寸与掩模的开口尺寸基本 上相同，因此没有观察到膜的插入。然而，Alq3薄膜从Cr阳极的上 部偏离，因此没有适当地定位。
本申请要求2006年8月29日提交的日本专利申请No. 2006-231472的优先权，其所有内容在此通过引用被并入。
权利要求
1、一种用于制备有机发光显示装置的工艺，所述有机发光显示装置在提供在基板上的电极上具有至少一层有机化合物层，所述工艺包括步骤通过对准机构将所述基板与掩模对准；通过按压部件将对准的基板按压在所述掩模上，以临时将所述基板固定到所述掩模；通过磁化单元紧密固定被所述按压部件临时固定的所述基板与所述掩模；以及通过气相沉积穿过紧密固定的掩模在所述基板上形成有机化合物层。
2、 根据权利要求l的用于制备有机发光显示装置的工艺，其中分 别通过多个按压部件在多个位置处将所述基板临时固定到所述掩模。
3、 根据权利要求2的用于制备有机发光显示装置的工艺，其中当 所述基板被临时固定到所述掩模时，所述多个按压部件的按压时刻或 按压强度在所述基板的表面上是不同的。
4、 根据权利要求2的用于制备有机发光显示装置的工艺，其中当 所述基板被临时固定到所述掩模时，从其中心部分到其外围部分按压 所述基板。
5、 一种用于制备有机发光显示装置的设备，所述有机发光显示装 置在提供在基板上的电极上具有至少一层有机化合物层，所述设备包 括用于将所述基板与掩模对准的对准机构；用于将所述基板的多个位置按压到所述掩模以临时将所述基板固定到所述掩模的多个按压部件；用于通过磁力将所述基板紧密固定到所述掩模的磁化单元；以及 用于通过气相沉积穿过所述掩模在所述基板上形成有机化合物层的气相沉积源。
6、根据权利要求5的用于制备有机发光显示装置的设备，其中所 述磁化单元包含用于冷却所述基板的才几构。
全文摘要
通过磁力抑制当使基板与掩模彼此紧密接触时导致的基板与掩模之间的位置位移。在通过气相沉积穿过掩模(3)在基板(2)上形成包括在有机发光显示装置中的有机化合物层(有机EL元件膜)的步骤中，使基板(2)与掩模(3)对准，然后通过多个按压部件(5)将基板(2)按压到掩模(3)以执行临时固定。当通过临时固定抑制基板(2)与掩模(3)之间的位置位移时，通过磁体(6)使基板(2)与掩模(3)紧密接触。分别通过多个按压部件(5)临时固定已对准的基板(2)的多个位置，从而能够执行高精度图案化，以防止有机EL元件膜从阳极的偏离。
文档编号H01L27/32GK101433128SQ20078001504
公开日2009年5月13日 申请日期2007年8月20日 优先权日2006年8月29日
发明者森山孝志 申请人:佳能株式会社