专利名称：有机电场发光装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及形成有包含由掩模蒸镀法形成的有机化合物构成的发光层的像素图案的有机电场发光装置及其制造方法。
背景技术：
有机电场发光装置是通过使从阳极注入的空穴和从阴极注入的电子在夹在两极之间的有机发光层内再结合而发光的装置。其典型结构如图2所示，将在衬底1上形成的第1电极2、至少包含由有机化合物形成的发光层5的薄膜层和第2电极6层叠在一起，通过驱动产生的发光从透明的电极一侧向外部发出。这样的有机电场发光装置可以做成薄型且在低电压驱动下的高亮度发光，或通过选择发光层的有机化合物进行多色发光，可以用于发光器件或显示器等。
有机电场发光装置的制造需要对发光层等进行构图，对其制造方法进行了各种各样的研究。当要求微细的构图时，典型的方法是使用光刻法。有机电场发光装置的第1电极的形成可以使用光刻法，至于发光层或第2电极的形成，因光刻法基本上存在湿式工艺所带来的问题，多数情况下使用起来很困难。因此，发光层或第2电极的形成可以使用真空蒸镀、溅射和化学气相淀积法(CVD)等干式工艺。作为以这样的工艺对薄膜进行构图的方法，大多应用使用了蒸镀掩模的掩模蒸镀法。
作为显示器使用的有机电场发光装置的发光层的图案的精细度相当高。在被动矩阵(passive matrix)方式中，发光层在构图为条状的第1电极上形成，第1电极的线宽通常为100μm以下，其间距为100μm左右。第2电极也以与第1电极交叉的形式呈条状形成，间距为几百μm，该细长电极的长度方向是低电阻，且宽度方向相邻的电极彼此之间必需完全绝缘。即使在主动(activematrix)矩阵方式中，发光层也以同等或其以上的精细度来构图。
因此，对发光层的构图中使用的蒸镀掩模的精细度也必然要求高。作为掩模部件的制造方法，可以列举的有蚀刻法或机械研磨、喷砂法、烧结法、激光加工法、使用感光性树脂等方法，但是大多使用微细图案加工精度高的蚀刻法或电铸模法。
此外，若掩模部件厚，则因蒸镀角度而发生阴影(shadowing)并出现模糊的图案，所以，对精细度的要求越高，掩模部件的厚度越要薄。发光层用的掩模部件通常是厚度为100μm以下的薄膜，一般，在蒸镀工序中，将其固定并保持在窗框状的框架上。
在用来形成发光层的蒸镀掩模的掩模部件部分，在母材上存在掩模区7和被用来形成图案而配置的开口10的外缘划分的开口区9(图3)。这时，存在因掩模的制作条件而在掩模区和开口区之间产生面内应力差，在其边界部分(图3(a)的虚线部)发生局部弯曲的问题。若使用这样的蒸镀掩模，在已发生弯曲的掩模区和开口区的边界部分，衬底和蒸镀掩模的密接性能受到破坏，发光层图案出现模糊等，特别是，当将各色的发光像素作为一个单位的像素集合的间距为500μm以下时，容易与相邻发光像素产生混色，不能得到高精细的发光。从在掩模区和开口区的边界部分弯曲的性质来看，该边界的直线长度越长，越容易出现该问题，其影响也大。即，纵横边长的画面尺寸越大，该问题越突出。
对于该问题，已知的有为了抑制掩模部件的翘起或弯曲而给掩模部件赋予张力进行固定的技术或像图4所示那样，为了维持图案的加工精度而使用部分引入了增强线11的技术(例如，参照专利文献1)，但是，这还不能抑制局部弯曲。此外，还公开了一种技术，即对于用来构图出第2电极的蒸镀掩模，将掩模部件进行分割并使施加的张力变小的手段(例如，参照专利文献2)，但是，对于更高精细度的发光层的构图来说还不够。再有，上述增强线的导入位置是在和绝缘层重叠的位置上以便不影响发光，因此，当使用引入了增强线的蒸镀掩模时，若发光层图案例如是纵向呈条状、横向各色交替的图案，则纵向间距和发光像素一样，是最小的间距，或者是发光像素的整数倍，横向间距成为发光像素的整数倍。
进而，作为一种现有的多面用蒸镀掩模，可以通过在具有n个开口部的框架上粘贴掩模部件来生成，这样可以提高生产效率(例如，参照专利文献3)，但对于掩模部件局部弯曲的抑制却没有效果。
作为另一种现有的多面用蒸镀掩模，将条状的第1掩模部件和蒸镀范围已规定好的第2掩模部件重叠的蒸镀掩模被人们所知(例如，参照专利文献4)，但是，对于解决本发明的掩模部件的局部弯曲会影响到发光区域的问题，这还不够。此外，因为需要使条状的掩模部件和第2掩模部件这两个掩模部件相对被蒸镀物进行定位，所以，从生产效率的观点来看，是不利的，此外，有因第2掩模部件的原因而产生阴影之虞，使产生不良品的危险性增大。
专利文献1特开2000-160323号公报专利文献2特开2000-12238号公报专利文献3特开2003-152114号公报专利文献4特开2003-68454号公报发明内容本发明的目的在于提供一种有机电场发光装置的制造方法，其中，形成发光层而使发光像素部不受掩模部件弯曲的影响，使整个发光区具有很高的精细度。
为了解决上述问题，本发明具有以下构成。即，A.一种有机电场发光装置的发光层蒸镀时使用的蒸镀掩模，其特征在于该掩模具有掩模部件，该掩模部件包括用来形成发光像素使用的发光层的开口(以下，称作有效开口)和在由上述有效开口群的外缘划分的区域(以下，称作有效开口区)的周围形成发光像素时不使用的开口(以下，称作虚拟开口)。
B.一种制造具有2色以上的发光像素的有机电场发光装置的方法，其包含下述工序至少对1色像素，使上述A项记载的或改进其后的蒸镀掩模与被蒸镀部件接触或配置在附近，通过该掩模蒸镀发光性有机化合物，由此形成发光层。
C.一种有机电场发光装置，在第1电极和第2电极之间夹持有包含由有机化合物形成的发光层的薄膜层的2色以上的发光像素按规定的间距排列在衬底上，其特征在于上述发光层具有条状图案，而且发光像素在一个方向上按各色交替的图案排列，在与其正交的方向上按同一色排列，而且在排列有上述像素的区域(以下，称作发光区)之外，形成有1个以上的、虽然由和上述发光层形成用的有机化合物相同的有机化合物形成但不作为发光像素提供的图案。
按照本发明，可以得到一种显示质量高的有机电场发光装置，其能够在整个区域形成高精细的发光层的图案。
图1是表示一例像素集合的平面图。
图2是说明有机电场发光装置的一例结构的、将部分构成切除后的概略立体图。
图3是表示一例蒸镀掩模的概略图，(a)是平面图，(b)是剖面图。
图4是表示一例蒸镀掩模的概略立体图，(a)是一例未引入增强线的蒸镀掩模，(b)是一例引入了增强线的蒸镀掩模，(c)是另一例引入了增强线的蒸镀掩模。
图5是说明掩模蒸镀法的示意图。
图6是贴合型蒸镀掩模(单面蒸镀掩模)及其蒸镀图案的示意图，(a)说明蒸镀掩模的构成，(b)说明由此构成的蒸镀图案。
图7是贴合型蒸镀掩模(4面蒸镀掩模)及其蒸镀图案的示意图，(a)说明蒸镀掩模的构成，(b)说明由此构成的蒸镀图案。
图8是表示一例具有虚拟开口部的蒸镀掩模的平面图。
图9是表示虚拟开口配置在有效开口区的周围以使得开口区(包含有效开口和虚拟开口)的最外周部不具有10mm以上的直线部分的一例蒸镀掩模的平面图。
图10是表示另一例具有虚拟开口部的蒸镀掩模的平面图。
图11是框架上加棂条的蒸镀掩模(有棂条和蒸镀掩模的接合)及其蒸镀图案的示意图，(a)说明蒸镀掩模的构成，(b)说明由此构成的蒸镀图案。
图12是框架上加棂条的蒸镀掩模(没有棂条和蒸镀掩模的接合)及其蒸镀图案的示意图，(a)说明蒸镀掩模的构成，(b)说明由此构成的蒸镀图案。
具体实施例方式
本发明的有机电场发光装置若是2色以上的发光像素按规定的间距排列的有机电场发光装置，则既可以是被动矩阵型又可以是主动矩阵型，对显示形式没有限制。特别将在红、绿、蓝区域内分别具有发光峰值波长的发光像素存在的发光装置称作全色显示器，通常，红色区域的光的峰值波长为560～700nm，绿色区域为500～560nm，蓝色区域为420～500nm的范围。
称之为发光像素的范围是指通过通电而发光的部分。即，是从厚度方向看去相对配置的第1电极和第2电极同时存在的部分，进而，在第1电极上形成有绝缘层时是由此限定的范围。在被动矩阵型显示器中，第1电极和第2电极呈条状形成，交叉的部分作为发光像素使用，所以发光像素大多是矩形。在主动矩阵型显示器中，有时在发光像素附近形成开关装置，这时，发光像素的形状不是矩形，大多是部分切除后的矩形。但是，在本发明中，发光像素的形状不限于此，例如可以是圆形，也可以通过控制绝缘层的形状等使其变成任意的形状。
本发明的有机电场发光装置利用掩模蒸镀法形成发光层。掩模蒸镀法像图5所示那样，是使蒸镀掩模与被蒸镀物接触，或者配置在其附近，以对发光性有机化合物进行构图的方法，将具有所要的图案的开口的蒸镀掩模配置在衬底的蒸镀源一侧进行蒸镀。为了得到高精度的蒸镀图案，重要的是使高平坦度的蒸镀掩模与衬底密接在一起，使用对掩模部件加张力的技术或采用利用已配置在衬底背面的磁铁将蒸镀掩模密接在衬底上的方法等。
其次，说明本发明的制造方法中使用的发光层用的蒸镀掩模。因对发光层图案的精度要求高，故对本发明使用的蒸镀掩模也必然要求高精细度。作为掩模部件的制造方法，可以举出蚀刻法或机械研磨、喷砂法、烧结法、激光加工法、使用感光性树脂等方法，但是大多使用微细图案加工精度高的蚀刻法或电铸模法。作为掩模部件的厚度优选为100μm以下。
本发明的制造方法中使用的蒸镀掩模的掩模部件的特征是具有用来构成发光像素的有效开口和在由上述有效开口群的外缘划分的有效开口区的周围形成发光像素时不使用的虚拟开口(图8)。此外，根据本发明的制造方法的有机电场发光装置的一种形态中，在发光区域的周缘部形成由和上述发光层中使用的有机化合物同样的有机化合物形成的不发光的图案。通过使用具有该掩模部件的蒸镀掩模，由掩模部件内的应力差等引起的弯曲影响不到存在于虚拟开口的内侧的有效开口区，所以，有效开口区能够以高精度地与被蒸镀部件密接在一起，形成高精细的发光层的图案。
再有，若使用别的语言来表达，则有效开口区是与存在于最外侧的有效开口相接且由包含它的最短长度的闭合曲线划分的区域。
进而，作为能充分得到本发明的效果的最佳方法，将虚拟开口配置在有效开口区的周围，以使开口区(包括有效开口和虚拟开口)的最外周部没有10mm以上的直线部分(参照图9)。由此，可以使局部弯曲有效地分散。
对虚拟开口的个数、形状和大小没有特别限定。个数只要是1个以上即可，但是，最好是有效开口区的上下左右各1个以上，若各3个以上则更加好。形状可以是矩形，也可以是圆形。此外，大小可以比有效开口大，也可以比它小。该虚拟开口的形成虽然可以作为独立的形状来加工，但是，因掩模部件做起来容易些，故最好按照与有效开口的图案相同的排列方式进行设置，假如有效开口的规定间距是在纵向排列m个、在横向排列n个的间距，则最好总的开口在纵向排列m+1个以上和/或横向排列n+1个以上，即，将m×n个开口之外的部分作为虚拟开口使用。
在本发明中，可以使用多个掩模部件，只要其中的一个掩模部件是具有上述虚拟开口的掩模部件即可。当使用多个掩模部件时，各掩模部件可以分开也可以相互接触。
掩模部件因处理简便故通常在加张力之后才固定到框架上，有时也直接将掩模部件作为蒸镀掩模使用。当使用框架时，对其形状没有特别的限制，可以考虑各种各样的形态。
下面，根据
具体的例子。如图6所示，通过将以所要的发光像素的图案已在用来固定到框架上的边缘部之外的部分(以下，将该部分称作蒸镀掩模有效利用区)的几乎整个面上开口的掩模部件(上部掩模部件)和具有比发光区大的开口的掩模部件(下部掩模部件)重合在一起，在上部掩模部件上形成没有被下部掩模部件掩蔽的有效开口和已被下部掩模部件掩蔽的虚拟开口，可以得到本发明的蒸镀掩模。这时，利用下部掩模部件部分或完全地将虚拟开口的一部分或全部覆盖。在该构成中，不一定非得将2块掩模部件粘贴在一起，也可以仅仅是重叠在一起，而且可以相互不接触。此外，若使用这些方法，因上部掩模部件在整个面上均匀地分布有开口部，故难以产生面内应力差或变形等，可以提高对框架的粘贴精度，进而提高蒸镀的构图精度。再有，发光层的蒸镀通过在被蒸镀部件一侧设置上部掩模一侧，最好使上部掩模与被蒸镀部件相接来进行。
这里，下部掩模部件其开口的一个边缘最好位于由上部掩模部件的虚拟开口包围的区域的外侧，而且以距有效开口区的外缘500μm的距离包围的区域的内侧。通过这样的构成，虚拟开口的图案没有被形成，或者仅存在于有效开口区的外侧的一部分中(若是有机电场发光装置，该图案最好在距发光区域的外缘500μm以内的区域内形成)，在后面的加工中不会产生尘埃、或不会引起布线等的粘结不良，具有很好的后加工性。此外，可以减轻或消除因下部掩模部件的厚度的原因而产生的阴影。
再有，由虚拟开口包围的区域若用别的语言表达则是与和有效开口区相邻的虚拟开口区相接且由不包含它的最短长度的闭合线划分的区域(不过，当在有效开口区的角部不存在虚拟开口时，假定距该角部最近的虚拟开口存在于该角部且与有效开口区保持相同的距离)。
此外，若使用这些方法，则像图7、图11那样，容易制作与多面用相对应的蒸镀掩模。进而，像图12那样，当将掩模部件和框架组合时，掩模部件可以不一定固定在框架的棂条部分。
在图6、图7的例子中，也可以在将两个掩模部件重叠后再固定到框架上，但是，为了进行更高精度的构图，最好将与衬底相对的形成了微细的图案的上部掩模部件固定在框架的上面，将规定蒸镀区的下部掩模部件固定在框架的内侧等，由此可以不对上部掩模部件作用不必要的力。
再有，当利用框架部分或完全地将虚拟开口的一部分或全部覆盖时，最好按照和上述利用下部掩模部件将虚拟开口覆盖时同样的思路进行设计。
为了得到良好的图案精度，作为掩模部件，最好使用由有效开口和虚拟开口对蒸镀掩模有效利用区的90％以上的区域、最好是95％以上的区域进行开口的部件。此外，有效开口的平均面积(有效开口的总面积/有效开口的个数)和虚拟开口的平均面积(虚拟开口的总面积/虚拟开口的个数)之比(以下称作开口率)最好在50～200％的范围内，若是80～125％则更好。通过在蒸镀掩模有效利用区的尽可能宽的范围内设置开口，并且使开口率接近100％，由此，容易计算对掩模部件加张力时的伸缩，提高形状的保持性和对框架的固定精度，进而提高构图的精度。
在图6、图7中例示的蒸镀掩模的情况下，虚拟开口的一部分被别的掩模部件(下部掩模部件)覆盖而隐藏起来。由于下部掩模部件只对发光区域进行限定，所以就无需像素等级的位置精度，这是很有利的。即，即使虚拟开口有一部分被覆盖隐藏、有一部分没有被隐藏，该虚拟开口的图案也构不成发光像素，所以不存在问题。
下面，示出有机电场发光装置的制造方法的具体例子，但本发明不限于此。
使用光刻法在形成了氧化锡铟(ITO)等透明电极膜的透明衬底上构图形成隔开一定的间隔配置的多个条状第1电极。
本发明的有机电场发光装置也可以具有形成为将第1电极的一部分覆盖的绝缘层。作为绝缘层的材料，可以使用各种无机类和有机类材料，作为无机类材料，有以氧化硅为代表的氧化锰、氧化钒、氧化钛、氧化铬等氧化物材料、硅、砷化镓等半导体材料、玻璃材料、陶瓷材料等，作为有机类材料，有聚乙烯类、聚酰亚胺类、聚苯乙烯类、酚醛类、硅类等聚合物材料等。绝缘层的形成可以使用现有的各种形成方法。
本发明的有机电场发光装置的发光像素中，包含由有机化合物形成的发光层的薄膜层夹在第1电极和第2电极之间。作为该薄膜层的构成，只要是包含发光层，就没有特别的限制，例如，可以是1)空穴输送层/发光层、2)空穴输送层/发光层/电子输送层、3)发光层/电子输送层、4)将在上述构成中各层的一部分或全部所使用的材料在一层中混合的方式中的任意一种。
它们之中，至少发光层是需要构图的。在全色显示器的情况下，使用与在红(R)、绿(G)、蓝(B)3色区域中具有发光峰值波长的3个发光颜色相对应的发光材料依次形成3种发光层。在本发明中，发光层形成条状图案，但这里所说的条状除了将成条状排列的各要素作为连续的直线形成之外，还包含断续图案排列在一条直线上的形态。这种断续图案可以得到位置精度高或密接性好的精细图案。这时，发光层的图案的间距最好排列成和像素的间距一样，或者是其整数倍。
在上述薄膜层形成之后，形成第2电极。在被动矩阵方式中，构图出多个条状的第2电极，其在薄膜层上与第1电极交叉配置，并隔开一定的间隔配置。另一方面，在主动矩阵方式中，大多在整个发光区形成第2电极。在第2电极中，要求其具有能有效地注入电子的阴极的功能，所以，考虑电极的稳定性而大多使用金属材料。
构图出第2电极之后进行密封，并连接驱动电路而得到有机电场发光装置。再有，将第1电极作为不透明的电极，将第2电极作为透明电极，还可以从像素上面取出光。此外，也可以将第1电极作为阴极，将第2电极作为阳极。
进而，在1块衬底上进行n份(n是2以上的整数)加工以将该衬底切成n个衬底，若采用这样的工序，可以提高生产效率，因此从批量生产的制造成本方面考虑，这是可取的。
本发明的有机电场发光装置因可以构图出高精细的发光层，所以能够使以各包含一个各颜色发光像素的组为一个单位的像素集合的间距做到纵横均为500μm以下，更好的情况是做到400μm以下。
实施例下面，通过实施例和比较例来说明本发明，但本发明不受这些例子的限制。
实施例1利用溅射法在厚度为1.1mm的无碱玻璃的表面形成厚度为130nm的ITO(铟锡氧化物)透明电极膜，将这样形成的玻璃衬底切成120×100mm大小。在ITO衬底上涂敷光致抗蚀剂，利用通常的光刻法中的曝光、显影来构图。蚀刻并除去ITO的不需要部分之后，通过除去光致抗蚀剂，将ITO膜构图成长90mm、宽80μm的条形状。以100μm的间距配置816根该条状的第1电极。
其次，利用旋涂法将正型光致抗蚀剂(东京应化工业(株)制，OFPR-800)涂敷在已形成第1电极的衬底上，使其厚度为3μm。经光掩模在该涂敷膜上进行图案曝光，并显影来进行光致抗蚀剂的构图，在显影之后以180℃进行固化。由此，除去绝缘层的不需要部分，在条状的第1电极上，按照纵向以300μm的间距200个、横向以100μm的间距816个，形成纵235μm、横70μm的绝缘层开口部。绝缘层的边缘部分的截面为正锥形状。已形成绝缘层的衬底在80℃、10Pa的减压环境下放置20分钟，进行脱水处理。
包含发光层的薄膜层采用电阻丝加热方式的真空蒸镀法形成。再有，蒸镀时的真空度为2×10-4Pa以下，蒸镀中使衬底相对蒸镀源旋转。首先，在发光区整个面上蒸镀15nm的酞菁铜和60nm的双(N-乙基咔唑)，形成空穴输送层。
作为发光层用的蒸镀掩模，使用具有排列有开口部的开口区的蒸镀掩模。掩模部件的外形是120×84mm，厚度为25μm，具有在横方向按300μm的间距排列了278个纵61.77mm、横100μm的开口部的开口区。在各开口部按300μm的间距设置205根宽30μm的增强线。即，由增强线划分的开口部的个数纵向是206个，其中，有效开口部是200个，由增强线划分的一个开口部的尺寸是纵270μm、横100μm。掩模部件固定在外形相等的宽度为4mm的不锈钢制的框架上。
将发光层用的蒸镀掩模配置在衬底的前方，使两者密接，在衬底的后方配置铁氧体类板磁铁(日立金属社制，YBM-1B)。这时，配置绝缘层开口部，使其与蒸镀掩模的有效开口部重叠，而且，调整位置，使发光区的上下左右各有3个虚拟开口部。蒸镀掩模与膜厚厚的绝缘层接触，不和之前所形成的空穴输送层接触，所以能够防止掩模划伤。
在该状态下，蒸镀21nm掺杂了0.3％重量的1，3，5，7，8-五甲基-4，4-二氟化-4-硼-3a，4a-二氮杂-对称引达省(PM546)的8-羟基喹啉-铝络合物(Alq3)，构图出绿色发光层。
其次，使蒸镀掩模向右错开1个间距，蒸镀15nm掺杂了1％重量的4-(二氰亚甲基)-2-甲基-6-(久咯呢定基苯乙烯基)吡喃(DCJT)的Alq3，构图出红色发光层。
进而，使蒸镀掩模向左错开2个间距，蒸镀20nm的4，4’-双(2，2’-二苯基乙烯基)二苯(DPVBi)，构图出蓝色发光层。绿色、红色和蓝色各发光层对每3根条状的第1电极进行配置，将第1电极的露出部分完全覆盖。进而，像素的构成中未使用的发光层用有机化合物的区域同时在上下配置各3个，左右配置各9个。
其次，对发光区整个面蒸镀35nm的DPVBi和10nm的Alq3。然后，使薄膜层暴露在锂蒸汽下，进行掺杂(膜厚换算量0.5nm)。
作为用于第2电极的构图，使用具有在与掩模部件的衬底相接的面和增强线之间存在间隙的结构的蒸镀掩模。掩模部件的外形是120×84mm，厚度为100μm，以300μm的间距配置200个长100mm、宽250μm的条状开口部。在掩模部件的上面形成宽40μm、厚35μm、相对两边的间隔为200μm的正六边形结构的网格状的增强线。间隙的高度和掩模部件的厚度相等，为100μm。掩模部件固定在外形相同的宽4mm的不锈钢制的框架上。
第2电极采用电阻丝加热方式的真空蒸镀法形成。再有，蒸镀时的真空度是3×10-4Pa以下，蒸镀中使衬底相对2个蒸镀源旋转。和发光层的构图一样，将第2电极用的蒸镀掩模配置在衬底的前方，使两者密接，在衬底的后方配置磁铁。这时，配置绝缘层开口部，使其与蒸镀掩模的有效开口部重叠。在该状态下，蒸镀200nm厚的铝，构图出第2电极。第2电极与第1电极正交配置，构图成条状。
从蒸镀机中取出本衬底，使其在旋转泵的减压环境下保持20分钟，然后转移到露点为-90℃以下的氩气环境中。在该低湿环境下，通过使用硬化性环氧树脂将衬底和密封用玻璃板贴合来进行密封。
这样一来，在816根宽80μm、间距为100μm的ITO条状第1电极上形成构图后的绿色发光层、红色发光层和蓝色发光层，与第1电极正交，配置200根宽250μm、间距为300μm的条状第2电极，制作成被动矩阵型彩色有机电场发光装置。因红、绿、蓝各1个、即共3个发光像素形成1个像素集合，故本发光装置按300μm的间距具有272×200个像素集合。
当按线顺序(line sequential)驱动本有机电场发光装置时，可以得到良好的显示特性。进而，当用显微镜观察发光像素时，可以确认相邻像素之间没有混色等现象，能够在发光区整个面上形成良好的发光层图案。
实施例2除了发光层用蒸镀掩模的有效开口部是纵向200个，横向272个、且像图10那样按400μm的间距在有效开口区的周围3mm处排列直径为200μm的圆形虚拟开口部之外，和实施例1一样制作了有机电场发光装置。
当按线顺序驱动本有机电场发光装置时，可以得到良好的显示特性。进而，当用显微镜观察发光像素时，可以确认相邻像素之间没有混色等现象，能够在发光区整个面上形成良好的发光层图案。
实施例3利用溅射法在厚度为1.1mm的无碱玻璃的表面形成厚度为130nm的ITO透明电极膜，将这样形成的玻璃衬底切成120×100mm大小。在ITO衬底上涂敷光致抗蚀剂，利用通常的光刻法的曝光、显影来构图。蚀刻并除去ITO的不需要部分之后，通过除去光致抗蚀剂，将ITO膜构图成长90mm、宽160μm的条形状。以200μm的间距配置408根该条状的第1电极。
其次，利用旋涂法将正型光致抗蚀剂(东京应化工业(株)制，OFPR-800)涂敷在已形成第1电极的衬底上，使其厚度为3μm。经光掩模在该涂敷膜上进行图案曝光，并显影来进行光致抗蚀剂的构图，在显影之后以180℃进行固化。由此，除去绝缘层的不需要部分，在条状的第1电极上，按照纵向以600μm的间距100个、横向以200μm的间距408个，形成纵470μm、横140μm的绝缘层开口部。绝缘层的边缘部分的截面为正锥形状。已形成绝缘层的衬底在80℃、10Pa的减压环境下放置20分钟，进行脱水处理。
包含发光层的薄膜层采用电阻丝加热方式的真空蒸镀法形成。再有，蒸镀时的真空度为2×10-4Pa以下，蒸镀中使衬底相对蒸镀源旋转。首先，在发光区整个面上蒸镀15nm的酞菁铜和60nm的双(N-乙基咔唑)，形成空穴输送层。
作为用于发光层的构图，使用具有排列有开口部的开口区的蒸镀掩模。掩模部件的外形是120×84mm，厚度为25μm，具有在横方向按600μm的间距排列了142个纵63.54mm、横200μm的开口部的开口区。在各开口部按600μm的间距设置105根宽60μm的增强线。即，由增强线划分的开口部的个数纵向是106个，其中，有效开口部是100个，由增强线划分的一个开口部的尺寸是纵540μm、横200μm。掩模部件固定在外形相等的宽度为4mm的不锈钢制的框架上。
将发光层用的蒸镀掩模配置在衬底的前方，使两者密接，在衬底的后方配置铁氧体类板磁铁(日立金属社制，YBM-1B)。这时，配置绝缘层开口部，使其与蒸镀掩模的有效开口部重叠，而且，调整位置，使发光区的上下左右各有3个虚拟开口部。蒸镀掩模与膜厚厚的绝缘层接触，不和之前所形成的空穴输送层接触，所以能够防止掩模划伤。
在该状态下，蒸镀21nm掺杂了0.3％重量的1，3，5，7，8-五甲基-4，4-二氟化-4-硼-3a，4a-二氮杂-对称引达省(PM546)的8-羟基喹啉-铝络合物(Alq3)，构图出绿色发光层。
其次，使蒸镀掩模向右错开1个间距，蒸镀15nm掺杂了1％重量的4-(二氰亚甲基)-2-甲基-6-(久咯呢定基苯乙烯基)吡喃(DCJT)的Alq3，构图出红色发光层。
进而，使蒸镀掩模向左错开2个间距，蒸镀20nm的4，4’-双(2，2’-二苯基乙烯基)二苯(DPVBi)，构图出蓝色发光层。绿色、红色和蓝色各发光层对每3根条状的第1电极进行配置，将第1电极的露出部分完全覆盖。进而，像素的构成中未使用的发光层用有机化合物的区域同时在上下配置各3个，左右配置各9个。
其次，对发光区整个面蒸镀35nm的DPVBi和10nm的Alq3。然后，使薄膜层暴露在锂蒸汽下，进行掺杂(膜厚换算量0.5nm)。
作为用于第2电极的构图，使用具有在与掩模部件的衬底相接的面和增强线之间存在间隙的结构的蒸镀掩模。掩模部件的外形是120×84mm，厚度为100μm，以600μm的间距配置100个长100mm、宽500μm的条状开口部。在掩模部件的上面形成宽40μm、厚35μm、相对两边的间隔为200μm的正六边形结构的网格状的增强线。间隙的高度和掩模部件的厚度相等，为100μm。掩模部件固定在外形相同的宽4mm的不锈钢制的框架上。
第2电极采用电阻丝加热方式的真空蒸镀法形成。再有，蒸镀时的真空度是3×10-4Pa以下，蒸镀中使衬底相对2个蒸镀源旋转。和发光层的构图一样，将第2电极用的蒸镀掩模配置在衬底的前方，使两者密接，在衬底的后方配置磁铁。这时，配置绝缘层开口部，使其与蒸镀掩模的开口部重叠。在该状态下，蒸镀200nm厚的铝，构图出第2电极。第2电极与第1电极正交配置，构图成条状。
从蒸镀机中取出本衬底，使其在旋转泵的减压环境下保持20分钟，然后转移到露点为-90℃以下的氩气环境中。在该低湿环境下，通过使用硬化性环氧树脂将衬底和密封用玻璃板贴合来进行密封。
这样一来，在408根宽160μm、间距为200μm的条状第1电极上形成构图后的绿色发光层、红色发光层和蓝色发光层，与第1电极正交，配置100根宽500μm、间距为600μm的条状第2电极，制作成被动矩阵型彩色有机电场发光装置。因红、绿、蓝各1个、即共3个发光像素形成1个像素集合，故本发光装置按600μm的间距具有136×100个像素集合。
当按线顺序驱动本有机电场发光装置时，可以得到良好的显示特性。进而，当用显微镜观察发光像素时，可以确认在发光区的外周部分发光像素的边缘部分模糊的事实。这是因为衬底和蒸镀掩模的密接被破坏，但是，没有混色现象。
实施例4利用溅射法在外形500×400mm、厚度为0.7mm的无碱玻璃的表面形成厚度为130nm的ITO透明电极膜。在ITO衬底上涂敷光致抗蚀剂，利用通常的光刻法中的曝光、显影来构图。蚀刻并除去ITO的不需要部分之后，通过除去光致抗蚀剂，将ITO膜构图成长90mm、宽80μm的条形状。形成对角线长度为4英寸的16面发光区，该发光区以100μm的间距配置816根该条状的第1电极，通过将玻璃分割成200×214mm大小的4个部分，制作出4面的ITO衬底。
其次，利用旋涂法将正型光致抗蚀剂(东京应化工业(株)制，OFPR-800)涂敷在已形成第1电极的衬底上，使其厚度为2μm。然后，以120℃使其暂时硬化，经光掩模进行图案曝光。进而，进行显影，进行光致抗蚀剂的构图，在显影后，在230℃的温度下进行固化。由此，除去绝缘层的不需要部分，在条状的第1电极上，按照纵向以300μm的间距200个、横向以100μm的间距816个，形成纵235μm、横70μm的绝缘层开口部。绝缘层的边缘部分的截面为正锥形状。已形成绝缘层的衬底在80℃、10Pa的减压环境下放置20分钟，进行脱水处理。
包含发光层的薄膜层采用电阻丝加热方式的真空蒸镀法形成。再有，蒸镀时的真空度为2×10-4Pa以下，蒸镀中使衬底相对蒸镀源旋转。首先，在各发光区整个面上蒸镀15nm的酞菁铜和60nm的双(N-乙基咔唑)，形成空穴输送层。
作为发光层用的蒸镀掩模，使用具有4个排列有开口部的开口区的蒸镀掩模。掩模部件的外形是200×214mm，厚度为25μm，具有在横方向按300μm的间距排列了278个纵61.77mm、横100μm的开口部的4个开口区，并配置在之前所制作的4面ITO衬底的与ITO图案对应的位置上。在各开口部按300μm的间距设置205根宽30μm的增强线。即，由增强线划分的1个开口区的开口部的个数纵向是206个，其中，有效开口部是200个，由增强线划分的一个开口部的尺寸是纵270μm、横100μm。掩模部件固定在具有163×201mm的开口的超级殷钢制的框架上，蒸镀掩模有效利用区变成163×201mm。
将发光层用的蒸镀掩模配置在衬底的前方，使两者密接，在衬底的后方配置铁氧体类板磁铁(日立金属社制，YBM-1B)。这时，配置绝缘层开口部，使其与蒸镀掩模的有效开口部重叠，而且，调整位置，使各发光区的上下左右各有3个虚拟开口部。蒸镀掩模与膜厚厚的绝缘层接触，不和之前所形成的空穴输送层接触，所以能够防止掩模划伤。
在该状态下，蒸镀21nm掺杂了0.3％重量的1，3，5，7，8-五甲基-4，4-二氟化-4-硼-3a，4a-二氮杂-对称引达省(PM546)的8-羟基喹啉-铝络合物(Alq3)，构图出绿色发光层。
其次，使蒸镀掩模向右错开1个间距，蒸镀15nm掺杂了1％重量的4-(二氰亚甲基)-2-甲基-6-(久咯呢定基苯乙烯基)吡喃(DCJT)的Alq3，构图出红色发光层。
进而，使蒸镀掩模向左错开2个间距，蒸镀20nm的4，4’-双(2，2’-二苯基乙烯基)二苯(DPVBi)，构图出蓝色发光层。绿色、红色和蓝色各发光层对每3根条状的第1电极进行配置，将第1电极的露出部分完全覆盖。进而，像素的构成中未使用的发光层用有机化合物的区域同时在上下配置各3个，左右配置各9个。
其次，对各发光区整个面蒸镀35nm的DPVBi和10nm的Alq3。然后，使薄膜层暴露在锂蒸汽下，进行掺杂(膜厚换算量0.5nm)。
作为用于第2电极的构图，使用具有在与掩模部件的衬底相接的面和增强线之间存在间隙的结构的蒸镀掩模。蒸镀掩模的外形是200×214mm，厚度为100μm，将4个以300μm的间距配置了200个长100mm、宽250μm的条状开口部的区域配置在与ITO衬底对应的位置上。在掩模部件的上面形成宽40μm、厚35μm、相对两边的间隔为200μm的正六边形结构的网格状的增强线。间隙的高度和掩模部件的厚度相等，为100μm。掩模部件固定在具有163×201mm的开口的超级殷钢制的框架上，蒸镀掩模有效利用区变成163×201mm。
第2电极采用电阻丝加热方式的真空蒸镀法形成。再有，蒸镀时的真空度是3×10-4Pa以下，蒸镀中使衬底相对2个蒸镀源旋转。和发光层的构图一样，将第2电极用的蒸镀掩模配置在衬底的前方，使两者密接，在衬底的后方配置磁铁。这时，配置绝缘层开口部，使其与蒸镀掩模的有效开口部重叠。在该状态下，蒸镀300nm厚的铝，构图出第2电极。第2电极与第1电极正交配置，构图成条状。
从蒸镀机中取出本衬底，使其在旋转泵的减压环境下保持20分钟，然后转移到露点为-90℃以下的氩气环境中。在该低湿环境下，通过使用硬化性环氧树脂将衬底和密封用玻璃板贴合来进行密封。
这样一来，4面搭载了在816根宽80μm、间距为100μm的ITO条状第1电极上形成构图后的绿色发光层、红色发光层和蓝色发光层，与第1电极正交，配置200根宽250μm、间距为300μm的条状第2电极的有机电场发光装置。将其连同玻璃衬底和密封用玻璃板一起分割成4个部分，得到对角线长度为4英寸的被动矩阵型彩色有机电场发光装置。因红、绿、蓝各1个、即3个发光像素形成1个像素集合，故本发光装置按300μm的间距具有272×200个像素集合。
当按线顺序驱动本有机电场发光装置时，可以得到良好的显示特性。进而，当用显微镜观察发光像素时，可以确认相邻像素之间没有混色等现象，能够在发光区整个面上形成良好的发光层图案。发光层的构图精度在±10μm以内。
实施例5将按纵横300μm的间距在蒸镀掩模有效利用区整个面(90％以上)排列了纵270μm、横100μm的开口部的外形为200×214mm的掩模部件固定在和实施例4同样的框架上面。进而，将设有4处比发光区稍大的开口的外形为162×200mm的掩模部件配置在上述蒸镀掩模的蒸镀源一侧的正下方，并固定在框架的内侧。两掩模部件相互之间不连接。这样来准备如图7所示那样的发光层用的蒸镀掩模。除此之外，和实施例1一样制作出有机电场发光装置。
当接线顺序驱动本有机电场发光装置时，可以得到良好的显示特性。进而，当用显微镜观察发光像素时，可以确认相邻像素之间没有混色等现象，能够在发光区整个面上形成良好的发光层图案。此外，像素的构成中未使用的发光层用有机化合物的区域上下配置各1个，左右配置各3个，其中一部分是中途半端的形状。发光层的构图精度在±7μm以内。通过在蒸镀掩模有效利用区整个面排列开口部，掩模的弯曲减小，故进一步提高了构图的精度。
实施例6作为发光层用的蒸镀掩模，使用按纵横300μm的间距在蒸镀掩模有效利用区整个面(90％以上)排列了纵270μm、横100μm的开口部的外形为200×214mm的掩模部件，并粘贴在增加有十字棂条的超级殷钢制的框架上面。这时，棂条部分也与蒸镀掩模粘接在一起。这样来准备如图11所示那样的发光层用的蒸镀掩模。除此之外，和实施例4一样制作出有机电场发光装置。通过使框架增加十字棂条，4面形成比发光区稍大的由该蒸镀掩模形成的发光层图案。
当按线顺序驱动本有机电场发光装置时，可以得到良好的显示特性。进而，当用显微镜观察发光像素时，可以确认相邻像素之间没有混色等现象，能够在发光区整个面上形成良好的发光层图案。此外，像素的构成中未使用的发光层用有机化合物的区域上下配置各1个，左右配置各3个，其中一部分是中途半端的形状。发光层的构图精度在±5μm以内。通过增加棂条来减小框架的变形，所以进一步提高了构图的精度。
比较实施例1除了发光层用的蒸镀掩模的开口部是纵向200个、横向272个之外，和实施例1一样制作了有机电场发光装置。即，制作了发光层用的蒸镀掩模上没有虚拟开口部，第1电极和第2电极重叠的发光区和发光层用的蒸镀掩模的有效开口区一致的被动矩阵型彩色有机电场发光装置。
当按线顺序驱动本有机电场发光装置时，发现在发光区的外周部有相邻像素之间的混色。这是因为掩模部件的掩模区和开口区的边界部分产生的弯曲破坏了衬底和蒸镀掩模之间的密接性。
工业上利用的可能性本发明可适用于作为要求高清晰的平板显示器的一种的有机电场发光装置的生产。
权利要求
1.一种用于有机电场发光装置的发光层蒸镀的蒸镀掩模，其特征在于该掩模具有掩模部件，该掩模部件包括用来形成发光像素使用的发光层的开口(以下，称作有效开口)和在由该有效开口群的外缘划分的区域(以下，称作有效开口区)的周围形成发光像素时不使用的开口(以下，称作虚拟开口)。
2.权利要求1记载的蒸镀掩模，其特征在于虚拟开口的一部分或全部被别的掩模部件和/或保持掩模部件的框架部分地或完全地覆盖而隐藏。
3.权利要求2记载的蒸镀掩模，其特征在于上述别的掩模部件或框架，其1个开口的边缘位于由具有上述虚拟开口的掩模部件的虚拟开口包围的区域的外侧，而且位于以距有效开口区的外缘500μm的距离包围的区域的内侧。
4.权利要求1～3任意一项记载的蒸镀掩模，其特征在于具有上述虚拟开口的掩模部件固定在框架上，并且通过有效开口和虚拟开口使除了与框架固定所使用的部分之外的部分(蒸镀掩模有效利用区)的90％以上的区域成为开口，有效开口的平均面积和虚拟开口的平均面积的比率(开口率)是50～200％。
5.一种制造具有2色以上的发光像素的有机电场发光装置的方法，其包含下述工序至少对1色像素，使权利要求1～4中任意一项记载的蒸镀掩模与被蒸镀部件接触或配置在附近，通过该掩模蒸镀发光性有机化合物，由此形成发光层。
6.一种有机电场发光装置，在第1电极和第2电极之间夹持有包含由有机化合物形成的发光层的薄膜层的、2色以上的发光像素按规定的间距排列在衬底上，其特征在于上述发光层具有条状图案，而且发光像素在一个方向上按各色交替的图案排列，在与其正交的方向上按同一色排列，而且在排列有上述发光像素的区域(以下，称作发光区)之外，形成有1个以上的、虽然由和上述发光层形成用的有机化合物相同的有机化合物形成但不作为发光像素提供的图案。
7.权利要求6记载的有机电场发光装置，其特征在于上述不作为发光像素提供的图案在距发光区的外缘500μm以内形成。
8.权利要求6或7记载的有机电场发光装置，其特征在于发光区内的发光层的图案的间距相对于某一方向为和上述发光像素的间距相同或为整数倍。
9.权利要求6或7记载的有机电场发光装置，其特征在于以各包含一个各颜色发光像素的组为1个单位的像素集合的间距纵横均为500μm以下。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种高精细的有机电场发光装置，并且提供一种能构图出高精细的发光层的有机电场发光装置的制造方法，此外，还提供一种该构图中使用的蒸镀掩模。为了能够达到上述目的，使用蒸镀掩模进行发光层的蒸镀，该蒸镀掩模的特征是具有掩模部件，该掩模部件包括发光层蒸镀时用来形成发光像素使用的发光层的开口(有效开口)和在由该有效开口群的外缘划分的区域(有效开口区)的周围形成发光像素时不使用的开口(虚拟开口)。
文档编号H05B33/14GK101015234SQ200480043948
公开日2007年8月8日 申请日期2004年9月8日 优先权日2004年9月8日
发明者新井猛, 藤森茂雄, 池田武史 申请人:东丽株式会社