JP2006309994A - 転写用基板および転写方法ならびに表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】転写用基板であるドナー要素に成膜した転写層を無駄なく利用すること。
【解決手段】本発明は、支持基板２１に発光層２３が成膜されて成る転写用基板（ドナー要素２０）において、支持基板２１には、転写対象となる素子作成用基板との位置合わせを行うアライメントマークＭ１〜Ｍ３が、異なる合わせ関係に対応して複数設けられている。このドナー要素２０を用いて転写を行うには、複数のアライメントマークＭ１〜Ｍ３のうち一つを用いて素子作成用基板との位置合わせを行って転写した後、別の素子作成用基板に対して別のアライメントマークを用いた位置合わせを行って転写を行う。これを繰り返すことで、ドナー要素２０に成膜した発光層２３を無駄なく利用できるようになる。
【選択図】図１

Description

本発明は、支持基板に成膜された発光材料を熱源の照射によって昇華して素子作成用基板に転写するための転写用基板および転写方法ならびに表示装置の製造方法に関し、より詳しくは、有機発光材料を用いた表示装置の製造を行う際に、発光材料をレーザ光によって熱転写するドナー要素となる転写用基板およびこれを用いた転写方法ならびに表示装置の製造方法に関する。

有機材料のエレクトロルミネッセンス（Electro luminescence：以下ＥＬと記す）を利用した有機ＥＬ素子は、下部電極と上部電極との間に、有機正孔輸送層や有機発光層を積層させてなる有機層を設けてなり、低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子として注目されている。

有機ＥＬ素子を用いたフルカラー有機ＥＬ表示装置では、各発光性有機材料を微細なパターンとして電極上へ選択的に形成することが重要な要素の一つとなっている。

フルカラー有機ＥＬ表示装置を製造するためには、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に発光する各発光素子を基板上に配列させるため、各色の発光素子における発光層、および発光層を含む機能層をそれぞれに形成しなければならない。このような発光素子の製造においては、低分子系有機ＥＬ素子の場合、金属マスクを用いた蒸着や塗布が提案されている。

しかしながら、この手法では、発光素子領域の微細化にともなう金属シートの微細化加工、および金属シートの撓みや延びによって、発光素子領域への正確な蒸着成膜が困難であることや、金属シートと正孔輸送層との接触による素子部破壊が生じ、製造歩留まりが低下する原因となる。このため、表示装置の製造方法に関し、十分とは言えず、金属シートに開口部を設けたシャドウマスク法を採用することは、好ましくない。

一方、高分子系有機ＥＬの場合には、インクジェットを用いたパターン形成が提案されている。このインクジェットを行う場合にはそのパターニング精度の限界から、発光素子および発光素子間の微細化や大型化が困難であり、さらに高精細な表示が可能な表示装置の実現を妨げる要因となっている。

そこで、有機ＥＬ表示装置の新たなパターン形成方法として、エネルギー源（熱源）を用いた転写法が提案されている。すなわち、熱転写を用いた方法が、特許文献１〜３に開示されている。

特表ＷＯ２００３／０１０８２５号公報 特開平０９−１６７６８４号公報 特開２００２−２１６９５７号公報

しかしながら、ドナー要素の基体としてフィルムを使用する場合、基体は高耐熱性、熱源としてレーザを使用する場合は高透過率である必要があり、そのような材料は一般的に高価であり、製造コスト増大の要因となる。また、ドナー要素の基体としてガラス基板等を使用する場合は、使用済みドナー要素を再生洗浄にコストを要する。しかも、使用済みのドナー要素には、刈幅間に転写残りの材料が残存し、材料の使用効率が悪いという問題が生じている。

本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、支持基板に少なくとも発光層を含む転写層が成膜されて成る転写用基板において、支持基板には、転写対象となる素子作成用基板との位置合わせを行うマークが、異なる合わせ関係に対応して複数設けられているものである。

ここで、一つもしくは一組のマークは、転写用基板と素子作成用基板との間で一つの合わせ関係を構成するために用いられる。このマークが複数もしくは複数組みあることで、転写用基板と素子作成用基板との間で複数の合わせ関係を構成できることになる。

また、支持基板に設けられる複数のマークとしては、一定のピッチで設けられていたり、素子作成用基板に形成する画素のピッチに合わせて設けられていたり、素子作成用基板に１回で転写する発光材料の幅に合わせたピッチで設けられている。

これにより、複数のマークを各々選択して用いることによってマーク毎に転写用基板と素子作成用基板との間で異なる合わせ関係を構成でき、同じ転写用基板であっても画素のピッチ単位や転写幅の単位で転写対象となる発光材料の領域を使用して、無駄なく発光材料を転写できるようになる。

また、本発明は、支持基板に少なくとも発光層を含む転写層が成膜されて成る転写用基板と被転写基板とを対向配置して、転写用基板に熱源から熱を与えることによって転写層を被転写基板に熱転写する転写方法において、転写用基板と第１の被転写基板とを第１の合わせ関係で位置合わせした状態で熱源から熱を与え、転写用基板から第１の被転写基板に向けて転写層を転写する第１の転写工程と、第１の転写工程で用いた転写用基板と第２の被転写基板とを第１の合わせ関係とは異なる第２の合わせ関係で位置合わせし、熱源から熱を与えて転写用基板から第２の被転写基板に向けて転写層を転写する第２の転写工程とを有する転写方法である。

このうち、転写層として発光材料を用いることで転写用基板を構成し、被転写基板として素子作成用基板を適用することで、表示装置の製造方法を実現できる。また、熱源としては主としてレーザ光を出射するレーザ光源が用いられるが、ヒートバーやサーマルヘッドなど、発光材料の昇華のための熱を与えられるものであれば適用可能である。なお、光源から与えられる熱は、選択的な熱転写を行う観点から異方性を有するレーザ光が好ましい。

このような本発明では、第１の転写工程で第１の被転写基板に転写層を転写した後、第２の転写工程では同じ転写用基板を用いて第２の被転写基板に転写層の転写を行う。この際、第１の転写工程で行った第１の合わせ関係とは異なる第２の合わせ関係で転写用基板と第２の被転写基板とを位置合わせするため、同じ転写用基板を用いた場合でも異なる領域の転写材料を第２の被転写基板に転写することができる。

例えば、転写用基板の領域をＮ個（Ｎは２以上の整数）に分割した場合、第１の転写工程ではＮ個に分割したうちの第１の領域に熱源から熱を与えて転写層を第１の被転写基板に転写し、第２の転写工程ではＮ個に分割したうちの第２の領域に熱源から熱を与えて転写層を第２の被転写基板に転写するため、Ｎ回の転写工程によって１つの転写用基板に成膜された全ての転写層をＮ個の被転写基板に転写することができるようになる。

また、本発明は、第１の転写工程および第２の転写工程において開口を備えた遮光マスクを用い、この遮蔽マスク側から転写用基板の全面に向けて熱源からの熱を与えることにより、遮蔽マスクの開口に対応した転写用基板から転写層を転写する方法でもある。

これにより、熱源からの熱を転写用基板の全面に向けて与えることができ、熱を与える位置に特別な精度を必要としなくても遮蔽マスクの開口部分に対応した転写用基板の位置に正確に熱を与えることができ、転写用基板の転写層を選択的に転写できるようになる。

したがって、本発明によれば、転写用基板において転写層が成膜された領域内で２度以上の転写を行うことができ、転写層を無駄なく使用することが可能となる。これにより、材料使用効率の向上およびドナー作製コスト削減ならびに再生コストの削減を図ることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。本実施形態では、主として有機ＥＬ表示装置のような発光材料を用いた表示装置を製造するにあたり、発光材料を熱転写するための転写用基板（ドナー要素）を効率良く使用できる点に特徴がある。なお、以下の説明では、主として画素パターンがＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３種の領域によって構成される場合を例とする。

図１は、本実施形態で使用する被転写基板を説明する模式平面図、図２は、被転写基板の部分拡大図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。第１電極をＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）とするガラス基板１１上に、１度目のフォトリソグラフィプロセスを経て、ポリイミドの絶縁層１２を作製し、図１に示すように、例えば３００μｍ／ｐｉｘｅｌのピッチを有する短冊形の画素パターンＳを形成する。

次に、２度目のフォトリソグラフィプロセスを経て、前記絶縁層１２上に均一な高さのポリイミドの突起部１３を形成する。このときの絶縁層１２の厚みは１μｍ、突起部１３の高さは２μｍで、絶縁層１２の交点部分に形成する。このような被転写基板１０を複数枚作製しておく。この被転写基板１０は、後に説明するドナー要素との位置合わせに使用されるアライメントマークＡＭを有する。アライメントマークＡＭは、ガラス基板１１の縁部分における略中央に設けられた一対の十字状パターンから構成される。また、ガラス基板１１の隅部には、熱源であるレーザ転写装置（後述）との位置合わせを行う際の基準となる十字状の基準マークＰも設けられている。

この被転写基板１０上に先ず、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）用の全ての画素に対して、正孔注入層として、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ〔4,4,4 -tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine〕を２５ｎｍの膜厚で蒸着させる。次に、正孔輸送層として、α−ＮＰＤ[4,4-bis(N-1-naphthyl-N-phenylamino)biphenyl]を３０ｎｍの膜厚で蒸着する。

図３は、本実施形態で使用する発光層転写用のドナー要素を説明する模式図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図ある。ここでは、ガラス製の支持基板２１上に、光熱変換層（光吸収層）２２としてＣｒを２００ｎｍスパッタリング法により成膜し、その上に発光層２３を２５ｎｍ成膜する。本実施形態においては、図１に示すように、被転写基板１０上にマトリクス状に配置された複数の表示画素Ｒ，Ｇ，Ｂを発光してカラー表示を行うため、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の各発光層２３には、発光機能を備える有機化合物として異なる材料を用いる。

つまり、図３に示すドナー要素２０は１枚の被転写基板に対し、少なくとも３枚以上用いることとなる。したがって、３枚のドナー要素２０のうち１枚にはＲ（赤）、他の１枚にはＧ（緑）、さらに他の１枚にはＢ（青）の発光層２３を各々成膜しておく。このドナー要素には、１ｐｉｘｅｌ分の距離、すなわち３００μｍの間隔で被転写基板と合わせたときのＲＧＢ方向に整列した３組のアライメントマークＭ１〜Ｍ３を設けておく。３組のアライメントマークＭ１〜Ｍ３は、支持基板２１の縁部分における略中央部で、発光層２３が成膜されていない部分に形成される。３組のアライメントマークＭ１〜Ｍ３は、一定のピッチで設けられている。図３に示す例では同一直線上に配置されている。

また、３組のアライメントマークＭ１〜Ｍ３のピッチは、被転写基板１０に形成された画素パターンＳのピッチと同一であったり、１回で転写する発光層２３の刈幅に合わせたピッチになっている。３組のアライメントマークＭ１〜Ｍ３を用いた被転写基板１０との位置合わせについては後述する。

ドナー要素２０に形成する赤色に対応した発光層２３は、例えば、赤色発光材料，正孔輸送性材料，電子輸送性材料および両電荷輸送性材料のうち少なくとも１種を含んでいる。赤色発光材料は、蛍光性のものでも燐光性のものでもよい。本実施の形態では、赤色発光層４ｃ-２-Ｒは、本事例においては、厚みが３０ｎｍ程度であり、ＡＤＮに２，６≡ビス［（４’≡メトキシジフェニルアミノ）スチリル］≡１，５≡ジシアノナフタレン（ＢＳＮ）を３０重量％混合したものにより構成されている。

また、緑色に対応した発光層２３は、例えば、緑色発光材料，正孔輸送性材料，電子輸送性材料および両電荷輸送性材料のうち少なくとも１種を含んでいる。緑色発光材料は、蛍光性のものでも燐光性のものでもよい。本実施の形態では、緑色発光層は、本事例では、厚みが３０ｎｍ程度であり、ＡＤＮにクマリン６を５重量％混合したものにより構成されている。

また、青色に対応した発光層２３は、例えば、青色発光材料，正孔輸送性材料，電子輸送性材料および両電荷輸送性材料のうち少なくとも１種を含んでいる。青色発光材料は、蛍光性のものでも燐光性のものでもよい。本実施の形態では、青色発光層４２Ｂは、例えば、厚みが３０ｎｍ程度であり、ＡＤＮに４，４’≡ビス［２≡｛４≡（Ｎ，Ｎ≡ジフェニルアミノ）フェニル｝ビニル］ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）を２．５重量％混合したものにより構成されている。

次に、前記被転写基板１０上にドナー要素２０を対向配置し、３つのアライメントマークＭ１〜Ｍ３のうち一組（例えば、Ｍ１）を使用して位置合わせを行った状態で基板間を減圧し密着させる。このとき、ドナー要素２０に成膜した発光層２３と被転写基板１０の絶縁層１２とは、突起部１３の高さ分離れているため直接接触せず、後に２度目以降に使用される発光層２３の部分はダメージを受けない。

次いで、ドナー要素２０の支持基板２１側から、熱源として例えば８００ｎｍの赤外レーザを照射し、光吸収層２２に吸収させ、その熱を利用して、Ｒに対応した発光層２３を、被転写基板１０上に選択的に転写する（第１の転写工程）。この時の刈幅は例えば１００μｍである。熱源はレーザに限定されず、ヒートバー、サーマルヘッドなどでも可能である。

次に、上記第１の転写工程で使用したドナー要素２０と、新たな別の被転写基板１０とを対向配置し、減圧密着させる。なお、このとき対向配置で行うドナー要素２０と被転写基板１０との位置合わせには、先に使用したアライメントマークとは別の組のアライメントマーク（例えば、Ｍ２）を使用する。

そして、先と同様に、Ｒに対応した発光層２３を、被転写基板１０上に選択的に転写する（第２の転写工程）。このときの刈幅は例えば１００μｍである。

次に、上記第１、第２の転写工程で使用したドナー要素２０と、新たな別の被転写基板１０とを対向配置し、減圧密着させる。なお、このとき対向配置で行うドナー要素２０と被転写基板１０との位置合わせには、第１の転写工程および第２の転写工程で使用したアライメントマークとは別の組のアライメントマーク（例えば、Ｍ３）を使用する。

そして、先と同様に、Ｒに対応した発光層２３を、被転写基板１０上に選択的に転写する。このときの刈幅は例えば１００μｍである。

以上の工程により、ドナー要素２０に成膜されていたＲの発光材料は、１００μｍの刈幅で、１００μｍずつシフトして３度転写を行ったことにより、刈幅間の材料が転写残り無く全て効率よく３枚の被転写基板に転写されることになる。

図４は、１枚のドナー要素２０を用いた転写の様子を説明する模式断面図である。先ず、図４（ａ）に示すように、ドナー要素２０を第１の被転写基板１０−１に対向配置して位置決めを行う。この際の位置決めは、被転写基板１０−１に設けられたアライメントマークＡＭ（図１参照）と、ドナー要素２０に設けられたアライメントマークＭ１（図３参照）とを用いて行う。これにより、第１の合わせ関係が構成される。

位置決めを行った状態でドナー要素２０と被転写基板１０−１とを重ね合わせるが、この際、突起部１３がスペーサとなって発光層２３と被転写基板１０−１との直接の接触を避けることができる。位置決めを行った後は、被転写基板１０−１におけるＲの画素パターンＳに対応したドナー要素２０の発光層２３の部分にレーザ光を照射して、その部分の発光層２３を画素パターンＳに熱転写する。

ここで、Ｒに対応した画素パターンＳは２つおき繰り返されているため、発光層２３もこの繰り返しに合わせて転写され、その間は発光層２３が残った状態となる。残っている発光層２３は、スペーサとなる突起部１３によって被転写基板１０−１とは直接接触しないため、次の転写でも利用できることになる。

次に、図４（ｂ）に示すように、別の被転写基板１０−２と先の転写で用いたドナー要素２０とを対向配置して位置決めを行う。この際の位置決めは、被転写基板１０−２に設けられたアライメントマークＡＭ（図１参照）と、ドナー要素２０に設けられたアライメントマークＭ２（図３参照）とを用いて行う。アライメントマークＭ１〜Ｍ３のピッチは転写の刈幅に合わせて設けられていることから、この位置決めでは先の転写に対して刈幅分だけシフトした合わせ関係となっている。これにより、第２の合わせ関係が構成される。

位置決めを行った後は、被転写基板１０−２におけるＲの画素パターンＳに対応したドナー要素２０の発光層２３の部分にレーザ光を照射して、その部分の発光層２３を画素パターンＳに熱転写する。ここまで２回の転写を行ったドナー要素２０には、もう１回分の刈幅に対応した発光層２３が残った状態となっている。

次いで、図４（ｃ）に示すように、さらに別の被転写基板１０−３と先の２回の転写で用いたドナー要素２０とを対向配置して位置決めを行う。この際の位置決めは、被転写基板１０−３に設けられたアライメントマークＡＭ（図１参照）と、ドナー要素２０に設けられたアライメントマークＭ３（図３参照）とを用いて行う。これにより、第３の合わせ関係が構成される。

この位置決めでは先の転写に対してさらにもう１つの刈幅分だけシフトした合わせ関係となっている。位置決めを行った後は、被転写基板１０−３におけるＲの画素パターンＳに対応したドナー要素２０の発光層２３の部分にレーザ光を照射して、その部分の発光層２３を画素パターンＳに熱転写する。このように３回の転写によってドナー要素２０に設けられた発光層２３は３枚の被転写基板１０−１〜１０−３に全て転写されることになる。

上記のようなＲに対応したドナー要素２０で行った転写工程を、ＢおよびＧに対応したドナー要素２０でも同様に行う。ＲＧＢの各発光層２３を転写した後は、表示エリアの全面にベタ付けにする状態で、電子輸送層を成膜する。電子輸送層は、厚みが２０ｎｍ程度であり、８≡ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ3）により構成する。

続いて、電子注入層として、ＬｉＦを真空蒸着法により約０．３ｎｍ（蒸着速度〜０．０１ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で形成し、次いで、上部電極としてＭｇＡｇを真空蒸着法により１０ｎｍの膜厚で形成した。以上の陰極は、共通の上部共通電極を形成する。

また、この上部共通電極は、アノード電極またはカソード電極として用いられるもので、この表示装置が上面発光型である場合には透明、または半透明に形成され、一方この表示装置が透過型である場合には高反射性材料で構成される。この際、下地に対して影響を及ぼすことのない程度に、成膜粒子のエネルギーが小さい成膜方法、例えば蒸着法やＣＶＤ(chemical vapor deposition)法によって上部共通電極の形成を行うこととする。また、望ましくは、有機層を大気に暴露することなく、有機層の形成と同一の装置内において連続して上部共通電極の形成を行うことで、大気中の水分による有機層の劣化を防止する。

ここでは、表示装置が上面発光型であり、下部電極をアノード電極として用いるため、上部共通電極はカソード電極として用いられることになる。この場合、上部共通電極は、有機層に対して電子を効率的に注入できるように、仕事関数の小さい材料で半透明に形成され、特に蒸着法のような成膜粒子のエネルギーが小さい成膜方法によって形成できる金属薄膜として形成することが好ましい。

また、表示装置が透過型であり、上部共通電極をカソード電極として用いる場合には、仕事関数が小さくかつ反射率の高い導電性材料で上部共通電極を構成する。さらに表示装置が透過型であり、上部共通電極をアノード電極として用いる場合には、反射率の高い導電性材料で上部共通電極を構成する。

以上の後、金属薄膜からなる半透明な上部共通電極上に、絶縁性または導電性の保護膜を設ける。この際、下地に対して影響を及ぼすことのない程度に、成膜粒子のエネルギーが小さい成膜方法で、例えば蒸着法やＣＶＤ(chemical vapor deposition)法によって保護膜の形成を行うこととする。また、保護膜の形成は、上部共通電極を大気に暴露することなく、上部共通電極の形成と同一の装置内において連続して行うこととする。これによって、大気中の水分や酸素による有機層の劣化を防止する。

また、この保護膜は、有機層への水分の到達防止を目的とし、透過水性,吸水性の低い材料を用いて十分な膜厚で形成されることとする。さらに、表示装置が上面発光型である場合には、この保護膜は有機層で発生した光を透過する材料からなり、例えば８０％程度の透過率が確保されていることとする。

そして、特にここでは、保護膜を絶縁性材料によって形成する、つまり、金属薄膜からなる単層構造の上部共通電極上に、絶縁性の保護膜を直接形成する。

このような保護膜として、無機アモルファス性の絶縁性材料、例えばアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）,アモルファス炭化シリコン（α−ＳｉＣ）,アモルファス窒化シリコン（α−Ｓｉ_1-xＮ_x）さらにはアモルファスカーボン（α−Ｃ）等を好適に用いることができる。このような無機アモルファス性の絶縁性材料は、グレインを構成しないため透水性が低く、良好な保護膜となる。

例えば、アモルファス窒化シリコンからなる保護膜を形成する場合には、ＣＶＤ法によって２〜３μｍの膜厚に形成されることとする。ただし、この際、有機層の劣化による輝度の低下を防止するため成膜温度を常温に設定し、さらに、保護膜の剥がれを防止するために膜のストレスを最小になる条件で成膜することが望ましい。

なお、保護膜を導電性材料で構成する場合には、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）のような透明導電性材料が用いられる。以上のようにして保護膜を形成した後、必要に応じて保護膜上に紫外線硬化樹脂を介してガラス基板を固着し、表示装置を完成させる。

図５、図６は、製造装置と対応させた転写工程を説明する模式断面図である。図中左側が受け渡し室、右側が真空チャンバを表している。先ず、図５（ａ）に示すように、窒素（Ｎ₂）雰囲気にある受け渡し室からドナー要素２０と被転写基板１０とを真空チャンバに送る。次に、図５（ｂ）に示すように、ドナー要素２０と被転写基板１０とを先に説明したアライメントマークによる合わせ関係で位置合わせし、真空チャンバ内を真空引きする。

その後、図５（ｃ）に示すように位置合わせした状態でドナー要素２０と被転写基板１０とを重ね合わせる。重ね合わせは内部チャンバの保持具によって行われ、保持具によって重ね合わせることで内部チャンバの内側が外部と隔離される。この状態で内部チャンバ内のみ真空を保ったまま真空チャンバを大気圧に戻すと、内部チャンバとの圧力差によってドナー要素２０と被転写基板１０との均一な重ね合わせが行われる。

次いで、図５（ｄ）に示すように、真空チャンバの外側からドナー要素２０の所定領域に向けてレーザ光を照射する。図７は、レーザ転写装置を説明する模式断面図である。レーザ転写装置３０は、Ｘ，Ｙ方向に移動するＸＹスキャナ３１にアライメントカメラ３２とレーザ光源３３とが配置されたもので、真空チャンバの外側から真空チャンバに設けられた窓を介してドナー要素２０にレーザ光を走査しながら当てることができる。

真空チャンバ内でドナー要素２０と被転写基板１０とが重ね合わされた状態で、先ず、アライメントカメラ３２によって被転写基板１０に設けられた基準マークＰ（図１参照）を取り込み、レーザ光源３３と被転写基板１０およびドナー要素２０との位置合わせを行う。その後、予め設定された刈幅に対応してレーザ光源３３からレーザ光を出射し、ＸＹスキャナ３１によってレーザ光源３３を移動させる。これにより、レーザ光を刈幅で走査することができ、レーザ光が照射された領域の発光層２３が被転写基板１０に熱転写される。

次に、図６（ａ）に示すように、真空チャンバ内を真空引きして内部チャンバとの圧力差をなくした状態で、図６（ｂ）に示すように、内部チャンバの保持具を外す。そして、図６（ｃ）に示すように、ドナー要素２０および被転写基板１０を真空チャンバから受け渡し室へ戻す。このような一連の転写動作を行うことで、被転写基板１０にドナー要素２０から発光層２３を熱転写できることになる。

図８は、本実施形態に係る表示装置の製造方法を実現する製造ラインについて説明する模式図である。この製造ラインは、投入された被転写基板を自動的に搬送し、搬送しながら各種有効層や電極層を順次連続的に成膜していく装置である。

先ず、被転写基板を投入口Ｇ１から投入すると、被転写基板は正孔注入層および正孔輸送層の全面成膜のチャンバＣ１へ送られる。成膜は、チャンバＣ１内で被転写基板を搬送させながら、被転写基板の下側に配置され搬送方向と垂直な方向に延設するライン状蒸着源より材料を上向きに蒸着していくことで行われる。これにより、搬送される被転写基板の下面全面に材料が成膜される。

最初のチャンバＣ１では、正孔注入層および正孔輸送層を成膜することから、２つの層の成膜に対応した２つのライン状蒸着源が搬送方向上手側、下手側の順に配置されている。したがって、被転写基板がチャンバＣ１内を搬送していく間に２つのライン状蒸着源から順に材料が飛散していき、チャンバＣ１を通過する際には被転写基板の下面側に正孔注入層と正孔輸送層とが順に全面成膜される。成膜が終了した被転写基板はバッファＢ１に蓄積される。

次のチャンバＣ２はＲＧＢの各発光層を転写する部分である。チャンバＣ２はＲＧＢ３色に対応した各発光層を連続的に転写できるよう同一空間内で処理できる構成となっている。また、チャンバＣ２にはドナー要素を投入するためのチャンバＣ２’が隣接しており、このチャンバＣ２’からＲＧＢ各色に対応したドナー要素がチャンバＣ２へ送られることになる。チャンバＣ２’では、ドナー要素を構成する支持基板が投入口Ｇ２からＲＧＢ各色に対応して並列に投入される。そして、支持基板を搬送しながら支持基板の下方に配置されたライン状蒸着源から各色に対応した発光層が各々全面成膜される。チャンバＣ２’からチャンバＣ２へドナー要素が送られる際には、チャンバＣ２’’でドナー要素の表裏が反転され、発光層が上になった状態でチャンバＣ２へ送り込まれる。

チャンバＣ２内には、バッファＢ１から送られてくる被転写基板とドナー要素との位置合わせを行う機構が設けられており、図５（ａ）〜（ｃ）に示すような流れで被転写基板とドナー要素との位置合わせが行われる。ここでの位置合わせにおいて、１枚のドナー要素で３枚の被転写基板へ発光層を転写するため、１枚目の被転写基板から２枚目、３枚目にかけて図３に示す３組のアライメントマークＭ１〜Ｍ３を順に用いた位置合わせが行われることになる。

この製造ラインでは、被転写基板の下面に順次成膜される構成のため、ドナー要素を被転写基板の下側に配置するとともに、ドナー要素の発光層が成膜された面を被転写基板の下面に向けて対向配置させる。位置合わせした後は、ドナー要素の支持基板側すなわち下側からに配置されたレーザ転写装置の位置決めを行い、レーザ光を照射して画素パターン部分に対応する色の発光層を転写する。

１色の発光層の転写が終了すると、隣りのレーザ転写装置へ送られ、次の色の発光層の転写が行われる。また、同様にして３色目の発光層の転写も行われる。このような転写によってＲＧＢの発光層が対応する画素パターン部分に転写されることになる。なお、３色より多い発光層を用いる場合は各色に対応したドナー要素およびレーザ転写装置を用意して、先と同様に連続的に転写すればよい。発光層が成膜された後は、バッファＢ２に蓄積される。

バッファＢ２の隣りには電子輸送層を全面成膜するためのチャンバＣ３が設けられている。先に説明したチャンバＣ１と同様に、チャンバＣ３には電子輸送層を構成する材料を蒸着するためのライン状蒸着源が配置されており、搬送される被転写基板の下面に向けてライン状蒸着源から材料が飛散していき、被転写基板に電子輸送層が全面成膜されることになる。チャンバＣ３の後ろにはバッファＢ３が設けられており、成膜後の被転写基板が蓄積される。

バッファＢ３の次に設けられたチャンバＣ４はコンタクトホールを形成するためのレーザ除去を行う部分である。このチャンバＣ４では、成膜した有機層のうち例えば補助配線と上部共通電極との導通を得るためのコンタクトホールを形成する部分にレーザ光を照射して、この部分の有機層を除去する処理を行う。コンタクトホール形成後の被転写基板はバッファＢ４に蓄積される。

バッファＢ４の次に設けられたチャンバＣ５はカソード全面成膜を行う部分である。このチャンバＣ５もチャンバＣ１、Ｃ３と同様にライン状蒸着源が配置されており、搬送される被転写基板の下面に向けてライン状蒸着源からカソードの材料が飛散しておき、被転写基板にカソードが全面成膜される。以上の流れによってカソードまで形成された被転写基板は、ラインから大気空間に出されても既にカソードで覆われていることから各種有機膜が大気に触れることはない。また、本実施形態では、ドナー要素に成膜された発光層を全て使用できるため、使用済みのドナー要素を再生に回す必要がなくなり、例えば発光層を１００％使用した場合には支持基板の洗浄を行う必要もなくなる。また、発光層を無駄なく使用できるため、ラインにおけるドナー要素の交換頻度を少なくでき、生産性の向上を図ることができる。

上記説明したドナー要素においてはＲＧＢ各画素パターンが一方向に順次並ぶものに対応したものであるが、本発明はどのような画素パターンの並びであっても対応可能である。図９は他の画素配列の場合を説明する模式図である。この配列はＲＧＢの各画素パターンが６角形であり、ＲＧＢがデルタ状に配列されたものである。このようなデルタ配列であっても本実施形態に係る転写用基板（ドナー要素）は対応可能である。

すなわち、デルタ配列の場合には、３色の画素パターンの配列に合わせてアライメントマークＭ１〜Ｍ３を図中例（１）〜（３）のいずれかに合わせて配列する。図中例（１）は、横一列に並ぶ３つの画素パターンに対応した直線上に、画素ピッチに合わせてアライメントマークＭ１〜Ｍ３を配置している。

また、図中例（２）は、斜め方向に並ぶ３つの画素パターンに対応した斜めの直線上に、画素ピッチに合わせてアライメントマークＭ１〜Ｍ３を配置している。さらに、図中例（３）は、デルタ状に配置される３つの画素パターンに合わせて、三角形の頂点となるようアライメントマークＭ１〜Ｍ３を配置する。この三角形の頂点のピッチは隣接する画素パターンのピッチと同じである。

このように、画素パターンの配列に合わせ、隣接する画素パターンのピッチでアライメントマークＭ１〜Ｍ３を配置すれば、どのような画素レイアウトであっても適用可能である。また、３色より多い場合、例えば４色では上記の条件に合わせて、４つのアライメントマークを配置すれば、１枚のドナー要素で４枚の被転写基板に同じ色の発光層を転写できることになる。つまり、Ｎ色（Ｎは２以上の整数）の画素パターンで配列を構成する場合、ドナー要素２０にはＮ個のアライメントマークを画素パターンの同じ色の配列に合わせて配置することによって、１枚のドナー要素でＮ枚の被転写基板に同じ色の発光層を全て転写できることになる。

また、本発明は、図４に示す転写方法のほか、図１０に示すような転写方法であっても実現可能である。すなわち、図１０に示す転写方法では、開口部を備えた遮蔽マスクを用意し、この遮蔽マスクを介したレーザ光照射を行うものである。すなわち、先ず、図１０（ａ）に示すように、ドナー要素２０を第１の被転写基板１０−１に対向配置して位置決めを行う。この際の位置決めは、被転写基板１０−１に設けられたアライメントマークＡＭ（図１参照）と、ドナー要素２０に設けられたアライメントマークＭ１（図３参照）とを用いて行う。

位置決めを行った状態でドナー要素２０と被転写基板１０−１とを重ね合わせるが、この際、突起部１３がスペーサとなって発光層２３と被転写基板１０−１との直接の接触を避けることができる。さらに、ドナー要素２０の上に遮蔽マスクＭを配置し、遮蔽マスクＭの開口部Ｏと転写部分とが対応するよう位置合わせを行う。これにより、第１の合わせ関係が構成される。

位置決めを行った後は、遮蔽マスクＭ側からドナー要素２０の基板全面に向けてレーザ光を照射する。遮蔽マスクＭの開口部Ｏ以外ではレーザ光が遮蔽され、開口部Ｏを介してレーザ光がドナー要素２０に照射される。これにより、被転写基板１０−１におけるＲの画素パターンＳに対応したドナー要素２０の発光層２３の部分にのみレーザ光が照射され、その部分の発光層２３が画素パターンＳに熱転写される。

ここで、Ｒに対応した画素パターンＳは２つおき繰り返されているため、発光層２３もこの繰り返しに合わせて転写され、その間は発光層２３が残った状態となる。残っている発光層２３は、スペーサとなる突起部１３によって被転写基板１０−１とは直接接触しないため、次の転写でも利用できることになる。

次に、図１０（ｂ）に示すように、別の被転写基板１０−２と先の転写で用いたドナー要素２０とを対向配置して位置決めを行う。この際の位置決めは、被転写基板１０−２に設けられたアライメントマークＡＭ（図１参照）と、ドナー要素２０に設けられたアライメントマークＭ２（図３参照）とを用いて行う。アライメントマークＭ１〜Ｍ３のピッチは転写の刈幅に合わせて設けられていることから、この位置決めでは先の転写に対して刈幅分だけシフトした合わせ関係となっている。また、ドナー要素２０の上に遮蔽マスクＭを配置し、遮蔽マスクＭの開口部Ｏと転写部分とが対応するよう位置合わせを行う。これにより、第２の合わせ関係が構成される。

位置決めを行った後は、遮蔽マスクＭ側からドナー要素２０の基板全面に向けてレーザ光を照射する。遮蔽マスクＭの開口部Ｏ以外ではレーザ光が遮蔽され、開口部Ｏを介してレーザ光がドナー要素２０に照射される。これにより、被転写基板１０−２におけるＲの画素パターンＳに対応したドナー要素２０の発光層２３の部分にのみレーザ光が照射され、その部分の発光層２３が画素パターンＳに熱転写される。ここまで２回の転写を行ったドナー要素２０には、もう１回分の刈幅に対応した発光層２３が残った状態となっている。

次いで、図１０（ｃ）に示すように、さらに別の被転写基板１０−３と先の２回の転写で用いたドナー要素２０とを対向配置して位置決めを行う。この際の位置決めは、被転写基板１０−３に設けられたアライメントマークＡＭ（図１参照）と、ドナー要素２０に設けられたアライメントマークＭ３（図３参照）とを用いて行う。また、ドナー要素２０の上に遮蔽マスクＭを配置し、遮蔽マスクＭの開口部Ｏと転写部分とが対応するよう位置合わせを行う。これにより、第３の合わせ関係が構成される。

この位置決めでは先の転写に対してさらにもう１つの刈幅分だけシフトした合わせ関係となっている。位置決めを行った後は、遮蔽マスクＭ側からドナー要素２０の基板全面に向けてレーザ光を照射する。遮蔽マスクＭの開口部Ｏ以外ではレーザ光が遮蔽され、開口部Ｏを介してレーザ光がドナー要素２０に照射される。これにより、被転写基板１０−３におけるＲの画素パターンＳに対応したドナー要素２０の発光層２３の部分にのみレーザ光が照射され、その部分の発光層２３が画素パターンＳに熱転写される。このように３回の転写によってドナー要素２０に設けられた発光層２３は３枚の被転写基板１０−１〜１０−３に全て転写されることになる。

特に、遮蔽マスクＭを用いた転写では、レーザヘッドとドナー要素２０との正確な位置合わせが不要となり、基板全面に対するレーザ光照射を行っても開口部Ｏの位置に対応したドナー要素２０に正確に熱を与えることができ、ドナー要素２０の発光層２３を選択的に転写できるようになる。

なお、上記各実施形態の説明では、ドナー要素２０に成膜された発光層２３を転写する例を用いたが、発光層２３以外であっても本発明は適用可能である。例えば、少なくとも発光層２３を含む転写層や、発光材料以外の材料から成る転写層であっても熱転写できるものであれば本発明を適用することができる。

本実施形態で使用する被転写基板を説明する模式平面図である。 被転写基板の部分拡大図である。 本実施形態で使用する発光層転写用のドナー要素を説明する模式図である。 １枚のドナー要素２０を用いた転写の様子を説明する模式断面図である。 製造装置と対応させた転写工程を説明する模式断面図（その１）である。 製造装置と対応させた転写工程を説明する模式断面図（その２）である。 レーザ転写装置を説明する模式断面図である。 本実施形態に係る表示装置の製造方法を実現する製造ラインについて説明する模式図である。 他の画素配列の場合を説明する模式図である。 遮蔽マスクを用いた転写の様子を説明する模式断面図である。

符号の説明

１０…被転写基板、１１…ガラス基板、１２…絶縁層、１３…突起部、２０…ドナー要素、２１…支持基板、２２…光熱変換層、２３…発光層、ＡＭ…アライメントマーク、Ｍ１〜Ｍ３…アライメントマーク、Ｏ…開口部、Ｐ…基準マーク、Ｓ…画素パターン、Ｍ…遮蔽マスク

Claims (20)

1. 支持基板に少なくとも発光層を含む転写層が成膜されて成る転写用基板において、
   前記支持基板には、転写対象となる素子作成用基板との位置合わせを行うマークが、異なる合わせ関係に対応して複数設けられている
   ことを特徴とする転写用基板。
2. 前記複数設けられているマークは、一定のピッチで設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の転写用基板。
3. 前記複数設けられているマークは、前記素子作成用基板に形成する画素のピッチに合わせて設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の転写用基板。
4. 前記複数設けられているマークは、前記素子作成用基板に１回で転写する前記発光材料の幅に合わせたピッチで設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の転写用基板。
5. 前記複数設けられているマークは、同一直線上に配置されている
   ことを特徴とする請求項１記載の転写用基板。
6. 前記マークが３つ設けられている場合、各マークは正三角形の頂点の位置に配置されている
   ことを特徴とする請求項１記載の転写用基板。
7. 支持基板に少なくとも発光層を含む転写層が成膜されて成る転写用基板と被転写基板とを対向配置して、前記転写用基板に熱源から熱を与えることによって前記転写層を前記被転写基板に熱転写する転写方法において、
   前記転写用基板と第１の被転写基板とを第１の合わせ関係で位置合わせした状態で前記熱源から熱を与え、前記転写用基板から前記第１の被転写基板に向けて前記転写層を転写する第１の転写工程と、
   前記第１の転写工程で用いた転写用基板と第２の被転写基板とを前記第１の合わせ関係とは異なる第２の合わせ関係で位置合わせし、前記熱源から熱を与えて前記転写用基板から前記第２の被転写基板に向けて前記転写層を転写する第２の転写工程と
   を有することを特徴とする転写方法。
8. 前記転写用基板の領域をＮ個（Ｎは２以上の整数）に分割し、
   前記第１の転写工程では前記Ｎ個に分割したうちの第１の領域に前記熱源から熱を与えて前記転写層を前記第１の被転写基板に転写し、
   前記第２の転写工程では前記Ｎ個に分割したうちの第２の領域に前記熱源から熱を与えて前記転写層を前記第２の被転写基板に転写し、
   Ｎ回の転写工程によって１つの前記転写用基板に成膜された全ての前記転写層をＮ個の被転写基板に転写する
   ことを特徴とする請求項７記載の転写方法。
9. 前記第１の合わせ関係と前記第２の合わせ関係とは、前記被転写基板に形成する部材のピッチだけずれている
   ことを特徴とする請求項７記載の転写方法。
10. 前記第１の合わせ関係と前記第２の合わせ関係とは、前記被転写基板に１回で転写する前記転写材料の幅に合わせたピッチだけずれている
    ことを特徴とする請求項７記載の転写方法。
11. 前記被転写基板における前記転写用基板の分割された領域と対応する位置に、前記転写用基板と前記被転写基板とを対向配置した際の隙間を形成するスペーサが設けられている
    ことを特徴とする請求項８記載の転写方法。
12. 支持基板に少なくとも発光層を含む転写層が成膜されて成る転写用基板と素子作成用基板とを対向配置して、前記転写用基板に熱源から熱を与えることによって前記転写層を前記素子作成用基板に熱転写する表示装置の製造方法において、
    前記転写用基板と第１の素子作成用基板とを第１の合わせ関係で位置合わせした状態で前記熱源から熱を与え、前記転写用基板から前記第１の素子作成用基板に向けて前記転写層を転写する第１の転写工程と、
    前記第１の転写工程で用いた転写用基板と第２の素子作成用基板とを前記第１の合わせ関係とは異なる第２の合わせ関係で位置合わせし、前記熱源から熱を与えて前記料写用基板から前記第２の素子作成用基板に向けて前記転写層を転写する第２の転写工程と
    を有することを特徴とする表示装置の製造方法。
13. 前記転写用基板の領域をＮ個（Ｎは２以上の整数）に分割し、
    前記第１の転写工程では前記Ｎ個に分割したうちの第１の領域に前記熱源から熱を与えて前記転写層を前記第１の素子作成用基板に転写し、
    前記第２の転写工程では前記Ｎ個に分割したうちの第２の領域に前記熱源から熱を与えて前記転写層を前記第２の素子作成用基板に転写し、
    Ｎ回の転写工程によって１つの前記転写用基板に成膜された全ての前記転写層をＮ個の素子作成用基板に転写する
    ことを特徴とする請求項１２記載の表示装置の製造方法。
14. 前記第１の合わせ関係と前記第２の合わせ関係とは、前記素子作成用基板に形成する画素のピッチだけずれている
    ことを特徴とする請求項１２記載の表示装置の製造方法。
15. 前記第１の合わせ関係と前記第２の合わせ関係とは、前記素子作成用基板に１回で転写する前記転写層の幅に合わせたピッチだけずれている
    ことを特徴とする請求項１２記載の表示装置の製造方法。
16. 前記素子作成用基板における前記転写用基板の分割された領域と対応する位置に、前記転写用基板と前記素子作成用基板とを対向配置した際の隙間を形成するスペーサが設けられている
    ことを特徴とする請求項１３記載の表示装置の製造方法。
17. 支持基板に少なくとも発光層を含む転写層が成膜されて成る転写用基板と被転写基板とを対向配置して、前記転写用基板に熱源から熱を与えることによって前記転写層を前記被転写基板に熱転写する転写方法において、
    前記熱源からの熱を遮蔽する遮蔽マスクと前記転写用基板と第１の被転写基板とを第１の合わせ関係で位置合わせした状態で前記熱源からの熱を前記転写用基板の全面に向けて与え、前記遮蔽マスクの開口に対応した前記転写用基板から前記第１の被転写基板に向けて前記転写層を転写する第１の転写工程と、
    前記遮蔽マスクと前記第１の転写工程で用いた転写用基板と第２の被転写基板とを前記第１の合わせ関係とは異なる第２の合わせ関係で位置合わせし、前記熱源からの熱を前記転写用基板の全面に向けて与え、前記遮蔽マスクの開口に対応した前記転写用基板から前記第２の被転写基板に向けて前記転写層を転写する第２の転写工程と
    を有することを特徴とする転写方法。
18. 前記転写用基板の領域をＮ個（Ｎは２以上の整数）に分割し、
    前記第１の転写工程では前記Ｎ個に分割したうちの第１の領域に前記遮蔽マスクの開口部を位置合わせし、前記熱源からの熱を全面照射して前記転写層を前記第１の被転写基板に転写し、
    前記第２の転写工程では前記Ｎ個に分割したうちの第２の領域に前記遮蔽マスクの開口部を位置あわせし、前記熱源からの熱を全面照射して前記転写層を前記第２の被転写基板に転写し、
    Ｎ回の転写工程によって１つの前記転写用基板に成膜された全ての前記転写層料をＮ個の被転写基板に転写する
    ことを特徴とする請求項１７記載の転写方法。
19. 支持基板に少なくとも発光層を含む転写層が成膜されて成る転写用基板と素子作成用基板とを対向配置して、前記転写用基板に熱源から熱を与えることによって前記転写層を前記素子作成用基板に熱転写する表示装置の製造方法において、
    前記熱源からの熱を遮蔽する遮蔽マスクと前記転写用基板と第１の素子作成用基板とを第１の合わせ関係で位置合わせした状態で前記熱源からの熱を前記転写用基板の全面に向けて与え、前記遮蔽マスクの開口に対応した前記転写用基板から前記第１の素子作成用基板に向けて前記転写層を転写する第１の転写工程と、
    前記遮蔽マスクと前記第１の転写工程で用いた転写用基板と第２の被転写基板とを前記第１の合わせ関係とは異なる第２の合わせ関係で位置合わせし、前記熱源からの熱を前記転写用基板の全面に向けて与え、前記遮蔽マスクの開口に対応した前記転写用基板から前記第２の素子作成用基板に向けて前記転写層を転写する第２の転写工程と
    を有することを特徴とする表示装置の製造方法。
20. 前記転写用基板の領域をＮ個（Ｎは２以上の整数）に分割し、
    前記第１の転写工程では前記Ｎ個に分割したうちの第１の領域に前記遮蔽マスクの開口部を位置合わせし、前記熱源からの熱を全面照射して前記転写層を前記第１の素子作成用基板に転写し、
    前記第２の転写工程では前記Ｎ個に分割したうちの第２の領域に前記遮蔽マスクの開口部を位置あわせし、前記熱源からの熱を全面照射して前記転写層を前記第２の素子作成用基板に転写し、
    Ｎ回の転写工程によって１つの前記転写用基板に成膜された全ての前記転写層をＮ個の素子作成用基板に転写する
    ことを特徴とする請求項１９記載の表示装置の製造方法。
    

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