JP2009043572A - 蒸発源、蒸発源の製造方法、及び有機ｅｌ表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＲＧＢの発光色ごとに有機ＥＬ素子の発光層を塗り分けるためのパターニング方法として、蒸着マスクを用いた真空蒸着法は表示装置の大型化に向かず、レーザー熱転写法は製造装置のコストが高いという欠点があった。
【解決手段】ガラス基板１２上にストライプ状に形成された第１電極パターン１３と、第１電極パターン１３と交差するようにガラス基板１２上にストライプ状に形成された第２電極パターン１４と、第１電極パターン１３と第２電極パターン１４の交差部に設けられた抵抗加熱層１５とを備える蒸発源１１を用いて、有機材料からなる蒸発材料層２５が形成されたガラス基板１２と素子形成用基板３とを重ね合わせて、第１電極パターン１３と第２電極パターン１４に所定の電圧を印加することにより、それらの交差部に設けられた抵抗加熱層１５に発生するジュール熱で有機材料を昇華させ、素子形成用基３板上に有機膜を形成する。
【選択図】図１４

Description

本発明は、真空蒸着に用いられる蒸発源とその製造方法、及び有機ＥＬ表示装置の製造方法に関する。

近年、薄型表示装置の一つとして、有機電界発光素子である有機ＥＬ(Electro Luminescence)素子を用いた有機ＥＬ表示装置が注目されている。有機ＥＬ表示装置は、バックライトが不要な自発光型の表示装置であるため、視野角が広い、消費電力が少ないなどの利点を有している。

有機ＥＬ表示装置に用いられる有機ＥＬ素子は、有機材料からなる有機層を上下から電極（陽極及び陰極）で挟み込んだ構造になっている。そして、陽極に正の電圧、陰極に負の電圧をそれぞれ印加することにより、有機層に対して、陽極から正孔を注入するとともに、陰極から電子を注入することにより、有機層で正孔と電子が再結合して発光する仕組みになっている。

有機ＥＬ素子の有機層は、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などを含む複数の機能層によって構成されている。各々の機能層を形成する有機材料は、耐水性が低くてウェットプロセスを利用できない。このため、有機層の形成プロセスには真空蒸着法が採用されている。また、カラー化への対応として、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の発光色に対応する３種類の有機材料を用いて、ＲＧＢの発光層を形成している。

上記ＲＧＢの発光層は、有機ＥＬ素子の形成に用いられる基板（以下、「素子形成用基板」と記す）上に所定の色配列で形成される。このため、素子形成用基板に対しては、ＲＧＢの発光層を画素ごとに塗り分けるようにパターニングする必要がある。このパターニング方法の代表的なものとしては、蒸着マスクを用いた真空蒸着法が知られている。ただし、蒸着マスクを用いる場合は、表示装置の大画面化への対応として蒸着マスクを大型化した場合に、蒸着マスクの撓みや搬送の煩雑さなどが問題になる。

そこで、他のパターニング方法としてレーザー熱転写法が知られている。レーザー熱転写法は、転写層を備えた転写ドナーと被転写基板とを貼り合わせた状態で、転写ドナーの裏面側からレーザー光を照射することにより、光熱変換層でレーザー光を吸収して熱エネルギーに変換し、この熱エネルギーを利用して転写層の一部（レーザー光が照射された部分）を選択的に被転写基板に転写する方法である。

また、下記特許文献１には、蒸発源の基板上に所定形状の電極パターンを設けるとともに、当該電極パターンを設けた面上に蒸発材料を配し、電極パターンを通電することで発生するジュール熱により蒸発材料を蒸発させ、これを上記蒸発源の基板と対向する被処理基板の対向面に蒸着させる技術が開示されている。

特開２００２−３０２７５９号公報

しかしながら、上記のレーザー熱転写法では、熱源としてレーザーを使用することから、高精度なレーザー光学系が必要になる。このため、製造装置全体のコストが非常に高くなり、これが有機ＥＬ表示装置の製造コストを上昇させる要因となる。

本発明に係る蒸発源は、絶縁性の基板と、前記基板上にストライプ状に形成された第１電極パターンと、前記第１電極パターンと交差しかつ電気的に絶縁された状態で前記基板上にストライプ状に形成された第２電極パターンと、前記第１電極パターンと前記第２電極パターンの交差部に設けられるとともに、前記交差部で前記第１電極パターンと前記第２電極パターンに挟み込まれた抵抗層とを備えるものである。

上記構成の蒸発源においては、第１電極パターンと第２電極パターンにそれぞれ所定の電圧を印加して抵抗層に電流を流すことにより、当該抵抗層にジュール熱を発生させ、このジュール熱を利用して電極パターンの交差部から蒸発材料を蒸発させることが可能となる。

本発明の蒸発源によれば、第１電極パターンと第２電極パターンの交差部に設けられた抵抗層への通電によってジュール熱を発生させ、このジュール熱を利用して上記交差部から蒸発材料を蒸発させることができる。このため、蒸発源の基板に被処理基板を重ね合わせた状態で、第１電極パターンと第２電極パターンにそれぞれ所定の電圧を印加することにより、交差部のレイアウトを反映させた蒸着膜を被処理基板に形成することができる。

また、上記蒸発源を用いて有機ＥＬ表示装置を製造する場合は、昇華性を有する有機材料からなる蒸発材料層が形成された蒸発源の基板と、有機ＥＬ素子を形成するための素子形成用基板とを重ね合わせて、第１電極パターンと第２電極パターンにそれぞれ所定の電圧を印加することにより、交差部のレイアウトを反映させた有機膜を素子形成用基板上に形成することができる。

以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は有機ＥＬ表示装置の構成例を示す断面図である。図示した有機ＥＬ表示装置１は複数（多数）の有機ＥＬ素子２を用いて構成されるものである。有機ＥＬ素子２は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の発光色の違いで単位画素ごとに区分されている。ただし、図１では、そのうちの１つだけを示している。

有機ＥＬ素子２は素子形成用基板３を用いて構成されている。素子形成用基板３上には、図示しないスイッチング素子（例えば、薄膜トランジスタ）とともに、下部電極４、絶縁層５、有機層６及び上部電極７が順に積層されている。さらに、上部電極７は保護層８によって覆われ、この保護層８の上に接着層９を介して対向基板１０が配置されている。

素子形成用基板３と対向基板１０は、それぞれ透明なガラス基板によって構成されるものである。素子形成用基板３と対向基板１０は、それら２枚の基板の間に、下部電極４、絶縁層５、有機層６、上部電極７、保護層８、接着層９を挟み込むかたちで、互いに対向する状態に配置されている。

下部電極４及び上部電極７は、一方がアノード電極となり、他方がカソード電極となる。下部電極４は、有機ＥＬ表示装置１が上面発光型である場合には高反射性材料で構成され、有機ＥＬ表示装置１が透過型である場合は透明材料で構成される。

ここでは、一例として、有機ＥＬ表示装置１が上面発光型で、下部電極４がアノード電極である場合を想定している。この場合、下部電極４は、例えば銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ)、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、プラチナ（Ｐｔ）さらには金（Ａｕ）のように、反射率の高い導電性材料、又はその合金で構成される。

なお、有機ＥＬ表示装置１が上面発光型で、下部電極４がカソード電極である場合は、下部電極４は、例えばアルミニウム（Ａｌ）,インジウム（Ｉｎ）,マグネシウム（Ｍｇ）−銀(Ａｇ)合金,リチウム(Ｌｉ)−フッ素(Ｆ)化合物、リチウム-酸素（Ｏ）化合物のように、仕事関数が小さく、かつ、光反射率の高い導電性材料で構成される。

また、有機ＥＬ表示装置１が透過型で、下部電極４がアノード電極である場合は、下部電極４は、例えばＩＴＯ(Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ)やＩＺＯ（Ｉｎｉｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ）のように、透過率の高い導電性材料で構成される。また、有機ＥＬ表示装置１が透過型で、下部電極４がカソード電極である場合は、下部電極４は、仕事関数が小さく、かつ、光透過率の高い導電性材料で構成される。

絶縁層５は、下部電極４の周辺部を覆う状態で素子形成用基板３の上面に形成されている。絶縁層５には単位画素ごとに窓が形成されており、この窓の開口部分で下部電極４が露出している。絶縁層５は、例えばポリイミドやフォトレジスト等の有機絶縁材料や、酸化シリコンのような無機絶縁材料を用いて形成されるものである。

有機層６は、例えば図２に示すように、素子形成用基板３側から順に、正孔注入層６１、正孔輸送層６２、発光層６３（６３ｒ，６３ｇ，６３ｂ）及び電子輸送層６４を積層した４層の積層構造を有するものである。このうち、正孔注入層６１、正孔輸送層６２及び電子輸送層６４は、ＲＧＢの発光色の違いによらず、共通の層となっている。

正孔注入層６１は、例えば、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ〔4,4,4 -tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine〕によって形成されるものである。正孔輸送層６２は、例えば、α−ＮＰＤ[4,4-bis(N-1-naphthyl-N-phenylamino)biphenyl]によって形成されるものである。なお、材料はこれに限定されず、例えばベンジジン誘導体、スチリルアミン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、ヒドラゾン誘導体などの正孔輸送材料を用いることができる。また、正孔注入層６１及び正孔輸送層６２は、それぞれ複数層からなる積層構造であってもよい。

発光層６３は、ＲＧＢの色成分ごとに異なる有機発光材料によって形成されている。具体的には、赤色発光層６３ｒは、例えば、ホスト材料となるＡＤＮに、ドーパント材料として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。緑色発光層６３ｇは、例えば、ホスト材料となるＡＤＮに、ドーパント材料としてクマリン６を５重量％混合したものにより構成されている。青色発光層６３ｂは、例えば、ゲスト材料となるＡＤＮに、ドーパント材料として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。各色の発光層６３ｒ，６３ｇ，６３ｂは、画素の色配列に応じてマトリクス状に配置される。

電子輸送層６４は、例えば、８≡ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ3 ）によって形成されるものである。

上部電極７は、有機ＥＬ表示装置１が上面発光型である場合は、透明又は半透明の導電性材料で構成され、有機ＥＬ表示装置１が透過型である場合は、高反射性材料で構成される。

以上の素子形成用基板３、下部電極４、絶縁層５、有機層６、上部電極７により、有機ＥＬ素子２（赤色有機ＥＬ素子２ｒ、緑色有機ＥＬ素子２ｇ、青色有機ＥＬ素子２ｂ）が構成されている。

保護層８は、上部電極７や有機層６への水分の到達を防止するなどの目的で形成されるものである。このため、保護層８は、透水性及び吸水性の低い材料を用いて十分な膜厚で形成される。また、保護層８は、有機ＥＬ表示装置１が上面発光型である場合には、有機層６で発光させた光を透過させる必要があるため、例えば８０％程度の光透過率を有する材料で構成される。

また、上部電極７を金属薄膜で形成し、この金属薄膜の上に直接、絶縁性の保護層８を形成するものとすると、保護層８の形成材料として、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−Ｓｉ1-x Ｎx ）、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、良好な保護層８となる。

接着層９は、例えばＵＶ（紫外線）硬化型樹脂によって形成されるものである。接着層９は、対向基板１０を固着させるためのものである。

＜蒸発源の構成＞
図３は本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の製造工程で用いられる蒸発源の構成を示す平面図であり、図４は当該蒸発源の要部断面図である。蒸発源１１は、例えば絶縁性のガラス基板１２をベース部材として構成されている。ガラス基板１２の一方の面には、Ｙ方向に沿って複数本の第１電極パターン１３がストライプ状に形成されている。各々の第１電極パターン１３は、所定の間隔でＸ方向に並んでいる。Ｘ方向とＹ方向は、ガラス基板１２の面内で互いに直角に交差（直交）する方向となっている。

また、ガラス基板１２上には、上記第１電極パターン１３と交差する状態で複数本の第２電極パターン１４が形成されている。第２電極パターン１４は、Ｘ方向に沿ってストライプ状に形成されている。各々の第２電極パターン１４は、所定の間隔でＹ方向に並んでいる。

第１電極パターン１３と第２電極パターン１４の交差部には、抵抗加熱層１５が設けられている。抵抗加熱層１５は、上記交差部において、第１電極パターン１３と第２電極パターン１４でサンドイッチ状に挟み込まれた状態で設けられている。

第１電極パターン１３及び第２電極パターン１４は、後述する第１の電圧及び第２の電圧を印加するにあたって電圧降下が生じないように、それぞれ電気的な抵抗が低い金属材料、例えばアルミニウムによって構成されている。

これに対して、抵抗加熱層１５は、第１電極パターン１３及び第２電極パターン１４の形成材料（本形態例ではアルミニウム）よりも電気的な抵抗が高く、かつ融点が高い金属材料、例えばタングステン、モリブデン、タンタルなどの高融点金属材料によって構成されている。

上記交差部（抵抗加熱層１５の形成部位）を除いて、第１電極パターン１３と第２電極パターン１４の間には絶縁層１６が介在している。絶縁層１６は、第１電極パターン１３と第２電極パターン１４を電気的に絶縁するものである。絶縁層１６は、例えば窒化シリコン、二酸化シリコン、ポリイミドなどによって構成されている。絶縁層１６の厚さに関しては、第１電極パターン１３と第２電極パターン１４との間の電流漏れを防止するために、少なくとも２００μｍの膜厚を確保することが好ましい。

なお、蒸発源１１の構成としては、第２電極パターン１４の熱酸化を防止するために、図示しない電極パッド部分を除いて、図５に示すように、ガラス基板１２上に第２電極パターン１４を覆うように酸化防止層１７を形成してもよい。酸化防止層１７は、例えば窒化シリコン、酸化シリコン、ポリイミドなどを用いて形成される。

また、上記の例では、ガラス基板１２上で第１電極パターン１３を下層、第２電極パターン１４を上層の位置関係で形成しているが、これと反対に、第２電極パターン１４を下層、第１電極パターン１３を上層の位置関係で形成してもよい。また、ストライプパターンの方向性に関しても、上記の例では、第１電極パターン１３をＹ方向と平行に形成し、第２電極パターン１４をＸ方向と平行に形成しているが、これと反対に、第１電極パターン１３をＸ方向と平行に形成し、第２電極パターン１４をＹ方向と平行に形成してもよい。

上記構成の蒸発源１１は、図６に示すように、２つの第１電極電源２１Ａ，２１Ｂと、２つの第２電極電源２２Ａ，２２Ｂとに電気的に接続される。第１電極電源２１Ａ，２１Ｂは、第１電極パターン１３に対して第１の電圧を供給するもので、第２電極電源２２Ａ，２２Ｂは、第２電極パターン１４に対して第２の電圧を供給するものである。本発明の実施形態においては、一例として、第２の電圧をグランド電位（ＧＮＤ）とする一方、第１の電圧をプラスの電圧として、当該第１の電圧をグランド電位から所定の加熱用電圧までの範囲で可変する構成となっている。

第１電極電源２１Ａ，２１Ｂは、第１電極パターン１３の長手方向（Ｙ方向）の両側に設けられている。第２電極電源２２Ａ，２２Ｂは、第２電極パターン１４の長手方向（Ｘ方向）の両側に設けられている。各々の第１電極電源２１Ａ，２１Ｂは、第１電極パターン１３の長手方向の終端部に設けられた電極パッド（不図示）を通して、当該第１電極パターン１３に第１の電圧を供給するものである。各々の第２電極電源２２Ａ，２２Ｂは、第２電極パターン１４の長手方向の終端部に設けられた電極パッド（不図示）を介して、当該第２電極パターン１４に第２の電圧を供給するものである。

以上の接続状態を等価回路で示すと図７のようになる。すなわち、第１電極電源２１Ａは、複数本（図例では簡略的に４本のみ表示）の第１電極パターン１３（１３−１，１３−２，１３−３，１３−４）と１：１の関係で対応する複数の電流源２３Ａ（２３Ａ−１，２３Ａ−２，２３Ａ−３，２３Ａ−４）と複数のスイッチング素子２４Ａ（２４Ａ−１，２４Ａ−２，２４Ａ−３，２４Ａ−４）とを用いて構成されている。スイッチング素子２４Ａ−１は、スイッチオフ状態で電流源２３Ａ−１をグランド電位に接地し、スイッチオン状態で電流源２３Ａ−１を第１電極パターン１３に導通させる。この点は、他のスイッチング素子２４Ａ−２，２４Ａ−３，２４Ａ−４に関しても同様である。

第１電極電源２１Ｂは、複数本の第１電極パターン１３（１３−１，１３−２，１３−３，１３−４）と１：１の関係で対応する複数の電流源２３Ｂ（２３Ｂ−１，２３Ｂ−２，２３Ｂ−３，２３Ｂ−４）と複数のスイッチング素子２４Ｂ（２４Ｂ−１，２４Ｂ−２，２４Ｂ−３，２４Ｂ−４）とを用いて構成されている。スイッチング２４Ｂ−１は、スイッチオフ状態で第１電極パターン１３をグランド電位に接地し、スイッチオン状態で第１電極パターン１３を電流源２３Ｂ−１に導通させる。この点は、他のスイッチング素子２４Ｂ−２，２４Ｂ−３，２４Ｂ−４に関しても同様である。

一方、各々の第２電極電源２２Ａ，２２Ｂは、全ての第２電極パターン１４をグランド電位に接地している。このため、例えば図示のように第１電極電源２１Ａのスイッチング素子２４Ａ−３と第１電極電源２１Ｂのスイッチング素子２４Ｂ−３を共にスイッチオン状態とし、他のスイッチング素子をすべてスイッチオフ状態とした場合は、第１電極パターン１３−３と第２電極パターン１４−１，１４−２との交差部に設けられた抵抗加熱層１５部分への通電により、第１電極パターン１３−３上の交差部にジュール熱が発生し、他の第１電極パターン１３−１，１３−２，１３−４上の交差部にはジュール熱が発生しない。

＜蒸発源の製造方法＞
まず、図８（Ａ）に示すように、絶縁性の基板となるガラス基板１２上に第１電極パターン１３をストライプ状に形成する。第１電極パターン１３の形成は、例えばガラス基板１２の全面にアルミニウム膜を蒸着した後、当該アルミニウム膜をフォトリソグラフィ技術によってパターニングすることにより行なわれる。

次に、図８（Ｂ）に示すように、各々の第１電極パターン１３上に所定の間隔で抵抗加熱層１５を形成する。ここで記述する所定の間隔は、Ｙ方向における第２電極パターン１４の間隔に相当する。抵抗加熱層１５は、タングステン、モリブデン、タンタルなどの高融点金属材料を用いて形成される。

次に、図９（Ａ）に示すように、ガラス基板１２のパターン形成面を覆うように絶縁層１６を形成した後、抵抗加熱層１５が露出するように絶縁層１６を開口させる。

その後、図９（Ｂ）に示すように、ガラス基板１２上において、抵抗加熱層１５の形成部位で第１電極パターン１３と交差するように第２電極パターン１４をストライプ状に形成する。第２電極パターン１４は、上記第１電極パターン１３と同様の方法で形成すればよい。

これにより、第１電極パターン１３と第２電極パターン１４の交差部で抵抗加熱層１５がサンドイッチ状に挟み込まれた構造の蒸発源１が得られる。なお、酸化防止層１７については、第２電極パターン１４を形成した後に、ガラス基板１２のパターン形成面を覆うように形成すればよい。

このように得られる蒸発源１１を用いて有機ＥＬ表示装置１（図１参照）を真空蒸着法で製造する場合は、真空蒸着法で適用される蒸発材料として、昇華性を有する有機材料、さらに詳しくは昇華性を有する有機発光材料を用いる。この蒸発材料は、真空蒸着を行なう前にガラス基板１２上に蒸発材料層として形成されるものである。

具体的には、例えば図１０（Ａ）に示すように、ガラス基板１２のパターン形成面全面に蒸着法で蒸発材料を蒸着させる又はインク化した蒸発材料をスピンコート法などで塗布することにより、ガラス基板１２上に蒸発材料層２５を形成する。また、これ以外にも、例えば図１０（Ｂ）に示すように、ガラス基板１２のパターン形成面上で第１電極パターン１３と第２電極パターン１４の交差部に、インク化した蒸発材料をインクジェット法などの印刷法で付着させることにより、ガラス基板１２上に蒸発材料層２５を形成する。特に、図１０（Ｂ）のように電極パターン１３，１４の交差部だけに蒸発材料層２５を形成した場合は、蒸発材料を無駄なく利用することができるため、蒸発材料の利用効率が高くなる。蒸発材料層２５の厚さは、最終的に狙いとする有機層の膜厚等によって調整すればよい。上述のように昇華性を有する有機材料（有機発光材料を含む）を用いて蒸発材料層２５を形成する場合は、蒸発材料層２５の膜厚を最大２００ｎｍ程度とするのがよい。

図１１は有機ＥＬ表示装置１を製造するにあたって、素子形成用基板３上に有機層６を形成するために用いられる成膜装置の全体構成を示す概略図である。図示した成膜装置２６は、前処理部２７と、第１の共通層形成部２８と、第２の共通層形成部２９と、発光層形成部３０と、第３の共通層形成部３１と、第４の共通層形成部３２とを備えた構成となっている。前処理部２７は、素子形成用基板３に有機層６を形成する際に必要となる所定の前処理を行なうものである。

第１の共通層形成部２８は、素子形成用基板３上に第１の共通層となる正孔注入層６１を形成するものである。第２の共通層形成部２９は、素子形成用基板３上に第２の共通層となる正孔輸送層６２を形成するものである。発光層形成部３０は、素子形成用基板３上に発光層６３（６３ｒ，６３ｇ，６３ｂ）を形成するものである。第３の共通層形成部３１は、素子形成用基板３上に第３の共通層として電子輸送層６４を形成するものである。第４の共通層形成部３２は、素子形成用基板３上に第４の共通層として電子注入層を形成するものである。上記の有機層６に電子注入層を設けない場合は、第４の共通層形成部３２は不要である。

図１２は発光層形成部３０の構成を概略的に示す斜視図である。発光層形成部３０の真空チャンバー３０１には、素子形成用基板３を出し入れするための搬送窓３０２が設けられている。真空チャンバー３０１の内部には、蒸発源１１を支持するための台座３０３と、この台座３０３に支持された蒸発源１１と第１電極電源２１との電気的な接続のための第１電極プローブ３０４と、蒸発源１１と第２電極電源２２との電気的な接続のための第２電極プローブ３０５とが設けられている。図１３に蒸発源１１と各電極プローブ３０４，３０５の配置関係を示す。

上記構成からなる成膜装置２６を用いて素子形成用基板３上に発光層６３（６３ｒ，６３ｇ，６３ｂ）を形成する場合は、真空チャンバー３０１内の台座３０３に蒸発源１１を取り付けて、第１電極パターン１３と第１電極プローブ３０４を接続させ、かつ第２電極パターン１４と第２電極プローブ３０５を接続させる。

また、真空チャンバー３０１内においては、図１４に示すように、蒸発源１１のパターン形成面に対向するように素子形成用基板３を重ね合わせた後、真空引きを行なって真空チャンバー３０１を真空雰囲気とする。このとき、素子形成用基板３には、予め画素を定義する膜（以下、「画素定義膜」と記す）３３を形成しておく。画素定義膜３３は、上述した単位画素の部分だけを開口させた膜である。真空引きを行なう前に、真空チャンバー３０１内の雰囲気を窒素やアルゴンなどの不活性ガス雰囲気としておくことが望ましい。

このような状態で第１電極電源２１から第１電極パターン１３に第１の電圧（加熱用電圧）を印加するとともに、第２電極電源２２から第２電極パターン１４に第２の電圧を印加すると、第１電極パターン１３と第２電極パターン１４の交差部に設けられた抵抗加熱層１５への通電により、当該抵抗加熱層１５に抵抗加熱の原理でジュール熱が発生する。このとき、処理条件の一例として、抵抗加熱による蒸発材料（有機材料）の加熱温度を３００℃以上とし、加熱時間は５〜１０分とする。これにより、上記蒸発材料層２５から有機材料が昇華するとともに、昇華した有機材料が素子形成用基板３の単位画素部分に蒸着する。

その結果、上記交差部のレイアウトを反映させた発光層６３が素子形成用基板３上に形成される。すなわち、赤色発光に適用した有機発光材料で上記蒸発材料層２５を形成した場合は、上記交差部のレイアウトに反映した赤色発光層６３ｒが素子形成用基板３上に形成される。また、緑色発光に適用した有機発光材料で上記蒸発材料層２５を形成した場合は、上記交差部のレイアウトを反映した緑色発光層６３ｇが素子形成用基板３上に形成され、青色発光に適用した有機発光材料で上記蒸発材料層２５を形成した場合は、上記交差部のレイアウトを反映した青色発光層６３ｂが素子形成用基板３上に形成される。したがって、素子形成用基板３上でＲＧＢの発光層を塗り分けることができる。ただし、本発明は、発光層以外の有機層（電子注入層、電子輸送層、正孔輸送層、正孔注入層等）について、発光色ごとに異なる有機材料を用いて塗り分ける場合にも同様に適用可能である。

また、上記の蒸発源１１を用いた真空蒸着法では、蒸着マスクを使用しなくてもＲＧＢの発光層を塗り分けることができる。このため、蒸着マスクの大型化に伴う種々の不具合（例えば、マスクの撓みによるアライメント精度の低下、マスク搬送の煩雑さなど）を回避することができる。また、製造装置のコストが高いレーザー熱転写法を用いることなく、抵抗加熱の原理で素子形成用基板３上の広い面積に精度良くＲＧＢの発光層６３のパターンを形成することができる。このため、熱源としてレーザーを用いる場合に比較して、有機ＥＬ表示装置（特に、大型の有機ＥＬ表示装置）を安価に製造することができる。

また、前述したように第２の電圧をグランド電位として第１の電圧を可変する場合は、素子形成用基板３上に良質な発光層６３を形成するために、第１電極電源２１によって第１の電圧を所定の加熱用電圧まで徐々に昇圧させることが望ましい。具体的には、例えば図１５（Ａ）に示すように、第１の電圧を一定の勾配で昇圧させたり、図１５（Ｂ），（Ｃ）に示すように、第１の電圧をグランド電位から所定の加熱用電圧まで２段又は３段階（それ以上の多段階でも可）で階段状に昇圧させたりすることが望ましい。

また、第１電極電源２１において、複数のスイッチング素子２４Ａ，２４Ｂのスイッチング動作（オンオフ）を制御することにより、所定の加熱用電圧が印加された第１電極パターン１３上に存在する抵抗加熱層１５だけを選択的に通電してジュール熱を発生させることができる。例えば、上記図７において、第１電極パターン１３−１だけに加熱用電圧を印加した場合は、この第１電極パターン１３−１上に存在する抵抗加熱層１５だけにジュール熱を発生させることができる。このため、第１電極パターン１３―１上で第２電極パターン１４−１，１４−２との交差部だけから有機発光材料を昇華させ、当該有機発光材料を素子形成用基板３上に付着させることができる。

ちなみに、蒸発源１１は、使用済みの蒸発材料層２５を除去して、新たな蒸発材料層２５を形成することにより、何度でも再利用が可能である。

ところで、蒸発源１１と素子形成用基板３の位置合わせを、例えば蒸発源１１のガラス基板１２に形成したアライメントマークと、素子形成用基板（ガラス基板）３に形成した基準マークを用いて行なう場合は、蒸発材料となる有機材料の利用効率を高めるために、蒸発源１１に複数のアライメントマークを並べて設けることが望ましい。

図１６はアライメントマーク付きの蒸発源１１の構成を模式的に示す平面図である。図示した蒸発源１１においては、複数の第１電極パターン１３と複数の第２電極パターン１４の交差部（抵抗加熱層１５の形成部位）をハッチングで示している。また、複数の第１電極パターン１３を第１列Ｒ１、第２列Ｒ２及び第３列Ｒ３といった３つのグループ列に区分（グループ分け）している。第１列Ｒ１の第１電極パターン１３は、Ｘ方向に２列おきに並んで配列されている。同様に、第２列Ｒ２及び第３列Ｒ３の第１電極パターン１３も、それぞれＸ方向に２列おきに並んで配列されている。このため、蒸発源１１のガラス基板１２上では、一方側（図の左側）から他方側（図の右側）に向けて第１列、第２列Ｒ２及び第３列Ｒ３の順番で、各列の第１電極パターン１３がＸ方向に繰り返し並んでいる。

Ｘ方向で隣り合う第１列Ｒ１と第２列Ｒ２の第１電極パターン１３の間隔は、上述のように蒸発源１１のガラス基板１２に素子形成用基板３を重ね合わせたときに、Ｘ方向で隣り合う２つの単位画素の間隔（以下、「画素間隔」と記す）と同じ間隔となるように設定されている。また、Ｘ方向で隣り合う第１列Ｒ１と第３列Ｒ３の第１電極パターン１３の間隔や、Ｘ方向で隣り合う第２列Ｒ２と第３列Ｒ３の第１電極パターン１３の間隔も、画素間隔と同じ間隔となるように設定されている。

また、蒸発源１１のガラス基板１２上には、上述した第１電極パターン１３の配列（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）に１：１の関係で対応するように、複数のアライメントマークＭ１，Ｍ２，Ｍ３がＸ方向に並べて設けられいている。Ｘ方向において、各々のアライメントマークＭ１，Ｍ２，Ｍ３の間隔は、第１電極パターン１３の配列に対応して設定されている。ここで、第１電極パターン１３の配列に対応する間隔とは、第１列Ｒ１、第２列Ｒ２及び第３列Ｒ３の第１電極パターン１３の配列と同じ間隔をいう。なお、第１電極パターン１３と第２電極パターン１４の積層関係や方向性の関係によっては、第２電極パターン１４の配列に対応する間隔で各々のアライメントマークＭ１，Ｍ２，Ｍ３の間隔が設定される場合もあり得る。

アライメントマークＭ１，Ｍ２，Ｍ２は、それぞれ同じ形状（図例では十字形）に形成されている。ただし、アライメントマークの形状は任意に変更可能である。各々のアライメントマークＭ１，Ｍ２，Ｍ３は、それぞれ２つ一組（左右一対）でガラス基板１２上に設けられている。ガラス基板１２の面内でアライメントマークＭ１，Ｍ２，Ｍ３を設ける位置は、例えば基板の対角コーナー部であってもよい。

ガラス基板１２の一方側（図の左側）には、３つのアライメントマークＭ１，Ｍ２，Ｍ３がＸ方向に並んで設けられ、第１電極パターン１３の他方側（図の右側）にも、３つのアライメントマークＭ１，Ｍ２，Ｍ３がＸ方向に並んで設けられている。このうち、左右一対の第１アライメントマークＭ１は、上記第１列Ｒ１の第１電極パターン１３に対応して設けられたものである。また、左右一対のアライメントマークＭ２は、上記第２列Ｒ２の第１電極パターン１３に対応して設けられたもので、左右一対のアライメントマークＭ３は、上記第３列Ｒ３の第１電極パターン１３に対応して設けられたものである。

上記３つのアライメントマークＭ１，Ｍ２，Ｍ３は、上記第１列Ｒ１、第２列Ｒ２及び第３列Ｒ３の第１電極パターン１３と同じ間隔でＸ方向（第１電極パターン１３の配列方向）に並んでいる。また、Ｘ方向で隣り合うアライメントマークＭ１，Ｍ２の間隔は、上記画素間隔と同じ間隔に設定され、Ｘ方向で隣り合うアライメントマークＭ２，Ｍ３の間隔も、上記画素間隔と同じ間隔に設定されている。また、第１列Ｒ１の第１電極パターン１３と左右のアライメントマークＭ１の位置関係、第２列Ｒ２の第１電極パターン１３と左右のアライメントマークＭ２の位置関係、及び第３列Ｒ３の第１電極パターン１３と左右のアライメントマークＭ３の位置関係は、それぞれ同じ関係に設定されている。ここでは、第１列Ｒ１、第２列Ｒ２及び第３列Ｒ３の第１電極パターン１３を全て同じ間隔で配列しているが、例えば第１列Ｒ１及び第２列Ｒ２の第１電極パターン１３の間隔と、第２列Ｒ２及び第３列Ｒ３の第１電極パターン１３の間隔を、異なる間隔で設定した場合でも、上述のようにアライメントマークと各列の第１電極パターン１３の位置関係が同じであればよい。

上記構成からなるアライメントマーク付きの蒸発源１１を用いて素子形成用基板３上に発光層６３を形成する場合は、蒸発源１１に素子形成用基板３を重ね合わせるにあたって、素子形成用基板３に形成された基準マークを、上記アライメントマークＭ１，Ｍ２，Ｍ３のいずれかに位置合わせする。例えば、素子形成用基板３に図１７のような形状で基準マークＭ０が形成されている場合は、１回目の蒸着処理として、素子形成用基板３の基準マークＭ０を蒸発源１１のアライメントマークＭ１に位置合わせする。基準マークＭ０とアライメントマークＭ１の位置合わせは、例えば撮像カメラ等を用いた画像処理技術を利用して行なわれる。このように位置合わせした状態で、第２列Ｒ２及び第３列Ｒ３の第１電極パターン１３に加熱用電圧を印加せず、第１列Ｒ１の第１電極パターン１３だけに加熱用電圧を印加する。そうすると、図１８（Ａ）に示すように、第１列Ｒ１の第１電極パターン１３上に存在する抵抗加熱層１５にジュール熱が発生し、このジュール熱によって蒸発材料層２５から有機発光材料が昇華する。その結果、画素定義膜３３が形成された素子形成用基板３上において、第１列Ｒ１の第１電極パターン１３と第２電極パターン１４との交差部に対向する単位画素部分だけに有機発光材料が蒸着する。

次に、２回目の蒸着処理として、上記１回目の蒸着処理で使用した同じ蒸発源１１に対して、上記１回目の蒸着処理と異なる素子形成用基板３を重ね合わせる。この場合は、素子形成用基板３に形成された基準マークを上記アライメントマークＭ２に位置合わせする。そして、この状態で第１列Ｒ１及び第３列Ｒ３の第１電極パターン１３に加熱用電圧を印加せず、第２列Ｒ２の第１電極パターン１３だけに加熱用電圧を印加する。そうすると、図１８（Ｂ）に示すように、第２列Ｒ２の第１電極パターン１３上に存在する抵抗加熱層１５にジュール熱が発生し、このジュール熱によって蒸発材料層２５から有機発光材料が昇華する。その結果、画素定義膜３３が形成された素子形成用基板３上において、第２列Ｒ２の第１電極パターン１３と第２電極パターン１４との交差部に対向する単位画素部分だけに有機発光材料が蒸着する。

次に、３回目の蒸着処理として、上記１回目及び２回目の蒸着処理で使用した同じ蒸発源１１に対して、上記１回目及び２回目の蒸着処理と異なる素子形成用基板３を重ね合わせる。この場合は、素子形成用基板３に形成された基準マークを上記アライメントマークＭ３に位置合わせする。そして、この状態で第１列Ｒ１及び第２列Ｒ２の第１電極パターン１３に加熱用電圧を印加せず、第３列Ｒ３の第１電極パターン１３だけに加熱用電圧を印加する。そうすると、図１８（Ｃ）に示すように、第３列Ｒ３の第１電極パターン１３上に存在する抵抗加熱層１５にジュール熱が発生し、このジュール熱によって蒸発材料層２５から有機発光材料が昇華する。その結果、画素定義膜３３が形成された素子形成用基板３上において、第３列Ｒ３の第１電極パターン１３と第２電極パターン１４との交差部に対向する単位画素部分だけに有機発光材料が蒸着する。

以上の処理により、同じ蒸発材料層２５が形成された蒸発源１１を３回使用して、３つの素子形成用基板３に発光層６３を形成することができる。例えば、赤色発光に適用した有機発光材料で蒸発材料層２５を形成した場合は、同じ蒸発材料層２５が形成された蒸発源１１を３回使用して、３つの素子形成用基板３に赤色発光層６３ｒを形成することができる。また、緑色発光に適用した有機発光材料で蒸発材料層２５を形成した場合は、同じ蒸発材料層２５が形成された蒸発源１１を使用して、３つの素子形成用基板３に緑色発光層６３ｇを形成することができ、青色発光に適用した有機発光材料で蒸発材料層２５を形成した場合は、同じ蒸発材料層２５が形成された蒸発源１１を使用して、３つの素子形成用基板３に青色発光層６３ｂを形成することができる。その結果、蒸発源１１のガラス基板１２上に有機発光材料を用いて蒸発材料層２５をベタ状に形成する場合に、当該蒸発材料層２５が形成された蒸発源１１を１回しか使用しない場合に比較して、有機発光材料（蒸発材料）の利用効率を高めることができる。

なお、上記の処理例において、同じ蒸発材料層２５が形成された蒸発源１１を３回使用して、３つの素子形成用基板３に発光層６３を形成する場合について説明したが、これ以外にも、同じ蒸発材料層２５が形成された蒸発源１１を複数回使用して、１つ（同一）の素子形成用基板３に所望の膜厚で発光層６３を形成することも可能である。

具体的な処理の手順としては、まず、１回目の蒸着処理として、蒸発材料層２５が形成された蒸発源１１のアライメントマークＭ１に対して、素子形成用基板３に形成された基準マークＭ０を位置合わせする。そして、この状態で、第２列Ｒ２及び第３列Ｒ３の第１電極パターン１３に加熱用電圧を印加せず、第１列Ｒ１の第１電極パターン１３だけに加熱用電圧を印加する。そうすると、図１９（Ａ）に示すように、第１列Ｒ１の第１電極パターン１３上に存在する抵抗加熱層１５にジュール熱が発生し、このジュール熱によって蒸発材料層２５から有機発光材料が昇華する。その結果、画素定義膜３３が形成された素子形成用基板３上において、第１列Ｒ１の第１電極パターン１３と第２電極パターン１４との交差部に対向する単位画素部分だけに有機発光材料が蒸着する。

次に、２回目の蒸着処理として、上記１回目の蒸着処理で使用した同じ蒸発源１１に対して、上記１回目の蒸着処理と同じ素子形成用基板３を重ね合わせる。この場合は、素子形成用基板３に形成された基準マークを上記アライメントマークＭ２に位置合わせする。そして、この状態で第１列Ｒ１及び第３列Ｒ３の第１電極パターン１３に加熱用電圧を印加せず、第２列Ｒ２の第１電極パターン１３だけに加熱用電圧を印加する。そうすると、図１９（Ｂ）に示すように、第２列Ｒ２の第１電極パターン１３上に存在する抵抗加熱層１５にジュール熱が発生し、このジュール熱によって蒸発材料層２５から有機発光材料が昇華する。その結果、画素定義膜３３が形成された素子形成用基板３上において、第２列Ｒ２の第１電極パターン１３と第２電極パターン１４との交差部に対向する単位画素部分だけに有機発光材料が蒸着する。

次に、３回目の蒸着処理として、上記１回目及び２回目の蒸着処理で使用した同じ蒸発源１１に対して、上記１回目及び２回目の蒸着処理と同じ素子形成用基板３を重ね合わせる。この場合は、素子形成用基板３に形成された基準マークを上記アライメントマークＭ３に位置合わせする。そして、この状態で第１列Ｒ１及び第２列Ｒ２の第１電極パターン１３に加熱用電圧を印加せず、第３列Ｒ３の第１電極パターン１３だけに加熱用電圧を印加する。そうすると、図１９（Ｃ）に示すように、第３列Ｒ３の第１電極パターン１３上に存在する抵抗加熱層１５にジュール熱が発生し、このジュール熱によって蒸発材料層２５から有機発光材料が昇華する。その結果、画素定義膜３３が形成された素子形成用基板３上において、第３列Ｒ３の第１電極パターン１３と第２電極パターン１４との交差部に対向する単位画素部分だけに有機発光材料が蒸着する。

以上の３回の蒸着処理により、素子形成用基板３上の同じ単位画素部分に３回にわたって有機発光材料が重ねて蒸着される。このため、１回の蒸着処理で形成される蒸着膜よりも厚い膜厚で発光層６３を形成することができる。また、素子形成用基板３上の単位画素部分に形成される発光層６３の膜厚は、蒸着処理の回数を増やすほど厚くなる。このため、蒸着処理の回数をパラメータとして、発光層６３の膜厚を調整することが可能となる。ちなみに、上面発光型の有機ＥＬ表示装置の場合は、電子輸送層や正孔輸送層の膜厚をＲＧＢの発光色ごとに調整する場合があり、そうした場合にも柔軟に対応可能となる。

有機ＥＬ表示装置の構成例を示す断面図である。 有機ＥＬ素子の積層構造の一例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る蒸発源の構成を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る蒸発源の要部断面図である。 本発明の実施形態に係る蒸発源の要部断面図である。 蒸発源と電極電源の関係を示す図である。 蒸発源と電極電源の接続関係を示す透過回路図である。 蒸発源の製造方法を説明する図（その１）である。 蒸発源の製造方法を説明する図（その２）である。 蒸発源に蒸発材料層を形成した状態を示す図である。 有機ＥＬ表示装置の製造に用いられる成膜装置の全体構成を示す概略図である。 発光層形成部の構成を概略的に示す斜視図である。 蒸発源と電極プローブの配置関係を示す図である。 本発明の実施形態に係る蒸発源を用いた有機ＥＬ表示装置の製造方法を説明する図である。 電極パターンに印加される電圧の遷移を示す図である。 アライメントマーク付きの蒸発源の構成を模式的に示す平面図である。 マーク同士の位置合わせ状態を示す図である。 アライメントマーク付きの蒸発源を用いた有機ＥＬ表示装置の製造方法を説明する図である。 アライメントマーク付きの蒸発源を用いた有機ＥＬ表示装置の製造方法を説明する図である。

符号の説明

１…有機ＥＬ表示装置、３…素子形成用基板、６…有機層、１１…蒸発源、１２…ガラス基板、１３…第１電極パターン、１４…第２電極パターン、１５…抵抗加熱層、１６…絶縁層、１７…酸化防止層、２１…第１電極電源、２２…第２電極電源、６３…発光層、Ｍ０…基準マーク、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３…アライメントマーク

Claims (8)

1. 絶縁性の基板と、
   前記基板上にストライプ状に形成された第１電極パターンと、
   前記第１電極パターンと交差しかつ電気的に絶縁された状態で前記基板上にストライプ状に形成された第２電極パターンと、
   前記第１電極パターンと前記第２電極パターンの交差部に設けられるとともに、前記交差部で前記第１電極パターンと前記第２電極パターンに挟み込まれた抵抗層と
   を備えることを特徴とする蒸発源。
2. 前記基板上に前記第１電極パターン又は前記第２電極パターンの配列に対応する間隔で複数のアライメントマークが並べて設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の蒸発源。
3. 絶縁性の基板上に第１電極パターンをストライプ状に形成する工程と、
   前記第１電極パターン上に所定の間隔で抵抗層を形成する工程と、
   前記抵抗層の形成部位で前記第１電極パターンと交差するように第２電極パターンをストライプ状に形成する工程と
   を含むことを特徴とする蒸発源の製造方法。
4. 絶縁性の基板と、前記基板上にストライプ状に形成された第１電極パターンと、前記第１電極パターンと交差しかつ電気的に絶縁された状態で前記基板上にストライプ状に形成された第２電極パターンと、前記第１電極パターンと前記第２電極パターンの交差部に設けられるとともに、前記交差部で前記第１電極パターンと前記第２電極パターンに挟み込まれた抵抗層とを備える蒸発源を用いて、
   昇華性を有する有機材料からなる蒸発材料層が形成された前記蒸発源の基板と、有機ＥＬ素子を形成するための素子形成用基板とを重ね合わせて、前記第１電極パターン及び前記第２電極パターンにそれぞれ第１の電圧及び第２の電圧を印加することにより、前記交差部に設けられた前記抵抗層に発生する熱で前記有機材料を昇華させ、前記素子形成用基板上に有機膜を形成する
   ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
5. 前記第２の電圧をグランド電位として、前記第１の電圧をグランド電位から所定の加熱用電圧へと徐々に昇圧させる
   ことを特徴とする請求項４記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
6. 絶縁性の基板と、前記基板上にストライプ状に形成された第１電極パターンと、前記第１電極パターンと交差しかつ電気的に絶縁された状態で前記基板上にストライプ状に形成された第２電極パターンと、前記第１電極パターンと前記第２電極パターンの交差部に設けられるとともに、前記交差部で前記第１電極パターンと前記第２電極パターンに挟み込まれた抵抗層とを備え、前記基板上に前記第１電極パターン又は前記第２電極パターンの配列に対応する間隔で複数のアライメントマークが並べて設けられた蒸発源を用いて、
   有機ＥＬ素子を形成するための素子形成用基板に形成された基準マークとの位置合わせの対象となるマークを、前記複数のアライメントマークで順に切り替えながら、蒸着処理のたびに前記蒸発源の基板と前記素子形成用基板とを重ね合わせて、前記第１電極パターンと前記第２電極パターンにそれぞれ第１の電圧及び第２の電圧を印加することにより、前記交差部に設けられた前記抵抗層に発生する熱で前記有機材料を昇華させ、前記素子形成用基板上に有機膜を形成する
   ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置の製造方法。
7. 前記蒸着処理のたびに前記蒸発源の基板に対して異なる素子形成用基板を重ね合わせる
   ことを特徴とする請求項６記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。
8. 前記蒸着処理のたびに前記蒸発源の基板に対して同じ素子形成用基板を重ね合わせる
   ことを特徴とする請求項６記載の有機ＥＬ表示装置の製造方法。

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