JP4894193B2

JP4894193B2 - 蒸着装置、および表示装置の製造システム

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Publication number: JP4894193B2
Application number: JP2005231101A
Authority: JP
Inventors: 洋之渡辺; 徳明土井; 秀明鈴木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2005-08-09
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2025-08-09
Also published as: JP2007046100A

Description

本発明は、有機発光素子の製造などに用いられる蒸着装置、およびこの蒸着装置を複数備えた、表示装置の製造システムに関する。

近年、液晶ディスプレイに代わる表示装置として、有機発光素子を用いた有機ＥＬディスプレイが注目されている。有機ＥＬディスプレイは、自発光型であるので視野角が広く、消費電力が低いという特性を有し、また、高精細度の高速ビデオ信号に対しても十分な応答性を有するものと考えられており、実用化に向けて開発が進められている。

有機発光素子は、陽極と陰極との間に発光層を含む３層ないし５層程度の有機層を備えた構成を有している。有機層を構成する有機材料は耐水性が低く、ウェットプロセスに適しないので、有機層は、一般的に、真空薄膜成膜技術を利用した真空蒸着により形成される。

従来の蒸着装置は、例えば、ライン状の蒸着源と、マスクを取り付けた基板とを対向配置し、蒸着源あるいは基板を移動することにより基板を走査しながら蒸着を行っている。図１１は、このような従来の蒸着源の一例を表している。蒸着源２１０の上面に、噴出孔２１２が設けられている。蒸着源２１０に収容された蒸着材料２００は、熱源２２０により加熱され、蒸気２００Ａとなって噴出孔２１２から噴き出される。蒸着源２１０の上方には、金属などの防熱板２３０が配置されており、これにより蒸着源２１０からの放射熱によるマスク（図示せず）の熱膨張を抑え、マスク開孔の位置ずれによる蒸着位置精度の低下を抑制しようとしている。

更に、図１２に示したように、蒸着源２１０の上面に突出部２１１を設け、この突出部２１１に噴出孔２１２を形成すると共に、防熱板２３０を突出部２１１の周囲に配置した構成も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−２１４１８５号公報

しかしながら、このような従来の蒸着源２１０では、防熱板２３０として均一な厚みの板を用いていたので、十分な温度上昇抑制効果を得るためには防熱板２３０の厚みをかなり厚くする必要があった。防熱板２３０の厚みを増やすと、それに合わせて突出部２１１を長くすることになり、突出部２１１の温度が下がって蒸着材料２００が噴出孔２１２に詰まってしまうおそれがあった。

また、蒸着源２１０の重要な特性の一つとして、温度制御性がある。加熱速度を上げるには熱源２２０のパワーを強くすればよいが、温度を下げる場合には、図１３に示したように、蒸着源２１０の側方や下方に、水冷配管２４１を内蔵した水冷板２４０を設けて強制的に冷却することが必要になる。しかし、水冷板２４０を蒸着源２１０の上方に配設すると蒸着源２１０と基板との距離が大きくなりすぎるので、水冷板２４０を蒸着源２１０の上方に配設できず、蒸着源２１０の上方の温度が他の部分に比べて高くなって、蒸着特性の不均一や蒸着材料２００の偏りが生じやすかった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、温度上昇を十分に抑制することができ、蒸着位置精度を向上させることができる蒸着装置、およびこの蒸着装置を備えた、表示装置の製造システムを提供することにある。

本発明による蒸着装置は、蒸着材料を収容する坩堝が内部に設置されたケースを有し、ケースの上面に、先端に噴出孔を有する凸部が設けられ、ケースの上面の凸部の周囲の領域は凸部の下端がケースの側部の上端よりも高い位置にあるように形成された蒸着源と、凸部に隣接して配置され、凸部に近い端部の厚みよりも凸部から遠い端部の厚みのほうが大きい防熱部材とを備えたものである。なお、ここで「高い位置にある」とは、ケースの底面からの高さがより高いことをいう。

本発明による表示装置の製造システムは、上記本発明による蒸着装置を複数備え、蒸着装置の各々がそれぞれ異なる色成分に対応した有機発光素子を形成するように構成されたものである。

本発明による蒸着装置では、防熱部材の凸部に近い端部の厚みよりも凸部から遠い端部の厚みのほうが大きいので、防熱部材の厚みが増し、輻射熱を遮る能力が高くなる。よって、温度上昇が十分に抑制される。

また、本発明による蒸着装置では、ケースの上面の凸部の周囲の領域は、凸部の下端がケースの側部の上端よりも高い位置にあるように形成されているので、ケースの上面近傍に空間ができ、この空間に防熱部材を配置することが可能となる。

本発明による表示装置の製造システムでは、それぞれ、上記本発明による蒸着装置を複数備えており、蒸着装置の各々により、それぞれ異なる色成分に対応した有機発光素子が形成される。

本発明の蒸着装置によれば、防熱部材の凸部に近い端部の厚みよりも凸部から遠い端部の厚みのほうを大きくするようにしたので、防熱部材の厚みを増やし、輻射熱を遮る能力を高めることができる。よって、温度上昇を十分に抑制することができ、蒸着位置精度を向上させることができる。とりわけ、マスク開孔の位置ずれに対する余裕度の小さい高精細マスクを使用する場合に極めて好適である。

また、本発明の蒸着装置によれば、ケースの上面の凸部の周囲の領域を、凸部の下端がケースの側部の上端よりも高い位置にあるように形成したので、ケースの上面近傍に空間をつくり、この空間に防熱部材を配置することが可能となる。

本発明の表示装置の製造システムによれば、それぞれ、上記本発明による蒸着装置を複数備えるようにしたので、高い蒸着位置精度で有機発光素子を形成することができ、滲みやシミ，色ずれ，明るさの低下などを低減し、高画質・高精細な表示装置を製造することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る蒸着装置、およびこれを用いた表示装置の製造システムによって製造される表示装置の概略構造の一例を表すものである。この表示装置は、極薄型のカラーディスプレイ装置などとして用いられるものであり、例えば、駆動パネル１０と封止パネル２０とが対向配置され、接着層３０により全面が貼り合わされている。駆動パネル１０は、ガラスなどの絶縁材料よりなる基板１１の上に、赤色の光を発生する有機発光素子１０Ｒと、緑色の光を発生する有機発光素子１０Ｇと、青色の光を発生する有機発光素子１０Ｂとが、順に全体としてマトリクス状に設けられている。

この有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、例えば、基板１１に有機層１２を備えている。基板１１と有機層１２との間には陽極としての第１電極１３が形成され、有機層１２の上には陰極としての第２電極１４が形成されている。

有機層１２は、有機発光素子の発光色によって構成が異なっている。有機発光素子１０Ｒは、正孔注入層１２Ａ，正孔輸送層１２Ｂ，発光層１２Ｃおよび電子輸送層１２Ｄが第１電極１２の側からこの順に積層された構造を有しており、有機発光素子１０Ｇ，１０Ｂは、正孔輸送層１２Ｂ，発光層１２Ｃおよび電子輸送層１２Ｄが第１電極１２の側からこの順に積層された構造を有している。正孔注入層１２Ａおよび正孔輸送層１２Ｂは、発光層１２Ｃへの正孔注入効率を高めるためのものである。発光層１２Ｃは、電流の注入により正孔と電子とが再結合し、光を発生するものである。電子輸送層１２Ｄは、発光層１２Ｃへの電子注入効率を高めるためのものである。

有機発光素子１０Ｒの正孔注入層１２Ａの構成材料としては、例えば、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）が挙げられ、有機発光素子１０Ｒの正孔輸送層１２Ｂの構成材料としては、例えば、ビス［（Ｎ−ナフチル）−Ｎ−フェニル］ベンジジン（α−ＮＰＤ）が挙げられ、有機発光素子１０Ｒの発光層１２Ｃの構成材料としては、例えば、８−キノリノールアルミニウム錯体（Ａｌｑ₃）に２，６−ビス［４−［Ｎ−（４−メトキシフェニル）−Ｎ−フェニル］アミノスチリル］ナフタレン−１，５−ジカルボニトリル（ＢＳＮ−ＢＣＮ）を４０体積％混合したものが挙げられ、有機発光素子１０Ｒの電子輸送層１２Ｃの構成材料としては、例えば、８−キノリノールアルミニウム錯体（Ａｌｑ₃）が挙げられる。

有機発光素子１０Ｂの正孔輸送層１２Ｂの構成材料としては、例えば、α−ＮＰＤが挙げられ、有機発光素子１０Ｂの発光層１２Ｃの構成材料としては、例えば、スピロ６Φ（ｓｐｉｒｏ６Φ）が挙げられ、有機発光素子１０Ｂの電子輸送層１２Ｄの構成材料としては、例えば、Ａｌｑ₃が挙げられる。

有機発光素子１０Ｇの正孔輸送層１２Ｂの構成材料としては、例えば、α−ＮＰＤが挙げられ、有機発光素子１０Ｇの発光層１２Ｃの構成材料としては、例えば、Ａｌｑ₃にクマリン６（Ｃ６；Coumarin６）を３体積％混合したものが挙げられ、有機発光素子１０Ｇの電子輸送層１２Ｄの構成材料としては、例えば、Ａｌｑ₃が挙げられる。

第１電極１３は、反射層としての機能も兼ねており、例えば、白金（Ｐｔ），金（Ａｕ），クロム（Ｃｒ）またはタングステン（Ｗ）などの金属または合金により構成されている。

第２電極１４は、半透過性電極により構成されており、発光層１２Ｂで発生した光は第２電極１４の側から取り出されるようになっている。第２電極１４は、例えば、銀（Ａｇ），アルミニウム（Ａｌ），マグネシウム（Ｍｇ），カルシウム（Ｃａ），ナトリウム（Ｎａ）などの金属または合金により構成されている。

封止パネル２０は、駆動パネル１０の第２電極１４の側に位置しており、接着層３０と共に有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを封止する封止用基板２１を有している。封止用基板２１は、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂで発生した光に対して透明なガラスなどの材料により構成されている。なお、封止用基板２１には、例えば、図示しないカラーフィルターを設け、これにより外光反射を低減し、コントラストを改善するようにしてもよい。

図２は、このような表示装置を製造するための製造システムの全体構成を表したものである。この製造システム４０は、３原色に対応した３つの蒸着装置４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂを備えている。蒸着装置４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂは、装置自体としてはいずれも同じものであるが、後述する蒸着源の坩堝にそれぞれ異なる有機材料を収容することにより、蒸着装置４１Ｒは有機発光素子１０Ｒの有機層１２を形成し、蒸着装置４１Ｇは有機発光素子１０Ｇの有機層１２を形成し、蒸着装置４１Ｂは有機発光素子１０Ｂの有機層１２を形成するように構成されている。

また、この製造システム４０は、外部から基板１１が供給される基板供給部４２と、基板１１に対してクリーニングあるいは活性化等の前処理が行われる前処理部４３とを備えている。

更に、蒸着装置４１Ｒの前段階として、有機発光素子１０Ｒの有機層１２を形成するために基板１１と後述するメタルマスクとの位置合わせ（精密アライメント）および固定を行うアライメント部４４Ｒが設けられている。同様に、蒸着装置４１Ｇの前段階として、有機発光素子１０Ｇの有機層１２を形成するために基板１１とメタルマスクとの位置合わせおよび固定を行うアライメント部４４Ｇが設けられ、蒸着装置４１Ｂの前段階として、有機発光素子１０Ｂの有機層１２を形成するために基板１１とメタルマスクとの位置合わせおよび固定を行うアライメント部４４Ｂが設けられている。アライメント部４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂにおける位置合わせは、例えば、予め付されたアライメントマークを画像処理等によって検出および認識することなどによって行うことが可能である。また、アライメント調整および固定については、例えば、周知のハンドリングロボットなどを用いて行うことができる。

加えて、この製造システム４０は、基板１１とメタルマスクとの分離等の後処理を行う後処理部４５と、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの有機層１２が形成された後の基板１１を排出する基板排出部４６とを備えている。

図３は、この製造システム４０の各部の間で基板１１を移動させるための一体型の搬送治具の一例を表すものである。この搬送治具５０は、例えば、基板１１の有機層１２が形成される側のメタルマスク５１と、基板１１の反対側の電磁石５２とを有している。メタルマスク５１は、金属よりなる薄板状部材に張力をかけて枠に取り付けたものであり、電磁石５２が発生する磁力により、基板１１の表面に密着した状態で固定されるようになっている。メタルマスク５１の構成材料は、加工性および熱膨張係数を考慮して選択されることが好ましく、具体的にはステンレス鋼（ＳＵＳ）またはそれに近い材料が好ましい。また、メタルマスク５１には、有機層１２が形成される予定の位置に、複数の開孔５１Ａが設けられており、所定のパターンで有機層１２を形成することができるようになっている。なお、メタルマスク５１を複数種類用意すれば異なるパターンの多層成膜が可能となることは言うまでもない。このような搬送治具５０が取り付けられた基板１１の移動、移載などは、例えば、周知の搬送コンベアなどを用いて行うことができる。

図２に示した製造システム４０においては、後処理部４５において基板１１から分離された搬送治具５０をＲ色アライメント部４４Ｒへと供給するリターン部４７を設け、閉ループ構造４８を形成することが好ましい。これにより、図３に示した搬送治具５０が、蒸着装置４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂおよびリターン部４６からなる閉ループ構造４８内を循環することになり、有機層１２を形成するための一連の工程を完全自動化することが可能となるからである。この閉ループ構造４８内には、例えば、図２に示したように、蒸着装置４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂおよびリターン部４６を、アライメント部４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂおよび後処理部４５を頂点とする方形状に配置することができる。ただし、閉ループ構造４８は、必ずしも方形状である必要はないことは言うまでもない。例えば、直線状に配された蒸着装置４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂに沿うようにしてリターン部４６を配設するようにしてもよい。

図４は、蒸着装置４１Ｒの構成を模式的に表したものである。この蒸着装置４１Ｒは、真空チャンバ６１内に、有機発光素子１０Ｒの有機層１２を構成する有機材料である蒸着材料を収容する四つの蒸着源６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄを備えている。真空チャンバ６１には、図示しないが、搬送治具５０および基板１１の搬入口および排出口が設けられている。蒸着源６２Ａには、有機発光素子１０Ｒの正孔注入層１２Ａの構成材料が収容されている。蒸着源６２Ｂには、有機発光素子１０Ｒの正孔輸送層１２Ｂの構成材料が収容されている。蒸着源６２Ｃには、有機発光素子１０Ｒの発光層１２Ｃの構成材料が収容されている。蒸着源６２Ｄには、有機発光素子１０Ｒの電子輸送層１２Ｄの構成材料が収容されている。なお、蒸着源の数は、必ずしも四つに限られないことは言うまでもない。また、蒸着装置４１Ｒには、予備の蒸着源を設置するための空間を設けておくようにしてもよい。

蒸着装置４１Ｇ，４１Ｂについては、蒸着源６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄに収容される蒸着材料が異なることを除き、蒸着装置４１Ｒと同様に形成されている。すなわち、例えば、蒸着装置４１Ｇの蒸着源６２Ａには何も収容されておらず、蒸着装置４１Ｇの蒸着源６２Ｂには、有機発光素子１０Ｇの正孔輸送層１２Ｂの構成材料が収容されている。蒸着装置４１Ｇの蒸着源６２Ｃには、有機発光素子１０Ｇの発光層１２Ｃの構成材料が収容されている。蒸着装置４１Ｇの蒸着源６２Ｄには、有機発光素子１０Ｇの電子輸送層１２Ｄの構成材料が収容されている。また、例えば、蒸着装置４１Ｂの蒸着源６２Ａには、何も収容されておらず、蒸着装置４１Ｂの蒸着源６２Ｂには、有機発光素子１０Ｂの正孔輸送層１２Ｂの構成材料が収容されている。蒸着装置４１Ｂの蒸着源６２Ｃには、有機発光素子１０Ｂの発光層１２Ｃの構成材料が収容されている。蒸着装置４１Ｂの蒸着源６２Ｄには、有機発光素子１０Ｂの電子輸送層１２Ｄの構成材料が収容されている。これ以降は、蒸着装置４１Ｒについてのみ説明し、蒸着装置４１Ｇ，４１Ｂについては省略する。

蒸着装置４１Ｒは、基板１１が蒸着源６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄを順に通過するように基板１１と蒸着源６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄとの相対位置を可変させる搬送部６３を備えている。搬送部６３は、搬送治具５０の移動を真空中で行う必要があること、および蒸着によるゴミの問題などを考慮して、例えば、搬送治具５０を取り付けた基板１１を搭載した台車を閉じたワイヤに接続し、そのワイヤを外部からサーボモータ等により定速駆動して引っ張る、というような簡素な方式を採用することが可能である。ただし、脱ガスの対策などがなされていれば、周知技術であるボールネジあるいはベルトコンベア等による搬送方式を用いてもよい。

蒸着源６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄは、例えば、図５に模式的に示したように、ライン状に延びる構成とされ、搬送部６３は、基板１１を蒸着源６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄの長手方向と直交する方向Ａに移動可能であることが好ましい。蒸着源６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄの長さは、基板１１の移動方向Ａに直交する辺の長さに合わせて設定されていることが好ましい。これにより、基板１１の全面にわたって有機層１２を均一な膜厚で形成することができる。なお、図５においては搬送治具５０および搬送部６３を省略している。

図６は、蒸着源６２Ａの断面構成を表している。なお、蒸着源６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄは、収容する蒸着材料の違いを除けば、蒸着源６２Ａと同様に構成されているので、以下では蒸着源６２Ａについてのみ説明する。蒸着源６２Ａは、蒸着材料１００を収容可能なケース１１０を有し、このケース１１０の周囲に、蒸着材料１００を加熱するヒータ等の熱源１２０が設けられている。また、ケース１１０は、上面に凸部１１１を有し、この凸部１１１に隣接して防熱部材１３０が配置されている。なお、熱源１２０の更に外側には、水冷配管１４１を内蔵した水冷板１４０が設置されている。

蒸着材料１００は、例えば、ケース１１０内に着脱可能に設置された坩堝１１０Ａに収容されている。坩堝１１０Ａは、耐熱性，機械的強度および蒸着材料との反応性などを考慮し、例えば石英ガラス，グラファイトあるいはセラミックにより構成されていることが好ましい。また、この坩堝１１０Ａと、ケース１１０の坩堝１１０Ａを覆う部分とは、断面角型であることが好ましい。容量を大きくすることができると共に、無駄なスペースをなくして熱伝導を向上させることができるからである。

ケース１１０は、例えばグラファイトにより構成されていることが好ましい。機械強度および加工性に優れており、所望の形状を得やすく、また熱膨張率が小さいので高温下でも形状変化が少ないからである。凸部１１１の先端には、蒸着材料１００の蒸気１００Ａを噴出させる噴出孔１１２が設けられている。なお、ケース１１０の底面から凸部１１１の先端までの高さは、坩堝１１０Ａの容量を考慮して適切に設定されることが望ましい。

防熱部材１３０は、ケース１１０などからの輻射熱を遮るためのものであり、ケース１１０とは間隔をおいて配設されている。防熱部材１３０の構成材料としては、例えば銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）が好ましく、特に銅（Ｃｕ）が好ましい。銅（Ｃｕ）は熱伝導性が良好であり、熱を吸収することができるからである。また、防熱部材１３０は、輻射熱を反射させるため全面にわたり鏡面加工されていることが好ましい。

本実施の形態では、ケース１１０の上面の凸部１１１の周囲の領域は、凸部１１１の下端１１３Ａが側面の上端１１３Ｂよりも高い位置にあるように形成されている一方、防熱部材１３０は、凸部１１１に近い端部の厚みＤ１よりも凸部１１１から遠い端部の厚みＤ２のほうが大きい。具体的には、ケース１１０は、上面の凸部１１１の周囲に、凸部１１１から離れるにつれて低くなる第１傾斜部１１３を有し、防熱部材１３０は、第１傾斜部１１３に対向する側に第１傾斜部１１３に沿った第２傾斜部１３１を有している。これにより、この蒸着装置４１Ｒでは、防熱部材１３０の厚みを増やして輻射熱を遮る能力を高め、温度上昇を十分に抑制することができると共に、ケース１１０の上面近傍に空間をつくり、この空間に防熱部材１３０を配置することが可能となっている。

更に、凸部１１１近傍では防熱部材１３０の厚みが相対的に薄くなるので、凸部１１１近傍の温度が低下して噴出孔１１２が詰まってしまうおそれをなくすことができ、蒸着効率を高めることができると共に装置維持管理にも便利である。加えて、熱源１２０を第１傾斜部１１３に沿ってケース１１０の上面まで設置することができ、加熱効率をより高めることができると共に、凸部１１１近傍の温度低下を防止し蒸着材料１００またはその蒸気１００Ａを適切な温度に維持することができる。

加えて、第１傾斜部１１３および第２傾斜部１３１を単純な傾斜面とすることにより、加工性が良いので製造コストを抑えることができる、熱源１２０の設置が容易になる、表面積が小さくなるので輻射熱を小さくすることができる等の利点を得られる。

第１傾斜部１１３の傾斜角度θは、ケース１１０の容量、蒸着材料１００またはその蒸気１００Ａの温度維持などを考慮して設定され、例えば１０°以上６０°以下であることが好ましい。１０°より小さいと防熱部材１３０の厚みを確保するのが難しく、６０°より大きいと蒸着材料１００の収容スペースを確保するためにケース１１０が大きく（高さが高くなるか、径が大きくなるか、あるいはその両方）なってしまうからである。更に、１５°以上４５°以下であればより好ましい。

防熱部材１３０の上面は、凸部１１１の先端と同じ高さまたは凸部１１１の先端よりも低い位置にある。このようにすることにより、噴出孔１１２から噴出した蒸気１００Ａが防熱部材１３０に当たって冷却され付着することを抑制し、防熱部材１３０の表面の鏡面加工を維持し、輻射熱を遮る能力が低下するのを防止することができる。

更に、防熱部材１３０には水冷配管１３２が内蔵されており、防熱部材１３０を積極的に冷却して防熱部材１３０の温度上昇を抑えることができるようになっている。更に、これにより、ケース１１０の上面と他の部分との温度差を低減し、蒸着特性の不均一や蒸着材料１００の偏りを抑え、ケース１１０の上面の温度制御性を更に高めることができる。水冷配管１３２は、防熱部材１３０の相対的に厚い部分に設けられ、例えば銅（Ｃｕ）にニッケル（Ｎｉ）めっきがなされると共に鏡面仕上げされていることが好ましい。

水冷板１４０は、例えば銅（Ｃｕ）により構成されている。水冷配管１４１は、水冷配管１３２と同様に構成されている。

ケース１１０の第１傾斜部１１３と防熱部材１３０との間には、蒸着材料１００が防熱部材１３０に付着するのを防止すると共に輻射熱を反射させるための防着板兼反射板１５０が設けられている。これにより、ケース１１０と防熱部材１３０との間で温度差をつけることができ、ケース１１０の上面の温度制御性を更に高めることができる。防着板兼反射板１５０は、例えばステンレス鋼により構成され、ケース１１０と防熱部材１３０との両方から間隔を保つようにネジ止めなどにより防熱部材１３０に固定されている。防着板兼反射板１５０は、防熱部材１３０と同様に、全面にわたり鏡面加工されていることが好ましい。

なお、蒸着源６２Ａには、図示しない温度コントローラが接続されている。この温度コントローラは、成膜の厚さを図示しない膜厚センサによりモニタすることにより蒸着レートを所望の値に制御するものである。また、温度コントローラは、他の蒸着源６１Ｂ，６１Ｃ，６１Ｄの温度コントローラとは独立しており、各蒸着源６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６１Ｄは個別に蒸着レートが制御されるようになっている。ただし、蒸着レートの制御は、温度コントローラによる制御に限られるものではない。例えば、温度コントローラによる制御に代えて、あるいは温度コントローラによる制御に加えて、各蒸着源６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６１Ｄと基板１１との距離を制御するための機構を、各蒸着源６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６１Ｄに個別に設けること、あるいは膜厚センサにより検知された膜厚データを基板１１の搬送速度にフィードバックすることなどによっても可能である。

この蒸着装置４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂでは、ケース１１０内の蒸着材料１００が熱源１２０により加熱され、蒸気１００Ａとなって噴出孔１１２から噴出される。噴出した蒸着材料１００は、メタルマスク５１の開孔５１Ａを通って基板１１に到達し、有機層１２が形成される。ここでは、防熱部材１３０が、ケース１１０の第１傾斜部１１３に沿った第２傾斜部１３１を有しているので、防熱部材１３０の厚みが増えて輻射熱を遮る能力が高くなり、基板１１やメタルマスク５１の温度上昇が十分に抑制される。

次に、このような蒸着装置４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂおよび製造システム４０の処理動作例、すなわち蒸着装置４１による有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの製造および製造システム４０による表示装置の製造について説明する。

まず、上述したようなガラスなどの絶縁材料よりなる基板１１が、製造システム４０の基板供給部４２に投入される。基板１１には、上述した材料よりなる第１電極１３が所定のパターンで予め形成されている。この基板１１に対して、前処理部４３において、クリーニングあるいは活性化等の前処理が行われる。

前処理部４３における前処理が行われた後、アライメント部４４Ｒにおいて、搬送治具５０のメタルマスク５１と基板１１とが、メタルマスク５１の開孔５１Ａが有機発光素子１０Ｒの形成される位置に対応するように位置合わせされ、電磁石５２によってメタルマスク５１が基板１１が固定される。

続いて、蒸着装置４１Ｒにおいて、搬送部６３によって基板１１が方向Ａに移動され、基板１１が蒸着源６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄを順に通過するように基板１１と蒸着源６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄとの相対位置が可変される。これにより、基板１１が蒸着源６２Ａを通過すると共に有機発光素子１０Ｒの正孔注入層１２Ａが形成され、続いて蒸着源６２Ｂを通過すると共に正孔注入層１２Ａの上に正孔輸送層１２Ｂが形成され、更に蒸着源６２Ｃを通過すると共に正孔注入層１２Ａおよび正孔輸送層１２Ｂの上に発光層１２Ｃが形成され、最後に蒸着源６２Ｄを通過すると共に正孔注入層１２Ａ，正孔輸送層１２Ｂおよび発光層１２Ｃの上に電子輸送層１２Ｄが形成される。こうして、基板１１に、有機発光素子１０Ｒの有機層１２が形成される。

有機発光素子１０Ｒの有機層１２が形成された後、アライメント部４４Ｇにおいて、搬送治具５０のメタルマスク５１と基板１１とが、メタルマスク５１の開孔５１Ａが有機発光素子１０Ｇの形成される位置に対応するように位置合わせされ、電磁石５２によってメタルマスク５１が基板１１に固定される。

続いて、蒸着装置４１Ｇにおいて、蒸着装置４１Ｒの場合と同様にして、基板１１に、有機発光素子１０Ｇの有機層１２が形成される。

有機発光素子１０Ｇの有機層１２が形成された後、アライメント部４４Ｂにおいて、搬送治具５０のメタルマスク５１と基板１１とが、メタルマスク５１の開孔５１Ａが有機発光素子１０Ｂの形成される位置に対応するように位置合わせされ、電磁石５２によってメタルマスク５１が基板１１に固定される。

続いて、蒸着装置４１Ｂにおいて、蒸着装置４１Ｒの場合と同様にして、基板１１に、有機発光素子１０Ｂの有機層１２が形成される。

有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの有機層１２が形成された後、後処理部４５において基板１１と搬送治具５０のメタルマスク５１および電磁石５２とが分離される。基板１１は基板排出部４６から排出される。搬送治具５０のメタルマスク５１および電磁石５２は、リターン部４７を介してアライメント部４４Ｒへと供給され、別の基板１１に取り付けられる。

排出された基板１１においては、有機層１２の上に第２電極１４が形成され、これにより駆動パネル１０が形成される。続いて、駆動パネル１０の有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが形成されている側に接着層３０が形成され、この接着層３０により駆動パネル１０と封止パネル２０とが貼り合わせられる。こうして、図１に示した表示装置が完成する。

なお、本実施の形態の蒸着装置および従来の蒸着装置を用いて、それぞれ実際に基板に対して蒸着を行い、基板およびメタルマスクの温度上昇を調べたところ、従来の蒸着装置では１０℃〜１５℃であったのに対して、本実施の形態の蒸着装置では３℃〜４℃と極めて小さくすることができた。温度変化によるメタルマスクの伸縮量は、１０℃〜１５℃の温度上昇では１０μｍ程度であったが、３℃〜４℃の温度上昇では２μｍ〜３μｍに削減され、蒸着位置精度の規格範囲である３μｍまたはそれ以下となった。ちなみに、メタルマスクが１０μｍ程度伸縮した場合、所定の蒸着位置精度が確保できず、本来光るべき部分が光らなかったり、光ってはならない部分が光ってしまったり、という不具合が発生し、その結果、滲み，シミ，色ずれ，明るさの低下などの問題が生じる。

このように本実施の形態では、ケース１１０の上面の凸部１１１の周囲に、凸部１１１から離れるにつれて低くなる第１傾斜部１１３を設ける一方、防熱部材１３０の第１傾斜部１１３に対向する側に第１傾斜部１１３に沿った第２傾斜部１３１を設けるようにしたので、防熱部材１３０の厚みを増やして輻射熱を遮る能力を高めることができる。よって、温度上昇を十分に抑制することができ、蒸着位置精度を向上させることができる。とりわけ、マスク開孔の位置ずれに対する余裕度の小さい高精細マスクを使用する場合に極めて好適であり、高い蒸着位置精度で有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを形成することができ、滲みやシミ，色ずれ，明るさの低下などを低減して高画質・高精細な表示装置を製造することができる。

また、ケース１１０の上面近傍に空間をつくり、この空間に防熱部材１３０を配置することが可能となる。

特に、防熱部材１３０の上面を、凸部１１１の先端と同じ高さまたは凸部１１１の先端よりも低い位置にあるようにしたので、噴出孔１１２から噴出した蒸気１００Ａが防熱部材１３０に当たって冷却され付着することを抑制し、防熱部材１３０の表面の鏡面加工を維持し、輻射熱を遮る能力が低下するのを防止することができる。

また、特に、防熱部材１３０には水冷配管１３２を内蔵させるようにしたので、防熱部材１３０を積極的に冷却して防熱部材１３０の温度上昇を抑えることができる。更に、これにより、ケース１１０の上面と他の部分との温度差を低減し、蒸着特性の不均一や蒸着材料１００の偏りを抑え、ケース１１０の上面の温度制御性を更に高めることができる。

加えて、特に、ケース１１０の第１傾斜部１１３と防熱部材１３０との間に、蒸着材料１００が防熱部材１３０に付着するのを防止すると共に輻射熱を反射させるための防着板兼反射板１５０を設けるようにしたので、ケース１１０と防熱部材１３０との間で温度差をつけることができ、ケース１１０の上面の温度制御性を更に高めることができる。

なお、上記実施の形態では、ケース１１０は第１傾斜部１１３を有し、防熱部材１３０は第１傾斜部１１３に沿った第２傾斜部１３１を有している場合について説明したが、ケース１１０の上面の凸部１１１の周囲の領域およびそれに対向する防熱部材１３０の下面の断面形状は、上記実施の形態で説明した単なる傾斜面には限られない。

例えば図７に示したように、ケース１１０は、上面の凸部１１１の周囲に、凸部１１１の下端１１４Ａが側面の上端１１４Ｂよりも高い位置にあるような第１階段部１１４を有し、一方、防熱部材１３０は、第１階段部１１４に対応して、凸部１１１に近い端部の厚みＤ１よりも凸部１１１から遠い端部の厚みＤ２のほうが大きいような第２階段部１３３を有していてもよい。なお、第１階段部１１４および第２階段部１３３の段数は特に限定されない。

また、例えば図８に示したように、ケース１１０は、上面の凸部１１１の周囲に、凸部１１１の下端１１５Ａが側面の上端１１５Ｂよりも高い位置にあるような第１曲面部１１５を有し、一方、防熱部材１３０は、第１曲面部１１５に対応して、凸部１１１に近い端部の厚みＤ１よりも凸部１１１から遠い端部の厚みＤ２のほうが大きいような第２曲面部１３４を有していてもよい。

更に、上記実施の形態では、ケース１１０が第１傾斜部１１３を有する場合について説明したが、ケース１１０の上面の凸部１１１の周囲の領域を平坦面とし、防熱部材１３０の凸部１１１に近い端部の厚みＤ１よりも凸部１１１から遠い端部の厚みＤ２のほうを大きくしてもよい。例えば、防熱部材１３０の上面に、図９に示したような凸部１１１から離れるにつれて高くなる第３傾斜部１３５、あるいは、図１０に示したような第３階段部１３６を設けるようにしてもよい。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、ケース８０と坩堝８０Ａとを別個に構成するようにした場合について説明したが、坩堝とケースとを一体とすることも可能である。

また、上記実施の形態では、有機発光素子１０Ｒの有機層１２が四つの層からなることに鑑み、各蒸着装置４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂにそれぞれ四つの蒸着源６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄを備え、蒸着装置４１Ｇ，４１Ｂでは蒸着源６２Ａに何も収容しないようにした場合について説明したが、蒸着源の数は、必ずしも蒸着装置４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂで同じである必要はなく、また、有機発光素子１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの有機層１２の数と同じである必要もない。

更に、上記実施の形態では、各蒸着源６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄに何もいれないか、あるいはそれぞれ異なる蒸着材料を収容するようにしたが、二つ以上の蒸着源に同じ材料を収容するようにしてもよい。

加えて、上記実施の形態では、搬送部６３が、固定位置にある蒸着源６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６１Ｄに対して基板１１を移動させるようにした場合について説明したが、搬送部６３は、固定位置にある基板１１に対して蒸着源６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６１Ｄを移動させるようにしてもよく、あるいは、基板１１と蒸着源６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６１Ｄとの両方を移動させるようにしてもよい。

更にまた、例えば、上記実施の形態において説明した各部の構造あるいは材料などは限定されるものではなく、他の構造あるいは材料としてもよい。例えば、上記実施の形態では、表示装置の構造を具体的に例を挙げて説明したが、これに限られるものではない。

本発明の一実施の形態に係る蒸着装置およびこれを用いた表示装置の製造システムによって製造される表示装置の概略構成を表す断面図である。図１に示した表示装置を製造するための製造システムの全体構成を表す平面図である。図２に示した製造システムの各部の間で基板を移動させるための搬送治具の一例を表す断面図である。図２に示した蒸着装置の構成を模式的に表す断面図である。図２に示した蒸着装置の構成を模式的に表す斜視図である。図４および図５に示した蒸着源の概略構成を表す断面図である。図６に示した蒸着源の変形例を表す断面図である。図６に示した蒸着源の他の変形例を表す断面図である。図６に示した蒸着源の更に他の変形例を表す断面図である。図６に示した蒸着源の更に他の変形例を表す断面図である。従来の蒸着源の一例を表す断面図である。従来の蒸着源の他の例を表す断面図である。従来の蒸着源の更に他の例を表す断面図である。

符号の説明

１０…駆動パネル、１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ…有機発光素子、１１…基板、１２…有機層、１２Ａ…正孔注入層、１２Ｂ…正孔輸送層、１２Ｃ…発光層、１２Ｄ…電子輸送層、１３…第１電極、１４…第２電極、２０…封止パネル、２１…封止用基板、３０…接着層、４０…製造システム、４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂ…蒸着装置，４２…基板供給部、４３…前処理部、４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂ…アライメント部、４５…後処理部、４６…基板排出部、４７…リターン部、４８…閉ループ構造、５０…搬送治具、５１…メタルマスク、５１Ａ…開孔、５２…電磁石、６１…真空チャンバ、６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄ…蒸着源、６３…搬送部、１００…蒸着材料、１００Ａ…蒸気、１１０…ケース、１１０Ａ…坩堝、１１１…凸部、１１２…噴出孔、１１３…第１傾斜部、１２０…熱源、１３０…防熱部材、１３１…第２傾斜部、１３２，１４１…水冷配管、１４０…水冷板、１５０…防着板兼反射板

Claims

蒸着材料を収容する坩堝が内部に設置されたケースを有し、前記ケースの上面に、先端に噴出孔を有する凸部が設けられ、前記ケースの上面の前記凸部の周囲の領域は前記凸部の下端が前記ケースの側部の上端よりも高い位置にあるように形成された蒸着源と、
前記凸部に隣接して配置され、前記凸部に近い端部の厚みよりも前記凸部から遠い端部の厚みのほうが大きい防熱部材と
を備えた蒸着装置。
前記ケースは、前記上面の凸部の周囲に、前記凸部から離れるにつれて低くなる第１傾斜部を有し、
前記防熱部材は、前記第１傾斜部に対向する側に前記第１傾斜部に沿った第２傾斜部を有する
請求項１記載の蒸着装置。
前記防熱部材の上面は、前記凸部の先端と同じ高さまたは前記凸部の先端よりも低い位置にある
請求項１記載の蒸着装置。
前記防熱部材には水冷配管が内蔵されている
請求項１記載の蒸着装置。
前記ケースの第１傾斜部と前記防熱部材との間に、蒸着材料が前記防熱部材に付着するのを防止すると共に輻射熱を反射させるための防着板兼反射板を備えた
請求項１記載の蒸着装置。
基板に有機層を備えた有機発光素子を形成するための蒸着装置を複数備え、前記蒸着装置の各々がそれぞれ異なる色成分に対応した有機発光素子を形成するように構成された表示装置の製造システムであって、
前記蒸着装置は、
蒸着材料を収容する坩堝が内部に設置されたケースを有し、前記ケースの上面に、先端に噴出孔を有する凸部が設けられ、前記ケースの上面の前記凸部の周囲の領域は前記凸部の下端が前記ケースの側部の上端よりも高い位置にあるように形成された蒸着源と、
前記凸部に隣接して配置され、前記凸部に近い端部の厚みよりも前記凸部から遠い端部の厚みのほうが大きい防熱部材と
を備えた表示装置の製造システム。