(57)【要約】【課題】膜材料の利用効率を向上させることが可能な蒸着装置、蒸着方法、および有機ＥＬ装置の製造方法を提供すること。【解決手段】蒸着装置１００は、膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する蒸着装置であって、蒸着槽２０と、蒸着槽２０内に配置され、基板３６を保持する保持部３０と、蒸着槽２０内に保持部３０の基板保持面３４ａに対向して配置され、膜材料を蒸発させる蒸着源４０と、保持部３０を冷却する冷却機構５０と、を備えていることを特徴とする。【選択図】図１
2009114517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する蒸着装置であって、
蒸着槽と、
前記蒸着槽内に配置され、前記基板を保持する保持部と、
前記蒸着槽内に前記保持部の基板保持面に対向して配置され、前記膜材料を蒸発させる蒸着源と、
前記保持部を冷却する冷却機構と、
を備えていることを特徴とする蒸着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸着装置であって、
前記冷却機構は、前記保持部に冷却媒体を供給し、
前記保持部は、前記基板保持面の背面に前記冷却媒体を流す流路を有していることを特徴とする蒸着装置。
【請求項３】
請求項２に記載の蒸着装置であって、
前記冷却機構は、前記冷却媒体の流量を制御する流量制御部を有していることを特徴とする蒸着装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の蒸着装置であって、
前記蒸着槽内に配置され、前記蒸着槽内を加熱する加熱機構をさらに備えていることを特徴とする蒸着装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の蒸着装置であって、
前記基板保持面の法線に平行な軸を回転軸として、前記保持部を回転させる回転機構を備えていることを特徴とする蒸着装置。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項に記載の蒸着装置であって、
前記基板保持面の法線に平行な軸を回転軸として、前記蒸着源を回転させる回転機構を備えていることを特徴とする蒸着装置。
【請求項７】
蒸着槽内で蒸着源から有機膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する蒸着方法であって、
前記基板を背面側から冷却することにより、前記基板の温度と前記蒸着槽内の温度との間に温度差を生じさせて成膜することを特徴とする蒸着方法。
【請求項８】
請求項７に記載の蒸着方法であって、
前記蒸着槽内を加熱することにより、前記基板の温度に対して前記蒸着槽内の温度を高くすることを特徴とする蒸着方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載の蒸着方法であって、
前記基板表面の法線に平行な軸を回転軸として、前記基板を回転させて成膜することを特徴とする蒸着方法。
【請求項１０】
請求項７または８に記載の蒸着方法であって、
前記基板表面の法線に平行な軸を回転軸として、前記蒸着源を回転させて成膜することを特徴とする蒸着方法。
【請求項１１】
有機発光層を含む機能層を備えた有機ＥＬ装置の製造方法であって、
請求項１から６のいずれか１項に記載の蒸着装置を用いて、少なくとも前記有機発光層を成膜することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項１２】
有機発光層を含む機能層を備えた有機ＥＬ装置の製造方法であって、
請求項７から１０のいずれか１項に記載の蒸着方法を用いて、少なくとも前記有機発光層を成膜することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸着装置、蒸着方法、および有機ＥＬ装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ装置は、正孔注入輸送層、発光層、電子注入輸送層等の複数の有機機能層（有機膜）を有している。これらの有機機能層は、例えば、真空蒸着装置を用いた真空蒸着法によって形成される。
【０００３】
真空蒸着法では、蒸発させた膜材料の粒子を基板表面に堆積させることにより膜を形成するが、蒸発した膜材料の粒子は基板以外の場所にも付着する。このため、基板以外の場所に付着する膜材料が多いと、膜材料の利用効率が低下してしまう。このような基板以外の場所に付着する膜材料の量を少なくするために、蒸着源と基板との間の空間を蒸着槽内の他の空間から隔離する隔離部屋を設けることにより、蒸着槽の内壁等に膜材料が付着するのを防止する方法が提案されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２３５５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、隔離部屋の開口面積が基板表面の面積に対して小さい場合は、基板表面の面内において膜厚にムラが生じる恐れがある。有機ＥＬ装置において有機機能層の膜厚にムラが生じた場合、有機ＥＬ装置の表示領域内で輝度がばらつき、表示品質を低下させる要因となる。そのため、隔離部屋を設けなくても、基板以外の場所に付着する膜材料の量を少なくし、膜材料の利用効率を向上させることが求められている。
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［適用例１］本適用例に係る蒸着装置は、膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する蒸着装置であって、蒸着槽と、前記蒸着槽内に配置され、前記基板を保持する保持部と、前記蒸着槽内に前記保持部の基板保持面に対向して配置され、前記膜材料を蒸発させる蒸着源と、前記保持部を冷却する冷却機構と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、保持部を冷却することにより、基板保持面に保持された基板が冷却されるので、基板の温度が蒸着槽内の温度よりも低くなる。このため、蒸着槽内において温度が低い基板に向かう気流が生じるので、蒸着源から有機膜材料を蒸発させる場合、蒸発した有機膜材料の粒子のうち基板に向かう粒子の量が多くなる。これにより、基板以外の場所に付着する有機膜材料の量が少なくなるので、有機膜材料の利用効率を向上させることができる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例に係る蒸着装置であって、前記冷却機構は、前記保持部に冷却媒体を供給し、前記保持部は、前記基板保持面の背面に前記冷却媒体を流す流路を有していてもよい。
【００１０】
この構成によれば、冷却機構から保持部に供給された冷却媒体を、基板保持面の背面に位置する流路に流すことにより、基板を背面側から冷却できる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例に係る蒸着装置であって、前記冷却機構は、前記冷却媒体の流量を制御する流量制御部を有していてもよい。
【００１２】
この構成によれば、冷却媒体の流量を制御することで基板の冷却温度を変化させることができる。これにより、基板の温度と蒸着槽内の温度との間の温度差を調整できる。
【００１３】
［適用例４］上記適用例に係る蒸着装置であって、前記蒸着槽内に配置され、前記蒸着槽内を加熱する加熱機構をさらに備えていてもよい。
【００１４】
この構成によれば、加熱機構で蒸着槽内を加熱することにより、基板の温度に対して蒸着槽内の温度を高くすることができる。これにより、基板の温度と蒸着槽内の温度との間の温度差の調整範囲を広くできる。
【００１５】
［適用例５］上記適用例に係る蒸着装置であって、前記基板保持面の法線に平行な軸を回転軸として、前記保持部を回転させる回転機構を備えていてもよい。
【００１６】
この構成によれば、蒸着源から基板に向かう有機膜材料の粒子の量が基板表面に対してばらついても、保持部を回転させることで、基板表面と蒸着源との相対的位置関係を変化させることができる。これにより、基板表面の面内における膜厚のばらつきを抑えることができる。
【００１７】
［適用例６］上記適用例に係る蒸着装置であって、前記基板保持面の法線に平行な軸を回転軸として、前記蒸着源を回転させる回転機構を備えていてもよい。
【００１８】
この構成によれば、蒸着源から基板に向かう有機膜材料の粒子の量が基板表面に対してばらついても、蒸着源を回転させることで、基板表面と蒸着源との相対的位置関係を変化させることができる。これにより、基板表面の面内における膜厚のばらつきを抑えることができる。
【００１９】
［適用例７］本適用例に係る蒸着方法は、蒸着槽内で蒸着源から有機膜材料を蒸発させて基板表面に成膜する蒸着方法であって、前記基板を背面側から冷却することにより、前記基板の温度と前記蒸着槽内の温度との間に温度差を生じさせて成膜することを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、基板を冷却して基板の温度と蒸着槽内の温度との間に温度差を生じさせることにより、蒸着槽内において温度が低い基板に向かう気流が生じる。このため、蒸着源から蒸発した有機膜材料の粒子のうち基板に向かう粒子の量が多くなる。これにより、基板以外の場所に付着する有機膜材料の量が少なくなるので、有機膜材料の利用効率を向上させることができる。
【００２１】
［適用例８］上記適用例に係る蒸着方法であって、前記蒸着槽内を加熱することにより、前記基板の温度に対して前記蒸着槽内の温度を高くしてもよい。
【００２２】
この構成によれば、基板の温度に対して蒸着槽内の温度を高くすることにより、基板の温度と蒸着槽内の温度との間の温度差を調整できる。
【００２３】
［適用例９］上記適用例に係る蒸着方法であって、前記基板表面の法線に平行な軸を回転軸として、前記基板を回転させて成膜してもよい。
【００２４】
この構成によれば、蒸着源から基板に向かう有機膜材料の粒子の量が基板表面に対してばらついても、基板を回転させることで、基板表面と蒸着源との相対的位置関係を変化させることができる。これにより、基板表面の面内における膜厚のばらつきを抑えることができる。
【００２５】
［適用例１０］上記適用例に係る蒸着方法であって、前記基板表面の法線に平行な軸を回転軸として、前記蒸着源を回転させて成膜してもよい。
【００２６】
この構成によれば、蒸着源から基板に向かう有機膜材料の粒子の量が基板表面に対してばらついても、蒸着源を回転させることで、基板表面と蒸着源との相対的位置関係を変化させることができる。これにより、基板表面の面内における膜厚のばらつきを抑えることができる。
【００２７】
［適用例１１］本適用例に係る有機ＥＬ装置の製造方法は、有機発光層を含む機能層を備えた有機ＥＬ装置の製造方法であって、上記に記載の蒸着装置を用いて、少なくとも前記有機発光層を成膜することを特徴とする。
【００２８】
この構成によれば、有機ＥＬ装置の有機機能層を蒸着により成膜する際、高価な発光層材料を含む有機膜材料の利用効率を向上させることができる。これにより、有機ＥＬ装置を低コストで製造することができる。
【００２９】
［適用例１２］本適用例に係る有機ＥＬ装置の製造方法は、有機発光層を含む機能層を備えた有機ＥＬ装置の製造方法であって、上記に記載の蒸着方法を用いて、少なくとも前記有機発光層を成膜することを特徴とする。
【００３０】
この構成によれば、有機ＥＬ装置の有機機能層を蒸着により成膜する際、高価な発光層材料を含む有機膜材料の利用効率を向上させることができる。これにより、有機ＥＬ装置を低コストで製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に、本実施の形態について図面を参照して説明する。なお、参照する各図面において、構成をわかりやすく示すため、各構成要素の層厚や寸法の比率等は適宜異ならせてある。
【００３２】
＜蒸着装置＞
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る蒸着装置の構成について図を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る蒸着装置の概略構成図である。図２は、基板と蒸着槽内との温度差と膜厚との関係を示す図である。
【００３３】
図１に示すように、本実施形態に係る蒸着装置１００は、蒸着槽２０と、保持部３０と、保持部３０を回転させる回転機構２８と、蒸着源４０と、冷却機構５０と、加熱機構６０と、温度計６２と、温度計６４と、膜厚計測機構６６と、を備えている。また、図示しないが、蒸着装置１００は、蒸着槽２０内を排気して減圧する真空ポンプを備えている。
【００３４】
蒸着槽２０は、ほぼ円筒形の側部２２と、ほぼ円形の上部２４および底部２６と、を有している。保持部３０は、蒸着槽２０内の上部２４に配置されている。保持部３０は、固定部３２と、回転部３４とを有している。固定部３２は、流路としての空洞部３３と、上部２４側に設けられた開口部３３ａ，３３ｂと、を有している。空洞部３３は、基板保持面３４ａの背面に位置しており、基板保持面３４ａのほぼ全面に対応するように設けられている。空洞部３３は、開口部３３ａ，３３ｂにより、上部２４に設けられた貫通孔２４ａ，２４ｂを介して冷却機構５０に接続されている。なお、固定部３２は、空洞部３３の代わりに渦巻状の流路や複数に分岐した流路を有していてもよい。
【００３５】
回転部３４は、蒸着源４０に対向する側に基板保持面３４ａを有している。回転部３４は、基板保持面３４ａ上に基板３６を、基板表面３６ａが蒸着源４０に対向するように保持する。回転部３４は基板保持面３４ａの中心に位置する回転軸３４ｂを有しており、回転軸３４ｂは固定部３２を貫通して回転機構２８に固定されている。
【００３６】
回転機構２８は、蒸着槽２０内の上部２４に配置されている。回転機構２８は、図示しないが、基板保持面３４ａの法線に平行な回転軸を有するモータ、変速機等を内蔵している。この回転軸には回転部３４の回転軸３４ｂが固定されており、回転機構２８はモータにより回転部３４を回転駆動する。基板３６を保持した回転部３４を回転させることにより、基板表面３６ａと蒸着源４０との相対的位置関係を変化させ、蒸着源４０から基板３６に向かう膜材料の粒子の量が基板表面３６ａに対してばらついても、基板表面３６ａの面内における膜厚のばらつきを抑えることができる。なお、回転機構２８が蒸着槽２０の外部に設置され、回転軸が蒸着槽２０の上部２４を貫通して回転部３４を回転させる構成であってもよい。
【００３７】
蒸着源４０は、蒸着槽２０内の底部２６に、保持部３０の基板保持面３４ａ、すなわち基板表面３６ａに対向して配置されている。蒸着源４０はルツボ状であり、蒸着源４０内で加熱され蒸発した膜材料が基板３６に供給され、基板表面３６ａに蒸着される。蒸着源４０と基板表面３６ａとの距離は、例えば４５ｃｍ以上である。膜材料の加熱は、蒸着源４０を加熱することにより間接的に膜材料を加熱してもよいし、膜材料を直接加熱してもよい。加熱方法としては、抵抗加熱、電子ビーム加熱、レーザビーム加熱、高周波誘導加熱等を用いることができる。蒸着源４０の加熱温度は、例えば１００〜３００℃である。蒸着源４０は、開口部４０ａを覆うシャッタ（図示しない）を備えている。このシャッタを開閉することにより、膜材料の蒸発を制御する。
【００３８】
冷却機構５０は、蒸着槽２０外に配置されている。冷却機構５０は、冷却媒体タンク５２と、流量制御部５４と、冷却媒体輸送管５６と、冷却媒体排出管５８と、を有している。冷却媒体タンク５２には、室温または室温以下の冷却媒体（図示しない）が入れられている。冷却媒体としては、例えば液体窒素や水を用いることができる。流量制御部５４は、例えばバルブであり、冷却媒体タンク５２から輸送される冷却媒体の流量を制御する。冷却媒体輸送管５６は、一端が冷却媒体タンク５２に接続され、他端が貫通孔２４ａを介して開口部３３ａにより空洞部３３に接続されている。また、冷却媒体排出管５８は、貫通孔２４ｂを介して開口部３３ｂにより空洞部３３に接続されている。
【００３９】
冷却媒体タンク５２内の冷却媒体は、矢印Ｂで示すように、冷却媒体輸送管５６を通って空洞部３３に輸送され、空洞部３３内を流れた後、冷却媒体排出管５８を通って排出される。冷却媒体が空洞部３３内を流れることにより、保持部３０全体が冷却され、保持部３０に保持された基板３６が冷却される。そして、流量制御部５４で冷却媒体の流量を制御することにより、基板３６の温度を、例えば０〜１５０℃の範囲で変化させることができる。
【００４０】
ここで、保持部３０において、固定部３２を回転軸３４ｂが貫通しているが、この部分から空洞部３３外に冷却媒体が漏れないようになっている。なお、冷却機構５０は、冷却媒体が空洞部３３内から冷却媒体排出管５８に排出された後、冷却媒体タンク５２に循環される構成であってもよい。
【００４１】
加熱機構６０は、蒸着槽２０の側部２２の内壁２２ａ上に設けられている。加熱機構６０は、蒸着槽２０内を、例えば２００〜３００℃に加熱することができる。加熱機構６０としては、例えばシーズヒータやフィルムヒータを用いることができる。温度計６２は、保持部３０上に配置されている。温度計６２により、保持部３０の温度が測定される。保持部３０の温度と基板３６の温度とはほぼ同じであるので、この測定結果を基板３６の温度とみなすことができる。温度計６４は、蒸着槽２０の側部２２の内壁２２ａ上に設けられている。温度計６４により、蒸着槽２０内の温度が測定される。膜厚計測機構６６は、保持部３０上に配置されている。膜厚計測機構６６は、例えば水晶振動子を含んで構成される。膜厚計測機構６６の測定結果により、基板表面３６ａに成膜された膜厚が予測できる。
【００４２】
上記第１の実施形態の蒸着装置によれば、以下の効果が得られる。
【００４３】
（１）蒸着装置１００では、蒸着源４０から蒸発した膜材料の粒子は、矢印Ｃで示すように、放射状に放出される。蒸着槽２０内では、基板３６を冷却することにより、基板３６の温度が蒸着槽２０内の温度よりも低くなるため、矢印Ｄで示すように、基板３６の周辺において基板３６に向かう気流が生じる。蒸着源４０から有機膜材料を蒸発させる場合、蒸着源４０から内壁２２ａに向かう方向に放出された有機膜材料の粒子のうちの一部がこの気流により基板３６に向かうようになるため、基板３６に付着する有機膜材料の量が多くなる。これにより、基板３６以外の場所に付着する有機膜材料の量が少なくなるので、有機膜材料の利用効率を向上させることができる。
【００４４】
蒸着装置１００において、蒸着槽２０内の真空度は高い方が好ましい。真空度が高いと、蒸着源４０から蒸発した有機膜材料の粒子の平均自由行程が長くなるため、蒸着槽２０内に生じた気流により基板３６に向かう有機膜材料の粒子が多くなる。真空度は、例えば１．３３３×１０-4Ｐａ以下、より具体的には１．３３３×１０-4〜１．３３３×１０-5Ｐａ（１０-6〜１０-7Ｔｏｒｒ）程度が好ましい。
【００４５】
なお、基板３６を冷却する方法として、基板表面３６ａに冷却ガス等を吹き付けることにより基板３６を冷却する方法も考えられるが、基板表面３６ａに冷却ガスを吹き付ける場合、基板３６に向かう気流に乱れが生じることや、基板表面３６ａに成膜される有機膜の膜質に影響を及ぼすことが懸念される。蒸着装置１００では、基板３６を背面側から冷却するため、このようなリスクを回避できる。
【００４６】
（２）蒸着装置１００では、加熱機構６０を備えているので、基板３６を冷却機構５０で冷却するのと並行して、加熱機構６０で蒸着槽２０内を加熱して蒸着槽２０内の温度を高くすることにより、基板３６の温度と蒸着槽２０内の温度との間の温度差をより大きくできる。これにより、この温度差の調整範囲を広くできる。また、加熱機構６０で蒸着槽２０内を加熱することにより、蒸着槽２０内の内壁２２ａ近傍の温度を有機膜材料が蒸発する温度以上にすれば、内壁２２ａに有機膜材料が付着するのを抑制できるので、有機膜材料の利用効率をより向上させることができる。
【００４７】
（３）蒸着装置１００では、温度計６２と温度計６４とを備えているので、温度計６２の測定値と温度計６４の測定値とにより、基板３６の温度と蒸着槽２０内の温度との間の温度差がわかる。このため、双方の温度計の測定値に基づいて、基板３６の温度および蒸着槽２０内の温度を適宜変化させることにより、基板３６の温度と蒸着槽２０内の温度との温度差が所望の範囲に収まるように調整できる。
【００４８】
図２に、後述する正孔注入輸送層５の有機膜材料を基板表面３６ａに蒸着する場合における、基板３６の温度と蒸着槽２０内の温度との間の温度差と、単位時間当たりに成膜された膜厚との関係を示す。この例では、基板３６の温度と蒸着槽２０内の温度との間の温度差が大きくなるにしたがって膜厚が厚くなり、温度差が１５０℃で膜厚が最も厚くなるが、温度差が２００℃になっても膜厚はほとんど変化しない。したがって、この例においては、基板３６の温度と蒸着槽２０内の温度との間の温度差が１５０〜２００℃の時に基板３６に付着する有機膜材料の量が最も多くなり、有機膜材料の利用効率が向上する。
【００４９】
なお、本実施形態のような蒸着装置は、蒸発時のエネルギが無機膜材料に比べて低い有機膜材料の蒸着に適している。
【００５０】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る蒸着装置の構成について図を参照して説明する。図３は、第２の実施形態に係る蒸着装置の概略構成図である。
【００５１】
第２の実施形態に係る蒸着装置２００は、第１の実施形態に係る蒸着装置１００に対して、複数の蒸着源を備えている点が異なっているが、その他の構成は同じである。なお、第１の実施形態と共通する構成要素については同一の符号を付しその説明を省略する。
【００５２】
本実施形態に係る蒸着装置２００は、図３に示すように、蒸着槽２０と、保持部３０と、保持部３０を回転させる回転機構２８と、蒸着源４４，４６と、冷却機構５０と、加熱機構６０と、温度計６２と、温度計６４と、膜厚計測機構６６と、を備えている。
【００５３】
蒸着源４４，４６は、図示しないが、開口部４４ａ，４６ａを覆うシャッタを備えている。蒸着源４４，４６のそれぞれは、加熱温度の調整およびシャッタの開閉を個別に行うことができる。なお、本実施形態では、蒸着装置２００は蒸着源を２つ備えているが、蒸着源の数はこれに限定されない。
【００５４】
蒸着装置２００では、蒸着源４４，４６のそれぞれに異なる膜材料を収容し、それぞれの膜材料を並行して蒸発させることにより、基板表面３６ａ上にそれらの膜材料が混合された膜を形成できる。これにより、蒸着源４４，４６のそれぞれから異なる有機膜材料を蒸発させる場合、それぞれの有機膜材料の利用効率を向上させることができる。
【００５５】
＜有機ＥＬ装置＞
次に、上述の蒸着装置を用いて製造される有機エレクトロルミネセンス装置（以下有機ＥＬ装置と呼ぶ）の一例について図を参照して説明する。図４および図５は、有機ＥＬ装置の一例の概略構成を示す断面図である。詳しくは、図５は、図４のＡ部を拡大して示した図である。
【００５６】
有機ＥＬ装置１０は、図４に示すように、画素２を複数有している。画素２は、有機ＥＬ装置１０の表示の最小単位であり、例えば、３つの画素２から画素群１が構成されている。画素２は、例えば白色に発光する有機エレクトロルミネセンス素子（以下有機ＥＬ素子と呼ぶ）３を表示素子として備えており、有機ＥＬ素子３により得られた光を表示光として出力するようになっている。
【００５７】
有機ＥＬ装置１０は、基板１２と、駆動用ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１３等を含む回路層１４と、画素電極４と、絶縁層１５と、隔壁１６と、正孔注入輸送層５と、発光層６と、電子注入輸送層７と、共通電極８と、封止層１８と、を備えている。有機ＥＬ装置１０は、例えば、発光層６から発した光が基板１２側に射出されるボトムエミッション方式である。
【００５８】
基板１２は、透光性を有する材料からなる。透光性を有する材料としては、例えばガラス、石英、樹脂（プラスチック、プラスチックフィルム）等があげられる。回路層１４は基板１２上に形成されている。画素電極４は、回路層１４上に、画素２のそれぞれに対応して形成されている。画素電極４は、駆動用ＴＦＴ１３に電気的に接続されている。画素電極４は、透光性導電材料からなり、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる。絶縁層１５と隔壁１６とは、回路層１４上に、例えば格子状に形成されており、画素２の領域を区画している。
【００５９】
画素電極４上には、有機機能層である正孔注入輸送層５と、発光層６と、電子注入輸送層７と、が順に積層されている。そして、電子注入輸送層７を覆うように共通電極８が形成されている。共通電極８は、例えば、Ａｌ、またはＡｌ−Ｌｉ合金、Ｍｇ−Ａｇ合金等からなる。共通電極８の膜厚は、例えば５０〜２００ｎｍである。共通電極８は反射層を兼ねている。共通電極８上には、共通電極８を覆うように、封止層１８が形成されている。封止層１８は、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂等からなる。
【００６０】
画素電極４と、正孔注入輸送層５と、発光層６と、電子注入輸送層７と、共通電極８と、によって有機ＥＬ素子３が構成される。有機ＥＬ素子３において、画素電極４は陽極として機能し、正孔注入輸送層５は画素電極４からの正孔を発光層６側に注入／輸送する。一方、共通電極８は陰極として機能し、電子注入輸送層７は共通電極８からの電子を発光層６側に注入／輸送する。そして、正孔注入輸送層５から注入される正孔と、電子注入輸送層７から注入される電子とが、発光層６で再結合することにより発光が得られる。
【００６１】
本実施形態の有機ＥＬ装置１０においては、有機ＥＬ素子３の発光層６から基板１２側に発した光が基板１２側に射出されるとともに、発光層６から共通電極８側に発した光が共通電極８により反射されて、基板１２側に射出される。
【００６２】
次に、正孔注入輸送層５、発光層６、電子注入輸送層７のそれぞれの構成についてさらに詳しく説明する。図５に示すように、正孔注入輸送層５は、正孔注入層５ａと正孔輸送層５ｂとが積層され構成されている。正孔注入層５ａは、例えば、アリールアミン類やフタロシアニン類からなる。正孔注入層５ａの膜厚は、例えば４０〜６０ｎｍである。正孔輸送層５ｂは、例えばアリールアミン類からなる。正孔輸送層５ｂの膜厚は、例えば１５〜３０ｎｍである。
【００６３】
発光層６は、青色発光層６ａと赤色発光層６ｂとが積層され構成されている。この構成により、発光層６は白色光を発光する。青色発光層６ａのホスト材料としては、例えば、ＤＰＶＢｉ（ジスチリルビフェニル誘導体）やＰＥＳＢ等を用いることができる。青色発光層６ａは、ホスト材料に対して５〜１０ｗｔ％のドーパント材料６ｃを含んでいる。ドーパント材料６ｃとしては、例えば、スチリルアミン誘導体等を用いることができる。青色発光層６ａの膜厚は、例えば５〜１５ｎｍである。
【００６４】
赤色発光層６ｂのホスト材料としては、例えば、Ａｌｑ３（アルミキノリノール錯体）等を用いることができる。赤色発光層６ｂは、ホスト材料に対して５〜１０ｗｔ％のドーパント材料６ｄを含んでいる。ドーパント材料６ｄとしては、例えば、ＤＣＭ（ジアノメチレンピラン誘導体）等を用いることができる。赤色発光層６ｂの膜厚は、例えば５〜１５ｎｍである。発光層６の青色発光層６ａと赤色発光層６ｂとのそれぞれにおいて、膜厚方向の中心近傍でドーパント材料６ｃ，６ｄの濃度が高くなるように、ドープ濃度に勾配が付けられている。このように、ドープ濃度に膜厚方向の勾配を付けることにより、発光層６の輝度寿命および発光効率を向上させている。
【００６５】
電子注入輸送層７は、電子輸送層７ａと電子注入層７ｂとが積層され構成されている。電子輸送層７ａは、例えば、Ａｌｑ３からなる。電子輸送層７ａの膜厚は、例えば１５〜２０ｎｍである。電子注入層７ｂは、例えばＬｉＦ（フッ化リチウム）からなる。電子注入層７ｂの膜厚は、例えば０．５〜２ｎｍである。
【００６６】
なお、有機ＥＬ装置１０は、発光層６から発した光が封止層１８側に射出されるトップエミッション方式の有機ＥＬ装置であってもよい。有機ＥＬ装置１０がトップエミッション方式である場合、基板１２には透明な材料及び不透明な材料のいずれを用いてもよい。この場合、共通電極８には透光性を有する導電材料が用いられ、封止層１８には透光性を有する材料が用いられる。
【００６７】
また、有機ＥＬ装置１０は、カラーフィルタ層を備え、有機ＥＬ素子３の発光により得られた白色光がカラーフィルタ層を通してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に着色される構成であってもよい。また、有機ＥＬ装置１０は、有機ＥＬ素子３がＲ，Ｇ，Ｂの各色で発光する構成であってもよい。有機ＥＬ装置１０がこれらの構成を有する場合、画素群１において、画素２のＲ，Ｇ，Ｂの各色のそれぞれの表示の輝度を適宜変えることで、種々の色の表示を行うことができる。
【００６８】
＜蒸着方法および有機ＥＬ装置の製造方法＞
次に、上述の蒸着装置を用いた蒸着方法および有機ＥＬ装置の製造方法について、有機ＥＬ装置１０を製造する場合を例にとり、図を参照して説明する。図６は、有機ＥＬ装置の製造方法を説明するフローチャートである。
【００６９】
図６に示すように、有機ＥＬ装置の製造方法は、回路層形成工程Ｓ１０と、画素電極形成工程Ｓ２０と、絶縁層・隔壁形成工程Ｓ３０と、正孔注入輸送層形成工程Ｓ４０と、発光層形成工程Ｓ５０と、電子注入輸送層形成工程Ｓ６０と、共通電極形成工程Ｓ７０と、封止層形成工程Ｓ８０と、を含んでいる。
【００７０】
回路層形成工程Ｓ１０では、基板１２上に、駆動用ＴＦＴ１３等を含む回路層１４を形成する。次に、画素電極形成工程Ｓ２０では、回路層１４上に画素電極４を形成する。次に、絶縁層・隔壁形成工程Ｓ３０では、回路層１４上に絶縁層１５を形成し、絶縁層１５上に隔壁１６を形成する。
【００７１】
次の正孔注入輸送層形成工程Ｓ４０から共通電極形成工程Ｓ７０の各工程では、上述の蒸着装置１００および蒸着装置２００を用いて、正孔注入輸送層５、発光層６、電子注入輸送層７、および共通電極８のそれぞれを真空蒸着法により成膜する。以下、これらの工程における蒸着方法について、図１、図３、および図５を参照してより詳しく説明する。
【００７２】
正孔注入輸送層形成工程Ｓ４０では、まず蒸着装置１００を用いて、画素電極４（図４参照）上に正孔注入層５ａを成膜する。このとき、図１において、蒸着源４０に正孔注入層５ａの膜材料を収容し、膜厚計測機構６６を用いて、蒸着レートが例えば０．０５〜０．１ｎｍ／ｓｅｃとなるように加熱温度を調整する。そして、温度計６２および温度計６４の測定結果に基づき、基板３６の温度と蒸着槽２０内の温度との間の温度差が１５０〜２００℃の範囲に収まるように、冷却機構５０による基板３６の冷却温度と加熱機構６０による蒸着槽２０内の加熱温度とを調整する。
【００７３】
次に、図５に示すように、正孔注入層５ａ上に正孔輸送層５ｂを成膜する。このとき、上述の正孔注入層５ａのときと同様にして、正孔輸送層５ｂの膜材料を蒸着源４０に収容し、蒸着レートが例えば０．０５〜０．１ｎｍ／ｓｅｃとなるように調整する。そして、基板３６の温度と蒸着槽２０内の温度との間の温度差が１５０〜２００℃の範囲に収まるように調整する。これにより、正孔注入輸送層５が成膜される。
【００７４】
発光層形成工程Ｓ５０では、蒸着装置２００を用いて、図５に示すように、まず正孔注入輸送層５上に青色発光層６ａを成膜する。このとき、図３において、どちらか一方の蒸着源、例えば蒸着源４４に青色発光層６ａのホスト材料を収容し、上述の正孔注入層５ａのときと同様にして、蒸着レートが例えば０．０５〜０．１ｎｍ／ｓｅｃとなるように調整する。他方の蒸着源４６にはドーパント材料６ｃを収容し、蒸着レートが例えば０．００２５ｎｍ／ｓｅｃとなるように加熱温度を調整する。そして、基板３６の温度と蒸着槽２０内の温度との間の温度差が１５０〜２００℃の範囲に収まるように調整する。
【００７５】
成膜時には、青色発光層６ａのホスト材料の蒸着レートがほぼ一定となるように、蒸着源４４の加熱温度を制御する。一方、ドーパント材料６ｃは、蒸着レートが０．００２５〜０．０１ｎｍ／ｓｅｃの範囲で変化するように、蒸着源４６の加熱温度を制御する。より具体的には、青色発光層６ａの膜厚のほぼ１／２が成膜されるまでは、ドーパント材料６ｃの蒸着レートが０．００２５ｎｍ／ｓｅｃから０．０１ｎｍ／ｓｅｃまで上昇するように蒸着源４６の加熱温度を上げていき、青色発光層６ａの膜厚のほぼ１／２が成膜された後は、ドーパント材料６ｃの蒸着源４６の加熱温度を下げていく。これにより、青色発光層６ａの膜厚方向の中心近傍でドーパント材料６ｃのドーパント濃度が高くなるように濃度に勾配を付けることができる。
【００７６】
次に、青色発光層６ａ上に赤色発光層６ｂを成膜する。このとき、図３において、蒸着源４４に赤色発光層６ｂのホスト材料を収容し、上述の正孔注入層５ａのときと同様にして、蒸着レートが例えば０．０５〜０．１ｎｍ／ｓｅｃとなるように調整する。そして、蒸着源４６にはドーパント材料６ｄを収容し、蒸着レートが例えば０．００２５ｎｍ／ｓｅｃとなるように加熱温度を調整する。そして、基板３６の温度と蒸着槽２０内の温度との間の温度差が１５０〜２００℃の範囲に収まるように調整する。
【００７７】
成膜時には、赤色発光層６ｂのホスト材料の蒸着レートがほぼ一定となるように、蒸着源４４の加熱温度を制御する。そして、上述のドーパント材料６ｃのときと同様にして、ドーパント材料６ｄの蒸着レートが０．００２５〜０．０１ｎｍ／ｓｅｃの範囲で変化するように蒸着源４６の加熱温度を制御する。これにより、赤色発光層６ｂの膜厚方向の中心近傍でドーパント材料６ｄのドーパント濃度が高くなるように濃度に勾配を付けることができる。以上により、発光層６が形成される。
【００７８】
電子注入輸送層形成工程Ｓ６０では、蒸着装置１００を用いて、図５に示すように、まず発光層６上に電子輸送層７ａを成膜する。図１において、蒸着源４０に電子輸送層７ａの膜材料を収容し、上述の正孔注入層５ａのときと同様にして、蒸着レートが例えば０．０５〜０．１ｎｍ／ｓｅｃとなるように調整する。そして、基板３６の温度と蒸着槽２０内の温度との間の温度差が１５０〜２００℃の範囲に収まるように調整する。
【００７９】
次に、電子輸送層７ａ上に電子注入層７ｂを成膜する。このとき、電子注入層７ｂの膜材料蒸着レートが例えば０．０１〜０．０２ｎｍ／ｓｅｃとなるように調整する。そして、基板３６の温度と蒸着槽２０内の温度との間の温度差が１５０〜２００℃の範囲に収まるように調整する。これにより、電子注入輸送層７が形成される。
【００８０】
共通電極形成工程Ｓ７０では、蒸着装置１００を用いて、電子注入輸送層７を覆うように共通電極８（図４参照）を成膜する。図１において、蒸着源４０に共通電極８の膜材料を収容し、上述の正孔注入層５ａのときと同様にして、蒸着レートが例えば０．０８〜０．１５ｎｍ／ｓｅｃとなるように調整する。
【００８１】
なお、正孔注入輸送層形成工程Ｓ４０と、電子注入輸送層形成工程Ｓ６０と、共通電極形成工程Ｓ７０と、において、蒸着装置２００を用いて、それぞれの膜材料を蒸着源４４および蒸着源４６の少なくとも一方から蒸発させるようにしてもよい。
【００８２】
最後に、封止層形成工程Ｓ８０では、図４に示すように、共通電極８を覆うように封止層１８を形成する。以上により、有機ＥＬ装置１０を製造することができる。
【００８３】
上述の蒸着装置１００，２００を用いた蒸着方法および有機ＥＬ装置の製造方法によれば、有機ＥＬ装置１０の有機機能層である正孔注入輸送層５と、発光層６と、電子注入輸送層７と、を蒸着により成膜する際、それぞれの有機膜材料の利用効率を向上させることができる。特に発光層６の膜材料は高価であるので、これにより、有機ＥＬ装置１０を低コストで製造することができる。
【００８４】
上記実施形態に対しては、様々な変形を加えることが可能である。変形例としては、例えば以下のようなものが考えられる。
【００８５】
＜変形例１＞
上記実施形態における蒸着装置では、基板を保持する保持部を回転機構により回転させる構成であったが、これに限定されない。回転機構により蒸着源を回転させる構成であってもよい。
【００８６】
図７は変形例に係る蒸着装置の概略構成図である。図７に示す蒸着装置３００は、第１の実施形態に係る蒸着装置１００に対して、蒸着源が回転機構により回転し保持部は回転しない点が異なっているが、その他の構成は同じである。なお、第１の実施形態と共通する構成要素については同一の符号を付しその説明を省略する。
【００８７】
図７に示すように、蒸着装置３００は、蒸着槽２０と、保持部７０と、蒸着源４０と、蒸着源４０を回転させる回転機構４２と、冷却機構５０と、加熱機構６０と、温度計６２と、温度計６４と、膜厚計測機構６６と、を備えている。
【００８８】
保持部７０は、蒸着槽２０内の上部２４に配置されている。保持部７０は、基板保持面７０ａ上に基板３６を、基板表面３６ａが蒸着源４０に対向するように保持する。保持部７０は、空洞部７２と、上部２４側に設けられた開口部７２ａ，７２ｂと、を有している。空洞部７２は、開口部７２ａ，７２ｂにより、上部２４に設けられた貫通孔２４ａ，２４ｂを介して冷却機構５０に接続されている。冷却機構５０から保持部７０の空洞部７２に冷却媒体を供給することにより、保持部７０に保持された基板３６を冷却する。この構成により、第１の実施形態と同様に、基板３６以外の場所に付着する有機膜材料の量を少なくし、有機膜材料の利用効率を向上させることができる。
【００８９】
回転機構４２は、蒸着槽２０内の底部２６に配置されている。回転機構４２は、図示しないが、基板保持面７０ａの法線に平行な回転軸を有するモータ、変速機等を内蔵している。蒸着源４０の中心部がこの回転軸に固定されており、回転機構４２はこのモータにより蒸着源４０を回転駆動する。この構成により、第１の実施形態と同様に、蒸着源４０から基板３６に向かう膜材料の粒子の量が基板表面３６ａに対してばらついても、基板表面３６ａの面内における膜厚のばらつきを抑えることができる。
【００９０】
＜変形例２＞
上記実施形態では、画素電極上に正孔注入輸送層、発光層および電子注入輸送層をこの順で成膜する場合について説明したが、これに限定されない。共通電極上に、電子注入輸送層、発光層および正孔注入輸送層をこの順に成膜する場合に、蒸着装置１００，２００，３００を用いた蒸着方法を適用してもよい。
【００９１】
＜変形例３＞
上記実施形態では、有機ＥＬ装置の有機機能層を成膜する場合について説明したが、これに限定されない。有機薄膜トランジスタの有機半導体層を成膜する場合に、蒸着装置１００，２００，３００を用いた蒸着方法を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】第１の実施形態に係る蒸着装置の概略構成図。
【図２】基板と蒸着槽内との温度差と膜厚との関係を示す図。
【図３】第２の実施形態に係る蒸着装置の概略構成図。
【図４】有機ＥＬ装置の一例の概略構成を示す断面図。
【図５】有機ＥＬ装置の一例の概略構成を示す断面図。
【図６】有機ＥＬ装置の製造方法を説明するフローチャート。
【図７】変形例に係る蒸着装置の概略構成図。
【符号の説明】
【００９３】
１…画素群、２…画素、３…有機ＥＬ素子、４…画素電極、５…正孔注入輸送層、５ａ…正孔注入層、５ｂ…正孔輸送層、６…発光層、６ａ…青色発光層、６ｂ…赤色発光層、６ｃ，６ｄ…ドーパント材料、７…電子注入輸送層、７ａ…電子輸送層、７ｂ…電子注入層、８…共通電極、１０…有機ＥＬ装置、１２…基板、１３…駆動用ＴＦＴ、１４…回路層、１５…絶縁層、１６…隔壁、１８…封止層、２０…蒸着槽、２２…側部、２２ａ…内壁、２４…上部、２４ａ，２４ｂ…貫通孔、２６…底部、２８，４２…回転機構、３０，７０…保持部、３２…固定部、３３，７２…空洞部、３３ａ，３３ｂ，７２ａ，７２ｂ…開口部、３４…回転部、３４ａ，７０ａ…基板保持面、３４ｂ…回転軸、３６…基板、３６ａ…基板表面、４０，４４，４６…蒸着源、４０ａ，４４ａ，４６ａ…開口部、５０…冷却機構、５２…冷却媒体タンク、５４…流量制御部、５６…冷却媒体輸送管、５８…冷却媒体排出管、６０…加熱機構、６２…温度計、６４…温度計、６６…膜厚計測機構、１００，２００，３００…蒸着装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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