JP2004259634A - 有機ｅｌパネルの製造方法、及びその有機ｅｌパネルの製造方法で用いられる有機層製膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】純度が高い有機材料からなる有機層を基板に形成する有機ＥＬパネルの製造方法、及びその有機ＥＬパネルの製造方法で用いられる有機層製膜装置を提供する。
【解決手段】有機層製膜装置は、透光性基板１４を保持する保持部１８と、有機化合物３を昇華させる昇華部７とを有し、昇華部７によって昇華された有機化合物３を透光性基板１４に付着させ、有機層を形成する。昇華部７は、有機化合物３を気化させる過熱手段６と、気化した有機化合物３の不純物を捕集する捕集手段１２と、を有する。透光性基板１４を所定温度以上に保温する保温手段１５ａと、透光性基板１４から再脱離した不純物３ｃを捕集するための冷却手段２０と、を設ける。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも一方が透光性の一対の電極により挟持され所定の発光をなす有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子という）を備えた有機ＥＬパネルを得るための製造方法、及びその有機ＥＬパネルの製造方法で用いられる有機層製膜装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自発光素子であるためバックライト照明が不要であること、視野角が広く、大型の表示パネルに適すること等から有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬパネルが注目されており、例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２６７０６６号公報
【０００４】
このような有機ＥＬパネルは、ガラス材料からなる基板である透光性基板の所定箇所に、所定パターンの透明電極を形成し、前記透明電極上に正孔注入層，正孔輸送層，発光層，電子輸送層，電子注入層の各有機層を順次積層し、これらの有機層上に背面電極を積層形成して有機ＥＬ素子を得て、前記有機ＥＬ素子を封止基板によって気密的に覆うことで得られるものである。
【０００５】
かかる有機ＥＬパネルの製造方法は、前記有機ＥＬ素子を構成する各部（正孔注入層，正孔輸送層，発光層，電子輸送層，電子注入層，背面電極）に対応する複数の蒸着室を有する蒸着装置に前記透光性基板に投入し、前記蒸着装置に備えられる各蒸着室を制御するコントロール装置によって設定される蒸着温度及び前記各層の膜厚等の生産条件に基づいて、前記透光性基板上に前記有機ＥＬ素子を形成するとともに、前記有機ＥＬ素子が形成される前記透光性基板を封止装置内に投入し、前記有機ＥＬ素子を覆うように前記透光性基板と前記封止基板とを接合することで有機ＥＬパネルを得ることが一般的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、有機ＥＬパネルは、長時間の発光に伴って発光輝度が減衰するために、寿命が短いという問題を有していた。この有機ＥＬパネルの寿命が短いという問題の原因の一つは、有機層の材料である有機材料に不純物が含まれているためであると考えられている（例えば特開平１１−１７１８０１号公報参照）。
本発明は、純度が高い有機材料からなる有機層を基板に形成する有機ＥＬパネルの製造方法、及びその有機ＥＬパネルの製造方法で用いられる有機層製膜装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、請求項１に記載したように、陽極と少なくとも１層の有機層と陰極とを有する有機ＥＬ素子を基板に形成する有機ＥＬパネルの製造方法であって、前記有機層の材料である有機化合物を昇華精製した後に、前記有機化合物を前記基板に付着させて前記有機層を形成する有機層製膜工程を含むものである。
【０００８】
また、本発明は、請求項２に記載したように、基板を保持する保持部と、有機化合物を昇華させる昇華部と、を有し、前記昇華部によって昇華された前記有機化合物を前記基板に付着させ、有機層を形成する有機層製膜装置であって、前記昇華部は、前記有機化合物を気化させる過熱手段と、気化した前記有機化合物の不純物を捕集する捕集手段と、を有するものである。
【０００９】
また、本発明は、請求項３に記載したように、前記基板を所定温度以上に保温する保温手段と、前記基板に付着した後に再脱離した前記有機化合物の不純物を捕集するための冷却手段と、を設けたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づき説明する。図１及び図２は、本発明の有機ＥＬパネルの製造装置の一例を示すものである。有機ＥＬパネルの製造装置は、蒸着装置Ａと、封止装置Ｂと、コントロール装置Ｃと、ライン端末Ｄと、透光性基板（基板）投入装置Ｅと、接着剤塗布装置Ｆと、封止基板投入装置Ｇと、取り出し装置Ｈとから構成されている。
【００１１】
蒸着装置Ａは、第１，第２のブロックａ，ｂを有しており、各ブロックａ，ｂ内は真空状態が確保されている。第１のブロックａは、プラズマ処理工程である前処理室ａ１と、正孔注入層形成工程である第１蒸着室ａ２と、正孔輸送層形成工程である第２蒸着室ａ３と、第１発光層形成工程である第３蒸着室ａ４と、第２発光層形成工程である第４蒸着室ａ５と、第１ブロックａの各蒸着室ａ２，ａ３，ａ４，ａ５における有機ＥＬパネルの表示形態に応じた蒸着マスクを保管する第１蒸着マスク保管室ａ６と、透光性基板投入装置Ｅに接続され、基板である透光性基板を蒸着装置Ａ内に投入するための投入室ａ７とを有している。前述した各部屋間の透光性基板の搬送は、サーボモータ等の駆動手段によって回転可能に設けられ、前記各部屋の奥行き方向及び高さ方向に移動可能な搬送ロボットａ８が用いられている。また各蒸着室ａ２，ａ３，ａ４，ａ５、前処理室ａ１及び第１蒸着マスク保管室ａ６には、メンテナンスを行うための開閉扉ａ９がそれぞれ設けられている。
【００１２】
蒸着装置Ａの第２のブロックｂは、第３発光層形成工程である第５蒸着室ｂ１と、第４発光層形成工程である第６蒸着室ｂ２と、電子輸送層形成工程である第８蒸着室ｂ３と、電子注入層形成工程である第７蒸着室ｂ４と、背面電極形成工程である第９蒸着室ｂ５と、第２のブロックｂの各蒸着室ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５における有機ＥＬパネルの表示形態に応じた蒸着マスクを保管する第２蒸着マスク保管室ｂ６とを有している。前述した各部屋間の透光性基板の搬送は、サーボモータ等の駆動手段によって回転可能に設けられ、前記各部屋の奥行き方向及び高さ方向に移動可能な搬送ロボットｂ７が用いられている。また各蒸着室ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５及び第２蒸着マスク保管室ｂ６には、メンテナンスを行うための開閉扉ｂ８がそれぞれ設けられている。
【００１３】
また、蒸着装置Ａの第１，第２のブロックａ，ｂ間には、各部ブロックａ，ｂを接続する第１受渡室Ｊが設けられている。第１受渡室Ｊは、第１ブロックａ側及び第２ブロックｂ側にそれぞれ設けられるシャッター機構と、各シャッター機構間に設けられ、後述する透光性基板を第１のブロックａ側から第２のブロックｂ側へと搬送するスライド機構とが設けられ、各ブロックａ，ｂにそれぞれ設けられる搬送ロボットａ８，ｂ７によって前記透光性基板の受け渡しがなされる。
【００１４】
蒸着室（ａ２〜ａ５，ｂ１〜ｂ５）は、排気ポート１を介して図示しない真空ポンプで高真空に排気された真空室２を有している。真空室２の下側には、有機層の材料である有機化合物３を収納するルツボ４と、このルツボ４に捲回された加熱コイル５とからなる加熱手段６を有する昇華部７が配設されている。昇華部７は、加熱コイル５による加熱温度をルツボ４に伝達するための熱遮蔽板８を有しており、この熱遮蔽板８はルツボ４及び加熱コイル５の外側を覆うように設けられている。
【００１５】
昇華部７には、ルツボ４の温度を検出するための熱電対等からなる温度センサ９が設けられている。温度センサ９は、後述する生産管理情報に基づいて各蒸着室の蒸着温度制御を行うためのコントロール装置Ｃへ蒸着温度データを出力するもので、コントロール装置Ｃは、前記生産管理情報に基づく蒸着温度になるように加熱コイル５に対してフィードバック制御を行い、ルツボ４の温度を前記生産管理情報に基づく適正温度になるように制御するものである。
【００１６】
また、昇華部７は、加熱手段６の上部に設けられた筒体１０及びヒーター１１からなる捕集手段１２を有している。筒体１０は、逆テーパー状の開口部を有する略円筒形状となっており、熱遮蔽板８と一体に形成されている。ヒーター１１は、筒体１０の周囲に捲回された誘導コイルからなるものであり、交流電源に接続され電磁誘導加熱して、ルツボ４よりも低い所定温度で筒体１０を保温する。
【００１７】
一方、真空室２の上側には、ガラス材料からなり、正孔注入層，正孔輸送層，発光層，電子輸送層，電子注入層及び背面電極を形成するための透光性基板（基板）１４を備えた基板ホルダー１５と、透光性基板１４に所定の蒸着パターンを形成するための蒸着マスク１６を備えたマスクホルダー１７とを、ルツボ４が配設される昇華部７に対し位置決め保持するための保持部１８とが備えられている。基板ホルダー１５には、透光性基板１４を保温するための赤外線を放射する保温手段１５ａが設けられている。また、真空室２の外側には、冷却水パイプからなるチラー部（冷却手段）２０が設けられている。チラー部２０は、真空室２の周囲に密着するように捲回されており、昇華部７よりも上側で且つ保持部１８よりも下側の部分を冷却する。
【００１８】
封止装置Ｂは、封止基板２３と透光性基板１４とをＵＶ硬化型接着剤を介し接合するため、両部材を重ね合わせた状態で紫外線を照射させる封止室Ｂ１と、有機ＥＬパネルの表示形態に応じて紫外線照射マスク（以下、ＵＶ照射マスクという）を保管するＵＶ照射マスク保管室Ｂ２と、封止基板を封止装置Ｂ内に投入するための投入部Ｂ３と、封止室Ｂ１を経て得られた有機ＥＬパネルを外部に搬出する取出装置Ｈと接続される排出部Ｂ４と、接着剤塗布装置Ｆと投入室Ｂ３との間に設けられ、封止基板２３に吸着剤を塗布する吸着剤塗布室Ｂ５とを有しており、封止装置Ｂ内は窒素によって満たされている。吸着剤塗布室Ｂ５では、吸着剤がディスペンサ等の塗布手段によって、封止基板２３の凹部２３ａに塗布される。
【００１９】
封止装置Ｂの前記各部屋間の封止基板２３の搬送は、サーボモータ等の駆動手段によって回転可能に設けられ、前記各部屋の奥行き方向及び高さ方向に移動可能な搬送ロボットＢ６が用いられる。また、封止室Ｂ１及びＵＶ照射マスク保管室Ｂ２には、メンテナンス用の開閉扉Ｂ７がそれぞれ設けられている。
【００２０】
封止室Ｂ１は、排気ポート２０を介して図示しない真空ポンプで室内が略真空状態になるように排気される。窒素室２２の略中央には、透光性基板１４上に形成される有機ＥＬ素子を気密的に覆うためのガラス材料からなる封止基板２３を乗せるための載置台２４をシリンダー等の駆動手段によって上方に移動させる上昇機構２５が設けられている。
【００２１】
一方、窒素室２２の上側には、透光性基板１４と封止基板２３とをＵＶ硬化型接着剤を介して接合させるため、紫外線を照射するための紫外線照射装置（以下、ＵＶ照射装置という）２６が配設されて、ＵＶ照射装置２６の下方には、マスクホルダー２７を介して配設されるＵＶ照射マスク２８と、基板ホルダー１５を介して配設される透光性基板１４とを保持するための保持機構２９が設けられている。ＵＶ照射装置２６には、紫外線を照射するＵＶランプ３０と、紫外線を遮ることが可能なシャッター３１とが備えられており、コントロール装置Ｃは、シャッター３１の開閉によって、ＵＶランプ３０からの紫外線をＵＶ硬化型接着剤に照射する時間を管理する。
【００２２】
かかる封止室Ｂ１は、上昇機構２５によって封止基板２３を上昇させ、透光性基板１４に対し所定の圧力を付与した状態で封止基板２３を当接させた後、ＵＶ照射装置２６からの紫外線をＵＶ照射マスク２８を介してＵＶ硬化型接着剤の塗布位置に照射させることで、両部材を気密性良く封止するものである。
【００２３】
蒸着装置Ａの第２のブロックｂと封止装置Ｂとの間には、両装置Ａ，Ｂ間を接続する第２受渡室Ｋが設けられている。第２受渡室Ｋは、蒸着装置Ａ側及び封止装置Ｂ側にそれぞれ設けられるシャッター機構と、各シャッター機構間に設けられ、透光性基板１４を蒸着装置Ａから封止装置Ｂ側へと搬送するスライド機構とが設けられ、両装置Ａ，Ｂにそれぞれ設けられる搬送ロボットｂ７，Ｂ６によって透光性基板１４の受け渡しがなされる。
【００２４】
コントロール装置Ｃは、蒸着装置Ａ及び封止装置Ｂを制御するものである。コントロール装置Ｃは、蒸着装置Ａの第１のブロックａの前処理室ａ１のプラズマ処理に伴う制御、第１のブロックａの各蒸着室ａ２，ａ３，ａ４，ａ５及び第２のブロックｂの各蒸着室ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５における蒸着温度調整，成膜の膜厚調整、生産管理情報に応じて決定される搬送ルートに伴う各搬送ロボットａ８，ｂ７，Ｂ６の駆動制御、封止装置Ｂの封止室Ｂ１における封止処理等を行わせるものであり、蒸着装置Ａ及び封止装置Ｂにおける駆動系全般の制御を行う制御手段である。
【００２５】
ライン端末Ｄは、生産数量、有機ＥＬ素子の形成パターンに基づく蒸着マスクの種類及びＵＶ照射マスクの種類、透光性基板１４及び封止基板２３の投入枚数、蒸着装置Ａの各蒸着室ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５における蒸着温度（各蒸着室のルツボの温度），有機ＥＬ素子を構成する各層の膜厚及び前記有機ＥＬパネルの発光層の種類等の蒸着に関する生産条件等の生産管理情報を有機ＥＬパネルの機種毎に設定するとともに、前記機種毎に前記生産管理情報を記憶するもので、パーソナルコンピュータやシーケンサ等によって構成されている。前記生産管理情報を設定及び表示するものとして、例えばタッチパネルが備えられている。
【００２６】
ライン端末Ｄは、コントロール装置Ｃと透光性基板投入装置Ｅと封止基板投入装置Ｇと接着剤塗布装置Ｆとにネットワーク接続され、コントロール装置Ｃには、機種及び前記機種に伴う各蒸着室の生産条件に関するデータを転送し、透光性基板投入装置Ｅ，封止基板投入装置Ｇ及び接着剤塗布装置Ｆには、機種及び生産数量に関するデータが転送される。
【００２７】
透光性基板投入装置Ｅは、ライン端末Ｄから転送される前記生産管理情報に基づいて、透明電極及び絶縁層が形成された透光性基板１４を蒸着装置Ａに投入するものであり、洗浄工程を終えた透光性基板１４をコンベア等の搬送手段を介して徐々に真空雰囲気にするための複数のブロック（部屋）を有するとともに、蒸着装置Ａの第１ブロックａにおける投入部ａ７に接続される。
【００２８】
透光性基板投入装置Ｅは、投入される透光性基板１４が機種に伴う適正なる透光性基板であるか否かを判定する誤投入判定機能を有している。前記誤投入判定機能は、例えば所定の判定パターンが形成された透光性基板１４を用意し、この判定パターンをＣＣＤカメラを用いて、２次元判定処理を行うことで、投入される透光性基板が適正なる機種の透光性基板であるか否かを判定し、誤投入である場合に透光性基板性入装置Ｅによる基板投入動作を停止し、誤投入なる警報を発して製造ラインの作業者に知らせるものである。
【００２９】
封止基板投入装置Ｇは、ライン端末Ｄから転送される前記生産管理情報に基づいて、洗浄工程後の封止基板２３を接着剤塗布装置Ｆに投入するものである。
【００３０】
封止基板投入装置Ｇは、投入される封止基板２３が機種に伴う適正なる封止基板２３であるか否かを判定する誤投入判定機能を有している。前記誤投入判定機能は、例えば所定の判定パターンが形成された封止基板２３を用意し、この判定パターンを透過型のラインセンサを用いて、前記判定パターンのコード信号を判定することで、投入される封止基板２３が適正なる機種の封止基板２３であるか否かを判定し、誤投入である場合に封止基板性入装置Ｇによる基板投入動作を停止し、誤投入なる警報を発して製造ラインの作業者に知らせるものである。
【００３１】
接着剤塗布装置Ｆは、ライン端末Ｄから転送される前記生産管理情報に基づいて、封止基板２３にＵＶ硬化型接着剤を塗布する。接着剤塗布装置Ｆは、例えばＸ−Ｙ−Ｚ方向に移動可能なロボットにディスペンサが取り付けられてなるものである。接着剤塗布装置Ｆは、ライン端末Ｄから転送される機種データに基づいて、適正なる塗布パターンを選定しこの塗布ターンによって前記接着剤を封止基板２３の透光性基板１４との接合面に塗布してなるものである。
【００３２】
取出装置Ｈは、封止装置Ｂの排出部Ｂ４に接続され、コンベア等の搬送手段によって封止工程後の有機ＥＬパネルを取り出すものである。
【００３３】
次に、蒸着室（ａ２〜ａ５，ｂ１〜ｂ５）における有機層の形成方法について詳述する。有機層の材料である有機化合物３はルツボ４に収容され、このルツボ４は加熱コイル５によって加熱されて、ルツボ４内の有機化合物３が昇華温度に達すると気化して昇華ガスとなる。ルツボ４に収容される有機化合物３には不純物が含まれており、昇華ガスにも不純物が含まれるが、昇華温度が比較的高い不純物３ａは、捕集手段１２において凝固温度以下になるため筒体１０の内側１０ａに付着する。従って、昇華部７から出た有機化合物の昇華ガス３ｂは、昇華温度が高い不純物３ａを含まないため純度が高くなる。なお、非昇華性不純物はルツボ４内に残る。
【００３４】
昇華部７から出た有機化合物の昇華ガス３ｂは、透光性基板１４に付着するが、透光性基板１４は保温手段１５ａによって保温されているため、昇華温度が低い不純物３ｃは透光性基板１４から再離脱してチラー部２０によって凝固温度以下に冷却されるために真空室２の内側２ａに付着する。従って、透光性基板１４に形成される有機層は、昇華温度が高い不純物３ａ及び昇華温度が低い不純物３ｃを含まないため、純度が高くなる。
【００３５】
以上説明した有機ＥＬパネルの製造方法によれば、昇華温度が高い不純物３ａが捕集手段１２によって捕集され、且つ、昇華温度が低い不純物３ｃがチラー部２０によって捕集されるため、透光性基板１４に形成される有機層の純度が高くなり、長時間の発光に伴う発光輝度の低下が緩やかな長寿命の有機ＥＬパネルを得ることができる。なお、有機層を製膜する方法は蒸着法に限定されるものではなく、例えばＣＶＤ法またはスパッタ法であっても良い。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は、陽極と少なくとも１層の有機層と陰極とを有する有機ＥＬ素子を基板に形成する有機ＥＬパネルの製造方法であって、前記有機層の材料である有機化合物を昇華精製した後に、前記有機化合物を前記基板に付着させて前記有機層を形成する有機層製膜工程を含むものであり、純度が高い有機層を有する長寿命な有機ＥＬパネルを得ることができる。
【００３７】
また、本発明は、基板を保持する保持部と、有機化合物を昇華させる昇華部と、を有し、前記昇華部によって昇華された前記有機化合物を前記基板に付着させ、有機層を形成する有機層製膜装置であって、前記昇華部は、前記有機化合物を気化させる過熱手段と、気化した前記有機化合物の不純物を捕集する捕集手段と、を有するものであり、純度が高い有機層を製膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における有機ＥＬパネルの製造装置を示すブロック図。
【図２】同上実施の形態の有機ＥＬパネルの製造装置を示す図。
【図３】同上実施の形態の蒸着装置における蒸着室を説明する図。
【図４】同上実施の形態の封止装置における封止室を説明する図。
【符号の説明】
３ 有機化合物
６ 加熱手段
７ 昇華部
１２ 捕集手段
１４ 透光性基板（基板）
１８ 保持部
２０ チラー部（冷却手段）

Claims (3)

1. 陽極と少なくとも１層の有機層と陰極とを有する有機ＥＬ素子を基板に形成する有機ＥＬパネルの製造方法であって、
   前記有機層の材料である有機化合物を昇華精製した後に、前記有機化合物を前記基板に付着させて前記有機層を形成する有機層製膜工程を含むことを特徴とする有機ＥＬパネルの製造方法。
2. 基板を保持する保持部と、有機化合物を昇華させる昇華部と、を有し、前記昇華部によって昇華された前記有機化合物を前記基板に付着させ、有機層を形成する有機層製膜装置であって、
   前記昇華部は、前記有機化合物を気化させる過熱手段と、気化した前記有機化合物の不純物を捕集する捕集手段と、を有することを特徴とする有機層製膜装置。
3. 前記基板を所定温度以上に保温する保温手段と、前記基板に付着した後に再脱離した前記有機化合物の不純物を捕集するための冷却手段と、を設けたことを特徴とする請求項２に記載の有機層製膜装置。

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