JP2013161570A - 有機ｅｌデバイスの製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 フレキシブルな設計をすることができる有機ＥＬデバイスの製造方法及び製造装置を提供する。
【解決手段】 本発明に係る製造方法は、外周部に掛けられる基材８１を支持してガイドする複数のガイド部材２２１，２３１，２４１，２４２，２５１，２５２，２６により、前記基材８１を搬送する搬送工程を備え、該搬送工程は、前記基材８１が所定の前記ガイド部材２２１，２３１の外周部に螺旋方向に沿って一回転以上巻かれて搬送されるスパイラル搬送工程を備えることを特徴とする。そして、本発明に係る製造装置は、前記ガイド部材２２１，２３１を備えることを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】 本発明に係る製造方法は、外周部に掛けられる基材８１を支持してガイドする複数のガイド部材２２１，２３１，２４１，２４２，２５１，２５２，２６により、前記基材８１を搬送する搬送工程を備え、該搬送工程は、前記基材８１が所定の前記ガイド部材２２１，２３１の外周部に螺旋方向に沿って一回転以上巻かれて搬送されるスパイラル搬送工程を備えることを特徴とする。そして、本発明に係る製造装置は、前記ガイド部材２２１，２３１を備えることを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
本発明は、搬送されている帯状の基材に気化材料を蒸着することで、該基材に有機ＥＬ素子の構成層を形成する有機ＥＬデバイスの製造方法及び製造装置に関する。
従来、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）デバイスの製造方法として、真空蒸着法が知られている。斯かる真空蒸着法においては、真空チャンバー内において基材と対向する位置に設けられた蒸着源が気化材料（気化された構成層形成材料）を吐出し、吐出された気化材料が基材の蒸着面に蒸着することで、有機ＥＬ素子の構成層（以下、単に「構成層」ともいう）が形成されている。
また、真空蒸着法においては、低コスト化等の観点から、ロールｔｏロールプロセスが採用されている。斯かるロールｔｏロールプロセスとは、ロール状に巻き取られた帯状の基材を連続的に繰り出して搬送し、そして、搬送されている基材に連続的に構成層を蒸着した後に、基材をロール状に巻き取るといったプロセスである（特許文献１参照）。
ここで、特許文献１に係る製造装置において、基材は、どの位置においても同じ速度で搬送されている。しかしながら、さまざまな工程において、必要となる時間は、それぞれ異なる。例えば、同じ蒸着工程であっても、気化材料の種類等が異なれば、当然、工程に必要となる時間は、異なってくる。これにより、機器の配置や機器の選定といった設計に制約が生じるという問題があった。
よって、本発明は、斯かる事情に鑑み、フレキシブルな設計をすることができる有機ＥＬデバイスの製造方法及び製造装置を提供することを課題とする。
本発明に係る有機ＥＬデバイスの製造方法は、搬送されている帯状の基材に気化材料を蒸着することで、該基材に有機ＥＬ素子の構成層を形成する有機ＥＬデバイスの製造方法において、外周部に掛けられる前記基材を支持してガイドする複数のガイド部材により、前記基材を搬送する搬送工程を備え、該搬送工程は、前記基材が前記ガイド部材の外周部に螺旋方向に沿って一回転以上巻かれて搬送されるスパイラル搬送工程を備えることを特徴とする。
本発明に係る有機ＥＬデバイスの製造方法によれば、搬送工程において、基材が複数のガイド部材の外周部に掛けられているため、ガイド部材が基材を支持してガイドする。これにより、基材が搬送されている。そして、搬送工程のうち、スパイラル搬送工程においては、基材がガイド部材の外周部に螺旋方向に沿って一回転以上巻かれることで、基材が該ガイド部材の所定位置を複数回通過して搬送されている。
また、本発明に係る有機ＥＬデバイスの製造方法によれば、前記スパイラル搬送工程において、蒸着源が前記ガイド部材の外周部に向けて前記気化材料を吐出することで、該気化材料を前記基材に複数回蒸着させてもよい。
斯かる方法によれば、スパイラル搬送工程において、基材がガイド部材の外周部に螺旋方向に沿って一回転以上巻かれることで、基材が該ガイド部材の所定位置を複数回通過して搬送されている。したがって、蒸着源がガイド部材の外周部における所定位置に向けて気化材料を吐出すると、気化材料が基材に複数回蒸着される。
また、本発明に係る有機ＥＬデバイスの製造方法によれば、前記スパイラル搬送工程において、熱源が前記ガイド部材の外周部に向けて熱を放出することで、前記基材を加熱させてもよい。
斯かる方法によれば、スパイラル搬送工程において、基材がガイド部材の外周部に螺旋方向に沿って一回転以上巻かれることで、基材が該ガイド部材の所定位置を複数回通過して搬送されている。したがって、熱源がガイド部材の外周部における所定位置に向けて熱を放出すると、基材が複数回加熱される。
また、本発明に係る有機ＥＬデバイスの製造方法によれば、前記ガイド部材は、前記基材が接するように外周部に並列され且つ転動自在な転動部材を複数備えてもよい。
斯かる方法によれば、複数の転動部材がガイド部材の外周部に並列されており、搬送される基材が複数の転動部材に接する。したがって、例えば、外周面が滑らかなローラ部材と比較して、ガイド部材と基材との接触する面積を小さくすることができるため、ガイド部材と基材との間に発生する摩擦力を抑制することができる。さらに、転動部材が転動自在であるため、基材が搬送されるのに伴って、転動部材が転動する。したがって、ガイド部材と基材との間に発生する摩擦力をさらに効果的に抑制することができる。
また、本発明に係る有機ＥＬデバイスの製造装置は、搬送されている帯状の基材に気化材料を蒸着することで、該基材に有機ＥＬ素子の構成層を形成する有機ＥＬデバイスの製造装置において、外周部に掛けられる前記基材を支持してガイドする複数のガイド部材を備え、複数のガイド部材のうち、少なくとも一つは、前記基材が外周部に螺旋方向に沿って一回転以上巻かれることを特徴とする。
以上の如く、本発明によれば、フレキシブルな設計をすることができるという優れた効果を奏する。
以下に、本発明に係る有機ＥＬデバイスの製造装置の一実施形態について図１〜図５を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る有機ＥＬデバイスの製造装置（以下、単に「製造装置」ともいう）１は、帯状の基材８１を長手方向に搬送する搬送装置２と、基材８１を加熱する加熱装置３と、搬送される基材８１の一方側の面である蒸着面８１ａに気化材料を蒸着させる蒸着装置４とを備える。また、製造装置１は、各装置２〜４を真空状態で収容する真空室５を備える。
搬送装置２は、ロール状に巻かれた帯状の基材８１を繰り出して供給する基材供給部２１と、基材８１がガイド部材（以下、「スパイラルガイド部材」ともいう）２２１，２３１の外周部に螺旋方向に沿って一回転以上（本実施形態においては二回転）巻かれる一対のスパイラル搬送部２２，２３とを備える。
そして、搬送装置２は、基材８１の蒸着面８１ａの向きを変換させる一対の方向変換部２４，２５と、鉛直方向に沿う回転軸で回転し、外周部に基材８１を巻き掛けて支持するキャンローラ（ガイド部材）２６と、基材８１をロール状に巻き取って回収する基材回収部２７とを備える。
なお、搬送装置２は、上流側から、基材供給部２１、第１のスパイラル搬送部２２、第１の方向変換部２４、キャンローラ２６、第２の方向変換部２５、第２のスパイラル搬送部２３、基材回収部２７の順に配置されている。また、基材８１は、蒸着面８１ａを下方に向けた状態で基材供給部２１から搬送され、第１の方向変換部２４で蒸着面８１ａを側方に向けた状態に変換され、その後、第２の方向変換部２５で蒸着面８１ａを下方に向けた状態に再度変換され、基材回収部２７まで搬送されている。
第１のスパイラル搬送部２２は、第１のスパイラルガイド部材２２１を水平方向に沿って配置している。そして、第１のスパイラルガイド部材２２１は、基材供給部２１から搬送された基材８１を外周部の下方側から接して、外周部に二回（二周）巻いて、外周部の下方側から離して、第１の方向変換部２４に向けて搬送している。したがって、基材８１は、第１のスパイラルガイド部材２２１の下方側を三回通過することになる。
第２のスパイラル搬送部２３は、第２のスパイラルガイド部材２３１を水平方向に沿って配置している。そして、第２のスパイラルガイド部材２３１は、第２の方向変換部２５から搬送された基材８１を外周部の下方側から接して、外周部に二回（二周）巻いて、外周部の下方側から離して、基材回収部２７に向けて搬送している。したがって、基材８１は、第２のスパイラルガイド部材２３１の下方側を三回通過することになる。
各スパイラルガイド部材２２１（２３１）は、図２〜図４に示すように、外周部を構成する円筒状のガイド部材本体２２１ａ（２３１ａ）を備える。そして、各スパイラルガイド部材２２１（２３１）は、ガイド部材本体２２１ａ（２３１ａ）に収容される転動自在な複数の転動部材２２１ｂ（２３１ｂ）と、ガイド部材本体２２１ａ（２３１ａ）の内部に配置され、各転動部材２２１ｂ（２３１ｂ）を径方向内方から支持する筒状の支持部材２２１ｃ（２３１ｃ）とを備えている。
また、各スパイラルガイド部材２２１（２３１）は、真空室５に固定されるベース部材２２２（２３２）に端部が固定されるシャフト２２１ｄ（２３１ｄ）を備える。さらに、各スパイラルガイド部材２２１（２３１）は、基材８１が搬送されている際にガイド部材本体２２１ａ（２３１ａ）が回転するのを防止すべく、シャフト２２１ｄ（２３１ｄ）にガイド部材本体３６を固定する固定部材２２１ｅ（２３１ｅ）を備えると共に、支持部材２２１ｃ（２３１ｃ）を回転可能に軸受けする軸受部材２２１ｆ（２３１ｆ）を備える。
各転動部材２２１ｂ（２３１ｂ）は、ガイド部材本体２２１ａ（２３１ａ）の径方向外方において、一部がガイド部材本体２２１ａ（２３１ａ）から突出するように配置されていると共に、ガイド部材本体２２１ａ（２３１ａ）の径方向内方において、一部がガイド部材本体２２１ａ（２３１ａ）から突出するように配置されている。したがって、各スパイラルガイド部材２２１（２３１）は、外周面が凹凸状となるように形成されている。
そして、複数の転動部材２２１ｂ（２３１ｂ）は、基材８１がガイド部材本体２２１ａ（２３１ａ）から径方向外方に突出している部位に接するように、並列されている。これにより、基材８１は、複数の転動部材２２１ｂ（２３１ｂ）に跨って接することになる。換言すると、基材８１は、複数の転動部材２２１ｂ（２３１ｂ）に当接し且つガイド部材本体２２１ａ（２３１ａ）と離間するように、各スパイラルガイド部材２２１（２３１）の外周部に掛けられている。
また、各転動部材２２１ｂ（２３１ｂ）は、ガイド部材本体２２１ａ（２３１ａ）から径方向内方に突出している部位が、支持部材２２１ｃ（２３１ｃ）の外周部に接するように、配置されている。本実施形態において、各転動部材２２１ｂ（２３１ｂ）は、３自由度で回転自在な球状体である。
支持部材２２１ｃ（２３１ｃ）は、外周部で各転動部材２２１ｂ（２３１ｂ）を支持している。これにより、各転動部材２２１ｂ（２３１ｂ）は、接している基材８１からガイド部材本体２２１ａ（２３１ａ）の径方向内方に向けて力を受けるが、ガイド部材本体２２１ａ（２３１ａ）から離脱したり、ガイド部材本体２２１ａ（２３１ａ）に対して径方向内方に位置ずれしたりすることを防止できる。
また、支持部材２２１ｃ（２３１ｃ）は、軸受部材２２１ｆ（２３１ｆ）により、軸線方向（シャフト２２１ｄ（２３１ｄ））を中心に回転可能に構成されている。したがって、基材８１が搬送されることに伴って転動する各転動部材２２１ｂ（２３１ｂ）との摩擦力により、支持部材２２１ｃ（２３１ｃ）が回転することで、各転動部材２２１ｂ（２３１ｂ）の回転速度を安定させる（略同じ回転速度にさせる）ことができる。
図１に戻り、第１の方向変換部２４は、水平方向に沿って配置されるガイド部材（以下、「水平ガイド部材」ともいう）２４１を備える。また、第１の方向変換部２４は、水平ガイド部材より下流側に、水平方向及び鉛直方向に対して傾斜する方向に沿って配置されるガイド部材（以下、「傾斜ガイド部材」ともいう）２４２を備える。
そして、第１の方向変換部２４は、一対のガイド部材２４１，２４２に、基材８１を掛け渡している。なお、基材８１は、水平ガイド部材２４１の外周部に周方向に沿って約１／４回転接している（掛けられている）と共に、傾斜ガイド部２４２の外周部に螺旋方向に沿って約１／２回転接している（掛けられている）。
そして、第１の方向変換部２４は、第１のスパイラル搬送部２２から送られた基材８１を、非蒸着面８１ｂが内周面となるように非蒸着面８１ｂ側から支持しながら蒸着面８１ａの向きを下方から側方に変換させて、キャンローラ２６へとガイドするように構成されている。
具体的には、まず、基材８１は、水平ガイド部材２４１を支軸として側方から上方に搬送されるように曲げられて傾斜ガイド部材２４２へと搬送された後、傾斜ガイド部材２４２を支軸として上方から側方に搬送されるように曲げられて、キャンローラ２６へと搬送される。
水平ガイド部材２４１は、水平方向であって、且つ、基材８１の幅方向（長手方向に対し垂直方向）に沿って配置されている。そして、水平ガイド部材２４１は、円柱状に形成され且つ軸線方向を中心に回転自在なローラ部材であって、基材８１が搬送されることに伴って、全体的に回転する。また、水平ガイド部材２４１は、外周面が滑らかとなるように形成されている。
傾斜ガイド部材２４２は、水平ガイド部材２４１の上方に配置されている。そして、傾斜ガイド部材２４２は、水平方向に対し上方に所定角度（本実施形態においては４５°）傾斜して配置されていると共に、基材８１の幅方向に対し所定角度（本実施形態においては４５°）傾斜して配置されている。
なお、傾斜ガイド部材２４２は、基材８１が搬送されることに伴い位置ずれすることを防止すべく、基材８１が接するように外周部に並列され且つ転動自在な転動部材（図示及び採番していない）を複数備える構成としている。即ち、傾斜ガイド部材２４２は、スパイラルガイド部材２２１（２３１）と同じ構成としている。
第２の方向変換部２５は、水平方向及び鉛直方向に対して傾斜する方向に沿って配置されるガイド部材（以下、「傾斜ガイド部材」ともいう）２５１を備える。また、第２の方向変換部２５は、傾斜ガイド部材２５１より下流側に、水平方向に沿って配置されるガイド部材（以下、「水平ガイド部材」ともいう）２５２を備える。
そして、第２の方向変換部２５は、一対のガイド部材２５１，２５２に基材８１を掛け渡している。なお、基材８１は、傾斜ガイド部２５１の外周部に螺旋方向に沿って約１／２回転接している（掛けられている）と共に、水平ガイド部材２５２の外周部に周方向に沿って約１／４回転接している（掛けられている）。
そして、第２の方向変換部２５は、キャンローラ２６から送られた基材８１を、非蒸着面８１ｂが内周面となるように非蒸着面８１ｂ側から支持しながら蒸着面８１ａの向きを側方から下方に変換させて、第２のスパイラル搬送部２３へとガイドするように構成されている。
具体的には、まず、基材８１は、傾斜ガイド部材２５１を支軸として側方から下方に搬送されるように曲げられて水平ガイド部材２５２へと搬送された後、水平ガイド部材２５２を支軸として下方から側方に搬送されるように曲げられて、第２のスパイラル搬送部２３へと搬送される。
傾斜ガイド部材２５１は、水平方向に対し上方に所定角度（本実施形態においては４５°）傾斜して配置されていると共に、基材８１の幅方向に対し所定角度（本実施形態においては４５°）傾斜して配置されている。なお、傾斜ガイド部材２５１は、基材８１が搬送されることに伴い位置ずれすることを防止すべく、基材８１が接するように外周部に並列され且つ転動自在な転動部材（図示及び採番していない）を複数備える構成、即ち、スパイラルガイド部材２２１（２３１）と同じ構成としている。
水平ガイド部材２５２は、傾斜ガイド部材２５１の下方に配置されている。そして、水平ガイド部材２５２は、水平方向であって、且つ、基材８１の幅方向（長手方向に対し垂直方向）に沿って配置されている。また、水平ガイド部材２５２は、円柱状に形成され且つ軸線方向を中心に回転自在なローラ部材であって、基材８１が搬送されることに伴って、全体的に回転する。なお、水平ガイド部材２５２は、外周面が滑らかとなるように形成されている。
加熱装置３は、基材８１を加熱させるべく、第１のスパイラルガイド部材２２１の外周部に向けて熱を放出する熱源３１を備える。そして、熱源３１は、スパイラルガイド部材２２１の下方で且つスパイラルガイド部材２２１の軸線方向に沿って配置されている。具体的には、熱源３１は、基材８１との距離が３００ｍｍ以下となる位置に配置されている。本実施形態において、熱源３１は、ハロゲンヒータとしている。
蒸着装置４は、第１のスパイラル搬送部２２と第１の方向変換部２４との間に配置される上向き蒸着部たる第１の蒸着部４１と、キャンローラ２６の側方に配置される横向き蒸着部たる第２の蒸着部４２とを備える。また、蒸着装置４は、第２の方向変換部２５と第２のスパイラル搬送部２３との間に配置される上向き蒸着部たる第３の蒸着部４３と、第２のスパイラル搬送部２３の下方に配置される上向き蒸着部たる第４の蒸着部４４とを備える。
第１の蒸着部４１は、気化材料を気化させて吐出することにより、基材８１の蒸着面８１ａに陽極層８２（図５参照）を形成する陽極層蒸着源４１ａと、陽極層蒸着源４１ａより下流に配置され、気化材料を気化させて吐出することにより、陽極層８２の周縁を覆うエッジカバー８３（図５参照）を形成するエッジカバー蒸着源４１ｂとを備える。
また、第１の蒸着部４１は、搬送されている基材８１の下方に各蒸着源４１ａ，４１ｂを配置している。そして、第１の蒸着部４１は、蒸着面８１ａが下方を向いた状態で搬送されている基材８１に対して、各蒸着源４１ａ，４１ｂから蒸着面８１ａに気化材料を吐出させて蒸着を行う上向きの蒸着部を構成している。
各蒸着源４１ａ，４１ｂは、上向きに気化材料を吐出すべく、開口が上部に配置され且つ基材８１の蒸着面８１ａと対向するように配置されている。また、各蒸着源４１ａ，４１ｂは、基材８１に対して近接する位置に配置されている。具体的には、各蒸着源４１ａ，４１ｂの開口端（ノズル）と基材８１との間の距離（最短距離）が１０ｍｍ以下となる位置に配置されている。
第２の蒸着部４２は、気化材料を気化させて吐出することにより、基材８１の蒸着面８１ａに正孔注入層８４ａ（図５参照）を形成する正孔注入層蒸着源４２ａと、正孔注入層蒸着源４２ａより下流に配置され、気化材料を気化させて吐出することにより、正孔輸送層８４ｂ（図５参照）を形成する正孔輸送層蒸着源４２ｂと、正孔輸送層蒸着源４２ｂより下流に配置され、気化材料を気化させて吐出することにより、発光層８４ｃ（図５参照）を形成する発光層蒸着源４２ｃとを備える。
また、第２の蒸着部４２は、発光層蒸着源４２ｃより下流に配置され、気化材料を気化させて吐出することにより、電子輸送層８４ｄ（図５参照）を形成する電子輸送層蒸着源４２ｄと、電子輸送層蒸着源４２ｄより下流に配置され、気化材料を気化させて吐出することにより、電子注入層８４ｅ（図５参照）を形成する電子注入層蒸着源４５ｅとを備える。即ち、第２の蒸着部４２は、有機ＥＬ層８４（図５参照）を構成する五層の有機ＥＬ層構成層を形成する。
また、第２の蒸着部４２は、搬送されている基材８１の側方に各蒸着源４２ａ〜４２ｅを配置している。そして、第２の蒸着部４２は、蒸着面８１ａが側方を向いた状態で搬送されている基材８１に対して、各蒸着源４２ａ〜４２ｅから蒸着面８１ａに気化材料を吐出させて蒸着を行う横向きの蒸着部を構成している。
各蒸着源４２ａ〜４２ｅは、横向きに気化材料を吐出すべく、開口が側部に配置され且つ基材８１の蒸着面８１ａと対向するように配置されている。また、各蒸着源４２ａ〜４２ｅは、基材８１に対して近接する位置に配置されている。具体的には、各蒸着源４２ａ〜４２ｅの開口端（ノズル）と基材８１との間の距離（最短距離）が１０ｍｍ以下となる位置に配置されている。
第３の蒸着部４３は、気化材料を気化させて吐出することにより、基材８１の蒸着面８１ａに陰極層８５（図５参照）を形成すべく、三つの陰極層蒸着源４３ａ，４３ｂ，４３ｃを備える。また、第３の蒸着部４３は、搬送されている基材８１の下方に各蒸着源４３ａ〜４３ｃを配置している。そして、第３の蒸着部４３は、蒸着面８１ａが下方を向いた状態で搬送されている基材８１に対して、各蒸着源４３ａ〜４３ｃから蒸着面８１ａに気化材料を吐出させて蒸着を行う上向きの蒸着部を構成している。
各蒸着源４３ａ〜４３ｃは、上向きに気化材料を吐出すべく、開口が上部に配置され且つ基材８１の蒸着面８１ａと対向するように配置されている。また、各蒸着源４３ａ〜４３ｃは、基材８１に対して近接する位置に配置されている。具体的には、各蒸着源４３ａ〜４３ｃの開口端（ノズル）と基材８１との間の距離（最短距離）が１０ｍｍ以下となる位置に配置されている。
第４の蒸着部４４は、気化材料を気化させて吐出することにより、各層８２，８４，８５が空気と接触することを防止する封止層８６（図５参照）を基材８１の蒸着面８１ａに形成すべく、封止層蒸着源４４ａを備える。また、第４の蒸着部４４は、第２のスパイラルガイド部材２３１の下方で且つ第２のスパイラルガイド部材２３１の軸線方向に沿って配置されている。
そして、第４の蒸着部４４は、第２のスパイラルガイド部材２３１の下方側を通過する基材８１の部位、即ち、蒸着面８１ａが下方を向いた状態になった基材８１の部位に対して、蒸着源４４ａから蒸着面８１ａに気化材料を吐出させて蒸着を行う上向きの蒸着部を構成している。これにより、基材８１が第２のスパイラルガイド部材２３１の下方を三回通過するため、蒸着源４４ａが第２のスパイラルガイド部材２３１の下方側の外周部に向けて気化材料を吐出することで、気化材料を基材８１に三回蒸着することができる。
蒸着源４４ａは、上向きに気化材料を吐出すべく、開口が上部に配置され且つ基材８１の蒸着面８１ａと対向するように配置されている。また、蒸着源４４ａは、基材８１に対して近接する位置に配置されている。具体的には、蒸着源４４ａの開口端（ノズル）と基材８１との間の距離（最短距離）が１０ｍｍ以下となる位置に配置されている。
なお、各蒸着部４１〜４４の各蒸着源４１ａ〜４１ｂ，４２ａ〜４２ｅ，４３ａ〜４３ｃ，４４ａは、加熱部（図示及び採番していない）により、内部に収容された材料を加熱して気化させ、そして、気化された材料（気化材料）を開口から基材８１の蒸着面８１ａに向けて吐出するように構成されている。
真空室５は、複数の真空チャンバー（図示及び採番していない）を備えている。そして、各真空チャンバーには、基材供給部２１、第１のスパイラル搬送部２２及び加熱装置３、第１の蒸着部４１、第１の方向変換部２４、キャンローラ２６及び第２の蒸着部４２、第２の方向変換部２５、第３の蒸着部４３、第２のスパイラル搬送部２３及び第４の蒸着部４４、基材回収部２７がそれぞれ収容されている。
また、各真空チャンバーは、真空発生装置（図示及び採番していない）により、内部が減圧され、内部が真空状態にされている。また、隣接する真空チャンバー同士は、基材８１が各真空チャンバー内を順次搬送されるための連通部を介して、連通されていると共に、各内部の真空状態が保たれるように構成されている。
本実施形態に係る製造装置１の構成については以上の通りであり、次に、本実施形態に係る製造装置１で製造される有機ＥＬデバイス８の構成について、図５を参酌して説明する。
有機ＥＬデバイス８は、基材８１と、陽極層８２と、陽極層８２と陰極層８５とが接触することを防止すべく、陽極層８２の周囲を覆うエッジカバー８３と、五層の積層体である有機ＥＬ層８４と、三層の積層体である陰極層８５と、各層８２，８４，８５が空気と接触することを防止すべく、各層８２，８４，８５を覆う封止層８６とを備えている。
なお、基材８１の各サイズ（幅、厚み、長さ）は、基材８１に形成される有機ＥＬ素子８０の大きさや、製造装置１の構成等に応じて適宜設定することができ、特に限定されるものではない。また、各層８２，８４〜８７及びエッジカバー８３の厚みは、通常、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度になるように設計されるが、用いる構成層形成材料や、発光特性等に応じて適宜設計されるものであり、特に限定されない。
基材８１の形成材料として、搬送される際に損傷しないような可撓性を有する材料が用いられる。このような材料として、例えば、ステンレス、銅、アルミニウム又はチタンといった金属材料や、薄膜ガラスといった非金属無機材料や、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂又はポリアミド樹脂といった熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂である合成樹脂材料が挙げられる。
陽極層８２の形成材料として、金、銀、アルミニウムなどを挙げることができる。なお、本実施形態に係る陽極層８２は、一つの陽極層構成層からなる構成を採用したが、斯かる構成に限られない。例えば、陽極層は、一つ以上の陽極層構成層から形成されていればよい。
エッジカバー８３の形成材料として、酸化ケイ素（ＳｉＯx）、三酸化モリブデン（ＭｏＯ3）、五酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）等が挙げられる。
有機ＥＬ層８４は、五つの有機ＥＬ層構成層から構成された五層の積層体である。そして、五つの有機ＥＬ層構成層は、陽極層８２側から順に、正孔注入層８４ａ、正孔輸送層８４ｂ、発光層８４ｃ、電子輸送層８４ｄ及び電子注入層８４ｅである。
正孔注入層８４ａの形成材料として、例えば、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、４，４’−ビス［Ｎ−４−（Ｎ，Ｎ−ジ−ｍ−トリルアミノ）フェニル］−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＤＮＴＰＤ）、ＨＡＴ−ＣＮ等が挙げられる。
正孔輸送層８４ｂの形成材料として、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’―ビス（３−メチルフェニル）−１，１’ビフェニル−４，４’ジアミン（ＴＰＤ）等が挙げられる。
発光層８４ｃの形成材料として、例えば、トリス（８−ハイドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）、イリジウム錯体（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）をドープした４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾニルビフェニル（ＣＢＰ）等が挙げられる。
電子注入層８４ｄの形成材料として、例えば、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、酸化リチウム（Ｌｉ2Ｏ）等が挙げられる。
電子輸送層８４ｅの形成材料として、例えば、トリス（８−ハイドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（ＢＡｌｑ）、ＯＸＤ−７（１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］）ベンゼン、フッ化リチウム（ＬｉＦ）等が挙げられる。
なお、本実施形態に係る有機ＥＬ層８４は、五つの有機ＥＬ層構成層からなる構成を採用したが、斯かる構成に限られない。例えば、有機ＥＬ層は、一つ以上の有機ＥＬ層構成層から形成されていればよい。具体的には、有機ＥＬ層は、少なくとも発光層８４ｃを備えていれば、その層構成は特に限定されるものではない。
陰極層８５の形成材料としては、マグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）等を含む合金や、フッ化リチウム（ＬｉＦ）等が挙げられる。そして、本実施形態においては、陰極層８５は、有機ＥＬ層８４上に、ＬｉＦ層と、Ｍｇ層と、Ａｇ層やＭｇ−Ａｇ合金層等との三層積層体として形成されている。なお、本実施形態に係る陰極層８５は、三つの陰極層構成層からなる構成を採用したが、斯かる構成に限られない。例えば、陰極層は、一つ以上の陰極層構成層から形成されていればよい。
封止層８６の形成材料としては、三酸化モリブデン（ＭｏＯ3）、酸化窒化ケイ素（ＳｉＮＯx）、酸素含有炭化ケイ素（ＳｉＯＣ）等が挙げられる。なお、ＳｉＯxとしては、例えば、ＳｉＯ2等が挙げられ、ＳｉＮＯxとしては、例えば、ＳｉＮＯ等が挙げられる。
本実施形態に係る製造装置１で製造される有機ＥＬデバイス８についての構成は以上の通りであり、次に、本実施形態に係る製造装置１を用いた有機ＥＬデバイス８の製造方法について、説明する。
ロール状に巻き取られた基材８１が基材供給部２１から繰り出される（基材供給工程）。そして、基材供給部２１から繰り出された基材８１は、第１のスパイラル搬送部２２に搬送され、第１のスパイラルガイド部材２２１の外周部に螺旋方向に沿って二回転巻かれて、搬送されている（第１のスパイラル搬送工程）。
斯かる第１のスパイラル搬送工程において、第１のスパイラルガイド部材の下方に配置されている加熱装置３の熱源３１が、スパイラルガイド部材２２１の外周部に向けて熱を放出している。これにより、基材８１は、所定の温度（例えば、２００〜３００℃）となるように加熱される（基材加熱工程）。
具体的には、基材８１は、第１のスパイラルガイド部材２２１の下方側を三度通過する際に、熱源３１から放出された熱が直接的に伝わることで、加熱されていると共に、第１のスパイラルガイド部材２２１の外周部に接している（二回転する）期間に、熱源３１から放出された熱が熱伝導性を有する（例えば、金属製である）第１のスパイラルガイド部材２２１を経由して間接的に伝わることでも、加熱されている。
加熱された基材８１は、蒸着面８１ａが下を向いた状態で、第１の蒸着部４１に搬送される。そして、陽極層蒸着源４１ａが上方に向けて気化材料を吐出することで、搬送されている基材８１の下面（蒸着面８１ａ）に、陽極層８２が形成される。その後、エッジカバー蒸着源４１ｂが上方に向けて気化材料を吐出することで、陽極層８２の周縁を覆うようにエッジカバー８３が形成される（第１の蒸着工程）。
第１の蒸着部４１で蒸着された基材８１は、第１の方向変換部２４に搬送される。斯かる第１の方向変換部２４において、基材８１は、各ガイド部材２４１，２４２により、蒸着面８１ａの向きが下方を向いた状態から側方を向いた状態に変換されるように、キャンローラ２６へとガイドされる（第１の方向変換工程）。このとき、基材８１は、非蒸着面８１ｂが内周面となるように、非蒸着面８１ｂ側から各ガイド部材２４１，２４２に支持されている。
キャンローラ２６に搬送された基材８１は、キャンローラ２６の外周部に巻き掛けられることで、キャンローラ２６に支持され且つガイドされる（キャンローラ搬送工程）。斯かるキャンローラ搬送工程において、基材８１の側方に配置された各蒸着源４２ａ〜４２ｅが側方に向けて気化材料を吐出することで、五層の有機ＥＬ層構成層（正孔注入層８４ａ、正孔輸送層８４ｂ、発光層８４ｃ、電子輸送層８４ｄ、電子注入層８４ｅ）からなる有機ＥＬ層８４が形成される（第２の蒸着工程）。
第２の蒸着部４２で蒸着された基材８１は、第２の方向変換部２５に搬送される。斯かる第２の方向変換部２５において、基材８１は、各ガイド部材２５１，２５２により、蒸着面８１ａの向きが側方を向いた状態から下方を向いた状態に変換されるように、第３の蒸着部４３へとガイドされる（第２の方向変換工程）。このとき、基材８１は、非蒸着面８１ｂが内周面となるように、非蒸着面８１ｂ側から各ガイド部材２５１，２５２に支持されている。
方向変換された基材８１は、蒸着面８１ａが下方を向いた状態で、第３の蒸着部４３に搬送される。そして、第３の蒸着部４３において、各陰極層蒸着源４３ａ〜４３ｃが上方に向けて気化材料を吐出することで、搬送されている基材８１の下面（蒸着面８１ａ）に、三層の陰極層構成層（ＬｉＦ層、Ｍｇ層、Ａｇ層）からなる陰極層８５が形成される。
第３の蒸着部４３で蒸着された基材８１は、第２のスパイラル搬送部２３に搬送される。そして、第２のスパイラル搬送部２３に搬送された基材８１は、第２のスパイラルガイド部材２３１の外周部に螺旋方向に沿って二回転巻かれて、搬送されている（第２のスパイラル搬送工程）。
斯かる第２のスパイラル搬送工程において、第２のスパイラルガイド部材２３１の下方に配置された第４の蒸着部４４の封止層蒸着源４４ａが第２のスパイラルガイド部材２３１における外周部の下方側に向けて気化材料を吐出することで、封止層８６が形成される（第４の蒸着工程）。具体的には、基材８１は、第２のスパイラルガイド部材２３１の下方側を三度通過する際に、封止層蒸着部４４ａから吐出された気化材料で三回蒸着される。
このようにして、基材８１上に、陽極層８２及び有機ＥＬ層８４並びに陰極層８５を有する有機ＥＬ素子８０が形成される。そして、有機ＥＬ素子８０が形成された基材８１が基材回収部２７によりロール状に巻き取られる（基材回収工程）。
なお、基材８１は、複数のガイド部材２２１，２３１，２４１，２４２，２５１，２５２，２６の外周部に掛けられることで、支持されて且つガイドされて、搬送されている（搬送工程）。即ち、本実施形態において、搬送工程は、第１のスパイラル搬送工程と、第１の方向変換工程と、キャンローラ搬送工程と、第２の方向変換工程と、第２のスパイラル搬送工程とからなる。
以上のように、本実施形態に係る有機ＥＬデバイスの製造装置１及び製造方法によれば、搬送工程において、基材８１が複数のガイド部材２２１，２３１，２４１，２４２，２５１，２５２，２６の外周部に掛けられているため、ガイド部材２２１，２３１，２４１，２４２，２５１，２５２，２６が基材８１を支持してガイドする。これにより、基材８１が搬送されている。
そして、搬送工程のうち、各スパイラル搬送工程においては、基材８１がスパイラルガイド部材２２１，２３１の外周部に螺旋方向に沿って一回転以上（具体的には、二回転）巻かれることで、基材８１が搬送されている。これにより、基材８１は、各スパイラルガイド部材２２１，２３１の下方側を複数回（具体的には、三回）通過して搬送されている。したがって、従来にはないフレキシブルな設計をすることができる。
また、本実施形態に係る有機ＥＬデバイスの製造装置１及び製造方法によれば、第２のスパイラル搬送工程において、基材８１は、第２スパイラルガイド部材２３１の下方側を（具体的には、三回）通過して搬送されている。したがって、第２のスパイラル搬送工程において、封止層蒸着源４４ａが第２のスパイラルガイド部材２３１における外周部の下方側に向けて気化材料を吐出することで、気化材料が基材８１に複数回（具体的には、三回）蒸着される。
また、基材８１の搬送速度を速くすることもできるため、生産性を向上させることができる。具体的には、一番処理速度が遅い工程である第４の蒸着工程（封止層８６を形成する工程）に基材８１の搬送速度を合わせる必要があったが、本実施形態に係る製造装置１及び製造方法によれば、第２のスパイラル搬送工程において第４の蒸着工程を行うことにより、基材８１の搬送速度を従来と比較して速くするができる。
また、本実施形態に係る有機ＥＬデバイスの製造装置及び製造方法によれば、第１のスパイラル搬送工程において、基材８１は、第１スパイラルガイド部材２２１の下方側を複数回（具体的には、三回）通過して搬送されている。したがって、第１のスパイラル搬送工程において、熱源３１が第１のスパイラルガイド部材２２１の外周部における下方側に向けて熱を放出すると、基材８１が複数回（具体的には、三回）加熱される。
これにより、基材８１が第１のスパイラルガイド部材２２１における下方側を通過するたびに、放出された熱が直接的に基材８１に伝わるため、一般的な（基材との接触が１／２回転未満である）ローラ部材と比較して、直接的に加熱される回数を多くすることができる。したがって、基材８１を効率的に加熱することができる。
さらに、基材８１が第１のスパイラルガイド部材２２１に接触している間、放出された熱が第１のスパイラルガイド部材２２１を介して間接的にも基材８１に伝わる。これにより、一般的な（基材との接触が１／２回転未満である）ローラ部材と比較して、基材８１が第１のスパイラルガイド部材２２１に接触している時間を長くできるため、間接的に加熱される時間を長くすることができる。したがって、基材８１をさらに効率的に加熱することができる。
また、本実施形態に係る有機ＥＬデバイスの製造装置１及び製造方法によれば、複数の転動部材２２１ｂ，２３１ｂが各スパイラルガイド部材２２１，２３１の外周部に並列されており、搬送される基材８１が複数の転動部材２２１ｂ，２３１ｂに跨って接する。したがって、外周面が滑らかな一般的なローラ部材と比較して、各スパイラルガイド部材２２１，２３１が基材８１と接触する面積を小さくできるため、各スパイラルガイド部材２２１，２３１と基材８１との間に発生する摩擦力を抑制することができる。
さらに、転動部材２２１ｂ，２３１ｂが転動自在であるため、基材８１が搬送されるのに伴って、転動部材２２１ｂ，２３１ｂが転動することもできる。したがって、各スパイラルガイド部材２２１，２３１と基材８１との間に発生する摩擦力をさらに効果的に抑制することができるため、基材８１が各スパイラルガイド部材２２１，２３１に対して位置ずれする（蛇行する）ことを抑制することができる。
また、本実施形態に係る有機ＥＬデバイスの製造装置１及び製造方法によれば、転動部材２２１ｂ，２３１ｂが３自由度で回転自在な球状体であるため、各転動部材２２１ｂ，２３１ｂが何れの方向でも回転できる。したがって、基材８１が各スパイラルガイド部材２２１，２３１の外周部に螺旋方向に沿って掛けられると、各転動部材２２１ｂ，２３１ｂは、基材８１の搬送方向に回転する。これにより、基材８１が各スパイラルガイド部材２２１，２３１に対して位置ずれすることを効果的に抑制することができる。
なお、本発明に係る有機ＥＬデバイスの製造方法及び製造装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。また、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。
例えば、上記実施形態に係るガイド部材２２１（２３１）においては、転動部材２２１ｂ（２３１ｂ）が球状体である構成を説明したが、斯かる構成に限らない。具体的には、図６〜図８に示すように、各転動部材２２１ｂ（２３１ｂ）は、軸線方向を中心に回転自在な円柱状体である構成でもよい。
斯かる構成の一例として、図６に示す複数の転動部材２２１ｂ（２３１ｂ）は、基材８１が跨って接するように、ガイド部材２２１ｂ（２３１ｂ）の外周部に螺旋方向に沿って並列されている。したがって、基材８１がガイド部材２２１（２３１）の外周部に螺旋方向に沿って掛けられると、ガイド部材２２１（２３１）の回転方向と基材８１の搬送方向とが一致する。
なお、斯かるガイド部材２２１（２３１）は、図６に示すように、上記実施形態に係るガイド部材２２１（２３１）と同様の機能を有するガイド部材本体２２１ａ（２３１ａ）及び固定部材２２１ｅ（２３１ｅ）を備えると共に、図示していないが、上記実施形態（図４参照）に係るガイド部材２２１（２３１）と同様の機能を有する支持部材２２１ｃ（２３１ｃ）、シャフト２２１ｄ（２３１ｄ）及び軸受部材２２１ｆ（２３１ｆ）を備えている。
また、他の例として、図７及び図８に示す複数の転動部材２２１ｂ（２３１ｂ）は、基材８１が跨って接するように、ガイド部材２２１（２３１）の外周部に周方向に沿って並列されている。そして、ガイド部材２２１（２３１）は、図８に示すように、上記実施形態（図４参照）に係るガイド部材２２１（２３１）と同様の機能を有するガイド部材本体２２１ａ（２３１ａ）、支持部材２２１ｃ（２３１ｃ）、シャフト２２１ｄ（２３１ｄ）、固定部材２２１ｅ（２３１ｅ）及び軸受部材２２１ｆ（２３１ｆ）を備えている。
また、上記実施形態に係るガイド部材２２１（２３１）においては、支持部材２２１ｃ（２３１ｃ）がシャフト２２１ｄ（２３１ｄ）に対して回転できる構成を説明したが、斯かる構成に限られない。例えば、支持部材２２１ｃ（２３１ｃ）は、シャフト２２１ｄ（２３１ｄ）に固定されており、転動部材２２１ｂ（２３１ｂ）が回転しても、シャフト２２１ｄ（２３１ｄ）に対して回転しない構成でもよい。
また、上記実施形態に係るガイド部材２２１（２３１）においては、ガイド部材本体２２１ａ（２３１ａ）がシャフト２２１ｄ（２３１ｄ）に固定されており、基材８１が搬送されても、シャフト２２１ｄ（２３１ｄ）に対して回転しない構成を説明したが、斯かる構成に限られない。例えば、ガイド部材本体２２１ａ（２３１ａ）は、シャフト２２１ｄ（２３１ｄ）に対して回転できる構成であり、基材８１が搬送されることに伴って、シャフトシャフト２２１ｄ（２３１ｄ）に対して回転してもよい。
１・・・有機ＥＬデバイスの製造装置、２…搬送装置、３…加熱装置、４…蒸着装置、５…真空室、８…有機ＥＬデバイス、２２…（第１の）スパイラル搬送部、２３…（第２の）スパイラル搬送部、３１…熱源、４１…（第１の）蒸着部、４１ａ〜４１ｂ…蒸着源、４２…（第２の）蒸着部、４２ａ〜４２ｅ…蒸着源、４３…（第３の）蒸着部、４３ａ〜４３ｃ…蒸着源、４４…（第４の）蒸着部、４４ａ…蒸着源、８０…有機ＥＬ素子、８１…基材、８１ａ…蒸着面、８１ｂ…非蒸着面、２２１…（第１のスパイラル）ガイド部材、２２１ｂ…転動部材、２３１…（第２のスパイラル）ガイド部材、２３１ｂ…転動部材
Claims (5)
- 搬送されている帯状の基材に気化材料を蒸着することで、該基材に有機ＥＬ素子の構成層を形成する有機ＥＬデバイスの製造方法であって、
外周部に掛けられる前記基材を支持してガイドする複数のガイド部材により、前記基材を搬送する搬送工程を備え、
該搬送工程は、前記基材が前記ガイド部材の外周部に螺旋方向に沿って一回転以上巻かれて搬送されるスパイラル搬送工程を備えることを特徴とする有機ＥＬデバイスの製造方法。 - 前記スパイラル搬送工程において、蒸着源が前記ガイド部材の外周部に向けて前記気化材料を吐出することで、該気化材料を前記基材に複数回蒸着させる請求項１に記載の有機ＥＬデバイスの製造方法。
- 前記スパイラル搬送工程において、熱源が前記ガイド部材の外周部に向けて熱を放出することで、前記基材を加熱させる請求項１又は２に記載の有機ＥＬデバイスの製造方法。
- 前記ガイド部材は、前記基材が接するように外周部に並列され且つ転動自在な転動部材を複数備える請求項１〜３の何れか１項に記載の有機ＥＬデバイスの製造方法。
- 搬送されている帯状の基材に気化材料を蒸着することで、該基材に有機ＥＬ素子の構成層を形成する有機ＥＬデバイスの製造装置であって、
外周部に掛けられる前記基材を支持してガイドする複数のガイド部材を備え、
複数のガイド部材のうち、少なくとも一つは、前記基材が外周部に螺旋方向に沿って一回転以上巻かれることを特徴とする有機ＥＬデバイスの製造装置。
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