JP2016054047A - 有機ｅｌ素子の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基材と該基材が架け渡されるロールとの間の隙間に起因する基材の位置ずれを抑制可能な有機ＥＬ素子の製造装置等を提供する。【解決手段】帯状の基材に気化材料を蒸着するための蒸着源と、前記蒸着源によって前記基材に蒸着を行うべく、前記基材を螺旋状に巻回して送ることが可能な蒸着用ロール部とを備え、前記蒸着用ロール部は、円柱ロールと、複数対のテーパロールとを含み、前記円柱ロールから送られた前記基材が対をなすテーパロールに架け渡されて再び前記円柱ロールに送られ、且つ、順次その繰り返しにより、前記基材が螺旋状に巻回されて送られるようになっている、有機ＥＬ素子の製造装置。【選択図】 図２

Description

本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子の製造装置及び製造方法に関する。

近年、低消費電力を実現可能な次世代の発光素子として、有機ＥＬ素子が注目されている。有機ＥＬ素子は、陽極層と、陰極層と、陽極層と陰極層の間に設けられた発光層を含む有機層と、を有する。有機層は、例えば、陽極側に設けられる正孔輸送層と、陰極側に設けられる電子輸送層と、正孔輸送層と電子輸送層の間に設けられる発光層と、を有する。正孔輸送層は、発光層に正孔を注入する機能を有する。電子輸送層は、発光層に電子を注入する機能を有する。

この種の有機ＥＬ素子を製造する方法として、ロールプロセスによる真空蒸着法が知られている。この方法により有機ＥＬ素子を製造する製造装置としては、帯状の基材を所定の方向に沿って走行させる走行装置と、基材に接するキャンロールと、基材に向けて気化材料を吐出する複数の蒸着源と、キャンロールに接する基材を所定の位置において蒸着源から遮蔽する遮蔽装置（マスク装置）とを備えたものが提案されている（特許文献１参照）。

製造装置における走行装置は、帯状の基材を送る送り出しロールと、所定の蒸着が行われた基材を巻き取る巻き取りロールを有する。送り出しロールから送り出される基材には、真空室内の蒸着源による蒸着によって、陽極層、有機層、陰極層が形成される。

上記のような真空蒸着法によって有機層を形成する場合に、求められる層の厚さを実現するためには、蒸着時間をできるだけ長く確保する必要がある。このために、一方のロールの回転軸を他方のロールの回転軸に対して所定の角度で傾斜するように配置し、基材を双方のロールに一定の張力で架け渡しながら螺旋状に巻回させて搬送できる一対のロールが使用される（特許文献２参照）。双方のロールは、円柱状に形成されている。

特開２０１３−１５２９２４号公報 特開２０１３−１３９６２１号公報

上記のような一対のロールを使用して蒸着を行う場合、基材が螺旋状に搬送される際、螺旋状であるがゆえに、基材と、その接触しているロールとの間に、基材の幅方向の一方側が浮き上がる隙間が生じる。この隙間は、基材の位置ずれにつながる。また、この隙間を解消しようとして基材に過度の張力を与えると、基材に捻じれが生じ、この捻じれが、基材の位置ずれにつながる。このような位置ずれが生じると、所望の蒸着ができなくなるおそれがある。

このような事情に鑑み、本発明は、基材の位置ずれを抑制しつつ蒸着を行うことが可能な有機ＥＬ素子の製造装置及び製造方法を提供することを課題とする。

本発明に係る有機ＥＬ素子の製造装置は、
帯状の基材に気化材料を蒸着するための蒸着源と、
前記蒸着源によって前記基材に蒸着を行うべく、前記基材を螺旋状に巻回して送ることが可能な蒸着用ロール部とを備え、
前記蒸着用ロール部は、円柱状に形成された円柱ロールと、先端部に向かって径小となるテーパ状に形成された複数対のテーパロールとを含み、
前記円柱ロールから送られた前記基材が、対をなすテーパロールに架け渡されて再び前記円柱ロールに送られ、且つ、順次その繰り返しにより、前記基材が螺旋状に巻回されて送られるようになっており、
前記対をなすテーパロールは、前記先端部が互いに反対方向を向いており、
前記円柱ロールに対する前記基材の接触部分と非接触部分との境界線と、前記テーパロールに対する前記基材の接触部分と非接触部分との境界線であって前記円柱ロールに近い側の境界線とが同一平面上に位置するように、且つ、
前記対をなすテーパロールに対する前記基材の接触部分と非接触部分との境界線であって互いに近い側の境界線同士が同一平面上に位置するように配されて構成されている。

かかる構成によれば、蒸着用ロール部に備えられた円柱ロールにおいても、テーパロールにおいても、過度の張力を基材に与えなくても、基材の幅方向の一方側が浮き上がって隙間が生じることを抑制しつつ、これらロールに基材を架けることができる。これにより、基材の位置ずれを抑制することが可能となる。
また、このように基材の位置ずれを抑制しつつ、基材を螺旋状に送りながら、該基材に蒸着を行うことが可能になる。
従って、基材の位置ずれを抑制しつつ蒸着を行うことが可能となる。

また、上記構成の有機ＥＬ素子の製造装置においては、
前記複数対のテーパロールは、前記円柱ロールに沿って２列に整列されており、
各列の前記テーパロールは、前記先端部が同方向を向くように配され、
一方の列の前記テーパロールと他方の列の前記テーパロールとは、互いに前記先端部が反対方向を向くように配されていることが好ましい。

かかる構成によれば、基材の位置ずれをより確実且つ簡易に抑制しつつ、蒸着を行うことが可能となる。

本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、
上記有機ＥＬ素子の製造装置を用い、前記蒸着用ロール部に前記基材を螺旋状に巻回して送りながら、前記蒸着源によって前記基材に気化材料を蒸着する蒸着工程を備える。

かかる構成によれば、基材の位置ずれを抑制しつつ蒸着を行うことが可能となる。

本発明によれば、基材の位置ずれを抑制しつつ蒸着を行うことが可能な有機ＥＬ素子の製造装置及び製造方法が提供される。

本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造装置の概略正面図 本実施形態の有機ＥＬ素子の製造装置に備えられた蒸着用ロール部の概略斜視図 図２の蒸着用ロール部をＡ方向から見た面図 図２の蒸着用ロール部をＢ方向から見た平面図 図２の蒸着用ロール部をＣ方向から見た平面図 本実施形態の有機ＥＬ素子の製造装置に備えられたテーパロールの概略斜視図 有機ＥＬ素子の概略横断面図である。

以下、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造装置（以下、単に「製造装置」ともいう）における一実施形態について、図１〜図７を参酌して説明する。

本実施形態に係る製造装置１は、図１に示すように、内部が真空である複数（図例では３つ）の真空室３と、帯状の基材３２が真空室３の内部を通過するように、基材３２を水平方向（以下、「走行方向」ともいう）Ｘに沿って走行させる走行装置２と、気化材料を基材３２に蒸着すべく、基材３２に向けて気化材料を吐出する複数の蒸着源１３と、蒸着源１３とともに蒸着を行うべく、基材３２が螺旋状に巻回される蒸着用ロール部４とを備える。

真空室３は、走行方向Ｘに沿って連設されている。また、各真空室３の内部が真空となるように、各真空室３には、真空ポンプ等の真空発生装置（図示せず）が接続されている。

走行装置２は、基材３２を送る送り出しロール５と、基材３２を巻き取る巻き取りロール６とを備える。送り出しロール５は、真空室３の外部で且つ上流側に配置されている。巻き取りロール６は、真空室３の外部で且つ下流側に配置されている。

各蒸着源１３は、真空室３の内部に配置されていると共に、基材３２と上下方向（鉛直方向）で対面するように配置されている。具体的には、各蒸着源１３は、蒸着用ロール部４の下方に配置されている。また、各蒸着源１３は、加熱により気化させた気化材料を、基材３２に向けて吐出している。具体的には、各蒸着源１３は、気化材料を、上方向に向けて吐出している。

蒸着用ロール部４は各真空室３内に配置されている。図２〜図５に示すように、蒸着用ロール部４は、円柱状に形成された１つの円柱ロール（第１のロール）９と、先端部に向かってテーパ状に形成された複数対のテーパロール（第２のロール）１１とを備える。

円柱ロール９は、円柱状に形成されている。より具体的には、円柱ロール９は、一端部９ａから他端部９ｂまで円形断面の直径が一定に形成されている。円柱ロール９は、真空室３内に所定位置に回転可能に支持されている。円柱ロール９の回転軸Ｒ１は水平方向に沿うように設定されている。

テーパロール１１は、一端部１１ａから他端部（先端部）１１ｂに向かって径小となるテーパ状に形成されている、すなわち、先端部１１ｂに向かって円形断面のサイズが小さくなるように形成されている（図６参照）。より具体的には、テーパロール１１は、先端部１１ｂに向かって、円形断面の直径が小さくなるように形成されている。テーパロール１１は、複数対形成されている。各テーパロール１１の一端部（先端部とは反対の側の端部）１１ａの直径は、円柱ロール９の直径よりも小さく設定されている。各テーパロール１１は、同じ形状、同じ大きさに設定されている。
テーパロール１１が、円柱ロール９よりも小さいことにより、製造装置１を小型化することができる。
対をなすテーパロール１１は、先端部１１ｂが互いに反対方向を向いているように配されている。各テーパロール１１は、真空室３内に上記の所定位置に回転可能に支持されている。

蒸着用ロール部４は、円柱ロール９から送られた基材３２が対をなすテーパロール１１の双方に架け渡されて再び円柱ロール９に送られるように構成されている。さらに、蒸着ロール部４は、円柱ロール９に送られた基材３２が、再び次の対をなすテーパロール１１の双方に架け渡されて、再び円柱ロール９に送られるように構成されている。このように、基材３２が円柱ロール９と対をなすテーパロール１１とに順次架け渡されて、螺旋状に巻回されて送られるようになっている。円柱ロール９においては、一端部９ａから他端部９ｂに向かって基材３２が複数列に巻き付けられている。円柱ロール９及びテーパロール１１には、基材３２の一方の面（同じ側の面）が接触するようになっている。

図２〜図５に示すように、対をなすテーパロール１１は、円柱ロール９に対する基材３２の接触部分と非接触部分との境界線Ｗ１と、テーパロール１１に対する基材３２の接触部分と非接触部分との境界線であって、円柱ロール９に近い側の境界線Ｗ２とが同一平面上に位置するように配されている。具体的には、本実施形態では、対をなすテーパロール１１は、上記境界線Ｗ１と境界線Ｗ２（互いに対向する境界線Ｗ１と境界線Ｗ２）とが平行であるように配されている。また、互いに対向する境界線Ｗ１と境界線Ｗ２は、いずれも第１の回転軸Ｒ１と平行に配されている。また、隣接する境界線Ｗ１同士、及び、隣接する境界線Ｗ２同士は、同一平面上に配されている。

対をなすテーパロール１１が、互いに対向する境界線Ｗ１と境界線Ｗ２とが同一平面上に位置するように配されていることによって、円柱ロール９と接触している領域では、過度の張力を与えなくても、基材３２は、円柱ロール９に隙間なく接触する。また、円柱ロール９とこれに隣接するテーパロール１１との間の領域では、基材３２は、捻じれることなく同一平面上に配される。また、対をなすテーパロール１１が、互いに対向する境界線Ｗ１と境界線Ｗ２とが平行であるように配されていることによって、円柱ロール９と接触している領域では、より確実に基材３２が円柱ロール９に隙間なく接触し、円柱ロール９とこれに隣接するテーパロール１１との間の領域では、より確実に基材３２が捻じれることなく同一平面上に配される。

図２〜図５に示すように、対をなすテーパロール１１は、該対をなすテーパロール１１に対する基材３２の接触部分と非接触部分との境界線であって互いに近い側の境界線Ｗ３同士が同一平面上に位置するように配されている。具体的には、本実施形態では、対をなすテーパロール１１は、上記境界線Ｗ３同士（互いに対向する境界線Ｗ３同士）が平行であるように配されている。また、各境界線Ｗ３が、いずれも同一平面上に配されている。

対をなすテーパロール１１が、互いに対向する境界線Ｗ３同士が同一平面上に位置するように配されていることによって、各テーパロール１１と接触している領域では、過度の張力を与えなくても、基材３２は、テーパロール１１に隙間なく接触する。また、対をなすテーパロール１１間の領域では、基材３２は、捻じれることなく同一平面上に配される。また、対をなすテーパロール１１が、互いに対向する境界線Ｗ３同士が平行であるように配されていることによって、各テーパロール１１と接触している領域では、より確実に基材３２がテーパロール１１に隙間なく接触し、テーパロール１１間の領域では、より確実に基材３２が捻じれることなく同一平面上に配される。

また、本実施形態では、複数対のテーパロール１１は、円柱ロール９に沿って２列に整列されている。各列のテーパロール１１は、先端部１１ｂが同方向を向くように配されている。一方の列のテーパロール１１と他方の列のテーパロール１１とは、互いに先端部１１ｂが反対方向を向いているように配されている。

このように、互いに対向する境界線Ｗ１と境界線Ｗ２とが同一平面上に位置し、且つ、互いに対向する境界線Ｗ３同士が同一平面上に位置するように、複数対のテーパロール１１の回転軸Ｒ２が、円柱ロール９の回転軸Ｒ１に対して傾斜して配されている。具体的には、互いに対向する境界線Ｗ１と境界線Ｗ２とが平行となり、且つ、互いに対向する境界線Ｗ３同士が平行となるように、複数対のテーパロール１１の回転軸Ｒ２が、円柱ロール９の回転軸Ｒ１に対して傾斜して配されている。

本実施形態の有機ＥＬ素子の製造装置１によって製造される有機ＥＬ素子３１は、図７に示すように、基材３２の一方側の面に蒸着源１３からの気化材料が蒸着されて形成される陽極層３３と、陽極層３３の上から気化材料が蒸着されて形成される有機層３４と、有機層３４の上から気化材料が蒸着されて形成される陰極層３５とを備える。

陽極層３３は、例えば、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、インジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電材や、金、銀、アルミニウム等の金属で形成されている。

有機層３４は、陽極層３３の上に配置される正孔輸送層３８と、正孔輸送層３８の上に配置される有機ＥＬ層３９と、有機ＥＬ層３９の上に配置される電子輸送層４０とを備える。そして、有機層３４は、陽極層３３と陰極層３５とが接触するのを防止するように、陽極層３３及び陰極層３５間に配置されている。

正孔輸送層３８は、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）等で形成されている。また、有機ＥＬ層３９は、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）等で形成されている。さらに、電子輸送層４０は、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（Ｌｉ_２Ｏ）等で形成されている。

陰極層３５は、例えば、アルミニウム、銀、マグネシウム銀の合金、アルカリ金属、アルカリ土類金属を含む合金等で形成されている。

基材３２は、導電性を有する導電層３６と、絶縁性を有する絶縁層３７とを備える。そして、導電層３６は、金属基板で構成されており、例えば、ステンレス、銅、ニッケル等の金属で形成されている。また、絶縁層３７は、導電層３６の一方側の面全体を覆うように配置され、例えば、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の光硬化性樹脂や、薄ガラス等で形成されている。

次に、本実施形態に係る有機ＥＬ素子３１の製造方法について説明する。

有機ＥＬ素子３１を製造するには、走行装置２を駆動することにより、基材３２を送り出しロール５から巻き取りロール６に向けて走行させる。基材３２は、図１に示すように、走行方向Ｘにおける上流側の真空室３の内部、中央の真空室３の内部、下流側の真空室３の内部の順に搬送される。基材３２は、各真空室３内に配置される蒸着用ロール部４に対して螺旋状に巻回されている。すなわち、基材３２は、蒸着用ロール部４の円柱ロール９及び対をなすテーパロール１１に順次架け渡されている。

上流側の真空室３では、内部に配置されている蒸着源１３及び蒸着用ロール部４によって、基材３２に陽極層３３が形成される。その後、基材３２は中央の真空室３に移る。基材３２には、この真空室３内の蒸着源１３及び蒸着用ロール部４によって、有機層３４が陽極層３３に重なるように形成される。次に、基材３２は、下流側の真空室３に移る。基材３２には、この真空室３内の蒸着源１３及び蒸着用ロール部４によって、陰極層３５が有機層３４に重なるように形成される。各真空室３では、具体的には、蒸着用ロール部４によって送られて、円柱ロール９と蒸着源１３との間を通過する際に、蒸着源１３によって気化材料が基材３２に蒸着される。

このように、蒸着源１３及び蒸着用ロール部４による蒸着工程を行うことにより、基材３２に有機ＥＬ素子３１が形成される。

以上の通り、本実施形態に係る有機ＥＬ素子３１の製造装置１及び製造方法は、対をなすテーパロール１１が、互いに対向する境界線Ｗ１と境界線Ｗ２とが同一平面上に位置するように、且つ、互いに対向する境界線Ｗ３同士が同一平面上に位置するように配されている。
これにより、上記蒸着用ロール部４に備えられた円柱ロール９においても、テーパロール１１においても、過度の張力を基材３２に与えなくても、基材３２の幅方向の一方側が浮き上がって隙間が生じることを抑制しつつ、これらロール（円柱ロール９、テーパロール１１）に基材３２を架けることができる。これにより、基材３２の位置ずれを抑制することが可能となる。
また、このように基材３２の位置ずれを抑制しつつ、基材３２を螺旋状に送りながら、該基材３２に蒸着を行うことが可能になる。
従って、基材３２の位置ずれを抑制しつつ蒸着を行うことが可能となる。

また、本実施形態では、対をなすテーパロール１１が、互いに対向する境界線Ｗ１と境界線Ｗ２とが平行であり、且つ、互いに対向する境界線Ｗ３同士が平行であるように配されている。
これにより、円柱ロール９においても、テーパロール１１においても、過度の張力を基材３２に与えなくても、基材３２の幅方向の一方側が浮き上がって隙間が生じることを、より確実に抑制しつつ、これらロール（円柱ロール９、テーパロール１１）に基材３２を架けることができる。これにより、基材３２の位置ずれをより確実に抑制することが可能となる。
また、このように基材３２の位置ずれを抑制しつつ、基材３２を螺旋状に送りながら、該基材３２に蒸着を行うことが可能になる。
従って、基材３２の位置ずれをより確実に抑制しつつ、蒸着を行うことが可能となる。

また、本実施形態では、複数対のテーパロール１１は、円柱ロール９に沿って２列に整列されており、各列のテーパロール１１は、先端部１１ｂが同方向を向くように配され、一方の列のテーパロール１１と他方の列のテーパロール１１とは、互いに先端部１１ｂが反対方向を向くように配されている。基材３２の位置ずれをより確実且つ簡易に抑制しつつ、蒸着を行うことが可能となる。

なお、本発明に係る有機ＥＬ素子３１の製造装置１及び製造方法は、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。

例えば、上記の実施形態において、蒸着用ロール部４が、２列に整列された複数対のテーパロール１１を備える態様を例示したが、複数対のテーパロール１１の態様は、これに限定されない。
また、例えば、上記実施形態では、互いに対向する境界線Ｗ１とＷ２とが平行であり、互いに対向する境界線Ｗ３同士が平行である態様を示す。しかし、その他、互いに対向する境界線Ｗ１と境界線Ｗ２とが同一平面上において互いに傾斜している態様や、互いに対向する境界線Ｗ３同士が同一平面上において互いに傾斜している態様を採用してもよい。

１：製造装置、２：走行装置、３：真空室、４：蒸着用ロール部、５：送り出しロール、６：巻き取りロール、９：円柱ロール、１１：テーパロール、１３：蒸着源、３１：有機ＥＬ素子、３２：基材、３３：陽極層、３４：有機層、３５：陰極層、３６：導電層、３７：絶縁層、３８：正孔輸送層、３９：有機ＥＬ層、４０：電子輸送層

Claims (3)

1. 帯状の基材に気化材料を蒸着するための蒸着源と、
   前記蒸着源によって前記基材に蒸着を行うべく、前記基材を螺旋状に巻回して送ることが可能な蒸着用ロール部とを備え、
   前記蒸着用ロール部は、円柱状に形成された円柱ロールと、先端部に向かって径小となるテーパ状に形成された複数対のテーパロールとを含み、
   前記円柱ロールから送られた前記基材が、対をなすテーパロールに架け渡されて再び前記円柱ロールに送られ、且つ、順次その繰り返しにより、前記基材が螺旋状に巻回されて送られるようになっており、
   前記対をなすテーパロールは、前記先端部が互いに反対方向を向いており、
   前記円柱ロールに対する前記基材の接触部分と非接触部分との境界線と、前記テーパロールに対する前記基材の接触部分と非接触部分との境界線であって前記円柱ロールに近い側の境界線とが同一平面上に位置するように、且つ、
   前記対をなすテーパロールに対する前記基材の接触部分と非接触部分との境界線であって互いに近い側の境界線同士が同一平面上に位置するように配されて構成されている、有機ＥＬ素子の製造装置。
2. 前記複数対のテーパロールは、前記円柱ロールに沿って２列に整列されており、
   各列の前記テーパロールは、前記先端部が同方向を向くように配され、
   一方の列の前記テーパロールと他方の列の前記テーパロールとは、互いに前記先端部が反対方向を向くように配されている、請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造装置。
3. 請求項１または２に記載の有機ＥＬ素子の製造装置を用い、前記蒸着用ロール部に前記基材を螺旋状に巻回して送りながら、前記蒸着源によって前記基材に気化材料を蒸着する蒸着工程を備えた、有機ＥＬ素子の製造方法。

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