JP2019160404A - 有機ｅｌパネルの製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に有機ＥＬ材料の薄膜層を均一且つ精度良く成膜する。【解決手段】有機ＥＬ製造装置は、蒸着マスクが表面に設置された基板を内部に保持するチャンバと、チャンバ内に配置され、蒸着マスクを介して基板上に蒸着させる有機ＥＬ材料の蒸気を出射する蒸着源と、少なくとも蒸気に光を照射することでイオン化蒸気を生成するイオン化蒸気生成光源と、イオン化蒸気を基板に向けて移送させる移送電界形成部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、有機ＥＬパネル（或いは有機ＥＬ素子）の製造装置及び製造方法に関するものである。

有機ＥＬ素子は、基板上の電極（例えば、陽極）表面に、有機ＥＬ材料の薄膜層が積層され、その上に電極（例えば、陰極）層が形成される積層構造を有している。このような積層構造において、有機ＥＬ材料の薄膜層は、一般に真空蒸着法によって成膜されている。なお、ここでは、有機ＥＬ素子を基板にアレイ化したものを有機ＥＬパネルという。有機ＥＬパネルは、ディスプレイ、照明装置、各種の光源として用いられている。

真空蒸着法は、高真空状態を維持したチャンバ内に蒸着材料（有機ＥＬ材料）の分子を放出する蒸着源を配置する。蒸着源は、坩堝やボートに収容された蒸着材料をヒータによって高温加熱することで、蒸着材料を蒸発又は昇華させ、坩堝やボートに設けたノズルによって、蒸着材料をチャンバ内に放出する。有機ＥＬ材料の薄膜層の形成は、チャンバ内に蒸着マスク（メタルマスク）を密着した基板を配置し、蒸着源から放出される蒸着材料を、蒸着マスクの開口を介して基板上に成膜している（下記特許文献１参照）。

特開２０１２−１８４４８６号公報

前述した真空蒸着法による有機ＥＬ素子或いは有機ＥＬパネルの製造では、蒸着源を基板及び蒸着マスクに対して相対的に移動しながら、蒸着マスクの開口パターンに応じて有機ＥＬ材料を成膜している。この際、蒸着源から放出される蒸着材料は、ノズルによって指向性が付与されてはいるものの、広がり角を０°にすることができないので、蒸着マスクの厚さが陰になって均一な成膜ができない問題がある。

また、前述した蒸着マスクの厚さの影響を可能な限り少なくするために、蒸着マスクを薄くすると、蒸着源のヒータからの輻射熱で蒸着マスク（メタルマスク）の熱変形が大きくなる問題が生じる。蒸着マスクに熱変形が生じると、蒸着マスクの開口形状が変形したり、蒸着マスクが波打って基板との密着性が低下したりして、高い精度で有機ＥＬ材料を成膜できなくなる問題が生じる。

本発明は、このような問題に対処することを課題としている。すなわち、有機ＥＬパネル或いは有機ＥＬ素子の製造装置又は製造方法において、有機ＥＬ材料の薄膜層を均一且つ精度良く成膜すること、などが本発明の課題である。

このような課題を解決するために、本発明は、以下の特徴を具備している。
蒸着マスクが表面に設置された基板を内部に保持するチャンバと、前記チャンバ内に配置され、前記蒸着マスクを介して前記基板上に蒸着させる有機ＥＬ材料の蒸気を出射する蒸着源と、少なくとも前記蒸気に光を照射することでイオン化蒸気を生成するイオン化蒸気生成光源と、前記イオン化蒸気を前記基板に向けて移送させる移送電界形成部とを備えることを特徴とする有機ＥＬパネルの製造装置。

本発明の実施形態に係る有機ＥＬパネルの製造装置及び製造方法を説明する説明図である。 本発明の他の実施形態に係る有機ＥＬパネルの製造装置及び製造方法を説明する説明図である。 本発明の他の実施形態に係る有機ＥＬパネルの製造装置及び製造方法を説明する説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る有機ＥＬパネルの製造装置１は、蒸着マスク２と基板３とが内部に保持されたチャンバ（例えば、真空チャンバ）４と、チャンバ４内に配置され、蒸着マスク２を介して基板３上に蒸着させる有機ＥＬ材料の蒸気を出射する蒸着源５とを備えている。基板３は、チャンバ４内で電極端子を備える基板ホルダ６に保持されている。

蒸着マスク２は、基板３の表面側に密着されるように設置されており、蒸着源５から出射される有機ＥＬ材料が、蒸着マスク２を介して基板３上に蒸着される。ここでの有機ＥＬ材料は、多層構造の有機ＥＬ素子を形成する場合には、ホール輸送層、発光層、電子輸送層などの各層を形成する材料になる。

基板３は、図示省略した電極（例えば、透明電極などからなる陽極）のパターンが表面側に形成されたガラス基板などである。蒸着マスク２は、前述した電極のパターンに対応した開口２Ａを有しており、導電材料層を有するか、或いは蒸着マスク２自体が導電性の金属マスクである。蒸着マスク２と基板３は、基板ホルダ６に保持された状態で、表面側（蒸着マスク２側）を下向きにしてチャンバ４内に配置されている。

蒸着源５は、有機ＥＬ材料Ｍが収容される収容部７を備えている。収容部７は、出射口を上向き（図示Ｚ方向）に備える容器（例えば、坩堝或いはボートなど）である。また、蒸着源５は、収容部７内の有機ＥＬ材料Ｍを加熱して気化若しくは昇華させるヒータ１２を備えている。ヒータ１２によって加熱された有機ＥＬ材料Ｍは、有機ＥＬ材料の蒸気Ｍ１になって上昇する。収容部７の出射口には必要に応じて蒸気Ｍ１の指向性を高めるためにノズルを設けることができる。

そして、有機ＥＬパネルの製造装置１は、収容部７内の蒸気Ｍ１に光を照射することでイオン化蒸気Ｍ１を生成するイオン化蒸気生成光源１３を備えている。イオン化蒸気生成光源１３は、紫外線ランプ１３Ａによって構成することができるが、これに限らず、紫外域の光を放出するＬＥＤ（ＬＥＤアレイ）などで構成することもできる。

イオン化蒸気生成光源１３から出射される紫外線は、例えば、窓部１１を透過して、収容部７から出射した有機ＥＬ材料の蒸気Ｍ１に照射される。窓部１１は、紫外線を透過する紫外線透過ガラスなどが用いられる。蒸気Ｍ１に照射される紫外線は、照射対象物である有機ＥＬ材料の蒸気Ｍ１の仕事関数以上のエネルギーを保つ紫外線であって、蒸気Ｍ１は、この紫外線が照射されることで、その一部が電子を放出してプラス（＋）のイオン化蒸気Ｍ２になる。

更に、有機ＥＬパネルの製造装置１は、イオン化蒸気Ｍ２を基板３に向けて移送する移送電界形成部２０を備えている。図１に示した例では、移送電界形成部２０は、複数の電源２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄを備え、収容部７の出射口と蒸着マスク２との間に、一対の加速電極１０を設けている。加速電極１０は、アノード電極となる下部電極１０Ａとカソード電極となる上部電極１０Ｂを備えている。

移送電界形成部２０は、イオン化蒸気Ｍ２を基板３に向けて加速する電界を、下部電極１０Ａと上部電極１０Ｂからなる加速電極１０にて形成する。この際、下部電極１０Ａ、上部電極１０Ｂ、蒸着マスク２、基板ホルダ６の順に順次電位が低くなるように、電源２０Ａ〜２０Ｄが接続されている。また、チャンバ４がアースされると共に、下部電極１０Ａに接続する電源２０Ａのカソード側がアースされている。これによると、収容部７から出射して、イオン化蒸気生成光源１３から出射される紫外線が照射されることで生成されたイオン化蒸気Ｍ２は、加速されて上部電極１０Ｂを通過して基板３に向かうことになり、高い指向性でイオン化蒸気Ｍ２を基板３の表面に付着させることができる。

また、有機ＥＬパネルの製造装置１は、カソード電極である上部電極１０Ｂの蒸着源５側に向いた面に光を照射する光電子生成光源１４を備えている。光電子生成光源１４は、紫外線ランプ１４Ａによって構成することができるが、これに限らず、紫外域の光を放出するＬＥＤ（ＬＥＤアレイ）などで構成することもできる。

この光電子生成光源１４は、カソード電極である上部電極１０Ｂに光を照射することで、収容部７から出射される蒸気Ｍ１に衝突する電子を放出させる機能を有しており、放出された電子が、電界により下部電極１０Ａ方向に加速されている過程で、イオン化蒸気Ｍ２になっていない蒸気Ｍ１に衝突することで、更に蒸気Ｍ１のイオン化が促進させることになる。光電子生成光源１４によって上部電極１０Ｂに照射される光は、照射対象物である上部電極１０Ｂの仕事関数以上のエネルギーを保つ紫外線である。

図１に示した例において、光電子生成光源１４は付加的なものであり、光電子生成光源１４を省いて有機ＥＬパネル製造装置１を構成することができる。但し、光電子生成光源１４を追加することで、蒸気Ｍ１のイオン化を促進させて、より高い効率で有機ＥＬ材料Ｍを基板に成膜させることができる。

このような有機ＥＬパネルの製造装置１は、高い指向性でイオン化蒸気Ｍ２を基板３に向けて移送することができるので、蒸着マスク２の開口パターンに応じて有機ＥＬ材料を基板３に成膜するに際し、蒸着マスク２の厚さが陰になって不均一な成膜状態になることを抑止して、均一な成膜状態を得ることができる。

図２に示した有機ＥＬパネルの製造装置１Ａは、図１に示した例に、減速電極１５とそれに電圧を印加する電源１５Ａを設けたものである。減速電極１５は、減速電極１５と蒸着マスク２との間に、移送電界形成部２０によって形成される電界とは逆向きの電界を付与するものであり、基板３の近傍で、基板３に向かうイオン化蒸気Ｍ１の速度を減速させて、イオン化蒸気Ｍ１を確実に基板３の表面に付着させる機能を有している。

図示の例は、減速電極１５に接続される電源１５Ａの印加電圧を調整できるようにしている。このようにすることで、イオン化蒸気Ｍ１の減速度合いを調整することができ、基板３に対してイオン化蒸気Ｍ１が付着する確率を最適化することができる。なお、図２に示す例でも、図１に示す例と同様に、光電子生成光源１４を省くことができる。

図３に示す有機ＥＬパネルの製造装置１Ｂは、チャンバ４内で、基板３と蒸着マスク２が基板ホルダ６によって縦向き（図示Ｚ方向に沿った向き）に保持されている。そして、収容部７の出射口１０Ａから上向きに出射されたイオン化蒸気Ｍ２を横向きに方向変換する方向変換部１６を備えている。方向変換部１６は分離磁場を形成することで、イオン化され且つ加速されているイオン化蒸気Ｍ２の進行方向を、略９０°方向変換している。このような方向変換部１６を備えることで、チャンバ４内で基板３及び蒸着マスク２を縦向きに配置することができ、真空チャンバ４における水平方向の設置スペースを省スペース化することができる。

また、図３に示した例では、基板３と蒸着マスク２の向きを換えることで、基板３と蒸着マスク２が直接ヒータ１２に対面しない配置にすることができるので、蒸着マスク２がヒータの１２の熱で変形する不具合を抑止することができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１，１Ａ，１Ｂ：有機ＥＬパネルの製造装置，
２：蒸着マスク，２Ａ：開口，
３：基板，４：真空チャンバ，５：蒸着源，６：基板ホルダ，７：収容部，
１０：加速電極，１０Ａ：下部電極，１０Ｂ：上部電極，
１１：窓部，１２：ヒータ，
１３：イオン化蒸気生成光源，１３Ａ：紫外線ランプ，
１４：光電子生成光源，１５：減速電極，１６：方向変換部，
２０：移送電界形成部，２０Ａ〜２０Ｄ：電源，
Ｍ：有機ＥＬ材料，Ｍ１：蒸気，Ｍ２：イオン化蒸気

Claims (8)

1. 蒸着マスクが表面に設置された基板を内部に保持するチャンバと、
   前記チャンバ内に配置され、前記蒸着マスクを介して前記基板上に蒸着させる有機ＥＬ材料の蒸気を出射する蒸着源と、
   少なくとも前記蒸気に光を照射することでイオン化蒸気を生成するイオン化蒸気生成光源と、
   前記イオン化蒸気を前記基板に向けて移送させる移送電界形成部とを備えることを特徴とする有機ＥＬパネルの製造装置。
2. 前記蒸着源は、前記有機ＥＬ材料を加熱するヒータと、前記有機ＥＬ材料を収容する収容部とを備え、
   前記イオン化蒸気生成光源は、前記蒸気に光を照射し、
   前記移送電界形成部は、前記イオン化蒸気を前記基板に向けて加速させる加速電極を、前記蒸着源の上方に備えることを特徴とする請求項１に記載された有機ＥＬパネルの製造装置。
3. 前記加速電極のカソード電極における前記蒸着源側に向いた面に光を照射することで前記蒸気に衝突する電子を放出させる光電子生成光源を備えることを特徴とする請求項２に記載された有機ＥＬパネルの製造装置。
4. 前記イオン化蒸気生成光源と前記光電子生成光源は、照射対象物の仕事関数以上のエネルギーを持つ紫外線を照射することを特徴とする請求項３に記載された有機ＥＬパネルの製造装置。
5. 前記移送電界形成部は、
   加速された前記イオン化蒸気を減速する減速電極が前記蒸着マスクの近傍に設けられ、該減速電極に減速電源が接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載された有機ＥＬパネルの製造装置。
6. 前記基板と前記蒸着マスクが縦向きに保持され、
   前記蒸着源から出射した前記イオン化蒸気の方向を変換して前記基板に向かわせる方向変換部を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の有機ＥＬパネルの製造装置。
7. チャンバの内部に、蒸着マスクが表面側に設置された基板を保持し、
   前記チャンバ内に配置された蒸着源から有機ＥＬ材料を出射して、前記蒸着マスクを介して前記基板上に前記有機ＥＬ材料を成膜するに際して、
   前記有機ＥＬ材料の蒸気に光を照射することで、イオン化蒸気を生成し、
   前記イオン化蒸気を前記基板に向けて移送させる電界を形成することを特徴とする有機ＥＬパネルの製造方法。
8. 前記電界を形成するカソード電極に光を照射することで、前記カソード電極から電子を放出させ、
   放出した電子を前記蒸気に衝突させることで、前記蒸気のイオン化を促進することことを特徴とする請求項７に記載された有機ＥＬパネルの製造方法。

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