JP4372957B2

JP4372957B2 - 有機ｅｌ素子の製造方法及び製造装置

Info

Publication number: JP4372957B2
Application number: JP2000106150A
Authority: JP
Inventors: 浩志安彦
Original assignee: Tohoku Pioneer Corp
Current assignee: Tohoku Pioneer Corp
Priority date: 2000-04-07
Filing date: 2000-04-07
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2020-04-07
Also published as: JP2001291585A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と示す。）の製造方法及び製造装置に関し、特には、製造工程において、有機ＥＬ素子に対して所定の検査を行う工程を有する有機ＥＬ素子の製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＥＬ（エレクトロルミネセンス；電界発光）素子は、例えば液晶ディスプレイのバックライト等の各種面光源として用いられているが、従来の無機ＥＬ素子では困難であった青色発光を含む各色の発光波長が得られる有機ＥＬ素子の開発により、フラットパネルカラーディスプレイへの利用が図られている。
【０００３】
図４は、有機ＥＬ素子の基本構造及び製造工程の概略を示す説明図である。図において、基板（ガラス等の透明基板）１の表面にＩＴＯ膜で形成される透明電極２を陽極として成膜した電極付基板１Ａを処理材として（同図（ａ）参照）、これを抵抗加熱真空蒸着装置に供給し、例えばＣｕＰｃやＨ₂Ｐｃなどのフタロシアニン系材料や芳香族アミン系化合物からなるホール輸送層３を一層目として成膜し（同図（ｂ）参照）、その上にＡｌｑ₃やＢｅＢｑ₃などの母体にキナクリドンやクマリンをドープした材料を用いた発光層４を積層し（同図（ｃ）参照）、引き続いてＡｌｑ₃を主体とする電子輸送層５を積層して成膜し、ホール輸送層３，発光層４及び電子輸送層５からなる有機層を形成する（同図（ｄ）参照）。そして、その有機層上にアルミニウムの電極６を蒸着し（同図（ｅ）参照）、その後にこれらの蒸着層を封止するための保護層７を成膜する（同図（ｆ）参照）。
【０００４】
図５は、上記の有機ＥＬ素子を製造するための製造装置の一例を示す説明図である。この製造装置１０は、基板の表面に透明電極を形成した電極付基板１Ａ（図４（ａ）参照）に対して、搬入、洗浄及び各層の成膜及び搬出を行うための装置であり、直列に連設された搬入用ロードロック室１１、洗浄室１２、上記のホール輸送層，発光層，電子輸送層，電極，保護層を成膜するための第１〜第５成膜室１３〜１７、及び搬出用ロードロック室１８を有して構成されている。上記の洗浄室１２及び第１〜第５成膜室１３〜１７は、それぞれ真空排気系を備えた真空槽であり、バルブ１９Ａ〜１９Ｇを介して互いに連通している。また、上記の各室内には、それぞれベルト式，ロボットアーム式等の搬送系が配設され（不図示）、これらの搬送系により、各室を大気に開放することなく処理材である電極付基板１Ａを移送できるようになっている。
【０００５】
このような有機ＥＬ素子の製造装置１０においては、有機溶媒中で超音波洗浄した電極付基板１Ａを搬入用ロードロック室１１を介して洗浄室１２に搬入し、この洗浄室１２においてプラズマ洗浄した後、第１〜第５成膜室１３〜１７に順次搬送して、各成膜室においてホール輸送層，発光層，電子輸送層，電極，保護層を順次成膜し、搬出用ロードロック室１８を介して搬出するもので、有機ＥＬ素子を真空一貫で連続的に製造できるようにしたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、有機ＥＬ素子を製造する場合、製造工程において上記有機層（ホール輸送層，発光層及び電子輸送層）が不均一に積層されること、その有機層の上に電極を成膜する際に有機層が何らかのダメージを受けること、或いは成膜される電極自体に不純物が混入すること等が原因で、有機ＥＬ素子に輝度ムラや発光不良が生じることがある。したがって、現段階の製造技術では歩留まり１００％で製品を得ることは不可能であって、製造物に対して発光特性等を検査して所望の評価基準をクリアした製造物のみを製品とする検査工程を設けることが不可欠となっている。
【０００７】
一方、有機ＥＬ素子は、その構造上、素子周辺から侵入してくる水分，酸素に対して非常に敏感で、その影響を受けやすい。特に、電子輸送層上の電極は仕事関数が小さく、容易に水分や酸素によって酸化されやすいので、これによって非電子輸送領域を形成して、発光面の中に非発光領域（黒点，ダークスポット）を生じさせることがある。更には、有機層の中には、水分や酸素で劣化されやすい有機化合物が存在し、発光時の発熱によっても一層劣化が促進され、発光特性を低下させてしまう場合もある。
【０００８】
従って、上記従来の製造装置による製造方法では、有機層を成膜し、その上に電極を成膜した後に、直ちにそれらを封止するための保護層を成膜する工程を設けており、上記のような有機ＥＬ素子の不良品を排除するための検査工程は、保護層を成膜してロードロック室から搬出された後の製造の最終工程で行っていた。
【０００９】
しかしながら、このように製造の最終工程に検査工程を設ける従来の製造方法では、当然のことながら不良品を発見した時には既に多くの工程を経た後であって、製造工程の途中で不良となったものに対しても保護層形成等の工程を行うことになり、生産効率が悪いものとなっていた。
【００１０】
本発明は、このような事情に対処するために提案されたものであって、製造工程で生じた不良を早期に発見でき、生産効率の高い製造方法及び製造装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、基板に有機層及び電極を蒸着する蒸着工程と、該蒸着工程の後に有機層及び電極を封止する封止工程とを備える有機ＥＬ素子の製造方法において、蒸着工程の後に、蒸着された有機層及び電極に対して所定の検査を行う検査工程を備え、該検査工程は真空又は乾燥雰囲気中で行い、検査工程の後に検査結果が良好な、有機層と電極が形成された段階の有機ＥＬ素子のみを封止室に搬送して、封止工程を行うことを特徴とする。
【００１２】
また、上記の製造方法を実施するための製造装置として、基板に有機層及び電極を蒸着する成膜室と、該有機層及び電極を封止する封止室とを備えた有機ＥＬ素子の製造装置において、成膜室と封止室との間に、真空中又は乾燥雰囲気中での検査が可能な検査室を設け、有機層及び電極に対して所定の検査を行い、検査結果が良好な、有機層と電極が形成された段階の有機ＥＬ素子のみを封止室に搬送することを特徴とする。
【００１３】
更に、上記の検査工程及びこの検査工程を実施するための検査室においては、有機ＥＬ素子の発光特性に関する検査がなされることを特徴とする。
【００１４】
上記構成によると、基板上に有機層及び電極を形成した後に、これらを封止する前に有機層及び電極に不良が無いかを検査する検査工程を設けており、製造工程において早期に不良を発見することができるので、不良品に対してはその後の工程を省くことが可能になり、工程ロスを削減し生産効率を向上させることができる。また、封止工程前に行う検査工程を、真空中又は乾燥雰囲気中で行うようにすることで、検査の過程で有機層や電極が水分等に晒されて劣化することを防止することができる。また、検査工程を有機ＥＬ素子の発光特性を検査するようにすることで、カラーディスプレイ用有機ＥＬ素子の製造にも対応させることが可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する（なお、従来と同一の部分には同一の番号を付している）。図１は本発明の一実施例に係る有機ＥＬ素子の製造装置を示す説明図である。この製造装置２０は、搬入用ロードロック室１１，洗浄室１２及び第１〜第４成膜室１３，１４，１５，１６を有するところまでは従来のものと同様である。これらについて更に説明を付け加えると、洗浄室１２は、電極付基板１Ａ（図４参照）の洗浄を行うための室であって、二極放電形，熱電子放電形，マグネトロン放電形等のプラズマ発生形式からなるプラズマ洗浄装置（不図示）を備えるものである。洗浄室１２の前段にはバルブ１９Ａを介して互いに連通されている搬入用ロードロック室１１が設けられる。この搬入用ロードロック室１１を介して電極付基板１Ａを洗浄室１２内に搬入することによって、洗浄室１２を大気に開放することなく電極付基板を洗浄室１２に搬入することができる。
【００１６】
この洗浄室１２にバルブ１９Ｂを介して隣接する第１成膜室１３は、透明電極２（図４参照）上にホール輸送層３（図４参照）を蒸着するための室であり、ホール輸送層３を構成する蒸着材料を加熱して蒸発させる蒸着源を備える抵抗加熱式等の真空蒸着装置を形成している。この第１成膜室１３にバルブ１９Ｃを介して隣接する第２成膜室１４は、ホール輸送層３上に発光層４（図４参照）を成膜するための室であり、発光層４を構成する蒸着材料を加熱して蒸発させる蒸着源を備える抵抗加熱式等の真空蒸着装置を形成している。この第２成膜室１４にバルブ１９Ｄを介して隣接する第３成膜室１５は、発光層４上に電子輸送層５（図４参照）を成膜するための室であり、電子輸送層５を構成する蒸着材料を加熱して蒸発させる蒸着源を備える抵抗加熱式等の真空蒸着装置を形成している。更に、この第３成膜室１５にバルブ１９Ｅを介して隣接する第４成膜室１６は、電子輸送層５上に陰極となる電極６（図４参照）を成膜するための室であり、電極６を構成する金属を蒸発させる蒸着源を備える抵抗加熱式等の真空蒸着装置を形成している。
【００１７】
そして、本実施例においては、第４成膜室１６に隣接してバルブ１９Ｈを介して検査室２１が設けられている。この検査室２１は真空状態を維持しながら、ホール輸送層３，発光層４及び電子輸送層５からなる有機層と電極６が形成された段階の有機ＥＬ素子に対して不良が無いかを検査するためのものである。特には、透明電極２及び電極６に検査用電源を接続する装置（不図示）、或いは検査用電源印加時の発光状態を測定する測定装置（不図示）等を備え、有機ＥＬ素子の発光特性を検査する装置を備えるものである。また、検査室２１には検査の結果が不良であると評価された製造物を製造ラインから排除するための搬出用ロードロック室２３がバルブ１９Ｊを介して隣接している。
【００１８】
また、この検査室２１にバルブ１９Ｋを介して隣接する封止室２２は、有機ＥＬ素子のホール輸送層３，発光層４，電子輸送層５からなる有機層及び電極６を覆いこれらを水分或いは酸素等から遮断するための封止を行うためのものであり、従来の装置のように保護層を蒸着する成膜室であってもよいし、或いは有機層及び電極６を他の封止材で覆うための装備を備えるものであってもよい。そして、封止室２２にはバルブ１９Ｌを介して隣接する搬出用ロードロック室１８が設けられている。
【００１９】
本実施例の製造装置２０によると、有機層と電極６が形成された段階の有機ＥＬ素子が、その周囲が真空に維持されたままの状態で検査室２１に搬送され、この検査室でこれまでの製造工程で不良が生じているか否かの検査がなされる。そして、この検査室２１で不良であると評価されたものは、バルブ１９Ｊを介して隣接される搬出用ロードロック室２３を介して製造ラインから排除され、検査結果が良好なもののみが、バルブ１９Ｋを介して封止室２２に送られる。
【００２０】
図２は、本発明の他の実施例を示す説明図である。上記の実施例と同様の箇所には同一の符号を付して重複する説明を省略する。この実施例の製造装置３０では、第４成膜室１６にバルブ１９Ｍを介して搬出用ロードロック室３３が隣接され、この搬出用ロードロック室３３と対面して搬入用ロードロック室３４が設けられ、この搬入用ロードロック室３４と隣接してバルブ１９Ｎを介して上記と同様の封止室２２が設けられている。そして、対面したロードロック室３３，３４のそれぞれの搬出口及び搬入口を室内に設けるように、室内を乾燥雰囲気に維持した検査室３１が形成されている。
【００２１】
この実施例の製造装置３０によると、第４成膜室１６を経て有機層と電極６が形成された段階の有機ＥＬ素子は、一旦真空槽から取り出され、室内を乾燥雰囲気に維持した検査室３１内に搬送される。そして、この検査室３１で上述の検査室２１と同様の検査を行い、検査結果が良好なもののみを搬入用ロードロック室３４から封止室２２に送る。
【００２２】
上記の製造装置２０，３０によって有機ＥＬ素子を製造する製造方法を図３に示すフローに従って説明する。先ず、有機溶媒中で超音波洗浄した処理材となる電極付基板１Ａを搬入用ロードロック室１１内に搬入する（ａ）。この後、ロードロック室１１を洗浄室１２よりも低い圧力に減圧して、バルブ１９Ａを開放し、基板１Ａを洗浄室１２内に移送する。これにより、基板１Ａの移送時にロードロック室１１内の不純物が洗浄室１２内に流入するのを防止できる。この洗浄室１２において、電極付基板１Ａをプラズマ洗浄する（ｂ）。この洗浄工程が終了した後、洗浄室１２と第１成膜室１３間のバルブ１９Ｂを開放し、処理材を第１成膜室１３に搬入して、バルブ１９Ｂを閉める。そして、この第１成膜室１３にてホール輸送層３を蒸着させる（ｃ）。このホール輸送層蒸着工程が終了した後、第１成膜室１３と第２成膜室１４との間のバルブ１９Ｃを開放して成膜した処理材を第２成膜室１４内に搬入し、バルブ１９Ｃを閉めて、第２成膜室１４にて発光層４を蒸着する（ｄ）。以下同様の操作により第３成膜室１５にて電子輸送層５（ｅ）、第４成膜室にて対向電極となる電極５を蒸着する（ｆ）。
【００２３】
そして、上記の製造装置２０（図１）の実施例では、バルブ１９Ｈを開放して上記の有機層と電極６が蒸着された段階の有機ＥＬ素子を検査室２１に搬入する。また、上記の製造装置３０（図２）の実施例では、バルブ１９Ｍを開放して、上記段階の有機ＥＬ素子を、搬出用ロードロック室３３に移し、バルブ１９Ｍを閉めてからロードロック室３３の搬出口から検査室３１に搬入する。ここで、この検査室２１，３１では、これまでの蒸着工程を経た有機ＥＬ素子に上述のような検査を行い、この検査結果が不良なものはこの段階で製造ラインから排除し、検査結果が良好なもののみを次の工程に移す（ｇ）。上記の検査工程を経た良品は封止室２２に搬入され、そこで所定の封止処理がなされる（ｈ）。更に必要なものは、封止室２２から搬出用ロードロック室を経て排出されたものに対してカット工程を施し（ｉ）、所望の製品を得る。
【００２４】
このような製造方法によると、製造される有機ＥＬ素子に対して封止工程を経る前に検査工程を行い、その段階で不良が確認されたものに対してはそれ以降の工程を省くことができる。したがって、蒸着工程で発生した不良品に対してその後の封止工程等を行わなくて済むので工程ロスを削減でき、生産効率を向上させることができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明による有機ＥＬ素子の製造方法及び製造装置は、上記のように構成されるので、製造工程で生じた不良を早期に発見でき、有機層及び電極の蒸着以後の工程ロスを削減することができるので、生産効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る有機ＥＬ素子の製造装置を示す説明図。
【図２】本発明の他の実施例に係る有機ＥＬ素子の製造装置を示す説明図。
【図３】本発明の実施例に係る有機ＥＬ素子の製造方法を示す説明図。
【図４】有機ＥＬ素子の基本構造及び製造工程の概略を示す説明図。
【図５】従来の有機ＥＬ素子の製造装置を示す説明図。
【符号の説明】
１基板
１Ａ電極付基板
２透明電極
３ホール輸送層
４発光層
５電子輸送層
６電極
７保護層
１０，２０，３０製造装置
１１，３４搬入用ロードロック室
１２洗浄室
１３第１成膜室
１４第２成膜室
１５第３成膜室
１６第４成膜室
１７第５成膜室
１８，２３，３３搬出用ロードロック室
１９Ａ〜１９Ｈ，１９Ｊ〜１９Ｎバルブ
２１，３１検査室
２２封止室

Claims

基板に有機層及び電極を蒸着する蒸着工程と、該蒸着工程の後に前記有機層及び電極を封止する封止工程とを備える有機ＥＬ素子の製造方法において、
前記蒸着工程の後に、蒸着された有機層及び電極に対して所定の検査を行う検査工程を備え、
該検査工程は真空又は乾燥雰囲気中で行い、
前記検査工程の後に検査結果が良好な、前記有機層と前記電極が形成された段階の有機ＥＬ素子のみを封止室に搬送して、前記封止工程を行うことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
前記検査工程は有機ＥＬ素子の発光特性を検査するものであることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
基板に有機層及び電極を蒸着する成膜室と、該有機層及び電極を封止する封止室とを備えた有機ＥＬ素子の製造装置において、
前記成膜室と前記封止室との間に、真空中又は乾燥雰囲気中での検査が可能な検査室を設け、
前記有機層及び電極に対して所定の検査を行い、検査結果が良好な、前記有機層と前記電極が形成された段階の有機ＥＬ素子のみを前記封止室に搬送することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造装置。
前記検査室は有機ＥＬ素子の発光特性を検査するものであることを特徴とする請求項３記載の有機ＥＬ素子の製造装置。