WO2012121237A1 - 蒸着装置及び薄膜形成方法 - Google Patents
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- H10K71/40—Thermal treatment, e.g. annealing in the presence of a solvent vapour
Definitions
- the present invention relates to a vapor deposition apparatus and a thin film forming method using the same.
- organic electroluminescence elements In display displays and light-emitting elements of various information industrial equipment, the use of organic electroluminescence elements (hereinafter abbreviated as organic EL elements) has progressed because they are thin and excellent in visibility and impact resistance. Yes.
- the organic EL element has a configuration including an organic layer sandwiched between a pair of electrodes on a substrate.
- the organic layer is formed by laminating a plurality of layers having different functions, and includes, for example, a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer.
- FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a general vapor deposition apparatus that continuously forms a thin film on a film substrate in a vacuum.
- a film substrate 102, a container 104 containing a film forming material 103, a heater 105 for heating, a shutter 106, and a film thickness monitor 107 such as a crystal resonator are disposed in a vacuum chamber 101, and are evacuated.
- the configuration includes a pump 108, a controller 109 for the heater 105, a control device 110 for the film thickness monitor 107, and the like.
- the inside of the vacuum chamber 101 is evacuated by the exhaust pump 108 and the heater 105 is energized to heat the container 104 and the film forming material 103 therein, thereby increasing the temperature.
- the output of the heater 105 is feedback-controlled using the film thickness monitor 107 so that the film forming material 103 is stably evaporated at a specified evaporation rate.
- the shutter 106 is opened, and a thin film is formed on the film substrate 102 wound around the backup roll 111 and continuously conveyed at a constant speed.
- the film thickness measured by the film thickness monitor 107 is converted into a film formation speed, whereby the film formation speed during film formation is monitored and feedback controlled.
- the film forming material 103 when the film is continuously formed for a long time, it is necessary to put a large amount of the film forming material 103 into the container 104. Therefore, since the film forming material 103 is exposed to a high temperature for a long time, it suffers from thermal damage, and there is a problem that element deterioration such as lifetime occurs when it is made into a device.
- the film forming material 103 when two or more kinds of materials having different vapor pressures are co-evaporated, even if two or more kinds of materials are put into the container 104, they cannot always be evaporated at a constant rate. Even if the measurement value of the thickness is constant, there is a problem that it cannot be confirmed whether or not the film has a desired blending ratio, and stable co-deposition cannot be performed.
- a donor film 204 coated with a film forming material 203 is placed in a vacuum chamber 201, and a substrate 202 having substantially the same dimensions is placed on the donor film 204.
- a vapor deposition apparatus 200 is disposed below the donor film 204 so that the heater plate 206 can be moved up and down, the heater plate 206 is brought into contact with the donor film 204 to heat and evaporate the film forming material 203, and vapor deposition is performed on the substrate 202. It has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
- Patent Documents 1 and 2 in the method of setting a long film coated with a film forming material in a vacuum chamber, when the roll is wound around the long film and set, Since the surface comes into contact with the back surface of the film, there is a problem that defects such as scratches enter and become defects in the deposited film when the defects are evaporated. Further, when the long film is set in a sheet shape instead of a roll shape, there is a problem that it is impossible to continuously form a film for a long time.
- An object of the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a vapor deposition apparatus capable of performing vapor deposition stably for a long time without deterioration of a film forming material and capable of vapor deposition without causing defects during vapor deposition. And a thin film forming method using the same.
- the present invention provides: In a deposition apparatus for depositing a thin film on a substrate in a vacuum vessel, Belt material supply means for supplying a belt material coated with a film forming material into the vacuum container from the outside of the vacuum container;
- the belt material supply means includes Belt material conveying means for conveying the belt material through a predetermined conveying path; An applicator disposed outside the vacuum vessel and applying a film forming material to the belt material; A drying unit disposed outside the vacuum vessel and drying the film forming material applied to the belt material by the application unit; An insertion portion for inserting the belt material having the film forming material formed in the vacuum vessel and dried by the drying means, into the vacuum vessel; Heating means for heating and evaporating the film forming material on the belt material inserted into the vacuum vessel through the insertion portion; Is provided.
- the present invention also provides: In a thin film forming method of depositing a thin film on a substrate using a vapor deposition apparatus for depositing a thin film on the substrate in a vacuum vessel, An application step of applying a film forming material to the belt material outside the vacuum vessel; A drying step of drying the film forming material applied to the belt material by the application step; A transporting step of transporting the belt material having the film-forming material dried by the drying step to the inside of the vacuum container via the insertion portion formed in the vacuum container; A heating step of heating and evaporating the film forming material on the belt material inserted into the vacuum container by the transporting step; It is characterized by having.
- a vapor deposition apparatus capable of performing stable vapor deposition for a long time without deterioration of film forming materials and capable of vapor deposition without causing defects during vapor deposition, and a thin film forming method using the same.
- the vapor deposition apparatus 10 of this embodiment discharges the film-forming material as a vapor from a belt material (hereinafter referred to as a donor belt) S on which a film-forming material is applied in advance to a substrate K that is transported in a vacuum. It is a vacuum vapor deposition apparatus that performs vapor deposition.
- This vapor deposition apparatus 10 is used, for example, for vapor deposition of an organic compound when forming an organic layer of an organic EL element, in particular, a light emitting layer configured to include two or more kinds of compounds called a host and a dopant. be able to.
- the substrate K is configured, for example, by forming an anode made of a transparent conductive film such as ITO (Indium Tin Oxide) on a transparent substrate such as a flexible glass film.
- a transparent conductive film such as ITO (Indium Tin Oxide)
- a transparent substrate such as a flexible glass film.
- Such a substrate K is a film material formed in a thin and long band shape, but is used in a form wound in a roll shape.
- the width, length, and the like of the substrate K are appropriately set according to the size of the organic EL element to be manufactured.
- the vapor deposition apparatus 10 includes a vacuum container 1, a substrate transport means 2 for transporting a substrate K, a shutter 3, a film thickness monitor 4, and a donor belt that supplies a donor belt S from the outside to the inside of the vacuum container 1.
- a supply means 5 and the like are provided.
- the vacuum container 1 includes, for example, a container body having an open top surface and a lid (not shown) that closes the opening, and the substrate K is taken in and out by removing the lid.
- a vacuum pump 11 is connected to the vacuum container 1, and the inside of the vacuum container 1 is evacuated by the vacuum pump 11 during vapor deposition to maintain a vacuum state.
- the degree of vacuum varies depending on the type of film forming material, but is, for example, 10 ⁇ 2 to 10 ⁇ 7 Pa.
- a substrate transport unit 2 Inside the vacuum container 1, a substrate transport unit 2, a shutter 3, a film thickness monitor 4, a heating roller 53 (described later), and the like are installed in this order from above. Further, an insertion portion 54 (described later) through which the donor belt S passes is formed on the bottom surface of the vacuum vessel 1.
- the drying roller 52 and the outside of the vacuum vessel 1 and below the vacuum vessel 1 are formed.
- a coater 51 (both described later) is installed.
- the substrate transport means 2 is installed above the inside of the vacuum vessel 1 and transports the roll-shaped substrate K by a technique called a roll-to-roll method.
- the substrate transport unit 2 includes an unwinding unit 21 disposed at the upstream end of the transport path, a winding unit 22 disposed at the downstream end of the transport path, and the unwinding unit 21 and the winding unit 22.
- a backup roller (conveyance roller) 23 disposed between and supporting the surface opposite to the film formation surface (lower surface) of the substrate K, and two disposed respectively upstream and downstream of the conveyance path from the backup roller 23 Guide rollers 24a and 24b.
- the substrate K is unwound from the unwinding unit 21 and is conveyed by the guide roller 24a, the backup roller 23, and the guide roller 24b without being bent and maintained at a constant tension, and is wound by the winding unit 22. Will be. Further, the substrate K is transported while being held by the backup roller 23 while holding the surface opposite to the film formation surface (lower surface), and vapor deposited by the vapor of the film formation material released from below while being held by the backup roller 23. Will be made.
- the shutter 3 is installed below the backup roller 23 and opens and closes based on an instruction signal from a control device (not shown). Specifically, the shutter 3 is closed until the value measured by the film thickness monitor 4 reaches a desired constant value, and is opened when the desired constant value is reached. When the shutter 3 is opened, vapor deposition is started.
- the film thickness monitor 4 is, for example, a crystal resonator.
- the film thickness monitor 4 is arranged near the lower surface of the shutter 3 and measures the film thickness of the material attached to the film thickness monitor 4.
- a monitor control unit 4 a is connected to the film thickness monitor 4, and the monitor control unit 4 a converts the film thickness measured by the film thickness monitor 4 into a film formation speed, which is converted into a control unit 53 a ( Feedback to be described later. Therefore, when there is a change in the film forming speed, the output of the heating roller 53 is controlled, whereby the evaporation amount of the film forming material from the donor belt S is kept constant, and the film forming speed is also kept constant. It has come to droop.
- the donor belt supply means (belt material supply means) 5 is for continuously supplying the donor belt S coated with the film forming material from the outside to the inside of the vacuum vessel 1.
- the donor belt supply unit 5 includes a coater 51, a drying roller 52, a heating roller 53, an insertion portion 54, and the like.
- the drying roller 52 and the heating roller 53 are arranged to face the outside and the inside of the vacuum vessel 1 with the bottom surface of the vacuum vessel 1 interposed therebetween, and donor belt conveying means (belt) that conveys the donor belt S through a predetermined conveying path. Functions as a material conveying means).
- the donor belt S is suspended between the drying roller 52 and the heating roller 53 via the insertion portion 54, and is conveyed at a constant speed by the drying roller 52 and the heating roller 53.
- the donor belt S is preferably formed of a heat-resistant material, and for example, a heat-resistant resin or metal is used.
- the coater 51 is disposed outside the vacuum vessel 1 and applies a film forming material to the donor belt S as an application means. Specifically, the coater 51 is disposed below the vacuum vessel 1 so as to face the drying roller 52 with the donor belt S interposed therebetween, and the liquid film forming material accommodated therein is used as the width of the donor belt S. Discharge to the center of the direction. As a result, an application region to which the film forming material is applied is formed at a substantially central portion in the width direction of the donor belt S.
- the film forming material is not particularly limited, and any known material can be selected and used. For example, when a material obtained by mixing two or more materials having different vapor pressures is used. Can be stably co-deposited.
- the drying roller 52 is a drying means, for example, a hollow roller supported by a bearing (not shown), and includes a heating element (not shown) as a heat source along the axial direction.
- a controller (not shown) for controlling the heating element is connected to the drying roller 52, and the heating roller generates heat according to the control of the controller, so that the drying roller 52 is placed on the donor belt S by the coater 51.
- the film-forming material applied to is heated to a temperature at which it is dried. For this reason, when the film forming material is applied onto the donor belt S from the coater 51, the film forming material is quickly dried by the heat of the drying roller 52.
- the drying roller 52 is preferably formed of a material having high thermal conductivity so that heat generated from the heating element can be efficiently transmitted to the donor belt S. For example, a metal roller is used. It is done.
- the heating roller 53 is a heating unit, and is disposed near the bottom surface inside the vacuum container 1 at a position facing the backup roller 23 with the shutter 3 interposed therebetween.
- the heating roller 53 is composed of, for example, a hollow roller supported by a bearing (not shown), and includes a heating element (not shown) that is a heat source along the axial direction.
- the heating roller 53 is connected to a control unit 53a that controls the heating element, and the heating roller 53 comes into contact with the heating roller 53 when the heating element generates heat according to the control of the control unit 53a.
- the film forming material applied on the donor belt S is heated to a temperature at which it evaporates.
- the film forming material applied to the surface of the donor belt S conveyed from the outside of the vacuum vessel 1 is heated by the heat of the heating roller 53 and evaporated.
- the temperature of the heating roller 53 is controlled using the film thickness monitor 4 so that the film forming material is stably evaporated at a specified evaporation rate.
- the heating roller 53 is also preferably formed of a material having high thermal conductivity so that heat generated from the heating element can be efficiently transmitted to the donor belt S, like the drying roller 52, for example, A metal roller is used.
- the insertion portion 54 is a transport hole formed on the bottom surface of the vacuum vessel 1 so that the donor belt S can pass through when the donor belt S is transported between the drying roller 52 and the heating roller 53.
- the insertion portion 54 includes two chambers 541 and 542 arranged along the conveyance path of the donor belt S as shown in FIG.
- the two chambers 541 and 542 are provided with backup rollers (second rollers) 541a and 542a, respectively, and three guide rollers (diameters smaller than the backup rollers 541a and 542a) are sandwiched between the two backup rollers 541a and 542a.
- First rollers) 543a, 543b, and 543c are provided.
- the backup rollers 541a and 542a come into contact with the surface of the donor belt S opposite to the film-forming material application surface, and the guide rollers 543a, 543b and 543c come into contact with the film-forming material application surface of the donor belt S. Yes.
- the guide rollers 543 a, 543 b, and 543 c are formed such that the diameter of the central portion 5432 is narrower than both the end portions 5431 and 5431.
- both end portions 5431 and 5431 of the guide rollers 543a, 543b, and 543c are in contact with both end portions in the width direction of the application surface of the donor belt S, and the donor belt S is contacted with the central portion 5432. Since the application region of the film forming material on the application surface is opposed, the insertion part 54 can be conveyed while maintaining the application region of the film forming material of the donor belt S in a non-contact state. .
- exhaust holes 544 and 544 are provided on the wall surface of the insertion portion 54 at positions that become boundaries between the chambers 541 and 542, and the chambers 541 and 542 are evacuated stepwise by the exhaust from the exhaust holes 544. Has come to increase.
- the configuration in which the insertion portion 54 includes the two chambers 541 and 542 has been described as an example, but the number of chambers is not limited thereto.
- the donor belt S is continuously conveyed between the atmosphere and the vacuum.
- the application region of the film forming material on the donor belt S can be transported while maintaining a non-contact state that does not contact the guide rollers 543a, 543b, and 543c, the wall surface of the insertion portion 54, and the like. It is difficult to damage the product, and it is possible to prevent the product from being defective due to the scratch on the application region of the film forming material.
- the insertion portion 54 may be any configuration that can convey the donor belt S coated with the film forming material from the outside to the inside of the vacuum vessel 1 (configuration that can convey between the atmosphere and the vacuum), and is limited to the above configuration. It is not a thing.
- FIG. 4 shows another aspect of the insertion portion 54.
- the insertion part 54 includes an ejection part 545 that ejects a predetermined gas toward both sides of the donor belt S, and the donor belt S floats by the gas ejected from the ejection part 545, and the insertion part It is a structure conveyed in a non-contact state with 54 wall surfaces.
- the application surface (application region) of the donor belt S is conveyed in a non-contact state to the insertion portion 54, the application surface (application region) of the film forming material on the donor belt S is provided. ), It is possible to prevent the product from being defective.
- the film forming material is discharged onto the entire surface of the donor belt S in the width direction by the coater 51. The entire surface in the direction may be used as the application region.
- FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the vapor deposition apparatus 10.
- the coater 51 is replenished with a coating solution, and the vacuum pump 11 is operated to keep the inside of the vacuum vessel 1 in a vacuum. Moreover, it is preferable to heat the drying roller 52 and the heating roller 53 to a predetermined temperature. Then, the transport of the substrate K is started by the substrate transport means 2 and the transport of the donor belt S is started by the drying roller 52 and the heating roller 53.
- a film forming material is applied to the conveyed donor belt S by the coater 51 outside the vacuum vessel 1 (step S1: application step). Next, the film forming material applied to the donor belt S is dried by the drying roller 52 (step S2: drying step).
- step S3 transport process
- step S4 heating step
- a thin film is formed on the film formation surface (lower surface) of the substrate K being conveyed above the heating roller 53.
- step S5 the donor belt S is conveyed to the outside of the vacuum container 1 (step S5). Note that the processes in steps S1 to S5 are repeated until the vapor deposition process is completed.
- the film forming material is applied to the donor belt S outside the vacuum container 1 and dried, and the donor belt S having the dried film forming material is conveyed into the vacuum container 1.
- the film forming material on the donor belt S is heated and vapor deposition is performed on the substrate K. For this reason, since the film forming material is used immediately after being applied onto the donor belt S, there is no deterioration. Further, since the film forming material can be replenished to the coater 51 outside the vacuum vessel 1, it can be stably deposited for a long time.
- the donor belt S coated with the film forming material is transported as it is without being wound, the application surface of the film forming material on the donor belt S is not damaged, so that a product defect caused by the scratch is caused. Will not occur.
- stable co-evaporation can be performed by using, for example, a mixture of two or more materials having different vapor pressures as a film forming material.
- the insertion portion 54 includes the plurality of chambers 541 and 542 arranged along the transport path of the donor belt S, and is evacuated from the plurality of chambers 541 and 542 to thereby form a vacuum.
- the degree of vacuum increases stepwise from the outside to the inside of the container 1. For this reason, the donor belt S coated with the film forming material can be transported between the atmosphere and the vacuum via the insertion portion 54.
- the chambers 541 and 542 include guide rollers 543a, 543b, and 543c that are in contact with the application surface of the film forming material in the donor belt S, and a backup roller 541a that is in contact with the opposite surface of the application surface.
- 542a, and the guide rollers 543a, 543b, 543c are formed such that the diameter of the central portion 5432 is smaller than the diameters of both end portions 5431, 5431 thereof.
- both end portions 5431 and 5431 of the guide rollers 543a, 543b and 543c are in contact with both ends in the width direction of the application surface of the donor belt S, and the donor belt S is placed in the central portion 5432 of the guide rollers 543a, 543b and 543c.
- the application area of the film forming material on the application surface of the donor belt S is conveyed so that the application area of the donor belt S is not in contact with the insertion portion 54. For this reason, the application area
- the substrate K is a long film material, and is transported by the backup roller 23 that holds the surface opposite to the film formation surface of the substrate K, and the backup roller 23 and the heating roller 53. Is a configuration installed at a position facing each other. For this reason, it can vapor-deposit in a predetermined position with respect to the board
- the vapor deposition apparatus 20 of this embodiment is a vapor deposition apparatus which added the linear vapor deposition source 6 and the shielding board 7 to the vapor deposition apparatus 10 of 1st Embodiment, as shown in FIG.
- the linear vapor deposition source 6 is also referred to as a line source, and is disposed inside the vacuum vessel 1 in parallel with the width direction of the substrate K.
- This linear vapor deposition source 6 emits the film forming material as vapor to the substrate K being transported.
- the linear vapor deposition source 6 is configured by accommodating a film forming material to be vapor deposited on the surface of the substrate K in a container formed of a high melting point metal such as tantalum or tungsten.
- the linear vapor deposition source 6 is provided with a heater (not shown) for heating the linear vapor deposition source 6, and when the linear vapor deposition source 6 is heated to a certain temperature by the heater.
- the film forming material evaporates or sublimates, and vapor is released to the substrate K.
- the substrate K passes above the linear vapor deposition source 6, the film forming material is uniformly deposited in the width direction.
- the shielding plate 7 is provided downstream of the linear vapor deposition source 6 in the substrate K conveyance direction, and shields the film forming material emitted from the linear vapor deposition source 6.
- a large amount of film deposition material deposited from the linear deposition source 6 is deposited on the upstream side of the transported substrate K, and the composition of the film deposition material applied to the donor belt S as it progresses downstream.
- An inclined structure with an increased ratio can be formed. Therefore, for example, as shown in FIG. 7, a deposited film M having an inclined structure can be provided on the substrate K.
- the shielding plate 7 is provided with a cooling means 7a for cooling the shielding plate 7, thereby preventing the film forming material adhering to the shielding plate 7 from being cooled and re-evaporated.
- the shielding plate 7 may be provided on the upstream side of the linear vapor deposition source 6.
- the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the vapor deposition apparatus 10 of the first embodiment is arranged in parallel with the width direction of the substrate K.
- a vapor deposition film M having an inclined structure on the substrate K by adding a linear vapor deposition source 6 and a shielding plate 7 disposed downstream of the linear vapor deposition source 6 in the substrate K transport direction. Can be provided.
- the shielding plate 7 is provided with the cooling means 7 a for cooling the shielding plate 7. For this reason, it can prevent that the film-forming material adhering to the shielding board 7 is cooled and re-evaporated.
- Example 10 the vapor deposition apparatus of this invention and the thin film formation method using this vapor deposition apparatus are concretely demonstrated by an Example including a comparative example.
- Example 1 Preparation of organic EL element sample> ⁇ Production of substrate> Low density made of silicon oxide by atmospheric pressure plasma CVD on base film cured by applying and drying an acrylic clear hard coat layer on both sides of polyethylene terephthalate film (PET film) 700mm wide and 180 ⁇ m thick Three units comprising a layer, a medium density layer, a high density layer, and a medium density layer were laminated to form a transparent gas barrier layer having a total film thickness of 900 nm.
- the water vapor transmission rate was measured by a method based on JIS K 7129-1992. As a result, it was 1 ⁇ 10 ⁇ 6 g / (m 2 ⁇ 24 h) or less.
- oxygen permeability by a method according to JIS K 7126-1987, it was 1 ⁇ 10 ⁇ 3 ml / (m 2 ⁇ 24 hr ⁇ MPa) or less.
- a transparent film as an anode is formed on one surface of the PET film by introducing an original winding into a roll-to-roll vacuum chamber and forming a 130 nm ITO film in an argon atmosphere using a sputtering apparatus. Formed.
- the surface resistivity of the ITO film was 40 ⁇ / ⁇ .
- a coating solution prepared by adding a small amount of acetonitrile to polyethylene dioxythiophene / polystyrene sulfonate was prepared as a coating solution to be applied to the surface of the sample on which the anode as the first electrode was formed.
- a pre-weighing type coating apparatus that continuously discharges the coating liquid from the slit shown in FIG. 6A of JP-A-2009-268975 is used.
- the drying apparatus removes the solvent at a height of 100 mm from the slit nozzle type discharge port toward the film formation surface, discharge air speed of 1 m / s, width air velocity distribution of 5%, and temperature of 120 ° C.
- a heat treatment by a back surface heat transfer method was performed at a temperature of 150 ° C. by a heat treatment apparatus, and a hole injection layer having a thickness of 30 nm after drying was formed.
- a coating solution for a hole transport layer in which 2.0 g of the following compound HT-1 was dissolved in 400 ml of toluene was measured on the hole injection layer according to JIS B9920 under a nitrogen atmosphere.
- the substrate was heated and dried at a substrate surface temperature of 150 ° C. for 30 minutes to provide a hole transport layer having a dry film thickness of 20 nm.
- Luminescence efficiency The organic EL device sample was measured for emission luminance when a constant current of 2.5 mA / cm 2 was applied at room temperature (25 ° C.) using CS-1000 (manufactured by Konica Minolta Sensing). Luminous efficiency was assumed.
- the organic EL element sample is continuously lit at room temperature under a constant current condition with a direct current with an initial luminance of 1,000 cd / m 2, and the time ( ⁇ 1/2 ) required to obtain half the initial luminance is obtained. It was measured.
- the organic EL element was turned on at room temperature under a constant luminance condition of 1,000 cd / m 2 , and the drive voltage immediately after the start of lighting was measured. Note that a low drive voltage is preferable for energy saving.
- the organic EL element is driven at room temperature at a luminance of 200 cd / cm 2 to 5,000 cd / cm 2 , and the linear distance on the coordinates represented by the chromaticity x value and y value therebetween, that is, the chromaticity fluctuation range The absolute value was measured. It is preferable that the chromaticity fluctuation range at the time of dimming is small, and when an illumination device is formed by connecting a drive circuit with variable power to an organic EL element, the illumination color is stable even if the brightness of the illumination device is adjusted. This means that the color rendering properties of the lighting object can be stably maintained.
- the organic EL element is continuously lit at an initial luminance of 1,000 cd / m 2 at a room temperature by applying a driving voltage by a pulse driving method, and a time required to obtain half the initial luminance ( ⁇ 1/2 ) was measured.
- a pulse voltage having a frequency of 60 Hz and a duty ratio of 10% was applied to the organic EL element.
- the numerical values are expressed as relative comparative values with Comparative Example 3 as 100.
- Example 2 In Example 2, only the production conditions of the light emitting layer in Example 1 were changed. Specifically, a coating solution obtained by removing blue dopant 1-9 from the coating solution for the light emitting layer using the vapor deposition apparatus shown in FIG. 6 was used. Further, the blue dopant 1-9 was separately deposited from a linear deposition source and co-deposited. At that time, a sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the blue dopant concentration of the light emitting layer had an inclined structure depending on the arrangement conditions of the shielding plate and the vapor deposition rate of the linear vapor deposition source.
- Example 1 In the same manner as in Example 1, the light emission efficiency, the drive voltage, the light emission life by direct current drive, the chromaticity variation at the time of light control, the pulse drive light emission life, and visual light emission observation were evaluated. The results are shown in Table 1.
- Comparative Example 1 In Comparative Example 1, only the production conditions of the light emitting layer in Example 1 were changed. Specifically, using the vapor deposition apparatus shown in FIG. 8, a-41, 1-9, Ir-1, and Ir-14 are blended in the same ratio as in Example 1 as the light emitting layer material, and from one vapor deposition source. A sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that vapor deposition was performed.
- Example 1 In the same manner as in Example 1, the light emission efficiency, the drive voltage, the light emission life by direct current drive, the chromaticity variation at the time of light control, the pulse drive light emission life, and visual light emission observation were evaluated. The results are shown in Table 1.
- Comparative Example 2 In Comparative Example 2, only the production conditions of the light emitting layer in Example 1 were changed. Specifically, in the vapor deposition apparatus shown in FIG. 8, the number of vapor deposition sources is increased to four, and the light emitting layer raw materials a-41, 1-9, Ir-1, and Ir-14 are put into the four vapor deposition sources, respectively. A sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that evaporation was performed from a vapor deposition source and co-deposition was performed.
- Example 1 In the same manner as in Example 1, the light emission efficiency, the drive voltage, the light emission life by direct current drive, the chromaticity variation at the time of light control, the pulse drive light emission life, and visual light emission observation were evaluated. The results are shown in Table 1.
- Comparative Example 3 In Comparative Example 3, only the production conditions of the light emitting layer in Example 1 were changed. Specifically, a heat-resistant substrate with a vapor deposition material was prepared using the same coating machine as that used to fabricate the hole injection layer and coated with the light emitting layer coating solution at the same blending ratio. Example 1 except that the heat-resistant substrate was placed in the vapor deposition machine shown in FIG. 9 and the vapor deposition material on the heat-resistant substrate was vapor-deposited on the film coated up to the hole transport layer under the same conditions. A sample was prepared in the same manner as above.
- Example 1 In the same manner as in Example 1, the light emission efficiency, the drive voltage, the light emission life by direct current drive, the chromaticity variation at the time of light control, the pulse drive light emission life, and visual light emission observation were evaluated. The results are shown in Table 1.
- Example 1 As a result of visual observation of the light emission state, in Example 1, there were no defects or the like. In Example 2, there were no defects. Further, in Comparative Example 1, significant performance deterioration was confirmed. Moreover, in the comparative example 2, the performance degradation and the variation were confirmed. In Comparative Example 3, the light emission efficiency, drive voltage, DC light emission life, chromaticity stability, pulse light emission life and the like were almost the same as in Example 1, but many defects such as unevenness and streaks were observed. It was.
- the organic EL element produced by the thin film forming method of the present invention has sufficient performance.
- the present invention can be used for vapor deposition of organic compounds when forming an organic layer of an organic EL element.
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Abstract
蒸着装置10は、真空容器1の外部から内部に成膜材料を塗布したドナーベルトSを供給するベルト材供給手段5を備え、ベルト材供給手段5は、ドナーベルトSを所定の搬送経路で搬送する乾燥ローラー52及び加熱ローラー53と、真空容器1の外部に配されドナーベルトSに成膜材料を塗布するコーター51と、真空容器1の外部に配されコーター51により塗布された成膜材料を乾燥させる乾燥ローラー52と、真空容器1に形成され、成膜材料を有するドナーベルトSを当該真空容器1の内部に挿通させる挿通部54と、真空容器1の内部に挿通されたベルト材上の成膜材料を加熱して蒸発させる加熱ローラー53と、が備えられる。これにより、成膜材料が劣化すること無く長時間安定して蒸着でき、蒸着時の欠陥も発生することが無く蒸着することができる。
Description
本発明は、蒸着装置と、それを用いた薄膜形成方法に関するものである。
各種情報産業機器の表示ディスプレイや発光素子等においては、薄型化が図られるとともに視認性や耐衝撃性等に優れることから、有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子と略す)の利用が進んでいる。有機EL素子は、基板上に一対の電極に挟持された有機層を含む構成を有している。有機層は、機能の異なる複数の層が積層されており、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層を備えた構成である。
このような有機EL素子の有機層は、例えば、蒸着法により成膜される。
図8は、真空中でフィルム基板上に連続的に薄膜形成を行う一般的な蒸着装置の構成を示す断面模式図である。
この蒸着装置100は、真空チャンバー101内に、フィルム基板102、成膜材料103を入れた容器104、加熱用のヒーター105、シャッター106、及び水晶振動子等の膜厚モニター107が配置され、排気ポンプ108、ヒーター105の制御器109、及び膜厚モニター107の制御装置110等を備えた構成である。
図8は、真空中でフィルム基板上に連続的に薄膜形成を行う一般的な蒸着装置の構成を示す断面模式図である。
この蒸着装置100は、真空チャンバー101内に、フィルム基板102、成膜材料103を入れた容器104、加熱用のヒーター105、シャッター106、及び水晶振動子等の膜厚モニター107が配置され、排気ポンプ108、ヒーター105の制御器109、及び膜厚モニター107の制御装置110等を備えた構成である。
上記のように構成された蒸着装置100においては、真空チャンバー101内を排気ポンプ108により真空排気し、ヒーター105に通電することで、容器104とその内部の成膜材料103を加熱し、昇温させる。このとき、成膜材料103が規定の蒸発速度で安定して蒸発するように、膜厚モニター107を用いて、ヒーター105の出力をフィードバック制御する。
そして、成膜材料103が安定して蒸発するようになった後、シャッター106を開け、バックアップロール111に巻き付けられて一定速度で連続搬送されるフィルム基板102上に薄膜を形成する。この際、膜厚モニター107で計測された膜厚は、成膜速度に換算されることで、成膜中の成膜速度を監視及びフィードバック制御される。
そして、成膜材料103が安定して蒸発するようになった後、シャッター106を開け、バックアップロール111に巻き付けられて一定速度で連続搬送されるフィルム基板102上に薄膜を形成する。この際、膜厚モニター107で計測された膜厚は、成膜速度に換算されることで、成膜中の成膜速度を監視及びフィードバック制御される。
しかしながら、上記の様な蒸着装置100にあっては、長時間連続成膜する場合、成膜材料103を多量に容器104内に投入する必要がある。従って、成膜材料103は長時間高温に曝される為に熱ダメージを受け、デバイス化した際に寿命等の素子劣化が発生するという課題があった。
また、蒸気圧の異なる2種以上の材料を共蒸着する場合、容器104内に2種以上の材料を投入してもこれらを常時一定速度で蒸発させることができないため、膜厚モニター107の膜厚の計測値が一定だとしても、その膜が所望の配合比であるか否か確認できず、安定した共蒸着を行えないという課題があった。
また、蒸気圧の異なる2種以上の材料を共蒸着する場合、容器104内に2種以上の材料を投入してもこれらを常時一定速度で蒸発させることができないため、膜厚モニター107の膜厚の計測値が一定だとしても、その膜が所望の配合比であるか否か確認できず、安定した共蒸着を行えないという課題があった。
これらの課題に対して、例えば、図9に示すように、真空チャンバー201内に、成膜材料203を塗布したドナーフィルム204を設置し、その上方にほぼ同一寸法の基板202を対向設置し、ドナーフィルム204の下側にヒーター板206を上下移動可能に設置して、ヒーター板206をドナーフィルム204に接触させて成膜材料203を加熱蒸発させ、基板202上に蒸着を行う蒸着装置200が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
しかしながら、特許文献1、2に記載されたような、成膜材料を塗布した長尺フィルムを真空チャンバー内にセットする手法では、当該長尺フィルムを巻回したロール形状にしてセットする場合、塗布面がフィルムの裏面と接触する為、擦り傷等の欠陥が入って、その欠陥が蒸発された際に蒸着膜の欠陥となるという問題がある。
また、当該長尺フィルムをロール形状とせずシート状でセットした場合は、長時間連続成膜できなくなるという問題がある。
また、当該長尺フィルムをロール形状とせずシート状でセットした場合は、長時間連続成膜できなくなるという問題がある。
本発明の課題は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、成膜材料が劣化すること無く長時間安定して蒸着でき、蒸着時の欠陥も発生することが無く蒸着できる蒸着装置とそれを用いた薄膜形成方法を提供することである。
上記課題を解決するため、本発明は、
真空容器内で基板上に薄膜を蒸着形成する蒸着装置において、
前記真空容器の外部から前記真空容器の内部に成膜材料を塗布したベルト材を供給するベルト材供給手段を備え、
前記ベルト材供給手段は、
前記ベルト材を所定の搬送経路で搬送するベルト材搬送手段と、
前記真空容器の外部に配され、前記ベルト材に成膜材料を塗布する塗布手段と、
前記真空容器の外部に配され、前記塗布手段により前記ベルト材に塗布された成膜材料を乾燥させる乾燥手段と、
前記真空容器に形成され、前記乾燥手段により乾燥された成膜材料を有する前記ベルト材を、当該真空容器の内部に挿通させる挿通部と、
前記挿通部を介して前記真空容器の内部に挿通された前記ベルト材上の成膜材料を加熱して蒸発させる加熱手段と、
が備えられることを特徴とする。
真空容器内で基板上に薄膜を蒸着形成する蒸着装置において、
前記真空容器の外部から前記真空容器の内部に成膜材料を塗布したベルト材を供給するベルト材供給手段を備え、
前記ベルト材供給手段は、
前記ベルト材を所定の搬送経路で搬送するベルト材搬送手段と、
前記真空容器の外部に配され、前記ベルト材に成膜材料を塗布する塗布手段と、
前記真空容器の外部に配され、前記塗布手段により前記ベルト材に塗布された成膜材料を乾燥させる乾燥手段と、
前記真空容器に形成され、前記乾燥手段により乾燥された成膜材料を有する前記ベルト材を、当該真空容器の内部に挿通させる挿通部と、
前記挿通部を介して前記真空容器の内部に挿通された前記ベルト材上の成膜材料を加熱して蒸発させる加熱手段と、
が備えられることを特徴とする。
また、本発明は、
真空容器内で基板上に薄膜を蒸着形成する蒸着装置を用いて基板上に薄膜を蒸着形成する薄膜形成方法において、
前記真空容器の外部において、ベルト材に成膜材料を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程により前記ベルト材に塗布された成膜材料を乾燥させる乾燥工程と、
前記乾燥工程により乾燥された成膜材料を有する前記ベルト材を、前記真空容器に形成された前記挿通部を介して、前記真空容器の内部に搬送する搬送工程と、
前記搬送工程により前記真空容器の内部に挿通された前記ベルト材上の成膜材料を加熱して蒸発させる加熱工程と、
を有することを特徴とする。
真空容器内で基板上に薄膜を蒸着形成する蒸着装置を用いて基板上に薄膜を蒸着形成する薄膜形成方法において、
前記真空容器の外部において、ベルト材に成膜材料を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程により前記ベルト材に塗布された成膜材料を乾燥させる乾燥工程と、
前記乾燥工程により乾燥された成膜材料を有する前記ベルト材を、前記真空容器に形成された前記挿通部を介して、前記真空容器の内部に搬送する搬送工程と、
前記搬送工程により前記真空容器の内部に挿通された前記ベルト材上の成膜材料を加熱して蒸発させる加熱工程と、
を有することを特徴とする。
本発明によれば、成膜材料の劣化無く長時間安定に蒸着でき、蒸着時の欠陥も発生することが無く蒸着できる蒸着装置とこれを用いた薄膜形成方法を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。
[第1実施形態]
本実施形態の蒸着装置10は、真空中を搬送される基板Kに対して、予め成膜材料を塗布したベルト材(以下、ドナーベルトという)Sから当該成膜材料を蒸気として放出することにより蒸着を行う真空蒸着装置である。
この蒸着装置10は、例えば、有機EL素子の有機層、特に、ホスト及びドーパントと称される2種類以上の化合物を含んで構成させる発光層などを形成する際の、有機化合物の蒸着などに用いることができる。
本実施形態の蒸着装置10は、真空中を搬送される基板Kに対して、予め成膜材料を塗布したベルト材(以下、ドナーベルトという)Sから当該成膜材料を蒸気として放出することにより蒸着を行う真空蒸着装置である。
この蒸着装置10は、例えば、有機EL素子の有機層、特に、ホスト及びドーパントと称される2種類以上の化合物を含んで構成させる発光層などを形成する際の、有機化合物の蒸着などに用いることができる。
基板Kは、例えば、可撓性を有するガラスフィルム等の透明基板上に、ITO(Indium tin oxide)等の透明導電膜からなる陽極が形成されることにより構成されている。かかる基板Kは、薄く長尺な帯状に形成されたフィルム材であるが、ロール状に巻き取られた形で使用される。基板Kの幅や長さ等は、作製する有機EL素子等の大きさに応じて適宜設定される。
蒸着装置10は、図1に示すように、真空容器1、基板Kを搬送する基板搬送手段2、シャッター3、膜厚モニター4、真空容器1の外部から内部にドナーベルトSを供給するドナーベルト供給手段5、等を備えて構成されている。
真空容器1は、例えば、上面の開口した容器本体及び当該開口を塞ぐ蓋体(何れも図示せず)を備えており、蓋体を脱着して基板Kの出し入れが行われる。
真空容器1には、真空ポンプ11が接続されており、真空容器1は、蒸着に際してこの真空ポンプ11により内部が真空排気され、真空状態が保たれるようになっている。真空度は、成膜材料の種類により異なるが、例えば、10-2~10-7Paである。
この真空容器1の内部には、上方から順に、基板搬送手段2、シャッター3、膜厚モニター4、加熱ローラー53(後述)、等が設置されている。
また、真空容器1の底面には、ドナーベルトSが通過するための挿通部54(後述)が形成されており、真空容器1の外部であって真空容器1の下方には、乾燥ローラー52及びコーター51(何れも後述)が設置されている。
真空容器1には、真空ポンプ11が接続されており、真空容器1は、蒸着に際してこの真空ポンプ11により内部が真空排気され、真空状態が保たれるようになっている。真空度は、成膜材料の種類により異なるが、例えば、10-2~10-7Paである。
この真空容器1の内部には、上方から順に、基板搬送手段2、シャッター3、膜厚モニター4、加熱ローラー53(後述)、等が設置されている。
また、真空容器1の底面には、ドナーベルトSが通過するための挿通部54(後述)が形成されており、真空容器1の外部であって真空容器1の下方には、乾燥ローラー52及びコーター51(何れも後述)が設置されている。
基板搬送手段2は、真空容器1の内部上方に設置され、ロール・ツー・ロール方式と称される手法にてロール状の基板Kを搬送するものである。
具体的に、基板搬送手段2は、搬送経路の上流端に配置された巻出部21と、搬送経路の下流端に配置された巻取部22と、巻出部21及び巻取部22の間に配置され、基板Kの成膜面(下面)の反対側の面を支持するバックアップローラー(搬送ローラー)23と、バックアップローラー23より搬送経路の上流側及び下流側にそれぞれ配置された2つのガイドローラー24a、24bと、を備えている。
これにより、基板Kは、巻出部21から繰り出され、ガイドローラー24a、バックアップローラー23、ガイドローラー24bにより撓みがなく一定の張力が維持された状態で搬送されて、巻取部22により巻き取られることとなる。また、基板Kは、バックアップローラー23により成膜面(下面)と反対の面を保持されながら搬送され、バックアップローラー23により保持されている際に、下方から放出された成膜材料の蒸気により蒸着がなされることとなる。
具体的に、基板搬送手段2は、搬送経路の上流端に配置された巻出部21と、搬送経路の下流端に配置された巻取部22と、巻出部21及び巻取部22の間に配置され、基板Kの成膜面(下面)の反対側の面を支持するバックアップローラー(搬送ローラー)23と、バックアップローラー23より搬送経路の上流側及び下流側にそれぞれ配置された2つのガイドローラー24a、24bと、を備えている。
これにより、基板Kは、巻出部21から繰り出され、ガイドローラー24a、バックアップローラー23、ガイドローラー24bにより撓みがなく一定の張力が維持された状態で搬送されて、巻取部22により巻き取られることとなる。また、基板Kは、バックアップローラー23により成膜面(下面)と反対の面を保持されながら搬送され、バックアップローラー23により保持されている際に、下方から放出された成膜材料の蒸気により蒸着がなされることとなる。
シャッター3は、バックアップローラー23の下方に設置され、図示しない制御装置からの指示信号に基づき開閉を行うものである。
具体的に、シャッター3は、膜厚モニター4による測定値が所望の一定値になるまで閉鎖され、当該所望の一定値となったところで開放される。シャッター3が開放されると、蒸着が開始されることとなる。
具体的に、シャッター3は、膜厚モニター4による測定値が所望の一定値になるまで閉鎖され、当該所望の一定値となったところで開放される。シャッター3が開放されると、蒸着が開始されることとなる。
膜厚モニター4は、例えば、水晶振動子である。膜厚モニター4は、シャッター3の下面の近傍に配され、当該膜厚モニター4に付着した材料の膜厚を計測する。膜厚モニター4には、モニター制御部4aが接続されており、モニター制御部4aは、膜厚モニター4により計測した膜厚を成膜速度に換算し、これを加熱ローラー53の制御部53a(後述)にフィードバックするようになっている。従って、成膜速度に変化があった場合には、加熱ローラー53の出力が制御され、これにより、ドナーベルトSからの成膜材料の蒸発量が一定に保たれ、成膜速度も一定に保たれるようになっている。
ドナーベルト供給手段(ベルト材供給手段)5は、真空容器1の外部から内部に、成膜材料を塗布したドナーベルトSを連続的に供給するためのものである。
ドナーベルト供給手段5は、コーター51と、乾燥ローラー52と、加熱ローラー53と、挿通部54と、等を備えて構成されている。
ドナーベルト供給手段5は、コーター51と、乾燥ローラー52と、加熱ローラー53と、挿通部54と、等を備えて構成されている。
乾燥ローラー52と加熱ローラー53とは、真空容器1の底面を挟んで、真空容器1の外部と内部に対向して配置され、ドナーベルトSを所定の搬送経路で搬送するドナーベルト搬送手段(ベルト材搬送手段)として機能している。
ドナーベルトSは、挿通部54を介して乾燥ローラー52と加熱ローラー53との間に懸架されており、この乾燥ローラー52及び加熱ローラー53によって、一定速度で搬送される。
なお、ドナーベルトSは、耐熱性を有する素材で形成されることが好ましく、例えば、耐熱性樹脂や金属などが用いられる。
ドナーベルトSは、挿通部54を介して乾燥ローラー52と加熱ローラー53との間に懸架されており、この乾燥ローラー52及び加熱ローラー53によって、一定速度で搬送される。
なお、ドナーベルトSは、耐熱性を有する素材で形成されることが好ましく、例えば、耐熱性樹脂や金属などが用いられる。
コーター51は、真空容器1の外部に配され、塗布手段として、ドナーベルトSに成膜材料を塗布するものである。具体的には、コーター51は、真空容器1の下方において、ドナーベルトSを挟んで乾燥ローラー52と対向するように配置され、内部に収容した液体状の成膜材料を、ドナーベルトSの幅方向略中央部に対して吐出する。これにより、ドナーベルトSの幅方向略中央部には、成膜材料の塗布された塗布領域が形成される。
なお、成膜材料は、特に限定はなく、公知のものを任意に選択して使用することが可能であるが、例えば、蒸気圧の異なる2種以上の材料を混合したものを用いた場合には、安定に共蒸着することができる。
なお、成膜材料は、特に限定はなく、公知のものを任意に選択して使用することが可能であるが、例えば、蒸気圧の異なる2種以上の材料を混合したものを用いた場合には、安定に共蒸着することができる。
乾燥ローラー52は、乾燥手段であって、例えば、軸受(図示省略)にて支持された中空状のローラーからなり、その軸方向に沿って熱源である発熱体(図示省略)を内蔵して構成されている。乾燥ローラー52には、発熱体を制御する制御部(図示省略)が接続されており、制御部の制御に応じて発熱体が発熱することで、乾燥ローラー52は、コーター51によりドナーベルトS上に塗布された成膜材料が乾燥する温度まで加熱される。
このため、コーター51からドナーベルトS上に成膜材料が塗布された場合、成膜材料は乾燥ローラー52の熱によって迅速に乾燥する。
なお、このような乾燥ローラー52は、発熱体から発せられる熱を効率良くドナーベルトSに伝えることができるように、熱伝導率の高い材質により形成されることが好ましく、例えば、金属ローラーが用いられる。
このため、コーター51からドナーベルトS上に成膜材料が塗布された場合、成膜材料は乾燥ローラー52の熱によって迅速に乾燥する。
なお、このような乾燥ローラー52は、発熱体から発せられる熱を効率良くドナーベルトSに伝えることができるように、熱伝導率の高い材質により形成されることが好ましく、例えば、金属ローラーが用いられる。
加熱ローラー53は、加熱手段であって、真空容器1の内部の底面近傍において、シャッター3を挟んでバックアップローラー23と対向する位置に配置されている。
加熱ローラー53は、例えば、軸受(図示省略)にて支持された中空状のローラーからなり、その軸方向に沿って熱源である発熱体(図示省略)を内蔵して構成されている。また、加熱ローラー53には、発熱体を制御する制御部53aが接続されており、制御部53aの制御に応じて発熱体が発熱することで、加熱ローラー53は、当該加熱ローラー53と当接するドナーベルトS上に塗布された成膜材料が蒸発する温度まで加熱される。
このため、真空容器1の外部から搬送されてきたドナーベルトSの表面に塗布された成膜材料は、加熱ローラー53の熱によって加熱され、蒸発する。
このとき、加熱ローラー53の温度は、上述したように、成膜材料が規定の蒸発速度で安定して蒸発するように、膜厚モニター4を用いて制御されている。
なお、この加熱ローラー53も、乾燥ローラー52と同様に、発熱体から発せられる熱を効率良くドナーベルトSに伝えることができるように、熱伝導率の高い材質により形成されることが好ましく、例えば、金属ローラーが用いられる。
加熱ローラー53は、例えば、軸受(図示省略)にて支持された中空状のローラーからなり、その軸方向に沿って熱源である発熱体(図示省略)を内蔵して構成されている。また、加熱ローラー53には、発熱体を制御する制御部53aが接続されており、制御部53aの制御に応じて発熱体が発熱することで、加熱ローラー53は、当該加熱ローラー53と当接するドナーベルトS上に塗布された成膜材料が蒸発する温度まで加熱される。
このため、真空容器1の外部から搬送されてきたドナーベルトSの表面に塗布された成膜材料は、加熱ローラー53の熱によって加熱され、蒸発する。
このとき、加熱ローラー53の温度は、上述したように、成膜材料が規定の蒸発速度で安定して蒸発するように、膜厚モニター4を用いて制御されている。
なお、この加熱ローラー53も、乾燥ローラー52と同様に、発熱体から発せられる熱を効率良くドナーベルトSに伝えることができるように、熱伝導率の高い材質により形成されることが好ましく、例えば、金属ローラーが用いられる。
挿通部54は、ドナーベルトSが乾燥ローラー52と加熱ローラー53の間を搬送される際に、当該ドナーベルトSを通過させるため、真空容器1の底面に形成された搬送孔である。
具体的に、挿通部54は、図2に示すように、ドナーベルトSの搬送経路に沿って配置された2つのチャンバー541、542を備えている。
2つのチャンバー541、542には、それぞれバックアップローラー(第2ローラー)541a、542aが備えられ、2つのバックアップローラー541a、542aを挟むように、当該バックアップローラー541a、542aより小径な3つのガイドローラー(第1ローラー)543a、543b、543cが備えられている。
バックアップローラー541a、542aは、ドナーベルトSにおける成膜材料の塗布面の反対面に接触し、ガイドローラー543a、543b、543cは、ドナーベルトSにおける成膜材料の塗布面に接触するようになっている。
ここで、ガイドローラー543a、543b、543cは、図3に示すように、両端部5431、5431よりも中央部5432の径が細く形成されている。そして、ドナーベルトSの搬送の際には、ガイドローラー543a、543b、543cの両端部5431、5431にはドナーベルトSの塗布面の幅方向両端部が当接し、中央部5432にはドナーベルトSの塗布面の成膜材料の塗布領域が対向することにより、ドナーベルトSの成膜材料の塗布領域を非接触な状態に維持しつつ、挿通部54を搬送することができるようになっている。
具体的に、挿通部54は、図2に示すように、ドナーベルトSの搬送経路に沿って配置された2つのチャンバー541、542を備えている。
2つのチャンバー541、542には、それぞれバックアップローラー(第2ローラー)541a、542aが備えられ、2つのバックアップローラー541a、542aを挟むように、当該バックアップローラー541a、542aより小径な3つのガイドローラー(第1ローラー)543a、543b、543cが備えられている。
バックアップローラー541a、542aは、ドナーベルトSにおける成膜材料の塗布面の反対面に接触し、ガイドローラー543a、543b、543cは、ドナーベルトSにおける成膜材料の塗布面に接触するようになっている。
ここで、ガイドローラー543a、543b、543cは、図3に示すように、両端部5431、5431よりも中央部5432の径が細く形成されている。そして、ドナーベルトSの搬送の際には、ガイドローラー543a、543b、543cの両端部5431、5431にはドナーベルトSの塗布面の幅方向両端部が当接し、中央部5432にはドナーベルトSの塗布面の成膜材料の塗布領域が対向することにより、ドナーベルトSの成膜材料の塗布領域を非接触な状態に維持しつつ、挿通部54を搬送することができるようになっている。
また、挿通部54の壁面において、チャンバー541、542の境界部となる位置には、排気孔544、544が設けられ、この排気孔544からの排気によって、チャンバー541、542は段階的に真空度が高まるようになっている。
なお、本実施形態においては、挿通部54に2つのチャンバー541、542を備えた構成を例示して説明したが、チャンバーの数はこれに限定されない。
なお、本実施形態においては、挿通部54に2つのチャンバー541、542を備えた構成を例示して説明したが、チャンバーの数はこれに限定されない。
挿通部54をこのような構成とすることによって、ドナーベルトSは、大気と真空間を連続的に搬送される。また、ドナーベルトSの成膜材料の塗布領域を、ガイドローラー543a、543b、543cや挿通部54の壁面などと接触しない非接触な状態に維持しつつ、搬送することができるため、塗布領域に傷がつきづらく、成膜材料の塗布領域の傷に起因して、製品に欠陥が発生するのを防止することができる。
なお、挿通部54は、成膜材料の塗布されたドナーベルトSを真空容器1の外側から内側にかけて搬送できる構成(大気と真空間を搬送できる構成)であれば良く、上記構成に限定されるものではない。
ここで、図4に、挿通部54の別の態様を示す。
図4では、挿通部54は、ドナーベルトSの両面側に向けて所定の気体を噴出する噴出部545を備え、当該噴出部545から噴出された気体により、ドナーベルトSは浮上し、挿通部54の壁面と非接触な状態で搬送される構成である。
このような構成であっても、ドナーベルトSの塗布面(塗布領域)が挿通部54に非接触な状態で搬送される構成であるため、ドナーベルトSにおける成膜材料の塗布面(塗布領域)の傷に起因して、製品に欠陥が発生するのを防止することができる。
なお、本態様の場合、ドナーベルトSの塗布面に接触するローラー等の部材がないため、コーター51により、成膜材料をドナーベルトSの幅方向全面に対して吐出し、ドナーベルトSの幅方向全面を塗布領域とすることとしても良い。
ここで、図4に、挿通部54の別の態様を示す。
図4では、挿通部54は、ドナーベルトSの両面側に向けて所定の気体を噴出する噴出部545を備え、当該噴出部545から噴出された気体により、ドナーベルトSは浮上し、挿通部54の壁面と非接触な状態で搬送される構成である。
このような構成であっても、ドナーベルトSの塗布面(塗布領域)が挿通部54に非接触な状態で搬送される構成であるため、ドナーベルトSにおける成膜材料の塗布面(塗布領域)の傷に起因して、製品に欠陥が発生するのを防止することができる。
なお、本態様の場合、ドナーベルトSの塗布面に接触するローラー等の部材がないため、コーター51により、成膜材料をドナーベルトSの幅方向全面に対して吐出し、ドナーベルトSの幅方向全面を塗布領域とすることとしても良い。
次に、蒸着装置10を用いて基板K上に薄膜を蒸着形成する薄膜形成方法について説明する。図5は、蒸着装置10の動作を説明するフローチャートである。
なお、この薄膜形成方法を実施するにあたり、コーター51に塗布液を補充し、真空ポンプ11を稼動して真空容器1の内部を真空としておく。また、乾燥ローラー52や加熱ローラー53を所定温度まで加熱しておくことが好ましい。そして、基板搬送手段2により基板Kの搬送を開始すると共に、乾燥ローラー52及び加熱ローラー53によりドナーベルトSの搬送を開始する。
ドナーベルトSの搬送が開始されると、先ず、真空容器1の外部において、コーター51により、搬送されるドナーベルトSに成膜材料を塗布する(ステップS1:塗布工程)。
次いで、乾燥ローラー52により、ドナーベルトSに塗布された成膜材料を乾燥させる(ステップS2:乾燥工程)。
次いで、挿通部54を介して、乾燥された成膜材料の塗布されたドナーベルトSを真空容器1の内部に搬送する(ステップS3:搬送工程)。
次いで、加熱ローラー53により、ドナーベルトS上の成膜材料を加熱して蒸発させる(ステップS4:加熱工程)。かかる加熱工程により、加熱ローラー53の上方を搬送されている基板Kの成膜面(下面)に薄膜が形成される。
次いで、ドナーベルトSを真空容器1の外部に搬送する(ステップS5)。
なお、蒸着処理が終了するまで、上記ステップS1~ステップS5の処理は繰り返される。
ドナーベルトSの搬送が開始されると、先ず、真空容器1の外部において、コーター51により、搬送されるドナーベルトSに成膜材料を塗布する(ステップS1:塗布工程)。
次いで、乾燥ローラー52により、ドナーベルトSに塗布された成膜材料を乾燥させる(ステップS2:乾燥工程)。
次いで、挿通部54を介して、乾燥された成膜材料の塗布されたドナーベルトSを真空容器1の内部に搬送する(ステップS3:搬送工程)。
次いで、加熱ローラー53により、ドナーベルトS上の成膜材料を加熱して蒸発させる(ステップS4:加熱工程)。かかる加熱工程により、加熱ローラー53の上方を搬送されている基板Kの成膜面(下面)に薄膜が形成される。
次いで、ドナーベルトSを真空容器1の外部に搬送する(ステップS5)。
なお、蒸着処理が終了するまで、上記ステップS1~ステップS5の処理は繰り返される。
以上のように、本実施形態によれば、真空容器1の外部においてドナーベルトSに成膜材料を塗布して乾燥させ、乾燥した成膜材料を有するドナーベルトSを真空容器1の内部に搬送し、このドナーベルトS上の成膜材料を加熱して、基板Kに対して蒸着を行うようになっている。
このため、成膜材料はドナーベルトS上に塗布された直後に使用されることとなるため劣化が無い。また、成膜材料は真空容器1の外部でコーター51に補充できるので、長時間安定して蒸着することができる。
また、成膜材料の塗布されたドナーベルトSは巻き回されることなくそのまま搬送されるので、ドナーベルトS上の成膜材料の塗布面に傷が付かないので、当該傷に起因する製品欠陥も発生することが無い。
また、成膜材料として、例えば、蒸気圧の異なる2種以上の材料を混合したものを用いることで、安定した共蒸着を行うことができる。
このため、成膜材料はドナーベルトS上に塗布された直後に使用されることとなるため劣化が無い。また、成膜材料は真空容器1の外部でコーター51に補充できるので、長時間安定して蒸着することができる。
また、成膜材料の塗布されたドナーベルトSは巻き回されることなくそのまま搬送されるので、ドナーベルトS上の成膜材料の塗布面に傷が付かないので、当該傷に起因する製品欠陥も発生することが無い。
また、成膜材料として、例えば、蒸気圧の異なる2種以上の材料を混合したものを用いることで、安定した共蒸着を行うことができる。
また、本実施形態によれば、挿通部54は、ドナーベルトSの搬送経路に沿って配置された複数のチャンバー541、542を備え、複数のチャンバー541、542から真空排気されることで、真空容器1の外部から内部にかけて段階的に真空度が高まる構成である。
このため、成膜材料が塗布されたドナーベルトSを、挿通部54を介して、大気と真空との間を搬送させることができる。
このため、成膜材料が塗布されたドナーベルトSを、挿通部54を介して、大気と真空との間を搬送させることができる。
また、本実施形態によれば、チャンバー541、542は、ドナーベルトSにおける成膜材料の塗布面に接触するガイドローラー543a、543b、543cと、前記塗布面の反対面に接触するバックアップローラー541a、542aと、を備え、ガイドローラー543a、543b、543cは、その両端部5431、5431の径よりも中央部5432の径が細く形成されている。そして、ガイドローラー543a、543b、543cの両端部5431、5431には、ドナーベルトSの塗布面の幅方向両端部が当接し、ガイドローラー543a、543b、543cの中央部5432には、ドナーベルトSの塗布面の成膜材料の塗布領域が対向することにより、ドナーベルトSの塗布領域が、挿通部54と非接触な状態で搬送されるようになっている。
このため、ドナーベルトSの塗布領域に傷がつくことがなく、当該塗布領域の傷に起因して、製品に欠陥が発生するのを防止することができる。
このため、ドナーベルトSの塗布領域に傷がつくことがなく、当該塗布領域の傷に起因して、製品に欠陥が発生するのを防止することができる。
また、本実施形態によれば、基板Kは、長尺なフィルム材であって、当該基板Kにおける成膜面と反対の面を保持するバックアップローラー23により搬送され、バックアップローラー23と加熱ローラー53とは対向する位置に設置される構成である。
このため、搬送される長尺なフィルム材からなる基板Kに対して、所定の位置で蒸着を施すことができる。
このため、搬送される長尺なフィルム材からなる基板Kに対して、所定の位置で蒸着を施すことができる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
なお、第1実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
次に、本発明の第2実施形態について、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
なお、第1実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態の蒸着装置20は、図6に示すように、第1実施形態の蒸着装置10に線状蒸着源6と遮蔽板7を追加した蒸着装置である。
線状蒸着源6は、ラインソースとも称されるもので、真空容器1の内側において、基板Kの幅方向と平行に配置されている。
この線状蒸着源6は、搬送される基板Kに対して、成膜材料を蒸気として放出するものである。
具体的には、線状蒸着源6は、例えば、タンタルやタングステンなどの高融点金属などによって形成される容器の内部に、基板Kの表面に蒸着させる成膜材料が収容されて構成される。そして、線状蒸着源6には、当該線状蒸着源6を加熱するためのヒーター(図示省略)が備えられており、このヒーターにより線状蒸着源6が一定の温度にまで加熱されると、成膜材料は蒸発または昇華し、基板Kに対して蒸気が放出される。
基板Kは、このような線状蒸着源6の上方を通過する際に、幅方向に均一に成膜材料が蒸着されることとなる。
線状蒸着源6は、ラインソースとも称されるもので、真空容器1の内側において、基板Kの幅方向と平行に配置されている。
この線状蒸着源6は、搬送される基板Kに対して、成膜材料を蒸気として放出するものである。
具体的には、線状蒸着源6は、例えば、タンタルやタングステンなどの高融点金属などによって形成される容器の内部に、基板Kの表面に蒸着させる成膜材料が収容されて構成される。そして、線状蒸着源6には、当該線状蒸着源6を加熱するためのヒーター(図示省略)が備えられており、このヒーターにより線状蒸着源6が一定の温度にまで加熱されると、成膜材料は蒸発または昇華し、基板Kに対して蒸気が放出される。
基板Kは、このような線状蒸着源6の上方を通過する際に、幅方向に均一に成膜材料が蒸着されることとなる。
遮蔽板7は、線状蒸着源6より基板K搬送方向の下流側に備えられ、線状蒸着源6から放出される成膜材料を遮蔽するものである。
これにより、搬送される基板Kに対しその上流側で線状蒸着源6より蒸着された成膜材料が多く蒸着され、下流に進むに連れて、ドナーベルトSに塗布された成膜材料の配合比が多くなる傾斜構造を形成することができる。
従って、例えば、図7に示すように、基板K上に傾斜構造を有する蒸着膜Mを設けることができる。
また、遮蔽板7には、遮蔽板7を冷却する冷却手段7aが備えられ、これにより、遮蔽板7に付着した成膜材料が冷却されて再蒸発されるのを防止することができる。
なお、遮蔽板7は、線状蒸着源6の上流側に備えることとしても良い。
これにより、搬送される基板Kに対しその上流側で線状蒸着源6より蒸着された成膜材料が多く蒸着され、下流に進むに連れて、ドナーベルトSに塗布された成膜材料の配合比が多くなる傾斜構造を形成することができる。
従って、例えば、図7に示すように、基板K上に傾斜構造を有する蒸着膜Mを設けることができる。
また、遮蔽板7には、遮蔽板7を冷却する冷却手段7aが備えられ、これにより、遮蔽板7に付着した成膜材料が冷却されて再蒸発されるのを防止することができる。
なお、遮蔽板7は、線状蒸着源6の上流側に備えることとしても良い。
以上のように、本実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、第1実施形態の蒸着装置10に、基板Kの幅方向と平行に配置される線状蒸着源6と、当該線状蒸着源6より基板K搬送方向の下流側に配置される遮蔽板7と、を追加した構成であることにより、基板K上に傾斜構造を有する蒸着膜Mを設けることができる。
また、本実施形態によれば、遮蔽板7には、遮蔽板7を冷却する冷却手段7aが備えられている。このため、遮蔽板7に付着した成膜材料が冷却されて再蒸発されるのを防止することができる。
[実施例]
以下、実施例により、本発明の蒸着装置及びこの蒸着装置を用いた薄膜形成方法について、比較対象例も含めて具体的に説明する。
以下、実施例により、本発明の蒸着装置及びこの蒸着装置を用いた薄膜形成方法について、比較対象例も含めて具体的に説明する。
(実施例1)
<有機EL素子試料の作製>
《基板の作製》
幅700mm、厚さ180μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム)の両面に、アクリル系クリアハードコート層を塗布乾燥後、紫外線硬化させた基材フィルムに、大気圧プラズマCVDにより、酸化珪素からなる低密度層、中密度層、高密度層、中密度層からなるユニットを3ユニット積層して、総膜厚900nmの透明ガスバリア層を形成した。JIS K 7129-1992に準拠した方法により水蒸気透過度を測定した結果、1×10-6g/(m2・24h)以下であった。JIS K 7126-1987に準拠した方法により酸素透過度を測定した結果、1×10-3ml/(m2・24hr・MPa)以下であった。
<有機EL素子試料の作製>
《基板の作製》
幅700mm、厚さ180μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム)の両面に、アクリル系クリアハードコート層を塗布乾燥後、紫外線硬化させた基材フィルムに、大気圧プラズマCVDにより、酸化珪素からなる低密度層、中密度層、高密度層、中密度層からなるユニットを3ユニット積層して、総膜厚900nmの透明ガスバリア層を形成した。JIS K 7129-1992に準拠した方法により水蒸気透過度を測定した結果、1×10-6g/(m2・24h)以下であった。JIS K 7126-1987に準拠した方法により酸素透過度を測定した結果、1×10-3ml/(m2・24hr・MPa)以下であった。
《ITO陽極の作製》
前記PETフィルムの一方の面に、ロール・ツー・ロールの真空チャンバー内に元巻きを導入し、スパッタ装置を用いて、アルゴン雰囲気下でITO膜を130nm成膜して、陽極としての透明導電膜を形成した。このITO膜の表面比抵抗は、40Ω/□であった。
前記PETフィルムの一方の面に、ロール・ツー・ロールの真空チャンバー内に元巻きを導入し、スパッタ装置を用いて、アルゴン雰囲気下でITO膜を130nm成膜して、陽極としての透明導電膜を形成した。このITO膜の表面比抵抗は、40Ω/□であった。
《正孔注入層の作製》
第一電極である陽極が形成された試料の表面に塗布する塗布液として、ポリエチレンジオキシチオフェン・ポリスチレンスルホネート(PEDOT/PSS、Bayer社製 Bytron P AI 4083)にアセトニトリルを少量添加した溶液を準備した。
第一電極である陽極が形成された試料の表面に塗布する塗布液として、ポリエチレンジオキシチオフェン・ポリスチレンスルホネート(PEDOT/PSS、Bayer社製 Bytron P AI 4083)にアセトニトリルを少量添加した溶液を準備した。
次に、塗布機として、特開2009-268975公報の図6(a)に示される、スリットから連続して塗布液を吐出する前計量型の塗布装置(スリットコータ-)を用いて、搬送速度3m/分で塗布後、乾燥装置ではスリットノズル形式の吐出口から成膜面に向け高さ100mm、吐出風速1m/s、幅手の風速分布5%、温度120℃で溶媒を除去した後、引き続き、加熱処理装置により温度150℃で裏面伝熱方式の熱処理を行い、乾燥後の厚みが30nmの正孔注入層を形成した。
《正孔輸送層の作製》
次に、前記正孔注入層の上に、2.0gの下記化合物HT-1をトルエン400mlに溶解した正孔輸送層用塗布液を、窒素雰囲気下、JIS B9920に準拠し、測定した清浄度がクラス100で、露点温度が-80℃以下、酸素濃度0.8ppm以下の条件で、前記と同様のスリットコータ-にて塗布した。塗布後、基板表面温度150℃で30分間加熱乾燥し、乾燥膜厚20nmの正孔輸送層を設けた。
次に、前記正孔注入層の上に、2.0gの下記化合物HT-1をトルエン400mlに溶解した正孔輸送層用塗布液を、窒素雰囲気下、JIS B9920に準拠し、測定した清浄度がクラス100で、露点温度が-80℃以下、酸素濃度0.8ppm以下の条件で、前記と同様のスリットコータ-にて塗布した。塗布後、基板表面温度150℃で30分間加熱乾燥し、乾燥膜厚20nmの正孔輸送層を設けた。
《発光層用塗布液の作製》
次に、前記正孔輸送層の上に、発光層用塗布液として、下記a-41を4.125g、下記1-9を0.85g、下記Ir-1を0.01g、下記Ir-14を0.015g、酢酸イソプロピル400gに溶解させ、均一混合された塗布液を調液した。
次に、前記正孔輸送層の上に、発光層用塗布液として、下記a-41を4.125g、下記1-9を0.85g、下記Ir-1を0.01g、下記Ir-14を0.015g、酢酸イソプロピル400gに溶解させ、均一混合された塗布液を調液した。
《発光層の作製》
前記正孔輸送層まで塗設されたフィルム(基材K)を、図1に示した蒸着装置の真空チャンバー内のアンワインダーに設置し、バックアップローラーを介してワインダーに巻き付けられる様にロールツーロール搬送した。
続いて、図1に示した蒸着装置を用いて、前記発光層用塗布液(成膜材料)をコーターに供給し、連続搬送される耐熱ベルト(ドナーベルトS)に塗布乾燥させることで、耐熱ベルト上に均一な塗膜を形成した。
更に連続的に該塗布液を塗設された耐熱ベルトは、挿通部を介して大気圧より真空チャンバー内へ供給され、加熱源(加熱ローラー)上で加熱され、塗設された成膜材料をバックアップローラー上に配置されたフィルム上に蒸着させることで、発光層70nmを形成した。
前記正孔輸送層まで塗設されたフィルム(基材K)を、図1に示した蒸着装置の真空チャンバー内のアンワインダーに設置し、バックアップローラーを介してワインダーに巻き付けられる様にロールツーロール搬送した。
続いて、図1に示した蒸着装置を用いて、前記発光層用塗布液(成膜材料)をコーターに供給し、連続搬送される耐熱ベルト(ドナーベルトS)に塗布乾燥させることで、耐熱ベルト上に均一な塗膜を形成した。
更に連続的に該塗布液を塗設された耐熱ベルトは、挿通部を介して大気圧より真空チャンバー内へ供給され、加熱源(加熱ローラー)上で加熱され、塗設された成膜材料をバックアップローラー上に配置されたフィルム上に蒸着させることで、発光層70nmを形成した。
《電子輸送層の作製》
次に、前記発光層の上に、電子輸送層用蒸着材料として、Alq3を使用し、図8記載の蒸着装置を用いて膜厚45nmの電子輸送層を設けた。
次に、前記発光層の上に、電子輸送層用蒸着材料として、Alq3を使用し、図8記載の蒸着装置を用いて膜厚45nmの電子輸送層を設けた。
《電子注入層、及び、陰極の作製》
続けて電子輸送層を作製した装置と同様のロールツーロール蒸着装置を用いて、フッ化カリウム及びアルミニウムをそれぞれBNコンポジットルツボに入れ、蒸着機に取り付けておき、先ず、電子注入層形成として、フッ化カリウムに対し電子線を照射し基板上にフッ化カリウムからなる電子注入層を3nm設けた。続いて陰極形成として、アルミニウムに対して電子線を照射し、蒸着速度1~2nm/秒でアルミニウムからなる膜厚100nmの陰極を設けた。
続けて電子輸送層を作製した装置と同様のロールツーロール蒸着装置を用いて、フッ化カリウム及びアルミニウムをそれぞれBNコンポジットルツボに入れ、蒸着機に取り付けておき、先ず、電子注入層形成として、フッ化カリウムに対し電子線を照射し基板上にフッ化カリウムからなる電子注入層を3nm設けた。続いて陰極形成として、アルミニウムに対して電子線を照射し、蒸着速度1~2nm/秒でアルミニウムからなる膜厚100nmの陰極を設けた。
《封止》
陰極までを作製した各試料を、大気圧下、含水率1ppm以下の窒素雰囲気下で、JIS B 9920に準拠し、測定した清浄度がクラス100で、露点温度が-80℃以下、酸素濃度0.8ppm以下の大気圧工程へ移し、封止工程において、厚さ100μmのアルミ箔の片面に熱硬化型の液状接着剤(エポキシ系樹脂)を厚さ30μmで塗設してある封止部材を、素子の第1電極、第2電極の引き出し電極の端部が外にでるように、封止部材の接着剤面と素子の有機機能層面を連続的に重ね合わせ、ドライラミネート法により接着して封止を行った。
陰極までを作製した各試料を、大気圧下、含水率1ppm以下の窒素雰囲気下で、JIS B 9920に準拠し、測定した清浄度がクラス100で、露点温度が-80℃以下、酸素濃度0.8ppm以下の大気圧工程へ移し、封止工程において、厚さ100μmのアルミ箔の片面に熱硬化型の液状接着剤(エポキシ系樹脂)を厚さ30μmで塗設してある封止部材を、素子の第1電極、第2電極の引き出し電極の端部が外にでるように、封止部材の接着剤面と素子の有機機能層面を連続的に重ね合わせ、ドライラミネート法により接着して封止を行った。
このように封止まで行い有機EL素子試料の作製を行った。
なお、陽極、陰極からの引き出し配線等の形成に関する記載は省略してある。
なお、陽極、陰極からの引き出し配線等の形成に関する記載は省略してある。
次に、前記素子について、発光効率、駆動電圧、直流駆動での発光寿命、さらに、パルス駆動での寿命を、以下の方法で評価した。その結果は、表1に示す。
(発光効率)
有機EL素子試料を室温(25℃)下、2.5mA/cm2定電流を印加したときの発光輝度を、CS-1000(コニカミノルタセンシング社製)を用いて測定し、外部取り出し量子効率を発光効率とした。
有機EL素子試料を室温(25℃)下、2.5mA/cm2定電流を印加したときの発光輝度を、CS-1000(コニカミノルタセンシング社製)を用いて測定し、外部取り出し量子効率を発光効率とした。
(直流駆動での発光寿命)
有機EL素子試料を室温下、初期輝度1,000cd/m2となる直流電流による定電流条件下で連続点灯を行い、初期輝度の半分の輝度になるのに要する時間(τ1/2)を測定した。
有機EL素子試料を室温下、初期輝度1,000cd/m2となる直流電流による定電流条件下で連続点灯を行い、初期輝度の半分の輝度になるのに要する時間(τ1/2)を測定した。
(駆動電圧)
有機EL素子を室温下、1,000cd/m2の定輝度条件下による点灯を行い、点灯開始直後の駆動電圧を測定した。なお、駆動電圧は低いことが省エネルギー上好ましい。
有機EL素子を室温下、1,000cd/m2の定輝度条件下による点灯を行い、点灯開始直後の駆動電圧を測定した。なお、駆動電圧は低いことが省エネルギー上好ましい。
(調光時の色度変動)
有機EL素子を室温下、輝度を200cd/cm2から5,000cd/cm2まで駆動し、その間の色度x値及びy値で表される座標上での直線距離、すなわち色度変動幅の絶対値を測定した。調光時の色度変動幅は小さいことが好ましく、有機EL素子に電力可変の駆動回路を接続して照明装置を形成した場合に、照明装置の明るさを調整してもその照明色が安定しているので、照明対象物の演色性を安定に維持できることを意味している。
有機EL素子を室温下、輝度を200cd/cm2から5,000cd/cm2まで駆動し、その間の色度x値及びy値で表される座標上での直線距離、すなわち色度変動幅の絶対値を測定した。調光時の色度変動幅は小さいことが好ましく、有機EL素子に電力可変の駆動回路を接続して照明装置を形成した場合に、照明装置の明るさを調整してもその照明色が安定しているので、照明対象物の演色性を安定に維持できることを意味している。
(パルス駆動発光寿命)
有機EL素子に対し、パルス駆動方式により駆動電圧を印加して室温で初期輝度1,000cd/m2となる連続点灯を行い、初期輝度の半分の輝度になるのに要する時間(τ1/2)を測定した。パルス駆動方式では、有機EL素子に周波数60Hz、デューティ比10%のパルス電圧を印加した。
尚、数値は比較例3を100とした相対比較値として表す。
効率=(実施の外部量子効率)/(比較例3の外部量子効率)×100
電圧=(比較例3の1000cd/m2の電圧)/(実施の1000cd/m2の電圧)×100 (数値が大きいほど低電圧)
直流発光寿命=(実施の1000cd/m2の半減寿命)/(比較例3の1000cd/m2の半減寿命)×100
色度=(測定部50回の色度標準偏差(比較例3))/(測定部50回の色度標準偏差(実施))×100・・・(バラツキが小さいほど大きな値)
パルス発光寿命=(実施の半減寿命)/(比較例3の半減寿命)×100
有機EL素子に対し、パルス駆動方式により駆動電圧を印加して室温で初期輝度1,000cd/m2となる連続点灯を行い、初期輝度の半分の輝度になるのに要する時間(τ1/2)を測定した。パルス駆動方式では、有機EL素子に周波数60Hz、デューティ比10%のパルス電圧を印加した。
尚、数値は比較例3を100とした相対比較値として表す。
効率=(実施の外部量子効率)/(比較例3の外部量子効率)×100
電圧=(比較例3の1000cd/m2の電圧)/(実施の1000cd/m2の電圧)×100 (数値が大きいほど低電圧)
直流発光寿命=(実施の1000cd/m2の半減寿命)/(比較例3の1000cd/m2の半減寿命)×100
色度=(測定部50回の色度標準偏差(比較例3))/(測定部50回の色度標準偏差(実施))×100・・・(バラツキが小さいほど大きな値)
パルス発光寿命=(実施の半減寿命)/(比較例3の半減寿命)×100
(実施例2)
実施例2は、実施例1に於いて、発光層の作製条件のみを変更した。
具体的には、図6に示す蒸着装置を用い、発光層用塗布液よりブルードーパント1-9を取り除いた塗布液を使用した。更に該ブルードーパント1-9を線状蒸着源より別途蒸着させ共蒸着させた。その際、遮蔽版の配置条件と線状蒸着源の蒸着速度により発光層のブルードーパント濃度に傾斜構造を持たせた以外は実施例1と同じすることで試料を作製した。
実施例2は、実施例1に於いて、発光層の作製条件のみを変更した。
具体的には、図6に示す蒸着装置を用い、発光層用塗布液よりブルードーパント1-9を取り除いた塗布液を使用した。更に該ブルードーパント1-9を線状蒸着源より別途蒸着させ共蒸着させた。その際、遮蔽版の配置条件と線状蒸着源の蒸着速度により発光層のブルードーパント濃度に傾斜構造を持たせた以外は実施例1と同じすることで試料を作製した。
実施例1と同様に、発光効率、駆動電圧、直流駆動での発光寿命、調光時の色度変動、パルス駆動発光寿命及び目視での発光観察を行い評価した。その結果は、表1に示す。
(比較例1)
比較例1は、実施例1に於いて、発光層の作製条件のみを変更した。
具体的には、図8に示す蒸着装置を用い、発光層原料として、a-41、1-9、Ir-1、Ir-14を実施例1と同じ割合でブレンドし、1つの蒸着源より蒸着させた以外は実施例1と同じすることで試料を作製した。
比較例1は、実施例1に於いて、発光層の作製条件のみを変更した。
具体的には、図8に示す蒸着装置を用い、発光層原料として、a-41、1-9、Ir-1、Ir-14を実施例1と同じ割合でブレンドし、1つの蒸着源より蒸着させた以外は実施例1と同じすることで試料を作製した。
実施例1と同様に、発光効率、駆動電圧、直流駆動での発光寿命、調光時の色度変動、パルス駆動発光寿命及び目視での発光観察を行い評価した。その結果は、表1に示す。
(比較例2)
比較例2は、実施例1に於いて、発光層の作製条件のみを変更した。
具体的には、図8に示す蒸着装置において、蒸着源を4つに増やし、発光層原料a-41、1-9、Ir-1、Ir-14を4つの蒸着源に各々入れ、個別に蒸着源より蒸発させ共蒸着を行った以外は実施例1と同じすることで試料を作製した。
比較例2は、実施例1に於いて、発光層の作製条件のみを変更した。
具体的には、図8に示す蒸着装置において、蒸着源を4つに増やし、発光層原料a-41、1-9、Ir-1、Ir-14を4つの蒸着源に各々入れ、個別に蒸着源より蒸発させ共蒸着を行った以外は実施例1と同じすることで試料を作製した。
実施例1と同様に、発光効率、駆動電圧、直流駆動での発光寿命、調光時の色度変動、パルス駆動発光寿命及び目視での発光観察を行い評価した。その結果は、表1に示す。
(比較例3)
比較例3は、実施例1に於いて、発光層の作製条件のみを変更した。
具体的には、正孔注入層を作製したのと同様の塗布機を用いて、同じ配合比で発光層用塗布液を塗設した蒸着材料付き耐熱基材を作製した。
また、該耐熱基材を図9に示す蒸着機に設置し、同様の条件にて耐熱基材上の蒸着材料を正孔輸送層まで塗設されたフィルム上へ蒸着させた以外は実施例1と同じすることで試料を作製した。
比較例3は、実施例1に於いて、発光層の作製条件のみを変更した。
具体的には、正孔注入層を作製したのと同様の塗布機を用いて、同じ配合比で発光層用塗布液を塗設した蒸着材料付き耐熱基材を作製した。
また、該耐熱基材を図9に示す蒸着機に設置し、同様の条件にて耐熱基材上の蒸着材料を正孔輸送層まで塗設されたフィルム上へ蒸着させた以外は実施例1と同じすることで試料を作製した。
実施例1と同様に、発光効率、駆動電圧、直流駆動での発光寿命、調光時の色度変動、パルス駆動発光寿命及び目視での発光観察を行い評価した。その結果は、表1に示す。
なお、発光状況を目視観察した結果、実施例1において、欠陥等は全く無かった。
また、実施例2においては、欠陥等は全く無かった。
また、比較例1においては、大幅な性能劣化が確認された。
また、比較例2においては、性能劣化及び性能にバラツキが確認された。
また、比較例3においては、発光効率、駆動電圧、直流発光寿命、色度安定性、パルス発光寿命等は、殆ど実施例1と同じであったが、ムラ、筋等の欠陥が多く観察された。
また、実施例2においては、欠陥等は全く無かった。
また、比較例1においては、大幅な性能劣化が確認された。
また、比較例2においては、性能劣化及び性能にバラツキが確認された。
また、比較例3においては、発光効率、駆動電圧、直流発光寿命、色度安定性、パルス発光寿命等は、殆ど実施例1と同じであったが、ムラ、筋等の欠陥が多く観察された。
以上より、本発明の薄膜形成方法にて作製した有機EL素子は、充分な性能を有していることが分かった。
本発明は、有機EL素子の有機層などを形成する際の、有機化合物の蒸着などに用いることができる。
10、20 蒸着装置
1 真空容器
11 真空ポンプ
2 基板搬送手段
21 巻出部
22 巻取部
23 バックアップローラー(搬送ローラー)
24a、24b ガイドローラー
3 シャッター
4 膜厚モニター
4a モニター制御部
5 ドナーベルト供給手段(ベルト材供給手段)
51 コーター(塗布手段)
52 乾燥ローラー(ベルト材搬送手段、乾燥手段)
53 加熱ローラー(ベルト材搬送手段、加熱手段)
53a 制御部
54 挿通部
541、542 チャンバー
541a、542a バックアップローラー(第2ローラー)
543a~543c ガイドローラー(第1ローラー)
544 排気孔
545 噴出部
5431 両端部
5432 中央部
6 線状蒸着源
7 遮蔽板
7a 冷却手段
K 基板
M 蒸着膜
S ドナーベルト(ベルト材)
1 真空容器
11 真空ポンプ
2 基板搬送手段
21 巻出部
22 巻取部
23 バックアップローラー(搬送ローラー)
24a、24b ガイドローラー
3 シャッター
4 膜厚モニター
4a モニター制御部
5 ドナーベルト供給手段(ベルト材供給手段)
51 コーター(塗布手段)
52 乾燥ローラー(ベルト材搬送手段、乾燥手段)
53 加熱ローラー(ベルト材搬送手段、加熱手段)
53a 制御部
54 挿通部
541、542 チャンバー
541a、542a バックアップローラー(第2ローラー)
543a~543c ガイドローラー(第1ローラー)
544 排気孔
545 噴出部
5431 両端部
5432 中央部
6 線状蒸着源
7 遮蔽板
7a 冷却手段
K 基板
M 蒸着膜
S ドナーベルト(ベルト材)
Claims (9)
- 真空容器内で基板上に薄膜を蒸着形成する蒸着装置において、
前記真空容器の外部から前記真空容器の内部に成膜材料を塗布したベルト材を供給するベルト材供給手段を備え、
前記ベルト材供給手段は、
前記ベルト材を所定の搬送経路で搬送するベルト材搬送手段と、
前記真空容器の外部に配され、前記ベルト材に成膜材料を塗布する塗布手段と、
前記真空容器の外部に配され、前記塗布手段により前記ベルト材に塗布された成膜材料を乾燥させる乾燥手段と、
前記真空容器に形成され、前記乾燥手段により乾燥された成膜材料を有する前記ベルト材を、当該真空容器の内部に挿通させる挿通部と、
前記挿通部を介して前記真空容器の内部に挿通された前記ベルト材上の成膜材料を加熱して蒸発させる加熱手段と、
が備えられることを特徴とする蒸着装置。 - 前記挿通部は、前記搬送経路に沿って配置された複数のチャンバーを備え、
前記複数のチャンバーから真空排気されることで、前記真空容器の外部から内部にかけて段階的に真空度が高まることを特徴とする請求項1に記載の蒸着装置。 - 前記チャンバーは、前記ベルト材における成膜材料の塗布面に接触する第1ローラーと、前記塗布面の反対面に接触する第2ローラーと、を備え、
前記第1ローラーは、その両端部の径よりも中央部の径が細く形成されており、
前記第1ローラーの前記両端部には、前記ベルト材の前記塗布面の幅方向両端部が当接し、前記第1ローラーの前記中央部には、前記ベルト材の前記塗布面の成膜材料の塗布領域が対向することにより、
前記ベルト材の前記塗布領域は、前記挿通部を非接触な状態で搬送されることを特徴とする請求項2に記載の蒸着装置。 - 前記挿通部は、前記ベルト材の両面側に向けて所定の気体を噴出する噴出部を備え、
前記ベルト材は、前記噴出部から噴出された気体により、前記挿通部の壁面と非接触な状態で搬送されることを特徴とする請求項1に記載の蒸着装置。 - 前記基板は、長尺なフィルム材であって、当該基板における成膜面と反対の面を保持する搬送ローラーにより搬送され、
前記加熱手段は、加熱ローラーを備え、
前記搬送ローラーと前記加熱ローラーとは対向する位置に設置されることを特徴とする請求項1~4の何れか一項に記載の蒸着装置。 - 前記真空容器の内部において、前記基板の幅方向と平行に配置される線状蒸着源を備えることを特徴とする請求項1~5の何れか一項に記載の蒸着装置。
- 前記線状蒸着源より前記基板の搬送方向の上流側又は下流側に、前記線状蒸着源から放出される成膜材料を遮蔽する遮蔽板が備えられることを特徴とする請求項6に記載の蒸着装置。
- 前記遮蔽板を冷却する冷却手段を備えることを特徴とする請求項7に記載の蒸着装置。
- 前記請求項1~8の何れか一項に記載の蒸着装置を用いて基板上に薄膜を蒸着形成する薄膜形成方法において、
前記真空容器の外部において、ベルト材に成膜材料を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程により前記ベルト材に塗布された成膜材料を乾燥させる乾燥工程と、
前記乾燥工程により乾燥された成膜材料を有する前記ベルト材を、前記真空容器に形成された前記挿通部を介して、前記真空容器の内部に搬送する搬送工程と、
前記搬送工程により前記真空容器の内部に挿通された前記ベルト材上の成膜材料を加熱して蒸発させる加熱工程と、
を有することを特徴とする薄膜形成方法。
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JP2011051422 | 2011-03-09 |
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2012
- 2012-03-06 JP JP2013503551A patent/JPWO2012121237A1/ja active Pending
- 2012-03-06 WO PCT/JP2012/055640 patent/WO2012121237A1/ja active Application Filing
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