有機ＥＬ素子の製造方法及び製造装置
【課題】発光色の変動が抑制され、高品質な有機ＥＬ素子の製造方法及び製造装置を提供する。
【解決手段】電極層の形成された帯状の基材を供給し、該基材の非電極層側を回転駆動するキャンロール表面に当接させて該基材を移動させつつ、前記キャンロールと対向するように配された蒸着源のノズルから気化された有機層形成材料を吐出させて、前記基材の電極層側に有機層を形成する蒸着工程を含む有機ＥＬ素子の製造方法であって、前記基材の移動方向に対し前記ノズルよりも上流側において前記キャンロールに支持された前記基材までの第１の距離を測定可能な距離測定手段と、前記蒸着源のノズルと前記基材の表面との間の第２の距離を調整可能な位置調整手段と、を用い、前記距離測定手段による前記第１の距離の測定結果に基づいて、前記位置調整手段により前記第２の距離が一定となるように制御しつつ前記蒸着工程を行なうことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【解決手段】電極層の形成された帯状の基材を供給し、該基材の非電極層側を回転駆動するキャンロール表面に当接させて該基材を移動させつつ、前記キャンロールと対向するように配された蒸着源のノズルから気化された有機層形成材料を吐出させて、前記基材の電極層側に有機層を形成する蒸着工程を含む有機ＥＬ素子の製造方法であって、前記基材の移動方向に対し前記ノズルよりも上流側において前記キャンロールに支持された前記基材までの第１の距離を測定可能な距離測定手段と、前記蒸着源のノズルと前記基材の表面との間の第２の距離を調整可能な位置調整手段と、を用い、前記距離測定手段による前記第１の距離の測定結果に基づいて、前記位置調整手段により前記第２の距離が一定となるように制御しつつ前記蒸着工程を行なうことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材に形成された電極層上に有機層を有し、該有機層から光を放出する有機ＥＬ素子の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代の低消費電力の発光表示装置に用いられる素子として有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子が注目されている。有機ＥＬ素子は、基本的には、有機発光材料から成る発光層を含む少なくとも１層の有機層と一対の電極とを有している。かかる有機ＥＬ素子は、有機発光材料に由来して多彩な色の発光が得られ、また、自発光素子であるため、テレビジョン（ＴＶ）等のディスプレイ用途として注目されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、発光層を含む少なくとも１層の有機層が互いに反対電極を有する２つの電極層に挟持されて構成されており（サンドイッチ構造）、各有機層は、それぞれ数ｎｍ〜数十ｎｍの有機膜から構成されている。また、電極層で挟まれた有機層は、基材上に支持されるようになっており、基材上に陽極層（電極層）、有機層、陰極層の順に積層されることによって有機ＥＬ素子が形成されるようになっている。また、有機ＥＬ素子が複数の有機層を有する場合、基材上に陽極層を形成した後、陽極層上に各有機層を順次積層し、積層された有機層上に陰極層を形成することによって、有機ＥＬ素子が形成されるようになっている。
【０００４】
このような有機ＥＬ素子の製造方法において、基材に形成された陽極上に各有機層を成膜（形成）する方法としては、一般的に真空蒸着法や塗布法が知られているが、これらのうち、各有機層を形成するための材料（有機層形成材料）の純度を高めることができ、高寿命が得られ易いことから、真空蒸着法が主として用いられている。
【０００５】
上記した真空蒸着法では、蒸着装置の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を用いて蒸着を行うことで有機層が形成されるようになっており、各有機層に対応する蒸着源が設けられている。具体的には、蒸着源内に配置された加熱部で各有機層形成材料を加熱してこれを気化させ、気化された有機層形成材料（気化材料）を上記蒸着源に設けられたノズルから放射状に吐出して、基材に形成された陽極層上に付着させることにより、該陽極層上に有機層形成材料を蒸着する。
【０００６】
かかる真空蒸着法においては、いわゆるバッチプロセスやロールプロセスが採用されている。バッチプロセスとは、陽極層が形成された基材１枚ごとに陽極層上に有機層を蒸着するプロセスである。また、ロールプロセスとは、陽極層が形成されロール状に巻き取られた帯状の基材を連続的に（いわゆるロールトゥロールで）繰り出し、繰り出された基材を回転駆動するキャンロールの表面で支持してその回転と共に移動させつつ、陽極層上に連続的に各有機層を蒸着し、各有機層が蒸着された基材をロール状に巻き取るプロセスである。これらのうち、低コスト化を図る観点から、ロールプロセスを用いて有機ＥＬ素子を製造することが望ましい。
【０００７】
しかし、このように真空蒸着法においてロールプロセスを採用した場合には、発光色が所望の発光色から変動してしまい、低品質の有機ＥＬ素子が製造される場合がある。
【０００８】
特に、真空蒸着法では長寿命化の観点から発光層に取り込まれる水分量を少なくすべく、蒸着源と基材との間の距離を小さくする技術が提案されているが（特許文献１参照）、このような技術では、上記した発光色が所望の発光色から変動した低品質の有機ＥＬ素子が、より一層製造され易くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−２８７９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑み、発光色の変動が抑制された、高品質な有機ＥＬ素子を製造し得る有機ＥＬ素子の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明者が鋭意検討したところ、得られる有機ＥＬ素子の発光色の変動は、基材上に成膜（形成）される有機層の厚みの変動に起因して生じ、この厚みの変動は、蒸着時における蒸着源のノズルの開口縁と基材表面との距離（蒸着源−基材間距離、第２の距離）の変動によって生じることが判明した。
【００１２】
また、上記した通り、通常、有機ＥＬ素子における各有機層の厚みは数ｎｍ〜数十ｎｍ程度であり、わずかな厚みの変動が発光色に大きな影響を及ぼし得る。蒸着源−基材間距離は、キャンロールの偏心、膨張や表面状態等によって、蒸着源に対してキャンロールに支持された基材の表面の位置が変動し、蒸着源−基材間距離の変動は数十μｍ程度にまで及び得る。そして、例えば蒸着源−基材間距離が２ｍｍのとき、当該距離が２０μｍ（１％）変動すると有機層の厚みが２％変動する、というように、蒸着源−基材間距離の変動率に比較して、該変動によって引き起こされる有機層の厚みの変動率の方が遥かに大きくなることが判明した。
【００１３】
上記知見に鑑み、蒸着時において、基材の表面の位置変動が生じても、この位置変動を、蒸着工程よりも上流側で測定し、この測定結果に応じて、蒸着源−基材間距離が一定となるように蒸着源の位置を調整することによって、蒸着源−基材間距離を一定に維持することができ、これにより有機層の厚みの変動を抑制して、発光色の変動が抑制された有機ＥＬ素子を製造し得ることを見出し、本発明を完成した。
【００１４】
すなわち、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、
電極層の形成された帯状の基材を供給し、該基材の非電極層側を回転駆動するキャンロール表面に当接させて該基材を移動させつつ、前記キャンロールと対向するように配された蒸着源のノズルから気化された有機層形成材料を吐出させて、前記基材の電極層側に有機層を形成する蒸着工程を含む有機ＥＬ素子の製造方法であって、
前記基材の移動方向に対し前記ノズルよりも上流側において前記キャンロールに支持された前記基材までの第１の距離を測定可能な距離測定手段と、
前記蒸着源のノズルと前記基材の表面との間の第２の距離を調整可能な位置調整手段と、を用い、
前記距離測定手段による前記第１の距離の測定結果に基づいて、前記位置調整手段により前記第２の距離が一定となるように制御しつつ前記蒸着工程を行なうことを特徴とする。
【００１５】
ここで、距離測定手段による基材までの第１の距離の測定には、距離測定手段から基材までの距離を測定することの他、距離測定手段から電極層までの距離を測定することによって距離測定手段から基材までの距離を測定することも含まれる。これにより、キャンロールに支持されて移動する基材の表面が位置変動していても、ノズルの上流側で第１の距離を測定し、この測定結果に基づいて、蒸着源の位置を変化させ、第２の距離が一定となるように調整することができる。従って、基材の表面の位置変動に因らず、蒸着源−基材間距離を一定に維持しつつ、蒸着源によって基材に形成された第１の陽極層上に有機層を形成することができる。よって、蒸着源−基材間距離の変動に起因する有機層の厚みの変動を抑制することができるため、発光色の変動が抑制された、高品質な有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００１６】
また、本発明は、前記位置調整手段は、圧電アクチュエータの変形によって前記蒸着源の位置を可変可能であることが好ましい。これにより、距離測定手段の測定結果に基づいて、より精度良く、さらに遅滞なく蒸着源の位置を調整することができる。
【００１７】
また、本発明は、前記距離測定手段が、前記蒸着源に設けられたことが好ましい。これにより、距離測定手段を支持するための部材を別途設ける必要がないため、装置構成を簡略化すると共に、部材点数を削減することができる。
【００１８】
また、本発明は、前記ノズルと前記基材の表面との距離が１５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
これにより、有機層の厚みがより変動し易い場合においても、蒸着源−基材間距離を一定に維持しつつ蒸着工程を行うことができるため、より効果的である。
【００２０】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造装置は、
電極層の形成された帯状の基材を供給する基材供給手段と、供給された該基材の非電極層側で当接しつつ該基材の移動に伴って回転駆動するキャンロールと、該キャンロールと対向するように配され、ノズルから気化された有機層形成材料を吐出して、キャンロールに当接した前記基材の前記電極層側に有機層を形成する蒸着源とを備えてなる有機ＥＬ素子の製造装置であって、
前記基材の移動方向に対し前記ノズルよりも上流側において前記キャンロールに支持された前記基材までの第１の距離を測定可能な距離測定手段と、
前記蒸着源のノズルと前記基材の表面との間の第２の距離を調整可能な位置調整手段と、を備え、
前記距離測定手段による前記第１の距離の測定結果に基づいて、前記位置調整手段により前記第２の距離が一定となるように前記蒸着源の位置を調整しつつ前記蒸着工程を行いうるように構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
以上の通り、本発明によれば、発光色の変動が抑制され、高品質な有機ＥＬ素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造装置を模式的に示す概略側面断面図
【図２】真空チャンバー内における蒸着源及びキャンロールの周辺の構成を模式的に示す概略側面図
【図３】蒸着源が基材に近づくように移動した状態を模式的に示す概略側面図
【図４】蒸着源が基材から離れるように移動した状態を模式的に示す概略側面図
【図５】有機ＥＬ素子の層構成を模式的に示す概略側面断面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法及び製造装置について図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
まず、本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造装置及び製造方法について説明する。
【００２５】
図１は、本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造装置を模式的に示す概略側面断面図であり、図２は、真空チャンバー内における蒸着源及びキャンロールの周辺の構成を模式的に示す概略側面図であり、図３は、蒸着源が基材に近づくように移動した状態を模式的に示す概略側面図であり、図４は、蒸着源が基材から離れるように移動した状態を模式的に示す概略側面図であり、図５は、有機ＥＬ素子用の層構成を模式的に示す概略側面断面図である。
【００２６】
図１に示すように、有機ＥＬ素子の製造装置１は、真空チャンバー３を有する蒸着装置であり、真空チャンバー３内には、大まかには、基材供給手段たる基材供給装置５と、キャンロール７と、蒸着源９と、基材回収装置６とが配置されている。真空チャンバー３は、不図示の真空発生装置により、その内部が減圧状態にされ、内部に真空領域を形成することができるようになっている。
【００２７】
前記基材供給装置５としては、ロール状に巻き取られた帯状の基材２１を繰り出す供給ローラ５が備えられている。前記基材回収装置６としては、繰り出された基材２１を巻き取る巻取ローラ６が備えられている。即ち、供給ローラ５から繰り出した基材２１はキャンロール７に供給された後、巻取ローラ６によって巻き取られる、所謂ロールトゥロール方式となっている。
【００２８】
キャンロール７は、ステンレスから形成されており、回転駆動するようになっている。かかるキャンロール７は、供給ローラ５から繰り出され（供給され）、巻取ローラ６に巻き取られる基材２１が所定の張力で巻き架けられるような位置に配置されており、キャンロール７の周面（表面）で基材２１の非電極層側（具体的には、陽極層の設けられた側と反対の側）を支持するようになっている。また、キャンロール７が回転（図１の反時計回りに回転）することにより、巻き掛けられた（支持された）基材２１をキャンロール７と共に回転方向に移動させることができるようになっている。
【００２９】
かかるキャンロール７は、内部に冷却機構等の温度調整機構を有していることが好ましく、これにより、後述する基材２１上での有機層の成膜中において、基材２１の温度を安定させることができる。キャンロール７の外径は、例えば、３００〜２０００ｍｍに設定することができる。
【００３０】
そして、キャンロール７が回転すると、その回転に応じて供給ローラ５から基材２１が順次繰り出され、繰り出された基材２１がキャンロール７の周面に当接して支持されつつその回転方向に移動すると共に、キャンロール７から離れた基材２１が巻取ローラ６によって巻き取られるようになっている。
【００３１】
基材２１の形成材料としては、キャンローラ７に巻き架けられても損傷しないような可撓性を有する材料が用いられ、このような材料として、例えば、金属材料、非金属無機材料や樹脂材料を挙げることができる。
【００３２】
上記金属材料としては、例えば、ステンレス、鉄−ニッケル合金等の合金、銅、ニッケル、鉄、アルミニウム、チタン等を挙げることができる。また、上記した鉄−ニッケル合金としては、例えば３６アロイや４２アロイ等を挙げることができる。これらのうち、ロールプロセスに適用し易いという観点から、上記金属材料は、ステンレス、銅、アルミニウムまたはチタンであることが好ましい。また、かかる金属材料から形成された基材の厚みは、取り扱い性や基材の巻き取り性の観点から、５〜２００μｍであることが好ましい。
【００３３】
上記非金属無機材料としては、例えば、ガラスを挙げることができる。この場合、非金属無機材料から形成された基材として、フレキシブル性を持たせた薄膜ガラスを用いることができる。また、かかる非金属材料から形成された基材の厚みは、十分な機械的強度および適度な可塑性の観点から、５〜５００μｍであることが好ましい。
【００３４】
上記樹脂材料としては、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂などの合成樹脂を挙げることができ、かかる合成樹脂として、例えば、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、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）共重合体樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等を挙げることができる。また、かかる樹脂材料から形成された基材として、例えば、上記合成樹脂のフィルムを用いることができる。また、かかる樹脂材料から形成された基材の厚みは、十分な機械的強度および適度な可塑性の観点から、５〜５００μｍであることが好ましい。
【００３５】
基材２１として具体的には、スパッタリングによって予め陽極層２３（図４参照）を形成したものを用いることができる。
陽極層２３を形成するための材料としては、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、インジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）等の各種透明導電材料や、金、銀、白金などの金属や合金材料を用いることができる。
【００３６】
蒸着源９は、発光層２５ａを含む少なくとも１層の有機層（図５参照）における各有機層に対応して設けられている。蒸着源９は、キャンロール７の周面における基材２１の支持領域と対向する位置に配置されており、基材２１に有機層を形成するための材料（有機層形成材料２２）を蒸着させることにより、基材２１上に形成された陽極層２３上に有機層（図５参照）を順次形成するようになっている。かかる蒸着源９は、加熱等により気化された有機層形成材料２２を基材２１に向けて吐出可能なノズルを有していれば、その構成は特に限定されるものではない。
【００３７】
前記蒸着源９は、有機層形成材料２２を収容することができるようになっており、ノズル９ａと、加熱部（不図示）とを有している。ノズル９ａは、キャンロール７において基材２１の支持領域と対向するように配置されている。上記加熱部は、有機層形成材料２２を加熱して気化させるようになっており、気化された有機層形成材料２２は、ノズル９ａから外部に吐出されているようになっている。
【００３８】
そして、蒸着源９内で有機層形成材料２２が加熱されると、該有機層形成材料２２が気化され、気化された有機形成材料２２が、ノズル９ａから基材２１に向かって吐出されて、基材２１上に蒸着されるようになっている。このように気化された有機層形成材料２２が基材２１に蒸着されることにより、基材２１上に形成された陽極層２３上に有機層が形成されるようになっている。
【００３９】
有機層としては、少なくとも発光層２５ａを有していれば特に限定されるものではなく、例えば図５（ａ）に示すように、陽極層２３上に発光層２５ａのみ一層の有機層を形成することもできる。また、必要に応じて、例えば図５（ｂ）に示すように、正孔注入層（有機層）２５ｂ、発光層２５ａ及び電子注入層（有機層）２５ｃをこの順に積層して、有機層を３層積層することもできる。その他、必要に応じて、上記図５（ｂ）に示す発光層２５ａと正孔注入層２５ｂの間に正孔輸送層（有機層）２５ｄ（図５（ｃ）参照）を挟むことによって、または、発光層２５ａと電子注入層２５ｃとの間に電子輸送層（有機層）２５ｅ（図５（ｃ）参照）を挟むことによって、有機層を４層積層することもできる。
【００４０】
さらに、図５（ｃ）に示すように、正孔注入層２５ｂと発光層２５ａとの間に正孔輸送層２５ｄ、発光層２５ａと電子注入層２５ｃとの間に電子輸送層２５ｅを挟むことによって、有機層を５層積層することもできる。また、各有機層の厚みは、通常、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度になるように設計されるが、かかる厚みは、有機層形成材料２２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。
【００４１】
発光層２５ａを形成するための材料としては、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）等を用いることができる。
【００４２】
正孔注入層２５ｂを形成するための材料としては、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）等を用いることができる。
【００４３】
正孔輸送層２５ｃを形成するための材料としては、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）等を用いることができる。
【００４４】
電子注入層２５ｄを形成するための材料としては、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（Ｌｉ2Ｏ）等を用いることができる。
【００４５】
上記電子輸送層２５ｅを形成するための材料としては、例えば、トリス（８−ハイドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）、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］）ベンゼン等を用いることができる。
【００４６】
また、蒸着源９は、上記したような基材２１の陽極層２３上に形成される有機層の積層構成や積層数量に応じて１つ以上配置されることができる。例えば、図５（ｂ）に示すように有機層を３層積層する場合には、図１に示すように、各有機層に応じて蒸着源９を３つ配置することができる。このように複数の蒸着源９が設けられた場合、キャンロール７の回転方向に対し最も上流側に配置された蒸着源９によって陽極層２３上に１層目の有機層が蒸着された後、下流側の蒸着源９によって１層目の有機層上に順次２層目の有機層が蒸着されて、積層されるようになっている。
【００４７】
ここで、基材２１上に成膜される各有機層の厚みのバラツキ（変動）が大きくなると、有機ＥＬ素子の発光色が変化する不具合が発生する。また、各有機層の厚みの変動は、蒸着源９のノズル９ａ（より詳細にはノズル９ａの開口縁）と基材２１表面との距離（蒸着源−基材間距離Ｌ）が変動することによって生じ、この蒸着源−基材間距離Ｌは、蒸着源９に対して基材表面の位置（表面位置）が変動し、蒸着源９のノズル９ａとキャンロール７表面との距離が変動することによって生じる。
【００４８】
さらに、上記表面位置の変動は、キャンロール７の組み立て精度や加工精度、キャンロール７の偏心、蒸着中の熱によるキャンロール７を構成する材料の膨張や、キャンロール７表面の凹凸状態等によって生じ、その変動が数十μｍ程度に達することは十分に考えられる。
【００４９】
そして、各有機層の厚みが、通常、数ｎｍ〜数十ｎｍであることから、上記表面位置の変動は、各有機層の厚みの変動に大きな影響を及ぼす。例えば蒸着源−基材間距離Ｌを２ｍｍに設定した場合、その距離が２０μｍ（１％）変動するとき、各有機層の厚みは２％程度変動する、すなわち、上記距離の変動率の２倍程度の変動率で各有機層の厚みが変動し得る。
【００５０】
このように、有機層の厚みのわずかな変化が発光色に大きな影響を及ぼし、上記距離Ｌのわずかな変化が厚みに大きな影響を及ぼす。そこで、基材２１の上記表面位置の変動があっても、この変動に応じて蒸着源９の位置を調整することによって蒸着源−基材間距離Ｌを一定に維持し、基材２１上の陽極層２３に形成される有機層の厚みの変動を抑制することとした。なお、蒸着源−基材間距離Ｌは、キャンロール７とノズル９ａとを最短距離で結ぶ仮想線上におけるノズル９ａと基材２１の表面との間の距離をいう。
【００５１】
本実施形態では、図２に示すように、蒸着源９におけるキャンロール７の回転方向上流側（図の右側）端部に、距離測定部材（距離測定手段）１１が設けられている。
【００５２】
また、蒸着源９におけるキャンロール７と反対側（図の上側）の端部には、位置調整部材（位置調整手段）１３が設けられており、該位置調整部材１３における蒸着源９と反対側（図の上側）の端部は、固定部材１５を介して真空チャンバー３の内壁３ａ（固定用部）に固定されている。すなわち、蒸着源９は、位置調整部材１３を介して真空チャンバー３の内壁３ａに固定されている。
【００５３】
また、距離測定部材１１及び位置調整部材１３は、例えば中央演算装置（ＣＰＵ）等の制御部（図示せず）と電気的に接続されている。
【００５４】
距離測定部材１１は、後述する位置調整部材１３による蒸着源９の移動量を決定するために、当該距離測定部材１１から基材２１までの距離Ｍを測定するためのものである。例えば距離測定部材１１によって距離Ｍが測定される場合には、測定結果が上記制御部に送信され、該制御部が基準距離Ｍｓからの距離変化ｄＭが算出されるように構成される。なお、距離Ｍを測定する場合としては、距離測定部材１１から基材２１までの距離Ｍを測定することや、距離測定部材１１から陽極層２３までの距離を測定することにより距離Ｍを求めることも含まれる。
【００５５】
また、距離測定部材１１が距離Ｍを測定する場合としては、距離測定部材１１によって距離変化ｄＭを測定し、距離変化ｄＭを上記制御部に送信し、基準距離Ｍｓと距離変化ｄＭとの和として距離Ｍを測定する方法が挙げられる。この場合、上記制御部において距離変化ｄＭを算出することが不要となる。
【００５６】
また、距離測定部材１１は、基材２１に対して接触することなく距離Ｍを測定可能な非接触式であることが好ましい。これにより、距離測定部材１１が基材２１と接触して基材２１の表面位置に無用の変動が生じることを、防止することができる。
【００５７】
上記したような距離変化ｄＭを測定可能であり、且つ非接触式であるような距離測定部材１１として、例えば、変位センサを挙げることができる。かかる変位センサは、レーザー光を投光する投光素子と、該投光素子から対象物に投光されたレーザー光の反射光を受光する受光素子とを有し、対象物の高さの変化を受光素子における反射光の受光位置の変化（すなわち対象物との距離変化）として検知するようになっている。そして、該変位センサによれば、所定の基準距離Ｍｓからの変化量を距離変化ｄＭとして測定することができる。
【００５８】
かかる距離測定部材１１は、キャンロール７に支持された（キャンロール７と当接している）基材２１において、ノズル９ａよりも上流側に配置されている。これにより、距離測定部材１１は、上記回転方向に対し蒸着源９のノズル９ａと対向する領域（蒸着領域）よりも上流側で距離Ｍを測定することができるようになっている。
【００５９】
かかる距離測定部材１１の配置は、キャンロール７の回転方向に対しノズル９ａよりも上流側であり、基材２１からの距離Ｍを測定可能であれば、特に限定されるものではない。但し、ノズル９ａに近づきすぎると、気化された有機層形成材料２２の影響を受けて測定精度が低下するおそれがあり、離れ過ぎると、基材２１において距離測定部材１１によって測定された領域（測定領域）が上記蒸着領域に到達するまでの間に距離Ｍの無用の変動が生じ、距離測定部材１１の測定結果を、後述する蒸着源−基材間距離Ｌの距離変化ｄＬに精度良く反映させることが困難となるおそれがある。
【００６０】
従って、距離測定部材１１の配置は、例えばかかる観点を考慮して設定することができ、好ましくは、前記仮想線と基材表面との交点から基材上流側に向かって前記距離Ｌの１００％〜２０００％の場所における前記距離Ｍを測定するように配置することができる。また、例えば、かかる観点を考慮しつつ、距離測定部材１１を蒸着源９におけるキャンロール７の上流側端部に配置することができる。これにより、距離測定部材１１を支持するための部材を別途設ける必要がないため、装置構成を簡略化すると共に、部材点数を削減することができる。
【００６１】
位置調整部材１３は、蒸着源９の基材２１に対する位置を可変するものである。また、また、位置調整部材１３は、上記した距離変化ｄＭに応じた上記制御部からの電気信号に基づいて蒸着源９の位置を可変するようになっており、かかる位置の可変により、蒸着源９が基材２１に対して接近及び離間する方向に移動するようになっている。
【００６２】
そして、この蒸着源９の移動に伴って、基材２１に対してノズル９ａが移動することにより、蒸着源−基材間距離Ｌを調整することができる。かかる位置調整部材１３は、蒸着源９を基材２１に対して接近及び離間させるように変形可能であれば、特に限定されず、例えば、位置調節部材１３として電動アクチュエータ、油圧アクチュエータや圧電アクチュエータ等が挙げられる。
【００６３】
これらのうち、位置調整部材１３は、圧電アクチュエータであることが好ましい。かかる圧電アクチュエータは、セラミックス等の圧電素子から形成されており、電圧が印加されると、印加電圧に応じてその厚みが変化するようになっている。そして、かかる圧電アクチュエータの変形により、蒸着源９の位置を可変することができる。このように、位置調整部材１３として圧電アクチュエータを用いることにより、より精度良く蒸着源９の位置を調整することができる。
【００６４】
ここでは、位置調整部材１３は、棒状の固定部材１５を介して真空チャンバー３ａの内壁３ａに固定されている。これにより、蒸着源９は、位置調整部材１３を介して内壁３ａに固定されている。固定部材１５は、真空チャンバー３内の熱による膨張等を起こさないようなステンレス等の金属製であることが好ましく、これにより、距離測定部材１１の測定精度や、位置調整部材１３の位置調整精度を高めることができる。
【００６５】
次に、距離測定部材１１として上記した変位センサを用い、位置調整部材１３として厚みＮを有する圧電アクチュエータを用いたときの蒸着源９の位置調整について説明する。
【００６６】
蒸着源−基材間距離Ｌは、予め所定の基準距離Ｌｓに設定されており、これに応じて、上記した距離測定部材１１の基準距離Ｍｓが設定されている。また、上記制御部には、距離測定部材１１によって測定された距離変化ｄＭと、基材２１における上記測定領域が上記蒸着領域に到達したときの蒸着源−基材間距離Ｌの距離変化ｄＬと、を関連付けたパラメータが格納されている。
【００６７】
距離測定部材１１で測定された距離変化ｄＭは上記制御部に送信され、上記制御部は、距離測定部材１１から距離変化ｄＭを受信すると、上記パラメータに基づいて、距離変化ｄＭに対応する距離変化ｄＬを算出する。そして、基材２１における測定領域が蒸着領域に到達するタイミングで、この距離変化ｄＬに相当する分だけ、印加電圧を調整することにより該圧電アクチュエータの厚みＮを変化させて位置調整部材１３によって蒸着源９を移動させる。これにより、距離変化ｄＬが相殺されるように蒸着源９の位置が調整される。
【００６８】
例えば、基材２１の表面が蒸着源９から離れ、距離測定部材１１により増加量としての距離変化ｄＭが測定された場合には、図３に示すように、かかる増加量に対応する距離変化ｄＬに相当する分だけ圧電アクチュエータの厚みＮを増加させる（Ｎ＋ｄＬ）。これにより、蒸着源−基材間距離Ｌが距離Ｌｓに調整される。
【００６９】
一方、例えば、基材２１の表面が蒸着源９に近づき、距離測定部材１１により減少量としての距離変化ｄＭが測定された場合には、図４に示すように、かかる減少量に対応する距離変化ｄＬに相当する分だけ圧電アクチュエータの厚みＮを減少させる（Ｎ−ｄＬ）。これにより、蒸着源−基材間距離Ｌが距離Ｌｓに調整される。なお、上記した圧電アクチュエータの厚みを増減させるタイミングは予め設定され、データとして上記制御部に格納されており、そのタイミングは、上記制御部によって制御されるようになっている。
【００７０】
このように、距離測定部材１１の測定結果に基づいて、位置調整部材１３により蒸着源−基材間距離Ｌが基準距離Ｌｓで一定となるように蒸着源９の位置を調整することができる。これにより、有機層の蒸着時、蒸着源−基材間距離Ｌを基準距離Ｌｓで一定に維持することができるため、該蒸着源−基材間距離Ｌの変動に起因する有機層の厚みの変動を抑制することができる。従って、有機ＥＬ素子２０の発光色の変動を抑制することができる。
【００７１】
また、蒸着源−基材間距離Ｌが小さいほど、かかる距離Ｌの変動が有機層の厚みの変動に大きな影響を及ぼし易い。かかる観点を考慮すれば、蒸着源−基材間距離Ｌは、１５ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましい。当該距離Ｌを１５ｍｍ以下とすることにより、有機層の厚みがより変動し易い場合においても、蒸着源９のノズル９ａとキャンロール７の表面との距離Ｌを一定に維持しつつ蒸着工程を行うことができるため、より効果的である。
【００７２】
上記したように基材２１上に形成された陽極層２３上に有機層を蒸着した後、有機層の最上面に陰極層２７を不図示のスパッタ装置等の真空成膜装置を用いて形成することによって、図５に示すように、基材２１上に、陽極層２３、有機層及び陰極層２７がこの順に積層された有機ＥＬ素子２０が形成（製造）されるようになっている。陰極層２７としては、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、ＩＴＯ、アルカリ金属、または、アルカリ土類金属を含む合金等を用いることができる。
【００７３】
なお、真空チャンバー３内のキャンロール７における基材２１の支持領域と対向する位置において、キャンロール７の回転方向に対し有機層を形成するための蒸着源９の上流側に、陽極層２３を形成するための真空成膜装置、下流側に陰極層を形成するための真空成膜装置を配置し、キャンロール７に支持されつつ移動する基材２１に陽極層２３を成膜した後、有機層を蒸着し、さらに陰極層２７を成膜することもできる。
【００７４】
また、その他、陽極層２３及び陰極層２７の材料として、蒸着源によって蒸着可能な材料を用いた場合には、真空チャンバー３内に陽極層２３及び陰極層２７用の蒸着源９を配置し、基材２１上に、陽極層２３、有機層、陰極層２７をこの順に連続して蒸着することによって、有機ＥＬ素子２０を形成することもできる。
【００７５】
次に、上記製造装置を用いた第１実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法について説明する。
【００７６】
本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、電極層の形成された帯状の基材を供給し、該基材の非電極層側を回転駆動するキャンロール表面に当接させて該基材を移動させつつ、前記キャンロールと対向するように配された蒸着源のノズルから気化された有機層形成材料を吐出させて、前記基材の電極層側に有機層を形成する蒸着工程を含む有機ＥＬ素子の製造方法であって、前記基材の移動方向に対し前記ノズルよりも上流側において前記キャンロールに支持された前記基材までの第１の距離を測定可能な距離測定手段と、前記蒸着源のノズルと前記基材の表面との間の第２の距離を調整可能な位置調整手段と、を用い、前記距離測定手段による前記第１の距離の測定結果に基づいて、前記位置調整手段により前記第２の距離が一定となるように制御しつつ前記蒸着工程を行なうことを特徴とする。
【００７７】
本実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法では、先ず、減圧雰囲気下、スパッタリング等によって一面側に予め陽極層２３が形成され、ロール状に巻き取られた基材２１を基材供給装置５から繰り出す。
【００７８】
次いで、繰り出された基材２１を、陽極層２３が形成された側と反対の側をキャンロール７の表面に当接させて移動させつつ、キャンロール７と対向して配置された蒸着源９によって発光層２５ａ（図５参照）を含む有機層形成材料２２を気化させ、気化された有機層形成材料２２をノズル９ａから吐出してキャンロール７に支持された基材２１上の陽極層２３上に蒸着させる。
【００７９】
この蒸着工程において、基材２１の移動方向に対しノズル９ａよりも上流側においてキャンロール７に支持された基材２１の表面との間の距離Ｌ（第１の距離）を測定可能な距離測定部材１１（距離測定手段）と、蒸着源９の基材２１に対する位置を可変させてノズル９ａと基材２１の表面との間の距離Ｌ（第２の距離）を調整可能な位置調整手段１１と、を用い、距離測定部材１１による距離Ｍ（第１の距離）の測定結果に基づいて位置調整部材１３により距離Ｌが基準距離Ｌｓで一定となるように蒸着源９の位置を調整しつつ蒸着を行う。
【００８０】
より具体的には、キャンロール７の回転方向に対し蒸着源９のノズル９ａよりも上流側において蒸着源９に設けられた距離測定部材１１により、該距離測定部材１１による測定位置（レーザー光の投光位置）で基材２１表面までの距離変化ｄＭを測定し、この測定結果に基づいて、基材２１の上記測定領域が上記蒸着領域に到達するタイミングで、距離変化ｄＭに相当する蒸着源−基材間距離Ｌの距離変化ｄＬ分だけ、位置調整部材１３によって蒸着源９の位置を調整する。位置調整部材１３として、上記のように圧電アクチュエータを用いた場合には、印加電圧を調整して該圧電アクチュエータの厚みＮを増減させる。これにより、蒸着源−基材間距離Ｌを基準距離Ｌｓで一定とすることができる。
【００８１】
また、陽極層２３上に有機層を複数形成する場合には、基材２１における上記測定領域が各蒸着源９の蒸着領域に到達するタイミングで、それぞれ上記と同様にして蒸着源９の位置を調整する。
【００８２】
このように、蒸着源−基材間距離Ｌを一定にしつつ基材２１に形成された陽極層２３上に有機層を形成した後、有機層が蒸着された基材２１を巻取ローラ６によって巻き取る。さらに、巻き取られた基材２１上に形成された有機層上に、不図示のスパッタ装置によって陰極層２７を形成することにより、基材２１に、陽極層２３、有機層及び陰極層２７がこの順に積層された有機ＥＬ素子２０を形成することができる。
【００８３】
上記した通り、本実施形態に係る製造方法では、陽極層２３（電極層）の形成された帯状の基材２１を供給し、該基材２１の非陽極層２３側を回転駆動するキャンロール７表面に当接させて該基材２１を移動させつつ、キャンロール７と対向するように配された蒸着源９のノズル９ａから気化された有機層形成材料２２を吐出させて、基材２１の陽極層２３側に有機層を形成する蒸着工程を含み、基材２１の移動方向に対しノズル９ａよりも上流側においてキャンロール７に支持された基材２１までの距離Ｍ（第１の距離）を測定可能な距離測定部材１１（距離測定手段）と、蒸着源９の基材２１に対する位置を可変させてノズル９ａと基材２１の表面との間の距離Ｌ（第２の距離）を調整可能な位置調整部材１３（位置調整手段）と、を用い、距離測定部材１１による距離Ｍの測定結果に基づいて、位置調整部材１３により距離Ｌが一定となるように制御しつつ蒸着工程を行なうこととする。
【００８４】
これにより、キャンロール７に支持されて移動する基材２１の表面が位置変動していても、ノズル９ａの上流側で距離測定部材１１によって距離Ｍ（または距離変化ｄＭ）を測定し、この測定結果に基づいて、基材２１における上記測定領域が上記蒸着領域に到達するタイミングで位置調整部材１３によって蒸着源９の位置を変化させて、蒸着源−基材間距離Ｌが一定となるように調整することができる。従って蒸着源−基材間距離Ｌを一定に維持しつつ蒸着を行うことができる。よって、有機層の厚みの変動を抑制することができるため、発光色の変動が抑制された、高品質な有機ＥＬ素子を得ることができる。また、低品質の有機ＥＬ素子の製造を防止することができるため、歩留まりを向上させることができ、コストを低減させることができる。
【００８５】
なお、有機層の厚みの変動を減らすほど有機ＥＬ素子の発光色の変動を抑制することができ、該厚みの変動を例えば±２％以内とすることによって、上記発光色の変動をより確実に抑制して、より高品質な有機ＥＬ素子を製造することができる。
【００８６】
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法及び製造装置は、上記の通りであるが、本発明は上記各実施形態に限定されず本発明の意図する範囲内において適宜設計変更可能である。例えば、上記実施形態では、蒸着源９に距離測定部材１１を設けたが、その他、真空チャンバー３内においてキャンロール７の回転方向に対し蒸着領域よりも上流側に固定用部材を別途設け、該固定用部材に距離測定部材１１を設け、該距離測定部材１１を用いることもできる。
【００８７】
また、上記実施形態では、固定部材１５を介して位置調整部材１３を真空チャンバー３の内壁３ａに固定したが、その他、位置調整部材１３を内壁３ａに直接固定すること等もできる。また、上記実施形態では、蒸着源９内にて有機層形成材料２２を気化させたが、別途の装置で気化された有機層形成材料２２を蒸着源９内に導入し、該蒸着源９のノズルから吐出することもできる。
【００８８】
また、上記実施形態では、基材供給装置５を真空チャンバー３内に配置したが、基材２１をキャンロール７へと繰り出すことが可能であれば、キャンロール７への供給方法は特に限定されるものではない。また、上記実施形態では、蒸着工程が終了した基材２１を巻き取ったが、かかる基材２１を巻き取ることなく、裁断等の工程に供することもできる。
【実施例】
【００８９】
次に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００９０】
上記した第１実施形態に係る製造装置１において蒸着源９を１つ配置し、発光層２５ａを形成するための材料としてトリス（８−ハイドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）、基材２１として全長１００ｍのＰＥＴを用い、この基材２１上に、予め陽極層２３としてＩＺＯ層を形成させた後、ＩＺＯ層が形成された基材２１を巻き取った。
【００９１】
また、位置調整部材１３として圧電アクチェータ（日本セラテック社製、金属密封型積層圧電アクチュエータＰＦＴ）、距離測定部材１１として、変位センサ（パナソニック電工社製、レーザー変位センサＨＬ−Ｇ１）を用いた。そして、第１実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法により、蒸着源９の位置を調整しつつ蒸着源９でＡｌｑ３を気化させ、気化されたＡｌｑ３を基材２１上に形成されたＩＺＯ層上に蒸着することによって、発光層２５ａを連続して成膜（形成）した。
【００９２】
形成された発光層２５ａの厚みについて、ＵＬＶＡＣ社製の触針式表面形状測定器Ｄｅｋｔａｋを用いて、基材２１の幅方向中央において、長手方向に１ｍおきに測定し、厚み精度＝（厚みの最大値−最小値）／２／（平均厚み）×１００（％）によって、長手方向の厚み精度を算出した。その結果、長手方向の厚み精度は、±２％であった。
【００９３】
（比較例）
蒸着源９を、位置調整部材１３を介在させることなく固定部材１５に直接固定し、また、距離測定部材１１を設けず、蒸着源９の配置を固定したこと以外は実施例と同様にして、ＰＥＴから成る基材２１上に形成されたＩＺＯ層上にＡｌｑ３を蒸着して発光層２５ａを成膜し、長手方向の厚み精度を算出した。その結果、長手方向の厚み精度は、±１０％であった。
【００９４】
上記の結果、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法及び製造装置により、基材２１上の陽極層２３上に形成される有機層の厚みの変動を抑制でき、有機ＥＬ素子の発光色の変動を抑制できることがわかった。
【符号の説明】
【００９５】
１：有機ＥＬ素子の製造装置、３：真空チャンバー、３ａ：内壁、５：基材供給装置（基材供給手段）、７：キャンロール、９：蒸着源、９ａ：ノズル、１１：距離調整部材（距離測定手段）、１３：位置調整部材（位置調整手段）、２１：基材、２３：陽極層（電極層）、２５ａ：発光層（有機層）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材に形成された電極層上に有機層を有し、該有機層から光を放出する有機ＥＬ素子の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代の低消費電力の発光表示装置に用いられる素子として有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子が注目されている。有機ＥＬ素子は、基本的には、有機発光材料から成る発光層を含む少なくとも１層の有機層と一対の電極とを有している。かかる有機ＥＬ素子は、有機発光材料に由来して多彩な色の発光が得られ、また、自発光素子であるため、テレビジョン（ＴＶ）等のディスプレイ用途として注目されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、発光層を含む少なくとも１層の有機層が互いに反対電極を有する２つの電極層に挟持されて構成されており（サンドイッチ構造）、各有機層は、それぞれ数ｎｍ〜数十ｎｍの有機膜から構成されている。また、電極層で挟まれた有機層は、基材上に支持されるようになっており、基材上に陽極層（電極層）、有機層、陰極層の順に積層されることによって有機ＥＬ素子が形成されるようになっている。また、有機ＥＬ素子が複数の有機層を有する場合、基材上に陽極層を形成した後、陽極層上に各有機層を順次積層し、積層された有機層上に陰極層を形成することによって、有機ＥＬ素子が形成されるようになっている。
【０００４】
このような有機ＥＬ素子の製造方法において、基材に形成された陽極上に各有機層を成膜（形成）する方法としては、一般的に真空蒸着法や塗布法が知られているが、これらのうち、各有機層を形成するための材料（有機層形成材料）の純度を高めることができ、高寿命が得られ易いことから、真空蒸着法が主として用いられている。
【０００５】
上記した真空蒸着法では、蒸着装置の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を用いて蒸着を行うことで有機層が形成されるようになっており、各有機層に対応する蒸着源が設けられている。具体的には、蒸着源内に配置された加熱部で各有機層形成材料を加熱してこれを気化させ、気化された有機層形成材料（気化材料）を上記蒸着源に設けられたノズルから放射状に吐出して、基材に形成された陽極層上に付着させることにより、該陽極層上に有機層形成材料を蒸着する。
【０００６】
かかる真空蒸着法においては、いわゆるバッチプロセスやロールプロセスが採用されている。バッチプロセスとは、陽極層が形成された基材１枚ごとに陽極層上に有機層を蒸着するプロセスである。また、ロールプロセスとは、陽極層が形成されロール状に巻き取られた帯状の基材を連続的に（いわゆるロールトゥロールで）繰り出し、繰り出された基材を回転駆動するキャンロールの表面で支持してその回転と共に移動させつつ、陽極層上に連続的に各有機層を蒸着し、各有機層が蒸着された基材をロール状に巻き取るプロセスである。これらのうち、低コスト化を図る観点から、ロールプロセスを用いて有機ＥＬ素子を製造することが望ましい。
【０００７】
しかし、このように真空蒸着法においてロールプロセスを採用した場合には、発光色が所望の発光色から変動してしまい、低品質の有機ＥＬ素子が製造される場合がある。
【０００８】
特に、真空蒸着法では長寿命化の観点から発光層に取り込まれる水分量を少なくすべく、蒸着源と基材との間の距離を小さくする技術が提案されているが（特許文献１参照）、このような技術では、上記した発光色が所望の発光色から変動した低品質の有機ＥＬ素子が、より一層製造され易くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−２８７９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑み、発光色の変動が抑制された、高品質な有機ＥＬ素子を製造し得る有機ＥＬ素子の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明者が鋭意検討したところ、得られる有機ＥＬ素子の発光色の変動は、基材上に成膜（形成）される有機層の厚みの変動に起因して生じ、この厚みの変動は、蒸着時における蒸着源のノズルの開口縁と基材表面との距離（蒸着源−基材間距離、第２の距離）の変動によって生じることが判明した。
【００１２】
また、上記した通り、通常、有機ＥＬ素子における各有機層の厚みは数ｎｍ〜数十ｎｍ程度であり、わずかな厚みの変動が発光色に大きな影響を及ぼし得る。蒸着源−基材間距離は、キャンロールの偏心、膨張や表面状態等によって、蒸着源に対してキャンロールに支持された基材の表面の位置が変動し、蒸着源−基材間距離の変動は数十μｍ程度にまで及び得る。そして、例えば蒸着源−基材間距離が２ｍｍのとき、当該距離が２０μｍ（１％）変動すると有機層の厚みが２％変動する、というように、蒸着源−基材間距離の変動率に比較して、該変動によって引き起こされる有機層の厚みの変動率の方が遥かに大きくなることが判明した。
【００１３】
上記知見に鑑み、蒸着時において、基材の表面の位置変動が生じても、この位置変動を、蒸着工程よりも上流側で測定し、この測定結果に応じて、蒸着源−基材間距離が一定となるように蒸着源の位置を調整することによって、蒸着源−基材間距離を一定に維持することができ、これにより有機層の厚みの変動を抑制して、発光色の変動が抑制された有機ＥＬ素子を製造し得ることを見出し、本発明を完成した。
【００１４】
すなわち、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、
電極層の形成された帯状の基材を供給し、該基材の非電極層側を回転駆動するキャンロール表面に当接させて該基材を移動させつつ、前記キャンロールと対向するように配された蒸着源のノズルから気化された有機層形成材料を吐出させて、前記基材の電極層側に有機層を形成する蒸着工程を含む有機ＥＬ素子の製造方法であって、
前記基材の移動方向に対し前記ノズルよりも上流側において前記キャンロールに支持された前記基材までの第１の距離を測定可能な距離測定手段と、
前記蒸着源のノズルと前記基材の表面との間の第２の距離を調整可能な位置調整手段と、を用い、
前記距離測定手段による前記第１の距離の測定結果に基づいて、前記位置調整手段により前記第２の距離が一定となるように制御しつつ前記蒸着工程を行なうことを特徴とする。
【００１５】
ここで、距離測定手段による基材までの第１の距離の測定には、距離測定手段から基材までの距離を測定することの他、距離測定手段から電極層までの距離を測定することによって距離測定手段から基材までの距離を測定することも含まれる。これにより、キャンロールに支持されて移動する基材の表面が位置変動していても、ノズルの上流側で第１の距離を測定し、この測定結果に基づいて、蒸着源の位置を変化させ、第２の距離が一定となるように調整することができる。従って、基材の表面の位置変動に因らず、蒸着源−基材間距離を一定に維持しつつ、蒸着源によって基材に形成された第１の陽極層上に有機層を形成することができる。よって、蒸着源−基材間距離の変動に起因する有機層の厚みの変動を抑制することができるため、発光色の変動が抑制された、高品質な有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００１６】
また、本発明は、前記位置調整手段は、圧電アクチュエータの変形によって前記蒸着源の位置を可変可能であることが好ましい。これにより、距離測定手段の測定結果に基づいて、より精度良く、さらに遅滞なく蒸着源の位置を調整することができる。
【００１７】
また、本発明は、前記距離測定手段が、前記蒸着源に設けられたことが好ましい。これにより、距離測定手段を支持するための部材を別途設ける必要がないため、装置構成を簡略化すると共に、部材点数を削減することができる。
【００１８】
また、本発明は、前記ノズルと前記基材の表面との距離が１５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
これにより、有機層の厚みがより変動し易い場合においても、蒸着源−基材間距離を一定に維持しつつ蒸着工程を行うことができるため、より効果的である。
【００２０】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造装置は、
電極層の形成された帯状の基材を供給する基材供給手段と、供給された該基材の非電極層側で当接しつつ該基材の移動に伴って回転駆動するキャンロールと、該キャンロールと対向するように配され、ノズルから気化された有機層形成材料を吐出して、キャンロールに当接した前記基材の前記電極層側に有機層を形成する蒸着源とを備えてなる有機ＥＬ素子の製造装置であって、
前記基材の移動方向に対し前記ノズルよりも上流側において前記キャンロールに支持された前記基材までの第１の距離を測定可能な距離測定手段と、
前記蒸着源のノズルと前記基材の表面との間の第２の距離を調整可能な位置調整手段と、を備え、
前記距離測定手段による前記第１の距離の測定結果に基づいて、前記位置調整手段により前記第２の距離が一定となるように前記蒸着源の位置を調整しつつ前記蒸着工程を行いうるように構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
以上の通り、本発明によれば、発光色の変動が抑制され、高品質な有機ＥＬ素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造装置を模式的に示す概略側面断面図
【図２】真空チャンバー内における蒸着源及びキャンロールの周辺の構成を模式的に示す概略側面図
【図３】蒸着源が基材に近づくように移動した状態を模式的に示す概略側面図
【図４】蒸着源が基材から離れるように移動した状態を模式的に示す概略側面図
【図５】有機ＥＬ素子の層構成を模式的に示す概略側面断面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法及び製造装置について図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
まず、本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造装置及び製造方法について説明する。
【００２５】
図１は、本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造装置を模式的に示す概略側面断面図であり、図２は、真空チャンバー内における蒸着源及びキャンロールの周辺の構成を模式的に示す概略側面図であり、図３は、蒸着源が基材に近づくように移動した状態を模式的に示す概略側面図であり、図４は、蒸着源が基材から離れるように移動した状態を模式的に示す概略側面図であり、図５は、有機ＥＬ素子用の層構成を模式的に示す概略側面断面図である。
【００２６】
図１に示すように、有機ＥＬ素子の製造装置１は、真空チャンバー３を有する蒸着装置であり、真空チャンバー３内には、大まかには、基材供給手段たる基材供給装置５と、キャンロール７と、蒸着源９と、基材回収装置６とが配置されている。真空チャンバー３は、不図示の真空発生装置により、その内部が減圧状態にされ、内部に真空領域を形成することができるようになっている。
【００２７】
前記基材供給装置５としては、ロール状に巻き取られた帯状の基材２１を繰り出す供給ローラ５が備えられている。前記基材回収装置６としては、繰り出された基材２１を巻き取る巻取ローラ６が備えられている。即ち、供給ローラ５から繰り出した基材２１はキャンロール７に供給された後、巻取ローラ６によって巻き取られる、所謂ロールトゥロール方式となっている。
【００２８】
キャンロール７は、ステンレスから形成されており、回転駆動するようになっている。かかるキャンロール７は、供給ローラ５から繰り出され（供給され）、巻取ローラ６に巻き取られる基材２１が所定の張力で巻き架けられるような位置に配置されており、キャンロール７の周面（表面）で基材２１の非電極層側（具体的には、陽極層の設けられた側と反対の側）を支持するようになっている。また、キャンロール７が回転（図１の反時計回りに回転）することにより、巻き掛けられた（支持された）基材２１をキャンロール７と共に回転方向に移動させることができるようになっている。
【００２９】
かかるキャンロール７は、内部に冷却機構等の温度調整機構を有していることが好ましく、これにより、後述する基材２１上での有機層の成膜中において、基材２１の温度を安定させることができる。キャンロール７の外径は、例えば、３００〜２０００ｍｍに設定することができる。
【００３０】
そして、キャンロール７が回転すると、その回転に応じて供給ローラ５から基材２１が順次繰り出され、繰り出された基材２１がキャンロール７の周面に当接して支持されつつその回転方向に移動すると共に、キャンロール７から離れた基材２１が巻取ローラ６によって巻き取られるようになっている。
【００３１】
基材２１の形成材料としては、キャンローラ７に巻き架けられても損傷しないような可撓性を有する材料が用いられ、このような材料として、例えば、金属材料、非金属無機材料や樹脂材料を挙げることができる。
【００３２】
上記金属材料としては、例えば、ステンレス、鉄−ニッケル合金等の合金、銅、ニッケル、鉄、アルミニウム、チタン等を挙げることができる。また、上記した鉄−ニッケル合金としては、例えば３６アロイや４２アロイ等を挙げることができる。これらのうち、ロールプロセスに適用し易いという観点から、上記金属材料は、ステンレス、銅、アルミニウムまたはチタンであることが好ましい。また、かかる金属材料から形成された基材の厚みは、取り扱い性や基材の巻き取り性の観点から、５〜２００μｍであることが好ましい。
【００３３】
上記非金属無機材料としては、例えば、ガラスを挙げることができる。この場合、非金属無機材料から形成された基材として、フレキシブル性を持たせた薄膜ガラスを用いることができる。また、かかる非金属材料から形成された基材の厚みは、十分な機械的強度および適度な可塑性の観点から、５〜５００μｍであることが好ましい。
【００３４】
上記樹脂材料としては、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂などの合成樹脂を挙げることができ、かかる合成樹脂として、例えば、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、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）共重合体樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等を挙げることができる。また、かかる樹脂材料から形成された基材として、例えば、上記合成樹脂のフィルムを用いることができる。また、かかる樹脂材料から形成された基材の厚みは、十分な機械的強度および適度な可塑性の観点から、５〜５００μｍであることが好ましい。
【００３５】
基材２１として具体的には、スパッタリングによって予め陽極層２３（図４参照）を形成したものを用いることができる。
陽極層２３を形成するための材料としては、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、インジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）等の各種透明導電材料や、金、銀、白金などの金属や合金材料を用いることができる。
【００３６】
蒸着源９は、発光層２５ａを含む少なくとも１層の有機層（図５参照）における各有機層に対応して設けられている。蒸着源９は、キャンロール７の周面における基材２１の支持領域と対向する位置に配置されており、基材２１に有機層を形成するための材料（有機層形成材料２２）を蒸着させることにより、基材２１上に形成された陽極層２３上に有機層（図５参照）を順次形成するようになっている。かかる蒸着源９は、加熱等により気化された有機層形成材料２２を基材２１に向けて吐出可能なノズルを有していれば、その構成は特に限定されるものではない。
【００３７】
前記蒸着源９は、有機層形成材料２２を収容することができるようになっており、ノズル９ａと、加熱部（不図示）とを有している。ノズル９ａは、キャンロール７において基材２１の支持領域と対向するように配置されている。上記加熱部は、有機層形成材料２２を加熱して気化させるようになっており、気化された有機層形成材料２２は、ノズル９ａから外部に吐出されているようになっている。
【００３８】
そして、蒸着源９内で有機層形成材料２２が加熱されると、該有機層形成材料２２が気化され、気化された有機形成材料２２が、ノズル９ａから基材２１に向かって吐出されて、基材２１上に蒸着されるようになっている。このように気化された有機層形成材料２２が基材２１に蒸着されることにより、基材２１上に形成された陽極層２３上に有機層が形成されるようになっている。
【００３９】
有機層としては、少なくとも発光層２５ａを有していれば特に限定されるものではなく、例えば図５（ａ）に示すように、陽極層２３上に発光層２５ａのみ一層の有機層を形成することもできる。また、必要に応じて、例えば図５（ｂ）に示すように、正孔注入層（有機層）２５ｂ、発光層２５ａ及び電子注入層（有機層）２５ｃをこの順に積層して、有機層を３層積層することもできる。その他、必要に応じて、上記図５（ｂ）に示す発光層２５ａと正孔注入層２５ｂの間に正孔輸送層（有機層）２５ｄ（図５（ｃ）参照）を挟むことによって、または、発光層２５ａと電子注入層２５ｃとの間に電子輸送層（有機層）２５ｅ（図５（ｃ）参照）を挟むことによって、有機層を４層積層することもできる。
【００４０】
さらに、図５（ｃ）に示すように、正孔注入層２５ｂと発光層２５ａとの間に正孔輸送層２５ｄ、発光層２５ａと電子注入層２５ｃとの間に電子輸送層２５ｅを挟むことによって、有機層を５層積層することもできる。また、各有機層の厚みは、通常、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度になるように設計されるが、かかる厚みは、有機層形成材料２２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。
【００４１】
発光層２５ａを形成するための材料としては、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）等を用いることができる。
【００４２】
正孔注入層２５ｂを形成するための材料としては、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）等を用いることができる。
【００４３】
正孔輸送層２５ｃを形成するための材料としては、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）等を用いることができる。
【００４４】
電子注入層２５ｄを形成するための材料としては、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（Ｌｉ2Ｏ）等を用いることができる。
【００４５】
上記電子輸送層２５ｅを形成するための材料としては、例えば、トリス（８−ハイドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）、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］）ベンゼン等を用いることができる。
【００４６】
また、蒸着源９は、上記したような基材２１の陽極層２３上に形成される有機層の積層構成や積層数量に応じて１つ以上配置されることができる。例えば、図５（ｂ）に示すように有機層を３層積層する場合には、図１に示すように、各有機層に応じて蒸着源９を３つ配置することができる。このように複数の蒸着源９が設けられた場合、キャンロール７の回転方向に対し最も上流側に配置された蒸着源９によって陽極層２３上に１層目の有機層が蒸着された後、下流側の蒸着源９によって１層目の有機層上に順次２層目の有機層が蒸着されて、積層されるようになっている。
【００４７】
ここで、基材２１上に成膜される各有機層の厚みのバラツキ（変動）が大きくなると、有機ＥＬ素子の発光色が変化する不具合が発生する。また、各有機層の厚みの変動は、蒸着源９のノズル９ａ（より詳細にはノズル９ａの開口縁）と基材２１表面との距離（蒸着源−基材間距離Ｌ）が変動することによって生じ、この蒸着源−基材間距離Ｌは、蒸着源９に対して基材表面の位置（表面位置）が変動し、蒸着源９のノズル９ａとキャンロール７表面との距離が変動することによって生じる。
【００４８】
さらに、上記表面位置の変動は、キャンロール７の組み立て精度や加工精度、キャンロール７の偏心、蒸着中の熱によるキャンロール７を構成する材料の膨張や、キャンロール７表面の凹凸状態等によって生じ、その変動が数十μｍ程度に達することは十分に考えられる。
【００４９】
そして、各有機層の厚みが、通常、数ｎｍ〜数十ｎｍであることから、上記表面位置の変動は、各有機層の厚みの変動に大きな影響を及ぼす。例えば蒸着源−基材間距離Ｌを２ｍｍに設定した場合、その距離が２０μｍ（１％）変動するとき、各有機層の厚みは２％程度変動する、すなわち、上記距離の変動率の２倍程度の変動率で各有機層の厚みが変動し得る。
【００５０】
このように、有機層の厚みのわずかな変化が発光色に大きな影響を及ぼし、上記距離Ｌのわずかな変化が厚みに大きな影響を及ぼす。そこで、基材２１の上記表面位置の変動があっても、この変動に応じて蒸着源９の位置を調整することによって蒸着源−基材間距離Ｌを一定に維持し、基材２１上の陽極層２３に形成される有機層の厚みの変動を抑制することとした。なお、蒸着源−基材間距離Ｌは、キャンロール７とノズル９ａとを最短距離で結ぶ仮想線上におけるノズル９ａと基材２１の表面との間の距離をいう。
【００５１】
本実施形態では、図２に示すように、蒸着源９におけるキャンロール７の回転方向上流側（図の右側）端部に、距離測定部材（距離測定手段）１１が設けられている。
【００５２】
また、蒸着源９におけるキャンロール７と反対側（図の上側）の端部には、位置調整部材（位置調整手段）１３が設けられており、該位置調整部材１３における蒸着源９と反対側（図の上側）の端部は、固定部材１５を介して真空チャンバー３の内壁３ａ（固定用部）に固定されている。すなわち、蒸着源９は、位置調整部材１３を介して真空チャンバー３の内壁３ａに固定されている。
【００５３】
また、距離測定部材１１及び位置調整部材１３は、例えば中央演算装置（ＣＰＵ）等の制御部（図示せず）と電気的に接続されている。
【００５４】
距離測定部材１１は、後述する位置調整部材１３による蒸着源９の移動量を決定するために、当該距離測定部材１１から基材２１までの距離Ｍを測定するためのものである。例えば距離測定部材１１によって距離Ｍが測定される場合には、測定結果が上記制御部に送信され、該制御部が基準距離Ｍｓからの距離変化ｄＭが算出されるように構成される。なお、距離Ｍを測定する場合としては、距離測定部材１１から基材２１までの距離Ｍを測定することや、距離測定部材１１から陽極層２３までの距離を測定することにより距離Ｍを求めることも含まれる。
【００５５】
また、距離測定部材１１が距離Ｍを測定する場合としては、距離測定部材１１によって距離変化ｄＭを測定し、距離変化ｄＭを上記制御部に送信し、基準距離Ｍｓと距離変化ｄＭとの和として距離Ｍを測定する方法が挙げられる。この場合、上記制御部において距離変化ｄＭを算出することが不要となる。
【００５６】
また、距離測定部材１１は、基材２１に対して接触することなく距離Ｍを測定可能な非接触式であることが好ましい。これにより、距離測定部材１１が基材２１と接触して基材２１の表面位置に無用の変動が生じることを、防止することができる。
【００５７】
上記したような距離変化ｄＭを測定可能であり、且つ非接触式であるような距離測定部材１１として、例えば、変位センサを挙げることができる。かかる変位センサは、レーザー光を投光する投光素子と、該投光素子から対象物に投光されたレーザー光の反射光を受光する受光素子とを有し、対象物の高さの変化を受光素子における反射光の受光位置の変化（すなわち対象物との距離変化）として検知するようになっている。そして、該変位センサによれば、所定の基準距離Ｍｓからの変化量を距離変化ｄＭとして測定することができる。
【００５８】
かかる距離測定部材１１は、キャンロール７に支持された（キャンロール７と当接している）基材２１において、ノズル９ａよりも上流側に配置されている。これにより、距離測定部材１１は、上記回転方向に対し蒸着源９のノズル９ａと対向する領域（蒸着領域）よりも上流側で距離Ｍを測定することができるようになっている。
【００５９】
かかる距離測定部材１１の配置は、キャンロール７の回転方向に対しノズル９ａよりも上流側であり、基材２１からの距離Ｍを測定可能であれば、特に限定されるものではない。但し、ノズル９ａに近づきすぎると、気化された有機層形成材料２２の影響を受けて測定精度が低下するおそれがあり、離れ過ぎると、基材２１において距離測定部材１１によって測定された領域（測定領域）が上記蒸着領域に到達するまでの間に距離Ｍの無用の変動が生じ、距離測定部材１１の測定結果を、後述する蒸着源−基材間距離Ｌの距離変化ｄＬに精度良く反映させることが困難となるおそれがある。
【００６０】
従って、距離測定部材１１の配置は、例えばかかる観点を考慮して設定することができ、好ましくは、前記仮想線と基材表面との交点から基材上流側に向かって前記距離Ｌの１００％〜２０００％の場所における前記距離Ｍを測定するように配置することができる。また、例えば、かかる観点を考慮しつつ、距離測定部材１１を蒸着源９におけるキャンロール７の上流側端部に配置することができる。これにより、距離測定部材１１を支持するための部材を別途設ける必要がないため、装置構成を簡略化すると共に、部材点数を削減することができる。
【００６１】
位置調整部材１３は、蒸着源９の基材２１に対する位置を可変するものである。また、また、位置調整部材１３は、上記した距離変化ｄＭに応じた上記制御部からの電気信号に基づいて蒸着源９の位置を可変するようになっており、かかる位置の可変により、蒸着源９が基材２１に対して接近及び離間する方向に移動するようになっている。
【００６２】
そして、この蒸着源９の移動に伴って、基材２１に対してノズル９ａが移動することにより、蒸着源−基材間距離Ｌを調整することができる。かかる位置調整部材１３は、蒸着源９を基材２１に対して接近及び離間させるように変形可能であれば、特に限定されず、例えば、位置調節部材１３として電動アクチュエータ、油圧アクチュエータや圧電アクチュエータ等が挙げられる。
【００６３】
これらのうち、位置調整部材１３は、圧電アクチュエータであることが好ましい。かかる圧電アクチュエータは、セラミックス等の圧電素子から形成されており、電圧が印加されると、印加電圧に応じてその厚みが変化するようになっている。そして、かかる圧電アクチュエータの変形により、蒸着源９の位置を可変することができる。このように、位置調整部材１３として圧電アクチュエータを用いることにより、より精度良く蒸着源９の位置を調整することができる。
【００６４】
ここでは、位置調整部材１３は、棒状の固定部材１５を介して真空チャンバー３ａの内壁３ａに固定されている。これにより、蒸着源９は、位置調整部材１３を介して内壁３ａに固定されている。固定部材１５は、真空チャンバー３内の熱による膨張等を起こさないようなステンレス等の金属製であることが好ましく、これにより、距離測定部材１１の測定精度や、位置調整部材１３の位置調整精度を高めることができる。
【００６５】
次に、距離測定部材１１として上記した変位センサを用い、位置調整部材１３として厚みＮを有する圧電アクチュエータを用いたときの蒸着源９の位置調整について説明する。
【００６６】
蒸着源−基材間距離Ｌは、予め所定の基準距離Ｌｓに設定されており、これに応じて、上記した距離測定部材１１の基準距離Ｍｓが設定されている。また、上記制御部には、距離測定部材１１によって測定された距離変化ｄＭと、基材２１における上記測定領域が上記蒸着領域に到達したときの蒸着源−基材間距離Ｌの距離変化ｄＬと、を関連付けたパラメータが格納されている。
【００６７】
距離測定部材１１で測定された距離変化ｄＭは上記制御部に送信され、上記制御部は、距離測定部材１１から距離変化ｄＭを受信すると、上記パラメータに基づいて、距離変化ｄＭに対応する距離変化ｄＬを算出する。そして、基材２１における測定領域が蒸着領域に到達するタイミングで、この距離変化ｄＬに相当する分だけ、印加電圧を調整することにより該圧電アクチュエータの厚みＮを変化させて位置調整部材１３によって蒸着源９を移動させる。これにより、距離変化ｄＬが相殺されるように蒸着源９の位置が調整される。
【００６８】
例えば、基材２１の表面が蒸着源９から離れ、距離測定部材１１により増加量としての距離変化ｄＭが測定された場合には、図３に示すように、かかる増加量に対応する距離変化ｄＬに相当する分だけ圧電アクチュエータの厚みＮを増加させる（Ｎ＋ｄＬ）。これにより、蒸着源−基材間距離Ｌが距離Ｌｓに調整される。
【００６９】
一方、例えば、基材２１の表面が蒸着源９に近づき、距離測定部材１１により減少量としての距離変化ｄＭが測定された場合には、図４に示すように、かかる減少量に対応する距離変化ｄＬに相当する分だけ圧電アクチュエータの厚みＮを減少させる（Ｎ−ｄＬ）。これにより、蒸着源−基材間距離Ｌが距離Ｌｓに調整される。なお、上記した圧電アクチュエータの厚みを増減させるタイミングは予め設定され、データとして上記制御部に格納されており、そのタイミングは、上記制御部によって制御されるようになっている。
【００７０】
このように、距離測定部材１１の測定結果に基づいて、位置調整部材１３により蒸着源−基材間距離Ｌが基準距離Ｌｓで一定となるように蒸着源９の位置を調整することができる。これにより、有機層の蒸着時、蒸着源−基材間距離Ｌを基準距離Ｌｓで一定に維持することができるため、該蒸着源−基材間距離Ｌの変動に起因する有機層の厚みの変動を抑制することができる。従って、有機ＥＬ素子２０の発光色の変動を抑制することができる。
【００７１】
また、蒸着源−基材間距離Ｌが小さいほど、かかる距離Ｌの変動が有機層の厚みの変動に大きな影響を及ぼし易い。かかる観点を考慮すれば、蒸着源−基材間距離Ｌは、１５ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましい。当該距離Ｌを１５ｍｍ以下とすることにより、有機層の厚みがより変動し易い場合においても、蒸着源９のノズル９ａとキャンロール７の表面との距離Ｌを一定に維持しつつ蒸着工程を行うことができるため、より効果的である。
【００７２】
上記したように基材２１上に形成された陽極層２３上に有機層を蒸着した後、有機層の最上面に陰極層２７を不図示のスパッタ装置等の真空成膜装置を用いて形成することによって、図５に示すように、基材２１上に、陽極層２３、有機層及び陰極層２７がこの順に積層された有機ＥＬ素子２０が形成（製造）されるようになっている。陰極層２７としては、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、ＩＴＯ、アルカリ金属、または、アルカリ土類金属を含む合金等を用いることができる。
【００７３】
なお、真空チャンバー３内のキャンロール７における基材２１の支持領域と対向する位置において、キャンロール７の回転方向に対し有機層を形成するための蒸着源９の上流側に、陽極層２３を形成するための真空成膜装置、下流側に陰極層を形成するための真空成膜装置を配置し、キャンロール７に支持されつつ移動する基材２１に陽極層２３を成膜した後、有機層を蒸着し、さらに陰極層２７を成膜することもできる。
【００７４】
また、その他、陽極層２３及び陰極層２７の材料として、蒸着源によって蒸着可能な材料を用いた場合には、真空チャンバー３内に陽極層２３及び陰極層２７用の蒸着源９を配置し、基材２１上に、陽極層２３、有機層、陰極層２７をこの順に連続して蒸着することによって、有機ＥＬ素子２０を形成することもできる。
【００７５】
次に、上記製造装置を用いた第１実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法について説明する。
【００７６】
本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、電極層の形成された帯状の基材を供給し、該基材の非電極層側を回転駆動するキャンロール表面に当接させて該基材を移動させつつ、前記キャンロールと対向するように配された蒸着源のノズルから気化された有機層形成材料を吐出させて、前記基材の電極層側に有機層を形成する蒸着工程を含む有機ＥＬ素子の製造方法であって、前記基材の移動方向に対し前記ノズルよりも上流側において前記キャンロールに支持された前記基材までの第１の距離を測定可能な距離測定手段と、前記蒸着源のノズルと前記基材の表面との間の第２の距離を調整可能な位置調整手段と、を用い、前記距離測定手段による前記第１の距離の測定結果に基づいて、前記位置調整手段により前記第２の距離が一定となるように制御しつつ前記蒸着工程を行なうことを特徴とする。
【００７７】
本実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法では、先ず、減圧雰囲気下、スパッタリング等によって一面側に予め陽極層２３が形成され、ロール状に巻き取られた基材２１を基材供給装置５から繰り出す。
【００７８】
次いで、繰り出された基材２１を、陽極層２３が形成された側と反対の側をキャンロール７の表面に当接させて移動させつつ、キャンロール７と対向して配置された蒸着源９によって発光層２５ａ（図５参照）を含む有機層形成材料２２を気化させ、気化された有機層形成材料２２をノズル９ａから吐出してキャンロール７に支持された基材２１上の陽極層２３上に蒸着させる。
【００７９】
この蒸着工程において、基材２１の移動方向に対しノズル９ａよりも上流側においてキャンロール７に支持された基材２１の表面との間の距離Ｌ（第１の距離）を測定可能な距離測定部材１１（距離測定手段）と、蒸着源９の基材２１に対する位置を可変させてノズル９ａと基材２１の表面との間の距離Ｌ（第２の距離）を調整可能な位置調整手段１１と、を用い、距離測定部材１１による距離Ｍ（第１の距離）の測定結果に基づいて位置調整部材１３により距離Ｌが基準距離Ｌｓで一定となるように蒸着源９の位置を調整しつつ蒸着を行う。
【００８０】
より具体的には、キャンロール７の回転方向に対し蒸着源９のノズル９ａよりも上流側において蒸着源９に設けられた距離測定部材１１により、該距離測定部材１１による測定位置（レーザー光の投光位置）で基材２１表面までの距離変化ｄＭを測定し、この測定結果に基づいて、基材２１の上記測定領域が上記蒸着領域に到達するタイミングで、距離変化ｄＭに相当する蒸着源−基材間距離Ｌの距離変化ｄＬ分だけ、位置調整部材１３によって蒸着源９の位置を調整する。位置調整部材１３として、上記のように圧電アクチュエータを用いた場合には、印加電圧を調整して該圧電アクチュエータの厚みＮを増減させる。これにより、蒸着源−基材間距離Ｌを基準距離Ｌｓで一定とすることができる。
【００８１】
また、陽極層２３上に有機層を複数形成する場合には、基材２１における上記測定領域が各蒸着源９の蒸着領域に到達するタイミングで、それぞれ上記と同様にして蒸着源９の位置を調整する。
【００８２】
このように、蒸着源−基材間距離Ｌを一定にしつつ基材２１に形成された陽極層２３上に有機層を形成した後、有機層が蒸着された基材２１を巻取ローラ６によって巻き取る。さらに、巻き取られた基材２１上に形成された有機層上に、不図示のスパッタ装置によって陰極層２７を形成することにより、基材２１に、陽極層２３、有機層及び陰極層２７がこの順に積層された有機ＥＬ素子２０を形成することができる。
【００８３】
上記した通り、本実施形態に係る製造方法では、陽極層２３（電極層）の形成された帯状の基材２１を供給し、該基材２１の非陽極層２３側を回転駆動するキャンロール７表面に当接させて該基材２１を移動させつつ、キャンロール７と対向するように配された蒸着源９のノズル９ａから気化された有機層形成材料２２を吐出させて、基材２１の陽極層２３側に有機層を形成する蒸着工程を含み、基材２１の移動方向に対しノズル９ａよりも上流側においてキャンロール７に支持された基材２１までの距離Ｍ（第１の距離）を測定可能な距離測定部材１１（距離測定手段）と、蒸着源９の基材２１に対する位置を可変させてノズル９ａと基材２１の表面との間の距離Ｌ（第２の距離）を調整可能な位置調整部材１３（位置調整手段）と、を用い、距離測定部材１１による距離Ｍの測定結果に基づいて、位置調整部材１３により距離Ｌが一定となるように制御しつつ蒸着工程を行なうこととする。
【００８４】
これにより、キャンロール７に支持されて移動する基材２１の表面が位置変動していても、ノズル９ａの上流側で距離測定部材１１によって距離Ｍ（または距離変化ｄＭ）を測定し、この測定結果に基づいて、基材２１における上記測定領域が上記蒸着領域に到達するタイミングで位置調整部材１３によって蒸着源９の位置を変化させて、蒸着源−基材間距離Ｌが一定となるように調整することができる。従って蒸着源−基材間距離Ｌを一定に維持しつつ蒸着を行うことができる。よって、有機層の厚みの変動を抑制することができるため、発光色の変動が抑制された、高品質な有機ＥＬ素子を得ることができる。また、低品質の有機ＥＬ素子の製造を防止することができるため、歩留まりを向上させることができ、コストを低減させることができる。
【００８５】
なお、有機層の厚みの変動を減らすほど有機ＥＬ素子の発光色の変動を抑制することができ、該厚みの変動を例えば±２％以内とすることによって、上記発光色の変動をより確実に抑制して、より高品質な有機ＥＬ素子を製造することができる。
【００８６】
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法及び製造装置は、上記の通りであるが、本発明は上記各実施形態に限定されず本発明の意図する範囲内において適宜設計変更可能である。例えば、上記実施形態では、蒸着源９に距離測定部材１１を設けたが、その他、真空チャンバー３内においてキャンロール７の回転方向に対し蒸着領域よりも上流側に固定用部材を別途設け、該固定用部材に距離測定部材１１を設け、該距離測定部材１１を用いることもできる。
【００８７】
また、上記実施形態では、固定部材１５を介して位置調整部材１３を真空チャンバー３の内壁３ａに固定したが、その他、位置調整部材１３を内壁３ａに直接固定すること等もできる。また、上記実施形態では、蒸着源９内にて有機層形成材料２２を気化させたが、別途の装置で気化された有機層形成材料２２を蒸着源９内に導入し、該蒸着源９のノズルから吐出することもできる。
【００８８】
また、上記実施形態では、基材供給装置５を真空チャンバー３内に配置したが、基材２１をキャンロール７へと繰り出すことが可能であれば、キャンロール７への供給方法は特に限定されるものではない。また、上記実施形態では、蒸着工程が終了した基材２１を巻き取ったが、かかる基材２１を巻き取ることなく、裁断等の工程に供することもできる。
【実施例】
【００８９】
次に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００９０】
上記した第１実施形態に係る製造装置１において蒸着源９を１つ配置し、発光層２５ａを形成するための材料としてトリス（８−ハイドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）、基材２１として全長１００ｍのＰＥＴを用い、この基材２１上に、予め陽極層２３としてＩＺＯ層を形成させた後、ＩＺＯ層が形成された基材２１を巻き取った。
【００９１】
また、位置調整部材１３として圧電アクチェータ（日本セラテック社製、金属密封型積層圧電アクチュエータＰＦＴ）、距離測定部材１１として、変位センサ（パナソニック電工社製、レーザー変位センサＨＬ−Ｇ１）を用いた。そして、第１実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法により、蒸着源９の位置を調整しつつ蒸着源９でＡｌｑ３を気化させ、気化されたＡｌｑ３を基材２１上に形成されたＩＺＯ層上に蒸着することによって、発光層２５ａを連続して成膜（形成）した。
【００９２】
形成された発光層２５ａの厚みについて、ＵＬＶＡＣ社製の触針式表面形状測定器Ｄｅｋｔａｋを用いて、基材２１の幅方向中央において、長手方向に１ｍおきに測定し、厚み精度＝（厚みの最大値−最小値）／２／（平均厚み）×１００（％）によって、長手方向の厚み精度を算出した。その結果、長手方向の厚み精度は、±２％であった。
【００９３】
（比較例）
蒸着源９を、位置調整部材１３を介在させることなく固定部材１５に直接固定し、また、距離測定部材１１を設けず、蒸着源９の配置を固定したこと以外は実施例と同様にして、ＰＥＴから成る基材２１上に形成されたＩＺＯ層上にＡｌｑ３を蒸着して発光層２５ａを成膜し、長手方向の厚み精度を算出した。その結果、長手方向の厚み精度は、±１０％であった。
【００９４】
上記の結果、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法及び製造装置により、基材２１上の陽極層２３上に形成される有機層の厚みの変動を抑制でき、有機ＥＬ素子の発光色の変動を抑制できることがわかった。
【符号の説明】
【００９５】
１：有機ＥＬ素子の製造装置、３：真空チャンバー、３ａ：内壁、５：基材供給装置（基材供給手段）、７：キャンロール、９：蒸着源、９ａ：ノズル、１１：距離調整部材（距離測定手段）、１３：位置調整部材（位置調整手段）、２１：基材、２３：陽極層（電極層）、２５ａ：発光層（有機層）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極層の形成された帯状の基材を供給し、該基材の非電極層側を回転駆動するキャンロール表面に当接させて該基材を移動させつつ、前記キャンロールと対向するように配された蒸着源のノズルから気化された有機層形成材料を吐出させて、前記基材の電極層側に有機層を形成する蒸着工程を含む有機ＥＬ素子の製造方法であって、
前記基材の移動方向に対し前記ノズルよりも上流側において前記キャンロールに支持された前記基材までの第１の距離を測定可能な距離測定手段と、
前記蒸着源のノズルと前記基材の表面との間の第２の距離を調整可能な位置調整手段と、を用い、
前記距離測定手段による前記第１の距離の測定結果に基づいて、前記位置調整手段により前記第２の距離が一定となるように制御しつつ前記蒸着工程を行なうことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項２】
前記位置調整手段は、圧電アクチュエータの変形によって前記蒸着源の位置を可変可能であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項３】
前記距離測定手段が、前記蒸着源に設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項４】
前記ノズルと前記基材の表面との距離が１５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項５】
電極層の形成された帯状の基材を供給する基材供給手段と、供給された該基材の非電極層側に当接しつつ該基材の移動に伴って回転駆動するキャンロールと、該キャンロールと対向するように配され、ノズルから気化された有機層形成材料を吐出して、キャンロールに当接した前記基材の前記電極層側に有機層を形成する蒸着源とを備えてなる有機ＥＬ素子の製造装置であって、
前記基材の移動方向に対し前記ノズルよりも上流側において前記キャンロールに支持された前記基材までの第１の距離を測定可能な距離測定手段と、
前記蒸着源のノズルと前記基材の表面との間の第２の距離を調整可能な位置調整手段と、を備え、
前記距離測定手段による前記第１の距離の測定結果に基づいて、前記位置調整手段により前記第２の距離が一定となるように前記蒸着源の位置を調整しつつ前記蒸着工程を行いうるように構成されたことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造装置。
【請求項１】
電極層の形成された帯状の基材を供給し、該基材の非電極層側を回転駆動するキャンロール表面に当接させて該基材を移動させつつ、前記キャンロールと対向するように配された蒸着源のノズルから気化された有機層形成材料を吐出させて、前記基材の電極層側に有機層を形成する蒸着工程を含む有機ＥＬ素子の製造方法であって、
前記基材の移動方向に対し前記ノズルよりも上流側において前記キャンロールに支持された前記基材までの第１の距離を測定可能な距離測定手段と、
前記蒸着源のノズルと前記基材の表面との間の第２の距離を調整可能な位置調整手段と、を用い、
前記距離測定手段による前記第１の距離の測定結果に基づいて、前記位置調整手段により前記第２の距離が一定となるように制御しつつ前記蒸着工程を行なうことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項２】
前記位置調整手段は、圧電アクチュエータの変形によって前記蒸着源の位置を可変可能であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項３】
前記距離測定手段が、前記蒸着源に設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項４】
前記ノズルと前記基材の表面との距離が１５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項５】
電極層の形成された帯状の基材を供給する基材供給手段と、供給された該基材の非電極層側に当接しつつ該基材の移動に伴って回転駆動するキャンロールと、該キャンロールと対向するように配され、ノズルから気化された有機層形成材料を吐出して、キャンロールに当接した前記基材の前記電極層側に有機層を形成する蒸着源とを備えてなる有機ＥＬ素子の製造装置であって、
前記基材の移動方向に対し前記ノズルよりも上流側において前記キャンロールに支持された前記基材までの第１の距離を測定可能な距離測定手段と、
前記蒸着源のノズルと前記基材の表面との間の第２の距離を調整可能な位置調整手段と、を備え、
前記距離測定手段による前記第１の距離の測定結果に基づいて、前記位置調整手段により前記第２の距離が一定となるように前記蒸着源の位置を調整しつつ前記蒸着工程を行いうるように構成されたことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１４２１４１（Ｐ２０１２−１４２１４１Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９２９５７（Ｐ２０１０−２９２９５７）
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
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