WO2012147493A1

WO2012147493A1 - 有機ｅｌ素子の製造方法及び製造装置

Info

Publication number: WO2012147493A1
Application number: PCT/JP2012/059439
Authority: WO
Inventors: 良平垣内; 成紀森田; 加奈子肥田
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2011-04-26
Filing date: 2012-04-06
Publication date: 2012-11-01
Anticipated expiration: 2013-10-26
Also published as: CN103493593A; KR20140004118A; EP2704533A1; EP2704533B1; TW201251172A; EP2704533A4; US20140051198A1; US9647224B2; CN103493593B; JP5352620B2; JP2012230816A

Abstract

　有機ＥＬ素子の製造方法であって、気化された有機層形成材料をノズルから吐出させることにより、相対的に移動する基材上に有機層を形成する蒸着工程を含み、該蒸着工程を、前記有機層からなり基材移動方向に対して垂直な方向の幅Ａ（ｍｍ）を有する発光領域を形成するようにして、且つ、前記ノズルの開口部における前記基材移動方向と垂直方向の長さをＷ（ｍｍ）、前記開口部と前記基材との距離をｈ（ｍｍ）とするとき、式Ｗ≧Ａ＋２×ｈ（但し、ｈ≦５ｍｍである。）を満たすようにして行なう。

Description

有機ＥＬ素子の製造方法及び製造装置

　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。

　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。

　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。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、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、有機層が複数の場合、陽極層上に各有機層が順次積層されるようになっている。

　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層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、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。

　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を形成しており、このために有機層に対応する蒸着源が設けられている。具体的には、かかる蒸着源に配置された加熱部で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。

　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。

　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（バラツキ）が生じてしまい、低品質の有機ＥＬ素子が製造される場合がある。

　一方、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）、このように蒸着源と基材との距離を小さくすると、基材の幅方向において該基材の中央部から両端部に向かう程、有機層形成材料の付着量が少なくなり、該中央部の方が両端部の膜厚よりも大きくなる。このため、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、特に基材の幅方向においてより一層製造され易くなる。

　そこで、ロールプロセスにおいて、基材の幅方向における中央部と両端部との間で有機層形成材料の付着量の差を小さくすべく、基材の移動方向と平行な流量補正部材により基材の幅方向に２以上の領域に分割し、該流量補正部材によって形成されたスリットを通して有機層形成材料を吐出し、基材に付着させることが提案されている（特許文献２参照）。

日本国特開２００８－２８７９９６号公報日本国特開２００９－３０２０４５号公報

　しかし、上記流量補正部材を設けると、該流量補正部材によって遮蔽される分だけノズルの開口面積が実質的に小さくなるため、有機層の形成速度が遅くなり、有機ＥＬ素子の生産効率の低下を招くおそれがある。

　本発明は、上記問題点に鑑み、基材と蒸着源との距離を短くしつつ、発光色の変動が抑制された、高品質な有機ＥＬ素子を効率的に製造し得る有機ＥＬ素子の製造方法及び製造装置を提供することを課題とする。

　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、ノズルの開口部の幅（基材の移動方向と垂直な方向のノズル開口幅）Ｗと、基材上に形成される有機層の発光幅（発光領域における基材の移動方向と垂直な方向の幅）Ａと、開口部と基材との距離ｈと、を所定の関係に設定することによって、基材と蒸着源との距離を短くしつつ、発光色の変動が抑制された、高品質な有機ＥＬ素子を効率的に製造し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

　すなわち、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、
　有機ＥＬ素子の製造方法であって、
　気化された有機層形成材料をノズルから吐出させることにより、該ノズルに対して相対的に移動する基材上に有機層を形成する蒸着工程を含み、
　前記蒸着工程を、前記有機層からなり基材移動方向に対して垂直な方向の幅Ａ（ｍｍ）を有する発光領域を形成するようにして、且つ、
　前記ノズルの開口部における前記基材移動方向と垂直方向の長さをＷ（ｍｍ）、前記開口部と前記基材との距離をｈ（ｍｍ）とするとき、式Ｗ≧Ａ＋２×ｈ（但し、ｈ≦５ｍｍである。）を満たすようにして行なう。

　上記のように蒸着工程を行うことにより、基材と蒸着源との距離を短くしつつ、発光色の変動が抑制された、高品質な有機ＥＬ素子を効率的に製造することが可能となる。

　また、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造装置は、
　有機ＥＬ素子の製造装置であって、
　気化された有機層形成材料をノズルから吐出することにより、該ノズルに対して相対的に移動する基材上に有機層を形成する蒸着源を備え、
　前記有機層からなり基材移動方向に対して垂直な方向の幅Ａ（ｍｍ）を有する発光領域を形成するように構成され、且つ、
　前記ノズルの開口部における前記基材移動方向と垂直方向の長さをＷ（ｍｍ）、前記開口部と前記基材との距離をｈ（ｍｍ）とするとき、式Ｗ≧Ａ＋２×ｈ（但し、ｈ≦５ｍｍである。）を満たすように構成されている。

　以上の通り、本発明によれば、基材と蒸着源との距離を短くしつつ、発光色の変動が抑制された、高品質な有機ＥＬ素子を効率的に製造することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法に用いられる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基材上に形成された陽極層及び有機層の配置関係の一例を示す図であって、陽極層上に有機層が積層された状態を示す上面図図２ＡのＸＸ’矢視断面図基材上に形成された陽極層、有機層及び陰極層の配置関係の一例を示す上面図図３ＡのＹＹ’矢視断面図ノズルの開口部と基材との周辺の構成を模式的に示す概略拡大側面断面図ノズルの開口部と基材との配置関係を図４の上方から模式的に示す概略拡大平面図真空チャンバー内に蒸着源が複数設けられた状態を模式的に示す概略側面断面図有機ＥＬ素子の層構成を模式的に示す概略側面断面図であって、有機層が１層の場合を示す図有機ＥＬ素子の層構成を模式的に示す概略側面断面図であって、有機層が３層の場合を示す図有機ＥＬ素子の層構成を模式的に示す概略側面断面図であって、有機層が５層の場合を示す図

　以下に本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法及び有機ＥＬ素子の製造装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

　有機ＥＬ素子の製造装置１は、図１に示すように、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。

　上記基材供給装置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。上記基材回収装置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。

　キャンロール７は、円筒状の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。

　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。

　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。

　基材２１の形成材料としては、キャンロール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。

　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。

　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、かかるガラスから形成された基材として、例えば、フレキシブル性を持たせた薄膜ガラスを挙げることができる。また、非金属無機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。

　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、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、該基材の厚みは、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。

　基材２１の幅は、形成される有機ＥＬ素子の大きさに応じて適宜設計され、特に限定されるものではないが、例えば、５ｍｍ～１０００ｍｍであることが好ましい。

　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２参照）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。

　蒸着源９は、発光層（有機層２５ａ）を含む少なくとも１層の有機層（図７参照）を形成するためのものであり、形成すべき有機層に応じて１つ以上設けられている。本実施形態では、１層の有機層２５ａを形成するために蒸着源９が１つ設けられている。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２５ａ（図２、図７参照）を形成するようになっている。

　かかる蒸着源９の構成は、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、特に限定されるものではない。例えば、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における基材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の開口部９ａａ（図４及び図５参照）から外部に吐出されているようになっている。また、開口部９ａａは、矩形状に形成されている。なお、開口部９ａａの大きさの詳細については後述する。

　そして、上記した蒸着源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、気化された有機層形成材料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。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、図２及び図７Ａに示すように、基材２１上に形成された陽極層２３上に有機層２５ａが形成される。

　有機層としては、少なくとも発光層（有機層２５ａ）を有していれば特に限定されるものではなく、また、必要に応じて、複数の有機層が形成されるようにすることができる。例えば図７Ｂに示すように、正孔注入層（有機層２５ｂ）、発光層（有機層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７Ｂに示す発光層（有機層２５ａ）と正孔注入層（有機層２５ｂ）の間に正孔輸送層（有機層２５ｄ、図７Ｃ参照）を挟むことによって、または、発光層（有機層２５ａ）と電子注入層（有機層２５ｃ）との間に電子輸送層（有機層２５ｅ）（図７Ｃ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。

　さらに、図７Ｃに示すように、正孔注入層（有機層２５ｂ）と発光層（有機層２５ａ）との間に正孔輸送層（有機層２５ｄ）、発光層（有機層２５ａ）と電子注入層（有機層２５ｃ）との間に電子輸送層（有機層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、各有機層の膜厚は、通常、数ｎｍ～数十ｎｍ程度になるように設計されるが、かかる膜厚は、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。

　上記発光層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。

　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。

　上記正孔輸送層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。

　上記電子注入層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（Ｌｉ_２Ｏ）等を用いることができる。

　上記電子輸送層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。

　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７Ｂに示すように有機層を３層積層する場合には、図６に示すように、キャンロール７の回転方向に沿って３つの蒸着源を配置することができる。このようにキャンロール７の回転方向に沿って複数の蒸着源９が設けられた場合、該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層目以降の有機層が蒸着されて、積層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）、マグネシウム（Ｍｇ）、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。図３に示す一例では、陰極層２７は、有機層２５ａと重なる部分において、有機層２５ａよりも小さい矩形状に形成されている。

　なお、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２７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２５ａを蒸着し、さらに陰極層２７を成膜することもできる。

　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用の蒸着源を配置し、基材２１上に、陽極層２３、有機層２５ａ、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。

　このようにして形成された有機ＥＬ素子２０において、陽極層２３及び陰極層２７にそれぞれ陽極及び陰極の電圧が印加されると、有機層２５ａに電流が流れる。これにより、基材と垂直方向において、有機層２５ａにおける陽極層２３及び陰極層２７の両方と重なる領域が発光する（発光領域）。

　この有機層２５ａの発光領域Ｒにおける、基材２１の移動方向と垂直な方向の幅を、発光幅Ａとする。また、かかる発光領域Ｒから放射される光は、陽極層２３または陰極層２７の少なくともいずれか一方を通過することによって放射され、この陽極層２３表面または陰極層２７表面は、有機ＥＬ素子２０の発光面を形成している。

　次に、ノズル９ａの開口部９ａａにおける基材２１の移動方向と垂直方向の長さ（開口幅）Ｗ（ｍｍ）と、有機層２５ａの発光幅Ａ（ｍｍ）と、開口部９ａａと基材２１との距離ｈ（ｍｍ）と、の関係について説明する。なお、図４の左右方向は、基材２１の幅方向であり、図５の白抜き矢印は、基材の移動方向を示し、図５の上下方向は、基材２１の幅方向（移動方向と垂直な方向）である。また、以下、「基材の幅方向」を、単に「幅方向」という場合がある。

　図４及び５に示すように、ノズル９ａの開口幅をＷ、有機層２５の発光幅をＡ、開口部９ａａと基材２１との距離をｈとする。このとき、Ｗ、Ａ及びｈは、式Ｗ≧Ａ＋２×ｈ（但しｈ≦５ｍｍである。）を満たすように設計する。

　ｈが５ｍｍ以下（ｈ≦５ｍｍ）であることにより、気化された有機層形成材料２２を高密度で基材２１に到達させることができるため、該有機層形成材料２２の利用効率を高めることができる。また、気化された有機層形成材料２２をより高密度にするという観点から、距離ｈが５ｍｍ以下であることが好ましく、３ｍｍ以下であることがより好ましい。かかる距離ｈを所定の値に調整するには、該所定の値だけ基材２１に対して開口部９ａａが離間するような位置に、ノズル９ａを配置すればよい。

　また、式Ｗ≧Ａ＋２×ｈを満たすことにより、有機層２５ａにおける発光領域Ｒの幅方向両端部において、有機層形成材料２２の付着量を増加させることができるため、該発光領域Ｒの幅方向中央部と両端部との間で有機層形成材料２２の付着量の差、すなわち膜厚の差を小さくすることができる。また、この有機ＥＬ素子２０内部において有機層の膜厚（厚み）の変動を抑制する程、電気特性の差や光学特性の差が小さくなり、発光面の輝度ムラを抑制することができる。従って、有機層２５ａの発光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素子を効率的に製造することが可能となる。

　なお、基材２１の移動方向においては、吐出された有機層形成材料２２が付着する領域の全域を、基材２１が通過するため、発光領域Ｒの膜厚変動が小さい。従って、上記の様に、発光領域Ｒの幅方向において有機層の膜厚変動を小さくすることにより、発光領域Ｒの全域に亘って、上記吐出状態に起因する有機層の膜厚変動を小さくすることが可能となる。

　上記開口幅Ｗは、ｈが５ｍｍ以下であり、且つ、Ｗ≧Ａ＋２×ｈを満たす限り特に限定されるものではない。但し、開口幅Ｗが小さ過ぎると発光領域Ｒを形成するのに十分な有機層を形成できないおそれがあり、大き過ぎると製造装置の大型化を招きコストが増大するおそれがある。例えば、開口幅Ｗが５ｍｍ未満であると、発光エリアが狭くなり、スループットが低下するおそれがあり、開口幅Ｗが１０００ｍｍを超えると、装置の大型化を招き、装置コストがかかるおそれがある。従って、例えばかかる観点を考慮して開口幅Ｗを適宜設計することができ、例えば開口幅Ｗは、５ｍｍ以上１０００ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることがより好ましく、１０ｍｍ以上７０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。また、開口幅Ｗが基材２１の幅より大きいと、有機層形成材料２２が無駄に飛散するおそれがあるため、かかる観点を考慮して、例えば開口幅Ｗは基材２１の幅以下であることが好ましい。

　上記発光幅Ａは、ｈが５ｍｍ以下であり、且つ、Ｗ≧Ａ＋２×ｈを満たす限り特に限定されるものではない。但し、Ａが小さ過ぎると発光領域Ｒが小さくなり過ぎて有機ＥＬ素子として十分な発光が得られないおそれがあり、大き過ぎると微小な異物の混入によって歩留まりが低下するおそれがある。また、発光幅Ａは、有機ＥＬ素子が用いられる用途等に応じて設計されるという性質も有する。従って、例えばかかる観点を考慮して発光幅Ａを適宜設計することができ、例えば発光幅Ａは、３ｍｍ以上９００ｍｍ以下であることが好ましく、３ｍｍ以上９０ｍｍ以下であることがより好ましく、５ｍｍ以上６０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。

　次に、上記製造装置を用いた一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。

　本実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法は、気化された有機層形成材料２２をノズル９ａから吐出させることにより、該ノズル９ａに対して相対的に移動する基材２１上に有機層２５ａを形成する蒸着工程を含み、前記蒸着工程を、有機層２５ａからなり発光幅（基材移動方向に対して垂直な方向の幅）Ａの発光領域Ｒを形成するようにして、且つ、基材移動方向と垂直なノズル開口幅をＷ、開口部９ａａと基材２１との距離をｈとするとき、式Ｗ≧Ａ＋２×ｈ（但しｈ≦５ｍｍである。）を満たすようにして行なう。

　本実施形態においては、予め、上述したようにして、開口幅Ｗ、発光幅Ａ及び距離ｈを設定し、設定された距離ｈに基づいてノズル９ａを配置し、陽極層２３、有機層２５ａ及び陰極層２７の大きさ及び位置関係を設定しておく。

　例えば、まず、開口幅Ｗ、発光幅Ａ及び距離ｈのうち距離ｈの数値を、５ｍｍ以下において所定値に設定することとする。先に距離ｈが設定された場合には、次に、Ｗ≧Ａ＋２×ｈを満たすように発光幅Ａ及び開口幅Ｗを設定する。次に、設定された発光幅Ａを有するように、発光領域Ｒの大きさを設定し、この発光領域Ｒが得られるように、有機層２５ａ、陽極層２３及び陰極層２７の大きさと、これらの形成位置（すなわち重なり状態）と、を設定する。

　同様に、先に発光幅Ａを設定した場合には、次に距離ｈが５ｍｍ以下であり且つ式Ｗ≧Ａ＋２×ｈを満たすように、開口幅Ｗ及び距離ｈを設定し、先に開口幅Ｗを設定した場合には、次に距離ｈが５ｍｍ以下であり式Ｗ≧Ａ＋２×ｈを満たすように、発光幅Ａ及び距離ｈを設定する。

　そして、かかる設定後、先ず、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。

　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によって有機層２５ａ（図７参照）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。

　これにより、ｈが５ｍｍ以下であり且つ式Ｗ≧Ａ＋２×ｈを満たすようにして基材２１上に有機層２５ａを形成することができる。有機層２５ａの形成後、有機層２５ａが形成された基材２１を巻取ローラ６によって巻き取る。さらに、有機層２５ａ上に、不図示の蒸着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２５ａ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。

　このようにして有機ＥＬ素子２０を製造することにより、上記した様に、発光領域Ｒでの有機層２５ａの膜厚変動を抑制することができる。

　なお、上記した様に、有機層２５ａの膜厚の変動を抑制する程、有機ＥＬ素子２０の発光面の輝度ムラを、より抑制できることに鑑みれば、該膜厚の変動を±１０％以下とすることが好ましい。膜厚の変動を±１０％以下とすることにより、有機ＥＬ素子２０の発光面における輝度ムラを２０％以内に収めることが可能となる。

　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内で有機層形成材料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９ａから吐出させることもできる。

　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。

　また、上記実施形態では、陰極層２７を、有機層２５ａよりも小さい矩形状に形成することによって発光領域Ｒを設計したが、かかる発光領域Ｒの設計方法は特に限定されるものではなく、その他、有機層２５ａと陰極層２７との間に絶縁層を配置し、該絶縁層を有機層２５ａよりも小さい矩形状に形成することによって発光領域Ｒを設計することもできる。また、上記実施形態では、有機層として発光層を蒸着させる場合について説明したが、その他、有機層として正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層を蒸着させる場合についても、それぞれに対応した蒸着源の開口幅Ｗ、各有機層の発光幅Ａ、及び、各蒸着源のノズルにおける開口部と基材２１との距離ｈ、の関係について、上記と同様にして、本発明を適用することができる。

　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。

＜有機層の発光領域における膜厚誤差の評価＞
　有機層の膜厚変動を精度良く測定するために、基材上に直接有機層を形成し、形成された有機層の膜厚を測定し、測定結果から膜厚誤差を算出した。

　具体的には、上記した実施形態に示すように、真空チャンバー内に蒸着源を１つ配置し、有機層（発光層）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として幅７０ｍｍ、全長１３０ｍのフレキシブルガラス基板（基材）を用いた。

　そして、該フレキシブルガラス基板上に、直接、上記実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法により、蒸着源でＡｌｑ３を気化させ、気化されたＡｌｑ３を基材上に連続して蒸着することによって、有機層を形成した。この際、ノズル９ａの開口幅Ｗ、有機層の発光幅Ａ、開口部と基材との距離ｈを、表１～３に示すように種々変化させて、有機層を、膜厚が１００ｎｍとなるように形成した。また、チャンバー３内の真空度を５．０×１０^－５Ｐａとし、蒸着源での加熱温度を３００℃とした。

　形成された発光層の膜厚について、ＵＬＶＡＣ社製の触針式表面形状測定器Ｄｅｋｔａｋを用い、該測定器を、形成された有機層の表面に当接させて、該有機層における基材長手方向中央において、幅方向に１ｍｍおきに膜厚を測定し、膜厚誤差＝（膜厚の最大値－最小値）／最大膜厚×１００（％）によって、幅方向の膜厚誤差を算出した。そして、膜厚誤差≦５％の場合を◎、５％＜膜厚誤差≦１０％の場合を○、１０％＜膜厚誤差の場合を×、として評価した。結果を表１～表３に示す。

＜有機ＥＬ素子の発光領域における輝度ムラの評価＞
　陽極層として所定パターンのＩＴＯが形成された、幅７０ｍｍ、長さ１３０ｍのフレキシブルガラス基板を用い、蒸着源を３つ用いて、該陽極層に有機層として、正孔注入層たるＣｕＰｃを膜厚２５ｎｍ、正孔輸送層たるＮＰＢを膜厚４５ｎｍ、発光層たるＡｌｑ３を膜厚６０ｎｍ、電子注入層たるＬｉＦを膜厚０．５ｎｍ、陰極層たるＡｌを膜厚１０ｎｍとなるようにこの順で、基材上に順次形成した。また、一連のＣｕＰｃ、ＮＰＢ及びＡｌｑ３の形成ごとに、表１、２及び３に示すように、開口幅Ｗ、発光幅Ａ及び距離ｈを変化させた。

　形成された有機ＥＬ素子を、有機層２５を流れる電流の電流密度が７．５ｍＡ／ｃｍ^２となるように陽極層２３及び陰極層２７に電圧を印加することにより、発光させた。このとき、有機ＥＬ特性評価装置（有機ＥＬ発光効率測定装置、プレサイスゲージ社製、型式ＥＬ－１００３）を用い、有機ＥＬ素子の発光領域における基材の長手方向中央において、幅方向に１ｍｍおきに発光面での輝度を測定した。測定結果から、輝度ムラ＝（最大輝度－最小輝度）／最大輝度×１００（％）によって、幅方向の輝度ムラを算出した。そして、輝度ムラ≦１０％の場合を◎、１０％＜輝度ムラ≦２０％の場合を○、２０％＜輝度ムラの場合を×、として評価した。結果を表１～表３に示す。

　表１には、開口幅Ｗを、Ｗ＝２０ｍｍで一定とし、発光幅Ａ及び距離ｈを変化させた場合における結果を示す。実施例１～５に示すように、Ａ＝１８ｍｍ及び１６ｍｍの両方の場合において、式Ｗ≧Ａ＋２×ｈを満たすもの（表中、○で示す。）は、膜厚誤差及び輝度ムラが小さいことが認められた。これに対し、比較例１～７に示すように、式Ｗ≧Ａ＋２×ｈを満たさないもの（表中、×で示す。）は、膜厚誤差及び輝度ムラの両方共大きいことが認められた。また、実施例６～１１で示すように、開口幅Ｗと発光幅Ａとの差（Ｗ－Ａ）が１０ｍｍ以上の場合には、発光幅Ａ及び距離ｈの大きさによらず式Ｗ≧Ａ＋２×ｈを満たすため、膜厚誤差及び輝度ムラが小さくなることが認められた。

　表２には、開口幅Ｗを、Ｗ＝１０ｍｍで一定とし、発光幅Ａ及び距離ｈを変化させた場合における結果を示す。実施例１２～１６に示すように、Ａ＝９ｍｍ、８ｍｍ及び７ｍｍのいずれの場合においても、式Ｗ≧Ａ＋２×ｈを満たすもの（表中、○で示す。）は、膜厚誤差及び輝度ムラが小さいことが認められた。これに対し、比較例８～２０に示すように、式Ｗ≧Ａ＋２×ｈを満たさないもの（表中、×で示す。）は、膜厚誤差及び輝度ムラの両方共大きいことが認められた。なお、Ｗ＝１０ｍｍの場合、開口幅Ｗと発光幅Ａとの差（Ｗ－Ａ）は１０ｍｍ未満となるため、上記表１とは異なり、発光幅Ａ及び距離ｈの大きさによらず式Ｗ≧Ａ＋２×ｈを満たすような場合は、無かった。

　表３には、開口幅Ｗを、Ｗ＝５０ｍｍで一定とし、発光幅Ａ及び距離ｈを変化させた場合における結果を示す。実施例１７～２１に示すように、Ａ＝４８ｍｍ及び４６ｍｍの両方の場合において、式Ｗ≧Ａ＋２×ｈを満たすもの（表中、○で示す。）は、膜厚誤差及び輝度ムラが小さいことが認められた。これに対し、比較例２１～２７に示すように、式Ｗ≧Ａ＋２×ｈを満たさないもの（表中、×で示す。）は、膜厚誤差及び輝度ムラの両方共大きいことが認められた。また、実施例２２～２７で示すように、開口幅Ｗと発光幅Ａとの差（Ｗ－Ａ）が１０ｍｍ以上の場合には、上記表１と同様、発光幅Ａ及び距離ｈの大きさによらず式Ｗ≧Ａ＋２×ｈを満たし、膜厚誤差及び輝度ムラが小さくなることが認められた。

　上記の結果、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法及び有機ＥＬ素子の製造装置により、基材２１上に形成される有機層の膜厚の変動を抑制でき、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。

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、７：キャンロール、９：蒸着源、９ａ：ノズル、９ａａ：開口部、２０：有機ＥＬ素子、２１：基材、２５ａ：有機層、Ｗ：開口幅、Ａ：発光幅、ｈ：距離

Claims

　有機ＥＬ素子の製造方法であって、
　気化された有機層形成材料をノズルから吐出させることにより、該ノズルに対して相対的に移動する基材上に有機層を形成する蒸着工程を含み、
　前記蒸着工程を、前記有機層からなり基材移動方向に対して垂直な方向の幅Ａ（ｍｍ）を有する発光領域を形成するようにして、且つ、
　前記ノズルの開口部における前記基材移動方向と垂直方向の長さをＷ（ｍｍ）、前記開口部と前記基材との距離をｈ（ｍｍ）とするとき、式Ｗ≧Ａ＋２×ｈ（但し、ｈ≦５ｍｍである。）を満たすようにして行なう有機ＥＬ素子の製造方法。
　有機ＥＬ素子の製造装置であって、
　気化された有機層形成材料をノズルから吐出することにより、該ノズルに対して相対的に移動する基材上に有機層を形成する蒸着源を備え、
　有機層からなり基材移動方向に対して垂直な方向の幅Ａ（ｍｍ）を有する発光領域を形成するように構成され、且つ、
　前記ノズルの開口部における前記基材移動方向と垂直方向の長さをＷ（ｍｍ）、前記開口部と前記基材との距離をｈ（ｍｍ）とするとき、式Ｗ≧Ａ＋２×ｈ（但し、ｈ≦５ｍｍである。）を満たすように構成された有機ＥＬ素子の製造装置。