TWI381768B - 有機el元件的製造方法及製造裝置 - Google Patents

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Description

有機EL元件的製造方法及製造裝置
本發明係關于直機EL元件的製造方法及製造裝置。
專利文獻1特開2001-291585號公報專利文獻2特開2000-294372號公報有機EL(Electroluminescence)元件是自發光元件,具有在基板上疊層下部電極、包括有機發光功能層的有機層、以及上部電極的基本結構,藉由向上部電極和下部電極之間施加電壓,從形成於上部電極和下部電極一方的陰極側向有機層內注入電子,從形成於上部電極和下部電極另一方的陽極側向有機層內注入電洞,藉由使彼等在有機層中的有機發光功能層再結合而發光。
這種有機EL元件的製造方法具有包括前處理工序、成膜工序、密封工序的工序。一般,在前處理工序中,在基板上成膜下部電極和引出電極並形成圖形後,成膜絕緣膜,並在下部電極上形成圖形以劃分發光區域的開口部。在成膜工序中,在上述的發光區域的開口部中,藉由在下部電極上依次成膜包括有機發光功能層的有機層(例如,電洞輸送層、發光層、電子輸送層)和上部電極,在基板上形成有機EL元件。在密封工序中,為了將所形成的有機EL元件與外部氣體隔開,使用密封部件或密封膜密封有機EL元件。
在這種有機EL元件的製造方法中,為了發現有機EL元件因成膜不良等而不能顯示良好的發光特性的不良品,進行檢查工序。一般,該檢查工序是在密封工序之後進行,以避免在檢查過程中將所形成的有機EL元件曝露於外部氣體下,但在上述專利文獻1提出的方法中,設置將室內保持為真空或乾燥氛圍的檢查室,在形成上部電極後(成膜工序後),進行檢查有機EL元件的發光特性的檢查工序,對不良品不進行以後的密封工序。
該檢查工序的檢查內容是向下部電極和上部電極之間施加電壓來檢查發光特性的,但針對為了進行彩色顯示而期望獲得特定的發光顏色的有機EL元件,檢查色度偏差。該色度偏差是這樣產生的,即,因在夾持有機層的上部電極和下部電極之間藉由多重反射而射出的光的反射干涉現象,使所射出的光的峰值波長相對所期望的發光顏色產生偏離,從而產生色度偏差,所以不論底部發光方式或頂部發光方式,色度偏差都是在有機層的膜厚未形成設定膜厚的情況下產生的不良。
針對該色度偏差,以往,例如如上述專利文獻2所述,使用晶體振子等的膜厚傳感器,或者測定在向蒸鍍時的蒸發分子照射紫外線時得到的螢光強度,進行能夠獲得所期望膜厚的成膜,由此來對應上述色度偏差。
根據專利文獻1記載的以往技術,在形成上部電極後進行檢查工序,由於把具有發光不良或色度偏差的有機EL元件判定為不良,所以能夠在密封工序之前排除不良的有機EL元件,可以省略以後的工序。因此,可以削減工序損耗,提高生產效率。但是,由於是在形成上部電極後進行檢查,所以在膜厚偏離設定膜厚而產生色度偏差的情況下,也沒有進行修改的餘地,不得不排除在檢查工序中被判定為不良的產品。因此,會產生如下的問題:產品的成品率直接影響到成膜工序的成膜精度,如果成膜不良增加,則成品率降低,另外,如果要求高成膜精度,則生產性降低。
並且,在成膜工序中,如上述的專利文獻2所述,存在如下的問題:一面進行膜厚測定一面進行成膜,但無論哪種測定方法都不能直接測定疊層在下部電極上的有機層的膜厚,只不過是間接地進行膜厚測定,所以由於各種條件,實際成膜的有機層的膜厚容易產生偏差,這將成為產生色度偏差的原因。
本發明將解決這種問題作為一個課題。即,本發明的目的在於,在成膜基板上的下部電極、包括有機發光功能層的有機層、上部電極的有機EL元件的製造方法及製造裝置中,藉由降低由成膜不良導致的不良品的產生,改善產品成品率,藉由高精度地使有機層的膜厚形成為設定膜厚,形成沒有產生色度偏差的有機EL元件等等。
為了達到上述目的,本發明的有機EL元件的製造方法及製造裝置,至少具備以下獨立請求項的構成。
[技術方案1]一種有機EL元件的製造方法,具有:在基板上至少形成下部電極的前處理工序;在所述前處理工序之後,在所述下部電極上至少成膜具有有機發光功能層的有機層和上部電極的成膜工序;在該成膜工序之後,密封所述有機層和所述上部電極的密封工序,其特徵在於,在所述前處理工序之後到所述上部電極形成之前進行檢查工序。
[技術方案12]一種有機EL元件的製造裝置,具有成膜裝置,在基板上至少形成下部電極的前處理工序之後,在所述下部電極上至少成膜具有有機發光功能層的有機層和上部電極,其特徵在於,所述成膜裝置包括:搬入單元,把所述前處理工序後的所述基板搬入成膜工序中;成膜室,具有在所述基板上成膜有機層的成膜單元;搬運單元,進行該成膜室之間的所述基板的搬運;檢查室,具有膜厚測定單元,該膜厚測定單元測定在所述成膜室中成膜於所述基板上的層的膜厚。
以下,參照附圖說明本發明的實施方式。圖1是說明本發明的實施方式的有機EL元件的製造方法的概要說明圖。根據該製造方法,本發明的實施方式,具有:在基板上形成下部電極的前處理工序S1之後,在該下部電極上至少成膜具有有機發光功能層的有機層和上部電極的成膜工序S2;在成膜工序S2之後,密封有機層和上部電極的密封工序S3,在從前處理工序S1之後到在成膜工序S2中形成上部電極之前進行檢查工序SS。
這樣,藉由在從前處理工序S1之後到成膜工序S2的最後工序即成膜上部電極之前進行檢查工序SS,在檢查結果為成膜不良的情況下,可以對其進行修改並獲得合適的膜厚狀態。並且,在進行多層成膜時,藉由在其中途加入檢查工序SS,容易判明在成膜哪一層時產生不良,並反映在後面批次的成膜中,可以事先防止在後面批次中產生不良。
另外,圖1所示的檢查工序SS藉由進行下部電極和有機層的膜厚測定來進行檢查,例如,檢查工序SS可以利用光學膜厚測定法進行檢查。但是,在本發明的實施方式中,上述的測定下部電極的膜厚的情況,不限於僅測定下部電極的膜厚的情況,也包括測定包括下部電極下面的平坦化膜等的基底層和基板、彼等的總膜厚的情況。並且,即使在進行有機層的膜厚測定的情況下,也不限於僅測定所成膜的有機層的膜厚的情況,也包括並測定其下面的下部電極和基底層等的膜厚的情況。
這樣,由於實測所疊層的下部電極等和有機層的膜厚,所以能夠根據該實測的膜厚設定以後的成膜,能夠高精度地成膜最終的有機層的膜厚。並且,藉由採用光學膜厚測定法進行膜厚測定,可以同時測定折射率等光學特性,可以對以後的成膜進行考慮了光學特性的膜厚設定。作為光學膜厚測定法,可以採用光干涉式膜厚計、分光橢圓偏振計、光吸收法等。並且,由於在成膜中途實測疊層膜厚,所以即使成膜自身未能高精度地進行,也能夠高精度地使最終的有機層等的膜厚與設定膜厚一致。
圖2(a)~(c)是按進行檢查工序SS的時間分類說明圖1的本發明的實施方式的說明圖,即,在從前處理工序S1之後到成膜工序S2之前實施檢查工序SS的示例(圖2(a)),在前處理工序S1後和成膜工序S2中實施兩次(檢查工序SS1、SS2)檢查工序SS的示例(圖2(b)),以及在成膜工序S2中進行檢查工序SS的示例(圖2(c))。並且,圖3~圖5是更詳細地說明圖2(a)~(c)的各成膜工序S2的圖。以下將對彼等依次進行說明。
圖2(a)表示在成膜工序S2之前對在前處理工序S1中形成的下部電極的膜厚進行檢查的檢查工序SS。並且,此處檢查的膜主要是下部電極,但在具有作為基底層的平坦化膜、絕緣膜、或保護膜等時,也可以測定這些膜和下部電極的總膜厚。另外,在底部發光方式的ITO基板採用了薄膜時,也包括測試包括該ITO基板在內的基板、基底層、及下部電極整體的總膜厚的情況。另外,此處所說的基底層指形成於基板和下部電極之間的成膜,具體來講,指用於填平在形成於基板上的薄膜電晶體(TFT)、顏色變換濾光片、濾色器等功能部上所形成的凹凸的平坦化膜,為了切斷從該平坦化膜放出氣體(水蒸氣等)而形成於平坦化膜上的絕緣膜或保護膜。在絕緣膜上,除成膜於上述平坦化膜的基底層的絕緣膜外,也存在劃分各有機元件的絕緣膜。以下,所說的基底層指具有和上述內容相同的構成要素的層。但是,這些基底層在本發明中不一定是必要的構成要素。
圖3是更詳細地說明圖2(a)的工序的說明圖,如該圖所示,在前處理工序S1之後,在檢查工序SS中進行下部電極的膜厚測定,根據該檢查工序SS的結果,在成膜工序S2中成膜至少一個第1有機層後,可以進行疊層在該第1有機層上的有機層的膜厚調整。即,如圖3所示,在成膜工序S2中,在進行層1的成膜(S21 )…、層n的成膜(S2n )後,根據檢查工序SS的檢查結果,並根據下部電極等的膜厚測定結果進行此後成膜的層n+1的膜厚調整St。並且,在進行了該膜厚調整St的層n+1上(根據需要成膜其他層)成膜上部電極(S2e )。膜厚調整St藉由根據光學膜厚測定法的測定結果模擬發光特性並預測色度偏差來進行。藉由把在檢查工序後的成膜工序所成膜的層n+1設為色度校正層,可以防止產生色度偏差。
這樣,根據圖2(a)、圖3所示的有機EL元件的製造方法,可以在搬入成膜工序S2的真空蒸鍍裝置之前測定下部電極等的膜厚,所以能夠不受前處理工序S1為真空狀態這種制約而形成下部電極等。因此,在該情況下,在前處理工序S1中,不需要此前用於保持真空狀態的設備等,可以實現設備成本的降低。
並且,如圖2(a)、圖3所示,在成膜工序S2之前進行測定下部電極的膜厚的檢查工序SS,模擬計算這些資料,然後計算將要成膜的電洞輸送層、發光功能層、電子輸送層的膜厚的最佳值,由此可以在蒸鍍各層時以前饋方式進行校正。
接下來,圖2(b)表示在成膜工序S2之前對在前處理工序S1中形成的下部電極等的膜厚進行檢查的檢查工序SS1,並且,在成膜工序S2中進行檢查工序SS2。此處,在檢查工序SS1中檢查的膜和圖2(a)、圖3一樣,主要是下部電極,但也可以是除了下部電極還包括平坦化膜等的下部電極和基底層的總膜厚。特別是在基板採用了薄膜時,如上所述,也包括測定基板、基底層、及下部電極整體的總膜厚的情況。
並且,在成膜工序S2中進行的檢查工序SS2,可以在至少成膜一個第1有機層後進行檢查工序SS2,根據前處理工序S1後的檢查工序SS1和該檢查工序SS2的檢查結果,進行疊層在第1有機層上的有機層的膜厚調整。
即,如圖4所示,在從前處理工序S1後到成膜工序S2之前的期間進行檢查工序SS1,測定下部電極等的膜厚。並且,在成膜工序S2中,在進行了層1的成膜(S21 )…、層n的成膜(S2n )後,進行檢查工序SS2,進行疊層到層n的有機層的膜厚測定,根據這兩次檢查工序SS1、SS2的膜厚測定結果,進行此後成膜的層n+1的膜厚調整St。並且,在進行了該膜厚調整St的層n+1上(根據需要成膜其他層)成膜上部電極(S2e )。膜厚調整St藉由根據光學膜厚測定法的測定結果模擬發光特性並預測色度偏差來進行。
這樣,根據圖2(b)、圖4所示的兩次檢查工序SS1、SS2的兩個結果,可以算出基於膜厚調整St的色度校正層的層n+1,作為誤差小的最佳膜厚。即,可以在檢查工序SS1中正確把握在前處理工序S1中成膜的下部電極等的膜厚,並且,在檢查工序SS2中正確把握在成膜工序S2中成膜的有機層的膜厚,所以能夠算出基於膜厚調整St的色度校正層的層n+1的膜厚,作為與設定膜厚的誤差較小的最佳值。其結果,所成膜的層n+1的膜厚是抑制色度偏差的最佳膜厚,所以能夠防止產生色度偏差。
接下來,圖2(c)表示在前處理工序S1後的成膜包含有機發光功能層的有機層的成膜工序S2中實施檢查工序SS。此時,如圖5所示,在檢查工序SS中,在成膜至少一個第1有機層後進行檢查工序SS,根據該檢查工序SS的檢查結果,可以進行疊層在第1有機層上的有機層的膜厚調整。即,如圖5所示,在成膜工序S2中,在進行層1的成膜(S21 )…、層n的成膜(S2n )後,進行檢查工序SS,在該檢查工序SS中進行疊層到層n的有機層的膜厚測定,根據該膜厚測定結果,進行此後成膜的層n+1的膜厚調整St。並且,在進行了該膜厚調整St的層n+1上(根據需要成膜其他層)成膜上部電極(S2e )。膜厚調整St藉由根據光學膜厚測定法的測定結果模擬發光特性並預測色度偏差來進行。藉由把在檢查工序之後成膜的層n+1設為色度校正層,可以防止產生色度偏差。
這樣,如圖2(c)、圖5所示,在成膜包括有機發光功能層的有機層的成膜工序S2中,實施檢查工序SS,把此後成膜的層n+1設為色度校正層,由此可以防止產生色度偏差。
以上,如圖2(a)~(c)和對其進行詳細說明的圖3~圖5所示,在從前處理工序S1之後到在成膜工序S2中形成上部電極之前,進行檢查工序SS、SS1、SS2,根據這些檢查結果,把此後成膜的有機層作為色度校正層進行成膜,可以消除色度偏差。
另外,圖2(b)、(c)和圖4、圖5所示的這些檢查工序SS、SS2,可以根據各檢查結果進行上述的第1有機層的膜厚調整,即,也可以測試所成膜的第1有機層的膜厚,作為色度校正層,在該第1有機層上再成膜相同的第1有機層,並成膜進行色度調整的色度校正層。另外,關於其具體示例,使用後述的圖7~圖10進行詳細地說明。
下面,使用圖6說明對在圖1~圖5中成膜的膜厚進行測定的方法的一例。通常,作為測定下部電極或基底層、發光層等的各個膜厚的檢查方法,有直接測定疊層在基板上的下部電極等的膜厚的方法,但作為其他方法,可以列舉下述方法,在與成膜時預定的成膜部位不同的部位(例如,利用母體玻璃基板的空下部位)成膜由相同材料構成的單膜,直接測試該單膜的膜厚。
列舉一個示例,如圖6所示,在可以獲取多面(獲取多個)的母體玻璃基板1上,配置具有多個有機EL元件2的多個有機EL面板3,這些有機EL面板3在相鄰的邊部具有引出布線部4。母體玻璃基板1在其平面的一部分(例如母體玻璃基板1的邊緣部)具有用於測試各層的膜厚的單膜區域A。在該單膜區域A另外形成有下部電極單膜5、基底層的平坦化膜單膜6、絕緣膜單膜7、電洞注入層單膜8、發光層(R)單膜9、發光層(G)單膜10、發光層(B)單膜11、電子輸送層單膜12,藉由直接測試這些各單膜的膜厚,可以正確獲得在形成有機EL面板3時疊層的各層的膜厚。另外,在本發明的實施方式中,在單膜區域A形成的各單膜不限於上述的各單膜數量,例如可以少於或多於上述各單膜數量(例如,具有電洞輸送層單膜等)。
以下,說明本發明的更具體的實施方式。在圖7~圖9(分別對應圖2(a)~(c)和圖3~圖5)所示實施方式中,作為有機層,表示藉由蒸鍍成膜電洞輸送層、發光層、電子輸送層這三層的示例。
在圖7所示實施方式中,和圖2(a)及圖3一樣,對經過前處理工序S1在基板上形成的下部電極等實施檢查工序SS。
具體來講,首先,在前處理工序S1之後,搬入基板(S101),在進行洗淨後(S102),進行基於光學膜厚測定的檢查工序SS,測定下部電極等的膜厚。然後,進行成膜工序S2。在成膜工序S2中,在下部電極上蒸鍍電洞輸送層(S201),然後蒸鍍發光層(S202),再蒸鍍電子輸送層(S203)。
在該檢查工序SS中,例如,使用分光橢圓偏振計測試下部電極等的疊層膜厚,在測定該狀態下的疊層膜厚時,根據在進行該測定時求出的各層的光學特性和膜厚測定結果,進行發光特性的模擬計算,並進行此後成膜的色度校正層的膜厚調整,以使利用有機層的膜厚決定的射出光的峰值波長與所期望的色度一致。並且,按照藉由該調整所設定的膜厚,在電子輸送層上蒸鍍同樣由電子輸送層構成的色度校正層(S204)。
然後,蒸鍍上部電極(S205),利用和習知技術相同的發光特性的實測方式進行檢查(SSA),確認沒有色度偏差,在密封工序中進行有機EL元件的密封(S3)。
在圖8所示實施方式中,和圖2(b)及圖4一樣,對經過前處理工序S1在基板上形成的下部電極等進行基於光學膜厚測定的檢查工序SS1,測定下部電極等的膜厚,並且,在形成成膜工序S2的上部電極之前進行檢查工序SS2,測定所形成的有機層的膜厚。具體來講,首先,在前處理工序S1之後,搬入基板(S101),在進行洗淨後(S102),藉由該檢查工序SS1,例如使用分光橢圓偏振計測定下部電極等。然後,在成膜工序S2中,在下部電極上蒸鍍電洞輸送層(S201),然後蒸鍍發光層(S202),再蒸鍍電子輸送層(S203)。並且,在該階段,進行基於光學膜厚測定的檢查(檢查工序SS2)。在該檢查工序SS2中,和檢查工序SS1一樣,例如使用分光橢圓偏振計測定疊層在下部電極上的電洞輸送層、發光層、電子輸送層的疊層膜厚。
當藉由兩次檢查工序SS1、SS2,測定所疊層的下部電極、有機層的膜厚時,根據在進行該測定時求出的各層的光學特性和膜厚測定結果,進行發光特性的模擬計算,並進行此後成膜的色度校正層的膜厚調整,以使利用有機層的膜厚決定的射出光的峰值波長與所期望的色度一致。並且,按照藉由該調整所設定的膜厚,在檢查工序SS2之前的電子輸送層上蒸鍍同樣由電子輸送層構成的色度校正層(S204)。
然後,蒸鍍上部電極(S205),利用和以往技術相同的發光特性的實測方式進行檢查(SSA),確認沒有色度偏差,在密封工序中進行有機EL元件的密封(S3)。
在圖9所示實施方式中,和圖2(c)及圖5一樣,首先搬入經過前處理工序而形成有下部電極等的基板(S101),在進行洗淨後(S102),進行成膜工序S2。在成膜工序S2中,在下部電極上蒸鍍電洞輸送層(S201),然後蒸鍍發光層(S202),再蒸鍍電子輸送層(S203)。並且,在該階段,進行基於光學膜厚測定的檢查(檢查工序SS)。在該檢查工序SS中,例如使用分光橢圓偏振計測定疊層在下部電極上的電洞輸送層、發光層、電子輸送層等的疊層膜厚。
在檢查工序SS中,當測定該狀態下的疊層膜厚時,根據在進行該測定時求出的各層的光學特性和膜厚的測定結果,進行發光特性的模擬計算,並進行此後成膜的色度校正層的膜厚調整,以使利用有機層的膜厚決定的射出光的峰值波長與所期望的色度一致。並且,按照藉由該調整所設定的膜厚,在檢查工序SS之前的電子輸送層上蒸鍍同樣由電子輸送層構成的色度校正層(S204)。
然後,蒸鍍上部電極(S205),利用和以往技術相同的發光特性的實測方式進行檢查(SSA),確認沒有色度偏差,在密封工序中進行有機EL元件的密封(S3)。
另外,在圖7~圖9所示的成膜工序S2中,將要成膜的各有機層或電子輸送層的成膜設定值,設定為可以獲得包括檢查工序後的色度校正層在內的所期望的有機層的膜厚(即,在各檢查工序中測定的疊層膜厚在成膜時的膜厚被設定為比所期望的有機層薄的膜厚)。
這樣,根據圖7~圖9所示的實施方式,針對在成膜結束時因成膜不良產生色度偏差的情況,在前處理工序後或者在成膜途中,加入實測膜厚的檢查工序SS、SS1、SS2,進行基於色度校正層的調整,由此可以防止產生成膜不良。此處,在成膜到電子輸送層之後加入檢查工序SS、SS2,但不限於此,可以在其前一階段(例如發光層的成膜結束時)加入檢查工序SS等,把在此後成膜的層設為色度校正層。
然後,如圖10所示,本發明的實施方式在從特定批次(第n批)的前處理工序S1到成膜工序S2的上部電極形成之前進行檢查工序SS,根據其檢查結果,在下一批次(第n+1批)的成膜工序S2中,在成膜層n時進行膜厚調整St。下面對其進行詳細地說明,檢測某批次的成膜時的不良,可以在下一批次的成膜時的膜厚設定中活用,所以能夠防止在相同層的成膜工序中產生相同的成膜不良的情況。
藉由上述的膜厚調整St,可以進行該有機EL元件的發光顏色的色度調整。即,藉由膜厚調整St,把最終的有機層的膜厚調整為能夠顯示出與有機EL元件的發光顏色的色度相符的峰值波長,由此可以獲得沒有色度偏差的良好的有機EL元件。
即,在本發明的實施方式中,在從前處理工序S1到成膜工序S2的上部電極形成之前,進行各檢查工序SS、SS1、SS2,由此可以對已形成薄膜的批次(以下稱為N批)或下一批次(以下稱為N+1批)進行以下校正,從而進行色度偏差的調整。
1)在相同蒸鍍室內,調整N+1批的成膜工序(反饋)。
例如,在進行N批的發光層的膜厚測定時,在電洞注入層的膜厚形成得較厚(或較薄)時,對N+1批以後的批次也調整電洞注入層的膜厚,以形成合適的膜厚。
2)在不同蒸鍍室內,調整N+1批的成膜工序(前饋)。
例如,在進行N批的發光層的膜厚測定時,在下部電極的膜厚形成得較薄時,把N批以後的批次搬入預備蒸鍍室,成膜合適的色度校正層(例如電子輸送層),以達到設定膜厚。該調整對下部電極或基底層、絕緣膜層等的成膜工序S2之前的成膜不良非常有效。
3)在不同蒸鍍室內,調整N+1批的成膜工序(反饋)。
例如,在進行N批的發光層的膜厚測定時,在電洞注入層的膜厚形成得較厚(或較薄)時,成膜N+1批以後批次的電洞輸送層或發光層的膜厚,以達到合適的膜厚。
4)調整N批的成膜工序。
例如,在進行N批的膜厚測定時,在電洞注入層的膜厚形成得較薄時,對N批進行反饋處理,再次搬入電洞注入層的蒸鍍室並成膜,以達到合適的膜厚。或者,進行前饋處理,搬入預備蒸鍍室,成膜色度校正層。
以下,使用圖11表示對下一批次實施進行反饋處理的各檢查工序SS、SS1、SS2的示例。圖11是進行圖2(b)和圖4的前處理工序S1後的檢查工序SS1和成膜工序S2中的檢查工序SS2的一例。
圖11表示在前處理工序S1後和成膜各層後進行相同的檢查工序SS1、SS2。根據該實施方式,例如,在前處理工序S1後,進行測試下部電極等的膜厚的檢查工序SS1,由此反饋到在下一批次中進行的成膜下部電極的前處理工序S1中,並與下部電極的設定膜厚進行比較。並且,例如,在蒸鍍電洞輸送層(S201)後進行的檢查工序SS21 中,實測電洞輸送層的疊層膜厚,將其與蒸鍍時的設定膜厚比較。並且,在這些實測的疊層膜厚與設定膜厚的差值大於等於允許範圍的情況下,將該差值反饋在下一批次中進行的成膜下部電極時或蒸鍍電洞輸送層時的設定中。在圖示的例子中,表示按照各有機層進行各檢查工序SS21 ~SS23 的示例,但不限於此,也可以選擇容易產生成膜偏差的特定的層,進行這種檢查工序SS1、SS21 ~SS23
根據該實施方式,除了上述實施方式的作用以外,還可以使以後批次恢復為所期望的膜厚,能夠防止在連續批次中產生相同成膜不良的情況。
作為實現這種實施方式的製造方法的製造裝置,有機EL元件的製造裝置具有成膜裝置,該成膜裝置在基板上至少形成下部電極的前處理工序之後,在所述下部電極上至少成膜具有有機發光功能層的有機層和上部電極,其構成為,包括:搬入單元,把所述前處理工序後的所述基板搬入到成膜工序中;成膜室,具有在所述基板上成膜有機層的成膜單元;搬運單元,進行該成膜室之間的所述基板的搬運;檢查室,具有膜厚測定單元,該膜厚測定單元測定在所述成膜室中成膜於所述基板上的層的膜厚。並且,膜厚測定單元由光學膜厚測定裝置構成。另外,至少一個所述蒸鍍室和所述檢查室藉由資料發送單元連接,該資料發送單元發送在所述檢查室的膜厚測定結果。
圖12表示用於實現這種實施方式的有機EL元件的製造方法的簇型(葉片型)製造裝置的示例。該製造裝置構成為具有兩個成膜裝置10、20和密封裝置30,在搬入側的成膜裝置10上連設有基板搬運室41,在成膜裝置10、20和密封裝置30之間分別連設有交接室42、43,在密封裝置30的搬出側連設有排出室44。成膜裝置10、20在中央配備真空搬運用機器人11、21,在其周圍配備多個蒸鍍室12、13、14、22、23、24。並且,在各成膜裝置10、20上分別配備檢查室(測定膜厚)15、25。
並且,在密封裝置30中,也在中央配備真空搬運用機器人31,在其周圍配備密封基板搬運室32、檢查室(測定發光特性)33、密封室34和預備真空室35。在各蒸鍍室12、13、14、22、23、24的入口、基板搬運室41、交接室42、43、密封基板搬運室32、排出室44的出入口,裝備有真空閘門G。
此處,在成膜裝置10、20中,蒸鍍室12、13、14、22、23、24分別用於成膜有機層(電洞輸送層、發光層(R、G、B)、電子輸送層)及上部電極,配備有具有將各層的蒸鍍材料加熱使其蒸發的蒸鍍源的電阻加熱式等的真空蒸鍍裝置。並且,在檢查室15、25中配備用於實測所疊層的膜厚的光學膜厚測定裝置。另外,利用資料發送單元(包括發送線路和收發裝置)P連接檢查室15和各蒸鍍室12~14或檢查室25和各蒸鍍室22~24,以便可以根據在檢查室15、25的檢查結果調整蒸鍍室的膜厚設定。
根據這種製造裝置,將已進行前處理工序和已洗淨的基板(ITO基板)搬入基板搬運室41內,並轉交給成膜裝置10的真空搬運用機器人11,藉由該真空搬運用機器人11的動作,依次進行在蒸鍍室12、13、14內的蒸鍍,並且在檢查室15內進行所疊層的層的膜厚測定。在交接室42中進行從成膜裝置10側的真空搬運用機器人11向成膜裝置20側的真空搬運用機器人21的交接,在成膜裝置20中,藉由真空搬運用機器人21的動作,依次進行在蒸鍍室22、23、24內的蒸鍍,並且在檢查室25內進行所疊層的層的膜厚測定。
具體說明該製造裝置的成膜工序的示例,例如,在成膜裝置10中進行第1顏色的成膜,在蒸鍍室12中蒸鍍各種顏色通用的電洞輸送層,在蒸鍍室13中蒸鍍發光層(B),在蒸鍍室14中蒸鍍電子輸送層(B)。並且,藉由基於該測定結果的發光特性的模擬,進行色度校正層的成膜調整(在檢查室15中的測定結果被發送給蒸鍍室14,進行在蒸鍍室14中的膜厚設定)。然後,再次將基板搬運到蒸鍍室14內或其他蒸鍍室內(未圖示),按照所調整的設定膜厚成膜由電子輸送層構成的色度校正層。
然後,交接給成膜裝置20,進行第2顏色的成膜。在蒸鍍室22中蒸鍍發光層(G),然後在蒸鍍室23中蒸鍍電子輸送層(G)。之後搬運到檢查室25,進行疊層膜厚的測定。並且,藉由基於該測定結果的發光特性的模擬,進行色度校正層的成膜調整。然後,再次被搬運到蒸鍍室23內或其他蒸鍍室內(未圖示),按照所調整的設定膜厚成膜由電子輸送層構成的色度校正層。
並且,最後在蒸鍍室24中蒸鍍上部電極,然後藉由交接室43搬運到密封裝置30中。在密封裝置30中,首先搬運到檢查室33中,在此處進行發光特性的測定,確認沒有色度偏差。另外,成膜了有機層和上部電極的基板與從密封基板搬運室32搬入的密封基板一起被搬運到密封室34中,藉由黏合劑進行兩者的黏合。完成黏合的有機EL面板藉由排出室44被搬出到裝置外面。
另外,在上述示例中,在蒸鍍電子輸送層的過程中進行在成膜裝置10、20內的檢查工序,但不限於此,也可以在每次蒸鍍各層時搬運到檢查室15或25中,求出各層的膜厚實測值,將其與成膜時的設定值比較,由此可以反饋到以後批次進行蒸鍍時的設定中。此時,在檢查室15或25中的測定結果藉由資料發送單元P被發送到各蒸鍍室中。
下面,詳細說明圖13所示的製造裝置。圖13表示用於實現本發明的其他實施方式的有機EL元件的製造方法的直線型製造裝置的一個示例。這種直線型製造裝置連續地進行處理,使輥子等旋轉機構旋轉,由此可以與這些旋轉機構連動,一面使基板移動一面蒸鍍基板表面。其結果,可以均勻地成膜基板表面,能夠獲得成膜的高生產量,這一點優於圖12的簇型製造裝置。
該製造裝置構成為具有兩個成膜裝置10A、20A,以及與彼等平行配置的密封裝置30A(只有蒸鍍室25A與密封裝置30連設),並且均保持真空氛圍(例如10 4 ~10 6 Pa)。並且,在搬入側的成膜裝置10A上連設有基板搬運室41A,在成膜裝置10A、20A和密封裝置30A之間分別連設有交接室42A、43A,在密封裝置30A的搬出側連設有排出室44A。另外,檢查室15A配備在交接室42A的側部,用於測定各成膜的膜厚,預備蒸鍍室35A是用於形成色度校正層(電子輸送層)的蒸鍍室,配備在交接室43A的側部。
成膜裝置10A、20A連續地配備有多個蒸鍍室12A、13A、14A和22A、23A、24A,在各蒸鍍室的中央分別配備作為線性源的成膜源S1~S6,用於均勻地蒸鍍基板表面。同樣,將成膜源S7配備於中央的檢查室25A與密封裝置30A連接。並且,密封裝置30A連續地配備有檢查室33A、密封室34A,從密封室34A的側方***基板,在密封室34A中進行基板的黏合。
此處,在成膜裝置10A、20A中,蒸鍍室12A、13A、14A、22A、23A、24A分別用於成膜有機層(電洞輸送層、發光層(R、G、B)、電子輸送層),另外,蒸鍍室25A用於成膜上部電極。在這些各個蒸鍍室中,配備有具有將各層的蒸鍍材料加熱使其蒸發的蒸鍍源S1~S7的電阻加熱式等的真空蒸鍍裝置。並且,在檢查室15A中配備用於實測所疊層的膜厚的光學膜厚測定裝置。另外,利用資料發送單元(包括發送線路和收發裝置)PA連接檢查室15和各蒸鍍室12A、13A、14A、22A、23A、24A、25A、預備蒸鍍室35A,以便可以根據在檢查室15A的檢查結果調整蒸鍍室的膜厚設定。
根據這種製造裝置,將已進行前處理工序和已洗淨的基板(ITO基板)搬入基板搬運室41A內,基板被配置在與成膜裝置10A的旋轉機構(未圖示)連動的金屬絲(未圖示)上,藉由該旋轉機構的動作,依次在蒸鍍室12A、13A、14A中進行蒸鍍,然後旋轉機構進行相反動作,把基板搬運到檢查室15A中,在該檢查室15A內進行所疊層的層的膜厚測定(參照該圖的實線(10)、(11))。
然後,基板藉由交接室42A被搬運到成膜裝置20A內,基板被配置在與成膜裝置20A的旋轉機構(未圖示)連動的金屬絲(未圖示)上,同樣藉由該旋轉機構的動作,依次在蒸鍍室22A、23A、24A中進行蒸鍍。然後旋轉機構進行相反動作,把基板搬運到檢查室15A中,在該檢查室15A內進行所疊層的層的膜厚測定(參照該圖的實線(12))。並且,在蒸鍍室22A、23A、24A中進行蒸鍍後,在不需要檢查的情況下,將基板搬運到交接室43A中(參照該圖的實線(13))。
並且,藉由交接室43A搬運到蒸鍍室25A內的基板,在成膜了上部電極後,被搬運到密封裝置30A內,藉由檢查室33A檢查發光特性。之後,在密封室34A內藉由黏合劑與從側方***的密封基板密封,作為有機EL面板從排出室44A排出(參照該圖的實線(14)、(15))。
下面,具體說明該製造裝置的成膜工序的示例。一般,基板多藉由上述步驟(指實線(10)~(15)表示的流程。以下把此流程稱為"普通流程")經由成膜工序、密封工序。
例如,藉由前處理工序在ITO等基板上形成了基底層(平坦化膜和絕緣膜)和下部電極的基板,被搬入到基板搬運室41A內,藉由成膜裝置10A進入到成膜工序。在成膜裝置10A的蒸鍍室12A、13A、14A中,分別利用成膜源S1~S3成膜電洞注入層、電洞輸送層、發光層(B)。
然後,基板被搬運到檢查室15A中,測定成膜於下部電極上的疊層膜的膜厚,在膜厚為合適值的情況下,藉由交接室42A搬運到成膜裝置20A中。然後,在成膜裝置20A的蒸鍍室22A、23A、24A中,分別利用成膜源S4~S6成膜發光層(G)、發光層(R)、電子輸送層。
然後,基板藉由交接室43A被搬運到蒸鍍室25A中,在利用成膜源S7成膜上部電極後,被搬運到檢查室33A中,檢查發光特性,並與從密封室34A的側方***的密封基板黏合密封。並且,基板從排出室44A中被排出到裝置外面。
這樣,經過了前處理工序S1的基板經由實線(10)~(15)表示的普通流程,在形成成膜工序的上部電極之前至少實施一次檢查工序。另外,在上述普通流程中,表示在蒸鍍室14A成膜發光層(B)後進行檢查工序的示例,但檢查工序不限於此,也可以進行多次(例如針對每次檢查的所有成膜)。
下面,使用圖13說明基於反饋FB的膜厚調整。關於與上述的普通流程相同的內容,因重覆而省略說明。按照普通流程,在蒸鍍室12A中成膜了電洞注入層的基板,被搬運到檢查室15A後測試所成膜的疊層膜的膜厚。並且,在該膜厚被判斷為不是合適的膜厚狀態時,再次返回到蒸鍍室12A中,在所成膜的電洞注入層上再次成膜電洞注入層(參照虛線(20)),使其成為合適的膜厚狀態。然後,關於蒸鍍室13A~14A、22A~24A也同樣,在各蒸鍍室中進行成膜後返回到檢查室15A中,測定各個成膜的膜厚是否合適,在不合適的情況下,再次被搬運到相同的蒸鍍室中,進行再次蒸鍍以達到合適的膜厚(參照虛線(21))。關於各個成膜,在形成最佳的膜厚狀態時,和普通流程一樣,這些基板在形成上部電極,經過密封工序後,被排出到裝置外面。
這樣,由於對每次成膜或根據需要的成膜實施檢查工序,所以可以將所成膜的膜厚再次蒸鍍並成膜,使其成為合適的膜厚狀態(反饋FB)。並且,針對下一批次以後的批次,也能夠在最初蒸鍍時調整蒸鍍量,使其成為合適的膜厚狀態。
下面,使用圖13說明基於前饋FF的膜厚調整。關於與上述的普通流程相同的內容,因重覆而省略說明。按照普通流程,成膜到電子輸送層(普通流程的實線(10)~(12))的基板,被搬運到檢查室15A中,測定所疊層的成膜的總膜厚。其結果,在判斷為比合適的膜厚狀態薄時,基板藉由交接室43A被搬運到預備蒸鍍室35A中。在預備蒸鍍室35A中藉由蒸鍍相當於不足的膜厚部分的電子輸送層來進行校正(參照虛線(30)),使其成為合適的膜厚狀態。
然後,基板藉由交接室43A被搬運到蒸鍍室25A中,成膜上部電極後,轉入到密封工序(參照虛線(31)),在被密封后,與普通流程(15)一樣,被排出到裝置外面。
這樣,在成膜工序中成膜上部電極之前,在檢查室15A中進行檢查工序,在預備蒸鍍室35A中成膜電子輸送層的色度校正層(前饋)FF,由此可以形成合適的膜厚狀態。
另外,上述示例的檢查工序不限於上述內容,也可以在每次蒸鍍各層時搬運到檢查室15A(根據需要可以設置多個檢查室)中,求出各層的膜厚實測值,並將其與成膜時的設定值進行比較,由此反饋FB、前饋FF到以後批次進行蒸鍍時的設定中。此時,在檢查室15A中的測定結果藉由資料發送單元PA發送到各蒸鍍室。
並且,作為本發明的實施方式的有機EL元件的製造裝置,說明瞭簇型製造裝置(圖12)和直線型製造裝置(圖13),但本發明不限於此,也可以是組合了簇型製造裝置和直線型製造裝置的複合型製造裝置。具體來講,可以列舉出類似與圖12所示的簇型製造裝置的成膜裝置10、20連設,藉由交接室43設置圖13所示的直線型製造裝置的密封裝置30A等。這種複合型製造裝置不限於只有密封裝置為直線型,可以根據將要成膜的膜厚和設置場所等各種條件適當決定如何配置簇型和直線型。
以下,具體說明上述密封裝置30、30A的密封工序的示例。
利用密封部件進行氣密密封時,在紫外線硬化型環氧樹脂黏合劑中混合適量(約0.1~0.5重量%)的粒徑為1~300μm的隔離物(優選玻璃或塑料隔離物),使用分配器(dispenser)等將其塗覆在有機EL元件形成基板上的對應密封基板側壁的部位。然後,使密封室34內部形成氬氣等惰性氣體氛圍,藉由黏合劑使密封基板抵接形成有機EL元件的基板。然後從有機EL元件形成基板側(或密封基板側)向黏合劑照射紫外線使其固化。這樣,以在密封基板和有機EL元件形成基板之間的密封空間內封入了氬氣等惰性氣體的狀態密封有機EL元件。
並且,在利用密封部件進行填充密封的情況下,利用分配器等在密封基板上塗覆熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、彈性體等,或者在密封基板上疊層薄片狀的熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、彈性體等。然後,在真空中,在加熱等條件下黏合密封基板和有機EL元件形成基板,並使彼等硬化接合。這樣,在密封基板和有機EL元件形成基板之間的密封空間內填充由樹脂或薄片樹脂構成的密封部件,從而密封有機EL元件。此時,塗覆樹脂等或疊層薄片狀樹脂不限於密封基板側,也可以是有機EL元件形成基板側。
另外,在利用密封膜密封時,在檢查工序後成膜了上部電極的有機EL元件形成基板上,利用旋轉塗覆法等塗覆光硬化性樹脂等有機材料作為緩衝層,並照射紫外線使其硬化。然後,利用濺射法成膜SiO2 無機材料作為屏障層。之後,交替疊層光硬化性樹脂緩衝層和SiO2 屏障層並密封。此時,密封膜可以藉由疊層單層膜或多層保護膜而形成。作為所使用的材料可以是無機物或有機物等任一種。具體來講,作為無機物,可以列舉出SiN、AlN、GaN等氮化物;SiO2 、Al2 O3 、Ta2 O5 、ZnO、GeO等氧化物;SiON等氮氧化物;SiCN等碳氮化物;金屬氟化合物;金屬膜等。作為有機物,可以列舉出環氧樹脂;丙烯樹脂;聚對二甲苯;全氟烯烴、全氟***等氟系列高分子;CH3 OM、C2 H5 OM等金屬醇鹽、聚醯亞胺前驅體;二萘嵌苯系列化合物等。在本發明的實施方式中,上述以外的疊層或材料的選擇可以根據有機EL元件的設計適當選擇。
另外,本發明的實施方式的成膜工序不限於上述的蒸鍍,只要是可以調整膜厚的成膜方法,除旋轉塗覆法、浸漬法等塗覆方法外,也可以使用網版印刷法、噴墨法等印刷方法等的濕式工藝。
下面,詳細說明本發明的實施方式的有機層。如上所述,有機層一般是電洞輸送層、發光層、電子輸送層的組合結構,但也可以分別設置不只一層的多層疊層的電洞輸送層、發光層、電子輸送層。並且,還可以省略電洞輸送層和電子輸送層的任何一層或兩層。另外,根據用途,除電洞注入層、電子注入層外,還可以***載流子阻擋層等有機層。針對以上設計變更,適當增減蒸鍍室。
另外,上述各層可以適當選擇以往使用的材料(可以是高分子材料或低分子材料)。作為發光材料,可以是從單態激發狀態返回到基底狀態時的發光(螢光)的材料,也可以是從三態激發狀態返回到基底狀態時的發光(燐光)的材料。
並且,本發明的實施方式不特別限定有機EL元件的形式。例如,可以是從基板側取出光的底部發光方式,也可以是從與基板的相反側取出光的頂部發光方式,作為面板的驅動方式,可以是有源驅動也可以是無源驅動。另外,在底部發光方式中校正有機層,而在頂部發光方式中,成膜除了有機層也校正透明的上部電極的色度校正層。
根據以上說明的本發明的實施方式或實施例,在有機EL元件的製造工序中,在從前處理工序之後到成膜工序的上部電極形成之前進行檢查工序,測定下部電極和有機層的膜厚等,根據該測定結果進行模擬計算,利用以後的成膜進行膜厚校正,由此可以形成沒有色度偏差的有機EL元件。具結果,對於以往技術中被判斷為因成膜造成的色度偏差不良而被排除的有機EL元件,也能夠製造成為合格品,可以消除以往技術中能夠看到的工序損耗,並且可以提高產品成品率。
並且,在本發明的實施方式的有機EL元件的製造方法或製造裝置中,由於在前處理工序之後直接測定下部電極等的膜厚,或者在成膜的中途階段直接測定所形成的有機層的膜厚,所以即使成膜自身未能高精度地進行,也能夠高精度地使最終的有機層等的膜厚與設定膜厚一致,可以獲得沒有色度偏差的有機EL元件。
另外,藉由使用光學式膜厚測定來直接測定下部電極和有機層,不僅求出膜厚,也能夠求出折射率和光吸收特性等,藉由考慮了這些因素的模擬計算,可以預測色度偏差,所以能夠利用檢查工序後的色度校正層的成膜有效地消除色度偏差。
並且,可以把各層的實測值資料反饋到成膜下一批次的各層時的設定中,所以即使在一個批次產生成膜不良,也能夠防止在以後批次中產生相同成膜不良的情況。另外,利用輸送發送單元連接進行膜厚測定的檢查室和蒸鍍室,由此可以把膜厚測定結果反饋或前饋到在蒸鍍室的膜厚設定中,能夠實現膜厚設定的自動化。
S1...前處理工序
S2...成膜工序
S3...密封工序
SS...檢查工序
10、10A、20、20A...成膜裝置
11、12、13、22、23、24...蒸鍍室(簇型)
12A、13A、14A、22A、23A、24A、25A...蒸鍍室(直線型)
35A...預備蒸鍍室
15、15A、25...檢查室
30...密封裝置
41...基板搬入室
42、42A、43、43A...交接室
44、44A...排出室
G...真空門
P、PA...資料發送單元
圖1是說明本發明的實施方式的有機EL元件的製造方法的說明圖。
圖2a-c是說明本發明的實施方式的有機EL元件的製造方法的說明圖。
圖3是說明本發明的實施方式的有機EL元件的製造方法的說明圖。
圖4是說明本發明的實施方式的有機EL元件的製造方法的說明圖。
圖5是說明本發明的實施方式的有機EL元件的製造方法的說明圖。
圖6是說明本發明的實施方式的有機EL元件的製造方法的說明圖。
圖7是說明本發明的實施方式的有機EL元件的製造方法的說明圖。
圖8是說明本發明的實施方式的有機EL元件的製造方法的說明圖。
圖9是說明本發明的實施方式的有機EL元件的製造方法的說明圖。
圖10是說明本發明的實施方式的有機EL元件的製造方法的說明圖。
圖11是說明本發明的實施方式的有機EL元件的製造方法的說明圖。
圖12是說明本發明的實施方式的有機EL元件的製造裝置的說明圖。
圖13是說明本發明的實施方式的有機EL元件的製造裝置的說明圖。

Claims (12)

  1. 一種有機EL元件的製造方法,具有:在基板上至少形成下部電極的前處理工序;在所述前處理工序之後,在所述下部電極上成膜至少具有有機發光功能層的有機層和上部電極的成膜工序;在該成膜工序之後,密封所述有機層和所述上部電極的密封工序,其特徵在於,所述成膜工序具有:檢查所述下部電極的膜厚或成膜於所述下部電極之層的膜厚之檢查工序;及在所述檢查工序之後成膜所述有機EL元件之發光顏色的色度校正層的工序,所述有機EL元件之發光顏色的色度校正層之膜厚係調整所述有機EL元件之發光顏色之峰值波長。
  2. 如請求項1之有機EL元件的製造方法,其中具有所述有機EL元件之發光顏色的色度校正層的所述有機EL元件之發光顏色的色度係配合具備具有設定膜厚之所述下部電極、所述有機層及所述上部電極之所述有機EL元件之發光顏色的色度。
  3. 如請求項2之有機EL元件的製造方法,其中所述有機EL元件之發光顏色的色度校正層之膜厚係根據所述檢查工序的檢查結果,以所述有機EL元件之發光特性之模擬,設定配合具備具有設定膜厚之所述下部電極、所述有機層及所述上部電極之所述有機EL元件之發光顏色的色度之膜厚。
  4. 如請求項3之有機EL元件的製造方法,其中所述有機層具 備複數之層,在所述成膜工序中,於所述有機層之複數之層中之第1層成膜後進行檢查所述第1層之所述檢查工序,根據該檢查工序的檢查結果,設定疊層在所述第1層上的所述有機EL元件之發光顏色的色度校正層之膜厚。
  5. 如請求項4之有機EL元件的製造方法,其中所述檢查工序作為第1檢查工序,所述成膜工序具備第2檢查工序,所述第2檢查工序在所述有機層的成膜之前檢查所述下部電極的膜厚。
  6. 如請求項5之有機EL元件的製造方法,其中所述檢查工序係利用光學膜厚測定法進行。
  7. 一種有機EL元件的製造裝置,具有成膜裝置,該成膜裝置在基板上至少形成下部電極的前處理工序之後,在所述下部電極上成膜至少具有有機發光功能層的有機層和上部電極,其特徵在於,所述成膜裝置包括:成膜室,具有在所述基板上成膜有機層的成膜單元;搬入單元,把所述前處理工序後的所述基板搬入成膜室中;搬運單元,進行該成膜室之間的所述基板的搬運;檢查室,具有膜厚測定單元,測定在所述成膜室中成膜於所述基板上的層的膜厚,所述成膜室與所述檢查室藉由資料發送單元連接,該資料發送單元將在所述檢查室中之膜厚測定結果發送至所述成膜室,在所述成膜室係將所述有機EL元件之發光顏色的色度校正層依據所述膜厚測定單元所測定之結果所設定之膜 厚進行成膜,所述有機EL元件之發光顏色的色度校正層之膜厚係調整所述有機EL元件之發光顏色之峰值波長。
  8. 如請求項7之有機EL元件的製造裝置,其中具有所述有機EL元件之發光顏色的色度校正層的所述有機EL元件之發光顏色的色度係配合具備具有設定膜厚之所述下部電極、所述有機層及所述上部電極之所述有機EL元件之發光顏色的色度。
  9. 如請求項8之有機EL元件的製造裝置,其中所述有機EL元件之發光顏色的色度校正層之膜厚係根據所述檢查工序的檢查結果,以所述有機EL元件之發光特性之模擬,設定配合具備具有設定膜厚之所述下部電極、所述有機層及所述上部電極之所述有機EL元件之發光顏色的色度之膜厚。
  10. 如請求項9之有機EL元件的製造裝置,其中所述檢查室係以所述膜厚測定單元測定所述下部電極或所述有機層中至少一方的膜厚。
  11. 如請求項10之有機EL元件的製造裝置,其中所述膜厚測定單元由光學膜厚測定裝置構成。
  12. 一種有機EL元件的製造裝置,其中請求項7所述的有機EL元件的製造裝置是簇型、或直線型、或彼等的複合型。
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