JP2004081923A - Functional element substrate, image display, and its production apparatus - Google Patents
Functional element substrate, image display, and its production apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004081923A JP2004081923A JP2002243201A JP2002243201A JP2004081923A JP 2004081923 A JP2004081923 A JP 2004081923A JP 2002243201 A JP2002243201 A JP 2002243201A JP 2002243201 A JP2002243201 A JP 2002243201A JP 2004081923 A JP2004081923 A JP 2004081923A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- functional element
- solution
- functional
- element substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 190
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 49
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000008204 material by function Substances 0.000 claims description 7
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 4
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 77
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 43
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 description 33
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 20
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 14
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 13
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 7
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 6
- KWKXNDCHNDYVRT-UHFFFAOYSA-N dodecylbenzene Chemical compound CCCCCCCCCCCCC1=CC=CC=C1 KWKXNDCHNDYVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229920002098 polyfluorene Polymers 0.000 description 5
- RFFLAFLAYFXFSW-UHFFFAOYSA-N 1,2-dichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1Cl RFFLAFLAYFXFSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N coumarin Chemical compound C1=CC=C2OC(=O)C=CC2=C1 ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 3
- 125000002080 perylenyl group Chemical group C1(=CC=C2C=CC=C3C4=CC=CC5=CC=CC(C1=C23)=C45)* 0.000 description 3
- CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N peryrene Natural products C1=CC(C2=CC=CC=3C2=C2C=CC=3)=C3C2=CC=CC3=C1 CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- -1 polyphenylenevinylene Polymers 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 150000001555 benzenes Chemical class 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- QARVLSVVCXYDNA-UHFFFAOYSA-N bromobenzene Chemical compound BrC1=CC=CC=C1 QARVLSVVCXYDNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960000956 coumarin Drugs 0.000 description 2
- 235000001671 coumarin Nutrition 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- RELMFMZEBKVZJC-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-trichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC(Cl)=C1Cl RELMFMZEBKVZJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZPQOPVIELGIULI-UHFFFAOYSA-N 1,3-dichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC(Cl)=C1 ZPQOPVIELGIULI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KLCLIOISYBHYDZ-UHFFFAOYSA-N 1,4,4-triphenylbuta-1,3-dienylbenzene Chemical class C=1C=CC=CC=1C(C=1C=CC=CC=1)=CC=C(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 KLCLIOISYBHYDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OCJBOOLMMGQPQU-UHFFFAOYSA-N 1,4-dichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=C(Cl)C=C1 OCJBOOLMMGQPQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IBSQPLPBRSHTTG-UHFFFAOYSA-N 1-chloro-2-methylbenzene Chemical compound CC1=CC=CC=C1Cl IBSQPLPBRSHTTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JTPNRXUCIXHOKM-UHFFFAOYSA-N 1-chloronaphthalene Chemical compound C1=CC=C2C(Cl)=CC=CC2=C1 JTPNRXUCIXHOKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NPDACUSDTOMAMK-UHFFFAOYSA-N 4-Chlorotoluene Chemical compound CC1=CC=C(Cl)C=C1 NPDACUSDTOMAMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FCNCGHJSNVOIKE-UHFFFAOYSA-N 9,10-diphenylanthracene Chemical class C1=CC=CC=C1C(C1=CC=CC=C11)=C(C=CC=C2)C2=C1C1=CC=CC=C1 FCNCGHJSNVOIKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 description 1
- NRCMAYZCPIVABH-UHFFFAOYSA-N Quinacridone Chemical class N1C2=CC=CC=C2C(=O)C2=C1C=C1C(=O)C3=CC=CC=C3NC1=C2 NRCMAYZCPIVABH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- JBTHDAVBDKKSRW-UHFFFAOYSA-N chembl1552233 Chemical compound CC1=CC(C)=CC=C1N=NC1=C(O)C=CC2=CC=CC=C12 JBTHDAVBDKKSRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- VBVAVBCYMYWNOU-UHFFFAOYSA-N coumarin 6 Chemical class C1=CC=C2SC(C3=CC4=CC=C(C=C4OC3=O)N(CC)CC)=NC2=C1 VBVAVBCYMYWNOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 229940117389 dichlorobenzene Drugs 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 1
- RMBPEFMHABBEKP-UHFFFAOYSA-N fluorene Chemical compound C1=CC=C2C3=C[CH]C=CC3=CC2=C1 RMBPEFMHABBEKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007496 glass forming Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- SYSQUGFVNFXIIT-UHFFFAOYSA-N n-[4-(1,3-benzoxazol-2-yl)phenyl]-4-nitrobenzenesulfonamide Chemical class C1=CC([N+](=O)[O-])=CC=C1S(=O)(=O)NC1=CC=C(C=2OC3=CC=CC=C3N=2)C=C1 SYSQUGFVNFXIIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VOFUROIFQGPCGE-UHFFFAOYSA-N nile red Chemical class C1=CC=C2C3=NC4=CC=C(N(CC)CC)C=C4OC3=CC(=O)C2=C1 VOFUROIFQGPCGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIHNNTQXNPWCJQ-UHFFFAOYSA-N o-biphenylenemethane Natural products C1=CC=C2CC3=CC=CC=C3C2=C1 NIHNNTQXNPWCJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 229920003227 poly(N-vinyl carbazole) Polymers 0.000 description 1
- 229920000553 poly(phenylenevinylene) Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001709 polysilazane Polymers 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Chemical class 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- YYMBJDOZVAITBP-UHFFFAOYSA-N rubrene Chemical class C1=CC=CC=C1C(C1=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=CC=C2C(C=2C=CC=CC=2)=C11)=C(C=CC=C2)C2=C1C1=CC=CC=C1 YYMBJDOZVAITBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吐出装置を用いた機能性材料の膜形成、特に膜パターン形成製造装置およびそれによって形成された機能性素子基板ならびにその機能性素子基板を用いた画像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、液晶ディスプレイに替わる自発光型ディスプレイとして有機物を用いた発光素子の開発が加速している。このような発光素子の形成は、機能材料のパターン化により行われ、一般的には、フォトリソグラフィー法により行われている。たとえば、有機物を用いた有機エレクトロルミネッセンス(以下、有機ELと記す)素子としては、Appl.Phys.Lett.51(12)、21 September 1987の913ページ以降に示されているように,低分子を蒸着法で成膜する方法が報告されている。また、有機EL素子において、カラー化の手段としては、マスク越しに異なる発光材料を所望の画素上に蒸着して形成する方法が行われている。しかしながら、このような真空成膜による方法、フォトリソグラフィー法による方法は、大面積にわたって素子を形成するには、工程数も多く、生産コストが高いといった欠点がある。
【0003】
上述のような課題に対して、本発明者は、上述のごとき有機EL素子に代表されるような機能性素子形成のための、機能性材料膜の形成およびパターン化にあたり、米国特許第3060429号、米国特許第3298030号、米国特許第3596275号、米国特許第3416153号、米国特許第3747120号、米国特許第5729257号等として知られるようなインクジェット液滴付与手段によって、真空成膜法とフォトリソグラフィー・エッチング法等によらずに、安定的に歩留まり良くかつ低コストで機能性材料を所望の位置に付与することができるのではないかと考えた。
【0004】
例えば、機能性素子の一例として有機EL素子を考えた場合、このような有機EL素子を構成する正孔注入/輸送材料ならびに発光材料を溶媒に溶解または分散させた組成物を、インクジェットヘッドから吐出させて透明電極基板上にパターニング塗布し、正孔注入/輸送層ならびに発光材層をパターン形成すれば実現できると考えたのである。
しかしながら、このような手段で機能性素子基板を製作しようという考えは、まだ新しく、具体的にどのようにすればよいのかもわからない状態である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、その第1の目的は、上述のごとき機能性素子群および機能性素子基板を形成するための新規な製造装置を提案するとともに、機能性素子基板が効率よく低コストで製作できるようにすることにある。
また、第2の目的は、このような製造装置によって製作される機能性素子基板を提案することにある。
さらに、第3の目的は、このような製造装置によって製作される他の機能性素子基板を提案することにある。
また、第4の目的は、このような製造装置によって製作された低コストな機能性素子基板を用いた画像表示装置を提案することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、第1に、所定の駆動信号を入力することにより機能を発する機能性素子群が、基板上に機能性材料を含有する溶液の液滴を噴射付与し、該溶液中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記基板上に残留させることによって形成される機能性素子基板の製造装置において、該基板に対して機能性材料を含有した溶液を噴射する噴射手段は、複数種類の溶液を溶液ごとに独立して噴射する複数個のマルチノズル型噴射ヘッドを、前記複数種類の溶液ごとに噴射するノズル部分が溶液ごとに離間して構成されるとともに、前記基板に相対する位置に配され、かつ、キャリッジ搭載された噴射手段とし、前記マルチノズル型噴射ヘッドのマルチノズルの配列方向は、噴射しながらキャリッジ移動する際のキャリッジの移動方向と非平行に配列されているようにした。
【0007】
また、第2に、上記第1の機能性素子基板の製造装置によって形成された機能性素子基板において、前記複数種類の機能性材料を含有する溶液は、それぞれ異なる色に発色する有機EL材料を溶解した溶液であるようにした。
【0008】
さらに、第3に、上記第1の機能性素子基板の製造装置によって形成された機能性素子基板において、前記機能性素子群は複数種類の機能性材料を含有する溶液によるドットパターンを重ね打ちもしくは接触させて形成されるようにした。
【0009】
また、第4に、上記第2又は第3の機能性素子基板と、この機能性素子基板に対向して配置されたカバープレートとを有するような画像表示装置とした。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1は、機能性素子の一例として有機EL素子を考えた場合の機能性素子の作成を模式的に示した図で、ここでは、モザイク状に区切られたITO(インジウムチンオキサイド)透明電極パターン4、および、透明電極部分を囲む障壁3付きガラス基板5の当該電極上に、赤、緑、青に発色する有機EL材料を溶解した溶液2を各色モザイク状に配列するように、ノズル1より付与する例を示している。溶液の組成は、たとえば、以下のとおりである。
【0011】
溶液組成物
溶媒・・ドデシルベンゼン/ジクロロベンゼン(1/1、体積比)
赤・・・ポリフルオレン /ペリレン染料(98/2、重量比)
緑・・・ポリフルオレン/クマリン染料(98.5/1.5、重量比)
青・・・ポリフルオレン
【0012】
固形物の溶媒に対する割合は、例えば、0.4%(重量/体積)とされる。ここで、このような溶液を付与された基板は、例えば、100℃で加熱し、溶媒を除去してからこの基板上に適当な金属マスクをし、アルミニウムを2000オングストローム蒸着し(不図示)、ITOとアルミニウムよりリード線を引き出し、ITOを陽極、アルミニウムを陰極として素子が完成する。印加電圧は、15ボルト程度で所定の形状で赤、緑、青色に発光する素子が得られる。
なお、先に基板上に電極を形成しておいて、後からこのような溶液の液滴を噴射付与し、溶液中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記基板上に残留させることによって素子形成を行ってもよい。
【0013】
そして、このような素子を構成した基板は、ガラスあるいはプラスチック等の透明カバープレートを対向配置、ケーシング(パッケージング)することにより、自発光型の有機ELディスプレイ等の画像表示装置とすることができる。
なお、ここでは、機能性素子の一例として有機EL素子を考えた場合であるが、必ずしも、このような素子、材料に限定されるものではない。例えば、電子放出素子を考えた場合、パラジウム系の化合物を含有する溶液が使用される。この場合は、最終形態としては、この電子放出素子基板に蛍光体を具備したフェースプレートを対向配置してパッケージングされた電子放出型ディスプレイとなる。また、機能性素子として有機トランジスタなども好適に製作できる。また、上記例の障壁3を形成するためのレジスト材料なども本発明に使用する溶液として利用される。
【0014】
ここで、上述のごとき機能性材料を含有した溶液を付与する手段として、本発明では、インクジェットの技術が適用される。以下に、その具体的方法を説明する。
図2は、本発明の機能性素子基板の製造装置の一実施例を説明するための図で、図中、11は吐出ヘッドユニット(噴射ヘッド)、12はキャリッジ、13は基板保持台、14は機能性素子を形成する基板、15は機能性材料を含有する溶液の供給チューブ、16は信号供給ケーブル、17は噴射ヘッドコントロールボックス、18はキャリッジ12のX方向スキャンモータ、19はキャリッジ12のY方向スキャンモータ、20はコンピュータ、21はコントロールボックス、22(22X1、22Y1、22X2、22Y2)は基板位置決め/保持手段である。
【0015】
図3は、本発明の機能性素子基板の製造に適用される液滴付与装置の構成を示す概略図で、図4は、図3の液滴付与装置の吐出ヘッドユニットの要部概略構成図である。
図3の構成は、図2の構成と異なり、基板14側を移動させて機能性素子群を基板に形成するものである。図3及び図4において、31はヘッドアライメント制御機構、32は検出光学系、33は噴射ヘッド、34はヘッドアライメント微動機構、35は制御コンピュータ、36は画像識別機構、37はXY方向走査機構、38は位置検出機構、39は位置補正制御機構、40は噴射ヘッド駆動・制御機構、41は光軸、42は素子電極、43は液滴、44は液滴着弾位置である。
【0016】
吐出ヘッドユニット11の液滴付与装置(噴射ヘッド33)としては、任意の液滴を定量吐出できるものであればいかなる機構でも良く、特に数〜数100pl程度の液滴を形成できるインクジェット方式の機構が望ましい。
インクジェット方式としては、たとえば、米国特許第3683212号明細書に開示されている方式(Zoltan方式)、米国特許第3747120号明細書に開示されている方式(Stemme方式)、米国特許第3946398号明細書に開示されている方式(Kyser方式)のようにピエゾ振動素子に、電気的信号を印加し、この電気的信号をピエゾ振動素子の機械的振動に変え、該機械的振動に従って微細なノズルから液滴を吐出飛翔させるものがあり、通常、総称してドロップオンデマンド方式と呼ばれている。
【0017】
他の方式として、米国特許第3596275号明細書、米国特許第3298030号明細書等に開示されている方式(Sweet方式)がある。これは、連続振動発生法によって帯電量の制御された記録液体の小滴を発生させ、この発生された帯電量の制御された小滴を、一様の電界が掛けられている偏向電極間を飛翔させることで、記録部材上に記録を行うものであり、通常、連続流方式、あるいは荷電制御方式と呼ばれている。
【0018】
さらに、他の方式として、特公昭56−9429号公報に開示されている方式がある。これは、液体中で気泡を発生せしめ、その気泡の作用力により微細なノズルから液滴を吐出飛翔させるものであり、サーマルインクジェット方式、あるいは、バブルインクジェット方式と呼ばれている。このように,液滴を噴射する方式は、ドロップオンデマンド方式、連続流方式、サーマルインクジェット方式等あるが、必要に応じて適宜その方式を選べばよい。
【0019】
本発明では、図2に示したような機能性素子基板の製造装置において、基板14は、この装置の基板位置決め/保持手段22によってその保持位置を調整して決められる。図2では簡略化しているが、基板位置決め/保持手段22は、基板14の各辺に当接されるとともに、X方向およびそれに直交するY方向にμmオーダーで微調整できるようになっているとともに、噴射ヘッドコントロールボックス17、コンピュータ20、コントロールボックス21等と接続され、その位置決め情報および微調整変位情報等と、液滴付与の位置情報、タイミング等は、たえずフィードバックできるようになっている。
【0020】
さらに、本発明の機能性素子基板の製造装置では、X、Y方向の位置調整機構の他に図示しない(基板14の下に位置するために見えない)、回転位置調整機構を有している。これに関連して、先に、本発明の機能性素子基板の形状および形成される機能性素子群の配列に関して説明する。
【0021】
本発明の機能性素子基板は、石英ガラス、Na等の不純物含有量を低減させたガラス、青板ガラス、SiO2を表面に堆積させたガラス基板およびアルミナ等のセラミックス基板等が用いられる。また、軽量化あるいは可撓性を目的として、PETを始めとする各種プラスチック基板も好適に用いられる。いずれにしろ、その形状は、このような基板を経済的に生産、供給する、あるいは、最終的に製作される機能性素子基板の用途から、Siウエハなどとは違って、矩形(直角4辺形)である。つまり、その矩形形状を構成する縦2辺、横2辺は、それぞれ、縦2辺が互いに平行、横2辺が互いに平行であり、かつ、縦横の辺は、直角をなすような基板である。
【0022】
上述のような基板に対して,本発明では、形成される機能性素子群をマトリックス状に配列し、このマトリックスの互いに直交する2方向が、この基板の縦方向の辺あるいは横方向の辺の方向と平行であるように機能性素子群を配列する。このように,機能性素子群をマトリックス状に配列する理由、および、基板の縦横の辺をそのマトリックスの直交する2方向と平行になるようにする理由を以下に述べる。
【0023】
図2あるいは図3に示したように、本発明では、最初に基板14と吐出ヘッドユニット11の溶液噴射口面の位置関係が決められた後は、特に位置制御を行うことはない。つまり、吐出ヘッドユニット11は、基板14に対して一定の距離を保ちながら機能性素子群の形成面に対して平行にX、Y方向の相対移動を行いつつ、上記溶液(たとえば有機EL材料、あるいは導電性材料を溶解した溶液、レジスト材料など)の噴射を行う。つまり、このX方向及びY方向は、互いに直交する2方向であり、基板の位置決めを行う際に、基板の縦辺あるいは横辺をそのY方向あるいはX方向と平行になるようにしておけば、形成される機能性素子群もそのマトリックス状配列の2方向がそれぞれ平行であるため、相対移動を行いつつ噴射する機構のみで高精度の素子群形成を行うことができる。言い換えるならば、本発明のような基板形状、機能性素子群のマトリックス状配列、直交するX、Yの2方向の相対移動装置にすれば、素子形成の液滴噴射を行う前の基板の位置決めを正確に行えば、高精度な機能性素子群のマトリックス状配列が得られるということである。
【0024】
ここで、先ほどの回転位置調整機構に戻って説明する。前述のように,本発明では、素子形成の液滴噴射を行う前の基板の位置決めを正確に行い、XおよびY方向の相対移動のみを行い、他の制御を行わず、高精度な機能性素子群のマトリックス状配列を得ようというものである。その際問題となるのは、最初に基板の位置決めを行う際の回転方向(X、Yの2方向で決定される平面に対して垂直方向の軸に対する回転方向)のズレである。
【0025】
この回転方向のズレを補正するために、本発明では、前述のように、図示しない(基板14の下に位置して見えない)回転位置調整機構を有している。これにより回転方向のズレも補正し、基板の辺を位置決めすると、本発明の装置では、XおよびY方向のみの相対移動で、高精度な機能性素子群のマトリックス状配列が得られる。
【0026】
以上は、この回転位置調整機構を、図2の基板位置決め/保持手段22(22X1、22Y1、22X2、22Y2)とは別物の機構として説明した(基板14の下に位置して見えない)が、基板位置決め/保持手段22に回転位置調整機構を持たせることも可能である。例えば、基板位置決め/保持手段22は、基板14の辺に当接され、基板位置決め/保持手段22全体が、X方向あるいはY方向に位置を調整できるようになっているが、基板位置決め/保持手段22の基板14の辺に当接される部分において、距離をおいて設けられた2本のネジが独立に動くようにしておけば、角度調整が可能である。なお、この回転位置制御情報も上記のX、Y方向の位置決め情報および微調整変位情報等と同様に噴射ヘッドコントロールボックス17、コンピュータ20、コントロールボックス21等と接続され、液滴付与の位置情報、タイミング等が、たえずフィードバックできるようになっている。
【0027】
次に、本発明の位置決めの他の手段、構成について説明する。上記の説明は、基板位置決め/保持手段22は、基板14の辺に当接され、基板位置決め/保持手段22全体が、X方向あるいはY方向に位置を調整できるようにしたものであるが、ここでは、基板14の辺ではなく、基板上に互いに直交する2方向に帯状パターンを設けるようにした例について説明する。前述のように本発明では、基板上に機能性素子群をマトリックス状に配列して形成されるが、ここでは、前記のような互いに直交する2方向の帯状パターンをこのマトリックスの互いに直交する2方向と平行になるように形成しておく。このようなパターンは、基板上にフォトファブリケーション技術によって容易に形成できる。
【0028】
あるいは、上述のようなパターンをその目的のためだけに作成するのではなく、素子電極42(図4参照)や、各素子のX方向配線やY方向配線等の配線パターンを本発明の互いに直交する2方向の帯状パターンとみなしてもよい。このような帯状パターンを設けておけば、図4で後述するような、CCDカメラとレンズとを用いた検出光学系32によってパターン検出ができ、位置調整にフィードバックできる。
【0029】
次に、上記X、Y方向に対して垂直方向であるZ方向であるが、本発明では、最初に基板14と吐出ヘッドユニット11の溶液噴射口面の位置関係が決められた後は、特に位置制御を行うことはない。つまり、吐出ヘッドユニット11は基板14に対して一定の距離を保ちながらX、Y方向の相対移動を行いつつ、機能性材料を含有する溶液の噴射を行うが、その噴射時には、吐出ヘッドユニット11のZ方向の位置制御は特に行わない。その理由は、噴射時にその制御を行うと、機構、制御システム等が複雑になるだけではなく、基板14への液滴付与による機能性素子の形成が遅くなり、生産性が著しく低下するからである。
【0030】
かわりに、本発明では、基板14の平面度やその基板14を保持する部分の装置の平面度、さらに吐出ヘッドユニット11をX、Y方向に相対移動を行わせるキャリッジ機構等の精度を高めるようにすることで、噴射時のZ方向制御を行わず、吐出ヘッドユニット11と基板14のX、Y方向の相対移動を高速で行い、生産性を高めている。一例をあげると、本発明の溶液付与時(噴射時)における基板14と吐出ヘッドユニット11の溶液噴射口面の距離の変動は5mm以下におさえられている(基板14のサイズが200mm×200mm以上、4000mm×4000mm以下の場合)。
【0031】
なお、通常X、Y方向の2方向で決まる平面は、水平(鉛直方向に対して垂直な面)に維持されるように装置構成されるが、基板14が小さい場合(例えば500mm×500mm以下の場合)には、必ずしも、X、Y方向の2方向で決まる平面を水平にする必要はなく、その装置にとってもっとも効率的な基板14の配置の位置関係になるようにすればよい。
【0032】
次に、本発明の他の実施例を説明するが、本発明は、これらの例に限定されるものではない。図3は、図2の場合と違い、吐出ヘッドユニット11と基板(機能性素子基板)14の相対移動を行う際に、機能性素子基板14側を移動させる例である。図4は、図3の装置の吐出ヘッドユニット11を拡大して示した概略構成図である。まず、図3において、37はXY方向走査機構であり、その上に機能性素子基板14が載置してある。基板14上の機能性素子は、例えば、図1のものと同じ構成であり、単素子としては、図1に示した構成と同様に、ガラス基板5(機能性素子基板14に相当する)、障壁3、ITO透明電極4よりなっている。この機能性素子基板14の上方に液滴を付与する吐出ヘッドユニット11が位置している。本実施例では、吐出ヘッドユニット11は、固定で、機能性素子基板14がXY方向走査機構37により任意の位置に移動することで吐出ヘッドユニット11と機能性素子基板14との相対移動が実現される。
【0033】
次に、図4により吐出ヘッドユニット11の構成を説明する。図4において、32は基板14上の画像情報を取り込む検出光学系であり、素子電極42間に液滴43を吐出させる噴射ヘッド33に近接し、検出光学系32の光軸41および焦点位置と、噴射ヘッド33による液滴43の着弾位置44とが一致するよう配置されている。この場合、図3に示す検出光学系32と噴射ヘッド33との位置関係はヘッドアライメント微動機構34とヘッドアライメント制御機構31により精密に調整できるようになっている。また、検出光学系32には、CCDカメラとレンズとを用いている。
【0034】
図3において、36は先の検出光学系32で取り込まれた画像情報を識別する画像識別機構であり、画像のコントラストを2値化し、2値化した特定コントラスト部分の重心位置を算出する機能を有したものである。具体的には(株)キーエンス製の高精度画像認識装置VX−4210を用いることができる。これによって得られた画像情報に機能性素子基板14上における位置情報を与える手段が位置検出機構38である。これには、XY方向走査機構37に設けられたリニアエンコーダ等の測長器を利用することができる。また、これらの画像情報と機能性素子基板14上での位置情報をもとに、位置補正を行うのが位置補正制御機構39であり、この機構によりXY方向走査機構37の動きに補正が加えられる。また、インクジェットヘッド制御・駆動機構40によって噴射ヘッド33が駆動され、液滴が機能性素子基板14上に付与される。これまで述べた各制御機構は、制御用コンピュータ35により集中制御される。
【0035】
なお、以上の説明は、吐出ヘッドユニット11は固定で、機能性素子基板14がXY方向走査機構37により任意の位置に移動することで吐出ヘッドユニット11と機能性素子基板14との相対移動を実現しているが、図2のように、機能性素子基板14を固定とし、吐出ヘッドユニット11がXY方向に走査するような構成としてもよいことはいうまでもない。特に200mm×200mm程度の中型基板〜2000mm×2000mmあるいはそれ以上の大型基板の製作に適用する場合には、後者のように機能性素子基板14を固定とし、吐出ヘッドユニット11が直交するX、Yの2方向に走査するようにし、溶液の液滴の付与をこのような直交する2方向に順次行うようにする構成としたほうがよい。
【0036】
また、逆に、例えば、軽いプラスチック基板を使用し、そのサイズも200mm×200mm〜400mm×400mm程度の中型基板の場合においては、インクジェットプリンタの紙搬送を行うようにすることも考えられる。つまり、キャリッジ12に搭載された吐出ヘッドユニット11が、X方向のみ(もしくはY方向のみ)に走査され、基板がY方向(もしくはX方向)に搬送される。その場合は生産性が著しく向上する。
【0037】
基板サイズが200mm×200mm程度以下の場合には、液滴付与のための吐出ヘッドユニットを200mmの範囲をカバーできるラージアレイマルチノズルタイプとし、吐出ヘッドユニットと基板の相対移動を直交する2方向(X方向、Y方向)に行うことなく、1方向のみ(例えばX方向のみ)に相対移動させて行うことも可能であり、また、量産性も高くすることができるが、基板サイズが200mm×200mm以上の場合には、そのような200mmの範囲をカバーできるラージアレイマルチノズルタイプの吐出ヘッドユニットを製作することは技術的/コスト的に実現困難であり、本発明のように、吐出ヘッドユニット11が直交するX、Yの2方向に走査するようにし、溶液の液滴の付与をこのような直交する2方向に順次行うようにする構成とした方がよい。
【0038】
特に、最終的な基板としては、200mm×200mmより小さいものを製作する場合であっても、大きな基板から複数個取りして製作するような場合には、その元の基板は、400mm×400mm〜2000mm×2000mmあるいはそれ以上のものを使用することになるので、吐出ヘッドユニット11が直交するX、Yの2方向に走査するようにし、溶液の液滴の付与をこのような直交する2方向に順次行うようにする構成としたほうがよい。
【0039】
液滴43の材料には、先に述べた有機EL材料の他に、例えば、ポリフェニレンビニレン系(ポリパラフェニリレンビニレン系誘導体)、ポリフェニレン系誘導体、その他、ベンゼン誘導体に可溶な低分子系有機EL材料、高分子系有機EL材料、ポリビニルカルバゾール等の材料を用いることができる。有機EL材料の具体例としては、ルブレン、ペリレン、9,10−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン6、キナクリドン、ポリチオフェン誘導体等が挙げられる。また、有機EL表示における周辺材料である電子輸送性、ホール輸送性材料も本発明の機能性素子を製作する機能材料として使用される。
【0040】
本発明の他の機能性素子を製作する機能材料としては、この他に、半導体等に多用される層間絶縁膜のシリコンガラスの前駆物質であるか、シリカガラス形成材料を挙げることができる。かかる前駆物質として、ポリシラザン(例えば、東燃製)、有機SOG材料等が挙げられる。また、有機金属化合物を用いても良い。
【0041】
更に、他の例として、カラーフィルター用材料が挙げられる。具体的には、スミカレッドB(商品名、住友化学製染料)、カヤロンフアストイエローGL(商品名、日本化薬製染料)、ダイアセリンフアストブリリアンブルーB(商品名、三菱化成製染料)等の昇華染料等を用いることができる。
【0042】
本発明の溶液組成物において、ベンゼン誘導体の沸点が150℃以上であることが好ましい。このような溶媒の具体例としては、O−ジクロロベンゼン、m−ジクロロベンゼン、1,2,3−トリクロロベンゼン、O−クロロトルエン、p−クロロトルエン、1−クロロナフタレン、ブロモベンゼン、O−ジブロモベンゼン、1−ジブロモナフタレン等が挙げられる。これらの溶媒を用いることにより、溶媒の揮散が防げるので好適である。これらの溶媒は、芳香族化合物に対する溶解度が大きく好適である。また、本発明の溶液組成物ドデシルベンゼンを含むことが好ましい。ドデシルベンゼンとしては、n−ドデシルベンゼン単一でも良く、また、異性体の混合物を用いることもできる。
【0043】
この溶媒は、沸点300℃以上、粘度6cp以上(20℃)の特性を有し、この溶媒単一でももちろん良いが、他の溶媒に加えることにより、溶媒の揮散を効果的に防げ、好適である。また、上記溶媒のうちドデシルベンゼン以外は、粘度が比較的小さいため、この溶媒を加えることにより粘度も調整できるため非常に好適である。本発明によれば、上述したような溶液組成物を吐出装置により、基板上に吐出により供給した後、基板を吐出時温度より高温で処理して膜化する機能膜形成法が提供される。吐出温度は、室温であり、吐出後基板を加熱することが好ましい。このような処理をすることにより、吐出時溶媒の揮散、温度の低下により析出した内容物が再溶解され、均一、均質な機能膜を得ることができる。
【0044】
上述の機能膜の作製法において、吐出組成物を吐出装置により基板上に供給後、基板を吐出時温度より高温に処理する際に、加圧しながら加熱することが好ましい。このように処理することにより、加熱時の溶媒の揮散を遅らすことができ、内容物の再溶解が更に促進される。その結果、均一、均質な機能膜を得ることができる。また、上述の機能膜の作製法において、前記基板を高温処理後直ちに減圧にし、溶媒を除去することが好ましい。このように処理することにより、溶媒の濃縮時の内容物の相分離を防ぐことができる。
【0045】
いずれの材料、あるいは、機能性素子においても、本発明は、溶液中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記基板上に残留させることによって素子形成を行うものであり、この固形物がそれぞれの素子の機能を発生させるものであり、溶媒(揮発成分)は、インクジェット原理で液滴を噴射付与するための手段(vehicle)である。
【0046】
液滴43を吐出ヘッドユニット(噴射ヘッド)11により所望の素子電極部に付与する際には、付与すべき位置を検出光学系32と画像識別機構36とで計測し、その計測データ、吐出ヘッドユニット(噴射ヘッド)11の吐出口面と機能性素子基板14の距離、キャリッジの移動速度に基づいて補正座標を生成し、この補正座標通りに吐出ヘッドユニット(噴射ヘッド)11をX、Y方向に移動せしめながら、機能性素子基板14前面に液滴を付与する。検出光学系32としては、CCDカメラ等とレンズを組み合わせたものを用い、画像識別機構36としては、市販のもので画像を2値化しその重心位置を求めるもの等を用いることができる。
【0047】
上述のように,本発明では、吐出ヘッドユニット(噴射ヘッド)11は、機能性素子基板14に対して一定の距離を保ちながら平行にX方向(あるいはY方向、もしくは、X、Yの2方向)にキャリッジ移動を行いつつ溶液の噴射を行い、機能性素子群を形成する。その際、各素子を形成するための溶液の噴射を行う毎にキャリッジ移動を止めて噴射を行うと高精度な素子群を形成することが可能である。しかし、生産性が著しく低下するので、前述のように、そのキャリッジ移動を止めることなく、順次溶液の噴射を行うようにしている。
【0048】
次に、本発明に好適に適用される液体噴射ヘッドについて、図5、図6を用いて説明する。この例は、図6に示すように7ノズルの例で,この液体噴射ヘッド11は、溶液56が導入される流路45内にエネルギー作用部としてピエゾ素子46を設けたものである。ピエゾ素子46にパルス状の信号電圧を印加して,図5(A)に示すようにピエゾ素子46を歪ませると、流路45の容積が減少すると共に圧力波が発生し、その圧力波によってノズル1から液滴43が吐出する。図5(B)は、ピエゾ素子46の歪がなくなって流路45の容積が増大した状態である。
【0049】
ここで、ノズル1直前の流路45に導入される溶液56は、図6に示すように、フィルター57を通過してきたものである。本発明では、このように、フィルター57を噴射ヘッド11内に設け、ノズル1の最近傍にフィルター除去機能を持たせている。このようなフィルター57は、小型の簡易フィルターとすることによって、図6に示したように,噴射ヘッド11内に組み込むことが可能となっている。そして、噴射ヘッド11そのものもコンパクト化を実現できている。このようなフィルター57は、例えば、ステンレスメッシュフィルターが好適に用いられ、その孔径(フィルターメッシュサイズ)は、0.5μm〜2μmとされる。
【0050】
次に、本発明に好適に適用される液体噴射ヘッドの他の例について、図7を用いて説明する。この例は、サーマル方式(バブル方式)の液体噴射ヘッドの例である。ここで示した液体噴射ヘッドは、溶液が流れる流路端部から液滴が噴射するタイプのものであり、エッジシューター型と呼ばれるものである。ここでは、液体噴射ヘッドのノズル数を4個とした例を示している。この液体噴射ヘッドは、図7(B)に示す発熱体基板66と蓋基板67とを、図7(A)に示すように接合させることにより形成されており、発熱体基板66は、シリコン基板68上にウエハプロセスによって個別電極69と共通電極70とエネルギー作用部である発熱体71とを形成することによって構成されている。なお、図7(C)は図7(B)に示した蓋基板67を裏返しにして示したものである。
【0051】
一方、前記蓋基板67には、図7(C)に示すように、機能性材料を含有する溶液が導入される流路を形成するための溝74と、流路に導入される溶液を収容する共通液室を形成するための凹部領域75とが形成されており、これらの発熱体基板66と蓋基板67とを図7(A)に示すように接合させることにより、前記流路及び前記共通液室が形成される。なお、発熱体基板66と蓋基板67とを接合させた状態においては、流路の底面部に発熱体71が位置し、流路の端部には、これらの流路に導入された溶液の一部を液滴として吐出させるためのノズル65が形成されている。なお、ここでは、ノズル形状は矩形であるが、これは丸形状であってもよい。なお、蓋基板67には、供給手段(図示せず)によって供給液室内に溶液を供給するための溶液流入口76が形成されている。
【0052】
本発明では、複数の液滴により1つの機能性素子を形成する、あるいは、複数滴によって、機能性素子などを形成するパターンをドットを重ね打ちしたり接触させたりして形成する。よって、このようなマルチノズル型の液体噴射ヘッドを用いると大変効率的に機能性素子を形成することができる。なお、この例では、4ノズルの液体噴射ヘッドを示しているが、必ずしも、4ノズルに限定されるものではなく、ノズル数が多ければ多いほど機能性素子の形成が効率的になることは言うまでもない。ただし、単純に多くすればよいということではなく、多くすれば液体噴射ヘッドも高価になり、また、噴射ノズルの目詰まりによる故障の確率も高くなるので、それらも考慮し装置全体のバランス(装置コストと機能性素子の製作効率のバランス)を考えて決められる。
【0053】
図8は、上述のようにして製作されたマルチノズル型の液体噴射ヘッドをノズル側から見た図を示している。本発明では、このようなマルチノズル型の液体噴射ヘッドを図9に示すように、噴射する溶液ごとに設け、キャリッジ搭載される。図10は、その斜視図である。
【0054】
図9、図10には、それぞれのマルチノズル型の液体噴射ヘッドをA、B、C、Dと符号をつけているが、各液体噴射ヘッドA、B、C、Dは、ノズル部分が各液体噴射ヘッドごとに離間して構成されるとともに、各液体噴射ヘッドごとに異なる種類の機能性材料を含有した溶液を噴射する。
【0055】
図9、図10は、本発明のそれぞれのマルチノズル型の液体噴射ヘッドを一体型ヘッドユニットとして構成した例であるが、一体型ヘッドユニットとして構成する例として、図11に示すようなものも考えられる。この例は、共通の1枚のノズルプレート80を有する例であるが、隣どうしで異なる溶液が共通の1枚のノズルプレートの表面を伝わって混じり合い、その混じった溶液を噴射して本発明のような機能性素子を製作した場合には、機能発現が阻害されたり、品質の劣る素子ができたりするという不具合がある。
【0056】
図11のような例は、インクジェットプリンタ用ヘッドとして利用されているものであるが、インクジェットプリンタの場合には、仮に、隣どうしで異なるインクが共通の1枚のノズルプレートの表面を伝わって混じり合い、その混じったインクを噴射しても、画質が多少劣ることがあったとしても、それほど問題にはならない。それは、インクジェットの場合は、紙上に記録された画像は、本発明のように機能発現を行う機能性素子ではないからである。
【0057】
それゆえ、このような共通の1枚のノズルプレートを有する一体型ヘッドユニットが使用されているが、本発明には、適用困難である。その理由は、本発明は、このようなマルチノズル型の液体噴射ヘッドを利用してそれぞれの液体噴射ヘッドで異なる種類の機能性材料を含有した溶液を噴射し、機能性素子基板を製作するものであるが、インクジェット記録と違って、最終的に製作される機能性素子基板は、たとえば、有機EL素子であったり、有機トランジスタであったりするように、それぞれ機能は発現するものである。よって、形成される素子に不純物が混じると当然ではあるが素子性能が低下し、使用に耐えないものとなる。
【0058】
上述のごとき点に鑑み、本発明では、図9、図10に示したように、それぞれの液体噴射ヘッドは、ノズル部分が各液体噴射ヘッドごとに離間して構成しているのである。つまり、本発明では、各液体噴射ヘッドを独立に形成し、その後、ユニットとしているが、ノズル部分が各液体噴射ヘッドごとに独立しているので、溶液が隣にいかないようになっている(図11に示したように共通の1枚のノズルプレート構造の場合は、ノズルプレート表面を伝わって、溶液が隣に移動、付着、混入する危険性が大である。)。
【0059】
上述のごとき本発明の考えをより効果的に実現するには、例えば、図12に示すように、各液体噴射ヘッドを完全に分離した形で、例えば、各液体噴射ユニット間に間隙を設けた形でユニット化すればよい。
【0060】
次に、本発明の他の特徴について説明する。図13は、図9に示した本発明のマルチノズル型の液体噴射ヘッドユニットをキャリッジ搭載して、機能性材料を含有した溶液を噴射しながらキャリッジ移動する際のキャリッジの移動方向とマルチノズル型噴射ヘッドのマルチノズルの配列方向との関係を説明するための図である。
図13(A)は、1種類の噴射ヘッドのマルチノズル配列方向をキャリッジ移動方向に対してほぼ垂直とした例、図13(B)は、その垂直とした例に対してやや角度をつけた例である。
【0061】
これに対して図14、図15の例は、本発明とは異なり、マルチノズル配列方向をキャリッジの移動方向と平行にした場合であるが、このようにするとヘッドユニットのコンパクト性を阻害したり(図14)、噴射効率が悪い(図14、図15の場合、この例では、ある1種類の溶液は、4ノズル分ずつ群で打ち込むとともに、群単位でキャリッジ移動を行わなければならない。)という不具合がある。
【0062】
本発明では、図13に示したように、マルチノズル型噴射ヘッドのマルチノズルの配列方向は、噴射しながらキャリッジ移動する際のキャリッジの移動方向と非平行になるように配列されている。こうすることにより、図14、図15の例に示したような不具合を解消でき、コンパクトなヘッドユニットが実現するとともに、キャリッジの連続的な移動に対して、ある1種類の溶液を噴射する1つの噴射ヘッドを適宜駆動して、必要に応じて噴射すればよく、上述のように群単位ごとの制御は必要としない。
【0063】
なお、図13(B)に示したような例では、ノズル列配列密度以上に打ち込み密度を高くできるという利点もあり、ノズルの高密度配列ができない噴射ヘッド(例えば、図5、図6に示したようなピエゾ素子利用の液体噴射ヘッド)を利用する場合に効果的である。
【0064】
次に、上述のような本発明の製造装置を用いて実際に溶液を噴射し、機能性素子として有機EL素子を形成した場合の条件の1例を以下に示す。
使用した噴射ヘッドは、図6に示したようなピエゾ素子を利用したドロップオンデマンド型液体噴射ヘッドで、ノズル径は、Φ22μmで、ノズル数32のマルチノズルタイプとした。ノズル配列密度は、200dpi1列配列とした。これを3個積層し、図13(B)のように傾斜させてキャリッジ搭載した。傾斜の角度は、噴射しながらキャリッジ走査する方向に対して、32個のマルチノズル列が45°の角度をなすようにした。その結果、基板上に溶液をドットとして打ち込む際の密度を約283dpiとすることができた。
【0065】
使用した溶液は、以下の3種類の溶液であり、O−ジクロロベンゼン/ドデシルベンゼンの混合溶液に、それぞれ、溶液1はポリフルオレン/ペリレン染料(98/2、重量比)を、溶液2はポリフルオレン/クマリン染料(98.5/1.5、重量比)を、溶液3はポリフルオレンを0.1重量パーセントずつ混合した溶液である。
【0066】
ピエゾ素子への入力電圧を24Vとし、駆動周波数は、12kHzとした。その際、ジェット初速度として、8m/sを得ており、1滴の質量は、4plである。キャリッジ走査速度(X方向)は、5m/sとした。なお、噴射ヘッドノズルと基板間の距離は、3mmとした。
【0067】
また、滴飛翔時の滴の形状を、素子形成と同じ条件で別途噴射、観察し、その形状が、基板面に付着する直前(本発明例では、3mm)に、ほぼ丸い滴になるように駆動波形を制御して噴射させた。なお、完全に丸い球状が得られず、飛翔方向に伸びた柱状であっても、駆動波形を制御し、その直径の3倍以内の長さにした。また、その際、飛翔滴後方に複数の微小な滴を伴うことのない駆動条件(駆動波形)を選んだ。
その後、ITOとアルミニウムよりリード線を引き出し、ITOを陽極、アルミニウムを陰極として10Vの電圧を印加したところ、良好に赤、緑、青色の発光が得られた。
なお、本発明は、このようなピエゾ素子を利用したドロップオンデマンド型インクジェットヘッドの例に限定されず、サーマルインクジェット原理の噴射ヘッドも好適に利用できることはいうまでもない。
【0068】
ところで、最初に図1で障壁3の中に液滴を噴射付与する例を示しているが、本発明の機能性素子群を形成するに当たっては、必ずしも、図1に示したような障壁3は必要ではなく、平板上の基板に直接電極パターン形成や、液滴付与による機能性素子を形成してもよい。また、図4で液滴が基板面に斜めに噴射する図を示したが、これは、検出光学系32と、噴射ヘッド33を併せて図示するためにこのように液滴が斜めに飛翔している図としたが、実際には、基板に対してほぼ垂直に当たるように噴射付与してもよい。
【0069】
なお、説明は、機能性素子として発光素子を形成した場合で行っているが、形成された発光素子基板は、その後、ガラスあるいはプラスチック等の透明カバープレートを対向配置、ケーシング(パッケージング)することにより、ディスプレイ装置として活用される。
また、単にディスプレイ装置に適用するのみならず、機能性素子として有機トランジスタなども本発明の手法を利用して好適に製作される。さらに、噴射溶液としてレジスト材料などを用いることによって、レジストパターンやレジスト材料による3次元構造体を形成する場合にも適用され、本発明でいうところの機能性素子とは、このようなレジスト材料のような樹脂材料によって形成される膜パターンあるいは3次元構造体も含むものである。
【0070】
【発明の効果】
本発明によれば、所定の駆動信号を入力することにより機能を発する機能性素子群が、基板上に機能性材料を含有する溶液の液滴を噴射付与し、該溶液中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記基板上に残留させることによって形成される機能性素子基板の製造装置において、該基板に対して機能性材料を含有した溶液を噴射する噴射手段は、複数種類の溶液を溶液ごとに独立して噴射する複数個のマルチノズル型噴射ヘッドを、前記複数種類の溶液ごとに噴射するノズル部分が溶液ごとに離間して構成されるとともに、前記基板に相対する位置に配され、キャリッジ搭載された噴射手段とし、前記マルチノズル型噴射ヘッドのマルチノズルの配列方向は、噴射しながらキャリッジ移動する際のキャリッジの移動方向と非平行に配列されているようにしたので、機能性素子群および機能性素子基板を形成するための新規でかつコンパクトな製造装置を提案できたとともに、この装置によって、高性能な機能性素子基板が効率よく低コストで製作できるようになった。
【0071】
また、前記複数種類の機能性材料を含有する溶液は、それぞれ異なる色に発色する有機EL材料を溶解した溶液であるので、カラー発光が行える機能性素子基板が簡単に実現できた。
【0072】
また,前記複数種類の機能性材料を含有する溶液を用いてその溶液によるドットパターンを重ね打ちもしくは接触させて機能性素子基板を製作するので、複雑なフォトリソ等によらず、簡単な方法で機能性素子基板が実現できるようになった。
【0073】
また,上述のように効率よく低コストで製作した機能性素子基板を画像表示装置に使用するようにしたので、低コストな画像表示装置が得られるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例にかかる吐出組成物を用い機能性素子を作製する一工程を模式的に示す斜視図である。
【図2】本発明の機能性素子基板の製造装置の一実施例を説明するための図である。
【図3】本発明の機能性素子基板の製造に適用される液滴付与装置を示す概略構成図である。
【図4】図3に示した液滴付与装置の吐出ヘッドユニットの要部概略構成図である。
【図5】本発明に好適に使用されるピエゾ素子利用の噴射ヘッドの液滴噴射原理を説明する図である。
【図6】本発明に好適に使用されるピエゾ素子利用の噴射ヘッドの構造を示す図である。
【図7】本発明に好適に適用されるサーマル方式(バブル方式)の液体噴射ヘッドの例を示す図である。
【図8】マルチノズル型の液体噴射ヘッドをノズル側から見た図である。
【図9】マルチノズル型の液体噴射ヘッドを噴射する溶液ごとに積層し、ユニット化した図である。
【図10】図9のようにユニット化したヘッドの斜視図である。
【図11】共通の1枚のノズルプレートを有するユニット化したヘッドの斜視図ある。
【図12】各液体噴射ヘッドを分離した形でユニット化する例を示す図である。
【図13】キャリッジの移動方向とマルチノズルの配列方向との関係を説明するための図である。
【図14】マルチノズル配列方向をキャリッジの移動方向と平行にした例を示す図である。
【図15】マルチノズル配列方向をキャリッジの移動方向と平行にした他の例を示す図である。
【符号の説明】
1…(液体噴射ヘッド)ノズル、2…有機EL材料(溶液)、3…障壁、4…ITO透明電極、5…ガラス基板、11…吐出ヘッドユニット(噴射ヘッド)、12…キャリッジ、13…基板保持台、14…基板、15…機能性材料を含有する溶液の供給チューブ、16…信号供給ケーブル、17、21…コントロールボックス、18…X方向スキャンモータ、19…Y方向スキャンモータ、20…コンピュータ、22…基板位置決め/保持手段、31…ヘッドアライメント制御機構、32…検出光学系、33…噴射ヘッド、34…ヘッドアライメント微動機構、35…制御コンピュータ、36…画像識別機構、37…XY方向走査機構、38…位置検出機構、39…位置補正制御機構、40…インクジェットヘッド駆動・制御機構、41…光軸、42…素子電極、43…液滴、44…液滴着弾位置、45…流路、46…ピエゾ素子、56…溶液、57…フィルター、65…ノズル、66…発熱体基板、67…蓋基板、68…シリコン基板、69…個別電極、70…共通電極、71…発熱体、74…溝、75…凹部領域、76…溶液流入口、80…ノズル板。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to film formation of a functional material using an ejection device, and more particularly to a film pattern formation / manufacturing apparatus, a functional element substrate formed by the apparatus, and an image display apparatus using the functional element substrate.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the development of a light emitting element using an organic material as a self-luminous display replacing a liquid crystal display has been accelerated. Such a light-emitting element is formed by patterning a functional material, and is generally performed by a photolithography method. For example, as an organic electroluminescence (hereinafter, referred to as organic EL) element using an organic substance, Appl. Phys. Lett. 51 (12), 21 September 1987, pages 913 et seq., A method of forming a film of a low molecular weight by a vapor deposition method has been reported. Further, in the organic EL element, as a means of colorization, a method of vapor-depositing and forming a different luminescent material on a desired pixel through a mask has been performed. However, such a method based on vacuum film formation and a method based on photolithography have drawbacks in that the number of steps is large and the production cost is high in order to form an element over a large area.
[0003]
In order to solve the problems described above, the present inventor has disclosed in US Pat. No. 3,060,429 in forming and patterning a functional material film for forming a functional element represented by the organic EL element as described above. U.S. Pat. No. 3,298,030; U.S. Pat. No. 3,596,275; U.S. Pat. No. 3,416,153; U.S. Pat. No. 3,747,120; U.S. Pat. No. 5,729,257; -It was thought that the functional material could be stably provided at a desired position at a good yield and at low cost without depending on the etching method or the like.
[0004]
For example, when an organic EL element is considered as an example of a functional element, a composition obtained by dissolving or dispersing a hole injecting / transporting material and a light emitting material constituting such an organic EL element in a solvent is ejected from an inkjet head. It was thought that this could be realized by patterning and coating the transparent electrode substrate and forming a pattern of the hole injection / transport layer and the light emitting material layer.
However, the idea of fabricating a functional element substrate by such means is still new, and it is not clear how to do it.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above situation, and a first object of the present invention is to propose a novel manufacturing apparatus for forming a functional element group and a functional element substrate as described above, An object of the present invention is to make it possible to efficiently manufacture an active element substrate at low cost.
A second object is to propose a functional element substrate manufactured by such a manufacturing apparatus.
Further, a third object is to propose another functional element substrate manufactured by such a manufacturing apparatus.
A fourth object is to propose an image display device using a low-cost functional element substrate manufactured by such a manufacturing apparatus.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, firstly, a functional element group that emits a function by inputting a predetermined drive signal is applied by spraying a droplet of a solution containing a functional material on a substrate. Then, in a device for manufacturing a functional element substrate formed by volatilizing a volatile component in the solution and leaving a solid content on the substrate, a solution containing a functional material is sprayed on the substrate. Injection means, a plurality of multi-nozzle-type ejection heads that independently eject a plurality of types of solutions for each solution, the nozzle portion that ejects for each of the plurality of types of solutions is configured to be separated for each solution, The ejection means is disposed at a position facing the substrate and is mounted on a carriage. The arrangement direction of the multi-nozzles of the multi-nozzle ejection head is such that the carriage moves when the carriage moves while ejecting. And as being the moving direction non-parallel arranged.
[0007]
Secondly, in the functional element substrate formed by the first functional element substrate manufacturing apparatus, the solution containing the plurality of types of functional materials contains an organic EL material that develops different colors. This was a dissolved solution.
[0008]
Thirdly, in the functional element substrate formed by the first functional element substrate manufacturing apparatus, the functional element group is formed by over-stripping a dot pattern with a solution containing a plurality of types of functional materials. It was formed by contact.
[0009]
Fourth, the image display device includes the second or third functional element substrate and a cover plate disposed to face the functional element substrate.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the creation of a functional element when an organic EL element is considered as an example of the functional element. In this example, a transparent electrode pattern of ITO (indium tin oxide) divided in a mosaic shape is shown. 4 and a
[0011]
Solution composition
Solvent ・ ・ dodecylbenzene / dichlorobenzene (1/1, volume ratio)
Red: polyfluorene / perylene dye (98/2, weight ratio)
Green: polyfluorene / coumarin dye (98.5 / 1.5, weight ratio)
Blue: polyfluorene
[0012]
The ratio of the solid to the solvent is, for example, 0.4% (weight / volume). Here, the substrate provided with such a solution is heated, for example, at 100 ° C., and after removing the solvent, an appropriate metal mask is formed on the substrate, and aluminum is vapor-deposited at 2,000 Å (not shown); Lead wires are drawn out from ITO and aluminum, and the device is completed using ITO as an anode and aluminum as a cathode. With an applied voltage of about 15 volts, an element that emits red, green, and blue light in a predetermined shape can be obtained.
In addition, an element is formed by forming an electrode on a substrate first, spraying a droplet of such a solution later to volatilize a volatile component in the solution, and leaving a solid content on the substrate. Formation may be performed.
[0013]
The substrate constituting such an element can be formed into an image display device such as a self-luminous organic EL display by arranging a transparent cover plate such as glass or plastic and opposing the casing (packaging). .
Here, although an organic EL element is considered as an example of the functional element, it is not necessarily limited to such elements and materials. For example, when considering an electron-emitting device, a solution containing a palladium-based compound is used. In this case, the final form is an electron-emitting display in which a face plate provided with a phosphor is opposed to the electron-emitting device substrate and packaged. Further, an organic transistor or the like can be suitably manufactured as the functional element. In addition, a resist material for forming the
[0014]
Here, as a means for applying a solution containing a functional material as described above, an ink jet technique is applied in the present invention. The specific method will be described below.
FIG. 2 is a view for explaining an embodiment of the apparatus for manufacturing a functional element substrate according to the present invention. In the figure, 11 is an ejection head unit (ejection head), 12 is a carriage, 13 is a substrate holding table, 14 Is a substrate for forming a functional element, 15 is a supply tube for a solution containing a functional material, 16 is a signal supply cable, 17 is an ejection head control box, 18 is an X-direction scan motor of the
[0015]
FIG. 3 is a schematic view showing a configuration of a droplet applying apparatus applied to the production of the functional element substrate of the present invention, and FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a main part of a discharge head unit of the droplet applying apparatus of FIG. It is.
The configuration of FIG. 3 differs from the configuration of FIG. 2 in that the functional element group is formed on the substrate by moving the
[0016]
The droplet applying device (ejection head 33) of the ejection head unit 11 may be any mechanism as long as it can discharge arbitrary droplets in a fixed amount, and particularly an inkjet type mechanism capable of forming droplets of several to several hundred pl. Is desirable.
Examples of the ink jet system include a system disclosed in US Pat. No. 3,683,212 (Zoltan system), a system disclosed in US Pat. No. 3,747,120 (Stemme system), and US Pat. No. 3,946,398. As described in the method (Kyser method), an electric signal is applied to the piezo-vibration element, and the electric signal is converted into a mechanical vibration of the piezo-vibration element. There is a type in which droplets are ejected and fly, which is generally called a drop-on-demand system.
[0017]
As another method, there is a method (Sweet method) disclosed in US Pat. No. 3,596,275, US Pat. No. 3,298,030, and the like. In this method, droplets of a recording liquid whose charge amount is controlled by a continuous vibration generation method are generated, and the generated droplets whose charge amount is controlled are passed between deflection electrodes to which a uniform electric field is applied. The recording is performed on the recording member by flying, and is usually called a continuous flow method or a charge control method.
[0018]
Further, as another method, there is a method disclosed in Japanese Patent Publication No. 56-9429. In this method, bubbles are generated in a liquid, and droplets are ejected and fly from a fine nozzle by the action force of the bubbles. The method is called a thermal inkjet method or a bubble inkjet method. As described above, the method for ejecting the liquid droplets includes a drop-on-demand method, a continuous flow method, a thermal ink jet method, and the like.
[0019]
In the present invention, in the apparatus for manufacturing a functional element substrate as shown in FIG. 2, the
[0020]
Furthermore, the apparatus for manufacturing a functional element substrate of the present invention has a rotation position adjustment mechanism (not shown because it is located below the substrate 14) in addition to the position adjustment mechanisms in the X and Y directions. . In this regard, the shape of the functional element substrate of the present invention and the arrangement of the formed functional element groups will be described first.
[0021]
The functional element substrate of the present invention is made of quartz glass, glass with a reduced content of impurities such as Na, blue plate glass,
[0022]
In the present invention, the functional element groups to be formed are arranged in a matrix with respect to the substrate as described above, and two orthogonal directions of the matrix correspond to the vertical side or the horizontal side of the substrate. The functional element groups are arranged so as to be parallel to the direction. The reason for arranging the functional element groups in a matrix and the reason for making the vertical and horizontal sides of the substrate parallel to two orthogonal directions of the matrix will be described below.
[0023]
As shown in FIG. 2 or FIG. 3, according to the present invention, after the positional relationship between the
[0024]
Here, the description will return to the rotation position adjustment mechanism described above. As described above, in the present invention, the positioning of the substrate before the droplet ejection for element formation is performed accurately, the relative movement only in the X and Y directions is performed, and no other control is performed. The purpose is to obtain a matrix-like array of element groups. In this case, a problem is a deviation in a rotation direction (a rotation direction with respect to an axis perpendicular to a plane determined by the two directions X and Y) when the substrate is first positioned.
[0025]
In order to correct the deviation in the rotation direction, the present invention has a rotation position adjustment mechanism (not shown under the
[0026]
As described above, this rotation position adjusting mechanism is used as the substrate positioning / holding unit 22 (22X) of FIG. 1 , 22Y 1 , 22X 2 , 22Y 2 Although described as a mechanism separate from () and not visible under the
[0027]
Next, other means and configurations for positioning according to the present invention will be described. In the above description, the substrate positioning / holding unit 22 is in contact with the side of the
[0028]
Alternatively, instead of forming the above-described pattern only for the purpose, the element electrodes 42 (see FIG. 4) and the wiring patterns such as the X-direction wiring and the Y-direction wiring of each element are orthogonal to each other according to the present invention. May be regarded as a two-way band pattern. If such a band-shaped pattern is provided, the pattern can be detected by a detection
[0029]
Next, in the Z direction, which is a direction perpendicular to the X and Y directions, in the present invention, after the positional relationship between the
[0030]
Instead, in the present invention, the flatness of the
[0031]
Note that the device is usually configured so that the plane determined by the two directions of the X and Y directions is maintained horizontally (a plane perpendicular to the vertical direction), but when the
[0032]
Next, other embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these embodiments. FIG. 3 shows an example in which the
[0033]
Next, the configuration of the ejection head unit 11 will be described with reference to FIG. In FIG. 4,
[0034]
In FIG. 3,
[0035]
In the above description, the ejection head unit 11 is fixed, and the relative movement between the ejection head unit 11 and the
[0036]
Conversely, for example, when a light plastic substrate is used and the size of the substrate is 200 mm × 200 mm to 400 mm × 400 mm, the paper transport of the inkjet printer may be performed. That is, the ejection head unit 11 mounted on the
[0037]
When the substrate size is about 200 mm × 200 mm or less, the ejection head unit for applying droplets is of a large array multi-nozzle type capable of covering a range of 200 mm, and the relative movement between the ejection head unit and the substrate is perpendicular to two directions ( It is also possible to perform the relative movement only in one direction (for example, only the X direction) without performing the movement in the X direction and the Y direction, and to improve the mass productivity, but the substrate size is 200 mm × 200 mm. In the above case, it is difficult to technically and costly to manufacture a large-array multi-nozzle type ejection head unit that can cover such a range of 200 mm. Are scanned in two orthogonal directions, X and Y, and the application of the liquid droplets is sequentially performed in the two orthogonal directions. It is better to adopt a configuration in which
[0038]
In particular, as a final substrate, even when a substrate smaller than 200 mm × 200 mm is manufactured, when a plurality of large substrates are to be manufactured, the original substrate is 400 mm × 400 mm or more. Since a size of 2000 mm × 2000 mm or more is used, the ejection head unit 11 is made to scan in two orthogonal directions, X and Y, and the application of the solution droplet is performed in the two orthogonal directions. It is better to adopt a configuration in which the operations are performed sequentially.
[0039]
The material of the
[0040]
In addition to the above, as a functional material for producing another functional element of the present invention, a precursor of silicon glass for an interlayer insulating film often used in semiconductors or the like, or a silica glass forming material can be cited. Examples of such a precursor include polysilazane (for example, manufactured by Tonen), an organic SOG material, and the like. Further, an organometallic compound may be used.
[0041]
Still another example is a material for a color filter. Specifically, Sumika Red B (trade name, dye manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), Kayaron Fast Yellow GL (trade name, dye manufactured by Nippon Kayaku), Diaserine Fast Brillian Blue B (trade name, dye manufactured by Mitsubishi Kasei), etc. A sublimation dye or the like can be used.
[0042]
In the solution composition of the present invention, the benzene derivative preferably has a boiling point of 150 ° C. or higher. Specific examples of such a solvent include O-dichlorobenzene, m-dichlorobenzene, 1,2,3-trichlorobenzene, O-chlorotoluene, p-chlorotoluene, 1-chloronaphthalene, bromobenzene, and O-dibromo. Examples thereof include benzene and 1-dibromonaphthalene. The use of these solvents is preferable because volatilization of the solvent can be prevented. These solvents are suitable because of their high solubility in aromatic compounds. It is preferable that the solution composition of the present invention contains dodecylbenzene. As dodecylbenzene, n-dodecylbenzene may be used alone, or a mixture of isomers may be used.
[0043]
This solvent has a characteristic of a boiling point of 300 ° C. or more and a viscosity of 6 cp or more (20 ° C.). This solvent may be used alone, but when added to another solvent, volatilization of the solvent can be effectively prevented and the solvent is preferably used. is there. In addition, since the viscosity of the above solvents other than dodecylbenzene is relatively small, the viscosity can be adjusted by adding this solvent, which is very preferable. According to the present invention, there is provided a method for forming a functional film in which the above-described solution composition is supplied onto a substrate by a discharge device by discharging, and then the substrate is processed at a temperature higher than the temperature at the time of discharging to form a film. The discharge temperature is room temperature, and it is preferable to heat the substrate after the discharge. By performing such a treatment, the content deposited due to the evaporation of the solvent at the time of ejection and the decrease in temperature are redissolved, and a uniform and uniform functional film can be obtained.
[0044]
In the above-described method for producing a functional film, it is preferable that, after the discharge composition is supplied onto a substrate by a discharge device, when the substrate is processed to a temperature higher than the discharge temperature, the substrate is heated while being pressed. By performing such treatment, volatilization of the solvent during heating can be delayed, and the re-dissolution of the content is further promoted. As a result, a uniform and uniform functional film can be obtained. In the above-described method for producing a functional film, it is preferable that the pressure be reduced immediately after the high-temperature treatment of the substrate to remove the solvent. By performing such treatment, phase separation of the contents at the time of concentration of the solvent can be prevented.
[0045]
In any material, or functional element, the present invention volatilizes a volatile component in a solution and forms an element by allowing a solid to remain on the substrate, and this solid is used for each of the solids. The solvent (volatile component) is used to generate the function of the element, and is a vehicle for ejecting and applying droplets based on the ink jet principle.
[0046]
When the
[0047]
As described above, in the present invention, the ejection head unit (ejection head) 11 is parallel to the
[0048]
Next, a liquid jet head suitably applied to the present invention will be described with reference to FIGS. This example is an example of seven nozzles as shown in FIG. 6, and this liquid jet head 11 has a
[0049]
Here, the
[0050]
Next, another example of the liquid jet head suitably applied to the present invention will be described with reference to FIG. This example is an example of a thermal type (bubble type) liquid ejecting head. The liquid ejecting head shown here is of a type in which droplets are ejected from an end of a flow path through which a solution flows, and is called an edge shooter type. Here, an example is shown in which the number of nozzles of the liquid ejecting head is four. This liquid ejecting head is formed by joining a
[0051]
On the other hand, as shown in FIG. 7 (C), the
[0052]
In the present invention, one functional element is formed by a plurality of droplets, or a pattern for forming a functional element or the like is formed by overlapping or contacting dots with a plurality of droplets. Therefore, when such a multi-nozzle type liquid ejecting head is used, a functional element can be formed very efficiently. In this example, a liquid ejecting head having four nozzles is shown. However, the present invention is not necessarily limited to four nozzles. Needless to say, the larger the number of nozzles, the more efficient the formation of the functional element. No. However, this does not mean that simply increasing the number of the nozzles increases the cost of the liquid ejecting head and increases the probability of failure due to clogging of the ejection nozzles. (The balance between cost and production efficiency of functional elements).
[0053]
FIG. 8 is a view of the multi-nozzle type liquid ejecting head manufactured as described above as viewed from the nozzle side. In the present invention, such a multi-nozzle type liquid ejecting head is provided for each solution to be ejected and mounted on a carriage as shown in FIG. FIG. 10 is a perspective view thereof.
[0054]
9 and 10, the multi-nozzle type liquid ejecting heads are denoted by A, B, C, and D. However, each of the liquid ejecting heads A, B, C, and D has a nozzle portion. A solution containing a functional material of a different type is ejected for each liquid ejecting head, while being configured separately for each liquid ejecting head.
[0055]
9 and 10 show examples in which each of the multi-nozzle type liquid ejecting heads according to the present invention is configured as an integrated head unit. Conceivable. In this example, one
[0056]
An example as shown in FIG. 11 is used as an ink jet printer head. In the case of an ink jet printer, different inks are supposedly mixed along the surface of a common nozzle plate between adjacent ink jet printers. Even if the mixed ink is ejected, even if the image quality is slightly inferior, it does not matter much. This is because, in the case of ink jet, an image recorded on paper is not a functional element that performs functions as in the present invention.
[0057]
Therefore, such an integrated head unit having one common nozzle plate is used, but it is difficult to apply the present invention to the present invention. The reason is that the present invention uses such a multi-nozzle type liquid ejecting head to eject a solution containing a different type of functional material with each liquid ejecting head to manufacture a functional element substrate. However, unlike the ink jet recording, the functional element substrate finally manufactured has functions, such as an organic EL element and an organic transistor, respectively. Accordingly, if impurities are mixed in the formed element, the element performance naturally deteriorates, and the element cannot be used.
[0058]
In view of the above, in the present invention, as shown in FIGS. 9 and 10, each liquid ejecting head is configured such that the nozzle portion is separated for each liquid ejecting head. In other words, in the present invention, each liquid ejecting head is formed independently and then formed as a unit. However, since the nozzle portion is independent for each liquid ejecting head, the solution does not go next to it ( In the case of a common single nozzle plate structure as shown in FIG. 11, there is a high risk that the solution will move, adhere, and mix next to the nozzle plate surface.)
[0059]
In order to more effectively realize the idea of the present invention as described above, for example, as shown in FIG. 12, in a form in which each liquid ejecting head is completely separated, for example, a gap is provided between each liquid ejecting unit. What is necessary is just to unitize in a form.
[0060]
Next, other features of the present invention will be described. FIG. 13 shows the movement direction of the carriage when the carriage is mounted with the multi-nozzle type liquid ejecting head unit of the present invention shown in FIG. 9 while ejecting a solution containing a functional material, and the multi-nozzle type. FIG. 3 is a diagram for explaining a relationship between an ejection head and an arrangement direction of multi-nozzles.
FIG. 13A shows an example in which the multi-nozzle arrangement direction of one type of ejection head is substantially perpendicular to the carriage movement direction, and FIG. 13B shows a slight angle with respect to the perpendicular direction. It is an example.
[0061]
On the other hand, in the examples of FIGS. 14 and 15, unlike the present invention, the multi-nozzle arrangement direction is parallel to the moving direction of the carriage, but this may impair the compactness of the head unit. (FIG. 14), the injection efficiency is poor (in the case of FIGS. 14 and 15, in this example, one type of solution must be driven in groups of four nozzles and the carriage must be moved in group units). There is a problem.
[0062]
In the present invention, as shown in FIG. 13, the arrangement direction of the multi-nozzles of the multi-nozzle type ejection head is arranged so as to be non-parallel to the moving direction of the carriage when the carriage moves while ejecting. By doing so, the disadvantages shown in the examples of FIGS. 14 and 15 can be solved, a compact head unit can be realized, and a certain type of solution can be ejected in response to continuous movement of the carriage. What is necessary is just to drive two ejection heads appropriately and to inject as needed, and the control for every group unit is not required as mentioned above.
[0063]
In the example shown in FIG. 13B, there is an advantage that the injection density can be higher than the nozzle row arrangement density, and the ejection head in which the nozzles cannot be arranged at high density (for example, as shown in FIGS. 5 and 6). This is effective when a liquid jet head using a piezo element is used.
[0064]
Next, an example of conditions in the case where an organic EL element is formed as a functional element by actually injecting a solution using the above-described manufacturing apparatus of the present invention will be described below.
The ejecting head used was a drop-on-demand type liquid ejecting head using a piezo element as shown in FIG. 6, and was a multi-nozzle type having a nozzle diameter of 22 μm and 32 nozzles. The nozzle array density was 200 dpi, one-row array. Three of these were stacked and mounted on a carriage with an inclination as shown in FIG. 13 (B). The angle of inclination was such that 32 multi-nozzle rows made an angle of 45 ° with respect to the direction in which the carriage was scanned while jetting. As a result, the density at which the solution was applied as dots on the substrate could be about 283 dpi.
[0065]
The solutions used were the following three types of solutions. In the mixed solution of O-dichlorobenzene / dodecylbenzene,
[0066]
The input voltage to the piezo element was 24 V, and the driving frequency was 12 kHz. At that time, 8 m / s was obtained as the initial jet velocity, and the mass of one drop was 4 pl. The carriage scanning speed (X direction) was 5 m / s. The distance between the ejection head nozzle and the substrate was 3 mm.
[0067]
In addition, the shape of the droplet at the time of droplet flight is separately jetted and observed under the same conditions as the element formation, and the shape is changed to a substantially round droplet immediately before adhering to the substrate surface (3 mm in the present invention example). Injection was performed by controlling the drive waveform. In addition, even if a perfectly round spherical shape was not obtained and the column shape was extended in the flight direction, the drive waveform was controlled to make the length within three times the diameter. In this case, a driving condition (driving waveform) that does not involve a plurality of fine droplets behind the flying droplet was selected.
Thereafter, a lead wire was pulled out from ITO and aluminum, and a voltage of 10 V was applied using ITO as an anode and aluminum as a cathode. As a result, red, green, and blue light emission was successfully obtained.
Note that the present invention is not limited to the example of the drop-on-demand type ink jet head using such a piezo element, and it goes without saying that the jet head based on the thermal ink jet principle can be suitably used.
[0068]
By the way, FIG. 1 shows an example in which droplets are jetted into the
[0069]
In the description, a light-emitting element is formed as a functional element. However, the formed light-emitting element substrate is then disposed with a transparent cover plate made of glass, plastic, or the like, and then casing (packaging). Thereby, it is utilized as a display device.
In addition to simply applying the present invention to a display device, an organic transistor or the like as a functional element is suitably manufactured using the method of the present invention. Further, the present invention is also applied to a case where a three-dimensional structure is formed by a resist pattern or a resist material by using a resist material or the like as a spray solution, and the functional element according to the present invention is defined as such a resist material. It also includes a film pattern or a three-dimensional structure formed of such a resin material.
[0070]
【The invention's effect】
According to the present invention, a functional element group that emits a function by inputting a predetermined drive signal sprays droplets of a solution containing a functional material on a substrate, and volatilizes volatile components in the solution. In the apparatus for manufacturing a functional element substrate formed by allowing a solid content to remain on the substrate, a jetting unit for jetting a solution containing a functional material onto the substrate comprises a plurality of types of solutions. A plurality of multi-nozzle ejection heads that eject independently for each, a nozzle portion that ejects for each of the plurality of types of solutions is configured to be separated for each solution, and is disposed at a position facing the substrate, The ejection means is mounted on a carriage, and the arrangement direction of the multi-nozzles of the multi-nozzle ejection head is arranged non-parallel to the movement direction of the carriage when the carriage moves while ejecting. As a result, a new and compact manufacturing apparatus for forming a functional element group and a functional element substrate can be proposed, and this apparatus can efficiently produce a high-performance functional element substrate at low cost. It became so.
[0071]
In addition, since the solution containing the plurality of types of functional materials is a solution in which organic EL materials each emitting a different color are dissolved, a functional element substrate capable of emitting color light can be easily realized.
[0072]
In addition, since a functional element substrate is manufactured by using a solution containing a plurality of types of functional materials and overprinting or contacting a dot pattern with the solution, the functional element substrate can be formed by a simple method without using complicated photolithography. It has become possible to realize a flexible element substrate.
[0073]
Further, since the functional element substrate manufactured efficiently and at low cost as described above is used for an image display device, a low-cost image display device can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing one step of producing a functional element using a discharge composition according to an example of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining an embodiment of the functional element substrate manufacturing apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a droplet applying apparatus applied to manufacture of a functional element substrate of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram of a main part of a discharge head unit of the droplet applying apparatus shown in FIG.
FIG. 5 is a view for explaining the principle of droplet ejection of an ejection head utilizing a piezo element which is suitably used in the present invention.
FIG. 6 is a view showing the structure of a jet head utilizing a piezo element which is suitably used in the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing an example of a thermal (bubble) liquid jet head suitably applied to the present invention.
FIG. 8 is a view of the multi-nozzle type liquid ejecting head as viewed from the nozzle side.
FIG. 9 is a view in which a multi-nozzle type liquid ejecting head is stacked and unitized for each solution to be ejected.
FIG. 10 is a perspective view of a head unitized as in FIG. 9;
FIG. 11 is a perspective view of a unitized head having one common nozzle plate.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example in which each liquid ejecting head is unitized in a separated form.
FIG. 13 is a diagram for explaining the relationship between the moving direction of the carriage and the arrangement direction of the multi-nozzles.
FIG. 14 is a diagram illustrating an example in which a multi-nozzle arrangement direction is parallel to a moving direction of a carriage.
FIG. 15 is a view showing another example in which the multi-nozzle arrangement direction is made parallel to the moving direction of the carriage.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002243201A JP2004081923A (en) | 2002-08-23 | 2002-08-23 | Functional element substrate, image display, and its production apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002243201A JP2004081923A (en) | 2002-08-23 | 2002-08-23 | Functional element substrate, image display, and its production apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004081923A true JP2004081923A (en) | 2004-03-18 |
JP2004081923A5 JP2004081923A5 (en) | 2005-09-02 |
Family
ID=32052019
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002243201A Pending JP2004081923A (en) | 2002-08-23 | 2002-08-23 | Functional element substrate, image display, and its production apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004081923A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100497092B1 (en) * | 2002-12-05 | 2005-06-28 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | polymer nozzle apparatus for organic electroluminescence device |
-
2002
- 2002-08-23 JP JP2002243201A patent/JP2004081923A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100497092B1 (en) * | 2002-12-05 | 2005-06-28 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | polymer nozzle apparatus for organic electroluminescence device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3949045B2 (en) | Functional element sheet and manufacturing method thereof | |
JP2009247918A (en) | Method of discharging liquid material, method of manufacturing color filter and method of manufacturing organic el device | |
JP4023344B2 (en) | Drawing apparatus, electro-optical device manufacturing method, electro-optical device, and electronic apparatus | |
JP2003257617A (en) | Functional element substrate and image display device by use of the functional element substrate | |
JP4010854B2 (en) | Functional element substrate, manufacturing apparatus thereof, and image display apparatus | |
JP2005081159A (en) | Apparatus for manufacturing functional substrate and manufactured functional substrate | |
JP2004081923A (en) | Functional element substrate, image display, and its production apparatus | |
JP2003251245A (en) | Functional element substrate, image display device and manufacturing apparatus thereof | |
JP2004133050A (en) | Method of manufacturing functional element substrate, functional element substrate, method of using functional element substrate and image display apparatus | |
JP2003154652A (en) | Ink jet head and its manufacturing method, ink jet recorder and its manufacturing method, apparatus for manufacturing color filter and manufacturing method therefor, and apparatus for manufacturing electroluminescence substrate and manufacturing method therefor | |
JP2003264068A (en) | Functional element substrate, and image display device and manufacturing installation of the same | |
JP2003255848A (en) | Device for manufacturing functional element substrate, functional element substrate, and image display device using the functional element substrate | |
JP2003264072A (en) | Functional element substrate, image display device, and manufacturing installation of the same | |
JP2003257642A (en) | Functional element substrate and image display device | |
JP2003264070A (en) | Functional element substrate and image display device | |
JP2003251244A (en) | Functional element substrate and image display device | |
JP2009266422A (en) | Functional element substrate manufacturing system | |
JP2003264078A (en) | Functional element substrate, image display device, and manufacturing installation of the same | |
JP4773691B2 (en) | Flexible functional element substrate and manufacturing apparatus thereof | |
JP2005339810A (en) | Organic el light-emitting element substrate, manufacturing apparatus thereof and image display using the same | |
JP2005339809A (en) | Organic el light-emitting element substrate, manufacturing apparatus thereof and image display using the same | |
JP2003178870A (en) | Manufacturing device of functional element substrate and functional element substrate | |
JP2009198858A (en) | Liquid drop discharge device, liquid body discharge method, and color filter manufacturing method | |
JP2003264074A (en) | Functional element substrate and image display device | |
JP2003257616A (en) | Functional element substrate and image display device by use of the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050301 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050301 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071219 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071225 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080422 |