JP2004119351A

JP2004119351A - 有機ｅｌ塗布装置

Info

Publication number: JP2004119351A
Application number: JP2002285172A
Authority: JP
Inventors: Mikio Masuichi; 増市　幹雄; Yukihiro Takamura; 高村　幸宏; Sanzo Moriwaki; 森脇　三造
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】ノズル孔の目詰まりを発生させることなく、十分な流量で塗布液を基板に塗布する。
【解決手段】各ノズル４ａ〜４ｃからガラス基板１００に吐出する有機ＥＬ材料１０ａ〜１０ｃは有機ＥＬポリマーが混合溶媒に溶解された溶液からなる。この混合溶媒は、沸点が１６４．７℃で粘度が０．００１２Ｐａ・ｓであるメシチレンと、沸点が２０７．２℃で粘度が０．００２Ｐａ・ｓであるテトラリンとが重量比１：１で混合されたものである。メシチレンとテトラリンとの溶解度パラメータの差は１．９（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２である。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス基板などの基板に有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ポリマーを含む塗布液を吐出して基板に塗布する有機ＥＬ塗布装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の有機ＥＬ塗布装置は、供給源に貯留されている有機ＥＬ材料を含む塗布液を取り出すポンプと、上記供給源から配管を通してポンプにより圧送されてくる塗布液をノズル孔より基板に向けて吐出するノズルとを備えている。
【０００３】
上記塗布液は、一般に、有機ＥＬポリマーを溶媒に溶解して得られる溶液からなる。有機ＥＬポリマーは、芳香族系溶媒に良好に溶解することが知られているので、溶媒としてキシレンやトルエンなどを使用することが考えられる。一般的には、キシレンやトルエンは比較的低粘度（キシレンは０．０００６Ｐａ・ｓ、トルエンは０．０００６Ｐａ・ｓ）であるため、キシレン等により有機ＥＬポリマーを溶解した溶液も低粘度となる。そのため、微小なノズル孔から吐出する場合においても十分な流量が得られ、吐出流量を高める観点から塗布液として優れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、キシレンやトルエンは、低粘度であるとともに低沸点（キシレンは約１４０℃、トルエンは１１０．６℃）でもあることから、これらを溶媒として使用すると、微小なノズル孔の出口で溶媒の蒸発が進み、溶質（有機ＥＬポリマー）の膜が成長してしまうことがある。そして、こうした膜成長により、ノズル孔の開口面積が低下し、最終的に目詰まりを起こすこととなる。
【０００５】
これに対して、ノズル孔の目詰まり防止の観点から溶媒として同じ芳香族系のテトラリンやシクロヘキシルベンゼンなどの高沸点（テトラリンは２０７．２℃、シクロヘキシルベンゼンは２４０℃）の溶媒を使用することが考えられる。しかしながら、これらの溶媒は高沸点であるとともに高粘度（テトラリンは０．００２Ｐａ・ｓ、シクロヘキシルベンゼンは０．００３７Ｐａ・ｓ）でもあるため、微小なノズル孔から吐出する場合には十分な流量を得るのが困難であるという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、ノズル孔の目詰まりを発生させることなく、十分な流量で塗布液を基板に塗布することができる有機ＥＬ塗布装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、有機ＥＬポリマーを溶媒に溶解して得られる溶液からなる塗布液を基板に向けてノズル孔から吐出して前記基板に塗布する有機ＥＬ塗布装置において、前記溶媒は、第１沸点および第１粘度の第１芳香族系溶媒と、前記第１沸点より高い第２沸点および前記第１粘度より高い第２粘度の第２芳香族系溶媒とを含む複数の芳香族系溶媒が混合された混合溶媒からなることを特徴としている。
【０００８】
この構成によれば、低沸点（例えば１７０℃未満）および低粘度（例えば０．００１２Ｐａ・ｓ以下）の第１芳香族系溶媒と、高沸点（例えば２００℃以上）および高粘度（例えば０．００２Ｐａ・ｓ以上）の第２芳香族系溶媒とを含む複数の芳香族系溶媒が混合された混合溶媒に有機ＥＬポリマーが溶解されているので、比較的高沸点かつ低粘度の混合溶媒が得られる。その結果、ノズル孔から塗布液を吐出する場合に、溶媒が蒸発してノズル孔の出口に有機ＥＬポリマーの膜が成長することがなく、かつ十分な流量が得られることから、基板に対して塗布液が好適に吐出される。
【０００９】
この場合において、前記混合溶媒に含まれる各芳香族系溶媒の溶解度パラメータの差が３（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２未満となるように混合する芳香族系溶媒の種類を選択すると、各芳香族系溶媒が互いに良好に混合することとなり、安定した混合溶媒が得られる。前記混合溶媒中の第１および第２芳香族系溶媒として、例えばメシチレンおよびテトラリンをそれぞれ用いることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る有機ＥＬ塗布装置の一実施形態を示す図、図２は図１の有機ＥＬ塗布装置での基板とノズルの位置関係を模式的に示す斜視図である。
【００１１】
この有機ＥＬ塗布装置は、赤・緑・青色の各色について、溶媒に有機ＥＬポリマーを溶解して得られる溶液からなる塗布液（以下、単に「有機ＥＬ材料」ともいう。）をノズルから基板１００上に形成された溝１０１に吐出するもので、基板１００の溝１０１には例えばＩＴＯからなる透明電極が形成されている。
【００１２】
この有機ＥＬ塗布装置は、図１に示すように、赤・緑・青色の有機ＥＬ材料１０ａ〜１０ｃの塗布を受けるガラス基板１００を載置するステージ１と、このステージ１をＹ方向（図２）に移動させるステージ移動機構部２と、ガラス基板１００上に形成された位置合わせマーク３ａ（図２）の位置を検出する位置合わせマーク検出部３と、赤色の有機ＥＬ材料１０ａを赤色用のノズル４ａに供給する第１供給部５と、緑色の有機ＥＬ材料１０ｂを緑色用のノズル４ｂに供給する第２供給部６と、青色の有機ＥＬ材料１０ｃを青色用のノズル４ｃに供給する第３供給部７と、各色のノズル４ａ〜４ｃをＸ方向（図２）に移動させるノズル移動機構部８と、装置各部（ステージ移動機構部２と位置合わせマーク検出部３と第１〜第３供給部５〜７とノズル移動機構部８）を制御する制御部９とで構成されている。
【００１３】
これらの構成要素のうち、第１供給部５は、例えば、赤色の有機ＥＬ材料１０ａの供給源２０ａと、この供給源２０ａから赤色の有機ＥＬ材料１０ａを取り出すためのポンプ２１と、赤色の有機ＥＬ材料１０ａの流量を検出する流量計２２と、赤色の有機ＥＬ材料１０ａ中の異物を除去するためのフィルタ２３とを備えている。
【００１４】
また、第２供給部６は、例えば、緑色の有機ＥＬ材料１０ｂの供給源２０ｂと、この供給源２０ｂから緑色の有機ＥＬ材料１０ｂを取り出すためのポンプ２１と、緑色の有機ＥＬ材料１０ｂの流量を検出する流量計２２と、緑色の有機ＥＬ材料１０ｂ中の異物を除去するためのフィルタ２３とを備えている。
【００１５】
また、第３供給部７は、例えば、青色の有機ＥＬ材料１０ｃの供給源２０ｃと、この供給源２０ｃから青色の有機ＥＬ材料１０ｃを取り出すためのポンプ２１と、青色の有機ＥＬ材料１０ｃの流量を検出する流量計２２と、青色の有機ＥＬ材料１０ｃ中の異物を除去するためのフィルタ２３とを備えている。
【００１６】
そして、制御部９はステージ１をＹ方向に所定量だけ移動させるようにステージ移動機構部２を制御し、ノズル４ａ〜４ｃをＸ方向に所定量だけ移動させるようにノズル移動機構部８を制御するとともに、第１〜第３供給部５〜７の各流量計２２からの検出値ａ〜ｃに応じてノズル４ａ〜４ｃから所定流量の有機ＥＬ材料１０ａ〜１０ｃを流し出すように第１〜第３供給部５〜７の各ポンプ２１に指令ｄ〜ｆを出力する。具体的には、制御部９が装置各部を以下のように制御して有機ＥＬ材料をガラス基板１００上で溝１０１に沿ってストライプ状に塗布している。
【００１７】
ガラス基板１００の塗布開始位置にノズル４ａ〜４ｃが位置すると、制御部９は、各ノズル４ａ〜４ｃからガラス基板１００への有機ＥＬ材料１０ａ〜１０ｃの吐出開始を各ポンプ２１に指示するとともに、ノズル４ａ〜４ｃをほぼ直線状に移動させるように制御する。これによって、赤・緑・青色の有機ＥＬ材料１０ａ〜１０ｃが同時にガラス基板１００上にストライプ状に塗布されていく。
【００１８】
そして、制御部９は、ガラス基板１００の塗布停止位置にノズル４ａ〜４ｃが位置すると、各ノズル４ａ〜４ｃからガラス基板１００への有機ＥＬ材料１０ａ〜１０ｃの吐出を停止させるよう各ポンプ２１に指示するとともに、ノズル４ａ〜４ｃの移動を停止させる。
【００１９】
次に、有機ＥＬポリマーが溶解されている溶媒について説明する。なお、本実施形態では、有機ＥＬポリマーとして、例えばポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）系を使用しているが、これらに限られず、ポリフェニレン系、ポリフルオレン系、ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）系、Ｃｙａｎｏ−ＰＰＶ系、ＭＥＨ−ＰＰＶ系などでもよい。
【００２０】
これらの有機ＥＬポリマーは、芳香族系溶媒に良好に溶解することが知られている。表１は芳香族系溶媒の沸点、粘度（粘性率）、溶解度パラメータ（ＳＰ）を示している。
【００２１】
【表１】

同表中の溶解度パラメータは、正則溶液理論における凝集エネルギー密度（凝集エネルギーを物質のモル体積で割ったもの）の平方根で、単位は（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２またはＭＰａが用いられる。凝集エネルギーは、気体の分子が液体になるように集まる力であり、溶解度パラメータは、ある分子集団の集まる強さ、すなわち分子間力の強さを表わす。従って、異なる物質でも、溶解度パラメータが似ているということは、分子間力の強さも似ており、近接して互いの分子が入れ替わっても何ら問題が生じないということになる。その結果、溶解度パラメータの近いものほど、互いに良好に混合し、良好に濡れ、良好に接合する。このように溶解度パラメータに注目すると、表１に記載された芳香族系溶媒のいずれの組合せにおいても、互いの溶解度パラメータの差は３（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２未満であり、同表に示した芳香族系溶媒より溶媒を選択することで良好な混合性を有し、安定した混合溶媒が得られる。
【００２２】
そこで、本実施形態で溶媒の組合せとしてメシチレンとテトラリンとを選択した。より具体的には、メシチレンとテトラリンとが重量比１：１で混合された混合溶媒を用いた。メシチレンとテトラリンとの沸点はそれぞれ１６４．７℃と２０７．２℃であり、上記混合溶媒の沸点は１６４．７℃より高くなった。また、各々の粘度は０．００１２Ｐａ・ｓと０．００２Ｐａ・ｓであり、上記混合溶媒の粘度は０．００１４５Ｐａ・ｓになった。その結果、混合溶媒の沸点は比較的高沸点でありながら、粘度は０．００２Ｐａ・ｓ未満と比較的低粘度に抑制することができた。また、メシチレンとテトラリンとの溶解度パラメータの差は１．９で互いに良好に混合することとなり、安定した混合溶媒が得られる。
【００２３】
このように、本実施形態によれば、有機ＥＬポリマーを溶解する溶媒を芳香族系溶媒のメシチレンとテトラリンとの混合溶媒としているので、比較的高沸点でありながら比較的低粘度に抑制することができ、特に添加剤などを加えることなく好適な溶媒を得ることができる。その結果、有機ＥＬポリマーを上記混合溶媒に溶解して得られる溶液からなる塗布液をノズル４ａ，４ｂ，４ｃから吐出する際に、溶媒の蒸発によりノズル４ａ，４ｂ，４ｃの出口で有機ＥＬポリマーの膜が成長することなく、かつ十分な流量で吐出することができる。
【００２４】
また、溶解度パラメータの差が小さいメシチレンとテトラリンとを混合しているので、互いに分離することなく良好に混合し、安定した混合溶媒を得ることができる。
【００２５】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では本発明の「第１芳香族系溶媒」としてのメシチレンと本発明の「第２芳香族系溶媒」としてのテトラリンとの混合溶媒を用いているが、これに限られず、表１に示した芳香族系溶媒であれば、互いの溶解度パラメータの差が３未満であるので、良好に混合することができる。この場合、混合する溶媒は上記実施形態のように２つに限られない。例えば、比較的低沸点（１７０℃未満）および低粘度（０．００１２Ｐａ・ｓ以下）であるベンゼン、トルエン、キシレン、アニソールおよびメシチレンのうち少なくとも１つを本発明の「第１芳香族系溶媒」とし、比較的高沸点（２００℃以上）および高粘度（０．００２Ｐａ・ｓ以上）であるシクロヘキシルベンゼンおよびテトラリンのうち少なくとも１つを本発明の「第２芳香族系溶媒」として選択し、これらの選択溶媒を混合すればよい。
【００２６】
さらに、本発明の適用対象は、図１に示す有機ＥＬ塗布装置に限定されるものではなく、ノズルのノズル孔から有機ＥＬポリマーを含む塗布液を吐出して基板に塗布する有機ＥＬ塗布装置全般に適用することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、有機ＥＬポリマーを溶解する溶媒を、第１沸点および第１粘度の第１芳香族系溶媒と、前記第１沸点より高い第２沸点および前記第１粘度より高い第２粘度の第２芳香族系溶媒とを含む複数の芳香族系溶媒が混合された混合溶媒としているので、比較的高沸点かつ低粘度の混合溶媒を得ることができる。その結果、ノズル孔から塗布液を吐出する場合に、溶媒が蒸発してノズル孔の出口に有機ＥＬポリマーの膜が成長することがなく、かつ十分な流量が得られることから、基板に対して塗布液を好適に吐出することができる。
【００２８】
また、前記混合溶媒に含まれる各芳香族系溶媒の溶解度パラメータの差が３（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２未満となるように混合する芳香族系溶媒の種類を選択したので、各芳香族系溶媒が互いに良好に混合することから安定した混合溶媒を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る有機ＥＬ塗布装置の一実施形態を示す図である。
【図２】図１の有機ＥＬ塗布装置での基板とノズルの位置関係を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
４ａ〜４ｃ…ノズル
１０ａ〜１０ｃ…有機ＥＬ材料（塗布液）
１００…ガラス基板
１０１…溝

Claims

有機ＥＬポリマーを溶媒に溶解して得られる溶液からなる塗布液を基板に向けてノズル孔から吐出して前記基板に塗布する有機ＥＬ塗布装置において、
前記溶媒は、第１沸点および第１粘度の第１芳香族系溶媒と、前記第１沸点より高い第２沸点および前記第１粘度より高い第２粘度の第２芳香族系溶媒とを含む複数の芳香族系溶媒が混合された混合溶媒からなることを特徴とする有機ＥＬ塗布装置。
前記混合溶媒に含まれる各芳香族系溶媒の溶解度パラメータの差が３（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２未満となるように混合する芳香族系溶媒の種類を選択したことを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ塗布装置。
前記混合溶媒は、前記第１芳香族系溶媒としてのメシチレンおよび前記第２芳香族系溶媒としてのテトラリンを含むことを特徴とする請求項２記載の有機ＥＬ塗布装置。