JP2004164873A

JP2004164873A - 毛管現象による塗工ノズルを用いた有機ｅｌパネルの製造装置及び製造方法

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Publication number: JP2004164873A
Application number: JP2002326159A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Uokawa; 仁司鵜生川; Norio Morii; 紀雄森井; Yoshihisa Mori; 佳久森; Mitsutaka Murata; 充孝村田; Takeo Hiasa; 丈夫日浅
Original assignee: Hirano Tecseed Co Ltd; Hirano Steel Recycle Co
Current assignee: Hirano Tecseed Co Ltd; Hirano Steel Recycle Co
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2004-06-10
Anticipated expiration: 2022-11-08
Also published as: JP4313026B2

Abstract

【課題】塗工液の塗布による薄膜形成工程を含む有機ＥＬパネルの製造装置及び製造方法において、生産性や塗工液の利用効率を効率を高く保ちつつ、塗工膜の品質を均一に高く保つことができるものを提供する。
【解決手段】毛管現象により塗工液を吐出口へと導く塗工液上昇経路を有する塗工ノズルと、前記塗工液上昇経路の下端に連通され大気圧下で塗工液を貯留する塗工液貯留部と、塗工対象の基材の下面を前記吐出口に近接させつつ前記基材を前記塗工ノズルに対して移動させる移動手段とを備える塗工装置を用いる。特に、塗工液について、粘度を０．３〜３０ｍＰａ・ｓ、比重を１．６以下に保ち、これにより膜厚のバラツキを±５％以内とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗工液の塗布による薄膜形成工程を含む有機ＥＬパネルの製造装置及び製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）パネルは、有機薄膜の面状発光に基づく自発光型ディスプレイであり、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）とも呼ばれる。
【０００３】
近年、液晶パネル産業が活況を呈する中で、次世代の平面表示装置（ＦＰＤ；フラットパネルディスプレイ）の開発にも大きな期待が寄せられている。なかでも、有機ＥＬは、薄膜の自発光特性に基づき、高コントラスト、広視野角、高速応答、低消費電力、薄型軽量など、他の平面表示装置に比べて利点が多いことから、研究開発が盛んに行われている。
【０００４】
有機ＥＬパネルは、発光層が低分子化合物からなる低分子型と、高分子化合物からなる高分子型に大別されるが、いずれにおいても、ガラス基板またはプラスチック基板上に、発光層、正孔（ホール）注入層、電子輸送層などのＥＬ層と、これらＥＬ層を積層方向から挟む一対の電極層とが形成される（例えば、高分子型について非特許文献１）。一対の電極層のうち、少なくとも一方は透明導電層である。
【０００５】
一般には、各電極層に給電を行うための配線パターンの層、これらと有機ＥＬの電極との間の絶縁層、色領域の境界ごとに設けられるバンク（隔壁）、及び、全体を封止するためのバリア層などが、基板上に、さらに設けられる。
【０００６】
有機ＥＬパネルのＥＬ層や絶縁膜等を設けるにあたり、真空蒸着法等のドライコート法も行われているが、工程の簡便さや生産性、大型化への対応の容易さ等の理由から、塗布液を塗布するウェットコート法が試みられている。
【０００７】
特に、高分子化合物のＥＬ層を形成する際には、インクジェット法やスピンコート法により塗布液を塗布するのが一般的である。とりわけ、インクジェット法は、必要個所のみを効率よく塗工できることから、盛んに研究が行われている（例えば特許文献１）。
【０００８】
しかし、インクジェット法には、塗工膜の厚み及び膜厚精度には限界がある。これは、吹き出された塗工液の液滴サイズの均一性や、液滴の所定位置への着弾精度に限界があるからである。また、ＲＧＢ（光の各原色）の各色領域を仕切るバンクのパターニング精度によっても膜厚精度が左右される。そのため、形成された薄膜は、表面の平滑さに欠けることとなる（非特許文献２）。
【０００９】
また、インクジェット法には、使用可能な塗工液についても、かなり制限があり、特に、速乾性の材料には不向きである。これは、塗布ノズルの液路が細いため、乾燥により塗工液が固まってしまい、ノズル先端が詰まったり、欠陥点が発生することがあるからである。特に、パターニングの精度を上げるべく、ノズル径を小さくし、液滴を小さくするほど塗工液は乾燥しやすくなる（特許文献１の段落番号［０００７］）。
【００１０】
一方、スピンコート法は、塗工膜の厚みにあまり制限がなく、一般に、膜厚精度及び平滑性を高く保つことができる。しかし、塗工液の使用効率が低く例えば５％以下であるという問題点とともに、回転による放射状の乾燥ムラの発生、大型基板への対応の困難さ、高速回転による作業に伴う問題点がある。また、塗工液の種類によっては、乾燥により粒子状になって塗工面が平坦でなくなったり、このような層の上に塗工を行う場合、数回の塗工を繰り返さなければ必要な平滑性が得られない場合もあった。
【００１１】
なお、マスクパターンを用いた蒸着法が適した材料であっても、このような蒸着法は、広幅の塗工には不向きである。蒸気化した粒子を幅方向に拡散させる場合に、均一性の得られる幅に限界があるからである。また、被塗工材への付着率が例えば約１０％と低く使用効率が低いことに加えて、真空装置を要するため装置自体が高価となる他、ランニングコストが過大になるといった問題点がある。
【００１２】
他方、大面積の基板について効率よく塗工液の塗布を行うべく、上方を向いたノズルから塗工液を吐出して基板の下面に塗布を行う方法が提案されている（特許文献２）。特に、毛細管現象（毛管現象ともいう）を利用して安定した塗工液の供給を行うことにより、均一で平滑な塗工を行うことが提案されている（特許文献３〜４）。しかし、これらの従来技術の塗工方法では、有機ＥＬパネルの製造のための薄膜作成を必ずしも効率的に行えなかった。
【００１３】
【特許文献１】特開２０００−３２３２７６号公報
【００１４】
【特許文献２】特開２００１−６８７５号公報
【００１５】
【特許文献３】特開２００２−１３６９１５号公報
【００１６】
【特許文献４】特開２００１−３２１７０９号公報
【００１７】
【非特許文献１】北川雅彦 ”高分子有機ＥＬ−ＰＶＣｚを中心として” 「第９回ファインプロセステクノロジー・ジャパン’９９Ｄ３有機ＥＬの技術展望」１９９９年７月１日。
【００１８】
【非特許文献２】神崎晃一、坂本正典 ”有機ＥＬ総論” 「日経マイクロデバイス別冊フラットパネルディスプレイ２００２戦略編」日経ＢＰ社、２００１年１０月２６日発行、１５０〜１６７ページ（特には１５５〜１５６ページ）。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、塗工液の塗布により薄膜を作成するにあたり、上記従来技術の問題点を解消するとともに、品質上のバラツキを最小限に保つことのできる有機ＥＬパネルの製造方法及び製造装置を提供するものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の有機ＥＬパネルの製造装置は、毛管現象により塗工液を吐出口へと導く塗工液上昇経路を有する塗工ノズルと、前記塗工液上昇経路の下端に連通され大気圧下で塗工液を貯留する塗工液貯留部と、塗工対象の基材の下面を前記吐出口に近接させつつ前記基材を前記塗工ノズルに対して移動させる移動手段とを備える塗工装置を含むものにおいて、前記塗工装置は、温度、湿度及び酸素濃度を管理可能なチャンバー内に配置され、このチャンバーと外部との受け渡し経路には、防塵手段が配されたことを特徴とする。
【００２１】
上記構成により、生産性や塗工液の利用効率を高く保ちつつ、塗工膜の品質を均一に高く保つことができる。
【００２２】
本発明の有機ＥＬパネルの製造方法は、
好ましくは、塗工液について、粘度を０．３〜３０ｍＰａ・ｓ、比重を１．６以下に保ち、これにより膜厚のバラツキを±５％以内としたことを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
１．塗工装置の構成
本発明で用いる塗工装置は、塗工ノズル中に、毛管現象により塗工液を吐出口へと導く塗工液上昇経路を備え、かつ、大気圧下で塗工液を貯留する塗工液貯留部が塗工液上昇経路の下端に連通されたものである。すなわち、ＣＡＰｃｏａｔｅｒなどと呼ばれるタイプの塗工装置である。
【００２４】
塗工装置は、塗工ノズルが塗工液貯留部に浸漬され該貯留部に対して上下動可能であるタイプであっても良く（例えば上記特許文献３）、また、塗工ノズルと塗工液貯留部とが互いに離間して配されるものであっても良い（上記特許文献４）。
【００２５】
このように毛管現象により塗工液を供給する方式の塗工装置を用いているので、塗工ノズルと基材の下面との間のギャップ（塗工ギャップ）、塗工液貯留部の液面から塗工ノズルの吐出口までの高さ（液面高さ）、及び、塗工ノズルに対する基材の走行速度（塗工速度）といった塗工のパラメーターを適宜設定して、塗工厚を容易に設定することができる。
【００２６】
また、毛細管現象を利用しているため、塗工液の供給を幅方向に均一にすることができ、また、レベリング作用（塗工厚均一化作用）も働くことから、塗工面を高精度に仕上げることができる。また、スピンコート方式のように、基板を振り回すことで生じる遠心力の風の影響を受けることがなく、そのため、放射状の色むらが生じることがない。
【００２７】
図１には、実施例に用いた塗工装置の基本構成について示す。
【００２８】
ガラス板等の板状である基材Ｗは、下面に吸引口を有したサクションテーブルに吸引された状態で支持されたものであり、このサクションテーブル１２は、モータ１３によって前後方向（図１においては、右側から左側）に移動可能となっている。
【００２９】
サクションテーブル１２の下方には、基材Ｗの下面に塗工液を塗工するための塗工ノズル１４が配されている。この塗工ノズル１４は、上部がくちばし状に尖った形状をなし、左右方向に沿って毛管状隙間１６が設けられ、この毛管状隙間１６の上端部が塗工液の吐出口１８となっている。また、毛管状隙間１６の下端部には、供給された塗工液を左右方向に均等に配分する空間である液溜め部１９が設けられている。
【００３０】
塗工ノズル１４は、その下方に配されたエアシリンダまたはモータよりなる上下動装置２０によって上下動可能となっている（図１における点線の状態から実線の状態）。
【００３１】
塗工ノズル１４の外部には、塗工液を供給するための塗工タンク２２が設けられている。すなわち、塗工ノズル１４の壁に固定された支持部２４には垂直方向にネジ棒２６が回転自在に配され、このネジ棒２６にラック２８が設けられている。このラック２８に前記した塗工タンク２２が取り付けられている。ネジ棒２６は減速機付きのモータ３０によって回動自在であり、モータ３０を回動させるとネジ棒２６は回転し、それと共にラック２８、すなわち、塗工タンク２２が塗工ノズル１４に対し上下動する。また、支持部２４は塗工ノズル１４に固定されているため、塗工ノズル１４が上下動装置２０によって上下動するとそれと共に塗工タンク２２も上下動する。
【００３２】
塗工タンク２２は、塗工液が貯留されており、その上部が開口し、大気に開放された状態となっている。
【００３３】
塗工タンク２２の底面から、塗工ノズル１４の側面に向かって塗工液を供給するための供給パイプ３４が設けられている。この供給パイプ３４から供給された塗工液は液溜め部１９に至る。
【００３４】
支持部２４の上部から非接触式（例えば、光学式）の液面センサ３２が突出している。この液面センサ３２は、塗工タンク２２に溜まっている塗工液の液面高さを検出する。
【００３５】
塗工タンク２２に塗工液を供給するための補充タンク３６が設けられている。この補充タンク３６から塗工タンク２２の上部に向かって補充パイプ３８が延びている。補充パイプ３８には、不図示のフィルターと電磁弁３９が設けられている。また、補充タンク３６は密閉式であり、コンプレッサなどの圧送装置４０から送られてくるイナートガス（例えば、不活性ガス、窒素ガス（Ｎ_２））により塗工液を補充パイプ３８へ供給する。そして、電磁弁３９を操作することにより、一定量の塗工液を塗工タンク２２に供給する。ここで、不活性ガスを送るのは防爆のためであるが、防爆を目的としない場合は、空気などのその他の気体でもよい。
【００３６】
この塗工装置１０を制御するためにマイクロコンピュータよりなる制御部４２が設けられている。この制御部４２には、サクションテーブル１２の移動を行うモータ１３、上下動装置２０、塗工タンク２２を上下動させるモータ３０、液面センサ３２、電磁弁３９，圧送装置４０が接続されている。
【００３７】
制御部４２は、液面センサ３２によって塗工液の液面高さを検出して、その検出したデータに基づいてモータ３０を駆動させて塗工タンク２２を上下動させ、そして、塗工タンク２２内の液面高さを下記で説明する所定の設定値になるようにフィードバック制御する。
【００３８】
また、塗工によって塗工液が少なくなり、液面センサ３２によって検出した液面高さが基準値より低くなった場合には、制御部４２は、圧送装置４０を作動させてイナートガスによって圧力をかけ、補充タンク３６から補充パイプ３８を介して塗工液を送り、電磁弁３９を操作することにより所定量補充して、常に塗工タンク２２内部には、基準値以上の塗工液を貯留させる。これによって、従来のように廃棄される塗工液を最小限にすることができる。
【００３９】
このような塗工装置１０を用い、塗工液の粘度及び比重を適切な範囲に保つことにより、得られる塗工膜の乾燥後の膜厚は、５０〜３００ｎｍで±５％以下のばらつきの範囲に抑えられる。
【００４０】
ここでは、基材Ｗの下面の略全体にわたって、べたパターンを作成する全面塗布の場合について説明したが、例えば、ストライプ状のＲ，Ｇ，Ｂの各色領域を塗り分ける場合、スリット状の毛管状隙間１６について、適宜、薄板状の栓または樹脂封止剤により部分的に封鎖して、ストライプ状の塗布を行うようにすることができる。例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の発光層材料を塗布する３個の塗工ノズル１４を並列させることにより、ほぼ同時に各色の発光層材料を基材Ｗの下面に塗布することができる。
【００４１】
また、バンク等を設ける絶縁膜の材料についても、ストライプ状に塗布することができる。
【００４２】
２．薄膜形成装置の全体構成
本発明の有機ＥＬパネルの製造装置においては、上記のような毛細管現象を用いる塗工装置１０が、温度、湿度及び酸素濃度を管理可能なチャンバー内に収納されている。チャンバーの温度は、例えば１０〜３０℃のレンジで所定のバラツキの範囲内にコントロールすることができる。また、窒素雰囲気下に、湿度は例えば５％以下に、酸素濃度は例えば５ｐｐｍ以下の範囲で管理する。さらには、チャンバーと外部との受け渡し経路に防塵フィルター等の防塵手段を配置することにより、充分なクリーン度を達成する。
【００４３】
図２〜４には、実施例で用いた薄膜形成装置１００の全体構成について示す。図示の薄膜形成装置１００は、全長４〜７ｍのグローブボックス式の試作用装置である。
【００４４】
薄膜形成装置１００は、窒素ガスパージにより、内部が所定の温度、湿度、及び酸素濃度に保たれた、一つのチャンバー１０１内に、塗工装置１０や、基材Ｗ用の搬送ロボット１０２などが配列されたものである。
【００４５】
図２〜３に示すように、細長い直方体のチャンバー１０１内に、塗工装置１０、乾燥装置１０３及び熱硬化装置１０４が直線的に配列されている。また、これらの列の両端には、基板積層装置（パネルカセット、マガジン）１０５の据え置き用台座１０５ａ，１０５ｂが設けられており、さらに、これらの外側には、基板積層装置１０５を外部から受け渡すための入口予備室１０６及び出口予備室１０７が設けられている。
【００４６】
チャンバー１０１の入口及び出口には、それぞれ引き戸式の密封扉１０１ａ及び１０１ｂが設けられ、入口予備室１０６及び出口予備室１０７の外側にも、それぞれ、回動式の開閉扉１０６ａ及び１０７ｂが設けられている。
【００４７】
また、チャンバー１０１内には、塗工装置１０、乾燥装置１０３及び熱硬化装置１０４がなす列と、平行に、搬送ロボット１０２の移動のためのレール１０２ｂが設けられている。
【００４８】
搬送ロボット１０２は、コの字状のフォーク１０２ａにより矩形状の基材Ｗを一枚ずつ載置して搬送を行うものである。そして、塗工装置１０のサクションテーブル１２との間で受け渡しを行う際には、サクションテーブル１２がサクション孔を上に向けるように上下反転されるとともに、サクション孔からの窒素の逆噴射が行われる。すなわち、塗工完了後の基材Ｗを搬送ロボット１０２に渡す際には、基材Ｗを上に向けて反転したサクションテーブル１２から、支持ピンが突出するか、または逆噴射により基材Ｗがわずかに浮かされ、この隙間に、搬送ロボット１０２のフォーク１０２ａが差し込まれる。
【００４９】
複数の基板を収納可能な基板積層装置１０５が、搬送ロボット１０２のレール１０２ｂに向かって開口しており、この開口から、搬送ロボット１０２のフォーク１０２ａが差し込まれて、一枚ずつの取り出しまたは積み込みが行われる。
【００５０】
乾燥装置１０３は、ホットプレート式で、電熱ヒーターをアルミ製プレート内に配しており、プレート上に設けたピン受けを介して基材Ｗをプレートから少し浮かした状態で加熱を行う。加熱プレートの温度は、５０〜２００℃の範囲内で設定可能でありバラツキは±１℃以内である。加熱プレートの裏面には、セラミック繊維等からなる保温・断熱材が配される。
【００５１】
熱硬化装置１０４は、乾燥装置１０３と同様のホットプレート式であり、加熱プレートの温度を１００〜４００℃の範囲内で設定可能でありバラツキは±１℃以内である。
【００５２】
図４には、チャンバー１０１内、及び入口及び出口予備室１０６，１０７への窒素ガス及び大気の供給、及び温度・湿度調整のための配管構成を示す。
【００５３】
チャンバー１０１内部は、窒素供給配管１０９及排気配管１１０を用いた窒素パージの後、ポンプ１１１により雰囲気窒素がガス循環精製装置１０８中を通って強制循環することで、所定の酸素濃度、温度及び湿度に保たれる。詳しくは、ガス循環精製装置１０８の入口に設けたセンサの検知に基づき、加温・冷却、及び除湿が行われる。また、ガス循環精製装置１０８の入口での酸素濃度の検知に基づき、適宜、窒素供給源側のコントロールバルブ１１２を開いて純粋な窒素ガスを供給する。
【００５４】
また、基板積層装置１０５を入口及び出口予備室１０６，１０７から受け入れる前、及び取り出す前に、予備室１０６，１０７内部が、窒素供給配管１０９及び排気配管１１０を用いて窒素パージされる。なお、チャンバー１０１及び入口及び出口予備室１０６，１０７には、大気開放のための空気供給管１１２も接続されている。
【００５５】
チャンバー１０１及び入口及び出口予備室１０６，１０７へと接続する全ての窒素ガス及び大気供給経路の末端部には、防塵フィルター１１３が配されており、これにより、チャンバー１０１内の塵の密度を所定限度以下に保っている。
【００５６】
上記においては、チャンバー１０１内で一つの塗工工程だけを行うものとして説明したが、塗工装置１０、乾燥装置１０３及び熱硬化装置１０４の組み合わせが複数配置されるのであっても良い。また、複数のチャンバー１０１が接続されて一つの塗工工程の後に基材Ｗが外気にさらされることなしに、次の塗工工程を行うチャンバー１０１に移されるのであっても良い。
【００５７】
また、中央のトランスファ室の周りに複数の塗工処理室、及び、入口及び出口の予備室が配されたクラスタ方式のチャンバー構成であっても良い。例えば、平面形状が正六角形のトランスファ室の各辺に、略正方形状の処理室または予備室が接続した構造とすることができる。
【００５８】
３．有機ＥＬパネルの作成
本発明にしたがう塗工液の塗布は、有機ＥＬパネル上の積層膜のうち、どの層を形成するものであっても良い。すなわち、塗工液の塗工により形成する薄膜は、発光層、正孔（ホール）注入層、電子輸送層などのいずれかのＥＬ層、電極層、及び絶縁膜のいずれであっても良く、場合によっては、バンクやバリアを形成するものであっても良い。
【００５９】
これらの塗工液を得る際の溶媒または分散媒には、水の他、各種の低沸点または高沸点の有機溶媒を用いることができる。例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、イソプロプルアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、キシレン、クロロホルム、水などの単独または混合溶媒を用いることができる。
【００６０】
（１）基材
基材Ｗは、ガラス基板がもっとも一般的であるが、これに限らず、シリコンウェハからなる基板でも良く、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）等の樹脂材料からなる基板であっても良い。また、基材Ｗは、場合により、可撓性のシート材であっても良く、特には可撓性の連続基材であっても良い。
【００６１】
（２）一対の電極層
ＥＬ層を積層方向から挟む一対の電極層は、スパッタリングや金属蒸着法によって作成することもできるが、本発明の塗工方法によって作成することが可能である。
【００６２】
塗布により電極層を形成する場合、全面塗布を行う方法の他、前述のように、特定の幅領域にのみ開口した塗工ノズル１４を用いて、線状またはストライプ状に導電パターンを塗布により作成することができる。また、塗工ノズル１４を適宜上下させることで、間欠的な塗布を実現することにより、短冊状やドット状に、電極層のための導電パターンを作成することができる。
【００６３】
陽極層を形成するための材料としては、ＩＴＯやＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｚｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）といった透明導電材料の他、金等の金属であっても良いが、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリアルキルチオフェン誘導体、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳといった導電性高分子を材料とする場合、本発明の塗布による方法が適している。塗布は、これら材料自体または前駆体等を、溶液や分散液の形態で塗布する。前駆体等を用いる場合、塗布後に熱処理や焼成等を施すことにより所望の材料の薄膜を形成する。
【００６４】
また、陰極層を形成するための材料としては、マグネシウム−銀合金（Ｍｇ：Ａｇ）等のマグネシウム合金やアルミニウム−リチウム合金（Ａｌ：Ｌｉ）等のアルミニウム合金の他、リチウム（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）などの、アルカリ金属やアルカリ度類金属及びこれらの合金を用いることができる。場合によっては、上記透明導電材料の他、導電性高分子を用いることも可能である。フッ化リチウム（ＬｉＦ）などのアルカリ金属のフッ化物や酸化物を有機層上に設け、さらに金属薄膜を設けるタイプであっても良い。
【００６５】
（３）ＥＬ層
発光層などに使用可能な高分子系材料としては、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）、ポリフルオレン（ＰＦ）、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）、ポリパラフェニレンビニレン誘導体（ＭＥＨ−ＰＰＶ、ＤＢ−ｍＰＰＶ、ＲＯ−ＰＰＶ、ＯＣ_１Ｃ_１０−ＰＰＶなど）、ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルホン酸混合体（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）、ポリアルキルフルオレン（ＰＡＦ）、ポリジアルキルフルオレン（ＰＤＡＦ）、ポリアルキルチオフェン（ＰＡＴ）、ポリチオフェン誘導体（ＰＥＤＴ）などが挙げられる。これらには適宜、ドープ剤（ドーパント）などが添加される。
【００６６】
なお、これら導電性高分子は、正孔輸送層や電子輸送層などに用いることができる他、前述の電極材料等に用いることもできる。正孔輸送層としては、トリフェニルアミンやカルバゾールなどの３級アミン構造を含む高分子を用いることができる。一方、電子輸送層としては、ピリジン環やオキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール構造を有する高分子を用いることができる。いずれも、ビニル構造を有する高分子の主鎖に組み込まれている場合や側鎖に組み込まれている場合がある。
【００６７】
低分子系の発光層材料としては、アントラセン、ジフェニルアントラセン誘導体、ジベンゾクリセン、カルバゾール（Ｃｚ）、ビスカルバゾール、ジスチリルアリーレンやスチリルアミン及びこれらの誘導体、シロール、オキサゾール、オキサジアゾールやその誘導体（ＯＸＤ）、ベンゾアゾール、ベンゾイミダゾール、及び、ポリフェニル系化合物が挙げられる。これらの他、金属錯体系の低分子系発光層材料としては、キノリンアルミニウム（Ａｌｑ_３）やビスベリリウムキノリン錯体（ＢｅＢｑ_３）といった、置換キノリン、ベンゾアゾール、ベンゾキノリン、オキサジアゾールなどの各種配位子をもつものが挙げられる。
【００６８】
発光層を形成する際、上記低分子系発光材料を、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート等の透明樹脂材料や、上記高分子系発光材料に溶解させて用いることができる。
【００６９】
上記の高分子系または低分子系の材料に添加される添加剤（特にドープ剤や着色剤）としては、シアノメチレンピラン系化合物、ナイルレッド（ＮｉｌｅＲｅｄ）等のフェノキサゾン系化合物、アゾチオキサンテン、ルブレン、スチリルアミン、クマリン６、キナクリドンやその誘導体、ペリレン（Ｐｅ）やジフェニルナフタセン及びペンタセンなどのベンゾ縮環体、フェニルピリジンのイリジウム（Ｉｒ）錯体、テトラフェニルブタジエン（ＴＰＢ）、シクロペンタジエン誘導体（ＰＰＣＰ）、ユーロピウム（Ｅｕ）錯体、テルビウム（Ｔｂ）錯体、ポルフィリン誘導体、ＤＣＭ２、ＤＣＭ、ローダミン、ＤＣＪＴなどが挙げられる。
【００７０】
正孔注入層を設ける場合のその材料には、上記高分子系発光層材料としての、ＰＥＤＯＴをはじめとするポリチオフェン、及びポリアニリンなどが含まれる。この他の正孔注入層材料には、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、無金属フタロシアニン（Ｈ_２Ｐｃ）、オリゴアミン、オリゴチオフェンの他、ＭＴＤＡＤＴＡやＮＴＤＡＤＴＡといったデンドリマーアミンが含まれる。
【００７１】
また、正孔輸送層を設ける場合のその材料としては、ポリアニリン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体の他、α−ＮＰＤやＴＰＤといったジアミン化合物ないしベンジジン化合物、フェニレンジアミン、オリゴアミン化合物、スピロアミンや上記デンドリマーアミンなど、並びに、ビスナフチルオキサジアゾール（ＢＮＤ）、ブチルフェニルビフェニルオキサジアゾール（ＰＢＤ）、バソキュロフィン（ＢＣＰ：Ｂａｔｈｏｃｕｒｏｐｈｉｎ）、Ａｌｑ_３、ジスチリルアリーレン誘導体（ＤＴＶＢｉ）、Ｅｕ（ＤＢＭ）_３（Ｐｈｅｎ）などが挙げられる。
【００７２】
電子注入層ないし電子輸送層を設ける場合のこれらの材料としては、Ａｌｑ_３、ＢＡｌｑ、フェナントロリン系化合物、シロール、ビスナフチルオキサジアゾール（ＢＮＤ）等のオキサジアゾール系（ＯＸＺなど）やトリアゾール系（ＴＡＺなど）及びベンゾイミダゾール系の化合物、ポリフェニルやポリナフチル系材料のパーフルオロ化合物、キノキサリン環含有化合物などが挙げられる。
【００７３】
ドープ剤や着色剤などの各種添加剤や錯体形成材料として、さらに、塩化アンチモン（ＳｂＣｌ_５）、ＺｎＳ、Ｍｎ、ＣｄＳＳｅ、ＴｂＯＦ、ＴｂＳ、Ｔｂ、Ｆ、ＳｒＳ、Ｃｅ、Ｋ、ＣａＧａ_２Ｓ_４、ロフィン、プリヘキサフェニル、ピラニリデンプロパンジニトリル、シアニン、ポリメチン、オキソノール、アズレニウム、ピリリウム、ポリプロフェニレンビニレン、アゾメチル、アゾベンゼン、キノリン、ナフタレン、キノリノール、Ｇａｑ_３、ジケトピロピロール、テトラオキサポルフィリン、シアニオン、テトラアザフタロシアニン、ビオラントロン、フルオレセインなどを挙げることができる。
【００７４】
（４）絶縁膜及びバンク
各種の絶縁膜、または色領域の境界ごとに設けられるバンク（隔壁）に使用可能な高分子材料としては、ポリイミドの他、アクリル系樹脂、ウレタン樹脂などを用いることができ、また、ニトロセルロース、ポリアミド、エチレン系共重合体なども使用可能である。
【００７５】
絶縁膜には、配線パターンの層と有機ＥＬの電極との間の絶縁膜のみならず、例えば有機ＥＬの陽極を部分的に覆う絶縁膜や、配線パターンの層中に設けられる絶縁膜などが含まれる。
【００７６】
なお、場合によっては、有機ＥＬ素子を封止するためのバリア層を、本発明の塗工方法により設けることも可能である。
【００７７】
（５）塗工液の塗布
毛管現象を用いる上記のような塗工装置により、厚みが５０〜２００ｎｍ、厚みのバラツキが±５％以内である塗膜を容易に形成することができる。
【００７８】
この際、塗工液の粘度について、好ましくは０．３〜３０ｍＰａ・ｓ、より好ましくは０．５〜３０ｍＰａ・ｓとする。粘度が０．３ｍＰａ・ｓ未満の場合、または３０ｍＰａ・ｓを越える場合、安定した塗布が困難となるからである。
【００７９】
また、塗工液の比重は、液面高さ（ｈ１）が約５ｍｍである場合に、１．６以下に設定する必要がある。塗工液は、比重が１．６を越えると吐出口まで充分に上昇しないためである。
【００８０】
液面高さ、すなわち、塗工液貯留部の液面から吐出口までの高さは、通常１〜１０ｍｍに設定され、好ましくは２〜８ｍｍ、より好ましくは４〜６ｍｍに設定される。液面高さが低すぎると、安定で均一な塗工液の供給が困難となり、また、液面高さが高すぎると、塗工液の充分な上昇が困難となるためである。
【００８１】
塗工液の塗布の際、塗工ノズルの吐出口から基材の下面までのギャップは、好ましくは５０〜１０００μｍ、より好ましくは１００〜５００μｍに保たれる。
【００８２】
また、塗工液の塗布の際に基材が塗工ノズルに対して走行移動する速度は、好ましくは０．１〜５０ｍ／ｍｉｎ、より好ましくは０．３〜１０ｍ／ｍｉｎである。
【００８３】
４．具体的な実施例（１）−膜厚制御及び有機ＥＬパネル片の試作
＜実施例Ａ＞
未ドープのポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）をモル濃度０．０５（ｍｏｌ／ｌ）となるようにクロロホルム中に溶解した。一方、予めＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）からなる透明電極をガラス基板上に形成しておいた。そして、上記塗布装置１０を用いて、ＰＶＣｚ溶液をＩＴＯ電極付きガラス基板に塗布を行った。
【００８４】
このとき、塗工ノズル１４の毛管状隙間１６の間隔（ノズルスリット）を２００μｍ、塗工ギャップを２００μｍ、液面高さを５ｍｍとした。また、下記のように、塗工速度を０．５，１．０，２．０及び３．０ｍ／ｍｉｎの各値に設定して試験を行った。この後、乾燥装置１０３にて、加熱プレート温度を７０℃に保って３分間乾燥を行った。
【００８５】
なお、使用したガラス基板は、無アルカリガラスからなる１５０ｍｍ×２００ｍｍ×０．７ｍｍのものである。
【００８６】
乾燥後、エリプソメータ（ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｅｒ偏光膜厚計）にて膜厚を求めると、次ぎのような結果が得られた。
【００８７】
【表１】ＰＶＣｚ単独層の膜厚（Ａ）

さらに、塗工速度１．０ｍ／ｍｉｎで塗布したガラス基板を４０ｍｍ×４０ｍｍの各小片に切り出した。次いで、マグネシウム及び銀を蒸着して陰極を形成後、この陰極と、ＩＴＯ層からなる陽極とに、銅線をはんだ付けで接続してから、アクリルケース中に、エポキシ樹脂で密封した。陰極と陽極との間に２０Ｖの直流電圧をかけると、薄黒い緑色の発光が観察された。
【００８８】
＜実施例Ｂ＞
上記ＰＶＣｚ溶液に、色素としてペリレン（Ｐｅ）を、１０ｍｏｌ％となるように添加し、塗工ギャップを２５０μｍとした他は、上記実施例Ａと全く同様に行った。得られたＰＶＣｚ：Ｐｅ層の膜厚について、同様に測定したところ、表２のような結果が得られた。
【００８９】
この場合も、得られた有機ＥＬパネル小片について、陽極と陰極との間に２０Ｖの直流電圧をかけると、薄黒い緑色の発光が観察された。
【００９０】
【表２】ＰＶＣｚ：Ｐｅ層の膜厚（Ｂ）

＜実施例Ｃ＞
上記実施例Ａと全く同様にしてＰＶＣｚ層を塗布により形成した後、更に、上記実施例Ａと全く同様にしてＰＶＣｚ：Ｐｅ層を塗布により形成した。すなわち、ＰＶＣｚ層＋ＰＶＣｚ：Ｐｅ層の２層膜を設けた。但し、いずれの塗布においても、ＰＶＣｚ溶液のモル濃度を０．０３３（ｍｏｌ／ｌ）とした。また、ＰＶＣｚ層を形成する塗布と、ＰＶＣｚ：Ｐｅ層を形成する塗布とで、同一の塗工速度となるようにした。得られた２層膜について、上記と同様に膜厚を測定したところ、表３のような結果が得られた。
【００９１】
塗工速度２．０ｍ／ｍｉｎで２層膜を形成した有機ＥＬパネル小片について、陽極と陰極との間に１５Ｖの直流電圧をかけると、緑色に明るく光った。
【００９２】
【表３】ＰＶＣｚ層＋ＰＶＣｚ：Ｐｅ層の２層膜の膜厚（Ｃ）

これら実施例から知られるように、本発明の塗工装置を用いることにより、ＥＬ層を確実に形成できるとともに、塗工速度を調整するだけで任意の膜厚に設定することができる。
【００９３】
＜実施例Ｄ＞
上記実施例Ｃと同様の条件で、図５に示すように、ＰＶＣｚ：Ｃｚ層＋ＰＶＣｚ：Ｐｅ層の２層膜を作成した。すなわち、第１層の塗工においてＰＶＣｚ溶液にカルバゾールを２０モル％添加した他は、上記実施例Ｃと全く同様にして、ＩＴＯ膜付きガラス基板の上に２層膜を作成した。
【００９４】
図５中に示すように、得られた２層膜のうち、ＰＶＣｚ：Ｃｚ層の厚みは４７ｎｍであり、ＰＶＣｚ：Ｐｅ層の厚みは３７ｎｍであった。
【００９５】
図６の３次元グラフには、塗布の幅方向及び走行方向における膜厚分布を示す。平均膜厚８４ｎｍの２層膜において、膜厚分布のバラツキは、±２％という非常に狭い範囲内に抑えることができた。
【００９６】
これに、上記実施例と同様に陰極及び配線を作成して有機ＥＬパネル小片を作成したところ、図７〜９に示すようなパネル特性が得られた。図７に示す、印加電圧と発光輝度との関係から知られるように、５〜１５Ｖの範囲内で発光輝度が一様に急激に上昇し、充分なコントラスト及びオン−オフ性が得られることが確かめられた。また、図８の電流密度と発光輝度との関係から知られるように、１００〜１０００ｍＡ／ｃｍ^２の適切な電流密度の条件で充分な発光が得られた。さらに、図９に示すように、携帯用機器で実現しやすい電圧条件である約８〜１５Ｖの範囲にて、発光効率を高い状態に保つことができる。
【００９７】
５．具体的な実施例（２）−発光層及び絶縁層の膜厚精度
上記の図１〜４を用いて説明した薄膜形成装置１００を用い、ガラス基板上に発光層を作成した。このとき、種々の粘度及び比重を有する塗工液による塗布を試みた。溶媒はクロロホルムである。乾燥装置１０３による乾燥は、加熱プレートの温度を８０℃に保って３分間行った。
【００９８】
この結果を表４にまとめて示す。得られた塗工膜の膜面状態は、表面平滑性を外観観察により評価した。
【００９９】
【表４】発光層の塗布

実施例１〜４の結果から知られるように、膜厚のバラツキを５．０％以下に抑えることができた他、得られた塗工膜の表面平滑性も良好であった。実施例１〜３は、一般に発光層に適した膜厚とされる０．１〜０．１５μｍまたはこの近傍の膜厚を実現すべく、塗工液の粘度を低く設定した結果であり、実施例４は、粘度を大きくして１．２μｍあまりの膜厚を実現した場合の結果である。
【０１００】
特に実施例３及び４の結果から知られるように、粘度を変化させることにより膜厚を大きく変化させた場合にも、膜厚のバラツキを抑えるとともに、塗工膜の充分な表面平滑性を実現することができた。
【０１０１】
一方、比較例１〜２においては、粘度が比較的大きい等の理由から、膜厚のバラツキが大きくなった他、塗工膜の表面平滑性も充分でなかった。
【０１０２】
また、比較例３においては、粘度が過大であるために、塗工膜の表面平滑性が低く、膜厚のバラツキも比較的大きかった。さらに、比較例４においては、塗工液の粘度が大きい他、塗工液の比重が過大であったため、塗工装置１０における毛管状隙間１６中を上端の吐出口まで塗工液が上昇せず、塗布ができなかった。
【０１０３】
６．変形例の塗工装置
次ぎに、図１０〜１２を用いて変形例の塗工装置１０’について説明する。
【０１０４】
支持プレート５４の支持板５６の上部に支持された液槽６６は、左右方向に延びており、図６に示すように、側面形状は台形となっている。そして、液槽６６の上端部中央部（斜面の頂上部）には、左右方向に伸びるスリット８４が形成されている。このスリット８４は、液槽６６の外方に設けられた蓋８６によって閉塞可能となっている。
【０１０５】
液槽６６の内部にはノズル８２が内蔵されている。このノズル８２は、左右方向に伸びる毛管状隙間８８を介して前後一対の前ノズル部材９０と後ノズル部材９２とより構成されている。これら前ノズル部材９０と後ノズル部材９２は前後対称であり、上方ほどくちばしのように尖った断面形状となっており、その間に毛管状隙間８８が設けられている。この毛管状隙間８８の上端部は左右方向に沿って開口し、下面も左右方向に沿って開口している。
【０１０６】
ノズル８２の左端部及び右端部には前記した左右一対のノズル支持シャフト７８，８０が固定されている。そして、左右一対のノズル支持シャフト７８，８０は液槽６６の底面に開口した左右一対の孔９４，９６を摺動するものである。この孔９４，９６から塗工液が漏れ出さないようにするために、ノズル８２の底面から液槽６６の底面にかけて蛇腹状の閉塞部材９８，２００が設けられている。これにより、支持シャフト７８，８０が上下動しても蛇腹状の閉塞部材９８，２００が上下方向に延び縮みして、孔９４，９６から塗工液が漏れ出さないようになっている（図１０及び図１１参照）。
【０１０７】
図１２に示すように、塗工液を溜めたタンク２０２から塗工液がポンプ２０４によってくみ出され、フィルタ２０６を通じて液槽６６の左側面に開口した塗工液の供給口２０８に供給される。また、液槽６６の底面には循環口２１０が開口しており、この循環口２１０からタンク２０２に塗工液が循環する。なお、フィルタ２０６は、塗工液を循環させるため、異物があった場合に取り除くものである。
【０１０８】
さらに、液槽６６の左側面の上部には、孔２１１が開口し、そこからＬ字状の高さ調整管２１２が突出している。この高さ調整管２１２の上端は開口し、かつ、その調整管２１２の外部側面には塗工液の高さを検知する検知センサ２１４が設けられている。すなわち、液槽６６に塗工液が満たされた場合に、それと同じ高さまでこの高さ調整管２１２に塗工液が満たされる。そして、この満たされた量に応じて検知センサ２１４が塗工液を検知し、その高さを検知するものである。そして、検知した高さのデータは、マイコンよりなる制御部２１５に送られ、制御部２１５は、その高さのデータに応じて、ポンプ２０４のモータ２０５を駆動させて、設定され高さになるまで塗工液を供給する。
【０１０９】
変形例の塗工装置であっても上記実施例の塗工装置と全く同様の塗工を行うことができる。
【０１１０】
以上に説明したように本発明の薄膜形成方法及び装置によると、有機ＥＬパネルの絶縁膜や各種ＥＬ層などを作成するにあたり、効率的な製造を行うことができるとともに、膜厚分布が均一で表面が平滑な薄膜を得ることができる。
【０１１１】
【発明の効果】
生産性や塗工液の利用効率を効率を高く保ちつつ、塗工膜の品質を均一に高く保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の塗工装置の構成を模式的に示す構成図である。
【図２】実施例の薄膜形成装置の全体構成を示す模式的な平面図である。
【図３】実施例の薄膜形成装置の全体構成を示す模式的な垂直断面図である。
【図４】実施例の薄膜形成装置におけるガス供給及び排気系統を模式的に示す配管構成図である。
【図５】試験に用いたＰＶＣｚ２層型有機ＥＬ素子小片の模式的な積層断面図である。
【図６】ＰＶＣｚ２層膜の２次元的な膜厚分布を示す３次元グラフである。
【図７】図５の有機ＥＬ素子小片により得られた、印加電圧と発光輝度との関係を示すグラフである。
【図８】図５の有機ＥＬ素子小片により得られた、電流密度と発光輝度との関係を示すグラフである。
【図９】図５の有機ＥＬ素子小片により得られた、印加電圧と発光効率との関係を示すグラフである。
【図１０】変形例の塗工装置の塗工ノズルについての模式的な垂直断面図である。
【図１１】塗工中の状態について示す、図１０に対応する垂直断面図である。
【図１２】変形例の塗工装置の他の部分について説明するための模式的な垂直断面図である。
【符号の説明】
１２サクションテーブル
１４塗工ノズル
１６毛管状隙間（塗工液上昇経路）
２２塗工タンク（塗工液貯留部）
ｈ１液面高さ（塗工液貯留部の液面から吐出口までの高さ）
ｗ塗工対象の基材

Claims

毛管現象により塗工液を吐出口へと導く塗工液上昇経路を有する塗工ノズルと、
前記塗工液上昇経路の下端に連通され大気圧下で塗工液を貯留する塗工液貯留部と、
塗工対象の基材の下面を前記吐出口に近接させつつ前記基材を前記塗工ノズルに対して移動させる移動手段とを備える塗工装置を含む平面表示装置の製造装置であって、
前記塗工装置は、温度を室温付近の所定範囲内に管理可能であって、かつ、湿度及び酸素濃度を所定値以下に管理可能なチャンバー内に配置され、このチャンバーと外部との受け渡し経路には、防塵手段が配されたことを特徴とする平面表示装置の製造装置。
基材の洗浄装置、乾燥装置、熱処理装置及び搬送装置が前記チャンバー内、または該チャンバーに連なる一連のチャンバー内に配置されたことを特徴とする請求項１記載の平面表示装置の製造装置。
前記塗工ノズルと前記塗工液貯留部とが互いに離間して配されているか、または、前記塗工ノズルが前記塗工液貯留部中に浸漬されていることを特徴とする請求項１または２記載の平面表示装置の製造装置。
前記平面表示装置が有機ＥＬパネルであることを特徴とする請求項１記載の平面表示装置の製造装置。
塗工液を塗布することにより薄膜を形成する工程を含む有機ＥＬパネルの製造方法において、
毛管現象により塗工液を吐出口へと導く塗工液上昇経路を有する塗工ノズルと、前記塗工液上昇経路の下端に連通され大気圧下で塗工液を貯留する塗工液貯留部とを備える塗工装置を用い、基材の下面を塗工ノズルに近接させつつ基材を塗工ノズルに対して移動させることにより該基材の下面に塗工液の塗布を行うことを特徴とする有機ＥＬパネルの製造方法。
前記塗工液について、粘度を０．３〜３０ｍＰａ・ｓ、比重を１．６以下に保ち、これにより膜厚のバラツキを±５％以内としたことを特徴とする請求項４記載の有機ＥＬパネルの製造方法。
前記塗工液貯留部の液面から前記吐出口までの高さを１〜１０ｍｍに保つことを特徴とする請求項４または５記載の有機ＥＬパネルの製造方法。
前記吐出口から基材の下面までのギャップを５０〜１０００μｍに保ちつつ塗布を行うことを特徴とする請求項５または６記載の有機ＥＬパネルの製造方法。
前記基材を前記塗工ノズルに対して移動させる速度が０．１〜５０ｍ／ｍｉｎであることを特徴とする請求項５または６記載の有機ＥＬパネルの製造方法。
前記塗工工程により、高分子材料またはその前駆体の塗布が行われることを特徴とする請求項５または６記載の有機ＥＬパネルの製造方法。
前記塗工工程により、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層、絶縁膜またはバンクを形成することを特徴とする請求項５または６記載の有機ＥＬパネルの製造方法。