JP2004230209A

JP2004230209A - 溶液噴出装置

Info

Publication number: JP2004230209A
Application number: JP2003018543A
Authority: JP
Inventors: Satoru Shimoda; 悟下田; Tomoyuki Shirasaki; 友之白嵜
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2003-01-28
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】溶液を効率的に目的の位置のみに精度よく付着することである。
【解決手段】透明基板２の一方の面上には網目状に隔壁６が形成されており、隔壁６によって囲繞された各囲繞領域内に透明電極３が形成されている。この透明基板２を溶液噴出装置５０にセットし、溶液噴出装置５０で有機ＥＬ層４を成膜する。溶液噴出装置５０は、透明基板２を載置するワークテーブル５１と、ワークテーブル５１を副走査方向に移動する駆動装置５２と、走査方向に移動するヘッド部５４と、ヘッド部５４に設けられたノズル５５と、ノズル５５に設けられた加熱器５９とを備える。加熱器５５によって加熱されたＥＬ溶液が液滴としてノズル５５の噴出口５５ａから噴出されて、透明電極３に液滴が着弾し、液滴の溶媒が蒸発することで、有機ＥＬ層４が形成される。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に形成された囲繞領域内に液滴を噴出する溶液噴出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：エレクトロルミネッセンス）素子はアノード電極、有機材料からなる有機ＥＬ層、カソード電極の順に積層された積層構造を為しており、アノード電極とカソード電極との間に順バイアス電圧が印加されると有機ＥＬ層において発光する。このような有機ＥＬ素子を画素として基板上にマトリクス状に配列して、各有機ＥＬ素子を所定の階調輝度で発光することによって画像表示を行う有機ＥＬ表示パネルが実現化されている。
【０００３】
複数の画素で構成される有機ＥＬ表示パネルでは、アノード電極又はカソード電極のうちの一方の電極を全ての画素に共通する共通電極とすることができるが、少なくとも他方の電極及び有機ＥＬ層を画素ごとにパターニングする必要がある。アノード電極やカソード電極を画素ごとにパターニングする手法は従来の半導体素子製造技術を適用できる。つまり、ＰＶＤ法又はＣＶＤ法等による成膜工程、フォトリソグラフィー法等によるマスク工程、エッチング法等による薄膜の形状加工工程を適宜行うことで、アノード電極やカソード電極を画素ごとにパターニングすることができる。
【０００４】
有機ＥＬ層の成膜方法については、材料等の条件に応じてドライ蒸着法と湿式コーティング法に大別できる。ドライ蒸着法を用いる場合には、ドライ蒸着法により有機ＥＬ層を一面に成膜した後にシャドウマスクを行い、その後マスクの無い部分をエッチングで除去すると、画素ごとに有機ＥＬ層をパターニングすることができる。一方、湿式コーティング法を用いる場合には、特許文献１に記載されているように、インクジェット技術を応用することで画素ごとにパターニングすることができる。つまり、有機ＥＬ層になる高分子系有機ＥＬ材料を溶質として溶媒で溶解してなるＥＬ溶液の液滴をノズルで噴出することで、画素ごとに有機ＥＬ層をパターニングすることができる。インクジェット技術を応用した湿式コーティング法では成膜工程と、画素ごとのパターニング工程をほぼ同時に行えることから、インクジェット方式は主流の技術となりつつある。
【０００５】
ところで、高解像度の画像表示を行う有機ＥＬ表示パネルを提供するためには、有機ＥＬ層を微細パターンで形成しなければならない。インクジェット方式では、ＥＬ溶液の液滴の粒径が非常に小さいため有機ＥＬ層を微細パターンで形成することは可能であるが、液滴が着弾してから固化するまでの間に滲んで拡張するため隣り合う画素の有機ＥＬ層の液滴と混じってしまう場合がある。そこで、基板上に予め網目状の隔壁を微細パターニングしてから、隔壁によって囲繞された領域に液滴を噴出することで、隣り合う画素同士の液滴が混ざることを防止する技術が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１０６２７８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、高分子系有機ＥＬ材料は溶媒に対する溶解度が全般的に低い。溶解度の低い溶媒を用いると、ＥＬ溶液の液滴が着弾してから溶媒が蒸発するまでに時間がかかるため、生産性が悪い。更に、有機ＥＬ層を適切な膜厚にするためには、溶媒が蒸発してから低濃度のＥＬ溶液の液滴を繰り返し噴出するという工程を何回も行わなければならないことがあり、これまた生産性が悪い。液滴の噴出工程の回数を減らすために一回に噴出する液滴の量を多くすれば、液滴が隔壁から溢れ出てしまい、隣り合う画素同士の液滴が混ざってしまい、品質が悪い。液滴が溢れ出ないように隔壁の高さを高くすると、隔壁のパターニング精度が低くなり、また、隔壁上を覆い各画素と接続している共通電極であるカソード電極が隔壁上で断線してしまい、歩留まりを下げてしまう恐れがある。
そこで、高分子系有機ＥＬ材料を溶解しやすい溶媒としてキシレンを用いられることもあるが、キシレンは揮発性が高いから高分子系有機ＥＬ材料がノズルで析出してしまい、ノズルに目詰まりが生ずる。
そこで、本発明の目的は、溶液を効率的に目的の位置のみに精度よく付着するようにすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、例えば図１、図２に示すように、
溶媒に溶質を溶解してなる溶液を液滴として、噴出口（例えば、噴出口５５ａ）から基板（例えば、透明基板２）の一方の面上に形成された複数の囲繞領域に向けて噴出するノズル（例えば、ノズル５５）を備えた溶液噴出装置において、
前記ノズル内にある溶液を加熱する加熱器が前記ノズル（例えば、加熱器５９）に設けられていることを特徴とする。
またこのような溶液噴出装置に、ノズル及び基板のうちの一方を他方に対して相対的に移動する相対移動手段（例えば、ヘッド部５４、ワークテーブル５１、駆動装置５２）を備えてもよい。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の溶液噴出装置において、
前記ノズル内にある溶液の沸点より低くなるように前記加熱器が前記ノズル内にある溶液を加熱することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、例えば図２に示すように、請求項１又は２に記載の溶液噴出装置において、
前記ノズル内にある溶液の温度を計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された温度に基づいて前記ノズル内にある溶液の温度が一定になるように、前記加熱器を制御する温度制御手段（例えば、温度コントローラ６１）と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項１から３の何れか一項に記載の発明では、ノズル内にある溶液が加熱器によって加熱されるため、ノズルの噴出口から噴出された液滴に含まれる溶媒が蒸発しやすくなる。とくに、液滴が噴出口で噴出されてから囲繞領域内に着弾するまでの飛翔中に、液滴の溶媒が徐々に蒸発していき、液滴の体積が小さい状態で且つ溶質の濃度が高い状態で液滴が囲繞領域内に着弾する。従って、液滴が着弾してから溶媒がほぼ完全に蒸発するまでの時間が短い。
また、液滴が飛翔中に熱によって小さくなるから、着弾した液滴が囲繞領域からはみ出すこともなくなり、隣り合う囲繞領域内の溶液どうしが混じることもない。そのため、溶解度の低い溶媒であっても一回の噴出でより体積の大きい液滴を噴出することができる。従って、囲繞領域内で溶質を適切な膜厚までにするのに要する噴出回数を少なくすることができる。
また、溶液が加熱されているため、溶媒の溶解度が高くなるから、溶質が噴出口やノズル内で析出することを防止することができる。そのため、ノズルの目詰まりを抑制できるとともに液滴の濃度が均一なために液滴による被膜の厚さを均等にすることができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明では、ノズル内の溶液が沸点より低い温度に加熱されているため、溶液内に気泡が発しない。そのため、気泡によってノズル内の溶液の圧力が変化することで噴出口から溶液が漏れることが防止される。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明では、ノズル内の溶液の温度が一定になっているため、ノズル内の溶液の圧力が安定する。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、例えば図１、図２に示すように、
溶媒に溶質を溶解してなる溶液を液滴として、噴出口（例えば、噴出口５５ａ）から基板（例えば、透明基板２）の一方の面上に形成された複数の囲繞領域に向けて噴出するノズル（例えば、ノズル５５）を備えた溶液噴出装置において、
前記溶液を貯蔵するとともに前記ノズルに前記溶液を供給するタンク（例えば、タンク５６）内にある前記溶液を加熱する加熱器（例えば、加熱器５８）が前記タンクに設けられていることを特徴とする。
またこのような溶液噴出装置に、ノズル及び基板のうちの一方を他方に対して相対的に移動する相対移動手段（例えば、ヘッド部５４、ワークテーブル５１、駆動装置５２）を備えてもよい。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の溶液噴出装置において、
前記タンク内にある溶液の沸点より低くなるように前記加熱器が前記タンク内にある溶液を加熱することを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、例えば図２に示すように、請求項４又は５に記載の溶液噴出装置において、
前記タンク内にある溶液の温度を計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された温度に基づいて前記タンク内にある溶液の温度が一定になるように、前記加熱器を制御する温度制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項４から６の何れか一項に記載の発明では、タンク内にある溶液が加熱器によって加熱され、その加熱された溶液がノズルに供給されて、ノズルの噴出口から噴出された液滴が噴出される。溶液が加熱されているため、液滴に含まれる溶媒が蒸発しやすくなる。とくに、液滴が噴出口で噴出されてから囲繞領域内に着弾するまでの飛翔中に、液滴の溶媒が徐々に蒸発していき、液滴の体積が小さい状態で且つ溶質の濃度が高い状態で液滴が囲繞領域内に着弾する。従って、液滴が着弾してから溶媒がほぼ完全に蒸発するまでの時間が短い。
また、液滴が飛翔中に熱によって小さくなるから、着弾した液滴が囲繞領域からはみ出すこともなくなり、隣り合う囲繞領域内の溶液どうしが混じることもない。そのため、溶解度の低い溶媒であっても一回の噴出でより体積の大きい液滴を噴出することができる。従って、囲繞領域内で溶質を適切な膜厚までにするのに要する噴出回数を少なくすることができる。
また、溶液が加熱されているため、溶媒の溶解度が高くなるから、溶質が噴出口やノズル内で析出することが防止される。そのため、ノズルの目詰まりを抑制できるとともに液滴の濃度が均一なために液滴による被膜の厚さを均等にすることができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、例えば図１、図５に示すように、
溶媒に溶質を溶解してなる溶液を液滴として、噴出口から基板（例えば、透明基板２）の一方の面上に形成された複数の囲繞領域に向けて噴出するノズルを備えた溶液噴出装置において、
前記基板を載置する載置台（例えば、ワークテーブル５１）を加熱する加熱器（基板用ヒータ６３）が前記載置台に設けられていることを特徴とする。
またこのような溶液噴出装置に、載置台及びノズルのうちの一方を他方に対して相対的に移動する相対移動手段を設けてもよい。
【００１９】
請求項７に記載の発明では、基板が加熱されているため、ノズルやノズルの噴出口から囲繞領域までの雰囲気の温度が上昇し加熱されるためにノズル内の溶液が予め加熱されている効果及び噴出した液滴が飛翔中に加熱される効果によって、液滴に含まれる溶媒が囲繞領域に着弾までに蒸発しやすくなる。
また、基板に着弾した液滴の溶媒がすぐに蒸発するため、着弾した液滴が囲繞領域からはみ出すこともなくなり、隣り合う囲繞領域内の溶液どうしが混じることもない。そのため、溶解度の低い溶媒であっても一回の噴出でより体積の大きい液滴を噴出することができる。従って、囲繞領域内で溶質を適切な膜厚までにするのに要する噴出回数を少なくすることができる。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、例えば図１、図７に示すように、
溶媒に溶質を溶解してなる溶液を液滴として、噴出口（例えば、噴出口５５ａ）から基板の一方の面上に形成された複数の囲繞領域に向けて噴出するノズル（例えば、ノズル５５）を備えた溶液噴出装置において、
前記ノズルと前記基板との間の空間に向けて放熱する放熱器（例えば、放射型ヒータ６４）を具備することを特徴とする。
【００２１】
請求項８に記載の発明では、ノズルと基板との間の空間に熱が放熱されているため、ノズルやノズルの噴出口から囲繞領域までの雰囲気の温度が上昇し加熱されるためにノズル内の溶液が予め加熱されている効果及び噴出した液滴が飛翔中に加熱される効果によって、液滴に含まれる溶媒が囲繞領域に着弾までに蒸発しやすくなる。とくに、液滴が噴出口で噴出されてから囲繞領域内に着弾するまでの飛翔中に、液滴の溶媒が徐々に蒸発していき、液滴の体積が小さい状態で且つ溶質の濃度が高い状態で液滴が囲繞領域内に着弾する。従って、液滴が着弾してから溶媒がほぼ完全に蒸発するまでの時間が短い。
また、液滴が飛翔中に熱によって小さくなるから、着弾した液滴が囲繞領域からはみ出ることもなくなり、隣り合う囲繞領域内の溶液どうしが混じることもない。そのため、溶解度の低い溶媒であっても一回の噴出でより体積の大きい液滴を噴出することができる。従って、囲繞領域内で溶質を適切な膜厚までにするのに要する噴出回数を少なくすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を用いて本発明の具体的な態様について説明する。
図１（ａ）は有機ＥＬ表示パネル１の平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の切断線Ａ−Ａで切断して示した断面図である。
【００２３】
有機ＥＬ表示パネル１は透明基板２を具備しており、画素ごとに有機ＥＬ素子が設けられている。透明基板２としては、石英ガラス等といったガラス基板の他にプラスチック基板を使用することができる。
【００２４】
透明基板２の一方の面上に複数の透明電極３，３，…がマトリクス状に配列されて形成されている。透明電極３は、比較的仕事関数が高く、有機ＥＬ素子のアノード電極である。透明電極３は、導電性及び透光性を有する材料で形成されており、例えば、インジウム・スズ・酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）、インジウム・亜鉛・酸化物（ＩＺＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）で形成されている。
【００２５】
透明基板２の一方の面上に隔壁６が網目状に形成されており、平面視して隔壁６は各々の透明電極３を囲繞し、囲繞領域ごとに画素を仕切っている。隔壁６は、絶縁性を有し、ポリイミド樹脂といった感光性樹脂、酸化シリコン又は窒化シリコンで形成されている。
【００２６】
隔壁６に囲繞される各々の領域内において有機ＥＬ層４が透明電極３上に形成されており、有機ＥＬ層４は有機ＥＬ素子の広義の発光層である。有機ＥＬ層４は、高分子系の有機化合物（チオフェン系高分子、ポリフルオレン系高分子等）である発光材料（蛍光体）が含有されている。有機ＥＬ層４は、透明電極３から順に正孔輸送層、狭義の発光層、電子輸送層となる三層構造であっても良いし、透明電極３から順に正孔輸送層、狭義の発光層となる二層構造であっても良いし、狭義の発光層からなる一層構造であっても良いし、これらの層構造において適切な層間に電子或いは正孔の注入層が介在した積層構造であっても良いし、その他の層構造であっても良い。有機ＥＬ層４は、正孔及び電子を輸送する機能と、正孔と電子の再結合により励起子を生成して発光する機能とを有する。ここで、有機ＥＬ層４の発光色は三色あり、有機ＥＬ層４Ｒは赤色に発光し、有機ＥＬ層４Ｇは緑色に発光し、有機ＥＬ層４Ｂは青色に発光する。なお、有機ＥＬ層４は、液滴噴出方式で後述する溶液噴出装置５０によって形成される。
【００２７】
図１では、図示を省略するが、有機ＥＬ層４上に対向電極が形成されている。対向電極は、比較的仕事関数の低い材料で形成されており、有機ＥＬ素子のカソード電極である。対向電極は、例えばインジウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム若しくはバリウム又はこれらの少なくとも一種を含む合金若しくは混合物で形成されている。対向電極は、全ての画素に共通であっても良いし、画素ごとに区切られていても良い。
【００２８】
各々の画素では、透明電極３の電位が対向電極の電位より高くなるように電圧が印加されると、透明電極３から有機ＥＬ層４に正孔が注入されるとともに対向電極から有機ＥＬ層４に電子が注入されることで、有機ＥＬ層４が発光する。
【００２９】
なお、上記有機ＥＬ表示パネル１がアクティブマトリクス方式で駆動されるものであれば、画素ごとに画素回路（複数の薄膜トランジスタ、コンデンサ等から構成される。）が設けられており、画素回路には透明電極３が各々接続されている。
【００３０】
次に、液滴噴出方式で有機ＥＬ層４を成膜する溶液噴出装置５０について説明する。
図２には、溶液噴出装置５０が示された概略側面図である。
溶液噴出装置５０は、ＥＬ溶液７１を液滴として透明基板２に噴出することによって有機ＥＬ層４を成膜するものであり、隔壁６に囲繞される各々の領域に噴出される液滴は１０〜１００ｐｌ程度である。ＥＬ溶液７１の溶質は、有機ＥＬ層４の有機材料（発光性物質、正孔輸送性物質、電子輸送性物質等の高分子系材料）である。ＥＬ溶液７１の溶媒は、有機ＥＬ層４の有機材料を溶解することのできる材料であり、沸点が室温に比較して高く、テトラメチルベンゼン等が挙げられるが、本願発明では揮発性がより高いものほどその効果が大きい。また、有機ＥＬ層４を成膜する際には、予め透明電極３，３，…及び隔壁６が形成された透明基板２を用いる。なお、図２において、透明基板２上の隔壁６及び透明電極３の図示は省略している。
【００３１】
溶液噴出装置５０は、平坦で且つ水平な上面を有するとともに副走査方向（紙面の奥行き方向）に移動自在なワークテーブル５１と、ワークテーブル５１を副走査方向に移動させるようにワークテーブル５１を駆動する駆動装置５２と、副走査方向に対して略直角な主走査方向（紙面の左右方向）に延在するガイド部５３と、ガイド部５３に案内されてガイド部５３に沿って主走査方向に移動する移動体であるヘッド部５４と、ＥＬ溶液７１を液滴として噴出する複数のノズル５５と、ＥＬ溶液７１の供給源であるタンク５６と、タンク５６からＥＬ溶液７１を供給する供給管５７と、タンク５６においてＥＬ溶液７１を加熱する第一加熱器５８と、ノズル５５においてＥＬ溶液７１を加熱する第二加熱器５９と、溶液噴出装置５０全体を制御するコントローラ６０とを具備する。
【００３２】
ワークテーブル５１は平板状に呈しており、ワークテーブル５１の上面に透明基板２が載置される。
タンク５６内にＥＬ溶液７１が貯蔵されており、タンク５６に第一加熱器５８が設けられている。第一加熱器５８は、タンク５６内に貯蔵されたＥＬ溶液７１を室温より高い温度に加熱するとともに、タンク５６内に貯蔵されたＥＬ溶液７１が沸騰しない程度に加熱する。タンク５６内にＥＬ溶液７１が密閉されているので、ＥＬ溶液７１の溶媒の揮発によってタンク５６内のＥＬ溶液７１の濃度が変わることをタンク５６によって防止されるとともに、また外からのゴミがタンク内５６のＥＬ溶液７１に混入することをタンク５６によって防止される。
【００３３】
駆動装置５２は、ヘッド部５４の動作に合わせてワークテーブル５１とともに透明基板２を副走査方向に搬送するものであり、具体的には、間欠的に透明基板２を搬送するものである。なお、駆動装置５２は、コントローラ６０に制御される。
【００３４】
ヘッド部５４は、間欠的な透明基板２の搬送に合わせて、ワークテーブル５１上においてガイド部５３に沿って主走査方向に往復移動するものであり、具体的には透明基板２が停止している際に主走査方向に少なくとも一往復の移動をするものである。ヘッド部５４は、コントローラ６０によって制御される。
【００３５】
ヘッド部５４の下部にはノズル５５が設けられており、このノズル５５は供給管５７を介してタンク５６に通じている。ＥＬ溶液７１がタンク５６から供給管５７を通じてノズル５５内に供給され、ノズル５５内にＥＬ溶液７１が充填される。ノズル５５の下端には一又は複数の噴出口５５ａが設けられており、ノズル５５には噴出手段が設けられている。このノズル５５は、噴出手段の作動によりＥＬ溶液７１を噴出口５５ａから透明基板２に向けて噴出するようになっている。噴出口５５ａから透明基板２までの距離は噴出位置の精度のためには短い方が好ましく、また透明基板２での液滴のはね返りを考慮すればある程度長い方が好ましく、両者を鑑みて１．０ｍｍ〜１．５ｍｍ程度が好ましい。ＥＬ溶液７１の液滴が噴出口５５ａから噴出し透明基板２に到達するまでの時間は、１〜１００ｍ秒が好ましい。
【００３６】
ノズル５５に設けられる噴出手段としては、サーマルジェット式、ピエゾ式、静電式等が挙げられる。サーマルジェット式の噴出手段は、発熱体でノズル５５内のＥＬ溶液７１を瞬時に膜沸騰させて、ＥＬ溶液７１内に気泡を発生させてノズル５５内の圧力を変化させることにより、ＥＬ溶液７１の液滴を噴出口５５ａから噴出するものである。また、ピエゾ式の噴出手段は、ピエゾ素子の体積を変化させて、ノズル５５内の圧力を変化させることにより、ＥＬ溶液７１の液滴を噴出口５５ａから噴出するものである。また、静電式の噴出手段は、ノズル５５内のＥＬ溶液７１に接したコンデンサに電圧を印加してコンデンサの電極の引力又は斥力を変化させ、ノズル５５内の溶液の圧力を変化させることにより、ＥＬ溶液７１の液滴を噴出口５５ａから噴出するものである。
【００３７】
以上のワークテーブル５１、駆動装置５２及びヘッド部５４によって、透明基板２及びノズル５５の一方が他方に対してワークテーブル５１の上面に平行な面に沿って相対的に移動されるようになっている。
【００３８】
なお、図２では、一つのノズル５５及び一つのタンク５６のみが示されているが、実際には複数のタンク５６があり、複数のノズル５５がヘッド部５４に設けられている。また、赤、緑又は青の何れか一色に発光する有機材料を溶解したＥＬ溶液７１がそれぞれのタンク５６に充填されており、それぞれのノズル５５からは赤、緑又は青の何れか一色に発光する有機材料を溶解したＥＬ溶液７１が噴出される。
【００３９】
ノズル５５には第二加熱器５９が設けられている。第二加熱器５９は、ＥＬ溶液７１が供給管５７等を通過する際に奪われる熱量を補填するためのものであり、ノズル５５内のＥＬ溶液７１を室温より高い温度に加熱するとともに、ノズル５５内のＥＬ溶液７１が沸騰しない程度に加熱するものである。第二加熱器５９がサーマルジェット式の発熱体と異なることは、サーマルジェット式の発熱体はＥＬ溶液７１の噴出の時のみに瞬時にＥＬ溶液７１を瞬時に加熱して膜沸騰させているのに対して、第二加熱器５９がノズル５５内のＥＬ溶液７１全体を沸騰しない程度に加熱していることと、駆動時の温度が定常状態であることにある。
【００４０】
以上のワークテーブル５１及びノズル５５が箱体７０内に配設されている。従って、透明基板２が副走査方向に移動されること、ノズル５５からＥＬ溶液７１の液滴が噴出されること、ＥＬ溶液７１の液滴が透明基板２に着弾することは、箱体７０の内部空間において行われる。
【００４１】
コントローラ６０は、駆動装置５２、ヘッド部５４及びノズル５５はコントローラ６０を制御して、所定タイミングで動作させたり、停止させたりするようになっている。
【００４２】
有機ＥＬ表示パネル１の製造方法について説明する。
ＰＶＤ法或いはＣＶＤ法等による成膜工程、フォトリソグラフィー法等によるマスク工程、エッチング法等による薄膜形状加工工程を適宜行うことによって、透明基板２上に複数の透明電極３をマトリクス状にパターニング形成する。
次に、スピンコート法又はディップ法等によって、透明電極３の形成された透明基板２上の一面に感光性樹脂のレジスト膜を成膜し、レジスト膜を露光した後に現像液で部分的に除去することで、各々の透明電極３を囲繞するようにレジスト膜を形状加工する。残留したレジスト膜が隔壁６となる。なお、ＰＶＤ法或いはＣＶＤ法等による成膜工程、フォトリソグラフィー法等によるマスク工程、エッチング法等による薄膜形状加工工程を適宜行うことによって、酸化シリコン又は窒化シリコンの隔壁６を形成しても良い。
【００４３】
次に、透明電極３及び隔壁６の形成された透明基板２をワークテーブル５１上に載置する。次に、溶液噴出装置５０を用いて、隔壁６に囲繞された各々の領域にＥＬ溶液７１の液滴を噴出することで隔壁６に囲繞された各々の領域に有機ＥＬ層４を成膜する。
【００４４】
詳細には溶液噴出装置５０の各部はコントローラ６０に制御されて以下のように動作する。
つまり、駆動装置５２がワークテーブル５１とともに透明基板２を副走査方向に間欠的に搬送する。ここで、透明基板２が停止している最中に、ヘッド部５４が主走査方向に少なくとも一往復する。
【００４５】
ヘッド部５４が主走査方向に移動している最中に、ノズル５５が透明電極３の直上を通過する。ノズル５５が透明電極３上を通過している最中に、ノズル５５が透明電極３に向けてＥＬ溶液７１を液滴として一回又は複数回噴出する。なお、ノズル５５が透明電極３の直上に位置した時に、ヘッド部５４が一旦停止して、ノズル５５が透明電極３に向けてＥＬ溶液７１を液滴として一回又は複数回噴出しても良い。
透明電極３に着弾した液滴が透明電極３上で広がって膜になり、そして固化することによって、有機ＥＬ層４が形成される。
【００４６】
以上のようにヘッド部５４が主走査方向に少なくと一往復した後、駆動装置５２がワークテーブル５１とともに透明基板２を副走査方向に所定距離搬送する。そして、透明基板２が再び停止したら、ヘッド部５４の往復移動、ノズル５５によるＥＬ溶液７１の噴出が再び行われる。以降、溶液噴出装置５０が上述の動作を繰り返すことにより、隔壁６に囲繞された領域全てに有機ＥＬ層４が成膜される。
【００４７】
溶液噴出装置５０が動作している間、第一加熱器５８によってタンク５６内のＥＬ溶液７１が沸騰しない程度に加熱されており、第二加熱器５９によってノズル５５内のＥＬ溶液７１が沸騰しない程度に加熱されている。そのため、ＥＬ溶液７１の液滴が噴出口５５ａで噴出されてから透明電極３に着弾するまでの飛翔中に、液滴の溶媒が蒸発していき、液滴の体積が徐々に小さくなっていく。従って、液滴が着弾する際には体積が小さくなっており、着弾した液滴の跳ね返りが減るので、隔壁６に囲繞された領域から液滴がはみ出なくなる。
【００４８】
以上のようにしてそれぞれの囲繞領域に有機ＥＬ層４を成膜するが、有機ＥＬ層４が正孔輸送層、狭義の発光層、電子輸送層等からなる積層構造の場合には、それぞれの層ごとに溶液噴出装置５０を準備し、以上のように説明した場合と同様にそれぞれの層を順次成膜していくことによって有機ＥＬ層４を形成する。
【００４９】
溶液噴出装置５０による有機ＥＬ層４の成膜が終了したら、ＰＶＤ法又はＣＶＤ法等による成膜工程を行うことで、有機ＥＬ層４の形成された透明基板２上の一面に対向電極を成膜する。
【００５０】
以上の実施の形態では、加熱された液滴が噴出されることで液滴がはみ出ないから、隣り合う二つの画素のＥＬ溶液７１同士が隔壁６上で混ざることがない。そのため、一回で噴出することのできる液滴の体積を大きくすることができ、所定の厚みの有機ＥＬ層４を形成するために要する噴出回数を減らすことができる。
【００５１】
また、ＥＬ溶液７１が加熱されているため溶媒の溶解度が高くなり、有機材料の濃度を高くすることができるから、一回の噴出で形成される有機ＥＬ層４の厚みを大きくすることができる。従って、所定の厚みの有機ＥＬ層４を形成するための噴出回数を減らすことができ、そして、有機ＥＬ表示パネル１全体としての製造時間を短くすることができる。
【００５２】
また、加熱されたＥＬ容器７１の液滴が噴出されるから液滴が着弾する前に飛翔している段階ですでに加熱された熱によって液滴の溶媒が速やかに蒸発していくために、着弾してから蒸発に要する時間も短くなり、有機ＥＬ表示パネル１全体としての製造時間を短くすることができる。
【００５３】
また、ＥＬ溶液７１が加熱されているため溶媒の溶解度が高くなり、噴出口５５ａにおいて溶質が析出することもなく、噴出口５５ａが閉塞することを防止することができる。
【００５４】
また、加熱器５８，５９がＥＬ溶液７１を加熱しても、ＥＬ溶液７１が沸騰していないため、ノズル５５内やタンク５６内のＥＬ溶液７１の圧力が急激に変化しない。そのため、隔壁６の直上等といった噴出すべきでない場所でノズル５５の噴出口５５ａから液滴が不意に噴出されない。
【００５５】
なお、有機ＥＬ層４を成膜する装置として、図３に示すような溶液噴出装置１５０を用いても良い。
溶液噴出装置１５０は、図２に示した溶液噴出装置５０の構成に加えて、温度コントローラ６１を具備する。温度コントローラ６１は、第一加熱器５８及び第二加熱器５９の加熱制御を行うものである。つまり、タンク５６内にはＥＬ溶液７１の温度を計測する温度計測器が設けられており、計測された温度が温度計測器から温度コントローラ６１にフィードバックされ、温度コントローラ６１は、計測された温度に基づいてタンク５６内のＥＬ溶液７１を一定に保つように第一加熱器５８を制御する。同様に、ノズル５５内にはＥＬ溶液７１の温度を計測する温度計測器が設けられており、計測された温度が温度計測器から温度コントローラ６１にフィードバックされ、温度コントローラ６１は、計測された温度に基づいてノズル５５内のＥＬ溶液７１の温度を一定に保つように第二加熱器５９を制御する。温度コントローラ６１によって第一加熱器５８及び第二加熱器５９が制御されることで、ＥＬ溶液７１は沸騰しない程度に一定温度に加熱される。
【００５６】
溶液噴出装置１５０ではノズル５５内やタンク５６内のＥＬ溶液７１の温度が一定に制御されており、更にＥＬ溶液７１が沸騰していないため、ＥＬ溶液７１の圧力が安定し、更に噴出される液滴はいつでも同じ溶解度及び温度となっている。従って、噴出される液滴は、常に一様の濃度で且つ均一な量であり、蒸発に要する時間も同じになる。
【００５７】
また、有機ＥＬ層４を成膜する装置として、図４に示すような溶液噴出装置２５０を用いても良い。
溶液噴出装置２５０は、図２に示した溶液噴出装置５０の構成に加えて、断熱材６２を具備する。この断熱材６２は、ヘッド部５４とノズル５５の間に介在し、ヘッド部５４とノズル５５に挟まるようにして設けられている。断熱材６２は、加熱器５８，５９によって熱せられたノズル５５の熱がヘッド部５４に伝導することを防いでいる。仮にヘッド部５４が熱せられると、ヘッド部５４が膨張するため、ヘッド部５４を精度良く位置決めすることができず、液滴の着弾位置がずれることがある。しかしながら、この溶液噴出装置２５０では断熱材６２によってヘッド部５４が熱せられることが抑制されているため、液滴の着弾ずれが生じない。
溶液噴出装置２５０では、ヘッド部５４を主走査方向のみの移動のみならず、副走査方向に移動自在に設けてもよい。この際にワークテーブル５１は副走査方向に移動していてもしなくてもよい。
【００５８】
また、有機ＥＬ層４を成膜する装置として、図５に示すような溶液噴出装置３５０を用いても良い。
溶液噴出装置３５０は、図１に示す溶液噴出装置５０の加熱器５８，５９に代えて基板用ヒータ６３を具備し、その他の構成要素は溶液噴出装置５０と同様である。基板用ヒータ６３はワークテーブル５１に埋め込まれており、ワークテーブル５１から透明基板２を加熱するものである。透明基板２が加熱されていることで、透明基板２上の雰囲気やノズル５５の温度が上昇し、ノズル５５の噴出口５５ａから噴出された液滴がノズル５５内で加熱されたり、透明基板２上を通過する際に加熱されたりするので、ＥＬ溶液７１液滴の溶媒を着弾後すぐに蒸発することができる。従って、着弾した液滴が、隔壁６に囲繞された領域からはみ出なくなり、隣り合う二つの画素のＥＬ溶液７１同士が隔壁６上で混ざることがない。
【００５９】
また、有機ＥＬ層４を成膜する装置として、図６に示すような溶液噴出装置４５０を用いても良い。
溶液噴出装置４５０は、図５に示した溶液噴出装置３５０の構成に加えて、断熱材６７を具備する。この断熱材６７は、ワークテーブル５１と駆動装置５２の間に介在しており、基板用ヒータ６３によって熱せられたワークテーブル５１の熱が駆動装置５２に伝導することを防いでいる。仮に駆動装置５２が熱せられると、駆動装置５２が膨張するため、透明基板２を精度良く位置決めすることができず、液滴の着弾位置がずれることがある。しかしながら、この溶液噴出装置４５０では断熱材６７によって駆動装置５２が熱せられることが抑制されているため、液滴の着弾ずれが生じない。またこのような構造の場合、ワークテーブル５１を副走査方向のみの移動のみならず、主走査方向に移動自在に設けてもよい。この際にヘッド部５４は主走査方向に移動しなくてもよい。
【００６０】
また、有機ＥＬ層４を成膜する装置として、図７に示すような溶液噴出装置５５０を用いても良い。
溶液噴出装置５５０は、図１に示した溶液噴出装置５０の加熱器５８，５９に代えて放射型ヒータ６４を具備する。放射型ヒータ６４は、箱体７０内においてワークテーブル５１の上方に設けられており、ヘッド部５４及びノズル５５の移動を干渉しない位置に配されている。放射型ヒータ６４は、ノズル５５と透明基板２との間の空間に向けて放射状に放熱し、噴出口５５ａから噴出された液滴を加熱するものである。この溶液噴出装置５５０でも、液滴が飛翔中に加熱されるから、液滴の溶媒が蒸発する。従って、着弾した液滴が、隔壁６に囲繞された領域からはみ出なくなり、隣り合う二つの画素のＥＬ溶液７１同士が隔壁６上で混ざることがない。液滴の精度の高い位置着弾を維持するためには、放射型ヒータ６４のような赤外線ヒータ等の無風で熱を伝搬するものが好ましい。
【００６１】
また、有機ＥＬ層４を成膜する装置として、図８に示すような溶液噴出装置６５０を用いても良い。
溶液噴出装置６５０は、図７に示した溶液噴出装置５５０の放射型ヒータ６４に代え、発熱器６５及びファン６６を具備する。発熱器６５及びファン６６は、箱体７０内においてワークテーブル５１上に設けられており、ヘッド部５４及びノズル５５の移動を干渉しない位置に配されている。発熱器６５が発熱し、ファン６６は発熱器６５の熱気をワークテーブル５１とノズル５５の間に送り込む。ファン６６によって発熱器６５の熱がノズル５５と透明基板２との間の空間に放熱されることで、噴出口５５ａから噴出された液滴が加熱される。この溶液噴出装置６５０でも、液滴が飛翔中に加熱されるから、液滴の溶媒が蒸発する。従って、着弾した液滴が、隔壁６に囲繞された領域からはみ出なくなり、隣り合う二つの画素のＥＬ溶液７１同士が隔壁６上で混ざることがない。
【００６２】
上記溶液噴出装置１５０，２５０，３５０，４５０，５５０，６５０については、溶液噴出装置５０の構成要素と同様の要素に同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６３】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、上記溶液噴出装置５０，１５０，２５０，３５０，４５０，５５０，６５０を有機ＥＬ表示パネル１の製造に用いたが、カラーフィルタの製造にも用いることができる。カラーフィルタの場合も有機ＥＬ表示パネル１の場合と同様に、透明基板上に隔壁が網目状に形成されており、隔壁によって囲繞された囲繞領域のそれぞれに着色層が形成されているが、これら着色層を溶液噴出装置５０，１５０，２５０，３５０，４５０，５５０，６５０で成膜することができる。但し、着色層を形成する材料は、有機ＥＬ層４を形成する材料とは異なるが、有機溶媒等に溶解することができるものである。
【００６４】
また、上記各実施形態ではヘッド部５４が主走査方向に移動可能であったが、主走査方向及び副走査方向に移動可能、つまりワークテーブル５１の上面に対して平行な面に沿って移動可能であっても良い。この場合、ワークテーブル５１が固定されていても良い。同様に、ワークテーブル５１が駆動装置５２によって主走査方向及び副走査方向に移動可能であっても良い。この場合、ヘッド部５４が固定されていても良い。つまり、ワークテーブル５１及びヘッド部５４のうちの一方が他方に対してワークテーブル５１の上面に平行な面に沿って相対的に移動可能であれば良い。
【００６５】
また、タンク５６からノズル５５に供給されるＥＬ溶液７１を加熱するヒータが供給管５７に設けられていても良い。この際にタンク５６に加熱器５８が配置されていてもいなくてもよく、加熱器５９が配置されていてもいなくてもよい。
また、図５〜図８に示す溶液噴出装置３５０，４５０，５５０，６５０に、加熱器５８及び加熱器５９の少なくとも一方を配置させることで溶媒の揮発効果を向上させることが可能である。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、噴出口から噴出された液滴が蒸発しやすくなり、着弾した液滴が囲繞領域からはみ出ることもなくなり、隣り合う囲繞領域内の溶液どうしが混じることもない。そのため、溶解度の低い溶媒であっても一回の噴出でより体積の大きい液滴を噴出することができる。従って、囲繞領域内で溶質を適切な膜厚までにするのに要する成膜時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機ＥＬ表示パネルが示された平面図及び断面図である。
【図２】前記有機ＥＬ表示パネルの有機ＥＬ層を成膜する際に用いる溶液噴出装置を示した側面図である。
【図３】図２の溶液噴出装置とは別の溶液噴出装置を示した側面図である。
【図４】図２，３の溶液噴出装置とは別の溶液噴出装置を示した側面図である。
【図５】図２，３，４の溶液噴出装置とは別の溶液噴出装置を示した側面図である。
【図６】図２，３，４，５の溶液噴出装置とは別の溶液噴出装置を示した側面図である。
【図７】図２，３，４，５，６の溶液噴出装置とは別の溶液噴出装置を示した側面図である。
【図８】図２，３，４，５，６，７の溶液噴出装置とは別の溶液噴出装置を示した側面図である。
【符号の説明】
２透明基板（基板）
４有機ＥＬ層
６隔壁
５０，１５０，２５０，３５０，４５０，５５０，６５０溶液噴出装置
５１ワークテーブル
５２駆動装置
５４ヘッド部
５５ノズル
５５ａ噴出口
５６タンク
５８第一加熱器（加熱器）
５９第二加熱器（加熱器）
６１温度コントローラ（温度制御手段）
６３基板用ヒータ（加熱器）
６４放射型ヒータ（放熱器）
６５発熱器（放熱器）
６６ファン（放熱器）

Claims

溶媒に溶質を溶解してなる溶液を液滴として、噴出口から基板の一方の面上に形成された複数の囲繞領域に向けて噴出するノズルを備えた溶液噴出装置において、
前記ノズル内にある溶液を加熱する加熱器が前記ノズルに設けられていることを特徴とする溶液噴出装置。
前記ノズル内にある溶液の沸点より低くなるように前記加熱器が前記ノズル内にある溶液を加熱することを特徴とする請求項１に記載の溶液噴出装置。
前記ノズル内にある溶液の温度を計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された温度に基づいて前記ノズル内にある溶液の温度が一定になるように、前記加熱器を制御する温度制御手段と、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶液噴出装置。
溶媒に溶質を溶解してなる溶液を液滴として、噴出口から基板の一方の面上に形成された複数の囲繞領域に向けて噴出するノズルを備えた溶液噴出装置において、
前記溶液を貯蔵するとともに前記ノズルに前記溶液を供給するタンク内にある前記溶液を加熱する加熱器が前記タンクに設けられていることを特徴とする溶液噴出装置。
前記タンク内にある溶液の沸点より低くなるように前記加熱器が前記タンク内にある溶液を加熱することを特徴とする請求項４に記載の溶液噴出装置。
前記タンク内にある溶液の温度を計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された温度に基づいて前記タンク内にある溶液の温度が一定になるように、前記加熱器を制御する温度制御手段と、を備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の溶液噴出装置。
溶媒に溶質を溶解してなる溶液を液滴として、噴出口から基板の一方の面上に形成された複数の囲繞領域に向けて噴出するノズルを備えた溶液噴出装置において、
前記基板を載置する載置台を加熱する加熱器が前記載置台に設けられていることを特徴とする溶液噴出装置。
溶媒に溶質を溶解してなる溶液を液滴として、噴出口から基板の一方の面上に形成された複数の囲繞領域に向けて噴出するノズルを備えた溶液噴出装置において、
前記ノズルと前記基板との間の空間に向けて放熱する放熱器を具備することを特徴とする溶液噴出装置。