JP2005040722A - 液滴吐出装置、有機ｅｌ装置の製造方法及び有機ｅｌ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 吐出する液体材料（液状体材料）中にイオン性不純物が混入してしまうのを防止した、液滴吐出装置とこれを用いた有機ＥＬ装置の製造方法、及び有機ＥＬ装置を提供する。
【解決手段】 液状体を貯留する容器８１と、容器８１中の液状体を吐出する液滴吐出ヘッド２０と、容器８１から液滴吐出ヘッド２０に液状体を案内する配管８０（８０ａ）とを備えた液滴吐出装置ＩＪである。配管８０（８０ａ）中の、液滴吐出ヘッド２０の直前に、イオン交換材料を有してなるイオン交換装置８２を具備している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液滴吐出装置とこれを用いた有機ＥＬ装置の製造方法、及び有機ＥＬ装置に関する。

近年、半導体集積回路等の微細な配線パターンを有するデバイスや、基板上に透明電極や発光層等の機能層を形成する電気光学装置などでは、その製造方法として、インクジェット方式等の液滴吐出法を用いて配線や各種機能膜を形成する方法が注目されている。このような液滴吐出法による製造方法としては、例えばインクジェット方式を用いた電気回路の製造方法に関する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この開示されている技術は、パターン形成面にパターン形成用材料を含んだ流動体をインクジェットヘッドから吐出することで、電気回路を形成するものであり、少量多種生産に対応可能である点などにおいて大変有効である。

また、近年、電気光学装置として、発光層に有機物を用いた有機エレクトロルミネセンス装置（以下、有機ＥＬ装置と記す）が提供されている。この有機ＥＬ装置は、自発発光型ディスプレイであり、薄型化が可能であるなどの利点があるものの、特にその長寿命化が大きな課題となっており、したがって長寿命化を図った技術の提供が望まれている。

このような要望に応えるものとして、従来、陽極と陰極との間に電圧を印加する印加手段に、発光電界とは逆の方向に電圧を印加する手段を設けた電界発光素子（有機ＥＬ装置）が知られている（例えば、特許文献２参照）。このような手段を設けたことにより、例えば最初に発光させる前に逆の方向に電圧を印加することで、発光に際しての発光層を構成する有機化合物中の官能基の配向分極や、イオン性不純物のイオン分極を予め抑制し、イオン性不純物（可動性イオン）が移動して発光層中に拡散することを防止することができる。その結果、イオン性不純物に起因する発光層での発光特性の低下を防止し、電界発光素子（有機ＥＬ装置）の長寿命化を図ることができる。
特開平１１−２７４６７１号公報 特開平９−２９３５８８号公報

しかしながら、前記の電界発光素子（有機ＥＬ装置）では、その駆動法によってイオン性不純物の移動を防止し、発光層での発光特性の低下を防止していることから、このような電界発光素子（有機ＥＬ装置）では当然駆動系が複雑になり、したがって装置そのものの構成が複雑になってしまうといった新たな課題が生じてしまう。

また、通常、インクジェットヘッドから吐出される液体材料は、基板上に形成される配線や各種機能膜などの形成材料と、有機溶媒あるいは分散媒とを混合させて形成される。そして、このような液体材料は、精製によって予め不純物が除去された後、容器に貯留され、吐出の際に配管等によってインクジェットジェッドまで移送されることにより、吐出される。
ところが、液体材料に用いられる有機溶媒や分散媒によっては、強酸性や強アルカリ性のものなどもあり、その場合に、容器に貯留されている間、さらにはこの容器からインクジェットヘッドに移送される間にその流路や外気から液体材料中に不純物を溶解させてしまい、結果としてイオン性不純物を含有した液体材料を吐出してしまうといった課題があった。すなわち、液体材料中に含まれるイオン性不純物が微量であり、その濃度が十分に低くても、これによって成膜された機能膜等は液体材料が乾燥されて溶媒等が除去されていることにより、濃縮されたものとなり、したがってここに残留したイオン性不純物は無視できない程度の濃度になってしまうからである。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、吐出する液体材料（液状体材料）中にイオン性不純物が混入してしまうのを防止した、液滴吐出装置とこれを用いた有機ＥＬ装置の製造方法、及び有機ＥＬ装置を提供することにある。

本発明の液滴吐出装置は、液状体を貯留する容器と、該容器中の液状体を吐出する液滴吐出ヘッドと、前記容器から前記液滴吐出ヘッドに液状体を案内する配管とを備えた液滴吐出装置において、前記配管中の、前記液滴吐出ヘッドの直前に、イオン交換材料を有してなるイオン交換装置を具備したことを特徴としている。
この液滴吐出装置によれば、容器から液滴吐出ヘッドに液状体を案内する配管中の、前記液滴吐出ヘッドの直前に、イオン交換材料を有してなるイオン交換装置を具備したので、液状体を貯留する容器やこれを移送（案内）する配管中、さらには外気からイオン性不純物が液状体中に混入してしまっても、この液状体が液滴吐出ヘッドより吐出される直前にイオン交換装置のイオン交換材料によってイオン交換され、液状体中から除去される。

また、前記の液滴吐出装置においては、イオン交換材料が、膜状体又は樹脂体にイオン交換基を修飾したものであるのが好ましい。
このようにすれば、膜状体又は樹脂体を担体とすることでイオン交換材料の表面積が大きくなり、したがってイオン性不純物とイオン交換基との接触効率が高まることにより、イオン性不純物の除去効率が高まる。

また、前記の液滴吐出装置においては、前記イオン交換材料が、交換基としてスルフォン酸基を有したものか、または３級又は４級アミンを有したものであるのが好ましい。
このようにすれば、交換基としてスルフォン酸基を有したものによってカチオン（金属イオン）を良好にイオン交換することが可能となり、３級又は４級アミンを有したものによってアニオンを良好にイオン交換することが可能となる。

本発明の有機ＥＬ装置の製造方法は、一対の電極間に少なくとも発光層を有する有機ＥＬ装置の製造方法において、前記の液滴吐出装置を用いて、発光層の形成材料を含有してなる液状体を液滴吐出ヘッドより吐出し、発光層を形成することを特徴としている。
この有機ＥＬ装置の製造方法によれば、前記の液滴吐出装置を用いて吐出を行うことにより、吐出する液状体中のイオン性不純物を予め十分除去しておくことができ、したがってこのイオン性不純物による発光層の発光特性の低下が防止される。

本発明の別の有機ＥＬ装置の製造方法は、一対の電極間に発光層と正孔注入／輸送層とを有する有機ＥＬ装置の製造方法において、前記の液滴吐出装置を用いて、正孔注入／輸送層の形成材料を含有してなる液状体を液滴吐出ヘッドより吐出し、正孔注入／輸送層を形成することを特徴としている。
この有機ＥＬ装置の製造方法によれば、前記の液滴吐出装置を用いて吐出を行うことにより、吐出する液状体中のイオン性不純物を予め十分除去しておくことができ、したがってこのイオン性不純物による正孔注入／輸送層の特性低下が防止される。

本発明の有機ＥＬ装置は、前記の製造方法によって製造されたことを特徴としている。
この有機ＥＬ装置によれば、前記の製造方法によって製造されたことにより、イオン性不純物による発光層あるいは正孔注入／輸送層の特性低下が防止されたものとなり、したがって発光特性等において信頼性の高いものとなる。

以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の液滴吐出装置の一実施形態としての、インクジェット装置を示す概略斜視図であって、図１中符号ＩＪはインクジェット装置（液滴吐出装置）である。
このインクジェット装置ＩＪは、ベース１３と、ベース１３上に設けられて基板Ｐを支持するステージＳＴと、ベース１３とステージＳＴとの間に介在してステージＳＴを移動可能に支持する第１移動装置１４と、ステージＳＴに支持されている基板Ｐに対して液状体を吐出するインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）２０と、インクジェットヘッド２０を移動可能に支持する第２移動装置１６と、インクジェットヘッド２０の液状体吐出動作を制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えて構成されたものである。

また、このインクジェット装置ＩＪは、ベース１３上に設けられている重量測定装置としての電子天秤（図示せず）と、キャッピングユニット２２と、クリーニングユニット２４とを有している。そして、第１移動装置１４及び第２移動装置１６を含むインクジェット装置ＩＪの動作は、制御装置ＣＯＮＴによって制御されるようになっている。
第１移動装置１４は、ベース１３の上に設置されており、Ｙ軸方向に沿って位置決めされている。第２移動装置１６は、支柱１６Ａを用いてベース１３に対して立設されており、ベース１３の後部１３Ａにおいて取り付けられている。第２移動装置１６のＸ軸方向は、第１移動装置１４のＹ軸方向と直交する方向である。ここで、Ｙ軸方向はベース１３の前部１３Ｂと後部１３Ａ方向に沿った方向である。これに対してＸ軸方向は、ベース１３の左右方向に沿った方向であり、各々水平である。また、Ｚ軸方向はＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ直交する方向である。

第１移動装置１４は、例えばリニアモータによって構成されたもので、ガイドレール４０と、このガイドレール４０に沿って移動可能に設けられているスライダー４２とを備えてなるものである。このリニアモータ形式の第１移動装置１４のスライダー４２は、ガイドレール４０に沿ってＹ軸方向に移動可能となっている。
また、スライダー４２は、Ｚ軸回り（θＺ）用のモータ４４を備えている。このモータ４４は、例えばダイレクトドライブモータであり、モータ４４のロータは、ステージＳＴに固定されている。これにより、モータ４４に通電することでロータとステージＳＴとは、θＺ方向に沿って回転してステージＳＴをインデックス（回転割り出し）することができるようになっている。すなわち、第１移動装置１４は、ステージＳＴをＹ軸方向及びθＺ方向に移動可能とするよう、構成されているのである。

ステージＳＴは、基板Ｐを保持し、これを所定の位置に位置決めするものである。すなわち、このステージＳＴは、吸着保持装置５０を有し、この吸着保持装置５０が作動することにより、ステージＳＴの孔４６Ａを通して基板ＰをステージＳＴの上に吸着保持するようになっている。
第２移動装置１６は、リニアモータにより構成されて支柱１６Ａに固定されたコラム１６Ｂと、このコラム１６Ｂに支持されているガイドレール６２Ａと、ガイドレール６２Ａに沿ってＸ軸方向に移動可能に支持されたスライダー６０とを備えてなるものである。スライダー６０は、ガイドレール６２Ａに沿ってＸ軸方向に移動して位置決め可能であり、インクジェットヘッド２０は、スライダー６０に取り付けられている。

インクジェットヘッド２０には、揺動位置決め装置としてのモータ６２，６４，６６，６８が設けられている。モータ６２を作動すると、インクジェットヘッド２０はＺ軸に沿って上下動し、その位置決めをなすようになっている。また、モータ６４を作動すると、インクジェットヘッド２０はＹ軸回りのβ方向に沿って揺動し、その位置決めをなすようになっており、さらにモータ６６を作動すると、Ｘ軸回りのγ方向に揺動し、その位置決めをなすようになっている。また、モータ６８を作動すると、インクジェットヘッド２０はＺ軸回りのα方向に揺動し、その位置決めをなすようになっている。すなわち、第２移動装置１６は、インクジェットヘッド２０をＸ軸方向及びＺ軸方向に移動可能に支持するとともに、このインクジェットヘッド２０をθＸ方向（Ｘ軸回り）、θＹ方向（Ｙ軸回り）、θＺ方向（Ｚ軸回り）に移動可能に支持するものとなっている。

このような構成のもとにインクジェットヘッド２０は、スライダー６０に保持された状態のもとで、Ｚ軸方向に直線移動して位置決め可能であり、かつ、α、β、γに沿って揺動して位置決め可能となっている。よって、インクジェットヘッド２０のインク吐出面２０Ｐは、ステージＳＴ側の基板Ｐに対して正確に位置あるいは姿勢をコントロールすることができるようになっている。なお、インクジェットヘッド２０のインク吐出面２０Ｐには、インクを吐出する複数のノズルが設けられている。

図２はインクジェットヘッド２０を示す分解斜視図である。
図２に示すようにインクジェットヘッド２０は、ノズル２１１が設けられたノズルプレート２１０及び振動板２３０が設けられた圧力室基板２２０が、筐体２５０に嵌め込まれて形成されたものである。このインクジェットヘッド２０の主要部は、図３の斜視図一部断面図に示すように、圧力室基板２２０がノズルプレート２１０と振動板２３０とで挟み込まれた構造となっている。

ノズルプレート２１０には、圧力室基板２２０に貼り合わせられた際にキャビティ（圧力室）２２１と対応する位置に、ノズル２１１が形成されている。圧力室基板２２０には、シリコン単結晶基板等がエッチングされたことにより、各々が圧力室として機能するようににキャビティ２２１が複数形成されている。キャビティ２２１間は側壁（隔壁）２２２で分離されており、各キャビティ２２１は、供給口２２４を介して共通の流路であるリザーバ２２３に連通している。

振動板２３０は、例えば熱酸化膜等によって形成されている。この振動板２３０には開口２３１が形成されており、この開口２３１には後述する容器８１からの流路である配管８０を介して任意のインクが供給されるようになっている。振動板２３０上のキャビティ２２１に相当する位置には、圧電体素子２４０が形成されている。圧電体素子２４０は、ＰＺＴ素子等の圧電体膜を、上部電極と下部電極とで挟んだ構造のものである。この圧電体素子２４０は、制御装置ＣＯＮＴから供給される吐出信号に対応して撓み、これによって振動板２３０を撓ませ、変形させるようになっている。

インクジェットヘッド２０から液状体（インク）を吐出するには、まず、制御装置ＣＯＮＴが液状体を吐出させるための吐出信号をインクジェットヘッド２０に与える。インクジェットヘッド２０では、予め液状体がインクジェットヘッド２０のキャビティ２２１に充填されている。吐出信号が与えられたインクジェットヘッド２０では、その圧電体素子２４０が上部電極と下部電極との間に電圧が印加されることで振動板２３０を変形させ、これによりキャビティ２２１の体積を変化させる。この結果、そのキャビティ２２１のノズル孔２１１からインクの液滴が吐出される。また、液滴吐出後、振動板２３０が元の形状に戻ることによってキャビティ２２１の体積が元に戻り、これによってキャビティ２２１には吐出によって減った分の液状体が新たに供給されるようになっている。

なお、前記のインクジェットヘッド２０では、圧電体素子によって体積変化を起こさせ、液状体を吐出させる構成としたが、発熱体によって液状体に熱を加え、その膨張によって液滴を吐出させるようなヘッド構成としてもよい。

電子天秤（図示せず）は、インクジェットヘッド２０のノズルから吐出されたインク滴の一滴の重量を測定して管理するために、例えば、インクジェットヘッド２０のノズルから５０００滴分のインク滴を受けるように構成されたものである。すなわち、この５０００滴のインク滴の重量を、５０００の数字とノズル数で割ることにより、１ノズルあたり一滴のインク滴の重量を正確に測定するようにしたものである。そして、このインク滴の測定量に基づき、インクジェットヘッド２０はその吐出するインク滴の量が最適にコントロールされるようになっている。

クリーニングユニット２４は、インクジェットヘッド２０のノズル等のクリーニングを、デバイス製造工程中や待機時に定期的あるいは随時に行うことができるようにしたものである。また、キャッピングユニット２２は、インクジェットヘッド２０のインク吐出面２０Ｐが乾燥しないようにするため、デバイスを直接製造しない待機時にこのインク吐出面２０Ｐにキャップを被せるためのものである。

このような構成のもとにインクジェットヘッド２０は、第２移動装置１６によってＸ軸方向に移動させられることで、電子天秤、クリーニングユニット２４あるいはキャッピングユニット２２の上部に選択的に位置決めされ、そこで各種の処理がなされるようになっている。すなわち、デバイス製造作業の途中であっても、例えば電子天秤側に移動させられることにより、インク滴の重量が測定可能となっている。また、クリーニングユニット２４上に移動させられることにより、そのクリーニングがなされるようになっており、さらに、キャッピングユニット２２上に移動させられることにより、インク吐出面２０Ｐにキャップが取り付けられることでインクジェットヘッド２０内の液状体（インク）の乾燥が防止されるようになっている。

なお、これら電子天秤、クリーニングユニット２４、及びキャッピングユニット２２は、ベース１３上の後端側で、インクジェットヘッド２０の移動経路直下に、ステージＳＴと離間して配置されている。ステージＳＴに対する基板Ｐの搬入作業及び搬出作業は、ベース１３の前端側で行われるため、これら電子天秤、クリーニングユニット２４あるいはキャッピングユニット２２によってその作業に支障が来されることはない。

また、このインクジェット装置ＩＪには、図１に示したように、インクジェットヘッド２０に配管（流路）８０を介して液状体を収容する容器８１が接続されており、さらに、配管８０中にはイオン交換装置８２が設けられている。容器８１の上部には開口が形成されており、この開口には図４に示すように配管８０の一端側が挿通されている。この挿通された配管８０の一端側は、容器８１内において貯留された液状体の液面より深く差し入れられており、これによって液状体は、この配管８０によって容器８１外に移送されるようになっている。

イオン交換装置８２は、図１に示したようにインクジェットヘッド２０の直前となる位置、すなわちインクジェットヘッド２０の移動動作に対して実質的に干渉しない範囲で最も近接する位置に配設されたものである。ここで、特にこのイオン交換装置８２とインクジェットヘッド２０との間を連結する配管８０ａとしては、樹脂等によるフレキシブルな配管が用いられており、これによってこの配管８０ａは、インクジェットヘッド２０の移動動作に追従するようになっている。このような構成によってイオン交換装置８２は、インクジェットヘッド２０の移動動作に対して実質的に干渉しないようになっている。

なお、配管８０ａについては、前述したようにイオン交換装置８２をインクジェットヘッド２０に近接させるべく、インクジェットヘッド２０の移動動作に追従し得る範囲で最も短く形成されている。また、この配管２０ａは、液状体を構成する溶媒や分散媒に対して十分に安定であり、イオン性不純物を生じないような材料によって形成され、あるいはこのような材料によってその内面に膜が形成されているのが望ましい。また、当然ながら外気が浸透しないよう、十分な気密性を有するものであるのが望ましい。

このようなイオン交換装置８２は、図５に示すように、撹拌された液状体が収容される容器９０と、該容器９０内に設けられるイオン交換材料９１とから構成されている。
イオン交換材料９１は、容器８１内に貯留された液状体がイオン交換装置８２の容器９０内に移送されると、これに接触することにより、該液状体中に含まれているイオン性不純物をイオン交換することで除去するものである。

ここで、除去対象となるイオン性不純物としては、カチオン（陽イオン）やアニオン（陰イオン）があり、処理対象となる液状体に応じてイオン交換材料が適宜に選択され用いられる。なお、カチオンとしては各種の金属イオンやＰ、Ｓｉからなるものが挙げられる。金属イオンとしては、周期律表Ｉａ族、ＩＩａ族、ＶＩａ族、ＶＩＩａ族、およびＩＩｂ族に属する金属のイオン、具体的にはＣａ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｋ等が挙げられる。また、アニオンとしては、硫酸イオン（ＳＯ_４ ^２−）、ギ酸イオン（ＨＣＯ_２ ⁻）、シュウ酸イオン（Ｃ_２Ｈ_４ ^２−）、酢酸イオン（ＣＨ_３ＣＯＯ⁻）、Ｆ⁻イオン、Ｃｌ⁻イオン、Ｂｒ⁻イオン、ＮＯ_３ ⁻イオン等の無機イオンおよび有機イオンが挙げられる。

イオン交換材料９１としては、イオン交換樹脂や無機イオン交換材料が用いられ、さらには機械的な濾過機能をも有するイオン交換材料も好適に用いられる。
イオン交換樹脂として、特にカチオン除去用のもの、すなわち陽イオン交換樹脂としては、例えば、強酸性イオン交換樹脂、弱酸性イオン交換樹脂、重金属を選択的に除去し得るキレート樹脂等があり、これらは、例えばスチレン系、メタクリル系、アクリル系等の各種ポリマーの主鎖に、−ＳＯ_３Ｍ（−ＳＯ_３Ｈ）、−ＣＯＯＭ、−Ｎ＝（ＣＨ_２ＣＯＯ）_２Ｍ等の各種のイオン交換基（官能基）が導入され、すなわちイオン交換基が修飾されてなるものである。特に、イオン交換基としてスルフォン酸基（−ＳＯ_３Ｈ）を有したものが、Ｎａ^＋イオン等の金属イオンをより良好にイオン交換してこれを捕捉し、液状体中から除去することができるため好ましい。このようなイオン交換基としてスルフォン酸基（−ＳＯ_３Ｈ）を有したものとしては、例えばこのスルフォン酸基（−ＳＯ_３Ｈ）を有したスチレン・ジビニルベンゼン共重合体が好適に用いられる。

一方、アニオン除去用のもの、すなわち陰イオン交換樹脂としては、例えば、最強塩基性陰イオン交換樹脂、強塩基性陰イオン交換樹脂、中塩基性陰イオン交換樹脂、弱塩基性陰イオン交換樹脂等があり、これらは、例えばスチレン系、アクリル系等の各種ポリマーの主鎖に、第３級アミン（３級アミン）、第４級アンモニウム塩基（４級アミン）等の各種のイオン交換基（官能基）が導入され、すなわちイオン交換基が修飾されてなるものである。このように第３級アミン、又は第４級アンモニウム塩基を有したものとしては、３級アミンであるジメチルアミノ基を有したスチレン・ジビニルベンゼン共重合体が好適に用いられる。

これらイオン交換樹脂は、繊維状、あるいはこの繊維からなる織布、不織布、さらには粒状のものや各種の形状に成形されてなる成形体として用いられる。本例では、特に繊維状のものや織布、不織布からなるフィルター状のものとした場合、図５に示すようにこのイオン交換樹脂からなるイオン交換材料９１をフィルターとして用いることができる。また、粒状のものの場合には、これを容器９０の底部に層状に堆積させられ、あるいはこのイオン交換材料を通過させない細かい網目のメッシュ上に堆積させられることで、用いられる。
なお、前記のイオン交換樹脂としては、カチオン除去用のものとアニオン除去用のものとを併用し、これによってカチオン、アニオンの両方を共に除去するようにするのが好ましい。このように両者を併用する場合、カチオン用とアニオン用とを積層することで、両者をそれぞれに除去することができる。

また、無機イオン交換材料は、金属酸化物など金属塩からなるもので、陽イオンを吸着してイオン交換するタイプと陰イオンを吸着してイオン交換するタイプと、陽イオン、陰イオンを共に吸着してイオン交換するタイプとがある。
陽イオンをイオン交換するタイプの無機イオン交換材料としては、五酸化アンチモン（Ｓｂ_２Ｏ_５）の水和物（例えば、東亜合成株式会社製のＩＸＥ［登録商標］−３００）やリン酸チタン（例えば、東亜合成株式会社製のＩＸＥ［登録商標］−４００）、リン酸ジルコニウム（例えば、東亜合成株式会社製のＩＸＥ［登録商標］−１００）などがある。特に、五酸化アンチモンの水和物はＮａイオンに対する吸着選択性が高いことから、例えば後述する有機ＥＬ装置における、正孔注入／輸送層の形成材料（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を含有した液体材料に対する無機イオン交換材料として好適とされる。なぜなら、正孔注入／輸送層形成材料にはイオン性不純物としてＮａイオンが多く含有されているからである。

また、陰イオンをイオン交換するタイプの無機イオン交換材料としては、含水酸化ビスマス（例えば、東亜合成株式会社製のＩＸＥ［登録商標］−５００）や水酸化リン酸鉛（例えば、東亜合成株式会社製のＩＸＥ［登録商標］−１０００）などがある。特に含水酸化ビスマスは、硫酸イオン（ＳＯ_４ ^２−）に対する吸着選択性が高いことから、前記正孔注入／輸送層の形成材料（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を含有した液体材料に対する無機イオン交換材料として、前記五酸化アンチモンの水和物とともに好適に用いられる。すなわち、前記正孔注入／輸送層形成材料は、分散媒としてポリスチレンスルフォン酸を用いていることから、特にＮａイオンが前記五酸化アンチモンの水和物にイオン交換されると、これによって硫酸イオンが遊離するからである。

また、陽イオン、陰イオンを共に吸着してイオン交換するタイプとしては、酸化ジルコニウムや含水酸化ジルコニウム、含水酸化チタン、さらにはアンチモン、ビスマス系のもの（例えば、東亜合成株式会社製のＩＸＥ［登録商標］−６００やＩＸＥ［登録商標］−６３３）などがある。このようなタイプのものを用いれば、例えば前述した正孔注入／輸送層形成材料中に含まれるＮａイオンをイオン交換すると同時に、遊離した硫酸イオンをイオン交換することも期待することができる。

これら無機イオン交換材料は粒状または粉末状のものであり、先のイオン交換樹脂の場合と同様に、これがイオン交換装置８２の容器９０の底部に層状に堆積させられ、あるいはこの無機イオン交換材料を通過させない細かい網目のメッシュ上に堆積させられることで、用いられる。

また、これらイオン交換樹脂や無機イオン交換樹脂は、イオン交換能を有し、したがってイオン性不純物を選択的に除去するようになっているものの、固形物（クラスタ）を機械的に濾過する機能は有していない。そこで、特にこのイオン性不純物の除去だけでなく、液状体中に不純物として含まれる固形物も除去した場合には、例えば、メカニカルフィルターを充填した濾過装置（図示せず）をイオン交換装置８２の上流側（容器８１側）に配設することで、固形物とイオン性不純物との両方を除去することが可能となる。

また、イオン交換材料としては、前記のイオン交換樹脂や無機イオン交換材料に代えて、機械的な濾過機能を有するイオン交換材料を用いることもできる。この濾過機能を有するイオン交換材料としては、例えばポリエチレン多孔質膜にカチオン交換基あるいはアニオン交換基を化学的に修飾したフィルターが用いられ、具体的には日本ポール株式会社製のイオンクリーン［商品名］などが好適に用いられる。このものは、ポリエチレン膜の微細な孔内部にイオン交換基を修飾したもので、対流支援効果により、液体材料中からイオン性不純物となる金属イオンを迅速に除去するものである。

また、セルロース繊維、酸洗浄済み珪藻土およびレジンからなるものや、さらにこれらに強イオン交換樹脂を含有させてなるものを用いることができる。その場合、具体的には日本ポール株式会社製のイオンクリーン［商品名］などが好適に用いられる。
これらイオン交換材料、すなわち機械的な濾過機能を有するイオン交換材料にあっても、図５に示したイオン交換装置８２の容器９０に充填し、用いることができる。このように濾過機能を有するイオン交換材料を充填することにより、このイオン交換装置８２は、単にイオン性不純物の除去装置として機能するだけでなく、クラスタ等の固形物を機械的に濾過する機能を有したものとなる。

したがって、このイオン交換装置８２に液状体を通過させることにより、この液状体中のイオン性不純物はもちろん、クラスタ等の固形物も同時に除去することができる。よって、この液樹体をインクジェットヘッド２０から吐出することにより、形成する膜、例えば有機ＥＬ装置における機能層を良好に形成することができる。

次に、図１に示したインクジェット装置ＩＪを用いて有機エレクトロルミネッセンス装置（有機ＥＬ装置）を製造する例を基にして、本発明の有機ＥＬ装置の製造方法の一実施形態について説明する。
本実施形態では、特に有機ＥＬ装置における機能層の形成に、前記インクジェット装置ＩＪを用いている。

図６は、有機ＥＬ装置の一例を示す要部側断面図であり、図６中符号１は有機ＥＬ装置である。この有機ＥＬ装置１は、基体２上に透明電極（第１の電極）３と陰極（第２の電極）４とを有し、これら透明電極３と陰極４との間に機能層５を備えたもので、機能層５で発光した光を基体２側から出射する、いわゆるボトムエミッションと呼ばれるタイプのものである。

基体２は、ガラス基板等の透明基板（図示せず）上に、ＴＦＴ素子からなる駆動素子（図示せず）や各種配線等を形成して構成されたもので、これら駆動素子や各種配線の上に絶縁膜や平坦化膜を介して透明電極３を形成したものである。
透明電極３は、基体２上に形成される単一ドット領域毎にパターニングされて形成され、かつ、ＴＦＴ素子からなる前記駆動素子や前記各種配線等と接続されたもので、本実施形態ではＩＴＯ（インジウム錫酸化物：Indium Tin Oxide）によって形成されている。

この透明電極３の周囲には、単一ドット領域を区画する無機バンク６及び有機バンク７が形成されており、これら無機バンク６及び有機バンク７に囲まれた凹部には、前記機能層５が設けられている。
機能層５は、特に赤色、緑色の発光をなす各ドット領域においては、図６に示したように正孔注入／輸送層８と発光層９とを備えて構成されている。なお、青色の発光をなすドット領域においては、前記正孔注入／輸送層８、発光層９に加えて、該発光層９上に電子輸送／注入層（図示せず）が設けられる。

正孔注入／輸送層８は、特に３，４−ポリエチレンジオシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）の分散液、すなわち、ポリスチレンスルフォン酸に３，４−ポリエチレンジオキシチオフェンを混合させ、さらにこれを水に分散させた分散液が好適に用いられる。ここで、この形成材料には、通常、イオン性不純物としてＮａイオンが数百ｐｐｍに近い濃度で含有されている。

発光層９の形成材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料が用いられる。特に、本実施形態では、フルカラー表示を行うべく、前述したようにその発光波長帯域が光の三原色にそれぞれ対応したものが用いられる。すなわち、発光波長帯域が赤色に対応した発光層、緑色に対応した発光層、青色に対応した発光層の三つの発光層（ドット）により、１画素が構成され、これらが階調して発光することにより、有機ＥＬ装置１が全体としてフルカラー表示をなすようになっている。

この発光層９の形成材料として具体的には、（ポリ）フルオレン誘導体（ＰＦ）、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリフェニレン誘導体（ＰＰ）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）などのポリシラン系などの高分子系材料が好適に用いられる。
また、これらの高分子系材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素などの高分子系材料や、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、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。

陰極４は、全ての画素領域を覆うようにして形成されたもので、発光層９側から順にＣａ層とＡｌ層とが積層され、形成されたものである。
また、陰極４上には封止層１１が形成されている。この封止層１１は、保護層、接着層及び封止基板によって形成された公知の構成のものである。

このような構成の有機ＥＬ装置１を製造するには、まず、従来と同様にして透明基板上にＴＦＴ素子や各種配線等を形成し、さらに層間絶縁膜や平坦化膜を形成して基体２を得る。
次に、この基体２上にスパッタ法や蒸着法等によってＩＴＯを成膜し、さらにパターニングすることによって透明電極３を形成する。
続いて、前記透明電極３の周囲を囲むようにして基体２上にＳｉＯ_２からなる無機バンク６を形成し、さらにこの無機バンク６上に樹脂からなる有機バンク７を形成し、これにより図７に示すように透明電極３上に凹部１２を形成する。前記有機バンク７に用いられる材料としては、ポリイミド、アクリル樹脂などが挙げられる。これらの材料にあらかじめフッ素元素を含んだ構造のものを用いてもよい。

次いで、図７に示したような、無機バンク６、有機バンク７で囲まれた凹部１２有する基体を酸素プラズマ−ＣＦ_４プラズマ連続処理することにより基体上の濡れ性を制御し、この凹部１２内に、図８（ａ）、（ｂ）に示すように前記インクジェット装置ＩＪのインクジェットヘッド２０から正孔注入／輸送層形成材料８ａを吐出し乾燥・焼成することで、正孔注入／輸送層８を形成する。ここで、正孔注入／輸送層形成材料８ａの吐出に際しては、予めこれを容器８１に貯留しておき、これをイオン交換装置８２を通してインクジェットヘッド２０に案内することで行う。

すると、イオン交換装置８２はインクジェットヘッド２０の直前に配置されているので、容器８１や配管８０中、さらには外気からイオン性不純物が正孔注入／輸送層形成材料中に混入してしまっても、この材料がインクジェットヘッド２０より吐出される直前にイオン交換装置８２のイオン交換材料９１によってイオン交換され、材料中から除去される。また、もちろん正孔注入／輸送層形成材料中に元々含まれているイオン性不純物、例えばＮａイオンやポリスチレンスルフォン酸（ＰＳＳ）に由来する硫酸イオン（ＳＯ_４ ^２−）等についても、これらがイオン交換によって確実に除去される。したがって、特にこれによって形成された正孔注入／輸送層８は、イオン性不純物による特性低下が防止されたものとなる。

次いで、図８（ｃ）に示すように前記凹部１２内の正孔注入／輸送層８上に発光層９を形成する。この発光層９の形成にあたっても、図１に示したインクジェット装置ＩＪを用い、これによってイオン性不純物が除去された発光層形成材料を吐出することで、イオン性不純物による特性低下が防止された発光層９を形成する。なお、この発光層９の形成にあたっては、赤色の発光層、緑色の発光層、青色の発光層をそれぞれ作り分ける必要があるが、インクジェット法（液滴吐出法）によれば、各発光層の形成材料をそれぞれ所望位置に打ち分けるだけで、容易に各発光層を形成することができる。

次いで、従来と同様に蒸着法等によって発光層９および有機バンク７を覆った状態にＣａ（カルシウム）を成膜し、さらにこの上にＡｌ（アルミニウム）を成膜することにより、Ｃａ／Ａｌの積層構造からなる陰極４を形成する。なお、ここでは詳述しないものの、特に青色の発光層に対しては、マスク等を用いてこれの上にＬｉＦを選択的に蒸着することにより、電子注入／輸送層を形成しておく。
その後、陰極４上に保護層、接着層を形成し、さらに封止基板を貼設することにより、図６に示した有機ＥＬ装置１を得る。

このようにして得られた有機ＥＬ装置１にあっては、正孔注入／輸送層８、発光層９がいずれもイオン交換材料によってイオン性不純物が除去された形成材料で形成されているので、得られた正孔注入／輸送層８、発光層９はイオン性不純物による特性低下が防止されたものとなり、したがって発光効率や寿命などの発光特性が良好なものとなる。

また、このような有機ＥＬ装置１は、表示装置として各種の電子機器に用いられる。例えば、携帯電話の表示部やワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の表示部、さらには腕時計型電子機器の表示部として好適に用いられる。

（実験例）
図１に示したインクジェット装置ＩＪにより、図６に示した有機ＥＬ装置１（実施例品）を製造した。ここで、特に正孔注入／輸送層８の形成材料（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）については、イオン交換装置８２でカチオン・アニオンをイオン交換して材料（液状体）中から除去することにより、Ｎａ^＋イオン濃度を２５ｐｐｍ以下に、またＳＯ_４ ^２−イオン濃度を１０ｐｐｍにした。なお、イオン交換装置８２内のイオン交換材料としては、強酸性イオン交換樹脂と弱塩基性イオン交換樹脂とを組み合わせたものを用いた。また、各イオンの分析法としては、ＩＣＰ−ＭＳ法（ＩＣＰ−ＡＥＳ法）、原子吸光法をそれぞれ用いた。

また、比較のため、イオン交換によるイオン性不純物の除去を行わずに、そのまま正孔注入／輸送層８の形成材料を吐出して正孔注入／輸送層８を形成し、その他は前記の例と同様にして有機ＥＬ装置（比較例品）を製造した。
前記の各有機ＥＬ装置について、それぞれ所定の初期輝度での定電流下にて駆動を行い、発光輝度が半減するまでの時間を測定し、その寿命を求めた。
その結果、比較例品の有機ＥＬ装置に比べ、実施例品の有機ＥＬ装置は２倍の寿命があり、したがって本発明の実施例品は、イオン交換によるイオン性不純物の除去によって十分長寿命化していることが確認された。

本発明の製造装置の一実施形態を示す概略斜視図である。 インクジェットヘッドの分解斜視図である。 インクジェットヘッドの主要部の斜視図一部断面図である。 タンク近傍の拡大斜視図である。 濾過装置近傍の拡大斜視図である。 本発明の有機ＥＬ装置の要部側断面図である。 有機ＥＬ装置の製造方法を説明するための工程図である。 （ａ）〜（ｃ）は図７に続く工程の説明図である。

符号の説明

１…有機ＥＬ装置、８…正孔注入／輸送層、９…発光層、
２０…インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）、８０、８０ａ…配管、
８１…容器、８２…イオン交換装置、９１…イオン交換材料、
ＩＪ…インクジェット装置（液滴吐出装置）

Claims (7)

1. 液状体を貯留する容器と、該容器中の液状体を吐出する液滴吐出ヘッドと、前記容器から前記液滴吐出ヘッドに液状体を案内する配管とを備えた液滴吐出装置において、
   前記配管中の、前記液滴吐出ヘッドの直前に、イオン交換材料を有してなるイオン交換装置を具備したことを特徴とする液滴吐出装置。
2. 前記イオン交換材料は、膜状体又は樹脂体にイオン交換基を修飾したものであることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出装置。
3. 前記イオン交換材料は、交換基としてスルフォン酸基を有したものであることを特徴とする請求項１又は２記載の液滴吐出装置。
4. 前記イオン交換材料は、交換基として３級又は４級アミンを有したものであることを特徴とする請求項１又は２記載の液滴吐出装置。
5. 一対の電極間に少なくとも発光層を有する有機ＥＬ装置の製造方法において、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の液滴吐出装置を用いて、発光層の形成材料を含有してなる液状体を液滴吐出ヘッドより吐出し、発光層を形成することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
6. 一対の電極間に発光層と正孔注入／輸送層とを有する有機ＥＬ装置の製造方法において、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の液滴吐出装置を用いて、正孔注入／輸送層の形成材料を含有してなる液状体を液滴吐出ヘッドより吐出し、正孔注入／輸送層を形成することを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
7. 請求項５又は６記載の製造方法によって製造されたことを特徴とする有機ＥＬ装置。
   

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