JP2005211769A - 基板製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成にすることで小型化が可能であるとともに、膜厚の均一性に優れ、平坦性の高い薄膜を形成することができ、有機ＥＬ表示装置等の電子表示装置の製造に好適に適用することができる基板製造装置を提供する。
【解決手段】 基板上に液滴を付着させ、赤外線等の電磁波を照射して有機ＥＬ素子における有機層等の薄膜を形成する工程に用いられる基板製造装置であって、上記基板製造装置は、液滴の中心部又は周囲部等に対応する指定された領域に対して選択的に電磁波を照射するものである基板製造装置である。
【選択図】 図５−ａ

Description

本発明は、基板製造装置、基板製造方法及び電子表示装置に関する。より詳しくは、液滴を乾燥させて膜を形成する工程に用いる基板製造装置、これを用いてなる基板製造方法、及び、これらによって作製されてなる電子表示装置に関するものである。

基板製造装置は、パターニング処理等の加工を施した基板を製造するための装置であり、このような基板製造装置により作製された基板は、例えば、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置、カラーフィルタ、Ｘ線センサ、マイクロレンズアレイ等の電子表示装置等に用いられている。これらの中で、有機ＥＬ表示装置においては、基板上に発光層である有機層がドットのパターンに応じて形成されたパターニング基板が用いられている。このような有機ＥＬ素子は、電気信号に対する高速応答性を有し、自ら光を放つため視認性が高く、また、有機材料を主たる原料としているために分子設計が幅広く行えるとともに多色化が容易である、という利点を有する。また、完全固体素子であるため、耐衝撃性に優れるとともに取り扱いが容易である等の優れた特性を有している。そのため、近年、面光源やディスプレイ、プリンターの光源への応用が進められ、注目されている。

このような有機ＥＬ素子は、大きく分けて低分子型と高分子型とに分類することができる。低分子型有機ＥＬ素子は、主に蒸着法を用いて作製され、一方、高分子型有機ＥＬ素子は、スピンコート法、液滴塗布法（インクジェット法）、転写法等の方法を用いて作製される。液滴塗布法（インクジェット法）を用いる場合、高分子型有機ＥＬ素子は、主に液滴を基板上に滴下し乾燥させて膜を形成することによって作製される。この液滴の乾燥工程は、膜厚の制御において非常に重要な工程である。

従来の基板製造装置に関し、溶質を含む溶媒の乾燥過程、乾燥後の膜厚分布について、乾燥条件により、液滴が乾燥して形成される膜の膜厚は周囲部が厚くなる場合と、液滴の中心部の乾燥を進行させることで中心部の膜厚が厚くなる場合とがあることが開示されている(例えば、非特許文献１。)。具体的な乾燥方法としては、液滴中央付近に穴の開いた基板を合わせて設置し乾燥を制御するものである。しかしながら、インクジェット塗布を考えた場合、このようなドットに対応した穴の開いた基板を被覆することは困難である。

このような点について、機能性素子の製造方法に関し、機能層の平坦性を得るために、機能層の中心部が凸形状の場合と凹形状の場合とに応じて、機能層形成用塗工液の乾燥工程における溶媒の揮発速度を制御する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。更に特許文献１には、凸形状の場合の揮発速度を速くする方法として、送風により揮発溶媒を拡散させ溶媒の飽和を防止する方法、ホットプレート又は遠赤外線ヒーターによって熱を加える方法が記載されており、また、凹形状の場合の揮発速度を遅くする方法として、揮発溶媒を雰囲気中に過度に充満させ溶媒の揮発を抑制する方法や加圧、冷却等の方法が記載されている。しかしながら、これらの方法においては、凸形状及び凹形状に対応するそれぞれの機能を基板製造装置に付加する必要があるため、大掛かりな装置規模を要することとなり、この点において工夫の余地があった。
特開２００３−２６６００３号公報（第１−６頁） 「フィジカル レビュー イー（ＰＨＹＳＩＣＡＬ ＲＥＶＩＥＷ Ｅ）」，（米国），アメリカ物理学会（ＡＰＳ），第６２巻，ｐ．７５６

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、簡単な構成にすることで小型化が可能であるとともに、膜厚の均一性に優れ、平坦性の高い薄膜を形成することができる基板製造装置、それを用いた基板製造方法及び電子表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、液滴を乾燥させて膜を形成する工程に用いる基板製造装置、好ましくは、有機ＥＬ表示装置等の電子表示装置の製造に好適に適用することができる基板製造装置について種々検討するうち、液滴塗布法（インクジェット法）により塗布し乾燥した膜は、液滴の乾燥過程により周辺部と中央部とで膜厚分布を生じることに着目した。例えば、このような膜厚分布を有した膜を有機層として有機ＥＬ表示装置に用いた場合には、各ドット内の膜厚が異なることにより発光特性が異なり、膜厚制御ができていないことにより表示輝度のドット間バラツキとなり表示品位を損なうこととなる。一方、このような膜厚分布を抑制することにより、有機ＥＬ表示装置やカラーフィルタ、Ｘ線センサー、マイクロレンズアレイ等の電子表示装置に対して、均一でかつ所望の膜厚プロファイルにより適用することが可能となり、特に有機ＥＬ表示装置に適用した場合、発光特性や寿命特性への影響が特に大きい有機層の膜厚分布を抑制することができることから、高効率で長寿命の有機ＥＬ表示装置を提供することができる。そこで、電磁波を利用して乾燥工程を制御し、膜厚分布を抑制することを目的として、指定された領域に対して選択的に電磁波を照射すれば、膜が通常の乾燥で凸形状になるか凹形状になるかに関わらず、同じ装置を使用して電磁波の照射パターンのみを変化させる方法等の簡便な対応で膜厚の均一性に優れ、平坦性の高い薄膜を形成することが可能となることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。

すなわち本発明は、基板上に液滴を付着させ、電磁波を照射して薄膜を形成する工程に用いられる基板製造装置であって、上記基板製造装置は、指定された領域に対して選択的に電磁波を照射するものである基板製造装置である。
以下に本発明を詳述する。

本発明の基板製造装置は、少なくとも電磁波を照射する手段を備え、膜形成装置として用いられるものである。
上記基板としては、透明性の高いものが好ましく、例えば、ガラス等の無機材料、透明樹脂等から構成されるものを用いることができる。液滴としては特に限定されるものではないが、液滴吐出法（インクジェット法）により塗布するのに適した特性を有するものから構成されることが好ましい。

本発明の基板製造装置においては、指定された領域に対して選択的に電磁波を照射することになる。このような基板製造装置を用いれば、基板上に付着させた液滴に電磁波を照射して乾燥させて薄膜を形成する際に、付着させた液滴に応じて電磁波の照射形態を制御し、液滴の乾燥過程を制御することができ、膜厚の均一性に優れ、平坦性の高い乾燥薄膜を得ることができる。これについて、一例を模式図に示して説明する。図１２−ａは、液滴の乾燥過程を制御することなく形成した乾燥薄膜の一例を示す断面模式図であり、図１２−ｂは、液滴の乾燥過程を制御して形成した乾燥薄膜の一例を示す断面模式図である。図１２−ａに示すように、液滴の乾燥過程を制御しなかった場合、周囲部が厚い乾燥薄膜９５が形成されてしまうのに対し、本発明においては、図１２−ｂに示すように、液滴の乾燥過程を制御することから、膜厚の均一性に優れ、平坦性の高い乾燥薄膜９６を形成することができる。

上記指定された領域、すなわち電磁波を照射する領域としては、液滴の種類及び基板上に付着させるパターンに応じて適宜設定され、例えば、液滴が通常の乾燥で周囲部が凸状になるものである場合には、各液滴の中心部であることが好ましく、逆に通常の乾燥で中心部が凸状になる場合には、各液滴の周囲部であることが好ましい。例えば、有機ＥＬ表示装置に用いられる基板上に発光層等の有機層を形成する場合には、ドット毎に液滴を付着させ、各ドットの中心部又は周囲部に選択的に電磁波を照射することにより、ドット毎に膜厚の均一性に優れ、平坦性の高い有機層を形成することが可能となり、更に電極等を形成して有機ＥＬ素子とした場合、均一な発光状態を得ることが可能となる。
上記基板製造装置は、指定された領域のみに対して選択的に電磁波を照射するものであることが好ましい。なお、本発明において、「指定された領域のみ」の用語の意味は、本発明の作用効果を発揮することになる範囲で、指定された領域以外の誤差領域を含む領域であってもよい。

また、上記基板製造装置の好ましい形態としては、電磁波の照射部を複数有し、複数の領域に対して電磁波を同時に照射することができる形態が挙げられ、効率よく複数の液滴を乾燥させて薄膜を形成することが可能となる。より好ましい形態としては、複数の電磁波の照射部において、電磁波の照射強度等を個別に制御することが可能な形態が挙げられる。
本発明の基板製造装置においては、このように電磁波を選択的に照射する手段を必須構成部材として有する限り、その他の構成部材を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。

上記電磁波の照射は、略平行波により行われることが好ましい。略平行波としては、例えば、レーザ光が好適に用いられる。略平行波からなる電磁波が照射される場合、照射された電磁波は液滴の膜内で吸収されつつ進入することとなるが、液滴の入射面の位置に対して屈折する角度が異なることから、液滴の中央部により多くのエネルギーが集中することとなる。また、基板面に対する単位面積あたりの照射強度は、液滴の中央付近では電磁波の進行方向に対して垂直となるので相対的に大きくなり、液滴の周辺部では小さくなる。このように略平行波により電磁波の照射を行えば、液滴の中央部を選択的に乾燥することが可能となり、膜平坦性を向上させることが可能となる。なお、本発明において、「略平行」の用語の意味は、実質的に平行であると評価される形態であることが好ましいが、本発明の作用効果を発揮することになる限り、それに類する形態として、所定の平行に対して角度を持つ形態等も含むものである。
また、電磁波として略平行波を用いた場合においても、電磁波遮蔽マスクを併用することにより、液滴の中央付近により選択的に電磁波を照射することができ、乾燥速度のコントラストを更に増大させることが可能となる。

また、上記電磁波としては、液滴の乾燥に効果的なものが好ましく、例えば、赤外線が好ましい。すなわち電磁波の照射は、赤外線により行われることが好ましい。中でも、赤外レーザ光がより好ましい。赤外線を液滴に照射することにより、液滴を効率的に加熱して乾燥させることができる。なお、上記赤外線は、主な成分が波長略７７０ｎｍから略１ｍｍに含まれてなる電磁波を指す。好ましくは、略０．８〜２０μｍの近赤外線であり、効率的な加熱を行うのに特に有効である。

上記基板製造装置において薄膜を形成する領域は、隔壁によって規定する方法、及び、表面張力の差によって規定する方法の少なくとも一方の規定方法により規定されることが好ましい。すなわち、基板に対して液滴滴下位置（膜形成位置）を規定するための隔壁（バンク）を形成した形態、基板に対して親撥液処理を施して液の濡れ性を制御した形態、及び、これらの組み合わせの形態が好ましい。隔壁としては、液滴の広がりを抑制することができるものであればよく、例えば、断面形状が四角形、Ｔ字形状、逆テーパ形状等のものが挙げられる。また、隔壁は、親撥液処理により液の濡れ性が制御されたものであってもよい。表面張力の差によって規定する形態としては、基板の液滴滴下位置（膜形成位置）とそれ以外の領域との液の濡れ性に差を設けたものであればよい。これらの規定方法によれば、より正確に液滴を付着させる位置を規定することができ、また、電磁波遮蔽マスクを用いる場合には、マスクの位置ずれを防止することができる。この場合、膜面側から見た場合の液滴の形状は円形である必要はなく、長方形、小判型、多角形等にすることができ、電磁波遮光マスクも任意の形状のものを用いることができる。液滴に電磁波を照射する形態としては、例えば、図７−ａ〜ｃ、図８−ａ〜ｃ、図９−ａ〜ｃに示すもの等が挙げられ、電磁波遮蔽マスクとしては、例えば、図７−ｄ（図７−ｃに対応）、図８−ｄ（図８−ｃに対応）、図９−ｄ（図９−ｃに対応）に示すもの等が挙げられる。

上記電磁波の照射は、中央から外側にかけてエネルギー分布を持つ電磁波により行われることが好ましい。このような電磁波を照射する手段としては、例えば、電磁波の照射部と基板との間に、電磁波透過率の分布を持つ電磁波遮蔽マスク（遮光マスク）を介在させた形態、電磁波の照射部により電磁波のエネルギー分布を制御可能にした形態が挙げられる。より好ましい形態としては、中央から外側にかけてエネルギー分布の傾斜を持つ電磁波により照射を行う形態が挙げられる。すなわち、中央から外側にかけてエネルギー分布が連続的に変化する電磁波により照射を行う形態がより好ましい。例えば、有機ＥＬ表示装置に用いられる基板上のドット毎に液滴を付着させる場合には、電磁波遮蔽マスクは、各ドットに対して中央付近から外側に向かって電磁波透過率に傾斜を持たせたものであることが好ましい。このようなエネルギー分布を有する電磁波を照射することにより、液滴の乾燥の進行をより厳密に制御することが可能となり、膜平坦性をより効果的に向上させることができる。この場合、液滴に照射される電磁波の強度分布のプロファイル（電磁波遮蔽マスクにおける電磁波透過率の傾斜）は特に限定されるものではなく、例えば、図１０−ａ又は図１０−ｂに示すようなものを使用することができる。

上記基板は、基板の各領域内で電磁波の吸収率に分布があるものであることが好ましい。液滴に入射した電磁波は全てが完全に液滴中で吸収されず、その一部が基板に達するため、基板が電磁波に対する吸収率の分布を持つことにより、基板面に温度分布を生じさせ、より効果的に基板上の液滴の乾燥速度を制御することが可能となる。例えば、有機ＥＬ表示装置に用いられる基板上に有機層を形成する場合には、ドット毎に液滴を付着させ、各ドットの中心部又は周囲部に選択的に赤外線を照射するとともに、基板が赤外線に対する吸収率の分布を持つことにより、ドット中央部と周辺部との乾燥速度に効果的に差をつけることができ、ドット毎に膜厚の均一性に優れ、平坦性の高い有機層を形成することが可能となる。基板の各領域内で電磁波の吸収率に分布がある基板の好ましい形態としては、例えば、セラミック等からなる電磁波吸収膜及び／又は金属等からなる電磁波非吸収膜が一部の領域に埋設された基板等が挙げられる。図１１−ａ及び図１１−ｂに、電磁波吸収膜が一部の領域に埋設された基板を使用する形態の一例を示す。このような基板によれば、液滴を透過した電磁波を、電磁波吸収膜や電磁波非吸収膜によりコントラストを付けて基板に吸収させることができ、これにより、乾燥速度の差異が得られ、薄膜の平坦性の制御が容易になる。

上記基板上に液滴が付着してから電磁波照射までの時間及び電磁波を照射している時間は、各液滴で略同じになることが好ましい。本発明の基板製造装置としては、例えば、液滴塗布装置と分離して電磁波照射部を有する形態、液滴塗布部と電磁波照射部とが一体化された形態が挙げられ、中でも、電磁波の照射までの時間及び照射時間を各液滴で同じ履歴にするには、図３に示すような液滴塗布部６と電磁波照射部７とが一体化された基板製造装置を用いて、液滴塗布と電磁波乾燥とを連続的に行う形態が好ましい。すなわち、液滴毎に見た場合、液滴の塗布が行われてから、電磁波が照射されるまでの時間及び電磁波が照射されている時間が全て同一になるように連動させて制御する形態が好ましい。各液滴の液滴塗布から乾燥までの履歴を同一にすることにより、薄膜の平坦性の制御を効果的に行うことができ、例えば、有機ＥＬ表示装置に用いられる基板上に有機層を形成する場合には、各ドットにおける液滴塗布から乾燥までの履歴を同一にすることができるため、ドット間における乾燥バラツキを大幅に抑制することができ、ドット間の膜厚の均一性に優れ、平坦性の高い有機層を形成することが可能となり、有機ＥＬ表示装置の表示品位の向上が可能となる。なお、本発明において、「略同じ」の用語の意味は、実質的に同じであると評価される形態であることが好ましいが、本発明の作用効果を発揮することになる限り、それに類する形態として、所定の差を持つ形態等も含むものである。

上記基板製造装置は、基板温度制御機構を有するものであることが好ましい。基板温度制御機構としては、例えば、基板の各領域における温度を測定する温度測定手段と、基板の各領域を個別に冷却、加熱することができる基板温度変更手段とを備えたものが挙げられ、中でも、基板面を一定の温度に保つことができるものが好ましい。このような基板温度制御機構により基板ステージの温度コントロールを行って、基板温度を制御することにより、液滴間の乾燥バラツキを抑制して薄膜の平坦性を高める作用効果を奏することができ、更に、基板温度を一定かつ液滴の乾燥速度が遅くなるような低温に保ち、この状態で電磁波を局所的に照射することで、より効果的に液滴の周辺部と中心部とで温度差を生じさせることが可能となり、平坦膜を得るための制御がより容易となる。

＜有機ＥＬ素子における液滴乾燥と発光特性との関係＞
液滴塗布法（インクジェット法）においては、液滴の乾燥を制御するための機能を有していない通常の基板製造装置を用いた場合、液滴における溶媒の種類、混合溶媒の比等を変えることによって、乾燥膜のプロファイルが異なることとなる。これは、溶媒の沸点、蒸気圧等によって乾燥過程が異なるためである。液滴吐出法（インクジェット法）により液滴の吐出を行う場合には、適正な溶媒条件の範囲があるため、通常では、溶媒の種類や混合比等はおのずと制約されてしまう。しかしながら、通常の基板製造装置によれば、この範囲内で選択した溶媒であっても、液滴を吐出させ乾燥させて得られる膜の膜厚プロファイルが必ずしも平坦になるとは限らない。一方、有機ＥＬ表示装置に用いられる基板上のドット毎に有機層を形成する場合において、有機ＥＬ素子の特性面を考えると、ドット内に有機層の膜厚分布があると閾値電圧の分布となり、これはすなわち発光輝度がドット内で均一でないことを意味する。また、発光効率や素子寿命は、有機層の膜厚と非常に大きな相関があり、適正で均一な膜厚を得ることは、高効率で長寿命の有機ＥＬ素子を得るために非常に重要な要素である。このため、液滴吐出法（インクジェット法）にとって好適であるものの、平坦な膜を得ることができないような溶媒を用いる場合であっても、膜を平坦化する方法が必要であるが、本発明の基板製造装置を用いれば、このような場合に、有機層の膜厚分布の均一な有機ＥＬ素子を作製することが可能となり、高効率で長寿命の有機ＥＬ素子の実現が可能となる。

本発明はまた、上記基板製造装置を用いてなる基板製造方法でもある。このような基板製造方法によれば、上記基板製造装置を用いることにより液滴を選択的に乾燥させることができるので、基板上に平坦性の高い薄膜を形成することが可能である。

本発明は更に、上記基板製造装置により作製されてなる電子表示装置でもある。このような電子表示装置は、平坦性の高い薄膜が形成された基板を備え、例えば、有機ＥＬ表示装置、カラーフィルタ、Ｘ線センサ、マイクロレンズアレイ等として有効に用いることができるものである。中でも、電子表示装置は、電子エレクトロルミネッセンス表示装置であることが好ましい。有機層の膜平坦性が高いことから、均一な発光プロファイルを持ち、更に高効率長寿命な有機ＥＬ表示装置とすることができる。

本発明の基板製造装置は、上述のような構成であるので、指定された領域に対して選択的に電磁波を照射することにより、基板上の液滴の乾燥過程を制御することができ、膜厚の均一性に優れ、平坦性の高い薄膜を形成することができる。例えば、本発明の基板製造装置を用いて、有機ＥＬ表示装置に用いられる基板上に発光層等の有機層を形成すれば、ドット毎に液滴を付着させ、各ドットの中心部又は周囲部に選択的に電磁波を照射することにより、ドット毎に膜厚の均一性に優れ、平坦性の高い有機層を形成することが可能となり、更に電極等を形成して有機ＥＬ素子とした場合、均一な発光状態を得ることが可能となる。

以下に実施例を掲げ、図面を参照して本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

本発明の基板製造装置により、基板上に有機層が形成された有機ＥＬ素子用基板を作製し、これを用いて有機ＥＬ素子を作製した。

＜有機ＥＬ素子の構造＞
まず、図１−ａ及び図１−ｂを参照して実施例で作製した有機ＥＬ素子の構造について簡単に説明する。
図１−ａは、実施例で作製した有機ＥＬ素子の基本的な構造を示す断面模式図であり、図１−ｂは、図１−ａに示した有機ＥＬ素子の平面模式図である。
図１−ａ及び図１−ｂに示すように、有機ＥＬ素子は、素子全体を支持する支持基板１と、発光材料を含む有機層３と、この有機層３に電流を与えるための第一の電極２及び第二の電極４と、封止材５とを備えたものである。第一の電極２、有機層３、及び、第二の電極４は、この順に支持基板１上に積層されており、更にこれらの全面は封止材５により覆われている。

支持基板１上には、少なくとも一方の電極が配され、ここでは第一の電極２が配されている。この支持基板１の材料としては特に限定されるものではなく、従来の有機ＥＬ素子に使用されているもの等が挙げられ、例えば、石英、ソーダガラス、セラミック材料等の無機材料や、ポリイミド、ポリエステル等の有機材料等を使用することができる。

第一の電極２及び第二の電極４の材料としては特に限定されるものではないが、通常では、これらの電極の一方は透明性材料からなる。この透明性材料としては特に限定されるものではなく、従来の有機ＥＬ素子に使用されているもの等が挙げられ、例えば、インジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）、ＳｎＯ_２、Ａｕ薄膜等の無機材料や、ポリアニリン、ポリチオフェン薄膜等の有機材料等を使用することができる。また、他方の電極の材料としては特に限定されるものではなく、従来の有機ＥＬ素子に使用されているもの等が挙げられ、例えば、金属の単体、合金又はそれらの積層体等を使用することができる。この金属としては、例えば、マグネシウム、リチウム、カルシウム、銀、アルミニウム、インジウム、セシウム、銅、ニッケル、ＬｉＦ等を使用することができる。

有機層３は、発光層のみからなる単層構造であってもよいし、発光層を含む積層構造であってもよい。この積層構造の例としては、ホール注入輸送層と発光層とを順に積層した構造、発光層と電子注入輸送層とを順に積層した構造、ホール注入輸送層と発光層と電子注入輸送層とを順に積層した構造等が挙げられる。なお、発光層は、電荷（電子又はホール）輸送材料、電荷（電子又はホール）注入材料、電荷（電子又はホール）制限材料を含んでいてもよく、例えば、電子輸送材料を含む電子輸送性発光層等であってもよい。また、ホール注入輸送層は、ホール注入層とホール輸送層とに分割され、電子注入輸送層は、電子注入層と電子輸送層とに分割されていてもよい。

有機層３に含まれる発光層の材料としては、例えば、発光アシスト剤、電荷輸送材料、添加剤(ドナーやアクセプター等)、発光性のドーパント等を含む発光材料を使用することができる。この発光層の発光材料としては、従来の有機ＥＬ素子に使用されている公知の発光材料等を使用することができる。このような発光材料は、低分子発光材料、高分子発光材料、及び、高分子発光材料の前駆体等の種類に分類することができるが、発光層の発光材料としては、これらのうちの２種類以上の材料が組み合わされて使用されてもよい。また、有機層３を構成する発光層等の各層を液滴の塗布により形成する場合に用いられる溶剤としては、各層の材料を溶解可能なもの又は均一に分散させることが可能なものを選択することができ、更に材料の不可溶に関わらず別の溶剤を添加してもよい。また、液滴の塗布には、インクジェット装置、ディスペンサ等を使用することができる。

封止材５は、水分や酸素が有機層３にできるだけ触れないようにするために設けられるものである。この封止材５による封止方法は特に限定されるものではなく、例えば、防水性及び防湿性に優れた有機材料又は無機材料の成膜による封止方法や、ガラスキャップ又はメタルキャップの貼付による封止方法等を使用することができる。また、ガラスキャップ又はメタルキャップと基板との密閉空間内にゲッター材を配置し、ゲッター材により酸素や水分等の吸着を行い、封止した内部の酸化及び吸湿を防止してもよい。

＜有機ＥＬ素子の作製＞
図２−ａは、実施例で使用した液滴塗布装置の要部を示す側面模式図である。また、図２−ｂは、実施例で使用した液滴塗布装置と分離して電磁波（赤外線）照射部を有する本発明の基板製造装置の要部を示す側面模式図である。
液滴塗布部（インクジェット装置、ディスペンサ装置等）６により所望の液滴径等に調整した液滴を吐出させ、基板１０上の所定の場所に滴下した。
ここでは一例として、正孔輸送層の材料として、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）／ＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸）溶液を使用し、発光層の材料として、キシレンやテトラリン溶媒と、これら溶媒に可溶なＭＥＨ−ＰＰＶやポリフルオレン系等の高分子発光材料を使用したが、これら材料や溶媒に限定されるものではない。また液物性に関しては、インクジェット吐出に通常使用される程度のものとし、粘度は５〜１５ｍＰａ・ｓに調整し、表面張力は３０〜３５ｍＮ／ｍに調整した。

液滴を滴下した後、溶媒が残存している状態で基板製造装置内に搬送し、電磁波（赤外線）照射部７により加熱乾燥処理をした。なお、ここでは、電磁波照射部７として、主に赤外線を照射する乾燥装置を使用したが、電磁波としては、乾燥を促進することができればよく、赤外線に限定されるものではない。また、電磁波（赤外線）照射部７と基板１０間には、所定の場所のみを加熱するためのパターンを持つ電磁波遮蔽マスク（遮光マスク）８を配置した。電磁波遮蔽マスク８の材質としては特に限定されるものではなく、電磁波（赤外線）の透過と非透過の選択性（コントラスト）が得られればよい。例えば、電磁波（赤外線）を透過する光学ガラスに電磁波（赤外線）を透過しない金属からなるパターンを形成したもの、金属マスク等を使用することができる。電磁波遮蔽マスク８のパターンとしては、例えば、図４−ａ、図４−ｂ又は図６−ｃに示すようなものを使用し、図５−ａ及び図５−ｂ、又は、図６−ａ及び図６−ｂに示すように液滴５１に対して電磁波（赤外線）を照射した。このように液滴５１に電磁波（赤外線）を照射する形態としては、主に中心部を優先的に乾燥させたい場合（図５−ａ及び図５−ｂ）と、周囲部を優先的に乾燥させたい場合（図６−ａ及び図６−ｂ）との２種類に分類することができる。通常の乾燥で周囲部が凸状になる場合には、中心部に優先的に照射して乾燥させ、逆に通常の乾燥で中心部が凸状になる場合には、周囲部に優先的に照射して乾燥させるとよい。
また、素子作製に当たっては、塗布及び乾燥の雰囲気は、大気中よりも不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましく、更に、水分濃度がｐｐｍオーダー以下であることや、酸素濃度がｐｐｍオーダー以下であることが好ましい。

上記基板製造装置を用いて乾燥工程を制御して作製された膜は、乾燥工程を制御しないで作製された膜よりも平坦性の高いものであった。また、更に電極等を形成して有機ＥＬ素子を作製した結果、発光の均一性の高い有機ＥＬ素子を得ることができた。
なお、本実施例及び以下の実施例では、１ドットを一つの膜形成領域としてもよいし、あるいは複数のドットをまとめて一つの膜形成領域としてもよい。

図２−ｂに示す電磁波（赤外線）照射部７において、照射する電磁波として、波長数μｍ程度の赤外線からなる赤外レーザを利用したこと以外は、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。赤外レーザを照射した場合、赤外レーザは液滴の膜内で吸収されつつ進入し、赤外レーザが屈折することで中心部により多くのエネルギーが集中することとなる。この際、液滴表面の形状がちょうどレンズ状になり、乾燥が進むとともにレンズの効果が弱くなる。すなわち、乾燥初期ほど中心部がより選択的に乾燥され、徐々にそのエネルギーの集中は弱まり、乾燥過程後半ではエネルギーは分散し均一に乾燥することが可能となる。
赤外レーザのような平行波からなる電磁波を用いる場合であっても、電磁波遮蔽マスク８を用いることで中央付近により選択的に照射することができ、乾燥速度のコントラストを更に増すことが可能となる。
本実施例では、電磁波として、平行波からなる赤外レーザを用いたことで、中心部を優先的に乾燥させる効果を高め、得られる膜の平坦性をより向上させることができた。

基板上に液滴滴下位置（膜形成位置）を規定するための隔壁（バンク）を形成する処置又は親撥液処理を施して基板に対する液の濡れ性を制御する処置を施したこと以外は、実施例１又は２と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。これらの処置により正確に液滴の位置を規定することができ、本実施例では、有機ＥＬ素子のドットに対して液滴の位置を正確に規定することができた。また、電磁波の照射の際、液滴滴下位置と電磁波遮蔽マスクとの位置ずれを生じにくくすることができた。この場合、膜面側から見た場合の液滴の形状は円形である必要はなく、長方形、小判型、多角形等の任意の形状にすることができ、電磁波遮蔽マスクも任意の形状のものを使用することができる。液滴に電磁波を照射する形態としては、例えば、図７−ａ〜ｃ、図８−ａ〜ｃ、図９−ａ〜ｃに示すもの等が挙げられ、電磁波遮蔽マスクとしては、例えば、図７−ｄ（図７−ｃに対応）、図８−ｄ（図８−ｃに対応）、図９−ｄ（図９−ｃに対応）に示すもの等が挙げられる。

有機ＥＬ素子の各ドットの中央付近から外側に向かって、電磁波遮蔽マスクの電磁波透過率に傾斜を持たせたこと以外は、実施例１〜３と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。これにより、本実施例では、乾燥の進行をより厳密に制御することが可能となり、膜平坦性をより効果的に向上させることができた。この場合、液滴に照射される電磁波の強度分布のプロファイル（電磁波遮蔽マスクにおける電磁波透過率の傾斜）は特に限定されるものではなく、例えば、図１０−ａ又は図１０−ｂに示すようなものを使用することができ、これらは周囲部の乾燥を促進したい場合（図１０−ａ）と中央付近の乾燥を促進したい場合（図１０−ｂ）とに各々対応している。

基板側の電磁波吸収強度に分布を持たせたこと以外は、実施例１〜４と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。これにより、本実施例では、乾燥過程の制御を容易にかつ厳密に行うことが可能となり、膜平坦性をより効果的に向上させることができた。実施例４の形態と組み合わせた形態においては、特に大きな効果を得ることができた。基板１０側の電磁波吸収強度に分布を持たせる手段としては、例えば、図１１−ａ又は図１１−ｂに示すような電磁波吸収膜９０が埋設された基板を使用する形態を挙げることができ、これらは各々中央付近を選択的に乾燥させたい場合（図１１−ａ）と周辺部を選択的に乾燥させたい場合（図１１−ｂ）とに対応している。また、例えば、周辺部を選択的に乾燥させたい場合には、金属等からなる電磁波非吸収膜をアクティブマトリックス基板の信号線等により代用してもよい。

これまでは主にドット内の膜厚を制御する形態に関する実施例及びその効果の説明を行ってきたが、ドット間の膜厚分布も有機ＥＬ素子の特性を決定する重要な要素の１つである。特にディスプレイ等の表示装置として用いる場合には、ドット間の膜厚分布は特に重要となる。
そこで、本実施例では、基板に液滴が付着してから電磁波照射部により電磁波を照射するまでの時間及び照射している時間が、各液滴で同じ履歴になるようにしたこと以外は、実施例１〜５と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。具体的には、図３に示すように、液滴塗布部６と電磁波照射部７とを並列に設置し、吐出と平行して乾燥を行えるようにした。これにより、ドット毎に見た場合、液滴の塗布が行われてから電磁波が照射されるまでの時間、及び、電磁波が照射されている時間が全て同一になるように連動させて制御することが可能となった。また、電磁波照射部７としては、赤外レーザ又は波長略０．８〜１μｍの輝線を有するキセノンランプを光ファイバに入射させてから対象物に集光させる点集光型の加熱装置を用いて、照射タイミングを調整した。この際の各ドットへの電磁波照射量は、例えば、１列目２列目等の列単位で適宜制御してもよい。
本実施例では、各ドットの液滴塗布から乾燥までの履歴を同一にしたことで、ドット間の膜厚バラツキを大幅に抑制することができ、これにより、有機ＥＬ表示装置の表示品位を向上することができた。

基板製造装置に対して基板温度制御機構を付与し、基板を一定の温度に保ったこと以外は、実施例１〜６と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
本実施例では、基板ステージ９に設置した基板温度制御機構により基板温度を制御することで、液滴の乾燥過程をより効果的に制御することができた。つまりは、基板温度を一定かつ液滴の乾燥速度を遅くするような低温に保ち、この状態で電磁波を局所的に照射したことで、より効果的に周辺部と中心部とで温度差を生じさせることが可能となり、平坦な膜を得るための制御がより容易となった。

実施例で作製した有機ＥＬ素子の基本的な構造を示す断面模式図である。 図１−ａに示した有機ＥＬ素子の平面模式図である。 実施例で使用した液滴塗布装置の要部を示す側面模式図である。 実施例で使用した液滴塗布装置と分離して電磁波（赤外線）照射部を有する本発明の基板製造装置の要部を示す側面模式図である。 実施例で使用した液滴塗布部及び電磁波（赤外線）照射部を有する本発明の基板製造装置の要部を示す側面模式図である。 電磁波遮蔽マスクの一例を示す平面模式図である。 電磁波遮蔽マスクの一例を示す平面模式図である。 円形の液滴における電磁波の照射部及び非照射部の一例を示す上面図である。 円形の液滴における電磁波の照射部及び非照射部の一例を示す側面図である。 円形の液滴における電磁波の照射部及び非照射部の一例を示す上面図である。 円形の液滴における電磁波の照射部及び非照射部の一例を示す側面図である。 図６−ｂに対応する電磁波遮蔽マスクの一例を示す平面模式図である。 小判形状の液滴における電磁波の照射部及び非照射部の一例を示す上面図である。 小判形状の液滴における電磁波の照射部及び非照射部の一例を示す上面図である。 小判形状の液滴における電磁波の照射部及び非照射部の一例を示す上面図である。 図７−ｃに対応する電磁波遮蔽マスクの一例を示す平面模式図である。 長方形の液滴における電磁波の照射部及び非照射部の一例を示す上面図である。 長方形の液滴における電磁波の照射部及び非照射部の一例を示す上面図である。 長方形の液滴における電磁波の照射部及び非照射部の一例を示す上面図である。 図８−ｃに対応する電磁波遮蔽マスクの一例を示す平面模式図である。 六角形の液滴における電磁波の照射部及び非照射部の一例を示す上面図である。 六角形の液滴における電磁波の照射部及び非照射部の一例を示す上面図である。 六角形の液滴における電磁波の照射部及び非照射部の一例を示す上面図である。 図９−ｃに対応する電磁波遮蔽マスクの一例を示す平面模式図である。 液滴に照射される電磁波の強度分布の一例を示すグラフである。 液滴に照射される電磁波の強度分布の一例を示すグラフである。 電磁波吸収膜が埋設された基板の一例を示す断面模式図である。 電磁波吸収膜が埋設された基板の一例を示す断面模式図である。 液滴の乾燥過程を制御することなく形成した乾燥薄膜の一例を示す断面模式図である。 液滴の乾燥過程を制御して形成した乾燥薄膜の一例を示す断面模式図である。

符号の説明

１：支持基板
１ａ：隔壁
２：第一の電極
３：有機層
４：第二の電極
５：封止材
６：液滴塗布装置（液滴塗布部）
７：電磁波(赤外線)照射部
８、１１、１６、２１、２６、３１、３６：電磁波遮蔽マスク（遮光マスク）
９：基板ステージ
１０：基板
１２、１７、２２、２７、３２、３７：透過部
１３、１８、２３、２８、３３、３８：非透過部
５１、６１、７１、８１：液滴
５２、５４、６２、６４、６６、７２、７４、７６、８２、８４、８６：電磁波照射部
５３、５５、６３、６５、６７、７３、７５、７７、８３、８５、８７：電磁波非照射部
９０：電磁波吸収膜
９５、９６：乾燥薄膜

Claims (11)

1. 基板上に液滴を付着させ、電磁波を照射して薄膜を形成する工程に用いられる基板製造装置であって、該基板製造装置は、指定された領域に対して選択的に電磁波を照射するものであることを特徴とする基板製造装置。
2. 前記電磁波の照射は、略平行波により行われることを特徴とする請求項１記載の基板製造装置。
3. 前記電磁波の照射は、赤外線により行われることを特徴とする請求項１又は２記載の基板製造装置。
4. 前記薄膜を形成する領域は、隔壁によって規定する方法、及び、表面張力の差によって規定する方法の少なくとも一方の規定方法により規定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板製造装置。
5. 前記電磁波の照射は、中央から外側にかけてエネルギー分布を持つ電磁波により行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の基板製造装置。
6. 前記基板は、基板の各領域内で電磁波の吸収率に分布があるものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の基板製造装置。
7. 前記基板上に液滴が付着してから電磁波照射までの時間及び電磁波を照射している時間は、各液滴で略同じになることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の基板製造装置。
8. 前記基板製造装置は、基板温度制御機構を有するものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の基板製造装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の基板製造装置を用いてなることを特徴とする基板製造方法。
10. 請求項１〜８のいずれかに記載の基板製造装置により作製されてなることを特徴とする電子表示装置。
11. 前記電子表示装置は、電子エレクトロルミネッセンス表示装置であることを特徴とする請求項１０記載の電子表示装置。

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