JP2009141285A - 有機デバイスおよびその製造方法、ならびにその製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】X方向およびY方向にマトリックス状に配置された複数の素子領域を形成された素子配列領域を有する基板と、有機材料を含むインクを吐出する吐出ノズルを複数有するインク塗布ヘッドとを準備し;インク塗布ヘッドの複数の吐出ノズルのうちの一部の吐出ノズルを、素子配列領域のX方向の外周部にあわせて、かつインク塗布ヘッドの複数の吐出ノズルの残りを素子配列領域の内部にあわせて、Y方向に走査しながらインクを吐出し;インク塗布ヘッドを、前の走査でインクが吐出された素子列の一部と重なるように、X方向に1列以上ずらして、Y方向に走査しながらインクを吐出することを繰り返し;複数の素子領域の全てに所要量のインク吐出する、有機デバイスの製造方法。
【選択図】図7
Description
以降も同様に繰り返して、レジストの塗布膜を形成する。走査(n−1)では、走査(n−3)の走査ラインの左右のうち、(n−5)番目の走査で選択した側に沿って、ヘッドを走査させてレジストを塗布する。次の走査(n)では、走査(n−2)の左右のうち、(n−4)番目の走査で選択した側に沿って、ヘッドを走査させてレジストを塗布する。
[1] X方向およびY方向にマトリックス状に配置された複数の素子領域を形成された素子配列領域を有する基板と、有機材料を含むインクを吐出する吐出ノズルを複数有するインク塗布ヘッドとを準備するステップ、
前記インク塗布ヘッドの複数の吐出ノズルのうちの一部の吐出ノズルを、素子配列領域のX方向の外周部にあわせて、かつ前記インク塗布ヘッドの複数の吐出ノズルの残りを素子配列領域の内部にあわせて、Y方向に走査しながら前記インクを吐出するステップA、
前記インク塗布ヘッドを、ステップAでインクが吐出された素子列の一部と重なるように、X方向に1列以上ずらして、Y方向に走査しながら前記インクを吐出するステップB、および
前記インク塗布ヘッドを、ステップBでインクが吐出された素子列の一部と重なるように、X方向に1列以上ずらして、Y方向に走査しながら前記インクを吐出するステップCを含み、
前記複数の素子領域の全てに所要量のインクが吐出されるまで、ステップCを繰り返して、各素子領域に所要量のインクを複数回の走査に分割して吐出する、有機デバイスの製造方法。
[2] 基板面の素子配列領域の内部に、X方向およびY方向にマトリックス状に配置された複数の有機素子を有し、
前記複数の有機素子のそれぞれは、前記基板面に配置された電極と、前記電極上に配置された、少なくとも一層の有機材料からなる層を含む、有機デバイスであって、
前記基板面の前記素子配列領域のX方向の外周部に、マトリックス状に配置された有機材料の複数の塊を有し、
前記有機材料の塊のそれぞれの体積は、前記有機素子のそれぞれに含まれる有機材料からなる層の体積よりも小さい、有機デバイス。
[3] 有機材料を含むインクの液滴を吐出して、基板上のX方向およびY方向にマトリックス状に形成された素子領域に、有機材料をパターニングする装置であって、
前記素子領域が形成された基板が設置される、少なくともY方向に移動可能なステージと、
前記インクを吐出する複数の吐出ノズルを有し、少なくともX方向に移動可能な、2台以上のインク塗布ヘッドと、
前記インク塗布ヘッドと前記ステージとの相対位置を制御し、かつ前記インク塗布ヘッドの吐出ノズルからのインクの吐出を制御する制御手段とを有し、
前記制御装置は、前記液滴塗布ヘッドを前記基板のY方向に走査させながら、各素子領域に吐出ノズルからインクを吐出させることができ、かつ走査ごとに、前記塗布ヘッドと前記基板の相対位置を、X方向に1列以上移動させることができる、
有機デバイスの製造装置。
本発明の有機デバイスは、有機機能層を有する有機デバイスであればよく、例えば有機発光層や有機半導体層を有する有機デバイスであるが、特に限定されない。ただし、有機発光層は、デバイスの輝度ムラや発光色ムラを抑制するため、特にその均一性が求められる。したがって、本発明の有機デバイスを有機発光デバイス(OELデバイス)に適用すると、本発明の効果が特に有効に発現する。
さらに、素子配列領域のY方向の外周部にも有機材料からなる層を形成する有機材料の塊が配置されていてもよい。素子配列領域のY方向の外周部に配置される有機材料の塊の体積は、有機素子に含まれる有機材料からなる層の体積と実質的に同一である。
本発明の有機デバイスは、その表面にマトリックス状に配置された複数の素子領域を有する基板を準備し;素子領域に、有機材料を含むインクを塗布することにより製造する。
さらに、撥液性を示す単分子膜をフォトリソグラフィーによりパターニングして、撥液性を付与してもよい。単分子膜の厚さは発光層13の厚みに比べて十分に薄い。単分子膜の例には、有機硫黄化合物の自己組織化膜(SAM膜:Self-Assembled Monolayers)などが含まれる。SAM膜は、金属表面に有機分子が規則正しく並ぶ単分子膜であり、金属と反応しやすい置換基を有する有機分子の溶液に金属を接触させ、不要な部分を現像により除去することで形成される。
マトリックス状に配置された素子領域に、複数の吐出ノズルを有するインク塗布ヘッドを走査しながら、インクを供給する。「吐出ノズル」とは、インク塗布ヘッドに存在するノズルの全てを意味するとは限らず、実際にインクを吐出するノズルを意味する。したがって、インク塗布ヘッドに存在するノズルのうち、一部のノズルからだけインクを吐出させるのであれば、その一部のノズルが「吐出ノズル」と定義される。
1)1回の走査で二列以上の列の素子領域にインクを塗布するが、一の走査で塗布された素子領域の列の一部と、次の走査で塗布される素子領域の列の一部とを重ねる。つまり、各素子領域には、複数回の走査に分割して、所望量のインクが供給される。それにより、全ての素子領域でのインクの乾燥条件を同一にすることができる。
2)素子領域がマトリックス状に配置された素子配列領域の外周部にも、インクを塗布する。それにより、素子配列領域の最端に配置された素子領域に塗布されたインクの乾燥速度も抑制することができる。
ステップA:複数の吐出ノズルを有するインク塗布ヘッドの一部の吐出ノズルを素子領域の列に合わせ、かつ残りの吐出ノズルを素子配列領域の外周部に合わせてY方向に走査して、インクを吐出する。前記一部の吐出ノズルから吐出されたインクは素子領域に供給されるが、前記残りの吐出ノズルから吐出されたインクは、素子配列領域のX方向の外周部に供給される。
図3A〜Gは、基板面の素子配列領域50にマトリックス状に配列(X方向に9列、Y方向に2行以上)された素子領域に、インクを塗布するプロセスを説明する図である。吐出ノズルの数は6である。Y方向に走査しながら、各素子領域にインクを供給することを繰り返す。もちろん配列される素子領域の数は、作製するデバイスによって決定され、吐出ノズル数は素子数などによって決定される。
Lが偶数の場合:T=(L+N)/M−1
Lが奇数の場合:T=(L+N+1)/M−1
ただし、
X方向の素子列数L(=9素子)
使用吐出ノズル数N(=6ノズル)
走査間でずらす素子列数M=N/S(=2素子)
1素子の塗布回数S(=3回) である。
使用吐出ノズルの数をNとし;一回目の走査(Aステップでの走査;つまり複数のノズルの一部が素子配列領域の内部にあり、残りの一部が素子配列領域の外周部にある状態での走査)において、素子配列領域の内部に合わされたノズル数をZとし、素子配列領域の外周部に合わされたノズル数をYとするときに、
1)Y=Zn (nは自然数である)であり、
2)N=Z(n+1) (nは自然数である)であり、
3)走査間でずらす素子列数Mは、Zと同一であり、
4)1回の走査で素子に供給するインクの量は、素子が必要とするインク量の、1/(n+1)である。
図5Aは、基板30上の素子領域にインクを滴下して、液滴31が形成された直後の状態を示す。図5Bは液滴が乾燥する途中の状態を、図5Cは液滴が乾燥した後の状態を示す。液滴31には有機材料(例えばポリマー)が溶質として溶解しているので、液滴の溶媒が蒸発して濃度がある閾値を超えると、溶質である有機材料が析出し始める。
徐々に乾燥が進み、インク濃度およびインク粘度は上昇する。インク粘度が上昇すると、外向流Dは発生しにくくなる。まず、液滴31の端部(B1部)で溶質の析出が始まり、最終的には液滴31の中央部(C1部)が乾燥して溶質のみが残る。外向流Dにより溶質は端部(B1部)に運ばれているため、図5Cに示されるような、コーヒーステイン形状の乾燥膜が形成される。
図6Aは、マトリックス状に配置された素子にインクを塗布した状態が示される。X方向に9列、Y方向に4行の素子配列を、1走査で塗布したと仮定する。図6Bおよび図6Cのいずれも図6AのA−A断面を示すが、図6Bは塗布により液滴が形成されたときの状態を、図6Cは乾燥後の状態を示す。
Y方向の外周部にインクを塗布すれば、Y方向の素子配列領域の端部の素子領域に供給されたインクの乾燥速度を抑制することができる。
もちろん、インク塗布ヘッドが各素子領域を走査する回数は3回ずつに限定されるわけではなく、一方のインク塗布ヘッドで2回、もう一方のインク塗布ヘッドで1回走査してもよい。さらに、ある素子列Aを、一方のインク塗布ヘッドで2回、もう一方のインク塗布ヘッドで1回走査し;一方、ある素子列Bを、一方のインク塗布ヘッドで1回、もう一方のインク塗布ヘッドで2回走査するなど、任意の回数ずつ組み合わせてもよい。
まず、インク塗布ヘッドをY方向に走査してインクを塗布するが、X方向の素子配列領域50の外周部にも、インクを塗布するので、素子配列の外周にインクに含まれる有機材料の塊が残存する。
次に、本発明の方法を実施するための装置を説明する。本発明の方法は、例えばインクジェットによりインクを吐出する装置により実施される。図8には、インクジェット装置の模式図が示される。図8に示される装置によって、例えば図3A〜Gに示されるプロセスを実施することができる。
11 陽極(画素電極)
12 バンク
13 発光層
14 陰極
15 凹部
20,20A,20B インクジェットヘッド
21 Xステージ
22 Yステージ
23,23A,23B ヘッド固定治具
24 コントローラ
25 インク
26 インクタンク
30 基板
31 液滴
50 素子配列領域
51 X方向の素子配列領域の外周部
52 Y方向の素子配列領域の外周部
101 基板
102 レジスト膜
Claims (11)
- 基板面の素子配列領域の内部に、X方向およびY方向にマトリックス状に配置された複数の有機素子を有し、
前記複数の有機素子のそれぞれは、前記基板面に配置された電極と、前記電極上に配置された、少なくとも一層の有機材料からなる層を含む、有機デバイスであって、
前記基板面の前記素子配列領域のX方向の外周部に、マトリックス状に配置された有機材料の複数の塊を有し、
前記有機材料の塊のそれぞれの体積は、前記有機素子のそれぞれに含まれる有機材料からなる層の体積よりも小さい、有機デバイス。 - 前記基板面の前記素子配列領域のX方向の外周部に、マトリックス状に配置された前記有機材料の複数の塊の体積は、前記素子配列領域から離れるほど小さくなる、請求項1に記載の有機デバイス。
- 前記基板の前記素子配列領域のY方向の外周部に、マトリックス状に配置された有機材料の複数の塊をさらに有し、
前記Y方向の外周部に配置された有機材料の塊の体積は、前記有機素子に含まれる有機材料からなる層の体積と同程度である、請求項1に記載の有機デバイス。 - 前記有機材料が有機発光材料であり、かつ前記有機素子が有機発光素子である、請求項1に記載の有機デバイス。
- 前記有機材料が有機半導体材料であり、かつ前記有機素子が有機半導体素子である、請求項1に記載の有機デバイス。
- X方向およびY方向にマトリックス状に配置された複数の素子領域を形成された素子配列領域を有する基板と、有機材料を含むインクを吐出する吐出ノズルを複数有するインク塗布ヘッドとを準備するステップ、
前記インク塗布ヘッドの複数の吐出ノズルのうちの一部の吐出ノズルを、前記素子配列領域のX方向の外周部にあわせて、かつ前記インク塗布ヘッドの複数の吐出ノズルの残りを、前記素子配列領域の内部にあわせて、Y方向に走査しながら前記インクを吐出するステップA、
前記インク塗布ヘッドを、ステップAでインクが吐出された素子列の一部と重なるように、X方向に1列以上ずらして、Y方向に走査しながら前記インクを吐出するステップB、および
前記インク塗布ヘッドを、ステップBでインクが吐出された素子列の一部と重なるように、X方向に1列以上ずらして、Y方向に走査しながら前記インクを吐出するステップCを含み、
前記複数の素子領域の全てに所要量のインクが吐出されるまで、ステップCを繰り返して、各素子領域に所要量のインクを複数回の走査に分割して吐出する、有機デバイスの製造方法。 - 前記インクは溶媒を10%以上含み、かつ前記溶媒の沸点が150℃以上である、請求項6に記載の有機デバイスの製造方法。
- 2台以上の前記インク塗布ヘッドを準備し、
それぞれの前記インク塗布ヘッドを、前記素子配列領域のX方向の両方の外周部から走査させる、請求項6に記載の有機デバイスの製造方法。 - 前記インク塗布ヘッドのY方向への走査は、前記素子配列領域のY方向の外周部からはじめるか、または前記素子配列領域のY方向の外周部まで行う、請求項6に記載の有機デバイスの製造方法。
- 有機材料を含むインクの液滴を吐出して、基板上のX方向およびY方向にマトリックス状に形成された素子領域に、有機材料をパターニングする装置であって、
前記素子領域が形成された基板が設置される、少なくともY方向に移動可能なステージと、
前記インクを吐出する複数の吐出ノズルを有し、少なくともX方向に移動可能なインク塗布ヘッドと、
前記インク塗布ヘッドと前記ステージとの相対位置を制御し、かつ前記インク塗布ヘッドの吐出ノズルからのインクの吐出を制御する制御手段とを有し、
前記制御装置は、前記液滴塗布ヘッドを前記基板のY方向に走査させながら、各素子領域に吐出ノズルからインクを吐出させることができ、かつ走査ごとに、前記塗布ヘッドと前記基板の相対位置を、X方向に1列以上移動させることができる、
有機デバイスの製造装置であって、
前記インク塗布ヘッドを2台以上有する、有機デバイスの製造装置。 - 前記インクの吐出がインクジェットである、請求項10に記載の有機デバイスの製造装置。
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