JP2011165656A

JP2011165656A - 液滴ディスペンシング装置及び有機電界発光素子用の発光物質塗布方法

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Publication number: JP2011165656A
Application number: JP2010288425A
Authority: JP
Inventors: Akira Ri; 旭李
Original assignee: Samsung Mobile Display Co Ltd
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2010-02-09
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2011-08-25
Anticipated expiration: 2030-12-24
Also published as: KR101156438B1; JP5619596B2; KR20110092543A; US8826849B2; US20110193104A1

Abstract

【課題】液滴ディスペンシング装置及び有機電界発光素子用の発光物質塗布方法を提供する。
【解決手段】対角線方向への液剤の吐出を容易に行え、大型化された基板にも適用容易にするために、（ｉ）パターニング対象体の移動方向である第１方向、及びこれと交差する第２方向に、それぞれ移動自在に構成された第１移動ユニット１５、１６及び第２移動ユニット１１、１２、（ｉｉ）第２移動ユニットに装着されるディスペンシング・ユニット、及び（ｉｉｉ）第１方向及び第２方向に平行な仮想面上で、第２移動ユニットを、第１移動ユニットに対して回転させるように、第１移動ユニットと第２移動ユニットとの間に装着される第３移動ユニット１３、１４を具備する液滴ディスペンシング装置１０、及びこれを利用した有機電界発光素子用の発光物質の塗布方法を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光物質のような液滴をディスペンシングできる液滴ディスペンシング装置及び有機電界発光素子用の発光物質塗布方法に関する。

最近、生産性向上及び大型化のために、平板ディスプレイパネルの原板（円基板）サイズが増大することによって、マスクを使用した既存のフォト工程を代替できるインクジェット・パターニング技術が要求されている。インクジェット・パターニング技術は、所望の位置に、微細な液滴ドロップを噴射して基板上に直接パターンを形成する技術であり、パターンを一度の工程で形成するために、露光、現像及びエッチングの工程を含む既存のフォト工程に比べて、工程を短縮させることができるというメリットがある。

最近になって、円板の活用度を高めるために、１枚の円板上に、互いに異なるサイズのセル領域を適切に分散して配するＭＭＧ（Ｍｕｌｔｉｍｏｄｅｌｏｎａｇｌａｓｓ）方式が注目されている。ＭＭＧ方式は、所定の行（ｒｏｗ）と列（ｃｏｌｕｍｎ）ほどの第１サイズのセルを配し、残った領域を活用し、異なるサイズのセルを配する方式である。基板が配されるステージまたは吐出される液剤が込められたインクジェット・ヘッドが、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に移動してディスペンシングされる従来のインクジェット・ディスペンシング装置は、ＭＭＧ方式に適用し難い。

一方、ヘッドがＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向にのみ進行可能な従来のインクジェット・ディスペンシング装置では、対角線方向に液剤のディスペンシングが必要な場合、正確に対角線方向に液剤をディスペンシングできないという問題点がある。また、基板が大型化されつつ、ステージも大型化されねばならないが、大型化されたステージの回転及び移動時に、パーティクル（ｐａｒｔｉｃｌｅ）の発生可能性が高まり、基板が汚染されたり、ステージに無理な荷重が加えられ、故障の発生可能性が高まるという問題点がある。

本発明は、対角線方向への液剤吐出を容易に行え、大型化された基板にも適用が容易な液滴ディスペンシング装置及び有機電界発光素子用の発光物質塗布方法を提供するものである。

本発明の一側面によれば、（ｉ）パターニング対象体の移動方向である第１方向及びこれと交差する第２方向に、それぞれ移動可能に構成された第１移動ユニット及び第２移動ユニット、（ｉｉ）前記第２移動ユニットに装着されるディスペンシング・ユニット、及び（ｉｉｉ）前記第１方向及び前記第２方向に平行な仮想面上で、前記第２移動ユニットを前記第１移動ユニットに対して回転させるように、前記第１移動ユニットと前記第２移動ユニットとの間に装着される第３移動ユニットを具備する液滴ディスペンシング装置が開示される。

前記ディスペンシング・ユニットは、前記第２方向に移動し、前記第２方向は、前記第３移動ユニットの回転によって変化する。

前記第１移動ユニットは、前記第１方向に延長する少なくとも１本の案内レールと、前記案内レールに摺動自在に結合される移動部材とを具備できる。

前記第１移動ユニットの移動部材は、その長手方向に、収縮及び伸張自在に構成されうる。

前記第２移動ユニットは、前記第３移動ユニットに装着される直線案内部材、及び前記直線案内部材の延長方向に移動自在に、前記直線案内部材に装着される移動部材を具備できる。

前記第３移動ユニットは、環状案内部材、及び前記環状案内部材の中心点を中心に回転自在に、前記環状案内部材に装着される回転ホイールを具備できる。

前記環状案内部材は、前記第１移動ユニットの移動する部分に固設され、前記回転ホイールは、前記第２移動ユニットに固設される。このとき、前記回転ホイールは、前記環状案内部材の内部に少なくとも一部が位置するように配されうる。これとは異なり、前記回転ホイールは、前記第２移動ユニットの内部に少なくとも一部が位置するように配されもする。

前記ディスペンシング・ユニットのディスペンシング作業のための最大移動範囲は、前記環状案内部材の内径より小さいか、あるいはそれと同じである。前記環状案内部材の内径は、前記パターニング対象体の前記第１方向と直交する第２方向への長さより大きい。

前記ディスペンシング・ユニットは、前記第１移動ユニット、前記第２移動ユニット及び前記第３移動ユニットによって、３つの自由度を有して移動自在である。

前記ディスペンシング・ユニットは、有機電界発光素子のための少なくとも１対の赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光物質を一列に具備できる。

本発明の他の側面によれば、（ｉ）パターニング対象体の移動方向である第１方向に移動自在に構成された第１移動ユニット上に装着された第２移動ユニットを、前記第１方向に直交する方向に移動自在に配する段階、（ｉｉ）前記第１移動ユニット及び前記第２移動ユニットを移動させ、前記第２移動ユニットに装着されたディスペンシング・ユニットで、前記第１方向及び第２方向に配された第１有機電界発光素子に発光物質をディスペンシングする段階、及び（ｉｉｉ）前記第１移動ユニット及び前記第２移動ユニット間に回転自在に装着される第３移動ユニット、並びに前記第１移動ユニット及び第２移動ユニットを移動させ、前記第１方向及び第２方向に斜めに傾いた方向に配された第２有機電界発光素子に発光物質をディスペンシングする段階を含む有機電界発光素子用の発光物質塗布方法が開示される。

本発明の実施例による液滴ディスペンス装置は、直交する方向だけではなく、対角方向へのディスペンシングが容易である。また、大型の基板にも容易に適用可能である。

本発明の一実施形態による液滴ディスペンシング装置の斜視図である。図１に図示された液滴ディスペンシング装置の正面図である。図１に図示された液滴ディスペンシング装置の一部平面図である。本発明の他の実施形態による液滴ディスペンシング装置の正面図である。本発明のさらに他の実施形態による液滴ディスペンシング装置の正面図である。本発明のさらに他の実施形態による液滴ディスペンシング装置の正面図である。本発明のさらに他の実施形態による液滴ディスペンシング装置の正面図である。本発明の実施形態による液滴ディスペンシング装置を利用し、有機電界発光素子装置用発光物質を基板に塗布する方法を概略的に示す図面である。本発明の実施形態による液滴ディスペンシング装置を利用し、有機電界発光素子装置用発光物質を基板に塗布する方法を概略的に示す図面である。本発明の実施形態による液滴ディスペンシング装置を利用し、有機電界発光素子装置用発光物質を基板に塗布する方法を概略的に示す図面である。

以下、添付された図面に図示された実施形態を参照しつつ、本発明について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態による液滴ディスペンシング装置の斜視図であり、図２は、図１に図示された液滴ディスペンシング装置の正面図である。

図面を参照すれば、一実施形態による液滴ディスペンシング装置は、第１移動ユニット１５、１６、第２移動ユニット１１、１２、及び第３移動ユニット１３、１４を含む。

第１移動ユニット１５、１６は、第１方向、すなわち、Ｙ軸方向に移動自在に構成される。例えば、前記第１移動ユニットは、案内レール１６及び移動部材１５からなる。案内レール１６は、Ｙ軸方向に、それぞれ延びる２本のレールからなる。移動部材１５は、それぞれの案内レール１６上で、Ｙ軸方向に摺動自在に構成される。それによって、移動部材１５は、案内レール１６に沿ってＹ軸方向に移動自在である。

第２移動ユニット１１、１２は、第２方向に移動自在に構成される。第２方向は、第１方向と交差する方向であり、例えば、Ｘ軸方向でありうる。しかし、第２方向は、変化しうる。前記第２移動ユニットは、例えば、直線案内部材１２及び移動部材１１からなる。直線案内部材１２は、後述する第３移動ユニット１３、１４で回転自在に設けられる。直線案内部材１２の下方には、移動部材１１が設けられる。移動部材１１には、ディスペンシング・ユニット（図示せず）が装着される。図面では、簡明さを図るために、ディスペンシング・ユニットを別途に図示していないが、理解の便宜のために、以下では、前記第２移動ユニットの移動部材１１がディスペンシング・ユニットであると仮定して説明する。

ディスペンシング・ユニットは、液滴を吐出するインクジェット・ヘッドである。前記ディスペンシング・ユニットは、多様な液滴を収容してディスペンシングできる。例えば、前記ディスペンシング・ユニットは、有機電界発光素子用の赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の発光物質でありうる。また、量産性を向上させるために、対をなすＲ、Ｇ、Ｂの発光物質がディスペンシング・ユニット内に、何対もの列に配されもする。

前記第２移動ユニットの移動部材１１は、直線案内部材１２に沿って移動自在である。移動部材１１が装着された直線案内部材１２が、第２移動ユニット１１、１２上で、Ｘ軸及びＹ軸に平行な仮想面上で回転移動するので、移動部材１１が移動する方向は、継続的に変化する。すなわち、第２移動ユニット１１、１２は、直線案内部材１２が、第３移動ユニット１３、１４上で回転することによって、Ｙ軸と交差するいかなる方向にも移動自在であり、さらには、Ｙ軸と同一方向に移動自在になりもする。しかし、Ｙ軸方向への移動は、第１移動ユニット１５、１６によってなされるために、以下では、説明の便宜上、第２移動ユニット１１、１２がＹ軸と交差する方向にのみ移動自在であると仮定して説明する。

第３移動ユニット１３、１４は、Ｘ軸及びＹ軸に平行なＺ軸の仮想面上で、第２移動ユニット１１、１２を回転させるように構成される。第３移動ユニット１３、１４は、第１移動ユニット１５、１６と第２移動ユニット１１、１２との間に設けられる。例えば、前記第３移動ユニットは、環状案内部材１３及び回転ホイール１４を具備する。この実施形態で、環状案内部材１３は、第１移動ユニットの移動部材１１に固設され、回転ホイール１４は、第２移動ユニットの直線案内部材１２の下側に、直線案内部材１２が回転自在に装着される。それによって、回転ホイール１４が、環状案内部材１３上で時計回り方向または逆時計回り方向に回転することによって、前記第２移動ユニットの直線案内部材１２が共に回転する。従って、前記第２移動ユニットの移動部材１１が移動する方向は、前記第３移動ユニットの回転ホイール１４の回転によって異なることとなる。

回転ホイール１４を駆動する実施形態として、多様な実施形態が使われうる。例えば、回転ホイール１４を直接回転駆動して回転ホイール１４が装着された前記第２移動ユニットの直線案内部材１２が環状案内部材１３に沿って回転できる。このとき、それぞれの回転ホイール１４には、駆動モータが連結（ｃｏｕｐｌｅ）され、もし、これとは異なり、いずれか１つの回転ホイール１４に連結された駆動モータの回転駆動によって、他の１つの回転ホイール１４が駆動することもある。この場合、回転ホイール１４が回転経路外に離脱しないように、前記第３移動ユニットの環状案内部材１３の上側に、ホイール離脱防止部１３ａが設けられうる。図３に図示されているように、ホイール離脱防止部１３ａは、回転ホイールの両側部を覆い込むように円形に形成される。

これとは異なり、図４に図示されているように、第３移動ユニットの環状案内部材２３の上面には、回転ホイール２４に形成された溝と対応して突設され、円形移動を案内するレール部２３ａが形成されもする。

前記ディスペンシング・ユニットは、前記第２移動ユニットの移動部材１１に装着される。第２移動ユニット１１、１２及び第３移動ユニット１３、１４は、第１移動ユニット１５、１６に装着されて共に動くので、前記ディスペンシング・ユニットは、第１移動ユニット１５、１６によって、Ｙ軸方向で移動できる。また、前記ディスペンシング・ユニットは、第２移動ユニット１１、１２に装着されるので、ヘッドは、Ｘ軸と交差する任意の方向で移動できる。また、第２移動ユニット１１、１２は、第３移動ユニット１３、１４に装着されて共に動くので、前記ディスペンシング・ユニットは、Ｘ軸またはＹ軸と対角線方向に、ディスペンシングが容易である。

本発明の他の実施形態として、図５に図示されているように、第１移動ユニットの移動部材３５が高さ方向、すなわち、Ｚ軸方向に収縮または伸張自在な構成も可能である。それによって、第３移動ユニット３３、３４及び第２移動ユニット３１、３２がＺ軸方向に移動自在になり、ディスペンシング・ユニットも、Ｚ軸方向に移動自在になる。このような構成によって、ステージの種類またはステージに提供される基板の種類が変わっても、別途の設計変更なしにディスペンシング作業が自在であるというメリットがある。

本発明のさらに他の実施形態として、図６に図示されているように、回転ホイール４４が環状案内部材４３の内部に配される実施形態も可能である。このような構成によって、回転駆動する第３移動ユニットの回転ホイール４４が外部に露出されず、回転ホイールのホコリまたはパーティクルによる汚染を防止することができる。変更例として、回転ホイール４４の一部だけ環状案内部材４３の内部に位置する実施形態も可能である。

本発明のさらに他の実施形態として、図７に図示されているように、回転ホイール５４が第２移動ユニット５１、５２の内部、特に、直線案内部材５２の内部に配される実施形態も可能である。この実施形態で、回転ホイール５４は、直線案内部材５２の内部に回転自在に装着され、回転ホイール５４の回転面が環状案内部材５３に接触するように配される。

以下、図８Ａないし図８Ｃを参照しつつ、本発明の実施形態による液滴ディスペンシング装置がＭＭＧ（Ｍｕｌｔｉｍｏｄｅｌｏｎａｇｌａｓｓ）方式による基板上の２種の有機電界発光素子に発光物質を塗布する過程について説明する。

まず、図８Ａに図示されているように、第３移動ユニット１３、１４を利用し、直線案内部材１２をＸ軸に平行するように維持した状態で、第１移動ユニットの移動部材１５及び第２移動ユニットの移動部材１１をＹ軸及びＸ軸に沿ってそれぞれ移動させつつ、ディスペンシング・ユニットから発光物質を当該セル２ａの領域に塗布する。これとは異なり、Ｙ軸方向の移動は、基板２が持ち上げられアステージ１を移動させることによって、行われうる。

かような方法で、第１グループの有機電界発光素子のセル２ａにまず発光物質を塗布する工程を完了する。その後、図８Ｂ及び図８Ｃに図示されているように、第３移動ユニット１３、１４を利用し、前記第２移動ユニットの直線案内部材１２を回転させ、前記第２移動ユニットの移動部材１１を当該セルの領域２ｂに配した後、ディスペンシングする。このように、第３移動ユニット１３、１４が直線移動自在な第２移動ユニット１１、１２及びディスペンシング・ユニットを回転させることができるので、対角線方向へのディスペンシングも容易に行うことができ、ＭＭＧ方式の工程にも適している。

前述のように、前記ディスペンシング・ユニットは、第１移動ユニット１５、１６、第２移動ユニット１１、１２、及び第３移動ユニット１３、１４によって、Ｘ軸、Ｙ軸の方向、及び任意の角度方向への移動が可能になり、３つの自由度で移動しつつ、ディスペンシングが可能である。また、図５に図示された実施形態の場合、Ｚ軸方向への移動も含み、４つの自由度で移動しつつ、ディスペンシングが可能である。

特に、本発明の実施形態による液滴ディスペンシング装置では、いずれか１つの軸方向に移動自在であって回転自在な部材１２に、ディスペンシング・ユニットと連結された移動部材１１が装着された状態で、移動部材１１が直線移動を行うので、直交する２軸方向での２つの自由度の移動が自由であるだけではなく、同一平面内での対角方向への移動も自由である。従って、直交するいずれか２つの軸（例えば、Ｘ軸及びＹ軸）方向に移動自在な部材にディスペンシング・ユニットが装着された状態で回転する構造に比べ、対角線方向へのディスペンシングが必要なＭＭＧ方式に特に適している。

また、本発明の実施形態による液滴ディスペンシング装置では、ステージ１がＸ軸及びＹ軸に移動しつつディスペンシングされる方式ではなく、ステージ上側にディスペンシング・ユニットが連結された移動部材１１が、第１移動ユニット、第２移動ユニット、第３移動ユニットを介してＸ軸方向及び交差する方向への直線移動及び任意の角度を有する方向に回転移動しつつディスペンシングされる方式であるから、基板２サイズが大きくなっても、基板の全体領域でのディスペンシング作業が自在であるので、大基板を具備するディスプレイ製造分野で使用するのに適している。

特に、本発明の実施形態による液滴ディスペンシング装置で、ディスペンシング・ユニットのディスペンシング作業のための最大移動範囲は、環状案内部材１３の内径より小さいか、あるいはそれと同じである。すなわち、ディスペンシングのための移動範囲は、環状案内部材１３の内径によって決定される。また、環状案内部材１３の内径は、基板２のＸ軸方向への長さより大きいようにするのである。基板がいかに大きくなっても、基板の進行方向の長さに直交する方向、すなわち、Ｘ軸方向への長さより若干大径を有する環状案内部材１３を具備しさえすればよいので、大基板を使用する製造分野に適しているという特性がある。

以上で説明した本発明の実施形態による液滴ディスペンシング装置は、有機電界発光素子の発光層だけではなく、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｄｉｓｐｌａｙ）のカラーフィルタ、または配向膜のコーティング、あるいはインクジェット・スペーサの散布などにも適用されうる。

本発明は、図面に図示された実施形態を参考にして説明したが、それらは例示的なものに過ぎず、本技術分野の当業者であるならば、それらから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解することが可能であろう。よって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決まるものである。

本発明は、液滴ディスペンシング装置を製造して利用する産業に利用されうる。

１ステージ、
２基板、
２ａシェル、
２ｂシェルの領域、
１０、２０、３０、４０、５０液滴ディスペンシング装置、
１１、２１、３１、４１、５１第２移動ユニットの移動部材、
１２、２２、３２、４２、５２第２移動ユニットの直線案内部材、
１３、２３、３３、４３、５３第３移動ユニットの環状案内部材、
１３ａ、２３ａ、３３ａホイール離脱防止部、
１４、２４、３４、４４、５４第３移動ユニットの回転ホイール、
１５、２５、３５、４５、５５第１移動ユニットの移動部材、
１６、２６、３６、４６、５６第１移動ユニットの案内レール。

Claims

パターニング対象体の移動方向である第１方向及びこれと交差する第２方向に、それぞれ移動自在に構成された第１移動ユニット及び第２移動ユニットと、
前記第２移動ユニットに装着されるディスペンシング・ユニットと、
前記第１方向及び前記第２方向に平行な仮想面上で、前記第２移動ユニットを、前記第１移動ユニットに対して回転させるように、前記第１移動ユニットと前記第２移動ユニットとの間に装着される第３移動ユニットと、を具備する液滴ディスペンシング装置。
前記ディスペンシング・ユニットは、前記第２方向に移動し、前記第２方向は、前記第３移動ユニットの回転によって変化することを特徴とする請求項１に記載の液滴ディスペンシング装置。
前記第１移動ユニットは、前記第１方向に延長する少なくとも１本の案内レール、及び前記案内レールに摺動自在に結合される移動部材を具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液滴ディスペンシング装置。
前記第１移動ユニットの移動部材は、その長手方向に、収縮及び伸張自在に構成されたことを特徴とする請求項３に記載の液滴ディスペンシング装置。
前記第２移動ユニットは、前記第３移動ユニットに装着される直線案内部材、及び前記直線案内部材の延長方向に移動自在に、前記直線案内部材に装着される移動部材を具備することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液滴ディスペンシング装置。
前記第３移動ユニットは、環状案内部材、及び前記環状案内部材の中心点を中心に回転自在に、前記環状案内部材に装着される回転ホイールを具備することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液滴ディスペンシング装置。
前記環状案内部材は、前記第１移動ユニットの移動する部分に固設され、前記回転ホイールは、前記第２移動ユニットの下側に固設されることを特徴とする請求項６に記載の液滴ディスペンシング装置。
前記回転ホイールは、前記環状案内部材の内部に少なくとも一部が位置するように配されることを特徴とする請求項７に記載の液滴ディスペンシング装置。
前記回転ホイールは、前記第２移動ユニットの内部に少なくとも一部が位置するように配されることを特徴とする請求項７に記載の液滴ディスペンシング装置。
前記ディスペンシング・ユニットのディスペンシング作業のための最大移動範囲は、前記環状案内部材の内径より小さいか、あるいはそれと同じであることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の液滴ディスペンシング装置。
前記環状案内部材の内径は、前記パターニング対象体の前記第１方向と直交する第２方向への長さより大きいことを特徴とする請求項１０に記載の液滴ディスペンシング装置。
前記ディスペンシング・ユニットは、前記第１移動ユニット、前記第２移動ユニット及び前記第３移動ユニットによって、３つの自由度を有して移動自在であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の液滴ディスペンシング装置。
前記ディスペンシング・ユニットは、有機電界発光素子のための少なくとも１対の赤色、緑色、青色の発光物質を一列に具備することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の液滴ディスペンシング装置。
パターニング対象体の移動方向である第１方向に移動自在に構成された第１移動ユニット上に装着された第２移動ユニットを、前記第１方向に直交する方向に移動自在に配する段階と、
前記第１移動ユニット及び前記第２移動ユニットを移動させ、前記第２移動ユニットに装着されたディスペンシング・ユニットで、前記第１方向及び第２方向に配された第１有機電界発光素子に発光物質をディスペンシングする段階と、
前記第１移動ユニット及び前記第２移動ユニット間に回転自在に装着される第３移動ユニット、並びに前記第１移動ユニット及び第２移動ユニットを移動させ、前記第１方向及び第２方向に斜めに傾いた方向に配された第２有機電界発光素子に発光物質をディスペンシングする段階と、を含む有機電界発光素子用の発光物質塗布方法。