JP2011181271A - Esd organic el device and method - Google Patents

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Toshiomi Ishizuka
俊臣 石塚
Susumu Watanabe
進 渡辺
Fumio Kataoka
文雄 片岡
Jun Tanaka
順 田中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ESD organic EL device and a method for improving a film forming rate into a large area by adjusting distances between a processed object and each nozzle part. <P>SOLUTION: Voltage is applied to a solution in which an organic material is solved, and spray liquid having charges generated by the application is sprayed toward the processed object. In application between the processed object and a mounting part mounting it, the plurality of nozzle parts having the solution and spray openings are used for spraying operation. The volatilization of solvent is promoted. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、静電噴霧法(ESD法:Electrospray Deposition)による有機材料を成膜するESD有機EL装置及び方法に関わり、特に大面積の成膜に好適なESD有機EL装置及び方法に関する。   The present invention relates to an ESD organic EL device and method for forming an organic material by an electrostatic spray method (ESD: Electrospray Deposition), and more particularly to an ESD organic EL device and method suitable for forming a large area.

現在の半導体の主流はシリコンであるが、次世代の半導体として有機EL(エレクトロルミネッセンス)が脚光を浴びており、ディスプレイや照明などへの実用化が着目されている。また、有機ELディスプレイの製造方法は低分子有機EL材料の真空蒸着が主流である。将来的には、低価格化のために、大気中(非真空中)で高分子有機EL材料を塗布(印刷)プロセスで製造することが期待されている。   Although the current mainstream of semiconductors is silicon, organic EL (electroluminescence) is in the spotlight as the next generation semiconductor, and attention is focused on practical application to displays and lighting. In addition, vacuum evaporation of low-molecular organic EL materials is the mainstream as a method for manufacturing an organic EL display. In the future, in order to reduce the price, it is expected to produce a polymer organic EL material in the atmosphere (non-vacuum) by a coating (printing) process.

有機材料の非真空中での大面積成膜は、スピンコータやスリットコータが用いられていたが、積層時に下地を溶かしてしまうためミキシングが起きてしまう問題があった。この為、溶剤による影響の少ない非真空中の大面積成膜方法が待ち望まれていた。   A spin coater or slit coater has been used for large-area film formation of organic materials in a non-vacuum, but there is a problem that mixing occurs because the substrate is melted during lamination. For this reason, a large area film forming method in a non-vacuum which is less affected by the solvent has been awaited.

ESD法はこれに応える方法である。ESD法は非真空中の成膜方法の一つとして1880年頃の古くから研究されており、農薬噴霧、液体静電塗装機、薄膜形成などの分野で応用されている。最近では、ナノファイバに応用された技術が特許文献1に開示されている。特許文献1は一つのノズルに対して原料液(供給液)の極性を定期的に変えることで堆積される原料液が交互の極性を持ち互いに静電反発をすることなくうまく堆積される技術を開示している。   The ESD method is a method for responding to this. The ESD method has been studied since around 1880 as one of non-vacuum film forming methods, and is applied in fields such as agricultural chemical spraying, liquid electrostatic coating machines, and thin film formation. Recently, Patent Document 1 discloses a technique applied to nanofibers. Patent Document 1 discloses a technique in which the raw material liquid deposited by periodically changing the polarity of the raw material liquid (supply liquid) with respect to one nozzle has an alternate polarity and is successfully deposited without mutual electrostatic repulsion. Disclosure.

特開2009−13535号公報JP 2009-13535 A

ESD法のノズル当たりの噴霧量には限界があるので、大面積を短いタクトタイムで成膜するには、ノズル部を複数設ける必要がある。一般に、ESD法に必要な印加電圧は処理対象とノズル部との距離に比例することが知られている。ここで、特にノズル部を複数設ける場合には、噴霧に必要な電力を抑えるために、処理対象とノズル部をできるだけ近づけることが望ましい。一方、処理対象とノズル部の距離が近くなると、噴霧液の溶媒の揮発が不十分となり、成膜後に下地とのミキシングや膜厚にバラつきが生じる可能性がある。   Since the spray amount per nozzle in the ESD method is limited, in order to form a film with a large area and a short tact time, it is necessary to provide a plurality of nozzle portions. In general, it is known that the applied voltage required for the ESD method is proportional to the distance between the processing target and the nozzle portion. Here, in particular, when a plurality of nozzle portions are provided, it is desirable that the object to be processed and the nozzle portions be as close as possible in order to reduce the power required for spraying. On the other hand, when the distance between the object to be processed and the nozzle portion is reduced, the solvent of the spray liquid is not sufficiently volatilized, and there is a possibility that mixing with the underlayer and film thickness may vary after film formation.

本発明の目的は、上記の課題を鑑みてなされたもので、処理対象とノズル部間の距離を調節でき、大面積への成膜レートを向上できるESD有機EL装置及び方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide an ESD organic EL device and method capable of adjusting a distance between a processing target and a nozzle unit and improving a film forming rate over a large area. is there.

本発明の目的を達成するために、有機材料を溶かした溶液に電圧を印加し、前記印加によって生じる電荷を有する噴霧液を処理対象に向けて噴霧し、前記印加を前記処理対象を搭載する搭載部との間で行なう際に、前記噴霧は前記溶液を有し噴霧口を有する複数のノズル部で行ない、前記溶媒の揮発を促進させることを第1の特徴とする。   In order to achieve the object of the present invention, a voltage is applied to a solution in which an organic material is dissolved, a spray liquid having a charge generated by the application is sprayed toward a processing target, and the application is mounted on the processing target. The spraying is carried out with a plurality of nozzles having the solution and having a spraying port when promoting the vaporization of the solvent.

また、本発明の目的を達成するために、第1の特徴に加え、前記揮発の促進は溶媒揮発促進ガスを前記噴霧液に供給して行なうことを第2の特徴とする。   In order to achieve the object of the present invention, in addition to the first feature, the promotion of volatilization is carried out by supplying a solvent volatilization promoting gas to the spray solution.

さらに、本発明の目的を達成するために、第2の特徴に加え、前記溶媒揮発促進ガスを前記ノズル部の前記溶液に沿って流すことを第3の特徴とする。
また、本発明の目的を達成するために、第2の特徴に加え、前記溶媒揮発促進ガスは窒素などの不活性ガスまたはドライエアーであることを第4の特徴とする。
さらに、本発明の目的を達成するために、第1の特徴に加え、前記揮発の促進は前記溶液または前記噴霧液を加熱させて行なうことを第5の特徴とする。
Furthermore, in order to achieve the object of the present invention, in addition to the second feature, the third feature is that the solvent volatilization promoting gas is caused to flow along the solution in the nozzle portion.
In order to achieve the object of the present invention, in addition to the second feature, the fourth feature is that the solvent volatilization promoting gas is an inert gas such as nitrogen or dry air.
Furthermore, in order to achieve the object of the present invention, in addition to the first feature, the fifth feature is that the promotion of volatilization is performed by heating the solution or the spray solution.

また、本発明の目的を達成するために、第2の特徴に加え、前記加熱は前記溶媒揮発促進ガスを加熱して行ない、前記加熱された前記溶媒揮発促進ガスを前記噴霧液に供給して行なうことを第6の特徴とする。
さらに、本発明の目的を達成するために、第6の特徴に加え、前記加熱は前記ノズル部周囲に設けられたランプで行なうことを第7の特徴とする。
In order to achieve the object of the present invention, in addition to the second feature, the heating is performed by heating the solvent volatilization promoting gas, and the heated solvent volatilization promoting gas is supplied to the spray liquid. This is a sixth feature.
Furthermore, in order to achieve the object of the present invention, in addition to the sixth feature, the seventh feature is that the heating is performed by a lamp provided around the nozzle portion.

また、本発明の目的を達成するために、第1の特徴に加え、前記噴霧液の噴霧角度を調整することを第8の特徴とする。   In order to achieve the object of the present invention, in addition to the first feature, an eighth feature is to adjust the spray angle of the spray liquid.

さらに、本発明の目的を達成するために、第1の特徴に加え、前記印加は隣接するノズル部間に極性の異なる電圧を印加することを第9の特徴とする。   Furthermore, in order to achieve the object of the present invention, in addition to the first feature, the application is characterized in that a voltage having a different polarity is applied between adjacent nozzle portions.

本発明によれば、処理対象とノズル部間の距離を調節でき、大面積への成膜レート向上できるESD有機EL装置及び方法を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the distance between a process target and a nozzle part can be adjusted, and the ESD organic EL apparatus and method which can improve the film-forming rate to a large area can be provided.

本発明のESD有機EL装置の一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the ESD organic electroluminescent apparatus of this invention. 本発明の溶媒揮発促進手段の第1の実施形態を示す図であり、ノズル部の部分と表示基板の搭載部分を示している。It is a figure which shows 1st Embodiment of the solvent volatilization acceleration | stimulation means of this invention, and has shown the part of the nozzle part, and the mounting part of a display substrate. 本発明の溶媒揮発促進手段の第2の実施形態を示す図であり、ノズル部の部分と表示基板の搭載部分を示している。It is a figure which shows 2nd Embodiment of the solvent volatilization acceleration | stimulation means of this invention, and has shown the part of the nozzle part, and the mounting part of a display substrate. 本発明の噴霧角度調整手段の一実施形態を示す図であり、ノズル部の部分と表示基板の搭載部分を示している。It is a figure which shows one Embodiment of the spray angle adjustment means of this invention, and has shown the part of the nozzle part, and the mounting part of a display board. 本発明の溶媒揮発促進手段と噴霧角度調整手段を有する噴霧部10の一実施形態を示した図である。It is the figure which showed one Embodiment of the spraying part 10 which has a solvent volatilization acceleration | stimulation means and spray angle adjustment means of this invention. 溶液への印加電圧として互いに180度位相がずれた交流電圧を用いる第2の実施例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd Example using the alternating voltage from which the phase mutually shifted 180 degree | times as an applied voltage to a solution. ESD法の原理を示す図である。It is a figure which shows the principle of ESD method. 隣接ノズル部間で発生する静電反発を説明する図である。It is a figure explaining the electrostatic repulsion which generate | occur | produces between adjacent nozzle parts.

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図1は本発明のESD有機EL装置100の一実施形態を示した図であり、本実施形態の各部の実施形態に使用する構成要素をすべて示している。従って、各部の実施形態で実施しない構成要素も含んでいる。
ESD有機EL装置は、大別して有機EL溶液を噴霧する噴霧部10、隣接した他の処理装置(図示せず)から搬送されてきた処理対象(表示基板、フィルム等。以下代表して表示基板Pで説明)を載置するステージ部20、表示基板の処理部を規定するマスク部30、各部に必要なものを供給する又は駆動する施設を有する施設部40、各部にあるセンサからの情報を受取り施設部等を制御する制御装置50及び台座60を有する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an ESD organic EL device 100 according to the present invention, and shows all the components used in the embodiments of each part of the present embodiment. Therefore, the component which is not implemented by embodiment of each part is also included.
The ESD organic EL device is roughly divided into a spray unit 10 for spraying an organic EL solution, and a processing target (display substrate, film, etc.) conveyed from another adjacent processing device (not shown). Receiving the information from the sensor in each part, the stage part 20 for mounting the substrate part, the mask part 30 for defining the processing part of the display substrate, the facility part 40 having facilities for supplying or driving necessary parts to each part It has the control apparatus 50 and the base 60 which control a facility part etc.

噴霧部10は、有機EL材料(溶質)を溶媒に溶かした溶液12を噴霧口11aから噴霧する金属製キャピラリー11bと金属製キャピラリーの周囲にガス16が流れるガス流路11cとを有するノズル部11、各ノズル部に設けられノズル部から電荷を有して噴霧された噴霧液12dの噴霧範囲を規定するガードリング13、ノズル部の溶液を温めるランプ17、ノズル部内の溶液の液量を計測する液量センサ14、ノズル部11から噴霧量を計測する噴霧量センサ15及び溶液の温度を計測する溶液温度センサ18を有する。なお、ノズル部11は複雑さを避けるために図1では1本のみを記している。   The spray unit 10 includes a nozzle 11 having a metal capillary 11b that sprays a solution 12 in which an organic EL material (solute) is dissolved in a solvent from a spray port 11a, and a gas flow path 11c through which a gas 16 flows around the metal capillary. , A guard ring 13 that defines the spraying range of the spray liquid 12d sprayed with charge from the nozzle section provided in each nozzle section, a lamp 17 that warms the solution in the nozzle section, and measures the amount of solution in the nozzle section. A liquid amount sensor 14, a spray amount sensor 15 that measures the amount of spray from the nozzle unit 11, and a solution temperature sensor 18 that measures the temperature of the solution are included. In order to avoid complexity, only one nozzle unit 11 is shown in FIG.

ステージ部20は接地され表示基板Pを載置する導電体で構成されたステージ21及び表示基板P上のアライメントマーク23を撮像する撮像手段22を有する。   The stage unit 20 includes a stage 21 that is grounded and made of a conductor on which the display substrate P is placed, and an imaging unit 22 that images the alignment mark 23 on the display substrate P.

マスク部30は、ステージ21に載置された表示基板Pの所望の位置に成膜31bさせるためのマスク31、噴霧された溶液12をマスク31上の開口部31aに集束させるコリメータ32及び表示基板Pに余分な噴霧や成膜形成開始時の液ダレを防止する基板保護シャッタ33を有する。   The mask unit 30 includes a mask 31 for forming a film 31b at a desired position on the display substrate P placed on the stage 21, a collimator 32 for focusing the sprayed solution 12 on the opening 31a on the mask 31, and a display substrate. P has a substrate protection shutter 33 for preventing excessive spraying and liquid dripping at the start of film formation.

施設部40は、噴霧部10の各ノズル部11に溶液12を供給する溶液供給源12T、各ノズル部11の噴霧電圧を発生させる噴霧電圧発生源11D、ガードリング13に所定の電圧を発生させるガードリング電圧発生源13D、ガス16をノズル部に供給するガス供給源16T、ランプ17へ必要な電力を供給するランプ電源17D、ステージ21を移動させる基板位置制御駆動部21K、マスク31の位置を調整するためのマスク位置駆動部31K、コリメータ32にかける電圧を発生させるコリメータ電圧発生源32D及び33基板保護シャッタを駆動する基板保護シャッタ駆動部33Kを有する。   The facility unit 40 generates a predetermined voltage to the solution supply source 12T that supplies the solution 12 to each nozzle unit 11 of the spray unit 10, the spray voltage generation source 11D that generates the spray voltage of each nozzle unit 11, and the guard ring 13. The guard ring voltage generation source 13D, the gas supply source 16T for supplying the gas 16 to the nozzle unit, the lamp power source 17D for supplying the necessary power to the lamp 17, the substrate position control drive unit 21K for moving the stage 21, and the position of the mask 31 A mask position driving unit 31K for adjustment, a collimator voltage generation source 32D for generating a voltage to be applied to the collimator 32, and a substrate protection shutter driving unit 33K for driving the 33 substrate protection shutter.

制御装置50は、制御部51、計測結果や各部の正常、異常状態などのESD有機EL装置の稼動状態を記録する記録装置52Aやそれらを表示する表示装置52Bなどの周辺装置52を有する。
制御部51は、各種制御プログラム53P、計測結果やESD有機EL装置の稼動状態などの情報53J及び各部を制御するためのデータ、条件等の制御データ53Dを内蔵するメモリ53、施設部40や周辺装置52や各種センサとの信号の授受をするインターフェイス54及びこれ等を管理、制御する制御ユニット(CPU)55を有する。各制御手段は施設部の構成要素、その制御プログラム、制御データ及びこれを制御する制御ユニットから構成される。例えば、後述する溶媒揮発促進手段は、ガス供給源16T、ガス制御プログラム16P、ガス制御に必要な制御データ53D及び制御ユニットから構成されている。また、後述するランプによる加熱手段は、ランプ電源17D、溶液温度制御プログラム17P、溶液温度制御に必要な制御データ53D及び制御ユニットから構成されている。さらに、噴霧角度調整手段はガードリング電圧発生源13D、噴霧範囲制御プログラム13P、噴霧範囲制御に必要な制御データ53D及び制御ユニットから構成されている。他の制御手段についても同様である。
The control device 50 includes a control unit 51, a peripheral device 52 such as a recording device 52A for recording the operation results of the ESD organic EL device such as measurement results and normal / abnormal states of each unit, and a display device 52B for displaying them.
The control unit 51 includes various control programs 53P, information 53J such as measurement results and the operating state of the ESD organic EL device, and data 53 for controlling each unit, control data 53D such as conditions, the facility unit 40 and the surroundings. It has an interface 54 that exchanges signals with the device 52 and various sensors, and a control unit (CPU) 55 that manages and controls these interfaces. Each control means is composed of a component of the facility section, its control program, control data, and a control unit for controlling it. For example, the solvent volatilization promoting means described later includes a gas supply source 16T, a gas control program 16P, control data 53D necessary for gas control, and a control unit. The lamp heating means described later includes a lamp power source 17D, a solution temperature control program 17P, control data 53D necessary for solution temperature control, and a control unit. Further, the spray angle adjusting means includes a guard ring voltage source 13D, a spray range control program 13P, control data 53D necessary for spray range control, and a control unit. The same applies to other control means.

制御プログラムには、液量センサ14、噴霧量センサ15、溶液温度センサ18及び撮像手段22からの計測結果並びに制御データ53Dに内蔵され予め決められている条件等に基づいて、溶液供給源12Tを制御しノズル部11内の溶液量を管理する溶液供給プログラム12P、噴霧電圧発生源11Dを制御しノズル部11から溶液12を噴霧させる噴霧量制御プログラム11P、ガードリング電圧発生源13Dを制御し噴霧範囲を規定する噴霧範囲制御プログラム13P、ガス供給源16Tを制御し必要なガスを供給するガス制御プログラム16P、ランプ17を制御し溶液12を決められた温度に制御する溶液温度制御プログラム17P、基板位置制御駆動部21Kを制御しアライメントマーク23による位置決めや成膜するために表示基板Pを一定間隔又は一定速度で移動させる基板位置制御プログラム21P、マスク位置駆動部31Kを制御しマスク31の位置を調整するマスク位置調整プログラム31P、コリメータ電圧発生源32Dを制御し噴霧液12dを集束させる噴霧液集束プログラム32P及び基板保護シャッタ駆動部33Kを制御し表示基板Pに余分な噴霧や液ダレを防止する表示基板保護プログラム33Pを有する。   The control program includes the solution supply source 12T based on the measurement results from the liquid amount sensor 14, the spray amount sensor 15, the solution temperature sensor 18 and the imaging means 22, the conditions built in the control data 53D, and the like. A solution supply program 12P for controlling and managing the amount of solution in the nozzle unit 11; a spray amount control program 11P for controlling the spray voltage generating source 11D to spray the solution 12 from the nozzle unit 11; and controlling the guard ring voltage generating source 13D for spraying. Spray range control program 13P for defining the range, gas control program 16P for controlling the gas supply source 16T to supply the necessary gas, solution temperature control program 17P for controlling the lamp 17 to control the solution 12 to a predetermined temperature, substrate A table for controlling the position control drive unit 21K to perform positioning and film formation by the alignment mark 23. A substrate position control program 21P for moving the substrate P at a constant interval or a constant speed, a mask position adjustment program 31P for controlling the mask position driving unit 31K to adjust the position of the mask 31, and a collimator voltage generation source 32D for controlling the spray liquid 12d. A spray liquid converging program 32P for converging and a substrate protection shutter drive unit 33K are controlled to have a display substrate protection program 33P for preventing excessive spraying and liquid dripping on the display substrate P.

図1に示す構成によって、ノズル部を表示基板幅に対応して列状に設け、表示基板Pを紙面表側から裏側に移動させて、溶液12を連続または間欠的に噴霧し、マスク31上の複数の開口部31aに規定されるパターンを表示基板上に成膜する。   With the configuration shown in FIG. 1, nozzle portions are provided in a row corresponding to the width of the display substrate, the display substrate P is moved from the front side to the back side of the paper surface, and the solution 12 is sprayed continuously or intermittently. A pattern defined by the plurality of openings 31a is formed on the display substrate.

まず図7を用いてESDの基本原理を説明する。金属製キャピラリー11bに数kVの正(負)電圧をかけると液体には表面張力や正電荷を有する静電気力等が作用する。静電気力が増加し表面張力を超えレイリー分裂が起こると溶液12が円錐形(テイラーコーンという)12aに歪められる。テイラーコーンの先端部から発生する正電荷の液柱12bの不安定性によって液注が分裂し、そこから正電荷を有する液滴12cが発生する。液滴の溶媒が揮発(気化)して電化密度が上昇し、液滴が静電(クーロン)反発で分裂を繰返す。乾燥した粒子は接地された導電体21a(図1のステージ21)に引き寄せられ導電体21a上の設けられたガラス製の表示基板Pに薄膜を形成する。なお、以下の説明では、テイラーコーン12a、液柱12b及び液滴12cを総称して噴霧液12dという。本図では金属製キャピラリー11bに電圧を印加したが、溶液に直接に電圧を印加してもよい。   First, the basic principle of ESD will be described with reference to FIG. When a positive (negative) voltage of several kV is applied to the metal capillary 11b, an electrostatic force having a surface tension or a positive charge acts on the liquid. When the electrostatic force increases and the surface tension is exceeded and Rayleigh splitting occurs, the solution 12 is distorted into a conical shape (referred to as a Taylor cone) 12a. The liquid injection breaks due to the instability of the positively charged liquid column 12b generated from the tip of the Taylor cone, and a droplet 12c having a positive charge is generated therefrom. The solvent of the droplets volatilizes (vaporizes) and the electrification density increases, and the droplets repeatedly break up due to electrostatic (Coulomb) repulsion. The dried particles are attracted to the grounded conductor 21a (stage 21 in FIG. 1) to form a thin film on the glass display substrate P provided on the conductor 21a. In the following description, the Taylor cone 12a, the liquid column 12b, and the liquid droplet 12c are collectively referred to as a spray liquid 12d. Although the voltage is applied to the metal capillary 11b in this figure, the voltage may be applied directly to the solution.

表示基板(処理対象)とノズル部間の距離を短縮するためには液滴の溶媒の揮発を促進する溶媒揮発促進手段が必要である。なぜならば、距離が短くなると溶媒を揮発させる時間が短くなり揮発が不十分になるからである。
溶媒揮発促進手段としては、溶液12や噴霧液12dを加熱する。
In order to shorten the distance between the display substrate (processing target) and the nozzle portion, a solvent volatilization promoting means for promoting the volatilization of the solvent of the droplets is necessary. This is because when the distance is shortened, the time for volatilizing the solvent is shortened and the volatilization becomes insufficient.
As the solvent volatilization promoting means, the solution 12 and the spray liquid 12d are heated.

図2は溶媒揮発促進手段の第1の実施形態を示す図であり、ノズル部11の部分と表示基板Pの搭載部分を示している。図2は2種類の有機材料有する溶液12A、12Bによる成膜を形成するために別々に噴霧できる複数溶液用キャピラリー11bを示している。
図1、図2に用いて本実施形態を説明する。図2においてノズル部11は金属製キャピラリー11bと溶媒揮発促進ガス16のガス流路11c及び噴霧口11aを有する。図1に示すガス供給源16Tから所定の速度、所定の流量を有する溶媒揮発促進ガス16がノズル部のガス流路11cに供給され、噴霧口から噴霧される。
FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of the solvent volatilization promoting means, and shows a nozzle portion 11 and a display substrate P mounting portion. FIG. 2 shows a multi-solution capillary 11b that can be sprayed separately to form a film with solutions 12A and 12B having two types of organic materials.
This embodiment will be described with reference to FIGS. In FIG. 2, the nozzle portion 11 has a metal capillary 11b, a gas flow path 11c for the solvent volatilization promoting gas 16, and a spray port 11a. A solvent volatilization promoting gas 16 having a predetermined speed and a predetermined flow rate is supplied from the gas supply source 16T shown in FIG. 1 to the gas flow path 11c of the nozzle portion and sprayed from the spray port.

この溶媒揮発促進ガスはガス供給源16Tで所定の温度に温められている。従って、溶媒揮発促進ガスはガス流路11cを通過中に溶液12を温め、噴霧後は噴霧液12dを温める。従って、溶媒揮発促進ガス16は加熱する手段の機能を有している。溶液12や噴霧液12dの温度が高くなると溶媒が揮発し、溶質が乾燥する。
一方、噴霧されたガスはテイラーコーン12aや液滴12cなどと接触し乾燥させる共に、ガスの流れ(セン断力)によりテイラーコーン12aや液滴12cを分離し乾燥を促進する。従って、溶媒揮発促進ガス16は噴霧量増大の手段の機能も有している。
The solvent volatilization promoting gas is heated to a predetermined temperature by the gas supply source 16T. Therefore, the solvent volatilization promoting gas warms the solution 12 while passing through the gas flow path 11c, and warms the spray liquid 12d after spraying. Therefore, the solvent volatilization promoting gas 16 has a function of heating means. When the temperature of the solution 12 or the spray liquid 12d is increased, the solvent is volatilized and the solute is dried.
On the other hand, the sprayed gas comes into contact with the Taylor cone 12a and the droplets 12c and is dried, and at the same time, the Taylor cone 12a and the droplets 12c are separated by the gas flow (shearing force) to promote drying. Therefore, the solvent volatilization promoting gas 16 also has a function of increasing the spray amount.

本実施形態による肉厚1mm金属製キャピラリー11bの内径IDは0.4〜0.5mmであり、ガス流路11cの外側は更に0.15mm大きくなっている。0.15mm以上だと噴霧が不安定になる。また、このときのガス流量GVは2L/min程度であり、少ないと噴霧が不安定になり、大きいと噴霧濃度が下がる。また、有機材料の場合、ガスの温度は有機材料の劣化を避けるため150℃以下で使用する。なお、本実施形態では溶媒揮発促進ガスとして窒素を用いている。その他の溶媒揮発促進ガスとしては窒素以外の不活性ガスやドライエアーが利用できる。   The inner diameter ID of the 1 mm thick metal capillary 11b according to the present embodiment is 0.4 to 0.5 mm, and the outside of the gas flow path 11c is further increased by 0.15 mm. If it is 0.15 mm or more, the spray becomes unstable. Further, the gas flow rate GV at this time is about 2 L / min, and if it is small, the spray becomes unstable, and if it is large, the spray concentration decreases. In the case of an organic material, the gas temperature is used at 150 ° C. or lower in order to avoid deterioration of the organic material. In this embodiment, nitrogen is used as the solvent volatilization promoting gas. As other solvent volatilization promoting gases, inert gases other than nitrogen and dry air can be used.

以上、本実施形態によれば、例えば表示基板Pとノズル部間の距離Lを150mmから50mm程度に縮めることができる。   As described above, according to the present embodiment, for example, the distance L between the display substrate P and the nozzle portion can be reduced from about 150 mm to about 50 mm.

また、表示基板Pとノズル部間の印加電圧は距離Lに比例するので、印加電圧を1/3に低減することができ、図1に示す噴霧電圧発生源11Dもそれに応じて小型化でき、ESD有機EL装置の小型化とコストダウンに寄与できる。   Further, since the applied voltage between the display substrate P and the nozzle portion is proportional to the distance L, the applied voltage can be reduced to 1/3, and the spray voltage generating source 11D shown in FIG. This can contribute to downsizing and cost reduction of the ESD organic EL device.

さらに、本実施形態によれば、ガスとして不活性ガスである窒素を用いているので、有機材料の劣化を低減できる。   Furthermore, according to this embodiment, since nitrogen which is inert gas is used as gas, deterioration of an organic material can be reduced.

図3は溶媒揮発促進手段の第2の実施形態を示す図である。第2の実施形態の第1の実施形態と異なる点は次の2点であり、その他の点は第1の実施形態と同じである。
第1点は、溶媒揮発促進ガスは加温しない点である。
第2点は、溶媒揮発促進ガスで加熱する代わりに金属キャピラリー11bの周囲にランプ17を設け溶液12A、12Bを加温している。この場合の加温効果は直接的には溶液のみであるが、噴霧液12dも温度が高くなっている。ガスに比べて溶液の温度制御をより安定して制御できる利点がある。
FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the solvent volatilization promoting means. The difference of the second embodiment from the first embodiment is the following two points, and the other points are the same as those of the first embodiment.
The first point is that the solvent volatilization promoting gas is not heated.
The second point is that instead of heating with a solvent volatilization promoting gas, a lamp 17 is provided around the metal capillary 11b to heat the solutions 12A and 12B. The heating effect in this case is directly only the solution, but the temperature of the spray liquid 12d is also high. There is an advantage that the temperature control of the solution can be controlled more stably than the gas.

本第2の実施形態においても、基本的には第1の実施形態同様な効果を奏することができる。   Also in the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be basically obtained.

以上説明した第1及び第2の実施形態では、キャピラリー11bに沿って溶媒揮発促進ガスを供給したが、噴霧部10の全体に溶媒揮発促進ガスを流してもよい。その場合必要によっては表示基板Pやマスク31(図1参照)を冷却する。   In the first and second embodiments described above, the solvent volatilization promoting gas is supplied along the capillary 11b. However, the solvent volatilization promoting gas may flow through the entire spray unit 10. In this case, the display substrate P and the mask 31 (see FIG. 1) are cooled as necessary.

以上の実施形態では表示基板とノズル部間の印加電圧は距離Lを低減できたが、一般に噴霧(成膜)面積が小さくなる。
従って、噴霧角度を調整する噴霧角度調整手段が必要である。
In the above embodiment, the applied voltage between the display substrate and the nozzle portion can reduce the distance L, but generally the spray (film formation) area is reduced.
Therefore, a spray angle adjusting means for adjusting the spray angle is necessary.

図4は噴霧角度調整手段の一実施形態を示す図である。図4は図3に示す溶媒揮発促進手段の第2の実施形態に表示基板Pとノズル部11間に噴霧角度調整用のガードリング12を設けた図である。ガードリング13に噴霧液12dの極性と同一の極性を有する電圧を印加する。電圧を高くすれば噴霧液12dは反発して噴霧角度は小さくなり、逆に低くすれば反発は弱まり噴霧角度は大きくなる。   FIG. 4 is a view showing an embodiment of the spray angle adjusting means. FIG. 4 is a view in which a guard ring 12 for adjusting the spray angle is provided between the display substrate P and the nozzle portion 11 in the second embodiment of the solvent volatilization promoting means shown in FIG. A voltage having the same polarity as that of the spray liquid 12d is applied to the guard ring 13. When the voltage is increased, the spray liquid 12d is repelled and the spray angle is decreased. Conversely, when the voltage is decreased, the rebound is weakened and the spray angle is increased.

他の方法としては溶媒揮発促進ガスの噴霧速度を調節する方法がある。即ち、噴霧速度を上げれば溶媒揮発促進ガスは噴霧液12dに平行して流れ噴霧液の噴霧角度を押え、逆に噴霧角度を下げれば噴霧液12dを押える力も小さくなり噴霧液の噴霧角度も広がる。   Another method is to adjust the spray rate of the solvent volatilization promoting gas. That is, if the spraying speed is increased, the solvent volatilization promoting gas flows in parallel with the spray liquid 12d and presses the spray angle of the spray liquid. .

以上の噴霧角度調整手段の実施形態によれば、噴霧角度を調節できる、特に膜の均一性を保つために噴霧角度を調整できる。   According to the embodiment of the spray angle adjusting means described above, the spray angle can be adjusted, and in particular, the spray angle can be adjusted in order to maintain the uniformity of the film.

以上説明した溶媒揮発促進手段と噴霧角度調整手段を共に用いることにより、成膜レート向上させながら膜の均一性を保つことができるESD有機EL装置及び方法を提供することができる。   By using both the solvent volatilization promoting means and the spray angle adjusting means described above, it is possible to provide an ESD organic EL device and method that can maintain film uniformity while improving the film formation rate.

図5は以上説明した溶媒揮発促進手段と噴霧角度調整手段を有する噴霧部10の一実施形態を示した図である。図5(a)は図1の紙面表面側から見たときの噴霧部の構成を示し、図5(b)は装置の上部から見たときのノズル部11の配置を示す。ノズル部11は図2に示すように2液タイプでもよいし図7に示すように1液タイプでもよい。図5(a)に示すように噴霧部10は、ノズル部11を表示基板Pの幅Wに対応して複数(本実施例では6個)行方向に列状に配置し、その列状配置を列方向に複数列(本実施例では4列)配置し、全体として計24個マトリックス状に配置している。後述の説明のために、行方向の列状配置に上から順にA1、A2・・の符号を付している。図5(a)はA1列の状態を示す。   FIG. 5 is a view showing an embodiment of the spray unit 10 having the solvent volatilization promoting means and the spray angle adjusting means described above. FIG. 5A shows the configuration of the spray section when viewed from the paper surface side of FIG. 1, and FIG. 5B shows the arrangement of the nozzle section 11 when viewed from the top of the apparatus. The nozzle unit 11 may be a two-liquid type as shown in FIG. 2 or a one-liquid type as shown in FIG. As shown in FIG. 5 (a), the spray unit 10 arranges the nozzle units 11 in a column shape in the row direction corresponding to the width W of the display substrate P (six in this embodiment). Are arranged in a plurality of rows (4 rows in this embodiment) in the row direction, and a total of 24 are arranged in a matrix. For the description to be described later, reference numerals A1, A2,... Are attached to the columnar arrangement in the row direction in order from the top. FIG. 5A shows the state of the A1 column.

また、図5(b)で示す白丸印は印加電圧V1、黒丸印は印加電圧V2で印加されているノズル部11を示す。また、溶液12はA1からA4の列単位に設けられた溶液供給配管12hにより、溶媒揮発促進ガス16はガス供給配管16hより矢印12k方向に供給される。図2に示すように溶液が2液の場合、溶液供給配管12hはダブル配管とする。なお、行方向の列数は本実施例では4列にしたが1列でもよいし、場合によっては更に列数を増やしてもよい。   In FIG. 5B, the white circle mark indicates the applied voltage V1, and the black circle mark indicates the nozzle portion 11 applied with the applied voltage V2. Further, the solvent 12 is supplied in the direction of the arrow 12k from the gas supply pipe 16h by the solution supply pipe 12h provided for the solution 12 in the unit of A1 to A4. When the solution is two liquids as shown in FIG. 2, the solution supply pipe 12h is a double pipe. Although the number of columns in the row direction is four in this embodiment, it may be one, or the number of columns may be further increased in some cases.

図5に示す噴霧部10を図2または図3に示した溶媒揮発促進手段を用いることにより表示基板Pとノズル部11間の距離Lを低減でき、更に噴霧部10に図4に示した噴霧角度調整手段を用いることにより噴霧範囲を拡大でき、さらにノズル部を配置する密度を上げることで成膜レート向上させながら膜の均一性を保つことができるESD有機EL装置及び方法を提供することができる。   By using the solvent volatilization promoting means shown in FIG. 2 or FIG. 3 in the spray unit 10 shown in FIG. 5, the distance L between the display substrate P and the nozzle unit 11 can be reduced, and the spray shown in FIG. To provide an ESD organic EL device and method capable of expanding the spraying range by using the angle adjusting means and maintaining the uniformity of the film while improving the film forming rate by increasing the density at which the nozzle portions are arranged. it can.

図5(b)においては複数のノズル部をマトリックス状に配置している。図8に示すように、隣接する複数のノズル部間では、同じ極性を有する噴霧荷電粒子同士が静電反発し、中央部のノズル部からの噴霧量は抑えられ、中央部に噴霧液12dが存在しないあるいは密度の薄い領域12nが形成され、表示基板P上に成膜され難い領域12mが生じる。従って、単にマトリックス状に配置しても一様な成膜を形成することができない。そこで、静電反発が発生しないように隣接ノズル部間に電圧を印加する電圧印加手段が必要である。   In FIG. 5 (b), a plurality of nozzle portions are arranged in a matrix. As shown in FIG. 8, sprayed charged particles having the same polarity are electrostatically repelled between a plurality of adjacent nozzle portions, the amount of spray from the central nozzle portion is suppressed, and the spray liquid 12d is in the central portion. A non-existing or low-density region 12n is formed, and a region 12m that is difficult to form on the display substrate P is generated. Therefore, it is not possible to form a uniform film even if they are simply arranged in a matrix. Therefore, voltage application means for applying a voltage between adjacent nozzle portions is necessary so that electrostatic repulsion does not occur.

本実施形態における印加電圧V1と印加電圧V2は常に異なる極性に印加する手段である。即ち、隣接するノズル部11間は異なる極性を示す電圧を印加することにより、それぞれの隣接するノズル部から噴霧される噴霧液12dは異なる極性を持ち互いに静電反発の発生を抑制するまたは起すことはない。従って、各ノズル部から一定のプロファイルを持つ噴霧液12dを安定して得ることができる。なお、図5では印加電圧V1に負電圧を、印加電圧V2に正電圧を印加した状態を示す。また、抑制電圧印加手段は、図1で説明したように、噴霧電圧発生部11D、噴霧量制御プログラム11P、噴霧量制御に必要な制御データ53D及び制御ユニットから構成されている。
この結果、本実施形態ではマスク31によるパターンニングを持つ一様な膜を形成できる。
In the present embodiment, the applied voltage V1 and the applied voltage V2 are means for always applying different polarities. That is, by applying a voltage having a different polarity between the adjacent nozzle portions 11, the spray liquid 12d sprayed from each adjacent nozzle portion has a different polarity and suppresses or causes the occurrence of electrostatic repulsion with each other. There is no. Therefore, the spray liquid 12d having a constant profile can be stably obtained from each nozzle portion. FIG. 5 shows a state where a negative voltage is applied to the applied voltage V1 and a positive voltage is applied to the applied voltage V2. Further, as described with reference to FIG. 1, the suppression voltage applying means includes a spray voltage generator 11D, a spray amount control program 11P, control data 53D necessary for spray amount control, and a control unit.
As a result, in this embodiment, a uniform film having patterning by the mask 31 can be formed.

さらに、上記実施形態ではA1からA4の4列の例を示した。列が多いほど表示基板の移動速度を上げることができるが、A1だけの1列だけでもよい。   Further, in the above embodiment, an example of four columns A1 to A4 is shown. As the number of columns increases, the moving speed of the display substrate can be increased, but only one column of A1 may be used.

次に、上記のように構成した装置において一様な成膜形成する溶液への印加電圧V1、V2の実施例を図6を用いて説明する。これ等の波形データは図1に示す制御データ53Dとして格納されており、処理内容により作業員が表示装置52B等を介して条件を入力することにより形成される。
図6は印加電圧V1,V2の一例を示し、互いに180度位相がずれた一定の波高値を有する交流電圧を用いる例を示す図である。図6(a)は一定の波高値を有する矩形波電圧Vを示し、図6(b)は一定の波高値を有する正弦波電圧Vを示す。その他種々の印加電圧適用が考えられる。例えば一定の波高値を有する直流パルス電圧でもよい。交流電圧を用いると、静電反発を防止できるだけではなく、異なる極性を有する噴霧液が交互にくるので互いに反発することなく基板上の総電荷を中和しながら堆積するのでチャージアップすることなく厚膜を形成できる。交流周波数は低周波が望ましい。数百Hz以上では表示基板に対する付着力を失ってしまう。好ましくは60Hz以下とする。
Next, an example of the voltages V1 and V2 applied to the solution for forming a uniform film in the apparatus configured as described above will be described with reference to FIG. These waveform data are stored as control data 53D shown in FIG. 1, and are formed when an operator inputs a condition via the display device 52B or the like according to the processing content.
FIG. 6 shows an example of the applied voltages V1 and V2, and shows an example of using an AC voltage having a constant peak value that is 180 degrees out of phase with each other. 6A shows a rectangular wave voltage V having a constant peak value, and FIG. 6B shows a sine wave voltage V having a constant peak value. Various other applied voltage applications can be considered. For example, a DC pulse voltage having a constant peak value may be used. The use of AC voltage not only prevents electrostatic repulsion, but also sprays with different polarities alternate, so they accumulate while neutralizing the total charge on the substrate without repelling each other, so there is no charge up. A film can be formed. The AC frequency is preferably a low frequency. If it is several hundred Hz or more, the adhesion to the display substrate is lost. Preferably, it is 60 Hz or less.

以上、以上説明した本発明の実施形態によれば、複数のノズル部を用いて噴霧できるので表示装置のような大面積に対して一様に成膜でき、また、マスクを用いれば一様な成膜を有するパターンを形成できる。   As described above, according to the embodiment of the present invention described above, since spraying can be performed using a plurality of nozzle portions, it is possible to form a film uniformly over a large area such as a display device. A pattern having a film formation can be formed.

本発明は表示装置の製造装置の他、有機薄膜太陽電池、有機EL照明、デジタル・サイネージ、有機センサなどの製造装置に適用可能である。   The present invention can be applied to manufacturing apparatuses such as organic thin film solar cells, organic EL lighting, digital signage, and organic sensors in addition to display apparatus manufacturing apparatuses.

10:噴霧部 11:ノズル部
11a:噴霧口 11b:金属製キャピラリー
11c:ガス流路 11D:噴霧電圧発生部
12:溶液 12a:テイラーコーン
12b:液柱 12c:液滴
12d:噴霧液 12h:溶液供給配管
12T:溶液供給部 13:ガードリング
13D:ガードリング電圧発生部 14:液量センサ
15:噴霧量センサ 16:ガス供給源
16h:ガス供給配管 17:ランプ
20:ステージ部 21:ステージ
21K:基板位置制御駆動部 22:アライメントマーク撮像手段
23:アライメントマーク 30:マスク部
31:マスク 31a:マスクの開口部
31K:マスク位置駆動部 32:コリメータ
32D:コリメータ電圧発生部 33:基板保護シャッタ
33K:基板保護シャッタ駆動部 40:施設部
50:制御装置 51:制御部
52:周辺装置 52A:記録装置
52B:表示装置 53:メモリ
53D:各部を制御するためのデータ、条件等の制御データ
53P:制御プログラム
53J:計測結果やESD有機EL装置の稼動状態などの情報
54:インターフェイス 55:制御ユニット(CPU)
60:台座 100:ESD有機EL装置
A1、A2・・:ノズル部の列番号 P:表示基板
V1,V2:溶液への印加電圧 V3,V4:ガードリング印加電圧。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Spray part 11: Nozzle part 11a: Spray port 11b: Metal capillary 11c: Gas flow path 11D: Spray voltage generation part 12: Solution 12a: Taylor cone 12b: Liquid column 12c: Droplet 12d: Spray liquid 12h: Solution Supply pipe 12T: Solution supply part 13: Guard ring 13D: Guard ring voltage generation part 14: Liquid quantity sensor 15: Spray quantity sensor 16: Gas supply source 16h: Gas supply pipe 17: Lamp 20: Stage part 21: Stage 21K: Substrate position control drive unit 22: Alignment mark imaging means 23: Alignment mark 30: Mask unit 31: Mask 31a: Mask opening 31K: Mask position drive unit 32: Collimator 32D: Collimator voltage generator 33: Substrate protection shutter 33K: Substrate protection shutter drive unit 40: Facility unit 50: Control Device 51: Control unit 52: Peripheral device 52A: Recording device 52B: Display device 53: Memory 53D: Data for controlling each unit, control data such as conditions 53P: Control program 53J: Operation of measurement results and ESD organic EL device Information such as status 54: Interface 55: Control unit (CPU)
60: Base 100: ESD organic EL device A1, A2...: Nozzle part column number P: Display substrate V1, V2: Applied voltage to solution V3, V4: Guard ring applied voltage.

Claims (14)

有機材料を溶媒に溶かした溶液に電圧を印加し、前記印加によって生じる電荷を有する噴霧液を処理対象に向けて噴霧し噴霧液を発生させる噴霧部と、前記処理対象を搭載する搭載部と、前記印加を搭載部との間で行ない、これを制御する電圧印加制御手段とを有するESD有機EL装置において、
前記噴霧部は前記溶液を有し噴霧口を有するノズル部を複数有し、前記溶媒の揮発を促進させる溶媒揮発促進手段を有することを特徴とするESD有機EL装置。
Applying a voltage to a solution in which an organic material is dissolved in a solvent, spraying a spray liquid having a charge generated by the application toward the processing target to generate the spray liquid, and a mounting section for mounting the processing target; In an ESD organic EL device having voltage application control means for performing the application between the mounting unit and controlling the application,
4. The ESD organic EL device according to claim 1, wherein the spray unit includes a plurality of nozzle units having the solution and spray ports, and further includes solvent volatilization promoting means for promoting volatilization of the solvent.
前記溶媒揮発促進手段は溶媒揮発促進ガスを前記噴霧液に供給する手段であることを特徴とする請求項1に記載のESD有機EL装置。   2. The ESD organic EL device according to claim 1, wherein the solvent volatilization promoting means is means for supplying a solvent volatilization promoting gas to the spray liquid. 前記溶媒揮発促進手段は前記溶媒揮発促進ガスを前記ノズル部の前記溶液に沿って設けられたガス流路に供給する手段であることを特徴とする請求項2に記載のESD有機EL装置。   3. The ESD organic EL device according to claim 2, wherein the solvent volatilization promoting means is means for supplying the solvent volatilization promoting gas to a gas flow path provided along the solution of the nozzle portion. 前記溶媒揮発促進ガスは不活性ガスまたはドライエアーであることを特徴とする請求項2に記載のESD有機EL装置。   The ESD organic EL device according to claim 2, wherein the solvent volatilization promoting gas is an inert gas or dry air. 前記流路の幅は0.15mm以下であり、前記溶媒揮発促進ガスの流量は2L/min程度であることを特徴とする請求項3に記載のESD有機EL装置。   4. The ESD organic EL device according to claim 3, wherein the flow path has a width of 0.15 mm or less, and the flow rate of the solvent volatilization promoting gas is about 2 L / min. 前記溶媒揮発促進手段は前記溶液または前記噴霧液を加熱させる加熱手段であることを特徴とする請求項1に記載のESD有機EL装置。   The ESD organic EL device according to claim 1, wherein the solvent volatilization promoting means is a heating means for heating the solution or the spray liquid. 前記加熱手段は前記溶媒揮発促進ガスを加熱させる手段であることを特徴とする請求項2に記載のESD有機EL装置。   The ESD organic EL device according to claim 2, wherein the heating means is means for heating the solvent volatilization promoting gas. 前記加熱手段は前記ノズル部周囲に設けられたランプであることを特徴とする請求項6に記載のESD有機EL装置。   The ESD organic EL device according to claim 6, wherein the heating means is a lamp provided around the nozzle portion. 前記噴霧液の噴霧角度を調整する噴霧角度調整手段を有することを特徴とする請求項1に記載のESD有機EL装置。   The ESD organic EL device according to claim 1, further comprising a spray angle adjusting unit that adjusts a spray angle of the spray liquid. 前記電圧印加制御手段は隣接するノズル部間に極性の異なる電圧を印加することを特徴とする請求項1に記載のESD有機EL装置。   The ESD organic EL device according to claim 1, wherein the voltage application control unit applies voltages having different polarities between adjacent nozzle portions. 有機材料を溶かした溶液に電圧を印加し、前記印加によって生じる電荷を有する噴霧液を処理対象に向けて噴霧し、前記印加を前記処理対象を搭載する搭載部との間で行なうESD有機EL方法において、
前記噴霧は前記溶液を有し噴霧口を有する複数のノズル部で行ない、前記溶媒の揮発を促進させることを特徴とするESD有機EL方法。
An ESD organic EL method in which a voltage is applied to a solution in which an organic material is dissolved, a spray liquid having an electric charge generated by the application is sprayed toward a processing target, and the application is performed with a mounting portion on which the processing target is mounted. In
The ESD organic EL method, wherein the spraying is performed by a plurality of nozzle portions having the solution and having a spraying port to promote volatilization of the solvent.
前記揮発の促進は溶媒揮発促進ガスを前記噴霧液に供給して行なうことを特徴とする請求項11に記載のESD有機EL方法。   The ESD organic EL method according to claim 11, wherein the promotion of volatilization is performed by supplying a solvent volatilization promoting gas to the spray liquid. 前記溶媒揮発促進ガスは不活性ガスまたはドライエアーであることを特徴とする請求項12に記載のESD有機EL方法。   The ESD organic EL method according to claim 12, wherein the solvent volatilization promoting gas is an inert gas or dry air. 前記揮発の促進は前記溶液または前記噴霧液を加熱させて行なうことを特徴とする請求項11に記載のESD有機EL方法。   The ESD organic EL method according to claim 11, wherein the promotion of volatilization is performed by heating the solution or the spray solution.
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