JP2012223677A - 基板塗布方法及び基板塗布装置並びに同方法を用いた有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スリットノズルを用いて基板上に塗布液を塗布する基板塗布方法及び装置において、待機時間におけるスリットノズル内の塗布液の乾燥及び酸化等の液劣化を抑制する。
【解決手段】スリットノズル３１から塗布液２０を塗布して塗布膜を形成する第１の工程と、次なる基板上に塗布液２０を塗布せずに待機する第２の工程と、スリットノズル３１の下方位置にその吐出口３０から間隔を経て配置されるローラ部５０に塗布液２０を吐出する第３の工程と、を含み、第２の工程において、スリットノズル３１からローラ部５０へ塗布液２０を吐出させる。こうすれば、塗布液２０が適宜に循環されるので、スリットノズル３１内の塗布液２０の乾燥及び酸化等の液劣化を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板上に塗布液を塗布する基板塗布方法及び基板塗布装置並びに同方法を用いた有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法に関する。

エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子は、陽極及び陰極で挟持させた発光層が透明基板上に形成されたものであり、電極間に電圧印加されたとき、発光層にキャリアとして注入された電子及び正孔の再結合により生成された励起子によって発光する。ＥＬ素子は、発光層の蛍光物質に有機物を用いた有機ＥＬ素子と、無機物を用いた無機ＥＬ素子に大別される。特に、有機ＥＬ素子は、低電圧で高輝度の発光が可能であり、蛍光物質の種類によって様々な発光色が得られ、また、平面状の発光パネルとしての製造が容易であることから、各種表示装置やバックライトとして用いられる。更に、近年では、高輝度に対応したものが実現され、これを照明器具に用いることが注目されている。

図１２に一般的な有機ＥＬ素子の断面構成を示す。有機ＥＬ素子１０１は、透光性を有する基板７０上に、透光性を有する陽極層１１１が設けられ、この陽極層１１１の上に、正孔注入層１２１、正孔輸送層１２２及び発光層１２３から成る有機層１２０が設けられる。また、有機層１２０上に、光反射性を有する陰極層１１２が設けられる。そして、陽極層１１１と陰極層１１２との間に電圧が印加されることによって、有機層１２０の発光層１２３で発光した光は、陽極層１１１及び基板７０を透過して取り出される。また、陽極層１１１と有機層１２０との間には、光取出し効率を向上させるための光拡散性を有する微粒子を含む層（不図示）が形成されることがある。

このような有機ＥＬ素子１０１において、有機層１２０は、陽極層１１１上に、上記微粒子を覆い隠すように成膜されなければ、陽極層１１１及び陰極層１１２が近接して電極間でショートを発生させることがあり、デバイスの信頼性を低下させる等の虞がある。そこで、陽極層１１１上に有機層１２０を、塗布により形成する手法が知られている。塗布によれば、有機層１２０を構成する有機材料を塗布及び乾燥する工程において、上記微粒子が有機材料で覆われる、又は微粒子と基板７０との隙間に有機材料が入り込んだ状態で固体化して絶縁層として働くので、ショートの発生を抑制することができる。

このような、有機溶剤を塗布により形成する手法として、スリットコート法、スピンコート法、インクジェット法、スクリーン印刷法等により有機層を形成する有機ＥＬ素子の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。スリットコート法は、まず、平行面で数十ミクロンの間隙を設けたスリット状の開口部を形成したノズルの吐出口の対面に基板を配置し、ノズルと基板とを近接させる。そして、ノズルから吐出する塗布液を、基板に接触させた状態としたまま、基板を水平移動して、基板上に塗布液を塗布する手法である。このスリットコート法は、蒸着といった有機層を形成するための他の手法に比べて、短時間で、高材料使用効率で有機層を形成することができる。

ところで、スリットコート法による塗布では、塗布が時間を空けずに連続的に実施されれば、ノズル内の塗布液は順次新しい塗布液と入れ替わり、また、ノズルからの吐出量は一定に保たれ、均一な膜厚の有機層を形成することができる。しかしながら、実際の有機ＥＬ素子の製造においては、スリットコート法による塗布以外に、例えば、蒸着により他の層を形成する工程等が含まれ、それら他の工程の処理時間は、通常、スリットコート法を用いた塗布工程よりも長くなる。従って、スリットコート法による塗布工程においては、所定数の有機層を形成する毎に、適宜に待機時間を設ける必要がある。

ところが、この待機時間中に、塗布液が乾燥して粘度が変わったり、塗布液がノズルの口で外気と接触して酸化し、粘度や濃度、成分が変わり、液劣化が生じることがある。そうすると、待機時間が経過して塗布を再開したときに、吐出量が不安定になり易く、形成される有機層の膜厚が不均一になる虞がある。また、待機時間中に塗布液が酸化して成分が変性し、電荷移動度等の電気特性が変化してしまい、有機ＥＬ素子の発光特性にばらつきを生じさせる虞がある。そこで、上記特許文献１に記載の製造方法においては、この待機時間においては、ノズルと基板とを塗布液の液面で接合させた状態とすることにより、ノズルにおける塗布液の乾燥を防止している。

国際公開ＷＯ１０／１４６９９８号パンフレット

しかしながら、このように液面が接合した状態で長時間待機すると、液面自体が雰囲気で汚染され、結果としてノズル内部の塗布液が汚染される虞がある。また、塗布液中の有機材料を静止状態で放置すると、ノズル内壁に接する塗布液が、ノズル周縁に析出してしまい、結果として、吐出量がばらつき、膜厚の均一性が得られない虞がある。ところが、ノズルと基板とを塗布液の液面で接合させない場合、ノズルにおける塗布液が乾燥し、ノズルの吐出口が詰まり、安定的な塗布を行なうことができなくなる。

本発明は、上記課題を解決するものであり、スリットノズル内の塗布液の乾燥及び酸化等による液劣化を抑制することができる基板塗布方法及び基板塗布装置並びに同方法を用いた有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る基板塗布方法は、スリットノズルを用いて基板上に塗布液を塗布する基板塗布方法であって、断続的に搬送される基板上に、前記スリットノズルから塗布液を塗布して塗布膜を形成する第１の工程と、前記第１の工程の後に、次なる基板上に前記塗布液を塗布せずに待機する第２の工程と、前記第１の工程の前に、前記スリットノズルの下方位置に該スリットノズルの吐出口から間隔を経て配置されるローラ部に前記塗布液を吐出する第３の工程と、を含み、前記第２の工程において、前記スリットノズルから前記ローラ部へ前記塗布液を吐出させることを特徴とする。

上記基板塗布方法において、前記第２の工程において吐出される前記塗布液の量は、前記第３の工程において前記スリットノズルから吐出される前記塗布液の量よりも少ないことが好ましい。

上記基板塗布方法において、前記塗布液は、内側収容部及び外側収容部を有する２重構造の塗布液貯蔵部のうち内側収容部に貯蔵されており、前記外側収容部と前記内側収容部との間に流体が注入されて前記内側収容部が加圧されることによって、前記塗布液貯蔵部の外側へ送液され、前記スリットルノズルから吐出されるまでの送液の過程で外気に接触しないことが好ましい。

上記基板塗布方法において、前記第２の工程と前記第３の工程の間に、前記スリットノズルの外面に付着した前記塗布液を拭き取る第４の工程を含むことが好ましい。

また、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法は、上記基板塗布方法により有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する膜を形成することを特徴する。

また、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法は、上記基板塗布方法により形成された塗布膜上に、有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する膜を更に形成することを特徴する。

また、本発明に係る基板塗布装置は、塗布液を貯蔵する塗布液貯蔵部と、スリットノズルを用いて前記塗布液を塗布する塗布部と、前記塗布液貯蔵部から前記スリットノズルへ、前記塗布液を外気に触れることなく送液する塗布液送液部と、前記スリットノズルの下方にローラ部を摺動自在に配置させるローラ受液部と、前記スリットノズルの下方に基板を断続的に搬送する基板搬送部と、を備え、前記塗布部は、前記基板へ前記塗布液を塗布しない待機時間において、前記ローラ部に前記塗布液を吐出することを特徴とする。

上記基板塗布装置において、前記塗布液貯蔵部は、内側収容部及び外側収容部を有する２重構造を成し、前記塗布液は、内側収容部に貯蔵されており、前記外側収容部と前記内側収容部との間に流体が注入されて前記内側収容部が加圧されることによって、前記塗布液貯蔵部の外側へ送液されることが好ましい。

上記基板塗布装置において、前記スリットノズルの外面に付着した塗布液を拭き取る拭き取り部を備えることが好ましい。

本発明によれば、待機時間において、スリットノズル内の塗布液が適宜に循環されるので、スリットノズル内の塗布液の乾燥及び酸化等の液劣化を抑制することができる。

（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る基板塗布方法を実施する基板塗布装置の斜視図、（ｂ）は同装置のスリットノズル及びローラ部の一部断面図。 同装置における塗布液貯蔵部及びスリットノズルの構成を示す側面図。 同装置における塗布液の送液経路を示す図。 （ａ）は同基板塗布方法を用いた基板塗布装置における第１の工程を説明するための斜視図、（ｂ）は同装置のスリットノズル及びローラ部の一部断面図。 第１の実施形態における基板塗布方法の各工程を示す図。 （ａ）は同基板塗布方法を用いた基板塗布装置における第１の工程を説明するための斜視図、（ｂ）（ｃ）は同装置のスリットノズル及びローラ部の一部断面図。 （ａ）は同基板塗布方法を実施する基板塗布装置における第２の工程を説明するための斜視図、（ｂ）は同装置のスリットノズル及びローラ部の一部断面図。 （ａ）は同基板塗布方法を用いた基板塗布装置における第２及び第３の工程を説明するための斜視図、（ｂ）（ｃ）は同装置のスリットノズル及びローラ部の一部断面図。 第２の実施形態における基板塗布方法の各工程を示す図。 （ａ）乃至（ｃ）は同基板塗布方法を用いた基板塗布装置における第４の工程を説明するための斜視図。 基板塗布装置における拭き取り部の構成を示す一部断面図。 一般的な有機エレクトロルミネッセンス素子の構成を示す側断面図。

本発明の第１の実施形態に係る基板塗布方法、及びこの塗布方法を実施する基板塗布装置について、図１乃至図８を参照して説明する。本実施形態の基板塗布装置１は、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子）を構成する膜を塗布により形成するものである。基板塗布装置１は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、塗布液２０を貯蔵する塗布液貯蔵部２と、塗布液２０を塗布する塗布部３と、塗布液２０を外気に触れることなく送液する塗布液送液部４と、ローラ部５０を摺動自在に配置させるローラ受液部５と、を備える。また、基板塗布装置１は、塗布に用いられなかった塗布液２０が排出される廃液タンク６（後述する図３参照）と、基板７０（後述する図４参照）を塗布部３の下方に断続的に搬送する基板搬送部７と、を備える。更に、基板塗布装置１は、塗布部３、塗布液送液部４、ローラ受液部５及び基板搬送部７を夫々駆動制御する制御部（不図示）を備える。この制御部としては、塗布部３、塗布液送液部４、ローラ受液部５及び基板搬送部７の夫々に個別のものが用いられてもよいし、それらを一括して駆動制御するものが用いられてもよい。

塗布部３は、スリット状の吐出口３０が垂下方向に形成されたスリットノズル３１と、スリットノズル３１を昇降させる昇降部材３３と、スリットノズル３１の両端に設けられ、スリットノズル３１と昇降部材３３とを連結させる連結部３４と、を備える。連結部３４は、スリットノズル３１をその長手方向が水平になるように、且つこのスリットノズル３１を昇降部材３３に対して取り外し自在に保持する。

スリットノズル３１は、吐出口３０の上方に、所定量の塗布液２０を貯える箱状のノズル貯蔵部３５を備える。ノズル貯蔵部３５の側部には、塗布液２０の注入口３６が設けられている。ノズル貯蔵部３５の底面には、吐出口３０へ塗布液２０を流出させる流出溝（不図示）が、吐出口３０と略同じ形状のスリット状に形成されている。すなわち、注入口３６から塗布液２０が供給されると、ノズル貯蔵部３５内に塗布液２０が充填され、更に、塗布液２０が一定の圧力で供給され続けると、塗布液２０は、流出溝を介して吐出口３０から吐出される。ノズル貯蔵部３５から吐出口３０への外形は、吐出口３０側に先細りとなる傾斜面３２として構成されている。

昇降部材３３は、一対の柱状部材３７と、柱状部材３７の対向する面に設けられ、スリットノズル３１の両端の連結部３４が連結される垂直レール部材３８と、スリットノズル３１を垂直レール部材３８に沿って昇降させる駆動部（不図示）と、を備える。柱状部材３７は、基板塗布装置１の台座（不図示）に固定される。駆動部は、制御部からの駆動制御信号に従って作動し、スリットノズル３１を任意の高さに昇降移動させる。

塗布液送液部４は、塗布液２０の送液路となる塗布液配管４０と、塗布液貯蔵部２から塗布液２０を吸引して塗布部３へ送液するポンプ４１と、塗布液配管４０を流れる塗布液２０の流量を制御する複数のエアオペレイトバルブ（ＡＯＶ）４２と、を備える。これら塗布液配管４０、ポンプ４１及びＡＯＶ４２は、塗布液貯蔵部２から塗布部３（スリットノズル３１）へ、塗布液２０を外気に触れることなく送液できるように、夫々密閉構造とされている。

ローラ受液部５は、スリットノズル３１から吐出される塗布液２０を受けるローラ部５０と、ローラ部５０を収容するローラ支持部５１と、ローラ支持部５１を水平方向に摺動させる摺動支持部５２と、を備える。

ローラ部５０は、スリットノズル３１の長手方向に沿う回転軸を有するように、また、ローラ支持部５１の底面より高い位置で保持されている。ローラ部５０の表面は、塗布液２０に対する接触角が小さい材料から形成されることが好ましい。

ローラ支持部５１は、ローラ部５０の上方に開口部５３を有し、この開口部５３を介して、スリットノズル３１から吐出された塗布液２０がローラ部５０に塗布される。また、ローラ支持部５１の内部は、所定量の溶剤を充填することができる容器部５４として形成されて、この容器部５４には塗布液２０と親和性のある溶媒５５が、その上面位がローラ部５０の下面と接する位置まで充填されている。更に、ローラ支持部５１の内部には、ローラ部５０に付着した塗布液２０を除去するスキージ５６が設けられる。

摺動支持部５２は、一対の支持部材５７と、この支持部材５７の上面に設けられ、ローラ支持部５１が連結される水平レール部材５８と、スリットノズル３１を垂直レール部材３８に沿って昇降させる駆動部（不図示）と、を備える。支持部材５７は、スリットノズル３１の幅よりも僅かに広い間隔で配置され、基板７０を搬送する基板搬送部７の高さよりも高い位置でローラ支持部５１をスライド自在に支持する。支持部材５７は、基板塗布装置１の台座（不図示）に固定される。駆動部は、制御部からの駆動制御信号に従って作動し、ローラ支持部５１を、開口部５３（ローラ部５０）がスリットノズル３１の直下となる位置、又はローラ支持部５１が、スリットノズル３１の昇降移動を妨げない位置にスライド移動させる。

塗布液貯蔵部２は、図２に示すように、内側収容部２１及び外側収容部２２を有する２重構造を成し、塗布液２０は、内側収容部２１に貯蔵されている。内側収容部２１及び外側収容部２２の内部は、接続弁２３によって夫々個別に密閉性が確保されている。内側収容部２１には、例えば、プラスチック容器の外圧で容易に変形する袋状容器が用いられる。この内側収容部２１には、例えば、１ヶ月間の塗布膜製造で使用される量の塗布液２０が密閉される。外側収容部２２には、所定の強度を有する筒状又は箱状の容器が用いられる。接続弁２３は、内側収容部２１内の密閉性を損なわないように、塗布液配管４０を内側収容部２１内に接続する。この接続弁２３を介してエア配管２４が外側収容部２２内に接続されている。そして、外側収容部２２の内部と内側収容部２１の外部との間に流体（エア）が注入されて、内側収容部２１が加圧されることによって、内側収容部２１の塗布液２０が、塗布液貯蔵部２の外側へ送液される。これら内側収容部２１、外側収容部２２及び接続弁２３は、好ましくはカートリッジとして構成され、塗布液２０が使い切られたら、カートリッジを交換することにより、常に新しい塗布液２０を容易にスリットノズル３１に供給することができる。

塗布液２０は、形成される塗布層の機能を実現するための機能材料と、これを分散させる溶媒等を混合して生成されたものである。塗布は、蒸着等に比べて、材料の分子量を問わずに用いることができ、本実施形態の塗布液２０に用いられる機能性材料には、低分子材料から高分子材料まで、様々な材料を用いることができる。なお、ここで言う高分子とは、２以上の繰り返し単位を有する分子を指し、オリゴマー等も含む。

ここでは、作製される塗布層が、有機ＥＬ素子を構成する膜の一つとして知られる正孔注入／輸送層である場合における、塗布液２０に用いられる材料を下記に示す。低分子材料としては、例えば、α−ＮＰＤ（４，４−ビス［Ｎ−（２−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル、スピロ− ＮＰＢ（Ｎ，Ｎ’−ビス［ナフタレン−１−イル］−Ｎ，Ｎ’−ビス［フェニル］−９，９−スピロビフルオレン）、スピロ−ＴＡＤ（２，２’，７，７’−テトラキス［Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ］−９，９’−スピロビフルオレン）、２−ＴＮＡＴＡ（４，４’，４’’−トリス［２−ナフチルフェニルアミノ］トリフェニルアミン等を用いることができる。また、国際公開ＷＯ２００１／４９８０６号または特開２００６−１７３５５０号公報に記載のＨＡＴ−ＣＮ６（１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン−ヘキサカルボニトリル）等に代表されるアザトリフェニレン骨格を有する誘導体等を用いることができる。また、高分子材料としては、Ｐ３ＨＴ（ポリ３−へキシルチオフェン）、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ３，４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホニック酸）、ＭＥＨ−ＰＰＶ（ポリ−[２メトキシ−５−（２−エチル−ヘキシロキシ）−１，４−フェニレン−ビニレン）]、ポリアニリン、ポリピロール、ＰＶＫ（ポリビニルカルバゾール）等を用いることができる。また、これらの導電性を向上させるために、電子受容性化合物をドープしてもよい。電子受容性化合物として特に制限はないが、特開２００３−２７２８６０号公報に掲載されている、塩化第２鉄、臭化第２鉄、ヨウ化第２鉄、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、ヨウ化アルミニウム、塩化ガリウム、臭化ガリウム、ヨウ化ガリウム、塩化インジウム、臭化インジウム、ヨウ化インジウム、５塩化アンチモン、５フッ化砒素、３フッ化ホウ素等の無機化合物やＤＤＱ（ジシアノ−ジクロロキノン）、ＴＮＦ（トリニトロフルオレノン）、ＴＣＮＱ（テトラシアノキノジメタン）、Ｆ４−ＴＣＮＱ（テトラフロオロ−テトラシアノキノジメタン）等の有機化合物を指す。更に、溶媒としては、例えば、水、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、酢酸ブチル、シクロヘキサノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、クロロホルム、クロロベンゼン、ジクロロエタン、ＤＭＦ（Ｎ−Ｎジメチルホルムアミド）、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）等を用いることができ、また、これらを適宜混合して粘度、表面エネルギーを変化させた混合溶媒を用いることもできる。

次に、塗布液２０の送液経路について、図３を参照して説明する。塗布液貯蔵部２の内側収容部２１に貯蔵された塗布液２０は、ポンプ４１に取り込まれて、ポンプ４１によって圧力が付加されて、塗布液配管４０を通ってスリットノズル３１に送液される。このときの塗布液２０の流圧は、ＡＯＶ４２により制御される。ポンプ４１内又はスリットノズル３１内に滞留した塗布液２０の一部は、廃液配管６０を経由して廃液タンク６へ廃液される。また、スリットノズル３１からローラ部５０に吐出され、ローラ支持部５１の容器部５４に流出された塗布液２０も、廃液配管６０を経由して廃液タンク６へ廃液される。上述した塗布液２０の送液経路において、少なくとも塗布液貯蔵部２からスリットノズル３１への塗布液２０の送液は、その過程において、塗布液２０が外気と接触しないように行われる。

ところで、塗布液２０を大気と接触する状態で、貯蔵タンク等に長期間保管すると、機能材料が酸化したり、溶媒が蒸発して材料濃度が変わり、その結果、塗布後の膜厚がばらついたり不均一になる虞がある。また、貯蔵タンク等に塗布液２０を継ぎ足して使用する従来の手法では、貯蔵タンク内で塗布液の濃度にムラができたり、貯蔵タンクの底部に古い塗布液２０が溜まることがある。これに対して、本実施形態においては、塗布液２０は、交換可能な専用の塗布液貯蔵部２で保管され、塗布液貯蔵部２からスリットノズル３１までの送液経路において、上述したように外気から遮断されている。従って、塗布液２０に含まれる機能材料等の酸化を防止することができる。また、塗布液貯蔵部２は、内側収容部２１が加圧されることによって、塗布液２０が外側へ送液されるように構成されているので、内側収容部２１内で塗布液２０の濃度にムラができたり、古い塗布液が溜まることを抑制することができる。

基板搬送部７は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、基板７０を搬送するための搬送台７１が、基板塗布装置１の台座（不図示）に設けられたレール（不図示）に沿ってスライド自在に設けられたものである。搬送台７１には滑車７２が設けられ、この滑車７２が、基板塗布装置１の台座のレールに載せられると共に、搬送台７１が、ローラ支持部５１と平行にスライド自在とされる。なお、ローラ支持部５１とは異なり、基板搬送部７は、駆動部（不図示）の牽引により、基板７０が載置された搬送台７１を、一方向に一定の速度で移動させる。

基板７０としては、例えば、ソーダガラスや無アルカリガラス等のリジッドな透明ガラス板が用いられるが、これらに限定されるものではない。例えば、ポリカーボネートやポリエチレンテレフタレート等のフレキシブルな透明プラスチック板、Ａｌ・銅（Ｃｕ）・ステンレス等から成る金属フィルム等、任意のものを用いることができる。

次に、本実施形態の基板塗布方法について、上述した図面に加えて、図５乃至図８を参照して説明する。本実施形態の基板塗布方法は、以下に説明する第１の工程、第２の工程及び第３の工程が、図５に示すように、順次繰り返し行われるものである。これら第１の工程、第２の工程及び第３の工程は、必ずしもこの順番で行われるとは限らず、第２の工程は、第１の工程の後に、第３の工程は、第１の工程の前に行われればよく、例えば、第２の工程と第３の工程の間に、これらとは別の工程が行われてもよい。

ここで、第１の工程は、断続的に搬送される基板７０上に、スリットノズル３１から塗布液２０を塗布して塗布膜を形成する工程である。第２の工程は、基板７０上に塗布液２０を塗布せずに待機する工程である。第３の工程は、スリットノズル３１の下方位置に、スリットノズル３１の吐出口３０から間隔を経て配置されるローラ部５０に塗布液２０を吐出する工程である。そして、第２の工程においては、スリットノズル３１からローラ部５０へ塗布液２０が吐出される。この第２の工程における吐出は、所定期間毎に、間欠的に行われることが好ましいが、待機時間の長さ又は塗布液２０の性質等により、１回のみ行われてもよい。

上記第１の工程、第２の工程及び第３の工程について、夫々をより詳細に説明する。ここでは、図５に示したような、第３の工程からスタートする塗布方法を説明する。

第３の工程においては、図１（ａ）（ｂ）に示したように、まず、ローラ部５０及びこれを支持するローラ支持部５１がスリットノズル３１の直下に配置される。そして、塗布液貯蔵部２から、塗布液送液部４（ポンプ４１）を介して、塗布液２０が、外気に触れることなく、ノズル貯蔵部３５に注入される。図示したように、注入口３６がノズル貯蔵部３５の長手方向の中央付近に設けられている場合、注入初期においては、ノズル貯蔵部３５内の中央付近に塗布液２０が溜まるので、吐出口３０の中央付近の塗布液２０の吐出量が多くなり、両端側の吐出量が少なくなる。しかし、持続的に塗布液２０をノズル貯蔵部３５内に充填させると共に、ローラ部５０への吐出を所定時間継続すれば、塗布液２０の吐出量を、吐出口３０長手方向に沿って均一とすることができる。なお、ここでいう所定時間は、塗布液２０の濃度や、塗布液２０を注入する圧力、温度等によって異なる。この第３の工程は、吐出口３０からの吐出量を均一化する処理であり、この処理はプライミングと呼ばれ、吐出された塗布液２０を受けるローラ部５０はプライミングローラと呼ばれる。以上により第３の工程が終了し、この後、速やかに第１の工程が行われる。

第１の工程においては、図４（ａ）（ｂ）に示したように、基板７０が基板搬送部７によってスリットノズル３１の直下に搬送されると共に、ローラ部５０及びこれを支持するローラ支持部５１を、スリットノズル３１の昇降移動を妨げない位置にスライド移動させる。なお、基板７０は、第３の工程で既に搬送されていてもよい（図１（ａ）では不図示）。次に、図６（ａ）（ｂ）に示すように、昇降部材３３は、スリットノズル３１の吐出口３０が僅かに距離を隔てた位置に近接するように、スリットノズル３１を降下させる。そして、スリットノズル３１から基板７０上に塗布液２０が塗布される。このとき、スリットノズル３１の吐出口３０から塗布される塗布液２０は、第３の工程によって吐出口３０の長手方向に沿って均一に塗布されるので、基板７０上の塗布膜２０’の端面を直線状に形成することができる。

基板７０上に塗布液２０が塗布されると同時に、基板搬送部７は、図６（ｃ）に示すように、基板７０を一定の速度で移動させる。このとき、塗布部３からは、塗布液２０が一定の塗布量で塗布される。これにより、基板７０上に均一な厚みを有する塗布膜２０’が形成される。以上により第１の工程が終了する。

この第１の工程のように、スリットノズル３１と基板７０間に間隙を設けた状態で、スリットノズル３１に対し、相対的に基板７０を移動させて塗布すれば、スリットノズル３１を固定して基板７０を動かす場合よりも、均一な塗布膜を作製し易い。これは、スリットノズル３１を動かすと、振動で吐出量が不安定と成り、均一な膜厚が得られないためである。なお、基板７０のサイズが大きい場合、基板７０を移動させる基板搬送部７が大掛かりになるので、むしろスリットノズル３１を動かして塗布するのが好適である。

所定回数の基板７０への塗布液２０の塗布が終了すると、吐出口３０からの塗布液２０の吐出が停止される。そして、基板７０上に塗布液２０を塗布せずに待機する第２の工程に移行する。有機ＥＬ素子を製造する工程は、有機層を形成する工程や、陰極層を形成する工程等が含まれ、また、一般的な有機層は、図１２に示したように、複数の膜から形成されるので、これら複数の膜を形成する工程が必要となる。本実施形態の基板塗布方法も、この種の膜を形成する一（又は複数の）工程として用いられる。ところが、有機層の種類等によっては、塗布に適さない場合や、蒸着等の他の膜形成方法が適している場合があり、これら他の膜形成方法の所要時間は夫々異なる。例えば、本実施形態の基板塗布方法により有機ＥＬ素子の正孔輸送層を形成した後に、この上に蒸着により発光層を形成する場合、通常、蒸着には塗布以上の時間を要することから、蒸着より先に行われる塗布工程を、所定時間待機させる必要がある。第２の工程は、この待機時間に相当する。

第２の工程においては、まず、図７（ａ）（ｂ）に示すように、昇降部材３３は、スリットノズル３１の吐出口３０が、ローラ部５０及びローラ支持部５１の上面より僅かに高い位置になるように、スリットノズル３１を上昇させる。その後、図８（ａ）（ｂ）に示すように、ローラ部５０及びこれを支持するローラ支持部５１がスリットノズル３１の直下にスライドされる。そして、図８（ｃ）に示すように、スリットノズル３１の吐出口３０からローラ部５０に塗布液２０が吐出される。この吐出は、第２の工程の間、持続的に行われるのではなく、図５に示したように、所定時間毎に、間欠的に行われる。

このように、待機時間である第２の工程において、スリットノズル３１からローラ部５０に間欠的に塗布液２０を吐出させれば、塗布液２０が適宜に循環されるので、スリットノズル３１内の塗布液２０の乾燥を抑制することができる。また、塗布液２０中の機能材料が、スリットノズル３１の吐出口３０周辺に析出して、変性等することを防止することができる。

第２の工程における塗布液２０の吐出は、待機時間の長さや塗布液２０の性質等に応じて適宜の頻度で行われる。この頻度が多過ぎれば、塗布液２０が無駄になり、少な過ぎれば、スリットノズル３１の乾燥を抑制することができない。この頻度は、環境温度、塗布液の粘度等を勘案して、最適な回数が設定される。例えば、温度２３〜２７℃で、粘度１〜１０ｃＰであれば、頻度は５〜１０回／時間が望ましい。なお、図例では、１度の第２工程の間に、３回の吐出が成されるケースを示しているが、これに限られず、上述したように、１回のみ吐出が行われてもよい。

また、第２の工程において吐出される塗布液２０の量は、第３の工程においてスリットノズル３１から吐出される塗布液２０の量よりも少ないことが好ましい。第３の工程は、基板７０への塗布直前に行わるダミー塗布としての役割があるので、ある程度多くの塗布液２０を吐出させる必要がある。これに対して、第２の工程における塗布液２０の吐出は、スリットノズル３１の乾燥を抑制できる程度に、塗布液２０を循環させればよいので、第３の工程に比べて、少ない量でよい。また、第２の工程においては、複数回に亘って塗布液２０が吐出されるので、１回あたりの塗布液２０の量を少なくすれば、廃棄される塗布液２０を削減して、無駄を抑制することができる。

以上のように、本実施形態の基板塗布方法によれば、基板塗布の工程において、待機時間がある場合であっても、スリットノズル３１の乾燥を抑制し、基板７０に塗布液２０を塗布する際に、常に新しい塗布液２０をスリットノズル３１に供給することができる。その結果、塗布液２０の酸化等による液劣化を生じさせることなく、所望の塗布膜を作製することができる。また、この基板塗布方法及びこれを実施する基板塗布装置を用いて、有機ＥＬ素子を構成する膜を形成する場合においても、所望の塗布膜を作製することができ、信頼性の高い有機ＥＬ素子を製造することができる。

本実施形態の基板塗布方法は、有機ＥＬ素子の基板７０上の第１層目の有機膜の形成に、特に好適に用いることができる。基板７０には、一般的に、透明電極（陽極層１１１）付基板が用いられるので、ここでは、図１２に示したような、正孔注入層１２１や正孔輸送層１２２の形成に用いられることが好ましい。こうすれば、上述したように、基板７０上に微粒子が存在する場合でも、この微粒子を塗布膜で覆うことができ、対向電極のショートを防止することができる。また、基板自体の凹凸や、陽極層１１１の表面の微細な凹凸を塗布膜で平坦化することもできる。

また、本実施形態の基板塗布方法により形成された塗布膜上に、有機ＥＬ素子を構成する膜を更に形成することができる。これは、例えば、高分子材料を含む有機層を、本実施形態の基板塗布方法により形成し、その後に、低分子材料を含む有機層を、蒸着の手法で形成し、ハイブリッド型の有機ＥＬ素子を製造する工程に適用することができる。このように、有機層を複数積層すれば、各層の機能分離が容易になり、輝度、寿命を改善した有機ＥＬ素子の設計自由度を向上させることができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る基板塗布方法、及びそれを実施する基板塗布装置について、図９乃至図１１を参照して説明する。本実施形態の基板塗布方法は、図９に示すように、第２の工程と第３の工程の間に、スリットノズル３１の外面に付着した塗布液２０を拭き取る第４の工程を含むものである。この基板塗布方法を用いた基板塗布装置１は、図１０（ａ）乃至（ｃ）に示すように、スリットノズル３１の外面に付着した塗布液２０を拭き取るための拭き取り部８を備える。拭き取り部８は、ローラ支持部５１の上面に設けらたスライドレール８１に沿って、スリットノズル３１の長手方向に沿う方向にスライド自在に構成される。拭き取り部８の、スリットノズル３１の長手方向に沿う方向の幅は、図示したように、連結部３４の幅と略同じ幅に形成されている。こうすれば、拭き取り部８が、連結部３４の直下位置にあれば、ローラ支持部５１がスライドした場合であっても、拭き取り部８がスリットノズル３１に接触することを防止することができる。

拭き取り部８は、図１１に示すように、スリットノズル３１の吐出口３０と当接して、この吐出口３０周縁を拭き取る拭き取り部材８２と、この拭き取り部材８２を保持する一対のブロック体８３と、これらを保持するプレート８４と、を備える。拭き取り部材８２は、スポンジやゴム等から構成される。ブロック体８３は、スリットノズル３１の傾斜面３２と略平行な傾斜面８５を有し、また、洗浄液を供給するための開口８６が設けられている。プレート８４は、ローラ支持部５１の上面に設けられたスライドレール８１に対してスライド自在に設けられる。スリットノズル３１を洗浄した後の洗浄液は、好ましくは、ローラ支持部５１内の容器部５４に排出される。

このように構成された拭き取り部８の動作について、上述した図１０（ａ）乃至（ｃ）を参照して説明する。まず、第２の工程（待機時間）においては、図１０（ａ）に示すように、ローラ支持部５１は、ローラ部５０がスリットノズル３１の直下に位置するように配置されている。従って、第２の工程が終了して、第４の工程に以降するときは、まず、図１０（ｂ）に示すように、スライドレール８１がスリットノズル３１の直下に位置するように、ローラ支持部５１をスライドさせる。そして、図１０（ｃ）に示すように、拭き取り部８を、スライドレール８１に沿ってスライドさせ、拭き取り部材８２（図１１参照）をスリットノズル３１の吐出口３０にスキージさせることにより、吐出口３０の周縁の塗布液２０を拭き取る。

なお、第２の工程後、第４の工程を行い、第３の工程を行なうことなく、第１の工程を行ってもよい。また、第３の工程の後、第１の工程の前に、第４の工程を行ってもよい。これは、スリットノズル３１の吐出口３０付近に残った塗布液２０の影響で、塗布膜が不均一になること、及びスリットノズル３１内の塗布液２０と混ざって、塗布液２０が汚染される原因を防ぐためであり、第４の工程は、適宜に行われ得る。

なお、本発明は、上述した実施形態に限らず、種々の変形が可能である。上述した塗布部３、塗布液送液部４、ローラ受液部５及び基板搬送部７等を夫々駆動制御する制御部（不図示）は、所定のソフトェアに基いて動作するものであり、また、基板塗布装置１は、塗布液２０の種類、作製される塗布膜のサイズ、数等を入力するための操作部（不図示）を備える。上記ソフトウェアは、操作部によって入力された操作情報に従って塗布部３、塗布液送液部４等の駆動を最適化させるように構築されている。

１ 基板塗布装置
２ 塗布液貯蔵部
２１ 内側収容部
２２ 外側収容部
３ 塗布部
３０ 吐出口
３１ スリットノズル
４ 塗布液送液部
５ ローラ受液部
５０ ローラ部
７ 基板搬送部
７０ 基板
８ 拭き取り部

Claims (9)

1. スリットノズルを用いて基板上に塗布液を塗布する基板塗布方法であって、
   断続的に搬送される基板上に、前記スリットノズルから塗布液を塗布して塗布膜を形成する第１の工程と、
   前記第１の工程の後に、次なる基板上に前記塗布液を塗布せずに待機する第２の工程と、
   前記第１の工程の前に、前記スリットノズルの下方位置に該スリットノズルの吐出口から間隔を経て配置されるローラ部に前記塗布液を吐出する第３の工程と、を含み、
   前記第２の工程において、前記スリットノズルから前記ローラ部へ前記塗布液を吐出させることを特徴とする基板塗布方法。
2. 前記第２の工程において吐出される前記塗布液の量は、前記第３の工程において前記スリットノズルから吐出される前記塗布液の量よりも少ないことを特徴とする請求項１に記載の基板塗布方法。
3. 前記塗布液は、内側収容部及び外側収容部を有する２重構造の塗布液貯蔵部のうち内側収容部に貯蔵されており、前記外側収容部と前記内側収容部との間に流体が注入されて前記内側収容部が加圧されることによって、前記塗布液貯蔵部の外側へ送液され、前記スリットルノズルから吐出されるまでの送液の過程で外気に接触しないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板塗布方法。
4. 前記第２の工程と前記第３の工程の間に、前記スリットノズルの外面に付着した前記塗布液を拭き取る第４の工程を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の基板塗布方法。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の基板塗布方法により、有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する膜を形成することを特徴する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の基板塗布方法により形成された塗布膜上に、有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する膜を更に形成することを特徴する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
7. 塗布液を貯蔵する塗布液貯蔵部と、
   スリットノズルを用いて前記塗布液を塗布する塗布部と、
   前記塗布液貯蔵部から前記スリットノズルへ、前記塗布液を外気に触れることなく送液する塗布液送液部と、
   前記スリットノズルの下方にローラ部を摺動自在に配置させるローラ受液部と、
   前記スリットノズルの下方に基板を断続的に搬送する基板搬送部と、を備え、
   前記塗布部は、前記基板へ前記塗布液を塗布しない待機時間において、前記ローラ部に前記塗布液を吐出することを特徴とする基板塗布装置。
8. 前記塗布液貯蔵部は、内側収容部及び外側収容部を有する２重構造を成し、
   前記塗布液は、内側収容部に貯蔵されており、
   前記外側収容部と前記内側収容部との間に流体が注入されて前記内側収容部が加圧されることによって、前記塗布液貯蔵部の外側へ送液されることを特徴とする請求項７に記載の基板塗布装置。
9. 前記スリットノズルの外面に付着した塗布液を拭き取る拭き取り部を備えることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の基板塗布装置。

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