JP2014013685A - 機能液の吐出方法、有機el素子の製造方法、カラーフィルターの製造方法、有機el装置、電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本適用例の機能液の吐出方法は、複数のノズル52を有する吐出ヘッドを用い、m回の主走査のうち少なくとも1回の主走査で少なくとも2つのノズル52(N1,N5)が機能層形成領域Aに掛かるように吐出ヘッドを副走査方向に相対移動させる副走査を行って、m回の主走査ごとに異なる1つのノズル52から機能液を吐出し、m回の主走査の吐出を行わせるべきノズルに1つの異常ノズルが含まれるとき、異常ノズルからの吐出を止めて、少なくとも2つのノズル52(N1,N5)が機能層形成領域Aに掛かる主走査(1パス)において少なくとも2つのノズル52(N1,N5)から機能液を液滴Dとして吐出する。
【選択図】図7
Description
インクジェット法(液滴吐出法)では、インクジェットヘッドの複数のノズルのいずれかにおいて、例えば目詰まりが生じてインクが吐出されなかったり、吐出されても所定の位置に着弾しなかったり、あるいは所定量のインクが吐出されなかったりすることがある。このような不具合が生ずるノズルは一般的に異常ノズルと呼ばれ、工業的な利用にあたっては、不良の発生や生産性の低下を招く要因の1つになるので、いかにして異常ノズルを避けて吐出をするかが重要な課題となる。
また、例えば、特許文献2には、ノズル列の延長上にリザーブノズル(予備ノズル)が位置し、欠陥ノズル(異常ノズル)が描画するラインにリザーブノズル(予備ノズル)が位置するように印刷媒体に対してインクジェットヘッドの位置を変える副走査を行う吐出方法が示されている。
この方法によれば、2つ以上の異常ノズルが発生したとしても、機能液を吐出する主走査を止めなくて済むので、高い生産性を実現できる。
この方法によれば、ノズルの配置ピッチに対してm倍の密度で機能液を機能層形成領域に着弾させることができる。つまり、機能層形成領域の副走査方向における長さがノズルの配置ピッチより小さくても機能層形成領域に機能液を確実に着弾させることができる。
この方法によれば、主走査によって機能層形成領域に掛かる少なくとも2つのノズルのうち、機能層形成領域の副走査方向の端部から遠い方のノズルを使って機能液が吐出されるので、機能液を安定的に機能層形成領域に着弾させることができる。
この方法によれば、所定量の機能液を安定的に機能層形成領域に吐出することができる。
本適用例によれば、高い生産性を有して機能液が機能層形成領域に安定的に吐出されるので、膜厚むらが少ない機能層が形成され、安定した発光特性を有する有機EL素子を製造することができる。
この方法によれば、高い生産性を有して機能液が機能層形成領域に安定的に吐出されるので、膜厚むらが少ない発光層が形成され、安定した発光特性を有する有機EL素子を製造することができる。
本適用例によれば、高い生産性を有して機能液が機能層形成領域に安定的に吐出されるので、膜厚むらが少ない着色層が形成され、安定した光学特性を有するカラーフィルターを製造することができる。
本適用例によれば、輝度むらが少ない安定した発光品質を有する有機EL装置を提供することができる。
本適用例によれば、安定した発光品質を有する有機EL装置を備えているので、見栄えのよい電子機器を提供することができる。
<機能液の吐出装置>
まず、機能層形成材料を含む機能液を液滴として被吐出物に吐出可能な吐出装置について、図1〜図5を参照して説明する。図1は吐出装置の構成を示す概略斜視図である。
移動台22は、ガイドレール21の内部に設けられたエアスライダーとリニアモーター(図示省略)により主走査方向(Y軸方向)に移動する。移動台22には、タイミング信号生成部としてのエンコーダー12(図4参照)が設けられている。
エンコーダー12は、移動台22の主走査方向(Y軸方向)への相対移動に伴って、ガイドレール21に並設されたリニアスケール(図示省略)の目盛を読み取って、タイミング信号としてのエンコーダパルスを生成する。なお、エンコーダー12の配設は、これに限らず、例えば、移動台22を回転軸に沿って主走査方向(Y軸方向)に相対移動するよう構成し、回転軸を回転させる駆動部を設けた場合には、エンコーダー12を駆動部に設けてもよい。駆動部としては、サーボモーターなどが挙げられる。
ステージ5はワークWを吸着固定可能であると共に、回転機構6によってワークW内の基準軸を正確に主走査方向(Y軸方向)、副走査方向(X軸方向)に合わせることが可能となっている。
また、ワークW上において機能液が吐出される機能層形成領域の配置に応じて、ワークWを例えば90度旋回させることも可能である。
キャリッジ8には、複数の吐出ヘッド50(図2参照)が搭載されたヘッドユニット9が取り付けられている。
また、吐出ヘッド50に機能液を供給するための機能液供給機構(図示省略)と、複数の吐出ヘッド50の電気的な駆動制御を行うためのヘッドドライバー48(図4参照)とが設けられている。
移動台32がキャリッジ8を副走査方向(X軸方向)に移動させてヘッドユニット9をワークWに対して対向配置する。
また、吐出ヘッド50ごとに吐出された機能液を受けて、その重量を計測する電子天秤などの計測器を有する重量計測機構を備えている。そして、これらの構成を統括的に制御する制御部40を備えている。なお、図1では、メンテナンス機構60及び重量計測機構は、図示を省略した。
また、ラッチ信号LATの1周期内(1ラッチ内)において、3つの駆動波形PL1,PL2,PL3が発生するので、同一の圧電素子に1ラッチ内で3つの駆動波形PL1,PL2,PL3を印加すれば、同一ノズル52から吐出タイミングを変えて3滴の液滴を吐出することができる。
さらに、1ラッチ内の3つの駆動波形PL1,PL2,PL3をそれぞれ別の圧電素子に印加すれば、3つのノズル52から液滴を異なる吐出タイミングで吐出することができる。すなわち、3つのノズル52が時分割駆動される。
また、駆動波形PL1,PL2,PL3において、振幅の幅(実質的には中間電位との間の電位差すなわち駆動電圧)や波形の勾配などをそれぞれ変えることによって、ノズル52から吐出される液滴の吐出量を異ならせることが可能である。言い換えれば、同一ノズル52の圧電素子に異なる形状の駆動波形PL1,PL2,PL3のうち1つを選択して印加すれば液滴の吐出量の補正が可能である。
以降、ノズル52の圧電素子に駆動波形を印加することを、ノズル52に駆動波形を印加すると表現する。
例えば、加圧部57のキャビティに充填された機能液をノズル52に供給する流路は、ノズル列52a,52bを構成する複数のノズル52において同一ではなく、ノズル列52a,52bにおけるノズル52の位置によって違う。つまり、吐出ヘッド50の機械的な構造によってノズル52ごとに液滴の吐出量がばらつくことがある。
発明者は、微細な機能層形成領域に対して異常ノズルを回避しつつ機能液を確実に吐出して、高い生産性を実現すると共に、機能層形成領域に吐出される機能液の総量のばらつきを低減可能な機能液の吐出方法を開発した。
本実施形態の機能液の吐出方法について、従来例と実施例とを挙げて説明する。
図6(a)〜(h)は従来例の機能液の吐出方法を説明する図、図7(a)〜(h)は実施例1の機能液の吐出方法を説明する図、図8(a)〜(g)は実施例2の機能液の吐出方法を説明する図、図9(a)〜(h)は実施例3の機能液の吐出方法を説明する図である。
また、矩形状の機能層形成領域Aは、副走査方向(X軸方向)に等間隔で複数配置されている。図6〜図9は、1つの機能層形成領域Aに対する機能液の液滴Dの吐出の仕方を示しているが、複数の機能層形成領域Aのそれぞれにおける液滴Dの吐出の仕方は基本的に同じであるため、図6〜図9を用いて、従来例と実施例1〜3の機能液の吐出方法を説明する。
まず、従来の機能液の吐出方法の一例について、図6を参照して説明する。図6(a)に示すように、従来例は、ワークW上においてX軸方向とY軸方向とにマトリックス状に配置された矩形状の機能層形成領域Aに吐出ヘッド50のノズル52から機能液を塗布するものである。機能層形成領域Aは長手方向がX軸方向に沿って配置されており、主走査方向(Y軸方向)から見て複数のノズル52は、副走査方向(X軸方向)に延在するように機能層形成領域Aに対して相対的に配置されている。機能層形成領域Aの長手方向の長さは、100μm以下を想定している。したがって、ノズル列52cの実質的なノズルピッチが70.5μmであることから、複数のノズル52の配列方向を副走査方向(X軸方向)に合致させたとしても、主走査では機能層形成領域Aに最大でも2つのノズル52しか掛からない。なお、前述したように、主走査方向(Y軸方向)から見たノズルピッチは、主走査方向(Y軸方向)に対して交差するようにノズル列52cを配置することでさらに小さくすることができる。言い換えれば、主走査において機能層形成領域Aに対して2つ以上のノズル52が掛かるようにすることは可能である。
そこで、以降の説明では、主走査方向(Y軸方向)から見たノズルピッチ(ノズル52の配置ピッチ)をPnとして説明する。
図7(a)〜(h)は実施例1の機能液の吐出方法を説明する図である。
実施例1の機能液の吐出方法では、従来例と同様に、m回(4回)のパス(主走査)のうち1回は2つのノズル52が機能層形成領域Aに掛かるように吐出ヘッド50を副走査する。また、パスごとに異なるノズル52が機能層形成領域Aに掛かるように吐出ヘッド50を副走査して液滴Dを吐出する。m回(4回)のパスによって機能層形成領域Aには4滴の液滴Dが着弾する。例えば、正常ノズルを使用した場合には、図7(a)及び(b)に示すように、機能層形成領域Aに2つのノズルN1,N5が掛かる1パスにおいて、ノズルN1またはノズルN5から液滴Dが吐出される。2パスではノズルN2から液滴Dが吐出され、3パスではノズルN3から液滴Dが吐出され、4パスではノズルN4から液滴Dが吐出される。したがって、パスごとに異なる1つのノズル52から液滴Dが吐出され、パスごとの使用ノズル数は一定の「1」となる。
具体的には、1パス(1回目の主走査;1P)において、機能層形成領域Aに掛かる2つのノズルN1,N5のうち一方が異常ノズルの場合には、図7(c)または図7(g)に示すように、2つのノズルN1,N5のうち正常なノズル52を使って液滴Dを吐出する。
また、機能層形成領域Aに1つのノズル52しか掛からない2パス、3パス、4パスにおいて、ノズルN2、ノズルN3、ノズルN4のいずれかが異常ノズルの場合には、図7(d)〜(f)に示すように、異常ノズルからの吐出を止めて、2つのノズルN1,N5が機能層形成領域Aに掛かる1パスにおいて、2つのノズルN1,N5からそれぞれ液滴Dを吐出する。つまり、2つのノズルN1,N5のうちの一方を予備ノズルとして用いることができる。
図8(a)〜(g)は実施例2の機能液の吐出方法を説明する図である。
実施例2の機能液の吐出方法は、実施例1に対して、異常ノズルが発生したときに、2つのノズル52が機能層形成領域Aに掛かる主走査(パス)を増やす例である。
具体的には、m回(4回)の主走査(パス)において吐出すべきノズル52が正常ノズルの場合には、図8(a)及び(b)に示すように、2つのノズルN1,N5が機能層形成領域Aに掛かる1パスにおいて、2つのノズルN1,N5のいずれか一方から液滴Dを吐出する。1つのノズル52が機能層形成領域Aに掛かる2パス、3パス、4パスでは、吐出すべきノズルN2、ノズルN3、ノズルN4からそれぞれ液滴Dを吐出する。
例えば、2つのノズルN1,N5のうちいずれか一方が異常ノズルの場合、図8(c)及び(g)に示すように、1パスにおいて正常なノズル52から液滴Dを吐出する。
ノズルN2,N3,N4のいずれかが異常ノズルの場合、図8(d)〜(f)に示すように、異常ノズルからの吐出を止めて、2つのノズルN1,N5が機能層形成領域Aに掛かる1パスと5パスとにおいて異常ノズルを補う液滴Dを吐出する。例えば、1パスではノズルN1から液滴Dを吐出し、5パスではノズルN5から吐出する。1パスと5パスとにおいて、異なるノズル52から液滴Dを吐出することが、吐出量のばらつきの影響を受け難くする点で好ましい。
図9(a)〜(h)は、実施例3の機能液の吐出方法を説明する図である。
実施例3の機能液の吐出方法は、実施例1に対して、主走査の回数を5回に増やし、5回の主走査で合計5滴の液滴Dを機能層形成領域Aに吐出する。
2パスではノズルN2から液滴Dが吐出され、3パスではノズルN3から液滴Dが吐出され、4パスではノズルN4から液滴Dが吐出され、5パスではノズルN5から液滴Dが吐出される。したがって、パスごとに異なる1つのノズル52から液滴Dが吐出され、パスごとの使用ノズル数は一定の「1」となる。
ノズルN1とノズルN6のノズルピッチはPnである。また、1パスのノズルN1と2パスのノズルN2とのピッチはPn/mすなわちPn/5である。2パスのノズルN2と3パスのノズルN3のピッチ、3パスのノズルN3と4パスのノズルN4のピッチ、4パスのノズルN4と5パスのノズルN5のピッチも、同じPn/5である。
具体的には、1パス(1回目の主走査;1P)において、機能層形成領域Aに掛かる2つのノズルN1,N6のうち一方が異常ノズルの場合には、図9(c)または図9(h)に示すように、2つのノズルN1,N6のうち正常なノズル52を使って液滴Dを吐出する。
また、機能層形成領域Aに1つのノズル52しか掛からない2パス、3パス、4パス、5パスにおいて、ノズルN2、ノズルN3、ノズルN4、ノズルN5のいずれかが異常ノズルの場合には、図9(d)〜(g)に示すように、異常ノズルからの吐出を止めて、2つのノズルN1,N6が機能層形成領域Aに掛かる1パスにおいて、2つのノズルN1,N6からそれぞれ液滴Dを吐出する。つまり、2つのノズルN1,N6のうちの一方を予備ノズルとして用いることができる。
(1)m回の主走査(パス)のうち少なくとも1回において2つのノズル52が機能層形成領域Aに掛かるように吐出ヘッド50を副走査することにより、m回の主走査で吐出すべきノズル52に1つの異常ノズルが生じても、2つのノズル52が掛かる主走査において2つのノズル52のうち一方を異常ノズルを回避して液滴Dを吐出させる予備ノズルとして利用できる。言い換えれば、複数のノズル52からなるノズル列52cにおいて、予め特定のノズル52を予備ノズルとしなくてもよいので、吐出ヘッド50が本来有する描画幅L0を有効に利用できる。
(2)従来例に比べて、実施例1及び実施例3では、異常ノズルが生じていないときに正常ノズルを用いた主走査における機能層形成領域Aごとの使用ノズル数が「1」となって均一化される。実施例2では、異常ノズルが生じて予備ノズルを使用しても、主走査における機能層形成領域Aごとの使用ノズル数が「0」または「1」となってより均一化される。したがって、主走査ごとの使用ノズル数の変動に起因する液滴Dの吐出量のばらつきが低減され、m回の主走査後に機能層形成領域Aに付与される機能液の総量が安定する。
(3)m回の主走査において先の主走査(パス)と後の主走査(パス)における吐出すべきノズル52の副走査方向のピッチがPn/m(ノズルピッチPnのm分の1)に設定されているので、吐出ヘッド50が本来有する描画精度である360dpiに対して、m倍の描画精度で液滴Dを機能層形成領域Aに着弾させることができる。
<有機EL装置>
次に、本実施形態の有機EL(エレクトロルミネセンス)素子の製造方法を適用して製造された有機EL素子を有する有機EL装置について図10及び図11を参照して説明する。図10は有機EL装置を示す概略正面図、図11は有機EL装置の要部概略断面図である。
次に、本実施形態の有機EL素子の製造方法を適用した有機EL装置の製造方法について図12〜図14を参照して説明する。図12は有機EL装置の製造方法を示すフローチャート、図13(a)〜(d)及び図14(e)〜(h)は有機EL素子の製造方法を示す概略断面図である。
なお、撥液性を有する隔壁133の形成は、これに限定されず。例えば、隔壁133の頭頂部に撥液性材を転写して撥液層を形成したり、上記感光性樹脂自体に撥液性材を含ませて隔壁133を形成してもよい。そして、ステップS3へ進む。
機能液70を塗布する方法としては、第1実施形態において説明した機能液(インク)を吐出ヘッド50のノズル52から吐出可能な吐出装置10を用いる。吐出ヘッド50とワークWである素子基板101とを対向させ、吐出ヘッド50から機能液70を吐出する。吐出された機能液70は、液滴として親液処理された陽極131に着弾して濡れ拡がる。また、乾燥後の正孔注入層の膜厚がおよそ50nm〜70nmとなるように、機能層形成領域Aの面積に応じた必要量を液滴として吐出した。そして乾燥工程へ進む。
機能液80は、例えば、溶媒としてシクロヘキシルベンゼンを含み、中間層形成材料として、前述したトリフェニルアミン系ポリマーを重量比で0.1%程度含んだものを用いた。粘度はおよそ6mPa・sである。
機能液80を塗布する方法としては、機能液70を塗布する場合と同様に、第1実施形態の吐出装置10を用いる。乾燥後の中間層の膜厚がおよそ10nm〜20nmとなるように、機能層形成領域Aの面積に応じた必要量を液滴として吐出した。そして乾燥工程へ進む。
機能液90R,90G,90Bは、例えば、溶媒としてシクロヘキシルベンゼンを含んでおり、発光層形成材料としてPFを重量比で0.7%含んだものを用いた。粘度はおよそ14mPa・sである。
機能液90R,90G,90Bを塗布する方法は、やはり第1実施形態の吐出装置10を用い、それぞれ異なる吐出ヘッド50に充填されて吐出される。
発光層の成膜にあたり、機能液90R,90G,90Bを機能層形成領域Aに吐出ムラなく、且つ必要量を安定的に吐出することができる第1実施形態の機能液の吐出方法を用いた。すなわち、m回の主走査にのうち少なくとも1回で2つのノズル52が機能層形成領域Aに掛かるように吐出ヘッド50を副走査して、主走査ごとに異なるノズル52から液滴を吐出した。そして、主走査ごとに使用ノズル数がほぼ同数となるように主走査におけるノズル52の配置情報が生成されている。また、乾燥後の発光層の膜厚がおよそ50nm〜100nmとなるように、機能層形成領域Aの面積に応じた必要量をm回の主走査に分けて液滴として吐出した。そして乾燥工程へ進む。
陰極134の材料としては、アルミニウム(Al)や銀(Ag)とマグネシウム(Mg)の合金などが用いられる。機能層132R,132G,132Bに近い側に仕事関数が小さいCa、Ba、LiFの膜を形成してもよい。また、陰極134の上にSiO2、SiN等の保護層を積層してもよい。このようにすれば、陰極134の酸化を防止することができる。陰極134の形成方法としては、蒸着法、スパッタ法、CVD法等が挙げられる。特に機能層132R,132G,132Bの熱による損傷を防止できるという点では、蒸着法が好ましい。ここまでが、有機EL素子112の製造工程を示すものである。そして、ステップS7へ進む。
なお、上記第1実施形態の機能液の吐出方法は、発光層形成材料を含む機能液90R,90G,90Bの塗布に適用するだけでなく、もちろん、正孔注入層形成材料を含む機能液70や中間層形成材料を含む機能液80の塗布においても適用することができる。
本発明の有機EL素子112の製造方法を用いて製造された有機EL装置100は、様々な電子機器の表示部として好適に用いることができる。
電子機器としては、携帯電話機やパーソナルコンピューター、PDA、POSなどの携帯型情報端末、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、カーナビゲーションシステム、テレビ、HMD(ヘッドマウントディスプレイ)、HUD(ヘッドアップディスプレイ)などを挙げることができる。
また、有機EL装置100は、表示部として用いられるだけでなく、例えば有機EL素子112を白色発光が得られる構成として電子機器の照明装置として用いてもよい。
Claims (11)
- 複数のノズルを有する吐出ヘッドを用い、主走査方向から見て前記主走査方向と交差する副走査方向に前記複数のノズルを配列させ、機能層形成領域に対して前記吐出ヘッドを前記主走査方向に相対移動させる主走査の間に、前記吐出ヘッドから機能層形成材料を含む機能液を前記機能層形成領域に吐出する機能液の吐出方法であって、
m回の主走査のうち少なくとも1回の主走査で少なくとも2つのノズルが前記機能層形成領域に掛かるように前記吐出ヘッドを前記副走査方向に相対移動させる副走査を行って、m回の主走査ごとに異なる1つのノズルから前記機能液を吐出し、
前記m回の主走査の吐出を行わせるべきノズルに1つの異常ノズルが含まれるとき、前記異常ノズルからの吐出を止めて、前記少なくとも2つのノズルが前記機能層形成領域に掛かる主走査において前記少なくとも2つのノズルから前記機能液の吐出を行うことを特徴とする機能液の吐出方法。 - 複数のノズルを有する吐出ヘッドを用い、主走査方向から見て前記主走査方向と交差する副走査方向に前記複数のノズルを配列させ、機能層形成領域に対して前記吐出ヘッドを前記主走査方向に相対移動させる主走査の間に、前記吐出ヘッドから機能層形成材料を含む機能液を前記機能層形成領域に吐出する機能液の吐出方法であって、
m回の主走査のうち少なくとも1回の主走査で少なくとも2つのノズルが前記機能層形成領域に掛かるように前記吐出ヘッドを前記副走査方向に相対移動させる副走査を行って、m回の主走査ごとに異なる1つのノズルから前記機能液を吐出し、
前記m回の主走査の吐出を行わせるべきノズルに1つの異常ノズルが含まれるとき、前記異常ノズルからの吐出を止めて、前記少なくとも2つのノズルが前記機能層形成領域に掛かる主走査を追加して、追加された主走査において前記少なくとも2つのノズルうちの1つのノズルから前記機能液の吐出を行うことを特徴とする機能液の吐出方法。 - 前記m回の主走査の吐出を行わせるべきノズルに2つ以上の異常ノズルが含まれるとき、
前記m回の主走査において前記機能層形成領域に掛かる前記異常ノズルの数が1つとなるように、前記吐出ヘッドを副走査することを特徴とする請求項1または2に記載の機能液の吐出方法。 - 前記主走査方向から見て前記副走査方向に隣り合うノズルの配置ピッチをPnとするとき、
前記m回の主走査における吐出を行わせるべきノズルの配置ピッチがPn/mとなるように、前記吐出ヘッドを副走査することを特徴とする請求項1または2に記載の機能液の吐出方法。 - 前記副走査方向に前記機能層形成領域の長手方向が向くように前記機能層形成領域を前記吐出ヘッドに対して相対的に配置させ、
前記機能層形成領域に掛かる前記少なくとも2つのノズルのうち、前記機能層形成領域の前記副走査方向における端部に近い方のノズルを予備ノズルとし、前記端部から遠い方のノズルを前記吐出を行わせる前記1つのノズルとすることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の機能液の吐出方法。 - 所定量の前記機能液を液滴として、少なくとも前記m回の主走査に分けて前記機能層形成領域に前記吐出ヘッドから吐出することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の機能液の吐出方法。
- 基板上の機能層形成領域に発光層を含む機能層を有する有機EL素子の製造方法であって、
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の機能液の吐出方法を用い、機能層形成材料を含む機能液を前記機能層形成領域に吐出する工程と、
吐出された前記機能液を固化して前記機能層のうちの少なくとも1層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする有機EL素子の製造方法。 - 発光層形成材料を含む前記機能液を前記機能層形成領域に吐出して、前記機能層のうち前記発光層を形成することを特徴とする請求項7に記載の有機EL素子の製造方法。
- 基板上の着色層形成領域に着色層を有するカラーフィルターの製造方法であって、
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の機能液の吐出方法を用い、着色層形成材料を含む機能液を前記着色層形成領域に吐出する工程と、
吐出された前記機能液を固化して前記着色層を形成する工程と、を備えたことを特徴とするカラーフィルターの製造方法。 - 請求項7または8に記載の有機EL素子の製造方法を用いて製造された有機EL素子を備えたことを特徴とする有機EL装置。
- 請求項10に記載の有機EL装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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