JP2015150470A - エレクトロスプレー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板のノズル側の表面に帯電する電荷に起因して、基板に設けられる素子などが破壊されるのを抑制することが可能なエレクトロスプレー装置を提供する。
【解決手段】このエレクトロスプレー装置１００は、ノズル１から噴霧された溶液材料を、基板２００に薄膜として堆積するエレクトロスプレー装置１００であって、溶液材料に電圧を印加した状態で噴霧するノズル１と、基板２００のノズル１側の表面２００ａに接触するように設けられる導電体６と、薄膜の形成時に基板２００のノズル１とは反対側に配置され、ノズル１との間に電位差を形成するためのアースプレート３とを備え、導電体６を介して、基板２００のノズル１側の表面２００ａを、接地するように構成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、エレクトロスプレー装置に関し、特に、溶液材料に電圧を印加した状態で噴霧するノズルを備えるエレクトロスプレー装置に関する。

従来、溶液材料に電圧を印加した状態で噴霧するノズルを備えるエレクトロスプレー装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、溶液材料に電圧を印加した状態（溶液材料が帯電した状態）で噴霧するノズルと、ノズルから噴霧された溶液材料が堆積されて薄膜が形成される基板と、ノズルと基板との間に設けられるマスクとを備えるエレクトロスプレー装置が開示されている。このエレクトロスプレー装置では、基板のノズルと反対側の表面近傍に局所電極が設けられている。そして、溶液材料に印加される電圧と局所電極との間の電位差（電界）により、ノズルから基板に溶液材料が飛行することによって、基板に溶液材料が薄膜として堆積される。

特開２０１１−１７５９２１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のエレクトロスプレー装置では、溶液材料に印加される電圧（ノズル側の電圧）に起因して、基板のノズル側の表面が帯電する場合があるという不都合がある。この場合、成膜前に予め基板に設けられる半導体素子などが、基板のノズル側の表面に帯電する電荷によって破損する場合があるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、基板のノズル側の表面に帯電する電荷に起因して、基板に設けられる素子などが破壊されるのを抑制することが可能なエレクトロスプレー装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面によるエレクトロスプレー装置は、ノズルから噴霧された溶液材料を、基板に薄膜として堆積するエレクトロスプレー装置であって、溶液材料に電圧を印加した状態で噴霧するノズルと、基板のノズル側の表面に接触するように設けられる第１導電体と、薄膜の形成時に基板のノズルとは反対側に配置され、ノズルとの間に電位差を形成するためのプレート部材とを備え、第１導電体を介して、基板のノズル側の表面を、接地するように構成されている。

この一の局面によるエレクトロスプレー装置では、上記のように、第１導電体を介して、基板のノズル側の表面を、接地することによって、基板のノズル側の表面に電荷が帯電することを抑制することができるので、基板のノズル側の表面に帯電する電荷に起因して、基板に設けられる素子などが破壊されるのを抑制することができる。

また、薄膜の形成時に基板のノズルとは反対側に配置され、ノズルとの間に電位差を形成するためのプレート部材を設けることによって、ノズルとプレート部材との間の電位差（電界）によってノズルからプレート部材に向かって溶液材料（液滴）を飛行（飛翔）させることができる。これにより、ノズルとプレート部材との間に配置される基板に溶液材料（液滴）を堆積することができる。

上記一の局面によるエレクトロスプレー装置において、好ましくは、ノズルと基板との間の基板の近傍に配置され、所定の開口パターンを有する開口部を含むマスクをさらに備え、第１導電体は、マスクの基板側の表面に取り付けられている。このように構成すれば、マスクとともに第１導電体を移動させて第１導電体を基板のノズル側の表面に接触させることができるので、マスクおよび第１導電体を個別に移動させる移動機構を設ける場合と異なり、エレクトロスプレー装置の構成を簡略化することができる。また、第１導電体を、マスクの基板側の表面に取り付けることによって、マスクおよび第１導電体を移動させる工程を同一の工程で行うことができるので、第１導電体を設けたとしても、基板への薄膜の堆積プロセスにおける工程数が増加するのを抑制することができる。

上記一の局面によるエレクトロスプレー装置において、好ましくは、基板は、絶縁性基板からなるとともに、基板のノズル側の表面には、第２導電体が設けられており、第２導電体と第１導電体とを介して、基板のノズル側の表面を、接地するように構成されている。このように構成すれば、第１導電体を第２導電体に接触させるだけで、容易に、絶縁性の基板のノズル側の表面を、接地することができる。

この場合、好ましくは、基板は、半導体素子が表面に形成される半導体素子基板からなり、第２導電体は、半導体素子に電気的に接続されている端子を含む。このように構成すれば、第１導電体を端子に接触させることにより、半導体素子が第１導電体を介して接地されるので、基板のノズル側の表面に帯電する電荷に起因して半導体素子が破壊されるのを容易に抑制することができる。

上記一の局面によるエレクトロスプレー装置において、好ましくは、第１導電体は、平面視において、基板のノズル側の表面の薄膜の塗布領域の外側に設けられている。このように構成すれば、接地のための第１導電体を設けたとしても、薄膜の形成時に、第１導電体が溶液材料の飛行の妨げになるのを抑制することができる。

本発明によれば、上記のように、基板のノズル側の表面に帯電する電荷に起因して、基板に設けられる素子などが破壊されるのを抑制することができる。

本発明の一実施形態によるエレクトロスプレー装置の概略の構成を示す全体図である。 本発明の一実施形態によるエレクトロスプレー装置により溶液材料が噴霧される基板の平面図である。 図３の基板に設けられる薄膜トランジスタの断面図である。 本発明の一実施形態によるエレクトロスプレー装置のマスクの平面図である。 本発明の一実施形態によるエレクトロスプレー装置のマスクと基板とを重ねた状態を示す図である。 本発明の一実施形態の第１変形例によるエレクトロスプレー装置のマスクの平面図である。 本発明の一実施形態の第２変形例によるエレクトロスプレー装置のマスクの平面図である。 本発明の一実施形態の第３変形例によるエレクトロスプレー装置のマスクの平面図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図５を参照して、本実施形態によるエレクトロスプレー装置１００の構成について説明する。

図１に示すように、エレクトロスプレー装置１００は、ノズル１と、シリンジポンプ２と、アースプレート３と、マスク４と、昇降ユニット５とを備えている。また、アースプレート３とマスク４との間には、基板２００が配置されている。なお、アースプレート３は、本発明の「プレート部材」の一例である。

図２に示すように、本実施形態では、基板２００は、ガラスなどの絶縁性基板からなる。また、基板２００は、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）２０１が形成されている半導体素子基板からなる。また、薄膜トランジスタ２０１は、基板２００のマスク４側の表面２００ａ（Ｚ２方向側の面）にマトリクス状に設けられている。なお、薄膜トランジスタ２０１は、本発明の「半導体素子」の一例である。

図３に示すように、薄膜トランジスタ２０１は、ゲート電極２０２と、ゲート絶縁膜２０３と、非晶質シリコン層２０４と、ソース電極２０５と、ドレイン電極２０６と、保護膜２０７と、透明電極２０８とを含む。ゲート電極２０２は、基板２００の表面２００ａ上に設けられている。ゲート絶縁膜２０３は、ゲート電極２０２を覆うように、基板２００の表面２００ａ上に設けられている。非晶質シリコン層２０４は、ゲート絶縁膜２０３を介してゲート電極２０２と対向するように、ゲート絶縁膜２０３の表面上に設けられている。ソース電極２０５およびドレイン電極２０６は、非晶質シリコン層２０４の一方側（ソース側）および他方側（ドレイン側）にそれぞれ接続されている。また、透明電極２０８は、ドレイン電極２０６に接続されている。また、保護膜２０７は、ソース電極２０５、ドレイン電極２０６および非晶質シリコン層２０４を覆うように、基板２００上に設けられている。

また、本実施形態では、図２に示すように、基板２００のノズル１側の表面２００ａ（Ｚ２方向側の面）には、端子２０９が設けられている。端子２０９は、複数設けられており、それぞれの端子２０９は、薄膜トランジスタ２０１に電気的に接続されている。たとえば、端子２０９は、薄膜トランジスタ２０１のゲート電極２０２（ゲート線２０２ａ）およびソース電極２０５（ソース線２０５ａ）に接続されている。また、端子２０９は、保護膜２０７（図３参照）などには覆われずに露出している。また、端子２０９は、ノズル１から溶液材料が噴霧される塗布領域２１０の外側に配置されている。なお、端子２０９は、本発明の「第２導電体」の一例である。

ノズル１は、溶液材料に電圧を印加した状態で、溶液材料を下方（Ｚ２方向）から上方（Ｚ１方向）に向かって噴霧するように構成されている。そして、ノズル１から噴霧された溶液材料が、基板２００に薄膜（図示せず）として堆積されるように構成されている。また、シリンジポンプ２は、ノズル１に溶液材料を送液するように構成されている。

アースプレート３は、たとえば金属板から構成されており、平板状を有する。また、本実施形態では、アースプレート３は、薄膜の形成時（図１に示す状態）に、ノズル１とは反対側（Ｚ１方向側）に配置され、ノズル１との間に電位差を形成するように構成されている。具体的には、アースプレート３は、薄膜の形成時（図１に示す状態）に、基板２００に接触して基板２００のノズル１とは反対側の表面２００ｂ（Ｚ１方向側の面）を接地するように構成されている。

また、図１に示すように、マスク４は、ノズル１と基板２００との間の基板２００の近傍に配置され、所定の開口パターンを有する開口部４ａを含むように構成されている。具体的には、図４に示すように、開口部４ａは、平面視において、略矩形形状に形成されており、マスク４に１つ設けられている。そして、開口部４ａから露出する基板２００の部分に薄膜が堆積される。また、図１に示すように、マスク４は、マスク４の両端部が昇降ユニット５に支持されており、昇降ユニット５の昇降とともに昇降するように構成されている。なお、マスク４は、樹脂などの絶縁性部材により形成されており、薄膜の形成時には、マスク４に電荷が蓄積されるように構成されている。

ここで、本実施形態では、図１および図４に示すように、マスク４の基板２００側の表面４ｂ（Ｚ１方向側の面）には、基板２００のノズル１側の表面２００ａに接触するように設けられる導電体６が取り付けられている。そして、導電体６を介して、基板２００のノズル１側の表面２００ａ（Ｚ２方向側の面）が、接地されている。具体的には、図４に示すように、導電体６は、マスク４の基板２００側の表面４ｂ（Ｚ１方向側の面）に、開口部４ａを取り囲むように、枠状に設けられている。また、導電体６は、導電体６とアースプレート３とを接触させるための接触部６ａを含む。接触部６ａは、導電体６の枠状の部分（枠状部６ｂ）から、Ｘ方向の一方端側（Ｘ１方向側）に延びるように形成されているとともに、接触部６ａのＸ１方向側の端部（折曲部６ｃ）は、Ｚ１方向側（アースプレート３側）に９０度折り曲げられている。そして、折曲部６ｃが、アースプレート３に接触することにより、導電体６が接地される。これにより、マスク４と基板２００とを当接させた状態（図１に示す状態）で、導電体６を介して、基板２００のノズル１側の表面２００ａ（Ｚ２方向側の面）が、接地される。なお、導電体６は、マスク４の表面４ｂから基板２００側に突出するように設けられている。また、導電体６は、たとえば、導電性の樹脂テープ、銅箔などにより構成されている。また、導電体６は、本発明の「第１導電体」の一例である。

また、導電体６は、マスク４の基板２００側の表面４ｂ（Ｚ１方向側の面）に設けられているため、マスク４のノズル１側の表面４ｃ（Ｚ２方向側の面）は、接地されない。これにより、マスク４のノズル１側の表面４ｃは帯電する（電荷が蓄積される）ので、ノズル１から噴霧された溶液材料は、マスク４のノズル１側の表面４ｃに蓄積された電荷に反発されて、マスク４の開口部４ａ側に誘導される。

また、本実施形態では、図５に示すように、導電体６は、平面視において、基板２００のノズル１側の表面２００ａの薄膜の塗布領域２１０の外側に設けられている。具体的には、導電体６（枠状部６ｂ）は、マスク４の開口部４ａから所定の間隔Ｄを隔てたマスク４の外周側の部分に配置されている。

また、図５に示すように、マスク４と基板２００とを重ねた状態において、平面視において、導電体６と、基板２００の端子２０９とが、オーバラップするように、導電体６がマスク４の表面４ｂ（Ｚ１方向側の面）に取り付けられている。そして、図１および図５に示すように、導電体６と、基板２００の端子２０９とが、接触した状態（電気的に接続された状態）で、基板２００の端子２０９と導電体６とを介して、基板２００のノズル１側の表面２００ａ（Ｚ２方向側の面）が、接地される。具体的には、基板２００のノズル１側の表面２００ａ（Ｚ２方向側の面）に設けられる薄膜トランジスタ２０１が、ソース線２０５ａおよびゲート線２０２ａと、基板２００の端子２０９と、導電体６とを介して接地される。

次に、本実施形態の効果について説明する。

本実施形態では、上記のように、導電体６を介して、基板２００のノズル１側の表面２００ａを、接地することによって、基板２００のノズル１側の表面２００ａに電荷が帯電することを抑制することができるので、基板２００のノズル１側の表面２００ａに帯電する電荷に起因して、基板２００に設けられる素子（薄膜トランジスタ２０１）などが破壊されるのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、薄膜の形成時に基板２００のノズル１とは反対側に配置され、ノズル１との間に電位差を形成するためのアースプレート３を設けることによって、ノズル１とアースプレート３との間の電位差（電界）によってノズル１からアースプレート３に向かって溶液材料（液滴）を飛行（飛翔）させることができる。これにより、ノズル１とアースプレート３との間に配置される基板２００に溶液材料（液滴）を堆積することができる。

また、本実施形態では、上記のように、ノズル１と基板２００との間の基板２００の近傍に配置され、所定の開口パターンを有する開口部４ａを含むマスク４を設けて、導電体６を、マスク４の基板２００側の表面４ｂに取り付ける。これにより、マスク４とともに導電体６を移動させて導電体６を基板２００のノズル１側の表面２００ａに接触させることができるので、マスク４および導電体６を個別に移動させる移動機構を設ける場合と異なり、エレクトロスプレー装置１００の構成を簡略化することができる。また、導電体６を、マスク４の基板２００側の表面４ｂに取り付けることによって、マスク４および導電体６を移動させる工程を同一の工程で行うことができるので、導電体６を設けたとしても、基板２００への薄膜の堆積プロセスにおける工程数が増加するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、基板２００は、絶縁性基板からなるとともに、基板２００のノズル１側の表面２００ａには、端子２０９が設けられており、端子２０９と導電体６とを介して、基板２００のノズル１側の表面２００ａを、接地する。これにより、導電体６を端子２０９に接触させるだけで、容易に、絶縁性の基板２００のノズル１側の表面２００ａを、接地することができる。

また、本実施形態では、上記のように、基板２００を、薄膜トランジスタ２０１が表面２００ａに形成される半導体素子基板から構成して、基板２００に薄膜トランジスタ２０１に電気的に接続されている端子２０９を設ける。これにより、導電体６を端子２０９に接触させることにより、薄膜トランジスタ２０１が導電体６を介して接地されるので、基板２００のノズル１側の表面２００ａに帯電する電荷に起因して薄膜トランジスタ２０１が破壊されるのを容易に抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、導電体６を、平面視において、基板２００のノズル１側の表面２００ａの薄膜の塗布領域２１０の外側に設ける。これにより、接地のための導電体６を設けたとしても、薄膜の形成時に、導電体６が溶液材料の飛行の妨げになるのを抑制することができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、導電体が、マスクの基板側の表面に取り付けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図６に示す第１変形例によるエレクトロスプレー装置１０１のように、導電体７をマスク４には取り付けずに、マスク４と別個に配置してもよい。そして、導電体７を手動や移動機構（図示せず）により移動させて、基板２００に接触させてもよい。なお、導電体７は、本発明の「第１導電体」の一例である。また、導電体７のその他の構成は、上記実施形態の導電体６（図３参照）と同様である。

また、上記実施形態では、導電体が、枠状部と接触部とを含むように構成して、接触部をアースプレートに接触させることにより、導電体を接地する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、導電体をアースプレート以外の接地電位に接続するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、導電体が、マスクの基板側の表面に、開口部を取り囲むように、枠状に設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、導電体を枠状以外の形状に形成してもよい。たとえば、図７に示す第２変形例によるエレクトロスプレー装置１０２のように、基板２１１の表面に設けられる端子２１２が、開口部４ａのＹ方向の両側（Ｙ１方向、Ｙ２方向）にのみ設けられる場合には、導電体８ａおよび８ｂを、開口部４ａのＸ方向の両側には設けずに、開口部４ａのＹ方向の両側（Ｙ１方向、Ｙ２方向）にのみ設けてもよい。この場合、導電体８ａおよび８ｂは、アースプレート３に接触することにより、それぞれ、接地される。なお、導電体８ａおよび８ｂは、本発明の「第１導電体」の一例である。また、端子２１２は、本発明の「第２導電体」の一例である。

また、上記実施形態では、導電体が、マスクの基板側の表面から基板側に突出するように設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図８に示す第３変形例によるエレクトロスプレー装置１０３のように、導電体９を、導電体９の表面９ａとマスク４ｄの表面４ｅとが略面一になるように、マスク４ｄに埋め込むように構成してもよい。これにより、マスク４ｄと基板２００との間に隙間が生じない状態で、基板２００に薄膜を堆積することができる。なお、導電体９は、本発明の「第１導電体」の一例である。

また、上記実施形態では、マスクに開口部が１つ設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、マスクに開口部が複数設けられていてもよい。

また、上記実施形態では、基板の表面に薄膜トランジスタが設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、基板の表面に薄膜トランジスタ以外のダイオードなどの半導体素子が設けられていてもよい。また、薄膜トランジスタおよびダイオードなどの能動素子に限らず、抵抗、コンデンサなどの受動素子が基板の表面に設けられていてもよい。

また、上記実施形態では、基板の表面上に、薄膜トランジスタに電気的に接続される端子（第２導電体）が設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、基板の表面に、端子以外の透明電極などの導電体（第２導電体）が形成されていてもよい。この場合、透明電極に導電体（第１導電体）が接触することにより、透明電極が接地される。

また、上記実施形態では、薄膜の形成時に、アースプレートが基板に接触して基板のノズルとは反対側の表面を接地することにより、ノズルとアースプレートとの間に電位差を形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、アースプレート（プレート部材）を接地電位以外の電位にして、ノズルとアースプレートとの間に電位差を形成してもよい。そして、アースプレートを基板に接触させずに、基板と離間した状態で基板のノズルとは反対側に配置して、ノズルとアースプレートとの間に電位差を形成してもよい。

また、上記実施形態では、溶液材料が下方から上方に向かってノズルから噴霧される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、溶液材料が上方から下方に向かってノズルから噴霧されるようにしてもよい。また、溶液材料が横方に向かってノズルから噴霧されるようにしてもよい。

１ ノズル
３ アースプレート（プレート部材）
４、４ｂ マスク
４ａ 開口部
４ｂ 表面（基板側の表面）
６、７、８ａ、８ｂ、９ 導電体（第１導電体）
１００、１０１、１０２、１０３ エレクトロスプレー装置
２００、２１１ 基板
２００ａ 表面（ノズル側の表面）
２００ｂ 表面（ノズルとは反対側の表面）
２０１ 薄膜トランジスタ（半導体素子）
２０９、２１２ 端子（第２導電体）
２１０ 塗布領域

Claims (5)

1. ノズルから噴霧された溶液材料を、基板に薄膜として堆積するエレクトロスプレー装置であって、
   溶液材料に電圧を印加した状態で噴霧する前記ノズルと、
   前記基板の前記ノズル側の表面に接触するように設けられる第１導電体と、
   前記薄膜の形成時に前記基板の前記ノズルとは反対側に配置され、前記ノズルとの間に電位差を形成するためのプレート部材とを備え、
   前記第１導電体を介して、前記基板の前記ノズル側の表面を、接地するように構成されている、エレクトロスプレー装置。
2. 前記ノズルと前記基板との間の前記基板の近傍に配置され、所定の開口パターンを有する開口部を含むマスクをさらに備え、
   前記第１導電体は、前記マスクの前記基板側の表面に取り付けられている、請求項１に記載のエレクトロスプレー装置。
3. 前記基板は、絶縁性基板からなるとともに、前記基板の前記ノズル側の表面には、第２導電体が設けられており、
   前記第２導電体と前記第１導電体とを介して、前記基板の前記ノズル側の表面を、接地するように構成されている、請求項１または２に記載のエレクトロスプレー装置。
4. 前記基板は、半導体素子が表面に形成される半導体素子基板からなり、
   前記第２導電体は、前記半導体素子に電気的に接続されている端子を含む、請求項３に記載のエレクトロスプレー装置。
5. 前記第１導電体は、平面視において、前記基板の前記ノズル側の表面の前記薄膜の塗布領域の外側に設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のエレクトロスプレー装置。

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