JP4304954B2

JP4304954B2 - 薄膜形成装置、薄膜形成方法および表示パネルの製造方法

Info

Publication number: JP4304954B2
Application number: JP2002300094A
Authority: JP
Inventors: 信一郎金子; 竜一八浪; 哲宮西; 英樹丸山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2022-10-15
Also published as: JP2004130280A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ＥＬなどの表示パネル等の薄膜形成装置、薄膜形成方法及び表示パネルの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば有機ＥＬなどの表示パネルは、ガラス基板などの基板の表面に発光層や注入層などの高分子有機材料から成る薄膜を形成して製造される。かかる薄膜は、一般に、ノズルなどの塗布部から塗布液（高分子有機材料液）を吐出しながら、塗布部を基板の表面に沿って相対的に水平移動させることにより塗布して形成される。塗布液は、一般に、溶質と溶媒の混合液または溶質が溶媒に溶けている溶液（以下、これらを混合液と称する）であり、溶媒が蒸発することにより基板の表面で固化する（例えば、（特許文献１）参照。）。
【０００３】
図１１は、従来方法により基板に塗布液を塗布して薄膜を形成した薄膜形成体の断面図である。薄膜形成体１は、基板２の表面に塗布液を薄く塗布し、これを固化させた薄膜３が形成されている。基板に塗布された塗布液は、一般に、ホットプレートで赤外線を照射したり、超音波を付与するなどして溶媒の蒸発が促進され、固化して薄膜となる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−６２３７０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来方法で塗布形成された薄膜３は、縁部（塗布開始位置３ａと塗布終了位置３ｂ）で図示するように盛上って盛上り部となり、中間部（塗布開始位置３ａと塗布終了位置３ｂの間）よりも厚くなりやすい傾向があった。このように縁部が局部的に盛上ると輝度ムラや色度ムラなどの発光ムラが発生しやすく、また薄膜の劣化寿命も、縁部と中間部でばらついてしまうという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、薄膜の縁部（塗布開始位置や塗布終了位置）での塗布液の盛上りを解消し、基板の表面に均一な厚さのフラットな薄膜を形成できる薄膜形成装置、薄膜形成方法及び表示パネルの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の薄膜形成装置は、基板の表面に沿って相対的に移動しながら塗布液を吐出する複数の吐出部と、これらの複数の吐出部に濃度の異なる塗布液を供給する塗布液供給手段と、これらの吐出部からの塗布液の吐出量を調整する吐出量調整手段とを備え、複数の吐出部は、移動方向と直交する方向に横長の、移動方向に並設された複数のスリットであり、複数のスリットの間には、複数のスリットの基板に対向する面よりも突出した仕切り壁を有し、複数の吐出部から吐出された塗布液を基板の表面で混合させるようにしたものである。
【０００８】
また本発明は、基板の表面に沿って塗布液の複数の吐出部を相対的に移動させながら基板の表面に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、複数の吐出部は、移動方向と直交する方向に横長の、移動方向に並設された複数のスリットであり、複数のスリットの間には、複数のスリットの基板に対向する面よりも突出した仕切り壁を有し、複数の吐出部から濃度の異なる塗布液を吐出させ、吐出されたこれらの塗布液を基板の表面で混合させて塗布するようにし、且つ塗布開始位置及び又は塗布終了位置における塗布液の濃度を中間部における濃度よりも薄くするとともに、塗布開始位置及び又は塗布終了位置において、濃淡まだら状の盛上り部を形成するものである。
【０００９】
本発明によれば、塗布開始位置および又は塗布終了位置において塗布液の濃度を低くする（すなわち、溶質に対する溶媒の相対的な量を中間部よりも増量する）ことができる。上述のように、塗布開始位置や塗布終了位置において塗布液は盛上るが、本発明によれば盛上り部の濃度を低くすることができるので、溶媒が蒸発して固化すれば、盛上り部はへこみ、中間部と略同一の厚さとなり、基板の表面に均一な厚さのフラットな薄膜を形成することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における薄膜形成装置の側面図、図２は本発明の実施の形態１における薄膜形成装置の部分拡大断面図、図３は本発明の実施の形態１における薄膜形成装置の塗布部の斜視図、図４は本発明の実施の形態１における薄膜形成装置の制御系のブロック図、図５は本発明の実施の形態１における塗布液の塗布量の分布説明図、図６は本発明の実施の形態１における塗布液が塗布された基板の断面図、図７は本発明の実施の形態１における薄膜形成体の断面図である。
【００１１】
図１において、１０はガラス基板などの基板であり、保持体１１に保持されて塗布部２０の上方に位置している。保持体１１は、真空吸着手段（図示せず）などの保持手段により、その下面に基板１０を水平な姿勢で吸着保持している。保持体１１の上面にはナット１２が装着されており、ナット１２には水平な送りねじ１３が螺入されている。送りねじ１３はモータ１４に駆動されて回転する。
【００１２】
モータ１４の駆動により送りねじ１３が回転すると、基板１０を保持する保持体１１は送りねじ１３に沿って水平方向へ移動し（矢印Ａ）、基板１０も同方向Ａへ移動する。すなわち、保持体１１、ナット１２、送りねじ１３、モータ１４は、塗布部２０を基板１０の表面に沿って相対的に水平方向に移動させる移動手段となっている。なお静止した基板１０に対して塗布部２０を水平方向に移動させてもよい。
【００１３】
次に、図２、図３を参照して塗布部２０を説明する。塗布部２０は、塗布液の吐出部としてのスリット２１、２２を有している。スリット２１、２２は仕切壁２３で仕切られている。仕切壁２３の上端部は塗布部２０の上面よりもやや上方へ突出しており、これによりスリット２１、２２から塗布液２６、２７（後述）が吐出された後、塗布液２６、２７が基板１０の表面で混合された塗布液２８になるようにしている。スリット２１、２２は、移動方向（塗布方向）Ａに直交する方向に横長であり、且つ移動方向Ａに複数個（本形態では、移動方向Ａにおける前後２個のスリット２１、２２）並設されている。
【００１４】
スリット２１、２２は塗布部２０を上下に貫通するように形成されている。一方のスリット２１の下部は管路２４を通して貯溜部Ｔ１に接続されており、他方のスリット２２の下部は管路２５を通して貯溜部Ｔ２に接続されている。貯溜部Ｔ１には濃い濃度の塗布液２６が貯溜されており、貯溜部Ｔ２には薄い濃度の塗布液２７が貯溜されている。塗布液２６、２７は溶質を溶剤に溶解した発光層や注入層となる高分子有機材料または光電変換機能をもつ高分子有機材料、炭素材料などから成る液体であるが、貯溜部Ｔ２の塗布液２７の溶質の含有％は、貯溜部Ｔ１の塗布液２６の溶質の含有％よりも低くなっている。なお薄い塗布液２７としては、溶質を含まない溶媒のみのものでもよい。
【００１５】
図１において、貯溜部Ｔ１の塗布液２６はポンプＰ１によりスリット２１へ送られ、また貯溜部Ｔ２の塗布液２７はポンプＰ２によりスリット２２へ送られる。すなわち、貯溜部Ｔ１、Ｔ２、ポンプＰ１、Ｐ２、管路２４、２５は、濃度の異なる複数種（本例では２種）の塗布液２６、２７を複数のスリット２１、２２へ供給する塗布液供給手段となっており、またポンプＰ１、Ｐ２はスリット２１、２２からの塗布液２６、２７の吐出量を調整する吐出量調整手段となっている。
【００１６】
図１において、基板１０の下方には、塗布液の固化手段としての赤外線ランプ３０が設けられている。赤外線ランプ３０は、基板１０の表面に塗布された塗布液（塗布液２６と塗布液２７の混合液）２８に赤外線を照射し、溶剤を蒸発させてこれを固化させる。塗布液の固化手段としては、超音波発生器なども適用できる。
【００１７】
図４において、制御部３１はモータ１４、ポンプＰ１、Ｐ２等の駆動を制御する。制御のプログラムは、予めメモリ３２に登録されている。なお図示しないが、基板１０を塗布部２０に対して相対的に上下動させることにより、基板１０の塗布面（下面）と塗布部２０の上端を接近、離隔させる接離手段も備えられている。なおかかる接離手段は、公知手段を適用できる。
【００１８】
この薄膜形成装置は上記のような構成より成り、次にその動作を説明する。図１において、基板１０の下面を塗布部２０の上面に近接させ、モータ１４を駆動して基板１０を塗布部２０に対して水平方向に移動させる（矢印Ａ）。このとき、ポンプＰ１、Ｐ２を駆動して貯溜部Ｔ１、Ｔ２内の塗布液２６、２７をそれぞれスリット２１、２２へ送り、スリット２１、２２から上方へ吐出する。濃度の異なる塗布液２６、２７は、吐出直後に、塗布部２０の上面と基板１０の下面の狭い空間Ｂ（図２）で混合され、混合された塗布液２８が基板１０の下面に薄膜として薄く塗布される。塗布された塗布液２８には赤外線ランプ３０から赤外線が照射され、塗布液２８中の溶剤は蒸発して塗布液２８は固化し、薄膜形成体となる。
【００１９】
さて、上述したように、塗布開始位置や塗布終了位置では、塗布液は盛上り、盛上ったまま固化すると、発光ムラを生じるなどの問題点が生じる。そこで塗布開始位置や塗布終了位置などの盛上りを生じる位置においては、以下に述べるように塗布される塗布液中の溶剤を増量し、濃度を低下させる。
【００２０】
図６は塗布開始位置２８ａおよび塗布終了位置２８ｂにおける塗布液２８の濃度を低下させる一例を示している。図示するように、塗布開始位置２８ａおよび塗布終了位置２８ｂの盛上り部は、濃淡のまだら状に塗布することにより、中間部（塗布開始位置２８ａと塗布終了位置２８ｂの間）よりも濃度を実質的に低下（薄く）させている。図５は、図６に示す濃淡分布を得るためのポンプＰ１、Ｐ２の吐出量（スリット２１、２２への塗布液２６、２７の供給量）のパターンの一例を示している。図５において、Ｖはモータ１４の回転速度（基板１０の移動速度）であって、モータ１４の回転速度は始動とともに徐々に立上り（ｔ１）、定速状態を一定時間（この一定時間ｔ２は、基板サイズにより異なる）維持して中間部に塗布した後、徐々に停止する（ｔ３）。
【００２１】
本形態では、一方のポンプＰ１は、全塗布時間ｔ１〜ｔ３において、スリット２１へ濃い塗布液２６を一定量Ｑ１供給する。また他方のポンプＰ２は薄い塗布液２７を塗布開始位置（時間ｔ１）と塗布終了位置（時間ｔ３）において多量にスリット２２へ供給し（ピークＫ１、Ｋ２参照）、中間部（時間ｔ２）においては少量をスリット２２へ供給する。このようにポンプＰ１、Ｐ２によるスリット２１、２２への塗布液２６、２７の供給量（スリット２１、２２からの吐出量）を調整することにより、塗布開始位置２８ａと塗布終了位置２８ｂの盛上り部には、図６に示すように濃淡まだら状に薄い塗布液を塗布する。このようなモータ１４やポンプＰ１、Ｐ２の運転プログラムは、メモリ３２に登録されている。
【００２２】
上記のような塗布液２８の濃度コントロールをすることにより、縁部（塗布開始位置２８ａと塗布終了位置２８ｂ）に局部的に生じる盛上り部には中間部よりも相対的に濃度の薄い（すなわち溶剤が相対的に多い）塗布液が塗布される。そして塗布液中の溶剤が蒸発することにより薄膜が形成されるが、盛上り部の溶剤の蒸発量は多いので、固化後（溶剤の蒸発終了後）には盛上り部はへこみ、図６の破線及び図７に示すように、基板１０の表面に均一な厚さのフラットな薄膜２８が形成された薄膜形成体９が出来上ることとなる。
【００２３】
なお本形態では、スリット２１、２２を上記方向に２個並設しているが、スリットを３個以上並設し、これらのスリットに濃度の異なる塗布液を供給するようにしてもよく、要は盛上り部を生じる塗布開始位置や塗布終了位置で、塗布液の濃度が中間部よりも薄くなるようにすればよい。また薄膜は、基板の表面に多層に形成される場合もあり、したがって上記した薄膜形成作業を複数回繰り返すことにより、薄膜を多層に形成する。
【００２４】
（参考例）
図８は参考例における薄膜形成装置の全体構成図、図９は参考例における薄膜形成装置の塗布部の斜視図、図１０は参考例における薄膜形成装置の制御系のブロック図である。なお基板の移動手段等は実施の形態１と同じである。
【００２５】
図８、図９において塗布部３０は基体３１に吐出部としての管状のノズルＮ１〜Ｎ１２、ｎ１〜ｎ１２を複数個並設して成っている。ノズルＮ１〜Ｎ１２とノズルｎ１〜ｎ１２は上記移動方向Ａに直交する方向に複数個（本例ではそれぞれ１２個）横一列に並設されており、またノズルＮ１〜Ｎ１２とノズルｎ１〜ｎ１２は移動方向（塗布方向）Ａに複数列（本例では前例のノズルＮ１〜Ｎ１２と後列のノズルｎ１〜ｎ１２の前後２列）並設されている。図８に示すように、ノズルＮ１〜Ｎ１２は管路３３により貯溜部Ｔ１に接続されており、またノズルｎ１〜ｎ１２は管路３４により貯溜部Ｔ２に接続されている。また管路３３、３４にはそれぞれポンプＰ１、Ｐ２が設けられている。図１０において、制御部４０はメモリ４１に登録されたプログラムにしたがい、モータ１４やポンプＰ１、Ｐ２を制御する。
【００２６】
貯溜部Ｔ１には濃い塗布液２６が貯溜されており、貯溜部Ｔ２には薄い塗布液２７が貯溜されている。制御部４０は、各ポンプＰ１、Ｐ２を制御することにより、前列のノズルＮ１〜Ｎ１２と後列のノズルｎ１〜ｎ１２からの吐出量を制御する。
【００２７】
図８に示すように、基板１０の下面をノズルＮ１〜Ｎ１２、ｎ１〜ｎ１２の上端に近接させ、実施の形態１と同様に基板１０を水平移動させながらノズルＮ１〜Ｎ１２、ｎ１〜ｎ１２から塗布液２６、２７を吐出することにより基板１０の下面に塗布液２６、２７を塗布する。ノズルＮ１〜Ｎ１２から吐出された濃い塗布液２６とｎ１〜ｎ１２から吐出された薄い塗布液２７は、実施の形態１と同様に、吐出直後にノズルＮ１〜Ｎ１２、ｎ１〜ｎ１２の上端と基板１０下面の狭い空間で混合された塗布液２８として基板１０に塗布される。
【００２８】
本参考例の場合も、実施の形態１の場合と同様に、塗布開始位置や塗布終了位置では基板１０に塗布された塗布液２８は盛上る。そこで塗布開始位置と塗布終了位置では、後列のノズルｎ１〜ｎ１２からの薄い塗布液２７の吐出量を増量するようにポンプの駆動を制御することにより、実施の形態１と同様に、塗布開始位置や塗布終了位置における塗布液２８の濃度を中間部の濃度よりも低くする。これにより、実施の形態１の場合と同様に、塗布開始位置と塗布終了位置における溶剤の蒸発量を多くし、基板１０の全面に均一な厚さのフラットな薄膜を形成することができる。勿論、前列のノズルＮ１〜Ｎ１２から薄い塗布液２７を吐出し、後列のノズルｎ１〜ｎ１２から濃い塗布液２６を吐出するようにしてもよい。また本参考例では、ノズルは２列（前列のノズルＮ１〜Ｎ１２と後列のノズルｎ１〜ｎ１２）設けているが、３列以上設け、これらのノズルに濃度の異なる塗布液を供給するようにしてもよいものである。
【００２９】
実施の形態１から明らかなように、本発明は要は盛上り部を生じる塗布開始位置や塗布終了位置において、塗布液の濃度が中間部よりも薄くなるように塗布すればよいものであり、吐出部の形態等は様々な設計変更が可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、基板の表面に形成される薄膜の縁部（塗布開始位置や塗布終了位置）での盛上りを解消し、基板の表面に均一な厚さのフラットな薄膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における薄膜形成装置の側面図
【図２】本発明の実施の形態１における薄膜形成装置の部分拡大断面図
【図３】本発明の実施の形態１における薄膜形成装置の塗布部の斜視図
【図４】本発明の実施の形態１における薄膜形成装置の制御系のブロック図
【図５】本発明の実施の形態１における塗布液の塗布量の分布説明図
【図６】本発明の実施の形態１における塗布液が塗布された基板の断面図
【図７】本発明の実施の形態１における薄膜形成体の断面図
【図８】参考例における薄膜形成装置の全体構成図
【図９】参考例における薄膜形成装置の塗布部の斜視図
【図１０】参考例における薄膜形成装置の制御系のブロック図
【図１１】従来方法により基板に塗布液を塗布して薄膜を形成した薄膜形成体の断面図
【符号の説明】
９薄膜形成体
１０基板
２０，３０塗布部
２１，２２スリット
２６，２７，２８塗布液
２８ａ塗布開始位置
２８ｂ塗布終了位置
ｎ１〜ｎ１２，Ｎ１〜Ｎ１２ノズル
Ｐ１，Ｐ２ポンプ
Ｔ１，Ｔ２貯溜部

Claims

基板の表面に沿って相対的に移動しながら塗布液を吐出する複数の吐出部と、これらの複数の吐出部に濃度の異なる塗布液を供給する塗布液供給手段と、これらの吐出部からの塗布液の吐出量を調整する吐出量調整手段とを備え、
前記複数の吐出部は、移動方向と直交する方向に横長の、移動方向に並設された複数のスリットであり、
前記複数のスリットの間には、前記複数のスリットの前記基板に対向する面よりも突出した仕切り壁を有し、前記複数の吐出部から吐出された塗布液を前記基板の表面で混合させるようにしたことを特徴とする薄膜形成装置。
基板の表面に沿って塗布液の複数の吐出部を相対的に移動させながら基板の表面に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、前記複数の吐出部は、移動方向と直交する方向に横長の、移動方向に並設された複数のスリットであり、前記複数のスリットの間には、前記複数のスリットの前記基板に対向する面よりも突出した仕切り壁を有し、前記複数の吐出部から濃度の異なる塗布液を吐出させ、吐出されたこれらの塗布液を前記基板の表面で混合させて塗布するようにし、且つ塗布開始位置及び又は塗布終了位置における塗布液の濃度を中間部における濃度よりも薄くするとともに、前記塗布開始位置及び又は前記塗布終了位置において、濃淡まだら状の盛上り部を形成することを特徴とする薄膜形成方法。
請求項２に記載された薄膜形成方法を含む表示パネルの製造方法。