JP4626196B2 - 液滴吐出装置、および電気光学装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶剤系の液状物をノズルから液滴として吐出する液状物吐出装置、およびこの液状物吐出装置を用いた電気光学装置の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、ノズルの目詰まり防止技術に関するものである。

インクジェットプリンタなどの液滴吐出装置においては、液滴吐出ヘッドのノズル形成面で開口する複数のノズルの各々からインクなどの液滴を吐出して、各種媒体上に定着させる。このような液滴吐出装置では、装置を稼動しない間、あるいは装置の稼動中であっても媒体などの段取り中など、ノズルからの液滴の吐出が長時間、休止することがある。このように休止期間において、ノズル内のインクから溶媒が蒸発すると、インクが固まり、ノズルが詰まってしまうことがある。

そこで、本願出願人は、液滴吐出ヘッドが休止状態にあるときにノズル形成面との間に密閉空間を形成するようにノズルの周りを乾燥防止用キャップ部材で覆い、この空間に水分を蒸気として供給することにより、ノズル内でのインクの固化を防止し、ノズルの詰まりを防止する技術を提案している（例えば、特許文献１参照）。

一方、液滴吐出装置については、いわゆるプリンタと称せられる記録装置以外の分野にも使用が検討されており、例えば、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）装置の製造工程において電気光学装置用基板に対して、液滴吐出装置から、各種機能性材料を有機溶剤に溶解あるいは分散させた液状物を液滴として吐出して、正孔注入層や発光層を形成することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−３３４９６２号公報 特開２００３−１５９７８６号公報

しかしながら、特許文献２に記載の装置を用いて有機ＥＬ装置の正孔注入層や発光層を形成する際には、各種機能性材料を有機溶剤に溶解あるいは分散させた液状物を吐出するため、インクジェットプリンタなどで用いられるインクと比較して固化しやすい。それ故、通常のインクジェットプリンタと比較して、休止期間中にノズルが詰まりやすいという問題点がある。かといって、特許文献１に記載のように、休止期間中のノズルを水分で保湿すると、水に溶けない成分がノズル内で析出あるいは固化するといういう問題点がある。このような問題点は、有機ＥＬ装置を製造する場合に限らず、カラー液晶装置の製造工程において、ノズルから電気光学装置用基板に液滴を吐出してカラーフィルタを形成する場合、さらには、インクジェットプリンタで有機溶剤系のインクを用いた場合に同様に発生する問題点である。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、溶剤系の液状物を吐出するノズルに目詰まりが発生することを確実に防止可能な液滴吐出装置、およびこの液滴吐出装置を用いた電気光学装置の製造方法を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る液滴吐出装置では、溶質を第１の有機溶剤に溶解あるいは分散させた液状物を液滴として吐出する複数のノズルがノズル形成面で開口する液滴吐出ヘッドと、該液滴吐出ヘッドが休止状態にあるときに前記ノズル形成面との間に密閉空間を形成するように当該ノズル形成面を覆う乾燥防止用キャップ部材と、前記溶質を溶解可能あるいは分散可能な第２の有機溶剤が貯留され、前記乾燥防止用キャップ部材が前記ノズル形成面を覆ったときに前記密閉空間に連通する溶剤貯留部とを有し、前記乾燥防止用キャップ部材は、少なくとも前記ノズル形成面と当接する部分が、耐溶剤性を備えた弾性材料から構成されていることを特徴とする。

本発明において、液滴吐出ヘッドは、液滴に吐出を休止している間、ノズル形成面がキャッブ部材で覆われ、かつ、ノズル形成面と乾燥防止用キャップ部材との間に形成された密閉空間には、有機溶剤が貯留された溶剤貯留部が連通している。このため、密閉空間には有機溶剤の蒸気が供給されるので、ノズルに付着していた液状物から主溶媒として配合されている有機溶剤が蒸発しない。それ故、液状物がノズル内で固まらないので、休止期間中にノズルが詰まることを確実に防止することができる。また、乾燥防止用キャップ部材は、ノズル形成面と当接する部分が弾性材料から構成されているため、乾燥防止用キャップ部材がノズル形成面を覆った状態でノズル形成面と乾燥防止用キャップ部材との間の空間は、確実に密閉空間となるので、第２の有機溶剤の蒸気が外部に漏れない。また、乾燥防止用キャップ部材は、ノズル形成面と当接する部分が耐溶剤性を備えているので、有機溶剤と接触しても劣化しない。それ故、乾燥防止用キャップ部材は、ノズル形成面を繰り返し覆っても損傷せず、キャッピング機構の寿命が長い。

本発明において、前記弾性材料は、フッ素系エラストマーであることが好ましい。

本発明において、前記第２の有機溶剤は、沸点が２００℃以下であることが好ましい。一般に沸点が低い溶剤ほど蒸気圧が高いので、第２の有機溶剤として沸点が２００℃以下のものを用いれば、溶剤貯留部からノズル形成面と乾燥防止用キャップ部材との間の密閉空間に溶剤蒸気をスムーズに供給できるので、蒸発に起因するノズルの詰まりを確実に防止することができる。

本発明において、前記ノズルから前記液滴を吐出している間、前記乾燥防止用キャップ部材を覆う蓋部材を有していることが好ましい。このように構成すると、乾燥防止用キャップ部材は、ノズル形成面を覆っていない間、蓋部材で覆われることになるので、乾燥防止用キャップ部材から溶剤蒸気が漏れることを防止できる。それ故、溶剤蒸気による作業環境の悪化や火災の発生を防止できる。

本発明において、前記液滴吐出ヘッドは、ガイド軸上に支持された状態で当該ガイド軸に沿って、前記ノズルから前記液滴を吐出する液滴吐出位置と、前記乾燥防止用キャップ部材に覆われる休止位置との間を移動可能に構成されている場合、前記蓋部材も、前記ガイド軸上に支持された状態で当該ガイド軸に沿って前記休止位置まで移動して前記乾燥防止用キャップ部材を覆うことが好ましい。

本発明において、前記乾燥防止用キャップ部材は、枠状のシール部材と、該シール部材を開口縁に備えたカップ状のキャップホルダとを備えている場合があり、この場合、前記シール部材が前記弾性材料から構成されていればよい。

本発明において、前記溶剤貯留部に貯留されている有機溶剤を加熱する溶剤加熱装置を備えていることが好ましい。このように構成すると、溶剤貯留部からノズル形成面と乾燥防止用キャップ部材との間の密閉空間に溶剤蒸気をスムーズに供給できるので、蒸発に起因するノズルの詰まりを確実に防止することができる。

本発明において、前記乾燥防止用キャップ部材と前記溶剤貯留部との間に、前記溶剤貯留部から前記乾燥防止用キャップ部材への溶剤蒸気の供給量を調整可能なバルブを備えていることが好ましい。このように構成すると、液滴吐出ヘッドのノズル形成面が乾燥防止用キャップ部材に覆われた休止状態にあるとき、ノズル形成面と乾燥防止用キャップ部材との間に形成される密閉空間への溶剤蒸気の供給量を調整することができる。また、滴吐出ヘッドが液滴吐出動作を行っている駆動状態にある間、バルブの開度を調整して溶剤蒸気の供給量を少なくする、あるいはバルブを完全に閉じれば、乾燥防止用キャップ部材から溶剤蒸気が漏れることを確実に防止できる。

本発明に係る液滴吐出装置は、例えば、電気光学装置の製造に用いられる。この場合、電気光学装置用基板上に前記液滴を吐出して、当該電気光学装置用基板上に画素構成要素を形成する。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した液滴吐出装置、および電気光学装置の製造方法の一例を説明する。

（液滴吐出装置の全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の全体構成を示す斜視図である。図２は、図１に示す液滴吐出装置の要部を示す斜視図、および正面図である。なお、液滴吐出装置によってカラーの表示装置を製造する場合、通常、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の画素を形成する必要がある。従って、液滴吐出装置については、１台で各色に対応する液滴を吐出可能に構成するか、所定の色に対応するものを複数台、準備することになるが、以下の説明では、後者において複数、準備した液滴吐出装置のうちの１台を説明する。

図１および図２において、本形態の液滴吐出装置１０は、各種の液状物を基板などのワーク上の所望位置に液滴として吐出するものである。液滴吐出装置１０は、液状物を各種ワーク上に液滴として吐出するノズルを備える複数の液滴吐出ヘッド２２と、これらの液滴吐出ヘッド２２を保持する共通のキャリッジ２６とを有している。また、液滴吐出装置１０は、液滴吐出ヘッド２２の位置を制御するヘッド位置制御装置１７と、ワークとしての基板１２の位置を制御する基板位置制御装置１８と、液滴吐出ヘッド２２を基板１２に対して主走査移動させる主走査駆動手段としての主走査駆動装置１９と、液滴吐出ヘッド２２を基板１２に対して副走査移動させる副走査駆動手段としての副走査駆動装置２１と、基板１２を液滴吐出装置１０内の所定の作業位置へ供給する基板供給装置２３と、液滴吐出装置１０の全般の制御を司るコントロール装置２４とを有しており、ヘッド位置制御装置１７、基板位置制御装置１８、主走査駆動装置１９、および副走査駆動装置２１によって、液滴吐出ヘッド２２（キャリッジ２６）と基板１２とを相対移動させる移動手段が構成されている。ヘッド位置制御装置１７、基板位置制御装置１８、主走査駆動装置１９、および副走査駆動装置２１はベース９の上に設置され、それらの各装置は必要に応じてカバー１４によって覆われる。

また、主走査駆動装置１９によって駆動されて主走査移動する液滴吐出ヘッド２２の軌跡下であって副走査駆動装置２１の一方の脇位置には、詳しくは後述するキャッピング機構７６およびクリーニング機構７７が配置され、他方の脇位置には、液滴吐出ヘッド２２内の個々のノズル２７から吐出される液滴の重量を測定する電子天秤７８が配置されている。

図２に示すように、ヘッド位置制御装置１７は、液滴吐出ヘッド２２を面内回転させるαモータ４４と、液滴吐出ヘッド２２を副走査方向Ｙと平行な軸線回りに揺動回転させるβモータ４６と、液滴吐出ヘッド２２を主走査方向と平行な軸線回りに揺動回転させるγモータ４７と、そして液滴吐出ヘッド２２を上下方向へ平行移動させるＺモータ４８とを備えている。基板位置制御装置１８は、基板１２を載せるテーブル４９と、そのテーブル４９を矢印θのように面内回転させるθモータ５１とを備えている。主走査駆動装置１９は、主走査方向Ｘへ延びるＸガイドレール５２（ガイド軸）と、パルス駆動されるリニアモータを内蔵したＸスライダ５３とを備えている。Ｘスライダ５３は、内蔵するリニアモータが作動するときにＸガイドレール５２に沿って主走査方向へ平行移動する。副走査駆動装置２１は、副走査方向Ｙへ延びるＹガイドレール５４と、パルス駆動されるリニアモータを内蔵したＹスライダ５６とを備えている。Ｙスライダ５６は、内蔵するリニアモータが作動するときにＹガイドレール５４に沿って副走査方向Ｙへ平行移動する。

Ｘスライダ５３およびＹスライダ５６内においてパルス駆動されるリニアモータは、該モータに供給するパルス信号によって出力軸の回転角度制御を精細に行うことができ、従って、Ｘスライダ５３に支持された液滴吐出ヘッド２２の主走査方向Ｘ上の位置やテーブル４９の副走査方向Ｙ上の位置などを高精細に制御できる。なお、液滴吐出ヘッド２２やテーブル４９の位置制御は、パルスモータを用いた位置制御に限られず、サーボモータを用いたフィードバック制御や、その他任意の制御方法によって実現することもできる。

再び図１において、基板供給装置２３は、基板１２を収容する基板収容部５７と、基板１２を搬送するロボット５８とを備えている。ロボット５８は、床、地面などといった設置面に置かれる基台５９と、基台５９に対して昇降移動する昇降軸６１と、昇降軸６１を中心として回転する第１アーム６２と、第１アーム６２に対して回転する第２アーム６３と、第２アーム６３の先端下面に設けられた吸着パッド６４とを備えており、吸着パッド６４は、空気吸引などによって基板１２を吸着できる。

また、液滴吐出ヘッド２２の近傍には、その液滴吐出ヘッド２２と一体に移動する関係でヘッド用カメラ８１が配置されている。さらに、ベース９上に設けた支持装置（図示せず）には基板用カメラ８２が配置され、基板用カメラ８２は、基板１２を撮影可能である。

（液滴吐出ヘッドの構成）
図３は、液滴吐出ヘッド２２の構成を示す説明図である。図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、液滴吐出ヘッド２２の内部構造を模式的に示す説明図である。なお、液滴吐出ヘッド２２は、共通のキャリッジ２６に複数、保持されているが、それらは基本的に同一構成であるので、その１つを例に挙げて説明する。

図３に示すように、液滴吐出ヘッド２２は、多数のノズル２７を列状に並べることによって形成されたノズル列２８を備えている。ノズル２７の数は、例えば１８０個であり、ノズル２７の孔径は例えば２８μｍであり、ノズル２７間のノズルピッチは例えば１４１μｍである。なお、液滴吐出ヘッド２２の基板１２に対する主走査方向Ｘおよびそれに直交する副走査方向Ｙは図示の通りである。すなわち、液滴吐出ヘッド２２は、そのノズル列２８が主走査方向Ｘと交差する方向へ延びるように位置設定され、この主走査方向Ｘへ平行移動する間に、液状物を複数のノズル２７から選択的に吐出することにより、基板１２内の所定位置に液滴を着弾させる。また、液滴吐出ヘッド２２は副走査方向Ｙへ所定距離だけ平行移動することにより、液滴吐出ヘッド２２による主走査位置を所定の間隔でずらせることができる。

図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド２２は、例えば、ステンレス製のノズルプレート２９と、それに対向する振動板３１と、それらを互いに接合する複数の仕切部材３２とを有している。ノズルプレート２９と振動板３１との間には、仕切部材３２によって複数の圧力発生室３３と、液溜り３４とが形成されている。複数の圧力発生室３３と液溜り３４とは通路３８を介して互いに連通している。振動板３１の適所には液状物供給孔３６が形成され、この液状物供給孔３６に液状物供給装置３７が接続される。この液状物供給装置３７は吐出されることとなる液状物Ｍを液状物供給孔３６へ供給する。供給された液状物Ｍは液溜り３４に充満し、さらに通路３８を通って圧力発生室３３に充満する。

ノズルプレート２９には、圧力発生室３３から液状物Ｍをジェット状（液滴Ｍ0）に噴射するためのノズル２７が設けられており、そのノズル２７が開口しているノズル形成面２７１は平坦面とされている。振動板３１の圧力発生室３３を形成する面の裏面には、この圧力発生室３３に対応させて圧力発生素子３９が取り付けられている。この圧力発生素子３９は、図５（Ｂ）に示すように、圧電素子４１ならびにこれを挟持する一対の電極４２ａおよび４２ｂを備えている。圧電素子４１は電極４２ａおよび４２ｂへの通電によって矢印Ｃで示す外側へ突出するように撓み変形し、これにより圧力発生室３３の容積が増大する。すると、増大した容積分に相当する液状物Ｍが液溜り３４から通路３８を通って圧力発生室３３へ流入する。

次に、圧電素子４１への通電を解除すると、この圧電素子４１と振動板３１とは共に元の形状へ戻る。これにより、圧力発生室３３も元の容積に戻るため、圧力発生室３３の内部にある液状物Ｍの圧力が上昇し、ノズル２７から基板１２へ向けて液状物Ｍが液滴Ｍ0となって噴出する。なお、ノズル２７の周辺部には、液滴Ｍ0の飛行曲がりやノズル２７の孔詰まりなどを防止するために、例えばＮｉ−テトラフルオロエチレン共析メッキ層からなる撥液状物層４３が設けられる。

（ノズル詰まりを防止するための構成）
図５（Ａ）、（Ｂ）は、図１に示す液滴吐出装置において、ノズルの詰まりを防止するための機構の説明図である。

本形態の液滴吐出装置１０を用いて、電気光学素子としての有機ＥＬ素子などを基板１２上に形成する場合、液滴吐出ヘッド２２に対して、液状物供給装置３７から供給される液状物Ｍは、正孔注入層形成用液状物や発光層形成用液状物などであり、これらの液状物Ｍには、有機溶剤（第１の有機溶剤）が主溶媒として配合されている。このため、液滴吐出ヘッド２２が休止状態にあるときに、液滴吐出ヘッド２２のノズル２７からは有機溶剤が揮発し、その結果、液状物Ｍが高濃度になって固化し、ノズル２７が詰まってしまうおそれがある。そこで、本形態では、図１、図２、および図５（Ａ）に示すように、主走査駆動装置１９によって駆動されて主走査移動する液滴吐出ヘッド２２の軌跡下に設定された休止位置にキャッピング機構７６およびクリーニング機構７７が構成されている。

クリーニング機構７７は、ベース９上に設置されたボックス状のケース７９の上面に配置されたクリーニング用キャップ部材７７１を備えている。このクリーニング用キャップ部材は、矩形のキャップホルダ７７２と、このキャップホルダ７７２の縁辺に沿って取り付けられた矩形枠状のシール部材７７３とを備えており、キャップホルダ７７２は、中心で開口している流出口８０が吸引ポンプ８３を介して廃液回収ボックス８４に繋がっている。本形態において、キャップホルダ７７２はステンレス製であり、シール部材７７３はフッ素系エラストマー製である。

このように構成したクリーニング機構７７において、液滴吐出ヘッド２２のクリーニングを行う場合には、まず、主走査駆動装置１９によって液滴吐出ヘッド２２を主走査移動させて、液滴吐出ヘッド２２をクリーニング用キャップ部材７７１の真上に位置させる。そして、Ｚモータ４８により液滴吐出ヘッド２２を下降させて、液滴吐出ヘッド２２のノズル形成面２７１がクリーニング用キャップ部材７７１で覆われた状態とする。この状態において、液滴吐出ヘッド２２のノズル形成面２７１とクリーニング用キャップ部材７７１のシール部材７７３が密着してシール性が確保されるので、吸引ポンプ８３を駆動すると、液滴吐出ヘッド２２のノズル２７から廃液を廃液回収ボックス８４に回収できる。ここで、廃液回収ボックス８４内には、フォームやフェルトなどの多孔質素材からなる廃液吸収体８５が充填されており、廃液が、廃液回収口から廃液回収ボックス８４内の廃液吸収体８５に吸収され、その中に回収保持される。

図１、図２および図５（Ａ）に示すように、キャッピング機構７６は、ボックス状ケース７９の上面のうち、クリーニング用ノズルキャップ７７よりも主走査方向Ｘに外れた位置に乾燥防止用キャップ部材７６１を備えている。また、キャッピング機構７６は、ケース７９の内部に、有機溶剤（第２の有機溶剤）が貯留されている溶剤タンク８８（溶剤貯留部）が配置され、この溶剤タンク８８と乾燥防止用キャップ部材７６１とは、配管部材９０で接続されている。また、本形態のキャッピング機構７６では、溶剤タンク８８の外周側に赤外線ランプユニットなどの溶剤加熱装置８９が配置されている。

乾燥防止用キャップ部材７６１は、クリーニング用キャップ部材７７と略同形であり、中心に溶剤蒸気供給口９１が開口している矩形カップ状のキャップホルダ７６２と、このキャップホルダ７６２の開口縁に沿って取り付けられた矩形枠状のシール部材７６３とを備えている。溶剤蒸気供給口９１は、キャップホルダ７６２に差し込まれた配管部材９０に連通しており、溶剤蒸気供給口９１からは溶剤タンク８８に貯留された有機溶剤Ｍ′の蒸気が供給される。

溶剤タンク８８に貯留されている有機溶剤Ｍ′は、液滴吐出ヘッド２２から液滴Ｍ0として吐出される液状物Ｍの溶質に対する溶解性あるいは分散性を備えた溶剤である。例えば、液状物Ｍが正孔注入層形成用液状物の場合、当該液状物Ｍには、ポリオレフィン誘導体であるポリエチレンジオシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）およびポリスチレンスルフォン酸（ＰＳＳ）の混合物（溶質）と、その溶媒としての有機溶剤が含まれているので、溶剤タンク８８に貯留される有機溶剤Ｍ′は、その溶媒と同一成分、あるいはポリエチレンジオシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）およびポリスチレンスルフォン酸（ＰＳＳ）の双方に対する溶解性あるいは分散性を備えた溶剤を用いることが望ましい。また、液状物Ｍが発光層形成用液状物の場合、当該液状物Ｍには、赤色、緑色あるいは青色の発光材料と、その溶媒としての有機溶媒とが含まれているので、溶剤タンク８８に貯留される有機溶剤Ｍ′は、その有機溶媒と同一成分、あるいは前記発光材料に対する溶解性あるいは分散性を備えた有機溶剤を用いることが望ましい。

また、溶剤タンク８８に貯留されている有機溶剤Ｍ′は、必要に応じて溶剤加熱装置８９によって加熱され、乾燥防止用キャップ部材７６１に対して、有機溶剤Ｍ′の蒸気が供給される。このため、有機溶剤Ｍ′は、その融点が２００℃以下の芳香族系低沸点溶剤であることが望ましい。具体的には、有機溶剤Ｍ′は、トルエン、キシレン、およびトリメチルベンゼンなどである。

この場合、乾燥防止用キャップ部材７６１は、有機溶剤Ｍ′の蒸気に晒されることになるので、耐有機溶剤性の材料から形成され、例えば、キャップホルダ７６２がステンレス製であり、シール部材７６３は、耐溶剤性を備えた弾性材料としてのフッ素系エラストマー製である。

このように構成したキャッピング機構７６では、乾燥防止用キャップ部材７６１に液滴吐出ヘッド２２のノズル形成面２７１が覆われた状態にすると、乾燥防止用キャップ部材７６１と液滴吐出ヘッド２２との間に密閉空間が形成されるとともに、この密閉空間には、溶剤タンク８８に貯留されている有機溶剤Ｍ′の溶剤蒸気が供給される。従って、ノズル２７内の液状物Ｍからは溶媒が揮発し難くなるので、ノズル２７の孔詰まりを防止できる。

ここで、本発明者が行った実験によると、液滴吐出ヘッド２２から吐出する液状物Ｍとして、緑色の発光ポリマーと、その溶媒としてのシクロヘキシルベンゼンとを配合した液状物Ｍを用い、溶剤タンク８８に貯留する有機溶剤Ｍ′としてキシレンを用い、液滴吐出ヘッド２２を３日間、放置したところ、本形態の液滴吐出装置１０では、各ノズル２７から５００発の液滴Ｍ0の捨て打ち吐出動作を行っただけで、各ノズル２７が完全に復帰できた。これに対して、従来の液滴吐出装置では、各ノズルから５００発の液滴の捨て打ち吐出動作を行っても復帰できず、その後、クリーニング機構により、各ノズルから液状物を強制吸引するクリーニング動作を４回、行うことによりようやく復帰することができた。

また、上記と同じ条件の下で液滴吐出ヘッド２２を３ヶ月間、放置した場合には、本形態の液滴吐出装置１０では、クリーニング機構７７によるクリーニング動作を３回、行うことにより完全に復帰することができたが、従来の液滴吐出装置では、クリーニング機構によるクリーニング動作を１０回、行っても復帰することができず、液滴吐出ヘッドを新たなものに交換する必要があった。

さらに本形態では、図１、図２および図５（Ａ）に示すように、液滴吐出装置１０は、滴吐出ヘッド２２が基板１２に対する液滴吐出動作を行っている駆動状態にある間、乾燥防止用キャップ部材７６１を塞いで有機溶剤Ｍ′の外部への流出を防止する蓋部材９３を有している。ここで、蓋部材９３は、キャリッジ９４によって保持されており、このキャリッジ９４には、蓋部材９３の上下方向の位置を制御する蓋部材位置制御装置としてのＺモータ９５と、蓋部材９３を主走査方向Ｘに駆動するための蓋部材主走査駆動装置９６とが構成されている。蓋部材主走査駆動装置９６は、主走査方向Ｘへ延びるＸガイドレール５２に沿って移動可能なＸスライダ９７と、このＸスライダ９７に内蔵したパルス駆動されるリニアモータ（図示せず）とを備えている。Ｘスライダ９７は、内蔵するリニアモータが作動するときにＸガイドレール５２に沿って主走査方向Ｘへ平行移動する。

従って、滴吐出ヘッド２２が液滴吐出動作を行っている間、蓋部材９３を乾燥防止用キャップ部材７６１を塞ぐ休止位置に位置させておく一方、滴吐出ヘッド２２が休止状態にあるとき、蓋部材９３を休止位置から退避した退避位置に移動させることができる。なお、図１、図２および図５（Ａ）には、蓋部材９３が休止位置から退避した退避位置に移動した状態を示してある。

なお、滴吐出ヘッド２２が基板１２に対する液滴吐出動作を行っている駆動状態にある間に有機溶剤Ｍ′の外部への流出を防止するために、図５（Ｂ）に示すように、蓋部材９３に加えて、あるいは、蓋部材９３の代わりに、乾燥防止用キャップ部材７６１と溶剤タンク８８とを接続する配管部材９０に対して、溶剤タンク８８から乾燥防止用キャップ部材７６１への溶剤蒸気の供給量を調整可能なバルブ９０′を設置してもよい。このように構成すると、乾燥防止用キャップ部材７６１によって液滴吐出ヘッド２２のノズル形成面２７１が覆われたときには、バルブ９０′を開くことにより、乾燥防止用キャップ部材７６１と液滴吐出ヘッド２２との間に形成される密閉空間に有機溶剤Ｍ′の蒸気を供給することができる。また、乾燥防止用キャップ部材７６１によって液滴吐出ヘッド２２のノズル形成面２７１が覆われていないときには、蒸発調整用バルブ９０′の開口量を調整したり、あるいは閉じることにより、有機溶剤Ｍ′の蒸気の供給量を調整、あるいはその供給を停止させることができる。これにより、有機溶剤Ｍ′が無駄に消費されることを確実に防止することができる。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態液滴吐出装置１０では、休止期間中の液滴吐出ヘッド２２のノズル２７の乾燥を防止するために、液滴吐出ヘッド２２のノズル形成面２７１を乾燥防止用キャップ部材７６１で覆った際、ノズル形成面２７１と乾燥防止用キャップ部材７６１との間に形成される密閉空間に対して有機溶剤Ｍ′の蒸気が供給される。このため、液滴吐出ヘッド２２を長期間休止したような場合でも、ノズル２７は、常に溶剤蒸気に晒されているので、ノズル２７内からは有機溶剤が揮発し難い。従って、本形態によれば、ノズル２７の孔詰まりを防止できるので、液滴吐出ヘッド２２の寿命を延ばすことができ、かつ、吐出異常が発生しないので、歩留まりを向上することができる。また、ヘッドクリーニングの回数を減らすことができるので、当該クリーニングによって液状物Ｍが無駄に消費されることを回避でき、液状物Ｍの利用効率を高めることができる。

また、乾燥防止用キャップ部材７６１は、耐有機溶剤性の材料から形成されているので、本形態の乾燥防止用キャップ部材７６１を、溶剤系の液滴Ｍ0を吐出するノズル２７の乾燥防止用に用いた場合でも、その寿命低下を招くことがない。また、乾燥防止用キャップ部材７６１において、ノズル形成面２７１に当接する部分が、弾性を備えたフッ素系エラストマーで形成されているので、溶剤による劣化を防止でき、かつ、繰り返しキャッピング動作を行っても、損傷しない。

さらに、本形態の液滴吐出装置１０は、滴吐出ヘッド２２が基板１２に対する液滴吐出位置にある間、乾燥防止用キャップ部材７６１を塞いで溶剤蒸気の漏れを防止する蓋部材９３を有している。このため、溶剤蒸気の漏れを防止できるので、作業環境の低下や火災の発生などを確実に防止することができる。

さらにまた、本形態において、有機溶剤Ｍ′は、沸点が２００℃以下であるため、蒸気圧が高いので、溶剤タンク８８からノズル形成面２７１と乾燥防止用キャップ部材７６１との間の密閉空間に溶剤蒸気をスムーズに供給できる。しかも、溶剤タンク８８に貯留されている有機溶剤Ｍ′を加熱する溶剤加熱装置８９を備えているため、気温が低い場合、あるいは有機溶剤Ｍ′の沸点が比較的、高い場合には、有機溶剤Ｍ′を加熱できる。従って、溶剤タンク８８からは、ノズル形成面２７１と乾燥防止用キャップ部材７６１との間の密閉空間に溶剤蒸気をスムーズに供給できるので、蒸発に起因するノズル２７の詰まりを確実に防止することができる。

［電気光学装置の構成、および製造方法の例］
電気光学装置の一例として、有機ＥＬ表示装置の構成およびその製造工程を説明する。図６は、電気光学物質として電荷注入型の有機薄膜を用いたＥＬ素子を備えた有機ＥＬ表示装置のブロック図である。図７〜図９は、有機ＥＬ表示装置の製造工程の手順を示す製造工程断面図であり、有機ＥＬ表示装置の１画素分の断面に相当する。

図６において、有機ＥＬ表示装置５００ｐは、有機半導体膜に駆動電流が流れることによって発光するＥＬ素子をＴＦＴで駆動制御する表示装置であり、このタイプの表示装置に用いられる発光素子はいずれも自己発光するため、バックライトを必要とせず、また、視野角依存性が少ないなどの利点がある。ここに示す電気光学装置５００ｐでは、複数の走査線５６３ｐと、この走査線５６３ｐの延設方向に対して交差する方向に延設された複数のデータ線５６４と、これらのデータ線５６４に並列する複数の共通給電線５０５と、データ線５６４と走査線５６３ｐとの交差点に対応する画素５１５ｐとが構成され、画素５１５ｐは、画像表示領域１００にマトリクス状に配置されている。データ線５６４に対しては、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン、アナログスイッチを備えるデータ線駆動回路５５１ｐが構成されている。走査線５６３ｐに対しては、シフトレジスタおよびレベルシフタを備える走査線駆動回路５５４ｐが構成されている。また、画素５１５ｐの各々には、走査線５６３ｐを介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング薄膜トランジスタ５０９と、このスイッチング薄膜トランジスタ５０９を介してデータ線５６４から供給される画像信号を保持する保持容量５３３ｐと、この保持容量５３３ｐによって保持された画像信号がゲート電極に供給されるカレント薄膜トランジスタ５１０と、カレント薄膜トランジスタ５１０を介して共通給電線５０５に電気的に接続したときに共通給電線５０５から駆動電流が流れ込む発光素子５１３とが構成されている。発光素子５１３は、画素電極の上層側には、正孔注入層、有機ＥＬ材料層としての有機半導体膜、リチウム含有アルミニウム、カルシウムなどの金属膜からなる対向電極が積層された構成になっており、対向電極は、データ線５６４などを跨いで複数の画素５１５ｐにわたって形成されている。

このような構成の有機ＥＬ表示装置５００ｐを製造するには、基板を用意する。ここで、有機ＥＬ表示装置５００ｐでは、後述する発光層による発光光を基板側から取り出すことも可能であり、また基板と反対側から取り出す構成とすることも可能である。発光光を基板側から取り出す構成とする場合、基板材料としてはガラスや石英、樹脂等の透明ないし半透明なものが用いられるが、特にガラスが好適に用いられる。また、基板に色フィルター膜や蛍光性物質を含む色変換膜、あるいは誘電体反射膜を配置して、発光色を制御するようにしてもよい。なお、基板と反対側から発光光を取り出す構成の場合、基板は不透明であってもよく、その場合、アルミナ等のセラミックス、ステンレス等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができる。

本例では、図７（Ａ）に示すように、基板としてガラスからなる透明基板５０２を用意し、透明基板５０２に対して、必要に応じてＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）や酸素ガスなどを原料としてプラズマＣＶＤ法により厚さ約２００〜５００ｎｍのシリコン酸化膜からなる下地保護膜（図示せず）を形成する。

次に、透明基板５０２の温度を約３５０℃に設定して、下地保護膜の表面にプラズマＣＶＤ法により厚さ約３０〜７０ｎｍのアモルファスシリコン膜からなる半導体膜５２０ａを形成する。次に、半導体膜５２０ａに対してレーザアニールまたは固相成長法などの結晶化工程を行い、半導体膜５２０ａをポリシリコン膜に結晶化する。レーザアニール法では、例えばエキシマレーザでビームの長寸が４００ｍｍのラインビームを用いその出力強度は、例えば２００ｍＪ／ｃｍ^２とする。ラインビームについては、その短寸方向におけるレーザ強度のピーク値の９０％に相当する部分が各領域毎に重なるようにラインビームを走査する。

次に、図７（Ｂ）に示すように、半導体膜（ポリシリコン膜）５２０ａをパターニングして島状の半導体膜５２０ｂとし、その表面に対して、ＴＥＯＳや酸素ガスなどを原料としてプラズマＣＶＤ法により厚さ約６０〜１５０ｎｍのシリコン酸化膜または窒化膜からなるゲート絶縁膜５２１ａを形成する。なお、半導体膜５２０ｂは、図６に示したカレント薄膜トランジスタ５１０のチャネル領域及びソース・ドレイン領域となるものであるが、異なる断面位置においてはスイッチング薄膜トランジスタ５０９のチャネル領域及びソース・ドレイン領域となる半導体膜も形成されている。つまり、図７〜図９に示す製造工程では二種類のトランジスタ５０９、５１０が同時に作られるのであるが、同じ手順で作られるため、以下の説明ではトランジスタに関しては、カレント薄膜トランジスタ５１０についてのみ説明し、スイッチング薄膜トランジスタ５０９についてはその説明を省略する。

次に、図７（Ｃ）に示すように、アルミニウム、タンタル、モリブデン、チタン、タングステンなどの金属膜からなる導電膜をスパッタ法により形成した後、これをパターニングし、ゲート電極５１０ｇを形成する。次に、この状態で高濃度のリンイオンを打ち込み、半導体膜５２０ｂに、ゲート電極５１０ｇに対して自己整合的にソース・ドレイン領域５１０ａ、５１０ｂを形成する。なお、不純物が導入されなかった部分がチャネル領域５１０ｃとなる。

次に、図７（Ｄ）に示すように、層間絶縁膜５２２を形成した後、コンタクトホール５２３、５２４を形成し、これらコンタクトホール５２３、５２４内に中継電極５２６、５２７を埋め込む。次に、層間絶縁膜５２２上に信号線、共通給電線及び走査線（図示せず）を形成する。ここで、中継電極５２７と各配線とは、同一工程で形成してもよく、その場合、中継電極５２６は、後述するＩＴＯ膜で形成されることになる。

次に、図７（Ｅ）に示すように、各配線の上面を覆うように層間絶縁膜５３０を形成した後、層間絶縁膜５３０に対して中継電極５２６に対応する位置にコンタクトホール５３２を形成する。次に、コンタクトホール５３２を埋めるようにＩＴＯ膜を形成し、さらにそのＩＴＯ膜をパターニングして、信号線、共通給電線及び走査線に囲まれた所定位置に、ソース・ドレイン領域５１０ａに電気的に接続する画素電極５１１を形成する。ここで、信号線及び共通給電線、さらには走査線に挟まれた部分が、後述する正孔注入層や発光層の形成場所となる。

次に、図８（Ａ）に示すように、正孔注入層や発光層の形成場所を囲むように隔壁５０５を形成する。この隔壁５０５は、仕切り部材として機能するものであり、例えばポリイミド等の絶縁性有機材料で形成するのが好ましい。隔壁５０５の膜厚については、例えば１〜２μｍの高さとなるように形成する。また、隔壁５０５は、上述した液滴吐出ヘッド２２から吐出される液状物に対して撥液性を示すものが好ましい。隔壁５０５に撥液性を発現させるためには、例えば隔壁５０５の表面をフッ素系化合物などで表面処理するといった方法が採用される。フッ素化合物としては、例えばＣＦ４、ＳＦ５、ＣＨＦ３などがあり、表面処理としては、例えばプラズマ処理、ＵＶ照射処理などが挙げられる。このようにして、正孔注入層や発光層の形成場所、すなわち、これらの形成材料の塗布位置とその周囲の隔壁５０５との間には、十分な高さの段差５３５が形成される。

次に、図８（Ｂ）に示すように、透明基板５０２の上面を上に向けた状態で、正孔注入層の形成材料５４０ａを、上述した液滴吐出装置１０の液滴吐出ヘッド２２より、前記隔壁５０５に囲まれた塗布位置、すなわち隔壁５０５内に選択的に塗布する。その際、形成材料５４０ａは、流動性が高いため水平方向に広がろうとするが、塗布された位置を囲んで隔壁５０５が形成されているので、形成材料５４０ａは隔壁５０５を越えてその外側に広がることがない。ここで、正孔注入層の形成材料５４０ａとしては、ポリオレフィン誘導体である３，４−ポリエチレンジオシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を正孔注入材料として用い、これを有機溶剤を主溶媒として分散させてなる分散液が好適に用いられる。但し、正孔注入材料としては、前記のものに限定されることなく、ポリマー前駆体がポリテトラヒドロチオフェニルフェニレンであるポリフェニレンビニレン、１，１−ビス−（４−Ｎ、Ｎ−ジトリルアミノフェニル）シクロヘキサン、トリス（８−ヒドロキシキノリノール）アルミニウム等を用いることもできる。

このようにして形成材料５４０ａを液滴吐出ヘッド３４から吐出して所定位置に配置した後、液状の形成材料５４０ａに対して乾燥処理を行い、形成材料５４０ａ中の分散媒を蒸発させる。その結果、図８（Ｃ）に示すように、画素電極５１１上に固形の正孔注入層５１３ａ（画素構成要素）が形成される。

次に、図９（Ａ）に示すように、透明基板５０２の上面を上に向けた状態で、上述した液滴吐出装置１０の液滴吐出ヘッド２２より液状物として発光層の形成材料５４０ｂを、前記隔壁５０５内の正孔注入層５１３ａ上に選択的に塗布する。発光材料としては、例えば分子量が１０００以上の高分子材料が用いられる。具体的には、ポリフルオレン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体、またはこれらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素、例えばルブレン、ペリレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン等をドープしたものが用いられる。なお、このような高分子材料としては、二重結合のπ電子がポリマー鎖上で非極在化しているπ共役系高分子材料が、導電性高分子でもあることから発光性能に優れるため、好適に用いられる。特に、その分子内にフルオレン骨格を有する化合物、すなわちポリフルオレン系化合物がより好適に用いられる。また、このような材料以外にも、例えば特開平１１−４０３５８号公報に示される有機ＥＬ素子用組成物、すなわち共役系高分子有機化合物の前駆体と、発光特性を変化させるための少なくとも１種の蛍光色素とを含んでなる有機ＥＬ素子用組成物も、発光層形成材料として使用可能である。このような発光材料を溶解あるいは分散する有機溶媒としては、非極性溶媒が好適とされ、特に発光層が正孔注入層５１３ａの上に形成されることから、この正孔注入層５１３ａに対して不溶なものが用いられる。具体的には、キシレン、シクロへキシルベンゼン、ジハイドロベンゾフラン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン等が好適に用いられる。なお、形成材料５４０ｂの吐出による発光層の形成は、赤色の発色光を発光する発光層の形成材料、緑色の発色光を発光する発光層の形成材料、青色の発色光を発光する発光層の形成材料を、それぞれ対応する画素に吐出し塗布することによって行う。また、各色に対応する画素は、これらが規則的な配置となるように予め決められている。

このようにして各色の発光層形成材料５４０ｂを吐出した後、液状の発光層形成材料５４０ｂに対して乾燥処理を行い、発光層形成材料５４０ｂ中の分散媒を蒸発させる。その結果、図９（Ｂ）に示すように、正孔層注入層５１３ａ上に固形の発光層５１３ｂ（画素構成要素）が形成される。これにより、正孔層注入層５１３ａと発光層５１３ｂとからなる発光素子５１３を得る。

なお、形成材料５４０ｂの乾燥処理については、形成材料５４０ｂのガラス転移点未満の温度、例えば１００°未満の温度で加熱することにより、乾燥するのが好ましい。このような温度で乾燥することにより、形成材料５４０ｂ中の溶剤の蒸発速度を比較的低く抑えることができるとともに、形成材料５４０ｂの液状化による流動も抑えることができ、その結果、得られる発光層５１３ｂについても十分に平坦化することができる。また、発光層形成の際の乾燥処理によって生じる熱的ダメージが、発光層５１３ｂだけでなく正孔注入層５１３ａに対しても小さくなり、初期輝度の低下などによる表示性能の低下が抑制される。

次に、図９（Ｃ）に示すように透明基板５０２の表面全体に、あるいはストライプ状に、ＬｉＦ／Ａｌ（ＬｉＦとＡｌとの積層膜）やＭｇＡｇ、あるいはＬｉＦ／Ｃａ／Ａｌ（ＬｉＦとＣａとＡｌとの積層膜）を蒸着法等によって成膜し、対向電極５１２を形成する。その後、封止を行った後、さらに配線等の各種要素を形成することにより、有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ表示装置５００ｐ（電気光学装置）を製造する。

（その他の適用例）
なお、上記形態では、本発明を有機ＥＬ表示装置の製造工程に用いた例であったが、液晶表示装置のカラーフィルタ（画素構成要素）の形成などに本発明を適用してもよい。また、有機溶剤を主溶媒として用いた溶剤系のインクを吐出する場合に本発明を適用してもよい。

また、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能であり、実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

本発明が適用される液滴吐出装置の全体構成を示す斜視図である。 図１に示す液滴吐出装置の要部を示す斜視図である。 図１に示す液滴吐出装置に用いた液滴吐出ヘッドの構成を模式的に示す説明図である。 図４に示す液滴吐出ヘッドの内部構造を模式的に示す説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、図１に示す液滴吐出装置において、ノズルの詰まりを防止するための機構の説明図である。 有機ＥＬ表示装置のブロック図である。 有機ＥＬ表示装置の製造工程の手順を示す断面図である。 有機ＥＬ表示装置の製造工程の手順を示す断面図である。 有機ＥＬ表示装置の製造工程の手順を示す断面図である。

符号の説明

１０ 液滴吐出装置、１２、５０２ 電気光学装置用基板、２２ 液滴吐出ヘッド、２７ ノズル、２７１ ノズル形成面、７６ キャッピング機構、７６１ 乾燥防止用キャップ部材、７６２ キャップホルダ、７６３ シール部材、８８ 溶剤タンク、８９ 加熱装置、９０′ バルブ、Ｍ 液状物、Ｍ0 液滴、Ｍ′ 有機溶剤

Claims (7)

1. 溶質を第１の有機溶剤に溶解あるいは分散させた液状物を液滴として吐出する複数のノズルがノズル形成面で開口する液滴吐出ヘッドと、
   該液滴吐出ヘッドが休止状態にあるときに前記ノズル形成面との間に密閉空間を形成するように当該ノズル形成面を覆う乾燥防止用キャップ部材と、
   前記溶質を溶解可能あるいは分散可能な第２の有機溶剤が貯留され、前記乾燥防止用キャップ部材が前記ノズル形成面を覆ったときに前記密閉空間に連通する溶剤貯留部と、を有し、
   前記乾燥防止用キャップ部材は、少なくとも前記ノズル形成面と当接する部分が、耐溶剤性を備えた弾性材料から構成されており、
   前記ノズルが前記液滴を吐出している間、前記乾燥防止用キャップ部材を覆う蓋部材を有し、
   前記液滴吐出ヘッドは、ガイド軸上に支持された状態で当該ガイド軸に沿って前記ノズルから前記液滴を吐出する液滴吐出位置と、前記乾燥防止用キャップ部材に覆われる休止位置との間を移動可能に構成され、
   前記蓋部材は、前記ガイド軸上に支持された状態で当該ガイド軸に沿って前記休止位置まで移動して前記乾燥防止用キャップ部材を覆うことを特徴とする液滴吐出装置。
2. 請求項１において、前記弾性材料は、フッ素系エラストマーであることを特徴とする液滴吐出装置。
3. 請求項１または２において、前記第２の有機溶剤は、沸点が２００℃以下であることを特徴とする液滴吐出装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記乾燥防止用キャップ部材は、枠状のシール部材と、該シール部材を開口縁に備えたカップ状のキャップホルダとを備え、
   前記シール部材が前記弾性材料から構成されていることを特徴とする液滴吐出装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記溶剤貯留部に貯留されている有機溶剤を加熱する溶剤加熱装置を備えていることを特徴とする液滴吐出装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記乾燥防止用キャップ部材と前記溶剤貯留部との間に、前記溶剤貯留部から前記乾燥防止用キャップ部材への溶剤蒸気の供給量を調整可能なバルブを備えていることを特徴とする液滴吐出装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに規定する液滴吐出装置を用いて電気光学装置用基板上に前記液滴を吐出して、当該電気光学装置用基板上に画素構成要素を形成することを特徴とする電気光学装置の製造方法。

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