JP4921822B2 - 液滴噴射塗布装置及び塗布体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液滴噴射塗布装置及び塗布体の製造方法に関し、特に、ノズルから噴射させた液滴を被塗布体の特定領域に塗布し、液晶ディスプレイパネルや有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイパネル等の塗布体を製造するために使用する液滴噴射塗布装置及びこの液滴噴射塗布装置を用いた塗布体の製造方法に関する。

下記特許文献１に記載されているように、有機ＥＬディスプレイパネルを製造する際に使用する液滴噴射塗布装置が知られている。

この液滴噴射塗布装置は、高分子発光材料などの着色剤を溶媒に溶解した液体を液滴噴射塗布ヘッドのノズルから液滴として噴射し、噴射した液滴を基板の表面に塗布し、塗布した液滴中の溶媒を蒸発させることにより着色剤の膜を基板上に残留させ、有機ＥＬディスプレイパネルを製造している。

このような有機ＥＬディスプレイの製造過程において、基板に液滴を塗布する場合には、複数のノズルを有する液滴噴射塗布ヘッドと基板とを対向させ、液滴噴射塗布ヘッドと基板とを相対的に往復移動を繰り返しながらノズルから液滴を噴射し、噴射した液滴を基板上の特定領域に塗布している。液滴が塗布された特定領域は、塗布体における表示領域となる。

基板上に塗布された液滴の乾燥は、液滴から蒸発した溶媒の濃度が高い環境ではゆっくりと進行し、液滴から蒸発した溶媒の濃度が低い環境では早く進行する。液滴が蒸発した後に基板上に残留する着色剤の膜の外径寸法や厚さ寸法は、液滴の乾燥速度により変化し、一般に、乾燥速度が早い場合には残留する着色剤の膜の外形寸法が小さくなるとともに厚さ寸法が大きくなり、乾燥速度が遅い場合には残留する着色剤の膜の外形寸法が大きくなるとともに厚さ寸法が小さくなる。
特開２００４−３１０７０号公報

しかしながら、上述した液滴噴射塗布装置では、以下の点について配慮がなされていない。

液滴噴射塗布ヘッドと基板とを相対的に往復移動させながら液滴を基板上に塗布した場合、往復移動の過程において、基板上における液滴噴射塗布ヘッドの端部が対向する領域では、塗布された液滴から蒸発した溶媒の濃度が低くなる。一方、基板上における液滴噴射塗布ヘッドの中央部が対向する領域では、塗布された液滴から蒸発した溶媒の濃度が高くなる。

このため、液滴噴射塗布ヘッドと基板とを相対的に往復移動させる過程において、基板上における液滴噴射塗布ヘッドの端部に対向する領域と液滴噴射塗布ヘッドの中央部に対向する領域とでは塗布された液滴の乾燥速度が異なり、基板上に残留する着色剤の膜（有機ＥＬディスプレイパネルの発光ドット）の外形寸法や厚さ寸法が変化する。そして、液滴噴射塗布ヘッドと基板とが相対的に往復移動することにより、基板上に残留する着色剤の膜の外径寸法や厚さ寸法が異なる領域が、有機ＥＬディスプレイパネル上で筋状に発生する。

着色剤の膜に電圧を印加して有機ＥＬディスプレイパネルを発光させた場合、着色剤の膜の外径寸法や厚さ寸法が異なると、発光ムラが生じる。このため、塗布体上において、残留する着色剤の膜の外径寸法や厚さ寸法が筋状に異なる部分が存在すると、着色剤の膜に電圧を印加して発光させた場合に筋状の発光ムラが生じ、有機ＥＬディスプレイパネルにより表示される画像品質が低下する。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的は、被塗布体に噴射塗布される液滴の乾燥を均一に行うことができる液滴噴射塗布装置及びこの液滴噴射塗布装置を用いる塗布体の製造方法を提供することである。

本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、液滴噴射塗布装置において、格子状に配列された複数のノズルを有し、前記ノズルから液滴を噴射する液滴噴射塗布ヘッドと、前記ノズルから噴射される前記液滴が塗布される被塗布体を保持する保持部と、を備え、前記液滴噴射塗布ヘッドにおける前記ノズルが分布している領域は、前記被塗布体における表示のための前記液滴が塗布される領域より大きく形成されており、前記液滴噴射塗布ヘッドは、着色剤と溶媒とを含む液滴を中央領域に位置する複数のノズルから噴射させる第１の液体供給系統と、着色剤を含まずに溶媒を含む液滴を前記中央領域に位置するノズルの周囲を取り囲むように位置する他のノズルから噴射させる第２の液体供給系統とを有することである。

本発明の実施の形態に係る第２の特徴は、塗布体の製造方法において、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液滴噴射塗布装置を用いて、被塗布体に液滴を塗布して塗布体を製造することである。

本発明の実施の形態に係る第３の特徴は、塗布体の製造方法において、塗布体における表示領域よりも広い領域に分布させた複数のノズルを有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液滴噴射塗布ヘッドを用いて被塗布体に液滴を塗布する工程を有することである。

本発明によれば、被塗布体に塗布された液滴の乾燥を均一に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る液滴噴射塗布装置１は、図１に示すように、ベース２と、液滴噴射塗布ヘッド３と、移動機構４と、保持部である基板保持テーブル５とを有している。

ベース２の上面には、移動機構４と支持体６とが設置されている。支持体６は門型に形成され、移動機構４を跨ぐ位置に固定されている。支持体６には昇降部材７がＺ軸方向（上下方向）に移動可能に取付けられ、この昇降部材７に液滴噴射塗布ヘッド３が取付けられている。

移動機構４は、Ｙ軸方向ガイド板８と、Ｙ軸方向移動テーブル９と、Ｘ軸方向移動テーブル１０と、基板保持テーブル５とを有している。

Ｙ軸方向ガイド板８は、ベース２の上面に固定されている。Ｙ軸方向ガイド板８の上面には、Ｙ軸方向に延出するガイド溝８ａが形成されている。

Ｙ軸方向移動テーブル９はＹ軸方向ガイド板８の上に配置され、Ｙ軸方向移動テーブル９の下面にはガイド溝８ａに移動可能に係合する凸部（図示せず）が形成されている。Ｙ軸方向移動テーブル９は、送りネジと駆動モータとを用いた送り機構（図示せず）により、ガイド溝８ａに沿ってＹ軸方向へ移動可能に設けられている。Ｙ軸方向移動テーブル９の上面には、Ｘ軸方向に延出するガイド溝９ａが形成されている。

Ｘ軸方向移動テーブル１０はＹ軸方向移動テーブル９の上に配置され、Ｘ軸方向移動テーブル１０の下面にはガイド溝９ａに移動可能に係合する凸部（図示せず）が形成されている。Ｘ軸方向移動テーブル１０は、送りネジと駆動モータとを用いた送り機構（図示せず）により、ガイド溝９ａに沿ってＸ軸方向へ移動可能に設けられている。

基板保持テーブル５は、Ｘ軸方向移動テーブル１０の上面に固定されている。基板保持テーブル５の上面には、被塗布体である基板１１が載せ降ろし可能に載置されている。基板保持テーブル５の上面に載置された基板１１は、基板保持テーブル５に設けられた吸着機構（図示せず）により吸着され、位置固定に保持されている。なお、基板保持テーブル５は、Ｘ軸方向移動テーブル１０及びＹ軸方向移動テーブル９と共にＹ軸方向ガイド板８上をＹ軸方向に移動可能である。基板保持テーブル５は、基板保持テーブル５上に載置された基板１１が液滴噴射塗布ヘッド３の下方に位置して液滴の噴射塗布が行われる位置（図１に示す位置）と、Ｙ軸方向に移動して液滴噴射塗布ヘッド３の下方位置から外れ、基板１１の載せ降ろしが行われる位置とに移動する。

液滴噴射塗布ヘッド３は、図２に示すように、高分子発光材料などの着色剤を溶媒に溶解した液体を液体タンク（図示せず）から供給される複数の液室１２と、各液室１２の壁の一部を形成するダイヤフラム１３と、各液室１２に対応してダイヤフラム１３に当接する位置に設けられた複数の圧電素子１４と、各液室１２の壁の一部を形成するノズルプレート１５とを備えている。ノズルプレート１５には、各液室１２に連通する複数のノズル１６が形成されている。

液滴噴射塗布ヘッド３では、圧電素子１４に電圧が印加されることにより圧電素子１４が縮む方向に変形し、この変形によりダイヤフラム１３が液室１２の容積を大きくする方向に撓み、容積が大きくなった液室１２内に液体が流入し、液室１２内に収容される液体量が増える。その後、電圧の印加を遮断することにより縮んでいた圧電素子１４を復元させ、液室１２の容積を復元させるとともに液室１２内の液体の一部をノズル１６から液滴Ｅとして噴射する。ノズル１６から噴射された液滴Ｅは、基板１１上の目的とする位置に塗布される。なお、各ノズル１６からは、液体中に含まれる着色剤の色が異なる３色（Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青））の液体のいずれかが噴射される。

液滴噴射塗布ヘッド３におけるノズル１６は、図３に示すように、格子状に複数配列されている。液滴噴射塗布ヘッド３におけるノズル１６が分布している領域Ａは、図２及び図３に示すように、基板１１における表示のための液滴Ｅが塗布される領域Ｂより大きく形成されている。表示のための液滴Ｅが塗布される領域Ｂとは、塗布された液滴Ｅのうち、表示のために使用されることになる液滴Ｅが塗布される領域を意味する。

このような構成において、液滴噴射塗布ヘッド３のノズル１６から液滴Ｅを噴射し、噴射した液滴Ｅを基板１１に塗布させる場合には、図１に示すように液滴噴射塗布ヘッド３と基板１１とを上下方向で対向させた後、昇降部材７を駆動させて液滴噴射塗布ヘッド３を下降させ、液滴噴射塗布ヘッド３を基板１１に近接させる。液滴噴射塗布ヘッド３を基板１１に対して目的とする位置まで近接させた後、圧電素子１４に電圧を印加し、ノズル１６から液滴Ｅを噴射させる。

液滴噴射塗布ヘッド３におけるノズル１６が分布している領域Ａは、基板１１における表示のための液滴Ｅが塗布される領域Ｂより大きく形成されているので、基板１１への液滴Ｅの塗布を、液滴噴射塗布ヘッド３と基板１１との相対位置を固定した状態で行うことができる。しかも、表示のための液滴Ｅの塗布が必要な領域Ｂを超えて、領域Ｂの周辺領域に対しても液滴Ｅが塗布される。

このため、液滴Ｅが塗布された後の基板１１の上方における塗布された液滴Ｅから蒸発した溶媒の濃度が、領域Ｂにおいて略均一になり、領域Ｂに塗布された液滴Ｅの乾燥速度が略均一になる。塗布された液滴Ｅ中の溶媒が蒸発することにより基板１１上には着色剤の膜（有機ＥＬディスプレイパネルの発光ドット）が残留し、有機ＥＬディスプレイパネルが形成される。

形成された有機ＥＬディスプレイパネルにおいては、領域Ｂに塗布された液滴Ｅの乾燥速度が略均一であるため、領域Ｂに残留した着色剤の膜は外形寸法や厚さ寸法が略均一になる。これにより、基板１１上に残留した領域Ｂ内の着色剤の膜に電圧を印加して有機ＥＬディスプレイパネルを発光させた場合、着色剤の膜の外径寸法や厚さ寸法が異なることが原因となる発光ムラが発生せず、有機ＥＬディスプレイパネルにより表示される画像品質が向上する。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る液滴噴射塗布装置について、図４及び図５に基づいて説明する。なお、第１の実施の形態において説明した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付け、重複する説明は省略する。

第２の実施の形態の液滴噴射塗布ヘッド３Ａは、第１の液体供給系統２０と第２の液体供給系統２１との、２つの液体供給系統を有している。

第１の液体供給系統２０は、着色剤と溶媒とを含む液体を供給する系統である。この第１の液体供給系統２０は、液滴噴射塗布ヘッド３Ａにおける中央領域に位置し、基板１１における表示のための液滴Ｅが塗布される領域Ｂに対向する複数のノズル１６ａが連通する液室１２ａに液体を供給し、この液体をノズル１６ａから液滴Ｅとして噴射させる。この液体としては、液体中に含まれる着色剤の色が異なる３色（Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青））の液体が存在する。ノズル１６ａが形成されている中央領域は、領域Ｂと略同じ大きさに形成されている。

第２の液体供給系統２１は、着色剤を含まずに溶媒を含む無色の液体を供給する系統である。この第２の液体供給系統２１は、中央領域に位置するノズル１６ａの周囲に位置する他のノズル１６ｂが連通する液室１２ｂに液体を供給し、この液体をノズル１６ｂから液滴Ｅ１として噴射させる。

なお、液滴噴射塗布ヘッド３Ａにおけるノズル１６ａ，１６ｂが分布している領域Ａは、基板１１における表示のための液滴Ｅが塗布される領域Ｂより大きく形成されている。

このような構成において、液滴噴射塗布ヘッド３Ａにおけるノズル１６ａが形成されている中央領域は、基板１１の領域Ｂとほぼ同じ大きさに形成されているので、基板１１への液滴Ｅの塗布を、液滴噴射塗布ヘッド３Ａと基板１１との相対位置を固定した状態で行うことができる。そして、ノズル１６ａから噴射された液滴Ｅを領域Ｂに塗布し、ノズル１６ｂから噴射された液滴Ｅ１を領域Ｂの周辺領域に塗布することができる。

このため、液滴Ｅ，Ｅ１が塗布された後の基板１１の上方における液滴Ｅ，Ｅ１から蒸発した溶媒の濃度は、領域Ｂにおいて略均一になり、領域Ｂに塗布された液滴Ｅの乾燥速度が略均一になる。塗布された液滴Ｅ中の溶媒が蒸発することにより基板１１の領域Ｂ上には着色剤の膜（有機ＥＬディスプレイパネルの発光ドット）が残留し、有機ＥＬディスプレイパネルが形成される。

形成された有機ＥＬディスプレイパネルにおいては、領域Ｂに塗布された液滴Ｅの乾燥速度が略均一であるため、残留した着色剤の膜は外形寸法や厚さ寸法が略均一になる。これにより、基板１１上に残留した着色剤の膜に電圧を印加して有機ＥＬディスプレイパネルを発光させた場合、着色剤の膜の外径寸法や厚さ寸法が異なることが原因となる発光ムラが発生せず、有機ＥＬディスプレイパネルにより表示される画像品質が向上する。

また、第２の実施の形態では、領域Ｂの上方における蒸発した溶媒の濃度の均一化を図るため、領域Ｂの周辺領域に対してノズル１６ｂから噴射した液滴Ｅ１を塗布しているが、この液滴Ｅ１は、着色剤を含まない安価な液体により形成される。したがって、着色剤を含む高価な液体の消費量を抑えることができ、有機ＥＬディスプレイパネルの製造コストの低減を図ることができる。

なお、上述した各実施の形態では、基板１１への液滴の塗布を、液滴噴射塗布ヘッド３，３Ａと基板１１との相対位置を固定した状態で行う場合を例に挙げて説明したが、液滴Ｅを噴射する工程において、液滴噴射塗布ヘッド３，３Ａと基板１１との相対位置を僅かにずらし、液滴Ｅを塗布する一つの塗布位置に、２以上のノズル１７，１７ａから噴射される液滴Ｅを塗布するようにしてもよい。これにより、各ノズル１７，１７ａから噴射される液滴Ｅの量にバラツキが生じている場合でも、各塗布位置において塗布される液滴Ｅの量を平均化することができる。

また、上述した各実施の形態では、液滴Ｅを基板１１に塗布することにより塗布体として有機ＥＬディスプレイパネルを製造する場合を例に挙げて説明したが、この液滴噴射塗布装置及び塗布体の製造方法は、塗布体として液晶ディスプレイパネルを製造する場合にも適用できるものである。

本発明の第１の実施の形態に係る液滴噴射塗布装置の概略構成を示す斜視図である。 図１に示す液滴噴射塗布装置が備える液滴噴射塗布ヘッドと基板とが対向する場合の位置関係を示す断面図である。 図１に示す液滴噴射塗布装置が備える液滴噴射塗布ヘッドのノズルが分布している領域と基板の表示が行われる領域との位置関係を示す底面図である。 本発明の第２の実施の形態の液滴噴射塗布装置が備える液滴噴射塗布ヘッドと基板とが対向する場合の位置関係を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態の液滴噴射塗布装置が備える液滴噴射塗布ヘッドのノズルが分布している領域と基板の表示が行われる領域との位置関係を示す底面図である。

符号の説明

３…液滴噴射塗布ヘッド、３Ａ…液滴噴射塗布ヘッド、５…保持部、１１…被塗布体、１６…ノズル、１６ａ…ノズル、１６ｂ…ノズル、Ａ…ノズルが分布している領域、Ｅ…液滴、Ｅ１…液滴

Claims (5)

1. 格子状に配列された複数のノズルを有し、前記ノズルから液滴を噴射する液滴噴射塗布ヘッドと、
   前記ノズルから噴射される前記液滴が塗布される被塗布体を保持する保持部と、
   を備え、
   前記液滴噴射塗布ヘッドにおける前記ノズルが分布している領域は、前記被塗布体における表示のための前記液滴が塗布される領域より大きく形成されており、
   前記液滴噴射塗布ヘッドは、着色剤と溶媒とを含む液滴を中央領域に位置する複数のノズルから噴射させる第１の液体供給系統と、着色剤を含まずに溶媒を含む液滴を前記中央領域に位置するノズルの周囲を取り囲むように位置する他のノズルから噴射させる第２の液体供給系統とを有することを特徴とする液滴噴射塗布装置。
2. 前記中央領域と前記表示のための液滴が塗布される領域とは、ほぼ同じ大きさであることを特徴とする請求項１記載の液滴噴射塗布装置。
3. 前記被塗布体への液滴塗布を前記液滴噴射塗布ヘッドと前記被塗布体との相対位置を固定した状態で行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴噴射塗布装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液滴噴射塗布装置を用いて、被塗布体に液滴を塗布して塗布体を製造することを特徴とする塗布体の製造方法。
5. 塗布体における表示領域よりも広い領域に分布させた複数のノズルを有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液滴噴射塗布ヘッドを用いて被塗布体に液滴を塗布する工程を有することを特徴とする塗布体の製造方法。

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