JP6431006B2 - インクからキャリア液体蒸気を分離する装置および方法 - Google Patents
インクからキャリア液体蒸気を分離する装置および方法 Download PDFInfo
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Description
本願は、米国仮特許出願第61/504,051号(2011年7月1日出願)、および同第61/651,847号(2012年5月25日出願)の利益を主張し、これらの両出願は、参照することによってその全体が本明細書に援用される。本願は、また、米国仮特許出願第61/625,659号の全体を参照することによって本明細書に援用する。
本教示は、種々の製品、例えば、有機発光デバイスの製造において、基体上へのインクの印刷中にインクからキャリア液体蒸気を分離する方法、装置、およびシステムに関する。
有機発光デバイス(OLED)の製造は、適正に機能し、消費者の期待に沿う製品を達成するために高度の精度を伴う。そのようなデバイスにおいてピクセルを形成するための基体上への有機材料の印刷は、種々の課題を提示する。目標は、基体上の正しい場所で材料の均一な堆積を伴って、これらの場所に有機材料を堆積させることである。この目標は、印刷技法、概して、例えば、熱印刷およびインクジェット印刷に適用可能である。このようにして生産されたOLEDが設計の期待に沿えないとき、不具合の原因を特定の発生源まで辿ることは困難であり得る。たとえ印刷が不具合の原因として分離されたとしても、問題を解決する方法はもちろん、しばしば、印刷のどの側面に原因があるかを決定することもできない。
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
(項目1)
基体印刷システムであって、該システムは、
基体を保持するように構成されている頂面を備えるチャックと、
該基体の上へのインクジェット印刷のために構成されているインクジェットプリントヘッドと、
加圧ガス源から加圧ガスを受容するための入口と、ある長さを有する出口スロットとを備えるガスナイフであって、該出口スロットは、加圧ガスをシート流の中の該ガスナイフから該チャックによって保持される基体に向かって方向付けるように構成されている、ガスナイフと
を備える、基体印刷システム。
(項目2)
前記インクジェットプリントヘッドは、インクの供給と流体連通しており、該インクは、キャリア流体と、該キャリア流体中に溶解または懸濁させられた膜形成有機材料とを含む、項目1に記載の基体印刷システム。
(項目3)
前記チャックによって保持される基体をさらに備え、該基体は、少なくとも2つの行のピクセルバンクを備え、各ピクセルバンクは、ピクセルを形成するように有機材料を囲い込むように構成され、各行は、ある長さを有し、各ピクセルバンクは、ある長さおよび該長さよりも短い幅を有し、各行の中の該ピクセルバンクの該長さは、それぞれの行の該長さに実質的に垂直に配列され、前記出口スロットの長さは、各ピクセルバンクの該長さに実質的に平行に、および各行の該長さに実質的に垂直に配向される、項目1に記載の基体印刷システム。
(項目4)
前記チャックによって保持される基体をさらに備え、該基体は、少なくとも2つの行のピクセルバンクを備え、各ピクセルバンクは、ピクセルを形成するように有機材料を囲い込むように構成され、各行は、ある長さを有し、各ピクセルバンクは、ある長さおよび該長さよりも短い幅を有し、各行の中の該ピクセルバンクの該長さは、それぞれの行の該長さに実質的に垂直に配列され、前記出口スロットの長さは、各ピクセルバンクの該長さに実質的に垂直に、および各行の該長さと実質的に平行に配向される、項目1に記載の基体印刷システム。
(項目5)
排出ポートと、該排出ポートと流体連通している真空源とをさらに備え、該排出ポートは、前記ガスナイフによって生成されるガスのシート流が該排出ポートを通して吸引されるように、該ガスナイフに対して設置される、項目1に記載の基体印刷システム。
(項目6)
前記排出ポートは、前記インクジェットプリントヘッドに隣接して載置され、該排出ポートと該インクジェットプリントヘッドとは、協調して前記チャックの前記頂面に対して移動するように構成されている、項目5に記載の基体印刷システム。
(項目7)
前記チャックの前記頂面の上に設置された基体をさらに備え、該基体は、頂面と、外側縁と、ある長さと、ある幅とを備え、前記ガスナイフは、第1の距離によって該外側縁から離間され、該第1の距離は、該基体の該長さの少なくとも2倍であり、該基体の該長さは、前記出口スロットの前記長さに実質的に垂直である、項目1に記載の基体印刷システム。
(項目8)
前記第1の距離は、前記基体の前記幅の少なくとも2倍であり、該基体の該幅は、前記出口スロットの前記長さに実質的に垂直である、項目7に記載の基体印刷システム。
(項目9)
前記チャック、前記インクジェットプリントヘッド、および前記ガスナイフを含有するエンクロージャをさらに備え、該エンクロージャは、窒素ガス不活性雰囲気を備える、項目1に記載の基体印刷システム。
(項目10)
プリントヘッドアクチュエータをさらに備え、該プリントヘッドアクチュエータは、前記チャックによって保持される基体の上への印刷中に、前記チャックに対して前記インクジェットプリントヘッドを移動させるように構成されている、項目1に記載の基体印刷システム。
(項目11)
少なくとも1つのアクチュエータをさらに備え、該少なくとも1つのアクチュエータは、前記チャックによって保持される基体の上への印刷中に、前記インクジェットプリントヘッドに対して該チャックおよび前記ガスナイフを移動させるように構成されている、項目1に記載の基体印刷システム。
(項目12)
基体の上に形成されるピクセルバンクの中に膜形成有機材料の実質的に均一な分布を得るための方法であって、該方法は、
チャックを用いて基体を保持することであって、該基体は、該基体の印刷面の上に形成される複数のピクセルバンクを備える、ことと、
ガスのシート流をガスナイフの出口スロットから、該チャックによって保持される該基体に向かって方向付けることであって、該出口スロットは、ある長さを有する、ことと、
インクジェットインクを第1のインクジェットプリントヘッドから、該基体の上に形成される第1の複数のピクセルバンクの上に印刷することと、
インクジェットインクを第2のインクジェットプリントヘッドから、該基体の上に形成される第2の複数のピクセルバンクの上に印刷することと
を含み、
該ガスのシート流は、各ピクセルバンク内の該インクジェットインクの均等な分布を促進し、各ピクセルバンク内のインクジェットインクの集積を防止する、方法。
(項目13)
前記ガスのシート流は、前記第1の複数および第2の複数のピクセルバンクの両方の上への印刷中に、前記基体に向かって方向付けられる、項目12に記載の方法。
(項目14)
前記ガスのシート流は、約1.0psigから約25psigまでの圧力で前記ガスナイフから方向付けられる、項目12に記載の方法。
(項目15)
前記基体の前記印刷面は、少なくとも2つの行のピクセルバンクを備え、各行は、ある長さを有し、各ピクセルバンクは、ある長さおよび該長さよりも短い幅を有し、各ピクセルバンクの該長さは、そのそれぞれの行の該長さに実質的に垂直に配列され、前記ガスナイフの前記出口スロットは、各ピクセルバンクの該長さに実質的に平行であり、および各行の該長さに実質的に垂直である長さを有する、項目12に記載の方法。
(項目16)
前記基体の前記印刷面は、少なくとも2つの行のピクセルバンクを備え、各行は、ある長さを有し、各ピクセルバンクは、ある長さおよび該長さよりも短い幅を有し、各ピクセルバンクの該長さは、そのそれぞれの行の該長さに実質的に垂直に配列され、前記ガスナイフの前記出口スロットは、各ピクセルバンクの該長さに実質的に垂直であり、および各行の該長さに実質的に平行である長さを有する、項目12に記載の方法。
(項目17)
前記ガスのシート流が前記基体に向かって方向付けられた後に、該ガスのシート流を吸い上げるように排出ポートを通して真空を印加することをさらに含む、項目12に記載の方法。
(項目18)
前記第1のインクジェットプリントヘッドと前記第2のインクジェットプリントヘッドとは、同一のインクジェットプリントヘッドである、項目12に記載の方法。
(項目19)
基体印刷システムであって、該システムは、
頂面を備え、該頂面の上に基体を保持するように構成されているチャックと、
該基体が該チャックによって保持されている間に、該基体の印刷面の上へインクジェットインクを印刷するように構成されているインクジェットプリントヘッドと、
該インクジェットプリントヘッドと流体連通しているインクジェットインクの供給であって、該インクジェットインクは、キャリア流体と、該キャリア流体の中に溶解または懸濁させられた膜形成有機材料とを含む、インクジェットインクの供給と、
該インクジェットプリントヘッドに対する固定関係で、および該インクジェットプリントヘッドに隣接して設置されるガス移動デバイスであって、該インクジェットプリントヘッドが該印刷面の上に該インクジェットインクを印刷している間に、該基体の該印刷面の上へガス流を方向付けるように構成されている、ガス移動デバイスと
を備える、基体印刷システム。
(項目20)
前記ガス移動デバイスは、不活性窒素ガス源と流体連通している、項目19に記載の基体印刷システム。
(項目21)
排出ポートと、該排出ポートと流体連通している真空源とをさらに備え、該排出ポートは、前記ガス移動デバイスによって生成されるガス流が前記印刷面から該排出ポートを通して吸引されるように、該ガス移動デバイスに対して設置される、項目19に記載の基体印刷システム。
(項目22)
前記チャック、前記インクジェットプリントヘッド、および前記ガス移動デバイスを含有するエンクロージャをさらに備え、該エンクロージャは、窒素ガスを含む不活性雰囲気を含有する、項目19に記載の基体印刷システム。
(項目23)
少なくとも1つの加熱器をさらに備え、該少なくとも1つの加熱器は、前記チャックによって保持される基体を加熱するように構成されている、項目19に記載の基体印刷システム。
(項目24)
前記ガス移動デバイスは、少なくとも2つのファンを備え、前記ガス流は、約0.5m/sから約5.0m/sまでの速度で方向付けられる、項目19に記載の基体印刷システム。
(項目25)
キャリア液体の中の膜形成材料を乾燥させるための装置であって、該装置は、
該キャリア液体の中の該膜形成材料を受容し、基体の上に乾燥した膜形成材料を堆積させるための移送部材と、
該移送部材の表面部分によって少なくとも部分的に画定される蒸発領域であって、該表面部分は、第1の面に沿って配置され、さらに、該蒸発領域は、該キャリア液体の中の該膜形成材料の一部分を支持するように構成されている、蒸発領域と、
該蒸発領域を加熱するように適合される加熱器と、
該蒸発領域に隣接する排出ポートであって、該排出ポートは、該第1の面に実質的に垂直である、該蒸発領域から離れる方向に延在する線と交差する、排出ポートと、
該排出ポートとの流体連通のために適合される真空源と
を備え、
それにより、動作中、該真空源は、該蒸発領域から該排出ポートを通って延在するガス流を誘導し、該ガス流は、該蒸発領域において、またはそれに近接して位置する蒸気を同伴して除去することに十分である、装置。
(項目26)
排出ポートのアレイをさらに備え、該排出ポートのアレイは、前記蒸発領域に隣接し、前記第1の面に実質的に垂直である、該蒸発領域から離れる方向に延在する線と交差し、該排出ポートは、該排出ポートのアレイの一部であり、該真空源は、該排出ポートのアレイと流体連通するように適合され、動作中、該真空源は、該蒸発領域から該排出ポートのアレイを通って延在するガス流を誘導し、該ガス流は、該蒸発領域において、またはそれに近接して位置する蒸気を同伴して除去するのに十分である、項目25に記載の装置。
(項目27)
前記蒸発領域に隣接するパージガスポートであって、該パージガスポートは、前記排出ポートの反対側の該蒸発領域の側面上の前記第1の面に位置する、パージガスポートと、
該パージガスポートと流体連通するように適合されるパージガス源と
をさらに備え、
動作中、該パージガス源および前記真空源は、ガス流を該蒸発領域の近傍を通って、および該蒸発領域に実質的に平行に、および該排出ポートを通って延在する流路に沿って誘導し、該ガス流は、該蒸発領域において、またはそれに近接して位置する蒸気を同伴して除去するのに十分である、項目25に記載の装置。
2008/0311307 A1号、第US 2010/0171780 A1号、および第 US 2010/0188457 A1号において説明されている。蒸発領域205は、パターン化されていない表面であり得るか、または第1の開口部から移送部材203を通って、移送部材の第2の反対面上に形成された第2の開口部まで延在する微小孔、マイクロピラー、マイクロチャネル等のマイクロパターン化表面特徴、あるいは他のマイクロまたはナノパターン化構造を含有することができ、さらに、そのような構造のアレイ(同義でマイクロアレイ)を含んでもよい。キャリア液体中の膜形成材料を乾燥させるための装置はまた、蒸発領域205を加熱するように適合される加熱器も含む。加熱器(図示せず)は、当業者に周知である任意の加熱器であり得る。いくつかの非限定的実施例において、いくつかの実施形態では、蒸発領域205を選択的に加熱するように設計されている抵抗型加熱器を、移送部材203に組み込むことができる。他の実施形態では、加熱器は、蒸発領域205の上に位置し、蒸発領域205を選択的に加熱するように設計されている放射型加熱器、例えば、赤外線またはマイクロ波であり得る。
以下の実施例が、本教示の性質を例証するように挙げられる。しかしながら、本教示は、これらの実施例に記載される具体的条件または詳細に限定されるものではないことを理解されたい。
本実施例は、本教示の優れた利益を実証する。Exair Corporation(Cincinnati,Ohio)からの3インチエアナイフが、窒素ガス源に接続され、開放グローブボックスの中で使用された。エアナイフは、エアナイフから放出する窒素ガスが、基体を保持するチャックの頂面の高さにあるように載置された。エアナイフは、基体から距離を約10インチ離して位置した。電子回路層、全注入層、および全移送層、ならびに中間焼き付けステップで、基体が事前に準備された。基体のそれぞれの領域中でインピクセルおよびクロスピクセル構成の両方において、基体上でインクジェット印刷が行われた。基体の上のインクジェットプリントヘッドの各パスには、1ピクセルにつき10個のノズルという許容とともに120個のノズルが採用されたが、1ピクセルにつき最初の5個のノズルのみが利用された。各特定の領域について、基体を横断するインクジェットプリントヘッドの2回のパスが行われた。基体のインクジェット印刷は、空気で充填されたグローブボックスの中で起こった。基体を保持するチャックは、室温または約25.3℃で維持された。窒素ガスが、10psigの圧力でエアナイフから放出された。合計7回の試験が、基体に対応する下塗りしたガラスパネル上で行われた。パネルの領域および試験セクションは、T1からT7と指定された。T1は、エアナイフがオフにされた対照としての機能を果たす試験であった。試験セクションT2からT4は、クロスピクセル配向であった。試験セクションT5からT7は、インピクセル配向であった。クロスピクセルおよびインピクセル配向試験の両方について、インクジェットプリントヘッドの第1のパスの後のみエアナイフがオンにされ、そのうちの1つがエアナイフを常にオンにした試験、およびインクジェットプリントヘッドの第2のパス後のみエアナイフがオンにされた、1つの試験があった。試験T1からT7の結果は、表1に示される。明白であるように、エアナイフを常にオンにすることにより、インクの集積がピクセルバンクの中で発生しなかったため、最良の結果をもたらした。T5の40/60指定は、ピクセルバンクの約60%が適用インクの集積を受けたことを示す。試験で基体に適用されたインクは、G24インクであった。
本実施例は、本教示の優れた利益を実証する。実施例1で使用されたものに類似する基体が、再度、インクジェットプリントヘッドを使用してインクで印刷された。この実験では、インクジェットおよび真空口の移動が基体の印刷中に協調して移動するように、インクジェットプリントヘッドは、インクジェットプリントヘッドに接続された真空口と対合された。基体は、14の異なる試験条件に対応する14の領域に分割された。各領域中で、2回のインクジェット印刷パスが行われ、第2のインクジェット印刷パスは、第1のインクジェットプリントヘッドパスに隣接した。種々の試験条件で、真空は印加されたか、または印加されなかったかのいずれかであり、エアナイフは、適用されたか、または適用されなかったかのいずれかであった。エアナイフが適用されたとき、それは、クロスピクセル構成で基体を横断して窒素を吹き出すために使用された。真空およびエアナイフの両方がオフにされた対照試験条件、5psigの窒素ガスを使用したエアナイフ、10psigの窒素ガスを使用したエアナイフ、15psigの窒素ガスを使用したエアナイフ、12psigの窒素ガスを使用したエアナイフ、25psigの窒素ガスを使用したエアナイフ、30psigの窒素ガスを使用したエアナイフ、真空および2psigの窒素ガスを使用したエアナイフ、真空および5psigの窒素ガスを使用したエアナイフ、真空および10psigの窒素ガスを使用したエアナイフ、単独で使用された高出力の真空、単独で使用された中出力の真空、単独で使用された中/高出力の真空、および単独で使用された小出力の真空といった、以下の試験条件が使用された。この実験の結果は、真空を伴わずに最大30psigのエアナイフ圧力を単独で使用することが功を奏することを示した。真空の単独の使用は、エアナイフの単独の使用よりも悪く見える結果をもたらした。中/高出力での真空が、最も有望であると思われた。エアナイフと組み合わせた真空の印加は、発光層(EML)インクをピクセルバンクの外側に移動させることができる。
本実施例は、本教示の優れた利益を実証する。この実験装置では、クロスピクセル構成で2.9m/sの速度において、基体を横断して均一な速度で窒素ガスを放出するために、長さ9インチの開口を伴うエアナイフが使用された。エアナイフは、基体から約10インチの距離で、実施例1で説明されたものと同様に載置されて設置された。インクジェット印刷が、基体の長さに沿った種々の領域で行われた。インクジェット印刷は、これらの印刷実行のそれぞれについて、基体の幅全体を横断して行われ、再度、各実行は、インクジェットプリントヘッドの第1のパスおよび第2のパスで行われた。これらの試験領域のそれぞれは、エアナイフが10psigの圧力で常にオンにされた、インクジェット印刷を伴った。基体の幅の約半分のみに及んだ対照領域も印刷されたが、エアナイフがオンではなかった。その対照領域に隣接して、その幅の他の約半分は、インクジェット印刷の第1のパスが行われた後のみエアナイフがオンにされた部分対照であった。対照領域は、種々のピクセルバンクの中の堆積インクの集積を示した。エアナイフが常にオンにされた、基体の幅全体にわたる全ての試験領域で、集積が観察されなかった。
本実施例は、本教示の優れた利益を実証する。この実験装置では、エアナイフが使用されなかった。エアナイフを使用する代わりに、2つのファンが使用された。2つのファンは、2つのファンが印刷中にインクジェットプリントヘッドと並行して移動するように、インクジェットプリントヘッドに隣接して載置された。より局所的な乾燥または溶媒群崩壊が、ガスナイフ実験で観察されたものに類似する結果を生じるかどうかを試験するために、二重電気ファンハードウェア装置が使用された。2つのファンは、既製品で購入され、可変12V電力供給に並列に配線された。それらは、Cクランプを用いて印刷ステーション上に締め付けられた。2つのファンのそれぞれは、8.5CFMの最大空気流、30dBAの雑音レベル、40mm×40mm×20mmのサイズ、単一の球軸受、および7200RPMの速度を有した。印刷は、実施例1で使用されたものに類似する基体上で起こった。印刷は、窒素ガス環境において閉鎖グローブボックスの中で行われた。ファンに印加された電圧は、約1.4m/sから約3.8m/sの速度範囲を達成するように変化させられた。表2は、種々の試験中に採用された電圧、およびファンによって吹き出された窒素ガスの対応する速度を示す。ファンがオフにされた、対照も行われた。対照状況では、種々のピクセルバンクの中の集積が発生した。ファンがオンであった全ての試験条件では、インクの集積が発生しなかった。これらの結果は、エアナイフを使用した他の実施例で説明されるものに類似していた。
Claims (12)
- 基体印刷システムであって、前記基体印刷システムは、
基体を支持するように構成されているチャックであって、前記基体は、頂面を含む、チャックと、
前記基体が前記チャックによって支持されている間に、前記基体の前記頂面の上へインクを堆積させるように設置されているインクジェットプリントヘッドと、
前記インクジェットプリントヘッドと流体連通しているインクの供給部であって、前記インクは、キャリア流体と、前記キャリア流体の中に溶解または懸濁させられた膜形成有機材料とを含む、インクの供給部と、
ガス出口を有するガス移動デバイスであって、前記ガス移動デバイスは、前記インクジェットプリントヘッドが前記頂面の上へ前記インクを堆積させている間に、前記ガス出口を介して、前記基体の前記頂面の上にガス流を方向付けるように配置されており、前記ガス流は、前記基体の前記頂面の上流外側縁から前記基体の前記頂面の反対側下流外側縁に向かって広がり、上流方向および下流方向は、前記ガス流の方向によって規定される、ガス移動デバイスと、
前記チャックに対する固定関係を有する複数の位置のうちのいずれかに前記ガス移動デバイスを支持するように構成されているガス移動デバイス支持材であって、前記複数の位置は、前記ガス出口の第1の位置と、前記ガス出口が前記第1の位置に対して垂直に配向される第2の位置とを含み、前記第1の位置および前記第2の位置において、前記ガス出口は、前記インクジェットプリントヘッドが前記基体の前記頂面の上へ前記インクを堆積させている間に前記基体の前記頂面の前記上流外側縁からある距離だけ離間されている、ガス移動デバイス支持材と
を備える、基体印刷システム。 - 前記ガス移動デバイスは、加圧不活性ガスを受け取るための入口をさらに備え、前記ガス出口は、前記ガス流内に前記加圧不活性ガスを方向付けるように配置されている、請求項1に記載の基体印刷システム。
- 排出ポートと、前記排出ポートと流体連通している真空源とをさらに備え、前記排出ポートは、前記ガス移動デバイスによって生成される前記ガス流が前記基体の前記頂面から前記排出ポートを通して吸引されるように、前記ガス移動デバイスに対して設置される、請求項1に記載の基体印刷システム。
- 前記チャック、前記インクジェットプリントヘッド、および前記ガス移動デバイスを含有するエンクロージャをさらに備え、前記エンクロージャは、窒素ガスを含む不活性雰囲気を含有する、請求項1に記載の基体印刷システム。
- 少なくとも1つの加熱器をさらに備え、前記少なくとも1つの加熱器は、前記基体が前記チャックによって支持されているときに前記チャックを加熱するかまたは前記基体を加熱するように構成されている、請求項1に記載の基体印刷システム。
- 前記ガス移動デバイスは、少なくとも2つのファンを備え、前記少なくとも2つのファンの各々は、0.5m/sから5.0m/sまでの速度で前記ガス流を生成するように動作可能である、請求項1に記載の基体印刷システム。
- 前記第1の位置において、前記ガス移動デバイス支持材は、インピクセル位置に前記ガス移動デバイスを支持し、前記インピクセル位置において、前記ガス流は、前記基体が前記チャックによって支持されているときに前記基体のピクセルバンクの長さに平行である、請求項1に記載の基体印刷システム。
- 前記第2の位置において、前記ガス移動デバイス支持材は、クロスピクセル位置に前記ガス移動デバイスを支持し、前記クロスピクセル位置において、前記ガス流は、前記基体が前記チャックによって支持されているときに前記基体のピクセルバンクの長さに垂直である、請求項1に記載の基体印刷システム。
- 前記ガス移動デバイスは、ガスナイフ、1つまたは複数のファン、ノズル、および空気ポンプから選択される、請求項1に記載の基体印刷システム。
- 前記加圧不活性ガスは、窒素である、請求項2に記載の基体印刷システム。
- 前記ガス移動デバイスは、ガスナイフであり、
前記ガス出口は、スロットである、請求項2に記載の基体印刷システム。 - 前記膜形成有機材料は、有機発光デバイスの層を形成するための材料である、請求項1に記載の基体印刷システム。
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