JP7321801B2 - インクジェット装置、有機el素子の形成方法、機能素子の形成方法、表示装置の製造方法 - Google Patents
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Description
すなわち、基板の上空に滞留するインク溶媒の蒸気密度(分圧)は、多数の画素部に囲まれている基板の中央部付近では高くなり、基板外空間に近い基板の周辺部では低くなる。このため、基板の中央部付近では蒸発速度(乾燥速度)が相対的に小さく、基板内の周辺部では蒸発速度(乾燥速度)が相対的に大きくなる。その結果、基板の中央部付近ではコーヒーリング効果が発現する強度は小さく、基板内の周辺部ではコーヒーリング効果が発現する強度が大きくなる。つまり、基板の中央部付近では各画素の中央部における固体層の厚さは比較的大きく、基板内の周辺部では各画素の中央部における固体層の厚さが比較的小さくなる。
図1は、実施形態1のインクジェット装置1を側面視で見た模式的な側面図であり、11は底板、12は天板、13は4周を囲む側板であり、底板11、天板12、側板13は、インクジェット装置1の外装カバーを構成している。尚、図1においては、紙面手前側の側板13は、装置内部を見やすくするために除外して示している。尚、外装カバーは、基板に塗布したインクの乾燥を安定させるために装置内部を包囲するように設置するのが好ましいが、場合によっては一部が開放された構造にすることも可能である。
図2は、本実施形態のインクジェット装置1を上方向から平面視した模式的な平面図である。図2においては、装置内部を見やすくするために、天板12を除外して示している。
6はインクジェットヘッドユニットで、インクジェットヘッドユニット6は、基体表面5と対向する向きにノズル7が配置されたインクジェットヘッド61~インクジェットヘッド64を備えている。本実施形態では、図2に示すように各インクジェットヘッドは2個のノズル7を備えているが、ノズル7の数や配置はこれに限られるものではない。
インクジェットヘッド61が吐出する溶剤は、インクジェットヘッド62~インクジェットヘッド64から吐出される有機EL素子形成用インクの溶媒成分のうちの全部または一部の種類の材料を含むのがよい。
制御部14は、インクジェット装置1の動作を制御するためのコンピュータで、内部には、CPU、ROM、RAM、I/Oポート等を備えている。
ROMには、インクジェット装置1の基本動作プログラムが記憶されている。機能素子の製造にかかるインクの付与動作や、インクジェットヘッド61を用いた溶剤の追加的付与動作にかかる各種処理を実行するためのプログラムは、他の動作プログラムと同様にROMに記憶させておくことができる。あるいは、ネットワークを介して外部からRAMにロードしてもよい。あるいは、プログラムを記録したコンピュータにより読み取り可能な記録媒体を介して、RAMにロードしてもよい。
制御部14は、インクジェットヘッドユニット6、主走査器23、副走査器21、等と接続され、電気信号のやりとりを行うことができる。制御部14は、これら各部の動作を制御し、インクジェットヘッドユニット6の走査、インクジェットヘッド61~インクジェットヘッド64の各ノズル7からの吐出、等を含めインクの塗布全般に関する処理を実行する。
以上により、バンクに囲まれた機能素子形成部を備えた基体4が準備できたら、基体4をインクジェット装置1のステージ3上の所定位置にセットする。
かかる移動を繰返してインクジェットヘッドユニットを主走査方向に往復移動させて走査し、塗布領域の全域にインクを吐出してゆく。
しかし、すでに説明したように、基体の上空に滞留するインク溶媒の蒸気密度(分圧)は、多数の画素部に囲まれている基体の中央部付近では高くなり、基板外空間に近い基板の周辺部では低くなる。そして、基体の中央部付近に位置する画素部と、基体の周辺部に位置する画素部では、インクの蒸発速度(乾燥速度)が異なるため、コーヒーリング効果が発現する強度に差異が生じる。
尚、本実施形態では、インク付与処理で付与したインクを乾燥させてから溶剤を付与する。付与したインクが乾燥するのに要する時間をデータとして予め制御部14に記憶させておき、インクを付与した後の経過時間をタイマーで計測し、乾燥に要する時間経過後に溶剤付与処理を実行すればよい。
また、本実施形態では、特開2005-259716号公報に記載されたダミー塗布領域を表示画素が配置された領域の周囲に設ける必要がないため、図8に示す額縁部分4C(表示画素が設けられていない部分)を極めて小さくすることができる。したがって、基板の大型化や重量増加をもたらすことなく、輝度むらや発光色むらが抑制された表示装置を作成することができる。
実施形態1においては、機能素子(画素)を形成するためにインクを付与して乾燥させた後、基体内の周辺部に位置する画素部についてのみ溶剤を付与して固体層を再溶解させ、蒸発速度を遅くして固体層の形状を整形した。図5(c)に示したように、実施形態1では、基体の中央部付近の画素部においては固体層70の平坦性が比較的高かったため、この部分に対しては溶剤の付与は行わなかった。
しかし、基体内の周辺部だけでなく、中央部付近の画素部においてもコーヒーリング効果の影響が顕在化し、固体層70の平坦性が不足する場合には、基体内の全ての画素部に対して溶剤を付与するのがよい。
あるいは、予め溶剤量を変えて種々のサンプルを作成し、再溶解後に乾燥して形成された固体層の膜厚を計測し、最適な膜厚に対応する溶剤量を選んで決定すればよい。そして、決定したサイズの液滴を吐出させるためのインクジェットヘッド61の駆動条件を、制御部14に記憶させておけばよい。
実施形態1および実施形態2においては、機能素子(画素)を形成するためにインクを付与して乾燥させた後、一部または全部の画素部に溶剤を付与して固体層を再溶解させ、コーヒーリング効果を抑制するように蒸発速度を遅くして固体層の形状を整形した。
これに対して、実施形態3では、機能素子(画素)を形成するためのインクを付与した後、乾燥が完了する前に溶剤を追加的に付与してバンクで囲まれた領域内に溶媒を補充し、乾燥速度を低下させ、コーヒーリング効果の発現を抑制する。
実施形態3においても、図5(b)を参照して説明した工程までは実施形態1と同一であるため、実施形態1と共通する部分については、説明を省略する。
また、基体の中央部に位置する画素部よりも周辺部に位置する画素部の方が付与する液量が大きくなるように溶剤の吐出量を制御するのが望ましい。基体の各部の上空に滞留する溶剤の蒸気密度(分圧)の均一性を高め、溶剤を付与した後の乾燥速度のばらつきを抑制するためである。
あるいは、各領域の画素部毎に追加する溶剤量を変えて種々のサンプルを作成し、乾燥して形成された固体層の膜厚を計測し、最適な膜厚に対応する溶剤量を選んで決定すればよい。そして、決定したサイズの液滴を吐出させるためのインクジェットヘッド61の駆動条件を、制御部14に記憶させておけばよい。
本発明の実施形態は、上述した実施形態1~実施形態3に限られるものではなく、本発明の技術的思想内で、適宜変更したり、組み合わせたりすることが可能である。
すでに述べたように、機能素子として有機EL素子を製造する場合には、発光層、電子輸送層、電子注入層、正孔輸送層、正孔注入層、電極層等をはじめとする機能層の形成において本発明を実施することができる。もちろん、有機EL素子以外の機能素子の製造においても、コーヒーリング効果に起因した固体層の厚みの分布を低減させるために広く適用が可能で、例えば大面積の基板に帯電防止膜や反射防止膜をアレイ状に形成する際にも好適に実施することができる。
また、走査方法は図7に示した方法には限らず、例えば往路と復路で隣接した列を走査するのではなく、いわゆるインターレースのように隣接列を飛び越して走査してもよい。
本装置では、溶剤を付与するためのインクジェットヘッド206を備え、インクジェットヘッド206には基体表面と対向する向きにノズル207が配置されている。本実施形態では、図10に示すようにインクジェットヘッド206は2個のノズル207を備えているが、ノズル207の数や配置はこれに限られるものではない。
Claims (16)
- 基体の上に複数の機能素子を形成するインクジェット装置であって、
前記基体がセットされるステージと、
前記基体の機能素子形成部に第1の液を吐出する第1のインクジェットヘッドと、
前記ステージの上で前記第1のインクジェットヘッドを走査する第1の走査機構と、
前記機能素子形成部に第2の液を吐出する第2のインクジェットヘッドと、
前記ステージの上で前記第2のインクジェットヘッドを走査する第2の走査機構と、
を備え、
前記第2のインクジェットヘッドを前記第1のインクジェットヘッドから独立して走査可能である、
ことを特徴とするインクジェット装置。 - 前記機能素子形成部に、前記第1のインクジェットヘッドを用いて前記第1の液を付与する第1の付与処理と、
前記第1の付与処理により前記第1の液が付与された前記機能素子形成部に、前記第2のインクジェットヘッドを用いて前記第2の液を付与する第2の付与処理と、
を実行する、
ことを特徴とする請求項1に記載のインクジェット装置。 - 前記第1の走査機構は、前記第1のインクジェットヘッドを主走査方向および副走査方向に移動させ、
前記第2の走査機構は、前記第2のインクジェットヘッドを前記主走査方向および前記副走査方向に移動させる、
ことを特徴とする請求項1または2に記載のインクジェット装置。 - 前記第1の走査機構は、
第1の主走査ガイドレールと、
前記第1の主走査ガイドレールに載置され、前記主走査方向に移動する第1の主走査器と、
第1の副走査ガイドレールと、
前記第1の副走査ガイドレールに載置され、前記副走査方向に移動する第1の副走査器と、
を含み、
前記第1のインクジェットヘッドは前記第1の主走査器に固定されており、
前記第1の主走査ガイドレールは前記第1の副走査器に固定されており、
前記第2の走査機構は、
第2の主走査ガイドレールと、
前記第2の主走査ガイドレールに載置され、前記主走査方向に移動する第2の主走査器と、
第2の副走査ガイドレールと、
前記第2の副走査ガイドレールに載置され、前記副走査方向に移動する第2の副走査器と、
を含み、
前記第2のインクジェットヘッドは前記第2の副走査器に固定されており、
前記第2の副走査ガイドレールは前記第2の主走査器に固定されている、
ことを特徴とする請求項3に記載のインクジェット装置。 - 前記ステージに対する平面視において、
前記第1の副走査ガイドレールと前記第2の副走査ガイドレールとが前記主走査方向に並んでおり、
前記第1の主走査ガイドレールと前記第2の主走査ガイドレールとが前記副走査方向に並んでいる、
ことを特徴とする請求項4に記載のインクジェット装置。 - 前記第1の液は、前記機能素子の材料を含み、
前記第2の液は、前記材料の溶剤を含む、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のインクジェット装置。 - 前記第1の液に含まれる材料と異なる材料を含む第3の液を吐出する第3のインクジェットヘッドを備え、
前記第1の走査機構は、前記第1のインクジェットヘッドおよび前記第3のインクジェットヘッドを有するインクジェットユニットを走査する、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のインクジェット装置。 - 前記第1の液に含まれる材料および前記第3の液に含まれる材料と異なる材料を含む第4の液を吐出する第4のインクジェットヘッドを備え、
前記第1の走査機構は、前記第1のインクジェットヘッド、前記第3のインクジェットヘッドおよび前記第4のインクジェットヘッドを有するインクジェットユニットを走査する、
ことを特徴とする請求項7に記載のインクジェット装置。 - 前記第1の付与処理で付与した前記第1の液が乾燥した後に、前記第2の付与処理を実行する、
ことを特徴とする請求項2に記載のインクジェット装置。 - 前記第1の付与処理で付与した前記第1の液が乾燥する前に、前記第2の付与処理を実行する、
ことを特徴とする請求項2に記載のインクジェット装置。 - 前記第2の付与処理において、前記基体に設けられた複数の機能素子形成部のうち、前記基体の周辺部に配置された機能素子形成部に前記第2の液を付与する、
ことを特徴とする請求項2または9または10のいずれか1項に記載のインクジェット装置。 - 前記第2の付与処理において、前記基体に設けられた複数の機能素子形成部の全てに前記第2の液を付与する、
ことを特徴とする請求項2または9または10のいずれか1項に記載のインクジェット装置。 - 前記第2の液は、前記第1の液の溶媒成分の少なくとも一部の種類を含む、
ことを特徴とする請求項1乃至12の中のいずれか1項に記載のインクジェット装置。 - 請求項1乃至13のいずれか1項に記載のインクジェット装置を用いた有機EL素子の形成方法であって、
前記第1の液は、有機EL素子を構成する機能層の材料を含む、
ことを特徴とする有機EL素子の形成方法。 - 請求項1乃至13のいずれか1項に記載のインクジェット装置を用いた機能素子の形成方法であって、
各々がバンクで囲まれた複数の機能素子形成部を有する基体を用意し、
前記複数の機能素子形成部の各々に機能素子を形成する、
ことを特徴とする機能素子の形成方法。 - 請求項1乃至13のいずれか1項に記載のインクジェット装置を用いた表示装置の製造方法。
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