WO2013183282A1 - インクジェット装置および有機elデバイスの製造方法 - Google Patents

インクジェット装置および有機elデバイスの製造方法 Download PDF

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WO2013183282A1
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inkjet
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voltage
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高田 昌和
裕隆 南野
美枝 高橋
真一郎 石野
哲征 松末
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パナソニック株式会社
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    • H10K71/441Thermal treatment, e.g. annealing in the presence of a solvent vapour in the presence of solvent vapors, e.g. solvent vapour annealing

Definitions

  • the present invention relates to an inkjet apparatus and a method for manufacturing an organic EL device using the inkjet apparatus.
  • inkjet devices have been applied, for example, in the field of household printing equipment. Furthermore, the ink jet apparatus is used in a field where it is required to eject ink droplets precisely and in a short time on a large substrate, as in the manufacturing process of an organic EL (Electro Luminescence) device.
  • organic EL Electro Luminescence
  • repetition frequency the number of ink ejections per unit time
  • the landing accuracy of ejected ink droplets is improved. It is necessary to let The following technical problems can be listed.
  • an ink droplet having an ink droplet size smaller than a prescribed droplet size can be ejected. If the ink droplets are made smaller, the ink droplets are likely to diffuse and fly, and the landing accuracy may deteriorate. Furthermore, when the preceding ink droplet adheres to the vicinity of the ejection opening and the subsequent ink droplet comes into contact with the preceding ink droplet, the combined ink droplets fly in a form that is dragged by the surface tension. There is a risk that the accuracy is significantly deteriorated.
  • Patent Documents 1 and 2 relating to a piezo-type ink jet apparatus.
  • Patent Documents 1 and 2 devise one pulse shape in the applied voltage of the piezoelectric element applied during ink ejection. However, it is difficult to actually solve the above problem by this method.
  • Patent Documents 1 and 2 in order to increase the landing accuracy of the ink droplet, the rising speed and falling speed of the pulse of the applied voltage during ink ejection are set to be relatively slow. Furthermore, the pulse width is shortened, the repetition frequency of ink ejection is increased, and the frequency of the drive voltage is set to a high frequency. As described above, the methods disclosed in Patent Documents 1 and 2 require extremely complicated operations. In addition, since the ejection behavior of ink droplets varies depending on the physical properties such as the viscosity of the ink, simply adjusting the pulse of the applied voltage at the time of ejecting ink may not be able to handle each ink having different physical properties.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and can be applied to ink ejection control using a high-frequency driving voltage, and a method for manufacturing an inkjet device and an organic EL device having high ink landing accuracy.
  • the purpose is to provide.
  • an ink jet apparatus includes an ink storage unit that stores ink, and a pressure application unit that applies pressure to the ink in the ink storage unit to eject ink droplets.
  • a plurality of inkjet heads having a discharge port through which the ink droplets to which pressure is applied are discharged, and at least one of the plurality of inkjet heads is subjected to pressure application by the pressure application unit, It is assumed that a preliminary driving operation of pushing the ink in the ink storage portion to the ejection port side within a range where the ink is not discharged and a main driving operation of discharging the ink droplets after performing the preliminary driving operation are performed.
  • a preliminary driving operation of pushing the ink in the ink containing portion to the discharge port side in a range where the ink in the ink containing portion is not discharged After performing the driving operation, the main driving operation for discharging ink droplets is executed. If such a pre-driving operation is executed, kinetic energy can be imparted to the ink droplet in advance before the main driving operation, the preceding ink droplet adheres to the vicinity of the ejection port, and the subsequent ink droplet precedes.
  • the ink jet apparatus According to the ink jet apparatus according to one embodiment of the present invention, it is possible to cope with ink ejection control using a high-frequency driving voltage, and provide an ink jet apparatus having high ink landing accuracy and a method for manufacturing an organic EL device can do.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the inkjet apparatus 1000.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a schematic configuration of an inkjet head 301 of the inkjet apparatus 1000.
  • FIG. 2A is a partially cutaway perspective view showing a schematic configuration of an inkjet head 301.
  • FIG. 2B is an enlarged cross-sectional view of a part of the inkjet head 301.
  • (A) shows the signal waveform of the drive voltage in the conventional inkjet apparatus exemplarily.
  • (I) to (iii) of (b) schematically show the ink droplet ejection behavior when the drive voltage shown in (a) is applied.
  • (A) shows the signal waveform of the drive voltage in the inkjet apparatus 1000 exemplarily.
  • (I) to (iii) of (b) schematically show the ink droplet ejection behavior when the drive voltage shown in (a) is applied.
  • 2 shows an exemplary signal waveform of a driving voltage in the inkjet apparatus 1000.
  • (A) shows the signal waveform comprised using this vibration waveform part corresponding to tapping.
  • (B) shows the signal waveform comprised without using the damping waveform part.
  • (C) shows a signal waveform configured by using a preliminary vibration waveform portion corresponding to pressing. The signal waveform and shape of the drive voltage in the inkjet apparatus 1000 are shown.
  • (A) shows the waveform of the drive voltage used in the verification experiment.
  • FIG. 10 shows the correlation between the angle variation with respect to the magnitude of viscosity and the volume of ejected ink in the ink shown in FIG. (A) is the result for the ink of (i) of FIG. (B) is the result for the ink of (ii) of FIG. FIG.
  • FIG. 10 shows the correlation between the angular variation and the volume of ejected ink with respect to the tail length in the ink shown in FIG. (A) is the result for the ink of (i) of FIG. (B) is the result for the ink of (iii) in FIG.
  • It is a fragmentary sectional view showing composition of organic EL device 100 manufactured with a manufacturing method of an organic EL device concerning an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a positional relationship between a substrate to be coated and an inkjet head 301 in a coating process of the manufacturing method of the organic EL device 100.
  • the ink droplets smaller than the prescribed ink droplet size scatter and adhere to the vicinity of the ejection port, and the subsequent ink droplets.
  • the ink droplet flies in the form of being dragged by the surface tension, and the flying direction is bent.
  • the present inventor considered the cause of this process, and it was thought that it was caused by the non-uniform pressing force applied to the ink interface when the ink was ejected from the ink jet apparatus. Therefore, if a method for suppressing the deterioration of the landing accuracy of the ink droplet is studied and the ink is pushed out to the extent that the ink is not ejected from the ejection port before the ink is ejected from the ejection port, the ink liquid having a size smaller than the prescribed size is used. The inventors have found that the generation of ink droplets can be suppressed and ink droplets having a sufficient kinetic energy and a prescribed size can be ejected.
  • the shape of the ink interface is a meniscus (bent) shape as a cause of generation of small ink droplets and deterioration of landing accuracy of ink droplets. Therefore, in the present invention, before ejecting ink, the ink is pushed to the ejection port side within a range where ink is not ejected, thereby eliminating the meniscus shape and flattening the ink interface, generating small ink droplets and landing ink droplets. Both deterioration of accuracy is suppressed.
  • An inkjet apparatus includes an ink storage unit that stores ink, a pressure application unit that applies pressure to the ink in the ink storage unit to eject ink droplets, and the pressure application unit.
  • a plurality of ink jet heads each having an ejection port through which ink droplets are ejected, and at least one of the plurality of ink jet heads is configured such that the ink in the ink storage portion is applied by pressure application of the pressure application portion.
  • a preliminary drive operation is selectively performed on an inkjet head in which ink droplets having a predetermined volume are not ejected and a drop in ink droplet landing accuracy is reduced, among a plurality of inkjet heads. To do.
  • the ink in the ink containing portion is pushed out to the ejection port side within a range where the ink is not ejected.
  • kinetic energy that can sufficiently ignore the surface tension of the ink droplets adhered to the ejection port is given to the subsequent ink droplets, and Bending can be effectively suppressed and the landing accuracy of ink droplets can be improved.
  • the preliminary drive operation in one embodiment of the present invention will be described in detail.
  • the ink jet method in which pressure is applied to the ink containing portion and ink is ejected applies pressure to the ink containing portion, generates a propagation wave in the ink in the ink containing portion, and ejects ink droplets from the ink interface in the ejection port.
  • the ink interface has a meniscus shape in which the pressure in the ink and the surface tension of the ink interface are in an equilibrium state. Therefore, it is considered that the energy of the propagation wave at the ink interface becomes non-uniform, and the amplitude due to vibration near the vertex position of the meniscus shape becomes particularly large.
  • the volume of ejected ink droplets does not easily become constant between ejections, and ink droplets smaller than the prescribed ink droplet volume can be ejected or the ejection direction can be diffused. Therefore, according to one aspect of the present invention, by planarizing the meniscus shape by pre-driving operation prior to ejection of ink droplets, even if vibration occurs at the ink interface, the amplitude of the vibration can be suppressed and the ink interface can be suppressed.
  • the ink can be discharged well by applying a uniform pressing force to the ink.
  • the ink-jet head selected to perform the pre-driving operation has a meniscus apex position at the ink interface of the ejection port for the ink accommodated in the ink-accommodating portion due to the pressure application of the pressure applying portion.
  • a pre-driving operation for pushing out to move toward the ejection port side and a main driving operation for ejecting ink droplets after performing the pre-driving operation are executed.
  • the ink stored in the ink storage portion is pushed out toward the ejection port side, so that the meniscus shape of the ink interface is planarized.
  • a uniform pressing force can be applied to the ink interface, so that ink droplets having a prescribed volume can be ejected to further improve landing accuracy.
  • the repetition frequency of pressure application of the pressure application unit for ejecting ink droplets increases, ink droplets may adhere to the ejection ports to some extent even if a preliminary driving operation is performed.
  • the kinetic energy that can sufficiently ignore the surface tension of the ink droplet attached to the ejection port is given to the subsequent ink droplet, and the bending of the flying direction of the ink droplet is controlled. Furthermore, it can suppress effectively. Therefore, according to one embodiment of the present invention, it is possible to improve the landing accuracy of an ink droplet even when an ink droplet is ejected by applying a high-frequency driving voltage.
  • the pressure application unit in at least one of the ink jet heads includes a piezoelectric element for applying pressure to the ink in the ink storage unit,
  • a discharge control unit that controls discharge of the ink droplets by applying a voltage to the piezoelectric element, and the signal waveform of the voltage includes a preliminary vibration waveform unit for executing the preliminary drive operation, and the main drive operation. It can also be set as the structure containing this vibration waveform part for performing.
  • the piezo method using a piezoelectric element is a method for controlling the ejection amount of ink droplets and the size of ink droplets according to the deformation amount of the piezoelectric elements, and ejecting ink droplets by adjusting the voltage applied to the piezoelectric element.
  • the volume and ink droplet size can be controlled relatively accurately. Therefore, it is expected to be applied to a technical field that particularly requires high-precision and short-time discharge.
  • the pressure application unit includes a piezoelectric element, and an ejection control unit that controls an applied voltage to the piezoelectric element is used.
  • the ejection control unit controls the pressure applied to the ink in the ink storage unit. .
  • the voltage signal waveform in the inkjet head that performs the preliminary driving operation includes a preliminary vibration waveform portion for executing the preliminary driving operation and a main vibration waveform portion for executing the main driving operation.
  • the ink droplet landing accuracy can be improved regardless of the frequency of the driving voltage.
  • the degree of freedom of the waveform width of the main vibration waveform portion can be increased.
  • the waveform width of the vibration waveform portion can be set in order to increase the frequency of the drive voltage.
  • the ink containing portion is constituted by a fine tube
  • the meniscus shape of the ink interface is a particularly bent shape. For this reason, the ink droplet landing accuracy may deteriorate due to the meniscus shape. Therefore, the above effect can be obtained by including the preliminary vibration waveform portion and the main drive waveform portion in the drive voltage waveform of the ink head that performs the preliminary drive operation.
  • the ink ejected from the at least one ink jet head, and the remaining of the plurality of ink jet heads excluding the at least one ink jet head may have a different physical property.
  • the ink accommodated in the ink accommodating portion various inks having differences in hue, saturation, brightness and the like are used.
  • a plurality of ink jet heads are provided corresponding to each of various inks. Accordingly, the physical properties such as the boiling point, surface tension, and viscosity of the ink contained in each inkjet head are variously different. Different ink physical properties result in different ink droplet ejection behavior. Therefore, the degree of occurrence and the frequency of occurrence of ink droplets that are smaller than the prescribed volume of ink droplets, or the direction in which ink droplets are diffused, which occurs when ink droplets are ejected are also detected. Different.
  • a main driving operation for ejecting ink droplets for an ink jet head that stores ink having physical properties that does not eject ink droplets of a predetermined volume and that leads to a decrease in landing accuracy of ink droplets. Performs the pre-drive operation independently. As a result, it corresponds to the case of ejecting ink droplets having various physical properties, and ink droplets smaller than the prescribed volume of ink droplets generated when ejecting ink droplets are ejected or ink It is possible to prevent the problem that the discharge direction of the droplets diffuses. Also, when ink droplets are ejected by applying a high-frequency driving voltage, it is possible to improve the landing accuracy of the ink droplets.
  • the meniscus shape at the ink interface is also different. Therefore, the degree and frequency of occurrence of problems such as ejection of ink droplets smaller than the volume of the prescribed ink droplets or diffusion of the ink droplet ejection direction, which occurs when ink droplets are ejected. Different. Therefore, by selecting an ink jet head that performs a preliminary driving operation corresponding to the physical properties of the ink, it is possible to effectively suppress problems caused by the meniscus shape of the ink interface. Also, when ink droplets are ejected by applying a high-frequency driving voltage, it is possible to improve the landing accuracy of the ink droplets.
  • the viscosity of the ink ejected from the at least one ink jet head is relatively higher than the viscosity of the ink ejected from the remaining ink jet head.
  • a low configuration can also be achieved.
  • both the amount of displacement of the drive voltage required to eject the ink droplet and the volume of the ejected ink droplet are small. For this reason, it is considered that the flying direction is particularly easily bent by the surface tension when a subsequent ink droplet comes into contact with the ink droplet adhering to the vicinity of the ejection opening.
  • inks having different viscosities are accommodated in separate ink jet heads, and a preliminary driving operation is performed in the ink jet heads accommodating inks having relatively low viscosities.
  • the ink droplet can be given kinetic energy that can sufficiently ignore the surface tension of the ink droplet attached to the ejection port, and the ink droplet can bend in the flight direction. It can be effectively suppressed.
  • ink droplets are ejected by applying a high-frequency driving voltage, it is possible to improve the landing accuracy of the ink droplets.
  • the ink has a property of generating a tail that extends linearly on the rear side in the ejection direction as the physical property.
  • the ink droplets ejected from the at least one ink jet head may have a relatively longer tail than the ink droplets ejected from the remaining ink jet heads.
  • the ink droplet may cause a so-called “tailing” in which a part of the ink droplet extends linearly toward the rear side in the ejection direction. If the length of the tailing is increased, it is considered that the contact time with the ink adhering to the vicinity of the ejection port is increased and the flight direction is easily bent.
  • ink having different tailing physical properties is stored in different ink jet heads, and a preliminary driving operation is performed in the ink jet head storing ink having a relatively long tailing length.
  • a preliminary driving operation is performed in the ink jet head storing ink having a relatively long tailing length.
  • the ink droplet can be given kinetic energy that can sufficiently ignore the surface tension of the ink droplet attached to the ejection port, and the ink droplet can bend in the flight direction. It can be effectively suppressed.
  • ink droplets are ejected by applying a high-frequency driving voltage, it is possible to improve the landing accuracy of the ink droplets.
  • the pressure application units in the plurality of ink jet heads each include a piezoelectric element for applying pressure to the ink in the ink storage unit,
  • the at least one ink jet head and the remaining ink jet head may be configured to have different frequencies of voltages applied to the piezoelectric elements.
  • a plurality of inkjet heads are configured such that the frequency of a voltage applied to each piezoelectric element of at least one inkjet head and the remaining inkjet heads is different.
  • the flying direction of the ink droplet can be prevented from being bent, and the landing accuracy can be improved.
  • the landing accuracy of the ink droplets can be improved.
  • the frequency of the voltage applied to the piezoelectric element of at least one of the ink jet heads may be 10 kHz or more.
  • the degree of malfunction that the flying direction of the ejected ink is bent increases and the occurrence frequency also increases.
  • the driving frequency is 10 kHz or more, a drop in ink droplet landing accuracy due to the flying curve of ink cannot be ignored.
  • the frequency of the voltage applied to the piezoelectric element of at least one inkjet head is 10 kHz or more. Therefore, it is possible to prevent the flying direction of the ink droplet from being bent and improve the landing accuracy. Also, when ink droplets are ejected by applying a high-frequency driving voltage, the landing accuracy of the ink droplets can be improved.
  • the upper limit of the frequency is not particularly limited. For example, if the upper limit is 20 kHz, it is possible to cope with the higher frequency required in the present situation.
  • a voltage displacement amount X in a voltage signal applied to the piezoelectric element to push out ink in the preliminary driving operation is determined in the main driving operation.
  • the ratio of the voltage signal applied to the piezoelectric element in order to eject ink droplets with respect to the displacement amount Y of the voltage may be set to satisfy 30% ⁇ X / Y ⁇ 50%.
  • X / Y is less than 30%, the ink cannot be pushed out to the ejection port side in the preliminary driving operation so that the effect of improving the landing accuracy of the ink droplets is noticeable.
  • the upper limit value of X / Y is better as long as ink is not ejected.
  • the displacement amount X in the preliminary driving operation is set to satisfy 30% ⁇ X / Y ⁇ 50%.
  • the flying direction of the ink droplet can be prevented from being bent, and the landing accuracy can be improved.
  • ink droplets are ejected by applying a high-frequency driving voltage, it is possible to improve the landing accuracy of the ink droplets.
  • the upper limit of X / Y is preferably as high as possible if ink is not ejected in the preliminary driving operation, but if it is set to 50%, the volume of ink droplets ejected in the main driving operation can be sufficiently secured. However, the effect of the preliminary driving operation can be sufficiently achieved. Therefore, also in a more preferable aspect in consideration of the meniscus shape of the ink interface according to one aspect of the present invention, the displacement amount X in the preliminary driving operation is set to satisfy 30% ⁇ X / Y ⁇ 50%. As a result, the flying direction of the ink droplet can be prevented from being bent, and the landing accuracy can be improved. Also, when ink droplets are ejected by applying a high-frequency driving voltage, it is possible to improve the landing accuracy of the ink droplets.
  • the signal waveform of the voltage applied to the piezoelectric element is the ink in the ejection port after the main driving operation.
  • the discharge control unit executes a vibration suppression operation of the ink interface in the discharge port by applying the voltage of the signal waveform to the piezoelectric element. It can also be configured.
  • vibrations associated with the main driving operation remain at the ink interface. It is conceivable that ink droplets scatter from the ink interface and adhere to the vicinity of the ejection port due to residual vibration accompanying this driving operation.
  • a vibration suppression operation that suppresses vibration at the ink interface is performed.
  • a vibration suppression waveform portion is added after the main vibration waveform portion as the drive voltage waveform.
  • the position of the ink interface when the main driving operation is started in the ejection port that performs the preliminary driving operation is the same as the preliminary driving operation.
  • the ejection port that is not executed may be positioned downstream in the ejection direction from the position of the ink interface when the execution of the main driving operation is started.
  • ⁇ Vibration remains at the ink interface when ink is pushed out in the preliminary drive operation.
  • the magnitude of the amplitude toward the ink container cannot be ignored.
  • the main driving operation is performed at a position where the magnitude of the amplitude toward the ink container is maximized, In some cases, the effect of pushing ink to the ejection port side in the preliminary driving operation may be suppressed.
  • the residual vibration and the vibration associated with the main driving operation may resonate to generate an ink droplet smaller than the prescribed ink droplet volume.
  • the position of the ink interface at the start of execution of the main drive operation in the ejection port that performs the preliminary drive operation starts execution of the main drive operation at the ejection port that does not perform the preliminary drive operation. Adjustment is made so that the ink interface is positioned downstream of the ink interface in the discharge direction. As a result, even when the amplitude of the residual vibration at the ink interface accompanying the preliminary driving operation is large, the flying direction of the ink droplet can be prevented from being bent, and the landing accuracy can be improved. Also, when ink droplets are ejected by applying a high-frequency driving voltage, it is possible to improve the landing accuracy of the ink droplets.
  • the vibration may resonate with the vibration associated with the main driving operation.
  • the vibration greatly resonates with the vibration accompanying the main driving operation.
  • the position of the ink interface when the main drive operation is started in the ejection port that performs the preliminary drive operation is the position of the ink interface when the main drive operation is started in the ejection port that does not perform the preliminary drive operation. It adjusts so that it may be located in the discharge direction downstream rather than. As a result, it is possible to suppress the residual vibration accompanying the preliminary driving operation from resonating with the vibration accompanying the main driving operation, thereby preventing the flying direction of the ink droplet from being bent and improving the landing accuracy. Also, when ink droplets are ejected by applying a high-frequency driving voltage, it is possible to improve the landing accuracy of the ink droplets.
  • a preliminary drive operation is started in a state where the vertex position of the meniscus shape is located closer to the discharge port than the vertex position of the meniscus shape when it is assumed that the state is stationary.
  • the preliminary drive operation is executed in a state where the vertex position of the meniscus shape is located closer to the discharge port than the vertex position of the meniscus shape when it is assumed that the state is stationary.
  • it is possible to suppress the residual vibration at the ink interface associated with the main driving operation from resonating with the vibration associated with the preliminary driving operation, thereby preventing the flying direction of the ink droplet from being bent and improving the landing accuracy. it can.
  • ink droplets are ejected by applying a high-frequency driving voltage, it is possible to improve the landing accuracy of the ink droplets.
  • the method for producing an organic EL device includes a step of forming a first electrode on a substrate, a step of forming one or more functional layers including a light emitting layer on the first electrode, and the function. Forming a second electrode on the layer, and in the step of forming the functional layer, the functional layer including at least the light-emitting layer is applied to the functional layer, and an ink including a layer material and a solvent is applied. It is formed by evaporating and drying, and is performed using the ink jet apparatus according to any one of the aspects of the present invention described above.
  • an organic EL display panel has attracted attention as a surface light source that can be used for a display or lighting application.
  • the organic EL display panel is configured to have a structure in which a plurality of organic EL elements are arranged in a matrix direction on a substrate.
  • the organic EL element is a current driven element, and has a structure in which an anode, a functional layer including a light emitting layer, and a cathode are stacked in the same order on a substrate.
  • the functional layer is composed of a hole transport layer for improving luminous efficiency.
  • the functional layer there are mainly an evaporation method and an ink jet method as a coating method.
  • the inkjet method is attracting attention because it is advantageous in terms of cost and does not waste materials as compared with the vapor deposition method.
  • the layer using the inkjet method is a light-emitting layer, after applying an ink containing an organic material constituting the light-emitting layer in a plurality of pixels separated by a barrier formed on the substrate by the inkjet method, This is performed by removing the solvent component of the ink by drying or the like.
  • Landing is made so that the film thickness is non-uniform, resulting in variation in shape.
  • variation in shape causes current to not be applied uniformly to each element, or causes current to concentrate on a thin part of the film, resulting in variations or reductions in light emission characteristics and light emission lifetime, leading to a decrease in product yield.
  • the problem of the product yield is a technical problem that is urgently desired to be solved in consideration of the current situation where it is required to eject ink droplets to a large size substrate in a more precise and short time.
  • the functional layer including at least the light emitting layer is formed by applying an ink including a layer material and a solvent, and evaporating and drying the solvent.
  • the ink jet device according to any one of the above-described aspects of the present invention is used.
  • the landing accuracy of the ink droplets can be improved regardless of the type of ink used and the repetition frequency of the ink discharge, so that the variation in the shape of the manufactured product can be suppressed and the manufacturing yield can be improved.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a main configuration of an inkjet apparatus 1000 according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the ink jet apparatus 1000.
  • the inkjet apparatus 1000 includes an inkjet table 20, a head unit 30, and a control device 15.
  • the control device 15 includes a CPU 150, a storage unit 151 (including a large capacity storage unit such as an HDD), a display unit (display) 153, and an input unit 152.
  • a personal computer PC
  • the storage unit 151 stores a control program and the like for driving the inkjet table 20 and the head unit 30 connected to the control device 15.
  • the CPU 150 performs predetermined control based on an instruction input by the operator through the input unit 152 and each control program stored in the storage unit 151.
  • the inkjet apparatus 1000 is illustrated as a configuration in which one inkjet head 301 is provided in one head unit 30, the inkjet apparatus 1000 is simply illustrated for explanation, and the inkjet apparatus 1000 includes a plurality of inkjet heads.
  • a head 301 is provided.
  • a plurality of inkjet heads 301 may be equipped by providing a plurality of inkjet heads 301 on one head unit 30 and a plurality of head units 30 each having one or a plurality of inkjet heads 301.
  • Well not particularly limited.
  • columnar stands 201A, 201B, 202A, and 202B are disposed at four corners of the upper surface of the plate-like base 200.
  • a fixed stage ST for placing a substrate to be coated and ink is ejected immediately before coating to stabilize the ejection characteristics.
  • Ink pans (dish-like containers) IP used for each are disposed.
  • guide shafts 203A and 203B are supported in parallel on the stands 201A, 201B, 202A and 202B along the longitudinal (Y) direction of the base 200.
  • Linear motor portions 204 and 205 are inserted into the guide shafts 203A and 203B, and a gantry portion 210 is mounted so as to bridge the guide shafts 203A and 203B with respect to the linear motor portions 204 and 205.
  • the gantry unit 210 reciprocates freely along the longitudinal direction (Y-axis direction) of the guide shafts 203A and 203B. Exercise.
  • a moving body (carriage) 220 made of an L-shaped pedestal is disposed in the gantry section 210.
  • the moving body 220 is provided with a servo motor unit (moving body motor) 221, and a gear (not shown) is arranged at the tip of the shaft of each motor.
  • the gear is fitted in a guide groove 211 formed along the longitudinal direction (X direction) of the gantry unit 210. Inside the guide groove 211, a fine rack is formed along the longitudinal direction. Since the gear meshes with the rack, when the servo motor unit 221 is driven, the moving body 220 moves precisely and reciprocally along the X-axis direction by a so-called pinion rack mechanism.
  • the gantry unit 210 is moved along the longitudinal direction of the guide shafts 203A and 203B while the moving body 220 is fixed to the gantry unit 210. Further, by moving the moving body 220 along the longitudinal direction of the gantry unit 210 while the gantry unit 210 is stopped, the head unit 30 can be scanned with respect to the application target substrate.
  • the main scanning direction of the head unit 30 is the row (Y-axis) direction
  • the sub-scanning direction is the column (X-axis) direction.
  • the linear motor units 204 and 205 and the servo motor unit 221 are each connected to a control unit 213 for directly controlling driving, and the control unit 213 is connected to a CPU 150 in the control device 15.
  • the CPU 150 reading the control program controls the driving of the linear motor units 204 and 205 and the servo motor unit 221 via the control unit 213 (see FIG. 2).
  • the head unit 30 employs a piezo method and includes an inkjet head 301 and a main body 302.
  • the inkjet head 301 is fixed to the moving body 220 via the main body 302.
  • the main body 302 has a built-in servo motor unit 304 (see FIG. 2), and when the servo motor unit 304 is rotated, the angle formed by the longitudinal direction of the inkjet head 301 and the X axis of the fixed stage ST is adjusted.
  • FIG. 3A is a partially cutaway perspective view showing a schematic configuration of the inkjet head 301
  • FIG. 3B is an enlarged cross-sectional view of a portion of the inkjet head 301
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG.
  • the ink jet head 301 has an ink container in which an ejection port plate 301i having a plurality of ejection ports 3031 from which droplets D are ejected and a plurality of ejection ports 3031 communicate with each other.
  • the container plate 301c has a partition wall 301d that partitions an ink container 301e that communicates with the ejection port 3031 and also has flow paths 301f and 301g for filling the ink container 301e with ink.
  • the flow paths 301f and 301g are spaces formed by sandwiching the accommodating portion plate 301c including the partition wall 301d between the discharge port plate 301i and the vibration plate 301h.
  • the flow path 301g serves as a reservoir for storing ink.
  • Ink is supplied from an ink tank or the like through a pipe, stored in a reservoir through a supply hole 301h1 provided in the vibration plate 301h, and then filled into each ink storage portion 301e through a flow path 301f.
  • a piezo element (pressure applying unit) 3010 is a piezoelectric element, and a piezo element body 3013 is sandwiched between a pair of electrodes 3011 and 3012.
  • a driving voltage is applied to the pair of electrodes 3011 and 3012 from the outside, the bonded diaphragm 301h is deformed.
  • the volume of the ink containing portion 301e partitioned by the partition wall 301d is reduced, the ink 40 filled in the ink containing portion 301e is pressurized, and the liquid material is discharged as droplets D from the discharge ports 3031.
  • the vibration plate 301h When the application of the driving voltage is stopped, the vibration plate 301h returns to the original state, and the volume of the ink containing portion 301e is restored. As a result, ink is sucked from the reservoir into the ink containing portion 301e.
  • the drive voltage applied to the piezo element 3010 By controlling the drive voltage applied to the piezo element 3010, the amount of ink droplets ejected from the respective ejection ports 3031 and the ejection timing of the ink droplets can be controlled.
  • a region F surrounded by a broken line in FIG. 3B shows a cross section of a region including the ink containing portion 301e and the piezo element 3010 corresponding to one ejection port 3031.
  • a region F of the inkjet head 301 includes an ink storage portion 301e, a partition wall 301d for forming each ink storage portion 301e, a diaphragm 301h, a discharge port plate 301i, a piezo element 3010, and a discharge port 3031.
  • the inkjet head 301 has a plurality of ejection ports 3031.
  • the present invention is not limited to this.
  • an ink jet head composed only of a portion indicated by a region F corresponding to one ejection port 3031 may be used.
  • the inkjet head 301 includes a plurality of ejection ports 3031 on a surface facing the fixed stage ST.
  • the ejection ports 3031 are arranged in a line along the longitudinal direction of the inkjet head 301.
  • the ink (liquid material) supplied to the inkjet head 301 is discharged as droplets from each discharge port 3031 onto the application target substrate.
  • the ink jet apparatus 1000 includes a plurality of ink jet heads 301 each having an ink containing portion 301e for containing ink and a pressure applying unit 3010 for applying pressure to the ink in the ink containing portion 301e.
  • the types of ink stored in the plurality of inkjet heads 301 may be the same or different, and are not particularly limited.
  • the inkjet heads 301 provided in the plurality of head units 30 may correspond to different inks, and different ink droplets may be ejected from the ejection ports 3031 of the inkjets 301 to the application target substrate.
  • the droplet discharge operation at each discharge port 3031 is controlled by the drive voltage applied to the piezo element 3010 included in each discharge port 3031.
  • the discharge controller 300 is connected to the inkjet head 301.
  • the ejection control unit 300 By controlling the driving voltage applied to each piezo element 3010 by the ejection control unit 300, a predetermined ink droplet is ejected from each ejection port 3031.
  • the CPU 150 reads out a predetermined control program from the storage unit 151 and instructs the ejection control unit 300 to apply a specified voltage to the target piezo element 3010.
  • the ejection control unit 300 controls the drive voltage applied to the piezo element 3010.
  • the vibrator in which the vibration plate 301h and the plate-like piezo element 3010 are stacked is a flexible vibrator configured on one surface of the ink containing portion 301e.
  • the structure of the vibrator is not limited to this.
  • a longitudinal vibrator that deforms the vibration plate of the ink containing portion in the deformation direction of the piezoelectric element using a rod-shaped piezoelectric element may be used.
  • At least one inkjet head 301 among the plurality of inkjet heads 301 pushes the ink 40 in the ink storage unit 301e to the ejection port 3031 side in a range where the ink 40 in the ink storage unit 301e is not ejected by the pressure application of the pressure application unit 3010.
  • the preliminary driving operation and the main driving operation for discharging the ink 40 are performed after the preliminary driving operation is performed. Therefore, the waveform configuration of the drive voltage when the preliminary drive operation and the main drive operation are executed will be described in comparison with the waveform configuration of the conventional drive voltage that does not execute the preliminary drive operation.
  • FIG. 4A exemplarily shows a signal waveform of a driving voltage in a conventional ink jet apparatus.
  • FIG. 4B schematically shows the ejection behavior of ink droplets when the driving voltage shown in FIG.
  • FIG. 5A exemplarily shows a signal waveform of a drive voltage in the ink jet apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5B schematically shows the ink droplet ejection behavior when the drive voltage shown in FIG. 5A is applied.
  • FIG. 4B and FIG. 5B show the vicinity of the discharge port 3031 shown in FIG.
  • the drive voltage shown in FIG. 4A increases the volume of the ink containing portion to expand the ink containing portion, and then reduces the volume of the ink containing portion to shrink the ink containing portion, thereby causing ink droplets to flow.
  • the ink 40 is located in the ink containing portion with the ink interface being separated from the ejection port 3031 ((i) in FIG. 4B).
  • this vibration waveform portion 62 when this vibration waveform portion 62 is applied, the pressing force at the ink interface becomes non-uniform, and an ink droplet that is smaller than the prescribed volume of the ink droplet is ejected, or the ejection direction of the ink droplet is There is a case where it diffuses ((ii) in FIG. 4B). Furthermore, there are cases where the subsequent ink droplets come into contact with the ink adhering to the vicinity of the ejection port 3031 and are dragged by surface tension and the flight direction is bent ((iii) in FIG. 4B).
  • the waveform of the drive voltage in FIG. 5A is a reserve voltage for performing a pre-driving operation of pushing out ink by increasing the volume of the ink containing portion and expanding the ink containing portion and then reducing the volume of the ink containing portion.
  • the vibration waveform section 61 is composed of a main vibration waveform section 62 and a vibration suppression waveform section 63 similar to those shown in FIG. Since the ink 40 is pushed out toward the ejection port 3031 by the preliminary driving operation, the form of (i) in FIG. 5B is changed to the form of (ii) in FIG. 5B.
  • the vibration waveform portion 62 when the vibration waveform portion 62 is applied, the pressing force at the ink interface is made uniform, so that a predetermined volume of ink droplets can be ejected with good straightness.
  • the kinetic energy increases due to the increase in volume of the ink droplets to be ejected, even when the ink remains in the vicinity of the ejection port 3031, the ink droplets are ejected with good straightness while suppressing the influence of the surface tension. It is possible to prevent the flight direction from being bent ((iii) in FIG. 5B).
  • the preliminary vibration waveform section 61 is for performing a preliminary drive operation for extruding ink to flatten the meniscus shape.
  • the meniscus shape of the ink interface immediately before the preliminary driving operation is performed by applying the preliminary vibration waveform portion 61 is bent toward the ink containing portion as shown in (i) of FIG.
  • the meniscus shape of the ink interface is planarized by performing the preliminary driving operation ((ii) in FIG. 5B). Therefore, when the vibration waveform portion 62 is applied, the meniscus shape at the ink interface immediately before ejection is flattened, so that the pressing force at the ink interface is made uniform.
  • the amplitude in the vicinity of the apex position of the ink interface is small, it is possible to eject ink droplets having a specified volume with good straightness. Furthermore, since the kinetic energy increases as the volume of the ejected ink droplet increases, even when it comes into contact with the ink remaining in the vicinity of the ejection port 3031, the effect of the surface tension is suppressed, and the ink droplet advances in a straight line. And can prevent the flight direction from being bent ((iii) in FIG. 5B).
  • a drive voltage having the waveform configuration shown in FIG. 5A is applied.
  • the waveform is composed of a preliminary vibration waveform section, a main vibration waveform section, and a vibration suppression waveform section.
  • the ink jet head 301 when driving an inkjet head that does not perform a pre-driving operation among a plurality of inkjet heads 301, a configuration composed of a main vibration waveform portion and a vibration suppression waveform portion as shown in FIG. 4A is applied.
  • the ink jet head 301 with which the preliminary driving operation is executed is targeted for a case where a drop in ink droplet landing accuracy is observed without discharging a predetermined volume of ink droplet. More specifically, for example, as will be described later in ⁇ Various Experiments and Considerations>, the inkjet head 301 performs the preliminary drive operation in consideration of the ink physical properties of the ink accommodated in the inkjet head or the drive frequency of the drive voltage. Decide what to do.
  • the main vibration waveform portion adapted to the main driving operation by the striking is used, but the configuration using the main vibration waveform portion adapted to the pushing stroke that causes the ink storage portion to contract without expanding once.
  • the waveform of the drive voltage includes a vibration suppression waveform portion.
  • the vibration suppression waveform portion is not an essential component, and a spare waveform like the signal waveform illustrated in FIG. You may comprise from a vibration waveform part and this vibration waveform part.
  • the preliminary vibration waveform portion adapted to the preliminary drive operation by the strike is used, but the preliminary vibration waveform portion adapted to the pushing stroke that causes the ink storage portion to contract without expanding once is used.
  • the present invention is not limited to the waveform configuration of the present embodiment, and the preliminary vibration waveform portion for performing the preliminary drive operation for pushing the ink toward the ejection port side, and the ink droplets applied independently thereafter. Any waveform configuration including the main vibration waveform portion for discharging the gas may be used.
  • FIG. 7 shows the signal waveform of the drive voltage used in this embodiment.
  • the preliminary vibration waveform unit 61, the main vibration waveform unit 62, and the vibration suppression waveform unit 63 have waveform widths A, C, and D, respectively, and the voltage displacement amount for performing the preliminary drive operation is X, and the main drive operation is performed.
  • the voltage displacement amount for performing the vibration control operation is represented by Y, and the voltage displacement amount for performing the damping operation is represented by Z.
  • the voltage displacement amount and the waveform width in the preliminary vibration waveform portion, the main vibration waveform portion, and the vibration suppression waveform portion will be described, respectively.
  • the preliminary vibration waveform portion is applied to perform a preliminary drive operation.
  • the lower limit of the magnitude of the voltage displacement amount X may be a size required to push out ink to such an extent that a predetermined volume of ink droplets can be ejected in this driving operation.
  • the upper limit of the magnitude of the voltage displacement amount X may be set so that ink is not ejected in the preliminary driving operation.
  • the range of the good voltage displacement amount X is 30% ⁇ X / Y in relation to the voltage displacement amount Y, considering that the voltage displacement amount Y required for ejecting ink droplets varies depending on the ink physical properties.
  • the lower limit of the magnitude of the voltage displacement amount X may be set so that the meniscus shape at the ink interface is planarized to such an extent that a predetermined volume of ink droplets can be ejected in this driving operation.
  • the range of the good voltage displacement amount X is 30% ⁇ X / in association with the voltage displacement amount Y, considering that the voltage displacement amount Y required for ejecting ink droplets varies depending on the ink physical properties.
  • the upper limit of the voltage displacement amount X is set to 50% as described above.
  • the waveform width A of the preliminary vibration waveform portion is determined by the residual vibration generated at the ink interface by the main driving operation or the vibration caused by applying the preliminary vibration waveform portion to expand the ink storage portion and the ink storage portion in the preliminary drive operation. Is set so that the vibration accompanying the application of a voltage does not resonate. For example, T / 2, which is half the period T of the Helmholtz resonance frequency in the ink containing portion, is used.
  • the preliminary vibration waveform portion in the present embodiment is adapted to the preliminary driving operation by pulling, but may be a preliminary vibration waveform portion corresponding to the pressing shown in FIG. 6C, for example.
  • the voltage displacement amount / waveform width set under the same conditions as in this embodiment can be used.
  • the pre-driving operation by pulling can push out ink at a lower driving voltage than the pre-driving operation by pushing, so that the amount of voltage displacement can be kept low, and the voltage required for one waveform The application time can be shortened.
  • the main vibration waveform portion is applied to perform the main driving operation.
  • the voltage displacement amount Y is set according to the ink physical properties of the ink to be used so that ink can be ejected by this driving operation.
  • the pressing force to the ink interface due to the application of the vibration waveform portion can be made uniform. Therefore, the voltage displacement amount Y can be kept lower than when the preliminary drive operation is not performed, and the voltage application time required for one waveform can be shortened by this low voltage drive.
  • the waveform width C of the main vibration waveform portion is set so that vibration remaining at the ink interface due to application of the preliminary vibration waveform portion and vibration due to the main driving operation do not resonate.
  • T / 2 which is half the period T of the Helmholtz resonance frequency in the ink containing portion, is used.
  • the vibration waveform portion in the present embodiment is adapted to the main driving operation by striking.
  • the present drive waveform portion corresponding to the punching shown in FIG. 6A may be used, and the voltage displacement amount and waveform width set for this may be the same as those in the present embodiment.
  • the main driving operation by pulling can discharge ink at a lower driving voltage than the main driving operation by pushing, so that the amount of voltage displacement can be kept low, and the voltage application required for one waveform can be suppressed. It has the advantage of reducing time.
  • the vibration suppression waveform section applies a voltage in the opposite direction to the vibration waveform section in order to suppress the magnitude of the vibration amplitude remaining at the ink interface during the main driving operation.
  • the favorable range of the voltage displacement amount Z is related to the magnitude of the voltage displacement amount Y of the vibration waveform portion.
  • the magnitude of the amplitude of the remaining vibration can be satisfactorily suppressed.
  • the upper limit is not particularly limited, an increase in the magnitude of the voltage displacement amount leads to an increase in the time required to apply one waveform, so it is preferable to set Z / Y ⁇ 60%.
  • the upper limit value of Z / Y is also defined by the value of the voltage displacement amount X / Y required as the preliminary vibration operation.
  • the waveform width D of the vibration suppression waveform portion can further attenuate the amplitude of the residual vibration as much as possible so that the vibration remaining at the ink interface by the application of the vibration waveform portion does not resonate with the vibration due to the vibration suppression operation.
  • the period T of the Helmholtz resonance frequency in the ink container is used.
  • the vibration suppression waveform portion is included in the waveform configuration, but it is not essential. Further, as shown in FIG. 7, the vibration suppression waveform portion in the present embodiment is applied in such a manner that no voltage displacement is generated between the vibration suppression waveform portion and the preliminary vibration waveform portion.
  • the voltage displacement amount Z may be increased stepwise sequentially with respect to the preliminary vibration waveform portion, or the voltage may be increased to be rectangular. The amount of displacement Z may be larger than that shown in FIG. 7 to perform the vibration damping operation, and then the voltage may be applied up to the voltage value immediately before the preliminary vibration waveform portion is applied.
  • the waveform of the present embodiment includes a preliminary vibration waveform portion that is independent from the main vibration waveform portion. Therefore, a relay time B is generated between the preliminary vibration waveform portion and the main vibration waveform portion.
  • the relay time B is set so that the vibration remaining at the ink interface due to the application of the preliminary vibration waveform portion does not resonate with the vibration caused by applying this vibration waveform portion to expand the ink containing portion. For example, T / 2, which is half the period T of the Helmholtz resonance frequency in the ink containing portion, is used.
  • a relay time occurs between the preliminary vibration waveform portion, the main vibration waveform portion, and the vibration suppression waveform portion, including this embodiment, it remains at the ink interface with the waveform portion applied immediately before or before.
  • T / 2 that is half of the period T of the Helmholtz resonance frequency in the ink containing portion.
  • FIG. 8A shows the waveform configuration of the drive voltage used as the verification experiment
  • FIG. 8B shows the drive voltage displacement amount X in the preliminary drive operation with respect to the drive voltage displacement amount Y in the main drive operation
  • FIG. 6 is a correlation diagram between the ratio X / Y and the angular variation in the ejection direction related to the volume of the ejected ink and the landing position, respectively.
  • the waveform configuration of the drive voltage as the verification experiment is the same as that shown in FIG. 7, the preliminary vibration waveform section for performing the preliminary drive operation, the main vibration waveform section for performing the main drive operation, and the vibration control operation Consists of vibration suppression waveform section.
  • the diameter of the ejection port in the ink container of the ink jet head used in the verification experiment is 20 ⁇ m
  • the period T of the Helmholtz resonance frequency of the ink container is 6 ⁇ s
  • each waveform width and preliminary vibration waveform are matched to the value of the period T.
  • the relay time between this part and this vibration waveform part was set.
  • the displacement amount Y of the drive voltage is set to approximately 20 V so that the discharge speed becomes a constant value (5 m / s). did.
  • the frequency of the drive voltage was set to 10 kHz, which belongs to a high frequency region where the ink droplet landing accuracy is significantly reduced.
  • the angle variation and volume shown in FIG. 8 (b) can clearly capture the shape and ejection direction of ink droplets in flight by attaching a high-speed camera to a microscope and performing magnified photography. It measured by carrying out field observation by the said method.
  • the angle variation is a value when the angle goes straight from the discharge port toward the substrate to be coated, and the volume is an appropriate threshold value from the horizontal image of the spherical droplet (see the outer periphery of the droplet while viewing the image). This is a value obtained by calculating the area of a darker area and converting it to a three-dimensional volume.
  • the ink used in the verification experiment shown in FIG. 8B corresponds to the ink (i) among the various inks used in the verification experiment shown in FIG.
  • the verification experiment was performed by ejecting 30 droplets from 10 different ejection ports (the same diameter) for each sample of the experimental sample ink to confirm the reproducibility of the experimental results.
  • the verification experiment shows that the landing accuracy of the ink droplet is remarkably improved by applying the preliminary vibration waveform portion, and the remarkable effect is particularly obtained in a high frequency region where the landing accuracy of the ink droplet is deteriorated. Shows that (About the optimum range of voltage displacement in the preliminary vibration waveform section) As shown in the experimental result of FIG. 8B described above, the angle variation of the ejected ink, which indicates the landing accuracy of the ink droplet, is significantly reduced at a certain voltage ratio X / Y or more. Specifically, when the displacement amount X of the drive voltage in the preliminary drive operation is set so that the voltage ratio X / Y is 30% or more, the effect of the preliminary drive operation becomes remarkable.
  • the volume of ink to be ejected can be sufficiently secured as shown in FIG. 8B, and the landing accuracy can be sufficiently secured.
  • the ink physical properties contribute to the ejection behavior, and more specifically, contribute to the meniscus shape of the ink interface, the ink droplet landing accuracy may be deteriorated. Therefore, the present inventor examined the effect of the preliminary driving operation using inks having various ink physical properties shown in FIG. 9 while paying attention to the viscosity and the tailing length among the ink physical properties.
  • the ink was obtained by changing the concentration using F8-F6 (a copolymer of F8 (polydioctylfluorene) and F6 (polydihexylfluorene)) as a solute and CHB (cyclohexylbenzine) as a solvent.
  • F8-F6 a copolymer of F8 (polydioctylfluorene) and F6 (polydihexylfluorene)
  • CHB cyclohexylbenzine
  • the tail length refers to the length of the tail when a part of the ejected ink droplet has a shape with a tail on the line on the rear side in the ejection direction.
  • FIG. 10 shows the correlation between the angular variation and the volume of ejected ink with respect to the magnitude of the viscosity.
  • FIG. 10 (a) shows the result for the ink shown in FIG. 9 (i)
  • FIG. (Ii) is the result for the ink.
  • the measurement method and definition of the angle variation and the volume of the ejected ink are the same as those shown in FIG.
  • the ink having a relatively low viscosity has a significantly large angular variation in the high frequency region as compared with the ink having a relatively high viscosity. (Left view of FIG. 10A).
  • the volume of ink droplets increases simultaneously with the decrease in angular variation (the right diagram in FIG. 10A).
  • Ink with a relatively high viscosity has little angle variation in both the low frequency region and the high frequency region, and it can be said that the ink droplet landing accuracy is good (the left diagram in FIG. 10B).
  • Even with high-viscosity ink the volume of the ejected ink increases by performing the preliminary driving operation (the right diagram in FIG. 10B).
  • the tailing length is short as compared with the ink (i) having the same magnitude of viscosity and the relatively long tailing length in FIG.
  • An experiment was performed on the ink (iii) under the same conditions as the verification experiment described above with reference to FIG. In this verification experiment, the experiment was performed by setting the frequency of the drive voltage in a high frequency region (10 kHz) where ink tends to remain in the ejection port and a low frequency region (1 kHz) where ink hardly remains.
  • FIG. 11 shows the correlation between the angle variation and the volume of ejected ink with respect to the tailing length.
  • FIG. 11A shows the results for the ink shown in FIG. 9I, and FIG. This is the result for the ink of (iii).
  • the measurement method and definition of the angle variation and the volume of the ejected ink are the same as those shown in FIG.
  • the ink having a relatively long tail length has a significantly larger angular variation in the high frequency region than the ink having a relatively short tail length (FIG. 11 ( The left figure of a)).
  • the contact time with the ink remaining in the vicinity of the ejection port becomes longer, and the flying direction of the ejected ink is particularly easily bent, but the ink remains in the vicinity of the ejection port particularly in a high frequency region. It is considered that the angle variation is remarkably increased because it is easy.
  • Y is set to a substantially constant value. Therefore, by increasing the displacement amount X of the drive voltage in the preliminary drive operation, the angular variation in the high frequency region becomes significant. It can be seen that it decreases (the left figure in FIG. 11A). It can also be seen that the volume of the ink droplet increases simultaneously with the decrease in the angular variation (the right diagram in FIG.
  • Ink with a relatively short tailing length has a small angle variation in both the low frequency region and the high frequency region, and the ink droplet landing accuracy is good (the left diagram in FIG. 11B). This is presumably because when the tailing length is shortened, the contact time with the ink remaining in the vicinity of the ejection port is shortened, and straightness is ensured without bending the flight direction of the ejected ink. Even for ink with a short tail length, the volume of the ejected ink increases by performing the preliminary drive operation (the right diagram in FIG. 11B).
  • FIG. 12 is a partial cross-sectional view showing a configuration of an organic EL device 100 manufactured using the method for manufacturing an organic EL device according to the embodiment of the present invention.
  • the organic EL device 100 shown in FIG. 12 is illustrated as an organic EL display panel in which a plurality of organic EL elements 115 are disposed, a single organic EL element can be used as an organic EL device.
  • the organic EL device 100 shown in FIG. 12 is merely an example.
  • the organic EL device 100 is a so-called top emission type in which the upper side of FIG.
  • a TFT (thin film transistor) layer 102, a feeding electrode 103, and a planarizing film 104 are sequentially stacked on the substrate body 101.
  • a substrate 105 is composed of the substrate body 101, the TFT layer 102, the feeding electrode 103, and the planarization film 104.
  • a pixel electrode 106 and a hole injection layer 109 are sequentially stacked on the substrate 105.
  • a partition wall layer 107 in which a plurality of openings 117 serving as a formation region of the light emitting layer 111 is formed is provided. Inside the opening 117, a hole transport layer 110 and a light emitting layer 111 are sequentially stacked.
  • an electron transport layer 112, an electron injection layer 113, and a common electrode 114 are sequentially stacked.
  • the hole injection layer 109, the hole transport layer 10, the light emitting layer 111, the electron transport layer 112, and the electron injection layer 113 correspond to functional layers.
  • the pixel electrode 106 corresponds to the first electrode, and the common electrode 114 corresponds to the second electrode.
  • the substrate main body 101 is a rear substrate in the organic EL device 100, and a TFT layer 102 including a TFT (thin film transistor) for driving the organic EL device 100 by an active matrix method is formed on the surface thereof.
  • the TFT layer 102 is formed with a power supply electrode 103 for supplying electric power to each TFT from the outside.
  • the planarizing film 104 is provided to adjust the surface step generated by the TFT layer 102 and the power supply electrode 103 to be flat, and is made of an organic material having excellent insulation.
  • a substrate 105 composed of the substrate body 101, the TFT layer 102, the feeding electrode 103, and the planarization film 104 corresponds to the substrate of the present invention.
  • the contact hole 118 is provided to electrically connect the power supply electrode 103 and the pixel electrode 106, and is formed from the front surface to the back surface of the planarization film 104.
  • the contact hole 118 is formed so as to be positioned between the openings 117 arranged in the Y direction, and is configured to be covered with the partition wall layer 107. When the contact hole 118 is not covered with the partition wall layer 107, the light emitting layer 111 does not become a flat layer due to the presence of the contact hole 118, which causes light emission unevenness and the like.
  • the pixel electrode 106 is an anode, and is formed for each light emitting layer 111 formed in the opening 117. Since the organic EL device 100 is a top emission type, a highly reflective material is selected as the material of the pixel electrode 106. The pixel electrode 6 corresponds to the first electrode of the present invention.
  • Partition layer 107 When the light-emitting layer 111 is formed, the partition wall layer 107 is mixed with a light-emitting layer material corresponding to each color of red (R), green (G), and blue (B) and an ink (liquid) containing a solvent. Fulfills the function of preventing.
  • the partition layer 107 provided so as to cover the upper part of the contact hole 118 has a trapezoidal cross-sectional shape as a whole along the XZ plane or the YZ plane.
  • FIG. 13 is a diagram schematically showing the shape of the partition layer 107 when the organic EL display panel as the organic EL device 100 is viewed from the display surface side.
  • a hole transport layer 110, a light emitting layer 111, The state where the electron transport layer 112, the electron injection layer 113, and the common electrode 114 are removed is shown.
  • the partial cross-sectional view of FIG. 12 corresponds to the A-A ′ cross-sectional view of FIG. 13.
  • the organic EL display panel 100 includes a plurality of organic EL elements 115R corresponding to R, organic EL elements 115G corresponding to G, and a plurality of organic EL elements 115B corresponding to B in the XY direction (in a matrix). Arranged.
  • Each of the organic EL elements 115R, 115G, and 115B is a subpixel, and a combination of the three subpixels of the organic EL elements 115R, 115G, and 115B corresponds to one pixel (one pixel).
  • a plurality of openings 117 provided in the partition wall layer 107 are arranged in the XY direction corresponding to the organic EL elements 115R, 115G, and 115B.
  • the opening 117 is a region where the light emitting layer 111 is formed, and the arrangement and shape of the light emitting layer 111 are defined by the arrangement and shape of the opening 117.
  • the opening 117 has a rectangular shape having a long side in the Y direction. For example, the side along the X direction (row direction) is about 30 to 130 [ ⁇ m], and the side along the Y direction (column direction) is about 150. It is formed with a dimension of ⁇ 600 [ ⁇ m].
  • the opening 117 has openings 117R, 117G, and 117B corresponding to R, G, and B colors.
  • a light emitting layer 111 corresponding to R is formed in the opening 117R, G in the opening 117G, and B in the opening 117B. That is, the opening 117R corresponds to the organic EL element 115R, the opening 117G corresponds to the organic EL element 115G, and the opening 117B corresponds to the organic EL element 115B.
  • the openings 117 are arranged for each column in R, G, and B color units, and the openings 117 belonging to the same column are openings corresponding to the same color.
  • the contact hole 118 is located between the openings 117 arranged in the Y direction, that is, below the partition wall layer 107. Note that the pixel electrode 106 is formed for each light emitting layer 11 formed in the opening 117, but this means that the pixel electrode 106 is provided for each subpixel. .
  • Hole transport layer 110> Returning to the partial sectional view of FIG.
  • the hole transport layer 110 has a function of transporting holes injected from the pixel electrode 106 to the light emitting layer 111.
  • the light-emitting layer 111 is a portion that emits light by recombination of carriers, and is configured to include a light-emitting layer material corresponding to one of R, G, and B colors.
  • a light emitting layer material corresponding to R is formed in the opening 117R
  • a light emitting layer material corresponding to G is formed in the opening 117G
  • a light emitting layer 111 including a light emitting layer material corresponding to B is formed in the opening 117B.
  • the electron transport layer 112 has a function of transporting electrons injected from the common electrode 114 to the light emitting layer 111.
  • the electron injection layer 113 has a function of promoting injection of electrons from the common electrode 114 to the light emitting layer 111.
  • ⁇ Common electrode 114> The common electrode 114 is a cathode and corresponds to the second electrode in the present invention.
  • a light transmissive material is selected as the material of the common electrode 114.
  • a sealing layer is provided on the common electrode 114 for the purpose of suppressing the light emitting layer 111 from being deteriorated by contact with moisture, air, or the like.
  • a light transmissive material such as SiN (silicon nitride) or SiON (silicon oxynitride) is selected as the material of the sealing layer.
  • an ITO layer indium tin oxide layer
  • an IZO layer indium zinc oxide layer
  • the light emitting layers 111 formed in the openings 117 can be all organic light emitting layers of the same color.
  • Substrate body 101 alkali-free glass, soda glass, non-fluorescent glass, phosphate glass, borate glass, quartz, acrylic resin, styrene resin, polycarbonate resin, epoxy resin, polyethylene, polyester, silicone resin, Insulating material such as alumina Planarizing film 104: polyimide resin, acrylic resin Pixel electrode 106: Ag (silver), Al (aluminum), an alloy of silver, palladium and copper, an alloy of silver, rubidium and gold, MoCr (alloy of molybdenum and chromium), NiCr (alloy of nickel and chromium) Partition layer 107: acrylic resin, polyimide resin, novolak type phenol resin Hole injection layer 109: metal oxide such as MoOx (molybdenum oxide), WOx (tungsten oxide) or MoxWyOz (molybdenum-tungsten oxide), metal nitriding Or metal oxynitride hole transport layer 110: triazole derivative, oxadia
  • Electron transport layer 112 barium, phthalocyanine, lithium fluoride
  • Electron injection layer 113 Nitro-substituted fluorenone derivatives, thiopyrandioxide derivatives, diphequinone derivatives, perylene tetracarboxyl derivatives, anthraquinodimethane derivatives, fluorenylidenemethane Derivatives, anthrone derivatives, oxadiazole derivatives, perinone derivatives, quinoline complex derivatives (all described in JP-A-5-163488)
  • a planarizing film 104 having a thickness of about 4 [ ⁇ m] is formed on the TFT layer 102 and the feeding electrode 103 using an organic material having excellent insulating properties based on a photoresist method.
  • the contact hole 118 is formed in accordance with the position between the openings 117 adjacent in the Y direction (FIG. 14B).
  • the planarization film 104 and the contact hole 118 can be formed simultaneously by a photoresist method using a desired pattern mask.
  • the method of forming the contact hole 118 is not limited to this.
  • the planarization film 104 at a predetermined position can be removed to form the contact hole 118.
  • the manufacturing process so far is the process of forming the substrate 105.
  • the pixel electrode 106 made of a metal material having a thickness of about 150 [nm] is formed on the substrate 105 for each sub-pixel using the vacuum deposition method or the sputtering method while being electrically connected to the power supply electrode 103.
  • the step of forming the pixel electrode 106 on the substrate 105 corresponds to the step of forming the first electrode of the present invention.
  • the hole injection layer 109 is formed by reactive sputtering (FIG. 14C).
  • the partition layer 107 is formed using a photolithography method.
  • a pasty partition layer material containing a photosensitive resist is prepared as the partition layer material. This partition wall layer material is uniformly applied on the hole injection layer 109. A mask formed in the pattern of the opening 117 shown in FIG.
  • exposure is performed on the mask to form a partition wall layer pattern.
  • excess partition wall layer material is washed out with an aqueous or non-aqueous etching solution (developer). Thereby, patterning of the partition wall layer material is completed.
  • the opening 117 serving as the light emitting layer forming region is defined, and the partition wall layer 107 whose surface is at least water-repellent is completed (FIG. 14D).
  • the contact angle of the partition layer 107 with respect to the hole transport layer ink and the organic light emitting layer ink applied to the opening 117 in the subsequent step is adjusted, or the surface of the partition layer 107 is formed on the surface.
  • the surface of the partition layer 107 may be surface-treated with a predetermined alkaline solution, water, an organic solvent, or the like, or may be subjected to plasma treatment.
  • an organic material constituting the hole transport layer 110 and a solvent are mixed at a predetermined ratio to prepare a hole transport layer ink.
  • This ink is supplied to each inkjet head 301, and droplets D made of ink for hole transport layer are ejected from ejection ports 3031 (see FIG. 3) corresponding to the respective openings 117 based on the coating process (FIG. 14). (E)). Thereafter, the solvent contained in the ink is evaporated and dried, and heated and fired as necessary to form the hole transport layer 110 (FIG. 15A).
  • the organic material constituting the light emitting layer 111 and the solvent are mixed at a predetermined ratio to prepare an organic light emitting layer ink.
  • This ink is supplied to the inkjet head 301, and droplets D made of organic light emitting layer ink are ejected from the ejection port 3031 corresponding to the opening 117 based on the coating process (FIG. 15B).
  • the solvent contained in the ink is evaporated and dried, and when heated and fired as necessary, the light emitting layer 111 is formed (FIG. 15C).
  • a material for forming the electron transport layer 112 is formed on the surface of the light emitting layer 111 using a vacuum deposition method. Thereby, the electron transport layer 112 is formed. Subsequently, a material for forming the electron injection layer 113 is formed using a method such as an evaporation method, a spin coating method, or a casting method, so that the electron injection layer 113 is formed.
  • the steps of forming the hole injection layer 109, the hole transport layer 110, the light emitting layer 111, the electron transport layer 112, and the electron injection layer 113 described so far correspond to the step of forming the functional layer in the present invention.
  • a material constituting the common electrode 114 is formed on the surface of the electron injection layer 113 by using a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like. Thereby, the common electrode 114 is formed (FIG. 15D).
  • the step of forming the common electrode 114 corresponds to the step of forming the second electrode in the present invention.
  • a sealing layer is formed on the surface of the common electrode 114 by forming a light transmissive material such as SiN or SiON using a sputtering method, a CVD method, or the like.
  • each of the hole transport layer 110 and the light emitting layer 111 is formed by adjusting and applying the layer material constituting the layer and an ink containing a solvent, and evaporating and drying the solvent or further heating and baking the solvent.
  • the coating process when forming the light emitting layer 111 will be described in detail.
  • Application in the application step is performed using the inkjet apparatus according to the present invention described in the first embodiment.
  • the configuration of the ink jet apparatus is as described above with reference to FIGS.
  • the ink jet apparatus 1000 shown in FIG. 1 is used to perform the coating process by the ink jet method.
  • the ink jet apparatus 100 is equipped with a plurality of head units 30 (not shown), and each head unit 30 corresponds to a different ink.
  • Inkjet head 301 is provided.
  • each head unit 30 includes a plurality of inkjet heads 301.
  • the long sides of the long openings 117 are arranged so as to intersect at a predetermined angle with respect to the scanning direction (row (Y) direction) of the head unit 30 (inkjet head 301). Will be described.
  • FIG. 16 is a diagram showing a positional relationship between the application target substrate and the head unit 30 in the manufacturing process of the organic EL display panel.
  • a substrate to be coated is arranged on the right side of the paper surface of the head unit 30, and a substrate in a state before the coating process, that is, a partition wall in which a plurality of openings 117 are formed in a matrix form in units of pixels.
  • the substrate in a state where the layer 107 is provided is shown.
  • a plurality of ejection ports 3031 for ejecting ink droplets are arranged at a predetermined pitch in the column (X) direction. At this time, the coating pitch from the discharge ports 3031 can be adjusted by changing the longitudinal inclination angle of the inkjet head 301.
  • one inkjet head 301 has six ejection ports 3031 arranged in a line along the longitudinal direction, of which five ejection ports.
  • 3031 corresponds to one opening 117 (one of 117R, 117G, and 117B).
  • the head unit 30 in the ink jet apparatus shown in FIG. 16 corresponds to one opening 117 (one of 117R, 117G, and 117B), and although not shown, the head unit 30 of the same form remains.
  • the hole transport layer 110 is formed by the same coating process as the light emitting layer 111, but unlike the light emitting layer 111, the coating process is performed using one kind of ink. Therefore, as shown in FIG. 16, the coating process is performed by scanning only a plurality of inkjet heads 301 in which the same type of ink is contained in one head unit 30 and discharging droplets. (Drive voltage)
  • the layer material constituting the light emitting layer 111 corresponds to the emission color (R, G, B). Therefore, in the coating process for forming each light emitting layer 111 corresponding to each light emission color, the ink jet head 301 containing ink corresponding to each light emission color is scanned and applied. Naturally, the ink physical properties of the ink corresponding to each emission color are different.
  • the drive voltage applied to the piezoelectric element of the ink jet head 301 containing the ink corresponding to the color R has a waveform configuration including the preliminary vibration waveform portion and the main vibration waveform portion (for example, FIG. 8A).
  • a waveform configuration for example, FIG. 4A that does not perform the preliminary drive operation and does not include the preliminary vibration waveform section is used.
  • the preliminary vibration waveform section includes the waveform configuration of the drive voltage to be applied in accordance with the ink physical properties of the ink stored in the inkjet head 301.
  • the waveform configuration of the drive voltage to be applied in accordance with the ink physical properties of the ink stored in the inkjet head 301 As described above (with respect to the relationship between the ink physical properties and the pre-driving operation), it is possible to improve the landing accuracy of the ink droplets, thereby improving the manufacturing yield. Further, the higher the drive frequency of the drive voltage, the higher the production efficiency, but at the same time, the ink droplet landing accuracy tends to be lowered.
  • the drive voltage applied to the piezoelectric element has a waveform configuration including a preliminary vibration waveform portion and a main vibration waveform portion (for example, 8A), and the other inkjet head 301 has a waveform configuration (for example, FIG. 4A) that does not perform the preliminary driving operation and does not include the preliminary vibration waveform portion.
  • the driving voltage of the hole transport layer 110 has a waveform configuration including a preliminary vibration waveform portion and a main vibration waveform portion according to the ink physical properties of the ink used.
  • the viscosity of the ink containing the layer material constituting the hole transport layer 110 is lower than that of each ink corresponding to the emission color (R, G, B), and the ink droplet landing accuracy is deteriorated. If so, the drive voltage applied to the piezoelectric element of the inkjet head 301 containing the ink has a waveform configuration including the preliminary vibration waveform portion and the main vibration waveform portion (for example, FIG. 8A).
  • the waveform configuration including the preliminary vibration waveform portion and the main vibration waveform portion (for example, FIG. 8A). Use things. As a result, it is possible to improve the landing accuracy of the ink droplets, and consequently improve the manufacturing yield.
  • the drive voltage applied to the piezoelectric element according to the ink physical properties of the ink contained in the light emitting layer 111 and the hole transport layer 110 or the frequency of the drive voltage includes the preliminary vibration waveform portion and the main vibration waveform portion.
  • the waveform configuration includes (for example, FIG. 8A).
  • the film thickness of the light emitting layer is on the order of several tens of nanometers, when an ink droplet smaller than a prescribed volume of the ejected droplet is ejected or the direction of flight is bent and ejected The film thickness is likely to be non-uniform, and as a result, the production yield is significantly reduced due to the difference in light emission luminance.
  • the hole transport layer Therefore, as shown in the present embodiment, by performing the coating process using the ink jet apparatus according to the present invention, it is possible to improve the manufacturing yield in manufacturing the organic EL device.
  • the hole transport layer and each light emitting layer corresponding to each light emission color are applied by applying the same driving voltage from the start to the end of the coating by each ink jet head.
  • the present invention is not limited to this, and when the amount of ink adhering to the ejection port increases after a lapse of a certain time from the start of application, a preliminary drive operation is executed at that time, and the drive applied to the piezoelectric element
  • the voltage is set to a waveform configuration including a preliminary vibration waveform portion and a main vibration waveform portion (for example, FIG. 8A), and a certain time within the application time from the start to the end of application is defined as the preliminary vibration waveform portion.
  • the ink jet apparatus includes a plurality of ink jet heads, but the plurality of ink jet heads may contain inks having the same ink physical properties or may contain inks having different ink physical properties.
  • a plurality of head units 30 shown in FIG. 1 are provided, and a gantry unit 210 and a moving body 220 corresponding to each head unit 30 are respectively installed and a control device. 15 may be connected.
  • one inkjet head may have a plurality of ejection openings.
  • an inkjet head having one ejection opening corresponding to one piezoelectric element may be used.
  • a drive voltage having a waveform configuration including the pre-vibration waveform portion and the main vibration waveform portion is applied to at least one of the plurality of ink-jet heads, but the pre-driving operation should be performed for the remaining ink-jet heads. Instead, a drive voltage having a waveform configuration including the vibration waveform portion may be applied, or a preliminary drive operation may be executed.
  • the pressure application unit which is a means for applying pressure to the ink storage unit to eject ink, is not limited to the one corresponding to the piezo method including the piezoelectric element shown in the present embodiment, and may be an ink such as a thermal method or a pump method. Any device corresponding to a method of ejecting ink by applying a pressing force to the interface may be used.
  • a thermal method pressure is applied by bubbles generated by evaporating the ink in the ink containing portion.
  • a heater may be used as the pressure applying portion.
  • a flexural vibrator is used as a piezo method, but a pressure application unit corresponding to a method such as a longitudinal vibrator may be used.
  • the pressure applying unit may be configured as a pressure applying unit including not only a piezoelectric element that is a piezoelectric element but also a diaphragm in which the piezoelectric elements are stacked.
  • the drive voltage waveform is composed of a preliminary vibration waveform portion and a main vibration waveform portion corresponding to beating, and a vibration suppression waveform portion. It is also possible to adopt a waveform configuration (FIG. 6 (a)) as a main vibration waveform portion corresponding to hitting and a waveform configuration (FIG. 6 (c)) as a preliminary vibration waveform portion corresponding to pressing. It is also possible to adopt a waveform configuration that does not include a waveform portion (FIG. 6B).
  • the device structure of the organic EL device has been described using the top emission type. Therefore, the cathode is made of ITO or IZO as a transparent conductive material.
  • the device structure of the organic EL device targeted by the present invention is not limited thereto, and may be a bottom emission type, and the cathode may be made of a metal material such as aluminum.
  • the configuration of the functional layer is not limited to a mode including a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer, as long as it includes at least a light emitting layer formed by coating. Good.
  • the target organic EL device in the method for manufacturing an organic EL device has been described as an organic EL display panel.
  • the organic EL device targeted by the present invention is not limited to this. Any organic EL device such as a single organic EL element may be used.
  • the ink jet apparatus of the present invention can be used for an organic film coating process such as an organic imaging element and an organic EL element which is an organic EL device. It can use suitably for the application

Landscapes

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Abstract

 インクを収容するインク収容部と、前記インク収容部内の前記インクに圧力を印加してインク液滴を吐出する圧力印加部と、圧力を印加された前記インク液滴が吐出される吐出口とを有するインクジェットヘッドを複数備え、前記複数のインクジェットヘッドの内、少なくとも一つの前記インクジェットヘッドは、前記圧力印加部の圧力印加により、前記インク収容部内の前記インクを吐出しない範囲で前記吐出口側に押し出す予備駆動動作と、前記予備駆動動作を行った後に、前記インク液滴を吐出する本駆動動作と、を実行するインクジェット装置とする。

Description

インクジェット装置および有機ELデバイスの製造方法
 本発明は、インクジェット装置およびインクジェット装置を用いた有機ELデバイスの製造方法に関する。
 インクジェット装置でインクを吐出させる方式としては幾つかの駆動方式が存在し、ポンプ方式、ピエゾ方式およびサーマル方式などが知られている。このうちピエゾ方式では、インクが収められたインク収容部と、インク収容部に配置された圧電素子とを用い、電圧信号(駆動電圧)を圧電素子に印加してインク収容部を可逆的に膨張または収縮させる。これによりインク収容部内のインクに圧力を印加し、インクを吐出口から吐出させる。
 近年、インクジェット装置は、例えば家庭用の印刷機器分野で応用されている。さらにインクジェット装置は、有機EL(Electro Luminescence)デバイスの製造工程のように、大型の基板に対して精密且つ短時間にインク液滴を吐出することが要求される分野で使用されている。インクジェット装置を用いて短時間に高精密でインク液滴を吐出するためには、単位時間当たりのインク吐出回数(以下、繰返し周波数ともいう)を増加させ、且つ吐出インク液滴の着弾精度を向上させる必要がある。そのための技術的問題の次の問題を挙げることができる。
 すなわち現状では、インク液滴のサイズを制御することに困難が伴い、規定された液滴サイズよりも小さいインク液滴サイズのインク液滴が吐出されうる。インク液滴を小さくすると、吐出口から拡散して飛翔しやすく、着弾精度が悪化する場合がある。さらに、先行するインク液滴が吐出口付近に付着し、後続のインク液滴が先行するインク液滴と接触すると、一体となったインク液滴が表面張力により引きずられる形で飛翔するため、着弾精度が著しく悪化するおそれがある。
 これらの問題に対する技術的対処方法としては、例えばピエゾ方式のインクジェット装置に関し、特許文献1、2に開示された方法がある。
特開平2-192947号公報 特開平9-226106号公報
 特許文献1、2が開示する方法は、インク吐出時に印加する圧電素子の印加電圧における一のパルス形状を工夫するものである。しかしながら、実際にこの方法で上記問題の解決を図るのは困難である。
 すなわち特許文献1、2の方法によれば、インク液滴の着弾精度を上げるために、インク吐出時の印加電圧のパルスの立ち上がり速度と立ち下り速度とを比較的遅く設定する。さらに、パルス幅を短時間にしてインク吐出の繰返し周波数を増加させ、駆動電圧の周波数を高周波に設定する。このように特許文献1、2の方法では、極めて複雑な操作を行う必要がある。また、インク液滴の吐出挙動はインクの粘度等の物性によって異なるため、インク吐出時の印加電圧のパルスを単に調整するだけでは、異なる物性の各インクに対応しきれない場合がある。
 このようにインク液滴の着弾精度の悪化の問題の解決を図るには、未だ改善の余地が存在する。また、良好な着弾精度でインク液滴を吐出することは、ピエゾ方式以外の他の方式のインクジェット装置においても同様に求められている。
 本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであって、高周波の駆動電圧を用いたインク吐出制御にも対応可能であり、インクの高い着弾精度を有するインクジェット装置および有機ELデバイスの製造方法を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るインクジェット装置は、インクを収容するインク収容部と、前記インク収容部内の前記インクに圧力を印加してインク液滴を吐出する圧力印加部と、圧力を印加された前記インク液滴が吐出される吐出口とを有するインクジェットヘッドを複数備え、前記複数のインクジェットヘッドの内、少なくとも一つの前記インクジェットヘッドは、前記圧力印加部の圧力印加により、前記インク収容部内の前記インクを吐出しない範囲で前記吐出口側に押し出す予備駆動動作と、前記予備駆動動作を行った後に、前記インク液滴を吐出する本駆動動作とを実行するものとする。
 本発明の一態様に係るインクジェット装置によれば、少なくとも一つのインクジェットヘッドにおいて、圧力印加部の圧力印加により、インク収容部内の前記インクを吐出しない範囲で吐出口側に押し出す予備駆動動作と、予備駆動動作を行った後に、インク液滴を吐出する本駆動動作とを実行する。このような予備駆動動作を実行すれば、本駆動動作前に予めインク液滴に運動エネルギーを付与することができ、先行するインク液滴が吐出口付近に付着し、後続のインク液滴が先行するインク液滴と接触する場合であっても、予め付与された運動エネルギーによりインク液滴の直進性が維持され、その飛翔方向の曲りを抑制できる。また、この効果は例えば圧力印加部の圧力印加を圧電素子で制御する場合でも、圧電素子への印加電圧の周波数に依存せずに得ることができる。また、インクの粘度等の物性にもそれほど依存せずに、インク液滴に運動エネルギーを付与することが可能である。
 従って、複数のインクジェットヘッドの内で、規定の体積のインク液滴が吐出されずにインク液滴の着弾精度の低下がみられるインクジェットヘッドに対し、選択的に予備駆動動作を実行することによって、インク液滴の着弾精度の向上を図ることが可能となる。
 結果として本発明の一態様に係るインクジェット装置によれば、高周波の駆動電圧を用いたインク吐出制御にも対応可能であり、インクの高い着弾精度を有するインクジェット装置および有機ELデバイスの製造方法を提供することができる。
本発明の実施の形態に係るインクジェット装置1000の主要構成を示す図である。 インクジェット装置1000の機能ブロック図である。 インクジェット装置1000のインクジェットヘッド301の概略構成を模式的に示す図である。(a)はインクジェットヘッド301の概略構成を示す一部切欠き斜視図である。(b)はインクジェットヘッド301の一部を拡大した断面図である。 (a)は、従来のインクジェット装置における駆動電圧の信号波形を例示的に示す。(b)の(i)~(iii)は、(a)に示す駆動電圧を与えた場合における、インク液滴の吐出挙動を模式的に示す。 (a)は、インクジェット装置1000における駆動電圧の信号波形を例示的に示す。(b)の(i)~(iii)は、(a)に示す駆動電圧を与えた場合における、インク液滴の吐出挙動を模式的に示す。 インクジェット装置1000における駆動電圧の信号波形を例示的に示す。(a)は、押打ちに対応する本振動波形部を用いて構成した信号波形を示す。(b)は、制振波形部を用いずに構成した信号波形を示す。(c)は、押打ちに対応する予備振動波形部を用いて構成した信号波形を示す。 インクジェット装置1000における駆動電圧の信号波形および形状を示す。 (a)は、検証実験に用いた駆動電圧の波形を示す。(b)は、本駆動動作の駆動電圧の変位量Yと予備駆動動作の駆動電圧の変位量Xとの比率と、吐出されるインク液滴体積と、インク液滴の着弾位置に係る吐出方向の角度バラツキとの相関図である。 検証実験に用いたインクの粘度および尾引き長さを示すものである。 図9に示すインクにおける、粘度の大きさに対する角度バラツキおよび吐出インクの体積の相関を示す。(a)は、図9の(i)のインクに対する結果である。(b)は、図9の(ii)のインクに対する結果である。 図9に示すインクにおける、尾引きの長さに対するそれぞれ角度バラツキおよび吐出インクの体積の相関を示す。(a)は、図9の(i)のインクに対する結果である。(b)は、図9の(iii)のインクに対する結果である。 本発明の実施の形態に係る有機ELデバイスの製造方法で製造した有機ELデバイス100の構成を示す部分断面図である。 図12に示す有機ELデバイス100である有機EL表示パネルの隔壁層の形状を示す模式図である。 (a)~(e)は有機ELデバイス100の製造方法の製造過程の一部を示す模式的な断面図である。 (a)~(d)は有機ELデバイス100の製造方法の製造過程の一部を示す模式的な断面図である。 有機ELデバイス100の製造方法の塗布工程における塗布対象基板とインクジェットヘッド301の位置関係を示す図である。
[本発明に至る経緯]
 上記したように、インク液滴の着弾精度が悪化するプロセスと一つとして、規定のインク液滴サイズよりも小さいインク液滴が飛散し、吐出口付近に付着した状態において、後続のインク液滴が吐出口付近の小さいインク液滴と一体化した場合にインク液滴が表面張力によりひきずられる形で飛翔し、飛翔方向が曲げられることが挙げられる。
 本発明者がこのプロセスが生じる原因を考察したところ、インクジェット装置のインク吐出時において、インク界面に不均一な押圧力が印加されることに起因しているものと考えられた。そこでインク液滴の着弾精度の悪化を抑制する方法を検討し、インクを吐出口より吐出させる前に、インクを吐出口から吐出されない程度に押し出すようにすれば、規定サイズより小さなサイズのインク液滴の発生を抑制するとともに、十分な運動エネルギーを有し且つ規定のサイズのインク液滴を吐出できるという知見を得た。吐出されるインク液滴に十分な運動エネルギーを付与することで、たとえ吐出口付近に存在するインク液滴と一体化しても表面張力による影響を抑え、インク液滴の飛翔方向が曲げられるのを抑制することができ、飛翔方向の曲がりを効果的に防止できる。
 尚、小さなインク液滴の発生原因と、インク液滴の着弾精度の悪化が生じる原因として、インク界面の形状がメニスカス(屈曲)形状になっていることが考えられる。そのため本発明では、インク吐出させる前に、インクを吐出しない範囲で吐出口側に押し出すことで、メニスカス形状を解消してインク界面を平面化し、小さなインク液滴の発生と、インク液滴の着弾精度の悪化をともに抑制したものである。
[本発明の一態様の概要]
 本発明の一態様に係るインクジェット装置は、インクを収容するインク収容部と、前記インク収容部内の前記インクに圧力を印加してインク液滴を吐出する圧力印加部と、圧力を印加された前記インク液滴が吐出される吐出口とを有するインクジェットヘッドを複数備え、前記複数のインクジェットヘッドの内、少なくとも一つの前記インクジェットヘッドは、前記圧力印加部の圧力印加により、前記インク収容部内の前記インクを吐出しない範囲で前記吐出口側に押し出す予備駆動動作と、前記予備駆動動作を行った後に、前記インク液滴を吐出する本駆動動作とを実行する。
 インク収容部からのインク液滴の吐出挙動は、同一のインクジェットヘッドにおいてもインクの状態やインクジェットヘッドの吐出口の形状変化などによって経時的に変化する。そのため、複数のインクジェットヘッドの各インク液滴の吐出挙動を画一的に制御することは難しい。そこで本発明の一態様では、複数のインクジェットヘッドの内で、規定の体積のインク液滴が吐出されずにインク液滴の着弾精度の低下がみられるインクジェットヘッドで選択的に予備駆動動作を実行する。予備駆動動作では、インク収容部内のインクは吐出しない範囲で吐出口側に押し出される。その結果、本駆動動作により吐出されるインク液滴の着弾精度の向上を図ることができる。また、例えばインクジェット装置の吐出口にインク液滴が付着している状態でも、吐出口に付着したインク液滴の表面張力を十分に無視できる運動エネルギーを後続のインク液滴に与え、飛翔方向の曲がりを効果的に抑制してインク液滴の着弾精度を向上できる。この効果は圧力印加部の圧力印加を圧電素子で制御する場合でも、圧電素子への印加電圧の周波数に依存せずに得ることができる。よって本発明の一態様によれば、高周波の駆動電圧を印加してインク液滴を吐出する場合にも対応できる。
 本発明の一態様における予備駆動動作を詳述する。インク収容部に圧力を印加してインクを吐出させるインクジェット法は、インク収容部に圧力を印加し、インク収容部内のインクに伝播波を発生させて、吐出口内のインク界面よりインク液滴を吐出するものである。インク界面は、インク内の圧力とインク界面の表面張力が平衡状態となるメニスカス形状を有する。そのため、インク界面における伝播波のエネルギーは不均一となり、メニスカス形状の頂点位置近傍での振動による振幅は特に大きくなると考えられる。その結果、吐出されるインク液滴の体積は吐出間で一定になりにくく、規定のインク液滴の体積に比して小さいインク液滴が吐出し、又は、吐出方向が拡散しうる。そこで本発明の一態様では、インク液滴の吐出に先立ち、予備駆動動作によりメニスカス形状を平面化することによって、インク界面に振動が発生しても、その振動の振幅を抑制できるとともに、インク界面に均一な押圧力を印加してインクを良好に吐出することができる。
 本発明の一態様に基づき、インク界面のメニスカス形状を考慮した好適な態様を述べる。複数のインクジェットヘッドの内、予備駆動動作を実行するように選択したインクジェットヘッドは、圧力印加部の圧力印加により、インク収容部に収容するインクを吐出口のインク界面におけるメニスカス形状の頂点位置が前記吐出口側に向けて移動するように押し出す予備駆動動作と、予備駆動動作を行った後に、インク液滴を吐出する本駆動動作とを実行する。予備駆動動作を行うことにより、インク収容部に収容するインクは、吐出口側に向けて押し出されるため、インク界面のメニスカス形状は平面化する。その結果、本駆動動作によりインク液滴を吐出する際にもインク界面に均一な押圧力を印加できるため、規定の体積を有するインク液滴を吐出させて着弾精度をより一層向上させられる。
 尚、インク液滴を吐出するための圧力印加部の圧力印加の繰返し周波数が増加すると、予備駆動動作を行っても、ある程度インク液滴が吐出口に付着しうる。しかしながら本発明の一態様の好適な態様によれば、吐出口に付着したインク液滴の表面張力を十分に無視できる運動エネルギーを後続のインク液滴に与え、インク液滴の飛翔方向の曲がりを更に効果的に抑制できる。よって本発明の一態様によれば、高周波の駆動電圧を印加してインク液滴を吐出する場合にもインク液滴の着弾精度の向上を図ることができる。
 また、本発明の一態様に係るインクジェット装置の特定の局面では、少なくとも一つの前記インクジェットヘッドにおける前記圧力印加部は、前記インク収容部内のインクに圧力を印加するための圧電素子を有し、前記圧電素子に電圧を印加して前記インク液滴の吐出を制御する吐出制御部を備え、前記電圧の信号波形は、前記予備駆動動作を実行するための予備振動波形部と、前記本駆動動作を実行するための本振動波形部とを含む構成とすることもできる。
 圧電素子を利用するピエゾ方式は、圧電素子の変形量によりインク液滴の吐出量やインク液滴のサイズを制御する方式であり、圧電素子への印加電圧を調節することでインク液滴の吐出量やインク液滴のサイズを比較的精密に制御できる。そのため、特に、高精密で短時間の吐出が要求される技術分野への適用が期待される。
 しかしながら、ピエゾ方式はインク収容部が微細管で構成され、インク界面がメニスカス形状となり易い。このためインク液滴の吐出挙動を制御することが難しく、インク液滴の着弾精度の確保が問題となりうる。そこで本発明の一態様では、圧力印加部が圧電素子を含むものとし、圧電素子への印加電圧を制御する吐出制御部を用い、この吐出制御部によってインク収容部内のインクへの印加圧力を制御する。また、予備駆動動作を実行するインクジェットヘッドにおける電圧の信号波形は、予備駆動動作を実行するための予備振動波形部と、本駆動動作を実行するための本振動波形部とを含む。予備駆動動作を実行することにより、駆動電圧の周波数に関わらず、インク液滴の着弾精度の向上を図ることができる。また本振動波形部と独立して、専ら予備振動波形部によりインク液滴の着弾精度を向上できるため、本振動波形部の波形幅の大きさの自由度を高めることができる。これにより、例えば駆動電圧を高周波数化するために本振動波形部の波形幅の大きさを設定することもできる。
 より詳細にいえば、次の通りである。ピエゾ方式ではインク収容部が微細管で構成されるため、インク界面のメニスカス形状が特に屈曲した形状となる。そのため、メニスカス形状に起因してインク液滴の着弾精度が悪化する場合がある。そこで、予備駆動動作を実行するインクヘッドの駆動電圧の波形を予備振動波形部と本駆動波形部を含むものとすることにより、上記効果を得ることができる。
 また、本発明の一態様に係るインクジェット装置の特定の局面では、前記少なくとも一つの前記インクジェットヘッドから吐出されるインクと、複数の前記インクジェットヘッドの内、前記少なくとも一つの前記インクジェットヘッドを除く残余のインクジェットヘッドから吐出されるインクとは、互いに物性が異なる構成とすることもできる。
 インク収容部に収容されるインクとしては、色相・彩度・明度等の違いがある種々のインクが用いられる。インクジェット装置では、種々のインクのそれぞれに対応して複数のインクジェットヘッドが備えられる。従って、各インクジェットヘッドが収容するインクの沸点・表面張力・粘度などの物性は様々に異なる。インクの物性が異なるとインク液滴の吐出挙動も異なる。従ってインク液滴の吐出の際に生じる、規定のインク液滴の体積に比して小さいインク液滴が吐出する又は、インク液滴の吐出方向が拡散する、という不具合の程度や発生の頻度も異なる。
 そこで本発明の一態様では、規定の体積のインク液滴が吐出されずにインク液滴の着弾精度の低下に繋がる物性のインクを収容するインクジェットヘッドにつき、インク液滴を吐出する本駆動動作とは独立して予備駆動動作を実行する。その結果、様々な物性を有するインク液滴を吐出する場合に対応し、インク液滴の吐出の際に生じる、規定のインク液滴の体積に比して小さいインク液滴が吐出する又は、インク液滴の吐出方向が拡散する問題の発生を防止できる。また、高周波の駆動電圧を印加してインク液滴を吐出する場合にも、インク液滴の着弾精度の向上を図ることができる。
 より詳細に言えば、次のとおりである。インクの物性が異なると、インク界面でのメニスカス形状も異なる。そのためにインク液滴の吐出の際に生じる、規定のインク液滴の体積に比して小さいインク液滴が吐出する又は、インク液滴の吐出方向が拡散する、という不具合の程度・発生頻度も異なる。そこで、インクの物性に対応して予備駆動動作を実行するインクジェットヘッドを選択することにより、インク界面のメニスカス形状に起因する不具合を効果的に抑制できる。また、高周波の駆動電圧を印加してインク液滴を吐出する場合にも、インク液滴の着弾精度の向上を図ることができる。
 また、本発明の一態様に係るインクジェット装置の特定の局面では、前記少なくとも一つの前記インクジェットヘッドから吐出されるインクの粘度が、前記残余のインクジェットヘッドから吐出されるインクの粘度よりも相対的に低い構成とすることもできる。
 インクが低粘度であると、インク液滴の吐出に要する駆動電圧の変位量と、吐出されるインク液滴の体積とはともに小さくなる。そのため、吐出口近傍に付着したインク液滴に対し、後続するインク液滴が接触した際、表面張力により飛翔方向が特に曲げられやすくなると考えられる。
 そこで本発明の一態様では、異なる粘度を有するインクを別々のインクジェットヘッドに収容し、相対的に低い粘度を有するインクを収容するインクジェットヘッドにおいて予備駆動動作を実行する。その結果、インク液滴の体積を制御して、吐出口に付着したインク液滴の表面張力を十分に無視できる運動エネルギーをインク液滴に与えることができ、インク液滴の飛翔方向の曲がりを効果的に抑制できる。また、高周波の駆動電圧を印加してインク液滴を吐出する場合にも、インク液滴の着弾精度の向上を図ることができる。
 また、本発明の一態様に係るインクジェット装置の特定の局面では、前記インクは前記物性として、その一部が吐出方向の後方側に線状に伸びる尾引きを発生する特性を有し、
 前記少なくとも一つの前記インクジェットヘッドから吐出されるインク液滴は、前記残余のインクジェットヘッドから吐出されるインク液滴よりも、前記尾引きが相対的に長い構成とすることもできる。
 インクの液滴は、その表面張力や粘度などに依存して、その一部が吐出方向の後方側に線状に尾を引くように伸びる、いわゆる「尾引き」を生じることがある。尾引きの長さが長くなれば吐出口近傍に付着したインクとの接触時間が長くなり、飛翔方向が曲げられ易くなると考えられる。
 そこで本発明の一態様では、異なる長さの尾引きの物性を有するインクを別々のインクジェットヘッドに収容し、相対的に尾引きの長さが長いインクを収容するインクジェットヘッドにおいて予備駆動動作を実行する。その結果、インク液滴の体積を制御して、吐出口に付着したインク液滴の表面張力を十分に無視できる運動エネルギーをインク液滴に与えることができ、インク液滴の飛翔方向の曲がりを効果的に抑制できる。また、高周波の駆動電圧を印加してインク液滴を吐出する場合にも、インク液滴の着弾精度の向上を図ることができる。
 また、本発明の一態様に係るインクジェット装置の特定の局面では、複数の前記インクジェットヘッドにおける前記圧力印加部は、いずれも前記インク収容部内のインクに圧力を印加するための圧電素子を有し、前記少なくとも一つの前記インクジェットヘッドと、前記残余のインクジェットヘッドとは、それぞれ前記圧電素子に印加する電圧の周波数が異なる構成とすることもできる。
 圧電素子に印加される駆動電圧の周波数(以下、駆動周波数ともいう)が高くなれば、インク液滴を吐出する時間当たりの間隔は短くなる。このため、吐出口近傍にインク液滴が付着しやすくなるとともに、後続するインク液滴が吐出口近傍のインク液滴と接触する回数は増加する。これにより、インク液滴の飛翔方向が曲げられる不具合の程度は大きくなりと、その不具合の発生頻度が高まる。
 そこで本発明の一態様では、複数のインクジェットヘッドにおいて、少なくとも一つのインクジェットヘッドと、残余のインクジェットヘッドの各圧電素子に印加する電圧の周波数が異なる構成とする。その結果、インク液滴の飛翔方向が曲げられるのを防止し、着弾精度を向上することができる。また高周波の駆動電圧を印加してインク液滴を吐出する場合にも、インク液滴の着弾精度の向上を図ることができる。
 尚、この場合、本発明の一態様に係るインクジェット装置の特定の局面では、少なくとも一つの前記インクジェットヘッドの前記圧電素子に印加する電圧の周波数が10kHz以上である構成とすることもできる。
 上記のように、圧電素子に印加される駆動電圧の駆動周波数が高くなれば、吐出したインクの飛翔方向が曲げられる不具合の程度は大きくなり、発生頻度も高まる。特に、駆動周波数が、10kHz以上となる高周波数領域において、インクの飛翔曲がりによるインク液滴の着弾精度の低下が無視できないものとなる。
 そこで本発明の一態様では、少なくとも一つのインクジェットヘッドの圧電素子に印加する電圧の周波数が10kHz以上である構成とする。これにより、インク液滴の飛翔方向が曲げられるのを防止し、着弾精度を向上することができる。また高周波の駆動電圧を印加してインク液滴を吐出する場合にも、インク液滴の着弾精度の向上を図ることができる。
 尚、駆動周波数の高周波数化が求められている現状においては、当該周波数の上限は特に限定されないが、例えば、20kHzを上限としておけば、現状において求められる高周波数化には対応できる。
 また、本発明の一態様に係るインクジェットヘッド装置の特定の局面では、前記予備駆動動作にてインクを押し出すために前記圧電素子に印加する電圧信号における電圧の変位量Xは、前記本駆動動作にてインク液滴を吐出するために前記圧電素子に印加する電圧信号における電圧の変位量Yに対する比率が30%≦X/Y≦50%となるように設定されている構成とすることもできる。
 本駆動動作にてインク液滴を吐出するために圧電素子に印加する電圧信号における電圧の変位量Yと、予備駆動動作にてインクを押し出すために圧電素子に印加する駆動電圧の変位量Xとの比率X/Yは、大きいほどインク収容部に収容するインクを吐出口側によりよく押し出すことができ、好適である。X/Yが30%未満であると、インク液滴の着弾精度の向上という効果が顕著に現れるほどに予備駆動動作にてインクを吐出口側に押し出すことができない。
 他方、X/Yの上限値については、インクが吐出されなければ高ければ高いほどよいが、50%としておけば十分に本駆動動作において吐出するインク液滴の体積を確保できるといえ、予備駆動動作の効果は十分に達成できる。そこで本発明の一態様では、予備駆動動作における変位量Xは、30%≦X/Y≦50%となるように設定する。その結果、インク液滴の飛翔方向が曲げられるのを防止し、着弾精度を向上することができる。また、高周波の駆動電圧を印加してインク液滴を吐出する場合にも、インク液滴の着弾精度の向上を図ることができる。
 より詳細に言えば、次のとおりである。予備駆動動作にてインクを押し出すために圧電素子に印加する駆動電圧の変位量Xは、大きいほどインク界面のメニスカス形状を平面化できるため好適である。メニスカス形状が十分に平面化されていない場合、予備駆動動作に伴いインク界面に残留する振動の振幅が無視できず、本駆動動作に伴う振動と共振するおそれがある。この共振が生じると、規定のインク液滴の体積よりも小さいインク液滴が別途吐出され、予備駆動動作による効果が十分に達成できない場合がある。この共振の発生の有無は、本駆動動作に伴う振動の振幅の大きさと、予備駆動動作に伴いインク界面に残留する振動の振幅の大きさとの相関関係に依存する。そのため、変位量Xの変位量Yに対する比率X/Yは、30%以上とすることが良好である。
 また、X/Yの上限値については、予備駆動動作にてインクが吐出されなければ高ければ高いほどよいが、50%としておけば十分に本駆動動作において吐出するインク液滴の体積を確保できるといえ、予備駆動動作の効果は十分に達成できる。そこで、本発明の一態様のインク界面のメニスカス形状を考慮したより好適な態様においても、予備駆動動作における変位量Xは、30%≦X/Y≦50%となるように設定する。その結果、インク液滴の飛翔方向が曲げられるのを防止し、着弾精度を向上することができる。また、高周波の駆動電圧を印加してインク液滴を吐出する場合にも、インク液滴の着弾精度の向上を図ることができる。
 また、本発明の一態様に係るインクジェット装置の特定の局面では、前記少なくとも一つの前記インクジェットヘッドにおいて、前記圧電素子に印加する前記電圧の信号波形は、前記本駆動動作の後に前記吐出口内のインク界面の振動を抑制するための制振波形部を含み、前記吐出制御部は、前記信号波形の前記電圧を前記圧電素子に印加することで、前記吐出口内のインク界面の制振動作を実行する構成とすることもできる。
 本駆動動作にてインクを吐出した後、インク界面には本駆動動作に伴う振動が残留する。本駆動動作に伴う残留振動により、インク界面からインク液滴が飛散して吐出口近傍に付着することが考えられる。
 そこで本発明の一態様では、予備駆動動作を実行するインクジェットヘッドにおいて、本駆動動作を実行した後に、インク界面の振動を抑制する制振動作を実行する。このため、駆動電圧の波形として本振動波形部の後に制振波形部を加える。制振波形部を加えることにより、本駆動動作に伴うインク界面の残留振動を抑制でき、インク界面にインク液滴が付着するのを抑制できる。その結果、予備駆動動作の効果を一層高めることができる。よってインク液滴の飛翔方向が曲げられるのを防止し、着弾精度を向上できる。また、高周波の駆動電圧を印加してインク液滴を吐出する場合にも、インク液滴の着弾精度の向上を図ることができる。
 より詳細に言えば、次のとおりである。本駆動動作にてインクを吐出した後、インク界面には本駆動動作に伴う振動が残留する。インク液滴を吐出するとインク界面はメニスカス形状に復元するため、残留振動の振幅の大きさはメニスカス形状の頂点位置で特に大きくなる。そのため本駆動動作に伴う残留振動により、インク界面からインク液滴が飛散して吐出口近傍に付着するおそれがある。そこで、予備駆動動作を実行するインクジェットヘッドの駆動電圧の波形として更に本振動波形部の後に制振波形部を加えることで、上記効果を期待できる。
 また、本発明の一態様に係るインクジェット装置の特定の局面では、前記予備駆動動作を実行する前記吐出口内において、前記本駆動動作を実行開始する際におけるインク界面の位置が、前記予備駆動動作を実行しない前記吐出口において、前記本駆動動作を実行開始する際におけるインク界面の位置よりも吐出方向下流側に位置している構成とすることもできる。
 予備駆動動作にてインクを押し出すことにより、インク界面に振動が残留する。残留振動の振幅の大きさによっては、インク収容部内に向けた振幅の大きさが無視できず、例えばインク収容部内に向けた振幅の大きさが最大となる位置で本駆動動作を実行した場合、予備駆動動作にてインクを吐出口側に押し出す効果が抑制される場合がある。また、残留振動と本駆動動作に伴う振動とが共振して、規定のインク液滴の体積よりも小さいインク液滴が生じる場合がある。そこで本発明の一態様では、予備駆動動作を実行する吐出口内において、本駆動動作を実行開始する際におけるインク界面の位置が、予備駆動動作を実行しない吐出口において、本駆動動作を実行開始する際におけるインク界面の位置よりも吐出方向下流側に位置するように調整する。その結果、予備駆動動作に伴うインク界面の残留振動の振幅が大きい場合であっても、インク液滴の飛翔方向が曲げられるのを防止し、着弾精度を向上することができる。また、高周波の駆動電圧を印加してインク液滴を吐出する場合にも、インク液滴の着弾精度の向上を図ることができる。
 より詳細にいえば、次のとおりである。予備駆動動作にてインクを押し出すことにより、インク界面には振動が残留する。残留振動の振幅の大きさは、予備駆動動作にてメニスカス形状を平面化することで抑制される。
 しかしながら、残留振動により振動するインク界面の頂点位置が、予備駆動動作を行わない場合におけるインク界面の頂点位置に比してインク収容部側に位置する状態で本駆動動作の実行を開始すると、残留振動が本駆動動作に伴う振動と共振するおそれがある。特に、残留振動の振幅の大きさがインク収容部内に向けて最大となる状態で本駆動動作の実行を開始した場合、本駆動動作に伴う振動と大きく共振する。この共振が生じると、規定のインク液滴の体積よりも小さいインク液滴が吐出し、予備駆動動作による効果を十分に達成できないおそれがある。
 そこで、予備駆動動作を実行する吐出口内において、本駆動動作を実行開始する際におけるインク界面の位置が、予備駆動動作を実行しない吐出口において、本駆動動作を実行開始する際におけるインク界面の位置よりも吐出方向下流側に位置するように調整する。その結果、予備駆動動作に伴う残留振動が本駆動動作に伴う振動と共振するのを抑制できるので、インク液滴の飛翔方向が曲げられるのを防止し、着弾精度を向上することができる。また、高周波の駆動電圧を印加してインク液滴を吐出する場合にも、インク液滴の着弾精度の向上を図ることができる。
 インク界面のメニスカス形状を考慮したより好適な一態様においては、更に、次のように予備駆動動作を実行することが望ましい。予備駆動動作は、メニスカス形状の頂点位置が、静止状態であると仮定した場合における前記メニスカス形状の頂点位置よりも前記吐出口側に位置する状態で実行が開始される。
 本駆動動作にてインクを吐出した後、予備駆動動作を行う前のインク界面はメニスカス形状に復元しているといえるが、静止状態ではなくインク界面には本駆動動作に伴う振動が残留していると考えられる。この残留振動が予備駆動動作に伴う振動と共振すると、メニスカス形状の頂点位置近傍の振幅が増大する。特には、残留振動の振幅の大きさがインク収容部内に向けて最大となる場合、予備駆動動作に伴う振動と大きく共振する。この共振が生じると、予備駆動動作の際にインク液滴が吐出されることが考えられ、予備駆動動作による効果を十分に達成できない。
 そこで、メニスカス形状の頂点位置が、静止状態であると仮定した場合におけるメニスカス形状の頂点位置よりも吐出口側に位置する状態で予備駆動動作を実行する。その結果、本駆動動作に伴うインク界面の残留振動が予備駆動動作に伴う振動と共振するのを抑制できるので、インク液滴の飛翔方向が曲げられるのを防止し、着弾精度を向上することができる。また、高周波の駆動電圧を印加してインク液滴を吐出する場合にも、インク液滴の着弾精度の向上を図ることができる。
 本発明の一態様に係る有機ELデバイスの製造方法は、基板上に第一電極を形成する工程と、前記第一電極上に発光層を含む1以上の機能層を形成する工程と、前記機能層上に第二電極を形成する工程とを有し、前記機能層を形成する工程では、少なくとも前記発光層を含む前記機能層を、層材料と溶媒とを含むインクを塗布し、前記溶媒を蒸発乾燥させることにより形成し、上記した本発明のいずれかの態様のインクジェット装置を用いて行うものとする。
 近年、有機ELデバイスとして、例えばディスプレイや照明用途に使用可能な面光源として有機EL表示パネルが注目を集めている。有機EL表示パネルは、有機EL素子を基板上に行列方向に複数配列した構造を有するように構成される。有機EL素子は、電流駆動型素子であり、基板上に陽極、発光層を含む機能層、陰極を同順に積層させた構造を有する。機能層は、発光層の他に、発光効率を向上させるための正孔輸送層などにて構成される。機能層の形成方法としては、主に蒸着法と、塗布法としてのインクジェット法が挙げられる。インクジェット法は蒸着法に比して材料を無駄にせずコスト面で有利な点から注目を集めている。インクジェット法を用いた層の形成は、例えば発光層であれば、基板上に形成した障壁で隔てられた複数の画素内に発光層を構成する有機材料を含むインクをインクジェット法により塗布した後、当該インクの溶媒成分を乾燥等により除去して行われる。
 従来のインクジェット装置を用いたインクジェット法により層の形成を行った場合、使用するインクの種類やインク吐出の繰返し周波数によっては、例えば、インクが表示パネルを構成する各素子をはみ出して着弾する、又は、膜厚が不均一となるように着弾して形状バラツキが生じる。このような形状バラツキは、電流が各素子に均一に印加されない、又は、膜厚が薄い部分に電流が集中するために発光特性や発光寿命のバラツキや低下を生じさせ製品歩留まりの低下を招く。当該製品歩留まりの問題は、大サイズ基板へより精密で短時間にインク液滴を吐出することが求められる現状を併せ考えると喫緊に解決が望まれる技術的課題である。
 そこで、本発明の一態様に係る有機ELデバイスの製造方法は、少なくとも前記発光層を含む前記機能層を、層材料と溶媒とを含むインクを塗布し、前記溶媒を蒸発乾燥させることにより形成し、上記した本発明のいずれかの態様のインクジェット装置を用いて行う。その結果、使用するインクの種類やインク吐出の繰返し周波数に関わらずインク液滴の着弾精度の向上が図られるため、製造される製品の形状バラツキを抑制し、製造歩留まりの向上を図ることができる。
〔実施の形態1〕
 本実施の形態に係るインクジェット装置について、図面を用いて説明する。
≪インクジェット装置1000≫
 図1は、実施の形態に係るインクジェット装置1000の主要構成を示す図である。図2は、インクジェット装置1000の機能ブロック図である。
 図1、図2に示すように、インクジェット装置1000は、インクジェットテーブル20、ヘッド部30、制御装置15で構成される。
 図2に示すように、制御装置15は、CPU150、記憶手段151(HDD等の大容量記憶手段を含む)、表示手段(ディスプレイ)153、入力手段152で構成される。制御装置15は、具体的にはパーソナルコンピュータ(PC)を用いることができる。記憶手段151には、制御装置15に接続されたインクジェットテーブル20、ヘッド部30を駆動するための制御プログラム等が格納されている。インクジェット装置1000の駆動時には、CPU150が、入力手段152を通じてオペレータにより入力された指示と記憶手段151に格納された各制御プログラムに基づいて所定の制御を行う。
 尚、インクジェット装置1000は、一つのヘッド部30にインクジェットヘッド301が一つ備えられた形態として図示されているが、説明のために簡略して図示するものであり、インクジェット装置1000は複数のインクジェットヘッド301を備えるものである。複数のインクジェットヘッド301の装備の形態は、一つのヘッド部30に複数のインクジェットヘッド301を装備する、それぞれに1又は複数のインクジェットヘッド301が備えられた複数のヘッド部30を装備するなどすればよく、特に限定されない。
<インクジェットテーブル20>
 図1に示すように、インクジェットテーブル20はいわゆるガントリー式の作業テーブルであり、基台のテーブルの上をガントリー部(移動架台)が一対のガイドシャフトに沿って移動可能に配されている。
 具体的構成として、板状の基台200には、その上面の四隅に柱状のスタンド201A、201B、202A、202Bが配設されている。これらのスタンド201A、201B、202A、202Bに囲まれた内側領域には、塗布対象となる基板を載置するための固定ステージSTと、塗布直前にインクを吐出して吐出特性を安定化させるために用いるインクパン(皿状容器)IPがそれぞれ配設されている。
 また、スタンド201A、201B、202A、202Bには、基台200の長手(Y)方向に沿って、ガイドシャフト203A、203Bが平行軸支されている。ガイドシャフト203A、203Bにはリニアモータ部204、205が挿通され、リニアモータ部204、205に対してガイドシャフト203A、203Bを架け渡すように、ガントリー部210が搭載されている。この構成により、インクジェット装置1000の駆動時において、一対のリニアモータ部204、205が駆動されると、ガントリー部210がガイドシャフト203A、203Bの長手方向(Y軸方向)に沿ってスライド自在に往復運動する。
 ガントリー部210には、L字型の台座からなる移動体(キャリッジ)220が配設される。移動体220にはサーボモータ部(移動体モータ)221が配設され、各モータの軸の先端に不図示のギヤが配されている。ギヤはガントリー部210の長手方向(X方向)に沿って形成されたガイド溝211に嵌合される。ガイド溝211の内部にはそれぞれ長手方向に沿って微細なラックが形成されている。ギヤはラックと噛合しているので、サーボモータ部221が駆動すると、移動体220はいわゆるピニオンラック機構によって、X軸方向に沿って往復自在に精密に移動する。
 ここで、移動体220にはヘッド部30が装備されるので、移動体220をガントリー部210に対して固定した状態でガントリー部210をガイドシャフト203A、203Bの長手方向に沿って移動させることによって、また、ガントリー部210を停止させた状態で移動体220をガントリー部210の長手方向に沿って移動させることによって、塗布対象基板に対してヘッド部30を走査できる。ヘッド部30の主走査方向は行(Y軸)方向であり、副走査方向は列(X軸)方向である。
 尚、リニアモータ部204、205、サーボモータ部221はそれぞれ直接駆動を制御するための制御部213に接続され、制御部213は制御装置15内のCPU150に接続されている。インクジェット装置1000の駆動時には、制御プログラムを読み込んだCPU150により、制御部213を介してリニアモータ部204、205、サーボモータ部221の各駆動が制御される(図2参照)。
<インクジェットヘッド301>
 ヘッド部30はピエゾ方式を採用し、インクジェットヘッド301及び本体部302で構成されている。インクジェットヘッド301は本体部302を介して移動体220に固定される。本体部302はサーボモータ部304(図2参照)を内蔵しており、サーボモータ部304を回転させると、インクジェットヘッド301の長手方向と固定ステージSTのX軸とのなす角度が調節される。
 図3(a)は、インクジェットヘッド301の概略構成を示す一部切欠き斜視図であり、図3(b)は、インクジェットヘッド301の一部を拡大した断面図であって、図3(a)におけるB-B’矢視断面図である。図3(a)、(b)に示すように、インクジェットヘッド301は、液滴Dが吐出される複数の吐出口3031を有する吐出口プレート301iと、複数の吐出口3031がそれぞれ連通するインク収容部301eを区画する隔壁301dを有する収容部プレート301cと、各インク収容部301eに対応する駆動手段としての圧力印加部であるピエゾ素子3010を有する振動板301hとが、順に積層され接合された構造を有する。
 収容部プレート301cは、吐出口3031に連通するインク収容部301eを区画する隔壁301dを有すると共に、このインク収容部301eにインクを充填するための流路301f、301gを有する。流路301f、301gは、隔壁301dを含む収容部プレート301cが吐出口プレート301iと振動板301hとによって挟まれ、これらによって囲まれてできた空間である。流路301gは、インクが貯留されるリザーバの役割を果たす。
 インクは、インクタンク等から配管を通じて供給され、振動板301hに設けられた供給孔301h1を通じてリザーバに貯留された後に、流路301fを通じて各インク収容部301eに充填される。
 図3(b)に示すように、ピエゾ素子(圧力印加部)3010は圧電素子であり、一対の電極3011、3012によりピエゾ素子本体部3013が挟まれてなる。外部から一対の電極3011、3012に駆動電圧を印加すると、接合された振動板301hが変形する。これにより隔壁301dで仕切られたインク収容部301eの体積が減少し、インク収容部301eに充填されたインク40が加圧され、吐出口3031から液状体を液滴Dとして吐出される。駆動電圧の印加を止めると、振動板301hは元に戻り、インク収容部301eの体積が復元する。これによりインクがリザーバからインク収容部301eに吸引される。ピエゾ素子3010に印加する駆動電圧を制御することにより、それぞれの吐出口3031から吐出されるインク液滴の量やインク液滴の吐出タイミング等の制御を行うことができる。
 尚、図3(b)において破線で囲んで示す領域Fは、一つの吐出口3031に対応したインク収容部301e、ピエゾ素子3010からなる領域の断面を示す。インクジェットヘッド301の領域Fは、インク収容部301e、それぞれのインク収容部301eを形成するための隔壁301d、振動板301h、吐出口プレート301i、並びに、ピエゾ素子3010、吐出口3031により構成される。本実施の形態では、インクジェットヘッド301は複数の吐出口3031を有する形態であるが、本発明はこれになんら限定されない。例えば、一つの吐出口3031に対応した領域Fにて示す部分のみからなるインクジェットヘッドとしてもよい。
 インクジェットヘッド301は固定ステージSTに対向する面に複数の吐出口3031を備える。各吐出口3031は、例えば、インクジェットヘッド301の長手方向に沿って列状に配置される。インクジェットヘッド301に供給されたインク(液状体)は、各吐出口3031から液滴として塗布対象基板に対して吐出される。
 尚、本実施の形態のインクジェット装置1000は、各々がインクを収容するインク収容部301eと、インク収容部301e内のインクに圧力を印加する圧力印加部3010とを有する複数のインクジェットヘッド301を備える。複数のインクジェットヘッド301が収容するインクの種類は同一またはそれぞれ異なっていてもよく、特に限定されない。例えば、複数のヘッド部30が備える各インクジェットヘッド301を異なるインクに対応させ、各インクジェット301の吐出口3031から異なるインク液滴を塗布対象基板に吐出してもよい。
 上述したように、各吐出口3031における液滴の吐出動作は、各吐出口3031が備えるピエゾ素子3010に印加する駆動電圧によって制御される。吐出制御部300はインクジェットヘッド301に接続される。吐出制御部300が各ピエゾ素子3010に印加する駆動電圧を制御することにより、各吐出口3031から所定のインク液滴が吐出される。具体的には、図2に示すように、CPU150が所定の制御プログラムを記憶手段151から読み出し、吐出制御部300に対して、規定の電圧を対象のピエゾ素子3010に印加するように指示する。この指示に従い、吐出制御部300は、ピエゾ素子3010に印加する駆動電圧を制御する。
 尚、本実施の形態では、振動板301hと板状のピエゾ素子3010を積層した振動子をインク収容部301eの一面に構成するたわみ振動子としているが、振動子の構成はこれに限定されない。その他、例えば、棒状の圧電素子を用いて圧電素子の変形方向にインク収容部の振動板を変形させる縦振動子とすることも可能である。
<駆動電圧>
(波形構成)
 本実施の形態では、複数のインクジェットヘッド301の内の少なくとも一つのインクジェットヘッド301が、圧力印加部3010の圧力印加により、インク収容部301e内のインク40を吐出しない範囲で吐出口3031側に押し出す予備駆動動作と、予備駆動動作を行った後に、インク40を吐出する本駆動動作とを実行する。そこで、予備駆動動作と本駆動動作とを実行する場合の駆動電圧の波形構成について、予備駆動動作を実行しない従来の駆動電圧の波形構成と比較して説明する。
 図4(a)は、従来のインクジェット装置における駆動電圧の信号波形を例示的に示す。図4(b)は、図4(a)に示す駆動電圧を与えた場合における、インク液滴の吐出挙動を模式的に示す。図5(a)は、本発明の実施の形態に係るインクジェット装置における駆動電圧の信号波形を例示的に示す。図5(b)は、図5(a)に示す駆動電圧を与えた場合における、インク液滴の吐出挙動を模式的に示す。図4(b)、図5(b)は、図3(b)に示す吐出口3031近傍を抜き出して示す。
 図4(a)に示す駆動電圧は、インク収容部の体積を増加させてインク収容部を膨張させた後に、インク収容部の体積を減少させてインク収容部を収縮させることによりインク液滴を吐出する、いわゆる「引き打ち」による本駆動動作を行うための本振動波形部62と、本駆動動作に伴いインク界面に残留する振動を制止させる制振動作を行うための制振波形部63とにより構成される。本振動波形部62の印加開始時において、インク40は、インク界面が吐出口3031から離間した状態でインク収容部内に位置している(図4(b)の(i))。そのため、本振動波形部62を印加した場合、インク界面における押圧力が不均一となり、規定のインク液滴の体積に比して小さいインク液滴が吐出する、又は、インク液滴の吐出方向が拡散する場合がある(図4(b)の(ii))。さらには、後続するインク液滴が吐出口3031近傍に付着したインクと接触して、表面張力によりひきずられ、その飛翔方向が曲げられる場合がある(図4(b)の(iii))。
 より詳細にいえば、次のとおりである。本振動波形部62を印加した場合、吐出直前のインク界面のメニスカスの形状は、図4(b)の(i)に示すように、インク収容部内に向けて屈曲している。そのため、インク界面における押圧力は不均一となり、メニスカス形状の頂点位置近傍での振幅が大きくなる。これにより、規定のインク液滴の体積に比して小さいインク液滴Dが吐出する、又は、インク液滴の吐出方向が拡散する(図4(b)の(ii))。さらには、後続するインク液滴が吐出口3031近傍に付着したインクと接触して、表面張力によりその飛翔方向が曲げられる(図4(b)の(iii))。
 図5(a)における駆動電圧の波形は、インク収容部の体積を増加させてインク収容部を膨張させた後に、インク収容部の体積を減少させてインクを押し出す予備駆動動作を行うための予備振動波形部61と、図4(a)と同様の本振動波形部62と制振波形部63とから構成される。予備駆動動作によりインク40は吐出口3031側に向けて押し出されるため、インク40は、図5(b)の(i)の形態が図5(b)の(ii)の形態になる。そのため、本振動波形部62を印加した場合、インク界面における押圧力は均一化されることから、規定の体積のインク液滴を直進性よく吐出できる。また、吐出するインク液滴の体積増加により運動エネルギーが増加するので、吐出口3031近傍に残留するインクに接触した場合でも、その表面張力の影響を抑えてインク液滴を良好な直進性で吐出でき、飛翔方向が曲げられるのを防止できる(図5(b)の(iii))。
 より詳細にいえば、次のとおりである。予備振動波形部61は、インクを押し出してメニスカス形状を平面化する予備駆動動作を行うためのものである。予備振動波形部61を印加して予備駆動動作を行う直前のインク界面のメニスカス形状は、図5(b)の(i)に示すようにインク収容部内に向けて屈曲している。しかしながら、予備駆動動作を行うことによりインク界面のメニスカス形状は平面化される(図5(b)の(ii))。そのため、本振動波形部62を印加した場合、吐出直前のインク界面のメニスカス形状は平面化されていることから、インク界面における押圧力は均一化される。また、インク界面の頂点位置近傍での振幅が小さいため、規定の体積のインク液滴を良好な直進性で吐出できる。さらに、吐出するインク液滴の体積が増加することにより運動エネルギーが増加するので、吐出口3031近傍に残留するインクに接触した場合でも、その表面張力の影響を抑えてインク液滴を良好な直進性で吐出でき、飛翔方向が曲げられるのを防止できる((図5(b)の(iii))。
 本実施の形態では、複数のインクジェットヘッド301の内、予備駆動動作を実行するインクジェットヘッド301を駆動させる場合、図5(a)で示した波形構成からなる駆動電圧を印加する。波形は、予備振動波形部、本振動波形部および制振波形部から構成される。本振動波形部から独立した予備振動波形部を本振動波形部に先立って印加することにより、吐出するインク液滴の着弾精度の向上が図られる。
 一方、複数のインクジェットヘッド301の内、予備駆動動作を実行しないインクジェットヘッドを駆動させる場合、図4(a)に例示的に示すような本振動波形部および制振波形部から構成したものを印加する。尚、どのインクジェットヘッド301で予備駆動動作を実行するかについては、規定の体積のインク液滴が吐出されずにインク液滴の着弾精度の低下が見られるものを対象とする。より具体的には、例えば、<各種実験と考察>にて後述するようにインクジェットヘッドが収容するインクのインク物性又は駆動電圧の駆動周波数を考慮して、どのインクジェットヘッド301で予備駆動動作を実行するかを決定する。
 また本実施の形態では、引き打ちによる本駆動動作に合わせた本振動波形部を用いているが、インク収容部を一度膨張させずに収縮させる押し打ちに合わせた本振動波形部を用いた構成でもよい。その場合は、図6(a)に例示的に示す信号波形となる。また、本実施の形態では、駆動電圧の波形は制振波形部を含むが、制振波形部は必須の構成要素でなく、図6(b)に例示的に示す信号波形のように、予備振動波形部と本振動波形部とから構成してもよい。さらには、本実施の形態では、引き打ちによる予備駆動動作に合わせた予備振動波形部を用いているが、インク収容部を一度膨張させずに収縮させる押し打ちに合わせた予備振動波形部を用いた構成でもよい。その場合は、図6(c)に例示的に示す信号波形となる。以上のように、本実施の形態の波形構成に限定されず、インクを吐出口側に向けて押し出す予備駆動動作を行うための予備振動波形部と、その後に独立して印加する、インク液滴を吐出するための本振動波形部とを含む波形構成であればよい。
(電圧変位量・波形幅)
 図7は、本実施の形態にて用いる駆動電圧の信号波形を示すものである。それぞれ予備振動波形部61、本振動波形部62および制振波形部63の波形幅の大きさをA、C、Dとして、予備駆動動作を行うための電圧変位量をX、本駆動動作を行うための電圧変位量をY、制振動作を行うための電圧変位量をZとする。
以下、それぞれ予備振動波形部、本振動波形部および制振波形部における電圧変位量・波形幅について述べる。
〔予備振動波形部〕
 予備振動波形部は、予備駆動動作を行うために印加する。電圧変位量Xの大きさの下限は、本駆動動作において規定の体積のインク液滴を吐出できる程度に、インクを押し出すために要する大きさとすればよい。また、電圧変位量Xの大きさの上限は、予備駆動動作にてインクが吐出しない大きさとすればよい。そのための良好な電圧変位量Xの範囲は、インク物性によってインク液滴を吐出するのに必要な電圧変位量Yが変化することを考慮し、電圧変位量Yと関連付けて30%≦X/Y≦50%となる範囲にて設定する。
 より詳細にいえば、電圧変位量Xの大きさの下限は、本駆動動作において規定の体積のインク液滴を吐出できる程度に、インク界面のメニスカス形状を平面化する大きさとすればよい。そのための良好な電圧変位量Xの範囲は、インク物性によってインク液滴を吐出するのに必要な電圧変位量Yが変化することを考慮し、電圧変位量Yと関連付けて、30%≦X/Yとなる範囲にて設定する。電圧変位量Xの大きさの上限については、上記同様にして50%とされる。
 予備振動波形部の波形幅Aは、本駆動動作によってインク界面に発生する残留振動ないしはインク収容部を膨張させるために予備振動波形部を印加したことに伴う振動と、予備駆動動作でインク収容部を収縮させるために電圧を印加したことに伴う振動とが共振しないように設定する。例えば、インク収容部におけるヘルムホルツ共振周波数の周期Tの半分のT/2とする。
 尚、本実施の形態における予備振動波形部は、引き打ちによる予備駆動動作に合わせたものであるが、例えば、図6(c)に示す押し打ちに対応した予備振動波形部としてもよい。そのために設定される電圧変位量・波形幅は、本実施の形態と同様な条件のものを用いることができる。但し、引き打ちによる予備駆動動作は、押し打ちによる予備駆動動作に比して低電圧の駆動電圧にてインクを押し出すことができるため、電圧変位量を低く抑えることができ、一波形に要する電圧印加の時間を短縮できる利点を有する。
〔本振動波形部〕
 本振動波形部は、本駆動動作を行うために印加する。電圧変位量Yは、本駆動動作によりインクを吐出できるように、用いるインクのインク物性に応じて設定する。本実施の形態では、予備駆動動作を本駆動動作に先立ち行うため、本振動波形部の印加によるインク界面への押圧力を均一化できる。そのため、電圧変位量Yは、予備駆動動作を行わない場合に比して低く抑えることが可能であり、この低電圧駆動により、一波形に要する電圧印加の時間を短縮できる。
 本振動波形部の波形幅Cは、予備振動波形部の印加に伴うインク界面に残留する振動と本駆動動作による振動とが共振しないように設定する。例えば、インク収容部におけるヘルムホルツ共振周波数の周期Tの半分のT/2とする。
 尚、本実施の形態における本振動波形部は、引き打ちによる本駆動動作に合わせたものである。例えば、図6(a)に示す押し打ちに対応した本駆動波形部としてもよく、そのために設定される電圧変位量・波形幅は、本実施の形態と同様な条件のものを用いることができる。但し、引き打ちによる本駆動動作は、押し打ちによる本駆動動作に比して低電圧の駆動電圧にてインクを吐出できることから、電圧変位量を低く抑えることができ、一波形に要する電圧印加の時間を短縮できる利点を有する。
〔制振波形部〕
 制振波形部は、本駆動動作に伴いインク界面に残留する振動の振幅の大きさを抑制するために、本振動波形部とは逆向きの電圧を印加するものである。電圧変位量Zの良好な範囲は、本振動波形部の電圧変位量Yの大きさに関係するところ、30%≦Z/Yとなるように設定することにより、本駆動動作に伴いインク界面に残留する振動の振幅の大きさを良好に抑制できる。上限は特に限定されないが、電圧変位量の大きさの増加は、一波形を印加するのに要する時間の増加に繋がることから、Z/Y≦60%となるように設定することがよい。
 尚、図7に示す予備振動波形部61、本振動波形部62および制振波形部63からなる本実施の形態の駆動電圧の波形構成では、X/Y+Z/Y≦100%となる必要があるので、Z/Yの上限値は、予備振動動作として必要とされる電圧変位量X/Yの値によっても規定される。
 制振波形部の波形幅Dは、本振動波形部の印加によりインク界面に残留する振動と制振動作による振動とが共振しないように、更に、当該残留振動の振幅の大きさをできるだけ減衰できるように設定する。例えば、インク収容部におけるヘルムホルツ共振周波数の周期Tとする。
 尚、本実施の形態においては制振波形部を波形構成に含めているが、必須のものではない。また、図7に示すように本実施の形態における制振波形部は、制振波形部と予備振動波形部との間に電圧変位量が生じない形で印加するものであるが、これに限定されない。例えば、図6(a)の制振波形部のように、予備振動波形部との間にて電圧変位量Zを階段上に順次大きくする形としてもよく、または、矩形となるように、電圧変位量Zの大きさを図7に図示するよりも大きくして制振動作を行い、その後に、予備振動波形部を印加する直前の電圧値まで電圧を印加する形としてもよい。
〔その他〕
 本実施の形態の波形は、本振動波形部とは独立した予備振動波形部を構成要素とする。そのため、予備振動波形部と本振動波形部との間にリレータイムBが生じる。リレータイムBは、予備振動波形部の印加によりインク界面に残留する振動と、インク収容部を膨張させるために本振動波形部を印加することによる振動とが共振しないように設定する。例えば、インク収容部におけるヘルムホルツ共振周波数の周期Tの半分のT/2とする。
 尚、本実施の形態を含めて、予備振動波形部、本振動波形部および制振波形部との間にリレータイムが生じる場合には、直前ないしは前に印加した波形部に伴いインク界面に残留する振動と、印加する波形部に伴う振動とが共振しないように設定するのがよく、例えば、インク収容部におけるヘルムホルツ共振周波数の周期Tの半分のT/2とするのが良好である。
<各種実験と考察>
(予備駆動動作に伴うインク着弾精度の向上性について)
 本発明者は、上述したように、インクを吐出させる駆動動作に先立ち、インクを吐出口側に押し出すことにより、より詳細にはインク界面のメニスカス形状を平面化することにより、規定のインク液滴サイズよりも小さいインク液滴の発生は抑制され、当該液滴よりも体積が大きい規定のインク液滴を吐出できるという知見を得た。そして、インク液滴の体積を制御して、吐出口に付着したインク液滴の表面張力を十分に無視できる運動エネルギーをインク液滴に与えることが可能であり、飛翔方向の曲がりを効果的に抑制できるという帰結に至った。以下、当該帰結に至った実験結果を図8を用いて説明する。
 図8(a)は、検証実験として用いた駆動電圧の波形構成を示すものであり、(b)は、本駆動動作における駆動電圧の変位量Yに対する予備駆動動作における駆動電圧の変位量Xの比率X/Yと、それぞれ吐出インクの体積及び着弾位置に係る吐出方向の角度バラツキとの相関図である。検証実験としての駆動電圧の波形構成は、図7に示すものと同様に予備駆動動作を行うための予備振動波形部、本駆動動作を行うための本振動波形部および制振動作を行うための制振波形部からなる。検証実験に用いたインクジェットヘッドのインク収容部における吐出口の直径は20μm、インク収容部のヘルムホルツ共振周波数の周期Tは6μsであり、当該周期Tの値に合わせて、各波形幅および予備振動波形部と本振動波形部とのリレータイムを設定した。又、制振動作における駆動電圧の変位量Zは、Z/Y=40%に設定するとともに、駆動電圧の変位量Yは吐出速度が一定値(5m/s)となるように略20Vに設定した。駆動電圧の周波数は、インク液滴の着弾精度が著しく低下する高周波数領域に属する10kHzに設定した。図8(b)に示す角度バラツキおよび体積は、高速度カメラを顕微鏡に取り付け拡大撮影を行うことで、飛翔中のインク液滴の形状、吐出方向などを鮮明に捉えることが可能であるので、当該方法にて現場観察することにより測定した。角度バラツキは、吐出口から塗布対象基板に向けて直進する場合を角度ゼロとした値であり、体積は、球状形した液滴の横画像から、適当な閾値(画像を見ながら、液滴外周と一致するように手動で調整)より暗い領域の面積を計算し、3次元の体積に換算した値である。図8(b)に示す検証実験に用いたインクは、後述の図9に示す検証実験に用いた各種インクの内のインク(i)に相当するものである。検証実験は、実験サンプルインクの一サンプルにつき異なる10個の吐出口(口径は同じ)から各30滴の液滴を吐出させて行い実験結果の再現性を確認し、図に示すデータはそれら実験結果の標準偏差値(角度バラツキ)ないしは平均値(吐出体積)である。
 図8(b)に示すように、駆動電圧が高周波数領域であることから、予備振動波形部を印加しない場合には吐出するインクの角度バラツキは顕著に大きい。そのため、インク液滴の着弾精度の著しい悪化を招くものである。しかしながら、電圧比X/Yを増加させることにより、Yは略一定値に設定していることから予備駆動動作における駆動電圧の変位量Xを増加させることにより、角度バラツキは顕著に減少することが分かる。また、角度バラツキの減少と同時に、インク液滴の体積は増加することが分かる。検証実験は、予備振動波形部を印加することにより、顕著にインク液滴の着弾精度が向上することを示すものであり、特にインク液滴の着弾精度の悪化が生じる高周波数領域で顕著な効果を発揮することを示す。
(予備振動波形部の電圧変位量の最適範囲について)
 上記した図8(b)の実験結果が示すように、インク液滴の着弾精度を指標する吐出インクの角度バラツキは、一定の電圧比X/Yの値以上で顕著に減少する。具体的には、予備駆動動作における駆動電圧の変位量Xを電圧比X/Yが30%以上となるように設定した場合、予備駆動動作の効果が顕著になることを示す。また、電圧比X/Yの上限値は50%としておけば、図8(b)に示すように吐出するインクの体積も十分に確保でき、着弾精度も十分に確保できる。
(インク物性と予備駆動動作との関係性について)
 インク物性は、吐出挙動に寄与するため、より詳細にはインク界面のメニスカス形状に寄与するため、インク液滴の着弾精度の悪化を生じさせる場合がある。そこで、本発明者は、インク物性の内、粘度および尾引き長さに注目して、図9に示す種々のインク物性のインクを用いて、予備駆動動作の効果を検証した。インクは、溶質としてF8-F6(F8(ポリジオクチルフルオレン)とF6(ポリジヘキシルフルオレン)との共重合体)、溶媒としてCHB(シクロヘキシルベンジン)を用いて濃度を変化させたものであり、図中の斜線三角印は、溶質の重量平均分子量が200000のものであり、斜線四角印は、溶質の重量平均分子量が400000のものである。尾引き長さは、吐出されたインク液滴の一部が吐出方向の後方側に線上に尾を引く形状をなす場合の当該尾の長さをいうが、図8(b)における角度バラツキおよび体積と同様にして、高速度カメラを顕微鏡に取り付け拡大撮影を行うことで飛翔中のインク液滴の形状を現場観察することにより測定した。粘度は、ティー・エイ・インスツルメント社製のレオメータAR-G2を用い、20℃の条件で測定した。
〔粘度について〕
 インク粘度の大きさに対する予備駆動動作の効果を検証するために、図9における尾引き長さが同程度であり相対的に粘度が低いインク(i)と粘度が高いインク(ii)に対して、図8(a)を用いて上述した検証実験と同条件にて実験を行った。本検証実験では、吐出口にインクが残留しやすい高周波数領域(10kHz)と残留しにくい低周波数領域(1kHz)に駆動電圧の周波数をそれぞれ設定して実験を行った。
 図10は、粘度の大きさに対するそれぞれ角度バラツキおよび吐出インクの体積の相関を示すものであり、(a)は、図9の(i)のインクに対する結果であり、(b)は、図9の(ii)のインクに対する結果である。角度バラツキおよび吐出インクの体積の測定方法および定義は図8(b)に示すものと同じである。予備駆動動作を行わない場合、相対的に粘度が低いインクは、相対的に粘度が高いインクに比して、高周波数領域において角度バラツキが顕著に大きい。(図10(a)の左図)。粘度が低くなると、規定のインク液滴の体積よりも小さいインク液滴が飛散しやすく、吐出口近傍に残留するインクが増加するとともに、吐出するインク液滴の体積は小さくなるために飛翔方向が特に曲げられやすくなるといえるが、特に高周波数領域では吐出口近傍にインクが残留しやすいために角度バラツキが顕著に大きくなると考えられる。しかし、電圧比X/Yを増加させることにより、Yは略一定値に設定していることから予備駆動動作における駆動電圧の変位量Xを増加させることにより、角度バラツキは顕著に減少することが分かる(図10(a)の左図)。また、角度バラツキの減少と同時に、インク液滴の体積は増加することが分かる(図10(a)の右図)。このことは、予備駆動動作を行うことにより、規定の体積を有するインク液滴を安定的に吐出でき、粘度が相対的に低いインクを用いても吐出するインクの飛翔の曲がりを効果的に抑制でき、インク液滴の着弾精度を向上できることを示す。特に、駆動電圧が高周波数領域に設定された場合に顕著の効果を示す。
 粘度が相対的に高いインクでは、低周波数領域および高周波数領域のいずれにおいても、角度バラツキは小さく、インク液滴の着弾精度は良好といえる(図10(b)の左図)。このことは、粘度が高くなると、規定のインク液滴の体積よりも小さいインク液滴が飛散するという現象の発生は抑制されて、吐出するインク液滴の体積を安定的に確保した形でインクを吐出できる。粘度の高いインクにおいても、予備駆動動作を行うことにより、吐出するインクの体積は増加する(図10(b)の右図)。そのため、インクを吐出させるために要する駆動電圧の変位量を小さく抑えることが可能であり、インクを吐出させるための一波形に要する電圧印加の時間を短縮できる利点はある。
〔尾引き長さについて〕
 インクの尾引き長さに対する予備駆動動作の効果を検証するために、図9における粘度の大きさが同程度であり相対的に尾引き長さが長いインク(i)と尾引き長さが短いインク(iii)に対して、図8(a)を用いて上述した検証実験と同条件にて実験を行った。本検証実験では、吐出口にインクが残留しやすい高周波数領域(10kHz)と残留しにくい低周波数領域(1kHz)に駆動電圧の周波数をそれぞれ設定して実験を行った。
 図11は、尾引き長さに対するそれぞれ角度バラツキおよび吐出インクの体積の相関を示すものであり、(a)は、図9の(i)のインクに対する結果であり、(b)は、図9の(iii)のインクに対する結果である。角度バラツキおよび吐出インクの体積の測定方法および定義は図8(b)に示すものと同じである。予備駆動動作を行わない場合、相対的に尾引き長さが長いインクは、相対的に尾引き長さが短いインクに比して高周波数領域にて顕著に角度バラツキが大きくなる(図11(a)の左図)。尾引き長さが長くなると、吐出口近傍に残留したインクとの接触時間が長くなり、吐出したインクの飛翔方向が特に曲げられやすくなるが、特に高周波数領域では吐出口近傍にインクが残留しやすいために角度バラツキが顕著に大きくなると考えられる。しかし、電圧比X/Yを増加させることにより、Yは略一定値に設定していることから予備駆動動作における駆動電圧の変位量Xを増加させることにより、高周波数領域における角度バラツキは顕著に減少することが分かる(図11(a)の左図)。また、角度バラツキの減少と同時に、インク液滴の体積は増加することが分かる(図11(a)の右図)。このことは、予備駆動動作を行うことにより、所定の体積を有するインク液滴を安定的に吐出でき、尾引き長さが相対的に長いインクを用いても吐出するインクの飛翔の曲がりを効果的に抑制でき、インク液滴の着弾精度を向上できることを示す。特に、駆動電圧が高周波数領域に設定された場合に顕著の効果を示す。
 尾引き長さが相対的に短いインクでは、低周波数領域および高周波数領域のいずれにおいても、角度バラツキは小さく、インク液滴の着弾精度は良好である(図11(b)の左図)。これは尾引き長さが短くなると、吐出口近傍に残留したインクとの接触時間が短くなり、吐出するインクの飛翔方向が曲げられることなく直進性が確保されるためと考えられる。尾引き長さが短いインクにおいても、予備駆動動作を行うことにより、吐出するインクの体積は増加する(図11(b)の右図)。そのため、インクを吐出させるために要する駆動電圧の変位量を小さく抑えることが可能であり、インクを吐出させるための一波形に要する電圧印加の時間を短縮できる利点はある。
(駆動電圧の駆動周波数と予備駆動動作との関係性について)
 図10(a)および図11(a)が示すように、駆動電圧の駆動周波数が高周波数領域に属する場合、角度バラツキは顕著に大きくなりインク液滴の着弾精度は著しく悪化する。高周波数領域では、インク液滴を吐出する時間当たりの間隔が短くなるために吐出口近傍にインクが残留しやすくなるとともに、当該残留したインクと接触する時間当たりの回数が増加する。しかしながら、図10(a)および図11(a)に示すように、予備駆動動作を行うことにより、吐出するインクの体積を安定的に確保できるため、角度バラツキは劇的に小さくなり、インク液滴の着弾精度は格段に向上する。本検証実験は、高周波数領域として10kHz、低周波数領域として1kHzを設定して行った。本検証実験からは、少なくとも10kHz以上の高周波数領域では、予備駆動動作を行うことにより、インク液滴の着弾精度を特に向上できる。また、上限を特に限定する理由はないが、例えば、20kHzを上限値としておけば、現状において求められる高周波数化には対応できる。
[実施の形態2]
 先ず、本実施の形態に係る有機ELデバイスの製造方法の説明に入る前に、本実施の形態に係る方法を用いて製造しようとする有機ELデバイスの構成について説明する。
≪有機ELデバイス100の構成≫
 図12は、本発明の実施の形態に係る有機ELデバイスの製造方法を用いて製造した有機ELデバイス100の構成を示す部分断面図である。尚、図12に示す有機ELデバイス100は、複数の有機EL素子115を配設した有機EL表示パネルとして図示されているが、単体の有機EL素子を有機ELデバイスとすることも可能であり、図12に示す有機ELデバイス100は例示にすぎない。
 有機ELデバイス100は、同図上側を表示面とする、いわゆるトップエミッション型である。
 図12に示すように、基板本体部101上にTFT(薄膜トランジスタ)層102、給電電極103、平坦化膜104が順次積層されている。基板本体部101、TFT層102、給電電極103および平坦化膜104から基板105が構成される。基板105上には、画素電極106、正孔注入層109が順次積層されている。正孔注入層109の上には、発光層111の形成領域となる複数の開口部117が形成された隔壁層107が設けられている。開口部117の内部では、正孔輸送層110、発光層111が順次積層されている。発光層111および隔壁層107の上には、電子輸送層112、電子注入層113、共通電極114が順次積層されている。本実施の形態においては、正孔注入層109、正孔輸送層10、発光層111、電子輸送層112および電子注入層113が機能層に相当する。また、画素電極106が第一電極に相当し、共通電極114が第二電極に相当する。
<基板>
 基板本体部101は有機ELデバイス100における背面基板であり、その表面には有機ELデバイス100をアクティブマトリクス方式で駆動するためのTFT(薄膜トランジスタ)を含むTFT層102が形成されている。TFT層102には、各TFTに対して外部から電力を供給するための給電電極103が形成されている。
 平坦化膜104は、TFT層102および給電電極103が配設されていることにより生じる表面段差を平坦に調整するために設けられており、絶縁性に優れる有機材料で構成されている。
 基板本体部101、TFT層102、給電電極103および平坦化膜104から構成される基板105が本発明の基板に相当する。
<コンタクトホール118>
 コンタクトホール118は、給電電極103と画素電極106とを電気的に接続するために設けられ、平坦化膜104の表面から裏面にわたって形成されている。コンタクトホール118は、Y方向に配列されている開口部117の間に位置するように形成されており、隔壁層107により覆われた構成となっている。コンタクトホール118が隔壁層107により覆われていない場合には、コンタクトホール118の存在により、発光層111が平坦な層とはならず、発光ムラ等の原因となる。これを避けるため、上記のような構成としている。
<画素電極106>
 画素電極106は陽極であり、開口部117に形成される一の発光層111毎に形成されている。有機ELデバイス100はトップエミッション型であるため、画素電極106の材料としては高反射性材料が選択されている。画素電極6は本発明の第1電極に相当する。
<正孔注入層109>
 正孔注入層109は、画素電極106から発光層111への正孔の注入を促進させる目的で設けられている。
<隔壁層107>
 隔壁層107は、発光層111を形成する際、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各色に対応する発光層材料と溶媒を含むインク(液状体)が互いに混入することを防止する機能を果たす。
 コンタクトホール118の上方を覆うように設けられている隔壁層107は、全体的にはXZ平面またはYZ平面に沿った断面が台形の断面形状を有している。
 図13は、有機ELデバイス100としての有機EL表示パネルを表示面側から見た隔壁層107の形状を模式的に示す図であり、説明の都合上、正孔輸送層110、発光層111、電子輸送層112、電子注入層113、共通電極114を取り除いた状態を示している。また、図12の部分断面図は、図13におけるA-A’断面図に相当する。
 図13に示すように、有機EL表示パネル100は、Rに対応する有機EL素子115R、Gに対応する有機EL素子115G、Bに対応する有機EL素子115BがXY方向に(行列状に)複数配列されてなる。有機EL素子115R、115G、115Bがそれぞれサブピクセルであり、当該有機EL素子115R、115G、115Bの3つのサブピクセルの組み合わせが1ピクセル(1画素)に相当する。
 隔壁層107に設けられた開口部117は、有機EL素子115R、115G、115Bに対応してXY方向に複数配列されている。開口部117は、発光層111が形成される領域であり、発光層111の配置および形状は、開口部117の配置および形状により規定される。開口部117はY方向に長辺を有する矩形状であり、例えば、X方向(行方向)に沿った辺が約30~130[μm]、Y方向(列方向)に沿った辺が約150~600[μm]の寸法で形成されている。
 開口部117には、R、G、Bの各色に対応する開口部117R、117G、117Bがある。開口部117RにはR、開口部117GにはG、開口部117BにはBにそれぞれ対応する発光層111が形成される。つまり、開口部117Rが有機EL素子115Rに、開口部117Gが有機EL素子115Gに、開口部117Bが有機EL素子115Bにそれぞれ対応することになる。また、開口部117はR、G、Bの色単位に列毎に配列されており、同一列に属する開口部117は同色に対応する開口部である。
 コンタクトホール118は、Y方向に配列された開口部117の間、すなわち隔壁層107の下部に位置している。尚、画素電極106は開口部117に形成される一の発光層11毎に形成されていることを上述したが、これはすなわち、画素電極106がサブピクセル毎に設けられていることを意味する。
<正孔輸送層110>
 図12の部分断面図に戻り説明する。正孔輸送層110は、画素電極106から注入された正孔を発光層111へ輸送する機能を有する。
<発光層111>
 発光層111は、キャリアの再結合による発光を行う部位であり、R、G、Bのいずれかの色に対応する発光層材料を含むように構成されている。開口部117RにはRに対応する発光層材料、開口部117GにはGに対応する発光層材料、開口部117BにはBに対応する発光層材料をそれぞれ含む発光層111が形成される。
<電子輸送層112>
 電子輸送層112は、共通電極114から注入された電子を発光層111へ輸送する機能を有する。
<電子注入層113>
 電子注入層113は、共通電極114から発光層111への電子の注入を促進させる機能を有する。
<共通電極114>
 共通電極114は陰極であり、本発明における第2電極に相当する。有機EL表示パネル100はトップエミッション型であるため、共通電極114の材料としては光透過性材料が選択されている。
<その他>
 図12には図示しないが、共通電極114の上には、発光層111が水分や空気等に触れて劣化することを抑制する目的で封止層が設けられる。有機ELデバイス100はトップエミッション型であるため、封止層の材料としては、例えばSiN(窒化シリコン)、SiON(酸窒化シリコン)等の光透過性材料を選択する。
 また、画素電極106と正孔注入層109との間に、各層間の接合性を良好にする目的でITO層(酸化インジウムスズ層)、IZO層(酸化インジウム亜鉛層)が設けられることもある。さらに、各開口部117に形成される発光層111を、すべて同色の有機発光層とすることもできる。
<各層の材料>
 次に、上記で説明した各層の材料を例示する。言うまでもなく、以下に記載した材料以外の材料を用いて各層を形成することも可能である。
 基板本体部101:無アルカリガラス、ソーダガラス、無蛍光ガラス、燐酸系ガラス、硼酸系ガラス、石英、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン、ポリエステル、シリコーン系樹脂、アルミナ等の絶縁性材料
 平坦化膜104:ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂
 画素電極106:Ag(銀)、Al(アルミニウム)、銀とパラジウムと銅との合金、銀とルビジウムと金との合金、MoCr(モリブデンとクロムの合金)、NiCr(ニッケルとクロムの合金)
 隔壁層107:アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂
 正孔注入層109:MoOx(酸化モリブデン)、WOx(酸化タングステン)又はMoxWyOz(モリブデン-タングステン酸化物)等の金属酸化物、金属窒化物又は金属酸窒化物
 正孔輸送層110:トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体およびピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ポリフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、ブタジエン化合物、ポリスチレン誘導体、ヒドラゾン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、テトラフェニルベンジン誘導体(いずれも特開平5-163488号公報に記載)
 発光層111:F8-F6(F8(ポリジオクチルフルオレン)とF6(ポリジヘキシルフルオレン)との共重合体)のほか、特開平5-163488号公報に記載のオキシノイド化合物、ペリレン化合物、クマリン化合物、アザクマリン化合物、オキサゾール化合物、オキサジアゾール化合物、ペリノン化合物、ピロロピロール化合物、ナフタレン化合物、アントラセン化合物、フルオレン化合物、フルオランテン化合物、テトラセン化合物、ピレン化合物、コロネン化合物、キノロン化合物およびアザキノロン化合物、ピラゾリン誘導体およびピラゾロン誘導体、ローダミン化合物、クリセン化合物、フェナントレン化合物、シクロペンタジエン化合物、スチルベン化合物、ジフェニルキノン化合物、スチリル化合物、ブタジエン化合物、ジシアノメチレンピラン化合物、ジシアノメチレンチオピラン化合物、フルオレセイン化合物、ピリリウム化合物、チアピリリウム化合物、セレナピリリウム化合物、テルロピリリウム化合物、芳香族アルダジエン化合物、オリゴフェニレン化合物、チオキサンテン化合物、シアニン化合物、アクリジン化合物、8-ヒドロキシキノリン化合物の金属錯体、2-ビピリジン化合物の金属錯体、シッフ塩とIII族金属との錯体、オキシン金属錯体、希土類錯体等の蛍光物質
 電子輸送層112:バリウム、フタロシアニン、フッ化リチウム
 電子注入層113:ニトロ置換フルオレノン誘導体、チオピランジオキサイド誘導体、ジフェキノン誘導体、ペリレンテトラカルボキシル誘導体、アントラキノジメタン誘導体、フレオレニリデンメタン誘導体、アントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリノン誘導体、キノリン錯体誘導体(いずれも特開平5-163488号公報に記載)
 共通電極114:ITO、IZO
≪有機ELデバイス100の製造方法≫
 先ず、有機ELデバイス100とされる有機EL表示パネルの全体的な製造方法を例示する。その後、製造方法中の機能層形成工程における塗布工程について詳細を説明する。
<概略>
 TFT層102および給電電極103が形成された基板本体部101を準備する(図14(a))。
 その後、フォトレジスト法に基づき、TFT層102および給電電極103の上に絶縁性に優れる有機材料を用いて、厚み約4[μm]の平坦化膜104を形成する。このとき、コンタクトホール118をY方向に隣接する各開口部117の間の位置に合わせて形成する(図14(b))。所望のパターンマスクを用いたフォトレジスト法によって、平坦化膜104とコンタクトホール118を同時に形成することができる。尚、当然ながらコンタクトホール118の形成方法はこれに限定されない。例えば、一様に平坦化膜104を形成した後、所定の位置の平坦化膜104を除去して、コンタクトホール118を形成することもできる。ここまでの製造工程が基板105を形成する工程である。
 続いて、基板105上に、真空蒸着法またはスパッタリング法を用いて、厚み150[nm]程度の金属材料からなる画素電極106を、給電電極103と電気接続させながら、サブピクセル毎に形成する。この画素電極106を基板105上に形成する工程が、本発明の第一電極を形成する工程に相当する。
 続いて、反応性スパッタリング法を用いて、正孔注入層109を形成する(図14(c))
 次に、隔壁層107をフォトリソグラフィー法を用いて形成する。まず隔壁層材料として、感光性レジストを含むペースト状の隔壁層材料を用意する。この隔壁層材料を正孔注入層109上に一様に塗布する。この上に、図12に示した開口部117のパターンに形成されたマスクを重ねる。続いてマスクの上から感光させ、隔壁層パターンを形成する。その後は、余分な隔壁層材料を水系もしくは非水系エッチング液(現像液)で洗い出す。これにより、隔壁層材料のパターニングが完了する。以上で発光層形成領域となる開口部117が規定されるとともに、表面が少なくとも撥水性の隔壁層107が完成する(図14(d))。
 尚、隔壁層107の形成工程においては、さらに、後の工程において開口部117に塗布する正孔輸送層用インクおよび有機発光層用インクに対する隔壁層107の接触角を調節する、もしくは、表面に撥水性を付与するために隔壁層107の表面を所定のアルカリ性溶液や水、有機溶媒等によって表面処理するか、プラズマ処理を施すこととしてもよい。
 次に、正孔輸送層110を構成する有機材料と溶媒を所定比率で混合し、正孔輸送層用インクを調製する。このインクを各インクジェットヘッド301に供給し、塗布工程に基づき、各開口部117に対応する吐出口3031(図3参照)から、正孔輸送層用インクよりなる液滴Dを吐出する(図14(e))。その後、インクに含まれる溶媒を蒸発乾燥させ、必要に応じて加熱焼成すると正孔輸送層110が形成される(図15(a))。
 次に、発光層111を構成する有機材料と溶媒を所定比率で混合し、有機発光層用インクを調製する。このインクをインクジェットヘッド301に供給し、塗布工程に基づき、開口部117に対応する吐出口3031から、有機発光層用インクよりなる液滴Dを吐出する(図15(b))。その後、インクに含まれる溶媒を蒸発乾燥させ、必要に応じて加熱焼成すると発光層111が形成される(図15(c))。
 次に、発光層111の表面に、真空蒸着法を用いて電子輸送層112を構成する材料を成膜する。これにより、電子輸送層112が形成される。続いて、電子注入層113を構成する材料を蒸着法、スピンコート法、キャスト法などの方法を用いて成膜し、電子注入層113が形成される。ここまでに述べた、正孔注入層109、正孔輸送層110、発光層111、電子輸送層112および電子注入層113を形成する工程が、本発明における機能層を形成する工程に相当する。
 次に、電子注入層113の表面に、共通電極114を構成する材料を真空蒸着法、スパッタ法等を用いて成膜する。これにより、共通電極114が形成される(図15(d))。共通電極114を形成する工程が、本発明における第2電極を形成する工程に相当する。
 尚、図示していないが、共通電極114の表面には、SiN、SiON等の光透過性材料をスパッタ法、CVD法等を用いて成膜することで、封止層を形成する。
 以上の工程を経ることにより有機ELデバイス100が完成する。
<塗布工程>
 上記のように、それぞれ正孔輸送層110および発光層111は、層を構成する層材料と溶媒を含むインクを調整して塗布するとともに、当該溶媒を蒸発乾燥又は更に加熱焼成させて形成する。以下、特に発光層111を形成する際の塗布工程について詳細に説明する。
(インクジェット装置1000について)
 塗布工程における塗布は、実施の形態1にて示した本発明に係るインクジェット装置を用いて行う。インクジェット装置の構成は、図1ないし図3を用いて上述したとおりである。図1に示すインクジェット装置1000を用い、インクジェット方式による塗布工程を行うが、本実施の形態では、インクジェット装置100には図示されない複数のヘッド部30が装備され、各ヘッド部30は異なるインクに対応したインクジェットヘッド301を備える。さらに、各ヘッド部30は複数のインクジェットヘッド301を備える。ここでは、長尺状の各開口部117の長辺が、ヘッド部30(インクジェットヘッド301)の走査方向(行(Y)方向)に対して所定の角度で交差するように配置されている場合について説明する。
(ヘッド部30と塗布対象基板の開口部との位置関係)
 図16は有機EL表示パネルの製造工程における、塗布対象基板とヘッド部30の位置関係を示す図である。
 図16において、ヘッド部30の紙面右側には塗布対象基板が配置されており、塗布工程を経る前段階の状態の基板、すなわち、複数の開口部117がピクセル単位に行列状に形成された隔壁層107が設けられた状態の基板を示すものである。インクジェットヘッド301には、インク液滴を吐出する吐出口3031が列(X)方向に所定のピッチで複数配置されている。この際、インクジェットヘッド301の長手方向の傾斜角度を変更することで吐出口3031からの塗布ピッチを調節することができる。
 尚、図16に示すように、本実施の形態においては、一つのインクジェットヘッド301には6個の吐出口3031が長手方向に沿って列状に配置されており、そのうちの5個の吐出口3031が一つの開口部117(117R、117Gおよび117Bの内の一つ)に対応している。図16に示すインクジェット装置におけるヘッド部30は、一つの開口部117(117R、117Gおよび117Bの内の一つ)に対応しており、図示していないが、同様の形態のヘッド部30が残りの二つの開口部117にそれぞれ対応して備えられている。つまり、発光層からの発光色(R、G、B)に対応したそれぞれのインクを収容したインクジェットヘッドが複数あり、当該複数のインクジェットヘッドから一つのヘッド部30が構成される。
 塗布工程においては、インクジェットヘッド301を行(Y)方向に走査させながら、各開口部117に対し、当該各開口部117に対応する吐出口からそれぞれ規定のインクの液滴を吐出させる。そして、上記の工程を経ることにより、発光層111が形成される。このとき、吐出される液滴の体積の総量は、隣接する開口部117間で均一にされる必要がある。
 正孔輸送層110は、発光層111と同様の塗布工程にて形成するが、発光層111と異なり一種類のインクを用いて塗布工程を行う。そのため、図16に図示するように、一つのヘッド部30に同種類のインクを収容させた複数のインクジェットヘッド301のみを走査して液滴を吐出させることにより塗布工程は行われる。
(駆動電圧)
 発光層111を構成する層材料は、発光色(R、G、B)に対応したものとなる。そのため、それぞれの発光色に対応した各発光層111を形成するための塗布工程では、それぞれの発光色に対応したインクを収容したインクジェットヘッド301を走査して塗布を行う。各発光色に対応するインクのインク物性は、当然に異なる。例えば、発光色Rに対応したインクの尾引き長さが相対的に他の発光色に対応したインクのものに比して長く、インク液滴の着弾精度の悪化を招くものであれば、発光色Rに対応したインクを収容するインクジェットヘッド301の圧電素子に印加する駆動電圧は、予備振動波形部と本振動波形部を含む波形構成(例えば、図8(a))のものを用い、その他の発光色に対応したインクを収容するインクジェットヘッド301では、予備駆動動作を行わず、予備振動波形部を含まない波形構成(例えば、図4(a))のものを用いる。この様に、インクジェットヘッド301に収容するインクのインク物性に応じて、印加する駆動電圧の波形構成を予備振動波形部が含むものにする。その結果、上記(インク物性と予備駆動動作との関係性について)で示したように、インク液滴の着弾精度の向上を図ることが可能となり、ひいては製造歩留まりの向上を図ることができる。また、駆動電圧の駆動周波数が高いほど製造効率は高まるが、同時にインク液滴の着弾精度の低下を招きやすい。そこで、高周波数領域においてインク液滴の着弾精度の低下を招くインクを収容するインクジェットヘッド301については、圧電素子に印加する駆動電圧は、予備振動波形部と本振動波形部を含む波形構成(例えば、図8(a))のものとし、その他のインクジェットヘッド301については、予備駆動動作を行わず、予備振動波形部を含まない波形構成(例えば、図4(a))のものを用いる。その結果、上記(駆動電圧の駆動周波数と予備駆動動作との関係性について)で示したように、インク液滴の着弾精度の向上を図ることが可能となり、ひいては製造歩留まりの向上を図ることができる。
 正孔輸送層110についても発光層111と同様にして、駆動電圧は、用いるインクのインク物性に応じて予備振動波形部と本振動波形部を含む波形構成のものとする。例えば、正孔輸送層110を構成する層材料を含むインクの粘度が、発光色(R、G、B)に対応した各インクに比して低く、インク液滴の着弾精度の悪化を招くものであれば、当該インクを収容するインクジェットヘッド301の圧電素子に印加する駆動電圧は、予備振動波形部と本振動波形部を含む波形構成(例えば、図8(a))のものを用いる。その結果、インク液滴の着弾精度の向上を図ることが可能となり、ひいては製造歩留まりの向上を図ることができる。また、駆動電圧振動の駆動周波数によってインク液滴の着弾精度の悪化が生じるインクの場合も同様にして、予備振動波形部と本振動波形部を含む波形構成(例えば、図8(a))のものを用いる。その結果、インク液滴の着弾精度の向上を図ることが可能となり、ひいては製造歩留まりの向上を図ることができる。
 上記のように、発光層111および正孔輸送層110に収容されるインクのインク物性又は駆動電圧の周波数に応じて、圧電素子に印加する駆動電圧は、予備振動波形部と本振動波形部を含む波形構成(例えば、図8(a))のものとする。有機ELデバイスにおいては、発光層の膜厚は数十ナノメートルのオーダであるため、規定の吐出液滴の体積よりも小さいインク液滴が吐出する、又は、飛翔する方向が曲げられて吐出すると膜厚の不均一化が生じやすく、ひいては発光輝度差に表れて製造歩留まりを著しく低下させる。このことは、正孔輸送層においても同様である。そのため、本実施の形態に示すように、本発明に係るインクジェット装置を用いて塗布工程を行うことにより、有機ELデバイスの製造における製造歩留まりの向上を図ることができる。
 尚、本実施の形態では、塗布工程において、正孔輸送層およびそれぞれの発光色に対応した各発光層は、それぞれのインクジェットヘッドによる塗布の開始から終了まで同一の駆動電圧を印加して行う。しかしながら、これに限定されず、塗布を開始して一定時間経過後に吐出口に付着するインクの量が増加する場合には、その時点で予備駆動動作を実行するものとし、圧電素子に印加する駆動電圧を予備振動波形部と本振動波形部を含む波形構成(例えば、図8(a))とする、という様に塗布の開始から終了までの塗布時間の内の一定時間を予備振動波形部と本振動波形部を含む波形構成からなる駆動電圧を印加してもよい。
<その他>
 以上、本発明の実施の形態に係るインクジェット装置および有機ELデバイスの製造方法について具体的に説明してきたが、上記実施の形態は、本発明の構成および作用・効果を分かり易く説明するために用いた例示であって、本発明の内容は、上記の実施の形態に限定されない。
 インクジェット装置は、複数のインクジェットヘッドを備えるものであるが、当該複数のインクジェットヘッドに同一のインク物性のインクを収容してもよいし、異なるインク物性のインクを収容してもよい。また、インクジェット装置における複数のインクジェットヘッドの装備形態は、例えば、図1に示すヘッド部30を複数個として、それぞれのヘッド部30に対応したガントリー部210、移動体220をそれぞれ装備するとともに制御装置15に接続したものとすればよい。また、一つのインクジェットヘッドが有する吐出口は複数でもよいが、例えば、図3(b)のF領域に示すように、一つの圧電素子に対応した一つの吐出口からなるインクジェットヘッドとしてもよい。
 複数のインクジェットヘッドの内、少なくとも一つのインクジェットヘッドについては、予備振動波形部、本振動波形部を含む波形構成の駆動電圧が印加されるが、残りのインクジェットヘッドについては、予備駆動動作を実行せず、本振動波形部を含む波形構成の駆動電圧を印加する形態としてもよいし、予備駆動動作を実行してもよい。
 インク収容部に圧力を印加してインクを吐出させる手段である圧力印加部は、本実施の形態に示す圧電素子を含むピエゾ方式に対応したものに限定されず、サーマル方式、ポンプ方式など、インク界面に押圧力を印加してインクを吐出させる方式のものに対応したものであればよい。例えばサーマル方式は、インク収容部内のインクを蒸発させて生じる気泡により圧力を印加するものであるが、この場合にはヒーターを圧力印加部とすればよい。また、本実施の形態では、ピエゾ方式としてたわみ振動子を用いているが、縦振動子などの方法に対応した圧力印加部とすることも可能である。また、圧力印加部を、圧電素子であるピエゾ素子のみから構成せず、ピエゾ素子を積層させた振動板を含めて圧力印加部とすることも可能である。
 本実施の形態では、駆動電圧の波形を図5(a)に示すように、引き打ちに対応した予備振動波形部および本振動波形部と、制振波形部とから構成しているが、押打ちに対応した本振動波形部とする波形構成(図6(a))、押打ちに対応した予備振動波形部とする波形構成(図6(c))とすることも可能であり、制振波形部を含まない波形構成(図6(b))とすることも可能である。
 本実施の形態においては、有機ELデバイスのデバイス構造につきトップ・エミッション型を用いて説明した。そのため、陰極を、透明導電性材料としてのITO、IZOから構成している。しかしながら、本発明が対象とする有機ELデバイスのデバイス構造は、それに何ら限定されず、ボトム・エミッション型でもよく、陰極をアルミニウムなどの金属材料から構成してもよい。また、機能層の構成は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層および電子注入層からなる形態に限定されず、塗布にて形成する発光層を少なくとも含む構成であればよい。
 本実施の形態においては、有機ELデバイスの製造方法にて対象とする有機ELデバイスを有機EL表示パネルとして説明した。しかしながら、本発明が対象とする有機ELデバイスは、これに限定されない。単体の有機EL素子などの有機ELデバイスであればよい。
 本発明のインクジェット装置は、有機撮像素子、有機ELデバイスである有機EL素子などの有機膜の塗布工程に利用可能ではあるが、特に、有機ELデバイスである有機EL表示パネルをはじめ大型の基板を用いたデバイスの塗布工程に好適に利用可能である。
 15  制御装置
 20  インクジェットテーブル
 30  ヘッド部
 40  インク
 100  有機ELデバイス
 101  基板本体部
 102  TFT層
 103  給電電極
 104  平坦化膜
 105  基板
 106  画素電極
 107  障壁層
 109  正孔注入層
 110  正孔輸送層
 111  発光層
 112  電子輸送層
 113  電子注入層
 114  共通電極
 115  有機EL素子
 210  ガントリー部
 213  制御部
 220  移動体
 300  吐出制御部
 301  インクジェットヘッド
 301e  インク収容部
 301h  振動板
 302  本体部
 1000  インクジェット装置
 3010  圧力印加部
 3031  吐出口

Claims (11)

  1.  インクを収容するインク収容部と、前記インク収容部内の前記インクに圧力を印加してインク液滴を吐出する圧力印加部と、圧力を印加された前記インク液滴が吐出される吐出口とを有するインクジェットヘッドを複数備え、
     前記複数のインクジェットヘッドの内、少なくとも一つの前記インクジェットヘッドは、
     前記圧力印加部の圧力印加により、前記インク収容部内の前記インクを吐出しない範囲で前記吐出口側に押し出す予備駆動動作と、前記予備駆動動作を行った後に、前記インク液滴を吐出する本駆動動作と、を実行する
     インクジェット装置。
  2.  前記少なくとも一つの前記インクジェットヘッドにおける前記圧力印加部は、前記インク収容部内のインクに圧力を印加するための圧電素子を有し、
     前記圧電素子に電圧を印加して前記インク液滴の吐出を制御する吐出制御部を備え、
     前記電圧の信号波形は、前記予備駆動動作を実行するための予備振動波形部と、前記本駆動動作を実行するための本振動波形部とを含む、
     請求項1に記載のインクジェット装置。
  3.  前記少なくとも一つの前記インクジェットヘッドから吐出されるインクと、
     複数の前記インクジェットヘッドの内、前記少なくとも一つの前記インクジェットヘッドを除く残余のインクジェットヘッドから吐出されるインクとは、互いに物性が異なる
     請求項1または2に記載のインクジェット装置。
  4.  前記物性は粘度であり、
     前記少なくとも一つの前記インクジェットヘッドから吐出されるインクの粘度が、前記残余のインクジェットヘッドから吐出されるインクの粘度よりも相対的に低い
     請求項3に記載のインクジェット装置。
  5.  前記インクは前記物性として、その一部が吐出方向の後方側に線状に伸びる尾引きを発生する特性を有し、
     前記少なくとも一つの前記インクジェットヘッドから吐出されるインク液滴は、前記残余のインクジェットヘッドから吐出されるインク液滴よりも、前記尾引きが相対的に長い
     請求項3に記載のインクジェット装置。
  6.  複数の前記インクジェットヘッドにおける前記圧力印加部は、いずれも前記インク収容部内のインクに圧力を印加するための圧電素子を有し、
     前記少なくとも一つの前記インクジェットヘッドと、前記残余のインクジェットヘッドとは、それぞれ前記圧電素子に印加する電圧の周波数が異なる
     請求項2に記載のインクジェット装置。
  7.  前記少なくとも一つの前記インクジェットヘッドの前記圧電素子に印加する電圧の周波数が10kHz以上である
     請求項6に記載のインクジェット装置。
  8.  前記予備駆動動作にてインクを押し出すために前記圧電素子に印加する電圧信号における電圧の変位量Xは、前記本駆動動作にてインク液滴を吐出するために前記圧電素子に印加する電圧信号における電圧の変位量Yに対する比率が30%≦X/Y≦50%となるように設定されている
     請求項2に記載のインクジェット装置。
  9.  前記少なくとも一つの前記インクジェットヘッドにおいて、前記圧電素子に印加する前記電圧の信号波形は、前記本駆動動作の後に前記吐出口内のインク界面の振動を抑制するための制振波形部を含み、
     前記吐出制御部は、前記信号波形の前記電圧を前記圧電素子に印加することで、前記吐出口内のインク界面の制振動作を実行する
     請求項8に記載のインクジェット装置。
  10.  前記予備駆動動作を実行する前記吐出口内において、前記本駆動動作を実行開始する際におけるインク界面の位置が、
     前記予備駆動動作を実行しない前記吐出口において、前記本駆動動作を実行開始する際におけるインク界面の位置よりも吐出方向下流側に位置している
     ことを特徴とする請求項8又は9に記載のインクジェット装置。
  11.  基板上に第一電極を形成する工程と、
     前記第一電極上に発光層を含む1以上の機能層を形成する工程と、
     前記機能層上に第二電極を形成する工程とを有し、
     前記機能層を形成する工程では、
     少なくとも前記発光層を含む前記機能層を、層材料と溶媒とを含むインクを塗布し、前記溶媒を蒸発乾燥させることにより形成し、
     前記塗布は、請求項1~10のいずれかに記載のインクジェット装置を用いて行う、
     有機ELデバイスの製造方法。
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