WO2015087669A1

WO2015087669A1 - エレクトロスプレー装置

Info

Publication number: WO2015087669A1
Application number: PCT/JP2014/080572
Authority: WO
Inventors: 顕真本田
Original assignee: 東レエンジニアリング株式会社
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2014-11-19
Publication date: 2015-06-18
Also published as: CN105813761B; CN105813761A; JP2015112528A; KR20160096607A; JP6317578B2

Abstract

　溶液材料に印加される電圧（電流）に起因して、送液駆動部が破損されることを抑制することが可能なエレクトロスプレー装置を提供する。　このエレクトロスプレー装置(100)は、ノズル(1)から噴霧された溶液材料を、基板(200)に薄膜として堆積するエレクトロスプレー装置(100)であって、溶液材料に電圧を印加した状態で噴霧するノズル(1)と、ノズル(1)に溶液材料を送液するためのポンプ部(6)および電磁弁(7)と、ノズル(1)とポンプ部(6)および電磁弁(7)との間に設けられ、導電性を有する材料からなる継手本体部(81)を含む継手部(8)とを備え、継手本体部(81)は、接地されている。

Description

エレクトロスプレー装置

　この発明は、エレクトロスプレー装置に関し、特に、ノズルから噴霧された溶液材料を、基板に薄膜として堆積するエレクトロスプレー装置に関する。

　従来、ノズルから噴霧された溶液材料を基板に薄膜として堆積するエレクトロスプレー装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

　上記特許文献１には、導電体ノズルと、導電体ノズル印加電源と、溶液材料供給装置とを備えるエレクトロスプレー装置が開示されている。このエレクトロスプレー装置は、溶液材料供給装置から導電体ノズルに溶液材料が供給されるとともに、導電体ノズル印加電源から導電体ノズルに電圧が印加されることにより、溶液材料が帯電するように構成されている。そして、帯電した溶液材料が、導電体ノズルと基板との間の電界により、基板に対して静電噴霧されるように構成されている。

特開２０１２－１３５７０４号公報

　しかしながら、上記特許文献１に記載されるような従来のエレクトロスプレー装置では、溶液材料の導電率が比較的大きい場合には、導電体ノズルに印加される電圧（電流）が溶液材料を伝達して、溶液材料が送液される導電体ノズル側とは反対側に配置される溶液材料供給装置（送液駆動部）などの機器を破損させてしまう場合があるという問題点がある。

　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、溶液材料に印加される電圧（電流）に起因して、送液駆動部が破損されることを抑制することが可能なエレクトロスプレー装置を提供することである。

　上記目的を達成するために、この発明の一の局面によるエレクトロスプレー装置は、ノズルから噴霧された溶液材料を、基板に薄膜として堆積するエレクトロスプレー装置であって、溶液材料に電圧を印加した状態で噴霧するノズルと、ノズルに溶液材料を送液するための送液駆動部と、ノズルと送液駆動部との間に設けられ、導電性を有する材料からなる継手本体部を含む継手部とを備え、継手本体部は、接地されている。

　この一の局面によるエレクトロスプレー装置では、上記のように、ノズルと送液駆動部との間に設けられる継手部の継手本体部を接地することによって、ノズルに印加されて、溶液材料を伝達する電圧（電流）がノズルと送液駆動部との間の継手部で接地されるので、ノズルに印加される電圧（電流）が送液駆動部に印加されることを抑制することができる。これにより、溶液材料に印加される電圧（電流）に起因して、送液駆動部が破損されることを抑制することができる。その結果、送液駆動部に対して耐絶縁性の対策を図る必要がなくなるので、エレクトロスプレー装置の構成を簡略化することができる。

　上記一の局面によるエレクトロスプレー装置において、好ましくは、ノズルは、複数設けられ、継手部は、送液駆動部から送液される溶液材料を複数のノズル側に分岐させるように構成されている。ここで、ノズルが複数設けられている場合には、ノズルから送液駆動部側に流れる電流の大きさが、ノズルの数分、大きくなる（大電流が流れる）。この場合に、たとえ送液駆動部自身が接地されている場合でも、大電流が送液駆動部に流れることに起因して、送液駆動部が破損される場合がある。そこで、本発明では、継手部（継手本体部）を接地することによって、送液駆動部が破損されることを効果的に抑制することができる。

　上記一の局面によるエレクトロスプレー装置において、好ましくは、継手部は、継手本体部を覆うように設けられ継手本体部を外部から絶縁する絶縁部をさらに含む。このように構成すれば、溶液材料を伝達する電圧（電流）により継手本体部に電荷が蓄積された場合でも、継手部と周囲の機器との間で絶縁破壊が生じて周囲の機器に電圧（電流）が伝達されるのを絶縁部により抑制することができる。これにより、継手部と周囲の機器との間の間隔を小さくすることができるので、エレクトロスプレー装置の小型化を図ることができる。

　上記一の局面によるエレクトロスプレー装置において、好ましくは、送液駆動部は、ポンプ部と、ポンプ部からノズル側に送液される溶液材料の流路を切り替える制御弁とを含み、継手部は、ノズルと制御弁との間に設けられている。このように構成すれば、ノズルに印加されて溶液材料を伝達する電圧（電流）に起因して、ポンプ部および制御弁が破損されることを抑制することができる。

　上記一の局面によるエレクトロスプレー装置において、好ましくは、ノズルは、複数設けられ、継手部は、導電性を有する材料からなる継手本体部を含む第１継手部と、それ以外の第２継手部とを含み、送液駆動部から送液される溶液材料は、第１継手部および第２継手部により段階的に複数の流路に分岐されて複数のノズルに送液されるように構成されており、溶液材料が最初に分岐される部分に設けられている継手部は、導電性を有する材料からなる継手本体部を含む第１継手部である。このように構成すれば、溶液材料は、最初に分岐される部分に設けられている第１継手部を必ず通過するので、この第１継手部（１つの第１継手部）のみを接地するだけで、複数のノズルに送液される全ての溶液材料を接地することができる。これにより、溶液材料が分岐された後の各々の部分で接地する場合（複数の個所で接地する場合）と異なり、エレクトロスプレー装置の構成を簡略化することができる。

　本発明によれば、上記のように、溶液材料に印加される電圧（電流）に起因して、送液駆動部が破損されることを抑制することができる。

本発明の一実施形態によるエレクトロスプレー装置の概略の構成を示す全体図である。本発明の一実施形態によるエレクトロスプレー装置のノズルの構成を示す図である。

　以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

　図１および図２を参照して、本実施形態によるエレクトロスプレー装置１００の構成について説明する。

　図１に示すように、エレクトロスプレー装置１００は、複数のノズル１と、アースプレート２と、マスク３と、昇降ユニット４と、電源部５とを備えている。また、エレクトロスプレー装置１００は、ポンプ部６と、電磁弁７と、継手部８と、タンク部９とを備えている。なお、複数のノズル１、ポンプ部６、電磁弁７、継手部８およびタンク部９は、樹脂からなる配管１０により接続されている。また、アースプレート２とマスク３との間には、基板２００が配置されている。なお、ポンプ部６は、本発明の「送液駆動部」の一例である。また、電磁弁７は、本発明の「送液駆動部」および「制御弁」の一例である。また、継手部８は、本発明の「第１継手部」の一例である。

　ノズル１は、溶液材料に電圧を印加した状態で、溶液材料を下方（Ｚ２方向）から上方（Ｚ１方向）に向かって噴霧するように構成されている。そして、ノズル１から噴霧された溶液材料が、基板２００に薄膜（図示せず）として堆積されるように構成されている。

　アースプレート２は、たとえば金属板から構成されている。アースプレート２は、薄膜の形成時（図１に示す状態）に、基板２００に接触して基板２００を接地するように構成されている。

　また、マスク３は、基板２００とノズル１との間に配置されている。また、マスク３は、マスク３の両端部が昇降ユニット４に支持されており、昇降ユニット４の昇降とともに昇降するように構成されている。そして、マスク３は、基板２００とともに、昇降ユニット４によりアースプレート２側（Ｚ１方向側）に押圧されるように構成されている。また、マスク３には、開口部３ａが設けられており、開口部３ａから露出する基板２００の部分に薄膜が堆積されるように構成されている。

　また、電源部５は、複数のノズル１と、アースプレート２とに接続されており、複数のノズル１と、アースプレート２との間に電位差（電界）を生じさせるように構成されている。本実施形態では、複数のノズル１には、正電圧が印加されるとともに、アースプレート２は、接地されている。

　ポンプ部６は、たとえばシリンジポンプから構成されており、複数のノズル１に、電磁弁７および継手部８を介して、溶液材料を送液するように構成されている。また、ポンプ部６は、シーケンサー（図示せず）などに接続されている。

　電磁弁７は、ポンプ部６と継手部８との間に設けられている。また、電磁弁７は、ポンプ部６からノズル１側に送液される溶液材料の流路を切り替えるように構成されている。具体的には、電磁弁７が流路を矢印Ａ方向（図１参照）に切り替えられた状態で、溶液材料が、ポンプ部６からノズル１側に送液される。また、電磁弁７が流路を矢印Ｂ方向（図１参照）に切り替えられた状態で、タンク部９に貯蔵される溶液材料が、ポンプ部６に充填（吸引）される。本実施形態では、溶液材料は、たとえば、有機ＥＬの正孔注入層（ＨＩＬ：Ｈｏｌｅ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　Ｌａｙｅｒ）液、シランカップリング剤、Ａｇナノインク、Ｃｕナノインクなどからなる。これらの溶液材料は、一般的にエレクトロスプレー装置１００において用いられる溶液材料のうち、比較的高い導電率を有する。

　ここで、本実施形態では、継手部８は、ノズル１と電磁弁７との間に設けられており、ポンプ部６から電磁弁７を介して送液される溶液材料を複数のノズル１側に分岐させるように構成されている。また、継手部８は、導電性を有する材料（たとえば、ＳＵＳ３１６など）からなる継手本体部８１を含むように構成されている。そして、継手本体部８１は、接地されている。継手本体部８１は、たとえば、継手本体部８１に螺合されたネジ部８２を介して接地されている。これにより、ノズル１側から溶液材料を伝達して流れる電流（電圧）は、ポンプ部６および電磁弁７側には流れずに、接地側に流れる。なお、継手部は、後述するように、導電性を有する継手部８と、導電性を有しない継手部１１（図２参照）とを含む。なお、継手部１１は、本発明の「第２継手部」の一例である。

　また、継手部８は、継手本体部８１を覆うように設けられ継手本体部８１を外部から絶縁する絶縁部８３を含む。絶縁部８３は、たとえば、テフロン（登録商標）からなり、継手本体部８１の外表面の略全面を覆うように設けられている。

　次に、図２を参照して、複数のノズル１と複数の継手部（継手部８および継手部１１）との接続方法について説明する。

　図２に示すように、ノズル１は、複数（図２では、１２個）設けられる。また、継手部は、導電性を有する材料からなる１つの継手部８と、導電性を有しない（たとえば樹脂からなる）９個の継手部１１とを含む。なお、図２では、ノズル１は、１列に配置されているが、たとえば、複数のノズル１がマトリクス状（２次元状）に配置されていてもよい。そして、本実施形態では、ポンプ部６から電磁弁７を介して送液される溶液材料は、複数の継手部８および１１により段階的に複数の流路に分岐されて複数のノズル１に送液されるように構成されており、溶液材料が最初に分岐される部分に設けられている継手部は、導電性を有する材料からなる継手本体部８１を含む継手部８である。

　具体的には、ポンプ部６から電磁弁７を介して送液される溶液材料は、導電性を有する材料からなる継手部８に送液された後、導電性を有しない３個の継手部１１ａ側に分岐されて送液される。また、３個の継手部１１ａに送液された溶液材料は、それぞれ、さらに２個（合計６個）の継手部１１ｂ側に分岐されて送液される。そして、６個の継手部１１ｂに送液された溶液材料は、それぞれ、２個のノズル１（合計１２個）側に分岐されて送液される。すなわち、ポンプ部６から電磁弁７を介して送液される溶液材料は、トーナメント形式で、継手部８および継手部１１を介してノズル１に送液される。なお、溶液材料が最初に分岐される部分に設けられている継手部８の継手本体部８１が接地されている。

　次に、本実施形態の効果について説明する。

　本実施形態では、上記のように、ノズル１と、ポンプ部６および電磁弁７との間に設けられる継手部８の継手本体部８１を接地することによって、ノズル１に印加されて、溶液材料を伝達する電圧（電流）がノズル１とポンプ部６および電磁弁７との間の継手部８で接地されるので、ノズル１に印加される電圧（電流）がポンプ部６および電磁弁７に印加されることを抑制することができる。これにより、溶液材料に印加される電圧（電流）に起因して、ポンプ部６および電磁弁７が破損されることを抑制することができる。その結果、ポンプ部６および電磁弁７に対して耐絶縁性の対策を図る必要がなくなるので、エレクトロスプレー装置１００の構成を簡略化することができる。

　また、本実施形態では、上記のように、ノズル１を、複数設けて、継手部８を、ポンプ部６および電磁弁７から送液される溶液材料を複数のノズル１側に分岐させるように構成する。ここで、ノズル１が複数設けられている場合には、ノズル１からポンプ部６および電磁弁７側に流れる電流の大きさが、ノズル１の数分、大きくなる（大電流が流れる）。
この場合に、たとえポンプ部６および電磁弁７自身が接地されている場合でも、大電流がポンプ部６および電磁弁７に流れることに起因して、ポンプ部６および電磁弁７が破損される場合がある。そこで、本実施形態では、継手部８（継手本体部８１）を接地することによって、ポンプ部６および電磁弁７が破損されることを効果的に抑制することができる。

　また、本実施形態では、上記のように、継手部８を、継手本体部８１を覆うように設けられ継手本体部８１を外部から絶縁する絶縁部８３を含むように構成する。これにより、溶液材料を伝達する電圧（電流）により継手本体部８１に電荷が蓄積された場合でも、継手部８と周囲の機器との間で絶縁破壊が生じて周囲の機器に電圧（電流）が伝達されるのを絶縁部８３により抑制することができる。その結果、継手部８と周囲の機器との間の間隔を小さくすることができるので、エレクトロスプレー装置１００の小型化を図ることができる。

　また、本実施形態では、上記のように、ポンプ部６と、ポンプ部６からノズル１側に送液される溶液材料の流路を切り替える電磁弁７とを設けて、継手部８を、ノズル１と、ポンプ部６および電磁弁７との間に設ける。これにより、ノズル１に印加されて溶液材料を伝達する電圧（電流）に起因して、ポンプ部６および電磁弁７が破損されることを抑制することができる。

　また、本実施形態では、上記のように、ノズル１を複数設けるとともに、導電性を有する材料からなる継手本体部８１を含む継手部８と、それ以外の継手部１１とを設けて、ポンプ部６から電磁弁７を介して送液される溶液材料を、複数の継手部８および１１により段階的に複数の流路に分岐されて複数のノズル１に送液されるように構成して、溶液材料が最初に分岐される部分に設けられる継手部を、導電性を有する材料からなる継手本体部８１を含む継手部８にする。これにより、溶液材料は、最初に分岐される部分に設けられている継手部８を必ず通過するので、この継手部８（１つの継手部８）のみを接地するだけで、複数のノズル１に送液される全ての溶液材料を接地することができる。その結果、溶液材料が分岐された後の各々の部分で接地する場合（複数の個所で接地する場合）と異なり、エレクトロスプレー装置１００の構成を簡略化することができる。

　なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

　たとえば、上記実施形態では、ノズルが１２個設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ノズルが、１２個以外の複数の数設けられていてもよいし、１個設けられていてもよい。なお、ノズルが１個の場合では、ポンプ部から送液される溶液材料を分岐させる必要はないが、ノズルとポンプ部との間を接続する配管に導電性を有する材料からなる継手部を設けるとともに、この継手部を接地すればよい。

　また、上記実施形態では、継手本体部に螺合されたネジ部を介して継手本体部が接地されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、継手本体部を直接接地するようにしてもよい。

　また、上記実施形態では、継手本体部を外部から絶縁するために、テフロン（登録商標）により継手本体部の外表面を覆う例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、テフロン（登録商標）以外の絶縁材により継手本体部を覆うように構成してもよい。また、絶縁材からなる箱状の部材により、継手本体部を覆うようにしてもよい。

　また、上記実施形態では、溶液材料が最初に分岐される部分に配置される１つの継手部８（図２参照）の継手本体部が接地されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、継手部８よりもノズル１側に設けられる複数の継手部１１を、導電性を有する材料から構成するとともに、接地してもよい。

　また、上記実施形態では、溶液材料がトーナメント形式（図２参照）で複数の継手部を介して複数のノズルに送液される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、溶液材料が複数のノズルに並列に送液されるように構成してもよい。すなわち、１つの継手部を、溶液材料が入力される１つの入口を有するとともに、溶液材料が出力されるノズルの数分の出口を有するように構成して、溶液材料がこの１つの継手部を介して複数の（全ての）ノズルに送液されるように構成してもよい。

　また、上記実施形態では、ポンプ部（シリンジポンプ）と電磁弁とにより、溶液材料が送液（駆動）される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、シリンジポンプ、電磁弁以外の構成により、溶液材料を送液するように構成してもよい。

　また、上記実施形態では、溶液材料が下方から上方に向かってノズルから噴霧される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、溶液材料が上方から下方に向かってノズルから噴霧されるようにしてもよい。また、溶液材料が横方に向かってノズルから噴霧されるようにしてもよい。

　１　ノズル
　６　ポンプ部（送液駆動部）
　７　電磁弁（送液駆動部、制御弁）
　８　継手部（第１継手部）
　１１　継手部（第２継手部）
　８１　継手本体部
　８３　絶縁部
　１００　エレクトロスプレー装置
　２００　基板

Claims

　ノズルから噴霧された溶液材料を、基板に薄膜として堆積するエレクトロスプレー装置であって、
　前記溶液材料に電圧を印加した状態で噴霧する前記ノズルと、
　前記ノズルに溶液材料を送液するための送液駆動部と、
　前記ノズルと前記送液駆動部との間に設けられ、導電性を有する材料からなる継手本体部を含む継手部とを備え、
　前記継手本体部は、接地されている、エレクトロスプレー装置。
　前記ノズルは、複数設けられ、
　前記継手部は、前記送液駆動部から送液される前記溶液材料を前記複数のノズル側に分岐させるように構成されている、請求項１に記載のエレクトロスプレー装置。
　前記継手部は、前記継手本体部を覆うように設けられ前記継手本体部を外部から絶縁する絶縁部をさらに含む、請求項１または２に記載のエレクトロスプレー装置。
　前記送液駆動部は、ポンプ部と、前記ポンプ部から前記ノズル側に送液される前記溶液材料の流路を切り替える制御弁とを含み、
　前記継手部は、前記ノズルと前記制御弁との間に設けられている、請求項１～３のいずれか１項に記載のエレクトロスプレー装置。
　前記ノズルは、複数設けられ、
　前記継手部は、前記導電性を有する材料からなる継手本体部を含む第１継手部と、それ以外の第２継手部とを含み、
　前記送液駆動部から送液される前記溶液材料は、前記第１継手部および前記第２継手部により段階的に複数の流路に分岐されて前記複数のノズルに送液されるように構成されており、
　前記溶液材料が最初に分岐される部分に設けられている前記継手部は、前記導電性を有する材料からなる継手本体部を含む第１継手部である、請求項１～４のいずれか１項に記載のエレクトロスプレー装置。