JP2009064599A - 塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体吐出部の先端部分に吸い上げられた液体が飛散しても、基板への付着を低減することができ、塗布不良を低減することができる塗布装置を提供する。
【解決手段】基板上の塗布領域に液体を塗布する塗布装置において、塗布装置１の液体吐出部３２に連動し、液体吐出部３２から吐出される液体の不要時に、前記液体の飛散を遮蔽する遮蔽機構を備えていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板上の塗布領域に有機ＥＬ材料などの液体を塗布する塗布装置に関するものである。

有機ＥＬ素子は、発光層にＥＬ発光能をもつ有機低分子又は有機高分子で形成した素子であり、自発光のため視野角がよく、耐衝撃性に優れるなど、ディスプレイ素子として理想的な特徴を有している。このため、各種の分野において研究、開発が進められている。

製造方法としては、真空蒸着法、インクジェット法、ディスペンス法などが広く研究されている。

ディスペンス法では、一般的に基板上に形成されたストライプ状の隔壁に対しノズル（液体吐出部）を隔壁に平行に往復移動させながら液体の有機ＥＬ材料を塗布することでパターニングを行っている。

この種の塗布装置としては、特許文献１に記載された塗布装置などがある。

しかしながら、この種の装置では粘度の低い有機ＥＬ材料は、ノズルの先端部分に吸い上げられ、塗布動作時以外の動作時（例えばアライメント時など）にも飛散して、塗布不良が生じるという課題があった。

この種の対策としては特許文献２に記載されるように、塗布領域以外をマスクで覆うことにより塗布する必要のない領域に有機ＥＬ材料が塗布されることを防止する方法などがある。

特開２００１−１８９１９２号公報 特開２００４−５００８０号公報

しかしながら、特許文献２のようなマスクによる方法では、塗布領域はマスクに遮蔽されていないため、塗布領域に不要な有機ＥＬ材料が飛散することは防止できない。実際に精度良く塗布を行うためには基板のアライメントを行った後、塗布を行い、位置ずれや塗布量などを最適化する必要がある。この時、ノズルは塗布後に基板上を幾度となく往復することになり、その際ノズル先端部分に吸い上げられた有機ＥＬ材料が基板に飛散して、塗布不良の原因となる。

本発明は、ノズル先端部分に吸い上げられた液体が飛散しても、基板への付着を低減することができ、塗布不良を低減することができる塗布装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段として、本発明は、
基板上の塗布領域に液体を塗布する塗布装置において、
塗布装置の液体吐出部に連動し、液体吐出部から吐出される液体の不要時に、前記液体の飛散を遮蔽する遮蔽機構を備えていることを特徴とする。

本発明の塗布装置は、ノズル先端部分に吸い上げられた液体が飛散しても、基板への付着を低減することができ、塗布不良を低減することができる。

以下、本発明の塗布装置について図を用い説明する。ここでは、塗布する液体として有機ＥＬ材料を例にとり有機ＥＬ素子の基板に塗布するものとする。

図１（ａ）、（ｂ）は本発明における塗布装置の概略構成を示す平面図及び正面図である。

図示する塗布装置１は基板設置部２及び塗布機構３を備えている。

基板設置部２は、基板ステージ２１及び旋回部２２を備えている。基板ステージ２１に有機ＥＬパネル等の基板を設置し、旋回部２２により基板ステージ２１を図示θ方向に回転させることで、基板とノズル移動機構部３１との水平方向のアライメントを行う構成とされている。

塗布機構３は、ノズル移動機構部３１と、ノズル（液体吐出部）３２と、ノズル保持ユニット３３と、遮蔽部３４と、排出部３５及びアーム３６を備えている。

ノズル移動機構部３１は、Ｙ軸方向に移動可能な構成とされており、前記ノズル移動機構部３１にノズル保持ユニット３３がＸ、Ｚ軸方向に移動可能に支持されている。このノズル保持ユニット３３にノズル３２が支持されており、上記の構成によって前記ノズル３２をＸＹＺ軸方向に移動させて、基板の所望の位置に有機ＥＬ材料の塗布を行う。

本発明では説明を簡便にするためノズル３２は一つだけ記載しているが、赤、緑、青の有機ＥＬ材料を塗布する場合などではノズルは複数であってもよい。また、本発明ではノズル３２をＸＹＺ軸方向に移動させているが、塗布方法としては基板を移動させてもよく、あるいは両方を移動させてもよい。

上述したように本発明の塗布装置は、旋回部２２により基板とノズル移動機構部３１との水平方向のアライメントを行った後、ノズル３２をＸＹＺ軸方向に移動させることで、基板の所望の位置に有機ＥＬ材料を連続塗布し、パターニングを行う。しかしながら、上述したように、ノズル３２は塗布動作後に基板上を幾度となく往復することになり、その際ノズル３２の先端部分に吸い上げられた有機ＥＬ材料が基板に飛散して、塗布不良の原因となる。

そこで、本発明ではこのような塗布動作時以外の動作時に、つまり、ノズル３２から吐出される有機ＥＬ材料の不要時の飛散を遮蔽する遮蔽機構を備えていることを特徴とする。

遮蔽機構は、図２（ａ）、（ｂ）に示すようにノズル３２の先端部分（下端部分）にノズル保持ユニット３３を介してアーム３６により遮蔽部３４を一時的に挿入することにより飛散した有機ＥＬ材料が基板に塗布されることを防止する構成とされている。具体的には、アーム３６の一方の端部がノズル保持ユニット３３に回転可能に連結されており、他方の端部に遮蔽部３４が設けられている。例えば有機ＥＬ材料の塗布動作の終了の信号を受けると、前記ノズル３２の塗布動作の終了に連動するように、ノズル保持ユニット３３に設けられた回転機構によってアーム３６を回転させる。そして、遮蔽部３４をノズル３２と基板との間に入るように移動させて前記ノズル３２の直下位置に配置する（図２（ａ）を参照）。一方、有機ＥＬ材料の塗布動作の開始の信号を受けると、前記ノズル３２の塗布動作の開始に連動するように、ノズル保持ユニット３３に設けられた回転機構によってアーム３６を回転させる。そして、遮蔽部３４をノズル３２と基板との間に入らないように退避させる（図２（ｂ）を参照）。そのため、ノズル３２の先端部分に吸い上げられた有機ＥＬ材料が飛散しても、基板への付着を低減することができる。また、塗布動作を行う時には、遮蔽部３４をノズル３２と基板との間に入らないように退避することにより、塗布動作に影響を与えることなく塗布動作を可能にすることができる。

ちなみに、遮蔽部３４は飛散する有機ＥＬ材料を受け止めることができる形状であれば特に限定しないが、図示するように漏斗形状とされていることが好ましく、その下端部に形成された開口部に排出部３５が設けられていることが好ましい。排出部３５は排出ユニット（図示せず）と連動し遮蔽部３４に溜まった有機ＥＬ材料を排出する。これにより飛散した有機ＥＬ材料を随時排出することで、量産時などでも有機ＥＬ材料が遮蔽部３４に溜まることを防止し、長期的・安定的に連続して塗布することを可能にできる。

以下、本発明を用いた塗布結果と従来方式の塗布結果の比較例を説明する。図３は本発明に用いた有機ＥＬ素子用の基板の概略図である。ガラス基板１０１上の表示領域にパターニングされた画素電極１０２及びＴＦＴ回路（図示せず）を形成し、表示領域外に取り出し電極（図示せず）を形成した。

さらに感光性ポリイミド材料からなるバンク１０３をフォトリソにより形成した。

バンク１０３の高さは３μｍ、バンク１０３の幅及びバンク間の幅はそれぞれ３０μｍ・２００μｍとした。またバンク１０３に挟まれたストライプ状の画素ラインは１００本とした。

次にバンク１０３の形成時の残存有機物を除去するためにＵＶオゾン処理を１０分間行った。

次にＣＦ₄ガスによりフッ素プラズマ処理を行うことでバンク１０３に撥液性を付与した。

ストライプ状のバンク１０３間に、本発明の塗布装置１を用いてホール注入材料としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを連続的に塗布し、ホットプレートにて２００℃、３０分間ベークして膜厚３０ｎｍのホール注入層を形成した。

次に同様にテトラリンにポリパラフェニレンビニレン誘導体ｐｏｌｙ［２−ｍｅｔｈｏｘｙ，５−（２’−ｅｔｈｙｌｈｅｘｏｘｙ）−１，４−ｐｈｅｎｙｌｅｎ ｖｉｎｙｌｅｎｅ］を１ｗｔ％溶かした溶液をバンク１０３間に塗布した。塗布後、ホットプレートにて１５０℃、１０分間ベークして膜厚１００ｎｍの有機ＥＬ層を形成した。

この間、塗布動作時以外の動作時は本発明の遮蔽部３４がノズル３２の直下位置に挿入されるように設定し、塗布を行った。

その後、真空蒸着装置を用いて電子注入層としてＣｓ₂ＣＯ₃を膜厚３ｎｍ、上部電極としてＡｌを膜厚１５０ｎｍ堆積した。

真空から窒素中に移動して、画素部分を覆うように吸湿剤を備えたガラスキャップを接着し、有機ＥＬ素子を作成した。

＜比較例＞
一方、比較例として、本発明の塗布装置１の遮蔽機構を用いずに実施例と同様の基板に同様の条件で有機ＥＬ材料を塗布することにより、有機ＥＬ素子を作成した。

＜評価＞
作成した実施例における有機ＥＬ素子と比較例における有機ＥＬ素子で１００本中、有機ＥＬ材料の飛散による塗布不良の割合を比較した。表１は実施例における不良率と比較例における不良率である。

表１に示すように、本発明の塗布装置を用いて作成した実施例の有機ＥＬ素子は、塗布不良を大きく低減することができた。

本発明では飛散する液体として粘度の低い有機ＥＬ材料を用い有機ＥＬ素子の基板に塗布を行っているが本発明は液体の飛散を改善するものであり同様の効果が得られるものであれば特にこの分野に限るものではない。

本発明における塗布装置の概略構成図である。 図１の塗布装置におけるノズル先端部分の模式図である。 有機ＥＬ素子基板である。

符号の説明

１ 塗布装置
２ 基板設置部
２１ 基板ステージ
２２ 旋回部
３ 塗布機構
３１ ノズル移動機構部
３２ ノズル（液体吐出部）
３３ ノズル保持ユニット
３４ 遮蔽部
３５ 排出部
３６ アーム
１０１ 基板
１０２ 画素電極
１０３ バンク

Claims (4)

1. 基板上の塗布領域に液体を塗布する塗布装置において、
   塗布装置の液体吐出部に連動し、液体吐出部から吐出される液体の不要時に、前記液体の飛散を遮蔽する遮蔽機構を備えていることを特徴とする塗布装置。
2. 前記遮蔽機構は遮蔽部を備えており、前記遮蔽部は、前記液体の塗布動作を行う時には、前記液体吐出部と前記基板との間に入らないように退避し、前記液体の塗布動作を行わない時には、前記液体吐出部と前記基板との間に入るように移動する構成とされていることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
3. 前記遮蔽部には、この遮蔽部に溜まった液体を排出する排出部が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の塗布装置。
4. 前記液体は有機ＥＬ材料から成ることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の塗布装置。

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