(57)【要約】【課題】塗布により発生する汚染物質の拡散を防止しつつ、塗布スペースのクリーン度を確保し、基板へのパーティクルの付着を抑制する塗布装置を提供する。【解決手段】基板１およびノズルヘッド１３のノズル噴出口を囲むように第１のブース１２を設け、かつ第１のブース１２を囲むように第２のブース１４を設置し、第１のブース１２内の圧力を第２のブース１４内の圧力より高くすると共に、第２のブース１４内の圧力を第２のブース１４外の圧力より低くする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷対象物に対してインクを吐出する印刷ヘッドを有する塗布装置であって、前記印刷対象物を囲む第１区画室と、前記第１区画室を囲む第２区画室と、前記第１区画室内の圧力を前記第２区画室内の圧力よりも高くする第１圧力制御手段と、前記第２区画室内の圧力を前記第２区画室外の圧力よりも低くする第２圧力制御手段とを備えたことを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記第１区画室内の空気を排気する機構と、前記排気された空気から溶媒成分を除去する機構と、前記溶媒成分を除去した空気を前記第１区画室内の温度に調整する機構と、前記第１区画室内の温度に調整された空気を前記第１区画室内へ戻す機構とを備えたことを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
【請求項３】
前記第１区画室の圧力を前記第２区画室外の圧力よりも低く設定したことを特徴とする請求項１または２記載の塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板などの印刷対象物に対して機能材料を溶媒に溶かしたインクなどを塗布するための印刷ヘッドを具備する塗布装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、機能素子として種々の発光素子が使用されているが、軽量，低消費電力，高画質かつ広視野角という特徴を持つ有機ＥＬ素子が注目されている。
【０００３】
図３に一般的な有機ＥＬ素子の断面構造を示す。有機ＥＬ素子は、基板１上に、陰極３３と陽極３２の間に、少なくとも発光材料を含む有機薄膜３０１（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が挟持された構造であり、発光材料の種類により、低分子材料を用いる低分子型と高分子材料を用いる高分子型に大別される。
【０００４】
低分子型の場合は、主に真空蒸着法などのドライプロセスにより有機薄膜を形成し、高分子型の場合は、高分子材料を溶媒に溶解または分散させてからインクジェット法などのウェットプロセスにより有機薄膜を形成する。低分子型で使用される真空蒸着法は、大型の設備を必要とする高真空プロセスであるため、製造コストが高く、生産性が低いなどの問題を有していた。これに対し高分子型は、大気下でインクジェット法により成膜するため、前記低分子型と比較して、設備コストが安く、大画面化が可能という利点を有している。
【０００５】
一般に、インクジェット法では、高分子材料を溶媒へ溶解させた溶液をノズルから吐出させ、基板の所定の位置へ塗布し、溶媒を乾燥させることにより成膜される。
【０００６】
図３に示す有機ＥＬ素子のように、複数の種類の発光層３０１Ｒ，３０１Ｇ，３０１Ｂを有する場合、これらに対応する溶液が塗布時において混じり合わないように、バンク３１が設けられる。
【０００７】
図４に一般的な有機ＥＬディスプレイの平面構造を示す。映像を表示するため、陰極３３または陽極３２がピクセル状にパターニングされている。バンク３１は、このようにピクセル状のこともあるが、同色の発光層に対しては境界を設けないライン状の場合もある。バンク３１の幅およびピッチは５０〜１００μｍと微細であるので、インクジェットのような精密塗布技術が必要となる。
【０００８】
図５（ａ），（ｂ）は一般的なインクジェット塗布装置（または液滴吐出装置）要部の概略構成図と動作を示す図である。
【０００９】
このインクジェット装置は、架台１０１と、架台１０１の上に設置された基板搬送ステージ１０５と、基板搬送ステージ１０５に対向するノズルヘッド１０４とからなり、ノズルヘッド１０４は基板搬送ステージ１０５を跨ぐ門型のガントリー１０２に設置されている。
【００１０】
図６はノズルヘッドの全体構造を示す図であり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【００１１】
ノズルヘッド１０４は、インクを吐出するノズル１１１と、ノズル１１１に連通する圧力室１１６と、圧力室１１６の一部をなす圧電素子１１４と、圧力室１１６にインクを供給するマニホールド部１１２と、マニホールド部１１２にインクを供給するインク導入口１１３とからなる。このインクジェット塗布装置は、圧電素子１１４に電圧を加えて変形させ、圧力室１１６の容積を小さくすることで、インクに圧力を加えてインクを吐出させている。
【００１２】
次に、インクジェット塗布装置の塗布動作について説明する。
【００１３】
基板搬送ステージ１０５は、図５の（ａ）から（ｂ）に示すように移動し、このとき、基板搬送ステージ１０５に載置された基板１に向けて、ノズルヘッド１０４のノズル１１１からインクが吐出され、基板１の塗布領域Ｓにインクが塗布される。この塗布領域Ｓは、有機ＥＬディスプレイの場合、実質的に映像を映す発光領域であるが、乾燥ムラ対策のダミー領域を含んでもよい。塗布領域Ｓへの塗布終了後、基板１を交換するまで、ノズルヘッド１０４はインク液滴の吐出を停止して待機する。
【００１４】
有機ＥＬの製造に使用されるインク材料は、溶質として、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体，ポリアセチレンおよびその誘導体，ポリフェニレンおよびその誘導体，ポリパラフェニレンエチレンおよびその誘導体，ポリ３−ヘキシルチオフェンおよびその誘導体，ポリフルオレンおよびその誘導体などが含まれる。
【００１５】
また、溶媒として、トルエン，キシレン，テトラリン，アニソール等の芳香族系有機溶媒，ジオキサン等のエーテル系溶媒，イソプロピルアルコール等アルコール系溶媒などが含まれる。
【００１６】
これらの溶媒は人体に有毒であるので、塗布装置の周辺に溶媒蒸気が拡散しないようにする必要がある。
【００１７】
近年の有機ＥＬディスプレイなど、塗布対象物が大型化するにつれて、多量の溶媒蒸気が発生するため、従来に増して塗布装置の周辺に溶媒蒸気が拡散しないようにする必要が生じてきた。
【００１８】
これに対し従来の塗布装置では、有機溶剤が外部に漏出しないように専用のフードを設ける場合が一般的である。
【００１９】
図７は特許文献１に記載された従来の塗布装置の概略構成図である。
【００２０】
図７において、印刷室内２０１内に配置された印刷台２０２上に設けられたフード２０３内に設置された印刷ヘッド２０４により、有機溶媒を含有するインクを印刷対象物２０５に塗布している。
【００２１】
塗布中は、フード２０３内を排気手段２０６によって印刷室２０１よりも低い圧力まで排気し、溶媒蒸気の拡散を防止するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開２００７−３１３４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
ところが、特許文献１に記載の塗布装置では、溶媒蒸気の拡散を防ぐために印刷雰囲気の圧力を周囲に対して低くすると、周囲からパーティクルが進入してくるという問題があった。
【００２４】
前記のように微細な構造を持つ有機ＥＬ素子の製造においては、パーティクルが問題になる。なぜなら、有機薄膜３０１（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の厚みは１μｍ以下であるので、有機ＥＬ素子の製造工程において、０．１〜１０μｍのパーティクルが基板に付着すると、電気的なショートなどの不具合が生じるからである。
【００２５】
また、有機ＥＬ素子を塗布によって製造しようとする場合には、塗布材料の材質と基板の濡れ性とが合っていることが重要である。しかし、基板の上にパーティクルが存在すると、濡れ性が変化して、材料の所定の位置に対して所定量のインクを塗布することができないという問題がある。
【００２６】
また、塗布した後、溶媒が乾燥していない状態で、パーティクルが基板に付着すると、パーティクルの周辺にインクが集まり、発光ムラの原因となる。
【００２７】
これらの問題は、１０〜１００μｍの大きさのパーティクルが引き起こす。
【００２８】
本発明は、前記諸問題に鑑みてなされたものであり、塗布により発生する汚染物質の拡散を防止しつつ、塗布スペースのクリーン度を確保し、基板へのパーティクルの付着を抑制する塗布装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記課題を解決し目的を達成するため、請求項１記載の発明は、印刷対象物に対してインクを吐出する印刷ヘッドを有する塗布装置であって、前記印刷対象物を囲む第１区画室と、前記第１区画室を囲む第２区画室と、前記第１区画室内の圧力を前記第２区画室内の圧力よりも高くする第１圧力制御手段と、前記第２区画室内の圧力を前記第２区画室外の圧力よりも低くする第２圧力制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００３０】
この構成によると、第１区画室内の圧力が、第２区画室内の圧力より高いので印刷対象物からパーティクルを遠ざけることができる。また、第２区画室内の圧力が、第２区画室外の圧力より低いので第１区画室から排出された有機溶媒蒸気が装置の外へ拡散することはない。よって、塗布により発生する汚染物質の拡散防止を行いつつ、印刷対象物へのパーティクルの付着を抑制することができる。
【００３１】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の塗布装置において、第１区画室内の空気を排気する機構と、排気された空気から溶媒成分を除去する機構と、溶媒成分を除去した空気を第１区画室内の温度に調整する機構と、第１区画室内の温度に調整された空気を第１区画室内へ戻す機構とを備えたことを特徴とする。
【００３２】
この構成によると、第１区画室内の温度の変動を抑制することができる。その際、第１区画室内の溶媒蒸気成分を除去するので、第１区画室内の溶媒蒸気濃度の変動を抑制することができる。また、第１区画室内の温度変動を抑制することで、基板や装置の膨張収縮によるパーティクルの発生を防止することができる。さらに、印刷対象物や装置の膨張収縮による塗布精度の悪化を防止することができる。また、第１区画室内の溶媒蒸気濃度の変動を抑制することで、塗布中の乾燥状態が不安定になることを防止することができる。
【００３３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の塗布装置において、第１区画室の圧力を第２区画室外の圧力よりも低く設定したことを特徴とする。
【００３４】
この構成によると、第２区画室内の圧力を制御する機構が、トラブルなどで停止した際にも、第２区画室外へ溶媒蒸気が拡散することを最小限に抑制することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の塗布装置によると、印刷対象物を囲む第１区画室内の圧力を、第１区画室を囲む第２区画室内の圧力よりも高くしたことにより、印刷対象物からパーティクルを遠ざけることができる。さらに、第２区画室内の圧力を該第２区画室外の圧力よりも低くしたことにより、第１区画室から排出された有機溶媒蒸気が装置の外へ拡散することをなくすことができる。よって、塗布により発生する汚染物質の拡散防止を行いつつ、塗布スペースのクリーン度を確保し、印刷対象物へのパーティクルの付着を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る塗布装置の実施形態１の構成図
【図２】本発明に係る塗布装置の実施形態２の構成図
【図３】一般的な有機ＥＬ素子の断面の概略図
【図４】一般的な有機ＥＬ素子の平面の概略図
【図５】一般的なインクジェット塗布装置要部の構成と動作説明図
【図６】一般的なノズルヘッドの構成図
【図７】従来の塗布装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３８】
（実施形態１）
図１は本発明に係る塗布装置の実施形態１の構成図である。
【００３９】
図１において、印刷対象物である基板１は、移動可能な基板搬送ステージ１１上に載置され、基板搬送ステージ１１と共に第１区画室である第１のブース１２内に設置されている。ノズルヘッド（印刷ヘッド）１３は、第１のブース１２上に、ノズル噴出口が第１のブース１２内へ露呈するように固定されており、基板搬送ステージ１１がノズルヘッド１３の下を通過する際に、基板１上に所望のパターンとなるようにインクを吐出塗布するようになっている。
【００４０】
また、第１のブース１２の外周部を囲むように第２区画室である第２のブース１４が設置されている。
【００４１】
また、図１において、１５は第１のブース１２内の圧力を第２のブース１４内の圧力よりも高く維持する第１圧力制御手段、１６は第２のブース１４内の圧力を第２のブース１４の外部Ａの圧力よりも低く維持する第２圧力制御手段、１７は第１のブース１２内の空気を排気する排気機構、１８は、排気機構１７に排気パイプなどを介して連結され、排気された空気から有害ガスなどを除去する除去機構を具備する汚染物質吸着装置である。
【００４２】
前記圧力制御手段１５，１６としてはポンプやファンを使用することができる。各圧力制御手段１５，１６の吸気口と排気口に、ＨＥＰＡフィルタ（High Efficiency Particulate Air Filter）などのパーティクルフィルタを付設してもよい。
【００４３】
第１のブース１２および第２のブース１４はビニールや樹脂などにより構成する。これらのビニールや樹脂は、装置内のトラブルが早期に発見できるように透明のものである方がよい。
【００４４】
また、図示していないが、第１のブース１２の内部および第２のブース１４の内外に、溶媒蒸気濃度センサや、酸素濃度計を設置し、各部の監視を行うことによって、トラブルを発見できるように構成するとさらによい。
【００４５】
本実施の形態では、有機ＥＬディスプレイの発光層を製造する塗布装置を例にして説明する。
【００４６】
有機ＥＬの製造に使用されるインク材料は、溶質として、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体，ポリアセチレンおよびその誘導体，ポリフェニレンおよびその誘導体，ポリパラフェニレンエチレンおよびその誘導体，ポリ３−ヘキシルチオフェンおよびその誘導体，ポリフルオレンおよびその誘導体などが含まれる。
【００４７】
また、溶媒として、トルエン，キシレン，テトラリン，アニソール等の芳香族系有機溶媒，ジオキサン等のエーテル系溶媒，イソプロピルアルコール等アルコール系溶媒などが含まれる。
【００４８】
これらの溶媒は人体に有毒であるので、塗布装置の周辺に溶媒蒸気が拡散しないようにする必要がある。拡散防止の理由は下記のようなことが挙げられる。
【００４９】
近年の有機ＥＬディスプレイなど、塗布対象物が大型化するにつれて、多量の溶媒蒸気が発生するため、さらに塗布装置の周辺に溶媒蒸気が拡散しないようにする必要が高まっているからである。
【００５０】
また、前述したように、微細な構造を持つ有機ＥＬ素子の製造においては、パーティクルを低減する必要がある。なぜなら、有機薄膜の厚みは１μｍ以下であるので、有機ＥＬ素子の製造工程において、０．１〜１０μｍのパーティクルが基板に付着すると、電気的なショートなどの不具合が生じるからである。
【００５１】
さらに、有機ＥＬ素子を塗布によって製造しようとする場合には、塗布材料の材質と基板の濡れ性とが合っていることが重要であるが、基板１の上にパーティクルが存在すると、濡れ性が変化して材料が所定の位置に、所定の量のインクを塗布することができないという問題が生じるからである。
【００５２】
さらに、もう一つの理由は、塗布した後、溶媒が乾燥していない状態で、パーティクルが基板に付着すると、パーティクル周辺にインクが集まり、発光ムラの原因となるからである。
【００５３】
これらの問題は、１０〜１００μｍの大きさのパーティクルが引き起こす。
【００５４】
しかし本実施形態では、第１のブース１２内の圧力が、第２のブース１４内の圧力より高いので基板１からパーティクルを遠ざけることができる。
【００５５】
また、第２のブース１４内の圧力が、第２のブース１４の外部Ａの圧力より低いので第１ブース１２から排出されたインク中の有機溶媒蒸気が装置外部Ａへ拡散することはない。よって、塗布により発生する汚染物質の拡散防止を行いつつ、基板１へのパーティクルの付着を抑制することができる。
【００５６】
第１のブース１２と第２のブース１４とは完全な密閉構造である必要はない。それぞれの間に設定した圧力差によって、溶媒蒸気の拡散を防止し、パーティクルが原因する不具合を防止する。すなわち、高価な密閉構造を用いずとも、溶媒蒸気の拡散を防止し、パーティクルによる不具合を防止することができる。
【００５７】
このとき、第１のブース１２内で発生した溶媒蒸気は、汚染物質吸着装置１８に吸引されてフィルタなどに吸着されるか、燃焼除去される。そして、溶媒蒸気が除外された空気は装置外へ排出される。
【００５８】
なお、第１のブース１２内への基板１の搬送は、ロボットまたは有機溶媒に対する防護装備を装着した作業者によって行われる。
【００５９】
（実施形態２）
図２は本発明に係る塗布装置の実施形態２の構成図である。なお、以下の説明において、実施形態１を示す図１における構成要素と同じ符号は同じ構成要素を示す。
【００６０】
実施形態２は、第１のブース１２の排気機構１７によって排気された空気から溶媒成分を除去して循環する循環・汚染物質除去装置２０を有しており、この循環・汚染物質除去装置２０は、溶媒成分を除去した空気を第１のブース１２内の温度に調整する温度調整機構と、第１のブース１２内の温度に調整された空気を第１のブース１２内へ戻す循環機構とを備えている。
【００６１】
排気機構１７としては排気ポンプが使用できる。また、循環・汚染物質除去装置２０において、排気された空気から溶媒成分を除去する機構としては、活性炭などの吸着材に吸着する方法や、燃焼する方法を使用することができ、温度調整する機構としてはパイプと恒温槽による熱交換構造のものを使用することができ、空気を第１のブース１２内へ戻す機構としては、ポンプやファンを使用することができる。なお、循環する空気の噴出口には、ＨＥＰＡフィルタなどを配置してもよい。
【００６２】
実施形態２の構成によると、第１のブース１２内の温度の変動を抑制することできる。その際、第１のブース１２内の溶媒蒸気成分を除去することにより、第１のブース１２内の溶媒蒸気濃度の変動を抑制することができる。第１のブース１２内の温度の変動を抑制することで、基板や装置の膨張収縮によるパーティクルの発生を防止することができる。また、基板や装置の膨張収縮による塗布精度の悪化を防止することもできる。
【００６３】
また、第１のブース１２内の溶媒蒸気濃度の変動を抑制することによって、塗布中の乾燥状態が不安定になることを防止することができる。
【００６４】
（実施の形態３）
次に、本発明に係るに係る塗布装置の実施形態３について説明する。
【００６５】
装置の構成要素は、図１，図２に示す実施形態１，２と同じである。ただし、実施形態３においては、第１のブース１２の圧力が第２のブース１４における外部Ａの圧力よりも低くなるように制御する。
【００６６】
実施形態３の構成によれば、第２のブース１４内の圧力を制御する機構や、排気循環系に設けたフィルタあるいは除去機構が、除去物によって詰まったり、あるいはトラブルなどで停止した際に、第２のブース１４の外部に有毒な有機溶媒が漏れることがないように、第２のブース１４と外部とに圧力差を設けることにより、安全性をより向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、溶液吐出ヘッドを用いてデバイスを製造する塗布装置、例えば、機能材料を溶媒に溶かしたインクを塗布することにより、有機ＥＬなどの機能素子を製造する塗布装置、特に溶媒が人体に対して有害である物質を含む塗布装置に適用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１  基板
１１  基板搬送ステージ
１２  第１のブース
１３  ノズルヘッド
１４  第２のブース
１５  第１圧力制御手段
１６  第２圧力制御手段
１７  排気機構
１８  汚染物質吸着装置
２０  循環・汚染物質除去装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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