(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の流量の液柱状のインキを吐出するノズルを備えるノズルプリンティング装置であって、
前記ノズルは、インキを供給すべき被塗布体にインキを供給しない待機状態において、前記被塗布体にインキを供給するときのインキの流量よりも少ない流量のインキを吐出する、ノズルプリンティング装置。
【請求項２】
前記ノズルは、前記待機状態において、被塗布体へのインキの供給を開始する前に、被塗布体にインキを供給するときの流量でのインキの吐出を開始する、請求項１記載のノズルプリンティング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はノズルプリンティング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板などの被塗布体の所定の位置にインキを塗布する装置のひとつとして、ノズルプリンティング装置がある。ノズルプリンティング装置は、液柱状のインキを吐出するノズルを備え、このノズルからインキを吐出しつつ、ノズルの下方に配置される被塗布体とノズルとを相対移動することによって、所定のパターンで被塗布体上にインキを塗布することができる。このようなノズルプリンティング装置を用いることによって、たとえば表示装置の画素として機能する多数の有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子を、基板上の所定の位置に微細に作り込むことができる。
【０００３】
ノズルプリンティング装置は、被塗布体にインキを塗布するさい、液柱状のインキを吐出し続けるが、他方、被塗布体にインキを塗布しないときにまでインキを吐出し続ける必要はない。たとえば被塗布体へのインキの塗布を完了した後、被塗布体の入れ換えを行う間、インキの吐出を停止することがある。そして、被塗布体の入れ換えが完了すると再度インキの吐出を開始し、被塗布体にインキを塗布する。
【０００４】
図３はノズルから液柱状のインキを吐出している状態から、インキの吐出を停止し、さらにインキの吐出を再開したときのノズルおよびインキの状態を模式的に示す図である。図３（１）に示すように、インキが正常に吐出されている状態では、液柱状のインキが吐出されている。インキの吐出を停止すると、図３（２）に示すようにノズルの先端にインキが付着する。ノズルの先端に付着したインキは、時間経過とともに乾燥し、その濃度および粘度が高くなる。とくにインキの吐出の停止から再開までの時間が長くなると、インキの濃度および粘度の上昇が顕著になる。その結果として、インキの吐出を再開したとしても、図３（３）に示すように液柱状のインキがノズルから吐出されないことがある。図３（３）に示すような状態でインキが吐出されない場合、意図したとおりにインキを塗布することができないという問題がある。
【０００５】
このような問題を解決するために、特許文献１に記載のノズルプリンティング装置では、インキの塗布を行わない間、加熱されたインキ保管液にノズルの先端部を接液した状態でノズルを保管している。このようにノズルの先端部をインキ保管液に接液することにより、保管時のインキの濃度および粘度の上昇を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−６９３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のようにインキ保管液にノズルを接液する方法では、ノズル内のインキにインキ保管液が混入することによって、ノズル内のインキが汚染されるおそれがある。とくに従来の技術ではインキを加熱するため、インキの加熱によってインキの劣化が促進されることがあり、ノズル内のインキがより汚染されることがある。
【０００８】
したがって本発明の目的は、被塗布体へのインキの塗布を行うさいに意図した状態でインキを吐出することが可能なノズルプリンティング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、所定の流量の液柱状のインキを吐出するノズルを備えるノズルプリンティング装置であって、
前記ノズルは、インキを供給すべき被塗布体にインキを供給しない待機状態において、前記被塗布体にインキを供給するときのインキの流量よりも少ない流量のインキを吐出する、ノズルプリンティング装置に関する。
【００１０】
また本発明は、前記ノズルは、前記待機状態において、被塗布体へのインキの供給を開始する前に、被塗布体にインキを供給するときの流量でのインキの吐出を開始する、前記ノズルプリンティング装置に関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、インキの吐出を再開するさいに意図した状態でインキを吐出することが可能なノズルプリンティング装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ノズル１１およびノズル１１から吐出されるインキ１２の状態を模式的に示す図である。
【図２】ノズルプリンティング装置の動作を表すフローチャートである。
【図３】ノズルおよびインキの状態を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明のノズルプリンティング装置は、所定の流量の液柱状のインキを吐出するノズルを備えるノズルプリンティング装置であって、前記ノズルは、インキを供給すべき被塗布体にインキを供給しない待機状態において、前記被塗布体にインキを供給するときのインキの流量よりも少ない流量のインキを吐出する。
【００１４】
以下、図１を参照して本発明のノズルプリンティング装置およびその動作について説明する。図１はノズル１１およびノズル１１から吐出されるインキ１２の状態を模式的に示す図である。
【００１５】
まず図１（１）に示すように、インキ１２が正常にノズル１１から吐出されている状態では、液柱状のインキ１２がノズル１１から吐出される。この状態を維持したまま、ノズル１１と、ノズル１１の下方に配置される被塗布体とを相対移動することによって、被塗布体の所定の位置にインキを塗布する。
【００１６】
本明細書ではインキを供給すべき被塗布体にインキを供給している状態を「塗布状態」という。そしてこの塗布状態を除く状態、すなわち被塗布体にインキを供給しない状態を、「待機状態」という。たとえば被塗布体へのインキの塗布が完了すると、被塗布体の入れ換えを行い、その後、入れ換えた被塗布体へのインキの塗布を開始するが、被塗布体へのインキの塗布が完了してから被塗布体へのインキの塗布を開始するまでの間が、待機状態である。以下では待機状態においてノズル１１から吐出されるインキ１２の流量を待機流量といい、塗布状態においてノズル１１から吐出されるインキ１２の流量を塗布流量ということがある。
【００１７】
図１（２）に示すように本実施形態では前記ノズル１１は、インキ１２を供給すべき被塗布体にインキ１２を供給しない待機状態において、前記被塗布体にインキを供給するときのインキの流量（塗布流量）よりも少ない流量（待機流量）のインキを吐出する。
【００１８】
このように本実施形態では待機状態においてもノズル１１からインキ１２を吐出するとともに、その流量（待機流量）を、塗布流量よりも少なくする。なおノズル１１は、待機状態の全期間にわたって、塗布流量よりも少ない流量（待機流量）でインキを吐出してもよいが、本発明は、待機状態において少なくとも一時的に、塗布流量よりも少ない流量（待機流量）でインキを吐出する形態もとりうる。
【００１９】
また本発明は、待機状態において少なくとも一時的に、インキの吐出を停止する形態もとりうる。すなわち待機状態が長時間続く場合にインキ１２の吐出を停止することもありうる。たとえば必要数量の被塗布体への塗布が完了した後、次のロットの被塗布体へのインキの塗布を開始するまでの時間が長い場合、インキ１２の吐出を停止する。なおインキ１２の吐出を長時間停止した場合には、背景技術の欄において図３に沿って説明したとおり、ノズルの先端に付着したインキが乾燥することによって、インキの吐出を開始したさいに、意図したとおりにインキが吐出されないことがあるため、この場合は、所定の方法で予めインキを除去したうえで、インキの吐出を開始することが好ましい。インキの除去は、たとえばインキを吸収する吸収部材（不織布など）を、ノズルの先端に近接し、吸収部材にインキを吸収させることによって行うことができる。
【００２０】
図１（２）に示すように、待機状態においてもノズル１１からインキ１２を吐出することによって、ノズル１１の先端にインキが付着すること、および付着したインキが乾燥することを防ぐことができる。これによって、図１（３）に示すように、ノズル１１からのインキ１２の吐出を再開したときに、意図したとおりに液柱状のインキ１２を吐出することができる。これによって意図したとおりの塗布を行うことができる。
【００２１】
被塗布体へのインキ１２の塗布は、ノズル１１からインキ１２を吐出しつつ、被塗布体とノズル１１とを相対移動することにより、所定のパターンで被塗布体上にインキ１２を塗布することができる。被塗布体はたとえば定盤に固着され、この定盤を所定の速度で移動させることにより、被塗布体とノズル１１とを相対移動することができる。
【００２２】
たとえば有機ＥＬ表示装置用の駆動基板上に、有機ＥＬ素子を構成する層となる材料を含むインキをパターン塗布することによって、ノズルプリンティング装置を使用して、複数の有機ＥＬ素子を形成することができる。
【００２３】
以上説明したように、待機状態において、塗布流量よりも少ない流量のインキを吐出するため、待機状態において、塗布流量と同量のインキを吐出し続ける場合に比べると、インキの浪費量を低減することができる。
【００２４】
前述したように、ノズル１１は、待機状態の全期間にわたって、塗布流量よりも少ない流量（待機流量）でインキを吐出してもよいが、前記待機状態において、被塗布体へのインキの供給を開始する前に、被塗布体にインキを供給するときの流量でのインキの吐出を開始することが好ましい。インキは、流量の設定を変えたとしても即座に設定した流量で安定して流れるわけではないため、インキの流量を塗布流量に設定すると同時にインキの塗布を開始すると、インキの塗布の最初の段階では安定した流量でインキが供給されないおそれがあり、インキの供給量にむらが生じることもありうる。これに対して、被塗布体へのインキの供給を開始する前に、予めインキの流量を塗布流量に変えることによって、インキの供給を開始するときにはインキの流量を安定させることができ、インキの流量が安定した状態で、インキの塗布を開始することができる。
【００２５】
以下、図２を参照して、前記待機状態において、被塗布体としての基板へのインキの供給を開始する前に、基板にインキを供給するときの流量でのインキの吐出を開始する形態の一例について説明する。本実施形態のノズルプリンティング装置は、たとえばＣＩＭ（Computer Integrated Manufacturing）による制御によって動作する。なおノズルプリンティング装置の他に、基板を搬送および搬入する搬送入装置なども、ノズルプリンティング装置と同様にＣＩＭによる制御によって協同して動作する。
【００２６】
図２は、ノズルプリンティング装置の動作を表すフローチャートである。動作の開始時には、ノズルプリンティング装置は待機状態であって、塗布流量よりも流量の少ない待機流量にてインキを吐出している。動作をスタートすると、まずＳ１においてノズルプリンティング装置に基板を搬入する。
【００２７】
ノズルプリンティング装置に基板を搬入すると、つぎに、Ｓ２においてノズルから吐出されるインキの流量を増加し、基板にインキを塗布する流量と同じ流量、すなわち塗布流量にその流量を設定する。つぎにＳ３において基板のアライメントを実施する。
【００２８】
つぎにＳ４においてノズルから吐出されるインキの流量を測定する。インキの流量の測定は、たとえばマスフローメーターによって行われる。つぎに、Ｓ５においてインキの吐出量が塗布流量に安定したかどうかを判断する。塗布流量に安定したか否かは、たとえば設定した時間内における流量の時間変化が、設定した範囲内に収まっているか否かによって判断する。塗布流量に安定していないと判断すると、Ｓ４に移行する。その後、塗布流量に安定するまでＳ４、Ｓ５を繰り返す。
【００２９】
Ｓ５において塗布流量に安定したと判断すると、Ｓ６に移行し、基板にインキを塗布する。なお基板にインキを塗布するＳ６の工程を始めて行うさいに、待機状態から塗布状態に移行する。つぎにＳ７においてインキの塗布が完了したか否かを判断し、完了していなければＳ６に移行する。その後、インキの塗布が完了するまでＳ６，Ｓ７を繰り返す。
【００３０】
Ｓ７においてインキの塗布が完了したと判断すると、Ｓ８に移行する。なお塗布が完了すると、塗布状態から待機状態に移行する。つぎにＳ８では、待機流量を低減する。すなわちノズルから吐出されるインキの流量を低減し、塗布流量よりも少ない流量に待機流量を設定する。つぎにＳ９では基板を搬出する。
【００３１】
つぎにＳ１０では、つぎにインキを塗布すべき基板（次基板）の工程内での位置を確認する。Ｓ１１では、次基板が装置近傍の所定の位置にあるかを判断する。なお所定の位置とは、ノズルプリンティング装置に搬入する直前に基板を待機させる位置を意味する。次基板が装置近傍の所定の位置にない場合、Ｓ１０に移行する。その後、次基板が装置近傍の所定の位置にくるまでＳ１０，Ｓ１１を繰り返す。Ｓ１１において、次基板が装置近傍の所定の位置にあると判断すると、Ｓ１に移行し、以後、Ｓ１〜Ｓ１１を繰り返す。
【００３２】
なおＳ１１において、所定の時間、次基板が装置近傍の所定の位置にこない場合、フローを終了するようにしてもよい。その際、インキの吐出を停止してもよい。
【００３３】
以上の説明では特定の順序で処理を進める方法について説明したが、各工程は、必要に応じて順序を入れ換えてもよく、また複数の工程を並行して進めてもよい。たとえばＳ２の塗布流量の設定とＳ３のアライメントの実施を並行して行ってもよい。
【００３４】
以上説明したように、被塗布体へのインキの供給を開始するＳ４の前に、Ｓ２において予めインキの流量を塗布流量に変えることによって、インキの供給を開始するときにはインキの流量を安定させることができ、インキの流量が安定した状態で、インキの塗布を開始することができる。
【００３５】
ノズルの内径は、使用するインキや形成する薄膜の種類などによって決まる。有機ＥＬ素子の所定の層を形成するためのインキを吐出するノズル１１の内径は、たとえば５μｍ〜５０μｍであり、好ましくは９μｍ〜１５μｍである。
【００３６】
ノズルから吐出されるインキの吐出量は、形成する薄膜の膜厚、インキの濃度およびノズルと被塗布体との相対速度等によって決まる。有機ＥＬ素子の所定の層を形成するためのインキを吐出するさいには、その吐出量は、たとえば１０μＬ／ｍｉｎ〜２００μＬ／ｍｉｎであり、好ましくは３０μＬ／ｍｉｎ〜１００μＬ／ｍｉｎである。
【００３７】
インキの粘度は、形成する薄膜のパターニングの精度やノズルの内径などによってその最適値が設定される。有機ＥＬ素子の所定の層を形成するためのインキを吐出するさいには、インキの粘度は、たとえば１ｃＰ（０．００１Ｐａ・ｓ）〜５０ｃＰ（０．０５Ｐａ・ｓ）であり、好ましくは３ｃＰ（０．００３Ｐａ・ｓ）〜２０ｃＰ（０．０２Ｐａ・ｓ）である。
【００３８】
インキの濃度は、形成する薄膜の膜厚、インキの吐出量、およびノズルと被塗布体との相対速度等によって決まる。有機ＥＬ素子の所定の層を形成するためのインキを吐出するさいには、そのインキの濃度は、たとえば１ｍｇ／ｍＬ〜５０ｍｇ／ｍＬであり、好ましくは５ｍｇ／ｍＬ〜２０ｍｇ／ｍＬである。
【００３９】
ノズルから吐出されるインキの材料は、形成される薄膜の種類に応じて適宜選択される。有機ＥＬ素子の所定の層を形成するためのインキは、所定の層となる材料を所定の溶媒に溶解した液体からなる。
【００４０】
有機ＥＬ素子の所定の層には、たとえば陽極、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層および陰極などがあげられる。以下、各層の材料について例示するが、これらの中から、ノズルプリンティング法に使用可能な材料を適宜選択して、インキを調製し、上述のノズルプリンティング装置によってインキをパターン塗布することにより、各層を形成することができる。なお有機EL素子が複数の所定の層から構成されている場合であっても、全ての層をノズルプリンティング装置を使用して形成する必要はない。
【００４１】
＜正孔注入材料＞
正孔注入層を構成する正孔注入材料としては、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、および酸化アルミニウムなどの酸化物や、フェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系、アモルファスカーボン、ポリアニリン、およびポリチオフェン誘導体などを挙げることができる。
【００４２】
＜正孔輸送層材料＞
正孔輸送層を構成する正孔輸送材料としては、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）若しくはその誘導体、又はポリ（２，５−チエニレンビニレン）若しくはその誘導体などを挙げることができる。
【００４３】
＜発光材料＞
発光層は、通常、主として蛍光及び／又はりん光を発光する有機物、または該有機物とこれを補助するドーパントとから形成される。ドーパントは、例えば発光効率の向上や、発光波長を変化させるために加えられる。なお発光層に含まれる有機物は、低分子化合物でも高分子化合物でもよい。高分子化合物としてポリスチレン換算の数平均分子量が１０３〜１０８の化合物を含むことが好ましい。発光層を構成する発光材料としては、例えば以下の色素系材料、金属錯体系材料、高分子系材料、ドーパント材料を挙げることができる。
【００４４】
（色素系材料）
色素系材料としては、例えば、シクロペンダミン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体化合物、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ピロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマー、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体などを挙げることができる。
【００４５】
（金属錯体系材料）
金属錯体系材料としては、例えばＴｂ、Ｅｕ、Ｄｙなどの希土類金属、またはＡｌ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｉｒ、Ｐｔなどを中心金属に有し、オキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造などを配位子に有する金属錯体を挙げることができ、例えばイリジウム錯体、白金錯体などの三重項励起状態からの発光を有する金属錯体、アルミニウムキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾリル亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、フェナントロリンユーロピウム錯体などを挙げることができる。
【００４６】
（高分子系材料）
高分子系材料としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、上記色素系材料や金属錯体系発光材料を高分子化したものなどを挙げることができる。
（ドーパント材料）
ドーパント材料としては、例えばペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾロン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾンなどを挙げることができる。なお、このような発光層の厚さは、通常約２ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００４７】
＜電子輸送層材料＞
電子輸送層を構成する電子輸送材料としては、公知のものを使用でき、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン若しくはその誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、ナフトキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン若しくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン若しくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、又は８−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体などを挙げることができる。
【００４８】
これらのうち、電子輸送材料としては、オキサジアゾール誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、又は８−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体が好ましく、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス（８−キノリノール）アルミニウム、ポリキノリンがさらに好ましい。
【００４９】
＜電子注入層＞
電子注入層を構成する材料としては、発光層の種類に応じて最適な材料が適宜選択され、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属およびアルカリ土類金属のうちの１種類以上を含む合金、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物、またはこれらの物質の混合物などを挙げることができる。アルカリ金属、アルカリ金属の酸化物、ハロゲン化物、および炭酸化物の例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、酸化リチウム、フッ化リチウム、酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、酸化カリウム、フッ化カリウム、酸化ルビジウム、フッ化ルビジウム、酸化セシウム、フッ化セシウム、炭酸リチウムなどを挙げることができる。また、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、酸化カルシウム、フッ化カルシウム、酸化バリウム、フッ化バリウム、酸化ストロンチウム、フッ化ストロンチウム、炭酸マグネシウムなどを挙げることができる。
【００５０】
インキの溶媒としては、溶質を溶解させるものであればとくに限定されず、たとえばクロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタンなどの塩素系溶媒、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテートなどのエステル系溶媒、および水などを挙げることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１１    ノズル
１２    インキ
【図１】
0005521930.tif 000002
【図２】
0005521930.tif 000003
【図３】
0005521930.tif 000004