(57)【要約】【課題】塗布中または塗布直後の溶媒の蒸発速度の不均一による、膜厚ムラを低減することができる塗布装置を提供する。【解決手段】塗布装置は、基板を設置するステージと、基板に塗工液を吐出する吐出口が形成されたノズルと、ステージとノズルとを基板の面方向に相対的に移動可能とする移動機構と、ノズルの近傍に気流を発生する気流発生部とを備え、気流発生部は、ノズルの移動方向に延伸した開口部を有し、開口部よりノズル近傍にシート状の気流を発生させる。【選択図】図１
2014063700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を設置するステージと、
前記基板に塗工液を吐出する吐出口が形成されたノズルと、
前記ステージと前記ノズルとを前記基板の面方向に相対的に移動可能とする移動機構と、を備えた塗布装置であって、
前記ノズルの近傍に気流を発生する気流発生部を備え、
前記気流発生部は、前記ノズルの移動方向に延伸した開口部を有し、前記開口部より前記ノズル近傍にシート状の気流を発生させることを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記気流発生部は第１の気流発生部と第２の気流発生部とを備え、
前記第１の気流発生部と前記第２の気流発生部とは、前記ノズルにより吐出される領域を挟んで略平行に対向配置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。
【請求項３】
前記ノズルと前記気流発生部とをそれぞれ複数備え、
前記気流発生部は前記ノズルを個々に挟んで略平行に対向配置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。
【請求項４】
前記気流発生部はノズルヘッドを支持する保持部に設けられ、前記ステージと前記ノズルとの移動に関わらず、固定位置で前記気流を発生させることを特徴とする請求項１から３までの何れか１項に記載の塗布装置。
【請求項５】
前記気流発生部はノズル保持部に設けられ、前記ノズルの移動と連動して前記気流発生部が移動することを特徴とする請求項１から３までの何れか１項に塗布装置。
【請求項６】
前記気流は不活性ガスであることを特徴とする請求項１から５までの何れか１項に塗布装置。
【請求項７】
基板を設置するステージと、
前記基板に塗工液を吐出する吐出口が形成されたノズルと、
前記ステージと前記ノズルとを前記基板の面方向に相対的に移動可能とする移動機構と、を備えた塗布装置を用いて、前記基板上に前記塗工液を塗布成膜する塗布方法であって、
前記ノズルから前記塗工液を吐出することで塗布成膜する工程と、
前記ノズル近傍に前記ノズル移動方向に延在するシート状の気流を発生させる工程と、を含むことを特徴とする塗布方法。
【請求項８】
前記ノズルにより吐出される領域を挟んで対向する第１の気流と第２気流とを発生させる工程を含むことを特徴とする請求項７に記載の塗布方法。
【請求項９】
複数の前記ノズルから前記塗工液を吐出することで塗布成膜する工程と、
前記複数のノズルを個々に挟んで対向する複数の気流を発生させる工程と、を含むことを特徴とする請求項７に記載の塗布方法。
【請求項１０】
複数の有機機能層を有する有機機能性素子の製造方法であって、
請求項１から６までの何れか１項に記載の塗布装置を用いて、前記有機機能層を形成する工程を含むことを特徴とする有機機能性素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステージ上の基材にノズルを用いてインクを塗布して塗膜を形成する塗布装置、その塗布装置を用いた塗布方法及びその塗布装置を用いた有機機能性素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示素子（ＬＣＤ）に続く次世代表示デバイスとして、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」と略記する）等の自発光素子を２次元配列した発光素子型の表示パネルを備えた発光装置の研究開発が行われている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、アノード電極と、カソード電極と、これらの一対の電極間に形成される、例えば発光層、正孔注入層、等を有する有機ＥＬ層と、を備える。有機ＥＬ素子では、発光層において正孔と電子が再結合することによって発生するエネルギーによって発光する。
【０００４】
このような有機ＥＬ素子の発光層、正孔注入層等の成膜する工程として、ガラス基板上に設けられた透明電極を囲むように形成された隔壁間の溝に、ノズルを通じて液体状の有機ＥＬ材料を流し込んで塗布するノズルプリンティング法が用いられている。（例えば、特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−７５６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ノズルから吐出されたインクは基板上の画素形成領域においてインクに含まれる溶剤が蒸発することにより乾燥固化し塗膜となるが、ノズルからのインクの吐出をステージとノズルとを相対的に移動させることで連続的に塗布しており、塗布中の溶媒雰囲気には一様にならない。そのため、インクに含まれる溶媒の蒸発速度が不均一となり、画素形成領域内に形成される有機ＥＬ層の膜形状に影響を及ぼし、膜厚を均一に制御することが難しいという問題を有していた。
【０００７】
有機ＥＬ層の膜厚が不均一になってしまうと、有機ＥＬ素子の発光動作時における発光開始電圧や有機ＥＬ層から放射される光の波長（すなわち、画像表示時の色度）が設計値からずれて、所望の表示画質が得られなくなるとともに、有機ＥＬ層の膜厚の薄い領域に過大な発光駆動電流が流れることになるため、表示パネル（画素形成領域）に占める発光領域の割合（いわゆる開口率）の低下や有機ＥＬ層（有機ＥＬ素子）の劣化が著しくなり表示パネルの信頼性や寿命が低下するという問題を有していた。
【０００８】
本発明は上述した実情に鑑みてなされたものであって、塗布中または塗布直後の溶媒の蒸発速度の不均一による、膜厚ムラを低減することができる塗布装置、その塗布装置を用いた塗布方法及びその塗布装置を用いた有機機能性素子の製造方法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】
【０００９】
第１の発明は、基板を設置するステージと、前記基板に塗工液を吐出する吐出口が形成されたノズルと、前記ステージと前記ノズルとを前記基板の面方向に相対的に移動可能とする移動機構と、を備えた塗布装置であって、前記ノズルの近傍に気流を発生する気流発生部を備え、前記気流発生部は、前記ノズルの移動方向に延伸した開口部を有し、前記開口部より前記ノズル近傍にシート状の気流を発生させる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明の塗布装置であって、前記気流発生部は第１の気流発生部と第２の気流発生部とを備え、前記第１の気流発生部と前記第２の気流発生部とは、前記ノズルにより吐出される領域を挟んで略平行に対向配置されている。
【００１１】
第３の発明は、第１の発明の塗布装置であって、前記ノズルと前記気流発生部とをそれぞれ複数備え、前記気流発生部は前記ノズルを個々に挟んで略平行に対向配置されている。
【００１２】
第４の発明は、第１から第３の何れかの発明の塗布装置であって、前記気流発生部はノズルヘッドを支持する保持部に設けられ、前記ステージと前記ノズルとの移動に関わらず、固定位置で前記気流を発生させる。
【００１３】
第５の発明は、第１から第３の何れかの発明の塗布装置であって、前記気流発生部はノズル保持部に設けられ、前記ノズルの移動と連動して前記気流発生部が移動する。
【００１４】
第６の発明は、第１から第５の何れかの発明の塗布装置であって、前記気流は不活性ガスである。
【００１５】
第７の発明は、基板を設置するステージと、前記基板に塗工液を吐出する吐出口が形成されたノズルと、前記ステージと前記ノズルとを前記基板の面方向に相対的に移動可能とする移動機構と、を備えた塗布装置を用いて、前記基板上に前記塗工液を塗布成膜する塗布方法であって、前記ノズルから前記塗工液を吐出することで塗布成膜する工程と、前記ノズル近傍に前記ノズル移動方向に延在するシート状の気流を発生させる工程と、を含む。
【００１６】
第８の発明は、第７の発明の塗布方法であって、前記ノズルにより吐出される領域を挟んで対向する第１の気流と第２気流とを発生させる工程を含む。
【００１７】
第９の発明は、第７の発明の塗布方法であって、複数の前記ノズルから前記塗工液を吐出することで塗布成膜する工程と、前記複数のノズルを個々に挟んで対向する複数の気流を発生させる工程と、を含む。
【００１８】
第１０の発明は、複数の有機機能層を有する有機機能性素子の製造方法であって、第１から第６の何れかの発明の塗布装置を用いて、前記有機機能層を形成する工程を含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ノズル近傍に気流発生器を配置し、塗布中または塗布直後に気流を発生することにより、溶媒雰囲気を均一化できるため、インクに含まれる溶媒成分の蒸発速度を均一にでき、その結果、画素形成領域内に形成される有機ＥＬ層の膜厚の均一性を向上できる。
【００２０】
また、第２の発明では、第１および第２の気流発生部から気流を発生することにより、気流の偏りを低減できるため、画素形成領域内に形成される有機ＥＬ層の膜厚の均一性を向上できる。
【００２１】
また、第３の発明では、複数のノズルをそれぞれ挟むように気流発生部を配置し、気流を発生することにより、個々のノズルにおける気流の偏りを低減できるため、画素形成領域内に形成される有機ＥＬ層の膜厚の均一性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態を示すものであり、第１の実施形態に係る塗布装置を示した外観図
【図２】本発明の実施形態を示すものであり、第１の実施形態に係る塗布装置のノズルヘッド近傍の断面図
【図３】本発明の実施形態を示すものであり、ノズルヘッドより隔壁内にインクを流し込んだ直後の説明図
【図４】本発明の実施形態を示すものであり、塗膜の形状が偏ったことを示した画素形成領域の断面図
【図５】本発明の実施形態を示すものであり、塗膜の形状の偏りが無いことを示した画素形成領域の断面図
【図６】本発明の実施形態を示すものであり、第１の実施形態に係る塗布装置の異なる構成を示した概観図
【図７】本発明の実施形態を示すものであり、第２の実施形態に係る塗布装置のノズルヘッド近傍の断面図
【図８】本発明の実施形態を示すものであり、第３の実施形態に係る塗布装置のノズルヘッド近傍の断面図
【図９】本発明の実施形態を示すものであり、有機ＥＬ素子の断面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、この発明の一実施の形態に係る塗布装置、その塗布装置を用いた塗布方法及びその塗布装置を用いた有機機能性素子の製造方法について図面を参照して説明する。なお、この実施の形態では、有機機能性素子として、例えば有機ＥＬ素子等の発光素子を有する表示画素を備えた表示装置を例にして説明する。
【００２４】
［第１の実施形態］
第１の実施形態に係る塗布装置の構成及びその動作について、図１〜図５を参照にしつつ説明する。
＜塗布装置の構成＞
以下、本実施形態に係る塗布装置１０の構成について説明する。図１は本実施形態に係る製造装置の全体の構成を示す図である。図２は図１に示したノズルヘッド１１近傍のＹ方向における断面図であり、本実施形態に係るノズルヘッド１１と気流発生部１６と基板３０との相対的な位置関係を示している。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態の塗布装置１０は、基板３０にインク２０を塗布するノズルヘッド１１を備えている。このノズルヘッド１１が本発明にいうノズルに相当し、ノズルヘッド１１は、図２に示すように、下面に、インク２０を下方に吐出するノズル１１ａが形成されている。ノズルヘッド１１には、配管を介して、インクボトル１２が連通されている。インクボトル１２には、インクが貯蔵されている。このインクボトル１２に気体を送り込むことにより、インク２０を押し出して、ノズルヘッド１１に供給する。更に、インクボトル１２とノズルヘッド１１との間の配管には、流量制御弁１３及び流量計１４が設けられている。流量計１４は、配管を流れるインク２０の流量を計測する。流量制御弁１３は、流量計１４における計測結果に応じて、インク２０の流量が一定となるように弁を制御する。この弁の制御により、塗布装置１０は、ノズル１１ａから吐出されるインク２０の流量が一定となるように制御している。
【００２６】
更に、塗布装置１０は、ノズルヘッド１１を支持する保持部１５を備えている。この保持部１５は、同じ色の画素が並べられている主走査方向（図１ではＸ方向）に延在されるとともに、ノズルヘッド１１を移動可能に支持している。保持部１５には、気流発生部１６が設けられ、この気流発生部１６にガスを送り込むことで気流１６ａを発生させている。
【００２７】
ノズルヘッド１１のノズル１１ａ及び気流発生部１６の開口部１６ｂは下向きになっており、これに対向して基板３０が配置されている。可動ステージ１７には、移動機構が配置されている（図示しない）。当該移動機構は、可動ステージ１７と、ノズルヘッド１１従ってノズル１１ａと、を基板３０の面方向に相対的に移動可能とする。この移動機構によって、基板３０はノズルヘッド１１の移動方向である主走査方向（Ｘ方向）に対し、相対的に副走査方向（Ｙ方向）に移動することが可能となる。なお、図１に示したＸ方向とＹ方向とは平面視で直交しており、それぞれが相対的に移動することで、所望の位置に塗布可能となる。
【００２８】
以下、ノズルヘッド１１と気流発生部１６の詳細について、図２を参照して説明する。図２に示すように、ノズルヘッド１１は、ノズル１１ａとノズル固定部１１ｂとを含んでいる。ノズル固定部１１ｂの概観は例えば円筒状であり、その内部は空洞である。この空洞内下部底にノズル１１ａが固定配置されている。なお、ノズル固定部１１ｂは金属部材が一般的であり、例えばＳＵＳ等で作製されるが、溶剤耐性があればどのようなものを用いても構わない。
【００２９】
ノズル１１ａが固定配置される空洞内には配管を通じてインク２０が充填されている。ここで、ノズル１１ａは直径３μｍから２０μｍ程度の微少な穴によって形成されており、塗工の工程においてインク２０はノズル１１ａから基板へ、液柱状態で吐出される。なお、ノズル１１ａの材料は溶剤耐性があればどのようなものを用いても構わないが、精度良く穴の加工が可能な材料が望ましく、また、加圧による変形に強い、例えば金属材料で作製されることが望ましい。
【００３０】
ノズルヘッド１１を支持する保持部１５に設けられた気流発生部１６は、主走査方向（Ｘ方向）に延在する開口部１６ｂを有し、配管より送り込まれたガスをこの開口部１６ｂを通じることで気流１６ａを発生させている。開口部１６ｂの形状としては、例えば基板３０のＸ方向の長さより長く、主走査方向（Ｘ方向）へ延在（延伸）するスリット形状を用いることができる。気流発生部１６及びその開口部１６ｂはこのスリット形状の長手方向がノズルヘッド１１の移動方向である主走査方向（Ｘ方向）に沿うように配置し、副走査方向（Ｙ方向）においては、ノズルヘッド１１に対し近接し、先立って塗布される側（つまり、図１における（＋Ｙ）方向）配置されている。なお、気流発生部１６の材料は溶剤耐性があればどのようなものを用いても構わない。ここで、気流１６は有機ＥＬ材料への影響を鑑みてヘリウム・ネオン・アルゴンなどの希ガス類や窒素などの不活性ガスが望ましい。
【００３１】
＜塗布装置の動作＞
以下、本実施形態に係る塗布装置１０の動作について説明する。
まず、図１に示すように、インクボトル１２に充填されているインクを、配管を介してノズルヘッド１１へと供給する。ノズルヘッド１１へインク２０を供給する際、インクボトル１２内を気体で加圧し、インク２０をインクボトル１２から押し出すことで、ノズルヘッド１１へと供給することができる。インクボトル１２とノズルヘッド１１との間には、インクの吐出量を制御するための流量制御弁１３と、ノズルヘッド１１に供給するインクの流量を測定するための流量計１４とが配置されており、流量計１４からの情報（つまり、インク流量）を基に流量制御弁１３を調整することができる。こうして、インク流量を調整することができるため、安定した所望のインク流量を得ることができる。
【００３２】
次に、ノズルヘッド１１の吐出口から供給されたインク２０を吐出させるとともに、可動ステージ１７を（＋Ｙ）方向または（−Ｙ）方向に移動させることで、連続的に可動ステージ１７上に配置された基板３０に塗膜２１を形成する。例えば、Ｘ方向に平行なストライプ状の画素形成領域を有する基板３０を可動ステージ１７上に配置し、可動ステージ１７とノズルヘッド１１とをＸ方向に相対的に移動させる。この際、可動ステージ１７とノズルヘッド１１との位置情報などにより可動ステージ１７とノズルヘッド１１との移動を同期させて、ストライプ状のＲ（Ｒｅｄ）又はＧ（Ｇｒｅｅｎ）又はＢ（Ｂｌｕｅ）の画素形成領域に連続的にインク２０を塗布し、画素となる塗膜２１を形成する。そして、１つのストライプ状のＲ又はＧ又はＢの画素形成領域に塗膜２１を形成した後、Ｙ方向に可動ステージ１７とノズルヘッド１１とを相対的に移動させ、次の画素形成領域に塗膜２１を形成する。
【００３３】
その際、図２に示すように、気流発生部１６より気流１６ａを発生させることで、塗布中の溶剤雰囲気の差を低減できるため、インク２０に含まれる溶剤の蒸発速度が均一となり、画素形成領域内に形成される有機ＥＬ層の膜厚も均一化される。以下、この効果を図３から図４を用いて説明する。
【００３４】
図３に示すように、ノズルヘッド１１から吐出されたインク２０は隔壁３１内に流し込まれた後、乾燥固化することで塗膜２１となる。この乾燥において、可動ステージ１７とノズルヘッド１１とを相対的に移動させ画素形成領域に連続的にインク２０を塗布するため、先立って塗布される側（（＋Ｙ）方向側）のインク２０の溶媒成分の濃度は、後に塗布される側（（−Ｙ）方向側）のインク２０の溶媒成分の濃度に対し、相対的に高くなる。そのため、インクに含まれる溶媒の乾燥速度は後に塗布される側（（−Ｙ）方向側）の方が先立って塗布される側（（＋Ｙ）方向側）より早くなる。この副走査方向（Ｙ方向）におけるインク２０の局所的な乾燥速度の不均一が、画素形成領域内に形成される有機ＥＬ層の膜形状に影響を及ぼし、図４に示すように一方（（＋Ｙ）方向側）の隔壁３１側では膜表面が壁面に大きく迫り上がり、他方（（−Ｙ）方向側）の隔壁３１側では壁面への迫り上がりが小さく抑制されて塗膜２１ａの膜断面の形状が大きく偏る。
【００３５】
一方、本実施形態に係る塗布装置１０では、図１及び図２に示すように、ノズルヘッド１１に対し近接し、先立って塗布される側（（＋Ｙ）方向側）に配置された気流発生部１６からの気流１６ａにより、インク２０の溶媒成分は拡散されて、溶媒成分の濃度は均一化される。そのため、図５のように膜断面の形状に偏りのない塗膜２１ｂを作製することができる。また、気流発生部１６の開口部１６ｂは主走査方向（Ｘ方向）へ延在するスリット形状であるため、シート状の気流１６ａを発生でき、画素形成領域に対して先立って塗布される側（（＋Ｙ）方向側）からの溶媒成分を遮断することが可能となり、インクの溶媒成分の濃度の影響を受けず、蒸発速度を均一化できる。
【００３６】
ノズルヘッド１１から吐出されるインク２０は、インク乾燥によるノズル詰まりや飛行曲がりを考慮すると連続して吐出し続ける方が好ましい。そのため、画素形成領域以外にも塗膜２１が形成されることになるが、マスキング部材で成膜領域外を覆う、成膜後に塗膜を取り除くなどを適宜行い、所望の領域に塗膜２１を残すことができる。以上のように、本実施形態に係る塗布装置１０であれば、塗布中または塗布直後の溶媒の蒸発速度の不均一による、膜厚ムラを低減することができる。
【００３７】
なお、本実施形態ではストライプ状の画素形成領域を有する基板３０を用いて説明したが、これに限定されず、画素形成領域は格子状であってもよい。また、ノズルヘッド１１及びノズル１１ａが１つの場合で説明したが、複数であってもよい。
【００３８】
また、本実施形態では保持部１５に気流発生部１６が設けられる塗布装置１０、すなわち、可動ステージ１７とノズルヘッド１１（従ってノズル１１ａ）との移動に関わらず、気流発生部１５が固定位置で気流を発生させる塗布装置１０とした。しかし、図６に示すように、ノズルヘッド１１に気流発生部１６が設けられ、ノズルヘッド１１が移動方向である主走査方向（Ｘ方向）に移動することに連動して、気流発生部１６も同様に主走査方向（Ｘ方向）に移動する塗布装置１０の構成としても、上述したものと同様な動作で蒸発速度を均一化できる。
【００３９】
［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る塗布装置１０について、以下に説明する。第２の実施形態に係る塗布装置１０と、上述した第１の実施形態に係る塗布装置１０とは概ねその構成は同じであるが、ノズルヘッド１１と気流発生部１６と基板３０との相対的な位置関係が異なっている。このため、ノズルヘッド１１と気流発生部１６と基板３０との相対的な位置関係についてのみ、図７を参照にしつつ説明し、その他については説明を省略する。
【００４０】
第１の実施形態に係る塗布装置１０ではノズルヘッド１１に対し近接し、先立って塗布される側（（＋Ｙ）方向側）にのみ気流発生部１６が配置されている。この場合、副走査方向（Ｙ方向）において、片側からの気流１６ａとなるため、気流発生部１６からの気流１６ａによって膜断面の形状が大きく偏る場合がある。そのため、図７に示すように、ノズルヘッド１１に対し近接し、先立って塗布される側（（＋Ｙ）方向側）と後に塗布される側（（−Ｙ）方向側）との、両側に気流発生部１６を配置し、気流１６ａを発生する。これにより副走査方向（Ｙ方向）における気流１６ａの偏りは解消し、膜断面形状の偏りも解消する。この場合、ノズルヘッド１１を挟むよう気流発生部１６を対向配置し、さらに互いを略平行に配置することが望ましい。
【００４１】
また、ノズルヘッド１１及びノズル１１ａが１つの場合で説明したが、複数であってもよい。この場合、先立って塗布される側（（＋Ｙ）方向側）と後に塗布される側（（−Ｙ）方向側）との、両側の気流発生部１６は、複数のノズルから吐出される画素形成領域の両外側に対向配置される。
【００４２】
［第３の実施形態］
第２の実施形態に係る塗布装置１０において、複数のノズルヘッド１１を有し、先立って塗布される側（（＋Ｙ）方向側）と後に塗布される側（（−Ｙ）方向側）との両側に気流発生部１６を配置した場合、複数のノズルヘッド１１の個々に対し気流１６ａに分布が生じるため、気流発生部１６からの気流１６ａによって膜断面の形状が大きく偏る場合がある。そのため、図８に示すように、複数のノズルヘッド１１（図においては２個）に対し、個々のノズルヘッド１１を挟むように気流発生部１６を対向配置し、さらに互いを略平行に配置する。これにより、個々のノズルヘッド１１に対する気流１６ａの偏りは解消し、膜断面形状の偏りも解消する。
【００４３】
＜有機ＥＬ素子の作製＞
以下、有機ＥＬ素子（有機機能性素子）に含まれる正孔注入層３３と正孔輸送層３４と有機発光層３５とのパターン形成体を総称して有機機能層と呼び、この機能層を上記実施形態で係る塗布装置１０を用いて形成する場合について、図９を参照しつつ説明する。
【００４４】
（基板の準備）
本発明に係る基板３０としては、例えばガラスやプラスチックフィルムなどの絶縁性を有する基板が使用できる。特に、基板側から発光を取り出すボトムエミッション型の場合には基板の材料として透光性のある材料を用いる。透光性のある基材の材料としては、ガラスや石英、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート等のプラスチックフィルムに、後述する画素電極層３２が少なくとも形成されていれば良い。アクティブマトリックス方式の有機ＥＬ素子を形成する場合には、基板３０としては薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成された駆動用基板とし、用いる薄膜トランジスタとしては、公知の薄膜トランジスタを用いることができる。具体的には、主として、ソース／ドレイン領域及びチャネル領域が形成される活性層、ゲート絶縁膜及びゲート電極から構成される薄膜トランジスタが挙げられる。薄膜トランジスタの構造としては、特に限定されるものではなく、例えば、スタガ型、逆スタガ型、ボトムゲート型、トップゲート型、コプレーナ型等が挙げられる。薄膜トランジスタの半導体層の材料としては、ポリチオフェンやポリアニリン、銅フタロシアニンやペリレン誘導体等の材料を用いてもよく、また、アモルファスシリコンやポリシリコン、金属酸化物を用いてもよい。さらに、前記基板のどちらかの面にカラーフィルタ層や光散乱層、光偏光層等を基板に設けてもよい。
【００４５】
（画素電極の作製）
基板３０の上には陽極としてパターニングされた画素電極３２が設けられる。画素電極３２の材料としては、ＩＴＯ（インジウム錫複合酸化物）、ＩＺＯ（インジウム亜鉛複合酸化物）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アルミニウム複合酸化物等の透明電極材料等が使用できる。なお、低抵抗であること、耐溶剤性であること、透明性であることなどからＩＴＯを用いられることが好ましい。
画素電極３２は材料に応じて抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの乾式成膜法や、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの湿式成膜法などで成膜され、フォトグラフィ法などにより所望のパターンに加工され発光画素領域における画素電極３２となる。
【００４６】
（隔壁の作製）
画素電極３２を形成後、隣接する画素電極３２どうしの間に感光性材料を用いて、フォトグラフィ法などにより、隔壁３１を形成する。基板３０上には、マトリクスまたはストライプ状の隔壁３１が設けられ、この隔壁３１に囲まれた領域は塗布用のインク２１による膜が形成させる吐出領域となる。
【００４７】
隔壁３１を形成する感光性材料としてはポジ型レジスト、ネガ型レジストのどちらであってもよく、市販のもので構わないが、絶縁性を有する必要がある。隔壁３１が十分な絶縁性を有さない場合には隔壁３１を通じて隣り合う画素電極３２に電流が流れてしまい表示不良が発生してしまう。また、ＴＦＴの誤作動により適正な表示ができないことがある。感光性材料としては、具体的にはポリイミド系、アクリル樹脂系、ノボラック樹脂系、フルオレン系といったものが挙げられるがこれに限定するものではない。また、有機ＥＬディスプレイの表示品位を上げる目的で、光遮光性の材料を感光性材料に含有させても良い。さらに、必要に応じて撥水剤を添加したり、プラズマやＵＶを照射して形成後にインク２０に対する撥液性を付与したりすることもできる。
【００４８】
隔壁３１を形成する感光性樹脂はスピンコーター、バーコーター、ロールコーター、ダイコーター、グラビアコーター等の公知の塗布方法を用いて塗布される。次に、パターン露光、現像して隔壁３１のパターンを形成する工程では、従来公知の露光、現像方法により隔壁３１のパターンを形成できる。また焼成に関してはオーブン、ホットプレート等での従来公知の方法により焼成を行うことができる。
【００４９】
隔壁３１は、厚みが０．５μｍから５．０μｍの範囲にあることが望ましい。これは、異なる発光色を有する有機発光材料を溶媒に溶解または分散させた有機発光インキを用いて画素ごとに塗り分けをおこなう場合、隣接する画素との混色を防止することが出来る。隔壁３１が低すぎると隣接画素間でのリーク電流の発生やショートの防止、有機発光インキの混色防止の効果が得られないことがあり注意が必要である。
【００５０】
（機能層の作製）
続いて有機機能層は、電圧の印加によって発光する有機発光層３５を含む。この有機発光層３５から成る単独の層によって構成されていても良いが、この有機発光層３５に加えて、発光効率を向上させる発光補助層を積層した積層構造から構成されたものであっても良い。発光補助層としては、正孔輸送層３４、正孔注入層３３、電子輸送層（図示せず）、電子注入層（図示せず）等が挙げられる。
【００５１】
（正孔注入層インクの調整）
正孔注入層３３を形成するためのインクの調整について説明する。形成される正孔注入層３３の抵抗は発光効率の点から１×１０６Ω・ｃｍ以下のものが好ましい。正孔注入材料の例としては、銅フタロシアニン、テトラ（ｔ−ブチル）銅フタロシアニン等の金属フタロシアニン類及び無金属フタロシアニン類、キナクリドン化合物、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン等の芳香族アミン系低分子正孔注入輸送材料や、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリビニルカルバゾール、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）とポリスチレンスルホン酸との混合物などの高分子正孔輸送材料、ポリチオフェンオリゴマー材料、その他既存の正孔注入材料の中から選ぶことができる。
【００５２】
正孔注入材料を溶解または分散させる溶媒としては、例えば、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエチレン、２塩化エチレン、テトラクロロエタン、クロルベンゼンなどのハロゲン系溶媒、Ｎ‐メチル‐２‐ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルフォルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等の非プロトン性極性溶媒、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、等のアルコキシアルコール等の極性溶媒などが上げられる。
【００５３】
（正孔輸送層インクの作製）
正孔輸送層３４を形成するためのインク調整について説明する。正孔輸送性物質としては、例えば、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（以下、ＰＶＫともいう。）、ポリ（パラ−フェニレンビニレン）、カルバゾールビフェニル（以下、ＣＢＰとも言う。）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）―１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（以下、ＮＰＤとも言う。）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（以下ＴＰＤともいう。）、４，４’−ビス（１０−フェノチアジニル）ビフェニルや、２，４，６−トリフェニル−１，３，５−トリアゾール、ポリフルオレン誘導体、トリフェニルアミンとフルオレンの共重合体などを挙げることができる。正孔輸送層３４を形成する機能性インクの溶媒としては、シメン、テトラリン、クメン、デカリン、ジュレン、シクロヘキシルベンゼン、ジヘキシルベンゼン、テトラメチルベンゼン、及びジブチルベンゼン等が挙げられる。
【００５４】
（有機発光層インクの作製）
有機発光層３５を形成するためのインク調整について説明する。有機発光層３５は電流を通すことにより発光する層であり、有機発光層３５を形成する有機発光材料は、例えば、クマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポルフィレン系、キナクリドン系、Ｎ，Ｎ’−ジアルキル置換キナクリドン系、ナフタルイミド系、Ｎ，Ｎ’−ジアリール置換ピロロピロール系、イリジウム錯体系等の発光性色素をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール等の高分子中に分散させたものや、ポリアリーレン系、ポリアリーレンビニレン系やポリフルオレン系の高分子材料が挙げられる。有機発光層３５を形成する機能性インクの溶媒としては、シメン、テトラリン、クメン、デカリン、ジュレン、シクロヘキシルベンゼン、ジヘキシルベンゼン、テトラメチルベンゼン、及びジブチルベンゼン等が挙げられる。
【００５５】
（正孔注入層の形成）
上記により焼成した隔壁３１を形成した基板３０に対して、上述した塗布装置１０を用いて正孔注入材料を含んだ機能性インクを吐出し、正孔注入層３３を形成する。
（正孔輸送層の形成）
正孔注入層３３の形成後、上述した塗布装置１０を用いて正孔輸送性物質を含む機能性インクを吐出して正孔輸送層３４を形成する。正孔輸送層３４は、正孔注入層３３から注入された正孔を有機発光層３５へ流すための層であり、正孔輸送性物質で構成される。
（有機発光層の形成）
正孔輸送層３４の形成後、上述した塗布装置１０を用いて有機発光材料を含む機能性インクを吐出して、有機発光層３５を形成する。
【００５６】
（陰極層の形成）
有機発光層３５の形成後、陰極層３６を画素電極３２のパターンに応じたパターンで形成する。陰極層３６の材料としては、有機発光層３５の発光特性に応じたものを使用でき、例えば、リチウム、マグネシウム、カルシウム、イッテルビウム、アルミニウムなどの金属単体やこれらと金、銀などの安定な金属との合金などが挙げられる。また、インジウム、亜鉛、錫などの導電性酸化物を用いることもできる。陰極層３６の形成方法としてはマスクを用いた真空蒸着法による形成方法が挙げられる。
【００５７】
これらで構成される有機ＥＬ素子を、外部の酸素や水分から保護するために、乾燥剤３７とともにガラスキャップ３８と接着剤３９とを用いて密閉封止し、有機ＥＬディスプレイパネルを得ることができる。封止方式としては本構成に限定されるものでなく、外部の酸素や水分から保護できればどのような方式でも良い。
【００５８】
なお、有機ＥＬ素子では、陽極である画素電極３２と陰極層３６との間に、画素電極側から正孔注入層３３と正孔輸送層３４と有機発光層３５とを積層した構成について説明したが、本実施形態に係る有機ＥＬ素子はこれに限定されるものではない。例えば、画素電極３２と陰極層３６との間に正孔輸送層３４、有機発光層３５以外に正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層といった層を必要に応じ選択した積層構造をとることができる。また、これらの層を形成する際には有機発光層３５と同様の形成方法が使用できる。
【００５９】
また、本実施形態では、正孔注入層３３、正孔輸送層３４、有機発光層３５を塗布装置１０を用いて作製したが、すべての層で塗布装置１０を用いる必要はなく、いずれの層のみにおいても適宜使用可能である。また、本実施形態では、塗布装置１０を用いて有機ＥＬ素子を製造しているが、上記塗布装置は対象を有機ＥＬ素子に限定するものではない。カラーフィルタ、薄膜トランジスタ等、他の表示装置を構成する素子として好適に利用できる。
【００６０】
［実施例］
次に、本発明の実施例について説明する。
対角３インチサイズのガラス基板３０の上にスパッタ法を用いてＩＴＯ（インジウム−錫酸化物）薄膜を形成し、フォトリソグラフィ法と酸溶液によるエッチングでＩＴＯ膜をパターニングして、画素電極３２を形成した。画素電極３２のラインパターンは、線幅７０μｍ、スペース６０μｍでラインが約７．６ｍｍ角の中に約５９０×１５９形成されるパターンとした。
【００６１】
次に、絶縁層を以下のように形成した。まず、画素電極３２を形成したガラス基板３０上にポリイミド系のレジスト材料を全面スピンコートした。スピンコートの条件を１５０ｒｐｍで５秒間回転させた後、５００ｒｐｍで２０秒間回転させ１回コーティングとし、絶縁層の高さを２．５μｍとした。全面に塗布したフォトレジスト材料に対し、フォトリソ法により画素電極３２の間にストライプパターンを有する絶縁層である隔壁３１を形成した。この隔壁３１は、撥インク性を有している。
【００６２】
次に、正孔注入インクとしてポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリアニリン等の高分子正孔注入材料の混合物をプロピレングリコールモノブチルエーテルを用いて調液し、インクの固形分濃度３．０％、粘度２５ｍＰａ・ｓのインクを用意した。作製した正孔注入インクをインクボトル１２に入れた。インクボトル１２中の正孔注入インクはインクボトル１２を加圧することによりインク供給チューブを通ってノズルヘッド１１へと供給された。インクボトル１２とノズルヘッド１１との間には吐出されるインク２０の量を制御する流量制御弁１３、ノズルヘッド１１に流れるインクの流量を測定するための流量計１４とが備わっているため、流量計１４の情報をもとに、流量制御弁１３にフィードバックし流量を調整することで、安定した所望の正孔注入インクの流量を得た。
【００６３】
前記撥インク性を付与したストライプパターン隔壁３１を有するガラス基板３０を可動ステージ１７に固定した。また、可動ステージ１７は、（＋Ｙ）または（−Ｙ）の方向に動くことができる。また、ノズルヘッド１１は（＋Ｙ）または（−Ｙ）方向に直交する方向の（＋Ｘ）または（−Ｘ）の方向に動くことができる。可動ステージ１７とノズルヘッド１１とは相対的に移動することで連続的に可動ステージ１７上のガラス基板３０の画素形成領域に画素となる塗膜２１を形成できる。
【００６４】
正孔注入インクは、インク供給チューブからステンレスで作られた直方体状のノズルヘッド１１に充填されている。ノズルヘッド１１内部はマニホールドとなっており、直径１０μｍの微小な穴の空いた金属材料からなるノズル１１ａからガラス基板３０に対して鉛直方向に吐出できる。
【００６５】
可動ステージ１７とノズルヘッド１１とは相対的に１ｍ／秒で移動し、可動ステージ１７上のガラス基板３０の画素形成領域に連続的に１００μｌ／秒で正孔注入インクを吐出させた。正孔注入インクの塗布中から塗布後に渡り、ノズルヘッド１１に対し近接し、先立って塗布される側（（＋Ｙ）方向側）に配置された気流発生部１６から気流１６ａを発生させた。その後、２００℃のホットプレートに３０分置くことで正孔注入層３３を形成した。その後、膜厚測定により所望の膜厚の正孔注入層３３を得たことを確認した。
【００６６】
次に、ポリフルオレン誘導体からなる正孔輸送材料をシクロヘキシルベンゼンを用いて調液し、インクの固形分濃度４．０％、粘度２０ｍＰａ・ｓのインクを用意した。正孔輸送層３４を形成する際にも、上述した正孔注入層３３を形成する際と同様の装置と手順で上述した正孔注入層３３を形成したガラス基板３０に正孔輸送材料を吐出した。吐出後、窒素雰囲気化で２００℃１時間焼成することにより正孔輸送層３４を形成し、所望の膜厚の正孔輸送層３４を得たことを確認した。
【００６７】
次に、ポリ（パラフェニレンビニレン）誘導体からなる赤、緑、青の有機発光材料をシクロヘキシルベンゼンを用いて調液し、インクの固形分濃度７．０％、粘度３０ｍＰａ・ｓの赤インク、固形分濃度５．０％、粘度２５ｍＰａ・ｓの緑インク、固形分濃度６．０％、粘度２０ｍＰａ・ｓの赤、緑、青インクを用意した。有機発光層３５を形成する際にも、上述した正孔注入層３３を形成する際と同様の装置と手順で正孔輸送層３４を形成したガラス基板３０に有機発光材料を吐出し、成膜した。吐出成膜後、窒素雰囲気化で１３０℃３０分焼成することにより赤、緑、青の有機発光層３５を形成した。その後、膜厚測定により所望の膜厚の有機発光層３５を得たことを確認した。
【００６８】
その上にＣａ、Ａｌからなる陰極層３６を画素電極３２のラインパターンと直交するようなラインパターンで抵抗加熱蒸着法によりマスク蒸着して形成した。最後にこれらの有機ＥＬ構成体を、外部の酸素や水分から保護するために、乾燥剤３７とともにガラスキャップ３８と接着剤３９を用いて密閉封止し、有機ＥＬディスプレイパネルを作製した。これにより得られた有機ＥＬ素子基板の表示部の周辺部には各画素電極３２に接続されている陽極側の取り出し電極と、陰極側の取り出し電極とがあり、これらを電源に接続することにより、得られた有機ＥＬ素子基板の点灯表示確認を行い、発光状態のチェックを行った。
【００６９】
上記したように、ノズルヘッド１１の近傍に気流発生部１６を設置し、気流１１ａを発生させることで塗布形成された塗膜近傍において、塗布中の溶媒雰囲気の差を低減できるため、インク２０に含まれる溶媒の蒸発速度が均一となり、画素形成領域内に形成される有機ＥＬ層の塗膜２１ｂの膜断面形状の偏りを抑えることができた。よって発光輝度ムラが無い有機ＥＬ素子基板が得ることができた。
【００７０】
［比較例］
本実施形態に係る塗布装置１０とは異なり、気流発生部１６を設けない場合には、塗布過程でインク２０に含まれる溶媒の蒸発速度が不均一となり、有機ＥＬ層の塗膜２１ａの膜断面形状に偏りが生じ発光ムラが発生した。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、テレビ、タブレット、携帯端末、パソコン等のディスプレイ等に適用可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１０…塗布装置
１１…ノズルヘッド
１１ａ…ノズル
１１ｂ…ノズル固定部
１２…インクボトル
１３…液量制御弁
１４…流量計
１５…保持部
１６…気流発生部
１６ａ…気流
１６ｂ…開口部
１７…可動ステージ
２０…インク
２１…塗膜
２１ａ…塗膜
２１ｂ…塗膜
３０…基板
３１…隔壁
３２…画素電極
３３…正孔注入層
３４…正孔輸送層
３５…有機発光層
３６…陰極層
３７…乾燥剤
３８…ガラスキャップ
３９…接着剤
【図１】
2014063700.tif 000003
【図２】
2014063700.tif 000004
【図３】
2014063700.tif 000005
【図４】
2014063700.tif 000006
【図５】
2014063700.tif 000007
【図６】
2014063700.tif 000008
【図７】
2014063700.tif 000009
【図８】
2014063700.tif 000010
【図９】
2014063700.tif 000011