(57)【要約】【課題】有機ＥＬ材料含有液膜の形成パターンの自由度がマスク部により制限を受けるのを抑えることができるスプレー式塗布装置を提供する。【解決手段】材料を供給するスプレーノズルを有するスプレーユニットと、スプレーノズルとプレート部上の基板とを相対的に移動させる移動機構と、プレート部とスプレーノズルとの間に電圧を印加する電圧部と、基板とスプレーノズルとの間に配置されるマスク部と、を備え、プレート部とスプレーノズルとの間に電圧を印加させた状態で、基板とスプレーノズルとを相対的に移動させつつスプレーノズルから材料を噴霧させることにより、マスク部の開口部を通じて基板に材料を付着させるスプレー式塗布装置であって、マスク部は、スプレーノズルに対して固定して設けられ、マスク部はスプレーノズルとマスク部の開口部との位置関係が一定に保たれるように移動する構成とする。【選択図】図３
2014053159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を載置するプレート部と、
材料を供給するスプレーノズルを有するスプレーユニットと、
前記スプレーノズルと前記プレート部上の基板とを相対的に移動させる移動機構と、
前記プレートと前記スプレーノズルとの間に電圧を印加する電圧印加部と、
基板と前記スプレーノズルとの間に配置され、開口部を有するマスク部と、
を備え、前記プレートと前記スプレーノズルとの間に電圧を印加させた状態で、基板と前記スプレーノズルとを相対的に移動させつつ前記スプレーノズルから材料を噴霧させることにより、マスク部の開口部を通じて基板に材料を付着させるスプレー式塗布装置であって、
前記マスク部は、前記スプレーノズルに対して固定して設けられ、前記マスク部は前記スプレーノズルと前記マスク部の開口部との位置関係が一定に保たれるようにスプレーノズルの移動に同期して移動することを特徴とするスプレー式塗布装置。
【請求項２】
前記スプレーノズル及び、マスク部の移動が、共通の前記移動機構により行われることを特徴とする請求項１に記載のスプレー式塗布装置。
【請求項３】
前記スプレーノズル及び前記マスク部は、複数設けられており、前記マスク部は、前記各スプレーノズルそれぞれに対して前記スプレーノズルと前記マスク部の開口部との位置関係が一定に保たれるように固定されて設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスプレー式塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に塗布液を塗布するスプレー式塗布装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年では、例えば有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）の表示装置には、基板上に形成された導電性パターン上に有機ＥＬ材料含有液を塗布されたものが使用されている。このような有機ＥＬ材料含有液の塗布には、真空蒸着法よりもコストを抑えられるＥＳＣ（エレクトロスプレーコーティング）が着目されている。このＥＳＣ法を用いたスプレー式塗布装置は、下記特許文献１に示されるように、有機ＥＬ材料含有液を供給するノズルと、このノズルを移動させる移動機構と、ノズルと基板との間に電圧を印加させる高圧電源部と、開口部を有する成膜用マスクとを有しており、基板に対して成膜用マスクを固定した状態で、ノズルと基板上に形成された導電性パターンとの間に電圧を印加することにより、ノズルから有機ＥＬ材料含有液が噴霧されて成膜用マスクの開口部を通じて有機ＥＬ材料含有液が基板上に塗布される。すなわち、ノズル先端に存在する有機ＥＬ材料含有液の静電気力反発が表面張力を上回ることにより有機ＥＬ材料含有液ノズル先端から液滴として噴霧される。この液滴は強く帯電しているため、電場により基板上の導電性パターンに引きつけられ、成膜用マスクの開口部を介することにより導電性パターンの所定の領域に有機ＥＬ材料含有液を塗布することができる。そして、移動機構によりノズルを成膜用マスク全体に亘って移動させることにより、基板上の所定の領域すべてに有機ＥＬ材料含有液を塗布することができる。このＥＳＣ法では、有機ＥＬ材料含有液の液滴が非常に細かいため、均一性のよい有機ＥＬ材料含有液膜を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−６４７２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記スプレー式塗布装置では、有機ＥＬ材料含有液膜が成膜用マスク（以下、マスク部と称す）の開口部のパターン通りに形成されてしまうため、有機ＥＬ材料含有液膜の形成パターンの自由度が制限されてしまうという問題があった。すなわち、有機ＥＬ材料含有液膜は、基板に固定されたマスク部の開口部を通じて形成されるため、開口部が形成されていない領域には有機ＥＬ材料含有液膜を形成することができない。仮に、そのような領域に有機ＥＬ材料含有液膜を形成する場合には、マスク部全体を作成し直す必要がある。
【０００５】
また、マスク部は、基板の大きさとほぼ同じ大きさで形成されているため、仮に基板全体に比べて小領域の有機ＥＬ材料含有液膜が必要な場合であっても、マスク部を常に同じ大きさで形成しなければならず、小領域の有機ＥＬ材料含有液膜であっても基板１枚と同等の大きさの塗布パターンを形成する場合と同程度のコストがかかってしまうという問題があった。
【０００６】
さらに、隣同士の開口部間のマスク幅は、マスク部を形成する部材の強度上の問題から所定寸法以上の幅を確保する必要があるため、有機ＥＬ材料含有液膜を挟ピッチで形成できないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、有機ＥＬ材料含有液膜の形成パターンの自由度がマスク部により制限を受けるのを抑えることができるスプレー式塗布装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明のスプレー式塗布装置は、基板を載置するプレート部と、材料を供給するスプレーノズルを有するスプレーユニットと、前記スプレーノズルと前記プレート部上の基板とを相対的に移動させる移動機構と、前記プレートと前記スプレーノズルとの間に電圧を印加する電圧印加部と、基板と前記スプレーノズルとの間に配置され、開口部を有するマスク部と、を備え、前記プレートと前記スプレーノズルとの間に電圧を印加させた状態で、基板と前記スプレーノズルとを相対的に移動させつつ前記スプレーノズルから材料を噴霧させることにより、マスク部の開口部を通じて基板に材料を付着させるスプレー式塗布装置であって、前記マスク部は、前記スプレーノズルに対して固定して設けられ、前記マスク部は前記スプレーノズルと前記マスク部の開口部との位置関係が一定に保たれるようにスプレーノズルの移動に同期して移動することを特徴としている。
【０００９】
上記スプレー式塗布装置によれば、マスク部がスプレーノズルに対して固定して設けられ、これらの位置関係が一定に保たれるようにスプレーノズルとマスク部とが同期して移動するため、マスク部の開口パターンに影響されることなく所定の位置に有機ＥＬ材料含有液膜を形成することができる。すなわち、従来では基板上に固定されたマスク部の開口部を通じてのみ有機ＥＬ材料含有液膜が形成されるため、有機ＥＬ材料含有液膜の形成位置がマスク部の開口部位置に制限されていたが、本発明ではスプレーノズルとマスク部とを同期して所定の位置まで移動させて噴霧することにより形成できるため、マスク部の開口部の位置に影響されることなく基板上の所定の位置にスプレーノズルとマスク部とを移動させて有機ＥＬ材料含有液膜を形成することができる。そして、マスク部は、スプレーノズルに対して形成すればよいため、基板上に小領域の有機ＥＬ材料含有液膜を形成したい場合であっても、従来のように基板１枚と同等の大きさのマスク部を形成する必要はない。さらに、スプレーノズルとマスク部とを同期して移動できるため、従来のように隣同士の開口部間のマスク幅の強度を考慮する必要はなく、挟ピッチの有機ＥＬ材料含有液膜を容易に形成することができる。
【００１０】
また、前記スプレーノズル及び、マスク部の移動が、共通の前記移動機構により行われる構成にしてもよい。
【００１１】
この構成によれば、スプレーノズルとマスク部の開口部との位置関係を一定に保ちつつ同期させて移動させる構成を容易に達成することができる。
【００１２】
また、前記スプレーノズル及び前記マスク部は、複数設けられており、前記マスク部は、前記各スプレーノズルそれぞれに対して前記スプレーノズルと前記マスク部の開口部との位置関係が一定に保たれるように固定されて設けられている構成にすることもできる。
【００１３】
この構成によれば、それぞれのスプレーノズルから有機ＥＬ材料含有液を噴霧し、マスク部の開口部の位置に影響をうけずに有機ＥＬ材料含有液膜を形成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のスプレー式塗布装置によれば、有機ＥＬ材料含有液膜の形成パターンの自由度がマスク部により制限を受けるのを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態におけるスプレー式塗布装置を概略的に示す斜視図である。
【図２】スプレーユニットの拡大図である。
【図３】スプレーノズルとマスク部との関係を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態におけるスプレー式塗布装置を概略的に示す斜視図であり、図２は、スプレーユニットの拡大図、図３は、スプレーノズルとマスク部との関係を示す概略構成図である。
【００１８】
スプレー式塗布装置は、プレート部２１とスプレーノズルとの間に高電圧を印加させることにより、スプレーノズル先端から液滴を噴霧し、基板１０上に塗布膜Ｃを形成するものである。具体的には、例えば、有機ＥＬ表示装置の製造に用いられ、基板１０上に有機ＥＬ材料含有液等の液状物（以下、塗布液と称す）の塗布膜Ｃ（例えば、有機ＥＬ材料含有液膜）を形成する。そして、このようなスプレー式塗布装置は、図１〜図３に示すように、基台２と、基板１０を載置するためのプレート部２１と、このプレート部２１に対し特定方向に移動可能に構成される塗布ユニット３０とを備えている。
【００１９】
ここで、有機ＥＬ表示装置は、画素電極（陽極）とバンクとが形成されたガラスやフィルムなどの基板１０上に、透明電極、正孔注入層・輸送層、有機ＥＬ発光層、絶縁膜、状部電極（陰極）、封止ガラスなどを有しており、本発明のスプレー式塗布装置により、画素電極（陽極）とバンクとが形成された基板１０上に、正孔注入層・輸送層や有機ＥＬ発光層などの有機ＥＬ材料含有液膜を所定の位置にスプレーして塗布することにより形成することができる。
【００２０】
なお、以下の説明では、塗布ユニット３０が塗布動作時に主に移動する方向をＸ軸方向、これと水平面上で直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸およびＹ軸方向の双方に直交する方向をＺ軸方向として説明を進めることとする。
【００２１】
前記基台２には、その中央部分にプレート部２１が配置されている。このプレート部２１は、搬入された基板１０を載置するものである。このプレート部２１には、基板１０を載置する基板載置面２１ａと、図示しない基板保持手段が設けられており、この基板保持手段により基板載置面２１ａ上に基板１０が保持されるようになっている。具体的には、プレート部２１の基板載置面２１ａに形成された複数の吸引孔が形成されており、この吸引孔に吸引力を発生させることにより基板１０を基板載置面２１ａに吸着させて保持できるようになっている。
【００２２】
また、プレート部２１は、接地機構２２が設けられており、基板１０が基板載置面２１ａに載置される。基板１０は、全面または一部が導電性、非導電性に関係なく、プレート部２１が接地されていれば、プレート部２１とスプレーノズル４２の間に直流電圧を印加することにより基板１０の表面にスプレー塗布が可能である。
【００２３】
また、プレート部２１には、基板１０を昇降動作させる基板昇降機構が設けられている。具体的には、プレート部２１の表面には複数のピン孔が形成されており、このピン孔にはＺ軸方向に昇降動作可能なリフトピン（不図示）が埋設されている。すなわち、プレート部２１の表面からリフトピンを突出させた状態で基板１０が搬入されるとリフトピンの先端部分が基板１０に当接して基板１０を保持することができる。そして、その状態からリフトピンを下降させてピン孔に収容させることにより、基板１０を基板載置面２１ａに載置することができるようになっている。
【００２４】
また、塗布ユニット３０は、基板１０上に塗布液を吐出して塗布膜Ｃを形成するものである。この塗布ユニット３０は、門型形状のガントリフレーム３１と、塗布液が吐出されるスプレーユニット４０と、このスプレーユニット４０を基板１０に対して相対的に移動させる移動機構５０とを有している。
【００２５】
移動機構５０は、スプレーユニット４０をＸ軸方向とＹ軸方向とに移動させるものである。本実施形態では、プレート部２１のＹ軸方向両側に設けられるＸ軸直動ガイド５１とガントリフレーム３１に設けられるＹ軸直動ガイド５２とで構成されている。Ｘ軸直動ガイド５１は、プレート部２１のＸ軸方向に沿って延びて設けられており、このＸ軸直動ガイド５１のスライダとガントリフレーム３１とが連結されている。したがって、Ｘ軸直動ガイド５１を駆動制御することによりガントリフレーム３１がＸ軸方向に移動し、任意の位置で停止することができる。そして、ガントリフレーム３１のＹ軸方向に延びる部分には、Ｙ軸直動ガイド５２が設けられており、このＹ軸直動ガイド５２のスライダとスプレーユニット４０とが連結されている。したがって、Ｙ軸直動ガイド５２を駆動制御することによりスプレーユニット４０がＹ軸方向に移動し、任意の位置で停止することができる。したがって、Ｘ軸直動ガイド５１及びＹ軸直動ガイド５２を駆動制御することにより、スプレーユニット４０をプレート部２１上の基板に対して所定の位置に移動できるようになっている。
【００２６】
また、Ｙ軸直動ガイド５２とスプレーユニット４０とは、Ｚ軸直動ガイド５３を介して取付けられている。すなわち、Ｚ軸直動ガイド５３が駆動制御されることにより、スプレーユニット４０は、Ｚ方向位置（高さ方向位置）の移動が駆動制御され、基板１０に対して接離可能に支持されている。
【００２７】
スプレーユニット４０は、ボックス形状のフレーム４１を有しており、このフレーム４１に複数のスプレーノズル４２が設けられている。本実施形態では、Ｙ軸方向に２列のスプレーノズル４２が等間隔で配置されており、Ｘ軸方向から見て、一方の列のスプレーノズル４２が他方の列のスプレーノズル４２の間に位置するように配置されている。すなわち、Ｚ方向から見てスプレーノズル４２が千鳥状に配置されている。なお、本実施形態のスプレーノズル４２は、等間隔で設けられているが、効率的に塗布できるように任意の位置に設けてるものであってもよい。
【００２８】
ここで、図３を参考にスプレーユニット４０について説明する。なお、この図３には、複数のスプレーノズル４２のうち、１つのスプレーノズル４２を例に記載されており、他のスプレーノズル４２も同様の構成を有している。
【００２９】
スプレーノズル４２は、供給された塗布液を噴霧状に吐出するものであり、一定量の塗布液を貯留するノズル本体４２ａと針状のニードル部４２ｂとを有しており、ニードル部４２ｂから塗布液が吐出される。ニードル部４２ｂは、微小径の筒状形状を有しており、このニードル部４２ｂがプレート部２１側に向くようにノズル本体４２ａがフレーム４１に支持されている。また、ノズル本体４２ａがシリンジポンプＰと配管で連結されており、シリンジポンプＰを作動させることによりノズル本体４２ａに塗布液が供給される。そして、ニードル部４２ｂには、導線７１を介して電圧部７０と電気的に接続されており、上述したように、プレート部２１は接地機構２２によって接地されていることにより、電圧印加部７０を作動させてニードル部４２ｂとプレート部２１との間に電圧が印加されると、ニードル部４２ｂと基板１０との間に電界（電気力線）が生じ、ニードル部４２ｂに供給された塗布液が静電気力反発により表面張力を破壊し、塗布液がニードル部４２ｂ先端から噴霧状の液滴になり電界（電気力線）に沿って吐出され、基板１０に塗布される。
【００３０】
また、スプレーノズル４２とプレート部２１との間には、マスク部６０が設けられている。このマスク部６０は、スプレーノズル４２から吐出された塗布液で形成される塗布膜Ｃの形状を制御するためのものである。マスク部６０は、平板形状の電気絶縁材で形成されており、そのほぼ中央部分に厚さ方向に貫通する開口部６１が形成されている。そして、このマスク部６０は、マスク固定具４３によってフレーム４１に支持されており、開口部６１の貫通方向がスプレーノズル４２のニードル部４２ｂに向く姿勢で固定されている。したがって、スプレーノズル４２から吐出された塗布液は、この開口部６１を通じて基板１０に塗布されることにより、基板１０上に形成される塗布膜Ｃの形状が制御される。すなわち、開口部６１の面積を大きくすることにより基板１０上に形成される塗布膜Ｃの形状は大きくなり、開口部６１の面積を小さくすることにより基板１０上に形成される塗布膜Ｃの形状は小さくなる。
【００３１】
また、マスク部６０がフレーム４１に固定されているため、スプレーノズル４２が移動機構５０により移動することに伴ってマスク部６０もスプレーノズル４２と同期して移動することにより、塗布膜Ｃを形成する開始点を基板１０上のいずれの位置であっても変更することができる。
【００３２】
また、マスク部６０とスプレーノズル４２とを同期して移動させつつ塗布液を吐出させることにより、基板１０上に所望の形状の塗布膜Ｃを形成することができる。具体的には、線状の塗布膜Ｃを形成する場合には、所定の大きさの開口部６１を有するマスク部６０を取付け、電圧印加部７０により電圧を印加させることによりスプレーノズル４２から噴霧状の塗布液が吐出され、基板１０上に所定の大きさの塗布膜Ｃが形成される。そして、この吐出状態を維持しつつ、移動機構５０を作動させることにより、スプレーノズル４２が例えばＸ軸方向に移動しマスク部６０もこれと一体で移動することにより、所定大きさの塗布膜ＣがＸ軸方向に連続的に形成され、線状の塗布膜Ｃを形成することができる。
【００３３】
また、面状の塗布膜Ｃを形成する場合には、線状の塗布膜形成後、次に形成する塗布膜Ｃが先に形成された塗布膜Ｃと重複する程度にスプレーノズル４２をＹ方向に微小ピッチ移動させ、その後、スプレーノズル４２とマスク部６０とをＸ軸方向に移動させつつ塗布液を吐出させることにより、面状の塗布膜Ｃを形成することができる。なお、線幅は開口部６１の面積を変更することにより変更でき、所定寸法の面状の塗布膜Ｃを形成することもできる。
【００３４】
また、基板１０上の所定領域のみ塗布膜Ｃを形成する場合には、移動機構５０により塗布停止中のスプレーノズル４２を移動させる。これに同期してマスク部６０もスプレーノズル４２と一体で移動しているため、スプレーノズル４２が所定領域に達した状態で電圧を印加させて塗布液を吐出することにより所定領域において塗布膜Ｃを形成することができる。例えば、先の塗布膜Ｃの形成において塗布膜Ｃに欠陥があり、その修復が必要である場合などに有効である。
【００３５】
このように、上記実施形態におけるスプレー式塗布装置では、基板１０上に塗布膜Ｃを形成する自由度を大きくすることができる。従来では、マスク部６０が基板１０上に固定されており、マスク部６０に形成された開口部６１上でスプレーノズル４２から塗布液を塗布することにより基板１０上に塗布膜Ｃを形成していたため、塗布膜Ｃの形成の自由度は、開口部６１がある位置に制限される。そのため、開口部６１以外のところに塗布膜Ｃを形成したい場合には、マスク部を作り直す必要があり、コスト的に不利であった。さらに、マスク部の剛性的な問題より、隣接する開口部６１同士の間に位置するマスク部分は、所定寸法必要であることから、塗布膜Ｃを挟ピッチで形成できないという問題があったが、上記実施形態では、スプレーノズル４２の移動と同期してマスク部６０が移動するため、従来の基板１０に固定されるマスク部が不要であり、移動機構５０の分解能が可能であれば、挟ピッチの塗布膜パターンであっても形成することができる。
【００３６】
上記実施形態では、１つの開口部６１に１つのスプレーノズル４２が対応する例について説明したが、１つの開口部６１に２以上のスプレーノズル４２を設けるものであってもよい。これにより、開口部６１の開口面積を大きくすることができるため、基板１０上に形成される塗布膜Ｃの寸法を大きくすることができる。
【００３７】
また、上記実施形態では、スプレーユニット４０に複数のスプレーノズル４２と、それぞれのスプレーノズル４２に対して設けられた複数のマスク部６０を有する例について説明したが、スプレーユニット４０に単一のスプレーノズル４２と、このスプレーノズル４２に対して設けられる単一のマスク部６０を有するものであってもよい。
【００３８】
また、上記実施形態では、移動機構５０がスプレーユニット４０（スプレーノズル４２）とマスク部６０とで共通（スプレーユニット４０（スプレーノズル４２）とマスク部６０とが一体構造）である例について説明したが、それぞれ別々の移動機構を備え、それぞれが同調して移動できるものであってもよい。ただし、上記実施形態のように、共通である方が、構成が簡素化される点で好ましい。
【符号の説明】
【００３９】
１０  基板
２１  プレート部
３０  塗布ユニット
４０  スプレーユニット
４１  フレーム
４２  スプレーノズル
５０  移動機構
６０  マスク部
６１  開口部
７０  電圧印加部
【図１】
2014053159.tif 000003
【図２】
2014053159.tif 000004
【図３】
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