(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッド部と、
吐出穴を有する第１の容器と、
前記第１の容器との間で移送される圧力調整用の気体を収容する第２の容器と、
前記第２の容器で前記気体を吸引又は押し出しすることにより、前記第１の容器内を減圧又は昇圧する圧力調整機構を備え、
前記圧力調整機構は、
前記気体を前記第１の容器側から前記第２の容器側へ移送して前記第１の容器内の圧力を減少させることによって、前記吐出穴から塗布材料を前記第１の容器内へ吸引し、
前記気体を前記第２の容器側から前記第１の容器側へ移送して前記第１の容器内を加圧することによって、前記第１の容器内へ吸引された前記塗布材料を前記吐出穴から前記ヘッド部へ吐出させる、
塗布装置。
【請求項２】
前記第１の容器内の前記塗布材料の温度を調整する温度調整機構をさらに備える請求項１記載の塗布装置。
【請求項３】
前記圧力調整機構は、前記第２の容器内で移動する圧力調整用のプランジャを含む、
請求項１又は２記載の塗布装置。
【請求項４】
前記第１の容器内と前記第２の容器内との間をつなぐ管をさらに備える、
請求項１〜３のいずれかに記載の塗布装置。
【請求項５】
前記第１の容器内の圧力に応じて前記気体を前記第１及び第２の容器の外部へ排気する排気機構をさらに備える、
請求項１〜４のいずれかに記載の塗布装置。
【請求項６】
ヘッド部と吐出穴を有する第１の容器と第２の容器とを備えた塗布装置における、前記第１の容器側から前記第２の容器側へ圧力調整用の気体を移送して前記第１の容器内の圧力を減少させることによって、前記吐出穴から塗布材料を前記第１の容器内へ吸引する工程と、
前記気体を前記第２の容器側から前記第１の容器側へ移送して前記第１の容器内を加圧することによって、前記第１の容器内へ吸引された前記塗布材料を前記吐出穴から前記ヘッド部へ吐出させる工程と、
前記ヘッド部へ吐出された前記塗布材料を塗布対象物に塗布する工程と、
を有する塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、塗布装置および塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機半導体を用いた有機薄膜太陽電池は、活性層の形成に安価な塗布法を適用できることから、低コストの太陽電池として期待されている。有機薄膜太陽電池モジュールを構成するセルは、有機活性層を透明電極と対向電極とで挟持した構造を有している。透明電極は、一般的に導電性が低いため、セルの面積を大面積化するほど発生電荷を外部に取り出す効率が低下する。そこで、短冊状のセルを複数並べて形成すると共に、これら複数のセル間を直列に接続することが一般的である。
【０００３】
上述した複数のセルを有する有機薄膜太陽電池モジュールを低コストで実現するためには、有機活性層を形成する塗布材料を複数に分割されたパターンに精度よく塗布することが求められる。さらに、有機活性層の膜厚は、数１０ｎｍ〜数１００ｎｍオーダであるため、このような非常に薄い層を精度よく形成することが求められる。
【０００４】
しかしながら、従来の塗布法では、有機活性層を形成する塗布材料の供給を安定化させたうえで連続的に塗布材料を塗布することが難しくなっている。例えば、有機活性層を形成する有機材料は、溶媒に溶けることで塗布材料を形成している。有機活性層を形成する有機材料によっては、溶ける溶媒が限られており、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶媒を使う場合がある。このハロゲン化炭化水素系溶媒は、塗布材料供給系の構成部品をも溶かす場合があり、塗布材料供給系の安定な動作を妨げる要因となる。このような背景から、塗布材料の供給を安定化させて連続的に塗布材料を塗布する技術の向上が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−６６８７３号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／０３０２３２５号明細書
【特許文献３】特開２０１０−２７４６０７号公報
【特許文献４】特開２００２−３２６３７２号公報
【特許文献５】特開２００８−１６８５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、塗布材料の安定した供給を実現する塗布装置および塗布方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施の形態の塗布装置は、ヘッド部、第１及び第２の容器、並びに圧力調整機構を備えている。第１の容器は、吐出穴を有する。第２の容器は、第１の容器との間で移送される圧力調整用の気体を収容する。圧力調整機構は、前記第２の容器で前記気体を吸引又は押し出しすることにより、前記第１の容器内を減圧又は昇圧する。さらに、圧力調整機構は、前記気体を前記第１の容器側から前記第２の容器側へ移送して前記第１の容器内の圧力を減少させることによって、前記吐出穴から塗布材料を前記第１の容器内へ吸引し、また、前記気体を前記第２の容器側から前記第１の容器側へ移送して前記第１の容器内を加圧することによって、前記第１の容器内へ吸引された前記塗布材料を前記吐出穴から前記ヘッド部へ吐出させる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態の塗布装置を示す正面図である。
【図２】図１に示す塗布装置の側面図である。
【図３Ａ】図１に示す塗布装置を用いた塗布方法を説明するための図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す塗布方法により塗膜が形成された状態を示す図である。
【図４】図１に示す塗布装置を用いて作製される有機薄膜太陽電池の構成例を示す断面図である。
【図５】図４に示す有機薄膜太陽電池の平面図である。
【図６】第２の実施形態の塗布装置を示す側面図である。
【図７】第３の実施形態の塗布装置を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態を図面に基づき説明する。
＜第１の実施形態＞
図１、図２に示すように、第１の実施形態の塗布装置１は、塗布対象物である基板２の塗布面（表面）２ａに液状の塗布材料３を塗布することによって、基板２上に所望の形状の塗膜を形成するための装置である。塗布装置１は、塗布ヘッド（ヘッド部）１０と、塗布対象物である基板２と塗布ヘッド１０との間に塗布材料３を供給する供給機構２０と、塗布ヘッド１０及び基板２のうちの少なくとも一方を移動させる移動機構３０と、を備えている。
【００１０】
塗布ヘッド１０は、図１中および図２中のＸ方向に長尺な略円柱形状に構成されている。図１に示すように、略円柱形状の塗布ヘッド１０の外周面は、連続した１つの曲面によって構成されているが、これに代えて、塗布ヘッドの長手方向を複数に分割した複数の曲面によって塗布ヘッドの外周面が構成されていてもよい。また、図１および図２は、略円柱形状の塗布ヘッド１０を示しているが、塗布ヘッド１０の形状はこれに限られるものではない。塗布ヘッド１０は、例えば六角柱状のような多角柱状の形状を有していてもよい。
【００１１】
図１、図２に示すように、移動機構３０は、基板２が載置されるステージ３１と、ステージ３１の駆動機構３２とを有している。ステージ３１は、図１、図２中のＹ方向に駆動機構３２により移動可能とされている。駆動機構３２は、ステージ３１を図１、図２中のＺ方向に移動させる機構を有していてもよい。また、移動機構３０は、塗布ヘッド１０を移動させるように構成されていてもよい。
【００１２】
供給機構２０は、塗布ヘッド１０と基板２の塗布面２ａとの間に塗布材料３を供給する。図１、図２に示すように、供給機構２０は、第１の容器としてのバッファシリンジ２１と、第２の容器としての塗布材料駆動シリンジと、吸引機構としての機能を有するプランジャ駆動装置２４及び管２２を含む気体移送機構２５と、を主に備えている。
【００１３】
図１、図２に示すように、バッファシリンジ２１は、塗布材料３を収容しており、先端部分にはニードル２１ａが設けられている。また、バッファシリンジ２１は、内部（バッファシリンジ本体内）の圧力に応じて、微量の塗布材料３を、ニードル２１ａを介して塗布ヘッド１０の外周面へ吐出させることが可能である。塗布材料駆動シリンジ２３は、バッファシリンジ２１との間で移送される圧力調整用の気体を収容している。気体移送機構２５は、バッファシリンジ２１内と塗布材料駆動シリンジ２３内との間での気体の移送を制御する。
【００１４】
図１、図２に示すように、管２２は、バッファシリンジ２１内と塗布材料駆動シリンジ２３内との間をつないでいる。上述した圧力調整用の気体は、この管２２内を通って、バッファシリンジ２１内と塗布材料駆動シリンジ２３内との間を移送される。
【００１５】
プランジャ駆動装置２４は、塗布材料駆動シリンジ２３の内部に配置されたプランジャ（可動片）２４ａを備えている。プランジャ駆動装置２４は、塗布材料駆動シリンジ２３の軸方向に沿って、塗布材料駆動シリンジ２３内でプランジャ２４ａを駆動（移動）させる。プランジャ駆動装置２４は、塗布材料駆動シリンジ２３内から圧力調整用の気体を押し出す（気体を圧縮させる）押出機構と、塗布材料駆動シリンジ２３内へ圧力調整用の気体を吸引する前述した吸引機構と、を実質的に備えている。
【００１６】
つまり、図１、図２に示すように、プランジャ駆動装置２４は、塗布材料駆動シリンジ２３内のプランジャ２４ａを、バッファシリンジ２１から遠ざける方向に移動させることで、バッファシリンジ２１側の気体を管２２を介して塗布材料駆動シリンジ２３内に吸引する。この場合、バッファシリンジ２１内の圧力が減少（減圧）することになる。また、プランジャ駆動装置２４は、塗布材料駆動シリンジ２３内のプランジャ２４ａを、バッファシリンジ２１に近付く方向に移動させることで、塗布材料駆動シリンジ２３内の気体を管２２を介してバッファシリンジ２１側に押し出し、これにより、バッファシリンジ２１内を加圧（昇圧）する。この場合、バッファシリンジ２１内から塗布材料３を塗布ヘッド１０の外周面へ吐出させることができる。
【００１７】
次に、本実施形態の塗布装置１を用いた塗布方法について、図３Ａ、図３Ｂを参照して説明する。まず、塗布装置１を用意し、図３Ａに示すように、塗布ヘッド１０を基板２の塗布面２ａ上に所定の間隙をおいて配置する。この状態で、塗布ヘッド１０と基板２の塗布面２ａとの間に供給機構２０から塗布材料３を供給する。つまり、プランジャ駆動装置２４を通じて塗布材料駆動シリンジ２３内の気体の移送を制御し、バッファシリンジ２１内を加圧することによって、バッファシリンジ２１内の塗布材料３を塗布ヘッド１０の外周面へ吐出させる。
【００１８】
具体的には、バッファシリンジ２１に予め収容されている塗布材料３は、バッファシリンジ２１内に管２２を介して送られてくる気体により加圧されてニードル２１ａから吐出する。吐出した塗布材料３は、塗布ヘッド１０の外周面に付着し、外周面を伝わって塗布ヘッド１０と基板２の塗布面２ａとの間に溜まる。
【００１９】
なお、バッファシリンジ２１へ気体を送る機構として、図１、図２の例ではプランジャ駆動装置２４のプランジャ２４ａを塗布材料駆動シリンジ２３内で駆動することにより塗布材料駆動シリンジ２３内の気体を圧縮する機構を採用している。これ以外の機構を利用してバッファシリンジ２１に気体を送ってもよい。例えば、ガスボンベ内やコンプレッサなどから得られる圧縮気体の圧力を、適正な値に調整した後、電磁バルブ等で制御してバッファシリンジに送ってもよい。
【００２０】
また、図１、図２に示す構成の供給機構２０は、バッファシリンジ２１内に新たな塗布材料３を供給することが可能である。つまり、図２では、供給機構２０は、ニードル２１ａが塗布ヘッド１０に接している状態を例示しているが、供給機構２０全体を塗布ヘッド１０から離れた位置に移動し、ニードル２１ａを新たな塗布材料が入った容器（図示せず）に入れて、バッファシリンジ２１内を減圧することで、新たな塗布材料３をバッファシリンジ２１内に吸引することが可能となる。
【００２１】
ここで、図３Ａに示すように、塗布ヘッド１０の外周面へ吐出された塗布材料３は、基板２上に塗布される。つまり、供給機構２０から供給された塗布材料３は、塗布ヘッド１０の外周面と塗布面２ａとの間をＸ軸方向に濡れ広がり、メニスカス柱４を形成する。メニスカス柱４は、円弧状の曲面を有する柱状体であり、塗布ヘッド１０と基板２の塗布面２ａとの間の間隙、塗布材料３の性質（粘度や表面張力等）、塗布材料３の供給量等に応じて所望の形状を有する。メニスカス柱４の形状、塗布材料３の粘度や表面張力のような性質、基板２の移動速度等に応じて、所望の膜厚を有する塗膜が形成される。
【００２２】
次に、図３Ｂに示すように、ステージ３１を駆動して基板２を一方向（Ｙ方向）に移動させることによって、塗布材料３を塗布面２ａに塗布して塗膜５を形成する。
【００２３】
塗布材料３を基板２の塗布面２ａに塗布するために基板２を移動させる前に、塗布ヘッド１０と塗布面２ａとの間隙を拡大させたり、また間隙の拡大と同時に基板２を移動させたりしてもよい。塗布装置１が塗布ヘッド１０の回転機構を有する場合には、間隙の拡大や基板２の移動と同時に、あるいはこれらとは別に塗布ヘッド１０の回転を実施してもよい。塗布ヘッド１０と塗布面２ａとの間隙の拡大は、塗布ヘッド１０の上昇、ステージ３１の下降、あるいは塗布ヘッド１０の偏心させた回転等により実施することができる。
【００２４】
既述したように、本実施形態の塗布装置１によれば、塗布材料３の供給機構２０が、塗布材料３を収容するバッファシリンジ２１とバッファシリンジ２１内の圧力を増減させるための塗布材料駆動シリンジ２３とその２つのシリンジをつなぐ管２２とを備えることで、塗布材料３中の溶媒が乾燥して有機材料が析出するおそれがあるバッファシリンジ２１には、析出物により動きが阻害され易いプランジャ２４ａなどの機械的可動部分が存在しないので、塗布材料３の安定した供給が可能となる。
【００２５】
また、本実施形態の塗布装置１によれば、プランジャ２４ａなどの機械的可動部分が存在する塗布材料駆動シリンジ２３には、塗布材料３が収容されないので、塗布材料駆動シリンジ２３内のプランジャ２４ａの動きが阻害されることもなく、塗布材料３の供給の安定化を図ることができる。さらに、塗布装置１によれば、塗布材料駆動シリンジ２３内のプランジャ２４ａが、塗布材料３と接することがないので、プランジャ２４ａの構成材料に樹脂材料を適用したとしても、樹脂製のプランジャ２４ａが塗布材料３中の溶媒の影響で劣化することがなく、これにより、塗布材料３を継続的に供給するその供給量の再現性を向上させることができる。
【００２６】
第１の実施形態（及び後述する第２、第３の実施形態）の塗布装置およびこれを用いた塗布方法は、例えば有機薄膜太陽電池モジュールの製造方法における有機活性層の形成工程に好適に用いられる。図４および図５は、上記の実施形態を適用して製造される有機薄膜太陽電池モジュール５０の一例を示している。図４および図５に示す有機薄膜太陽電池モジュール５０は、直列接続された複数のセル部５２Ａ、５２Ｂを有している。支持基板５１上には、分離された複数の第１電極層５３Ａ、５３Ｂが形成されている。第１電極層５３Ａ、５３Ｂ上には、それぞれ光電変換層５４Ａ、５４Ｂが形成されている。光電変換層５４Ａ、５４Ｂ上には、それぞれ第２電極層５５Ａ、５５Ｂが形成されている。セル部５２Ａの第２電極層５５Ａは、セル部５２Ｂの第１電極層５３Ｂと電気的に接続されている。なお、有機薄膜太陽電池モジュール５０は、上記した第１電極層を他の所定の電極層と電気的に接続するためのボンディングワイヤ５６、５７を有する。
【００２７】
図５に示す有機薄膜太陽電池モジュール５０において、光電変換層５４には支持基板５１側から太陽光や照明光等の光が照射される。光電変換層５４Ａ、５４Ｂは、例えばｐ型半導体とｎ型半導体とを含む有機活性層と、場合によって、第１電極層５３Ａ、５３Ｂと有機活性層との間に配置された図示しない第１中間層（例えば電子輸送層）や、有機活性層と第２電極層５５Ａ、５５Ｂとの間に配置された第２中間層（例えば正孔輸送層）とを有している。光電変換層５４Ａ、５４Ｂに照射された光を有機活性層が吸収すると、ｐ型半導体とｎ型半導体との相界面で電荷分離が生じることによって、電子とそれと対になる正孔とが生成される。有機活性層で生成された電子と正孔のうち、例えば電子は第１電極層５３Ａ、５３Ｂで捕集され、正孔は第２電極層５５Ａ、５５Ｂで捕集される。
【００２８】
支持基板５１は、光透過性を有する材料により構成される。支持基板５１の構成材料としては、無アルカリガラス、石英ガラス、サファイア等の無機材料、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、液晶ポリマー等の有機材料が挙げられる。
【００２９】
第１電極層５３Ａ、５３Ｂは、光透過性と導電性とを有する材料により構成される。第１電極層５３Ａ、５３Ｂの構成材料としては、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、フッ素がドープされた酸化錫（ＦＴＯ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、インジウム−ガリウム−亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ）等の導電性金属酸化物、あるいは金、白金、銀、銅、チタン、ジルコニウム、コバルト、ニッケル、インジウム、アルミニウム等の金属やそれら金属を含む合金、あるいはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の導電性高分子等が挙げられる。第１電極層５３Ａ、５３Ｂは、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法、塗布法等により形成される。
【００３０】
有機活性層は、照射された光により電荷分離を行う機能を有し、ｐ型半導体とｎ型半導体とを含んでいる。ｐ型半導体には、電子供与性を有する材料が用いられる。ｎ型半導体には、電子受容性を有する材料が用いられる。有機活性層を構成するｐ型半導体およびｎ型半導体は、それらが共に有機材料であってもよいし、一方が有機材料であってもよい。
【００３１】
有機活性層に含まれるｐ型半導体には、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリピロールおよびその誘導体、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、オリゴチオフェンおよびその誘導体、ポリビニルカルバゾールおよびその誘導体、ポリシランおよびその誘導体、側鎖または主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリンおよびその誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリンおよびその誘導体、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリチエニレンビニレンおよびその誘導体等を用いることができ、またこれらを併用してもよい。
【００３２】
有機活性層に含まれるｎ型半導体としては、フラーレンおよびフラーレン誘導体を用いることが好ましい。フラーレン誘導体は、フラーレン骨格を有するものであればよい。フラーレンおよびフラーレン誘導体としては、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８４等のフラーレン、これらフラーレンの炭素原子の少なくとも一部が酸化された酸化フラーレン、フラーレン骨格の一部の炭素原子を任意の官能基で修飾した化合物、これら官能基同士が互いに結合して環を形成した化合物等が挙げられる。
【００３３】
有機活性層は、例えばｐ型半導体材料とｎ型半導体材料との混合物を含むバルクヘテロ接合構造を有する。バルクヘテロ接合型の有機活性層は、ｐ型半導体材料とｎ型半導体材料とのミクロ相分離構造を有する。有機活性層内において、ｐ型半導体相とｎ型半導体相とは互いに相分離しており、ナノオーダーのｐｎ接合を形成している。有機活性層が光を吸収すると、これらの相界面で正電荷（正孔）と負電荷（電子）とが分離され、各半導体を通って、第１電極層５３Ａ、５３Ｂ、第２電極層５５Ａ、５５Ｂに輸送される。
【００３４】
バルクヘテロ接合型の有機活性層は、ｐ型半導体とｎ型半導体を溶媒に溶解させた溶液を塗布材料として使用し、この塗布材料を、第１電極層（透明電極）５３Ａ、５３Ｂ等を有する支持基板（透明基板）５１上に塗布することにより形成される。有機活性層を構成する塗布材料は、実施形態の塗布装置およびそれを用いた塗布方法を適用して支持基板（透明基板）５１上に塗布される。これによって、図５に示すように、多連短冊状のパターンを有する光電変換層５４Ａ、５４Ｂを、高精度にかつ低コストで形成することが可能になる。有機活性層の厚さは特に限定されないが、１０ｎｍ〜１０００ｎｍが好ましい。
【００３５】
電子輸送層は、有機活性層で生成された正孔をブロックし、電子を選択的にかつ効率的に第１電極層５３Ａ、５３Ｂに輸送する機能を有する。電子輸送層の構成材料としては、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ガリウム等の金属酸化物や、ポリエチレンイミン等の有機材料等が挙げられる。正孔輸送層は、有機活性層で生成された電子をブロックし、正孔を選択的にかつ効率的に第２電極層５５Ａ、５５Ｂに輸送する機能を有する。正孔輸送層の構成材料としては、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアセチレン、トリフェニレンジアミンポリピロール、ポリアニリン等の有機導電性ポリマーや、酸化モリブデン、酸化バナジウム等の金属酸化物等が挙げられる。電子輸送層および正孔輸送層は、例えば真空蒸着法やスパッタ法のような真空成膜法、ゾルゲル法、塗布法等により形成される。
【００３６】
第２電極層５５Ａ、５５Ｂは、導電性を有し、場合によって光透過性を有する材料により構成される。第２電極層５５Ａ、５５Ｂの構成材料としては、例えば白金、金、銀、銅、ニッケル、コバルト、鉄、マンガン、タングステン、チタン、ジルコニウム、錫、亜鉛、アルミニウム、インジウム、クロム、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、カルシウム、マグネシウム、バリウム、サマリウム、テルビウム等の金属、あるいはそれらの合金、あるいはインジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の導電性金属酸化物、あるいはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の導電性高分子、あるいはグラフェン、カーボンナノチューブ等が挙げられる。第２電極層５５Ａ、５５Ｂは、例えば真空蒸着法やスパッタ法のような真空成膜法、ゾルゲル法、塗布法等により形成される。
【００３７】
＜第２の実施の形態＞
次に、第２の実施形態について図６を参照して説明する。なお、図６において、図１に示した第１の実施形態中の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付与し重複する説明を省略する。
【００３８】
図６に示すように、第２の実施形態の塗布装置７は、第１の実施形態における塗布装置１の構成に加え、温度調整機構３３をさらに備えている。温度調整機構３３は、バッファシリンジ２１内に収容された塗布材料３の温度を調整する。具体的には、温度調整機構３３は、加熱部３４及び加熱制御部３５を備えている。加熱部３４は、バッファシリンジ２１を加熱する。加熱制御部３５は、加熱部３４により加熱される塗布材料３の温度が所定の設定温度どおりに維持されるように、加熱部３４による加熱動作を制御する。
【００３９】
ここで、塗布材料３中に含まれる有機材料には、溶媒に溶けにくいものもあるが、それらの中には加熱することで溶解する有機材料もある。加熱で溶解する有機材料を含む塗布材料の場合、例えば５０℃〜１５０℃程度の温度で加熱することなどが例示される。また、塗布材料駆動シリンジ２３は、バッファシリンジ２１とは異なり加熱部３４によって加熱されないので、この塗布材料駆動シリンジ２３内のプランジャ２４ａの動きが、塗布材料駆動シリンジ２３本体やプランジャ２４ａの熱膨張により阻害されることはない。
【００４０】
また、バッファシリンジ２１内に吸引された塗布材料３が、吸引される前よりも温度が上がった場合、塗布材料３中の溶媒の蒸発によりバッファシリンジ２１内の圧力が上がることがある。この場合、圧力上昇によりニードル２１ａから塗布材料３が滴下する可能性がある。この防止対策として、バッファシリンジ２１を加熱する場合、バッファシリンジ２１内への塗布材料３の吸引後に、塗布材料駆動シリンジ２３内のプランジャ２４ａを駆動し、バッファシリンジ２１内を減圧する。塗布材料３の種類や加熱温度に応じて、減圧するバッファシリンジ２１内の圧力値や減圧する期間を適宜設定することが望ましい。
【００４１】
また、上述した塗布材料の滴下の防止対策としては、バッファシリンジ２１の容量を比較的に大きめに設計することでも効果的である。バッファシリンジ２１の容量を大きくし過ぎると、塗布材料３を吸引及び排出させる際の応答性が低下するので、適正な大きさにする必要がある。
【００４２】
さらに、上述した塗布材料の滴下の防止対策としては、バッファシリンジ２１内に塗布材料３を吸引した後に一定時間おいてから塗布材料３を排出させ、再度、塗布材料３を吸引するとニードル２１ａからの塗布材料３の滴下を防止することが可能である。つまり、バッファシリンジ２１内、管２２内、及び塗布材料駆動シリンジ２３内を塗布材料３中の溶媒の蒸気で満たしてから塗布材料３を吐出させることで、バッファシリンジ２１内の圧力が低下し、ほぼ溶媒の飽和蒸気圧になる。この場合、再度、塗布材料３をバッファシリンジ２１内に吸引したとしても、さらに蒸発する溶媒の量が少なく、バッファシリンジ２１内の圧力がさほど上昇しないことになる。
【００４３】
既述したように、第２の実施形態の塗布装置７によれば、有機材料を含む塗布材料３を、簡略な構成で加熱溶解して好適に塗布することが可能となる。また、塗布装置７によれば、単一部品であるバッファシリンジ２１本体（バレル）を加熱することで、塗布材料３全体における加熱溶融の均一化が図れるので、コンタミネーションの発生を抑制できる。また、コンタミネーションの発生を抑制できることから、バッファシリンジ２１の小径化が可能となり、パターニング密度の向上を図ることができる。
【００４４】
＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について図７を参照して説明する。なお、図７において、図６に示した第２の実施形態中の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付与し重複する説明を省略する。
【００４５】
図７に示すように、第３の実施形態の塗布装置８は、第２の実施形態における塗布装置７の気体移送機構２５を含む供給機構２０に代えて、気体移送機構４５を含む供給機構４０を備えている。気体移送機構４５は、気体移送機構２５の構成に加え、排気機構４１をさらに備えている。排気機構４１は、バッファシリンジ２１内の圧力に応じて、前述した圧力調整用の気体を第１及び第２の容器の外部へ排気する。
【００４６】
具体的には、排気機構４１は、管２２にから分岐する分岐管４３と、リリーフ弁４２とを備えている。リリーフ弁２７は、バッファシリンジ２１内の圧力が閾値以上に上昇すると、自動的に開放されて、管２２及び分岐管４３を介して気体を外部へ排気し、これにより、バッファシリンジ２１内を減圧する。なお、リリーフ弁４２は、塗布装置８の動作を制御する制御装置によって、開閉動作を制御される例えば電磁弁などで構成されていてもよい。
【００４７】
したがって、第３の実施形態の塗布装置８によれば、バッファシリンジ２１の加熱が要因となる塗布材料３のニードル２１ａからの滴下を防止しつつ、例えば有機材料を含む塗布材料３の溶解性を向上させることができる。
【００４８】
次に、実施例およびその評価結果について述べる。
＜実施例１＞
直径が１６ｍｍ、長さが３０２．４ｍｍのＳＵＳ３０３製の円柱体からなる塗布ヘッドを製作した。
モノクロロベンゼン１ｍｌに、８ｍｇのＰＴＢ７（［ポリ｛４，８−ビス［（２−エチルヘキシル）オキシ］ベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン−２，６−ジイル−１ｔ−ａｌｔ−３−フルオロ−２−［（２−エチルヘキシル）カルボニル］チエノ［３，４−ｂ］チオフェン−４，６−ジイル｝］／ｐ型半導体）と、１２ｍｇのＰＣ７０ＢＭ（［６，６］フェニルＣ７１ブチル酸メチルエスター／ｎ型半導体）と、を分散させることによって、有機活性層の形成材料である塗布液（塗布材料）を調製した。
【００４９】
塗布材料の供給機構の構成として、バッファシリンジには、ガラス製のバレルとステンレス製のニードルとを適用した。また、プランジャを有する塗布材料駆動シリンジには、ガラス製のバレルを適用した。塗布対象物としては、ＩＴＯ電極を有する無アルカリガラス基板を使用した。前処理としてＵＶオゾン洗浄したガラス基板と、前処理していないガラス基板とを用いたが、後述する効果に差異はなかった。
【００５０】
上述した塗布ヘッドを塗布対象物としてのガラス基板上に配置した。塗布ヘッドとガラス基板との間隙は０．８８ｍｍとした。塗布液を１．４ｍｌ供給し、塗布ヘッドの全幅に対して１つのメニスカス柱を形成した。この後、ガラス基板を一方向に移動させたところ、所望の塗膜を形成することができた。
【００５１】
＜実施例２＞
直径が１６．２ｍｍ、長さが３０２．４ｍｍのＳＵＳ３０３製の円柱体の塗布ヘッドを形成した。
モノクロロベンゼン１ｍｌに、８ｍｇのＰＴＢ７（［ポリ｛４，８−ビス［（２−エチルヘキシル）オキシ］ベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン−２，６−ジイル−１ｔ−ａｌｔ−３−フルオロ−２−［（２−エチルヘキシル）カルボニル］チエノ［３，４−ｂ］チオフェン−４，６−ジイル｝］／ｐ型半導体）と、１２ｍｇのＰＣ７０ＢＭ（［６，６］フェニルＣ７１ブチル酸メチルエスター／ｎ型半導体）とを分散させることによって、有機活性層の形成材料である塗布液（塗布材料）を調製した。
【００５２】
塗布材料の供給機構の構成として、バッファシリンジには、ガラス製のバレルとステンレス製のニードルとを適用した。さらに、プランジャを有する塗布材料駆動シリンジには、ガラス製のバレルを適用した。また、バッファシリンジの外周面をアルミニウム製の保持部材で保持し、その保持部材をリボンヒータで加熱することによって、バッファシリンジ内の塗布材料を加熱した。さらに、バッファシリンジ内の塗布材料が８０℃になるようにリボンヒータへ供給される供給電流を制御した。
【００５３】
バッファシリンジ内に塗布材料を吸引した後の１分間は、塗布材料駆動シリンジのプランジャを後退させバッファシリンジ内の圧力を弱めることで、ニードルからの滴下を防ぐことができた。その後、塗布材料の供給機構全体を移動させて、ニードルを塗布ヘッドに接触させ、塗布領域に塗布材料を供給した。塗布対象物としては、ＩＴＯ電極を有する無アルカリガラス基板を使用した。前処理としてＵＶオゾン洗浄したガラス基板と、前処理していないガラス基板とを用いたが、後述する効果に差異はなかった。
【００５４】
また、上記した塗布ヘッドを用いて、実施例１と同一条件にて塗布液の塗布を実施したところ、実施例１と同様に所望の塗膜が得られた。
【００５５】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５６】
１，７，８…塗布装置、２…基板（塗布対象物）、３…塗布材料、１０…塗布ヘッド（ヘッド部）、２０，４０…供給機構、２１…バッファシリンジ（第１の容器）、２２…管、２３…塗布材料駆動シリンジ（第２の容器）、２４…プランジャ駆動装置、２４ａ…プランジャ、２５，４５…気体移送機構、３３…温度調整機構、３４…加熱部、３５…加熱制御部、４１…排気機構、４２…リリーフ弁、４３…分岐管。
【要約】      （修正有）【課題】塗布材料の安定した供給を実現する。【解決手段】ヘッド部１０、並びに第１の容器２１及び第２の容器２３を備えている。第１の容器２１は、塗布材料を収容しつつ内部の圧力に応じて前記塗布材料を前記ヘッド部１０へ吐出させる。第２の容器２３は、前記第１の容器２１との間で移送される圧力調整用の気体を収容する。前記ヘッド部１０へ吐出された前記塗布材料を塗布対象物２に塗布する。【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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