(57)【要約】【課題】有機電子材料層がノズル塗布方式により形成された有機電子素子を長期にわたり安定して低コストで製造することができる有機電子材料塗布装置を提供する。【解決手段】５本のノズル１１ａ〜１１ｅが所定のピッチで１列にアレイ設置されたノズルヘッド１をワークｗの走査ラインに沿ったＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構２は、ノズルヘッド１が設置されたスライダ２１、スライダ２１が摺動自在に設置され基台２２の側面にＸ軸方向へ延在させて設置されたリニアガイドレール２３、ノズルヘッド１が設置されたスライダ２１が一体に連結されたＸ軸方向に沿って一対のプーリ２５、２５間に張架されたタイミングベルト２４、及び一方のプーリ２５に直結されたパルスサーボモータ２６からなる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機電子材料を基板の表面にノズルで塗布し有機電子材料層を形成する装置であって、
前記ノズル及び／又は前記基板を前記基板表面に平行な第１の方向に沿って所定速度で互いに相対移動させる第１の移動機構と、
前記ノズル及び／又は前記基板を前記基板表面に平行な前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って所定速度で互いに相対移動させる第２の移動機構と、
前記ノズルに前記有機電子材料を所定の流量速度で供給する塗布材料供給機構とを有し、
前記第１の移動機構は、前記第１の方向に平行に延在するガイドレールと、前記第１の方向に沿って回動可能に架設された無端状のベルトと、該ベルトを回動自在に張架する少なくとも一対のプーリと、該プーリを介して前記ベルトを回動させるモータと、前記ガイドレールに摺動自在に設置されるとともに前記ベルトに連結された前記ノズルを保持するキャリッジとからなることを特徴とする有機電子材料塗布装置。
【請求項２】
前記ベルトはタイミングベルトであり前記モータはパルスサーボモータであることを特徴とする請求項１に記載の有機電子材料塗布装置。
【請求項３】
前記ノズルはその複数個が１列に並設されており、各ノズルに前記塗布材料供給機構が個々に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機電子材料塗布装置。
【請求項４】
前記複数個のノズルは支持具に１列に穿設された複数の支持孔にそれぞれ挿持され、前記支持孔は周縁の一部が切り欠かれた割締め孔に形成され、前記割締め孔を締付けるボルトの螺入方向を前記支持孔の列方向に対して傾斜させたことを特徴とする請求項３に記載の有機電子材料塗布装置。
【請求項５】
前記有機電子材料は、エレクトロルミネッセンス材料であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかの請求項に記載の有機電子材料塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機電子材料層をノズルにより塗布する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機エレクトロルミネッセンス素子、有機薄膜トランジスタ、或いは太陽電池等の有機電子材料を用いた有機電子素子を製造する方法として、特許文献１に示されるようなノズル塗布方式が知られている。
【特許文献１】特開２００４−３３５４９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記ノズル塗布方式では、ノズルを走査ライン方向に移動させる駆動機構として、リニアモータが用いられているが、リニアモータは価格が高価であるだけでなく、塵や異物の混入に対して耐久性に乏しく、また、強制冷却等のためのランニングコストが嵩むという問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、有機電子材料層がノズル塗布方式により形成された有機電子素子を長期にわたり安定して低コストで製造することができる有機電子材料塗布装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の有機電子材料塗布装置は、有機電子材料を基板の表面にノズルで塗布し有機電子材料層を形成する装置であって、前記ノズル及び／又は前記基板を前記基板表面に平行な第１の方向に沿って所定速度で互いに相対移動させる第１の移動機構と、前記ノズル及び／又は前記基板を前記基板表面に平行な前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って所定速度で互いに相対移動させる第２の移動機構と、前記ノズルに前記有機電子材料を所定の流量速度で供給する塗布材料供給機構とを有し、前記第１の移動機構は、前記第１の方向に平行に延在するガイドレールと、前記第１の方向に沿って回動可能に架設された無端状のベルトと、該ベルトを回動自在に張架する少なくとも一対のプーリと、該プーリを介して前記ベルトを回動させるモータと、前記ガイドレールに摺動自在に設置されるとともに前記ベルトに連結された前記ノズルを保持するキャリッジとからなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の有機電子材料塗布装置によれば、塗布ノズルを走査ライン方向へ移動させる移動機構として、ベルトとモータからなるベルト駆動方式を用いるから、塵や異物が混入する劣悪な使用環境条件においても故障することなく長期にわたり安定してノズルを適正に移動させることができ、有機電子素子を生産効率良く低コストで安定して製造することができる。
【０００７】
本発明の有機電子材料塗布装置においては、ノズルを走査ラインに沿って移動させる駆動機構としてタイミングベルトとパルスサーボモータによる駆動機構を用いることが好ましく、これにより、ノズルを所要速度でより正確に移動させることができる。
【０００８】
また、本発明の有機電子材料塗布装置においては、複数個のノズルを１列に並設し、各ノズルに塗布材料供給機構を個々に設ける構成とすることが好ましく、これにより、複数の有機電子材料層が積層される有機電子素子を能率良く高い歩留りで製造することができる。
【０００９】
そして、複数個のノズルを１列に並設する場合、これら複数個のノズルが支持具に１列に穿設された複数の支持孔にそれぞれ挿持され、それら支持孔が周縁の一部が切り欠かれた割締め孔に形成され、それら割締め孔を締付ける各ボルトの螺入方向を支持孔の列方向に対して傾斜させた構成とすることが好ましく、これにより、複数のノズルの並設ピッチを可及的に小さくしてノズルヘッドの軽量化を促進し、ノズルヘッドを効率よく駆動でき、その結果、有機電子材料層を歩留り良くより低コストで製造することができる。
【００１０】
さらに、本発明の有機電子材料塗布装置は、有機ＥＬ材料を塗布して有機ＥＬ層を形成する場合により好適であり、その場合、特に厚さ寸法に高い精度が要求される有機ＥＬ層を長期にわたり安定して低コストで製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の一実施形態としての有機ＥＬ材塗布装置を示す斜視図で、図２はその塗布装置により有機ＥＬ層が塗布形成された半製品状態の有機ＥＬ表示素子中間品を示す模式的部分断面図である。
【００１２】
本実施形態の有機ＥＬ材塗布装置は、図１に示されるように、大略、ノズルヘッド１、ノズルヘッド１を画素列に沿ったライン走査方向（以下、Ｘ軸方向という）に往復移動させるＸ軸移動機構部２、キャップユニット３、塗布対象ワークｗをＸ軸方向に直交するＹ軸方向へピッチ移動させるＹ軸移動機構４、ワークｗを保持するワーク保持機構部５、余剰塗布材料液を受ける一対の受け皿６、６、ノズルヘッド１に塗布材料液を供給する材料液供給機構７、及び有機ＥＬ材塗布装置全体の駆動を制御するコントローラ８からなる。
【００１３】
まず、図２に基づき、本実施形態の有機ＥＬ材塗布装置により製造されるワークｗとしての有機ＥＬ表示素子中間品９の構造について説明する。
【００１４】
ガラス基板９１の表面には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電膜からなる複数の第１の電極９２が所定方向（本例では紙面左右方向）へ互いに平行に配設されている。
【００１５】
また、それら第１の電極９２の延在方向に直交させて、複数のメタルバンク９３が等間隔に互いに平行に配設されている。メタルバンク９３は、金や銅等の金属からなり、画素列間に対応させて配設され、画素列を区画する土手（バンク）となる。また、本実施形態のメタルバンク９３は、各画素エリア毎に対応させて設けられている薄膜トランジスタ（不図示）に電気接続されており、各画素毎に薄膜トランジスタを介して有機ＥＬ層を駆動するソース配線を兼ねている。なお、メタルバンク９３の周表面には絶縁膜（不図示）がコーティングされており、これにより周囲に対する絶縁性が確保されている。
【００１６】
メタルバンク９３で区画された各画素列には、まず有機ＥＬ層のうちの正孔注入層９４が第１の電極９２を覆ってノズル塗布方式により形成される。正孔注入層９４を形成する有機電子材料としては、フェニルアミン系、或いはフタロシアニン系の酸化バナジウムや酸化モリブデン等が好適に用いられる。
【００１７】
正孔注入層９４上には、インターレイヤ層９５を介して発光層９６がノズル塗布方式により積層される。本実施形態の有機ＥＬ表示素子はフルカラー表示素子であり、従って、発光層９６は赤、緑、青の画素配置に応じてそれぞれの色の発光要素層が配設されている。各色発光要素層を形成するための有機電子材料としては、シクロペンタジエン誘導体やトリフェニルアミン誘導体等の色素系発光材料、アルミキノリノール錯体等の金属錯体系発光材料、或いはポリパラフェニレンビニレン誘導体等の高分子系発光材料が、好適に用いられる。
【００１８】
なお、インターレイヤ層９５は、発光層９６の発光効率を高めるために設けられており、正孔注入層９４や発光層９６と同様に、有機電子材料を用いてノズル塗布方式により形成される。
【００１９】
上述した正孔注入層９４と発光層９６及びインターレイア層９５は、それぞれ、上述した各材料をトルエンやテトラリン等の有機溶剤に溶かしてインク状に液状化し、本発明に係わる有機ＥＬ材塗布装置により塗布形成される。
【００２０】
図１に戻って、ノズルヘッド１は、５本のノズル１１ａ〜１１ｅとこれらノズル１１ａ〜１１ｅを保持する保持具１２からなる。５本のノズル１１ａ〜１１ｅは、正孔注入層、インターレイヤ層、及び赤、緑、青の各色発光要素層の５種類の有機ＥＬ層をそれぞれ塗布形成するための各専用ノズルである。各ノズル１１ａ〜１１ｅは、図３に示されるように、円筒形のノズル本体１１０の外側面に鍔部１１１が形成され、ノズル本体１１０の先端面に吐出孔１１２が穿設されてなる。吐出孔１１２の直径は１０μｍと極めて小さく、これは、レーザや微細放電によって微細加工できる限界寸法である。
【００２１】
保持具１２は、横断面が略Ｌ字形をなし、背板部１２０と支持板部１２１を備えている。支持板部１２１には、５個の挿持孔１２２がその長手方向に沿って等間隔に穿設されている。これら挿持孔１２２の直径は、対応するノズル１１ａ〜１１ｅのノズル本体１１０の外径よりも若干大きく且つ鍔部１１１の外径よりも小さく設定されている。各挿持孔１２２には、その縁部を切り開く割締めスリット１２３がそれぞれ穿設されている。ここで、各割締め用スリット１２３は、支持板部１２１の側面１２１１に対し角度Ψで交差する方向に沿って穿設されている。この場合の角度Ψの大きさとしては、２０゜〜４０゜が好ましい。また、各挿持孔１２２間には、それぞれ、区画スリット１２４が支持板部側面１２１１に平行に穿設されている。そして、締付けボルト１３が螺入されるボルト孔１２５が、各割締めスリット１２３の延在方向に直交させてそれぞれ穿設されている。
【００２２】
ノズル１１ａ〜１１ｅを支持板部１２１に装着するときは、まず、各ノズル本体１１０の先端部を対応する挿持孔１２２に鍔部１１１が支持板部１２１表面に当接するまで嵌入し、この後、締付けボルト１３をボルト孔１２５に螺入して締め付ける。このとき、挿持孔１２２の直径が各ノズル本体１１０の外径よりも若干大きく設定されているから、各ノズル１１ａ〜１１ｅを対応する挿持孔１２２に容易に嵌入でき、且つ螺入した締付けボルト１３を締め付けることにより、挿持孔１２２の内径が適度に縮小されて各ノズル１１ａ〜１１ｅが対応する挿持孔１２２に強固に挿着される。
【００２３】
また、各割締めスリット１２２を支持板部１２１の側面１２１１に角度Ψだけ交差させて穿設したから、それらに直交する各締付けボルト１３の螺入方向が重ならずに適長づつずれる配置となる。これにより、５個の挿持孔１２２の配設ピッチを可及的に小さくでき、ノズルヘッド１の小型化が促進されるとともに、各締付けボルト１３を六角レンチ等により廻し締めする作業を極めて容易に実施できる。
【００２４】
なお、本実施形態では、それぞれ５個づつ設けられているノズル１１ａ〜１１ｅと対応挿持孔１２２はそれぞれすべて同じ大きさに形成されているが、これに限らず、塗布する材料に応じてノズルの大きさが異なる場合は、それに応じて挿持孔１２２の大きさも異なるものとなる。しかしこの場合も、締付けボルト１３の螺入方向を傾けてずらす上述の固定構造を採用することにより、挿持孔１２２の配設ピッチは同じ大きさのときの最小ピッチを維持でき、ノズルヘッド１の大型化を回避できる。
【００２５】
図１に戻って、上述のように構成されたノズルヘッド部１は、Ｘ軸移動機構部２のスライダ２１に固設され、スライダ２１と一体にＸ軸方向に往復移動される。
【００２６】
本実施形態のＸ軸移動機構部２は、上述したスライダ２１、基台２２、ガイドレール２３、タイミングベルト２４、一対のプーリ２５、２５、及びパルスサーボモータ２６とで構成されている。
【００２７】
基台２２は、レール支持部２２１とこの両端部を支える一対の支柱ブロック部２２２からなり、レール支持部２２１をＸ軸方向に平行に位置させて設置されている。レール支持部２２１には、ガイドレール２３が長手方向をＸ軸方向に平行に延在させた状態で固設されている。このガイドレール２３の上、下端面には、それらの長手方向へ直線状に延びるＶ字溝２３１がそれぞれ形成されている。
【００２８】
ガイドレール２３には、スライダ２１が摺動自在に装着されている。スライダ２１は、縦断面がコの字型をなし、ガイドレール２３のＶ字溝２３１に噛合可能なＶ字突条を備える上、下アーム部２１１、２１２と側板部２１３とからなる。この側板部２１３に、前述したノズルヘッド１が搭載されている。
【００２９】
ガイドレール２３の下方には、その延在方向（Ｘ軸方向）に沿って無端状のタイミングベルト２４が回動可能に架設されている。タイミングベルト２４は、一対のプーリ２５、２５により回動自在に張架されている。これら一対のプーリ２５、２５のうちの一方のプーリ２５は、パルスサーボモータ２６の回転軸に直結されている。
【００３０】
タイミングベルト２４の本実施形態ではパルスサーボモータ２６に連結されている端部の下方には、キャップユニット３が配設されている。このキャップユニット３が配設されている位置は、塗布動作を終了したノズルヘッド１が休止するホームポジションに対応する位置である。
【００３１】
キャップユニット３は、図４に示されるように、前述した５個のノズル１１ａ〜１１ｅそれぞれに被装される５個のキャップ３１ａ〜３１ｅを備えている。各キャップ３１ａ〜３１ｅは、各ノズル１１ａ〜１１ｅにおける塗布材料液の乾燥や垂れ落ち等を防止するもので、吸気管３１１とこの一端部に装着されたゴム等の可撓性材料からなる吸着パッド３１２とで構成されている。各キャップ３１ａ〜３１ｅの径方向中心部には、吸着パッド３１２と吸気管３１１を貫通する吸気路３１３が軸方向に沿って穿設されている。そして、吸気管３１１には、フランジ部３１４が形成されている。
【００３２】
上述した５個のキャップ３１ａ〜３１ｅは、ノズル１１ａ〜１１ｅの配設ピッチと同ピッチで、ベースブロック３２に設置されている。各キャップ３１ａ〜３１ｅでは、それぞれ、吸気管３１１の胴部にコイルスプリング３３が外挿され、ベースブロック３２に穿設されている装着孔３２１に、コイルスプリング３３を外挿したままその吸着パッド３１２が被装されていない端部を挿通させ、ベースブロック３２から突出した先端部には止着リング３４が嵌装されている。ベースブロック３２の各装着孔３２１の内面には、リニアベアリング３５がそれぞれ装着されている。従って、各キャップ３１ａ〜３１ｅは、ベースブロック３２に対しコイルスプリング３３を介し弾性支持されると共にその垂直方向へ移動可能に、設置されている。
【００３３】
ベースブロック３２に設置された５個のキャップ３１ａ〜３１ｅには、キャップ保護プレート３６が着脱自在に被設されている。キャップ保護プレート３６は、ノズル１１ａ〜１１ｅから垂れ落ちる塗布材料液によりキャップユニット３が汚されるのを防止するために設けられるものであり、５個のキャップ３１ａ〜３１ｅに対応させて、各吸着パッド３１２の先端部を突出させる５個の通し孔３６１が穿設されている。
【００３４】
なお、キャップ３１ａ〜３１ｅの止着リング３４が嵌装された各端部には、吸気ホース３７がそれぞれ接続され、各吸気ホース３７は図外のバキュームポンプに接続されている。
【００３５】
図１に戻り、Ｙ軸移動機構４は、リニアサーボモータによる移動機構であり、スライダ４１とステータ部（不図示）が収納された細長長方形をなす筐体４２を備えている。筐体４２は、その長手方向を前記Ｘ軸方向に水平方向において直交するＹ軸方向に沿わせて設置されている。そして、筐体４２内には、複数の永久磁石（不図示）が個々のＮ極とＳ極を交互に隣接させ筐体の長手方向つまりＹ軸方向に沿って並設されている。なお、Ｙ軸移動機構４の駆動手段としては、リニアサーボモータ方式に限らず、パルスモータによるボールネジ駆動方式やタイミングベルト駆動方式等も好適に利用できる。
【００３６】
Ｙ軸移動機構４のスライダ４１上には、ワーク保持機構５が設置されている。ワーク保持機構５は、ターンテーブル５１と吸着ステージ５２、および保護プレート５３を備え、ターンテーブル５１はスライダ４１に回転自在に軸支されている。吸着ステージ５２は、ワークｗを真空吸引により吸着保持するもので、ターンテーブル５１に一体回転可能に固設されている。本実施形態においては、ワークｗとして、図２に示した３種類の有機ＥＬ層が塗布形成される前の有機ＥＬ表示素子中間品９が、吸着ステージ５２に吸着保持される。
【００３７】
ターンテーブル５１は、図示しないサーボモータにより回転駆動され、吸着ステージ５２に保持されたワークｗのターンテーブル５１の回転中心に対する角度を調整（以下、θ軸位置調整という）する。すなわち、ワークｗである有機ＥＬ表示素子中間品におけるメタルバンクに平行な画素列がノズルヘッド１の走査ライン（Ｘ軸）方向と平行となるように、その保持位置が回転調整される。
【００３８】
吸着ステージ５２は、図５に示されるように、略矩形板状をなし、ワークｗを保持する表面の中央部に、吸着プレート部５２１が凸設されている。吸着プレート部５２１は、平面形状が吸着するワークｗよりも面積が若干小さい長方形をなし、その中央部にはＨ型に走行する吸気溝５２２が形成されている。この吸気溝５２２は、図６の断面図に示されるように、吸気路５２３を介して図外のバキュームポンプに連結されている。
【００３９】
保護プレート５３は、図５に示されるように、長方形の開口５３１を備えた矩形枠状に形成されている。開口５３１は、上記吸着プレート部５２１と相似形で面積がそれよりも若干大きい長方形をなしている。そして、開口５３１の縁部には、ワークｗの位置決めに用いられる位置決めピン５４が複数個植設されている。本実施形態では、３個の位置決めピン５４が隣り合う二縁辺に分けて配設されている。なお、保護プレート５３の位置は、図示しない係合ピンと係合穴による係合構造により確定される。
【００４０】
図６の模式的断面図に、ステージ保護プレート５３が装着された吸着ステージ５２にワークｗが吸着保持された状態が示されている。これから明らかなように、ステージ保護プレート５３は吸着ステージ５２の吸着プレート部５２１に外挿され、吸着プレート部５２１にはワークｗが位置決めピン５３３にコーナー部を当接させることにより位置決めされて保持され、ワークｗの周縁部がステージ保護プレート５３の開口縁部上方を覆う配置となっている。従って、ワークｗ外に吐出された余剰の材料液は、保護プレート５３には付着するが、吸着ステージ５２に付着することはない。
【００４１】
ノズルヘッド１の往復走行経路（Ｘ軸方向）の下方でＹ軸移動機構４を挟んだ両側には、一対の受け皿６、６が配設されている。これら受け皿６、６は、ノズル１１によりワークｗを外れて吐出された余剰塗布材料液を受けるために設けられており、本実施形態においては、共に、ノズルヘッド１の往復走行経路に沿って延在する樋状に形成されている。この場合、図６に示すように、各受け皿６は各々の受け口を前記保護プレート５３の外周縁部の下方に進出させた配置で設置されており、これにより、余剰塗布材料が保護プレート５３と受け皿６以外に漏れて付着する不具合が防止される。
【００４２】
図１に戻って、ノズルヘッド１に有機ＥＬ材料液を供給する材料液供給部７では、材料液が貯溜されるタンク７１、タンク７１の材料液をノズルヘッド１に圧送するためのポンプ７２、圧送される材料液の流量速度を検出する流量計７３、及び材料液に混入した狭雑物を除去するためのフィルタ７４が、チューブ７５を介し直列に連結されてなる材料液供給系統が５系統形成され、５本のノズル１１ａ〜１１ｅにそれぞれ１系統づつ接続されている。
【００４３】
コントローラ８は、Ｘ軸移動機構２のパルスサーボモータ２６を駆動制御するＸ軸ドライバ、Ｙ軸移動機構４のリニアサーボモータ（不図示）を駆動制御するＹ軸ドライバ、ワーク保持機構５のターンテーブル５１を駆動制御するθ軸ドライバ、材料液圧送ポンプ７２の駆動を流量計７３から入力される流量速度情報に応じてフィードバック制御するポンプ制御回路等を備え、所望の層厚の有機ＥＬ層を安定して塗布形成できるように有機ＥＬ材塗布装置全体の駆動を制御する。
【００４４】
次に、本実施形態の有機ＥＬ材塗布装置による有機ＥＬ層形成動作について、説明する。
【００４５】
まず、ワークｗとして、図２に示す有機ＥＬ表示素子中間品の有機ＥＬ層が形成されていない段階の中間品を吸着ステージ５３に吸着保持させる。このとき、保護プレート５３に配設されている３本の位置決めピン５４にワークｗにおけるガラス基板２０１の対応する端面を当接させてワークｗの吸着ステージ５３に対する位置を決める。ワークｗを吸着ステージ５３により保持した後は、ワークｗのθ軸位置調整を行う。このθ軸位置調整はコントローラ８が予め導入されているプログラムに沿ってθ軸ドライバを駆動制御することにより実施され、その結果、ワークｗにおける有機ＥＬ層を形成すべき各画素列がＸ軸方向に平行となる。
【００４６】
ワークｗの吸着保持が完了したら、キャップユニット３を降下させてノズルヘッド１からキャップユニット３を離隔させ、各ノズル１１ａ〜１１ｅの先端面を露出させる。
【００４７】
次に、Ｘ軸駆動機構２を作動させ、ノズルヘッド１のＸ軸方向に沿った移動（ライン走査）を開始させる。このノズルヘッド１のライン走査における速度は、図７のグラフに示されるように、ワークｗの有効塗布エリアＡe における走査速度が予め設定されている適正範囲内の速度に安定して維持されるよう、コントローラ８により制御される。なお、有効塗布エリアとは、最終製品としての有機ＥＬ表示素子における表示エリアに対応するエリアであり、このエリア内における有機ＥＬ層は所望の高度な表示品質を得るために規定範囲内の層厚に形成されることが要求される。
【００４８】
因みに、所望の層厚の有機ＥＬ層を得るために要求されるノズルヘッド１の走査移動速度を試算してみると、次のようになる。
【００４９】
上述の有効塗布エリアにおいて安定した塗布を行うためには有機ＥＬ材料液を個々のノズルから液柱状に安定して吐出させる必要があり、このために要求される吐出速度Ｖ1 は、
Ｖ1 ＝５０ｍ／秒
である。
一方、円筒形の各ノズル本体部先端に穿設する吐出孔の面積Ａは、前述したように、レーザ加工や放電加工等の微細加工によっても直径で１０μｍが限度であるから、
Ａmin＝７８．５μｍ2＝７．８５Ｅxp（−１１）ｍ2
従って、必要とされる材料液の吐出流量速度Ｑは、
Ｑ＝Ｖ1 ×Ａmin＝３．９３Ｅxp（−９）ｍ3／秒
である。
ここで、得ようとする有機ＥＬ層の層厚Ｈと幅（メタルバンク間隔）Ｗが、
Ｈ＝１０μｍ＝１Ｅxp（−５）ｍ
Ｗ＝１５０μｍ＝１．５Ｅxp（−４）ｍ
である場合、必要とされるノズル走査移動速度Ｖ2 は、
Ｖ2 ＝Ｑ／（Ｈ×Ｗ）＝２．６２ｍ／秒
となる。
【００５０】
本実施形態においては、上述のような極めて高速度のノズル走査移動速度を、図１に示されるリニアガイドレール２３、タイミングベルト２４及びパルスサーボモータ２６等からなる本発明に係わるベルト駆動方式のＸ軸移動機構２により実現している。この場合、例えば定格回転数が３０００回転／分のパルスサーボモータ２６に、直径が約３２ｍｍ（円周が１００ｍｍ）のプーリ２５を用いることにより、４．５ｍ／秒のノズル走査移動速度が得られ、リニアガイドレール２３も通常のボールベアリングを用いるもので約１０ｍ／秒程度までの高速摺動に耐えることができるから、上述の要求されるノズル走査移動速度Ｖ2 の実現は充分に可能である。
【００５１】
そして、本発明に係わるベルト駆動方式のＸ軸移動機構２による場合、リニアサーボモータによる場合に比べて、構成が簡素で且つ可動部への埃や狭雑物の混入に対し堅牢で耐久性に優れているだけでなく、ノズルヘッドを担持するスライダ２１がムービングコイル或いは磁石が内蔵されるリニアモータ方式のものよりも大幅に軽量化される。このため、同一出力のモータを使用しても、リニアモータ方式による場合よりも軽量化された分だけ高い加速度が得られ、図７に示す適正速度までの加速時間及び停止させるまでの減速時間が短縮されて製造工数が低減される。
【００５２】
上記ノズルヘッド１が走査ラインに沿って１往動する間に、ノズル１１ａ〜１１ｅのうちのノズル１１ａから正孔注入層の材料液が吐出され、正孔注入層が塗布形成される。
【００５３】
ノズルヘッド１は往動が終了したら復動を開始するが、この復動の開始とともに吐出される材料液とノズルが次順に形成すべきインターレイヤ層の材料液とそれが吐出ノズル１１ｂに切り替えられる。そして、インターレイヤ層を塗布形成する復動走査が終了したら、次に、赤、緑、青のうちの何れか色の例えば赤色発光層を塗布形成するための往動を開始し、正孔注入層を塗布形成したときと同じ動作で赤色発光層材料液を吐出するノズル１１ｃにより赤色発光層が塗布形成される。  
【００５４】
このように、ノズルヘッド１が走査ラインに沿って１往復移動と１往動することにより、正孔注入層とインターレイヤ層及び赤色発光層の３層の有機ＥＬ層が順次積層形成されるが、最終製品の有機ＥＬ表示素子で所望の高度な表示品質を得るには、これら３層の有機ＥＬ層を、それぞれ、規定された適正範囲内の層厚で略一定に形成することが要求される。
【００５５】
有機ＥＬ層を一定層厚で形成するには、前述した必要走査速度の試算からも明らかなように、ノズルヘッド１の走査移動速度と材料液の吐出流量速度を適正範囲内で略一定に制御することが必要である。ノズルヘッド１の走査移動速度に対して要求される高精度制御は、それに応じてコントローラ８における制御システムを精細に構築することにより達成できるが、材料液の吐出流量速度については、流量計からの流量速度情報に応じて圧送ポンプ７２の駆動を精細にフィードバック制御するだけでは、要求される流量速度範囲内に制御することが困難である。これは、ポンプ７２からノズル１１までのチューブ７５の内部に発生する圧力差やチューブ７５自体の膨張或いは材料液の粘性に応じて材料液の吐出流量速度が変化するからであり、ノズル１１からの材料液吐出流量速度が規定の適正速度範囲内で安定するまでには相当の時間を要する。
【００５６】
従って、本実施形態においては、本来であれば材料液の無駄を抑えるためにポンプ７２をノズル１１が有効塗布エリアＡe （図７参照）内を走査する時間内だけオンさせるべきところ、ノズルヘッド１が走査移動を開始した後はポンプ７２をオンしたままとする。これにより、少なくとも有効塗布エリアＡe 内においては、ノズルヘッド１が適正範囲内の略一定の速度で走査移動しつつ材料液が適正範囲内の略一定の流量速度で吐出されるように制御でき、層厚が規定された適正範囲内で略一定である所望の有機ＥＬ層が安定して塗布形成される。
【００５７】
しかるに、ノズルヘッド１の走査移動中は材料液の吐出が継続されているため、材料液が有効塗布エリアＡe 外にも吐出される。有効塗布エリア外に吐出された材料液は、ワークｗの縁部や裏面を汚すだけでなく、吸着ステージ５３やターンテーブル５２或いはワーク保持機構５以外のＹ軸移動機構４等も汚す虞がある。そこで、本実施形態においては、保護プレート５３及び一対の受け皿６、６を前述したように適正配置して、有効塗布エリアＡe 外に吐出された余剰材料液を受け止める構成とし、余剰材料液によるワークｗや塗布装置の汚染を防止している。なお、余剰材料液を受けて汚れる保護プレート５３や受け皿６は、容易に着脱可能に設置しておくことにより、塗布休止時等に装置本体から脱装して洗浄し、再使用できる。
【００５８】
ノズルヘッド１が１走査ラインに沿って１往復移動と１往動し、３種類の有機ＥＬ層の塗布形成が終了したら、Ｙ軸移動機構４を作動させて、ワークｗをＹ軸方向へ１ピッチ（メタルバンクの配設ピッチ）だけ移動させる。この後、次順の走査ライン（画素列）上への３層の有機ＥＬ層の塗布形成を実施するが、このプロセスは上述したこれまでの塗布形成プロセスと同じプロセスの繰り返しである。
【００５９】
上述の塗布形成プロセスを１走査ライン毎に繰り返し実施し、ワークｗの全走査ラインにわたる有機ＥＬ層の塗布形成が終了したら、ノズルヘッド１を下方にキャップユニット３が待機するホームポジションに停止させる。この後、キャップユニット３を上昇させ、キャップ３１ａ〜３１ｅの各吸着パット３１２を対応するノズル１１ａ〜１１ｅの各先端面に圧着させる。このとき、キャップ３１ａ〜３１ｅは、それぞれ、コイルスプリング３３を介しベースブロック３２に対してその垂直方向へ揺動可能に弾性支持されているから、キャップ３１ａ〜３１ｅ及びノズル１１ａ〜１１ｅの各先端位置のバラツキを吸収し、５個のキャップ３１ａ〜３１ｅの各吸着パット３１２を一括して対応するノズル１１ａ〜１１ｅの各先端面に確実に密着状態で圧接させることができる。
【００６０】
キャップユニット３のノズルヘッド１への被装が完了したら、各キャップ３１ａ〜３１ｅの吸気管３１１にチューブ３７（図４参照）を介して連通接続されている図外のバキュームポンプを作動させ、各ノズル１１ａ〜１１ｅ内に残留する材料液を吸引除去する。これにより、ノズルヘッド１の休止中に残留材料液が乾燥固化して各ノズル１１ａ〜１１ｅ先端の吐出孔１１２（図３参照）が詰まる不具合が、確実に解消される。
【００６１】
また、ノズルヘッド１がホームポジションに帰着した際に、各ノズル１１ａ〜１１ｅから残留材料液が垂れ落ちることがあるが、この垂れ落ちた材料液は保護プレート３５により受け止められ、垂れ落ち材料液によりキャップユニット３の各吸気管３１１やベースブロック３２が汚される不具合が防止される。汚れた保護プレート３５は、適宜取り外して洗浄される。
【００６２】
なお、各キャップ３１ａ〜３１ｅにはバキュームポンプだけでなく溶剤供給ポンプも分岐接続しておき、バキュームポンプによる残留材料液の吸引と溶剤による各ノズル１１ａ〜１１ｅ内の洗浄を適宜切換え実施する構成としてもよく、これにより、各ノズル１１ａ〜１１ｅの残留材料液による目詰まりがより確実に防止される。
【００６３】
ノズルヘッド１がホームポジションに停止し、各ノズル１１ａ〜１１ｅの洗浄が実施されている間に、ワーク保持機構５を駆動してワークｗの交換が実施され、新たな有機ＥＬ表示素子中間品に対する有機ＥＬ層の塗布形成に備える。
【００６４】
以上のように、本実施形態の有機ＥＬ材塗布装置においては、ノズルヘッド１を走査ラインに沿って移動させるＸ軸移動機構２として、タイミングベルト２４とパルスサーボモータ２６等によるベルト駆動方式を採用したから、リニアモータ方式等に比べて、設備費が安価となるだけでなく、塵や狭雑物が可動部に混入することによる故障等の発生が顕著に抑制されて使用環境条件に対する耐久性が向上し、所望の有機ＥＬ層を安定して塗布形成することができる。
【００６５】
また、ノズルヘッド１において複数のノズル１１ａ〜１１ｅをそれぞれ割締め固定する各締付けボルト１３の螺入方向を、ノズル１１ａ〜１１ｅのアレイ方向に対して傾斜させたから、ノズル１１ａ〜１１ｅの取付けが容易になるとともに、各ノズル１１ａ〜１１ｅの配設ピッチを可及的に小さくしてノズルヘッドの小型軽量化が促進される。その結果、Ｘ軸移動機構２をベルト駆動方式とすることによるスライダ２１の軽量化と相俟って、ライン走査される駆動対象物全体つまりノズルヘッド１をスライダ２１に組み付けた組立体の軽量化が大幅に促進され、ライン走査におけるノズルヘッド１の加速及び減速が迅速化され、有機ＥＬ層を塗布形成する際の製造工数が低減される。
【００６６】
さらに、ワーク保持機構部５に有効塗布エリアＡe 外に吐出される余剰材料液を受けるための保護プレート５３と一対の受け皿６、６を配置し、キャップユニット３には垂れ落ちる材料液を受けるための保護プレート３５を設置したから、余剰材料液による本塗布装置の汚染が確実に防止される。
【００６７】
加えて、キャップユニット３の各吸気管３１１先端に弾性材からなる吸着パッド３１２を被装すると共に各吸気管３１１をコイルスプリング３３を介して弾性支持する構成としたから、各キャップ３１ａ〜３１ｅを対応するノズル１１ａ〜１１ｅに吸着パッド３１２を介し容易に一括して密着状態に圧接させることができ、各ノズル１１ａ〜１１ｅ内に残留する材料液を確実に吸引除去できる。その結果、各ノズル１１ａ〜１１ｅの残留材料液による目詰まりが長期にわたり確実に防止される。
【００６８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、ノズルヘッドとワークは相対移動すればよく、上述の実施形態のように一方を停止させて他方を移動させる方式に限られるものではなく、双方を移動させてもよく、或いは、Ｘ軸移動でワークを移動させ、Ｙ軸移動で塗布ノズルを移動させてもよい。
【００６９】
また、本発明は、有機ＥＬ材料液を塗布して有機ＥＬ表示素子を製造する場合に限らず、有機薄膜トランジスタ、或いは太陽電池等の有機電子材料を用いた他の有機電子素子を製造する場合に、広く適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施形態としての有機ＥＬ材塗布装置を示す斜視図である。
【図２】上記有機ＥＬ材塗布装置を用いて製造される有機ＥＬ表示素子中間品を示す模式的断面図である。
【図３】上記有機ＥＬ材塗布装置におけるノズルヘッドを示す斜視図である。
【図４】上記有機ＥＬ材塗布装置におけるキャップユニットを示す一部切断正面図である。
【図５】上記有機ＥＬ材塗布装置におけるワーク保持機構５とその周辺構成を示す分解斜視図である。
【図６】上記ワーク保持機構によるワーク保持状態を示す模式的断面図である。
【図７】上記有機ＥＬ材塗布装置よる塗布動作におけるノズルの移動速度と位置の関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００７１】
１                        ノズルヘッド
１１ａ〜１１ｅ            ノズル
２                        Ｘ軸移動機構
２１                      スライダ（Ｘ軸）
２２                      基台
２３                      リニアガイドレール
２４                      タイミングベルト
２５                      プーリ
２６                      パルスサーボモータ
３                        キャップユニット
３１ａ〜３１ｅ            キャップ
３１１                    吸気管
３１２                    吸着パッド
３２                      ベースブロック
３３                      コイルスプリング
３４                      止着リング
３５                      リニアベアリング
３６                      キャップ保護プレート
４                        Ｙ軸移動機構
４１                      スライダ（Ｙ軸）
４２                      筐体
５                        ワーク保持機構
５１                      ターンテーブル
５２                      吸着ステージ
５３                      ステージ保護プレート
６                        受け皿
７                        材料液供給機構
７１                      タンク
７２                      ポンプ
７３                      流量計
７４                      フィルタ
７５                      チューブ
８                        コントローラ
【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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