(57)【要約】【課題】支持体及び表面にパターン化された膜を有する支持体をバックロールで支持、搬送しながらの塗布において、塗布時の支持体の揺れを防止し平面性を維持することができ、これにより、安定した均一の塗膜の形成を行うことができる塗布装置、及びこの塗布装置を用いた有機エレクトロニクス素子の製造方法を提供する。【解決手段】バックロールに巻回され支持された連続搬送される帯状の支持体上に、塗布手段から吐出された塗布液を塗布する塗布装置であって、前記バックロールに対向して配置され、前記バックロールの表面に気体を吹き付ける吹き付け手段を有し、前記吹き付け手段で前記支持体に気体を吹き付け、前記気体の吹き付けで前記支持体を前記バックロールに押し付け支持し、搬送しながら前記塗布を行うことを特徴とする塗布装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックロールに巻回され支持された連続搬送される帯状の支持体上に、塗布手段から吐出された塗布液を塗布する塗布装置であって、
前記バックロールに対向して配置され、前記バックロールの表面に気体を吹き付ける吹き付け手段を有し、
前記吹き付け手段で前記支持体に気体を吹き付け、前記気体の吹き付けで前記支持体を前記バックロールに押し付け支持し、搬送しながら、前記バックロール上で、且つ前記吹き付け手段の吹き付け位置より前記支持体の搬送方向下流側で前記塗布手段による前記塗布を行うことを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記塗布手段は、スリット型ダイコーターであ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】
前記支持体の搬送時の張力が、５Ｎ／ｍ幅〜１００Ｎ／ｍ幅であることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布装置。
【請求項４】
支持体上に第１電極と第２電極の間に、少なくとも１層の有機機能層を積層した構成を有する有機エレクトロニクス素子の製造方法において、前記有機機能層が請求項１から３の何れか１項に記載の塗布装置により形成されることを特徴とする有機エレクトロニクス素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布装置に関し、詳しくは、バックロールに巻回され支持され連続搬送される帯状の支持体上に、塗布手段で塗布を行う塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、連続走行する帯状の支持体に塗布液を塗布する、所謂ロール・ツー・ロールの塗布方法として、必要な塗布液膜を形成する量だけ塗布液を吐出させて帯状支持体上に塗布液を塗布する、所謂、前計量型塗布方式に使用する前計量型の塗布装置が知られている。前計量型の塗布方法としては、スリット型ダイコーターを用いたエクストルージョン塗布方法、スリット型ダイコーターを用いたスライド塗布方法、カーテン塗布方法、インクジェットヘッドを用いた塗布方法が知られている。
【０００３】
前計量型塗布方法の中でもスリット型ダイコーターを用いたエクストルージョン塗布方法は、他の方式の塗布方法と比較して、塗布精度の高さ、高品位性、高速、薄膜、多層塗布適性等の対応が可能であることから、例えば、光学用フィルム、インクジェット記録用紙、熱現像記録材料、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子とも言う）、有機薄膜トランジスター素子、有機太陽電池素子（以下、有機ＰＶ素子とも言う）、有機光電変換素子をはじめとした、様々な有機エレクトロニクス素子等の製造に使用されている。
【０００４】
有機エレクトロニクス素子は、有機化合物を用いて電気的な動作を行う素子であり、省エネルギー、低価格、柔軟性といった特長を発揮出来ると期待され、従来のシリコーンを主体とした無機半導体に替わる技術として注目されている。これらの有機エレクトロニクス素子は、有機化合物の非常に薄い膜に電極を介して電流を流すことで、発光したり、発電したり、帯電したり、電流や電圧を制御したりする素子である。
【０００５】
有機ＥＬ素子は有機化合物の薄膜からなる発光層を電極で挟持した構成で、第１電極（陽極又は陰極）と第２電極（陽極又は陰極）間に電流を供給すると発光する素子である。従って、薄膜の有機ＥＬ素子を光源として利用すると、小型化、軽量化が容易である上、蛍光灯に比べ発光の応答速度が速く、点灯直後の光量も比較的安定した照明装置となる。ディスプレー及び照明分野等において使用されており、一般には蒸着方式による製膜で製造されているが、生産性の向上や製造コスト低減のため、塗布方式での製造が望まれている。又、近年では機材の高機能化や薄層化の要求が高まっている。
【０００６】
有機ＰＶ素子や有機光電変換素子は、有機化合物の薄膜からなる発電層を第１電極（陽極又は陰極）と第２電極（陽極又は陰極）で挟持した構成で、光を照射すると発電する素子である。従って、薄膜の有機光電変換素子を太陽電池として利用すると、小型化、軽量化が容易である上、既存の無機半導体系の太陽電池に比べ、低照度環境や高温環境下でも比較的安定した出力を得られる太陽電池となる。
【０００７】
有機エレクトロニクス素子に用いる有機化合物を塗布方式で支持体の上に塗布し、有機エレクトロニクス素子を製造する場合、一般的に有機エレクトロニクス素子で用いられる塗布液は０．５ｍＰａ・ｓから３ｍＰａ・ｓと粘度が低く、膜厚も５ｎｍから５００ｎｍと薄膜となっている。このため、有機化合物の膜厚の均一性が有機エレクトロニクス素子の性能に影響を及ぼすため、膜厚の均一化の要望が高くなっている。
【０００８】
これらのことから、膜厚の均一化に対して、ビードの安定性、塗布液の物性、乾燥条件、バックロールの塗布時の振動抑制、支持体の揺れ、支持体の平面性等の面から検討が成されてきた。
【０００９】
塗布液を塗布する時の支持体の揺れに対し、５０μｍから２００μｍの吸引孔を有する多孔質のバックロールを使用し、バックロール内部よりバックロール表面の空気を吸引するサクション手段で、支持体をバックロール上に密着させ搬送し、塗布することにより、支持体の揺れを防止し、塗布膜厚を高精度に均一に保つ塗布装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】２０００−２２５３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１は、支持体表面へのゴミの付着及びスリキズ、また支持体の揺れを防止するため、支持体をサクション手段でバックロールに吸引、密着させて搬送し塗布する塗布装置である。
【００１２】
しかしながら、特許文献１では支持体をバックロール上に密着させる時、支持体がバックロールの表面に設けられた５０μｍから２００μｍの吸引孔に吸着されるため、吸引孔の有無により支持体吸着時に支持体表面に凹凸が生じ、これが塗布時の膜厚バラツキを悪化させる。
【００１３】
また、サクションで吸引されるため、周囲のダストをバックロール周囲に集めてしまうため、ダストによるリークやダークスポットが発生しやすい。
【００１４】
このようなサクション手段による吸引では、支持体の幅方向で吸引条件を制御できると、支持体とバックロールの密着及び支持体の搬送を安定化し易くなる。しかし、幅方向の吸引を制御するにはサクションローラであるバックロールを分割するなどの対応は考えられるが、機構が複雑になり、細かい制御は困難である。
【００１５】
本発明は上記状況に鑑みなされたもので、支持体及び表面にパターン化された膜を有する支持体をバックロールで支持、搬送しながらの塗布において、塗布時の支持体の揺れを防止し平面性を維持することができ、これにより、安定した均一の塗膜の形成を行うことができる塗布装置、及びこの塗布装置を用いた有機エレクトロニクス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】
【００１６】
上記目的は、下記の構成及び方法により達成される。
【００１７】
１．バックロールに巻回され支持された連続搬送される帯状の支持体上に、塗布手段から吐出された塗布液を塗布する塗布装置であって、
前記バックロールに対向して配置され、前記バックロールの表面に気体を吹き付ける吹き付け手段を有し、
前記吹き付け手段で前記支持体に気体を吹き付け、前記気体の吹き付けで前記支持体を前記バックロールに押し付け支持し、搬送しながら、前記バックロール上で、且つ前記吹き付け手段の吹き付け位置より前記支持体の搬送方向下流側で前記塗布手段による前記塗布を行うことを特徴とする塗布装置。
【００１８】
２．前記塗布手段は、スリット型ダイコーターであることを特徴とする前記１に記載の塗布装置。
【００１９】
３．前記支持体の搬送時の張力が、５Ｎ／ｍ幅〜１００Ｎ／ｍ幅であることを特徴とする前記１または２に記載の塗布装置。
【００２０】
４．支持体上に第１電極と第２電極の間に、少なくとも１層の有機機能層を積層した構成を有する有機エレクトロニクス素子の製造方法において、前記有機機能層が前記１から３の何れか１項に記載の塗布装置により形成されることを特徴とする有機エレクトロニクス素子の製造方法。
【発明の効果】
【００２１】
上記により、バックロールで支持体を支持、搬送しながらの塗布において、塗布時の支持体の揺れを防止し、平面性を維持することができる。これにより、安定した塗膜の形成を行うことができる。また、気体を支持体に吹き付けるため、周囲のダストを支持体上から除去することができ、ダストによるリークやダークスポットの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る塗布装置の主要な構成を示す図である。
【図２】バックロールと吹き付け手段を示す斜視図である。
【図３】ノズル型吹き付け手段を用いた例を示す図である。
【図４】ノズル側から見たノズル型吹き付け手段の概略図である。
【図５】チャンバー型吹き付け手段を用いた例を示す図である。
【図６】チャンバー型吹き付け手段近傍の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明に係る塗布装置の実施の形態について図を参照して説明する。なお、本発明は、以下に限定されるものではない。
【００２４】
図１は、本発明に係る塗布装置の主要な構成を示す図である。塗布装置１は、ロール・ツー・ロール方式の塗布装置である。
【００２５】
図中、１００はバックロール、２００は吹き付け手段、３００は塗布手段であるスリット型ダイコーター、Ｓは帯状の支持体を示す。スリット型ダイコーター３００は、バックロール１００に対向した、且つ吹き付け手段２００の吹き付け位置より支持体Ｓの搬送方向下流側の位置に配置される。
【００２６】
図２は、バックロール１００と吹き付け手段２００を示す斜視図である。
【００２７】
支持体Ｓは、バックロール１００に巻回された状態で支持され、搬送手段（不図示）により矢印方向に搬送される。
【００２８】
前述のように、塗布精度の高さ、高品位性、高速、薄膜、多層塗布適性等の対応が可能の点から、また吹き付け手段２００から吐出される気体の影響を受けにくい点から、本実施の形態においては、塗布手段にスリット型ダイコーター（以下、ダイコーターという）３００を用いている。なお、塗布手段は、これに限定されるものではなく、他の方式の塗布手段を用いることも可能である。
【００２９】
ダイコーター３００は、バックロール１００上で、スリットから塗布液を吐出し、搬送される支持体Ｓに塗布を行う。
【００３０】
ところで、この塗布における膜厚の均一化のためには、前述のように支持体Ｓの揺れを防止し、支持体Ｓの平面性を保つことが重要となり、支持体Ｓをバックロール１００に密着し搬送することが必要になる。しかしながら、前述のように、サクション手段を用いた方式では、吸引孔の有無により支持体吸着時に支持体表面に凹凸が生じ、これが塗布時の膜厚バラツキを悪化させる。
【００３１】
本発明に係る塗布装置は、吹き付け手段２００を有し、支持体Ｓに気体を吹き付け、支持体Ｓをバックロール１００に密着し搬送する。
【００３２】
吹き付け手段２００は、支持体Ｓを間にするようにバックロール１００に対向して配置され、バックロール１００の表面に気体を吹き付ける。これにより、支持体Ｓは気体でバックロール１００に押し付け（エアーニップ）られて、密着される。
【００３３】
図１は、支持体Ｓの幅方向に気体を吹き出すスリットを有するスリット型の吹き付け手段（以下、スリット型吹き付け手段２０１と称す）を用いた例である。図１では、スリット型吹き付け手段２００の両側面を塞ぐ側板（図面前後方向の側面部材）を省略している。
【００３４】
スリット型吹き付け手段２０１は、コンプレッサー等の送風手段（不図示）に接続され、送風手段から供給された高圧の気体を、マニホールド２０３を介しスリット２０２から略均一に吐出する。気体の吐出圧（風量、風速）は、支持体Ｓの材質、厚さ等に基づき実験、或いは従来のデータ等から適宜設定される。
【００３５】
一例を挙げると例えば、風量１ＣＭＭ（ｍ３／ｍｉｎ）、風速３０〜５０ｍ／ｓとされる。
【００３６】
このように、支持体Ｓの幅方向に連続的にスリット２０２から気体を吐出するため、スリット型吹き付け手段２０１からの気体の吐出を支持体Ｓの幅方向に略均一な押圧とすることができる。これにより、支持体Ｓをバックロール１００に均一に密着させることができる。
【００３７】
なお、図１に示すスリット型吹き付け手段２０１を用いた例を実施例１と称す。
【００３８】
ここで、バックロール１００と支持体Ｓが接触を開始する位置で、周囲の気体（空気）をバックロール１００と支持体Ｓの間に巻き込むことがある。この空気は、支持体Ｓをバックロール１００から浮き上がらせ、揺れの原因となり、また塗膜の膜厚均一化を阻害する。
【００３９】
これを防止するために、スリット型吹き付け手段２０１は、スリットから吐出される気体の吹き付け位置がバックロール１００と支持体Ｓが接触を開始する位置（図１、ＴＰ点）となるように配置することが好ましい。
【００４０】
これにより、ＴＰ点で支持体Ｓが吐出された気体でバックロール１００に押し付けられるため、接触開始直前にバックロール１００と支持体Ｓの間に存在する気体（空気）を排除することができる。
【００４１】
ここで、上述の塗布装置１で有機エレクトロニクス素子の塗布を行う場合、支持体Ｓとしては、発光した光、若しくは起電力を発生させるための光を透過させることが可能な、即ちこれら光の波長に対して透明な部材であることが好ましい。このような部材としては、軽量性と柔軟性の観点から透明樹脂フィルムが挙げられる。
【００４２】
このような透明樹脂フィルムを用いた場合には、支持体Ｓの張力は５〜１００Ｎ／ｍ幅（幅１ｍ当たり５〜１００Ｎ）であることが好ましい。５Ｎ／ｍ幅未満では、張力不足となり支持体Ｓとバックロール１００との接触域全域での密着を保持することが困難になる恐れがあり、支持体Ｓの一部がバックロール１００より浮き上がる恐れがある。また、１００Ｎ／ｍ幅を超えると張力過多となり、張力の有無による伸縮でフィルム及びダイコーター３００で塗布された塗膜の品質を劣化させる恐れがある。
【００４３】
次に、吹き付け手段２００の他の実施例について説明する。
【００４４】
＜実施例２＞
図３は、気体の吹き付けに噴射ノズルを用いたノズル型吹き付け手段２２１を示す図である。
【００４５】
ノズル型吹き付け手段２２１は、支持体Ｓの幅方向に配置されたノズル２２２を有し、ノズル型吹き付け手段２２１に接続されたコンプレッサー等の送風手段（不図示）から供給された気体を、ノズル２２２からバックロール１００の表面に気体を吹き付ける。これにより、支持体Ｓは気体でバックロール１００に押し付け（エアーニップ）されて、密着される。
【００４６】
図４は、ノズル２２２側から見たノズル型吹き付け手段２２１の概略図である。
【００４７】
ノズル型吹き付け手段２２１の支持体Ｓの搬送方向に対する配置は、図１に示す実施例１に準ずる。
【００４８】
ノズル２２２を有するノズル型吹き付け手段２２１は、一般的に吐出口の開口面積を小さくすることができるため、高圧気体の供給量を抑えることができる。また、ノズル２２２の個々に、またはグループ毎に気体の吐出量を制御することが可能であり、従って支持体Ｓの幅方向に吐出気体による押圧の制御が可能である。また、ノズル型吹き付け手段２２１は、比較的低コストでの製作が可能である。
【００４９】
＜実施例３＞
図５は、気体の吹き付けに気体室（チャンバー）を用いたチャンバー型吹き付け手段２４１を示す図である。図６は、チャンバー型吹き付け手段２４１近傍の拡大図である。
【００５０】
チャンバー型吹き付け手段２４１は、バックロール１００に対向する位置に気体導入管としてのノズル２４２を有し、ノズル２４２の先端部にはノズル２４２に連結して支持体Ｓの表面の近傍まで伸びた壁２４４が支持体Ｓの幅方向に設けられている。壁２４４の開口幅は、ノズル２４２の口径よりも大きく、チャンバー２４３を構成している。チャンバー２４３の断面積を、ノズル２４２径（断面積）より大きくし、しかし、完全に開放はしないことによって、高圧の気体を、ノズルの場合より広い面積に噴射することが可能となり、気体量を節約しながらも高いニップ効果を得ることが可能となる。つまり、気体流の断面積を、チャンバー２４３で一端広げるが、圧力はある程度高いまま維持することができるように構成したものである。
【００５１】
また、チャンバー型吹き付け手段２４１では、大気圧をＰａ、チャンバー２４３内の圧力をＰｃとすると、支持体Ｓを押し付ける圧力ΔＰは、次のように表すことができる。
【００５２】
ΔＰ＝Ｐｃ−Ｐａ
ここで、実施例１及び２は、気体を支持体Ｓに吹き付ける風力、即ち気体の動圧でバックロール１００に密着させるため動圧型ともいえるが、実施例３は、チャンバー内の静圧で支持体Ｓをバックロール１００に密着させるため静圧型ともいえる。
【００５３】
このように、チャンバー型吹き付け手段２４１は静圧型であり、吐出された気体の流れは緩やかであるため、周囲の大気を乱すことが少ない。このため、バックロール１００に到達する前の支持体Ｓを揺らす（ばたつかせる）ことが少なく、支持体Ｓの搬送の安定の利点を有する。
【００５４】
上記実施例１〜３の選択は、支持体Ｓの材質、厚さ、幅、塗布厚さ、塗布厚の許容範囲、装置の仕様及び形態等から適宜行われる。
【００５５】
上記により、バックロールで支持体を支持、搬送しながらの塗布において、塗布時の支持体の揺れを防止し、平面性を維持することができる。これにより、安定した塗膜の形成を行うことができる。
【００５６】
また、気体を支持体に吹き付けるため、周囲のダストを支持体上から除去することができ、ダストによるリークやダークスポットの発生を防止することができる。
【００５７】
特に、本発明は、支持体または表面にパターン化された膜を有する支持体を低張力で搬送し、塗布手段を用いて塗布液を支持体の上に塗布し、薄膜の塗膜を形成する場合に、支持体の平面性が維持でき、安定した均一の膜厚が得られ、効果的である。
【００５８】
例えば、支持体上に第１電極と第２電極の間に少なくとも１層の有機機能層を積層した構成を有する有機エレクトロニクス素子の製造には、本発明を用いることが好ましい。支持体の熱収縮率とは異なる熱収縮率を有する導電性物質を含むパターン化された塗膜、例えば第１電極または第２電極が形成された支持体に少なくとも１層の有機機能層を塗布、積層する場合に、支持体の平面性維持の点から効果的である。
【符号の説明】
【００５９】
１  塗布装置
１００  バックロール
２００  吹き付け手段
２０１  スリット型吹き付け手段
２０２  スリット
２０３  マニホールド
２２１  ノズル型吹き付け手段
２２２  ノズル
２４１  チャンバー型吹き付け手段
２４２  ノズル
２４３  チャンバー
３００  ダイコーター
【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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