(57)【要約】【課題】塗布装置、その塗布方法及びそれを用いた有機膜形成方法を提供する。【解決手段】基板に塗布材料を塗布した後、乾燥装置に移送中に発生する膜厚の変動を防止することができる塗布装置、その塗布方法及びそれを用いた有機膜形成方法に関する。塗布対象物が載置されるステージ、上記ステージ上に設けられて上記塗布対象物に塗布材料を塗布する塗布部及び上記ステージに対向して離隔して設けられて上記塗布材料が上記塗布対象物に塗布された後、上記塗布対象物に熱を供給する加熱源を備える塗布装置、その塗布方法及びそれを用いた有機膜形成方法を提供する。【選択図】図１
2011092924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布対象物が載置されるステージと、
前記ステージ上に設けられ、前記塗布対象物に塗布材料を塗布する塗布部と、
前記ステージに対向して離隔されて設けられ、前記塗布材料が前記塗布対象物に塗布された後、前記塗布対象物に熱を供給する加熱源と、
を備えることを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記加熱源は、前記塗布対象物の全領域に対応して位置して、前記塗布対象物の全領域に同時に均一な熱を供給す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】
前記加熱源は、赤外線ヒータまたはハロゲンランプ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４】
前記加熱源がハロゲンランプである場合、反射板をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の塗布装置。
【請求項５】
前記加熱源が前記ステージに向けて上下に移動可能に設けられることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【請求項６】
前記塗布部は、
前記ステージに第１方向に沿って移動可能に設けられた支持台と、
前記支持台に設けられ、前記第１方向に直交する第２方向に沿って移動可能に設けられて前記塗布材料を吐出する吐出部と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【請求項７】
前記支持台は、
所定間隔で離隔されて互いに対面するように位置し、所定高さを有する第１支持台と、
両端が前記第１支持台にそれぞれ位置し、前記第１支持台を横切って設けられた第２支持台と、
を含むことを特徴とする請求項６に記載の塗布装置。
【請求項８】
前記第２支持台は、前記ステージに向けて上下に移動可能に前記第１支持台に設けられたことを特徴とする請求項７に記載の塗布装置。
【請求項９】
前記吐出部は、
前記第２支持部の長手方向に沿って移動可能に設けられた塗布ヘッドと、
前記塗布ヘッドに設けられ、前記塗布材料が吐出されるノズルと、
を含むことを特徴とする請求項７に記載の塗布装置。
【請求項１０】
前記塗布材料は、有機発光材料、有機薄膜トランジスタ材料、太陽電池材料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１１】
前記ステージ、塗布部及び加熱源はチャンバ内に位置し、
前記ステージは前記チャンバ内の下部に位置し、前記加熱源は前記チャンバ内の上部に位置することを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【請求項１２】
塗布装置内のステージに塗布対象物を位置させる段階と、
前記塗布対象物に塗布部を用いて塗布材料を塗布する段階と、
前記塗布材料の塗布が終了したら、前記塗布装置内の加熱源を用いて前記塗布材料に熱を加えて乾燥させる段階と、
を含むことを特徴とする塗布方法。
【請求項１３】
前記塗布対象物の全領域に同時に均一な熱を供給して乾燥させることを特徴とする請求項１２に記載の塗布方法。
【請求項１４】
前記塗布材料は、有機発光材料、有機薄膜トランジスタ材料、及び太陽電池材料のうちのいずれか１つであることを特徴とする請求項１２に記載の塗布方法。
【請求項１５】
前記塗布材料の乾燥は、１００〜２００℃の温度で行われることを特徴とする請求項１２に記載の塗布方法。
【請求項１６】
前記熱は、赤外線ヒータまたはハロゲンランプによって提供されることを特徴とする請求項１２に記載の塗布方法。
【請求項１７】
塗布装置内のステージに安着された基板上に塗布部を用いて有機材料を塗布し、前記塗布が終了したら、前記塗布装置内の加熱源を用いて前記有機材料に熱を加えて乾燥させることにより有機膜を形成することを特徴とする有機膜形成方法。
【請求項１８】
前記有機材料は、有機発光素子の発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層または電子輸送層のうちのいずれか１つを形成するための材料であることを特徴とする請求項１７に記載の有機膜形成方法。
【請求項１９】
前記有機材料の乾燥は、１００〜２００℃の温度で行われることを特徴とする請求項１７に記載の有機膜形成方法。
【請求項２０】
前記基板の全領域に同時に均一な熱を供給して乾燥させることを特徴とする請求項１７に記載の有機膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に塗布材料を塗布した後、乾燥装置に移送中に発生する膜厚の変動を防止することができる塗布装置、その塗布方法及びそれを用いた有機膜形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
情報通信産業の発達に伴って表示装置の使用が急増している中、最近では、低電力、軽量、薄型、及び高解像度の条件を充足する表示装置が要求されている。
【０００３】
液晶表示装置(Liquid Crystal Display: LCD)、有機発光表示装置(Organic
Light Emitting Diode: OLED)などのような平板表示装置は、対面する２つの基板との間に発光領域及び薄膜トランジスタを形成し、発光領域を外部の水分、酸素などから保護するために、発光領域の外側にシーリング材を塗布して２つの基板を合着させることで、上記発光領域が密封されている。
【０００４】
平板表示装置は発光領域と薄膜トランジスタを形成するために、有機膜、無機膜及び金属膜が積層された多層構造で形成されている。
【０００５】
例えば、能動マトリックス方式の有機発光表示装置は、基板にバッファ層、半導体層、ゲート絶縁膜、ゲート電極、層間絶縁膜、ソース／ドレイン電極、保護膜、平坦化膜、画素定義膜、下部電極、有機膜を含む有機発光層、上部電極などが積層された構造を含み、上記有機発光層は、下部電極と有機膜との間に正孔注入層と正孔輸送層をさらに含むことができ、上部電極と有機膜との間に電子注入層と電子輸送層をさらに含むことができる。
【０００６】
上記のように積層された膜のうち、液状の塗布材料を塗布して形成される膜、例えば、有機膜、層間絶縁膜、及び正孔注入層などは塗布材料を乾燥するために乾燥処理が必要である。
【０００７】
従来には、塗布処理と乾燥処理が別途の装置で行われるため、ロボットを用いて塗布した後に塗布装置から乾燥装置に移送されていた。
【０００８】
その場合、未乾燥状態のままに乾燥装置に移送されることになるが、移送ロボットのアーム(Arm)に接触する基板部分の温度変化によって塗布ムラが発生したり移送時に発生する外力による基板曲げ及び回転による遠心力などで膜厚に悪影響を及ぼしたりすることがあって、高品質の有機発光装置を製造する場合ではその限界があった。
【０００９】
そこで、塗布装置と乾燥装置とを一体化する方法も考案されていたが、塗布及び乾燥の工程が長時間となり、装置構成及び精密度に問題が発生することもあった。
【００１０】
このような問題点を解決するために、塗布装置のステージ内に加熱ヒータを備えて、塗布液が流動しないように硬化させる方法が提案された。
【００１１】
しかしながら、この方法もステージ内部に加熱ヒータが設けられているため、高精密度を必要とするステージに悪影響を及ぼしており、また持続的に加熱されるので、塗布開示後の前部分と後部分との温度差により塗布液の流動が発生して、さらに他の形態の塗布ムラが発生する可能性があった。
【００１２】
また、従来技術では、ステージ精密度のため１００度以上に加熱することができず、塗布液が流動しないように加熱することができなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明が解決しようとする技術的課題は、上記従来技術の問題点を解決するためのものであって、塗布対象物に塗布材料を塗布した後、乾燥装置に移送中に発生する膜厚の変動を防止することができる塗布装置及びその塗布方法を提供し、これを用いた有機膜の形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記のような従来技術の問題点を解決するために本発明は、塗布対象物が載置されるステージ、上記ステージ上に設けられて上記塗布対象物に塗布材料を塗布する塗布部及び上記ステージに対向して離隔されて設けられ、上記塗布材料が上記塗布対象物に塗布された後、上記塗布対象物に熱を供給する加熱源を備える塗布装置を提供する。
【００１５】
また、本発明は、塗布装置内のステージに塗布対象物を位置させる段階と、上記塗布対象物に塗布部を用いて塗布材料を塗布する段階と、上記塗布材料の塗布が終了したら、上記塗布装置内の加熱源を用いて上記塗布材料に熱を加えて乾燥させる段階とを含む塗布方法を提供する。
【００１６】
また、本発明は、塗布装置内のステージに安着された基板上に塗布部を用いて有機材料を塗布し、上記塗布が終了したら、上記塗布装置内の加熱源を用いて上記有機材料に熱を加えて乾燥することで、有機膜を形成する有機膜形成方法を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、塗布装置内において塗布材料を乾燥させることで、乾燥装置に移送時に発生する膜厚の変形を防止することができる。
【００１８】
また、基板と接触してないため加熱中に基板の熱変形を防止することができ、ステージ内部に加熱源がないためステージ変形や精密度に影響を与えない。
【００１９】
また、塗布材料を１００度以上に乾燥することができるため、塗布材料を乾燥するのに十分な熱を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る塗布装置を示す斜視図である。
【図２】図１の塗布装置の概略的な断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る塗布装置を用いて形成させた有機膜を含む有機発光素子の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施形態を示す図面を参照して、本発明の実施形態に係る塗布装置及び有機膜形成方法を説明する。
【００２２】
図１は本発明の実施形態に係る塗布装置を示す斜視図であり、図２は図１の塗布装置を概略に示す断面図であり、図３は本発明の実施形態に係る塗布装置を用いて形成した有機膜を含む有機発光素子の一例を示す断面図である。
【００２３】
本発明の実施形態に係る塗布装置１は、塗布対象物１０が載置されるステージ２０、上記塗布対象物１０に塗布材料を吐出させるため、上記ステージ２０上に設けられる塗布部３０及び上記ステージ２０と対向して設けられる加熱源４０を備える。
【００２４】
上記塗布対象物１０は、それを運搬する搬送機構(図示せず)の動作に従って上記ステージ２０に安着及び搬出されていて、例えば、表示装置の基板、半導体が形成されるウエハとすることができる。
【００２５】
また、上記ステージ２０上に上記塗布対象物１０が安着される位置に、安着部がさらに形成されることができる。
【００２６】
また、本発明の実施形態とは異なって、上記塗布対象物１０が安着された搬送機構(図示せず)が上記ステージ２０に位置するように構成されることができる。
【００２７】
上記塗布材料は、上記塗布対象物１０に塗布されて膜を形成させるための材料を溶媒に溶解させた液状のものである。
【００２８】
例えば、上記塗布材料は有機材料とすることができ、有機素子に用いられる有機材料であれば特に限定されず、例えば、有機発光材料、有機薄膜トランジスタ材料、太陽電池材料などとすることができる。上記塗布材料は、例えば、少なくとも、有機発光材料、有機薄膜トランジスタ材料および太陽電池材料のうちのいずれか１つを含んでいてもよい。また、当然にこれらの材料のうちのいずれかの組み合わせを含んでいてもよい。
【００２９】
上記塗布部３０は、上記ステージ２０上に移動可能に設けられて、上記塗布対象物１０に所定量の塗布材料を塗布する。
【００３０】
上記塗布部３０は、上記ステージ２０に第１方向(Ｘ、−Ｘ軸方向)に沿って移動可能に設けられた支持台３１及び上記支持台３１に設けられて、上記第１方向(Ｘ、−Ｘ軸方向)に直交する第２方向(Ｙ、−Ｙ軸方向)に沿って移動可能に設けられ、塗布材料を吐出させる吐出部３３を含む。
【００３１】
上記第１方向(Ｘ、−Ｘ軸方向)は工程が進行する方向であって、上記塗布部３０が移動する方向または上記塗布対象物１０が移動する方向とすることができる。
【００３２】
上記支持台３１は、所定間隔に離隔されて互いに対面するように位置し、所定高さを有する第１支持台３１ａと両端が上記第１支持台３１ａに位置して上記第１支持台３１ａを横切って設けられた第２支持台３１ｂを含み、上記第１支持台３１ａとの間には塗布対象物１０が位置する。
【００３３】
上記第２支持台３１ｂは、上記第１支持台３１ａに固定されるように設けられ、上記塗布対象物１０との離隔距離を調節できるように、ステージ２０に対して上下(Ｚ、−Ｚ軸方向)に移動可能に設けられている。
【００３４】
本実施形態では、上記支持台３１が第１支持台３１ａと第２支持台３１ｂとに分離された構成に開示されているが、上記第１支持台３１ａ及び上記第２支持台３１ｂが一体に構成されることもできる。
【００３５】
上記吐出部３３は、上記第２支持部３１ｂの長手方向(Ｙ軸方向)に沿って移動可能に設けられた複数の塗布ヘッド３３ａと上記塗布ヘッド３３ａにそれぞれ設けられ、所定量の塗布材料が吐出されるノズル３５を含んで構成される。
【００３６】
本実施形態と異なって、上記１つの塗布ヘッドに多数のノズルを配置することができ、１つの塗布ヘッドに１つのノズルを配置することもできる。
【００３７】
上記ノズル３５は、塗布装置として使用されるものであるなら、特に限定されず、インクジェットヘッド、ディスペンスノズル、ダイヘッドまたはナイフブレードなどが用いられる。
【００３８】
上記吐出部３３には、材料供給装置(図示せず)が接続されていて、上記塗布ヘッド３３ａに塗布材料を供給し、ノズル３３ｂにより塗布材料が吐出される。
【００３９】
上記加熱源４０は、上記ステージ２０に対向するように位置し、上記塗布部３０が上記塗布対象物１０に塗布材料を塗布する間に、邪魔にならないように上記ステージ２０と離隔されている。
【００４０】
上記塗布部３０によって塗布対象物１０に塗布材料がすべて塗布されると、上記加熱源４０は上記塗布対象物１０に熱を加えて、上記塗布された塗布材料を乾燥させて溶媒を除去する。
【００４１】
このとき、上記加熱源４０により提供される熱は、塗布対象物１０が動いても塗布材料が流動しない程度の温度を有しており、塗布材料に伴って加熱温度が変わるが、例えば、有機発光層を形成するための塗布材料に用いる溶媒の場合は１００〜２００℃の温度で除去することができるので、このとき加熱源４０は１００〜２００℃の熱を供給することになる。
【００４２】
上記加熱源４０としては、熱エネルギーを供給するものであればよく、所定装置に限定されるものではないが、赤外線ヒータまたはハロゲンランプの場合は昇温速度が早く短時間で加熱することができ、特に、上記加熱源４０がハロゲンランプである場合は、光均一度のために光が塗布対象物に向う方向と反対方向に位置する反射板を有することができる。
【００４３】
上記反射板が設けられた場合、塗布対象物の反対方向に放出される光も塗布対象物に反射させることができるため、効果的に熱を供給することができる。
【００４４】
上記加熱源４０は１つまたは複数とすることができ、上記塗布材料が塗布された塗布対象物１０の全領域に同時に均一な熱が供給されるように、上記塗布対象物１０の全領域に対応するように位置させることが好ましい。
【００４５】
上記塗布材料が塗布された塗布対象物１０に順次的に熱を供給することになると、塗布対象物１０に熱が供給される温度が異なって、塗布された塗布材料の特性が変化し、均質な膜を形成することができず、熱を加える時間も長くなり、全体の工程時間も増加することになる。
【００４６】
また、上記加熱源４０が上記塗布部３０の移動に邪魔にならないように、上記塗布対象物１０と所定間隔離隔して位置しているため、塗布対象物１０に熱を供給するのに時間が長くかかるという問題点が発生する。
【００４７】
このような問題点を解決するために、加熱源４０はステージ２０に向けて上下(Ｚ、−Ｚ軸方向)に移動できるように設けられている。
【００４８】
すなわち、塗布部３０が塗布工程を進行する間に、上記加熱源４０は充分に塗布対象物１０と離隔されていて、塗布工程が終了されると
、ステージ２０に向けて下降(−Ｚ軸方向)して塗布対象物１０に熱を供給する乾燥工程を進行し、乾燥工程が終了されると、再び上昇(Ｚ軸方向)し、ステージ２０から離隔される。
【００４９】
上記塗布対象物１０が安着されるステージ２０、塗布部３０、及び加熱源４０はチャンバ５０内に位置することができる。
【００５０】
このとき、上記ステージ２０は上記チャンバ５０内の下部に位置し、上記加熱源４０は上記チャンバ５０内の上部に位置するように構成される。
【００５１】
本実施形態では、ステージ２０に固定された塗布対象物１０に塗布部３０が移動しながら塗布材料を塗布することを例としたが、これと逆に、上記塗布部３０が固定され、塗布対象物１０が移動可能に設けられて塗布材料が移動する塗布対象物１０に塗布されるように構成することができる。
【００５２】
上記本発明の実施形態に係る塗布装置の動作を簡単に説明すると、塗布対象物１０がステージ２０に位置すると、塗布部３０は工程進行方向(Ｘ軸方向)に沿って移動しながら塗布材料を上記塗布対象物１０に塗布する。
【００５３】
その後、塗布が終了したら、加熱源４０は、塗布材料が塗布された塗布対象物１０に熱を加えて液状の塗布材料を乾燥させることにより、本発明による塗布工程が終了される。
【００５４】
本発明における塗布装置内での加熱は、塗布工程後に行われる乾燥装置による乾燥工程とは相違するものである。
【００５５】
本発明における塗布装置内での加熱は、塗布材料が塗布された塗布対象物を乾燥装置に移送する前に、移送中に発生する膜厚の変形を防止するために、液状の塗布材料が流動しない温度、例えば、１００〜２００℃に乾燥させて一部の溶媒を除去することである。
【００５６】
しかしながら、乾燥装置による乾燥工程は、塗布材料の成分間の反応によって特定性質を有させるために、高温、例えば、２５０℃以上の温度で行われる。
【００５７】
しかし、乾燥装置で用いる高い温度により、塗布装置内で加熱した場合、塗布装置内の構成に悪影響を与えるので、乾燥装置に適用する高温を塗布装置内に適用することはできない。そのために、塗布装置内で一度加熱された塗布対象物は乾燥装置に移送し、さらに乾燥工程を行うことになる。
【００５８】
本発明の塗布装置１は、図３に示すように、基板１０に有機材料を塗布して有機発光素子１１の有機膜１２を形成する。
【００５９】
上記有機発光素子１１は一般に知られている構造であって、基板１０に、第１電極層１３、有機膜１２及び第２電極層１４が順に積層されている構造である。
【００６０】
上記基板１０は、有機発光素子１１の基板として、一般に用いられたものであって、有機発光素子１１を支持可能な強度の物質であればよく、用途によって柔軟な材質でも、硬質の材質でもよい。
【００６１】
使用可能な材料としては、例えば、ガラス、石英、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエステル、ポリカーボネートなどが挙げられる。
【００６２】
これらの基板１０の材質は、有機膜１２の発光層から発光した光が基板１０側を透過する場合は、透明な材質である必要があるが、基板１０の反対側に透過される場合には透明な材質に限定されない。
【００６３】
本実施形態の有機膜１２は、発光層からなる１層または発光層を含んで２層以上の有機層として形成される。
【００６４】
発光層以外の有機膜１２内に形成される有機層としては、正孔注入層や電子注入層のような電荷注入層または正孔輸送層や電子輸送層のような電荷輸送層を有することができる。また、上記有機材料は、有機発光素子の発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層および電子輸送層のうち、少なくともいずれか１つを形成するための材料であることとすることができる。
【００６５】
本実施形態では、有機材質の発光層を形成することを例としたが、他の有機層も同一方法で形成することができる。
【００６６】
発光層を形成するための材料を、溶媒に溶解させた液状の有機材料を材料供給装置により吐出部へ供給する。
【００６７】
このとき、上記発光層１２を形成する材料としては、一般に用いられる材料であれば特に限定されず、例えば、色素系発光材料、金属錯体系発光材料、高分子系発光材料などが挙げられる。
【００６８】
また、発光効率の向上、発光波長を変化させるなどの目的としてドーピング剤などの添加剤を添加することができ、溶媒としては、トルエン、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどが用いられる。
【００６９】
ステージ２０に基板１０が位置すると、塗布部３０は工程進行方向(Ｘ軸方向)に沿って移動しながら、塗布ヘッド３３ａに供給された有機材料をノズル３３ｂによって所定量の有機材料を吐出させ、基板１０に有機材料を塗布する。
【００７０】
その後、有機材料の塗布が終了したら、加熱源４０は有機材料が塗布された基板１０に熱を供給して液状の有機材料を乾燥し、有機膜を形成する。
【００７１】
このとき、加熱源から供給される熱は有機材料の溶媒の種類によって１００〜２００℃となる。
【００７２】
これで、塗布装置によって乾燥された有機材料は乾燥装置に移動中に流動せず、有機膜の厚さが変動されるのを防止することができる。
【００７３】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された事項によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００７４】
１      塗布装置
１０    塗布対象物基板
１１    有機発光素子
１２    有機膜
１３    第１電極層
１４    第２電極層
２０    ステージ
３０    塗布部
３１    支持台
３１ａ  第１支持台
３１ｂ  第２支持台
３３    吐出部
３３ａ  塗布ヘッド
３３ｂ  ノズル
４０    加熱源
５０    チャンバ
【図１】
2011092924.tif 000003
【図２】
2011092924.tif 000004
【図３】
2011092924.tif 000005