(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ＥＬ素子作製用ノズルプリンティング装置であって、
所定の流量の液柱状のインキを吐出するノズルと、
インキを吸収する吸収部材をノズルの先端に近接させることにより、前記ノズルの先端に付着するインキを除去する除去手段とを有し、
前記ノズルは、前記除去手段が前記ノズルの先端に付着するインキを除去するさいに、前記除去手段が前記ノズルの先端に付着するインキを除去した後に被塗布体に供給するインキの流量よりも多い流量のインキを吐出するノズルプリンティング装置。
【請求項２】
被塗布体に供給するインキの流量を数値「１」とすると、前記被塗布体に供給するインキの流量よりも多い前記流量は、１〜３である、請求項１に記載のノズルプリンティング装置。
【請求項３】
前記除去手段は、前記ノズルの先端に付着するインキを除去するさいに、前記ノズルの先端と前記吸収部材とに所定の間隙をあけて、前記吸収部材をノズルの先端に近接させる、請求項１または２記載のノズルプリンティング装置。
【請求項４】
前記除去手段は、前記ノズルの先端に付着するインキを除去するさいに、前記ノズルからインキが吐出される状態において、吸収部材をノズルの先端に近接させる、請求項１〜３のいずれかに記載のノズルプリンティング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はノズルプリンティング装置およびそのメンテナンス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板などの被塗布体の所定の位置にインキを塗布する装置のひとつとして、ノズルプリンティング装置がある。ノズルプリンティング装置は、液柱状のインキを吐出するノズルを備え、このノズルからインキを吐出しつつ、ノズルの下方に配置される被塗布体とノズルとを相対移動することによって、所定のパターンで被塗布体上にインキを塗布することができる。このようなノズルプリンティング装置を用いることによって、たとえば表示装置の画素として機能する多数の有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子を、基板上の所定の位置に微細に作り込むことができる。
【０００３】
ノズルプリンティング装置は、被塗布体にインキを塗布するさい、液柱状のインキを吐出し続けるが、他方、被塗布体にインキを塗布しないときにまでインキを吐出し続ける必要はない。たとえば被塗布体へのインキの塗布を完了した後、被塗布体の入れ換えを行う間、インキの吐出を停止することがある。そして、被塗布体の入れ換えが完了すると再度インキの吐出を開始し、被塗布体にインキを塗布する。
【０００４】
図２はノズルから液柱状のインキを吐出している状態から、インキの吐出を停止し、さらにインキの吐出を再開したときのノズルおよびインキの状態を模式的に示す図である。図２（１）に示すように、インキが正常に吐出されている状態では、液柱状のインキが吐出されている。インキの吐出を停止すると、図２（２）に示すようにノズルの先端にインキが付着する。ノズルの先端に付着したインキは、時間経過とともに乾燥し、その濃度および粘度が高くなる。とくにインキの吐出の停止から再開までの時間が長くなると、インキの濃度および粘度の上昇が顕著になる。その結果として、インキの吐出を再開したとしても、図２（３）に示すように液柱状のインキがノズルから吐出されないことがある。図２（３）に示すような状態でインキが吐出されると、意図したとおりにインキを塗布することができないという問題がある。
【０００５】
このような問題を解決するために、特許文献１に記載のノズルプリンティング装置では、インキの塗布を行わない間、加熱されたインキ保管液にノズルの先端部を接液した状態でノズルを保管している。このようにノズルの先端部をインキ保管液に接液することにより、保管時のインキの濃度および粘度の上昇を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−６９３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のようにインキ保管液にノズルを接液する方法では、インキ保管液がノズル内のインキに混入することによって、ノズル内のインキが汚染されるおそれがある。とくに従来の技術ではインキを加熱するため、インキの加熱によってインキの劣化が促進されることがあり、ノズル内のインキがより汚染されることがある。
【０００８】
したがって本発明の目的は、インキの汚染を防いで、ノズルの先端に付着するインキを除去することが可能なノズルプリンティング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、有機ＥＬ素子作製用ノズルプリンティング装置であって、
所定の流量の液柱状のインキを吐出するノズルと、
インキを吸収する吸収部材をノズルの先端に近接させることにより、前記ノズルの先端に付着するインキを除去する除去手段とを有し、
前記ノズルは、前記除去手段が前記ノズルの先端に付着するインキを除去するさいに、前記除去手段が前記ノズルの先端に付着するインキを除去した後に被塗布体に供給するインキの流量よりも多い流量のインキを吐出するノズルプリンティング装置に関する。
【００１０】
また本発明は、被塗布体に供給するインキの流量を数値「１」とすると、前記被塗布体に供給するインキの流量よりも多い前記流量は、１〜３である、前記ノズルプリンティング装置に関する。
【００１１】
また本発明は、前記除去手段は、前記ノズルの先端に付着するインキを除去するさいに、前記ノズルの先端と前記吸収部材とに所定の間隙をあけて、前記吸収部材をノズルの先端に近接させる、前記ノズルプリンティング装置に関する。
【００１２】
また本発明は、前記除去手段は、前記ノズルの先端に付着するインキを除去するさいに、前記ノズルからインキが吐出される状態において、吸収部材をノズルの先端に近接させる、前記ノズルプリンティング装置に関する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、インキの汚染を防いで、ノズルの先端に付着するインキを除去することが可能なノズルプリンティング装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ノズル１１およびノズル１１から吐出されるインキ１２の状態を模式的に示す図である。
【図２】ノズルおよびインキの状態を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明のノズルプリンティング装置は、所定の流量の液柱状のインキを吐出するノズルと、インキを吸収する吸収部材をノズルの先端に近接させることにより、前記ノズルの先端に付着するインキを除去する除去手段とを有する。
【００１７】
以下、図１を参照して本発明のノズルプリンティング装置およびその動作について説明する。図１はノズル１１、およびノズル１１から吐出されるインキ１２の状態を模式的に示す図である。
【００１８】
まず図１（１）に示すように、インキ１２が正常にノズル１１から吐出されている状態では、液柱状のインキ１２がノズル１１から吐出される。この状態を維持したまま、ノズル１１と、ノズルの下方に配置される被塗布体とを相対移動することによって、被塗布体の所定の位置にインキを塗布する。
【００１９】
たとえば被塗布体へのインキの塗布が完了すると、インキの塗布が完了した被塗布体を新たな被塗布体と入れ換えるが、この入れ換えのさいにノズル１１からのインキ１２の吐出を停止する。インキ１２の吐出を停止すると、図１（２）に示すようにノズル１１の先端にインキ１２が付着する。
【００２０】
ノズル１１の先端に付着したインキ１２は時間経過とともに乾燥し、その濃度および粘度が高くなる。
【００２１】
被塗布体の入れ換えが完了すると、ノズル１１からのインキ１２の吐出を再開するが、本実施形態ではインキ１２の吐出を再開する前に、前記除去手段が、ノズルの先端に付着するインキを除去する。除去手段は、図１（３）に示すようにインキを吸収する吸収部材１３をノズルの先端に近接させることにより、前記ノズル１１の先端に付着するインキ１２を除去する。
【００２２】
吸収部材１３は、少なくともインキを吸収する部材であればよく、たとえば不織布、不織紙、多孔質材料および高吸水性高分子などによって実現され、これらのなかでも、不織布および不織紙が好ましい。
【００２３】
除去手段は、たとえば吸収部材１３を移動可能に保持する保持手段を備える。この保持手段は、たとえばマニピュレータ、ロボットハンドなどによって実現される。また吸収部材１３をノズルの退避位置の直下に配置し、吸収部材を必要に応じてノズルに向けて上昇させてもよく、逆にノズルを吸収部材に向けて降下してもよい。なお吸収部材１３が台座などに設けられる場合には、保持手段は吸収部材が設けられた台座を保持し、この台座を移動することによって吸収部材１３を移動する。
【００２４】
除去手段は、吸収部材１３をノズル１１の先端に当接してもよいが、前記ノズル１１の先端に付着するインキ１２を除去するさいに、前記ノズル１１の先端と前記吸収部材１３とに所定の間隙をあけて、前記吸収部材１３をノズル１１の先端に近接させることが好ましい。吸収部材１３とノズル１１の先端とが最も近接するときの両者の間隔は、少なくとも吸収部材１３とインキ１２とが接触する間隔以下である必要があるが、２０００ミクロン以下であり、好ましくは１０００ミクロン以下である。なお吸収部材１３とノズル１１の先端とが最も近接するときの両者の間隔の下限はとくに設定されないが、位置精度や操作性の観点からは２００ミクロン以上が好ましい。
【００２５】
吸収部材１３がたとえ柔軟な部材によって構成されたとしても、ノズル１１の先端と吸収部材１３との接触が多数回繰り返されると、ノズル１１の先端が損傷を受けるおそれもあるが、インキの除去を行うさいにノズル１１の先端と吸収部材１３とに所定の間隙をあけることによって、インキを除去するさいにノズルが損傷を受けることを防ぐことができる。
【００２６】
またノズル１１の先端に付着するインキ１２を除去するさいには、前記ノズル１１からインキ１２が吐出される状態において、吸収部材１３をノズル１１の先端に近接させることが好ましい。
【００２７】
インキ１２の吐出が停止された状態から、インキ１２が吐出される状態に移行するタイミングは、とくに限定されない。たとえば（１）インキの吐出が停止された状態において、吸収部材１３をノズル１１の先端に近接し、ノズル１１の先端に付着するインキ１２と吸収部材１３とを当接させた後に、前記ノズル１１からインキ１２が吐出される状態に移行してもよく、また（２）ノズル１１の先端に付着するインキ１２と吸収部材１３とを当接させる前に、予めインキ１２が吐出される状態とし、その後、インキ１２と吸収部材１３とを当接させてもよい。
【００２８】
インキ１２の吐出を停止してから所定の時間が経過すると、ノズル１１の先端に付着するインキ１２の濃度および粘度が高くなるため、このようなインキ１２に吸収部材１３を当接したとしても、ノズル１１の先端に付着するインキ１２を円滑に除去することができないおそれがある。他方、ノズル１１からインキ１２が吐出される状態にすると、新たなインキ１２が、ノズル１１の先端に付着するインキと混ざり、ノズルの先端に付着するインキの濃度および粘度が低下する。上述の実施形態ではこのような状態でインキを除去することにより、インキの除去を円滑に行うことができる。
【００２９】
また前記除去手段が前記ノズル１１の先端に付着するインキ１２を除去するさいには、前記除去手段が前記ノズル１１の先端に付着するインキ１２を除去した後に被塗布体に供給するインキの流量よりも多い流量のインキを吐出することが好ましい。ここで、インキ１２を除去した後に被塗布体に供給するインキの流量とは、通常、基板などの被塗布体にインキを実際に塗布するさいのインキの流量を意味する。
【００３０】
このように実際に塗布するさいのインキ１２の流量よりも多い流量のインキ１２を吐出しつつ、ノズル１１の先端に付着するインキ１２を除去する場合、インキ１２に高い圧力が加わることによって、ノズル１１の先端に付着するインキ１２が吸収部材１３に移動することを促進するとともに、上述したようにノズルの先端に付着するインキの濃度および粘度が低下するため、インキの除去をより円滑に行うことができる。
【００３１】
基板などにインキ１２を実際に塗布するさいのインキ１２の流量を数値「１」とすると、除去手段が前記ノズル１１の先端に付着するインキ１２を除去するさいにノズル１１から吐出されるインキ１２の流量は数値１〜３であり、好ましくは数値１．２〜２である。
【００３２】
インキ１２と吸収部材１３とを当接させている時間は、ノズル１１の先端に付着したインキ１２を除去できる時間であればよく、たとえば０．５秒〜２０秒であり、好ましくは１秒〜５秒である。
【００３３】
インキ１２の除去が終り、たとえば基板の位置合わせが終わると、インキ１２の吐出を再開する。インキ１２の除去が終わってから、インキ１２の吐出を再開するまでの時間は短い方が好ましく、たとえば１０秒以下であり、好ましくは１秒以下である。
【００３４】
なおノズル１１からインキ１２が吐出される状態において、インキ１２の除去をする形態では、インキ１２の除去が終わった後も、そのままインキ１２の吐出を続けることがある。
【００３５】
ノズル１１の先端に付着したインキ１２を除去した上で、ノズル１１からインキ１２を吐出することによって、図１（４）に示すように、意図したとおりに液柱状のインキ１２を吐出することができる。これによって意図したとおりの塗布を行うことができる。
【００３６】
被塗布体へのインキ１２の塗布は、ノズル１１からインキ１２を吐出しつつ、被塗布体とノズル１１とを相対移動することにより、所定のパターンで被塗布体上にインキ１２を塗布することができる。被塗布体はたとえば定盤に固着され、この定盤を所定の速度で移動させることにより、被塗布体とノズル１１とを相対移動することができる。
【００３７】
たとえば有機ＥＬ表示装置用の駆動基板上に、有機ＥＬ素子を構成する層となる材料を含むインキをパターン塗布することによって、ノズルプリンティング装置を使用して、複数の有機ＥＬ素子を形成することができる。
【００３８】
ノズルの内径は、使用するインキや形成する薄膜の種類などによって決まる。有機ＥＬ素子の所定の層を形成するためのインキを吐出するノズル１１の内径は、たとえば５ミクロン〜５０ミクロンであり、好ましくは９ミクロン〜１５ミクロンである。
【００３９】
ノズルから吐出されるインキの吐出量は、形成する薄膜の膜厚、インキの濃度およびノズルと被塗布体との相対速度などによって決まる。有機ＥＬ素子の所定の層を形成するためのインキを吐出するさいには、その吐出量は、たとえば１０μＬ／ｍｉｎ〜２００μＬ／ｍｉｎであり、好ましくは３０μＬ／ｍｉｎ〜１００μＬ／ｍｉｎである。
【００４０】
インキの粘度は、形成する薄膜のパターニングの精度やノズルの内径などによってその最適値が設定される。有機ＥＬ素子の所定の層を形成するためのインキを吐出するさいには、インキの粘度は、たとえば１ｃＰ（０．００１Ｐａ・ｓ）〜５０ｃＰ（０．０５Ｐａ・ｓ）であり、好ましくは３ｃＰ（０．００３Ｐａ・ｓ）〜２０ｃＰ（０．０２Ｐａ・ｓ）である。
【００４１】
インキの濃度は、形成する薄膜の膜厚、インキの吐出量、およびノズルと被塗布体との相対速度等によって決まる。有機ＥＬ素子の所定の層を形成するためのインキを吐出するさいには、そのインキの濃度は、たとえば１ｍｇ／ｍＬ〜５０ｍｇ／ｍＬであり、好ましくは５ｍｇ／ｍＬ〜２０ｍｇ／ｍＬである。
【００４２】
ノズルから吐出されるインキの材料は、形成される薄膜の種類に応じて適宜選択される。有機ＥＬ素子の所定の層を形成するためのインキは、所定の層となる材料を所定の溶媒に溶解した液体からなる。
【００４３】
有機ＥＬ素子を構成する所定の層には、たとえば陽極、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層および陰極などがあげられる。以下、各層の材料について例示するが、これらの中から、ノズルプリンティング法に使用可能な材料を適宜選択して、インキを調製し、上述のノズルプリンティング装置によってインキをパターン塗布することにより、各層を形成することができる。なお有機EL素子が複数の所定の層から構成されている場合であっても、全ての層をノズルプリンティング装置を使用して形成する必要はない。
＜正孔注入材料＞
正孔注入層を構成する正孔注入材料としては、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、および酸化アルミニウムなどの酸化物や、フェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系、アモルファスカーボン、ポリアニリン、およびポリチオフェン誘導体などを挙げることができる。
【００４４】
＜正孔輸送層材料＞
正孔輸送層を構成する正孔輸送材料としては、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、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、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）若しくはその誘導体、又はポリ（２，５−チエニレンビニレン）若しくはその誘導体などを挙げることができる。
【００４５】
＜発光材料＞
発光層は、通常、主として蛍光及び／又はりん光を発光する有機物、または該有機物とこれを補助するドーパントとから形成される。ドーパントは、例えば発光効率の向上や、発光波長を変化させるために加えられる。なお発光層に含まれる有機物は、低分子化合物でも高分子化合物でもよい。高分子化合物としてポリスチレン換算の数平均分子量が１０３〜１０８の化合物を含むことが好ましい。発光層を構成する発光材料としては、例えば以下の色素系材料、金属錯体系材料、高分子系材料、ドーパント材料を挙げることができる。
【００４６】
（色素系材料）
色素系材料としては、例えば、シクロペンダミン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体化合物、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ピロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマー、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体などを挙げることができる。
【００４７】
（金属錯体系材料）
金属錯体系材料としては、例えばＴｂ、Ｅｕ、Ｄｙなどの希土類金属、またはＡｌ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｉｒ、Ｐｔなどを中心金属に有し、オキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造などを配位子に有する金属錯体を挙げることができ、例えばイリジウム錯体、白金錯体などの三重項励起状態からの発光を有する金属錯体、アルミニウムキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾリル亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、フェナントロリンユーロピウム錯体などを挙げることができる。
【００４８】
（高分子系材料）
高分子系材料としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、上記色素系材料や金属錯体系発光材料を高分子化したものなどを挙げることができる。
（ドーパント材料）
ドーパント材料としては、例えばペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾロン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾンなどを挙げることができる。なお、このような発光層の厚さは、通常約２ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００４９】
＜電子輸送層材料＞
電子輸送層を構成する電子輸送材料としては、公知のものを使用でき、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン若しくはその誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、ナフトキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン若しくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン若しくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、又は８−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体などを挙げることができる。
【００５０】
これらのうち、電子輸送材料としては、オキサジアゾール誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、又は８−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体が好ましく、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス（８−キノリノール）アルミニウム、ポリキノリンがさらに好ましい。
【００５１】
＜電子注入層＞
電子注入層を構成する材料としては、発光層の種類に応じて最適な材料が適宜選択され、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属およびアルカリ土類金属のうちの１種類以上を含む合金、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩、またはこれらの物質の混合物などを挙げることができる。アルカリ金属、アルカリ金属の酸化物、ハロゲン化物、および炭酸塩の例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、酸化リチウム、フッ化リチウム、酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、酸化カリウム、フッ化カリウム、酸化ルビジウム、フッ化ルビジウム、酸化セシウム、フッ化セシウム、炭酸リチウムなどを挙げることができる。また、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩の例としては、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、酸化カルシウム、フッ化カルシウム、酸化バリウム、フッ化バリウム、酸化ストロンチウム、フッ化ストロンチウム、炭酸マグネシウムなどを挙げることができる。
【００５２】
インキの溶媒としては、溶質を溶解させるものであればとくに限定されず、たとえばクロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタンなどの塩素系溶媒、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテートなどのエステル系溶媒、および水などを挙げることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１１    ノズル
１２    インキ
１３    吸収部材
【図１】
0005732789.tif 000002
【図２】
0005732789.tif 000003