(57)【要約】アクティブマトリックス型有機ＥＬ表示体の製造方法は、インクジェット方式により、有機ＥＬ層材料を含む液体をノズルの吐出孔から液滴（１２）として吐出し、有機ＥＬ層を形成する。吐出孔（１ｂ）の径が液滴（１２）の径よりも小さい静電吸引型のインクジェット装置（１５）を使用し、このインクジェット装置（１５）のノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の液滴を吐出して有機ＥＬ層を形成する。これにより、着弾した液滴が早く乾燥する構成とし、着弾後の液滴の移動を抑制し、正確かつ安価に有機ＥＬ層を形成できるようにする。
2004030417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット方式により、有機ＥＬ層材料を含む液体をノズルの吐出孔から液滴として吐出し、有機ＥＬ層を形成するアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示体の製造方法において、
前記吐出孔の径が前記液滴の径よりも小さい静電吸引型インクジェット装置を使用し、このインクジェット装置のノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の液滴を吐出することを特徴とするアクティブマトリックス型有機ＥＬ表示体の製造方法。
【請求項２】
前記液体として、体積濃度が、同一の有機ＥＬ層形成領域に重ね打ちされた前記液滴により形成される積層数から求まる値のものを使用することを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリックス型有機ＥＬ表示体の製造方法。
【請求項３】
前記液体として、粘度が２０ｃＰ以上のものを使用することを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリックス型有機ＥＬ表示体の製造方法。
【請求項４】
前記有機ＥＬ層は有機発光層を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリックス型有機ＥＬ表示体の製造方法。
【請求項５】
前記有機ＥＬ層は電荷輸送層を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリックス型有機ＥＬ表示体の製造方法。
【請求項６】
インクジェット方式により、ノズルの吐出孔から有機ＥＬ層材料を含む液体を液滴として吐出し、有機ＥＬ層を形成するアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示体の製造方法において、
ノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の液滴を吐出する静電吸引型インクジェット装置を使用し、
同一の有機ＥＬ層形成領域に重ね打ちされた前記液滴により形成される積層数をα、液滴径に対する、有機ＥＬ層形成領域に着弾した液滴の着弾径の比から求まる値をβ、液滴径をＤ、形成する有機ＥＬ層の厚さをｔとしたときに、前記液体として、体積濃度η（％）が略β×ｔ／（α×Ｄ）となるものを使用することを特徴とするアクティブマトリックス型有機ＥＬ表示体の製造方法。
【請求項７】
静電吸引型インクジェット装置として、前記吐出孔の径が前記液滴の径よりも小さいものを使用することを特徴とする請求項６に記載のアクティブマトリックス型有機ＥＬ表示体の製造方法。
【請求項８】
前記液体として、粘度が２０ｃＰ以上のものを使用することを特徴とする請求項６に記載のアクティブマトリックス型有機ＥＬ表示体の製造方法。
【請求項９】
前記有機ＥＬ層は有機発光層を含んでいることを特徴とする請求項６に記載のアクティブマトリックス型有機ＥＬ表示体の製造方法。
【請求項１０】
前記有機ＥＬ層は電荷輸送層を含んでいることを特徴とする請求項１または３に記載のアクティブマトリックス型有機ＥＬ表示体の製造方法。
【請求項１１】
請求項１から１０の何れか１項に記載のアクティブマトリックス型有機ＥＬ表示体の製造方法により製造されたことを特徴とするアクティブマトリックス型有機ＥＬ表示体。
【請求項１２】
インクジェット方式により、有機ＥＬ層材料を含む液体をノズルの吐出孔から液滴として吐出し、有機ＥＬ層を形成するアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示体の製造装置において、
前記吐出孔の径が前記液滴の径よりも小さいノズルを使用し、静電吸引型のインクジェット方式により、前記ノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の液滴を吐出することを特徴とするアクティブマトリックス型有機ＥＬ表示体の製造装置。
【請求項１３】
インクジェット方式により、ノズルの吐出孔から有機ＥＬ層材料を含む液体を液滴として吐出し、有機ＥＬ層を形成するアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示体の製造装置において、
静電吸引型のインクジェット方式により、前記ノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の前記液滴を吐出させるとともに、
同一の有機ＥＬ層形成領域に重ね打ちされた前記液滴により形成される積層数をα、液滴径に対する、有機ＥＬ層形成領域に着弾した液滴の着弾径の比から求まる値をβ、液滴径をＤ、形成する有機ＥＬ層の厚さをｔとしたときに、前記液体として、体積濃度η（％）が略β×ｔ／（α×Ｄ）となるものを使用することを特徴とするアクティブマトリックス型有機ＥＬ表示体の製造装置。
【請求項１４】
対向配置された一対の基板の少なくとも一方に開口部を有し、これら両基板間に液晶充填用の隙間を形成するスペーサが設けられ、インクジェット方式によりノズルの吐出孔からスペーサ材料の液滴を吐出し、それを硬化させることにより前記スペーサを形成する液晶アレイの製造方法において、
前記吐出孔の径が前記液滴の径よりも小さい静電吸引型インクジェット装置を使用し、このインクジェット装置のノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の液滴を吐出することを特徴とする液晶アレイの製造方法。
【請求項１５】
前記ノズルからの吐出物の粘度が３０ｃＰ以上であることを特徴とする請求項１４に記載の液晶アレイの製造方法。
【請求項１６】
前記スペーサを形成する基板には、透明基板上に少なくとも３色以上の色で着色されたカラーフィルタが形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の液晶アレイの製造方法。
【請求項１７】
前記スペーサを形成する基板が、画素毎にアクティブ素子を備えたアクティブマトリクス基板であることを特徴とする請求項１４に記載の液晶アレイの製造方法。
【請求項１８】
対向配置された一対の基板の少なくとも一方に開口部を有し、これら両基板間に液晶充填用の隙間を形成するスペーサが設けられ、インクジェット方式によりノズルの吐出孔からスペーサ材料を吐出し、それを硬化させることにより前記スペーサを形成する液晶アレイの製造方法において、
前記ノズルの先端部を基板のスペーサ形成面に接触させ、この状態で、前記スペーサ材料を凝縮させるために、ノズルに設けられた電極に電圧を印加し、この電圧印加状態を維持しながら、前記ノズルから連続的に前記スペーサ材料を吐出させるとともに、前記ノズルと前記基板との位置を離していき、前記基板に柱状のスペーサを形成することを特徴とする液晶アレイの製造方法。
【請求項１９】
前記ノズルの吐出孔の径が８μｍ以下であることを特徴とする請求項１８に記載の液晶アレイの製造方法。
【請求項２０】
前記ノズルからの吐出物の粘度が３０ｃＰ以上であることを特徴とする請求項１８に記載の液晶アレイの製造方法。
【請求項２１】
前記スペーサを形成する基板には、透明基板上に少なくとも３色以上の色で着色されたカラーフィルタが形成されていることを特徴とする請求項１８に記載の液晶アレイの製造方法。
【請求項２２】
前記スペーサを形成する基板が、画素毎にアクティブ素子を備えたアクティブマトリクス基板であることを特徴とする請求項１８に記載の液晶アレイの製造方法。
【請求項２３】
対向配置された一対の基板の少なくとも一方に開口部を有し、これら両基板間に液晶充填用の隙間を形成するスペーサが設けられている液晶アレイの製造方法において、
ノズルの吐出孔の径が吐出する液滴の径よりも小さい静電吸引型インクジェット装置を使用し、このインクジェット装置のノズルから、固体スペーサを含む液体を、１滴の量が１ｐｌ以下の液滴としてスペーサ形成面に吐出し、前記スペーサを形成することを特徴とする液晶アレイの製造方法。
【請求項２４】
前記ノズルからの吐出物の粘度が３０ｃＰ以上であることを特徴とする請求項２３に記載の液晶アレイの製造方法。
【請求項２５】
前記スペーサを形成する基板には、透明基板上に少なくとも３色以上の色で着色されたカラーフィルタが形成されていることを特徴とする請求項２３に記載の液晶アレイの製造方法。
【請求項２６】
前記スペーサを形成する基板が、画素毎にアクティブ素子を備えたアクティブマトリクス基板であることを特徴とする請求項２３に記載の液晶アレイの製造方法。
【請求項２７】
対向配置された一対の基板の少なくとも一方に開口部を有し、これら両基板間に液晶充填用の隙間を形成するスペーサが設けられている液晶アレイの製造方法において、
スペーサ配置面に個体スペーサを配置した後、
ノズルの吐出孔の径が吐出する液滴の径よりも小さい静電吸引型インクジェット装置を使用し、このインクジェット装置のノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の液滴を吐出し、その液滴を前記固体スペーサに衝突させることにより固体スペーサを移動させ、個体スペーサの位置決めを行うことを特徴とする液晶アレイの製造方法。
【請求項２８】
前記ノズルからの吐出物の粘度が３０ｃＰ以上であることを特徴とする請求項２７に記載の液晶アレイの製造方法。
【請求項２９】
前記スペーサを形成する基板には、透明基板上に少なくとも３色以上の色で着色されたカラーフィルタが形成されていることを特徴とする請求項２７に記載の液晶アレイの製造方法。
【請求項３０】
前記スペーサを形成する基板が、画素毎にアクティブ素子を備えたアクティブマトリクス基板であることを特徴とする請求項２７に記載の液晶アレイの製造方法。
【請求項３１】
請求項１４，１８，２３，２７の何れか１項に記載の液晶アレイの製造方法により製造されたことを特徴とする液晶アレイ。
【請求項３２】
インクジェット方式により、カラーフィルタ層材料を含む液体をノズルの吐出孔から液滴として吐出し、カラーフィルタ層を形成するカラーフィルタ基板の製造方法において、
前記吐出孔の径が前記液滴の径よりも小さい静電吸引型インクジェット装置を使用し、このインクジェット装置のノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の液滴を吐出することを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項３３】
前記液体として、体積濃度が、同一のカラーフィルタ層形成領域に重ね打ちされた前記液滴により形成される積層数から求まる値のものを使用することを特徴とする請求項３２に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項３４】
前記液体として、粘度が２０ｃＰ以上のものを使用することを特徴とする請求項３２に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項３５】
インクジェット方式により、ノズルの吐出孔からカラーフィルタ層材料を含む液体を液滴として吐出し、カラーフィルタ層を形成するカラーフィルタ基板の製造方法において、
ノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の液滴を吐出する静電吸引型インクジェット装置を使用し、
同一のカラーフィルタ層形成領域に重ね打ちされた前記液滴により形成される積層数をα、液滴径に対する、カラーフィルタ層形成領域に着弾した液滴の着弾径の比から求まる値をβ、液滴径をＤ、形成するカラーフィルタ層の厚さをｔとしたときに、前記液体として、体積濃度η（％）が略β×ｔ／（α×Ｄ）となるものを使用することを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項３６】
静電吸引型インクジェット装置として、前記吐出孔の径が前記液滴の径よりも小さいものを使用することを特徴とする請求項３５に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項３７】
前記液体として、粘度が２０ｃＰ以上のものを使用することを特徴とする請求項３５に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項３８】
請求項３２から３７の何れか１項に記載のカラーフィルタ基板の製造方法により製造されたことを特徴とするカラーフィルタ基板。
【請求項３９】
インクジェット方式により、カラーフィルタ層材料を含む液体をノズルの吐出孔から液滴として吐出し、カラーフィルタ層を形成するカラーフィルタ基板の製造装置において、
前記吐出孔の径が前記液滴の径よりも小さいノズルを使用し、静電吸引型のインクジェット方式により前記ノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の液滴を吐出することを特徴とするカラーフィルタ基板の製造装置。
【請求項４０】
インクジェット方式により、ノズルの吐出孔からカラーフィルタ層材料を含む液体を液滴として吐出し、カラーフィルタ層を形成するカラーフィルタ基板の製造装置において、
静電吸引型のインクジェット方式により、前記ノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の前記液滴を吐出させるとともに、
同一のカラーフィルタ層形成領域に重ね打ちされた前記液滴により形成される積層数をα、液滴径に対する、カラーフィルタ層形成領域に着弾した液滴の着弾径の比から求まる値をβ、液滴径をＤ、形成するカラーフィルタ層の厚さをｔとしたときに、前記液体として、体積濃度η（％）が略β×ｔ／（α×Ｄ）となるものを使用することを特徴とするカラーフィルタ基板の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、発光層である有機ＥＬ層を備えたアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示体の製造方法およびその装置およびアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示体、並びに液晶カラーテレビ、パーソナルコンピュータ等に使用される液晶アレイの製造方法であって、一対の基板間に設けられるスペーサをインクジェット法を利用して形成する液晶アレイの製造方法および液晶アレイ、並びにインクジェット方式による例えばカラー液晶表示装置等のカラーフィルタ基板の製造方法およびその装置およびカラーフィルタ基板に関するものである。
【背景技術】  近年、高度情報化に伴い、薄型、低消費電力、軽量の表示素子への要望が高まる中、低電圧駆動、高輝度な有機ＥＬディスプレイが注目を集めている。特に、近年の研究開発によって、有機（高分子）系材料を用いた有機ＥＬ素子の発光効率の向上は著しく、有機ＥＬディスプレイへの実用化が始まっている。
蛍光性有機分子を含む固体薄膜を電極で挟み電荷を印加すると陽極から正孔（ホール）が、陰極から電子が注入され、これらのキャリアは印加電場により薄膜中を移動し再結合する。この再結合の際放出されたエネルギーは蛍光分子の一重項励起状態（分子励起子）の形成に消費され、この一重項励起子の基底状態への緩和にともなって放出される蛍光を利用した素子が有機ＥＬ素子である。
なお、カラーディスプレイでは、ＲＧＢの１セットのように複数の発光部のまとまりを１画素と呼ぶ場合があるが、本明細書では、個々の発光部をそれぞれ１画素と呼ぶ。
ここで、従来のアクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示体（有機ＥＬディスプレイ）について説明する。図３６は、従来の有機ＥＬ素子の１画素の構成を示す縦断面図である。同図に示すように、有機ＥＬ素子は、少なくとも基板３０１、並びに基板３０１上に設けられた第１電極３０２、有機ＥＬ層３０３および第２電極３０４を備えている。
有機ＥＬ層３０３と第２電極３０４の側縁部には隔壁３０５が設けられていることが好ましい。また、コントラストの観点から、基板３０１における第１電極３０２側とは反対側の面には偏光板３０７が設けられていることが好ましい。また、信頼性の観点から、第２電極３０４上には、封止膜または封止基板３０６が設けられていることが好ましい。
ここで、有機ＥＬ層３０３は、有機発光層の単層構造、あるいは電荷輸送層（電子輸送層または正孔輸送層）と有機発光層との多層構造であってもよい。
従来より、有機ＥＬディスプレイの製造における有機ＥＬ層の形成方法として、フォトレジスト法が知られている。このフォトレジスト法を用いた場合、ガラス基板上に酸化金属などからなるブラックマトリクス（以下、ＢＭと称する）を、フォトリソグラフィおよびエッチングによって形成した後、上記ガラス基板の全面に、所定の色の顔料を分散させた感光性樹脂をスピンナーによってコーティングして乾燥させ、その後、この感光性樹脂を露光・現像して、所定の色の色画素パターンを得る。この工程を、３回、即ちＲ、Ｇ、Ｂ（赤、青、緑）の３色について繰り返し、有機ＥＬパターンを形成する。
しかしながら、上記の方法では、先に形成した有機ＥＬ層が、後で形成する有機ＥＬ層でのフォトリソグラフィ工程で破損し易いという欠点がある。また、所望しない場所にも有機ＥＬ材料を塗布しなければならず、その分材料費が嵩むことになっていた。さらに、フォトリソグラフィ工程は生産設備が高価であるとともに、設計変更にフレキシブルに対応できないなど、生産コストの点で望ましくなかった。
これに対して、日本国公開特許公報「特開平１０−１２３７７号公報」（公開日  １９９８年１月１６日）には、インクジェット法により発光層をパターン化する手法が報告されている。これには、ガラス基板上の所定の位置にのみＲＧＢのインクを印刷して色画素パターンを形成するという有機ＥＬ層の製造方法が開示されている。
インクジェット法では、ＲＧＢの３原色の層を同時に形成することができ、フォトリソグラフィ工程の繰り返しによる有機ＥＬ素子の破壊を回避することができ、生産時間の短縮が可能である。また、色画素位置にのみインクを載せるので、フォトリソグラフィ法よりも顔料の使用量が少なくて済み、材料費を大幅に低減可能である。さらに、手間のかかる露光・現像工程がなく、現像装置が不要であるため、製造コストが低減可能である。その上、常温、常圧下での作業が可能となり、生産性の向上効果、生産設備の簡略化が期待される。
ところが、従来のインクジェット法による有機ＥＬ層の作製方法には、以下に述べる問題があった。
即ち、従来のインクジェット法においては、ノズルから吐出たされた液滴を乾燥させることについて十分に検討されておらず、液滴は基板へ着弾後にすぐには乾燥しない。したがって、所望の層厚の有機ＥＬ層を得るために、基板上においては乾燥前の液滴量が多くなる。この結果、乾燥に長時間を要し、乾燥する前に液滴が基板上を移動してしまい、有機ＥＬ層の形成精度が低下する。
この問題を解決するためには、まず、基板上面に親液領域と撥液領域とを形成し、液滴の着弾後の位置を拘束する方法が考えられる。このように、親液領域および撥液領域を形成する場合の有機ＥＬ層の形成方法を図３７（ａ）〜図３７（ｃ）により説明する。
まず、基板３１１の表面全体に親液処理を施す。その後、１画素のサイズを例えば１２０μｍ×１００μｍとし、隣り合う画素間の線幅として、例えば１０μｍの撥液領域３１３をフォトリソ工程により作製する。これにより、図３７（ａ）に示すように、親液領域３１２と撥液領域３１３の領域分けができる。
次に、親液領域３１２に向かってインクの液滴３１４を吐出する。基板３１１上に着弾した液滴３１４は、撥液領域３１３には拡がらず、親液領域３１２に保持される。その後、液滴３１４の溶媒分が乾燥することにより、有機ＥＬ層が形成される。
しかしながら、この方法は次の問題点を有している。
例えば、有機ＥＬ層の所望の厚さが０．０５μｍである場合において、インク体積濃度が０．１％である場合、１弾の液滴サイズは１０５μｍとなる。液滴３１４は基板３１１側に着弾した場合、その衝撃で液滴径の１．５倍に拡がる。このため、図３７（ｂ）に示すように、着弾した液滴３１４の一部は、画素領域の外枠をなす撥液領域３１３を通り越して、隣の画素の親液領域３１２に到達する。このように、着弾した液滴３１４の乾燥前に、液滴３１４の一部であるインクが他の親液領域３１２に移動してしまった場合、図３７（ｃ）に示すように、そのインクは元の画素（元の親液領域３１２）内には戻らず、分離してしまうことになる。
そこで、このような問題を回避するために、１弾の液滴径を小さくすることが考えられる。例えば、
（画素幅１００μｍ）＋（両側外枠１０μｍ×２）＝１２０μｍ
に対して、着弾直後の液滴３１４（インク）の拡がりが親液領域３１２の中に入るように液滴径を決定すると、ノズルから吐出される液滴３１４の径は、１２０÷１．５＝８０μｍとなる。
この場合、１弾の液滴３１４で形成される有機ＥＬ層の厚さは０．０２μｍであり、所望の厚さの半分以下である。このため、２弾以上の液滴３１４を同じ画素内に吐出しなければならない。しかしながら、２弾目以降の液滴は、その前弾で形成された有機ＥＬ層上に着弾するので、そこでは親液処理がなされておらず、液滴が所望の形状に拡がらず、ムラが生じてしまう。また、前弾が乾燥する前に次弾を着弾させると、インクが隣の画素の親液領域３１２にまで拡がってしまうので、前弾の液滴３１４が乾燥するまで、次弾の液滴の吐出を待たなければならず、生産性が悪い。また、親液領域、撥液領域形成のために、フォトリソグラフィ工程を行なわなければならず、生産設備の簡略化というインクジェット装置の利点を有効に生かすことができない。
さらに、このような問題を解決するために、画素の周りに隔壁を形成して、インクの拡がりを遮る方法が考えられる。このような手法による有機ＥＬ層の形成方法を図３８および図３９により説明する。
有機ＥＬディスプレイの基板３１１には、画素のコントラストを明瞭にするため、ブラックマトリクス（以下、ＢＭと称する）が形成される。そこで、このＢＭを隔壁とし、有機ＥＬ材料を含んだ液滴３１４の拡がりを遮ることが提案されている（図３８（ａ））。
しかしながら、上記の隔壁３１５を使用する方法では、図３８（ｂ）に示すように、乾燥後に形成される有機ＥＬ層３１６の厚みにムラが生じてしまう。この場合、有機ＥＬ層３１６は中央部で薄く、隔壁３１５に沿う部分で厚くなる。このような厚みムラは、有機ＥＬの発色特性に大きく影響するので、避けなければならない。そこで、隔壁３１５に撥液処理を施し、隔壁３１５へのインクの付着を回避する方法が提案されている。しかしながら、この方法であっても中央部のくぼみは解消されない。
さらに、隔壁３１５を使用する方法には、次のような問題もある。
有機ＥＬ層を所望の厚さに形成する場合、（１画素の面積×厚さ）分の体積の有機ＥＬ材料を、液滴３１４の中に溶解していなくてはならない。１例として、有機ＥＬディスプレイにおける１画素あたりの基板３１１のサイズは、表示領域が１２０μｍ×１００μｍであり、厚さが０．０５μｍである。これを１弾の液滴で形成しようとする場合、仮に有機ＥＬ材料の体積濃度が０．１％であるとすると、液滴径は１０５μｍとなる。このため、ＢＭ（隔壁３１５）の高さを有機ＥＬ層の厚さの１０００倍にしなくてはならない。これは、ＢＭ材料の無駄にとどまらず、有機ＥＬ表示装置全体の設計に影響する。
一方、上記の問題は、ＢＭの高さを有機ＥＬ層の高さと同じにしたまま、液滴径を小さくしていっただけでは解決されない。まず、図３９（ａ）に示すように、隔壁３１５からあふれ出さない程度に液滴を小さくする場合、１弾の大きさを１０μｍにまで小さくしなければならない。しかしながら、液滴径が小さくなると、従来のインクジェット方式では、飛翔中に受ける空気抵抗の影響が大きくなり、飛翔速度が低下し、着弾精度が悪化する。また、図３９（ｂ）に示すように、先に着弾した液滴３１４の溶質分（先弾固化分３１７）が隔壁３１５内の底部に積層されるにつれ、隔壁３１５内の非充填部分の体積が減少するので、後から着弾する液滴が隔壁３１５からあふれ出してしまう。
これを解消するためには、最終弾を着弾させた時点で、それ以前に着弾させた液滴の溶媒分が蒸発しているように、十分に吐出間隔を大きくし、液滴３１４の濃度を高くすることが考えられる。しかしながら、液滴濃度を高くすると、インク粘度が大きくなり、従来のインクジェット方式では吐出できないなどの問題があった。またＢＭ形成のため、フォトリソグラフィ工程を行なわなければならず、生産設備の簡略化というインクジェット方式の利点を有効に生かすことができない。
また、液晶アレイは、従来、例えば次のような製造方法により製造されている。まず、一対の透明なガラス基板の一方にＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のような液晶駆動用素子を形成し、さらに透明電極および配向膜を形成し、スペーサを塗布する。次に、この一方の基板と、着色されたカラーフィルタ、透明電極および配向膜を形成した他方の基板とを貼り合せる。その後、両基板間の上記スペーサにて形成された隙間に液晶を注入し封止する。
このような製造方法においては、上記のスペーサとして、通常数μｍ程度のシリカやプラスティック等からなる球状の粒子が散布される。
ところが、このような製造方法の場合、スペーサは液晶アレイの開口部（光の透過あるいは反射を制御する領域）にも配置されることになり、また、スペーサの配置される個数や位置にばらつきや偏りが生じる。このため、開口率の低下による表示品位の低下、あるいは表示のばらつきを招来していた。
そこで、開口率を低下させないように、カラーフィルタ基板のブラックマトリックス（ＢＭ）上に、インクジェット装置を使用してスペーサを配置・形成することが提案されている。
例えば、日本国公開特許公報「特開平５−２８１５６２号公報」（公開日  １９９３年１０月２９日）には、スペーサ材を混入した液晶を、ヒーターで加熱し、同時に撹拌機で撹拌しながら、口径６０μｍの吐出口を持ったインクジェット装置により、液晶用基板に滴下する方法が述べられている。この方法では、加熱することにより、液晶の粘度を低下させ、インクジェットによる吐出を可能にしている。そして、液晶を滴下した時点でスペーサ材が均一に分散される。
また、日本国公開特許公報「特開２００１−４２３３８号公報」（公開日  ２００１年２月１６日）には、一方の基板上にスペーサ形成素材をインクとしてインクジェット方式により塗布し、スペーサパターンを描画して硬化させ、スペーサを形成する方法が示されている。
しかしながら、従来のインクジェット装置を使用したスペーサの形成方法は、次のような問題点を有している。
スペーサ形成素材をインクジェット方式により塗布し、スペーサパターンを描画して硬化させる場合、スペーサ形成素材の濃度を高くすると、その粘度が高くなる。
バブルジェット方式やピエゾ方式を使用した通常のインクジェット方式では、吐出可能なものの粘度が通常２〜２０ｃＰ程度のオーダであり、これ以上の粘度のものを吐出することはできない。
また、ノズル付近を加熱して吐出するインクの粘度を低減する方法が提案されているものの、この方法では、スペーサ材料として硬化性樹脂を用いる場合、ノズル内でスペーサ形成素材が硬化してノズルが目詰まりを起こす恐れがある。
一方、ノズル付近を加熱せずにスペーサ形成素材を吐出させるためには、スペーサ形成素材の溶媒の量を多くし、その粘性を下げることが必要である。この場合にはスペーサ形成素材の濃度が低下してしまう。例えば、従来例において、スペーサ形成素材の組成は、共重合体１０重量％、水８０重量％、エチレングリコール１０重量％であり、乾燥後は体積が数分の一になる。
このため、所定の厚みのスペーサを得るには、吐出する液滴径を大きくする必要がある。この場合、形成されたスペーサの形状は、例えば厚み５μｍで直径が５０μｍといった扁平な形状となってしまう。この結果、スペーサの存在によって開口率が低下する問題は解決することができない。また、濃度が低いことから、１００℃１５分後、２００℃３０分で焼成する必要があり、スペーサの形成に長時間を要するという問題点を招来する。
さらに、インク基板着弾時から溶媒乾燥までの間に、スペーサ材料を含んだ液滴が移動してしまい、所望する位置にスペーサを形成できなかった。
この問題について、ここでは、特に開口率を低下させないため、ＢＭ上にスペーサを形成する場合を考える。
一例として、ＢＭの幅が１０μｍに対し、必要なスペーサ厚さが５μｍで、スペーサ形成素材（インク）の濃度を５０％まで高めることができた場合を考える。ＢＭ表面に撥液処理が施されており、液滴は着弾後に拡がらず、液滴径の１．５倍程度の径の面積で保持されると仮定する。
この場合、液滴はφ６．７μｍの大きさまで大きくすることができる。しかしながら、溶媒分が乾燥した後に残るスペーサ材料の厚さは、１μｍとなり、目標の厚さに達しない。このため、重ね打ちをし、スペーサ材料を積層させなければならない。この場合、先弾の液滴の溶媒分が完全に乾燥した後に次弾を吐出しなければ液滴が拡がってしまう。この結果、連続して吐出間隔（吐出動作の時間間隔）が長くなり、作業効率が悪化する。
このため、さらに高濃度のスペーサ形成素材（インク）を使用することが必要なり、そのような高濃度のスペーサ形成素材（インク）の液滴を吐出可能とする構成が求められる。
このような問題に対し、日本国公開特許公報「特開２０００−２４６８８７号公報」（公開日  ２０００年９月１２日）には、次のような技術が開示されている。即ち、下部に５０μｍ〜１ｍｍ径の円形または多角形のオリフィスを有し、１００ｃｐｓ〜１，０００，０００ｃｐｓの高粘度物質が充填された容器の一部または全体に電極を配置し、前記オリフィスから高粘度物質のメニスカスを張り出させて形成した状態で、前記電極に電圧を印加して高粘度物質を引き出し、その一部を分離切断することにより、媒体上に付着させることを特徴とする高粘度物質用ディスペンサーの吐出方法が示されている。
この技術は電圧の印加により、ノズルからメニスカスが円錐状に形成されることを利用している。この場合には、パルス振幅が大きいほど、メニスカスの円錐が高く形成されるので、メニスカス先端側の基板に接触する体積が大きくなり、ドット径を大きくできる。
しかしながら、上記従来の方法では、所望するドット径が小さい場合、メニスカス円錐の先端部のみが基板側に接触するようにコントロールしなければならない。特に、スペーサ形成素材（インク）を積層させてスペーサを形成していく場合には、スペーサが積層されるに連れてノズルと記録側部材との距離が小さく変化していく。このため、ドット径のコントロールが非常に困難となる。また、インクの塗布量を安定させようとする場合には、円錐メニスカスの先端ではなく中央付近までが基板と衝突するように、パルスを大きくする必要がある。このため、液滴径は最低でもノズル径の１／２以上になる。
このような状態でドット径を小さくしようとすれば、ノズル径を小さくする必要がある。しかしながら、この場合には同時にノズル−基板間の距離を短くしなければならず、結果として、基板の厚みムラやうねりなどによるノズル−基板間距離の誤差の影響が大きくなり、安定な吐出が困難となる。
また、近年、高度情報化に伴い、薄型、低消費電力、軽量の表示素子への要望が高まる中、低電圧駆動、高輝度な液晶ディスプレイが実用化されている。
このうち、カラー液晶ディスプレイは、ＴＦＴに接続された透明電極（ＩＴＯ膜）によって、液晶の配列をコントロールすることにより、バックライトから発せられた光の通過量を制御する。このカラー液晶ディスプレイでは、光がカラーフィルタを通過することにより発色する。
なお、カラーディスプレイでは、ＲＧＢの１セットのように複数のカラーフィルタ部のまとまりを１画素と呼ぶ場合があるが、ここでは、個々のカラーフィルタ部に対して１画素と呼ぶ。
従来より、カラーフィルタ基板の製造方法の１つとして、スピンコート法が知られている。このスピンコート法は、ガラス基板上にクロム等のメタルからなるブラックマトリックス（以下、ＢＭと称する）を、フォトリソグラフィおよびエッチングによって形成した後、上記ガラス基板の全面に、所定の色の顔料を分散させた感光性樹脂をスピンナーによってコーティングして乾燥させ、その後、この感光性樹脂を露光・現像して、所定の色の色画素パターンを得る。この工程を、３回、即ちＲ、Ｇ、Ｂ（赤、青、緑）の３色について繰り返し、カラーフィルタパターンを形成する。
しかしながら、上記の方法では、所望しない箇所にもカラーフィルタ材料を塗布しなければならず、材料費が嵩んでいた。さらに、フォトリソグラフィ工程は生産設備が高価であるとともに、また設計変更にフレキシブルに対応できないなど、生産コストの点で望ましくなかった。
これに対して、日本国公開特許公報「特開昭５９−７５２０５号公報」（公開日  １９８４年４月２７日）には、インクジェット法によるカラーフィルタのパターン化の手法が開示されている。その技術は、ガラス基板上の所定の位置のみにＲＧＢのインクを印刷して色画素パターンを形成するという、カラーフィルタ基板の製造方法に関するものである。
上記のインクジェット法では、ＲＧＢの３原色の各層を同時に形成することができ、生産時間の短縮が可能である。また、色画素位置にのみインクを乗せるので、上記スピンコート法より顔料の使用量が少なくて済み、材料費を大幅に低減可能である。さらに、手間のかかる露光・現像工程がなく、現像装置が不要であるため、製造コストが低減可能である。その上、常温、常圧下での作業が可能となり、生産性の向上効果、生産設備の簡略化が期待される。
また、上記の特開昭５９−７５２０５号公報の方法では、ヌレ性の悪い物質にて拡散防止パターンを形成した基板上に、インクジェット方式にて顔料を含んだインクを塗布し、カラーフィルタを形成している。
ところが、従来のインクジェット法によるカラーフィルタの製造方法には、以下に述べる問題があった。
即ち、従来のインクジェット法においては、ノズルから吐出たされた液滴を乾燥させることについて十分に検討されておらず、液滴は基板へ着弾後にすぐには乾燥しない。したがって、所望の層厚のカラーフィルタ層を得るために、基板上においては乾燥前の液滴量が多くなる。この結果、乾燥に長時間を要し、乾燥する前に液滴が基板上を移動してしまい、カラーフィルタの形成精度が低下する。
この問題を解決するためには、まず、基板上面に親液領域と撥液領域とを形成し、液滴の着弾後の位置を拘束する方法が考えられる。このように、親液領域および撥液領域を形成する場合のカラーフィルタの形成方法を前記の図３７（ａ）〜図３７（ｃ）により説明する。
まず、基板３１１の表面全体に親液処理を施す。その後、１画素のサイズを例えば３００μｍ×１００μｍとし、隣り合う画素間の線幅として、例えば１０μｍの撥液領域３１３をフォトリソグラフィ工程により作製する。これにより、図３７（ａ）に示すように、親液領域３１２と撥液領域３１３の領域分けができる。
次に、親液領域３１２に向かってインクの液滴３１４を吐出する。基板３１１上に着弾した液滴３１４は、撥液領域３１３には拡がらず、親液領域３１２に保持される。その後、液滴３１４の溶媒分が乾燥することにより、カラーフィルタ層が形成される。
しかしながら、この方法は次の問題点を有している。
例えば、カラーフィルタ層の所望の厚さが１μｍである場合において、インク体積濃度が５％である場合、１弾の液滴サイズは１０５μｍとなる。液滴３１４は基板３１１側に着弾した場合、その衝撃で液滴径の１．５倍に拡がる。このため、図３７（ｂ）に示すように、着弾した液滴３１４の一部は、画素領域の外枠をなす撥液領域３１３を通り越して、隣の画素の親液領域３１２に到達する。このように、着弾した液滴３１４の乾燥前に、液滴３１４の一部であるインクが他の親液領域３１２に移動してしまった場合、図３７（ｃ）に示すように、そのインクは元の画素（元の親液領域３１２）内には戻らず、分離してしまうことになる。
そこで、このような問題を回避するために、１弾の液滴径を小さくすることが考えられる。例えば、
（画素幅１００μｍ）＋（両側外枠１０μｍ×２）＝１２０μｍ
に対して、着弾直後の液滴３１４（インク）の拡がりが親液領域３１２の中に入るように液滴径を決定すると、ノズルから吐出される液滴３１４の径は、１２０÷１．５＝８０μｍとなる。
この場合、１弾の液滴３１４で形成されるカラーフィルタ層の厚さは０．４５μｍであり、所望の厚さの半分以下である。このため、２弾以上の液滴３１４を同じ画素内に吐出しなければならない。しかしながら、２弾目以降の液滴は、その前弾で形成されたカラーフィルタ層上に着弾するので、そこでは親液処理がなされておらず、液滴が所望する形状に拡がらず、ムラが生じてしまう。また、前弾が乾燥する前に次弾を着弾させると、インクが隣の画素の親液領域にまで拡がってしまうので、前弾の液滴１２１が乾燥するまで、次弾の液滴の吐出を待たなければならず、生産性が悪い。また、親液領域、撥液領域形成のため、フォトリソグラフィ工程を行なわなければならず、生産設備の簡略化というインクジェット装置の利点を有効に生かすことができない。
さらに、このような問題を解決するために、画素の周りに隔壁を形成して、インクの拡がりを遮る方法が考えられる。このような手法によるカラーフィルタ層の形成方法を前記の図３８および図３９により説明する。
液晶素子のカラーフィルタ基板１には、画素のコントラストを明瞭にするため、ブラックマトリクス（以下、ＢＭと称する）が形成される。そこで、このＢＭを隔壁３１５とし、カラーフィルタ材料を含んだ液滴３１４の拡がりを遮ることが提案されている（図３８（ａ））。
しかしながら、上記の隔壁３１５を使用する方法では、図３８（ｂ）に示すように、乾燥後に形成されるカラーフィルタ層３１６の厚みにムラが生じてしまう。この場合、カラーフィルタ層３１６は中央部で薄く、隔壁３１５に沿う部分で厚くなる。このような厚みムラは、カラーフィルタ層３１６の発色特性に大きく影響するので、避けなければならない。そこで、隔壁３１５に撥液処理を施し、隔壁３１５へのインクの付着を回避する方法が提案されている。しかしながら、この方法であっても中央部のくぼみは解消されない。
さらに、隔壁３１５を使用する方法には、次のような問題もある。カラーフィルタ層を所望の厚さに形成する場合、（１画素の面積×厚さ）分の体積のカラーフィルタ材料を、液滴３１４の中に溶解していなくてはならない。１例として、カラーフィルタ基板３１１のカラーフィルタ層における１画素あたりのサイズは、表示領域が３００μｍ×１００μｍであり、厚さが１μｍである。これを１弾の液滴で形成しようとする場合、仮にカラーフィルタ材料の体積濃度が５％であるとすると、液滴径は１０５μｍとなる。このため、ＢＭ（隔壁３１５）の高さをカラーフィルタ層の厚さの２０倍にしなくてはならない。これは、ＢＭ材料の無駄にとどまらず、液晶素子全体の設計に影響する。
一方、上記の問題は、ＢＭの高さをカラーフィルタ層の高さと同じにしたまま、液滴径を小さくしていっただけでは解決されない。まず、図３９（ａ）に示すように、隔壁３１５からあふれ出さない程度に液滴を小さくする場合、１弾の大きさを２０μｍにまで小さくしなければならない。しかしながら、液滴径が小さくなると、従来のインクジェット方式では、飛翔中に受ける空気抵抗の影響が大きくなり、飛翔速度が低下し、着弾精度が悪化する。また、図３９（ｂ）に示すように、先に着弾した液滴３１４の溶質分（先弾固化分３１７）が隔壁３１５内の底部に積層されるにつれ、隔壁３１５内の非充填部分の体積が減少するので、後から着弾する液滴が隔壁３１５からあふれ出してしまう。
これを解消するためには、最終弾を着弾させた時点で、それ以前に着弾させた液滴の溶媒分が蒸発しているように、十分に吐出間隔を大きくし、液滴３１４の濃度を大きくすることが考えられる。しかしながら、液滴濃度を大きくすると、インク粘度が大きくなり、従来のインクジェット方式では吐出できないなどの問題があった。またＢＭ形成のため、フォトリソグラフィ工程を行なわなければならず、生産設備の簡略化というインクジェット方式の利点を有効に生かすことができない。
【特許文献１】  特開平１０−１２３７７号公報（公開日  １９９８年０１月１６日）
【特許文献２】  特開平８−２３８７７４号公報（公開日  １９９６年０９月１７日）
【特許文献３】  特開２０００−１２７４１０号公報（公開日  ２０００年０５月０５日）
【特許文献４】  特開平５−２８１５６２号公報（公開日  １９９３年１０月２９日）
【特許文献５】  特開２００１−４２３３８号公報（公開日  ２００１年０２月１６日）
【特許文献６】  特開２０００−２４６８８７号公報（公開日  ２０００年０９月１２日）
【特許文献７】  特開昭５９−７５２０５号公報（公開日  １９８４年０４月２７日）
したがって、本発明は、着弾後の液滴の乾燥速度を考慮した構成により、正確な位置に有機ＥＬ層を形成することができ、かつインクジェット方式における利点を生かし、特に画素領域の周りの隔壁や撥液領域および親液領域等を設けることなく有機ＥＬ層を形成することができるアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示体の製造方法およびアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示体の提供を目的としている。
また、本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであって、画素毎に開口部を有したＴＦＴ基板またはカラーフィルタ基板等の基板上における開口部と開口部との境界部等に対して正確にスペーサを塗布・形成することを可能とするなどの構成により、スペーサの存在によって開口率が低減されることがなく、所望の厚み（高さ）のスペーサを容易に得ることができる液晶アレイの製造方法および液晶アレイの提供を目的としている。
さらに、本発明は、着弾後の液滴の乾燥速度を考慮した構成により、正確な位置にカラーフィルタを形成することができ、かつインクジェット方式における利点を生かし、特に画素領域の周りの隔壁や撥液領域および親液領域等を設けることなくカラーフィルタを形成することができるカラーフィルタ基板の製造方法およびカラーフィルタ基板の提供を目的としている。
【発明の開示】
本願本発明者は、ノズルから吐出された液滴の着弾後から乾燥前の液滴の移動量を抑制でき、厚みの厚い有機ＥＬ層を正確かつ容易に形成する手法を鋭意研究した。その過程で、有機ＥＬ層材料を含む液体（インク）の液滴径と液体（インク）濃度などのパラメータの組み合わせにより、着弾後瞬時に液滴（インク）が乾燥する領域があることを予測した。さらに、その条件での吐出を可能とするインクジェット方式を見いだした。
そして、そのようなインクジェット方式にて液滴の吐出を行なうことにより、液滴の着弾後に瞬時に液滴が乾燥して液滴の拡がりを回避し、連続的な液滴付与による有機ＥＬ層の形成を可能にした。
本発明のアクティブマトリックス型有機ＥＬ表示体の製造方法は、インクジェット方式により、有機ＥＬ層材料を含む液体をノズルの吐出孔から液滴として吐出し、有機ＥＬ層を形成するアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示体の製造方法において、前記吐出孔の径が前記液滴の径よりも小さい静電吸引型インクジェット装置を使用し、このインクジェット装置のノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の液滴を吐出することを特徴としている。
また、本発明のアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示体の製造装置は、インクジェット方式により、有機ＥＬ層材料を含む液体をノズルの吐出孔から液滴として吐出し、有機ＥＬ層を形成するアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示体の製造装置において、前記吐出孔の径が前記液滴の径よりも小さいノズルを使用し、静電吸引型のインクジェット方式により、前記ノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の液滴を吐出することを特徴としている。
上記の構成によれば、ノズルから吐出される液滴の１滴の量が１ｐｌ以下であるので、液滴は基板上の有機ＥＬ層形成領域に着弾後瞬時に乾燥する。したがって、液滴は基板上に着弾後に移動し難く、正確な位置に有機ＥＬ層を形成することができる。この点は、複数の液滴を吐出し、それらを積層して所望の厚みを有する１個の有機ＥＬ層を形成する場合も同様であり、後に着弾した液滴が先に着弾した液滴に影響されて移動するといった事態を回避可能である。
これにより、本発明の製造方法によれば、インクジェット方式における利点を生かし、特に有機ＥＬ層形成領域（画素領域）の周りに隔壁を形成することや撥液領域および親液領域等を設けることなく、容易かつ低コストに有機ＥＬ層を形成することができる。
また、ノズルの吐出孔の径が液滴の径よりも小さい静電吸引型インクジェット装置を使用しているので、静電吸引用の電界を生じさせる印加電圧を低い値に抑制しながら、１ｐｌ以下の微小な液滴の吐出が可能となる。また、液滴を吐出する際に、液滴に電荷が集中しやすく、液滴周囲の電界強度の変動が小さくなるので、安定した吐出が可能となる。この結果、高周波数での吐出駆動を行ないながら、連続的な液滴の吐出が可能となり、生産効率が向上する。
なお、ノズル径を１３μｍ以下とするならば、液適量を１ｐｌ以下とすることができる。また、有機ＥＬ表示体の製造において、液滴を塗布したあとの有機ＥＬ層の濃度は所定値以上が必要とされるため、本発明のように微小液滴を用いる場合には、同一の有機ＥＬ層形成領域に対して、液滴の吐出を複数回行なう。
上記のアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示体の製造方法は、前記液体として、体積濃度が、同一の有機ＥＬ層形成領域に重ね打ちされた前記液滴により形成される積層数から求まる値のものを使用する構成としてもよい。
吐出する液滴が小さくなれば、１弾の液滴によって形成される有機ＥＬ層の厚さが薄くなるので、所望の厚さを得るためには複数弾の液滴による層を積層する必要がある。この場合、積層数が増加すれば、その分、作業時間が増加する。そこで、体積濃度が、同一の有機ＥＬ層形成領域に重ね打ちされた液滴により形成される積層数から求まる値の液体（インク）を使用し、積層数に応じて液体の体積濃度を調整する。この場合、液体の体積濃度を高く設定すれば、上記の積層数が減少するので、液滴の吐出回数が減少し、生産効率の向上が可能となる。
また、本発明のアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示体の製造方法は、インクジェット方式により、ノズルの吐出孔から有機ＥＬ層材料を含む液体を液滴として吐出し、有機ＥＬ層を形成するアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示体の製造方法において、ノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の液滴を吐出する静電吸引型インクジェット装置を使用し、同一の有機ＥＬ層形成領域に重ね打ちされた前記液滴により形成される積層数をα、液滴径に対する、有機ＥＬ層形成領域に着弾した液滴の着弾径の比から求まる値をβ、液滴径をＤ、形成する有機ＥＬ層の厚さをｔとしたときに、前記液体として、体積濃度η（％）が略β×ｔ／（α×Ｄ）となるものを使用することを特徴としている。
また、本発明のアクティブマトリックス型有機ＥＬ表示体の製造装置は、インクジェット方式により、ノズルの吐出孔から有機ＥＬ層材料を含む液体を液滴として吐出し、有機ＥＬ層を形成するアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示体の製造装置において、静電吸引型のインクジェット方式により、前記ノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の前記液滴を吐出させるとともに、同一の有機ＥＬ層形成領域に重ね打ちされた前記液滴により形成される積層数をα、液滴径に対する、有機ＥＬ層形成領域に着弾した液滴の着弾径の比から求まる値をβ、液滴径をＤ、形成する有機ＥＬ層の厚さをｔとしたときに、前記液体として、体積濃度η（％）が略β×ｔ／（α×Ｄ）となるものを使用することを特徴としている。
上記の構成によれば、ノズルから吐出される液滴の１滴の量が１ｐｌ以下であるので、液滴は基板上の有機ＥＬ層形成領域に着弾後瞬時に乾燥する。したがって、液滴は基板上に着弾後に移動し難く、正確な位置に有機ＥＬ層を形成することができる。この点は、複数の液滴を吐出し、それらを積層して所望の厚みを有する１個の有機ＥＬ層を形成する場合も同様であり、後に着弾した液滴が先に着弾した液滴に影響されて移動するといった事態を回避可能である。
これにより、本発明の製造方法によれば、インクジェット方式における利点を生かし、特に有機ＥＬ層形成領域（画素領域）の周りに隔壁を形成することや撥液領域および親液領域等を設けることなく、容易かつ低コストに有機ＥＬ層を形成することができる。
また、吐出する液滴が小さくなれば、１弾の液滴によって形成される有機ＥＬ層の厚さが薄くなるので、所望の厚さを得るためには複数弾の液滴による層を積層する必要がある。この場合、積層数が増加すれば、その分、作業時間が増加する。そこで、液体（インク）の体積濃度を上記の式を満たすようにして高濃度に設定すれば、上記の積層数が減少するので、液滴の吐出回数が減少し、生産効率の向上が可能となる。なお、上記略の範囲は液滴量のバラツキを考慮して、例えば±１０％としてもよい。
上記のアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示体の製造方法は、静電吸引型インクジェット装置として、前記吐出孔の径が前記液滴の径よりも小さいものを使用する構成としてもよい。
上記の構成によれば、静電吸引用の電界を生じさせる印加電圧を低い値に抑制しながら、１ｐｌ以下の微小な液滴の吐出が可能となる。また、液滴を吐出する際に、液滴に電荷が集中しやすく、液滴周囲の電界強度の変動が小さくなるので、安定した吐出が可能となる。この結果、高周波数での吐出駆動を行ないながら、連続的な液滴の吐出が可能となり、生産効率が向上する。
上記のアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示体の製造方法は、前記液体として、粘度が２０ｃＰ以上のものを使用する構成としてもよい。
上記の構成によれば、液体（インク）として粘度が２０ｃＰ以上の高粘度のインクを用いることにより、複数弾の液滴による積層数が減少するので、液滴の吐出回数が減少し、生産効率の向上が可能となる。
上記のアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示体の製造方法において、前記有機ＥＬ層は有機発光層を含んでいる構成としてもよい。
上記のアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示体の製造方法において、前記有機ＥＬ層は電荷輸送層を含んでいる構成としてもよい。
本発明のアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示体は、上記の何れかのアクティブマトリックス型有機ＥＬ表示体の製造方法により製造されたものである。
本発明の液晶アレイの製造方法は、対向配置された一対の基板の少なくとも一方に開口部を有し、これら両基板間に液晶充填用の隙間を形成するスペーサが設けられ、インクジェット方式によりノズルの吐出孔からスペーサ材料の液滴を吐出し、それを硬化させることにより前記スペーサを形成する液晶アレイの製造方法において、前記吐出孔の径が前記液滴の径よりも小さい静電吸引型インクジェット装置を使用し、このインクジェット装置のノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の液滴を吐出することを特徴としている。
なお、上記開口部は、表示部の光の透過あるいは反射を制御する領域のことである。
上記の構成によれば、ノズルから吐出される液滴の１滴の量が１ｐｌ以下であるので、液滴は基板上のスペーサ形成面に着弾後瞬時に乾燥する。したがって、液滴は基板上に着弾後に移動し難く、正確な位置にスペーサを形成することができる。この点は、複数の液滴を吐出し、それらを積層して所望の厚みを有する１個のスペーサを形成する場合も同様であり、後に着弾した液滴が先に着弾した液滴に影響されて移動するといった事態を回避可能である。
これにより、本発明の製造方法によれば、インクジェット方式における利点を生かし、液晶アレイの開口率を低下させることなく、所望の厚さのスペーサを容易かつ低コストに形成することができる。
また、ノズルの吐出孔の径が液滴の径よりも小さい静電吸引型インクジェット装置を使用しているので、静電吸引用の電界を生じさせる印加電圧を低い値に抑制しながら、１ｐｌ以下の微小な液滴の吐出が可能となる。また、液滴を吐出する際に、液滴に電荷が集中しやすく、液滴周囲の電界強度の変動が小さくなるので、安定した吐出が可能となる。この結果、高周波数での吐出駆動を行ないながら、連続的な液滴の吐出が可能となり、生産効率が向上する。
なお、ノズル径を１３μｍ以下とするならば、液適量を１ｐｌ以下とすることができる。また、スペーサの厚さは所定値以上が必要とされるため、本発明のように微小液滴を用いる場合には、同一のスペーサ形成個所に対して、液滴の吐出を複数回行う。
また、本発明の液晶アレイの製造方法は、対向配置された一対の基板の少なくとも一方に開口部を有し、これら両基板間に液晶充填用の隙間を形成するスペーサが設けられ、インクジェット方式によりノズルの吐出孔からスペーサ材料を吐出し、それを硬化させることにより前記スペーサを形成する液晶アレイの製造方法において、前記ノズルの先端部を基板のスペーサ形成面に接触させ、この状態で、前記スペーサ材料を凝縮させるために、ノズルに設けられた電極に電圧を印加し、この電圧印加状態を維持しながら、前記ノズルから連続的に前記スペーサ材料を吐出させるとともに、前記ノズルと前記基板との位置を離していき、前記基板に柱状のスペーサを形成することを特徴としている。
上記の構成によれば、インクジェット方式における利点を生かし、液晶アレイの開口率を低下させることなく、所望の厚さのスペーサを容易かつ低コストに形成することができる。
上記の液晶アレイの製造方法は、前記ノズルの吐出孔の径が８μｍ以下である構成としてもよい。これにより、スペーサの形成をさらに安定して行うことができる。
本発明の液晶アレイの製造方法は、対向配置された一対の基板の少なくとも一方に開口部を有し、これら両基板間に液晶充填用の隙間を形成するスペーサが設けられている液晶アレイの製造方法において、ノズルの吐出孔の径が吐出する液滴の径よりも小さい静電吸引型インクジェット装置を使用し、このインクジェット装置のノズルから、固体スペーサを含む液体を、１滴の量が１ｐｌ以下の液滴としてスペーサ形成面に吐出し、前記スペーサを形成することを特徴としている。
上記の構成によれば、ノズルから吐出される液滴の１滴の量が１ｐｌ以下であるので、液滴、即ち溶媒は基板上のスペーサ形成面に着弾後瞬時に乾燥する。したがって、液滴に含まれている固体スペーサは、スペーサ形成面に着弾後に移動し難く、正確な位置にスペーサを形成することができる。これにより、液晶アレイの開口率の低下を回避できる。また、溶媒が着弾後瞬時に乾燥するため、基板に残った溶媒が配向膜などに悪影響を及ぼすことがない。
また、ノズルの吐出孔の径が液滴の径よりも小さい静電吸引型インクジェット装置を使用しているので、静電吸引用の電界を生じさせる印加電圧を低い値に抑制しながら、１ｐｌ以下の微小な液滴の吐出が可能となる。また、液滴を吐出する際に、液滴に電荷が集中しやすく、液滴周囲の電界強度の変動が小さくなるので、安定した吐出が可能となる。この結果、スペーサの形成位置について高精度の位置制御が可能となる。
これにより、本発明の製造方法によれば、インクジェット方式における利点を生かし、液晶アレイの開口率を低下させることなく、所望の厚さのスペーサを容易かつ低コストに形成することができる。
本発明の液晶アレイの製造方法は、対向配置された一対の基板の少なくとも一方に開口部を有し、これら両基板間に液晶充填用の隙間を形成するスペーサが設けられている液晶アレイの製造方法において、スペーサ配置面に個体スペーサを配置した後、ノズルの吐出孔の径が吐出する液滴の径よりも小さい静電吸引型インクジェット装置を使用し、このインクジェット装置のノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の液滴を吐出し、その液滴を前記固体スペーサに衝突させることにより固体スペーサを移動させ、個体スペーサの位置決めを行うことを特徴としている。
上記の構成によれば、スペーサ配置面に個体スペーサを配置した後、ノズルからの液滴の吐出により固体スペーサの位置を調整し、スペーサが１箇所に集合した状態等を解消できるので、開口率の低下を回避可能である。
また、ノズルから吐出される液滴の１滴の量が１ｐｌ以下であるので、液滴は着弾後瞬時に乾燥する。したがって、基板に残った溶媒が配向膜などに悪影響を及ぼすことがない。
また、ノズルの吐出孔の径が液滴の径よりも小さい静電吸引型インクジェット装置を使用しているので、静電吸引用の電界を生じさせる印加電圧を低い値に抑制しながら、１ｐｌ以下の微小な液滴の吐出が可能となる。また、液滴を吐出する際に、液滴に電荷が集中しやすく、液滴周囲の電界強度の変動が小さくなるので、安定した吐出が可能となる。この結果、スペーサに対して高精度の位置制御が可能となる。
これにより、本発明の製造方法によれば、インクジェット方式における利点を生かし、液晶アレイの開口率を低下させることなく、所望の厚さのスペーサを容易かつ低コストに形成することができる。
上記の液晶アレイの製造方法は、前記ノズルからの吐出物の粘度が３０ｃＰ以上である構成としてもよい。
上記の構成によれば、ノズルからの吐出物の粘度が３０ｃＰ以上と高くなっているので、着弾後の吐出物における溶媒の乾燥速度を確実に高めることができる。これにより、スペーサの位置精度を確実に高めることができる。また、ノズルからの吐出液滴によりスペーサを形成する場合には、１弾の液滴によるスペーサ形成厚さが小さくなるため、吐出回数、即ち積層数が増加し、作製時間が増加するものの、液滴（吐出物）が高濃度となっているので、吐出回数、即ち積層数の増加化を抑制可能である。この結果、生産効率が向上する。
上記の液晶アレイの製造方法において、前記スペーサを形成する基板には、透明基板上に少なくとも３色以上の色で着色されたカラーフィルタが形成されている構成としてもよい。
上記の液晶アレイの製造方法では、前記スペーサを形成する基板が、画素毎にアクティブ素子を備えたアクティブマトリクス基板となっている。
また、本願本発明者は、ノズルから吐出された液滴の着弾後から乾燥前の液滴の移動量を抑制でき、厚みの厚いカラーフィルタを正確かつ容易に形成する手法を鋭意研究した。その過程で、カラーフィルタ層材料を含む液体（インク）の液滴径と液体（インク）濃度などのパラメータの組み合わせにより、着弾後瞬時に液滴（インク）が乾燥する領域があることを予測した。さらに、その条件での吐出を可能とするインクジェット方式を見いだした。
そして、そのようなインクジェット方式にて液滴の吐出を行なうことにより、液滴の着弾後に瞬時に液滴が乾燥して液滴の拡がりを回避し、連続的な液滴付与によるカラーフィルタ層の形成を可能にした。
本発明のカラーフィルタ基板の製造方法は、インクジェット方式により、カラーフィルタ層材料を含む液体をノズルの吐出孔から液滴として吐出し、カラーフィルタ層を形成するカラーフィルタ基板の製造方法において、前記吐出孔の径が前記液滴の径よりも小さい静電吸引型インクジェット装置を使用し、このインクジェット装置のノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の液滴を吐出することを特徴としている。
また、カラーフィルタ基板の製造装置は、インクジェット方式により、カラーフィルタ層材料を含む液体をノズルの吐出孔から液滴として吐出し、カラーフィルタ層を形成するカラーフィルタ基板の製造装置において、前記吐出孔の径が前記液滴の径よりも小さいノズルを使用し、静電吸引型のインクジェット方式により前記ノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の液滴を吐出することを特徴としている。
上記の構成によれば、ノズルから吐出される液滴の１滴の量が１ｐｌ以下であるので、液滴は基板上のカラーフィルタ層形成領域に着弾後瞬時に乾燥する。したがって、液滴は基板上に着弾後に移動し難く、正確な位置にカラーフィルタ層を形成することができる。この点は、複数の液滴を吐出し、それらを積層して所望の厚みを有する１個のカラーフィルタ層を形成する場合も同様であり、後に着弾した液滴が先に着弾した液滴に影響されて移動するといった事態を回避可能である。
これにより、本発明の製造方法によれば、インクジェット方式における利点を生かし、特にカラーフィルタ層形成領域（画素領域）の周りに隔壁を形成することや撥液領域および親液領域等を設けることなく、容易かつ低コストに有機発光層を形成することができる。
また、ノズルの吐出孔の径が液滴の径よりも小さい静電吸引型インクジェット装置を使用しているので、静電吸引用の電界を生じさせる印加電圧を低い値に抑制しながら、１ｐｌ以下の微小な液滴の吐出が可能となる。また、液滴を吐出する際に、液滴に電荷が集中しやすく、液滴周囲の電界強度の変動が小さくなるので、安定した吐出が可能となる。この結果、高周波数での吐出駆動を行ないながら、連続的な液滴の吐出が可能となり、生産効率が向上する。
なお、ノズル径を１３μｍ以下とするならば、液適量を１ｐｌ以下とすることができる。また、カラーフィルタ基板の製造において、液滴を塗布したあとのカラーフィルタ層の濃度は所定値以上が必要とされるため、本発明のように微小液滴を用いる場合には、同一のカラーフィルタ層形成領域に対して、液滴の吐出を複数回行なう。
上記のカラーフィルタ基板の製造方法は、前記液体として、体積濃度が、同一のカラーフィルタ層形成領域に重ね打ちされた前記液滴により形成される積層数から求まる値のものを使用する構成としてもよい。
吐出する液滴が小さくなれば、１弾の液滴によって形成されるカラーフィルタ層の厚さが薄くなるので、所望の厚さを得るためには複数弾の液滴による層を積層する必要がある。この場合、積層数が増加すれば、その分、作業時間が増加する。そこで、体積濃度が、同一のカラーフィルタ層形成領域に重ね打ちされた液滴により形成される積層数から求まる値の液体（インク）を使用し、積層数に応じて液体の体積濃度を調整する。この場合、液体の体積濃度を高く設定すれば、上記の積層数が減少するので、液滴の吐出回数が減少し、生産効率の向上が可能となる。
また、本発明のカラーフィルタ基板の製造方法は、インクジェット方式により、ノズルの吐出孔からカラーフィルタ層材料を含む液体を液滴として吐出し、カラーフィルタ層を形成するカラーフィルタ基板の製造方法において、ノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の液滴を吐出する静電吸引型インクジェット装置を使用し、同一のカラーフィルタ層形成領域に重ね打ちされた前記液滴により形成される積層数をα、液滴径に対する、カラーフィルタ層形成領域に着弾した液滴の着弾径の比から求まる値をβ、液滴径をＤ、形成するカラーフィルタ層の厚さをｔとしたときに、前記液体として、体積濃度η（％）が略β×ｔ／（α×Ｄ）となるものを使用することを特徴としている。
また、本発明のカラーフィルタ基板の製造装置は、インクジェット方式により、ノズルの吐出孔からカラーフィルタ層材料を含む液体を液滴として吐出し、カラーフィルタ層を形成するカラーフィルタ基板の製造装置において、静電吸引型のインクジェット方式により、前記ノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の前記液滴を吐出させるとともに、同一のカラーフィルタ層形成領域に重ね打ちされた前記液滴により形成される積層数をα、液滴径に対する、カラーフィルタ層形成領域に着弾した液滴の着弾径の比から求まる値をβ、液滴径をＤ、形成するカラーフィルタ層の厚さをｔとしたときに、前記液体として、体積濃度η（％）が略β×ｔ／（α×Ｄ）となるものを使用することを特徴としている。
上記の構成によれば、ノズルから吐出される液滴の１滴の量が１ｐｌ以下であるので、液滴は基板上のカラーフィルタ層形成領域に着弾後瞬時に乾燥する。したがって、液滴は基板上に着弾後に移動し難く、正確な位置にカラーフィルタ層を形成することができる。この点は、複数の液滴を吐出し、それらを積層して所望の厚みを有する１個のカラーフィルタ層を形成する場合も同様であり、後に着弾した液滴が先に着弾した液滴に影響されて移動するといった事態を回避可能である。
これにより、本発明の製造方法によれば、インクジェット方式における利点を生かし、特にカラーフィルタ層形成領域（画素領域）の周りに隔壁を形成することや撥液領域および親液領域等を設けることなく、容易かつ低コストにカラーフィルタ層を形成することができる。
また、吐出する液滴が小さくなれば、１弾の液滴によって形成されるカラーフィルタ層の厚さが薄くなるので、所望の厚さを得るためには複数弾の液滴による層を積層する必要がある。この場合、積層数が増加すれば、その分、作業時間が増加する。そこで、液体（インク）の体積濃度を上記の式を満たすようにして高濃度に設定すれば、上記の積層数が減少するので、液滴の吐出回数が減少し、生産効率の向上が可能となる。なお、上記略の範囲は液滴量のバラツキを考慮して、例えば±１０％としてもよい。
上記のカラーフィルタ基板の製造方法は、静電吸引型インクジェット装置として、前記吐出孔の径が前記液滴の径よりも小さいものを使用する構成としてもよい。
上記の構成によれば、静電吸引用の電界を生じさせる印加電圧を低い値に抑制しながら、１ｐｌ以下の微小な液滴の吐出が可能となる。また、液滴を吐出する際に、液滴に電荷が集中しやすく、液滴周囲の電界強度の変動が小さくなるので、安定した吐出が可能となる。この結果、高周波数での吐出駆動を行ないながら、連続的な液滴の吐出が可能となり、生産効率が向上する。
上記のカラーフィルタ基板の製造方法は、前記液体として、粘度が２０ｃＰ以上のものを使用する構成としてもよい。
上記の構成によれば、液体（インク）として粘度が２０ｃＰ以上の高粘度のインクを用いることにより、複数弾の液滴による積層数が減少するので、液滴の吐出回数が減少し、生産効率の向上が可能となる。
本発明のカラーフィルタ基板は、上記の何れかのカラーフィルタ基板の製造方法により製造されたものである。
本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分わかるであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の実施の一形態における有機ＥＬディスプレイの製造に使用するインクジェット装置を示す概略の断面図である。
図２（ａ）は、図１に示したノズルにおける、インクのメニスカスの挙動を示すものであって、インクの吐出前の状態を示す説明図、図２（ｂ）は同ノズルから張り出した状態を示す説明図、図２（ｃ）は同液滴吐出直前の状態を示す説明図である。
図３（ａ）は、静電吸引型のインクジェット装置において、ノズル径がφ０．２μｍである場合のノズル先端部の電界強度分布を示すグラフであって、ノズルと対向電極との距離が２０００μｍである場合を示すもの、図３（ｂ）は、同距離が１００μｍである場合を示すものである。
図４（ａ）は、静電吸引型のインクジェット装置において、ノズル径がφ０．４μｍである場合のノズル先端部の電界強度分布を示すグラフであって、ノズルと対向電極との距離が２０００μｍである場合を示すもの、図４（ｂ）は、同距離が１００μｍである場合を示すものである。
図５（ａ）は、静電吸引型のインクジェット装置において、ノズル径がφ１μｍである場合のノズル先端部の電界強度分布を示すグラフであって、ノズルと対向電極との距離が２０００μｍである場合を示すもの、図５（ｂ）は、同距離が１００μｍである場合を示すものである。
図６（ａ）は、静電吸引型のインクジェット装置において、ノズル径がφ８μｍである場合のノズル先端部の電界強度分布を示すグラフであって、ノズルと対向電極との距離が２０００μｍである場合を示すもの、図６（ｂ）は、同距離が１００μｍである場合を示すものである。
図７（ａ）は、静電吸引型のインクジェット装置において、ノズル径がφ２０μｍである場合のノズル先端部の電界強度分布を示すグラフであって、ノズルと対向電極との距離が２０００μｍである場合を示すもの、図７（ｂ）は、同距離が１００μｍである場合を示すものである。
図８（ａ）は、静電吸引型のインクジェット装置において、ノズル径がφ５０μｍである場合のノズル先端部の電界強度分布を示すグラフであって、ノズルと対向電極との距離が２０００μｍである場合を示すもの、図８（ｂ）は、同距離が１００μｍである場合を示すものである。
図９は、本発明の実施の一形態の有機ＥＬディスプレイにおける１画素分の有機ＥＬ素子の構成を示す概略の縦断面図である。
図１０（ａ）は、本発明の実施の一形態の有機ＥＬディスプレイにおける発光層の配置形態の一例を示すものであって、各色画素がストライプ配列されている例を示す平面図、図１０（ｂ）は、各色画素がモザイク配列されている例を示す平面図、図１０（ｃ）は各色画素がデルタ配列されている例を示す平面図である。
図１１は、本発明の実施の一形態の有機ＥＬディスプレイにおける電極の配置形態の一例を示す平面図である。
図１２（ａ）は、図９に示した有機ＥＬディスプレイの製造工程における第１電極の形成工程を示す縦断面図、図１２（ｂ）は、同正孔輸送層の形成工程を示す縦断面図、図１２（ｃ）は、同有機ＥＬ層の形成工程を示す縦断図である。
図１３（ａ）は、図１２（ｃ）に示した有機ＥＬ層の形成工程におけるＲ発光画素の形成工程を示す縦断面図、図１３（ｂ）は、同Ｇ発光画素の形成工程を示す縦断面図、図１３（ｃ）は、同Ｂ発光画素の形成工程を示す縦断図である。
図１４は、ノズル径と最大電界強度との関係を示すグラフである。
図１５は、ノズル径と各種電圧との関係示すグラフである。
図１６は、ノズル径と強電界領域との関係を示すグラフである。
図１７は、印加電圧と帯電電荷量との関係を示すグラフである。
図１８は、初期吐出液滴径と乾燥時間との関係を示すグラフである。
図１９は、周囲湿度と乾燥時間との関係を示すグラフである。
図２０は、本発明の他の実施の形態にかかるインクジェット装置の概略構成断面図である。
図２１は、本発明の実施の形態にかかるインクジェット装置の原理を説明する図である。
図２２は、本発明の実施の一形態における液晶アレイを示す縦断面図である。
図２３は、図２２に示したＴＦＴ基板の１画素の構成を示す平面図である。
図２４は、図２３におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
図２５（ａ）は、図２２に示したカラーフィルタ基板の製造工程におけるブラックマトリクスの形成工程を示す縦断面図、図２５（ｂ）は、同製造工程におけるＲ画素のカラーフィルタの形成工程を示す縦断面図、図２５（ｃ）は、同Ｇ画素のカラーフィルタの形成工程を示す縦断面図、図２５（ｄ）は、同Ｂ画素のカラーフィルタの形成工程を示す縦断面図である。
図２６は、図２２に示したスペーサの形成工程を示す縦断面図である。
図２７は、本発明の実施の他の形態における液晶アレイを示す縦断面図である。
図２８（ａ）は、図２７に示したスペーサ形成工程における初期の状態を示す縦断面図、図２８（ｂ）は、同スペーサ形成工程における中期の状態を示す縦断面図、図２８（ｃ）は、同スペーサ形成工程における後期の状態を示す縦断面図である。
図２９は、本発明の実施の他の形態における液晶アレイを示す縦断面図である。
図３０は、図２９に示したスペーサの形成工程を示す縦断面図である。
図３１（ａ）は、本発明の実施のさらに他の形態における液晶アレイのスペーサの形成工程であって、散布されたスペーサの観察工程を示す説明図、図３１（ｂ）は、上記観察工程にて発見されたスペーサ集合体のスペーサを分散させる工程を示す説明図である。
図３２は、本発明の実施の一形態におけるカラーフィルタ基板を備えた液晶アレイの縦断面図である。
図３３（ａ）は、本発明の実施の一形態のカラーフィルタ基板における各カラーフィルタ画素の配置形態の一例を示すものであって、各カラーフィルタ画素がストライプ配列されている例を示す平面図、図３３（ｂ）は各カラーフィルタ画素がモザイク配列されている例を示す平面図、図３３（ｃ）は各カラーフィルタ画素がデルタ配列されている例を示す平面図である。
図３４は、本発明の実施の一形態のカラーフィルタ基板を備えた液晶アレイにおける電極の配置形態の一例を示す平面図である。
図３５（ａ）は、図３２に示したカラーフィルタ基板におけるＲカラーフィルタ画素の形成工程を示す縦断面図、図３５（ｂ）は、同Ｇカラーフィルタ画素の形成工程を示す縦断面図、図３５（ｃ）は、同Ｂカラーフィルタ画素の形成工程を示す縦断図である。
図３６は、従来の有機ＥＬディスプレイにおける１画素分の有機ＥＬ素子の構成を示す概略の縦断面図である。
図３７（ａ）は、有機ＥＬ層の形成において、基板に親液領域と撥液領域とを形成した状態を示す縦断面図、図３７（ｂ）は、図３７（ａ）に示した基板に液滴が着弾した状態を示す縦断面図、図３７（ｃ）は、着弾した液滴が分離した状態を示す縦断面図である。
図３８（ａ）は、有機ＥＬ層の形成において、ブラックマトリクスを隔壁として利用し、液滴を着弾させた状態を示す縦断面図、図３８（ｂ）は、形成した有機ＥＬ層に層厚ムラが生じた状態を示す縦断面図である。
図３９（ａ）は、有機ＥＬ層の形成において、隔壁からあふれ出さない程度に小さい液滴を着弾させた状態を示す縦断面図、図３９（ｂ）は、先弾固化分の層の上に次の液滴を着弾させた状態を示す縦断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  〔実施の形態１〕
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。まず、本実施の形態のアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示体の製造に使用される静電吸引型のインクジェット装置を図１に基づいて説明する。なお、同図はインクジェット装置１５の縦断面図である。
インクジェット装置１５は、インク室２に貯蔵したインクを吐出するためのノズル１を備えている。このノズル１は、パッキン３を介してインク室２に連結されている。これにより、インク室２内のインクが、ノズル１とインク室２との連結部分から外部に漏れないように封止されている。
また、上記ノズル１は、インク室２との連結部とは反対側、すなわちインクの吐出側となる先端部に向かって内径が小さくなるように絞り込まれた形状となったオリフィス１ａを有している。上記ノズル１先端部の吐出孔１ｂの径（以下、ノズル径と称する）は、吐出直後のインクの液滴との関係で設定されている。
なお、ノズル１から吐出されたインクと、インク室２に貯蔵されているインクとを区別するために、以降、ノズル１から吐出されたインクを液滴１２と称する。この吐出孔１ｂの直径と、吐出直後の液滴１２の液滴径との関係についての詳細は、後述する。
上記ノズル１の内部には、インクに対して静電界を印加するためのノズル電極５が設けられている。このノズル電極５にはプロセス制御部２５から所定の電圧が印加される。これにより、プロセス制御部２５はノズル電極５と対向電極１３との間の電界強度を制御されるようになっている。この電界強度を制御することで、ノズル１から吐出される液滴１２の液滴径が調整される。また、ノズル１から吐出された液滴１２は、ノズル電極５と対向電極１３との間に生じる電界にて対向電極１３方向へ加速される。
インク室２にはインクの溶液が充填されている。このインクは、インク供給路２３を介してインク室２と接続された図示しないインクタンクから供給される。ここでは、インク室２内およびノズル１内にインクが満たされた状態で保持され、インクには負圧がかかっている。
上記ノズル１の吐出孔１ｂの対向面側には、所定の距離離れた位置に対向電極１３が配設されている。この対向電極１３は、そのノズル１との対向面に配された被記録側基板１４の表面を、ノズル１の吐出孔１ｂから吐出される液滴１２の帯電電位の逆極性の電位に帯電させるものである。これにより、ノズル１の吐出孔１ｂから吐出した液滴１２を、被記録側基板１４の表面に安定して着弾させている。
このように、液滴１２は帯電している必要があるので、ノズル１の少なくとも先端部のインク吐出面は絶縁部材で形成されていることが望ましく、かつ微細な径の吐出孔１ｂを形成する必要があるため、本実施の形態では、ノズル１としてガラスのキャピラリーチューブを使用した。
ここで、インクがノズル１から液滴１２として吐出する際に、吐出孔１ｂ近傍に形成されるメニスカス（メニスカス領域）７の挙動について以下に説明する。図２（ａ）〜図２（ｃ）は、上記吐出孔１ｂ近傍のメニスカス７の挙動を示すモデル図である。
まず、インクの吐出前の状態においては、図２（ａ）に示すように、インク２２には負圧がかかっているので、ノズル１の先端部内部には凹の形状でメニスカス７ａが形成されている。
次に、インク２２の吐出を行うため、ノズル電極５に印加される電圧がプロセス制御部によって制御され、該ノズル電極５に所定の電圧が印加されると、ノズル１のインク２２の表面に電荷が誘導され、図２（ｂ）に示すように、インク２２がノズル１の先端部の吐出孔１ｂ表面すなわち対向電極側（図示せず）に引っ張られた形状のメニスカス７ｂが形成される。このとき、ノズル１の径が微小であるため、メニスカス７ｂは当初よりテーラーコーンの形状を形成しながら外側に引っ張られている。
続いて、外側に引っ張られたメニスカス７ｂは、図２（ｃ）に示すように、対向電極側（図示せず）にさらに吐出した形状のメニスカス７ｃとなり、誘導されたメニスカス７ｃ表面の電荷とノズル１に形成される電場（電界強度）の力がインク２２の表面張力に勝ることにより、吐出液滴が形成される。
ここで、本実施の形態で使用するノズル１の吐出孔１ｂの径（以下、ノズル径と称する）は、φ８μｍ以下（例えば５μｍ）としている。このように、ノズル１のノズル径が微小である場合、従来のようにメニスカス先端部の曲率半径が表面電荷の集中により除々に小さく変化していくことなくほぼ一定と見なすことができる。
したがって、インクの物性値が一定であれば、液滴分離時の表面張力は、電圧印加による吐出状態ではほぼ一定であり、また集中可能な表面電荷の量もインクの表面張力を超える値、すなわちレイリー分裂値以下であることから最大量は一義的に定義される。
なお、ノズル径が微小であるため、電界強度は、メニスカス７のごく近傍のみ非常に強い値となり、このように極小領域での高い電場での放電破壊強度は非常に高い値となるため、問題とならない。
本実施の形態にかかるインクジェット装置１５において使用されるインクとしては、純水を含め染料系インクおよび微粒子を含有したインクを使用することができる。ここで、微粒子を含有したインクとしては、ノズル部が従来より非常に小さいため含有する微粒子の粒径も小さくする必要があり、一般的にノズル径の１／２０から１／１００程度であれば目詰まりが発生しにくい。
このため、本実施の形態で使用するノズル１のノズル径を、上述のように例えばφ５μｍとすると、該ノズル径に対応するインクの微粒子径は５０ｎｍ以下となる。
この場合、インクの微粒子径は、従来使用されていた最小微粒子径φ１００ｎｍよりももっと小さいものとなる。このため、日本国公開特許公報「特開２０００−１２７４１０号公報」（公開日  ２０００年５月５日）に示された微粒子を含むインクを吐出する原理のように、微粒子の帯電による移動によってメニスカス７の電荷を集中させ、集中した微粒子相互の静電反発力により吐出する方法では、インク中の帯電微粒子の移動速度が低下してしまい吐出の応答速度および記録速度が遅くなってしまう。
これに対して、本インクジェット装置１５では、帯電した微粒子相互の静電反発力を用いるのではなく、微粒子を含まないインクの場合と同様にメニスカス表面の電荷により吐出を行う。この場合、インク中の微粒子における電荷の影響がメニスカス表面の電荷に影響することによる吐出不安定を解消するために、インク中の微粒子の電荷量がメニスカス表面の電荷に比べはるかに小さい値となる形状が望ましい。
これは、インク中の微粒子における単位質量当たりの電荷量が１０μＣ／ｇ以下であれば、該微粒子同士の静電反発力および応答速度が小さくなり、またインク微粒子の質量を小さくすること、すなわちインク微粒子の径を小さくすることによりインク中の微粒子の総電荷量を減少できる。
以下の表１に、インク中の平均微粒子径をφ３ｎｍからφ５０ｎｍとした場合の吐出安定性を示す。
2004030417.tif 000003
表１中の記号は、各ノズルの吐出安定性を示しており、×：目詰まり等での不吐出あり、△：連続吐出にて吐出不安定、○：安定吐出である。
表１から、微粒子径としてはφ３０ｎｍ以下が好ましいことが分かった。特に微粒子径φ１０ｎｍ以下になるとインク中の微粒子１個の帯電量はインク吐出における電荷としての影響がほぼ無視できるとともに、電荷による移動速度も非常に遅くなり微粒子のメニスカス中心への集中も発生しない。また、ノズル径がφ３μｍ以下では、メニスカス部の電界集中により極端に最大電界強度が高くなり、微粒子１個毎の静電力も大きくなるためφ１０ｎｍ以下の微粒子を含んだインクを用いることが好ましい。但し、微粒子径がφ１ｎｍ以下になると、微粒子の凝集および濃度の不均一の発生が大きくなるため、微粒子径は、φ１ｎｍからφ１０ｎｍの範囲が好ましい。
ここで、ノズル１のノズル径と電界強度との関係について、図３（ａ）（ｂ）〜図８（ａ）（ｂ）を参照しながら以下に説明する。図３（ａ）（ｂ）から図８（ａ）（ｂ）に対応して、ノズル径をφ０．２、０．４、１、８、２０μｍおよび参考として従来にて使用されているノズル径φ５０μｍの場合の電界強度分布を示す。
ここで、各図において、ノズル中心位置とは、ノズル１の吐出孔１ｂのインク吐出面の中心位置を示す。また、各々の図の（ａ）は、ノズル１と対向電極１３との距離が２０００μｍに設定されたときの電界強度分布を示し、（ｂ）は、ノズル１と対向電極１３との距離が１００μｍに設定されたときの電界強度分布を示す。なお、印加電圧は、各条件とも２００Ｖと一定にした。図中の分布線は、電界強度が１×１０６Ｖ／ｍから１×１０７Ｖ／ｍまでの範囲を示している。
以下の表２に、各条件下での最大電界強度を示す。
2004030417.tif 000004
図３（ａ）（ｂ）〜図８（ａ）（ｂ）から、ノズル径がφ２０μｍ（図７（ａ）（ｂ））以上だと電界強度分布は広い面積に広がっていることが分かった。また、表２から、ノズルと対向電極の距離が電界強度に影響していることも分かった。
これらのことから、ノズル径がφ８μｍ（図６（ａ）（ｂ））以下であると電界強度は集中するとともに、対向電極の距離の変動が電界強度分布にほとんど影響することがなくなる。したがって、ノズル径がφ８μｍ以下であれば、対向電極の位置精度および被記録媒体の材料特性のバラツキや厚さバラツキの影響を受けずに安定した吐出が可能となる。
なお、ピエゾ型およびサーマル型のインクジェット装置では、液滴１２が微小液滴になった場合に空気抵抗の影響が大きく、被記録媒体への液滴１２の正確な着弾は困難である。
また、従来の静電吸引方式（例えば特開平８−２３８７７４号）では、吐出された液滴１２の投影面積よりはるかに大きい領域に強い電界強度のフィールドを形成することにより、そのメニスカス７中心に電荷を集中させていた。このため、ノズル電極に対して非常に高い電圧を印加する必要があり、駆動制御が困難であり、また、放電破壊強度の制限から、形成できる微小液滴のサイズにも原理的に限界があった。
本実施の形態の静電吸引型のインクジェット装置１５では、ノズル径を吐出直後の液滴径よりも小さいものとした。これにより、電荷の集中領域とメニスカス７領域とほぼ同等にすることができ、この結果、ノズル電極５への印加電圧の大幅な低減が可能になるとともに、メニスカス７での電界強度を大幅に高くすることができた。
これにより、インクジェット装置１５では、電荷を帯びた液滴１２が電界により適切に加速されるため、空気抵抗による減速が抑制され、着弾精度が向上する。また、ノズル１内に常に圧力を加えることで、吐出孔１ｂにメニスカス７がテイラーコーン状に形成されるので、メニスカス７に電荷が集中しやすく、ノズル電極５への数百Ｖの印加電圧にて液滴１２の吐出可能である。
本インクジェット装置１５は以下の特徴を有する。
第１に、ノズル電極５と対向電極１３との間に生じた電界により、帯電した液滴１２に力を与えている。このため、液滴１２は、微小液滴であるために飛翔中の空気抵抗の影響が大きくなっても、大きく減速することはなく、着弾精度（被記録側基板１４上での着弾位置精度）が向上する。
第２に、高粘度のインクであっても液滴１２として吐出が可能である。実際に７０ｃＰのインクの吐出が実現している。高粘度のインクを吐出できるため、インクの濃度を高くできる。
一般にインク粘度は、メニスカス７の成長率に反比例し、高粘度ではメニスカス７が十分成長できず、液滴の吐出ができない。しかしながら、本インクジェット装置１５では、メニスカス７の成長率がインクの粘度に依存せず、表面張力と帯電量に依存する。したがって、インクの溶媒に対して、その最大溶解度まで溶質材料を溶解させても、インクの吐出可能である。
第３に、液滴１２の着弾後、瞬時にインクの溶媒分が乾燥することである。液滴１２の溶媒分の体積は、液滴径の３乗に比例する。したがって、溶媒分を蒸発させるために必要なエネルギーも、液滴径の３乗に比例する。また、（体積）／（表面積）の値が小さいほど、液滴１２は蒸発しやすくなると考えられる。このため、液滴が小さいほど早く蒸発させることには有利である。
従来のインクジェット装置では、吐出する液滴サイズが大きく、溶媒分が蒸発するのに時間がかかった。また、液滴を微小にしただけでは、十分な飛翔速度が得られず、運動エネルギーが熱エネルギーに変化した分だけでは、液滴の溶媒分の気化熱に達せず、着弾後瞬時に乾燥という現象が得られなかった。しかしながら、インクジェット装置（サブミクロンヘッド）１５では、液滴体積を小さくしながらも、十分な飛翔速度が得られるので、着弾後瞬時に乾燥という現象が得られる。
以上の点を確認するために下記の試験を行った。その結果について説明する。
表３〜表５は、従来のインクジェット方式であるピエゾ型、サーマル型および液滴径の大きい静電吸引型のインクジェット装置を用いた場合と、本発明の実施に使用するインクジェット装置１５、即ち吐出する液滴径が小さい静電吸引型のインクジェット装置１５を用いた場合との特性を比較したものである。
2004030417.tif 000005
表３の結果は、液滴１２の着弾精度、吐出しやすさ、乾燥速度および着弾回数に対する液滴体積の影響を示したものである。なお、着弾回数とは、１画素を形成するために必要な吐出回数のことであり、生産効率の観点から、少ない方がよいものと評価される。
本インクジェット装置１５を使用した場合には、液滴体積が０．１ｐｌおよび１ｐｌの場合にも、着弾精度および吐出しやすさにおいて、使用可能あるいは良好であったのに対し、従来のインクジェット装置では何れの項目においても不可能であった。また、本インクジェット装置１５では、乾燥速度において、液滴体積が０．１ｐｌおよび１ｐｌの場合に良好である。着弾回数において、０．１ｐｌの場合に不向き（生産効率が悪い）、１ｐｌの場合に適している（生産効率がよい）と言える。
2004030417.tif 000006
表４の結果は、本インクジェット装置１５と従来のインクジェット装置とについて、インクの各粘度に対する適性を示したものである。本インクジェット装置１５では高粘度のインクの吐出が可能であった。
2004030417.tif 000007
表５の結果は、本インクジェット装置１５と従来のインクジェット装置とについて、各濃度に対する適性、即ち吐出しやすさと、本インクジェット装置１５について各濃度に対する乾燥速度と着弾回数の評価結果を示したものである。
表５の結果から、インクの吐出しやすさにおいて、従来のインクジェット装置では、中および高濃度のインクについて吐出不可能であったのに対して、本インクジェット装置１５では、低濃度から高濃度のインクについて良好であった。また、本インクジェット装置１５では、乾燥速度において、インクが中濃度である場合に可能、高濃度である場合に良好となった。また、生産効率の観点から、高濃度ほど着弾回数が少なくて済み、適していると言える。
上記の結果から分かるように、本インクジェット装置１５を使用した場合には、乾燥時間が大幅に短縮されることから、先に吐出した液滴が基板上で乾燥し終わるまでの待ち時間を設ける必要がなく、同一箇所に対しての吐出間隔時間を短縮でき、生産効率を向上させることができる。
また、高濃度のインクの吐出が可能であることから、１弾の液滴に含まれる有機ＥＬ材料の割合を大きくできるので、吐出回数を少なくすることが可能となる。
また、インクの濃度が高くなると粘度が高くなるものの、本インクジェット装置１５では、高粘度の液滴を吐出可能であるので、高濃度のインクを吐出することができる。この場合、濃度が高くなると、上述のように、吐出回数を少なくすることが可能となる。
次に、図１に示したインクジェット装置１５を使用して製造されるアクティブマトリクス型の有機ＥＬディスプレイ（有機ＥＬ表示体）、およびその製造方法について説明する。
図９は有機ＥＬ素子５０の１画素の構成を示す縦断面図である。同図に示すように、有機ＥＬ素子は、少なくとも基板５１、並びに基板５１上に設けられた第１電極５２、有機ＥＬ層５３および第２電極５４を備えている。
基板５１における第１電極５２側とは反対側の面には、コントラストの観点から偏光板５７が設けられていることが好ましい。また、信頼性の観点から、第２電極５４上には、封止膜または封止基板５６が設けられていることが好ましい。
有機ＥＬ素子５０では、上述したインクジェット装置１５を使用して形成されることにより、液滴が広がらず、有機ＥＬ材料を積層塗布することができる。このため、隣り合う画素同士の有機ＥＬ層が接したり、混じり合ったりすることがない。また、図示しないメタル配線にＢＭの役割を持たせ、画素間のコントラストを明瞭にしている。したがって、図２２に示した従来の有機ＥＬ素子において形成されていた隔壁１０５が不要となっている。
基板５１としては、石英基板、ガラス基板などの無機材料基板、およびポリエチレンテレフタレート基板、ポリエーテルサルフォン基板、ポリイミド基板などの樹脂基板が使用可能であるものの、本発明はこれらに限定されるものではない。
有機ＥＬ層５３は、少なくとも１層の有機発光層を有する。なお、有機ＥＬ層５３は、有機発光層の単層構造、あるいは電荷輸送層（電子輸送層または正孔輸送層）と有機発光層との多層構造であってもよい。ここで、上記の電荷輸送層および有機発光層はそれぞれ多層構造であってもよい。また、発光層と電極の間には必要に応じてバッファ層を設けてもよい。本実施の形態において、有機層とは、有機ＥＬ層５３を構成する有機発光層および電荷輸送層を意味する。
有機ＥＬ層５３は、その少なくとも１層が、有機ＥＬ層形成用塗液を用いてインクジェット法により形成される。なお、有機ＥＬ層５３が多層構造である場合、少なくとも１層の有機発光層または電荷輸送層の何れかを除く他の層は、インクジェット法、または例えば真空蒸着法などのドライプロセスやディップコート法、あるいはスピンコート法などのドライプロセスのような従来の方法で形成してもよい。本実施例では、有機ＥＬ層５３は、有機発光層５８と電荷輸送層５５との積層構造であり。電荷輸送層５５は印刷法で形成される。
次に、上記の有機発光層の材料となる有機ＥＬ層形成用塗液について説明する。有機ＥＬ層形成用塗液は、発光層形成用塗液と電荷輸送層形成用塗液に大別できる。
発光層形成用塗液は、有機ＥＬ素子形成に用いられる公知の低分子発光材料、高分子発光材料、高分子発光材料の前駆体、あるいは低分子発光材料と高分子材料とを両方含んだ材料などの発光材料と、レベリング剤とを溶媒に溶解もしくは分散させたものである。以下にそれぞれの材料を例示するが、これらは本発明を限定するものではない。
公知の低分子発光材料としては、例えば、トリフェニルブタジエン、クマリン、ナイルレッド、オキサジアゾール誘導体、キレート錯体などが挙げられる。公知の高分子発光材料としては、例えば、ポリ（２−デシルオキシ−１，４−フェニレン）［ＤＯ−ＰＰＰ］、ポリ［２，５−ビス｛２−（Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリエチルアンモニウム）エトキシ｝−１，４−フェニレン−アルト−１，４−フェニレン］ジブロマイド［ＰＰＰ−ＮＥｔ３＋］、ポリ［２−（２’−エチルヘキシルオキシ）−５−メトキシ−１，４−フェニレンビニレン］［ＭＥＨ−ＰＰＶ］、ポリ［５−メトキシ（２−プロパノキシサルフォニド）−１，４−フェニレンビニレン］［ＭＰＳ−ＰＰＶ］、ポリ［２，５−ビス（ヘキシルオキシ−１，４−フェニレン）（１−シアノビニレン）］［ＣＮ−ＰＰＶ］、ポリ［２−（２’−エチルヘキシルオキシ）−５−メトキシ−１，４−フェニレン−（１−シアノビニレン）］［ＭＥＨ−ＣＮ−ＰＰＶ］、ポリ（ジオクチルフルオレン）（ＰＤＦ）などが挙げられる。
また、公知の高分子発光材料の前駆体としては、例えば、ポリ（ｐ−フェニレン）前駆体［Ｐｒｅ−ＰＰＰ］、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）前駆体［Ｐｒｅ−ＰＰＶ］、ポリ（ｐ−ナフタレンビニレン）前駆体［Ｐｒｅ−ＰＮＶ］などが挙げられる。公知の高分子材料としては、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカルバゾール（ＰＶＣｚ）などが挙げられる。
レベリング剤としては、シリコン系化合物、フッ素系化合物、非イオン系界面活性剤、イオン系界面活性剤、チタネートカップリング剤などを用いることができ、中でもシリコン系化合物、フッ素系化合物が好ましい。シリコン系化合物としては、ジメチルシリコーン、メチルシリコーン、フェニルシリコーン、メチルフェニルシリコーン、アルキル変性シリコーン、アルコキシ変性シリコーン、ポリエーテル変性シリコーンなどが挙げられ、中でもジメチルシリコーン、メチルフェニルシリコーンが好ましい。フッ素系化合物としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、フルオロアルキルメタクリレート、パーフルオロポリエーテル、パーフルオロアルキルエチレンオキシドなどが挙げられる。
上述したような発光材料を溶解もしくは分散させるために用いる溶媒としては、多層積層膜からなる有機ＥＬ層５３を形成する場合には、接する膜間での材料の混合を防ぐために、後に形成する層に使用する溶媒は、先に形成してある層を溶解させないものが好ましい。
溶媒としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリエチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、グリセリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、１−プロパノール、オクタン、ノナン、デカン、キシレン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、ニトロベンゼンなどが挙げられ、これらの溶媒は２種以上を組み合わせた混合溶媒として用いることもできる。
また、発光層形成用塗液には、必要に応じて、粘度調整用の添加剤；Ｎ，Ｎ−ビス−（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン［ＴＰＤ］、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン［ＮＰＤ］などの有機ＥＬ用または有機光導電体用の公知の正孔輸送材料；３−（４−ビフェニルイル）−４−フェニレン−５−ｔ−ブチルフェニル−１，２，４−トリアゾール［ＴＡＺ］、トリス（８−ヒドロキシナト）アルミニウム「Ａｌｑ３」などの電子輸送材料；アクセプター、ドナーなどのドーパントなどを添加してもよい。
有機ＥＬ層形成用塗液のもう一方の電荷輸送層形成用塗液は、公知の低分子電荷輸送材料、高分子電荷輸送材料、高分子電荷輸送材料の前駆体、あるいは低分子電荷輸送材料と高分子材料とを両方含んだ材料と、レベリング剤とを溶媒に溶解もしくは分散させたものである。以下にそれぞれの材料を例示するが、これらは本発明を限定するものではない。
公知の低分子電荷輸送材料としては、例えば、ＴＰＤ、ＮＰＤ、オキサジアゾール誘導体などが挙げられる。公知の高分子電荷輸送材料としては、例えば、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）、３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、ポリカルバゾール（ＰＶＣｚ）、ポリ（トリフェニルアミン誘導体）（Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）、ポリ（オキサジアゾール誘導体）（Ｐｏｌｙ−ＯＸＺ）などが挙げられる。また、公知の高分子電荷輸送材料の前駆体としては、例えば、Ｐｒｅ−ＰＰＶ、Ｐｒｅ−ＰＮＶなどが挙げられる。公知の高分子材料としては、例えば、ＰＣ、ＰＭＭＡ、ＰＶＣｚなどが挙げられる。
レベリング剤の添加は、発光材料を含まない電荷輸送層においても有効であり、このような場合のレベリング剤としては、発光層形成用塗液において例示したような化合物が挙げられる。
上述したような電荷輸送材料を溶解もしくは分散させるために用いる溶媒としては、多層積層膜からなる有機ＥＬ層５３を形成する場合には、接する膜間での材料の混合を防ぐために、後に形成する層に使用する溶媒は、先に形成してある層を溶解させないものが好ましい。
また、電荷輸送層形成用塗液には、必要に応じて、発光層形成用塗液において例示したような粘度調整用の添加剤、アクセプター、ドナーなどのドーパントなどを添加してもよい。
ここで、以下にさらに他の有機ＥＬ層５３の材料について示しておく。以下に示すものは発光層形成用の材料である。ただし、有機ＥＬ層５３では有機発光層５８であっても電荷輸送の性質をもっている。
低分子系としては、ジスチリルビフェニル系青色発光材、ジメシチルボリル基結合アモルファス発光材、スチルベン系共役デンドリマー発光材、ジピリリルジシアノベンゼン発光材、メチル置換ベンズオキサゾール系蛍光・燐光発光材、ジスチリル系赤色発光材、耐熱性カルバゾール系緑色発光材、ジベンゾクリセン系青緑発光材、アリールアミン系発光材、ピレン置換オリゴチオフェン系発光材、ジビニルフェニル結合トリフェンニン系発光材、ペリレン系赤色発光材、ＰＰＶオリゴマー系発光材、（カルバゾール−シアノテレフタリデン）系発光材、アリールエチニルベンゼン系青色蛍光発光材、キンキピリジン系発光材、フルオレンベース星型発光材、チオフェン系アモルファス性緑青色発光材、低モル質量液晶性発光材、（アセトニトリル−トリフェニレンアミン）系赤色発光染料、ビチアゾール系発光材、（カルバゾール−ナフタルイミド）系発光染料、セキシフェニル系青色発光材、およびジメシチルボリルアントラセン系発光材がある。
金属錯体としては、オキサジアゾール−ベリリウム青色発光錯体、ユーロピウム系燐光発光錯体、耐熱性リチウム系青色発光錯体、燐光発光性ホスフィン−金錯体、テルビウム系発光錯体、チオフェン−アルミニウム黄色発光錯体、亜鉛系黄緑発光錯体、アモルファス性アルミニウム系緑色発光錯体、ボロン系発光錯体、テルビウム置換ユーロピウム系発光錯体、マグネシウム系発光錯体、燐光発光性ランタニド系近赤外発光錯体、ルテニウム系発光錯体、および銅系燐光発光錯体がある。
高分子系としては、オリゴフェニレンビニレンテトラマー発光材がある。
π共役系高分子材料としては、液晶性フルオレン系青色偏光発光ポリマー、ビナフタレン含有発光ポリマー、ジシラニレンオリゴチエニレン系発光ポリマー、（フルオレン−カルバゾール）系青色発光コポリマー、（ジシアノフェニレンビニレン−ＰＰＶ）系発光コポリマー、シリコン青色発光コポリマー、共役発色団含有発光ポリマー、オキサジアゾール系発光ポリマー、ＰＰＶ系発光ポリマー、（チェニレン−フェニレン）系発光コポリマー、液晶性キラル置換フルオレン系青色発光ポリマー、スピロ型フルオレン系青色発光ポリマー、熱安定性ジエチルベンゼン系発光ポリマー、（ビナフチル−フルオレン）系青色発光コポリマー、ポルフィリン基グラフトＰＰＶ系発光ポリマー、液晶性ジオクチルフルオレン系発光ポリマー、エチレンオキサイド基付加チオフェン系発光ポリマー、（オキサジアゾール−カルバゾール−ナフタルイミド）系発光コポリマー、オリゴチオフェンベース発光ポリマー、ＰＰＶ系青色発光ポリマー、熱安定性アセチレン系発光ポリマー、（オキサジアゾール−カルバゾール−ナフタルイミド）系発光コポリマー、（ビニル−ピリジン）系ゲル状発光ポリマー、ＰＰＶ系発光ポリマー、ＰＰＶ系発光ポリマー、ＰＰＶ系発光液晶性ポリマー、チオフェン系発光ポリマー、（チオフェン−フルオレン）系発光コポリマー、アルキルチオフェン系発光コポリマー、チオフェン系発光ポリマー、エチレンオキサイドオリゴマー付加ＰＰＶ系発光ポリマー、（カルパゾイルメタクリレート−クマリン）系発光コポリマー、ｎ−タイプ全芳香族オキサジアゾール系発光ポリマー、カルバゾイルシアノテレフタリデン系発光ポリマー、耐熱・耐放射線性ナフタルイミド系発光ポリマー、アルミニウムキレート系発光ポリマー、およびオクタフルオロビフェニル基含有発光ポリマーがある。
σ共役系高分子材料としては、ポリシラン系発光ポリマーがある。
低分子色素含有ポリマー系材料としては、カルバゾール側鎖結合ＰＭＭＡ系発光ポリマー、ポリシラン／色素系発光組成物、ポリフルオレン系誘導体および金属錯体がある。
有機ＥＬ層５３を挟持する第１電極５２と第２電極５４の材質は、有機ＥＬディスプレイの構成により選定される。すなわち、有機ＥＬディスプレイにおいて、基板５１が透明基板で、かつ第１電極５２が透明電極である場合には、有機ＥＬ層５３からの発光が基板５１側から放出されるので、発光効率を高めるために、第２電極５４を反射電極とするか、もしくは第２電極５４の有機ＥＬ層５３と隣接しない面に反射膜（図示しない）を設けるのが好ましい。逆に、第２電極５４が透明電極である場合には、有機ＥＬ層５３からの発光が第２電極５４側から放出されるので、第１電極５２を反射電極とするか、もしくは第１電極５２と基板５１との間に反射膜（図示しない）を設けるのが好ましい。
上記透明電極の材質としては、例えば、ＣｕＩ、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、ＳｎＯ２、ＺｎＯなどが挙げられ、反射電極の材質としては、例えば、アルミニウムおよびカルシウムなどの金属、マグネシウム−銀およびリチウム−アルミニウムなどの合金、マグネシウム／銀、マグネシウム／銀のような金属同士の積層膜、ならびにフッ化リチウム／アルミニウムのような絶縁体と金属との積層膜などが挙げられるが、特にこれらに限定されない。
上記の電極材料を用いて基板５１上に第１電極５２を形成し、有機ＥＬ層５３上に第２電極５４を形成する。その方法は特に限定されず、スパッタ、ＥＢ蒸着、抵抗加熱蒸着などのドライプロセスが挙げられる。また、上記の電極材料を樹脂中に分散して、印刷法、インクジェット法などのウエットプロセスで第１電極５２もしくは第２電極５４を形成することもできる。
次に、有機ＥＬ素子（画素）の配置形態について説明する。本発明の有機ＥＬディスプレイ（有機ＥＬ表示体）の画素の配置は、例えば、図１０（ａ）に示されるように、赤色（Ｒ）発光画素６１、緑色（Ｇ）発光画素６２および青色（Ｂ）発光画素６３がマトリックス状に配置されたストライプ配列が挙げられる。さらに、画素の配置は、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）にそれぞれ示されるようなモザイク配列、デルタ配列であってもよい。Ｒ発光画素６１、Ｇ発光画素６２およびＢ発光画素６３それぞれの占有面積の割合は、必ずしも１：１：１である必要はない。各画素の占有面積は、同一であっても、各画素によって異なっていてもよい。
一般に、異なる発光色をもつ画素間には、発光層の混じり合いを防止するために、隔壁を設けるのが好ましい。しかしながら、本発明の製造方法の場合、発光層を形成するインクは着弾後瞬時に乾燥するため、液滴が広がらず、有機ＥＬ材料を積層塗布することができる。このため、隣り合う画素同士の有機ＥＬ層が接したり、混じりあったりすることがない。このため、隔壁の作製を省略することができる。
一方、隔壁は、隣り合う画素のコントラストを明瞭にする目的で作製してもよい。この場合、隔壁の高さは、発光層の混じり合いを防止する役割を持たせる必要がないので、発光層より小さくてもよい。
隔壁は、単層構造でも多層構造でもよく、各画素間に配置されていてもよく、異なる発光色間に配置されていてもよい。隔壁の材質は、発光材料、電荷輸送材料や高分子材料を溶解もしくは分散した溶媒、すなわち発光層形成用塗液または電荷輸送層形成用塗液の溶媒に不溶もしくは難溶であるものが好ましい。ディスプレイとしての表示品位を向上させる意味で、ブラックマトリックス（ＢＭ）用の材料（例えば、クロムおよび樹脂ブラックなど）を用いるのが特に好ましい。
次に、各画素に対応した第１電極５２と第２電極５４間の接続方法について説明する。本発明の有機ＥＬディスプレイは、例えば、図１１に示されるように、第１電極５２もしくは第２電極５４が薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）６４を介して共通の配線に接続されていてもよい。なお、図中において、６５はソースバスライン、６６はゲートバスラインをそれぞれ示す。また、有機ＥＬディスプレイは、有機ＥＬ層５３を挟持する第１電極５２と第２電極５４とが共通の基板５１上において互いに直行するストライプ状の電極になるように形成されていてもよく、また、第１電極５２もしくは第２電極５４がそれぞれの画素に独立の電極であってもよい。
本実施の形態の有機ＥＬディスプレイは、図１１に示すように、複数の画素がマトリックス状に配置されており、これらの画素に複数の発光色をもたせることにより、フルカラー表示が可能となる。複数の発光色としては、赤色、緑色および青色の組合せが好ましい。
次に、有機ＥＬディスプレイにおける有機ＥＬ基板の製造方法について図１２および図１３に基づいて説明する。
まず、図１２（ａ）に示すように、膜厚１３０ｎｍのＩＴＯ付きガラス基板（基板５１）に対し、マスク６７を使用するフォトリソグラフィ法により、第１電極５２としてピッチ１２０μｍで幅１００μｍのＩＴＯ透明ストライプ電極を形成した。
次に、この基板を、従来のウェットプロセス（イソプロピルアルコール、アセトンおよび純水）により洗浄し、さらに従来のドライプロセス（ＵＶオゾン処理およびプラズマ処理）により洗浄した。
次に、図１２（ｂ）に示すように、凸版印刷装置６８を用いて、ＰＥＤＯＴ水溶液（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを純粋とエチレングリコールの混合溶液に溶解させたもの）の正孔輸送層形成用塗液を転写し、膜厚５０ｎｍの電荷（正孔）輸送層５５を形成した。なお、凸版印刷装置６８は、ロール部６９に電荷（正孔）輸送層形成用塗液を供給するロール基板７０を設けたものである。
次に、図１２（ｃ）に示すように、インクジェット装置１５を用いて、テトラメチルベンゼンに、赤色発光材料を溶解した赤色発光層形成用塗液、緑色発光材料を溶解した緑色発光層形成用塗液、および青色発光材料を溶解した青色発光層形成用塗液を各色の発光層形成領域に塗布した。
この図１２（ｃ）に示した発光層形成工程においては、まず、図１３（ａ）に示す第１の工程において、ＲＧＢの３色のうち、第１色としてのＲの顔料を分散させたインク（赤色発光層形成用塗液）の液滴１２を、インクジェット装置１５によって噴射し、Ｒ発光画素６１を形成する。
この場合、液滴１２は、着弾後瞬時に乾燥するため、着弾面積が拡がらない。したがって、画素形成領域を区画するための隔壁や親撥水の領域の形成が不要である。
ここで、１弾の液滴に含まれる有機ＥＬ材料の体積Ｖは、体積濃度がη（％）のとき、
Ｖ＝（４／３）×π×（Ｄ／２）３×（η／１００）
となる。液滴サイズはφＤμｍ径であり、着弾時にκ倍の径に拡がると考える。
１弾で形成される有機ＥＬ層厚さが、所望する有機ＥＬ層厚さｔの１／αになるとき、即ち重ね打ちによる積層数がαのとき、
Ｖ／（π×（（Ｄ／２）×κ）２）＝ｔ／α
が成り立つ。
この式を整理すると、
η＝β×ｔ／（α×Ｄ）
である。
β＝１５０×κ２であるから、着弾時に１．５倍の径に拡がると考えると、κ＝１．５なので、
η＝３４０×ｔ／（α×Ｄ）
となる。
有機ＥＬ層５３の所望の厚さが０．０５μｍであり、液滴１２のサイズが約８μｍ径であるとき、インクの濃度は次のようにして決定される。
画素作製時間を短縮するために液滴１２の重ね打ち回数を少なくする。積層回数は、液滴着弾面積、１画素の面積、ヘッド（インクジェット装置１５）の駆動周波数、ヘッドのノズル数などにより決まる。
液滴１２の重ね打ち回数を１００回以下（α≦１００）とした場合、必要となるインクの体積濃度ηは、
η＝３．４×ｔ／Ｄ＝０．０２％
となる。さらに重ね打ち回数を減らすため、１０回以下（α≦１０）とした場合、同様に、
η＝３４×ｔ／Ｄ＝０．２％
となる。
また、有機ＥＬ層５３の表面はなるべく平坦な方が好ましい。このため、液滴１２の着弾位置をずらしながら、複数回、有機ＥＬ材料を重ねていくのが好ましい。本実施の形態では、２回以上（α≧２）の重ね打ちを行った。この場合、下段側の隣り合う着弾位置の中心同士の中間位置に上段側の液滴１２の着弾中心を設定した。これにより、有機ＥＬ層５３の表面の十分な平滑さが得られた。このときの必要とするインクの体積濃度ηは、
η＝１７０×ｔ／Ｄ＝１％
となる。
表４には、インクの濃度、インクの粘度、有機ＥＬ層５３の生産効率および有機ＥＬ層５３の表面平滑性に対する着弾した液滴１２の積層数（α）の影響について調べた結果を示す。
2004030417.tif 000008
表６の結果から、生産効率と表面平滑性とを考慮した場合、積層数（α）を２〜数百の間に設定し、それに応じてインクの体積濃度を決定するのが好ましいことが分かった。ここでは、生産効率を優先して、αを２に設定する。このとき、体積濃度は１％であり、インク粘度は２０ｃＰである。これは、従来のインクジェット装置では吐出が困難なものであったが、本インクジェット装置１５では吐出が容易である。
上記の結果から、有機ＥＬ層５３の表面が十分平滑となり、重ね打ち回数が最も少ないのは、体積濃度１％の場合である。この体積濃度は、従来のインクジェット装置で用いられる有機ＥＬ層形成用インクの体積濃度０．７％（粘度９．７ｃＰ）に比べて、高濃度であり、かつ液滴サイズが小さい。インクジェット装置１５を用いることによって、高粘度のインクの吐出が可能であり、液滴１２の飛翔速度が電界により加速されるので、液滴１２は着弾後瞬時に乾燥する。
図１３（ａ）に示す第１の工程においてＲ発光画素６１を形成する場合には、インクジェット装置１５のノズル１を備えるヘッドまたは被記録側基板１４（基板５１）を送り方向に移動させながら液滴１２の吐出を行なう。この場合、前弾に対して次弾はわずかにずれた位置に重ね打ちする。これにより、所望する厚さのＲ画素６１が得られる。
同様に、図１３（ｂ）に示す第２の工程において、ＲＧＢの３色のうちの第２色としてのＧの顔料を分散させたインクの液滴１２を、インクジェット装置１５によって噴射し、所望の厚さのＧ発光画素６２を形成する。
同様に、図１３（ｃ）に示す第３の工程において、ＲＧＢの３色のうちの第３色としてのＢの顔料を分散させたインクの液滴１２を、インクジェット装置１５によって噴射し、所望の厚さのＢ発光画素６３を形成する。なお、Ｒ発光画素６１、Ｇ発光画素６２およびＢ発光画素６３の形成順序については、上記の順序に限定されることなく、適宜の変更が可能である。
各色の発光層材質や溶媒材質、発光層寸法が異なる場合では、最適な体積濃度も異なる。発光層材料の体積濃度が高くなるほど、重ね打ち回数が減り、生産効率が向上するが、インク粘度が大きくなる。インクジェット装置１５は本実施の形態で用いられたインクの粘度２０ｃＰより大きい粘度の吐出が可能であり、さらにインクの体積濃度を高くできる。
有機ＥＬ層５３の形成後、シャドウマスクを用い、ＡｌとＬｉを共蒸着して、第２電極５４としてのＡｌＬｉ合金電極を形成した。最後に得られた素子を、封止基板５６となるエポキシ樹脂を用いて封止し、有機ＥＬディスプレイを作製した。
以上のようにして得られた有機ＥＬディスプレイに３０Ｖのパルス電圧を印加して、発光状態を観察したところ、すべての画素から発光が得られ、第１電極５２と第２電極５４との間、第１電極５２同士の間および第２電極５４同士の間でのショートは発生せず、また各色の発光層同士の混じり合いによる混色は観測されなかった。
また、有機発光層５８の膜厚の不均一による画素内での発光の不均一は観測されなかった。
インクジェット装置１５は、有機ＥＬディスプレイの１画素に対して、複数のインク液滴を吐出するものであるので、１画素に対して１ノズルである必要はなく、複数のノズルを使用してもよい。また、有機ＥＬディスプレイの１画素を充填するのにインクの吐出を連続的に行なう必要はなく、複数回に分けて行なってもよい。
また、有機ＥＬ層５３を形成する場合に、全ての液滴を速乾性の微小液滴にする必要はなく、最初の着弾液を大きくして概形を形成し、その後、インクジェット装置（サブミクロンヘッド）１５を使用して微小液滴の吐出を行ない、厚さの微調整、ムラの修正を行なってもよい。
上記の実施形態においては、３色の発光画素ともインクジェット法（インクジェット装置１５）を用いて形成したが、任意の１色または２色を、スピンコート法やオフセット印刷法、あるいは電着法などを用いて形成してもよい。
また、上記実施形態において、多層構造である有機ＥＬ層５３のうち、有機発光層５８をインクジェット法で、電荷輸送層５５を印刷法で形成したが、両方、または、電荷輸送層５５のみをインクジェット法で形成してもよい。
また、上記実施形態において、第１色はＲであり、第２色はＢであったが、第１色をＢにして第２色をＲにするなど、色の順序を変更してもよい。
また、上記実施形態はストライプ画素配列の有機ＥＬ基板を製造する場合について説明したが、図１０に示したような色画素配列がデルタ形状の有機ＥＬ基板、あるいはその他の有機ＥＬ基板であってもよい。
また、本実施形態のインクジェット装置（サブミクロンヘッド）１５を用いたインクジェット法では、液滴着弾後瞬時に乾燥するため、液滴が隣り合う画素同士で混じり合うことがないので、従来のインクジェット法におけるような画素間の境界、あるいはインク（液滴）の流出を防ぐ壁としてのＢＭが不要である。また、配線メタルによって画素部分以外の部分を遮光するので、有機ＥＬ基板に特別にＢＭを設ける必要がない。したがって、有機ＥＬ基板の製造コストが安価になる。なお、上記実施形態においては、ＢＭを設けなかったが、コストアップが許容されるならば、ＢＭを形成してもよい。
本インクジェット装置１５では、従来のインクジェット装置では実現できない高粘度の液滴を吐出できるため、有機ＥＬ材料の濃度を高くでき、かつ液滴の微小化が可能である。したがって、着弾後瞬時に乾燥という従来には得られない効果があり、このため、重ね打の回数を減らし、かつ重ね打ちにおける前弾と次弾とのインターバル時間を短縮し、作業性を向上させることができる。
さらに、本インクジェット装置１５は、ノズル１と記録媒体（対向電極１３）との間の電圧を小さくすることができるので、正孔注入層を破壊する危険性がない。
また、静電吸引方式ではない従来のインクジェット装置を使用し、吐出する液滴径を小さくした場合であっても、上述したように、インク体積濃度の増加、十分な飛弾速度が実現できず、その結果として、着弾後瞬時乾燥による重ね打ち作業の効率化は実現できない。
以下に、アクティブマトリクス型有機ＥＬ表示体の製造に使用可能なインクジェット装置１５の構成について、さらに検討した結果について示す。
上記ノズル１のノズル径とメニスカス７の最大電界強度と強電界領域の関係を図１４に示す。
図１４に示すグラフから、ノズル径がφ４μｍ以下になると、電界集中が極端に大きくなり最大電界強度を高くすることができるのが分かった。これによって、インクの初期吐出速度を大きくすることができるので、インク（液滴）の飛翔安定性が増すとともに、メニスカス部での電荷の移動速度が増すため吐出応答性が向上する。
続いて、吐出したインクの液滴１２における帯電可能な最大電荷量について、以下に説明する。液滴１２に帯電可能な電荷量は、液滴１２のレイリー分裂を考慮した以下の（１）式で示される。
ｑ＝８×π×（ε０×γ×ｒ３）２        （１）
ここで、ｑはレイリー限界を与える電荷量、ε０は真空の誘電率、γはインクの表面張力、ｒはインク液滴の半径である。
上記（１）式で求められる電荷量ｑがレイリー限界値に近い程、同じ電界強度でも静電力が強く、吐出の安定性が向上するが、レイリー限界値に近すぎると、逆にノズル１の吐出孔１ｂでインクの霧散が発生してしまい、吐出安定性に欠けてしまう。
ここで、ノズルのノズル径とメニスカス部で吐出する液滴が飛翔を開始する吐出開始電圧、該初期吐出液滴のレイリー限界での電圧値および吐出開始電圧とレイリー限界電圧値の比との関係を示すグラフを図１５に示す。
図１５に示すグラフから、ノズル径がφ０．２μｍからφ４μｍの範囲において、吐出開始電圧とレイリー限界電圧値の比が０．６を超え、液滴の帯電効率が良い結果となっており、該範囲において安定した吐出が行えることが分かった。
例えば、図１６に示すノズル径とメニスカス部の強電界（１×１０６Ｖ／ｍ以上）の領域の関係で表されるグラフでは、ノズル径がφ０．２以下になると電界集中の領域が極端に狭くなることが示されている。このことから、吐出する液滴は、加速するためのエネルギーを十分に受ける事ができず飛翔安定性が悪くなることを示す。よって、ノズル径はφ０．２μｍより大きいく設定する必要がある。
次に、上記構成のインクジェット装置を実際に駆動する場合の印加電圧、すなわち液滴の吐出開始電圧以上の電圧で最適な電圧値を変動した場合の最大電界強度から誘導されるメニスカス部の初期吐出液滴を一定とした場合の該液滴の電荷量と、液滴の表面張力からくるレイリー限界値との関係を図１７のグラフに示す。
図１７に示すグラフにおいて、Ａ点は上記液滴の電荷量と液滴の表面張力からくるレイリー限界値との交点であり、インクへの印加電圧が、Ａ点より高い電圧であれば、初期吐出液滴にはほぼレイリー限界に近い最大電荷量が形成されており、Ａ点より低い電圧であればレイリー限界以下でかつ吐出に必要な電荷量が形成されていることを示している。
ここで、吐出液滴の運動方程式にのみ着目すると、強電界かつ最大電荷量の吐出エネルギーとして最適な条件での飛翔が行われるため、印加電圧としてはＡ点より高い電圧が好ましい。
ところで、図１８に、環境湿度を５０％とした場合のインク（ここでは純水）の初期吐出液滴径と乾燥時間（液滴の溶剤が全て蒸発してしまう時間）との関係を示すグラフを示す。このグラフから、初期吐出液滴径が小さい場合には、蒸発によるインクの液滴径の変化が非常に早く、飛翔中の短い時間においても乾燥が進んでしまうことが分かる。
このため、初期吐出時に最大電荷量が液滴に形成されていると乾燥による液滴径の減少すなわち電荷が形成されている液滴の表面積が減少することにより、インクの飛翔中にレイリー分裂が発生し、過分の電荷を放出する際に電荷は液滴の一部を引き連れて放出されるため、蒸発以上の飛翔液滴の減少が発生することなる。
従って、着弾時の液滴径のバラツキおよび着弾精度が悪化するとともに、ノズルと被記録媒体中に分裂したミストが浮遊することになり、被記録媒体を汚染することになる。このため、安定した吐出ドットの形成を考慮すると、初期吐出液滴に誘導される電荷量をレイリー限界に相当する電荷量よりもある程度小さくする必要がある。この場合、該電荷量をレイリー限界値に相当する電荷量の９５％程度では、着弾ドット径のバラツキの精度が向上できず、結果的として９０％以下にすることが好ましい。
具体的な数値としては、ノズル孔径を針電極の先端形状と見なした場合のメニスカスの最大電界強度による初期吐出液滴径のレイリー限界を算出し、該算出値以下の範囲とすることにより着弾時の液滴のバラツキを抑えることができた。これは、吐出液滴が分離する直前の表面積が吐出直後の液滴に比べ小さく、かつ電荷の移動時間のタイムラグにより、実際の初期吐出液滴に誘導される電荷量は、上記計算により求められる電荷量より小さくなっているためと考えられる。
このような条件であれば、飛翔時のレイリー分裂を防げると共にメニスカス部での吐出液滴の分離時に電荷量が多いことによるミスト化等の安定吐出を軽減する事ができる。
なお、帯電した液滴は、蒸気圧が減少して蒸発しにくくなる。これは、以下の（２）式から分かる。
ＲＴρ／Ｍ×ｌｏｇ（Ｐ／Ｐ０）＝２γ／ｒ−ｑ２／（８πｒ４）  （２）
ここで、Ｒは気体定数、Ｍは気体の分子量、Ｔは気体の温度、ρは気体の密度、Ｐは微小液滴での蒸気圧、Ｐ０は平面での蒸気圧、γはインクの表面張力、ｒはインク液滴の半径である。
上記の（２）式に示されるように、帯電した液滴は、該液滴の帯電量により蒸気圧が減少するもので、帯電量が少なすぎると蒸発の緩和に影響が少ないため、レイリー限界に相当する電界強度および電圧値の６０％以上が好ましい結果となった。この結果は、上記と同様にノズル孔径を針電極の先端形状と見なした場合のメニスカスの最大電界強度による初期吐出液滴径のレイリー限界を算出し、該算出値の０．８倍以上の範囲を示すことと同じである。
特に、図１８に示すように、初期吐出液滴径がφ５μｍ以下になると乾燥時間は極端に短くなり蒸発の影響を受けやすくなるため、初期吐出液滴の電荷量を低く抑えることは蒸発を抑える観点からより効果があることが分かる。なお、図１８に示す乾燥時間と初期吐出液滴径との関係を求める場合の周囲湿度は５０％とした。
また、吐出液滴の乾燥を考慮すると、被記録媒体までの液体の吐出時間を短くする必要がある。
ここで、吐出液滴がメニスカス部より分離してノズルより被記録媒体に着弾するまでの平均飛翔速度を５ｍ／ｓ、１０ｍ／ｓ、２０ｍ／ｓ、３０ｍ／ｓ、４０ｍ／ｓ、５０ｍ／ｓとして、吐出の安定性と着弾ドットの位置精度を比較し、以下の表７に示す。
2004030417.tif 000009
表７中の吐出安定性の記号において、×：ほとんど吐出せず、△：連続吐出にて不吐出あり、○：不吐出なしを示しており、着弾精度の記号においては、×：着弾ズレ＞着弾ドット径、△：着弾ズレ＞着弾ドット径×０．５、○：着弾ズレ＜着弾ドット径×０．５、◎：着弾ズレ＜着弾ドット径×０．２を示している。
上記の表７から分かるように、平均飛翔速度５ｍ／ｓでは、着弾精度が悪く、吐出安定性も悪くなる。特に、ノズル径がφ１μｍ以下では、吐出速度が遅いと液滴にかかる空気抵抗の要因が大きくかつ蒸発によるドット径の更なる微少化により、着弾できない場合があった。逆に、平均飛翔速度５０ｍ／ｓでは、印加電圧を高くする必要があるため、メニスカス部での電界強度が非常に強くなり、吐出液滴のミスト化が頻繁に発生してしまい、安定した吐出が難しいことが分かった。
以上のことから、吐出液滴がメニスカス部より分離して被記録媒体に着弾するまでの平均飛翔速度は１０ｍ／ｓから４０ｍ／ｓの間が好ましいことが分かった。
ところで、図１８では、周囲湿度として５０％とした場合の、初期吐出液滴径と乾燥時間との関係を示したが、図１９では、初期吐出液滴径がφ０．５μｍでノズルと被記録媒体の距離を０．２ｍｍとした場合の周囲湿度と乾燥時間の関係を示す。
図１９に示すグラフから、周囲湿度が６０％以下では該乾燥速度の数値は大きく変動しないことが分かった。しかしながら、周囲湿度が７０％を超えるとインクの蒸発を極端に抑える事が可能であり、周囲湿度を７０％以上とする場合には、上記条件等の影響は低いものとなり、特に周囲湿度を９５％以上に設定すると乾燥の影響をほぼ無視する事ができ、本発明のインクジェット記録装置の設計条件の自由度を広くかつ適用範囲を広げる事が可能であることが分かった。
ここで、ノズル径をφ１およびφ３μｍとして、初期吐出液滴径を変動した場合の吐出安定性および吐出ドット径バラツキ（着弾バラツキ）を以下の表８に示す。なお、ノズルによる初期吐出径は、印加電圧値を変動することにより制御可能であり、又印加する電圧パルスのパルス幅を調整する事によっても制御可能であり、ここでは、同一ノズル径での電界強度の影響を排除するため、前記パルス幅を変動させて初期吐出径を調整している。
2004030417.tif 000010
表８中の吐出安定性の記号において、×：ほとんど吐出せず、△：１０分間連続吐出にて不吐出あり、○：１０分間連続吐出にて不吐出なし、◎：３０分間連続吐出にて不吐出なしを示しており、バラツキの記号においては、△：着弾ドットのバラツキ＞着弾ドット径×０．２、○：着弾ドットのバラツキ≦着弾ドット径×０．２、◎：着弾ドットのバラツキ≦着弾ドット径×０．１を示している。
表８から、ノズル径に対し１．５倍〜３倍程度において吐出の安定性が良く、特に１．５倍〜２倍において着弾ドット径のバラツキが極端に抑えられることが分かった。これは、メニスカス部から引き出されるインク形状を液柱と見なした場合、該液柱の表面積が該液柱の体積分の球の表面積より大きくなる条件での液滴分離が最も安定するためと考えられる。
上記の構成によれば、インクの吐出直後の液滴量が１ｐｌ以下の微少なインク液滴を吐出する静電吸引型インクジェット記録装置において、ノズル１の吐出孔１ｂの直径を、インクの吐出直後の液滴直径よりも小さくすることによりノズル１のメニスカス７に吐出のための電界を集中させることができるので、インクを吐出するのに必要な印加電圧を大幅に下げることができ、個々に分離、吐出する液滴の径のバラツキを小さく安定した吐出を実現可能とした。
また、従来必要とされていたバイアス電圧の印加が不要となり、駆動電圧を正負交互に印加する事が可能となり、被記録媒体の表面電位の増加による着弾精度への影響を軽減する事ができた。
また、ノズルの孔の直径をφ８μｍ以下の範囲とすることによりノズルのメニスカス部に電界を集中させることができると共に、対向電極の位置精度および被記録媒体の材料特性のバラツキや厚さバラツキの影響を受けずに安定した吐出が可能となった。
特に、ノズル１の吐出孔１ｂの直径をφ０．４μｍ以上φ４μｍ以下の範囲とすることにより、電界集中が極端に大きくなる。このように、最大電界強度を高くすることが、インクの初期吐出速度を大きくすることになるので、飛翔安定性が増すとともに、メニスカス部での電荷の移動速度が増すため吐出応答性が向上すると共に、レイリー分裂の影響による着弾ドット径のバラツキを抑える事ができる。
更に、ノズル１からのインクの吐出直後の液滴直径を、ノズル１の吐出孔１ｂの直径の１．５倍から３倍以下の範囲とすることにより、吐出の安定性が向上でき、特にインクの吐出直後の液滴直径を該ノズル径の１．５倍から２倍以下の範囲とすることにより吐出ドット径のバラツキを極端に抑えることができる。
本実施の形態では、上述のように、インク室２内のインクに負圧が印加された例について説明したが、インクに正圧が印加された場合でも構わない。インク室２内のインクに正圧を印加するには、例えば、図２０に示すように、インク供給路２３の図示しないインクタンク側にポンプ２４を設け、該ポンプ２４を用いてインク室２内のインクに正圧を印加することが考えられる。この場合、インク室２からのインク吐出のタイミングに合わせて駆動させるように、プロセス制御部２５とは別のプロセス制御部２６を用いて上記ポンプ２４を駆動制御すればよい。このように、インク室２内のインクに正圧を印加するようにすれば、メニスカス部の凸形状を静電力で形成する手間が省け、印加電圧の低減および応答速度の向上が図ることができる。
なお、本実施の形態では、説明の簡単化のため単一ノズルを備えたインクジェット装置について説明を行なったが、これに限定されるものではなく、隣接ノズルでの電界強度の影響を考慮した設計を行えば、複数のノズルを有するマルチヘッドを備えたインクジェット装置にも適用可能である。
更に、本実施の形態では、対向電極１３を常に設けたインクジェット装置について説明したが、表２から分かるように、対向電極１３とノズル１の吐出孔１ｂとの間の距離（ギャップ）は、被記録媒体とノズル間の電界強度にほとんど影響せず、該被記録媒体とノズル間の距離が近く、被記録媒体の表面電位が安定しているならば対向電極は不要となる。
本願発明者等は、図２１に示すように、従来方法において、静電吸引の過程において形成されるノズル部４１のテーラーコーン形状の流体のメニスカス４２の液滴吐出直前の先端部曲率４４とほぼ同等サイズのノズル径になるように、流体吐出孔側が絞り込まれたノズル４３を使用することにより、広範囲に必要であった電場の形成を狭くでき、かつメニスカスでの電荷の移動量を少なくできることを見出した。
本願発明者等は、上記の原理を利用して、さらに、ノズル先端部の流体吐出孔の直径を、吐出直後の流体の液滴径よりも小さく設定することで、電荷の集中領域とメニスカス領域とをほぼ同じにできることを見出した。
〔実施の形態２〕
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。
本実施の形態の液晶アレイの製造には、図１から図８により説明した静電吸引型のインクジェット装置を使用する。
次に、本実施の形態の液晶アレイの構成について説明する。
本実施の形態の液晶アレイは、図２２に示すように、ＴＦＴ基板１５１とカラーフィルタ基板１５２とを有し、これら両者間にスペーサ１５３が設けられ、このスペーサ１５３によって形成された両基板間の隙間に液晶１５４が充填されたものとなっている。
ＴＦＴ基板１５１は、絶縁基板１５５の上に、ゲート電極１５６ｂ、ゲート絶縁膜１５７、層間絶縁膜１５８、画素電極１５９および配向膜１６０がこの順に順次形成されたものとなっている。カラーフィルタ基板１５２は、ガラス基板１６１の上に、カラーフィルタ１６２および配向膜１６３がこの順に順次形成されたものとなっている。
次に、上記の液晶アレイの製造工程について説明する。
まず、ＴＦＴ基板１５１の製造工程について説明する。このＴＦＴ基板１５１の詳細な構造を図２３および図２４に示す。図２３はＴＦＴ基板１５１の平面図であり、図２４は図２３におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。このＴＦＴ基板１５１は、パッシベーション膜を介して層間絶縁膜を形成したタイプのものである。
まず、ガラスなどの絶縁基板１５５の上に、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔａなどをスパッタリング法にて成膜し、フォトリソグラフィ法により、ゲート配線１５６ａ、ゲート電極１５６ｂおよび補助容量配線１６４を形成し、さらに陽極酸化法により陽極酸化膜１６５を形成する。
次に、プラズマＣＶＤ法により、ゲート絶縁膜（ＳｉＮｘ膜）１５７、ａ−Ｓｉ層１６６、ｎ＋−Ｓｉ層１６７の３層を連続して積層状に成膜し、これらをフォトリソグラフィ法により島状にパターニングする。
次に、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔａなどの金属層を成膜し、フォトリソ法により所定の形状にパターニングし、ソース配線１６８およびドレイン電極１６９を形成する。次に、チャネルエッチングにより、ａ−Ｓｉ層１６６とｎ＋−Ｓｉ層１６７のチャネル部を形成する。以上の工程により、各画素にスイッチング素子であるＴＦＴ（アクティブ素子）１７０が形成される。
次に、パッシベーション膜１７１を３５０ｎｍ程度成膜する。次に、有機材料などからなる層間絶縁膜１５８を成膜し、フォトリソグラフィ法によりドレイン電極１６９の所定の位置にコンタクトホール１７２を形成する。
次に、有機材料などからなる層間絶縁膜１５８をマスクとして、パッシベーション膜１７１をウェットエッチングあるいはドライエッチングすることにより、コンタクトホール１７２をドレイン電極１６９まで到達させる。
次に、層間絶縁膜１５８の上に透明導電膜からなる画素電極１５９を成膜する。次に、フォトレジストを塗布して、露光、現像する。その後、層間絶縁膜１５８の上層の画素電極１５９をウェットエッチングあるいはドライエッチングする。次に、フォトレジストを除去することにより、画素電極１５９を形成する。このようにして、パッシベーション膜１７１を介して層間絶縁膜１５８を形成したＴＦＴ基板１５１が作製される。
次に、カラーフィルタ基板１５２の製造工程について説明する。
図２５（ａ）〜図２５（ｄ）はカラーフィルタ基板の製造工程を示す図である。
まず、図２５（ａ）に示すように、フォトリソグラフィ工程によりガラス基板等の透明基板６１上に金属酸化物を積層し、ＢＭ１７４を形成する。
次に、図２５（ｂ）〜図２５（ｄ）に示すように、透明基板６１上にＲＧＢの３原色のカラーフィルタ１６２（Ｒ画素１７５、Ｇ画素１７６、Ｂ画素１７７）を顔料分散法により順次形成する。この場合、Ｒ顔料を分散した光硬化性樹脂組成物のフォトレジストをスピンコート法により透明基板６１の全体に塗布する。その後、露光・現像を行ない、所定の場所にＲ画素１７５のカラーフィルタ１６２を形成する。同様にして、Ｇ画素１７６、Ｂ画素１７７のカラーフィルタ１６２を形成する。
なお、カラーフィルタ１６２の形成方法は顔料分散法に限定されず、印刷法や電着法など他の方法を用いてもよい。電着法を用いた場合、ＢＭ１７４の形成工程は、カラーフィルタ１６２の形成工程の後になる。
次に、ＴＦＴ基板１５１およびカラーフィルタ基板１５２に対してそれぞれ配向膜１６０、６３の形成を行う。この工程では、印刷法などを用いて、ポリアミド膜である配向膜１６０、６３をＴＦＴ基板１５１およびカラーフィルタ基板１５２に形成し、焼成工程により溶媒を蒸発除去する。その後、両基板の配向膜１６０、６３に対し、ローラを用いてラビング処理を行う。
次に、スペーサ１５３の形成工程について説明する。この工程は、ＴＦＴ基板１５１およびカラーフィルタ基板１５２の形成工程後に行う。
本実施の形態において、スペーサ１５３はカラーフィルタ基板１５２に形成する。
スペーサ１５３は、図１に示したインクジェット装置１５を使用し、カラーフィルタ基板１５２におけるＢＭ１７４の上に、スペーサ１５３を形成するための、硬化性樹脂を溶解したスペーサ形成用液体を連続的に吐出することにより形成する。この工程を図２６に示す。
なお、上記の硬化型樹脂の構成成分としては、アクリル酸エステル、酢酸ビニル等を挙げることができるが、これらに限られるものではない。さらに、上記の硬化型樹脂の組成物に含有される重合体或いは共重合体の構成成分である単量体としては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチロールアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメトキシメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエトキシメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチロールメタクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメトキシメチルメタクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエトキシメチルメタクリルアミド等が挙げられるが、これらに限られるものではない。これらの単量体は単独重合体、或いは、他のビニル系単量体との共重体で用いられる。他のビニル系単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル等のアクリル酸エステル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル等のメタクリル酸エステル、ヒドロキシメチルメタクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシメチルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート等の水酸基を含有したビニル系単量体、その他スチレン、α−メチルスチレン、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリロニトリル、アリルアミン、ビニルアミン、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等を挙げることができる。
また、スペーサ形成用液体は、硬化型樹脂の他、溶媒として水等を含んでいる。
インクジェット装置１５のノズル１は、ノズル径がφ６μｍのものを使用した。スペーサ形成用液体の液滴１２の着弾面（ＢＭ１７４のスペーサ形成面）の径はφ１０μｍとなる。スペーサ形成用液体の体積濃度は２５％であり、１弾の液滴１２により形成される厚さは０．４μｍとなる。所望するスペーサ厚さは５μｍであり、同じ領域に１１回の吐出を行うことでスペーサ１５３が形成される。このとき、スペーサ形成用液体の液滴１２、即ち硬化性樹脂は、着弾後瞬時に乾燥して硬化するので、ＢＭ１７４上に拡がったり、移動したりしない。また、液滴１２は着弾後瞬時に乾燥しているので、前弾の液滴と次弾の液滴とがぶつかることによる液滴の拡がりがなく、連続的に吐出できる。
スペーサ形成用液体の濃度は３０ｃＰとした。インクジェット装置１５は、さらに高粘度の液体の吐出が可能であり、具体的に１００ｃＰの液体の吐出が可能であった。このため、スペーサ形成用液体をさらに高濃度にしてもよい。
また、硬化性樹脂を硬化させるための加熱は不要であるものの、樹脂を安定に硬化させるために、加熱処理を行なってもよい。
本発明におけるスペーサ１５３の材料は、所望する厚さ、強度のスペーサが形成される材質のものであれば、硬化性樹脂に限定されない。
次に、ＴＦＴ基板１５１とスペーサ１５３が形成されたカラーフィルタ基板１５２との貼り合わせ工程、および液晶１５４の注入工程を行う。
貼り合わせ工程においては、まず、カラーフィルタ基板１５２にシール樹脂を印刷する。このシール樹脂は、ＴＦＴ基板１５１と貼り合わせたときに接着するものであり、エポキシ樹脂が用いられる。次に、カラーフィルタ基板１５２とＴＦＴ基板１５１とをシール樹脂によって貼り合わせる。その後、加熱し、シール樹脂を硬化させる。
次に、上記２枚の基板を貼り合わせて形成したアレイを所望の寸法に切断する。次に、真空注入装置を用いて液晶１５４を注入する。次に、注入口を樹脂で封止する。その後、超音波洗浄を行ない、液晶アレイが完成する。
なお、スペーサの形成に使用可能なインクジェット装置１５の構成について、さらに検討した結果については、前述のように、図１４から図２１に基づいて説明したとりである。
〔実施の形態３〕
本発明の実施の他の形態を以下に説明する。
本実施の形態の液晶アレイは、図２７に示すように、積層構造の前記スペーサ１５３に代えて、スペーサ材料がつながった状態でノズル１から吐出されることにより形成された柱状のスペーサ１８１を備えたものとなっている。他の構成は、前記液晶アレイと同様である。したがって、ＴＦＴ基板１５１およびカラーフィルタ基板１５２の各製造工程、並びに配向膜１６０，６３の形成工程は実施の形態１に示した場合と同様である。
スペーサ１８１の形成に使用するインクジェット装置１５は、実施の形態１で使用したものとほぼ同様の構成である。ただし、図１に示した構成において、ノズル１にはノズル径がφ２μｍのものを使用し、さらにインク室２にはアクチュエータが取り付けられ、これによりノズル１と被記録側基板１４（カラーフィルタ基板１５２）との距離を変化させることができるようになっている。また、スペーサ形成用液体は、ポリビニルフェノールのエタノール溶液とした。
図２８（ａ）〜図２８（ｃ）に本実施の形態におけるスペーサ形成工程を示す。
まず、図２８（ａ）に示すように、ノズル１をカラーフィルタ基板１５２に対して垂直に保持し、ノズル先端とカラーフィルタ基板１５２上のＢＭ１７４とを接触させた。このとき、ノズル電極５には電圧を印加していない。
次に、図２８（ｂ）に示すように、ノズル電極５に直流電圧を印加しながら、前記アクチュエータにより、ノズル１をカラーフィルタ基板１５２から離す方向に移動させた。直流電流によりノズル１内で溶液が凝縮し、ノズル１の引き上げに伴い、ポリビニルフェノールが棒状につながった状態で吐出され、柱状のスペーサ１８１が形成される。
所望するスペーサ１８１の高さは５μｍなので、スペーサ１８１となる柱がその高さに達したとき、図２８（ｃ）に示すように、電源をＯＦＦにし、ノズル１はそのまま上に移動させる。これにより、スペーサ１８１の柱はノズル１から離れる。この結果、ＴＦＴ基板１５１とカラーフィルタ基板１５２との距離を保持する柱状のスペーサ１８１が得られる。
〔実施の形態４〕
本発明の実施のさらに他の形態を以下に説明する。
本実施の形態の液晶アレイは、図２９に示すように、積層構造の前記スペーサ１５３に代えて、ノズル１からスペーサとなる球状粒子と吐出することにより形成された球状のスペーサ１８２を備えたものとなっている。他の構成は、前記液晶アレイと同様である。したがって、ＴＦＴ基板１５１およびカラーフィルタ基板１５２の各製造工程、並びに配向膜１６０，６３の形成工程は実施の形態１に示した場合と同様である。
スペーサ１８２の形成に使用するインクジェット装置１５は、実施の形態１で使用したものとほぼ同様の構成である。ただし、図１に示した構成において、ノズル１にはノズル径がφ８μｍのものを使用した。ノズル１から吐出される１滴の量は０．２５ｐｌとなる。
図３０に本実施の形態におけるスペーサ形成工程を示す。本実施の形態において、スペーサ形成用液体としては、スペーサ１８２となる直径３μｍのプラスティックの球状粒子をアルコールに混ぜたものを使用している。この溶液は、特に材質を指定されるものでなく、球状粒子（スペーサ１８２）、および配向膜１６３を溶解しないものが好ましい。
スペーサ１８２の形成においては、ノズル１から上記のスペーサ形成用液体の液滴１２を、カラーフィルタ基板１５２におけるＢＭ１７４上に着弾するように吐出する。この場合、液滴１２の液自体は着弾後瞬時に乾燥するため、液滴１２の周りにスペーサ１８２が集まることがない。したがって、スペーサ１８２がカラーフィルタ基板１５２上に散らばり、局所的に開口率が悪化する事態を生じることがない。
インクジェット装置１５の動作の切り替えは、プロセス制御部２５からノズル電極５への印加電圧の周波数、または振幅の変更により行う。
インクジェット装置１５の特徴として、印加電圧の周波数がある値以上になると、あるいは振幅がある値以下になると、液滴１２が吐出されなくなる。しかしながら、吐出条件以上の高周波数、低振幅であっても、ノズル１内には印加電圧による攪拌作用が働く。このため、非吐出時でもノズル電極５に電圧を印加することにより、ノズル１の目詰まりを防ぐことができる。
〔実施の形態５〕
本発明の実施のさらに他の形態を以下に説明する。
本実施の形態の液晶アレイは、球状の粒子からなるスペーサ１８２を備えたものとなっている。このスペーサ１８２はカラーフィルタ基板１５２上に散布されたものである。したがって、スペーサ１８２が配置される位置は、図３０に示した液晶アレイのように、ＢＭ１７４上には限定されない。他の構成は、前記液晶アレイと同様である。したがって、ＴＦＴ基板１５１およびカラーフィルタ基板１５２の各製造工程、並びに配向膜１６０，６３の形成工程は実施の形態１に示した場合と同様である。
本実施の形態において使用するインクジェット装置１５は、実施の形態１で使用したものとほぼ同様の構成である。ただし、ノズル１にはノズル径がφ８μｍのものを使用した。したがって、ノズル１から吐出される１滴の量は０．２５ｐｌとなる。
スペーサ形成工程においては、まず、直径５μｍのプラスティック球である球状のスペーサ１８２をアルコールに混ぜ、スプレーによりカラーフィルタ基板１５２上に散布した。
このとき、カラーフィルタ基板１５２上に付着した１つの液滴の周りに複数のスペーサ１８２が集まり、スペーサ集合体を形成する。このままでは、スペーサ集合体がアルコールの乾燥後もその位置で保持され、局部的な開口率の低下を招来する。そこで、本実施の形態では、インクジェット装置１５を使用してスペーサ集合体のスペーサ１８２が適当に分散するように処理している。次に、この処理について、図３１（ａ）（ｂ）により説明する。
まず、図３１（ａ）に示すように、観察手段であるＣＣＤカメラ８４によりスペーサ散布領域を観察し、スペーサ集合体１８３の有無を調べる。次に、ＣＣＤカメラ８４により観察されたスペーサ集合体１８３の中心の真上位置にノズル１が位置するように、ノズル１とカラーフィルタ基板１５２との相対位置を調整する。
次に、図３１（ｂ）に示すように、互いに近い位置にあるスペーサ１８２に対して液滴１２を吐出する。この液滴１２の液体は、特に材質を指定されるものでなく、スペーサ１８２および配向膜１６３を溶解しない材質のものが好ましい。
液滴１２をぶつけられたスペーサ集合体１８３では、スペーサ１８２同士が互いに離れるように移動する。これにより、スペーサ１８２が隣り合ったりすることによる液晶アレイの開口率の局所的な悪化が回避される。
上記液滴１２の吐出は、スペーサ集合体１８３に対して行うのに加えて、例えばＢＭ１７４上から離れた位置に存在する１個のスペーサ１８２に対して行ってもよい。この場合には、ＢＭ１７４上から離れた位置にあるスペーサ１８２をＢＭ上に移動させることができ、開口率の低下を防ぐことができる。
なお、以上の実施の形態において、スペーサは、何れもカラーフィルタ基板１５２に形成していたが、これに限定されることなく、ＴＦＴ基板１５１に形成してもよい。また、スペーサの形成位置は、ＢＭ１７４上が望ましいものの、これに限定されるものではない。
以上のように、本発明のカラーフィルタ基板の製造方法は、着弾した液滴が早く乾燥する構成として着弾後の液滴の移動を抑制し、正確かつ安価にカラーフィルタ層を形成できるようにする。このために、本発明のカラーフィルタ基板の製造方法では、インクジェット方式により、カラーフィルタ層料を含む液体をノズルの吐出孔から液滴１２として吐出し、カラーフィルタ層を形成する。吐出孔１ｂの径が液滴１２の径よりも小さい静電吸引型のインクジェット装置１５を使用し、このインクジェット装置１５のノズルから１滴の量が１ｐｌ以下の液滴を吐出してカラーフィルタ層を形成するようにしている。
〔実施の形態６〕
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。
まず、本実施の形態のカラーフィルタ基板の製造には、図１から図８により説明した静電吸引型のインクジェット装置を使用する。
次に、図１に示したインクジェット装置１５を使用して製造されるカラーフィルタ基板の製造方法について説明する。図３２に示すように、本実施の形態において、カラーフィルタ基板２５２はＴＦＴ基板２５１と共に液晶アレイに備えられている。
この液晶アレイは、同図に示すように、ＴＦＴ基板２５１とカラーフィルタ基板２５２とを有し、これら両者間にスペーサ２５３が設けられ、このスペーサ２５３によって形成された両基板間の隙間に液晶２５４が充填され、図示しないシール部材によりシールされたものとなっている。
ＴＦＴ基板２５１は、基板２５５の上に、ゲート電極２５６、ゲート絶縁膜２５７、層間絶縁膜２５８、画素電極２５９および配向膜２６０がこの順に順次形成され、ＴＦＴ２６４を有している。配向膜２６０上には、スペーサ２５３としてプラスチック球が散布されている。カラーフィルタ基板２５２は、基板２６１の上に、カラーフィルタ層２６２および配向膜２６３がこの順に順次形成されたものとなっている。
上記の基板２５５、２６１としては、石英基板やガラス基板などの無機材料基板、またはポリエチレンテレフタレート基板、ポリエーテルサルフォン基板やポリイミド基板などの樹脂基板を使用可能であるものの、本発明はこれらに限定されるものではない。
なお、従来のカラーフィルタ基板には、カラーフィルタ層２６２の隣り合う画素のコントラストを明瞭にするためにＢＭが設けられていた。しかしながら、本実施の形態のカラーフィルタ基板２５２では、ＴＦＴ基板２５１に形成されるゲート配線およびソース配線などのメタル配線をＢＭとして利用するため、専用のＢＭは形成されない。
次に、図１に示したインクジェット装置１５から吐出されるカラーフィルタ形成用塗液、即ちインクについて説明する。
本実施の形態においては、赤、緑、青の各色カラーフィルタ層２６２を形成するためのインク（即ち、画素用カラーインク）を、次のようにして調製した。
（Ａ）赤色顔料、界面活性剤、樹脂および水を混合し、この混合物を、室温で１時間振動させ、顔料の微細分散化処理を行うことにより、赤インクを調製した。
（Ｂ）赤色顔料の代わりに緑色顔料を用いたこと以外は上記（Ａ）と同様にして、緑インクを調製した。
（Ｃ）赤色顔料の代わりに青色顔料を用いたこと以外は上記（Ａ）と同様にして、青インクを調製した。
次に、カラーフィルタ（画素）の配置について説明する。
カラーフィルタ基板２５２を備えた液晶ディスプレイにおいて、画素の配置は、図３３（ａ）に示すように、赤色（Ｒ）カラーフィルタ画素２７１、緑色（Ｇ）カラーフィルタ画素２７２および青色（Ｂ）カラーフィルタ画素２７３がマトリックス状に配置されたストライプ配列とされる。なお、画素の配置は、その他、図３３（ｂ）、図３３（ｃ）にそれぞれ示すように、モザイク配列、デルタ配列であってもよい。
カラーフィルタ基板２５２において、Ｒカラーフィルタ画素２７１、Ｇカラーフィルタ画素２７２およびＢカラーフィルタ画素２７３それぞれの占有面積の割合は、必ずしも１：１：１である必要はない。また、各画素の占有面積は、同一であっても、各画素によって異なっていてもよい。
一般に、異なる色をもつ画素間には、隣り合うカラーフィルタ層２６２同士の混じり合いを防止するために隔壁を設けるのが好ましい。しかしながら、本発明の製造方法の場合、カラーフィルタ層２６２を形成するインクは着弾後瞬時に乾燥するため、液滴が広がらず、カラーフィルタ層材料を積層塗布することができる。このため、隣り合う画素同士のカラーフィルタ層２６２が接したり、混じりあったりすることがない。したがって、隔壁の作製を省略することができる。
一方、隔壁は、隣り合う画素のコントラストを明瞭にする目的で作製してもよい。この場合、隔壁の高さは、隣り合うカラーフィルタ層２６２同士の混じり合いを防止する役割を持たせる必要がないので、カラーフィルタ層２６２よりも低くてよい。
隔壁は、単層構造でも多層構造でもよく、各画素間に配置されていてもよく、異なる色のカラーフィルタ層２６２間に配置されていてもよい。隔壁の材質は、カラーフィルタ材料を溶解もしくは分散した溶媒、即ちカラーフィルタ形成用塗液の溶媒に不溶もしくは難溶であるものが好ましい。ディスプレイとしての表示品位を向上させる意味で、ブラックマトリックス（ＢＭ）用の材料（例えば、クロムおよび樹脂ブラックなど）を用いるのが特に好ましい。
次に、各画素に対応した画素電極２５９の接続方法について説明する。
例えば図３４に示すように、カラーフィルタ基板２５２を備えた液晶ディスプレイ２７４では、画素電極２５９がＴＦＴ２６４を介して共通の配線、即ちソースバスライン２７５およびゲートバスライン２７６に接続されている。液晶ディスプレイ２７４では、同図に示すように、複数の画素がマトリックス状に配置されており、これらの画素にカラーフィルタ基板２５２にて複数の色をもたせることにより、フルカラー表示が可能となる。複数の色としては、赤色、緑色および青色の組合せが好ましい。
次に、カラーフィルタ基板２５２におけるカラーフィルタ層２６２の形成方法について説明する。
カラーフィルタ層２６２の形成工程においては、下記のように、インクジェット装置１５を使用し、上述した赤インク、緑インクおよび青インクを順次インクジェットパターニング塗布した。
まず、図３５（ａ）に示す第１の工程において、ＲＧＢの３色のうち、第１色としてのＲの顔料を分散させた赤インクの液滴１２を、インクジェット装置１５によって噴射し、Ｒカラーフィルタ画素２７１を形成する。
この場合、液滴１２は、着弾後瞬時に乾燥するため、着弾面積が拡がらない。したがって、画素形成領域を区画するための隔壁や親撥水の領域の形成が不要である。
ここで、１弾の液滴に含まれるカラーフィルタ材料の体積Ｖは、体積濃度がη（％）のとき、
Ｖ＝（４／３）×π×（Ｄ／２）３×（η／１００）
となる。液滴サイズはφＤμｍ径であり、着弾時にκ倍の径に拡がると考える。
１弾で形成されるカラーフィルタ層厚さが、所望するカラーフィルタ層厚さｔの１／αになるとき、即ち重ね打ちによる積層数がαのとき、
Ｖ／（π×（（Ｄ／２）×κ）２）＝ｔ／α
が成り立つ。
この式を整理すると、
η＝β×ｔ／（α×Ｄ）
である。
β＝１５０×κ２であるから、着弾時に１．５倍の径に拡がると考えると、κ＝１．５なので、
η＝３４０×ｔ／（α×Ｄ）
となる。
カラーフィルタ層２６２の所望の厚さが１μｍであり、液滴１２のサイズが約８μｍ径であるとき、インクの濃度は次のようにして決定される。
画素作製時間を短縮するために液滴１２の重ね打ち回数を少なくする。積層回数は、液滴着弾面積、１画素の面積、ヘッド（インクジェット装置１５）の駆動周波数、ヘッドのノズル数などにより決まる。
液滴１２の重ね打ち回数を１００回以下（α≦１００）とした場合、必要となるインクの体積濃度ηは、
η＝３．４×ｔ／Ｄ＝０．４％
となる。さらに重ね打ち回数を減らすため、１０回以下（α≦１０）にした場合、同様に、
η＝３４×ｔ／Ｄ＝４％
となる。
また、カラーフィルタ層２６２の表面はなるべく平坦な方が好ましい。このため、液滴１２の着弾位置をズラしながら、複数回、カラーフィルタ材料を重ねていくのが好ましい。本実施の形態では、２回以上（α≧２）の重ね打ちを行った。この場合、下段側の隣り合う着弾位置の中心同士の中間位置に上段側の液滴１２の着弾中心を設定した。これにより、カラーフィルタ層２６２の表面の十分な平滑さが得られた。このときの必要とするインクの体積濃度ηは、
η＝１７０×ｔ／Ｄ＝２０％
となる。
表６には、インクの濃度、インクの粘度、カラーフィルタ層２６２の生産効率およびカラーフィルタ層２６２の表面平滑性に対する着弾した液滴１２の積層数（α）の影響について調べた結果を示す。
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表９の結果から、生産効率と表面平滑性とを考慮した場合、積層数（α）を２〜数百の間で設定し、それに応じてインクの体積濃度を決定するのが好ましいことが分かった。ここでは、生産効率を優先して、αを２に設定する。このとき、体積濃度は１％であり、インク粘度は高粘度である。これは、従来のインクジェットでは吐出が困難なものであったが、本インクジェット装置１５では吐出が容易である。
上記の結果から、カラーフィルタ層２６２の表面が十分平滑となり、重ね打ち回数が最も少ないのは、体積濃度１％の場合である。この体積濃度は、従来のインクジェットで用いられるカラーフィルタ層形成用インクの体積濃度に比べて、高濃度であり、かつ液滴サイズが小さい。インクジェット装置１５を用いることによって、高粘度のインクの吐出が可能であり、液滴１２の飛翔速度が電界により加速されるので、液滴１２は着弾後瞬時に乾燥する。
図３５（ａ）に示す第１の工程においてＲカラーフィルタ画素２７１を形成する場合には、インクジェット装置１５のノズル１を備えるヘッドまたは被記録側基板１４（基板２６１）を送り方向に移動させながら液滴１２の吐出を行なう。この場合、前弾に対して次弾はわずかにずれた位置に重ね打ちする。これにより、所望する厚さのＲカラーフィルタ画素２７１が得られる。
同様に、図３５（ｂ）に示す第２の工程において、ＲＧＢの３色のうちの第２色のとしてのＧの顔料を分散させた緑インクの液滴１２を、インクジェット装置１５によって噴射し、所望の厚さのＧカラーフィルタ画素２７２を形成する。
同様に、図３５（ｃ）に示す第３の工程において、ＲＧＢの３色のうちの第３色のとしてのＢの顔料を分散させた青インクの液滴１２を、インクジェット装置１５によって噴射し、所望の厚さのＢカラーフィルタ画素２７３を形成する。なお、Ｒカラーフィルタ画素２７１、Ｇカラーフィルタ画素２７２およびＢカラーフィルタ画素２７３の形成順序については、上記の順序に限定されることなく、適宜の変更が可能である。
各色のカラーフィルタ層２６２の材質や溶媒材質、カラーフィルタ層２６２の寸法が異なる場合では、最適な体積濃度も異なる。カラーフィルタ層材料の体積濃度が高くなるほど、重ね打ち回数が減り、生産効率が向上するが、インク粘度が高くなる。インクジェット装置１５は本実施の形態で用いられたインクの粘度よりも大きい粘度の吐出が可能であり、さらにインクの体積濃度を高くできる。
その後、上記のようにしてＲカラーフィルタ画素２７１、Ｇカラーフィルタ画素２７２およびＢカラーフィルタ画素２７３の３色の画素パターンを形成した基板２６１を焼成し、その上に図示しない透明保護膜を塗布して焼成し、カラーフィルタ基板２５２を得た。
一方、上記カラーフィルタ基板２５２と張り合わせるＴＦＴ基板２５１では、ソースバスライン２７５とゲートバスライン２７６とを層間絶縁膜２５８を介して重ね合わせる。このようにすると、ソースバスライン２７５およびゲートバスライン２７６は、ＴＦＴ基板２５１の画素部分以外の部分を遮光するＢＭとして機能する。したがって、カラーフィルタ基板２５２にはＢＭが不要となり、ＢＭの製造工程が削除されて安価にカラーフィルタ基板２５２を製造できる。
なお、インクジェット装置１５は、カラーフィルタ層２６２の１画素に対して、複数のインク液滴を吐出するものであるので、１画素に対して１ノズルである必要はなく、複数のノズルを使用してもよい。また、カラーフィルタ層２６２の１画素を充填するのにインクの吐出を連続的に行なう必要はなく、複数回に分けて行なってもよい。
また、カラーフィルタ層２６２を形成する場合に、全ての液滴を速乾性の微小液滴にする必要はなく、最初の着弾液を大きくして概形を形成し、その後、インクジェット装置（サブミクロンヘッド）１５を使用して微小液滴の吐出を行ない、厚さの微調整、ムラの修正を行なってもよい。
上記の実施の形態においては、３色のカラーフィルタ層２６２ともインクジェット法（インクジェット装置１５）を用いて形成したが、任意の１色または２色のカラーフィルタ層２６２を、スピンコート法やオフセット印刷法、あるいは電着法などを用いて形成してもよい。
また、上記の実施の形態において、第１色はＲであり、第２色はＢであったが、第１色をＢにして第２色をＲにするなど、色の順序を変更してもよい。
また、上記の実施の形態はストライプ画素配列のカラーフィルタ基板２５２を製造する場合について説明したが、図３３に示したような色画素配列がデルタ形状のカラーフィルタ基板、あるいはその他のＴＦＴ基板であってもよい。
また、本実施の形態のインクジェット装置（サブミクロンヘッド）１５を用いたインクジェット法では、液滴着弾後瞬時に乾燥するため、液滴が隣り合う画素と混じり合うことがないので、従来のインクジェット法におけるような画素間の境界、あるいはインク（液滴）の流出を防ぐ壁としてのＢＭが不要である。また、配線メタルによって画素部分以外の部分を遮光するので、カラーフィルタ基板２５２に特別にＢＭを設ける必要がない。したがって、カラーフィルタ基板２５２の製造コストが安価になる。なお、上記実施形態においては、ＢＭを設けなかったが、コストアップが許容されるならば、ＢＭを形成してもよい。
本インクジェット装置１５では、従来のインクジェット装置では実現できない高粘度の液滴を吐出できるため、カラーフィルタ材料の濃度を大きくでき、かつ液滴の微小化が可能である。したがって、着弾後瞬時に乾燥という従来には得られない効果があり、このため、重ね打の回数を減らし、かつ重ね打ちにおける前弾と次弾とのインターバル時間を短縮し、作業性を向上させることができる。
さらに、本インクジェット装置１５は、ノズル１と記録媒体（対向電極１３）との間の電圧を小さくすることができるので、ＴＦＴ２６４等を破壊する危険性がない。
また、静電吸引方式ではない従来のインクジェット装置を使用し、吐出する液滴径を小さくした場合であっても、上述したように、インク体積濃度の増加、十分な飛弾速度が実現できず、その結果として、着弾後瞬時乾燥による重ね打ち作業の効率化は実現できない。
なお、カラーフィルタ基板２５２におけるカラーフィルタ層２６２の製造に使用可能なインクジェット装置１５の構成について、さらに検討した結果については、前述のように、図１４から図２１に基づいて説明したとおりである。
以上のように、本発明の液晶アレイの製造方法は、インクジェット方式を利用して、開口率を低下させることなく、所望の厚みのスペーサを容易に得るようにしている。このために、液晶アレイの製造方法では、対向配置された一対の基板の少なくとも一方に開口部を有し、両基板間に液晶充填用の隙間を形成するスペーサが設けられ、インクジェット方式によりノズル１の吐出孔１ｂからスペーサ材料の液滴を吐出し、それを硬化させてペーサを形成する。ノズル１の吐出孔１ｂ径が液滴１２の径よりも小さい静電吸引型のインクジェット装置１５を使用し、ノズル１から１滴の量が１ｐｌ以下の液滴を吐出するようになっている。
尚、発明を実施するための最良の形態の項においてなした具体的な実施態様または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する特許請求の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。
【産業上の利用の可能性】
本発明のアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示体の製造方法にて製造されるアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示体は、カラーテレビやパーソナルコンピュータ等の表示装置として利用される。また、本発明の液晶アレイの製造方法にて製造される液晶アレイは、液晶カラーテレビやパーソナルコンピュータ等の表示装置に利用される。さらに、本発明のカラーフィルタ基板の製造方法にて製造されるカラーフィルタ基板は、例えば、カラーテレビやパーソナルコンピュータ等の表示装置となるカラー液晶表示装置に利用される。
【図１】
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【図９】
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【図１１】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３２】
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【図３４】
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【図３６】
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【国際調査報告】
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