(57)【要約】      （修正有）【課題】より被塗布材表面の汚染を防止などした塗布物被塗布材の製造方法および製造装置の提供をする。【解決手段】塗布物が被塗布材表面に塗布される対応箇所が貫通し、被塗布材表面に塗布されることを防止する対応箇所が非貫通してなるマスクパターンが形成された表面マスクで被塗布材表面を覆い、前記表面マスクを通じて噴射ノズルから前記塗布物を噴射し、塗布してなる塗布物被塗布材の製造方法は、第一の表面マスクを被塗布材表面に覆い、前記被塗布材表面へ塗布後、前記被塗布材表面の前記第一の表面マスクを外し、第二の表面マスクを覆うことで塗布してなる塗布物被塗布材の製造方法および製造装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布物が被塗布材表面に塗布される対応箇所が貫通し、被塗布材表面に塗布されることを防止する対応箇所が非貫通してなるマスクパターンが形成された表面マスクを被塗布材表面に置載することにより当該被塗布材表面を表面マスクで覆い、前記表面マスクを通じて噴射ノズルから前記塗布物を噴射し、塗布してなる塗布物被塗布材の製造方法であって、
第一の表面マスクを被塗布材表面に覆い、前記被塗布材表面への塗布後、
前記被塗布材表面の前記第一の表面マスクを外し、第二の表面マスクを覆うことで塗布してなり、
前記外された第一の表面マスクを再利用可能な状態とし、前記第二の表面マスクとする塗布物被塗布材の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の塗布物被塗布材の製造方法であって、
前記第一の表面マスク表面を画像データまたは反射率データで解析し、
前記解析した解析データから、予め記憶されていた第二の表面マスクに取り替える状態を判定する判定記憶データと比較し、
前記画像解析した解析データが前記判定記憶データと比較して、前記第一の表面マスクを外し、前記第二の表面マスクを覆う時期であると判断された場合に前記被塗布材表面に前記第二の表面マスクを覆う塗布物被塗布材の製造方法。
【請求項３】
塗布物が被塗布材表面に塗布される対応箇所が貫通し、被塗布材表面に塗布されることを防止する対応箇所が非貫通してなるマスクパターンが形成された表面マスクを被塗布材表面に置載することにより当該被塗布材表面を表面マスクで覆い、前記表面マスクを通じて噴射ノズルから前記塗布物を噴射し、塗布してなる塗布物被塗布材の製造装置であって、
第一の表面マスクを被塗布材表面に覆い、前記第被塗布材表面へ塗布後、
前記被塗布材表面の前記第一の表面マスクを外し、第二の表面マスクを覆うことで塗布させてなり、
前記外された第一の表面マスクを再利用可能な状態とし、前記第二の表面マスクとする塗布物被塗布材の製造装置。
【請求項４】
請求項３に記載の塗布物被塗布材の製造装置であって、
前記第一の表面マスク表面を画像データまたは反射率データで解析し、
前記解析した解析データから、予め記憶されていた第二の表面マスクに取り替える状態を判定する判定記憶データと比較し、
前記画像解析した解析データが前記判定記憶データと比較して、前記第一の表面マスクを外し、前記第二の表面マスクを覆う時期であると判断された場合に前記被塗布材表面に前記第二の表面マスクを覆う塗布物被塗布材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布物被塗布材の製造方法および製造装置、特に塗布物が被塗布材表面に塗布される対応箇所が貫通し、被塗布材表面に塗布されることを防止する対応箇所が非貫通してなるマスクパターンが形成された表面マスクで被塗布材表面を覆い、前記表面マスクを通じて噴射ノズルから前記塗布物を噴射し、塗布してなる塗布物被塗布材の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗布物が被塗布材表面に塗布される対応箇所が貫通し、被塗布材表面に塗布されることを防止する対応箇所が非貫通してなるマスクパターンが形成された表面マスクで被塗布材表面を覆い、前記表面マスクを通じて噴射ノズルから前記塗布物を噴射し、塗布してなる塗布物被塗布材の製造方法が報告されている。
【０００３】
例えば、塗布物被塗布材の製造方法として、有機ＥＬ素子の製造方法が挙げられる。ノズルから塗布材料を噴射し、マスクを用いて、有機機能層を所定の形状に形成する技術は、下記特許文献１の他、下記特許文献２、下記特許文献３などに開示されている。
【０００４】
下記特許文献２では、有機化合物の分散粒子を含む組成物を不活性ガスで噴射させ、マスクの開口部を通過させることにより、所定の形状の有機機能層を形成する技術が開示される。
【０００５】
また、下記特許文献３には、真空雰囲気中で、高分子系ＥＬ材料を溶解した溶液をスプレー状に噴出する有機機能層の形成方法が開示される。同文献段落「００３４」には画素塗り分けマスクを用いて赤色の発光層を形成した後、同マスクを所定量ずらし、順次、青色、緑色の発光層を形成する技術が記載される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２９７８７６号公報
【特許文献２】特開２００２−３４３５６６号公報
【特許文献３】特開２００３−２５７６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献は、１枚の同一の基板上に、複数回、異なったマスク、もしくは異なったマスク位置で、マスクを置載して、有機機能層を異なったパターンで順次積層する技術である。また、上記の従来技術は、発光色、もしくは発光パターンが変わらない限りは、マスク交換を行わない。
【０００８】
上記特許文献は、マスクに付着した溶液の影響を考慮しておらず、マスク上に流動性を保ったまま付着する溶液が、マスクから基板などにこぼれ落ち、周囲を汚染することを防ぐことができなかった。よって、大量の基板を連続して成膜するのは困難であった。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、より被塗布材表面の汚染を防止などした塗布物被塗布材の製造方法および製造装置を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、塗布物が被塗布材表面に塗布される対応箇所が貫通し、被塗布材表面に塗布されることを防止する対応箇所が非貫通してなるマスクパターンが形成された表面マスクで被塗布材表面を覆い、前記表面マスクを通じて噴射ノズルから前記塗布物を噴射し、塗布してなる塗布物被塗布材の製造方法であって、第一の表面マスクを被塗布材表面に覆い、前記被塗布材表面へ塗布後、前記被塗布材表面の前記第一の表面マスクを外し、第二の表面マスクを覆うことで塗布してなることを含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明は、塗布物が被塗布材表面に塗布される対応箇所が貫通し、被塗布材表面に塗布されることを防止する対応箇所が非貫通してなるマスクパターンが形成された表面マスクで被塗布材表面を覆い、前記表面マスクを通じて噴射ノズルから前記塗布物を噴射し、塗布してなる塗布物被塗布材の製造装置であって、第一の表面マスクを被塗布材表面に覆い、前記第被塗布材表面へ塗布後、前記被塗布材表面の前記第一の表面マスクを外し、第二の表面マスクを覆うことで塗布させることを含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態における塗布物被塗布材の製造装置を模式的に説明する図である。
【図２】本実施形態における有機ＥＬ素子の断面図である。
【図３】本実施形態における塗布物被塗布材の製造装置を模式的に説明する図である。
【図４】本実施形態における塗布物被塗布材の製造装置を模式的に説明する図である。
【図５】本実施形態における塗布物被塗布材の製造装置を模式的に説明する図である。
【図６】本実施形態における塗布物被塗布材の製造装置を模式的に説明する図である。
【図７】本実施形態における塗布物被塗布材の製造装置を模式的に説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態については、本発明を実施するための一形態に過ぎず、本発明は本実施形態によって限定されるものではない。
【００１４】
「有機ＥＬ素子の製造装置」
図１には塗布物が被塗布材表面に塗布される対応箇所が貫通し、被塗布材表面に塗布されることを防止する対応箇所が非貫通してなるマスクパターンが形成された表面マスクで被塗布材表面を覆い、前記表面マスクを通じて噴射ノズルから前記塗布物を噴射し、塗布してなる塗布物被塗布材の製造方法であって、第一の表面マスクを被塗布材表面に覆い、前記被塗布材表面へ塗布後、前記被塗布材表面の前記第一の表面マスクを外し、第二の表面マスクを覆うことで塗布してなる有機ＥＬ素子の製造装置が示される。
【００１５】
図１の有機ＥＬ素子の製造装置は、基板表面上に配置された表面マスク、表面マスク上に配置され、スプレー噴射して塗布するノズル、表面マスクを交換するマスク交換機構、交換用マスクが収納されるマスク収納部を含んでいる装置である。表面マスクには、塗布物が被塗布材表面に塗布される対応箇所が貫通して開口部が形成されている。基板上にはこの開口部を通じてのみノズルから噴射（噴出した溶液）が基板表面に塗布される。
【００１６】
図１の装置は、以下の番号順に動作する。（１）基板を図示しない塗布ステージに導入する。（２）マスク交換機構により、マスクを位置合わせして、基板表面上に置載する。（３）ノズルから溶液を噴霧しスプレー塗布する。（４）マスク交換機構により、基板上から塗布に用いたマスクを除去する。（５）基板を塗布ステージから排出する。（６）（１）へ戻る。この工程（１）〜（５）を所定回数（１回でも良い）繰り返す。ここで、必要に応じ、マスクの汚れ状況をチェックしても良い。次に（７）マスク交換機構により、マスク収納部に収納される新たな別の同一形状のマスクを基板上に置載し、同様の工程により塗布する。
【００１７】
図１のように、本発明による有機ＥＬの製造装置では、同一形状のマスクを、マスク収納部に収納し、それらを順次マスク交換機構を用いて、基板上に置載、塗布を行う。マスク収納部に収納するマスクは、少なくとも同一形状のマスクが１組あればよい。例えばパターンＡのマスクを複数枚収納しても良いし、パターンＡのマスクを複数枚、パターンＢのマスクを複数枚収納するようにしても良い。
収納部から供給されるマスクは、塗布液で塗れていない状態のものとすると好適である。マスクの交換頻度は、１枚毎でも複数枚毎でも良い。また、本実施形態に係る製造装置を、ライン状に並べて、多層の有機ＥＬ素子を製造することが可能である。
【００１８】
一般にスプレー法では、揮発性の高い成分を含むなどで溶液の乾燥速度が速すぎると、膜にムラが生じてしまう。そこで、スプレーに用いる溶液の乾燥速度を遅くして、霧状になった溶液が基板に到達する時点でも乾かずに流動性を保つようにするのが望ましい。そうすることにより、溶液が基板上に到達した後、レベリングし、膜ムラの少ない均一な膜が得られやすい。
【００１９】
よって、溶液に用いる溶媒は乾燥速度があまり早いものは好ましくない。霧状になった液滴の大きさ、塗布雰囲気、ノズルと基板間の距離、等により一概には言えないが、用いる溶液を構成する少なくとも１つの溶媒は揮発性が低いことが望ましく、具体的には溶媒の沸点を、少なくとも１００℃、好適なのは１５０℃、最も好適なのは２００℃とするのが望ましい。
【００２０】
上記（３）の工程でスプレー塗布する際、マスクにも溶液が付着するが、溶液の乾燥速度が遅い場合は、溶液はマスク上で流動性を保ったままである。本発明では、マスク上で流動性を保ったままの溶液がマスクから落下する前にマスクを交換するため、マスク上に付着し、流動性を保った溶液が、マスクから基板へ落下し、基板を汚染することがない。
【００２１】
「有機ＥＬ素子」
図２に図１の製造装置により製造された有機ＥＬ素子の構造を示す。有機ＥＬ素子は、発光機能層が主に有機物からなり、陽極からホール（正孔）が、陰極から電子が注入され、発光層で再結合し発光する。有機ＥＬ素子の有機機能層は通常、ホール注入層／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層など、それぞれの機能を持つ複数の層からなる。これら各々の有機機能層は通常、有機物からなり、更に、低分子の有機物からなる場合、高分子の有機物からなる場合がある。低分子の有機物からなる有機機能層は一般に蒸着法等のドライプロセス（真空プロセス）によって、高分子の有機物からなる有機機能層は一般にスピンコート法、ブレードコート法、ディップ法、スプレー法そして印刷法等のウエットプロセスによって、それぞれ形成されるのが一般的である。
【００２２】
有機溶媒に可溶な有機物からなる有機機能層の例が、例えば、特開２００３−７４６１に示されている。特開２００３−７４６１、６頁「００２３」〜「００２４」には、有機機能層に用いる高分子材料として、ＰＥＤＯＴ、ポリアニリン、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、ポリアルキルフェニレン、ポリアセチレン誘導体、などが挙げられている。更に特開２００３−７４６１、７頁「００３１」によると、これらの高分子材料は、トルエン、ベンゼン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロホルム、テトラリン、キシレン、アニソール、ジクロロメタン、γブチロラクトン、ブチルセルソルブ、シクロヘキサン、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノン、ジオキサンまたは、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）等の溶媒から選ばれた１種または複数種、に前駆体を溶解し、スピンコート法で成膜される。
【００２３】
これら有機機能層は、既知のあらゆる成膜法を用いて形成することができる。特に可溶な有機物からなる有機機能層は、ウエットプロセスによって形成する事ができる。ウエットプロセスで形成する場合は、通常、材料を溶媒に溶解した塗布液を用いる。溶媒としては、前述の溶媒の他、ＰＧＭＥ（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ  ｍｏｎｏｍｅｔｈｙｌ  ｅｔｈｅｒ）、ＰＧＭＥＡ（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ  ｍｏｎｏｍｅｔｈｙｌ  ｅｔｈｅｒ  ａｃｅｔａｔｅ）、乳酸エチル、ＤＭＡｃ（Ｎ．Ｎ−ｄｉｍｅｔｈｙｌａｃｅｔａｍｉｄｅ）、ＭＥＫ（ｍｅｔｈｙｌ  ｅｔｈｙｌ  ｋｅｔｏｎｅ）、ＭＩＢＫ（ｍｅｔｈｙｌ  ｉｓｏｂｕｔｙｌ  ｋｅｔｏｎｅ）、ＩＰＡ（ｉｓｏ  ｐｒｏｐｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ）、エタノール等、既知の溶剤を用いる事ができる。
【００２４】
以上のように、従来の有機ＥＬ素子やそれを用いた表示パネルでは、有機機能層をウエットプロセスで形成することができる。
【００２５】
ウエットプロセスのうち、特に簡便に成膜できる方法として、例えばスプレー法がある。スプレー法は、例えば特開２００１−２９７８７６の図１に開示される通り、ノズルから溶液を霧状にして基板に吹き付けて成膜する方法である。一般に、有機機能層は所定の形状にパターニングする必要があるが、例えば、特開２００１−２９７８７６の図２の様な方法を用いることができる。特開２００１−２９７８７６の図２の方法では、同文献「００２８」に記載されるように、赤、緑、青色の発光パターンに合わせたマスクや、それに限らず、発光色、発光形状による複数のマスクを交換して成膜できる技術が開示される。この方法では、発光形状の異なったマスクをマスク板収納室に備え、マスク板交換ロボットにより、適宜、パターンの違うマスクを交換することにより、様々なパターン表示が可能な有機ＥＬ素子を作製することが可能とされる。
【００２６】
上記で示されるように本実施形態では、マスクから溶液がこぼれ落ちる前に、新しいマスクを供給して、スプレー成膜するので、そのような汚染が生じない。また、多くのマスクをマスク収納室にストックしておけば、連続して数多くの基板に成膜することができる。
【００２７】
本発明で用いるマスクは、塗布液に溶解しない素材を用いるのが好ましい。例えば、ステンレス、ポリイミドフィルム、などが好適である。
【００２８】
マスク交換のタイミングは、所定の枚数毎でも良いが、マスク上の溶液を観察することにより、マスクからの溶液の落下の危険性などを予めコンピュータに備えられたデータなどから予測し、危険度が高まったと判断した際に、マスクを交換することもできる。マスクからの溶液落下の危険性は、例えば、コンピュータを用いた画像認識、反射率測定等を用いて以下のようにできる。
【００２９】
マスク上に溜まった溶液の面積／マスク表面の面積の比を計測し、ある一定以上の値となったら交換する。
【００３０】
マスクが光反射性の場合、マスクに光を当て反射率を計測。一般にマスク上に溜まった溶液が多いほど反射率は低くなるため、反射率がある一定値以下になったらマスクを交換する。
【００３１】
マスクの熱膨張の影響を少なくするため、マスク収納部は一定の温度に保ち、マスクの温度を一定にすることが望ましい。好適には、塗布雰囲気と同じ温度に保つのがよい。
【００３２】
ただし、マスクのパターンが粗く、マスクの熱膨張の影響が無視できるときは、マスク収納部の温度を高温にすることも可能である。この場合、塗布時に、マスクの温度を塗布雰囲気温度よりも高温にすることができ、マスクに付着した塗布液の乾燥速度を高めることができる、という効果がある。
【００３３】
次に、本実施形態の変形例について説明する。
【００３４】
「使用中、もしくは、使用済のマスクの収納部を備える」
図３の有機ＥＬ素子の製造装置は、基板表面上に配置された表面マスク、表面マスク上に配置され、スプレー噴射して塗布するノズル、表面マスクを交換するマスク交換機構、交換用マスクが収納されるマスク収納部、さらには塗布済みマスク収納部を含んでいる装置である。表面マスクには、塗布物が被塗布材表面に塗布される対応箇所が貫通して開口部が形成されている。基板上にはこの開口部を通じてのみノズルから噴射（噴出した溶液）が基板表面に塗布される。
【００３５】
図３の装置では、何枚か塗布を行っている最中のマスク、もしくは使用済のマスクを収納するマスク収納部、を有している。
【００３６】
一度塗布を行って塗布液が付着したマスクをマスク収納部に戻すと、他のマスクを汚染する可能性があるが、一度使用したマスクを収納する場所を別に設ければ、そのような恐れがなく好適である。
【００３７】
「マスクの乾燥機構を備える」
図４の有機ＥＬ素子の製造装置は、基板表面上に配置された表面マスク、表面マスク上に配置され、スプレー噴射して塗布するノズル、表面マスクを交換するマスク交換機構、交換用マスクが収納されるマスク収納部、さらには塗布済みマスクを乾燥させる乾燥部を含んでいる装置である。表面マスクには、塗布物が被塗布材表面に塗布される対応箇所が貫通して開口部が形成されている。基板上にはこの開口部を通じてのみノズルから噴射（噴出した溶液）が基板表面に塗布される。
【００３８】
図４のように、一度使用したマスクを乾燥させる機構を有していても良い。乾燥したマスクは再使用可能となるため、マスク収納室に再度収納される。マスクの乾燥機構としては、気流をマスクに当てて乾燥させるエアナイフ、ホットプレートや赤外線ヒーターや温風によりマスクを加熱して乾燥する加熱機構、などを用いることができる。
【００３９】
マスクを加熱して乾燥する場合は、マスクの熱膨張の影響を防止するために、常温に戻す冷却機構を更に備えていることが望ましい。
【００４０】
ただし、マスクのパターンが粗く、マスクの熱膨張の影響が無視できるときは、マスクを加熱乾燥した後に、冷却を行わないことも可能である。この場合、塗布時に、マスクの温度を塗布雰囲気温度よりも高温にすることができ、マスクに付着した塗布液の乾燥速度を高めることができる、という効果がある。
【００４１】
マスクの乾燥時間が十分短ければ、マスクの収納室を省略し、図５のような構造とすることも可能である。マスクを再使用することができ、必要なマスクの枚数を減らすことができる。
【００４２】
「マスクの洗浄機構を備える」
図６の有機ＥＬ素子の製造装置は、基板表面上に配置された表面マスク、表面マスク上に配置され、スプレー噴射して塗布するノズル、表面マスクを交換するマスク交換機構、交換用マスクが収納されるマスク収納部、さらには塗布済みマスクを洗浄させる洗浄部を含んでいる装置である。表面マスクには、塗布物が被塗布材表面に塗布される対応箇所が貫通して開口部が形成されている。基板上にはこの開口部を通じてのみノズルから噴射（噴出した溶液）が基板表面に塗布される。
【００４３】
図６のように、一度使用したマスクを洗浄させる機構を有していても良い。乾燥したマスクは再使用可能となるため、マスク収納室に再度収納される。マスクの洗浄機構としては、塗布液を溶解する溶液に浸漬後乾燥させる機構、また、その浸漬時に超音波洗浄を行うもの、ブラシにより洗浄後乾燥させる機構を備えたもの、塗布液を一旦加熱・乾燥した後ＵＶ／０３やプラズマなどの乾式洗浄により洗浄する機構、等を用いることができる。マスクを再使用することができ、必要なマスクの枚数を減らすことができる。
【００４４】
マスクの洗浄時間が十分短ければ、マスクの収納室を省略し、図７のような構造とすることも可能である。マスクを再使用することができ、必要なマスクの枚数を減らすことができる。
【００４５】
さらに、本実施形態では、前記マスクパターンは第一の前記表面マスクと第二の表面マスクとで略同一のマスクパターンとすると好適であるがこれに限られない。第一の前記表面マスクと第二の表面マスクとで別個のマスクパターンとしてもよい。
【００４６】
本実施形態では、コンピュータシステムを用いることなどにより、前記第一の表面マスク表面を画像データまたは反射率データで解析し、前記解析した解析データから、予め記憶されていた第二の表面マスクに取り替える状態を判定する判定記憶データと比較し、前記画像解析した解析データが前記判定記憶データと比較して、前記第一の表面マスクを外し、前記第二の表面マスクを覆う時期であると判断された場合に前記被塗布材表面に前記第二の表面マスクを覆うと好適であるが、これに限られない。
【００４７】
本実施形態では、前記外された第一の表面マスクを再利用可能な状態とし、前記第二の表面マスクとすると好適であるが、これに限られない。前記再利用可能な状態とは、前記外された第一の表面マスク表面が乾燥される状態であると好適であるが、これに限られない。前記再利用可能な状態とは、前記第一の表面マスク表面が洗浄される状態であると好適であるが、これに限られない。前記乾燥は、第一の表面マスク表面の加熱または気流を吹きつけることによると好適であるが、これに限られない。前記乾燥後に、第一の表面マスク表面をＵＶ／０３またはプラズマなどの乾式洗浄によりクリーニングすると好適であるが、これに限られない。前記再利用可能な状態とは、前記外された第一の表面マスク表面が洗浄後、乾燥される状態であると好適であるが、これに限られない。前記第一の表面マスクは、毎塗布ごとに外されると好適であるが、これに限られない。前記被塗布材が半導体基板、有機トランジスタ基板、有機ＥＬ素子構成層のうち少なくとも一つであると好適であるが、これに限られない。前記有機ＥＬ素子構成層は、基板、陽極、有機機能層の各層、陰極、基板側の保護バリア膜、封止膜のうち少なくとも１層であると好適であるが、これに限られない。前記塗布物が揮発性の低い成分を含む（乾燥しにくい）と好適であるが、これに限られない。前記第二の表面マスクが準備用収納部（例えば、図１等のマスク収納部）に収容されて準備されると好適であるが、これに限られない。前記外された第一の表面マスクが保管用収納部（例えば、図３の塗布済マスク収納部）に収容されて保管されると好適であるが、これに限られない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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