(57)【要約】【課題】スプレーの揺らぎを防ぎ、位置精度良く基板に薄膜を形成することができるエレクトロスプレー装置を提供する。【解決手段】電圧が印加されたノズル１から噴霧された溶液材料を、基板２００に薄膜として堆積するエレクトロスプレー装置１００であって、基板２００に対してノズル１と反対側にあって基板２００を把持し、接地されるアースプレート２と、溶液材料の噴霧時に専らノズル１から噴霧された溶液材料のスプレー１０の周囲を囲み、電圧が印加されるガイド部３と、を備え、ガイド部３に印加される電圧Ｖ２はノズル１に印加される電圧Ｖ１の０．５倍以上０．７倍以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧が印加されたノズルから噴霧された溶液材料を、基板に薄膜として堆積するエレクトロスプレー装置であって、
基板に対して前記ノズルと反対側にあって基板を把持し、接地されるアースプレートと、
前記溶液材料の噴霧時に専ら前記ノズルから噴霧された前記溶液材料のスプレーの周囲を囲み、電圧が印加されるガイド部と、
を備え、
前記ガイド部に印加される電圧は前記ノズルに印加される電圧の０．５倍以上０．７倍以下であることを特徴とする、エレクトロスプレー装置。
【請求項２】
前記ガイド部と前記ノズルとは、前記溶液材料の噴霧時に相対位置が一定となるように配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項３】
前記ノズルと前記基板とを結ぶ方向であるスプレー進行方向における前記ガイド部の断面形状は、円形以外の形状を有し、前記スプレーの前記スプレー進行方向における断面形状を前記ガイド部の断面形状に倣わせることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項４】
前記スプレー進行方向における前記ガイド部の断面形状は、矩形であることを特徴とする、請求項３に記載のエレクトロスプレー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エレクトロスプレー装置に関し、特に、ノズルから噴霧された溶液材料を、基板に薄膜として堆積するエレクトロスプレー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ノズルから噴霧された溶液材料を基板に薄膜として堆積するエレクトロスプレー装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
図７は、特許文献１に示されるエレクトロスプレー装置の概略図である。このエレクトロスプレー装置３００は、ノズル３０１とアースプレート３０２を有しており、アースプレート３０２のノズル３０１側の面に基板３０３が載置され、把持される。アースプレート３０２は接地されており、ノズル３０１に電圧を印加することによってノズル３０１とアースプレート３０２との間に電位差が生じ、ノズル３０１から噴霧される帯電した溶液材料はアースプレート３０２に向かって飛翔する。この溶液材料がノズル３０１とアースプレート３０２との間に載置された基板３０３に付着することにより、基板３０３上に溶液材料による塗布膜が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１４７８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、図７に示すエレクトロスプレー装置では、図示の通りノズル３０１から噴霧されたスプレーに揺らぎが生じるという問題があった。そのため、基板３０３に形成される塗布膜の位置精度に誤差が生じ、塗布膜端部の直線性に乱れが生じるおそれがあった。
【０００６】
本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、スプレーの揺らぎを防ぎ、位置精度良く基板に薄膜を形成することができるエレクトロスプレー装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明のエレクトロスプレー装置は、電圧が印加されたノズルから噴霧された溶液材料を、基板に薄膜として堆積するエレクトロスプレー装置であって、基板に対して前記ノズルと反対側にあって基板を把持し、接地されるアースプレートと、前記溶液材料の噴霧時に専ら前記ノズルから噴霧された前記溶液材料のスプレーの周囲を囲み、電圧が印加されるガイド部と、を備え、前記ガイド部に印加される電圧は前記ノズルに印加される電圧の０．５倍以上０．７倍以下であることを特徴としている。
【０００８】
上記エレクトロスプレー装置によれば、ガイド部にノズルの０．５倍以上０．７倍以下の電圧を印加することによってノズルからアースプレートに向かう電気力線をガイド部内で収まるように拘束して揺らぎを抑え、また、ガイド部の外からの電気力線の影響を抑え、スプレー形状へ影響することを防ぐことができるため、位置精度良く基板に薄膜を形成することができる。
【０００９】
また、前記ガイド部と前記ノズルとは、前記溶液材料の噴霧時に相対位置が一定となるように配置されていると良い。
【００１０】
こうすることにより、常にスプレーがガイド部の中央に位置するようにでき、スプレーの位置精度をより高めることができる。
【００１１】
また、前記ノズルと前記基板とを結ぶ方向であるスプレー進行方向における前記ガイド部の断面形状は、円形以外の形状を有し、前記スプレーの前記スプレー進行方向における断面形状を前記ガイド部の断面形状に倣わせても良い。
【００１２】
こうすることにより、塗布膜のパターンの形状に合わせてスプレーの断面形状を調節することができる。
【００１３】
また、前記スプレー進行方向における前記ガイド部の断面形状は、矩形であると良い。
【００１４】
こうすることにより、矩形のパターンの塗布膜をマスクを用いることなく形成することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のエレクトロスプレー装置によれば、スプレーの揺らぎを防ぎ、位置精度良く基板に薄膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態におけるエレクトロスプレー装置を示す概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるエレクトロスプレー装置により形成されるスプレーの形状を示す概略図である。
【図３】本発明の第１実施形態におけるエレクトロスプレー装置におけるガイド部への印加電圧とスプレー挙動との関係を示す表である。
【図４】本発明の第２実施形態におけるエレクトロスプレー装置およびこのエレクトロスプレー装置により形成されるスプレーの形状を示す概略図である。
【図５】本発明の第２実施形態におけるエレクトロスプレー装置による塗布パターンの形成方法を示す概略図である。
【図６】従来のエレクトロスプレー装置による塗布パターンの形成方法を示す概略図である。
【図７】従来のエレクトロスプレー装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態におけるエレクトロスプレー装置を示す概略図である。
【００１９】
図１に示すように、エレクトロスプレー装置１００は、ノズル１と、アースプレート２とを備えている。また、アースプレート２の表面上（Ｚ２方向側の表面上）には、基板２００が配置されている。
【００２０】
ノズル１は、導電体製の管状の部材であり、開口がＺ軸方向を向いている。また、ノズル１は図示しない溶液材料の供給手段と接続されており、内部に溶液材料（たとえば、導電性ポリマーであるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）  ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ））が充填される。なお、本実施形態ではノズル１として内径０．８ｍｍ、外径１．２ｍｍの管状体を用いている。
【００２１】
また、ノズル１には電源１５０が接続されており、ノズル１の内部を通る溶液材料に電圧を印加した状態で、溶液材料を下方（Ｚ２方向）から上方（Ｚ１方向）に向かって噴霧するように構成されている。そして、ノズル１から噴霧された溶液材料は、ノズル１と基板２００との間でスプレー１０を形成し、基板２００に薄膜（図示せず）として堆積される。
【００２２】
ここで、第１実施形態では、エレクトロスプレー装置１００には、ガイド部３がノズル１の近傍に設けられている。ガイド部３は内径がノズル１の内径よりも大きい管状の導電体製の部材であり、その開口がＺ軸方向を向くように設けられている。
【００２３】
また、ガイド部３は、ノズル１から基板２００に向かって溶液材料を噴霧する際に専らスプレー１０の周囲を囲み、また、スプレー１０がガイド部３の開口の略中央を通るように配置されている。また、ノズル１とガイド部３はこのような相対位置関係で一定となるように維持されている。具体的には、ガイド部３には複数の連結プレート４が固定され、これら連結プレート４とノズル１とが共通のメインプレート５に固定されている。
【００２４】
また、ガイド部３は、ノズル１に印加される電圧と同極性の電圧が印加されるように構成されている。具体的には、ガイド部３には電源１５０と同極性の電圧を印加する電源１６０が接続されている。なお、電源１５０および電源１６０の電圧値は、それぞれ独立して調節可能である。
【００２５】
ここで、本実施形態では、ガイド部３の内径ｄは３０ｍｍ〜６０ｍｍ、ガイド部３の厚みｈは５ｍｍ〜１０ｍｍ、ノズル１の基板２００側の端部とガイド部３の基板２００側の端部との距離Ｈ１は０ｍｍ〜１０ｍｍ、ノズル１の基板２００側の端部と基板２００のノズル１側の表面との距離Ｈ２は３０ｍｍ以上としている。
【００２６】
また、図１に示すように、アースプレート２は、たとえば金属板から構成されており、平板状の形状を有する。アースプレート２は、薄膜の形成時に、基板２００に対してノズル１と反対側から基板２００に接触して基板２００を把持するとともに接地するように構成されている。これにより、ノズル１とアースプレート２との間に電位差が生じ、図１に二点鎖線で示すようにノズル１とアースプレート２との間に電気力線が形成される。そして、電圧が印加されてノズル１から噴出する溶液材料は、電気力線の影響を受けてアースプレート２に向かって飛行し（すなわちＺ軸方向に飛行し）、スプレー１０を形成する。なお、本説明ではＺ軸方向をスプレー進行方向とも呼ぶ。
【００２７】
ここで、アースプレート２の基板２００と対向する面は全面的に接地面となり、スプレー１０はＸ軸方向およびＹ軸方向に広がって基板２００に薄膜を形成する。
【００２８】
また、エレクトロスプレー装置１００は、ノズル１とアースプレート２とをＸ軸方向およびＹ軸方向に相対移動させる図示しない駆動機構を有している。この駆動機構によってアースプレート２に基板２００が把持された状態において、ノズル１とアースプレート２とが相対移動することにより、スプレー１０が基板２００の表面上を移動することができ、スプレー１０の大きさよりも大きな薄膜を形成することができる。
【００２９】
また、上述の通りガイド部３が連結プレート４およびメインプレート５を介してノズル１と連結されているため、溶液材料の噴霧時にノズル１を移動させてもガイド部３がノズル１に対して相対位置が一定である状態は維持される。
【００３０】
図２は、本発明の第１実施形態におけるエレクトロスプレー装置により形成されるスプレーの形状を示す概略図であり、基板２００近傍におけるスプレー１０のスプレー進行方向の断面形状をハッチングで示している。
【００３１】
前述の通り、ガイド部３にはノズル１へ印加される電圧と同極性の電圧が印加される。これにより、ノズル１から出てアースプレート２に向かう電気力線をガイド部３内で収まるように拘束する効果が生じ、その結果スプレー１０の揺らぎを抑えることができる。
【００３２】
また、ガイド部３に電圧を印加することにより、ガイド部３の外からの電気力線の影響を抑えることもでき、スプレー１０の形状へ影響することを防ぐことができるため、位置精度良く基板２００に薄膜を形成することができる。
【００３３】
また、上述の通り連結プレート４およびメインプレート５によってガイド部３とノズル１とが溶液材料の噴霧時に相対位置が一定となるように維持されていることにより、常にスプレー１０がガイド部３の中央に位置するようにでき、スプレー１０の位置精度をより高めることができる。
【００３４】
なお、図２の二点鎖線は仮にガイド部３を設けなかった場合、もしくはガイド部３に電圧を印加しなかった場合の基板２００近傍におけるスプレー１０のスプレー進行方向の断面形状を示している。スプレー１０はガイド部３に拘束されることにより、ガイド部３を設けなかった場合もしくはガイド部３に電圧を印加しなかった場合に比べて断面形状がガイド部３の内側方向に収縮する傾向を示す。
【００３５】
図３は、本発明の第１実施形態におけるエレクトロスプレー装置におけるガイド部への印加電圧とスプレー挙動との関係を示す表である。ノズル１へ印加する電圧値をＶ１（Ｖ）、ガイド部３へ印加する電圧値をＶ２（Ｖ）とし、電圧Ｖ１およびＶ２を変化させて、そのときスプレー１０が形成されるか否か、また、スプレー１０が形成されたときに揺らぎが生じるか否かを検証した。ここで、スプレー１０が形成された場合、図３の「スプレー」の欄に「○」を記載し、スプレー１０が形成できなかった場合に「スプレー」の欄に「×」を記載している。また、スプレー１０に目視で揺らぎが見られなかった場合、図３の「揺らぎ」の欄に「○」を記載し、スプレー１０に目視で揺らぎが見られた場合、「揺らぎ」の欄に「×」を記載し、揺らぎは軽減されているものの少しは残っている場合に「揺らぎ」の欄に「△」を記載している。
【００３６】
この結果、電圧Ｖ１に対して電圧Ｖ２が低すぎるとスプレー１０は形成されるものの、ガイド部３がスプレー１０の揺らぎを抑える効果は弱くなり、逆に電圧Ｖ１に対して電圧Ｖ２が高すぎると、ノズル１からアースプレート２への電気力線の形成をガイド部３が阻害し、スプレー１０自体が形成できなくなっていた。そして、Ｖ２／Ｖ１が約０．５〜０．７の範囲内の条件であった場合、揺らぎが抑えられたスプレー１０が形成されていた。
【００３７】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態におけるエレクトロスプレー装置を示す概略図である。
【００３８】
上記の第１実施形態と異なり、ガイド部３のスプレー進行方向の断面が円形ではなく、図４（ａ）では矩形、図４（ｂ）では三角形である。
【００３９】
図４（ａ）、（ｂ）においてもガイド部３を設けなかった場合、もしくはガイド部３に電圧を印加しなかった場合の基板２００近傍におけるスプレー１０のスプレー進行方向の断面形状を二点鎖線で示している。第１実施形態と同様、この第２実施形態でも電圧が印加されたガイド部３によりスプレー１０はガイド部３の内側方向に収縮するが、その収縮したスプレー１０のスプレー進行方向の断面形状は円形ではなく、図４（ａ）の例では矩形、図４（ｂ）の例では三角形となる。すなわち、ガイド部３のスプレー進行方向の断面形状に倣って、スプレー１０が成形される。
【００４０】
こうすることにより、薄膜のパターンの形状に合わせてスプレーの断面形状を調節することができる。
【００４１】
特に、図４（ａ）のようにスプレー進行方向におけるガイド部３の断面形状が矩形である場合、基板上に形成される薄膜の形状で最も一般的であろう矩形のパターンの薄膜を容易に形成することが可能であり、図５に矢印で示すようにノズル１とガイド部３を移動させて溶液材料の噴霧を行うことにより、矩形の塗布パターン２０を形成することができる。
【００４２】
図６は、従来のエレクトロスプレー装置による塗布パターンの形成方法を示す概略図である。
【００４３】
図６に二点鎖線で示すようにスプレー進行方向の断面が円形であるスプレーを用いて矩形の塗布パターン２０を形成するためには、塗布パターン２０の外形に沿ったマスク３０を準備し、このマスク３０にかかるように溶液材料の噴霧を行って塗布パターン２０の輪郭を形成する必要があった。これに対し、図４（ａ）の実施形態では、矩形のパターンの薄膜をマスクを用いることなく形成することが可能であり、簡易な構成で薄膜を形成することができる。
【００４４】
以上のエレクトロスプレー装置により、スプレーの揺らぎを防ぎ、位置精度良く基板に薄膜を形成することが可能である。
【００４５】
なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００４６】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、ノズル１から基板２００へ上向き（Ｚ１方向）に溶液材料を噴霧しているが、それに限らず、下方向もしくは横方向に溶液材料を噴霧しても良い。
【００４７】
また、上記第１および第２実施形態では、ノズル１は１本のみ図示しているが、複数のノズル１が並んでいても良い。この場合でも、ガイド部３は外からの電気力線の影響を抑えることができ、スプレー１０の形状へ影響することを防ぐことができるため、位置精度良く基板２００に薄膜を形成することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１  ノズル
２  アースプレート
３  ガイド部
４  連結プレート
５  メインプレート
１０  スプレー
２０  塗布パターン
３０  マスク
１００  エレクトロスプレー装置
１５０  電源
１６０  電源
３００  エレクトロスプレー装置
３０１  ノズル
３０２  アースプレート
３０３  基板
【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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