(57)【要約】【課題】インクジェットヘッドのインク室にインクを供給してから全てのノズルがインクを吐出可能となるまでに要する準備時間を短縮する。【解決手段】本発明の膜形成装置は、インクジェットヘッドＩＪＨと、第１インクを収容する第１容器ＣＮ１と、前記第１インクと比較して粘性率がより大きい第２インクを収容する第２容器ＣＮ２と、前記インクジェットヘッドＩＪＨのインク室に供給するインクを前記第１インクと前記第２インクとの間で切り替える切替装置ＶＬ１，ＶＬ２とを具備したことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットヘッドと、
第１インクを収容する第１容器と、
前記第１インクと比較して粘性率がより大きい第２インクを収容する第２容器と、
前記インクジェットヘッドのインク室に供給するインクを前記第１インクと前記第２インクとの間で切り替える切替装置とを具備したことを特徴とする膜形成装置。
【請求項２】
前記インクジェットヘッドがそのノズルから吐出する前記第２インクが供給されるべき物品を支持するホルダと、
前記インクジェットヘッドを前記物品に対して相対的に移動させる移動機構とをさらに具備したことを特徴とする請求項１に記載の膜形成装置。
【請求項３】
前記インクジェットヘッドが前記ノズルから吐出する前記第１インクを受ける滴受をさらに具備し、前記移動機構は前記インクジェットヘッドを前記物品と前記滴受とに対して相対的に移動させることを特徴とする請求項２に記載の膜形成装置。
【請求項４】
インクジェットヘッドのインク室に第１インクを供給しながら前記インクジェットヘッドにそのノズルから前記第１インクを吐出させ、次いで、前記インク室に前記第１インクと比較して粘性率がより大きい第２インクを供給しながら前記インクジェットヘッドに前記ノズルから前記第２インクを吐出させ、その後、前記インク室に前記第２インクを供給しながら前記インクジェットヘッドに前記ノズルから前記第２インクを物品に向けて吐出させて前記物品上に前記第２インクからなる膜を形成することを特徴とする膜形成方法。
【請求項５】
前記第２インクは有機ＥＬ素子の有機物層が含む層の材料を含有したことを特徴とする請求項４に記載の膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜形成装置及び膜形成方法に係り、特にはインクジェット式の膜形成装置及び膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ表示装置の製造プロセスでは、発光層やバッファ層などを形成する場合、特許文献１に記載されているように、高分子有機材料を含有した溶液を塗布してなる塗膜を乾燥するという方法を採用することがある。この方法では、例えば、まず、各画素に対応して貫通孔を有する隔壁絶縁層を基板上に形成する。次に、これら貫通孔を液溜めとして利用して、インクジェット法により、高分子有機材料を含有したインクでそれら貫通孔を満たす。その後、貫通孔内の液膜を乾燥することにより、それら液膜から溶媒を除去する。以上のようにして、高分子有機材料からなる高分子発光層やバッファ層などを得る。
【０００３】
ところで、有機ＥＬ表示装置の製造プロセスで使用するインクの多くは、粘性率が大きい。そのため、このインクをインクジェットヘッドのインク室に供給した直後は、インクジェットヘッドのノズルの一部からインクが吐出されないことがある。したがって、有機ＥＬ表示装置の製造プロセスでは、通常、インクをインク室に供給してから例えば１０時間以上経過後に膜形成を開始している。
【特許文献１】特開２００４−４７２１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、インクジェットヘッドのインク室にインクを供給してから全てのノズルがインクを吐出可能となるまでに要する準備時間を短縮することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１側面によると、インクジェットヘッドと、第１インクを収容する第１容器と、前記第１インクと比較して粘性率がより大きい第２インクを収容する第２容器と、前記インクジェットヘッドのインク室に供給するインクを前記第１インクと前記第２インクとの間で切り替える切替装置とを具備したことを特徴とする膜形成装置が提供される。
【０００６】
本発明の第２側面によると、インクジェットヘッドのインク室に第１インクを供給しながら前記インクジェットヘッドにそのノズルから前記第１インクを吐出させ、次いで、前記インク室に前記第１インクと比較して粘性率がより大きい第２インクを供給しながら前記インクジェットヘッドに前記ノズルから前記第２インクを吐出させ、その後、前記インク室に前記第２インクを供給しながら前記インクジェットヘッドに前記ノズルから前記第２インクを物品に向けて吐出させて前記物品上に前記第２インクからなる膜を形成することを特徴とする膜形成方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、インクジェットヘッドのインク室にインクを供給してから全てのノズルがインクを吐出可能となるまでに要する準備時間を短縮することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【０００９】
図１は、本発明の一態様に係る膜形成装置を概略的に示す斜視図である。図２は、図１の膜形成装置の一部を概略的に示す図である。図３は、図１の膜形成装置が含むインクジェットヘッドを概略的に示す断面図である。
【００１０】
図１の膜形成装置は、インクジェット式の膜形成装置である。この膜形成装置は、例えば、有機ＥＬ表示装置の製造に利用可能である。
【００１１】
この膜形成装置は、下面に複数の脚ＦＴが取り付けられた基盤ＢＳを含んでいる。  
基盤ＢＳには、フレームＦＭが取り付けられている。フレームＦＭは、各々の底部が基盤ＢＳに固定された一対の柱と、それら柱の頂部に支持された梁とを含んでいる。
【００１２】
フレームＦＭの梁には、ヘッドユニットＨＵが取り付けられている。ヘッドユニットＨＵは、図２及び図３に示すインクジェットヘッドＩＪＨを搭載している。
【００１３】
インクジェットヘッドＩＪＨは、図３に示すように、ノズルプレートＮＰを含んでいる。ノズルプレートＮＰの上面には、Ｙ方向に細長い複数の凹部が形成されている。これら凹部は、Ｘ方向に配列している。
【００１４】
ノズルプレートＮＰの各凹部は、一端側では浅く、他端側では深い。ノズルプレートＮＰには、凹部の最深部に貫通孔が設けられている。これら貫通孔は、ノズルＮＺＬとして利用する。
【００１５】
ノズルプレートＮＰは、カバープレートＣＰと貼り合わされている。カバープレートＣＰは、ノズルプレートＮＰの凹部と向き合っている。ノズルプレートＮＰとカバープレートＣＰとは、それらの間であってノズルプレートＮＰの凹部に対応した位置に、インク室ＩＲとチャネルＣＨとを形成している。
【００１６】
各インク室ＩＲは、そのノズルＮＺＬとチャネルＣＨとの間に位置した部分のＹ方向に垂直な断面が、チャネルＣＨのＹ方向に垂直な断面と比較してより広い。インク室ＩＲの底部は、ノズルＮＺＬを介して外部と連絡している。インク室ＩＲの上部はチャネルＣＨの一端に接続されており、チャネルＣＨの他端は例えば図示しない共通インク室に接続されている。
【００１７】
カバープレートＣＰの外面であってインク室ＩＲに対応した領域上には、電極Ｅ１が配置されている。電極Ｅ１の上方には電極Ｅ２が配置されており、電極Ｅ１及びＥ２間であってインク室ＩＲに対応した位置には圧電素子ＰＺが配置されている。すなわち、このヘッドユニットＨＵは、ピエゾ方式のインクジェットヘッドＩＪＨを搭載している。なお、インクジェットヘッドＩＪＨには、ピエゾ方式の代わりに、サーマル方式又はバブルジェット（登録商標）方式を採用してもよい。
【００１８】
インクジェットヘッドＩＪＨの共通インク室には、第１容器ＣＮ１及び第２容器ＣＮ２が接続されている。容器ＣＮ１は第１インクを収容しており、容器ＣＮ２は第１インクと比較して粘性率がより大きい第２インクを収容している。
【００１９】
容器ＣＮ１を共通インク室に接続する流路及び容器ＣＮ２を共通インク室に接続する流路には、それぞれ、バルブＶＬ１及びＶＬ２が取り付けられている。典型的には、バルブＶＬ１及びＶＬ２は、電磁バルブ及び電動バルブなどのように電力を供給することにより開閉動作する弁である。バルブＶＬ１及びＶＬ２は、共通インク室に供給するインクを第１インクと第２インクとの間で切り替える切替装置を構成している。
【００２０】
容器ＣＮ１及びＣＮ２は、ヘッドユニットＨＵに搭載させてもよく、或いは、ヘッドユニットＨＵの外部に配置してもよい。前者の場合、バルブＶＬ１及びＶＬ２は、通常、ヘッドユニットＨＵに搭載させる。また、後者の場合、バルブＶＬ１及びＶＬ２は、ヘッドユニットＨＵに搭載させてもよく、或いは、ヘッドユニットＨＵの外部に配置してもよい。
【００２１】
基盤ＢＳの上面であってヘッドユニットＨＵの下方には、Ｙ方向に延びたレールＲＬ１が取り付けられている。レールＲＬ１上にはＸ方向に延びたレールＲＬ２が配置されており、レールＲＬ２には膜を形成すべき物品ＡＴＣを支持したホルダＨＬＤが配置されている。物品ＡＴＣは、例えば有機ＥＬ素子を形成する基板である。レールＲＬ２は図示しない駆動機構によってＹ方向に沿って移動可能であり、ホルダＨＬＤは先の駆動機構によってＸ方向に移動可能である。図１の膜形成装置では、この構成により、ヘッドユニットＨＵを物品ＡＴＣに対してＸ方向とＹ方向とに相対的に移動可能としている。
【００２２】
レールＲＬ２又はホルダＨＬＤには、図２の滴受ＤＢが物品ＡＴＣと隣り合うように取り付けられている。滴受ＤＢは、ホルダＨＬＤのＹ方向への移動に伴い、Ｙ方向に移動する。滴受ＤＢには図示しない容器が接続されており、滴受ＤＢに吐出されたインクはこの容器に回収する。
【００２３】
この膜形成装置は、図示しないコントローラをさらに含んでいる。コントローラは、インクジェットヘッドＩＪＨ、駆動機構、バルブＶＬ１及びＶＬ２、上記のセンサなどに接続されている。
【００２４】
この膜形成装置は、以下に説明するように動作する。  
コントローラは、物品ＡＴＣへの膜形成の指令が入力されると、例えば、以下の制御を実行する。
【００２５】
インク室ＩＲに第２インクが充填されている場合は、まず、物品ＡＴＣをインクジェットヘッドＩＪＨに対して位置合わせする。例えば、物品ＡＴＣにアライメントマークを形成しておき、画像処理によりアライメントマークの位置の基準位置からのずれを検出する。そして、この位置ずれがゼロとなるように、駆動機構を動作させる。
【００２６】
次に、物品ＡＴＣを、Ｘ方向及び／又はＹ方向に予め決められた距離だけ移動させる。これにより、物品ＡＴＣの膜を形成すべき目標箇所をノズルＮＺＬの正面に位置させる。
【００２７】
その後、バルブＶＬ２を開き、インクジェットヘッドＩＪＨの電極Ｅ１及びＥ２間に電圧をパルス状に印加する。このように電圧を印加すると、圧電素子ＰＺは膨張と収縮とを繰り返す。
【００２８】
圧電素子ＰＺが膨張すると、カバープレートＣＰは撓み、インク室ＩＲの容積が減少する。圧電素子ＰＺの膨張は高速であるので、インク室ＩＲ内は高圧になり、その結果、インクジェットヘッドＩＪＨは、ノズルＮＺＬから第２インクをインク滴として吐出する。このようにして、物品ＡＴＣの目標箇所上に、第２インクからなる膜を形成する。
【００２９】
インク室ＩＲが空である場合は、まず、図４に示すように、インクジェットヘッドＩＪＨが滴受ＤＢの上方へと移動するように駆動機構の動作を制御する。次いで、バルブＶＬ１を開き、インクジェットヘッドＩＪＨの電極Ｅ１及びＥ２間に電圧をパルス状に印加する。これにより、ノズルＮＺＬから第１インクを吐出させる。
【００３０】
ノズルＮＺＬからの第１インクの吐出を一定時間継続した後、電極Ｅ１及びＥ２間への電圧印加を停止すると共にバルブＶＬ１を閉じる。次いで、バルブＶＬ２を開き、インクジェットヘッドＩＪＨの電極Ｅ１及びＥ２間に電圧をパルス状に印加する。これにより、ノズルＮＺＬから第２インクを吐出させる。
【００３１】
ノズルＮＺＬからの第２インクの吐出を一定時間継続した後、電極Ｅ１及びＥ２間への電圧印加を停止すると共にバルブＶＬ２を閉じる。次いで、上述したのと同様の方法により、位置合わせ及び目標箇所への膜形成を行う。
【００３２】
上記の通り、この膜形成装置は、インク室ＩＲが空である場合、インク室ＩＲに、まず、粘性率がより小さな第１インクを供給し、次いで、粘性率がより大きな第２インクを供給する。こうすると、空のインク室ＩＲに第１インクを供給することなく第２インクのみを供給した場合と比較して、より短い時間で全てのノズルＮＺＬが第２インクを吐出できるようになる。
【００３３】
第１インクの２５℃における粘性率は、例えば２ｍＰａ・ｓ以上であり、典型的には３ｍＰａ・ｓ以上である。インクジェット法では、インクの粘性率が小さい場合には、インクの吐出が難しいことがある。なお、ここで、２５℃における粘性率について述べているのは、通常、先の膜形成は２５℃又はそれに近い温度で行うため、及び、この温度範囲内では一般に粘性率の温度依存性は十分に小さいためである。
【００３４】
第１インクの２５℃における粘性率は、例えば８ｍＰａ・ｓ未満であり、典型的には６ｍＰａ・ｓ以下である。空のインク室ＩＲに第２インクのみを供給してから全てのノズルＮＺＬが第２インクを吐出可能となるまでに長時間を要するという問題は、通常、第２インクの２５℃における粘性率が８ｍＰａ・ｓ以上である場合に生ずる。また、インク室ＩＲに供給するインクを第１インクから第２インクへと切り替えるのに要する時間を無視すると、先の効果は、第１インクが第２インクよりも粘性率が小さければ得ることができる。
【００３５】
第２インクの２５℃における粘性率は、例えば、８ｍＰａ・ｓ乃至１０ｍＰａ・ｓの範囲内にある。インクの粘性率が大きい場合には、インクの吐出が難しいことがある。
【００３６】
インクジェットヘッドＩＪＨへの第１インクの供給を継続する時間は、例えば、０．５時間乃至１時間の範囲内とする。この継続時間が短いと、インクジェットヘッドＩＪＨへの第２インクの供給を開始してから全てのノズルＮＺＬが第２インクを吐出可能となるまでに要する時間を十分に短くすることができない可能性がある。また、この継続時間が長いと、空のインク室ＩＲに第１インクを供給してから全てのノズルＮＺＬが第２インクを吐出可能となるまでに要する時間を十分に短くすることができない可能性がある。
【００３７】
インクジェットヘッドＩＪＨから滴受ＤＢへの第２インクの吐出を継続する時間は、例えば、０．５時間乃至１時間の範囲内とする。この継続時間が短いと、一部のノズルＮＺＬから第２インクを吐出できない可能性がある。また、この継続時間が長いと、インクジェットヘッドＩＪＨへの第２インクの供給を開始してから全てのノズルＮＺＬが第２インクを吐出可能となるまでに要する時間を十分に短くすることができない可能性がある。
【００３８】
インクジェットヘッドＩＪＨへの第１インクの供給を継続する時間は、例えば、０．５時間乃至１時間の範囲内とする。インクジェットヘッドＩＪＨへの第１インクの供給を継続する時間が短いと、インクジェットヘッドＩＪＨへ供給するインクを第１インクから第２インクへと切り替えてから短時間で全てのノズルＮＺＬから第２インクを吐出させることができない場合がある。また、インクジェットヘッドＩＪＨへの第１インクの供給を継続する時間が長いと、空のインク室ＩＲにインクを供給してから全てのノズルＮＺＬが第２インクを吐出可能となるまでに要する時間を短縮することができない場合がある。
【００３９】
第１及び第２インクとしては、例えば、高分子材料を有機溶剤に溶解又は分散させてなるものを使用することができる。第２インクに使用する高分子材料としては、例えば、有機ＥＬ素子の高分子発光層やバッファ層の材料を挙げることができる。
【００４０】
ノズルＮＺＬの径は、例えば、１μｍ乃至５０μｍの範囲内にある。空のインク室ＩＲに第２インクのみを供給してから全てのノズルＮＺＬが第２インクを吐出可能となるまでに長時間を要するという問題は、ノズルＮＺＬの径が大きい場合には生じ難い。また、ノズルＮＺＬの径が小さい場合には、インクの吐出が難しいことがある。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明の実施例について説明する。  
（実施例１）
本例では、図１乃至図４を参照しながら説明した膜形成装置を使用して、以下の試験を行った。具体的には、まず、空のインク室ＩＲに第１インクを供給した。第１インクの吐出を１時間継続した後、インク室ＩＲへ供給するインクを第１インクから第２インクへと切り替えた。そして、第２インクの供給を開始してから経過した時間と第２インクを吐出できたノズルＮＺＬの数（吐出可能ノズル数）との関係を調べた。
【００４２】
なお、本例では、各々が２５μｍ径のノズルＮＺＬを６４個含むと共に、構造が同一なインクジェットヘッドＩＪＨを３つ準備した。以下、これらインクジェットヘッドＩＪＨをヘッドＡ乃至Ｃと呼ぶ。そして、これらの各々を用いて上記の試験を行った。また、各試験では、第１インクとして２５℃における粘性率が３ｍＰａｓのインクを使用し、第２インクとしては２５℃における粘性率が８ｍＰａｓのインクを使用した。
【００４３】
図５は、実施例１で得られた、第２インクの供給を継続した時間と吐出可能ノズル数との関係を示すグラフである。図中、横軸は第２インクの供給を継続した時間を示し、縦軸は吐出可能ノズル数を示している。
【００４４】
図５に示すように、本例では、インクジェットヘッドＩＪＨへの第２インクの供給を開始してから４時間経過後に、全てのノズルＮＺＬから第２インクを吐出できた。すなわち、本例では、約５時間の準備時間を要した。
【００４５】
（実施例２）
本例では、第１インクとして２５℃における粘性率が５ｍＰａ・ｓのインクを使用したこと以外は、実施例１で説明したのと同様の試験を行った。
【００４６】
図６は、実施例２で得られた、第２インクの供給を継続した時間と吐出可能ノズル数との関係を示すグラフである。図中、横軸は第２インクの供給を継続した時間を示し、縦軸は吐出可能ノズル数を示している。
【００４７】
図６に示すように、本例では、インクジェットヘッドＩＪＨへの第２インクの供給を開始してから４時間経過後に、全てのノズルＮＺＬから第２インクを吐出できた。すなわち、本例では、約５時間の準備時間を要した。
【００４８】
（比較例）
本例では、インクジェットヘッドＩＪＨに第１インクを供給しなかったこと以外は、実施例１で説明したのと同様の試験を行った。
【００４９】
図７は、比較例で得られた、第２インクの供給を継続した時間と吐出可能ノズル数との関係を示すグラフである。図中、横軸は第２インクの供給を継続した時間を示し、縦軸は吐出可能ノズル数を示している。
【００５０】
図７に示すように、本例では、インクジェットヘッドＩＪＨへの第２インクの供給を開始してから１５時間経過後に、全てのノズルＮＺＬから第２インクを吐出できた。すなわち、本例では、１５時間の準備時間を要した。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一態様に係る膜形成装置を概略的に示す斜視図。
【図２】図１の膜形成装置の一部を概略的に示す図。
【図３】図１の膜形成装置が含むインクジェットヘッドを概略的に示す断面図。
【図４】図１の膜形成装置の一部を概略的に示す図。
【図５】実施例１で得られた、第２インクの供給を継続した時間と吐出可能ノズル数との関係を示すグラフ。
【図６】実施例２で得られた、第２インクの供給を継続した時間と吐出可能ノズル数との関係を示すグラフ。
【図７】比較例で得られた、第２インクの供給を継続した時間と吐出可能ノズル数との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００５２】
ＡＴＣ…物品、ＢＳ…基盤、ＣＨ…チャネル、ＣＮ１…容器、ＣＮ２…容器、ＣＰ…カバープレート、ＤＢ…滴受、Ｅ１…電極、Ｅ２…電極、ＦＭ…フレーム、ＦＴ…脚、ＨＬＤ…ホルダ、ＨＵ…ヘッドユニット、ＩＪＨ…インクジェットヘッド、ＩＲ…インク室、ＮＰ…ノズルプレート、ＮＺＬ…ノズル、ＰＺ…圧電素子、ＲＬ１…レール、ＲＬ２…レール、ＶＬ１…バルブ、ＶＬ２…バルブ。
【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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