JP2004160337A - Discharge head, discharge device, electro-optical device and its production method and electronic equipment - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a discharge head which permits satisfactory discharge without causing swelling and dissolution even for a liquid material containing organic solvent, and to provide a discharge device provided with the discharge head. <P>SOLUTION: The discharge head 1 discharges the liquid material containing organic solvent. The discharge head 1 is provided with a needle member 2 which is connected with a reservoir part filled with the liquid material, a head main body 3 having a nozzle for discharging the liquid material and a connection member 4 for connecting the needle member 2 with the head main body 3. At least the parts of the needle member 2 and the connection member 4 which come into contact with the liquid material are formed out of the material having excellent solvent resistance for organic solvents. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機系の溶剤を含有する液状体材料を吐出するための吐出ヘッド、さらに吐出装置、電気光学装置とその製造方法、及び電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液状体材料を吐出する吐出ヘッドを備えた吐出装置として、インクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このようなインクジェットプリンタに備えられたインクジェットヘッドは、通常、液状体材料を充填したインクカートリッジなどの液溜め部に接続される針を有した針部材と、液溜め部から供給された液状体材料を吐出するためのノズルを有したヘッド本体と、前記針部材と前記ヘッド本体との間を連結するための連結部材とを備えて構成されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１０９４０５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記のインクジェットヘッドは、近年では吐出ヘッドとして、民生用のインクジェットプリンタだけでなく工業用の吐出装置、すなわち各種デバイスの構成要素を形成するための装置としても使用されるようになってきている。例えば、有機ＥＬ装置における発光層や正孔注入層、液晶装置などにおけるカラーフィルタ、さらには各種デバイスの金属配線、マイクロレンズなどについても、その形成のために吐出ヘッドが用いられるようになってきている。
【０００５】
また、前記民生用のインクジェットヘッドにおいては、インクジェットプリンタとして使用されることから吐出するインクの種類がほぼ決まっており、通常は使用環境などを考慮して水溶性のものが用いられている。
ところが、工業用の吐出装置で用いられるインク材料、すなわち液状体材料では、ポリマー自体が特殊であり、また生産性を重要視していることなどから通常は有機系の溶剤が用いられている。
しかしながら、このように有機系の溶剤を含有する液状体材料を、従来の民生用のインクジェットヘッドを用いて吐出を行おうとすると、特に樹脂やゴムで形成されている部材が有機系の溶剤に冒されて膨潤による変形や溶解を起こし、使用不能になってしまう。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、有機系の溶剤を含有する液状体に対しても、膨潤や溶解を起こすことなく、良好に吐出を行うことのできる吐出ヘッド、さらに吐出装置、電気光学装置とその製造方法、及び電子機器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の吐出ヘッドは、有機系の溶剤を含有する液状体材料を吐出する吐出ヘッドであって、前記液状体材料を充填した液溜め部に接続される針部材と、液状体材料を吐出するためのノズルを有したヘッド本体と、前記針部材と前記ヘッド本体との間を連結するための連結部材とを備えてなり、前記針部材および連結部材の、少なくとも前記液状体材料と接する箇所が前記有機系の溶剤に対して高い耐溶剤性を有する材料によって形成されてなることを特徴としている。
この吐出ヘッドによれば、針部材および連結部材の、少なくとも液状体材料と接する箇所が、使用する液状体材料に含有される有機系の溶剤に対して高い耐溶剤性を有する材料によって形成されているので、針部材や連結部材が有機系の溶剤に冒され、膨潤による変形や溶解を起こして使用不能になってしまうといった不都合が防止される。
【０００８】
また、前記の吐出ヘッドにおいては、前記針部材および連結部材の、前記液状体材料に対する耐溶剤性が、常温の前記液状体材料中に６０日間浸漬処理した後の重量変化率が６％以下であるのが好ましい。
このようにすれば、針部材や連結部材が液状体材料と連続的に接触していてもその重量変化がほとんどなく、したがって長期間の連続使用に耐え得るものとなる。
【０００９】
また、前記の吐出ヘッドにおいては、有機系の溶剤を含有する液状体材料がカラーフィルタ材料であてもよい。
その場合、カラーフィルタ材料を支障なく連続的に吐出することができる。
【００１０】
また、前記の吐出ヘッドにおいては、有機系の溶剤を含有する液状体材料が有機ＥＬの発光層材料であってもよい。
その場合にも、有機ＥＬの発光層材料を支障なく連続的に吐出することができる。
【００１１】
本発明の吐出装置では、前記の吐出ヘッドと、この吐出ヘッドを移動させる移動機構と、を備えたことを特徴としている。
この吐出装置によれば、吐出ヘッドが有機系の溶剤に冒されて使用不能になってしまうといった不都合が防止されており、また、移動機構によって吐出ヘッドが移動させられるようにしたので、吐出ヘッドからの液状体の吐出を所望する位置に行うことができる。
【００１２】
本発明の電気光学装置では、前記吐出装置によって形成された構成要素を備えてなることを特徴としている。
この電気光学装置によれば、吐出ヘッドが有機系の溶剤に冒されない良好な吐出装置によってその構成要素が形成されているので、生産性に優れた良好なものとなる。
【００１３】
本発明の電気光学装置の製造方法では、前記吐出装置によって一部の構成要素を形成することを特徴としている。
この電気光学装置の製造方法によれば、吐出ヘッドが有機系の溶剤に冒されない良好な吐出装置によって一部の構成要素を形成しているので、生産性に優れ、かつ良好な電気光学装置を製造することができる。
【００１４】
本発明の電子機器では、前記の電気光学装置を備えてなることを特徴としている。
この電子機器によれば、生産性に優れた良好な電気光学装置を備えているので、この電子機器自体も生産性に優れた良好なものとなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は本発明の吐出ヘッドの一例を示す分解斜視図であり、図１中符号１は吐出ヘッドである。この吐出ヘッド１は、有機系の溶剤を含有する液状体材料を吐出するもので、液状体材料を充填したインクカートリッジなどからなる液溜め部（図示せず）に接続される針部材２と、液状体材料を吐出するためのノズルを有したヘッド本体３と、針部材２とヘッド本体３との間を連結するためのゴムブッシュ（連結部材）４とを備えてなるものである。
【００１６】
針部材２は、湾曲した周壁５によって囲まれた凹部６を有し、この凹部６の底面には、液状体材料をヘッド本体３内に案内する針状突起７、７が突出して形成されている。この針状突起７、７には、先端部から軸線方向に向けてその内部に液案内路（図示せず）が形成されており、この液案内路は凹部６内に開口している。また、この凹部６の底面には後述するヘッド本体３に連通する孔（図示せず）が形成されている。
【００１７】
ヘッド本体３は、図２（ａ）に示すように例えばステンレス製のノズルプレート１２と振動板１３とを備え、両者を仕切部材（リザーバプレート）１４を介して接合したものである。ノズルプレート１２と振動板１３との間には、仕切部材１４によって複数の空間１５と液溜まり１６とが形成されている。各空間１５と液溜まり１６の内部は液状体材料で満たされており、各空間１５と液溜まり１６とは供給口１７を介して連通したものとなっている。また、ノズルプレート１２には、空間１５から液状体材料を噴射するためのノズル孔１８が縦横に整列させられた状態で複数形成されている。一方、振動板１３には、液溜まり１６に液状体材料を供給するための孔１９が形成されている。この孔１９は、針部材２の凹部６に形成された孔にゴムブッシュ４を介して接続され、連通させられることにより、針部材２で案内された液状体材料を液溜まり１６に供給するものとなっている。
【００１８】
また、振動板１３の空間１５に対向する面と反対側の面上には、図２（ｂ）に示すように圧電素子（ピエゾ素子）２０が接合されている。この圧電素子２０は、一対の電極２１の間に位置し、通電するとこれが外側に突出するようにして撓曲するよう構成されたものである。そして、このような構成のもとに圧電素子２０が接合されている振動板１３は、圧電素子２０と一体になって同時に外側へ撓曲するようになっており、これによって空間１５の容積が増大するようになっている。したがって、空間１５内に増大した容積分に相当する液状体材料が、液溜まり１６から供給口１７を介して流入する。また、このような状態から圧電素子２０への通電を解除すると、圧電素子２０と振動板１３はともに元の形状に戻る。したがって、空間１５も元の容積に戻ることから、空間１５内部の液状体材料の圧力が上昇し、ノズル孔１８から基板に向けて液状体材料の液滴２２が吐出される。
【００１９】
また、これら針部材２とヘッド本体３との間には、これらを連結するためのゴムブッシュ４が設けられている。このゴムブッシュ４は、液状体材料を流通させるための筒状体８を複数（本例では２個）有してなるもので、これら筒状体８が針部材２の孔（図示せず）とヘッド本体３の孔１９（図２（ａ）参照）とにそれぞれ連通した状態で接続されることにより、針部材２からの液状体材料をヘッド本体３に案内するようになっている。
【００２０】
このような構成の吐出ヘッド１において、針部材２は樹脂によって形成されており、またゴムブッシュ４はゴム等のエラストマーによって形成されている。また、これら針部材２やゴムブッシュ４は、特に吐出する液状体材料に含有される有機溶媒に対し、高い耐溶剤性を有する材料によって形成されている。具体的には、例えば液状体材料がカラーフィルタ材料、すなわち、固形分１０％と顔料数％とを含有し、さらにこれを有機系の溶剤としてブチルカルビトールアセテートに溶解した材料である場合、針部材２を形成する樹脂としては、ＰＰ（ポリプロピレン）やＣＯＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｏｌｅｆｉｎ Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ；環状オレフィンポリマー）が好適に用いられる。なお、ＣＯＣ（環状オレフィンポリマー）としては、例えばエチレンと環状オレフィンの一種であるＴＤ（テトラシクロドデセン）とを共重合させて形成したエチレン・テトラシクロドデセン・コポリマーが用いられる。このようなＣＯＣは、カラーフィルタ材料以外にも、例えばオーバーコート材などに対しても好適に用いられる。
【００２１】
また、液状体材料が有機ＥＬの発光層材料、すなわち、蛍光物質や燐光物質からなるポリマーと、これを溶解する有機系の溶剤としてのシクロヘキシルベンゼン（ＣＨＢ）とからなる材料である場合、針部材２を形成する樹脂としては、ホルムアルデヒドの重合体であるポリアセタール（ＰＯＭ）が好適に用いられる。このポリアセタールは、液状体材料に含有される有機系の溶剤が特にベンゼン系の溶剤、例えばキシレンやトリメチルベンゼンなどである場合に、高い耐溶剤性を有することから好適に用いられる。さらに、液状体材料が有機ＥＬの正孔注入層材料、例えば３，４−ポリエチレンジオシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）の分散液である場合、針部材２を形成する樹脂としては、変性ポリフェニレンエーテル（例えばザイロン［登録商品］；旭化成社製）やＣＯＣ、ＰＯＭ、ＰＰが用いられる。
【００２２】
一方、液状体材料が前述したカラーフィルタ材料である場合、ゴムブッシュ４を形成するエラストマーとしては、パーフロロゴム（商品名；ニチアス社）やブチルゴム、シリコンゴムが用いられ、特にパーフロロゴムが好適に用いられる。また、液状体材料が有機ＥＬの発光層材料である場合、ゴムブッシュ４を形成するエラストマーとしては、パーフロロゴムやフッ素ゴムが用いられる。さらに、液状体材料が有機ＥＬの正孔注入層材料である場合、ゴムブッシュ４を形成するエラストマーとしては、パーフロロゴム、シリコンゴム、さらにはＳＥＢＳ、ＳＥＰＳ、ＰＰをブレンドし、これにパラフィン系のオイルを添加した樹脂などが用いられる。
【００２３】
なお、これら針部材２やゴムブッシュ４については、吐出する液状体材料の有機系の溶剤に対し、少なくとも液状体材料と接する箇所が有機系の溶剤に対して高い耐溶剤性を有していればよく、具体的には、一般的な樹脂やエラストマーの表面にフッ素樹脂やメタルをコーティングすることにより、高い耐溶剤性を付与したものを用いてもよい。
また、コーティングに代えて樹脂やエラストマーの表面改質を行い、これら樹脂やエラストマーに高い耐溶剤性を付与するようにしてもよい。
【００２４】
（実験例）
針部材２用としての樹脂と、ゴムブッシュ４用としてのエラストマーとをそれぞれ前記した各種の液状体材料に浸漬し、その耐溶剤性を調べた。
実験は、常温で放置した液状体材料中に各試料を６０日間浸漬処理することで行った。また、その評価は、浸漬処理後各試料を液状体材料中より取り出し、表面を払拭した後、その重量を測定して浸漬前に対する浸漬後の重量変化率を算出することで行った。
得られた結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】

【００２６】
なお、表１中における液状体材料の欄においてＣＦは、有機系の溶剤としてブチルカルビトールアセテートを含有したカラーフィルタ材料であり、ＬＥＰは、有機系の溶剤としてシクロヘキシルベンゼンを含有した有機ＥＬの発光層材料であり、ＰＥＤＯＴは、有機ＥＬの正孔注入層材料である。
また、ＬＥＰに対する樹脂としてのＰＯＭについての実験、及びＰＥＤＯＴに対するエラストマーとしてのＳＥＰＳ等についての実験は行っておらず、したがってこれらの数値データはないが、過去の実績からしてこれらは重量変化率が６％未満であることが確認されているので、表１中においては使用可能との意味でＯＫと記した。
また、ＣＦに対する樹脂としてのＰＯＭについては実験を行っていない。
【００２７】
表１に示した結果より、特に重量変化率が６％未満の材料であれば、これによって形成された針部材や連結部材は、対応する液状体材料に対し連続的に接触していても膨潤や溶解といったことが起こらず、したがって長期間の連続使用に耐え得るものとなると考えられる。
【００２８】
なお、前記構成の吐出ヘッド１については、これを移動させる移動機構を備えることにより、液状体材料を吐出ヘッド１によって所望位置に自動的に吐出することのできる、吐出装置として機能させることができる。ここで、移動機構は、吐出ヘッド１をＸ方向に移動させるＸ方向移送体と、Ｙ方向に移動させるＹ方向移送体と、Ｚ方向（高さ方向）移送体とを有したもので、これら移送体がリニアモータ等の駆動手段によって例えば１μｍ単位で移動することにより、吐出ヘッッド１を水平方向であるＸＹ方向と高さ方向（垂直方向）であるＺ方向に精度よく移動させることができるようになっている。
【００２９】
このような吐出装置にあっては、吐出ヘッド１の針部材２およびゴムブッシュ４の、少なくとも液状体材料と接する箇所を、使用する液状体材料に含有される有機系の溶剤に対して高い耐溶剤性を有する材料で形成しておくことにより、民生用ではほとんど使用されない特殊なポリマーに対応した有機系の溶剤に対しても、支障なく良好に吐出することができるようになる。
したがって、この吐出装置によれば、各種デバイスの構成要素、例えば液晶装置におけるカラーフィルタや配線、、また有機ＥＬ装置における発光層や正孔注入層、さらにはマイクロレンズなどの液状体の形成材料を吐出することにより、これら構成要素を形成することができる。
【００３０】
次に、このような吐出ヘッド１を備えてなる吐出装置による、電気光学装置（デバイス）の構成要素の製造例として、液晶装置などにおけるカラーフィルタの製造例について説明する。
まず、図３（ａ）に示すように透明の基板Ｓの一方の面に対し、ブラックマトリックス５２を形成する。このブラックマトリックス５２の形成方法としては、光透過性のない樹脂（好ましくは黒色）を、スピンコート等の方法で所定の厚さ（例えば２μｍ程度）に塗布することで行う。このブラックマトリックス５２の格子で囲まれる最小の表示要素、すなわちフィルターエレメント５３については、例えばＸ軸方向の巾を３０μｍ、Ｙ軸方向の長さを１００μｍ程度とする。
【００３１】
次に、図３（ｂ）に示すように、吐出装置からカラーフィルタ用の液状体材料（液滴）５４を吐出し、これをフィルターエレメント５３に着弾させる。吐出する液状体材料５４の量については、加熱工程におけるインクの体積減少を考慮した十分な量とする。
ここで、液状体材料５４を吐出するための吐出装置における吐出ヘッド１としては、本例ではその針部材２を環状オレフィンポリマー（ＣＯＣ）によって形成し、ゴムブッシュ４をブチルゴムによって形成したものを用いている。
【００３２】
このようにして基板Ｓ上のすべてのフィルターエレメント５３にインク滴５４を充填したら、ヒータを用いて基板Ｓが所定の温度（例えば７０℃程度）となるように加熱処理する。この加熱処理により、インクの溶媒が蒸発してインクの体積が減少する。この体積減少の激しい場合には、カラーフィルターとして十分なインク膜の厚みが得られるまで、インク吐出工程と加熱工程とを繰り返す。この処理により、インクに含まれる溶媒が蒸発して、最終的にインクに含まれる固形分のみが残留して膜化し、図３（ｃ）に示すようにカラーフィルタ５５となる。
【００３３】
次いで、基板Ｓを平坦化し、かつカラーフィルタ５５を保護するため、図３（ｄ）に示すようにカラーフィルタ５５やブラックマトリックス５２を覆って基板Ｓ上に保護膜５６を形成する。この保護膜５６の形成にあたっては、スピンコート法、ロールコート法、リッピング法等の方法を採用することもできるが、カラーフィルタ５５の場合と同様に、前記吐出装置を用いて行うこともできる。
【００３４】
次いで、図３（ｅ）に示すようにこの保護膜５６の全面に、スパッタ法や真空蒸着法等によって透明導電膜５７を形成する。その後、透明導電膜５７をパターニングし、画素電極５８をフィルターエレメント５３に対応させてパターニングする。なお、液晶表示パネルの駆動にＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いる場合には、このパターニングは不用となる。
このようなカラーフィルタの製造において、吐出ヘッド１を用いているので、カラーフィルタ材料を支障なく連続的に吐出することができ、したがって良好なカラーフィルタを形成することができるとともに、生産性を向上することができる。
【００３５】
次に、吐出ヘッド１を備えた吐出装置による別の製造例として、有機ＥＬ装置の製造例について説明する。
図４は、吐出装置により一部の構成要素が製造された有機ＥＬ装置の側断面図であり、まずこの有機ＥＬ装置の概略構成を説明する。
図４に示すようにこの有機ＥＬ装置３０１は、基板３１１、回路素子部３２１、画素電極３３１、バンク部３４１、発光素子３５１、陰極３６１（対向電極）、および封止基板３７１から構成された有機ＥＬ素子３０２に、フレキシブル基板（図示略）の配線および駆動ＩＣ（図示略）を接続したものである。回路素子部３２１は基板３１１上に形成され、複数の画素電極３３１が回路素子部３２１上に整列している。そして、各画素電極３３１間にはバンク部３４１が格子状に形成されており、バンク部３４１により生じた凹部開口３４４に、発光素子３５１が形成されている。陰極３６１は、バンク部３４１および発光素子３５１の上部全面に形成され、陰極３６１の上には封止用基板３７１が積層されている。
【００３６】
有機ＥＬ素子を含む有機ＥＬ装置３０１の製造プロセスは、バンク部３４１を形成するバンク部形成工程と、発光素子３５１を適切に形成するためのプラズマ処理工程と、発光素子３５１を形成する発光素子形成工程と、陰極３６１を形成する対向電極形成工程と、封止用基板３７１を陰極３６１上に積層して封止する封止工程とを備えている。
【００３７】
発光素子形成工程は、凹部開口３４４、すなわち画素電極３３１上に正孔注入層３５２および発光層３５３を形成することにより発光素子３５１を形成するもので、正孔注入層形成工程と発光層形成工程とを具備している。そして、正孔注入層形成工程は、正孔注入層３５２を形成するための第１組成物（液状体材料）を各画素電極３３１上に吐出する第１吐出工程と、吐出された第１組成物を乾燥させて正孔注入層３５２を形成する第１乾燥工程とを有し、発光層形成工程は、発光層３５３を形成するための第２組成物（液状体材料）を正孔注入層３５２の上に吐出する第２吐出工程と、吐出された第２組成物を乾燥させて発光層３５３を形成する第２乾燥工程とを有している。
【００３８】
この発光素子形成工程において、正孔注入層形成工程における第１吐出工程と、発光層形成工程における第２吐出工程とで前記の吐出装置を用いている。用いる吐出装置における吐出ヘッド１としては、正孔注入層の形成材料（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの分散液）を吐出する第１吐出工程では、その針部材２を変性ポリフェニレンエーテル（例えばザイロン［登録商品］；旭化成社製）によって形成し、ゴムブッシュ４を、ＳＥＢＳ、ＳＥＰＳ、ＰＰをブレンドし、これにパラフィン系のオイルを添加した樹脂によって形成したものを用いている。
また、発光層の形成材料を吐出する第２吐出工程では、針部材２をポリアセタール（ＰＯＭ）によって形成し、ゴムブッシュ４をフッ素ゴムによって形成したものを用いている。
【００３９】
この有機ＥＬ装置３０１の製造においても、吐出ヘッド１を用いていることにより、正孔注入層の形成材料、発光層の形成材料をそれぞれ支障なく連続的に吐出することができ、したがって良好な正孔注入層、発光層を形成することができるとともに、生産性を向上することができる。
【００４０】
なお、本発明の吐出装置によって構成要素の一部が形成され、得られる電気光学装置としては、前記の液晶装置や有機ＥＬ装置に限ることなく、他に電気泳動装置やプラズマディスプレイ装置などの種々のものを挙げることができる。
また、このような電気光学装置を備えた本発明の電子機器としては、携帯電話やパーソナルコンピューターなどの表示部を備えたものを挙げることができ、特にその表示部に前記の電気光学装置を好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吐出ヘッドの一例を示す分解斜視図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）はヘッド本体の概略構成図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）はカラーフィルタ形成方法の工程説明図である。
【図４】有機ＥＬ装置の側断面図である。
【符号の説明】
１…吐出ヘッド、２…針部材、３…ヘッド本体、
４…ゴムブッシュ（連結部材）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a discharge head for discharging a liquid material containing an organic solvent, a discharge device, an electro-optical device, a method for manufacturing the same, and electronic equipment.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a discharge device including a discharge head that discharges a liquid material, an ink jet printer including an ink jet head is known (for example, see Patent Document 1).
An ink jet head provided in such an ink jet printer generally has a needle member having a needle connected to a liquid reservoir such as an ink cartridge filled with a liquid material, and a liquid material supplied from the liquid reservoir. And a connecting member for connecting between the needle member and the head body.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-9-109405
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the above-mentioned inkjet head has recently been used as an ejection head not only as a consumer inkjet printer but also as an industrial ejection apparatus, that is, an apparatus for forming components of various devices. I have. For example, a discharge head has been used for forming a light emitting layer and a hole injection layer in an organic EL device, a color filter in a liquid crystal device, and a metal wiring and a micro lens of various devices. I have.
[0005]
In addition, in the above-mentioned consumer ink jet head, the type of ink to be ejected is substantially determined because the ink jet head is used as an ink jet printer, and a water soluble ink is usually used in consideration of a use environment and the like.
However, in an ink material used in an industrial ejection device, that is, a liquid material, an organic solvent is usually used because the polymer itself is special and productivity is regarded as important.
However, when an attempt is made to discharge a liquid material containing an organic solvent using a conventional inkjet head for consumer use, a member formed of resin or rubber is affected by the organic solvent. As a result, they are deformed or dissolved by swelling, and become unusable.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a liquid material containing an organic solvent, without causing swelling or dissolution, to be able to discharge well. An object of the present invention is to provide a discharge head, a discharge device, an electro-optical device, a method for manufacturing the same, and electronic equipment.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the discharge head of the present invention is a discharge head that discharges a liquid material containing an organic solvent, a needle member connected to a liquid reservoir filled with the liquid material, A head body having a nozzle for discharging a liquid material, and a connecting member for connecting between the needle member and the head body, wherein the needle member and the connecting member have at least the liquid It is characterized in that the portion in contact with the body material is formed of a material having high solvent resistance to the organic solvent.
According to this ejection head, at least a portion of the needle member and the connecting member that is in contact with the liquid material is formed of a material having high solvent resistance to an organic solvent contained in the liquid material used. Therefore, the disadvantage that the needle member and the connecting member are affected by the organic solvent and are deformed or dissolved due to swelling and become unusable can be prevented.
[0008]
In the discharge head, the needle member and the connecting member have a solvent resistance to the liquid material, and the weight change rate after immersion in the liquid material at room temperature for 60 days is 6% or less. Preferably it is.
In this case, even if the needle member and the connecting member are in continuous contact with the liquid material, there is almost no change in the weight thereof, and therefore, it can withstand long-term continuous use.
[0009]
In the above-described ejection head, the liquid material containing the organic solvent may be a color filter material.
In this case, the color filter material can be continuously discharged without any trouble.
[0010]
In the above-described ejection head, the liquid material containing an organic solvent may be a light emitting layer material of an organic EL.
Also in that case, the light emitting layer material of the organic EL can be continuously discharged without any trouble.
[0011]
A discharge device according to the present invention is characterized by including the discharge head described above and a moving mechanism for moving the discharge head.
According to this discharge device, the inconvenience that the discharge head is unusable because it is affected by the organic solvent is prevented, and the discharge head is moved by the moving mechanism. The liquid can be discharged from the liquid to a desired position.
[0012]
The electro-optical device according to the present invention is characterized in that it comprises a component formed by the ejection device.
According to this electro-optical device, the constituent elements are formed by a good discharge device in which the discharge head is not affected by the organic solvent, so that the product is excellent in productivity and excellent.
[0013]
The method of manufacturing an electro-optical device according to the present invention is characterized in that some components are formed by the ejection device.
According to this method of manufacturing an electro-optical device, the discharge head forms a part of components by a good discharge device that is not affected by an organic solvent. Can be manufactured.
[0014]
An electronic apparatus according to another aspect of the invention includes the above-described electro-optical device.
According to this electronic apparatus, since the electronic apparatus includes a good electro-optical device having excellent productivity, the electronic apparatus itself has excellent productivity.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of an ejection head according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an ejection head. The discharge head 1 discharges a liquid material containing an organic solvent, and includes a needle member 2 connected to a liquid reservoir (not shown) formed of an ink cartridge or the like filled with the liquid material, It comprises a head body 3 having a nozzle for discharging a liquid material, and a rubber bush (connection member) 4 for connecting between the needle member 2 and the head body 3.
[0016]
The needle member 2 has a concave portion 6 surrounded by a curved peripheral wall 5. On the bottom surface of the concave portion 6, needle-like projections 7, 7 for guiding the liquid material into the head main body 3 are formed so as to protrude. I have. A liquid guide path (not shown) is formed in each of the needle-like projections 7, 7 from the distal end portion in the axial direction, and the liquid guide path opens into the recess 6. Further, a hole (not shown) communicating with the head main body 3 described later is formed on the bottom surface of the concave portion 6.
[0017]
As shown in FIG. 2A, the head main body 3 includes, for example, a nozzle plate 12 and a vibration plate 13 made of stainless steel, and both are joined via a partition member (reservoir plate) 14. A plurality of spaces 15 and a pool 16 are formed between the nozzle plate 12 and the vibration plate 13 by the partition member 14. The interior of each space 15 and the liquid pool 16 is filled with a liquid material, and each space 15 and the liquid pool 16 communicate with each other via a supply port 17. The nozzle plate 12 is provided with a plurality of nozzle holes 18 for injecting the liquid material from the space 15 in a state where the nozzle holes 18 are arranged vertically and horizontally. On the other hand, a hole 19 for supplying the liquid material to the liquid reservoir 16 is formed in the vibration plate 13. The hole 19 is connected to a hole formed in the concave portion 6 of the needle member 2 via the rubber bush 4 and communicates therewith, thereby supplying the liquid material guided by the needle member 2 to the liquid reservoir 16. It has become.
[0018]
Further, a piezoelectric element (piezo element) 20 is joined to the surface of the diaphragm 13 opposite to the surface facing the space 15 as shown in FIG. The piezoelectric element 20 is located between the pair of electrodes 21 and is configured to bend so as to protrude outward when energized. The vibration plate 13 to which the piezoelectric element 20 is bonded under such a configuration is configured to bend outward simultaneously with the piezoelectric element 20, thereby reducing the volume of the space 15. It is increasing. Therefore, the liquid material corresponding to the increased volume in the space 15 flows from the liquid reservoir 16 through the supply port 17. When the current supply to the piezoelectric element 20 is released from such a state, both the piezoelectric element 20 and the diaphragm 13 return to their original shapes. Therefore, since the space 15 also returns to the original volume, the pressure of the liquid material inside the space 15 increases, and the liquid material droplet 22 is discharged from the nozzle hole 18 toward the substrate.
[0019]
A rubber bush 4 is provided between the needle member 2 and the head main body 3 to connect them. The rubber bush 4 has a plurality of (two in this example) cylindrical bodies 8 for flowing a liquid material, and these cylindrical bodies 8 are formed with holes (not shown) of the needle member 2. The liquid material from the needle member 2 is guided to the head main body 3 by being connected to the head body 3 and the holes 19 (see FIG. 2A) of the head main body 3 respectively.
[0020]
In the ejection head 1 having such a configuration, the needle member 2 is formed of a resin, and the rubber bush 4 is formed of an elastomer such as rubber. Further, the needle member 2 and the rubber bush 4 are formed of a material having high solvent resistance particularly to an organic solvent contained in the liquid material to be discharged. Specifically, for example, when the liquid material is a color filter material, that is, a material containing 10% of solid content and several% of pigment and further dissolving this in butyl carbitol acetate as an organic solvent, As a resin forming the member 2, PP (polypropylene) or COC (Cyclic Olefin Polymers; cyclic olefin polymer) is suitably used. As the COC (cyclic olefin polymer), for example, an ethylene-tetracyclododecene copolymer formed by copolymerizing ethylene and TD (tetracyclododecene), which is a kind of cyclic olefin, is used. Such COC is suitably used not only for a color filter material but also for an overcoat material, for example.
[0021]
When the liquid material is a light emitting layer material of an organic EL, that is, a material made of a polymer made of a fluorescent substance or a phosphorescent substance and cyclohexylbenzene (CHB) as an organic solvent for dissolving the same, a needle member Polyacetal (POM), which is a polymer of formaldehyde, is suitably used as the resin for forming (2). This polyacetal is suitably used because it has high solvent resistance when the organic solvent contained in the liquid material is a benzene-based solvent, for example, xylene or trimethylbenzene. Further, when the liquid material is a hole injection layer material of an organic EL, for example, a dispersion of 3,4-polyethylenediocithiophene / polystyrene sulfonic acid (PEDOT / PSS), the resin forming the needle member 2 includes: Modified polyphenylene ether (for example, Zylon [registered product]; Asahi Kasei Corporation), COC, POM, and PP are used.
[0022]
On the other hand, when the liquid material is the above-described color filter material, as the elastomer forming the rubber bush 4, perfluoro rubber (trade name: Nichias), butyl rubber, or silicone rubber is used, and particularly perfluoro rubber is preferably used. When the liquid material is a light emitting layer material of an organic EL, perfluoro rubber or fluoro rubber is used as an elastomer forming the rubber bush 4. Further, when the liquid material is a hole injection layer material of an organic EL, the elastomer forming the rubber bush 4 is a blend of perfluoro rubber, silicon rubber, SEBS, SEPS, and PP, and a paraffin-based oil. A resin to which is added is used.
[0023]
In addition, the needle member 2 and the rubber bush 4 need to have high solvent resistance to the organic solvent of the liquid material to be discharged at least at a portion in contact with the liquid material. What is necessary is just to use what gave high solvent resistance by coating the surface of common resin or elastomer with a fluororesin or metal.
Further, instead of coating, surface modification of resin or elastomer may be performed to impart high solvent resistance to these resin or elastomer.
[0024]
(Experimental example)
A resin for the needle member 2 and an elastomer for the rubber bush 4 were immersed in the various liquid materials described above, and the solvent resistance was examined.
The experiment was performed by immersing each sample in a liquid material left at room temperature for 60 days. The evaluation was performed by taking out each sample from the liquid material after the immersion treatment, wiping the surface, measuring the weight, and calculating the rate of change in weight after immersion with respect to before immersion.
Table 1 shows the obtained results.
[0025]
[Table 1]

[0026]
In the column of the liquid material in Table 1, CF is a color filter material containing butyl carbitol acetate as an organic solvent, and LEP is light emission of an organic EL containing cyclohexylbenzene as an organic solvent. PEDOT is a hole injection layer material of the organic EL.
In addition, no experiments were conducted on POM as a resin for LEP and SEPS as an elastomer for PEDOT. Therefore, these numerical data are not available. Since it was confirmed that it was less than 6%, in Table 1, it was described as OK in the sense that it could be used.
Further, no experiment was conducted on POM as a resin for CF.
[0027]
From the results shown in Table 1, in particular, if the material has a weight change rate of less than 6%, the needle member and the connecting member formed therefrom swell even if they continuously contact the corresponding liquid material. No dissolution or dissolution occurs, and thus it is considered that the resin can withstand continuous use for a long period of time.
[0028]
Note that the ejection head 1 having the above-described configuration can function as an ejection device that can automatically eject a liquid material to a desired position by the ejection head 1 by including a moving mechanism that moves the ejection head. . Here, the moving mechanism has an X-direction transfer body for moving the ejection head 1 in the X direction, a Y-direction transfer body for moving in the Y direction, and a Z-direction (height direction) transfer body. By moving the transfer body by, for example, a unit of 1 μm by a driving unit such as a linear motor, the discharge head 1 can be accurately moved in the horizontal XY directions and the height direction (vertical direction) Z direction. It has become.
[0029]
In such a discharge device, at least the portions of the needle member 2 and the rubber bush 4 of the discharge head 1 that are in contact with the liquid material have high resistance to organic solvents contained in the liquid material used. By being formed of a material having a solvent property, it is possible to satisfactorily discharge even an organic solvent corresponding to a special polymer which is hardly used for consumer use.
Therefore, according to this ejection device, constituent materials of various devices, such as a color filter and a wiring in a liquid crystal device, a light emitting layer and a hole injection layer in an organic EL device, and a liquid material such as a microlens are formed. By discharging, these components can be formed.
[0030]
Next, a description will be given of a production example of a color filter in a liquid crystal device or the like as a production example of a component of an electro-optical device (device) using a discharge device including such a discharge head 1.
First, as shown in FIG. 3A, a black matrix 52 is formed on one surface of a transparent substrate S. The black matrix 52 is formed by applying a resin (preferably black) having no light transmittance to a predetermined thickness (for example, about 2 μm) by a method such as spin coating. For the smallest display element surrounded by the lattice of the black matrix 52, that is, the filter element 53, for example, the width in the X-axis direction is about 30 μm, and the length in the Y-axis direction is about 100 μm.
[0031]
Next, as shown in FIG. 3B, a liquid material (droplets) 54 for a color filter is discharged from the discharge device, and the liquid material (droplets) is landed on the filter element 53. The amount of the liquid material 54 to be discharged is set to a sufficient amount in consideration of the volume reduction of the ink in the heating step.
Here, as the discharge head 1 in the discharge device for discharging the liquid material 54, in this example, the needle member 2 is formed of a cyclic olefin polymer (COC), and the rubber bush 4 is formed of butyl rubber. ing.
[0032]
After all the filter elements 53 on the substrate S are filled with the ink droplets 54 in this manner, a heating process is performed using a heater so that the substrate S has a predetermined temperature (for example, about 70 ° C.). The heat treatment evaporates the solvent of the ink and reduces the volume of the ink. In the case where the volume decrease is remarkable, the ink discharging step and the heating step are repeated until a sufficient ink film thickness as a color filter is obtained. By this processing, the solvent contained in the ink evaporates, and finally only the solid content contained in the ink remains to form a film, thereby forming the color filter 55 as shown in FIG.
[0033]
Next, in order to flatten the substrate S and protect the color filter 55, a protective film 56 is formed on the substrate S so as to cover the color filter 55 and the black matrix 52 as shown in FIG. In forming the protective film 56, a method such as a spin coating method, a roll coating method, and a ripping method can be employed. However, similarly to the case of the color filter 55, the protective film 56 can be formed using the discharge device.
[0034]
Next, as shown in FIG. 3E, a transparent conductive film 57 is formed on the entire surface of the protective film 56 by a sputtering method, a vacuum evaporation method, or the like. After that, the transparent conductive film 57 is patterned, and the pixel electrode 58 is patterned corresponding to the filter element 53. When a TFT (Thin Film Transistor) is used for driving the liquid crystal display panel, this patterning becomes unnecessary.
In the production of such a color filter, since the discharge head 1 is used, the color filter material can be continuously discharged without any trouble, so that a good color filter can be formed and the productivity is improved. can do.
[0035]
Next, a description will be given of a production example of an organic EL device as another production example using a discharge device provided with the discharge head 1.
FIG. 4 is a side sectional view of an organic EL device in which some components are manufactured by a discharge device. First, a schematic configuration of the organic EL device will be described.
As shown in FIG. 4, the organic EL device 301 is an organic EL device including a substrate 311, a circuit element portion 321, a pixel electrode 331, a bank portion 341, a light emitting element 351, a cathode 361 (counter electrode), and a sealing substrate 371. A wiring of a flexible substrate (not shown) and a driving IC (not shown) are connected to the EL element 302. The circuit element portion 321 is formed on a substrate 311, and a plurality of pixel electrodes 331 are arranged on the circuit element portion 321. The bank portions 341 are formed in a lattice shape between the pixel electrodes 331, and the light emitting elements 351 are formed in the concave openings 344 formed by the bank portions 341. The cathode 361 is formed on the entire upper surface of the bank portion 341 and the light emitting element 351, and a sealing substrate 371 is stacked on the cathode 361.
[0036]
The manufacturing process of the organic EL device 301 including the organic EL element includes a bank part forming step for forming the bank part 341, a plasma processing step for appropriately forming the light emitting element 351, and a light emitting element formation for forming the light emitting element 351. The method includes a step, a counter electrode forming step of forming the cathode 361, and a sealing step of stacking and sealing the sealing substrate 371 on the cathode 361.
[0037]
The light emitting element forming step is to form the light emitting element 351 by forming the hole injection layer 352 and the light emitting layer 353 on the concave opening 344, that is, on the pixel electrode 331. The hole injection layer forming step and the light emitting layer forming step Is provided. The hole injection layer forming step includes: a first discharge step of discharging a first composition (liquid material) for forming the hole injection layer 352 onto each pixel electrode 331; A first drying step of drying the material to form a hole injection layer 352, wherein the light emitting layer forming step includes the step of applying a second composition (liquid material) for forming the light emitting layer 353 to the hole injection layer. There is a second discharging step of discharging the second composition on the 352 and a second drying step of drying the discharged second composition to form the light emitting layer 353.
[0038]
In the light emitting element forming step, the above-described discharging device is used in a first discharging step in the hole injection layer forming step and a second discharging step in the light emitting layer forming step. In the first ejection step of ejecting the material for forming the hole injection layer (dispersion liquid of PEDOT / PSS), the needle member 2 of the ejection head 1 in the ejection device used is made of a modified polyphenylene ether (for example, Zylon [registered product]; The rubber bush 4 is made of a resin obtained by blending SEBS, SEPS, and PP and adding a paraffinic oil thereto.
In the second discharging step of discharging the material for forming the light emitting layer, the needle member 2 is formed of polyacetal (POM), and the rubber bush 4 is formed of fluorine rubber.
[0039]
Also in the manufacture of the organic EL device 301, the use of the ejection head 1 allows the material for forming the hole injection layer and the material for forming the light emitting layer to be continuously and continuously ejected without any trouble. A hole injection layer and a light emitting layer can be formed, and productivity can be improved.
[0040]
It should be noted that some of the components are formed by the ejection device of the present invention, and the obtained electro-optical device is not limited to the above-described liquid crystal device or organic EL device, but may be any of various other devices such as an electrophoretic device and a plasma display device. Can be mentioned.
Further, examples of the electronic apparatus of the present invention including such an electro-optical device include those having a display unit such as a mobile phone or a personal computer, and the above-described electro-optical device is particularly preferable for the display unit. Can be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of a discharge head of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are schematic configuration diagrams of a head main body.
FIGS. 3A to 3F are process explanatory views of a color filter forming method.
FIG. 4 is a side sectional view of the organic EL device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Discharge head, 2 ... Needle member, 3 ... Head body,
4: Rubber bush (connecting member)

Claims (8)

有機系の溶剤を含有する液状体材料を吐出する吐出ヘッドであって、
前記液状体材料を充填した液溜め部に接続される針部材と、液状体材料を吐出するためのノズルを有したヘッド本体と、前記針部材と前記ヘッド本体との間を連結するための連結部材とを備えてなり、
前記針部材および連結部材の、少なくとも前記液状体材料と接する箇所が前記有機系の溶剤に対して高い耐溶剤性を有する材料によって形成されてなることを特徴とする吐出ヘッド。An ejection head that ejects a liquid material containing an organic solvent,
A needle member connected to the liquid reservoir filled with the liquid material; a head body having a nozzle for discharging the liquid material; and a connection for connecting the needle member and the head body. And members,
An ejection head, wherein at least a portion of the needle member and the connecting member that is in contact with the liquid material is formed of a material having high solvent resistance to the organic solvent. 前記針部材および連結部材の、前記液状体材料に対する耐溶剤性が、常温の前記液状体材料中に６０日間浸漬処理した後の重量変化率が６％以下であることを特徴とする請求項１記載の吐出ヘッド。The solvent resistance of the needle member and the connecting member to the liquid material is such that the weight change rate after immersion treatment in the liquid material at room temperature for 60 days is 6% or less. The ejection head according to the above. 前記有機系の溶剤を含有する液状体材料がカラーフィルタ材料であることを特徴とする請求項１又は２記載の吐出ヘッド。3. The ejection head according to claim 1, wherein the liquid material containing the organic solvent is a color filter material. 前記有機系の溶剤を含有する液状体材料が有機ＥＬの発光層材料であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の吐出ヘッド。The discharge head according to claim 1, wherein the liquid material containing the organic solvent is a light emitting layer material of an organic EL. 請求項１〜４のいずれかに記載の吐出ヘッドと、この吐出ヘッドを移動させる移動機構と、を備えたことを特徴とする吐出装置。An ejection apparatus comprising: the ejection head according to claim 1; and a moving mechanism that moves the ejection head. 請求項５に記載の吐出装置によって形成された構成要素を備えてなることを特徴とする電気光学装置。An electro-optical device comprising a component formed by the ejection device according to claim 5. 請求項５に記載の吐出装置によって一部の構成要素を形成することを特徴とする電気光学装置の製造方法。A method for manufacturing an electro-optical device, wherein a part of components is formed by the ejection device according to claim 5. 請求項６に記載の電気光学装置を備えてなることを特徴とする電子機器。An electronic apparatus comprising the electro-optical device according to claim 6.

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