JP2004230211A - 溶液噴出装置及び溶液噴出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】溶液を効率的に目的の位置のみに精度よく付着する噴出を実現することである。
【解決手段】隔壁により囲繞された囲繞領域が一方の面上に複数配列されている透明基板２がワークテーブル１に載置される。コントローラ７３Ａの制御により、透明基板２及びその上の雰囲気が加熱器６８により加熱され、冷却媒体供給器７０Ａから冷却媒体ジャケット６９Ａに冷却媒体が供給されてノズル６５が冷却される。そして、ノズル６５と透明基板２とが相対的に移動され、タンク６６内の溶液がノズル６５に供給され、その溶液の液滴が噴出口６５ａから連続的に噴出されつつ、加熱された透明基板２の囲繞領域にその液滴が乾燥されつつ到達する。
【選択図】 図２
【解決手段】隔壁により囲繞された囲繞領域が一方の面上に複数配列されている透明基板２がワークテーブル１に載置される。コントローラ７３Ａの制御により、透明基板２及びその上の雰囲気が加熱器６８により加熱され、冷却媒体供給器７０Ａから冷却媒体ジャケット６９Ａに冷却媒体が供給されてノズル６５が冷却される。そして、ノズル６５と透明基板２とが相対的に移動され、タンク６６内の溶液がノズル６５に供給され、その溶液の液滴が噴出口６５ａから連続的に噴出されつつ、加熱された透明基板２の囲繞領域にその液滴が乾燥されつつ到達する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に形成された囲繞領域内に液滴を噴出する溶液噴出装置及び溶液噴出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：エレクトロルミネッセンス）素子は、アノード電極、有機材料からなる有機ＥＬ層、カソード電極の順に積層された積層構造を為している。そして、アノード電極とカソード電極の間に順バイアス電圧が印加されると有機ＥＬ層において発光する。このような有機ＥＬ素子を画素として基板上にマトリクス状に配列して、各有機ＥＬ素子を所定の階調輝度で発光することによって画像表示を行う有機ＥＬ表示パネルが実現化されている。
【０００３】
アクティブマトリクス駆動のような有機ＥＬ表示パネルでは、アノード電極又はカソード電極のうちの一方の電極を全ての画素に共通する共通電極とすることができるが、少なくとも他方の電極及び有機ＥＬ層を画素ごとにパターニングする必要がある。アノード電極やカソード電極を画素ごとにパターニングする手法は、従来の半導体素子製造技術を適用できる。つまり、ＰＶＤ法又はＣＶＤ法等による成膜工程、フォトリソグラフィー法等によるマスク工程、エッチング法等による薄膜の形状加工工程を適宜行うことで、アノード電極やカソード電極を画素ごとにパターニングすることができる。
【０００４】
有機ＥＬ層の成膜方法については、材料等の条件に応じてドライ蒸着法と湿式コーティング法に大別できる。湿式コーティング法を用いる場合には、インクジェット技術を応用することで画素ごとにパターニングすることができる。つまり、有機ＥＬ層になる高分子系有機ＥＬ材料を溶質として溶媒で溶解してなるＥＬ溶液の液滴をノズルで噴出することで、画素ごとに有機ＥＬ層をパターニングすることができる。インクジェット技術を応用した湿式コーティング法では成膜工程と、画素ごとのパターニング工程をほぼ同時に行えることから、インクジェット方式は主流の技術となりつつある。
【０００５】
有機ＥＬ層は、実際に発光する発光層のみからなる一層構造のものがある。また、その一層構造よりも発光効率及び耐久性を向上するために、有機ＥＬ層が、アノード電極からの正孔を発光層に注入する正孔注入輸送層と、電子注入層を兼ねた発光層とから構成される二層構造のものがある。この二層構造の場合、有機ＥＬ素子は、基板上に、アノード電極、正孔注入輸送層、発光層、カソード電極の順に形成される。従来、インクジェット式記録ヘッドにより、正孔注入輸送層用組成物の液滴を、仕切り部材で仕切られた囲繞領域に吐出し、正孔注入輸送層をパターン形成して、有機ＥＬ素子を製造する製造方法が考えられていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１０６２７８号公報（第７頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
その１つの囲繞領域は、１つの画素となる。また、従来、正孔注入輸送層だけでなく、発光層等も含めた有機ＥＬ層がインクジェット方式でパターン形成されていた。インクジェット方式で有機ＥＬ層をパターン形成するにあたり、ノズルから噴出する溶液に揮発性の有機溶媒を用いると、経時的にそのノズルに溶液中の有機ＥＬ材料が析出して目詰まりする。よって、この観点から溶液には、蒸発速度の遅い高沸点溶媒が望ましい。しかし、その高沸点溶媒を用いると、その高沸点溶媒の乾燥速度が遅いため、ノズルからの噴出量を保持したままだと、囲繞領域から乾燥しきれていない溶液がオーバーフローしてしまう。
【０００８】
そのため、そのオーバーフローを防ぐためには、１回の最低噴出量を減少し、１つの画素に溶液を数滴噴出することが必要となる。この時、１画素形成に要するタクトタイムを保つためには、噴出周期を短くする必要がある。しかしながら、噴出周期を短くすると、噴出量のバラツキが大きくなる。また、噴出周期には下限が存在する。スループットを向上するために強い圧力で溶液を噴出すると、囲繞領域内に着弾した勢いで跳ね返りが生じ、はじかれた溶液が囲繞領域の外にはみ出してしまうといった問題があった。
【０００９】
本発明の課題は、溶液を効率的に目的の位置のみに精度よく付着する噴出を実現することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、
基板の一方の面上に形成された複数の囲繞領域に向けて溶液を噴出口（例えば、図２に示す噴出口６５ａ）から噴出するノズル（例えば、図２に示すノズル６５）を備えた溶液噴出装置において、
前記基板を加熱する第１の加熱器（例えば、図２に示す加熱器６８）と、
前記ノズルを冷却する冷却手段（例えば、図２に示す冷却媒体ジャケット６９Ａ、冷却媒体供給器７０Ａ、冷却媒体供給管７１、冷却媒体排出管７２）とを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の溶液噴出装置において、
前記ノズルの温度を検知する温度検知器（例えば、図４に示す温度検知部７５）と、
前記温度検知器により検知される前記ノズルの温度に基づいて、前記ノズルの温度が所定温度範囲内となるように、前記冷却手段を制御する温度調節器（例えば、図４に示す温度調節器７６）とを備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の溶液噴出装置において、
前記ノズルを加熱する第２の加熱器を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、
ノズルの噴出口から基板の一方の面上に形成された複数の囲繞領域に向けて溶液を噴出する溶液噴出方法において、
前記ノズルを冷却する工程とを含むことを特徴とする。
【００１４】
請求項１又は４に記載の発明によれば、ノズルが冷却されているので、沸点の低い溶媒又は蒸気圧の高い溶媒を含む溶液を用いても、ノズル内に滞留する溶液中の気化成分の発生を抑えて適量の溶液を噴出することができる。そして、基板を加熱しているので、液滴が基板の囲繞領域に到達するまでの間に速やかに加熱して溶液中の溶媒が乾燥されるために、液滴の量が減り且つ溶液の粘度が高くなる。したがって液滴が所望の囲繞領域以外にオーバーフローしたり、飛び散ることがなく、さらに蒸発するまでの時間を短縮できる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の溶液噴出方法において、
前記ノズルの温度を検知する工程と、
前記検知される前記ノズルの温度に基づいて、前記ノズルの温度が所定温度範囲内となるように、前記冷却手段を制御する工程とを含むことを特徴とする。
【００１６】
請求項２又は５に記載の発明によれば、検知されるノズルの温度に基づいて、ノズル内の温度が所定温度範囲内となるように、ノズルの冷却が調節される。このため、ノズル内の溶液の温度が適切な温度範囲に調節され、溶液の粘度を適切且つ一定に保つので、溶液の一定容量の液滴を、基板の囲繞領域に噴出することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の溶液噴出方法において、
前記ノズルを加熱する工程を含むことを特徴とする。
【００１８】
請求項３又は６に記載の発明によれば、ノズルの冷却及び加熱を行いつつ溶液の液滴を噴出する。このため、ノズルの加熱により、ノズル内の温度が所定範囲内になるまでの時間を短縮することができるとともに、ノズルの冷却により、溶液の一定容量の液滴を、基板の囲繞領域に連続的に噴出することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を用いて本発明に係る具体的な第１及び第２実施の形態を順に説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１〜図３を参照して、本発明に係る第１の実施の形態を説明する。先ず、図１を参照して、有機ＥＬ素子が設けられた有機ＥＬ表示パネル１を説明する。図１は、有機ＥＬ表示パネル１の構成を示す図であり、（Ｉ）は、有機ＥＬ表示パネル１の平面図であり、（ＩＩ）は、（Ｉ）の切断線Ａ−Ａで切断して示した断面図である。
【００２１】
有機ＥＬ表示パネル１は、透明基板２を具備しており、画素ごとに有機ＥＬ素子が設けられている。透明基板２としては、石英ガラス等といったガラス基板の他にプラスチック基板を使用することができる。
【００２２】
透明基板２の一方の面上に複数の透明電極３，３，…がマトリクス状に配列されて形成されている。透明電極３は、有機ＥＬ素子のアノード電極であり、比較的仕事関数が高い。透明電極３は、導電性及び透光性を有する材料で形成されており、例えば、インジウム・スズ・酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）、インジウム・亜鉛・酸化物（ＩＺＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）で形成されている。
【００２３】
透明基板２の一方の面上に隔壁５が網目状に形成されており、平面視して隔壁５は各々の透明電極３を囲繞している。隔壁５は、その囲繞される囲繞領域ごとに画素を仕切っている。隔壁５は、単層以上の層で構成され、絶縁性を有し、例えば、酸化シリコン若しくは窒化シリコンからなる下地層上にポリイミド樹脂といった感光性樹脂からなる上層で形成されている。
【００２４】
隔壁５に囲繞される各々の囲繞領域内において有機ＥＬ層４が透明電極３上に形成されている。有機ＥＬ層４は有機ＥＬ素子の広義の発光層である。有機ＥＬ層４は、ポリフルオレン系高分子、ポリフェニレンビニレン系高分子等の発光材料（蛍光体）が含有されている狭義の発光層や、チオフェン系高分子等を含む電荷輸送層を単層以上含む層である。有機ＥＬ層４は、透明電極３側から順に正孔輸送層、狭義の発光層、電子輸送層となる三層構造であっても良いし、透明電極３側から順に正孔輸送層、狭義の発光層となる二層構造であっても良いし、狭義の発光層のみからなる一層構造であっても良い。また、有機ＥＬ層４は、これらの層構造において適切な層間に電子或いは正孔の注入層が介在した積層構造であっても良いし、その他の層構造であっても良い。有機ＥＬ層４は、正孔及び電子を輸送する機能と、正孔と電子の再結合により励起子を生成して発光する機能とを有する。ここで、有機ＥＬ層４の発光色は三色あり、有機ＥＬ層４Ｒは赤色に発光し、有機ＥＬ層４Ｇは緑色に発光し、有機ＥＬ層４Ｂは青色に発光する。なお、有機ＥＬ層４は、液滴噴出方式で後述する溶液噴出装置６Ａによって形成される。
【００２５】
図１では、図示を省略するが、有機ＥＬ層４上に対向電極が形成されている。対向電極は、有機ＥＬ素子４のカソード電極である。対向電極は、比較的仕事関数の低い材料で形成されており、例えばインジウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、バリウム及び希土類元素の中から選択された単体或いはこれらのうちの少なくとも一種を含む合金若しくは混合物で形成されている。対向電極は、全ての画素に共通であっても良いし、画素ごとに区切られていても良く、また複数のストライプ状の電極のように、複数の画素を１つのユニットとした複数のユニット群を構成し、各ユニット毎に電気的に離間した電極としても良い。
【００２６】
各々の画素では、アノードとなる透明電極３の電位がカソードとなる対向電極の電位より高くなるように電圧が印加されると、透明電極３から有機ＥＬ層４に正孔が注入されるとともに、対向電極から有機ＥＬ層４に電子が注入されることで、有機ＥＬ層４が発光する。透明電極３をカソードとし、対向電極をアノードとする場合、対向電極の電位が透明電極３の電位より高くなるようにすることで有機ＥＬ層４が発光する。
【００２７】
なお、上記有機ＥＬ表示パネル１がアクティブマトリクス方式で駆動されるものであれば、画素ごとにスイッチング回路（複数の薄膜トランジスタ、コンデンサ等から構成される。）が設けられており、スイッチング回路には透明電極３が各々接続されている。
【００２８】
次に、図２を参照して、液滴噴出方式で有機ＥＬ層４を成膜する溶液噴出装置６Ａについて説明する。図２は、本実施の形態の溶液噴出装置６Ａが示された概略側面図である。
【００２９】
溶液噴出装置６Ａは、有機ＥＬ溶液８１を液滴として透明基板２に噴出することによって有機ＥＬ層４を成膜するものである。有機ＥＬ溶液８１の溶質は、有機ＥＬ層４の有機ＥＬ材料（発光性物質、正孔輸送性物質、電子輸送性物質等の高分子系材料）である。有機ＥＬ溶液８１の溶媒は、有機ＥＬ層４の有機ＥＬ材料を溶解することのできる液体であり、スループットの観点から沸点が低いもの（低沸点溶媒）又は揮発性の高いもの（蒸気圧の高い溶媒）が望ましい。溶液噴出装置６Ａは、２〜１００［ｐｌ］程度の液滴を噴出できる。
【００３０】
また、有機ＥＬ層４を成膜する際には、予め透明電極３，３，…及び隔壁５が形成された透明基板２を用いる。なお、図２において、透明基板２上の隔壁５及び透明電極３の図示は省略している。
【００３１】
溶液噴出装置６Ａは、平坦で且つ水平な上面を有するとともに副走査方向（紙面の奥行き方向）に移動自在なワークテーブル６１と、ワークテーブル６１を副走査方向に移動させるようにワークテーブル６１を駆動する駆動装置６２と、副走査方向に対して略直角な主走査方向（紙面の左右方向）に延在するガイド部６３と、ガイド部６３に案内されてガイド部６３に沿って主走査方向に移動する移動体であるヘッド部６４と、有機ＥＬ溶液８１を液滴として噴出する複数のノズル６５と、有機ＥＬ溶液８１の供給源であるタンク６６と、タンク６６から有機ＥＬ溶液８１を供給する溶液供給管６７と、ワークテーブル６１上の透明基板２を加熱する加熱器６８と、ノズル６５に直接的又は間接的に接触するように設けられ冷却媒体が供給される冷却媒体ジャケット６９Ａと、冷却媒体の供給源である冷却媒体供給器７０Ａと、冷却媒体供給器７０Ａから供給された冷却媒体を冷却媒体ジャケット６９Ａへ流入する冷却媒体供給管７１と、冷却媒体ジャケット６９Ａから排出された冷却媒体を冷却媒体供給器７０Ａへ流入する冷却媒体排出管７２と、溶液噴出装置６Ａ全体を制御するコントローラ７３Ａとを具備する。冷却媒体は、流体として利用できれば、純水やアルコール、ジエチレングリコール、塩化カリウム等の冷却剤を含む溶液のように液体でもよく、冷却された気体でもよく、また冷却されて結晶化した固体粒を含んだ液体であってもよい。
【００３２】
ワークテーブル６１は、平板状に形成されており、その上面に透明基板２が載置される。また、タンク６６内に有機ＥＬ溶液８１が貯蔵されている。駆動装置６２は、ヘッド部６４の動作に合わせてワークテーブル６１とともに透明基板２を副走査方向に搬送するものであり、具体的には、間欠的に透明基板２を搬送するものである。なお、駆動装置６２は、コントローラ７３Ａによって制御される。
【００３３】
ヘッド部６４は、間欠的な透明基板２の搬送に合わせて、ワークテーブル６１上においてガイド部６３に沿って主走査方向に往復移動するものである。具体的には透明基板２が停止している際に、主走査方向に少なくとも一往復の移動をするものである。ヘッド部６４は、コントローラ７３Ａによって制御される。
【００３４】
また、ヘッド部６４にノズル６５が設けられており、ノズル６５は溶液供給管６７を介してタンク６６に通じている。有機ＥＬ溶液８１がタンク６６から溶液供給管６７を通じてノズル６５内に供給され、ノズル６５内に有機ＥＬ溶液８１が充填される。更に、ノズル６５には噴出手段が設けられているとともに、ノズル６５の下端には噴出口６５ａが設けられている。このノズル６５は、噴出手段の作動により噴出口６５ａから、有機ＥＬ溶液８１の液滴を透明基板２に向けて噴出する。噴出口６５ａから透明基板２までの距離は到達位置の精度のためには短い方が好ましく、また透明基板２での液滴のはね返りを考慮すればある程度長い方が好ましく、両者を鑑みて１．０ｍｍ〜１．５ｍｍ程度が好ましい。噴出手段はピエゾ式であり、噴出口５５ａから噴出し透明基板２に到達するまでの時間は、溶媒の一部が気化するためには長い方が好ましく、噴出口６５ａから透明基板２までの距離は到達位置の精度のためには短い方が好ましく、両者を鑑みて１〜１００ｍ秒が好ましい。
【００３５】
ピエゾ式の噴出手段は、ノズル６５内の有機ＥＬ溶液８１に接したピエゾ素子の体積を変化させることによってダイヤフラムを圧縮・膨張させ、ノズル６５内の有機ＥＬ溶液８１の圧力を変化させる。これにより、有機ＥＬ溶液８１の液滴が噴出口５５ａから噴出される。
【００３６】
以上のワークテーブル６１、駆動装置６２及びヘッド部６４によって、透明基板２とノズル６５はワークテーブル６１の上面に平行な面に沿って相対的に移動される。
【００３７】
なお、図２では、一つのノズル６５及び一つのタンク６６のみが示されているが、実際には複数のタンク６６があり、複数のノズル６５がヘッド部６４に設けられている。具体的には、赤、緑又は青の何れか一色に発光する有機材料を溶解した有機ＥＬ溶液８１がそれぞれのタンク６６に充填されている。各タンク６６にそれぞれ通じるノズル６５からは、赤、緑又は青の何れか一色に発光する有機ＥＬ材料が溶解した有機ＥＬ溶液８１が噴出される。
【００３８】
以上のワークテーブル６１及びノズル６５が箱体７４内に配設されている。従って、透明基板２が副走査方向に移動されることと、ノズル６５から有機ＥＬ溶液８１の液滴が噴出されることと、有機ＥＬ溶液８１の液滴が透明基板２に着弾することとは、箱体７４の内部空間において行われる。また、駆動装置６２、ヘッド部６４及びノズル６５はコントローラ７３Ａによって制御されて所定タイミングで動作したり、停止したりする。
【００３９】
また、冷却媒体供給器７０Ａは、水を貯蔵するタンク、その水を送り出すポンプ及び水を排出する排出手段等を備える。水道等の外部からそのタンクに水が供給され、そのポンプによりそのタンク内の水が冷却媒体として冷却媒体供給管７１を通じて冷却媒体ジャケット６９Ａに供給される。冷却媒体ジャケット６９Ａは、供給された冷却媒体にノズル６５の熱を伝導することにより、ノズル６５の熱を奪って冷却する。冷却媒体ジャケット６９Ａは、図２に示すように、ノズル６５の表面の一部に設けられる構成でもよいが、冷却効率を上げるために、ノズル６５を囲むように設けられる構成でもよい。
【００４０】
冷却媒体ジャケット６９Ａによりノズル６５の熱が吸収された冷却媒体は、冷却媒体排出管７２を通じて、冷却媒体供給器７０Ａへ排出される。冷却媒体供給器７０Ａは、内部の排出手段により、冷却媒体ジャケット６９Ａから排出された冷却媒体を溶液噴出装置６Ａの外に排出する。なお、冷却媒体供給器７０Ａは冷却媒体ジャケット６９Ａに冷却媒体を供給する構成であれば、この構成に限定されるものではなく、冷却媒体排出管７２から排出された水を再び冷却する冷却器を備え、この冷却器により冷却された水を冷却媒体供給管７１を介して冷却媒体ジャケット６９Ａに供給するような循環式の冷却手段等であってもよい。また、コントローラ７３Ａにより溶液噴出装置６Ａ内の温度をノズル６５内の有機ＥＬ溶液８１の温度より下げることで冷却媒体供給管７１及び冷却媒体排出管７２の温度が下がり、冷却媒体供給管７１及び冷却媒体排出管７２に接触しながら移動する管内の水を冷却することが可能である。また、冷却媒体供給管７１及び冷却媒体排出管７２の少なくとも一方に電気的に冷却された冷却器を設けることで水を冷却することも可能である。また、冷却媒体供給器７０Ａは、コントローラ７３Ａによって制御される。
【００４１】
図１に示すように、透明基板２及び透明電極３上に隔壁５により形成される画素に、有機ＥＬ材料が溶解した有機ＥＬ溶液８１の液滴を噴出口６５ａから噴出してパターン形成する場合に、特に有機ＥＬ溶液８１の溶媒の揮発性が低い又は沸点が高いと、液滴の噴出後、乾燥しきれていない溶液が隣接画素へオーバーフローすることがある。
【００４２】
そのオーバーフローを防ぐためには、液滴の容量（１回の噴出量）を減少させ、１画素に液滴を複数回噴出することが必要となるが、有機ＥＬ表示パネルの生産性を上げるために、１画素に有機ＥＬ層４を形成するためのタクトタイムを保持しようとするには、有機ＥＬ溶液８１の噴出周期を短くせねばならない。しかし、ノズル６５が噴出可能な液滴の最小容量及び噴出周期のいずれも限度がある。また、各画素への噴出回数を多くしても生産性を下げないためには液滴の噴射速度を速くしなければならず、このため液滴が透明電極３にはじき返されて飛び跳ねた溶液が他の画素に入りやすくなる。このように液滴が所望の画素以外の画素に入ってしまうことによって、各画素の膜の厚さが異なるために各画素の発光輝度にバラツキが生じたり、さらには、例えば有機ＥＬ層４Ｒが形成されるべき画素に有機ＥＬ層４Ｇとなる溶液や有機ＥＬ層４Ｂとなる溶液が混入することで発光色純度が悪くなるために有機ＥＬ表示パネルとしての品質が劣化する。
【００４３】
そこで、溶液供給装置６Ａは、加熱器６８によりワークテーブル６１及びその上に載置された透明基板２等が加熱される構成となっている。つまり、透明基板２及びその上方の雰囲気を加熱するので、液滴がノズル６５の噴出口６５ａから噴出されたとたんにすぐに加熱され、その液滴の溶媒が画素に到達する前に蒸発される又はその蒸発を促進する構成となっている。
【００４４】
しかし、低沸点の溶媒又は蒸気圧が高い（揮発性が高い）溶媒を含む有機ＥＬ溶液８１を用いて、ワークテーブル６１の温度を上昇させると、ワークテーブル６１から輻射熱が発生し、その輻射熱によりノズル６５及びその内部の温度も上昇してしまうため、このままでは、ノズル６５内の有機ＥＬ溶液８１の一部が気化してしまう。またノズル６５は、ピエゾ式噴出手段を用いているので、ピエゾ素子によりダイヤフラムを圧縮・膨張させて有機ＥＬ溶液８１を噴出している。そのダイヤフラムが膨張する際に内部圧力が小さくなり、有機ＥＬ溶液８１がさらに気化されやすい状態が起きる。
【００４５】
気化された溶媒が微小であれば、気化した溶媒のガスは溶媒液中に再び溶け込み、害をなさない。しかし、低沸点の溶媒又は蒸気圧が高い溶媒を用いて、しかも溶媒液滴噴射時の環境温度が高い（ノズル６５内の温度が高い）場合は、気化される溶媒量が多くなり、気化した溶媒のガスがもはや再び溶媒中に再び溶け込むことが困難となる。例えば、有機ＥＬ層４の正孔輸送層を形成する際、有機ＥＬ溶液８１としてＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）溶液を用いる場合に、そのＰＥＤＯＴ溶液は、蒸気圧の高い水を主溶媒としているが、ノズル６５の温度が４０［℃］を超えると、気体が発生することが確認された。この気化した溶媒のガスがノズル６５内に滞留すると正確な量の有機ＥＬ溶液８１を噴出することができず、場合によっては溶液が噴出できなくなる。またこの溶媒のガスは液状の溶液同様に噴出口６５ａから噴出されることもあるが、単位体積当たりの有機ＥＬ溶液８１の量が液状に比べ極めて微量なために満足に成膜できない。
【００４６】
そこで、溶液供給装置６Ａは、ノズル６５に設けられた冷却媒体ジャケット６９Ａにより、ノズル６５内部の有機ＥＬ溶液８１を冷却して、有機ＥＬ溶液８１の気化を抑制し、ノズル６５から正確な量の有機ＥＬ溶液８１の液滴の連続噴射を可能とする。
【００４７】
次に、有機ＥＬ表示パネル１の製造方法について説明する。
ＰＶＤ法或いはＣＶＤ法等による成膜工程、フォトリソグラフィー法等によるマスク工程、エッチング法等による薄膜形状加工工程を適宜行うことによって、透明基板２上に複数の透明電極３をマトリクス状にパターニング形成する。
次に、スピンコート法又はディップ法等によって、透明電極３の形成された透明基板２上の一面に感光性樹脂のレジスト膜を成膜し、レジスト膜を露光した後に現像液で部分的に除去することで、各々の透明電極３を囲繞するようにレジスト膜を形状加工する。残留したレジスト膜が隔壁５となる。なお、ＰＶＤ法或いはＣＶＤ法等による成膜工程、フォトリソグラフィー法等によるマスク工程、エッチング法等による薄膜形状加工工程を適宜行うことによって、酸化シリコン又は窒化シリコンからなる隔壁５の下地層をレジスト膜の下方に予め形成しても良い。
【００４８】
次に、透明電極３及び隔壁５の形成された透明基板２をワークテーブル６１上に載置する。次に、溶液噴出装置６Ａを用いて、隔壁５に囲繞された各々の囲繞領域に有機ＥＬ溶液８１の液滴をノズル６５の噴出口６５ａから噴出することで、その囲繞領域に有機ＥＬ層４を成膜する。
【００４９】
詳細には溶液噴出装置６Ａの各部はコントローラ７３Ａに制御されて以下のように動作する。
つまり、駆動装置６２がワークテーブル６１とともに透明基板２を副走査方向に間欠的に搬送する。ここで、透明基板２が停止している最中に、ヘッド部６４が主走査方向に少なくとも一往復する。また、加熱器６８によりワークテーブル６１を介して透明基板２が加熱される。更に、冷却媒体供給器７０Ａにより冷却媒体ジャケット６９Ａに冷却媒体が供給されて、ノズル６５が冷却される。
【００５０】
ヘッド部６４が主走査方向に移動している最中に、ノズル６５が透明電極３の直上を通過する。ノズル６５が透明電極３上を通過している最中には、ノズル６５が透明電極３に向けて有機ＥＬ溶液８１を液滴として一回又は複数回噴出する。透明基板２が加熱されていることで、噴出口６５ａから噴出した液滴が透明基板２に到達する前に加熱されるので溶媒が蒸発しやすいので、有機ＥＬ溶液８１が他の画素へ飛び散ることを抑制できる。
【００５１】
また、冷却媒体ジャケット６９Ａによりノズル６５が冷却されるので、ノズル６５内部の有機ＥＬ溶液８１に、キャビテーションによる気化された溶媒の滞留が発生することなく、ノズル６５の噴出口６５ａから連続的に液滴を噴射することができる。従って、着弾した液滴が、隔壁５の囲繞領域から溢れ出なくなり、隣接画素との間で有機ＥＬ層４の膜厚が不均一となったり、隣接画素との有機ＥＬ溶液８１同士が混ざったりすることがない。このため有機ＥＬ層４Ｒ、有機ＥＬ層４Ｇ、有機ＥＬ層４Ｂは、所望の範囲の厚さを維持することができ、安定した輝度で発光色純度の高い表現が可能となる。
【００５２】
なお、ノズル６５が透明電極３の直上に位置した時に、ヘッド部６４が一旦停止して、ノズル６５が透明電極３に向けて有機ＥＬ溶液８１を液滴として一回又は複数回噴出しても良い。透明電極３に着弾した液滴が透明電極３上で広がって膜になり、そして固化することによって、有機ＥＬ層４が形成される。
【００５３】
以上のようにヘッド部６４が主走査方向に少なくとも一往復した後、駆動装置６２がワークテーブル６１とともに透明基板２を副走査方向に所定距離搬送する。そして、透明基板２が再び停止したら、ヘッド部６４の往復移動、ノズル６５による有機ＥＬ溶液８１の噴出が再び行われる。以降、溶液噴出装置６Ａが上述の動作を繰り返すことにより、隔壁５の囲繞領域全てに有機ＥＬ層４が成膜される。
【００５４】
溶液噴出装置６Ａによる有機ＥＬ層４の成膜が終了したら、ＰＶＤ法又はＣＶＤ法等による成膜工程を行うことで、有機ＥＬ層４の形成された透明基板２上の一面に対向電極を成膜する。
【００５５】
ここで、図３を参照して、溶液噴出装置における有機ＥＬ溶液８１の噴出動作開始からの経過時間と、ノズル６５の温度との関係を説明する。図３は、液滴噴出動作開始からの経過時間とノズル６５の温度との関係を示すグラフである。この測定において、有機ＥＬ溶液８１としてＰＥＤＯＴ溶液を用いた。
【００５６】
図３のグラフ中の「＊」は、比較例として図２の溶液噴出装置６Ａから冷却媒体ジャケット６９Ａ、冷却媒体供給器７０Ａ、冷却媒体供給器７１及び冷却媒体排出管７２を除いた溶液噴出装置を用いて、ワークテーブル６１の温度が７０［℃］となるように加熱器が制御され、ノズル６５が冷却されない場合を示す。この場合、ＰＥＤＯＴ溶液の液滴の噴出開始からの経過時間が３００［ｓｅｃ］になると、ノズル６５の温度が４０［℃］を大きく上回って４８．３［℃］まで達し、ノズル６５内の溶媒蒸気の発生により、ＰＥＤＯＴ溶液の供給ラインにガスが溜まり、ＰＥＤＯＴ溶液の液滴の噴出が止まった。よって、連続的な噴出は不可能であることが分かる。
【００５７】
一方、図３のグラフ中の実線は、溶液噴出装置６Ａにおいて、ワークテーブル６１の温度が７０［℃］となるように加熱し、冷却媒体供給器７１を動作させてノズル６５を冷却した場合を示す。この場合、ＰＥＤＯＴ溶液の液滴の噴出開始からの経過時間が６００［ｓｅｃ］に達しても、ノズル６５の温度が４０［℃］を超えることは無く、ＰＥＤＯＴ溶液の液滴の連続的且つ継続的な噴出が実現できた。
【００５８】
また、図３のグラフ中の点線は、溶液噴出装置６Ａにおいて、ワークテーブル６１の温度が８０［℃］となるように制御し、冷却媒体供給器７１を動作させてノズル６５を冷却した場合を示す。この場合、ＰＥＤＯＴ溶液の液滴の噴出開始からの経過時間が６００［ｓｅｃ］に達しても、ノズル６５の温度が４０［℃］を大きく上回ることは無く、ＰＥＤＯＴ溶液の液滴の連続的且つ継続的な噴出が実現できた。
【００５９】
よって、本実施の形態によれば、加熱器６８によりワークテーブル６１に載置された透明基板２を加熱するとともに、冷却媒体ジャケット６９Ａによりノズル６５を冷却しつつ、透明基板２の隔壁５の囲繞領域に有機ＥＬ溶液８１の液滴を噴出する。このため、沸点の低い溶媒又は蒸気圧の高い溶媒を含む有機ＥＬ溶液８１を用いても、ノズル６５の冷却によりノズル６５内に滞留する有機ＥＬ溶液８１中の気化成分の発生を抑えて適量の有機ＥＬ溶液８１を噴出することができる。そして、透明基板２を加熱しているので、加熱された透明基板２に液滴が到達するまでの間に速やかに加熱して有機ＥＬ溶液８１中の溶媒が乾燥されるために、液滴の量が減り且つ有機ＥＬ溶液８１の粘度が高くなる。したがって液滴が所望の囲繞領域以外にオーバーフローしたり、飛び散ることがなく、また、蒸発するまでの時間を短縮することができる。
【００６０】
（第２の実施の形態）
次に、図４を参照して、本発明に係る第２の実施の形態を説明する。図４は、本実施の形態の溶液噴出装置６Ｂが示された概略側面図である。
【００６１】
上記の第１の実施の形態では、制限なくノズル６５を冷却しすぎると内部の有機ＥＬ溶液８１の温度が下がりすぎて粘度が高くなり、噴出口６５ａから噴出されるＥＬ溶液８１の液滴の量が減る恐れがある。本実施の形態では、冷却媒体供給器内の冷却機能を調節する温度調節手段を設けたことにより上記問題を解消するものである。本実施の形態の溶液噴出装置６Ｂにおいて、第１の実施の形態の溶液噴出装置６Ａと同じ部分に同じ符号を付し、その説明を省略する。溶液噴出装置６Ｂは、ワークテーブル６１と、駆動装置６２と、ガイド部６３と、ヘッド部６４と、ノズル６５と、タンク６６と、溶液供給管６７と、加熱器６８と、ノズル６５に設けられ冷却媒体が供給される冷却媒体ジャケット６９Ｂと、冷却媒体の供給源である冷却媒体供給器７０Ｂと、冷却媒体供給管７１と、冷却媒体排出管７２と、ノズル６５の温度を検知する温度検知部７５と、温度検知部７５により検知されたノズル６５の温度情報により冷却媒体供給器７０Ｂ内の冷却機能を調節する温度調節器７６と、溶液噴出装置６Ｂ全体を制御するコントローラ７３Ｂとを具備する。
【００６２】
冷却媒体供給器７０Ｂは、循環式恒温槽等であり、冷却媒体を貯蔵するタンクと、送り出すポンプと、そのタンク内の冷却媒体を加熱及び冷却する温度変化手段を備える。そのポンプにより、そのタンク内の冷却媒体が冷却媒体供給管７１を通じて冷却媒体ジャケット６９Ｂに送り出される。冷却媒体ジャケット６９Ｂに供給された冷却媒体によりノズル６５の熱が奪われ、熱を吸収した冷却媒体が冷却媒体排出管７２を通じて、冷却媒体供給器７０Ｂに排出される。冷却媒体供給器７０Ｂは、その排出された冷却媒体を内部のタンクに流入する。コントローラ７３Ｂは、温度検知部７５からの温度情報にしたがって、冷却媒体供給器７０Ｂに対して冷却媒体供給管７１に流す冷却媒体の流量を所定量に設定するように指令する。
【００６３】
温度調節器７６は、温度検知部７５により検知されたノズル６５の温度情報に基づいて、冷却媒体供給器７０Ｂの温度変化手段を制御して内部のタンク内の冷却媒体の温度を調節する。この温度流量調節は、ノズル６５の温度が一定になるように制御される。コントローラ７３Ｂは、温度検知部７５からの温度情報にしたがって、温度調節器７６に対して冷却媒体供給器７０Ｂ内の冷却媒体を所定の温度に設定するように指令する。
【００６４】
次に、溶液噴出装置６Ｂを用いた有機ＥＬ表示パネル１の製造方法は、第１の実施の形態における溶液噴出装置６Ａを用いた有機ＥＬ表示パネル１の製造方法とほぼ同様であり、ノズル６５の冷却手順が異なる。よって、説明の重複を避けるため、この冷却手順についてのみ説明する。
【００６５】
溶液噴出装置６Ｂのノズル６５からの有機ＥＬ溶液８１の液滴の噴出とともに、温度検知部７５からの情報にしたがったコントローラ７３Ｂにより冷却制御が実行される。具体的には、冷却媒体供給器７０Ｂにより冷却媒体が冷却媒体ジャケット６９Ｂに供給され、その冷却媒体によりノズル６５が冷却される。また、加熱器６８によりワークテーブル６１が加熱されてその輻射熱によりノズル６５及びその下方の雰囲気が加熱される。温度調整器７６は、温度検知部７５により検知されたノズル６５の温度が適切且つ一定となるように、冷却媒体供給器７０Ｂ内のタンク内の冷却媒体の温度を制御する。つまり、ノズル６５への加熱と冷却とさらには冷却媒体供給器７０Ｂにより制御される冷却媒体の流量のバランスでノズル６５の温度が適切且つ一定に保たれるように、冷却媒体ジャケット６９Ｂに供給される冷却媒体が温度制御される。また冷却媒体供給器７０Ｂにも、コントローラ７３Ｂにフィードバックされた温度調節器７６の制御情報に基づいてコントローラ７３Ｂから流量を制御する制御信号が出力される。冷却媒体の適切な温度は、ノズル６５内の有機ＥＬ溶液８１に気化した溶媒の滞留が発生することなく、有機ＥＬ溶液８１の粘度を適切な値にする温度とする。また、ノズル６５の適切な温度には所定の範囲を持たせてもよい。
【００６６】
以上、本実施の形態によれば、温度調節器７６により冷却媒体ジャケット６９Ｂに供給される冷却媒体の温度が、有機ＥＬ溶液８１の粘度を適切且つ一定に保つ温度となるように制御される。このため、沸点の低い溶媒又は蒸気圧の高い溶媒を含む有機ＥＬ溶液８１を用いても、有機ＥＬ溶液８１の液滴の連続的な噴出を実現するとともに、有機ＥＬ溶液８１の粘度を適切且つ一定に保ち、ノズル６５から噴出される液滴の容量を一定にし、有機ＥＬ層の膜厚が一定の高品質な有機ＥＬ表示パネルを製造することができる。
【００６７】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、第１及び第２の実施の形態では、冷却する構成として、ノズル６５に冷却媒体ジャケット６９Ａ，６９Ｂを直接的又は間接的に密着させることとしたが、これに限るものではない。例えば、ノズル６５内に冷却媒体ジャケットを格納する構成でもよい。また、ノズル６５をヘッド部６４に取り付けるためのステー等に冷却媒体ジャケットを設けてもよい。
【００６８】
また、冷却する手段としては、冷却媒体ジャケットに限るものではなく、通電により２種類の金属に温度差を作り出して放熱するペルチェ素子や、放熱フィン又は冷却ファン等でもよく、更にこれらと冷却媒体ジャケットとのうちの複数を組合わせる構成でもよい。
【００６９】
また、上記各実施の形態では、冷却媒体ジャケット６９Ａ，６９Ｂによりノズル６５を冷却のみさせる構成であったが、これに限るものではない。例えば、ノズル６５に新たに加熱器を設け、ノズル６５に対して、冷却媒体ジャケット６９Ａ，６９Ｂによる冷却と、その加熱器による加熱とのいずれか一方又は両方を実行可能とする構成でもよい。この構成によれば、溶液噴出装置６Ｂの起動開始から、ノズル６５の加熱によりノズル６５の温度が適切な温度に達するまでの時間を短縮することができる。従って、全体として有機ＥＬ表示パネル１の製造時間を短縮することができる。
【００７０】
また、上記各実施の形態ではヘッド部６４が主走査方向に移動可能であったが、主走査方向及び副走査方向に移動可能、つまりワークテーブル６１の上面に対して平行な面に沿って移動可能であっても良い。この場合、ワークテーブル６１が固定されていても良い。同様に、ワークテーブル６１が駆動装置６２によって主走査方向及び副走査方向に移動可能であっても良い。この場合、ヘッド部６４が固定されていても良い。つまり、ワークテーブル６１及びヘッド部６４がワークテーブル６１の上面に平行な面に沿って相対的に移動可能であれば良い。
【００７１】
また、上記各実施の形態において、ノズル６５の噴出手段は、ピエゾ式であるものとして説明したがこれに限るものではない。例えば、静電吸引式の噴出手段を用いてもよい。静電吸引式の噴出手段は、ノズル６５及び有機ＥＬ溶液８１を帯電させ、ノズル６５内の有機ＥＬ溶液８１に微小圧力を加え、ノズル６５に有機ＥＬ溶液８１のメニスカスを形成し、この状態でワークテーブル６１にノズル６５と正負が逆の電位を加えて、メニスカス状態の有機ＥＬ溶液８１に静電引力を加えてノズル６５から有機ＥＬ溶液８１を引き出す。これにより、有機ＥＬ溶液８１の液滴が噴出口６５ａから噴出される。
【００７２】
また、サーマルジェット式の噴出手段を用いてもよい。サーマルジェット式の噴出手段は、発熱体でノズル６５内の有機ＥＬ溶液８１を瞬時に膜沸騰させることによって、有機ＥＬ溶液８１内に気泡を発生させてノズル６５内の圧力を変化させる。これにより、有機ＥＬ溶液８１の液滴が噴出口６５ａから噴出される。上記各実施の形態において、ノズル６５内に滞留する溶媒のガスの発生を抑えるためにノズル６５の冷却を行っているが、サーマルジェット式の噴出手段における発熱体の加熱による瞬間的な溶媒ガスは許容するように構成される。つまり、サーマルジェット式の噴出手段を用いる場合、液滴の噴射の目的以外で溶媒ガスが発生しないように、ノズル６５の冷却を行う構成となる。
【００７３】
また、上記各実施の形態における溶液噴出装置６Ａ，６Ｂを有機ＥＬ表示パネル１の製造に用いたが、カラーフィルタや短波長の光を吸収してより長波長の光を発する色変換媒体（Ｃｏｌｏｒ Ｃｈａｎｇｉｎｇ Ｍｅｄｉａ）の製造にも用いることができる。カラーフィルタや色変換媒体の場合も有機ＥＬ表示パネル１の場合と同様に、透明基板上に隔壁が網目状に形成されており、隔壁によって囲繞された囲繞領域のそれぞれに複数の色の着色層が形成されているが、これら着色層を溶液噴出装置６Ａ，６Ｂで成膜することができる。但し、着色層を形成する材料は、有機ＥＬ層４を形成する材料とは異なるが、有機溶媒等に溶解することができるものである。
【００７４】
【発明の効果】
請求項１又は４に記載の発明によれば、ノズルが冷却されているので、沸点の低い溶媒又は蒸気圧の高い溶媒を含む溶液を用いても、ノズル内に滞留する溶液中の気化成分の発生を抑えて適量の溶液を噴出することができる。そして、基板を加熱しているので、液滴が基板の囲繞領域に到達するまでの間に速やかに加熱して溶液中の溶媒が乾燥されるために、液滴の量が減り且つ溶液の粘度が高くなる。したがって液滴が所望の囲繞領域以外にオーバーフローしたり、飛び散ることがなく、さらに蒸発するまでの時間を短縮できる。
【００７５】
請求項２又は５に記載の発明によれば、検知されるノズルの温度に基づいて、ノズル内の温度が所定温度範囲内となるように、ノズルの冷却が調節される。このため、ノズル内の溶液の温度が適切な温度範囲に調節され、溶液の粘度を適切且つ一定に保つので、溶液の一定容量の液滴を、基板の囲繞領域に噴出することができる。
【００７６】
請求項３又は６に記載の発明によれば、ノズルの冷却及び加熱を行いつつ溶液の液滴を噴出する。このため、ノズルの加熱により、ノズル内の温度が所定範囲内になるまでの時間を短縮することができるとともに、ノズルの冷却により、溶液の一定容量の液滴を、基板の囲繞領域に連続的に噴出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機ＥＬ表示パネル１の構成を示す図であり、（Ｉ）は有機ＥＬ表示パネル１の平面図であり、（ＩＩ）は（Ｉ）の切断線Ａ−Ａで切断して示した断面図である。
【図２】本発明に係る第１の実施の形態の溶液噴出装置６Ａが示された概略側面図である。
【図３】液滴噴出動作の経過時間とノズル６５の温度との関係を示すグラフである。
【図４】本発明に係る第２の実施の形態の溶液噴出装置６Ｂが示された概略側面図である。
【符号の説明】
１…有機ＥＬ表示パネル
２…透明基板
３…透明電極
４…有機ＥＬ層
５…隔壁
６Ａ，６Ｂ…溶液噴出装置
６１…ワークテーブル
６２…駆動装置
６３…ガイド部
６４…ヘッド部
６５…ノズル
６５ａ…噴出口
６６…タンク
６７…溶液供給管
６８…加熱器
６９Ａ，６９Ｂ…冷却媒体ジャケット
７０Ａ，７０Ｂ…冷却媒体供給器
７１…冷却媒体供給管
７２…冷却媒体排出管
７３Ａ，７３Ｂ…コントローラ
７４…箱体
７５…温度検知部
７６…温度調節器
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に形成された囲繞領域内に液滴を噴出する溶液噴出装置及び溶液噴出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：エレクトロルミネッセンス）素子は、アノード電極、有機材料からなる有機ＥＬ層、カソード電極の順に積層された積層構造を為している。そして、アノード電極とカソード電極の間に順バイアス電圧が印加されると有機ＥＬ層において発光する。このような有機ＥＬ素子を画素として基板上にマトリクス状に配列して、各有機ＥＬ素子を所定の階調輝度で発光することによって画像表示を行う有機ＥＬ表示パネルが実現化されている。
【０００３】
アクティブマトリクス駆動のような有機ＥＬ表示パネルでは、アノード電極又はカソード電極のうちの一方の電極を全ての画素に共通する共通電極とすることができるが、少なくとも他方の電極及び有機ＥＬ層を画素ごとにパターニングする必要がある。アノード電極やカソード電極を画素ごとにパターニングする手法は、従来の半導体素子製造技術を適用できる。つまり、ＰＶＤ法又はＣＶＤ法等による成膜工程、フォトリソグラフィー法等によるマスク工程、エッチング法等による薄膜の形状加工工程を適宜行うことで、アノード電極やカソード電極を画素ごとにパターニングすることができる。
【０００４】
有機ＥＬ層の成膜方法については、材料等の条件に応じてドライ蒸着法と湿式コーティング法に大別できる。湿式コーティング法を用いる場合には、インクジェット技術を応用することで画素ごとにパターニングすることができる。つまり、有機ＥＬ層になる高分子系有機ＥＬ材料を溶質として溶媒で溶解してなるＥＬ溶液の液滴をノズルで噴出することで、画素ごとに有機ＥＬ層をパターニングすることができる。インクジェット技術を応用した湿式コーティング法では成膜工程と、画素ごとのパターニング工程をほぼ同時に行えることから、インクジェット方式は主流の技術となりつつある。
【０００５】
有機ＥＬ層は、実際に発光する発光層のみからなる一層構造のものがある。また、その一層構造よりも発光効率及び耐久性を向上するために、有機ＥＬ層が、アノード電極からの正孔を発光層に注入する正孔注入輸送層と、電子注入層を兼ねた発光層とから構成される二層構造のものがある。この二層構造の場合、有機ＥＬ素子は、基板上に、アノード電極、正孔注入輸送層、発光層、カソード電極の順に形成される。従来、インクジェット式記録ヘッドにより、正孔注入輸送層用組成物の液滴を、仕切り部材で仕切られた囲繞領域に吐出し、正孔注入輸送層をパターン形成して、有機ＥＬ素子を製造する製造方法が考えられていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１０６２７８号公報（第７頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
その１つの囲繞領域は、１つの画素となる。また、従来、正孔注入輸送層だけでなく、発光層等も含めた有機ＥＬ層がインクジェット方式でパターン形成されていた。インクジェット方式で有機ＥＬ層をパターン形成するにあたり、ノズルから噴出する溶液に揮発性の有機溶媒を用いると、経時的にそのノズルに溶液中の有機ＥＬ材料が析出して目詰まりする。よって、この観点から溶液には、蒸発速度の遅い高沸点溶媒が望ましい。しかし、その高沸点溶媒を用いると、その高沸点溶媒の乾燥速度が遅いため、ノズルからの噴出量を保持したままだと、囲繞領域から乾燥しきれていない溶液がオーバーフローしてしまう。
【０００８】
そのため、そのオーバーフローを防ぐためには、１回の最低噴出量を減少し、１つの画素に溶液を数滴噴出することが必要となる。この時、１画素形成に要するタクトタイムを保つためには、噴出周期を短くする必要がある。しかしながら、噴出周期を短くすると、噴出量のバラツキが大きくなる。また、噴出周期には下限が存在する。スループットを向上するために強い圧力で溶液を噴出すると、囲繞領域内に着弾した勢いで跳ね返りが生じ、はじかれた溶液が囲繞領域の外にはみ出してしまうといった問題があった。
【０００９】
本発明の課題は、溶液を効率的に目的の位置のみに精度よく付着する噴出を実現することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、
基板の一方の面上に形成された複数の囲繞領域に向けて溶液を噴出口（例えば、図２に示す噴出口６５ａ）から噴出するノズル（例えば、図２に示すノズル６５）を備えた溶液噴出装置において、
前記基板を加熱する第１の加熱器（例えば、図２に示す加熱器６８）と、
前記ノズルを冷却する冷却手段（例えば、図２に示す冷却媒体ジャケット６９Ａ、冷却媒体供給器７０Ａ、冷却媒体供給管７１、冷却媒体排出管７２）とを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の溶液噴出装置において、
前記ノズルの温度を検知する温度検知器（例えば、図４に示す温度検知部７５）と、
前記温度検知器により検知される前記ノズルの温度に基づいて、前記ノズルの温度が所定温度範囲内となるように、前記冷却手段を制御する温度調節器（例えば、図４に示す温度調節器７６）とを備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の溶液噴出装置において、
前記ノズルを加熱する第２の加熱器を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、
ノズルの噴出口から基板の一方の面上に形成された複数の囲繞領域に向けて溶液を噴出する溶液噴出方法において、
前記ノズルを冷却する工程とを含むことを特徴とする。
【００１４】
請求項１又は４に記載の発明によれば、ノズルが冷却されているので、沸点の低い溶媒又は蒸気圧の高い溶媒を含む溶液を用いても、ノズル内に滞留する溶液中の気化成分の発生を抑えて適量の溶液を噴出することができる。そして、基板を加熱しているので、液滴が基板の囲繞領域に到達するまでの間に速やかに加熱して溶液中の溶媒が乾燥されるために、液滴の量が減り且つ溶液の粘度が高くなる。したがって液滴が所望の囲繞領域以外にオーバーフローしたり、飛び散ることがなく、さらに蒸発するまでの時間を短縮できる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の溶液噴出方法において、
前記ノズルの温度を検知する工程と、
前記検知される前記ノズルの温度に基づいて、前記ノズルの温度が所定温度範囲内となるように、前記冷却手段を制御する工程とを含むことを特徴とする。
【００１６】
請求項２又は５に記載の発明によれば、検知されるノズルの温度に基づいて、ノズル内の温度が所定温度範囲内となるように、ノズルの冷却が調節される。このため、ノズル内の溶液の温度が適切な温度範囲に調節され、溶液の粘度を適切且つ一定に保つので、溶液の一定容量の液滴を、基板の囲繞領域に噴出することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の溶液噴出方法において、
前記ノズルを加熱する工程を含むことを特徴とする。
【００１８】
請求項３又は６に記載の発明によれば、ノズルの冷却及び加熱を行いつつ溶液の液滴を噴出する。このため、ノズルの加熱により、ノズル内の温度が所定範囲内になるまでの時間を短縮することができるとともに、ノズルの冷却により、溶液の一定容量の液滴を、基板の囲繞領域に連続的に噴出することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を用いて本発明に係る具体的な第１及び第２実施の形態を順に説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１〜図３を参照して、本発明に係る第１の実施の形態を説明する。先ず、図１を参照して、有機ＥＬ素子が設けられた有機ＥＬ表示パネル１を説明する。図１は、有機ＥＬ表示パネル１の構成を示す図であり、（Ｉ）は、有機ＥＬ表示パネル１の平面図であり、（ＩＩ）は、（Ｉ）の切断線Ａ−Ａで切断して示した断面図である。
【００２１】
有機ＥＬ表示パネル１は、透明基板２を具備しており、画素ごとに有機ＥＬ素子が設けられている。透明基板２としては、石英ガラス等といったガラス基板の他にプラスチック基板を使用することができる。
【００２２】
透明基板２の一方の面上に複数の透明電極３，３，…がマトリクス状に配列されて形成されている。透明電極３は、有機ＥＬ素子のアノード電極であり、比較的仕事関数が高い。透明電極３は、導電性及び透光性を有する材料で形成されており、例えば、インジウム・スズ・酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）、インジウム・亜鉛・酸化物（ＩＺＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）で形成されている。
【００２３】
透明基板２の一方の面上に隔壁５が網目状に形成されており、平面視して隔壁５は各々の透明電極３を囲繞している。隔壁５は、その囲繞される囲繞領域ごとに画素を仕切っている。隔壁５は、単層以上の層で構成され、絶縁性を有し、例えば、酸化シリコン若しくは窒化シリコンからなる下地層上にポリイミド樹脂といった感光性樹脂からなる上層で形成されている。
【００２４】
隔壁５に囲繞される各々の囲繞領域内において有機ＥＬ層４が透明電極３上に形成されている。有機ＥＬ層４は有機ＥＬ素子の広義の発光層である。有機ＥＬ層４は、ポリフルオレン系高分子、ポリフェニレンビニレン系高分子等の発光材料（蛍光体）が含有されている狭義の発光層や、チオフェン系高分子等を含む電荷輸送層を単層以上含む層である。有機ＥＬ層４は、透明電極３側から順に正孔輸送層、狭義の発光層、電子輸送層となる三層構造であっても良いし、透明電極３側から順に正孔輸送層、狭義の発光層となる二層構造であっても良いし、狭義の発光層のみからなる一層構造であっても良い。また、有機ＥＬ層４は、これらの層構造において適切な層間に電子或いは正孔の注入層が介在した積層構造であっても良いし、その他の層構造であっても良い。有機ＥＬ層４は、正孔及び電子を輸送する機能と、正孔と電子の再結合により励起子を生成して発光する機能とを有する。ここで、有機ＥＬ層４の発光色は三色あり、有機ＥＬ層４Ｒは赤色に発光し、有機ＥＬ層４Ｇは緑色に発光し、有機ＥＬ層４Ｂは青色に発光する。なお、有機ＥＬ層４は、液滴噴出方式で後述する溶液噴出装置６Ａによって形成される。
【００２５】
図１では、図示を省略するが、有機ＥＬ層４上に対向電極が形成されている。対向電極は、有機ＥＬ素子４のカソード電極である。対向電極は、比較的仕事関数の低い材料で形成されており、例えばインジウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、バリウム及び希土類元素の中から選択された単体或いはこれらのうちの少なくとも一種を含む合金若しくは混合物で形成されている。対向電極は、全ての画素に共通であっても良いし、画素ごとに区切られていても良く、また複数のストライプ状の電極のように、複数の画素を１つのユニットとした複数のユニット群を構成し、各ユニット毎に電気的に離間した電極としても良い。
【００２６】
各々の画素では、アノードとなる透明電極３の電位がカソードとなる対向電極の電位より高くなるように電圧が印加されると、透明電極３から有機ＥＬ層４に正孔が注入されるとともに、対向電極から有機ＥＬ層４に電子が注入されることで、有機ＥＬ層４が発光する。透明電極３をカソードとし、対向電極をアノードとする場合、対向電極の電位が透明電極３の電位より高くなるようにすることで有機ＥＬ層４が発光する。
【００２７】
なお、上記有機ＥＬ表示パネル１がアクティブマトリクス方式で駆動されるものであれば、画素ごとにスイッチング回路（複数の薄膜トランジスタ、コンデンサ等から構成される。）が設けられており、スイッチング回路には透明電極３が各々接続されている。
【００２８】
次に、図２を参照して、液滴噴出方式で有機ＥＬ層４を成膜する溶液噴出装置６Ａについて説明する。図２は、本実施の形態の溶液噴出装置６Ａが示された概略側面図である。
【００２９】
溶液噴出装置６Ａは、有機ＥＬ溶液８１を液滴として透明基板２に噴出することによって有機ＥＬ層４を成膜するものである。有機ＥＬ溶液８１の溶質は、有機ＥＬ層４の有機ＥＬ材料（発光性物質、正孔輸送性物質、電子輸送性物質等の高分子系材料）である。有機ＥＬ溶液８１の溶媒は、有機ＥＬ層４の有機ＥＬ材料を溶解することのできる液体であり、スループットの観点から沸点が低いもの（低沸点溶媒）又は揮発性の高いもの（蒸気圧の高い溶媒）が望ましい。溶液噴出装置６Ａは、２〜１００［ｐｌ］程度の液滴を噴出できる。
【００３０】
また、有機ＥＬ層４を成膜する際には、予め透明電極３，３，…及び隔壁５が形成された透明基板２を用いる。なお、図２において、透明基板２上の隔壁５及び透明電極３の図示は省略している。
【００３１】
溶液噴出装置６Ａは、平坦で且つ水平な上面を有するとともに副走査方向（紙面の奥行き方向）に移動自在なワークテーブル６１と、ワークテーブル６１を副走査方向に移動させるようにワークテーブル６１を駆動する駆動装置６２と、副走査方向に対して略直角な主走査方向（紙面の左右方向）に延在するガイド部６３と、ガイド部６３に案内されてガイド部６３に沿って主走査方向に移動する移動体であるヘッド部６４と、有機ＥＬ溶液８１を液滴として噴出する複数のノズル６５と、有機ＥＬ溶液８１の供給源であるタンク６６と、タンク６６から有機ＥＬ溶液８１を供給する溶液供給管６７と、ワークテーブル６１上の透明基板２を加熱する加熱器６８と、ノズル６５に直接的又は間接的に接触するように設けられ冷却媒体が供給される冷却媒体ジャケット６９Ａと、冷却媒体の供給源である冷却媒体供給器７０Ａと、冷却媒体供給器７０Ａから供給された冷却媒体を冷却媒体ジャケット６９Ａへ流入する冷却媒体供給管７１と、冷却媒体ジャケット６９Ａから排出された冷却媒体を冷却媒体供給器７０Ａへ流入する冷却媒体排出管７２と、溶液噴出装置６Ａ全体を制御するコントローラ７３Ａとを具備する。冷却媒体は、流体として利用できれば、純水やアルコール、ジエチレングリコール、塩化カリウム等の冷却剤を含む溶液のように液体でもよく、冷却された気体でもよく、また冷却されて結晶化した固体粒を含んだ液体であってもよい。
【００３２】
ワークテーブル６１は、平板状に形成されており、その上面に透明基板２が載置される。また、タンク６６内に有機ＥＬ溶液８１が貯蔵されている。駆動装置６２は、ヘッド部６４の動作に合わせてワークテーブル６１とともに透明基板２を副走査方向に搬送するものであり、具体的には、間欠的に透明基板２を搬送するものである。なお、駆動装置６２は、コントローラ７３Ａによって制御される。
【００３３】
ヘッド部６４は、間欠的な透明基板２の搬送に合わせて、ワークテーブル６１上においてガイド部６３に沿って主走査方向に往復移動するものである。具体的には透明基板２が停止している際に、主走査方向に少なくとも一往復の移動をするものである。ヘッド部６４は、コントローラ７３Ａによって制御される。
【００３４】
また、ヘッド部６４にノズル６５が設けられており、ノズル６５は溶液供給管６７を介してタンク６６に通じている。有機ＥＬ溶液８１がタンク６６から溶液供給管６７を通じてノズル６５内に供給され、ノズル６５内に有機ＥＬ溶液８１が充填される。更に、ノズル６５には噴出手段が設けられているとともに、ノズル６５の下端には噴出口６５ａが設けられている。このノズル６５は、噴出手段の作動により噴出口６５ａから、有機ＥＬ溶液８１の液滴を透明基板２に向けて噴出する。噴出口６５ａから透明基板２までの距離は到達位置の精度のためには短い方が好ましく、また透明基板２での液滴のはね返りを考慮すればある程度長い方が好ましく、両者を鑑みて１．０ｍｍ〜１．５ｍｍ程度が好ましい。噴出手段はピエゾ式であり、噴出口５５ａから噴出し透明基板２に到達するまでの時間は、溶媒の一部が気化するためには長い方が好ましく、噴出口６５ａから透明基板２までの距離は到達位置の精度のためには短い方が好ましく、両者を鑑みて１〜１００ｍ秒が好ましい。
【００３５】
ピエゾ式の噴出手段は、ノズル６５内の有機ＥＬ溶液８１に接したピエゾ素子の体積を変化させることによってダイヤフラムを圧縮・膨張させ、ノズル６５内の有機ＥＬ溶液８１の圧力を変化させる。これにより、有機ＥＬ溶液８１の液滴が噴出口５５ａから噴出される。
【００３６】
以上のワークテーブル６１、駆動装置６２及びヘッド部６４によって、透明基板２とノズル６５はワークテーブル６１の上面に平行な面に沿って相対的に移動される。
【００３７】
なお、図２では、一つのノズル６５及び一つのタンク６６のみが示されているが、実際には複数のタンク６６があり、複数のノズル６５がヘッド部６４に設けられている。具体的には、赤、緑又は青の何れか一色に発光する有機材料を溶解した有機ＥＬ溶液８１がそれぞれのタンク６６に充填されている。各タンク６６にそれぞれ通じるノズル６５からは、赤、緑又は青の何れか一色に発光する有機ＥＬ材料が溶解した有機ＥＬ溶液８１が噴出される。
【００３８】
以上のワークテーブル６１及びノズル６５が箱体７４内に配設されている。従って、透明基板２が副走査方向に移動されることと、ノズル６５から有機ＥＬ溶液８１の液滴が噴出されることと、有機ＥＬ溶液８１の液滴が透明基板２に着弾することとは、箱体７４の内部空間において行われる。また、駆動装置６２、ヘッド部６４及びノズル６５はコントローラ７３Ａによって制御されて所定タイミングで動作したり、停止したりする。
【００３９】
また、冷却媒体供給器７０Ａは、水を貯蔵するタンク、その水を送り出すポンプ及び水を排出する排出手段等を備える。水道等の外部からそのタンクに水が供給され、そのポンプによりそのタンク内の水が冷却媒体として冷却媒体供給管７１を通じて冷却媒体ジャケット６９Ａに供給される。冷却媒体ジャケット６９Ａは、供給された冷却媒体にノズル６５の熱を伝導することにより、ノズル６５の熱を奪って冷却する。冷却媒体ジャケット６９Ａは、図２に示すように、ノズル６５の表面の一部に設けられる構成でもよいが、冷却効率を上げるために、ノズル６５を囲むように設けられる構成でもよい。
【００４０】
冷却媒体ジャケット６９Ａによりノズル６５の熱が吸収された冷却媒体は、冷却媒体排出管７２を通じて、冷却媒体供給器７０Ａへ排出される。冷却媒体供給器７０Ａは、内部の排出手段により、冷却媒体ジャケット６９Ａから排出された冷却媒体を溶液噴出装置６Ａの外に排出する。なお、冷却媒体供給器７０Ａは冷却媒体ジャケット６９Ａに冷却媒体を供給する構成であれば、この構成に限定されるものではなく、冷却媒体排出管７２から排出された水を再び冷却する冷却器を備え、この冷却器により冷却された水を冷却媒体供給管７１を介して冷却媒体ジャケット６９Ａに供給するような循環式の冷却手段等であってもよい。また、コントローラ７３Ａにより溶液噴出装置６Ａ内の温度をノズル６５内の有機ＥＬ溶液８１の温度より下げることで冷却媒体供給管７１及び冷却媒体排出管７２の温度が下がり、冷却媒体供給管７１及び冷却媒体排出管７２に接触しながら移動する管内の水を冷却することが可能である。また、冷却媒体供給管７１及び冷却媒体排出管７２の少なくとも一方に電気的に冷却された冷却器を設けることで水を冷却することも可能である。また、冷却媒体供給器７０Ａは、コントローラ７３Ａによって制御される。
【００４１】
図１に示すように、透明基板２及び透明電極３上に隔壁５により形成される画素に、有機ＥＬ材料が溶解した有機ＥＬ溶液８１の液滴を噴出口６５ａから噴出してパターン形成する場合に、特に有機ＥＬ溶液８１の溶媒の揮発性が低い又は沸点が高いと、液滴の噴出後、乾燥しきれていない溶液が隣接画素へオーバーフローすることがある。
【００４２】
そのオーバーフローを防ぐためには、液滴の容量（１回の噴出量）を減少させ、１画素に液滴を複数回噴出することが必要となるが、有機ＥＬ表示パネルの生産性を上げるために、１画素に有機ＥＬ層４を形成するためのタクトタイムを保持しようとするには、有機ＥＬ溶液８１の噴出周期を短くせねばならない。しかし、ノズル６５が噴出可能な液滴の最小容量及び噴出周期のいずれも限度がある。また、各画素への噴出回数を多くしても生産性を下げないためには液滴の噴射速度を速くしなければならず、このため液滴が透明電極３にはじき返されて飛び跳ねた溶液が他の画素に入りやすくなる。このように液滴が所望の画素以外の画素に入ってしまうことによって、各画素の膜の厚さが異なるために各画素の発光輝度にバラツキが生じたり、さらには、例えば有機ＥＬ層４Ｒが形成されるべき画素に有機ＥＬ層４Ｇとなる溶液や有機ＥＬ層４Ｂとなる溶液が混入することで発光色純度が悪くなるために有機ＥＬ表示パネルとしての品質が劣化する。
【００４３】
そこで、溶液供給装置６Ａは、加熱器６８によりワークテーブル６１及びその上に載置された透明基板２等が加熱される構成となっている。つまり、透明基板２及びその上方の雰囲気を加熱するので、液滴がノズル６５の噴出口６５ａから噴出されたとたんにすぐに加熱され、その液滴の溶媒が画素に到達する前に蒸発される又はその蒸発を促進する構成となっている。
【００４４】
しかし、低沸点の溶媒又は蒸気圧が高い（揮発性が高い）溶媒を含む有機ＥＬ溶液８１を用いて、ワークテーブル６１の温度を上昇させると、ワークテーブル６１から輻射熱が発生し、その輻射熱によりノズル６５及びその内部の温度も上昇してしまうため、このままでは、ノズル６５内の有機ＥＬ溶液８１の一部が気化してしまう。またノズル６５は、ピエゾ式噴出手段を用いているので、ピエゾ素子によりダイヤフラムを圧縮・膨張させて有機ＥＬ溶液８１を噴出している。そのダイヤフラムが膨張する際に内部圧力が小さくなり、有機ＥＬ溶液８１がさらに気化されやすい状態が起きる。
【００４５】
気化された溶媒が微小であれば、気化した溶媒のガスは溶媒液中に再び溶け込み、害をなさない。しかし、低沸点の溶媒又は蒸気圧が高い溶媒を用いて、しかも溶媒液滴噴射時の環境温度が高い（ノズル６５内の温度が高い）場合は、気化される溶媒量が多くなり、気化した溶媒のガスがもはや再び溶媒中に再び溶け込むことが困難となる。例えば、有機ＥＬ層４の正孔輸送層を形成する際、有機ＥＬ溶液８１としてＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）溶液を用いる場合に、そのＰＥＤＯＴ溶液は、蒸気圧の高い水を主溶媒としているが、ノズル６５の温度が４０［℃］を超えると、気体が発生することが確認された。この気化した溶媒のガスがノズル６５内に滞留すると正確な量の有機ＥＬ溶液８１を噴出することができず、場合によっては溶液が噴出できなくなる。またこの溶媒のガスは液状の溶液同様に噴出口６５ａから噴出されることもあるが、単位体積当たりの有機ＥＬ溶液８１の量が液状に比べ極めて微量なために満足に成膜できない。
【００４６】
そこで、溶液供給装置６Ａは、ノズル６５に設けられた冷却媒体ジャケット６９Ａにより、ノズル６５内部の有機ＥＬ溶液８１を冷却して、有機ＥＬ溶液８１の気化を抑制し、ノズル６５から正確な量の有機ＥＬ溶液８１の液滴の連続噴射を可能とする。
【００４７】
次に、有機ＥＬ表示パネル１の製造方法について説明する。
ＰＶＤ法或いはＣＶＤ法等による成膜工程、フォトリソグラフィー法等によるマスク工程、エッチング法等による薄膜形状加工工程を適宜行うことによって、透明基板２上に複数の透明電極３をマトリクス状にパターニング形成する。
次に、スピンコート法又はディップ法等によって、透明電極３の形成された透明基板２上の一面に感光性樹脂のレジスト膜を成膜し、レジスト膜を露光した後に現像液で部分的に除去することで、各々の透明電極３を囲繞するようにレジスト膜を形状加工する。残留したレジスト膜が隔壁５となる。なお、ＰＶＤ法或いはＣＶＤ法等による成膜工程、フォトリソグラフィー法等によるマスク工程、エッチング法等による薄膜形状加工工程を適宜行うことによって、酸化シリコン又は窒化シリコンからなる隔壁５の下地層をレジスト膜の下方に予め形成しても良い。
【００４８】
次に、透明電極３及び隔壁５の形成された透明基板２をワークテーブル６１上に載置する。次に、溶液噴出装置６Ａを用いて、隔壁５に囲繞された各々の囲繞領域に有機ＥＬ溶液８１の液滴をノズル６５の噴出口６５ａから噴出することで、その囲繞領域に有機ＥＬ層４を成膜する。
【００４９】
詳細には溶液噴出装置６Ａの各部はコントローラ７３Ａに制御されて以下のように動作する。
つまり、駆動装置６２がワークテーブル６１とともに透明基板２を副走査方向に間欠的に搬送する。ここで、透明基板２が停止している最中に、ヘッド部６４が主走査方向に少なくとも一往復する。また、加熱器６８によりワークテーブル６１を介して透明基板２が加熱される。更に、冷却媒体供給器７０Ａにより冷却媒体ジャケット６９Ａに冷却媒体が供給されて、ノズル６５が冷却される。
【００５０】
ヘッド部６４が主走査方向に移動している最中に、ノズル６５が透明電極３の直上を通過する。ノズル６５が透明電極３上を通過している最中には、ノズル６５が透明電極３に向けて有機ＥＬ溶液８１を液滴として一回又は複数回噴出する。透明基板２が加熱されていることで、噴出口６５ａから噴出した液滴が透明基板２に到達する前に加熱されるので溶媒が蒸発しやすいので、有機ＥＬ溶液８１が他の画素へ飛び散ることを抑制できる。
【００５１】
また、冷却媒体ジャケット６９Ａによりノズル６５が冷却されるので、ノズル６５内部の有機ＥＬ溶液８１に、キャビテーションによる気化された溶媒の滞留が発生することなく、ノズル６５の噴出口６５ａから連続的に液滴を噴射することができる。従って、着弾した液滴が、隔壁５の囲繞領域から溢れ出なくなり、隣接画素との間で有機ＥＬ層４の膜厚が不均一となったり、隣接画素との有機ＥＬ溶液８１同士が混ざったりすることがない。このため有機ＥＬ層４Ｒ、有機ＥＬ層４Ｇ、有機ＥＬ層４Ｂは、所望の範囲の厚さを維持することができ、安定した輝度で発光色純度の高い表現が可能となる。
【００５２】
なお、ノズル６５が透明電極３の直上に位置した時に、ヘッド部６４が一旦停止して、ノズル６５が透明電極３に向けて有機ＥＬ溶液８１を液滴として一回又は複数回噴出しても良い。透明電極３に着弾した液滴が透明電極３上で広がって膜になり、そして固化することによって、有機ＥＬ層４が形成される。
【００５３】
以上のようにヘッド部６４が主走査方向に少なくとも一往復した後、駆動装置６２がワークテーブル６１とともに透明基板２を副走査方向に所定距離搬送する。そして、透明基板２が再び停止したら、ヘッド部６４の往復移動、ノズル６５による有機ＥＬ溶液８１の噴出が再び行われる。以降、溶液噴出装置６Ａが上述の動作を繰り返すことにより、隔壁５の囲繞領域全てに有機ＥＬ層４が成膜される。
【００５４】
溶液噴出装置６Ａによる有機ＥＬ層４の成膜が終了したら、ＰＶＤ法又はＣＶＤ法等による成膜工程を行うことで、有機ＥＬ層４の形成された透明基板２上の一面に対向電極を成膜する。
【００５５】
ここで、図３を参照して、溶液噴出装置における有機ＥＬ溶液８１の噴出動作開始からの経過時間と、ノズル６５の温度との関係を説明する。図３は、液滴噴出動作開始からの経過時間とノズル６５の温度との関係を示すグラフである。この測定において、有機ＥＬ溶液８１としてＰＥＤＯＴ溶液を用いた。
【００５６】
図３のグラフ中の「＊」は、比較例として図２の溶液噴出装置６Ａから冷却媒体ジャケット６９Ａ、冷却媒体供給器７０Ａ、冷却媒体供給器７１及び冷却媒体排出管７２を除いた溶液噴出装置を用いて、ワークテーブル６１の温度が７０［℃］となるように加熱器が制御され、ノズル６５が冷却されない場合を示す。この場合、ＰＥＤＯＴ溶液の液滴の噴出開始からの経過時間が３００［ｓｅｃ］になると、ノズル６５の温度が４０［℃］を大きく上回って４８．３［℃］まで達し、ノズル６５内の溶媒蒸気の発生により、ＰＥＤＯＴ溶液の供給ラインにガスが溜まり、ＰＥＤＯＴ溶液の液滴の噴出が止まった。よって、連続的な噴出は不可能であることが分かる。
【００５７】
一方、図３のグラフ中の実線は、溶液噴出装置６Ａにおいて、ワークテーブル６１の温度が７０［℃］となるように加熱し、冷却媒体供給器７１を動作させてノズル６５を冷却した場合を示す。この場合、ＰＥＤＯＴ溶液の液滴の噴出開始からの経過時間が６００［ｓｅｃ］に達しても、ノズル６５の温度が４０［℃］を超えることは無く、ＰＥＤＯＴ溶液の液滴の連続的且つ継続的な噴出が実現できた。
【００５８】
また、図３のグラフ中の点線は、溶液噴出装置６Ａにおいて、ワークテーブル６１の温度が８０［℃］となるように制御し、冷却媒体供給器７１を動作させてノズル６５を冷却した場合を示す。この場合、ＰＥＤＯＴ溶液の液滴の噴出開始からの経過時間が６００［ｓｅｃ］に達しても、ノズル６５の温度が４０［℃］を大きく上回ることは無く、ＰＥＤＯＴ溶液の液滴の連続的且つ継続的な噴出が実現できた。
【００５９】
よって、本実施の形態によれば、加熱器６８によりワークテーブル６１に載置された透明基板２を加熱するとともに、冷却媒体ジャケット６９Ａによりノズル６５を冷却しつつ、透明基板２の隔壁５の囲繞領域に有機ＥＬ溶液８１の液滴を噴出する。このため、沸点の低い溶媒又は蒸気圧の高い溶媒を含む有機ＥＬ溶液８１を用いても、ノズル６５の冷却によりノズル６５内に滞留する有機ＥＬ溶液８１中の気化成分の発生を抑えて適量の有機ＥＬ溶液８１を噴出することができる。そして、透明基板２を加熱しているので、加熱された透明基板２に液滴が到達するまでの間に速やかに加熱して有機ＥＬ溶液８１中の溶媒が乾燥されるために、液滴の量が減り且つ有機ＥＬ溶液８１の粘度が高くなる。したがって液滴が所望の囲繞領域以外にオーバーフローしたり、飛び散ることがなく、また、蒸発するまでの時間を短縮することができる。
【００６０】
（第２の実施の形態）
次に、図４を参照して、本発明に係る第２の実施の形態を説明する。図４は、本実施の形態の溶液噴出装置６Ｂが示された概略側面図である。
【００６１】
上記の第１の実施の形態では、制限なくノズル６５を冷却しすぎると内部の有機ＥＬ溶液８１の温度が下がりすぎて粘度が高くなり、噴出口６５ａから噴出されるＥＬ溶液８１の液滴の量が減る恐れがある。本実施の形態では、冷却媒体供給器内の冷却機能を調節する温度調節手段を設けたことにより上記問題を解消するものである。本実施の形態の溶液噴出装置６Ｂにおいて、第１の実施の形態の溶液噴出装置６Ａと同じ部分に同じ符号を付し、その説明を省略する。溶液噴出装置６Ｂは、ワークテーブル６１と、駆動装置６２と、ガイド部６３と、ヘッド部６４と、ノズル６５と、タンク６６と、溶液供給管６７と、加熱器６８と、ノズル６５に設けられ冷却媒体が供給される冷却媒体ジャケット６９Ｂと、冷却媒体の供給源である冷却媒体供給器７０Ｂと、冷却媒体供給管７１と、冷却媒体排出管７２と、ノズル６５の温度を検知する温度検知部７５と、温度検知部７５により検知されたノズル６５の温度情報により冷却媒体供給器７０Ｂ内の冷却機能を調節する温度調節器７６と、溶液噴出装置６Ｂ全体を制御するコントローラ７３Ｂとを具備する。
【００６２】
冷却媒体供給器７０Ｂは、循環式恒温槽等であり、冷却媒体を貯蔵するタンクと、送り出すポンプと、そのタンク内の冷却媒体を加熱及び冷却する温度変化手段を備える。そのポンプにより、そのタンク内の冷却媒体が冷却媒体供給管７１を通じて冷却媒体ジャケット６９Ｂに送り出される。冷却媒体ジャケット６９Ｂに供給された冷却媒体によりノズル６５の熱が奪われ、熱を吸収した冷却媒体が冷却媒体排出管７２を通じて、冷却媒体供給器７０Ｂに排出される。冷却媒体供給器７０Ｂは、その排出された冷却媒体を内部のタンクに流入する。コントローラ７３Ｂは、温度検知部７５からの温度情報にしたがって、冷却媒体供給器７０Ｂに対して冷却媒体供給管７１に流す冷却媒体の流量を所定量に設定するように指令する。
【００６３】
温度調節器７６は、温度検知部７５により検知されたノズル６５の温度情報に基づいて、冷却媒体供給器７０Ｂの温度変化手段を制御して内部のタンク内の冷却媒体の温度を調節する。この温度流量調節は、ノズル６５の温度が一定になるように制御される。コントローラ７３Ｂは、温度検知部７５からの温度情報にしたがって、温度調節器７６に対して冷却媒体供給器７０Ｂ内の冷却媒体を所定の温度に設定するように指令する。
【００６４】
次に、溶液噴出装置６Ｂを用いた有機ＥＬ表示パネル１の製造方法は、第１の実施の形態における溶液噴出装置６Ａを用いた有機ＥＬ表示パネル１の製造方法とほぼ同様であり、ノズル６５の冷却手順が異なる。よって、説明の重複を避けるため、この冷却手順についてのみ説明する。
【００６５】
溶液噴出装置６Ｂのノズル６５からの有機ＥＬ溶液８１の液滴の噴出とともに、温度検知部７５からの情報にしたがったコントローラ７３Ｂにより冷却制御が実行される。具体的には、冷却媒体供給器７０Ｂにより冷却媒体が冷却媒体ジャケット６９Ｂに供給され、その冷却媒体によりノズル６５が冷却される。また、加熱器６８によりワークテーブル６１が加熱されてその輻射熱によりノズル６５及びその下方の雰囲気が加熱される。温度調整器７６は、温度検知部７５により検知されたノズル６５の温度が適切且つ一定となるように、冷却媒体供給器７０Ｂ内のタンク内の冷却媒体の温度を制御する。つまり、ノズル６５への加熱と冷却とさらには冷却媒体供給器７０Ｂにより制御される冷却媒体の流量のバランスでノズル６５の温度が適切且つ一定に保たれるように、冷却媒体ジャケット６９Ｂに供給される冷却媒体が温度制御される。また冷却媒体供給器７０Ｂにも、コントローラ７３Ｂにフィードバックされた温度調節器７６の制御情報に基づいてコントローラ７３Ｂから流量を制御する制御信号が出力される。冷却媒体の適切な温度は、ノズル６５内の有機ＥＬ溶液８１に気化した溶媒の滞留が発生することなく、有機ＥＬ溶液８１の粘度を適切な値にする温度とする。また、ノズル６５の適切な温度には所定の範囲を持たせてもよい。
【００６６】
以上、本実施の形態によれば、温度調節器７６により冷却媒体ジャケット６９Ｂに供給される冷却媒体の温度が、有機ＥＬ溶液８１の粘度を適切且つ一定に保つ温度となるように制御される。このため、沸点の低い溶媒又は蒸気圧の高い溶媒を含む有機ＥＬ溶液８１を用いても、有機ＥＬ溶液８１の液滴の連続的な噴出を実現するとともに、有機ＥＬ溶液８１の粘度を適切且つ一定に保ち、ノズル６５から噴出される液滴の容量を一定にし、有機ＥＬ層の膜厚が一定の高品質な有機ＥＬ表示パネルを製造することができる。
【００６７】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、第１及び第２の実施の形態では、冷却する構成として、ノズル６５に冷却媒体ジャケット６９Ａ，６９Ｂを直接的又は間接的に密着させることとしたが、これに限るものではない。例えば、ノズル６５内に冷却媒体ジャケットを格納する構成でもよい。また、ノズル６５をヘッド部６４に取り付けるためのステー等に冷却媒体ジャケットを設けてもよい。
【００６８】
また、冷却する手段としては、冷却媒体ジャケットに限るものではなく、通電により２種類の金属に温度差を作り出して放熱するペルチェ素子や、放熱フィン又は冷却ファン等でもよく、更にこれらと冷却媒体ジャケットとのうちの複数を組合わせる構成でもよい。
【００６９】
また、上記各実施の形態では、冷却媒体ジャケット６９Ａ，６９Ｂによりノズル６５を冷却のみさせる構成であったが、これに限るものではない。例えば、ノズル６５に新たに加熱器を設け、ノズル６５に対して、冷却媒体ジャケット６９Ａ，６９Ｂによる冷却と、その加熱器による加熱とのいずれか一方又は両方を実行可能とする構成でもよい。この構成によれば、溶液噴出装置６Ｂの起動開始から、ノズル６５の加熱によりノズル６５の温度が適切な温度に達するまでの時間を短縮することができる。従って、全体として有機ＥＬ表示パネル１の製造時間を短縮することができる。
【００７０】
また、上記各実施の形態ではヘッド部６４が主走査方向に移動可能であったが、主走査方向及び副走査方向に移動可能、つまりワークテーブル６１の上面に対して平行な面に沿って移動可能であっても良い。この場合、ワークテーブル６１が固定されていても良い。同様に、ワークテーブル６１が駆動装置６２によって主走査方向及び副走査方向に移動可能であっても良い。この場合、ヘッド部６４が固定されていても良い。つまり、ワークテーブル６１及びヘッド部６４がワークテーブル６１の上面に平行な面に沿って相対的に移動可能であれば良い。
【００７１】
また、上記各実施の形態において、ノズル６５の噴出手段は、ピエゾ式であるものとして説明したがこれに限るものではない。例えば、静電吸引式の噴出手段を用いてもよい。静電吸引式の噴出手段は、ノズル６５及び有機ＥＬ溶液８１を帯電させ、ノズル６５内の有機ＥＬ溶液８１に微小圧力を加え、ノズル６５に有機ＥＬ溶液８１のメニスカスを形成し、この状態でワークテーブル６１にノズル６５と正負が逆の電位を加えて、メニスカス状態の有機ＥＬ溶液８１に静電引力を加えてノズル６５から有機ＥＬ溶液８１を引き出す。これにより、有機ＥＬ溶液８１の液滴が噴出口６５ａから噴出される。
【００７２】
また、サーマルジェット式の噴出手段を用いてもよい。サーマルジェット式の噴出手段は、発熱体でノズル６５内の有機ＥＬ溶液８１を瞬時に膜沸騰させることによって、有機ＥＬ溶液８１内に気泡を発生させてノズル６５内の圧力を変化させる。これにより、有機ＥＬ溶液８１の液滴が噴出口６５ａから噴出される。上記各実施の形態において、ノズル６５内に滞留する溶媒のガスの発生を抑えるためにノズル６５の冷却を行っているが、サーマルジェット式の噴出手段における発熱体の加熱による瞬間的な溶媒ガスは許容するように構成される。つまり、サーマルジェット式の噴出手段を用いる場合、液滴の噴射の目的以外で溶媒ガスが発生しないように、ノズル６５の冷却を行う構成となる。
【００７３】
また、上記各実施の形態における溶液噴出装置６Ａ，６Ｂを有機ＥＬ表示パネル１の製造に用いたが、カラーフィルタや短波長の光を吸収してより長波長の光を発する色変換媒体（Ｃｏｌｏｒ Ｃｈａｎｇｉｎｇ Ｍｅｄｉａ）の製造にも用いることができる。カラーフィルタや色変換媒体の場合も有機ＥＬ表示パネル１の場合と同様に、透明基板上に隔壁が網目状に形成されており、隔壁によって囲繞された囲繞領域のそれぞれに複数の色の着色層が形成されているが、これら着色層を溶液噴出装置６Ａ，６Ｂで成膜することができる。但し、着色層を形成する材料は、有機ＥＬ層４を形成する材料とは異なるが、有機溶媒等に溶解することができるものである。
【００７４】
【発明の効果】
請求項１又は４に記載の発明によれば、ノズルが冷却されているので、沸点の低い溶媒又は蒸気圧の高い溶媒を含む溶液を用いても、ノズル内に滞留する溶液中の気化成分の発生を抑えて適量の溶液を噴出することができる。そして、基板を加熱しているので、液滴が基板の囲繞領域に到達するまでの間に速やかに加熱して溶液中の溶媒が乾燥されるために、液滴の量が減り且つ溶液の粘度が高くなる。したがって液滴が所望の囲繞領域以外にオーバーフローしたり、飛び散ることがなく、さらに蒸発するまでの時間を短縮できる。
【００７５】
請求項２又は５に記載の発明によれば、検知されるノズルの温度に基づいて、ノズル内の温度が所定温度範囲内となるように、ノズルの冷却が調節される。このため、ノズル内の溶液の温度が適切な温度範囲に調節され、溶液の粘度を適切且つ一定に保つので、溶液の一定容量の液滴を、基板の囲繞領域に噴出することができる。
【００７６】
請求項３又は６に記載の発明によれば、ノズルの冷却及び加熱を行いつつ溶液の液滴を噴出する。このため、ノズルの加熱により、ノズル内の温度が所定範囲内になるまでの時間を短縮することができるとともに、ノズルの冷却により、溶液の一定容量の液滴を、基板の囲繞領域に連続的に噴出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機ＥＬ表示パネル１の構成を示す図であり、（Ｉ）は有機ＥＬ表示パネル１の平面図であり、（ＩＩ）は（Ｉ）の切断線Ａ−Ａで切断して示した断面図である。
【図２】本発明に係る第１の実施の形態の溶液噴出装置６Ａが示された概略側面図である。
【図３】液滴噴出動作の経過時間とノズル６５の温度との関係を示すグラフである。
【図４】本発明に係る第２の実施の形態の溶液噴出装置６Ｂが示された概略側面図である。
【符号の説明】
１…有機ＥＬ表示パネル
２…透明基板
３…透明電極
４…有機ＥＬ層
５…隔壁
６Ａ，６Ｂ…溶液噴出装置
６１…ワークテーブル
６２…駆動装置
６３…ガイド部
６４…ヘッド部
６５…ノズル
６５ａ…噴出口
６６…タンク
６７…溶液供給管
６８…加熱器
６９Ａ，６９Ｂ…冷却媒体ジャケット
７０Ａ，７０Ｂ…冷却媒体供給器
７１…冷却媒体供給管
７２…冷却媒体排出管
７３Ａ，７３Ｂ…コントローラ
７４…箱体
７５…温度検知部
７６…温度調節器
Claims (6)
- 基板の一方の面上に形成された複数の囲繞領域に向けて溶液を噴出口から噴出するノズルを備えた溶液噴出装置において、
前記基板を加熱する第１の加熱器と、
前記ノズルを冷却する冷却手段とを備えることを特徴とする溶液噴出装置。 - 前記ノズルの温度を検知する温度検知器と、
前記温度検知器により検知される前記ノズルの温度に基づいて、前記ノズルの温度が所定温度範囲内となるように、前記冷却手段を制御する温度調節器とを備えることを特徴とする請求項１に記載の溶液噴出装置。 - 前記ノズルを加熱する第２の加熱器を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶液噴出装置。
- ノズルの噴出口から基板の一方の面上に形成された複数の囲繞領域に向けて溶液を噴出する溶液噴出方法において、
前記基板を加熱する工程と、
前記ノズルを冷却する工程とを含むことを特徴とする溶液噴出方法。 - 前記ノズルの温度を検知する工程と、
前記検知される前記ノズルの温度に基づいて、前記ノズルの温度が所定温度範囲内となるように、前記冷却手段を制御する工程とを含むことを特徴とする請求項４に記載の溶液噴出方法。 - 前記ノズルを加熱する工程を含むことを特徴とする請求項４又は５に記載の溶液噴出方法。
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