機能膜の製造方法、機能膜の製造装置、および有機ＥＬデバイス
【課題】微小量のコーティングにおいてノズル間のバラツキの影響を低減し、大面積基板などの塗布対象物に対してもバラツキなく微細なパターンを安定して塗布できる機能膜の製造方法および機能膜の製造装置を提供する。
【解決手段】本発明の機能膜の製造方法は、機能膜材料を溶かした溶液をノズルヘッド１０のノズル孔１１から塗布対象物としての基板に吐出させて塗布する工程と、基板に塗布した溶液を乾燥させる工程とを有する機能膜の製造方法であって、ノズル孔１１に臨ませて配設された弾性を有する隔壁１５を、隔壁１５におけるノズル孔１１と反対側の面に臨ませて配設した圧力室１６に流体を導入して圧力を作用させ弾性変形させることで、ノズル孔１１からの吐出量を調整しながら塗布する。
【解決手段】本発明の機能膜の製造方法は、機能膜材料を溶かした溶液をノズルヘッド１０のノズル孔１１から塗布対象物としての基板に吐出させて塗布する工程と、基板に塗布した溶液を乾燥させる工程とを有する機能膜の製造方法であって、ノズル孔１１に臨ませて配設された弾性を有する隔壁１５を、隔壁１５におけるノズル孔１１と反対側の面に臨ませて配設した圧力室１６に流体を導入して圧力を作用させ弾性変形させることで、ノズル孔１１からの吐出量を調整しながら塗布する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置における発光層などの機能を有する薄膜である機能膜を塗布して製造する機能膜の製造方法と製造装置、およびその製造方法によって製造された電子デバイスとしての有機ＥＬデバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１等に見られるように、近年、インクジェットやダイコートなどの塗布技術を用いて電子デバイスの機能膜を製造する方法が注目を集めている。塗布技術を用いた製造方法は、蒸着技術などに比べて、設備構成がシンプルで大型化が可能である利点がある。例えば表示用の電子デバイスに関しては大画面への市場要求が高まり、これに伴って塗布による電子デバイスの製造技術への期待が高まっている。
【０００３】
これに呼応するようにインクジェットやダイコートやロール印刷を用いた膜製造技術が特許文献１〜３において開示されている。
これらの製造方法において、ライン状の機能膜を形成する際は特にダイコートによる塗布が有利である。つまり、インクジェット方式を用いる場合では、インクを吐出するノズルの機構や制御機構が複雑になり、この結果、製造設備費が高価となる上に、設備の信頼性が低い、メンテナンスにも大変な労力が必要となる短所がある。またインクジェットでは高い粘度のインクを塗布できないという短所もある。
【０００４】
なお、インクとは機能膜の成分（機能膜材料）を塗布できるように溶媒に溶かした溶液のことである。塗布されたインクは乾燥することによって機能膜となる。生産性を向上させるために乾燥時間を短縮しようとするとインクの粘度を高くする必要があるが、インクジェット方式では吐出力の限界があり粘度の高いインクを吐出することができない。また、ロール印刷方式は版材料が機能膜を汚染したり、版材料の耐久性が十分でなかったりする問題がある。
【０００５】
これに対して、ダイコートを用いた場合には、製造設備費が比較的安価で済む上に、メンテナンスにも比較的容易であり、高い粘度のインクも支障なく塗布できる利点がある。また、ダイコートを用いた場合には、ロール印刷方式のように版材料が機能膜を汚染したり、版材料の耐久性が十分でなかったりする問題も生じない。
【０００６】
以下に、ダイコートを使って塗布する従来の機能膜の製造装置および製造方法を説明する。
図６（ａ）〜（ｃ）に従来のダイコート装置の構成を示す。ダイコート装置は、その構成要素として、塗布対象物としての基板１を搬送する基板搬送ステージ２、インクを実際に吐出して塗布するノズルヘッド６、定板７、ノズルヘッド取り付け支柱８、インク配送配管３、インクタンク４、インク用ポンプ５、ノズルヘッド昇降機構（図示せず）、制御部（図示せず）などを備えている。また、図６（ａ）〜（ｃ）において、矢印Ａは基板１の搬送方向（基板搬送ステージ２の移動方向）、Ｉは基板１上に塗布されたインクである。
【０００７】
次に各構成要素の動作を説明する。
インクタンク４には機能膜材料を溶媒に溶かしたインクが貯蔵されている。インクはインクタンク４からインク用ポンプ５によってインク配送配管３を通ってノズルヘッド６に送り込まれる。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ノズルヘッド６は、ノズルヘッド部材としてのノズルヘッドパーツ１８に、インク配送配管３が接続されるインク導入口１３と、導入されたインクを各ノズル孔１１に分配するマニホールド部１２と、複数のノズル孔１１とが形成された構成とされている。ノズルヘッド６には複数のノズル孔１１が開いており、インク用ポンプ５によって印加された圧力によってノズル孔開口部１１ａからインクが吐出される。
【０００８】
基板１とノズルヘッド６のノズル孔開口部１１ａとは、ノズル昇降機構により２０〜１００μｍのギャップを有する位置に調整され、ノズル孔開口部１１ａから吐出されたインクは、図６（ａ）、（ｂ）に示した基板搬送ステージ２の動きによって搬送された基板１に塗布される。その結果、基板１上にはインクでライン状のパターンが形成される。塗布されたインクＩは塗布工程および次の工程で乾燥され、機能膜のパターンが形成される。
【０００９】
近年の電子デバイスの微細化、高精細化にともない、機能膜のパターンは微細である。電子デバイスの一例である有機ＥＬデバイスの発光層を例にとると、線幅は３０〜１５０μｍであり厚みも３０〜３００ｎｍである。この機能膜を形成する場合、ノズル孔のひとつからの吐出量は１〜１０００ｎｌ／ｓと微量である。また、近年の電子デバイスの大型化に伴い、この微量吐出量をバラツキなく大面積の基板１に塗布しなければならない。
【特許文献１】特許３９８２５０２号公報
【特許文献２】特許３７２８１０９号公報
【特許文献３】特開２００３−０９３９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来、ダイコートによって大面積基板にバラツキなく塗布を行うことは困難であった。
この課題を解決する方法として、例えば特許文献２に見られるように、ピエゾ素子を使って吐出量をノズル内で制御する方法が提案されているが、有機ＥＬの発光層の形成に使用されるインクのようにピエゾ素子の熱により粘度が変化するインクの場合は、吐出量にバラツキを生じる。また、ノズル孔毎にポンプとインク配送配管を設けて流量を調整する方法も考えられるが、ノズル孔の数は１０００〜１００００個であるため、製造設備の信頼性を良好な状態に確保することが困難である。また、各配送ラインにおけるインク配送配管長が長くなり、メンテナンス時などにおける捨てインク量が多量となる問題がある。有機ＥＬデバイスにおける発光層などのインクは非常に高価であり、製品のコストを下げるためには、捨てインクの量を最小にする必要がある。
【００１１】
本発明は上記従来例の課題に鑑みてなされたもので、微小量のコーティングにおいてノズル間のバラツキの影響を低減し、大面積基板などの塗布対象物に対してもバラツキなく微細なパターンを安定して塗布できる機能膜の製造方法および機能膜の製造装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、大面積であっても面内の特性バラツキがなく、高精細であり、しかも安価な電子デバイスとしての有機ＥＬデバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するために、本発明の機能膜の製造方法は、機能膜材料を溶かした溶液をノズル孔から塗布対象物に吐出させて塗布する工程と、塗布対象物に塗布した溶液を乾燥させる工程とを有する機能膜の製造方法であって、ノズル孔に臨ませて配設した弾性を有する隔壁を、隔壁におけるノズル孔と反対側の面に臨ませて配設した圧力室に流体を導入して圧力を作用させ弾性変形させることで、ノズル孔からの吐出量を調整しながら塗布することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の機能膜の製造方法は、圧力室に導入する流体が不活性ガスであることを特徴とする。
また、本発明の機能膜の製造方法は、不活性ガスがＮ２であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の機能膜の製造方法は、ダミーの塗布対象物、または塗布対象物の塗布量観測用領域、または塗布対象物に塗布した溶液の塗布量を測定し、測定した塗布量に応じて圧力室の圧力を調整することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の機能膜の製造装置は、機能膜材料を溶かした溶液を塗布対象物に吐出するノズル孔と、ノズル孔に臨ませて配設した弾性を有する隔壁と、隔壁におけるノズル孔と反対側の面に臨ませて配設した圧力室と、圧力室の圧力を調整する圧力調整手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の機能膜の製造装置は、ノズル孔を、ノズルヘッド部材に列状に並べて複数形成していることを特徴とする。
また、本発明の機能膜の製造装置は、隔壁の材料がポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の機能膜の製造装置は、ダミーの塗布対象物、または塗布対象物の塗布量測定用ダミー領域、または塗布対象物に、吐出されて塗布された溶液の塗布量を測定する塗布量計測手段と、前記塗布量計測手段によって測定した塗布量に応じて圧力室の圧力を調整する制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の機能膜の製造装置は、隔壁が、ノズル孔が形成されたノズルヘッド部材を型とした転写物をエッチングすることにより作成されていることを特徴とする。
また、本発明は、陰極と陽極の間に発光層を挟む有機ＥＬデバイスであって、陰極と陽極の間にある少なくとも一つの層を前記機能膜の製造方法で製造したことを特徴とする。
【００２０】
本発明の機能膜の製造方法および機能膜の製造装置によると、各ノズル孔からの微小吐出量をノズル孔に臨ませて設けた隔壁の変形によって制御できるので、バラツキなく大面積に機能膜を形成することができる。
【００２１】
その際、隔壁の制御方法として流体、すなわちガスまたは液体による圧力を使用することで、ピエゾ素子などの発熱を伴う制御手段を用いた場合と異なり、機能膜を溶かした溶液の粘度変化が生じることがない。
【００２２】
また、各ノズル孔にインクの流量を調整する機構を個別に設ける必要がないとともに、その配管寸法を長くしなくて済むので、メンテナンス時に高価なインクを捨てる量を低減できる。
【００２３】
また、インクジェットのように複雑な機構や制御を用いる必要がないので設備の信頼性が高く、電子デバイスを安価に製造することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように本発明によれば、各ノズル孔からの微小吐出量をノズル孔に臨ませて設けた隔壁の変形によって精密に制御できるので、バラツキなく大面積に機能膜を形成することができる。
【００２５】
その際、隔壁の制御方法として流体（ガスまたは液体）による圧力を使用することで、ピエゾ素子などの発熱を伴う制御手段を用いた場合と異なり、機能膜を溶かした溶液の粘度変化が生じることがなく微小吐出量を精度よく制御できる。
【００２６】
また、今後の電子デバイスの微細化、薄膜化、高機能化に伴い、上述したようにコンタミネーション対策が必要となり、塗布装置の表面処理が重要になってくるが、本発明によれば、バラツキなく大面積に機能膜を形成することができるので、その表面処理状態の微妙なバラツキが微小量塗布のバラツキになってくるという従来の問題を解決できる。
【００２７】
また、各ノズル孔にインクの流量を調整する機構を個別に設ける必要がないとともに、その配管寸法を長くしなくて済むので、メンテナンス時での高価なインクを捨てる量を低減できる。また、インクジェットのように複雑な機構や制御を用いる必要がないので設備の信頼性が高く、有機ＥＬデバイスなどの電子デバイスを安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る機能膜の製造装置としてのノズルヘッドの構成を図１（ａ）〜（ｃ）に示す。なお、従来のダイコート装置のノズルヘッド６と同様な機能を有する構成要素には同じ符号を付す。図１（ａ）は本発明の実施の形態に係るノズルヘッドの簡略的な正面断面図、図１（ｂ）は圧力室が設けられている箇所（図１におけるＡ−Ａ’線）で切断したノズルヘッドの側面断面図、図１（ｃ）は隔壁が設けられている箇所（図１におけるＢ−Ｂ’線）で切断したノズルヘッド１０の側面断面図である。
【００２９】
図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、本発明の実施の形態に係るノズルヘッド１０には、インクを吐出するノズル孔（ノズル孔流路）１１と、インク導入口１３から導入されたインクを溜めて各ノズル孔１１に分配するマニホールド部１２とが設けられているだけでなく、これに加えて、隔壁１５と圧力室１６と圧力導入口１７とを有する。隔壁１５は、各ノズル孔１１に対して共通に設けられている（なお、隔壁１５は、各ノズル孔１１に対して個別に設けられていてもよい）が、圧力室１６と圧力導入口１７とは各ノズル孔１１毎に個別に設置される。なお、この実施の形態では、隔壁１５は、一方の面がマニホールド部１２およびノズル孔１１に臨んで配置されており（詳しくはノズル孔１１におけるインクの流れ方向に沿うようにノズル孔１１に対して側方から臨んでおり）、隔壁１５の他方の面（マニホールド部１２やノズル孔１１が臨む面と反対側の面）が圧力室１６に臨んで配置されている。また、圧力室１６は、隔壁１５を介してノズル孔１１に対応する箇所に設けられている。
【００３０】
ここで、ノズル孔１１の断面寸法は□（矩形状であり１辺の寸法）１０〜１００μｍで、ノズル孔１１の先端開口部１１ａからマニホールド部１２までの距離は５０〜２００μｍ、ノズル孔のピッチは３００〜６００μｍである。ノズル孔１１の数は、実際はおよそ１０００〜１００００個であるが、図１（ｂ）では分かり易いように、簡略化しており、８個の場合を示している。
【００３１】
高精細な電子デバイスを実現するために、ノズル孔１１は原材料部品となるノズルヘッド部品としてのノズルヘッドパーツ１８に、研削、放電加工、レーザー加工、プラズマ加工などを用いて高精度に作成される。ノズルヘッドパーツ１８の材料は、ステンレスやガラスなどインクに使用している溶媒に対して耐性を持つ材料が選択される。また、ノズルヘッドパーツ１８は、電子デバイスにコンタミネーションの害をもたらさない材質が用いられる。
【００３２】
溶媒に対する耐性を持たせたり、コンタミネーションを発生させなかったりするためにノズルヘッドパーツ１８の表面に表面処理を施してもよい。また、表面処理の材料は電子デバイスに使用される材料を使用するとよい。例えば電子デバイスが有機ＥＬデバイスである場合においては、ＳｉＯ２などをＣＶＤやＰＶＤを用いてコーティングすることで形成すればよい。今後の電子デバイスの微細化、薄膜化、高機能化に伴い、以上のようにコンタミネーション対策が必要となり、塗布装置への表面処理が重要になってくる。その際、表面処理状態の微妙なバラツキが微小量塗布のバラツキになってくるため、本発明の実施の形態に係るノズルヘッド１０によってそのバラツキを低減することが重要となる。
【００３３】
ノズルヘッド１０において、ノズルヘッドパーツ１８のマニホールド部１２およびノズル孔１１に臨む面に沿って隔壁１５が配置される。隔壁１５の材料は、ステンレスやポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）など、ヤング率０．３〜３００ＧＰａの弾性とインクの溶媒に対する耐性とを持ち、電子デバイスに対してコンタミネーションを発生させない材質が選択される。なお、隔壁１５にノズルヘッドパーツ１８と同様の表面処理を施してもよい。本実施の形態においては、隔壁１５は薄板状であり、厚みは５０〜５００μｍである。
【００３４】
上記したように、隔壁１５におけるノズル孔１１の流路に対応する部分に圧力室１６が設けられている。圧力室１６の大きさは１５０×２００×２００μｍ程度である。圧力室１６は隔壁１５に圧力をかけて、隔壁１５の変形によってノズル孔１１の断面積を制御するためのもので、作成時に特別な高精度加工は要求されないので、安価に製作することができる。圧力室１６は流体、すなわち液体または気体で満たされ、圧力導入口１７から液体または気体が導入されて圧力が印加される。なお、１９は圧力室１６や圧力導入口１７が形成されている圧力室形成部材である。
【００３５】
図２により圧力室１６に圧力を印加するシステムを示す。図２に示すように、各ノズル孔１１に対応して設けられている圧力導入口１７は、図示していない制御装置で開閉を制御されるバルブ２０に接続されている。各バルブ２０で開閉される流路は、圧力室１６に圧力を印加する圧力印加ポンプ２１に接続されている。圧力印加ポンプ２１とバルブ２０と間には圧力を調整するためのレギュレータ２２が設置されている。これらのバルブ２０、圧力印加ポンプ２１、レギュレータ２２などにより、圧力調整手段が構成される。
【００３６】
図３（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態に係るダイコート装置を示し、従来のダイコート装置と同じ構成要素には同符号を付す。なお、このダイコート装置においても、ノズルヘッド昇降機構や制御装置などを備えている（図示せず）。
【００３７】
本発明の実施の形態に係るダイコート装置は、塗布前にダミー基板１’または基板１のダミーエリア（塗布量測定用ダミー領域）に、試し塗りした塗布量を計測する塗布量計測手段としての塗布量測定器３０が設置されている点が従来のダイコート装置と異なる。
【００３８】
以下、上記ダイコート装置を使用する本発明の機能膜の製造方法について説明する。
まずインクがノズルヘッド１０から吐出されるまでの動作を、図３（ｃ）および図１を参照しながら説明する。インクタンク４には機能膜の原料を溶媒に溶かしたインクが貯蔵されている。インクはインクタンク４からインク用ポンプ５によってインク配送配管３を通ってノズルヘッド１０に送り込まれる。ノズルヘッド１０ではインク配送配管３が接続されるインク導入口１３からインクがマニホールド部１２内に導入され、このマニホールド部１２で各ノズル孔１１に分配される。分配されたインクはインク用ポンプ５によって印加された圧力によって吐出される。
【００３９】
次に、本発明の機能膜の製造方法によりバラツキなく塗布するための動作について説明する。
まず、基板搬送ステージ２によってダミー基板１’を搬送しながらダミー基板１’上にインクを塗布する。試し塗りしたインクの塗布量を塗布量測定器３０で測定し、各ノズル孔１１からの吐出量を算出する。塗布量測定器３０による塗布量の測定および吐出量（塗布量）の算出は、例えば共焦点方式のレーザー変位計で塗布膜の断面形状を測定し、その断面積にステージ速度を乗じることによってなされる。
【００４０】
次に、その塗布量の測定結果に基づいて、吐出量が狙いの量に対して多いノズル孔１１に対しては、バルブ２０を開き、圧力室１６の気体または液体に圧力を大きくするよう制御部等で制御する。また、吐出量が狙いの量に達していないときは圧力室１６の圧力を、インク用ポンプ５がインクにかけている圧力より下げることで、インク流路の吐出抵抗を下げ、必要なインク量を補う。ここで、圧力は圧力印加ポンプ２１により発生させ、圧力の値はレギュレータ２２により手動または電子的に制御する。なお、圧力を印加する液体や気体は、インクにダメージを与えない材質が望ましい。気体であれば不活性ガスやＮ２が望ましく、有機ＥＬで使用されるインクに対してはＮ２が使用できるので、コストの低いＮ２が望ましい。
【００４１】
狙いの塗布量にまだ調整されていない場合には、再度、ダミー基板１’への塗布動作を行い、この際の塗布量を測定して狙いの塗布量になるまで、圧力室１６に印加する圧力の大きさを調整する。なお、圧力室１６に圧力を印加した後はバルブ２０を閉じてその圧力状態を保つ。このステップを、各ノズル孔１１に対して繰り返して行い、各ノズル孔１１からの塗布量が狙いの塗布量になったことを確認した後、製品の基板１に塗布を行う。このような方法を採用することで、大面積の基板１に対してもバラツキなく高精細なパターンを形成できる。
【００４２】
従来の方法を用いた場合では、ノズル孔１１の加工精度のバラツキ、ノズル孔１１の表面状態のバラツキ、ノズル孔１１の開口部１１ａ付近の撥水処理の劣化によるバラツキ、基板１の表面高さのバラツキ、基板１の表面状態のバラツキ、などにより、吐出量（塗布量）のバラツキはおよそ±１０〜２０％であった。これに対し、本発明の方法によれば、ノズル孔１１に起因する吐出量（塗布量）のバラツキを、±５〜１０％まで低減できる。
【００４３】
なお、上記の実施の形態ではダミー基板１’を用いて各ノズル孔１１からの吐出量を求めたが、これに限るものではなく、製品となる基板１に設けた塗布量測定用のダミー領域に塗布したインクの塗布量から算出してもよい。このように、製品としての基板１にダミー領域を用いて吐出量を調整すれば、ダミー基板の搬送に関わる時間を節約できてダイコート装置の稼働率を上げることができる。あるいは、製品としての基板１に塗布した後の塗布量を測定して、次の基板１の塗布前に各ノズル孔１１にかける圧力を調整してもよく、この方法を採用すれば、経時的に発生する吐出量の変化を抑えて安定した製造を実現できる。
【００４４】
また、上記実施の形態では圧力室１６が一つのノズル孔１１に対して一つずつ設けられている場合を説明したが、これに限るものではなく、一つのノズル孔１１に対して複数の圧力室１６を備えて、圧力室１６毎に独立に圧力を制御してもよい。この方法によれば、ノズルヘッド１０の製造コストは高くなるが、より精密な制御ができる。
【００４５】
また、上記実施の形態では一つのノズル孔１１に対して圧力室１６が一つであったが、複数のノズル１１に対して一つの圧力室１６を設けても良い。また、電子デバイスに要求される均一性がさほど厳しくない場合は中央部、端部などノズル特性に合わせてノズルをいくつかの部分に分けて部分的に制御してもよい。この場合には、複数のノズル孔１１で配管やバルブを共有できるのでノズルヘッド１０のコストを抑えることができる。
【００４６】
また、上記実施の形態ではノズルヘッドパーツ１８と隔壁１５とは分離して形成していたが一体としてもよい。例えばノズル孔１１を開けたノズルヘッドパーツ１８の片側から研削を進めて、ノズル孔１１の一部に臨む部分を薄くすることで隔壁１５としてもよい。
【００４７】
隔壁１５を分離して形成する場合は、ノズル孔１１にダストが入り込んだ場合に分解洗浄ができる点、ノズル孔１１の表面処理が容易である点、ノズルヘッド１０の製作コストを抑えられる点に長所がある。一方、隔壁１５を一体型で作成する場合は、圧力室１６に満たす気体や液体からのインクへのコンタミネーションを防ぐことができる点に長所がある。
（実施の形態２）
図４（ｂ）を用いて本発明の実施の形態２を説明する。ここで、図４（ａ）は実施の形態１におけるノズルヘッド１０のノズル孔１１の中間部に対応する断面図を示している。ただし、図１に示す場合と違い、ノズル孔１１が４つの場合を表現している。このように、実施の形態１では、１枚の隔壁１５に対応させて、ノズル孔１１および圧力室１６を所定間隔ごとに設けている。
【００４８】
図４（ｂ）は実施の形態２のノズルヘッド１０におけるノズル孔１１の中間部での断面図である。
実施の形態１ではノズル孔１１を１列に並べて配置していたが、本実施の形態２では、２枚の隔壁１５を設けて、ノズル孔１１を平面視して複数列交互となるように（いわゆる千鳥状に）並べている。
【００４９】
この配置によって、ノズル孔１１のピッチが小さくなった場合でも圧力室１６につながる配管のスペースを支障なく確保できる。ここで、小さいノズルピッチに対応する別の方法として、ノズルヘッドを複数用いて第１のノズルヘッドのノズル孔からの塗布ラインの間に第２のノズルヘッドのノズル孔からの塗布ラインが形成されるように、ノズルヘッドを配置する方法がある。しかしながら、ノズルヘッドの数が増えれば設備費が高くなり、信頼性が低くなるため、このような方法は好ましくなく、本発明の実施の形態のように、一つのノズルヘッド１０に複数列のノズル孔１１を設けることが望ましい。
（実施の形態３）
図５（ａ）〜（ｄ）を用いて本発明の実施の形態３を説明する。
【００５０】
実施の形態１、２では隔壁１５は板状であった。これに対して、図５（ａ）に示すように、本実施の形態３のノズルヘッドでは隔壁１５がノズル孔１１の形状に沿った形状になっている。
【００５１】
この隔壁１５は次のように製作される。
図５（ｂ）に示すように、まず、ノズルヘッドパーツ１８に、隔壁１５の材料となるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）１５’をコーティングする。コーティング工程においては塗布やＣＶＤなどノズル孔１１の大きさや隔壁１５の厚さに応じたコーティング手段が選ばれる。次に、図５（ｃ）に示すように、コーティングしたＰＴＦＥ（隔壁材料）１５’をノズルヘッドパーツ１８より剥離する。
【００５２】
次に、図５（ｄ）に示すように、ノズルヘッドパーツ１８より剥離したＰＴＦＥ（隔壁材料）１５’のノズル孔側部分をエッチングする。エッチングにはウエットエッチングやドライエッチングなど必要な精度に応じた手段が選ばれる。
【００５３】
このようにしてノズル孔１１の形状に合った隔壁１５を作成することができる。
この隔壁１５を使用すると、隔壁１５がノズル孔１１に対応した形状をしているので、圧力よる隔壁１５の変形で吐出量を高精度に制御できる。
【００５４】
塗布による電子デバイスの製造においてはデバイスの構造、特にインクのパターニングを補助する撥水バンクの形状によりノズル孔１１の形状を最適化する必要がある。本実施の形態の手法を使用すれば、多様なノズル孔１１の形状においてバラツキなく微小量を塗布できる。
【００５５】
なお、本発明の実施の形態は、電子デバイスに機能膜を作成する場合に適しており、特に、陰極と陽極の間に発光層を挟む有機ＥＬデバイスにおいて、陰極と陽極の間にある少なくとも一つの層（前記発光層や発光層の一部など）を製造する場合に、上記実施の形態に係る機能膜の製造方法を用いると好適であり、これにより、大面積であっても面内の特性バラツキがなく、高精細であり、しかも安価な電子デバイスとしての有機ＥＬデバイスを提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の機能膜の製造方法および製造装置は、有機ＥＬディスプレイパネルなどの電子デバイスの製造に好適に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態１に係るノズルヘッドの簡略的な正面断面図、（ｂ）は圧力室が設けられている箇所（図１（ａ）におけるＡ−Ａ’線）で切断したノズルヘッドの側面断面図、（ｃ）は隔壁が設けられている箇所（図１（ａ）におけるＢ−Ｂ’線）で切断したノズルヘッド１０の側面断面図
【図２】本発明の実施の形態１に係るノズルヘッドの圧力室に圧力を印加するシステムを示した図
【図３】本発明の実施の形態に係るダイコート装置を示し、（ａ）は塗布前の状態のダイコート装置の平面図、（ｂ）は塗布後の状態のダイコート装置の平面図、（ｃ）はダイコート装置の正面図
【図４】（ａ）は本発明の実施の形態１に係るダイコート装置のノズルヘッドの平面断面図、（ｂ）は本発明の実施の形態２に係るダイコート装置のノズルヘッドの平面断面図
【図５】（ａ）はそれぞれ本発明の実施の形態３に係るノズルヘッドの隔壁およびその近傍箇所の平面断面図、（ｂ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明の実施の形態３に係るノズルヘッドの製造方法の工程を示した断面図
【図６】従来のダイコート装置を示し、（ａ）は塗布前の状態のダイコート装置の平面図、（ｂ）は塗布後の状態のダイコート装置の平面図、（ｃ）はダイコート装置の正面図
【図７】（ａ）は従来のノズルヘッドの簡略的な正面断面図、（ｂ）はノズル孔が設けられている箇所で切断したノズルヘッドの側面断面図
【符号の説明】
【００５８】
１ 基板
１’ ダミー基板
２ 基板搬送ステージ
３ インク配送配管
４ インクタンク
５ インク用ポンプ
１０ ノズルヘッド
１１ ノズル孔
１５ 隔壁
１６ 圧力室
２１ 圧力印加ポンプ
２２ レギュレータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置における発光層などの機能を有する薄膜である機能膜を塗布して製造する機能膜の製造方法と製造装置、およびその製造方法によって製造された電子デバイスとしての有機ＥＬデバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１等に見られるように、近年、インクジェットやダイコートなどの塗布技術を用いて電子デバイスの機能膜を製造する方法が注目を集めている。塗布技術を用いた製造方法は、蒸着技術などに比べて、設備構成がシンプルで大型化が可能である利点がある。例えば表示用の電子デバイスに関しては大画面への市場要求が高まり、これに伴って塗布による電子デバイスの製造技術への期待が高まっている。
【０００３】
これに呼応するようにインクジェットやダイコートやロール印刷を用いた膜製造技術が特許文献１〜３において開示されている。
これらの製造方法において、ライン状の機能膜を形成する際は特にダイコートによる塗布が有利である。つまり、インクジェット方式を用いる場合では、インクを吐出するノズルの機構や制御機構が複雑になり、この結果、製造設備費が高価となる上に、設備の信頼性が低い、メンテナンスにも大変な労力が必要となる短所がある。またインクジェットでは高い粘度のインクを塗布できないという短所もある。
【０００４】
なお、インクとは機能膜の成分（機能膜材料）を塗布できるように溶媒に溶かした溶液のことである。塗布されたインクは乾燥することによって機能膜となる。生産性を向上させるために乾燥時間を短縮しようとするとインクの粘度を高くする必要があるが、インクジェット方式では吐出力の限界があり粘度の高いインクを吐出することができない。また、ロール印刷方式は版材料が機能膜を汚染したり、版材料の耐久性が十分でなかったりする問題がある。
【０００５】
これに対して、ダイコートを用いた場合には、製造設備費が比較的安価で済む上に、メンテナンスにも比較的容易であり、高い粘度のインクも支障なく塗布できる利点がある。また、ダイコートを用いた場合には、ロール印刷方式のように版材料が機能膜を汚染したり、版材料の耐久性が十分でなかったりする問題も生じない。
【０００６】
以下に、ダイコートを使って塗布する従来の機能膜の製造装置および製造方法を説明する。
図６（ａ）〜（ｃ）に従来のダイコート装置の構成を示す。ダイコート装置は、その構成要素として、塗布対象物としての基板１を搬送する基板搬送ステージ２、インクを実際に吐出して塗布するノズルヘッド６、定板７、ノズルヘッド取り付け支柱８、インク配送配管３、インクタンク４、インク用ポンプ５、ノズルヘッド昇降機構（図示せず）、制御部（図示せず）などを備えている。また、図６（ａ）〜（ｃ）において、矢印Ａは基板１の搬送方向（基板搬送ステージ２の移動方向）、Ｉは基板１上に塗布されたインクである。
【０００７】
次に各構成要素の動作を説明する。
インクタンク４には機能膜材料を溶媒に溶かしたインクが貯蔵されている。インクはインクタンク４からインク用ポンプ５によってインク配送配管３を通ってノズルヘッド６に送り込まれる。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ノズルヘッド６は、ノズルヘッド部材としてのノズルヘッドパーツ１８に、インク配送配管３が接続されるインク導入口１３と、導入されたインクを各ノズル孔１１に分配するマニホールド部１２と、複数のノズル孔１１とが形成された構成とされている。ノズルヘッド６には複数のノズル孔１１が開いており、インク用ポンプ５によって印加された圧力によってノズル孔開口部１１ａからインクが吐出される。
【０００８】
基板１とノズルヘッド６のノズル孔開口部１１ａとは、ノズル昇降機構により２０〜１００μｍのギャップを有する位置に調整され、ノズル孔開口部１１ａから吐出されたインクは、図６（ａ）、（ｂ）に示した基板搬送ステージ２の動きによって搬送された基板１に塗布される。その結果、基板１上にはインクでライン状のパターンが形成される。塗布されたインクＩは塗布工程および次の工程で乾燥され、機能膜のパターンが形成される。
【０００９】
近年の電子デバイスの微細化、高精細化にともない、機能膜のパターンは微細である。電子デバイスの一例である有機ＥＬデバイスの発光層を例にとると、線幅は３０〜１５０μｍであり厚みも３０〜３００ｎｍである。この機能膜を形成する場合、ノズル孔のひとつからの吐出量は１〜１０００ｎｌ／ｓと微量である。また、近年の電子デバイスの大型化に伴い、この微量吐出量をバラツキなく大面積の基板１に塗布しなければならない。
【特許文献１】特許３９８２５０２号公報
【特許文献２】特許３７２８１０９号公報
【特許文献３】特開２００３−０９３９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来、ダイコートによって大面積基板にバラツキなく塗布を行うことは困難であった。
この課題を解決する方法として、例えば特許文献２に見られるように、ピエゾ素子を使って吐出量をノズル内で制御する方法が提案されているが、有機ＥＬの発光層の形成に使用されるインクのようにピエゾ素子の熱により粘度が変化するインクの場合は、吐出量にバラツキを生じる。また、ノズル孔毎にポンプとインク配送配管を設けて流量を調整する方法も考えられるが、ノズル孔の数は１０００〜１００００個であるため、製造設備の信頼性を良好な状態に確保することが困難である。また、各配送ラインにおけるインク配送配管長が長くなり、メンテナンス時などにおける捨てインク量が多量となる問題がある。有機ＥＬデバイスにおける発光層などのインクは非常に高価であり、製品のコストを下げるためには、捨てインクの量を最小にする必要がある。
【００１１】
本発明は上記従来例の課題に鑑みてなされたもので、微小量のコーティングにおいてノズル間のバラツキの影響を低減し、大面積基板などの塗布対象物に対してもバラツキなく微細なパターンを安定して塗布できる機能膜の製造方法および機能膜の製造装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、大面積であっても面内の特性バラツキがなく、高精細であり、しかも安価な電子デバイスとしての有機ＥＬデバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するために、本発明の機能膜の製造方法は、機能膜材料を溶かした溶液をノズル孔から塗布対象物に吐出させて塗布する工程と、塗布対象物に塗布した溶液を乾燥させる工程とを有する機能膜の製造方法であって、ノズル孔に臨ませて配設した弾性を有する隔壁を、隔壁におけるノズル孔と反対側の面に臨ませて配設した圧力室に流体を導入して圧力を作用させ弾性変形させることで、ノズル孔からの吐出量を調整しながら塗布することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の機能膜の製造方法は、圧力室に導入する流体が不活性ガスであることを特徴とする。
また、本発明の機能膜の製造方法は、不活性ガスがＮ２であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の機能膜の製造方法は、ダミーの塗布対象物、または塗布対象物の塗布量観測用領域、または塗布対象物に塗布した溶液の塗布量を測定し、測定した塗布量に応じて圧力室の圧力を調整することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の機能膜の製造装置は、機能膜材料を溶かした溶液を塗布対象物に吐出するノズル孔と、ノズル孔に臨ませて配設した弾性を有する隔壁と、隔壁におけるノズル孔と反対側の面に臨ませて配設した圧力室と、圧力室の圧力を調整する圧力調整手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の機能膜の製造装置は、ノズル孔を、ノズルヘッド部材に列状に並べて複数形成していることを特徴とする。
また、本発明の機能膜の製造装置は、隔壁の材料がポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の機能膜の製造装置は、ダミーの塗布対象物、または塗布対象物の塗布量測定用ダミー領域、または塗布対象物に、吐出されて塗布された溶液の塗布量を測定する塗布量計測手段と、前記塗布量計測手段によって測定した塗布量に応じて圧力室の圧力を調整する制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の機能膜の製造装置は、隔壁が、ノズル孔が形成されたノズルヘッド部材を型とした転写物をエッチングすることにより作成されていることを特徴とする。
また、本発明は、陰極と陽極の間に発光層を挟む有機ＥＬデバイスであって、陰極と陽極の間にある少なくとも一つの層を前記機能膜の製造方法で製造したことを特徴とする。
【００２０】
本発明の機能膜の製造方法および機能膜の製造装置によると、各ノズル孔からの微小吐出量をノズル孔に臨ませて設けた隔壁の変形によって制御できるので、バラツキなく大面積に機能膜を形成することができる。
【００２１】
その際、隔壁の制御方法として流体、すなわちガスまたは液体による圧力を使用することで、ピエゾ素子などの発熱を伴う制御手段を用いた場合と異なり、機能膜を溶かした溶液の粘度変化が生じることがない。
【００２２】
また、各ノズル孔にインクの流量を調整する機構を個別に設ける必要がないとともに、その配管寸法を長くしなくて済むので、メンテナンス時に高価なインクを捨てる量を低減できる。
【００２３】
また、インクジェットのように複雑な機構や制御を用いる必要がないので設備の信頼性が高く、電子デバイスを安価に製造することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように本発明によれば、各ノズル孔からの微小吐出量をノズル孔に臨ませて設けた隔壁の変形によって精密に制御できるので、バラツキなく大面積に機能膜を形成することができる。
【００２５】
その際、隔壁の制御方法として流体（ガスまたは液体）による圧力を使用することで、ピエゾ素子などの発熱を伴う制御手段を用いた場合と異なり、機能膜を溶かした溶液の粘度変化が生じることがなく微小吐出量を精度よく制御できる。
【００２６】
また、今後の電子デバイスの微細化、薄膜化、高機能化に伴い、上述したようにコンタミネーション対策が必要となり、塗布装置の表面処理が重要になってくるが、本発明によれば、バラツキなく大面積に機能膜を形成することができるので、その表面処理状態の微妙なバラツキが微小量塗布のバラツキになってくるという従来の問題を解決できる。
【００２７】
また、各ノズル孔にインクの流量を調整する機構を個別に設ける必要がないとともに、その配管寸法を長くしなくて済むので、メンテナンス時での高価なインクを捨てる量を低減できる。また、インクジェットのように複雑な機構や制御を用いる必要がないので設備の信頼性が高く、有機ＥＬデバイスなどの電子デバイスを安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る機能膜の製造装置としてのノズルヘッドの構成を図１（ａ）〜（ｃ）に示す。なお、従来のダイコート装置のノズルヘッド６と同様な機能を有する構成要素には同じ符号を付す。図１（ａ）は本発明の実施の形態に係るノズルヘッドの簡略的な正面断面図、図１（ｂ）は圧力室が設けられている箇所（図１におけるＡ−Ａ’線）で切断したノズルヘッドの側面断面図、図１（ｃ）は隔壁が設けられている箇所（図１におけるＢ−Ｂ’線）で切断したノズルヘッド１０の側面断面図である。
【００２９】
図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、本発明の実施の形態に係るノズルヘッド１０には、インクを吐出するノズル孔（ノズル孔流路）１１と、インク導入口１３から導入されたインクを溜めて各ノズル孔１１に分配するマニホールド部１２とが設けられているだけでなく、これに加えて、隔壁１５と圧力室１６と圧力導入口１７とを有する。隔壁１５は、各ノズル孔１１に対して共通に設けられている（なお、隔壁１５は、各ノズル孔１１に対して個別に設けられていてもよい）が、圧力室１６と圧力導入口１７とは各ノズル孔１１毎に個別に設置される。なお、この実施の形態では、隔壁１５は、一方の面がマニホールド部１２およびノズル孔１１に臨んで配置されており（詳しくはノズル孔１１におけるインクの流れ方向に沿うようにノズル孔１１に対して側方から臨んでおり）、隔壁１５の他方の面（マニホールド部１２やノズル孔１１が臨む面と反対側の面）が圧力室１６に臨んで配置されている。また、圧力室１６は、隔壁１５を介してノズル孔１１に対応する箇所に設けられている。
【００３０】
ここで、ノズル孔１１の断面寸法は□（矩形状であり１辺の寸法）１０〜１００μｍで、ノズル孔１１の先端開口部１１ａからマニホールド部１２までの距離は５０〜２００μｍ、ノズル孔のピッチは３００〜６００μｍである。ノズル孔１１の数は、実際はおよそ１０００〜１００００個であるが、図１（ｂ）では分かり易いように、簡略化しており、８個の場合を示している。
【００３１】
高精細な電子デバイスを実現するために、ノズル孔１１は原材料部品となるノズルヘッド部品としてのノズルヘッドパーツ１８に、研削、放電加工、レーザー加工、プラズマ加工などを用いて高精度に作成される。ノズルヘッドパーツ１８の材料は、ステンレスやガラスなどインクに使用している溶媒に対して耐性を持つ材料が選択される。また、ノズルヘッドパーツ１８は、電子デバイスにコンタミネーションの害をもたらさない材質が用いられる。
【００３２】
溶媒に対する耐性を持たせたり、コンタミネーションを発生させなかったりするためにノズルヘッドパーツ１８の表面に表面処理を施してもよい。また、表面処理の材料は電子デバイスに使用される材料を使用するとよい。例えば電子デバイスが有機ＥＬデバイスである場合においては、ＳｉＯ２などをＣＶＤやＰＶＤを用いてコーティングすることで形成すればよい。今後の電子デバイスの微細化、薄膜化、高機能化に伴い、以上のようにコンタミネーション対策が必要となり、塗布装置への表面処理が重要になってくる。その際、表面処理状態の微妙なバラツキが微小量塗布のバラツキになってくるため、本発明の実施の形態に係るノズルヘッド１０によってそのバラツキを低減することが重要となる。
【００３３】
ノズルヘッド１０において、ノズルヘッドパーツ１８のマニホールド部１２およびノズル孔１１に臨む面に沿って隔壁１５が配置される。隔壁１５の材料は、ステンレスやポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）など、ヤング率０．３〜３００ＧＰａの弾性とインクの溶媒に対する耐性とを持ち、電子デバイスに対してコンタミネーションを発生させない材質が選択される。なお、隔壁１５にノズルヘッドパーツ１８と同様の表面処理を施してもよい。本実施の形態においては、隔壁１５は薄板状であり、厚みは５０〜５００μｍである。
【００３４】
上記したように、隔壁１５におけるノズル孔１１の流路に対応する部分に圧力室１６が設けられている。圧力室１６の大きさは１５０×２００×２００μｍ程度である。圧力室１６は隔壁１５に圧力をかけて、隔壁１５の変形によってノズル孔１１の断面積を制御するためのもので、作成時に特別な高精度加工は要求されないので、安価に製作することができる。圧力室１６は流体、すなわち液体または気体で満たされ、圧力導入口１７から液体または気体が導入されて圧力が印加される。なお、１９は圧力室１６や圧力導入口１７が形成されている圧力室形成部材である。
【００３５】
図２により圧力室１６に圧力を印加するシステムを示す。図２に示すように、各ノズル孔１１に対応して設けられている圧力導入口１７は、図示していない制御装置で開閉を制御されるバルブ２０に接続されている。各バルブ２０で開閉される流路は、圧力室１６に圧力を印加する圧力印加ポンプ２１に接続されている。圧力印加ポンプ２１とバルブ２０と間には圧力を調整するためのレギュレータ２２が設置されている。これらのバルブ２０、圧力印加ポンプ２１、レギュレータ２２などにより、圧力調整手段が構成される。
【００３６】
図３（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態に係るダイコート装置を示し、従来のダイコート装置と同じ構成要素には同符号を付す。なお、このダイコート装置においても、ノズルヘッド昇降機構や制御装置などを備えている（図示せず）。
【００３７】
本発明の実施の形態に係るダイコート装置は、塗布前にダミー基板１’または基板１のダミーエリア（塗布量測定用ダミー領域）に、試し塗りした塗布量を計測する塗布量計測手段としての塗布量測定器３０が設置されている点が従来のダイコート装置と異なる。
【００３８】
以下、上記ダイコート装置を使用する本発明の機能膜の製造方法について説明する。
まずインクがノズルヘッド１０から吐出されるまでの動作を、図３（ｃ）および図１を参照しながら説明する。インクタンク４には機能膜の原料を溶媒に溶かしたインクが貯蔵されている。インクはインクタンク４からインク用ポンプ５によってインク配送配管３を通ってノズルヘッド１０に送り込まれる。ノズルヘッド１０ではインク配送配管３が接続されるインク導入口１３からインクがマニホールド部１２内に導入され、このマニホールド部１２で各ノズル孔１１に分配される。分配されたインクはインク用ポンプ５によって印加された圧力によって吐出される。
【００３９】
次に、本発明の機能膜の製造方法によりバラツキなく塗布するための動作について説明する。
まず、基板搬送ステージ２によってダミー基板１’を搬送しながらダミー基板１’上にインクを塗布する。試し塗りしたインクの塗布量を塗布量測定器３０で測定し、各ノズル孔１１からの吐出量を算出する。塗布量測定器３０による塗布量の測定および吐出量（塗布量）の算出は、例えば共焦点方式のレーザー変位計で塗布膜の断面形状を測定し、その断面積にステージ速度を乗じることによってなされる。
【００４０】
次に、その塗布量の測定結果に基づいて、吐出量が狙いの量に対して多いノズル孔１１に対しては、バルブ２０を開き、圧力室１６の気体または液体に圧力を大きくするよう制御部等で制御する。また、吐出量が狙いの量に達していないときは圧力室１６の圧力を、インク用ポンプ５がインクにかけている圧力より下げることで、インク流路の吐出抵抗を下げ、必要なインク量を補う。ここで、圧力は圧力印加ポンプ２１により発生させ、圧力の値はレギュレータ２２により手動または電子的に制御する。なお、圧力を印加する液体や気体は、インクにダメージを与えない材質が望ましい。気体であれば不活性ガスやＮ２が望ましく、有機ＥＬで使用されるインクに対してはＮ２が使用できるので、コストの低いＮ２が望ましい。
【００４１】
狙いの塗布量にまだ調整されていない場合には、再度、ダミー基板１’への塗布動作を行い、この際の塗布量を測定して狙いの塗布量になるまで、圧力室１６に印加する圧力の大きさを調整する。なお、圧力室１６に圧力を印加した後はバルブ２０を閉じてその圧力状態を保つ。このステップを、各ノズル孔１１に対して繰り返して行い、各ノズル孔１１からの塗布量が狙いの塗布量になったことを確認した後、製品の基板１に塗布を行う。このような方法を採用することで、大面積の基板１に対してもバラツキなく高精細なパターンを形成できる。
【００４２】
従来の方法を用いた場合では、ノズル孔１１の加工精度のバラツキ、ノズル孔１１の表面状態のバラツキ、ノズル孔１１の開口部１１ａ付近の撥水処理の劣化によるバラツキ、基板１の表面高さのバラツキ、基板１の表面状態のバラツキ、などにより、吐出量（塗布量）のバラツキはおよそ±１０〜２０％であった。これに対し、本発明の方法によれば、ノズル孔１１に起因する吐出量（塗布量）のバラツキを、±５〜１０％まで低減できる。
【００４３】
なお、上記の実施の形態ではダミー基板１’を用いて各ノズル孔１１からの吐出量を求めたが、これに限るものではなく、製品となる基板１に設けた塗布量測定用のダミー領域に塗布したインクの塗布量から算出してもよい。このように、製品としての基板１にダミー領域を用いて吐出量を調整すれば、ダミー基板の搬送に関わる時間を節約できてダイコート装置の稼働率を上げることができる。あるいは、製品としての基板１に塗布した後の塗布量を測定して、次の基板１の塗布前に各ノズル孔１１にかける圧力を調整してもよく、この方法を採用すれば、経時的に発生する吐出量の変化を抑えて安定した製造を実現できる。
【００４４】
また、上記実施の形態では圧力室１６が一つのノズル孔１１に対して一つずつ設けられている場合を説明したが、これに限るものではなく、一つのノズル孔１１に対して複数の圧力室１６を備えて、圧力室１６毎に独立に圧力を制御してもよい。この方法によれば、ノズルヘッド１０の製造コストは高くなるが、より精密な制御ができる。
【００４５】
また、上記実施の形態では一つのノズル孔１１に対して圧力室１６が一つであったが、複数のノズル１１に対して一つの圧力室１６を設けても良い。また、電子デバイスに要求される均一性がさほど厳しくない場合は中央部、端部などノズル特性に合わせてノズルをいくつかの部分に分けて部分的に制御してもよい。この場合には、複数のノズル孔１１で配管やバルブを共有できるのでノズルヘッド１０のコストを抑えることができる。
【００４６】
また、上記実施の形態ではノズルヘッドパーツ１８と隔壁１５とは分離して形成していたが一体としてもよい。例えばノズル孔１１を開けたノズルヘッドパーツ１８の片側から研削を進めて、ノズル孔１１の一部に臨む部分を薄くすることで隔壁１５としてもよい。
【００４７】
隔壁１５を分離して形成する場合は、ノズル孔１１にダストが入り込んだ場合に分解洗浄ができる点、ノズル孔１１の表面処理が容易である点、ノズルヘッド１０の製作コストを抑えられる点に長所がある。一方、隔壁１５を一体型で作成する場合は、圧力室１６に満たす気体や液体からのインクへのコンタミネーションを防ぐことができる点に長所がある。
（実施の形態２）
図４（ｂ）を用いて本発明の実施の形態２を説明する。ここで、図４（ａ）は実施の形態１におけるノズルヘッド１０のノズル孔１１の中間部に対応する断面図を示している。ただし、図１に示す場合と違い、ノズル孔１１が４つの場合を表現している。このように、実施の形態１では、１枚の隔壁１５に対応させて、ノズル孔１１および圧力室１６を所定間隔ごとに設けている。
【００４８】
図４（ｂ）は実施の形態２のノズルヘッド１０におけるノズル孔１１の中間部での断面図である。
実施の形態１ではノズル孔１１を１列に並べて配置していたが、本実施の形態２では、２枚の隔壁１５を設けて、ノズル孔１１を平面視して複数列交互となるように（いわゆる千鳥状に）並べている。
【００４９】
この配置によって、ノズル孔１１のピッチが小さくなった場合でも圧力室１６につながる配管のスペースを支障なく確保できる。ここで、小さいノズルピッチに対応する別の方法として、ノズルヘッドを複数用いて第１のノズルヘッドのノズル孔からの塗布ラインの間に第２のノズルヘッドのノズル孔からの塗布ラインが形成されるように、ノズルヘッドを配置する方法がある。しかしながら、ノズルヘッドの数が増えれば設備費が高くなり、信頼性が低くなるため、このような方法は好ましくなく、本発明の実施の形態のように、一つのノズルヘッド１０に複数列のノズル孔１１を設けることが望ましい。
（実施の形態３）
図５（ａ）〜（ｄ）を用いて本発明の実施の形態３を説明する。
【００５０】
実施の形態１、２では隔壁１５は板状であった。これに対して、図５（ａ）に示すように、本実施の形態３のノズルヘッドでは隔壁１５がノズル孔１１の形状に沿った形状になっている。
【００５１】
この隔壁１５は次のように製作される。
図５（ｂ）に示すように、まず、ノズルヘッドパーツ１８に、隔壁１５の材料となるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）１５’をコーティングする。コーティング工程においては塗布やＣＶＤなどノズル孔１１の大きさや隔壁１５の厚さに応じたコーティング手段が選ばれる。次に、図５（ｃ）に示すように、コーティングしたＰＴＦＥ（隔壁材料）１５’をノズルヘッドパーツ１８より剥離する。
【００５２】
次に、図５（ｄ）に示すように、ノズルヘッドパーツ１８より剥離したＰＴＦＥ（隔壁材料）１５’のノズル孔側部分をエッチングする。エッチングにはウエットエッチングやドライエッチングなど必要な精度に応じた手段が選ばれる。
【００５３】
このようにしてノズル孔１１の形状に合った隔壁１５を作成することができる。
この隔壁１５を使用すると、隔壁１５がノズル孔１１に対応した形状をしているので、圧力よる隔壁１５の変形で吐出量を高精度に制御できる。
【００５４】
塗布による電子デバイスの製造においてはデバイスの構造、特にインクのパターニングを補助する撥水バンクの形状によりノズル孔１１の形状を最適化する必要がある。本実施の形態の手法を使用すれば、多様なノズル孔１１の形状においてバラツキなく微小量を塗布できる。
【００５５】
なお、本発明の実施の形態は、電子デバイスに機能膜を作成する場合に適しており、特に、陰極と陽極の間に発光層を挟む有機ＥＬデバイスにおいて、陰極と陽極の間にある少なくとも一つの層（前記発光層や発光層の一部など）を製造する場合に、上記実施の形態に係る機能膜の製造方法を用いると好適であり、これにより、大面積であっても面内の特性バラツキがなく、高精細であり、しかも安価な電子デバイスとしての有機ＥＬデバイスを提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の機能膜の製造方法および製造装置は、有機ＥＬディスプレイパネルなどの電子デバイスの製造に好適に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態１に係るノズルヘッドの簡略的な正面断面図、（ｂ）は圧力室が設けられている箇所（図１（ａ）におけるＡ−Ａ’線）で切断したノズルヘッドの側面断面図、（ｃ）は隔壁が設けられている箇所（図１（ａ）におけるＢ−Ｂ’線）で切断したノズルヘッド１０の側面断面図
【図２】本発明の実施の形態１に係るノズルヘッドの圧力室に圧力を印加するシステムを示した図
【図３】本発明の実施の形態に係るダイコート装置を示し、（ａ）は塗布前の状態のダイコート装置の平面図、（ｂ）は塗布後の状態のダイコート装置の平面図、（ｃ）はダイコート装置の正面図
【図４】（ａ）は本発明の実施の形態１に係るダイコート装置のノズルヘッドの平面断面図、（ｂ）は本発明の実施の形態２に係るダイコート装置のノズルヘッドの平面断面図
【図５】（ａ）はそれぞれ本発明の実施の形態３に係るノズルヘッドの隔壁およびその近傍箇所の平面断面図、（ｂ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明の実施の形態３に係るノズルヘッドの製造方法の工程を示した断面図
【図６】従来のダイコート装置を示し、（ａ）は塗布前の状態のダイコート装置の平面図、（ｂ）は塗布後の状態のダイコート装置の平面図、（ｃ）はダイコート装置の正面図
【図７】（ａ）は従来のノズルヘッドの簡略的な正面断面図、（ｂ）はノズル孔が設けられている箇所で切断したノズルヘッドの側面断面図
【符号の説明】
【００５８】
１ 基板
１’ ダミー基板
２ 基板搬送ステージ
３ インク配送配管
４ インクタンク
５ インク用ポンプ
１０ ノズルヘッド
１１ ノズル孔
１５ 隔壁
１６ 圧力室
２１ 圧力印加ポンプ
２２ レギュレータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能膜材料を溶かした溶液をノズル孔から塗布対象物に吐出させて塗布する工程と、
塗布対象物に塗布した溶液を乾燥させる工程とを有する機能膜の製造方法であって、
ノズル孔に臨ませて配設した弾性を有する隔壁を、隔壁におけるノズル孔と反対側の面に臨ませて配設した圧力室に流体を導入して圧力を作用させ弾性変形させることで、ノズル孔からの吐出量を調整しながら塗布すること
を特徴とする機能膜の製造方法。
【請求項２】
圧力室に導入する流体が不活性ガスであることを特徴とする請求項１に記載の機能膜の製造方法。
【請求項３】
不活性ガスがＮ２であることを特徴とする請求項２に記載の機能膜の製造方法。
【請求項４】
ダミーの塗布対象物、または塗布対象物の塗布量観測用領域、または塗布対象物に塗布した溶液の塗布量を測定し、測定した塗布量に応じて圧力室の圧力を調整することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の機能膜の製造方法。
【請求項５】
機能膜材料を溶かした溶液を塗布対象物に吐出するノズル孔と、
ノズル孔に臨ませて配設した弾性を有する隔壁と、
隔壁におけるノズル孔と反対側の面に臨ませて配設した圧力室と、
圧力室の圧力を調整する圧力調整手段と
を備えたことを特徴とする機能膜の製造装置。
【請求項６】
ノズル孔を、ノズルヘッド部材に列状に並べて複数形成していることを特徴とする請求項５記載の機能膜の製造装置。
【請求項７】
隔壁の材料がポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする請求項５または６に記載の機能膜の製造装置。
【請求項８】
ダミーの塗布対象物、または塗布対象物の塗布量測定用ダミー領域、または塗布対象物に、吐出されて塗布された溶液の塗布量を測定する塗布量計測手段と、
前記塗布量計測手段によって測定した塗布量に応じて圧力室の圧力を調整する制御装置と
を備えたことを特徴とする請求項５〜７の何れか１項に記載の機能膜の製造装置。
【請求項９】
隔壁が、ノズル孔が形成されたノズルヘッド部材を型とした転写物をエッチングすることにより作成されていることを特徴とする請求項５〜８の何れか１項に記載の機能膜の製造装置。
【請求項１０】
陰極と陽極との間に発光層を挟む有機ＥＬデバイスであって、
陰極と陽極の間にある少なくとも一つの層を、請求項１〜４の何れか１項に記載の機能膜の製造方法で製造したことを特徴とする
有機ＥＬデバイス。
【請求項１】
機能膜材料を溶かした溶液をノズル孔から塗布対象物に吐出させて塗布する工程と、
塗布対象物に塗布した溶液を乾燥させる工程とを有する機能膜の製造方法であって、
ノズル孔に臨ませて配設した弾性を有する隔壁を、隔壁におけるノズル孔と反対側の面に臨ませて配設した圧力室に流体を導入して圧力を作用させ弾性変形させることで、ノズル孔からの吐出量を調整しながら塗布すること
を特徴とする機能膜の製造方法。
【請求項２】
圧力室に導入する流体が不活性ガスであることを特徴とする請求項１に記載の機能膜の製造方法。
【請求項３】
不活性ガスがＮ２であることを特徴とする請求項２に記載の機能膜の製造方法。
【請求項４】
ダミーの塗布対象物、または塗布対象物の塗布量観測用領域、または塗布対象物に塗布した溶液の塗布量を測定し、測定した塗布量に応じて圧力室の圧力を調整することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の機能膜の製造方法。
【請求項５】
機能膜材料を溶かした溶液を塗布対象物に吐出するノズル孔と、
ノズル孔に臨ませて配設した弾性を有する隔壁と、
隔壁におけるノズル孔と反対側の面に臨ませて配設した圧力室と、
圧力室の圧力を調整する圧力調整手段と
を備えたことを特徴とする機能膜の製造装置。
【請求項６】
ノズル孔を、ノズルヘッド部材に列状に並べて複数形成していることを特徴とする請求項５記載の機能膜の製造装置。
【請求項７】
隔壁の材料がポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする請求項５または６に記載の機能膜の製造装置。
【請求項８】
ダミーの塗布対象物、または塗布対象物の塗布量測定用ダミー領域、または塗布対象物に、吐出されて塗布された溶液の塗布量を測定する塗布量計測手段と、
前記塗布量計測手段によって測定した塗布量に応じて圧力室の圧力を調整する制御装置と
を備えたことを特徴とする請求項５〜７の何れか１項に記載の機能膜の製造装置。
【請求項９】
隔壁が、ノズル孔が形成されたノズルヘッド部材を型とした転写物をエッチングすることにより作成されていることを特徴とする請求項５〜８の何れか１項に記載の機能膜の製造装置。
【請求項１０】
陰極と陽極との間に発光層を挟む有機ＥＬデバイスであって、
陰極と陽極の間にある少なくとも一つの層を、請求項１〜４の何れか１項に記載の機能膜の製造方法で製造したことを特徴とする
有機ＥＬデバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２６２０５２（Ｐ２００９−２６２０５２Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１４６９０（Ｐ２００８−１１４６９０）
【出願日】平成２０年４月２５日（２００８．４．２５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２５日（２００８．４．２５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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