機能膜の製造方法

【課題】複数のノズルを備えたダイコート方式で有機ＥＬパネルの発光層を全面にわたって均一に形成すること。
【解決手段】複数のノズルを備えた溶液吐出ヘッドから有機発光材料インクを連続吐出してストライプ状に塗布するに当たり、始端部を他の部分より太くなるように塗布することによって、途切れの無い安定した連続線を塗布することができる。更に隣り合うストライプの始端をずらすことによって、混色の発生をも防止することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬディスプレイの発光層などの機能膜を、塗布技術を用いて製造する方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄型、低消費電力、軽量のディスプレイへの要望が高かまる中、ディスプレイの機能膜を低コストの塗布方式によって製造する技術が注目を集めている。例えば、基板上に形成された隔壁で区切られた溝部へ有機発光材料インクをインクジェット法によって必要な画素部分に滴下して印刷する方法や、凸版印刷法により必要な画素部分に転写する方法などが提案されている。しかしながらインクジェット法では、ノズル表面の僅かな濡れ具合のムラが液滴の飛翔方向を狂わせて狙った画素にインクが着弾しなかったり、僅かな時間の吐出休止中に不吐出ノズルが発生したりするなどの問題が生じている。また、凸版印刷法では、版の伸縮によってディスプレイの周辺部で印刷の位置精度が確保できないなどの問題が生じていた。
【０００３】
そんな中、これらの問題を解決する方法としてインクジェットより不吐出の発生しにくいディスペンサータイプの溶液吐出ヘッドを高精度に位置決め出来るステージ上に搭載して高い精度でノズル先端を隔壁間の溝部の上方へ近接させて塗布する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
これについて図１０、図１１を用いて説明する。図１０は上記の従来の有機発光材料インクの塗布方法を示す図であり、図１１（ａ）は、図１０のＪ方向から見た図であり、図１１（ｂ）は図１０のＦ方向から見た図である。
【０００５】
図１０において１は基材、３は基材の上に形成された隔壁、４２は隔壁形成基材、２０は基材を載置する基材載置テーブル、１２４は基材１の上方に不図示の駆動手段により一定の間隙を開けた状態で隔壁３間の溝に沿って基材全面にわたって移動可能に構成された溶液吐出ヘッドであり、溶液吐出ヘッド１２４は下端部のノズル１２２と、その上部に連結されたマニホールド１２１と、マニホールド１２１の上部に接続された配管１２３および配管１２３内に気体を供給する不図示の気体供給手段より構成されている。１０４は溶液吐出ヘッドから吐出される有機発光材料インクである。
【０００６】
次に上記のように構成された従来の塗布装置の動作について説明する。まず溶液吐出ヘッドのノズルを隔壁間の溝の先頭に位置決めする。次に隔壁間の溝方向に溶液吐出ヘッドの移動を開始し、その移動に合せて気体供給手段から配管へ気体を供給してマニホールド内の有機発光材料インクをノズル先端より吐出して基材上へ塗布する。そしてノズルが溝の終端部へ到達した時点で気体供給手段からの気体の供給を停止して塗布を停止し、次に溶液吐出ヘッドを別の隔壁間の溝部へ移動させて同様の塗布動作を行い、この動作を繰り返して隔壁形成基材全面の必要部分に有機発光材料インクを塗布していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２０４９６１号公報（第４頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述のような方法で、有機ＥＬディスプレイの発光層を形成する場合、塗布タクトを短くしようとすると、複数のノズルを用いて同時に塗布する必要が有り、更に実際の基板には偏肉による凹凸があるために、一部のノズルの先端と基板上面との間隙を十分に近接出来ない部分が生じ、その部分の塗布状態が途切れ途切れとなり、均一な発光層を形成できないという問題があった。
【０００９】
この課題について図を用いて説明する。図１３は溶液吐出ヘッドのノズル先端と基材の間隔を離した場合の塗布状態を示す図、図１２は図１３をＦ方向から見た図で、塗布開始からの時間経過に従って（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に示している。図１４は多穴溶液吐出ヘッドを示す図、図１５は偏肉のある基材に対して、多穴溶液吐出ヘッドで塗布する場合を示す図、図１６は図１５のＪ方向から見た図である。
【００１０】
有機発光材料インクのような粘度が数１００ｍＰａ・ｓｅｃ以下のインクにおいては、インク自体が千切れやすくなる。そのため、ノズル先端と基材との間隔を遠ざけた場合に、塗布の始端部分において、図１２（ａ）のようにノズルから吐出された有機発光材料インクの先端が基材に到達した直後にノズルと基材を相対移動させると、図１２（ｂ）のように塗布されたインクが引きちぎれる。その後、再び図１２（ｃ）のようにノズルから吐出された有機発光材料インクの先端が基材に到達し、同様の現象が繰り返されて、図１３に示したように途切れ途切れに塗布されて行く。
【００１１】
そして図１５のように基材自体に偏肉がある基材に対して多穴溶液吐出ヘッドで塗布する場合は、図１６に示すように基材の最も薄い部分で、ノズル先端と基材上面との間隙を十分に近接させることが出来なくなり、そのノズルは塗布の始端部分で断続的な塗布状態となってしまうと言う問題が有った。
【００１２】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、偏肉がある基材に対して複数ノズルを有する溶液吐出ヘッドを用いて塗布する場合においても、基材全面にわたって均質な機能膜を形成する塗布方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の機能膜の製造方法は、複数のノズルと、一方向に延びる隔壁を複数本形成した基材とを相対移動させ、前記ノズルから機能膜溶液を前記隔壁で囲われる領域に連続的に塗布することで、前記基材上にストライプ状の機能膜を形成する方法であって、前記基材は表示用画素領域と非塗布対象領域とを備え、前記非塗布対象領域から前記表示用画素領域に向けて前記機能膜溶液の塗布を開始する際、前記機能膜溶液の塗布始端部の線幅は、前記表示用画素領域に塗布される機能膜溶液の線幅よりも太くなるように塗布することを特徴とするものである。
【００１４】
このとき、塗布始端部の線幅を、表示用画素領域に塗布される機能膜溶液の線幅の１．１倍以上にすると好適である。更に、塗布始端部の線幅を、表示用画素領域に塗布される機能膜溶液の線幅の１．２倍以上であるとより好適となる。
【００１５】
また、複数本の隔壁で囲われる領域のうち、第１領域の塗布始端部の位置と、前記第１領域と隣接する第２領域の塗布始端部の位置とは異なるように構成すると良い。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、偏肉がある基材に対して複数のノズルを設けた溶液吐出ヘッドを用いて塗布する場合においても、基材全面にわたって均質な機能膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１の発光層の塗布方法を示す図
【図２】図１のＦ方向から見た図
【図３】本発明の実施の形態１の有機ＥＬディスプレイの隔壁を示す図
【図４】本発明の実施の形態１による有機ＥＬディスプレイの発光層を示す図
【図５】本発明の実施の形態１の有機ＥＬディスプレイの構造を示す図
【図６】本発明の実施の形態１の有機ＥＬディスプレイの発光層の形成段階を示す図
【図７】本発明の実施の形態１の有機ＥＬディスプレイの発光層の始端位置を変更した場合を示す図
【図８】本発明の実施の形態２の有機ＥＬディスプレイの隔壁およびそれによる発光層を示す図
【図９】本発明の実施の形態３の有機ＥＬディスプレイの隔壁およびそれによる発光層を示す図
【図１０】従来の有機ＥＬディスプレイの発光層の塗布方法を示す図
【図１１】図１０のＪ方向およびＦ方向から見た図
【図１２】図１３をＦ方向から見た図
【図１３】溶液吐出ヘッドのノズル先端と基材の間隔を離した場合の塗布状態を示す図
【図１４】多穴溶液吐出ヘッドを裏返しにした図
【図１５】従来の有機塗布方法で偏肉のある基材に対して複数のノズルを設けた溶液吐出ヘッドで塗布する場合を示す図
【図１６】図１５のＪ方向から見た図
【図１７】隣接する発光層の始端をずらさないで塗布した場合の問題点を説明する図
【図１８】基材を基材搬送ロールで搬送する場合を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
本実施例では機能膜溶液として有機発光材料を溶剤に溶解した有機発光材料インクを用いて有機ＥＬディスプレイの発光層を形成する取組みを行った。
【００２０】
まず、本実施例で作成した有機ＥＬディスプレイの構造について説明する。
【００２１】
図５は本発明の実施の形態１で作成した有機ＥＬディスプレイの構造を示す図である。図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００２２】
図５において、１は基材、２は基材１の上に形成した第１電極である。本実施例では基材１には厚さ０．７ミリメートルのガラス板を用い、第１電極２の材料としてはＩＴＯを用いてフォトリソグラフィー法によってパターニングした。３は第１電極２の上に形成した隔壁、４は隔壁３により形作られた溝部に形成した赤色（Ｒ）有機発光層、５は緑色（Ｇ）有機発光層、６は青色（Ｂ）有機発光層で発光層の厚さは６０ナノメートル程度とした。
【００２３】
隔壁３の材料としてはパターニング後に有機発光材料インクに対して撥液性を発現し、接触角が５０ｄｅｇ以上となるようにフッ素を含有させた感光性樹脂材料を用いてフォトリソグラフィー法によってパターニングした。７は有機発光層４、５、６の上に形成された第２電極である。第２電極の材料としてはＡｌを用い、マスク越しの真空蒸着法によってパターニングした。
【００２４】
次に上記のように構成される有機ＥＬディスプレイの有機発光層の形成方法に関する本発明の実施の形態について説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について図１、図２、図３、図４、図６、図１４を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態１の発光層の塗布方法を示す図、図２は図１のＦ方向から見た図であり図２（ａ）は塗布開始時の始端の状態を示す図であり図２（ｂ）は塗布中の状態を示す図である。図３は本発明の実施の形態１の有機ＥＬディスプレイの隔壁を示す図、図４は本発明の実施の形態１による有機ＥＬディスプレイの発光層を示す図、図６は本発明の実施の形態１の有機ＥＬディスプレイの発光層の形成手順を示す図、図１４は多穴溶液吐出ヘッドを裏返しにした図である。
【００２６】
図１、図２、図３、図４、図６、図１４において１は偏肉のある基材、３は基材１の上に形成されたストライプ状の隔壁であり、その間の溝部が塗布対象部となる。２０は基材１を載置する基材載置テーブル、８５は基材１の上方に不図示の駆動手段により所定の間隙を開けた状態で塗布対象部に沿って移動可能に構成された複数ノズルを有する溶液吐出ヘッドであり、複数ノズルを有する溶液吐出ヘッド８５は下端部のノズルプレート８２と、その上部に連結されたマニホールド８１と、マニホールド８１の上部に接続された溶液吐出用配管８３と、溶液吐出用配管８３内に気体を供給する不図示の溶液吐出用気体供給手段により構成されている。またノズルプレート８２には複数の溶液吐出ノズル８０が設けられている。
【００２７】
次に上記のように構成された本実施例の塗布装置の動作について説明する。
【００２８】
まず、ストライプ状の隔壁３を形成した基材１を、基材載置テーブル２０上に吸着固定する。次に、複数ノズルを有する溶液吐出ヘッド８５の溶液吐出ノズル８０を隔壁３で囲まれた溝状の塗布対象部の先頭の上方へ位置決めする。続いて、溶液吐出用気体供給手段から溶液吐出用配管へ気体を供給し、ノズル先端より有機発光材料インク１０４を吐出して吐出した有機発光材料インクの先端を塗布対象部の先端へと付着させて塗布対象部両側の隔壁３の上に乗り上がるように始端部インク溜り１２５を形成する。
【００２９】
その後、更に溶液吐出用配管へ気体を供給しながら不図示の駆動手段により溶液吐出ヘッドを塗布領域の終端方法へ向けて加速し、その後一定速度で移動させて隔壁間の塗布対象部の溝の中へ有機発光材料インクを塗布した。この多穴溶液吐出ヘッドの加速領域においてはその速度に応じて溶液吐出用気体供給手段の設定圧力を変化させることで加速領域においても塗布量が一定量になるように調節した。その後、ノズルが塗布対象部の終端部の上方に到達した時点で溶液吐出用配管への気体の供給を停止し、多穴溶液吐出ヘッドを減速させて停止し、その後、多穴溶液吐出ヘッドを上昇させて基材から遠ざけて塗布を終了した。
【００３０】
本実施例では、基材として偏肉４０ミクロン、平均の板厚が０．７ｍｍのガラス板を用い、隔壁として撥液性の隔壁材料を用い、隔壁の幅は４０ミクロン、隔壁間の溝幅を６０ミクロン、隔壁の高さは１ミクロンとした。た。ノズルプレートについては、溶液吐出ノズルについては穴の直径を３０μｍ、ピッチを３００μｍ、穴数を１３００穴とした。有機発光材料インクについては粘度１００ｍＰａ・ｓｅｃのものを用いた。
【００３１】
上記のノズルプレートを使用し、基材とノズルの間隙が最も近いところを１０μｍに設定したところ、塗布の先端部に隔壁へ乗り上がるように始端部インク溜り１２５を形成することによってインクが途切れることを防止でき、基材の全面において隣接する塗布対象部へはみ出すこと無く有機発光材料インクを連続的に塗布することが出来た。
【００３２】
更に種々の実験を繰り返した結果、インク溜りの幅は塗布対象部の幅の１．１倍以上太く、塗布対象部の両側の隔壁のセンター以内に収まっていること、つまり塗布対象部の幅と隔壁の幅との和以内になっていることが好ましく、更には塗布対象部の幅の１．２倍以上太く、塗布対象部の幅と隔壁の幅との和の０．８倍以下になっていることがより好ましいことを見つけ出した。
【００３３】
これよりもインク溜りの幅を太くすると、図１７（ｂ）に示すように、先に形成した発光層のインク溜りによる始端部の広がり部分に、後から塗布した有機発光材料インクのインク溜りが乗り上がり、先に形成した発光層には撥液性が無いために図１７（Ｃ）のように後から塗布した有機発光材料インクが先に形成した有機発光層状に濡れ広がってしまうことを解明した。更に隣接する塗布対象部の塗布の始端位置をずらすことより混色を防止できることも見つけ出した。
【００３４】
このことにより、本実施例では１色目を塗布した後にインクを乾燥させて１色目の発光層を形成し、２色目の有機発光材料インクを図４に示すように始端部を１色目の始端とずらした位置から塗布して乾燥し、更に繰り返して始端をずらして３色目の発光層を形成した。このように１色目、２色目、３色目と始端をずらして塗布することにより、混色することなく有機発光層を形成することが出来た。
【００３５】
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２について図８を参照して説明する。
【００３６】
図８（ａ）は本発明の実施の形態２の有機ＥＬディスプレイの隔壁を示す図で、図８（ｂ）はそれを用いて形成した発光層を示す図である。図８に示す通り、隔壁によって形成される塗布対象部は、有機発光層の色毎に始端部の位置がずれた形になっている。このような形に形成した隔壁３１に対して実施の形態１と同様に、塗布の先端部に隔壁へ乗り上がるように始端部インク溜りを形成することによってインクが途切れることを防止して、１色目の有機発光材料インクを塗布して乾燥させて１色目の発光層を形成し、２色目の有機発光材料インクを図８（ｂ）に示すように始端部を隔壁３１の始端に合わせるように１色目の始端とずらした位置から同様にして塗布して乾燥し、更に同様に３色目の発光層を形成した。
【００３７】
このように塗布対象部の始端部の位置を階段状にずらして、その位置に合わせて塗布を開始することで、塗布の始端部でのインクの塗布対象部内での濡れ広がり方が均一になり、始端部においても均一な有機発光層を形成することが出来た。
【００３８】
（実施の形態３）
次に本発明の実施の形態３について図９を参照して説明する。
【００３９】
図９（ａ）は本発明の実施の形態３の有機ＥＬディスプレイの隔壁を示す図で、図９（ｂ）はそれを用いて形成した発光層を示す図である。
【００４０】
図９に示す通り、隔壁によって形成される塗布対象部は形成する有機発光層の色毎に始端部の位置がずれた形になっており、更にその塗布対象部の先端部の幅を広くなるようにした。そしてその塗布対象部の先端の広くなっている部分の中に納まるように始端部インク溜りを形成することによってインクが途切れることを防止し、かつインク溜りが隔壁上へ乗り上がらないために、確実に隔壁間の塗布対象部へのみ塗布することが出来た。
【００４１】
このようにして１色目の有機発光材料インクを塗布して乾燥させて１色目の発光層を形成し、２色目の有機発光材料インクも図８（ｂ）に示すように１色目と同様に、隔壁３２の溝部先端の幅の広い部分に始端部インク溜りを形成して塗布して乾燥し、更に同様に３色目の発光層を形成した。このように塗布対象部の先端を広くして、その中に納まるように始端部インク溜りを形成して塗布することで、より確実に混色を防止出来た。
【００４２】
なお、本実施例では、溶液吐出ヘッドとして気体を介してインクを押し出すタイプのものを用いたが、ピストン等で直接インクを押し出すタイプのものを用いても構わない。
【００４３】
なお、本実施例では、溶液吐出用気体供給手段として、電気信号の入力によって設定圧力を調整できる電空レギュレータを用いたものを使用したが、電気信号によってバルブの開度を調節する方式のものを用いても構わない。
【００４４】
なお、本実施例では、溶液吐出ヘッドを移動させて塗布したが、基材側を移動させて塗布しても構わない。
【００４５】
なお、本実施例では、基材を基材載置テーブル上に吸着固定したものを用いたが、図１８に示すように基材を基材搬送用ロールによって移動させて、基材押圧ロールによって基材を、複数ノズルを有する溶液吐出ヘッドに近接させることによって塗布しても構わない。
【００４６】
なお、本実施例では、溶液吐出ノズルを平面に穴を開けただけのものを示したが、この形状に限定するものではなく、突き出し形状のノズルであっても構わない。
【００４７】
なお、本実施例では、塗布の始端位置を１色目、２色目、３色目と順次ずらして塗布したが、図７に示すように１色目と２色目の始端位置を大きめにずらして、３色目の始端位置を１色目と２色目の間になるようにずらして塗布しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の有機ＥＬディスプレイの製造方法および装置は、画素ピッチが微細な有機ＥＬディスプレイの発光層を形成できるだけでなく、隔壁の溝内に中間層等を形成する場合においても適用できる。
【符号の説明】
【００４９】
１基材
２第１電極
３，３１，３２隔壁
４赤色（Ｒ）有機発光層
５緑色（Ｇ）有機発光層
６青色（Ｂ）有機発光層
７第２電極
８表示用画素領域
９正孔輸送層
１０中間層
２０基材載置テーブル
３１隣り合う溝部の始端位置をずらした隔壁
３２隣り合う溝部の始端位置をずらして先端を太くした隔壁
４２隔壁形成基材
４５基材搬送用ロール１
４６基材搬送用ロール２
４７基材押圧ロール
８０溶液吐出ノズル
８１マニホールド
８２ノズルプレート
８３溶液吐出用配管
８４溶液吐出用気体
８５複数ノズルを有する溶液吐出ヘッド
１０４有機発光材料インク
１２１マニホールド
１２２ノズル
１２３配管
１２４溶液吐出ヘッド
１２５始端部インク溜り
１２６赤色有機発光層の始端部インク溜り
１２７赤色有機発光層と緑色有機発光層の始端部インク溜りの重なり
１２８赤色有機発光層上に濡れ広がった有機発光材料インク

【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルと、一方向に延びる隔壁を複数本形成した基材とを相対移動させ、前記ノズルから機能膜溶液を前記隔壁で囲われる領域に連続的に塗布することで、前記基材上にストライプ状の機能膜を形成する方法であって、
前記基材は表示用画素領域と非塗布対象領域とを備え、前記非塗布対象領域から前記表示用画素領域に向けて前記機能膜溶液の塗布を開始する際、
前記機能膜溶液の塗布始端部の線幅は、前記表示用画素領域に塗布される機能膜溶液の線幅よりも太くなるように塗布すること、
を特徴とする機能膜の製造方法。
【請求項２】
前記塗布始端部の線幅は、前記表示用画素領域に塗布される機能膜溶液の線幅の１．１倍以上である、
請求項１記載の機能膜の製造方法。
【請求項３】
前記塗布始端部の線幅は、前記表示用画素領域に塗布される機能膜溶液の線幅の１．２倍以上である、
請求項１記載の機能膜の製造方法。
【請求項４】
複数本の隔壁で囲われる領域のうち、
第１領域の塗布始端部の位置と、前記第１領域と隣接する第２領域の塗布始端部の位置と、は異なる、
請求項１〜３の何れか一項に記載の機能膜の製造方法。

【図１】