薄膜形成方法、有機ＥＬ装置の製造方法および液滴吐出装置
【課題】塗布工程において、簡単な方法で乾燥ムラを低減することが可能な薄膜形成方法、有機ＥＬ装置の製造方法および液滴吐出装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の薄膜形成方法は、基板の塗布領域にインクジェット法により薄膜を形成する薄膜形成方法において、薄膜形成材料を溶媒または分散媒に溶解または分散させた液状体を、高圧雰囲気下、例えば、溶媒または分散媒の蒸気圧以上の雰囲気で、前記塗布領域にインクジェット法で塗布することにより、塗布工程において、簡単な方法で乾燥ムラを低減する。
【解決手段】本発明の薄膜形成方法は、基板の塗布領域にインクジェット法により薄膜を形成する薄膜形成方法において、薄膜形成材料を溶媒または分散媒に溶解または分散させた液状体を、高圧雰囲気下、例えば、溶媒または分散媒の蒸気圧以上の雰囲気で、前記塗布領域にインクジェット法で塗布することにより、塗布工程において、簡単な方法で乾燥ムラを低減する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜形成方法、および液滴吐出装置に関し、詳細には、基板の塗布領域にインクジェット法により薄膜を形成する薄膜形成方法、および液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜の形成には、例えば、薄膜塗布方法の１つであるスピンコート法が一般的に用いられている。このスピンコート法は、液状体を基板上に滴化した後に、基板を回転させて遠心力により基板全面に塗布を行って薄膜を形成する方法であり、回転数、回転保持時間および液状体の粘度などにより膜厚を制御するものである。
【０００３】
しかしながら、スピンコート法では、供給された液状体の大部分が飛散してしまうため、多くの液状体を供給する必要があるとともに無駄が多く、生産コストが高くなるという問題がある。また、基板を回転させるため、遠心力により液状体が内側から外側へと流動し、外周領域の膜厚が内側よりも厚くなる傾向があるため、膜厚が不均一になるという問題がある。
【０００４】
かかる背景から、近時、インクジェット法などの液滴吐出法が提案され、この塗布法を実施するためのものとして、液滴吐出装置が提案されている。この液滴吐出装置は、所定量の液状体を所望する位置に配することができることから主に薄膜を形成するのに好適に用いられている。例えば、有機ＥＬ装置における発光層や正孔注入／輸送層を作製するのに使用されている。
【０００５】
有機ＥＬ装置の正孔注入／輸送層や発光層を液滴吐出装置で作製する場合として特許文献１が公知である。同文献では、予め基板上に隔壁（バンク）を形成しておき、この隔壁で画された領域、すなわち、塗布領域（画素領域）に液状体を吐出し、その後、乾燥させることにより、正孔注入／輸送層や発光層となる薄膜を形成している。
【０００６】
【特許文献１】特許第３３２８２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記方法では、基板の面内で塗布した液状体の乾燥ムラが生じてしまうため、平坦で均一な薄膜を形成できない場合がある。この現象を図１０を参照して説明する。図１０に示すように、まず、基板５０１上のバンク５０２で画される塗布領域５０３に、薄膜形成材料を低沸点溶媒に溶解させた液状体５１０を液滴吐出ヘッドで常圧の条件下で矢印の順番に塗布する。この場合、最初に液滴が塗布されるエリアと最後に塗布されるエリアとでは、乾燥時間が異なり、液状体を塗布する順番によって乾燥状態に差が生じてしまう。最初の方に塗布された液状体ほど自然乾燥が進み、液状体５０３がバンク５０２に引き寄せられまたは弾かれ、膜プロファイルは凹部形状または凸部形状になってしまう。このように、乾燥プロセスに入るまでのライムラグにより面内の画素に乾燥ムラ（プロファイルムラ）が生じてしまうという問題がある。また、基板５０１では、中心部と外周部とで、液状体５０３の雰囲気（蒸気）の差により乾燥状態が異なる場合がある。すなわち、中心部よりも外周部の方が自然乾燥が進みやすい。
【０００８】
この場合、塗布時間のタイムラグによる乾燥ムラ（プロファイルムラ）を解消するために、液状体として高沸点溶媒を使用して、塗布プロセス中での乾燥を防ぎ、乾燥プロセスで減圧乾燥することで面内を同時に素早く乾燥させる方法が考えられる。しかるに、高沸点溶媒を素早く乾燥させるためには、真空度が高い雰囲気を実現することが必要である。また、真空の到達スピードによっても膜プロファイルは影響されるため、乾燥プロセスに用いられる装置に高い能力が求められる。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、塗布工程において、簡単な方法で乾燥ムラを低減することが可能な薄膜形成方法、有機ＥＬ装置の製造方法および液滴吐出装置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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、基板の塗布領域にインクジェット法により薄膜を形成する薄膜形成方法において、薄膜形成材料を溶媒または分散媒に溶解または分散させた液状体を、高圧雰囲気下で前記塗布領域にインクジェット法で塗布することを特徴とする。
【００１１】
これにより、塗布プロセス中の雰囲気を高圧にすることによって、塗布プロセス中の乾燥を防ぐことができ、面内の乾燥ムラを解消することが可能となる。この結果、塗布工程において、簡単な方法で乾燥ムラを低減することが可能な薄膜形成方法を提供することが可能となる。
【００１２】
付言すると、低沸点溶媒を使用した場合でも、高圧雰囲気中で塗布を行うため、塗布プロセス中の乾燥を防ぎ、面内の乾燥ムラを防止することができる。このため、低沸点溶媒を使用した場合においては、乾燥プロセスにおいて、低真空でも十分な乾燥が進み、平坦な膜プロファイルを形成することが可能になる。この結果、乾燥プロセスにおいて、真空度、真空到達スピードなど真空ポンプに求められる能力を軽減することができる。
【００１３】
また、低沸点溶媒は、低粘度であることが多いが、低粘度溶媒を使用した場合においても、高圧雰囲気下では、ヘッドのノズル面の乾燥を抑えることができ、間欠印字性を改善することが可能になる。この結果、本発明の薄膜形成方法を使用することにより、低沸点・低粘度溶媒を使用することができ、使用可能なインクの自由度が向上する。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記高圧雰囲気は、前記溶媒または分散媒の蒸気圧以上の雰囲気であることが望ましい。これにより、塗布プロセス中での溶媒または分散媒の蒸発を完全に抑制することができる。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記溶媒または分散媒は、低沸点な溶媒または分散媒であることが望ましい。これにより、低沸点の溶媒または分散媒を使用した場合においても、塗布工程において、簡単な方法で乾燥ムラを低減することが可能となる。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記塗布領域は、親液化処理が施されていることが望ましい。これにより、これにより、液状体が塗布領域に塗れやすくなり、塗布領域に均一に液状体を塗布することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記塗布領域は、隔壁によって画された領域であることが望ましい。これにより、隔壁があることによって、比較的大量の液状体を塗布領域に塗布することが可能となり、したがって、液状体の塗布を繰り返さなくても、１回の吐出で比較的厚い膜の形成が可能となる。
【００１８】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記薄膜は、有機ＥＬ装置の発光層または正孔／注入輸送層であることが望ましい。また、本発明の有機ＥＬ装置の製造方法は、上記本発明の薄膜形成方法により前記薄膜を形成する薄膜形成工程を含むことを特徴とする。これにより、有機ＥＬ装置の発光層または正孔／注入輸送層を平坦な膜とすることができ、高品質な表示特性を得ることが可能となる。
【００１９】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記薄膜は、カラーフィルタであることが望ましい。これにより、有機ＥＬ装置の発光層または正孔／注入輸送層を平坦な膜とすることができ、高品質な表示特性を得ることが可能となる。
【００２０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、液滴吐出ヘッドから液状体を吐出する液滴吐出装置において、基板の塗布領域に、薄膜形成材料を溶解または分散させた液状体を、前記液滴吐出ヘッドにより、高圧雰囲気下で前記塗布領域に塗布することを特徴とする。
【００２１】
これにより、塗布プロセス中の雰囲気を高圧にすることによって、塗布プロセス中の乾燥を防ぐことができ、面内の乾燥ムラを解消することが可能となる。この結果、塗布工程において、簡単な方法で乾燥ムラを低減することが可能な液滴吐出装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるものまたは実質的に同一のものが含まれる。なお、以下の実施例においては、有機ＥＬ装置を例示して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例】
【００２３】
［液滴吐出装置］
（液滴吐出装置の全体構成）
図１は、本発明の実施例に係る液滴吐出装置の全体構成を示す概略斜視図である。本実施例に係る液滴吐出装置は、図１に示すように、基板１０の表面に例えば、液状体１１を吐出する１または複数の液滴吐出ヘッド３２を有する液滴吐出手段１３と、液滴吐出ヘッド３２を支持するキャリッジ１２と基板１０との位置を相対的に移動させる移動手段１４と、液滴吐出手段１３および移動手段１４を制御する制御手段１５とを具備してなるものである。
【００２４】
移動手段１４は、基板ステージ１６上に載置された基板１０の上方に、液滴吐出ヘッド３２を下方側に向けて支持すると共に移動自在のステージ１８によりＸ軸方向に移動自在のヘッド支持部１７と、上方の液滴吐出ヘッド群３２に対して基板ステージ１６と共に基板をＹ軸方向に移動させるステージ駆動部１９とから構成されている。
【００２５】
ヘッド支持部１７は、液滴吐出ヘッド３２を基板１０に対してその鉛直軸方向（Ｚ軸）に任意の移動速度で移動可能且つ位置決め可能な例えばリニアモータ等の機構と、鉛直軸を中心に液滴吐出ヘッド群を回転させることによって下方の基板１０に対して任意な角度に設定可能なステッピングモータ等の機構とを備えたものである。
【００２６】
ステージ駆動部１９は、鉛直軸を中心に基板ステージ１６を回転させて上方の液滴吐出ヘッド群３２に対して任意な角度に設定可能なθ軸ステージ２０と、基板ステージ１６とを液滴吐出ヘッド群３２に対して水平方向（Ｙ方向）に移動させ且つ位置決めするステージ２１とを備えている。なお、θ軸ステージ２０は、ステッピングモータ等から構成され、ステージ２１はリニアモータ等から構成されている。
【００２７】
吐出手段１３は、液滴吐出ヘッド３２とこれにチューブ２２を介して接続されたタンク２３とを備えている。タンク２３は液状体１１を貯留し、チューブ２２を介してこの液状体１１を液滴吐出ヘッド３２に供給するものとなっている。液状体１１は、薄膜形成材料を溶媒または分散媒で溶解または分散したものである。このような構成によって液滴吐出手段１３は、タンク２３に貯留された液状体１１を液滴吐出ヘッド３２から吐出し、これを基板１０上に塗布するようにしている。液滴吐出ヘッド３２は、例えばピエゾ素子によって液室を圧縮し、その圧力で液滴（液状材料）を吐出させるものであり、一列又は複数列に配列された複数のノズル(ノズル孔)を有している。
【００２８】
（ヘッド）
図２は、液滴吐出ヘッド３２の分解斜視図、図３は、液滴吐出ヘッド３２の断面図である。図２および図３に示すように、液滴吐出ヘッド３２は、例えばステンレス製のノズルプレート４１と振動板４２とを備え、仕切り部材（リザーバプレート）４３を介して両者を接合したものである。ノズルプレート４３と振動板４２との間には、仕切り部材によって複数の空間４４と液溜まり４５とが形成されている。各空間４４と液溜まり４５の内部は液状体１１(図示せず)で満たされており、各空間４４と液溜まり４５とは供給口４６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４１には、各空間４４から液状体１１を噴射するための微小孔のノズル４７が形成されている。一方、振動板４２には、液溜まり４５に液状体１１を供給するための孔４７ａが形成されている。
【００２９】
振動板４２の空間に対向する面と反対側の面上には、図２および図３に示すように、圧電素子（ピエゾ素子）４８が接合されている。この圧電素子４８は、図３に示すように一対の電極４９，４９の間に位置し、通電するとこれが外側に突出するように撓曲するようになっている。そして、このような構成のもとに圧電素子４８が接合されている振動板４２は、圧電素子４８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４４の内部容積が増大するようになっている。したがって、空間４４内に増大した容積分に相当する液状材料が液溜まり４５から供給口４６を介して流入する。また、このような状態から圧電素子４８への通電を解除すると、圧電素子４８と振動板４３とは共に元の形状に戻る。したがって、空間４４も元の容積に戻ることから、空間内部の液状体１１の圧力が上昇し、ノズル４７から基板１０に向けて液状体１１の噴霧状液滴が吐出される。
【００３０】
なお、液滴吐出ヘッド３２の方式としては、上述したような圧電素子を用いたピエゾジェットタイプ以外の方式でもよく、超音波モータ，リニアモータ等により、振動を付与し、またはタンク内に圧力を印加することにより、上記微小穴から液状体１１である液晶を射出させるようにしてもよい。
【００３１】
上記図１の制御手段１５は、装置全体の制御を行うマイクロプロセッサ等のＣＰＵや、各種信号の入出力機能を有するコンピュータ等によって構成されたものであり、図１に示したように、液滴吐出手段１３および移動手段１４にそれぞれ電気的に接続されたことにより、液滴吐出手段１３による吐出動作、および移動手段１４による移動動作の少なくとも一方、本実施の形態では両方を制御するものとなっている。そして、このような構成により、液状吐出液の吐出条件を調整し、形成する薄膜の塗布量を制御するようにしている。
【００３２】
すなわち、制御手段１５は、上記塗布量を制御する機能として、基板に対する液状吐出液の吐出間隔を調整する制御機能と、１ドットあたりの液状体１１の吐出量を調整する制御機能と、ノズルの配列方向と移動機構による移動方向との角度（θ）を調整する制御機能と、基板上を複数の領域に分けて各領域に吐出条件を設置する制御機能とを備えている。
【００３３】
さらに、制御手段１５は、上記吐出間隔を調整する制御機構として、基板１００と液滴吐出ヘッド１２との相対的な移動の速度を調整して吐出間隔を調整する制御機能と、移動手段における吐出の時間間隔を調整して吐出間隔を調整する制御機能と、複数のノズルのうち同時に液状体を吐出させるノズルを任意に設定して吐出間隔を調整する制御機能とを備えている。上記構成に代えて、液滴吐出ヘッド１２にＸ軸、Ｙ軸に移動する手段を持たせてもよいし、ステージ１６，２０又は２１にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に移動する手段を持たせてもよい。
【００３４】
（液滴吐出装置の塗布方法）
本実施例の液滴吐出装置１を不図示の高圧チャンバー内に配置して、高圧雰囲気で液状体１１の塗布を行う。ここで、高圧雰囲気は、液状体１１の乾燥ムラを防止するために、液状体１１の溶媒または分散媒の蒸気圧以上とするのが望ましい。例えば、液状体１１の溶媒または分散媒として、キシレン、メシチレン、イソプロピルベンゼン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トデシルベンゼン、トリエチルベンゼンを使用した場合には、キシレンの蒸気圧８７０Ｐａ、メシチレンの蒸気圧２００Ｐａ（２０℃）、イソプロピルベンゼンの蒸気圧４３０Ｐａ（２０℃）、エチルベンゼンの蒸気圧０．９ｋＰａ（２０℃）、ジエチルベンゼンの蒸気圧０．１３ｋＰａ（２０℃）、トデシルベンゼンの蒸気圧＜１０ｋＰａ（２０℃）、トリエチルベンゼンの蒸気圧１４７Ｐａ（２０℃）以上の高圧状態とするのが望ましい。
【００３５】
図４は、液滴吐出装置１００の塗布方法の一例を説明するための説明図である。図４において、基板ステージ１６には基板１０が保持されている。基板１０は、バンク５１で区画される塗布領域５２がマトリクス状に形成されている。この塗布領域５２は、画素等が形成される領域である。塗布領域５２の平面像は、長辺と短辺で定まる略矩形形状を呈している。基板ステージ１６は、基板１０の塗布領域５２の長辺方向がＸ軸方向に平行に、かつ、その短辺方向がＹ軸方向に平行になるように、基板１０を保持している。
【００３６】
図４において、まず、キャリッジ１２の位置を基板ステージ１６上の基板１０の左上位置に合わせる。キャリッジ１２を基板ステージ１６に対してＹ軸方向に相対移動させながら、Ｙ軸方向に沿って液滴吐出ヘッド３２により高圧雰囲気下で基板１０の塗布領域５２に液状体１１の液滴を吐出する。
【００３７】
つぎに、キャリッジ１２をＸ軸方向に描画幅（有効走査幅）分移動させる。この後、キャリッジ１２を基板ステージ１６に対してＹ軸方向に相対移動させながら、Ｙ軸方向に沿って液滴吐出ヘッド３２により高圧雰囲気下で基板１０の塗布領域５２に液状体１１の液滴を吐出する。同様の動作を基板１０の全塗布面が終了するまで実行する。
【００３８】
このように、本実施例では、薄膜形成材料を溶媒または分散媒に溶解または分散させた液状体１１を、高圧雰囲気下で基板の塗布領域にインクジェット法で塗布することとしたので、塗布プロセス中の雰囲気を高圧にすることによって、塗布プロセス中の乾燥を防ぐことができ、面内の乾燥ムラを解消することが可能となる。
【００３９】
付言すると、低沸点溶媒を使用した場合でも、高圧雰囲気中で塗布を行うため、塗布プロセス中の乾燥を防ぎ、面内の乾燥ムラを防止することができる。このため、低沸点溶媒を使用した場合においては、乾燥プロセスにおいて、低真空でも十分な乾燥が進み、平坦な膜プロファイルを形成することが可能になる。この結果、乾燥プロセスにおいて、真空度、真空到達スピードなど真空ポンプに求められる能力を軽減することができる。
【００４０】
また、低沸点溶媒は、低粘度であることが多いが、低粘度溶媒を使用した場合においても、高圧雰囲気下では、液滴吐出ヘッドのノズル面の乾燥を抑えることができ、間欠印字性を改善することが可能になる。このように、本発明の塗布方法を使用すれば、低沸点・低粘度溶媒を使用することができ、使用可能なインクの自由度が向上する。
【００４１】
［有機ＥＬ装置の製造工程］
次に、本実施例の薄膜形成方法を使用した有機ＥＬ装置の製造方法を図５および図６を参照して説明する。図５は、有機ＥＬ装置の製造工程を示すフロー図、図６は、有機ＥＬ装置の製造工程図を示している。本実施例の有機ＥＬ装置の製造工程は、図５に示すように、（１）隔壁形成工程（Ｓ１０１）と、（２）プラズマ処理工程（Ｓ１０２）と、（３）正孔注入／輸送層形成工程（Ｓ１０３）と、（４）表面改質工程（Ｓ１０４）と、（５）発光層形成工程（Ｓ１０５）と、（６）陰極形成工程（Ｓ１０６）と、（７）封止工程（Ｓ１０７）とから構成される。
【００４２】
（１）隔壁生成工程
図６−１に示すように、隔壁形成工程では、必要に応じてＴＦＴ等（図示せず）が予め設けられている基板１００に形成されたＩＴＯ等からなる透明電極１０１上に、無機物バンク層１０２ａと有機物バンク層１０２ｂを順次積層することにより、各画素領域を隔てるバンク層（隔壁）１０２を形成する。
【００４３】
無機物バンク層１０２ａは、例えばＣＶＤ法、スパッタ法、蒸着法等によって基板１００および透明電極１０１の全面に酸化珪素、酸化チタン、窒化珪素等の無機物膜を形成し、次にこの無機物膜をエッチング等によりパターニングして、透明電極１０１上の画素領域に開口部１０３ａを設けることにより形成する。ただし、このとき、無機物バンク層１０２ａを透明電極１０１の周縁部まで残しておくものとする。また、無機物バンク層１０２ａの膜厚は５０〜２００ｎｍの範囲が好ましく、特に１５０ｎｍがよい。
【００４４】
次に、基板１００、透明電極１０１、無機物バンク層１０２ａの全面に、有機物バンク層１０２ｂを形成する。また、有機物バンク層１０２ｂは、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の有機樹脂を溶媒に溶かしたものを、スピンコート、ディップコート等により塗布して形成する。そして、有機物バンク層１０２ｂをフォトリソグラフィ技術等によりエッチングして開口部１０３ｂを設ける。この有機物バンク層１０２ｂの開口部１０３ｂは、図６−１に示すように、無機物バンク層１０２ａの開口部１０３ａよりやや広く形成することが好ましい。これにより、透明電極１０１上に、無機物バンク層１０２ａおよび有機物バンク層１０２ｂを貫通する開口部１０３が形成される。なお、開口部１０３の平面形状は、円形、楕円、四角、ストライプいずれの形状でも構わないが、インク組成物には表面張力があるため、四角形等の場合には、角部に丸みを持たせる方が好ましい。
【００４５】
（２）プラズマ処理工程
次にプラズマ処理工程では、バンク部１０２の表面に、親インク性を示す領域と、撥インク性を示す領域を形成する。このプラズマ処理工程は、予備加熱工程と、全面を親インク性にする親インク化工程と、有機物バンク層１０２ｂを撥インク性にする撥インク化工程と、冷却工程とに大別される。
【００４６】
親インク化工程では、大気雰囲気中で酸素を反応ガスとするプラズマ処理（Ｏ2プラズマ処理）を行う。具体的には、バンク部１０２を含む基板１００は加熱ヒータ内蔵の試料ステージ上に載置され、これにプラズマ状態の酸素が照射される。このＯ2プラズマ処理により、透明電極１０１および無機物バンク層１０２ａの露出面、並びに有機物バンク層１０２ｂの全面に水酸基もしくは酸素原子が導入されて親インク性が付与される。
【００４７】
つぎに、撥インク化工程では、大気雰囲気中でテトラフルオロメタン（四フッ化炭素）を反応ガスとするプラズマ処理（ＣＦ4プラズマ処理）を行う。具体的には、バンク部１２を含む基板１００は加熱ヒータ内蔵の試料ステージ上に載置され、これにプラズマ状態のテトラフルオロメタン（四フッ化炭素）が照射される。なお、処理ガスは、テトラフルオロメタン（四フッ化炭素）に限らず、他のフルオロカーボン系のガスを用いることができる。ＣＦ4プラズマ処理により、先の工程で親インク性が付与された有機物バンク層にフッ素基が導入されて撥インク性が付与される。有機物バンク層１０２ｂを構成するアクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の有機物は、プラズマ状態のフルオロカーボンを照射することで容易に水酸基もしくは酸素原子がフッ素基もしくはフロロカーボン基で置換され、撥インク化させることができるものである。一方、透明電極１０１および無機物バンク層１０２ａの露出面もこのＣＦ4プラズマ処理の影響を多少受けるが、親和性に影響を与えることはない。
【００４８】
上記のプラズマ処理工程では、材質が異なる有機物バンク層１０２ｂおよび無機物バンク層１０２ａに対して、Ｏ2プラズマ処理とＣＦ4プラズマ処理とを順次行うことにより、バンク部１０２に親インク性の領域と撥インク性の領域を容易に設けることができる。
【００４９】
（３）正孔注入／輸送層形成工程
正孔注入／輸送層形成工程では、液滴吐出装置１を不図示の高圧チャンバー内に配置して、高圧雰囲気で正孔注入／輸送層材料（薄膜形成材料）を含有する液状体１０５ａを、透明電極１０１上の開口部１０３に吐出した後、乾燥装置で乾燥処理および熱処理を行い、正孔注入／輸送層１０６を形成する。ここで、高圧雰囲気は、液状体１０５ａの乾燥ムラを防止するために、液状体１０５ａの溶媒または分散媒の蒸気圧以上とするのが望ましい。なお、この正孔注入／輸送層形成工程以降は、水分、酸素の無い、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等の不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。
【００５０】
具体的には、図６−２に示すように、液滴吐出装置の液滴吐出ヘッド３２に正孔注入／輸送層材料を含む液状体１０５ａを充填しておき、液滴吐出ヘッド３２のノズル４７を開口部１０３に対向させ、液滴吐出ヘッド３２と基板１００とを相対移動させながら、液滴吐出ヘッド３２から１滴当たりの液量が制御された液状体１０５ａを透明電極１０１上に吐出する。
【００５１】
ここで、吐出された液状体１０５ａは、親インク性の透明電極１０１および無機物バンク層１０２ａの露出面部になじむ一方で、撥インク処理された有機物バンク層１０２ｂにはほとんど付着しないので、液状体１０５ａが有機物バンク層１０２ｂの上に誤って吐出された場合でも、液状体１０５ａがはじかれて透明電極１０１および無機物バンク層１０２ａの露出面部に転がり込む。また、有機バンク層１０２ｂが、液状体に対して発液性を有することにより、隣接する画素の液状体と互いに混じることを防止することができる。
【００５２】
ここで用いる液状体１０５ａとしては、３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）と、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）の分散液、すなわち、すなわち、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）にポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）を混合させ、さらに、これを水に分散させた分散液を用いることができる。
【００５３】
尚、液状体１０５ａの粘度は２〜２０Ｐｓ程度が好ましく、特に７〜１０ｃＰｓ程度がより好ましい。かかる粘度とすることにより、液滴吐出ヘッド３２のノズル４７に詰まりが生じることがなく安定吐出できる。また、液状体１０５ａを複数回印字することにしても良い。この場合、各回における液状体１０５ａの量は同一でも良く、各回毎に吐出量を変えても良い。また、正孔注入／輸送層１０６の材料は、Ｒ・Ｇ・Ｂの各発光層に対して同じ材料を用いても良く、各発光層毎に変えても良い。液状体１０５ａの吐出量は、開口部１０３の大きさ、形成しようとする正孔注入／輸送層の厚さ、液状体中１０５ａの正孔注入／輸送層材料の濃度等により決定される。
【００５４】
この後、乾燥装置で、液状体１０５ａの液体成分を蒸発させて乾燥させる乾燥処理を行うことにより、図６−３に示すように、透明電極１０１上に平坦な正孔注入／輸送層１０６を形成することができる。この乾燥処理は、例えば窒素雰囲気中、室温で圧力を１３３．３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）程度にして行う。乾燥処理後は、窒素中、好ましくは真空中で２００℃で１０分程度加熱する熱処理を行うことで、正孔注入／輸送層１０６内に残存する極性溶媒や水を除去することが好ましい。
【００５５】
（４）表面改質工程
次に、発光層形成工程に先立ち表面改質工程を行う。すなわち、発光層形成工程では、正孔注入／輸送層１０６の再溶解を防止するために、発光層形成の際に用いる液状体の溶媒として、正孔注入／輸送層１０６に対して不溶な非極性溶媒を用いる。しかしその一方で正孔注入／輸送層１０６は、非極性溶媒に対する親和性が低いため、非極性溶媒を含む発光層の液状体を正孔注入／輸送層１０６上に吐出しても、正孔注入／輸送層１０６により液状体がはじかれ、正孔注入／輸送層１０６と発光層とを密着させることができなくなるか、あるいは発光層を均一に塗布できないおそれがある。そこで、非極性溶媒に対する正孔注入／輸送層１０６の表面の親和性を高めるために、発光層形成の前に表面改質工程を行うことが好ましい。
【００５６】
（５）発光層形成工程
次に発光層形成工程では、インクジェット法により、Ｒ発光層１０８Ｒ、Ｇ発光層１０８Ｇ、Ｂ発光層１０８Ｂを順次作製する。ここでは、Ｒ発光層の形成方法についてのみ説明し、Ｇ発光層、Ｂ発光層の説明は省略する。発光層形成工程では、液滴吐出装置１を不図示の高圧チャンバー内に配置して、高圧雰囲気でＲ発光層材料（薄膜形成材料）を含有する液状体１０７ａを、正孔注入／輸送層１０６上に吐出した後、乾燥装置で乾燥処理および熱処理を行い、Ｒ発光層１０８Ｒを形成する。ここで、高圧雰囲気は、液状体１０５ａの乾燥ムラを防止するために、液状体１０７ａの溶媒または分散媒の蒸気圧以上とするのが望ましい。
【００５７】
具体的には、図６−４に示すように、液滴吐出装置の液滴吐出ヘッド３２にＲ発光層材料を含む液状体１０７ａを充填しておき、液滴吐出ヘッド３２のノズル４７を正孔注入／輸送層１０６に対向させ、液滴吐出ヘッド３２と基板１００とを相対移動させながら、吐出ノズルから１滴当たりの液量が制御されたインク滴として吐出し、液状体１０７ａを正孔注入／輸送層１０６上に吐出する。この場合、吐出された液状体１０７ａは、正孔注入／輸送層１０６上に広がってなじむ一方で、撥インク処理された有機物バンク層１０２ｂにはほとんど付着しないので、液状体１０７ａが有機物バンク層１０２ｂの上に誤って吐出された場合でも、液状体１０７ａがはじかれて正孔注入／輸送層１０６上に転がり込む。これにより、正孔注入／輸送層１０６に密着して液状体１０７ａの層を形成することができる。
【００５８】
液状体１０７ａの量は、形成しようとするＲ発光層１０８Ｒの厚さ、液状体中の発光層材料の濃度等により決定される。また、液状体１０７ａの滴下は１回のみならず、数回に分けて同一の正孔注入／輸送層１０６上に吐出しても良い。この場合、各回におけるインク滴の量は同一でも良く、各回毎にインク量を変えても良い。更に正孔注入／輸送層１０６の同一箇所のみならず、各回毎に正孔注入／輸送層１０６内の異なる箇所にインク滴を吐出しても良い。
【００５９】
この後、液状体１０７ａの液体成分を蒸発させて乾燥処理を行うことにより、図６−５に示すような、正孔注入／輸送層１０６上に平坦なＲ発光層１０８Ｒが形成される。乾燥条件は、例えば、窒素雰囲気中、室温で圧力を１３３．３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）程度として５〜１０分行う条件としたり、４０℃で窒素の吹き付けを５〜１０分行う条件としたりすることができる。その他の乾燥の手段としては、遠赤外線照射法、高温窒素ガス吹付法等を例示できる。同様な方法で、Ｇ発光層材料、Ｂ発光層材料を含む液状体の塗布後、第２の液状体を塗布して乾燥処理を行うことによりＧ発光層、Ｂ発光層をそれぞれ形成し、図６−６に示すように、３種類の発光層１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂが形成された基板とする。
【００６０】
ここで、発光層材料としては、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素、その他ベンゼン誘導体に可溶な低分子有機ＥＬ材料、高分子有機ＥＬ材料等も用いることができる。例えば、ルブレン、ペリレン、９，１０-ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン等を用いることができる。
【００６１】
その非極性溶媒として、シクロヘキシルベンゼン等のベンゼン系溶媒、イソプロピルビフェニル、ジメチルビフェニル等のビフェニル系溶媒を使用することができる。液状体１０７ａは、これら発光層材料を非極性溶媒に溶解させた溶液を使用することができる。
【００６２】
（６）陰極形成工程
次に陰極形成工程では、発光層１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂおよび有機物バンク層１０２ｂの全面に、陰極１０９を形成する。陰極１０９は、複数の材料を積層して形成しても良い。例えば、発光層に近い側には仕事関数が小さい材料で形成することが好ましく、例えばＣａ、Ｂａ等を用いることが可能であり、また材料によっては下層にＬｉＦを薄く形成した方がよい場合もある。また、上部側（封止側）には下部側（発光層側）の陰極層よりも仕事関数が高いものが好ましく、例えばＡｌ膜、Ａｇ膜、Ｍｇ／Ａｇ積層膜等からなることが好ましい。また、その厚さは、例えば１００〜１０００ｎｍの範囲が好ましく、特に２００〜５００ｎｍ程度がよい。これらの陰極（陰極層）は、例えば蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法等で形成することが好ましく、特に蒸着法で形成することが、発光層１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂの熱による損傷を防止できる点で好ましい。また、フッ化リチウムは、発光層１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂ上のみに形成しても良く、特定の何れかの発光層上のみに形成しても良い。この場合、他の発光層には、カルシウムからなる陰極が接することとなる。また反射層上に、酸化防止のためにＳｉＯ、ＳｉＯ2、ＳｉＮ等の保護層を設けても良い。
【００６３】
（７）封止工程
最後に封止工程では、陰極１０９上の全面に熱硬化樹脂または紫外線硬化樹脂からなる封止材を塗布し、封止層１２０を形成する。さらに、封止層１２０上に封止用基板（図示せず）を積層する。封止工程は、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。大気中で行うと、反射層にピンホール等の欠陥が生じていた場合にこの欠陥部分から水や酸素等が陰極１０９に侵入して陰極１０９が酸化されるおそれがあるので好ましくない。このようにして、図６−７に示すような有機ＥＬ装置が得られる。
【００６４】
［カラーフィルタ基板の製造工程］
次に、本実施例の薄膜形成方法を使用したカラーフィルタ基板の製造方法を図７および図８を参照して説明する。図７は、カラーフィルタ基板の製造工程を示すフロー図、図８は、カラーフィルタ基板の製造工程図を示している。本実施例のカラーフィルタ基板の製造工程は、図７に示すように、（１）ブラックマトリクス形成工程（Ｓ２０１）と、（２）バンク形成工程（Ｓ２０２）と、（３）着色層形成工程（Ｓ２０３）と、（４）保護膜形成工程（Ｓ２０４）とから構成される。
【００６５】
（１）ブラックマトリクス形成工程
ブラックマトリクス形成工程では、図８−１に示すように、基板２０１上にブラックマトリクス２０２を形成する。ブラックマトリクス２０２は、金属クロムと酸化クロムの積層体、または樹脂マトリクス等により形成する。金属薄膜からなるブラックマトリクス５０２を形成するには、スパッタ法や蒸着法等を用いることができる。また、樹脂薄膜からなるブラックマトリクスを形成するには、グラビア印刷法、フォトレジスト、熱転写法等を用いることができる。
【００６６】
（２）バンク形成工程
バンク形成工程では、ブラックマトリクス２０２上に重畳する状態でバンクを形成する。すなわち、まず、図８−２に示すように、基板２０１およびブラックマトリクスを覆うように、ネガ型の透明な感光樹脂からなるレジスト層２０４を形成する。そして、その上面をマトリクスパターン形状に形成されたマスクフィルム２０５で被覆した状態で露光処理を行う。さらに、図８−３に示すように、レジスト層２０４の未露光部をエッチング処理することによりレジスト層２０４をパターニングしてバンク２０３を形成する。なお、樹脂ブラックにブラックマトリクスを使用する場合には、ブラックマトリクスとバンクとを兼用することが可能となる。
【００６７】
このバンク２０３とその下のブラックマトリクス２０２は、各画素領域２０７ａを区画する区画壁部２０７ｂとなり、後の着色層形成工程において、液滴吐出ヘッドにより着色層（成膜部）２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂを形成する際に液状体の着弾領域を規定する。
【００６８】
以上のブラックマトリクス形成工程およびバンク形成工程を経ることにより、上記フィルタ基板２００Ａが得られる。なお、本実施の形態においては、バンク２０３の材料として、塗膜表面が疎液（疎水）性となる樹脂材料を用いている。そして、基板（ガラス基板）２０１の表面が親液（親水）性であるので、後述する着色層形成工程において、バンク２０３（区画壁部２０７ｂ）に囲まれた画素領域２０７ａ内への液滴の着弾精度が向上する。
【００６９】
（３）着色層形成工程
次に着色層形成工程では、インクジェット法により、Ｒ着色層２０８Ｒ、Ｇ着色層２０８Ｇ、Ｂ着色層２０８Ｂを順次作製する。ここでは、Ｒ発光層の形成方法についてのみ説明し、Ｇ発光層、Ｂ発光層の説明は省略する。着色層形成工程では、液滴吐出装置１を不図示の高圧チャンバー内に配置して、高圧雰囲気でＲ着色層材料（薄膜形成材料）を含有する液状体２０８ａを、画素領域２０７ａ内に吐出した後、乾燥装置で乾燥処理および熱処理を行い、Ｒ発光層１０８Ｒを形成する。ここで、高圧雰囲気は、液状体２０８ａの乾燥ムラを防止するために、液状体２０８ａの溶媒または分散媒の蒸気圧以上とするのが望ましい。
【００７０】
具体的には、図８−４に示すように、液滴吐出ヘッド３２で、Ｒ着色層形成材料（薄膜形成材料）を含有する液状体２０８ａを区画壁部２０７ｂで囲まれた画素領域２０７ａ内へ吐出する。この後、乾燥装置により乾燥処理および熱処理を行って液状体２０８ａを蒸発させて、図８−５に示すように、Ｒ着色層２０８Ｒを形成する。同様な方法で、Ｇ着色層２０８Ｇ、Ｂ着色層２０８Ｇを形成して、図８−６に示すように、３種類の着色層２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂが形成された基板とする。
【００７１】
（４）保護膜形成工程
保護膜形成工程では、図８−７に示すように、基板２０１、区画壁部２０７ｂ、およびＲ、Ｇ、Ｂ着色層２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂの上面を覆うように保護膜２０９を形成する。すなわち、基板２０１のＲ、Ｇ、Ｂ着色層２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂが形成されている面全体に保護膜用液状体が塗布された後、乾燥処理を経て保護膜２０９が形成される。
【００７２】
（電気光学装置への適用）
本発明の薄膜形成方法は、上記有機ＥＬ装置や液晶表示装置の他、各種の電気光学装置の製造に用いることができ、例えば、液晶表示装置、有機ＴＦＴ表示装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動表示装置、電子放出表示装置（Field Emission DisplayおよびSurface-Conduction Electoron-Emitter Display等）、ＬＥＤ（ライトエミッティングダイオード）表示装置、エレクトロミック調光ガラス装置、電子ペーパー装置等に広く適用することができる。
【００７３】
（電子機器への適用）
次に、本発明に係る電気光学装置を適用可能な電子機器の具体例について図９を参照して説明する。図９−１は、本発明に係る電気光学装置を可搬型のパーソナルコンピュータ（いわゆるノート型パソコン）３００の表示部に適用した例を示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ３００は、キーボード３０１を備えた本体部３０２と、本発明に係る電気光学装置を適用した表示部３０３とを備えている。図９−２は、本発明に係る電気光学装置を携帯電話機４００の表示部に適用した例を示す斜視図である。同図に示すように、携帯電話機４００は、複数の操作ボタン４０１のほか、受話口４０２、送話口４０３とともに、本発明に係る電気光学装置を適用した表示部４０４を備えている。
【００７４】
本発明に係る電気光学装置は、上述した携帯電話機やノートパソコン以外にも、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）と呼ばれる携帯型情報機器、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、デジタルスチルカメラ、車載用モニタ、デジタルビデオカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話機、およびＰＯＳ端末機などの電子機器に広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明に係る電気光学装置は、有機ＥＬエレクトロルミネッセンス、液晶表示装置、有機ＴＦＴ表示装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動表示装置、電子放出表示装置（Field Emission DisplayおよびSurface-Conduction Electoron-Emitter Display等）、ＬＥＤ（ライトエミッティングダイオード）表示装置、エレクトロミック調光ガラス装置、および電子ペーパー装置の電気光学装置に広く利用可能である。また、本発明に係る電子機器は、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）と呼ばれる携帯型情報機器、携帯型パーソナルコンピュータ、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、デジタルスチルカメラ、車載用モニタ、デジタルビデオカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話機、およびＰＯＳ端末機などの電子機器に広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】実施例に係る液滴吐出装置の全体構成を示す概略斜視図。
【図２】実施例に係る液滴吐出ヘッド分解斜視図。
【図３】実施例に係る液滴吐出ヘッドの断面図。
【図４】実施例に係る液滴吐出装置による液状体の塗布方法を説明するための図。
【図５】実施例に係る有機ＥＬ装置の製造工程を示すフロー図。
【図６−１】実施例に係る有機ＥＬ装置の製造工程を説明するための説明図。
【図６−２】実施例に係る有機ＥＬ装置の製造工程を説明するための説明図。
【図６−３】実施例に係る有機ＥＬ装置の製造工程を説明するための説明図。
【図６−４】実施例に係る有機ＥＬ装置の製造工程を説明するための説明図。
【図６−５】実施例に係る有機ＥＬ装置の製造工程を説明するための説明図。
【図６−６】実施例に係る有機ＥＬ装置の製造工程を説明するための説明図。
【図６−７】実施例に係る有機ＥＬ装置の製造工程を説明するための説明図。
【図７】実施例にかかるカラーフィルタ基板の製造工程を示すフロー図。
【図８−１】実施例に係るカラーフィルタ基板の製造工程を説明するための説明図。
【図８−２】実施例に係るカラーフィルタ基板の製造工程を説明するための説明図。
【図８−３】実施例に係るカラーフィルタ基板の製造工程を説明するための説明図。
【図８−４】実施例に係るカラーフィルタ基板の製造工程を説明するための説明図。
【図８−５】実施例に係るカラーフィルタ基板の製造工程を説明するための説明図。
【図８−６】実施例に係るカラーフィルタ基板の製造工程を説明するための説明図。
【図８−７】実施例に係るカラーフィルタ基板の製造工程を説明するための説明図。
【図９−１】実施例に係る電気光学装置を備えたパソコンの斜視図。
【図９−２】実施例に係る電気光学装置を備えた携帯電話機の斜視図。
【図１０】従来技術を説明するための説明図。
【符号の説明】
【００７７】
１０ インクジェット装置、１１ 液状体、１２ 液滴吐出ヘッド、１３ 液滴吐出手段、１４ 移動手段、１５ 制御手段、１６ 基板ステージ、１７ ヘッド支持部 １８ ステージ、１９ ステージ駆動部、２０ θ軸ステージ、２１ ステージ、２２ チューブ、２３ タンク、３２ 液滴吐出ヘッド、４１ ノズルプレート、４２ 振動版、４３ 仕切り部材（リザーバプレート）、４４ 空間、４５ 液溜まり、４６ 供給口、４７ ノズル、４７ａ ノズル孔、４８ 圧電素子（ピエゾ素子）、４９ 電極、１００ 基板、１０１ 透明電極、１０２ バンク部（隔壁）、１０２ａ 無機物バンク層、１０２ｂ 有機物バンク層、１０３，１０３ａ、１０３ｂ 開口部、１０５ａ、１０５ｂ 液状体、１０５ ＰＥＤＴ膜、１０６ 正孔注入／輸送層、１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ 液状体、１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂ 発光層、１０９ 陰極、１２０ 封止層、２０１ 基板、２０２ ブラックマトリクス、２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂ 着色層、３００ パーソナルコンピュータ、３０１ キーボード、３０２ 本体部、３０３ 表示部、４００ 携帯電話機、４０１ 操作ボタン、４０２ 受話口、４０３ 送話口、４０４ 表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜形成方法、および液滴吐出装置に関し、詳細には、基板の塗布領域にインクジェット法により薄膜を形成する薄膜形成方法、および液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜の形成には、例えば、薄膜塗布方法の１つであるスピンコート法が一般的に用いられている。このスピンコート法は、液状体を基板上に滴化した後に、基板を回転させて遠心力により基板全面に塗布を行って薄膜を形成する方法であり、回転数、回転保持時間および液状体の粘度などにより膜厚を制御するものである。
【０００３】
しかしながら、スピンコート法では、供給された液状体の大部分が飛散してしまうため、多くの液状体を供給する必要があるとともに無駄が多く、生産コストが高くなるという問題がある。また、基板を回転させるため、遠心力により液状体が内側から外側へと流動し、外周領域の膜厚が内側よりも厚くなる傾向があるため、膜厚が不均一になるという問題がある。
【０００４】
かかる背景から、近時、インクジェット法などの液滴吐出法が提案され、この塗布法を実施するためのものとして、液滴吐出装置が提案されている。この液滴吐出装置は、所定量の液状体を所望する位置に配することができることから主に薄膜を形成するのに好適に用いられている。例えば、有機ＥＬ装置における発光層や正孔注入／輸送層を作製するのに使用されている。
【０００５】
有機ＥＬ装置の正孔注入／輸送層や発光層を液滴吐出装置で作製する場合として特許文献１が公知である。同文献では、予め基板上に隔壁（バンク）を形成しておき、この隔壁で画された領域、すなわち、塗布領域（画素領域）に液状体を吐出し、その後、乾燥させることにより、正孔注入／輸送層や発光層となる薄膜を形成している。
【０００６】
【特許文献１】特許第３３２８２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記方法では、基板の面内で塗布した液状体の乾燥ムラが生じてしまうため、平坦で均一な薄膜を形成できない場合がある。この現象を図１０を参照して説明する。図１０に示すように、まず、基板５０１上のバンク５０２で画される塗布領域５０３に、薄膜形成材料を低沸点溶媒に溶解させた液状体５１０を液滴吐出ヘッドで常圧の条件下で矢印の順番に塗布する。この場合、最初に液滴が塗布されるエリアと最後に塗布されるエリアとでは、乾燥時間が異なり、液状体を塗布する順番によって乾燥状態に差が生じてしまう。最初の方に塗布された液状体ほど自然乾燥が進み、液状体５０３がバンク５０２に引き寄せられまたは弾かれ、膜プロファイルは凹部形状または凸部形状になってしまう。このように、乾燥プロセスに入るまでのライムラグにより面内の画素に乾燥ムラ（プロファイルムラ）が生じてしまうという問題がある。また、基板５０１では、中心部と外周部とで、液状体５０３の雰囲気（蒸気）の差により乾燥状態が異なる場合がある。すなわち、中心部よりも外周部の方が自然乾燥が進みやすい。
【０００８】
この場合、塗布時間のタイムラグによる乾燥ムラ（プロファイルムラ）を解消するために、液状体として高沸点溶媒を使用して、塗布プロセス中での乾燥を防ぎ、乾燥プロセスで減圧乾燥することで面内を同時に素早く乾燥させる方法が考えられる。しかるに、高沸点溶媒を素早く乾燥させるためには、真空度が高い雰囲気を実現することが必要である。また、真空の到達スピードによっても膜プロファイルは影響されるため、乾燥プロセスに用いられる装置に高い能力が求められる。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、塗布工程において、簡単な方法で乾燥ムラを低減することが可能な薄膜形成方法、有機ＥＬ装置の製造方法および液滴吐出装置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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、基板の塗布領域にインクジェット法により薄膜を形成する薄膜形成方法において、薄膜形成材料を溶媒または分散媒に溶解または分散させた液状体を、高圧雰囲気下で前記塗布領域にインクジェット法で塗布することを特徴とする。
【００１１】
これにより、塗布プロセス中の雰囲気を高圧にすることによって、塗布プロセス中の乾燥を防ぐことができ、面内の乾燥ムラを解消することが可能となる。この結果、塗布工程において、簡単な方法で乾燥ムラを低減することが可能な薄膜形成方法を提供することが可能となる。
【００１２】
付言すると、低沸点溶媒を使用した場合でも、高圧雰囲気中で塗布を行うため、塗布プロセス中の乾燥を防ぎ、面内の乾燥ムラを防止することができる。このため、低沸点溶媒を使用した場合においては、乾燥プロセスにおいて、低真空でも十分な乾燥が進み、平坦な膜プロファイルを形成することが可能になる。この結果、乾燥プロセスにおいて、真空度、真空到達スピードなど真空ポンプに求められる能力を軽減することができる。
【００１３】
また、低沸点溶媒は、低粘度であることが多いが、低粘度溶媒を使用した場合においても、高圧雰囲気下では、ヘッドのノズル面の乾燥を抑えることができ、間欠印字性を改善することが可能になる。この結果、本発明の薄膜形成方法を使用することにより、低沸点・低粘度溶媒を使用することができ、使用可能なインクの自由度が向上する。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記高圧雰囲気は、前記溶媒または分散媒の蒸気圧以上の雰囲気であることが望ましい。これにより、塗布プロセス中での溶媒または分散媒の蒸発を完全に抑制することができる。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記溶媒または分散媒は、低沸点な溶媒または分散媒であることが望ましい。これにより、低沸点の溶媒または分散媒を使用した場合においても、塗布工程において、簡単な方法で乾燥ムラを低減することが可能となる。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記塗布領域は、親液化処理が施されていることが望ましい。これにより、これにより、液状体が塗布領域に塗れやすくなり、塗布領域に均一に液状体を塗布することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記塗布領域は、隔壁によって画された領域であることが望ましい。これにより、隔壁があることによって、比較的大量の液状体を塗布領域に塗布することが可能となり、したがって、液状体の塗布を繰り返さなくても、１回の吐出で比較的厚い膜の形成が可能となる。
【００１８】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記薄膜は、有機ＥＬ装置の発光層または正孔／注入輸送層であることが望ましい。また、本発明の有機ＥＬ装置の製造方法は、上記本発明の薄膜形成方法により前記薄膜を形成する薄膜形成工程を含むことを特徴とする。これにより、有機ＥＬ装置の発光層または正孔／注入輸送層を平坦な膜とすることができ、高品質な表示特性を得ることが可能となる。
【００１９】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記薄膜は、カラーフィルタであることが望ましい。これにより、有機ＥＬ装置の発光層または正孔／注入輸送層を平坦な膜とすることができ、高品質な表示特性を得ることが可能となる。
【００２０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、液滴吐出ヘッドから液状体を吐出する液滴吐出装置において、基板の塗布領域に、薄膜形成材料を溶解または分散させた液状体を、前記液滴吐出ヘッドにより、高圧雰囲気下で前記塗布領域に塗布することを特徴とする。
【００２１】
これにより、塗布プロセス中の雰囲気を高圧にすることによって、塗布プロセス中の乾燥を防ぐことができ、面内の乾燥ムラを解消することが可能となる。この結果、塗布工程において、簡単な方法で乾燥ムラを低減することが可能な液滴吐出装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるものまたは実質的に同一のものが含まれる。なお、以下の実施例においては、有機ＥＬ装置を例示して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例】
【００２３】
［液滴吐出装置］
（液滴吐出装置の全体構成）
図１は、本発明の実施例に係る液滴吐出装置の全体構成を示す概略斜視図である。本実施例に係る液滴吐出装置は、図１に示すように、基板１０の表面に例えば、液状体１１を吐出する１または複数の液滴吐出ヘッド３２を有する液滴吐出手段１３と、液滴吐出ヘッド３２を支持するキャリッジ１２と基板１０との位置を相対的に移動させる移動手段１４と、液滴吐出手段１３および移動手段１４を制御する制御手段１５とを具備してなるものである。
【００２４】
移動手段１４は、基板ステージ１６上に載置された基板１０の上方に、液滴吐出ヘッド３２を下方側に向けて支持すると共に移動自在のステージ１８によりＸ軸方向に移動自在のヘッド支持部１７と、上方の液滴吐出ヘッド群３２に対して基板ステージ１６と共に基板をＹ軸方向に移動させるステージ駆動部１９とから構成されている。
【００２５】
ヘッド支持部１７は、液滴吐出ヘッド３２を基板１０に対してその鉛直軸方向（Ｚ軸）に任意の移動速度で移動可能且つ位置決め可能な例えばリニアモータ等の機構と、鉛直軸を中心に液滴吐出ヘッド群を回転させることによって下方の基板１０に対して任意な角度に設定可能なステッピングモータ等の機構とを備えたものである。
【００２６】
ステージ駆動部１９は、鉛直軸を中心に基板ステージ１６を回転させて上方の液滴吐出ヘッド群３２に対して任意な角度に設定可能なθ軸ステージ２０と、基板ステージ１６とを液滴吐出ヘッド群３２に対して水平方向（Ｙ方向）に移動させ且つ位置決めするステージ２１とを備えている。なお、θ軸ステージ２０は、ステッピングモータ等から構成され、ステージ２１はリニアモータ等から構成されている。
【００２７】
吐出手段１３は、液滴吐出ヘッド３２とこれにチューブ２２を介して接続されたタンク２３とを備えている。タンク２３は液状体１１を貯留し、チューブ２２を介してこの液状体１１を液滴吐出ヘッド３２に供給するものとなっている。液状体１１は、薄膜形成材料を溶媒または分散媒で溶解または分散したものである。このような構成によって液滴吐出手段１３は、タンク２３に貯留された液状体１１を液滴吐出ヘッド３２から吐出し、これを基板１０上に塗布するようにしている。液滴吐出ヘッド３２は、例えばピエゾ素子によって液室を圧縮し、その圧力で液滴（液状材料）を吐出させるものであり、一列又は複数列に配列された複数のノズル(ノズル孔)を有している。
【００２８】
（ヘッド）
図２は、液滴吐出ヘッド３２の分解斜視図、図３は、液滴吐出ヘッド３２の断面図である。図２および図３に示すように、液滴吐出ヘッド３２は、例えばステンレス製のノズルプレート４１と振動板４２とを備え、仕切り部材（リザーバプレート）４３を介して両者を接合したものである。ノズルプレート４３と振動板４２との間には、仕切り部材によって複数の空間４４と液溜まり４５とが形成されている。各空間４４と液溜まり４５の内部は液状体１１(図示せず)で満たされており、各空間４４と液溜まり４５とは供給口４６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４１には、各空間４４から液状体１１を噴射するための微小孔のノズル４７が形成されている。一方、振動板４２には、液溜まり４５に液状体１１を供給するための孔４７ａが形成されている。
【００２９】
振動板４２の空間に対向する面と反対側の面上には、図２および図３に示すように、圧電素子（ピエゾ素子）４８が接合されている。この圧電素子４８は、図３に示すように一対の電極４９，４９の間に位置し、通電するとこれが外側に突出するように撓曲するようになっている。そして、このような構成のもとに圧電素子４８が接合されている振動板４２は、圧電素子４８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４４の内部容積が増大するようになっている。したがって、空間４４内に増大した容積分に相当する液状材料が液溜まり４５から供給口４６を介して流入する。また、このような状態から圧電素子４８への通電を解除すると、圧電素子４８と振動板４３とは共に元の形状に戻る。したがって、空間４４も元の容積に戻ることから、空間内部の液状体１１の圧力が上昇し、ノズル４７から基板１０に向けて液状体１１の噴霧状液滴が吐出される。
【００３０】
なお、液滴吐出ヘッド３２の方式としては、上述したような圧電素子を用いたピエゾジェットタイプ以外の方式でもよく、超音波モータ，リニアモータ等により、振動を付与し、またはタンク内に圧力を印加することにより、上記微小穴から液状体１１である液晶を射出させるようにしてもよい。
【００３１】
上記図１の制御手段１５は、装置全体の制御を行うマイクロプロセッサ等のＣＰＵや、各種信号の入出力機能を有するコンピュータ等によって構成されたものであり、図１に示したように、液滴吐出手段１３および移動手段１４にそれぞれ電気的に接続されたことにより、液滴吐出手段１３による吐出動作、および移動手段１４による移動動作の少なくとも一方、本実施の形態では両方を制御するものとなっている。そして、このような構成により、液状吐出液の吐出条件を調整し、形成する薄膜の塗布量を制御するようにしている。
【００３２】
すなわち、制御手段１５は、上記塗布量を制御する機能として、基板に対する液状吐出液の吐出間隔を調整する制御機能と、１ドットあたりの液状体１１の吐出量を調整する制御機能と、ノズルの配列方向と移動機構による移動方向との角度（θ）を調整する制御機能と、基板上を複数の領域に分けて各領域に吐出条件を設置する制御機能とを備えている。
【００３３】
さらに、制御手段１５は、上記吐出間隔を調整する制御機構として、基板１００と液滴吐出ヘッド１２との相対的な移動の速度を調整して吐出間隔を調整する制御機能と、移動手段における吐出の時間間隔を調整して吐出間隔を調整する制御機能と、複数のノズルのうち同時に液状体を吐出させるノズルを任意に設定して吐出間隔を調整する制御機能とを備えている。上記構成に代えて、液滴吐出ヘッド１２にＸ軸、Ｙ軸に移動する手段を持たせてもよいし、ステージ１６，２０又は２１にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に移動する手段を持たせてもよい。
【００３４】
（液滴吐出装置の塗布方法）
本実施例の液滴吐出装置１を不図示の高圧チャンバー内に配置して、高圧雰囲気で液状体１１の塗布を行う。ここで、高圧雰囲気は、液状体１１の乾燥ムラを防止するために、液状体１１の溶媒または分散媒の蒸気圧以上とするのが望ましい。例えば、液状体１１の溶媒または分散媒として、キシレン、メシチレン、イソプロピルベンゼン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トデシルベンゼン、トリエチルベンゼンを使用した場合には、キシレンの蒸気圧８７０Ｐａ、メシチレンの蒸気圧２００Ｐａ（２０℃）、イソプロピルベンゼンの蒸気圧４３０Ｐａ（２０℃）、エチルベンゼンの蒸気圧０．９ｋＰａ（２０℃）、ジエチルベンゼンの蒸気圧０．１３ｋＰａ（２０℃）、トデシルベンゼンの蒸気圧＜１０ｋＰａ（２０℃）、トリエチルベンゼンの蒸気圧１４７Ｐａ（２０℃）以上の高圧状態とするのが望ましい。
【００３５】
図４は、液滴吐出装置１００の塗布方法の一例を説明するための説明図である。図４において、基板ステージ１６には基板１０が保持されている。基板１０は、バンク５１で区画される塗布領域５２がマトリクス状に形成されている。この塗布領域５２は、画素等が形成される領域である。塗布領域５２の平面像は、長辺と短辺で定まる略矩形形状を呈している。基板ステージ１６は、基板１０の塗布領域５２の長辺方向がＸ軸方向に平行に、かつ、その短辺方向がＹ軸方向に平行になるように、基板１０を保持している。
【００３６】
図４において、まず、キャリッジ１２の位置を基板ステージ１６上の基板１０の左上位置に合わせる。キャリッジ１２を基板ステージ１６に対してＹ軸方向に相対移動させながら、Ｙ軸方向に沿って液滴吐出ヘッド３２により高圧雰囲気下で基板１０の塗布領域５２に液状体１１の液滴を吐出する。
【００３７】
つぎに、キャリッジ１２をＸ軸方向に描画幅（有効走査幅）分移動させる。この後、キャリッジ１２を基板ステージ１６に対してＹ軸方向に相対移動させながら、Ｙ軸方向に沿って液滴吐出ヘッド３２により高圧雰囲気下で基板１０の塗布領域５２に液状体１１の液滴を吐出する。同様の動作を基板１０の全塗布面が終了するまで実行する。
【００３８】
このように、本実施例では、薄膜形成材料を溶媒または分散媒に溶解または分散させた液状体１１を、高圧雰囲気下で基板の塗布領域にインクジェット法で塗布することとしたので、塗布プロセス中の雰囲気を高圧にすることによって、塗布プロセス中の乾燥を防ぐことができ、面内の乾燥ムラを解消することが可能となる。
【００３９】
付言すると、低沸点溶媒を使用した場合でも、高圧雰囲気中で塗布を行うため、塗布プロセス中の乾燥を防ぎ、面内の乾燥ムラを防止することができる。このため、低沸点溶媒を使用した場合においては、乾燥プロセスにおいて、低真空でも十分な乾燥が進み、平坦な膜プロファイルを形成することが可能になる。この結果、乾燥プロセスにおいて、真空度、真空到達スピードなど真空ポンプに求められる能力を軽減することができる。
【００４０】
また、低沸点溶媒は、低粘度であることが多いが、低粘度溶媒を使用した場合においても、高圧雰囲気下では、液滴吐出ヘッドのノズル面の乾燥を抑えることができ、間欠印字性を改善することが可能になる。このように、本発明の塗布方法を使用すれば、低沸点・低粘度溶媒を使用することができ、使用可能なインクの自由度が向上する。
【００４１】
［有機ＥＬ装置の製造工程］
次に、本実施例の薄膜形成方法を使用した有機ＥＬ装置の製造方法を図５および図６を参照して説明する。図５は、有機ＥＬ装置の製造工程を示すフロー図、図６は、有機ＥＬ装置の製造工程図を示している。本実施例の有機ＥＬ装置の製造工程は、図５に示すように、（１）隔壁形成工程（Ｓ１０１）と、（２）プラズマ処理工程（Ｓ１０２）と、（３）正孔注入／輸送層形成工程（Ｓ１０３）と、（４）表面改質工程（Ｓ１０４）と、（５）発光層形成工程（Ｓ１０５）と、（６）陰極形成工程（Ｓ１０６）と、（７）封止工程（Ｓ１０７）とから構成される。
【００４２】
（１）隔壁生成工程
図６−１に示すように、隔壁形成工程では、必要に応じてＴＦＴ等（図示せず）が予め設けられている基板１００に形成されたＩＴＯ等からなる透明電極１０１上に、無機物バンク層１０２ａと有機物バンク層１０２ｂを順次積層することにより、各画素領域を隔てるバンク層（隔壁）１０２を形成する。
【００４３】
無機物バンク層１０２ａは、例えばＣＶＤ法、スパッタ法、蒸着法等によって基板１００および透明電極１０１の全面に酸化珪素、酸化チタン、窒化珪素等の無機物膜を形成し、次にこの無機物膜をエッチング等によりパターニングして、透明電極１０１上の画素領域に開口部１０３ａを設けることにより形成する。ただし、このとき、無機物バンク層１０２ａを透明電極１０１の周縁部まで残しておくものとする。また、無機物バンク層１０２ａの膜厚は５０〜２００ｎｍの範囲が好ましく、特に１５０ｎｍがよい。
【００４４】
次に、基板１００、透明電極１０１、無機物バンク層１０２ａの全面に、有機物バンク層１０２ｂを形成する。また、有機物バンク層１０２ｂは、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の有機樹脂を溶媒に溶かしたものを、スピンコート、ディップコート等により塗布して形成する。そして、有機物バンク層１０２ｂをフォトリソグラフィ技術等によりエッチングして開口部１０３ｂを設ける。この有機物バンク層１０２ｂの開口部１０３ｂは、図６−１に示すように、無機物バンク層１０２ａの開口部１０３ａよりやや広く形成することが好ましい。これにより、透明電極１０１上に、無機物バンク層１０２ａおよび有機物バンク層１０２ｂを貫通する開口部１０３が形成される。なお、開口部１０３の平面形状は、円形、楕円、四角、ストライプいずれの形状でも構わないが、インク組成物には表面張力があるため、四角形等の場合には、角部に丸みを持たせる方が好ましい。
【００４５】
（２）プラズマ処理工程
次にプラズマ処理工程では、バンク部１０２の表面に、親インク性を示す領域と、撥インク性を示す領域を形成する。このプラズマ処理工程は、予備加熱工程と、全面を親インク性にする親インク化工程と、有機物バンク層１０２ｂを撥インク性にする撥インク化工程と、冷却工程とに大別される。
【００４６】
親インク化工程では、大気雰囲気中で酸素を反応ガスとするプラズマ処理（Ｏ2プラズマ処理）を行う。具体的には、バンク部１０２を含む基板１００は加熱ヒータ内蔵の試料ステージ上に載置され、これにプラズマ状態の酸素が照射される。このＯ2プラズマ処理により、透明電極１０１および無機物バンク層１０２ａの露出面、並びに有機物バンク層１０２ｂの全面に水酸基もしくは酸素原子が導入されて親インク性が付与される。
【００４７】
つぎに、撥インク化工程では、大気雰囲気中でテトラフルオロメタン（四フッ化炭素）を反応ガスとするプラズマ処理（ＣＦ4プラズマ処理）を行う。具体的には、バンク部１２を含む基板１００は加熱ヒータ内蔵の試料ステージ上に載置され、これにプラズマ状態のテトラフルオロメタン（四フッ化炭素）が照射される。なお、処理ガスは、テトラフルオロメタン（四フッ化炭素）に限らず、他のフルオロカーボン系のガスを用いることができる。ＣＦ4プラズマ処理により、先の工程で親インク性が付与された有機物バンク層にフッ素基が導入されて撥インク性が付与される。有機物バンク層１０２ｂを構成するアクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の有機物は、プラズマ状態のフルオロカーボンを照射することで容易に水酸基もしくは酸素原子がフッ素基もしくはフロロカーボン基で置換され、撥インク化させることができるものである。一方、透明電極１０１および無機物バンク層１０２ａの露出面もこのＣＦ4プラズマ処理の影響を多少受けるが、親和性に影響を与えることはない。
【００４８】
上記のプラズマ処理工程では、材質が異なる有機物バンク層１０２ｂおよび無機物バンク層１０２ａに対して、Ｏ2プラズマ処理とＣＦ4プラズマ処理とを順次行うことにより、バンク部１０２に親インク性の領域と撥インク性の領域を容易に設けることができる。
【００４９】
（３）正孔注入／輸送層形成工程
正孔注入／輸送層形成工程では、液滴吐出装置１を不図示の高圧チャンバー内に配置して、高圧雰囲気で正孔注入／輸送層材料（薄膜形成材料）を含有する液状体１０５ａを、透明電極１０１上の開口部１０３に吐出した後、乾燥装置で乾燥処理および熱処理を行い、正孔注入／輸送層１０６を形成する。ここで、高圧雰囲気は、液状体１０５ａの乾燥ムラを防止するために、液状体１０５ａの溶媒または分散媒の蒸気圧以上とするのが望ましい。なお、この正孔注入／輸送層形成工程以降は、水分、酸素の無い、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等の不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。
【００５０】
具体的には、図６−２に示すように、液滴吐出装置の液滴吐出ヘッド３２に正孔注入／輸送層材料を含む液状体１０５ａを充填しておき、液滴吐出ヘッド３２のノズル４７を開口部１０３に対向させ、液滴吐出ヘッド３２と基板１００とを相対移動させながら、液滴吐出ヘッド３２から１滴当たりの液量が制御された液状体１０５ａを透明電極１０１上に吐出する。
【００５１】
ここで、吐出された液状体１０５ａは、親インク性の透明電極１０１および無機物バンク層１０２ａの露出面部になじむ一方で、撥インク処理された有機物バンク層１０２ｂにはほとんど付着しないので、液状体１０５ａが有機物バンク層１０２ｂの上に誤って吐出された場合でも、液状体１０５ａがはじかれて透明電極１０１および無機物バンク層１０２ａの露出面部に転がり込む。また、有機バンク層１０２ｂが、液状体に対して発液性を有することにより、隣接する画素の液状体と互いに混じることを防止することができる。
【００５２】
ここで用いる液状体１０５ａとしては、３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）と、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）の分散液、すなわち、すなわち、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）にポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）を混合させ、さらに、これを水に分散させた分散液を用いることができる。
【００５３】
尚、液状体１０５ａの粘度は２〜２０Ｐｓ程度が好ましく、特に７〜１０ｃＰｓ程度がより好ましい。かかる粘度とすることにより、液滴吐出ヘッド３２のノズル４７に詰まりが生じることがなく安定吐出できる。また、液状体１０５ａを複数回印字することにしても良い。この場合、各回における液状体１０５ａの量は同一でも良く、各回毎に吐出量を変えても良い。また、正孔注入／輸送層１０６の材料は、Ｒ・Ｇ・Ｂの各発光層に対して同じ材料を用いても良く、各発光層毎に変えても良い。液状体１０５ａの吐出量は、開口部１０３の大きさ、形成しようとする正孔注入／輸送層の厚さ、液状体中１０５ａの正孔注入／輸送層材料の濃度等により決定される。
【００５４】
この後、乾燥装置で、液状体１０５ａの液体成分を蒸発させて乾燥させる乾燥処理を行うことにより、図６−３に示すように、透明電極１０１上に平坦な正孔注入／輸送層１０６を形成することができる。この乾燥処理は、例えば窒素雰囲気中、室温で圧力を１３３．３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）程度にして行う。乾燥処理後は、窒素中、好ましくは真空中で２００℃で１０分程度加熱する熱処理を行うことで、正孔注入／輸送層１０６内に残存する極性溶媒や水を除去することが好ましい。
【００５５】
（４）表面改質工程
次に、発光層形成工程に先立ち表面改質工程を行う。すなわち、発光層形成工程では、正孔注入／輸送層１０６の再溶解を防止するために、発光層形成の際に用いる液状体の溶媒として、正孔注入／輸送層１０６に対して不溶な非極性溶媒を用いる。しかしその一方で正孔注入／輸送層１０６は、非極性溶媒に対する親和性が低いため、非極性溶媒を含む発光層の液状体を正孔注入／輸送層１０６上に吐出しても、正孔注入／輸送層１０６により液状体がはじかれ、正孔注入／輸送層１０６と発光層とを密着させることができなくなるか、あるいは発光層を均一に塗布できないおそれがある。そこで、非極性溶媒に対する正孔注入／輸送層１０６の表面の親和性を高めるために、発光層形成の前に表面改質工程を行うことが好ましい。
【００５６】
（５）発光層形成工程
次に発光層形成工程では、インクジェット法により、Ｒ発光層１０８Ｒ、Ｇ発光層１０８Ｇ、Ｂ発光層１０８Ｂを順次作製する。ここでは、Ｒ発光層の形成方法についてのみ説明し、Ｇ発光層、Ｂ発光層の説明は省略する。発光層形成工程では、液滴吐出装置１を不図示の高圧チャンバー内に配置して、高圧雰囲気でＲ発光層材料（薄膜形成材料）を含有する液状体１０７ａを、正孔注入／輸送層１０６上に吐出した後、乾燥装置で乾燥処理および熱処理を行い、Ｒ発光層１０８Ｒを形成する。ここで、高圧雰囲気は、液状体１０５ａの乾燥ムラを防止するために、液状体１０７ａの溶媒または分散媒の蒸気圧以上とするのが望ましい。
【００５７】
具体的には、図６−４に示すように、液滴吐出装置の液滴吐出ヘッド３２にＲ発光層材料を含む液状体１０７ａを充填しておき、液滴吐出ヘッド３２のノズル４７を正孔注入／輸送層１０６に対向させ、液滴吐出ヘッド３２と基板１００とを相対移動させながら、吐出ノズルから１滴当たりの液量が制御されたインク滴として吐出し、液状体１０７ａを正孔注入／輸送層１０６上に吐出する。この場合、吐出された液状体１０７ａは、正孔注入／輸送層１０６上に広がってなじむ一方で、撥インク処理された有機物バンク層１０２ｂにはほとんど付着しないので、液状体１０７ａが有機物バンク層１０２ｂの上に誤って吐出された場合でも、液状体１０７ａがはじかれて正孔注入／輸送層１０６上に転がり込む。これにより、正孔注入／輸送層１０６に密着して液状体１０７ａの層を形成することができる。
【００５８】
液状体１０７ａの量は、形成しようとするＲ発光層１０８Ｒの厚さ、液状体中の発光層材料の濃度等により決定される。また、液状体１０７ａの滴下は１回のみならず、数回に分けて同一の正孔注入／輸送層１０６上に吐出しても良い。この場合、各回におけるインク滴の量は同一でも良く、各回毎にインク量を変えても良い。更に正孔注入／輸送層１０６の同一箇所のみならず、各回毎に正孔注入／輸送層１０６内の異なる箇所にインク滴を吐出しても良い。
【００５９】
この後、液状体１０７ａの液体成分を蒸発させて乾燥処理を行うことにより、図６−５に示すような、正孔注入／輸送層１０６上に平坦なＲ発光層１０８Ｒが形成される。乾燥条件は、例えば、窒素雰囲気中、室温で圧力を１３３．３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）程度として５〜１０分行う条件としたり、４０℃で窒素の吹き付けを５〜１０分行う条件としたりすることができる。その他の乾燥の手段としては、遠赤外線照射法、高温窒素ガス吹付法等を例示できる。同様な方法で、Ｇ発光層材料、Ｂ発光層材料を含む液状体の塗布後、第２の液状体を塗布して乾燥処理を行うことによりＧ発光層、Ｂ発光層をそれぞれ形成し、図６−６に示すように、３種類の発光層１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂが形成された基板とする。
【００６０】
ここで、発光層材料としては、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素、その他ベンゼン誘導体に可溶な低分子有機ＥＬ材料、高分子有機ＥＬ材料等も用いることができる。例えば、ルブレン、ペリレン、９，１０-ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン等を用いることができる。
【００６１】
その非極性溶媒として、シクロヘキシルベンゼン等のベンゼン系溶媒、イソプロピルビフェニル、ジメチルビフェニル等のビフェニル系溶媒を使用することができる。液状体１０７ａは、これら発光層材料を非極性溶媒に溶解させた溶液を使用することができる。
【００６２】
（６）陰極形成工程
次に陰極形成工程では、発光層１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂおよび有機物バンク層１０２ｂの全面に、陰極１０９を形成する。陰極１０９は、複数の材料を積層して形成しても良い。例えば、発光層に近い側には仕事関数が小さい材料で形成することが好ましく、例えばＣａ、Ｂａ等を用いることが可能であり、また材料によっては下層にＬｉＦを薄く形成した方がよい場合もある。また、上部側（封止側）には下部側（発光層側）の陰極層よりも仕事関数が高いものが好ましく、例えばＡｌ膜、Ａｇ膜、Ｍｇ／Ａｇ積層膜等からなることが好ましい。また、その厚さは、例えば１００〜１０００ｎｍの範囲が好ましく、特に２００〜５００ｎｍ程度がよい。これらの陰極（陰極層）は、例えば蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法等で形成することが好ましく、特に蒸着法で形成することが、発光層１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂの熱による損傷を防止できる点で好ましい。また、フッ化リチウムは、発光層１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂ上のみに形成しても良く、特定の何れかの発光層上のみに形成しても良い。この場合、他の発光層には、カルシウムからなる陰極が接することとなる。また反射層上に、酸化防止のためにＳｉＯ、ＳｉＯ2、ＳｉＮ等の保護層を設けても良い。
【００６３】
（７）封止工程
最後に封止工程では、陰極１０９上の全面に熱硬化樹脂または紫外線硬化樹脂からなる封止材を塗布し、封止層１２０を形成する。さらに、封止層１２０上に封止用基板（図示せず）を積層する。封止工程は、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。大気中で行うと、反射層にピンホール等の欠陥が生じていた場合にこの欠陥部分から水や酸素等が陰極１０９に侵入して陰極１０９が酸化されるおそれがあるので好ましくない。このようにして、図６−７に示すような有機ＥＬ装置が得られる。
【００６４】
［カラーフィルタ基板の製造工程］
次に、本実施例の薄膜形成方法を使用したカラーフィルタ基板の製造方法を図７および図８を参照して説明する。図７は、カラーフィルタ基板の製造工程を示すフロー図、図８は、カラーフィルタ基板の製造工程図を示している。本実施例のカラーフィルタ基板の製造工程は、図７に示すように、（１）ブラックマトリクス形成工程（Ｓ２０１）と、（２）バンク形成工程（Ｓ２０２）と、（３）着色層形成工程（Ｓ２０３）と、（４）保護膜形成工程（Ｓ２０４）とから構成される。
【００６５】
（１）ブラックマトリクス形成工程
ブラックマトリクス形成工程では、図８−１に示すように、基板２０１上にブラックマトリクス２０２を形成する。ブラックマトリクス２０２は、金属クロムと酸化クロムの積層体、または樹脂マトリクス等により形成する。金属薄膜からなるブラックマトリクス５０２を形成するには、スパッタ法や蒸着法等を用いることができる。また、樹脂薄膜からなるブラックマトリクスを形成するには、グラビア印刷法、フォトレジスト、熱転写法等を用いることができる。
【００６６】
（２）バンク形成工程
バンク形成工程では、ブラックマトリクス２０２上に重畳する状態でバンクを形成する。すなわち、まず、図８−２に示すように、基板２０１およびブラックマトリクスを覆うように、ネガ型の透明な感光樹脂からなるレジスト層２０４を形成する。そして、その上面をマトリクスパターン形状に形成されたマスクフィルム２０５で被覆した状態で露光処理を行う。さらに、図８−３に示すように、レジスト層２０４の未露光部をエッチング処理することによりレジスト層２０４をパターニングしてバンク２０３を形成する。なお、樹脂ブラックにブラックマトリクスを使用する場合には、ブラックマトリクスとバンクとを兼用することが可能となる。
【００６７】
このバンク２０３とその下のブラックマトリクス２０２は、各画素領域２０７ａを区画する区画壁部２０７ｂとなり、後の着色層形成工程において、液滴吐出ヘッドにより着色層（成膜部）２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂを形成する際に液状体の着弾領域を規定する。
【００６８】
以上のブラックマトリクス形成工程およびバンク形成工程を経ることにより、上記フィルタ基板２００Ａが得られる。なお、本実施の形態においては、バンク２０３の材料として、塗膜表面が疎液（疎水）性となる樹脂材料を用いている。そして、基板（ガラス基板）２０１の表面が親液（親水）性であるので、後述する着色層形成工程において、バンク２０３（区画壁部２０７ｂ）に囲まれた画素領域２０７ａ内への液滴の着弾精度が向上する。
【００６９】
（３）着色層形成工程
次に着色層形成工程では、インクジェット法により、Ｒ着色層２０８Ｒ、Ｇ着色層２０８Ｇ、Ｂ着色層２０８Ｂを順次作製する。ここでは、Ｒ発光層の形成方法についてのみ説明し、Ｇ発光層、Ｂ発光層の説明は省略する。着色層形成工程では、液滴吐出装置１を不図示の高圧チャンバー内に配置して、高圧雰囲気でＲ着色層材料（薄膜形成材料）を含有する液状体２０８ａを、画素領域２０７ａ内に吐出した後、乾燥装置で乾燥処理および熱処理を行い、Ｒ発光層１０８Ｒを形成する。ここで、高圧雰囲気は、液状体２０８ａの乾燥ムラを防止するために、液状体２０８ａの溶媒または分散媒の蒸気圧以上とするのが望ましい。
【００７０】
具体的には、図８−４に示すように、液滴吐出ヘッド３２で、Ｒ着色層形成材料（薄膜形成材料）を含有する液状体２０８ａを区画壁部２０７ｂで囲まれた画素領域２０７ａ内へ吐出する。この後、乾燥装置により乾燥処理および熱処理を行って液状体２０８ａを蒸発させて、図８−５に示すように、Ｒ着色層２０８Ｒを形成する。同様な方法で、Ｇ着色層２０８Ｇ、Ｂ着色層２０８Ｇを形成して、図８−６に示すように、３種類の着色層２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂが形成された基板とする。
【００７１】
（４）保護膜形成工程
保護膜形成工程では、図８−７に示すように、基板２０１、区画壁部２０７ｂ、およびＲ、Ｇ、Ｂ着色層２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂの上面を覆うように保護膜２０９を形成する。すなわち、基板２０１のＲ、Ｇ、Ｂ着色層２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂが形成されている面全体に保護膜用液状体が塗布された後、乾燥処理を経て保護膜２０９が形成される。
【００７２】
（電気光学装置への適用）
本発明の薄膜形成方法は、上記有機ＥＬ装置や液晶表示装置の他、各種の電気光学装置の製造に用いることができ、例えば、液晶表示装置、有機ＴＦＴ表示装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動表示装置、電子放出表示装置（Field Emission DisplayおよびSurface-Conduction Electoron-Emitter Display等）、ＬＥＤ（ライトエミッティングダイオード）表示装置、エレクトロミック調光ガラス装置、電子ペーパー装置等に広く適用することができる。
【００７３】
（電子機器への適用）
次に、本発明に係る電気光学装置を適用可能な電子機器の具体例について図９を参照して説明する。図９−１は、本発明に係る電気光学装置を可搬型のパーソナルコンピュータ（いわゆるノート型パソコン）３００の表示部に適用した例を示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ３００は、キーボード３０１を備えた本体部３０２と、本発明に係る電気光学装置を適用した表示部３０３とを備えている。図９−２は、本発明に係る電気光学装置を携帯電話機４００の表示部に適用した例を示す斜視図である。同図に示すように、携帯電話機４００は、複数の操作ボタン４０１のほか、受話口４０２、送話口４０３とともに、本発明に係る電気光学装置を適用した表示部４０４を備えている。
【００７４】
本発明に係る電気光学装置は、上述した携帯電話機やノートパソコン以外にも、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）と呼ばれる携帯型情報機器、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、デジタルスチルカメラ、車載用モニタ、デジタルビデオカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話機、およびＰＯＳ端末機などの電子機器に広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明に係る電気光学装置は、有機ＥＬエレクトロルミネッセンス、液晶表示装置、有機ＴＦＴ表示装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動表示装置、電子放出表示装置（Field Emission DisplayおよびSurface-Conduction Electoron-Emitter Display等）、ＬＥＤ（ライトエミッティングダイオード）表示装置、エレクトロミック調光ガラス装置、および電子ペーパー装置の電気光学装置に広く利用可能である。また、本発明に係る電子機器は、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）と呼ばれる携帯型情報機器、携帯型パーソナルコンピュータ、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、デジタルスチルカメラ、車載用モニタ、デジタルビデオカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話機、およびＰＯＳ端末機などの電子機器に広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】実施例に係る液滴吐出装置の全体構成を示す概略斜視図。
【図２】実施例に係る液滴吐出ヘッド分解斜視図。
【図３】実施例に係る液滴吐出ヘッドの断面図。
【図４】実施例に係る液滴吐出装置による液状体の塗布方法を説明するための図。
【図５】実施例に係る有機ＥＬ装置の製造工程を示すフロー図。
【図６−１】実施例に係る有機ＥＬ装置の製造工程を説明するための説明図。
【図６−２】実施例に係る有機ＥＬ装置の製造工程を説明するための説明図。
【図６−３】実施例に係る有機ＥＬ装置の製造工程を説明するための説明図。
【図６−４】実施例に係る有機ＥＬ装置の製造工程を説明するための説明図。
【図６−５】実施例に係る有機ＥＬ装置の製造工程を説明するための説明図。
【図６−６】実施例に係る有機ＥＬ装置の製造工程を説明するための説明図。
【図６−７】実施例に係る有機ＥＬ装置の製造工程を説明するための説明図。
【図７】実施例にかかるカラーフィルタ基板の製造工程を示すフロー図。
【図８−１】実施例に係るカラーフィルタ基板の製造工程を説明するための説明図。
【図８−２】実施例に係るカラーフィルタ基板の製造工程を説明するための説明図。
【図８−３】実施例に係るカラーフィルタ基板の製造工程を説明するための説明図。
【図８−４】実施例に係るカラーフィルタ基板の製造工程を説明するための説明図。
【図８−５】実施例に係るカラーフィルタ基板の製造工程を説明するための説明図。
【図８−６】実施例に係るカラーフィルタ基板の製造工程を説明するための説明図。
【図８−７】実施例に係るカラーフィルタ基板の製造工程を説明するための説明図。
【図９−１】実施例に係る電気光学装置を備えたパソコンの斜視図。
【図９−２】実施例に係る電気光学装置を備えた携帯電話機の斜視図。
【図１０】従来技術を説明するための説明図。
【符号の説明】
【００７７】
１０ インクジェット装置、１１ 液状体、１２ 液滴吐出ヘッド、１３ 液滴吐出手段、１４ 移動手段、１５ 制御手段、１６ 基板ステージ、１７ ヘッド支持部 １８ ステージ、１９ ステージ駆動部、２０ θ軸ステージ、２１ ステージ、２２ チューブ、２３ タンク、３２ 液滴吐出ヘッド、４１ ノズルプレート、４２ 振動版、４３ 仕切り部材（リザーバプレート）、４４ 空間、４５ 液溜まり、４６ 供給口、４７ ノズル、４７ａ ノズル孔、４８ 圧電素子（ピエゾ素子）、４９ 電極、１００ 基板、１０１ 透明電極、１０２ バンク部（隔壁）、１０２ａ 無機物バンク層、１０２ｂ 有機物バンク層、１０３，１０３ａ、１０３ｂ 開口部、１０５ａ、１０５ｂ 液状体、１０５ ＰＥＤＴ膜、１０６ 正孔注入／輸送層、１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ 液状体、１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂ 発光層、１０９ 陰極、１２０ 封止層、２０１ 基板、２０２ ブラックマトリクス、２０８Ｒ、２０８Ｇ、２０８Ｂ 着色層、３００ パーソナルコンピュータ、３０１ キーボード、３０２ 本体部、３０３ 表示部、４００ 携帯電話機、４０１ 操作ボタン、４０２ 受話口、４０３ 送話口、４０４ 表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の塗布領域にインクジェット法により薄膜を形成する薄膜形成方法において、
薄膜形成材料を溶媒または分散媒に溶解または分散させた液状体を、高圧雰囲気下で前記塗布領域にインクジェット法で塗布することを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項２】
前記高圧雰囲気は、前記溶媒または分散媒の蒸気圧以上の雰囲気であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成方法。
【請求項３】
前記溶媒または分散媒は、低沸点な溶媒または分散媒であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薄膜形成方法。
【請求項４】
前記塗布領域は、親液化処理が施されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の薄膜形成方法。
【請求項５】
前記塗布領域は、隔壁によって画された領域であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の薄膜形成方法。
【請求項６】
前記薄膜は、有機ＥＬ装置の発光層または正孔／注入輸送層であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の薄膜形成方法。
【請求項７】
前記薄膜は、カラーフィルタであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の薄膜形成方法。
【請求項８】
液滴吐出ヘッドから液状体を吐出する液滴吐出装置において、
基板の塗布領域に、薄膜形成材料を溶解または分散させた液状体を、前記液滴吐出ヘッドにより、高圧雰囲気下で塗布することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の薄膜形成方法により前記薄膜を形成する薄膜形成工程を含むことを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
【請求項１】
基板の塗布領域にインクジェット法により薄膜を形成する薄膜形成方法において、
薄膜形成材料を溶媒または分散媒に溶解または分散させた液状体を、高圧雰囲気下で前記塗布領域にインクジェット法で塗布することを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項２】
前記高圧雰囲気は、前記溶媒または分散媒の蒸気圧以上の雰囲気であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成方法。
【請求項３】
前記溶媒または分散媒は、低沸点な溶媒または分散媒であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薄膜形成方法。
【請求項４】
前記塗布領域は、親液化処理が施されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の薄膜形成方法。
【請求項５】
前記塗布領域は、隔壁によって画された領域であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の薄膜形成方法。
【請求項６】
前記薄膜は、有機ＥＬ装置の発光層または正孔／注入輸送層であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の薄膜形成方法。
【請求項７】
前記薄膜は、カラーフィルタであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の薄膜形成方法。
【請求項８】
液滴吐出ヘッドから液状体を吐出する液滴吐出装置において、
基板の塗布領域に、薄膜形成材料を溶解または分散させた液状体を、前記液滴吐出ヘッドにより、高圧雰囲気下で塗布することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の薄膜形成方法により前記薄膜を形成する薄膜形成工程を含むことを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６−１】
【図６−２】
【図６−３】
【図６−４】
【図６−５】
【図６−６】
【図６−７】
【図７】
【図８−１】
【図８−２】
【図８−３】
【図８−４】
【図８−５】
【図８−６】
【図８−７】
【図９−１】
【図９−２】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６−１】
【図６−２】
【図６−３】
【図６−４】
【図６−５】
【図６−６】
【図６−７】
【図７】
【図８−１】
【図８−２】
【図８−３】
【図８−４】
【図８−５】
【図８−６】
【図８−７】
【図９−１】
【図９−２】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−７７２（Ｐ２００６−７７２Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８１０５１（Ｐ２００４−１８１０５１）
【出願日】平成１６年６月１８日（２００４．６．１８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月１８日（２００４．６．１８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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