JP2004330136A - 液状膜の乾燥方法、有機elパネルの製造方法、電気光学パネルの製造方法及び電子機器の製造方法、並びに液状膜の乾燥装置、電気光学パネル、電気光学装置及び電子機器 - Google Patents
液状膜の乾燥方法、有機elパネルの製造方法、電気光学パネルの製造方法及び電子機器の製造方法、並びに液状膜の乾燥装置、電気光学パネル、電気光学装置及び電子機器 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】(a) 基板(1)上に液状膜(51)を形成するステップと、(b) 前記基板に形成された前記液状膜を加熱することにより前記液状膜を乾燥させて薄膜を形成するステップとを備え、前記(b)は、前記薄膜の膜厚が均一となるように前記液状膜の各部位に対する加熱温度が異なるように行う。前記(b)は、前記液状膜の前記各部位の乾燥速度に応じて前記各部位に対する加熱温度が異なるように行うことができる。また、前記(b)は、前記液状膜の前記各部位の溶媒の蒸気圧に応じて前記各部位に対する加熱温度が異なるように行うことができる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、液状膜の乾燥方法、有機ELパネルの製造方法、電気光学パネルの製造方法及び電子機器の製造方法、並びに液状膜の乾燥装置、電気光学パネル、電気光学装置及び電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子機器に用いられるデバイスの構成要素として、各種材料からなる薄膜がある。このような薄膜を形成する技術として、いわゆるインクジェット塗布法(液滴吐出法)を用いて基板上に液状膜を形成する技術が提案されている。
【0003】
インクジェット塗布法により形成される液状膜には、様々なものがある。その一つに、電気光学パネル(液晶表示装置や有機ELパネル)の製造に必要な、フォトレジスト膜やオーバーコート膜(平坦化膜)や配向膜のような基板全面に亘って一様に塗布されるいわゆるベタ膜や、カラーフィルタや有機EL材料(正孔注入材料、発光材料インクを含む)のような各画素内に層を形成するための膜が含まれる。また、インクジェット塗布法は、電気光学パネルの製造以外で必要なフォトレジスト膜などの液状膜など、工業用に広く適用可能である。
【0004】
インクジェット塗布法により、基板全面又は画素に形成された液状膜は、その膜の形成後に、ホットプレートや赤外線を用いて乾燥させ、液状膜中に含まれる溶媒を蒸発させることが行われる。ここでの乾燥とは、いわゆるポストベイク(本焼き)ではなく、仮焼きとしての乾燥を意味している。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−323276号公報
【特許文献2】
特開平8−314148号公報
【特許文献3】
特開2001−170546号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本発明者らがインクジェット塗布法の工業用用途への適用に向けて鋭意努力した結果、インクジェット塗布法により塗布された液状膜が上記乾燥工程を経て乾燥したときの乾燥ムラについて、以下に示す知見が得られた。
【0007】
図8及び図9に示すように、塗布工程において、基板1の全面に亘って均一な膜厚の面状の液状膜(例えば、レジスト膜のようなベタ膜)51が形成された場合、その後の乾燥工程における、面状の液状膜51の乾燥具合は、符号51eで示す液状膜51の端部(基板1の端部側)の乾燥速度が速く、符号51cで示す液状膜51の中央付近51cの乾燥速度が遅い。
【0008】
面状の液状膜51の端部51e以外の領域(中央付近51c)は、その周囲に液状膜51が存在するのに際し、端部51eの周囲(基板1から離間する側の側方)には、液状膜が存在しない。よって、面状の液状膜51の端部51e側は、相対的に溶媒の蒸気圧が低くなり、乾燥速度が速くなる。これに対し、中央付近51cは、相対的に溶媒が蒸発し難い。
【0009】
インクジェット塗布法では、液滴吐出ヘッドが例えば図10の矢印に示すように基板1に対して相対的に移動する(主走査方向)。矢印に付された符号(1),(2),(3)…(n−1),(n)の数字は、液滴吐出ヘッドが基板1上を走査する順番を示している。なお、主走査方向に直交する方向が副走査方向である。
図11は、図10の符号(1)で示す一回の走査により形成されたライン状の液滴を示している。図12は、複数回の走査(1),(2),(3),…(n)により塗布されるライン状の液滴51−1,51−2,51−3,…51−nを示している。
【0010】
図11に示すように、液滴51−1は、走査方向に沿うライン状に塗布され、図12に示すように、複数回の走査により塗布される液滴51−1,51−2,51−3,…51−nがつながって面状の液状膜が形成される。
【0011】
図11に示すように、塗布された1ライン分の液滴51−1は、本来、液滴ラインの延在方向と直交する方向の両端側51−eから乾燥する。1ラインの液滴の中でも、両端部51−1e以外の領域(中央付近51−1c)は、その周囲に液体が存在するのに際し、両端部51−1eの周囲(中央付近51−1cから離間する側の側方)には液体が存在しない。よって、液状膜51の端側51−e側は、相対的に溶媒の蒸気圧が低くなり、乾燥速度が速くなる。これに対し、中央付近51−1cは、相対的に溶媒が蒸発し難い。
【0012】
図12は、図10に示すような順番((1),(2),(3),…(n−1),(n))でヘッドが移動したときに形成される液滴のラインを示す側面図である。上記のように、ライン51−1が形成された直後は、その両端部(図11の符号51−1e,図12では符号51−1r,51−1lで示す)の乾燥速度が速いが、次のヘッドの走査(図10の符号(2))で、液滴ライン51−1に一部(右側の端部51−1r)が接触するように液滴ライン51−2が形成される。その結果、液滴ライン51−1の右側の端部51−1rは、液滴ライン51−2で覆われることになり、その乾燥速度が抑制される。液滴ライン51−2が形成された直後は、その右側端部51−2rの周囲に液滴(液状膜)が存在しないため、乾燥速度が速いが、次の走査((3))で形成される液滴ライン51−3によって覆われるため、その時点でその乾燥速度が抑制される。
【0013】
最初の液滴ライン51−1の左側端部51−lは、ヘッドの走査が図1の符号(1),(2),(3)…の順に進行しても、その部分が他の液滴で覆われることは無いから、その乾燥速度が抑制されることが無い。また、最後の走査(図1の符号(n))で形成される液滴ライン51−nの右側端部51−nrについても、それが液滴で覆われることはないから、その部分の乾燥速度が抑制されることは無い。
【0014】
また、図10における走査方向の基端側と終端側に対応する液状膜51の端部51e−f,51e−bは、その周囲(基板1から離間する側の側方)に液体が無いから乾燥速度が相対的に速い。
以上のことから、基板1の端部側に対応する液状膜51の端部側51e(51−1l,51−nr,51e−b,51e−f)は、乾燥速度が相対的に速くなり、乾燥工程での乾燥ムラにつながる。
【0015】
液状膜51の端部側51eの乾燥が相対的に速いことが原因で膜厚ムラが生じる。膜厚ムラは、液状膜51が電気光学パネル用である場合には、表示(発光)特性の低下につながったり、フォトレジストである場合には、露光ムラにつながる。また、基板端部の表示(発光)特性が悪くなるので、ディスプレイとしての品質の低下につながる。
【0016】
図13は、全面に液状膜51が塗布された基板1を示す平面図である。液滴吐出ヘッドは、図10と同様に、図13において、上から下に向かうと共に(1),(2),(3)‥(n−1),(n)の順に移動し、その結果、符号51aで示す部分が最初に塗布され、符号51bで示す部分が最後に塗布されることになる。よって、面状の液状膜51の乾き具合(乾燥工程に入る前の塗布工程中における乾き具合)は、符号51aで示す部分が最初に乾き、符号51bで示す部分が最後まで乾かないこととなる。即ち、塗布されてから乾燥工程に入る前までの時間が、符号51bで示す部分の方が符号51aで示す部分に比べて短いため、符号51bで示す部分の膜厚は、符号51aで示す部分に比べて膜厚が厚くなることがある。この膜厚ムラもまた、表示(発光特性)の低下につながったり、露光ムラの原因となる。
【0017】
上記の問題は、特に、例えばテレビの電気光学パネルに用いられる1m四方以上の大面積の基板上に液状膜が形成される場合に顕著である。
【0018】
本発明の目的は、膜厚分布を均一化させることのできる、液状膜の乾燥装置及び乾燥方法を提供することである。
本発明の他の目的は、膜厚分布を均一化させるべく、基板上に塗布された液状膜が乾燥するときの乾燥ムラを最小限に抑えることのできる、液状膜の乾燥装置及び乾燥方法を提供することである。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明の液状膜の乾燥方法は、(a) 基板上に液状膜を形成するステップと、(b) 前記基板に形成された前記液状膜を加熱することにより前記液状膜を乾燥させて薄膜を形成するステップとを備え、前記(b)は、前記薄膜の膜厚が均一となるように前記液状膜の各部位に対する加熱温度が異なるように行う。
【0020】
本発明の液状膜の乾燥方法において、前記(b)は、前記液状膜の前記各部位の乾燥速度に応じて前記各部位に対する加熱温度が異なるように行う。
【0021】
本発明の液状膜の乾燥方法において、前記(b)は、前記液状膜の前記各部位の溶媒の蒸気圧に応じて前記各部位に対する加熱温度が異なるように行う。
【0022】
本発明の液状膜の乾燥方法において、前記(b)は、前記液状膜のうち前記基板の外周側に位置する前記部位に対する前記加熱温度を相対的に低く設定し、前記液状膜のうち前記基板の中央側に位置する前記部位に対する前記加熱温度を相対的に高く設定する。
【0023】
本発明の液状膜の乾燥方法において、前記(a)における前記液状膜は、液滴吐出法により液滴を吐出する液滴吐出ヘッドが前記基板上を相対的に複数回移動することによって形成される複数のライン状の前記液滴から形成し、前記液滴吐出ヘッドは、前記ライン状の液滴の乾燥ムラが抑制されるように前記複数のライン状の液滴の一部が互いに接触するように移動する。
【0024】
本発明の液状膜の乾燥方法において、前記(b)は、前記液状膜の前記各部位の膜厚に応じて前記各部位に対する加熱温度が異なるように行う。
【0025】
本発明の液状膜の乾燥方法において、前記(b)は、前記液状膜のうち膜厚が相対的に厚い前記部位に対する前記加熱温度を相対的に高く設定し、前記液状膜のうち膜厚が相対的に薄い前記部位に対する前記加熱温度を相対的に低く設定して行う。
【0026】
本発明の液状膜の乾燥方法において、前記(a)は、液滴吐出法により液滴を吐出する液滴吐出ヘッドが前記基板上を主走査方向及び副走査方向に相対的に移動することによって前記液状膜を形成し、前記(b)は、前記液状膜のうち前記液滴吐出ヘッドから相対的に早い時間に吐出された液滴によって形成された前記部位の前記加熱温度を相対的に低く設定し、前記液状膜のうち前記液滴吐出ヘッドから相対的に遅い時間に吐出された液滴によって形成された前記部位の前記加熱温度を相対的に高く設定して行う。
【0027】
本発明の液状膜の乾燥方法において、前記(a)は、スピンコート法により前記基板上に前記液状膜を形成し、前記(b)は、前記液状膜の外周側の前記部位の加熱温度を相対的に高く設定し、前記液状膜の中央側の前記部位の前記加熱温度を相対的に低く設定して行う。
【0028】
本発明の液状膜の乾燥方法において、前記(b)における前記加熱は、独立して発熱量を制御可能であり、共通の中心位置を有し前記基板の輪郭と概ね相似形となるようにそれぞれ配設された複数の電熱線を用いて行われる。
【0029】
本発明の液状膜の乾燥方法において、前記(b)における前記加熱は、前記基板の辺に平行に配設された複数の赤外線ランプを用いて行われる。
【0030】
本発明の液状膜の乾燥方法において、前記(b)は、前記液状膜の各部位に対する加熱温度が異なるように加熱する第1ステップと、前記液状膜に対して均一な加熱温度で加熱する第2ステップとを有している。
【0031】
本発明の液状膜の乾燥方法において、前記(a)で形成される前記液状膜は、フォトレジスト膜、電気光学パネルの製造に必要な、オーバーコート膜、配向膜、カラーフィルタ、有機EL材料のうちのいずれかである。
【0032】
本発明の有機ELパネルの製造方法は、正孔注入層と発光層を、陽極および陰極で挟持した構造の有機ELパネルの製造方法であって、(c) 基板上の所定の領域に正孔注入材料を含むインク組成物を液滴吐出方式により塗布して正孔注入層を形成するステップと、(d) 発光材料を含むインク組成物を液滴吐出方式により塗布して発光層を形成するステップと、(e) 前記正孔注入層及び前記発光層の少なくともいずれか一方を加熱することにより乾燥させて薄膜を形成するステップとを備え、 前記(e)は、前記薄膜の膜厚が均一となるように前記正孔注入層及び前記発光層の少なくともいずれか一方の各部位に対する加熱温度が異なるように行う。
【0033】
本発明の電子機器の製造方法は、上記本発明の有機ELパネルの製造方法で製造された有機ELパネルに実装部品を実装して電子機器を製造するステップを備えている。
【0034】
本発明の電気光学パネルの製造方法は、(f) 基材にカラーフィルタ材料の液状膜を塗布するステップと、(g) 前記カラーフィルタの液状膜を乾燥させて前記カラーフィルタの薄膜を形成するステップと、(h) 前記カラーフィルタの上へ保護膜材料の液状膜を塗布するステップと、(i) 前記保護膜材料の液状膜を乾燥させて前記保護膜材料の薄膜を形成するステップと、(j) 前記カラーフィルタの液状膜及び記保護膜材料の液状膜の少なくともいずれか一方を乾燥させるときに、前記薄膜の膜厚が均一となるように前記液状膜の各部位に対する加熱温度が異なるように前記液状膜を加熱するステップとを備えている。
【0035】
本発明の電子機器の製造方法は、上記本発明の電気光学パネルの製造方法で製造された電気光学パネルに実装部品を実装して電子機器を製造するステップを備えている。
【0036】
本発明の液状膜の乾燥装置は、基板に形成された液状膜を加熱して薄膜を形成する液状膜の乾燥装置であって、前記薄膜の膜厚が均一となるように前記液状膜の各部位に対する加熱温度が異なるように前記液状膜を加熱可能である。
【0037】
本発明の液状膜の乾燥装置において、独立して発熱量を制御可能であり、共通の中心位置を有し前記基板の輪郭と概ね相似形となるようにそれぞれ配設された複数の電熱線を備えている。
【0038】
本発明の液状膜の乾燥装置において、前記基板の互いに接する2辺のそれぞれに平行に配設された複数の赤外線ランプを備えている。
【0039】
本発明の電気光学パネルは、基板と、前記基板に形成され、乾燥後の膜厚が均一となるように前記基板に形成された液状膜の各部位に対して異なる加熱温度で加熱乾燥されてなる薄膜とを備えている。
【0040】
本発明の電気光学装置は、上記本発明の電気光学パネルを備えている。
【0041】
本発明の電子機器は、上記本発明の電気光学装置を備えている。
【0042】
本発明は、基板上に塗布された液状膜が形成された後にその液状膜を乾燥させる際に、乾燥速度又は膜厚に応じた温度分布をもつように加熱して乾燥後の膜厚分布の均一化を図るものである。前記基板または前記液状膜の乾燥温度を部分的に制御することにより実現される。液状体は、インクジェットで吐出されたものであることができる。
【0043】
【発明の実施の形態】
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、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの或いは実質的に同一のものが含まれる。なお、本発明に係る電気光学パネルとしては、例えば有機EL(Electro Luminescence)表示パネルや液晶表示パネルやDMD(Digital Micromirror Device)表示パネルが挙げられる。
【0044】
(実施の形態1)
本実施形態は、インクジェット塗布法により形成される液状膜の乾燥に対して広く適用可能である。上述したように、インクジェット塗布法により形成される液状膜には、様々なものがある。その一つに、電気光学パネル(液晶表示装置や有機ELパネル)の製造に必要な、フォトレジスト膜(1μm程度)やオーバーコート膜(10μm以下)や配向膜のような基板全面に亘って一様に塗布されるいわゆるベタ膜や、カラーフィルタや有機EL材料(発光材料インク:ベイク後は、数十nm)のような各画素内に層を形成するための膜が含まれる。また、インクジェット塗布法は、電気光学パネルの製造以外で必要なフォトレジスト膜などの液状膜など、工業用に広く適用可能である。本実施形態は、これらの液状膜に対して、広く適用することが可能である。
【0045】
インクジェット塗布法により形成される液状膜の中でも、有機EL材料は、特に溶媒の比率が高いため、その溶媒の乾燥ムラや乾燥後の膜厚のムラが大きな問題となり易い。そこで、以下では、有機EL材料の液状膜を例にとって説明する。
【0046】
この技術は、有機EL素子を形成する有機物からなる正孔注入材料、ならびに有機物からなる発光材料を溶媒に溶解または分散させたインク組成物(発光材料インク)を、インクジェットから吐出させて例えば透明電極が形成され画素を構成する基板上に塗布し、正孔注入層ならびに発光層を形成する方法である。
【0047】
図2に示すように、基板1には、予め陰極(ITO電極)2、バンク(隔壁)3、カソードセパレータ4を形成する。この基板1を薄膜形成装置のステージに設置する(図3)。
【0048】
図3に示すように、薄膜形成装置10は、図2に示すように有機EL表示要素が形成された基板1の表面に例えば有機EL材料等の塗布液11を吐出する液滴吐出ヘッド12を有する液滴吐出手段13と、液滴吐出ヘッド12と基板1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及び移動手段14を制御する制御手段15とを具備してなるものである。
【0049】
移動手段14は、ステージ16上に載置された基板1の上方に、液滴吐出ヘッド12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12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。
【0050】
ヘッド支持部17は、液滴吐出ヘッド12を基板1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12を回転させることによって下方の基板1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。
【0051】
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12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12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。
【0052】
吐出手段13は、液滴吐出ヘッド12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は塗布液11を貯留し、チューブ22を介してこの塗布液11を液滴吐出ヘッド12に供給するものとなっている。塗布液11としては、有機EL材料が用いられることができる。このような構成によって液滴吐出手段13は、タンク23に貯留された塗布液11を液滴吐出ヘッド12から吐出し、これを基板1上に塗布するようにしている。液滴吐出ヘッド12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。
【0053】
この液滴吐出ヘッド12の構成の一例について図4、図5を参照して説明する。図4、図5に示すように、液滴吐出ヘッド12は、例えばステンレス製のノズルプレート31と振動版32とを備え、仕切り部材(リザーバプレート)33を介して両者を接合したものである。ノズルプレート33と振動板32との間には、仕切り部材によって複数の空間34と液溜まり35とが形成されている。各空間34と液溜まり35の内部は液状材料(図示せず)で満たされており、各空間34と液溜まり35とは供給口36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31には、各空間34から液状材料11を噴射するための微小孔のノズル37が形成されている。一方、振動板32には、液溜まり35に塗布液11を供給するための孔37aが形成されている。
【0054】
振動板32の空間に対向する面と反対側の面上には、図4、図5に示すように、圧電素子(ピエゾ素子)38が接合されている。この圧電素子38は、図5に示すように一対の電極39,39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38が接合されている振動板32は、圧電素子38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34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34内に増大した容積分に相当する液状材料が液溜まり35から供給口36を介して流入する。また、このような状態から圧電素子38への通電を解除すると、圧電素子38と振動板13とは共に元の形状に戻る。したがって、空間34も元の容積に戻ることから、空間内部の塗布液11の圧力が上昇し、ノズル37から基板1に向けて液状材料の噴霧状液滴が吐出される。
【0055】
なお、液滴吐出ヘッド12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、上記微小穴から塗布液11である液晶を射出させるようにしてもよい。ここで、タンク内の液晶は、前もって脱泡処理されていることが望ましい。尚、液滴吐出ヘッド13は、タンク内の液晶ないしは液晶と低粘性揮発性液体の混合物を加熱して、該物質の膨張・発泡により、微小穴から液晶を射出させる、所謂バブルジェット(R)方式として構成されていてもよい。
【0056】
上記制御手段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3に示したように、液滴吐出手段13及び移動手段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、及び移動手段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。
【0057】
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吐出液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)を調整する制御手段と、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。
【0058】
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1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塗布液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機能とを備えている。
【0059】
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。
【0060】
上述したように、図2に示す基板1をステージ16に設置し、指定された画素内に発光材料インク(例えば赤)を液滴吐出ヘッド12から吐出し、発光層を形成する。この際、制御手段(PC)15に予め一滴当たりの重量と一画素当たりの塗布量のデータを入力しておくことで、液滴吐出ヘッド12からの吐出を制御する。本例では、一滴当たりの重量を8ngとし、一画素当たりの塗布量を160ngとした。これにより、塗布工程が終了し、次の乾燥工程に移行する。
【0061】
次に、第1の実施形態における乾燥工程について説明する。
乾燥工程では、上記塗布工程において、ステージ16上において液滴が塗布された基板1がそのままステージ16上において乾燥させられ、液滴中に含まれる溶媒を蒸発させる。図10を参照して上述したように、基板1の端部側に対応する液状膜51の端部側51e(51−1l,51−nr,51e−b,51e−f)は、乾燥速度が相対的に速いので、乾燥工程では乾燥ムラが生じないように工夫が必要である。
【0062】
ステージ16の下部には、図1に示すホットプレート24が設けられている。ホットプレート24には、複数本の電熱線(熱電対)25a、25b、25cが配されている。それらの電熱線25a、25b、25cは、中心位置Pを同じくし、ホットプレート24と概ね相似形の矩形状に配されている。複数の電熱線25a、25b、25cは、同じ種類(性能)を有し、長さのみが異なるものであることができる。
【0063】
複数の電熱線25a、25b、25cのそれぞれは、互いに接続されること無く別々に制御手段15に接続されている。これにより、制御手段15から各電熱線25a、25b、25cに流す電流は、独立して制御可能とされている。制御手段15は、ホットプレート24の中心位置Pにより近い電熱線25aに相対的に大きな電流が流れるようにし、中心位置Pから離間したホットプレート24の外周側の電熱線25cに相対的に小さな電流が流れるように制御する。これにより、制御手段15は、電熱線25aの温度>電熱線25bの温度>電熱線25cの温度、の関係が成立するように制御する。
【0064】
この制御により、ホットプレート24の中心位置Pの近傍(中心部)を70℃にし、ホットプレート24の外周部を50℃にして5分間加熱する。その5分間の間は、それぞれ温度を70℃、50℃の一定に維持する。これにより、ステージ16上の基板1を乾燥させて、発光層(赤)を得た。発光層(緑)、発光層(青)についても同様に、塗布、乾燥を行った。
【0065】
その後、真空蒸着法により、陽極(Ca)を形成し、封止を行い、有機ELディスプレイを得た。なお、インクジェット塗布法を用いて有機EL素子を製造する方法については、特開2000−323276号公報に記載されている。
【0066】
図14を参照して、有機EL素子の製造方法について説明する。
図14は、3色のフルカラー有機EL素子の製造工程を示したものである。透明基板204は、支持体であると同時に光を取り出す面として機能する。従って、透明基板204は、光の透過特性や熱的安定性を考慮して選択される。透明基板材料としては、例えばガラス基板、透明プラスチック等が挙げられるが、耐熱性に優れることからガラス基板が好ましい。
【0067】
まず、透明基板204上に、画素電極201、202,203を形成した。形成方法としては、フォトリソグラフィー、真空蒸着、スパッタリング法、パイロゾル法等が挙げられるが、フォトリソグラフィーによることが好ましい。画素電極としては透明画素電極が好ましく、透明画素電極を構成する材料としては、酸化スズ膜、ITO膜、酸化インジウムと酸化亜鉛との複合酸化物膜等が挙げられる。
【0068】
次に、隔壁(バンク)205を感光性ポリイミドで形成し、上記の各透明画素電極間を埋めた。これによりコントラストの向上、発光材料の混色の防止、画素と画素との間から光漏れ等を防止することができる。
【0069】
隔壁205を構成する材料としては、EL材料の溶媒に対し耐久性を有する材料であれば特に限定されない。また、隔壁205は、上記材料にカーボンブラック等を混入してブラックレジストとしてもよい。この隔壁205の形成方法としては、例えばフォトリソグラフィー等が挙げられる。
【0070】
正孔注入層(更に正孔輸送層)用インク組生物を塗布する直前に、上記基板の酸素ガスとフロロカーボンガスプラズマの連続プラズマ処理を行った。
【0071】
次に、正孔注入層用インクをインクジェット装置209のヘッド210から吐出し、各電極201,202,203上にパターニング塗布を行った。塗布後、真空中(1torr)、室温、20分という条件で溶媒を除去し、その後、大気中、上記ホットプレート上で上記の時間熱処理を行い、正孔注入層220を形成した。本例では、各画素とも共通の正孔注入層を形成したが、場合によっては各発光層毎で発光層に適した正孔注入材料(または正孔輸送材料)を用いて形成してもよい。
【0072】
さらに、赤色発光層用インク組成物、緑色発光層組成物、青色発光層組成物をインクジェット方式により正孔注入層220上を介して画素電極201、202、203上にパターニング状に塗布した。塗布後、所定の条件で溶媒を除去し、続けて窒素雰囲気中、150℃、4時間の熱処理にて共役化させ赤色発光層206、緑色発光層207、青色発光層208を形成した。膜厚は50nmであった。熱処理により共役化した発光層は溶媒に不溶である。
【0073】
最後に、陰極(対向電極)213を形成した。陰極213としては、金属薄膜電極が好ましく、陰極を構成する金属としては、例えばMg、Ag、Al、Li等が挙げられる。このような陰極213は、蒸着法およびスパッタ法等により形成することができる。さらに、陰極213の上に保護膜を形成してもよい。
【0074】
上記のように、第1実施形態では、液滴吐出法を用いた有機ELディスプレイの製造方法において、液滴吐出ヘッド12から基板1に発光材料インクを吐出する塗布工程と、発光材料インクに含まれる溶媒を蒸発させ発光層を形成する乾燥工程とを有し、上記乾燥工程は、基板1の中心部の温度よりも基板1の外周部の温度が低くなるように制御される。図10を参照して上述したように、本来、基板1の端部(外周部)側に対応する液状膜51の端部側51eは、乾燥速度が相対的に速いが、基板1の中心部の温度よりも基板1の外周部の温度が低くなるように制御されることにより、基板1全体の乾燥ムラを無くすことができ、これにより、膜厚ムラを抑制することができる。
【0075】
上記第1実施形態では、複数の電熱線25a、25b、25cは、矩形状に形成されたが、これに代えて、複数の電熱線25a、25b、25cは、ホットプレート24と同じ中心位置Pを有する同心円状に形成されることができる。基板1は、同心円状に温度分布がついた加熱状態の下で乾燥する。
【0076】
また、上記第1実施形態では、複数の電熱線25a、25b、25cは、同じ種類の電熱線が用いられ、それらに流れる電流を制御手段15で制御することで、中心側の電熱線25aの温度よりも外周側の電熱線25cの温度が低くなるように制御した。これに代えて、複数の電熱線25a、25b、25cとして、それぞれ種類(性能)を異なるものを使用して、中心側の電熱線25aの発熱量が相対的に大きく、外周側の電熱線25cの発熱量が相対的に低くなるようにすることができる。
【0077】
さらに、上記第1実施形態では、電熱線25a、25b、25cが設けられたホットプレート(熱伝導性の良い板)24の板厚は均一であり、加熱源である電熱線25a、25b、25cの熱量を変えることで、基板1に対して温度分布を持たせた加熱を行うこととしている。これに代えて、所望の温度分布に対応するようにホットプレート24の板厚に変化を持たせることで、基板1に伝わる熱量を変えて、基板1に対して温度分布を持たせた加熱を行うことができる。
【0078】
第1実施形態は、スピンコート法により形成した液状膜の均一な膜厚形成のための乾燥についても有効である。スピンコート法では、図6に示すように、遠心力により液状膜102を形成するため、基板101の端部側101aの膜厚が中央部101bに比べて厚くなる。この場合には、膜厚の厚い基板101の端部側101aの温度が中央部101bに比べて高くなるように温度分布を持たせる。この温度制御は、制御手段15が電熱線25a、25b、25cの温度分布が上記例と逆(電熱線25aの温度<電熱線25bの温度<電熱線25cの温度)になるように行えばよい。これにより、乾燥後の膜厚は、基板101全面に亘って均一とすることができる。上記のホットプレートを用いても、このような温度分布を容易に持たせることができる。
【0079】
(実施の形態2)
次に、第2の実施形態について説明する。
第2実施形態では、乾燥工程のみが上記第1実施形態と異なるため、その相違点のみを説明する。
【0080】
第2実施形態の乾燥工程では、上記塗布工程において、ステージ16上において液滴が塗布された基板1が減圧チャンバー(図示せず)内に設けられた乾燥装置で乾燥させられ、液滴中に含まれる溶媒を蒸発させる。
【0081】
図7は、第2実施形態で用いられる乾燥装置を示している。その乾燥装置は、赤外線ランプ31が網の目状に配置され、各ランプ31単位もしくはランプ31をグループ分けしてグループ単位でランプ31に流す電流を制御できるようにされている。各ランプ31は、制御手段15に接続されている。乾燥装置の各ランプ31は、基板1に形成された液状膜に対向する位置に設けられ、各ランプ31からは、基板1の塗布面側に赤外線が照射される構成とされている。同図に示すように、1本の赤外線ランプ31は、それぞれ基板1(または基板1における液状膜の形成領域)の長手方向または短手方向の長さ程度の長さを有している。
【0082】
基板1を減圧チャンバー内に設置した後、チャンバー内を約1Torrに減圧しながら、基板1の外周部が50℃、中心部が70℃となるように制御手段15によってランプ光量を調整して加熱した。このようにして、発光層(赤)を作成した。発光層(緑)、発光層(青)も同様に塗布、乾燥を行った。さらに、真空蒸着法により、陽極(Ca)を形成し、封止を行い、有機ELディスプレイを得た。
【0083】
図10を参照して上述したように、本来、基板1の端部(外周部)側に対応する液状膜51の端部側51eは、乾燥速度が相対的に速いが、第2実施形態においては、ランプ31の光量を制御して、基板1の中心部の温度よりも基板1の外周部の温度が低くなるようにすることにより、基板1全体の乾燥ムラを無くすことができ、これにより、膜厚ムラを抑制することができる。
【0084】
第2実施形態で用いる赤外線ランプによる乾燥方法は、スピンコート法により形成した液状膜の均一な膜厚形成のための乾燥についても有効である。上述したように、スピンコート法による液状膜の乾燥に際しては、温度分布を上記と逆にする。
【0085】
第2実施形態で用いる赤外線ランプによる乾燥方法は、第1実施形態で用いる電熱線による方法に比べて以下のような長所がある。
【0086】
電熱線が設けられたホットプレート(金属板)は、一旦、ある温度分布で温度が上昇すると、次にその温度分布を変えたい場合には、そのホットプレートの温度が全面に亘って概ね均一な温度まで下がった後でなければ、温度分布を変更させることはできない。これでは、時間がかかり好ましくない。これに対し、赤外線ランプでは、出力(電流)を変えれば、比較的短時間で異なる温度分布に変えることができる。
【0087】
例えば、図13に示すように、基板1に面状のレジスト膜51をインクジェット塗布法で形成する場合に、矢印で示す方向に液滴吐出ヘッドを走査させ、かつ矢印に付された符号の数字の順番に液滴吐出ヘッドを走査させたとする(塗布工程)。
【0088】
この場合、基板1の一端側1aの液滴に比べて他端側1bの液滴は、乾燥工程に入るまでの時間が長いため、他端側1bのレジスト膜51の膜厚の方が厚い。そこで、赤外線ランプを用いて、最初、他端側1bが一端側1aに比べて高温となるような温度分布を形成し、それにより、基板1の全面に亘りレジスト膜51の膜厚が概ね均一となった所定時間後は、基板1の全面に亘って同じ温度となるような温度分布に変えることができる。このように、赤外線ランプは、短時間で加熱温度を変えるときに適している。
【0089】
なお、上記実施形態では、温度プロファイルを持たせた加熱を行う加熱(乾燥)手段として、ホットプレート(電熱線)と、赤外線ランプを用いた例を説明したが、本発明の加熱(乾燥)手段としては、これらに限定されるものではない。基板1に対して局所的な温度制御が可能な加熱手段であれば、特に限定されない。例えば、加熱手段としてマイクロ波を用い、その照射量を変えることで、温度プロファイルを持たせた乾燥を行うことができる。
【0090】
ここで、「局所的な温度制御が可能」とは、例えば、特に工夫すること無く温風による乾燥を行った場合には、基板1に対し温度分布を持たせた乾燥を行うことが難しいので、これらは本発明に適さないという意味である。
【0091】
本実施形態で述べた温度分布を持たせた乾燥は、本焼き(ポストベイク)の前に行われる仮焼きであり、仮焼きで均一な膜厚が形成された後の本焼きでは、温度分布を持たせる必要が無いので、温風乾燥により均一な乾燥を行う。
【0092】
上記では、主として有機EL材料を用いて説明したが、上述したように、本発明は、基板に形成された液状膜であって、液状膜の形成後に乾燥させるものであれば、広い適用することができる。その液状膜の種類によらず、基板上に形成された液状膜には、乾燥時に上記のような問題が生じるため、液状膜の種類によらず、本実施形態による解決手段は有効である。
【0093】
(本発明の適用対象)
本発明に係る電気光学パネルが適用できる電子機器としては、携帯電話機の他に、例えば、PDA(Personal Digital Assistants)と呼ばれる携帯型情報機器や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、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、POS端末機等、電気光学装置である電気光学パネルを用いる機器が挙げられる。したがって、これらの電子機器における電気的接続構造であっても、本発明が適用可能であることはいうまでもない。
【0094】
以上説明した各実施形態においては、いずれもパッシブマトリクス型の電気光学パネルを例示してきたが、本発明の電気光学装置としては、アクティブマトリクス型の電気光学パネル(例えば、TFT(薄膜トランジスタ)やTFD(薄膜ダイオード)をスイッチング素子として備えた電気光学パネル)にも同様に適用することができる。また、実施例に記載の有機EL表示パネルだけでなく、無機エレクトロルミネッセンス装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動表示装置、電界放出表示装置、LED(ライトエミッティングダイオード)表示装置などのように、複数の画素毎に表示状態を制御可能な各種の電気光学装置においても本発明を同様に適用することができる。さらには、マトリックス状に形成された発光素子の前面にカラーフィルタ基板が配置される電気光学パネルに対しても本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態に係る液状膜の乾燥装置を示す平面図。
【図2】第1実施形態に係る液状膜の乾燥装置に適用される基板を示す側面図。
【図3】第1実施形態で使用される液滴吐出装置を示す説明図。
【図4】図3の液滴吐出ヘッドを示す説明図。
【図5】図3のインクジェット方式の部分を示す側断面図。
【図6】第1実施形態で適用可能な他の基板を示す側面図。
【図7】第1実施形態に係る液状膜の乾燥装置を示す平面図。
【図8】従来の乾燥方法における乾燥状態を説明するための平面図。
【図9】図8の側面図。
【図10】従来の乾燥方法における乾燥状態を説明するための他の平面図。
【図11】図10において、1回目の主走査が行われたときの液滴の乾燥状態を示す側面図。
【図12】図10において、複数回の主走査が行われたときの液滴の乾燥状態を示す側面図。
【図13】従来の乾燥方法における乾燥状態を説明するための更に他の平面図。
【図14】公知の有機EL素子の製造工程を示す工程図。
【符号の説明】
1 基板、 15 制御手段、 24 ホットプレート、 25a、25b、25c 電熱線、 31 赤外線ランプ
Claims (23)
- (a) 基板上に液状膜を形成するステップと、
(b) 前記基板に形成された前記液状膜を加熱することにより前記液状膜を乾燥させて薄膜を形成するステップとを備え、
前記(b)は、前記薄膜の膜厚が均一となるように前記液状膜の各部位に対する加熱温度が異なるように行う
液状膜の乾燥方法。 - 請求項1記載の液状膜の乾燥方法において、
前記(b)は、前記液状膜の前記各部位の乾燥速度に応じて前記各部位に対する加熱温度が異なるように行う
液状膜の乾燥方法。 - 請求項1または2に記載の液状膜の乾燥方法において、
前記(b)は、前記液状膜の前記各部位の溶媒の蒸気圧に応じて前記各部位に対する加熱温度が異なるように行う
液状膜の乾燥方法。 - 請求項2または3に記載の液状膜の乾燥方法において、
前記(b)は、前記液状膜のうち前記基板の外周側に位置する前記部位に対する前記加熱温度を相対的に低く設定し、前記液状膜のうち前記基板の中央側に位置する前記部位に対する前記加熱温度を相対的に高く設定する
液状膜の乾燥方法。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の液状膜の乾燥方法において、
前記(a)における前記液状膜は、液滴吐出法により液滴を吐出する液滴吐出ヘッドが前記基板上を相対的に複数回移動することによって形成される複数のライン状の前記液滴から形成し、
前記液滴吐出ヘッドは、前記ライン状の液滴の乾燥ムラが抑制されるように前記複数のライン状の液滴の一部が互いに接触するように移動する
液状膜の乾燥方法。 - 請求項1記載の液状膜の乾燥方法において、
前記(b)は、前記液状膜の前記各部位の膜厚に応じて前記各部位に対する加熱温度が異なるように行う
液状膜の乾燥方法。 - 請求項6記載の液状膜の乾燥方法において、
前記(b)は、前記液状膜のうち膜厚が相対的に厚い前記部位に対する前記加熱温度を相対的に高く設定し、前記液状膜のうち膜厚が相対的に薄い前記部位に対する前記加熱温度を相対的に低く設定して行う
液状膜の乾燥方法。 - 請求項6または7に記載の液状膜の乾燥方法において、
前記(a)は、液滴吐出法により液滴を吐出する液滴吐出ヘッドが前記基板上を主走査方向及び副走査方向に相対的に移動することによって前記液状膜を形成し、
前記(b)は、前記液状膜のうち前記液滴吐出ヘッドから相対的に早い時間に吐出された液滴によって形成された前記部位の前記加熱温度を相対的に低く設定し、前記液状膜のうち前記液滴吐出ヘッドから相対的に遅い時間に吐出された液滴によって形成された前記部位の前記加熱温度を相対的に高く設定して行う
液状膜の乾燥方法。 - 請求項6または7に記載の液状膜の乾燥方法において、
前記(a)は、スピンコート法により前記基板上に前記液状膜を形成し、
前記(b)は、前記液状膜の外周側の前記部位の加熱温度を相対的に高く設定し、前記液状膜の中央側の前記部位の前記加熱温度を相対的に低く設定して行う
液状膜の乾燥方法。 - 請求項1から9のいずれか1項に記載の液状膜の乾燥方法において、
前記(b)における前記加熱は、独立して発熱量を制御可能であり、共通の中心位置を有し前記基板の輪郭と概ね相似形となるようにそれぞれ配設された複数の電熱線を用いて行われる
液状膜の乾燥方法。 - 請求項1から9のいずれか1項に記載の液状膜の乾燥方法において、
前記(b)における前記加熱は、前記基板の辺に平行に配設された複数の赤外線ランプを用いて行われる
液状膜の乾燥方法。 - 請求項1から9及び11のいずれか1項に記載の液状膜の乾燥方法において、
前記(b)は、
前記液状膜の各部位に対する加熱温度が異なるように加熱する第1ステップと、
前記液状膜に対して均一な加熱温度で加熱する第2ステップと
を有している
液状膜の乾燥方法。 - 請求項1から12のいずれか1項に記載の液状膜の乾燥方法において、
前記(a)で形成される前記液状膜は、フォトレジスト膜、電気光学パネルの製造に必要な、オーバーコート膜、配向膜、カラーフィルタ、有機EL材料のうちのいずれかである
液状膜の乾燥方法。 - 正孔注入層と発光層を、陽極および陰極で挟持した構造の有機ELパネルの製造方法であって、
(c) 基板上の所定の領域に正孔注入材料を含むインク組成物を液滴吐出方式により塗布して正孔注入層を形成するステップと、
(d) 発光材料を含むインク組成物を液滴吐出方式により塗布して発光層を形成するステップと、
(e) 前記正孔注入層及び前記発光層の少なくともいずれか一方を加熱することにより乾燥させて薄膜を形成するステップとを備え、
前記(e)は、前記薄膜の膜厚が均一となるように前記正孔注入層及び前記発光層の少なくともいずれか一方の各部位に対する加熱温度が異なるように行う
有機ELパネルの製造方法。 - 請求項14記載の有機ELパネルの製造方法で製造された有機ELパネルに実装部品を実装して電子機器を製造するステップを備えた電子機器の製造方法。
- (f) 基材にカラーフィルタ材料の液状膜を塗布するステップと、
(g) 前記カラーフィルタの液状膜を乾燥させて前記カラーフィルタの薄膜を形成するステップと、
(h) 前記カラーフィルタの上へ保護膜材料の液状膜を塗布するステップと、
(i) 前記保護膜材料の液状膜を乾燥させて前記保護膜材料の薄膜を形成するステップと、
(j) 前記カラーフィルタの液状膜及び記保護膜材料の液状膜の少なくともいずれか一方を乾燥させるときに、前記薄膜の膜厚が均一となるように前記液状膜の各部位に対する加熱温度が異なるように前記液状膜を加熱するステップと
を備えた電気光学パネルの製造方法。 - 請求項16記載の電気光学パネルの製造方法で製造された電気光学パネルに実装部品を実装して電子機器を製造するステップを備えた電子機器の製造方法。
- 基板に形成された液状膜を加熱して薄膜を形成する液状膜の乾燥装置であって、
前記薄膜の膜厚が均一となるように前記液状膜の各部位に対する加熱温度が異なるように前記液状膜を加熱可能である
液状膜の乾燥装置。 - 請求項18記載の液状膜の乾燥装置において、
独立して発熱量を制御可能であり、共通の中心位置を有し前記基板の輪郭と概ね相似形となるようにそれぞれ配設された複数の電熱線を備えた
液状膜の乾燥装置。 - 請求項18記載の液状膜の乾燥装置において、
前記基板の互いに接する2辺のそれぞれに平行に配設された複数の赤外線ランプを備えた
液状膜の乾燥装置。 - 基板と、
前記基板に形成され、乾燥後の膜厚が均一となるように前記基板に形成された液状膜の各部位に対して異なる加熱温度で加熱乾燥されてなる薄膜と
を備えた電気光学パネル。 - 請求項21記載の電気光学パネルを備えた電気光学装置。
- 請求項22記載の電気光学装置を備えた電子機器。
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