(57)【要約】【課題】本発明は、インクジェットプリントヘッドを使用し、基板上に有機高分子等の可溶性物質を被着する方法および装置を提供するものである。【解決手段】前記基板は、有機高分子液滴を堤防構造に設けられたウェル（井戸状）に被着する間に、ＣＣＤマイクロスコープを使用して下面から観察される。前記有機高分子液滴は湿潤状態にあるうちに観察されるため、はっきりと識別でき、この被着液滴とウェルと間にオフセット、つまりずれが検出されると基板を支えるプラテンの位置を調整する。前記基板は、前記基板が透過となる波長の光によって観察し、さらに前記高分子の吸収領域内にある波長成分を含まない光によって観察することが望ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質を一連の液滴として基板の第１の面上に、インクジェットプリントヘッドを使用して選択的に被着する方法であり、
前記基板の第１の面の反対側の他方の面から、前記第１の面上の前記液滴を検出する工程を含む方法。
【請求項２】
前記液滴は、被着された前記物質が湿潤状態から乾燥状態に変化する前に検出されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記液滴は、前記基板の前記第１の面に被着された時点で検出されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記基板の前記第１の面には、被着液滴を受けるための構造を先にパターニングする工程、
を含む請求項１、２、または３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
被着された前記液滴は、電荷結合素子によって検出されることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記インクジェットヘッドに連動して移動するよう設けられた電動プラテン上に前記基板を支える工程、
を含む請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記基板をガラス、シリコン、またはプラスチック製の固い基板として設ける工程、
を含む請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記基板を柔軟なプラスチック製の基板として設ける工程、
を含む請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記物質は共役高分子からなることを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の面上に前記液滴の被着を検出した場合、前記基板の前記他方の面を、前記基板が実質的に透過となる波長の光で照射する工程、
を含む請求項１から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記被着液滴が明視野画像として観察することにより検出されるよう、前記他方の面を照射する工程、
を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記光は、前記共役高分子の吸収端の波長よりも大きい波長であることを特徴とする、請求項９に従属する請求項１０または請求項１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記光は、波長が約600 nmから900 nmであることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
可溶性の前記被着物質が湿潤状態から乾燥状態に変化する前に前記液滴の検出に基づいて、前記インクジェットヘッドおよび前記基板の間の相対位置を制御する工程、
を含む請求項１から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記被着可溶性物質が湿潤状態から乾燥状態に変化する前に前記液滴の検出に基づいて、前記インクジェットヘッドのクリーニングをおこなう工程、
を含む請求項１から１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれかに記載の方法による発光素子の製造を含む、表示装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項１から１５のいずれかに記載の方法による、共役高分子薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１８】
請求項１から１５のいずれかに記載の方法による、インクジェットエッチング方法。
【請求項１９】
請求項１から１５のいずれかに記載の方法による、カラーフィルタの製造方法。
【請求項２０】
請求項１から１５のいずれかに記載の方法により製造される発光素子を含む、表示装置。
【請求項２１】
請求項１から１５のいずれかに記載の方法により製造される、電子装置、光電子装置、光学装置、またはセンサ装置。
【請求項２２】
物質の一連の液滴を基板の第１の面上に選択的に被着するインクジェットヘッド、
前記基板を支え、前記インクジェットヘッドと連動して移動するよう設けられた支持手段、
前記基板の前記第１の面の反対側の他方の面から、前記基板の前記第１の面上の前記液滴を検出する検出手段
を備えるインクジェット装置。
【請求項２３】
前記検出手段は、電荷結合素子を備えることを特徴とする、請求項２２に記載のインクジェット装置。
【請求項２４】
前記検出手段は、前記基板の前記第１の面上に被着された前記物質の液滴が明視野画像として観察することにより検出されるよう配置されたことを特徴とする、請求項２２または２３に記載のインクジェット装置。
【請求項２５】
前記検出手段は、前記基板を前記基板が実質的に透過となる波長の光で照射する光手段を含むことを特徴とする、請求項２２から２４のいずれかに記載のインクジェット装置。
【請求項２６】
前記物質は共役高分子からなり、前記光は前記共役高分子の吸収端の波長よりも大きい波長であることを特徴とする、請求項２５に記載のインクジェット装置。
【請求項２７】
前記基板の前記第１の面上の前記液滴の検出に基づいて、前記インクジェットヘッドおよび前記基板の間の相対位置を制御する制御手段、
を含む請求項２２から２６のいずれかに記載のインクジェット装置。
【請求項２８】
前記基板の前記第１の面上の前記液滴の検出に基づいて、前記インクジェットヘッドのクリーニングをおこなう別の制御手段、
を含む請求項２２から２７のいずれかに記載のインクジェット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可溶性物質の被着に関し、特に、インクジェット技術による可溶性物質の被着に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、製造工程において、高分子物質、染料、コロイド物質等の有機または無機の可溶性あるいは分散性物質を固体表面上に被着する必要のある製品が増えている。その一例として、有機高分子エレクトロルミネセント表示装置が挙げられる。有機高分子エレクトロルミネセント表示装置において、可溶性高分子を固体基板上に所定のパターンで被着することにより、当該表示装置の発光画素を設ける必要がある。ここで基板は、例えばガラス、プラスチックまたはシリコン製のものが使用される。
【０００３】
発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ等の半導体表示装置の製造において、従来はフォトリソグラフィ技術が使用されている。しかし、フォトリソグラフィ技術は比較的複雑で、時間を要し、経済的ではない。さらに、フォトリソグラフィ技術は可溶性の有機高分子物質を含む表示装置の製造に好適ではない。可溶性有機高分子物質を含み発光画素素子として機能するエレクトロルミネセント表示装置等の製品の開発に対して、有機高分子画素の製造に関する諸問題が多少なりとも妨げとなっている。そこでエレクトロルミネセント表示装置の製造において、インクジェット技術によって可溶性有機高分子を被着する方法がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インクジェット技術は、本来、上述の可溶性あるいは分散性物質を被着するに適している。これは迅速かつ安価に実施できる技術である。スピンコーティングや蒸着、その他の技術と比較し、インクジェット技術はリソグラフィック技術との組み合わせによるエッチング工程を必要とせず、即座にパターニングができる。しかし、インクジェット技術によりインクを紙に噴き付ける従来のケースとは異なり、同技術により可溶性有機物質を固体表面に被着するには種々の問題をともなう。特に、表示装置において光出力および電気的特性を均一に整えることが強く求められる。また、装置の製造において空間的制約もある。このように、インクジェットプリントヘッドから可溶性高分子を基板上に精密に被着するには、無視できない問題が発生する。これは、ディスプレイの各画素に赤、緑、および青色発光の高分子をそれぞれ被着する必要のあるカラーディスプレイで特に問題となっている。
【０００５】
可溶性物質の被着を容易にするため、乾き（ディウェッティング）物質に壁構造をパターニングし、被着される物質を受けるためのこの壁構造によって区切られるウェル（井戸状）の配列または細長い溝を備える層を基板に設ける方法がある。ここで、この事前にパターニングされた基板を堤防構造と呼ぶ。溶液中の有機高分子がウェル部に被着されると、この有機高分子溶液と堤防構造をなす物質の濡れ性の違いにより、溶液は基板表面に設けられたウェルに自動的に位置合わせされる。ただし、有機高分子物質の液滴を被着する際、堤防構造のウェルに対し実質的に位置合わせしておく必要がある。このような堤防構造を使用したとしても、被着される有機高分子溶液は、ウェルをなす物質の壁部にある程度付着する。これにより、被着された液滴の中央部では、堤防構造の壁部への被着量の１０％程度と、被着物質の厚みがどうしても薄くなってしまう。ウェルの中央部に被着された高分子物質は、表示装置において活性光の発光物質として機能するため、高分子物質がウェルに正確に位置合わせされずに被着された場合、この活性光発光物質の量および厚みが減少する。この活性光発光物質の薄化は、表示装置の使用時に同物質中の電流量を増加させ、表示装置の発光寿命および効率を減少させる深刻な問題である。また被着が正確に位置合わせされていない場合、活性光発光物質の薄化度合いが画素ごとに異なる。これにより有機高分子物質の発光性能に画素ごとにずれが生じる。これは有機物質で構成されたＬＥＤは電流により駆動され、上述のように被着高分子物質中の電流量はこの被着物質の薄化にともない増加するためである。このように画素ごとに性能に差が生じると、表示画像が不均一となり、表示画像の画質が劣化する。この画像劣化が表示装置のＬＥＤの効率および寿命の減少に加えて起こるわけである。したがって、優れた画質を保証し十分な効率および耐性を備える表示装置を提供するには、高分子物質の正確な被着は不可欠であると言える。
【０００６】
インクジェットヘッドには主に次の二種類がある。一つは感熱式のプリントヘッドで、一般的にインクジェットヘッドとして知られているものである。もう一つは圧電型のプリントヘッドで、圧電装置がダイヤフラムの後方に置かれ液体容器につながっている。圧電型インクジェットヘッドでは、圧電装置が加圧され、ダイヤフラムが偏向して液体容器を加圧することにより、液体容器中の液体、この場合は表示装置用の発光画素を提供するための溶液中の高分子物質が、高分子物質の微細な液滴としてノズルから吐出される。どちらのプリントヘッドタイプにおいても、ノズルには大変小さい吐出口があり、その直径は普通３０ミクロン程度である。有機高分子は通常、比較的揮発性の高い有機溶媒に溶かされ、溶解状態で被着される。
【０００７】
被着工程の間、インクジェットプリントヘッドは堤防構造を備える基板にできるだけ近付けて置かれている。通常、インクジェットプリントヘッドは基板の約０．５〜１．０ｍｍ上方に置かれ、プリントヘッドと堤防構造中のウェルとの光学的位置合わせを最初に検査する際にもこの間隔がとられる。堤防構造中のウェルは微小であるため、この光学的位置合わせ検査には高倍率の顕微鏡が必要となる。高倍率の場合、観察される画像に被写界深度がほとんどなく、通常これにより堤防構造中のウェルとインクジェットヘッドのノズルに同時にピントを合わせることができない。
【０００８】
また、観察軸を基板に対して常に垂直となるよう設定する必要があり、垂直でない場合にはウェルとインクジェットヘッドのノズルとの間にオフセットが見られる。しかし実際にこの設定をするのは非常に困難である。したがって、インクジェットヘッドを堤防構造中のウェルに対し必要とされる精度で光学的に位置合わせできないため、位置合わせを検査するために物質の液滴の実際の被着地点を観察する必要がある。インクジェットプリントにおいて、液滴の噴出速度は通常、秒速２〜１０ｍである。基板とプリントヘッド間の相対速度は通常、秒速１０〜１００ｍｍである。ここで液滴の噴出速度を秒速５ｍ、インクジェットヘッドと基板との距離を１ｍｍとすると、吐出された液滴が基板に到着するまでの時間は約２ミリ秒となる。被着基板に対してプリントヘッドの横断速度が秒速１００ｍｍであるとき、吐出点と基板上の実際の被着地点との間には２０μｍのオフセットが生じる。このオフセットは通常レベルのもので、インクジェットプリントヘッドのノズルには共通して生じるものである。従来のプリント法では、この技術の通常の用途であるが基板となるのは紙であり、このオフセットはプリントされた画像の全体に均一に生じ、また紙上のプリント画像位置中のオフセットは目視で識別できないほど小さいため問題にならない。
【０００９】
有機高分子は溶媒中に溶けているため、溶液がノズルの吐出口から噴出する際に溶媒が若干蒸発し、通常インクジェットノズルの周辺に高分子物質の被着体が見られる。この被着体は不均一に形成されるものであるため、ノズル吐出口の周囲の形状が不均一となり、物質はプリントヘッドのノズルから噴出する際に偏向してしまう。この吐出物質の偏向により、吐出液滴は常に基板に対して垂直に噴出しない。これにより、基板上の液滴の実際の被着地点と所望の位置との間にさらに広くかつ不均一なオフセットが生じる。これに加えて、ノズルの吐出口周辺の被着体は被着工程中等に通常変化するため、液滴の被着工程中は実際の被着地点と所望の位置との間のオフセットはさらに不均一に変化する。したがって、液滴の被着を繰り返し監視し、装置製造工程を通じて必要とされる精度で被着されていることを確認する必要がある。被着が正確におこなわれていない場合、インクジェットヘッドのノズルから被着体を除去する必要がある。このインクジェットヘッド位置と被着地点との間の不均一オフセットにより、インクジェットヘッドのノズルと堤防構造のウェルとの位置合わせ検査に関するさらなる問題が発生する。
【００１０】
インクジェットヘッドは通常、配列された複数のノズルを備え、これによりヘッドを被着地点に移動して有機高分子の複数の液滴を同時に被着させることが可能である。しかし、被着体が不規則に形成されるため、ヘッドの第１ノズルにより不均一なオフセットが（被着体の形成されていないノズルの噴出経路に対し）ある方向に生じ、例えば吐出液滴がインクへットヘッドの噴出方向ではない方向に噴き出てしまう。一方で、ヘッドの第２のノズルの被着体は、例えば第１の方向とは逆の方向、つまりヘッドの噴出方向とは逆方向にオフセットを生じさせる。上述のように、液滴の噴出時間およびインクジェットヘッドの移動速度により生じる均一のオフセットもある。例えば基板がヘッドと連動して移動する場合、液滴がヘッドと基板間を横断するまでの間にウェルは移動し、噴出経路との交点を通過するとされるため、液滴は堤防構造の目標のウェルの片側に被着される。これは上述にある均一オフセットであり、最初の光学的位置合わせによって補正可能である。しかしこの例では、均一オフセットが被着体による不均一なオフセットによって打ち消されている。したがって、堤防構造のこの特定のウェルを液滴被着後に観察すると、被着液滴は堤防構造の目標のウェルに完璧に位置合わせされているように見えるため、位置合わせには何の問題もないように見受けられる。しかし、これは被着工程中に変化する可能性のある不均一オフセットによる現象である。また、第２のノズルによる不均一オフセットは第１のノズルによるオフセットの反対方向を向いている。したがってこの場合、均一および不均一オフセットは累積され、第２ノズルから吐出される液滴と堤防構造中の目標のウェルとの位置に許容できないほどのずれを生じるおそれがある。しかし、インクジェットヘッドが堤防構造に位置合わせされていることが第１の液滴の位置合わせ検査により示されるため、この許容できないずれは気付かれない可能性もある。これは特に、被着に時間を要し可変オフセットを生じる可能性の高い、比較的大型のエレクトロルミネセント表示装置の製造において起こることである。
【００１１】
基板が比較的大型の場合、被着領域における周囲条件の変化等から起こる基板の熱膨張または収縮により、さらに不均一オフセットが生じる可能性がある。
【００１２】
さらに、インクジェットヘッドの移動機構のたわみによっても可変オフセットが生じる。図１に示すように、インクジェットプリントヘッドは通常水平に置かれている横梁によって支えられている。この横梁は物理的な構造であり、重力によってわずかにたわむ。横梁の中央部はその水平状態を実質的に保ち、この中央位置Ａでプリントヘッドから被着された液滴は、図２に示すように基板に対して垂直な噴出経路Ａ1をたどる。しかし、プリントヘッドは横梁のこの中央部から例えば図２に示す位置Ｂに移動した場合、本来の水平な横梁に支えられていない。したがってこの第２の位置の噴出経路Ｂ1は、基板に対して垂直ではなくなる。プリントヘッドが横梁に沿ってＸｃｍ移動した場合、基板の被着箇所にＸ＋αのずれが生じる。ここでαは横梁のわずかなたわみにより生じた可変オフセットである。この可変オフセットは比較的小さな基板上にも見られ、基板が大型であるとそれだけ移動機構も大きいためこのオフセットは著しいものとなり、噴出経路が基板に対して垂直からますますずれてしまう。
【００１３】
以上に述べたオフセットは、すべて有機物質が堤防構造のウェル中に最適な厚みで被着されるのを妨げ、これにより上述したように表示画像が不均一となり許容できない画質の劣化を招く。
【００１４】
先に見てきたように、堤防材のウェルのパターンによって高分子物質の位置合わせをおこなうことができる。高分子物質は各ウェルに対し一度で被着されるため、表示装置のアクティブピクセル形成を決定付けるのはこのウェルだということになる。したがって、位置合わせが許容できないほどにずれてしまった場合も、吐出ノズルの位置を堤防構造の特定のウェル上に再調整し高分子物質の液滴を再被着することはできない。よって、被着高分子物質の液滴が対応するウェルに正確に位置合わせされなかった場合、高分子物質のウェルは最終製品である表示装置の活性領域の一部となる領域の基板上に不正確に形成され、解像度の劣化、すなわち画質の劣化をもたらす。
【００１５】
さらに、堤防構造のウェル中の高分子物質の観察に関する重要な問題点もあり、詳しくは後述する。これは高分子物質が乾燥している場合に特に問題となる点である。したがって、エレクトロルミネセント表示装置の製造において有機高分子物質の被着を監視することが必要であり、特に被着時または直後の液滴の被着地点を確認する必要がある。これを原位置観察と呼ぶ。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１の態様は、可溶性物質を一連の液滴として基板の第１の面上に、インクジェットプリントヘッドを使用して選択的に被着する方法である。本方法は、基板の第１の面の反対側の他方の面から、第１の面上の液滴を検出することからなる。
【００１７】
ここで、被着物質が湿潤状態から乾燥状態に変化する前に液滴を検出することが望ましい。
【００１８】
本発明の好適な態様では、液滴は基板の第１の面に被着された時点で観察される。
【００１９】
また、基板の第１の面には、被着液滴を受けるための構造が先にパターニングされていることが望ましい。
【００２０】
本発明の最適な態様では、第１の面上の液滴の被着を観察する際に、基板の他方の面に、基板が実質的に透過となる波長の光を照射する。
【００２１】
液滴の被着は、電荷結合素子によって検出することが望ましい。
【００２２】
本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様による発光素子の製造を含む、表示装置の製造方法である。
【００２３】
本発明の第３の態様は、本発明の第１の態様の方法により製造される発光素子を備える、表示装置である。
【００２４】
本発明の第４の態様は、可溶性物質の一連の液滴を基板の第１の面上に選択的に被着するインクジェットヘッド、基板を支えインクジェットヘッドと連動して移動するよう設けられた支持手段、および基板の第１の面の反対側の他方の面から、基板の第１の面上の液滴を検出する検出手段を備えるインクジェット装置である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
〔実施例１〕
以下、本発明について、実施の一例として図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１に示すように、インクジェット被着機１は、垂直に立てられた一対の柱４を支えるベース２を備えている。柱４は横梁６を支え、横梁６上にはインクジェットプリントヘッド１０を支えるキャリア８が設けられている。ベース２はまた、プラテン１２を支えている。プラテン１２上には基板１４を設けてもよい。プラテン１２は、インクジェットヘッドに連動させ、図１にＸおよびＹ軸として示すように縦方向および横方向にプラテン１２を動かすコンピュータ制御の電動支持材１６を介して、ベース２に設けられている。
【００２７】
本発明によると、ベース２はさらに、ミラー２０を介して基板１４の低い面または下面を観察するためにプラテン１２の下部にわずかにずらした位置に備えられた電荷結合素子（ＣＣＤ）マイクロスコープ１８を支えている。ここで当該ＣＣＤマイクロスコープをプラテン１２の直下に置き、プラテン１２に連動して動くようにしてもよい。この場合、ミラー２０は不要となる。場合によっては、インクジェット被着機１はまた、ベース２に設けられた第２のＣＣＤマイクロスコープ２２およびストロボスコープ２４を備える。キャリア８は横梁６に沿って可動であり、インクジェットヘッド１０をＣＣＤマイクロスコープ２２およびストロボスコープ２４の間に置くことにより、インクジェットヘッド１０からの液滴の吐出を直接観察することが可能となる。これにより、インクジェットヘッド１０の運転状態を、基板１４上に吐出され得る様々な溶液および高分子に合わせることが可能となる。プラテン１２の動き、つまりインクジェットヘッド１０に連動する基板１４の動きがコンピュータ制御され、インクジェットヘッド１０から適切な物質を吐出することにより、任意のパターンが基板上にプリントされる。
【００２８】
図３は、基板１４の部分拡大図である。図３に示すように、基板１４は、インクジェットヘッド１０から吐出される有機高分子物質を受ける堤防材のウェル２６を配列状に施したパターンを備えている。堤防パターンの使用は当技術分野において広く知られており、本発明において特に説明はしない。表示装置において解像度の要求レベルを満たすには、当然ながら各画素において発光ダイオードを形成する光輝性の有機高分子を基板１４上に正確に被着する必要がある。特にカラーディスプレイの場合、赤、緑、および青色発光のそれぞれの高分子物質の点をカラー画像を映すディスプレイの各画素に備える必要があるため、これが重要な問題となる。この場合、有機高分子は一般的に共役高分子であり、例えばＦ８（ｐｏｌｙｌ９，９−ｄｉｏｃｔｙｌｆｌｕｏｒｅｎｅ）、Ｆ８ＢＴ（ｐｏｌｙ９，９−ｄｉｏｃｔｙｌｆｌｕｏｒｉｎｅ−ｃｏ−２，１，３−ｂｅｎｚｏｌｔｈｉａｄｉｚｏｌｅ）、ＴＦＢ（ｐｏｌｙｌ９，９−ｄｉｏｃｔｙｌｆｌｕｏｒｉｎｅ−ｃｏ−Ｎ−（４−ｂｕｔｙｌｐｈｅｎｙｌ）ｄｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）を構成する。
【００２９】
ウェル２６を備える堤防材には乾き（ディウェッティング）面があり、一方ウェル２６自体には湿潤面がある。これにより、図３に示すように、高分子物質が比較的良好な状態かつ位置合わせに置かれる。図３によると、インクジェットプリントヘッド１０は通常、直径３０ミクロン程度の吐出口を備えるノズル３０から吐出される高分子物質を入れる液体容器２８を備えている。上述したように、エレクトロルミネセント表示装置の製造において、吐出される物質はトルエンやキシレン等の適切な溶媒に溶かされた有機高分子である。これらの溶媒は比較的揮発しやすく、液滴の吐出量は通常、数ピコリットル程度のごく少量とされる。高分子の混合物が吐出されると、溶液の表面張力により、溶解状態の高分子の泡がまずノズル３０に形成される。インクジェットヘッド内部の圧力が高まると、表面張力は相殺され、溶解状態の高分子の液滴がノズルから離れ、インクジェットから吐出される。溶液の泡がノズルに接している間に溶媒の一部が蒸発し、これにより吐出された高分子物質の被着体３２がノズル３０の吐出口に形成される。被着体３２は不規則に形成され、図３中の矢印で示すように、吐出液滴３４が基板に対して垂直に噴出しない要因となる。これにより、実際の被着地点と目標地点、すなわちウェル２６の位置との間にオフセットが生じる。インクジェットヘッドにおいてノズル３０がある程度目詰まりするのは通例であり、吐出液滴３４が垂直に噴出されないことによる影響を最小限にとどめるため、被着の間、インクジェットプリントヘッド１０は基板１４にできるだけ近付けて置かれる。しかし、プリントヘッドと基板との間に間隔を設けることも必須であり、これにより実際の被着地点と目標地点にずれ、つまりオフセットが生じる。さらに大型表示装置の製造においては、柔軟なプラスチックシートまたはロール状に曲げ可能なプラスチックを使用するのが好適である。これらの柔軟なプラスチック基板を硬質な平表面上に置いてもよいし、被着用の平らな基板を設けるためにプリントヘッドの下部にこれを張ってもよい。いずれにせよ基板のゆがみが発生し、その度合いは基板がプリントヘッドの下部から移動した度合いによって異なる。さらにこれらの基板における違いは、温度や湿度等の周囲条件によって規模が異なる。これらの要因すべてが、液滴の実際の被着地点と目標地点との間にずれ、つまりオフセットを生じさせる恐れがある。
【００３０】
したがって、基板上の有機高分子物質の液滴の被着を監視する必要がある。従来、液滴が正確に被着されたかどうかは、被着の後に適当なマイクロスコープを使用して検査されている。被着液滴は、基板の被着側から定期的に検査される。しかし、インクジェットヘッドは通常、配列された複数の吐出ノズルを備えている。インクジェットヘッドおよび観察用マイクロスコープの対物レンズの物理的な体積を考慮し、被着される液滴の現在地点および観察される液滴との間に間隔を設ける必要がある。また、液滴の被着と観察との時間的ずれも考慮する必要がある。液滴はごく少量で、高濃度の揮発性の溶媒を含んでいるため、一度被着されると比較的早く乾燥する。したがって、被着された液滴は観察される時点では乾燥し、識別するのが困難になる。被着物質が透明である場合、特にこの点が問題である。
【００３１】
さらに、基板の被着側から従来の方法によって乾燥した液滴を観察する場合、液滴は乾燥すると移動してしまうという問題がある。液滴に含まれる有機高分子物質は容量にして通常１〜５％で、残りの９５〜９９％は溶媒である。したがって、液滴が乾燥したときに基板上に残る実際の物質は、基板に実際に被着された液滴よりもはるかに少ない量となる。また残った物質が占めるのは、被着時に液滴が占めたものよりもはるかに狭い領域となる。基板表面が均質であれば、有機高分子の乾燥液滴として残る物質は通常、液滴の占めた領域の中央部に位置する。しかし通例であるが基板表面が均質でない場合、特にプラスチック基板の場合、被着液滴中の高分子物質は乾燥している間にそのような表面の不均質な箇所に捕らえられる。したがって基板に残る乾燥物質は、被着された液滴が基板上に占めていた領域の片側または端部に被着される可能性がある。あるいは、不均質な箇所の位置によっては実質的に中央部に残る可能性もある。したがって被着液滴において、液滴が実際に被着された地点の基板表面が不均質であることにより、有機高分子物質は乾燥する間に目標被着地点に向かって移動する可能性があるため、乾燥した液滴の観察しても正確には被着の位置合わせを確認することにならない。
【００３２】
この乾燥中の液滴の移動により堤防構造の目標のウェルと部分的に乾燥した被着液滴との間に重複が起こらず、液滴および堤防構造材の濡れ性の差が打ち消され、液滴が堤防構造のウェルに位置合わせするのがより困難となる。
【００３３】
被着液滴を観察するために、インクジェットヘッドを被着地点から一時的に移動させ、被着させたばかりの液滴上に適切なマイクロスコープを設置する方法もある。しかし、液滴はマイクロスコープを観察地点まで移動させる前に乾燥してしまうこと、さらに表示サイズが大きいほど基板上に被着させたばかりの液滴の位置をとらえにくくなることもあり、この方法にも問題がある。これは主に、使用される高分子物質の多くが乾燥すると、背景となる基板素材から見分けがつきにくくなる点に起因している。
【００３４】
さらに、インクジェットヘッドを被着地点から繰り返し移動させるのは効率が悪く、被着をリアルタイムで確認できないため、観察結果も正確を期したものでなくなる。
【００３５】
上述から明らかなように、高分子物質の液滴は湿潤状態で被着されるが、その比較的小さい質量と比較的揮発しやすい溶媒に溶けた高分子物質からなることを考えると、当該液滴は硬化または乾燥し、比較的早く乾燥状態にいたる。本発明においては、被着液滴は、基板の反対側、すなわち被着側でない側からの方が観察および識別しやすいとされる。そこで、被着液滴を湿潤状態のうちに、すなわち被着から乾燥状態にいたるまでの間に、マイクロスコープ等の適切な装置で観察する。これにより識別しにくくなる状態、つまり乾燥する前に観察し、乾燥前のこの高分子物質の被着液滴の性質を利用して高分子物質の被着が正確におこなわれているかどうかを確認する。
【００３６】
先に述べたように、高分子物質液滴は被着後即座に乾燥状態へと変化するため、この湿潤状態での高分子物質液滴の性質を利用するには、被着液滴の原位置観察をおこなうことが必要となるのである。
【００３７】
この被着高分子物質の観察における問題を、図３を参照して解説する。図２の液滴３８のように、高分子物質は乾燥状態になると、基板上で識別しにくくなる。
【００３８】
しかし、図３に見られるように、被着させて間もない液滴、つまり被着され湿潤状態からまだ乾燥状態にいたっていない液滴は、比較的識別しやすい。同図から、被着させて間もない列４０および４２の液滴のうちでも、被着させたばかりの液滴４４は最も識別しやすく、被着から時間が経過するにつれて見分けがつきにくくなる。
【００３９】
ここで適切な画像システムを使用し、物体を明視野または暗視野として観察する方法がある。
【００４０】
図５には、湿潤状態にある基板上の高分子物質の液滴ＤWを示している。図６に示すような明視野画像光学システムによって、湿潤液滴ＤWを基板の下側から観察すると、光源からの光線が液滴に入射している。液滴の中心軸にそろっていない光線は内部反射する。しかし、液滴の中心軸領域では、液滴の上面は基板と実質的に平行である。したがって、液滴の中心軸付近を通過する光線は、液滴から出射する。ここで液滴を観察すると、図７に示すように明視野背景に囲まれて、暗い環状の土台部分に対して大変明るい点が見える。画像の中心部の明るい点は、液滴の中心軸と実質的に一致している。この明視野画像の性質を利用して、液滴が正確に被着しているかどうかを確認する。
【００４１】
図８には、乾燥状態に達した液滴ＤDを示している。半球状の湿潤液滴ＤWは、比較的平坦で薄いディスク形状を呈している。ガラス基板を使用した場合、乾燥液滴はこの基板材と実質的に等しい屈折率を示す。この場合、光線の散乱がわずかに発生し、これにより液滴端部での画像コントラストが微小なものとなり、乾燥液滴の検出が比較的難しくなる。しかし、基板部と被着材の屈折率が異なる場合、さらに図７に示す明視野画像システムによって乾燥液滴ＤDを観察すれば、光線は液滴を透過し液滴の対岸において反射する。反射した光線は互いに干渉し合い、様々な色の干渉リングが現れる。この色は液滴の厚さに応じて異なる。図９にこれを模式的に示している。色のついた干渉リングは、目視では互いに交じり合って見える傾向がある。したがって、くっきりとした輪郭を目視で確認するのは比較的困難である。図７に示す湿潤液滴明視野画像と図９に示す乾燥液滴明視野画像を比較すると、図７の画像によって被着液滴の位置合わせを確認する方が図９の画像によるよりも容易であることが明らかである。
【００４２】
図１０には、暗視野画像システムを示している。このシステムによって図５に示す湿潤液滴ＤWを観察すると、光源からの光は液滴に入射し、湿潤液滴内で反射している。液滴の端部では光がわずかに散乱し、これにより湿潤液滴は中心部が暗く、暗い背景に対して輪郭のはっきりした明るいリング形状を呈する。この明るいリングははっきりと見えるので、図１１に示す画像の方が図９に示す乾燥液滴の明視野画像よりも、被着液滴の位置合わせを確認するのにはるかに適している。
【００４３】
図８に示す乾燥液滴ＤDを図１０に示す暗視野画像システムによって観察すると、液滴に向かう光の大部分は散乱し、結像レンズの視野の外側を通過している。したがって、乾燥液滴ＤDは暗い背景に対してかすかな円形の画像として現れる。この画像は大変検出しにくいため、これによって液滴の位置合わせを確認することはできない。
【００４４】
乾燥および湿潤液滴の明視野および暗視野画像に関する上述の比較により、被着液滴を湿潤状態にあるうちに原位置観察すると重要かつ意外な性質が発見されることが分かる。原位置観察には図１に示す装置を使用する。ここで有機高分子物質は図１において基板の上面に被着されているため、原位置観察では高分子物質の液滴を基板を介して観察する必要がある。液滴の観察は、基板を光で照らすことでより容易になる。基板を介して物質を観察するために、観察用の光の波長により透過となる基板を使用することがまず考えられる。基板がガラスまたは透明なプラスチック製であれば、可視光またはより長い波長の放射線を使用する。基板がシリコン製の場合、波長が１．１ミクロンを超える赤外線を使用する。
【００４５】
さらに、インクジェット技術によりプリントされた共役高分子物質の原位置観察について考えられる点がある。図１１は、共役高分子の光の吸収および発光（ルミネセンス）特性を示している。同図から、吸収および発光特性が重複している領域のあることが分かる。当該共役高分子は、様々な度合いにおいて高分子に入射するλ1に満たない波長の光を吸収する。これは同図の吸収領域として示される範囲である。当該共役高分子は、入射するλ1を超える波長の光のみ透過する。これは同図の透過領域として示される範囲である。
【００４６】
図１４に共役高分子鎖を示す。この高分子鎖に沿って非局在化π結合軌道電子が存在する。この電子は、同じく高分子鎖に存在するシグマ結合電子と比較してバンドギャップが狭い。共役高分子が紫外線または可視光を吸収すると、図１５に模式的に示すように、π結合電子はπ結合軌道（基底状態）からπ＊反結合軌道（励起状態）へと励起される。励起状態は、原子間のπ結合という点において、基底状態よりも不安定である。酸素原子が存在しこの励起が起こると、π結合は壊れて周囲の酸素原子と共役高分子内の炭素原子が結合する。これにより図１６に示す光学的酸化高分子鎖ができる。この結合は、共役高分子の周囲に酸素原子が存在し、共役高分子に照射される光の成分が当該共役高分子の吸収領域内にあるとき、すなわち図１１に示すλ1に満たない波長の成分であるときに起こる。
【００４７】
酸素原子と炭素原子の結合により共役高分子は分解し、ＬＥＤ内の発光効率を低下させ、有機薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の電荷移動度を低下させる。この高分子分解を防ぐ手段として、共役高分子を酸素を含まない雰囲気中でプリントすることが挙げられる。これには図１に示す装置を、酸素を含まないよう注意して管理された周囲条件にある場所に設置することが求められる。しかし、これは製造工程を煩雑にし、さらにコストを増加させるものである。したがって、原位置観察に使用する光の波長を管理し、共役高分子の透過領域、すなわち図１１においてλ1を超える波長とすることがより現実的である。
【００４８】
マルチカラーディスプレイ（多色表示）の製造において、赤色発光高分子のバンドギャップが最も狭い（吸収端λ1の最長波長）。この場合、液滴被着の原位置観察用の画像システムに使用される光には、赤色発光高分子の吸収端の波長より短い波長のスペクトル成分を含まないようにすべきである。さらに、検出に使用されるＣＣＤのシリコン検出器は、使用される光の波長が大きくなるにつれ感度が落ち、入射光の波長が約１．１μｍになると透過になる。約９００ｎｍの波長であればＣＣＤが十分な感度を保つことが確認されている。そこでマルチカラーディスプレイにおいては、約６００〜９００ｎｍの波長の深紅光または赤外線光を使用し光学的酸化を防ぐべきである。これにより、検出用にＣＣＤを効率的に使用しつつ、赤色発光高分子の分解を防ぐことができる。
【００４９】
本発明により被着液滴を乾燥する前に原位置観察すると、被着液滴と堤防構造のウェルとの間のオフセットをより容易に目視できる。さらに、被着の間、被着材中にオフセットが生じたかどうかを継続的または定期的に監視できるため、許容範囲を超えたオフセットの発生は即座に検出され、コンピュータ制御の電動支持材１６がプラテンとインクジェットヘッドとの位置間隔を適切に補正する。インクジェットヘッドのノズルのクリーニングが必要なときは、被着機はオフセット制御の代わりに、またはこれに加えて、インクジェットヘッドのクリーニングをおこなう。図１７にこのシステムを示す。
【００５０】
〔実施例２〕
本発明の一例として、許容できないオフセットのアクティブピクセル素子の形成が本発明により大きく減少する、エレクトロルミネセント表示装置の製造について説明する。ただし、本発明は共役高分子ＴＦＴの製造、ＬＥＤまたはＴＦＴの相互接続、共役高分子を含む太陽電池、インクジェットエッチング、およびインクジェットヘッドの基板上の被着地点に対する正確な位置合わせが重要となるその他の用途にも適用できる。
【００５１】
図１８に電気光学素子、および本発明の方法または装置により製造できるアドレス方式を含む、アクティブマトリクス表示装置の構成図を示す。電気光学素子の好適な例としては有機エレクトロルミネセント素子が挙げられる。同図の表示装置２００は、複数の走査ラインｇａｔｅ、走査ラインｇａｔｅが伸びる方向と交差する方向に伸びる複数のデータラインｓｉｇ、データラインｓｉｇと実質的に平行に伸びる複数の共通電源ラインｃｏｍ、基板の上方に形成されたデータラインｓｉｇと走査ラインｇａｔｅとの交差点に位置する複数の画素２０１から構成される。
【００５２】
各画素２０１は、走査ゲートを通って走査信号がゲート電極に供給される第１のＴＦＴ２０２、第１のＴＦＴ２０２を介してデータラインｓｉｇから供給される画像信号を保持する保持キャパシタｃａｐ、保持キャパシタｃａｐが保持する画像信号がゲート電極（第２のゲート電極）に供給される第２のＴＦＴ２０３、および第２のＴＦＴ２０３を介して共通電源ラインｃｏｍに電気的に接続されている場合に駆動電流が共通電源ラインｃｏｍから流れ込むエレクトロルミネセント素子等の電気光学素子２０４（抵抗として使用される）からなる。走査ラインｇａｔｅは第１の駆動回路２０５に接続され、データラインｓｉｇは第２の駆動回路２０６に接続されている。第１の回路２０５および第２の回路２０６の少なくとも一つが、第１のＴＦＴ２０２および第２のＴＦＴ２０３が形成される基板の上方に形成されることが望ましい。また、本発明による方法によって製造したＴＦＴ配列を、第１のＴＦＴ２０２と第２のＴＦＴ２０３の両者、第１の駆動回路２０５、および第２の駆動回路２０６の少なくとも一つに適用することが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、携帯電話、ラップトップパーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレイヤ、カメラ、フィールド機器等のモバイルディスプレイ、デスクトップコンピュータ、ＣＣＴＶ、フォトアルバム等の携帯用ディスプレイ、自動車や航空機等の計器盤、制御室機器表示装置等の産業用ディスプレイ等の各種機器に組み込まれる表示装置およびその他の装置の製造に適用できる。言い換えれば、上述のように本発明による方法により製造されたＴＦＴ配列を適用した電気光学装置または表示装置を、列挙したような各種機器に組み込むことが可能である。
【００５４】
本発明により製造された電気光学表示装置を備える各種電子機器について、以下に説明する。
【００５５】
１：モバイルコンピュータ
上述の実施形態のいずれかにより製造された表示装置を、モバイルパーソナルコンピュータに適用した例について説明する。
図１９は、当該パーソナルコンピュータの構成を示す等角図である。同図において、パーソナルコンピュータ１１００は、キーボード１１０２および表示装置１１０６を備える本体１１０４よりなっている。表示装置１１０６は、上述のように本発明のパターニング方法により製造された表示パネルによって実現されている。
【００５６】
２：携帯電話
次に、携帯電話の表示部に本発明の表示装置を適用した例を説明する。図２０は、当該携帯電話の構成を示す等角図である。同図において、携帯電話１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話部１２０４、送話部１２０６、および表示パネル１００を備えている。表示パネル１００は、上述のように本発明の方法により製造された表示装置によって実現されている。
【００５７】
３：デジタルスチルカメラ
次に、ファインダとしてＯＥＬ表示装置を備えたデジタルスチルカメラについて説明する。図２１は、当該デジタルスチルカメラの構成および外部装置との接続を簡単に示す等角図である。
【００５８】
通常のカメラは、感光性コーティングを施した感光フィルムを使用し、感光コーティング中に化学変化を起こすことにより対象物の光学画像を記録する。一方、デジタルスチルカメラ１３００は、電荷結合素子（ＣＣＤ）等を使用した光電変換によって対象物の光学画像から画像信号を生成する。デジタルスチルカメラ１３００は、ケース１３０２の裏面に、ＣＣＤからの画像信号に基づいて表示をおこなうためのＯＥＬ素子１００を備えている。これにより、表示パネル１００は対象物を表示するファインダとして機能する。光学レンズおよびＣＣＤを備える受光装置１３０４は、ケース１３０２の表側（図中では裏面）に設けられている。
【００５９】
カメラの使用者がＯＥＬ素子パネル１００に表示された対象物の画像を決定しシャッタを切ると、ＣＣＤから画像信号が送られ回路基板１３０８内のメモリに保存される。デジタルスチルカメラ１３００では、データ通信のためのビデオ信号出力端末１３１２および入出力端末１３１４がケース１３０２の側面に設けられている。必要であれば同図にあるように、テレビモニタ１４３０はビデオ信号出力端末１３１２に、パーソナルコンピュータ１４４０は入出力端末１３１４にそれぞれ接続される。回路基板１３０８のメモリに保存された画像信号は、所定の操作によってテレビモニタ１４３０およびパーソナルコンピュータ１４４０に出力される。
【００６０】
図１９のパーソナルコンピュータ、図２０の携帯電話、および図２１のデジタルスチルカメラ以外にも、電子機器の例としてはＯＥＬ素子テレビ装置、ビューファインダ式およびモニタ式ビデオテープレコーダ、車載ナビゲーションシステムおよび計器システム、ポケットベル、電子手帳、携帯用電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、販売時点管理システム（ＰＯＳ）端末、およびタッチパネルを備える装置が挙げられる。もちろん、本発明の方法により製造されたＯＥＬ装置は、これら電子装置の表示部分だけでなく、表示部を備えるいかなる形態の装置にも適用可能である。
【００６１】
さらに、本発明により製造された表示装置は、極薄かつ軽量で、曲げ可能なスクリーン式大型テレビにも好適である。したがって、そのような大型テレビを壁上に設置または壁掛けにすることも可能である。曲げ可能なテレビは必要に応じ、使用していないときにはロール状に巻き上げておくこともでき便利である。
【００６２】
プリント回路基板も、本発明の技術により製造可能である。従来のプリント回路基板は、フォトリソグラフィおよびエッチング技術によって製造され、ＩＣチップや受動素子のような他の超小型電子素子に比べると安価に製造できる装置においても製造コストが高くついていた。高密度実装を実現するには、高解像度パターニングも必要とされる。本発明により、基板上の高解像度相互接続が容易かつ確実に実現できる。
【００６３】
また本発明により、カラーディスプレイ用のカラーフィルタも製造可能である。この場合、染料または顔料を含んだ液滴が、基板の所望の位置に正確に被着される。液滴が互いに極めて近い場合は、マトリクスフォーマットを使用する。したがって、原位置観察が極めて有効であることが分かる。液滴中の染料または顔料は、乾燥するとフィルタ層として機能する。
【００６４】
さらに本発明により、ＤＮＡセンサ配列チップも製造可能である。この場合、チップに設けられた狭い間隔をおいて配列をなす受け口に、異なるＤＮＡを含む溶液が被着される。
【００６５】
上述の説明は例示のためになされたものであり、当該技術における通常の技術を有する者が本発明の範囲を超えることなく、種々の変更を加えることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】基板上への可溶性物質の被着を直接観察できる、インクジェット被着機の模式図。
【図２】図１に示す被着機のインクジェット移動機構のたわみにより生じる、可変オフセットを示す図。
【図３】ウェルの堤防パターンを備える基板の一部であり、高分子物質乾燥した液滴および被着されて間もない液滴の例を示す平面図。
【図４】吐出液滴の噴出経路のずれを示すインクジェットプリントヘッドの模式図。
【図５】基板上で湿潤状態にある高分子物質の液滴を示す図。
【図６】明視野画像システムの模式図。
【図７】明視野画像として図５に示す液滴を観察した様子を示す図。
【図８】基板上で乾燥状態にある高分子物質の液滴を示す図。
【図９】明視野画像として図８に示す液滴を観察した様子を示す図。
【図１０】暗視野画像システムの模式図。
【図１１】暗視野画像として図５に示す液滴を観察した様子を示す図。
【図１２】暗視野画像として図８に示す液滴を観察した様子を示す図。
【図１３】共役高分子物質の吸収および発光特性を示す図。
【図１４】共役高分子物質の高分子鎖の一部を示す図。
【図１５】入射光をあてたときの共役高分子の電子励起を示す模式図。
【図１６】図１４に示す高分子鎖の酸化を示す図。
【図１７】図１に示す被着機におけるオフセット制御またはインクジェットのクリーニングをおこなうためのシステムを示す模式図。
【図１８】電気光学素子の構成図。
【図１９】本発明により製造された表示装置を備える、モバイルパーソナルコンピュータの模式図。
【図２０】本発明により製造された表示装置を備える、携帯電話の模式図。
【図２１】本発明により製造された表示装置を備える、デジタルカメラの模式図。
【符号の説明】
【００６７】
１            インクジェット被着機
２            ベース
４            柱
６            横梁
８            キャリア
１０          インクジェットプリントヘッド
１２          プラテン
１４          基板
１６          電動支持材
１８          電荷結合素子（ＣＣＤ）マイクロスコープ
２０          ミラー
２２          第２のＣＣＤマイクロスコープ
２４          ストロボスコープ
２６          ウェル
２８          液体容器
３０          ノズル
３２          被着体
３４          吐出液滴
【図１】
2005502454.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005502454.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005502454.tif 000011
【図１０】
2005502454.tif 000012
【図１１】
2005502454.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2005502454.tif 000015
【図１４】
2005502454.tif 000016
【図１５】
2005502454.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2005502454.tif 000019
【図１８】
2005502454.tif 000020
【図１９】
2005502454.tif 000021
【図２０】
2005502454.tif 000022
【図２１】
2005502454.tif 000023
【国際公開パンフレット】
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2005502454.tif 000025
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2005502454.tif 000059
【国際調査報告】
2005502454.tif 000060
2005502454.tif 000061
2005502454.tif 000062