(57)【要約】【課題】  本発明はOLED製造に応用される導電基板へのパターン形成装置およびその方法を提供する。【解決手段】  導電基板へのパターン形成装置は、アパーチャ、複数の電極リングとアパーチャを持つ電極装置、且つ複数の強磁性体のキャリアビーズ、供給ローラと磁気ローラによりキャリアビーズと攪拌され摩擦により帯電した有機発光粉末を供給する供給装置、平板とそれを覆う導電層を含んだ移動可能な導電基板、電圧を移動可能な導電装置および磁気ローラに供給する電圧供給装置、移動可能な導電基板に電圧を供給する条件下で、その導電基板と接触する電圧供給装置に接続する少なくとも１つの導電ローラ、電極リングの電圧をコントロールすることによって電界と有機発光粉末が吸着・反発する電極コントロール装置を含む。【選択図】      図３
2004214167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極リングと前記電極リングに開くアパーチャを含むアパーチャ電極装置、強磁性のキャリアビーズ、
供給ローラおよび前記キャリアビーズを混合し摩擦させることにより有機発光粉末を帯電させる磁気ローラを含み、前記有機発光粉末を供給するための供給装置、
平板および平板を覆う導電層を含む移動可能な導電基板、
前記導電基板及び前記磁気ローラに電圧を供給する電圧供給装置、前記電圧供給装置と接続し、前記導電基板と接触して電圧を供給する少なくとも１つの導電ローラ、
移動可能な導電基板および複数の前記電極リングの電圧を制御し、前記有機発光粉末を吸着・反発する電場を形成する電圧コントロール装置を含む導電基板のパターン形成装置。
【請求項２】
前記有機発光粉末が複数の前記電極リングに付着する量を制限するために前記磁気ローラに備え付けられたリミッターをさらに含む請求項１に記載の導電基板へのパターン形成装置。
【請求項３】
前記電極リングは前記有機発光粉末が前記アパーチャを通過して前記移動可能な導電基板に噴射される量をコントロールする請求項１に記載の導電基板へのパターン形成装置。
【請求項４】
前記電極リングの電圧は前記アパーチャを通過する前記有機発光粉末の量をコントロールする請求項１に記載の導電基板へのパターン形成装置。
【請求項５】
前記磁気ローラと前記導電基板の間に帯電した前記有機発光粉末を吸着する電場を形成し、前記導電基板の極性と前記有機発光粉末の極性は反対である請求項１に記載の導電基板へのパターン形成装置。
【請求項６】
前記導電基板を導電ローラの前面に置くステップと、
パターンデータ信号をCPUに送り、供給ローラと磁気ローラがキャリアビーズと有機発光粉末を攪拌し摩擦させ前記有機発光粉末を帯電させるステップと、
電圧供給装置が前記導電ローラと電極リングに電圧を供給し、前記導電ローラにより前記導電基板に伝導するステップと、
前記導電基板が前記磁気ローラを通過する時、前記電圧コントロール装置により前記電極リングの極性が切り替わり、前記導電基板上に前記有機発光粉末が噴射されるステップを含む導電基板へのパターン形成法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパターン形成装置に関するものであり、特に導電基板にパターンを形成する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機発光ダイオード（Organic Light−Emitting Diodes、OLED）は２１世紀において最も可能性を秘めた平面ディスプレイ技術であり、以下のような長所を含む。
・自発光し、視野角が１６５°以上である。
・１マイクロ秒以下と、反応が早い。
・高輝度である。
・操作電圧が低い。
・ディスプレイ板が２mm以下と薄い。
・サイズの大きいものや、撓めるものの製作が可能
・製作工程が簡単で、低コストである（液晶ディスプレイ器TFT−LCDの３０〜４０％）。
【０００３】
OLEDにより製作されたディスプレイ器はたとえスクリーンの真横からでも画像をみることが可能なほどの広角を備え、且つ液晶ディスプレイ画像の残留及び画面が飛んでしまうなどの問題が起こらず、色彩も液晶ディスプレイ器と比較して鮮明で、低コストで、また厚さ2センチ以下のサイズの物の製作が可能である。
【０００４】
有機発光ディスプレイ器の高輝度、反応速度の速さ、コンパクトさ、色彩の鮮やかさ、広角などの長所に加え、液晶ディスプレイ器の遮光板を必要としない点から、電量の節約が可能になり、よってTN／STN市場や、更にスモールサイズのTFT−LCDに取って代わり、携帯型電気通信製品、携帯電話、PDA（Personal  Digital  Assistant）及び電子ノートなどに一般的に使用されるディスプレイ材料となっている。現在、携帯電話、自動車及び通信大企業なども有機発光ディスプレイ器を用い、これからの通信産業に重要な役割を果たしている。また、有機発光ディスプレイ器は将来、生活消費等の面において照明設備などへの応用が予測でき、その使用範囲は計り知れない。
【０００５】
IDC  Japanの予測によると、全世界でのOLEDディスプレイ器市場は１９９９年では日本円に換算すると３００億円であり、２００５年においては２０００億円に及ぶと予測し、年成長率は１７０％である。国際的大企業パイオニア、TDK、CDTなども来年も続けてOLEDディスプレイ器の量産を予定しており、韓国のサムソン、LG、オリオンなども積極的にOLEDの開発に取り組んでおり、２〜３年後、OLED産業は光電産業にブームをもたらし、その効果は容易に想像できる。
【０００６】
現在の蒸着方式で生産されるOLEDは、生産速度が遅く、サイズも小さい物しか作れないとともに、材料使用率がわずか２０％と低く、また設備コストも高い。
【０００７】
OLED有機発光層の塗布技術は、過去に周知の技術であるスピンコーティング技術をポリマー材料に用いる、もしくは蒸着技術を有機分子に用いるものである。しかしこれらの方法は１回につき塗布できるのは１色のみの発光材料であり、また他の技術では有機発光剤を溶剤に溶かし、再びインクジェット技術を利用してその溶剤を噴出させ、決められたパターンを形成する（特許文献１参照）。
【０００８】
現在のOLED有機発光層の塗布において、蒸着方式により製作する場合、図１で示すように、有機発光粉末が真空炉１１の底辺に位置する加熱器１４の中のるつぼ１３に置かれ、その時有機発光粉末はるつぼの中で蒸着する温度まで加熱され気化し、よって前記有機発光粉末の顆粒は真空炉の上方にまんべんなく散布され、上方に位置する基板の表面にも自然に付着する。この様にして塗布及び定着の作業が完成する。また基板の表面に定着する粉末はわずか２０％であり、残りの８０％は真空炉の側壁に付着するので、この方法の最大の欠点は粉末の消耗率が高い点である。
【０００９】
さらに、トナージェット法などもある（特許文献２参照）。トナージェット法の印刷原理として、図２が示すように、静電場が摩擦後の荷電炭素粉粒子２１６を吸引するのを利用し、微電圧によりコントロールされた軟性電気回路板２０２上のアパーチャ２０６を通過し、直接基板２２０上に噴射し、アパーチャ２０６の電圧をコントロールし、炭素粉粒子２１６を噴射するかどうかを決定して、基板２２０に点により組成されたパターンを形成する。アパーチャ２０６の大きさ及び電波信号をコントロールすることにより要望に応えた炭素粉粒子２１６の分布を形成することができる。そのステップは以下のとおりである。
【００１０】
炭素粉とキャリアビーズが供給ローラ２１２と磁気ローラ２１４により接触し、磁気ローラ２１４に電圧が加えられた後、炭素粉粒子２１６は摩擦され帯電し、リミッター２１８は炭素粉がアパーチャ２０６に進入する量をコントロールし、帯電した炭素粉粒子２１６が磁気ローラ２１４によってアパーチャ２０６の位置まで運ばれる時、CPU２３４がコントロールする電圧装置２０８と２２４が背面電極ローラ２２２と磁気ローラ２１４間に吸着の電場を吸着し、電極リング２０４の電圧の高低と極性をコントロールし、炭素粉粒子２１６がアパーチャ２０６を通過するかどうか、および炭素粉粒子２１６がアパーチャ２０６を通過する量をコントロールでき、電極リング２０４の電圧と両電極間が形成する電場強度が、炭素粉粒子２１６の磁気ローラ２１４表面への吸着力と炭素粉粒子２１６の重量を克服する時、炭素粉粒子２１６はアパーチャ２０６を通過して基板２２０（紙）に噴射され、希望通りのパターンが完成する。
【特許文献１】米国特許第６０８７１９６号（プリンストン大学２０００年取得）
【特許文献２】米国特許第５６１４９３２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
よって、本発明はOLED製造に応用される導電基板へのパターン形成装置およびその方法を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明は現在のOLED板の塗布方法とは別の、電子画像形成方式（electrical  projecting  technology）を利用して有機材料を基板上に塗布する方式を提供し、それをパウダージェット（Powder  Jet）法と呼ぶ。本発明の塗布方式は、炭素粉を材料としたジェットプリンタ現像の原理を応用し、まず静電場で帯電の有機粉末を基板に噴きつけて必要な塗布パターンを形成し、次に光学式加熱器が基板上に有機粉末を定着させる、もしくは上方から精確な位置へ塗布を完成した基板にもう１つの基板を覆いかぶせてから、通電して基板をまんべんなく加熱し、蒸着した後上方の基板に定着させる。この方法は現在の有機発光粉末を直接加熱し蒸着させて基板上に定着させる方式とは異なるものである。
【００１３】
ジェット式の塗布法は、A４サイズを毎分６ページ以上印刷できるほど生産速度が速く、大きいサイズのパネルが生産可能で、材料使用率が８０％以上であるなどの長所を持つ。
【００１４】
本発明はトナージェット法のプリント技術を基礎として、新しいOLEDディスプレイ器基板の製造方式を設計した。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の提供する装置はアパーチャ電極装置を含んでいる。電極装置は複数の電極リングとそれに対応する複数のアパーチャを有し、さらに複数の強磁性体のキャリアビーズを含む。有機発光粉末を供給する供給装置は供給ローラと磁気ローラを含み、これらのローラは有機発光粉末とキャリアビーズを攪拌し、その摩擦により有機発光粉末に帯電させる。移動可能な導電装置は平板とその平板を覆う導電層を提供し、電圧供給装置は移動可能な導電基板および磁気ローラへの電圧を提供する。電圧供給装置と接続している少なくとも１つの導電ローラは移動可能な導電基板と接触して導電基板に電圧を提供する。さらに電圧コントロール装置は電極リングの電圧をコントロールし、よって有機発光粉末が吸着・反発する電界を形成する。
【００１６】
アパーチャ電極装置はさらに磁気ローラと導電基板間に設置される軟性電気回路板を含み、その材質はポリイミド（Polyimide）からなる。
【００１７】
パターン形成装置はさらに電極リングと接続している電圧コントロール装置を含む銅箔電気回路と、電圧のレベルをコントロールする信号処理装置、および電極リングの電圧極性を含む。また、銅箔電気回路は絶縁フィルムで覆われている。
【００１８】
なお、電極リングは交互に排列されているのを以って、導電基板上の有機発光粉末粒子を平均に塗布する目的を高めている。
【００１９】
導電基板上のパターン製作法における塗布のステップは以下のとおりである。
（ａ）導電基板を導電ローラの前面に置く。
（ｂ）パターンのデータ信号をCPUに送り、供給ローラと磁気ローラが回転を開始し、有機発光粉末をキャリアビーズと摩擦させて帯電させ、電圧コントロール装置が帯電した有機発光粉末の極性と同じ電圧を軟性電気回路板の電極リングに供給する。
（ｃ）電圧は電圧供給装置から少なくとも１つの導電ローラに伝導され、同時に導電基板から導電ローラ間への伝達も開始する。
（ｄ）導電基板は磁気ローラを通過した時、電圧コントロール装置により軟性電気回路板電極リングの電圧の電圧極性が切り替わり、有機発光粉末粒子はアパーチャを通過して導電基板上に噴射される。
（ｅ）電極リングのアパーチャを通過した有機発光粉末は、静電気作用によって導電基板の導電材料表面に吸着されよってむらのない厚さの塗布パターンが形成される。
（ｆ）塗布パターン完成後の導電基板は、加熱により有機発光粉末が導電基板の表面上に定着する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は導電ローラを使用しており、電圧を導電基板上に伝導した後、形成された吸着電場の範囲が広がるため、周知のトナージェット法に比べてむらなく塗布することが可能になる。同時に強磁性体のキャリアビーズの使用により磁気ローラの表面には複数のキャリアビーズの集合体が形成され、非磁性の有機発光粉末が噴射領域へ進入するのを補助する。また、トナージェット法を基礎としているため、生産速度が速く、材料使用率も高い。よって、本発明は、例えばOLED等のディスプレイパネルの製造に適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の目的、特徴および長所が一層理解されるよう以下に実施例を例示し図面を参照にしながら、詳細に説明する。
【実施例】
【００２２】
図３は本発明の構造を示す図である。有機発光粉末及び円形キャリアビーズの容器３０１を装填し、その材質は有機発光材料と摩擦しても帯電しない材料からなり、その容器内には２つのローラが設置されており、比較的大きいものが磁気ローラ３０３で、内部にローラと同軸の磁気棒を備え、磁気ローラ３０３の回転時に磁気棒が固定される。磁気ローラ３０３が回転するとそれによってキャリアビーズも転がり、キャリアビーズは強磁性の材料から製造されているので、キャリアビーズと有機発光粉末がお互いに摩擦しあい、後に有機発光粉末は電荷を帯びる。比較的小さいローラは供給ローラ３０２であり、回転時にキャリアビーズと有機発光粉末を補充する。リミッター３０７はキャリアビーズと混合された有機発光粉末の厚さをコントロールし、アパーチャを通過して導電基板３１０に噴射された粉末の量を一定値に保つ。キャリアビーズは強磁性の材料からなるので、磁気棒に吸着され、磁気ローラ３０３の表面から離れることはない。
【００２３】
有機粉末が通過できるかどうかをコントロールする軟性電気回路板３０９は、複数の電極リング３０４を含み、CPUの電圧コントロール装置３１２から供給される電圧の高低と極性により、有機発光粉末がアパーチャ３０６を通過できるかどうかを決定する。導電基板３１０のITO導電層面は電極リング３０４と対面して位置しており、ローラ３０５、３０８は導電基板などを速やかに移動させる役割を持つ。そのローラ３０８は導電ローラであり、電圧供給装置３１１は負電圧を供給し、その負電圧をITO層表面まで送る。すると、磁気ローラ３０３は措置され、ITO層の一面と磁気ローラ３０３の間に静電場が形成され、電極リング３０４の電圧が負電圧の時、正電荷を帯びた有機発光粉末は静電場でアパーチャ３０６を通過しITO層表面まで吸引される。この有機発光粉末は複数の軟性電気回路基板のアパーチャを通過し噴射され、希望通りのパターンを完成させることができる。電極リング３０４の電圧が正電圧の時、有機発光粉末は互いに反発する力により、電場が作り出す吸引力を相殺し、容器３０１に留まる事ができる。
【００２４】
有機発光粉末の噴射方式現像において、そのパターンの解像度の大小は軟性電気回路板３０９の電極リング３０４内のアパーチャ３０６の直径の大小及びその排列間の距離においてコントロールされており、電極リング３０４のアパーチャ３０６の直径が小さいと得られるのは比較的小さな噴射点であり、電極リング３０４が交互に排列おり、且つ電極リング３０４のアパーチャ３０６の直径が小さい時、交互になされた排列の隙間は更に小さくでき、解像度は更に高くできる。しかし導電基板の有機発光粉末から言えば、塗布時の平均性がさらに重要である。
【００２５】
パターン製作時まず導電基板３１０を導電ローラ３０８の前面に放置し、次にパターンデータ信号を電圧コントロール装置のCPUに伝送し、供給ローラ３０２及び磁気ローラ３０３を起動して回転を開始し、キャリアビーズと有機発光粉末とを摩擦により帯電荷させ、電圧コントロール装置３１１は帯電した有機発光粉末の極性と同じ電圧を軟性電気回路板３０９の電極リング３０４に供給し、有機発光粉末と反対の極性の電圧を電圧供給装置３１１から導電ローラ３０８まで伝導する。それと同時にガラス基板３１０の両導電ローラ間への伝導を開始する。
【００２６】
導電基板３１０が磁気ローラの上方に伝導される時、軟性電気回路板３０９の電極リング３０４の電圧は電圧コントロール装置３１２により切り替えられ、電圧の極性が反対の時、有機発光粉末はアパーチャ３０６を通過でき、静電場で導電基板３１０の導電材料表面まで吸引され、むらのない粉末の厚さの塗布パターンが完成される。
【００２７】
導電基板３１０上の有機発光粉末のパターンは非接触式高エネルギー輻射熱により加熱される。加熱、定着プロセス中で、有機発光粉末が非接触方式で加熱される時、固体から直接気体もしくは液体に昇華して導電基板３１０に塗布される。導電基板３１０上のパターンは細長い形を成しており、幅は有機発光粉末のそれと同じである。導電基板３１０の長い方の辺はその動作方向と平行である。
【００２８】
本発明の方法によりカラーパターンを形成する場合、異なる色の各種パターンで構成される装置を並列（タンデム）方式により排列し、１回につき１色の粉末を順番に噴射するだけでよい。例えば、３色のパターンが必要な時、色の異なる３個のパターンで構成される装置を用い、１回１色の粉末を基板に噴射する。
【００２９】
以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加する事は可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】真空炉による有機材料の加熱定着装置を示す図である。
【図２】トナージェット法によるパターン形成装置を示す図である。
【図３】本発明の好ましい実施例を示す図である。
【図４】図３の可撓性電気回路板の電極リングを示す図である。
【図５】図４の電極リングAAの断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
３０１  有機発光粉末及びキャリアビーズの容器
３０２  供給ローラ
３０３  磁気ローラ
３０４  電極リング
３０５  ローラ
３０６  アパーチャ
３０７  リミッター
３０８  導電ローラ
３０９  軟性電気回路板
３１０  導電基板
３１１  電圧供給装置
３１２  電圧コントロール装置
【図１】
2004214167.tif 000003
【図２】
2004214167.tif 000004
【図３】
2004214167.tif 000005
【図４】
2004214167.tif 000006
【図５】
2004214167.tif 000007