(57)【要約】【課題】インクジェット方式により欠陥がなく、均一な液量を塗布できる基板及びインク塗布システム並びにその基板を用いたデバイス製造装置を提供するにある。【解決手段】インク塗布システムにおいては、インクジェット方式によりインクが滴下されるべき画素形成部が区画された列の周辺にダミー用の画素が設けられ、このダミー用の画素形成部は、所定のパターンで区画された小領域に区分されている。このダミー用の画素形成部にインクが滴下されてその小領域上に生ずるパターンが観察され、また、解析される。この解析に基づいて、そのインクの吐出量及び吐出タイミングが決定される。【選択図】    図１
2004253332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット方式によりインクが滴下されてインクが塗布されるダミー画素形成部を設けた基板であって、このダミー画素形成部は、滴下されたパターンを特定するための細分化された区画を有することを特徴とする塗布用基板。
【請求項２】
実画素形成部が配列形成され、前記ダミー画素形成部は、この実画素形成部の周辺に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の塗布用基板。
【請求項３】
前記ダミー画素形成部が少なくとも一列配列され、前記ダミー画素形成部内の区画は、前記ダミー画素の前記列に対して対称に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の塗布用基板。
【請求項４】
前記ダミー画素形成部が少なくとも一列配列され、前記ダミー画素形成部内の区画は、前記ダミー画素の前記列に対して対称に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の塗布用基板。
【請求項５】
インクジェット方式により、基板上に設けられ細分化された区画を有するダミー画素形成部にインクを吐出するインク吐出ヘッドと、
このインク吐出ヘッドにより前記ダミー画素形成部に形成される前記インクのパターンを測定する測定部と、
このパターンに基づいて、前記インクの着弾位置、インク量或いはインクの着弾位置並びにインク量の適否を判別する判別断部と
を具備することを特徴とするインク塗布システム。
【請求項６】
前記インクがフォトルミネッセンス発光する材料を含有し、
前記測定部における測定において、前記ダミー画素形成部に滴下された前記インクにフォトルミネッセンス発光のピーク波長より短波長の照射する照明部を更に具備することを特徴とする請求項５に記載のインク塗布システム。
【請求項７】
前記判別部からの出力に基づいて前記インク吐出ヘッドを制御するインク吐出制御部を更に具備することを特徴とする請求項５に記載のインク塗布システム。
【請求項８】
前記基板を移動するステージと、
前記判別部からの出力に基づいて、このステージの移動を制御するステージ制御部と、
を更に具備することを特徴とする請求項５に記載のインク塗布システム。
【請求項９】
前記インク吐出制御部が前記インク吐出ヘッドにおいて吐出するインク量を制御することを特徴とする請求項７に記載のインク塗布システム。
【請求項１０】
前記インク吐出ヘッド部を前記基板に対して相対的に移動させる移動機構を更に具備し、
前記インク吐出制御部が前記基板に対する前記インク吐出ヘッド部の位置を制御することを特徴とする請求項７に記載のインク塗布システム。
【請求項１１】
前記インク吐出ヘッドを前記基板に対して相対的に移動させる移動機構を更に具備し、
前記インク吐出制御部が前記基板に対する前記インク吐出ヘッドの速度或いはインク吐出間隔を制御することを特徴とする請求項７に記載のインク塗布システム。
【請求項１２】
インクジェット方式により、基板上に設けられ細分化された区画を有するダミー画素形成部にインクを吐出し、
このインクの吐出により前記ダミー画素形成部に形成される前記インクのパターンを測定し、
このパターンに基づいて、前記インクの着弾位置、インク量或いはインクの着弾位置並びにインク量の適否を判別することを特徴とするインク塗布方法。
【請求項１３】
インクジェット方式により、基板上に設けられ細分化された区画を有するダミー画素形成部に有機ＥＬ塗料のインクを吐出するインク吐出ヘッドと、
このインク吐出ヘッドにより前記ダミー画素形成部に形成される前記インクのパターンを測定する測定部と、
このパターンに基づいて、前記インクの着弾位置、インク量或いはインクの着弾位置並びにインク量の適否を判別する判別部と
を具備することを特徴とする有機ＥＬ素子製造装置。
【請求項１４】
インクジェット方式により、基板上に設けられ細分化された区画を有するダミー画素形成部にカラーフィルター用塗料のインクを吐出するインク吐出ヘッドと、
このインク吐出ヘッドにより前記ダミー画素形成部に形成される前記インクのパターンを測定する測定部と、
このパターンに基づいて、前記インクの着弾位置、インク量或いはインクの着弾位置並びにインク量の適否を判別する判断部と
を具備することを特徴とするカラーフィルター製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗布用基板、インク塗布システム及びその塗布方法並びにそれを用いたデバイス製造装置に係り、特に、インクジェット方式によりインクを塗布する際に用いる基板、インク塗布システム及びインク塗布方法並びにその基板を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子或いはカラーフィルター等の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子或いは有機薄膜電界発光素子等とも称する。以下、単に有機ＥＬ素子と称する。）は、有機蛍光物質に電界を印加により発光させる素子として知られている。一般に、有機ＥＬ素子は、ガラスのような透明基板材上にＩＴＯなどの透明電極が形成され、この透明電極上に膜厚１０〜１００００Åの有機層が１層以上形成され、この有機層上に陰極が蒸着形成されている構造を備えている。この構造体は、更に、酸素或いは水分との反応を防ぐために封止されて有機ＥＬ素子が作製される。有機層の形成には、主に低分子では、蒸着法が用いられ、高分子では、スピンコート法及びインクジェット法が用いられる。また、陰極の蒸着には、Ｂａ、Ａｇ、Ａｌ、Ｉｎ、ＬｉＦ、Ｌｉ、Ｃａ、ＣａＦ２等のメタル材料が用いられる。有機ＥＬ素子が高分子で作製される場合において、有機ＥＬ素子がフルカラーパネル化されるためには、その製造過程でインクジェット方式によりＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色で透明電極が塗り分けられることが有効であるとされている。このインクジェット方式で有機ＥＬ素子を製造する方法に関しては、下記特許文献１及び特許文献２にその方法等が開示されている。
【０００３】
この有機ＥＬ素子のフルカラーパネルを作製するには、有機層を均一に塗布することが安定したデバイスを作る上で重要とされている。インクジェット方式を採用した有機ＥＬ素子の作製においては、塗布すべき溶液の入った容器からチューブ及び配管などを介してインクジェットヘッドにその溶液が導入され、電気信号がインクジェットヘッドのピエゾ素子（即ち、圧電素子）に印加されてインクジェットヘッドのノズル先端（オレフィスと称せられる。）から液滴が吐出される。この吐出されたインクが樹脂等で作られた隔壁で囲まれた画素部に充填されてデバイス構造における有機層が形成される。
【０００４】
また、カラーフィルターの作製においても同様に、フルカラーパネル化するためには、インクジェット方式によりＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）３色を塗り分けることが有効であるとされている。このカラーフィルターの作製には、有機層が均一に塗布されることが均一な輝度及び色調のディスプレイデバイスを作る上で重要であるとされている。インクジェット方式によるカラーフィルター作製においては、塗布すべき溶液の入った容器からチューブ及び配管を介して、インクジェットヘッドにその溶液が導入され、電気信号がインクジェットヘッドのピエゾ素子に印加されることにより、インクジェットヘッドのノズル先端から液滴が吐出される。この吐出されたインクが樹脂等で出来た隔壁で囲まれた画素部に入りカラーフィルター構造中の各色のフィルター層が形成される。同様に、インクジェット方式を採用したカラーフィルターの製造方法に関しては、下記特許文献１及び特許文献２にその方法等が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２００２−９０５２０
【０００６】
【特許文献２】
特開２００２−２２１６１６
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
インクジェット方式で有機ＥＬ素子を製造する方法においては、有機層を均一に塗布するために、吐出される液滴の量が均一であることが重要とされている。しかしながら、従来、ノズルに固有の吐出特性に依存して、線状の欠陥が生じたり、或いは、画素ラインによっては、吐出される液滴量が異なり有機ＥＬ素子パネルにおいて輝度の斑が生じたりする問題がある。例えば、あるノズルから出る液滴量が他に比べ少ない場合には、そのノズルを使った画素に充填されるポリマー成分量が少なくなる。従って、ある画素の膜厚が適正な厚みより薄くなって画素毎に発光効率が異なる虞があり、また、画素中で電流のリークが起きる虞がある。また、最悪の場合には、液滴が画素に十分充填されず、画素がショートする虞がある。また、あるノズルから出る液滴量が他に比べ多い場合には、そのノズルを使った画素に充填されるポリマー成分量が多くなり、その画素の膜厚が適正な厚みより厚くなる。その結果、その画素の発光効率が悪化し、液滴量が多すぎる場合には、画素間の隔壁を越えて隣接画素にインクが侵入して混色を起こしてしまったりする虞がある。
【０００８】
また、インクジェット方式を採用したフィルターの製造においても、同様に、吐出される液滴の量が均一であることが重要であるとされている。しかしながら、従来、ノズルに固有の吐出特性に基づき、線状の欠陥を生じたり、或いは、ある画素ラインにあっては、吐出された液滴量が異なりディスプレイデバイスにおいて輝度や色調の斑が生じたりする問題がある。例えば、あるノズルから出る液滴量が他に比べ少ない場合は、そのノズルを使った画素に充填されるポリマー成分量が少なくなる。従って、その画素の膜厚が適正な厚みより薄くなって色目が薄くなる虞があり、また、最悪の場合には、液滴が画素に十分充填しきらず、画素中に欠陥が生じる虞がある。また、ノズルから出る液滴量が他に比べ多い場合には、そのノズルを使った画素に充填されるポリマー成分量が多くなる。その結果、その画素の膜厚が適正な厚みより厚くなって透過率が悪く、その画素のみが暗くなったり、最悪の場合には、隔壁を越えて隣接画素にインクが侵入し、混色を起こしてしまったりする虞がある。
【０００９】
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであって、その目的は、欠陥がなく、均一な液量を塗布できる塗布用基板、インク塗布システム及びその塗布方法並びにそれを用いたデバイス製造装置を提供するにある。
【００１０】
また、この発明の目的は、インクジェット方式により有機材料を塗布する工程を有する有機ＥＬ素子或いはカラーフィルター等の製造において、欠陥がなく、均一な液量を塗布できる塗布用基板、インク塗布システム及びその塗布方法並びにそれを用いたデバイス製造装置を提供するにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、
インクジェット方式によりインクが滴下されてインクが塗布されるダミー画素形成部を設けた基板であって、このダミー画素形成部は、滴下されたパターンを特定するための細分化された区画を有することを特徴とする塗布用基板が提供される。
【００１２】
また、この発明によれば、
インクジェット方式により、基板上に設けられ細分化された区画を有するダミー画素形成部にインクを吐出するインク吐出ヘッドと、
このインク吐出ヘッドにより前記ダミー画素形成部に形成される前記インクのパターンを測定する測定部と、
このパターンに基づいて、前記インクの着弾位置、インク量或いはインクの着弾位置並びにインク量の適否を判別する判別断部と
を具備することを特徴とするインク塗布システムが提供される。
【００１３】
更に、この発明によれば、
インクジェット方式により、基板上に設けられ細分化された区画を有するダミー画素形成部にインクを吐出し、
このインクの吐出により前記ダミー画素形成部に形成される前記インクのパターンを測定し、
このパターンに基づいて、前記インクの着弾位置、インク量或いはインクの着弾位置並びにインク量の適否を判別することを特徴とするインク塗布方法が提供される。
【００１４】
また、更に、この発明によれば、
インクジェット方式により、基板上に設けられ細分化された区画を有するダミー画素形成部に有機ＥＬ塗料のインクを吐出するインク吐出ヘッドと、
このインク吐出ヘッドにより前記ダミー画素形成部に形成される前記インクのパターンを測定する測定部と、
このパターンに基づいて、前記インクの着弾位置、インク量或いはインクの着弾位置並びにインク量の適否を判別する判別部と
を具備することを特徴とする有機ＥＬ素子製造装置が提供される。
【００１５】
更に、また、この発明によれば、
インクジェット方式により、基板上に設けられ細分化された区画を有するダミー画素形成部にカラーフィルター用塗料のインクを吐出するインク吐出ヘッドと、
このインク吐出ヘッドにより前記ダミー画素形成部に形成される前記インクのパターンを測定する測定部と、
このパターンに基づいて、前記インクの着弾位置、インク量或いはインクの着弾位置並びにインク量の適否を判別する判断部と
を具備することを特徴とするカラーフィルター製造装置が提供される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る塗布用基板及びインク塗布システム並びにその基板を用いたデバイス製造装置について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、インクジェット方式を採用しているデバイス製造装置のインク塗布システムを示している。このインク塗布システムでは、ステージ駆動系２によりＸ方向（スキャン方向に相当する。）及びＹ方向（スキャン方向に直交する方向に相当する。）に移動可能なステージ４が設けられ、このステージ４上に試料、即ち、基板２８が載置されている。このステージ４上には、インク、Ｒ、Ｇ、Ｂの有機塗料を吐出させるノズルを備えたインクジェットヘッド６が配置されている。ここで、ヘッドは複数個に分けられて備えられていても構わない。図１に示される製造装置では、ステージ４が移動される例を示しているが、このステージ４に代えてインクヘッドジェットヘッド４がＸ−Ｙ方向にステージ４に対して相対的に移動されても良く、或いは、インクヘッドジェットヘッド４がＸ方向に移動され、ステージ４がＹ方向に移動されるような機構が採用されても良い。更に、ヘッドとしてＸ方向に延出され、ライン状にインクを吐出するラインヘッドが採用される場合には、このラインヘッドがＹ方向に移動されても、或いは、ステージ４がＹ方向に移動されても良い。
【００１８】
このインクヘッドジェットヘッド６は、インクジェットヘッド駆動制御系８によって駆動され、この駆動制御系８によって制御されて所定の吐出量のインクがステージ４上の試料、即ち、基板２８に向けて噴射される。ここで、インクジェット方式には、種々のインク吐出方式があるが、その何れのインク吐出方式がこのインクジェットヘッド６に採用されても良い。インク吐出方式として、例えば、電気信号に応じて変形するピエゾ素子（圧電素子）を用いた圧電方式、電気信号に応じて発熱する発熱抵抗体の熱エネルギーによってインク中に発生するバブルを利用したサーマル方式、電気信号による静電力を用いた静電方式、或いは、超音波を用いた音響方式等により、インクの小滴を発生、飛翔させるインクの吐出法がある。圧電方式のインクジェットヘッド６を例に取ると、図２に示すように駆動信号をピエゾ素子に印加させると、ピエゾ素子が作動してインク液室内のインクが吐出される。他の方式のインクジェットヘッド６にあっても、駆動信号に応じて作動子、即ち、圧電素子、発熱抵抗体等がインク液室内のインクに圧力を与えてインク液室からインクが吐出されて試料に向けられる。一般的に、駆動信号の電圧が上昇されるとインクはより多く吐出され、その電圧が下げられると、インクはより少なく吐出される。また、駆動電圧のパルス幅の調整によってもインクの吐出量を変化させることができる。そして、図２に示されるように駆動信号のパルスの周期がインクの吐出間隔に相当していることから、パルスの周期に応じてステージ４或いはヘッド６を移動させることによって正確に試料、即ち、基板２８に所定の吐出量のインクを与えることができる。
【００１９】
図１に示される製造装置には、ヘッド６を洗浄するための洗浄機構１０が更に設けられ、ステージ４に対向してＣＣＤカメラ等の光学測定器１２が設けられている。ステージ４上の試料は、電源１６に接続された照明装置１４で照明され、後に説明するように試料、即ち、基板２８に供給されたインクのパターンが画像として光学測定器１２で撮影される。撮影画像は、撮影画像データとして後に述べるような或タイミングでインクジェットヘッド制御系８からのヘッド駆動信号に同期してこの制御系８を介して制御処理装置１８に供給される。この制御処理装置１８に転送された画像データは、その画像パターンが後に説明するように解析されると共にモニター２２にその画像が表示される。
【００２０】
尚、照明装置１４及び光学測定機１２は、試料基板２８の上部或いは下部のいずれに配置されても良い。また、この洗浄機構１０は、移動機構（図示せず）を備え、移動機構によってヘッド６に近づけられてこのヘッド６を洗浄しても良く、或いは、ヘッドが洗浄機構１０にまで移動されて洗浄されても良い。
【００２１】
一般的に、図１に示されるインク塗布システムが適用されるようなインクジェット方式により有機材料を塗布する工程を含む有機ＥＬ素子の製造方法においては、ガラス或いはアクリル樹脂やポリイミド樹脂等で作られる透明基板材（基板材料）２０上にＩＴＯなどの透明電極２４が形成され、図３に示すようにその表面がフッ素化合物若しくはフッ素を含むプラズマ等によって撥インク性を有するよう処理された隔壁２２で各画素形成部２６が区切られている基板２８が用意される。この基板２８上の各画素形成部２６の夫々にＲ，Ｇ，Ｂの発光層を形成すべき、ＰＰＶ（ポリパラフェニレンビニレン）若しくはＰＦ（ポリフルオレン）などのポリマーを有機溶剤で溶液化したインク３０が図１に示すようなインクジェット塗布装置を使って滴下される。基板２８上には、図４に示すように画素形成部２６がマトリックス状に配置され、理想的には図５に示すように均一のインクがこの画素形成部２６に滴下される。ここで、基板２８では、Ｒ、Ｇ、Ｂの組合せに係る各画素は、マトリックス状に配列されるが、Ｒ、Ｇ、Ｂ用の画素形成部２６の夫々は、それぞれライン状に配列されても良く、ストライプ状、或いは、デルタ状に配列されても良い。また、各画素には、ホール輸送層と発光層などが複数層形成されても良い。
【００２２】
基板２８にインクが滴下された後、インクが乾燥され、理想的には図６に示すように各画素形成部２６内に均一に膜厚の発光層の膜３２が形成され、図７に示されるように真空蒸着装置で陰極メタル層３４が蒸着されて電界発光素子構造が作製される。
【００２３】
上述した製造工程においては、インクジェットの吐出性の差異により、理想的には図７に示すように発光層の膜３２が均一な膜厚で形成されるべきところが、インク量が少ない場合には、図８に示すように発光層の膜３２が均一な膜厚で形成されなくなる。その結果、そのインク滴下量の少ないノズルを用いた部位だけ特異的に図９に示すような横方向（＝スキャン方向とする）にすじ３６が生じて特定のラインにムラが発生される。さらにひどい場合はあるノズルからインクが吐出されず線欠陥を生じることさえある。
【００２４】
また、インクが画素形成部２６の中心からずれの吐出されて図１０に示すように発光層２２が偏奇して形成される場合には、画素内で発光輝度分布が生じ、結果として図９に示すような横すじ３６が生じ、他のラインに対してムラが発生される。更に、ひどい場合は図１１に示すように画素形成部２６内に発光層が欠損する部位が生じ、メタル蒸着層３４がＩＴＯ膜２４と接触し、リークを起こしてしまうことさえある。
【００２５】
このような現象を無くすためには、ダミー画素形成部４２が設けられた塗布用基板２８を用いるインク塗布システムによって有機ＥＬ素子が製造されることが有効となる。即ち、図１に示すシステムにおいて、基板２８上に設けられた実画素形成部２６の外周に画素形成部２６と同等の、或いは、これよりも大きいダミー画素形成部４２が設けられた基板２８が用意され、このダミー画素形成部４２が設けられた塗布用基板２８を用いてダミー画素形成部４２にインクが塗布される。このダミー画素形成部４２内には、所定パターンで細分化された区画４０が設けられている。図１に示すシステムにおいて、図１３に示すように光学測定器１２を用いてそのダミー画素形成部４２上に滴下したインク３０が広がった区画４０のパターンが観測並びに測定されることにより、塗布されたインク３０の着弾位置及び／乃至液滴量が識別され、この識別に応じて適切なインクが塗布されれば、均一な発光層の膜が形成される構造を有する有機ＥＬ素子が製造される。
【００２６】
上記ダミー画素形成部４２は、図１２（ａ）〜（ｄ）のいずれかに示すような細分化された区画４０のパターンに区切られている。図１２（ａ）においては、ダミー画素形成部４２は、行列に配置された略矩形、例えば、正方形の区画４０に区切られ、図１２（ｂ）においては、ダミー画素形成部４２は、マトリックス状に配置された円形の区画４０に区切られ、図１２（ｃ）においては、行列に配置された三角形の区画４０に区切られ、及び図１２（ｄ）においては、同心円の区画４０に区切られている。このダミー画素形成部４２は、実画素形成部２６とその大きさが略等しいが、その大きさが異なっていても良い。しかし、測定上、実画素形成部２６と同等以上の大きさであることが好ましい。また、このダミー画素形成部４２は、少なくともインクジェットヘッドの相対的スキャン方向（ｘ軸方向）に配置され、好ましくは、マトリックス配置の画素形成部２６の行及び列に対応して設けられる。即ち、ダミー画素形成部４２内の区画４０は、基板２８とインクジェットヘッド６の相対スキャン方向軸（以下ｘ軸という）に対して対称で、さらに該スキャン方向の垂直な方向の軸（以下ｙ軸という）に対して対称に配置されていることが望ましい。更に、ダミー画素形成部４２の中心は、実画素の中心を貫くｘ軸上若しくはｙ軸上にあり、かつ、実画素形成部２６の配置ピッチの整数倍だけ実画素の最端画素形成部２６から離れて配置されていることが好ましい。実画素とダミー画素形成部の配置例が図１３に示されている。
【００２７】
インク３０は、滴下された後、乾燥する過程で、十分な量があれば広がり、そうでない場合は隔壁に沿って縮む性質を持つので、区画４０に十分なインク３０があれば広がってインクが充填されるが、そうでない場合は広がりきらず、少ない場合には隔壁に向かって収縮しながら乾燥してしまう。その結果、網戸に水をかけた時のような模様になり、区画４０内にインク３０が有るか、或いは、ないかでインクの量が適切か否かを識別することも出来る。同じインクを使う限り、区画４０内で広がる場合とそうでない区画の領域及び区画数は、滴下されたインクの量や場所に対応させることが出来る。もっとも、最適な広がり区画数と位置については予め知見を得ておくことが望ましい。さらにその知見と広がりのデータを自動解析してその結果を基に、液滴量の増減、基板２８に対するヘッド位置の修正、ヘッドスキャン速度ないし吐出周波数の修正またはノズルの選定を行なう機能をインクジェット塗布装置が有していれば、より好ましい。
【００２８】
基板２８としては上述のようなダミー画素形成部４２が具備されていれば良い。つまり、全く実画素２６を有しない基板２８であっても良く、特に工程の運転開始時にダミー画素形成部４２のみ若しくはダミー画素形成部４２が多く含まれた基板２８を流品し、図１に示されるインクジェット装置の塗布安定性をチェックしても良い。また、最終形態として有機ＥＬパネルとなる面が複数面若しくはいくつかの各種検査用パネル面が同じ基板上に配置されていても良い。
【００２９】
上述した製造方法は、図１に示すインク塗布システムで実現される。即ち、図１に示すようなインクジェット装置に、ダミー画素形成部４２に塗布された滴下インクの広がりパターンは、光学測定器１２によって観察され、更に、パターン認識装置或いはその認識結果を処理する演算は、制御用処理装置１８によってなされ、その演算結果を基にインクジェットヘッド６に印加する駆動信号を発生するインクジェット駆動系８がこの制御用処理装置１８によって制御される。光学測定器は、インクが滴下されたダミー画素形成部４２の位置に移動する機構及びＣＣＤカメラなどを用いて観察する機構（例えば、フォーカス調整機構）を備え、更に、図１に示されるように、一般的な照明或いはフォトルミネッセンス発光させるための光照明１４を具備していることが望ましい。
【００３０】
尚、滴下インクがフォトルミネッセンス発光する材料を含有するインク３０である場合、インクの広がった区画の観測・測定の際、滴下したインクのフォトルミネッセンス発光のピーク波長より短波長の光を当てて測定すると、よりコントラストをつけることも出来る。
【００３１】
図１に示すシステムは、同様にカラーフィルターの製造工程にも同様に適用することができる。
【００３２】
一般的に、インクジェット方式により有機材料を塗布する工程を有するカラーフィルターの製造において、図３に示すような隔壁２２で各画素形成部２６が区切られている基板２８が用意される。図３に示すよう基板２８は、隔壁で各画素が区切られている。その各画素形成部２６にＲ，Ｇ，Ｂ用のフィルター材料を溶液化したインクがインクジェット塗布装置で滴下される。画素自体は、基板２８にＲ、Ｇ、Ｂ用画素形成部２６がそれぞれライン状配列やストライプ状配列やデルタ配列などで配置されている。その後、インクを乾燥させて、均一な膜厚の膜を形成する。
【００３３】
しかしながら、インクジェットの吐出性の差異があると、線状の欠陥を生じたり、画素ラインによって吐出された液滴量が異なりディスプレイデバイスにおいて輝度や色調の斑が生じたりする虞がある。このような現象を無くすためには、基板２８上に設けられた実画素より細かく区切られた区画を有するダミー画素形成部４２を具備する塗布用基板２８を用い、基板２８上に設けられたダミー画素形成部４２にインクが塗布され、そのダミー画素形成部４２上に滴下したインクの広がった区画を観測及び測定することにより、塗布されたインクの着弾位置及び／乃至液滴量を識別するインク塗布システムによってカラーフィルター等が製造されることが有効となる。
【００３４】
上記ダミー画素形成部４２としては、図１２（ａ）〜（ｄ）のいずれかに示すな区画４０のパターンに区切られている。図１２（ａ）においては、ダミー画素形成部４２は、行列に配置された略矩形、例えば、正方形の区画４０に区切られ、図１２（ｂ）においては、ダミー画素形成部４２は、マトリックス状に配置された円形の区画４０に区切られ、図１２（ｃ）においては、行列に配置された三角形の区画４０に区切られ、及び図１２（ｄ）においては、同心円の区画４０に区切られている。このダミー画素形成部４２は、実画素形成部２６とはその大きさが異なっていても良い。しかし、測定上、実画素形成部２６と同等以上の大きさであることが好ましい。また、このダミー画素形成部４２は、マトリックス配置の画素形成部２６の行及び列に対応して設けられることが好ましい。即ち、ダミー画素形成部４２内の区画４０が基板２８とインクジェットヘッド６の相対スキャン方向軸（以下ｘ軸という）に対して対称で、さらに該スキャン方向に垂直な方向軸（以下ｙ軸という）に対して対称に配置されていることが望ましい。更に、ダミー画素形成部４２の中心は、実画素の中心を貫くｘ軸上若しくはｙ軸上にあり、かつ、実画素形成部２６の配置ピッチの整数倍だけ実画素の最端画素形成部２６から離れて配置されていることが好ましい。実画素とダミー画素形成部の配置例が図１３に示されている。
【００３５】
基板２８としては上述のようなダミー画素形成部４２が具備されていれば良い。つまり、全く実画素２６を有しない基板２８であっても良く、特に工程の運転開始時にダミー画素形成部４２のみ若しくはダミー画素形成部４２が多く含まれた基板を流品し、図１に示されるインクジェット装置の塗布安定性をチェックしても良い。また、最終形態としてカラーフィルターパネルとなる面が複数面若しくはいくつかの各種検査用パネル面が同じ基板２８上に配置されていても良い。
【００３６】
上述した製造方法は、図１に示すインク塗布システムで実現される。即ち、図１に示すようなインクジェット装置に、ダミー画素形成部４２に塗布された滴下インクの広がりパターンは、光学測定器１２によって観察され、更に、パターン認識装置或いはその認識結果を処理する演算は、制御用処理装置１８によってなされ、その演算結果を基にインクジェットヘッド６に印加する駆動信号を発生するインクジェット駆動系８がこの制御用処理装置１８によって制御される。光学測定器は、インクが滴下されたダミー画素形成部４２の位置に移動する機構及びＣＣＤカメラなどを用いて観察する機構（例えば、フォーカス調整機構）を備え、更に、図１に示されるように、一般的な照明或いはフォトルミネッセンス発光させるための光照明１４を具備していることが望ましい。
【００３７】
以下に、この発明の製造方法に係る実施例及びこの実施例と比較する為の比較例を説明する。
【００３８】
（実施例１）
電界を印加すると赤色に発光するＰＦポリマーを１ｗｔ％の濃度に薄めたテトラリン溶液（インク）を用意し、１番〜１０番のノズル番号で識別された１０個のノズル穴を有するインクジェットヘッドを使って、各ノズルのピエゾに６０Ｖの電圧を印加して図１４のようなダミー画素形成部（ここでこのダミー画素形成部の区画は、基板２８とインクジェットヘッドの相対スキャン方向軸に対して対称かつ、該スキャン方向の法線方向軸に対して対称に配置されている）を有する基板２８上にインクジェット塗布装置で塗布した。その結果６番以外ノズルによって塗布されたインクは図１５のように広がり、６番ノズルによって塗布されたインクは図１６に示すように広がった。そこで６番ノズルに印加する電圧を６１Ｖ、６２Ｖ、６３Ｖ、６４Ｖと順次電圧を上げていったところ、６３Ｖにおいて図１５のようによく広がったため、６番ノズルの印加電圧を６３Ｖにして、その後、基板２８に塗布し、３０分間真空乾燥させた後、陰極を蒸着し、封止を行った後、パネルを発光させた。その結果、すじムラのない良好なパネルが得られた。
【００３９】
（実施例２）
実施例１と同様に測定して、同様の結果が得られた後、あらかじめ装置のプログラムに組み込まれた処理により、６番ノズルのみ印加電圧を６３Ｖにして、その後、基板２８に塗布し、３０分間真空乾燥させた後、陰極を蒸着し、封止を行った後、パネルを発光させた。その結果、すじムラのない良好なパネルが得られた。
【００４０】
（実施例３）
電界をかけると緑色に発光するＰＦポリマーを１ｗｔ％の濃度に薄めたテトラリン溶液（インク）を用意し、１番〜１５番のノズル番号で識別された１５個のノズル穴を有するインクジェットヘッドを使って、各ノズルのピエゾに５０Ｖの電圧を印加して図１４のようなダミー画素形成部（ここでこのダミー画素形成部の区画は、基板２８とインクジェットヘッドの相対スキャン方向軸に対して対称かつ、該スキャン方向の法線方向軸に対して対称に配置されている）を有する基板２８上にインクジェット塗布装置で塗布した。塗布されたダミー画素形成部の広がりを自動検出しようとしたところ、コントラスト不足による検出エラーが起こったので、ブラックライトランプ（東芝ライテック製  ＥＦＤ１５ＢＬＢ）から取り出した光を検出すべき画素に照射しながら再度自動検出したところ、塗布されたインクはいずれのノズルからも図１７のように広がった。自動補正により、塗布開始位置の設定を１０μｍ  ｘ軸左（マイナス）側に移動させて、その後、基板２８に塗布し、３０分間真空乾燥させた後、陰極を蒸着し、封止を行った後、パネルを発光させた。その結果、すじムラのない良好なパネルが得られた。
【００４１】
（実施例４）
電界をかけると青色に発光するＰＦポリマーを１．５ｗｔ％の濃度に薄めたテトラリン溶液（インク）を用意し、１番〜１５番のノズル番号で識別された１５個のノズル穴を有するインクジェットヘッドのノズルのうち、３番〜１２番を使って、各ノズルのピエゾに５５Ｖの電圧を印加して図１４のようなダミー画素形成部（ここでこのダミー画素形成部の区画は、基板２８とインクジェットヘッドの相対スキャン方向軸に対して対称かつ、該スキャン方向の法線方向軸に対して対称に配置されている）を有する基板上にインクジェット塗布装置で塗布した。その結果、３番以外ノズルによって塗布されたインクは図１５のように広がり、３番ノズルによって塗布されたインクは図２０のように広がった。ここで広がりの測定時にはブラックライトランプ（東芝ライテック製  ＥＦＤ１５ＢＬＢ）から取り出した光を検出すべき画素に照射しながら検出した。そこで使用するノズルを４番〜１３番を使って、再度塗布、検出したところ、すべて図１５のようによく広がったため、その後、基板２８に塗布し、３０分間真空乾燥させた後、陰極を蒸着し、封止を行った後、パネルを発光させた。その結果、すじムラのない良好なパネルが得られた。
【００４２】
（比較例１）
本発明のようなダミー画素形成部を有しない基板２８に電界をかけると赤色に発光するＰＦポリマーを１ｗｔ％の濃度に薄めたテトラリン溶液（インク）を用意し、１番〜１０番のノズル番号で識別された１０個のノズル穴を有するインクジェットヘッドを使って、各ノズルのピエゾに６０Ｖの電圧を印加して基板２８上にインクジェット塗布装置で塗布した。その結果、実画素において６番ノズルから塗布されたインクは十分に広がらなかったため、６番ノズルに印加する電圧を６１Ｖ、６２Ｖ、６３Ｖ、６４Ｖと順次電圧を上げていったところ、６２Ｖ以上において広がったため、６番ノズルの印加電圧を６２Ｖにして、その後、基板２８に塗布し、３０分間真空乾燥させた後、陰極を蒸着し、封止を行った後、パネルを発光させた。その結果、すじムラを有するパネルが出来てしまった。後日、走査型電子顕微鏡をつかって膜厚を分析したところ、３番ノズルから塗布されたインクの量が多かったことと、６番ノズルから塗布されたインクの量が少なかったことが判明した。
【００４３】
上述した実施例では、適切な量のインクが画素に配分される例について説明したが、インクジェットノズルが汚れている場合には、図１９から図２２に示すようにダミー画素形成部４２内で均一な区画４０にインクが広がらず、インクジェットノズルの汚れに依存して特定の方向に延びるようなパターンとなる。例えば、図１９に示すようにダミー画素形成部４２内で縦方向に広がるパターンが生じたり、図２０に示すようにダミー画素形成部４２内で横方向に広がるパターンが生じたり、図２１に示すようにダミー画素形成部４２内で斜め方向に広がるパターンが生じたり、図２２に示すようにダミー画素形成部４２内で特定の方向、横方向にのみ広がるようなパターンを描くこととなる。このような異常なパターンが出現する場合には、図１に示す洗浄機構１０が動作してヘッド６の洗浄が開始される。このパターンの異常は、図１５或いは図１７に示される正常パターンと検出された異常パターンが処理装置１８において比較され、その差がある閾値を超えた際にこの処理装置１８から洗浄指令が洗浄機構１０に指示され、この洗浄機構１０が動作され、ヘッド６が洗浄される。
【００４４】
尚、ヘッドの洗浄は、エアー圧（不活性ガスを用いることが望ましい）により加圧して流路の中のインクを押し出す加圧パージ、ノズル口から減圧して流路の中のインクを吸い出す吸引パージ、分解洗浄、ノズル表面のふき取りなどがある。これらを組み合わせて、インク流路、ノズル口付近及びノズルプレート表面などを安定状態にすることが好ましい。
【００４５】
以下にインクジェットノズルの汚れに起因してパターンが異常となる場合の実施例及び比較例について説明する。
【００４６】
（実施例５）
電界をかけると赤色に発光するＰＦポリマーを１ｗｔ％の濃度に薄めたテトラリン溶液（インク）を用意し、１番〜１０番のノズル番号で識別された１０個のノズル穴を有するインクジェットヘッドを使って、各ノズルのピエゾに６０Ｖの電圧を印加して図１４に示すようなダミー画素形成部（ここでこのダミー画素形成部の区画は、基板２８とインクジェットヘッドの相対スキャン方向軸に対して対称かつ、該スキャン方向の法線方向軸に対して対称に配置されている）を有する基板２８上にインクジェット塗布装置で塗布した。その結果２番のノズルによって塗布されたインクは図１９のように広がった。そこでヘッドを一旦洗浄工程に戻し、加圧パージをした後、ノズルプレート表面を無塵布で拭き、再度同様に各ノズルのピエゾに６０Ｖの電圧を印加して塗布したところ、図１５に示すようによく広がったため、その後、基板２８に塗布し、３０分間真空乾燥させた後、陰極を蒸着し、封止を行った後、パネルを発光させた。その結果、すじムラのない良好なパネルが得られた。
【００４７】
（比較例２）
実施例５と同様に２番ノズルから吐出されたインクが図１９に示すように広がったが、そのまま基板２８に塗布し、３０分間真空乾燥させた後、陰極を蒸着し、封止を行った後、パネルを発光させたところ、混色を起こして、すじムラを有するパネルが出来てしまった。
【００４８】
また、図２３に示されるようにダミー画素形成部４２内には、正常なインクパターンが生じるが、インクパターンの中心がダミー画素形成部４２の中心から偏奇される場合がある。このような場合には、インクジェットヘッド６のノズル位置が不適切であることから、インク３０が正しく画素形成部２６の中心に向けられなくなる。このような異常のパターンも光学測定機１２で観測され、処理装置１８でその異常が識別され、処理装置１８からの向き補正指令に従ってノズルの方向が正しい方向に向けられる。
【００４９】
次に、図１に示される処理装置におけるパターンの認識に関して説明する。
【００５０】
ダミー画素形成部４２に塗布されたインクの位置や大きさ（滴下量）を認識する方法としては、例えば、区画化された各画素の中心に光を当て、インクのある場所とない場所の透過率、反射率、透過スペクトル、反射スペクトル等の差異を識別する方法、米国Ｍｅｄｉａ  Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社のＩｍａｇｅ−Ｐｒｏ  Ｐｌｕｓなどの画像認識ソフトで、インクのある場所とない場所のグレイ値の差などによって識別する方法などがある。透過率、反射率、透過スペクトル、反射スペクトル等の差異を識別する場合は、インクの色（フォトルミネッセンス発光を用いるときはその発光色）毎に、インクの有無によって閾値が明確になるよう測定波長を定める。また、ソフトで識別する場合はインクの有無によって閾値が明確になるようグレイ値の基準を定める。例えば、図２３に示されるように区画４０に演算処理上の番号を付し、この番号が付されたダミー画素形成部に赤くＥＬ発光するインクが広がった場合、基板２８の裏面からブラックライトランプから取り出した光をダミー画素形成部に照射し、インクの無い区画に比べ、例えば６３０ｎｍの発光スペクトル強度が２０倍以上あるもの区画だけを選択して、２７、３６、３７、３８、４５、４６、４７、４８、４９、５６、５７、５８、６７番の区画にインクがあると認識をすることが出来る。
【００５１】
次に、これらは、ｘ座標の位置検出として、本来１の位が５の位置がピークかつ中心であるべきところ１の位が７、６、７，８，５，６，７，８，９，６，７，８，７となっていることから１の位で７がピークかつ平均値となっていることがわかる。そこで、ｘを２マス分左へ吐出されるよう修正するべきであるとして処理装置装置１８がその位置を判定する。その後、処理装置装置は予め定めてある参照データを参照し、２マス分に対応する位置補正を行なうよう、ステージ駆動系乃至ヘッド駆動制御系に信号を送ることとなる。
【００５２】
さらに、ｙ座標の位置検出として、本来１０の位が５の位置がピークかつ中心であるべきところ１０の位が２，３，３，３，４，４，４，４，４，５，５，５，６となっていることから１０の位で４がピークかつ平均値となっていることがわかる。そこで、ｙを１マス分下へ吐出されるよう修正するべきとして処理装置装置がこのデータを解析して位置が判定される。その後、処理装置装置は予め定めてある参照データを参照し、１マス分に対応する位置補正を行なうよう、ステージ駆動系乃至ヘッド駆動制御系に信号を送ることとなる。
【００５３】
また、液滴量（インク量）については、区画４２の桝目の数を、桝目数や桝目面積によって同様に計測することができ、桝目数や桝目面積が予め定めてある参照データをより大きければ、参照データを参照し、その桝目数や桝目面積に対応する電圧や補正を行なうよう、ステージ駆動系乃至ヘッド駆動制御系に信号を送ることとなる。
【００５４】
また、認識された位置から、ｘ及びｙの平均値がダミー画素形成部中心にくるよう補正された後に、インクの広がりが楕円形状や長方形形状など、通常円径に広がるべきインクの広がりとして異常な広がり方をしている場合、図１９、図２０、図２１、図２２等は、ノズル流路やノズル口やノズル表面に詰まりや汚れがあると推定されるので、洗浄工程に回すことが望ましい。
【００５５】
上述した処理は、図２４に示すような流れ（フロー）に従って図１に示すシステムで処理される。
【００５６】
始めに、ダミー画素形成部４２にインク３０が滴下されてこのインクのパターンの認識が開始される。始めに、ステップＳ１に示すように光学測定機１２がそのダミー画素形成部４２の位置に移動されてその画像が得られる。撮影画像のデータは処理装置１８に転送され、モニター２２にその画像が表示されると共に処理装置１８において判別画像として認識される。この画像は、処理装置１８においてステップＳ３に示すように基準となる参照画像と比較される。比較の結果、図１９〜図２２を参照して説明したよう判別画像が特的方向に歪んだ画像である場合には、ステップＳ４に示すようにインクジェットヘッド６のノズルが汚れているとして洗浄機構１０が動作してインクジェットヘッド６のノズルが洗浄される。
【００５７】
また、図１５〜図１８を参照して説明したようにインク吐出量が不適切である場合には、ステップＳ５に示すようにそのインクの吐出量が調整される。即ち、インクヘッド駆動制御系８からの駆動信号のレベルが調整されてその吐出量が調整される。また、判定画像のパターン形状が正常であるが、その中心が参照画像とは異なる場合には、その偏倚量が演算される。この偏奇量に応じてステージ駆動系８がステップＳ６に示すようにステージ４の移動を補正制御してそのインクジェットヘッド６のノズルからのインクの吐出タイミングが調整される。ステージ４の移動に代えてステップＳ６に示すようにインクヘッド駆動制御系８からの駆動信号が制御されてヘッド６のインクの吐出タイミングが調整され、或いは、ステージの移動とともにヘッド６のインクの吐出タイミングが調整されても良い。吐出タイミングを調整することによってインクは、画素形成部２６の中心に向けることができる。図２を参照すれば明らかなように吐出間隔が調整されれば、ステージの移動に合わせて適切に画素２６の中心にインクを噴射することが可能となる。
【００５８】
上述した実施の形態では、基板に区画を設ける例について説明している。理論的には、基板に区画が無くてもインクのパターンが得られれば適切にインクの吐出を制御できる。しかしながら、区画が無い場合は、インクは滴下された場所の滴下インクの濡れ性に依存して大きさが広がったり、縮まったり、移動したりして、ぶれによってインクの滴下位置同定が難しいことが判明している。また、区画が無い場合は、滴下量についてはより同定が困難となる。それに対し、区画がある場合は、滴下された位置からインクが動ける範囲が微小範囲に限られると共に、濡れ性の変動影響も少なく、滴下量測定も少ない誤差で測定可能となる。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によるとインクジェット方式により有機材料を塗布する工程を有する有機ＥＬ素子乃至カラーフィルター等の製造において、欠陥がなく、均一な液量を塗布できる基板とインク塗布システム及びそれを用いたデバイス製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、インクジェット方式を採用しているデバイス製造装置のインク塗布システムを概略的に示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示されるインク塗布システムのインクジェットヘッドに供給される駆動信号の一例を示す信号波形図である。
【図３】図１に示されるインク塗布システムにおける試料としての基板を概略的に示す一部断面図である。
【図４】図１に示されるインク塗布システムにおける試料としての基板を概略的に示す平面図である。
【図５】図１に示されるインク塗布システムにおける試料としての基板にインクを塗布した後の状態を概略的に示す平面図である。
【図６】図１に示されるインク塗布システムにおける試料としての基板にインクが適切に滴下された状態を概略的に示す一部断面図である。
【図７】図６に示される基板から作られたＥＬ素子の構造を概略的に示す一部断面図である。
【図８】図１に示されるインク塗布システムにおける試料としての基板にインクが不適切に滴下された状態を概略的に示す一部断面図である。
【図９】図１に示されるインク塗布システムにおける試料としての基板に不適切にインクを塗布した後の状態を概略的に示す平面図である。
【図１０】図１に示されるインク塗布システムにおける試料としての基板にインクが不適切に滴下された状態を概略的に示す一部断面図である。
【図１１】図１に示されるインク塗布システムにおける試料としての基板にインクが不適切に滴下された状態を概略的に示す一部断面図である。
【図１２】図１に示されるインク塗布システムにおける試料としての基板に設けられたダミー画素形成部の種々の区画例を概略的に示す平面図である。
【図１３】図１に示されるインク塗布システムにおける試料としての基板にダミー画素形成部を設けた例を概略的に示す平面図である。
【図１４】図１に示される基板におけるダミー画素形成部の構造を示す平面図である。
【図１５】図１４に示される基板におけるダミー画素形成部への適切なインク塗布例を示す平面図である。
【図１６】図１４に示される基板におけるダミー画素形成部へのインク滴下量が少ない不適切なインク塗布例を示す平面図である。
【図１７】図１４に示される基板におけるダミー画素形成部へのインク滴下位置が不適切なインク塗布例を示す平面図である。
【図１８】図１に示される基板におけるダミー画素形成部へのインク滴下量が多く、滴下位置も不適切なインク塗布例を示す平面図である。
【図１９】図１に示される基板におけるダミー画素形成部への不適切なインク塗布例を示す平面図である。
【図２０】図１に示される基板におけるダミー画素形成部への不適切なインク塗布例を示す平面図である。
【図２１】図１に示される基板におけるダミー画素形成部への不適切なインク塗布例を示す平面図である。
【図２２】図１に示される基板におけるダミー画素形成部への不適切なインク塗布例を示す平面図である。
【図２３】図１に示される基板におけるダミー画素形成部への不適切な位置でのインク塗布例に対してこれを補正する過程を説明する為の平面図である。
【図２４】図１に示されるインク塗布システムにおけるダミー画素形成部の観察及び測定に基づくインクジェットヘッド及びステージの調整過程を示すフローチャートを示している。
【符号の説明】
２．．．ステージ駆動系、４．．．ステージ、６．．．インクジェットヘッド、８．．．駆動制御系、１０．．．洗浄機構、１２．．．光学的測定器、１４．．．照明、１６．．．電源、２０．．．基板材、２２．．．隔壁、２６．．．画素形成部、２８．．．基板、３０．．．インク、
【図１】
2004253332.tif 000003
【図２】
2004253332.tif 000004
【図３】
2004253332.tif 000005
【図４】
2004253332.tif 000006
【図５】
2004253332.tif 000007
【図６】
2004253332.tif 000008
【図７】
2004253332.tif 000009
【図８】
2004253332.tif 000010
【図９】
2004253332.tif 000011
【図１０】
2004253332.tif 000012
【図１１】
2004253332.tif 000013
【図１２】
2004253332.tif 000014
【図１３】
2004253332.tif 000015
【図１４】
2004253332.tif 000016
【図１５】
2004253332.tif 000017
【図１６】
2004253332.tif 000018
【図１７】
2004253332.tif 000019
【図１８】
2004253332.tif 000020
【図１９】
2004253332.tif 000021
【図２０】
2004253332.tif 000022
【図２１】
2004253332.tif 000023
【図２２】
2004253332.tif 000024
【図２３】
2004253332.tif 000025
【図２４】
2004253332.tif 000026