JP2004001465A

JP2004001465A - パターン部材の製造方法及び製造装置

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Publication number: JP2004001465A
Application number: JP2003103900A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Takada; 高田　克彦; Hideo Nagano; 永野　英男; Shotaro Ogawa; 小川　正太郎; Ryuichi Katsumoto; 勝本　隆一
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-04-15
Filing date: 2003-04-08
Publication date: 2004-01-08

Abstract

【課題】基板上に複数種類の異なる材料をパターン状に形成するパターン部材の製造において、生産性及び製品品質のいずれをも向上させる。
【解決手段】基板Ｂ上に赤、緑、青及び絶縁層をパターン状に形成するパターン部材の製造方法。赤、緑、青及び絶縁層のパターンが形成されているそれぞれの版２２上に、赤、緑、青及び絶縁層材料を塗布する工程と、この材料を塗布した版２２を乾燥する工程と、基板Ｂにそれぞれの版２２のうち１つの版を、パターンが基板Ｂに接触するように重ね合わせ位置調整し、基板Ｂ及び／又は版２２の裏面より押圧することによりパターンを基板Ｂに転写する操作を複数種類分繰り返して、基板Ｂ上に赤、緑、青及び絶縁層をパターン状に形成する工程と、を有する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパターン部材の製造方法及び製造装置に係り、特に、液晶表示素子のカラーフィルタ、有機ＥＬ素子用画素等の電子ディスプレイ用途に好適に使用されるパターン部材の製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶表示素子のカラーフィルタ、有機ＥＬ素子用画素等の電子ディスプレイ用材料として、ガラス基板、シート基材、フィルム等の面に、たとえば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等の単色又は３色の微細（μｍレベル）なストライプ状又はマトリックス状のパターンを形成したパターン部材が使用されている。
【０００３】
このようなパターン部材の製造方法として、これまで各種の方法が提案、採用されている。たとえば、フォトリソグラフィー、顔料分散法、電着法、印刷法等が挙げられる。これらの製造方法は、一長一短あり、各社において最適と判断される製造方法が採用されているのが現状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のパターン部材の製造方法では、品質（パターン精度）面とコスト面との両方を満足させることが困難であるのが現状である。
【０００５】
すなわち、フォトリソグラフィー、蒸着法等（たとえば、特開２０００−３６３８５号公報、特開平９−２０４９８４号公報参照）では、装置が複雑であるうえに、連続可撓性支持体への加工に不適であり量産に不向きである。
【０００６】
グラビヤオフセット印刷法（たとえば、特開昭６２−８５２０２号公報参照）では、転写の際にパターン形状が乱れ、高精度（数十μｍレベル）の加工が困難であるという問題がある。
【０００７】
インクジェット方式（たとえば、特開平１０−１５３９６７号公報参照）では、隔壁を必要とするため、開口率が小さくなるという問題があるうえに、有機の層を多層化するのが困難であるという問題がある。
【０００８】
転写方式（たとえば、特開２０００−２４６８６６号公報参照）は、フィルム上に形成されたパターンをガラス基板等へ転写する技術であるが、パターンを連続するフィルム状の基板等へ転写することには対応できない。
【０００９】
他の態様の転写方式（たとえば、特開平８−１７１００８号公報参照）としては、パターンを連続するフィルム状の基板等へ転写する技術が挙げられるが、これは版面に着色固化膜を転写した後にフィルム状の基板等へ転写する方式であり、転写を繰り返す必要がある。したがって、歩留りの低下、パターンの密着力のばらつき、等の問題点を生じる。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、基板上に複数種類の異なる材料をパターン状に形成するパターン部材の製造において、生産性及び製品品質（パターン精度）のいずれをも向上させることができる製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、基板上に複数種類の異なる材料をパターン状に形成するパターン部材の製造方法において、それぞれの異なる材料用のパターンが形成されているそれぞれの版上に、該異なる材料を塗布する工程と、前記材料を塗布した版を乾燥する工程と、前記基板に、前記それぞれの版のうち１つの版を、前記パターンが基板に接触するように重ね合わせ位置調整し、前記基板及び／又は前記版の裏面より押圧することにより前記パターンを前記基板に転写する操作を前記複数種類分繰り返して、前記基板上に前記複数種類の異なる材料をパターン状に形成する工程と、を有することを特徴とするパターン部材の製造方法、及びこれに使用される製造装置を提供する。
【００１２】
本発明によれば、それぞれ異なる材料、たとえば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色彩用のパターンが形成されているそれぞれの版上に、この異なる材料（Ｒ、Ｇ、Ｂ）をパターン状に塗布し、このそれぞれの版を乾燥した後、製品となる基板に、これらの版のうち１つの版を、パターンが基板に接触するように重ね合わせ位置調整し、基板及び／又は版の裏面より押圧することによりパターン状材料を基板に転写できる。そして、これを各材料（Ｒ、Ｇ、Ｂ）毎に繰り返すことにより、パターン部材（たとえば、有機ＥＬ素子、液晶表示素子のカラーフィルタ）を形成できる。
【００１３】
したがって、本発明の上記方法により、基板上に複数種類の異なる材料をパターン状に形成するパターン部材の製造において、生産性及び製品品質（パターン精度）のいずれをも向上させることができる。
【００１４】
本発明において、前記版に形成されている材料用のパターンは、凸版よりなることが好ましい。このような凸版であれば、材料が容易確実に所定パターン状に版上に形成できるからである。
【００１５】
ただし、この「それぞれの異なる材料用のパターンが形成されている版」は、必ずしも凸版に限られず、ＰＳ版等の平版であってもよい。材料用のパターンが形成されており、コート手段により材料を版に塗布する際に、この材料がこの所定パターン状に版上に形成できればよいからである。
【００１６】
また、本発明において、前記基板は帯状可撓性支持体であることが好ましい。このように、基板が帯状可撓性支持体（たとえば、フレキシブルフィルム）であれば、基板の搬送が容易であり、生産性に優れる。また、基板が帯状可撓性支持体であれば、有機ＥＬ等の各種用途への適用が可能だからである。
【００１７】
また、本発明において、前記パターン状材料を前記基板に転写した後に、前記版を洗浄、乾燥することにより該版を繰り返し使用可能とすることが好ましい。版を繰り返し使用できれば、設備費用等が低減できるうえに、版等の在庫スペース等も縮小でき、生産設備面でも望ましいからである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係るパターン部材の製造方法及び製造装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１９】
図１に、本発明のパターン部材の製造方法のプロセスフローが一例として示される。また、図２〜図４に、本発明のパターン部材の製造装置の概要が示される。図２は、パターン部材の製造装置１０のレイアウトを示す平面図である。このパターン部材の製造装置１０のうち、版の乾燥手段（版乾燥機）１８の構成図が図３に、転写手段２４の構成図が図４に、それぞれ示される。
【００２０】
本実施の形態では、各種の版２２としては、図１に示されるように、赤（Ｒ）用の版２２Ｒ、緑（Ｇ）用の版２２Ｇ、青（Ｂ）用の版２２Ｂ及び絶縁層（Ｉ）用の版２２Ｉの４種類の版が使用される。各種の版２２として凸版が使用されている。この凸版は、いずれも所期のパターンのみが凸状に形成されている。したがって、塗布手段１２により各種の異なる材料（パターン材料）Ｐが版２２に塗布された際に、パターン材料Ｐがパターン部２２Ａにのみ塗布・形成されるようになっている。
【００２１】
なお、塗布手段１２により各種の異なる材料（パターン材料）Ｐが版２２に塗布された際に、パターン材料Ｐがパターン部２２Ａのみならずパターン部２２Ａ以外の部分に塗布・形成されても、後述する転写手段２４においてパターン材料Ｐがパターン状に基板Ｂに形成できればよい。
【００２２】
たとえば、パターン材料Ｐの塗布・形成時に、パターン部２２Ａ以外の部分にパターン材料Ｐが塗布・形成されても、その後に乾燥工程でパターン材料Ｐの厚さが減少し、転写手段２４においてパターン材料Ｐのみがパターン状に基板Ｂに形成できる場合である。
【００２３】
なお、各種の版２２には必要に応じて、後述する転写工程における重ね合わせ位置調整時に使用される位置合わせマークが形成される。
【００２４】
このような凸版である版２２の材質としては、ガラス板、シリコン基板、金属板等が使用できる。版２２上の凸部であるパターン部２２Ａの形成方法としては、フォトリソグラフィー、機械加工、放電加工、レーザ加工等、版２２の材質、パターン部２２Ａの形状等に応じて公知の各種方法が採用できる。
【００２５】
パターン部材の製造に先立って、各種の版２２の洗浄・乾燥がなされる。すなわち、本実施の形態では、各種の版２２は、洗浄・乾燥することにより繰り返し使用可能となっている。このための版洗浄機（版の洗浄手段）１６及び版乾燥機（版の乾燥手段）１８がパターン部材の製造装置１０に設けられている。
【００２６】
版洗浄機１６としては、版２２の材質、版２２のサイズ、パターン部２２Ａの形状等に応じて公知の各種方式の装置が使用できるが、代表的な装置としては、超音波洗浄機、酸素プラズマ洗浄機、高圧洗浄機、スクラブ洗浄機等が好適に使用できる。すなわち、版洗浄機１６としては、版２２に傷をつけたり、版２２を変形させたりしなければよい。
【００２７】
版洗浄機１６で使用される洗浄液は、純水、各種洗剤、有機溶媒等、版２２の材質、版２２のサイズ、パターン部２２Ａの形状等に応じて公知の各種材料が採用できる。
【００２８】
版乾燥機１８としては、熱風式乾燥機、遠赤外線式乾燥機、真空式乾燥機、溶剤蒸気式乾燥機等、公知の各種方式の装置が使用できる。図３に示される本実施の形態では、版乾燥機１８は、ノズル３０、３０より噴出されるエアナイフにより版２２上の水分等を吹き飛ばす水切りゾーン１８Ａ、熱風により版２２を乾燥させる熱風乾燥ゾーン１８Ｂ、及び、版２２を常温まで冷却させる冷却ゾーン１８Ｃ、とで構成されている。このように、版２２を常温まで冷却させて使用することが好ましい。
【００２９】
なお、エアナイフは必須の構成要件ではない。同様に、熱風乾燥ゾーン１８Ｂの設定温度が低い場合には、冷却ゾーン１８Ｃは必ずしも必須の構成要件ではない。
【００３０】
図３において、版２２は、コンベア３２により支持されて各ゾーンを移動可能とされている。また、熱風乾燥ゾーン１８Ｂ及び冷却ゾーン１８Ｃにおいて、搬送路の上下には熱風噴出し面３４、３４及び冷風噴出し面３６、３６が形成されており、版２２の乾燥及び冷却が可能となっている。
【００３１】
塗布装置（塗布手段）１２としては、公知の各種塗布手段が採用できる。具体的には、アプリケーション系では、ローラ塗布方法、ディップ塗布方法、ファウンテン塗布方法等が、計量系では、エアーナイフ塗布方法、ブレード塗布方法、バー塗布方法等が適用できる。また、アプリケーション系と計量系とを同一の部分で担当するものとして、エクストルージョン塗布方法、スライドビード塗布方法、カーテン塗布方法等が適用できる。
【００３２】
図１に示される塗布装置（塗布手段）１２としては、ローラ塗布装置が採用されている。このローラ塗布装置において、図示の方向に回転するアプリケータロール１２Ａの下を、矢印の方向に版２２が所定速度で移動することにより、版２２のパターン部２２Ａ上に所定厚さのパターン材料Ｐが塗布される。アプリケータロール１２Ａの背面にはメタリングロール１２Ｂが配されており、アプリケータロール１２Ａへのパターン材料Ｐの供給量が均一になるようにコントロールがなされている。
【００３３】
塗布装置１２は、１台で各種のパターン材料Ｐを塗布するようにしてもよいが、各種のパターン材料Ｐ毎に塗布装置１２を備えることが生産性（ジョブチェンジ、装置の洗浄等）、品質管理（パターン材料Ｐの混入防止等）、歩留り向上等の点で好ましい。本実施形態のパターン部材の製造装置１０においては、塗布装置１２が４台設けられており、それぞれが赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）及び絶縁層（Ｉ）のパターン材料Ｐに対応するようになっている。
【００３４】
なお、既述のように、塗布装置１２は、版２２のパターン部２２Ａ上に所定厚さのパターン材料Ｐが塗布できれば、方式は問わない。また、上記塗布方法以外の上位概念である膜形成方法、たとえば、蒸着法等を採用することもできる。
【００３５】
パターン材料Ｐが塗布された版２２は、塗液乾燥機（乾燥手段）１４に送られ、パターン材料Ｐの乾燥がなされる。これに使用される塗液乾燥機１４としては、熱風循環式乾燥機、遠赤外線式乾燥機、真空式乾燥機等、公知の各種方式の装置が使用できる。
【００３６】
パターン材料Ｐが有機ＥＬの発光層である場合、この発光層はごみや水分に弱く、水分が製品寿命に大きく影響することより、乾燥を充分に行なう必要がある。この場合には、たとえば、熱風循環式乾燥機（クリーンオーブン）内に版２２を多数枚収納できるようにし、先入れ・先出し方式で順次処理するようにすることが好ましい。このようにすれば、生産効率がよい。本実施形態のパターン部材の製造装置１０においては、図２に示されるように、塗液乾燥機１４が２台設けられている。
【００３７】
上記一連の工程は、図２に示される第１の移載装置２６により版２２が自動的にハンドリングされることが、品質上からも（たとえば、ダストフリー）、生産効率上からも好ましい。第１の移載装置２６としては、たとえば、公知の自動倉庫用ロボットが使用できる。この版２２の流れが図２において矢印で示されている。
【００３８】
また、上記一連の工程は、良好な無塵度及び最適な温湿度の環境下で実施されることが好ましい。したがって、クリーンルーム内で行なわれるのが好ましく、特に、塗布手段１２及び乾燥手段１４は、クラス１００以下の環境下に設置されるのが好ましい。このためには、ダウンフローのクリーンルーム又はクリーンベンチを併用する形態が採用できる。
【００３９】
特に、パターン材料Ｐが有機ＥＬの発光層である場合、この発光層は水分が製品寿命に大きく影響することより、低湿度の環境に維持することが好ましい。具体的には、露点マイナス２０°Ｃ以下の空気又は窒素ガス雰囲気であることが好ましい。相対湿度（ＲＨ）も可能な限り低くすることが好ましい。
【００４０】
塗液乾燥機（乾燥手段）１４で乾燥が終了した版２２は、既述のように第１の移載装置２６により自動的にハンドリングされ、第２の移載装置２８に載せ変えられる。第２の移載装置２８は、図２において左右方向に移動自在に構成されるとともに、第１の移載装置２６より版２２を受け取って、この版２２を転写装置（転写手段）２４に供給できるように構成されている。この第２の移載装置２８としては、公知の各種移載手段が採用できる。
【００４１】
転写工程に使用される転写装置（転写手段）２４は、基板Ｂに、それぞれの版２２のうち１つの版を、パターンが基板Ｂに接触するように重ね合わせ位置調整し、基板Ｂ及び／又は版２２の裏面より押圧することによりパターン材料Ｐを基板Ｂに転写する装置である。
【００４２】
この転写工程で供給される基板Ｂの材質としては、ガラス板（たとえば、液晶表示素子のカラーフィルタ用）、シリコン基板、金属板等が使用できるが、有機ＥＬ素子には帯状可撓性支持体の基板Ｂが好ましく使用できる。
【００４３】
以下、帯状可撓性支持体の基板Ｂを使用した態様について説明する。図４に示される転写手段２４の構成図において、帯状可撓性支持体の基板Ｂは、送り出しゾーン（ＵＷ部）４０のローラ４２より繰出され、除塵機等よりなる除塵ゾーン４６を経て位置合わせ転写ゾーン５０に送られる。この位置合わせ転写ゾーン５０でパターン材料Ｐが基板Ｂに転写される。その後、基板Ｂは、巻取りゾーン（Ｗ部）５６のＥＰＣ（エッジ位置制御装置）５４等を経て、ローラ５８に巻き取られる。
【００４４】
転写手段２４において、サクションローラ４４、４８、５２は、帯状可撓性支持体の基板Ｂを吸引保持しながら搬送できるセクショナルドライブ方式のものであり、サクションローラ４４、４８、５２の前後で各々張力を決定することができる。
【００４５】
ダンサーローラ５７、５９は、帯状可撓性支持体の基板Ｂの張力の制御及びサクションローラ４４、４８、５２の回転速度を制御するためのもので、エアシリンダ等により任意の張力を帯状可撓性支持体の基板Ｂに与えることができる。また、ダンサーローラ５７、５９は、その位置を変えることにより、一定速度で帯状可撓性支持体の基板Ｂの搬送速度を制御できる（フィードバック制御が行える）。
【００４６】
除塵ゾーン４６において、除塵機により帯状可撓性支持体の基板Ｂに付着している塵埃が除去される。この際、１０ｋＰａ程度の圧力のエアが吹き付けられ、このエアと塵埃とが回収される。このとき、帯状可撓性支持体の基板Ｂに１０ｋｇ／ｍ程度の張力が付与されていないと、基板Ｂが浮き上がったりして蛇行の原因となる。
【００４７】
一方、位置合わせ転写ゾーン５０において、基板Ｂは版２２と高精度で位置合わせされることより、基板Ｂに付与される張力は小さいことが好ましい。すなわち、基板Ｂの弾性変形は極力抑えることが高精度の位置合わせには好ましい。特に、基板Ｂが基板支持ベース６０に吸着支持される際には、張力は付与されないことが好ましい。
【００４８】
巻取りゾーン（Ｗ部）５６において、帯状可撓性支持体の基板Ｂが巻取られる際に基板Ｂにかかる面圧（基板Ｂの平面に垂直な圧力）が高過ぎると、転写されたパターン材料Ｐに悪影響を与えることがあるので、基板Ｂにかかる面圧は常に一定以下の値に維持されることが好ましい。そして、ローラ５８の巻き径が大きくなっても、常に巻取りトルクが一定になるように、基板Ｂに付与される張力が制御されることが好ましい。
【００４９】
このように、除塵ゾーン４６、位置合わせ転写ゾーン５０、及び、巻取りゾーン（Ｗ部）５６における基板Ｂに付与される好ましい張力は異なる。したがって、各ゾーン毎に基板Ｂに付与される張力がコントロールされることが好ましく、これはサクションローラ４４、４８、５２及びダンサーローラ５７、５９により行なわれる。なお、基板Ｂの搬送速度、基板Ｂに付与される張力を制御する手段としては、サクションローラ４４、４８、５２及びダンサーローラ５７、５９を使用せず、他の公知手段を採用してもよい。
【００５０】
帯状可撓性支持体の基板Ｂは、予め別な装置によって陰極・電子輸送層をスパッタリング、真空蒸着法等により付与されたバリヤ機能を有するものであってもよいし、有機膜に正孔を供給する陽極を備えてもよい。陰極及び陽極についての詳細は後述する。
【００５１】
なお、図示の転写装置（転写手段）２４は、帯状可撓性支持体の基板Ｂに対応した態様であるが、ガラス板、シリコン基板、金属板等の板状体の基板Ｂについても搬送手段が相違するのみで、基本的な構成は略同様である。
【００５２】
次に、位置合わせ転写ゾーン５０における詳細について、図１を使用して説明する。位置合わせ転写ゾーン５０は、版２２を支持するとともに、版２２のＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向の位置合わせを行なう図示しない版支持ベースと、表面（下面）が平坦に形成され、基板Ｂの裏面（上面）を吸着支持する基板支持ベース６０と、版２２の両端部近傍に位置決めできるように設けられ、版２２の位置決めマーク又は版２２のパターン部２２Ａを検出できる２個以上の位置決め検出手段（図示略）と、基板Ｂ及び／又は版２２の裏面より押圧することによりパターン材料Ｐを基板Ｂに転写するための押圧手段（図示略）とより構成される。
【００５３】
基板支持ベース６０における版２２のＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向の位置合わせ手段は、慣用の手段、たとえば、ボールねじとステッピングモータの組み合わせで構成できる。基板支持ベース６０における基板Ｂの吸着支持は、たとえば、基板支持ベース６０表面に設ける複数の微細な真空吸着孔と、これと連通する吸引手段（たとえば、ロータリ式真空ポンプ）の組み合わせで構成できる。位置決め検出手段は、顕微鏡又はデジタルカメラと、これに接続されるＣＲＴモニタの組み合わせで構成できる。
【００５４】
押圧手段は慣用の手段、たとえば、エアシリンダとレギュレータの組み合わせにより面状に押圧する構成が採用できる。また、面状に押圧する構成に代えて、ローラ部材を使用した線状の押圧方法も採用できる。すなわち、基板Ｂ及び／又は版２２の裏面よりローラ部材で押圧しながらこのローラ部材を移動させる構成も可能である。
【００５５】
なお、位置決め検出手段の検出結果を見ながら、作業者が位置合わせ手段により版２２のＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向の位置合わせを行なう手動方式であっても、位置決め検出手段の検出結果により、自動的に版２２のＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向の位置合わせが行なわれる自動方式であってもよい。
【００５６】
図１に示される状態から、先ず、基板支持ベース６０が下降し、基板Ｂの裏面（上面）に略接触する位置で、基板Ｂを吸着支持する。次に、版支持ベースが版２２を支持（たとえば、真空吸引）するとともに、版２２を基板Ｂに接近かつ相対させた状態で、版２２のＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向の位置合わせを行なう。
【００５７】
位置合わせが完了した時点で、押圧手段により基板Ｂ及び／又は版２２の裏面より押圧することによりパターン材料Ｐが基板Ｂに転写される。転写の際にはパターン材料Ｐの形状、材質に応じて所定の圧力と必要に応じて所定の加熱が加えられるように構成されることが好ましい。加熱手段としては、たとえば、基板支持ベース６０にシースヒータを設ける構成が採用できる。
【００５８】
第１種目のパターン材料Ｐの転写が終了した時点で、基板支持ベース６０及びこれに支持された基板Ｂはそのままの状態で待機する。そして、第１種目の版２２が他の版２２と交換される。この際、他の版２２は、ストライプ又はマトリックスパターンの１ピッチ分ずらして位置決めされる。
【００５９】
第２種目以降の版２２の位置合わせは、基板Ｂ表面に既に形成された第１種目のパターン材料Ｐと適正な位置関係となるように、版２２の両端部近傍に形成された位置合わせマークを位置決め検出手段で読み取るか、第１種目のパターン材料Ｐを位置決め検出手段で読み取って位置合わせを行なう。このような作業を版２２の全種類について行い、パターン材料Ｐの基板Ｂへの転写が完了する。
【００６０】
なお、第１種目等のパターン材料Ｐを位置決め検出手段で読み取って位置合わせを行なう場合、基板支持ベース６０の一部を透明性の材料で形成するか、基板支持ベース６０の一部を切り欠いておけば、この基板支持ベース６０を透過して第１種目等のパターン材料Ｐを位置決め検出手段で読み取ることができ便宜である。
【００６１】
また、版支持ベースに版２２を支持（たとえば、真空吸引）させる際には、版支持ベースに３箇所の位置決めピンを設け、版２２の２辺をこの位置決めピンに押し当てることにより、各版２２が同じ位置に支持できるような構成とするのが好ましい。同様に、版支持ベースと版２２との位置合わせ位置に貫通孔を設け、この貫通孔同士を貫通ピン（この場合はテーパ状のものが好ましい）で連結することにより位置決めする構成も採り得る。
【００６２】
パターン材料Ｐの位置決め精度がラフでよい場合には、前記のような位置決め検出手段を採用せずに、上記の位置決めピンのみでも可能である。
【００６３】
転写工程の終了後、既述のように、サクションローラ５２、ＥＰＣ５４を経ることによって、パターン材料Ｐと基板Ｂとの接着力が確保された状態で、巻取りゾーン（Ｗ部）５６のローラ５８に巻き取られる。
【００６４】
以下、パターン部材の製造装置１０を使用した基板Ｂの製造の流れについて説明する。新規の版２２又は転写工程の終了した版２２は、版洗浄機１６及び版乾燥機１８により洗浄・乾燥され、それぞれのパターン材料Ｐに対応する各塗布装置１２（塗布装置１〜４）に搬入される。この際、版乾燥機１８において、版２２は水切りゾーン１８Ａで水切りされ、次いで、熱風乾燥ゾーン１８Ｂで真空下で１００〜３００°Ｃの適宜の温度で乾燥され、次いで、冷却ゾーン１８Ｃで室温まで冷却される。
【００６５】
塗布装置１２において、アプリケータロール１２Ａにより版２２のパターン部２２Ａ上に所定厚さのパターン材料Ｐが塗布される。塗布される膜の条件として、一例であるが、パターン材料Ｐを含んだ粘度が数十ｍＰａ．ｓの液がμｍ又はサブμｍオーダーの膜厚にパターン部２２Ａ上に塗布される。この膜厚は、乾燥後には約１／３０に減少する。塗布時の膜厚のばらつきは±５％以内に抑えることが好ましい。
【００６６】
塗布終了後の版２２は、塗液乾燥機１４に送られ、パターン材料Ｐの乾燥がなされる。乾燥条件は、塗布液の組成により適宜に選択できるが、塗布液の溶媒が水である場合には、乾燥条件は、真空下で５０〜１５０°Ｃの条件下で３分以上行なわれることが好ましい。乾燥終了後の版２２は、転写装置２４に送られる。
【００６７】
転写装置２４において供給される基板Ｂが帯状可撓性支持体であり、予め別な装置によって陰極・電子輸送層をスパッタリング、真空蒸着法等により付与されたバリヤ機能を有するものである場合、以下の構成が一例として採用できる。
【００６８】
転写装置２４において、既述のように、それぞれの版２２のうち１つの版２２を、パターン材料Ｐが基板Ｂに接触するように重ね合わせ位置調整し、基板Ｂ及び／又は版２２の裏面より押圧することによりパターン材料Ｐを基板Ｂに転写する。そしてこの操作を複数種類分繰り返して、基板Ｂ上に複数種類の異なるパターン材料Ｐを転写する。
【００６９】
この際、第１種目のパターン材料Ｐの転写時には、版２２の厳密な位置決めは不要であり、版２２と基板Ｂとが平行になるように配置されていればよい。第２種目以降のパターン材料Ｐの転写時には、版２２の正確な位置決めが、精度のよい製品を得るうえで重要である。
【００７０】
転写条件はパターン材料Ｐの材質、基板Ｂの材質等に応じて最適な条件を選択する必要がある。転写時の押圧力は、たとえば、ローラ部材（ゴムローラ等の弾性ローラ）を使用した線状の押圧の場合、線圧として０．５〜５ｋｇ／ｃｍが採用できる。
【００７１】
また、転写時の加熱温度は、一般的には４０〜２５０°Ｃが好ましく、６０〜１８０°Ｃがより好ましく採用できる。なお、版２２及び／又は基板Ｂ（基板支持ベース６０）を余熱させておけば生産性が向上するので好ましい。
【００７２】
転写終了後の基板Ｂは、既述のように、サクションローラ５２、ＥＰＣ（エッジ位置制御装置）５４を経ることによって、パターン材料Ｐと基板Ｂとの接着力が確保された状態で、巻取り部（Ｗ部）５６のローラ５８に巻き取られる。同時に、転写終了後の版２２は、版洗浄機１６に搬送され、繰り返し使用される。
【００７３】
図５は、転写が終了した基板Ｂの構成図である。この基板Ｂの表面には、３種類（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のパターン材料Ｐが所定幅、所定ピッチ毎に繰り返し形成されている。
【００７４】
以上、本発明に係るパターン部材の製造方法及び製造装置の実施形態の例について説明したが、本発明は上記実施形態の例に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。
【００７５】
たとえば、版２２の種類、枚数、塗布装置１２、塗液乾燥機１４等の台数、レイアウト等、移載装置の配置等は、パターン部材の製品サイズ、製品の種別、生産数量等に応じて上記実施形態以外の各種態様が選択できる。
【００７６】
また、たとえば、転写装置２４において、次の版２２をストライプ又はマトリックスパターンの１ピッチ分ずらして位置決めする構成に代えて、基板支持ベース６０（基板Ｂ）を１ピッチ分ずらして位置決めする構成としてもよい。
【００７７】
以下、本発明により有機ＥＬ素子を製作する場合の材料等について詳説する。基板Ｂとしては、ジルコニア安定化イットリウム（ＹＳＺ）、ガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステルやポリスチレン、ポリカーボネイト、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、アリルジグリコールカーボネイト、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン、テフロン（登録商標）、ポリテトラフルオロエチレン−ポリエチレン共重合体等の高分子材料、アルミニウム箔、銅箔、ステンレス箔、金箔、銀箔等の金属箔やポリイミド、液晶性ポリマーのプラスチックシート等からなるものであってもよい。
【００７８】
本実施形態では、壊れにくさ、折り曲げ易さ、軽さ等の観点より、可撓性のある基板Ｂを用いるのが好ましい。このような基板Ｂを形成する材料としては、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性及び加工性に優れ、かつ、低通気性及び低吸湿性であるポリイミド、ポリエステル、ポリカーボネイト、ポリエーテルスルホン、金属箔（アルミニウム箔、銅箔、ステンレス箔、金箔、銀箔等）、液晶性ポリマーのプラスチックシート、フッ素原子を含む高分子材料（ポリクロロトリフルオロエチレン、テフロン（登録商標）、ポリテトラフルオロエチレン−ポリエチレン共重合体等）等が好ましい。
【００７９】
基板Ｂの形状、構造、大きさ等は、有機薄膜素子の用途及び目的に応じて適宜選択することができる。構造は、単層構造であっても積層構造であってもよい。基板Ｂは、単一の部材で形成しても、２以上の部材で形成してもよい。また、基板Ｂは、透明又は不透明のいずれのものも用いることができる。ただし、後述する透明電極が発光層を含む有機層より基板Ｂ側にある等により発光を支持体側から取り出す場合、基板Ｂは無色透明又は有色透明であるのが好ましく、光の散乱、減衰を抑える観点より、無色透明が好ましい。
【００８０】
電極を形成して発光素子を作製したときに、短絡しない可撓性基板Ｂとして、金属箔の片面又は両面に絶縁層を設けた基板Ｂが好ましい。金属箔の種類は特に限定されず、アルミニウム箔、銅箔、ステンレス箔、金箔、銀箔等の金属箔を用いることができる。中でも加工の容易さ及びコストの観点より、アルミニウム箔又は銅箔が好ましい。
【００８１】
絶縁層は、特に限定的ではなく、たとえば無機酸化物や無機窒化物等の無機物や、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネイト、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、アリルジグリコールカーボネイト、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリイミド等のプラスチックにより形成することができる。
【００８２】
基板Ｂは、熱線膨張係数が２０ｐｐｍ／°Ｃ以下であるのが好ましい。熱膨張係数は、一定速度で加熱し、試料の長さの変化を検知する方法で測定され、主にＴＭＡ法により測定される。熱線膨張係数が２０ｐｐｍ／°Ｃを超えると、貼合せ工程や使用時の熱等で電極や有機薄膜層の剥がれの原因となり、耐久性悪化の原因となる。
【００８３】
基板Ｂに設けた絶縁層の熱線膨張係数も２０ｐｐｍ／°Ｃ以下であるのが好ましい。熱線膨張係数が２０ｐｐｍ／°Ｃ以下の絶縁層を形成する材料としては、酸化ケイ素、酸化ゲルマニウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化銅等の金属酸化物や、窒化ケイ素、窒化ゲルマニウム、窒化アルミニウム等の金属窒化物が好ましく、これらの一種又は二種以上を組合せて用いることができる。
【００８４】
金属酸化物及び／又は金属窒化物の無機絶縁層の厚さは、１０ｎｍ〜１０００ｎｍであるのが好ましい。無機絶縁層が１０ｎｍより薄いと、絶縁性が低すぎる。また、無機絶縁層が１０００ｎｍより厚いと、クラックが生じやすくなり、ピンホールができて絶縁性が低下する。
【００８５】
金属酸化物及び／又は金属窒化物の絶縁層を製膜する方法は、限定的でなく、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の乾式法や、ゾル−ゲル法等の湿式法、又は金属酸化物及び／又は金属窒化物の粒子を溶剤に分散し塗布する方法等を使用することができる。
【００８６】
熱線膨張係数が２０ｐｐｍ以下のプラスチック材料としては、特にポリイミドや液晶ポリマーを好ましく用いることができる。これらのプラスチック材料の性質等の詳細については、「プラスチック・データブック」（旭化成アミダス（株）「プラスチック」編集部編）等に記載されている。
【００８７】
ポリイミド等を絶縁層として用いる場合には、ポリイミド等のシートとアルミニウム箔を積層するのが好ましい。ポリイミド等のシートの厚さは、１０μｍ〜２００μｍであるのが好ましい。ポリイミド等のシートの厚さが１０μｍより薄いと、積層時のハンドリングが困難になる。一方、ポリイミド等のシートの厚さが２００μｍよりも厚いと、可撓性が損なわれ、ハンドリングが不便になる。
【００８８】
絶縁層は、金属箔の片面だけに設けてもよいが、両面に設けてもよい。絶縁層を金属箔の両面に設ける場合、両面とも金属酸化物及び／又は金属窒化物であってもよく、また、両面ともポリイミドのようなプラスチック絶縁層であってもよい。また一方の片面が金属酸化物及び／又は金属窒化物からなる絶縁層であり、他方の片面がポリイミドシート絶縁層であってもよい。更に、必要によりハードコート層やアンダーコート層を設けてもよい。
【００８９】
基板Ｂの電極側の面、電極と反対側の面、又はその両方に透湿防止層（ガスバリア層）を設けてもよい。透湿防止層を構成する材料としては、窒化ケイ素、酸化ケイ素等の無機物を用いるのが好ましい。透湿防止層は、高周波スパッタリング法等により成膜できる。また、基板Ｂには、必要に応じてハードコート層やアンダーコート層を設けてもよい。
【００９０】
また、金属箔の片面又は両面に絶縁層を設けた基板Ｂであることが好ましい。金属箔の種類は特に限定されず、アルミニウム箔、銅箔、ステンレス箔、金箔、銀箔等の金属箔を用いることができる。中でも、加工の容易さ及びコストの観点より、アルミニウム箔又は銅箔が好ましい。
【００９１】
絶縁層は、特に限定的でなく、たとえば、無機酸化物や無機窒化物等の無機物や、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネイト、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、アリルジギリコールカーボネイト、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリイミド、等のプラスチックにより形成することができる。
【００９２】
基板Ｂの水分透過率は、０．１ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下であることが好ましく、０．０５ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下であることがより好ましく、０．０１ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下であることが特に好ましい。
【００９３】
酸素透過率は、０．１ｍｌ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ以下であることが好ましく、０．０５ｍｌ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ以下であることがより好ましく、０．０１ｍｌ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ以下であることが特に好ましい。
【００９４】
水分透過率は、ＪＩＳ　Ｋ７１２９Ｂ法に準拠した方法（主としてＭＯＣＯＮ法）により測定できる。酸素透過率は、ＪＩＳ　Ｋ７１２６Ｂ法に準拠した方法（主としてＭＯＣＯＮ法）により測定できる。このようにすることにより、発光素子内に耐久性悪化の原因となる水分や酸素の侵入を防ぐことが可能となる。
【００９５】
基板Ｂに処理する電極としては、透明導電層も背面電極も、どちらでも陰極又は陽極として用いることができる。このうちのいずれであるかは、有機薄膜素子を構成する組成によって決まる。陽極としては、通常、有機薄膜層にホール（正孔）を供給する陽極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途及び目的に応じて、公知の電極のうちより適宜選択することができる。
【００９６】
陰極を形成する材料としては、金属単体や、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、これらの混合物等を用いることができ、好ましくは仕事関数が４．５ｅＶ以下の材料を用いることができる。この具体例としては、アルカリ金属（たとえば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等）、アルカリ土類金属（たとえば、Ｍｇ、Ｃａ等）、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、インジウム、希土類金属（イッテルビウム等）等が挙げられる。これらは、１種を単独で使用してもよいが、安定性と電子注入性とを両立させる観点より、２種以上のものを併用することが好ましい。
【００９７】
これらの中でも、電子注入性の観点より、アルカリ金属やアルカリ土類金属が好ましく、保存安定性の観点より、アルミニウムを主体とする材料が好ましい。ここで、アルミニウムを主体とする材料とは、アルミニウム単体のみならず、アルミニウムと０．０１質量％〜１０質量％のアルカリ金属との合金若しくは混合物、又は、アルミニウムと０．０１質量％〜１０質量％のアルカリ土類金属との合金（たとえば、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金等）若しくは混合物をいう。
【００９８】
陰極側から光を取り出す場合、透明陰極を使用する必要がある。透明陰極は、光に対して実質的に透明であればよい。電子注入性及び透明性を両立させるためには、薄膜の金属層と透明な導電層の２層構造とすることもできる。なお、薄膜金属層の材料については、特開平２−１５５９５号公報、特開平５−１２１１７２号公報に詳述されている。この薄膜の金属層の厚さは、１ｎｍ〜５０ｎｍであることが好ましい。厚さが１ｎｍ未満であると、均一に薄膜層を製膜することが困難になる。一方、厚さが５０ｎｍを超えると、光に対する透明性が悪くなる。
【００９９】
透明導電層に用いる材料としては、導電性又は半導性を有する透明材料であれば特に限定されず、上記陽極に使用した材料を好ましく用いることができる。好ましい材料としては、アンチモンやフッ素等をドープした酸化錫（ＡＴＯ、ＦＴＯ）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）等を挙げることができる。
【０１００】
透明導電層の厚さは、３０ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましい。透明導電層が３０ｎｍ未満であると、導電性又は半導性が劣り、一方、透明導電層が５００ｎｍを超えると、生産性が悪い。
【０１０１】
陰極の形成方法は限定的ではなく、公知の方法を採用することができる。陰極の形成は、真空機器内で行うのが好ましい。たとえば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式等により、陰極の材料との適性を考慮して適宜選択すればよい。たとえば、陰極の材料として金属等を選択する場合、１種又は２種以上の金属を同時に又は順次スパッタ法等によって形成することができる。また、有機伝導性材料を用いる場合には、湿式製膜法を用いてもよい。
【０１０２】
陰極のパターニングは、フォトリソグラフィー等による化学的エッチング、レーザー等を用いた物理的エッチング、マスクを用いた真空蒸着法やスパッタリング法、又はリフトオフ法や印刷法により行うことができる。
【０１０３】
陰極と有機薄膜層との間に、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物等による誘電体層を０．１ｎｍ〜５ｎｍの厚さで挿入してもよい。誘電体層は、たとえば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等により形成することができる。
【０１０４】
【実施例】
既述の図１〜図４に示されるプロセスにより、パターン部材の製造を行った。版２２として３枚の凸版を使用し、有機ＥＬ用のＲ、Ｇ、Ｂのインクを塗布した。インクの塗布厚さは、乾燥状態で０．０５μｍとなるように調整した。
【０１０５】
Ｒ、Ｇ、Ｂのインク（パターン材料Ｐ）の組成としては、以下の化学式で示される化合物１を１質量部と、
【０１０６】
【化１】

以下の化学式で示される（質量平均分子量１．７万）化合物２を４０質量部と、
【０１０７】
【化２】

ジタロロエタンを３２００質量部と、を調合した。
【０１０８】
このうち、Ｒのインク（パターン材料Ｐ）は、化合物１のＲ−１、Ｒ−２、Ｒ−３より選択し、Ｇのインク（パターン材料Ｐ）は、化合物１のＧ−１、Ｇ−２より選択し、Ｂのインク（パターン材料Ｐ）は、化合物１のＢ−１、Ｂ−２より選択した。
【０１０９】
各色のインクの組み合わせは、上記の化合物１のうちより５種類の組み合わせを作り（後述する図６参照）、パターン状の転写を行った。
【０１１０】
基板Ｂとしては、厚さ５０μｍのポリイミドフイルム（宇部興産製、商品名：ＵＰＩＬＥＸ−５０Ｓ）を使用した。基板Ｂに表面処理を施した後、約０．１ｍＰａの減圧雰囲気中でＡｌを蒸着し、膜厚０．３μｍの電極を形成した。その上に、更にＬｉＦをＡｌ層と同一パターンで蒸着し、膜厚３ｎｍの誘電体層を形成した。
【０１１１】
パターンの転写は、図１に示されるように、版２２と基板Ｂとを対面させ、１２０℃に加熱した基板支持ベース６０により、１２ＭＰａの圧力で１５秒加圧することにより行った。版２２と基板Ｂとの位置合せを行いながら、この操作を３回繰り返した。
【０１１２】
パターンの転写結果は、光学顕微鏡を使用し、目視による観察で評価した。主に、パターニングの均一性に着目し、欠陥がなければ○と、欠陥があれば×と評価し、図６に示される表にまとめた。評価結果は、いずれの色のインクの組み合わせであっても良好であった。
【０１１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、それぞれ異なる材料、たとえば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色彩用のパターンが形成されているそれぞれの版上に、この異なる材料（Ｒ、Ｇ、Ｂ）をパターン状に塗布し、このそれぞれの版を乾燥した後、製品となる基板に、これらの版のうち１つの版を、パターンが基板に接触するように重ね合わせ位置調整し、基板及び／又は版の裏面より押圧することによりパターン状材料を基板に転写できる。そして、これを各材料（Ｒ、Ｇ、Ｂ）毎に繰り返すことにより、パターン部材（たとえば、有機ＥＬ素子、液晶表示素子のカラーフィルタ）を形成できる。
【０１１４】
したがって、本発明により、基板上に複数種類の異なる材料をパターン状に形成するパターン部材の製造において、生産性及び製品品質（パターン精度）のいずれをも向上させることができる。
【０１１５】
本発明において、版に形成されている材料用のパターンを、凸版よりなることとすれば、材料が容易確実に所定パターン状に版上に形成できる。
【０１１６】
また、本発明において、基板を帯状可撓性支持体（たとえば、フレキシブルフィルム）とすれば、基板の搬送が容易であり、生産性に優れる。また、基板が帯状可撓性支持体であれば、有機ＥＬ等の各種用途への適用が可能となる。
【０１１７】
また、本発明において、パターン状材料を基板に転写した後に、版を洗浄、乾燥することにより版を繰り返し使用可能とすれば、設備費用等が低減できるうえに、版等の在庫スペース等も縮小でき、生産設備面でも望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパターン部材の製造方法のフローを示す概念図
【図２】パターン部材の製造装置のレイアウトを示す概念図
【図３】版の乾燥手段の構成図
【図４】転写手段の構成図
【図５】転写が終了した基板の構成図
【図６】転写の評価結果を示す表
【符号の説明】
１０…パターン部材の製造装置、１２…塗布装置（塗布手段）、１４…塗液乾燥機（乾燥手段）、１６…版洗浄機（版の洗浄手段）、１８…版乾燥機（版の乾燥手段）、２０…移載装置、２２…版、２４…転写装置（転写手段）、Ｐ…パターン材料、Ｂ…基板

Claims

基板上に複数種類の異なる材料をパターン状に形成するパターン部材の製造方法において、
それぞれの異なる材料用のパターンが形成されているそれぞれの版上に、該異なる材料を塗布する工程と、
前記材料を塗布した版を乾燥する工程と、
前記基板に、前記それぞれの版のうち１つの版を、前記パターンが基板に接触するように重ね合わせ位置調整し、前記基板及び／又は前記版の裏面より押圧することにより前記パターンを前記基板に転写する操作を前記複数種類分繰り返して、前記基板上に前記複数種類の異なる材料をパターン状に形成する工程と、
を有することを特徴とするパターン部材の製造方法。
前記版に形成されている材料用のパターンは、凸版よりなる請求項１に記載のパターン部材の製造方法。
前記基板は帯状可撓性支持体である請求項１又は２のいずれかに記載のパターン部材の製造方法。
前記パターン状材料を前記基板に転写した後に、前記版を洗浄、乾燥することにより該版を繰り返し使用可能とする請求項１、２又は３のいずれかに記載のパターン部材の製造方法。
前記複数種類の異なる材料には、少なくとも赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色彩用の材料が含まれる請求項１、２、３又は４のいずれかに記載のパターン部材の製造方法。
基板上に複数種類の異なる材料をパターン状に形成するパターン部材の製造装置において、
それぞれの異なる材料用のパターンが形成されているそれぞれの版上に、該異なる材料を塗布する塗布手段と、
前記材料を塗布した版を乾燥する乾燥手段と、
前記基板に、前記それぞれの版のうち１つの版を、前記パターンが基板に接触するように重ね合わせ位置調整し、前記基板及び／又は前記版の裏面より押圧することにより前記パターンを前記基板に転写する転写手段と、
を有することを特徴とするパターン部材の製造装置。