JP2004148180A - Ink-jet coating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット法を用いた薄膜製造装置及び塗布方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のインクジェットプリンタを用いた薄膜形成方法としては、特開2001−52861号公報に記載のように、インクジェットプリンタヘッドを用いて、発光層形成用塗布液を吐出し、その後加熱乾燥して形成すること、この塗布は大気圧下でも、減圧下で行ってよいことが開示されている。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−52861号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献1には、複数の吐出ノズルから基板上に形成した所定の枠体内に塗布液を吐出することが開示されているが、具体的な製造装置の構成の開示はない。従って、どのようにして枠体とノズルの位置関係を設定するのかの開示はない。
【0005】
そのため、本発明はインクジェットヘッドに設けられた複数のノズル(吐出孔)の位置と、基板側に形成された枠体内に精度良く塗布液を吐出するための薄膜形成装置を実現するとともにその塗布方法を提案するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
インクジェットヘッド1の液滴粒子の径変動、吐出方向の変動等のバラツキ等は、各ノズル単体では吐出特性の再現性が動作条件が一定であれば比較的良好であることが確認されている。本発明では、各ノズルの製造時の公差によるものが非常に大きいこと、又は、塗布を行う際の環境変化、即ち、例えば気温変化、塗布を行う材料の粘度変化、前記インクジェットヘッド1の経時特性変化の影響が大きいことに着目し、塗布を行う直前に、例えば基板の空きスペースを利用して、各ノズル毎の吐出特性を測定、各ノズル毎にデータ化する手段と、塗布時に各ノズルの制御パラメータを各ノズル毎に測定したデータに基づき変化させ、各画素毎の塗布量を一定化、及び塗布位置バラツキを最小にする手段を構成した。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の薄膜形成装置として有機EL製造装置を例にしてその実施の形態について説明する。
【0008】
図1に有機EL製造装置の概略構成を示す。
本装置は、架台40と、架台上に設けたステージ上に設けたインクジェットヘッド機構部と、基板6を搭載し基板位置をXYθに移動可能なテーブル群からなる基板搭載部と、インクジェットヘッド1の吐出量や基板位置等を検出する検出機構部とからなる。インクジェットヘッド1(以下ヘッドと略称する場合もある)は正孔輸送層材料及び発光層材料を吐出する複数の吐出孔と、各吐出孔から前記材料を吐出するためのピエゾ駆動機構とを備えている。このインクジェットヘッド1は、架台上に設けた門型ステージの横梁19に設けたZ軸ステージに取り付けてある。またZ軸ステージには、基板6の画素間隔に対してノズル間隔を整合するために、ヘッド1を基板6の表面に垂直なZ軸を回転軸にして回転させる回転駆動手段を備えたθ回転軸またはゴニオ回転軸等のヘッド回転軸20が設けてある。このヘッド回転軸20にヘッド1が取り付けある。さらにZ軸ステージには、ヘッド1をZ軸方向に移動可能するためのZ軸駆動機構(Z軸駆動モータ)を備えてある。Z軸駆動機構はヘッド1の吐出孔から基板表面までの高さを測定する検出機構部の一部である変位計8の測定値に基づき、ヘッド1の高さを調整し基板と吐出孔までの距離を所定量に保持する。
【0009】
さらに、検出機構部として、ヘッド1よりも下部で基板吸着テーブル10の側面に取り付けられ、ヘッド1下部に移動し吐出粒子径3を認識するカメラ21と、基板上に塗布した液滴及び基板上の画素マトリクスを認識するカメラ18とからなる。また、基板6とヘッド1までの間隔を測定するための変位計8である光センサが設けてある。なお、吐出粒子径3を認識するカメラ21をヘッド下部に移動したときに、ヘッド吐出孔下部の架台側の塗布材料吐出位置には、塗布材料を受けるトレーが設けてある。カメラ21は、ヘッド1からこのトレーに向かって塗布材料を吐出した時の塗布材料の状態(粒径、吐出角)を測定する構成となっている。
【0010】
基板搭載部は、塗布基板をセットし真空吸着固定する吸着テーブル10、塗布の際に基板を塗布位置に移動する各駆動機構を備えたX軸ステージ23、Y軸ステージ24、θ軸ステージ22からなる。各駆動機構は、制御装置25、PC26により制御される。制御装置25、PC26では検出機構部の測定データに基づき各部の制御及び、データの演算を行う。
【0011】
本発明の有機EL製造装置は、前記基板に設けられた塗布溝に対して吐出孔の位置ずれ、吐出孔の吐出角度ずれに対応できるようにしたものである。
【0012】
次に、図2を用いて1実施形態として有機ELパネルの構成を説明する。
【0013】
有機EL基板に用いたガラス基板6は、コーニング#1737厚み0.7mmを用いている。基板6上には、シート抵抗が80Ω/□で厚みが45nmの透明電極となる酸化インジウム錫(ITO)11が形成される。実際のディスプレイ基板ではアクティブマトリクスでは各画素毎に、パッシブマトリクスでは各画素列毎にパターン化する必要がある。しかし、本実施形態ではパターン化を行わず基板全面に酸化インジウム錫(ITO)11膜を形成した。次に感光性ポリイミドを用いて、フォトリソグラフィ法にて、膜厚3μm、20μm幅で縦横50μm間隔の格子状に隔壁5を形成した。この隔壁5は塗布した材料が流れて混ざらないように形成したものである。
【0014】
また、図2に示すように、有機ELは多層膜により構成されている。その構造は、先に述べたようにガラス基板6上に、陽極となる酸化インジウム錫(ITO)層11が形成される。その上に複数の隔壁5が形成されており、各隔壁5内のITO層11の上に電気的な障壁を軽減しホールの供給をスムーズにする目的で正孔輸送層12が設けられる。さらに、その上に両電極から注入されたホールとエレクトロンが再結合して可視光発光する発光層13が設けられる。その上には電気的な障壁を緩和して電子の注入をスムーズに行うために、例えばCaなどの仕事関数が小さい金属を用いたエレクトロン注入電極14が設けられる。さらにその上には、例えばAlなどの低抵抗で化学的に安定な電極15を有する。さらに、一般的に発光層材料は水分や酸素に接すると劣化するため、有機EL素子はN2等の不活性ガス16雰囲気中で水分や酸素を遮断する封止缶17にて密閉される。
【0015】
本実施形態でインクジェット法にて成膜を行うのは、図2の正孔輸送層12と発光層13の両者もしくはいずれかである。高分子系ホール輸送層材料としては例えばポリアニリン(PANI)、3、4−ポリエチレンジオキシチオフィン/ポリスチレンサルフォネート(PEDOT/PSS)が良く知られている。また、高分子系有機発光層材料としては例えばポリパラフェニレンビニレン(PPV)、ポリフルオレン(PFO)、ポリビニルカルバゾール(PVK)等がある。本発明実施の形態では正孔輸送層12材料としてポリアニリン(PANI)の水性溶液を発光層13材料としてはポリパラフェニレンビニレン(PPV)の混合キシレン溶液を用いた、
これらの薄膜形成は、インクジェット方式のヘッドを用いて行っているが、インクジェット方式としては、バブルジェット方式、ピエゾや電磁アクチュエータ等を用いた方式のどちらを用いてよい。また、マトリクス状に発光画素が配置されたディスプレイ用の基板6の発光画素に効率よく、精度良く塗布するために本実施形態ではオンデマンド方式であり、ノズルを100μm間隔で128個直線上に配置したものである。
【0016】
ところで、インクジェットヘッド1では、初期製造バラツキとして、各吐出孔の形状のバラツキ、各吐出孔の間隔バラツキ、各吐出孔に対応するピエゾの分極特性のバラツキ、各ノズルに対応するインク室容積のバラツキ等が考えられる。さらに、経年変化に伴なって吐出孔毎に吐出量が変化する吐出バラツキも発生する。このため、本発明は、このようなバラツキに起因する成膜形成精度の低下を防止して高精度の成膜を維持できる成膜形成装置を提供するものである。
【0017】
次に各種バラツキに対応した補正の方法を説明する。
【0018】
図3にヘッドの吐出孔間隔と基板の画素間隔が異なる場合の補正方法を示す。本実施形態では、ヘッド1には、複数の吐出孔2が略均一の間隔で1列設けてある。この隣り合う吐出孔2の間隔は、基板6に形成された隔壁5で仕切られた隣り合う画素36間の略中央位置間隔(画素間隔)と、略一致するように設けられている。しかし、ヘッド1の吐出孔2間隔34に対して基板側の画素間隔35が小さく形成される場合がある。この場合の補正方法としては、図3に示すようにヘッド1を複数設けた吐出孔の中心(ヘッド中心)32を回転中心として、所定角度33だけ回転することで、該当画素に該当吐出孔位置を合わせるものである。この場合、補正回転量に応じて各吐出孔からの吐出時間をずらして基板6上の該当画素36部分に、成膜材料を塗布するように制御するものである。本実施形態では、図3に示すように、塗布はヘッド1を固定として、基板6を載置したテーブルを矢印37方向に移動して行っている。なお、画素間隔が吐出孔間隔より大きい場合(特に複数の吐出孔を横にずらしても、吐出孔位置が該当画素範囲から外れるものができる場合)はヘッドを交換する必要がある。
【0019】
次に、図4に液滴粒子の大きさのバラツキの状態を示す。この液滴粒子3の大きさのバラツキは、ヘッド1に設けた吐出孔(ノズル)2の形状バラツキ、ピエゾ素子の分極特性のバラツキ、各ノズル2に対応するインク室容積のバラツキに起因して発生する。図4では基板6上に設けた隔壁5内に、同量の塗布材料の膜が形成されるの理想であるが、図のように吐出量のバラツキによって膜圧が異なる状態を示している。以下このバラツキの補正方法について説明する。
【0020】
図5に、本実施形態で用いたインクジェットヘッド1の液滴粒子3の大きさバラツキを示す。図5(a)には同一ノズル(吐出孔)2の液滴粒子3の吐出回数と吐出量の変化の状態(体積バラツキ)を、図5(b)に異なったノズル間(各ノズルのピエゾ素子には同一大きさ、同一幅の電圧を印加)液滴粒子3の体積バラツキを測定した結果を示す。(a)に示すように同一ノズル2におけるバラツキ量は比較的小さい。一方、異ったノズル2間に生じる液滴粒子3の体積バラツキが非常に大きい。ところで先に述べたように、異なったノズル2間に生じるバラツキは、インクジェットヘッド1製造時に生じる各ノズル2の初期特性バラツキに起因する。
【0021】
また、液滴粒子3の体積バラツキに影響を及ぼす要因として、ノズル2の初期特性バラツキ以外に、塗布を行う環境の変化による影響が考えられる。例えば、塗布を行う雰囲気の温度が変化すると塗布材料の粘度が変化し、同様の吐出制御を行ったとしても液滴粒子3の体積に変化をもたらす。また、吐出材料の特性が変化した場合、即ち、例えば溶質の含有率、溶質の分子量が変化した場合にも、液滴粒子3の体積が変化する。
【0022】
そこで、各ノズルのピエゾ素子に同一電圧を印加して、塗布直前の液滴粒子3の大きさを測定し、制御装置25のデータベースに記録する。そして、記録されているデータに基づき塗布制御することによって、画素間又は所定膜厚に対するの塗布量バラツキを小さくすることができる。すなわち、液滴粒子の大きさに基づいて、ピエゾ素子に印加する電圧の大きさ、及び印加時間を可変することで、所定量(所定の大きさ)の液滴としてノズルより吐出することができる。これにより、塗布不良画素9のない高品質な有機ELを製造が可能な薄膜形成装置を提供することができる。
【0023】
液滴粒子3の大きさを測定する方法としては、図6に示すように、飛翔する液滴粒子径50をカメラ21で測定する方法がある。この方法は、カメラ21によって、インクジェットヘッド1に設けた各ピエゾ素子に印加する電圧の大きさ29と印加時間(幅)30を同じにして、そのときノズル2より吐出される液滴の粒子径50を測定するようにしたものである。本実施形態では液滴粒子径を測定するカメラ21は、全てのノズルから吐出される液滴範囲27が見渡せる位置に設けている。
【0024】
さらに他の方法とし、図7に示すように、インクジェットヘッド1に設けた各ピエゾ素子に印加する電圧の大きさ29と印加時間(幅)30を同じにして、1つ1つのノズル2より吐出される液滴の重量を電子式重量計31にて計測するものである。この他に、マスシリンダ等にて体積を測定する方法、ぬれ性が一定の平面上に塗布して展開した面積を画像認識する又は膜厚を例えば光学干渉計、透過光吸収法、UV照射PL強度測定法、蝕針式膜厚測定法等で測定することもできる。また上位の2つの測定方法を組合わせて行うこともできる。
【0025】
またバラツキの大きな要因の1として、吐出孔形状特に吐出孔の傾きによるバラツキがある。この傾きによるバラツキの状態を図8に示す。図8aは吐出孔に傾きがある状態で、所定のヘッド高さ(吐出高さ:吐出孔から基板までの距離)hで塗布した時の、塗布材料の吐出位置を矢印で示している。図8bには吐出高さをh’に変化させた時の吐出位置を示したものである。
【0026】
図8aに示すように、吐出孔が傾きを有していると、決められた画素中に塗布材料を吐出できずに、隔壁5部や最悪の場合隣の画素に塗布材料を吐出することになる。図8aでは塗布軌跡7のように隔壁5の頂部に塗布するように正規の吐出軌跡に対して吐出角度47がついた状態となっている。この吐状態を補正するには、図8bの矢印のように塗布ヘッドを基板側に近づけて、吐出孔の吐出角度の影響を極力小さくすることで補正することができる。但し、吐出高さをあまり小さくすると吐出量制御がうまくいかなる場合(吐出液が液滴とならず、連続して液が出る場合)がある。このため、限界を超える場合は、ヘッドを交換することで対応する。なおヘッド1の高さは、ヘッド1の横に設けた光学式の変位計8用いて計測する。
【0027】
次に、上記薄膜塗布装置を用いて実際に塗布する場合の動作を説明する。図9、図10に塗布時の動作のフローチャートを示す。
【0028】
まず使用する基板6に形成された隔壁5の間隔データや、ヘッド1のノズル2の間隔データ等を入力する(ステップ100)。次に入力された隔壁間隔とノズル間隔を比較し(ステップ101)、ノズル間隔に比べて隔壁間隔が大きい場合には、ノズルを間隔の大きなヘッドにヘッドを交換する(ステップ102)。ヘッド間隔が基板隔壁間隔と等しいか小さい場合は、ヘッドの交換を行わず、薄膜塗布装置の吸着テーブル10上に基板6を搬入する(ステップ103)。この際、制御装置に基板搬入の指示を入力すると、制御装置は、基板搭載部を構成するX,Y,θステージを動させる各駆動モータを動作させて基板搬入位置に吸着テーブルが位置するように移動させる。その後、吸着テーブル上に基板を設置し、吸着テーブルに設けられた複数の吸引口に負圧を供給し吸着固定する(ステップ104)。
【0029】
次に、制御装置からの指令によって、キャリブレーション動作を実行する(ステップ105)。このキャリブレーション動作を図10を用いて説明する。
【0030】
まず、最初に、吸着テーブルが水平方向どこに移動した場合にもガラス基板がインクジェットヘッドに干渉しないように、制御装置からZ軸駆動モータに指令を出し、Z軸ステージを駆動し、インクジェットヘッド1を所定の退避位置まで上昇させる(ステップ110)。次に、吸着テーブル側面及び吸着ステージ上面より下部に位置し、吸着テーブル側面またはθ軸ステージ上面に支持されているカメラ21を、X、Y、θステージを移動させ、ヘッドの吐出状態を観察する位置に移動させる(ステップ111)。ここで、カメラ21の視野に全てのノズルに対応する液滴が収まらない場合には、X軸方向の一方の端部ノズルに対応する液滴粒子が視野に収まる位置を所定の基準位置とし、カメラ位置を移動させて全てのノズルの液滴吐出状態を観測する。また、全てのノズルが視野に収まる場合にはインクジェットヘッド両端ノズル間隔の中心位置がカメラ21のX軸方向視野の中心にくる位置を所定の位置とし、一回の吐出で全ての吐出状態を観測する。
【0031】
次に、制御装置からZ軸モータに司令を出して所定の退避位置にあるインクジェットヘッド1を、液滴粒子を測定する所定の位置にくるまでZ軸ステージを動作させる。ここで、所定の位置とは、例えば、カメラ21の視野範囲で、吐出した液滴粒子が表面張力によって、完全な球状になる位置である。
【0032】
インクジェットヘッドのキャリブレーションを行うノズル(初期はX軸マイナス方向端のノズル)に対応する吐出用アクチュエータに、制御装置から事前に規定した初期吐出パラメータの電気信号を送り吐出を行う。
【0033】
カメラ1のシャッターは開いたままで、前記電気信号から所定の遅延時間後にカメラ1と対向して設置したフラッシュストロボ光源(図中省略)に制御装置から司令を与えて十分短い時間発光させて空中で静止した液滴粒子を撮像する。ここで、図中では省略したが、吐出した粒子が装置等を汚さないように、吐出液滴受け容器を吸着テーブルまたはθ軸ステージの現ヘッド位置の下部に設けた。
【0034】
続いて、カメラ1の液滴粒子の画像データをカメラ1からPCに取り込み、PC又はPC内部の画像処理基板にて、例えば所定の輝度値を閾値にした2値化を行って液滴粒子の直径値、または面積値を求める等の画像処理を行い、その値から事前に準備した所望の液滴粒子のデータを除算する。もしも、除算の絶対値が所定の閾値よりも大きい場合には、除算の絶対値が小さくなる方向に、吐出パラメータを微少量変動させて(吐出電圧を小さくして)吐出量が閾値内に収まるようにしてから、その電圧を初期吐出パラメータに上書きする。
【0035】
一方、除算の絶対値が所定の閾値よりも小さくなる場合には、その吐出パラメータを大きくして(吐出電圧を高くして)吐出を行い、閾値内に吐出量が収まるようにして、補正吐出パラメータとして各ノズル個別にPCのメモリまたはハードディスク等の記憶装置に記憶させる。このとき、カメラ1の視野に測定するノズルに対応する液滴粒子が完全に入らない場合には、制御装置からX軸モータに司令を与えて、カメラ1のX軸方向の視野分だけ測定されないノズル側にX軸ステージを移動させて、カメラ1の視野が次に撮像する液滴粒子を撮像できる位置にし、該当ノズルより吐出を行い。また、全ノズルの補正吐出パラメータデータをPCの記憶装置に記憶させたら液滴粒子サイズの補正量の測定は終了する(ステップ112)。尚、吐出パラメータの変動方法としては、例えば、吐出駆動電圧又は吐出駆動パルス幅等を微少量変動させる方法がある。
【0036】
各補正量の測定および算出が終了すると、まず、X軸に投影したインクジェットノズル間隔を画素間隔に合わせる動作(ヘッド傾き補正)を行う(ステップ113)。
【0037】
このヘッド傾き補正は、既知であるX軸投影方向の基板の画素間隔をPC26に入力し、さらにインクジェットヘッド回転軸角度の調整を促す操作を行う。続いてPC26では、既知のノズル間隔をd1、入力した画素間隔をd2、ヘッド回転角をθ1として、θ1=acos(d2/d1)という式による演算を行い角度θ1を決定する。PC26で求めた値を制御装置25に送信する。制御装置25からは、ヘッド回転軸駆動用モータに指令を与えて、ノズル配列がX軸に平行である位置から反時計周りに角度θ1だけヘッド回転軸を回転させる。このとき、回転角に応じて、各ノズルの吐出開始時間、および終了時間を設定する。
【0038】
次に、ヘッド高さの補正を行う(ステップ114)。この補正は、図8で説明したように、各ノズルの吐出角にバラツキがあり、ノズル高さによっては、隔壁5上や、隣の画素領域に塗布液が塗布される場合があり、この高さを、先の塗布状態検出結果を用いて算出して、ヘッド高さを(変位計8で計測しながら)調整することで、所定の画素領域内にノズルから塗布できるようにするものである。
【0039】
次に、塗布状態の検出結果を用いて、各ノズルの補正した吐出駆動電圧をセットする(ステップ115)。なお今回は、吐出電圧のみを変えて補正するようにしたが、吐出量が基準値よりかなり少ない場合は、吐出回数を増やすことで所定量の塗布材料を吐出するようにすることも可能である。
【0040】
以上の補正が終了すると、基板位置を塗布開始位置に移動してキャリブレーションを終了する。
【0041】
キャリブレーションが終了すると、補正された制御量の状態で塗布動作を行い、基板の決められた全領域に塗布を実行する(ステップ106)。
【0042】
塗布が終了すると基板を保持している吸着テーブルの吸着力をゼロにして基板を吸着テーブルから取り外せるようにする(ステップ107)。その後、基板を塗布装置から搬出して(ステップ108)塗布作業を終了する。
【0043】
以上の様な方法で形成した有機EL素子に5V電圧を印加したところ不良画素および色むらのない高品質な特性を示すことが確認できた。なお今回は、有機ELの製造装置を例にして説明したが、複数のノズルを備えたヘッドを用いて、所定の領域内に所定量の塗布材料を塗布し、高画質の画像を得るための塗布装置であれば本発明を適用できることはいうまでもない。
【0044】
【発明の効果】
本発明では、インクジェットヘッドの吐出量、吐出角度等のバラツキは、単一ノズルでの毎吐出特性バラツキは比較的小さいものであり、異ったノズル間で製造時に生じる初期特性バラツキによるものが非常に大きいこと、又は塗布を行う際の環境変化、即ち、例えば気温変化、塗布を行う材料の粘度変化、前記インクジェットヘッドの経時特性変化の影響が大きいことに着目し、塗布を行う直前に、各ノズル毎の吐出特性を測定及びデータ化し、前記データに基づき塗布制御することによって、各画素毎の塗布膜の厚さバラツキ及び塗布位置バラツキを最小にし、不良画素のない高品質なパネルを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】薄膜形成装置の全体構成を示す図である。
【図2】有機EL素子の断面図を示したものである。
【図3】ノズル間隔と画素間隔の違いを補正する方法を示す図である。
【図4】ノズル吐出量の違いを示す図である。
【図5】ノズルからの吐出量バラツキを図示したものである。
【図6】ノズルからの吐出量の測定方法を説明する図である。
【図7】ノズルからの吐出量を重量で測定する方法を示す図である。
【図8】ノズル吐出角のバラツキの補正方を説明する図である。
【図9】本発明の塗布装置の動作を説明するフローチャートである。
【図10】図9のキャリブレーション動作の詳細を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
1…インクジェットヘッド、2…ノズル、3…液滴粒子、4…塗布膜、5…隔壁、6…ガラス基板、7…吐出方向、8…変位計、9…塗布不良画素、10…基板吸着テーブル、11…酸化インジウム錫(ITO)、12…正孔輸送層、13…発光層、14…エレクトロン注入電極、15…電極、16…不活性ガス(N2)、17…封止缶、18…塗布位置認識カメラ、19…Z軸ステージ、20…ヘッド回転軸、21…塗布粒子径認識カメラ、22…θ軸ステージ、23…X軸ステージ、24…Y軸ステージ、25…制御装置、26…PC、27…塗布粒子認識位置、28…吐出駆動波形、29…吐出駆動電圧、30…吐出駆動パルス幅、31…電子式重量計、32…ヘッド回転中心、33…ヘッド回転角度、34…ノズル間隔、35…画素間隔、36…画素、37…塗布方向、38…塗布位置、39…塗布直交方向ずれ、40…塗布方向ずれ、41…塗布位置認識基板、42…塗布位置認識用マーキング、43…補正量、44…ノズル中心、45…画素中心、46…吐出タイミングずれ時間、47…吐出角度、48…基板ノズル間距離、49…ヘッド高さ補正量、50…液滴粒子径。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin film manufacturing apparatus and a coating method using an inkjet method.
[0002]
[Prior art]
As a thin film forming method using a conventional ink jet printer, as described in JP-A-2001-52861, a light emitting layer forming coating liquid is discharged using an ink jet printer head, and then formed by heating and drying. It is disclosed that this coating may be performed under atmospheric pressure or under reduced pressure.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-52861
[Problems to be solved by the invention]
[0005]
Therefore, the present invention realizes a position of a plurality of nozzles (discharge holes) provided in an ink jet head and a thin film forming apparatus for accurately discharging a coating liquid into a frame formed on a substrate side, and a coating method thereof. It is proposed.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
It has been confirmed that the variation of the diameter variation of the droplet particles of the
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an organic EL manufacturing apparatus will be described as an example of a thin film forming apparatus of the present invention.
[0008]
FIG. 1 shows a schematic configuration of an organic EL manufacturing apparatus.
This apparatus includes a
[0009]
Further, as a detection mechanism, a
[0010]
The substrate mounting section includes a suction table 10 for setting and vacuum-fixing a coated substrate, an X-axis stage 23, a Y-axis stage 24, and a θ-axis stage 22 each having a driving mechanism for moving the substrate to a coating position during coating. Become. Each drive mechanism is controlled by the
[0011]
The organic EL manufacturing apparatus according to the present invention is adapted to cope with a displacement of a discharge hole with respect to a coating groove provided on the substrate and a displacement of a discharge angle of the discharge hole.
[0012]
Next, a configuration of an organic EL panel will be described as an embodiment with reference to FIG.
[0013]
The
[0014]
Further, as shown in FIG. 2, the organic EL is constituted by a multilayer film. In this structure, the indium tin oxide (ITO)
[0015]
In this embodiment, the film is formed by the inkjet method on both or any of the
These thin films are formed by using an ink jet type head. As the ink jet type, any of a bubble jet type, a type using a piezo, an electromagnetic actuator, or the like may be used. In addition, in order to efficiently and accurately apply the light-emitting pixels to the light-emitting pixels of the
[0016]
By the way, in the
[0017]
Next, a correction method corresponding to various variations will be described.
[0018]
FIG. 3 shows a correction method when the interval between the ejection holes of the head and the interval between the pixels on the substrate are different. In this embodiment, the
[0019]
Next, FIG. 4 shows a state of variation in the size of the droplet particles. The variation in the size of the
[0020]
FIG. 5 shows the size variation of the
[0021]
Further, as a factor affecting the volume variation of the
[0022]
Therefore, the same voltage is applied to the piezo element of each nozzle, the size of the
[0023]
As a method of measuring the size of the
[0024]
As another method, as shown in FIG. 7, the
[0025]
Further, as one of the major factors of the variation, there is variation due to the shape of the discharge hole, particularly the inclination of the discharge hole. FIG. 8 shows a state of variation due to this inclination. FIG. 8A shows the position of ejection of the application material when the application is performed at a predetermined head height (ejection height: distance from the ejection hole to the substrate) h with the ejection hole inclined. FIG. 8B shows the ejection position when the ejection height is changed to h ′.
[0026]
As shown in FIG. 8A, when the ejection holes have an inclination, the application material cannot be ejected into a predetermined pixel, and the application material is ejected to the 5th partition and, in the worst case, the next pixel. Become. FIG. 8A shows a state in which the
[0027]
Next, the operation in the case of actually applying using the above thin film coating apparatus will be described. 9 and 10 show flowcharts of the operation at the time of coating.
[0028]
First, interval data of the
[0029]
Next, a calibration operation is performed according to a command from the control device (step 105). This calibration operation will be described with reference to FIG.
[0030]
First, the controller issues a command to the Z-axis drive motor to drive the Z-axis stage so that the glass substrate does not interfere with the ink-jet head no matter where the suction table moves in the horizontal direction. It is raised to a predetermined evacuation position (step 110). Next, the X, Y, and θ stages are moved by the
[0031]
Next, a command is issued from the control device to the Z-axis motor, and the Z-axis stage is operated until the
[0032]
An electric signal of a predetermined initial discharge parameter is sent from the control device to a discharge actuator corresponding to a nozzle for calibrating the ink jet head (the nozzle is initially a nozzle at the end in the minus direction of the X axis), and discharge is performed.
[0033]
The shutter of the
[0034]
Subsequently, the image data of the droplet particles of the
[0035]
On the other hand, when the absolute value of the division is smaller than the predetermined threshold, the ejection is performed by increasing the ejection parameter (by increasing the ejection voltage) so that the ejection amount falls within the threshold, and the correction ejection is performed. Each nozzle is individually stored in a storage device such as a PC memory or a hard disk as a parameter. At this time, if the droplet particles corresponding to the nozzle to be measured do not completely enter the field of view of the
[0036]
When the measurement and calculation of each correction amount are completed, first, an operation (head tilt correction) of adjusting the inkjet nozzle interval projected on the X axis to the pixel interval is performed (step 113).
[0037]
In the head tilt correction, a known pixel interval of the substrate in the X-axis projection direction is input to the
[0038]
Next, the head height is corrected (step 114). As described with reference to FIG. 8, this correction has a variation in the discharge angle of each nozzle, and depending on the nozzle height, the coating liquid may be applied to the
[0039]
Next, the ejection driving voltage corrected for each nozzle is set using the detection result of the application state (step 115). In this case, the correction is performed by changing only the discharge voltage. However, when the discharge amount is considerably smaller than the reference value, it is also possible to discharge a predetermined amount of the coating material by increasing the number of discharges. .
[0040]
When the above correction is completed, the substrate position is moved to the coating start position, and the calibration is completed.
[0041]
When the calibration is completed, the coating operation is performed in the state of the corrected control amount, and the coating is performed on all the determined areas of the substrate (Step 106).
[0042]
When the coating is completed, the suction force of the suction table holding the substrate is reduced to zero so that the substrate can be removed from the suction table (step 107). Thereafter, the substrate is unloaded from the coating apparatus (Step 108), and the coating operation is completed.
[0043]
When a voltage of 5 V was applied to the organic EL element formed by the above-described method, it was confirmed that the organic EL element exhibited high-quality characteristics without defective pixels and color unevenness. In this example, the organic EL manufacturing apparatus has been described as an example. However, using a head having a plurality of nozzles, a predetermined amount of a coating material is applied to a predetermined area to obtain a high-quality image. It goes without saying that the present invention can be applied to a coating apparatus.
[0044]
【The invention's effect】
In the present invention, the variation in the ejection amount, the ejection angle, etc. of the inkjet head is such that the variation in the ejection characteristics of each single nozzle is relatively small, and the variation in the initial characteristics generated during manufacturing between different nozzles is very small. It is important to note that the effect of environmental changes during application, that is, for example, changes in temperature, changes in viscosity of the material to be applied, and changes in the aging characteristics of the inkjet head is large, and immediately before application. By measuring and converting the ejection characteristics of each nozzle into data and controlling the application based on the data, it is possible to minimize variations in the thickness and application position of the coating film for each pixel and to manufacture a high-quality panel without defective pixels. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a thin film forming apparatus.
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the organic EL element.
FIG. 3 is a diagram illustrating a method of correcting a difference between a nozzle interval and a pixel interval.
FIG. 4 is a diagram showing a difference in nozzle discharge amount.
FIG. 5 illustrates variations in the discharge amount from a nozzle.
FIG. 6 is a diagram illustrating a method of measuring the discharge amount from a nozzle.
FIG. 7 is a diagram illustrating a method of measuring the discharge amount from a nozzle by weight.
FIG. 8 is a diagram illustrating a method of correcting a variation in nozzle ejection angle.
FIG. 9 is a flowchart illustrating the operation of the coating apparatus of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart illustrating details of a calibration operation in FIG. 9;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記検出器は前記複数の吐出孔からの塗布材料の吐出量を検出し、前記補正手段は、前記複数の吐出孔毎に設けた吐出手段の駆動電圧を可変することで、各吐出孔の塗布材料の吐出量を略均一にすることを特徴とするインクジェット塗布装置。The inkjet coating device according to claim 1,
The detector detects a discharge amount of the coating material from the plurality of discharge holes, and the correction unit changes the drive voltage of the discharge unit provided for each of the plurality of discharge holes, thereby applying the coating material to each of the discharge holes. An ink jet coating apparatus characterized in that a discharge amount of a material is made substantially uniform.
前記補正手段は前記複数の吐出孔位置と、前記基板に設けた吐出領域のずれ量に応じて前記インクジェットヘッドの水平方向の傾き角を可変することを特徴とするインクジェット塗布装置。The inkjet coating device according to claim 1,
The ink jet coating apparatus according to claim 1, wherein said correcting means varies a horizontal tilt angle of said ink jet head in accordance with a displacement amount between said plurality of discharge holes and a discharge area provided on said substrate.
前記検出器は前記複数の吐出孔からの塗布材料の吐出方向を検出して、前記補正手段は前記基板上の塗布領域内に前記吐出孔からの塗布材料が吐出できるように前記インクジェットヘッドと基板との間隔を可変することを特徴とするインクジェット塗布装置。The inkjet coating device according to claim 1,
The detector detects a direction in which the coating material is discharged from the plurality of discharge holes, and the correction unit controls the inkjet head and the substrate so that the coating material can be discharged from the discharge hole into a coating region on the substrate. An ink-jet coating apparatus characterized in that the distance between the ink-jet coating apparatus and the ink jet coating apparatus is variable.
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