JP2013033741A - 表示素子の製造方法、表示素子の製造装置、及び表示素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表示素子の製造装置(100)は、可撓性の基板(FB)を第1方向に搬送する搬送部(RL)と、可撓性の基板に基準マークを形成するマーク形成部(10)と、可撓性の基板に隔壁を形成する隔壁形成部(10)と、基準マークに基づいて隔壁に対して所定の位置に導電部材を塗布する塗布部(20)と、を有する。
【選択図】図2
Description
そこで、高精度な駆動回路又は薄膜トランジスタを可撓性の基板に形成する表示素子用の製造装置、製造方法及び、量産性の高い表示素子を提供する。
この製造方法により、基準マークと隔壁とを可撓性の基板に設けるとともに導電部材の塗布で電極を形成することができる。従って高精度で安価に薄膜トランジスタなどを形成することができる。
この製造装置により、基準マークと隔壁とを可撓性の基板に形成するとともに、基準マークに基づいて高精度に導電部材を塗布することができる。
可撓性の基板を押圧して形成された隔壁間に塗布された電極を有する表示素子は、高精度に且つ安価に大量に製造される。
完成したパネルはロールのままでの状態で運搬可能となり、輸送コストの大幅な削減も可能となる。特に、多面取りパネルや大型パネルになればなるほど効果は大きい。
図1(a)は、有機EL素子50の拡大上面図であり、図1(b)及び(c)は、(a)のb−b断面図及びc−c断面図である。有機EL素子50は、シート基板FBにゲート電極G、ゲート絶縁層Iが形成され、さらにソース電極S、ドレイン電極D及び画素電極Pが形成された後、有機半導体層OSが形成されたボトムコンタクト型である。
図2は、帯状に伸びた可撓性のシート基板FB(以下、シート基板という。)に、図1で示した画素電極P及び発光層IRなど有する有機EL素子50を製造する製造装置100の構成を示した概略図である。
供給ロールRLから送り出されたシート基板FBは、最初にシート基板FBに隔壁BAを形成する隔壁形成工程91に入る。隔壁形成工程91では、インプリントローラ10でシート基板FBを押圧するとともに、押圧した隔壁BAが形状を保つように熱転写ローラ15でシート基板FBをガラス転移点以上に熱する。このため、インプリントローラ10のローラ表面に形成された型形状がシート基板FBに転写される。
シート基板FBは、さらにX軸方向に進むと電極形成工程92に入る。電極形成工程92では、有機半導体を用いた薄膜トランジスタを形成する。この有機半導体を用いて薄膜トランジスタを構成すれば、印刷技術や液滴塗布法技術を活用して薄膜トランジスタを形成できる。また、有機半導体を用いた薄膜トランジスタの内、図1で示したような電界効果型トランジスタ(FET)が特に好ましい。
有機EL素子用の製造装置100は、画素電極P上に有機EL素子の発光層IRの形成工程を引き続き行う。発光層形成工程93でも、発光層用の液滴塗布装置20(赤色発光層用の液滴塗布装置20Re、緑色発光層用の液滴塗布装置20Gr、青色発光層用の液滴塗布装置20BL)を使用する。
続いて、緑色発光層用の液滴塗布装置20Grは、G溶液を画素電極P上に塗布する。G溶液は、ホスト材PVKに緑ドーパント材を1、2−ジクロロエタン中に溶解した溶液とする。
その後、熱処理装置BKで熱風又は遠赤外線などの放射熱などにより発光層溶液を乾燥し硬化させる。
図3(a−1)は、隔壁形成工程91、すなわちインプリントローラ10でシート基板FBが押圧され、隔壁BAが形状された状態を示した上面図である。(a−2)は(a−1)の隔壁BA間のゲートバスラインGBLの断面図である。但し、図示したこのゲートバスラインGBLはメタルインクが塗布されていない。なお、図3(a−2)において、隔壁BA内の断面形状は、V字形状であってもU字形状であってもよく、また矩形形状のものであってもよい。但し、微細インプリント用モールド11がシート基板FBを押圧した後、シート基板FBが剥離しやすいように、V字形状又はU字形状が好ましい。
図4(c)は、電極形成工程92のうちソース電極Sとドレイン電極Dとの間隔を切断装置30で切断した状態を示す平面図である。
図5は、別の構成の電界効果型トランジスタを示した断面図である。
図1に示した電界効果型トランジスタ以外にも、図5(a)に示す電界効果型トランジスタとしてボトムゲート型を製造することも可能である。この電界効果型トランジスタは、シート基板FB上にゲート電極G、ゲート絶縁層I、有機半導体層OSを形成した後、ソース電極S、ドレイン電極Dを形成したものである。
これらいずれの電界効果型トランジスタであっても、メタルインクなどの塗布の順番を積層順に応じて変えた製造装置100を使って対応することができる。
次に有機EL素子用の製造装置100で使用されるアライメントについて説明する。
有機EL素子用の製造装置100は、図2に示した速度及びアライメント制御部90を有している。速度及びアライメント制御部90は、供給ロールRL及びローラRRの速度制御を行う。またローラRRは、Y軸方向に移動可能になっており、速度及びアライメント制御部90は、ローラRRのY軸方向の移動制御を行う。また、速度及びアライメント制御部90は、複数のアライメントカメラCAからアライメントマークAMの検出結果を受け取り、液滴塗布装置20のインクなどの塗布位置とタイミング、切断装置30の切断位置及びタイミングを制御する。
なお、一対のアライメントマークAMは十字形状を示したが、円形マーク、斜めの直線マークなど他のマーク形状であってもよい。
図7は、有機EL素子50の製造工程のアライメント手法を中心とした概略フローチャートである。
ステップP1において、インプリントローラ10によりシート基板FBにアライメントマークが形成される。
ステップP2において、インプリントローラ10によりシート基板FBに薄膜トランジスタ及び発光層などの隔壁BAが熱転写で形成される。なお、アライメントマークAMと隔壁BAとは、相互の位置関係が重要であるため同時に形成される。
次に、ステップP4では、把握された位置情報に基づいて、液滴塗布装置20Gなどが各種電極用及び絶縁用のメタルインクを塗布する。
次に、ステップP6では、把握された位置情報に基づいて、レーザー光LLがソース電極Sとドレイン電極Dとの間隙を形成する。
次に、ステップP8では、把握された位置情報に基づいて、有機半導体液滴塗布装置20OSが有機半導体をソース電極Sとドレイン電極Dとの間隙に形成する。
次に、ステップP10では、把握された位置情報に基づいて、発光層を形成する。以下、同様に、絶縁層IとITO電極とが形成される。
図8は、ローラRRの動作フローチャートである。このローラRRの動作は、隔壁形成工程91から発光層形成工程93までのどの箇所でも適用できるが、特に図6(a)に示した電極形成工程92を参照して説明する。
ステップP11において、速度及びアライメント制御部90が、ローラRR(上流ローラRR1及び下流ローラRR2)に所定の回転速度で回転するように指令を出す。
ステップP13において、速度及びアライメント制御部90は、上流ローラRR1及び下流ローラRR2の回転速度の調整の指令を出しフィードバックをかける。
ステップP15において、速度及びアライメント制御部90は、シート基板FBのY軸方向のずれとは逆方向に、ずれ量に基づいた量だけ上流ローラRR1及び下流ローラRR2を移動させる。
ステップP17において、速度及びアライメント制御部90は、ずれ量に基づいた量だけ上流ローラRR1及び下流ローラRR2を相互に逆方向に移動させる。
図9は、シート基板に、画素電極及び発光層など有する有機EL素子を製造する製造装置110の構成を示した概略図で、図2の製造装置100の別例である。但し、製造装置100が有する同等の機能を有する部材又は装置には同じ符号を付している。
なお、図9において、印刷ローラ40による隔壁形成工程91と発光層形成工程93との間に「図11へ」と記載した矢印が描かれているが、これについては実施例3で説明する。
図6から図8で説明したように、アライメントカメラCAが検出するアライメントマークAMのX軸及びY軸方向の位置に基づいて、液滴塗布装置20はノズル22を切り替えてシート基板FBにインクを塗布した位置を修正した。印刷ローラ40は次のようにして位置を変更する。
図10(c)は、曲げ変形制御方式でローラ全体が曲がる印刷ローラ40rである。印刷ローラ40rは、小さな力で曲がるように円周方向にスリットが入っていることが好ましい。
次に、液晶表示素子の製造装置及び製造方法について説明する。液晶表示素子は、一般に偏向フィルタ、薄膜トランジスタを有するシート基板FB、液晶層、カラーフィルタ及び偏向フィルタから構成されている。このうち、薄膜トランジスタを有するシート基板FBは、図2の上段に描かれた製造装置100又は図9の上段に描かれた製造装置110で製造することができることを説明した。
液晶表示素子には、液晶を供給する必要があり、液晶の封止壁を形成する必要がある。このため、図9の下段に描かれた隔壁形成工程91の印刷ローラ40は、実施例3では発光層用の隔壁BAではなく液晶の封止壁用に使用される。
液晶の供給兼カラーフィルタの貼り合わせ装置120は、上流側低真空チャンバ82と下流側低真空チャンバ83とが設けられ、上流側低真空チャンバ82と下流側低真空チャンバ83との間に高真空チャンバ84が設けられている。これら低真空チャンバ82、83及び高真空チャンバ84は、ロータリーポンプ又はターボ分子ポンプ89で真空引きされる。
なお、接着剤は熱硬化性接着剤で説明したが、紫外線硬化性の接着剤を使用してもよい。この場合には熱転写ローラ76ではなく紫外線ランプなどを使用する。
また、実施例の製造装置には熱処理装置BKを設けたが、メタルインク又は発光層溶液などの改良によって熱処理が必要でないインク又は溶液が提案されている。このため、本実施例においても熱処理装置BKを必ず設ける必要はない。
また、図2又は図9において最初にインプリントローラ10を配置したが、インプリントローラ10の代わりに印刷ローラ40で隔壁BAを形成してもよい。
11 微細インプリント用モールド
15 熱転写ローラ
20 液滴塗布装置
20BL 青色発光層用の液滴塗布装置
20G ゲート用液滴塗布装置
20Gr 緑色発光層用の液滴塗布装置
20I 絶縁層用の液滴塗布装置
20Re 赤色発光層用の液滴塗布装置
20IT ITO電極用の液滴塗布装置
20OS 有機半導体液滴塗布装置
20SD ソース用及びドレイン用並びに画素電極用の液滴塗布装置
22 ノズル
30 切断装置
50 有機EL素子
40,40q,40r 印刷ローラ
82 上流側低真空チャンバ
83 下流側低真空チャンバ
84 高真空チャンバ
90 速度及びアライメント制御部
100,110 製造装置
120 液晶の供給兼カラーフィルタの貼り合わせ装置
AM アライメントマーク
BA 隔壁
BK 熱処理装置
CA アライメントカメラ
CF カラーフィルタ
CFB 液晶表示素子シート
D ドレイン電極
FB シート基板
G ゲート電極
GBL ゲートバスライン
I ゲート絶縁層
IR 発光層
ITO 透明電極
LL レーザー光
OS 有機半導体層
P 画素電極
RL 供給ロール
RR ローラ
S ソース電極
SBL ソースバスライン
Claims (15)
- 可撓性の基板を所定方向に搬送する搬送部と、
前記可撓性の基板に液滴を吐出する液滴塗布部と、を備え、
前記液滴塗布部は、前記液滴を吐出する複数のノズルを有し、
前記液滴塗布部は、前記基板の伸縮に応じて、前記液滴を吐出する前記ノズルを制御する、
ことを特徴とする表示素子の製造装置。 - 前記液滴塗布部は、前記基板の伸縮に応じて、前記ノズルを切り替える、
ことを特徴とする請求項1に記載の表示素子の製造装置。 - 前記液滴塗布部は、前記基板の伸縮に応じて、前記液滴を吐出するタイミングを変える、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の表示素子の製造装置。 - 前記基板に基準マークを形成するマーク形成部を備え、
前記基準マークの位置に基づいて、前記基板の伸縮を算出する、
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の表示素子の製造装置。 - 前記基板に隔壁を形成する隔壁形成部を備え、
前記液滴塗布部は、前記隔壁の位置に基づいて、前記液滴を吐出する、
ことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の表示素子の製造装置。 - 可撓性の基板を所定方向に搬送する搬送工程と、
複数のノズルを有する液滴塗布部によって、前記可撓性の基板に液滴を吐出する液滴塗布工程と、を有し、
前記液滴塗布工程は、前記基板の伸縮に応じて、前記液滴を吐出する前記ノズルを制御する工程を含む、
ことを特徴とする表示素子の製造方法。 - 前記ノズルを制御する工程は、前記基板の伸縮に応じて、前記ノズルを切り替える、
ことを特徴とする請求項6に記載の表示素子の製造方法。 - 前記ノズルを制御する工程は、前記基板の伸縮に応じて、前記液滴を吐出するタイミングを変える、
ことを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の表示素子の製造方法。 - 前記基板に基準マークを形成するマーク形成工程を有し、
前記基準マークの位置に基づいて、前記基板の伸縮を算出する、
ことを特徴とする請求項6ないし請求項8のいずれか一項に記載の表示素子の製造方法。 - 算出された前記伸縮に基づく前記液滴の吐出位置のずれに応じて、前記ノズルを制御する、
ことを特徴とする請求項9に記載の表示素子の製造方法。 - 前記基板に隔壁を形成する隔壁形成工程を有し、
前記液滴塗布部は、前記隔壁の位置に基づいて、前記液滴を吐出する、
ことを特徴とする請求項6ないし請求項10のいずれか一項に記載の表示素子の製造方法。 - 可撓性の基板に液滴を吐出する複数のノズルを備え、
前記複数のノズルは、前記基板の伸縮に応じて、前記液滴を吐出する前記ノズルを制御される、
ことを特徴とするノズルユニット。 - 前記基板の伸縮は、押圧によって前記基板に形成された基準マークの位置に基づいて算出される、 ことを特徴とする請求項12に記載のノズルユニット。
- 前記複数のノズルは、押圧によって前記基板に形成された隔壁の位置に基づいて、前記液滴を吐出する、
ことを特徴とする請求項13に記載のノズルユニット。 - 前記基準マークと前記隔壁とは、同時に形成されることを特徴とする請求項14に記載のノズルユニット。
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