KR100734499B1 - 액체 방울 토출 방법, 전기 광학 장치의 제조 방법 및 전자기기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 위의 화소를 형성하는 묘화 대상 영역 내에, 토출 헤드를 주사시키면서 일정한 토출 간격으로 액체 방울을 토출시키는 것을 과제로 한다. 묘화 대상 영역을 둘러싸는 뱅크에 따른 외주 측을 제외한 중앙 측에 묘화 대상 영역 내에 액체 방울을 토출시키지 않는 비토출 개소를 설치한다.
액체 방울 토출 방법, 전기 광학 장치, 전자 기기, 비토출 개소
Description
도 1은 액체 방울 토출 장치의 구성을 나타내는 사시도.
도 2는 액체 방울 토출 장치에서의 제어 장치의 기능을 나타내는 블럭도.
도 3(a), 3(b), 및 3(c)는 본 발명에 따른 액체 방울 토출 방법을 적용하지 않을 경우의 맵을 나타내는 모식 평면도.
도 4(a) 및 4(b)는 본 발명에 따른 액체 방울 토출 방법을 적용했을 경우의 맵을 나타내는 모식 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 액체 방울 토출 방법을 적용하지 않을 경우의 맵을 나타내는 모식 평면도.
도 6(a) 및 6(b)는 본 발명에 따른 액체 방울 토출 방법을 적용했을 경우의 맵을 나타내는 모식 평면도.
도 7(a), 7(b), 7(c), 및 7(d)는 본 발명에 따른 유기 EL 장치의 제조 공정을 나타내는 단면도.
도 8은 제조 공정을 사용하여 제조된 표시 장치의 회로도.
도 9는 표시 장치에서의 화소 영역의 평면 구조를 나타내는 확대 평면도.
도 10(a), 10(b), 및 10(c)는 표시 장치를 구비한 전자 기기를 나타내는 사시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 … 액체 방울 토출 장치,
2 … 제어장치,
3 … 토출 헤드군,
4 … 스테이지,
5 … 기판,
6 … 테이블,
7 … 지주,
10 … 영구 자석,
11 … 플레이트,
201 … 유기 EL 장치,
202 … 화소 전극,
203 … 대향 전극,
204 … 투명 기판,
205 … 뱅크,
220 … 정공 주입층,
258 … 액체 방울,
501 … 표시 장치,
502 … 표시 기판,
503 … 주사선,
504 … 신호선,
505 … 급전선,
507 … 데이터측 구동 회로,
508 … 주사측 구동 회로,
509 … 스위칭 박막 트랜지스터,
510 … 커런트 박막 트랜지스터,
511 … 화소 전극,
512 … 반사 전극,
513 … 발광 소자.
본 발명은, 액체 방울 토출 방법, 전기 광학 장치의 제조 방법 및 전자 기기 에 관한 것이다.
잉크젯 헤드 등으로부터 액체 방울을 기판 위에 토출하고, 그 기판에 박막을 형성하는 액체 방울 토출 방식에 의한 전기 광학 장치의 제조가 도출되어 있다. 전기 광학 장치로서는 액정 장치, 유기 일렉트로루미네선스 장치(이하 유기 EL(Electronic Luminescent) 장치라고 한다), 플라즈마 디스플레이 장치 등의 표시 장치가 있다.
또 최근에는, 이러한 전기 광학 장치를 이루는 기판이 대형화되고 있어, 이러한 대형 기판에 대하여 액체 방울 토출 방식에 의해 고정세 및 고정밀도로 박막을 묘화(패터닝)하는 것이 요구되고 있다.
이러한 액체 방울 토출 방식으로서는, 토출 헤드의 1회 토출당 액체 방울의 양에 따라 이론상의 잉크의 토출 위치를 조정함으로써, 각 묘화 대상 영역에 토출하는 잉크의 양을 일정하게 하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 일본국특허 제3332812호 참조).
그러나, 상기의 액체 방울 토출 방식은 묘화 대상 영역에서의 잉크의 토출량을 일정하게 하는 것만을 고려한 것으로, 이 묘화 대상 영역에서의 잉크 방울의 착탄 위치에 관해서는 고려되어 있지 않다.
따라서 이 토출 방식에서는 묘화 대상 영역에 대한 잉크 방울의 착탄 위치에 기울기가 발생하거나, 또는 묘화 대상 영역에 토출된 잉크의 막 두께에 약간 얼룩이 발생하거나, 품질 저하를 초래할 우려가 있었다.
본 발명은, 상기 사정에 감안하여 이루어진 것으로서, 막 두께에 얼룩이 생기게 하지 않고, 묘화 대상 영역에 맞춰서 적당량의 액체 방울을 착탄시켜, 고밀도·고품질의 묘화를 행할 수 있는 액체 방울 토출 방법, 전기 광학 장치의 제조 방법 및 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명에 따른 액체 방울 토출 방법, 전기 광학 장치의 제조 방법 및 전자 기기에서는 상기 과제를 해결하기 위하여 이하의 수단을 채용했다.
본 발명의 제1 태양은, 액체 방울 토출 방법으로서 기판 위의 뱅크로 둘러싸인 묘화 대상 영역에, 토출 헤드를 주사시키면서 일정한 토출 간격으로 액체 방울을 토출할 때에, 묘화 대상 영역의 뱅크 가장자리 이 외의 묘화 대상 영역에 액체 방울을 토출시키지 않는 비토출 개소를 설치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제1 태양에 의하면, 액체 방울을 토출시키지 않는 비토출 개소를 묘화 대상 영역을 형성하는 뱅크에 따른 외주 측을 제외한 중앙 측에 배치하므로, 뱅크를 따라 표면에 약간의 구덩이를 갖는 굴곡이 생기게 하지 않고, 적당량의 액체를 묘화 대상 영역 내에 고르게 도포하며, 게다가 막 두께를 균일화시킬 수 있다. 즉, 막 두께에 얼룩이 생기게 하지 않고 묘화 대상 영역에 맞춰서 적당량의 액체 방울을 착탄시켜, 고밀도·고품질의 묘화를 행할 수 있다.
본 발명의 제1 태양에서, 예를 들면 묘화 대상 영역은 사각형이며, 적어도 묘화 대상 영역의 장변 방향의 뱅크 가장자리 이외의 묘화 대상 영역에 비토출 개소를 설치함으로써, 막 두께의 균일화를 양호하게 도모할 수 있다.
본 발명의 제1 태양에서, 비토출 개소를 분산시켜 배치함으로써, 뱅크에 따른 외주 측을 제외한 중앙 측에서 비토출 개소를 분산시켜 배치하므로, 막 두께의 새로운 균일화를 도모할 수 있다.
본 발명의 제1 태양에서, 비토출 개소를 묘화 대상 영역의 장변 방향에 평행하게, 그리고 묘화 대상 영역의 장변 방향의 뱅크 가장자리 이 외의 묘화 대상 영 역에 배치함으로써, 막 두께의 균일화를 양호하게 도모할 수 있다.
본 발명의 제2 태양은, 액체 방울 토출 방법으로서 기판 위의 뱅크로 둘러싸인 묘화 대상 영역에, 토출 헤드를 주사시키면서 일정한 토출 간격으로 액체 방울을 토출시킬 때에, 묘화 대상 영역의 뱅크 가장자리 이 외의 묘화 대상 영역에 묘화 대상 영역의 나머지 토출 개소와는 다른 액체 방울량의 토출 개소를 설치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 태양에 의해서도, 막 두께의 균일화를 양호하게 도모할 수 있다.
본 발명의 제2 태양에서, 묘화 대상 영역은 사각형이며, 적어도 묘화 대상 영역의 장변 방향의 뱅크 가장자리 이 외의 묘화 대상 영역에 묘화 대상 영역의 나머지 토출 개소와는 다른 액체 방울량의 토출 개소를 설치함으로써, 막 두께의 균일화를 양호하게 도모할 수 있다.
본 발명의 제2 태양에서, 묘화 대상 영역의 나머지 토출 개소와는 다른 액체 방울량의 토출 개소를 분산시켜 배치함으로써, 막 두께의 균일화를 양호하게 도모할 수 있다.
본 발명의 제2 태양에서, 묘화 대상 영역의 나머지 토출 개소와는 다른 액체 방울량의 토출 개소를 묘화 대상 영역의 장변 방향에 평행하게, 그리고 묘화 대상 영역의 장변 방향의 뱅크 가장자리 이 외의 묘화 대상 영역에 배치함으로써, 막 두께의 균일화를 양호하게 도모할 수 있다.
본 발명의 제3 태양은, 전기 광학 장치의 제조 방법으로서 상기 액체 방울 토출 방법을 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3 태양에 의하면, 상기 액체 방울 토출 방법에 의해 기판에 고 정밀도로 묘화 패턴을 형성하고, 유기 EL 장치, 플라즈마 디스플레이 장치, 액정 장치 등의 전기 광학 장치를 제조할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면 큰 화면의 전체에 대하여 고정세·고품질의 화상을 표시할 수 있는 전기 광학 장치를 저렴하게 제공할 수 있다. 예를 들면, 유기 EL 장치의 구성 요소가 되는 발광 재료 및 정공 수송 재료 등을 고정세한 화소 패턴을 이루도록 도포할 수 있다.
본 발명의 제4 태양은, 전자 기기로서 상기 전기 광학 장치의 제조 방법에 의해 제조된 전기 광학 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제4 태양에 의하면, 고정세·고품질의 화상을 표시할 수 있는 전자 기기를 저렴하게 제공할 수 있다. 특히 본 발명은 고품위의 화상을 표시할 수 있는 전자 기기를 저렴하게 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 액체 방울 토출 방법, 전기 광학 장치의 제조 방법 및 전자 기기의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
(액체 방울 토출 장치)
도 1은 액체 방울 토출 장치의 구성을 나타내는 사시도이다.
이 액체 방울 토출 장치(1)는 본 발명의 실시 형태에 따른 액체 방울 토출 방법에 사용할 수 있다. 액체 방울 토출 장치(1)는 본 발명에 따른 제어 수단으로서의 제어 장치(2)와, 토출 헤드군(3)과, 스테이지(4)를 주요 구성 요소로서 구비하고 있다. 액체 방울 토출 장치(1)는 제어 장치(2)가 토출 헤드군(3) 및 스테이지(4)의 동작을 제어함으로써, 스테이지(4)에 탑재 배치된 기판(5)에 액체 방울을 토출하여, 이 기판(5) 위에 소정의 패턴을 형성한다.
제어 장치(2)는 본 발명에 따른 액체 방울 토출 방법에 의거하여 토출 헤드군(3)을 제어하고, 이에 따라 액체 방울 토출의 타이밍을 제어한다. 토출 헤드군(3)에는 카메라(3b)가 고착되어 있다. 이 카메라(3b)는 스테이지(4)에 탑재 배치된 기판(5)의 얼라인먼트 및 위치 보정에 사용되며, 그 기판(5)에 설치된 얼라인먼트 마크에 대하여 인식할 수 있다. 또, 이하의 설명에서는 토출 헤드군(3)의 배치 방향을 X 방향으로 하고, 또한 기판(5)의 반송 방향을 Y 방향으로 하며, 또한 XY 평면 내에서의 면내 회전 방향을 θ방향이라고 한다.
토출 헤드군(3)은 1열로 배열한 복수의 토출 헤드(3a)로 구성되어 있다. 테이블(6)로부터 세워서 설치하는 지주(7, 7) 사이에, X 방향으로 스테이지(4)를 타 넘도록, X 방향축(8)이 가설되어 있다. 그 X 방향축(8) 위에 토출 헤드군(3)이 이동할 수 있게 설치되어 있다. 토출 헤드군(3)에 고착되어 있는 카메라(3b)는 토출 헤드군(3)과 함께 이동한다. 토출 헤드군(3)을 구성하는 각 토출 헤드(3a)에는, 액체 방울 토출용 노즐이 기판(5)을 향하여 다수 뚫려서 설치되어 있다(예를 들면, 180개의 노즐이 일렬로 뚫려서 설치되어 있다.).
토출 헤드(3a)는 액상체를 저장하는 캐비티와, 그 캐비티에 연통(連通)하는 노즐과, 그 캐비티 내에 저장된 액상체(液狀體)를 노즐로부터 액체 방울로서 토출시키는 액체 방울 토출 수단을 가진 구성으로 되어 있다. 본 예에서는, 액체 방울 토출 수단은 토출 헤드(3a)의 벽면에 설치된 압전 소자(피에조 소자)이다. 이렇게 구성된 토출 헤드(3a)에서는, 압전 소자에 공급된 원하는 전압 파형에 의거하여 토출 헤드(3a)의 벽면이 변형하고, 캐비티 내의 용적이 변화되며, 노즐로부터 소정량 의 액체 방울이 토출된다. 압전 소자에 공급되는 전압 파형은 후술하는 액체 방울 토출 데이터에 의거하여 생성된다.
또, 토출 헤드(3a)의 액체 방울 토출 수단으로서는, 상기의 압전 소자(전기 기계 변환체)를 사용한 방식 외에, 예를 들면 에너지 발생 소자로서 전기 열 변환체를 사용한 방식, 대전 제어형 또는 가압 진동형인 연속 방식, 정전 흡인 방식, 레이저 등의 전자파의 조사 열에 의한 작용으로 액상체를 토출시키는 방식 등을 채용할 수 있다.
또, 상기의 토출 헤드군(3)은 1열로 배열한 복수의 토출 헤드(3a)로 구성된 것이지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 각 토출 헤드(3a)의 노즐의 천설(穿設) 간격(피치)에 대하여 X 방향으로 1/2 피치 벗어난 토출 헤드(3a)가, 2열 배치되어도 좋다. 또는, 토출 헤드(3a)가 X 방향에 대하여 소정의 각도로 기울어져 배치되어도 좋다. 이들 구성에서는, 노즐의 천설 간격보다도 작은 간격으로 액체 방울의 토출이 가능하게 된다.
스테이지(4)는 기판(5)이 탑재 배치되는 탑재 배치부(4a)와, 이 탑재 배치부(4a)를 XY 평면상에서 면내 회전 가능하도록 지지하는 베이스부(4b)를 갖도록 구성되어 있다. 탑재 배치부(4a)에는 위치 결정용 핀(도시 생략) 등이 설치되어 있다. 베이스부(4b)에는 엔코더(4c)가 설치되어 있다. 이 엔코더(4c)는 테이블(6)의 Y 방향을 따라 설치된 리니어 스케일(15)의 스케일을 리드(read)하고, 그 리드 결과에 의거하여 Y 방향의 스테이지(4)의 위치가 검출된다. 리니어 스케일(15)의 스케일은 미터계 단위로 설치되어 있어도, DPI계 단위로 설치되어 있어도 좋다.
또한, 스테이지(4)는 X 방향과 직교하도록 부설된 Y 방향축(9)을 따라 이동할 수 있도록 구성되어 있다. 스테이지(4)를 Y 방향으로 이동시키는 반송 기구로서, 본 예에서는 리니어 모터가 사용된다. 이 리니어 모터는 Y 방향축(9) 위에 배열된 영구 자석(10)과, 스테이지(4)의 베이스부(4b)의 하측에 고정 설치된 복수의 코일(도시 생략)을 갖도록 구성되어 있다. 이 복수의 코일은 Y 방향을 따라, 그리고 영구 자석(10)에 근접하여 플레이트(11) 위에 배열되어 있다.
기판(5)은 본 실시 형태에서 패턴이 형성되는 대상물이다. 기판(5)의 재료로서는 유리 등의 투명 기판을 사용할 수 있지만, 투명성을 요구하지 않는 경우에는 금속판 등을 채용하여도 좋다. 또, 이 기판(5)의 사이즈는 종횡이 각각 1m를 넘어도 좋다.
기판(5) 위에 형성되는 패턴으로서는, RGB 색을 갖는 컬러 필터에 의해 형성되는 화소 패턴이나, TFT 회로를 형성하는 경우의 금속 배선 등을 들 수 있다.
예를 들면, 기판(5)에 의해 유기 EL 장치를 구성할 경우, 발광 재료 또는 정공 수송 재료 등으로 이루어지는 화소 패턴이 본 액체 방울 토출 장치(1)로 형성된다.
제어 장치(2)는 상술한 액체 방울 토출 장치(1)의 각 구성 요소에 전기적으로 접속된 것으로, CPU(Central Processing Unit), ROM, RAM, 입출력용 인터페이스, 발진 회로 등이 버스 접속된 소위 컴퓨터다. 이러한 제어 장치(2)는 미리 입력된 프로그램에 따라 액체 방울 토출 장치(1)를 통괄하여 제어하도록 되어 있다.
다음에, 제어 장치(2)의 상세한 구성에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 제어 장치(2)의 기능을 설명하기 위한 블럭도이다.
제어 장치(2)는 액체 방울 토출 데이터 설정값 입력부(제1 입력 수단)(20)와, 토출 헤드 설정값 입력부(제2 입력수단)(22)와, CAD 데이터 조작부(CAD 데이터 작성 수단)(24)과, 비트맵 데이터 작성부(비트맵 데이터 작성 수단)(26)와, 비트맵 처리부(28)와, 액체 방울 토출 데이터 작성부(작성 수단)(30)와, 액체 방울 토출 데이터 전송부(전송 수단)(32)와, 스위치군(群)(34)과, 헤드 구동부(38)와, 헤드 구동 제어부(40)와, 헤드 위치 검출부(42)와, 액체 방울 토출 타이밍 제어부(44)를 갖고 있다. 여기서, 액체 방울 토출 타이밍 제어부(44)는 액체 방울을 토출하는 타이밍에 관한 변경을 행하는 것이다.
액체 방울 토출 데이터 설정값 입력부(20)는 기판(5)의 치수와, 기판(5)을 복수의 칩(영역)으로서 잘라내기 위한 칩의 치수와, 인접하는 칩의 피치(상호 간격)와, 화소(패턴)의 배열과, 화소의 개수와, 화소의 치수(화소의 세로, 가로 사이즈)와, 인접하는 화소의 피치(상호 간격)를 설정하는 기능을 갖고 있다. 토출 헤드 설정값 입력부(22)는 화소를 형성하기 위하여 필요한 액체 방울량과, 화소를 형성하기 위하여 필요한 토출 헤드군(3)과 기판(5)의 패스(path)수(상대 이동 동작의 회수)와, 사용하는 상기 토출 헤드군(3)의 토출 헤드(3a)의 개수와, 토출 헤드(3a)의 배치를 설정하는 기능을 갖고 있다.
CAD 데이터 조작부(24)는 기판(5)에 형성해야 할 패턴의 설계도가 되는 CAD 데이터를 생성하는 기능을 갖고, 도형 정보(벡터 데이터, 도형의 속성 등의 데이터)를 입력하기 위한 입력 수단과, 도형 처리 기능을 갖는 워크스테이션 등으로 구 성되어 있다. 여기서 CAD 데이터는 DPI계의 단위로 생성하여도 좋고, 미터계의 단위로 생성하여도 좋다.
비트맵 데이터 작성부(26)는 원(元)데이터를 CAD 데이터로부터 요구되는 분해능의 비트맵 데이터로 변환하는 기능을 갖고 있다. 비트맵 처리부(28)는 비트맵 데이터 작성부(26)에 의해 작성된 비트맵 데이터를 토출 헤드(3a)의 개수, 배치, 및 액체 방울의 기판(5)에의 착탄경(着彈徑)을 고려한 회로 패턴의 세선화(細線化)의 요구에 따라 변경하는 처리를 행한다.
액체 방울 토출 데이터 작성부(30)는 원하는 패턴 사이즈가 되도록 액체 방울이 착탄했을 때의 착탄경을 고려하고, 액체 방울 토출 데이터(바이너리의 시계열 데이터)를 작성하는 것이다. 여기서, 이 액체 방울 토출 데이터는 토출 헤드군(3)의 각 노즐에 대응하여 설치된 각 액체 방울 토출 수단의 수에 대응하는 도트수의 기록 데이터를 포함하고 있다.
액체 방울 토출 데이터 전송부(32)는 액체 방울 토출 데이터 작성부(30)로부터 출력되는 액체 방울 토출 데이터를 토출 헤드군(3)의 액체 방울 토출 수단에 전송하는 기능을 갖는다. 스위치군(34)은 액체 방울 토출 데이터 전송부(32)와 토출 헤드군(3) 사이에 설치되고, 토출 헤드군(3)에 포함되는 복수의 각 구동부에 1 대 1로 대응하여 접속되어, 액체 방울 토출 데이터 전송부(32)로부터 전송되는 기록 데이터에 의해 온, 오프 상태로 설정되는 복수의 스위치로 구성되어 있다.
헤드 구동부(38)는 토출 헤드군(3)과 일체화하고 있어, 예를 들면 리니어 모터이며, 토출 헤드군(3)을 기판(5)의 반송 방향과 직교하는 방향으로 이동시킨다. 헤드 구동 제어부(40)는 도시하지 않은 시스템의 상위 콘트롤러의 지시에 의거하여 헤드 구동부(38)를 구동 제어한다.
헤드 위치 검출부(42)는 기판(5)이 고정되는 스테이지(4)의 위치 변위량, 즉 기판(5) 위에서의 토출 헤드군(3)의 상대 위치를 검출하는 기능을 갖는 것이다. 이 헤드 위치 검출부(42)는 상기의 엔코더(4c)에 상당한다. 액체 방울 토출 타이밍 제어부(44)는 헤드 위치 검출부(42)의 검출 출력에 의거하여 각 토출 헤드(3a)의 압전 소자에 인가하는 전압 파형의 발생 타이밍을 규정하는 래치 신호(LAT 신호)를 생성하여 출력하는 것이다. 이 래치 신호는 스위치군(34)에 보내진다. 스위치군(34)의 각 스위치는 액체 방울 토출 데이터 전송부(32)로부터 보내져 온 액체 방울 토출 데이터와 래치 신호에 의하여 온/오프 상태가 제어된다. 또한, 그 각 스위치에 의해 각 토출 헤드(3a)의 압전 소자의 구동 타이밍이 제어되어, 각 토출 헤드(3a)의 액체 방울 토출 타이밍이 제어된다.
다음에, 본 실시 형태의 액체 방울 토출 장치(1)에 의해 액체 방울을 토출시키는 액체 방울 토출 방법에 관하여 설명한다. 이 액체 방울의 토출은 액체 방울 토출 장치(1)에서의 액체 방울 토출 타이밍 제어부(44)에서 주로 실행된다.
도 3(a), 3(b), 3(c),및 도 5는 각각 본 발명에 따른 액체 방울 토출 방법을 적용하지 않을 경우의 토출 상태를 나타내는 맵의 모식 평면도이다. 도 4(a) 및 4(b), 도 6(a) 및 6(b)는 각각 본 발명에 따른 액체 방울 토출 방법을 적용했을 경우의 토출 상태를 나타내는 맵의 모식 평면도이다.
액체 방울 토출 장치(1)는 기판에 형성하는 묘화 대상인 화소(G)에 대하여 토출 헤드(3a)를 한쪽 방향으로 주사하면서 소정의 토출 간격마다의 토출 타이밍에서 액체 방울을 토출한다. 이에 따라 화소(G)를 형성하는 뱅크(도시 생략, 도 7 참조)로 둘러싸인 묘화 대상 영역(A)에, 비트맵 데이터에 의거하여 액체 방울이 착탄된다.
여기서, 토출 헤드(3a)는 1회 토출당 액체 방울량이 결정되어 있다. 묘화 대상 영역(A)에 대응하는 모든 토출 타이밍에서 액체 방울을 토출시켜, 도 3a에 나타내는 바와 같이 화소(G) 내 전체에 착탄시키면 액체 방울량이 너무 많거나 또는 부족하게 되기 쉽다. 그 때문에, 예를 들면 액체량이 많은 경우에는 소정의 토출 타이밍에서 한 방울당 액체 방울의 토출량을 조정하여 감소시키거나 또는 일부 액체 방울을 비토출 상태로서 화소(G) 내에서의 액체 방울의 착탄을 솎아내는 등, 묘화 대상 영역(A) 내에서의 액체 방울량을 조정할 필요가 있다.
액체 방울을 비토출 상태로서 화소(G) 내에서의 착탄을 솎아낼 경우, 도 3b에 나타내는 바와 같이 액체 방울을 토출하지 않는 비토출 개소(N)를 묘화 대상 영역(A)의 한쪽으로 기울게 하면, 그 부분에서의 액체 방울량이 적어져서, 막 두께에도 기울기가 생긴다.
또, 도 3(c)에 나타내는 바와 같이 비토출 개소(N)를 묘화 대상 영역(A)을 형성하는 뱅크를 따라 분산시키면, 적당량의 액체 방울이 분산되지만, 이 경우 뱅크를 따라 액체 방울 착탄 후에 형성되는 막 표면에 약간의 구덩이를 갖는 굴곡이 발생하기 쉽다.
이 때문에, 본 발명의 액체 방울 토출 방법에서는 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 뱅크에 따른 외주 측을 제외한 중앙 측에 묘화 대상 영역(A) 내에서의 비토출 개소(N)를 설치한 비트맵 데이터를 작성한다. 이때, 비토출 개소(N)가 복수 존재할 경우, 그것들을 분산 배치하는 것이 바람직하다. 묘화 대상 영역(A)에서는 비토출 개소(N)가 뱅크를 따른 외주 측을 제외한 중앙 측으로 분산됨으로써, 적당량의 액체 방울이 완전하게 묘화 대상 영역(A) 내에 도포되어, 막 두께가 균일한 화소(G)가 형성된다.
이 밖에, 본 발명의 액체 방울 토출 방법에서는 도 4b에 나타내는 바와 같이, 묘화 대상 영역(A)의 뱅크 주변 외주 측의 적어도 장변 방향 주변을 제외한 중앙 측에 비토출 개소(N)를 설치한 비트맵 데이터를 작성한다. 이것은, 묘화 대상 영역(A)의 뱅크 가장자리 외주 측의 단변 방향에는 비토출 개소(N)를 설치하는 경우를 포함한다. 예를 들면, 묘화 대상 영역(A) 내의 매트릭스 형상으로 배치되는 토출 개소(비트맵 데이터 작성부) 중, 중앙 측의 뱅크의 장변 방향과 대략 평행한 1열 혹은 복수열을 모두 비토출 개소(N)로 한다. 묘화 대상 영역(A)의 중앙 측에 뱅크의 길이 방향에 따른 비토출 개소(N)의 열이 설치됨으로써, 액체 방울 착탄 후에 형성되는 막 표면의 굴곡이 생기기 어렵고, 비트맵 데이터의 작성이나 액체 방울의 토출 제어가 복잡하지 않기 때문에 용이하다.
또한, 액체 방울 착탄 후에 형성되는 막 표면에 굴곡이 발생하는 현상은 묘화 대상 영역(A)이 평면에서 보아 사각형 형상인 경우에 한하지 않고, 도 5에 나타내는 바와 같은 외형을 가지는 영역에 대하여 비토출 개소(N)를 뱅크에 따라 배치했을 때에도 발생한다.
그리고, 이 경우도, 도 6(a) 및 6(b)에 나타내는 바와 같이, 비토출 개소(N)를 뱅크에 따른 외주 측을 제외한 중앙 측으로 분산시킴으로써, 액체 방울 착탄 후에 형성되는 막의 막 두께의 균일화가 도모된다.
이렇게, 본 실시 형태에 의하면 액체 방울을 토출시키지 않는 비토출 개소(N)를 묘화 대상 영역(A)을 형성하는 뱅크를 따른 외주 측을 제외한 중앙 측에 배치하므로, 뱅크를 따라 액체 방울 착탄 후에 형성되는 막 표면에 약간의 구덩이를 갖는 굴곡의 발생을 회피할 수 있다. 그 때문에, 적당량의 액체 방울을 묘화 대상 영역(A) 내에 고르게 도포하고, 또한 막 두께를 균일화시킬 수 있다.
즉, 막 두께 얼룩을 생기게 하지 않고, 묘화 대상 영역(A)에 맞춰서 적당량의 액체 방울을 화소(G)에 착탄시켜, 고정밀도·고품질의 묘화를 행할 수 있다.
또한 뱅크에 따른 외주 측을 제외한 중앙 측으로 비토출 개소(N)를 분산시켜 배치하므로, 막 두께의 균일화를 더 도모할 수 있다.
또한, 묘화 대상 영역(A) 내에서의 액체 방울량을 조정하는 방법으로서 비토출 개소(N)를 설치하는 것을 설명했지만, 비토출 개소(N)의 장소에 다른 토출 개소보다도 적은 양의 액체 방울을 부여함으로써, 묘화 대상 영역(A) 내의 액체량 조정을 행하는 것도 가능하다(다른 토출량 개소(M)). 이에 의하면, 액체 방울을 부여하지 않을 경우보다도 묘화 대상 영역(A) 내에 형성되는 막 표면의 굴곡이 발생하기 어렵다.
또한, 묘화 대상 영역(A) 내의 액체량이 적을 경우에는, 지금까지 설명해 온 비토출 개소(N)의 장소에 대하여 다른 토출 개소보다도 많은 양의 액체 방울을 부 여(다른 토출량 개소(M))함으로써, 묘화 대상 영역(A) 내의 액체량 조정을 행할 수도 있다. 그 밖에, 액체 방울을 토출하지 않음, 적은 양의 액체 방울을 토출함, 많은 양의 액체 방울을 토출함을 각각 조합시킴으로써, 액량 조정을 행하는 것도 가능하다.
(전기 광학 장치)
다음에, 상기의 액체 방울 토출 방법을 사용하여 제조되는 전기 광학 장치의 일례에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시 형태에서는 전기 광학 장치의 일례로서 유기 EL 장치를 들어서 설명한다.
도 7(a), 7(b), 7(c) 및 7(d)는 본 발명의 실시 형태에 따른 유기 EL 장치의 제조 공정을 나타내는 주요 단면도이다.
도 7(d)에 나타내는 바와 같이, 유기 EL 장치(201)는 투명 기판(204) 위에 화소 전극(202)이 형성되어, 각 화소 전극(202) 사이에 뱅크(205)를 화살표(G) 방향에서 보아 격자 형상으로 형성된 구성을 갖고 있다.
그들의 묘화 대상 영역(A)인 격자 형상 오목부 중에, 정공 주입층(220)이 형성되고, 화살표(G) 방향에서 보아 스트라이프 배열 등을 한 소정의 배열이 되도록 R색 발광층(203R), G색 발광층(203G) 및 B색 발광층(203B)이 각 격자 형상 오목부 중에 형성되어 있다. 또한, 그들 위에 대향 전극(213)이 형성되어 있다. 상기 화소 전극(202)을 T F D(Thin Film Diode : 박막 다이오드) 소자 등과 같은 2단자형의 능동 소자에 의해 구동할 경우에는, 상기 대향 전극(213)은 화살표(G) 방향에서 보아 스트라이프 형상으로 형성된다. 한편, 화소 전극(202)을 T F T(Thin Film Transistor : 박막 트랜지스터) 등과 같은 3단자형의 능동 소자에 의해 구동할 경우에는, 상기 대향 전극(213)은 단일의 면 전극으로서 형성된다.
각 화소 전극(202)과 각 대향 전극(213)에 의해 끼워져 있는 영역이 1개의 회소(pixel)이며, R, G, B 3색의 회소(pixel)가 1개의 유닛이 되어서 1개의 화소를 형성한다.
각 회소(pixel)를 흐르는 전류를 제어함으로써, 복수의 회소(pixel)에서 희망하는 것을 선택적으로 발광시키고, 이에 따라 화살표(H) 방향으로 희망하는 풀컬러 상(像)을 표시할 수 있다.
상기 유기 EL 장치(201)는, 예를 들면 다음에 나타내는 제조 방법에 의해 제조된다. 즉, 도 7(a)와 같이, 투명 기판(204)의 표면에 TFD 소자 또는 TFT 소자와 같은 능동 소자를 형성하고, 또한 화소 전극(202)을 형성한다. 형성 방법으로서는, 예를 들면 포트리소그래피법, 진공증착법, 스퍼터링법, 파이로졸법 등을 사용할 수 있다.
화소 전극(202)의 재료로서는 ITO(Indium·Tin Oxide), 산화 주석, 산화인듐과 산화아연의 복합 산화물 등을 사용할 수 있다.
다음에, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 격벽, 즉 뱅크(205)를 주지의 패터닝 방법, 예를 들면 포트리소그래피법을 사용하여 형성하고, 이 뱅크(205)에 의해 각 투명한 화소 전극(202)의 경계선을 메운다. 이에 따라 콘트래스트의 향상, 발광 재료의 혼색 방지, 화소와 화소 사이로부터의 광누설 등을 방지할 수 있다. 뱅크(205)의 재료로서는, EL 발광 재료의 용매에 대하여 내구성을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 플로로카본 가스 플라즈마 처리에 의해 테플론(등록상표)화 할 수 있는 것, 예를 들면 아크릴수지, 에폭시 수지, 감광성 폴리이미드 등과 같은 유기 재료가 바람직하다.
다음에, 기능성 액상체로서의 정공 주입층용 재료를 도포하기 직전에, 투명 기판(204)에 산소 가스와 플로로카본 가스 플라즈마의 연속 플라스마 처리를 행한다. 이에 따라 폴리이미드 표면은 발수화(撥水化)되며, ITO 표면은 친수화되는 등, 액체 방울을 미세하게 패터닝하기 위한 기판 측의 습윤성이 제어된다. 플라즈마를 발생하는 장치로서는, 진공 중에서 플라즈마를 발생시키는 장치라도, 대기 중에서 플라즈마를 발생시키는 장치라도 마찬가지로 사용할 수 있다.
다음에, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 정공 주입층용 재료의 액체 방울(258)을 도 1에 나타내는 액체 방울 토출 장치(1)의 토출 헤드(3a)로부터 토출하고, 각 화소 전극(202) 위에 패터닝 도포를 행한다. 이 액체 방울(258)의 토출은 본 발명에 따른 액체 방울 토출 방법으로 행해진다. 따라서, 액체 방울(258)은 뱅크(205)로 둘러싸여진 원하는 묘화 대상 영역인 토출 영역, 즉 각 필터 엘리먼트 형성 영역 내에 정확히 착탄하고, 균일한 막 두께로 얼룩 없이 도포된다. 그 도포 후, 진공(l torr) 중, 실온, 20분이라고 하는 조건에서 용매를 제거한다. 이 후, 대기중, 200℃(핫 플레이트 위), 10분의 열처리에 의해 발광층용 재료와 상용하지 않는 정공 주입층(220)을 형성한다. 상기 조건에서는, 막 두께는 40nm였다.
다음에 도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 각 필터 엘리먼트 형성 영역 내의 정공 주입층(220) 위에 기능성 액상체인 EL 발광 재료로서의 R 발광층용 재료 및 기 능성 액상체인 EL 발광 재료로서의 G 발광층용 재료를 도포한다. 여기서도, 각 발광층용 재료는 도 1에 나타내는 액체 방울 토출 장치(1)의 토출 헤드(3a)로부터 액체 방울(258)로서 토출되어서 각 필터 엘리먼트 형성 영역 내에 착탄한다. 그리고 이 액체 방울(258)의 토출도 본 발명에 따른 액체 방울 토출 방법으로 행해지므로, 각 액체 방울(258)은 각 필터 엘리먼트 형성 영역 내에 정확히 착탄하고, 균일한 막 두께로 얼룩 없이 도포된다.
발광층용 재료의 도포 후, 진공(l torr) 중, 실온, 20분 등과 같은 조건에서 용매를 제거한다. 이어서, 질소 분위기 중, 150℃, 4시간의 열처리에 의해 공역화시켜서 R색 발광층(203R) 및 G색 발광층(203G)을 형성한다. 상기 조건에 의해, 막 두께는 50nm였다. 열처리에 의해 공역화한 발광층은 용매에 녹지 않는다.
또, 발광층을 형성하기 전에 정공 주입층(220)에 산소 가스와 플로로카본 가스 플라즈마의 연속 플라스마 처리를 행해도 좋다. 이에 의해, 정공 주입층(220) 위에 불소화물층이 형성되며, 이온화 포텐셜이 높아짐으로써 정공 주입 효율이 증가하고, 발광 효율이 높은 유기 EL 장치를 제공할 수 있다.
다음에, 도 7(c)에 나타내는 바와 같이, 기능성 액상체인 EL 발광 재료로서의 B색 발광층(203B)을 각 회소(pixel) 내의 R색 발광층(203R), G색 발광층(203G) 및 정공 주입층(220) 위에 겹쳐서 형성한다. 이에 의해, R, G, B의 3원색을 형성하는 것에 더하여, R색 발광층(203R) 및 G색 발광층(203G)과 뱅크(205)와의 단차를 메워서 평탄화할 수 있다. 이에 의해, 상하 전극 사이의 쇼트를 확실하게 방지할 수 있다. B색 발광층(203B)의 막 두께를 조정함으로써, B색 발광층(203B)은 R색 발 광층(203R) 및 G색 발광층(203G)의 적층구조에서, 전자 주입 수송층으로서 작용하여 B색에는 발광하지 않는다.
이상과 같은 B색 발광층(203B)의 형성 방법으로서는, 예를 들면 습식법으로서 일반적인 스핀 코트법을 채용할 수도 있고, 또는, R색 발광층(203R) 및 G색 발광층(203G)의 형성법과 같은 잉크젯법을 채용할 수도 있다.
그 후에, 도 7(d)에 나타내는 바와 같이, 대향 전극(213)을 형성함으로써, 목표로 하는 유기 EL 장치(201)가 제조된다. 대향 전극(213)은 그것이 면 전극일 경우에는, 예를 들면 Mg, Ag, A1, Li 등을 재료로 하여, 증착법, 스퍼터법 등과 같은 성막법을 사용하여 형성할 수 있다. 또, 대향 전극(213)이 스트라이프 형상 전극일 경우에는 성막된 전극층을 포트리소그래피법 등과 같은 패터닝 방법을 사용하여 형성할 수 있다.
이상에서 설명한 유기 EL 장치(201)의 제조 방법에 의하면, 정공 주입층용 재료 및 각 발광층용 재료에 대하여, 도 1에 나타내는 액체 방울 토출 장치(1)의 토출 헤드(3a)로부터 액체 방울(258)로서 토출되어서 각 필터 엘리먼트 형성 영역 내에 착탄시킬 수 있다. 따라서, 본 제조 방법에 의하면, 정공 주입층용 재료 또는 각 발광층용 재료가 뱅크(205) 내에서 균일한 막 두께로 얼룩없이 도포되며, 그 결과 큰 화면의 전체에 대하여 고정세하고 고품질의 화상을 표시할 수 있는 대형 화면의 유기 EL 장치(201)를 간편하게 제조할 수 있다.
또, 본 실시 형태의 유기 EL 장치의 제조 방법에서는, 액체 방울 토출 장치(1)를 사용함으로써, 토출 헤드(3a)를 사용한 액체 방울 토출에 의해 R, G, B의 각 색 회소(pixel)를 형성하므로, 포토리소그래피법을 사용하는 방법과 같은 복잡한 공정을 거칠 필요도 없고, 재료를 낭비하는 일도 없다.
다음에, 본 실시 형태의 EL 장치의 회로 구성에 대하여 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다.
도 8은 도 7(a) ~ 7(d)에 나타내는 제조 방법으로 제조된 유기 EL 장치를 구성 요소로 한 표시 장치의 일부를 나타내는 회로도이다. 도 9는 도 8에 나타내는 표시 장치에서의 화소 영역의 평면 구조를 나타내는 확대 평면도이다.
도 8에서, 표시 장치(501)는 유기 EL 장치인 EL 표시 소자를 사용한 액티브 매트릭스형 표시 장치이다. 이 표시 장치(501)는 투명한 표시 기판(502) 위에 복수의 주사선(503)과, 이들 주사선(503)에 대하여 교차하는 방향으로 연장되는 복수의 신호선(504)과, 이들 신호선(504)에 병렬로 연장하는 복수의 공통 급전선(505)이 각각 배선된 구성을 갖고 있다. 그리고, 주사선(503)과 신호선(504)의 각 교점에는 화소 영역(50lA)이 설치되어 있다.
신호선(504)에 대하여는, 시프트 레지스터, 레벨 시프터, 비디오 라인, 아날로그 스위치를 가진 데이터측 구동 회로(507)가 설치되어 있다. 주사선(503)에 대하여는 시프트 레지스터 및 레벨 시프터를 가진 주사측 구동회로(508)가 설치되어 있다. 화소 영역(501A)의 각각에는 주사선(503)을 통하여 주사 신호가 게이트 전극에 공급되는 스위칭 박막 트랜지스터(509)와, 이 스위칭 박막 트랜지스터(509)를 거쳐서 신호선(504)으로부터 공급되는 화상 신호를 축적하여 유지하는 축적 용량(cap)과, 이 축적 용량(cap)에 의해 유지된 화상 신호가 게이트 전극에 공급되는 커런트 박막 트랜지스터(510)와, 이 커런트 박막 트랜지스터(510)를 통하여 공통 급전선(505)에 전기적으로 접속했을 때에, 공통 급전선(505)으로부터 구동 전류가 흘러들어가는 화소 전극(511)과, 이 화소 전극(511) 및 반사 전극(512) 사이에 끼워지는 발광 소자(513)가 설치되어 있다.
이 구성에 의해, 주사선(503)이 구동되어서 스위칭 박막 트랜지스터(509)가 온 하면, 그때의 신호선(504)의 전위가 축적 용량(cap)에 유지된다. 이 축적 용량(cap)의 상태에 따라, 커런트 박막 트랜지스터(510)의 온·오프 상태가 결정된다. 커런트 박막 트랜지스터(510)의 채널을 통하여, 공통 급전선(505)으로부터 화소 전극(511)에 전류가 흐르고, 또한 발광 소자(513)를 통하여 반사 전극(512)에 전류가 흐른다.
이렇게 함으로써, 발광 소자(513)는 이것을 흐르는 전류량에 따라 발광한다.
화소 영역(50lA)은 반사 전극(512) 및 발광 소자(513)를 제거한 상태의 표시 장치(501)의 확대 평면도인 도 9에 나타내는 바와 같이, 평면 상태가 장방형인 화소 전극(511)의 4변이 신호선(504), 공통 급전선(505), 주사선(503) 및 도시하지 않은 다른 화소 전극(511)용 주사선(503)에 의해 둘러싸여진 배치로 되어 있다.
이러한 구성의 표시 장치(501)는 상술한 유기 EL 장치의 제조 방법을 사용하여 제조되고 있으므로, 비교적 염가이면서, 큰 화면의 전체에 대하여 고정세하고 고품질의 화상을 표시할 수 있다.
(전자 기기)
다음에, 상기 실시 형태의 전기 광학 장치를 구비한 전자 기기에 관하여 설 명한다. 도 10(a)는 휴대 전화의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 10(a)에서, 부호 1000은 휴대 전화 본체를 나타내고, 부호 1001은 상기 실시 형태의 전기 광학 장치로 이루어지는 표시부를 나타내고 있다.
도 10(b)는 손목 시계형 전자 기기의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 10(b)에서, 부호 1100은 시계 본체를 나타내고, 부호 1101은 상기 실시 형태의 전기 광학 장치로 이루어지는 표시부를 나타내고 있다.
도 1O(c)는 워드프로세서, PC 등의 휴대형 정보처리장치의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 10(c)에서 부호 1200은 정보처리장치, 부호 1202는 키보드 등의 입력부, 부호 1204는 정보처리장치 본체, 부호 1206은 상기 실시 형태의 전기 광학 장치로 이루어지는 표시부를 나타내고 있다.
도 10(a), 10(b) 및 10(c)에 나타내는 전자 기기는, 상기 실시 형태의 전기 광학 장치를 구비하고 있으므로, 표시부를 대형 화면화하여도, 그 표시부에서 고정세하고 고품질의 화상을 표시할 수 있다.
또, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 변경을 가하는 것이 가능하며, 실시 형태에서 든 구체적인 재료나 층 구성 등은 단지 일례에 지나지 않고, 적당히 변경이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시 형태에서는 전기 광학 장치의 일례로서 유기 EL 장치를 들고 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 플라즈마 디스플레이 장치, 액정 장치 등의 각종 전기 광학 장치에 본 발명을 적용할 수 있고, 컬러 필터의 착색 재료의 도포 등에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또, 본 발명에 따른 액체 방울 토출 방법에 의한 형성물은 화소 등에 한정되는 것은 아니고, 배선 패턴, 전극, 각종 반도체 소자 등을 본 발명에 따른 액체 방울 토출 방법을 사용하여 형성할 수 있다.
본 발명에 의하면, 기판 위의 화소를 형성하는 묘화 대상 영역 내에, 토출 헤드를 주사시키면서 일정한 토출 간격으로 액체 방울을 토출시킬 수 있다.
Claims (12)
- 기판 위의 뱅크로 둘러싸인 묘화 대상 영역에 토출 헤드를 주사시키면서 일정한 토출 간격으로 액체 방울을 토출시킬 때에,상기 묘화 대상 영역의 상기 뱅크 가장자리 이외의 상기 묘화 대상 영역에 액체 방울을 토출시키지 않는 비토출 개소를 설치하는 것을 특징으로 하는 액체 방울 토출 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 묘화 대상 영역은 직사각형이며, 적어도 상기 묘화 대상 영역의 장변(長邊) 방향의 상기 뱅크 가장자리 이외의 상기 묘화 대상 영역에 상기 비토출 개소를 설치하는 것을 특징으로 하는 액체 방울 토출 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 비토출 개소를 분산시켜 배치하는 것을 특징으로 하는 액체 방울 토출 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 비토출 개소를 상기 묘화 대상 영역의 상기 장변 방향에 평행하고, 또한 상기 묘화 대상 영역의 상기 장변 방향의 상기 뱅크 가장자리 이외의 상기 묘화 대상 영역에 배치하는 것을 특징으로 하는 액체 방울 토출 방법.
- 기판 위의 뱅크로 둘러싸인 묘화 대상 영역에 토출 헤드를 주사시키면서 일정한 토출 간격으로 액체 방울을 토출시킬 때에,상기 묘화 대상 영역의 상기 뱅크 가장자리 이외의 상기 묘화 대상 영역에 상기 묘화 대상 영역의 나머지 토출 개소와는 다른 액체 방울량의 토출 개소를 설치하는 것을 특징으로 하는 액체 방울 토출 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 묘화 대상 영역은 직사각형이며, 적어도 상기 묘화 대상 영역의 장변 방향의 상기 뱅크 가장자리 이외의 상기 묘화 대상 영역에 상기 묘화 대상 영역의 나머지 토출 개소와는 다른 액체 방울량의 토출 개소를 설치하는 것을 특징으로 하는 액체 방울 토출 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 묘화 대상 영역의 나머지 토출 개소와는 다른 액체 방울량의 토출 개소를 분산시켜 배치하는 것을 특징으로 하는 액체 방울 토출 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 묘화 대상 영역의 나머지 토출 개소와는 다른 액체 방울량의 토출 개소를 상기 묘화 대상 영역의 상기 장변 방향에 평행하고, 또한 상기 묘화 대상 영역의 상기 장변 방향의 상기 뱅크 가장자리 이외의 상기 묘화 대상 영역에 배치하는 것을 특징으로 하는 액체 방울 토출 방법.
- 제 1 항에 기재된 액체 방울 토출 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제 5 항에 기재된 액체 방울 토출 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제 9 항에 기재된 전기 광학 장치의 제조 방법에 의해 제조된 전기 광학 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
- 제 10 항에 기재된 전기 광학 장치의 제조 방법에 의해 제조된 전기 광학 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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