KR20140097526A - 표시 소자의 제조 방법과 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

고정밀도의 구동 회로 또는 박막 트랜지스터를 가요성의 기판에 형성하는 표시 소자의 제조 방법, 제조 장치, 및 표시 소자의 제공을 과제로 한다. 본 발명의 표시 소자의 제조 장치(100)는, 가요성의 기판(FB)을 제 1 방향으로 반송하는 반송부(RL)와, 가요성의 기판에 기준 마크를 형성하는 마크 형성부(10)와, 가요성의 기판에 격벽을 형성하는 격벽 형성부(10)와, 기준 마크에 근거하여 격벽에 대하여 소정의 위치에 도전 부재를 도포하는 도포부(20)를 갖는다.

Description

표시 소자의 제조 방법과 제조 장치{DISPLAY ELEMENT MANUFACTURING METHOD AND DISPLAY ELEMENT MANUFACTURING APPARATUS}
본 발명은 유기 전기 발광(EL) 소자, 액정 표시 소자 또는 전계 방출 디스플레이(FED: 필드 에미션 디스플레이) 등 플랫 패널 표시 소자에 관한 것이다. 또한, 이 표시 소자의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.
액정 표시 소자등의 표시 소자는, 소형, 박형, 저소비 전력, 및 경량이라는 특징을 갖기 때문에, 현재, 각종 전자 기기에 널리 이용되고 있다. 이들 표시 소자를 구동하는 구동 회로 또는 박막 트랜지스터는, 일반적으로 스텝퍼(stepper)라고 불리는 노광 장치를 이용하여 제조되고 있다.
그러나, 특히 액정 표시 소자는 대형화가 진행하여, 제8세대 이후로 되면 제조 비용, 장치 수송 제한 등, 지금까지의 스케일업(scale-up) 연장선 상의 기술에서는 대응할 수 없는 부분까지 이르고 있어, 많은 난제를 안고 있다. 또한, 제조 비용 저감을 위해서, 기판 크기 확대에 따른 고효율화에 부가하여 장치 비용의 저감, 운용 비용의 저감, 대형 패널의 수율 향상이 큰 과제로 되고 있다.
또한, 유기 EL이나 전계 방출 디스플레이 등이 시장에 출시되고 있어, 이들 차세대의 표시 소자의 제조에 관해서도 장치 비용의 저감, 운용 비용의 저감이 큰 과제로 되고 있다.
특허 문헌 1은, 액정 표시 소자의 장치 비용의 저감, 운용 비용의 저감의 대책으로서, 롤 형식으로 액정 표시 소자를 제조하는 방법을 개시한다.
일본 특허 제3698749호 공보
특허 문헌 1이 개시하는 실시예는, 용이하게 제조할 수 있는 패시브형의 액정 셀의 제조 방법을 개시하고 있고, 현재 사용되고 있는 고정밀도의 구동 회로 또는 박막 트랜지스터를 갖는 표시 장치를 제조하는 것은 아니다. 또한, 고정밀도의 구동 회로 또는 박막 트랜지스터를 형성하기 위해서는, 위치 결정이 매우 중요해진다.
그래서, 고정밀도의 구동 회로 또는 박막 트랜지스터를 가요성의 기판에 형성하는 표시 소자용의 제조 장치, 제조 방법 및, 양산성이 높은 표시 소자를 제공한다.
본 발명의 표시 소자의 제조 방법은, 제 1 방향으로 송출되는 가요성의 기판에 기준 마크를 형성하는 마크 형성 공정과, 가요성의 기판에 격벽을 형성하는 격벽 형성 공정과, 기준 마크에 근거하여, 도포 장치에 의해 격벽에 대해 소정의 위치에 도전 부재를 도포해서 전극을 형성하는 전극 형성 공정을 갖는다.
이 제조 방법에 의해, 기준 마크와 격벽을 가요성의 기판에 마련하고 또한 도전 부재의 도포로 전극을 형성할 수 있다. 따라서, 고정밀도로 저렴하게 박막 트랜지스터 등을 형성할 수 있다.
본 발명의 표시 소자의 제조 장치는, 가요성의 기판을 제 1 방향으로 반송하는 반송부와, 가요성의 기판에 기준 마크를 형성하는 마크 형성부와, 가요성의 기판에 격벽을 형성하는 격벽 형성부와, 기준 마크에 근거하여, 격벽에 대해 소정의 위치에 도전 부재를 도포하는 도포부를 갖는다.
이 제조 장치에 의해, 기준 마크와 격벽을 가요성의 기판에 형성하고, 또한, 기준 마크에 근거하여 고정밀도로 도전 부재를 도포할 수 있다.
본 발명의 표시 소자는, 가요성의 기판과, 가요성의 기판을 가압하여 형성된 격벽과, 격벽 사이에 도포되어 형성된 전극을 갖는다.
가요성의 기판을 가압하여 형성된 격벽 사이에 도포된 전극을 갖는 표시 소자는, 고정밀도로 또한 저렴하게 대량으로 제조된다.
본 발명의 표시 소자의 제조 방법, 제조 장치 또는 표시 소자는, 장치 비용의 저감, 운용 비용의 저감 및 표시 소자 자체의 가격의 저감이 크다는 이점이 있다. 또한, 격벽이 형성되어 있기 때문에 고정밀도로 표시 소자가 형성된다고 하는 이점도 있다.
완성된 패널은 롤 그대로의 상태로 운반 가능하게 되어, 수송 비용의 대폭적인 삭감도 가능해진다. 특히, 다면취 패널이나 대형 패널로 되면 될수록 효과는 크다.
도 1(a)는 유기 EL 소자(50)의 평면도이다. (b) 및 (c)는 (a)의 b-b 단면도 및 c-c 단면도이다.
도 2는 가요성의 기판에, 화소 전극 및 발광층 등을 갖는 유기 EL 소자를 제조하는 제조 장치(100)의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 3(a-1)는 임프린트 롤러(10)에 의해 시트 기판 FB가 가압되어, 격벽이 형성된 상태를 나타낸 평면도이다. (a-2)는 게이트 버스 라인 GBL의 단면도이다. (b-1)는 게이트 전극 G를 형성한 평면도이다. (b-2)는 메탈 잉크를 게이트 버스 라인 GBL용의 격벽에 넣은 상태를 나타낸 단면도이다. (b-3) 중의 1부터 9까지의 번호는 도포하는 순서를 나타낸다. (b-4)에 나타내는 바와 같이 메탈 잉크는 박막으로 된다.
도 4(a)는 절연층용의 액적 도포 장치(20I)에 의해 절연층 I를 형성한 상태이다. (b)는 소스 버스 라인 SBL을 형성한 도면이다. (c)는 소스 전극 S와 드레인 전극 D의 간격을 절단 장치(30)로 절단한 상태를 나타내는 도면이다. (d)는 유기 반도체 액적 도포 장치(20OS)가, 소스 전극 S와 드레인 전극 D 사이에, 유기 반도체 잉크를 도포한 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 다른 구성의 전계 효과형 트랜지스터를 나타낸 단면도이다. (a)는 바텀 게이트형의 전계 효과형 트랜지스터. (b)는 탑 게이트형의 전계 효과형 트랜지스터.
도 6(a)는 유기 EL 소자용의 제조 장치(100)의 전극 형성 공정(92)의 평면도이다. (b)는 얼라이먼트 마크 AM의 주변 확대도이다.
도 7은 유기 EL 소자(50)의 제조 공정의 개략적인 흐름도이다.
도 8은 롤러 RR의 동작 흐름도이다.
도 9는 가요성의 기판에, 화소 전극 및 발광층 등을 갖는 유기 EL 소자를 제조하는 제조 장치(110)의 구성을 나타낸 개략도로, 도 2의 제조 장치(100)의 다른 예이다.
도 10은 인쇄 롤러(40)에 의한 Y축 방향의 위치 맞춤을 위한 기구를 설명한 도면이다. (a)는 공기압 또는 유압 제어 방식으로 롤러 중앙부가 부풀어 오르거나 패이거나 하는 인쇄 롤러(40p)이다. (b)는 열변형 제어 방식으로 롤러 전체부가 확대되거나 축소되거나 하는 인쇄 롤러(40q)이다. (c)는 구부림 변형 제어 방식으로 롤러 전체부가 구부려지는 인쇄 롤러(40r)이다.
도 11은 액정의 공급겸 컬러 필터의 접합 장치(120)를 나타낸 것이다.
본 실시형태에서 설명하는 표시 소자의 제조 장치는, 유기 EL 소자, 액정 표시 소자 또는 전계 방출 디스플레이에 적용할 수 있는 장치이다. 최초로, 유기 EL 소자의 구조를 설명하고, 실시예 1 및 실시예 2에 있어서 유기 EL 소자의 제조 장치 및 제조 방법에 대해서 설명하며, 실시예 3에 있어서 액정 제조 장치에 대해서 설명한다.
<전계 효과형 트랜지스터의 유기 EL 소자(50)>
도 1(a)는 유기 EL 소자(50)의 확대 평면도이고, 도 1(b) 및 (c)는 (a)의 b-b 단면도 및 c-c 단면도이다. 유기 EL 소자(50)는, 가요성 시트 기판 FB에 게이트 전극 G, 게이트 절연층 I가 형성되고, 또한 소스 전극 S, 드레인 전극 D 및 화소 전극 P가 형성된 후, 유기 반도체층 OS가 형성된 바텀(bottom) 콘택트형이다.
(b)에 나타내는 바와 같이 게이트 전극 G가 형성되어 있다. 그 게이트 전극 G 위에 절연층 I가 형성되어 있다. 절연층 I 위에 소스 버스 라인 SBL의 소스 전극 S가 형성되고, 또한, 화소 전극 P와 접속한 드레인 전극 D가 형성된다. 소스 전극 S와 드레인 전극 D 사이에는 유기 반도체층 OS가 형성된다. 이에 의해 전계 효과형 트랜지스터가 완성되게 된다. 또한, 화소 전극 P 위에는, (b) 및 (c)에 나타내는 바와 같이, 발광층 IR이 형성되고, 그 발광층 IR에는 투명 전극 ITO가 형성된다.
도 1(b) 및 (c)로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 시트 기판 FB에는 격벽 BA(뱅크층)이 형상되어 있다. 그리고, (c)에 나타내는 바와 같이 소스 버스 라인 SBL이 격벽 BA 사이에 형성되어 있다. 이와 같이, 격벽 BA가 존재함으로써 소스 버스 라인 SBL이 고정밀도로 형성되고, 또한, 화소 전극 P 및 발광층 IR도 정확하게 형성되어 있다. 또한, (b) 및 (c)에서는 도시되어 있지 않지만 게이트 버스 라인 GBL도 소스 버스 라인 SBL과 마찬가지로 격벽 BA 사이에 형성되어 있다. 이러한 유기 EL 소자(50)를 양산적으로 제조하는 제조 장치를 이하에 설명한다.
<<실시예 1: 유기 EL 소자의 제조 장치>>
도 2는 가요성의 시트 기판 FB에, 도 1에서 나타낸 화소 전극 P 및 발광층 IR 등을 갖는 유기 EL 소자(50)를 제조하는 제조 장치(100)의 구성을 나타낸 개략도이다.
본 실시예의 유기 EL 소자(50)의 제조 장치(100)는, 박막 트랜지스터(TFT), 화소 전극 P가 형성된 시트 기판 FB를 형성한다. 또한, 그 시트 기판 FB 상의 화소 전극 P 상에 발광층 IR을 포함하는 1 이상의 유기 화합물층(발광 소자층)을 정밀하게 형성하기 위해서, 화소 전극 P의 경계 영역에 격벽 BA를 용이하고 정밀하게 형성한다.
유기 EL 소자용의 제조 장치(100)는, 롤 형상으로 감겨진 띠형상의 가요성 시트 기판 FB를 송출하기 위한 공급 롤 RL을 구비하고 있다. 공급 롤 RL이 소정 속도의 회전을 행함으로써, 시트 기판 FB가 반송 방향인 X축 방향으로 보내어진다. 또한, 유기 EL 소자용의 제조 장치(100)는 복수 개소에 롤러 RR을 구비하고 있고, 이 롤러 RR가 회전함으로써도, 시트 기판 FB가 X축 방향으로 보내어진다. 롤러 RR은 시트 기판 FB를 양면으로부터 끼우는 고무 롤러이어도 좋고, 시트 기판 FB가 퍼포레이션(perforations)을 갖는 것이면 래칫(ratchet)이 부착된 롤러 RR이어도 좋다. 이들 롤러 RR 중 일부의 롤러 RR은 반송 방향과 직교하는 Y축 방향으로 이동가능하다.
유기 EL 소자용의 제조 장치(100)는, 그 최종 공정에서, 시트 기판 FB를 소정의 크기로 절단하는 도시하지 않은 절단 장치를 구비해도 좋다. 또한, 다른 공정에서 처리하기 위해서, 시트 기판 FB를 롤 형상으로 권취하는 도시하지 않은 권취 롤(winding-up roll)을 구비해도 좋다. 절단 장치 또는 권취 롤은, 공급 롤 RL 및 롤러 RR과 동기하도록 소정 속도로 시트 기판 FB를 절단하거나 또는 권취한다.
<격벽 형성 공정(91)>
공급 롤 RL로부터 송출된 시트 기판 FB는, 최초로 시트 기판 FB에 격벽 BA를 형성하는 격벽 형성 공정(91)에 들어간다. 격벽 형성 공정(91)에서는, 임프린트(imprint) 롤러(10)로 시트 기판 FB를 가압하고, 또한, 가압한 격벽 BA가 형상을 유지하도록 열전사 롤러(15)로 시트 기판 FB를 유리 전이점 이상으로 뜨겁게 한다. 이 때문에, 임프린트 롤러(10)의 롤러 표면에 형성된 몰딩 형상이 시트 기판 FB에 전사된다.
임프린트 롤러(10)의 롤러 표면은 경면 처리가 되어 있고, 그 롤러 표면에 SiC, Ta 등의 재료로 구성된 미세 임프린트용 몰드(11)가 부착되어 있다. 미세 임프린트용 몰드(11)는 박막 트랜지스터의 배선용 스탬퍼(stamper) 등을 형성하고 있다. 또한, 띠형상의 가요성 시트 기판 FB의 폭방향인 Y축 방향의 양쪽에 얼라이먼트 마크 AM을 형성하기 위해서, 미세 임프린트용 몰드(11)는 얼라이먼트 마크 AM용의 스탬퍼를 형성하고 있다.
<전극 형성 공정(92)>
시트 기판 FB는 X축 방향으로 더욱 진행하면 전극 형성 공정(92)에 들어간다. 전극 형성 공정(92)에서는, 유기 반도체를 이용한 박막 트랜지스터를 형성한다. 이 유기 반도체를 이용하여 박막 트랜지스터를 구성하면, 인쇄 기술이나 액적 도포법 기술을 활용하여 박막 트랜지스터를 형성할 수 있다. 또한, 유기 반도체를 이용한 박막 트랜지스터 중, 도 1에서 나타낸 바와 같은 전계 효과형 트랜지스터(FET)가 특히 바람직하다.
전극 형성 공정(92)에서는, 게이트용 액적 도포 장치(20G), 절연층용의 액적 도포 장치(20I), 액적 도포 장치(20) 등을 사용한다. 이하, 용도마다, 소스용 및드레인용 및 화소 전극용의 액적 도포 장치(20SD), 유기 반도체 액적 도포 장치(20OS), ITO 전극용의 액적 도포 장치(20IT) 등을 사용하지만, 전부 잉크젯 방식 또는 디스펜서(dispenser) 방식을 채용할 수 있기 때문에, 이것들을 모아서 액적 도포 장치(20)라고 표현하는 경우도 있다.
잉크젯 방식으로서는, 대전 제어 방식, 가압 진동 방식, 전기 기계 변환식, 전기 열변환 방식, 정전 흡인 방식 등을 들 수 있다. 액적 도포법은, 재료 사용에 낭비가 적고, 게다가 소망하는 위치에 소망하는 양의 재료를 적확(的確)하게 배치할 수 있다. 또한, 액적 도포법에 의해 도포되는 메탈 잉크 등의 액적 한방울의 양은, 예컨대 1~300나노그램이다.
먼저, 게이트용 액적 도포 장치(20G)는 메탈 잉크를 게이트 버스 라인 GBL의 격벽 BA 내에 도포한다. 그리고, 열처리 장치 BK에서 열풍 또는 원적외선 등의 방사열 등에 의해 메탈 잉크를 건조 또는 소성(베이킹)시킨다. 이들 처리에 의해, 게이트 전극 G가 형성된다. 또한, 메탈 잉크는, 입자 직경이 약 5nm 정도의 도전체가 실온의 용매 중에서 안정하게 분산되는 액체이며, 도전체로서, 탄소, 은(Ag) 또는 금(Au) 등이 사용된다.
다음에, 절연층용의 액적 도포 장치(20I)는, 폴리이미드계 수지 또는 우레탄계 수지의 전기 절연성 잉크를 스위칭부에 도포한다. 그리고, 열처리 장치 BK에서 열풍 또는 원적외선 등의 방사열 등에 의해 전기 절연성 잉크를 건조하여 경화시킨다. 이들 처리에 의해, 게이트 절연층 I가 형성된다.
다음에, 소스용 및 드레인용 및 화소 전극용의 액적 도포 장치(20SD)는, 메탈 잉크를, 소스 버스 라인 SBL의 격벽 BA 내 및 화소 전극 P의 격벽 BA 내에 도포한다. 그리고, 열처리 장치 BK에서 메탈 잉크를 건조 또는 소성(베이킹)시킨다. 이들 처리에 의해, 소스 전극 S, 드레인 전극 D 및 화소 전극 P이 접속된 상태의 전극이 형성된다.
다음에, 서로 이어진 소스 전극 S와 드레인 전극 D를 절단 장치(30)로 절단한다. 절단 장치(30)로서는, 절단되는 금속막에 의해 흡수되는 파장의 레이저가 바람직하고, 파장 변환 레이저로 YAG 등의 2, 3, 4배 고조파가 좋다. 또한, 펄스형 레이저를 이용함으로써 열확산을 방지하여, 절단부 이외의 손상을 저감할 수 있다. 재료가 알루미늄인 경우, 760nm 파장의 펨토초 레이저가 바람직하다. 티탄 사파이어 레이저를 사용한 펨토초 레이저 조사부는, 레이저광 LL을 10KHz 내지 40KHz의 펄스로 조사한다. 레이저광 LL의 광로에 배치되는 갈바노미러(galvanomirror)(31)가 회전함으로써, 레이저광 LL의 조사 위치가 변화된다.
절단 장치(30)는 펨토초 레이저를 사용하기 때문에, 서브미크론 오더(sub-micron order)의 가공이 가능하고, 전계 효과형 트랜지스터의 성능을 정하는 소스 전극 S와 드레인 전극 D와 간격(채널 길이)을 정확하게 절단한다. 소스 전극 S와 드레인 전극 D와 간격은 3㎛ 정도 내지 30㎛ 정도이다. 이 절단 처리에 의해, 소스 전극 S와 드레인 전극 D가 분리된 전극이 형성된다.
레이저광 LL은 펨토초 레이저 이외에, 탄산 가스 레이저 또는 그린 레이저 등을 사용하는 것도 가능하다. 또한, 레이저 이외에도 다이싱 소(dicing saw) 등으로 기계적으로 절단해도 좋다.
다음에, 유기 반도체 액적 도포 장치(20OS)는, 소스 전극 S와 드레인 전극 D의 채널 길이의 사이의 스위칭부에 유기 반도체 잉크를 도포한다. 그리고, 열처리 장치 BK에서 열풍 또는 원적외선 등의 방사열 등에 의해 유기 반도체 잉크를 건조 또는 소성시킨다. 이들 처리에 의해, 유기 반도체층 OS가 형성된다.
또한, 유기 반도체 잉크를 형성하는 화합물은, 단결정 재료이더라도 비정질 재료이더라도 좋고, 저분자이더라도 고분자이더라도 좋다. 특히 바람직한 것으로서는, 펜타센이나 트리페닐렌, 안트라센 등으로 대표되는 축환계 방향족 탄화 수소 화합물의 단결정 또는 π공액계 고분자를 들 수 있다.
이상과 같이 해서, 이른바 포토리소그래피 공정을 사용하지 않더라도, 인쇄 기술이나 액적 도포법 기술을 활용하여 박막 트랜지스터 등을 형성할 수 있다. 인쇄 기술만이나 액적 도포법 기술만으로는, 잉크의 번짐이나 퍼짐 때문에 정밀하게 박막 트랜지스터 등을 만들 수 없지만, 격벽 형성 공정(91)에 의해 격벽 BA가 형성되어 있기 때문에, 잉크의 번짐이나 퍼짐을 방지할 수 있다. 또한, 박막 트랜지스터의 성능을 정하는 소스 전극 S와 드레인 전극 D의 간격은, 레이저 가공 또는 기계 가공에 의해 형성할 수 있다.
<발광층 형성 공정(93)>
유기 EL 소자용의 제조 장치(100)는, 화소 전극 P 상에 유기 EL 소자의 발광층 IR의 형성 공정을 계속해서 행한다. 발광층 형성 공정(93)에서도, 발광층용의 액적 도포 장치(20)(적색 발광층용의 액적 도포 장치(20Re), 녹색 발광층용의 액적 도포 장치(20Gr), 청색 발광층용의 액적 도포 장치(20BL))를 사용한다.
발광층 IR은, 호스트 화합물과 인광성(phosphorescent) 화합물(인광 발광성 화합물이라고도 함)이 함유된다. 호스트 화합물이란, 발광층 IR에 함유되는 화합물이다. 인광성 화합물은, 여기 삼중항(triplet excitation state)으로부터의 발광이 관측되는 화합물이고, 실온에서 인광 발광한다.
적색 발광층용의 액적 도포 장치(20Re)는, R 용액을 화소 전극 P 상에 도포하고, 건조 후의 두께 100nm로 되도록 성막을 행한다. R 용액은, 호스트재의 폴리비닐 카바졸(PVK)에 적색 도펀트재를 1,2-디클로로에탄 중에 용해한 용액으로 한다.
계속해서, 녹색 발광층용의 액적 도포 장치(20Gr)는, G 용액을 화소 전극 P 상에 도포한다. G 용액은, 호스트재 PVK에 녹색 도펀트재를 1,2-디클로로에탄 중에 용해한 용액으로 한다.
또한, 청색 발광층용의 액적 도포 장치(20BL)는, B 용액을 화소 전극 P 상에 도포한다. B 용액은, 호스트재 PVK에 청색 도펀트재를 1,2-디클로로에탄 중에 용해한 용액으로 한다.
그 후, 열처리 장치 BK에서 열풍 또는 원적외선 등의 방사열 등에 의해 발광층 용액을 건조하여 경화시킨다.
다음에, 절연층용의 액적 도포 장치(20I)는, 폴리이미드계 수지 또는 우레탄계 수지의 전기 절연성 잉크를, 후술하는 투명 전극 ITO와 단락되지 않도록, 게이트 버스 라인 GBL 또는 소스 버스 라인 SBL의 일부에 도포한다. 그리고, 열처리 장치 BK에서 열풍 또는 원적외선 등의 방사열 등에 의해 전기 절연성 잉크를 건조하여 경화시킨다.
그 후, ITO 전극용의 액적 도포 장치(20IT)는, 적색, 녹색 및 청색 발광층 위에 IT0(lndium Tin Oxide 인듐 주석 산화물) 잉크를 도포한다. ITO 잉크는 산화 인듐(In2O3)에 수%의 산화 주석(SnO2)을 첨가한 화합물이며, 그 전극은 투명하다. 또한, IDIXO(In2O3-ZnO) 등 비정질로 투명 전극막층을 제작가능한 재료를 이용해도 좋다. 투명 도전막은 투과율이 90% 이상인 것이 바람직하다. 그리고, 열처리 장치 BK에서 열풍 또는 원적외선 등의 방사열 등에 의해 ITO 잉크를 건조하여 경화시킨다.
또한, 격벽 형성 공정(91)부터 발광층 형성 공정(93)까지를 연속해서 제조하고 있지만, 시트 기판 FB는, 격벽 형성 공정(91)으로부터 전극 형성 공정(92)에서 일단 종료하고 권취 롤로 권취해도 좋다. 일단 권취를 행하는 경우는, 형성된 전극의 보호를 위해서, 권취시에 쿠션층으로 되는 합지(合紙) 등과 동시에 권취하는 것이 바람직하다.
도 2에서 설명한 유기 EL 소자용의 제조 장치(100)는, 도 1의 유기 EL 소자(50)를 제조할 수 있지만, 유기 EL 소자에 정공 수송층 및 전자 수송층이 더 마련되는 경우가 있다. 이들 층도 인쇄 기술이나 액적 도포법 기술을 활용하여, 이것들을 마련하기 위한 공정을 제조 장치(100)에 추가하면 된다.
<제조 공정에서의 유기 EL 소자(50)의 상태>
도 3(a-1)는, 격벽 형성 공정(91), 즉 임프린트 롤러(10)로 시트 기판 FB가 가압되어, 격벽 BA가 형상된 상태를 나타낸 평면도이다. (a-2)는 (a-1)의 격벽 BA 사이의 게이트 버스 라인 GBL의 단면도이다. 단, 도시한 이 게이트 버스 라인 GBL은 메탈 잉크가 도포되어 있지 않다. 또한, 도 3(a-2)에서, 격벽 BA 내의 단면 형상은, V자 형상이어도 U자 형상이어도 좋고, 또한 직사각형 형상인 것이어도 좋다. 단, 미세 임프린트용 몰드(11)가 시트 기판 FB를 가압한 후, 시트 기판 FB가 박리하기 쉽도록, V자 형상 또는 U자 형상이 바람직하다.
격벽 BA의 사이에 형성되는 폭 W(㎛)은, 게이트 버스 라인 GBL의 필요 선폭으로 되지만, 도 2에 나타낸 게이트용 액적 도포 장치(20G)로부터 도포되는 액적 직경 d(㎛)은, W/2 내지 W/4 정도가 바람직하다.
도 3(b-1)는, 전극 형성 공정(92) 중 게이트 전극 G를 형성한 시트 기판 FB의 평면도이다. (b-2)는, 메탈 잉크를 게이트 버스 라인 GBL용의 격벽 BA 내에 넣은 상태를 나타낸 단면도이다. 게이트 전극 G가 직선 형상으로 되도록, 도 3(b-3)의 평면도에 나타내는 바와 같이 도포의 순서를 제어한다. 도 3(b-3) 중의 1부터 9까지의 번호는 도포하는 순서를 나타낸다. 메탈 잉크끼리의 액체 장력에 의해 직선 형상으로 되도록 하는 액적의 도포의 순서로 된다. 기본적으로, 마지막으로 한가운데에 도포하도록 메탈 잉크를 도포한다.
그리고, 열처리 장치 BK에서 메탈 잉크를 건조 또는 소성시키면, 도 3(b-4)의 단면도에 나타내는 바와 같이 메탈 잉크는 박막(도면에서는 과장해서 도시하고 있음)으로 된다. 격벽 BA를 마련함으로써, 액적 도포 장치(20)에 의해 메탈 잉크를 도포하여 열처리 장치 BK에서 메탈 잉크를 더욱 건조 또는 소성시켰을 때, 메탈 잉크가 게이트 버스 라인 GBL로부터 흘러 넘치지 않는다.
도 4(a)는, 전극 형성 공정(92) 중 절연층용의 액적 도포 장치(20I)에 의해 절연층 I를 형성한 상태를 나타내는 평면도이다. 도면에서는, 이해하기 쉽도록 절연층 I는 격벽 BA를 넘어서 원형 형상으로 도시하고 있지만, 격벽 BA를 초과할 필요는 없고, 소스 버스 라인 SBL이 지나는 게이트 전극 G 상에 전기 절연성 잉크를 도포하면 된다.
도 4(b)는, 전극 형성 공정(92) 중 소스 버스 라인 SBL을 형성한 상태를 나타내는 평면도이다. 도 4(b) 중의 1부터 9까지의 번호는, 소스용 및 드레인용 및 화소 전극용의 액적 도포 장치(20SD)가 도포하는 순서를 나타낸다.
도 4(c)는, 전극 형성 공정(92) 중 소스 전극 S와 드레인 전극 D의 간격을 절단 장치(30)로 절단한 상태를 나타내는 평면도이다.
도 4(d)는, 유기 반도체 액적 도포 장치(20OS)가, 소스 전극 S와 드레인 전극 D 사이에 유기 반도체 잉크를 도포하여, 유기 반도체층 OS가 형성된 상태를 나타내는 평면도이다. 이에 의해 전계 효과형 트랜지스터가 완성되게 된다.
그 후, 발광층 IR 및 투명 전극 ITO를 각 액적 도포 장치(20)로 도포함으로써, 도 1에서 나타낸 유기 EL 소자(50)가 완성된다. 격벽 BA가 존재함으로써, 적색, 녹색 및 청색 발광층 IR을 열처리 장치 BK에서 열처리하지 않고 계속해서 도포하는 경우이더라도, 인접하는 화소 영역으로 용액이 넘치는 것에 의해, 혼색이 생기는 일이 없다.
<다른 전계 효과형 트랜지스터>
도 5는 다른 구성의 전계 효과형 트랜지스터를 나타낸 단면도이다.
도 1에 나타낸 전계 효과형 트랜지스터 이외에도, 도 5(a)에 나타내는 전계 효과형 트랜지스터로서 바텀 게이트형을 제조하는 것도 가능하다. 이 전계 효과형 트랜지스터는, 시트 기판 FB 상에 게이트 전극 G, 게이트 절연층 I, 유기 반도체층 OS를 형성한 후, 소스 전극 S, 드레인 전극 D를 형성한 것이다.
도 5(b)는, 탑 게이트형의 전계 효과형 트랜지스터로서, 시트 기판 FB 상에 소스 전극 S 및 드레인 전극 D를 형성한 후, 유기 반도체층 OS를 형성하고, 또한 그 위에 게이트 절연층 I, 게이트 전극 G를 형성한 것이다.
이것들 중 어느 하나의 전계 효과형 트랜지스터이더라도, 메탈 잉크 등의 도포 순서를 적층 순서에 따라 변경한 제조 장치(100)를 사용하여 대응할 수 있다.
<얼라이먼트>
다음에, 유기 EL 소자용의 제조 장치(100)에서 사용되는 얼라이먼트에 대해서 설명한다.
유기 EL 소자용의 제조 장치(100)는, 도 2에 나타낸 속도 및 얼라이먼트 제어부(90)를 갖고 있다. 속도 및 얼라이먼트 제어부(90)는 공급 롤 RL 및 롤러 RR의 속도를 제어한다. 또한, 롤러 RR은 Y축 방향으로 이동가능하게 되어 있고, 속도 및 얼라이먼트 제어부(90)는 롤러 RR의 Y축 방향의 이동을 제어한다. 또한, 속도 및 얼라이먼트 제어부(90)는 복수의 얼라이먼트 카메라 CA로부터 얼라이먼트 마크 AM의 검출 결과를 수취하여, 액적 도포 장치(20)의 잉크 등의 도포 위치와 타이밍, 절단 장치(30)의 절단 위치 및 타이밍을 제어한다.
도 2에 나타낸 임프린트 롤러(10)의 미세 임프린트용 몰드(11)에 의해, 시트 기판 FB에 얼라이먼트 마크 AM이 형성된다. 얼라이먼트 카메라 CA는 가시광 조명 하에서 CCD 또는 CMOS로 촬상하고, 그 촬상 화상을 처리하여 얼라이먼트 마크 AM의 위치를 검출해도 좋고, 레이저광을 얼라이먼트 마크 AM에 조사하여, 그 산란광을 수광하여 얼라이먼트 마크 AM의 위치를 검출해도 좋다.
시트 기판 FB는 내열성의 수지 필름이며, 구체적으로는, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에스터 수지, 에틸렌 비닐 공중합체 수지, 폴리 염화 비닐 수지, 셀룰로스 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리스타이렌 수지, 아세트산 비닐 수지에서 광투과 기능이 있는 것을 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 시트 기판 FB는 격벽 형성 공정(91)에서 열전사의 열처리를 받고, 각종 잉크는 열처리 장치 BK에서 건조 또는 소성(베이킹)되어야 하기 때문에, 200℃ 전후로 가열되게 된다. 시트 기판 FB는 열을 받더라도 치수가 변하지 않도록 열팽창 계수가 작은 쪽이 바람직하다. 예컨대, 무기 충전재를 수지 필름에 혼합하여 열팽창 계수를 작게 할 수 있다. 무기 충전재의 예로서는, 산화 티탄, 산화 아연, 알루미나, 산화 규소 등을 들 수 있다.
그러나, 열전사 롤러(15) 및 열처리 장치 BK를 거침으로써, 시트 기판 FB가 X축 방향 및 Y축 방향으로 신축한다. 유기 EL 소자용의 제조 장치(100)는, 열전사 롤러(15)의 하류에는 얼라이먼트 카메라 CA1를 배치하고, 열처리 장치 BK의 뒤에는 얼라이먼트 카메라 CA2 내지 얼라이먼트 카메라 CA8를 배치한다. 그리고, 이것들에 의해, 액적 도포 장치(20)의 잉크 등의 도포 위치와 타이밍, 절단 장치(30)의 절단 위치 및 타이밍을 정확히 파악한다.
도 6(a)는 유기 EL 소자용의 제조 장치(100)의 전극 형성 공정(92)을 위쪽에서 본 도면이며, 시트 기판 FB가 반송 방향 FD로 보내어진다. 시트 기판 FB에는, 폭방향인 Y축 방향의 양쪽에 얼라이먼트 마크 AM이 형성되어 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이 임프린트 롤러(10)의 미세 임프린트 몰드(11)는 시트 기판 FB의 중앙부에 소정의 격벽 패턴을 형성하는 동시에, 시트 기판 FB의 폭방향(Y방향)의 양단에 얼라이먼트 마크 AM을 일정 간격으로 형성한다. 시트 기판 FB의 Y방향 단부에는 1쌍의 얼라이먼트 카메라 CA1가 마련되어 있고, 1쌍의 얼라이먼트 카메라 CA1는 이 얼라이먼트 마크 AM을 촬상한다. 그 촬상 결과는 속도 및 얼라이먼트 제어부(90)로 보내어진다.
게이트용 액적 도포 장치(20G)는, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이 Y축 방향으로 배치되어 있고, 다수의 노즐(22)이 Y축 방향을 따라서 배치되어 있다. 또한, X축 방향에도 복수행의 노즐(22)이 배치되어 있다. 도 6(a)에서는 Y방향으로 배열된 다수의 노즐(22)이 X방향으로 2단 마련되어 있다. 게이트용 액적 도포 장치(20G)는, 속도 및 얼라이먼트 제어부(90)로부터 보내져오는 위치 신호에 따라, 노즐(22)로부터 메탈 잉크를 도포하는 타이밍, 메탈 잉크를 도포하는 노즐(22)을 전환한다.
도 2에서 나타낸 미세 임프린트용 몰드(11)는, 얼라이먼트 마크 AM과 전계 효과형 트랜지스터의 게이트 버스 라인 GBL 및 소스 버스 라인 SBL의 위치 관계를 규정하고 있다. 즉, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, Y축 방향으로는, 얼라이먼트 마크 AM과 게이트 버스 라인 GBL의 소정 거리 PY가 규정되어 있고, X축 방향으로는, 얼라이먼트 마크 AM과 소스 버스 라인 SBL의 소정 거리 PX가 규정되어 있다. 또한, 시트 기판 FB의 반송 속도가 파악되어 있다.
따라서, 속도 및 얼라이먼트 제어부(90)는, 1쌍의 얼라이먼트 마크 AM을 촬상함으로써, 시트 기판 FB의 X축 방향의 어긋남, Y축 방향의 어긋남 및 θ 회전도 검출된다. 도 6에서는, 얼라이먼트 마크 AM이, X축 방향의 복수행의 전계 효과형 트랜지스터의 격벽 BA에 대하여, 1쌍 마련되어 있지만, 1행의 전계 효과형 트랜지스터의 격벽 BA에 대하여, 1쌍의 얼라이먼트 마크 AM을 마련해도 좋다. 또한, 스페이스가 있으면, 시트 기판 FB 양쪽뿐만 아니라 중앙 영역에 얼라이먼트 마크 AM을 마련해도 좋다.
또한, 1쌍의 얼라이먼트 마크 AM은 십자 형상을 나타내었지만, 원형 마크, 기울어진 직선 마크 등 다른 마크 형상이어도 좋다.
속도 및 얼라이먼트 제어부(90)가 시트 기판 FB의 Y축 방향의 어긋남을 검출한 경우에는, X축 방향으로 늘어선 앞뒤의 롤러 RR(상류측을 상류 롤러 RR1, 하류측을 하류 롤러 RR2라고 함)을 모두 동일한 방향의 Y축 방향으로 이동시킨다. 그렇게 하면 상류 롤러 RR1 및 하류 롤러 RR2와 시트 기판 FB의 마찰력에 의해서, 시트 기판 FB가 Y축 방향으로 이동한다. 따라서, 시트 기판 FB의 Y축 방향의 어긋남을 해소할 수 있다.
또한, 속도 및 얼라이먼트 제어부(90)가 시트 기판 FB의 θ 회전의 어긋남을 검출한 경우에는, 시트 기판 FB가 X축 방향으로 보내어지는 상태에서, 상류 롤러 RR1을 화살표 방향 AR(-)으로, 하류 롤러 RR2를 역방향의 화살표 방향 AR(+)로 이동시킨다. 그렇게 하면 상류 롤러 RR1 및 하류 롤러 RR2와 시트 기판 FB의 마찰력에 의해서, 시트 기판 FB가 상류측에서는 -Y축 방향으로 끌어 당겨지고, 하류측에서는 +Y축 방향으로 끌어 당겨진다. 이와 같이 상류 롤러 RR1과 하류 롤러 RR2가 Y축 방향으로 반대로 이동함으로써 시트 기판 FB를 θ 회전시킬 수 있다. 따라서, 상류 롤러 RR1 및 하류 롤러 RR2의 동작으로 시트 기판 FB의 θ 회전의 어긋남을 해소할 수 있다.
또한, 시트 기판 FB의 θ 회전의 어긋남은, Z축 방향을 회전 중심으로 하여 게이트용 액적 도포 장치(20G)를 회전시킴으로써 해소하는 것도 가능하다. 도 6(a)에서, 게이트용 액적 도포 장치(20G)가 Z축 방향을 회전 중심으로 하여 회전한 상태를 점선으로 나타내고 있다. 시트 기판 FB가 θ 회전한 경우에는, 시트 기판 FB의 보냄 방향에 직교하도록 게이트용 액적 도포 장치(20G)를 회전시켜서 메탈 잉크의 도포 위치를 정확하게 할 수 있다. 또한, 게이트용 액적 도포 장치(20G)는 다수의 노즐(22)이 X방향으로 2단으로 마련되어 있기 때문에, θ 회전의 어긋남이 작은 경우에는, 메탈 잉크의 도포 타이밍을 시트 기판 FB의 θ 회전의 어긋남에 대응하여 조정함으로써, 시트 기판 FB의 θ 회전의 어긋남을 해소하는 것도 가능하다.
<유기 EL 소자의 제조 장치의 동작>
도 7은 유기 EL 소자(50)의 제조 공정의 얼라이먼트 수법을 중심으로 한 개략적인 흐름도이다.
단계 P1에서, 임프린트 롤러(10)에 의해 시트 기판 FB에 얼라이먼트 마크가 형성된다.
단계 P2에서, 임프린트 롤러(10)에 의해 시트 기판 FB에 박막 트랜지스터 및 발광층 등의 격벽 BA가 열전사로 형성된다. 또한, 얼라이먼트 마크 AM과 격벽 BA는, 상호의 위치 관계가 중요하기 때문에 동시에 형성된다.
단계 P3에서는, 얼라이먼트 카메라 CA1 내지 CA3가 얼라이먼트 마크 AM을 촬상하고, 속도 및 얼라이먼트 제어부(90)가 시트 기판 FB의 위치를 파악한다.
다음에, 단계 P4에서는, 파악된 위치 정보에 근거하여, 액적 도포 장치(20G) 등이 각종 전극용 및 절연용의 메탈 잉크를 도포한다.
단계 P5에서는, 얼라이먼트 카메라 CA4가 얼라이먼트 마크 AM을 촬상하고, 속도 및 얼라이먼트 제어부(90)가 시트 기판 FB의 위치를 파악한다.
다음에, 단계 P6에서는, 파악된 위치 정보에 근거하여, 레이저광 LL이 소스 전극 S와 드레인 전극 D의 간극을 형성한다.
단계 P7에서는, 얼라이먼트 카메라 CA5가 얼라이먼트 마크 AM을 촬상하고, 속도 및 얼라이먼트 제어부(90)가 시트 기판 FB의 위치를 파악한다.
다음에, 단계 P8에서는, 파악된 위치 정보에 근거하여, 유기 반도체 액적 도포 장치(20OS)가 유기 반도체를 소스 전극 S와 드레인 전극 D의 간극에 형성한다.
단계 P9에서는, 얼라이먼트 카메라 CA6가 얼라이먼트 마크 AM을 촬상하고, 속도 및 얼라이먼트 제어부(90)가 시트 기판 FB의 위치를 파악한다.
다음에, 단계 P10에서는, 파악된 위치 정보에 근거하여, 발광층을 형성한다. 이하, 마찬가지로, 절연층 I와 ITO 전극이 형성된다.
<롤러 RR의 동작>
도 8은 롤러 RR의 동작 흐름도이다. 이 롤러 RR의 동작은, 격벽 형성 공정(91)으로부터 발광층 형성 공정(93)까지의 어떤 개소에서도 적용할 수 있지만, 특히 도 6(a)에 나타낸 전극 형성 공정(92)을 참조해서 설명한다.
단계 P11에서, 속도 및 얼라이먼트 제어부(90)가 롤러 RR(상류 롤러 RR1 및 하류 롤러 RR2)에 소정의 회전 속도로 회전하도록 지령을 내보낸다.
단계 P12에서, 얼라이먼트 카메라 CA가 검출하는 얼라이먼트 마크 AM의 촬상 간격으로부터, 시트 기판 FB의 반송 속도를 검출한다. 그리고, 상류 롤러 RR1 및 하류 롤러 RR2가 소정 속도로 회전하고 있지 않은지를 확인한다. 상류 롤러 RR1 및 하류 롤러 RR2가 소정 속도로 회전하고 있으면, 단계 P14로 진행하고, 상류 롤러 RR1 및 하류 롤러 RR2가 소정 속도로 회전하지 않고 있으면, 단계 P13으로 진행한다.
단계 P13에서, 속도 및 얼라이먼트 제어부(90)는 상류 롤러 RR1 및 하류 롤러 RR2의 회전 속도의 조정 지령을 내보내어 피드백을 수행한다.
단계 P14에서, 얼라이먼트 카메라 CA가 검출하는 얼라이먼트 마크 AM의 Y축 방향의 위치로부터, 시트 기판 FB가 소정 시간 동안 Y축 방향으로 어긋나 있는지를 확인한다. 짧은 간격이면, 액적 도포 장치(20)의 복수의 노즐(22)(도 6(a)을 참조)로부터 적절한 노즐(22)을 사용하여 잉크 등을 도포해서 대응한다. 그러나, 시트 기판 FB의 Y축 방향의 어긋남이 계속되면, 롤러 RR의 이동에 의해서 시트 기판 FB의 Y축 방향의 위치를 보정한다. 시트 기판 FB가 Y축 방향으로 어긋나 있으면 단계 P15로 진행하고, 시트 기판 FB가 어긋나 있지 않으면 단계 P16으로 진행한다.
단계 P15에서, 속도 및 얼라이먼트 제어부(90)는, 시트 기판 FB의 Y축 방향의 어긋남과는 역방향으로, 어긋남 양에 근거한 양만큼 상류 롤러 RR1 및 하류 롤러 RR2를 이동시킨다.
단계 P16에서, 얼라이먼트 카메라 CA가 검출하는 얼라이먼트 마크 AM의 X축 및 Y축 방향의 위치로부터, 시트 기판 FB가 소정 시간의 θ 회전 어긋나 있는지를 확인한다. 짧은 간격이면, 액적 도포 장치(20)의 복수의 노즐(22) 중에서 적절한 노즐(22)로부터 잉크 등을 도포하여 대응한다. 그러나, 시트 기판 FB의 θ 회전의 어긋남이 계속되면, 예컨대 -Y축 방향으로 상류 롤러 RR1를 이동시키고, +Y축 방향으로 하류 롤러 RR2를 이동시킴으로써 시트 기판 FB를 θ 회전시킨다. 시트 기판 FB가 θ 회전 어긋나 있으면 단계 P17로 진행하고, 시트 기판 FB가 어긋나 있지 않으면 계속해서 상류 롤러 RR1 및 하류 롤러 RR2의 속도 조정 등을 행한다.
단계 P17에서, 속도 및 얼라이먼트 제어부(90)는 어긋남 양에 근거한 양만큼 상류 롤러 RR1 및 하류 롤러 RR2를 서로 역방향으로 이동시킨다.
<<실시예 2: 유기 EL 소자의 제조 장치>>
도 9는 가요성의 기판에, 화소 전극 및 발광층 등을 갖는 유기 EL 소자를 제조하는 제조 장치(110)의 구성을 나타낸 개략도로, 도 2의 제조 장치(100)의 다른 예이다. 단, 제조 장치(100)가 갖는 동등한 기능을 갖는 부재 또는 장치에는 동일한 부호를 붙이고 있다.
도 9에 나타내는 제조 장치(110)는, 격벽 형성 공정(91)을 2개소 갖는 점에서, 도 2에 나타낸 제조 장치(100)와 상이하다. 상류의 임프린트 롤러(10)는, 박막 트랜지스터의 배선용의 격벽 BA를 형성하고, 띠형상 가요성 시트 기판 FB의 폭방향인 Y축 방향의 양쪽에 얼라이먼트 마크 AM을 형성한다. 또한, 하류의 격벽 형성 공정(91)에서는 인쇄 롤러(40)를 사용한다.
인쇄 롤러(40)는, 그 표면을 스크린 인쇄할 수 있도록 메탈 마스크가 형성되어 있다. 또한, 인쇄 롤러(40) 내부에 자외선 경화 수지를 보유하고 있다. 자외선 경화 수지는, 스퀴지(squeegee)(41)에 의해 메탈 마스크를 통해서 시트 기판 FB에 도포된다. 이에 의해, 자외선 경화 수지의 격벽 BA가 형성된다. 이 격벽의 높이는 십수 ㎛ 이하이다. 시트 기판 FB에 형성된 자외선 경화 수지의 격벽 BA는 수은 램프 등의 자외선 램프(44)에 의해서 경화된다.
유기 EL 소자에 발광층, 정공 수송층 및 전자 수송층을 형성하는 경우에는, 격벽 BA를 높게 할 필요가 있다. 임프린트 롤러(10)에 의한 열전사에서는, 시트 기판 FB로부터 눌려나온 격벽 BA를 그다지 높게 할 수 없다. 그 때문에, 임프린트 롤러(10)와는 별도로 인쇄 롤러(40)를 마련하고 있다.
인쇄 롤러(40)의 상류측에는 얼라이먼트 카메라 CA6를 배치하여, 속도 및 얼라이먼트 제어부(90)는 인쇄 롤러(40) 바로 앞의 시트 기판 FB의 위치를 파악하고 있다. 그리고, 속도 및 얼라이먼트 제어부(90)는 인쇄 롤러(40)의 회전을 제어하여, 시트 기판 FB에 형성된 박막 트랜지스터의 위치에 맞춰서 자외선 경화 수지를 인쇄한다.
자외선 경화 수지층이란 자외선 조사에 의해 가교 반응 등을 거쳐서 경화하는 수지를 주된 성분으로 하는 층을 말한다. 자외선 경화 수지로서는, 에틸렌성 불포화 이중 결합을 갖는 모노머를 포함하는 성분이 바람직하게 이용되고, 자외선을 조사함으로써 경화시켜서 자외선 경화 수지층이 형성된다. 자외선 경화성 수지로서는, 예컨대, 자외선 경화형 우레탄아크릴레이트계 수지, 자외선 경화형 폴리에스터아크릴레이트계 수지, 자외선 경화형 에폭시아크릴레이트계 수지, 자외선 경화형 폴리올아크릴레이트계 수지, 또는 자외선 경화형 에폭시 수지 등이 바람직하게 이용된다. 그 중에서도 자외선 경화형 아크릴레이트계 수지가 바람직하다. 또한, 발광층의 격벽 BA용이면, 블랙 매트릭스인 것이 바람직하다. 이 때문에, 자외선 경화형 아크릴레이트계 수지에 크롬 등의 금속이나 산화물을 도입해도 좋다.
자외선 경화 수지의 격벽 BA는, 임프린트 롤러(10)에 의해서 시트 기판에 형성된 격벽 BA 위에 겹쳐서 형성해도 좋고, 임프린트 롤러(10)에서는 격벽 BA가 형성되지 않은 영역에 형성해도 좋다. 인쇄 롤러(40)의 하류의 발광층 형성 공정(93)은, 실시예 1에서 설명한 공정과 동일한 구성으로 충분하다.
또한, 도 9에서, 인쇄 롤러(40)에 의한 격벽 형성 공정(91)과 발광층 형성 공정(93) 사이에 「도 11로」라고 기재한 화살표가 표시되어 있지만, 이에 대해서는 실시예 3에서 설명한다.
<인쇄 롤러를 사용한 Y축 방향의 얼라이먼트>
도 6 내지 도 8에서 설명한 바와 같이, 얼라이먼트 카메라 CA가 검출하는 얼라이먼트 마크 AM의 X축 및 Y축 방향의 위치에 근거하여, 액적 도포 장치(20)는 노즐(22)을 전환하여 시트 기판 FB에 잉크를 도포한 위치를 수정하였다. 인쇄 롤러(40)는 다음과 같이 하여 위치를 변경한다.
도 10은 인쇄 롤러(40)에 의한 Y축 방향의 얼라이먼트를 위한 기구를 설명한 도면이다. 인쇄 롤러의 표면에 메탈 마스크가 형성되어 있다. 속도 및 얼라이먼트 제어부(90)로부터의 신호에 의해, X축 방향의 위치 맞춤은 인쇄 롤러의 회전 속도로 조정할 수 있다. Y축 방향의 위치 맞춤은 다음에 나타내는 방법과 같다.
도 10(a)는 공기압 또는 유압 제어 방식으로 롤러 중앙이 부풀어 오르거나 패이거나 하는 인쇄 롤러(40p)이다. 속도 및 얼라이먼트 제어부(90)로부터의 신호로, 공기 또는 기름이 공급되는 것에 의해, 롤러 중앙부와 주변부와의 Y축 방향의 위치를 변경할 수 있다.
도 10(b)는 열변형 제어 방식으로 롤러 전체가 확대하거나 축소하거나 하는 인쇄 롤러(40q)이다. 속도 및 얼라이먼트 제어부(90)로부터의 신호로, 가열 또는 냉각되는 것에 의해, 롤러 전체의 Y축 방향의 위치 및 X축 방향의 위치를 변경할 수 있다.
도 10(c)는 구부림 변형 제어 방식으로 롤러 전체가 구부러지는 인쇄 롤러(40r)이다. 인쇄 롤러(40r)는 작은 힘으로 구부려지도록 원주 방향으로 슬릿이 들어가 있는 것이 바람직하다.
<<실시예 3: 액정 표시 소자의 제조 장치>>
다음에, 액정 표시 소자의 제조 장치 및 제조 방법에 대해서 설명한다. 액정 표시 소자는 일반적으로 편향 필터, 박막 트랜지스터를 갖는 시트 기판 FB, 액정층, 컬러 필터 및 편향 필터로 구성되어 있다. 이 중, 박막 트랜지스터를 갖는 시트 기판 FB는, 도 2의 상단에 도시된 제조 장치(100) 또는 도 9의 상단에 도시된 제조 장치(110)로 제조할 수 있는 것을 설명하였다.
실시예 3에서는, 또한, 액정의 공급 및 컬러 필터 CF의 접합에 대해서 설명한다.
액정 표시 소자에는 액정을 공급할 필요가 있고, 액정의 밀봉벽을 형성할 필요가 있다. 이 때문에, 도 9의 하단에 도시된 격벽 형성 공정(91)의 인쇄 롤러(40)는, 실시예 3에서는 발광층용의 격벽 BA가 아니라 액정의 밀봉벽용으로 사용된다.
도 11은 액정의 공급겸 컬러 필터의 접합 장치(120)를 나타낸 것이다.
액정의 공급겸 컬러 필터의 접합 장치(120)는, 상류측 저진공 챔버(82)와 하류측 저진공 챔버(83)가 마련되고, 상류측 저진공 챔버(82)와 하류측 저진공 챔버(83) 사이에 고진공 챔버(84)가 마련되어 있다. 이들 저진공 챔버(82, 83) 및 고진공 챔버(84)는 로터리 펌프(rotary pump) 또는 터보 분자 펌프(89)에 의해 진공으로 된다.
상류측 저진공 챔버(82)에는, 상단으로부터 컬러 필터 CF가 공급되도록 되어 있고, 또한, 도 9에서 나타낸 인쇄 롤러(40)를 지나서 액정의 밀봉벽이 형성된 시트 기판 FB가 공급된다. 단, 이 시트 기판 FB에는 발광층 IR 및 투명 전극 ITO가 형성되지 않는다. 즉, 도 9에 나타낸 「도 11로」라고 기재한 화살표 부분의 시트 기판은, 도 11에 나타낸 「도 9로부터」라고 기재한 화살표 부분의 시트 기판 FB로 이어진다. 또한, 컬러 필터 CF의 Y축 방향의 양쪽에도 얼라이먼트 마크가 형성되어 있다.
액정의 밀봉벽이 형성된 시트 기판 FB는, 먼저, 컬러 필터 CF와 접착하기 위한 열경화성 접착제가 접착제 디스펜서(72)로부터 도포된다. 그리고, 시트 기판 FB는 상류측 저진공 챔버(82)를 지나서 고진공 챔버(84)로 보내어진다. 고진공 챔버(84)에서는, 액정 디스펜서(74)로부터 액정이 도포된다. 그리고, 컬러 필터 CF와 시트 기판 FB가 열전사 롤러(76)에 의해 접착된다.
시트 기판 FB의 얼라이먼트 마크 AM은 얼라이먼트 카메라 CA11로 촬상되고, 컬러 필터 CF의 얼라이먼트 마크 AM은 얼라이먼트 카메라 CA12로 촬상된다. 얼라이먼트 카메라 CA11 및 CA12로 촬상된 결과는 속도 및 얼라이먼트 제어부(90)로 보내어져서, X축 방향의 어긋남, Y축 방향의 어긋남 및 θ 회전이 파악된다. 열전사 롤러(76)는, 속도 및 얼라이먼트 제어부(90)로부터 보내져오는 위치 신호에 따라 회전 속도를 변경하고, 컬러 필터 CF와 시트 기판 FB의 위치 맞춤을 행하면서 접착한다.
접착된 액정 표시 소자 시트 CFB는 하류 저진공 챔버(83)를 거쳐서 외부로 보내어진다.
또한, 접착제는 열경화성 접착제로 설명했지만, 자외선 경화성의 접착제를 사용해도 좋다. 이 경우에는 열전사 롤러(76)가 아니라 자외선 램프 등을 사용한다.
유기 EL 소자 및 액정 표시 소자의 제조 방법에 대해서 설명해 왔지만, 본 발명의 제조 장치는 전계 방출 디스플레이 등에도 적용할 수 있다.
또한, 실시예의 제조 장치에는 열처리 장치 BK를 마련했지만, 메탈 잉크 또는 발광층 용액 등의 개량에 의해서 열처리가 필요하지 않은 잉크 또는 용액이 제안되고 있다. 이 때문에, 본 실시예에 있어서도 열처리 장치 BK를 반드시 마련할 필요는 없다.
또한, 도 2 또는 도 9에서 최초로 임프린트 롤러(10)를 배치했지만, 임프린트 롤러(10) 대신에 인쇄 롤러(40)로 격벽 BA를 형성해도 좋다.
10: 임프린트 롤러, 11: 미세 임프린트용 몰드, 15: 열전사 롤러, 20: 액적 도포 장치, 20BL: 청색 발광층용의 액적 도포 장치, 20G: 게이트용 액적 도포 장치, 20Gr: 녹색 발광층용의 액적 도포 장치, 20I: 절연층용의 액적 도포 장치, 20Re: 적색 발광층용의 액적 도포 장치, 20IT: ITO 전극용의 액적 도포 장치, 20OS: 유기 반도체 액적 도포 장치, 20SD: 소스용 및 드레인용 및 화소 전극용의 액적 도포 장치, 22: 노즐, 30: 절단 장치, 50: 유기 EL 소자, 40, 40q, 40r: 인쇄 롤러, 82: 상류측 저진공 챔버, 83: 하류측 저진공 챔버, 84: 고진공 챔버, 90: 속도 및 얼라이먼트 제어부, 100, 110: 제조 장치, 120: 액정의 공급겸 컬러 필터의 접합 장치, AM: 얼라이먼트 마크, BA: 격벽, BK: 열처리 장치, CA: 얼라이먼트 카메라, CF: 컬러 필터, CFB: 액정 표시 소자 시트, D: 드레인 전극, FB: 시트 기판, G: 게이트 전극, GBL: 게이트 버스 라인, I: 게이트 절연층, IR: 발광층, ITO: 투명 전극, LL: 레이저광, OS: 유기 반도체층, P: 화소 전극, RL: 공급롤, RR: 롤러, S: 소스 전극, SBL: 소스 버스 라인

Claims (8)

  1. 띠형상으로 연장된 가요성의 시트 기판 상에 표시 소자를 형성하는 제조 장치로서,
    상기 표시 소자를 구성하는 전극층, 반도체층, 절연층 및 발광층 중 어느 하나의 층이 되는 용액 재료의 액적을 토출하기 위한 복수의 노즐을 구비하고, 상기 복수의 노즐을 제어해서 상기 층에 대응한 상기 시트 기판 상의 위치에 상기 용액 재료를 도포하는 액적 도포부와,
    상기 액적 도포부에 대해 상기 시트 기판의 띠형상의 방향의 상류측에 배치된 상류 롤러와 하류측에 배치된 하류 롤러를 구비하고, 상기 시트 기판을 상기 액적 도포부에 대해 상기 띠형상의 방향으로 소정 속도로 반송하는 반송부와,
    상기 시트 기판의 폭 방향의 양측 각각에 상기 띠형상의 방향을 따라 일정 간격으로 형성된 기준 마크를 검출하고, 상기 시트 기판의 상기 띠형상의 방향의 어긋남, 상기 폭 방향의 어긋남 및 회전 어긋남을 검출하는 얼라이먼트 제어부
    를 구비하고,
    상기 얼라이먼트 제어부는, 상기 검출된 상기 폭 방향의 어긋남, 또는 상기 회전 어긋남에 기초해서, 상기 상류 롤러와 상기 하류 롤러의 각 위치를 상기 시트 기판의 폭 방향으로 이동시키는 제어, 및 상기 액적 도포부의 복수의 노즐을 전환해서 사용하는 제어를 실행하는
    것을 특징으로 하는 표시 소자의 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 얼라이먼트 제어부는, 상기 검출된 상기 띠형상의 방향의 어긋남, 상기 폭 방향의 어긋남에 기초해서 구해지는 상기 시트 기판의 신축량에 따라, 상기 액적 도포부의 복수의 노즐 중 선택된 노즐을 사용하도록 전환하는 것, 또는 상기 노즐 각각의 상기 액적을 토출하는 타이밍을 변경하는 것을 특징으로 하는 표시 소자의 제조 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 얼라이먼트 제어부는, 상기 검출된 상기 폭 방향의 어긋남에 기초해서, 상기 상류 롤러와 상기 하류 롤러를 함께 상기 폭 방향으로 이동시키고, 상기 검출된 상기 회전 어긋남에 기초해서, 상기 상류 롤러와 상기 하류 롤러를 상기 폭 방향의 서로 역 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 표시 소자의 제조 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 얼라이먼트 제어부는, 상기 시트 기판의 반송 중에 상기 기준 마크를 차례로 검출함으로써 검출되는 상기 회전 어긋남이 작을 때, 혹은 상기 회전 어긋남이 계속되는 시간 간격이 짧을 때에는, 상기 액적 도포부의 복수의 노즐로부터 상기 액적을 토출하는 타이밍을 제어하고,
    상기 회전 어긋남이 계속될 때에는, 상기 회전 어긋남에 따라 상기 상류 롤러와 상기 하류 롤러가 상기 폭 방향의 서로 역 방향으로 이동하도록 제어하는 것
    을 특징으로 하는 표시 소자의 제조 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 얼라이먼트 제어부는, 상기 시트 기판의 반송 중에 상기 기준 마크를 차례로 검출함으로써 검출되는 상기 폭 방향의 어긋남이 작을 때, 혹은 상기 폭 방향의 어긋남이 계속되는 시간 간격이 짧을 때에는, 상기 액적 도포부의 복수의 노즐 중 선택된 노즐을 사용하도록 제어하고, 상기 폭 방향의 어긋남이 계속될 때에는 상기 폭 방향의 어긋남에 따라 상기 상류 롤러와 상기 하류 롤러가 함께 상기 폭 방향으로 이동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 표시 소자의 제조 장치.
  6. 띠형상으로 연장된 가요성의 시트 기판 상에 표시 소자를 형성하는 제조 방법으로서,
    상기 시트 기판의 띠형상의 방향의 상류측의 상류 롤러와 하류측의 하류 롤러 사이에 배치되고, 상기 표시 소자를 구성하는 전극층, 반도체층, 절연층 및 발광층 중 어느 하나의 층이 되는 용액 재료의 액적을 상기 시트 기판에 토출하기 위한 복수의 노즐을 구비한 액적 도포부 아래에서, 상기 시트 기판을 상기 띠형상의 방향으로 소정 속도로 반송하는 것과,
    상기 시트 기판의 폭 방향의 양측 각각에 상기 띠형상의 방향을 따라 일정 간격으로 형성된 기준 마크를 검출하고, 상기 시트 기판의 상기 띠형상의 방향의 어긋남, 상기 폭 방향의 어긋남 및 회전 어긋남을 검출하는 것과,
    상기 폭 방향의 어긋남 또는 상기 회전 어긋남에 기초해서, 상기 상류 롤러와 상기 하류 롤러의 각 위치를 상기 시트 기판의 폭 방향으로 이동시키는 제 1 제어와, 상기 액적 도포부의 복수의 노즐을 전환하거나 상기 액적의 토출의 타이밍을 변경하는 제 2 제어를, 상기 어긋남의 크기 혹은 상기 어긋남이 계속되는 시간에 따라 선택하여 실행하는 것
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 소자의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 검출된 상기 띠형상의 방향의 어긋남, 상기 폭 방향의 어긋남에 기초해서, 상기 시트 기판의 신축량을 산출하는 공정을 포함하고,
    상기 제 2 제어는, 상기 산출된 신축량에 기초해서, 상기 액적 도포부의 복수의 노즐 중 선택된 노즐을 사용하도록 전환하는 것, 또는 상기 노즐 각각이 상기 액적을 토출하는 타이밍을 변경하는 것
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 소자의 제조 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 제어는, 상기 폭 방향의 어긋남이 계속될 때에는, 상기 폭 방향의 어긋남에 따라 상기 상류 롤러와 상기 하류 롤러를 함께 상기 폭 방향의 동일 방향으로 이동시키고, 상기 회전 어긋남이 계속될 때에는, 상기 회전 어긋남에 따라 상기 상류 롤러와 상기 하류 롤러를 상기 폭 방향의 서로 역 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 표시 소자의 제조 방법.
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