有機ＥＬ素子基板の製造方法
【課題】インクジェット法を用いた有機ＥＬ素子の製造方法において、吐出量バラつきを抑えることを課題とする。
【解決手段】検査用基板上に吐出された機能性インクを乾燥して検査用機能層を形成し、検査用基板上に形成された検査用機能層中の着色剤の前記隔壁で囲まれた各開口部ごとの輝度ムラを検査し、輝度ムラを検査したデータを元に、輝度が小さかった検査用基板の隔壁の各開口部の吐出領域に相当する部分に対して機能性インクを吐出したノズルの吐出量を増加させ、輝度が大きかった検査用基板の隔壁の各開口部の吐出領域に相当する部分に対して機能性インクを吐出したノズルの吐出量を減少させることにより、各ノズルの吐出量を調整しながら、前記インクジェットヘッドの複数のノズルから基板上の隔壁に囲まれた吐出領域に吐出する有機ＥＬ素子の製造方法。
【解決手段】検査用基板上に吐出された機能性インクを乾燥して検査用機能層を形成し、検査用基板上に形成された検査用機能層中の着色剤の前記隔壁で囲まれた各開口部ごとの輝度ムラを検査し、輝度ムラを検査したデータを元に、輝度が小さかった検査用基板の隔壁の各開口部の吐出領域に相当する部分に対して機能性インクを吐出したノズルの吐出量を増加させ、輝度が大きかった検査用基板の隔壁の各開口部の吐出領域に相当する部分に対して機能性インクを吐出したノズルの吐出量を減少させることにより、各ノズルの吐出量を調整しながら、前記インクジェットヘッドの複数のノズルから基板上の隔壁に囲まれた吐出領域に吐出する有機ＥＬ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜の形成技術、例えば有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子の製造方法に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェット法を用いた成膜技術が注目されている。インクジェット法は、用いるヘッドの解像度に応じて微少なインクを所望の位置に吐出することが可能であることから、微細なパターンの形成や、所望の膜厚を備えた薄膜の形成が容易であるという特長を有する。この特長を利用し、インクジェット法は微細な塗り分けが必要な有機ＥＬ素子やカラーフィルタの製造などに利用されている。
【０００３】
また、インクジェット法を、有機ＥＬ素子の製造に応用した場合には、必要な量のＥＬ材料を所定の溶媒に分散または溶解させてインク化することにより、蒸着法やスパッタ法に比べてＥＬ材料の利用効率を向上させることができるという利点があった。
【０００４】
しかしながら、インクジェット法には、形成されるインク層の膜厚にばらつきが発生する問題が生じていた。機能層の膜厚は、発光輝度に直接関係するので、機能層の膜厚にばらつきがあると、ＥＬ素子の輝度ムラが生じてしまう。インク層の膜厚のばらつきの主な原因としては、前記インクジェットヘッドの各ノズルの形状ばらつきやノズルの濡れの状態等に起因した、前記機能性インクの吐出量のばらつきが考えられていた。
【０００５】
この課題に対して、個々のノズルの吐出量を制御しバラつきを抑制する方法が提案されている。例えば特許文献１では、吐出量が所定値と大きく異なるノズルにおいては吐出を規制し、全体として吐出量バラつきの少ないインクジェットヘッドとすることを実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１５９７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、このような吐出量バラつきを抑えるためには、ヘッドの各ノズルの正確な吐出量を知る必要がある。しかし、各ノズルの正確な吐出量を測定する測定装置は煩雑で、全てのノズルの測定に膨大な時間がかかり、また正確にインク量を測定することも難しく、結果としてノズルごとにインク量の調整をすることは難しかった。
【０００８】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであって、個々のノズルの正確な吐出量を測定せずに、成膜した機能層の輝度を基に各セルの吐出量を調整することで、発光ムラが無い高品質なＥＬ素子を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の構成を以下にしめす。
（請求項１）
インクジェットヘッドの複数ノズルから複数のマトリクス状の隔壁に囲まれた吐出領域が設けられた基板上に機能性インクを吐出して機能層を形成する有機ＥＬ素子の製造方法であって、
前記機能性インクに着色剤を含有させて着色する第１の工程と、
前記機能性インクを前記インクジェットヘッドへ充填する第２の工程と、
前記機能性インクを用いて、マトリクス状に設けられた隔壁を有する検査用基板の隔壁に囲まれた吐出領域に対して、前記インクジェットヘッドの複数のノズルから吐出する第３の工程と、
前記検査用基板上に吐出された機能性インクを乾燥して検査用機能層を形成する第４の工程と、
前記検査用基板上に形成された検査用機能層中の着色剤の前記隔壁で囲まれた各開口部ごとの輝度ムラを検査する第５の工程と、
前記着色剤で着色された機能性インクを前記インクジェットヘッドから抜き、配管を洗浄した後、着色剤を含まない機能性インクを前記インクジェットヘッドへ充填する第６の工程と、
前記輝度ムラを検査したデータを元に、輝度が小さかった前記検査用基板の隔壁の各開口部の吐出領域に相当する部分に対して前記機能性インクを吐出したノズルの吐出量を増加させ、輝度が大きかった前記検査用基板の隔壁の各開口部の吐出領域に相当する部分に対して前記機能性インクを吐出したノズルの吐出量を減少させることにより、各ノズルの吐出量を調整しながら、前記インクジェットヘッドの複数のノズルから基板上の隔壁に囲まれた吐出領域に吐出する第７の工程と、
前記基板上に吐出された機能性インクを乾燥して機能層を形成する第８の工程と、
を備えたことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
（請求項２）
請求項１に記載の製造方法において、
前記着色剤は、アンスラ（アントラ）キノン系、キノフタロン系、ジスアゾ系、メチン系、ピラゾロンメチン系、ジシアノイミダゾールアゾ系、インドアニリン系の染料から選択されることを特徴とする製造方法。
（請求項３）
前記機能性インクは、有機発光材料、電子ブロック材料又は正孔輸送材料のいずれかと溶媒を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】有機ＥＬ素子基板断面の模式図。
【図２】本発明のインク供給装置を示す概略図。
【図３】本発明のインクジェット装置の全体構成図例を示す概略図。
【図４】インクジェットヘッドの断面図の模式図。
【図５】ノズルが有効か否かの判断の具体例を示す模式図。
【図６】基板にインクを吐出する際のインクジェットヘッドと基板の関係図。
【図７】本発明の検査方法及び検査装置を説明する概念図。
【図８】ムラ調整前後での各セルの輝度値を示す概略図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明では、有機ＥＬ素子の正孔輸送層と電子ブロック層と有機発光層を総称して機能層と呼び、３層をインクジェット法により形成する場合について説明する。インクジェット法による形成方法の詳細は後述する。まずは、有機ＥＬ素子の構成を、その断面図の図１を用いて説明する。
【００１２】
有機ＥＬ素子は基板上に形成される。基板としては透光性基板が好適に用いられる。透光性基板１としては、ガラス基板やプラスチック製のフィルムまたはシートを用いることができる。プラスチック製のフィルムを用いると、巻取りにより高分子ＥＬ素子の製造が可能となり、安価にディスプレイパネルを提供できる。
プラスチック製のフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルスルホン、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート等を用いることができる。
また、これらのフィルムには、水蒸気バリア性、酸素バリア性を示す酸化ケイ素といった金属酸化物、窒化ケイ素といった酸化窒化物やポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体鹸化物からなるバリア層を必要に応じて設けることが好ましい。
また、本発明で用いる検査用基板は上記の透光性基板を用いることができる。
【００１３】
透光性基板１の上には陽極としてパターニングされた画素電極２が設けられる。画素電極２の材料としては、ＩＴＯ（インジウム錫複合酸化物）、ＩＺＯ（インジウム亜鉛複合酸化物）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アルミニウム複合酸化物等の透明電極材料等が使用できる。
なお、低抵抗であること、耐溶剤性があること、透明性があることなどからＩＴＯを用いることが好ましい。ＩＴＯはスパッタ法により透光性基板上に形成されて、フォトリソグラフィ法によりパターニングされライン状の画素電極２となる。
【００１４】
ライン状の画素電極２を形成後、隣接する画素電極の間に感光性材料を用いて、フォトリソグラフィ法により隔壁３を形成する。
【００１５】
基板及び検査用基板上には、マトリクス状の隔壁が設けられ、この隔壁に囲まれた領域はインクジェットインクによる膜が形成させる吐出領域となる。
隔壁を形成する感光性材料としてはポジ型レジスト、ネガ型レジストのどちらであってもよいが、絶縁性を備えている必要がある。隔壁が十分な絶縁性がない場合には隔壁を通じて隣り合う画素電極に電流が流れてしまい表示不良が発生してしまう。具体的にはポリイミド系、アクリル樹脂系、ノボラック樹脂系、フルオレン系といったものが挙げられるがこれに限定するものではない。また、有機ＥＬ素子の表示品位を上げる目的で、光遮光性の材料を感光性材料に含有させても良い。
【００１６】
本発明における隔壁３は、厚みが０．５〜５．０μｍにあることが望ましい。隔壁３を隣接する画素電極間に設けることによって、各画素電極上に印刷された正孔輸送インキの広がりを抑え、また透明導電膜端部からのショート発生を防ぐことが出来る。隔壁が低すぎるとショートの防止効果が得られないことがあり注意が必要である。
【００１７】
隔壁形成後、正孔輸送層４を形成する。本発明では正孔輸送層４を形成する正孔輸送インキとして有機溶剤系であってインクジェットヘッドへのイオンアタックが少ないものが良い。
なお、形成される正孔輸送層の体積低効率は発光効率の点から１×１０６Ω・ｃｍ以下のものが好ましい。
【００１８】
正孔輸送材料を溶解または分散させる溶媒としては、例えば、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエチレン、２塩化エチレン、テトラクロロエタン、クロルベンゼンなどのハロゲン系溶媒、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルフォルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等の非プロトン性極性溶媒、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル等のアルコキシアルコール等の極性溶媒がなどが上げられる。
【００１９】
上記により焼成した隔壁３を形成した基板１に対して、後述のインクジェット法により正孔輸送材料を含んだ機能性インクを吐出し、正孔輸送層４を形成する。
【００２０】
正孔輸送層４形成後、後述のインクジェット法により電子ブロック性物質を含む機能性インキを吐出して電子ブロック層５を形成する。電子ブロック層は、正孔輸送層４から有機発光層６へ注入された電子がそのまま陰極へ通過することを防ぐため電子をブロックするための層であり、電子ブロック性物質で構成される。
【００２１】
電子ブロック性物質としては、例えば、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（以下ＰＶＫともいう。）、ポリ（パラ−フェニレンビニレン）、カルバゾールビフェニル（以下、ＣＢＰとも言う。）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）―１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（以下ＮＰＤとも言う。）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（以下ＴＰＤともいう。）、４，４’−ビス（１０−フェノチアジニル）ビフェニルや、２，４，６−トリフェニル−１，３，５−トリアゾール、ポリフルオレン誘導体、トリフェニルアミンとフルオレンの共重合体などを挙げることができる。
【００２２】
電子ブロック層５形成後、インクジェット法により有機発光材料を含む機能性インクを吐出して、有機発光層６を形成する。
有機発光層６は電流を通すことにより発光する層であり、有機発光層を形成する有機発光材料は、例えば、クマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポルフィレン系、キナクリドン系、Ｎ，Ｎ’−ジアルキル置換キナクリドン系、ナフタルイミド系、Ｎ，Ｎ’―ジアリール置換ピロロピロール系、イリジウム錯体系等の発光性色素をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール等の高分子中に分散させたものや、ポリアリーレン系、ポリアリーレンビニレン系やポリフルオレン系の高分子材料が挙げられる。
【００２３】
電子ブロック層と有機発光層を形成する機能性インクの溶媒としては、シメン、テトラリン、クメン、デカリン、ジュレン、シクロヘキシルベンゼン、ジヘキシルベンゼン、テトラメチルベンゼン、及びジブチルベンゼン等が挙げられる。沸点が２２０℃以上、室温での蒸気圧が０．１０〜１０ｍｍＨｇであると更に好ましい。
また正孔輸送層を形成する機能性インクとしての粘度は３〜２０ｃｐｓの範囲内で、表面張力は２５〜３５ｍＮ／ｍの範囲内であることも好ましい。上記溶媒を用いることで、吐出に適した粘度に調整できるため、機能層形成が容易となる。上記溶媒によれば、材料の溶解度が大きいため、機能性インク作成後の内容物の析出を防ぐことができる。また、インクジェット法を用いた機能層形成において、溶媒の揮発、或いは内容物の析出による吐出時の目詰まりや飛行曲がりを防ぎ、安定した吐出を実現するためには、機能性材料の溶解度が大きく、高沸点及び又は低蒸気圧の溶媒が望ましい。
【００２４】
有機発光層６形成後、陰極層７を画素電極のラインパターンと直交するラインパターンで形成する。陰極層７の材料としては、有機発光層の発光特性に応じたものを使用でき、例えば、リチウム、マグネシウム、カルシウム、イッテルビウム、アルミニウムなどの金属単体やこれらと金、銀などの安定な金属との合金などが挙げられる。また、インジウム、亜鉛、錫などの導電性酸化物を用いることもできる。陰極層の形成方法としてはマスクを用いた真空蒸着法による形成方法が挙げられる。
【００２５】
最後にこれらの有機ＥＬ構成体を、外部の酸素や水分から保護するために、ガラスキャップ８と接着剤９を用いて密閉封止し、有機ＥＬディスプレイパネルを得ることが出来る。また、透光性基板が可撓性を有する場合は封止剤と可撓性フィルムを用いて封止を行っても良い。
【００２６】
なお、本発明の有機ＥＬ素子では陽極である画素電極と陰極層の間に陽極層側から正孔輸送層と電子ブロック層と有機発光層を積層した構成であるが、陽極層と陰極層の間において正孔輸送層、有機発光層以外に正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層といった層を必要に応じ選択した積層構造をとることが出来る。また、これらの層を形成する際には発光層と同様の形成方法が使用できる。
【００２７】
次に本発明のＥＬ素子基板の機能層である電子ブロック層と有機発光層をインクジェット法で製造する方法を詳細に説明する。
【００２８】
本実施形態のインクジェット法では、機能性インクに着色剤を溶解し着色する（着色工程）と、インクジェットヘッドへインクを充填する（インク充填工程）と、検査用基板上の隔壁に囲まれた吐出領域に吐出する（吐出工程１）と、検査用基板上に吐出されたインキを乾燥する（乾燥工程１）と、輝度ムラ検査する（検査工程）と、輝度検査データを各セルの吐出量へ反映する設定を行う（ムラ調整工程）。
具体的には、輝度ムラを検査したデータを元に、検査用基板の中で輝度が小さかった吐出領域に相当する部分に対して前記機能性インクを吐出したノズルの吐出量を増加させ、検査用基板の中で輝度が大きかった吐出領域に相当する部分に対して前記機能性インクを吐出したノズルの吐出量を減少させることにより、各ノズルの吐出量を調整しながら、前記インクジェットヘッドの複数のノズルから基板上の吐出領域に吐出するようにする。
次にヘッドを洗浄し未着色の機能性インクをヘッドへ充填する（洗浄・充填）工程を行い、ムラ調整工程で得た各ノズルごとの吐出量で基板上に機能性インクを吐出し、乾燥を行って、輝度ムラがない有機ＥＬ素子基板を製造する（吐出・乾燥工程２）。
機能性インクは、有機発光材料、電子ブロック材料又は正孔輸送材料のいずれかと溶媒を含むものである。
【００２９】
（着色工程）
上記の機能性インクの着色工程では、溶媒を用いてインキ化した機能性インクに着色剤を溶解又は分散させて着色する。着色剤は、アンスラ（アントラ）キノン系、キノフタロン系、ジスアゾ系、メチン系、ピラゾロンメチン系、ジシアノイミダゾールアゾ系、インドアニリン系の染料から選択することが好ましい。
すると、これらの染料が親油性を有していることにより着色剤が機能性インクに良く溶解する。また、これらの染料は、粘度、表面張力、蒸気圧を変化させないため、機能性インクの吐出性を変化させないことが可能である。その為、インクジェットヘッドの各ノズルから吐出される着色機能性インクの量と、未着色機能性インクの量は変わらなくなった。着色機能性インクで輝度ムラ調整して得た各セルの吐出量を未着色のものに替えてもそのまま利用できた。
【００３０】
（インク充填工程）
図２にインク供給装置の概略図を示す。インク供給装置はインク供給部とインクジェットヘッド部とベント部から構成されている。インク充填はインク供給部のインクボトルにインクを入れ、インクボトルを加圧することによりインクジェットヘッドまでインクを充填する。ベント部は配管内に入ったエアーを抜き取る為に用いる。
【００３１】
（吐出工程）
図３は、本発明のインクジェット装置の全体構成例を示す外形図である。インクジェット装置は、インクジェットヘッドを複数配列したヘッドユニット、基板を載せる搬送ステージ、インクジェットヘッドの吐出を制御するコントローラから構成されている。
【００３２】
本発明に用いるインクジェットヘッド及びインクを吐出するためのノズルは、複数のノズルが配置された構成のものであれば適用可能であるが、図４のように、一列に配置されたノズルが、複数の組み合わされているものを用いる。この場合、各相のノズルは各々異なったタイミングでインクを吐出される。例えば図４はインクジェットヘッドの断面図の模式図であるが、ノズルＡ相、ノズルＢ相、ノズルＣ相（以下Ａ相、Ｂ相、Ｃ相と記す）の同じ行からインクが吐出されるタイミングはＡ、Ｂ、Ｃの順でずれる。この方式（以下、シェアウェーブモードと記載）では各ノズルの間隔、例えばＡ層〜Ｂ層、Ｂ層〜Ｃ層を狭め、高密度なインクジェットヘッドとすることができるために、高精細な吐出パターン形成が必要有機ＥＬ素子の製造に適している。
【００３３】
以下、シェアウェーブモードのヘッドを用いて基板の所望の場所に吐出を行う時の、吐出パターン情報形成方法を説明する。前記インクジェットヘッドコントローラーは、インクジェットヘッドを駆動し、インクジェットヘッドパラメータ情報と吐出パターンが格納されている。インクジェットヘッドパラメータ情報は、インクジェットヘッドを駆動させるための情報である。吐出パターン情報は、インクジェットヘッドの位置情報を引数として、特定のノズルの吐出についての情報が格納されている。吐出を行う際にインクジェットヘッドコントローラーから各ノズルに吐出パターン情報が転送され、吐出を行うことが可能である。
【００３４】
また、上記インクジェットヘッドコントローラーのインクジェットヘッドを駆動させるためのインクジェットヘッドパラメータ情報には、インクジェットヘッドごとに最適の電圧値のパラメータを設定できることが好ましい。全てのインクジェットヘッドの駆動電圧を同じ値に設定すると、インクジェットヘッドからの吐出量が個体差により変わるため、基板内にインクを均一に吐出することができなくなるおそれがある。インクジェットヘッドごとに最適の電圧値のパラメータを設定できるようにすることによって、インクジェットヘッドごとの吐出量を制御することが可能となり、各セルの吐出量を調整することができる。
【００３５】
位置情報を認識、または計測し、これを出力する手段は、予め入力された基板のサイズ、隔壁パターンのピッチ、画素部のパターン等の基板のパラメータと、インクジェットヘッド及びノズルの位置情報と、吐出装置の基板の置き台の移動量等のパラメータ（以下、合わせて吐出パターン情報と記載）から、ノズルから基板上に吐出されるインクの着弾位置を算出する。あるいは、吐出装置に設置されたカメラによって、基板表面の画像を取得し、処理し、インクの着弾位置を算出することもできる。
【００３６】
基板上の隔壁パターンに対してインクジェットヘッド及びノズルの位置が算出した後、この情報を基に、インクの着弾位置が、目的とする隔壁開口部の位置であるか否かをプログラムにより処理判断する。着弾位置が目的とする隔壁開口部に該当する場合のみ有効なノズルとして認識され、そうではないノズルからは吐出されない。
【００３７】
図５は、ノズルが有効か否かの判断の具体例である。インクジェットヘッドのノズルのうち、基板の開口部の直上部にあたるノズルについては有効と判断され、それ以外のノズルは無効と判断され、吐出パターン情報を生成する。
【００３８】
図６は基板にインクを吐出する際のインクジェットヘッドと基板の関係を示している。搬送ステージ上に置かれた基板に形成されている隔壁に対し、前記吐出パターン情報に従って、各インクジェットヘッドのノズルは目的とするセル内にインクを吐出する。ステージの移動方向に並んだセルは全て同じノズルから吐出されることになり、ステージの移動方向と直角方向に並んだセルは全て異なるノズルから吐出されることになる。
【００３９】
（乾燥工程）
次に、検査用基板上に吐出された機能性インクの溶媒成分を減圧または熱を加えることにより乾燥させ、機能性膜を形成する。
（検査工程）
次に、検査用基板上の隔壁内に形成された機能性膜の輝度ムラを検査する。
図７において、１１は着色した機能性インクを用いてインクジェット法により形成された基板を示している。１２は個々のノズルの吐出バラツキによる輝度ムラを模式的に示している。
【００４０】
基板１を載置するステージ１７としては任意のもので良いが、ステージ表面からの反射ノイズ光を防ぐため、表面黒色のステージを用いることが望ましい。例えば、表面をアルマイト処理して黒色としたアルミニウム製のステージである。
【００４１】
基板１の載置・固定は、例えば、ステージ１７の上面に真空吸着機構を設けて、この機構によって吸着することによって載置・固定することが可能である。また、リフタを使用してステージ上方の中空位置に固定しても良く、クランプによって基板１の端面を把持することによりステージ上方の中空位置に固定することも可能である。このように中空位置に固定することによって、ステージ表面からの反射ノイズ光を防ぐことができる。
【００４２】
また、図中７は光源を示しており、１６は撮像系を示している。撮像系１６を構成する１４はレンズ、１５はカメラである。光源１３から射出した照明光は、基板１１表面で反射され、この反射光がレンズ１４を通してカメラ１５に入射する。カメラとして通常はラインカメラを使用する。
【００４３】
また、図７中、下部の矢印はステージ１７の移動を示しており、図示しない駆動装置を移動手段として直線状にステージを移動させることができる。このステージ移動に伴い、前記基板１１も同じ方向に移動する。この移動は相対的なものであって、ステージ１７を移動させる代わりに、光源１３と撮像系１６を移動させても良い。なお、移動手段としては、周知の手段を利用できる。
【００４４】
このように、基板１１と撮像系１６を相対的に移動させながら、前記光源１３から照明光を照射し、カメラ１５によってその反射光強度を測定する。
【００４５】
照明光は、測定色に近い波長の反射光強度を測定するため、白色ＬＥＤ、ハロゲンランプあるいは測定色付近に波長のピークを持つ単色ＬＥＤを使用することが望ましい。
【００４６】
カメラ１５としては、カラーのラインカメラが好ましく利用できるが、白黒のカメラであっても良い。また、カメラとしては分解能２０μｍ以上の高感度カメラを使用することが望ましい。
【００４７】
反射光強度をカメラで捉えた結果の出力はデジタルＡ／Ｄ変換によりデジタル信号化され、２５６階調の輝度値に変換される。
【００４８】
個々のノズルからの液量が異なることにより、各セルでの膜厚ムラが発生する。着色した機能性インクを使用していることにより、ムラ部とそうでない部分の輝度値には、通常、差異が生じる。
【００４９】
以上の方法で、ステージの移動方向と直角方向に並んだ全てのセル（隔壁に囲まれた開口部に相当する部分）の輝度値を把握する。
【００５０】
（ムラ調整工程）
各セルの輝度値を用いてムラが無い吐出パターン情報を作成する。輝度値は膜厚と相関があり、膜厚が厚いほど輝度は小さく、薄いほど輝度は大きくなる。そこで吐出量と膜厚の関係を事前に調べて検量線を作成する。その検量線と前工程で取得した輝度値を用い、各セルの吐出量を算出する。次に各セルの吐出量から各ノズルの吐出量を算出し、輝度ムラが無い吐出パターン情報を作成する。
【００５１】
（洗浄・充填工程）
次にインクジェットヘッドと配管内を洗浄する。洗浄液としては機能性材料の溶解性が良好で、沸点が１５０℃程度の溶剤を用いる。インクボトルに洗浄液を入れ、エアーでインクボトルを加圧することによりインクジェットヘッドと配管内を洗浄する。洗浄を十分に行ったら、インクボトルを空にし、エアーでインクジェットヘッドと配管内を乾燥させる。その後未着色インクの充填は前述の（充填工程）と同様に行う。
【００５２】
（吐出・乾燥工程２）
前述の（ムラ調工程）で作成した吐出パターン情報を用い、未着色インクで（吐出工程１）と（乾燥工程１）を同様に行う。陽極の上に正孔輸送層、電子ブロック層、有機発光層と順に機能層を形成し、輝度ムラの無いＥＬ素子基板を製造することが出来る。
【実施例】
【００５３】
次に、本発明の実施例について説明する。
体格３インチサイズのガラス基板の上にスパッタ法を用いてＩＴＯ（インジウム−錫酸化物）薄膜を形成し、フォトリソグラフィ法と酸溶液によるエッチングでＩＴＯ膜をパターニングして、画素電極を形成した。画素電極のラインパターンは、線幅７０μｍ、スペース６０μｍでラインが約７．６ｍｍ角の中に約５９０×１５９形成されるパターンとした。
【００５４】
次に、絶縁層を以下のように形成した。まず、画素電極を形成したガラス基板上にポリイミド系のレジスト材料を全面スピンコートした。スピンコートの条件を１５０ｒｐｍで５秒間回転させた後、５００ｒｐｍで２０秒間回転させ１回コーティングとし、絶縁層の高さを２．５μｍとした。全面に塗布したフォトレジスト材料に対し、フォトリソ法により画素電極の間にラインパターンを有する絶縁層を形成した。この絶縁層は、撥液性を有している。
【００５５】
次に、正孔輸送インキとしてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ３，４−エチレンジオキシチオフェン）／（ポリスチレンスルフォネート）溶液であるバイトロンＰ ＣＨ−８０００（エイチ・シー・スタルク社製）を用いて調液しインキの固形分濃度１．５％、粘度１５ｍＰａ・ｓ、蒸気圧１．１ｋＰａのインキを用意した。インキ及び版を用いて湿度４５％、温度２５℃の条件下において、スリット法にて基板全面に正孔輸送層を形成した。その後、画素領域外の不要部をウエスで拭き取り、２００℃、３０分大気中で乾燥を行い正孔輸送層を形成した。このときの膜厚は５０ｎｍとなった。
【００５６】
次に、電子ブロック材料を溶剤に塗工インキの濃度が１．０重量％となるように溶解させ、電子ブロック層形成用塗工インキを調製した。ここで電子ブロック材料とは、ポリフルオレン誘導体からなる電子ブロック材料を示す。インキ溶剤組成は、シクロヘキシルベンゼン（沸点２３７．５℃）を９９重量％とした。このときインキの表面張力はプレート法により測定したところ、約３４．３ｍＮ／ｍであった。粘度はＥ型粘度計で測定したところ９．２ｍＰａ／ｓ（２５℃）であった。蒸気圧は０．９７５ｍｍＨｇ（６７．５℃）であった。
【００５７】
次に、電子ブロック層形成用塗工インキに着色剤の濃度が０．５重量％となるように溶解し、着色電子ブロック層形成用塗工インキを調整した。ここで着色剤とは、アンスラ（アントラ）キノン系の染料を示す。着色インキの表面張力、粘度、蒸気圧は変化なかった。
【００５８】
次に、着色電子ブロック層形成用塗工インキをインクジェットヘッドへ充填した。正孔輸送層まで形成された基板にインクジェット法でインキを吐出した。１セル当たりの吐出量は１２０ｐｌ程度である。その後オーブンによって２００℃、１５分で着色された電子ブロック層を形成した。この時の電子ブロック層の膜厚は２０ｎｍであった。
【００５９】
次に、着色された電子ブロック層まで形成された基板のインクジェット塗工時のステージの移動方向と直角方向に並んだ全てのセルの輝度を測定した。その結果から各セルの吐出量を検量線から求め、その情報を基に再度電子ブロック層を形成した。図８にムラ調整前後での各セルの輝度値をプロットした結果を示す。その結果、ムラ調整前は大きくうねっていた輝度が、ムラ調整後（各セルの吐出量調整）はうねりが無くなった。
【００６０】
次に、着色剤が詰まっていたインクジェットヘッドと配管を洗浄した。洗浄液としては、電子ブロック材料と着色剤の溶解性がよいトルエンを用いた。洗浄後は十分に乾燥を行い、未着色の電子ブロック層形成用塗工インキをインクジェットヘッドへ充填した。
【００６１】
次に、ムラ調整を行った後の吐出量で電子ブロック層を形成した。
【００６２】
次に、有機発光材料を溶剤に塗工インキの濃度が１．０重量％となるように溶解させ、発光層形成用塗工インキを調製した。ここで高分子蛍光体とは、ポリ（パラフェニレンビニレン）誘導体からなる発光材料を示す。インキ溶剤組成は、シクロヘキシルベンゼンを９９重量％とした。このときインキの表面張力はプレート法により測定したところ、約３５ｍＮ／ｍであった。
【００６３】
有機発光材料をインクジェット法で塗布する際においても、上記で電子ブロック層を形成した時と同様な方法を用いて、着色剤インクと検査用基板を使用して輝度ムラを調整した。その時の１セル当たりの吐出量は１８０ｐｌ程度である。その後オーブンによって１３０及び１０分の乾燥を行った後の発光層の膜厚は８０ｎｍであった。
【００６４】
その後も同様な方法で配管を洗浄し、着色されていない発光層形成用塗工インキで電子ブロック層が形成された基板の上に、発光層を形成した。
【００６５】
その上にＣａ、Ａｌからなる陰極層を画素電極のラインパターンと直交するようなラインパターンで抵抗加熱蒸着法によりマスク蒸着して形成した。最後にこれらの有機ＥＬ構成体を、外部の酸素や水分から保護するために、ガラスキャップと接着剤を用いて密閉封止し、有機ＥＬディスプレイパネルを作製した。これにより得られた有機ＥＬ素子基板の表示部の周辺部には各画素電極に接続されている陽極側の取り出し電極と、陰極側の取り出し電極があり、これらを電源に接続することにより、得られた有機ＥＬ素子基板の点灯表示確認を行い、発光状態のチェックを行った。その結果、発光輝度ムラが無い有機ＥＬ素子基板が得られた。
【符号の説明】
【００６６】
１透光性基板１
２画素電極
３隔壁
４正孔輸送層
５電子ブロック層
６有機発光層
７陰極層
８ガラスキャップ
９接着剤
１１カラーフィルタ
１２・不吐出によるハーフ白抜け欠陥
１３光源
１４・レンズ
１５・カメラ
１６撮像系
１７ステージ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜の形成技術、例えば有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子の製造方法に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェット法を用いた成膜技術が注目されている。インクジェット法は、用いるヘッドの解像度に応じて微少なインクを所望の位置に吐出することが可能であることから、微細なパターンの形成や、所望の膜厚を備えた薄膜の形成が容易であるという特長を有する。この特長を利用し、インクジェット法は微細な塗り分けが必要な有機ＥＬ素子やカラーフィルタの製造などに利用されている。
【０００３】
また、インクジェット法を、有機ＥＬ素子の製造に応用した場合には、必要な量のＥＬ材料を所定の溶媒に分散または溶解させてインク化することにより、蒸着法やスパッタ法に比べてＥＬ材料の利用効率を向上させることができるという利点があった。
【０００４】
しかしながら、インクジェット法には、形成されるインク層の膜厚にばらつきが発生する問題が生じていた。機能層の膜厚は、発光輝度に直接関係するので、機能層の膜厚にばらつきがあると、ＥＬ素子の輝度ムラが生じてしまう。インク層の膜厚のばらつきの主な原因としては、前記インクジェットヘッドの各ノズルの形状ばらつきやノズルの濡れの状態等に起因した、前記機能性インクの吐出量のばらつきが考えられていた。
【０００５】
この課題に対して、個々のノズルの吐出量を制御しバラつきを抑制する方法が提案されている。例えば特許文献１では、吐出量が所定値と大きく異なるノズルにおいては吐出を規制し、全体として吐出量バラつきの少ないインクジェットヘッドとすることを実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１５９７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、このような吐出量バラつきを抑えるためには、ヘッドの各ノズルの正確な吐出量を知る必要がある。しかし、各ノズルの正確な吐出量を測定する測定装置は煩雑で、全てのノズルの測定に膨大な時間がかかり、また正確にインク量を測定することも難しく、結果としてノズルごとにインク量の調整をすることは難しかった。
【０００８】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであって、個々のノズルの正確な吐出量を測定せずに、成膜した機能層の輝度を基に各セルの吐出量を調整することで、発光ムラが無い高品質なＥＬ素子を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の構成を以下にしめす。
（請求項１）
インクジェットヘッドの複数ノズルから複数のマトリクス状の隔壁に囲まれた吐出領域が設けられた基板上に機能性インクを吐出して機能層を形成する有機ＥＬ素子の製造方法であって、
前記機能性インクに着色剤を含有させて着色する第１の工程と、
前記機能性インクを前記インクジェットヘッドへ充填する第２の工程と、
前記機能性インクを用いて、マトリクス状に設けられた隔壁を有する検査用基板の隔壁に囲まれた吐出領域に対して、前記インクジェットヘッドの複数のノズルから吐出する第３の工程と、
前記検査用基板上に吐出された機能性インクを乾燥して検査用機能層を形成する第４の工程と、
前記検査用基板上に形成された検査用機能層中の着色剤の前記隔壁で囲まれた各開口部ごとの輝度ムラを検査する第５の工程と、
前記着色剤で着色された機能性インクを前記インクジェットヘッドから抜き、配管を洗浄した後、着色剤を含まない機能性インクを前記インクジェットヘッドへ充填する第６の工程と、
前記輝度ムラを検査したデータを元に、輝度が小さかった前記検査用基板の隔壁の各開口部の吐出領域に相当する部分に対して前記機能性インクを吐出したノズルの吐出量を増加させ、輝度が大きかった前記検査用基板の隔壁の各開口部の吐出領域に相当する部分に対して前記機能性インクを吐出したノズルの吐出量を減少させることにより、各ノズルの吐出量を調整しながら、前記インクジェットヘッドの複数のノズルから基板上の隔壁に囲まれた吐出領域に吐出する第７の工程と、
前記基板上に吐出された機能性インクを乾燥して機能層を形成する第８の工程と、
を備えたことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
（請求項２）
請求項１に記載の製造方法において、
前記着色剤は、アンスラ（アントラ）キノン系、キノフタロン系、ジスアゾ系、メチン系、ピラゾロンメチン系、ジシアノイミダゾールアゾ系、インドアニリン系の染料から選択されることを特徴とする製造方法。
（請求項３）
前記機能性インクは、有機発光材料、電子ブロック材料又は正孔輸送材料のいずれかと溶媒を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】有機ＥＬ素子基板断面の模式図。
【図２】本発明のインク供給装置を示す概略図。
【図３】本発明のインクジェット装置の全体構成図例を示す概略図。
【図４】インクジェットヘッドの断面図の模式図。
【図５】ノズルが有効か否かの判断の具体例を示す模式図。
【図６】基板にインクを吐出する際のインクジェットヘッドと基板の関係図。
【図７】本発明の検査方法及び検査装置を説明する概念図。
【図８】ムラ調整前後での各セルの輝度値を示す概略図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明では、有機ＥＬ素子の正孔輸送層と電子ブロック層と有機発光層を総称して機能層と呼び、３層をインクジェット法により形成する場合について説明する。インクジェット法による形成方法の詳細は後述する。まずは、有機ＥＬ素子の構成を、その断面図の図１を用いて説明する。
【００１２】
有機ＥＬ素子は基板上に形成される。基板としては透光性基板が好適に用いられる。透光性基板１としては、ガラス基板やプラスチック製のフィルムまたはシートを用いることができる。プラスチック製のフィルムを用いると、巻取りにより高分子ＥＬ素子の製造が可能となり、安価にディスプレイパネルを提供できる。
プラスチック製のフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルスルホン、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート等を用いることができる。
また、これらのフィルムには、水蒸気バリア性、酸素バリア性を示す酸化ケイ素といった金属酸化物、窒化ケイ素といった酸化窒化物やポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体鹸化物からなるバリア層を必要に応じて設けることが好ましい。
また、本発明で用いる検査用基板は上記の透光性基板を用いることができる。
【００１３】
透光性基板１の上には陽極としてパターニングされた画素電極２が設けられる。画素電極２の材料としては、ＩＴＯ（インジウム錫複合酸化物）、ＩＺＯ（インジウム亜鉛複合酸化物）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アルミニウム複合酸化物等の透明電極材料等が使用できる。
なお、低抵抗であること、耐溶剤性があること、透明性があることなどからＩＴＯを用いることが好ましい。ＩＴＯはスパッタ法により透光性基板上に形成されて、フォトリソグラフィ法によりパターニングされライン状の画素電極２となる。
【００１４】
ライン状の画素電極２を形成後、隣接する画素電極の間に感光性材料を用いて、フォトリソグラフィ法により隔壁３を形成する。
【００１５】
基板及び検査用基板上には、マトリクス状の隔壁が設けられ、この隔壁に囲まれた領域はインクジェットインクによる膜が形成させる吐出領域となる。
隔壁を形成する感光性材料としてはポジ型レジスト、ネガ型レジストのどちらであってもよいが、絶縁性を備えている必要がある。隔壁が十分な絶縁性がない場合には隔壁を通じて隣り合う画素電極に電流が流れてしまい表示不良が発生してしまう。具体的にはポリイミド系、アクリル樹脂系、ノボラック樹脂系、フルオレン系といったものが挙げられるがこれに限定するものではない。また、有機ＥＬ素子の表示品位を上げる目的で、光遮光性の材料を感光性材料に含有させても良い。
【００１６】
本発明における隔壁３は、厚みが０．５〜５．０μｍにあることが望ましい。隔壁３を隣接する画素電極間に設けることによって、各画素電極上に印刷された正孔輸送インキの広がりを抑え、また透明導電膜端部からのショート発生を防ぐことが出来る。隔壁が低すぎるとショートの防止効果が得られないことがあり注意が必要である。
【００１７】
隔壁形成後、正孔輸送層４を形成する。本発明では正孔輸送層４を形成する正孔輸送インキとして有機溶剤系であってインクジェットヘッドへのイオンアタックが少ないものが良い。
なお、形成される正孔輸送層の体積低効率は発光効率の点から１×１０６Ω・ｃｍ以下のものが好ましい。
【００１８】
正孔輸送材料を溶解または分散させる溶媒としては、例えば、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエチレン、２塩化エチレン、テトラクロロエタン、クロルベンゼンなどのハロゲン系溶媒、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルフォルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等の非プロトン性極性溶媒、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル等のアルコキシアルコール等の極性溶媒がなどが上げられる。
【００１９】
上記により焼成した隔壁３を形成した基板１に対して、後述のインクジェット法により正孔輸送材料を含んだ機能性インクを吐出し、正孔輸送層４を形成する。
【００２０】
正孔輸送層４形成後、後述のインクジェット法により電子ブロック性物質を含む機能性インキを吐出して電子ブロック層５を形成する。電子ブロック層は、正孔輸送層４から有機発光層６へ注入された電子がそのまま陰極へ通過することを防ぐため電子をブロックするための層であり、電子ブロック性物質で構成される。
【００２１】
電子ブロック性物質としては、例えば、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（以下ＰＶＫともいう。）、ポリ（パラ−フェニレンビニレン）、カルバゾールビフェニル（以下、ＣＢＰとも言う。）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）―１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（以下ＮＰＤとも言う。）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（以下ＴＰＤともいう。）、４，４’−ビス（１０−フェノチアジニル）ビフェニルや、２，４，６−トリフェニル−１，３，５−トリアゾール、ポリフルオレン誘導体、トリフェニルアミンとフルオレンの共重合体などを挙げることができる。
【００２２】
電子ブロック層５形成後、インクジェット法により有機発光材料を含む機能性インクを吐出して、有機発光層６を形成する。
有機発光層６は電流を通すことにより発光する層であり、有機発光層を形成する有機発光材料は、例えば、クマリン系、ペリレン系、ピラン系、アンスロン系、ポルフィレン系、キナクリドン系、Ｎ，Ｎ’−ジアルキル置換キナクリドン系、ナフタルイミド系、Ｎ，Ｎ’―ジアリール置換ピロロピロール系、イリジウム錯体系等の発光性色素をポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルカルバゾール等の高分子中に分散させたものや、ポリアリーレン系、ポリアリーレンビニレン系やポリフルオレン系の高分子材料が挙げられる。
【００２３】
電子ブロック層と有機発光層を形成する機能性インクの溶媒としては、シメン、テトラリン、クメン、デカリン、ジュレン、シクロヘキシルベンゼン、ジヘキシルベンゼン、テトラメチルベンゼン、及びジブチルベンゼン等が挙げられる。沸点が２２０℃以上、室温での蒸気圧が０．１０〜１０ｍｍＨｇであると更に好ましい。
また正孔輸送層を形成する機能性インクとしての粘度は３〜２０ｃｐｓの範囲内で、表面張力は２５〜３５ｍＮ／ｍの範囲内であることも好ましい。上記溶媒を用いることで、吐出に適した粘度に調整できるため、機能層形成が容易となる。上記溶媒によれば、材料の溶解度が大きいため、機能性インク作成後の内容物の析出を防ぐことができる。また、インクジェット法を用いた機能層形成において、溶媒の揮発、或いは内容物の析出による吐出時の目詰まりや飛行曲がりを防ぎ、安定した吐出を実現するためには、機能性材料の溶解度が大きく、高沸点及び又は低蒸気圧の溶媒が望ましい。
【００２４】
有機発光層６形成後、陰極層７を画素電極のラインパターンと直交するラインパターンで形成する。陰極層７の材料としては、有機発光層の発光特性に応じたものを使用でき、例えば、リチウム、マグネシウム、カルシウム、イッテルビウム、アルミニウムなどの金属単体やこれらと金、銀などの安定な金属との合金などが挙げられる。また、インジウム、亜鉛、錫などの導電性酸化物を用いることもできる。陰極層の形成方法としてはマスクを用いた真空蒸着法による形成方法が挙げられる。
【００２５】
最後にこれらの有機ＥＬ構成体を、外部の酸素や水分から保護するために、ガラスキャップ８と接着剤９を用いて密閉封止し、有機ＥＬディスプレイパネルを得ることが出来る。また、透光性基板が可撓性を有する場合は封止剤と可撓性フィルムを用いて封止を行っても良い。
【００２６】
なお、本発明の有機ＥＬ素子では陽極である画素電極と陰極層の間に陽極層側から正孔輸送層と電子ブロック層と有機発光層を積層した構成であるが、陽極層と陰極層の間において正孔輸送層、有機発光層以外に正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層といった層を必要に応じ選択した積層構造をとることが出来る。また、これらの層を形成する際には発光層と同様の形成方法が使用できる。
【００２７】
次に本発明のＥＬ素子基板の機能層である電子ブロック層と有機発光層をインクジェット法で製造する方法を詳細に説明する。
【００２８】
本実施形態のインクジェット法では、機能性インクに着色剤を溶解し着色する（着色工程）と、インクジェットヘッドへインクを充填する（インク充填工程）と、検査用基板上の隔壁に囲まれた吐出領域に吐出する（吐出工程１）と、検査用基板上に吐出されたインキを乾燥する（乾燥工程１）と、輝度ムラ検査する（検査工程）と、輝度検査データを各セルの吐出量へ反映する設定を行う（ムラ調整工程）。
具体的には、輝度ムラを検査したデータを元に、検査用基板の中で輝度が小さかった吐出領域に相当する部分に対して前記機能性インクを吐出したノズルの吐出量を増加させ、検査用基板の中で輝度が大きかった吐出領域に相当する部分に対して前記機能性インクを吐出したノズルの吐出量を減少させることにより、各ノズルの吐出量を調整しながら、前記インクジェットヘッドの複数のノズルから基板上の吐出領域に吐出するようにする。
次にヘッドを洗浄し未着色の機能性インクをヘッドへ充填する（洗浄・充填）工程を行い、ムラ調整工程で得た各ノズルごとの吐出量で基板上に機能性インクを吐出し、乾燥を行って、輝度ムラがない有機ＥＬ素子基板を製造する（吐出・乾燥工程２）。
機能性インクは、有機発光材料、電子ブロック材料又は正孔輸送材料のいずれかと溶媒を含むものである。
【００２９】
（着色工程）
上記の機能性インクの着色工程では、溶媒を用いてインキ化した機能性インクに着色剤を溶解又は分散させて着色する。着色剤は、アンスラ（アントラ）キノン系、キノフタロン系、ジスアゾ系、メチン系、ピラゾロンメチン系、ジシアノイミダゾールアゾ系、インドアニリン系の染料から選択することが好ましい。
すると、これらの染料が親油性を有していることにより着色剤が機能性インクに良く溶解する。また、これらの染料は、粘度、表面張力、蒸気圧を変化させないため、機能性インクの吐出性を変化させないことが可能である。その為、インクジェットヘッドの各ノズルから吐出される着色機能性インクの量と、未着色機能性インクの量は変わらなくなった。着色機能性インクで輝度ムラ調整して得た各セルの吐出量を未着色のものに替えてもそのまま利用できた。
【００３０】
（インク充填工程）
図２にインク供給装置の概略図を示す。インク供給装置はインク供給部とインクジェットヘッド部とベント部から構成されている。インク充填はインク供給部のインクボトルにインクを入れ、インクボトルを加圧することによりインクジェットヘッドまでインクを充填する。ベント部は配管内に入ったエアーを抜き取る為に用いる。
【００３１】
（吐出工程）
図３は、本発明のインクジェット装置の全体構成例を示す外形図である。インクジェット装置は、インクジェットヘッドを複数配列したヘッドユニット、基板を載せる搬送ステージ、インクジェットヘッドの吐出を制御するコントローラから構成されている。
【００３２】
本発明に用いるインクジェットヘッド及びインクを吐出するためのノズルは、複数のノズルが配置された構成のものであれば適用可能であるが、図４のように、一列に配置されたノズルが、複数の組み合わされているものを用いる。この場合、各相のノズルは各々異なったタイミングでインクを吐出される。例えば図４はインクジェットヘッドの断面図の模式図であるが、ノズルＡ相、ノズルＢ相、ノズルＣ相（以下Ａ相、Ｂ相、Ｃ相と記す）の同じ行からインクが吐出されるタイミングはＡ、Ｂ、Ｃの順でずれる。この方式（以下、シェアウェーブモードと記載）では各ノズルの間隔、例えばＡ層〜Ｂ層、Ｂ層〜Ｃ層を狭め、高密度なインクジェットヘッドとすることができるために、高精細な吐出パターン形成が必要有機ＥＬ素子の製造に適している。
【００３３】
以下、シェアウェーブモードのヘッドを用いて基板の所望の場所に吐出を行う時の、吐出パターン情報形成方法を説明する。前記インクジェットヘッドコントローラーは、インクジェットヘッドを駆動し、インクジェットヘッドパラメータ情報と吐出パターンが格納されている。インクジェットヘッドパラメータ情報は、インクジェットヘッドを駆動させるための情報である。吐出パターン情報は、インクジェットヘッドの位置情報を引数として、特定のノズルの吐出についての情報が格納されている。吐出を行う際にインクジェットヘッドコントローラーから各ノズルに吐出パターン情報が転送され、吐出を行うことが可能である。
【００３４】
また、上記インクジェットヘッドコントローラーのインクジェットヘッドを駆動させるためのインクジェットヘッドパラメータ情報には、インクジェットヘッドごとに最適の電圧値のパラメータを設定できることが好ましい。全てのインクジェットヘッドの駆動電圧を同じ値に設定すると、インクジェットヘッドからの吐出量が個体差により変わるため、基板内にインクを均一に吐出することができなくなるおそれがある。インクジェットヘッドごとに最適の電圧値のパラメータを設定できるようにすることによって、インクジェットヘッドごとの吐出量を制御することが可能となり、各セルの吐出量を調整することができる。
【００３５】
位置情報を認識、または計測し、これを出力する手段は、予め入力された基板のサイズ、隔壁パターンのピッチ、画素部のパターン等の基板のパラメータと、インクジェットヘッド及びノズルの位置情報と、吐出装置の基板の置き台の移動量等のパラメータ（以下、合わせて吐出パターン情報と記載）から、ノズルから基板上に吐出されるインクの着弾位置を算出する。あるいは、吐出装置に設置されたカメラによって、基板表面の画像を取得し、処理し、インクの着弾位置を算出することもできる。
【００３６】
基板上の隔壁パターンに対してインクジェットヘッド及びノズルの位置が算出した後、この情報を基に、インクの着弾位置が、目的とする隔壁開口部の位置であるか否かをプログラムにより処理判断する。着弾位置が目的とする隔壁開口部に該当する場合のみ有効なノズルとして認識され、そうではないノズルからは吐出されない。
【００３７】
図５は、ノズルが有効か否かの判断の具体例である。インクジェットヘッドのノズルのうち、基板の開口部の直上部にあたるノズルについては有効と判断され、それ以外のノズルは無効と判断され、吐出パターン情報を生成する。
【００３８】
図６は基板にインクを吐出する際のインクジェットヘッドと基板の関係を示している。搬送ステージ上に置かれた基板に形成されている隔壁に対し、前記吐出パターン情報に従って、各インクジェットヘッドのノズルは目的とするセル内にインクを吐出する。ステージの移動方向に並んだセルは全て同じノズルから吐出されることになり、ステージの移動方向と直角方向に並んだセルは全て異なるノズルから吐出されることになる。
【００３９】
（乾燥工程）
次に、検査用基板上に吐出された機能性インクの溶媒成分を減圧または熱を加えることにより乾燥させ、機能性膜を形成する。
（検査工程）
次に、検査用基板上の隔壁内に形成された機能性膜の輝度ムラを検査する。
図７において、１１は着色した機能性インクを用いてインクジェット法により形成された基板を示している。１２は個々のノズルの吐出バラツキによる輝度ムラを模式的に示している。
【００４０】
基板１を載置するステージ１７としては任意のもので良いが、ステージ表面からの反射ノイズ光を防ぐため、表面黒色のステージを用いることが望ましい。例えば、表面をアルマイト処理して黒色としたアルミニウム製のステージである。
【００４１】
基板１の載置・固定は、例えば、ステージ１７の上面に真空吸着機構を設けて、この機構によって吸着することによって載置・固定することが可能である。また、リフタを使用してステージ上方の中空位置に固定しても良く、クランプによって基板１の端面を把持することによりステージ上方の中空位置に固定することも可能である。このように中空位置に固定することによって、ステージ表面からの反射ノイズ光を防ぐことができる。
【００４２】
また、図中７は光源を示しており、１６は撮像系を示している。撮像系１６を構成する１４はレンズ、１５はカメラである。光源１３から射出した照明光は、基板１１表面で反射され、この反射光がレンズ１４を通してカメラ１５に入射する。カメラとして通常はラインカメラを使用する。
【００４３】
また、図７中、下部の矢印はステージ１７の移動を示しており、図示しない駆動装置を移動手段として直線状にステージを移動させることができる。このステージ移動に伴い、前記基板１１も同じ方向に移動する。この移動は相対的なものであって、ステージ１７を移動させる代わりに、光源１３と撮像系１６を移動させても良い。なお、移動手段としては、周知の手段を利用できる。
【００４４】
このように、基板１１と撮像系１６を相対的に移動させながら、前記光源１３から照明光を照射し、カメラ１５によってその反射光強度を測定する。
【００４５】
照明光は、測定色に近い波長の反射光強度を測定するため、白色ＬＥＤ、ハロゲンランプあるいは測定色付近に波長のピークを持つ単色ＬＥＤを使用することが望ましい。
【００４６】
カメラ１５としては、カラーのラインカメラが好ましく利用できるが、白黒のカメラであっても良い。また、カメラとしては分解能２０μｍ以上の高感度カメラを使用することが望ましい。
【００４７】
反射光強度をカメラで捉えた結果の出力はデジタルＡ／Ｄ変換によりデジタル信号化され、２５６階調の輝度値に変換される。
【００４８】
個々のノズルからの液量が異なることにより、各セルでの膜厚ムラが発生する。着色した機能性インクを使用していることにより、ムラ部とそうでない部分の輝度値には、通常、差異が生じる。
【００４９】
以上の方法で、ステージの移動方向と直角方向に並んだ全てのセル（隔壁に囲まれた開口部に相当する部分）の輝度値を把握する。
【００５０】
（ムラ調整工程）
各セルの輝度値を用いてムラが無い吐出パターン情報を作成する。輝度値は膜厚と相関があり、膜厚が厚いほど輝度は小さく、薄いほど輝度は大きくなる。そこで吐出量と膜厚の関係を事前に調べて検量線を作成する。その検量線と前工程で取得した輝度値を用い、各セルの吐出量を算出する。次に各セルの吐出量から各ノズルの吐出量を算出し、輝度ムラが無い吐出パターン情報を作成する。
【００５１】
（洗浄・充填工程）
次にインクジェットヘッドと配管内を洗浄する。洗浄液としては機能性材料の溶解性が良好で、沸点が１５０℃程度の溶剤を用いる。インクボトルに洗浄液を入れ、エアーでインクボトルを加圧することによりインクジェットヘッドと配管内を洗浄する。洗浄を十分に行ったら、インクボトルを空にし、エアーでインクジェットヘッドと配管内を乾燥させる。その後未着色インクの充填は前述の（充填工程）と同様に行う。
【００５２】
（吐出・乾燥工程２）
前述の（ムラ調工程）で作成した吐出パターン情報を用い、未着色インクで（吐出工程１）と（乾燥工程１）を同様に行う。陽極の上に正孔輸送層、電子ブロック層、有機発光層と順に機能層を形成し、輝度ムラの無いＥＬ素子基板を製造することが出来る。
【実施例】
【００５３】
次に、本発明の実施例について説明する。
体格３インチサイズのガラス基板の上にスパッタ法を用いてＩＴＯ（インジウム−錫酸化物）薄膜を形成し、フォトリソグラフィ法と酸溶液によるエッチングでＩＴＯ膜をパターニングして、画素電極を形成した。画素電極のラインパターンは、線幅７０μｍ、スペース６０μｍでラインが約７．６ｍｍ角の中に約５９０×１５９形成されるパターンとした。
【００５４】
次に、絶縁層を以下のように形成した。まず、画素電極を形成したガラス基板上にポリイミド系のレジスト材料を全面スピンコートした。スピンコートの条件を１５０ｒｐｍで５秒間回転させた後、５００ｒｐｍで２０秒間回転させ１回コーティングとし、絶縁層の高さを２．５μｍとした。全面に塗布したフォトレジスト材料に対し、フォトリソ法により画素電極の間にラインパターンを有する絶縁層を形成した。この絶縁層は、撥液性を有している。
【００５５】
次に、正孔輸送インキとしてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ３，４−エチレンジオキシチオフェン）／（ポリスチレンスルフォネート）溶液であるバイトロンＰ ＣＨ−８０００（エイチ・シー・スタルク社製）を用いて調液しインキの固形分濃度１．５％、粘度１５ｍＰａ・ｓ、蒸気圧１．１ｋＰａのインキを用意した。インキ及び版を用いて湿度４５％、温度２５℃の条件下において、スリット法にて基板全面に正孔輸送層を形成した。その後、画素領域外の不要部をウエスで拭き取り、２００℃、３０分大気中で乾燥を行い正孔輸送層を形成した。このときの膜厚は５０ｎｍとなった。
【００５６】
次に、電子ブロック材料を溶剤に塗工インキの濃度が１．０重量％となるように溶解させ、電子ブロック層形成用塗工インキを調製した。ここで電子ブロック材料とは、ポリフルオレン誘導体からなる電子ブロック材料を示す。インキ溶剤組成は、シクロヘキシルベンゼン（沸点２３７．５℃）を９９重量％とした。このときインキの表面張力はプレート法により測定したところ、約３４．３ｍＮ／ｍであった。粘度はＥ型粘度計で測定したところ９．２ｍＰａ／ｓ（２５℃）であった。蒸気圧は０．９７５ｍｍＨｇ（６７．５℃）であった。
【００５７】
次に、電子ブロック層形成用塗工インキに着色剤の濃度が０．５重量％となるように溶解し、着色電子ブロック層形成用塗工インキを調整した。ここで着色剤とは、アンスラ（アントラ）キノン系の染料を示す。着色インキの表面張力、粘度、蒸気圧は変化なかった。
【００５８】
次に、着色電子ブロック層形成用塗工インキをインクジェットヘッドへ充填した。正孔輸送層まで形成された基板にインクジェット法でインキを吐出した。１セル当たりの吐出量は１２０ｐｌ程度である。その後オーブンによって２００℃、１５分で着色された電子ブロック層を形成した。この時の電子ブロック層の膜厚は２０ｎｍであった。
【００５９】
次に、着色された電子ブロック層まで形成された基板のインクジェット塗工時のステージの移動方向と直角方向に並んだ全てのセルの輝度を測定した。その結果から各セルの吐出量を検量線から求め、その情報を基に再度電子ブロック層を形成した。図８にムラ調整前後での各セルの輝度値をプロットした結果を示す。その結果、ムラ調整前は大きくうねっていた輝度が、ムラ調整後（各セルの吐出量調整）はうねりが無くなった。
【００６０】
次に、着色剤が詰まっていたインクジェットヘッドと配管を洗浄した。洗浄液としては、電子ブロック材料と着色剤の溶解性がよいトルエンを用いた。洗浄後は十分に乾燥を行い、未着色の電子ブロック層形成用塗工インキをインクジェットヘッドへ充填した。
【００６１】
次に、ムラ調整を行った後の吐出量で電子ブロック層を形成した。
【００６２】
次に、有機発光材料を溶剤に塗工インキの濃度が１．０重量％となるように溶解させ、発光層形成用塗工インキを調製した。ここで高分子蛍光体とは、ポリ（パラフェニレンビニレン）誘導体からなる発光材料を示す。インキ溶剤組成は、シクロヘキシルベンゼンを９９重量％とした。このときインキの表面張力はプレート法により測定したところ、約３５ｍＮ／ｍであった。
【００６３】
有機発光材料をインクジェット法で塗布する際においても、上記で電子ブロック層を形成した時と同様な方法を用いて、着色剤インクと検査用基板を使用して輝度ムラを調整した。その時の１セル当たりの吐出量は１８０ｐｌ程度である。その後オーブンによって１３０及び１０分の乾燥を行った後の発光層の膜厚は８０ｎｍであった。
【００６４】
その後も同様な方法で配管を洗浄し、着色されていない発光層形成用塗工インキで電子ブロック層が形成された基板の上に、発光層を形成した。
【００６５】
その上にＣａ、Ａｌからなる陰極層を画素電極のラインパターンと直交するようなラインパターンで抵抗加熱蒸着法によりマスク蒸着して形成した。最後にこれらの有機ＥＬ構成体を、外部の酸素や水分から保護するために、ガラスキャップと接着剤を用いて密閉封止し、有機ＥＬディスプレイパネルを作製した。これにより得られた有機ＥＬ素子基板の表示部の周辺部には各画素電極に接続されている陽極側の取り出し電極と、陰極側の取り出し電極があり、これらを電源に接続することにより、得られた有機ＥＬ素子基板の点灯表示確認を行い、発光状態のチェックを行った。その結果、発光輝度ムラが無い有機ＥＬ素子基板が得られた。
【符号の説明】
【００６６】
１透光性基板１
２画素電極
３隔壁
４正孔輸送層
５電子ブロック層
６有機発光層
７陰極層
８ガラスキャップ
９接着剤
１１カラーフィルタ
１２・不吐出によるハーフ白抜け欠陥
１３光源
１４・レンズ
１５・カメラ
１６撮像系
１７ステージ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットヘッドの複数ノズルから複数のマトリクス状の隔壁に囲まれた吐出領域が設けられた基板上に機能性インクを吐出して機能層を形成する有機ＥＬ素子の製造方法であって、
前記機能性インクに着色剤を含有させて着色する第１の工程と、
前記機能性インクを前記インクジェットヘッドへ充填する第２の工程と、
前記機能性インクを用いて、マトリクス状に設けられた隔壁を有する検査用基板の隔壁に囲まれた吐出領域に対して、前記インクジェットヘッドの複数のノズルから吐出する第３の工程と、
前記検査用基板上に吐出された機能性インクを乾燥して検査用機能層を形成する第４の工程と、
前記検査用基板上に形成された検査用機能層中の着色剤の前記隔壁で囲まれた各開口部ごとの輝度ムラを検査する第５の工程と、
前記着色剤で着色された機能性インクを前記インクジェットヘッドから抜き、配管を洗浄した後、着色剤を含まない機能性インクを前記インクジェットヘッドへ充填する第６の工程と、
前記輝度ムラを検査したデータを元に、輝度が小さかった前記検査用基板の隔壁の各開口部の吐出領域に相当する部分に対して前記機能性インクを吐出したノズルの吐出量を増加させ、輝度が大きかった前記検査用基板の隔壁の各開口部の吐出領域に相当する部分に対して前記機能性インクを吐出したノズルの吐出量を減少させることにより、各ノズルの吐出量を調整しながら、前記インクジェットヘッドの複数のノズルから基板上の隔壁に囲まれた吐出領域に吐出する第７の工程と、
前記基板上に吐出された機能性インクを乾燥して機能層を形成する第８の工程と、
を備えたことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法において、
前記着色剤は、アンスラ（アントラ）キノン系、キノフタロン系、ジスアゾ系、メチン系、ピラゾロンメチン系、ジシアノイミダゾールアゾ系、インドアニリン系の染料から選択されることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項３】
前記機能性インクは、有機発光材料、電子ブロック材料又は正孔輸送材料のいずれかと溶媒を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１】
インクジェットヘッドの複数ノズルから複数のマトリクス状の隔壁に囲まれた吐出領域が設けられた基板上に機能性インクを吐出して機能層を形成する有機ＥＬ素子の製造方法であって、
前記機能性インクに着色剤を含有させて着色する第１の工程と、
前記機能性インクを前記インクジェットヘッドへ充填する第２の工程と、
前記機能性インクを用いて、マトリクス状に設けられた隔壁を有する検査用基板の隔壁に囲まれた吐出領域に対して、前記インクジェットヘッドの複数のノズルから吐出する第３の工程と、
前記検査用基板上に吐出された機能性インクを乾燥して検査用機能層を形成する第４の工程と、
前記検査用基板上に形成された検査用機能層中の着色剤の前記隔壁で囲まれた各開口部ごとの輝度ムラを検査する第５の工程と、
前記着色剤で着色された機能性インクを前記インクジェットヘッドから抜き、配管を洗浄した後、着色剤を含まない機能性インクを前記インクジェットヘッドへ充填する第６の工程と、
前記輝度ムラを検査したデータを元に、輝度が小さかった前記検査用基板の隔壁の各開口部の吐出領域に相当する部分に対して前記機能性インクを吐出したノズルの吐出量を増加させ、輝度が大きかった前記検査用基板の隔壁の各開口部の吐出領域に相当する部分に対して前記機能性インクを吐出したノズルの吐出量を減少させることにより、各ノズルの吐出量を調整しながら、前記インクジェットヘッドの複数のノズルから基板上の隔壁に囲まれた吐出領域に吐出する第７の工程と、
前記基板上に吐出された機能性インクを乾燥して機能層を形成する第８の工程と、
を備えたことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法において、
前記着色剤は、アンスラ（アントラ）キノン系、キノフタロン系、ジスアゾ系、メチン系、ピラゾロンメチン系、ジシアノイミダゾールアゾ系、インドアニリン系の染料から選択されることを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項３】
前記機能性インクは、有機発光材料、電子ブロック材料又は正孔輸送材料のいずれかと溶媒を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２１６２６８（Ｐ２０１１−２１６２６８Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８２３２４（Ｐ２０１０−８２３２４）
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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