DE60215133T2

DE60215133T2 - Abscheidung von löslichen materialien

Info

Publication number: DE60215133T2
Application number: DE60215133T
Authority: DE
Inventors: Takeo Kawase; Christopher Newsome
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-09-10
Filing date: 2002-09-09
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2022-09-10
Also published as: GB2379415A; JP2005502454A; KR100897874B1; US7293852B2; CN1512940A; DE60215133D1; KR20040023796A; JP4020075B2; GB0121821D0; KR20060036493A; US20040109038A1; KR100904056B1; CN1290712C; WO2003022591A1; EP1372973B1; KR20080059678A; EP1372973A1; TW559597B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Abscheidung von löslichen Materialien und insbesondere die Abscheidung von löslichen Materialien unter Anwendung der Tintenstrahltechnologie.
In den letzten Jahren gab es eine ansteigende Zahl von Produkten, die als Teil ihres Herstellungsprozesses die Abscheidung von organischen oder anorganischen, löslichen oder dispergierbaren Materialien, wie Polymeren, Farbstoffen, kolloidalen Materialien und dergleichen auf festen Oberflächen benötigen. Ein Beispiel für diese Produkte ist eine organische polymere elektrolumineszente Anzeigevorrichtung. Eine organische polymere elektrolumineszente Anzeigevorrichtung erfordert die Abscheidung löslicher Polymere in vorbestimmten Mustern auf einem festen Substrat, um die Licht emittierenden Pixel der Anzeigevorrichtung bereitzustellen. Das Substrat kann zum Beispiel aus Glas, Kunststoff oder Silizium hergestellt sein.
In der Herstellung von Halbleiter-Anzeigevorrichtungen, wie Leuchtdioden-(LED-) Anzeigen ist es üblich, fotolithografische Techniken anzuwenden. Fotolithografische Techniken sind jedoch relativ komplex, zeitaufwändig und teuer in der Ausführung. Zusätzlich sind fotolithografische Techniken nicht einfach zur Verwendung in der Herstellung von Anzeigevorrichtungen geeignet, die lösliche organische polymere Materialien enthalten. Probleme hinsichtlich der Herstellung organischer polymerer Pixel haben die Entwicklung von Produkten, wie elektrolumineszenter Anzeigevorrichtungen, die solche Materialien für Licht emittierende Pixelelemente enthalten, bis zu einem gewissen Maß behindert. Folglich wurde vorgeschlagen, die Tintenstrahltechnologie zur Abscheidung der löslichen organischen Polymere in der Herstellung elektrolumineszenter Anzeigevorrichtungen zu verwenden.
Die Tintenstrahltechnologie ist per definitionem bestens für die Abscheidung der obengenannten löslichen oder dispergierbaren Materialien geeignet. Sie ist eine rasche und kostengünstige Technik in der Verwendung. Im Gegensatz zu alternativen Techniken, wie der Rotationsbeschichtung oder der Dampfabscheidung, liefert sie sofort eine Strukturierung, ohne einen Ätzschritt in Kombination mit einer lithografischen Technik zu benötigen. Die Abscheidung löslicher organischer Materialien auf der festen Oberfläche unter Verwendung der Tintenstrahltechnologie unterscheidet sich von der herkömmlichen Verwendung der Technologie, um Tinte auf Papier abzuscheiden, und es treten einige Schwierigkeiten auf. Insbesondere gibt es die primäre Anforderung in einer Anzeigevorrichtung nach Gleichförmigkeit des Lichtausgangs und Gleichförmigkeit der elektrischen Eigenschaften. Bei der Herstellung der Vorrichtung gibt es auch räumliche Einschränkungen. Als solches besteht das nicht einfache Problem, für eine äußerst exakte Abscheidung der löslichen Polymere von dem Tintenstrahldruckkopf auf dem Substrat zu sorgen. Dies gilt insbesondere für farbige Anzeigen, da jeweilige Polymere, die für eine rote, grüne und blaue Lichtemission sorgen, bei jedem Pixel der Anzeige abgeschieden werden müssen.
Zur Unterstützung der Abscheidung der löslichen Materialien wurde vorgeschlagen, das Substrat mit einer Schicht bereitzustellen, die ein Muster aus Wandstrukturen enthält, die in einem entnetzenden Material definiert sind, so dass eine Gruppe von Vertiefungen oder länglichen Gräben zur Aufnahme des abzuscheidenden Materials bereitgestellt wird, die von den Wandstrukturen begrenzt sind. Ein solches vorstrukturiertes Substrat wird in der Folge als Bankstruktur bezeichnet. Wenn organische Polymere in Lösung in die Vertiefungen abgeschieden werden, bewirkt die Differenz in der Benetzbarkeit der organischen Polymerlösungen und des Bankstrukturmaterials, dass sich die Lösung in den Vertiefungen selbst ausrichtet, die auf der Substratoberfläche bereitgestellt sind. Es ist jedoch nach wie vor notwendig, die Tröpfchen des organischen polymeren Materials im Wesentlichen ausgerichtet mit den Vertiefungen in der Bankstruktur abzuscheiden. Selbst wenn eine solche Bankstruktur verwendet wird, haftet die abgeschiedene organische Polymerlösung bis zu einem gewissen Grad an den Wänden des Materials, das die Vertiefungen definiert. Dies bewirkt, dass der zentrale Bereich jedes abgeschiedenen Tröpfchens im besten Fall eine dünne Beschichtung von abgeschiedenen Material aufweist, möglicherweise von nur 10% des Materials im Vergleich zu dem Material, das an den Wänden der Bankstruktur abgeschieden ist. Das abgeschiedene Polymermaterial in der Mitte der Vertiefungen dient als aktives Licht emittierendes Material in der Anzeigevorrichtung, und wenn das Polymermaterial nicht in exakter Ausrichtung mit den Vertiefungen abgeschieden ist, kann die Menge und somit die Dicke des aktiven Licht emittierenden Materials weiter verringert sein. Dieses Ausdünnen des aktiven Licht emittierenden Materials ist ein ernsthaftes Problem, da der Strom, der durch das Material geht, wenn die Anzeige verwendet wird, erhöht wird, wodurch die Lebensdauer und Effizienz der Licht emittierenden Vorrichtungen der Anzeige verringert wird. Dieses Ausdünnen des abgeschiedenen Polymermaterials ändert sich auch von Pixel zu Pixel, wenn die Abscheidungsausrichtung nicht exakt gesteuert wird. Dies führt zu einer Schwankung in der Lichtemissionsleistung des organischen Polymermaterials von Pixel zu Pixel, da die LEDs, die aus dem organischen Material gebildet sind, strombetriebene Vorrichtungen sind, und, wie oben erwähnt, der Strom, der durch das abgeschiedene Polymermaterial geht, mit jeder Abnahme in der Dicke des abgeschiedenen Materials zunimmt. Diese Leistungsschwankung von Pixel zu Pixel führt zu einer Ungleichförmigkeit in dem angezeigten Bild, wodurch die Qualität des angezeigten Bildes gemindert wird. Diese Minderung der Bildqualität tritt zusätzlich zu der Verringerung in der Betriebseffizienz und der Lebensdauer der LEDs der Anzeige auf. Es ist daher erkennbar, dass eine exakte Abscheidung der Polymermaterialien wesentlich ist, um eine gute Bildqualität und eine Anzeigevorrichtung mit annehmbarer Effizienz und Dauerhaftigkeit bereitzustellen.
Es gibt zwei Hauptarten von Tintenstrahlkopf. Eine Art verwendet einen Thermodruckkopf und diese sind allgemein als Bubble-Jet-Köpfe bekannt. Die zweite Art verwendet einen piezoelektrischen Druckkopf, wobei eine piezoelektrische Vorrichtung hinter einer Membran in Verbindung mit einem Reservoir angeordnet ist. Bei dieser zweiten Art von Tintenstrahlkopf wird die piezoelektrische Vorrichtung angeregt und die Membran verformt, um Druck auf das Reservoir auszuüben, wodurch die Flüssigkeit, die in dem Reservoir enthalten ist, in diesem Fall das Polymermaterial in Lösung, das die Licht emittierenden Pixel für eine Anzeige bereitstellt, durch eine Düse als feines Tröpfchen Polymermaterial ausgepresst wird. Bei jeder Art von Druckkopf hat die Düse eine sehr kleine Auslassöffnung, für gewöhnlich mit einem Durchmesser von etwa 30 Mikron. Die organischen Polymere werden für gewöhnlich in einem relativ flüchtigen organischen Lösemittel aufgelöst, so dass sie in Lösung abgeschieden werden können.
Während der Abscheidung wird der Tintenstrahldruckkopf so nahe wie möglich an dem Substrat gehalten, das die Bankstruktur trägt. Für gewöhnlich ist der Tintenstrahldruckkopf mit einem Abstand von etwa 0,5 mm bis 1,0 mm über dem Substrat angeordnet, und dieser Abstand wird auch verwendet, um anfangs die Ausrichtung des Druckkopfs mit einer Vertiefung in der Bankstruktur optisch zu prüfen. Die Vertiefungen in der Bankstruktur haben eine sehr geringe Größe, so dass ein Mikroskop mit hoher Vergrößerung erforderlich ist, um diese optische Ausrichtungsprüfung auszuführen. Wenn eine hohe Vergrößerung verwendet wird, weist das betrachtete Bild eine sehr geringe Feldtiefe auf, und somit ist es für gewöhnlich nicht möglich, eine Vertiefung in der Bankstruktur und die Düse des Tintenstrahlkopfs gleichzeitig zu fokussieren.
Es muss auch sichergestellt sein, dass die Betrachtungsachse zu dem Substrat exakt senkrecht ist, da andernfalls ein Versatz zwischen einer Vertiefung und einer Düse des Tintenstrahlkopfs sichtbar ist. Dies ist in der Praxis auch sehr schwierig zu erreichen. Die optische Ausrichtung eines Tintenstrahlkopfs mit Vertiefungen der Bankstruktur kann daher nicht mit der erforderlichen Genauigkeit erreicht werden, so dass die tatsächliche Abscheidung eines Materialtröpfchens beobachtet werden muss, um die Ausrichtung zu prüfen. Beim Tintenstrahldruck haben jedoch die Tröpfchen für gewöhnlich eine Fluggeschwindigkeit im Bereich von 2 bis 10 m/sec. Die relative Geschwindigkeit zwischen dem Substrat und dem Druckkopf liegt für gewöhnlich im Bereich von 10 bis 100 mm/sec. Unter der Annahme einer Tröpfchengeschwindigkeit von etwa 5 m/sec und eines Abstands von 1 mm zwischen dem Tintenstrahlkopf und dem Substrat, ist die Zeit, die ein ausgestoßenes Tröpfchen benötigt, um das Substrat zu erreichen, etwa 2 Millisekunden. Wenn der Druckkopf eine Quergeschwindigkeit von 100 mm/sec relativ zu dem Abscheidungssubstrat hat, entsteht ein Versatz von 20 μm zwischen dem Ausstoßungspunkt und dem tatsächlichen Abscheidungspunkt auf dem Substrat. Dieser Versatz ist regelmäßig und für alle Düsen des Tintenstrahldruckkopfs gleich. Für einen herkömmlichen Druck, bei dem das Substrat Papier ist, was die normale Verwendung dieser Technologie ist, ist dieser Versatz nicht problematisch, da er über das gesamte gedruckte Bild gleich ist, und ein derartig geringer Versatz in der Position des gedruckten Bildes auf dem Papier für eine Person, die das gedruckte Bild betrachtet, nicht erkennbar ist.
Da jedoch die organischen Polymere in einem Lösemittel gelöst sind, kann ein gewisses Maß an Verdampfen des Lösemittels eintreten, wenn die Lösung aus der Düsenauslassöffnung ausgestoßen wird, so dass es üblich ist, das sich Abscheidungen des Polymermaterials um die Tintenstrahldüse bilden. Diese Abscheidungen neigen zu einer ungleichmäßigen Bildung und führen daher zu einem unregelmäßigen Profil am Umfang der Düsenöffnung, was zu einer Ablenkung des Materials führt, wenn dieses aus der Druckkopfdüse ausgestoßen wird. Wegen der Ablenkung des ausgestoßenen Materials haben die ausgestoßenen Töpfchen unweigerlich keinen senkrechten Flugwinkel zu dem Substrat. Dies führt zu einem weiteren, aber unregelmäßigen Versatz zwischen den gewünschten und tatsächlichen Positionen eines abgeschiedenen Tröpfchens auf dem Substrat. Ferner variieren die Abscheidungen um die Düsenöffnung für gewöhnlich während des Abscheidungsprozesses und daher kann der Versatz zwischen den gewünschten und tatsächlichen Abscheidungsstellen ebenso unregelmäßig über die Periode variieren, in der die Tröpfchen abgeschieden werden. Es besteht daher ein signifikanter Bedarf an einer wiederholten Überwachung der Abscheidung von Tröpfchen um sicherzustellen, dass die erforderliche Genauigkeit der Abscheidung während der Herstellung der Vorrichtung aufrecherhalten bleibt. Wenn die Abscheidungsgenauigkeit nicht aufrechterhalten bleibt, müssen die Abscheidungen von den Düsen des Tintenstrahlkopfs entfernt werden. Dieser unregelmäßige Versatz zwischen der Position des Tintenstrahlkopfs und der Abscheidungsstelle führt zu weiteren Problemen bei der Prüfung der Ausrichtung der Tintenstrahlkopfdüsen mit den Vertiefungen in der Bankstruktur.
Der Tintenstrahlkopf umfasst für gewöhnlich eine Gruppe von Düsen, so dass, wenn der Kopf über den Abscheidungsbereich verschoben wird, eine Reihe von Tröpfchen des organischen Polymers gleichzeitig abgeschieden wird. Da jedoch die Ansammlung von Abscheidungen vollkommen zufällig ist, kann der unregelmäßige Versatz für eine erste Düse des Kopfs in eine Richtung sein (verglichen mit dem Flugpfad für die Düse ohne Ansammlung einer Abscheidung), wodurch zum Beispiel das ausgestoßene Tröpfchen veranlasst wird, sich mehr in die Bewegungsrichtung des Tintenstrahlkopfs zu bewegen, während die Abscheidung bei einer zweiten Düse des Kopfs zum Beispiel einen Versatz in eine Richtung bewirken kann, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, d.h., in eine Richtung, die der Bewegungsrichtung des Tintenstrahlkopfs entgegengesetzt ist. Wie zuvor erwähnt, gibt es einen regelmäßigen Versatz, der durch die Flugzeit eines Tröpfchens und die Bewegungsgeschwindigkeit des Tintenstrahlkopfs verursacht wird. Wenn sich das Substrat zum Beispiel relativ zu dem Kopf bewegt, würde ein Tröpfchen tatsächlich an einer Seite der Zielvertiefung in der Bankstruktur abgeschieden werden, da sich die Vertiefung bis zu der Zeit, zu dem das Tröpfchen den Trennungsspalt zwischen dem Kopf und dem Substrat überquert hat, über den Flugpfadkontaktpunkt hinausbewegt hätte. Dies ist der regelmäßige Versatz, der oben erwähnt wurde, und dies kann während der anfänglichen optischen Ausrichtung ausgeglichen werden. In diesem Fall jedoch wird der regelmäßige Versatz durch den unregelmäßigen Versatz aufgehoben, der durch die Abscheidung verursacht wird. Wenn daher diese besondere Vertiefung in der Bankstruktur nach der Abscheidung eines Tröpfchens betrachtet wird, entstünde der Eindruck, dass es keine Ausrichtungsprobleme gibt, da das abgeschiedene Tröpfchen in seiner Zielvertiefung in der Bankstruktur perfekt ausgerichtet erschiene, aber dies ist auf den unregelmäßigen Versatz zurückzuführen, der während des Abscheidungsprozesses variieren kann. Der unregelmäßige Versatz für die zweite Düse ist jedoch in die entgegengesetzte Richtung zu jener der ersten Düse. Somit wären in diesem zweiten Fall der regelmäßige und unregelmäßige Versatz kumulativ und könnten ein unannehmbares Maß an Fehlausrichtung zwischen den Tröpfchen, die von der zweiten Düse ausgestoßen werden, und ihren Zielvertiefungen in der Bankstruktur bewirken, aber diese unannehmbare Ausrichtung wäre nicht zu erkennen, da die Ausrichtungsprüfung an dem ersten Tröpfchen angibt, dass der Tintenstrahlkopf mit der Bankstruktur ausgerichtet ist. Dies ist insbesondere in der Produktion relativ großer elektrolumineszenter Anzeigevorrichtungen der Fall, da die Abscheidung über eine lange Zeitperiode auftritt und eine erhöhte Wahrscheinlichkeit eines variablen Versatzes besteht.
Wenn das Substrat relativ groß ist, kann es zu einem weiteren unregelmäßigen Versatz aufgrund der Wärmeausdehnung oder Kontraktion des Substrats kommen, die zum Beispiel aus Änderungen in den Umgebungsbedingungen in der Abscheidungszone resultiert.
Ein zusätzlicher variabler Versatz kann auch durch ein Krümmen des Verschiebungssystems für den Tintenstrahlkopf entstehen. Wie aus 1 erkennbar ist, wird der Tintenstrahlkopf von einem Querbalken gestützt, der für gewöhnlich horizontal angeordnet ist. Der Balken, der eine physische Struktur ist, krümmt sich leicht unter der Schwerkraft. Der Mittelteil des Balkens behält im Wesentlichen seine horizontale Anordnung bei, so dass ein Tröpfchen, das mit dem Druckkopf abgeschieden wird, der an dieser zentralen Stelle A positioniert ist, einen senkrechten Flugpfad A', wie in 2 dargestellt ist, zu dem Substrat beibehält. Wenn der Druckkopf jedoch aus diesem zentralen Teil des Balkens verschoben wird, wie in Position B, die in 2 dargestellt ist, wird er nicht mehr länger von einem wirklich horizontalen Balken gestützt, so dass der Flugpfad B' an dieser zweiten Position nicht mehr länger senkrecht zu dem Substrat ist. Wenn daher der Druckkopf um X cm entlang dem Balken bewegt wird, kann dies zu einer Änderung im Abscheidungspunkt von X + α an dem Substrat führen, wobei α der zusätzliche variable Versatz ist, der durch die leichte Krümmung des Balkens verursacht wird. Dieser variable Versatz ist selbst auf relativ kleinen Substraten erkennbar, und wenn das Substrat größer wird, wird der Versatz noch besser sichtbar, da das Verschiebungssystem länger wird, wodurch die Abweichung von einem senkrechten Flugpfad zu dem Substrat größer wird.
Alle obengenannten Versatzarten können zu einer Abweichung von der optimalen Dicke für das organische Material in der Vertiefung in der Bankstruktur führen, was, wie oben erwähnt, zu einer Ungleichförmigkeit in dem angezeigten Bild und somit zu einer Anzeige mit unannehmbarer Bildqualität führen kann.
Wie zuvor erwähnt, kann ein Muster aus Vertiefungen aus Bankmaterial verwendet werden, um die Ausrichtung der Polymermaterialien zu unterstützen. Das Polymermaterial kann jedoch in jeder Vertiefung nur einmal abgeschieden werden, und die Vertiefungen bilden schließlich die aktiven Pixel der Anzeigevorrichtung. Wenn somit eine Fehlausrichtung in einem unannehmbaren Maß auftritt, ist es nicht möglich, die Ausstoßdüse erneut über einer bestimmten Vertiefung der Bankstruktur zu positionieren, und ein weiteres Tröpfchen des Polymermaterials abzuscheiden. wenn daher ein Tröpfchen des abgeschiedenen Polymermaterials nicht mit seiner entsprechenden Vertiefung ausgerichtet ist, ist bereits eine defekte Vertiefung aus Polymermaterial auf dem Substrat in dem Bereich entstanden, der schließlich einen Teil der aktiven Fläche der fertigen Anzeigevorrichtung bereitstellen soll, wodurch die Auflösung und daher die Qualität des angezeigten Bildes beeinträchtigt wird.
Es gibt auch signifikante Schwierigkeiten, die mit der Betrachtung des Polymermaterials in den Vertiefungen der Bankstruktur in Zusammenhang stehen, wie aus der folgenden Beschreibung hervorgeht. Diese Schwierigkeiten werden gravierender, wenn das Polymermaterial getrocknet ist. Daher besteht ein signifikanter Bedarf an der Möglichkeit einer Überwachung der Abscheidung des organischen Polymermaterials in der Herstellung elektrolumineszenter Anzeigevorrichtungen und insbesondere einer Überwachung der Tröpfchenabscheidung oder unmittelbar nachdem eine Abscheidung tatsächlich erfolgt ist. Dies kann als In-Situ-Betrachtung bezeichnet werden.
WO 91/00807 offenbart einen Prozess und eine Vorrichtung zur Überwachung des Ausstoßes von Tröpfchen vom Ausgang der Düsen eines Tintendruckkopfs, wobei die Wärmeenergie der Tröpfchen mit Hilfe der Wärmeleitfähigkeit oder der Wärmestrahlung, die durch die Tröpfchen ausgestrahlt wird, erfasst wird.
JP 2000-233495 offenbart eine Druckvorrichtung, in der eine Platte an der Seite des zu bedruckenden Papiers bereitgestellt ist. Zu geeigneten Zeitpunkten wird der Tintenstrahlkopf über die Platte bewegt und veranlasst, ein Tintentröpfchen auf diese auszustoßen. Die Position des Tröpfchens auf der Platte wird gemessen, um die Ausgabezeitsteuerung von Tintentröpfchen beim Drucken auf dem Papier zu kontrollieren.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Musters bereitgestellt, wobei das Verfahren umfasst:
das Abscheiden von Tröpfchen einschließlich eines Materials auf eine erste Oberfläche eines Substrats unter Verwendung eines Tintenstrahlkopfs; und
das Erfassen der Tröpfchen, die auf der ersten Oberfläche abgeschieden wurden, von einer zweiten Oberfläche des Substrats gegenüber der ersten Oberfläche,
wobei das Erfassen der Tröpfchen von einem Detektor ausgeführt wird, der ein Bild des Tröpfchens erhält.
Vorzugsweise kann Detektor das Bild der Tröpfchen erhalten, nachdem das Abscheiden der Tröpfchen ausgeführt wurde.
Vorzugsweise wird das Erfassen der Tröpfchen von einem Detektor ausgeführt, der die Tröpfchen durch einen Spiegel erfasst, ist der Detektor unter dem Substrat angeordnet, und werden die Tröpfchen durch eine Linse erfasst.
Vorzugsweise kann das Erfassen der Tröpfchen, die auf der ersten Oberfläche abgeschieden sind, vor dem Trocknen des Tröpfchens ausgeführt werden.
In einem bevorzugten Aspekt wird eine vorgemusterte Struktur auf der ersten Oberfläche bereitgestellt.
In einem bevorzugteren Aspekt wird das Substrat von einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, mit Licht, das durch das Substrat hindurchgehen kann, im Wesentlichen in einer Periode bestrahlt, in der das Erfassen der Tröpfchen ausgeführt wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Tintenstrahlgerät bereitgestellt, umfassend:
einen Tintenstrahlkopf, der zum Ausstoßen von Tintentröpfchen auf eine erste Oberfläche eines Substrats angeordnet ist;
ein Stützmittel, das zum Stützen des Substrats angeordnet ist; und
ein Detektionsmittel, das zum Erfassen der Tröpfchen, die auf der ersten Oberfläche abgeschieden sind, von einer zweiten Oberfläche des Substrats, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, als Bild angeordnet ist; wobei das Detektionsmittel ein Bilddetektor ist.
Es ist bevorzugt, dass das Stützmittel eine motorisierte Platte ist, und der Detektor unter der motorisierten Platte angeordnet ist.
21 ist eine schematische Ansicht einer Digitalkamera, die eine Anzeigevorrichtung enthält, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
Unter Bezugnahme auf 1 umfasst eine Tintenstrahlabscheidemaschine 1 eine Basis 2, die ein Paar aufrecht stehende Säulen 4 trägt. Die Säulen 4 stützen eine Querbalken 6, auf dem ein Träger 8 montiert ist, der einen Tintenstrahldruckkopf 10 trägt. Die Basis 2 stützt auch eine Platte 12, auf der ein Substrat 14 montiert sein kann. Die Platte 12 ist von der Basis 2 über eine computergesteuerte motorisierte Stütze 16 montiert, um eine Bewegung der Platte 12 sowohl in eine Quer- wie auch Längsrichtung relativ zu dem Tintenstrahldruckkopf auszuführen, wie durch die Achsen X und Y in 1 dargestellt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung stützt die Basis 2 auch ein ladungsgekoppeltes Vorrichtungs-(CCD-) Mikroskop 18, das unter der Platte 12 und leicht versetzt zu dieser angeordnet ist, um die Unterseite oder untere Oberfläche des Substrats 14 durch einen Spiegel 20 zu betrachten. Ebenso könnte das CCD-Mikroskop vertikal unter der Platte angeordnet sein und so angeordnet sein, dass es sich mit der Platte 12 gemeinsam bewegt, wodurch der Spiegel 20 unnötig wird. Wahlweise enthält die Tintenstrahlabscheidemaschine 1 auch ein zweites CCD-Mikroskop 22 und ein Stroboskop 24, die von der Basis 2 montiert sind. Der Träger 8 ist entlang dem Querbalken 6 bewegbar, so dass der Tintenstrahlkopf 10 in dem Raum zwischen dem CCD-Mikroskop 22 und dem Stroboskop 24 positioniert werden kann, so dass der Ausstoß von Tröpfchen von dem Tintenstrahlkopf 10 direkt beobachtet werden kann. Dadurch können die Antriebsbedingungen des Tintenstrahlkopfs 10 auf verschiedene Lösungen und Polymere abgestimmt werden, die auf das Substrat 14 ausgestoßen werden müssen. Da die Bewegung der Platte 12 und somit des Substrats 14 relativ zu dem Tintenstrahlkopf 10 unter Computersteuerung steht, können willkürliche Muster auf das Substrat gedruckt werden, indem geeignete Materialien von dem Tintenstrahlkopf 10 ausgestoßen werden.
3 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Substrats 14. Aus 3 ist erkennbar, dass das Substrat 14 eine vorgemusterte Struktur in Form einer Anordnung von Vertiefungen 26 aus Bankmaterial trägt, die das organische Polymermaterial aufnehmen, das von dem Tintenstrahlkopf 10 ausgestoßen wird. Die Verwendung der Bankmuster ist in dieser Technik allgemein bekannt und wird daher nicht näher im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie offensichtlich ist, müssen zum Erreichen der erforderlichen Auflösung in einer Anzeigevorrichtung die fotolumineszenten organischen Polymere, die die Licht emittierenden Dioden an jedem Pixel bilden, sehr exakt auf dem Substrat 14 abgeschieden werden. Dies gilt insbesondere für eine Farbanzeige, da einzelne Punkte von Polymermaterial, die rotes, grünes oder blaues Licht emittieren, an jedem Pixel der Anzeige bereitgestellt sein müssen, um ein Farbbild bereitzustellen. Für gewöhnlich ist in einer solchen Anzeigevorrichtung das organische Polymer ein konjugiertes Polymer und kann zum Beispiel F8/F8BT/TFB umfassen, wobei F8 [Polyl9,9-dioctylfluoren)] ist, P8BT [Poly9,9-dioctylfluor-co-2,1,3-bentzothiazol)] ist und TFB [Polyl9,9-dioctylfluor-co-N-(4-butylphenyl)diphenylamin)] ist.
Das Bankmaterial, das die Vertiefungen 26 definiert, hat eine entnetzende Oberfläche, während die Vertiefungen 26 selbst benetzende Oberflächen haben. Somit kann eine relativ gute Begrenzung und Ausrichtung der Polymermaterialien erreicht werden, wie in 3 erkennbar ist. Unter Bezugnahme auf 3 jedoch umfasst der Tintenstrahldruckkopf 10 für gewöhnlich ein Reservoir 28 zur Aufnahme des Polymermaterials, das durch eine Düse 30 ausgestoßen wird, die für gewöhnlich eine Ausstoßöffnung von etwa 30 Mikron Durchmesser hat. Wie zuvor erwähnt, ist für die Herstellung einer elektrolumineszenten Anzeigevorrichtung das auszustoßende Material ein organisches Polymer, das in einem geeigneten Lösemittel, wie Toluol oder Xylol, gelöst ist. Solche Lösemittel sind relativ flüchtig, und es ist offensichtlich, dass das Volumen der ausgestoßenen Tröpfchen sehr klein ist, für gewöhnlich in der Größenordnung einiger Picoliter. Wenn die Polymermischung ausgestoßen wird, bildet sich anfänglich aufgrund der Oberflächenspannung der Lösung eine Blase des Polymers in Lösung an der Düse 30. Wenn der Druck innerhalb des Tintenstrahlkopfs steigt, wird die Oberflächenspannung überwunden und ein Tröpfchen des Polymers in Lösung wird von der Düse abgetrennt und von dem Tintenstrahlkopf ausgestoßen. Es kommt zu einer Teilverdampfung des Lösemittels, während die Blase der Lösung mit der Düse in Kontakt steht, wodurch etwas von dem ausgestoßenen Polymermaterial eine Abscheidung 32 an der Ausgangsöffnung der Düse 30 bildet. Die Abscheidung 32 bildet sich unregelmäßig und kann bewirken, dass ein ausgestoßenes Tröpfchen 34 einem nicht vertikalen Pfad, der durch den Pfeil in 3 dargestellt ist, auf das Substrat folgt, wodurch ein Versatz zwischen der tatsächlichen und der erforderlichen Abscheidungsstelle, d.h., der Vertiefung 26, entsteht. In Tintenstrahlköpfen tritt häufig eine gewisse Verstopfung in der Düse 30 auf, und zur Minimierung der Beeinflussung des nicht vertikalen Flugpfades der ausgestoßenen Tröpfchen 34 wird der Tintenstrahldruckkopf 34 während des Abscheidungszyklus so nahe wie möglich an dem Substrat 14 gehalten. Zwischen dem Druckkopf und dem Substrat muss jedoch unbedingt ein endlicher Abstand aufrechterhalten werden, was zu einer Abweichung oder einem Versatz zwischen den tatsächlichen und Zielabscheidungsstellen führt. Ferner können in der Herstellung von großflächigen Anzeigen flexible Kunststoffschichten oder flexibler Kunststoff in spulbarer Rollenform besonders vorteilhaft sein. Solche flexiblen Kunststoffsubstrate können über einer starren ebenen Oberfläche positioniert werden oder können gespannt werden, um ein flaches Substrat zur Abscheidung unter dem Druckkopf zu präsentieren. In jedem Fall hat sich gezeigt, dass eine Verformung des Substrats auftritt, und diese Verformung kann variieren, wenn das Substrat unter dem Druckkopf bewegt wird. Zusätzlich ändern solche Substrate ihre physische Größe mit Änderungen in Umgebungsbedingungen, wie Temperatur und Feuchtigkeit. Alle diese Faktoren können auch zu einer Abweichung oder einem Versatz zwischen den tatsächlichen und Zielabscheidungsstellen der Tröpfchen führen.
Es ist daher erkennbar, dass ein signifikanter Bedarf an einer Überwachung der Abscheidung der Tröpfchen aus organischem Polymermaterial auf das Substrat besteht. Bisher wurde die Genauigkeit, mit der Tröpfchen abgeschieden werden, durch Überprüfung der Tröpfchen nach der Abscheidung unter Verwendung eines geeigneten Mikroskops geprüft. Die abgeschiedenen Tröpfchen werden periodisch von der Abscheidungsseite des Substrats geprüft. Der Tintenstrahlkopf besteht jedoch für gewöhnlich aus einer Gruppe von Ausstoßdüsen. Wegen der physischen Größe des Tintenstrahlkopfs und der Objektivlinse des Betrachtungsmikroskops gibt es notwendigerweise einen gewissen Trennungsabstand zwischen den aktuellen Tröpfchen, die abgeschieden werden und den Tröpfchen, die betrachtet werden. Es gibt auch eine beachtliche Zeitverzögerung zwischen der tatsächlichen Tröpfchenabscheidung und der Betrachtung. Die Tröpfchen haben ein sehr kleines Volumen und enthalten einen hohen Anteil an flüchtigem Lösemittel. Daher trocknen sie relativ schnell, sobald sie einmal abgeschieden sind. Somit haben die abgeschiedenen Tröpfchen zu dem Zeitpunkt, zu dem sie betrachtet werden können, einen trockenen Zustand erreicht und sind schwierig zu unterscheiden, insbesondere, wenn die abgeschiedenen Materialien transparent sind.
Es gibt zusätzliche Probleme beim Betrachten von trockenen Tröpfchen unter Verwendung der gegenwärtig bekannten Technik der Betrachtung von der Abscheidungsseite des Substrats, da die Tröpfchen sich bewegen können, während sie trocknen. Ein Tröpfchen besteht für gewöhnlich aus 1 Vol.% bis 5 Vol.% organischem Polymermaterial, wobei die restlichen 95% bis 99% Lösemittel sind. Es ist daher offensichtlich, dass, sobald ein Tröpfchen getrocknet ist, das tatsächliche Material, das auf dem Substrat verbleibt, ein weitaus kleineres Volumen hat als das Volumen des Tröpfchens, das tatsächlich auf dem Substrat abgeschieden wurde. Das verbleibende Material nimmt auch eine viel kleinere Fläche ein als das abgeschiedene Tröpfchen. Wenn die Oberfläche des Substrats gleichförmig ist, ist das Material, das als trockenes Tröpfchen aus organischem Polymer verbleibt, für gewöhnlich in der Mitte der Fläche positioniert, die von einem abgeschiedenen Tröpfchen eingenommen wird. Wenn jedoch die Oberfläche des Substrats Ungleichmäßigkeiten enthält, was häufig der Fall ist, und insbesondere für Kunststoffsubstrate, kann das Polymermaterial in dem abgeschiedenen Tröpfchen durch eine solche Oberflächenungleichmäßigkeit während des Trocknungsprozesses angezogen werden. Das getrocknete Material, das auf dem Substrat verbleibt, kann daher an einer Seite oder einem Ende der Fläche angeordnet werden, die von einem abgeschiedenen Tröpfchen auf dem Substrat eingenommen wird, oder kann im Wesentlichen in der Mitte verbleiben, abhängig von der Position der Ungleichmäßigkeit. Somit liefert das Betrachten eines getrockneten Tröpfchens keinen wahren Hinweis auf die Abscheidungsausrichtung, da für ein bestimmtes abgeschiedenes Tröpfchen das organische Polymermaterial sich während des Trocknungsprozesses aufgrund des Vorhandenseins einer Ungleichmäßigkeit auf der Oberfläche des Substrats an der tatsächlichen Stelle, wo das Tröpfchen abgeschieden wurde, in exakte Ausrichtung mit einer Zielabscheidungsstelle "bewegt" haben kann.
Es kann auch passieren, dass diese Bewegung eines Tröpfchens beim Trocknen zu keiner Überlappung zwischen der Zielvertiefung in der Bankstruktur und einem teilweise trockenen abgeschiedenen Tröpfchen führt, wobei in diesem Fall der Kontrast in der Benetzbarkeit zwischen dem Tröpfchen und dem Material des Matrixsubstrats negiert wird, wodurch es für das Tröpfchen schwieriger wird, sich in der Vertiefung der Bankstruktur auszurichten.
Es wurde auch vorgeschlagen, abgeschiedene Tröpfchen durch vorübergehendes Bewegen des Tintenstrahlkopfs aus der abgeschiedenen Fläche zu bewegen und dann ein geeignetes Mikroskop über den letzten abgeschiedenen Tröpfchen anzuordnen. Dieser Vorschlag hat sich jedoch als problematisch erwiesen, da die Tröpfchen trocknen, bevor das Mikroskop in die Betrachtungsposition bewegt werden kann, und mit zunehmender Anzeigegröße wird es insbesondere schwierig, die Position der letzten abgeschiedenen Tröpfchen auf dem Substrat zu bestimmen. Ein Hauptgrund dafür ist, dass viele der verwendeten Polymermaterialien wenn sie trocken sind, nicht leicht von dem Hintergrundsubstratmaterial unterschieden werden können.
Ferner ist eine wiederholte Bewegung des Tintenstrahlkopfs von der Abscheidungsstelle weg und zu dieser hin nicht effizient und es gibt keine Echtzeitüberwachung der Abscheidung, so dass ein Feedback über die Betrachtung nicht maximiert werden kann.
Aus der vorangehenden Beschreibung geht hervor, dass die Tröpfchen des Polymermaterials in einem nassen Zustand oder unter nassen Bedingungen abgeschieden werden, aber angesichts ihrer relativ geringen Größe und der Tatsache, dass sie Polymermaterial umfassen, das in einem relativ flüchtigen Lösemittel aufgelöst ist, relativ schnell zu einem trockenen Zustand härten oder trocknen. Mit der vorliegenden Erfindung wurde bestimmt, dass die abgeschiedenen Tröpfchen von der gegenüberliegenden oder Nicht-Abscheidungsseite des Substrats weitaus leichter zu betrachten und zu unterscheiden sind. Somit wurde bestimmt, dass die abgeschiedenen Tröpfchen mit einem geeigneten Gerät, wie einem Mikroskop, im nassen Zustand betrachtet werden können, das heißt, zwischen der Abscheidung und dem Erreichen des trockenen Zustandes, und somit betrachtet werden können, bevor sie einen Zustand erreichen, in dem sie extrem schwer zu erkennen sind; nämlich vor dem Erreichen des trockenen Zustands, und dass diese Eigenschaft der abgeschiedenen Tröpfchen des Polymermaterials vor dem Trocknen als signifikanter Vorteil genutzt werden kann, um die Genauigkeit der Abscheidung des Polymermaterials zu prüfen.
Wie zuvor erwähnt, ändern die Polymermaterialtröpfchen sich rasch in den trockenen Zustand nach der Abscheidung, und es ist daher offensichtlich, dass zur Nutzung dieser Eigenschaft der Polymermaterialtröpfchen im nassen Zustand ein starker Bedarf an einer In-Situ-Betrachtung abgeschiedener Tröpfchen des Materials besteht.
Die Probleme, die mit der Betrachtung abgeschiedenen Polymermaterials in Zusammenhang stehen, werden unter Bezugnahme auf 3 besser erkennbar. Wenn das Polymermaterial seinen trockenen Zustand erreicht hat, wie durch die Tröpfchen 38 in 2 dargestellt ist, ist es kaum auf dem Substrat zu erkennen.
Wie jedoch ebenso aus 3 hervorgeht, sind die vor kurzem abgeschiedenen Tröpfchen, d.h., jene Tröpfchen, die noch keinen trockenen Zustand aus dem nassen Zustand erreicht haben, in dem sie abgeschieden wurden, relativ leicht zu unterscheiden. Aus dieser Figur ist auch erkennbar, dass von den zwei Reihen 40, 42 der vor kurzem abgeschiedenen Tröpfchen die letzten oder gerade ebene abgeschiedenen Tröpfchen 44 am besten erkennbar sind, wobei die Sichtbarkeit mit einer Zunahme der Zeit nach der Abscheidung abnimmt.
Es ist bekannt, dass Objekte als "Hellfeld-" oder "Dunkelfeld-" Bilder durch die Verwendung geeigneter Bilderzeugungssystem betrachtet werden können.
5 zeigt ein Tröpfchen Dw aus Polymermaterial auf einem Substrat in einem nassen Zustand. Wenn das nasse Tröpfchen Dw durch eine optische Hellfeldbildanordnung, wie in 6 dargestellt, von der Unterseite des Substrats betrachtet wird, dringen Lichtstrahlen von der bilderzeugenden Lichtquelle in das Tröpfchen. Jene Lichtstrahlen, die nicht mit der Mittelachse des Tröpfchens übereinstimmen, erfahren eine innere Reflexion. In dem Bereich der Mittelachse des Tröpfchens jedoch ist die obere Oberfläche des Tröpfchens im Wesentlichen parallel zu dem Substrat. Somit können jene Lichtstrahlen, die in der Nähe der Mittelachse des Tröpfchens durchgehen, aus dem Tröpfchen treten. Wenn das Tröpfchen daher betrachtet wird, erscheint es als sehr heller Fleck gegen eine dunkle kreisförmige Basisfläche, umgeben von dem Hellfeldhintergrund, wie in 7 dargestellt. Der helle Punkt in der Mitte des Bildes stimmt im Wesentlichen mit der Mittelachse des Tröpfchens überein. Dieses Hellfeldbild kann daher vorteilhaft verwendet werden, um die Genauigkeit zu bestimmen, mit der das Tröpfchen abgeschieden wurde.
8 zeigt das Tröpfchen, sobald es einen trockenen Zustand erreicht hat, wie mit D_D angegeben ist. Es ist erkennbar, dass das halbsphärische nasse Tröpfchen Dw die Form einer relativ flachen dünnen Scheibe eingenommen hat. Wenn ein Glassubstrat verwendet wird, hat das trockene Tröpfchen einen Brechungsindex, der im Wesentlichen derselbe ist wie jener des Substratmaterials. In diesem Fall tritt eine geringfügige Streuung der Lichtstrahlen auf, die nur zu einem geringen Bildkontrast an den Rändern des Tröpfchens führt, wodurch das trockene Tröpfchen relativ schwierig zu erfassen wird. Wenn jedoch die entsprechenden Brechungsindizes der Unterstruktur und des abgeschiedenen Materials unterschiedlich sind, und wenn das Hellfeld-Bilderzeugungssystem, das in 7 dargestellt ist, zum Betrachten des trockenen Tröpfchen D_D verwendet wird, gehen die Lichtstrahlen in das Tröpfchen, erfahren aber eine Reflexion an der fernen Seite des Tröpfchens. Die reflektierten Lichtstrahlen interferieren miteinander und erzeugen Interferenzringe in verschiedenen Farben, wobei die Farben von der Dicke des Tröpfchens abhängig sind. Dieses Bild ist schematisch in 9 dargestellt. Das Bild zeigt, wie farbige Interferenzringe dazu neigen, in dem betrachteten Bild ineinander überzugehen. Es ist daher relativ schwierig, eine scharfe Kontur für das betrachtete Bild zu erkennen. Aus einem Vergleich zwischen dem Hellfeldbild des nassen Tröpfchens, das in 7 dargestellt ist, und dem Hellfeldbild des trockenen Tröpfchens, das in 9 dargestellt ist, ist daher leicht zu erkennen, dass es deutlich leichter ist, die Ausrichtung des abgeschiedenen Tröpfchens unter Verwendung des Bildes von 7 zu prüfen, als das Bild von 9 zu verwenden.
10 zeigt ein Dunkelfeld-Bilderzeugungssystem, und wenn das nasse Tröpfchen Dw, das in 5 dargestellt ist, mit diesem System betrachtet wird, tritt Licht von der Lichtquelle in das Tröpfchen und erfährt eine Reflexion innerhalb des nassen Tröpfchens aus Material. Es tritt eine gewisse Streuung des Lichts an den Rändern des Tröpfchens ein, und somit erscheint das nasse Tröpfchen als heller, aber gut definierter Ring mit einem dunklen Mittelpunkt vor einem dunklen Hintergrund. Da der helle Ring gut definiert ist, ist das Bild, das in 11 dargestellt ist, weitaus besser zum Prüfen der Ausrichtung des abgeschiedenen Tröpfchens zu verwenden, als das Hellfeldbild des trockenen Tröpfchens, das in 9 dargestellt ist.
Wenn das trockene Tröpfchen D_D, das in 8 dargestellt ist, mit dem Dunkelfeld-Bilderzeugungssystem betrachtet wird, das in 10 dargestellt ist, wird der Großteil des Lichts, das auf das Tröpfchen auftrifft, gestreut und tritt aus dem Betrachtungsfeld der Bilderzeugungslinse nach außen. Das getrocknete Tröpfchen D_D erscheint daher als sehr schwaches kreisförmiges Bild vor einem dunklen Hintergrund und dieses Bild ist schwierig zu erfassen und kann nicht zum Prüfen der Tröpfchenausrichtung verwendet werden.
Aus den obengenannten Hell- und Dunkelfeldbildern für die trockenen und nassen Tröpfchen ist erkennbar, dass signifikante und unerwartete Vorteile erreicht werden können, wenn die abgeschiedenen Tröpfchen in situ betrachtet werden, während sie sich noch im nassen Zustand befinden. Die In-Situ-Betrachtung kann unter Verwendung des Geräts ausgeführt werden, das in 1 dargestellt ist.
Die organischen Polymermaterialien werden jedoch auf der oberen Oberfläche des Substrats abgeschieden, wenn sie in 1 betrachtet werden, und somit ist es zur In-Situ-Betrachtung notwendig, die Abscheidung der Polymermaterialien durch das Substrat zu betrachten. Die Betrachtung der Tröpfchen kann leichter gemacht werden, wenn das Substrat mit Licht bestrahlt wird. Wenn die Materialien durch das Substrat betrachtet werden, ist daher eine erste Überlegung, dass das Substrat bei der Wellenlänge des Lichts, das für die Betrachtung verwendet wird, transparent ist. Wenn das Substrat aus Glas oder transparentem Kunststoff besteht, kann sichtbares Licht oder Strahlung längerer Wellenlänge verwendet werden. Wenn das Substrat aus Silizium besteht, kann Infrarotlicht, dessen Wellenlänge länger als 1,1 Mikron ist, verwendet werden.
Es gibt auch eine zweite Überlegung zur In-Situ-Betrachtung von konjugierten Polymeren, die durch eine Tintenstrahltechnik gedruckt werden. Die Eigenschaften für die Absorption und Emission (Lumineszenz) von Licht eines konjugierten Polymers sind in 11 dargestellt. Aus 11 ist erkennbar, dass ein Überlappungsbereich für die Absorptions- und Lumineszenzeigenschaften vorhanden ist. Das konjugierte Polymer absorbiert in unterschiedlichen Ausmaßen Licht, das auf das Polymer fällt, mit einer Wellenlänge von weniger als λ₁. Dies in als Absorptionsbereich in 11 angegeben. Das konjugierte Polymer ist nur für einfallendes Licht mit einer Wellenlänge von mehr als λ₁ transparent, und dies ist als der transparente Bereich in 11 gekennzeichnet.
Eine konjugierte Polymerkette ist in 14 dargestellt, und delokalisierte orbitale π-Valenzelektronen sind entlang der Kette vorhanden. Diese Elektronen haben eine relativ schmale Bandlücke im Vergleich zu Sigma-Valenzelektronen, die auch in der Polymerkette vorhanden sind. Wenn das konjugierte Polymer Ultraviolett (UV) oder sichtbares Licht absorbiert, werden die π-Valenzelektronen von dem π-Bindungsorbit (Grundzustand) in einen π*-Antibindungsorbit (angeregten Zustand) angeregt, wie schematisch in 15 dargestellt ist. Der angeregte Zustand ist in Bezug auf die π-Bindung zwischen Atomen weniger stabil als der Grundzustand. Wenn Sauerstoffatome vorhanden sind und diese Anregung eintritt, wird die π-Bindung zerstört und eine gewisse Bindung findet zwischen den Sauerstoffatomen in der Umgebungsatmosphäre und den Kohlenstoffatomen des konjugierten Polymers statt, wodurch die fotoooxidierte Polymerkette entsteht, die in 16 dargestellt ist. Dies Bindung kann eintreten, wenn Sauerstoffatome in der Umgebungsatmosphäre des konjugierten Polymers vorhanden sind, und das Licht, dem das konjugierte Polymer ausgesetzt wird, eine Komponente in dem Absorptionsbereich für das konjugierte Polymer hat, d.h., eine Komponente mit einer Wellenlänge kleiner λ₁, wie in 11 dargestellt ist.
Die Bindung zwischen den Sauerstoff- und Kohlenstoffatomen baut die konjugierten Polymere ab, was zu einer geringeren Leuchtkraft in LEDs und zu einer geringeren Ladungsmobilität für organische Dünnfilmtransistoren (TFTs) führt. Eine Möglichkeit, diesen Polymerabbau zu vermieden, ist, die konjugierten Polymere in einer Atmosphäre zu drucken, die keinen Sauerstoff enthält. Dies bedeutet, dass das Gerät, das in 1 dargestellt ist, in einer Kammer angeordnet wird, wobei die Umgebungstemperatur in der Kammer sorgfältig kontrolliert werden kann um sicherzustellen, dass kein Sauerstoff vorhanden ist. Dies erhöht jedoch die Komplexität des Prozesses und erhöht ferner die Herstellungskosten. Es ist daher ein realistischerer Vorschlag, die Wellenlänge des Lichts zu kontrollieren, die zur In-Situ-Betrachtung verwendet wird, so dass sie im transparenten Bereich des konjugierten Polymers liegt. d.h., eine Wellenlänge von mehr als λ₁, wie in 11 dargestellt ist.
Wenn eine mehrfarbige Anzeige hergestellt wird, hat das Rotlicht emittierende Polymer die schmalste Bandlücke (längste Wellenlänge für die Absorptionsflanke λ₁). In diesem Fall sollte das Licht, das in dem Bilderzeugungssystem zur In-Situ-Betrachtung der Tröpfchenabscheidung verwendet wird, keine Spektralkomponente beinhalten, die eine Wellenlänge hat, die kürzer als die Wellenlänge der Absorptionsflanke für das Rotlicht emittierende Polymer ist. Ferner verliert der Siliziumdetektor der CCD, der zur Detektion verwendet wird, mit Zunahme in der Wellenlänge des verwendeten Lichts an Empfindlichkeit, und wird transparent, wenn das einfallende Licht eine Wellenlänge von etwa 1,1 μm hat. Es hat sich gezeigt, dass eine Wellenlänge von etwa 900 nm kontinuierlich eine annehmbare Empfindlichkeit für die CCD bereitstellt. Somit sollte für eine mehrfarbige Anzeige Tiefrot- oder Infrarotlicht mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 600 nm bis etwa 900 nm verwendet werden, um eine Fotooxidation und somit einen Abbau des Rotlicht emittierenden Polymers zu vermeiden, während die effiziente Nutzung einer CCD zur Detektion möglich ist.
Mit der vorliegenden Erfindung kann jeder Versatz zwischen dem abgeschiedenen Tröpfchen und einer Vertiefung in der Bankstruktur leichter gesehen werden, da eine In-Situ-Betrachtung des abgeschiedenen Tröpfchens vor dem trockenen Zustand erreicht wird. Da ferner der mögliche Veratz in dem abgeschiedenen Material kontinuierlich oder periodisch während der Dauer des Abscheidungszyklus überwacht werden kann, kann jeder Anstieg im Versatz über eine tolerierbare Grenze rasch erfasst werden, und ein geeigneter Positionsausgleich zwischen der Platte und dem Druckkopf durch die computergesteuerte, motorisierte Stütze 16 bereitgestellt werden. Wenn eine Reinigung der Düsen des Tintenstrahlkopfs als angemessen erachtet wird, kann die Abscheidungsmaschine als Alternative oder zusätzlich zu der Versatzkontrolle einen Reinigungszyklus für den Tintenstrahlkopf ausführen. Ein solches System ist in 17 dargestellt.
Die Erfindung wurde anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Herstellung elektrolumineszenter Anzeigen beschrieben, wodurch die Herstellung aktiver Pixelelemente mit einem unannehmbaren Versatz deutlich verringert werden kann. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch in der Herstellung konjugierter Polymer-TFTs, Verbindungen für LEDs oder TFTs, Solarzellen, die konjugierte Polymere enthalten, Tintenstrahlätzen oder jede andere Anwendung verwendet werden, wo eine exakte Ausrichtung des Tintenstrahlkopfs mit Abscheidungsstellen auf einem Substrat von primärer Bedeutung ist.
18 ist ein Blockdiagram, das eine Anzeigevorrichtung (oder ein Gerät) vom aktiven Matrixtyp, das elektrooptische Elemente, wie organische elektrolumineszente Elemente enthält, als bevorzugtes Beispiel der elektrooptischen Vorrichtungen zeigt, und ein Adressierschema, das unter Verwendung des Verfahrens oder Geräts der vorliegenden Erfindung hergestellt werden kann. In der Anzeigevorrichtung 200, die in dieser Figur dargestellt ist, sind mehrere Abtastleitungen "gate", mehrere Datenleitungen "sig", die sich in eine Richtung erstrecken, die die Richtung schneidet, in der sich die Abtastleitungen "gate" erstrecken, mehrere gemeinsame Stromversorgungsleitungen "com", die sich im Wesentlichen parallel zu den Datenleitungen "sig" erstrecken, und mehrere Pixel 201, die an den Schnittpunkten der Datenleitungen "sig" und der Abtastleitungen "gate" angeordnet sind, über einem Substrat gebildet.
Jedes Pixel 201 umfasst einen ersten TFT 202, an den ein Abtastsignal zu der Gate-Elektrode durch das Abtast-Gate geleitet wird, ein Haltekondensator "cap", der ein Bildsignal hält, das von der Datenleitung "sig" über den ersten TFT 202 zugeleitet wird, einen zweiten TFT 203, in dem das Bildsignal, das von dem Haltekondensator "cap" gehalten wird, zu der Gate-Elektrode (einer zweiten Gate-Elektrode) geleitet wird, und ein elektrooptisches Element 204, wie ein elektrolumineszentes Element (als Widerstand angegeben), in das der Antriebsstrom von der gemeinsamen Stromversorgungsleitung "com", wenn das Element 204 elektrisch an die gemeinsame Stromversorgungsleitung "com" angeschlossen ist, durch den zweiten TFT 203 fließt. Die Abtastleitungen "gate" sind an eine erste Treiberschaltung 205 angeschlossen und die Datenleitungen "sig" sind an eine zweite Treiberschaltung 206 angeschlossen. Mindestens eine der ersten Schaltung 205 und der zweiten Schaltung 206 können vorzugsweise über dem Substrat gebildet sein, über dem die ersten TFTs 202 und die zweiten TFTs 203 gebildet sind. Die TFT-Gruppe(n), die durch die Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird (werden), kann (können) vorzugsweise bei mindestens einem aus der Gruppe der ersten TFTs 202 und der zweiten TFTs 203, der ersten Treiberschaltung 205 und der zweiten Treiberschaltung 206 angewendet werden.
Die vorliegende Erfindung kann daher zur Herstellung von Anzeigen und anderen Vorrichtungen verwendet werden, die in vielen Arten von Geräten eingebaut werden, wie mobile Anzeigen, z.B. Mobiltelefone, Laptop-Personal-Computer, DVD-Player, Kameras, Bildfeldgeräten; tragbare Anzeigen, wie Tischcomputer, CCTV oder Fotoalben; Instrumententafeln, wie Kraftfahrzeug- oder Flugzeuginstrumententafeln; oder industrielle Anzeigen, wie Geräteanzeigen im Kontrollraum. Mit anderen Worten, eine elektrooptische Vorrichtung oder Anzeige, bei der wie zuvor erwähnt die TFT-Gruppe(n) angewendet wird (werden), die durch die Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird (werden), kann (können) in viele Arten von Geräten, wie oben als Beispiele angeführt, verwendet werden.
Verschiedene elektronische Geräte, die elektrooptische Anzeigevorrichtungen verwenden, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, werden nun beschrieben.
<1: Mobiler Computer>
Es wird nun ein Beispiel beschrieben, in dem die Anzeigevorrichtung, die gemäß einer der obengenannten Ausführungsformen hergestellt wurde, bei einem mobilen Personal-Computer angewendet wird.
19 ist eine isometrische Ansicht, die die Konfiguration dieses Personal-Computers zeigt. In der Zeichnung ist der Personal-Computer 1100 mit einem Körper 1104 bereitgestellt, der eine Tastatur 1102 und eine Anzeigeeinheit 1106 enthält. Die Anzeigeeinheit 1106 wird unter Verwendung eines Anzeigefeldes ausgeführt, das gemäß dem Strukturierungsverfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, wie zuvor beschrieben.
<2: Tragbares Telefon>
Anschließend wird ein Beispiel beschrieben, in dem die Anzeigevorrichtung bei einem Anzeigeabschnitt eines tragbaren Telefons angewendet wird. 20 ist eine isometrische Ansicht, die die Konfiguration des tragbaren Telefons zeigt. In der Zeichnung ist das tragbare Telefon 1200 mit mehreren Bedienungstasten 1202, einem Ohrstück 1204, einem Mundstück 1206 und einem Anzeigefeld 100 bereitgestellt. Dieses Anzeigefeld 100 wird unter Verwendung einer Anzeigevorrichtung ausgeführt, die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wie zuvor beschrieben hergestellt wurde.
<3: Digitaler Fotoapparat>
Anschließend wird ein digitaler Fotoapparat beschrieben, der eine OEL-Anzeigevorrichtung als Sucher verwendet. 21 ist eine isometrische Ansicht, die die Konfiguration des digitalen Fotoapparates und der Verbindung zu externen Vorrichtungen kurz beschreibt.
Typische Kameras verwenden lichtempfindliche Filme mit lichtempfindlichen Beschichtungen und zeichnen optische Bilder von Objekten auf, indem eine chemische Änderung in den lichtempfindlichen Beschichtungen herbeigeführt wird, während der digitale Fotoapparat 1300 Bilderzeugungssignale von dem optischen Bild eines Objekts durch fotoelektrische Umwandlung unter Verwendung zum Beispiel einer ladungsgekoppelten Vorrichtung (CCD) erzeugt. Der digitale Fotoapparat 1300 ist mit einem OEL-Element 100 an der Rückseite eines Gehäuses 1302 bereitgestellt, um eine Anzeige auf der Basis der Bilderzeugungssignale von der CCD auszuführen. Somit dient das Anzeigefeld 100 als Sucher zur Anzeige des Objekts. Eine Fotoannahmeeinheit 1304, die optische Linsen und die CCD enthält, ist an der Vorderseite (hinten in der Zeichnung) des Gehäuses 1302 bereitgestellt.
Wenn ein Kameramann das Objektbild bestimmt, das in dem OEL-Elementfeld 100 angezeigt wird, und die Blende löst, werden die Bildsignale von der CCD übertragen und in Speichern in einer Schaltungsplatte 1308 gespeichert. In dem digitalem Fotoapparat 1300 sind Videosignal-Ausgangsklemmen 1312 und Eingangs-/Ausgangsklemmen 1314 zur Datenkommunikation an einer Seite des Gehäuses 1302 bereitgestellt. Wie in der Zeichnung dargestellt, sind ein Fernsehmonitor 1430 und ein Personal-Computer 1440 an die Videosignalklemmen 1312 beziehungsweise die Eingangs-/Ausgangsklemmen 1314, falls notwendig, angeschlossen. Die Bilderzeugungssignale, die in den Speichern der Schaltungsplatte 1308 gespeichert sind, werden an den Fernsehmonitor 1430 und den Personal-Computer 1440 durch einen bestimmten Vorgang ausgegeben.
Beispiele für elektronische Geräte, die nicht der Personal-Computer, der in 19 dargestellt ist, das tragbare Telefon, das in 20 dargestellt ist, und der digitale Fotoapparat sind, der in 21 dargestellt ist, umfassen OEL-Element-Fernsehgeräte, Videorecorder vom Bildsuchertyp oder Monitor-Direktsichttyp, Kraftfahrzuegnavigations- und -instrumentierungssysteme, Pager, elektronische Notebooks, tragbare Rechner, Textverarbeitungssysteme, Workstations, TV-Telefone, POS-("Point-of-Sales") Terminals und Vorrichtungen, die mit einem Berührungsschirm ausgestattet sind. Natürlich können OEL-Vorrichtungen, die unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, nicht nur bei Anzeigeabschnitten dieser elektronischen Geräte angewendet werden, sondern auch bei jeder anderen Form von Gerät, die einen Anzeigeabschnitt enthält.
Ferner sind die Anzeigevorrichtungen, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, auch für einen bildschirmartigen Großflächenfernseher geeignet, der sehr dünn, flexibel und leicht ist. Daher ist es möglich, solche Großflächenfernseher an eine Wand zu kleben oder zu hängen. Der flexible Fernseher kann, falls erforderlich, einfach aufgerollt werden, wenn er nicht verwendet wird.
Gedruckte Schaltungsplatten können auch unter Verwendung der vorliegenden Erfindung hergestellt werden. Herkömmliche gedruckte Schaltungsplatten werden durch fotolithografische und Ätztechniken gebildet, die die Herstellungskosten erhöhen, obwohl sie kostenorientiertere Vorrichtungen als andere mikroelektronische Vorrichtungen sind, wie IC-Chips oder passive Vorrichtungen. Es ist auch eine hochauflösende Strukturierung erforderlich, um eine hochdichte Bestückung zu erreichen. Hochauflösende Verbindungen auf einer Platte können einfach und zuverlässig unter Verwendung der vorliegenden Erfindung erreicht werden.
Farbfilter für Farbanzeigeanwendungen können ebenso unter Verwendung der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden. Tröpfchen von Flüssigkeit, die Farbstoff oder Pigment enthalten, werden exakt auf ausgewählte Regionen eines Substrats abgeschieden. Ein Matrixformat wird häufig verwendet, wobei die Tröpfchen extrem nahe beieinander liegen. Die In-Situ-Betrachtung kann sich daher als extrem vorteilhaft erweisen. Nach dem Trockenen dienen der Farbstoff oder die Pigmente in den Tröpfchen als Filterschichten.
DNA-Sensorgruppenchips können auch unter Verwendung der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden. Lösungen, die unterschiedliche DNAs enthalten, werden auf einer Gruppe von Aufnahmestellen abgeschieden, die durch schmale Lücken getrennt sind, die durch die Chips bereitgestellt werden.
Die vorangehende Beschreibung ist nur beispielhaft und für den Fachmann ist offensichtlich, dass Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Musters, wobei das Verfahren umfasst: das Abscheiden von Tröpfchen (34) einschließlich eines Materials auf eine erste Oberfläche eines Substrats (14) unter Verwendung eines Tintenstrahlkopfs (10); und das Erfassen der Tröpfchen, die auf der ersten Oberfläche abgeschieden wurden, von einer zweiten Oberfläche des Substrats gegenüber der ersten Oberfläche, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass: das Erfassen der Tröpfchen von einem Detektor (18) ausgeführt wird, der ein Bild des Tröpfchens erhält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Detektor das Bild der Tröpfchen erhält, nachdem das Abscheiden der Tröpfchen ausgeführt wurde.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Erfassen der Tröpfchen von einem Detektor ausgeführt wird, der die Tröpfchen durch einen Spiegel (20) erfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Detektor unter dem Substrat angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Detektor die Tröpfchen durch eine Linse erfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Erfassen der Tröpfchen, die auf der ersten Oberfläche abgeschieden sind, vor dem Trocknen des Tröpfchens ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine vorgemusterte Struktur (26) auf der ersten Oberfläche bereitgestellt ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Detektor eine ladungsgekoppelte Vorrichtung ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Substrat auf einer motorisierten Platte (12) gestützt ist, die so angeordnet ist, dass sie sich relativ zu dem Tintenstrahlkopf bewegt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Substrat flexibel ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Tröpfchen ein konjugiertes Polymer enthalten.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Substrat durch die zweite Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, mit Licht, das durch das Substrat hindurchgehen kann, im Wesentlichen in einer Periode bestrahlt wird, in der das Erfassen der Tröpfchen ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bild ein Hellfeldbild ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei eine Wellenlänge des Lichts größer als eine Wellenlänge einer Absorptions kante eines konjugierten Polymers ist, das in den Tröpfchen enthalten ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Wellenlänge des Lichts im Bereich von 600 nm bis 900 nm liegt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, des Weiteren umfassend das Steuern einer Position des Tintenstrahlkopfs relativ zu dem Substrat abhängig von der Position der Tröpfchen, die auf der ersten Oberfläche abgeschieden sind, relativ zu einer Position der Tröpfchen auf der ersten Oberfläche, die vor dem Abscheiden der Tröpfchen erwartet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, des Weiteren umfassend das Ausführen eines Reinigungszyklus für den Tintenstrahlkopf.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bilden des Musters durch Abscheiden einer Mehrzahl der Tröpfchen auf einen Film ausgeführt wird, wobei die Tröpfchen den Film ätzen.
Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Elements, wobei das Verfahren das Bilden eines Musters aus einem Material umfasst, wobei das Bilden des Musters durch ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Transistors, wobei das Verfahren das Bilden eines Musters nach einem der Ansprüche 1 bis 17 umfasst, das ein Material zur Bildung des Transistors enthält.
Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters, wobei das Verfahren das Bilden eines Musters aus einem Material umfasst, das für das Farbfilter verwendet wird, wobei das Bilden des Musters durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 ausgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung, wobei das Verfahren das Bilden eines Musters aus einem Material umfasst, das für ein Licht emittierendes Element verwendet wird, das in der Anzeigevorrichtung enthalten ist, wobei das Bilden des Musters durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18 ausgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung, wobei das Verfahren das Bilden eines Musters aus einem Material, das für die elektronische Vorrichtung verwendet wird, nach einem der Ansprüche 1 bis 17 umfasst, wobei die Tröpfchen das Material enthalten.
Tintenstrahlgerät, umfassend: einen Tintenstrahlkopf (10), der zum Ausstoßen von Tintentröpfchen (34) auf eine erste Oberfläche eines Substrats (14) angeordnet ist; ein Stützmittel (12), das zum Stützen des Substrats angeordnet ist; und ein Detektionsmittel (18), das zum Erfassen der Tröpfchen, die auf der ersten Oberfläche abgeschieden sind, von einer zweiten Oberfläche des Substrats, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, als Bild angeordnet ist; wobei das Detektionsmittel ein Bilddetektor ist.
Tintenstrahlgerät nach Anspruch 24, wobei das Stützmittel eine motorisierte Platte (12) ist, und der Detektor unter der motorisierten Platte angeordnet ist.
Tintenstrahlgerät nach Anspruch 25, wobei die motorisierte Platte zur Bewegung relativ zu dem Tintenstrahlkopf angeordnet ist.
Tintenstrahlgerät nach einem der Ansprüche 24 bis 26, wobei der Detektor zum Erfassen der Tröpfchen, die auf dem Substrat angeordnet sind, durch das Substrat angeordnet ist.
Tintenstrahlgerät nach einem der Ansprüche 24 bis 27, wobei das Detektionsmittel eine ladungsgekoppelte Vorrichtung umfasst.
Tintenstrahlgerät nach einem der Ansprüche 24 bis 28, wobei das Bild ein Hellfeldbild ist.
Tintenstrahlgerät nach einem der Ansprüche 24 bis 29, wobei das Detektionsmittel ein Lichtmittel umfasst, das zum Beleuchten des Substrats angeordnet ist.
Tintenstrahlgerät nach Anspruch 30 mit dem Substrat, wobei das Licht im Wesentlichen durch das Substrat hindurchgehen kann.
Tintenstrahlgerät nach Anspruch 30 oder Anspruch 31 mit dem Tröpfchen, wobei eine Wellenlänge des Lichts größer als eine Wellenlänge einer Absorptionskante eines Materials ist, das in den Tröpfchen enthalten ist.
Tintenstrahlgerät nach einem der Ansprüche 24 bis 32, des Weiteren umfassend ein Steuermittel, das zum Steuern einer Position des Tintenstrahlkopfs relativ zu dem Substrat angeordnet ist.
Tintenstrahlgerät nach einem der Ansprüche 24 bis 33, des weiteren umfassend ein Reinigungsmittel, das zur Ausführung eines Reinigungszyklus für den Tintenstrahlkopf angeordnet ist.