JP5467531B2 - 表示素子の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子、液晶表示素子又は電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：フィールドエミッション・ディスプレイ）などの表示素子の製造方法又は製造装置に関する。

有機ＥＬ，液晶表示素子などの表示素子は、小型、薄型、低消費電力、及び軽量という特徴を有するため、現在、各種の電子機器に広く用いられている。これら表示素子は大型化が進んでいる。大型化したロール状に巻かれた可撓性シート基板に表示素子を形成するには、可撓性シート基板の変形が製品の歩留まりに大きく影響する。このため、製造工程における可撓性シート基板の位置情報（アライメント情報）の正確な取得が液晶表示素子の製品の歩留まり向上に大きく影響することになる。

特許文献１は有機ＥＬの表示素子の低減、ランニング・コストの低減の対策として、ロール形式で有機ＥＬの表示素子を製造する製造装置を開示する。特許文献１に開示されるように、可撓性シート基板を用いて基板上に有機ＥＬ素子を形成する場合、基板とマスクとのアライメント時には画像認識カメラを用いて可撓性シート基板とマスクとをアライメントを行う必要がある。特許文献１の開示する発明は、可撓性シート基板の位置を確認する第１画像認識カメラとマスクの位置を確認する第２画像認識カメラとを有している。

特開２００３−１７３８７０号公報

しかし、可撓性シート基板は、各工程における熱によって収縮する場合がある。長尺の表示素子を形成するには、可撓性シート基板の伸縮が無視できない問題となってきているため、位置決めが非常に重要となる。また搬送ローラと可撓性シート基板との間にはすべり発生するため、又は搬送ローラの回転速度と長尺の可撓性シート基板の搬送速度とには差異があるため、実際の長尺の可撓性シート基板の搬送速度を適切に把握する必要がある。
そこで、基板に対しても高精度に表示素子を形成するため、高精度に位置検出できる表示素子用の製造装置を提供する。

本発明の表示素子の製造方法は、所定方向に配列した第１アライメント系及び第２アライメント系によって、前記所定方向に送られる基板上の基準マークを検出し、基板の所定方向の伸縮を算出する伸縮算出工程と、基準マーク及び基板の所定方向の伸縮に基づいて、処理装置により基板の所定の位置に表示素子を形成する為の処理を施す処理工程と、を有する。
さらに、本発明の表示素子の製造方法は、長尺の可撓性のシート基板上に表示素子を形成する製造方法であって、前記長尺の方向に沿って所定間隔で複数の基準マークが形成された前記シート基板を、回転する搬送ローラの表面に所定の角度で密着させて、前記長尺の方向に所定の速度で搬送する工程と、前記シート基板の前記搬送ローラに密着している領域であって、前記長尺の方向に所定距離だけ離れた位置の各々に視野が設定される第１アライメント系と第２アライメント系とによって、前記基準マークを検出する工程と、前記第１アライメント系と第２アライメント系による検出結果に基づいて、前記シート基板の前記長尺の方向に関する伸縮、又は前記シート基板の搬送速度を算出する工程と、前記算出された前記伸縮と前記搬送速度の少なくとも一方と、前記基準マークの位置とに基づいて、前記シート基板上の所定領域に前記表示素子を形成する為の処理を施す工程と、を含むことを有する。
この製造方法により、基板の所定方向の伸縮を把握することができ、その伸縮に応じて基板に処理を施すことができるため、熱などによって基板が伸縮した場合であっても正確に基板を処理することができる。

本発明の表示素子の製造装置は、所定方向に沿って所定の間隔で複数の基準マークが形成された基板を所定方向に搬送する搬送部と、前記基準マークを検出する第１アライメント系と、前記第１アライメント系から前記所定方向に所定距離離れて配置され、前記基準マークを検出する第２アライメント系とを備えた位置検出装置と、前記基準マークを検出し、前記基板の所定方向の伸縮又は前記基板の搬送速度を算出する算出部と、前記基板の所定方向の伸縮又は前記基板の搬送速度の少なくとも一方と前記基準マークとに基づいて、前記基板の所定の位置に表示素子を形成する為の処理を施す処理部と、を有する。
この製造装置により、基板の所定方向の伸縮又は搬送速度を把握することができ、その伸縮又は搬送速度に応じて基板に処理を施すことができるため、正確に基板を処理することができる。

本発明は、伸縮しやすい基板に対して、第１アライメント系と第２アライメント系とによって基準マークを検出することで基板の伸縮及び移動速度を計測することができる。このため、表示素子の製造装置の精度を高めることができ、不良の少ない素子が量産される。

（ａ）は、ボトムゲート型の有機ＥＬ素子５０の上面図である。 （ｂ）は、（ａ）のｂ−ｂ断面図である。 （ｃ）は、（ａ）のｃ−ｃ断面図である。 有機ＥＬ素子５０を製造する製造装置１００の構成を示した概略図である。 第１位置検出装置６０の斜視図である。 第２位置検出装置６９の斜視図である。 第１位置検出装置６０において第１アライメント系６１と第２アライメント系６２との距離を校正する図である。 （ａ）は、右側の第１位置検出装置６０Ｒのレーザー干渉計の斜視図である。 （ｂ）は、右側の第２位置検出装置６９Ｒのレーザー干渉計の斜視図である。 （ａ）は、第１位置検出装置６０及び第１位置検出装置６０とゲート用液滴塗布装置２０Ｇとの上面図である。 （ｂ）は、アライメントマークＡＭと電界効果型トランジスタのゲートバスラインＧＢＬ及びソースバスラインＳＢＬとの位置関係を示した図である。 有機ＥＬ素子５０の製造工程の概略フローチャートである。

＜電界効果型トランジスタの有機ＥＬ素子５０＞
図１（ａ）は、有機ＥＬ素子５０の拡大上面図であり、図１（ｂ）及び（ｃ）は、（ａ）のｂ−ｂ断面図及びｃ−ｃ断面図である。有機ＥＬ素子５０はボトムコンタクト型である。有機ＥＬ素子５０は、可撓性のシート基板ＦＢ（以下はシート基板ＦＢとする）にゲート電極Ｇ、ゲート絶縁層Ｉ、ソース電極Ｓ、ドレイン電極Ｄ、画素電極Ｐ及び有機半導体層ＯＳが形成される。

図１（ｂ）に示されるようにシート基板ＦＢ上にゲート電極Ｇが形成されている。そのゲート電極Ｇの上に絶縁層Ｉが形成されている。絶縁層Ｉの上にソースバスラインＳＢＬのソース電極Ｓが形成されるとともに、画素電極Ｐと接続したドレイン電極Ｄが形成される。ソース電極Ｓとドレイン電極Ｄとの間には有機半導体層ＯＳが形成される。これで電界効果型トランジスタが完成することになる。また、図１（ｂ）及び（ｃ）に示されるように、画素電極Ｐの上には発光層ＩＲが形成され、その発光層ＩＲには透明電極ＩＴＯが形成される。

図１（ｂ）及び（ｃ）から理解されるように、シート基板ＦＢには隔壁ＢＡ（バンク層）が形状されている。そして図１（ｃ）に示されるようにソースバスラインＳＢＬが隔壁ＢＡ間に形成されている。このように、隔壁ＢＡが存在することによりソースバスラインＳＢＬが高精度に形成されるとともに、画素電極Ｐ及び発光層ＩＲも正確に形成されている。なお、図１（ｂ）及び（ｃ）では描かれていないがゲートバスラインＧＢＬもソースバスラインＳＢＬと同様に隔壁ＢＡ間に形成されている。このような有機ＥＬ素子５０を量産する製造装置１００を以下に説明する。

＜＜有機ＥＬ素子の製造装置＞＞
図２は、シート基板ＦＢに、図１で示した画素電極Ｐ及び発光層ＩＲなど有する有機ＥＬ素子５０を製造する製造装置１００の構成を示した概略図である。

有機ＥＬ素子５０の製造においては、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及び画素電極が形成された基板が形成される。その基板上の画素電極上に発光層を含む１以上の有機化合物層（発光素子層）を精度良く形成するために、画素電極の境界領域に隔壁ＢＡ（図１を参照）を精度良く形成することが好ましい。

有機ＥＬ素子用の製造装置１００は隔壁形成工程、電極形成工程、及び発光層形成工程で構成される。電極形成工程及び発光層形成工程では精密に処理するために、正確にシート基板の位置情報を取得しておく必要がある。このため電極形成工程及び発光層形成工程などの前には、アライメントマークＡＭを検出する第１位置検出装置６０が必要となる。

有機ＥＬ素子用の製造装置１００は、ロール状に巻かれたシート基板ＦＢを送り出すための供給ロールＲＬを備えている。供給ロールＲＬが所定速度の回転を行うことで、シート基板ＦＢが搬送方向である＋Ｘ軸方向に送られる。また、有機ＥＬ素子用の製造装置１００は、複数個所に搬送ローラＲＲを備えており、この搬送ローラＲＲが回転することによっても、シート基板ＦＢがＸ軸方向に送られる。搬送ローラＲＲはシート基板ＦＢを両面から挟み込むゴムローラであってもよい。また一部の搬送ローラＲＲは搬送方向と直交するＹ軸方向に移動可能である。

＜隔壁形成工程＞
供給ロールＲＬから送り出されたシート基板ＦＢは、最初にシート基板ＦＢに隔壁ＢＡを形成する隔壁形成工程に入る。隔壁形成工程では、インプリントローラ１０がシート基板ＦＢを押圧するとともに、押圧された隔壁ＢＡが形状を保つように熱転写ローラ１５でシート基板ＦＢをガラス転移点以上に熱する。インプリントローラ１０のローラ表面は鏡面仕上げされており、そのローラ表面にＳｉＣ、Ｔａなどの材料で構成された微細インプリント用モールド１１が取り付けられている。

微細インプリント用モールド１１は、薄膜トランジスタの配線用のスタンパー及びカラーフィルタ用のスタンパーを形成している。微細インプリント用モールド１１に形成された隔壁ＢＡを含む型形状がシート基板ＦＢに転写される。また、シート基板ＦＢの幅方向であるＹ軸方向の両側に基準マークであるアライメントマークＡＭを形成するため、微細インプリント用モールド１１は、アライメントマークＡＭ用のスタンパーを有している。インプリントローラ１０が回転することで、アライメントマークＡＭと隔壁ＢＡとが形成される。

＜電極形成工程＞
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）としては、無機半導体系のものでも有機半導体を用いたものでも良い。有機半導体を用いて薄膜トランジスタを構成すれば、印刷法や液滴塗布法を活用して薄膜トランジスタを形成できる。

製造装置１００は、電極形成工程で、液滴塗布法の一つである液滴塗布装置２０を使用する。液滴塗布装置２０は、インクジェット方式又はディスペンサー方式を採用することができる。インクジェット方式としては、帯電制御方式、加圧振動方式、電気機械変換式、電気熱変換方式、静電吸引方式などが挙げられる。液滴塗布法は、材料の使用に無駄が少なく、しかも所望の位置に所望の量の材料を的確に配置できる。なお、液滴塗布法により塗布されるメタルインクの一滴の量は、例えば１〜３００ナノグラムである。なおメタルインクは、粒子径が約５ｎｍほどの導電体が室温の溶媒中で安定して分散をする液体であり、導電体として、カーボン、銀（Ａｇ）又は金（Ａｕ）などが使われる。

製造装置１００は、熱転写ローラ１５の工程の後に第１位置検出装置６０を配置する。第１位置検出装置６０はアライメントマークＡＭを計測することで、次の工程のゲート用液滴塗布装置２０Ｇに正確な塗布位置を指示する。特に熱転写ローラ１５の処理後はシート基板ＦＢが収縮変形し易いため、第１位置検出装置６０はシート基板ＦＢの変形量を計測する。ゲート用液滴塗布装置２０Ｇは、ゲートバスラインＧＢＬの隔壁ＢＡ内にメタルインクを塗布する。そして、熱処理装置ＢＫは熱風又は遠赤外線などの放射熱によりメタルインクを乾燥又は焼成（ベーキング）する。これらの処理で、ゲート電極Ｇ（図１（ｂ）を参照）が形成される。

第１位置検出装置６０は、シート基板ＦＢの弛みがないように、シート基板ＦＢと搬送ローラＲＲとが密着した状態でアライメントマークＡＭを検出することが好ましい。このため、第１位置検出装置６０は搬送ローラＲＲ上に配置され、第１位置検出装置６０は搬送ローラＲＲ上にシート基板ＦＢがある状態でアライメントマークＡＭを検出する。

次に、乾燥又は焼成工程の下流に配置された第１位置検出装置６０は、アライメントマークＡＭを計測し、次の工程の絶縁層用の液滴塗布装置２０Ｉに正確な塗布位置を指示する。熱処理装置ＢＫの処理後には、シート基板ＦＢが収縮変形し易いためである。絶縁層用の液滴塗布装置２０Ｉは、ポリイミド系樹脂又はウレタン系樹脂の電気絶縁性インクをスイッチング部に塗布する。そして、熱処理装置ＢＫは熱風又は遠赤外線などの放射熱により電気絶縁性インクを乾燥し硬化する。これらの処理で、ゲート絶縁層Ｉが形成される。

次に、ゲート絶縁層Ｉの工程後に配置された第１位置検出装置６０は、アライメントマークＡＭを計測し、次の工程のソース用及びドレイン用並びに画素電極用の液滴塗布装置２０ＳＤに正確な塗布位置を伝える。ソース用及びドレイン用並びに画素電極用の液滴塗布装置２０ＳＤは、メタルインクを、ソースバスラインＳＢＬ（図１（ａ）を参照）の隔壁ＢＡ内及び画素電極Ｐの隔壁ＢＡ内に塗布する。そして、熱処理装置ＢＫはメタルインクを乾燥又は焼成する。これらの処理で、ソース電極Ｓ、ドレイン電極Ｄ及び画素電極Ｐ（図１（ａ）を参照）が接続された状態の電極が形成される。

次に、ソース電極Ｓドレイン電極Ｄの工程後に配置された第１位置検出装置６０は、アライメントマークＡＭを計測し、切断装置３０の切断位置及び有機半導体液滴塗布装置２０ＯＳに正確な塗布位置を伝える。切断装置３０は互いにつながったソース電極Ｓとドレイン電極Ｄとを切断する。切断装置３０は例えばフェムト秒レーザーを使ったフェムト秒レーザー照射部である。フェムト秒レーザー照射部は７６０ｎｍ波長のレーザー光ＬＬを１０ＫＨｚから４０ＫＨｚのパルスで照射する。レーザー光ＬＬの光路に配置されるガルバノミラー（不図示）が回転することにより、レーザー光ＬＬの照射位置が変化する。

切断装置３０は、例えばフェムト秒レーザー照射部を使用するため、サブミクロンオーダの加工が可能である。切断装置３０は、電界効果型トランジスタの性能を決めるソース電極Ｓとドレイン電極Ｄ（図１（ｂ）を参照）とのチャネル長（間隔）を正確に切断する。ソース電極Ｓとドレイン電極Ｄとチャネル長は、２０μｍから３０μｍ程度である。この切断処理により、ソース電極Ｓとドレイン電極Ｄとが分離された電極が形成される。

切断装置３０は、フェムト秒レーザー以外に、炭酸ガスレーザー又はグリーンレ−ザーなどを使用することも可能である。また、切断装置３０はレーザー以外にもダイシングソーなどで機械的な切断装置を使用してもよい。

次に、有機半導体液滴塗布装置２０ＯＳは、ソース電極Ｓとドレイン電極Ｄとの間のスイッチング部に有機半導体インクを塗布する。そして、熱処理装置ＢＫは熱風又は遠赤外線などの放射熱により有機半導体インクを乾燥又は焼成する。これらの処理で、有機半導体層ＯＳ（図１（ｂ）を参照）が形成される。

なお、有機半導体インクを形成する化合物は、単結晶材科でもアモルファス材料でもよく、低分子でも高分子でもよい。特に好ましいものとしては、ペンタセンやトリフェニレン、アントラセン等に代表される縮環系芳香族炭化水素化合物の単結晶又はπ共役系高分子が挙げられる。

以上のようにして、製造装置１００は、印刷法や液滴塗布法を活用して薄膜トランジスタ等を形成する。また薄膜トランジスタの性能を決めるソース電極Ｓとドレイン電極Ｄ（図１（ｂ）を参照）とのチャネル長は、第１位置検出装置６０で正確な位置を検出することで、レーザー加工又は機械加工により形成される。

薄膜トランジスタ及び画素電極が形成されたシート基板ＦＢは、図２の下段に示されるように連続して次の発光層形成工程が行われる。

＜発光層形成工程＞
有機ＥＬ素子用の製造装置１００は、画素電極Ｐ上に有機ＥＬ素子５０の発光層ＩＲ（図１を参照）の形成工程を引き続き行う。製造装置１００は、発光層形成工程では、印刷ローラ４０を使用する。リン光性化合物を染み込ませた印刷ローラ４０が回転して、画素電極ＰＸにリン光性化合物ＥＬの層が形成される。印刷法ではなく液滴塗布法でリン光性化合物ＥＬが塗布されてもよい。

切断装置３０の工程後に配置された第２位置検出装置６９は次の工程の印刷ローラ４０に正確な塗布位置を伝える。赤色発光層用の印刷ローラ４０Ｒは、搬送方向を変更する搬送ローラＲＲより下側（Ｚ方向）に配置されている。このためシート基板ＦＢは搬送方向が＋Ｘ軸方向から−Ｚ軸方向に送られ、赤色発光層用の印刷ローラ４０Ｒによって、シート基板ＦＢは搬送方向が−Ｚ軸方向から＋Ｘ軸方向に送られる。したがってシート基板ＦＢと赤色発光層用の印刷ローラ４０Ｒとの接触面積が増やされている。

緑色発光層用の印刷ローラ４０Ｇ及び青色発光層用の印刷ローラ４０Ｂは、シート基板ＦＢを押さえるための小型の前部ローラＳＲ１と後部ローラＳＲ２とを備える。前部ローラＳＲ１及び後部ローラＳＲ２はシート基板ＦＢが印刷ローラ４０Ｇ及び印刷ローラ４０Ｂの外周面に倣う領域、すなわち接触面積を増やしている。

赤色発光層用の印刷ローラ４０Ｒは、Ｒ溶液を画素電極Ｐ上に塗布し、乾燥後の厚み１００ｎｍになるように成膜を行う。Ｒ溶液は、ホスト材のポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）に赤ドーパント材を１、２−ジクロロエタン中に溶解した溶液とする。
続いて、緑色発光層用の印刷ローラ４０Ｇは、Ｇ溶液を画素電極Ｐ上に塗布する。Ｇ溶液は、ホスト材ＰＶＫに緑ドーパント材を１、２−ジクロロエタン中に溶解した溶液とする。
さらに、青色発光層用の印刷ローラ４０Ｂは、Ｂ溶液を画素電極Ｐ上に塗布する。Ｂ溶液は、ホスト材ＰＶＫに青ドーパント材を１、２−ジクロロエタン中に溶解した溶液とする。その後、熱処理装置ＢＫは熱風又は遠赤外線などの放射熱により発光層溶液を乾燥し硬化する。

次に、発光層の印刷工程後に配置された第１位置検出装置６０は、アライメントマークＡＭを計測し、次の工程の絶縁層用の液滴塗布装置２０Ｉに正確な塗布位置を伝える。絶縁層用の液滴塗布装置２０Ｉは、ポリイミド系樹脂又はウレタン系樹脂の電気絶縁性インクを、後述する透明電極ＩＴＯとショートしないように、ゲートバスラインＧＢＬ又はソースバスラインＳＢＬの一部に塗布する。そして、熱処理装置ＢＫは熱風又は遠赤外線などの放射熱により電気絶縁性インクを乾燥し硬化する。

その後、絶縁層の形成工程後に配置された第１位置検出装置６０は、アライメントマークＡＭを計測し、次の工程のＩＴＯ電極用の液滴塗布装置２０ＩＴに正確な塗布位置を伝える。ＩＴＯ電極用の液滴塗布装置２０ＩＴは、赤色、緑色及び青色発光層の上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide インジウムスズ酸化物）インクを塗布する。ＩＴＯインクは、透過率が９０％以上であることが好ましい。そして、熱処理装置ＢＫは熱風又は遠赤外線などの放射熱によりＩＴＯインクを乾燥し硬化する。

発光層及びＩＴＯ電極が形成されると、図１に示された有機ＥＬ素子５０が完成する。なお、有機ＥＬ素子５０は、正孔輸送層及び電子輸送層を設ける場合があるが、これらの層も印刷法や液滴塗布法を活用すればよい。

製造装置１００は、図１に示された速度アライメント制御部９０を有している。速度アライメント制御部９０は、供給ロールＲＬ、及び搬送ローラＲＲの速度制御を行う。また一部の搬送ローラＲＲは、Ｙ軸方向に移動可能になっており、速度アライメント制御部９０は、搬送ローラＲＲのＹ軸方向の移動制御を行う。また、速度アライメント制御部９０は、複数のアライメント系６０からアライメントマークＡＭの検出結果を受け取り、液滴塗布装置２０によるインクの塗布位置又は印刷ローラ４０によるインクの印刷などの塗布位置とタイミング、切断装置３０の切断位置及びタイミングを制御する。

本実施形態で用いるシート基板ＦＢは、耐熱性の樹脂フィルムであり、具体的には、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、エチレンビニル共重合体樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂で光透過機能があるものを使うことができる。

シート基板ＦＢは、隔壁形成工程で熱転写の熱処理を受け、熱処理装置ＢＫによる熱処理を受けるために、シート基板ＦＢが２００度Ｃ前後に加熱される。シート基板ＦＢは、熱を受けてもできるだけ寸法が変わらないように無機フィラーを樹脂フィルムに混合して熱膨張係数を小さくしてもよい。

＜アライメント＞
図３は第１位置検出装置６０の斜視図である。図３で示されるシート基板ＦＢは搬送方向（＋Ｘ軸方向）に移動する。図３ではアライメントマークＡＭは、シート基板ＦＢの右側及び左側にＸ軸方向に均等の間隔で形成されている。以下、右側の第１位置検出装置６０Ｒの下にあるアライメントマークＡＭをアライメントマークＡＭＲ１及びアライメントマークＡＭＲ２と呼ぶ。左側の第１位置検出装置６０Ｌの下にあるアライメントマークＡＭをアライメントマークＡＭＬ１及びアライメントマークＡＭＬ２と呼ぶ。また特にそれらを区別しないときにはこれらすべてをアライメントマークＡＭと呼ぶ。

第１位置検出装置６０（６０Ｒ，６０Ｌ）は、第1アライメント系６１と第２アライメント系６２とを備え、シート基板ＦＢのアライメントマークＡＭの上部に来るように配置される。第1アライメント系６１と第２アライメント系６２とは保持部６３により固定されている。保持部６３は所定距離で配置され、保持部６３の材質は低い熱膨張係数のＦｅ−３６Ｎｉからなるインバー合金や、Ｆｅ２９Ｎｉ−１７Ｃｏからなるコバール合金や、セラミックなどを用いる。このため、第1アライメント系６１と第２アライメント系６２との距離は熱に影響されずに所定距離を保つことができる。第１位置検出装置６０は、図３に示されるようにシート基板ＦＢの搬送方向（＋Ｘ軸方向）に対して直交する位置であるシート基板ＦＢの両側の上部に右側の第１位置検出装置６０Ｒと左側の第１位置検出装置６０Ｌとを設置している。

右側の第１位置検出装置６０Ｒの第1アライメント系６１はアライメントマークＡＭＲ１を検出した後、アライメントマークＡＭＲ２を検出する。その際に第２アライメント系６２はアライメントマークＡＭＲ１を検出している。同様なタイミングで、左側の第１位置検出装置６０Ｌの第1アライメント系６１もアライメントマークＡＭＬ２を検出し、第２アライメント系６２がアライメントマークＡＭＬ１を検出する。

右側の第１位置検出装置６０Ｒは、第1アライメント系６１でアライメントマークＡＭＲ１を検出し、移動するアライメントマークＡＭＲ１を第２アライメント系６２で検出する。検出信号は、速度アライメント制御部９０内の速度算出部９１に送られる。第1アライメント系６１と第２アライメント系６２との間隔は正確であるため、正確なシート基板ＦＢの右側の速度を計測することができる。同様に左側の第１位置検出装置６０Ｌも第1アライメント系６１でアライメントマークＡＭＬ１を検出し、移動するアライメントマークＡＭＬ１を第２アライメント系６２で検出する。その検出信号は、速度アライメント制御部９０内の速度算出部９１に送られる。第1アライメント系６１と第２アライメント系６２との間隔は正確であるため、正確なシート基板ＦＢの左側の速度を計測することができる。

また、右側の第１位置検出装置６０Ｒ及び左側の第１位置検出装置６０Ｌがシート基板ＦＢの両側のアライメントマークＡＭＲ１及びアライメントマークＡＭＬ１を同時に計測することで、速度算出部９１はシート基板ＦＢの左右の進行ずれを計測することができる。

さらに第１アライメント系６１と第２アライメント系６２とは、シート基板ＦＢのアライメントマークＡＭＲ１とアライメントマークＡＭＲ２とを同時に計測することができるので、アライメントマークＡＭＲ１とアライメントマークＡＭＲ２との距離を計測することができる。速度アライメント制御部９０内の伸縮算出部９３は、検出されたアライメントマークＡＭＲ１とアライメントマークＡＭＲ２との距離と、設計値であるアライメントマークＡＭＲ１とアライメントマークＡＭＲ２との距離とを比較する。そして伸縮算出部９３はシート基板ＦＢの右側の伸縮状態を算出する。設計値であるアライメントマークＡＭＲ１とアライメントマークＡＭＲ２との距離は、微細インプリント用モールド１１（図２を参照）に形成された一対のアライメントマークＡＭ間と一致する。

また、同様に、シート基板ＦＢの左側のアライメントマークＡＭＬ１とアライメントマークＡＭＬ２とを同時に測定することで、伸縮算出部９３は、アライメントマークＡＭＲ１、アライメントマークＡＭＲ２、アライメントマークＡＭＬ１、及びアライメントマークＡＭＬ２とで囲まれた領域の伸縮状態を算出することができる。

図４は第２位置検出装置６９の斜視図である。第２位置検出装置６９は、第１位置検出装置６０と同様な構成であり、第１アライメント系６５、第２アライメント系６６及び保持部６７で構成されている。ただし、第１アライメント系６５と第２アライメント系６６との取り付け角度が異なる。第１アライメント系６５の光軸と第２アライメント系６６の光軸との交点が９０度になるようそれぞれが設置されている。第２位置検出装置６９の保持部６７の材質は第１位置検出装置６０と同様に低熱膨張係数の材料で形成されている。

図４に示されるシート基板の搬送方向に対して、右側の右側第２位置検出装置６９Ｒの第１アライメント系６５はシート基板ＦＢが搬送方向に移動し、アライメントマークＡＭＲ１を検出した後アライメントマークＡＭＲ２を検出する。その際に、第２アライメント系６６はアライメントマークＡＭＲ１を検出している状態である。同様なタイミングで左側第２位置検出装置６９Ｌも第１アライメント系６５がアライメントマークＡＭＬ２を検出した際に、第２アライメント系６６でアライメントマークＡＭＬ１を検出する。

第２位置検出装置６９（６９Ｒ、６９Ｌ）の第１アライメント系６５の光軸上にはシート基板ＦＢと搬送ローラＲＲとがある。第１アライメント系６５はシート基板ＦＢと搬送ローラＲＲとが密着した状態でアライメントマークＡＭを検出することができるため、シート基板ＦＢの弛みを除去して計測することができる。第２位置検出装置６９（６９Ｒ、６９Ｌ）の第２アライメント系６６も同様にシート基板ＦＢと搬送ローラＲＲとが密着した状態でアライメントマークＡＭを検出することができる。つまり、第２位置検出装置６９の第１アライメント系６５の視野から第２アライメント系６６の視野は全て搬送ローラＲＲの表面に密着しているため、弛みを除去したシート基板ＦＢの４箇所のアライメントマークＡＭで囲まれた領域で正確に計測することができる。

第２位置検出装置６９（６９Ｒ、６９Ｌ）によりアライメントマークＡＭＲ１、アライメントマークＡＭＲ２、アライメントマークＡＭＬ１、及びアライメントマークＡＭＬ２を同時に計測することで、速度算出部９１は、第１位置検出装置６０と同様に速度及び左右の進行ずれも同時に算出することができる。また、伸縮算出部９３は４箇所のアライメントマークＡＭ（アライメントマークＡＭＲ１、アライメントマークＡＭＲ２、アライメントマークＡＭＬ１、及びアライメントマークＡＭＬ２）で囲まれた領域の伸縮状態を算出することができる。

本実施形態の第１位置検出装置６０又は第２位置検出装置６９は、可視光照明下でＣＣＤ又はＣＭＯＳで撮像し、その撮像画像を処理してアライメントマークＡＭの位置を検出してもよい。また、第１位置検出装置６０又は第２位置検出装置６９は、レーザー光をアライメントマークＡＭに照射して、その散乱光を受光することでアライメントマークＡＭの位置を検出する方法でもよい。

＜第1アライメント系と第２アライメント系との距離間の校正＞
図５は、第１位置検出装置６０の第1アライメント系６１と第２アライメント系６２との距離間の校正を示した図である。
第1アライメント系６１と第２アライメント系６２とは低い熱膨張係数の材料で構成される保持部６３により固定されているが、第1アライメント系６１と第２アライメント系６２との距離間は温度などの影響で変動する。そこで、有機ＥＬ素子用の製造装置１００はシート基板ＦＢを処理する前に校正用の基礎マークＢＭを正確に形成した校正用基板ＧＲを通過させる。そして第1アライメント系６１と第２アライメント系６２との距離間の校正が行われる。

校正用基板ＧＲは、熱膨張が小さいガラス又はプラスチックの基板であり、その基板上に基礎マークＢＭＲ１、基礎マークＢＭＲ２、基礎マークＢＭＬ１、及び基礎マークＢＭＬ２が形成されている。そしてこれらの基礎マークＢＭの位置は不図示の測定器によって予め正確に測定されている。つまり、基礎マークＢＭＲ１と基礎マークＢＭＲ２との距離、基礎マークＢＭＬ１と基礎マークＢＭＬ２との距離、基礎マークＢＭＲ１と基礎マークＢＭＬ１との距離、及び基礎マークＢＭＲ２と基礎マークＢＭＬ２との距離が予め測定されている。

そして製造装置１００は、シート基板ＦＢに代えて校正用基板ＧＲを搬送する。校正用基板ＧＲは第１位置検出装置６０の付近で停止する。第１位置検出装置６０の第1アライメント系６１と第２アライメント系６２とが基礎マークＢＭを検出する。その検出結果に基づいて、速度アライメント制御部９０内の校正部９５は、第1アライメント系６１と第２アライメント系６２との距離を校正する。また校正部９５は、右側の第１位置検出装置６０Ｒと左側の第１位置検出装置６０Ｌとの距離も校正することができる。

図２に示されるように、第１位置検出装置６０は複数の箇所に配置されている。それぞれの第１位置検出装置６０に対しても第1アライメント系６１と第２アライメント系６２との距離が校正される。

なお、図示しないが、第２位置検出装置６９の第1アライメント系６５と第２アライメント系６６との距離は、熱膨張が小さいフレキシブルな校正用基板を使用して校正する。レキシブルな校正用基板にも校正用の基礎マークＢＭが描かれている。校正部９５は、第２位置検出装置６９の第1アライメント系６５と第２アライメント系６６との光軸間距離を校正することができる。

＜第1アライメント系と第２アライメント系との距離間の常時計測＞
図６はレーザー干渉計と第１位置検出装置６０とを示した斜視図である。図６（ａ）は第１位置検出装置６０の右側の第１位置検出装置６０Ｒのレーザー干渉計７０を示し、図６（ｂ）は第２位置検出装置６９の右側の第２位置検出装置６９Ｒのレーザー干渉計７０を示している。なお、左側の第１位置検出装置６０Ｌ及び左側の第２位置検出装置６９Ｌのレーザー干渉計７０も同様な構成であるため図示していない。

図６（ａ）に示されるように、レーザー干渉計７０はレーザー干渉計本体７１と固定鏡７２と移動鏡７３とで構成されている。第1アライメント系と第２アライメント系との距離間は、保持部６３の伸縮状態に関連する。そのため、保持部６３の長手方向とレーザー光７４、レーザー光７５の投射方向とが平行になるように、第1アライメント系６１に固定鏡７２が設置され、第２アライメント系６２に移動鏡７３が設置される。レーザー干渉計本体７１から投射される２本のレーザー光７４、７５は保持部６３の長手方向に沿って平行に投射され、第1アライメント系６１に設置された固定鏡７２と第２アライメント系６２に設置された移動鏡７３とに向けて投射される。

そしてレーザー干渉計本体７１は、固定鏡７２及び移動鏡７３で反射したレーザー光を合成しその干渉縞に基づいて第1アライメント系６１と第２アライメント系６２との相対的な位置変化を計測する。レーザー干渉計７０はシート基板ＦＢに有機ＥＬ素子を製造している最中でも、第1アライメント系６１と第２アライメント系６２との相対的な位置変化を計測することができる。なお、レーザー干渉計本体７１から投射するレーザー光源（不図示）は１箇所であり、ビームスプリッタ等の分光器（不図示）で２本のレーザー光７４、レーザー光７５に分けている。

図６（ｂ）に示されるように、第２位置検出装置６９に対しても、第1アライメント系６５に固定鏡７２が設置され、第２アライメント系６６に移動鏡７３が設置される。そして、レーザー干渉計本体７１から投射される２本のレーザー光７４、７５は保持部６７の長手方向に沿って平行に投射され、第1アライメント系６５と第２アライメント系６６との相対的な位置変化を計測する。

有機ＥＬ素子用の製造装置１００はレーザー干渉計７０により、正確に第1アライメント系６１と第２アライメント系６２との距離、又は第1アライメント系６５と第２アライメント系６６との距離を常時測定する。このため、第１位置検出装置６０又は第２位置検出装置６９の測定値を正確に校正することができる。したがって、有機ＥＬ素子用の製造装置１００は、常に正確な計測結果を求めることができる。

＜第１位置検出装置６０の検出結果に基づく処理＞
図７（ａ）は、第１位置検出装置６０及び第１位置検出装置６０とゲート用液滴塗布装置２０Ｇとの上面図を示している。以下は、処理装置の代表としてゲート用の液滴塗布装置２０Ｇについて説明する。第２位置検出装置６９については説明を割愛する。

速度アライメント制御部９０の速度算出部９１及び伸縮算出部９３は、シート基板ＦＢに形成した両側のアライメントマークＡＭ（合計４箇所）を第１位置検出装置６０で検出することで、シート基板ＦＢの速度、左右の進行ずれ及び伸縮状態を計測する。また、第１位置検出装置６０は、搬送ローラＲＲの上方に設けられているためシート基板ＦＢの撓みによる誤差をできるだけ小さくしている。

速度アライメント制御部９０は、ゲート用液滴塗布装置２０Ｇが最適な位置に液滴を塗布できるように、シート基板ＦＢの速度、左右の進行ずれ及び伸縮状態に関する信号をゲート用液滴塗布装置２０Ｇに出す。また、速度アライメント制御部９０は、同様に、第１位置検出装置６０の検出結果からシート基板ＦＢの速度、印刷ローラ４０の回転速度の指示を出す。

ゲート用液滴塗布装置２０Ｇは、Ｙ軸方向に配置されており、複数列のノズル２２をＹ軸方向に配置し、また、Ｘ軸方向も複数行のノズル２２が配置されている。複数のノズル２２のＸＹ軸方向の位置関係は予め記憶されている。

一方、アライメントマークＡＭと電界効果型トランジスタのゲートバスラインＧＢＬ及びソースバスラインＳＢＬとの位置関係も予め規定されている。つまり、図２で示された微細インプリント用モールド１１に形成されたアライメントマークＡＭ及び隔壁ＢＡの型形状がシート基板ＦＢに転写されている。図７（ｂ）は型形状が転写されたシート基板ＦＢを示している。図７（ｂ）に示されるように、Ｙ軸方向には、アライメントマークＡＭとゲートバスラインＧＢＬとの所定距離ＰＹが規定されており、Ｘ軸方向には、アライメントマークＡＭとソースバスラインＳＢＬとの所定距離ＰＸが規定されている。

すなわち、予め、複数のノズル２２の位置関係、アライメントマークＡＭとゲートバスラインＧＢＬとの位置関係が把握されている。そこで、ゲート用液滴塗布装置２０Ｇは、速度アライメント制御部９０から送られてくるシート基板ＦＢの速度、左右の進行ずれ及び伸縮状態に関する信号に応じて、ノズル２２からメタルインクを塗布するタイミング、メタルインクを塗布するノズル２２を切り換える。

したがって、シート基板ＦＢの速度、左右の進行ずれ及び伸縮状態に関する信号に基づいて、液滴塗布装置２０Ｇは、適正なノズル２２から適切なタイミングでメタルインクを塗布することができる。
図示しないが、他の液滴塗布装置２０も同様に、速度アライメント制御部９０からの信号を受け取ってインクなどをシート基板ＦＢに塗布する位置を調整することができる。また、切断装置３０も同様に、速度アライメント制御部９０からの信号を受け取って切断位置を調整する。

図７（ｂ）では、アライメントマークＡＭが、Ｘ軸方向の１行の電界効果型トランジスタの隔壁ＢＡに対して１つ設けられている。しかし、１行の電界効果型トランジスタの隔壁ＢＡに対して、複数のアライメントマークＡＭが設けられても良い。また、シート基板ＦＢにスペースがあれば、シート基板ＦＢの両側だけでなく中央領域にアライメントマークＡＭが設けられても良い。なお、アライメントマークＡＭは十字形状の例が示されたが、円形マーク、斜めの直線マークなど他のマーク形状であってもよい。

＜有機ＥＬ素子の製造装置の動作＞
図８は、有機ＥＬ素子５０の製造工程の概略フローチャートである。
ステップＰ１において、インプリントローラ１０によりシート基板ＦＢにアライメントマークＡＭと、薄膜トランジスタ及び発光層などの隔壁ＢＡとが熱転写で形成される。なお、アライメントマークＡＭと隔壁ＢＡとは相互の位置関係が重要であるため同時に形成されることが好ましい。

ステップＰ２では、第１位置検出装置６０によりアライメントマークＡＭを撮像することで、速度アライメント制御部９０の速度算出部９１及び伸縮算出部９３が、熱処理されたシート基板ＦＢの速度、左右の進行ずれ及び伸縮状態を算出する。
次に、ステップＰ３では、速度アライメント制御部９０からのシート基板ＦＢの速度、左右の進行ずれ及び伸縮状態に関する信号に基づいて、ゲート用液滴塗布装置２０Ｇ、絶縁層用の液滴塗布装置２０Ｉ、ソース用及びドレイン用の液滴塗布装置２０ＳＤが各種電極用のメタルインクなどを順次塗布する。

ステップＰ４では、第１位置検出装置６０がアライメントマークＡＭを撮像し、速度算出部９１及び伸縮算出部９３が、熱処理されたシート基板ＦＢの速度、左右の進行ずれ及び伸縮状態を算出する。
次に、ステップＰ５では、速度アライメント制御部９０からの信号に基づいて、切断装置３０のレーザー光ＬＬがソース電極Ｓとドレイン電極Ｄとの間隙であるチャネルを形成する。

またステップＰ６では、速度アライメント制御部９０から信号に基づいて、有機半導体液滴塗布装置２０ＯＳが有機半導体をソース電極Ｓとドレイン電極Ｄとの間隙に形成する。

ステップＰ７では、第２位置検出装置６９がアライメントマークＡＭを撮像し、速度アライメント制御部９０が、熱処理されたシート基板ＦＢの速度、左右の進行ずれ及び伸縮状態を算出する。
次に、ステップＰ８では、速度アライメント制御部９０から信号に基づいて、印刷ローラ４０がＲＧＢの発光層を形成する。

ステップＰ９では、第１位置検出装置６０がアライメントマークＡＭを撮像し、速度アライメント制御部９０が、熱処理されたシート基板ＦＢの速度、左右の進行ずれ及び伸縮状態を算出する。
次に、ステップＰ１０では、速度アライメント制御部９０からの信号に基づいて、絶縁層用の液滴塗布装置２０Ｉが絶縁層Ｉを形成する。

ステップＰ１１では、第１位置検出装置６０がアライメントマークＡＭを撮像し、速度アライメント制御部９０が、熱処理されたシート基板ＦＢの速度、左右の進行ずれ及び伸縮状態を算出する。
次に、ステップＰ１２では、速度アライメント制御部９０が補正した信号に基づいて、ＩＴＯ電極用の液滴塗布装置２０ＩＴがＩＴＯ電極を形成する。

以上の実施形態において、微細インプリント用モールド１１（図２）はアライメントマークＡＭをシート基板ＦＢに形成することを前提としていた。しかし、予めアライメントマークＡＭが形成されたシート基板ＦＢを購入し、そのシート基板ＦＢに微細インプリント用モールド１１が隔壁ＢＡのみを形成してもよい。この場合には、アライメントマークＡＭと隔壁ＢＡとのＸＹ方向の位置関係を不図示の計測装置で計測すればよい。

有機ＥＬ素子の製造方法について説明してきたが、本発明の製造装置は、液晶表示素子及び電界放出ディスプレイなどにも適用できる。
また、実施例の製造装置には熱処理装置ＢＫを設けたが、メタルインク又は発光層溶液などの改良によって熱処理が必要でないインク又は溶液が提案されている。このため、本実施例においても熱処理装置ＢＫを必ず設ける必要はない。

１０ … インプリントローラ
１１ … 微細インプリント用モールド
１５ … 熱転写ローラ
２０ … 液滴塗布装置（２０Ｇ … ゲート用液滴塗布装置、２０Ｉ … 絶縁層用の液滴塗布装置、２０ＩＴ … ＩＴＯ電極用の液滴塗布装置、２０ＯＳ … 有機半導体液滴塗布装置、２０ＳＤ … ソース用及びドレイン用並びに画素電極用の液滴塗布装置）
２２ … ノズル
３０ … 切断装置
４０ … 印刷ローラ（４０Ｂ 青色発光層用の印刷ローラ、４０Ｇ 緑色発光層用の印刷ローラ、４０Ｒ 赤色発光層用の印刷ローラ）
５０ … 有機ＥＬ素子
６０ … 位置検出装置（６１、６５ … 第1アライメント系、６２、６６ … 第２アライメント系）
６３、６７ … 保持部
７０ … レーザー干渉計 （７１ … レーザー干渉計本体、７２ … 固定鏡、７３ … 移動鏡）
７４、７５ … レーザー光
９０ … 速度＆アライメント制御部
１００ … 製造装置
ＡＭ … アライメントマーク
ＢＡ … 隔壁
ＢＫ … 熱処理装置
Ｄ … ドレイン電極
ＦＢ … シート基板
Ｇ … ゲート電極
ＧＢＬ ゲートバスライン
ＧＲ … ガラス基板
Ｉ … ゲート絶縁層
ＩＲ … 発光層
ＩＴＯ 透明電極
ＬＬ … レーザー光
ＯＳ … 有機半導体層
Ｐ … 画素電極
ＰＸ … Ｘ軸方向の所定距離
ＰＹ … Ｙ軸方向の所定距離
ＲＬ … 供給ロール
ＲＲ … ローラ
Ｓ … ソース電極
ＳＢＬ … ソースバスライン

Claims (16)

1. 所定方向に配列した第１アライメント系及び第２アライメント系によって、前記所定方向に送られる基板上の基準マークを検出し、前記基板の所定方向の伸縮を算出する伸縮算出工程と、
   前記基準マーク及び前記基板の所定方向の伸縮に基づいて、処理装置により前記基板の所定の位置に表示素子を形成する為の処理を施す処理工程と、
   を有することを特徴とする表示素子の製造方法。
2. 前記基準マークは、前記所定方向と交差する前記基板の両端に形成される請求項１に記載の表示素子の製造方法。
3. 前記伸縮算出工程は、前記所定方向と交差する方向の前記基板の伸縮を算出する請求項２に記載の表示素子の製造方法。
4. 所定方向に配列した第１アライメント系及び第２アライメント系によって、前記所定方向に送られる基板上の基準マークを検出し、前記基板が所定方向に送られる速度を算出する速度算出工程と、
   前記基準マーク及び前記基板の所定方向の速度に基づいて、処理装置により前記基板の所定の位置に表示素子を形成する為の処理を施す処理工程と、
   を有する表示素子の製造方法。
5. 前記基板が所定方向に送り出される際に前記基準マークを形成するマーク形成工程を有する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の表示素子の製造方法。
6. 前記基板上には前記表示素子の画素の領域に対応した隔壁が形成され、前記マーク形成工程では、前記基準マークが前記基板上の前記隔壁と所定の位置関係で形成されると共に、前記所定方向に沿って一定の間隔で複数形成される、請求項５に記載の表示素子の製造方法。
7. 前記処理装置は、前記基板に導電部材を塗布又は印刷する処理を行う請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の表示素子の製造方法。
8. 前記所定方向に予め距離が測定されている一対の基準マークを、前記第１アライメント系及び前記第２アライメント系で同時に検出して、前記第１アライメント系と前記第２アライメント系との距離を校正する請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の表示素子の製造方法。
9. 所定方向に沿って所定の間隔で複数の基準マークが形成された基板を所定方向に搬送する搬送部と、
   前記基準マークを検出する第１アライメント系と、前記第１アライメント系から前記所定方向に所定距離離れて配置され、前記基準マークを検出する第２アライメント系とを備えた位置検出装置と、
   前記基準マークを検出し、前記基板の所定方向の伸縮又は前記基板の搬送速度を算出する算出部と、
   前記基板の所定方向の伸縮又は前記基板の搬送速度の少なくとも一方と前記基準マークとに基づいて、前記基板の所定の位置に表示素子を形成する為の処理を施す処理部と、
   を有することを特徴とする表示素子の製造装置。
10. 前記基板は、可撓性を有し前記所定方向に長尺の基板であり、
    前記搬送部は、前記基板を所定の角度に渡って表面に密着させて送る搬送ローラを含み、
    前記第１アライメント系と前記第２アライメント系は、前記基板が前記搬送ローラに密着している範囲で前記基準マークを検出するように、前記搬送ローラの回りに取り付け角度を異ならせて配置される、請求項９に記載の表示素子の製造装置。
11. 前記第１アライメント系と第２アライメント系を前記所定方向に所定距離だけ離して配置するように結合する低膨張素材による保持部を有する、請求項９又は請求項１０に記載の表示素子の製造装置。
12. 前記第１アライメント系と第２アライメント系との互いの距離を測定する干渉計が設けられている請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載の表示素子の製造装置。
13. 前記複数の基準マークは前記所定方向と交差する前記基板の幅方向の両側の各々に形成され、
    前記位置検出装置は、前記基板の幅方向の両側の各々に配置され、
    前記算出部は、前記位置検出装置による前記基準マークの検出結果に基づいて、前記基板の幅方向の伸縮を算出する、請求項９から請求項１２のいずれか一項に記載の表示素子の製造装置。
14. 前記基板に前記基準マークを形成するマーク形成部を備える請求項９から請求項１３のいずれか一項に記載の表示素子の製造装置。
15. 長尺の可撓性のシート基板上に表示素子を形成する製造方法であって、
    前記長尺の方向に沿って所定間隔で複数の基準マークが形成された前記シート基板を、回転する搬送ローラの表面に所定の角度で密着させて、前記長尺の方向に所定の速度で搬送する工程と、
    前記シート基板の前記搬送ローラに密着している領域であって、前記長尺の方向に所定距離だけ離れた位置の各々に視野が設定される第１アライメント系と第２アライメント系とによって、前記基準マークを検出する工程と、
    前記第１アライメント系と第２アライメント系による検出結果に基づいて、前記シート基板の前記長尺の方向に関する伸縮、又は前記シート基板の搬送速度を算出する工程と、
    前記算出された前記伸縮と前記搬送速度の少なくとも一方と、前記基準マークの位置とに基づいて、前記シート基板上の所定領域に前記表示素子を形成する為の処理を施す工程と、を含むことを特徴とする表示素子の製造方法。
16. 前記複数の基準マークは前記長尺の方向と交差する前記シート基板の幅方向の両側の各々に形成され、
    前記検出する工程では、前記シート基板の幅方向の両側の各々に配置された前記第１アライメント系と第２アライメント系とによって、前記幅方向の両側に形成された前記基準マークの各々を検出し、
    前記算出する工程では、前記基準マークの検出結果に基づいて、前記シート基板の幅方向の伸縮を算出する、請求項１５に記載の表示素子の製造方法。