CN101422770A - 膜形成方法及电光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够防止膜形成时材料液向外缘部移动，从而防止外缘部的膜厚比其他部分厚的膜形成方法以及显示质量高的电光装置。所述膜形成方法的特征在于，具有：隔壁形成工序，其在涂敷区域(LA)形成框状的隔壁(11)；材料液涂敷工序，其在涂敷区域(LA)涂敷材料液(L)；干燥工序，其使材料液(LA)干燥，其中，在隔壁形成工序中，在比涂敷区域(LA)的外缘(LE)靠涂敷区域(LA)的中央(C)侧，形成隔壁(11)的中央(C)侧的侧面(12b)，隔壁(11)的高度(h)形成为小于材料液(L)在涂敷时的膜厚(T)且在干燥后的膜(16)的膜厚(t)以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种膜形成方法及电光装置。
背景技术
根据现有资料，已知有防止在基板涂敷溶液时其图案的外缘部的膜厚比其他部分厚的技术。该技术使从喷嘴向基板的宽度方向的端部喷射涂敷的溶液的量中向宽度方向的内方喷射涂敷的量多于端部的量(例如，参照专利文献1)。
【专利文献1】日本特开2006-289239号公报。
但是，在上述现有技术中，如果削减图案外缘部的涂敷量，则外缘部比中央部更容易干燥，当使图案干燥之际，图案外缘部的溶液浓度比图案中央部的溶液浓度上升。有在图案内产生这种浓度的梯度时，为了补平该梯度，而使溶液中的溶剂从中央部向外缘部移动的课题。因此，存在由于削减图案外缘部的涂敷量，反而使外缘部的厚度比其他部分厚的问题。
即，如图8(a)所示，当在基材BM上涂敷材料液L并使其干燥时，由于外缘LE侧比中央C侧更容易干燥，因此，材料液L的外缘LE侧的溶质的浓度比中央C侧的浓度上升。并且，为补平该浓度的梯度，材料液L中的溶剂如箭头S所示向外缘LE侧移动。由此，如图8(b)所示，膜F的外缘部的厚度T1比其他部分的膜厚t厚。例如，当将膜F的膜厚t设定为约0.3μm～1.2μm的范围时，外缘部的膜厚T1为例如约3μm～5μm左右的范围。另外，膜厚T1比其他部分的膜厚t大的外缘部的宽度W1例如为约1mm左右以下的范围。
另外，在液晶装置等的电光装置的基板上形成的膜中，如果膜的外缘部变厚，则成为电光装置出现显示不良从而显示质量降低的主要原因。
发明内容
本发明提供一种能够防止膜形成时材料液向外缘部移动，从而防止外缘部的膜厚比其他部分厚的膜形成方法以及显示质量高的电光装置。
为解决上述课题，本发明提供一种膜形成方法，其在基材的涂敷区域涂敷材料液，并使所述材料液干燥而形成膜，所述膜形成方法的特征在于，具有：隔壁形成工序，其在所述涂敷区域形成框状的隔壁；材料液涂敷工序，其在所述涂敷区域涂敷所述材料液；干燥工序，其使所述材料液干燥，其中，在所述隔壁形成工序中，在比所述涂敷区域的外缘靠所述涂敷区域的中央侧，形成所述隔壁的所述中央侧的侧面，所述隔壁的高度形成为小于所述材料液在涂敷时的膜厚且在干燥后的所述膜的膜厚以上。
通过按上述方法形成，当将膜的材料液涂敷到基材上的涂敷区域并使其干燥时，利用溶剂的蒸发而使材料液的膜厚逐渐减少。并且，在涂敷材料液时，浸渍于材料液中的隔壁不久与材料液的膜厚等高，到达材料液的表面。由此，通过隔壁，材料液被分隔为隔壁的外侧的涂敷区域的外缘侧和由隔壁包围的涂敷区域的中央侧。当材料液的溶剂进一步蒸发时，材料液的膜厚低于隔壁的高度，材料液的溶质浓度上升。材料液越靠近涂敷区域的外缘越容易干燥，越靠近涂敷区域的中央部越难以干燥。因此，涂敷区域的外缘部的材料液的溶质的浓度比中央部的浓度上升，从而在涂敷区域的外缘部和中央部之间产生浓度的梯度。这时，由于利用隔壁将材料液的外缘部与中央部分隔开，因此，溶剂从材料液的溶质浓度低的涂敷区域的中央部向溶质浓度高的外缘部的移动被隔壁所限制。从而，能够防止膜形成时材料液中的溶剂从中央部向外缘部移动，进而防止外缘部的膜厚比其他部分厚。另外，由此，能够充分确保涂敷材料液之后用于确保平坦性的调平时间，从而能够提高膜的平坦性。
另外，在本发明的膜形成方法的特征在于，在所述隔壁形成工序中，从所述中央侧向所述外缘侧多重形成多个所述隔壁。
通过按上述方法形成，在所述干燥工序中，材料液从涂敷区域的中央部到外缘部之间，与形成单一的隔壁比较，被分隔为更多的区域。由此，能够使在各区域分隔的材料液的外缘部侧和中央部侧之间的干燥的容易度处于更接近的状态，从而能够防止在被分隔的区域内的外缘部侧与中央部侧之间产生浓度的梯度。从而，能够更有效地防止在膜形成时材料液中的溶剂从涂敷区域的中央部向外缘部移动，从而能够使膜厚更均匀，进而能够更加可靠地防止外缘部的膜厚比其他部分厚。
另外，本发明的膜形成方法的特征在于，在所述隔壁形成工序中，涂敷所述材料液并使其干燥，从而形成由所述材料液构成的所述隔壁。
通过按上述方法形成，能够使用与膜同样的材料，利用与膜的形成同样的装置及方法来形成隔壁，不需要用于形成隔壁的新装置和新材料。从而，能够容易地进行膜的形成，进而提高生成率。
另外，本发明的膜形成方法的特征在于，在所述材料液涂敷工序中，使用液滴喷出法来涂敷所述材料液。
通过按上述方法形成，能够使材料液均匀且正确地涂敷到基材上的涂敷区域。
另外，本发明的膜形成方法的特征在于，所述膜是对液晶分子的取向加以限制的取向膜。
通过按上述方法形成，能够使取向膜的膜厚均匀，从而能够提高使用了取向膜的产品的质量。
另外，本发明的电光装置通过在对置的一对基板间夹持电光材料而成，所述电光装置的特征在于，利用上述任一项中所述的膜形成方法，在所述基板的所述电光材料侧的表面上形成所述膜。
通过按上述方式构成，由于在基板的电光材料侧的表面形成的膜为膜厚均匀且平坦的膜，因此，能够使基板间的间隔一定，从而能够提高电光装置的显示质量。
附图说明
图1(a)是本发明的第一实施方式的液晶装置的俯视图，(b)是沿(a)的H-H’线的剖视图。
图2是本发明的第一实施方式的液晶装置的等效电路图。
图3是说明本发明的第一实施方式的取向膜形成方法的局部放大俯视图。
图4是沿图3的A-A’线的剖视图。
图5是沿图3的A-A’线的剖视图。
图6是本发明的第二实施方式的与图5相当的剖视图。
图7是本发明的第三实施方式的与图5相当的剖视图。
图8(a)及(b)是说明现有的取向膜形成方法的剖视图。
图中：10-TFT阵列基板(基材、基板)，11-隔壁，11a-第一隔壁(隔壁)，11b-第二隔壁(隔壁)，11c-第三隔壁(隔壁)，12、12b-侧面，16-取向膜(膜)，20-对置基板(基材、基板)，22-取向膜(膜)，24-隔壁，50-液晶层(电光材料)，100-液晶装置(电光装置)，C-中央，h-高度，L-材料液，LE-外缘，LA-涂敷区域，T-膜厚，t-膜厚。
具体实施方式
<第一实施方式>
下面，基于附图对本发明的第一实施方式进行说明。以下，作为电光装置的一例，对将薄膜晶体管(Thin Film Transistor：TFT)作为像素开关元件的有源矩阵型的液晶装置进行说明。此外，在以下说明所用的各图中，为使各层和各构件成为在图面上可识别程度的大小，使每个层和每个构件比例不同。
(液晶装置)
图1(a)是将本实施方式的液晶装置与各结构要素一起从对置基板侧看的俯视图，图1(b)是沿图1的H-H’线的剖视图。图2是在液晶装置的图像显示区域中以矩阵状形成的多个像素中的各种元件、配线等的等效电路图。
如图1(a)所示，液晶装置100具有通过密封件52被贴合的TFT阵列基板10和对置基板20。密封件52设置为沿对置基板20的外周的俯视下大致为矩形框状，在通过该密封件52划分的区域中封入液晶。在密封件52的形成区域的内侧形成有遮光膜53，所述遮光膜53由遮光性材料构成且在俯视下大致为矩形框状。并且，该遮光膜53的内侧的区域构成为图像显示区域10a。在密封件52的形成区域的外侧，数据线驱动电路201及外部电路安装端子202沿TFT阵列基板10的一边(图示下边)而形成，沿与该一边邻接的两个边分别形成有扫描线驱动电路204、204。在TFT阵列基板10的剩余一边(图示上边)形成有多个配线205，所述多个配线205连接图像显示区域10a的两侧的扫描线驱动电路204、204之间。另外，在对置基板20的各角部配置有作为导电粒子的基板间导通构件206，所述导电粒子用于实现TFT阵列基板10与对置基板20之间的电导通。
如图1(b)所示，通过密封件52使TFT阵列基板10和与之对置的对置基板20贴合。并且，在通过TFT阵列基板10和对置基板20之间的密封件52所划分的区域内夹持有液晶层50。在TFT阵列基板10的内面侧(液晶层50侧)形成有像素电极9，还形成有覆盖像素电极9并对液晶分子的取向加以限制的取向膜16。另一方面，在对置基板20的内面侧(液晶层50侧)形成有俯视下为栅格状的遮光膜23，所述遮光膜23与TFT阵列基板10上的数据线、扫描线、像素开关用TFT(后述)的形成区域对置。另外，对置电极21覆盖遮光膜23而形成在对置基板20的整个面上，还形成有覆盖对置电极21的取向膜22。这里，取向膜16、22例如通过聚酰亚胺而形成。另外，取向膜16、22以约0.3μm～1.2μm左右范围的膜厚而形成。
在密封件52的内侧(图像显示区域10a侧)，在取向膜16、22的外缘部，在TFT阵列基板10及对置基板20上形成有凸状的隔壁11、24。隔壁11、24沿俯视下大致为矩形状形成的取向膜16、22的外缘16e、22e而形成，如图1(a)所示，其形成俯视下大致为矩形框状。在TFT阵列基板10及对置基板20上形成有多个隔壁11、24。此外，在图1(a)及图1(b)中，为使图面清晰，将多个隔壁11、24省略为两个来表示。
从俯视下为矩形状形成的取向膜16、22的形成区域的中央侧(中心线CL侧)向取向膜16、22的形成区域的外缘16e、22e侧多重形成隔壁11、24。另外，在多重形成的隔壁11、24中，在最外周形成的隔壁11、24，或在其内侧形成的隔壁11、24的中心线CL侧的侧面位于比取向膜16、22的外缘16e、22e靠中央侧(中心线CL侧)，高度为取向膜16、22的膜厚以上。
另外，在液晶装置100的图像显示区域10a中，如图2所示，多个像素100a以矩阵状构成，并在这些像素100a的每一个中形成有像素开关用TFT30，供给像素信号S1、S2、…、Sn的数据线6a与TFT30的源极电连接。写入数据线6a的像素信号S1、S2、…、Sn可以此顺序按线顺次供给，也可以按组对相邻接的多个数据线6a之间供给。另外，FTF30的栅极与扫描线3a电连接，并以规定的定时使脉冲的扫描信号G1、G2、…、Gm以此顺次按线顺次施加在扫描线3a上。
由于像素电极9与TFT30的漏极电连接，使作为开关元件的TFT30仅在一定期间导通，从而，将从数据线6a供给的像素信号S1、S2、…、Sn以规定的定时写入各图案。如此进行后，借助像素电极9写入液晶的规定电平的像素信号S1、S2、…、Sn在图1(b)所示的对置基板20的对置电极21之间被保持一定期间。另外，为防止保持的像素信号S1、S2、…、Sn泄露，与在像素电极9和对置电极21之间形成的液晶电容并联地附加蓄积电容60。另外，蓄积电容60由电容线3b的一部分构成。
【取向膜形成方法】
下面，例举本实施方式的液晶装置100的取向膜16、22的形成方法来对本发明的膜形成方法进行说明。这里，对在TFT阵列基板10上涂敷材料液，并使其干燥而形成取向膜16的方法进行说明。另外，在以下的说明中，以取向膜16的形成工序为中心进行说明，其他工序的说明适当省略。此外，对除取向膜16的形成工序以外的工序，可以采用公知技术。
(隔壁形成工序)
首先，在TFT阵列基板10上形成上述TFT30、扫描线3a、电容线3b、数据线6a以及像素电极9等之后，形成俯视下为矩形的框状的隔壁11。
如图3及图4所示，在涂敷区域LA的外缘部形成有多个隔壁11，所述涂敷区域LA用于涂敷包括作为取向膜16的材料的聚酰亚胺的材料液L。涂敷区域LA的中央C与TFT阵列基板10的图像显示区域10a的中心大致一致，外缘LE沿后续工序形成的密封件52的内缘被限定。
作为隔壁11的形成方法，可以使用液滴喷出法。具体而言，将取向膜16的材料液L从液滴喷出头(图示省略)以液滴喷出并涂敷在TFT阵列基板10上的隔壁11的形成区域。然后，使涂敷的材料液L干燥来形成隔壁11。由此，形成与取向膜16为同一材料液L所构成的隔壁11。这时，可以在涂敷材料液L并使其干燥之后，利用例如蚀刻法等进行加工使隔壁11成形为所需的形状及图案。
在本实施方式中，使用液滴喷出法，从涂敷区域LA的中央C侧向外缘LE侧三重形成第一隔壁11a、第二隔壁11b以及第三隔壁11c这三个隔壁11。这时，涂敷区域LA的外缘LE位于最外周的第三隔壁11c上，第三隔壁11c的内侧的第二隔壁11b的侧面12b位于比涂敷区域LA的外缘LE靠涂敷区域LA的中央C侧。
另外，如图4所示，隔壁11的高度h形成为小于取向膜16的材料液L在涂敷时的膜厚T，且在形成后的取向膜16的膜厚t以上。这里，材料液L在涂敷时的膜厚T例如在约2μm～3μm左右的范围内，干燥后的取向膜16的膜厚t例如在约0.3μm～1.2μm左右的范围内。另外，隔壁11的高度h形成为小于液晶装置100的单元间隙。
(材料液涂敷工序)
下面，例如利用使用了喷墨头的液滴喷出法在涂敷区域LA涂敷材料液L。由此，如图3及图4所示，第一隔壁11a及第二隔壁11b成为浸渍于材料液L中的状态。另外，材料液L的外缘LE成为位于第三隔壁11c上并与之相接的状态。这里，涂敷时的材料液L的聚酰亚胺等的溶质的浓度例如为约5％左右。
(干燥工序)
下面，使涂敷区域LA的材料液L干燥。当使材料液L干燥时，由于材料液L的溶剂的蒸发，材料液L的膜厚T逐渐减少。并且，在涂敷材料液L时，浸渍到材料液L中的第一隔壁11a、第二隔壁11b的高度h不久与材料液L的膜厚T相等，到达材料液L的表面。
由此，如图5所示，通过第一隔壁11a及第二隔壁11b，材料液L被分隔为多个区域LA1、LA2、LA3。
当材料液L的溶剂进一步蒸发时，材料液L的膜厚T比隔壁11的高度h减少，材料液L的溶质浓度上升。这时，材料液L越靠近涂敷区域LA的外缘LE侧的区域LA3越容易干燥，越靠近涂敷区域LA的中央C侧的区域LA1越难以干燥。因此，区域LA3的材料液L的溶质的浓度比区域LA1的浓度上升，涂敷区域LA的外缘LE侧和中央C侧之间产生浓度的梯度。这时，材料液L的外缘LE侧和中央C侧被第一隔壁11a及第二隔壁11b分隔，因此，溶剂从材料液L的溶质浓度低的中央C侧的区域LA1、LA2向溶质浓度高的外缘LE侧区域LA2、LA3的移动被第一隔壁11a及第二隔壁11b限制。
从而，根据本实施方式，能够防止在形成取向膜16时，材料液L中的溶剂从中央C侧向外缘LE侧移动，进而防止取向膜16的外缘部的膜厚t比其他部分厚。另外，由此，能够充分确保涂敷材料液L之后用于确保平坦性的调平时间，从而能够提高取向膜16的平坦性。
另外，通过多重形成多个隔壁11，在干燥工序中，涂敷区域LA的中央C侧到外缘LE侧之间与形成单一的隔壁11的情况比较，材料液L被分隔为更多的区域LA1、LA2、LA3。由此，能够使在各区域LA1、LA2、LA3中分隔的材料液L的外缘LE侧和中央C侧之间的干燥容易度成为更接近的状态，从而能够防止在被分隔的各区域LA1、LA2、LA3内的外缘LE侧和中央C侧之间产生浓度的梯度。从而，能够更加有效地防止在形成取向膜16时，材料液L中的溶剂从涂敷区域LA的中央C侧向外缘LE侧移动，从而能够使膜厚t更均匀，进而能够更加可靠地防止外缘部的膜厚t比其他部分厚。
另外，如上所述，在多重形成多个隔壁11的情况下，通过以涂敷区域LA的外缘LE位于最外周的第三隔壁11c上的方式来形成第三隔壁11c，并使外缘LE成为与第三隔壁11c相接的状态而涂敷材料液L，由此，能够防止材料液L的外缘LE超过第三隔壁11c，并通过第三隔壁11c来规定取向膜16的外缘16e。
另外，能够通过使用取向膜16的材料液L来形成隔壁11，并利用与取向膜16的形成同样的装置及方法来形成隔壁11，不需要用于形成隔壁11的新装置和新材料。从而，能够容易地进行取向膜16的形成，进而提高生成率。
另外，通过利用液滴喷出法来涂敷材料液L，能够使材料液L均匀且正确地涂敷到TFT阵列基板10上的涂敷区域LA上。
另外，与上述的取向膜16的形成方法同样地，通过在对置基板20上形成取向膜22，能够使取向膜22的膜厚均匀从而提高平坦性。
如以上说明，根据本实施方式，能够提高取向膜16的平坦性，使膜厚t均匀而提高取向膜16的质量。从而，能够提高使用了取向膜16的液晶装置100的质量。即，由于在TFT阵列基板10的液晶层50侧的表面形成的取向膜16为膜厚t均匀且平坦的膜，因此，能够使TFT阵列基板10与对置基板20之间的间隔设定为一定，从而能够提高液晶装置100的显示质量。
<第二实施方式>
下面，引用图1～图4，并使用图6对本发明的第二实施方式进行说明。本实施方式在TFT阵列基板10上形成单一的隔壁11这一点上与上述第一实施方式不同。由于在其他点上与第一实施方式同样，因此，同一部分标以同一符号并省略说明。
(隔壁形成工序)
如图6所示，与第一实施方式同样地，在TFT阵列基板10上形成单一的隔壁11。这时，隔壁11的中央C侧的侧面12位于比涂敷区域LA的外缘LE靠涂敷区域LA的中央C侧的位置。
(材料液涂敷工序)
下面，与第一实施方式同样地，在涂敷区域LA涂敷材料液L。
(干燥工序)
下面，使涂敷区域LA的材料液L与第一实施方式同样地干燥。由此，如图6所示，材料液L被隔壁11分隔为涂敷区域LA的中央C侧的区域LA1和外缘LE侧的区域LA2。
当材料液L的溶剂进一步蒸发时，区域LA2的材料液L的溶质的浓度比区域LA1的浓度上升，在涂敷区域LA的外缘LE侧和中央C侧之间产生浓度的梯度。这时，由于材料液L被隔壁11分隔为外缘LE侧和中央C侧，因此，溶剂从材料液L的溶质浓度低的中央C侧的区域LA1向溶质浓度高的外缘LE侧的区域LA2的移动被隔壁11限制。
从而，根据本实施方式，不仅能够获得与第一实施方式同样地效果，且隔壁的形成容易，从而成产率提高。
<第三实施方式>
下面，引用图1～图4，并使用图7对本发明的第三实施方式进行说明。本实施方式在隔壁11的宽度被扩大且在隔壁11上形成涂敷区域LA的外缘LE这一点上与第二实施方式不同。由于其他点与第二实施方式同样，因此，同一部分标以同一符号并省略说明。
(隔壁形成工序)
如图7所示，与第二实施方式同样地，在TFT阵列基板10上形成单一的隔壁11。这时，隔壁11的中央C侧的侧面12位于比涂敷区域LA的外缘LE靠涂敷区域LA的中央C侧的位置。另外，使隔壁11的宽度W与取向膜16的外缘部的想要平坦化的宽度对应而形成。这里，例如，宽度W形成为约1.0mm以下。
(材料液涂敷工序)
下面，与第二实施方式同样地在涂敷区域LA涂敷材料液L。
(干燥工序)
下面，与第二实施方式同样地使涂敷区域LA的材料液L干燥。由此，材料液L从涂敷区域LA的外缘LE侧的表面附近干燥。因此，隔壁11的中央C侧的侧面12和外缘LE之间的区域LA2最先干燥，在区域LA2形成取向膜。这时，比隔壁11的中央C侧的侧面12靠中央C侧的区域LA1的TFT阵列基板10侧的材料液L还没有充分干燥，残留有还没有蒸发的溶剂。因此，溶剂向溶质浓度高的外缘LE侧移动。
但是，由于在区域LA1和区域LA2之间形成有隔壁11的中央C侧的侧面12，区域LA2的材料液L干燥并已经形成取向膜16，因此，TFT阵列基板10侧的溶剂的移动被隔壁11的中央C侧的侧面12和区域LA2的取向膜16所限制。
从而，根据本实施方式，能够与第二实施方式同样地使取向膜16平坦化。
此外，本发明并不限定于上述实施方式，形成的膜可以不是取向膜。例如，抗蚀剂膜或液晶装置的层间膜等要求平坦性的膜的形成也能够使用本发明的膜形成方法。
另外，隔壁及取向膜的材料液的涂敷方法并不限定于液滴喷出法。例如，也可以使用分配器等来涂敷材料液。
另外，也可以利用与膜不同的材料来形成隔壁。例如，可以利用光刻法或蚀刻法等来加工基板。另外，在基板上形成的配线和TFT的形成工序中，也可以利用与它们同样的材质来形成隔壁。由此，能够使隔壁的形成与配线和TFT一起形成，从而能够提高生产率。
Claims (6)
1.一种膜形成方法，其在基材的涂敷区域涂敷材料液，并使所述材料液干燥而形成膜，所述膜形成方法的特征在于，具有：
隔壁形成工序，其在所述涂敷区域形成框状的隔壁；
材料液涂敷工序，其在所述涂敷区域涂敷所述材料液；
干燥工序，其使所述材料液干燥，
其中，在所述隔壁形成工序中，在比所述涂敷区域的外缘靠所述涂敷区域的中央侧，形成所述隔壁的所述中央侧的侧面，所述隔壁的高度形成为小于所述材料液在涂敷时的膜厚且在干燥后的所述膜的膜厚以上。
2.如权利要求1所述的膜形成方法，其特征在于，
在所述隔壁形成工序中，从所述中央侧向所述外缘侧多重形成多个所述隔壁。
3.如权利要求1或2所述的膜形成方法，其特征在于，
在所述隔壁形成工序中，涂敷所述材料液并使其干燥，从而形成由所述材料液构成的所述隔壁。
4.如权利要求1～3中任一项所述的膜形成方法，其特征在于，
在所述材料液涂敷工序中，使用液滴喷出法来涂敷所述材料液。
5.如权利要求1～4中任一项所述的膜形成方法，其特征在于，
所述膜是对液晶分子的取向加以限制的取向膜。
6.一种电光装置，其通过在对置的一对基板间夹持电光材料而成，所述电光装置的特征在于，
利用权利要求1～5中任一项所述的膜形成方法，在所述基板的所述电光材料侧的表面上形成所述膜。
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