CN1806937A - 液滴喷射涂布方法及显示装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种液滴喷射涂布方法，在采用喷墨涂布方法等向基板喷射涂布了涂布液的液滴后，在加热该涂布液使其干燥时，可以获得良好的膜厚分布的固化物和膜。在将含有多种溶剂的涂布液的液滴喷射并涂布在被涂布材料的表面后，根据所述多种溶剂的各沸点温度使加热温度依次上升，同时加热涂布在所述被涂布材料的表面上的涂布液而使其干燥。
Description
技术领域
本发明涉及采用半导体装置、液晶显示板、有机EL(场致发光)显示板或场致发射显示板等薄型显示板的显示装置等在制造工序中涂布并干燥涂布液，在基板上形成所需的膜的工序中使用的液滴喷射涂布方法和采用该方法的显示装置的制造方法。
技术背景
在采用半导体装置、液晶显示板、有机EL(场致发光)显示板或场致发射显示板等薄型显示板的显示装置等的制造时，通过将水溶液、包含无机或有机溶剂的涂布液的液滴从喷墨喷嘴喷射涂布到基板上后进行干燥，从而形成功能层等的膜。特别是在如显示装置的发光层和滤色器层等那样进行需要微细的图案的成膜时，这样的喷墨涂布方法十分适合。
在采用这样的喷墨涂布方法，用于由弹着在基板上的各个涂布液形成溶质(固体成分)的膜的干燥工序中，以往将基板上的涂布液和上述基板一起在规定的一定温度下进行加热。
但是，在采用这样的一定温度进行加热并干燥的以往的干燥工序中，难以控制在涂布液的内部产生的热对流，此外，由于涂布液从径向方向端部干燥，所以中央部随着溶液的变浓而容易隆起，有时这种隆起对固化物的膜厚分布的均匀性产生不良影响。而且，在涂布液中含有沸点不同的多种溶剂的涂布液的情况下，为了使溶剂充分并且迅速地挥发，有时进行比较高温度的加热，例如在低沸点溶剂的沸点或其之上的温度下进行加热，因而在干燥被涂布的液滴的过程中在涂布液中产生低沸点溶剂的气泡，从而有时干燥/固化后的固化物的形状也恶化。
图3是上述以往的干燥工序中弹着的涂布液的示意图。如该图所示，基板S上弹着的液滴L也依赖于溶剂的种类和干燥条件等，但通过加热装置1进行加热，在内部产生箭头所示的对流，由此成为中央部的厚度厚的凸形的外形。这样的膜厚分布和形状的不均匀有时对制造的半导体装置和显示装置的特性产生不良影响，例如，在显示装置中，在膜厚分布不均匀的情况下，将导致发光不匀等。
在专利文献1中，提出以下方法：在有关通过喷墨法等排出法涂布并干燥用于形成功能层的液体，制造功能性元件的方法中，为了获得被制造的功能层的平坦性，进行功能层的检查，根据其形状将干燥工序中的溶剂的挥发速度加快或减慢。而且，在凸形状的情况下，进行送风和加热以加快挥发速度。
但是，专利文献1中记载的方法，是预先检查通过排出法弹着在基板上的各个功能层的形状，在与该检查结果对应的一定的干燥条件下进行干燥的方法，在该方法中，有时不能通过涂布液来充分地控制形状。特别是在涂布液含有多种溶剂的情况下，难以进行形状控制。
[专利文献1]特开2003-266003号公报
发明内容
本发明是有利地解决上述问题的发明，其目的在于提供一种液滴喷射涂布方法和显示装置的制造方法，在通过喷墨涂布方法等在基板上喷射并涂布了涂布液的液滴后，在加热并干燥该涂布液时，可以获得良好的膜厚分布的固化物和膜。
本发明的液滴喷射涂布方法的特征在于包括：将含有不同沸点的多种溶剂的涂布液的液滴喷射在被涂布材料的表面进行涂布的涂布工序；和根据上述多种溶剂的各沸点温度边使加热温度依次上升边加热涂布于上述被涂布材料的表面上的涂布液而使其依次挥发的干燥工序。
此外，本发明的液滴喷射涂布方法的特征在于包括：将包含不同沸点的多种溶剂，以最大的容积比例含有这些溶剂中沸点最低的溶剂的涂布液的液滴喷射在被涂布材料的表面进行涂布的涂布工序；和根据上述多种溶剂的各沸点温度边使加热温度依次上升边加热涂布于上述被涂布材料的表面上的涂布液而使其依次挥发干燥工序。
此外，在本发明的液滴喷射涂布方法中，为了使涂布液的固化后的膜厚分布均匀，更优选设定上述涂布液的加热温度以维持比上述涂布液中含有的溶剂中沸点最低的溶剂的沸点低的温度，并设定成依次升温。
此外，在上述干燥工序中，至少在使沸点最低的溶剂挥发期间，也可以在减压气氛中进行干燥。
此外，本发明的液滴喷射涂布方法也可以使用将三种以上的具有不同沸点的溶剂进行混合的涂布液。
此外，在包括形成发光元件的发光膜或滤色器的着色膜或遮光膜的工序的显示装置的制造方法中，适合采用本发明的液滴喷射涂布方法。
根据本发明，良好地进行弹着在被涂布材料上的涂布液的液滴的干燥，从而获得均匀的膜厚分布。
附图说明
图1是表示本发明的液滴喷射涂布方法的干燥工序中的干燥温度及溶剂干燥量的时间序列的变化的曲线图。
图2是可用于本发明的液滴喷射涂布方法的涂布干燥装置一例的方框图。
图3是以往的干燥过程中弹着的涂布液的示意图。
符号说明
10：喷墨涂布装置，20：干燥装置，21、22、23：加热装置
具体实施方式
在本发明的液滴喷射涂布方法中，进行将含有多种溶剂的涂布液的液滴喷射到被涂布材料的表面来进行涂布的涂布工序。该涂布液以用于干燥后形成膜的溶质和使该溶质溶解或分散的溶剂作为主要成分。作为上述溶质，例如有用于显示装置的发光层的有机物、用于滤色器的着色层的颜料等。另外，作为上述溶剂，有水、醇和各种有机溶剂。将含有这样的溶质和溶剂的涂布液装入喷墨涂布装置的槽中，从该槽导入设置在喷墨头中的喷嘴，从该喷嘴喷射上述涂布液的液滴，通过弹着在被涂布材料的表面上进行涂布。
如果在所述喷墨涂布装置的喷嘴中发生喷嘴堵塞，则在被涂布材料的规定的区域中不能进行合适的涂布，进而关联到通过喷墨涂布法进行了成膜的制品的不良，所以必须尽可能避免喷嘴堵塞。为了避免在这样的上述喷嘴的前端部或内部涂布液(油墨)干燥固化，就用于喷墨涂布的上述涂布液来说，采用含有沸点不同的多种溶剂的涂布液。
在以上所述的涂布工序后，通过使涂布于被涂布材料的表面的涂布液挥发的干燥工序，在上述被涂布材料的表面形成上述溶质的固体物质的膜。在该干燥工序中使用的方式包括加热、减压、送风等，而基于加热的干燥与其他方法相比，由于装置简便，所以在实际中被大多采用。在通过这种加热使涂布液挥发的干燥工序时，以往为了将从干燥开始至结束为止的期间尽量缩短干燥时间来提高作业效率，以接近涂布液中含有的多种溶剂中沸点最低的溶剂的沸点温度或比其高的一定温度进行加热。在这样的以往的干燥工序中，难以控制在涂布液的内部产生的热对流，此外，有时还产生气泡，其结果，如上述那样，有时干燥固化后的膜厚分布变得不均匀。
在本发明的液滴喷射涂布方法中，具有根据沸点不同的多种溶剂的各沸点温度来使加热温度依次上升，同时加热涂布于被涂布材料的表面上的涂布液而使其依次挥发的干燥工序。因此，由于在溶剂的各沸点温度以下的加热温度下进行挥发，所以抑制在涂布液的内部产生热对流和气泡，可以获得膜厚分布均匀的固化物。而且，通过使加热温度依次上升，可以比以往缩短总的干燥时间，可以进一步提高作业效率。
参照图1来说明基于本发明的干燥工序的一例。图1是表示干燥工序中的干燥温度及溶剂干燥量的时间序列的变化的曲线图。本例子表示在涂布液中含有沸点不同的三种溶剂的情况，使加热温度(干燥温度)阶段性地上升到多个温度。在最初的第一干燥的阶段中，设定加热温度，使其维持比涂布液中含有的溶剂中沸点最低的溶剂的沸点低的温度。例如，在涂布液中的溶剂是水(沸点为100℃)、乙二醇(沸点为198℃)和丙三醇(沸点为290℃)的组合的情况下，将第一干燥时的加热温度设为80～90℃左右。由此，由于溶剂不沸腾，缓慢地干燥挥发，所以涂布液的内部的热对流被抑制。
然后，在沸点最低的溶剂的干燥量饱和时，即在沸点最低的溶剂的挥发基本结束的时刻或结束后，转移到第二干燥，将干燥温度设为比沸点最低的溶剂的沸点高、比沸点第二低的溶剂的沸点更低的温度。例如，在涂布液中的溶剂是上述水、乙二醇和丙三醇的组合的情况下，将第二干燥时的加热温度设为120～150℃左右。由此，由于在第二干燥中溶剂也不沸腾，缓慢地干燥挥发，所以涂布液的内部的热对流被抑制。而且，由于使加热温度比第一干燥时上升，所以与从涂布液的干燥开始至结束为止用第一干燥时的一定温度进行干燥的情况相比，可以缩短总的干燥时间。在该第二干燥中，在前阶段的第一干燥中挥发了沸点最低的溶剂后剩余的涂布液的流动变少的情况下，将加热温度作为沸点第二低的溶剂的沸点以上的温度，也可以实现干燥时间的进一步缩短。
在沸点第二低的溶剂的干燥量饱和时，即在沸点第二低的溶剂的挥发基本结束的时刻或结束后，转移到第三干燥。在该第三干燥中，将干燥温度设为比上述第二干燥时的温度更高。例如，在涂布液中的溶剂是上述水、乙二醇和丙三醇的组合的情况下，将第三干燥时的加热温度设为180℃左右。丙三醇通常以极少量包含在涂布液中。例如，如果将涂布中的丙三醇的容积比例设为1时，则乙二醇为30的比例，水为70的比例。即，丙三醇不过为涂布液整体的百分之一左右。因此，在结束第二干燥且水和乙二醇挥发时，涂布液基本失去了流动性。因此，在溶剂为上述水、乙二醇和丙三醇的组合的情况下，使丙三醇挥发的该第三干燥时的加热温度的影响少。但是，通过将第三干燥时的加热温度设为比第二干燥时的加热温度高，可以实现干燥时间的进一步缩短。当然，在该第三阶段中，也可以以比沸点第二低的溶剂的沸点高、比沸点第三低的溶剂的沸点低的温度进行加热，也可以加热到沸点第三低的溶剂的沸点以上的温度。
关于涂布的涂布液，本发明的液滴喷射涂布方法更优选使用多种溶剂中沸点最低的溶剂的含量最多的涂布液。沸点最低的溶剂的含量最多，意味着容易干燥的溶剂最多，在这种情况下，在第一干燥阶段中，即使涂布液中的上述沸点最低的溶剂的含量多，对干燥时间的影响也少。然后在第二干燥的阶段，通过上述沸点最低的溶剂挥发，涂布液的流动性已经显著地降低。因此，可以在该第二干燥及第三干燥时进行温度比较高的加热。由此，可以缩短总的干燥时间。
在图1中图示的例子中，形成三阶段的加热温度，但根据溶剂将加热温度形成两阶段或形成四阶段以上是不言而喻的。此外，在该图示的例子中，分别在第一干燥、第二干燥及第三干燥中加热到一定温度，但在各个干燥过程中，也可以使温度直线或曲线上升。但是，如果通过如下所述的干燥装置进行干燥，则成为图示的阶段式的加热。
图2是可用于本发明的液滴喷射涂布方法的涂布干燥装置的一例的方框图。在该图中，与喷墨涂布装置10相邻设置干燥装置20。该干燥装置20包括第1加热装置21、第2加热装置22以及第3加热装置23。这些加热装置21、22、23分别根据被干燥的涂布液中的溶剂的沸点温度而被设定为不同的温度。具体地说，第1加热装置21的设定温度为第一干燥时的加热温度，第2加热装置22的设定温度为第二干燥时的加热温度，第3加热装置23的设定温度为第三干燥时的加热温度。这些加热装置21、22、23具体地可设为电热板，另外可以设为能够容纳多张被处理材料的加热炉。
此外，将通过喷墨涂布装置10涂布了涂布液的被涂布材料(未图示)运送到上述干燥装置20的上述第1加热装置21上，通过该第1加热装置21在第一干燥时的加热温度下进行加热。在结束第一干燥后，将被涂布材料从上述第1加热装置21移送到上述第2加热装置22上，通过该第2加热装置22在第二干燥时的加热温度下进行加热。在结束第二干燥后，将被涂布材料从上述第2加热装置22移送到上述第3加热装置23上，通过该第3加热装置23在第三干燥时的加热温度下进行加热。这样，如果在干燥装置内设有多个加热装置，将各个加热装置中的加热温度预先设定为第一干燥、第二干燥及第三干燥的加热温度，将被涂布材料依次移送到这些加热装置来进行干燥，而不是用一个加热装置，使该加热装置的加热温度根据第一干燥、第二干燥及第三干燥的各加热温度而依次上升来进行干燥，由于不需要将该加热装置从第三干燥的加热温度降低至第一干燥的加热温度的时间而能使多个涂布材料依次干燥，所以生产率提高。
在本发明的液滴喷射涂布方法中，在干燥工序中，至少是使沸点最低的溶剂挥发的期间，也可以在减压气氛中进行干燥。图2所示的干燥装置20中，设有容纳第1加热装置21的可密闭的处理室24，该处理室24经由配管25连接排气装置(泵)26。而且通过未图示的压力控制装置，可将上述处理室24内保持为规定的减压气氛。根据涂布液的种类，在仅以加热方式进行干燥时，有时难以进行干燥状态的控制，由于通过加热和减压的组合来进行第一干燥，与通过在大气压中加热进行干燥的情况相比，容易进行干燥状态的控制。此外，如果在减压气氛中进行干燥，还可以将加热温度相对地降低。
在图2所示的例子中，将通过第1加热装置21进行加热时的气氛形成为减压气氛，在按照本发明的干燥工序中，除了第1加热装置21以外，也可以将第2加热装置22及第3加热装置23的任何一个或两者的气氛形成为减压气氛。
本发明的液滴喷射涂布方法十分适合于进行采用混合了三种以上的具有不同沸点的溶剂的涂布液的涂布的情况。
此外，本发明的液滴喷射涂布方法十分适合于进行将涂布液的液滴涂布在被涂布材料的表面上时的弹着直径为1mm以下的涂布的情况。将涂布液的液滴涂布在被涂布材料的表面上时的弹着直径为1mm以下的涂布，通过喷墨涂布装置来实施，通过使这样的弹着直径的涂布液按照本发明来进行干燥，可获得均匀的膜厚分布的膜。
在进行显示装置的制造时，包括在显示装置的基板上形成有机EL板的情况下的发光元件层、在液晶板的滤色器的情况下的着色层或形成黑色基层的工序，由于这些层都需要在微细划分的区域内形成层，所以根据本发明的液滴喷射涂布方法而将涂布液通过喷墨涂布进行涂布并进行干燥，可以形成上述发光元件的发光膜上述滤色器的着色膜或遮光膜。
更具体地说，作为显示装置，例如对制造液晶显示器的情况进行说明，在玻璃基板上制造规则排列配置了薄膜晶体管(TFT)的TFT阵列基板，同时在其他玻璃基板上制造形成了滤色器及黑色基底的滤色器基板，将上述TFT阵列基板和上述滤色器基板粘接组装，在该粘接的基板的间隙中注入液晶材料，进行密封，获得平板基板。此外，为了获得平板基板，也可以在上述TFT阵列基板上形成滤色器和黑色基底两者。
在制造这样的滤色器基板、或形成了滤色器和黑色基底的TFT阵列基板时，可采用本发明的液滴喷射涂布方法形成用于形成与该滤色器层的各亮点(子像素单元)对应的着色层的膜、或用于形成对所述各亮点构成的显示区域周围设置的非显示区域进行遮光或对所述各亮点间进行遮光的遮光层(黑色基底)的膜。
[实施例]
作为溶剂，将含有丙三醇的比例为1、乙二醇的比例为30、水的比例为70的颜料油墨涂布在基板上，如图1所示，在第一干燥时以80℃加热5分钟、在第二干燥时以120℃加热3分钟、在第三干燥时以180℃加热1分钟而使上述颜料油墨干燥，可获得良好的膜厚分布的膜。相反，将与上述颜料油墨相同的颜料油墨涂布在基板上，加热至120℃来进行干燥时，在该干燥过程中显著地产生热对流，在获得的膜上产生膜厚分布的偏差。
Claims (6)
1.一种液滴喷射涂布方法，其特征在于，包括：
涂布工序，将含有不同沸点的多种溶剂的涂布液的液滴喷射在被涂布材料的表面进行涂布；以及
干燥工序，根据所述多种溶剂的各沸点温度边使加热温度依次上升边加热涂布于所述被涂布材料的表面上的涂布液而使其依次挥发。
2.一种液滴喷射涂布方法，其特征在于，包括：
涂布工序，将包含不同沸点的多种溶剂、以最大的比例含有这些溶剂中沸点最低的溶剂的涂布液的液滴喷射在被涂布材料的表面上进行涂布；以及
干燥工序，根据所述多种溶剂的各沸点温度边使加热温度依次上升边加热被涂布于所述被涂布材料的表面上的涂布液而使其依次挥发。
3.如权利要求1或2所述的液滴喷射涂布方法，其特征在于，设定所述加热温度，以使加热温度维持比所述涂布液中含有的溶剂中沸点最低的溶剂的沸点低的温度，设定成依次升温。
4.如权利要求1或2所述的液滴喷射涂布方法，其特征在于，在所述干燥工序中，至少在使沸点最低的溶剂挥发期间在减压气氛中进行干燥。
5.如权利要求1或2所述的液滴喷射涂布方法，其特征在于，使用将三种以上的具有不同沸点的溶剂进行混合的涂布液。
6.一种显示装置的制造方法，其特征在于，包括使用权利要求1或2所述的液滴喷射涂布方法形成发光元件的发光膜或滤色器的着色膜或遮光膜的工序。
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