JP2004298844A - 液滴の塗布方法、コンピュータプログラム、有機elパネルの製造方法、電気光学パネルの製造方法及び電子機器の製造方法、並びに液滴の塗布装置、電気光学パネル、電気光学装置及び電子機器 - Google Patents
液滴の塗布方法、コンピュータプログラム、有機elパネルの製造方法、電気光学パネルの製造方法及び電子機器の製造方法、並びに液滴の塗布装置、電気光学パネル、電気光学装置及び電子機器 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】基板1に対し液滴吐出方式により液滴を吐出させて前記液滴を塗布する方法であって、(a) 塗布された前記液滴(1)の一端部に対応する位置に液滴(2)を吐出するステップと、(b) 前記(a)の後に、前記塗布された液滴のうち前記一端部と反対側の他端部に対応する位置に液滴(3)を吐出するステップと、(c) 前記(b)の後に、前記塗布された液滴のうち前記一端部に対応する位置に液滴(4)を吐出するステップとを備えている。
【選択図】 図6
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、液滴の塗布方法、コンピュータプログラム、有機ELパネルの製造方法、電気光学パネルの製造方法及び電子機器の製造方法、並びに液滴の塗布装置、電気光学パネル、電気光学装置及び電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子機器に用いられるデバイスの構成要素として、各種材料からなる薄膜がある。このような薄膜を形成する技術として、いわゆるインクジェット塗布法(液滴吐出法)を用いて基板上に液滴を塗布して液状膜を形成する技術が提案されている。
【0003】
インクジェット塗布法により形成される液状膜には、様々なものがある。その一つに、電気光学パネル(液晶表示装置や有機ELパネル)の製造に必要な、液晶やフォトレジスト膜やオーバーコート膜(平坦化膜)や配向膜のような基板全面に亘って一様に塗布されるいわゆるベタ膜や、カラーフィルタや有機EL材料(正孔注入材料、発光材料インクを含む)のような各画素内に層を形成するための膜が含まれる。また、インクジェット塗布法は、電気光学パネルの製造以外で必要なフォトレジスト膜などの液状膜など、工業用に広く適用可能である。
【0004】
インクジェット塗布法により、基板全面又は画素内に液滴が塗布されるときの動作は、例えば図16に示すように行われる。液滴吐出ヘッド(群)の大きさが基板1より小さい場合、基板1の端部1aから矢印に示すように順に塗布が行われる(矢印は、ヘッドの基板1に対する相対的な動きを示す)。なお、ヘッドの動き(塗布する順番)は、図16に示されるもの以外に、例えば常に基板1の上部から下部に向かって一方向に移動するものがある。
【0005】
【特許文献1】
特開平11−340129号公報
【特許文献2】
特開2000−323276号公報
【特許文献3】
特開平7−146406号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように基板全体に対して同時に塗布が行われるのではなく、ヘッドの動きに応じてライン毎に順番に塗布されていく方法では、時間的に先に塗布された領域(図16の符号1a)と、後に塗布された領域(符号1b)とでは、液滴の乾き具合が異なり、先に塗布された領域は早く乾き、後に塗布された領域は未だ乾ききっていない状況が生じる。このように基板1において乾き具合にバラツキ(塗布ムラ)がある状態で、その後の乾燥工程において基板1全体がベイクされると、乾燥後の膜厚にムラが生じる。膜厚にムラがあると、塗布対象が液晶のカラーフィルタである場合には表示ムラが生じたり、有機EL材料である場合には輝度ムラが生じたり、レジスト材料である場合には露光ムラが生じる等の不都合が生じる。
【0007】
ここで、想定されるヘッドは、例えば1インチのヘッド幅(印字幅)を有するヘッドが複数組み合わされて構成される、数インチのヘッド幅のものである。ヘッド(ヘッド幅)に対して、基板の面積が大きいほど、乾き具合のムラの問題は大きいものとなる。例えば、テレビの電気光学パネルに用いられる1m四方以上に大きな基板の場合には、上記の乾き具合のムラの問題は大きいものとなる。また、携帯電話の表示部の電気光学パネルに用いられる3×4cm程度の小チップであっても、単一の大きな基板上で複数のチップが製造される場合には、同一基板内で先に塗布されたチップと、後で塗布されたチップとでは、やはり乾き具合のムラの問題が生じる。
【0008】
一方、スピンコート法では、液状膜が概ね同時期に一様に塗布(形成)されるので、インクジェット塗布法により塗布された場合に比べて、乾き具合にムラ(塗布ムラ)が生じるという問題は無い。乾き具合のムラは、基板1において塗布するタイミングに時間差が在る(基板に対してヘッドが小さい場合)、インクジェット塗布法に特有の問題である。
【0009】
本発明の目的は、塗布ムラ(乾き具合のばらつき)を抑制することのできる液滴の塗布方法及び塗布装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の液滴の塗布方法は、基板に対し液滴吐出方式により液滴を吐出させて前記液滴を塗布する方法であって、(a) 塗布された前記液滴の一端部に対応する位置に液滴を吐出するステップと、(b) 前記(a)の後に、前記塗布された液滴のうち前記一端部と反対側の他端部に対応する位置に液滴を吐出するステップと、(c) 前記(b)の後に、前記塗布された液滴のうち前記一端部に対応する位置に液滴を吐出するステップとを備えている。
【0011】
本発明の液滴の塗布方法において、前記(b)及び前記(c)は、前記塗布された液滴の前記一端部及び前記他端部が露出された状態の時間がそれぞれ最小に抑えられるように繰り返し行われる。
【0012】
本発明の液滴の塗布方法は、基板に対し液滴吐出方式により液滴を吐出させて前記液滴を塗布する方法であって、(d) 前記基板において前記液滴を塗布すべきエリアの概ね中央部に前記液滴を塗布するステップと、(e) 前記(d)の後に、前記塗布された液滴全体のうち乾燥速度が相対的に速い部分に対応する位置に液滴を吐出するステップとを備えている。
ここで、(d)のステップは、基板の端部から順番に塗布していく従来方法との差別化のために必要である。
【0013】
本発明の液滴の塗布方法は、基板に対し液滴吐出方式により液滴を吐出させて前記液滴を塗布する方法であって、前記液滴の吐出は、前記塗布された液滴のうち時間的に後に塗布された部分との乾き具合のばらつきが生じないように、時間的に先に塗布された部分の乾燥が抑制される位置に対して行われる。
【0014】
本発明の液滴の塗布方法は、基板に対し液滴吐出方式により液滴を吐出させて前記液滴を塗布する方法であって、前記液滴の吐出は、前記基板において前記液滴を塗布すべきエリアの全体に前記液滴を吐出する時間帯の中で、前記エリアの一端部及び前記一端部と反対側の他端部のそれぞれに対する吐出タイミングが時間的に後になるように行われる。
【0015】
本発明の液滴の塗布方法において、前記一端部に対する吐出タイミングと、前記他端部に対する吐出タイミングは、概ね同時期である。
【0016】
本発明の液滴の塗布方法は、基板に対し液滴吐出方式により液滴を吐出させて前記液滴を塗布する方法であって、前記液滴の吐出は、前記基板において前記液滴を塗布すべき矩形状のエリアの全体に前記液滴を吐出する時間帯の中で、前記エリアの各辺の近傍の端部のそれぞれに対する吐出タイミングが時間的に後になるように行われる。
【0017】
本発明の液滴の塗布方法において、前記各辺の近傍の端部に対する吐出タイミングは、概ね同時期である。
【0018】
本発明の液滴の塗布方法は、液滴吐出方式により液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを基板に対して相対的に主走査方向及び副走査方向に移動させて前記液滴吐出ヘッドからの前記液滴を前記基板に塗布する方法であって、前記液滴吐出ヘッドの前記副走査方向への相対的な移動は、前記液滴から蒸発した溶媒の雰囲気が前記塗布された液滴全体に対してばらつきが抑制される方向に行われる。
【0019】
本発明の液滴の塗布方法において、更に、前記液滴吐出ヘッドの前記主走査方向への相対的な移動も、前記液滴から蒸発した溶媒の雰囲気が前記塗布された液滴全体に対してばらつきが抑制される方向に行われる。
【0020】
本発明の液滴の塗布方法において、前記液滴吐出ヘッドは、概ね渦巻状の軌跡を描くように移動する。
【0021】
本発明の液滴の塗布方法において、前記液滴の塗布は、前記塗布された液滴の乾燥が抑制されるように温度又は溶媒蒸気濃度が制御された雰囲気下で行われる。
【0022】
本発明の液滴の塗布方法において、前記液滴は、フォトレジスト膜、電気光学パネルの製造に必要な、オーバーコート膜、配向膜、カラーフィルタ、有機EL材料のうちのいずれかである。
【0023】
本発明のプログラムは、上記本発明の液滴の塗布方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムである。
【0024】
本発明の有機ELパネルの製造方法は、正孔注入層と発光層を、陽極および陰極で挟持した構造の有機ELパネルの製造方法であって、(f) 基板上の所定の領域に正孔注入材料を含むインク組成物を液滴吐出方式により塗布して正孔注入層を形成するステップと、(g) 発光材料を含むインク組成物を液滴吐出方式により塗布して発光層を形成するステップと、(h) 前記正孔注入層及び前記発光層の少なくともいずれか一方の液滴の液滴吐出方式による塗布を、前記液滴から蒸発した溶媒の雰囲気が前記塗布された液滴全体に対してばらつきが抑制されるように行うステップとを備えている。
【0025】
本発明の電子機器の製造方法は、上記本発明の有機ELパネルの製造方法で製造された有機ELパネルに実装部品を実装して電子機器を製造するステップを備えている。
【0026】
本発明の電気光学パネルの製造方法は、(i) 基材にカラーフィルタ材料の液滴を液滴吐出方式により塗布するステップと、(j) 前記カラーフィルタの上へ保護膜材料の液滴を液滴吐出方式により塗布するステップと、(k) 前記カラーフィルタ及び前記保護膜材料の少なくともいずれか一方の液滴の液滴吐出方式による塗布を、前記液滴から蒸発した溶媒の雰囲気が前記塗布された液滴全体に対してばらつきが抑制されるように行うステップとを備えている。
【0027】
本発明の電子機器の製造方法は、本発明の電気光学パネルの製造方法で製造された電気光学パネルに実装部品を実装して電子機器を製造するステップを備えている。
【0028】
本発明の液滴塗布装置は、基板に対し液滴吐出方式により液滴を吐出させて前記液滴を塗布する液滴塗布装置であって、前記液滴から蒸発した溶媒の雰囲気が前記塗布された液滴全体に対してばらつきが抑制されるように前記液滴を塗布する。
【0029】
本発明の電気光学パネルは、基板と、前記基板に対し、液滴吐出方式により塗布された液滴から蒸発した溶媒の雰囲気が前記塗布された液滴全体に対してばらつきが抑制されるように前記液滴が塗布された後に、加熱乾燥されてなる薄膜とを備えている。
【0030】
本発明の電気光学装置は、上記本発明の電気光学パネルを備えている。
【0031】
本発明の電子機器は、上記本発明の電気光学装置を備えている。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの或いは実質的に同一のものが含まれる。なお、本発明に係る電気光学パネルとしては、例えば有機EL(Electro Luminescence)表示パネルや液晶表示パネルやDMD(Digital Micromirror Device)表示パネルが挙げられる。
【0033】
本実施形態は、塗布工程において基板に液滴吐出法(インクジェット塗布法)により液滴が塗布されてから、その後の乾燥工程に入る前までの時間において、液滴ないし面状の膜の乾燥具合のムラ(塗布ムラ)を抑制するものである。即ち、本実施形態は、塗布工程において塗布ムラのない状態の基板を作り出し、塗布工程後の乾燥工程に対し、塗布ムラのない状態の基板を提供するものである。
【0034】
(実施の形態1)
本実施形態は、インクジェット塗布法により形成される液滴の塗布に対して広く適用可能である。上述したように、インクジェット塗布法により塗布される液滴には、様々なものがある。その一つに、電気光学パネル(液晶表示装置や有機ELパネル)の製造に必要な、液晶やフォトレジスト膜(1μm程度)やオーバーコート膜(10μm以下)や配向膜のような基板全面に亘って一様に塗布されるいわゆるベタ膜や、カラーフィルタや有機EL材料(発光材料インク:ベイク後は、数十nm)のような各画素内に層を形成するための膜の材料が含まれる。また、インクジェット塗布法は、電気光学パネルの製造以外で必要なフォトレジスト膜などの液滴など、工業用に広く適用可能である。本実施形態は、これらの液滴に対して、広く適用することが可能である。
【0035】
本実施形態では、インクジェット塗布法において、基板の上の溶媒雰囲気を均一にさせ、塗布ムラ(乾き具合のムラ)を無くすこととしている。基板の中心部から塗布を行うことにより、後述するように、基板の上の溶媒雰囲気を均一にさせることができる。
【0036】
まず、塗布ムラが生じる原因を明らかにし、それに関連して、塗布ムラを抑制するために求められる条件について説明する。
【0037】
図1に示すように、基板1上にレジスト膜(いわゆるベタ膜)51の液滴を塗布していく場合を考える。図1は、全面にレジスト膜51が塗布された基板1を示す平面図である。液滴吐出ヘッドは、図1において、上から下に向かう(主走査方向)と共に(1),(2),(3)‥(n−1),(n)の順に移動し(副走査方向)、その結果、符号51aで示す部分が最初に塗布され、符号51bで示す部分が最後に塗布されることになる。よって、面状のレジスト膜51の乾き具合(乾燥工程に入る前の塗布工程中における乾き具合)は、符号51aで示す部分が最初に乾き、符号51bで示す部分が最後まで乾かないこととなる。
【0038】
上記のことから、乾き具合のムラを防止するには、時間的に先に塗布された部分の乾燥を抑えて、後に塗布された部分と概ね同じ乾き具合で乾燥が進行していくことが求められる(条件−1)。
【0039】
図2は、全面にレジスト膜51が塗布された基板1を示す側面図である。基板1全体にレジスト膜51が塗布されて面状のレジスト膜51が形成された場合、面状のレジスト膜51の乾き具合(乾燥工程に入る前の塗布工程中における乾き具合)は、符号51eで示すレジスト膜51の端部(基板1の端部側)の乾燥速度が速く、符号51cで示すレジスト膜51の中央付近51cの乾燥速度が遅い。その理由を説明する。
【0040】
面状のレジスト膜51の端部51e以外の領域(中央付近51c)は、その周囲に液状膜が存在するのに対し、端部51eの周囲(基板1から離間する側の側方)には、液状膜が存在しない。よって、面状のレジスト膜51の端部51e側は、相対的に溶媒蒸気濃度が低くなり、乾燥速度が速くなる。これに対し、中央付近51cは、相対的に溶媒が蒸発し難い。
【0041】
上記のことから、乾き具合のムラを防止するには、周囲に液状膜が存在しない面状のレジスト膜51の端部51e側の乾燥が他の部分と比べて、より早く進行しないようにすることが求められる(条件−2)。
【0042】
上記の現象は、ライン上に吐出された液滴についてもいえることである。図3は、図1の符号(1)で示すヘッドの移動で描画された液滴のラインを示す側面図である。図3は、図1の符号(2)で示す次のヘッドの移動が行われる前の状態を示している。この1ラインの液滴(図1の符号(1)の移動に対応するレジスト膜51であることから符号51−1で示す)を考えても、両端部51−1e以外の領域(中央付近51−1c)は、その周囲に液体が存在するのに対し、両端部51−1eの周囲(中央付近51−1cから離間する側の側方)には、液体が存在しない。よって、レジスト膜51の端部51−1e側は、相対的に溶媒蒸気濃度が低くなり、乾燥速度が速くなる。これに対し、中央付近51−1cは、相対的に溶媒が蒸発し難い。
【0043】
図4は、図1に示すような順番((1),(2),(3),…(n−1),(n))でヘッドが移動したときに形成される液滴のラインを示す側面図である。上記のように、ライン51−1が形成された直後は、その両端部(図3の符号51−1e,図4では符号51−1r,51−1lで示す)の乾燥速度が速いが、次のヘッドの走査(図1の符号(2))で、液滴ライン51−1に一部(右側の端部51−1r)が接触するように液滴ライン51−2が形成される。その結果、液滴ライン51−1の右側の端部51−1rは、液滴ライン51−2で覆われることになり、その乾燥速度が抑制される。液滴ライン51−2が形成された直後は、その右側端部51−2rの周囲に液滴(液状膜)が存在しないため、乾燥速度が速いが、次の走査((3))で形成される液滴ライン51−3によって覆われるため、その時点でその乾燥速度が抑制される。
【0044】
最初の液滴ライン51−1の左側端部51−lは、ヘッドの走査が図1の符号(1),(2),(3)…の順に進行しても、その部分が他の液滴で覆われることは無いから、その乾燥速度が抑制されることが無い。また、最後の走査(図1の符号(n))で形成される液滴ライン51−nの右側端部51−nrについても、それが液滴で覆われることはないから、その部分の乾燥速度が抑制されることは無い。
【0045】
上記のことから、乾き具合のムラを防止するには、面状のレジスト膜51を単位としてではなく、液滴ラインを単位として考えても、周囲に液滴(液状膜)が存在しない液滴ライン状のレジスト膜51の端部51−nr,51−nl側の乾燥が他の部分と比べて、より早く進行しないようにすることが求められる(条件−3)。
【0046】
本実施形態は、以上の3つの条件を満たす塗布方法を提供する。
【0047】
図5及び図6に示すように、最初に基板1の中央部にヘッドを走査させる(符号(1))。
その次の2番目には、最初の走査位置((1))の左右いずれか一方(本例では右側)にてヘッドを走査させる((2))。ここで、液滴ラインを描画するときには、既にある隣の液滴ラインに対して、その一部が接触するように描画して、その既にある隣の液滴ラインの端部の乾燥速度を抑制する点は、上記と同様である(以下同じ)。
その次の3番目には、最初の走査位置((1))の左右のいずれか他方(本例では左側)にてヘッドを走査させる((3))。
【0048】
その次の4番目には、2番目の走査位置((2))の左右のうち2番目の走査で選択した側(上記例では右側)にてヘッドを走査させる((4))。
その次の5番目には、3番目の走査位置((3))の左右のうち3番目の走査で選択した側(上記例では左側)にヘッドを走査させる((5))。
【0049】
その次の6番目には、4番目の走査位置((4))の左右のうち2番目の走査で選択した側(上記例では右側)にてヘッドを走査させる((6))。
その次の7番目には、5番目の走査位置((5))の左右のうち3番目の走査で選択した側(上記例では左側)にヘッドを走査させる((7))。
【0050】
以降同様に繰り返す。
(n−1)番目には、(n−3)番目の走査位置((n−3))の左右のうち(n−5)番目の走査で選択した側(上記例では右側)にてヘッドを走査させる((n−1))。
その次の(n)番目には、(n−2)番目の走査位置((n−2))の左右のうち(n−4)番目の走査で選択した側(上記例では左側)にヘッドを走査させる((n))。
【0051】
即ち、基板1の中央付近から第1の描画領域を描画し始め、次いで第1の描画領域に隣接して第2の描画領域を描画し、次いで第1の描画領域に隣接する第3の描画領域(第2の描画領域とは異なる)を描画し、次いで第2の描画領域に隣接する第4の描画領域を描画する。
【0052】
上記の走査の順番は、以下の考え方の下で決定されるものである。
液滴ラインの描画(走査)位置は、基板1に既に形成されている液滴ライン(面状の膜)の中で最も乾燥速度が速い領域に一部が重なるように決定される。最も乾燥速度が速い領域の乾燥速度を速やかに抑制して、基板1の全体として塗布ムラが生じないようにするためである。
【0053】
この決定方法によって繰り返し決定された走査位置が、図5に示す位置(順番)となる。ここで、「既に形成されている液滴ライン(面状の膜)の中で最も乾燥速度が速い領域」とは、前回の走査で描画された液滴ラインのうち露出した状態の端部である。ここで、端部とは、ヘッドによる描画方向(図1や図5の矢印で示す:主走査方向)と直交する方向(図1及び図5における左右方向:副走査方向)における端部の意味である。
【0054】
2番目に走査する位置を決定するときにおいて、「既に形成されている液滴ライン(面状の膜)の中で最も乾燥速度が速い領域」とは、最初に描画された液滴ライン((1))の中で最も乾燥速度が速い領域という意味となる。ここで、最初に描画された液滴ライン((1))の中で最も乾燥速度が速い領域とは、その液滴ライン((1))の各端部51−1r,51−1lであるが、その両端部51−1r,51−1lのうちのいずれが「最も乾燥速度が速い」かは、問題とされない。つまり、2番目に走査する位置は、最初の液滴ライン((1))の両端部51−1r,51−1lのいずれの側であってもよい。上記例では最初の液滴ライン((1))の右端部51−1r側が選択された。
【0055】
また、上記決定方法に基づいて、初回の走査((1))が行われる時には、「基板1に既に形成されている液滴ライン」は存在しないから上記以外の方法で走査ラインが決定される。初回の走査((1))において、基板1の中央部が選択される理由については後述する。
【0056】
上記の順番で走査を行うことにより、液滴ラインを単位として考えたときに、周囲に液滴(液状膜)が存在しない液滴ライン状のレジスト膜51の端部51−r,51−l側が直ぐに覆われるようにして走査が進んでいく。そのために、液滴ラインの端部の乾燥が抑えられる。即ち、本来、乾燥し易い液滴ラインの端部が露出された状態の時間が最小に抑えられるように描画される。これにより、上記条件−(3)が満たされる。
【0057】
ここで、最初にヘッドが走査される中央部とは、ヘッドによる描画方向(図1及び図5の矢印で示す)と直交する方向(図1及び図5における左右方向)における基板1の中央部の意味である。
【0058】
この中央部に対して最初に走査することで得られるメリットについて説明する。
初回の走査位置を中央部とすることにより、2回目以降の走査は左右均等に進んでいき、その走査の進行と共に乾燥を抑制する作用も左右均等に進んでいく(メリット−1)。
【0059】
また、元来最も乾燥速度が速い面状のレジスト膜51の端部51e(図2参照)が左右略同時にかつ走査順の最後に形成されるので、全体としての乾燥の進行の均一化に有効である(メリット−2)。
【0060】
なお、端部51eの塗布が左右略同時でなくてもその時間差が小さければ問題はない。よって、その時間差が小さく抑えられる範囲においては、初回の走査位置は、基板1の中央部でなくてもよい。
【0061】
図5及び図6に示した順番で走査することにより、周囲に液状膜が存在しない面状のレジスト膜51の端部51e(図2参照)が、時間的に最後に塗布されることになるので、その端部51e側の乾燥の進行が抑えられ、(条件−2)が満たされる。
【0062】
また、図5及び図6に示した走査位置の決定方法と、上記条件−1との関係について説明する。
【0063】
時間的に先に塗布された基板1の中央付近(走査順で若い番号:例えば(1)〜(5))の上方には、塗布後長時間が経過していることから、溶媒蒸気が比較的多く発生しており、また、基板1の中央付近は面的な広がりを有していることから、その発生した蒸気がその周囲に充満している(溶媒蒸気濃度が高い)。そのため、基板1の中央付近は、時間的に先に塗布されてはいるものの、乾燥速度は速くない。これにより、時間的に先に塗布された部分の乾燥が抑えられ、上記(条件−1)は満たされる。
【0064】
一方、時間的に後に塗布される基板1の端部側(走査順で大きい番号:例えば(6),(7)‥(n−1),(n))は、その塗布が行われた時点毎に、面的に広がりを有する液状膜((1)〜(5))における、その時点で覆われていない側の端部((6),(7)の例では6r,7l)の乾燥速度が速いため、短時間で溶媒蒸気が発生する。
【0065】
上記のように、時間的に先に塗布された領域には溶媒蒸気が充満しており、時間的に後に塗布された領域では、面的に広がりを有する液状膜の中で覆われていない端部から直ちに溶媒蒸気が発生する。これらのことから、時間的に先に塗布された領域と、時間的に後に塗布された領域の溶媒雰囲気が均一化される。これにより、基板1の全体において、塗布ムラが発生しなくなる。
【0066】
図7は、第1実施形態の変形例を示している。図7では、図16に対応するように、ヘッドの走査方向は、奇数回目(図7の符号(1),(3),(5)‥)は、図中において基板1の上部から下部に向かう向きであり、偶数回目は(図7の符号(2),(4),(6)‥)は、図中において基板1の下部から上部に向かう向きである。図7のように、ヘッドを移動させたときの側面図は、図6と同じになり、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
【0067】
以上、本実施形態の特徴である、インクジェット塗布法における塗布方法(走査の順番)について説明した。
【0068】
次に、本実施形態の前提となるインクジェット塗布法について説明する。ここでは、図16等で説明したレジスト膜51の液滴を吐出する場合を例にとって説明する。
【0069】
図8に示すように、薄膜形成装置10は、図16等に示すように基板1の表面に例えばレジスト材料等の塗布液11を吐出する液滴吐出ヘッド12を有する液滴吐出手段13と、液滴吐出ヘッド12と基板1との位置を相対的に移動させる移動手段14と、液滴吐出手段13及び移動手段14を制御する制御手段15とを具備してなるものである。
【0070】
移動手段14は、ステージ16上に載置された基板1の上方に、液滴吐出ヘッド12を下方側に向けて支持すると共に移動自在のステージ18によりX軸方向に移動自在のヘッド支持部17と、上方の液滴吐出ヘッド12に対して基板ステージ16と共に基板をY軸方向に移動させるステージ駆動部19とから構成されている。
【0071】
ヘッド支持部17は、液滴吐出ヘッド12を基板1に対してその鉛直軸方向(Z軸)に任意の移動速度で移動可能且つ位置決め可能な例えばリニアモータ等の機構と、鉛直軸を中心に液滴吐出ヘッド12を回転させることによって下方の基板1に対して任意な角度に設定可能なステッピングモータ等の機構とを備えたものである。
【0072】
ステージ駆動部19は、鉛直軸を中心に基板ステージ16を回転させて上方の液滴吐出ヘッド12に対して任意な角度に設定可能なθ軸ステージ20と、基板ステージ16とを液滴吐出ヘッド12に対して水平方向(Y方向)に移動させ且つ位置決めするステージ21とを備えている。なお、θ軸ステージ20は、ステッピングモータ等から構成され、ステージ21はリニアモータ等から構成されている。
【0073】
吐出手段13は、液滴吐出ヘッド12とこれにチューブ22を介して接続されたタンク23とを備えている。タンク23は塗布液11を貯留し、チューブ22を介してこの塗布液11を液滴吐出ヘッド12に供給するものとなっている。塗布液11としては、レジスト材料が用いられることができる。このような構成によって液滴吐出手段13は、タンク23に貯留された塗布液11を液滴吐出ヘッド12から吐出し、これを基板1上に塗布するようにしている。液滴吐出ヘッド12は、例えばピエゾ素子によって液室を圧縮し、その圧力で液滴(液状材料)を吐出させるものであり、一列又は複数列に配列された複数のノズル(ノズル孔)を有している。
【0074】
この液滴吐出ヘッド12の構成の一例について図9、図10を参照して説明する。図9、図10に示すように、液滴吐出ヘッド12は、例えばステンレス製のノズルプレート31と振動版32とを備え、仕切り部材(リザーバプレート)33を介して両者を接合したものである。ノズルプレート33と振動板32との間には、仕切り部材によって複数の空間34と液溜まり35とが形成されている。各空間34と液溜まり35の内部は液状材料(図示せず)で満たされており、各空間34と液溜まり35とは供給口36を介して連通したものとなっている。また、ノズルプレート31には、各空間34から液状材料11を噴射するための微小孔のノズル37が形成されている。一方、振動板32には、液溜まり35に塗布液11を供給するための孔37が形成されている。
【0075】
振動板32の空間に対向する面と反対側の面上には、図9、図10に示すように、圧電素子(ピエゾ素子)38が接合されている。この圧電素子38は、図10に示すように一対の電極39,39の間に位置し、通電するとこれが外側に突出するように撓曲するようになっている。そして、このような構成のもとに圧電素子38が接合されている振動板32は、圧電素子38と一体になって同時に外側へ撓曲するようになっており、これによって空間34の内部容積が増大するようになっている。したがって、空間34内に増大した容積分に相当する液状材料が液溜まり35から供給口36を介して流入する。また、このような状態から圧電素子38への通電を解除すると、圧電素子38と振動板13とは共に元の形状に戻る。したがって、空間34も元の容積に戻ることから、空間内部の塗布液11の圧力が上昇し、ノズル37から基板1に向けて液状材料の噴霧状液滴が吐出される。
【0076】
なお、液滴吐出ヘッド12の方式としては、上述したような圧電素子を用いたピエゾジェットタイプ以外の方式でもよく、超音波モータ,リニアモータ等により、振動を付与し、またはタンク内に圧力を印加することにより、上記微小穴から塗布液11である液晶を射出させるようにしてもよい。ここで、タンク内の塗布液は、前もって脱泡処理されていることが望ましい。尚、液滴吐出ヘッド13は、タンク内の塗布液を加熱して、該物質の膨張・発泡により、微小穴から液晶を射出させる、所謂バブルジェット(R)方式として構成されていてもよい。
【0077】
上記制御手段15は、装置全体の制御を行うマイクロプロセッサ等のCPUや、各種信号の入出力機能を有するコンピュータ等によって構成されたものであり、図1に示したように、液滴吐出手段13及び移動手段14にそれぞれ電気的に接続されたことにより、液滴吐出手段13による吐出動作、及び移動手段14による移動動作の少なくとも一方、本実施の形態では両方を制御するものとなっている。
そして、このような構成により、塗布液の吐出条件を調整し、形成する薄膜の塗布量を制御するようにしている。
【0078】
すなわち、制御手段15は、上記塗布量を制御する機能として、基板に対する塗布液の吐出間隔を調整する制御機能と、1ドットあたりの塗布液の吐出量を調整する制御機能と、ノズルの配列方向と移動機構による移動方向との角度(θ)を調整する制御手段と、基板上を複数の領域に分けて各領域に吐出条件を設置する制御機能とを備えている。
【0079】
さらに、制御手段15は、上記吐出間隔を調整する制御機構として、基板1と液滴吐出ヘッド12との相対的な移動の速度を調整して吐出間隔を調整する制御機能と、移動手段における吐出の時間間隔を調整して吐出間隔を調整する制御機能と、複数のノズルのうち同時に塗布液を吐出させるノズルを任意に設定して吐出間隔を調整する機能とを備えている。
【0080】
上記構成に代えて、液滴吐出ヘッド12にX軸、Y軸に移動する手段を持たせてもよいし、ステージ16,20又は21にX軸、Y軸、Z軸に移動する手段を持たせてもよい。
【0081】
フォトレジスト膜を形成する本例では、Crを蒸着させたガラス基板1をステージ16に設置し、フォトレジスト(TFR−H、東京応化工業)を液滴吐出ヘッド12から吐出し、基板1の表面に塗布を行った。この際、制御手段(PC)15に予め、一滴当たりの重量、Y軸方向の液滴間隔、X軸方向の液滴間隔、ヘッドの移動経路(走査順)のデータを入力しておくことで、液滴吐出ヘッド12からの吐出を制御する。本例では、一滴当たりの重量を10ng、Y軸方向の液滴間隔を10μm、X軸方向の液滴間隔を140μmとし、ヘッドの移動経路(走査順)を図5及び図6に示すような基板中心部から基板端部へ移動させる経路とした。これにより、塗布工程が終了する。この時点では、上記図5及び図6に示すような移動経路により塗布が行われたため、塗布ムラが発生していない。その後、乾燥工程に移行する。乾燥工程では、ホットプレート上にて70℃、5分間という条件で加熱することによりフォトレジスト薄膜を得た。
【0082】
上記乾燥工程では、基板1上に塗布された液滴(面状の膜)がなるべく乾燥しないことが、塗布ムラ(乾き具合のムラ)の発生防止という観点から望ましい。即ち、塗布工程では、可能な限り塗布した状態のままが維持され溶媒の蒸発量が少ないことが望ましく、その塗布した状態のまま(溶媒蒸発量がなるべく少ない状態)で、次の乾燥工程でより多く乾燥させた方がムラ(乾燥ムラや膜厚のムラ)の無い基板を製造することができる。このことから、上記実施形態で述べた塗布工程は、溶媒が蒸発し難く、乾燥し難い環境(条件)の下で行われることが望ましい(後述する実施形態についても同様)。例えば、塗布工程での乾燥を抑制するには、基板の表面近傍及び周囲を溶媒の飽和蒸気圧にしたり、基板の周囲の温度を下げることが考えられる。この場合、単に温度を下げると、液滴としてインクジェットから吐出させる液体の粘度が上がり、その結果インクジェットからの吐出が良好に行われないことがあるので、その問題が生じないようにする必要がある。
【0083】
(実施形態2)
次に、図11及び図12を参照して、第2実施形態について説明する。
【0084】
第2実施形態では、液晶装置のカラーフィルタを構成する材料の液滴がインクジェット塗布法により製造される。カラーフィルタは、いわゆるベタ膜ではなく画素内に埋め込んでいくように塗布される。
【0085】
上述した第1実施形態の内容は、一つの基板の中に複数のチップが形成される場合や、いわゆるベタ膜としてではなく基板内の複数の画素のそれぞれに対し液滴を塗布する場合にも当てはまる。即ち、同一基板内での乾き具合(塗布ムラ)の傾向は、中央付近が乾き難く、端部側の乾燥速度が速いという傾向は共通している。そこで、一つの基板の中に複数のチップが形成される場合や、基板内の複数の画素のそれぞれに対し液滴を塗布する場合にも、上記と同じような考え方でヘッドを走査させることとする。
【0086】
図11は、カラーフィルタ材料が塗布される前のチップの側面を示している。本実施形態の走査順に従ったインクジェット塗布法が行われる前に、基板1に予めブラックマトリクス41と、バンク(隔壁)42をフォトリソグラフィを用いて形成しておく。
【0087】
図11の状態の基板1をステージ16に設置し、指定された画素内に着色材料インク(例えば赤)を液滴吐出ヘッド12から吐出し、着色層を形成する。この際、制御手段(PC)15に予め、一滴当たりの重量として9ng、一画素当たりの塗布量を198ng、ヘッドの移動経路(走査順)のデータを入力しておくことで、液滴吐出ヘッド12からの吐出を制御する。
【0088】
本例では、ヘッドの移動経路(走査順)を図12に示すような渦巻状に基板中心部から基板端部側へ移動させる経路とした。単一の基板1の上に複数のチップ43が製造される。各チップ43内の数字は、ヘッドにより塗布されるチップの順番(走査の順番)を示している。各チップ43内においても、中央の画素から塗布が開始され、端部の画素に向かって塗布が進行していく。
【0089】
図12及び図7に示すように、図7に示した塗布法は、基板1の左右方向において、中央部から端部に向かって塗布が進行していくものであるのに対して、図12に示す塗布法は、基板1の左右方向のみならず上下方向においても、中央部から端部に向かって塗布が進行していくものである。このことから、図12に示す塗布法は、図7に示す塗布法を更に進めたものと考えることができる。
【0090】
従って、図12に示すような順番で塗布が行われる場合にも、塗布ムラの発生防止という観点では、図5及び図6に示す塗布法と同様の作用効果を得ることができる(上記3つの条件は満たされる)。
【0091】
以上により、塗布工程が終了する。この時点では、上記図12に示すような移動経路により塗布が行われたため、塗布ムラが発生していない。その後、乾燥工程に移行する。乾燥工程では、ホットプレート上にて70℃、5分間という条件で加熱し、赤の着色層を形成した。同様に、緑、青の着色層を形成し、カラーフィルタ基板を得た。
【0092】
なお、カラーフィルタ基板を形成する際においても、第1実施形態の図5から図7に示すように、列ごとに描画することができる。
【0093】
カラーフィルタ基板が形成された後は、公知の方法により、表面改質処理、保護膜材料の塗布、乾燥、ITO・配向膜の形成、ラビング・貼り合せ、液晶注入を行い、ドライバIC等を実装した後に電子機器に取り付けられる。
【0094】
(実施形態3)
次に、図13から図15を参照して、第3実施形態について説明する。
【0095】
第3実施形態では、有機EL材料がインクジェット塗布法により塗布される。
【0096】
有機EL素子を形成する有機物からなる正孔注入材料、ならびに有機物からなる発光材料を溶媒に溶解または分散させたインク組成物(発光材料インク)を、インクジェットから吐出させて例えば透明電極が形成され画素を構成する基板上に塗布し、正孔注入層ならびに発光層を形成する。
【0097】
インクジェット塗布法により形成される液状膜の中でも、有機EL材料は、特に溶媒の比率が高いため、その溶媒の乾き具合のムラが塗布ムラとして表れ易い。
【0098】
図13に示すように、基板1には、予め陰極(ITO電極)2、バンク(隔壁)3、カソードセパレータ4を形成する。この基板1を薄膜形成装置10のステージ16に設置する。指定された画素内に発光材料インク(例えば赤)を液滴吐出ヘッド12から吐出させ、発光層を形成する。この際、制御PC15に予めデータを入力しておき、一滴当たりの重量を8ng、一画素当たりの塗布量を160ng、液滴吐出ヘッド12を基板中心部から基板端部へ移動させるようにして塗布を行った。
【0099】
図14は、有機EL材料を塗布する際の基板1に対する液滴吐出ヘッド12の相対的な動きを示している。図14で示す走査順は、第1実施形態の図7と同じであるから、上記3つの条件は満たされる。
【0100】
その後、ホットプレート上にて70℃、5分という条件で加熱し、赤の発光層を得た。同様に、緑、青の発光層61を形成した。さらに、図15に示すように、真空蒸着法により陽極(Ca)62を形成し、封止を行い、有機ELディスプレイを得た。
【0101】
以上に述べた実施形態1〜3によれば、基板上の溶媒雰囲気が均一となるため塗布ムラが無くなり、輝度ムラ、表示ムラ、露光ムラの原因となる要因の無い基板が得られた。基板上の溶媒雰囲気が均一となる結果、基板上の液滴の状態も均一化される。
【0102】
なお、上記実施形態は、PDPの蛍光材料の塗布にも適用することができる。また、上記実施形態は、図11や図13に示すようにバンクが形成されている基板に対しても適用可能であるし、また、材料形成層(樹脂組成物層)が形成されている基板に対しても適用可能である。
【0103】
インクジェット塗布法は、本来、用紙へ印字するプリンタにおいて採用されていた技術である。その技術を工業用に用いると、プリンタでは想定し得ない問題点が生じする。本発明の課題は、その顕著な例である。即ち、プリンタでは、印字される対象である用紙に、吸インク性があるため、乾き具合にムラ(塗布ムラ)は生じない。これに対し、インクジェット塗布法を工業用に応用した場合に、その塗布対象である基板には、吸インク性のような性質が無いものが多いので、塗布した端部側から乾いてしまい、塗布ムラを起こすという問題につながる。
【0104】
(本発明の適用対象)
本発明に係る電気光学パネルが適用できる電子機器としては、携帯電話機の他に、例えば、PDA(Personal Digital Assistants)と呼ばれる携帯型情報機器や携帯型パーソナルコンピュータ、パーソナルコンピュータ、デジタルスチルカメラ、車載用モニタ、デジタルビデオカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話機、POS端末機等、電気光学装置である電気光学パネルを用いる機器が挙げられる。したがって、これらの電子機器における電気的接続構造であっても、本発明が適用可能であることはいうまでもない。
【0105】
また、この電気光学パネルは、透過型又は反射型の電気光学パネルであり、図示しない照明装置をバックライトとして用いる。なお、アクティブマトリックス型のカラー電気光学パネルであっても同様である。例えば、以上説明した各実施形態においては、いずれもパッシブマトリクス型の電気光学パネルを例示してきたが、本発明の電気光学装置としては、アクティブマトリクス型の電気光学パネル(例えば、TFT(薄膜トランジスタ)やTFD(薄膜ダイオード)をスイッチング素子として備えた電気光学パネル)にも同様に適用することができる。また、透過型又は反射型の電気光学パネルだけでなく、エレクトロルミネッセンス装置、無機エレクトロルミネッセンス装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動表示装置、電界放出表示装置、LED(ライトエミッティングダイオード)表示装置などのように、複数の画素毎に表示状態を制御可能な各種の電気光学装置においても本発明を同様に適用することができる。さらには、マトリックス状に形成された発光素子の前面にカラーフィルタ基板が配置される電気光学パネルに対しても本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の塗布方法を示す平面図。
【図2】図1の側面図。
【図3】図1においてヘッドが一回主走査した状態を示す側面図。
【図4】図1においてヘッドが複数回主走査した状態を示す側面図。
【図5】第1実施形態による塗布方法を示す平面図。
【図6】図5の側面図。
【図7】第1実施形態の変形例による塗布方法を示す平面図。
【図8】第1実施の形態で用いる液滴吐出装置を示す説明図。
【図9】図8の液滴吐出ヘッドを示す説明図。
【図10】図8のインクジェット方式の部分を示す側断面図。
【図11】第2実施形態が適用される基板を示す側面図。
【図12】第2実施形態による塗布方法を示す平面図。
【図13】第3実施形態が適用される基板を示す側面図。
【図14】第3実施形態による塗布方法を示す平面図。
【図15】第3実施形態による塗布が行われた後、所定の工程を経た基板を示す側面図。
【図16】従来の他の塗布方法を示す平面図。
【符号の説明】
1 基板、 2 ITO電極、 3 バンク、 4 カソードセパレータ、 41 ブラックマトリクス、 42 バンク、 51 レジスト膜、 51c 中央付近、 51e 端部
Claims (22)
- 基板に対し液滴吐出方式により液滴を吐出させて前記液滴を塗布する方法であって、
(a) 塗布された前記液滴の一端部に対応する位置に液滴を吐出するステップと、
(b) 前記塗布された液滴のうち前記一端部と反対側の他端部に対応する位置に液滴を吐出するステップと、
(c) 前記塗布された液滴のうち前記一端部に対応する位置に液滴を吐出するステップと
を備えた液滴の塗布方法。 - 請求項1記載の液滴の塗布方法において、
前記(b)及び前記(c)は、前記塗布された液滴の前記一端部及び前記他端部が露出された状態の時間がそれぞれ最小に抑えられるように繰り返し行われる
液滴の塗布方法。 - 基板に対し液滴吐出方式により液滴を吐出させて前記液滴を塗布する方法であって、
(d) 前記基板において前記液滴を塗布すべきエリアの概ね中央部に前記液滴を塗布するステップと、
(e) 前記(d)の後に、前記塗布された液滴全体のうち乾燥速度が相対的に速い部分に対応する位置に液滴を吐出するステップと
を備えた液滴の塗布方法。 - 基板に対し液滴吐出方式により液滴を吐出させて前記液滴を塗布する方法であって、
前記液滴の吐出は、前記塗布された液滴のうち時間的に後に塗布された部分との乾き具合のばらつきが生じないように、時間的に先に塗布された部分の乾燥が抑制される位置に対して行われる
液滴の塗布方法。 - 基板に対し液滴吐出方式により液滴を吐出させて前記液滴を塗布する方法であって、
前記液滴の吐出は、前記基板において前記液滴を塗布すべきエリアの全体に前記液滴を吐出する時間帯の中で、前記エリアの一端部及び前記一端部と反対側の他端部のそれぞれに対する吐出タイミングが時間的に後になるように行われる
液滴の塗布方法。 - 請求項5記載の液滴の塗布方法において、
前記一端部に対する吐出タイミングと、前記他端部に対する吐出タイミングは、概ね同時期である
液滴の塗布方法。 - 基板に対し液滴吐出方式により液滴を吐出させて前記液滴を塗布する方法であって、
前記液滴の吐出は、前記基板において前記液滴を塗布すべき矩形状のエリアの全体に前記液滴を吐出する時間帯の中で、前記エリアの各辺の近傍の端部のそれぞれに対する吐出タイミングが時間的に後になるように行われる
液滴の塗布方法。 - 請求項7記載の液滴の塗布方法において、
前記各辺の近傍の端部に対する吐出タイミングは、概ね同時期である
液滴の塗布方法。 - 液滴吐出方式により液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを基板に対して相対的に主走査方向及び副走査方向に移動させて前記液滴吐出ヘッドからの前記液滴を前記基板に塗布する方法であって、
前記液滴吐出ヘッドの前記副走査方向への相対的な移動は、前記液滴から蒸発した溶媒の雰囲気が前記塗布された液滴全体に対してばらつきが抑制される方向に行われる
液滴の塗布方法。 - 請求項9記載の液滴の塗布方法において、
更に、
前記液滴吐出ヘッドの前記主走査方向への相対的な移動も、前記液滴から蒸発した溶媒の雰囲気が前記塗布された液滴全体に対してばらつきが抑制される方向に行われる
液滴の塗布方法。 - 請求項10記載の液滴の塗布方法において、
前記液滴吐出ヘッドは、概ね渦巻状の軌跡を描くように移動する
液滴の塗布方法。 - 請求項1から11のいずれか1項に記載の液滴の塗布方法において、
前記液滴の塗布は、前記塗布された液滴の乾燥が抑制されるように温度又は溶媒蒸気濃度が制御された雰囲気下で行われる
液滴の塗布方法。 - 請求項1から12のいずれか1項に記載の液滴の塗布方法において、
前記液滴は、フォトレジスト膜、電気光学パネルの製造に必要な、オーバーコート膜、配向膜、カラーフィルタ、有機EL材料のうちのいずれかである
液滴の塗布方法。 - 請求項1から13のいずれか1項に記載の液滴の塗布方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
- 正孔注入層と発光層を、陽極および陰極で挟持した構造の有機ELパネルの製造方法であって、
(f) 基板上の所定の領域に正孔注入材料を含むインク組成物を液滴吐出方式により塗布して正孔注入層を形成するステップと、
(g) 発光材料を含むインク組成物を液滴吐出方式により塗布して発光層を形成するステップと、
(h) 前記正孔注入層及び前記発光層の少なくともいずれか一方の液滴の液滴吐出方式による塗布を、前記液滴から蒸発した溶媒の雰囲気が前記塗布された液滴全体に対してばらつきが抑制されるように行うステップと
を備えた有機ELパネルの製造方法。 - 請求項15記載の有機ELパネルの製造方法で製造された有機ELパネルに実装部品を実装して電子機器を製造するステップを備えた電子機器の製造方法。
- (i) 基材にカラーフィルタ材料の液滴を液滴吐出方式により塗布するステップと、
(j) 前記カラーフィルタの上へ保護膜材料の液滴を液滴吐出方式により塗布するステップと、
(k) 前記カラーフィルタ及び前記保護膜材料の少なくともいずれか一方の液滴の液滴吐出方式による塗布を、前記液滴から蒸発した溶媒の雰囲気が前記塗布された液滴全体に対してばらつきが抑制されるように行うステップと
を備えた電気光学パネルの製造方法。 - 請求項17記載の電気光学パネルの製造方法で製造された電気光学パネルに実装部品を実装して電子機器を製造するステップを備えた電子機器の製造方法。
- 基板に対し液滴吐出方式により液滴を吐出させて前記液滴を塗布する液滴塗布装置であって、
前記液滴から蒸発した溶媒の雰囲気が前記塗布された液滴全体に対してばらつきが抑制されるように前記液滴を塗布する
液滴塗布装置。 - 基板と、
前記基板に対し、液滴吐出方式により塗布された液滴から蒸発した溶媒の雰囲気が前記塗布された液滴全体に対してばらつきが抑制されるように前記液滴が塗布された後に、加熱乾燥されてなる薄膜と
を備えた電気光学パネル。 - 請求項20記載の電気光学パネルを備えた電気光学装置。
- 請求項21記載の電気光学装置を備えた電子機器。
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