JP2005221890A - 配向膜の形成方法および形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板上に均一な配向膜を形成できる、配向膜の形成装置および形成方法を提供する。
【解決手段】 本発明の配向膜形成装置は、基板３に対して、複数のノズル１０からインクジェット方式で配向膜材料を塗布し、ノズル１０の配列方向に対して垂直方向に基板を走査させる。そして、ノズル間隔Ｌが６０μｍ〜１２０μｍであり、基板３に対し配向膜材料を吐出するノズル１０を備えており、この複数のノズル１０から同時に配向膜材料を吐出し、隣り合うノズル１０ａ・１０ｂから吐出後に基板３上で形成される、隣り合う塗布ドット１２ａ・１２ｂの塗布ドット径Ｍを、ノズル間隔Ｌの１．５倍〜２．５倍の範囲とする。これにより、塗布ドット１２ａ・１２ｂは、１回の吐出で重なるので、走査方向と同一方向に発生する縦スジムラを解消し、基板３に均一な配向膜を形成できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板上に均一な配向膜を形成する配向膜の形成装置および形成方法に関するものである。

液晶表示素子では、液晶分子の配向を揃えるために、基板上に有機材料からなる配向膜が形成される。配向膜は、例えば、基板に対して、インクジェット方式で配向膜材料を塗布する配向膜形成装置（薄膜形成装置・配向膜塗布装置）によって、基板上に形成されている（例えば、特許文献１、２）。

インクジェット方式での配向膜の形成は、ノズルから配向膜材料を基板に対して吐出し
て行われる。基板に対して吐出された配向膜材料は、基板に着弾後、ドットが拡がりなが
ら乾燥し、基板上に配向膜が形成される。

配向膜材料の揮発性は高いため、吐出するタイミングが微妙に異なると、基板上では配向膜材料のドット間の界面に、塗布ムラが生じやすい。配向膜材料の塗布ムラは、液晶表示素子の表示ムラの原因となる。従って、基板上に配向膜材料を均一に塗布すること（均一な配向膜を形成すること）は重要である。
特開平８−２５０３８９（１９９６年９月２７日公開） 特開２００１−４２３３０（２００１年８月３日公開）

しかしながら、従来の配向膜形成装置では、均一な配向膜を形成できないという問題がある。

具体的には、例えば、図６・図７（ａ）・図７（ｂ）の配向膜形成装置では、基板１３０をＸＹ方向に相対移動させながら、ノズルヘッド１１０から配向膜材料を吐出している。すなわち、ノズルヘッド１１０に備えられたノズル１００の配列方向に交差するように、基板１３０を相対移動させることによって、基板１３０上に配向膜を形成している。

しかしながら、従来のノズルヘッド１１０に備えられたノズルの間隔（ノズルピッチ）は、大きい（数百μｍ）ものである。すなわち、図７（ａ）に示すように、ノズルヘッド１１０に備えられた、隣り合うノズル１００ａ・１００ｂの間隔（Ｌ）が、数百μｍである。このため、ノズル１００の配列方向に対して垂直に基板１３０を走査して（Ｘ方向）、配向膜材料を吐出すると（図６・図７（ａ）の（ｉ））、隣り合うノズル１００ａ・１００ｂから吐出された配向膜材料のドット（塗布ドット）１２０ａ・１２０ｂは、重ならない。すなわち、塗布ピッチ（塗布ドット１２０ａ・１２０ｂの中心の距離）が大きいため、塗布解像度不足となる。そこで、基板１３０を、ノズル間隔（Ｌ）の半分〜１／４（半ピッチ〜１／４ピッチ）ノズル１００の配列方向（Ｙ方向）にずらした後（図６・図７（ｂ）の（ii））、ノズル１００の配列方向に垂直に基板１３０を走査して（Ｘ方向）配向膜材料を吐出する（図６・図７（ｂ）の（iii））。これにより、塗布ドット１２０ａ・１２０ｂが重なる。図６の配向膜形成装置では、このような走査を繰り返して、塗布ドット１２０を繋げて、基板１３０上に配向膜を形成している。

ところが、この配向膜形成装置は、複数回の走査によって、塗布ドット１２０間をつなげているため、塗布ドット１２０の繋ぎ目では、乾燥時間の差によって、走査方向にすじ状の乾燥ムラが生じるという問題がある。この問題は、揮発性の高い配向膜材料を用いたときに、特に大きな問題となる。そして、この乾燥ムラは、液晶表示素子として用いた場合の、表示ムラの原因となる。

そこで、図８の配向膜形成装置では、ノズルヘッド１１０（ノズル１００の配列方向）を基板１３０に対して傾斜させることにより、擬似的にノズルピッチが狭いノズルヘッド１１０を構成している。そして、ノズルヘッド１１０の傾斜を維持して、基板１３０に対して配向膜材料を吐出する。この装置では、ノズルピッチを狭くできるため、塗布ピッチ（隣り合う塗布ドット間の距離）も狭くなり、１度の吐出で塗布ドット１２０が繋がる。これにより、塗布解像度不足を解消して、配向膜材料を塗布できる。

具体的には、基板１３０に対しノズル１００の配列方向（直線Ａ）が平行であるノズルヘッド１１０（図８の破線）を基準として、端部のノズル１００ａを中心に、角度θ回転させる。すなわち、回転後のノズル１００の配列方向（直線Ｂ）と回転前のノズル１００の配列方向（直線Ｂ）とのなす角θだけ、回転させる。これにより、直線Ｂ上ノズル１００ｂから直線Ａに引いた垂線と直線Ａとの交点Ｃとすると、ノズル１００ａと交点Ｃとの距離が、ノズルピッチとなる。ノズル１００ａと交点Ｃとの距離は、ノズル１００ａ，ノズル１００ｂ’，交点Ｃを結ぶ三角形により算出できる。すなわち、ノズル１００ａとノズル１００ｂ’の距離は、実際のノズルピッチＬであるため、ノズル１００ａと交点Ｃとの距離（辺ノズル１００ａ−交点Ｃ）は、Ｌｃｏｓθとなる。

従って、図８の配向膜形成装置では、ノズルピッチを狭める（すなわち塗布ピッチを狭める）ために、ノズルヘッド１１０の傾斜角度θ（ヘッド角度）を大きく取らなければならない。例えば、２００μｍのノズルピッチ（ノズル１００ａとノズル１００ｂの間隔）を、１００μｍのノズルピッチ（ノズル１００ａと交点Ｃの間隔）にするためには、ノズルヘッド１１０の傾斜角度θを６０°とし、５０μｍのノズルピッチにするには、角度θを約７５°と、大きく傾けなければならない。

しかしながら、この配向膜形成装置では、基板１３０に対して、ノズル１００の配列を傾斜させて、配向膜材料が吐出される。すなわち、基板１３０に対して斜めに配向膜材料が吐出される。従って、ノズル１００の配列方向が基板１３０の走査方向に垂直に、配向膜材料を吐出できない。このため、基板１３０上の、直線Ａのノズル１００の配列方向（基板１３０に平行なノズル１００の配列方向）に隣り合う塗布ドット１２０ａ・１２０ｂは、同時に形成されない。すなわち、塗布ドット１２０ａ・１２０ｂが形成される（ノズル１００ａ・１００ｂ’から吐出される）タイミングは異なる。

従って、この配向膜形成装置でも、塗布ドット１２０ａ・１２０ｂの繋ぎ目では、乾燥時間の差によって、走査方向にすじ状の乾燥ムラが生じるという問題がある。

このように、従来の配向膜形成装置では、基板１３０上で隣り合う塗布ドット１２０ａ・１２０ｂは、同時に塗布されたものではないため、乾燥ムラが生じ、基板１３０上に均一な配向膜を形成できない原因となっていた。

本願発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものである。そして、その目的は、基板上に均一な配向膜を形成できる、配向膜の形成装置および形成方法を提供することにある。

本発明の配向膜形成装置（本形成装置）は、上記の課題を解決するために、基板に対して、複数のノズルからインクジェット方式で配向膜材料を塗布する配向膜形成装置であって、ノズルの配列方向に対して垂直方向に基板を走査する配向膜形成装置において、ノズル間隔が６０μｍ〜１２０μｍであり、基板に対し配向膜材料を塗布するノズルを備え、上記複数のノズルが、複数のノズルから同時に配向膜材料を塗布し、隣り合うノズルから吐出後に基板上で形成される、隣り合う塗布ドットの一部が重なるように、配向膜材料を塗布するものであることを特徴としている。

本形成装置では、ノズル間隔（ノズルピッチ）が６０μｍ〜１２０μｍであるノズルを備えている。このため、基板に対し、配向膜材料を高解像度塗布できる。

また、本形成装置では、複数のノズルから配向膜材料が同時に吐出される。ノズルから吐出された配向膜材料が基板に着弾すると、その配向膜材料は、基板上を拡散しながら、乾燥する。これにより、基板上には、配向膜材料が乾燥して、塗布ドットが形成される。

本形成装置では、隣り合うノズルから吐出され形成された隣り合う塗布ドットの一部が重なるように、基板に対し、配向膜材料が塗布される。これにより、隣り合うノズルから同時に配向膜材料が吐出されると、基板上には、ノズルの配列方向に隣り合う塗布ドットが重なってなるラインが形成される。すなわち、ノズルから配向膜材料を１回吐出するだけで、基板上のノズルの配列方向に、塗布ドットが重なったラインが形成される。これにより、基板の走査方向と同一方向に発生する縦スジムラを解消できる。

そして、本形成装置では、ノズルの配列方向に対して垂直方向に基板を走査させる。これにより、このラインが、基板の走査方向（ノズルの配列方向に垂直）に、連続的に形成される。すなわち、基板の全面に、隣り合う塗布ドットが重なった、配向膜が形成される。

このラインは、ノズルの配列方向に配向膜材料が同時に吐出されたものであるので、乾燥時間にバラツキは生じない。そして、基板上には、このラインが連続的に形成されていくので、基板の全面に均一な配向膜を形成できるという効果を奏する。

また、本形成装置では、上記複数のノズルは、上記基板と配向膜材料との接触角を２０°以下とし、塗布ドット径が、ノズル間隔の１．５倍〜２．５倍の範囲となるように、配向膜材料を吐出することが好ましい。ここで、基板表面が平面である場合、配向膜材料は基板上を規則的に拡散するため、塗布ドットは円状となる。一方、基板表面が平らでない場合、配向膜材料は基板上を不規則に拡散するため、その形状は様々である。上記塗布ドット径とは、塗布ドットが円形状である場合には、その直径を示し、円以外の形状である場合、その形状における最短の長さを示すこととする。

配向膜は１００ｎｍ以下の厚さが要求されるため、塗布ドットの重なりが多すぎると、膜厚の制御が困難となる。そこで、基板と配向膜材料との接触角を２０°以下とし、塗布ドット径の範囲をノズル間隔の１．５倍〜２．５倍として、隣り合う塗布ドットを重ねると、塗布ドットの重なりを維持しつつ、配向膜厚の調整も容易にできる。従って、より確実に、基板上に均一な配向膜を形成できる。また、上記の範囲となるように、配向膜材料を使用すればよいので、最低限の配向膜材料の使用で基板上に配向膜を形成できる。また、上記の範囲とすれば、基板表面の状態（平面でも、平面でなくても）に関わらず、充分に塗布ドットを重ねることが可能である。

また、本形成装置では、上記ノズルは、複数のノズルが直線状に配列されていることが好ましく、複数のノズルが１列に配列されていることがより好ましい。

この構成では、複数のノズルが直線状（好ましくは１列の直線状）に配列されているため、基板の走査方向を、容易にノズルの配列方向に垂直に合わせられる。すなわち、基板の走査方向の位置合わせが容易である。

また、本形成装置では、上記ノズルの配列方向の幅が、上記基板上に塗布する配向膜材料の成膜エリアの幅より大きいことが好ましい。これにより、ノズルからは基板上の成膜エリアの全面に配向膜材料を塗布できるので、１回の走査で、基板の全面に、均一な配向膜を形成できるという効果を奏する。また、配向膜の形成時間（処理時間）も短縮できる。

本発明の配向膜形成方法（本形成方法）は、基板に対して、複数のノズルからインクジェット方式で配向膜材料を塗布する配向膜形成方法であって、ノズルの配列方向に対して垂直方向に基板を走査する配向膜形成方法において、ノズル間隔が６０μｍ〜１２０μｍである複数のノズルから、基板に対し配向膜材料を塗布する塗布工程を含んでおり、上記塗布工程は、隣り合うノズルから吐出後に、基板上で形成される、隣り合う塗布ドットの一部が重なるように、配向膜材料を同時に吐出することを特徴としている。

本形成方法では、複数のノズルから配向膜材料が同時に吐出されと、ノズルから吐出された配向膜材料は、基板に着弾して、基板上を拡散しながら、乾燥する。これにより、基板上には、配向膜材料が乾燥した後、塗布ドットが形成される。

そして、上記塗布工程では、隣り合うノズルから吐出され形成された隣り合う塗布ドットの一部が重なるように、基板に対し、配向膜材料を吐出する。これにより、隣り合うノズルから同時に配向膜材料が吐出されると、基板上には、ノズルの配列方向に隣り合う塗布ドットが重なってなるラインが形成される。

そして、本形成方法では、ノズルの配列方向に対して垂直方向に基板を走査させる。これにより、このラインが、基板の走査方向（ノズルの配列方向に垂直）に、連続的に形成される。すなわち、基板の全面に、隣り合う塗布ドットが重なった、配向膜が形成される。

このラインは、ノズルの配列方向に配向膜材料が同時に吐出されたものであるので、乾燥時間にバラツキは生じない。そして、基板上には、このラインが連続的に形成されていくので、基板の全面に均一な配向膜を形成できるという効果を奏する。

また、上記塗布工程は、上記基板と配向膜材料との接触角を２０°以下とし、塗布ドット径が、ノズル間隔の１．５倍〜２．５倍の範囲となるように、配向膜材料を吐出することが好ましい。基板と配向膜材料との接触角を２０°以下とし、塗布ドット径の範囲をノズル間隔の１．５倍〜２．５倍として、隣り合う塗布ドットを重ねると、塗布ドットの重なりを維持しつつ、配向膜厚の調整も容易にできる。従って、より確実に、基板上に均一な配向膜を形成できる。また、上記の範囲となるように、配向膜材料を使用すればよいので、最低限の配向膜材料の使用で基板上に配向膜を形成できる。

また、上記塗布工程は、１回の走査で、基板全面に配向膜材料を塗布することが好ましい。これにより、１回の走査で、基板全面に配向膜材料が塗布されるので、配向膜の形成時間（処理時間）を短縮できる。

また、上記塗布工程は、同じノズルから吐出後に形成される塗布ドットが重なるように、配向膜材料を吐出することが好ましい。これにより、ノズルの配列方向の塗布ドットだけではなく、基板の走査方向の塗布ドットも重ねられる。従って、基板の全面に、均一に配向膜材料を塗布できるので、基板の全面により均一な配向膜を形成できる。

本発明の配向膜形成装置は、以上のように、複数のノズルから同時に配向膜材料を塗布し、隣り合うノズルから吐出後に基板上で形成される、隣り合う塗布ドットの一部が重なるように、配向膜材料を吐出する複数のノズルを備えている。

また、本発明の配向膜形成方法は、以上のように、隣り合うノズルから吐出後に、基板上で形成される、隣り合う塗布ドットの一部が重なるように、配向膜材料を同時に吐出する塗布工程を含んでいる。

これにより、ノズルから配向膜材料を１回吐出すれば、基板上に、ノズルの配列方向に塗布ドットが重なり合った、塗布ドットのラインを形成できる。これにより、配向膜材料の乾燥ムラが生じない。それゆえ、基板上に均一な配向膜を形成できるという効果を奏する。

本発明の一実施形態について図１ないし図５に基づいて以下に説明する。

本発明にかかる配向膜形成装置（本形成装置）は、基板に対して、インクジェット方式で配向膜材料を塗布することにより、基板上に均一な配向膜を形成するものである。

図２は、本形成装置の概略構成を示す斜視図である。本形成装置は、ノズルヘッド１、ステージ２、基板３、制御部（図示せず）を備えている。

ノズルヘッド１は、基板３に対し、配向膜材料を吐出するものである。ノズルヘッド１は、配向膜材料を吐出するインクジェットノズル（以下、ノズル）を複数備えている。そ
して、ノズルヘッド１には、複数個のノズル部が、所定間隔で直線状に配置（直列配置）されており、基板３の大面積に、配向膜材料を塗布できるようになっている。

また、ノズルヘッド１に備えられたノズルは、ノズルの間隔（ノズルピッチ）が６０μｍ〜１２０μｍである。このため、配向膜材料の高解像度塗布が可能である。また、ノズルヘッド１の幅（ノズルヘッド１に備えられたノズルの両端の幅）は、基板３の幅（ノズルヘッド１のノズルの配列方向の幅）よりも、大きくなっている。

また、ノズルヘッド１は、基板３との距離（基板３との間隔）を調整できるようになっていてもよい。

ステージ２は、基板３を保持するものである。そして、ステージ２は、基板３を吸着保持可能となっており、基板３を任意の方向（ＸＹＺ方向（図中の矢印））に走査可能となっている。すなわち、ステージ２は、基板３を、ノズルヘッド１のノズルの配列方向に平行方向（Ｘ方向）または垂直方向（Ｙ方向）への移動可能であるとともに、基板２とノズルヘッド１との距離を調整（Ｚ方向に移動）可能となっている。

なお、ノズルヘッド１から吐出される配向膜材料は、図示しないタンクに貯蔵されている。そして、制御部は、タンクからノズルヘッド１への配向膜材料の供給量の制御、および、ノズルヘッド１から適切な量の配向膜材料を間欠的に吐出する制御を行う。

また、基板３は、配向膜が形成されるものであればよく、例えば、液晶表示パネルようの基板（カラーフィルター基板、ＩＴＯ基板）、などが挙げられる。

次に、本形成装置における、配向膜の形成方法について、図１〜図３に基づいて説明する。

図１は、本形成装置における配向膜形成方法を説明する模式図である。図３は、本形成装置によって形成された配向膜の模式図である。なお、図１では、図３の配向膜の一部を拡大している。本形成装置は、基板３に対して、ノズルヘッド１から配向膜材料を吐出（射出）することにより、基板３上に均一な配向膜を形成するようになっている。なお、図１では、基板３を省略している。

まず、複数のノズル１０ａ・１０ｂ…が１列に直線状に配列されたノズル１０から配向膜材料が吐出されると、基板３に着弾した配向膜材料は、基板３上を拡散する。そして、拡散した配向膜材料の乾燥後、ノズル１０の数と同数の配向膜材料からなる塗布ドット１２が形成される。すなわち、ノズル１０の配列方向に１ラインの塗布ドット１２が形成される。そして、塗布ドット１２では、隣り合う塗布ドット１２ａ・１２ｂが、互いに重なり合う部分を有している。ここでは、塗布ドット１２の塗布ドット径Ｍを、ノズル間隔（Ｌ）の２倍として、塗布ドット１２ａ・１２ｂを重なるようにしている。

このように、ノズル１０から配向膜材料が１回吐出されると、基板３上に、ノズル１０の配列方向に平行な塗布ドット１２が形成される。

続いて、基板３がノズル１０の配列方向に対し垂直となるよう走査され、ノズル１０から所定のタイミングで配向膜材料が吐出される。これにより、ノズル１０から配向膜材料が吐出されるに従い、上記と同様に、塗布ドット１２のラインに平行に、１ラインの塗布ドット１２’・１２’’・１２’’’…が連続的に形成される。このような動作を繰り返して、基板３には、均一な配向膜が形成される。

なお、本形成装置では、同じノズル１０ａからの配向膜材料の吐出により形成される塗布ドット１２ａ・１２ａ’…も、重なり部分を有している。ここでは、基板３の走査方向に隣り合う塗布ドット１２ａ・１２ａ’の中心の距離を、ノズル間隔（Ｌ）と等しくしている。

また、塗布ドット１２・１２’…は、全てのノズル１０による塗布ドット全体を示すこととし、個々のノズル１０ａによる塗布ドット１２ａ・１２ａ’…と区別する。また、図１では、表面が平面である基板３に配向膜材料を吐出しているため、配向膜材料が規則的に拡散して、塗布ドット１２は、円状となっている。

また、本形成装置では、ノズル１０からの配向膜材料の吐出タイミング、配向膜材料の吐出量、基板３の走査速度などは、制御部によって制御されている。

なお、図３の基板３上の塗布ドット１２が重なっていないように図示されているが、これは、ノズル１０から基板３に同時に吐出されていることを示すものであり、実際は、図１に示すように、塗布ドット１２は重なっている。

以上のように、本形成装置では、ノズル間隔（Ｌ）が６０μｍ〜１２０μｍであり、基板に対し配向膜材料を塗布するノズルを備えている。これにより、基板３に対し、配向膜材料を高解像度塗布できる。

また、本形成装置では、隣り合うノズル１０ａ・１０ｂから吐出され形成された、隣り合う塗布ドット１２ａ・１２ｂの一部が重なるように、基板に対し、配向膜材料が塗布される。これにより、隣り合うノズル１０ａ・１０ｂから同時に配向膜材料が吐出されると、基板３上には、ノズル１０の配列方向に隣り合う塗布ドット１２ａ・１２ｂが重なってなる塗布ドット１２のラインが形成される。すなわち、ノズル３から配向膜材料を１回塗布するだけで、基板３上には、ノズル１０の配列方向に、塗布ドット１２が重なったラインが形成される。

そして、本形成装置では、ノズル３の配列方向に対して垂直方向に基板３を走査させる。これにより、このライン（塗布ドット１２のライン）が、基板３の走査方向（ノズル１０の配列方向に垂直）に、連続的に形成され、塗布ドット１２・１２’・１２’’…のラインとなる。すなわち、基板３の全面に、隣り合う塗布ドット１２ａ・１２ｂ…が重なった、配向膜が形成される。

このラインは、ノズル１０の配列方向に配向膜材料が同時に吐出されたものであるので、乾燥時間にバラツキは生じない。そして、基板３上には、このラインが連続的に形成されていくので、基板３の全面に均一な配向膜を形成できる。

また、本形成装置では、ノズル１０は、複数のノズル１０ａ・１０ｂ…が直線状に配列されている。また、複数のノズル１０ａ・１０ｂ…が１列に直列配列されている。

これにより、基板３の走査方向を、容易にノズル１０の配列方向に垂直に合わせられる。すなわち、基板３の走査方向の位置合わせが容易である。

また、本形成装置では、ノズル１０の配列方向の幅が、基板３上に塗布する配向膜材料の成膜エリアの幅よりも大きい。すなわち、ノズルヘッド１の幅（ノズルヘッド１に備えられたノズル１０の両端の幅）は、基板３上の成膜エリアの幅（形成すべき配向膜のノズル配列方向の幅）よりも、大きくなっている。これにより、ノズル１０からは基板３の全面に配向膜材料を塗布できるので、１回の走査で、基板３の全面に、均一な配向膜を形成できる。また、配向膜の形成時間（処理時間）も短縮できる。

また、本形成装置では、隣り合う塗布ドット１２ａ・１２ｂの一部が重なるようになっている。この重なりは、例えば、塗布ドット径Ｍが、ノズル間隔Ｌの１．５倍〜２．５倍の範囲となるように、配向膜材料を吐出することによって達成できる。ここで、基板３表面が平面である場合、配向膜材料は基板３上を規則的に拡散するため、塗布ドット１２は円状となる。一方、基板３表面が平らでない場合、配向膜材料は基板３上を不規則に拡散するため、その形状は様々である。塗布ドット径Ｍとは、塗布ドット１２が円形状である場合には、その直径を示し、円以外の形状である場合、その形状における最短の長さを示すこととする。

ところで、配向膜は１００ｎｍ以下の厚さが要求されるため、塗布ドット１２ａ・１２ｂ…の重なりが多すぎると、膜厚の制御が困難となる。また、基板３表面の材質や濡れ性(接触角)により、配向膜材料がはじかれてしまって、塗布ドット１２が重ならないことがある。すなわち、塗布ドット１２の大きさは、基板３に対する配向膜材料の濡れ性によって異なる。例えば、基板３に対して濡れ性の低い（すなわち接触角が大きい）配向膜材料を塗布すると塗布ドット１２は小さくなり、逆に濡れ性の高い（接触角が小さい）配向膜材料を塗布すると塗布ドット１２は大きくなる。そこで、基板３と配向膜材料との接触角を２０°以下、好ましくは１２°以下、より好ましくは８°以下とし、塗布ドット径Ｍの範囲をノズル間隔Ｌの１．５倍〜２．５倍として、隣り合う塗布ドットを重ねると、隣り合う塗布ドット１２ａ・１２ｂ…の重なりを維持しつつ、配向膜厚の調整も容易にできる。従って、より確実に、基板３上に均一な配向膜を形成できる。また、上記の範囲となるように、配向膜材料を使用すればよいので、最低限の配向膜材料の使用で基板上に配向膜を形成できる。また、上記の範囲とすれば、基板３表面の状態（平面でも、平面でなくても）に関わらず、充分に塗布ドット１２ａ・１２ｂ…を重ねることが可能である。なお、通常、液晶表示パネルの製造では、配向膜材料の塗布前洗浄では、ウエット、ＵＶともに接触角２０°以下となっている。

なお、塗布ドット１２は、ノズル１０の配列方向を重ねるのに加えて、基板３の走査方向の塗布ドット（すなわち、同一ノズル１０ａから吐出された配向膜材料によって形成される塗布ドット）１２ａ・１２ａ’…も、重ねることが好ましい。例えば、隣り合う塗布ドット１２ａ・１２ａ’の中心の距離が、ノズルピッチＬの１倍〜１．５倍とすることによって、塗布ドット１２ａ・１２ａ’を重ねることが好ましい。

これにより、基板３の走査方向にも、安定して配向膜材料が吐出されるので、基板３上により均一な配向膜形成が可能である。

なお、本実施の形態では、ノズル１０は、１ラインのみ配置している（複数のノズル１０が直線状、かつ、１列に配置されている）が、例えば、ノズル１０を交互に配置したり、階段状に配置したり、それらを傾斜させるなどして、複数ライン配置してもよい。すなわち、例えば、図１のようなノズルヘッド１をそのような形状に組み合わせて、複数ライン配置してもよい。この場合、均一に配向膜材料を塗布するために、基板３の走査方向に、ノズル１０が重ならないように配置する必要がある。すなわち、ノズルヘッド１のつなぎ目部で生じるムラを解消するために、ノズルヘッド１のラップ量（隣り合うノズルヘッド１のつなぎ目部の領域）やノズル１０からの配向膜材料の吐出量の制御を行うことが必要となる。その結果、ノズル１０を複数ライン配置した場合、基板３には、それらのラインごとに配向膜を形成し、全体として均一な配向膜が形成される。

なお、本形成装置では、基板３として、表面が、平面である基板、凹凸のある基板のいずれを用いてもよい。基板３としては、特に限定されるものではないが、例えば、液晶表示素子付き基板、カラーフィルター基板、ＩＴＯ付ガラス基板などを用いることが可能である。そして、基板３の表面の状態に関係なく、均一な配向膜を形成できる。

また、本形成装置で用いられる配向膜材料の性質は、配向膜として利用できるものであれば、特に限定されるものではない。しかし、基板３上を拡散して、隣り合う塗布ドット１２ａ・１２ｂが重なるようにするには、粘度が、５〜１０ｍＰａ・ｓ程度であることが好ましい。

また、配向膜材料の吐出量（吐出速度）、基板３の走査速度、などについては、隣り合う塗布ドット１２ａ・１２ｂ、または、１２ａ・１２’の重なり部分の密度・配向膜の厚さに応じて、適宜調整すればよい。また、この調整は、制御部によって行うことができる。

なお、従来の配向膜形成装置では、ノズルから配向膜材料を１回の吐出だけでは、ノズルの配列方向に隣り合う塗布ドットが重ならない。このため、ノズルから同時に吐出されて形成された塗布ドット間には、隙間があった。従って、その隙間を埋めるように、再度配向膜材料が吐出されていた。すなわち、複数回の走査での配向膜材料の塗布により、この間隔が埋められていた。このため、配向膜材料の乾燥時間の差が生じ、乾燥ムラが生じていた。

複数回の走査によって発生する縦スジムラをなくすためには、１回の走査で配向膜面を形成する必要がある。また、１回の走査で配向膜面を形成するには、高解像度のノズルピッチをもつヘッドが必要となる。

また、従来ノズル（数百μｍピッチ）を用いて、配向膜材料の吐出量を多くすると、隣り合う塗布ドットは重なるが、多量の配向膜材料を吐出するため、同一塗布ドット内においても拡散ムラや乾燥ムラが生じやすくなり、配向膜の膜厚制御が困難となる。

本形成装置では、インクジェットノズルを直線状に配置したヘッド部（ノズルヘッド１）とステージ走査方向とを直行させた状態にし、１回の走査で直線塗布させている。また、インクジェットノズルより配向膜材料の塗布ドットをノズル間隔の１．５から
２．５倍にて吐出させている。本形成装置では、高解像度塗布可能なインクジェットノズルヘッドを用いることで、１回の走査による配向膜形成が可能となった。

なお、本発明を、基板に対して、複数のノズルからインクジェット方式で配向膜材料を塗布する配向膜形成方法であって、ノズルの配列方向に対して垂直方向に基板を走査する配向膜形成方法において、ノズル間隔が６０μｍ〜１２０μｍであるノズルから、基板に対し配向膜材料を吐出する塗布工程を含んでおり、上記塗布工程は、隣り合うノズルから吐出後に、基板上で形成される、隣り合う塗布ドットの一部が重なるように、配向膜材料を同時に吐出するとも表現できる。

以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

ノズル間隔（Ｌ）が６０,９０,１５０μｍの３種類のノズルヘッド１１を用意し、６０,９０,１２０,１５０,１８０μｍの塗布ピッチ（Ｍ）で、配向膜材料を吐出できるようにした。なお、１２０及び１８０μｍの塗布ピッチ（Ｍ）は、それぞれ６０及び９０μｍのノズル間隔のノズルヘッド１１を用い、ひとつ置きに、配向膜材料を射出するように制御した。

また、基板３として、液晶表示素子付き基板、カラーフィルター基板、ＩＴＯ付ガラス基板の５０ｍｍ×５０ｍｍを用いた。また、配向膜材料は、フレキソ印刷グレード品を希釈し、固形分濃度１〜２．５％、粘度３．５〜８ｍＰａ・ｓに調製したものをもちいた。

図４は、実験方法のフローチャートである。この図に示すように、基板３を、ＵＶ(１７２ｎｍ)洗浄後、純水またはアルコール洗浄を行った（Ｓ１）。次に、基板３をステージ１２に搭載し、搭載後、真空吸着にて保持した（Ｓ２）。配向膜材料の吐出の準備ができたら、ステージ２によって基板３をノズル１０の配列方向に垂直に走査させ（Ｓ３）、それと同期させてノズルヘッド１から配向膜材料を、基板３上に吐出（射出）した（Ｓ４）。

なお、配向膜材料の吐出（射出）のＯＮ，ＯＦＦタイミングは、１秒間に３００から１０００回程度とし、ドット密度に関しては、ＯＮ，ＯＦＦのタイミングを１秒間に１０００回とし、所望のドット密度（１００ドット／ｍｍ^２）となるように、ステージ２の走査速度を調整した。なお、膜厚を薄く調整する際には、走査方向のピッチを広げた。（走査方向のドット密度は、ノズルピッチＬの１〜１．５倍程度とした。）
また、基板３上に形成されている配線部による段差や、金属膜面等の状況により、基板３上を拡散する配向膜材料の液滴の流動状態が変化するため、基板３の種類に応じて、配向膜材料の吐出量（射出量）やステージ２の走査速度を変化させ、配向膜厚（６０〜１００ｎｍ）にコントロールした。

配向膜材料の射出量は、基板３表面への配向液着弾後の広がり幅がノズル間隔（Ｌ；ノズルピッチ）の１．５倍から２．５倍になるように調整した。

そして、配向膜材料の吐出が終了したら、ステージ２による基板３の走査を終了し（Ｓ５）、成膜した基板３をステージ２から離脱させ（Ｓ６）、基板３をヒーター部（６０〜８０℃）に搭載し、乾燥処理を行った（Ｓ７）。最後に、乾燥処理部から基板３を取り出し、基板３の評価を行った。

その結果、図５に示すように、塗布ドットがノズル間隔（Ｌ）の１．５倍より小さいと、隣り合う塗布ドット１２ａ・１２ｂの繋がりが不安定となった。一方、２．５倍以上では、配向膜厚が、厚くなり過ぎてしまい調整しにくくなる。）
なお、図５は、ノズル間隔（Ｌ）と、配向膜材料の基板３への着弾後の広がり幅（塗布ドット径（Ｍ））との関係を示すグラフであり、隣り合う塗布ドット１２ａ・１２ｂが繋がり、かつ、塗布ムラが出なかった場合の範囲を示している。

このように、ノズル間隔（Ｌ）が６０〜１２０μｍであって、塗布ドット径（Ｍをノズル間隔（Ｌ）の１．５倍〜２．５倍とすれば、均一な配向膜の形成が可能であることが確認された。なお、ノズル間隔（Ｌ）が１５０μｍ以上では、隣り合う塗布ドット１２ａ・１２ｂが繋がらずに、ムラになることが確認された。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、請求項に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、液晶パネルなどの基板上に、均一な配向膜形成が可能であるため、配向膜に限らず、特に揮発性が高い材料を用いた１００ｎｍ以下の薄膜形成の用途に適用できる。

本発明の実施の一形態の配向膜形成装置による配向膜の形成を説明する図である 図１の配向膜形成装置の概略構成を示す斜視図である。 図１の配向膜形成装置によって形成された配向膜の模式図である。 実施例１の基板の評価方法を示すフローチャートである。 実施例１における、ノズル間隔（Ｌ）と、配向膜材料の基板への着弾後の広がり幅（塗布ドット径（Ｍ））との関係を示すグラフであり、塗布ドットが繋がりムラの出ない領域を示すグラフである。 従来の配向膜形成装置を示す上面図である。 図６の配向膜形成装置における配向膜形成方法を説明する図である。 従来の別の配向膜形成装置を示す上面図である。

符号の説明

１ ノズルヘッド
２ ステージ
３ 基板
１０・１０ａ・１０ｂ ノズル
１２・１２’・１２’’・１２ａ・１２ａ'・１２ｂ 塗布ドット
Ｌ ノズル間隔
Ｍ 塗布ドット径

Claims (9)

1. 基板に対して、複数のノズルからインクジェット方式で配向膜材料を塗布する配向膜形成装置であって、
   ノズルの配列方向に対して垂直方向に基板を走査する配向膜形成装置において、
   ノズル間隔が６０μｍ〜１２０μｍであり、基板に対し配向膜材料を吐出するノズルを備え、
   上記複数のノズルが、
   複数のノズルから同時に配向膜材料を吐出し、
   隣り合うノズルから吐出後に基板上で形成される、隣り合う塗布ドットの一部が重なるように、配向膜材料を吐出するものであることを特徴とする配向膜形成装置。
2. 上記複数のノズルは、
   上記基板と配向膜材料との接触角を２０°以下とし、
   塗布ドット径が、ノズル間隔の１．５倍〜２．５倍の範囲となるように、配向膜材料を吐出するものであることを特徴とする請求項１に記載の配向膜形成装置。
3. 上記ノズルは、複数のノズルが直線状に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の配向膜形成装置。
4. 上記ノズルは、複数のノズルが１列に配列されていることを特徴とする請求項３に記載の配向膜形成装置。
   
5. 上記ノズルの配列方向の幅が、上記基板上に塗布する配向膜材料の成膜エリアの幅よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の配向膜形成装置。
6. 基板に対して、複数のノズルからインクジェット方式で配向膜材料を塗布する配向膜形成方法であって、
   ノズルの配列方向に対して垂直方向に基板を走査する配向膜形成方法において、
   ノズル間隔が６０μｍ〜１２０μｍであるノズルから、基板に対し配向膜材料を塗布する塗布工程を含んでおり、
   上記塗布工程は、
   隣り合うノズルから吐出後に、基板上で形成される、隣り合う塗布ドットの一部が重なるように、配向膜材料を同時に吐出することを特徴とする配向膜形成方法。
7. 上記塗布工程は、
   上記基板と配向膜材料との接触角を２０°以下とし、
   塗布ドット径が、ノズル間隔の１．５倍〜２．５倍の範囲となるように、配向膜材料を吐出することを特徴とする請求項１に記載の配向膜形成方法。
8. 上記塗布工程は、１回の走査で、基板全面に配向膜材料を塗布することを特徴とする請求項６に記載の配向膜形成方法。
9. 上記塗布工程は、同じノズルから吐出後に形成される塗布ドットが重なるように、配向膜材料を吐出することを特徴とする請求項６に記載の配向膜形成装置。

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