JP2006210496A - 基板乾燥装置、およびこれを備えた基板処理システム、並びに電気光学装置の製造方法、電気光学装置、および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 整流板の排気口側の温度変化が基板温度に与える影響を少なくすることで、基板の温度分布が均一な状態で、成膜溶液を乾燥させることができる基板乾燥装置等を提供することを課題とする。
【解決手段】 成膜材料を溶媒に溶解した成膜溶液が塗着された基板Wを減圧乾燥する基板乾燥装置3であって、基板Wを気密に収容可能な処理室101と、基板Wの直下に位置して、処理室101に開口した排気口113と、排気口113を介して、処理室113内の雰囲気を吸引する吸引手段102と、外縁が基板Wの外周からはみ出すようにして基板Wが載置され、基板Wの表面を流れる排気気流を整流する整流板104と、を備え、整流板104には、基板Wを加熱するヒータが組み込まれている。
【選択図】 図3
【解決手段】 成膜材料を溶媒に溶解した成膜溶液が塗着された基板Wを減圧乾燥する基板乾燥装置3であって、基板Wを気密に収容可能な処理室101と、基板Wの直下に位置して、処理室101に開口した排気口113と、排気口113を介して、処理室113内の雰囲気を吸引する吸引手段102と、外縁が基板Wの外周からはみ出すようにして基板Wが載置され、基板Wの表面を流れる排気気流を整流する整流板104と、を備え、整流板104には、基板Wを加熱するヒータが組み込まれている。
【選択図】 図3
Description
本発明は、成膜溶液が塗着された基板を減圧乾燥する基板乾燥装置、およびこれを備えた基板処理システム、並びに電気光学装置の製造方法、電気光学装置、および電子機器に関するものである。
従来、成膜材料を溶媒に溶解した成膜溶液(レジスト液)が塗着された基板を減圧乾燥する基板乾燥装置として、基板を気密に収容可能な処理室と、処理室内を減圧する吸引手段(吸引ポンプ)とを備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。そして、基板の直下に位置して処理室に開口した排気口を介して、吸引手段により処理室内の雰囲気を吸引する場合、基板の表面を流れる排気気流を整流すべく、基板と排気口との間隙に、外縁が基板の外周からはみ出す大きさを有する整流板を設けることが考えられる。
特開2002−313709号公報
しかしながら、このような基板乾燥装置では、吸引時に整流板に沿って排気口に排気気流が流れ込むため、排気口に近づくほど、排気気流が速くなり、整流板から奪う熱量が多くなる。すなわち、整流板の排気口側の温度は、排気口の近くほど低くなる。そして、このような整流板の排気口直上部の温度低下の影響を受け、基板の排気口直上部の温度も低くなり、基板の温度分布が不均一となる。したがって、減圧時の基板温度により乾燥後の成膜部の厚さが異なる成膜溶液を乾燥させる場合、その基板温度の不均一により、成膜部の厚さが不均一(乾燥ムラ)となってしまい、問題であった。
本発明は、整流板の排気口側の温度変化が基板温度に与える影響を少なくすることで、基板の温度分布が均一な状態で、成膜溶液を乾燥させることができる基板乾燥装置、およびこれを備えた基板処理システム、並びに電気光学装置の製造方法、電気光学装置、および電子機器を提供することを目的とする。
本発明の基板乾燥装置は、成膜材料を溶媒に溶解した成膜溶液が塗着された基板を減圧乾燥する基板乾燥装置であって、基板を気密に収容可能な処理室と、基板の直下に位置して、処理室に開口した排気口と、排気口を介して、処理室内の雰囲気を吸引する吸引手段と、基板と排気口との間隙に設けられ、外縁が基板の外周からはみ出す大きさを有して、基板の表面を流れる排気気流を整流する整流板と、を備え、整流板は、断熱材で構成されていることを特徴とする。
この構成によれば、整流板が断熱材で構成されていることで、整流板の排気口側の温度変化が基板へ伝わりにくくなる。このため、吸引時に、整流板の排気口側において排気口直上部の温度が低くなっても、基板の排気口直上部の温度にはほとんど影響を与えることがなく、基板温度が不均一となることがない。したがって、基板の温度分布が均一な状態で、成膜溶液を乾燥させることができるため、減圧時の基板温度により乾燥後の成膜部の厚さが異なる成膜溶液を乾燥させる場合であっても、成膜部の厚さが不均一となることがない。
なお、基板は、整流板上に分散配置した複数の支持ピン上に載置してもよく、整流板上に直接載置してもよい。後者の場合には、移載ロボットにより基板を整流板から除給する際、整流板に形成した複数の遊挿孔から出没する複数のリフターピンを有するリフター機構により、基板を昇降させることで、基板の下面に移載ロボットのロボットアームが入るスペースを設けるようにする。
なお、基板は、整流板上に分散配置した複数の支持ピン上に載置してもよく、整流板上に直接載置してもよい。後者の場合には、移載ロボットにより基板を整流板から除給する際、整流板に形成した複数の遊挿孔から出没する複数のリフターピンを有するリフター機構により、基板を昇降させることで、基板の下面に移載ロボットのロボットアームが入るスペースを設けるようにする。
また、本発明の基板乾燥装置は、成膜材料を溶媒に溶解した成膜溶液が塗着された基板を減圧乾燥する基板乾燥装置であって、基板を気密に収容可能な処理室と、基板の直下に位置して、処理室に開口した排気口と、排気口を介して、処理室内の雰囲気を吸引する吸引手段と、外縁が基板の外周からはみ出すようにして基板が載置され、基板の表面を流れる排気気流を整流する整流板と、を備え、整流板には、基板を加熱するヒータが組み込まれていることを特徴とする。
この構成によれば、整流板に組み込まれたヒータにより、基板を加熱することができる。このため、吸引時に、整流板の排気口側において排気口直上部の温度が低くなっても、例えば、その温度低下による影響を無視できるほどに基板全体を加熱することで、基板温度が不均一となることがない。したがって、減圧時の基板温度により乾燥後の成膜部の厚さが異なる成膜溶液を乾燥させる場合であっても、成膜部の厚さが不均一となることがない。さらに、基板を加熱することで、成膜溶液の溶媒が気化しやすくなり、乾燥時間を短縮することができる。
この場合、ヒータは、個別に制御可能な複数の分割ヒータで構成されていることが好ましい。
この構成によれば、複数の分割ヒータを個々に制御することで、基板を部分的に加熱することが可能となる。このため、例えば、整流板の排気口側において温度が低下する排気口直上部のみを、その温度低下幅に応じて加熱することで、基板温度を均一化することができる。
これらの場合、基板の直上部に、基板を加熱する加熱手段を、さらに備えたことが好ましい。
この構成によれば、基板上に設けた加熱手段により基板を加熱しながら、基板を減圧乾燥することができる。このため、基板温度をさらに均一化することができると共に、成膜溶液の溶媒が気化しやすくなり、乾燥時間を短縮することができる。
これらの場合、基板の直上部に、処理室内の雰囲気を攪拌する攪拌手段を、さらに備えたことが好ましい。
この構成によれば、基板上に設けた攪拌手段により処理室内の雰囲気を攪拌することで、基板上の雰囲気の溶媒濃度分布および処理室内の温度分布を均一化した状態で、基板を減圧乾燥することができる。このため、成膜溶液の溶媒蒸発速度分布が均一化され、膜厚が均一な成膜部を形成することができる。
本発明の基板処理システムは、上記した基板乾燥装置と、基板に対し、インクジェット法により成膜溶液を塗着させて基板乾燥装置の処理対象となる基板を作製する描画装置と、基板を、描画装置から基板乾燥装置に搬送する搬送装置と、を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、整流板の排気口側の温度変化が基板の温度に与える影響を少なくし、基板の温度分布が均一な状態で、成膜溶液を乾燥させることができる基板乾燥装置を用いることで、均一な成膜部が形成された基板を得ることができる。
本発明の電気光学装置の製造方法は、上記した基板処理システムを用い、基板上に成膜材料による成膜部を形成することを特徴とする。
また、本発明の電気光学装置は、上記した液滴吐出装置を用い、基板上に成膜材料による成膜部を形成したことを特徴とする。
これらの構成によれば、成膜部の厚さが均一となるように、基板を減圧乾燥させることができるため、高品質な電気光学装置を効率良く製造することが可能となる。なお、電気光学装置(フラットパネルディスプレイ:FPD)としては、カラーフィルタ、液晶表示装置、有機EL装置、PDP装置、電子放出装置等が考えられる。なお、電子放出装置は、いわゆるFED(Field Emission Display)やSED(Surface-conduction Electron-Emitter Display)装置を含む概念である。さらに、電気光学装置としては、金属配線形成、レンズ形成、レジスト形成および光拡散体形成等を包含する装置が考えられる。
本発明の電子機器は、上記した電気光学装置の製造方法により製造した電気光学装置または上記した電気光学装置を搭載したことを特徴とする。
この場合、電子機器としては、いわゆるフラットパネルディスプレイを搭載した携帯電話、パーソナルコンピュータのほか、各種の電気製品がこれに該当する。
以下、添付の図面を参照して、本発明を適用した基板乾燥装置について説明する。本実施形態の基板乾燥装置は、液晶表示装置の製造ラインに組み込まれた基板処理システム内に、機能液滴吐出ヘッドを搭載した描画装置と共に設置されている。そして、基板乾燥装置は、描画装置により機能液(成膜溶液)が塗着された基板を減圧乾燥し、機能液滴による成膜部を形成するものである。そこで、まず、本基板乾燥装置を備えた基板処理システムについて簡単に説明する。
図1は、基板処理システムの平面模式図である。基板処理システムSは、導入された基板W上に、後述する保護膜509や配向膜524等を形成して、液晶表示装置(液晶装置520)の製造工程の一部を構成するものである(図7参照)。
基板処理システムSは、基板Wに対し、保護膜509や配向膜524となる機能液(詳細は後述する)の液滴を吐出(描画)する液滴吐出装置1と、液滴吐出装置1に並設され、基板Wを搬出入する基板搬出入装置2と、機能液が吐出された基板Wを減圧乾燥するための基板乾燥装置3と、各装置に接続され、基板処理システムS全体を制御する上位コンピュータ4とを備えている。
また、液滴吐出装置1は、サーマルチャンバ装置5に収容されている。サーマルチャンバ装置5は、液滴吐出装置1全体を直接収容するボックス状のチャンバ本体6と、チャンバ本体6内の温度が一定となるように温度管理を行う空気調和機器7と、これを制御する制御盤(図示省略)とを備えている。
基板搬出入装置2は、基板Wを移載するロボットアーム8を備えており、このロボットアーム8により、チャンバ本体6に形成された開閉扉(図示省略)を介して、描画前の基板Wを液滴吐出装置1に導入すると共に、描画後の基板Wを液滴吐出装置1から回収してこれを基板乾燥装置3に導入する。
次に、図2を参照して、液滴吐出装置1について説明する。液滴吐出装置1は、機台11と、機台11上の全域に広く載置され、機能液滴吐出ヘッド28を搭載した描画装置12と、機能液滴吐出ヘッド28に機能液を供給する機能液供給機構13と、機台11上の端部に設置されたメンテナンス装置14と、メンテナンス装置14の各種ユニットを一括載置して機台11上を移動させるメンテナンス系移動テーブル15と、を備え、メンテナンス装置14により機能液滴吐出ヘッド28のメンテナンス処理を行うと共に、描画装置12により基板W上に機能液滴を吐出・着弾させる描画処理を行うようにしている。また、図示しないが、液滴吐出装置1には、上記の上位コンピュータ4に接続されると共に、液滴吐出装置1の各部を制御する描画制御部(コントローラ)等が組み込まれている。
描画装置12は、X軸テーブル22およびX軸テーブル22に直交するY軸テーブル23から成るXY移動機構21と、Y軸テーブル23に移動自在に取り付けられ、ヘッドθ軸テーブル25を有するメインキャリッジ24と、メインキャリッジ24に垂設したヘッドユニット26とを有している。そして、ヘッドユニット26には、サブキャリッジ27を介して、機能液滴吐出ヘッド28が搭載されている。一方、基板Wは、X軸テーブル22の端部に臨む一対の基板認識カメラ29,29により、X軸テーブル22に位置決めされた状態で搭載されている。
X軸テーブル22は、X軸方向の駆動系を構成するモータ駆動のX軸スライダ31を有し、これに吸着テーブル33および基板θ軸テーブル34等から成るセットテーブル32を移動自在に搭載して、構成されている。同様に、Y軸テーブル23は、Y軸方向の駆動系を構成するモータ駆動のY軸スライダ41を有し、これに上記のメインキャリッジ24を介してヘッドユニット26を移動自在に搭載して、構成されている。
X軸テーブル22は、機台11上に直接支持される一方、Y軸テーブル23は、機台11上に立設した左右の支柱46,46に支持されている。X軸テーブル22とメンテナンス系移動テーブル15とは、X軸方向に相互に平行に配設されており、Y軸テーブル23は、X軸テーブル22とメンテナンス系移動テーブル15とを跨ぐように延在している。
機能液滴吐出ヘッド28は、機能液供給機構13から導入された機能液をインクジェット方式で吐出するものであって、列設された複数のノズル51と、各ノズル51に連なり、ピエゾ素子等で構成されるポンプ部(図示省略)とを有し、ポンプ部に駆動波形を印加することにより、各ノズル51から機能液滴が吐出される。
メンテナンス系移動テーブル15は、機台2本体の長手方向(X軸方向)に延在しており、機能回復処理を行うメンテナンス装置14の各種ユニットを分散して載置する共通ベース56と、共通ベース56をX軸方向にスライド自在に支持する一対のガイドレール57と、モータ駆動のX軸移動機構(図示省略)とを備えており、共通ベース56上に分散して載置されたメンテナンス装置14の各種ユニットをX軸方向に移動してメンテナンスエリア72(後述する)に位置させる。
メンテナンス装置14は、上記のメンテナンス系移動テーブル15上に互いに隣接して載置され、液滴吐出装置1の稼動停止時に機能液滴吐出ヘッド28のノズル51の乾燥を防止すべくこれを封止する保管ユニット61と、機能液滴吐出ヘッド28内で増粘した機能液を除去するための吸引(クリーニング)を行う吸引ユニット62と、機能液滴吐出ヘッド28のノズル面52を払拭するワイピングユニット63とを備えている。
そして、Y軸テーブル23は、これに搭載したヘッドユニット26を、X軸テーブル22の直上部に位置する描画エリア71と、メンテナンス系移動テーブル15の直上部に位置するメンテナンスエリア72との相互間で、適宜移動させる。すなわち、Y軸テーブル23は、X軸テーブル22に導入した基板Wに描画を行う場合には、ヘッドユニット26を描画エリア71に臨ませ、機能液滴吐出ヘッド28のメンテナンス処理を行う場合には、ヘッドユニット26をメンテナンスエリア72に臨ませる。一方、X軸テーブル22の一方の端部は、上記の基板搬出入装置により基板WをX軸テーブル22にセットするための基板搬出入エリア73となっている。
このように構成された液滴吐出装置1は、メンテナンス装置14により機能液滴吐出ヘッド28に対し適宜メンテナンス処理を行うと共に、描画装置12により基板Wに描画処理を行うようにしている。すなわち、描画装置12は、描画制御部による制御を受けながら、基板WをX軸テーブル22によりX軸方向に往動させると共に、これに同期して機能液滴吐出ヘッド28を選択的に駆動させて、基板Wに対する機能液の主走査が行われる。そして、Y軸テーブル23によりヘッドユニット26をY軸方向に副走査させた後、基板WをX軸方向に復動させると共に、これに同期して機能液滴吐出ヘッド28を選択的に駆動させて、再度主走査が行われる。このような基板Wの往復動に伴う主走査およびヘッドユニット26の副走査を複数回繰り返すことで、基板Wの端から端まで機能液の塗着(描画)が行われ、基板乾燥装置3の処理対象となる基板Wが作製される。
なお、液晶装置520の保護膜509や配向膜524を形成する場合には、機能液(成膜溶液)として、例えば、ポリイミド(成膜材料)をガンマブチロラクトン(溶媒)に溶解させたものを用いる。また、後述する有機EL装置の表示領域(表示装置600)の正孔注入/輸送層617a(図10参照)を形成する場合には、機能液として、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)をイソプロピルアルコール等の極性溶媒に溶解させたものを用いる。これらの溶媒は、いずれも沸点が高いため、常温で気化させるためには、減圧乾燥処理を要するものである。
次に、図3を参照して、本発明に係る基板乾燥装置3について説明する。同図に示すように、基板乾燥装置3は、基板Wを気密に収容可能な処理室101と、処理室101内の雰囲気を吸引する吸引ポンプ102(真空ポンプ)と、吸引ポンプ102と処理室101とを連通する排気管103と、基板Wを載置すると共に基板Wの表面を流れる排気気流を整流する整流板104と、基板Wの直上部に設けられた4個(図示では2個)の基板上ヒータ106と、基板Wの中央直上部に設けられた攪拌装置107と、上記の上位コンピュータ4に接続されると共に、装置全体を制御する乾燥制御部105(コントローラ)とを備えている。さらに、図示しないが、処理室101内を所定の温度に維持するため、ペルチェ素子等で構成された温度コントローラを備えている。
処理室101は、平面視略方形の箱状に形成されており、後述する4本の支持材126を介して整流板104および基板Wを載置する載置ケース111と、下面が開口したボックス状の蓋ケース112とで構成されている。載置ケース111の略中央部には、排気管103の上流端が処理室101内に開口した排気口113が形成されている。すなわち、支持材126上に載置された基板Wの直下に位置して、処理室101に排気口113が開口している。そして、載置ケース111と蓋ケース112とで囲まれた空間により、いわゆる真空チャンバが構成されている。なお、本実施形態では、排気口113の個数は1個であるが、これが複数であってもよい。
蓋ケース112には、蓋ケース112を上下動させる昇降装置114が設けられている。昇降装置114は、モータ駆動の昇降機構(図示省略)を備えており、上記の乾燥制御部105により駆動制御される。これにより、蓋ケース112が上下方向に移動可能となり、載置ケース111に対し蓋ケース112を上昇させて基板Wを搬出入させると共に、蓋ケース112を下降させることで、載置ケース111と一体となって処理室101を形成する。なお、載置ケース111と接する蓋ケース112の下端面には、Oリング115等の封止材が取り付けられており、処理室101の気密性が確保されている。
排気管103は、耐圧・耐食性の金属製パイプで構成され、その上流端は、排気口113に接続し、その下流端は、吸引ポンプ102と接続している。そして、吸引ポンプ102が作動すると、排気管103を介して処理室101内の雰囲気を吸引し、処理室101内を減圧する。
また、排気管103には、排気管103を介して処理室101にドライエアを供給する気体供給部123が接続されている。気体供給部123は、ドライエアを圧縮するコンプレッサ(図示省略)と、コンプレッサからの圧縮エアを所定圧力に調整するレギュレータ(図示省略)と、レギュレータと排気管103とを接続するドライエア供給管124と、ドライエア供給管124に介設された開閉弁125とを有している。これによって、減圧乾燥処理後に処理室101にドライエアを供給し、減圧状態を回復させることができる。なお、開閉弁125に代えて、排気管103とドライエア供給管124との合流部に三方弁を設け、減圧系と復圧系とを切り替えるようにしてもよい。また、ドライエアに代えて、窒素ガスを供給してもよい。
一方、上記の載置ケース111の上面には、整流板104の四隅を支持するため、円柱状で同一の高さの支持材126が前後左右に計4本(図示では2本)取り付けられている。このため、整流板104が支持材126を介して載置ケース111上面と平行に載置される。
整流板104は、基板Wに対してひと回り大きく形成されている。そして、整流板104の外縁が基板Wの外周からはみ出すようにして、基板Wが整流板104上に載置される。また、詳細は後述するが、整流板104には、載置された基板Wを加熱するプレートヒータ131で構成されている。
なお、図示省略したが、処理室101内には、整流板104に形成した複数の遊挿孔から出没する複数のリフターピンを有するリフター機構が設けられており、このリフター機構により基板Wを昇降させることで、基板Wの下面に基板搬出入装置2のロボットアーム8が入るスペースを設けるようにしている。
この整流板104により、減圧時に基板W表面を流れる排気気流は、基板Wの外周からはみ出した整流板104の外縁上を通って整流板104の下面に流れるため、基板Wの表面(特に外縁部)において排気気流が層流状態を維持する。そして、この排気気流は、整流板104の下面と載置ケース111の上面との間隙を通って、排気口113へ流れ込む。
図4に示すように、整流板104は、内部が3分割されたプレートヒータ131で構成されており、内側から順に、内分割ヒータ132a、中分割ヒータ132bおよび外分割ヒータ132cが同心状に3重に配設されている。各分割ヒータ132は、内部に発熱体(例えば電熱線)が組み込まれており、乾燥制御部105により、個別に制御可能となっている。例えば、乾燥制御部105は、内分割ヒータ132aのみをONとし、中分割ヒータ132bおよび外分割ヒータ132cをOFFとすることで、基板Wの中心付近のみを加熱することができる。
4個の基板上ヒータ106は、それぞれ反射板付きの赤外線ヒータで構成されており、基板Wの全域を均等に加熱すべく前後左右に分散させて、蓋ケース112内側に取り付けられている。このため、整流板104による下方からの加熱に加え、基板上ヒータ106により基板Wを上方から加熱しながら、基板Wを減圧乾燥することができる。なお、各基板上ヒータ106は、乾燥制御部105に接続されており、個別に加熱量をコントロールできるようになっている。
攪拌装置107は、モータ駆動のファンで構成されており、基板Wの中央直上部に位置して、蓋ケース112内側に取り付けられている。そして、乾燥制御部105により、その駆動を制御することで、下方(基板W側)に送風することができ、処理室101内の雰囲気を適度に攪拌することができる。
ここで、基板乾燥装置3による一連の基板乾燥処理について説明する。まず、上記の基板搬出入装置2のロボットアーム8が、液滴吐出装置1から描画済みの基板Wを取り出し、これを基板乾燥装置3に搬入し、支持材126上に載置する。
基板Wの載置後、昇降装置114によって蓋ケース112が下降され、載置ケース112と蓋ケース112とが密着することで、処理室101が密閉される。この状態で、吸引ポンプ102を作動させ、処理室101内を吸引・排気する。
吸引ポンプ102の作動開始時までに、プレートヒータ131はONにされ、基板Wの温度分布が均一となるように加熱する。例えば、排気口113に向かって排気気流が流れ込むことで、排気口113直上部の温度が低くなる場合には、乾燥制御部105により、外分割ヒータ132c、中分割ヒータ132b、内分割ヒータ132aの順で、加熱量が大きくなっていくように制御し、基板Wの中心付近を重点的に加熱する。一方、基板W表面を流れる排気気流により、基板Wの中心から周辺に向かって高低の温度差が生じる場合には、乾燥制御部105により、上記とは逆に、内分割ヒータ132a、中分割ヒータ132b、外分割ヒータ132cの順で、加熱量が大きくなっていくように制御し、基板Wの外縁部を重点的に加熱する。もちろん、いずれの場合も、3枚の分割ヒータ132を、互いに同一且つ相当程度の加熱量となるように制御し、基板Wの温度低下が無視できる程度に基板W全体を均一に加熱するようにしてもよい。
このように基板Wの温度分布を均一化することで、減圧時の基板Wの温度により乾燥後の保護膜509や配向膜524(成膜部)の厚さが異なる機能液を乾燥させる場合であっても、保護膜509や配向膜524の厚さが不均一となることがない。さらに、基板Wを加熱することで、機能液の溶媒が気化しやすくなり、乾燥時間を短縮することができる。
吸引ポンプ102の作動開始から所定時間後(例えば数分後)、処理室101内が所定の圧力(例えば1Paないし10Pa)となった段階で、吸引ポンプ102を停止させ、処理室101内の減圧状態を維持したまま、所定時間(例えば数分間)放置する。これにより、成膜溶液の溶媒が完全に気化(減圧乾固)し、基板Wが乾燥する。続いて、処理室101内の圧力を回復させるため、気体供給部123からドライエアを供給する。なお、整流板104(プレートヒータ131)による加熱は、吸引ポンプ102の作動開始からドライエアの供給まで(減圧状態)の間も、維持されている。
この減圧状態時には、適宜、基板上ヒータ106により、上方から基板Wを加熱しながら基板Wを乾燥させる。これにより、基板Wの温度をさらに均一化することができると共に、機能液の溶媒がより気化しやすくなり、乾燥時間を短縮することができる。また、適宜、攪拌装置107を駆動して、処理室101内の雰囲気を攪拌しながら基板Wを乾燥させる。これにより、基板W上の雰囲気の溶媒濃度分布および処理室101内の温度分布を均一化した状態で、基板Wを減圧乾燥することができる。このため、機能液の溶媒蒸発速度分布が均一化され、膜厚が均一な成膜部を形成することができる。
なお、これら整流板104(プレートヒータ131)、基板上ヒータ106および攪拌装置107の制御は、基板Wの種類別に制御テーブルを作成しておき、この制御テーブルに基づいて制御することが好ましい。
最後に、処理室101内が大気圧にまで戻ると、ドライエアの供給が停止されると共に、昇降装置114によって蓋ケース112が上昇され、処理室101が開放される。そして、乾燥した基板Wは、基板搬出入装置2により基板乾燥装置3から搬出され、次の工程へと受け渡される。
次に、基板乾燥装置3の第2実施形態について説明する。第2実施形態の基板乾燥装置3は、上記した第1実施形態の基板乾燥装置3と略同様の構成であるが、整流板104がプレートヒータ131から成ることに代えて、整流板104が、高密度ポリエチレン、石英、ポーラス材等の断熱材で構成されている点で、異なっている。
これにより、吸引時における整流板104の下面の温度変化が基板Wへ伝導しにくくなる。このため、吸引時に、整流板104の下面において排気口113直上部の温度が低くなっても、基板Wの排気口113直上部の温度にはほとんど影響を与えることがなく、基板Wの温度分布が不均一となることがない。したがって、基板Wの温度分布が均一な状態で、機能液を乾燥させることができるため、減圧時の基板Wの温度により乾燥後の保護膜509や配向膜524の厚さが異なる機能液を乾燥させる場合であっても、保護膜509や配向膜524の厚さが不均一となることがない。
なお、第2実施形態においては、整流板104により基板Wを加熱する構成ではないため、リフター機構により整流板104上に直接基板Wを載置することに代えて、整流板104上に複数の支持ピンを分散配置し、この複数の支持ピン上に基板Wを載置してもよい。すなわち、基板Wと排気口113との間隙に整流板104を設ければよく、基板Wと整流板104とが接しているか否かを問わない。
以上のように、本実施形態の基板乾燥装置3によれば、整流板104の排気口113側の温度変化が基板Wの温度に与える影響を少なくすることで、基板Wの温度分布が均一な状態で、機能液を乾燥させることができる。そして、本実施形態の基板処理システムSによれば、基板Wの温度分布が均一な状態で機能液を乾燥させることができる基板乾燥装置3を用いることで、均一な保護膜509や配向膜524が形成された基板Wを得ることができる。
なお、上述したように、本実施形態の基板乾燥装置3および基板処理システムSは、液晶装置520の保護膜509・配向膜524の形成や、有機EL装置の表示装置600の正孔注入/輸送層617aの形成に適用できるほか、例えばレジスト膜を形成する場合にも適用可能である。さらに、本実施形態の基板処理システムSでは、基板Wに対し、機能液滴吐出ヘッド28によりインクジェット方式で機能液を塗着するが、スピンコーティング法やレジストノズルヘッドを用いたスピンレス法により機能液を塗着してもよい。
次に、本実施形態の液滴吐出装置1を用いて製造される電気光学装置(フラットパネルディスプレイ)として、カラーフィルタ、液晶表示装置、有機EL装置、プラズマディスプレイ(PDP装置)、電子放出装置(FED装置、SED装置)、さらにこれら表示装置に形成されてなるアクティブマトリクス基板等を例に、これらの構造およびその製造方法について説明する。なお、アクティブマトリクス基板とは、薄膜トランジスタ、および薄膜トランジスタに電気的に接続するソース線、データ線が形成された基板をいう。
まず、液晶表示装置や有機EL装置等に組み込まれるカラーフィルタの製造方法について説明する。図5は、カラーフィルタの製造工程を示すフローチャート、図6は、製造工程順に示した本実施形態のカラーフィルタ500(フィルタ基体500A)の模式断面図である。
まず、ブラックマトリクス形成工程(S101)では、図6(a)に示すように、基板(W)501上にブラックマトリクス502を形成する。ブラックマトリクス502は、金属クロム、金属クロムと酸化クロムの積層体、または樹脂ブラック等により形成される。金属薄膜からなるブラックマトリクス502を形成するには、スパッタ法や蒸着法等を用いることができる。また、樹脂薄膜からなるブラックマトリクス502を形成する場合には、グラビア印刷法、フォトレジスト法、熱転写法等を用いることができる。
まず、ブラックマトリクス形成工程(S101)では、図6(a)に示すように、基板(W)501上にブラックマトリクス502を形成する。ブラックマトリクス502は、金属クロム、金属クロムと酸化クロムの積層体、または樹脂ブラック等により形成される。金属薄膜からなるブラックマトリクス502を形成するには、スパッタ法や蒸着法等を用いることができる。また、樹脂薄膜からなるブラックマトリクス502を形成する場合には、グラビア印刷法、フォトレジスト法、熱転写法等を用いることができる。
続いて、バンク形成工程(S102)において、ブラックマトリクス502上に重畳する状態でバンク503を形成する。即ち、まず図6(b)に示すように、基板501およびブラックマトリクス502を覆うようにネガ型の透明な感光性樹脂からなるレジスト層504を形成する。そして、その上面をマトリクスパターン形状に形成されたマスクフィルム505で被覆した状態で露光処理を行う。
さらに、図6(c)に示すように、レジスト層504の未露光部分をエッチング処理することによりレジスト層504をパターニングして、バンク503を形成する。なお、樹脂ブラックによりブラックマトリクスを形成する場合は、ブラックマトリクスとバンクとを兼用することが可能となる。
このバンク503とその下のブラックマトリクス502は、各画素領域507aを区画する区画壁部507bとなり、後の着色層形成工程において機能液滴吐出ヘッド28により着色層(成膜部)508R、508G、508Bを形成する際に機能液滴の着弾領域を規定する。
さらに、図6(c)に示すように、レジスト層504の未露光部分をエッチング処理することによりレジスト層504をパターニングして、バンク503を形成する。なお、樹脂ブラックによりブラックマトリクスを形成する場合は、ブラックマトリクスとバンクとを兼用することが可能となる。
このバンク503とその下のブラックマトリクス502は、各画素領域507aを区画する区画壁部507bとなり、後の着色層形成工程において機能液滴吐出ヘッド28により着色層(成膜部)508R、508G、508Bを形成する際に機能液滴の着弾領域を規定する。
以上のブラックマトリクス形成工程およびバンク形成工程を経ることにより、上記フィルタ基体500Aが得られる。
なお、本実施形態においては、バンク503の材料として、塗膜表面が疎液(疎水)性となる樹脂材料を用いている。そして、基板(ガラス基板)501の表面が親液(親水)性であるので、後述する着色層形成工程においてバンク503(区画壁部507b)に囲まれた各画素領域507a内への液滴の着弾位置のばらつきを自動補正できる。
なお、本実施形態においては、バンク503の材料として、塗膜表面が疎液(疎水)性となる樹脂材料を用いている。そして、基板(ガラス基板)501の表面が親液(親水)性であるので、後述する着色層形成工程においてバンク503(区画壁部507b)に囲まれた各画素領域507a内への液滴の着弾位置のばらつきを自動補正できる。
次に、着色層形成工程(S103)では、図6(d)に示すように、機能液滴吐出ヘッド28によって機能液滴を吐出して区画壁部507bで囲まれた各画素領域507a内に着弾させる。この場合、機能液滴吐出ヘッド28を用いて、R・G・Bの3色の機能液(フィルタ材料)を導入して、機能液滴の吐出を行う。なお、R・G・Bの3色の配列パターンとしては、ストライプ配列、モザイク配列およびデルタ配列等がある。
その後、乾燥処理(加熱等の処理)を経て機能液を定着させ、3色の着色層508R、508G、508Bを形成する。着色層508R、508G、508Bを形成したならば、保護膜形成工程(S104)に移り、図6(e)に示すように、基板501、区画壁部507b、および着色層508R、508G、508Bの上面を覆うように保護膜509を形成する。
即ち、基板501の着色層508R、508G、508Bが形成されている面全体に保護膜用塗布液が吐出された後、乾燥処理を経て保護膜509が形成される。
そして、保護膜509を形成した後、カラーフィルタ500は、次工程の透明電極となるITO(Indium Tin Oxide)などの膜付け工程に移行する。
即ち、基板501の着色層508R、508G、508Bが形成されている面全体に保護膜用塗布液が吐出された後、乾燥処理を経て保護膜509が形成される。
そして、保護膜509を形成した後、カラーフィルタ500は、次工程の透明電極となるITO(Indium Tin Oxide)などの膜付け工程に移行する。
図7は、上記のカラーフィルタ500を用いた液晶表示装置の一例としてのパッシブマトリックス型液晶装置(液晶装置)の概略構成を示す要部断面図である。この液晶装置520に、液晶駆動用IC、バックライト、支持体などの付帯要素を装着することによって、最終製品としての透過型液晶表示装置が得られる。なお、カラーフィルタ500は図6に示したものと同一であるので、対応する部位には同一の符号を付し、その説明は省略する。
この液晶装置520は、カラーフィルタ500、ガラス基板等からなる対向基板521、および、これらの間に挟持されたSTN(Super Twisted Nematic)液晶組成物からなる液晶層522により概略構成されており、カラーフィルタ500を図中上側(観測者側)に配置している。
なお、図示していないが、対向基板521およびカラーフィルタ500の外面(液晶層522側とは反対側の面)には偏光板がそれぞれ配設され、また対向基板521側に位置する偏光板の外側には、バックライトが配設されている。
なお、図示していないが、対向基板521およびカラーフィルタ500の外面(液晶層522側とは反対側の面)には偏光板がそれぞれ配設され、また対向基板521側に位置する偏光板の外側には、バックライトが配設されている。
カラーフィルタ500の保護膜509上(液晶層側)には、図7において左右方向に長尺な短冊状の第1電極523が所定の間隔で複数形成されており、この第1電極523のカラーフィルタ500側とは反対側の面を覆うように第1配向膜524が形成されている。
一方、対向基板521におけるカラーフィルタ500と対向する面には、カラーフィルタ500の第1電極523と直交する方向に長尺な短冊状の第2電極526が所定の間隔で複数形成され、この第2電極526の液晶層522側の面を覆うように第2配向膜527が形成されている。これらの第1電極523および第2電極526は、ITOなどの透明導電材料により形成されている。
一方、対向基板521におけるカラーフィルタ500と対向する面には、カラーフィルタ500の第1電極523と直交する方向に長尺な短冊状の第2電極526が所定の間隔で複数形成され、この第2電極526の液晶層522側の面を覆うように第2配向膜527が形成されている。これらの第1電極523および第2電極526は、ITOなどの透明導電材料により形成されている。
液晶層522内に設けられたスペーサ528は、液晶層522の厚さ(セルギャップ)を一定に保持するための部材である。また、シール材529は液晶層522内の液晶組成物が外部へ漏出するのを防止するための部材である。なお、第1電極523の一端部は引き回し配線523aとしてシール材529の外側まで延在している。
そして、第1電極523と第2電極526とが交差する部分が画素であり、この画素となる部分に、カラーフィルタ500の着色層508R、508G、508Bが位置するように構成されている。
そして、第1電極523と第2電極526とが交差する部分が画素であり、この画素となる部分に、カラーフィルタ500の着色層508R、508G、508Bが位置するように構成されている。
通常の製造工程では、カラーフィルタ500に、第1電極523のパターニングおよび第1配向膜524の塗布を行ってカラーフィルタ500側の部分を作成すると共に、これとは別に対向基板521に、第2電極526のパターニングおよび第2配向膜527の塗布を行って対向基板521側の部分を作成する。その後、対向基板521側の部分にスペーサ528およびシール材529を作り込み、この状態でカラーフィルタ500側の部分を貼り合わせる。次いで、シール材529の注入口から液晶層522を構成する液晶を注入し、注入口を閉止する。その後、両偏光板およびバックライトを積層する。
実施形態の液滴吐出装置1は、例えば上記のセルギャップを構成するスペーサ材料(機能液)を塗布すると共に、対向基板521側の部分にカラーフィルタ500側の部分を貼り合わせる前に、シール材529で囲んだ領域に液晶(機能液)を均一に塗布することが可能である。また、上記のシール材529の印刷を、機能液滴吐出ヘッド28で行うことも可能である。さらに、第1・第2両配向膜524,527の塗布を機能液滴吐出ヘッド28で行うことも可能である。
図8は、本実施形態において製造したカラーフィルタ500を用いた液晶装置の第2の例の概略構成を示す要部断面図である。
この液晶装置530が上記液晶装置520と大きく異なる点は、カラーフィルタ500を図中下側(観測者側とは反対側)に配置した点である。
この液晶装置530は、カラーフィルタ500とガラス基板等からなる対向基板531との間にSTN液晶からなる液晶層532が挟持されて概略構成されている。なお、図示していないが、対向基板531およびカラーフィルタ500の外面には偏光板等がそれぞれ配設されている。
この液晶装置530が上記液晶装置520と大きく異なる点は、カラーフィルタ500を図中下側(観測者側とは反対側)に配置した点である。
この液晶装置530は、カラーフィルタ500とガラス基板等からなる対向基板531との間にSTN液晶からなる液晶層532が挟持されて概略構成されている。なお、図示していないが、対向基板531およびカラーフィルタ500の外面には偏光板等がそれぞれ配設されている。
カラーフィルタ500の保護膜509上(液晶層532側)には、図中奥行き方向に長尺な短冊状の第1電極533が所定の間隔で複数形成されており、この第1電極533の液晶層532側の面を覆うように第1配向膜534が形成されている。
対向基板531のカラーフィルタ500と対向する面上には、カラーフィルタ500側の第1電極533と直交する方向に延在する複数の短冊状の第2電極536が所定の間隔で形成され、この第2電極536の液晶層532側の面を覆うように第2配向膜537が形成されている。
対向基板531のカラーフィルタ500と対向する面上には、カラーフィルタ500側の第1電極533と直交する方向に延在する複数の短冊状の第2電極536が所定の間隔で形成され、この第2電極536の液晶層532側の面を覆うように第2配向膜537が形成されている。
液晶層532には、この液晶層532の厚さを一定に保持するためのスペーサ538と、液晶層532内の液晶組成物が外部へ漏出するのを防止するためのシール材539が設けられている。
そして、上記した液晶装置520と同様に、第1電極533と第2電極536との交差する部分が画素であり、この画素となる部位に、カラーフィルタ500の着色層508R、508G、508Bが位置するように構成されている。
そして、上記した液晶装置520と同様に、第1電極533と第2電極536との交差する部分が画素であり、この画素となる部位に、カラーフィルタ500の着色層508R、508G、508Bが位置するように構成されている。
図9は、本発明を適用したカラーフィルタ500を用いて液晶装置を構成した第3の例を示したもので、透過型のTFT(Thin Film Transistor)型液晶装置の概略構成を示す分解斜視図である。
この液晶装置550は、カラーフィルタ500を図中上側(観測者側)に配置したものである。
この液晶装置550は、カラーフィルタ500を図中上側(観測者側)に配置したものである。
この液晶装置550は、カラーフィルタ500と、これに対向するように配置された対向基板551と、これらの間に挟持された図示しない液晶層と、カラーフィルタ500の上面側(観測者側)に配置された偏光板555と、対向基板551の下面側に配設された偏光板(図示せず)とにより概略構成されている。
カラーフィルタ500の保護膜509の表面(対向基板551側の面)には液晶駆動用の電極556が形成されている。この電極556は、ITO等の透明導電材料からなり、後述の画素電極560が形成される領域全体を覆う全面電極となっている。また、この電極556の画素電極560とは反対側の面を覆った状態で配向膜557が設けられている。
カラーフィルタ500の保護膜509の表面(対向基板551側の面)には液晶駆動用の電極556が形成されている。この電極556は、ITO等の透明導電材料からなり、後述の画素電極560が形成される領域全体を覆う全面電極となっている。また、この電極556の画素電極560とは反対側の面を覆った状態で配向膜557が設けられている。
対向基板551のカラーフィルタ500と対向する面には絶縁層558が形成されており、この絶縁層558上には、走査線561および信号線562が互いに直交する状態で形成されている。そして、これらの走査線561と信号線562とに囲まれた領域内には画素電極560が形成されている。なお、実際の液晶装置では、画素電極560上に配向膜が設けられるが、図示を省略している。
また、画素電極560の切欠部と走査線561と信号線562とに囲まれた部分には、ソース電極、ドレイン電極、半導体、およびゲート電極とを具備する薄膜トランジスタ563が組み込まれて構成されている。そして、走査線561と信号線562に対する信号の印加によって薄膜トランジスタ563をオン・オフして画素電極560への通電制御を行うことができるように構成されている。
なお、上記の各例の液晶装置520,530,550は、透過型の構成としたが、反射層あるいは半透過反射層を設けて、反射型の液晶装置あるいは半透過反射型の液晶装置とすることもできる。
次に、図10は、有機EL装置の表示領域(以下、単に表示装置600と称する)の要部断面図である。
この表示装置600は、基板(W)601上に、回路素子部602、発光素子部603および陰極604が積層された状態で概略構成されている。
この表示装置600においては、発光素子部603から基板601側に発した光が、回路素子部602および基板601を透過して観測者側に出射されると共に、発光素子部603から基板601の反対側に発した光が陰極604により反射された後、回路素子部602および基板601を透過して観測者側に出射されるようになっている。
この表示装置600においては、発光素子部603から基板601側に発した光が、回路素子部602および基板601を透過して観測者側に出射されると共に、発光素子部603から基板601の反対側に発した光が陰極604により反射された後、回路素子部602および基板601を透過して観測者側に出射されるようになっている。
回路素子部602と基板601との間にはシリコン酸化膜からなる下地保護膜606が形成され、この下地保護膜606上(発光素子部603側)に多結晶シリコンからなる島状の半導体膜607が形成されている。この半導体膜607の左右の領域には、ソース領域607aおよびドレイン領域607bが高濃度陽イオン打ち込みによりそれぞれ形成されている。そして陽イオンが打ち込まれない中央部がチャネル領域607cとなっている。
また、回路素子部602には、下地保護膜606および半導体膜607を覆う透明なゲート絶縁膜608が形成され、このゲート絶縁膜608上の半導体膜607のチャネル領域607cに対応する位置には、例えばAl、Mo、Ta、Ti、W等から構成されるゲート電極609が形成されている。このゲート電極609およびゲート絶縁膜608上には、透明な第1層間絶縁膜611aと第2層間絶縁膜611bが形成されている。また、第1、第2層間絶縁膜611a、611bを貫通して、半導体膜607のソース領域607a、ドレイン領域607bにそれぞれ連通するコンタクトホール612a,612bが形成されている。
そして、第2層間絶縁膜611b上には、ITO等からなる透明な画素電極613が所定の形状にパターニングされて形成され、この画素電極613は、コンタクトホール612aを通じてソース領域607aに接続されている。
また、第1層間絶縁膜611a上には電源線614が配設されており、この電源線614は、コンタクトホール612bを通じてドレイン領域607bに接続されている。
また、第1層間絶縁膜611a上には電源線614が配設されており、この電源線614は、コンタクトホール612bを通じてドレイン領域607bに接続されている。
このように、回路素子部602には、各画素電極613に接続された駆動用の薄膜トランジスタ615がそれぞれ形成されている。
上記発光素子部603は、複数の画素電極613上の各々に積層された機能層617と、各画素電極613および機能層617の間に備えられて各機能層617を区画するバンク部618とにより概略構成されている。
これら画素電極613、機能層617、および、機能層617上に配設された陰極604によって発光素子が構成されている。なお、画素電極613は、平面視略矩形状にパターニングされて形成されており、各画素電極613の間にバンク部618が形成されている。
これら画素電極613、機能層617、および、機能層617上に配設された陰極604によって発光素子が構成されている。なお、画素電極613は、平面視略矩形状にパターニングされて形成されており、各画素電極613の間にバンク部618が形成されている。
バンク部618は、例えばSiO、SiO2、TiO2等の無機材料により形成される無機物バンク層618a(第1バンク層)と、この無機物バンク層618a上に積層され、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の耐熱性、耐溶媒性に優れたレジストにより形成される断面台形状の有機物バンク層618b(第2バンク層)とにより構成されている。このバンク部618の一部は、画素電極613の周縁部上に乗上げた状態で形成されている。
そして、各バンク部618の間には、画素電極613に対して上方に向けて次第に拡開した開口部619が形成されている。
そして、各バンク部618の間には、画素電極613に対して上方に向けて次第に拡開した開口部619が形成されている。
上記機能層617は、開口部619内において画素電極613上に積層状態で形成された正孔注入/輸送層617aと、この正孔注入/輸送層617a上に形成された発光層617bとにより構成されている。なお、この発光層617bに隣接してその他の機能を有する他の機能層をさらに形成しても良い。例えば、電子輸送層を形成することも可能である。
正孔注入/輸送層617aは、画素電極613側から正孔を輸送して発光層617bに注入する機能を有する。この正孔注入/輸送層617aは、正孔注入/輸送層形成材料を含む第1組成物(機能液)を吐出することで形成される。正孔注入/輸送層形成材料としては、公知の材料を用いる。
正孔注入/輸送層617aは、画素電極613側から正孔を輸送して発光層617bに注入する機能を有する。この正孔注入/輸送層617aは、正孔注入/輸送層形成材料を含む第1組成物(機能液)を吐出することで形成される。正孔注入/輸送層形成材料としては、公知の材料を用いる。
発光層617bは、赤色(R)、緑色(G)、または青色(B)のいずれかに発光するもので、発光層形成材料(発光材料)を含む第2組成物(機能液)を吐出することで形成される。第2組成物の溶媒(非極性溶媒)としては、正孔注入/輸送層617aに対して不溶な公知の材料を用いることが好ましく、このような非極性溶媒を発光層617bの第2組成物に用いることにより、正孔注入/輸送層617aを再溶解させることなく発光層617bを形成することができる。
そして、発光層617bでは、正孔注入/輸送層617aから注入された正孔と、陰極604から注入される電子が発光層で再結合して発光するように構成されている。
陰極604は、発光素子部603の全面を覆う状態で形成されており、画素電極613と対になって機能層617に電流を流す役割を果たす。なお、この陰極604の上部には図示しない封止部材が配置される。
次に、上記の表示装置600の製造工程を図11〜図19を参照して説明する。
この表示装置600は、図11に示すように、バンク部形成工程(S111)、表面処理工程(S112)、正孔注入/輸送層形成工程(S113)、発光層形成工程(S114)、および対向電極形成工程(S115)を経て製造される。なお、製造工程は例示するものに限られるものではなく必要に応じてその他の工程が除かれる場合、また追加される場合もある。
この表示装置600は、図11に示すように、バンク部形成工程(S111)、表面処理工程(S112)、正孔注入/輸送層形成工程(S113)、発光層形成工程(S114)、および対向電極形成工程(S115)を経て製造される。なお、製造工程は例示するものに限られるものではなく必要に応じてその他の工程が除かれる場合、また追加される場合もある。
まず、バンク部形成工程(S111)では、図12に示すように、第2層間絶縁膜611b上に無機物バンク層618aを形成する。この無機物バンク層618aは、形成位置に無機物膜を形成した後、この無機物膜をフォトリソグラフィ技術等によりパターニングすることにより形成される。このとき、無機物バンク層618aの一部は画素電極613の周縁部と重なるように形成される。
無機物バンク層618aを形成したならば、図13に示すように、無機物バンク層618a上に有機物バンク層618bを形成する。この有機物バンク層618bも無機物バンク層618aと同様にフォトリソグラフィ技術等によりパターニングして形成される。
このようにしてバンク部618が形成される。また、これに伴い、各バンク部618間には、画素電極613に対して上方に開口した開口部619が形成される。この開口部619は、画素領域を規定する。
無機物バンク層618aを形成したならば、図13に示すように、無機物バンク層618a上に有機物バンク層618bを形成する。この有機物バンク層618bも無機物バンク層618aと同様にフォトリソグラフィ技術等によりパターニングして形成される。
このようにしてバンク部618が形成される。また、これに伴い、各バンク部618間には、画素電極613に対して上方に開口した開口部619が形成される。この開口部619は、画素領域を規定する。
表面処理工程(S112)では、親液化処理および撥液化処理が行われる。親液化処理を施す領域は、無機物バンク層618aの第1積層部618aaおよび画素電極613の電極面613aであり、これらの領域は、例えば酸素を処理ガスとするプラズマ処理によって親液性に表面処理される。このプラズマ処理は、画素電極613であるITOの洗浄等も兼ねている。
また、撥液化処理は、有機物バンク層618bの壁面618sおよび有機物バンク層618bの上面618tに施され、例えば四フッ化メタンを処理ガスとするプラズマ処理によって表面がフッ化処理(撥液性に処理)される。
この表面処理工程を行うことにより、機能液滴吐出ヘッド28を用いて機能層617を形成する際に、機能液滴を画素領域に、より確実に着弾させることができ、また、画素領域に着弾した機能液滴が開口部619から溢れ出るのを防止することが可能となる。
また、撥液化処理は、有機物バンク層618bの壁面618sおよび有機物バンク層618bの上面618tに施され、例えば四フッ化メタンを処理ガスとするプラズマ処理によって表面がフッ化処理(撥液性に処理)される。
この表面処理工程を行うことにより、機能液滴吐出ヘッド28を用いて機能層617を形成する際に、機能液滴を画素領域に、より確実に着弾させることができ、また、画素領域に着弾した機能液滴が開口部619から溢れ出るのを防止することが可能となる。
そして、以上の工程を経ることにより、表示装置基体600Aが得られる。この表示装置基体600Aは、図2に示した液滴吐出装置1のセットテーブル32に載置され、以下の正孔注入/輸送層形成工程(S113)および発光層形成工程(S114)が行われる。
図14に示すように、正孔注入/輸送層形成工程(S113)では、機能液滴吐出ヘッド28から正孔注入/輸送層形成材料を含む第1組成物を画素領域である各開口部619内に吐出する。その後、図15に示すように、乾燥処理および熱処理を行い、第1組成物に含まれる極性溶媒を蒸発させ、画素電極(電極面613a)613上に正孔注入/輸送層617aを形成する。
次に発光層形成工程(S114)について説明する。この発光層形成工程では、上述したように、正孔注入/輸送層617aの再溶解を防止するために、発光層形成の際に用いる第2組成物の溶媒として、正孔注入/輸送層617aに対して不溶な非極性溶媒を用いる。
しかしその一方で、正孔注入/輸送層617aは、非極性溶媒に対する親和性が低いため、非極性溶媒を含む第2組成物を正孔注入/輸送層617a上に吐出しても、正孔注入/輸送層617aと発光層617bとを密着させることができなくなるか、あるいは発光層617bを均一に塗布できない虞がある。
そこで、非極性溶媒並びに発光層形成材料に対する正孔注入/輸送層617aの表面の親和性を高めるために、発光層形成の前に表面処理(表面改質処理)を行うことが好ましい。この表面処理は、発光層形成の際に用いる第2組成物の非極性溶媒と同一溶媒またはこれに類する溶媒である表面改質材を、正孔注入/輸送層617a上に塗布し、これを乾燥させることにより行う。
このような処理を施すことで、正孔注入/輸送層617aの表面が非極性溶媒になじみやすくなり、この後の工程で、発光層形成材料を含む第2組成物を正孔注入/輸送層617aに均一に塗布することができる。
しかしその一方で、正孔注入/輸送層617aは、非極性溶媒に対する親和性が低いため、非極性溶媒を含む第2組成物を正孔注入/輸送層617a上に吐出しても、正孔注入/輸送層617aと発光層617bとを密着させることができなくなるか、あるいは発光層617bを均一に塗布できない虞がある。
そこで、非極性溶媒並びに発光層形成材料に対する正孔注入/輸送層617aの表面の親和性を高めるために、発光層形成の前に表面処理(表面改質処理)を行うことが好ましい。この表面処理は、発光層形成の際に用いる第2組成物の非極性溶媒と同一溶媒またはこれに類する溶媒である表面改質材を、正孔注入/輸送層617a上に塗布し、これを乾燥させることにより行う。
このような処理を施すことで、正孔注入/輸送層617aの表面が非極性溶媒になじみやすくなり、この後の工程で、発光層形成材料を含む第2組成物を正孔注入/輸送層617aに均一に塗布することができる。
そして次に、図16に示すように、各色のうちのいずれか(図16の例では青色(B))に対応する発光層形成材料を含有する第2組成物を機能液滴として画素領域(開口部619)内に所定量打ち込む。画素領域内に打ち込まれた第2組成物は、正孔注入/輸送層617a上に広がって開口部619内に満たされる。なお、万一、第2組成物が画素領域から外れてバンク部618の上面618t上に着弾した場合でも、この上面618tは、上述したように撥液処理が施されているので、第2組成物が開口部619内に転がり込み易くなっている。
その後、乾燥工程等を行うことにより、吐出後の第2組成物を乾燥処理し、第2組成物に含まれる非極性溶媒を蒸発させ、図17に示すように、正孔注入/輸送層617a上に発光層617bが形成される。この図の場合、青色(B)に対応する発光層617bが形成されている。
同様に、機能液滴吐出ヘッド28を用い、図18に示すように、上記した青色(B)に対応する発光層617bの場合と同様の工程を順次行い、他の色(赤色(R)および緑色(G))に対応する発光層617bを形成する。なお、発光層617bの形成順序は、例示した順序に限られるものではなく、どのような順番で形成しても良い。例えば、発光層形成材料に応じて形成する順番を決めることも可能である。また、R・G・Bの3色の配列パターンとしては、ストライプ配列、モザイク配列およびデルタ配列等がある。
以上のようにして、画素電極613上に機能層617、即ち、正孔注入/輸送層617aおよび発光層617bが形成される。そして、対向電極形成工程(S115)に移行する。
対向電極形成工程(S115)では、図19に示すように、発光層617bおよび有機物バンク層618bの全面に陰極604(対向電極)を、例えば蒸着法、スパッタ法、CVD法等によって形成する。この陰極604は、本実施形態においては、例えば、カルシウム層とアルミニウム層とが積層されて構成されている。
この陰極604の上部には、電極としてのAl膜、Ag膜や、その酸化防止のためのSiO2、SiN等の保護層が適宜設けられる。
この陰極604の上部には、電極としてのAl膜、Ag膜や、その酸化防止のためのSiO2、SiN等の保護層が適宜設けられる。
このようにして陰極604を形成した後、この陰極604の上部を封止部材により封止する封止処理や配線処理等のその他処理等を施すことにより、表示装置600が得られる。
次に、図20は、プラズマ型表示装置(PDP装置:以下、単に表示装置700と称する)の要部分解斜視図である。なお、同図では表示装置700を、その一部を切り欠いた状態で示してある。
この表示装置700は、互いに対向して配置された第1基板701、第2基板702、およびこれらの間に形成される放電表示部703を含んで概略構成される。放電表示部703は、複数の放電室705により構成されている。これらの複数の放電室705のうち、赤色放電室705R、緑色放電室705G、青色放電室705Bの3つの放電室705が組になって1つの画素を構成するように配置されている。
この表示装置700は、互いに対向して配置された第1基板701、第2基板702、およびこれらの間に形成される放電表示部703を含んで概略構成される。放電表示部703は、複数の放電室705により構成されている。これらの複数の放電室705のうち、赤色放電室705R、緑色放電室705G、青色放電室705Bの3つの放電室705が組になって1つの画素を構成するように配置されている。
第1基板701の上面には所定の間隔で縞状にアドレス電極706が形成され、このアドレス電極706と第1基板701の上面とを覆うように誘電体層707が形成されている。誘電体層707上には、各アドレス電極706の間に位置し、且つ各アドレス電極706に沿うように隔壁708が立設されている。この隔壁708は、図示するようにアドレス電極706の幅方向両側に延在するものと、アドレス電極706と直交する方向に延設された図示しないものを含む。
そして、この隔壁708によって仕切られた領域が放電室705となっている。
そして、この隔壁708によって仕切られた領域が放電室705となっている。
放電室705内には蛍光体709が配置されている。蛍光体709は、赤(R)、緑(G)、青(B)のいずれかの色の蛍光を発光するもので、赤色放電室705Rの底部には赤色蛍光体709Rが、緑色放電室705Gの底部には緑色蛍光体709Gが、青色放電室705Bの底部には青色蛍光体709Bが各々配置されている。
第2基板702の図中下側の面には、上記アドレス電極706と直交する方向に複数の表示電極711が所定の間隔で縞状に形成されている。そして、これらを覆うように誘電体層712、およびMgOなどからなる保護膜713が形成されている。
第1基板701と第2基板702とは、アドレス電極706と表示電極711が互いに直交する状態で対向させて貼り合わされている。なお、上記アドレス電極706と表示電極711は図示しない交流電源に接続されている。
そして、各電極706,711に通電することにより、放電表示部703において蛍光体709が励起発光し、カラー表示が可能となる。
第1基板701と第2基板702とは、アドレス電極706と表示電極711が互いに直交する状態で対向させて貼り合わされている。なお、上記アドレス電極706と表示電極711は図示しない交流電源に接続されている。
そして、各電極706,711に通電することにより、放電表示部703において蛍光体709が励起発光し、カラー表示が可能となる。
本実施形態においては、上記アドレス電極706、表示電極711、および蛍光体709を、図2に示した液滴吐出装置1を用いて形成することができる。以下、第1基板701におけるアドレス電極706の形成工程を例示する。
この場合、第1基板701を液滴吐出装置1のセットテーブル32に載置された状態で以下の工程が行われる。
まず、機能液滴吐出ヘッド28により、導電膜配線形成用材料を含有する液体材料(機能液)を機能液滴としてアドレス電極形成領域に着弾させる。この液体材料は、導電膜配線形成用材料として、金属等の導電性微粒子を分散媒に分散したものである。この導電性微粒子としては、金、銀、銅、パラジウム、またはニッケル等を含有する金属微粒子や、導電性ポリマー等が用いられる。
この場合、第1基板701を液滴吐出装置1のセットテーブル32に載置された状態で以下の工程が行われる。
まず、機能液滴吐出ヘッド28により、導電膜配線形成用材料を含有する液体材料(機能液)を機能液滴としてアドレス電極形成領域に着弾させる。この液体材料は、導電膜配線形成用材料として、金属等の導電性微粒子を分散媒に分散したものである。この導電性微粒子としては、金、銀、銅、パラジウム、またはニッケル等を含有する金属微粒子や、導電性ポリマー等が用いられる。
補充対象となるすべてのアドレス電極形成領域について液体材料の補充が終了したならば、吐出後の液体材料を乾燥処理し、液体材料に含まれる分散媒を蒸発させることによりアドレス電極706が形成される。
ところで、上記においてはアドレス電極706の形成を例示したが、上記表示電極711および蛍光体709についても上記各工程を経ることにより形成することができる。
表示電極711の形成の場合、アドレス電極706の場合と同様に、導電膜配線形成用材料を含有する液体材料(機能液)を機能液滴として表示電極形成領域に着弾させる。
また、蛍光体709の形成の場合には、各色(R,G,B)に対応する蛍光材料を含んだ液体材料(機能液)を機能液滴吐出ヘッド28から液滴として吐出し、対応する色の放電室705内に着弾させる。
表示電極711の形成の場合、アドレス電極706の場合と同様に、導電膜配線形成用材料を含有する液体材料(機能液)を機能液滴として表示電極形成領域に着弾させる。
また、蛍光体709の形成の場合には、各色(R,G,B)に対応する蛍光材料を含んだ液体材料(機能液)を機能液滴吐出ヘッド28から液滴として吐出し、対応する色の放電室705内に着弾させる。
次に、図21は、電子放出装置(FED装置あるいはSED装置ともいう:以下、単に表示装置800と称する)の要部断面図である。なお、同図では表示装置800を、その一部を断面として示してある。
この表示装置800は、互いに対向して配置された第1基板801、第2基板802、およびこれらの間に形成される電界放出表示部803を含んで概略構成される。電界放出表示部803は、マトリクス状に配置した複数の電子放出部805により構成されている。
この表示装置800は、互いに対向して配置された第1基板801、第2基板802、およびこれらの間に形成される電界放出表示部803を含んで概略構成される。電界放出表示部803は、マトリクス状に配置した複数の電子放出部805により構成されている。
第1基板801の上面には、カソード電極806を構成する第1素子電極806aおよび第2素子電極806bが相互に直交するように形成されている。また、第1素子電極806aおよび第2素子電極806bで仕切られた部分には、ギャップ808を形成した導電性膜807が形成されている。すなわち、第1素子電極806a、第2素子電極806bおよび導電性膜807により複数の電子放出部805が構成されている。導電性膜807は、例えば酸化パラジウム(PdO)等で構成され、またギャップ808は、導電性膜807を成膜した後、フォーミング等で形成される。
第2基板802の下面には、カソード電極806に対峙するアノード電極809が形成されている。アノード電極809の下面には、格子状のバンク部811が形成され、このバンク部811で囲まれた下向きの各開口部812に、電子放出部805に対応するように蛍光体813が配置されている。蛍光体813は、赤(R)、緑(G)、青(B)のいずれかの色の蛍光を発光するもので、各開口部812には、赤色蛍光体813R、緑色蛍光体813Gおよび青色蛍光体813Bが、上記した所定のパターンで配置されている。
そして、このように構成した第1基板801と第2基板802とは、微小な間隙を存して貼り合わされている。この表示装置800では、導電性膜(ギャップ808)807を介して、陰極である第1素子電極806aまたは第2素子電極806bから飛び出す電子を、陽極であるアノード電極809に形成した蛍光体813に当てて励起発光し、カラー表示が可能となる。
この場合も、他の実施形態と同様に、第1素子電極806a、第2素子電極806b、導電性膜807およびアノード電極809を、液滴吐出装置1を用いて形成することができると共に、各色の蛍光体813R,813G,813Bを、液滴吐出装置1を用いて形成することができる。
第1素子電極806a、第2素子電極806bおよび導電性膜807は、図22(a)に示す平面形状を有しており、これらを成膜する場合には、図22(b)に示すように、予め第1素子電極806a、第2素子電極806bおよび導電性膜807を作り込む部分を残して、バンク部BBを形成(フォトリソグラフィ法)する。次に、バンク部BBにより構成された溝部分に、第1素子電極806aおよび第2素子電極806bを形成(液滴吐出装置1によるインクジェット法)し、その溶剤を乾燥させて成膜を行った後、導電性膜807を形成(液滴吐出装置1によるインクジェット法)する。そして、導電性膜807を成膜後、バンク部BBを取り除き(アッシング剥離処理)、上記のフォーミング処理に移行する。なお、上記の有機EL装置の場合と同様に、第1基板801および第2基板802に対する親液化処理や、バンク部811,BBに対する撥液化処理を行うことが、好ましい。
また、他の電気光学装置としては、金属配線形成、レンズ形成、レジスト形成および光拡散体形成等の装置が考えられる。上記した液滴吐出装置1を各種の電気光学装置(デバイス)の製造に用いることにより、各種の電気光学装置を効率的に製造することが可能である。
1…液滴吐出装置 2…基板搬出入装置 3…基板乾燥装置 101…処理室 102…吸引ポンプ 104…整流板 106…基板上ヒータ 107…攪拌装置 113…排気口 131…プレートヒータ 132…分割ヒータ 509…保護膜 524…配向膜 617a…正孔注入/輸送層 S…基板処理システム W…基板
Claims (9)
- 成膜材料を溶媒に溶解した成膜溶液が塗着された基板を減圧乾燥する基板乾燥装置であって、
前記基板を気密に収容可能な処理室と、
前記基板の直下に位置して、前記処理室に開口した排気口と、
前記排気口を介して、前記処理室内の雰囲気を吸引する吸引手段と、
前記基板と前記排気口との間隙に設けられ、外縁が前記基板の外周からはみ出す大きさを有して、前記基板の表面を流れる排気気流を整流する整流板と、を備え、
前記整流板は、断熱材で構成されていることを特徴とする基板乾燥装置。 - 成膜材料を溶媒に溶解した成膜溶液が塗着された基板を減圧乾燥する基板乾燥装置であって、
前記基板を気密に収容可能な処理室と、
前記基板の直下に位置して、前記処理室に開口した排気口と、
前記排気口を介して、前記処理室内の雰囲気を吸引する吸引手段と、
外縁が前記基板の外周からはみ出すようにして前記基板が載置され、前記基板の表面を流れる排気気流を整流する整流板と、を備え、
前記整流板には、前記基板を加熱するヒータが組み込まれていることを特徴とする基板乾燥装置。 - 前記ヒータは、個別に制御可能な複数の分割ヒータで構成されていることを特徴とする請求項2に記載の基板乾燥装置。
- 前記基板の直上部に、前記基板を加熱する加熱手段を、さらに備えたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の基板乾燥装置。
- 前記基板の直上部に、前記処理室内の雰囲気を攪拌する攪拌手段を、さらに備えたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の基板乾燥装置。
- 請求項1ないし5のいずれかに記載の基板乾燥装置と、
基板に対し、インクジェット法により前記成膜溶液を塗着させて前記基板乾燥装置の処理対象となる前記基板を作製する描画装置と、
前記基板を、前記描画装置から前記基板乾燥装置に搬送する搬送装置と、
を備えたことを特徴とする基板処理システム。 - 請求項6に記載の基板処理システムを用い、前記基板上に前記成膜材料による成膜部を形成することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
- 請求項6に記載の基板処理システムを用い、前記基板上に機能液滴による成膜部を形成したことを特徴とする電気光学装置。
- 請求項7に記載の電気光学装置の製造方法により製造した電気光学装置または請求項8に記載の電気光学装置を、搭載したことを特徴とする電子機器。
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