JP2008036475A

JP2008036475A - 機能膜の形成方法

Info

Publication number: JP2008036475A
Application number: JP2006210587A
Authority: JP
Inventors: Takashi Hiruma; 敬蛭間
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-08-02
Filing date: 2006-08-02
Publication date: 2008-02-21

Abstract

【課題】
大型の基板上の区画された複数の領域に、液滴吐出装置を用いて機能膜形成用組成物を
吐出して、乾燥ムラのない高品質な機能膜を効率よく形成する機能膜の形成方法を提供す
る。
【解決手段】
基板上に区画された第１の領域から第ｎ（ｎは２以上の自然数を表す。）の領域に、液
滴吐出装置を用いて、機能膜形成材料及び有機溶媒を含有する機能膜形成用組成物を前記
第１の領域から第ｎの領域の順に吐出して、前記ｎ個の領域に機能膜をそれぞれ形成する
機能膜の形成方法であって、前記基板上の第１の領域に機能膜形成用組成物を吐出した後
、第ｎの領域に機能膜形成用組成物の吐出が終了するまでの吐出時間を、前記第１の領域
に吐出された機能膜形成用組成物に含まれる有機溶媒の４０重量％が、２３℃、１．０１
×１０^５Ｐａの雰囲気下において自然蒸発するのに要する時間内とすることを特徴とする
機能膜の形成方法。
【選択図】なし。

Description

本発明は、大型の基板上の区画された複数の領域に、液滴吐出装置を用いて機能膜形成
用組成物を吐出して、前記複数の領域に、乾燥ムラのない高品質な機能膜を効率よく形成
する機能膜の形成方法に関する。

従来、液晶表示装置の液晶配向膜を形成する方法として、液滴吐出装置を用いる方法が
知られている（特許文献１等）。この方法は、基板上に、液滴吐出装置を用いて、ポリイ
ミドやポリアミック酸等の液晶配向膜形成材料を適当な溶媒に溶解して調製した液晶配向
膜形成用組成物を吐出し、これを乾燥して塗膜とし、この塗膜に液晶配向能を付与して液
晶配向膜を形成するものである。
この液滴吐出装置を用いる方法は、所望の位置に所望の厚みの液晶配向膜を正確に形成
することができ、使用する液晶配向膜形成用組成物が少量でよいこと等の理由から、近年
注目されている。

また近年においては、大型の基板を使用し、この基板表面を複数の領域（チップ）に区
画し、各区画の所定領域に、液晶配向膜形成用組成物を液滴吐出装置を用いて順次吐出し
た後、これを乾燥し、液晶配向能を付与することで、基板上の複数の領域に液晶配向膜を
一挙に形成する方法も開発されている。この方法においては、基板上の複数の領域に均一
な厚みの液晶配向膜を効率よく形成することが求められる。

基板上に均一な厚みの機能膜を効率よく形成する方法としては、例えば、特許文献１に
は、基板の板面に機能膜を形成する溶液をインクジェット方式で噴射塗布する塗布工程と
、上記塗布工程によって基板に塗布された溶液を焼成する焼成工程と、上記基板に溶液を
塗布した後、その溶液が上記基板の板面でほぼ平坦に流動するまで上記溶液の焼成を遅延
する遅延工程とを具備することを特徴とする機能膜の形成方法が提案されている。この方
法によれば、塗布された溶液の塗布面が平坦になってから焼成するため、均一な厚さの機
能膜を形成することができるとされている。

しかしながら、上記文献に記載の方法により、大型の基板上の区画された複数の領域に
、機能膜形成用組成物を液滴吐出装置を用いて吐出して、前記複数の領域に機能膜を形成
する場合、吐出開始直後に塗布した機能膜形成用組成物の区画と、吐出終了間際に塗布し
た区画との間では自然乾燥時間が異なり、区画毎に含まれる有機溶剤量が異なるため、次
の乾燥工程において乾燥ムラが生じ、均一な機能膜を形成できない場合があった。また、
この方法においては、遅延工程を設けているため、生産効率が低下するという問題もあっ
た。

本発明は、このような従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、大型の基板上の区
画された複数の領域に、液滴吐出装置を用いて機能膜形成用組成物を吐出して、乾燥ムラ
のない高品質な機能膜を効率よく形成する機能膜の形成方法を提供することを課題とする
。
特開２００３−２２５６００号公報

本発明者は、上記課題を解決すべく、表面に透明電極が形成された大型のガラス基板上
の区画された複数の領域に、液晶配向膜形成用組成物を液滴吐出装置を用いて吐出して、
前記複数の領域に、乾燥ムラのない高品質な液晶配向膜を効率よく形成する方法について
鋭意研究した。その結果、前記透明基板上の第１の領域に液晶配向膜形成用組成物を吐出
した後、第ｎの領域に液晶配向膜形成用組成物の吐出が終了するまでの吐出時間を、前記
第１の領域に吐出された液晶配向膜形成用組成物に含まれる有機溶媒の４０重量％が、２
３℃、１．０１×１０^５Ｐａの雰囲気下において自然蒸発するのに要する時間内とするこ
とにより、前記透明基板上の複数の領域に、乾燥ムラのない高品質な液晶配向膜を効率よ
く形成することができることを見出し、この知見を一般化することで本発明を完成するに
至った。

かくして本発明によれば、下記（１）〜（６）のいずれかに記載の機能膜の形成方法が
提供される。
（１）基板上に区画された第１の領域から第ｎ（ｎは２以上の自然数を表す。）の領域に
、液滴吐出装置を用いて、機能膜形成材料及び有機溶媒を含有する機能膜形成用組成物を
前記第１の領域から第ｎの領域の順に吐出して、前記ｎ個の領域に機能膜をそれぞれ形成
する機能膜の形成方法であって、
前記基板上の第１の領域に機能膜形成用組成物を吐出した後、第ｎの領域に機能膜形成
用組成物の吐出が終了するまでの吐出時間を、前記第１の領域に吐出された機能膜形成用
組成物に含まれる有機溶媒の４０重量％が、２３℃、１．０１×１０^５Ｐａの雰囲気下に
おいて自然蒸発するのに要する時間内とすることを特徴とする機能膜の形成方法。

（２）前記第ｎの領域に機能膜形成用組成物の吐出が終了した後、基板上の所定領域に吐
出された機能膜形成用組成物に含まれる有機溶媒を乾燥除去することを特徴とする（１）
に記載の機能膜の形成方法。
（３）前記有機溶媒の沸点が１７０℃以上であることを特徴とする（１）に記載の機能膜
の形成方法。
（４）前記有機溶媒が、γ−ブチロラクトン、またはγ−ブチロラクトンおよび他の有機
溶媒からなる混合溶媒であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の機能膜
の形成方法。

（５）有機溶媒の含有量が９０重量％以上である機能膜形成用組成物を用いることを特徴
とする（１）〜（４）のいずれかに記載の機能膜の形成方法。
（６）前記機能膜形成用組成物が、液晶配向膜形成材料及び有機溶媒を含有する液晶配向
膜形成用組成物であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の機能膜の形成
方法。

本発明の機能膜の形成方法によれば、大型の基板上の区画された複数の領域に、液滴吐
出装置を用いて機能膜形成用組成物を吐出して、前記複数の領域に、乾燥ムラのない高品
質な機能膜を効率よく形成することができる。
本発明の機能膜の形成方法によれば、一定時間内に、大型の基板上の区画された複数の
領域に、液滴吐出装置を用いて機能膜形成用組成物を吐出するため、生産効率を向上させ
ることができる。
本発明の機能膜の形成方法によれば、液滴吐出装置を使用して、基板上の所定の領域に
、必要量の機能膜形成用組成物を正確に塗布することができるので、従来技術に比して、
機能膜形成材料及び有機溶媒の使用量及び廃棄量を大幅に削減することができる。

以下、本発明の機能膜の形成方法について詳細に説明する。
本発明の機能膜の形成方法は、基板上に区画された第１の領域から第ｎ（ｎは２以上の
自然数を表す。）の領域に、液滴吐出装置を用いて、機能膜形成材料及び有機溶媒を含有
する機能膜形成用組成物を前記第１の領域から第ｎの領域の順に吐出して、前記ｎ個の領
域に機能膜をそれぞれ形成する機能膜の形成方法であって、
前記基板上の第１の領域に機能膜形成用組成物を吐出した後、第ｎの領域に機能膜形成
用組成物の吐出が終了するまでの吐出時間を、前記第１の領域に吐出された機能膜形成用
組成物に含まれる有機溶媒の４０重量％が、２３℃、１．０１×１０^５Ｐａの雰囲気下に
おいて自然蒸発するのに要する時間内とすることを特徴とする。

（機能膜）
本発明の形成方法により形成される機能膜は、何らかの機能を有する薄膜であれば、特
に制限されない。例えば、透明基板上に形成される液晶配向膜、回路基板上に形成される
導電体膜、集電体上に形成される電極膜、液晶表示装置などの各種表示装置のカラーフィ
ルター、有機ＥＬ素子、金属配線、オーバーコート膜（保護膜）、フォトレジスト膜等、
大型の基板上の区画された複数の領域に形成される各種機能膜が挙げられる。これらの中
でも、本発明の形成方法は、透明導電膜が形成された透明基板上に形成する液晶配向膜を
形成する場合に特に好適に用いられる。

（基板）
本発明に用いる基板は、表面上の区画された複数の領域に機能膜を形成できるものであ
れば、大きさや厚み等に特に制限されない。
また、基板の材質も特に制限されない。例えば、ガラス、シリコン、石英、セラミック
ス、金属、プラスチック、及びこれら材料の二種以上からなる組み合わせ等が挙げられる
。
さらに、用いる基板としては、単層の基板であっても、積層基板であってもよく、表面
に、半導体膜、金属膜、誘電体膜、有機膜、導電膜等の下地層や薄膜トランジスタが形成
されたものであってもよい。
これらの中でも、液晶配向膜を形成する場合においては、基板として、表面上に区画さ
れた複数の領域に透明導電膜が形成された透明基板を用いるのが好ましい。

透明基板としては、例えば、フロートガラス、ソーダガラス等のガラスからなる基板；
ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポ
リカーボネート等のプラスチックからなる基板；等が挙げられる。

透明導電膜としては、例えば、酸化スズ（ＳｎＯ_２）からなるＮＥＳＡ膜（米国ＰＰＧ
社登録商標）、酸化インジウム−酸化スズ（Ｉｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２）からなるＩＴＯ膜等
が挙げられる。

透明基板に透明導電膜を形成する方法としては、特に制限されないが、例えば、スパッ
タリング法、イオン・プレーティング法、真空蒸着法等が挙げられる。

本発明においては、表面を親液化処理した基板を用いるのも好ましい。表面を親液化処
理することにより、基板表面に
おける機能膜形成用組成物の濡れ性を高めることができ、より均質で平坦な機能膜をより
容易に形成することができる。

基板表面を親液化処理する方法としては、特に制約はなく、公知の方法を採用できる。
例えば、紫外線処理法、プラズマ処理法等が挙げられる。

（液滴吐出装置）
本発明に用いる液滴吐出装置としては、いわゆるインクジェット方式の吐出装置であれ
ば、特に制限されない。例えば、加熱発泡により気泡を発生し、液滴の吐出を行うサーマ
ル方式の吐出装置、ピエゾ素子を利用する圧縮により、液滴の吐出を行うピエゾ方式の吐
出装置等が挙げられる。

本発明に用いる液滴吐出装置の例を図１に示す。
図１に示す吐出装置１０ａは、基板上に、機能膜形成用組成物（以下、「吐出物」とい
うことがある。）を吐出するインクジェットヘッド２を備えている。このインクジェット
ヘッド２は、ヘッド本体４及び吐出物を吐出する多数のノズルが形成されているノズル形
成面６を備える。このノズル形成面６のノズルから、基板上に吐出物が吐出される。

吐出装置１０ａは、基板を載置するテーブル８を備えている。このテーブル８は、所定
の方向、例えば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能に設置されている。また、
テーブル８は、図中矢印で示すようにＸ軸に沿った方向に移動することにより、ベルトコ
ンベア（図示を省略）により搬送される基板をテーブル８上に載置して吐出装置１０ａ内
に取り込む。

また、インクジェットヘッド２には、ノズル形成面６に形成されているノズルから吐出
される吐出物を収容しているタンク１０が接続されている。即ち、タンク１０とインクジ
ェットヘッド２とは、吐出物を搬送する吐出物搬送管１２によって接続されている。

吐出物搬送管１２は、吐出物搬送管１２の流路内の帯電を防止するための吐出物流路部
アース継手１２ａとヘッド部気泡排除弁１２ｂとを備えている。このヘッド部気泡排除弁
１２ｂは、後述する吸引キャップ２０により、インクジェットヘッド２内の吐出物を吸引
する場合に用いられる。即ち、吸引キャップ２０によりインクジェットヘッド２内の吐出
物を吸引するときは、このヘッド部気泡排除弁１２ｂを閉状態にし、タンク１０側から吐
出物が流入しない状態にする。そして、吸引キャップ２０で吸引すると、吸引される吐出
物の流速が上がり、インクジェットヘッド２内の気泡が速やかに排出されることになる。

吐出装置１０ａは、タンク１０内に収容されている吐出物の収容量、即ち、タンク１０
内に収容されている吐出物の液面１４ａの高さを制御するための液面制御センサ１６を備
えている。この液面制御センサ１６は、インクジェットヘッド２が備えるノズル形成面６
の先端部７とタンク１０内の液面１４ａとの高さの差ｈ（以下、水頭値という）を所定の
範囲内に保つ制御を行う。液面１４ａの高さを制御することで、タンク１０内の吐出物１
４が所定の範囲内の圧力でインクジェットヘッド２に送られることになる。そして、所定
の範囲内の圧力で吐出物１４を送ることで、インクジェットヘッド２から安定的に吐出物
１４を吐出することができる。

また、インクジェットヘッド２のノズル形成面６に対向して一定の距離を隔てて、イン
クジェットヘッド２のノズル内の吐出物を吸引する吸引キャップ２０が配置されている。
この吸引キャップ２０は、図１中に矢印で示すＺ軸に沿った方向に移動可能に構成されて
おり、ノズル形成面６に形成された複数のノズルを囲むようにノズル形成面６に密着し、
ノズル形成面６との間に密閉空間を形成してノズルを外気から遮断できる構成となってい
る。

なお、吸引キャップ２０によるインクジェットヘッド２のノズル内の吐出物の吸引は、
インクジェットヘッド２が吐出物１４を吐出していない状態、例えば、インクジェットヘ
ッド２が、退避位置等に退避しており、テーブル８が破線で示す位置に退避しているとき
に行われる。

また、この吸引キャップ２０の下方には流路が設けられており、この流路には、吸引バ
ルブ２２、吸引異常を検出する吸引圧検出センサ２４及びチューブポンプ等からなる吸引
ポンプ２６が配置されている。また、この吸引ポンプ２６等で吸引され、流路を搬送され
てきた吐出物１４は、廃液タンク２８内に収容される。

上述した液滴吐出装置を使用して、前記基板上の所定領域に機能膜形成用組成物を所定
量吐出し、得られた機能膜形成用組成物の塗膜から有機溶媒を乾燥除去し、所望によりさ
らに加熱処理することにより、目的とする機能膜を形成することができる。

（機能膜形成用組成物）
本発明に用いる機能膜形成用組成物は、機能膜形成材料および有機溶媒を含有するもの
である。
機能膜形成用材料としては、特に制限されない。例えば、機能膜が、透明基板上に形成
する液晶配向膜であれば液晶配向膜形成材料であり、回路基板上に形成する導電体膜であ
れば導電性材料であり、集電体上に形成する電極膜であれば電極材料である。
これらの中でも、本発明においては、透明導電膜が形成された透明基板上に液晶配向膜
を形成するための液晶配向膜形成材料であるのが特に好ましい。

液晶配向膜形成材料としては、特に制限されず、従来公知の液晶配向膜形成材料が使用
できる。例えば、ポリアミック酸、ポリイミド、ポリアミック酸エステル、ポリエステル
、ポリアミド、ポリシロキサン、セルロース誘導体、ポリアセタール、ポリスチレン誘導
体、ポリ（スチレン−フェニルマレイミド）誘導体、ポリ（メタ）アクリレート等が挙げ
られる。
なかでも、優れた液晶配向能を有する配向膜を形成できること等の理由から、式（Ｉ）

（式中、Ｐ^１は４価の有機基であり、Ｑ^１は２価の有機基を表す。）で示される繰り返し
単位、および式（ＩＩ）

（式中、Ｐ^２は４価の有機基であり、Ｑ^２は２価の有機基を表す。）で示される繰り返し
単位から選ばれる少なくとも一種を有する重合体であることが好ましい。

このような重合体としては、（ｉ）前記式（Ｉ）で示される繰り返し単位を有するポリ
アミック酸、（ii）前記式（ＩＩ）で示される繰り返し単位を有するイミド化重合体、（
iii）前記式（Ｉ）で示される繰り返し単位を有するアミック酸プレポリマーと、上記式
（ＩＩ）で示される繰り返し単位を有するイミドプレポリマーとを有してなるブロック共
重合体等が挙げられる。これらは単独で用いても二種以上を組み合わせて用いてもよい。
二種以上を組み合わせて用いる場合には、ポリアミック酸とイミド化重合体とを混合して
用いることが好ましい。
重合体の平均分子量は、特に限定されないが、通常、１７０，０００以上である。

機能膜形成用組成物に用いる有機溶媒としては、機能膜形成材料を均一に溶解又は分散
できるものであれば、特に限定されない。
例えば、非プロトン性極性溶媒、フェノール系溶媒等の前記ポリアミック酸の良溶媒等
が挙げられる。

非プロトン性極性溶媒としては、アミド系溶媒、スルホキシド系溶媒、エーテル系溶媒
、ニトリル系溶媒等が挙げられる。

アミド系溶媒としては、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−
ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、
テトラメチル尿素等が挙げられる。スルホキシド系溶媒としては、ジメチルスルホキシド
、ジエチルスルホキシド等が挙げられる。

また、フェノール系溶媒としては、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール
等のクレゾール；ｏ−キシレノール、ｍ−キシレノール、ｐ−キシレノール等のキシレノ
ール；フェノール；ｏ−クロロフェノール、ｍ−クロロフェノール、ｏ−ブロモフェノー
ル、ｍ−ブロモフェノール等のハロゲン化フェノール；等が挙げられる。
これらの有機溶媒は一種単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いることができる
。

有機溶媒には、ポリアミック酸の貧溶媒も適宜選択して併用してもよい。
ポリアミック酸の貧溶媒としては、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピ
ルアルコール、シクロヘキサノール、４−ヒドロキシ−４−メチル−２−ペンタノン（ジ
アセトンアルコール）、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジ
オール、トリエチレングリコール等のアルコール系溶媒；アセトン、メチルエチルケトン
、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒；エチレングリコールモ
ノメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエーテル、エチレング
リコールエチルエーテル、エチレングリコール−ｎ−プロピルエーテル、エチレングリコ
ールイソプロピルエーテル、エチレングリコール−ｎ−ブチルエーテル（ブチルセロソル
ブ）、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテルアセテ
ート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル
、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル
、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチ
ルエーテルアセテート、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒；乳酸エチル、乳酸ブチ
ル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルメトキシプロピオネート、エチルエト
キシプロピオネート、シュウ酸ジエチル、マロン酸ジエチル等のエステル系溶媒；ジクロ
ロメタン、１，２−ジクロロエタン、１，４−ジクロロブタン、トリクロロエタン、クロ
ルベンゼン、ｏ−ジクロルベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶媒；ｎ−ヘキサン、ｎ−
ヘプタン、ｎ−オクタン等の脂肪族炭化水素系溶媒；ベンゼン、トルエン、キシレン等の
芳香族炭化水素系溶媒；等が挙げられる。

これらの中でも、前記有機溶媒としては、本発明の形成方法により、乾燥ムラのない均
質な機能膜をより容易に形成することができることから、沸点が１７０℃以上のものであ
るのが好ましく、γ−ブチロラクトン、又はγ−ブチロラクトン及び他の有機溶媒との混
合溶媒のいずれかであることがより好ましい。なお、混合溶媒を用いる場合には、該混合
溶媒の沸点が１７０℃であればよい。

本発明に用いる機能膜形成用組成物には、基板表面に対する接着性を向上させる目的で
、前記機能膜形成材料と有機溶媒の他に、官能性シラン含有化合物又はエポキシ基含有化
合物を含有させてもよい。
用いる官能性シラン含有化合物、エポキシ基含有化合物としては、特に制限はなく、従
来公知のものを使用することができる。

このような機能膜形成用組成物は、前記例示した機能膜形成材料及び所望により官能性
シラン含有化合物等を、前記有機溶媒に所望の混合割合で溶解又は分散、好ましくは溶解
させることによって製造することができる。

本発明に用いる機能膜形成用組成物は、弾性特性および吐出の安定性に優れ、より均質
で平坦な機能膜が得られることから、その固形分濃度、粘度及び表面張力を、以下に示す
範囲とするのが好ましい。

すなわち、固形分濃度を、組成物全体に対して、好ましくは１〜１０重量％（すなわち
、有機溶媒の含有量が９０重量％以上）、より好ましくは１〜４重量％（すなわち、有機
溶媒の含有量が９６〜９９重量％）とする。固形分濃度が組成物全体に対して１重量％未
満である場合には、組成物の塗膜の膜厚が過小となって良好な機能膜を得ることができず
、１０重量％を超える場合には、塗膜の膜厚が過大となって良好な機能膜を得ることがで
きず、また、機能膜形成用組成物の粘性が増大して塗布特性が劣るものとなる。

粘度を、好ましくは３〜２０ｍＰａ・ｓ（２３℃）、より好ましくは３〜８ｍＰａ・ｓ
（２３℃）とする。このような範囲に粘度を調整することにより、流動性に優れる機能膜
形成用組成物が得られ、液滴吐出装置による吐出性が安定する。

表面張力を、好ましくは３０〜４５ｍＮ／ｍ（２３℃）、より好ましくは３５〜４５ｍ
Ｎ／ｍ（２３℃）とする。表面張力がこのような範囲にある機能膜形成用組成物は、基板
表面への濡れ性に優れ、液滴吐出装置により、均一な厚みの塗膜を効率よく形成すること
ができる。

本発明の機能膜の形成方法は、基板上に区画されたｎ個（ｎは２以上の自然数を表す。
）の領域に、第１の領域から第ｎの領域の順に吐出して、前記基板上のｎ個の領域に機能
膜を形成する方法であって、前記基板上の第１の領域に機能膜形成用組成物を吐出した後
、第ｎの領域に機能膜形成用組成物の吐出が終了するまでの時間を、前記第１の領域に吐
出された機能膜形成用組成物に含まれる有機溶媒の４０重量％が、２３℃、１．０１×１
０^５Ｐａの雰囲気下において自然蒸発するのに要する時間内とすることを特徴とする。

以下、この点を詳細に説明する。
先ず、図２に示すように、表面をｎ個の領域（領域（Ｂ１）〜領域（Ｂｎ））に区画し
た基板Ａ１０を用意する。
そして、図１に示す液滴吐出装置１０ａを用いて、図中矢印に従って、左上の領域（Ｂ
１）から右上の領域（Ｂｎ）の順序で、機能膜形成用組成物を吐出する。

機能膜を形成するためには、吐出された機能膜形成用組成物の塗布膜に含まれる有機溶
媒を強制的に乾燥除去した後、所望により加熱処理を行う必要があるが、機能膜形成用組
成物に含まれる有機溶媒は、液滴吐出装置により塗布された直後から自然乾燥が開始して
いる。

自然乾燥により有機溶媒が蒸発する量は時間経過に比例するから、領域（Ｂ１）におけ
る機能膜形成用組成物の塗布が終了した時から、領域（Ｂｎ）における機能膜形成用組成
物の塗布が終了した時までの時間が長くなると、領域（Ｂ１）における機能膜形成用組成
物の塗布膜に含まれる有機溶媒が大量に蒸発してしまうことになる。そして、その結果と
して、領域（Ｂ１）における機能膜形成用組成物の塗布膜に含まれる有機溶媒量と領域（
Ｂｎ）における機能膜形成用組成物の塗布膜に含まれる有機溶媒量との差が大きくなり、
次の有機溶媒を強制的に乾燥除去する工程において乾燥ムラを誘発することになる。

本発明は、このような問題点を解決するものである。本発明者は、基板上の第１の領域
（領域（Ｂ１））に機能膜形成用組成物を吐出した後、第ｎの領域（領域（Ｂｎ））に機
能膜形成用組成物の吐出が終了するまでの吐出時間を、領域（Ｂ１）に吐出された機能膜
形成用組成物に含まれる有機溶媒の４０重量％が、２３℃、１．０１×１０^５Ｐａの雰囲
気下において自然蒸発するのに要する時間内とすることで、次の、有機溶媒を強制的に乾
燥除去する工程において乾燥ムラを誘発することがなく、結果として、大型の基板上の区
画された複数の領域に、均一な機能膜を効率よく形成することができることを見出した。

「前記第１の領域に吐出された機能膜形成用組成物に含まれる有機溶媒の４０重量％が
、２３℃、１．０１×１０^５Ｐａの雰囲気下において自然蒸発するのに要する時間」（以
下、「時間Ｔｍ」という）は、次のようにして求めることができる。

有機溶媒表面を真空中に曝したときの蒸発速度（τ）は、式（ａ）：τ＝５．８×０．
０１×Ｐ×（Ｍ／Ｔ）^１／２で表される。ここで、Ｐは温度Ｔ（Ｋ）における飽和蒸気圧
（Ｐａ）、Ｔは温度（Ｋ）、Ｍは有機溶媒分子の分子量を表す。

ここで、有機溶媒として、分子量が（Ｍ１）、飽和蒸気圧が（Ｐ１）である有機溶媒（
Ｓ１）を使用するとすると、有機溶媒（Ｓ１）の真空中での蒸発速度〔τ１（ｇ／ｃｍ^２
・ｓ）〕は、τ１＝５．８×０．０１×（Ｐ１）×〔（Ｍ１）／（Ｔ）〕^１／２となる。

真空中では、大気圧（１．０１×１０^５Ｐａ）の１０^６倍で蒸発が進むことが分かって
いるため、有機溶媒（Ｓ１）の、大気圧（１．０１×１０^５Ｐａ）下、２３℃（２９６Ｋ
）における蒸発速度（τ２）は、τ２＝５．８×１０^−８×（Ｐ１）×（（Ｍ１）／２９
６）^１／２となる。

いま、第１の領域の塗布面積をＸｃｍ^２、第１の領域に吐出された機能膜形成用組成物
に含まれる有機溶媒の量をＹｍｇとすると、求める時間Ｔｍ（ｓ）は、Ｔｍ＝（０．４×
Ｙ）／〔（τ２）×（Ｘ）〕となる。

本発明の形成方法によれば、以上のようにして求められるＴｍ（ｓ）以内に、基板上の
第１の領域に機能膜形成用組成物を吐出した後、第ｎの領域に機能膜形成用組成物の吐出
が終了するように吐出時間を設定することにより、大型の基板上の区画された複数の領域
に、均一な機能膜を形成することができる。

吐出時間Ｔｍ（ｓ）は、用いる基板の大きさ、基板上に区画される領域の大きさ及び数
、機能膜形成用組成物に含まれる有機溶媒の種類、液滴吐出装置による単位時間あたりの
吐出量、液滴吐出装置の描画速度等を適宜設定することにより、所定値となるように調整
することができる。

本発明の機能膜形成方法においては、前記第ｎの領域に機能膜形成用組成物の吐出が終
了した後、基板上のｎ個の領域に吐出された機能膜形成用組成物に含まれる有機溶媒を乾
燥除去する工程を有することが好ましい。

前記基板上のｎ個の領域に吐出された機能膜形成用組成物に含まれる有機溶媒を乾燥除
去する方法としては、例えば、前記第ｎの領域に機能膜形成用組成物の吐出が終了した後
、できるだけ速やかに基板を加熱乾燥装置内に搬送して、所定温度に加熱する方法が挙げ
られる。この場合、前記加熱装置内を減圧状態にしてもよい。また、必要に応じて、機能
膜形成用組成物に含まれる有機溶媒を乾燥除去した後、基板を１００〜３００℃に加熱処
理することもできる。

本発明の機能膜の形成方法によれば、大型の基板上の区画された複数の領域に、液滴吐
出装置を用いて機能膜形成用組成物を吐出して、前記複数の領域に、乾燥ムラのない高品
質な機能膜を、高い生産効率で形成することができる。

特に本発明の機能膜形成方法は、液晶表示装置の製造において、大型の透明基板表面を
複数の領域に区画し、区画されたそれぞれの領域上に透明導電膜を形成した後、該透明導
電膜上に、液滴吐出装置を用いて、液晶配向膜形成材料および有機溶媒を含有する液晶配
向膜形成用組成物を吐出して塗膜を形成し、有機溶媒を乾燥除去して乾燥塗膜を形成する
工程に好適に用いることができる。

また、本発明の機能膜の形成方法によれば、液滴吐出装置を使用して、基板上の所定の
領域に、必要量の機能膜形成用組成物を正確に塗布することができるので、従来技術に比
して、機能膜形成材料及び有機溶媒の使用量及び廃棄量を大幅に削減することができる。

次に、実施例及び比較例により、本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施
例により何ら限定されるものではない。

（１）液晶配向膜形成用組成物
液晶配向膜形成用組成物として、ポリイミドのγ−ブチロラクトン溶液（固形分濃度１
．６重量％）を使用した（以下、「インク１」という。）。

インク１は、有機溶媒としてγ−ブチロラクトンを含有している。γ−ブチロラクトン
の２３℃における飽和蒸気圧は０．１９９５×１０^３Ｐａで、分子量は８２であるから、
γ−ブチロラクトンの真空中における蒸発速度（τ１）は、０．０５ｇ／ｃｍ^２・ｓとな
る。真空中では、大気圧（１．０１×１０^５Ｐａ）の１０^６倍で蒸発が進むことが分かっ
ているため、γ−ブチロラクトンの、２３℃、１．０１×１０^５Ｐａの雰囲気下における
自然蒸発する速度は、５×１０^−５ｍｇ／ｃｍ^２・ｓとなる。１領域の面積は２．２５ｃ
ｍ^２であるから、１領域あたり、γ−ブチロラクトンは、１秒間に０．００１１ｍｇずつ
蒸発することになる。

（２）実施例１〜３、比較例１，２（インク１の塗布膜の形成）
先ず、図３に示すように、ガラス基板ａ１０上を、図示を省略するＹ電極およびＸ電極
により１．５ｃｍ×１．５ｃｍの大きさ（２．２５ｃｍ^２）に区画された、ｎ個の領域（
領域（ｂ１）〜領域（ｂ４２））のそれぞれに、薄膜トランジスタ３０および透明導電膜
（ＩＴＯ）４０が形成された基板を用意した。図３に示す基板は、アクティブマトリック
ス方式による液晶表示装置の製造用基板である。

上記領域（ｂ１）の拡大模式図を図４に示す。領域（ｂ１）は、Ｙ_０電極、Ｙ_１電極、
Ｘ_１電極、及びＸ_２電極より区画され、該区画内に、薄膜トランジスタ３０及び画素電極
（ＩＴＯ透明導電膜）４０が形成されている。領域（ｂ２）〜（ｂ４２）も同様である。

次に、図１に示すのと同様の構成からなる液滴吐出装置１０ａを用いて、図中、矢印の
方向に従って、図中、左上の領域（ｂ１）から右下の領域（ｂ４２）の順に、１領域当た
り０．５ｍｇのインク１を吐出して、前記基板上の４２個の領域にインク１の塗布膜（膜
厚２０００ｎｍ）を形成した。このとき、液滴吐出装置のインク１の吐出量及びノズルの
移動速度を調節することにより、領域（ｂ１）上にインク１の塗布の終了後、領域（ｂ４
２）上へのインク１の塗布終了までの経過時間（Ｔｍ）を、１秒、６０秒、１８０秒、２
４０秒、３００秒と変化させて、前記基板上のｎ個の領域にインク１の塗布膜を形成した
。Ｔｍが１秒の場合を実施例１、６０秒の場合を実施例２、１８０秒の場合を実施例３、
２４０秒の場合を比較例１、３００秒の場合を比較例２とした。

領域（ｂ１）上にインク１の塗布が終了してから領域（ｂ４２）上へのインク１の塗布
終了までの経過時間を、１秒、６０秒、１８０秒、２４０秒、３００秒としたときの、γ
−ブチロラクトンの蒸発量、蒸発率（％）を第１表にまとめた。

領域（ｂ４２）へのインク１の塗布終了後、速やかに基板を温風加熱装置内に入れ、２
００℃で１０分間加熱することにより、インク１の塗布膜から有機溶媒を乾燥除去させた
。乾燥後の、領域（ｂ１）〜（ｂ４２）上の乾燥塗布膜間において、乾燥塗膜の表面に乾
燥ムラが認められるか否かを目視観察により確認した。確認した結果、領域（ｂ１）〜（
ｂ４２）上の乾燥塗布膜間において乾燥ムラが全くなく、均一な乾燥塗膜が得られた場合
を○、領域（ｂ１）〜（ｂ４２）上の乾燥塗布膜間において乾燥ムラがあり、不均一な乾
燥塗膜が得られた場合を×として評価した。

第１表より、領域（ｂ１）上にインク１の塗布の終了後、領域（ｂ４２）上へのインク
１の塗布終了までの経過時間（Ｔｍ）が、１秒から１８０秒である場合、すなわち、領域
（ｂ１）に吐出されたインク１に含まれるγ−ブチロラクトンの４０重量％が、２３℃、
１．０１×１０^５Ｐａの雰囲気下において自然蒸発するのに要する時間である場合には、
領域（ｂ１）〜（ｂ４２）上の乾燥塗布膜間において乾燥ムラが全くなく、均一な乾燥塗
膜が得られた。
一方、領域（ｂ１）上にインク１の塗布の終了後、領域（ｂ４２）上へのインク１の塗
布終了までの経過時間（Ｔｍ）が、１８０秒より長い場合（２４０秒、３００秒である場
合）、すなわち、領域（ｂ１）に吐出されたインク１に含まれるγ−ブチロラクトンの４
０重量％が、２３℃、１．０１×１０^５Ｐａの雰囲気下において自然蒸発するのに要する
時間より長い場合には、領域（ｂ１）〜（ｂ４２）上の乾燥塗布膜間において乾燥ムラが
認められ、乾燥塗膜が不均一なものとなった。

実施の形態に係るインクジェット式吐出装置の概略図である。基板上の複数の領域に、機能膜形成用組成物を順に吐出する説明図である。基板上の複数の領域に、液晶配向膜形成用組成物を順に吐出する説明図である。基板上に区画された領域の拡大模式図である。

符号の説明

２…インクジェットヘッド、４…ヘッド本体、６…ノズル形成面、８…テーブル、１０…
タンク、１２…吐出物搬送管、１２ａ…吐出物流路部アース継手、１２ｂ…ヘッド部気泡
排除弁、１４…吐出物、１４ａ…液面、１６…液面制御センサ、２０…吸引キャップ、２
２…吸引バルブ、２４…吸引圧検出センサ、２６…吸引ポンプ、２８…廃液タンク、３０
…薄膜トランジスタ、４０…透明導電膜、Ａ１０…基板、ａ１０…透明基板、Ｂ１、Ｂｎ
、ｂ１、ｂ４２…領域

Claims

基板上に区画された第１の領域から第ｎ（ｎは２以上の自然数を表す。）の領域に、液
滴吐出装置を用いて、機能膜形成材料及び有機溶媒を含有する機能膜形成用組成物を前記
第１の領域から第ｎの領域の順に吐出して、前記ｎ個の領域に機能膜をそれぞれ形成する
機能膜の形成方法であって、
前記基板上の第１の領域に機能膜形成用組成物を吐出した後、第ｎの領域に機能膜形成
用組成物の吐出が終了するまでの吐出時間を、前記第１の領域に吐出された機能膜形成用
組成物に含まれる有機溶媒の４０重量％が、２３℃、１．０１×１０^５Ｐａの雰囲気下に
おいて自然蒸発するのに要する時間内とすることを特徴とする機能膜の形成方法。
前記第ｎの領域に機能膜形成用組成物の吐出が終了した後、基板上のｎ個の領域に吐出
された機能膜形成用組成物に含まれる有機溶媒を乾燥除去することを特徴とする請求項１
に記載の機能膜の形成方法。
前記有機溶媒の沸点が１７０℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の機能膜の
形成方法。
前記有機溶媒が、γ−ブチロラクトン、またはγ−ブチロラクトンおよび他の有機溶媒
からなる混合溶媒であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の機能膜の形成
方法。
有機溶媒の含有量が９０重量％以上である機能膜形成用組成物を用いることを特徴とす
る請求項１〜４のいずれかに記載の機能膜の形成方法。
前記機能膜形成用組成物が、液晶配向膜形成材料および有機溶媒を含有する液晶配向膜
形成用組成物であり、液晶配向膜を形成するものであることを特徴とする請求項１〜５の
いずれかに記載の機能膜の形成方法。