JP2008264673A - 機能膜の製造方法、液晶表示パネルの製造方法、及び、液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】膜厚ムラの発生を抑制しつつ、大面積の機能膜を形成することができる機能膜の製造方法、液晶表示パネルの製造方法、及び、液晶表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】複数のヘッドを有する吐出装置を用いて基板上に機能膜を製造する方法であって、上記製造方法は、基板に対してヘッドを主走査方向に相対的に移動させながらヘッドのノズルから液状機能膜材料を基板上に吐出する吐出処理と、上記吐出処理間に基板に対してヘッドを副走査方向に相対的に移動させる移動処理とを複数回ずつ行い、各回の吐出処理で吐出された液状機能膜材料同士を繋ぎ合わせることで、機能膜が形成される領域に機能膜を形成する工程を有し、上記移動処理は、最初の回の吐出処理で吐出される液状機能膜材料と最後の回の吐出処理で吐出される液状機能膜材料とが機能膜が形成される領域内で隣り合わないように行われる機能膜の製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、機能膜の製造方法、及び、液晶表示装置の製造方法に関する。より詳しくは、製造することができる機能膜の製造方法、及び、液晶表示装置の製造方法に関するものである。

現在、薄膜の形成には、スピンコート法、インクジェット法等が一般的に用いられている。このうち、スピンコート法は、液状材料を基板上に滴下した後、基板を回転させ、遠心力により基板全面に塗布を行って薄膜を形成する方法であり、回転数、回転保持時間、液状体の粘度等により、膜厚を制御するものである。

しかしながら、スピンコート法では、基板を回転させた際に、供給された液状材料の大部分が飛散してしまうため、多くの液状材料を供給する必要があり、無駄が多く、生産コストが高くなりやすい。また、遠心力により液状材料が内側から外側へと流動し、外周領域の膜厚が内側よりも厚くなる傾向があるため、膜厚が不均一になりやすい。

これに対し、インクジェット法は、所定量の液状体を所望する位置に配することができることから、主に薄膜を形成するのに好適に用いられる。例えば、インクジェット装置を用いて、カラーフィルタ基板の着色層、有機エレクトロルミネセンス表示装置の発光層、液晶表示装置の液晶層等を形成することが知られており、それらの形成方法として、複数の溶液吐出ヘッドを連結させることにより、単一回の主走査でより広範囲の塗布エリアを塗布する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、広範囲にわたって機能膜（液晶層等）を形成する方法としては、図２に示すように、機能膜が形成される領域Ｂを複数の塗布領域Ｂ１、Ｂ２に分け、吐出装置の複数のインクジェットヘッド２１ａ、２１ｂを各塗布領域Ｂ１、Ｂ２に割り当て、基板２０に対してキャリッジ２２、すなわちインクジェットヘッド２１ａ、２１ｂをＹ２軸方向（主走査方向）に移動させながらインクジェットヘッド２１ａ、２１ｂのノズルから液状機能膜材料を基板上に吐出する吐出処理Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４と、各吐出処理間（Ｔ１とＴ２との間、Ｔ２とＴ３との間、Ｔ３とＴ４との間）に基板に対してインクジェットヘッド２１ａ、２１ｂをＸ２軸方向（副走査方向）に移動させる移動処理とを行い、各回の吐出処理Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４で吐出された液状機能膜材料同士を繋ぎ合わせることにより、機能膜が形成される領域Ｂに機能膜を形成する方法が開示されている（例えば、特許文献２及び３参照。）。
特開２００４−３４４７１２号公報 特開２００４−３６１８０４号公報 特開２００５−３１９４２５号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、溶液吐出ヘッド個数の増加等、ハード面での負荷が大きくなり、また、品質面では、塗布液間が狭くなるため、隣り合う吐出液の液量差が細いスジ状のムラとなって視認されやすく、吐出液量差を２％以下程度まで低減する必要があるという点で改善の余地があった。

また、特許文献２の方法によれば、時間差が大きい、最初の回の吐出処理Ｔ１で吐出される液状機能膜材料と最後の回の吐出処理Ｔ４で吐出される液状機能膜材料とが機能膜が形成される領域Ｂ内で隣り合うため、機能膜に膜厚ムラを発生させてしまうという点で未だ改善の余地があった。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、膜厚ムラの発生を抑制しつつ、大面積の機能膜を形成することができる機能膜の製造方法、液晶表示パネルの製造方法、及び、液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、膜厚ムラの発生を抑制しつつ、大面積の機能膜を形成することができる機能膜の製造方法について種々検討したところ、機能膜が形成される領域を副走査方向に配列された複数の塗布領域に分け、吐出装置の複数のヘッドを各塗布領域に割り当て、基板に対してヘッドを主走査方向に相対的に移動させながらヘッドのノズルから液状機能膜材料を基板上に吐出する吐出処理と、上記吐出処理間に基板に対してヘッドを副走査方向に相対的に移動させる移動処理とを複数回ずつ行い、各回の吐出処理で吐出された液状機能膜材料同士を繋ぎ合わせることで、機能膜が形成される領域に機能膜を形成することにより、ヘッド個数の増加等のハード面での負荷を大きくすることなく、大面積の機能膜を形成することができるとともに、機能膜が形成される領域に液状機能膜材料を短時間で塗布することができる結果、大面積の機能膜を短時間で形成することができることに着目した。

そして、このようにして機能膜を形成するに当たり、上記移動処理を、最初の回の吐出処理で吐出される液状機能膜材料と最後の回の吐出処理で吐出される液状機能膜材料とが機能膜が形成される領域内で隣り合わないように行うことにより、隣り合う液状機能膜材料同士の乾燥時間差を低減することができる結果、機能膜の膜厚ムラの発生を抑制することができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。

すなわち、本発明は、複数のヘッドを有する吐出装置を用いて基板上に機能膜を製造する方法であって、上記製造方法は、機能膜が形成される領域を副走査方向に配列された複数の塗布領域に分け、吐出装置の複数のヘッドを各塗布領域に割り当て、基板に対してヘッドを主走査方向に相対的に移動させながらヘッドのノズルから液状機能膜材料を基板上に吐出する吐出処理と、上記吐出処理間に基板に対してヘッドを副走査方向に相対的に移動させる移動処理とを複数回ずつ行い、各回の吐出処理で吐出された液状機能膜材料同士を繋ぎ合わせることで、機能膜が形成される領域に機能膜を形成する工程を有し、上記移動処理は、最初の回の吐出処理で吐出される液状機能膜材料と最後の回の吐出処理で吐出される液状機能膜材料とが機能膜が形成される領域内で隣り合わないように行われる機能膜の製造方法である。
以下に本発明を詳述する。

本発明の機能膜の製造方法は、複数のヘッドを有する吐出装置を用いて基板上に機能膜を製造するものである。吐出装置としては、特に限定されず、ディスペンサ、インクジェット装置等が挙げられるが、線状の膜を描画するのではなく、広範囲な領域内に均一性に優れた機能膜を形成する観点からは、インクジェット装置が好適である。機能膜は、機能性材料を含有するものであれば特に限定されないが、後述するように、本発明の機能膜の製造方法は、広範囲に形成される機能膜を形成するのに好適であり、例えば、大型の液晶表示パネルの内部に設けられる配向膜（液晶層内の液晶の配向を揃える機能を有する膜）や液晶層等を形成するのに好適である。

上記製造方法は、機能膜が形成される領域を副走査方向に配列された複数の塗布領域に分け、吐出装置の複数のヘッドを各塗布領域に割り当て、基板に対してヘッドを主走査方向に相対的に移動させながらヘッドのノズルから液状機能膜材料を基板上に吐出する吐出処理と、上記吐出処理間に基板に対してヘッドを副走査方向に相対的に移動させる移動処理とを複数回ずつ行い、各回の吐出処理で吐出された液状機能膜材料同士を繋ぎ合わせることで、機能膜が形成される領域に機能膜を形成する工程を有する。これによれば、ヘッド個数の増加等のハード面での負荷を大きくすることなく、大面積の機能膜を形成することができる。また、吐出装置の複数のヘッドを各塗布領域に割り当て、液状機能膜材料の塗布を行うことにより、一つのヘッドで機能膜が形成される領域に液状機能膜材料の塗布を行う場合と比べて、液状機能膜材料を短時間で塗布することができる結果、大面積の機能膜を短時間で形成することができる。

なお、本明細書で「主走査方向」とは、基板上に液状機能膜材料を吐出していく際にヘッドが相対的に移動する方向をいうのに対し、「副走査方向」とは、主走査方向に対し垂直な方向をいう。また、ノズルとは、液状機能膜材料を吐出する口（穴）をいう。吐出処理において、液状機能膜材料は、ノズルから基板上に間欠的に複数回吐出されてもよく、連続的に吐出されてもよいが、間欠的に吐出されることが好ましい。連続的に吐出すると、一端、吐出精度にズレが生じた場合、そのまま着弾ズレになる等のおそれがあるからである。一方、間欠的に吐出することにより、ノズルからのインクの吐出量、及び、吐出のタイミングを制御することができる。また、液状機能膜材料を選択的に定点に着弾させることで、スジムラの発生を抑制することもできる。各塗布領域に割り当てられるヘッドの個数は、塗布領域間で同一であってもよく、塗布領域ごとに異なってもよいが、塗布領域間で同一であることが好ましい。各塗布領域に割り当てられるヘッドの個数は、単数であってもよく、複数であってもよいが、１回の吐出処理で描画される幅を広げることにより、処理時間を短縮する観点からは、複数であることが好ましい。

上記移動処理は、最初の回の吐出処理で吐出される液状機能膜材料と最後の回の吐出処理で吐出される液状機能膜材料とが機能膜が形成される領域内で隣り合わないように行われる。これによれば、最初の回の吐出処理で吐出される液状機能膜材料と最後の回の吐出処理で吐出される液状機能膜材料とが機能膜が形成される領域内で隣り合う箇所がなくなることから、機能膜の平滑性（レベリング）を向上させることができる。なお、吐出処理が３回以下であると、最初の回（１回目）の吐出処理で吐出される液状機能膜材料と最後の回の吐出処理で吐出される液状機能膜材料とが機能膜が形成される領域内で必ず隣り合う。したがって、理論上、本発明の機能膜の製造方法は、吐出処理が４回以上である場合に、適用することができるものである。なお、吐出処理の回数は４回以上である限り、特に限定されるものではない。

本発明の機能膜の製造方法は、上記吐出処理及び移動処理を構成要素として有するものである限り、その他の構成要素を有していても有していなくてもよく、特に限定されるものではない。

本発明の機能膜の製造方法における好ましい形態について以下に詳しく説明する。
上記移動処理は、塗布領域に対し、液状機能膜材料が副走査方向における両端から中心に向かって順に塗布されるように行われることが好ましい。これによれば、隣り合う液状機能膜材料同士の乾燥時間差がより均一化されるため、機能膜の膜厚ムラをより低減することができる。

本発明はまた、上記機能膜の製造方法を用いて、配向膜を製造する液晶表示パネル及び液晶表示装置の製造方法でもある。本発明の機能膜の製造方法を用いて配向膜を形成することにより、すじむらのない配向膜を形成することができる結果、広範囲に渡って輝度差の少ない液晶表示パネル及び液晶表示装置を製造することができる。

本発明の機能膜の製造方法によれば、隣り合う液状機能膜材料同士の乾燥時間差を低減することができることから、機能膜の膜厚ムラを低減することができる。

以下に実施形態を掲げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る可溶性ポリイミド溶液の塗布方法を示す平面模式図である。
本実施形態では、インクジェット装置（吐出装置）のうち複数のインクジェットヘッド１１ａ、１１ｂを有するキャリッジ１２を、基板１０に対してＸ１軸方向（副走査方向）及びＹ１軸方向（主走査方向）に相対的に移動させ、可溶性ポリイミド溶液を塗布することにより、基板１０上の領域Ａ全体に配向膜を形成する。なお、キャリッジ１２は、Ｘ１軸方向にだけ移動可能であり、基板１０、すなわち基板１０を載せているステージは、Ｙ１軸方向にだけ移動可能である。

配向膜が形成される領域Ａは、Ｘ１軸方向に沿って、複数の塗布領域Ａ１、Ａ２に分けられている。インクジェットヘッド１１ａ及び１１ｂは、各塗布領域Ａ１、Ａ２に割り当てられており、インクジェットヘッド１１ａは、領域Ａのうち、第一塗布領域Ａ１を描画し、インクジェットヘッド１１ｂは、領域Ａのうち、第二塗布領域Ａ２を描画する。

図１を参照して、本実施形態における塗布順序を説明する。まず、キャリッジ１２の位置を基板１０の左上の位置に合わせる。この後、キャリッジ１２を基板１０に対してＹ１軸方向に相対的に移動させながら、インクジェットヘッド１１ａ及び１１ｂのノズルから可溶性ポリイミド溶液を基板１０上に間欠的に吐出する（図中の２つのＳ１）。

次に、キャリッジ１２を基板１０に対して描画幅３倍分だけＸ１軸方向に相対的に移動させる（図中の２つのＭ１）。この後、キャリッジ１２を基板１０に対してＹ１軸方向に相対的に移動させながら、インクジェットヘッド１１ａ、１１ｂのノズルから可溶性ポリイミド溶液を基板１０上に間欠的に吐出する（図中の２つのＳ２）。

次に、キャリッジ１２を基板１０に対して描画幅２倍分だけＸ１軸方向に相対的に移動させる（図中の２つのＭ２）。この後、キャリッジ１２を基板１０に対してＹ１軸方向に相対的に移動させながら、インクジェットヘッド１１ａ、１１ｂのノズルから可溶性ポリイミド溶液を基板１０上に間欠的に吐出する（図中の２つのＳ３）。

次に、キャリッジ１２を基板１０に対して描画幅１つ分だけＸ１軸方向に相対的に移動させる（図中の２つのＭ３）。この後、キャリッジ１２を基板１０に対してＹ１軸方向に相対的に移動させながら、インクジェットヘッド１１ａ、１１ｂのノズルから可溶性ポリイミド溶液を基板１０上に間欠的に吐出する（図中の２つのＳ４）。

こうすることにより、各吐出処理Ｓ１〜Ｓ４で塗布された可溶性ポリイミド溶液同士が繋がり合う。その後、繋ぎ合わさった可溶性ポリイミド溶液中の溶剤を完全除去し、完全に硬化させることで、基板１０上の領域Ａ全体にポリイミド配向膜を形成することができる。

本実施形態によれば、最初の回（１回目）の吐出処理Ｓ１で間欠的に吐出された可溶性ポリイミド溶液と最後の回（４回目）の吐出処理Ｓ４で間欠的に吐出された可溶性ポリイミド溶液とが隣り合わないように、可溶性ポリイミド溶液を塗布している。また、可溶性ポリイミド溶液は、Ｘ１軸方向における両端から中心に向かって順に塗布されるようにしている。したがって、隣り合う可溶性ポリイミド溶液同士の乾燥時間差が均一であることから、ポリイミド配向膜の膜厚ムラを効果的に低減することができる。

本実施形態では、説明の便宜上、キャリッジに備えられるインクジェットヘッド、塗布領域の数をそれぞれ２個としているが、これらの数は、２個に限定されず、３個以上であってもよい。また、吐出処理の回数も、説明の便宜上、４回にしているだけであり、５回以上であってもよい。更に、インクジェットヘッド１１ａ、１１ｂは、それぞれ単一のインクジェットヘッドである必要はなく、例えば、描画幅を広げる観点等から、複数のインクジェットヘッドからなるインクジェットヘッド群であってもよい。そして、本実施形態では、キャリッジ１２は、Ｘ１軸方向にだけ移動可能であり、基板１０、すなわち基板１０を載せているステージは、Ｙ１軸方向にだけ移動可能であるとしたが、キャリッジ１２は、Ｙ１軸方向に移動可能であってもよく、基板１０、すなわち基板１０を載せているステージは、Ｘ１軸方向に移動可能であってもよい。なお、配向膜材料もまた、可溶性ポリイミド溶液に限定されず、例えば、ポリアミック酸溶液等であってもよい。

実施形態１に係る可溶性ポリイミド溶液（液状機能膜材料）の塗布方法を示す平面模式図である。 従来の液状機能膜材料の塗布方法を示す平面模式図である。

符号の説明

１０、２０：基板
１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ：インクジェットヘッド
１２、２２：キャリッジ
ａ１、ｂ１：１回目の吐出処理で塗布される領域
ａ２、ｂ２：２回目の吐出処理で塗布される領域
ａ３、ｂ３：３回目の吐出処理で塗布される領域
ａ４、ｂ４：４回目の吐出処理で塗布される領域
Ａ、Ｂ：配向膜が形成される領域
Ａ１、Ｂ１：第一塗布領域
Ａ２、Ｂ２：第二塗布領域
Ｓ１〜Ｓ４、Ｔ１〜Ｔ４：吐出処理
Ｍ１〜Ｍ３：移動処理
Ｘ１、Ｘ２：副走査方向
Ｙ１、Ｙ２：主走査方向

Claims (4)

1. 複数のヘッドを有する吐出装置を用いて基板上に機能膜を製造する方法であって、
   該製造方法は、機能膜が形成される領域を副走査方向に配列された複数の塗布領域に分け、吐出装置の複数のヘッドを各塗布領域に割り当て、
   基板に対してヘッドを主走査方向に相対的に移動させながらヘッドのノズルから液状機能膜材料を基板上に吐出する吐出処理と、該吐出処理間に基板に対してヘッドを副走査方向に相対的に移動させる移動処理とを複数回ずつ行い、各回の吐出処理で吐出された液状機能膜材料同士を繋ぎ合わせることで、機能膜が形成される領域に機能膜を形成する工程を有し、
   該移動処理は、最初の回の吐出処理で吐出される液状機能膜材料と最後の回の吐出処理で吐出される液状機能膜材料とが機能膜が形成される領域内で隣り合わないように行われることを特徴とする機能膜の製造方法。
2. 前記移動処理は、塗布領域に対し、液状機能膜材料が副走査方向における両端から中心に向かって順に塗布されるように行われることを特徴とする請求項１記載の機能膜の製造方法。
3. 請求項１記載の機能膜の製造方法を用いて、配向膜を製造することを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
4. 請求項１記載の機能膜の製造方法を用いて、配向膜を製造することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。

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