JP4301219B2 - 減圧乾燥方法、機能膜の製造方法および電気光学装置の製造方法、電気光学装置、液晶表示装置、有機el表示装置、並びに電子機器 - Google Patents
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Description
まず、減圧乾燥装置について説明する。図1は、減圧乾燥装置の構造を示す概略図である。詳しくは、同図(a)は装置の概略側断面図、同図(b)は装置の概略平断面図である。図1(a)に示すように、本実施形態の減圧乾燥装置10は、液状体Lが塗布された基板Wをチャンバー3内に収容し、液状体Lの溶媒を減圧下で蒸発させ乾燥させる装置である。
次に本発明を適用した実施形態1の減圧乾燥方法について、図3および図4に基づいて説明する。図3は、実施形態1の減圧乾燥方法を示すフローチャートである。また、図4は、減圧乾燥装置の減圧乾燥プロファイルのグラフである。詳しくは、図4は、図3のフローチャートに対応する減圧乾燥の時間経過に対する第1室1と第2室2の圧力変化を示すグラフである。グラフの縦軸は、圧力Pの対数値である。また、液状体Lから蒸発する溶媒の蒸発量を制御して減圧乾燥する蒸発量制御型の減圧乾燥方法を示すものである。
図3に示すように、実施形態1の減圧乾燥方法は、第1室1に液状体Lが塗布された基板Wを収納し、第1室1と第2室2とを連通させた状態で、真空ポンプ6により第1室1と第2室2とを所定の操作圧Psまで減圧する減圧工程(ステップS1)を備えている。また、所定の操作圧Psに到達した段階で第1室1を密閉し、溶媒が蒸発して第1室1が所定の圧力に上昇するまで放置する放置工程(ステップS3)と、所定の圧力に上昇した第1室1と第2室2とを連通する連通工程(ステップS5)とを備えている。さらに、第1室1と第2室2とに拡散した溶媒の蒸気を真空ポンプ6により排出する排出工程(ステップS6)を備えている。また、密閉された第1室1において蒸発した溶媒の蒸発量を演算して、溶媒の蒸発が終了したか否か判定する工程(ステップS7)を備えている。
(1)上記実施形態1の減圧乾燥方法は、減圧工程(ステップS1)では、制御部20は、連通弁8を開き第1室1と第2室2とを連通させた状態で真空ポンプ6を駆動して、液状体Lが塗布された基板Wが収容された第1室1を所定の操作圧Psまで減圧する。その後、放置工程(ステップS3)では、制御部20は、連通弁8を閉じて第1室1を密閉状態とし、液状体Lの溶媒の蒸発が進む。そして、第1室1の圧力が所定の圧力(Ps+ΔP)になるまで放置する。連通工程(ステップS5)では、制御部20は、連通弁8を開き所定の圧力に上昇した第1室1と第2室2とを連通する。排出工程(ステップS6)では、制御部20は、真空ポンプ6の排気速度を制御して、第1室1と第2室2とに拡散した溶媒の蒸気を排出する。したがって、所定の操作圧Ps下の密閉された第1室1内で液状体Lの溶媒の蒸発が進むため、真空ポンプ6による排気の影響を受けずに、所定の操作圧Psに対応する蒸発速度で、且つ所定の圧力に到達するまで溶媒の蒸気圧分布が塗布された面内においてほぼ均一な状態で、液状体Lの乾燥を行うことができる。また、溶媒が蒸発して第1室1の圧力が所定の圧力すなわち所定の操作圧Psよりも高い圧力となったところで第1室1と第2室2とが連通するため、第1室1内の溶媒の蒸気を圧力の低く容積の大きい第2室2側に拡散させて真空ポンプ6により排出することができる。すなわち、第1室1の所定の操作圧Psと所定の圧力とを乾燥させる液状体Lの種類に応じて設定すれば、塗布された液状体Lの溶媒の蒸発速度を最適化可能で、溶媒の蒸気圧の分布が塗布された面内においてほぼ均一な状態で減圧乾燥を行うことができる減圧乾燥方法を提供することができる。
次に実施形態2の減圧乾燥方法について図6および図7に基づいて説明する。図6は、実施形態2の減圧乾燥方法を示すフローチャートである。図7は、減圧乾燥装置の減圧乾燥プロファイルのグラフである。詳しくは、図7は、図6のフローチャートに対応する減圧乾燥の時間経過に対する第1室1と第2室2の圧力変化を示すグラフである。グラフの縦軸は、圧力Pの対数値である。また、液状体Lの形状を制御して減圧乾燥する形状制御型の減圧乾燥方法を示すものである。
図6に示すように、実施形態2の減圧乾燥方法は、第1室1に液状体Lが塗布された基板Wを収納し、第1室1と第2室2とを連通させた状態で、真空ポンプ6により第1室1と第2室2とを液状体Lから溶媒が蒸発して膜形状に影響を与える粘度の直前まで増粘する所定の操作圧Psまで減圧する減圧工程(ステップS11)を備えている。また、所定の操作圧Psに到達した段階で第1室1を密閉し、溶媒が蒸発して第1室1が所定の圧力に上昇するまで放置する放置工程(ステップS13)と、密閉された第1室1において圧力P1が所定の圧力に到達したか否か判定する工程(ステップS14)とを備えている。また、所定の圧力に上昇した第1室1と第2室2とを連通する連通工程(ステップS15)と、第1室1と第2室2とに拡散した溶媒の蒸気を真空ポンプ6により排出する排出工程(ステップS16)とを備えている。本実施形態における所定の圧力は、密閉された第1室1の溶媒の飽和蒸気圧Psaに操作圧Psを加えた圧力に設定されている。
(1)上記実施形態2の減圧乾燥方法は、減圧工程(ステップS11)では、制御部20は、連通弁8を開き第1室1と第2室2とを連通させた状態で真空ポンプ6を駆動して、液状体Lが塗布された基板Wが収容された第1室1を、溶媒が蒸発して膜形状に影響を与える粘度の直前まで液状体Lが増粘する操作圧Psまで減圧する。その後、放置工程(ステップS13)では、制御部20は、連通弁8を閉じて第1室1を密閉状態とし、液状体Lの溶媒の蒸発が進む。そして、第1室1の圧力P1が所定の圧力(操作圧Ps+飽和蒸気圧Psa)となるまで放置する。連通工程(ステップS15)では、制御部20は、連通弁8を開き所定の圧力に到達した第1室1と第2室2とを連通する。排出工程(ステップS16)では、制御部20は、N2バルブ9を開いてN2ガスを導入して溶媒の蒸気を第1室1から第2室2に排出する。同時に、真空ポンプ6の排気速度を上昇させて積極排気を行い、液状体Lに残留する溶媒を蒸発させて排出する。したがって、真空ポンプ6による排気の影響を受けずに、飽和蒸気圧Psaに到達するまで蒸気の拡散によってのみ乾燥が進む極めてスローな乾燥状態(蒸発速度)を与えることができる。また、密閉された第1室1内において蒸気圧分布が面内均一な状態で乾燥が進み、膜形状の面内均一性がよくなる。さらに、液状体Lが増粘して膜形状が安定した状態で放置されるので、後に残留する溶媒を引き抜くように積極排気することができる。すなわち、液状体Lの減圧下における形状を制御して乾燥する減圧乾燥方法を提供することができる。
次に、実施形態3の減圧乾燥方法について図8および図9を基に説明する。図8は、実施形態3の減圧乾燥方法を示すフローチャートである。図9は、減圧乾燥装置の減圧乾燥プロファイルのグラフである。詳しくは、図9は、図8のフローチャートに対応する減圧乾燥の時間経過に対する第1室1と第2室2の圧力変化を示すグラフである。また、急速乾燥型の減圧乾燥方法を示すものである。
図8に示すように、実施形態3の減圧乾燥方法は、第1室1に基板Wが略密閉状態に収容された状態で、非連通状態の第2室2を所定の操作圧Psまで真空ポンプ6により減圧する減圧工程(ステップS21)と、第2室2が所定の操作圧Psに到達した段階で、第1室1と第2室2とを連通する連通工程(ステップS23)と、第1室1と第2室2とに拡散した溶媒の蒸気を排出する排出工程(ステップS24)とを備えている。
(1)上記実施形態3の減圧乾燥方法は、減圧工程(ステップS21)では、制御部20は、連通弁8を閉じ第1室1と第2室2とが連通しない状態で真空ポンプ6を駆動して、第2室2を操作圧Psまで減圧する。その後、連通工程(ステップS23)では、制御部20は、連通弁8を開き操作圧Psに到達した第2室2とほぼ大気圧の第1室1とを連通させる。排出工程(ステップS24)では、制御部20は、引き続き真空ポンプ6を駆動し、液状体Lから蒸発する溶媒の蒸気を排出する。続いて真空バルブ7およびN2バルブ9を開閉して設定された目標圧とする減圧乾燥プロファイルを実行して溶媒の蒸発を進める。したがって、第1室1中の液状体Lは、減圧過程を経ることなく、一気に所定の操作圧Psに低下した減圧下に置かれるので、溶質と溶媒との比率が変化して形状の勾配が生じ易い減圧過程を省いて、膜形状が安定化する溶質と溶媒の比率の範囲で減圧乾燥する急速乾燥型の減圧乾燥方法を提供することができる。
(液晶表示装置およびその製造方法)
図10は、液晶表示装置の要部構造を示す概略断面図である。図10に示すように、液晶表示装置50は、パッシブマトリクス型液晶表示装置であって、複数の色層64を有するカラーフィルタ基板(CF基板)61と、複数の電極68を有する対向基板71と、CF基板61と対向基板71とに間に狭持された液晶70とを備えた液晶表示パネル60を有している。このような液晶表示装置50は、受光型の表示装置であるため、例えば対向基板71の背面側にLED素子、EL、冷陰極管などの光源を有する照明装置(図示省略)を備えている。尚、本実施形態の液晶表示装置50は、これに限定されず、例えば対向基板71にTFT(Thin Film Transistor)やTFD(Thin Film Diode)などのスイッチング素子を備えたアクティブマトリクス型液晶表示装置であってもよい。
(1)上記実施形態4の液晶表示装置50において、機能膜としての色層64の製造方法は、色層形成材料を含む3種の機能液を色要素領域に付与して、上記実施形態1〜3のいずれかの減圧乾燥方法を用いて成膜している。したがって、減圧下において機能液の溶媒の蒸発速度が最適化され、面内の蒸気圧分布がほぼ均一な状態で減圧乾燥されるため、断面形状がほぼ平坦で、面内の膜厚バラツキが少ない各色層64R,64G,64Bを形成することができる。
(有機EL表示装置およびその製造方法)
図11は、有機EL表示装置の要部構造を示す概略断面図である。図11に示すように、有機EL表示装置100は、発光素子部117を有する基板101と、基板101と空間120を隔てて封着された封止基板119とを備えている。また基板101は、素子基板102上に回路素子部103を備えており、発光素子部117は、回路素子部103上に重畳して形成され、回路素子部103により駆動されるものである。発光素子部117には、3色の発光層117R,117G,117Bがそれぞれの色要素領域Aに形成され、ストライプ状となっている。基板101は、3色の発光層117R,117G,117Bに対応する3つの色要素領域Aを1組の絵素とし、この絵素が素子基板102の回路素子部103上にマトリクス状に配置されたものである。本実施形態の有機EL表示装置100は、発光素子部117からの発光が素子基板102側に出射するものである。
(1)上記実施形態5の有機EL表示装置100において、機能膜としての各発光層117R,117G,117Bの製造方法は、発光層形成材料を含む3種の機能液(液状体)を色要素領域Aに付与して、上記実施形態1〜3のいずれかの減圧乾燥方法を用いて成膜している。したがって、減圧下において機能液の溶媒の蒸発速度が最適化され、面内の蒸気圧分布がほぼ均一な状態で減圧乾燥されるため、断面形状がほぼ平坦で、面内の膜厚バラツキが少ない各発光層117R,117G,117Bを形成することができる。
次に実施形態4の液晶表示装置あるいは実施形態5の有機EL表示装置を搭載した電子機器の具体例について説明する。図12は、電子機器としての携帯型情報処理装置を示す概略斜視図である。図12に示すように、本実施形態の電子機器としての携帯型情報処理装置200は、入力用のキーボード201を有する情報処理装置本体203と、表示部202とを備えている。表示部202には、液晶表示装置50あるいは有機EL表示装置100が搭載されている。
(1)上記実施形態6の電子機器としての携帯型情報処理装置200は、実施形態4の色ムラや配向ムラなどの表示ムラが少ない高い表示品質を有する液晶表示装置50あるいは実施形態5の発光ムラや輝度ムラなどの表示ムラが少ない高い表示品質を有する有機EL表示装置100を搭載している。したがって、画像等の情報を見映えよく表示可能な携帯型情報処理装置200を提供することができる。
(変形例1)上記実施形態3の減圧乾燥方法において、第1室1の初期の圧力P1は、大気圧(1atm)に限らない。例えば、第1室1と第2室2とを連通させた状態で減圧を開始し、操作圧Psと大気圧との中間の減圧値で連通弁8を閉じて第1室1を密閉する。その後、第2室2が操作圧Psに到達してから第1室1と連通させてもよい。これによれば、連通後の第1室1の圧力P1が第2室2の圧力P2に到達する時間を短縮することが可能である。すなわちより短時間で1回の減圧乾燥動作を終了させることが可能である。
Claims (12)
- 減圧手段によって減圧可能な第2室と前記第2室に連通可能な第1室とを有する減圧乾燥装置を用い、基材に塗布された液状体の溶媒を減圧下で蒸発させて乾燥する減圧乾燥方法であって、
前記第1室に前記基材が収容された状態で、前記第1室と前記第2室とを連通させて、前記液状体の溶媒の蒸気圧よりも高い所定の操作圧まで前記減圧手段により減圧する減圧工程と、
前記所定の操作圧に到達した段階で前記第1室を密閉し、前記溶媒が蒸発して前記第1室が所定の圧力に上昇するまで放置する放置工程と、
前記所定の圧力に上昇した前記第1室と前記第2室とを連通する連通工程と、
前記第1室と前記第2室とに拡散した前記溶媒の蒸気を前記減圧手段により排出する排出工程と、を備えたことを特徴とする減圧乾燥方法。 - 前記所定の圧力は、密閉された前記第1室内で一定量の前記溶媒が蒸発した場合の蒸気圧に前記所定の操作圧を加えた圧力であり、
前記排出工程では、前記所定の圧力よりも高い圧力の下で排気を行うことを特徴とする請求項1に記載の減圧乾燥方法。 - 前記減圧工程から前記排出工程を繰り返して前記基材に塗布された前記液状体の乾燥を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の減圧乾燥方法。
- 減圧手段によって減圧可能な第2室と前記第2室に連通可能な第1室とを有する減圧乾燥装置を用い、基材に塗布された液状体の溶媒を減圧下で蒸発させて乾燥する減圧乾燥方法であって、
前記第1室に基材が収容された状態で、前記第1室と前記第2室とを連通させて、前記液状体から溶媒が蒸発して膜形状に影響を与える粘度の直前まで増粘する所定の操作圧まで減圧する減圧工程と、
前記所定の操作圧に到達した段階で前記第1室を密閉し、前記溶媒の蒸発が進んで前記第1室が所定の圧力に上昇するまで放置する放置工程と、
前記所定の圧力に上昇した前記第1室と前記第2室とを連通する連通工程と、
前記第1室と前記第2室とに拡散した前記溶媒の蒸気を前記減圧手段により排出する排出工程と、を備えたことを特徴とする減圧乾燥方法。 - 前記所定の圧力は、前記第1室における前記液状体の溶媒の略飽和蒸発圧に前記所定の操作圧を加えた圧力であることを特徴とする請求項4に記載の減圧乾燥方法。
- 前記連通工程では、前記所定の圧力に上昇した前記第1室を前記第1室よりも容積が大きい前記第2室に連通させることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の減圧乾燥方法。
- 前記第2室は、前記減圧工程から前記連通工程の間に前記所定の操作圧未満の圧力に減圧されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載の減圧乾燥方法。
- 前記排出工程では、前記液状体の乾燥が進み膜形状が固定化する程度に増粘したら前記減圧手段の排気速度を上昇させる積極排気を行うことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載の減圧乾燥方法。
- 前記排出工程では、前記第1室が前記所定の操作圧以下に減圧されないように、外部から不活性ガスを前記第1室に導入することを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載の減圧乾燥方法。
- 前記排出工程では、前記第1室の前記溶媒の蒸気を前記第2室に拡散させてから前記第1室を密閉した後に、前記減圧手段により前記第2室に拡散した前記溶媒の蒸気を排出することを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載の減圧乾燥方法。
- 基材に機能性材料を含む液状体を塗布して乾燥させ、前記基材の表面に機能膜を形成する機能膜の製造方法であって、
請求項1ないし10のいずれか一項に記載の減圧乾燥方法を用いて、前記液状体を乾燥することを特徴とする機能膜の製造方法。 - 一対の基板を有すると共に少なくとも一方の基板に画素を構成する機能膜を備えた電気光学装置の製造方法であって、
請求項11に記載の機能膜の製造方法を用いて、前記機能膜を形成することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
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