JP3985545B2 - 薄膜形成装置と薄膜形成方法、液晶装置の製造装置と液晶装置の製造方法と液晶装置、及び薄膜構造体の製造装置と薄膜構造体の製造方法と薄膜構造体、及び電子機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶剤中に膜材料が溶解又は分散させられてなる塗布液を基板上に塗布して薄膜を形成する薄膜形成装置と薄膜形成方法、さらにこれらを用いた液晶装置の製造装置と液晶装置の製造方法と液晶装置、及び薄膜構造体の製造装置と薄膜構造体の製造方法と薄膜構造体、及び電子機器に関し、特に、膜厚を均一にすることができるようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、薄膜形成技術としては、例えば薄膜塗布法の一つであるスピンコート法が一般的に用いられている。このスピンコート法は、塗布液を基板上に滴下した後に、基板を回転させて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、回転数及び回転保持時間、あるいは塗布液の粘度などにより膜厚を制御するものである。このスピンコート法は、例えば半導体製造工程等に用いられるフォトレジスト膜やＳＯＧ（スピンオンガラス）等の層間絶縁膜の形成、液晶装置製造工程等におけるオーバーコート膜（平坦化膜）や配向膜の形成、さらには光ディスク等の製造工程における保護膜の形成等に広く用いられている。
【０００３】
しかしながら、このスピンコート法では、供給された塗布液の大半が飛散してしまうため、多くの塗布液を供給する必要があるとともに無駄が多く、生産コストが高くなるといった不都合があった。また、基板を回転させるため、遠心力により塗布液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、膜厚が不均一になるといった不都合もあった。これらの対策のため、近年、いわゆるインクジェット法を応用した技術が提案されている。
【０００４】
例えば、特開平８−２５０３８９号公報等にインクジェット法を応用して基板上に塗布液を塗布し、薄膜を形成する技術が記載されている。この技術は、相対移動手段によってヘッドを基板に対して直線的に相対移動させ、これによって塗布液を、角型基板上に均一に塗布できるようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の従来の技術では、未だ形成する薄膜の膜厚を十分均一にし得ないといった不満がある。
すなわち、一般に液滴吐出ヘッドを用いて塗布される塗布液は、これに流動性を持たせてノズルまでの供給やノズルからの吐出を可能にするため、固形分である膜材料が溶剤に溶解又は分散させられて形成されている。したがって、図８（ａ）に示すようにこのような溶剤を含んだ塗布液が、基板１上に吐出され薄膜状に塗布されると、塗布液からなる膜２は塗布直後、その周辺部（エッジ部）２ａに表面張力によって図８（ａ）中矢印Ａで示すような内側に縮まろうとする力が生じる。
【０００６】
また、このような力とは別に、膜２表面の近傍では、膜２から蒸発した溶剤蒸気の濃度が膜２の中央部２ｂの直上で高く、周辺部２ａの直上で拡散により低くなっている。したがって、表面近傍の溶剤蒸気濃度が高い中央部２ｂでは溶剤の蒸発が起こりにくく、溶剤蒸気濃度の低い周辺部２ａでは蒸発が起こり易くなっていることにより、膜２内では溶剤の対流が、図８（ｂ）中矢印Ｂで示すように中央部２ｂ側から周辺部２ａ側に向かって起こる。
【０００７】
結果として図８（ｂ）に示したように塗布液（膜２）がノズルからの着弾位置より内側に引き寄せられ、かつ溶剤の対流により溶質もしくは分散質が周辺部へ移動するため、膜厚が厚くなってしまう。そして、このようにして周辺部２ａの膜厚が中央部の膜厚より厚くなると、当然ながら硬化後得られる膜２はその全体の膜厚の均一性が損なわれてしまう。したがって、この膜２を液晶装置の各膜、例えば配向膜やカラーフィルタ上に形成するオーバーコート膜などに用いた場合に、特にそのエッジ部２ａにおいて液晶の配向ムラや色ムラが生じることがある。
【０００８】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、液滴吐出ヘッドを用いることによって材料の無駄を抑え、しかも形成する膜全体の厚さを均一にすることができるようにした、薄膜形成装置と薄膜形成方法、さらにこれらを用いた液晶装置の製造装置と液晶装置の製造方法と液晶装置、及び薄膜構造体の製造装置と薄膜構造体の製造方法と薄膜構造体、及び電子機器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため本発明の薄膜形成装置では、溶剤中に膜材料が溶解又は分散させられてなる塗布液を基板上に塗布して薄膜を形成する薄膜形成装置であって、前記基板上に前記塗布液を吐出する液滴吐出ヘッドを有する吐出機構と、該液滴吐出ヘッドと前記基板との位置を相対的に移動可能とする移動機構と、前記吐出機構及び前記移動機構の少なくとも一方を制御する制御部とを備え、前記基板上に塗布された塗布液の近傍に溶剤蒸気を供給する、溶剤蒸気供給機構を有したことを特徴としている。
【００１０】
この薄膜形成装置によれば、溶剤蒸気供給機構を有しているので、これによって基板上に塗布された塗布液の近傍に溶剤蒸気を供給することにより、塗布液からなる塗布膜の中央部直上と周辺部直上での溶剤蒸気濃度の差を少なくすることができ、したがってこの溶剤蒸気濃度の差に起因して周辺部の膜厚が中央部の膜厚より厚くなり、得られる膜全体の厚さの均一性が損なわれるのを、防止することができる。
【００１１】
また、この薄膜形成装置においては、溶剤蒸気供給機構を、その供給した溶剤蒸気の濃度が、基板上に塗布された塗布液の中央部より周辺部で高くなるように溶剤蒸気を供給するものであるのが好ましい。
このようにすれば、塗布液からなる塗布膜の中央部直上と周辺部直上での溶剤蒸気濃度の差をより少なくすることができ、したがって得られる膜の全体の厚さをより均一にすることができる。
【００１２】
また、この薄膜形成装置においては、溶剤蒸気供給機構を、少なくとも基板の表面側を覆うカバーと、このカバー内に溶剤蒸気を供給する供給手段とを備えて構成するのが好ましい。
このようにすれば、カバーで基板表面の近傍を覆った状態のもとで、このカバー内に例えば十分高濃度の溶剤蒸気を供給することにより、基板上に塗布された塗布液の中央部直上と周辺部直上での溶剤蒸気濃度の差をほとんど無視できる程度に少なくすることができ、したがって得られる膜の全体の厚さを均一にすることができる。
【００１３】
また、この薄膜形成装置においては、制御部を、吐出機構による吐出動作及び移動機構による移動動作の少なくとも一方を制御して塗布液の塗布条件を変え、薄膜の膜厚を制御するように構成するのが好ましい。
このようにすれば、制御部によって吐出機構による吐出動作及び移動機構による移動動作の少なくとも一方を制御し、塗布液の塗布条件を変え薄膜の膜厚を制御するので、容易にかつ高精度に薄膜の膜厚制御が行えるとともに、装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００１４】
本発明の薄膜形成方法では、溶剤中に膜材料が溶解又は分散させられてなる塗布液を基板上に塗布して薄膜を形成する薄膜形成方法であって、前記の薄膜形成装置を用い、液滴吐出ヘッドから基板上に前記塗布液を吐出した後、前記溶剤蒸気供給機構から吐出した塗布液の近傍に溶剤蒸気を供給することを特徴としている。
この薄膜形成方法によれば、前記薄膜形成装置の溶剤蒸気供給機構によって基板上に塗布された塗布液の近傍に溶剤蒸気を供給することにより、塗布液からなる塗布膜の中央部直上と周辺部直上での溶剤蒸気濃度の差を少なくすることができ、したがってこの溶剤蒸気濃度の差に起因して周辺部の膜厚が中央部の膜厚より厚くなり、得られる膜全体の厚さの均一性が損なわれるのを防止することができる。
【００１５】
本発明の液晶装置の製造装置では、一対の基板間に液晶が挟持されてなる液晶装置の製造装置であって、前記薄膜形成装置を備え、該薄膜形成装置が、前記基板上に形成される薄膜の少なくとも一種を形成するものであることを特徴としている。
また、本発明の液晶装置の製造方法では、一対の基板間に液晶が挟持されてなる液晶装置の製造方法であって、前記の薄膜形成方法を用いて、前記基板上に形成される薄膜の少なくとも一種を形成することを特徴としている。
これら液晶装置の製造装置及び液晶装置の製造方法によれば、前記薄膜形成装置の溶剤蒸気供給機構によって基板上に塗布された塗布液の近傍に溶剤蒸気を供給することにより、塗布液からなる塗布膜の中央部直上と周辺部直上での溶剤蒸気濃度の差を少なくすることができ、したがってこの塗布膜から得られる薄膜の膜厚を均一化して、例えば液晶の配向ムラや色ムラといった不都合を防止することができる。
【００１６】
本発明の液晶装置では、前記の液晶装置の製造方法によって製造されたことを特徴としている。
この液晶装置によれば、前述したように塗布膜の中央部直上と周辺部直上での溶剤蒸気濃度の差が少なくなることによって得られる薄膜の膜厚が均一化されているので、例えば液晶の配向ムラや色ムラといった不都合が防止されたものとなる。
【００１７】
本発明の薄膜構造体の製造装置では、基板上に薄膜が形成された薄膜構造体の製造装置であって、前記の薄膜形成装置を備え、該薄膜形成装置が、前記基板上に形成される薄膜の少なくとも一種を形成するものであることを特徴としている。
また、本発明の薄膜構造体の製造方法では、基板上に薄膜が形成された薄膜構造体の製造方法であって、前記の薄膜形成方法を用いて、前記基板上に形成される薄膜の少なくとも一種を形成することを特徴としている。
これら薄膜構造体の製造装置及び薄膜構造体の製造方法によれば、前記薄膜形成装置の溶剤蒸気供給機構によって基板上に塗布された塗布液の近傍に溶剤蒸気を供給することにより、塗布液からなる塗布膜の中央部直上と周辺部直上での溶剤蒸気濃度の差を少なくすることができ、したがってこの塗布膜から得られる薄膜の膜厚を均一にすることができる。
【００１８】
本発明の薄膜構造体では、前記の薄膜構造体の製造方法によって製造されたことを特徴としている。
この薄膜構造体によれば、前述したように塗布膜の中央部直上と周辺部直上での溶剤蒸気濃度の差が少なくなることにより、得られる薄膜の膜厚が均一化されたものとなる。
本発明の電子機器では、前記液晶装置、又は薄膜構造体を表示手段として備えてなることを特徴としている。
この電子機器によれば、例えば液晶の配向ムラや色ムラといった不都合が防止された液晶装置を表示手段としていることにより、良好な表示をなすものとなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は本発明の薄膜形成装置の一実施形態例を示す図であって、図１中符号１は薄膜形成装置である。この薄膜形成装置１は、液晶装置（Liquid Crystal Display；液晶表示装置）においてその基板上に形成される薄膜を形成するために用いられるもので、本例においては、特にカラーフィルタまで形成された基板ＳＵＢ上に、オーバーコート膜（平坦化膜）となる薄膜を形成するために塗布液Ｌを塗布するものとなっている。
【００２０】
この薄膜形成装置１は、基板ＳＵＢ上に塗布液Ｌを吐出する液滴吐出ヘッド２を有する吐出機構３と、該液滴吐出ヘッド２と基板ＳＵＢとの位置を相対的に移動させる移動機構４と、吐出機構３及び移動機構４を制御する制御部Ｃとを備え、さらに前記基板ＳＵＢ上に塗布された塗布液Ｌの近傍に溶剤蒸気を供給する溶剤蒸気供給機構５を有して構成されたものである。
【００２１】
前記移動機構４は、図２に示すように基板ステージ６上に載置された基板ＳＵＢの上方に、液滴吐出ヘッド２を下方に向けて支持するヘッド支持部７と、上方の液滴吐出ヘッド２に対して基板ステージ６とともに基板ＳＵＢをＸ、Ｙ方向に移動させるステージ駆動部８とから構成されたものである。
【００２２】
前記ヘッド支持部７は、液滴吐出ヘッド２を基板ＳＵＢに対してその垂直方向（Ｚ軸）に任意の移動速度で移動可能かつ位置決め可能なリニアモータ等の機構と、垂直中心軸を中心に液滴吐出ヘッド２を回転させることによって下方の基板ＳＵＢに対して任意な角度に設定可能なステッピングモータ等の機構とを備えたものである。
【００２３】
前記ステージ駆動部８は、垂直中心軸を中心に基板ステージ６を回転させて上方の液滴吐出ヘッド２に対して任意な角度に設定可能なθ軸ステージ９と、基板ステージ６を液滴吐出ヘッド２に対して水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）にそれぞれ移動させかつ位置決めするステージ１０ａ、１０ｂとを備えている。なお、θ軸ステージ９は、ステッピングモータ等から構成され、ステージ１０ａ、１０ｂは、リニアモータ等から構成されている。
【００２４】
前記吐出機構３は、液滴吐出ヘッド２とこれにチューブ１１を介して接続されたタンクＴを備えてなるものである。タンクＴは塗布液Ｌを貯留するもので、チューブ１１を介してこの塗布液Ｌを液滴吐出ヘッド２に供給するものとなっている。このような構成によって吐出機構３は、タンクＴに貯留された塗布液Ｌを液滴吐出ヘッド２から吐出し、これを基板ＳＵＢ上に塗布するようになっている。前記液滴吐出ヘッド２は、例えばピエゾ素子によって液室を圧縮してその圧力で液体（液状材料）を吐出させるもので、一列又は複数列に配列された複数のノズル（ノズル孔）を有している。
【００２５】
この液滴吐出ヘッド２の構造の一例を説明すると、液滴吐出ヘッド２は、図３（ａ）に示すように例えばステンレス製のノズルプレート１２と振動板１３とを備え、両者を仕切部材（リザーバプレート）１４を介して接合したものである。ノズルプレート１２と振動板１３との間には、仕切部材１４によって複数の空間１５と液溜まり１６とが形成されている。各空間１５と液溜まり１６の内部は液状材料で満たされており、各空間１５と液溜まり１６とは供給口１７を介して連通したものとなっている。また、ノズルプレート１２には、空間１５から液状材料を噴射するためのノズル１８が形成されている。一方、振動板１３には、液溜まり１６に液状材料を供給するための孔１９が形成されている。
【００２６】
また、振動板１３の空間１５に対向する面と反対側の面上には、図２（ｂ）に示すように圧電素子（ピエゾ素子）２０が接合されている。この圧電素子２０は、一対の電極２１の間に位置し、通電するとこれが外側に突出するようにして撓曲するよう構成されたものである。そして、このような構成のもとに圧電素子２０が接合されている振動板１３は、圧電素子２０と一体になって同時に外側へ撓曲するようになっており、これによって空間１５の容積が増大するようになっている。したがって、空間１５内に増大した容積分に相当する液状材料が、液溜まり１６から供給口１７を介して流入する。また、このような状態から圧電素子２０への通電を解除すると、圧電素子２０と振動板１３はともに元の形状に戻る。したがって、空間１５も元の容積に戻ることから、空間１５内部の液状材料の圧力が上昇し、ノズル１８から基板に向けて液状材料の液滴２２が吐出される。
なお、液滴吐出ヘッド２の方式としては、前記の圧電素子２０を用いたピエゾジェットタイプ以外の方式でもよく、例えば、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いた方式を採用してもよい。
【００２７】
前記制御部Ｃは、装置全体の制御を行うマイクロプロセッサ等のＣＰＵや、各種信号の入出力機能を有するコンピュータなどによって構成されたもので、図１、図２に示したように吐出機構３及び移動機構４にそれぞれ電気的に接続されたことにより、吐出機構３による吐出動作、及び移動機構４による移動動作の少なくとも一方、本例では両方を制御するものとなっている。そして、このような構成により、塗布液Ｌの塗布条件を変え、形成する薄膜（オーバーコート膜）の膜厚を制御する機能を有したものとなっている。
【００２８】
すなわち、制御部Ｃは、前記膜厚を制御する機能として、基板ＳＵＢ上の塗布液Ｌの吐出間隔を変える制御機能と、１ドット当たりの塗布液Ｌの吐出量を変える制御機能と、ノズル１８の配列方向と移動機構４による移動方向との角度θを変える制御機能と、基板ＳＵＢ上の同一位置に繰り返し塗布を行う際に繰り返す塗布ごとに塗布条件を設定する制御機能と、基板ＳＵＢ上を複数の領域に分けて各領域ごとに塗布条件を設定する制御機能とを備えている。
【００２９】
さらに、制御部Ｃは、前記吐出間隔を変える制御機能として、基板ＳＵＢと液滴吐出ヘッド２との相対的な移動の速度を変えて吐出間隔を変える制御機能と、移動時における吐出の時間間隔を変えて吐出間隔を変える制御機能と、複数のノズルのうち同時に塗布液Ｌを吐出させるノズルを任意に設定して吐出間隔を変える機能とを備えている。
【００３０】
前記溶剤蒸気供給機構５は、図１に示したように少なくとも基板ＳＵＢとこれを保持する基板ステージ６の表面側を覆うカバー２３と、このカバー２３内に溶剤蒸気を供給する供給装置（供給手段）２４とを備えて構成されたもので、特に本例では、供給する溶剤蒸気の濃度が、基板ＳＵＢ上に塗布された塗布液Ｌの中央部より周辺部で高くなるように、溶剤蒸気を供給するよう構成されたものとなっている。
【００３１】
カバー２３は、底面部を開口とする直方体の箱状のもので、図示しない昇降装置によって昇降可能に設けられたものである。そして、このカバー２３は、後述するように供給装置２４の作動時において、図１に示したようにその下端部が基板ステージ６の表面近傍に位置させられるようになっている。また、このカバー２３は、全体が二重壁構造をとることによってその壁内を蒸気の流通路としたものである。すなわち、このカバー２３の天板２３ａには前記供給装置２４からのフレキシブル配管２５が接続されており、また側壁２３ｂの下端部内壁側には溶剤蒸気の供給口２３ｃが形成されている。カバー２３の天板２３ａ中央部には吸引ファン２６が設けられており、この吸引ファン２６にはフレキシブル配管２７が接続されている。このフレキシブル配管２７は前記供給装置２４に接続されている。
【００３２】
供給装置２４は、溶剤蒸気、具体的には液滴吐出ヘッド２から吐出される塗布液Ｌに用いられた溶剤の蒸気を発生しこれを送気するためのもので、溶剤を貯留する容器（図示せず）と、この容器内の溶剤を加熱するヒーター等の加熱手段（図示せず）と、加熱によって生成した溶剤蒸気をフレキシブル配管２５を介してカバー２３内に供給するための送気ポンプ（図示せず）とを備えて構成されたものである。
【００３３】
このような構成のもとに溶剤蒸気供給機構５は、生成した溶剤蒸気をフレキシブル配管２５を介してカバー２３の二重壁内に供給し、その下端部に形成した供給口２３ｃから溶剤蒸気を吹き出すことにより、カバー２３で覆った基板ＳＵＢの表面近傍に溶剤蒸気を供給するようになっている。また、カバー２３で覆われた基板ＳＵＢ近傍の溶剤蒸気は、吸引ファン２６を介して再度供給装置２４に返送されるようになっている。ここで、カバー２３には溶剤蒸気の供給口２３ｃが側壁２３ｂの下端部に形成されていることから、供給する溶剤蒸気は基板ＳＵＢ上に塗布された塗布液Ｌの周辺部近傍に供給されるようになる。したがって、基板ＳＵＢ近傍においては、供給する溶剤蒸気の濃度が、基板ＳＵＢ上の塗布液Ｌの中央部より周辺部で高くなるようになっている。
【００３４】
次に、本実施形態の薄膜形成装置を用いてオーバーコート膜を形成した液晶装置、及びこのオーバーコート膜（平坦化膜）の形成方法について説明する。なお、ここでは、液晶装置の概略構成とそのオーバーコート膜の形成工程についてのみ説明し、液晶装置全体でのその他の製造工程についてはその説明を省略する。
図４はパッシブマトリックス型の液晶装置（液晶表示装置）を示す図であり、図４中符号３０は液晶装置である。この液晶装置３０は透過型のもので、一対のガラス基板３１、３２の間にＳＴＮ（Super Twisted Nematic）液晶等からなる液晶層３３が挟持されてなるものである。
【００３５】
一方のガラス基板３１には、その内面にカラーフィルタ３４が形成されている。カラーフィルタ３４は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色からなる着色層３４Ｒ、３４Ｇ、３４Ｂが規則的に配列されて構成されたものである。なお、これらの色素層３４Ｒ（３４Ｇ、３４Ｂ）間には、ブラックマトリクスやバンクなどからなる仕切３５が形成されている。そして、これらカラーフィルタ３４及び仕切３５の上には、該カラーフィルタ３４や仕切３５によって形成される段差をなくしてこれを平坦化するため、オーバーコート膜３６が形成されている。このオーバーコート膜３６は、後述するように図１に示した本発明の薄膜形成装置１により、形成されたものである。
【００３６】
オーバーコート膜３６の上には複数の電極３７がストライプ状に形成され、さらにその上には配向膜３８が形成されている。
他方のガラス基板３２には、その内面に、前記のカラーフィルタ３４側の電極と直交するようにして、複数の電極３９がストライプ状に形成されており、これら電極３９上には、配向膜４０が形成されている。なお、前記カラーフィルタ３４の各着色層３４Ｒ、３４Ｇ、３４Ｂは、それぞれガラス基板３２の電極３９と前記ガラス基板３１の電極３７との交差位置に対応する位置に、配置されたものとなっている。また、電極３７、３９は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電材料によって形成されたものである。さらに、ガラス基板３２とカラーフィルタ３４の外面側にはそれぞれ偏向板（図示せず）が設けられ、ガラス基板３１、３２間にはこれら基板３１、３２間の間隔（セルギャップ）を一定に保持するためスペーサ４１が設けられ、さらにこれらガラス基板３１、３２間には該ガラス基板３１、３２を密着させてセルを作り、液晶３３を外気から遮断するためのシール材４２が設けられている。
【００３７】
このような構成の液晶装置３０においては、特にそのオーバーコート膜３６が、図１に示した本発明の薄膜形成装置１によって形成されている。
オーバーコート膜３６を形成するには、まず、塗布液Ｌとしてオーバーコート膜形成用のもの、例えば、アクリル系樹脂を主な膜材料（固形分）とし、これをジエチレングリコールジメチルエーテル（ＤＧ）及びブチルカルビトールアセテート（ＢＣＴＡＣ）の溶剤に溶解又は分散させ、さらにエポキシ化合物、カップリング剤を添加してなるものを用意する。ここで、これら溶剤は、特にＢＣＴＡＣの方がその沸点が２４７℃と高いことから、これら溶剤間の添加比率を適宜に設定することにより、吐出し塗布した塗布液Ｌの硬化速度を調整することができる。
【００３８】
また、このような塗布液Ｌを用いて塗布を行うことから、溶剤蒸気供給機構５の供給装置２４においては、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ＤＧ）やブチルカルビトールアセテート（ＢＣＴＡＣ）、またはこれらを混合したものを用意し、これから生成する蒸気をカバー２３内に供給するようにする。なお、供給する溶剤蒸気については、必ずしも塗布液Ｌに使用されている溶剤の蒸気に一致させることなく、例えば性状の似ている別の溶剤蒸気を用いるようにしてもよい。すなわち、ここで用いる溶剤蒸気は、後述するようにガラス基板３１上に形成するオーバーコート膜３６形成用の塗布液Ｌ中から発生する溶剤蒸気の、発生の度合いを調整するためのものであり、このような調整の行える溶剤であれば、塗布液Ｌ中の溶剤とは異なる溶剤蒸気を用いてもよいのである。ただし、形成する薄膜の品質に悪影響を及ぼさないものに限られる。
【００３９】
また、供給する溶剤蒸気の濃度については、特に限定されることはないものの、先に図８（ａ）、（ｂ）を参照して説明したように、膜２の中央部２ｂ直上と周辺部２ａ直上との間での溶剤蒸気濃度の差を少なくし、これをほとんど無視できる程度にし得る濃度とする。具体的には、膜２から生成する溶剤蒸気の濃度より十分に高濃度の蒸気を供給すれば、前記の中央部２ｂ直上と周辺部２ａ直上との差が無視できるようになり、溶剤蒸気濃度の差に起因して硬化後得られる膜の全体の膜厚均一性が損なわれるといったことが防止されるのである。
【００４０】
次に、予め用意したカラーフィルタ３４と仕切３５とを形成してある基板ＳＵＢ（ガラス基板３１）を、基板ステージ６上の所定位置に載せ、ここに保持固定する。そして、このような状態のもとで、液滴吐出ヘッド２からの吐出を行い、ガラス基板３１上のカラーフィルタ３４及び仕切３５の上に塗布液Ｌを形成する。このようにして塗布液Ｌを形成したら、あるいはこの塗布液Ｌ形成に先立ち、溶剤蒸気供給機構５のカバー２３を所定位置、すなわちその下端部が基板ステージ６の表面近傍に位置するところまで下降させておくとともに、供給装置２４で溶剤蒸気を生成させておく。そして、生成した溶剤蒸気をフレキシブル配管２５を介してカバー２３の二重壁内に供給し、その下端部に形成した供給口２３ｃから溶剤蒸気を吹き出す。
【００４１】
すると、カバー２３の下端部に形成された供給口２３ｃは、基板ステージ６の表面近傍に位置していることから、吹き出された溶剤蒸気はカバー２３で覆われた基板ＳＵＢの表面近傍に向けてその周辺部側に供給され、すなわち基板ＳＵＢ上に塗布された塗布液Ｌの周辺部近傍に供給されることになる。したがって、この基板ＳＵＢ近傍においては、供給された溶剤蒸気の濃度が、基板ＳＵＢ上の塗布液Ｌの中央部より周辺部で高くなる。
【００４２】
このようにして溶剤蒸気が供給されると、基板ＳＵＢ上の塗布液Ｌ表面近傍では、その中央部直上と周辺部直上との間で溶剤蒸気濃度の差が少なくなり、しかも、供給口２３ｃから供給された溶剤蒸気の濃度が、基板ＳＵＢ上の塗布液Ｌの中央部より周辺部で高くなっていることから、前記の溶剤蒸気濃度の差の減少がより顕著となる。したがって、このような溶剤蒸気濃度の差に起因して塗布液Ｌからなる膜中で溶剤の対流が起こり、これによって硬化後得られる膜の厚さにばらつきが生じるといったことが防止されるのである。
よって、このような溶剤蒸気供給機構５による溶剤蒸気供給により、硬化後得られるオーバーコート膜３６は十分に膜厚が均一化されたものとなり、これによって、これの上に形成される配向膜３８などにも十分な平坦性を付与し得るものとなる。
なお、このようにして供給された溶剤蒸気と塗布液Ｌから発生する溶剤蒸気とは、吸引ファン２６、フレキシブル配管２７を介して再度供給装置２４に返送される。
【００４３】
また、前記オーバーコート膜３６を形成するための塗布液Ｌの塗布方法については、得られるオーバーコート膜３６の膜厚を所望の膜厚に制御するため、薄膜形成装置１の制御部Ｃにより、吐出機構２による吐出動作及び移動機構４による移動動作の少なくとも一方を制御する。具体的には、以下の動作制御による膜厚制御のうちの少なくとも一つを行うようにする。
【００４４】
〔吐出間隔による膜厚制御〕
この制御は、制御部Ｃにより、塗布液Ｌの塗布条件として基板ＳＵＢ上の塗布液Ｌの吐出間隔を変えることによりオーバーコート膜３６の膜厚を制御するものである。すなわち、吐出間隔を狭めれば、基板ＳＵＢ表面における単位面積当たりの塗布量が多くなって膜厚を厚くすることができ、一方、吐出間隔を広げれば、単位面積当たりの塗布量が少なくなって膜厚を薄くすることができる。
【００４５】
より具体的には、液滴吐出ヘッド２と基板ＳＵＢとの相対的な移動速度を変えることにより、吐出間隔の変更を行う。すなわち、移動速度を高めれば、単位移動距離当たりの塗布量が少なくなって膜厚を薄くすることができ、一方、移動速度を低くすれば、単位移動距離当たりの塗布量が多くなって膜厚を厚くすることができる。例えば、移動機構４によりステージ１０ａ又は１０ｂを液滴吐出ヘッド２に対してＸ軸方向又はＹ軸方向に移動させ、これにより基板ＳＵＢを液滴吐出ヘッド２に対してＸ軸方向又はＹ軸方向に移動させ、塗布を行う場合に、吐出の時間間隔を一定にした状態でＸ軸方向又はＹ軸方向への移動速度を高めることにより、膜厚を薄くすることができる。
【００４６】
また、液滴吐出ヘッド２と基板ＳＵＢとの相対的な移動時における吐出の時間間隔を変えることにより、吐出間隔の変更を行ってもよい。すなわち、吐出の時間間隔を狭めれば、単位移動距離当たりの塗布量が多くなって膜厚を厚くすることができ、一方、吐出の時間間隔を広げれば、単位移動距離当たりの塗布量が少なくなって膜厚を薄くすることができる。例えば、移動機構４による液滴吐出ヘッド２の移動速度を一定にした状態で、吐出機構３により塗布液Ｌの吐出の時間間隔を短くすれば、膜厚を薄くすることができる。
【００４７】
さらに、複数のノズル１８のうち同時に塗布液Ｌを吐出させるノズル１８を任意に設定することにより、吐出間隔を変えてもよい。同時に吐出するノズル１８の数が多くかつこれらのノズル１８が近接しているほど、単位面積当たりの塗布量が多くなって膜厚を厚くすることができ、一方、同時に吐出するノズル１８の数が少なくかつこれらのノズル１８が離間しているほど、単位面積当たりの塗布量が少なくなって膜厚を薄くすることができる。すなわち、吐出機構３によって例えば等間隔に配列されたノズル１８を一つおきに吐出するように設定すれば、全てのノズル１８で吐出させた場合に比べてノズル１８の配列方向で吐出間隔を２倍にすることができ、膜厚を半分に薄くすることができる。なお、前記吐出間隔については、例えば１μｍから１００μｍ程度の間で変化させるようにする。
【００４８】
〔吐出量による膜厚制御〕
この制御は、制御部Ｃによって、塗布液Ｌの塗布条件として１ドット当たりの塗布液Ｌの吐出量を変えることにより、膜厚の制御を行うものである。すなわち、吐出量に比例して単位面積当たりの塗布量を変化させ、吐出量を増やせば、膜厚を厚くすることができ、一方、吐出量を減らせば、膜厚を薄くすることができる。例えば、吐出機構３により液滴吐出ヘッド２における圧電素子２０の駆動電圧を０．１Ｖから３４．９Ｖまでの間で変化させ、又は適当な駆動波形を選択することにより、１ドット当たりの吐出量を２ｐｌから２０ｐｌ程度にまで変化させることができ、これにより膜厚を高精度に制御することができる。
【００４９】
また、制御部Ｃにより、ノズル１８ごとに吐出量を変えることによって膜厚を制御してもよい。すなわち、吐出機構３により各ノズル１８の位置及び吐出量に応じて塗布量を任意に変えることができ、多様な膜厚制御が可能になる。例えば、等間隔に配列されたノズル１８の一つおきに１ドット当たりの吐出量を減らす設定をすれば、全てのノズル１８で同吐出量とした場合に比べて単位面積当たりの塗布量が減り、膜厚を薄くすることができる。
【００５０】
〔ノズル配列方向の角度による膜厚制御〕
この制御は、制御部Ｃにより、塗布液Ｌの塗布条件としてノズルの配列方向と移動機構による移動方向との角度を変えることにより膜厚を制御するものである。例えば、図５に示すようにヘッド支持部７によって液滴吐出ヘッド２を回転させ、ノズル１８の配列方向と移動方向（例えばＸ軸方向）との角度θを狭くすることにより、実際のノズルピッチＤよりも見かけ上のノズルピッチＥを狭くして単位移動距離当たりの塗布量を多くすることができ、これにより膜厚を厚くすることができる。
【００５１】
〔重ね塗りによる膜厚制御〕
この制御は、基板ＳＵＢ上の同一位置に繰り返し塗布を行う際に、制御部Ｃによって繰り返す塗布ごとに前記膜厚制御の少なくとも一つの方法を採用して塗布条件を設定するので、例えば塗布液Ｌの乾燥性（揮発性）等の特性に応じて１回目と２回目以降とで塗布条件を変更し、塗布液Ｌに応じた重ね塗りを行うことができる。
【００５２】
〔領域分けによる膜厚制御〕
この制御は、制御部Ｃにより、基板ＳＵＢ上を複数の領域に分けて各領域ごとに前記膜厚制御の少なくとも一つにより塗布条件を設定するので、領域ごとに膜厚を任意に設定することも可能になるとともに、各領域における塗布液の乾燥性（揮発性）等を考慮して予め塗布量を領域ごとに微調整することにより、さらに高精度な膜厚均一性を得ることができる。
【００５３】
なお、本発明の薄膜形成装置としては、前記例に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の変更が可能である。
例えば移動機構としては、前記の移動機構４に代えて、図６に示すような構成のものとしてもよい。図６に示した移動機構５０が前記の移動機構４と異なるところは、その吐出機構５１が、液滴吐出ヘッド２をＸ軸方向へも移動させることのできるＸ軸ステージ５２を備えており、一方ステージ駆動部５３は、Ｙ軸方向に移動可能かつ位置決め可能なステージ５４を備えているものの、Ｘ軸方向に移動可能かつ位置決め可能なステージを備えていない点である。
【００５４】
このような移動機構５０を備えた薄膜形成装置にあっても、液滴吐出ヘッド２と基板ステージ６上の基板ＳＵＢとの相対移動及び位置決めにおける水平面（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）での移動を、移動機構５０によって制御することができる。したがって、前述した制御部Ｃによる膜厚制御についても、この移動機構５０によって確実に行うことができる。
【００５５】
また、前記実施形態では、本発明の薄膜製造装置による薄膜の形成を、液晶装置におけるオーバーコート膜３６の形成に適用したが、本発明はこれに限定されることなく種々の薄膜の形成に適用することができ、例えば前記の液晶装置３０では配向膜４０の形成にも適用することができる。また、液晶装置の駆動回路やそれが搭載されるプリント配線基板を製造する工程で必要とされるエッチングレジストなどの塗布にも適用することができる。
さらに、液晶装置以外の各種の薄膜構造体における、薄膜の形成にも本発明は適用可能である。具体的には、保護膜が表面に形成された光ディスクの薄膜構造体に対して、その保護膜の形成に本発明の薄膜製造装置を用いることができ、その場合に、光ディスク基板全体において膜厚均一性の高い保護膜を容易に得ることができる。
【００５６】
また、溶剤蒸気供給機構５についても、図１に示した構成のものに限定されることなく、例えばカバーとして二重壁構造でなく一重の壁のものを採用し、任意の位置にフレキシブル配管２５の開口を供給口として設けるようにしてもよい。このような構成のものとしても、基板表面近傍における溶剤蒸気濃度の差を少なくすることにより、これに起因する膜厚のバラツキを防止して膜厚の均一化を図ることができる。
【００５７】
次に、前記例の液晶装置を用いた液晶表示装置からなる表示手段が備えられた電子機器の具体例について説明する。
図７（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図７（ａ）において、５００は携帯電話本体を示し、５０１は図４に示した液晶装置を用いた液晶表示装置からなる表示部（表示手段）を示している。
図７（ｂ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図７（ｂ）において、６００は情報処理装置、６０１はキーボードなどの入力部、６０３は情報処理本体、６０２は前記の図４に示した液晶装置を用いた液晶表示装置からなる表示部（表示手段）を示している。
図７（ｃ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図７（ｃ）において、７００は時計本体を示し、７０１は前記の図４に示した液晶装置を用いた液晶表示装置からなる表示部（表示手段）を示している。
図７（ａ）〜（ｃ）に示す電子機器は、前記液晶装置を用いた液晶表示装置からなる表示部（表示手段）が備えられたものであるので、優れた表示品質が得られるものとなる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の薄膜形成装置によれば、溶剤蒸気供給機構によって基板上に塗布された塗布液の近傍に溶剤蒸気を供給することにより、塗布液からなる塗布膜の中央部直上と周辺部直上での溶剤蒸気濃度の差を少なくすることができ、したがってこの溶剤蒸気濃度の差に起因して、得られる膜全体の厚さの均一性が損なわれるのを防止することができ、これにより均一な膜厚の薄膜を形成することができる。また、液滴吐出ヘッドを採用していることにより、材料の無駄をなくしてコストの低減化を図ることができる。
本発明の薄膜形成方法によれば、前記薄膜形成装置の溶剤蒸気供給機構によって基板上に塗布された塗布液の近傍に溶剤蒸気を供給することにより、得られる膜全体の厚さの均一性が損なわれるのを防止し、均一な膜厚の薄膜を形成することができ、またコストの低減化を図ることもできる。
【００５９】
本発明の液晶装置の製造装置及び液晶装置の製造方法によれば、前記薄膜形成装置の溶剤蒸気供給機構によって基板上に塗布された塗布液の近傍に溶剤蒸気を供給することにより、得られる薄膜の膜厚を均一化して、例えば液晶の配向ムラや色ムラといった不都合を防止することができる。
本発明の液晶装置によれば、得られる薄膜の膜厚が均一化されているので、例えば液晶の配向ムラや色ムラといった不都合が防止されたものとなる。
【００６０】
本発明の薄膜構造体の製造装置及び薄膜構造体の製造方法によれば、前記薄膜形成装置の溶剤蒸気供給機構によって基板上に塗布された塗布液の近傍に溶剤蒸気を供給することにより、得られる薄膜の膜厚を均一にすることができる。
本発明の薄膜構造体によれば、得られる薄膜の膜厚が均一化されたものとなる。
【００６１】
本発明の電子機器によれば、前記液晶装置、又は薄膜構造体を表示手段として備えてなるので、例えば液晶の配向ムラや色ムラといった不都合が防止された液晶装置を表示手段とすることにより、良好な表示をなすものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の薄膜形成装置の一例の、概略的構成を説明するための側面図である。
【図２】 図１に示した薄膜形成装置の、要部の概略構成を説明するための斜視図である。
【図３】 液滴吐出ヘッドの概略構成を説明するための図であり、（ａ）は要部斜視図、（ｂ）は要部側断面図である。
【図４】 本発明を適用して形成する液晶装置の一例の、概略構成を示す側断面図である。
【図５】 液滴吐出ヘッドの角度を変えた場合のノズルピッチを説明する図である。
【図６】 本発明の薄膜形成装置の他の例の、要部の概略構成を説明するための斜視図である。
【図７】 表示手段が備えられた電子機器の具体例を示す図であり、（ａ）は携帯電話に適用した場合の一例を示す斜視図、（ｂ）は情報処理装置に適用した場合の一例を示す斜視図、（ｃ）は腕時計型電子機器に適用した場合の一例を示す斜視図である。
【図８】 （ａ）、（ｂ）は、従来の塗布法での課題を説明するための側面図である。
【符号の説明】
１…薄膜形成装置
２…液滴吐出ヘッド
３、５１…吐出機構
４、５０…移動機構
５…溶剤蒸気供給機構
２３…カバー
２４…供給装置（供給手段）
３０…液晶装置
３１、３２…ガラス基板（基板）
３３…液晶
３６…オーバーコート膜
Ｃ…制御部
Ｌ…塗布液
ＳＵＢ…基板

Claims (11)

1. 溶剤中に膜材料が溶解又は分散させられてなる塗布液を基板上に塗布して薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
   前記基板上に前記塗布液を吐出する液滴吐出ヘッドを有する吐出機構と、
   該液滴吐出ヘッドと前記基板との位置を相対的に移動可能とする移動機構と、
   前記吐出機構及び前記移動機構の少なくとも一方を制御する制御部と、
   前記基板上に塗布された塗布液の周辺部近傍に溶剤蒸気を供給する溶剤蒸気供給機構と、を有し、
   前記溶剤蒸気供給機構は、その供給した溶剤蒸気の濃度が、基板上に塗布された前記塗布液の中央部より周辺部で高くなるように、前記基板上に塗布された前記塗布液から生成される溶剤蒸気の濃度より高濃度の前記溶剤蒸気を供給し、
   前記吐出機構により塗布された前記塗布液の膜厚の均一性が維持される、
   ことを特徴とする薄膜形成装置。
2. 前記溶剤蒸気供給機構は、少なくとも基板の表面側を覆うカバーと、このカバー内に溶剤蒸気を供給する供給手段とを備えて構成されていることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
3. 前記制御部は、吐出機構による吐出動作及び移動機構による移動動作の少なくとも一方を制御して前記塗布液の塗布条件を変え、前記薄膜の膜厚を制御することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の薄膜形成装置。
4. 一対の基板間に液晶が挟持されてなる液晶装置の製造装置であって、 請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜形成装置を備え、
   該薄膜形成装置が、前記基板上に形成される薄膜の少なくとも一種を形成するものであることを特徴とする液晶装置の製造装置。
5. 基板上に薄膜が形成された薄膜構造体の製造装置であって、 請求項１〜４のいずれかに記載の薄膜形成装置を備え、
   該薄膜形成装置は、前記基板上に形成される薄膜の少なくとも一種を形成するものであることを特徴とする薄膜構造体の製造装置。
6. 溶剤中に膜材料が溶解又は分散させられてなる塗布液を基板上に塗布して薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
   請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜形成装置を用い、
   液滴吐出ヘッドから基板上に前記塗布液を吐出した後、前記溶剤蒸気供給機構から吐出した塗布液の近傍に溶剤蒸気を供給することを特徴とする薄膜形成方法。
7. 一対の基板間に液晶が挟持されてなる液晶装置の製造方法であって、 請求項６記載の薄膜形成方法を用いて、前記基板上に形成される薄膜の少なくとも一種を形成することを特徴とする液晶装置の製造方法。
8. 請求項７記載の方法によって製造されたことを特徴とする液晶装置。
9. 基板上に薄膜が形成された薄膜構造体の製造方法であって、 請求項６記載の薄膜形成方法を用いて、前記基板上に形成される薄膜の少なくとも一種を形成することを特徴とする薄膜構造体の製造方法。
10. 請求項９記載の方法によって製造されたことを特徴とする薄膜構造体。
11. 請求項８記載の液晶装置、又は請求項１０記載の薄膜構造体を表示手段として備えてなる電子機器。

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