JP4367347B2 - 膜形成方法及び電気光学装置の製造方法並びに電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、膜形成方法及び電気光学装置の製造方法並びに電子機器に関するものである。

液晶表示装置において、液晶分子を配列させる機能を有する配向膜は、フレキソ法やスピンコート法により塗布・形成されている。
近年では、材料削減効果及び高品質対応を目的として、配向膜形成材料を含む液状体を吐出ヘッドから液滴として吐出することにより配向膜を形成する液滴吐出法（液滴吐出装置）の使用が検討されている。

この種の膜形成装置として、例えば特許文献１には、インク塗布装置と焼成装置とを備えた薄膜形成装置が開示されている。この薄膜形成装置は、上記のインク塗布装置と焼成装置とが連結されたものであり、塗布装置によって板面に塗布された溶液が流動してほぼ平坦となる時間（遅延時間）が経過した後に基板を焼成することにより、均一な厚さの薄膜を形成している。
特開２００３−２２５６００号公報

しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
乾燥性の高いインクを用いた液滴吐出により膜形成を行う場合、液滴が平坦化するまでの遅延工程中にも乾燥が進行するため、例えば乾燥（焼成）工程前に染み上がり等が生じることにより乾燥ムラになる虞がある。
この場合、製膜された基板を有する表示装置においては、乾燥ムラが生じた箇所が表示ムラとなり、表示品質の低下を招いてしまう。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、乾燥性の高い液状体を用いる場合でも、乾燥ムラを生じさせない膜形成方法及び表示品質の低下を防止できる電気光学装置の製造方法並びに電子機器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明の膜形成方法は、液状体を吐出して基板に塗布する塗布工程と、前記液状体が塗布された基板を乾燥させる乾燥工程とを備えた膜形成方法であって、前記液状体は、固形分がポリアミック酸をベースとし、主溶媒がγ−ブチロラクトン（沸点；２０４℃、２０℃での粘度；２ｍＰａ・ｓ、２０℃での表面張力；４２ｍＮ／ｍ）である溶液であり、前記塗布工程後の前記液状体に含まれる溶媒の蒸発量が４０％を超える前に、前記乾燥工程を開始することを特徴とするものである。

基板に塗布された液状体の溶媒蒸発量が４０％を超えた場合、実験により乾燥ムラによる表示品質の低下が判明したため、本発明では、溶媒蒸発量が４０％を超える前に液状体が塗布された基板を乾燥させることにより、乾燥ムラが生じることを防止できる。

蒸発量の測定としては、前記液状体の吐出を開始してからの経過時間に基づいて行うことが好適に採用できる。
これにより、本発明では、溶媒の蒸発量を容易に測定することが可能になり、乾燥ムラが生じる経過時間が経過する前に乾燥処理を実施させることにより、乾燥前の溶媒蒸発に起因する乾燥ムラを防止することができる。

また、前記経過時間の測定結果に基づいて、前記乾燥工程前に前記基板を搬出する工程を有する手順も好適に採用できる。
これにより、本発明では、経過時間の測定結果から溶媒蒸発量が所定値を超えてしまうことが判明した場合、この基板を搬出して排除することにより、品質が低下した可能性の高い不良品が製造されてしまうことを防止できる。

溶媒の沸点としては１７０℃以上であることや、液状体における溶媒の含有量が９０％以上であることが好ましい。
これにより、本発明では、例えば液晶表示装置における配向膜を塗布する際に用いられる液状体に適用することが可能になる。
このような溶媒としては、少なくともγ−ブチロラクトンを含むことが好ましい。

また、液状体の表面張力としては、２０℃のときに２０〜５０ｍＮ／ｍの範囲であることが好ましい。
表面張力が２０ｍＮ／ｍを下回るときには、液状体を吐出するヘッドにおいて、メニスカス制御が困難になって液状体吐出が不安定になるという問題があり、表面張力が５０ｍＮ／ｍを超えるときには、上記ヘッド１０１への液状体の充填が困難になるとともに基板に着弾した際に液状体が濡れ拡がりづらいという問題が生じるが、本発明では液状体の表面張力を２０〜５０ｍＮ／ｍの範囲とすることで、これらの問題を回避することができる。

液状体の粘度としては、２０℃のときに５０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。
粘度が５０ｍＰａ・ｓを超える場合には、ヘッド１０１への充填及び液状体の吐出が困難になるという問題があるが、本発明では液状体の粘度を５０ｍＰａ・ｓ以下とすることで、この問題を回避することができる。

そして、本発明の電気光学装置の製造方法は、液状体を吐出して製膜された基板を有する電気光学装置の製造方法であって、前記製膜が上記の膜形成方法により行われることを特徴としている。
また、本発明の電子機器は、上記の製造方法で製造された電気光学装置を備えることを特徴としている。
従って、本発明の電気光学装置の製造方法及び電子機器では、乾燥ムラに起因した表示ムラが生じることを防止でき、高品質の電気光学装置及び電子機器を得ることができる。

以下、本発明の膜形成方法及び電気光学装置の製造方法並びに電子機器の実施の形態を、図１ないし図８を参照して説明する。
（膜形成方法）
まず、本発明の膜形成方法を用いて基板に製膜する膜形成装置について説明する。
図１は、膜形成装置１１０の概略構成を示す斜視図である。
膜形成装置１１０は、液状体の液滴を吐出して基板Ｐに塗布する液滴吐出装置（吐出装置、インクジェット装置）ＩＪと、液状体が塗布された基板を真空乾燥させる乾燥装置ＶＣとから構成されている。

液滴吐出装置ＩＪは、液滴吐出ヘッド１０１と、Ｘ軸方向駆動軸１０４と、Ｙ軸方向ガイド軸１０５と、制御装置（制御手段）ＣＯＮＴと、ステージ１０７と、クリーニング機構（図示せず）と、基台１０９とを備えている。
ステージ１０７は、この液滴吐出装置ＩＪによりインク（液状体）を設けられる基板Ｐを支持するものであって、基板Ｐを基準位置に固定する不図示の固定機構を備えている。

液滴吐出ヘッド１０１は、複数の吐出ノズルを備えたマルチノズルタイプの液滴吐出ヘッドであり、長手方向とＹ軸方向とを一致させている。複数の吐出ノズルは、液滴吐出ヘッド１０１の下面にＹ軸方向に並んで一定間隔で設けられている。液滴吐出ヘッド１０１の吐出ノズルからは、ステージ１０７に支持されている基板Ｐに対してインクが吐出される。

液滴吐出法の吐出技術としては、帯電制御方式、加圧振動方式、電気機械変換式、電気熱変換方式、静電吸引方式などが挙げられる。帯電制御方式は、材料に帯電電極で電荷を付与し、偏向電極で材料の飛翔方向を制御してノズルから吐出させるものである。また、加圧振動方式は、材料に３×１０^５Ｐａ程度の高圧を印加してノズル先端側に材料を吐出させるものであり、制御電圧をかけない場合には材料が直進してノズルから吐出され、制御電圧をかけると材料間に静電的な反発が起こり、材料が飛散してノズルから吐出されない。また、電気機械変換方式は、ピエゾ素子（圧電素子）がパルス的な電気信号を受けて変形する性質を利用したもので、ピエゾ素子が変形することによって材料を貯留した空間に可撓物質を介して圧力を与え、この空間から材料を押し出してノズルから吐出させるものである。

図２は、ピエゾ方式による液体材料の吐出原理を説明するための図である。
図２において、液体材料（機能液）を収容する液体室１２１に隣接してピエゾ素子１２２が設置されている。液体室１２１には、液体材料を収容する材料タンクを含む液体材料供給系１２３を介して液体材料が供給される。ピエゾ素子１２２は駆動回路１２４に接続されており、この駆動回路１２４を介してピエゾ素子１２２に電圧を印加し、ピエゾ素子１２２を変形させることにより、液体室１２１が変形し、ノズル１２５から液体材料が吐出される。この場合、印加電圧の値を所定の駆動波形で変化させることにより、ピエゾ素子１２２の歪み量が制御される。また、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子１２２の歪み速度が制御される。
なお、液滴吐出方式としては、液体材料を加熱し発生した泡（バブル）により液体材料を吐出させるバブル（サーマル）方式でも採用可能であるが、ピエゾ方式による液滴吐出は材料に熱を加えないため、材料の組成に影響を与えにくいという利点を有する。

Ｘ軸方向駆動軸１０４には、Ｘ軸方向駆動モータ１０２が接続されている。Ｘ軸方向駆動モータ１０２はステッピングモータ等であり、制御装置ＣＯＮＴからＸ軸方向の駆動信号が供給されると、Ｘ軸方向駆動軸１０４を回転させる。Ｘ軸方向駆動軸１０４が回転すると、液滴吐出ヘッド１０１はＸ軸方向に移動する。
Ｙ軸方向ガイド軸１０５は、基台１０９に対して動かないように固定されている。ステージ１０７は、Ｙ軸方向駆動モータ１０３を備えている。Ｙ軸方向駆動モータ１０３はステッピングモータ等であり、制御装置ＣＯＮＴからＹ軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ１０７をＹ軸方向に移動する。

制御装置ＣＯＮＴは、図３の制御ブロック図に示すように、液滴吐出ヘッド１０１の駆動回路１２４に液滴の吐出制御用の電圧を供給する。また、Ｘ軸方向駆動モータ１０２に液滴吐出ヘッド１０１のＸ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を、Ｙ軸方向駆動モータ１０３にステージ１０７のＹ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を供給する。
クリーニング機構は、液滴吐出ヘッド１０１をクリーニングするものである。クリーニング機構には、図示しないＹ軸方向の駆動モータが備えられている。このＹ軸方向の駆動モータの駆動により、クリーニング機構は、Ｙ軸方向ガイド軸１０５に沿って移動する。クリーニング機構の移動も制御装置ＣＯＮＴにより制御される。

液滴吐出装置ＩＪは、液滴吐出ヘッド１０１と基板Ｐを支持するステージ１０７とを相対的に走査しつつ基板Ｐに対して液滴を吐出する。ここで、以下の説明において、Ｙ軸方向を走査方向、Ｙ軸方向と直交するＸ軸方向を非走査方向とする。したがって、液滴吐出ヘッド１０１の吐出ノズルは、非走査方向であるＸ軸方向に一定間隔で並んで設けられている。なお、図１では、液滴吐出ヘッド１０１は、基板Ｐの進行方向に対し直角に配置されているが、液滴吐出ヘッド１０１の角度を調整し、基板Ｐの進行方向に対して交差させるようにしてもよい。このようにすれば、液滴吐出ヘッド１０１の角度を調整することで、ノズル間のピッチを調節することが出来る。また、基板Ｐとノズル面との距離を任意に調節することが出来るようにしてもよい。

乾燥装置ＶＣは、真空チャンバ１１１と、制御装置ＣＯＮＴの制御下で（図３参照）、真空チャンバ１１１に対して真空吸引（負圧吸引）を行う真空吸引源１１２とから構成されている。真空チャンバ１１１は、制御装置ＣＯＮＴに制御されたエアシリンダ等のアクチュエータからなるチャンバ駆動装置１１３（図１では図示せず、図３参照）によってＺ軸方向に移動自在となっており、ステージ１０７と対向状態で下降することにより、当該ステージ１０７との間で吸引空間を形成する。

また、膜形成装置１１０には、図３に示すように、計時装置１１４が設けられている。計時装置１１４は、液滴吐出ヘッド１０１が液状体の吐出を開始してからの経過時間を計時し、制御装置ＣＯＮＴに出力する。制御装置ＣＯＮＴには、液状体の溶媒蒸発量に関する情報として溶媒が蒸発する時間の閾値を記憶する記憶装置１１５が接続されており、この閾値と、計時装置１１４の計時結果とを比較した結果に基づいてアラーム（警告手段）１１６の作動を制御する。

次に、上記構成の膜形成装置１１０の製膜動作について以下に説明する。
ここでは、液晶表示装置に用いられる配向膜を製膜する場合の例について説明する。
まず、液滴吐出前の準備工程について説明する。
液滴吐出により配向膜を形成するためには、液晶の配向規制力、電圧保持特性、残像特性の他、溶液に強い外力が加わったときの抵抗が少なく流動性に優れることが重要であり、本実施の形態では配向膜形成材料を含有する液状体として、固形分がポリアミック酸をベースとし、γ−ブチロラクトン（沸点；２０４℃、２０℃での粘度；２ｍＰａ・ｓ、２０℃での表面張力；４２ｍＮ／ｍ）を主溶媒とする溶媒（溶剤）が９０％以上（ここでは、固形分濃度１．６％）含有される溶液を用いる。

ここで、溶媒表面を真空中に晒したときの蒸発速度τは、圧力をＰ（Ｐａ）、Ｔを温度（Ｋ）、Ｍを分子量とすると以下の式で算出される。

γ−ブチロラクトンの飽和蒸気圧を２００Ｐａ、分子量８２を用いると式（１）から、γ−ブチロラクトンの真空中の蒸発速度として、τ＝０．０５ｇ／ｃｍ^−２・ｓが得られる。真空中では、大気圧雰囲気の１×１０^６倍で蒸発が進むため、γ−ブチロラクトンの大気圧下での蒸発速度は、τ＝５×１０^−８ｇ／ｃｍ^−２・ｓとなる。

また、基板Ｐ上のチップあたりの蒸発量と、基板Ｐへの塗布後の経過時間と、蒸発率との関係を以下の表に示す（上記蒸発量と上記経過時間とは比例関係にある）。

そして、各条件で液晶表示装置を製造し、その表示品質を確認したところ、溶媒蒸発量が４０％を超えると表示ムラが生じることが判明した。
そこで、溶媒蒸発量が４０％に到達するまでの経過時間１８０秒を閾値として記憶装置１１５に記憶させておく。

以下、配向膜形成工程について説明する。
Ｘ軸方向駆動モータ１０２及びＹ軸方向駆動モータ１０３を駆動して、所定位置に基板Ｐと液滴吐出ヘッド１０１とを相対的に位置決めし、液滴吐出ヘッド１０１に対して基板Ｐを一方向（Ｙ軸方向）へ走査しつつ、ノズル１２５から上記配向膜形成用の液状体（インク）の液滴を吐出させる。ここでは、１．５ｃｍ×１．５ｃｍの矩形状の製膜エリア（約２．２５ｃｍ^２）に対して４５ｎｍの膜厚を狙い値として０．５ｍｇの液状体を吐出した。

そして、液状体が塗布された基板Ｐを所定時間（遅延時間）経過させて液状体を平坦化する。液状体が平坦化された基板ＰがＹ軸方向駆動モータ１０３の駆動により真空チャンバ１１１と対向する位置まで移動すると、チャンバ駆動装置１１３の駆動により真空チャンバ１１１が下降してステージ１０７と当接することにより、真空チャンバ１１１とステージ１０７との間に吸引空間が形成される。この後、制御装置ＣＯＮＴは、真空吸引源１１２を作動させることにより、吸引空間を真空状態として基板Ｐ上の液状体を真空乾燥させる。

ここで、液状体の吐出開始からの経過時間は、計時装置１１４により計時されて制御装置ＣＯＮＴに出力されている。制御装置ＣＯＮＴは、出力された経過時間と記憶装置１１５に記憶されている溶媒蒸発の閾値とを比較し、経過時間が閾値を超えない場合は液状体の溶媒蒸発量が規定値内と判断して基板Ｐを乾燥工程（真空チャンバ１１１と対向する位置）に送る。また、何らかの不測の事態が生じて平坦化に要する時間が閾値を超えると判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは、平坦化のための遅延時間を短縮して乾燥工程を開始させる。逆に、不測の事態が生じて経過時間が閾値を超えた場合（すなわち、溶媒蒸発量が４０％を超えたと判断される場合）は、液状体の溶媒蒸発量が規定値を超えたと判断して、オペレータ（作業者）等に対してアラーム１１６により警告（警報）を発せさせ、または図示しない基板搬送装置により当該基板Ｐを膜形成装置１１０から搬出させ、当該基板Ｐが乾燥工程に送られることを防止する。

このように、本実施の形態では、基板Ｐに吐出した液状体の溶媒蒸発量に関する情報を測定し、溶媒蒸発量が４０％を超えないようにしているので、溶媒蒸発量が規定値（４０％）を超えて乾燥ムラが生じる可能性が高い基板Ｐに対して警告を発する等、各種の処理を実施することが可能になる。そのため、本実施の形態では、乾燥ムラが生じた基板Ｐを用いて電気光学装置や電子機器が製造されることを未然に回避できる。特に、本実施の形態では、液状体の溶媒蒸発量を液状体吐出後の経過時間として測定しているので、簡単な構成で容易、且つ迅速に溶媒蒸発量を得ることが可能である。

また、本実施の形態では、液状体の平坦化において溶媒蒸発量が規定値を超えた場合にアラーム１１６により警告を発するので、不良基板の発生を迅速、且つ確実に認識することができる。また、当該基板Ｐを膜形成装置１１０から搬出することにより、製造ラインを停止する必要がなくなり生産効率の向上に寄与できるとともに、オペレータが不要になり、コストダウンに寄与することになる。加えて、本実施の形態では、予め記憶装置１１５に溶媒蒸発時間の閾値を記憶させる構成としているので、液状体の種類や、液滴吐出時、平坦化時の環境に応じた最適な閾値を容易に設定することが可能になり、状況に応じた最適な膜形成ができる。
さらに、本実施の形態では、液滴吐出方式で配向膜を形成するので、材料使用量や排液量がフレキソ法やスピンコート法と比較して大幅に削減でき、省エネルギー効果が期待できるとともに、基板Ｐの大型化にも対応可能である。

また、液滴吐出に用いる液状体の表面張力が、例えば２０℃のときに、２０ｍＮ／ｍを下回るときには、液状体を吐出するヘッド１０１において、メニスカス制御が困難になって液状体吐出が不安定になるという問題があり、表面張力が５０ｍＮ／ｍを超えるときには、上記ヘッド１０１への液状体の充填が困難になるとともに基板Ｐに着弾した際に液状体が濡れ拡がりづらいという問題が生じるが、本実施の形態では、表面張力が約４２ｍＮ／ｍのγ−ブチロラクトンを用いているので、このような問題が生じることを回避できる。さらに、液状体の粘度が、例えば２０℃のときに、５０ｍＰａ・ｓを超える場合には、液状体の吐出が困難になるという問題があるが、本実施の形態では、γ−ブチロラクトンの粘度が２ｍＰａ・ｓであるため、この問題を回避することができる。

なお、液滴吐出用の溶液に含まれる溶媒としては、上記γ−ブチロラクトンを単体で用いてもよく、またγ−ブチロラクトンの他に、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（沸点；２０２℃、２０℃での粘度；２ｍＰａ・ｓ、２０℃での表面張力；４１ｍＮ／ｍ、飽和蒸気圧；３８Ｐａ）、ブチルセロソルブ（沸点；１７０℃、２０℃での粘度；３ｍＰａ・ｓ、２０℃での表面張力；２７ｍＮ／ｍ、飽和蒸気圧；１１３Ｐａ）、Ｎ−Ｎジメチルアセトアミド（沸点；１６６℃、２０℃での粘度；１ｍＰａ・ｓ、２０℃での表面張力；３２ｍＮ／ｍ、飽和蒸気圧；１７３Ｐａ）等、もしくはこれらの混合物を用いることができる。これらの溶媒は、液状体（溶液）における含有量が９０％以上であれば、例えば液晶表示装置における配向膜を塗布する際に通常用いられる液状体に適用することが可能になる。

また、いずれの溶媒も、２０℃のときの表面張力が２０〜５０ｍＮ／ｍの範囲であり、２０℃のときの粘度が５０ｍＰａ・ｓ以下であるため、液状体の吐出が困難になり液状体吐出が不安定になる、ヘッド１０１への液状体の充填が困難になるとともに基板に着弾した際に液状体が濡れ拡がりづらい、といった問題を回避することができる。

（液晶表示装置）
次に、上述した膜形成装置を用いて製造される液晶パネル（デバイス）及び当該液晶パネルを備える液晶装置（電気光学装置）について説明する。
図４乃至図６に示す本実施の形態の電気光学装置としての液晶表示装置は、スイッチング素子としてＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子を用いたアクティブマトリクスタイプの透過型液晶装置である。図４は本実施形態の透過型液晶装置のマトリクス状に配置された複数の画素におけるスイッチング素子、信号線等の等価回路図である。図５はデータ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の構造を示す要部平面図である。図６は図５のＡ−Ａ’線断面図である。なお、図６においては、図示上側が光入射側、図示下側が視認側（観察者側）である場合について図示している。また、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。

本実施の形態の液晶表示装置において、図４に示すように、マトリクス状に配置された複数の画素には、画素電極９と、当該画素電極９への通電制御を行うためのスイッチング素子であるＴＦＴ素子３０とがそれぞれ形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ素子３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給されるか、あるいは相隣接する複数のデータ線６ａに対してグループ毎に供給される。

また、走査線３ａがＴＦＴ素子３０のゲートに電気的に接続されており、複数の走査線３ａに対して走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが所定のタイミングでパルス的に線順次で印加される。また、画素電極９はＴＦＴ素子３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ素子３０を一定期間だけオンすることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。

画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、後述する共通電極との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ここで、保持された画像信号がリークすることを防止するために、画素電極９と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０が付加されている。

次に、図５に基づいて、本実施形態の液晶表示装置の要部の平面構造について説明する。図５に示すように、ＴＦＴアレイ基板上に、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電性材料からなる矩形状の画素電極９（点線部９Ａにより輪郭を示す）が複数、マトリクス状に設けられており、画素電極９の縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａ、走査線３ａおよび容量線３ｂが設けられている。本実施の形態において、各画素電極９および各画素電極９を囲むように配設されたデータ線６ａ、走査線３ａ、容量線３ｂ等が形成された領域が画素であり、マトリクス状に配置された各画素毎に表示を行うことが可能な構造になっている。そして、各が素電極９を囲むデータ線６ａ、走査線３ａ、容量線３ｂ等が形成された縦横の格子状に形成された領域が画像の表示を行わない非表示領域Ｕとされている。

データ線６ａは、ＴＦＴ素子３０を構成する例えばポリシリコン膜からなる半導体層１ａのうち、後述のソース領域にコンタクトホール５を介して電気的に接続されており、画素電極９は、半導体層１ａのうち、後述のドレイン領域にコンタクトホール８を介して電気的に接続されている。また、半導体層１ａのうち、後述のチャネル領域（図中左上がりの斜線の領域）に対向するように走査線３ａが配置されており、走査線３ａはチャネル領域に対向する部分でゲート電極として機能する。

容量線３ｂは、走査線３ａに沿って略直線状に伸びる本線部（すなわち、平面的に見て、走査線３ａに沿って形成された第１領域）と、データ線６ａと交差する箇所からデータ線６ａに沿って前段側（図中上向き）に突出した突出部（すなわち、平面的に見て、データ線６ａに沿って延設された第２領域）とを有する。そして、図５中、右上がりの斜線で示した領域には、複数の第１遮光膜１１ａが設けられている。

次に、図６に基づいて、本実施の形態の液晶表示装置の断面構造について説明する。図６は、上述した通り図５のＡ−Ａ’線断面図であり、ＴＦＴ素子３０が形成された領域の構成について示す断面図である。本実施の形態の液晶装置においては、ＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置される対向基板２０との間に液晶層５０が挟持されている。

液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、一対の配向膜４０及び６０の間で、所定の配向状態をとる。ＴＦＴアレイ基板１０は、石英等の透光性材料からなる基板本体１０Ａと、その液晶層５０側表面に形成されたＴＦＴ素子３０、画素電極９、配向膜４０を主体として構成されており、対向基板２０はガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体２０Ａと、その液晶層５０側表面に形成された共通電極２１、配向膜６０、を主体として構成されている。そして、各基板１０，２０は、スペーサー１５を介して所定の基板間隔が保持されている。

ＴＦＴアレイ基板１０において、基板本体１０Ａの液晶層５０側表面には画素電極９が設けられ、各画素電極９に隣接する位置に、各画素電極９をスイッチング制御する画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０が設けられている。画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有しており、走査線３ａ、当該走査線３ａからの電界によりチャネルが形成される半導体層１ａのチャネル領域１ａ’、走査線３ａと半導体層１ａとを絶縁するゲート絶縁膜２、データ線６ａ、半導体層１ａの低濃度ソース領域１ｂおよび低濃度ドレイン領域１ｃ、半導体層１ａの高濃度ソース領域１ｄおよび高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。

上記走査線３ａ上、ゲート絶縁膜２上を含む基板本体１０Ａ上には、高濃度ソース領域１ｄへ通じるコンタクトホール５、及び高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が開孔した第２層間絶縁膜４が形成されている。つまり、データ線６ａは、第２層間絶縁膜４を貫通するコンタクトホール５を介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続されている。

さらに、データ線６ａ上および第２層間絶縁膜４上には、高濃度ドレイン領域１ｅへ通じるコンタクトホール８が開孔した第３層間絶縁膜７が形成されている。すなわち、高濃度ドレイン領域１ｅは、第２層間絶縁膜４および第３層間絶縁膜７を貫通するコンタクトホール８を介して画素電極９に電気的に接続されている。

また、ＴＦＴアレイ基板１０の基板本体１０Ａの液晶層５０側表面において、各画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０が形成された領域には、ＴＦＴアレイ基板１０を透過し、ＴＦＴアレイ基板１０の図示下面（ＴＦＴアレイ基板１０と空気との界面）で反射されて、液晶層５０側に戻る戻り光が、少なくとも半導体層１ａのチャネル領域１ａ’および低濃度ソース、ドレイン領域１ｂ、１ｃに入射することを防止するための第１遮光膜１１ａが設けられている。

また、第１遮光膜１１ａと画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０との間には、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０を構成する半導体層１ａを第１遮光膜１１ａから電気的に絶縁するための第１層間絶縁膜１２が形成されている。さらに、図５に示したように、ＴＦＴアレイ基板１０に第１遮光膜１１ａを設けるのに加えて、コンタクトホール１３を介して第１遮光膜１１ａは、前段あるいは後段の容量線３ｂに電気的に接続するように構成されている。

さらに、ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０側最表面、すなわち、画素電極９および第３層間絶縁膜７上には、電圧無印加時における液晶層５０内の液晶分子の配向を制御する配向膜４０が形成されている。したがって、このようなＴＦＴ素子３０を具備する領域においては、ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０側最表面、すなわち液晶層５０の挟持面には複数の凹凸ないし段差が形成された構成となっている。

他方、対向基板２０には、基板本体２０Ａの液晶層５０側表面であって、データ線６ａ、走査線３ａ、画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０の形成領域に対向する領域、すなわち各画素部の開口領域以外の領域に、入射光が画素スイッチング用ＴＦＴ素子３０の半導体層１ａのチャネル領域１ａ’や低濃度ソース領域１ｂ、低濃度ドレイン領域１ｃに侵入することを防止するための第２遮光膜２３が設けられている。さらに、第２遮光膜２３が形成された基板本体２０Ａの液晶層５０側には、その略全面にわたって、ＩＴＯ等からなる共通電極２１が形成され、その液晶層５０側には、電圧無印加時における液晶層５０内の液晶分子の配向を制御する配向膜６０が形成されている。

（液晶表示装置の製造方法）
次に、本実施の形態に示した上記液晶装置からなる液晶表示装置の製造方法について、その例を図面を参照しつつ説明する。
図７は、本実施形態の液晶表示装置の製造方法について、そのプロセスフローを示す説明図である。すなわち、本製造方法は、一対の基板に配向膜を形成し、この配向膜にラビング処理を施し、一方の基板に対して枠状シール材を形成した後、このシール材枠内に液晶を滴下し、他方の基板を貼り合せる。以下、各フローについて詳細を説明する。

まず、図７のステップＳ１に示すように、ガラス等からなる下側の基板本体１０Ａ上にＴＦＴ素子３０等を構成するために、遮光膜１１ａ、第１層間絶縁膜１２、半導体層１ａ、チャネル領域１ａ’、低濃度ソース領域１ｂ、低濃度ドレイン領域１ｃ、高濃度ソース領域１ｄ、高濃度ドレイン領域１ｅ、蓄積容量電極１ｆ、走査線３ａ、容量線３ｂ、第２層間絶縁膜４、データ線６ａ、第３層間絶縁膜７、コンタクトホール８、画素電極９を形成する。

次に、図７のステップＳ２に示すように、基板本体１０Ａ上に、上述した膜形成装置１１０を用いて配向膜溶液を塗布して配向膜４０を形成する。
その後、図７のステップＳ３に示すように、配向膜４０に所定の方向にラビング処理を施し、ＴＦＴアレイ基板１０を作成する。また、上側の基板本体２０Ａ上にも遮光膜２３、対向電極２１、配向膜６０を形成し、さらに前記配向膜６０に所定の方向にラビング処理を施し対向基板２０を作成する。

次に、図７のステップＳ４において、上記対向基板２０又はＴＦＴアレイ基板１０上に枠状のシール材を形成する。なお、シール材としては紫外線硬化樹脂等を用いることができ、これを印刷法等で枠状に形成するものとしており、液晶注入口を有しない閉口枠形状に形成する。この時、所定の基板間隔を保持する為に、シール材中にスペーサー１５を分散させて、所定の基板間隔を保持するようにしてもよい。

次に、図７のステップＳ５において、シール材を形成したＴＦＴアレイ基板１０上に、当該液晶装置のセル厚に見合った所定量の液晶を滴下する。その後、図７のステップＳ６において、液晶を滴下したＴＦＴアレイ基板１０と他方の対向基板２０とを、液晶を挟持するように貼り合わせ、さらに、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０の外面側に図示しない位相差板、偏光板等の光学フィルムを貼り合わせ、図６に示したセル構造を備える表示装置である液晶装置が製造される。

上記の液晶装置においては、配向膜４０、６０が上述した膜形成装置１１０を用いて、配向膜形成材料を含む溶液の液滴を吐出・乾燥することにより製膜される。また、配向膜４０、６０以外にも液晶層５０や、図示していないオーバーコート膜、カラーフィルタ等が上述した膜形成装置１１０を用いて形成することができる。

従って、本実施の液晶装置では、乾燥ムラに起因する表示ムラが生じて表示品質が低下することを防止できる。
また、上記実施の形態では、液滴吐出方式により配向膜等を形成するため、フレキソ法と比較して、材料使用量や排液量を大幅に削減でき、省エネルギ効果が高く、また基板の大型化にも容易に対応でき、さらに高品質の膜を製膜することが可能である。

また、本発明に係る膜形成装置１１０は、上述した液晶パネルの製造のみに適用されるものではなく、例えば、電流を通すことによって発光する有機機能層を画素として用いる有機ＥＬ装置等、他の電気光学装置の製造にも適用可能である。なお、有機ＥＬ装置に本発明を適用した場合には、有機機能層が本発明に係る液滴吐出装置によって形成される。
さらに、液晶パネルや有機ＥＬ装置以外にも、金属配線や有機薄膜トランジスタ、レジストやマイクロレンズアレイ、バイオ分野にも適用可能である。

一例として、有機ＥＬ装置の有機機能層を形成する際に用いられる溶媒としては、メシチレン（沸点；１６４℃、２０℃での粘度；１ｍＰａ・ｓ、２０℃での表面張力；２８ｍＮ／ｍ、飽和蒸気圧；１３３０Ｐａ）、シクロヘキシルベンゼン（沸点；２４０℃、２０℃での粘度；４ｍＰａ・ｓ、２０℃での表面張力；３５ｍＮ／ｍ、飽和蒸気圧；１３３Ｐａ）、キシレン（沸点；１４０℃、２０℃での粘度；１ｍＰａ・ｓ）が挙げられる。
また、金属配線を形成する際に用いられる溶媒としては、デカン（沸点；１７４℃、２０℃での粘度；１ｍＰａ・ｓ、２０℃での表面張力；２４ｍＮ／ｍ、飽和蒸気圧；１３３０Ｐａ）が挙げられる。

（電子機器）
図８（ａ）〜（ｃ）は、本発明の電子機器の実施の形態例を示している。
本例の電子機器は、上記の液晶装置を表示手段として備えている。
図８（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図８（ａ）において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の液晶装置を用いた表示部を示している。
図８（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図８（ｂ）において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記の液晶装置を用いた表示部を示している。
図８（ｃ）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８（ｃ）において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記の液晶装置を用いた表示部を示している。
図８（ａ）〜（ｃ）に示すそれぞれの電子機器は、上記の液晶装置を表示手段として備えているので、表示ムラのない高品質の電子機器を得ることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施の形態では、溶媒蒸発量が規定値を超えた場合に警告を発する構成、及び膜形成装置から排出する構成の例を用いて説明したが、これ以外にも、制御装置ＣＯＮＴが当該基板ＰのＩＤを記憶装置１１５に記憶させておき、乾燥処理を含む全ての後工程が終了した後に、該当するＩＤの基板Ｐを排除する構成としてもよい。
さらに、上記実施形態では、警告手段としてアラームによる警報の例を用いて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば制御装置ＣＯＮＴに接続された表示装置（ＣＲＴや液晶ディスプレイ等）を設置しておき、この表示装置に警告を表示させる構成としてもよい。

本発明に係る膜形成装置の概略斜視図である。 ピエゾ方式による液状体の吐出原理を説明するための図である。 膜形成装置の制御ブロック図である。 液晶装置の等価回路図である。 図４の液晶装置について画素構造を示す平面図である。 図４の液晶装置の要部を示す断面図である。 図４の液晶装置の製造方法について一例を示す工程説明図である。 本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。

符号の説明

ＣＯＮＴ…制御装置（制御手段）、 ＩＪ…液滴吐出装置（吐出装置）、 Ｐ…基板、 ＶＣ…乾燥装置、 １１０…膜形成装置、 １１６…アラーム（警告手段）、 １０００…携帯電話本体（電子機器）、 １１００…時計本体（電子機器）、 １２００…情報処理装置（電子機器）

Claims (9)

1. 液状体を吐出して基板に塗布する塗布工程と、前記液状体が塗布された基板を乾燥させる乾燥工程とを備えた膜形成方法であって、
   前記液状体は、固形分がポリアミック酸をベースとし、主溶媒が沸点２０４℃、２０℃での粘度２ｍＰａ・ｓ、２０℃での表面張力４２ｍＮ／ｍのγ−ブチロラクトンである溶液であり、
   前記塗布工程後の前記液状体に含まれる溶媒の蒸発量が４０％を超える前に、前記乾燥工程を開始することを特徴とする膜形成方法。
2. 請求項１記載の膜形成方法において、
   前記蒸発量を、前記液状体の吐出を開始してからの経過時間に基づいて測定することを特徴とする膜形成方法。
3. 請求項２記載の膜形成方法において、
   前記経過時間の測定結果に基づいて、前記乾燥工程前に前記基板を搬出する工程を有することを特徴とする膜形成方法。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の膜形成方法において、
   前記溶媒の沸点が１７０℃以上であることを特徴とする膜形成方法。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の膜形成方法において、
   前記液状体は、前記溶媒の含有量が９０％以上であることを特徴とする膜形成方法。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の膜形成方法において、
   前記溶媒は、少なくともγ−ブチロラクトンを含むことを特徴とする膜形成方法。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の膜形成方法において、
   前記液状体の表面張力は、２０℃のときに２０〜５０ｍＮ／ｍの範囲であることを特徴とする膜形成方法。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の膜形成方法において、
   前記液状体の粘度は、２０℃のときに５０ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする膜形成方法。
9. 液状体を吐出して製膜された基板を有する電気光学装置の製造方法であって、
   前記製膜が請求項１から８のいずれかに記載の膜形成方法により行われることを特徴とする電気光学装置の製造方法。

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