JP4618256B2 - パターン形成方法、配向膜形成方法、液滴吐出装置及び配向膜形成装置 - Google Patents
パターン形成方法、配向膜形成方法、液滴吐出装置及び配向膜形成装置 Download PDFInfo
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Description
近年、この種のパターン形成工程では、生産性を向上させるために、基板上に吐出した液滴を固化させて自己整合的に膜パターンを形成させるインクジェット法が利用されている。インクジェット法は、液滴形状に対応した膜パターンを基板上に形成できるために、パターニングするためのマスク形成を不要にして、パターン形成工程の工程数を削減させることができる。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、基板の法線と液滴の吐出方向のなす角度を液滴の吐出間隔に対応させて、液滴からなるパターンの膜厚均一性を向上させたパターン形成方法及び液滴吐出装置を提供することである。
また、このパターン形成方法によれば、吐出口形成面の傾動によって、複数の吐出口から吐出された各液滴(パターン形成材料の領域)を、それぞれ対応するパターンの領域で接合させることができる。従って、膜厚均一性を向上させたパターンを、複数の吐出口からの液滴によって形成させることができ、その生産性を向上させることができる。
さらに、このパターン形成方法によれば、吐出口形成面に対する基板の相対移動速度の分だけ、吐出方向に沿う液滴の着弾径を拡大させることができる。従って、パターンの膜厚均一性を、より確実に、向上させることができる。
の結果、液滴の吐出間隔、すなわち配向膜の膜厚変更に関わらず、配向膜形成材料の領域を、液滴の吐出方向に沿って接合させることができる。そのため、液滴からなる配向膜の膜厚均一性を向上させることができる。
また、この配向膜形成方法によれば、吐出口形成面の傾動によって、複数の吐出口から吐出された各液滴(配向膜形成材料の領域)を、それぞれ対応する配向膜を形成する領域で接合させることができる。従って、膜厚均一性を向上させた配向膜を、複数の吐出口からの液滴によって形成させることができ、その生産性を向上させることができる。
さらに、この配向膜形成方法によれば、吐出口形成面に対する基板の相対移動速度の分だけ、吐出方向に沿う液滴の着弾径を拡大させることができる。従って、配向膜の膜厚均一性を、より確実に、向上させることができる。
この液滴吐出装置によれば、ステージを移動させる簡便な構成によって、パターンの膜厚均一性を、より確実に、向上させることができる。
また、この配向膜形成装置によれば、吐出方向と法線のなす角度を、傾動情報に基づいて制御させることができる。従って、各配向膜形成材料の領域を、より確実に、吐出方向に沿う方向に接合させることができる。
にして液晶17に出射するようになっている。素子基板14の上面(対向基板15側の側面:素子形成面14a)には、一方向(X矢印方向)略全幅にわったって延びる複数の走査線Lxが配列形成されている。各走査線Lxは、それぞれ素子基板14の一側に配設される走査線駆動回路19に電気的に接続されるとともに、走査線駆動回路19からの走査信号が、所定のタイミングで入力されるようになっている。また、素子形成面14aには、Y矢印方向略全幅にわたって延びる複数のデータ線Lyが配列形成されている。各データ線Lyは、それぞれ素子基板14の他側に配設されるデータ線駆動回路21に電気的に接続されるとともに、データ線駆動回路21からの表示データに基づくデータ信号が、所定のタイミングで入力されるようになっている。素子形成面14aであって、走査線Lxとデータ線Lyの交差する位置には、対応する走査線Lx及びデータ線Lyに接続されてマトリックス状に配列される複数の画素22が形成されている。各画素22には、それぞれTFTなどの図示しない制御素子や、透明導電膜などからなる光透過性の画素電極23が備えられている。
図3において、液滴吐出装置30は本実施形態では配向膜形成装置であって、液滴吐出装置30には、直方体形状に形成された基台31が備えられるとともに、その基台31の上面には、その長手方向(X矢印方向)に沿って延びる一対の案内溝32が形成されている。その基台31の上方には、基台31に設けられたX軸モータMX(図9の左上参照)の出力軸に駆動連結される移動手段としての基板ステージ33が備えられるとともに、その基板ステージ33が、前記案内溝32に沿って、所定の速度(搬送速度Vx)でX矢印方向及び反X矢印方向に往復動する(X矢印方向に沿って走査される)ようになっている
。
示すように、傾動ステージ40の配置位置であって、吐出方向AがZ矢印方向に対して右回りに所定の角度(傾斜角θ)だけ傾斜する状態の配置位置を、「傾斜位置」という。
向電極26上の目標位置P(着弾位置PF)の領域に着弾する。
しかも、吐出した各液滴Fbには、その吐出方向Aの傾斜によって、傾斜角θに対応するX矢印方向の速度成分(接線方向速度Vfx=Vf×sinθ:図7参照)が付与される。また、吐出した各液滴Fbには、対向基板15の搬送速度Vxによって、反X矢印方向に、搬送速度Vxに対応する相対速度が付与される。
そして、本実施形態では、液滴Fbを吐出する工程において、上記着弾径R1が前記吐出間隔W以上になるように、傾斜角θを設定している。これによって、X矢印方向に広がる各液滴Fbを、X矢印方向に沿って、確実に接合させることができる。
図9において、角度設定手段を構成する制御装置51には、傾動情報生成手段及び制御手段を構成するCPU、RAM、ROMなどが備えられている。そして、制御装置51は、RAMやROMなどに格納された各種データ及び各種プログラムに従って、基板ステージ33及びキャリッジ37を走査させるとともに、吐出ヘッド41の各圧電素子PZを駆動制御させるようになっている。
入力装置52は、起動スイッチ、停止スイッチなどの操作スイッチを有して各種操作信号を制御装置51に入力するとともに、対向基板15に形成する配向膜27の目標膜厚に関する情報を、既定形式の膜厚情報Itとして制御装置51に入力するようになっている。そして、膜厚情報Itを入力装置52から制御装置51に入力する。すると、制御装置51は、入力装置52からの膜厚情報Itを受けて、対向電極26上に吐出する配向膜形成材料Fの総重量を演算するとともに、演算した総重量と、波形データWDに対応する液滴Fbの重量に基づいて、液滴Fbの吐出間隔W(各目標位置Pの位置座標)を演算するようになっている。各目標位置Pの位置座標を演算すると、制御装置51は、液滴Fbを吐出させるためのビットマップデータBMDと、吐出間隔Wに対応する傾動データRDを生成して格納するようになっている。
まず、図3に示すように、基板ステージ33上に、対向基板15を載置する。このとき、基板ステージ33は、キャリッジ37よりも反X矢印方向側に配置されて、キャリッジ37は、ガイド部材35の最も反Y矢印方向に配置されている。また、傾動ステージ40は、前記「初期位置」に配置されている。
送を開始する。
(1)上記実施形態によれば、液滴Fbの着弾径R1が液滴Fbの吐出間隔W以上になるように、対向基板15の法線と吐出方向Aのなす傾斜角θを、吐出する液滴Fbの液滴径R0と液滴Fbの吐出間隔Wに基づいて設定させるようにした。
(2)上記実施形態によれば、液滴Fbの着弾径R1を、吐出方向Aを投影方向にした液滴Fbの投影像で近似するようにした。そして、吐出方向Aと法線のなす傾斜角θを、液滴Fbの液滴径R0と液滴Fbの吐出間隔Wのみに基づいて設定するようにした。
(3)上記実施形態によれば、対向基板15の法線方向から見て、吐出方向Aが、対向基板15の走査方向(X矢印方向)の反対側になるように、傾斜角θを設定するようにした。従って、対向基板15の搬送速度Vxの分だけ、液滴Fbの着弾径R1を、さらに拡大させることができる。その結果、配向膜27の膜厚均一性を、より確実に、向上させることができる。
(4)上記実施形態によれば、制御装置51が、液滴Fbの液滴径R0と吐出間隔Wに基づいて、傾斜角θに関する傾動データRDを生成するようにした。そして、傾動データRDに基づいて、傾動モータMRを駆動制御し、傾斜角θが、θ=arccos(R0/W)を満たすようにした。従って、配向膜形成材料Fの領域を、さらに確実に、吐出方向Aに沿う方向に接合させることができる。
・上記実施形態では、液滴Fbの液滴径R0と吐出間隔Wのみに基づいて傾斜角θを設定する構成にした。これに限らず、例えば、液滴Fbの液滴径R0や吐出間隔Wに加えて、液滴Fbの表面張力や液滴Fbの粘度、液滴Fbの吐出速度Vf等に基づいて傾斜角θを設定する構成にしてもよい。すなわち、少なくとも液滴Fbの液滴径R0と液滴Fbの吐出間隔Wに基づいて傾斜角θを設定する構成であればよい。
・上記実施形態では、対向基板15の法線方向から見て、吐出方向Aの反対側に沿って、基板ステージ33を走査するようにした。これに限らず、対向基板15の法線から見て、吐出方向Aに沿うように、基板ステージ33を走査してもよい。尚、この際、液滴Fbの液滴径R0や吐出間隔Wに加えて、基板ステージ33の搬送速度Vxに基づいて傾斜角θを設定する構成にしてもよい。すなわち、液滴Fbの着弾径R1が吐出間隔W以上になるように、少なくとも液滴Fbの液滴径R0と液滴Fbの吐出間隔Wに基づいて傾斜角θを設定する構成であればよい。
・上記実施形態では、傾動機構を、傾動ステージ40として具体化した。これに限らず、例えば、基板ステージ33を傾動機構として具体化し、基板ステージ33に載置された対向基板15を、ノズル形成面42aに対して傾動させる構成であってもよい。
・上記実施形態では、ノズルNを一列だけ備える構成にした。これに限らず、ノズルNを複数列備える構成にしてもよい。
・上記実施形態では、パターンを、液晶表示装置10の配向膜27に具体化した。これに限らず、例えば、液晶表示装置10や、電子放出素子から放出された電子による蛍光物質の発光を利用した電界効果型装置(FEDやSEDなど)に設けられる各種薄膜、金属配線、カラーフィルタなどに具体化してもよい。すなわち、着弾した液滴Fbによって形成するパターンであればよい。
・上記実施形態では、基板を、液晶表示装置10の対向基板15に具体化した。これに限らず、基板を、シリコン基板やフレキシブル基板、あるいは金属基板などに具体化してもよい。
・上記実施形態では、電気光学装置を、液晶表示装置10に具体化した。これに限らず、例えば、電気光学装置を、エレクトロルミネッセンス装置に具体化してもよい。
Claims (8)
- 基板の法線に対して傾斜する吐出方向に沿ってパターン形成材料の液滴を吐出し、前記基板にパターンを形成するようにしたパターン形成方法であって、
前記基板の法線方向から見て、前記基板に着弾した液滴の吐出方向に沿う着弾径が前記液滴の吐出間隔以上になるように、吐出する前記液滴の外径と前記液滴の吐出間隔に基づいて、着弾位置を回転中心として前記液滴を吐出する複数の吐出口の形成された吐出口形成面を前記基板の法線に対して傾動して、前記法線と前記吐出方向のなす角度を設定するようにし、
前記基板の法線方向から見て、前記吐出方向の反対側に沿って、前記基板を前記吐出口形成面に対して相対移動するようにしたことを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項1に記載のパターン形成方法において、
前記液滴の外径をRとし、前記液滴の吐出間隔をWとし、前記角度をθとするときに、arccos(R/W)≦θ<90を満たすように前記角度を設定するようにしたことを特徴とするパターン形成方法。 - 基板の法線に対して傾斜する吐出方向に沿って配向膜形成材料の液滴を吐出し、前記基板に配向膜を形成するようにした配向膜形成方法であって、
前記基板の法線方向から見て、前記基板に着弾した液滴の吐出方向に沿う着弾径が前記液滴の吐出間隔以上になるように、吐出する前記液滴の外径と前記液滴の吐出間隔に基づいて、着弾位置を回転中心として前記液滴を吐出する複数の吐出口の形成された吐出口形成面を前記基板の法線に対して傾動して、前記法線と前記吐出方向のなす角度を設定するようにし、
前記基板の法線方向から見て、前記吐出方向の反対側に沿って、前記基板を前記吐出口形成面に対して相対移動するようにしたことを特徴とする配向膜形成方法。 - パターン形成材料の液滴を基板に吐出して前記基板にパターンを形成する液滴吐出装置であって、
前記液滴を吐出する複数の吐出口を一方向に沿う列状に有して前記基板に相対向する吐出口形成面と、
前記一方向に沿う傾動軸を中心にして前記吐出口形成面を傾動する傾動機構と、
前記傾動機構を駆動制御して、前記基板の法線方向から見て、前記液滴の吐出方向に沿う前記液滴の着弾径が前記液滴の吐出間隔以上になるように、吐出する前記液滴の外径と前記吐出間隔に基づいて、前記基板の法線と前記吐出方向のなす角度を設定する角度設定手段と、
を備え、
前記角度設定手段は、
前記着弾径が前記液滴の吐出間隔以上になるように、吐出する前記液滴の外径と前記吐出間隔に基づいて前記傾動機構を駆動制御するための傾動情報を生成する傾動情報生成手段と、
前記傾動情報生成手段の生成した前記傾動情報に基づいて前記傾動機構を駆動制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。 - 請求項4に記載の液滴吐出装置において、
前記傾動情報生成手段は、前記液滴の外形をRとし、前記液滴の吐出間隔をWとし、前記角度をθとするときに、arccos(R/W)≦θ<90を満たす前記傾動情報を生成することを特徴とする液滴吐出装置。 - 請求項4又は5に記載の液適吐出装置において、
前記基板を前記吐出口形成面に対して相対移動する移動手段を備え、
前記角度設定手段は、前記基板の法線方向から見て、前記吐出方向が、前記吐出口形成面に対する前記基板の相対移動方向の反対側になるように、前記角度を設定することを特徴とする液滴吐出装置。 - 請求項6に記載の液滴吐出装置において、
前記移動手段は、前記基板を載置して、載置した前記基板を前記相対移動方向に沿って移動するステージであることを特徴とする液滴吐出装置。 - 配向膜形成材料の液滴を基板に吐出して前記基板に配向膜を形成する配向膜形成装置であって、
前記液滴を吐出する複数の吐出口を一方向に沿う列状に有して前記基板に相対向する吐出口形成面と、
前記一方向に沿う傾動軸を中心にして前記吐出口形成面を傾動する傾動機構と、
前記傾動機構を駆動制御して、前記基板の法線方向から見て、前記液滴の吐出方向に沿う前記液滴の着弾径が前記液滴の吐出間隔以上になるように、吐出する前記液滴の外径と前記吐出間隔に基づいて、前記基板の法線と前記吐出方向のなす角度を設定する角度設定手段と、
を備え、
前記角度設定手段は、
前記着弾径が前記液滴の吐出間隔以上になるように、吐出する前記液滴の外径と前記吐出間隔に基づいて前記傾動機構を駆動制御するための傾動情報を生成する傾動情報生成手段と、
前記傾動情報生成手段の生成した前記傾動情報に基づいて前記傾動機構を駆動制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする配向膜形成装置。
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