JP2006346647A - 機能液滴塗布装置及び表示装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 機能液滴が基板上に吐出される塗布工程と、基板上に吐出された機能液滴を乾燥させる乾燥工程との間で、基板が同一のステージに載置されたまま塗布から乾燥へと速やかに実施され、必要に応じて前記塗布・乾燥工程を１回以上繰り返すことによって、基板上の機能液滴の「染み上がり」を防止すると伴に基板の破損を防止することを目的とする。
【解決手段】 ステップＳ８では、パターンが完成したか否かを判断する。パターンが完成していない場合は、ステージ移動工程としてのステップＳ９によって、ステージ５を描画ユニット３の下の所定の位置に移動する。ステップＳ３に戻って機能液滴吐出ヘッド１１から機能液滴１０の吐出を行って基板５０にパターンを造る。従って、パターンが完成するまで少なくとも１回以上繰り返してこの処理を実行する。また、パターンが完成した場合は、ステージ５から基板５０を取り外して作業が終了する。
【選択図】 図１

Description

インクジェット法による機能液滴塗布装置及び該塗布装置を用いて製造された表示装置及び該表示装置を用いて製造された電子機器に関する。

インクジェット法によって機能液滴を塗布する方法として、液晶パネルの配向膜をインクジェット法で形成する方法が知られている（例えば、特許文献１）。また、配向膜の作製方法に特徴を有し、２種以上の配向膜原料を吐出口より吹き出しモザイク状に配向膜を形成する方法が知られている（例えば、特許文献２）。

特開平３−２４９６２３号公報 特開平１０−１９７８７３号公報

然しながら、インクジェット法によって基板等に機能液滴吐出ヘッドから機能液滴が吐出された場合に、基板上の吐出された機能液滴は、室温下で徐々に乾燥を始める。ひとつの基板に機能液滴を吐出し始めてからの経過時間によってその乾燥時間が異なっている。

例えば、現在機能液滴吐出ヘッドから吐出された機能液滴は、機能液滴塗布装置の中に備えられてこれから吐出される機能液滴と略同じ液体の特性を示している。

しかし、例えば、最初に機能液滴吐出ヘッドから機能液滴が基板に吐出された時間が現在よりも１時間前の場合、最初に吐出された機能液滴は１時間の間、室温下に放置されていることと同様な状態にある。

このような状態にある機能液滴は、吐出された形状の中央部の機能液滴の厚さが薄くなり、中央部の機能液滴の厚さに比して機能液滴の外郭に近い部分の厚さは厚くなる。このような現象を以降、「染み上がり」と称する。

この「染み上がり」が発生すると、基板上に吐出された機能液滴の膜の均一性が失われ、機能液滴の膜がカラーフィルタを構成する場合は、所望の色特性を確保することが困難となる。また、機能液滴の膜がＥＬ（Electro Luminescence）の蛍光体、又は機能液滴の膜がＥＬＤ（Electro Luminescence Display）の有機ＥＬ素子の各表示要素、又はＬＣＤ（Liquid Crystal Display）の導通配線、配向膜等に「染み上がり」が発生すると、各要素が求められている機能を損なう恐れがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、機能液滴が基板上に吐出される塗布工程と、基板上に吐出された機能液滴を乾燥させる乾燥工程との間で、基板が同一のステージに載置されたまま塗布から乾燥へと速やかに実施され、必要に応じて前記塗布・乾燥工程を１回以上繰り返すことによって、基板上の機能液滴の「染み上がり」を防止すると伴に基板の破損を防止することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では、機能液滴を吐出する機能液滴吐出ヘッドと、前記機能液滴吐出ヘッドから吐出された前記機能液滴が塗布される基板と、前記基板が載置されたステージと、前記ステージに載置された前記基板の一部又は全部を覆い、前記基板に前記機能液滴吐出ヘッドから吐出された前記機能液滴を乾燥する乾燥ユニットとを備えたことを要旨とする。

これによれば、機能液滴吐出ヘッドから機能液滴が吐出され、ステージに載置されている基板に吐出された機能液滴が塗布され、ステージに載置されている基板の一部又は全部を乾燥ユニットが覆い、機能液滴吐出ヘッドから基板に吐出された機能液滴を乾燥することができる。機能液滴が基板上に吐出される塗布工程と、基板上に吐出された機能液滴を乾燥させる乾燥工程との間で、基板がステージに載置されたまま移動することによって、基板上の機能液滴の「染み上がり」を防止すると伴に基板の破損を防止することができる。

本発明の機能液滴塗布装置の前記乾燥ユニットは、減圧乾燥機能を備えていることを要旨とする。

これによれば、本発明の機能液滴塗布装置の乾燥ユニットは、減圧乾燥機能を備えているため、液状で基板に吐出されて塗布された機能液滴の溶媒を乾燥することができる。乾燥ユニットの内部を減圧することによって、比較的低温で比較的短時間で機能液滴を乾燥することができ、基板上の機能液滴の「染み上がり」を防止することができる。

本発明の機能液滴塗布装置は、前記機能液滴吐出ヘッドから前記機能液滴が吐出されて、前記ステージに載置された前記基板に前記機能液滴が塗布される塗布工程と、前記ステージに載置された前記基板の一部又は全部を前記乾燥ユニットで覆って、前記基板に前記機能液滴吐出ヘッドから吐出された前記機能液滴を乾燥する乾燥工程とを少なくとも１回以上繰り返すことを要旨とする。

これによれば、本発明の機能液滴塗布装置は、機能液滴吐出ヘッドから機能液滴が吐出されて、ステージに載置された基板に機能液滴が塗布される塗布工程と、ステージに載置された基板の一部又は全部を乾燥ユニットで覆って、基板に機能液滴吐出ヘッドから吐出された機能液滴を乾燥する乾燥工程とを少なくとも１回以上繰り返すようになっているので、基板上の機能液滴の「染み上がり」を防止すると伴に基板がステージに載置されたままで、塗布工程と乾燥工程とを往復するため、基板の破損を防止することができる。

本発明の機能液滴塗布装置は、前記乾燥ユニットと、前記ステージとによって、前記乾燥工程での減圧チャンバを成すことを要旨とする。

これによれば、本発明の機能液滴塗布装置は、乾燥ユニットと、ステージとによって、乾燥工程での減圧チャンバを成すため、減圧チャンバの密閉性が維持され、所望の減圧を得ることができる。従って、ステージに載置されている基板に塗布されている機能液滴を短時間で乾燥することができ、基板上の機能液滴の「染み上がり」を防止することができる。

本発明の機能液滴塗布装置は、前記乾燥ユニットと、前記基板とによって、前記乾燥工程での減圧チャンバを成すことを要旨とする。

これによれば、本発明の機能液滴塗布装置は、乾燥ユニットと、基板とによって、乾燥工程での減圧チャンバを成すため、大型の機能液滴の場合は、基板の機能液滴の乾燥が必要な箇所を乾燥ユニットで覆うことにより、乾燥工程での減圧チャンバが形成されて乾燥できる。このため、基板上の機能液滴の「染み上がり」を防止することができる。

本発明の表示装置は、本発明の機能液滴塗布装置を用いて製造されたことを要旨とする。

これによれば、本発明の表示装置は、本発明の機能液滴塗布装置を用いて製造されているため、基板上の機能液滴の「染み上がり」を防止すると伴に基板の破損を防止することができ、高品質で高歩留まりな表示装置を提供することができる。

本発明の電子機器は、本発明の表示装置を有してなることを要旨とする。

これによれば、本発明の電子機器は、本発明の表示装置を有してなるため、高品質で廉価な電子機器を提供することができる。

以下、本発明を具体化した実施例について図面に従って説明する。

図１は、本発明を具体化した機能液滴塗布装置の機能液滴を基板に吐出して機能液滴を塗布する塗布工程と、基板が載置されているステージを移動するステージ移動工程と、機能液滴を乾燥する乾燥工程との関係を示すフローチャートである。尚、図１に記載されている部材の番号は、図２〜図４に記載されている部材の番号と対応している。
ステップＳ１では、ステージ５に基板５０を載置する。ステージ移動工程としてのステップＳ２では、ステージ５を描画ユニット３の下の所定の位置に移動する。塗布工程としてのステップＳ３では、機能液滴１０が機能液滴吐出ヘッド１１から吐出されて所望のパターンを造る。機能液滴１０の材質等については後述する。機能液滴吐出ヘッド１１は、インクジェット法を利用したもの、ディスペンサ方式を利用したもの、滴下方法を利用したもの等がある。

ステップＳ４では、機能液滴１０の乾燥をするか否かを判断する。基板５０に機能液滴１０が吐出されて前述した「染み上がり」現象が発生する時間（以降、染み上がり発生時間という）よりある程度余裕をもって染み上がり発生時間より短い時間（以降、染み上がり防止時間という）に達した場合は、機能液滴１０の乾燥が必要と判断して機能液滴吐出ヘッド１１からの機能液滴１０の吐出を中止してステップＳ５へ進む。また、基板５０に機能液滴１０が吐出され始めてからの吐出経過時間が染み上がり防止時間内の場合は、「染み上がり」現象が発生しないため乾燥の必要がない。ステップＳ３での基板５０への機能液滴１０の吐出を継続する。

ステージ移動工程としてのステップＳ５では、基板５０がステージ５に載置された状態で、ステージ５を乾燥ユニット４の下の所定の位置に移動する。乾燥工程としてのステップＳ６では、基板５０の一部又は全部を乾燥ユニット４が有する減圧チャンバとしての乾燥チャンバ２０で覆う。乾燥工程としてのステップＳ７では、乾燥ユニット４が有する乾燥チャンバ２０の中を減圧して機能液滴１０の乾燥を行う。

ステップＳ８では、パターンが完成したか否かを判断する。パターンが完成していない場合は、ステージ移動工程としてのステップＳ９によって、ステージ５を描画ユニット３の下の所定の位置に移動する。ステップＳ３に戻って機能液滴吐出ヘッド１１から機能液滴１０の吐出を行って基板５０にパターンを造る。従って、パターンが完成するまで少なくとも１回以上繰り返してこの処理を実行する。また、パターンが完成した場合は、ステージ５から基板５０を取り外して作業が終了する。

図２〜図４は、本発明を具体化した機能液滴塗布装置の模式図である。

図２は、本発明の機能液滴塗布装置において、機能液滴が基板上に吐出されている状態を示す模式図である。
機能液滴塗布装置は、筐体１と、ステージユニット２と、描画ユニット３と、乾燥ユニット４とを備えている。ステージユニット２は、基板５０が載置されているステージ５と、ステージ５を移動又は位置決め可能なステージレール６とを備え、ステージ制御部（図示せず）及びステージ５を移動又は位置決めするステージ駆動部（図示せず）とによって、ステージ５は所望の位置（以降、塗布位置という）Ｐ１に移動して位置決めされる。また、ステージ端面５ａは、乾燥ユニット４との間で使用する面である。詳細については後述する。

描画ユニット３は、基板５０に機能液滴１０を吐出する機能液滴吐出ヘッド１１と、機能液滴吐出ヘッド１１を保持し、基板５０に対して図中に示すＸ軸方向、Ｚ軸方向に相対的に位置を変更することが可能な機能液滴吐出ヘッド駆動部１２ａと、機能液滴吐出ヘッド駆動部１２ａを保持し、基板５０に対して図中に示すＹ軸方向に相対的に位置を変更することが可能な機能液滴吐出ヘッド駆動部１２ｂと、機能液滴吐出ヘッド１１に機能液滴１０を供給する機能液滴供給パイプ（図示せず）と、機能液滴１０を貯留するタンク（図示せず）と、機能液滴吐出ヘッド１１から基板５０に対して所望の場所及び所望の量の機能液滴１０を吐出するための制御を行う機能液滴吐出制御部（図示せず）とを備えている。

乾燥ユニット４は、凹部２０ａを有する減圧チャンバとしての乾燥チャンバ２０と、乾燥チャンバ２０に連通している減圧パイプ２１と、減圧パイプ２１が接続されている減圧ポンプ（図示せず）と、乾燥チャンバ２０及び減圧パイプ２１を保持する乾燥チャンバ保持部２２と、乾燥チャンバ保持部２２を図中に示すＹ軸方向に移動又は位置決めする乾燥チャンバ駆動部２３と、乾燥チャンバ駆動部２３の移動又は位置決めを制御する乾燥チャンバ制御部（図示せず）とを備えている。また、乾燥チャンバ２０の乾燥チャンバ端面２０ｂには、弾性部材としての乾燥チャンバパッキン２０ｃが備えられている。

次に、筐体１、ステージユニット２、描画ユニット３及び乾燥ユニット４の相互関係について説明する。筐体１の上にステージユニット２、描画ユニット３及び乾燥ユニット４が配設されている。ステージユニット２が備えているステージ５は、ステージ制御部（図示せず）とステージ駆動部（図示せず）とによってステージレール６の上を移動して描画ユニット３に対して所定の位置（以降、塗布位置という）Ｐ１で位置決めされる。

機能液滴１０の粘性、表面張力及び機能液滴吐出ヘッド１１が備えている機能液滴１０を吐出するノズル１１ａの孔の大きさ等の吐出条件によって、機能液滴吐出ヘッド駆動部１２ｂは、機能液滴吐出ヘッド１１と基板５０との距離を図中Ｙ軸方向に移動して決定する。

機能液滴吐出ヘッド駆動部１２ａは、図中Ｘ軸方向とＺ軸方向に移動可能になっていて、ステージ５に載置されている基板５０と機能液滴吐出ヘッド１１との相対位置を決定することができるようになっている。また、機能液滴吐出制御部（図示せず）は、機能液滴吐出ヘッド駆動部１２ａのＸ軸方向とＺ軸方向との移動と同期して、機能液滴吐出ヘッド１１から、機能液滴１０を吐出する。機能液滴吐出制御部（図示せず）には、所望のパターンに関する吐出データが記憶されていて、この吐出データに基づいて機能液滴吐出ヘッド駆動部１２ａのＸ軸方向とＺ軸方向との移動と機能液滴吐出ヘッド１１から、機能液滴１０を吐出する制御がなされる。また、複数種の機能液滴１０を吐出する場合は、機能液滴吐出ヘッド駆動部１２ｂによって、機能液滴吐出ヘッド１１と基板５０との距離を変更することもある。

ここで、基板５０の材質について説明する。基板５０は無機物質または有機物質とからなる物質であればよい。具体的には、ガラス、石英、半導体基板、ポリイミドフィルム、布、エポキシ樹脂、偏光板、カラーフィルタ基板、蛍光発光基板、ＥＬ基板、有機ＥＬ基板、液晶パネル基板等があるが本発明はこれに限定されるものではない。

また、基板５０の大きさについて説明する。テレビ等に利用される表示装置の大きさは、大きいもので厚さ約０．５〜１ミリメートル、横約２メートル、縦約１メートル程のものがある。

次に、機能液滴１０の材質について説明する。機能液滴１０は、溶媒に拡散している無機物質または有機物質とからなる微粒子で構成されている。具体的な微粒子は、銀をはじめとする数ナノメートルの大きさの金属及び乾燥することによって導電性を呈する有機物質、乾燥することによって絶縁性を呈する物質、乾燥することによって光学的な機能を呈する物質等がある。また、利用分野としては、液晶パネル等の配向膜物質、カラーフィルタ物質、反射防止膜物質、塗装物質、絵画を描く物質、表示装置としての蛍光物質、電気的な導電性を有するパターン物質、電気的な絶縁性を有するパターン物質、食品の製造に関する表示物質等がある。

次に、基板５０をステージ５に載置する方法について説明する。ステージ５と基板５０との間で減圧することによって載置する方法又は、ステージ５と基板５０との間で、弾性部材を介して機械的に載置する方法等がある。

機能液滴吐出ヘッド１１から機能液滴１０が吐出され始めてからの吐出経過時間が前述した染み上がり防止時間に達した場合は、機能液滴吐出ヘッド１１からの機能液滴１０の吐出を停止する。この場合、基板５０とステージ５との相対位置は維持された状態で停止する。

図３は、本発明の機能液滴塗布装置において、基板上に吐出された機能液滴を乾燥する乾燥ユニット下に基板が移動した状態を示す模式図である。
図２で機能液滴吐出ヘッド１１からの機能液滴１０の吐出を停止した状態で、ステージ５とステージ５に載置された基板５０は、ステージ制御部（図示せず）及びステージ駆動部（図示せず）とによって、塗布位置Ｐ１からステージレール６に沿って移動（ステージ移動工程）を開始する。

ステージ５が乾燥位置Ｐ２に達すると、ステージ制御部（図示せず）及びステージ駆動部（図示せず）はステージ５を停止する。

図４は、基板の一部又は全部が乾燥ユニットに覆われて、基板上に吐出された機能液滴が乾燥されている状態を示す模式図である。
ステージ５が乾燥位置Ｐ２（図３参照）に達して停止すると、乾燥ユニット４に備えられている乾燥チャンバ制御部（図示せず）によって乾燥チャンバ駆動部２３が紙面の下方に移動を開始する。この移動によって、乾燥チャンバ駆動部２３に保持されている乾燥チャンバ保持部２２、乾燥チャンバ２０及び減圧パイプ２１も移動することになる。

乾燥チャンバ２０の乾燥チャンバ端面２０ｂとステージ５のステージ端面５ａとが密着するまで、乾燥チャンバ駆動部２３は移動を続ける。乾燥チャンバ端面２０ｂには、シリコンゴム等からなる弾性部材としての乾燥チャンバパッキン２０ｃが配設されて乾燥チャンバ端面２０ｂとステージ端面５ａとの密着性を向上させている。このようにして、乾燥チャンバ２０の凹部２０ａとステージ５又は基板５０との間で閉ざされた空間（以降、チャンバという）２５が作られ、基板５０の一部又は全部がチャンバ２５内に収容されて覆い、密閉された状態になる。ステージ５と基板５０との間には、基板５０の厚さの分の段差があるが、乾燥チャンバパッキン２０ｃの弾性により吸収されてチャンバ２５を構成することができる。

次に、減圧パイプ２１に接続されている減圧ポンプ（図示せず）を作動させて、チャンバ２５の中の圧力を減ずる。このことにより、基板５０に機能液滴吐出ヘッド１１から吐出されて塗布された機能液滴１０は、機能液滴１０に含まれている溶媒の沸点又は蒸発点が低下するため機能液滴１０を乾燥することができる減圧乾燥機能を有している。尚、基板５０に塗布された機能液滴１０の所望する機能を得るために焼成温度に加熱してもよい。

所定の条件で乾燥された場合は、減圧ポンプ（図示せず）を停止して大気圧に戻した後に、乾燥チャンバ制御部（図示せず）によって乾燥チャンバ駆動部２３が紙面の上方に移動され、ステージ５と乾燥チャンバ２０とが離れてチャンバ２５は解消する。

ここで、基板５０に塗布されている機能液滴１０のパターンが完成していない場合は、再びステージ制御部（図示せず）及びステージ駆動部（図示せず）によってステージ５を塗布位置Ｐ１に移動して、描画ユニット３によって基板５０への機能液滴１０の吐出を続行する。再び、再開された吐出経過時間が染み上がり防止時間に達した場合は、この作業を少なくとも１回以上繰り返して行う。基板５０への機能液滴１０の塗布及び乾燥が終了した場合は、ステージ５から基板５０を取り外す。

本発明の機能液滴塗布装置を用いて製造された表示装置としては、液晶パネル、ＥＬ表示装置、有機ＦＬ表示装置等があり、本発明の表示装置は、これらに限定されるものではなく広く表示装置に適用することができる。

本発明の表示装置を有してなる電子機器としては、携帯電話、時計、プリンタ、プロジェクタ、カラーテレビ等があり、本発明の電子機器は、これらに限定されるものではなく広く電子機器に適用することができる。

以下、実施例１の効果を記載する。

（１）機能液滴が基板５０上に吐出される塗布工程と、基板５０上に吐出された機能液滴１０を乾燥させる乾燥工程との間で、基板５０がステージ５に載置されたまま少なくとも１回以上繰り返して往復することによって、基板５０上の機能液滴１０の「染み上がり」を防止することができる。
（２）塗布工程と乾燥工程との移行をより短時間で実現することができるため、生産性を低下させずに基板５０上の機能液滴１０の「染み上がり」を防止することができる。
（３）基板５０をステージ５から取り外すことなく、塗布工程と乾燥工程との移行をすることができるため、基板５０を破損することを防止することができる。

以下、前記実施例における変形例を記載する。

（変形例１）ステージ５に基板５０が載置されて、描画ユニット３と乾燥ユニット４との間を少なくとも１回以上繰り返して往復するようにしたが、ステージ５に基板５０が載置され、描画ユニット３と乾燥ユニット４が交互にステージ５の上に移動して、塗布工程と乾燥工程とを少なくとも１回以上繰り返してもよい。

本発明を具体化した機能液滴塗布装置の機能液滴を基板に吐出して機能液滴を塗布する塗布工程と、基板が載置されているステージを移動するステージ移動工程と、機能液滴を乾燥する乾燥工程との関係を示すフローチャート。 本発明の機能液滴塗布装置において、機能液滴が基板上に吐出されている状態を示す模式図。 本発明の機能液滴塗布装置において、基板上に吐出された機能液滴を乾燥する乾燥ユニット下に基板が移動した状態を示す模式図。 基板の一部又は全部が乾燥ユニットに覆われて、基板上に吐出された機能液滴が乾燥されている状態を示す模式図。

符号の説明

１…筐体、２…ステージユニット、３…描画ユニット、４…乾燥ユニット、５…ステージ、５ａ…ステージ端面、６…ステージレール、１０…機能液滴、１１…機能液滴吐出ヘッド、１１ａ…ノズル、１２ａ，１２ｂ…機能液滴吐出ヘッド駆動部、２０…減圧チャンバとしての乾燥チャンバ、２０ａ…凹部、２０ｂ…乾燥チャンバ端面、２０ｃ…弾性部材としての乾燥チャンバパッキン、２１…減圧パイプ、２２…乾燥チャンバ保持部、２３…乾燥チャンバ駆動部、２５…チャンバ、５０…基板、Ｐ１…塗布位置、Ｐ２…乾燥位置。

Claims (7)

1. 機能液滴を吐出する機能液滴吐出ヘッドと、
   前記機能液滴吐出ヘッドから吐出された前記機能液滴が塗布される基板を載置するステージと、
   前記ステージに載置された前記基板の一部又は全部を覆い、前記基板に前記機能液滴吐出ヘッドから吐出された前記機能液滴を乾燥する乾燥ユニットとを備えたことを特徴とする機能液滴塗布装置。
2. 請求項１に記載の前記乾燥ユニットは、減圧乾燥機能を備えていることを特徴とする機能液滴塗布装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の前記機能液滴吐出ヘッドから前記機能液滴が吐出されて、前記ステージに載置された前記基板に前記機能液滴が塗布される塗布工程と、前記ステージに載置された前記基板の一部又は全部を前記乾燥ユニットで覆って、前記基板に前記機能液滴吐出ヘッドから吐出された前記機能液滴を乾燥する乾燥工程とを少なくとも１回以上繰り返すことを特徴とする機能液滴塗布装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の前記乾燥ユニットと、前記ステージとによって、前記乾燥工程での減圧チャンバを成すことを特徴とする機能液滴塗布装置。
5. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の前記乾燥ユニットと、前記基板とによって、前記乾燥工程での減圧チャンバを成すことを特徴とする機能液滴塗布装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の前記機能液滴塗布装置を用いて製造されたことを特徴とする表示装置。
7. 請求項６に記載の前記表示装置を有してなることを特徴とする電子機器。
   

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