(57)【要約】【課題】インクジェット塗布法を用いて、ポリイミド配向膜を塗布した後、溶剤を乾燥する時、塗布した領域の最外周部分の膜厚が、異常に厚くなる現象が発生し、液晶パネルのセルギャップの均一性が得らず表示ムラが発生していた。【解決手段】インクジェット塗布法を用いて、ポリイミド配向膜を塗布した後、基板を加熱して溶剤を乾燥するのではなく、基板を冷却し、溶剤を凍結させ真空中で溶剤を昇華させる凍結真空乾燥法を採用した。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット塗布方法を用いて基板の局所領域のみに機能性膜を形成する工程において、機能性膜がとけている溶液をインクジェット塗布装置で基板に塗布した後、基板温度を上昇させて塗布液体表面をレベリングさせ平坦化した後、急激に基板を室温以下に冷却し、塗布液体の粘度を上昇させた後、減圧雰囲気で基板を冷却しながら塗布溶液の溶媒を揮発させることを特徴とする局所領域機能性膜形成法。
【請求項２】
インクジェット塗布方法を用いて基板の局所領域のみに機能性膜を形成する工程で用いる乾燥装置に関して、機能性膜はとけている溶液をインクジェット塗布装置で基板に局所塗布した後、基板温度を上昇させて塗布液体の粘度を低下させ塗布液表面をレベリングさせ平坦化した後、急激に基板を室温以下に冷却し、塗布液体の粘度を上昇させた後、減圧雰囲気で基板を冷却しながら塗布溶液の溶媒を揮発させる乾燥装置。
【請求項３】
インクジェット塗布方法を用いて基板の局所領域のみに機能性膜を形成する工程において、機能性膜がとけている溶液をインクジェット塗布装置で基板に塗布した後、基板温度を上昇させて塗布液体表面をレベリングさせ平坦化した後、急激に基板を冷却させ、塗布液体の凝固点温度以下に基板を冷却しながら真空雰囲気で塗布溶液の溶媒を昇華させることを特徴とする局所領域機能性膜形成法。
【請求項４】
インクジェット塗布方法を用いて基板の局所領域のみに機能性膜を形成する工程で用いる乾燥装置に関して、機能性膜がとけている溶液をインクジェット塗布装置で基板に塗布した後、基板温度を上昇させて塗布液体表面をレベリングさせ平坦化した後、急激に基板を冷却させ、塗布液体の凝固点温度以下に基板を冷却しながら真空雰囲気で塗布溶液の溶媒を昇華させる乾燥装置
【請求項５】
液晶表示素子のセル工程において、カラーフィルター基板側にインクジェット塗布方法を用いて、耐熱性プラスチックボールスペーサーを分散させた液体を、メインシール接着領域をのぞく基板全面に均一な密度で局部的に塗布する。ただし、有効表示領域においては、アクティブマトリックス基板の走査線に対応するカラーフィルター基板の遮光膜に形成された凹部になっている特定位置に分散液を塗布する。次に、基板を加熱し分散液体の溶媒を揮発させ耐熱プラスチックボールスペーサーを遮光膜の凹部に固着させた後、液晶分子を配向させる機能を持った高分子溶液を、インクジェット塗布方法を用いて有効表示領域のみに局部的に塗布する。次に基板温度を上昇させて塗布液体表面をレベリングさせ平坦化した後、急激に基板を室温以下に冷却し塗布液体の粘度を上昇させた後、減圧雰囲気で基板を冷却しながら塗布溶液の溶媒を揮発させることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項６】
液晶表示素子のセル工程において、カラーフィルター基板側にインクジェット塗布方法を用いて、耐熱性プラスチックボールスペーサーを分散させた液体を、メインシール接着領域をのぞく基板全面に均一な密度で局部的に塗布する。ただし、有効表示領域においては、アクティブマトリックス基板の走査線に対応するカラーフィルター基板の遮光膜に形成された凹部になっている特定位置に分散液を塗布する。次に基板を加熱し分散液体の溶媒を揮発させ耐熱性プラスチックボールスペーサーを遮光膜の凹部に固着させた後、液晶分子を配向させる機能を持った高分子溶液をインクジェット塗布方法を用いて有効表示領域のみに局部的に塗布する。次に基板温度を上昇させて塗布液体表面をレベリングさせ平坦化した後、急激に基板を冷却させ、塗布液体の凝固点温度以下に基板を冷却しながら真空雰囲気で塗布溶液の溶媒を昇華させることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項７】
液晶表示素子のセル工程で用いられるインクジェット用ボールスペーサー分散液に関して、液晶セルに用いられる配向膜と同じ可溶性ポリイミド高分子または、ポリアミック酸または可溶性ポリイミド高分子とポリアミック酸の混合物がプラスチックボールスペーサーと基板のバインダーとして作用するように溶液固形成分として０．１〜５％の範囲で含有されており、かつ分散しているプラスチックボールスペーサーの直径が、目標とする液晶表示セルのセルギャップよりも、カラーフィルター基板側に形成されている遮光層の厚みのぶんだけ大きいことを特徴とするインクジェット用ボールスペーサー分散液。
【請求項８】
インクジェット塗布方法を用いて基板の局所領域のみに機能性膜を形成する工程において、基板またはインクジェット塗布装置のヘッドのすくなくともどちらか一方をすくなくとも１回以上の往復運動をさせることで基板上の目的とする局所領域に機能性膜を塗布する時に、往復運動の往路の塗布領域と復路の塗布領域とを、インクジェットの
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だけ往復運動方向に対して直交する方向にシフトさせて塗布することを特徴とする局所領域機能性膜形成法。
【請求項９】
基板の局所領域のみに機能性膜を塗布するインクジェット塗布装置に関して、基板またはインクジェット塗布装置のヘッドのすくなくともどちらか一方をすくなくとも１回以上の往復運動をさせることで基板上の目的とする局所領域に機能性膜を塗布する時に往復運動の往路の塗布領域と復路の塗布領域とを、インクジェット
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だけ往復運動方向に対して直交する方向にシフトさせて塗布することを特徴とするインクジェット塗布装置。
【請求項１０】
インクジェット塗布方法を用いてカラーフィルター基板のカラーフィルター層を形成する工程において、基板またはインクジェットのヘッドのすくなくともどちらか一方をすくなくとも１回以上の往復運動をさせることで、カラーフィルター層の１種類を塗布する時に、往復運動の往路の塗布領域と復路の塗布領域とをインクジェットのノズルのピッチの整数倍だけ往復運動方向に対して直交する方向にシフトさせて塗布することを特徴とするカラーフィルター基板の製造方法。
【請求項１１】
カラーフィルター基板のカラーフィルター層を塗布するインクジェット塗布装置に関して、基板またはインクジェットのヘッドのすくなくともどちらか一方をすくなくとも１回以上の往復運動をさせることで、カラーフィルター層の１種類を塗布する時に、往復運動の往路の塗布領域と復路の塗布領域とをインクジェットヘッドのノズルのピッチの整数倍だけ往復運動方向に対して直交する方向にシフトさせて塗布することを特徴とするインクジェット塗布装置。
【請求項１２】
機能性膜形成用インクジェット塗布溶液に関して、溶液中にエチレンカーボネート（ＥＣ）または炭酸ジメチル（ＤＭＣ）のすくなくともどちらか一方が５重量％以上含有されており、４０度Ｃでの粘度が３０ｃｐ（センチポイズ）以下であり、かつ凝固点温度がプラス３５度Ｃ以下マイナス２０度Ｃ以上であることを特徴とするインクジェット塗布溶液。
【請求項１３】
機能性膜形成用インクジェット塗布溶液に関して、溶液中にジメチルスルホキジド（ＤＭＳＯ）またはジオキサンのすくなくともどちらか一方が５重量％以上含有されており、４０度Ｃでの粘度が３０ｃｐ（センチポイズ）以下であり、かつ凝固点温度がプラス１７度Ｃ以下マイナス２０度Ｃ以上であることを特徴とするインクジェット塗布溶液。
【請求項１４】
機能性膜形成用インクジェット塗布溶液に関して、溶液中に１，６−ヘキサンジオールまたは、２，３−ブタンジオールまたは１，４−ブタンジオールまたはグリセリンまたは、エチレングリコールモノフェニルエーテルのすくなくともどれかひとつが５重量％以上含有されており、４０度Ｃでの粘度が３０ｃｐ（センチポイズ）以下であり、かつ凝固点温度が、プラス２０度Ｃ以下マイナス２０度Ｃ以上であることを特徴とするインクジェット塗布溶液
【請求項１５】
機能性膜形成用インクジェット塗布溶液に関して、溶液中にベラトロールまたはヘリオトロピンまたはフタル酸ジメチルのすくなくともどちらかひとつが５重量％以上含有されており、４０度Ｃでの粘度が３０ｃｐ（センチポイズ）以下であり、かつ凝固点温度がプラス３５度Ｃ以下，マイナス２０度Ｃ以上であることを特徴とするインクジェット塗布溶液。
【請求項１６】
液晶配向膜形成用インクジェット塗布溶液に関して、可溶性ポリイミドまたはポリアミック酸のすくなくともどちらか一方を含有しており、かつ溶液中にエチレンカーボネート（ＥＣ）または炭酸ジメチル（ＤＭＣ）のすくなくともどつらか一方が５重量％以上含有されており、４０度Ｃでの粘度が３０ｃｐ（センチポイズ）以下であり、かつ凝固点温度がプラス３５度Ｃ以下，マイナス２０度Ｃ以上であることを特徴とするインクジェット塗布溶液。
【請求項１７】
液晶配向膜形成用インクジェット塗布溶液に関して、可溶性ポリイミドまたはポリアミック酸のすくなくともどちらか一方を含有しており、かつ溶液中にジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）またはジオキサンのすくなくともどちらか一方が５重量％以上含有されており、４０度Ｃでの粘度が３０ｃｐ（センチポイズ）以下であり、かつ凝固点温度がプラス１７度Ｃ以下，マイナス２０度Ｃ以上であることを特徴とするインクジェット塗布溶液。
【請求項１８】
液晶配向膜形成用インクジェット塗布溶液に関して、可溶性ポリイミドまたはポリアミック酸のすくなくともどちらか一方を含有しており、かつ溶液中に１，６−ヘキサンジオールまたは２，３−ブタンジオールまたは１，４−ブタンジオールまたはグリセリンまたはエチレングリコールモノフェニルエーテルのすくなくともどれかひとつが５重量％以上含有されており、４０度Ｃでの粘度が３０ｃｐ（センチポイズ）以下であり、かつ凝固点温度がプラス２０度Ｃ以下，マイナス２０度Ｃ以上であることを特徴とするインクジェット塗布溶液。
【請求項１９】
液晶配向膜形成用インクジェット塗布溶液に関して、可溶性ポリイミドまたはポリアミック酸のすくなくともどちらか一方を含有しており、かつ溶液中にベラトロールまたはヘリオトロピンまたはフタル酸ジメチルのすくなくともどれかひとつが５重量％以上含有されており４０度Ｃでの粘度が３０ｃｐ（センチポイズ）以下あり、かつ凝固点温度がプラス３５度Ｃ以下，マイナス２０度Ｃ以上であることを特徴とするインクジェット塗布溶液。
【請求項２０】
請求項１６または請求項１７または請求項１８または請求項１９において、溶液中にカーボンナノチューブまたはカーボンナノホーンまたは、フラーレンのすくなくともどれかひとつ以上が分散されており、塗布後乾燥、焼成した膜のシート抵抗値が１０１１〜１０１３Ωの範囲にあることを特徴とするインクジェット塗布溶液。
【請求項２１】
カラーフィルター基板やＴＦＴアレイ基板の平坦化層形成用インクジェット塗布溶液に関して、パーヒドロポリシラザンを含有しており、かつ溶液中に、エチレンカーボネート（ＥＣ）または炭酸ジメチル（ＤＭＣ）のすくなくともどちらか一方が５重量％以上含有されており、４０度Ｃでの粘度が３０ｃｐ（センチポイズ）以下であり、かつ凝固点温度がプラス３５度Ｃ以下、マイナス２０度Ｃ以上であることを特徴とするインクジェット塗布溶液。
【請求項２２】
カラーフィルター基板やＴＦＴアレイ基板の平坦化層形成用インクジェット塗布溶液に関して、パーヒドロポリシラザンを含有しており、かつ溶液中、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）またはジオキサンのすくなくともどちらか一方が５重量％以上含有されており、４０度Ｃでの粘度が３０ｃｐ（センチポイズ）以下であり、かつ凝固温度がプラス１７度Ｃ以下、マイナス２０度Ｃ以上であることを特徴とするインクジェット塗布溶液。
【請求項２３】
カラーフィルター基板やＴＦＴ基板の平坦化層形成用インクジェット塗布溶液に関して、パーヒドロポリシラザンを含有しており、かつ溶液中にベラトロールまたはヘリオトロピンまたはフタル酸ジメチルのすくなくともどれかひとつ５重量％以上含有されており４０度Ｃでの粘度が３０ｃｐ（センチポイズ）以下であり、かつ凝固点温度がプラス３５度Ｃ以下マイナス２０度Ｃ以上であることを特徴とするインクジェット塗布溶液。
【請求項２４】
請求項２１または請求項２２または請求項２３において、溶液中にカーボンナノチューブまたは、カーボンナノホーンまたはフレーレンのすくなくともどれかひとつ以上が分散されており、塗布後乾燥、焼成した膜のシート抵抗値が１０１１〜１０１３Ωの範囲にあることを特徴とするインクジェット塗布溶液。
【請求項２５】
請求項２１または請求項２２または請求項２３において、溶液中にカーボンナノチューブが分散されており、塗布後乾燥、焼成した膜のシート抵抗値が１０２〜１０６Ωの範囲にあることを特徴とするインクジェット塗布溶液。
【請求項２６】
請求項２１または請求項２２または請求項２３において、溶液中に酸化亜鉛または酸化インジウムなどの透明導電性ナノ粒子が分散されており、塗布後、乾燥、焼成した膜のシート抵抗値が１０〜１０５Ωの範囲にあることを特徴とするインクジェット塗布溶液。
【請求項２７】
請求項２１または請求項２２または請求項２３において、溶液中に、酸化亜鉛または酸化インジウムなどの透明導電性ナノ粒子のほかに、カーボンナノチューブが分散されており、塗布後、乾燥、焼成した膜のシート抵抗値が１０〜１０５Ωの範囲にあることを特徴とするインクジェット塗布溶液。
【請求項２８】
表示素子用のカラーフィルター基板の製造方法に関して、厚み１〜５μｍのＢＭ（遮光膜）を形成してある基板に、インクジェット塗布法を用いて、Ｒ，Ｇ，Ｂの三色の顔料分散塗布液をＢＭにかこまれた開口部領域にそれぞれ塗布した後、加熱または減圧雰囲気で溶媒を乾燥させ、ＢＭでかこまれた１画素内に塗布されたカラーフィルター層形成溶液の体積がＳ×ｈ（Ｓは１画素の開口部分の面積，ｈはＢＭの膜厚）ちかくになった時に、ロールプレス機で、塗布液体を往復で２回圧力をかえてつぶし、カラーフィルター層を平坦化する。次に基板を冷却して減圧雰囲気で残った溶媒を蒸発させ乾燥させた後、大気圧にもどしてから加熱硬化させることを特徴とするカラーフィルター基板の製造方法。
【請求項２９】
表示素子用のカラーフィルター基板の製造方法に関して、厚み１〜５μｍのＢＭ（遮光膜）を形成してある基板に、インクジェット塗布法を用いて、Ｒ，Ｇ，Ｂの三色の顔料分散塗布液をＢＭにかこまれた開口部領域に、それぞれ塗布した後、加熱または減圧雰囲気で溶媒を乾燥させ、ＢＭでかこまれた１画素内に塗布されたカラーフィルター層形成溶液の体積がＳ×ｈ（Ｓは１画素の開口部分の面積、ｈはＢＭの膜厚）ちかくになった時に、ロールプレス機で塗布液体を往復で２回圧力をかえてつぶし、カラーフィルター層を平坦化する。次に基板を、平坦化された塗布溶液の凝固点温度以下まで冷却してから、真空雰囲気で残った溶媒を昇華させ乾燥させる。それから大気圧にもどし加熱硬化させることを特徴とするカラーフィルター基板の製造方法。
【請求項３０】
表示素子用カラーフィルター基板の製造方法に関して、一列に配列された屈曲した形状のＢＭ（遮光膜）に対して、複数個のインクジェットノズルを屈曲した形状にあわせてグルーピングさせて、それらのインクジェットノズルにそれぞれ異なる駆動波形を印加しながら、インクジェットヘッドと基板のどちらかをカラーフィルター層の配列方向に動かすことで、インクジェットのヘッドを屈曲したＢＭ形状にあわせて、カラーフィルター層の配列方向に対して直交する方向に一画素ごとにシフトさせることなく、屈曲したカラーフィルター層を塗布形成することを特徴とするカラーフィルター基板の製造方法
【請求項３１】
表示素子用カラーフィルター基板の製造装置に関して、一列に配列された屈曲した形状のＢＭ（遮光膜）に対して、複数個のインクジェットノズルを屈曲した形状にあわせてグルーピングさせて、それらのインクジェットノズルにそれぞれ異なる駆動波形を印加しながら、インクジェットヘッドと基板のどちらかをカラーフィルター層の配列方向に動かすことで、インクジェットのヘッドを屈曲したＢＭ形状にあわせて、カラーフィルター層の配列方向に対して直交する方向に一画素ごとにシフトさせることなく、屈曲したカラーフィルター層を塗布形成することを特徴とするカラーフィルター基板の製造装置。
【請求項３２】
表示素子用カラーフィルター基板の製造方法に関して、カラーフィルター層を塗布する複数のインクジェットヘッドに対して、それぞれ１個以上の顕微鏡ＣＣＤカメラを設置し、カラーフィルター層を塗布する前に、基板のＢＭ（遮光膜）パターンの位置情報をこれらの顕微鏡ＣＣＤカメラで読み取りメモリーにたくわえた後、このＢＭパターンの位置情報をもとにインクジェットヘッドの吐出信号とカラーインクの着弾位置を、それぞれ別々のインクジェットヘッドごとに制御して、カラーフィルター層を塗布形成することを特徴とするカラーフィルター基板の製造方法。
【請求項３３】
表示素子用カラーフィルター基板の製造装置に関して、カラーフィルター層を塗布する複数のインクジェットヘッドに対して、それぞれ１個以上の顕微鏡ＣＣＤカメラを設置し、カラーフィルター層を塗布する前に、基板のＢＭ（遮光膜）パターンの位置情報をこれらの顕微鏡ＣＣＤカメラで読み取りメモリーにたくわえた後、このＢＭパターンの位置情報をもとにインクジェットヘッドの吐出信号とカラーインクの着弾位置をそれぞれ別々のインクジェットヘッドごとに制御して、カラーフィルター層を塗布することを特徴とするインクジェットカラーフィルター塗布装置。
【請求項３４】
表示素子用カラーフィルター基板の製造方法に関して、カラーフィルター層を塗布する複数のインクジェットヘッドに対してインクジェットヘッドの塗布移動方向にそって、ヘッドの前部と後部にそれぞれ１個以上の顕微鏡ＣＣＤカメラを設置しておき、基板をアライメント用カメラで所定の位置にあわせた後、インクジェットヘッドを塗布スタート位置に移動させる。スタートポイントからヘッドが移動をはじめた時、インクジェットヘッドの前方に設置されたＣＣＤカメラでＢＭ（遮光膜）のパターン位置を検出し、ＢＭとインクジェットのノズルの位置をダイナミックに制御しながらカラーフィルター層形成用インクを塗布していく。インクジェットヘッドの後方に設置されたＣＣＤカメラで、塗布されたインクとＢＭの位置関係を検出し、所定の範囲内に塗布されるようにインクジェットヘッドの吐出し信号とヘッドの位置を、それぞれ別々のインクジェットヘッドごとに、ダイナミックにフィードバック制御してカラーフィルター層を塗布する。往路と復路での塗布ではインクジェットヘッドの前後に設置した顕微鏡ＣＣＤカメラの役割を交換して塗布することを特徴とするカラーフィルター基板の製造方法。
【請求項３５】
表示素子用カラーフィルター基板の製造装置に関して、カラーフィルター層を塗布する複数のインクジェットヘッドに対してインクジェットヘッドの塗布移動方向にそって、ヘッドの前部と後部にそれぞれ１個以上の顕微鏡ＣＣＤカメラを設置しておき、基板をアライメント用カメラで所定の位置にあわせた後、インクジェットヘッドを塗布スタート位置に移動させる。スタートポイントからヘッドが移動をはじめた時、インクジェットヘッドの前方に設置されたＣＣＤカメラでＢＭ（遮光膜）のパターン位置を検出し、ＢＭとインクジェットのノズルの位置をダイナミックに制御しながらカラーフィルター層形成用インクを塗布していく。インクジェットヘッドの後方に設置されたＣＣＤカメラで塗布されたインクとＢＭの位置関係を検出し、所定の範囲内に塗布されるようにインクジェットヘッドの吐出し信号とヘッドの位置を、それぞれ別々のインクジェットヘッドことにダイナミックにフィードバック制御してカラーフィルター層を塗布する。往路と復路での塗布では、インクジェットヘッドの前後に設置した顕微鏡ＣＣＤカメラの役割を交換して塗布することを特徴とするインクジェットカラーフィルター塗布装置。
【請求項３６】
表示素子用機能膜塗布形成法に関して、機能膜を形成する基板をのせるＸ，Ｙ，θ調整可能なアライメントステージと、機能性膜塗布用インクジェットヘッドを移動させるエアースライドベアリングは、同一の土台の上に組みあげられており、インクジェットヘッドを移動させるエアースライドベアリングと、インク供給タンクとインクジェットヘッド駆動用コントロール回路ボックスを移動させるエアースライドベアリングは、分離されて別々のリニアモーターを用いて駆動し、かつアライメントステージとエアースライドベアリングの土台と、リニアーモーターの固定マグネット部分をささえる土台とは、それぞれ別々に独立している基礎の上に設置されている。これらの構成において、インクジェットヘッドとインク供給タンクとインクジェットヘッド駆動用コントロール回路ボックスを移動させる時に発生するリニアモーターの固定マグネット部に作用する応力や動力系ケーブルから受ける応力を別々のダンパーで吸収することで、インクジェットヘッドを動作し基板に機能性膜の溶液を、塗布している時のアライメントステージとインクジェットヘッドの相対速度の変化率が０．３％以下になるような条件で塗布することを特徴とする機能膜塗布形成方法。
【請求項３７】
表示素子用機能膜塗布形成装置に関して、機能膜を形成する基板をのせるＸ，Ｙ，θ調整可能なアライメントステージと、カラーインク塗布用インクジェットヘッドを移動させるエアースライドベアリングは、同一の土台の上に組みあげられており、インクジェットヘッドを移動させるエアースライドベアリングと、インク供給タンクとインクジェットヘッド駆動用コントロール回路ボックスを移動させるエアースライドベアリングは、分離されて、別々のリニアモーターを用いて駆動し、かつアライメントステージとエアースライドベアリングの土台と、リニアーモーターの固定マグネット部分をささえる土台とは、それぞれ別々に独立している基礎の上に設置されている。これらの構成において、インクジェットヘッドとインク供給タンクとインクジェットヘッド駆動用コントロール回路ボックスを移動させる時に発生するリニアモーターの固定マグネット部分に作用する応力や動力系ケーブルから受ける応力を別々のダンパーで吸収することで、インクジェットヘッドを動作し基板に機能性膜の溶液を塗布している時のアライメントステージとインクジェットヘッドの相対速度の変化率が０．３％以下になるような条件で塗布することを特徴とする機能膜塗布形成装置。
【請求項３８】
請求項３１，請求項３３，請求項３５，請求項３７に記載のインクジェット塗布装置において、インクジェットヘッドに設置された顕微鏡ＣＣＤカメラの視野に対応するステージの位置に、インクジェットヘッドの移動方向にそって連続した細長いバックライト用ＬＥＤランプを設置し、塗布する色にあわせてＲ，Ｇ，Ｂの３原色を切り換えることができることを特徴とするインクジェット塗布装置。
【請求項３９】
液晶表示素子の製造方法に関して、ボールスペーサーをインクジェット塗布方法を用いて定点配置する時に、ボールスペーサー含有インクを塗布する複数のインクジェットヘッドの対して、それぞれ１個以上の顕微鏡ＣＣＤカメラを設置しておき、かつ基盤を保持しＸ，Ｙ，θ調整可能なアライメントステージには、それぞれのインクジェットヘッドに設置された顕微鏡ＣＣＤカメラの視野に対応する位置に、インクジェットヘッドの移動方向にそって連続した細長いバックライト用ＬＥＤランプを設置し、ボールスペーサー含有インクを塗布する前にカラーフィルター基板のＢＭ（遮光膜）のパターンの位置情報をこれらの顕微鏡ＣＣＤカメラで読み取り、メモリーにたくわえた後、このＢＭパターンの位置情報をもとにインクジェットヘッドの吐出信号とボールスペーサー含有インクの着弾位置をそれぞれ別々のインクジェットヘッドごとに制御して、ボールスペーサー含有インクを定点塗布することを特徴とする液晶表示素子の製造方法
【請求項４０】
液晶表示素子の製造装置に関して、ボールスペーサーをインクジェット塗布方法を用いて定点配置する時に、ボールスペーサー含有インクを塗布する複数のインクジェットヘッドに対して、それぞれ１個以上の顕微鏡ＣＣＤカメラを設置しておき、かつ基板を保持し、Ｘ，Ｙ，θ調整可能なアライメントステージには、それぞれのインクジェットヘッドに設置された顕微鏡ＣＣＤカメラの視野に対応する位置に、インクジェットヘッドの移動方向にそって連続した細長いバックライト用ＬＣＤランプを設置し、ボールスペーサー含有インクを塗布する前にカラーフィルター基板のＢＭ（遮光膜）のパターンの位置情報をこれらの顕微鏡ＣＣＤカメラで読み取りメモリーにたくわえた後、このＢＭパターンの位置情報をもとにインクジェットヘッドの吐出信号とボールスペーサー含有インクの着弾位置をそれぞれ別々のインクジェットヘッドごとに制御してボールスペーサー含有インクを定点塗布することを特徴とする液晶表示素子製造装置。
【請求項４１】
請求項１または請求項３または請求項５または請求項６または請求項８または請求項１０または請求項２８または請求項２９または請求項３０または請求項３２または請求項３４または請求項３６または請求項３９の製造方法を用いて作られた表示素子用カラーフィルター基板。
【請求項４２】
請求項２１または請求項２２または請求項２３または請求項２４または、請求項２５または請求項２６または請求項２７の溶液を用いて作られたカラーフィルター基板。
【請求項４３】
請求項１または請求項３または請求項５または請求項６または請求項８または請求項１０または請求項２８または請求項２９または請求項３０または請求項３２または請求項３４または請求項３６または請求項３９の製造方法を用いて作られた表示装置。
【請求項４４】
請求項７，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７の溶液のうちすくなくともどれかひとつ以上を用いて作られた表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、インクジェット塗布装置を用いて、液晶表示素子用のカラーフィルター基板のカラーフィルター層と液晶分子を配向させる配向膜とを形成する方法とこれらの工程で用いるインクジェット塗布溶液に関するものである。
【背景技術】
【０００２】液晶表示画面サイズも６５インチのものが試作されまもなく量産がはじまろうとしている。マザーガラスのサイズも１．８７ｍ×２．２０ｍのサイズが量産工場で用いられはじめている。液晶表示素子の配向膜には、ポリイミドが用いられ、フレキソ印刷法を用いて塗布されている。基板サイズの拡大によりフレキソ印刷法では、装置が巨大化し、フレキソゴム版の製作がむずかしくなってきた。そのためにフレキソゴム版を使用しないインクジェット塗布方法が開発され量産試作がはじまっています。【０００３】特開平０９−１０５９３７，特開平０９−１０５９３８，特開２００１−０４２３３０，特開平０９−１３８４１０などでインクジェット塗布法をもちいた配向膜の形成方法に関して開示されている。インクジェット塗布装置に関しては、特開２００３−０８０１３０に開示されている。【０００４】液晶パネルのコントラスト改善とコスト低減の方法としてインクジェット塗布法を用いて、スペーサービーズを定点配置する方法が特開２００１−０８３５２４，特開２００１−０８３９０６，特開２００２−３７２７１７，特開平０９−１０５９４６，特開２００２−０７２２１８，特開２００３−１２１８５４，特開２００３−１２１８５５，特開２００４−１０９８５６などで開示されている。【０００５】インクジェット塗布方法は、カラーフィルター基板のカラーフィルター層形成にも用いられはじめており、液晶ＴＶ用のカラーフィルター基板を安価に製造することが可能である。特開平０８−１６０２１９，特開平１０−１１４８７５，特開２００２−０２２９２６，特開２００２−０２２９２９，特開２００２−２０１３８７，特開２００４−０８３８７２などで開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】すでに量産試作ラインに導入されたポリイミド配向膜塗布用インクジェット装置の塗布方法は、図１，図２にあるように、往復塗布方式を採用しており塗布ノズルのピッチの１／２だけ塗布位置をずらしている。各ノズルごとにわずかに異なる吐出量をピエゾ素子の振動周期を調整することで単位時間あたりの吐出量が均一になるようにしているが完全にあわせこむことは難かしく、ノズルピッチを１／２だけずらして塗布する方法では基板の進行方向と同一方向に発生するスジムラを完全になくすことはできない。【０００７】スジムラがないようにうまく塗布できたとしても、ポリイミド配向膜塗布溶液の溶媒を乾燥するとき図４にあるように、塗布の最外周部分の膜厚がもりあがってしまう額縁ムラが発生することをさけることができなかった。【０００８】インクジェット塗布法を用いてスペーサービーズをＢＭ（遮光膜）の上に配置する方法がいくつも提案されているが、どの方法も図３にあるように、配向膜が形成されてから配向膜の上にスペーサービーズを塗布する方法であった。この方法では配向膜にシミが残り配向ムラの原因になっていた。さらにスペーサービーズの接着強度が弱く大画面液晶ＴＶ用ではスペーサービーズがＯＤＦ工程（真空合着アライメント工程）で移動してしまう問題が発生していた。【０００９】ホトスペーサーを用いる液晶セルギャップ形成法では４ミクロン以上のセルギャップでは、ＯＤＦ工程で問題は発生しないが、３ミクロン以下の狭セルギャップの場合ホトスペーサーでは、ホトスペーサーの高さの応力変位量が大きくとれないので、残留気泡や重力ムラが多発している。スペーサービーズを用いた場合でも同様に応力変位量は図２９にあるように径の小さいスペーサービーズでは大きな応力変位量を得ることができなかった。【００１０】表示素子用のカラーフィルター基板をインクジェット塗布法で作る場合には、図３８にあるように、ＢＭ（遮光膜）パターンでしきられた領域に、すきまなくカラーフィルターインキが充填されるように滴下していた。すきまなくカラーフィルターインキがひろがるようにインキの表面張力をさげたり、ＢＭパターンをのりこえて混色しないようにＢＭ膜に撥水処理機能を持たせたりしていた。しかしこの方法では完全にすきまをなくすことはできなかった。【００１１】屈曲したカラーフィルターをインクジェット塗布法で制作する場合、カラーフィルターの屈曲した形状にあわせてインクジェットヘッドをシフトさせていたが、塗布速度がおそく量産に用いることはできなかった。塗布速度をはやめるために、図２６にあるようにインクジェットヘッドを複数個インラインにならべてカラーフィルターを制作する方法も提案されていたがこの配置では屈曲したカラーフィルターを制作することは不可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】本発明は上記課題を解決するために下記の手段を用いる。
〔手段１〕インクジェット塗布法を用いて基板の局所領域のみに機能性膜を形成する工程において、機能性膜が溶けている溶液を、インクジェット塗布装置で基板に塗布した後、基板温度を上昇させて塗布された液体の粘度をさげて液体表面の凹凸をレベリングさせ平坦化した後、基板を室温以下に冷却し塗布液体の粘度を上昇させてから減圧雰囲気で基板を冷却した状態で塗布溶液の溶媒を揮発させる。【００１３】〔手段２〕インクジェット塗布法を用いて基板の局所領域のみに機能性膜を形成する工程において、機能性膜が溶けている溶液をインクジェット塗布装置で基板に塗布した後、基板温度を上昇させて塗布された液体の粘度をさげて液体表面の凹凸をレベリングさせ平坦化した後、基板を塗布した溶液の疑固点温度以下まで冷却する。塗布した溶液が凝固してから真空雰囲気で塗布した溶液の溶媒を昇華させる。【００１４】〔手段３〕液晶表示素子のセル工程において、カラーフィルター基板側にインクジェット塗布方法を用いて、耐熱性プラスチックボールスペーサーを分散させた液体を、アクティブマトリックス基板の走査線に対応するカラーフィルター基板の遮光膜に形成された凹部に加工された特定位置に分散液を滴下する。基板を上側からＩＲランプで加熱し分散液の溶媒を揮発させ耐熱性プラスチックボールスペーサーをＢＭ（遮光膜）の凹部に固着させた後、液晶分子を配向させる機能を持った高分子溶液をインクジェット塗布法を用いて有効表示領域のみに局部的に塗布する。次に基板温度を上昇させて塗布液体表面をレベリングさせ平坦化した後、基板を室温以下に冷却し塗布液体の粘度を上昇させた後、減圧雰囲気で基板を冷却しながら塗布溶液の溶媒を揮発させる。【００１５】〔手段４〕液晶表示素子のセル工程において、カラーフィルター基板側にインクジェット塗布方法を用いて、耐熱性プラスチックボールスペーサーを分散させた液体を、アクティブマトリックス基板の走査線に対応するカラーフィルター基板の遮光膜に形成された凹部に加工された特定位置に分散液を滴下する。基板を上側からＩＲランプで加熱し分散液の溶媒を揮発させ耐熱性プラスチックボールスペーサーをＢＭ（遮光膜）の凹部に固着させた後、液晶分子を配向させる機能を持った高分子溶液をインクジェット塗布法を用いて有効表示領域のみに局部的に塗布する。次に基板温度を上昇させて塗布液体表面をレベリングさせ平坦化した後、基板を塗布液体の凝固点温度以下に冷却する。次に基板を冷却したまま真空雰囲気で凝固した塗布液体の溶媒を昇華させる【００１６】〔手段５〕インクジェット塗布方法を用いて基板の局所領域のみの機能性膜を形成する工程において、基板またはインクジェット塗布装置のヘッドのすくなくともどちらか一方を、すくなくとも１回以上の往復運動をさせることで基板上の目的とする局所領域に機能性膜を塗布する時に、往復運動の往路の塗布領域と復路
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（ただしｎは１以上の整数）だけ往復運動方向に対して直効する方向にシフトさせて塗布する。【００１７】〔手段６〕インクジェット塗布方法を用いてカラーフィルター基板のカラーフィルター層を形成する工程において、基板またはインクジェットのヘッドのすくなくともどちらか一方をすくなくとも１回以上の往復運動をさせることで、カラーフィルター層の１種類を塗布する時に、往復運動の往路の塗布領域と、復路の塗布領域とをインクジェットヘッドのノズルのピッチの整数倍だけ往復運動方向に対して直交する方向にシフトさせて塗布する。【００１８】〔手段７〕機能性膜形成用インクジェット塗布溶液に関して、溶液中にエチレンカーボネート（ＥＣ）または炭酸ジメチル（ＤＭＳ）のすくなくともどちらか一方が５重要％以上含有されており、４０度Ｃでの粘度が３０ｃｐ（センチポイズ）以下であり、かつ凝固点温度がプラス３５度Ｃ以下マイナス２０度Ｃ以上であるように調整した。【００１９】〔手段８〕機能性膜形成用インクジェット塗布溶液に関して、溶液中にジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）またはジオキサンのすくなくともどちらか一方が５重量％以上含有されており、４０度Ｃでの粘度が３０ｃｐ（センチポイズ）以下であり、かつ凝固点温度がプラス１７度Ｃ以下マイナス２０度Ｃ以上であるように調整した。【００２０】〔手段９〕機能性膜形成用インクジェット塗布溶液に関して、溶液中に１，６−ヘキサンジオールまたは、２，３−ブタンジオールまたは１，４−ブタンジオールまたはグリセリンまたはエチレングリコールモノフェニルエーテルのすくなくともどれかひとつが５重量％以上含有されており、４０度Ｃでの粘度が３０ｃｐ（センチポイズ）以下でありかつ凝固点温度が、プラス２０度Ｃ以下マイナス２０度Ｃ以上であるように調整した。【００２１】〔手段１０〕機能性膜形成用インクジェット塗布溶液に関して、溶液中にベラトロールまたはヘリオトロピンまたはフタル酸ジメチルのすくなくともどれかひとつが５重量％以上含有されており４０度Ｃでの粘度が３０ｃｐ（センチポイズ）以下であり、かつ凝固点温度が３５度Ｃ以下、マイナス２０度Ｃ以上であるように調整した。【００２２】〔手段１１〕液晶配向膜形成用インクジェット塗布溶液に関して、可溶性ポリイミドまたはポリアミック酸のすくなくともどちらか一方を含有しており、かつ溶液中にエチレンカーボネート（ＥＣ）または炭酸ジメチル（ＤＭＣ）のすくなくともどちらか一方が５重量％以上含有されており４０度Ｃでの粘度が３０ｃｐ（センチポイズ）以下であり、かつ凝固点温度がプラス３５度Ｃ以下、マイナス２０度Ｃ以上であるように調整した。【００２３】〔手段１２〕液晶配向膜形成用インクジェット塗布溶液に関して、可溶性ポリイミドまたはポリアミック酸のすくなくともどちらか一方を含有しており、かつ溶液中にジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）またはジオキサンのすくなくともどちらか一方が５重量％以上含有されており、４０度Ｃでの粘度が３０ｃｐ（センチポイズ）以下であり、かつ凝固点温度がプラス１７度Ｃ以下、マイナス２０度Ｃ以上であるように調整した。【００２４】〔手段１３〕液晶配向膜形成用インクジェット塗布溶液に関して、可溶性ポリイミドまたはポリアミック酸のすくなくともどちらか一方を含有しており、かつ溶液中に１，６−ヘキサンジオールまたは２，３−ブタンジオールまたは１，４−ブタンジオールまたはグリセリンまたはエチレングリコールモノフェニルエーテルのすくなくともどれかひとつが５重量％以上含有されており、４０度Ｃでの粘度が３０ｃｐ（センチポイズ）以下であり、かつ凝固点温度がプラス２０度Ｃ以下、マイナス２０度Ｃ以上であるように調整した。【００２５】〔手段１４〕液晶配向膜形成用インクジェット塗布溶液に関して、可溶性ポリイミドまたはポリアミック酸のすくなくともどちらか一方を含有しており、かつ溶液中にベラトロールまたはヘリオトロピンまたはフタル酸ジメチルのすくなくともどれかひとつが５重量％以上含有されており、４０度Ｃでの粘土が３０ｃｐ（センチポイズ）以下であり、かつ凝固点温度がプラス３５度Ｃ以下、マイナス２０度Ｃ以上であるように調整した。【００２６】〔手段１５〕手段１１，１２，１３，１４の溶液中にカーボンナノチューブまたはカーボンナノホーンまたはフラーレンのすくなくともどれかひとつ以上を分散し、塗布後、乾燥焼成した膜のシート抵抗値が１０１１〜１０１３Ωの範囲にあるようにした。【００２７】〔手段１６〕カラーフィルター基板やＴＦＴアレイ基板の平坦化層形成用インクジェット塗布溶液に関して、パーヒドロポリシラザンを含有しており、かつ溶液中に、エチレンカーボネート（ＥＣ）または、炭酸ジメチル（ＤＭＣ）のすくなくともどちらか一方が５重量％以上含有されており、４０度Ｃでの粘土が３０ｃｐ（センチポイズ）以下であり、かつ凝固点温度がプラス３５度Ｃ以下、マイナス２０度Ｃ以上であるように調整した。【００２８】〔手段１７〕カラーフィルター基板やＴＦＴアレイ基板の平坦化層形成用インクジェット塗布溶液に関して、パーヒドロポリシラザンを含有しており、かつ溶液中に、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）または、ジオキサンのすくなくともどちらか一方が５重量％以上含有されており、４０度Ｃでの粘度が３０ｃｐ（センチポイズ）以下であり、かつ凝固温度がプラス１７度Ｃ以下、マイナス２０度Ｃ以上であるように調整した。【００２９】〔手段１８〕カラーフィルター基板やＴＦＴアレイ基板の平坦化層形成用インクジェット塗布溶液に関して、パーヒドロポリシラザンを含有しており、かつ溶液中に、ベラトロールまたはヘリオトロピンまたはフタル酸ジメチルのすくなくともどちらかひとつが５重量％以上含有されており４０度Ｃでの粘度が３０ｃｐ（センチポイズ）以下であり、かつ凝固点温度がプラス３５度Ｃ以下、マイナス２０度Ｃ以上であるように調整した。【００３０】〔手段１９〕手段１６，１７，１８の溶液中にカーボンナノチューブまたはカーボンナノホーンまたはフラーレンのすくなくともどれかひとつ以上を分散し、塗布後、乾燥焼成した膜のシート抵抗値が１０１１〜１０１３Ωの範囲にあるようにした。【００３１】〔手段２０〕手段１６，１７，１８の溶液中にカーボンナノチューブまたはカーボンナノホーンまたはフラーレンのすくなくともどれかひとつ以上を分散し、塗布後、乾燥焼成した膜のシート抵抗値が１０２〜１０６Ωの範囲にあるようにした。【００３２】〔手段２１〕手段１６，１７，１８の溶液中に酸化亜鉛、または酸化インジウムなどの透明導電性ナノ粒子を分散し、塗布後、乾燥焼成した膜のシート抵抗値が１０〜１０５Ωの範囲にあるようにした。【００３３】〔手段２２〕手段１６，１７，１８の溶液中に酸化亜鉛または酸化インジウムなどの透明導電性ナノ粒子のほかに、カーボンナノチューブを分散し、塗布後、乾燥焼成した膜のシート抵抗値を１０〜１０５Ωの範囲にあるようにした。【００３４】〔手段２３〕表示素子用カラーフィルター基板を作るとき、厚み１〜５μｍのＢＭ（遮光膜）を形成してある基板に、インクジェット塗布法を用いて、Ｒ，Ｇ，Ｂの三色の顔料分散塗布液をＢＭにかこまれた画素の開口部領域にそれぞれ塗布した後、加熱または減圧雰囲気で溶媒を乾燥させ、ＢＭでかこまれた１画素内に塗布されたカラーフィルター層形成溶液の体積がＳ×ｈ（Ｓは１画素の開口部分の面積、ｈはＢＭの膜厚）ちかくになった時に、ロールプレス機で塗布されている液体を往復で２回圧力をかえてつぶし、カラーフィルター層を平坦化する。次に基板を冷却して減圧雰囲気で残った溶媒を蒸発させ乾燥させた後、大気圧にもどしてから加熱硬化させる。【００３５】〔手段２４〕表示素子用カラーフィルター基板を作るとき、厚み１〜５μｍのＢＭ（遮光膜）を形成してある基板に、インクジェット塗布法を用いて、Ｒ，Ｇ，Ｂの三色の顔料分散塗布液をＢＭにかこまれた開口部領域に、それぞれ塗布した後、加熱または減圧雰囲気で溶媒を乾燥させ、ＢＭでかこまれた１画素内に塗布されたカラーフィルター層形成溶液の体積がＳ×ｈ（Ｓは１画素の開口部分の面積、ｈはＢＭの膜厚）ちかくになった時に、ロールプレス機で塗布液体を往復で２回圧力をかえてつぶし、カラーフィルター層を平坦化する。次に基板を平坦化された塗布溶液の凝固点温度以下まで冷却してから真空雰囲気で残った溶媒を昇華させ乾燥させる。それから大気圧にもどし加熱硬化させる。【００３６】〔手段２５〕表示素子用カラーフィルター基板を作るとき、一列に配列された屈曲した形状のＢＭ（遮光膜）に対して、複数個のインクジェットノズルを屈曲した形状にあわせてグルーピングさせて、それらのインクジェットノズルにそれぞれ異なる駆動波形を印加しながら、インクジェットヘッドと基板のどちらかをカラーフィルター層の配列方向に動かすことで、インクジェットのヘッドを屈曲したＢＭ形状にあわせて、カラーフィルター層の配列方向に対して直交する方向に一画素ごとにシフトさせることなく、屈曲したカラーフィルター層を塗布形成できるようにした。【００３７】〔手段２６〕カラーフィルター層を塗布する複数のインクジェットヘッドに対して、それぞれ１個以上の顕微鏡ＣＣＤカメラを設置し、カラーフィルター層を塗布する前に、基板のＢＭ（遮光膜）パターンの位置情報をこれらの顕微鏡ＣＣＤカメラで読み取りメモリーにたくわえた後このＢＭパターンの位置情報をもとにインクジェットヘッドの吐出信号とカラーインクの着弾位置を、それぞれ別々のインクジェットヘッドごとに制御して、カラーフィルター層を塗布形成するようにした。【００３８】〔手段２７〕カラーフィルター層を塗布する複数のインクジェットヘッドに対して、インクジェットヘッドの塗布移動方向にそって、ヘッドの前部と後部にそれぞれ１個以上の顕微鏡ＣＣＤカメラを設置しておき、基板をアライメント用カメラで所定の位置にあわせた後、インクジェットヘッドを塗布スタート位置に移動させる。スタートポイントからヘッドが移動をはじめた時、インクジェットヘッドの前方に設置されたＣＣＤカメラで、ＢＭ（遮光膜）のパターン位置を検出し、ＢＭとインクジェットのノズルの位置をダイナミックに制御しながらカラーフィルター層形成用インクを塗布していく。インクジェットヘッドの後方に設置されたＣＣＤカメラで、塗布されたインクとＢＭの位置関係を検出し、所定の範囲内に塗布されるようにインクジェットヘッドの吐出し信号とヘッドの位置を、それぞれ別々のインクジェットヘッドごとに、ダイナミックにフィードバック制御してカラーフィルター層を塗布する。往路と復路での塗布では、インクジェットヘッドの前後に設置した顕微鏡ＣＣＤカメラの役割を交換して塗布できるようにした。【００３９】〔手段２８〕機能性膜を形成する基板をのせるＸ，Ｙ，θ調整可能なアライメントステージと、機能性膜塗布用インクジェットヘッドを移動させるエアースライドベアリングは、同一の土台の上に組みあげられており、インクジェットヘッドを移動させるエアースライドベアリングと、インク供給タンク、とインクジェットヘッド駆動用コントロール回路ボックスを移動させるエアースライドベアリングは、それぞれ分離独立しており、別々のリニアモーターを用いて駆動し、かつアライメントステージとエアースライドベアリングの土台と、リニアーモーターの固定マグネット部分をささえる土台とは、それぞれ別々に独立している基礎の上に設置されている。これらの構成において、インクジェットヘッドと、インク供給タンクとインクジェットヘッド駆動用コントロール回路ボックスを移動させる時に発生するリニアモーターの固定マグネット部に作用する応力や動力系ケーブルから受ける応力を別々のダンパーで吸収することで、インクジェットヘッドを動作し基板に機能性膜の溶液を塗布している時のアライメントステージとインクジェットヘッドの相対速度の変化率が０．３％以下になるようにした。【００４０】〔手段２９〕手段２６，手段２７，手段２８で用いたインクジェット塗布装置のインクジェットヘッドに設置された顕微鏡ＣＣＤカメラの視野に対応するステージの位置に、インクジェットヘッドの移動方向にそって連続した細長いバックライト用ＬＥＤランプを設置し、塗布する色にあわせてＲ，Ｇ，Ｂの３原色を切り換えられるようにした。【００４１】〔手段３０〕ボールスペーサーをインクジェット塗布法を用いて定点配置する時に、ボールスペーサー含有インクを塗布する複数のインクジェットヘッドに対して、それぞれ１個以上の顕微鏡ＣＣＤカメラを設置しておき、かつ基板を保持しＸ，Ｙ，θ調整可能なアライメントステージには、それぞれのインクジェットヘッドに設置された顕微鏡ＣＣＤカメラの視野に対応する位置にインクジェットヘッドの移動方向にそって連続した細長いバックライト用ＬＥＤランプを設置し、ボールスペーサー含有インクを塗布する前にカラーフィルター基板のＢＭ（遮光膜��のパターンの位置情報をこれらの顕微鏡ＣＣＤカメラで読み取り、メモリーにたくわえた後、このＢＭパターンの位置情報をもとにインクジェットヘッドの吐出信号とボールスペーサー含有インクの着弾位置をそれぞれ別々のインクジェットヘッドごとに制御して、ボールスペーサー含有インクを定点塗布できるようにした。
【発明の効果】
【００４２】手段１，２を用いることで図４にあるような塗布の最外周部分の膜厚がもりあがってしまう額縁ムラの発生を防止することができ、均一な塗布膜厚が得られる。これにより液晶表示素子のセルギャップ不良の発生を防止できる。有機ＥＬの場合では、全面均一な発光面が得られるようになる。【００４３】手段３，４，３０を用いることで図３０，図１４にあるようにＢＭ（遮光膜）の内部に形成された凹部領域にボールスペーサーをあつめることができ、図２９にあるように、液晶セルギャップよりも大きなボールスペーサーを利用できるため、応力に対するボールスペーサーの変形量を大きくできる。このためにＯＤＦ工程での残留気泡の発生や重力ムラの発生を防止でき歩留りを向上することができる。【００４４】手段５を用いることで、図９，図１０にあるように、ノズ
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特性のバラツキの平均化がおこなえる。従来の方法であるノズルのピッチの１／２だけズラす場合では図２にあるように、ノズルの特性のバラツキは平均化されずよけいに強調されてしまう。従来の方法では往復塗布してもスジムラの発生を低減することはできないが、手段５により往復塗布でのスジムラの発生は大幅に低減可能となる。【００４５】手段６を用いることで、図１２，図１３にあるように、ノズルの特性のバラツキの平均化がおこなえる。従来の往復塗布では、図１１にあるように、ノズルの特性のバラツキは平均化されず、よけいに強調されてしまうためスジムラの発生を低減することはできないが、手段６により、往復塗布でのスジムラの発生は大幅に低減可能となる。【００４６】手段７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１６，１７，１８を用いることで凍結真空乾燥をおこないやすく、かつインクジェット塗布工程でのインクジェットヘッドの目づまりをおこしにくい塗布溶液を、作ることが可能となる。【００４７】手段１５，１９を用いることで残留ＤＣ電圧を低減でき残像現象を防止できる。【００４８】手段２０，２１，２２を用いることで図２７にあるようにカラーフィルター基板の構造を単純化でき低コスト化を実現することが可能となる。【００４９】手段２３，２４を用いることで、図２０，図２１にあるようにＢＭ（遮光膜）に撥水処理をほどこすことなくカラーフィルター層を開口部領域に充填することが可能となり、均一なカラーフィルター層を形成できる。インクジェット塗布の位置精度をそれほどきびしくしなくてもカラーフィルター層を平坦化できるので、ムラの発生をおさえることができ歩留りを大幅に向上することができる。【００５０】手段２５を用いることでカラーフィルター層の形状が屈曲していてもストレート形状のカラーフィルター層と同様のスピードでカラーフィルター基板を生産することが可能になる。手段２５と手段２３，２４を組みあわせることで、カラーフィルター層が屈曲していてもＢＭの開口部領域にカラーフィルター層を充填することが可能となり、ムラの発生をおさえることができる。【００５１】手段２６，２７を用いることでＢＭ（遮光膜）の開口部領域に正確にカラーフィルター層形成インクを滴下することができるので色ムラの生じないカラーフィルターを歩留り良く作れる。ＢＭの絶対寸法誤差は４０インチサイズで数ミクロン発生するが、手段２６，２７を用いることで発生した寸法誤差を複数のインクジェットヘッドに分散させて塗布することができるのでカラーフィルター層形成インクの着弾位置精度が悪化することはない。【００５２】手段２８を用いることでインクジェットヘッドを移動させる方式で多発する走査ムラを激減できる。図３７にあるように、リニアモーターの固定マグネットの土台と、ガラス基板を保持するアライメントステージの土台とは完全に分離独立した基礎の上にそれぞれ別々に設置されており、インクジェットヘッドが設置されているガントリーを走査させる時に発生する作用・反作用の応力を直接受けないようになっている。図３７にあるように電力系のケーブルもインクジェットヘッドとは別のガントリーに接続してあるために電力系ケーブルをひきずる時に発生する振動や応力の影響をインクジェットヘッドのガントリーが直接受けることがない。これらによりインクジェットヘッドの走査速度の変動も０．３％以下におさえられる。【００５３】手段２９を用いることでＣＣＤカメラによるＢＭパターンの認識率があがり、インクジェット塗布する時のカラーフィルター層形成インクの着弾位置認識率も向上する。図３３，図３４，図３６，図３７にあるように、基板を保持するステージ内部にインクジェットヘッドの移動方向にそって細長く連続しているバックライトを設置することで、塗布する画面サイズが異なってもステージ交換する必要がないので装置の稼働率を向上させることが可能である。【００５４】手段２９でカラーフィルター層のＲ，Ｇ，Ｂに対応したＬＥＤを用いることでカラーフィルター層形成溶液の滴下位置を認識しやすくなる。Ｒ色の溶液を滴下している時にはＧ色とＢ色のＬＥＤを発光させ、Ｇ色の溶液を滴下する時には、Ｒ色とＢ色のＬＥＤを発光させ、Ｂ色の溶液を滴下する時には、Ｒ色とＧ色のＬＥＤを発光させることで、ＢＭに対するカラーフィルター層形成溶液の滴下位置を正確に計測可能となりフィードバックをかけやすくなる。蛍光ランプとくらべるとＬＥＤは発熱量が小さいのでステージの温度変化が小さく放電ノイズが発生しないので、制御、回路系の誤動作が生じない。【００５５】手段３０を用いることでＢＭに対するボールスペーサー含有インクの滴下位置精度を向上させることができ表示画面のコントラストを向上できる。
【実施例１】
【００５６】図５，図６は本発明の第１の実施例である凍結真空乾燥法を用いたインクジェット塗布による機能性ベタ膜形成法のフローチャートである。従来法では図１，図２にあるように、インクジェットノズルのピッチの１／２だけシフトさせてベタ膜を形成していた。この方法では図２にあるようにノズルの吐出量にバラツキがあるとバラツキを強調する作用が生じるのでスジムラが発生しやすい。本発明ではインクジェ
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を採用している。図９，図１０にあるように本発明の場合ではノズルの吐出量のバラツキを平均化する作用があるのでスジムラの発生は低減される。【００５７】さらに本発明では、図１６にあるような凍結乾燥機を用いて溶媒を乾燥させるため図１５にあるように乾燥による形態の変化が生じないので図４にあるような塗布膜の最外周領域がもりあがる額縁ムラの現象を防止できる。従来のホットプレートを用いた５０〜７０度Ｃ付近での溶媒乾燥方法ではポリイミド膜厚が中央部で８００オングストロームでも最外周部のもりあがり部が３０００〜６０００オングストロームになってしまい、均一なセルギャップ形成がむずかしかった。【００５８】インクジェット塗布法でベタ膜を形成する場合ノズルの１個１個の吐出量を正確に調整しなければスジムラが必ず発生してしまう。本発明では１往復での塗布方法に関して論じているが、ノズルの吐出量のバラツキを平均化するには、２往復の塗布方法を採用しても良い。図４６に２往復塗布法の例が説明されている。インクジェット塗布法では、塗布した後基板を加熱して塗布液体の粘度をさげて塗布液面を平坦化させる必要がある。４０度〜６０度程度の温度で１０秒から２０秒程度加熱平坦化処理するが、この状態で溶媒を蒸発させて乾燥すると、乾燥ムラが発生し、表示ムラの原因となりやすい。加熱平坦化処理がおえた後、基板を冷却し溶液の粘度を高めてから減圧雰囲気で溶媒を蒸発させることで額縁ムラの発生はかなりおさえることができる。【００５９】溶媒の種類によっては、低温にしても粘度が高くならないものもあり、この場合には、溶媒の凝固点以下まで基板を冷却してから、真空状態で溶媒を昇華させる方法を用いることで完全に乾燥ムラと額縁ムラをおさえこむことが可能となる。溶媒を完全に揮発させてから、基板を大気圧にもどしてから、加熱硬化反応処理をおこなう。アミック酸タイプの配向膜では、２２０〜２３０度Ｃで２０〜３０分間程度加熱処理してイミド化反応をおこさせポリイミド膜を形成する。
【実施例２】
【００６０】図３０，図１４は、本発明の第２の実施例であるインクジェット塗布法を用いたボールスペーサーの定点配置プロセスの説明図である。従来のインクジェット塗布法を用いたボールスペーサーの定点配置プロセスは、ＢＭ（遮光膜）の上に形成された配向膜の上にボールスペーサー含有液を滴下するものであった。この場合溶媒は純水はＩＰＡなどが用いられていた。配向膜の上に滴下した場合  配向不良が発生しやすく、シミやムラの発生をおさえるには、純水やＩＰＡしか用いることができなかった。垂直配向モードではＩＰＡも使用することができない。純水やＩＰＡは沸点が低く、インクジェットのノズルが目づまりをおこしやすく、量産には用いることができなかった。液晶ＴＶなどの大画面の場合ボールスペーサーの固着力が弱いと、セル形成時の合着アライメント工程でボールスペーサーが動いてしまう不良が多発しやすい。そのためにプロセスコストの高いホトスペーサーが現在主流になっている。【００６１】ホトスペーサーは、ボールスペーサーにくらべて圧縮応力が印加された時の高さの変化量が小さいので、液晶滴下真空合着アライメント工程で、残留気泡や重力ムラが発生しやすい。セルギャップが３ミクロン以下になるとこの問題は、多発する。ボールスペーサーでも図２９にあるように圧縮応力に対する変形量は、ボールスペーサーの直径が小さくなると、小さくなる傾向にある。本発明では、セルギャップが３ミクロン以下になっても５ミクロンの直径のボールスペーサーを使用できるようにＢＭの中央部に穴をあけて凹部の領域を形成し、この領域にボールスペーサーを定点配置するようにしている。ボールスペーサーの分散溶媒には、配向膜と同じ溶媒を用い、溶液中に配向膜と同じ高分子も含有している。本発明ではボールスペーサーを定点配置してから、配向膜を形成する方法を採用している。この方法によりボールスペーサーの固着強度は非常に強くなり、ボールスペーサーのはがれや移動は完全に防止することができるようになった。【００６２】ホトスペーサーを用いても図４５にあるようにＢＭの中央部に凹部を形成し、この凹部にホトスペーサーを配置することでセルギャップが３ミクロン以下になってもホトスペーサーの実効高さを５ミクロン程度に設定することができる。圧縮応力に対する高さの変位量を大きくできるので残留気泡や重力ムラの不良を低減することができる。【００６３】ボールスペーサーを定点配置させ固着させた後、配向膜をインクジェット塗布法で形成する場合、実施例１で用いた凍結真空乾燥法を用いる。従来のホットプレートを用いたプリベーク乾燥法では、ボールスペーサーの周辺の乾燥がおくれるためにボールスペーサーの周辺の配向膜の膜厚が異常に厚くなり、シミやセルギャップ不良の原因になりやすい。本発明で用いている凍結真空乾燥法を用いることで、ボールスペーサー周辺の配向膜の膜厚異常現象も防止することができる。【００６４】ボールスペーサーの分散液に、配向膜と同じ可溶性ポリイミド高分子や、ポリアミック酸高分子を含有させることでボールスペーサーを安定して分散させることができる。高分子の固形成分は０．１〜５％程度で十分である。溶液の溶媒も沸点が２００度Ｃ以上のものを使用する���とでノズルの目づまりを防止することができる。ボールスペーサーをインクジェット塗布法で定点配置させる時に、溶媒の乾燥方法は非常に重要である。図３０にあるように基板の上側から本発明では赤外線（ＩＲ）で加熱している。ここで重要なことはＢＭ（遮光膜）に赤外線を選択的に吸収させ温度をあげて、ＢＭに接している溶液から蒸発させるようにしなければならない。基板の下側から赤外線をあててＢＭのみを加熱できればそれでも良い。ＢＭの中央部の凹部を一番最後に乾燥できるようにすれば、凹部にボールスペーサーをあつめることができる。ボールスペーサーの比重を溶液よりもすこし小さくすることで確実に凹部にボールスペーサーをあつめることができる。
【実施例３】
【００６５】図７，図８，図２２，図２３，図３９，図４０，図４１，図４２，図４３は、本発明の第３の実施例であるインクジェット塗布法を用いたカラーフィルター基板の製造方法のフローチャートである。従来のカラーフィルター層をインクジェット塗布法で形成する場合図１１にあるように往復で同じ位置に同じノズルでカラーフィルター層を塗布していた。この方法ではノズルの吐出し量のバラツキが強調されてしまい縦スジムラが多発しやすかった。本発明では図１２，図１３にあるように往路と復路で塗布する位置をノズルのピッチの整数倍だけシフトさせることで吐出し量のバラツキを平均化させる方式を採用している。各ノズルを別々にコントロールして吐出し量を均一になるように調整しても吐出し量は変動してしまうので、ノズルの特性を平均化させることを考えないと、縦スジムラの発生を防止することはできない。本発明では１回の往復塗布でのノズルの位置をシフトさせる方式のみを論じているが、２回の往復塗布でノズルの位置を３回ともそれぞれ異なる位置にシフトさせて塗布することで、さらにノズルの特性のバラツキを平均化させることもできる。図３１，図４７は、２回往復塗布の塗布位置をシフトさせる説明図である。【００６６】図７，図８では基板を加熱しインクジェット塗布されたカラーフィルター層形成溶液の粘度をさげてＢＭ（遮光膜）でかこまれた開口部領域内にすきまなくカラーフィルター層形成溶液が広がるようにしている。この場合溶液の粘度だけでなく表面張力もさげておかなければならない。さらにＢＭには撥水機能を持たせておかなければならず、材料とプロセスコストが高くなってしまうことが問題であった。図３８は従来おこなわれていたカラーフィルター層をインクジェット塗布法で形成するプロセスの断面図である。この断面図ではカラーフィルター層は平坦化されているが、実際には図４で説明されているような額縁ムラ現象が発生し、カラーフィルター層の表面は大きな凹凸が生じてしまう。液晶表示装置用のカラーフィルターでは表面の凹凸をなくすために平坦化層をカラーフィルター層の上にさらに形成することが必要となっていた。【００６７】本発明では、図２０，図２１，図３２にあるようにインクジェット塗布法でカラーフィルター層形成溶液をＢＭの開口部領域に滴下した後、ロールプレス機で滴下された溶液をおしつぶしＢＭの開口部領域にすきまなくカラーフィルター層形成溶液が広がるようにしている。図４４にあるようなロールプレス機でカラーフィルター層形成溶液を往復でプレスしてつぶすことでインクジェット塗布する時の滴下位置はＢＭの開口部の中央付近にのみ集中させれば良く、滴下量のみを注意してコントロールすればムラのないカラーフィルター層を形成できる。インクジェット塗布法で必要となる粘度と表面張力のみに注意をはらえば良い。ＢＭに撥水機能を持たせる必要はなくなり、プロセスコスト、材料コストをさげることができる。図２１にあるようにロールプレス処理する時の加圧荷重を往路と復路でかえることで開口部領域にすきまなくカラーフィルター層形成溶液を充填することができる。図１９にあるようにＢＭでかこまれた開口部領域の面積とＢＭの高さを考慮して、滴下量を調整する。【００６８】ロールプレスの表面には撥水処理や撥油処理をほどこしておき、ロール表面にカラーフィルター層形成溶液が付着しないようにしておく必要がある。ロールの形状は図２０のようなフラットロールでも良いし、図３０にあるようなＢＭのピッチにあわせて凸部が形成されているロールでも良い。図３９，図４０，図４１，図４２、図４３では、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色のカラーフィルター層形成溶液を滴下した後、ロールプレス機で平坦化処理をおこなっているが、一色づつ滴下してロールプレス機で平坦化処理をおこなっても良い。ローラーに加熱機能を持たせても良い。
【実施例４】
【００６９】図３３，図３４，図３７は、本発明の第４の実施例である機能性膜を基板の特定領域のみにインクジェット塗布法を用いて形成する装置の平面図と断面図である。図３３では長尺のインクジェットヘッドを２組用いている。図３４では短尺のインクジェットヘッドを６組用いている。各インクジェットヘッドには１個以上のＣＣＤカメラが設置されておりインクジェットヘッドの走査移動方向とカラーフィルター基板のカラーフィルター層の配列方向とが完全に平行な関係になるように基板を保持するステージでＸ，Ｙ，θを調整できるようになっている。図３６にあるように基板を保持するステージには、ＣＣＤカメラが移動する位置に対応して細長いバックライトＬＥＤ光源が複数設置されている。配向膜を塗布する装置では白色ＬＥＤ光源でも良いが、カラーフィルター層を塗布する装置では、カラーフィルター層に対応したＲ，Ｇ，Ｂの３原色のＬＥＤ光源を用い、それぞれ発光色を切り換えられるようにしてある。【００７０】配向膜や平坦化膜やパッシベーション保護膜などのベタ膜の場合には塗布する基板のＸ，Ｙ，θ調整はそれほど精度を要求されないがカラーフィルター層の塗布の場合にはＸ，Ｙ，θの調整精度は、非常にきびしい精度を要求される。インクジェット塗布法ではノズルの先端から基板までの距離は０．３ｍｍ〜１．０ｍｍ程度あり、着弾精度は±１０ミクロンから±３０ミクロン程度である。そのためカラーフィルター基板のＢＭとインクジェットノズルの位置のアライメント精度は±５ミクロン程度まであげておくほうが良い。図３４，図３７ではインクジェットヘッドの前後にＣＣＤカメラを設置してあり、往復塗布した時のインクの着弾位置を測定できるようになっている。Ｒ色のカラーフィルター層形成溶液を塗布する時にはＬＥＤバックライトのＧ色とＢ色を発光させてＢＭに対するＲ色のインクの着弾位置を計測する。Ｇ色のインクを塗布する時には、ＬＥＤバックライトのＲ色とＢ色を発光させ、Ｂ色のインクを塗布する時には、ＬＥＤバックライトのＲ色とＧ色を発光させる。
【実施例５】
【００７１】図２４，図２５は、本発明の第５の実施例であるジグザグに屈曲したカラーフィルター層を形成するためのインクジェットヘッドのノズルの配置の平面図である。図２４は垂直配向モード用の屈曲カラーフィルター層を形成するものであり、図２５は、ＩＰＳモードやＦＦＳモードなどの横電界方式用の屈曲カラーフィルター層を形成するためのインクジェットヘッドのノズルの配置の説明図である。両方ともに１列のジグザグ屈曲カラーフィルター層を塗布するのに複数個のノズルをグルーピングさせている点に特徴がある。このように配置することでインクジェットヘッドを走査方向に対して直交する方向に１画素ごとにシフトさせてカラーフィルター層形成溶液を塗布する必要がなくなるのでストレート配列構造のカラーフィルター基板と同等の速度で塗布することが可能になり生産性が大幅に向上する。【００７２】図２６はストレート配列構造のカラーフィルター基板を高速に塗布できるように１列のカラーフィルターに３つのインクジェットヘッドのノズルを対応させている従来から提案されてきているインクジェットヘッドのノズルの配置の平面図である。３つのノズルは、グルーピングしているがインラインに配列されている。本発明では複数個のノズルをグルーピングさせているが、インラインには配列していない。図２６では、位相のずれた同じ信号波形でインラインにならんだインクジェットヘッドを駆動するが、図２５の本発明のインクジェットヘッドの場合、グルーピングしているインクジェットヘッドは、それぞれ異なる信号波形で駆動しなければならない。【００７３】図３８にあるような従来のインクジェット塗布方法では図２４，図２５にあるようなジグザグに屈曲したカラーフィルター層を形成することは非常にむずかしい。ＢＭの開口部領域にすきまなくカラーフィルター層形成溶液を充填させることがむずかしいからである。ところが、本発明の図２０で用いられているロールプレス機で塗布溶液をおしつぶして平坦化する工程を導入すると屈曲したＢＭの開口部領域にすきまなくカラーフィルター層形成溶液を充填することができる。本発明では屈曲したＢＭの膜厚の高さを１．５ミクロン以上にすると、ロールプレス機で塗布溶液をつぶす時にＢＭの開口部領域にすきまなく充填しやすくなりかつ隣りににじみ出すこともない。
【実施例６】
【００７４】図４９，図５０は、本発明の第６の実施例であるインクジェット塗布法を用いた配向膜形成法のフローチャートである。実施例１と同じようにノズルの吐出量のバラツキを平均化するために往路塗布と復
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ノズルの位置をシフトさせて塗布している。実施例６では実施例１で用いていた加熱処理による塗布溶液の表面の凹凸を平坦化させる処理のかわりに、図４４や図５１にあるロールプレス機で配向膜形成溶液をつぶすことで平坦化処理をおこなっている。図４８はこのプロセスフローの断面図である。【００７５】インクジェット塗布法で用いられる機能性膜形成溶液の粘度は５ｃｐ〜３０ｃｐ程度なのでロールプレス機で塗布液の表面を平坦化する場合、基板を加熱する必要はない。溶液を加熱して溶液の粘度をさげてインクジェット塗布する場合には、基板またはローラーのすくなくともどちらか一方を加熱してローラーでプレスする時に平坦化しやすくした方が良い。一般的には、ローラーのみを加熱してプレスする方が均一な平坦面が得られる。【００７６】従来用いられていたインクジェット塗布後の加熱による塗布液面の平坦化処理で液面を平坦化するには塗布液の表面張力と粘度を小さくなるように溶媒を選定しなければならなかった。インクジェットノズルの目づまりをおさえるためには、沸点の高い溶媒を使用しなければならず、すべてを満足させる溶媒を見つけるのは大変むずかしかった。本発明の実施例６で用いているロールプレス機で塗布液面を平坦化する方法と、減圧雰囲気や真空雰囲気での溶媒乾燥法とを組みあわせることで溶媒の選定の自由度をひろげることが可能になった。【００７６】インクジェット塗布法を用いた配向膜塗布工程ではインクジェットの吐出量のバラツキと吐出方向のバラツキが発生するので塗布方向にそった縦スジムラを完全におさえこむことは不可能であるが、ロールプレス機による平坦化処理により近距離間での塗布膜厚の変動をなくすことができるので縦スジムラの発生は、目だたなくすることが可能である。近距離間での塗布膜厚変動をなくした後、本発明の凍結真空乾燥法により溶媒を昇華させて乾燥することで額縁ムラの発生を完全に防止できるので、液晶ｃｅｌｌギャップ不良が原因のムラは完全になくすことが可能である。
【実施例７】
【００７７】図３７，図５１は、本発明のインクジェット塗布装置とロールプレス機の平面図と断面図である。カラーフィルター層をインクジェット塗布法で作る場合、基板にすでに形成されているＢＭに対してインクジェットのノズルの位置制御をおこなわなければならない。位置精度は±３〜±５ミクロン程度が必要である。レーザー干渉計を用いた距離計測法やガラススケールを用いてノンクジェットヘッドのノズルの位置を計測する場合、振動や衝撃をできるだけ低減しなければならない。さらにインクジェットヘッドを動作させながらヘッドを走査移動させる時の走査速度の変動は０．３％以下におさえなければ、塗布ムラが発生してしまう。ロールプレス機の場合も同様である。【００７８】従来のインクジェット塗布装置の場合、ガントリーをエアースライドベアリングを用いて移動させていても、リニアモーターの固定マグネットは、ガラス基板を保持するステージの土台に設置されていた。この場合ガントリーを走査移動させはじめた時に、基板を保持するステージの土台に反作用がはたらき、振動や衝撃の発生をさけられなかった。さらに電源系のケーブを直接、インクジェットヘッドが設置されているガントリーに接続した場合には、ガントリーが走査移動している時に電源系のケーブルの振動や応力が、ガントリーの走査速度の変動をひこおこしていた。ロールプレス機の場合も同様である。【００７９】本発明では、図３７にあるように、インクジェットヘッドを設置したガントリーと塗布溶液のタンクや溶液供給ポンプとインクジェットヘッドの駆動系回路を設置したガントリーの２つに分離し、それぞれ別々のリニアモーターで走査移動させている。電源系のケーブルは、塗布溶液のタンクや溶液供給ポンプが設置されているガントリーに接続されている。リニアーモーターの固定マグネットを設置してある土台と、ガラス基板を保持するステージが設置されている土台とは、完全に分離独立させてある。【００８０】リニアーモーターの固定マグネットの反作用の振動や衝撃を吸収緩和させるためにそれぞれのリニアーモーターの固定マグネットには、ダンパーが設置してある。図５１のロールプレス機も同様な構造になっている。ローラーが設置されているガントリーに電源系ケーブルを直接接続すると、ローラーの移動速度ムラが発生しやすいので、本発明のように、電源系ケーブルを移動させる別のリニアモーターを設置する必要がある。ローラーを加熱する必要がある場合には、誘導加熱方法を用いると良い。
【実施例８】
【００８１】図１７，図３５，図５２に記載されている溶媒が本発明で使用される配向膜や平坦化膜や、カラーフィルター層やポジレジストやネガレジストなどの機能性膜のインクジェット塗布溶液に用いられるものである。アモルファスシリコンＴＦＴ基板の耐熱温度は最高＋２８０度Ｃなので機能性膜を溶解できるものであれば、これらの表に記載されているほとんどの溶媒を用いることが可能である。しかしカラーフィルター層や配向膜では、カラーフィルターの顔料の耐熱温度が２３０〜２４０度Ｃ付近なので、大気圧雰囲気で溶媒を乾燥させなければならない場合２５０度Ｃ以上の沸点の溶媒は膜中に残留しやすいので注意が必要である。【００８２】本発明では、図１６にあるような凍結真空乾燥法を用いるため、沸点の高い溶媒でも膜中に残留しにくいので溶媒の選定の自由度が非常に大きい。インクジェット塗布法ではインクジェットのノズルの目づまりが量産において大きな問題になるが、本発明で用いられるような高沸点溶媒を用いることでノズルの目づまりの問題を解決できる。【００８３】従来配向膜の溶媒としては、図１８にあるような沸点が２００度Ｃ前後の溶媒が用いられていたのでインクジェットヘッドの目づまりは発生しにくかったが、滴下した後の液面の平坦化を加熱処理でおこなっており、液面の平坦化と溶媒を蒸発させることを同じ工程でおこなっていた。そのために、溶液の表面張力と粘度をさげたまま乾燥がおこななわれたので塗布の最外周部の膜厚が異常に厚くなる額縁ムラ現象をさけることができなかった。図１８にあるような溶媒では凝固点温度が−２０度Ｃ以下であるため、溶媒を塗布した後、基板を冷却して溶液の粘度をあげたり、溶液を凝固させたりするのに長い時間が必要であった。【００８４】本発明では、図１７，図３５，図５２にあるように凝固点温度が−２０度Ｃ以上の溶媒を用いているので、基板に塗布した溶液を短時間で凝固させることが可能である。基板に塗布した溶液を凝固させて真空雰囲気で溶媒を昇華させることで額縁ムラ現象は完全に防止することができる。液晶表示装置で用いられる配向膜や平坦化膜、カラーフィルター層の場合には、近距離間での塗布膜厚の均一性の精度は０．３％以内におさえないとスジムラとして見えてしまうので、塗布ムラに関しては、十分な対策を実施しないと実用化することができなくなる。【００８５】ポジレジストやネガレジストの塗布をインクジェット塗布法でおこなう場合従来のスリットコーターやスピンコーターで用いられていたメチルエチルケトンやプロピレングリコールモノメチルエーテルなどの低沸点溶媒を用いることはできない。ノズルの目づまりが多発するからである。ポジレジストやネガレジストにも図１７，図３５，図５２に記載されている高沸点溶媒を用いて、凍結真空乾燥法を用いて乾燥させれば額縁ムラ現象の発生を防止することができる【００８６】手段７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１６，１７，１８に記載されている溶媒の組み合わせは本発明の具体的な例であり、この組み合わせだけに限定されるものではない。図１７，図３５，図５２に記載されている凝固点温度−２０度Ｃ以上の溶媒が５重量％以上含有されていて調合された塗布溶液の凝固点温度が−２０度Ｃ以上であれば、本発明で用いられている凍結真空乾燥法を用いて短時間に乾燥させることが可能である。
【実施例９】
【００８７】インクジェット塗布法を用いて導電性膜を形成する場合にも、スジムラや額縁ムラは同様に発生しやすい。インクジェットヘッドのノズルの目づまりを防止しするには、図１７，図３５，図５２に記載されている高沸点溶媒を用いると良い。ＩＴＯやＩＺＯなどの金属酸化物を分散させた溶液よりも、カーボンナノチューブやカーボンナノホーンやフラーレンを分散させた溶液の方が高抵抗値の膜を再現性よく形成できる。特にＩＰＳモードやＦＦＳモードの配向膜や平坦化膜に１０１１〜１０１３オームのシート抵抗値を持たせる場合に非常に効果的である。ＩＰＳモードやＦＦＳモードでは液晶分子を一方向に平行配向させなければならない。そのためにラビング配向処理やイオン配向処理が必ず必要である。カーボンナノチューブなどの炭素２重結合が多数ふくまれている材料はイオン配向処理で良好な配向特性が得られる。ＩＰＳモードやＦＦＳモードで配向膜にシート抵抗値で１０１１〜１０１３オームの抵抗値を持たすことで残像現象を防止することができる。【００８８】ＴＮモードやＭＶＡモードではＢＭ（遮光膜）にカーボンナノチューブやカーボンナノホーンを含有させることでＢＭのシート抵抗値を１０〜１０２オームの範囲にすることが可能である。低抵抗のＢＭを形成した後図２７，図２８にあるようにカラーフィルター層をインクジェット法で塗布した後、導電性の配向膜を塗布し低抵抗のＢＭと導電性配向膜を電気的に接続させることができる。ポリアミック酸配向膜形成溶液にカーボンナノチューブを含有させることでシート抵抗値１０３〜１０６オームを得ることは可能である。このときの可視光透過率は９０％以上である。ＴＮモードでは、ラビング配向処理やイオン配向処理が必要となるが、カーボンナノチューブなどの炭素２重結合を多数含む材料は、イオン配向処理で良好な配向特性を得ることができる。ＭＶＡモードでは、垂直配向特性は、配向膜そのものの分子構造から自発的に垂直配向機能が発現するので、カーボンナノチューブを配向膜中に分散しても垂直配向機能はうしなわれない。図２７にあるようなカラーフィルターの構造にすれば、従来必要であったＩＴＯ透明導電膜は必要なくなり、プロセスコストを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】従来の配向膜形成法の処理手順を示すフローチャート
【図２】従来のインクジェットヘッドのノズルのピッチの１／２だけずらして往復塗布する方法の説明図
【図３】従来のインクジェット塗布法を用いてスペーサービーズを定点配置する工程断面図
【図４】従来の加熱乾燥法を用いてインクジェット塗布された配向膜を乾燥したときの膜厚ムラの説明図
【図５】本発明の配向膜形成法の処理手順を示すフローチャート
【図６】本発明の配向膜形成法の処理手順を示すフローチャート
【図７】本発明のカラーフィルター層形成法の処理手順を示すフローチャート
【図８】本発明のカラーフィルター層形成法の処理手順を示すフローチャート
【図９】本発明のインクジェット塗布法を用いた配向膜の往復塗布方法の説明図
【図１０】本発明のインクジェット塗布法を用いた配向膜の往復塗布方法の説明図
【図１１】従来のインクジェット塗布法を用いたカラーフィルター層の往復塗布方法の説明図
【図１２】本発明のインクジェット塗布法を用いたカラーフィルター層の往復塗布方法の説明図
【図１３】本発明のインクジェット塗布法を用いたカラーフィルター層の往復塗布方法の説明図
【図１４】本発明のボールスペーサーの定点配置位置とその断面図
【図１５】凍結乾燥と通常乾燥の比較説明
【図１６】本発明で使用する凍結真空乾燥機の説明図
【図１７】本発明で使用する溶媒の凝固点温度と沸点温度
【図１８】従来使用されていた溶媒の凝固点温度と沸点温度
【図１９】表示素子用カラーフィルターの遮光膜の平面図と断面図
【図２０】本発明の表示素子用カラーフィルター基板の製造プロセス説明断面図
【図２１】本発明の表示素子用カラーフィルター基板の製造プロセス説明平面図
【図２２】本発明のカラーフィルター層形成法の処理手順を示すフローチャート
【図２３】本発明のカラーフィルター層形成法の処理手順を示すフローチャート
【図２４】本発明の屈曲形状カラーフィルター層形成のためのインクジェットヘッドのノズルの配列図
【図２５】本発明の屈曲形状カラーフィルター層形成のためのインクジェットヘッドのノズルの配列図
【図２６】従来のストレート形状カラーフィルター層形成のためのインクジェットヘッドのノズルの配列図
【図２７】本発明のインクジェット塗布法で作られた表示素子用カラーフィルター基板の断面図
【図２８】従来のＣＦ工程と本発明のＣＦ工程のプロセスフロー比較
【図２９】φ５．０μｍとφ３．０μｍのボールスペーサーの応力変位量比較図
【図３０】本発明のインクジェット塗布法によるボールスペーサーの定点配置プロセス説明断面図
【図３１】本発明のインクジェット塗布法を用いた塗布手順
【図３２】本発明の表示素子用カラーフィルター基板の製造プロセス説明断面図
【図３３】本発明のインクジェット塗布装置の平面図
【図３４】本発明のインクジェット塗布装置の平面図
【図３５】本発明で使用する溶媒の凝固点温度と沸点温度
【図３６】本発明のインクジェット塗布装置の基板を保持するステージの平面図と断面図
【図３７】本発明のインクジェット塗布装置の平面図と断面図
【図３８】従来のインクジェット塗布法を用いたカラーフィルター層形成法の製造プロセス説明断面図
【図３９】本発明のカラーフィルター層形成法の処理手順を示すフローチャート
【図４０】本発明のカラーフィルター層形成法の処理手順を示すフローチャート
【図４１】本発明のカラーフィルター層形成法の処理手順を示すフローチャート
【図４２】本発明のカラーフィルター層形成法の処理手順を示すフローチャート
【図４３】本発明のカラーフィルター層形成法の処理手順を示すフローチャート
【図４４】本発明のカラーフィルター層形成法で使用するロールプレス機の平面図と断面図
【図４５】本発明のホトスペーサーの配置位置とその断面図
【図４６】本発明のインクジェット塗布法を用いた配向膜の２回往復塗布方法の説明図
【図４７】本発明のインクジェット塗布法を用いたカラーフィルター層の２回往復塗布方法の説明図
【図４８】本発明のインクジェット塗布法を用いて機能性膜を局部領域に塗布した後、ロールプレス機を用いて平坦化する工程図
【図４９】本発明の配向膜形成法の処理手順を示すフローチャート
【図５０】本発明の配向膜形成法の処理手順を示すフローチャート
【図５１】本発明の機能性膜形成法で使用するロールプレス機の平面図と断面図
【図５２】本発明で使用する溶媒の凝固点温度と沸点温度
【符号の説明】
【００９０】ａ……インクジェットノズルから基板に滴下された配向膜形成用溶液の往路での滴下パターン
ｂ……インクジェットノズルから基板に滴下された配向膜形成用溶液の複路での滴下パターン
ｃ……インクジェットヘッド
ｄ……ボールスペーサーを分散させている溶液
ｅ……ボールスペーサー
ｆ……配向膜
Ｇ……緑色のカラーフィルター層
ｈ……ＢＭ（遮光膜）の膜厚
ｉ……透明導電膜（ＩＴＯやＩＺＯなど）
ｊ……平坦化膜
Ｋ……遮光膜
Ｌ……ガラス基板
ｍ……インクジェットノズルから基板に滴下されたカラーフィルター層形成用溶液の往路での滴下パターン
ｎ……インクジェットノズルから基板に滴下されたカラーフィルター層形成用溶液の複路での滴下パターン
Ｂ……青色のカラーフィルター層
Ｒ……赤色のカラーフィルター層
Ｐ……カラーフィルター層を加圧して平坦化するための撥水性ローラー
Ｑ……インクジェットヘッドのノズル
Ｓ……１画素での遮光膜にかこまれた開口部の面積
Ｔ……低抵抗遮光膜
Ｕ……低抵抗平坦化膜兼配向膜
Ｖ……カラーフィルター層を加圧して平坦化するため凹凸のリング加工されている撥水性ローラー
Ｗ……エアースライドベアリング
Ｘ……顕微鏡ＣＣＤカメラ
Ｙ……基板を保持するステージ
Ｚ……三色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の発光色をかえられるＬＥＤバックライト
Ａ……インクジェットヘッドを設置したガントリーを走査駆動するリニアモーター
Ｄ……インクタンクやインクジェットヘッド駆動用回路を設置したガントリーを走査駆動するリニアモーター
Ｅ……衝撃吸収ダンパー
Ｆ……インクジェット塗布用インクタンク
ｇ……インクジェットヘッド駆動用コントロール回路ボックス
Ｈ……電源系と制御系ケーブル
Ｊ……加圧プレス用ローラーを設置したガントリーを走査駆動するリニアモーター
ｋ……加圧プレス用サーボモーター
ｌ……加圧プレス用ゴムローラー
Ｍ……加圧プレス用ローラーの回転駆動系サーボモーター
Ｎ……ホトリソ工程で作られたスペーサー（ホトスペーサー）
ｔ……（Ｘ，Ｙ，θ）アライメント調整機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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