(57)【要約】【課題】  インクジェット塗布方法により基板に塗布液の液滴を噴射して塗布する際に、塗布液がバンクから溢れ出したり塗布ムラが生じたりすることなく、所望の厚みの膜を容易に得ることができるインクジェット塗布方法を提供する。【解決手段】  基板表面にインクジェットノズルから塗布液の液滴を噴射して塗布する段階と、塗布された塗布液を乾燥させて前記塗布液中の溶質の固形物を得る段階と、の組み合わせを同一領域内において２回以上繰り返して、前記基板表面上前記溶質の固形物を所定の厚みで形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面にインクジェットノズルから塗布液の液滴を噴射して塗布する段階と、塗布された塗布液を乾燥させて前記塗布液中の溶質の固形物を得る段階と、の組み合わせを同一領域内において２回以上繰り返して、前記基板表面上に溶質の固形物を所定の厚みで形成することを特徴とするインクジェット塗布方法。
【請求項２】
バンクにより区画された領域が表面上に形成されている基板の前記区画された領域にインクジェットノズルから塗布液の液滴を噴射して塗布する段階と、塗布された塗布液を乾燥させて前記区画された領域内で前記塗布液中の溶質の固形物を得る段階と、の組み合わせを同一領域内において２回以上繰り返して、前記区画された領域内に溶質の固形物を所定の厚みで形成することを特徴とするインクジェット塗布方法。
【請求項３】
前記所定の厚みが１μｍ以上である請求項１又は２に記載のインクジェット塗布方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェット塗布方法を用いて、基板上に遮光膜を形成する工程を備えることを特徴とする表示デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、液晶ディスプレイパネル、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイパネル若しくはフィールドエミッションディスプレイパネルを用いた表示装置又はバイオチップ等のように、製造工程中で塗布液を塗布する際に用いられるインクジェット塗布方法及び表示デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置、液晶ディスプレイパネル、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイパネル若しくはフィールドエミッションディスプレイパネルを用いた表示デバイス等の電子デバイス、又はバイオチップなどの製造の際に、水溶液や、無機又は有機溶媒を含む塗布液の液滴を、インクジェットノズルから基板上に噴射して塗布することにより、機能層等の膜を形成させることが行われている。かようなインクジェット塗布方法は、特に、表示デバイスの発光層やカラーフィルタ層などのように微細なパターニングを必要とする成膜を行う際に、好適に用いられている。
【０００３】
従来、インクジェット塗布方法によって基板への塗布を行う際には、着弾した液滴のひろがりを所定の領域内に収めることや、基板上に塗布された塗布液及びこの塗布液の固形物（膜）の形状を制御することを目的として、塗布する基板の下地において、塗布する領域以外の領域に撥インク処理を行ったり、塗布する領域に親インク処理を行ったり、塗布する領域の周囲にバンク（隔壁）を形成したりすること等が行われている。このような撥インク処理若しくは親インク処理、又は塗布する領域の周囲にバンク（隔壁）を形成することは、例えば特許文献１にも記載されている。
【０００４】
上述した前記バンクを形成することは、厚膜の膜を形成する際に有利であるため、カラーフィルタ層などの比較的厚い膜を形成する際に多く用いられている。インクジェット塗布により上述したバンクが形成されて、バンクにより区画された基板表面の所定領域内に膜やパターン等を形成するには、塗布液をインクジェットノズルから１滴から複数滴により噴射して塗布した後、その区画された領域内に塗布された塗布液をホットプレートやエア吹き付け、真空処理などにより乾燥させて固形分を前記領域内に残存させることが行われていた。
【特許文献１】特開２００３−２６６００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したバンクが形成されている基板上に従来の方法でインクジェット塗布を行う場合、バンクで区画された領域内に形成する膜の厚みは、バンクの高さで制限されることから、得られる膜厚や形状が制限されることがあった。すなわち、前記バンクで区画された領域内に噴射する塗布液の量は、その塗布液がバンクの上端部から他の領域へ溢れ出ないような液量に制限される。したがって、所望の厚い膜厚や形状が得られない場合があった。
【０００６】
この点、塗布液中に含まれている溶質（固形分）の濃度は、一般に質量割合で２０〜３０％程度であるので、この溶質の濃度を高くして厚い膜を得ることが考えられる。しかし、インクジェットによって塗布液を塗布するためには、塗布液の物性をインクジェットノズルからの噴射に適した表面張力や粘度に調整する必要がある。そのため、乾燥後に残存させる溶質（固形分）の濃度を無制限に高くすることはできない。
【０００７】
また、バンクの高さを高くすれば、このバンクにより区画された領域内に噴射される塗布液の液量を増やすことができるので、厚い膜を得ることができる。しかし、バンク上には、通常、後の工程で更に膜や層が形成されるので、基板に作製されるデバイスの構造上、むやみに高くすることはできない。したがって、バンクの高さを高くするにも限度があった。
【０００８】
更に、前記バンクの上端面に撥インク処理を行って、前記バンク高さの範囲内で、できるだけ多量の塗布液を前記区画された領域内に噴射することにより、厚膜を形成することも考えられるが、この場合にも塗布液の量には限度があり、あまりに多い量では塗布液がバンク上端部から溢れ出るおそれがあり、隣接する区画内に塗布液が流入する問題や表面の塗布ムラなどが発生し易いという問題があった。かような隣接する区画内に塗布液が流入することは、電子デバイスの製造に悪影響を及ぼすため、できる限り抑制することが望まれる。
【０００９】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたものであり、インクジェット塗布方法により基板に塗布液の液滴を噴射して塗布する際に、塗布液がバンクから溢れ出したり塗布ムラが生じたりすることなく、所望の厚みの膜を容易に得ることができるインクジェット塗布方法及び表示デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のインクジェット塗布方法は、基板表面にインクジェットノズルから塗布液の液滴を噴射して塗布する段階と、塗布された塗布液を乾燥させて前記塗布液中の溶質の固形物を得る段階と、の組み合わせを同一領域内において２回以上繰り返して、前記基板表面上に溶質の固形物を所定の厚みで形成することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のインクジェット塗布方法は、バンクにより区画された領域が表面上に形成されている基板の前記区画された領域にインクジェットノズルから塗布液の液滴を噴射して塗布する段階と、塗布された塗布液を乾燥させて前記区画された領域内で前記塗布液中の溶質の固形物を得る段階と、の組み合わせを同一領域内において２回以上繰り返して、前記区画された領域内に溶質の固形物を所定の厚みで形成することを特徴とする。
【００１２】
更に、上記本発明のインクジェット塗布方法は、前記所定の厚みが１μｍ以上である場合に、有利に適用される。
【００１３】
また更に、本発明の表示デバイスの製造方法は、前記本発明のインクジェット塗布方法を用いて、基板上に遮光膜を形成する工程を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、所望の厚みを有する塗布膜を、塗布液がバンクから溢れ出したり塗布ムラが生じたりすることなく、形成し易くすることを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明をより具体的に説明する。図１は、本発明のインクジェット塗布方法を説明するために、基板表面近傍の断面を示す模式図である。なお、同図は説明を分かりやすくするために基板等の寸法、比率などは実際のものとは異なっている。図１において、基板１の表面上に複数のバンク２が選択的に形成されている。これらのバンク２により囲まれて区画されている領域内に、基板１の上方から図示しないインクジェット塗布装置のインクジェットノズルからインクの液滴を噴射して、膜３を形成する。インクジェット塗布方法を用いて製造される基板が表示デバイスのカラーフィルタ基板であるときには、前記膜３は例えば着色膜あるいはブラックマトリックス膜とすることができる。また、バンク２は、ポリイミドなどにより形成され、必要に応じて上端面が撥インク処理されている。また、バンク２をカラーフィルタにおけるブラックマトリックスとして用いるために、前記バンク２の一部又は全部に遮光層を形成することもできる。
【００１６】
前記バンク２により区画された領域内に膜３を形成するにあたり、従来のインクジェット塗布方法においては、バンク２の上端部から溢れ出ないような範囲内の液量で１滴又は複数的の液滴のインクを噴射し塗布していた。このような従来のインクジェット方法では、所望の厚みの膜が得られない場合があり、また、塗布ムラやバンク２からインクが溢れ出る場合があったことは、既に述べたとおりである。
【００１７】
そこで、本発明のインクジェット塗布方法においては、基板表面にインクジェットノズルからインクの液滴を噴射して塗布する段階と、塗布されたインクを乾燥させて前記インク中の溶質の固形物を得る段階と、の組み合わせを同一領域内において２回以上繰り返して、前記基板表面上に所定の厚みを有する溶質の固形物を形成する。より具体的には、図１に示すように、まず基板１上に形成されているバンク２により区画されている領域内に塗布液を塗布し、乾燥させて溶質の固形物３ａを形成する。次いで、この固形物３ａの上に再度インクジェットノズルから同一の塗布液の液滴を噴射して塗布液３ｂを前記区画された領域内に塗布する。そして、この塗布液３ｂを乾燥させる。このような塗布液の塗布及び乾燥の組み合わせを同一領域内において２回以上繰り返して所望の膜厚の膜３を得る。したがって、本発明の塗布方法では、バンク２により区画された領域内に所望の膜厚の膜を得る際に、一旦、インクを乾燥させてインク中に２０〜３０％程度の濃度で含まれている溶質の固形物を形成させ、インク中の７０〜８０％程度の濃度で含まれている溶媒分が前記区画された領域内から十分に揮発し消散させた後に再度同一インクの塗布を行うから、溶質の固形物の量と、後に塗布するインク中の溶質の量と合計した前記区画された領域内の溶質量は、一度の塗布、乾燥を行う従来のインクジェット塗布方法の場合よりも多くすることができる。したがって、塗布・乾燥の過程で溶質の固形物を形成させないで一度の塗布、乾燥を行う従来のインクジェット塗布方法に比べて、同じバンク高さｈであっても厚い膜を得ることができる。また、従来のインクジェット塗布方法により得られる厚みと同程度の厚みの膜を形成させる場合であっても、塗布一回当たりの前記区画された領域内に噴射させるインクの量は少なくて済むので、インクがバンク２の上端部から溢れ出る不都合は回避できる。更に、従来と同じ厚みの膜を製造する場合にバンク高さを従来よりも低くすることも可能になるので、基板の平坦性を向上させることもできる。
【００１８】
本発明のインクジェット塗布方法において、インクを塗布する段階と、乾燥させてインク塗布液中の溶質の固形物を得る段階との組み合わせは、２回以上であれば回数を問わない。所望の膜厚、形状と、インク中の濃度、バンク高さ、作業効率などに応じて適宜、回数を定めることができる。
【００１９】
インクの乾燥手段についても、ホットプレート等による加熱、エアナイフ等による送風、減圧装置による真空引き等、従来から用いられている乾燥手段を用いることができる。
【００２０】
また、後のインク塗布に先立って、先に塗布したインクを乾燥させる際は、乾燥により溶質を完全に固化させる必要はない。要は、先に塗布したインク中の溶媒を揮発させて体積を十分に減少させればよいのであって、この点で、乾燥時間や加熱時の加熱温度などは、一回の塗布、乾燥で膜を形成させる従来のインクジェット塗布方法の場合の乾燥条件よりも短く、低く、簡易的な条件で実施することができる。
【００２１】
本発明のインクジェット塗布方法は、例えば膜の厚みが１μｍ以上である厚膜を形成する場合に適用して特に有利である。
【００２２】
本発明のインクジェット塗布方法を用いて、基板上に遮光膜を形成する工程により、表示デバイスを製造することができる。すなわち、例えば表示デバイスとして液晶ディスプレイを製造する際は、ガラス基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を規則正しく並べて配置したＴＦＴアレイ基板を製造するとともに、他のガラス基板にカラーフィルタ及びブラックマトリックスを形成させたカラーフィルタ基板を製造し、前記ＴＦＴアレイ基板と前記カラーフィルタ基板とを貼り合わせて組み立て、その貼り合わせた基板の隙間に液晶材を注入し、封じ込ませてパネル基板を得る。また、パネル基板を得るのに、前記ＴＦＴアレイ基板上にカラーフィルタ及びブラックマトリックスを形成させることも行われている。このようなカラーフィルタ基板又はカラーフィルタ及びブラックマトリックスを形成させたＴＦＴアレイ基板を製造するに当たり、そのカラーフィルタ層の各輝点（サブピクセル）により構成される表示領域の周囲の非表示領域を遮光するため、又は前記各輝点間を遮光するために、遮光膜をインクジェット塗布方法により形成することが行われている。このような遮光膜は、膜厚が１μｍ以上となるため、本発明のインクジェット塗布方法を用いて形成することが特に有利である。なお、前記遮光膜以外にも、カラーフィルタ等を製造する場合のカラーレジストの塗布などに用いることもできるし、本発明のインクジェット塗布方法の用途は、上述のカラーフィルタに限定されるものではない。
【００２３】
次に、本発明のインクジェット塗布方法を実施するための塗布装置の一例として、エアナイフを用いた送風による乾燥手段を備えるインクジェット塗布装置を、図面を用いて説明する。
【００２４】
図２は、本発明のインクジェット塗布方法を実施するインクジェット塗布装置の一例の要部を示す斜視図である。同図において、インクジェット塗布装置は、ベース１１の上面部にＸテーブル１２、Ｙテーブル１３が順次に設けられていて、このＹテーブル１３上に、塗布しようとする基板を保持するステージ１４が支持されている。このステージ１４の上面には、基板Ｓが保持されている。この基板Ｓは、例えばカラーフィルタ基板である。
【００２５】
また、ベース１１の上面部には、門形の支持体１５が、ステージ１４を跨ぐように立設されていて、この門形の支持体１５に昇降部材１６と上下方向に移動可能に取り付けられている。この昇降部材１６の側面にＬ形支持具１７が取り付け固定され、このＬ形支持具１７の水平部から下方に、インクジェットヘッド１８が垂直方向を回転軸として回動可能に取り付けられている。そして、前記基板ＳをＸテーブル１２及びＹテーブル１３の移動によって前記インクジェットヘッド１８の直下に移動させた状態で、図示しないインク供給タンクから前記インクジェットヘッド１８にインクが供給されて、このインクジェットヘッド１８から基板Ｓに向けて塗布液を噴射するとともに、基板ＳをＸテーブル１２及びＹテーブル１３の移動によって移動させることにより、基板Ｓ上の所定領域が塗布されるようになっている。
【００２６】
また、図２に示したインクジェット塗布装置においては、乾燥手段としてエアナイフ装置２０を備えている。このエアナイフ装置２０は、吐出用エアナイフノズル２１と吸引用エアナイフノズル２２とを有し、前記吐出用エアナイフノズル２１のノズル開口と前記吸引用エアナイフノズル２２のノズル開口とが近接して配置されるように、ベース１１に設けられた図示しない支持装置に取り付けられ、前記ベース１１の上面と平行な面内を移動可能になっている。前記吐出用エアナイフノズル２１には、図示しないブロアに一方の端部が接続するパイプ２３の他端部が接続されていて、一方、前記吸引用エアナイフノズル２２には、図示しないポンプに一方の端部が接続するパイプ２４の他端部が接続されている。そして、吐出用エアナイフノズル２１のノズル開口と吐出用エアナイフノズル２１のノズル開口とを基板Ｓに近接させた状態で前記吐出用エアナイフノズル２１のノズル開口からガス（空気）を吐出し、前記吸引用エアナイフノズル２２のノズル開口から吸引することにより、基板Ｓ上の塗布された領域近傍に局所的に気流を生じさせて乾燥を行う。かようなエアナイフ装置２０では、所望の部位のみを乾燥させることができるので、安定した成膜を可能とする。
【００２７】
図２に示したインクジェット塗布装置においては、前記エアナイフ装置２０がインクジェットヘッド１８から離隔された位置に設けられて前記インクジェットヘッド１８近傍はインクの塗布に適した雰囲気を維持できるようにし、そして基板Ｓ上の所定領域が塗布された後にＸテーブル１２及びＹテーブル１３を移動させて前記基板Ｓを前記エアナイフ装置２０に近接させ、このエアナイフ装置２０により乾燥させるようにしている。乾燥後は、前記基板ＳをＸテーブル１２及びＹテーブル１３の移動により前記インクジェットヘッド１８近傍に近接させて、このインクジェットヘッド１８より前記基板Ｓの所定領域にインクの塗布を行う。このようにしてインクの塗布と乾燥との組み合わせを２回以上繰り返す。
【００２８】
次に、本発明のインクジェット塗布方法を実施する他の塗布装置の一例を、図３を用いて説明する。図３は、本発明のインクジェット塗布方法を実施するインクジェット塗布装置の一例の要部を示す斜視図である。なお、図３において、図２に示したインクジェット塗布装置と同一部材については同一符号を付しており、以下では同一部材についての重複する説明は省略する。
【００２９】
図３に示したインクジェット塗布装置においては、エアナイフを用いた送風による乾燥手段を具備しており、具体的には、エアナイフノズル３１及びエアナイフノズル３２が、インクジェットヘッド１８を中心としてその両側方に設けられ、ベース１１又は門形の支持体１５に設けられた図示しない支持装置に取り付けられて移動可能に支持されている。前記エアナイフノズル３１のノズル開口及び前記エアナイフノズル３２のノズル開口は、それぞれ前記インクジェットヘッド１８に対してやや外向きに開口されるように設けられている。また、前記エアナイフノズル３１及び前記エアナイフノズル３２に図示しないブロアと接続されているパイプが接続されて、このパイプを通じてガス（エア）が供給されて前記エアナイフノズル３１のノズル開口及び前記エアナイフノズル３２のノズル開口からエアを吐出するようになっている。このノズル開口からのエア気流により前記ノズル開口近傍に配置された基板に塗布されたインクを乾燥させる。なお、エアナイフノズル３１及び前記エアナイフノズル３２と接続されているパイプに、上述したブロアの代わりに排気ポンプが接続されて、エアナイフノズル３１のノズル開口及び前記エアナイフノズル３２のノズル開口からエアを吸引することにより生ずるエア気流により前記ノズル開口近傍に配置された基板に塗布されたインクを乾燥させるようにすることもできる。
【００３０】
また、前記インクジェットヘッド１８と前記エアナイフノズル３１との間には、遮蔽板３３が設けられ、同様にインクジェットヘッド１８と前記エアナイフノズル３２との間には遮蔽板３４が設けられて、いずれもベース１１又は門形の支持体１５に設けられた図示しない移動装置により、前記エアナイフノズル３１、３２とは別個に移動可能に支持されている。これらの遮蔽板３３、３４は、インクジェットヘッド１８の下方に配置されて前記インクジェットヘッド１８を中心としてその両側方向に往復移動する基板Ｓの塗布領域が前記エアナイフノズル３１、３２のノズル開口近傍に達するまでは、前記基板Ｓに塗布されたインクが乾燥するのを防ぐために設けられている。
【００３１】
図３に示したインクジェット塗布装置においては、前記インクジェットヘッド１８を挟んでその両側方に前記エアナイフノズル３１及び３２が設けられていることから、基板Ｓが前記インクジェットヘッド１８の下方に配置されてその両側方向に往復移動するときに、インクジェットヘッド１８の直下の位置ではインクジェットヘッド１８よりインクが塗布され、引き続き、基板Ｓが移動してエアナイフノズル３１又は３２近傍の位置ではこのエアナイフノズル３１又は３２により基板Ｓ上の塗布された領域を乾燥させるようにしている。更に、基板Ｓが逆方向に移動してインクジェットヘッド１８の直下に位置するときにはインクジェットヘッド１８よりインクが塗布される。このようにして、基板Ｓの往復移動の過程でインクの塗布と乾燥との組み合わせを２回以上繰り返す。したがって、図３に示したインクジェット塗布装置では、インクを塗布するために基板を往復移動させる過程で塗布されたインクを乾燥させることができ、乾燥時間を含めた総合的なインクジェット塗布時間の短縮を図ることができる。また、インクジェットヘッド１８と前記エアナイフノズル３１、３２との間には、遮蔽板３３、３４が設けられていることから、前記インクジェットヘッド１８近傍がインクの塗布に適した雰囲気に維持され、また、インクジェットヘッド１８から塗布された基板Ｓの塗布領域が前記エアナイフノズル３１、３２のノズル開口近傍に達するまでは、前記基板Ｓに塗布されたインクが必要以上に乾燥することを防ぐことができる。
【実施例】
【００３２】
カラーフィルタ基板を製造するに当たり、基板上にブラックマトリックスとなる黒色レジスト膜を形成した後、この黒色レジスト膜をＰＥＰ（Ｐｈｏｔｏ−Ｅｎｇｒａｖｉｎｇ−Ｐｒｏｃｅｓｓ）法により基板上から選択的に除去してバンクを形成した。このバンクで区画された領域は高さ３μｍ、１５０μｍ角であった。次いで、このバンクにより区間された領域内に固形分濃度が２０パーセントになるグリーンのカラーレジストをインクジェット塗布により塗布した。このときのカラーレジスト１滴当たりの体積は２０ｐｌであり、前記バンクにより区間された領域内に６滴の合計１２０ｐｌを塗布したところ、バンクの上端部よりも上方に表面張力で半円状に盛り上がった状態となった。このようなインクジェット塗布により基板上の１００００箇所に塗布したところ、３２箇所からレジスト塗布液が溢れ出た。その後、この基板をホットプレートで１５０℃に加熱し乾燥させたところ、バンク内の高さ約１．５μｍの位置が上端となった。
【００３３】
また、上述の実験で、バンク上端部をＣＦ４／Ｏ２プラズマ処理によって撥インク処理を施した後に、上述の実験と同一条件のインクジェット塗布を行ったところ、バンク内から溢れ出た箇所は１００００箇所中４箇所となった。
【００３４】
これに対して、本発明に従い、上述の実験で１回目に塗布する液滴を３滴とし、この基板をホットプレートで１５０℃に加熱し乾燥させてから再度残りの３滴を塗布したところ、上述の撥インク処理を施していなくても、１００００箇所のうち塗布液が溢れ出た箇所は発生しなかった。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明のインクジェット塗布方法により塗布を行った基板表面近傍の断面の模式図。
【図２】本発明のインクジェット塗布方法を実施するインクジェット塗布装置の一例の要部を示す斜視図。
【図３】本発明のインクジェット塗布方法を実施するインクジェット塗布装置の一例の要部を示す斜視図。
【符号の説明】
【００３６】
１…基板、２…バンク、３…膜、３ａ…溶質の固形物、３ｂ…塗布液
【図１】
2006088070.tif 000003
【図２】
2006088070.tif 000004
【図３】
2006088070.tif 000005