(57)【要約】【課題】膜厚が均一でむらがなく、パターンニング精度が良好でタクトタイムも抑制可能な成膜装置と成膜方法、ならびに表示装置とその製造方法を提供する。【解決手段】液晶表示装置の配向膜を製造する際に、成膜装置１０のインクジェットヘッド２は、コンピュータ５およびインクジェットヘッドドライバ３からの指令信号に応じて、大きさの異なる液滴を噴射することにより、第１の大きさの液滴を配列したストライプ状の第１の着弾ラインと、第１の着弾ラインの間に配置され、第１の着弾ラインの各液滴間の領域を補完する、第１の大きさの液滴よりも小さい第２の大きさの液滴を配列したストライプ状の第２の着弾ラインとを、基板７に形成する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指令信号を受けて、所定のピッチで原料溶液の液滴を着弾させて対象物に前記溶液を塗布する塗布手段と、
前記塗布手段に、着弾した前記液滴の大きさを指示する前記指令信号を出力する制御手段と
を有し、
前記塗布手段は、前記指令信号に応じて、
第１の大きさの前記液滴を配列したストライプ状の第１の着弾ラインと、
前記第１の着弾ラインの間に配置され、当該第１の着弾ラインの各液滴間の領域を補完する、前記第１の大きさの液滴よりも小さい第２の大きさの液滴を配列したストライプ状の第２の着弾ラインと
を形成する
成膜装置。
【請求項２】
前記塗布手段は、複数の噴射孔が所定の方向に所定のピッチで等間隔に配列されたノズル列を有し、
前記制御手段は、前記第１の着弾ラインを形成する場合には、前記ノズル列から前記第１の大きさの液滴を噴射させる前記指令信号を前記塗布手段に出力し、前記第２の着弾ラインを形成する場合には、前記ノズル列から前記第２の大きさの液滴を噴射させる前記指令信号を前記塗布手段に出力する
請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記塗布手段は、複数の噴射孔が所定の方向に所定のピッチで等間隔に配列され、前記噴射孔の口径が前記指令信号に応じて変化する可変ノズル列を有し、
前記制御手段は、前記第１の着弾ラインを形成する場合には、前記可変ノズル列の口径を大きくさせて前記第１の大きさの液滴を噴射させ、前記第２の着弾ラインを形成する場合には、前記可変ノズル列の口径を小さくさせて前記第２の大きさの液滴を噴射させる前記指令信号を前記塗布手段に出力する
請求項１に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記塗布手段は、複数の噴射孔が所定の方向に所定のピッチで等間隔に配列された第１のノズル列と、当該第１のノズル列に対し、噴射孔が所定ピッチずれて並列に配置された第２のノズル列を有し、
前記制御手段は、前記第１のノズル列から前記第１の大きさの液滴を噴射させ、前記第２のノズル列から前記第２の大きさの液滴を噴射させる前記指令信号を前記塗布手段に出力する
請求項１に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記第２のノズル列の各噴射孔の口径は、前記第１のノズル列の各噴射孔の口径よりも小さい
請求項４に記載の成膜装置。
【請求項６】
着弾した前記液滴は円形状をなし、着弾した前記第１の大きさの液滴の直径は、着弾した前記第２の大きさの液滴の直径の２倍以上である
請求項１に記載の成膜装置。
【請求項７】
第１の大きさの原料液滴を対象物に所定のピッチで着弾させてなるストライプ状の第１の着弾ラインと、前記第１の着弾ラインの間に配置され、当該第１の着弾ラインの各液滴間の領域を補完する、前記第１の大きさの液滴よりも小さい第２の大きさの液滴を着弾させてなるストライプ状の第２の着弾ラインとを形成させて、前記対象物に所定の厚さの膜を生成する
成膜方法。
【請求項８】
着弾した前記液滴は円形状をなし、着弾した前記第１の大きさの液滴の直径は、着弾した前記第２の大きさの液滴の直径の２倍以上である
請求項７に記載の成膜方法。
【請求項９】
電極を備える一対の基板間に被配向素子を保持し、前記電極への電圧印加によって前記被配向素子の配向方向を変化させて、光量の調整を行なって画像を表示する表示装置であって、
第１の大きさの原料液滴を前記基板に所定のピッチで着弾させてなるストライプ状の第１の着弾ラインと、前記第１の着弾ラインの間に配置され、当該第１の着弾ラインの各液滴間の領域を補完する、前記第１の大きさの液滴よりも小さい第２の大きさの液滴を着弾させてなるストライプ状の第２の着弾ラインとが形成されて生成され、前記被配向素子を挟持して所定の方向に配向させる配向膜
を有する
表示装置。
【請求項１０】
前記被配向素子は液晶である
請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
電極を備える一対の基板間に被配向素子を保持し、前記電極への電圧印加によって前記被配向素子の配向方向を変化させて、光量の調整を行なって画像を表示する表示装置の製造方法であって、
前記基板に前記電極を形成する工程と、
第１の大きさの原料液滴を、前記電極が形成された前記基板に所定のピッチで着弾させてなるストライプ状の第１の着弾ラインと、当該第１の着弾ラインの各液滴間の領域を補完する、前記第１の大きさの液滴よりも小さい第２の大きさの液滴を、前記第１の着弾ラインの間に着弾させてなるストライプ状の第２の着弾ラインとを形成して配向膜を生成する工程と、
前記一対の基板を、前記配向膜が形成された面を対向させて組立て、前記配向膜間に前記被配向素子を封入して所定の方向に配向させる工程と
を有する
表示装置の製造方法。
【請求項１２】
前記被配向素子は液晶である
請求項１１に記載の表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大きさの異なる液滴を塗布することによって、膜厚の均一性とパターンニング精度を両立することが可能な、インクジェット方式の成膜装置および成膜方法に関する。また、本発明は、大きさの異なる液滴を塗布するインクジェット方式によって、配向膜の膜厚を均一化し、パターンニング精度を向上させた表示装置とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば液晶表示装置の配向膜を形成する場合に、膜の材料の有効利用や、粉塵等の不用物の付着を防止する等の理由のために、インクジェット方式によって成膜することが知られている。
【０００３】
インクジェット方式による成膜においては、膜の原料を細かい液滴として塗布するため、膜厚を均一に制御することが重要である。
特許文献１においては、カラーフィルターを形成する着色層の高さに差が存在する場合にも、着色層上に形成する配向膜の表面を平坦にすることを目的とした液晶表示素子とその製造方法が開示されている。
そこでは、厚い膜厚の配向膜が必要な領域においては塗布する液滴の量を増やし、薄い膜厚の配向膜が必要な領域においては塗布する液滴の量を減らすことによって、最終的に形成される配向膜の表面の平坦化を図っている。
【０００４】
また、特許文献２においては、液滴を噴射する噴射孔が所定ピッチでライン状に配列されているインクジェットノズルを用いて成膜する場合に、ある行の噴射孔の配列のピッチを、その行に隣接する行における噴射孔の配列のピッチとは半ピッチずらした配向膜形成方法が開示されている。この手法により、上記文献においては、液滴のオーバーラップ量のばらつきを抑制し、平坦な基板上に成膜する配向膜の膜厚の均一化を図っている。
【０００５】
その他にも、インクジェット方式を用いて成膜する場合に、材料液滴を噴射後、配向膜の膜厚を測定し、膜厚が所定値未満の箇所にインクジェットノズルを用いて材料液滴を再び塗布する手法が知られている（たとえば、特許文献３参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−１２７５０９号公報（図５，６）
【特許文献２】
特開平９−１３８４１０号公報（図１，５）
【特許文献３】
特開平９−１６６７８３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法では、着色層の高さに応じて液滴の量を変化させているため、平坦な基板上に均一な膜厚の平坦な配向膜を形成することはできない。
また、特許文献２に記載の方法においては、塗布する液滴の大きさが全て同じである。したがって、膜厚を薄くし、かつ均一化させるために液滴の大きさを大きくした場合には、液滴が大きいため、配向膜を所定の形状にパターンニングする際のパターンニング精度が犠牲になる。逆に、液滴を小さくすると、パターンニング精度は向上するものの、液滴の密度を上げる必要があり、配向膜形成のためのタクトタイムが長くなる。
【０００８】
特許文献３に記載の内容のように、膜厚を測定しながら成膜する場合には、塗布した液滴が測定中に乾き始め、新たに液滴を噴射した場合にむらが発生する可能性が高い。また、膜厚測定や液滴再噴射のために、配向膜液が塗布された基板を動かす場合には、その動きによって、形成中の配向膜の膜厚にむらが発生する可能性もある。
【０００９】
したがって、本発明においては、膜厚が均一でむらがなく、パターンニング精度が良好でタクトタイムも抑制可能な成膜装置を提供することを目的とする。
膜厚が均一でむらが発生せず、パターンニング精度が良好でタクトタイムも抑制可能な成膜方法を提供することも本発明の目的である。
また、本発明においては、配向膜の膜厚が均一でむらがなく、パターンニング精度が良好で、製造のためのタクトタイムも抑制可能な表示装置を提供することをも目的とする。
配向膜の膜厚が均一でむらがなく、パターンニング精度が良好で、タクトタイムも抑制可能な、表示装置の製造方法を提供することも本発明の目的である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る成膜装置は、指令信号を受けて、所定のピッチで原料溶液の液滴を着弾させて対象物に前記溶液を塗布する塗布手段と、当該塗布手段に、着弾した前記液滴の大きさを指示する前記指令信号を出力する制御手段とを有し、前記塗布手段は、前記指令信号に応じて、第１の大きさの前記液滴を配列したストライプ状の第１の着弾ラインと、前記第１の着弾ラインの間に配置され、当該第１の着弾ラインの各液滴間の領域を補完する、前記第１の大きさの液滴よりも小さい第２の大きさの液滴を配列したストライプ状の第２の着弾ラインとを形成する成膜装置である。
【００１１】
また、本発明に係る成膜方法は、第１の大きさの原料液滴を対象物に所定のピッチで着弾させてなるストライプ状の第１の着弾ラインと、前記第１の着弾ラインの間に配置され、当該第１の着弾ラインの各液滴間の領域を補完する、前記第１の大きさの液滴よりも小さい第２の大きさの液滴を着弾させてなるストライプ状の第２の着弾ラインとを形成させて、前記対象物に所定の厚さの膜を生成する成膜方法である。
【００１２】
本発明に係る表示装置は、電極を備える一対の基板間に被配向素子を保持し、前記電極への電圧印加によって前記被配向素子の配向方向を変化させて、光量の調整を行なって画像を表示する表示装置であって、第１の大きさの原料液滴を前記基板に所定のピッチで着弾させてなるストライプ状の第１の着弾ラインと、前記第１の着弾ラインの間に配置され、当該第１の着弾ラインの各液滴間の領域を補完する、前記第１の大きさの液滴よりも小さい第２の大きさの液滴を着弾させてなるストライプ状の第２の着弾ラインとが形成されて生成され、前記被配向素子を挟持して所定の方向に配向させる配向膜を有する表示装置である。
【００１３】
また、本発明に係る表示装置の製造方法は、電極を備える一対の基板間に被配向素子を保持し、前記電極への電圧印加によって前記被配向素子の配向方向を変化させて、光量の調整を行なって画像を表示する表示装置の製造方法であって、
前記基板に前記電極を形成する工程と、第１の大きさの原料液滴を、前記電極が形成された前記基板に所定のピッチで着弾させてなるストライプ状の第１の着弾ラインと、当該第１の着弾ラインの各液滴間の領域を補完する、前記第１の大きさの液滴よりも小さい第２の大きさの液滴を、前記第１の着弾ラインの間に着弾させてなるストライプ状の第２の着弾ラインとを形成して配向膜を生成する工程と、前記一対の基板を、前記配向膜が形成された面を対向させて組立て、前記配向膜間に前記被配向素子を封入して所定の方向に配向させる工程とを有する、表示装置の製造方法である。
【００１４】
本発明においては、対象物に対して、塗布手段が所定のピッチで膜の原料溶液の液滴を着弾させる。表示装置を製造する場合には、この対象物は電極が形成された基板に相当し、膜は被配向素子を挟持して所定の方向に配向させる配向膜に相当する。
塗布手段は、制御手段から出力される指令信号を受けて、対象物に着弾させる液滴の大きさを変化させる。
【００１５】
塗布手段は、第１の大きさの液滴を所定ピッチでストライプ状に配列した第１の着弾ラインと、第１の着弾ラインの間に配置され、第１の着弾ラインの各液滴間の領域を補完する、第１の大きさの液滴よりも小さい第２の大きさの液滴を所定ピッチで配列したストライプ状の第２の着弾ラインとを形成する。
対象物に着弾した第１の大きさの液滴が広がり、それらの間の領域を補完するように第２の大きさの液滴が広がることにより、厚さが均一でむらのない膜が形成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら述べる。
なお、以下では、インクジェット方式によって配向膜を形成する液晶表示装置を例に挙げて、本発明の実施の形態について述べる。
【００１７】
第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態に係る成膜装置の概略構成図である。
図１に示す成膜装置１０は、配向膜液供給装置１と、インクジェットヘッド２と、インクジェットヘッドドライバ３と、Ｘ−Ｙテーブル４と、Ｘ−Ｙテーブルドライバ６と、コンピュータ５とを有している。
【００１８】
配向膜液供給装置１は、インクジェットヘッド２に接続されている。
インクジェットヘッド（以下、ヘッドと略記する）２が、本発明における塗布手段の一実施態様に相当する。
ヘッド２は、ヘッドドライバ３を介してコンピュータ５に接続されている。
ヘッドドライバ３とコンピュータ５によって、本発明における制御手段の一実施態様が構成される。
【００１９】
また、コンピュータ５は、Ｘ−Ｙテーブルドライバ６を介して、Ｘ−Ｙテーブル４にも接続される。
Ｘ−Ｙテーブル４のテーブル上には、配向膜を形成すべき対象物としての基板７が載置される。
基板７の配向膜形成面に対向するように、ヘッド２が配置される。
なお、本実施形態においてはヘッド２が固定されており、Ｘ−Ｙテーブル４上の基板７を平面的に移動させる形態にしているが、基板７を固定して、ヘッド２を平面的に移動させる形態であってもよいことは言うまでもない。また、ヘッド２と基板７の両方を移動させる形態にすることもできる。
【００２０】
配向膜液供給装置１は、配向膜の原料である配向膜液をヘッド２に供給する。配向膜としては、ポリイミド等の有機高分子材料の膜を用いる。
【００２１】
ヘッド２は、好適には複数のノズル２０に設けられている微小な噴射孔から、配向膜液供給装置によって供給された配向膜液を噴射して塗布するインクジェット方式の塗布手段である。本実施形態においては、好適にはピエゾ方式のインクジェットヘッドを用いる。
ヘッド２は、ヘッドドライバ３からの指令信号を受けて、配向膜液を基板７に塗布する。
ヘッド２の詳細な構造および機能については後述する。
【００２２】
ヘッドドライバ３は、ヘッド２の各ノズル２０に所定のタイミングで吐出開始信号、吐出停止信号を出力して、液滴を噴射させる。
配向膜を所定の形状にパターンニングする必要があるために、従来においても、これらの吐出開始信号、停止信号等の吐出制御用の指令信号を出力するタイミングに関してはノズル２０ごとに個別に制御可能であった。しかし、指令信号のパルス幅、パルス数、傾き等の駆動波形については、従来は全てのノズル２０において共通していた。
それに対し、本実施形態においては、吐出制御指令信号の出力タイミングだけでなく、その駆動波形についても、ノズル２０ごとに個別に制御可能にしている。
【００２３】
Ｘ−Ｙテーブル４は、たとえばボールねじによるテーブルの移動機構を備えており、Ｘ−Ｙテーブルドライバ６からの制御信号を受けて、基板７が載置されたテーブルを、Ｘ−Ｙ平面上において移動させる。
Ｘ−Ｙテーブルドライバ６は、コンピュータ５からの情報に基づいて、Ｘ−Ｙテーブル４に、その移動量、移動方向、移動タイミング等の指示を与える指令信号を出力する。
【００２４】
コンピュータ５は、配向膜液の性質や配向膜のパターンニング形状、ヘッド２の特性等の情報に基づいて、ヘッド２とＸ−Ｙテーブル４との協働により、所定の膜厚、形状の配向膜が形成されるようにヘッド２とＸ−Ｙテーブル４とを駆動させる指令信号を、ヘッドドライバ３およびＸ−Ｙテーブルドライバ６に出力する。
【００２５】
ここで、ノズル２０の構造および機能について、図２を参照して述べる。図２（ａ）に図解のように、ピエゾ方式のインクジェットヘッド２のノズル２０は、噴射管２１にピエゾ素子２２を備えている。
噴射管２１内部のキャビティ２３には、ピエゾ素子２２の変位に応じて、配向膜供給装置１からの配向膜液が供給される。
【００２６】
ヘッドドライバ３からの指令信号を受けて、ピエゾ素子２２に電圧が印加されると、ピエゾ素子２２に変位が発生する。図２（ｂ）においては、ピエゾ素子２２が縦方向に伸びた場合が例示されている。
図２（ｂ）に示すように、ピエゾ素子２２の変位によって噴射管２１が押圧されて変形し、配向膜液が液滴Ｄｐ１となって噴射管２１の噴射孔２１ａから吐出される。
【００２７】
吐出液滴の大きさ、即ち吐出量は、噴射孔２１ａの形状と大きさ、キャビティ２３の形状ならびに容量、ピエゾ素子２２の形状ならびに変位量、および、ピエゾ素子２２へ与えられる駆動電圧の波形によって決定される。
駆動波形の違いによって吐出量が変化する例を、図３を参照して以下に述べる。
【００２８】
図３（ａ）に示すように、パルスの数が１つのシングルパルスＳをノズル２０のピエゾ素子２２に与える。このとき、ピエゾ素子２２は、パルスＳの面積ＳＡ分の配向膜液をキャビティ２３内に吸入して吐出するように変位し、面積ＳＡに基づいた量の液滴Ｄｐ１を吐出する。
液滴Ｄｐ１よりも小さい液滴を吐出させる場合には、たとえば、図３（ｂ）に示すような２つのパルスを有するダブルパルスＷをピエゾ素子２２に与える。
ピエゾ素子２２は、パルスＷのうちの第１のパルスＷ１が与えられると、その面積Ｗ１Ａ分に相当する配向膜液をキャビティ２３内に吸入して吐出するように変位する。配向膜液を吐出する態勢に入った後に与えられる第２のパルスＷ２によって、ピエゾ素子２２は液滴を噴射孔２１ａからキャビティ２３内に引き戻すように変位する。この引き戻しの動作が加わることによって、同じ形状・大きさの噴射孔２１ａであっても、液滴Ｄｐ１よりも量が少ない小さな液滴Ｄｐ２を吐出することが可能になる。
【００２９】
このように、ピエゾ素子２２に印加する駆動電圧波形を変化させることによって、本実施形態においては同一のノズル２０によって約２倍の量の差（一例として２４０ｎｇ対１１０ｎｇ）の液滴を実現することができる。
キャビティ２３の容量や、ピエゾ素子２２の形状ならびに変位量を変更することによって、さらに大きな差を実現することも可能である。
また、本実施形態においては、ヘッドドライバ３を介して駆動電圧波形のパルス幅、駆動電圧値を変更することによって、吐出液滴の大きさをノズル２０ごとに個別に制御することが可能である。
駆動波形の立ち上がり、立ち下り時間を調整することによって、ノズル２０ごとに吐出量をより細かく調整することもできる。
【００３０】
本第１実施形態においては、上述のようなピエゾ式のインクジェットノズル２０を、図４に示すように所定ピッチで一方向に配列した、インライン型のノズル列２００を有するヘッド２を用いる。
図４に図解のように、ノズル列２００における円形の噴射孔２１ａの中心間のピッチをＰ０とする。ノズル列２００における噴射孔２１ａの数は、一例として２５００個である。
【００３１】
本実施形態においては、ノズル列２００のノズルの配列方向とは直交する、図４中のＹ方向に、ヘッド２と基板７との相対位置をピッチＰ２ずつずらしながら、配向膜原料の液滴を塗布して基板７に配向膜を形成する。ピッチＰ２の大きさは、配向膜のパターンや噴射孔２１ａの大きさ等の条件に応じて適宜変更する。
配向膜形成の際に、ヘッド２は、Ｙ方向へ相対的に移動されるとともに、Ｘ方向へも移動される。Ｘ方向への移動ピッチを、ピッチＰ１とする。一例として、ヘッド２は、初期位置ＰＬ１から、Ｙ方向にピッチＰ２分移動した位置ＰＬ２においては、Ｘ方向にピッチＰ１分ずれる。位置ＰＬ２からＹ方向にさらにピッチＰ２分ずれた位置ＰＬ３においては、ヘッド２は、Ｘ方向においては、位置ＰＬ１から位置ＰＬ２への移動方向とは反対方向にピッチＰ１分ずれて、Ｘ方向の初期位置に戻る。
ヘッド２は、再びＹ方向にずれて位置ＰＬ４に移動する際には、Ｘ方向にも再びピッチＰ１分ずれる。
このように、ヘッド２は、Ｘ方向において初期位置からピッチＰ１ずれて再び初期位置に戻ることを繰り返しながら、Ｙ方向に相対的にピッチＰ２分ずれながら進む。なお、ピッチＰ１の大きさは、一例として、ピッチＰ０の大きさの１／２とする。
【００３２】
このとき、ヘッドドライバ３は、ヘッド２の動きに応じて、パルスＳとパルスＷを交互にヘッド２に与える。
一例として、ヘッドドライバ３は、ヘッド２が位置ＰＬ１に位置したときにはパルスＳを与え、位置ＰＬ２に位置したときにはパルスＷを与える。ヘッド２が位置ＰＬ３に位置したときには、パルスＳが再び与えられる。
【００３３】
このように、吐出される液滴の大きさを指示する指令信号が交互に与えられることによって、図５に示すように、基板７に着弾した液滴の大きさが、着弾ラインごとに異なることになる。
また、図４において、ヘッド２をＸ方向にも移動させながら液滴を吐出しているため、液滴の着弾ピッチも、着弾ライン間においてずれることになる。
【００３４】
図５においては、パルスＳが印加されることによって液滴Ｄｐ１が基板７に塗布されて形成された第１の着弾ラインＬ１が、ストライプ状に形成された状態が示されている。そして、第１の着弾ラインＬ１の間に、パルスＷが印加されることによって液滴Ｄｐ２が塗布されて、第２の着弾ラインＬ２がストライプ状に形成される。
着弾ラインＬ２の液滴Ｄｐ２の着弾ピッチは、前述のように液滴Ｄｐ１の着弾ピッチとはずれている。このため、液滴Ｄｐ２は、着弾ラインＬ１の各液滴Ｄｐ１間の領域を補完する位置に着弾する。
【００３５】
このように、着弾ピッチがずれ、かつ大きさの異なる液滴が広がって互いにつながることによって、均一な膜厚の配向膜が形成される。
パルスＳとパルスＷによって変化する液滴の大きさは、図５に示すように各液滴が円形に着弾した場合に、大きい液滴Ｄｐ１の直径ｒｄ１が、それよりも小さい液滴Ｄｐ２の直径ｒｄ２の、少なくとも２倍、好適には３倍以上であることが、均一な膜厚の配向膜を形成する点で好ましい。
本実施形態によれば、配向膜の厚みむらを、基準とする膜厚の±５％以内に抑制することが可能である。環境温度や濡れ性、配向膜液の組成等の条件によっては、厚みむらを±３％に以内に抑制することもできる。
【００３６】
次に、上述した方式の成膜装置１０を用いて配向膜を形成した液晶表示装置と、その製造方法について以下に述べる。
図６〜８は、本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を示す概略断面図である。
【００３７】
１対のパネル間に液晶を挟持して組立てられる液晶表示装置のうち、画素の表示・非表示の切換えに用いるスイッチング素子が形成される背面パネルは、以下のように製造される。
まず、図６（ａ）に図解のように、背面基板３０に、表示電極３１と、図示しないスイッチング素子および配線３２を形成する。
背面基板３０としては、たとえばホウ珪酸ガラスや石英ガラス等のガラス基板を用いる。
表示電極３１としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）等の透明電極を用いる。この表示電極３１を、公知の手法によって画素ごとに所定の形状にパターンニングして背面基板３０に形成する。
【００３８】
スイッチング素子としては、好適にはＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）を用いるが、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ　Ｍｅｔａｌ）等の他のスイッチング素子を用いてもよい。
表示電極３１間に形成される配線３２には、スイッチング素子としてＴＦＴを用いた場合には、ＴＦＴのゲート電極およびソース電極が含まれる。表示電極３１に接続されるこれらゲート電極およびソース電極によって、表示画素が規定される。
これらのスイッチング素子および配線３２も、公知の材料、製造方法によって背面基板３０上に形成する。
【００３９】
背面基板３０の、表示電極３１、スイッチング素子、および配線３２が形成された面に対して、インライン型のヘッド２を用いて配向膜液を塗布する（図６（ｂ）参照。）。
ヘッド２の各ノズル２０の吐出、吐出停止を制御することにより、表示電極３２の表面３１ａ上にのみ、配向膜をパターンニングして形成することも可能である。
表示電極３２および配線３２が形成された背面基板３０が、成膜装置１０における基板７に相当する。
【００４０】
このとき、配向膜液は、前述の着弾ラインＬ１と着弾ラインＬ２を交互に形成するように塗布される。塗布された液滴が広がって相互につながることによって形成された配向膜液の膜を、乾燥後、焼成して、所定の膜厚の配向膜３３を形成する。
【００４１】
このようにして形成された配向膜３３に対してラビング処理することによって、背面パネル４０が完成する。
ラビング処理とは、図６（ｃ）に示すように、ローラー３４にフェルトや木綿等のラビング布を巻いたラビングローラー３６を回転させることによって配向膜３３表面を擦ることである。
【００４２】
次に、カラーフィルター層が形成される前面パネルの製造方法について述べる。
赤色フィルター５１ｒ、緑色フィルター５１ｇ、青色フィルター５１ｂからなるカラーフィルター層５１は、染料、または顔料を用いる染色法、分散法、電着法等の公知の手法によって、前面基板５０に形成される（図７（ｄ）参照。）。
前面基板５０としては、たとえば、背面基板３０と同様のガラス基板を用いる。
必要に応じて、各フィルター５１ｒ，５１ｇ，５１ｂの間には、ブラックマトリクスが形成される。ブラックマトリクスは、コントラスト向上、フィルター材料における混色防止、ＴＦＴの遮光等の目的のために設けられる。
【００４３】
前面基板５０のカラーフィルター層５１が形成された面には、図７（ｅ）に示すように、保護膜５２を介して共通電極５３が形成される。
共通電極５３にはたとえばＩＴＯ等の透明電極を用い、スパッタリングや蒸着等の公知の手法によって形成する。
【００４４】
共通電極５３にはさらに、背面パネル４０の場合と同様に、ヘッド２を用いたインクジェット方式によって配向膜液を塗布し、乾燥後焼成して配向膜５４を形成する。この場合には、共通電極５３が形成された前面基板５０が、図１における基板７に対応することになる。
形成した配向膜５４には、ラビングローラー３６を用いてラビング処理を行なう。
以上により、前面パネル５５が完成する（図７（ｆ）参照。）。
【００４５】
なお、図７（ｄ）〜（ｆ）においては、前面パネルの製造プロセスであることを示すために、図中下側に向けて各構成要素を配置した状態が描かれている。しかしながら、実際に前面パネル５５を製造する場合には、図７（ｄ）〜（ｆ）に示す状態で製造するとは限らないことは言うまでもない。
【００４６】
完成した背面パネル４０と前面パネル５５とは、図８（ｇ）に図解の通り、スペーサ５７を介して配向膜３３と配向膜５４とが対向するように配置される。
スペーサ５７としては、メラミン樹脂や尿素樹脂等の樹脂、あるいはガラス等の材料が用いられる。
【００４７】
図８（ｈ）に図解のように、配向膜３３，５４間には、たとえば真空吸引によって液晶６０が注入される。表示領域の周辺部において、図示しないシール剤を用いて背面パネル４０と前面パネル５５とを接着することによって、液晶６０が封止される。
背面基板３０と前面基板５０の露出している表面には、偏光板６２および６４がそれぞれ取付けられる。
このようにして製造された液晶パネルに、駆動用の電子部品をたとえばＴＡＢ（Ｔａｐｅ　Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）方式を用いて接続することによって、液晶表示装置７０が完成する。
なお、液晶表示装置７０が本発明における表示装置の一実施態様に相当し、液晶６０が本発明における被配向素子の一実施態様に相当する。
【００４８】
液晶表示装置７０においては、ＴＦＴのゲート電極とソース電極を適宜選択して電圧を印加することによって、電圧を印加する表示電極３１が選択される。
選択された表示電極３１と共通電極５４との間に印加される電界によって液晶分子の配列方向が変化し、印加する電圧の値に応じて光の透過率が変化することによって、画像が表示される。
【００４９】
本第１実施形態においては、液滴の着弾ピッチが着弾ラインごとにずれており、かつ液滴の大きさも着弾ラインごとに異なっている。
従来のように、着弾ピッチはずれていても液滴の大きさが同じである場合には、膜厚を均一にするために、液滴が広がることによって均一な膜厚の配向膜が形成されることを期待して、濡れ性を良くして液滴を大きくすることが考えられる。しかしながら、この方法では、配向膜の形成領域の周縁部において、パターンニング精度が悪化する。
逆に、小さな液滴を接近させて塗布する場合には、液滴同士の重なりが大きくなり、膜厚が厚くなる。また、膜厚の均一性も悪化しやすい。さらには、タクトタイムが長くなり、生産性が低下する。
【００５０】
従来の手法において、液滴の大きさは適宜変更されるが、着弾ピッチは着弾ラインごとにずれていない場合には、液滴の広がりにむらが発生しやすい。したがって、平坦な基板上に成膜する場合には、均一な膜厚の配向膜を形成することは困難である。
【００５１】
しかしながら、本実施形態においては、液滴Ｄｐ１同士が重なりにくい領域に、配向膜液を補充する、液滴Ｄｐ１よりも小さい液滴Ｄｐ２を塗布することによって、濡れ性条件が同一の領域においては、膜厚の均一性とパターンニング精度とを高精度に制御することができる。配向膜３３，５４形成のタクトタイムの増加を抑制可能であり、ひいては液晶表示装置７０の生産性を向上させることも可能である。また、均一性を保ちながら、配向膜３３，５４の膜厚を従来よりも薄くすることもできる。
【００５２】
第２実施形態
ピエゾ素子２２に印加する電圧の駆動波形を変化させることだけでなく、ノズル２０の噴射孔２１ａの大きさを変化させることによっても、液滴の大きさを変えることができる。以下では、異なる大きさの液滴を可変ノズルによって実現する、本発明の第２実施形態について述べる。
【００５３】
図９（ａ），（ｂ）は、本第２実施形態に係るノズルの要部の構造を示す断面図である。
図９（ａ）に示すノズル２５は、図２（ａ）に示すノズル２０の噴射管２１の側面にも、ピエゾ素子２７をさらに取付けたものである。その他の構成はノズル２０と同じであるため、同一構成要素には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５４】
ピエゾ素子２７に、変位を発生させる電圧のパルスＣを印加することによって、噴射管２１の側壁が押圧されて微小に弾性変形する。その結果、噴射孔２１ａは、より小さい噴射孔２１ｂとなる。
一方、ピエゾ素子２２には、パルスＳと同様の、配向膜液をキャビティ２３内に吸入して吐出するためのシングルパルスＳ’を印加する。ただし、噴射孔２１ｂは噴射孔２１ａよりも小さいため、パルスＳ’の面積は、パルスＳの面積よりも小さい。
【００５５】
このように、パルスＳ’とパルスＣを両方印加して噴射管２１の変形量を調整することによって、第１実施形態においてパルスＷを印加した場合と同じ大きさの液滴Ｄｐ２を吐出することが可能になる（図９（ｂ）参照。）。
ピエゾ素子２７へのパルスＣの印加を停止すると、噴射管２１の側壁も元の位置に戻り、噴射孔２１ｂも噴射孔２１ａへ戻る。
なお、パルスＳ’とパルスＣの印加タイミングは、所望の大きさの液滴Ｄｐ２が吐出されるように、適宜調整する。
【００５６】
上記のノズル２５は、図１０に示すように、ヘッド２において、第１実施形態の場合と同様にインライン型に配列される。このときの噴射孔２１ａの配列ピッチも、図４に示す第１実施形態の場合の配列ピッチＰ０と同じである。また、噴射孔２１ａの数も、同じくたとえば２５００個である。
ノズル２５を用いたインライン型のノズル列２００を有するヘッド２は、配向膜の成膜時にも、第１実施形態の場合と同様に、Ｙ方向にピッチＰ２ずつずれる。
Ｘ方向には、Ｙ方向への動きに伴って、ピッチＰ１ずつずれては戻る動作を繰返す。
【００５７】
その際に、たとえば図１０における初期位置ＰＬ１においてはパルスＳをヘッド２に与え、初期位置ＰＬ１からＹ方向にピッチＰ２分ずれた位置ＰＬ２においてはパルスＳ’とパルスＣの両方を与えるように、パルスＳと、パルスＳ’およびパルスＣのペアを、交互にヘッド２に与える。
これにより、ノズル列２００がＹ方向に移動するたびに、噴射孔が、噴射孔２１ａから噴射孔２１ｂへ交互に変化する。その結果、吐出される液滴によって形成される着弾パターンは、第１実施形態の場合と同じく、図５のようになる。
【００５８】
円形の噴射孔２１ａの大きさは微小であり、この微小な噴射孔２１ａが変形して噴射孔２１ｂとなった場合にも、その形はほぼ円形であると考えることができる。このとき、噴射孔２１ａの口径ｒ０は、噴射孔２１ｂの口径ｒ１の少なくとも２倍、好適には３倍以上であることが、液滴Ｄｐ１と液滴Ｄｐ２の大きさを変える点で好ましい。
成膜装置、ならびにそれを用いて配向膜を形成した液晶表示装置およびその製造方法に関するその他の点においては、第１実施形態の場合と同じであるため、記述の繰返しは省略する。
【００５９】
以上のように、本第２実施形態においても、第１実施形態の場合と同様に、着弾ラインごとに液滴の着弾ピッチがずれており、かつ液滴の大きさが異なる着弾パターンを実現することができる。したがって、膜厚の均一性とパターンニング精度とを高精度に制御することができる。また、配向膜３３，５４形成のタクトタイムの増加を抑制可能であり、ひいては液晶表示装置７０の生産性を向上させることも可能である。さらに、均一性を保ちながら、配向膜３３，５４の膜厚を従来よりも薄くすることもできる。
【００６０】
第３実施形態
インクジェットヘッド２のノズル列は、１本である必要はなく、複数であってもよい。
図１１においては、一例として、２本のノズル列２００および２１０を有する、第３実施形態に係るヘッド２を、その噴射孔側から示している。
【００６１】
図１１に示すヘッド２においては、第１のノズル列２００と並列に、噴射孔２１ａの配列ピッチをノズル列２００とはピッチＰ１分ずらせた第２のノズル列２１０が配置されている。
ノズル列２００の噴射孔とノズル列２１０の噴射孔は、同じ噴射孔２１ａであり、その配列ピッチも同じピッチＰ０である。
ノズル列２００の噴射孔２１ａの中心と、ノズル列２１０の噴射孔２１ａの中心は、ピッチＰ２分ずれている。
【００６２】
第３実施形態においても、図１１に示すヘッド２を用いて配向膜を成膜する場合には、ヘッド２を図中Ｙ方向に所定ピッチずつずらしながら液滴を噴射する。ヘッド２の移動ピッチは、一例として、ピッチＰ２の２倍である。
そして、ヘッドドライバ３は、ノズル列２００には前述のパルスＳを印加し、ノズル列２１０にはパルスＷを印加して、配向膜液を吐出させる。
これにより、本第３実施形態においても、図５に示す着弾パターンを得ることができる。
上記以外の点は、第１、第２実施形態と同じであるため、詳細な説明は省略する。
【００６３】
本第３実施形態においても、第１、第２実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。それに加えて、１度に２列分ずつ配向膜液を塗布するため、第１、第２実施形態の場合と比較してタクトタイムが短くなり、生産性が向上する。
また、Ｘ−Ｙテーブル４を固定して、ヘッド２を移動させる場合に、図５に示す着弾ラインＬ１と着弾ラインＬ２において液滴の着弾ピッチをずらせるためにヘッド２をＸ方向に移動させる必要がないため、より高精度に液滴を着弾させることができる。このため、配向膜の膜厚の均一性と、パターンニング精度を向上可能である。
【００６４】
第４実施形態
図１２に示す、本発明の第４実施形態に係るヘッド２は、図１１に示す第３実施形態に係るヘッド２のノズル列２１０を、噴射孔２１ｂを所定ピッチで配列したノズル列２２０に変更したものである。
円形の噴射孔２１ｂの配列ピッチは、ノズル列２００の噴射孔２１ａの配列ピッチと同じピッチＰ０とする。
第２実施形態においては、ピエゾ素子２７にパルスＣを印加することによって噴射孔の口径を変化させた。しかし、本実施形態においてはピエゾ素子２７を用いず、ノズル列２２０の噴射孔２１ｂの口径ｒ１と、ノズル列２００の噴射孔２１ａの口径ｒ０は不変である。
【００６５】
ヘッドドライバ３を介して、ノズル列２００にはパルスＳが印加され、ノズル列２２０には前述のパルスＳ’が印加される。これにより、ノズル列２００からは液滴Ｄｐ１が吐出され、ノズル列２２０からは液滴Ｄｐ２が吐出される。
上記以外の点においては、本第４実施形態はこれまでの実施形態と同じである。図１２に図解のヘッド２は、図中Ｙ方向にたとえばピッチＰ２の２倍のピッチで移動しながら、原料液滴を噴射する。噴射孔２１ａの口径ｒ０も、第２実施形態の場合と同じく、噴射孔２１ｂの口径ｒ１の２倍、好適には３倍以上であることが、液滴Ｄｐ１と液滴Ｄｐ２をそれぞれ吐出する点から好ましい。
その他の詳細な説明は、ここでは省略する。
【００６６】
本第４実施形態によっても、これまでと同様に、図５に示す着弾パターンを得ることができる。したがって、前述の実施形態の場合と同じ効果を得ることができる。
それに加えて、本実施形態においては、噴射孔２１ａ，２１ｂの口径ｒ０，ｒ１が不変であるため、液滴Ｄｐ１，Ｄｐ２の大きさをより高精度に規定することができ、膜厚のさらなる均一化を達成することができる。
【００６７】
第５実施形態
ヘッド２の吐出量は、吐出のサイクル、即ち繰返し周波数によって、同一ヘッドであっても変動する。
図１３は、繰返し周波数と吐出量の関係を示したグラフである。図１３において、横軸が繰返し周波数［ｋＨｚ］を表わし、縦軸がノズル２０の１個ごとの吐出量［ｎｇ］を表わしている。
【００６８】
図１３から、繰返し周波数が高くなると、吐出量は減少することが分かる。この繰返し周波数と吐出量の反比例の関係から、必要量の配向膜液を広範囲にわたって塗布する場合には、ヘッド２と基板７の相対的な移動速度が遅くなり、タクトタイムが長くなるという不利益が生じることがある。
この不利益を解決するために、本第５実施形態においては、図１４に示すように、第３実施形態に係るヘッド２を複数結合したヘッドを用いる。
【００６９】
図１４に示すヘッド２においては、図１１に示す第３実施形態に係るノズル列２００とノズル列２１０のペアを、２組並列に配置している。
各ノズル列における噴射孔２１ａの配列ピッチや、ノズル列間のピッチ等の条件は、第３実施形態の場合と同じである。
ノズル列２００にはパルスＳが印加され、ノズル列２１０にはパルスＷが印加される。
これにより、本第５実施形態に係るノズル２を用いても、図５に示す着弾パターンを得ることができる。
【００７０】
本第５実施形態においては、配向膜液を吐出するノズル２０の数が前述の実施形態の場合よりも増えているため、一度に広範囲にわたって配向膜を形成することができる。したがって、前述の実施形態の場合よりも配向膜形成のタクトタイムを短縮することが可能である。
結合するノズル列の数をさらに増やすことによって、タクトタイムをさらに短縮可能であることは言うまでもない。
また、ノズル列２１０の代わりに、図１２に示すノズル列２２０を用い、ノズル列２２０にパルスＳ’を印加することによって、同様の効果が得られることも言うまでもない。
【００７１】
また、上記実施形態は本発明を説明するための一例であり、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。たとえば、上記実施形態においては、ノズル列ごとに異なる駆動波形を与えたものの、１つのノズル列の各ノズルに対しては、同じ駆動波形を共通して与えていた。しかしながら、本発明においては、ノズルごとに個別に異なる駆動波形を与えることも可能である。
ピエゾ方式のインクジェットノズルにおいては、吐出作業開始時と、吐出開始から所定時間後の駆動安定後では、同じ１つのノズルに同一の駆動波形を与えた場合であっても、図１５（ａ）に示すように、吐出される液滴Ｄｐの大きさが異なることが知られている。
また、同一のノズル２０を配列したノズル列の各ノズル２０に同一の駆動波形を共通して与えた場合であっても、吐出により形成される着弾ラインＬ３の各液滴Ｄｐの大きさには、図１５（ｂ）に示すようにノズル２０ごとにばらつきが存在することが知られている。
本発明においては、このような液滴Ｄｐの大きさのばらつきを考慮して、与える駆動波形をノズル２０ごとに変化させることによって、吐出条件の変動やばらつきを吸収して、より高精度な成膜を実現することができる。
【００７２】
また、ヘッド２を交換した時に試験吐出を行ない、上記の液滴Ｄｐの大きさを測定して観察し、その結果をフィードバックしてヘッドドライバ３の駆動パラメータに反映させることもできる。これにより、吐出作業開始直後の液滴Ｄｐの大きさの変動を予め抑制することができ、成膜品質の安定化、メンテナンス時間短縮、吐出条件割出し時間の削減等の効果を達成することができる。
さらに、本発明は、配向膜の製造のみに限らず、インクジェット方式を用いるあらゆる膜の製造に適用することができる。また、表示装置に関しても、液晶表示装置に限らず、配向膜を用いるあらゆる表示装置とその製造方法に本発明は適用することができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、膜厚が均一でむらがなく、パターンニング精度が良好でタクトタイムも抑制可能な成膜装置を提供することができる。
膜厚が均一でむらが発生せず、パターンニング精度が良好でタクトタイムも抑制可能な成膜方法を提供することもできる。
また、本発明によれば、配向膜の膜厚が均一でむらがなく、パターンニング精度が良好で、製造のためのタクトタイムも抑制可能な表示装置を提供することができる。
さらに、配向膜の膜厚が均一でむらがなく、パターンニング精度が良好で、タクトタイムも抑制可能な、表示装置の製造方法を提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る成膜装置の概略構成図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドのノズルの要部の概略構造を示す断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すノズルを用いて液滴を吐出する状態を示した断面図である。
【図３】図３（ａ）は、図２に図解のノズルに対して、パルスが１つの駆動電圧を与えて第１の大きさの液滴を吐出させる状態を示した図であり、図３（ｂ）は、パルスが２つの駆動電圧を与えて第２の大きさの液滴を吐出させる状態を示した図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態に係るインクジェットヘッドと、その成膜時の動きを、液滴の噴射孔側から示した図である。
【図５】図５は、本発明によって得られる液滴の着弾パターンの一例である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の製造方法の一例を示す断面図である。
【図７】図７（ｄ）〜（ｆ）は、図６（ａ）〜（ｃ）に続き、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の製造方法の一例を示す断面図である。
【図８】図８（ｇ），（ｈ）は、図７（ｄ）〜（ｆ）に続き、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の製造方法の一例を示す断面図である。
【図９】図９（ａ）は、本発明の第２実施形態に係るインクジェットヘッドのノズルの要部の概略構造を示す断面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示すノズルを用いて液滴を吐出する状態を示した断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２実施形態に係るインクジェットヘッドと、その成膜時の動きを、液滴の噴射孔側から示した図である。
【図１１】図１１は、本発明の第３実施形態に係るインクジェットヘッドを、液滴の噴射孔側から示した図である。
【図１２】図１２は、本発明の第４実施形態に係るインクジェットヘッドを、液滴の噴射孔側から示した図である。
【図１３】図１３は、本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドの吐出の繰返し周波数と吐出量の関係を示したグラフである。
【図１４】図１４は、本発明の第５実施形態に係るインクジェットヘッドを、液滴の噴射孔側から示した図である。
【図１５】図１５（ａ）は、従来のインクジェットヘッドを用いた場合の、吐出開始時と駆動安定後の液滴の大きさの変動を示す図であり、図１５（ｂ）は、同一ノズルを配列したノズル列に、従来の同一駆動波形を印加した場合の液滴の大きさのばらつきを示した図である。
【符号の説明】
１…配向膜供給装置、２…インクジェットヘッド、３…インクジェットヘッドドライバ、４…Ｘ−Ｙテーブル、５…コンピュータ、６…Ｘ−Ｙテーブルドライバ、７…基板、１０…成膜装置、２０，２５…ノズル、２１…噴射管、２１ａ，２１ｂ…噴射孔、２２，２７…ピエゾ素子、２３…キャビティ３０…背面基板、３１…表示電極、３１ａ…電極表面、３２…配線、３３，５４…配向膜、３４…ローラー、３５…ラビング布、３６…ラビングローラー、４０…背面パネル、５０…前面基板、５１…カラーフィルター層、５１ｒ…赤色フィルター、５１ｇ…緑色フィルター、５１ｂ…青色フィルター、５２…保護膜、５３…共通電極、５５…前面パネル、５７…スペーサ６０…液晶、６２，６４…偏光板、７０…液晶表示装置、２００，２１０，２２０…ノズル列、Ｄｐ，Ｄｐ１，Ｄｐ２…液滴、Ｌ１〜３…第１〜３の着弾ライン
【図１】
2004126424.tif 000003
【図２】
2004126424.tif 000004
【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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