[发明专利]薄膜形成装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用喷射头在基板上喷出、涂布并形成薄膜的薄膜形成装置。

背景技术

各种半导体装置和显示元件等由各种各样的薄膜构成，近年来，作为在展现飞跃性发展的液晶显示元件中被认为是最主要的薄膜，列举取向膜等。

具有薄型化、大型化且低能耗这些很大优势的液晶显示装置主流运用在移动电话、个人计算机或是薄型电视机等中，实现了很大的发展。

液晶显示元件将液晶组合物夹持在形成有电极的两块基板之间，通过在两个电极之间施加电压，利用在液晶的分子排列中产生扭曲使来自背光源的光直接进入、遮挡的开关(switching)现象，通过与偏光板和滤色器的组合来显示图像。

取向膜起到用于在液晶分子的排列中发生变化的触发器的功能。另外，为了使液晶分子在一个方向上排列，需要预先给予液晶分子的分子轴与取向膜所成的预倾角。

具体而言，在将取向膜涂布于基板之后，通过用特定的布来实施朝特定方向轻轻摩擦的摩擦(rubbing)处理，从而在取向膜的表面形成作为液晶分子的排列发生扭曲时的起点的核。

若在两基板的电极之间施加电压，则能实现液晶在固定方向上的排列。为了实现所希望的显示，取向膜的作用是极其重要的，因而强烈希望能具有作为薄膜的基本特性的膜厚和组成的均匀性。

此外，液晶的分子排列的状况与画面的亮度和视角的宽度等显示性能紧密相关，为了改善这些特性，提议采用水平电场方式取向(IPS)或垂直取向(VA)，并开发了与之对应的取向膜材料。将这种取向膜材料涂布于基板，大面积、薄且均匀地成膜便成为重要的技术问题。

以往的液晶显示元件的取向膜形成一般采用如专利文献1(日本专利特开昭54-21862号公报)所记载的偏置印刷(苯胺印刷(日文：フレキソ印刷))这样的方法。将在网纹辊(anilox roller)上展开的取向膜材料用刮刀辊制成均匀厚度，在转印至设在版体上的印刷版之后，转印至基板表面，经过干燥工序和烧成工序之后，形成取向膜。

每年液晶显示元件的基板都在大型化，而在以往的印刷方法中，由于在无尘室内更换设有印刷版的版体非常困难，而且材料损耗也大，因此如专利文献2(日本专利特开2003-80130号公报)所记载，也提出了如下喷射方式的取向膜形成方法，这种取向膜形成方法从喷嘴喷射取向膜材料并涂布在基板表面，经过展开、干燥和烧成的过程来形成取向膜。

图10是表示现有的薄膜形成装置的简要情况的图。薄膜形成装置1b具有将基板3固定的基板搬运台4，在基板搬运台4的上方，设置了安装有多个喷射头9的头支架2a的头部件2支承设置于门型框架2e。

在各喷射头9的下表面存在着多个喷嘴9a，喷出从涂布溶液收纳容器2c经由涂布溶液供给配管2d供给而来的材料溶液9d。另外，各喷嘴9a的液滴喷出方向垂直于基板3的表面。

利用台移动用致动器6a使基板搬运台4水平移动，一边调整基板搬运台4上的基板3的移动量和从喷嘴头9的喷出量，一边进行涂布动作。

基板搬运台4通过工作台控制器(stage controller)10f进行高精度的定位。利用位置检测器6b获取基板搬运台4的位置，通过反馈至工作台控制器10f，从而控制成使其位于正确的位置。

在以规定速度朝规定方向进行搬运的基板3的表面上，将从各喷射头9喷出的、以球状的点滴落的材料溶液9d通过展开、干燥和烧成来形成取向膜。

另外，关于涂布动作中的基板3的行进，有以下两种方法：固定喷射头9的位置、使基板搬运台4水平移动的直接移动的方法；以及固定基板搬运台4的位置、使喷嘴头9水平移动的间接移动的方法。

为解决偏置印刷的液晶显示元件的取向膜形成中的问题而提出的采用喷嘴头的非接触方式的形成方法，解决了关于取向膜材料的使用效率和版更换的技术问题。

然而，在确保取向膜的膜厚的均匀性这点上，存在很大的技术问题。以往的喷射方式的取向膜形成方法是在常压(大气压)下进行的，由于喷射方式所使用的液滴是极微量的，因此喷出后的液滴的飞行轨迹容易受到周围气氛的气流影响，与基板上的落点位置的偏差直接关联。

通过喷嘴头与基板的缝隙制成尽可能狭窄，以使得喷出时的动能不发生衰减，从而能维持落点位置的精度保证，但对于大型化的基板而言，缝隙缺乏裕度，会成为形成在基板上的取向膜的膜厚变动的很大原因。