(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布対象物における塗布箇所を選択し、インクジェット法により、前記塗布箇所に局所的に機能性材料を含有する液体を塗布する液体塗布方法であって、
前記塗布箇所に局所的に前記液体を塗布する前に、吐出孔の内部に前記液体を存在させたインクジェットヘッドを前記塗布箇所の真上に配置させて当該インクジェットヘッドと当該塗布箇所とが相対距離を保持している間に、当該吐出孔から発生する、当該液体の溶媒蒸気によって、当該塗布箇所近傍に局所的に高い溶媒濃度の蒸発雰囲気を形成するとともに、当該塗布箇所の表面の濡れ性を高める工程を含む、ことを特徴とする液体塗布方法。
【請求項２】
前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との前記相対距離を０．５ｍｍ以下に設定することを特徴とする請求項１に記載の液体塗布方法。
【請求項３】
前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との前記相対距離の上記保持の時間を、５秒以上に設定することを特徴とする請求項１または２に記載の液体塗布方法。
【請求項４】
塗布対象物における塗布箇所に対し、機能性材料を含む液体を吐出するインクジェットヘッドと、
前記塗布対象物の全域に渡ってインクジェットヘッドを移動させる移動機構と、
前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を調整する相対距離調整機構と、
前記相対距離を保持する保持時間を制御するタイマーを有し、前記保持時間経過後に前記インクジェットヘッドによる前記液体の吐出を実行する制御手段を備え、
前記保持時間中に、吐出孔の内部に前記液体を存在させた前記インクジェットヘッドを前記塗布箇所の真上に配置させて、当該吐出孔から発生する、当該液体の溶媒蒸気によって、当該塗布箇所近傍に局所的に高い溶媒濃度の蒸発雰囲気を形成するとともに、当該塗布箇所の表面の濡れ性を高めることを特徴とする液体塗布装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記タイマーによるカウントを開始し、該カウントの終了と同時に前記インクジェットヘッドによる前記液体の吐出を実行することを特徴とする請求項４に記載の液体塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布対象物の所定箇所を選択し、インクジェットの所定ノズルから液滴を吐出することで局所的に塗布膜を形成する液体塗布方法、及び液体塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット技術は、非接触、微少液滴吐出、高オンデマンド性等の優れた特徴を有している。この特徴から、インクジェット技術は、デジタルファブリケーション製造分野の主要技術として注目されている。例えば特許文献１に記載されているように、インクジェット技術は、カラーフィルタの形成、または液晶デバイスにおける配向膜やレジスト等の機能性薄膜の形成等において既に導入が始まっている。
【０００３】
また、インクジェット技術は、ダストの付着等を原因とした成膜不良を修正するための技術としても広く用いられている。その一例としては、例えば特許文献２に記載されているような、電子基板上の配線補修等が挙げられる。このようなプロセスは、インク等の液体を液滴として吐出するための吐出孔を有したインクジェットヘッドから基板等の塗布対象物の所定箇所に向けて単数もしくは複数の液滴を順次着弾させることで、局所的に所定パターンを形成する塗布工程を含む。そして、この塗布工程の後、ヒータやホットプレート等を用いて各液滴を乾燥させる乾燥工程を経ることで塗布面に薄膜が形成される。
【０００４】
液滴の溶媒成分は、塗布面に着弾した後から蒸発が始まる。このため、塗布対象物上に形成される塗布膜の膜厚は、基板表面の濡れ性にもよるが、塗布対象物近傍のインク溶媒の蒸気雰囲気（以下、インク溶媒雰囲気と記す）における溶媒濃度に影響を受け易い。
【０００５】
インク溶媒雰囲気における溶媒濃度が高い場合には、溶媒蒸発速度が抑制されることで塗布膜厚のレベリング化には有効となるものの、塗布面の濡れ性が悪い場合、溶媒蒸発速度の低下に伴う着弾インク内の対流等により、溶質成分の凝集や塗布膜厚のムラを招く。一方、インク溶媒雰囲気における溶媒濃度が低い場合には、溶媒蒸発速度が上昇するため、乾燥速度が速い塗布周辺箇所や液体を複数滴塗布する場合には先に塗布された領域との境界部分において塗布膜厚にムラが生じる。
【０００６】
以上のことから、塗布対象表面に均一な膜厚性状を有する塗布膜を形成するためには、塗布面の濡れ性を改善し着弾液滴の濡れ広がりを均一化するとともに、高溶媒濃度の雰囲気を形成し液滴着弾後の溶媒蒸発速度を調整する必要がある。
【０００７】
塗布膜厚を均一化するための濡れ性の改善、及び溶媒蒸発速度の調整を考慮した液体塗布方法としては、例えば特許文献３に記載されている方法が挙げられる。特許文献３に記載されている方法は、塗布対象物の塗布面に向けて溶媒のみを塗布することで溶媒の蒸気雰囲気を形成し、その後に同溶媒の機能性材料溶液を吐出することで塗布液滴の溶媒蒸発速度を抑制する方法である（以下、方法１と記す）。
【０００８】
また、方法１と異なる他の方法としては、例えば特許文献４に記載されている方法が挙げられる。特許文献４に記載されている方法は、インクジェットヘッドの近傍に溶媒を吸収させた保湿材料を設置し、保湿材料を加熱することで溶媒蒸気を発生させ、溶媒蒸気を基板に曝すことにより溶媒雰囲気を形成しながら液体を塗布する方法がある（以下、方法２と記す）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２３０１２９号公報（１９９７年  ９月  ５日公開）
【特許文献２】特開２００５−１６６７５０号公報（２００５年  ６月２３日公開）
【特許文献３】特開２００９−２２８７６号公報（２００９年  ２月  ５日公開）
【特許文献４】特開２００６−６１８７１号公報（２００６年  ３月  ９日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前述した方法１、２を、特許文献２に記載の技術のような、塗布対象物の所定箇所のみにインクジェットヘッドの単一ノズルより局所的に機能性材料インクを塗布する方法へ応用した場合、以下の問題がある。
【００１１】
（方法１）
溶媒雰囲気を形成するためには、塗布対象物の塗布面に対して実際に溶媒を塗布する必要がある。このため、塗布対象物の種類や用途、使用溶媒の特性によってはコンタミネーションの原因になるおそれがある。また、インク溶媒雰囲気を形成するに際し溶媒成分が十分に乾燥していない場合には、塗布面で溶媒と機能性材料溶液の液滴とが合体し、溶質濃度が低下することで、塗布膜機能の低下を招くおそれがある。さらに、溶媒塗布や材料溶液塗布等の液体吐出処理及びそれに伴う塗布液体の乾燥処理を複数回繰り返すため、塗布膜形成工程としての処理時間が長く、インク消費量も多いという問題がある。
【００１２】
（方法２）
保湿剤の加熱により形成されたインク溶媒蒸気を塗布面に曝露するため、溶媒蒸気を曝露する領域の範囲を制御することが難しい。そのため、方法２を用いて局所的に液体塗布を行う場合、不必要な領域に対しても蒸気を曝露することになり、結果として製品機能の低下や劣化を促すおそれがある。また、保湿剤が劣化するとダスト等の発生を招き、このダストなどの発生がコンタミネーションを引き起こす原因となる。
【００１３】
方法１では、溶媒雰囲気を形成する目的で、塗布対象物の塗布面に対し溶媒を塗布している。また、方法２では、溶媒雰囲気を形成する目的で、保湿剤にインク溶媒を染み込ませている。すなわち、方法１及び２では、塗布対象物へインクを塗布する目的以外に、溶媒雰囲気形成という目的で別途インクが必要になる。それゆえ、方法１及び２では、溶媒雰囲気を形成するために、別途インクが必要になり、塗布対象物へインクを塗布する目的以外のインク消費量が多くなるという問題がある。
【００１４】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、塗布対象物の局所的な箇所への塗布膜形成であっても、塗布対象物表面の濡れ性を均一化し、その近傍に高い溶媒濃度のインク溶媒雰囲気を形成することで、均一な膜性状を有する塗布膜を形成することができる液体塗布方法、及び液体塗布装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の液体塗布方法は、上記の課題を解決するために、塗布対象物における塗布箇所を選択し、インクジェット法により、前記塗布箇所に局所的に機能性材料を含有する液体を塗布する液体塗布方法であって、インクジェットヘッドを前記塗布箇所の真上に配置させ、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を所定の時間保持した後、前記液体の吐出を行うことを特徴としている。
【００１６】
上記の構成によれば、インクジェットヘッドを前記塗布箇所の真上に配置させ、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を所定の時間保持することで、インク溶媒雰囲気を形成している。それゆえ、上記の構成によれば、所定の時間保持している間に、インクジェットヘッドの吐出孔から発生した溶媒の蒸気が塗布対象物の表面に吸着し、塗布箇所の表面が改質し、前記液体に対する塗布箇所の表面の濡れ性が向上する。したがって、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を所定の時間保持した後、前記液体の吐出を行うことで、塗布箇所での液体の濡れ広がりを均一にすることができる。また、インクジェットヘッドの吐出孔から発生した溶媒の蒸気を用いて、インク溶媒雰囲気を形成しているので、塗布対象物における塗布箇所が局所的な微小領域であっても、その微小領域のみを対象として表面改質を行うことが可能である。
【００１７】
また、上記の構成によれば、インク溶媒雰囲気を形成するための工程が、インクジェットヘッドを前記塗布箇所の真上に配置させ、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を所定の時間保持するというシンプルな工程であるため、より簡便に塗布膜の均一化を実現することができる。また、インク溶媒雰囲気における溶媒濃度は、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を保持する時間に依存するため、相対距離の保持時間を変動させることで、容易に、塗布箇所近傍の表面改質状態やインク溶媒雰囲気における溶媒濃度を調整することができ、塗布箇所近傍に高い溶媒濃度のインク溶媒雰囲気を形成することができる。
【００１８】
また、インクジェットヘッドを前記塗布箇所の真上に配置させ、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を所定の時間保持するだけで、インク溶媒雰囲気を形成しているので、従来技術のようにインク溶媒雰囲気の形成のために別途インク溶媒を消費することない。
【００１９】
以上のように、上記の構成によれば、塗布対象物の局所的な箇所への塗布膜形成であっても、塗布対象物表面の濡れ性を均一化し、その近傍に高い溶媒濃度のインク溶媒雰囲気を形成することで、均一な膜性状を有する塗布膜を形成することができる液体塗布方法を実現することができる。また、上記の構成によれば、膜特性の低下を引き起こさない膜を形成することができるとともに、コンタミネーションを最小にすることができる。
【００２０】
なお、上記の液体塗布方法は、以下の構成であってもよい。
【００２１】
すなわち、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を一定の距離に保ったまま、所定の時間待機させて、インクジェットヘッドの吐出孔から発生する溶媒蒸気からなる溶媒雰囲気を形成する溶媒雰囲気形成工程と、溶媒雰囲気形成工程後に液体吐出を行う液体吐出工程とを含む構成であってもよい。
【００２２】
上記の構成によれば、溶媒雰囲気形成工程にて、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を一定の距離に保ったまま、所定の時間待機させて、インクジェットヘッドの吐出孔から発生する溶媒蒸気からなる溶媒雰囲気を形成するので、塗布対象物における塗布箇所が局所的な微小領域であっても、その微小領域のみを対象として表面改質を行うことが可能である。
【００２３】
本発明の液体塗布方法では、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を０．５ｍｍ以下に設定することが好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を０．５ｍｍ以下に設定するので、インクジェットヘッドの吐出孔から発生する溶媒蒸気を塗布対象物の表面に効果的に吸着させることができ、塗布箇所での液体の濡れ広がりをより均一化することができる。
【００２５】
本発明の液体塗布方法では、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を保持する前記所定の時間を、５秒以上に設定することが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を保持する前記所定の時間を、５秒以上に設定するので、塗布箇所近傍における液体の乾燥を抑制するのに十分な溶媒濃度であるインク溶媒雰囲気を形成することができる。それゆえ、上記の構成によれば、塗布膜を繰り返し作製する場合、塗布膜毎の膜性状を均質性状とすることができる。
【００２７】
本発明の液体塗布装置は、上記の課題を解決するために、塗布対象物における塗布箇所に対し、機能性材料を含む液体を吐出するインクジェットヘッドと、前記塗布対象物の全域に渡ってインクジェットヘッドを移動させる移動機構と、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を調整する相対距離調整機構と、前記相対距離を保持する保持時間を制御するタイマーを有し、前記保持時間経過後に前記インクジェットヘッドによる前記液体の吐出を実行する制御手段を備えたことを特徴としている。
【００２８】
上記の構成によれば、相対距離調整機構が前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を調整し、制御手段が前記相対距離を保持する保持時間を制御するタイマーを有し、前記保持時間経過後に前記インクジェットヘッドによる前記液体の吐出を実行する。それゆえ、塗布対象物の局所的な箇所への塗布膜形成であっても、塗布対象物表面の濡れ性を均一化し、その近傍に高い溶媒濃度のインク溶媒雰囲気を形成することで、均一な膜性状を有する塗布膜を形成することができる液体塗布装置を実現することができる。また、装置の構成がシンプルであるため、簡便にインク溶媒雰囲気を形成することができる。
【００２９】
本発明の液体塗布装置では、前記制御手段は、前記タイマーによるカウントを開始し、該カウントの終了と同時に前記インクジェットヘッドによる前記液体の吐出を実行することが好ましい。
【００３０】
上記の構成によれば、前記制御手段は、前記タイマーによるカウントを開始し、該カウントの終了と同時に前記インクジェットヘッドによる前記液体の吐出を実行するので、相対距離を保持する時間を正確に制御することができる。それゆえ、インク溶媒雰囲気における溶媒濃度の調整を容易に行うことができる。また、塗布膜を繰り返し作製する場合、塗布膜作製毎のインク溶媒雰囲気の溶媒濃度差に起因する、膜性状変動誤差を低減することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の液体塗布方法は、以上のように、塗布対象物における塗布箇所を選択し、インクジェット法により、前記塗布箇所に局所的に機能性材料を含有する液体を塗布する液体塗布方法であって、インクジェットヘッドを前記塗布箇所の真上に配置させ、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を所定の時間保持した後、前記液体の吐出を行う構成である。
【００３２】
また、本発明の液体塗布装置は、以上のように、塗布対象物における塗布箇所に対し、機能性材料を含む液体を吐出するインクジェットヘッドと、前記塗布対象物の全域に渡ってインクジェットヘッドを移動させる移動機構と、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を調整する相対距離調整機構と、前記相対距離を保持する保持時間を制御するタイマーを有し、前記保持時間経過後に前記インクジェットヘッドによる前記液体の吐出を実行する制御手段を備えた構成である。
【００３３】
それゆえ、塗布対象物の局所的な箇所への塗布膜形成であっても、塗布対象物表面の濡れ性を均一化し、その近傍に高い溶媒濃度のインク溶媒雰囲気を形成することで、均一な膜性状を有する塗布膜を形成することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態に係る液体塗布装置の概略構成を示した斜視図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、図１の液体塗布装置を用いた液体塗布方法のプロセスフローの概略を示す模式図である。
【図３】相対距離ｄ（ＧＡＰ）を、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．８ｍｍ、１ｍｍに設定したときの、各ＧＡＰ状態を保持する時間ｔ（待機時間ｔ）とインクジェットヘッドにより基板に着弾したインクの塗布膜厚との関係を示すグラフである。
【図４】相対距離ｄ（ＧＡＰ）を、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．８ｍｍ、１ｍｍに設定したときの、各ＧＡＰ状態を保持する時間ｔ（待機時間ｔ）とインクジェットヘッドにより基板３０に着弾したインク５０の濡れ広がり〔μｍ〕との関係を示すグラフである。
【図５】インクを吐出するまでＧＡＰ状態を保持する時間ｔ（待機時間ｔ）と基板上に着弾したインクの塗布膜厚との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明の実施の形態について説明すれば、以下の通りである。図１は、本発明の実施の形態に係る液体塗布装置の概略構成を示した斜視図である。
【００３６】
本実施の形態に係る液体塗布装置１０は、塗布対象物である基板３０に対しインク（機能性材料を含む液体）５０を塗布する装置である。液体塗布装置１０は、内部にインク５０が充填されたインクジェットヘッド２０、基板３０を水平状態に載置・保持するためのステージ４０（相対距離調整機構）、インクジェットヘッド２０によるインク５０の吐出を制御する吐出制御ユニット６０、インクジェットヘッド２０を固定するためのキャリッジ７０（移動機構）、キャリッジ７０を移動させるためのガントリ８０（移動機構）、及びガントリ８０の位置及び移動を制御する制御ユニット（制御手段）９０を備えている。液体塗布装置１０では、インクジェットヘッド２０と基板３０との相対距離は、ステージ４０が図１中のｚ軸方向に移動することで調節されている。なお、水平状態とは、図１中の、ｘ軸方向およびそれに直交するy軸方向に沿う状態のことをいう。
【００３７】
インクジェットヘッド２０には、インクの吐出方法の相違により様々な方式のものが存在し、例えばピエゾ変換方式と熱変換方式等が挙げられる。インクジェットヘッド２０として、ピエゾ変換方式のインクジェットヘッドを用いることが好ましい。
【００３８】
インクジェットヘッド２０はインク５０を吐出するための複数の吐出孔（ノズル）を有している。そして、この吐出孔（ノズル）それぞれからインク５０が液滴として吐出される。液体塗布装置１０では、インクジェットヘッド２０は、ノズル径２０μｍ、ノズル数６４チャンネル、ノズル間隔１７０μｍの寸法になっている。しかしながら、インクジェットヘッド２０は、上記の寸法のものに限定されず、例えば、１つの吐出孔を有するインクジェットヘッド２０であってもよい。
【００３９】
インクジェットヘッド２０は、その吐出孔がステージ４０上に設置した基板３０と対向するように設置される。また、インクジェットヘッド２０には、例えばレーザ変位センサ等が搭載されている。このレーザ変位センサは、基板３０とインクジェットヘッド２０の吐出孔形成面との相対距離（ＧＡＰ）、および基板３０に対するインクジェットヘッド２０の傾きを検出・測定する。レーザ変位センサにより検出・測定された上記相対距離及び傾きは、制御ユニット９０に送信される。また、インクジェットヘッド２０には、吐出制御ユニット６０とケーブルを介して接続するための電装部が設けられている。インクジェットヘッドは、ピエゾ（圧電素子）を備え、吐出制御ユニット６０から送信される電圧、または波形に応じてピエゾが変形し、インク５０を吐出するようになっている。また、吐出制御ユニット６０は、ケーブルを介して制御ユニット９０に接続されている。
【００４０】
吐出制御ユニット６０は、その内部にメモリが搭載されており、このメモリに、吐出チャンネル、吐出波形、吐出周波数、吐出電圧等といった、インク吐出駆動条件に関する情報が記憶されている。吐出制御ユニット６０は、制御ユニット９０から送信される吐出信号を受信したときに、内部の上記メモリに記憶されたインク吐出駆動条件に相当する電気信号をインクジェットヘッド２０へ送信する。このとき、インク吐出駆動条件は、制御ユニット９０から送信される各条件に相当するデータが、吐出制御ユニット６０内部に搭載された上記メモリ内に入力され、該情報が上書きされることで、変更される。液体塗布装置１０では、吐出制御ユニット６０より送信する吐出信号としてパルス電圧が用いられ、インク５０の吐出周波数は１００Ｈｚ〜１００ＫＨｚとしている。
【００４１】
基板３０は、ステージ４０上に配置され、真空吸着や静電チャック等の図示しない基板固定手段により水平状態でその位置が固定される。本実施の形態では、基板３０としてガラス基板が用いられる。しかしながら、基板３０は、これに限定されず、石英基板、サファイア基板、プラスチック基板等が用いられてもよい。
【００４２】
ステージ４０には、制御ユニット９０が接続されている。そして、制御ユニット９０により、ステージ４０上に保持された基板３０とインクジェットヘッド２０との相対距離（ＧＡＰ）、および基板３０に対するインクジェットヘッド２０の傾きが制御される。ステージ４０として、例えばネジ送り式ｚ軸ステージ等を採用することができる。なお、液体塗布装置１０は、ステージ４０がｚ方向に位置を移動する構成である。しかしながら、液体塗布装置１０は、この構成に限定されず、インクジェットヘッド２０と基板３０との相対移動が可能な構成であればよく、ステージ４０およびガントリ８０の少なくとも何れか一方が移動する構成であってもよい。
【００４３】
キャリッジ７０は、ガントリ８０に接続されている。また、ガントリ８０には、制御ユニット９０が接続されている。そして、制御ユニット９０により、ガントリ８０の位置が制御される。ガントリ８０は、例えばリニアスケールを持つものを採用することができ、エンコーダパルス信号等の読み取りにより、位置及び動作が制御される。液体塗布装置１０では、ガントリ８０がｘ軸方向およびｙ軸方向の２方向に位置が移動することができる構成になっている。しかしながら、液体塗布装置１０は、この構成に限定されず、ステージ４０およびガントリ８０の少なくともどちらか一方が移動できる構成であり、その相対位置を任意に変更できる構成であればよい。
【００４４】
制御ユニット９０は、ステージ４０、吐出制御ユニット６０及びガントリ８０と接続されており、吐出信号の送信や、ステージ４０及びガントリ８０を移動させるための移動信号の送信、静定信号の受信等を行う。さらに、制御ユニット９０は、吐出制御ユニット６０へインク吐出駆動条件を送信し、吐出制御ユニット６０の内部搭載メモリに保持されたインク吐出駆動条件に関するデータを書き換えることができる。
【００４５】
また、制御ユニット９０は、タイマーを内蔵しており、インクジェットヘッド２０と基板３０との相対距離の設定動作完了後からタイマーをカウントする。そして、任意に設定した時間経過後に、移動信号や吐出信号を送信する処理を行うことができる。このような処理能力を持つ制御ユニット９０として、例えばＰＣ（パーソナルコンピューター）を利用することができる。なお、液体塗布装置１０では、制御ユニット９０として１台のＰＣを使用しているが、複数台のＰＣを使用してもよい。
【００４６】
次に、液体塗布装置１０を用いた液体塗布方法について、図２（ａ）〜（ｅ）を参照して、説明する。図２（ａ）〜（ｅ）は、液体塗布装置１０を用いた液体塗布方法のプロセスフローの概略を示す模式図である。
【００４７】
まず、図２（ａ）に示されるように、基板３０上における液体塗布を実施する箇所（以下、液体塗布箇所と記す）の真上にインクジェットヘッド２０を水平移動させる。具体的には、基板３０上の液体塗布箇所を選択し、液体塗布箇所の真上にインクジェットヘッド２０が位置するように、制御ユニット９０に位置座標を入力する。これにより、制御ユニット９０からガントリ８０へ動作信号が送信され、ガントリ８０の移動動作が実行される。そして、ガントリ８０の移動動作が完了し、インクジェットヘッド２０が液体塗布箇所の真上に位置した後、ガントリ８０の水平移動を停止する静定信号がガントリ８０から制御ユニット９０へ送信される。なお、上記液体塗布箇所は、任意の箇所に設定され得る。
【００４８】
次に、図２（ｂ）に示されるように、基板３０とインクジェットヘッド２０との相対距離（ＧＡＰ）が所定の設定距離になるように、基板３０をｚ軸方向に移動させ、該所定の相対距離ｄの状態で保持する。具体的には、制御ユニット９０は、ガントリ８０の水平移動を停止する静定信号を受信した後、基板３０とインクジェットヘッド２０との相対距離（ＧＡＰ）が所定の設定距離ｄになるようにステージ４０をｚ軸方向へ移動させる動作信号を送信する。そして、ステージ４０のｚ軸方向移動が完了した後、ステージ４０のｚ軸方向移動を停止する静定信号が、ステージ４０から制御ユニット９０へ送信される。
【００４９】
制御ユニット９０は、ステージ４０のｚ軸方向移動を停止する静定信号を受信した後、内蔵されたタイマーを作動させ、カウントを開始する。液体塗布装置１０では、カウントを開始し所定の時間ｔ経過するまで、インクジェットヘッド２０によるインク５０の吐出を待機するようになっている。図２（ｂ）に示された工程において、基板３０およびインクジェットヘッド２０は、これらの相対距離が設定距離ｄになった状態で、所定の待機時間ｔ保持されている。
【００５０】
次に、図２（ｃ）に示されるように、基板３０とインクジェットヘッド２０との相対距離が設定距離ｄになった状態で、所定時間ｔが経過した後、インク５０の吐出を行う。具体的には、基板３０とインクジェットヘッド２０との相対距離が設定距離になった状態で、所定時間が経過した後、制御ユニット９０は、吐出開始信号を吐出制御ユニット６０へ送信する。吐出制御ユニット６０は、吐出開始信号を受信すると、内部のメモリに保持されたインク吐出駆動条件に基づいた電気信号を作成する。そして、この電気信号をインクジェットヘッド２０へ送信する。これにより、インクジェットヘッド２０からインク５０の液滴が吐出され、基板３０の液体塗布箇所に着弾する。
【００５１】
ＧＡＰ状態で設定時間ｔが経過した後、制御ユニット９０は、吐出開始信号を吐出制御ユニット６０に送信する。吐出開始信号を受信した吐出制御ユニット６０は内部に保持された駆動条件に基づいた電気信号を作成し、インクジェットヘッド２０に電気信号を送信し、インクジェットヘッド２０からインク５０の液滴が吐出される（図２（ｃ））。
【００５２】
インク５０の液滴が基板３０に着弾した後、吐出制御ユニット６０は、吐出終了信号を制御ユニット９０へ送信する。図２（ｃ）に示されるインク５０の液滴吐出操作を予め設定された回数繰り返した後、図２（ｄ）に示されるように、インクジェットヘッド２０を元の位置に移動させる。このインクジェットヘッド２０の移動は、ステージ４０及びガントリ８０を移動させることによって行われる。
【００５３】
インクジェットヘッド２０を元の位置に移動させた後、図２（ｅ）に示されるように、ヒータ１００を用いて、基板３０の液体塗布箇所上に着弾したインク５０の各液滴を乾燥させる。これにより、基板３０の液体塗布箇所に、薄膜が形成される。
【００５４】
図２（ａ）〜（ｅ）に示される液体塗布方法では、インクジェットヘッド２０を、基板３０の液体塗布箇所との相対距離が設定距離ｄである状態（以下、ＧＡＰ状態と記す）で保持している。そして、所定の時間ｔ経過した後、インクジェットヘッド２０によるインク５０の液滴を吐出している。
【００５５】
このように、インク５０の液滴吐出に先立ち、インクジェットヘッド２０を、ＧＡＰ状態で所定の時間ｔ保持することで、インクジェットヘッド２０の吐出孔からインク５０の溶媒蒸気が発生する。そして、この溶媒蒸気を基板３０の液体塗布箇所に曝露させて、液体塗布箇所における液滴着弾予定領域を溶媒蒸気により改質させる。これにより、インク５０の液滴に対する基板３０の液滴着弾予定領域の濡れ性を均一化する（塗布対象表面改質）とともに、基板３０の液滴着弾予定領域近傍にインク溶媒の蒸気雰囲気を形成する（溶媒雰囲気形成工程）ことになる。そして、インク溶媒の蒸気雰囲気を形成後、この蒸気雰囲気が形成された液体塗布箇所に向けてインク５０を液滴として吐出し、その液体塗布箇所に液滴を着弾させている（液体吐出工程）。
【００５６】
これによってインク５０の液滴が着弾する基板３０の塗布面（液体塗布箇所）は、インクジェットヘッド２０の吐出孔からのインク溶媒蒸気に曝されることで、インク溶媒の表面エネルギーに平均化されることになる。そのため、基板３０の塗布面上でのインク５０の濡れ性が向上・均一化し、着弾後の液滴の断面形状は平坦になる。また、基板３０に着弾したインク５０の表面は、形成したインク溶媒雰囲気の溶媒蒸気に曝されることになるので、着弾した液滴表面からの乾燥速度が低減する。そして、これにより、十分なレベリングが行われる前に着弾液滴が乾燥することを防ぐことが可能になる。さらに、図２（ａ）〜（ｅ）に示される液体塗布方法では、塗布面の上方空間（インクジェットヘッド２０の吐出孔と液体塗布箇所との間の空間）、すなわち液滴の乾燥に影響を与えるおそれがある空間領域に溶媒の上記雰囲気が形成される。このため、複数の液滴の吐出を実施する場合には、基板３０に着弾した各液滴の乾燥速度のばらつきを防止することができ、形成された塗布膜は、均一な膜厚となる。
【００５７】
また、本実施形態の液体塗布方法によれば、インクジェットヘッド２０の吐出孔から発生したインク溶媒の蒸気を用いて、インク溶媒雰囲気を形成しているので、基板３０における液体塗布箇所が局所的な微小領域であっても、その微小領域のみを対象として表面改質を行うことが可能である。
【００５８】
また、インク溶媒雰囲気を形成するための工程が、インクジェットヘッド２０を基板３０における液体塗布箇所の真上に配置させ、インクジェットヘッド２０と液体塗布箇所との相対距離ｄを所定の時間ｔ保持するというシンプルな工程であるため、より簡便に塗布膜の均一化を実現することができる。
【００５９】
また、インク溶媒雰囲気における溶媒濃度は、インクジェットヘッド２０と液体塗布箇所との相対距離ｄを保持する時間ｔに依存するため、相対距離ｄの保持時間ｔを変動させることで、容易に、液体塗布箇所近傍の表面改質状態やインク溶媒雰囲気における溶媒濃度を調整することができる。
【００６０】
従来技術のような、インク溶媒雰囲気を形成する液体塗布方法では、同一の基板３０（塗布対象物）に複数の塗布膜を局所的に形成する場合、インクジェットヘッド２０によるインク吐出順序及びインク吐出箇所によって、形成されるインク溶媒雰囲気の濃度が異なる。このため、形成される塗布膜は、塗布動作毎に、膜厚、膜質、膜特性等の塗布膜性状が変動してしまう。そして、この塗布膜性状の変動の程度は、使用されるインク等により異なってしまう。それゆえ、同一の基板３０（塗布対象物）に複数の塗布膜を局所的に形成する場合、従来技術では、均一な膜性状を有する塗布膜を形成することが困難になる。一方、本実施形態の液体塗布方法によれば、同一の基板３０（塗布対象物）に複数の塗布膜を局所的に形成する場合であっても、塗布箇所間で同程度のインク溶媒雰囲気を形成することができるので、均一な膜性状を有する塗布膜を形成することが可能になる。
【００６１】
また、種類が異なる複数の基板３０（塗布対象物）に塗布膜を局所的に形成する場合、基板３０間で濡れ性や表面特性の違いが生じる。基板３０の材料が同一であっても、濡れ性等の性質が複数の基板３０間で異なる。それゆえ、従来技術によりインク溶媒雰囲気を形成して、種類が異なる基板３０に塗布膜を局所的に形成すると、同一の塗布条件／塗布環境であっても、基板３０間で、形成される塗布膜の膜厚等が異なってしまう。一方、本実施形態の液体塗布方法によれば、種類が異なる複数の基板３０に塗布膜を局所的に形成する場合であっても、基板３０の表面を改質し、複数の基板３０間で濡れ性を同程度にすることができ、複数の基板３０間で均一な塗布膜を形成することができる。また、複数の基板３０の中で、濡れ性が相対的に悪い基板３０に対しても、濡れ性が悪い基板３０の表面を改質し、複数の基板３０間で濡れ性を同程度にすることができる。
【００６２】
また、インクジェットヘッド２０を液体塗布箇所の真上に配置させ、インクジェットヘッド２０と液体塗布箇所との相対距離ｄを所定の時間ｔ保持するだけで、インク溶媒雰囲気を形成しているので、従来技術のようにインク溶媒雰囲気の形成のために別途インク溶媒を消費することない。
【００６３】
次に、本実施の形態におけるインクジェットヘッド２０と基板３０との相対距離ｄ（ＧＡＰ）の設定について、さらに詳細に説明する。図３は、相対距離ｄ（ＧＡＰ）を、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．８ｍｍ、１ｍｍに設定したときの、各ＧＡＰ状態を保持する時間ｔ（待機時間ｔ）とインクジェットヘッド２０により基板３０に着弾したインク５０の塗布膜厚との関係を示すグラフである。なお、図３に示される実施例では、インク５０としてカラーフィルタ作製等に用いられる着色顔料インクを用い、インクジェットヘッド２０の所定の単一ノズルからインク５０を基板３０上に塗布し、形成された塗布膜の膜厚測定を行っている。
【００６４】
図３に示されるグラフから、相対距離ｄ（ＧＡＰ）を０．５ｍｍよりも大きい値に設定した場合、ＧＡＰ状態を保持する時間ｔ（待機時間ｔ）を増加させても塗布膜厚がほとんど変化しないことが分かる。これに対して、相対距離ｄ（ＧＡＰ）を０．５ｍｍ以下の値に設定した場合、ＧＡＰ状態を保持する時間ｔ（待機時間ｔ）の増加に伴い、塗布膜厚が減少することが分かる。
【００６５】
また、図４は、相対距離ｄ（ＧＡＰ）を、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．８ｍｍ、１ｍｍに設定したときの、各ＧＡＰ状態を保持する時間ｔ（待機時間ｔ）とインクジェットヘッド２０により基板３０に着弾したインク５０の濡れ広がり〔μｍ〕との関係を示すグラフである。なお、図４に示されるグラフにおける「濡れ広がり〔μｍ〕」とは、具体的には、基板３０に着弾したインク５０の濡れ広がり径〔μｍ〕を意味する。
【００６６】
図４に示されるグラフから、待機時間ｔ＝０、すなわち基板３０をインク溶媒蒸気に曝すことなくインク吐出を行った場合、着弾したインク５０の濡れ広がりは、何れの基板相対距離ｄ（ＧＡＰ）に設定しても２７０μｍであった。このことから、待機時間ｔ＝０の場合、基板３０に対するインク５０の濡れ広がりは、基板相対距離ｄ（ＧＡＰ）に依存せず、一定の値（２７０μｍ）であることが分かる。
【００６７】
図４に示されるグラフにおいて、相対距離ｄ（ＧＡＰ）を０．５ｍｍよりも大きい値に設定した場合、ＧＡＰ状態を保持する時間ｔ（待機時間ｔ）を増加させても濡れ広がりがほとんど変化しないことが分かる。一方、相対距離ｄ（ＧＡＰ）を０．５ｍｍ以下の値に設定した場合、ＧＡＰ状態を保持する時間ｔ（待機時間ｔ）の増加に伴い、濡れ広がりは増加し、待機時間ｔ＝５秒以上では一定の値（３００μｍ）になることが分かる。
【００６８】
図３及び図４に示されたグラフの結果は、相対距離ｄを０．５ｍｍ以下に設定することで、インクジェットヘッド２０と基板３０との間の空間の体積が減少し、インクジェットヘッド２０の液体吐出孔から発生する溶媒蒸気が効果的に基板３０の表面に到達し基板３０表面を改質することを意味する。また、それと同時に、液体塗布箇所の周囲にインク溶媒雰囲気が形成され、塗布膜のレベリング化が進行していることを意味する。そのため、インクジェットヘッド２０と基板３０との相対距離ｄ（ＧＡＰ）を０．５ｍｍ以下に設定することが望ましい。
【００６９】
ただし、上記ＧＡＰの設定条件は、本実施の形態の液体塗布方法における構成要件の一例を示しただけであり、これに限定されるものではない。つまり、ＧＡＰは、インク５０に使用される溶媒の蒸気圧、基板３０の表面状態や材料、凹凸等の表面形状、基板３０周辺の温度や湿度等の液体塗布環境等によって変動するため、それらの影響を総合的に加味して設定することが望ましい。
【００７０】
次に、本実施の形態における、インク５０を吐出するまでＧＡＰ状態を保持する時間ｔ（待機時間ｔ）の設定方法について、さらに詳細に説明する。図５は、インク５０を吐出するまでＧＡＰ状態を保持する時間ｔ（待機時間ｔ）と基板３０上に着弾したインク５０の塗布膜厚との関係を示すグラフである。なお、図５は、相対距離ｄ（ＧＡＰ）を０．５ｍｍとした状態で、待機時間ｔを０〜６０秒の範囲内で設定したときの、基板３０上に形成された塗布膜の膜厚を測定した結果である。
【００７１】
図５に示されるグラフから、形成されるインク５０の塗布膜の膜厚は、待機時間ｔの増加に伴い減少する傾向があり、ある待機時間を過ぎると平衡状態になることが分かる。すなわち、インク５０の塗布膜の最大膜厚は、待機時間ｔが０〜５秒の範囲である場合、待機時間の増加に伴い大きく減少していた。一方、待機時間ｔが５秒以上である場合では、インク５０の塗布膜の膜厚にほとんど変動が観られなかった。
【００７２】
待機時間ｔが０〜５秒の範囲である場合、インクジェットヘッド２０の吐出孔から発生する溶媒蒸気が基板３０の表面に到達し、インク溶媒雰囲気における溶媒濃度が徐々に増加する過程にある。そのため、０〜５秒の範囲の各待機時間ｔに応じて、インク溶媒雰囲気における溶媒濃度が相違する。このインク溶媒雰囲気における溶媒濃度の相違により、塗布膜のレベリング化の進行程度が異なり、塗布膜の膜厚は、減少傾向を示す。一方、待機時間ｔが５秒以上である場合、インク溶媒雰囲気における溶媒濃度がｒｉｃｈ状態に達し、十分なレベリング化が行われた塗布膜が形成される。膜厚や形状が同じである塗布膜を形成するためには、待機時間ｔを５秒以上に設定することが望ましい。
【００７３】
以上のように、本実施形態の液体塗布方法を用いることにより、簡便にインク溶媒雰囲気を形成することができ、平坦かつ均一な膜厚の塗布膜を形成することができる。
【００７４】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、塗布対象物の局所的な箇所への塗布膜形成であっても、塗布対象物表面の濡れ性を均一化し、その近傍に高い溶媒濃度のインク溶媒雰囲気を形成することで、均一な膜性状を有する塗布膜を形成することができるという効果を奏する。それゆえ、本発明は、カラーフィルタの形成、液晶デバイスにおける配向膜やレジスト等の機能性薄膜の形成、または電子基板上の配線補修に利用することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１０  液体塗布装置
２０  インクジェットヘッド
３０  基板（塗布対象物）
４０  ステージ（相対距離調整機構）
５０  インク（機能性材料を含む液体）
６０  吐出制御ユニット
７０  キャリッジ（移動機構）
８０  ガントリ（移動機構）
９０  制御ユニット（制御手段）
１００  ヒータ
【図１】
0005442402.tif 000002
【図２】
0005442402.tif 000003
【図３】
0005442402.tif 000004
【図４】
0005442402.tif 000005
【図５】
0005442402.tif 000006