(57)【要約】【課題】  本発明は、電界ジェット法によるパターン形成体の製造方法であって、液体の吐出量や吐出方向を安定化することができるパターン形成体の製造方法を提供することを主目的とする。【解決手段】  本発明は、吐出ヘッドのノズルの吐出口の近傍に配置された第１電極と、上記吐出口および基体の間に配置され、吐出用空隙を有する第２電極と、の間に電圧を印加することにより上記吐出口から液体を吐出し、上記液体を上記第２電極の吐出用空隙を通過させて上記基体上に付着させ、上記基体上にパターンを形成することを特徴とするパターン形成体の製造方法を提供することにより、上記目的を達成するものである。【選択図】      図５
2006159030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出ヘッドのノズルの吐出口の近傍に配置された第１電極と、前記吐出口および基体の間に配置され、吐出用空隙を有する第２電極と、の間に電圧を印加することにより前記吐出口から液体を吐出し、前記液体を前記第２電極の吐出用空隙を通過させて前記基体上に付着させ、前記基体上にパターンを形成することを特徴とするパターン形成体の製造方法。
【請求項２】
前記液体に加えられる圧力を制御することにより前記吐出口から前記液体を吐出することを特徴とする請求項１に記載のパターン形成体の製造方法。
【請求項３】
前記第１電極および前記第２電極への印加電圧を制御することにより、前記液体の吐出量を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパターン形成体の製造方法。
【請求項４】
前記吐出口と前記第２電極の吐出用空隙との相対位置を制御することにより、前記液体の吐出方向を制御することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載のパターン形成体の製造方法。
【請求項５】
吐出ヘッドのノズルの吐出口から吐出された液体を第２電極の吐出用空隙を通過させて基体上に付着させ、前記基体上にパターンを形成するパターン形成体の製造方法であって、前記吐出口の近傍に配置された第１電極と、前記吐出口および前記基体の間に配置された前記第２電極と、の間に電圧を印加し、前記第１電極および前記第２電極への印加電圧を制御することにより前記液体の吐出量を制御することを特徴とするパターン形成体の製造方法。
【請求項６】
吐出ヘッドのノズルの吐出口から吐出された液体を第２電極の吐出用空隙を通過させて基体上に付着させ、前記基体上にパターンを形成するパターン形成体の製造方法であって、前記吐出口の近傍に配置された第１電極と、前記吐出口および前記基体の間に配置された前記第２電極と、の間に電圧を印加し、前記吐出口および前記第２電極の吐出用空隙の相対位置を制御することにより前記液体の吐出方向を制御することを特徴とするパターン形成体の製造方法。
【請求項７】
前記液体が蛍光物質を含有し、プラズマディスプレイパネル、エレクトロルミネッセンスディスプレイパネルまたはフィールドエミッションディスプレイパネルに適用されることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかの請求項に記載のパターン形成体の製造方法。
【請求項８】
前記液体が着色剤を含有し、液晶ディスプレイ用カラーフィルタに適用されることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかの請求項に記載のパターン形成体の製造方法。
【請求項９】
前記液体が黒色の着色剤を含有し、液晶ディスプレイ用ブラックマトリクスに適用されることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかの請求項に記載のパターン形成体の製造方法。
【請求項１０】
前記液体が導電性物質を含有し、電極に適用されることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかの請求項に記載のパターン形成体の製造方法。
【請求項１１】
供給口、前記供給口より供給される液体を吐出口より吐出するノズル、および前記吐出口の近傍に配置された第１電極を有する吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドに対して前記液体の吐出方向に所定の間隙を置いて配置され、吐出用空隙を有する第２電極と、前記第１電極および前記第２電極に印加される電圧を制御する電圧制御部と、前記吐出ヘッドに対向して配置され、基体を固定するステージとを有する液体吐出装置であって、前記吐出ヘッドおよび前記ステージは相対的に移動可能であり、前記第１電極および前記第２電極間に電圧を印加しながら前記液体を前記第２電極の吐出用空隙を通過させて前記基体上に吐出することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１２】
前記電圧制御部は、前記第１電極に接続され、前記第１電極への印加電圧を制御する第１電圧制御部と、前記第２電極に接続され、前記第２電極への印加電圧を制御する第２電圧制御部とを有し、前記第１電極および前記第２電極への印加電圧を制御することにより、前記液体の吐出量を制御するものであることを特徴とする請求項１１に記載の液体吐出装置。
【請求項１３】
前記吐出ヘッドおよび前記第２電極は相対位置を移動させる移動手段を有し、前記移動手段は、前記吐出ヘッドの吐出口および前記第２電極の吐出用空隙の相対位置を制御することにより、前記液体の吐出方向を制御するものであることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の液体吐出装置。
【請求項１４】
前記電圧制御部は、前記第１電極および前記第２電極の間に電圧を印加することにより前記吐出口から液体を吐出するものであることを特徴とする請求項１１から請求項１３までのいずれかの請求項に記載の液体吐出装置。
【請求項１５】
前記液体に加えられる圧力を制御する圧力制御部を有することを特徴とする請求項１１から請求項１４までのいずれかの請求項に記載の液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧を印加することにより液体を吐出させて基体に付着させるパターン形成体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ノズル状もしくはスリット状の吐出口から液体を吐出して基体上に付着させる方法は、グラフィックスや各種マーキングに幅広く用いられている。このような方法の例としては、インクジェット法やディスペンサー法などが挙げられる。これらの方法は従来の印刷法やフォトリソグラフィ法に比べて装置が簡便であることや、材料コストを低くできる等の利点を有する。最近では、これらの方法を応用して液晶ディスプレイ用カラーフィルタなど微細なパターニングを必要とする部材を作製する試みも多くなされてきている。
【０００３】
インクジェット法は、微細な吐出口からインキの小滴を吐出、飛翔させ、直接紙などの基体に付着させ、パターンを形成する方法である。吐出の原理としては、圧電素子の振動によりインキ流路を変形させインクを吐出させるピエゾ方式、および、インキ流路内の発熱体からの熱によりインキ内に気泡を生成せしめ、その圧力によりインキを吐出させるサーマル方式が一般的である。インクジェット法では液滴を小さくさせ、かつ液滴の着弾を安定化させる目的で精力的な開発が行われており、現在ピエゾ方式のインクジェット法では２ピコリットルまで小さい液滴を吐出できるようになってきている。
【０００４】
しかしながら、このインクジェット法の大きな問題として、粘度５０ｃｐｓ以下のごく低粘度のインキしか吐出できない点が挙げられる。このため、インキ中の固形分濃度を高くできず、機能上必要な膜厚を得るためには複数の液滴を重ねる必要があった。また、低粘度のインキは着弾後に基体表面で大きく広がってしまい、微細なパターンの形成においては障害となっていた。基体の表面にインキ吸収層を設けることで一定の効果は得られるが、そのような制約はコスト面だけではなく、機能上も応用できる分野を制限するものであった。
【０００５】
一方、ディスペンサー法では、高粘度の液体をライン状もしくはドット状に吐出・付着せしめることが可能である。ノズル内径を小さくする程、細かいラインもしくはドットを吐出できる。現在は内径２０μｍ程度の微細なノズルが市販されており、液体の粘度にもよるが、３０μｍ程度の微細なパターニングが可能である。
【０００６】
しかしながら、ディスペンサー法ではノズル内径よりも小さな液滴の吐出はできないため、微細なパターニングのためには常にノズル内径を小さくする必要があり、高粘度の液体を吐出するには非常に大きな圧力を印加しなければならなかった。また、特に高粘度の液体ではノズルと基体とのギャップを小さくする必要があり、装置化が難しく、トラブルの一因となっていた。
【０００７】
さらに、インクジェット法およびディスペンサー法に共通する問題点として、両方とも微小な液滴の吐出にはノズル内径を１０μｍオーダーまで小さくする必要があり、蛍光体、ガラスフリット、光輝性顔料、磁性体など粒子径の大きなものを分散したインキは目詰まりの問題で安定な吐出が極めて困難であった。
【０００８】
そこで、本発明者らは、高粘度もしくは粗大粒子を含むインキを用いて微小なパターンを形成できる方法について種々の検討を行い、電界ジェット法の発明に至った（例えば特許文献１および特許文献２参照）。電界ジェット法とは、典型的には吐出口近傍に電極を配置したノズル状もしくはスリット状の吐出口を有する吐出ヘッドに、インキを供給し、続いて上記電極へ交流電圧または直流電圧を印加することによって上記インキを吐出口から連続的もしくは間欠的に吐出する方法である。
【０００９】
電界ジェット法によれば、ディスペンサーの如く数万ｃｐｓといった高粘度のインキを吐出可能であるだけでなく、数ｃｐｓ以下の低粘度のインキについても同様に吐出が可能である。電界ジェット法の最大の特徴として、電界の効果によってノズル内径よりも吐出されるインキ先端の径を細くできることが挙げられる。インキ、吐出ヘッドの組合わせによっては、パターニングされるラインもしくはドットのサイズをノズル内径の１／１０以下まで小さくすることができる。同時に、目的のパターンに応じて比較的ノズル内径を大きくできることから、粗大粒子を含むインキが目詰まりなく安定かつ高解像度で吐出される。
【００１０】
しかしながら、電界ジェット法は基体表面の影響に非常に敏感であり、素ガラスのような均一な基体上には安定な吐出が可能であるが、表面に凹凸を有する基体や導電性の差異がある基体の場合には、より凹凸が高い部分や、より導電性が高い部分に液体が着弾しようとする力が作用し、所望の位置に着弾させることは非常に難しかった。また、液体の導電率の調整や印加電圧の最適化により改善はできるものの限界があり、凹凸を有する基体への吐出や既に導電性パターンが形成された基体への安定な吐出は困難であった。
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−２４６８８７号公報
【特許文献２】特開２００２−１２６６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、電界ジェット法によるパターン形成体の製造方法であって、液体の吐出量や吐出方向を安定化することができるパターン形成体の製造方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、上記実情に鑑み鋭意検討した結果、電界ジェット法により液体を吐出するにあたり、吐出ヘッドの吐出口と基体との間に第２電極を設置することで、基体の影響を受けずに所定の位置に吐出した液体を着弾させることができることを知見し、本発明を完成させた。
【００１４】
すなわち、本発明は、吐出ヘッドのノズルの吐出口の近傍に配置された第１電極と、上記吐出口および基体の間に配置され、吐出用空隙を有する第２電極と、の間に電圧を印加することにより上記吐出口から液体を吐出し、上記液体を上記第２電極の吐出用空隙を通過させて上記基体上に付着させ、上記基体上にパターンを形成することを特徴とするパターン形成体の製造方法を提供する。
【００１５】
液体に電圧を印加しながら吐出ヘッドから吐出すると、この吐出ヘッドのノズル先端に形成された液体のメニスカスが電圧印加により先端が尖った円錐形状に歪められ、続いて円錐形状の先端が伸びて基体表面に到達し、液体の液柱が形成される。そして液体は、この液柱の状態で吐出される。本発明においては、吐出ヘッドの吐出口から吐出された液体の液柱の先端径を、電界の効果によって、吐出ヘッドの吐出口の開口径と同等またはそれよりも細くすることができる。
また、吐出口と基体との間に第２電極を配置することにより、表面に凹凸を有する基体や導電性の差異がある基体上に液体を吐出したとしても、凹凸の凸部や導電性の高い部位に引き寄せられることなく吐出の直進性を維持できる。さらに、先に吐出された液体に隣接する位置に後続の液体を吐出したとしても、先行の液体に引き寄せられることなく吐出の直進性を維持できる。
したがって本発明においては、微細なパターンを正確にかつ効率良く形成することが可能である。
【００１６】
上記発明においては、上記液体に加えられる圧力を制御することにより上記吐出口から上記液体を吐出してもよい。第１電極および第２電極間に電圧を印加することに加えて、液体に加えられる圧力を制御することにより、液体の吐出の制御が容易となるからである。さらに、液体に加えられる圧力を制御することにより、液体の吐出量の制御が可能となるからである。
【００１７】
また発明においては、上記第１電極および上記第２電極への印加電圧を制御することにより、上記液体の吐出量を制御することが好ましい。これにより、様々な吐出量の制御が可能となるからである。
【００１８】
さらに本発明においては、上記吐出口と上記第２電極の吐出用空隙との相対位置を制御することにより、上記液体の吐出方向を制御してもよい。これにより、吐出口と第２電極の吐出用空隙との相対位置を変更するだけで、目的とするパターンを形成することができるからである。また、基体の側面に液体を付着させることも可能となるからである。
【００１９】
本発明は、また、吐出ヘッドのノズルの吐出口から吐出された液体を第２電極の吐出用空隙を通過させて基体上に付着させ、上記基体上にパターンを形成するパターン形成体の製造方法であって、上記吐出口の近傍に配置された第１電極と、上記吐出口および上記基体の間に配置された上記第２電極と、の間に電圧を印加し、上記第１電極および上記第２電極への印加電圧を制御することにより上記液体の吐出量を制御することを特徴とするパターン形成体の製造方法を提供する。
【００２０】
本発明によれば、電界ジェット法に限定されることなく、インクジェット法やディスペンサー法などの種々の吐出法により液体を吐出するにあたり、第１電極および第２電極への印加電圧を制御することにより、液体の吐出量の制御が可能である。
【００２１】
さらに本発明は、吐出ヘッドのノズルの吐出口から吐出された液体を第２電極の吐出用空隙を通過させて基体上に付着させ、上記基体上にパターンを形成するパターン形成体の製造方法であって、上記吐出口の近傍に配置された第１電極と、上記吐出口および上記基体の間に配置された上記第２電極と、の間に電圧を印加し、上記吐出口および上記第２電極の吐出用空隙の相対位置を制御することにより上記液体の吐出方向を制御することを特徴とするパターン形成体の製造方法を提供する。
【００２２】
本発明によれば、電界ジェット法に限定されることなく、インクジェット法やディスペンサー法などの種々の吐出法により液体を吐出するにあたり、吐出口および第２電極の吐出用空隙の相対位置を制御することにより、液体の吐出方向の制御が可能である。
【００２３】
さらに本発明においては、上記液体が蛍光物質を含有し、本発明のパターン形成体の製造方法がプラズマディスプレイパネル、エレクトロルミネッセンスディスプレイパネルまたはフィールドエミッションディスプレイパネルに適用されることが好ましい。あるいは、上記液体が着色剤を含有し、本発明のパターン形成体の製造方法が液晶ディスプレイ用カラーフィルタに適用される、または、上記液体が黒色の着色剤を含有し、本発明のパターン形成体の製造方法が液晶ディスプレイ用ブラックマトリクスに適用される、または、上記液体が導電性物質を含有し、本発明のパターン形成体の製造方法が電極に適用されることが好ましい。
【００２４】
本発明は、また、供給口、上記供給口より供給される液体を吐出口より吐出するノズル、および上記吐出口の近傍に配置された第１電極を有する吐出ヘッドと、上記吐出ヘッドに対して上記液体の吐出方向に所定の間隙を置いて配置され、吐出用空隙を有する第２電極と、上記第１電極および上記第２電極間に印加される電圧を制御する電圧制御部と、上記吐出ヘッドに対向して配置され、基体を固定するステージとを有する液体吐出装置であって、上記吐出ヘッドおよび上記ステージは相対的に移動可能であり、上記第１電極および上記第２電極間に電圧を印加しながら上記液体を上記第２電極の吐出用空隙を通過させて上記基体上に吐出することを特徴とする液体吐出装置を提供する。
【００２５】
本発明においては、吐出ヘッドに対して液体の吐出方向に第２電極が配置されているので、基体の表面状態や形成するパターンによらず常に安定な吐出が可能となる。
【００２６】
上記発明においては、上記電圧制御部は、上記第１電極に接続され、上記第１電極への印加電圧を制御する第１電圧制御部と、上記第２電極に接続され、上記第２電極への印加電圧を制御する第２電圧制御部とを有し、上記第１電極および上記第２電極への印加電圧を制御することにより、上記液体の吐出量を制御するものであることが好ましい。第１電圧制御部および第２電圧制御部の両方で印加電圧を任意に変更可能であるので、様々な吐出量の制御が可能となるからである。
【００２７】
また本発明においては、上記吐出ヘッドおよび上記第２電極は相対位置を移動させる移動手段を有していてもよく、この場合、上記移動手段は、上記吐出ヘッドの吐出口および上記第２電極の吐出用空隙の相対位置を制御することにより、上記液体の吐出方向を制御するものであることが好ましい。これにより、吐出口と第２電極の吐出用空隙との相対位置を変更するだけで、目的とするパターンを形成することができ、また基体の側面に液体を付着させることもできるからである。
【００２８】
さらに本発明においては、上記電圧制御部は、上記第１電極および上記第２電極の間に電圧を印加することにより上記吐出口から液体を吐出するものであることが好ましい。電界の効果により液体のメニスカスを変形させることができるので、微細なパターンを容易に形成することができるからである。
【００２９】
また、本発明の液体吐出装置は、上記液体に加えられる圧力を制御する圧力制御部を有していてもよい。圧力制御部によって液体への圧力を制御することにより、液体の吐出のＯＮ／ＯＦＦを制御したり、液体の吐出量を制御したりすることができるからである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明においては、吐出ヘッドの吐出口と基体との間に第２電極が配置されているので、基体の表面状態や形成するパターンによらず常に安定な吐出が可能となるという効果を奏する。これにより、微細なパターンを正確にかつ効率良く形成することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明のパターン形成体の製造方法、および液体吐出装置について詳細に説明する。
【００３２】
Ａ．パターン形成体の製造方法
まず、本発明のパターン形成体の製造方法について説明する。本発明のパターン形成体の製造方法は、液体の吐出の制御方法により三つの実施態様に分けることができる。本発明のパターン形成体の製造方法の第１実施態様は、第１電極および第２電極の間に電圧を印加することにより液体の吐出のＯＮ／ＯＦＦを制御するものである。また、本発明のパターンの製造方法の第２実施態様は、第１電極および第２電極への印加電圧を制御することにより液体の吐出量を制御するものである。さらに、本発明のパターンの製造方法の第３実施態様は、吐出口および第２電極の吐出用空隙の相対位置を制御することにより液体の吐出方向を制御するものである。
以下、各実施態様について詳細に説明する。
【００３３】
１．第１実施態様
本発明のパターン形成体の製造方法の第１実施態様は、吐出ヘッドのノズルの吐出口の近傍に配置された第１電極と、上記吐出口および基体の間に配置され、吐出用空隙を有する第２電極と、の間に電圧を印加することにより上記吐出口から液体を吐出し、上記液体を上記第２電極の吐出用空隙を通過させて上記基体上に付着させ、上記基体上にパターンを形成することを特徴とするものである。
【００３４】
本実施態様においては、液体に電圧を印加しながら、この液体を吐出ヘッドのノズルの吐出口から基体の表面へ吐出する。具体的には、吐出ヘッドの吐出口近傍に電極を配置し、この吐出ヘッドに液体を供給し、続いて吐出ヘッドに直流または交流を通電して電圧を印加しながら上記の液体を吐出口から連続的または間欠的に吐出する。
【００３５】
液体に電圧を印加しながら吐出ヘッドから吐出すると、この吐出ヘッドのノズル先端に形成された液体のメニスカスが電圧印加により先端が尖った円錐形に歪められ、続いて円錐形の先端が伸びて基体表面に到達し、液体の液柱が形成される。そして液体は、この液柱の状態で吐出される。メニスカスの変形は、メニスカス内に発生する電位勾配が駆動力となって生じるものと考えられる。本実施態様においては、吐出ヘッドの吐出口から吐出された液体の液柱の先端径を、電界の効果によって、吐出ヘッドの吐出口の開口径と同等またはそれよりも細くすることができる。液体、吐出ヘッドの組み合わせによっては、パターニングされるラインまたはドットのサイズを吐出口の開口径の１／１０以下まで小さくすることができる。同時に、目的のサイズに対して吐出口を比較的大きくできることから、蛍光体粉のような粗大粒子を含有する液体、または、高粘度の液体を、目詰まりなく安定かつ高解像度で吐出することができる。
【００３６】
このような液体の吐出方法を本発明においては電界ジェット法というが、この電界ジェット法により、液体を吐出する場合には、電圧を印加すると、吐出された液体の液柱の直進性を得難いことがある。その原因としては、次の２つの理由が推測される。
ａ）基体表面に到達した液体には、続いて基体表面に到達しようとする液体とほぼ同一の電圧がかかっている状態となり、続いて基体表面に到達しようとする液体との間に斥力が生じる。
ｂ）吐出口から基体表面まで切れ目なく続く液体の液柱の表面電位が高いため、周囲の物質（例えば基体表面に設けられたリブ等の突起構造、先に形成されたパターン、先に吐出された液体など）に対して静電誘導を生じせしめ、後続の液柱と周囲の物質との間に有効な電界を形成して引力を生じる。
【００３７】
そこで本実施態様においては、吐出ヘッドの吐出口と基体との間に吐出用空隙を有する第２電極を配置し、吐出した液体を第２電極の吐出用空隙を通過させることによって、吐出を制御する。電気伝導率の大きい液体は、第２電極との間で引力を生じるので第２電極に引き寄せられ、液体の吐出の直進性を安定化させることができる。また、吐出口に対する第２電極の吐出用空隙の相対位置を適切に設定することにより、吐出した液体を第２電極の吐出用空隙を通過させることができ、その後、液体は慣性により基体表面に到達すると考えられる。これにより、上記の直進性阻害要因ａ）およびｂ）の影響を抑制できると推測される。
【００３８】
また、例えば２種以上の液体を同じ塗工エリアに吐出してパターンを形成する場合、原理的には液体毎に乾燥させる必要はなく、工程を大幅に簡略化できるはずである。しかしながら、実際には、第一の液体のパターンが乾燥する前に、この第一の液体のパターンに非常に近い位置をめがけて第二の液体を吐出すると、第二の液体の液柱は第一の液体のパターンに引き寄せられて、合体してしまう場合がある。
【００３９】
例えば、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）パネルの蛍光体を形成する場合、１色目の液体のパターンを乾燥させずに２色目の液体を吐出すると、２色目の液体は、１色目の液体のパターンに引き寄せられて、混色が発生する。この現象を防ぐ方法としては、ノズルの向きを１色目の液体のパターンから離れる方向にずらし、そのようなノズルを用いて２色目の液体を吐出し、（言い換えれば先行して形成された未乾燥パターンから離れる方向に向けて吐出することで）混色を防ぐことができる。しかしながら、この方法では、鉛直方向ではなく斜め下方に向けて吐出するので、セル内のペーストの充填形状が左右非対称となりやすい。さらに、３色目の液体の吐出時には、両隣から吸引力が作用するため、この方法を適用することができない。これでは、２種以上の液体を吐出して微細なパターンを形成する場合には、スクリーン印刷法などの他方式と同様に各液体を吐出する毎に乾燥しなければならず、工程の簡略化が図れない。
【００４０】
これに対し本実施態様においては、上述したように吐出ヘッドの吐出口と基体との間に吐出用空隙を有する第２電極を配置し、吐出口に対する第２電極の吐出用空隙の相対位置を適切に設定することにより、液体の吐出の直進性を安定化させることができるものである。これにより、先行する液体のパターンが乾燥する前でも、後続の液体を直進性良く吐出でき、先行する液体のパターンと合体することなく、目的とするパターンを形成できる。
【００４１】
本実施態様のパターン形成体の製造方法は、上述したような原理に基づいており、２種以上の液体を、乾燥工程を差し挟むことなく連続吐出して、微細なパターンを形成することが可能である。
【００４２】
また本実施態様は、目的のサイズに対して吐出口を比較的大きくできる点でディスペンサーよりも有利であり、蛍光体粉のような粗大粒子を含有する液体、または、高粘度の液体を、吐出するのに適している。また、本実施態様によれば、ディスペンサーの如く高粘度の液体を吐出可能なだけでなく、数ｃｐｓ以下の液体についても同様に吐出が可能である。
【００４３】
図１に本実施態様に用いられる液体吐出装置の一例について概要を示す。吐出ヘッド１は、ノズル２を有し、吐出ヘッド１の先端には吐出口３が設けられている。吐出ヘッド１には貯蔵タンク１０が接続されており、この貯蔵タンク１０は液体１３を貯蔵し吐出ヘッド１に供給する。貯蔵タンク１０には空気ポンプ１２が接続されており、この空気ポンプ１２から供給される空気によって貯蔵タンク１０内の液体１３の液面に圧力をかけることで吐出ヘッド１に液体１３が供給される。吐出ヘッド１には圧力制御部１１が接続されており、この圧力制御部１１から供給される空気によって吐出ヘッド１内の液体１３の液面に背圧Ｐが加えられる。吐出ヘッド１のノズル２の内壁には第１電極４が設置されており、この第１電極４には第１電圧制御部８が接続されている。ノズル２は吐出口３の位置に近づくにつれて細くなり、液体のノズルでの抵抗を緩和している。また、吐出ヘッド１の液体の吐出方向に第２電極５が配置されており、この第２電極５は液体が通過するための吐出用空隙６を有し、第２電圧制御部９が接続されている。第１電圧制御部８および第２電圧制御部９は電圧制御部１７として一体となっている。さらに、吐出ヘッド１と対向するように、基体１４を固定するステージ７が配置されている。
【００４４】
このような吐出ヘッドのノズルからは、ノズル内の液体に電圧を印加しなくても背圧の作用により液体を吐出することができる。しかしながら、電圧を印加しない場合、吐出量が少ない条件においては図２（ａ）に示すように、液体１３は連続的に吐出されるのではなく、大きさの一定しない液滴１３ａとなって基体１４の表面に間欠的に吐出されるので、所望のパターンを形成することができない。一方、吐出量が多い条件においては図２（ｂ）に示すように、吐出口の開口径と同じかまたはそれ以上の太さの液柱となって液体１３が吐出されるので、微細なパターンを形成することができない。
【００４５】
これに対して、吐出ヘッドのノズルに設置された第１電極に第１電圧制御部により電流を流すと、ノズル先端の液体に電位勾配が誘起されて、電圧印加前には図３（ａ）に示すようなドーム状であった液体１３のメニスカスが、図３（ｂ）に示すように円錐状になり、液体が吐出口の開口径よりも細くなって、しかも目的の吐出方向に向けて真っ直ぐ吐出される。これにより、吐出ヘッドまたは基体を動かすことにより微細なパターンを正確に形成することができる。電圧を印加する場合、吐出量が少ない条件においては図３（ｂ）に示すように、また、吐出量が多い条件においては図３（ｃ）に示すように、第１電極および第２電極間に印加される電圧や液体に負荷される背圧等の推進力により決定される吐出量に応じて、吐出される液体１３の柱の太さは変動するが、いずれにしても液体は吐出口の開口径または開口幅よりも細くなって吐出される。本実施態様においては、液体を吐出ヘッドを用いて、吐出口の開口径または開口幅の１／１〜１／１０００の細さで真っ直ぐに吐出することができる。
【００４６】
図４および図５には、ＰＤＰパネルの蛍光体を形成するために各色の蛍光体用ペースト（液体）を吐出する様子が示されている。図４（ａ）に示すように、基体１４上のバリアリブ１５により仕切られて隣接する複数の溝状セル１６の一つにまず１回目の吐出を行うと、液体１３はノズル２から目的のセル内に吐出され、図４（ｂ）に示すように、所定のセルに１番目の液体１３が充填されてライン状のパターンが形成される。次に、先行して基体表面に吐出された液体のパターンが乾燥しないうちに、先行する未乾燥パターンに隣接するセルに２回目以降の吐出を行うと、図４（ｃ）に示すように、後続の液体１３はノズル２の吐出口から吐出されてから基体１４表面に到達するまでの間に隣接する先行の未乾燥パターンに引き寄せられ、この未乾燥パターンの上に着弾してしまうおそれがある。このような現象は、セルを設けない平坦な基体の表面に液体を２回以上吐出する場合にも発生する。
【００４７】
これに対して本実施態様においては、図５に示すように、ノズル２の吐出口と基体１４との間に第２電極５を配置することにより、液体１３の吐出方向の変動を防止することができ、２番目以降の液体１３も目的のセルに吐出することができる。
【００４８】
また、上述したように、後続の液体は、先行して吐出された液体のパターンが乾燥する前に吐出されたとしても、先行する液体のパターンに引き寄せられることなく、目的の方向に真っ直ぐ吐出され、先行する液体のパターンに隣接して、あるいは、先行する液体のパターンの隙間に、あるいは、先行する液体のパターンの上に、後続の液体のパターンを正確に形成することが可能である。このようにして各液体のパターンを形成した後、全てのパターンをまとめて乾燥させることにより、各液体のパターンが互いに所定の位置関係を保ちつつ混在または隣接するパターンが形成されたパターン形成体を得ることができる。
以下、本実施態様のパターン形成体の製造方法の各構成について説明する。
【００４９】
（１）電圧印加
本実施態様においては、第１電極および第２電極間に電圧を印加することにより液体を吐出させ、その推進力で液体を基体表面まで到達させる。本実施態様に用いられる第２電極は、基体と異なり常に表面状態が一定であるため、基体の表面状態（リブ等の突起構造、先に形成されたパターン、先に吐出された液体など）や形成するパターンによらず常に安定な吐出が可能となる。
【００５０】
このように本実施態様においては、第２電極を配置することにより安定な吐出が可能となるので、第２電極は接地していればよく、また第１電極および第２電極間に電圧が印加されればよいことから、第１電極のみに電圧を印加することにより液体を吐出させることができるが、第２電極にも電圧を印加することが好ましい。これにより、液体の吐出を容易に制御することができるからである。
【００５１】
すなわち本発明においては、上述したように電界の効果によって吐出された液体のメニスカスを変形させることができるものであり、電界強度が液体の吐出に影響することから、第１電極および第２電極への印加電圧を制御することで吐出のＯＮ／ＯＦＦを制御する、あるいは吐出量を制御することができる。この場合、第１電極および第２電極への印加電圧を相対的に変化させることにより吐出のＯＮ／ＯＦＦあるいは吐出量の制御が可能である。この際、第１電極および第２電極への印加電圧を両方変化させてもよく、第１電極への印加電圧を一定としてもよく、第２電極への印加電圧を一定としてもよい。また、直流電圧を印加する場合は電圧強度を変化させることにより吐出のＯＮ／ＯＦＦあるいは吐出量の制御が可能であり、交流電圧を印加する場合は電圧強度もしくは位相を変化させることにより吐出のＯＮ／ＯＦＦあるいは吐出量の制御が可能である。
【００５２】
電圧強度の変化により吐出のＯＮ／ＯＦＦを制御するには、次のような場合がある。例えば、第２電極に第１電極と同一強度、同極性の電圧を印加すると液体の吐出は停止する。また、第１電極に液体の吐出に至る僅かに手前の強度の電圧を常に印加し、第１電極と逆極性の弱い電圧を第２電極に印加することで、微弱な電圧で吐出のＯＮ／ＯＦＦを制御することができる。
【００５３】
また、位相の変化により吐出のＯＮ／ＯＦＦを制御するには、次のような場合がある。第１電極に交流電圧を印加したとき、例えば第２電極に第１電極への印加電圧と同一周波数、同一強度の電圧を印加し、位相をずらすことによって電界強度を制御することができる。この際、位相を１８０°ずらすと第１電極および第２電極間の電位差がゼロになるので液体の吐出が停止する。
【００５４】
一方、電圧強度の変化により吐出量を制御するには、次のような場合がある。例えば、第２電極に第１電極と逆極性の電圧を印加すると吐出量が増加し、第２電極に第１電極と同極性の電圧を印加すると吐出量が減少する。
【００５５】
また、位相の変化により吐出量を制御するには、次のような場合がある。上述したように位相をずらすことによって電界強度を制御する場合、位相がずれると実際の電圧が小さくなるので吐出量が減少する。
【００５６】
本実施態様においては、液体は連続的に吐出されてもよく、間欠的に吐出（ＯＮ／ＯＦＦ吐出）されてもよい。液体を連続的に吐出させる場合は、ライン状のパターンを形成することができる。また、液体を間欠的に吐出させる場合は、ドット状のパターンを形成することができる。このように液体の連続吐出を行う場合と間欠吐出を行う場合とでは、好ましい電圧印加の方法が異なる。
以下、連続吐出および間欠吐出にわけて説明する。
【００５７】
（ｉ）連続吐出
連続吐出は交流および直流いずれの電圧を印加しても可能であるが、吐出の安定性の観点から交流電圧を印加するのが好ましい。この際、印加電圧は矩形波のように急峻な電圧変化があることが好ましい。
【００５８】
第１電極に印加する交流電圧の電圧強度としては、図６に示すＶｐ−ｐが１００Ｖ〜１０ｋＶの範囲内であることが好ましい。電圧制御や吐出の安定性の観点からである。特に最適な電圧強度は、吐出口の開口径や液体の物性、基体の表面状態や材質によって変化するため、事前に実験的に決定しておくことが好ましい。傾向としては、吐出口の開口径が小さく、液体または基体の導電性が高くなる程、最適な電圧強度は低くなる。一方、第１電極に印加する直流電圧の電圧強度としては、いずれの極性においても、±１００Ｖ〜１０ｋＶの範囲内であることが好ましい。
【００５９】
また、第２電極に印加する電圧強度は、上記第１電極への印加電圧強度に応じて適宜選択される。
【００６０】
連続吐出における印加電圧の周波数は、主として液体の電気伝導率によって最適範囲が決定されるが、液体の粘度や材料組成などの他の要因にも影響される。多くの場合、電気伝導率の上昇につれて、最適な印加電圧の周波数は高くなる。印加電圧の周波数が低すぎると、周波数に同期して吐出量が変動（脈動）し、その結果、ライン状のパターンの太さが一定せず、団子状になるおそれがある。また、周波数が低すぎる場合や直流電圧を印加する場合には、一般的に、液体が電極へ析出しやすくなるおそれがある。一方、印加電圧の周波数が高すぎると、液体が印加電圧の電荷の切り替わりに追従できず、電荷を印加していないのと同じ状態になってしまう可能性がある。また、周波数が高すぎる場合には、一般的に電源の性能上、制御が難しくなる場合がある。このような観点から、連続吐出における第１電極への印加電圧の周波数は、１Ｈｚ〜１００ｋＨｚの範囲内が好ましく、吐出の連続性および電圧制御の観点から、１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの範囲内がさらに好ましい。また、第２電極への印加電圧の周波数は、上記第１電極への印加電圧の周波数に応じて適宜決定される。
【００６１】
（ii）間欠吐出
間欠吐出の場合、印加電圧は交流および直流のいずれであってもよいが、吐出の安定性の観点から交流が好ましい。例えば液体が電着を起こす可能性がある場合は、電着を防ぐ目的から交流電圧の印加が好ましい。また、交流の場合の波形は矩形波であることが特に好ましい。
【００６２】
間欠吐出を行う場合には、例えば交流を用いて最大１ｋＨｚまでの矩形波状電圧を印加することにより、周波数に合わせてドット単位で吐出を行うことができる。電圧波形の急激な変化点において液体の電位勾配が大きく変動することが吐出の駆動力になると推測される。１パルス当たりのドット数は、矩形波では２個が基本であり、電圧波形の立ち上がりと落ち込みのタイミングで吐出される。ただし、周波数が高い場合には、電圧波形の立ち上がり時と落ち込み時の両ドットが繋がって一個のドットになってしまう場合がある。
【００６３】
間欠吐出においては、電圧強度に閾値が存在する。図７に示す例では、印加電圧の絶対値、ここでは第１電極および第２電極間の電位差が閾値Ｖ１以上にならないと吐出されず、具体的にはパルスａおよびパルスｂのタイミングでは吐出されるが、パルスｃのタイミングでは吐出されない。閾値Ｖ１の大きさは吐出される液体や第１電極および第２電極の配置にもよるが、通常１００Ｖ〜３ｋＶの範囲内であることが好ましい。また、連続吐出と同様に、特に最適な電圧強度は、吐出口の開口径、液体の物性、基体の表面状態や材質によって変化するため、事前に実験的に決定しておくことが好ましい。このように間欠吐出での吐出量は、電圧強度で制御することができる。
【００６４】
（２）第２電極の配置
本実施態様における第２電極は吐出口と基体との間に配置されており、第２電極および吐出口間の距離をｈ、吐出口の開口径もしくは開口幅、または吐出口における液体の液柱の径をＤとしたとき、ｈ＜２０Ｄを満たすことが好ましい。より好ましくはｈ＜１０Ｄである。第２電極および吐出口間の距離ｈが広すぎると、安定な吐出のために１０ｋＶを超える高電圧が必要となり、駆動が困難になることに加えて、第２電極やその他の部位との間で放電の危険性が増すからである。
【００６５】
また、第２電極および吐出口間の距離ｈは、ｈ＞０．１Ｄを満たすことが好ましく、より好ましくはｈ＞Ｄである。第２電極および吐出口間の距離ｈが狭すぎると誤放電が生じやすくなるからである。また、特に吐出の開始または停止時に液体が誤って第２電極に付着する可能性があり、正確な吐出の妨げになるからである。
【００６６】
一方、第２電極および基体間の距離は適宜設定することでき、特に限定されるものではないが、吐出の直進性やパターン精度に影響することから、好ましくは０．０５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内、より好ましくは０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲内で設定される。第２電極および基体間の距離が狭すぎると、吐出した液体が先に基体表面に吐出された液体に引き寄せられてしまったり、基体表面の凹凸等に引き寄せられてしまったりして、液体の吐出を安定化させる効果が得られにくくなるからである。また、基体の表面状態による電気的な不安定性を誘起する可能性もあるからである。逆に、第２電極および基体間の距離が広すぎると、液体の着弾位置の精度が損なわれる可能性があるからである。
【００６７】
本実施態様においては、吐出した液体が第２電極の吐出用空隙を通過して基体表面に付着する。このため、吐出口と第２電極の吐出用空隙とは、吐出した液体が吐出用空隙を通過できるように配置される必要がある。
【００６８】
例えば図８（ａ）に示すように、第２電極５は吐出用空隙６の中心部が吐出口３の中心部の真下となるように配置することができる。これにより、吐出口３から基体１４へ鉛直方向に液体１３を吐出させることができる。また例えば図８（ｂ）に示すように、第２電極５は吐出用空隙６の中心部が吐出口３の中心部に対して極端にずれるように配置することができる。これにより、液体１３の吐出方向を変化させることが可能である。この現象を利用することで、例えば表面に凹凸を有する基体の凹部または凸部の側面に液体を付着させることや、基体の側面に液体を付着させることが可能となる。
【００６９】
このように本実施態様においては、吐出口と第２電極の吐出用空隙との相対位置を変化させることにより、液体の吐出方向を制御することが可能である。
【００７０】
（３）吐出
本実施態様においては、第１電極および第２電極間に電圧を印加することに加えて、液体に加えられる圧力を制御することにより、液体を吐出することもできる。すなわち、印加電圧の制御に加えて、液体に加えられる圧力を制御することによっても、吐出のＯＮ／ＯＦＦを制御することが可能である。また、液体に加えられる圧力を制御することにより、吐出量を制御することもできる。
【００７１】
第１電極および第２電極間に電圧を印加することに加えて、液体に加えられる圧力を制御することにより吐出量を制御するには、液体の加圧または減圧を行う。液体に負荷される背圧等の推進力は吐出速度に影響し、ライン状のパターンのライン幅またはドット状のパターンのドット径を変動させる。背圧を高めると吐出口から吐出される液体の吐出速度が大きくなり、単位時間当たりの吐出量が増加し、吐出させた液体のライン幅またはドット径が大きくなる。一方、背圧を落とすと吐出口から吐出される液体の吐出速度が小さくなり、単位時間当たりの吐出量が減少し、吐出させた液体のライン幅またはドット径が小さくなる。したがって、背圧等の推進力は必要に応じて調節される。
【００７２】
また、液体の吐出は、上述したように連続的なものであっても間欠的なものであってもよい。吐出のＯＮ／ＯＦＦは、上述したように例えば第１電極および第２電極への印加電圧の変化、さらには液体の圧力の調整によって行うことができる。
【００７３】
（４）液体
本実施態様に用いられる液体は、電気伝導率が１×１０−１０〜１×１０−４Ω−１・ｃｍ−１の範囲内であることが好ましい。液体の電気伝導率が上記範囲であれば、電圧印加による効果として、吐出口から吐出した液体が第２電極および基体の方向に引き寄せられ、基体付近で細く伸び安定して細線状に付着することができるからである。すなわち、液体の電気伝導率が低すぎると、脈動が大きくなり吐出量が安定せず、大きな液滴が断続的に吐出されるようになり、着弾位置も安定しにくいからである。逆に、液体の電気伝導率が高すぎると、先に吐出された液体や基体表面の凹凸等に引き寄せられやすく、吐出方向が安定しにくいからである。また、断続的な吐出になり易く、吐出量が安定しにくいからである。
【００７４】
なお、電気伝導率は、測定時あるいは印加電圧の周波数によって異なるものであるが、本発明における電気伝導率とは、吐出時の印加電圧の周波数における電気伝導率をいう。
【００７５】
上記の液体の電気伝導率の測定は、例えば以下の方法で行うことができる。本実施態様における液体にはペースト状のものなど不均一系の液体が含まれるため、ここでは抵抗成分以外にキャパシタ成分を考慮したモデルを用いて電気伝導率を求める。
【００７６】
図９（ａ）はこの電気伝導率を求めるためのＣとＲの並列回路モデルである。測定・解析の単純化を測るために、印加電圧として、交流電圧にｓｉｎ波を用いると印加電圧Ｖは、以下のように表される。
Ｖ＝Ｖｏ・ｓｉｎωｔ
（Ｖｏ：電圧の振幅、ω：角周波数、ｔ：時間）
これにより、抵抗Ｒに流れる電流ｉｒは
ｉｒ＝Ｖ／Ｒ＝（Ｖｏ／Ｒ）ｓｉｎωｔ
キャパシタＣに流れる電流ｉｃは
ｉｃ＝Ｃ（ｄＶ／ｄｔ）＝Ｖｏ・ω・Ｃ・ｃｏｓωｔ
と表され、流れる電流Ｉは
Ｉ＝ｉｒ＋ｉｃ＝Ｖｏ｛（１／Ｒ）ｓｉｎωｔ＋ω・Ｃ・ｃｏｓωｔ｝
と表される。
【００７７】
ここで、電流Ｉは
Ｉ／Ｖｏ＝（１／Ｒ）ｓｉｎωｔ＋ω・Ｃ・ｃｏｓωｔ
より、
Ｉ／Ｖｏ＝√｛１／Ｒ２）＋（ωＣ）２｝・ｓｉｎ（ωｔ＋α´）
α´＝ｔａｎ−１（ωＣ／（１／Ｒ））＝ｔａｎ−１（ωＣＲ）
ｔａｎα＝ωＣ／（１／Ｒ）＝ωＣＲ
（α´：電圧Ｖと電流Ｉとの位相差）
と書き換えられ、図９（ｂ）のように表される。
【００７８】
ここで、ｒは
ｒ２＝Ｉｍａｘ／Ｖｏ＝１／Ｒ２＋（ωＣ）２
（Ｉｍａｘ：最大電流値）
である。これにより抵抗ＲとキャパシタＣは、
１／Ｒ＝ｒ・ｃｏｓα´
Ｒ＝（１／ｒ）ｃｏｓα´＝（Ｖｏ／Ｉｍａｘ）ｃｏｓ２παｆ
ωＣ＝ｒ´ｓｉｎα´
Ｃ＝（ｒ／ω）ｓｉｎα´＝（Ｉｍａｘ／Ｖｏ・２πｆ）ｃｏｓ２παｆ
（α：電圧Ｖと電流Ｉの位相差（測定値［ｓ］）、ｆ：印加電圧の周波数）
となる。Ｖｏ、ｆは測定条件であるため既知であり、Ｉｍａｘ、αを測定することにより抵抗ＲとキャパシタＣが求められる。
【００７９】
よって、求められた抵抗Ｒから電気伝導率σは
σ＝ｌ／（Ｒ・ａ）
（ｌ：被測定物の長さ、ａ：比測定物の面積）
により求められる。
【００８０】
上述の測定原理に基づき、次のような測定電極、測定装置を使用して電気伝導率を測定することができる。まず、図１０（ａ）に示すように、ＩＴＯガラス電極２１を２枚用意する。このＩＴＯガラス電極２１は、幅１０ｍｍ、長さ９０ｍｍのガラス基板２２に、ＩＴＯ電極２３がエッチング加工により形成されている。ＩＴＯ電極は、先端側に１０ｍｍ角の部分２３ａ、基部側に５ｍｍ角の部分２３ｂ、そして試料接触部分とアンプ接続部を接続する２．５ｍｍ幅の部分２３ｃが連続形成されたパターンを有する。このような２枚のＩＴＯガラス電極を、ＩＴＯ部分を向き合わせて平行に配置し、その間に厚さ３ｍｍのスペーサを入れて固定し、図１０（ｂ）に示すように測定電極２４を組む。そして、ＩＴＯの１０ｍｍ角部分２３ａは試料である液体２５中に浸される。測定電極２４は、ＩＴＯの１０ｍｍ角部分２３ａがちょうど試料に浸る程度に下げるのが好ましく、この１０ｍｍ角部分全体が浸たりきってない場合あるいは測定電極をあまりに深く浸す場合には測定誤差が大きくなる。また、測定電極の一方のＩＴＯガラス電極の５ｍｍ角部分２３ｂはアンプ２６に接続され、もう一方のＩＴＯガラス電極の５ｍｍ角部分２３ｂは測定抵抗３０と接続する。
【００８１】
測定電極２４をセットしたら、ファンクションジェネレーター２７で印加電圧の波形（サイン波、周波数５０Ｈｚ）を作り、振幅、周波数を調整する。ファンクションジェネレーター２７で作られた電圧パルスは、１つをオシロスコープ２８でモニターし、もう一つをアンプ２６に送る。アンプ２６に送られたパルスは、１００倍〜１０００倍程度に増幅されて出力され、測定電極２４を介して液体２５に印加される。
【００８２】
測定電極間に流れた電流は、測定抵抗３０を介し、オシロスコープ２８で観測される。この時に用いる測定抵抗３０の抵抗値は液体に合わせて選択され、例えば使用抵抗としては１Ω、１０Ω、１００Ω、１ｋΩ、１０ｋΩ、１００ｋΩ、１ＭΩ等を選択できる。また大電流が流れた場合に装置を保護する保護抵抗３１は、測定抵抗の５倍程度の値を持ったものを用いる。
【００８３】
このようにしてオシロスコープ２８上に得られた印加電圧波形と電流波形をコンピュータ２９で解析し、印加電圧、最大電流値、位相差を求め、電気伝導率を求める。
【００８４】
この方法は、測定電極の構造が単純であるため洗浄が容易であり、任意の周波数の電気伝導率が測定できる、電気伝導率と同時に誘電率の測定ができる、測定抵抗を選択することにより広い範囲の電気伝導率が測定できる点で有利である。
【００８５】
また、本実施態様に用いられる液体は、単一相の液体に限らず、懸濁液、分散液、エマルジョンなどと呼ばれる複数相からなる液体であってもよい。例えば、液体は吐出温度で液状（流動性を持つ）である必要があるため、有機または無機溶媒を主成分とし、用途に応じてパターニングしたい成分（目的物質）を溶解、分散させたものを用いることができる。通常は、溶媒とバインダーと目的物質とを含む組成で液体が構成されるが、電気伝導率が上記範囲内にあれば、必要に応じて、分散剤、消泡剤、揺変剤などの各種添加剤を自由に混合することができる。
【００８６】
多くの場合、液体の電気伝導率は主成分である溶媒の組成で決定される。所望の電気伝導率を有する溶媒を主成分として液体の設計を行えば、得られた液体の電気伝導率は、組成物にもよるが、ほぼ上記溶媒のそれに近い値となる。
【００８７】
本実施態様に用いられる、電気伝導率が１×１０−１０〜１×１０−４Ω−１・ｃｍ−１の範囲内にある無機溶媒としては、例えば水、ＣＯＣｌ２、ＨＢｒ、ＨＮＯ３、Ｈ３ＰＯ３、Ｈ２ＳＯ４、ＳＯＣｌ２、ＳＯ２Ｃｌ２、ＦＳＯ３Ｈなどが挙げられる。
【００８８】
また、所定の電気伝導率を有する有機溶媒としては、メタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、２−メチル−１−プロパノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、４−メチル−２−ペンタノール、ベンジルアルコール、α−テルピネオール、エチレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールなどのアルコール類；フェノール、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾールなどのフェノール類；ジオキサン、フルフラール、エチレングリコールジメチルエーテル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、エピクロロヒドリンなどのエーテル類；アセトン、メチルエチルケトン、２−メチル−４−ペンタノン、アセトフェノンなどのケトン類；ギ酸、酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸などの脂肪酸類；ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸−ｎ−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸−３−メトキシブチル、酢酸−ｎ−ペンチル、プロピオン酸エチル、乳酸エチル、安息香酸メチル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、炭酸ジエチル、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、セロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート、アセト酢酸エチル、シアノ酢酸メチル、シアノ酢酸エチルなどのエステル類；ニトロメタン、ニトロベンゼン、アセトニトリル、プロピオニトリル、スクシノニトリル、バレロニトリル、ベンゾニトリル、エチルアミン、ジエチルアミン、エチレンジアミン、アニリン、Ｎ−メチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、ｏ−トルイジン、ｐ−トルイジン、ピペリジン、ピリジン、α−ピコリン、２，６−ルチジン、キノリン、プロピレンジアミン、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ−メチルプロピオンアミド、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチル尿素、Ｎ−メチルピロリドンなどの含窒素化合物類；ジメチルスルホキシド、スルホランなどの含硫黄化合物類；ベンゼン、ｐ−シメン、ナフタレン、シクロヘキシルベンゼン、シクロヘキセンなどの炭化水素類；１，１−ジクロロエタン、１，２−ジクロロエタン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，１，２−テトラクロロエタン、１，１，２，２−テトラクロロエタン、ペンタクロロエタン、１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−）、テトラクロロエチレン、２−クロロブタン、１−クロロ−２−メチルプロパン、２−クロロ−２−メチルプロパン、ブロモメタン、トリブロモメタン、１−ブロモプロパンなどのハロゲン化炭化水素類；などが挙げられる。
【００８９】
単独で所望の電気伝導率を有する溶媒がない場合、２種以上の溶媒を混合して用いてもよい。例えば、電気伝導率９．６×１０−７Ω−１・ｃｍ−１のブチルカルビトールと３．８×１０−９Ω−１・ｃｍ−１のブチルカルビトールアセテートとを混合した場合、混合の比率によって図１１のように電気伝導率が変化する。混合溶媒の電気伝導率を１×１０−７Ω−１・ｃｍ−１付近にしたければ、図１１よりブチルカルビトールとブチルカルビトールアセテートとの混合比を４１：５９にすればよいことがわかる。この混合溶媒にパターニングしたい粉体や樹脂を分散、溶解させれば、多くの場合、電気伝導率が１×１０−７Ω−１・ｃｍ−１付近の液体が得られる。
【００９０】
溶剤だけで所望の電気伝導率を得られない場合には、電気伝導率調整物質を添加してもよい。添加することにより電気伝導率を上昇させる電気伝導率調整物質としては、例えばアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、遷移金属塩、希土類金属塩などの各種金属塩をはじめとするイオン化合物が好ましく用いられる。さらに、電気伝導率調整物質は、より少量の添加で高い電気伝導率を得られるものであることがより好ましく、例えば硝酸リチウム、塩化リチウム、硝酸アンモニウムなどが挙げられる。また、可能であれば、少量の水を添加してもよい。少量の水の添加は、電気伝導率調整物質の解離を促進するため電気伝導率を大きく上昇させるからである。
【００９１】
また、電気伝導率調整物質としては酸やアルカリも用いることができる。ただし、本実施態様により得られるパターン形成体が用いられる例えば各種ディスプレイの構成部材を腐食するおそれがある点や、上記の金属塩などに比べて電気伝導率が上がりにくい点に留意する必要がある。
【００９２】
先に挙げた溶媒のうち、室温下で固体のものは、その融点以上に加熱してから吐出ヘッドに供給することで吐出できる。このような方法は例えばホットメルトタイプのインクジェット法で一般的なものであり、液体吐出装置にヒーター部を設ける必要がある点、およびウォーミングアップに時間がかかる点が短所となるが、速乾性を必要とするような用途に有用である。
【００９３】
溶媒の沸点はノズルでの目詰まりの程度に影響するため重要である。好ましい沸点の範囲は１５０℃〜３００℃であり、さらに好ましくは１８０℃〜２５０℃である。溶媒の沸点が低すぎると乾燥による目詰まりが発生しやすく、溶媒の沸点が高すぎると吐出後の乾燥に時間がかかり好ましくない。このような高沸点の溶媒は、液体中の全溶媒成分のうち５０重量％以上を占めることが好ましく、７０重量％以上であることがさらに好ましい。
【００９４】
溶媒に溶解または分散させることのできる目的物質は、ノズルで詰まりを発生するような粗大粒子を除けば特に限定されるものではない。
【００９５】
本実施態様のパターン形成体の製造方法を用いて、例えば液晶ディスプレイ用カラーフィルタの着色層を形成するには液体に各色の着色剤を含有させ、液晶ディスプレイ用ブラックマトリクスを形成するには液体に黒色の着色剤を含有させる。また、電極を形成するには、液体に導電性物質を含有させる。さらに、リブを形成するには、液体にガラス粉体を含有させる。またさらに、液晶セル内のスペーサを形成するには、液体に高粘度物質とバインダー樹脂とを含有させる。
【００９６】
着色剤としては、通常、一般的な有機顔料または無機顔料が用いられる。また、着色剤の表面に樹脂をコーティングしたいわゆる加工顔料と呼ばれる着色剤も同様に使用することができる。さらに、着色剤として染料を用いてもよい。染料としては、油溶性染料；分散染料等の水不溶性染料；直接染料、酸性染料、塩基性染料、食用染料、反応性染料等の水溶性染料を用いることができ、これらの水不溶性染料または水溶性染料は水性溶媒に分散または溶解させて用いられる。
【００９７】
また、着色剤以外にも、目的に応じて、磁性体、光輝性顔料、マット顔料、蛍光物質、導電性物質、セラミックスおよびその前駆体等、各種機能材料を混合して用いることができる。
【００９８】
蛍光物質としては、一般的に知られているものを用いることができる。例えば、赤色蛍光物質としては、（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ、ＹＯ３：Ｅｕなど、緑色蛍光物質としては、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ、ＢａＡｌ１２Ｏ１９：Ｍｎ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｍｇ）Ｏ・α−Ａｌ２Ｏ３：Ｍｎなど、青色蛍光物質としては、ＢａＭｇＡｌ１４Ｏ２３：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕなどが挙げられる。
【００９９】
導電性物質としては、一般的な電極材料を用いることができる。例えば、例えばＡｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の金属；これらの金属の酸化物；ＡｌＬｉ、ＡｌＣａ、ＡｌＭｇ等のＡｌ合金、ＭｇＡｇ等のＭｇ合金、Ｎｉ合金、Ｃｒ合金、アルカリ金属の合金、アルカリ土類金属の合金等の合金；酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化インジウム、酸化亜鉛等の導電性無機酸化物などが挙げられる。
【０１００】
上記の目的物質を強固に接着させるために、各種バインダーを添加するのが好ましい。用いられるバインダーとしては、例えば、エチルセルロース、メチルセルロース、ニトロセルロース、酢酸セルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロースおよびその誘導体；アルキッド樹脂；ポリメタクリル酸、ポリメチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート・メタクリル酸共重合体、ラウリルメタクリレート・２−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体などの（メタ）アクリル樹脂およびその金属塩；ポリＮ−イソプロピルアクリルアミド、ポリＮ，Ｎ−ジチメルアクリルアミドなどのポリ（メタ）アクリルアミド樹脂；ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体、スチレン・マレイン酸共重合体、スチレン・イソプレン共重合体などのスチレン系樹脂；スチレン・ｎ−ブチルメタクリレート共重合体などのスチレン・アクリル樹脂；飽和、不飽和の各種ポリエステル樹脂；ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のハロゲン化ポリマー；ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体等のビニル系樹脂；ポリカーボネート樹脂；エポキシ系樹脂；ポリウレタン系樹脂；ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール等のポリアセタール樹脂；エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・エチルアクリレート共重合樹脂などのポリエチレン系樹脂；ベンゾグアナミン等のアミド樹脂；尿素樹脂；メラミン樹脂；ポリビニルアルコール樹脂及びそのアニオンカチオン変性；ポリビニルピロリドンおよびその共重合体；ポリエチレンオキサイド、カルボキシル化ポリエチレンオキサイド等のアルキレンオキシド単独重合体、共重合体及び架橋体；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのポリアルキレングリコール；ポリエーテルポリオール；ＳＢＲ、ＮＢＲラテックス；テキストリン：アルギン酸ナトリウム；ゼラチン及びその誘導体、カゼイン、トロロアオイ、トラガントガム、プルラン、アラビアゴム、ローカストビーンガム、グアガム、ペクチン、カラギニン、にかわ、アルブミン、各種澱粉類、コーンスターチ、こんにゃく、ふのり、寒天、大豆蛋白等の天然或いは半合成樹脂；テルペン樹脂；ケトン樹脂；ロジン及びロシンエステル；ポリビニルメチルエーテル、ポリエチレンイミン、ポリスチレンスルフォン酸、ポリビニルスルフォン酸などを用いることができる。これらの樹脂は、ホモポリマーとしてだけでなく、相溶する範囲でブレンドして用いてもよい。
【０１０１】
本実施態様においては、吐出時の温度における粘度が０．１ｃｐｓ〜１，０００，０００ｃｐｓの範囲内である液体を用いることが可能であり、典型的には粘度が１００ｃｐｓ〜１００，０００ｃｐｓの範囲内の液体が用いられる。また、粘度が上記範囲外である液体を用いることも可能である。
【０１０２】
さらに、液体は光硬化性または熱硬化性を有することが好ましい。これにより、液体を付着させた後、液体のパターンを容易に固定することができるからである。
【０１０３】
（５）基体
本実施態様に用いられる基体は、特に限定されるものではなく、単純な基板だけでなく、パターン塗工を行いたい物体全般、例えばＰＤＰの背面板も含まれる。また、基体は、その表面にＰＤＰの背面板のようにバリアリブが形成されていてもよい。本実施態様によれば、バリアリブにより仕切られた各セル内に液体を吐出、充填して、セルにより仕切られた複数のパターンを形成することができる。
【０１０４】
本実施態様においては、基体は電気的に接続した状態であっても接続しない状態であってもよい。
【０１０５】
（６）用途
本実施態様のパターン形成体の製造方法を適用しうる用途としては、例えば、以下のものが挙げられる。ディスプレイ用途としては、例えばＰＤＰ蛍光体、リブ、電極、ＣＲＴ蛍光体、液晶ディスプレイ用カラーフィルタ（ＲＧＢ着色層、ブラックマトリクス）、マイクロレンズなどの用途が挙げられる。メモリー、半導体用途としては、例えば磁性体、強誘電体、導電性ペースト（配線、アンテナ）などが挙げられる。グラフィック用途としては、例えば通常印刷、特殊媒体（フィルム、布、鋼板など）への印刷、曲面印刷、各種印刷版などが挙げられる。加工用途としては、例えば粘着材、封止材などが挙げられる。バイオ、医療用途としては、例えば医薬品（微量の成分を複数混合するような）、遺伝子診断用試料などといったものが挙げられる。
【０１０６】
これらの中でも、液体が蛍光物質を含有しており、本実施態様のパターン形成体の製造方法がＰＤＰパネル、エレクトロルミネッセンスディスプレイパネルまたはフィールドエミッションディスプレイパネルに適用されることが好ましい。また、液体が着色剤を含有しており、本実施態様のパターン形成体の製造方法が液晶ディスプレイ用カラーフィルタに適用される、あるいは、液体が黒色の着色剤を含有しており、本実施態様のパターン形成体の製造方法が液晶ディスプレイ用ブラックマトリクスに適用される、あるいは、液体が導電性物質を含有し、本実施態様のパターン形成体の製造方法が電極に適用されることも好ましい。
【０１０７】
特に、本実施態様のパターン形成体の製造方法は、ＰＤＰパネルの蛍光体を形成するのに好適に利用することができる。蛍光物質を含有し、かつ固形分濃度の大きい粘ちょうな液体を基体上に所定のパターン状に吐出することにより、厚盛りの蛍光体パターンを形成することができる。
【０１０８】
また、電圧印加による液体の吐出量は微少であるため、本実施態様のパターン形成体の製造方法は、１００ｎｍ〜１００μｍ程度の微細パターンを形成するのに適している。また、電圧強度や位相によって吐出量を制御できるため、本実施態様のパターン形成体の製造方法は、グラフィック用途のように階調性が必要とされる分野にも適している。
【０１０９】
なお、吐出ヘッド、第１電極、および第２電極等については、後述する「Ｂ．液体吐出装置」の欄に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。
【０１１０】
２．第２実施態様
次に、本発明のパターン形成体の製造方法の第２実施態様について説明する。本発明のパターン形成体の製造方法の第２実施態様は、吐出ヘッドのノズルの吐出口から吐出された液体を第２電極の吐出用空隙を通過させて基体上に付着させ、上記基体上にパターンを形成するパターン形成体の製造方法であって、上記吐出口の近傍に配置された第１電極と、上記吐出口および上記基体の間に配置された上記第２電極と、の間に電圧を印加し、上記第１電極および上記第２電極への印加電圧を制御することにより上記液体の吐出量を制御することを特徴とするものである。
【０１１１】
上述した第１実施態様は電界ジェット法に適用されるが、本実施態様は、第１電極および第２電極への印加電圧を制御することにより液体の吐出量を制御するものであり、電界ジェット法に限定されるものではなく、例えばインクジェット法やディスペンサー法など、一般的な吐出法に適用可能である。
【０１１２】
本実施態様においては、上記第１実施態様に記載したように、電界が吐出量に影響する。したがって、第１電極および第２電極への印加電圧を制御することにより液体の吐出量を制御することができるのである。
なお、液体の吐出量の制御については、上記「１．第１実施態様（１）電圧印加」の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１１３】
液体の吐出方法としては、一般的な液体の吐出法が挙げられ、例えばインクジェット法、ディスペンサー法等が用いられる。インクジェット法の場合、ピエゾ方式であってもよくサーマル方式であってもよい。また、第１実施態様に記載した電界ジェット法も用いることができる。
【０１１４】
また、本実施態様においては、吐出量を制御するために、第１電極および第２電極への印加電圧の制御に加えて、液体に負荷される背圧を調節してもよい。
【０１１５】
本実施態様に用いられる液体は、一般的な吐出法に用いられるものであって、上記の電圧印加による効果が得られるものであれば特に限定されないが、電気伝導率が１×１０−１０〜１×１０−４Ω―１・ｃｍ−１の範囲内であることが好ましい。液体の電気伝導率が低すぎると吐出量の制御が困難となり、また電気伝導率が低すぎても高すぎても液体の着弾位置が安定しにくいからである。
なお、電気伝導率の測定方法および、電気伝導率の調整方法については、上記「１．第１実施態様（４）液体」の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１１６】
また、本実施態様のパターン形成体の製造方法を適用しうる用途としては、上記第１実施態様に記載したものと同様である。この際、粘度の高い液体を用いる場合には電界ジェット法を用いることが好ましい。
【０１１７】
なお、基体については、上記第１実施態様に記載したものと同様であり、吐出ヘッド、第１電極および第２電極等については、後述する「Ｂ．液体吐出装置」の欄に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。
【０１１８】
３．第３実施態様
次に、本発明のパターン形成体の製造方法の第３実施態様について説明する。本発明のパターン形成体の製造方法の第３実施態様は、吐出ヘッドのノズルの吐出口から吐出された液体を第２電極の吐出用空隙を通過させて基体上に付着させ、上記基体上にパターンを形成するパターン形成体の製造方法であって、上記吐出口の近傍に配置された第１電極と、上記吐出口および上記基体の間に配置された上記第２電極と、の間に電圧を印加し、上記吐出口および上記第２電極の吐出用空隙の相対位置を制御することにより上記液体の吐出方向を制御することを特徴とするパターン形成体の製造方法を提供する。
【０１１９】
本実施態様は、吐出口および第２電極の吐出用空隙の相対位置を制御することにより液体の吐出方向を制御するものであり、電界ジェット法に限らず、インクジェット法やディスペンサー法など、一般的な吐出法に適用することができる。
【０１２０】
本実施態様においては、例えば図８（ａ）、（ｂ）に示すように吐出口３の中心部と第２電極５の吐出用空隙６の中心部との相対位置を変化させることにより、液体１３の吐出方向を変化させることができる。図８（ａ）に示すように第２電極５の吐出用空隙６の中心部が吐出口３の中心部の真下となるように配置した場合、液体１３の吐出方向は吐出口３から基体１４に対して鉛直方向となる。一方、図８（ｂ）に示すように第２電極５の吐出用空隙６の中心部が吐出口３の中心部から外れるように配置した場合、液体１３の吐出方向は吐出口３から基体に対して斜め方向となる。このように、吐出口と第２電極の吐出用空隙との相対位置を制御することにより、液体の吐出方向を制御することができるのである。
【０１２１】
この現象を利用することにより、吐出口と第２電極の吐出用空隙との相対位置を制御するだけで、基体や吐出ヘッドを移動させることなく、基体上にパターンを形成することが可能となる。
また、例えば表面に凹凸を有する基体の凹部または凸部の側面に液体を付着させることや、基体の側面に液体を付着させることができ、基体の所望の位置にパターンを形成することが可能となる。
なお、吐出口と第２電極と基体との位置関係については、上記「１．第１実施態様（２）第２電極の配置」の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１２２】
また、本実施態様のパターン形成体の製造方法を適用しうる用途としては、上記第１実施態様に記載したものと同様である。この際、粘度の高い液体を用いる場合には電界ジェット法を用いることが好ましい。
【０１２３】
なお、液体の吐出方法および液体については上記第２実施態様に記載したものと同様であり、また基体については上記第１実施態様に記載したものと同様であり、さらに吐出ヘッド、第１電極および第２電極等については、後述する「Ｂ．液体吐出装置」の欄に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。
【０１２４】
Ｂ．液体吐出装置
次に、本発明の液体吐出装置について説明する。本発明の液体吐出装置は、供給口、上記供給口より供給される液体を吐出口より吐出するノズル、および上記吐出口の近傍に配置された第１電極を有する吐出ヘッドと、上記吐出ヘッドに対して上記液体の吐出方向に所定の間隙を置いて配置され、吐出用空隙を有する第２電極と、上記第１電極および上記第２電極に印加される電圧を制御する電圧制御部と、上記吐出ヘッドに対向して配置され、基体を固定するステージとを有する液体吐出装置であって、上記吐出ヘッドおよび上記ステージは相対的に移動可能であり、上記第１電極および上記第２電極に電圧を印加しながら上記液体を上記第２電極の吐出用空隙を通過させて上記基体上に吐出することを特徴とするものである。
【０１２５】
本発明の液体吐出装置は、吐出ヘッドに対して液体の吐出方向に所定の間隙を置いて第２電極が配置されていることにより、液体の吐出が制御できるものである。この液体の吐出の制御手段としては、三つの態様がある。液体の吐出の制御手段の第１の態様は、電圧制御部であり、第１電極および第２電極への印加電圧を制御することにより液体の吐出量を制御するものである。液体の吐出の制御手段の第２の態様は、吐出ヘッドおよび第２電極は相対位置を移動させる移動手段であり、吐出ヘッドの吐出口および第２電極の吐出用空隙の相対位置を制御することにより液体の吐出方向を制御するものである。液体の吐出の制御手段の第３の態様は、電圧制御部であり、第１電極および第２電極の間に電圧を印加することにより液体の吐出のＯＮ／ＯＦＦを制御するものである。
【０１２６】
第１の態様においては、電圧制御部が、第１電極に接続され第１電極への印加電圧を制御する第１電圧制御部と、第２電極に接続され第２電極への印加電圧を制御する第２電圧制御部とを有していることが好ましく、これにより第１電圧制御部および第２電圧制御部の両方で印加電圧を任意に変更可能であるので、様々な吐出量の制御が可能となる。
【０１２７】
第２の態様においては、吐出口と第２電極の吐出用空隙との相対位置を変更するだけで、目的とするパターンを形成することができ、また基体の所望の位置に液体を付着させることができる。
【０１２８】
第３の態様においては、第１電極および第２電極の間に電圧を印加することにより吐出口から液体を吐出させ、液体のメニスカスを変形させることができるので微細なパターンを形成することが可能である。
【０１２９】
このように本発明の液体吐出装置は、様々な液体の吐出の制御が可能である。
【０１３０】
図１に本発明の液体吐出装置の一例について概要を示す。吐出ヘッド１は、ノズル２を有し、吐出ヘッド１の先端には吐出口３が設けられている。吐出ヘッド１には貯蔵タンク１０が接続されており、この貯蔵タンク１０は液体１３を貯蔵し吐出ヘッド１に供給する。貯蔵タンク１０には空気ポンプ１２が接続されており、この空気ポンプ１２から供給される空気によって貯蔵タンク１０内の液体１３の液面に圧力をかけることで吐出ヘッド１に液体１３が供給される。吐出ヘッド１には圧力制御部１１が接続されており、この圧力制御部１１から供給される空気によって吐出ヘッド１内の液体１３の液面に背圧Ｐが加えられる。吐出ヘッド１のノズル２の内壁には第１電極４が設置されている。ノズル２は吐出口３の位置に近づくにつれて細くなり、液体のノズルでの抵抗を緩和している。また、吐出ヘッド１の液体の吐出方向に第２電極５が配置されている。電圧制御部１７は、第１電圧制御部８および第２電圧制御部９を有し、第１電圧制御部８は第１電極４に接続され、第２電圧制御部９は第２電極５に接続されている。さらに、吐出ヘッド１と対向するように、基体１４を固定するステージ７が配置されている。
【０１３１】
この液体吐出装置により、ステージ７を水平移動させると、吐出ヘッド１が吐出開始位置に到達して吐出を開始する。本発明においては、吐出ヘッド１に対して液体１３の吐出方向に所定の間隙を置いて第２電極５が配置されているので、基体１４の表面状態（リブ等の突起構造、先に形成されたパターン、先に吐出された液体など）や形成するパターンによらず常に安定な吐出が可能となる。これにより、例えば表面に凹凸を有する基体や導電性の差異を有する基体を用いたとしても、凹凸の凸部や導電性の高い部位に引き寄せられることなく、目的の方向に液体を吐出することができる。また、例えば先行して吐出された液体のパターンが乾燥する前に吐出したとしても、先行する液体のパターンに引き寄せられることなく、目的の方向に液体を吐出することができる。さらに、先行する液体のパターンに隣接して、先行する液体のパターンの隙間に、あるいは、先行する液体のパターンの上に、後続の液体のパターンを正確に形成することが可能である。
【０１３２】
なお、上記の説明では、ステージを動かしてパターンを形成する例を挙げたが、吐出ヘッドを走査してパターンを形成してもよい。また、吐出ヘッドおよびステージを移動させなくても、吐出ヘッドに対して第２電極を所望の方向に移動させることにより目的のパターンを形成することも可能である。
以下、本発明の液体吐出装置の各構成について説明する。
【０１３３】
１．吐出ヘッド
本発明における吐出ヘッドは、供給口と、上記供給口より供給される液体を吐出口より吐出するノズルと、上記吐出口の近傍に配置された第１電極とを有するものである。
【０１３４】
また、吐出ヘッドおよびステージは相対的に移動可能であり、例えば吐出ヘッドが所望の方向に移動することにより目的のパターンを形成することができる。さらに、吐出ヘッドおよび第２電極は相対的に移動可能であり、例えば第２電極が所望の方向に移動することにより液体の吐出方向を制御できる。
なお、液体の吐出方向の制御については、上述した「Ａ．パターン形成体の製造方法」の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１３５】
本発明の液体吐出装置は、吐出ヘッドが一つであってもよく、複数の吐出ヘッドを有していてもよい。複数の吐出ヘッドを有する場合、各吐出ヘッドによる吐出の時間的間隔や、隣接する吐出ヘッド間の距離は特に制約されない。また、ある吐出ヘッドにより吐出した液体が乾燥する前に、他の吐出ヘッドにより液体の吐出を開始することができる。このため、種類の異なる液体をほぼ同時に塗布することもできる。
【０１３６】
また、吐出ヘッドは、一つのノズルを有していてもよく、複数のノズルを有していてもよい。複数のノズルを有する場合、隣接するノズル間の距離は特に制約されない。
【０１３７】
さらに、吐出ヘッドの吐出方法は特に限定されるものではなく、吐出ヘッドとしては、例えばピエゾ方式やサーマル方式のインクジェット法により液体を吐出するもの、ディスペンサー法により液体を吐出するもの、電界ジェット法により液体を吐出するものなどを用いることができる。ただし、上記の第３の態様のように、第１電極および第２電極の間に電圧を印加することにより吐出口から液体を吐出する場合は、電界ジェット法により液体を吐出する吐出ヘッドが用いられる。
【０１３８】
吐出ヘッドは、導電性材料または絶縁性材料のいずれを用いて形成してもよい。なお、絶縁性材料には半導体が含まれる。吐出ヘッドを形成できる導電性材料としては、例えばステンレス、真鍮、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅなどを用いることができる。このような導電性材料を用いる場合には、後述するノズル自身が第１電極として機能し得る。また、吐出ヘッドを形成できる絶縁性材料としては、例えばガラス、雲母、酸化ジルコニウム、アルミナ、窒化ケイ素、窒化アルミニウムなどのセラミックス材料、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフッ化エチレン類などのプラスチック材料などを用いることができる。
以下、吐出ヘッドの各構成について説明する。
【０１３９】
（１）ノズル
本発明におけるノズルは、供給口より供給される液体を吐出口より吐出するものである。ノズル自身を電極材料で構成するか、ノズルの内壁に第１電極を配置するか、ノズル内壁に接しない流路内部に第１電極を配置するか、ノズルの外側に第１電極を配置するか、ノズルの壁の中に第１電極を埋設することにより、液体に電圧を印加しながら吐出を行うことができる。
【０１４０】
ノズルの吐出口の形状としては特に限定されるものではなく、孔状であってもよくスリット状であってもよい。
【０１４１】
吐出口が孔状である場合、円形または多角形などの孔状とすることができる。孔状吐出口の開口径は、５〜２０００μｍの範囲内であることが好ましく、メニスカスの安定性や目詰まり防止の観点から１０〜１０００μｍの範囲内であることがさらに好ましい。また開口径は、吐出する液体によっても異なるが、吐出するパターンの幅に対して１／２倍〜５０倍の範囲内で選択することが好ましい。
【０１４２】
一方、吐出口がスリット状である場合、スリット状吐出口の開口幅は、孔状吐出口の開口径と同様に、５〜２０００μｍの範囲内であることが好ましく、メニスカスの安定性や目詰まり防止の観点から１０〜１０００μｍの範囲内であることがさらに好ましい。
【０１４３】
またノズルには、例えば図１２に示すようにノズル２および吐出口３の中心部であって基体に対して鉛直方向に針状体４１が配置されていてもよい。この場合、針状体４１の表面に液体１３を接触させながら、その先端から液体１３を吐出させる。先端に突出した針状体４１が液体１３のメニスカスの変形を促進し、吐出の開始を安定化させることができる。
【０１４４】
図１２においては針状体を示したが、棒状体であってもよい。中でも、メニスカスの変形を促進するために先端が尖っている方が好ましいことから、針状体であることが好ましい。一方、先端が尖っていない棒状体である場合は、先端の径が１０００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以下であることがさらに好ましい。
【０１４５】
また、針状体もしくは棒状体を形成する材料としては、例えば金属、絶縁性材料等が挙げられる。
【０１４６】
ノズルを形成する材料としては、特に限定されないが、例えば導電性材料や絶縁性材料が挙げられる。なお、絶縁性材料には半導体が含まれる。ノズルを形成する導電体材料としては、例えばステンレス鋼、真鍮、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅなどが挙げられる。また、ノズルを形成する絶縁体材料としては、例えばガラス、雲母、酸化ジルコニウム、アルミナ、窒化珪素などのセラミック材料、ＰＥＥＫ、フッ素樹脂、ポリアミドなどのプラスチック材料などが挙げられる。
【０１４７】
ノズルの先端面は、液体が濡れ広がってしまわないようにフッ素樹脂等の表面自由エネルギーの低いもので被覆されていることが好ましい。液体が濡れ広がってしまうと吐出口でのメニスカスの形成が不安定になる他、吐出停止時に汚れとして残存し、後の吐出に悪影響を与える可能性があるからである。
【０１４８】
第１電極をノズルの外側に配置する場合には、ノズル壁の厚みは１〜１０００μｍの範囲内であることが好ましい。
【０１４９】
（２）第１電極
本発明における第１電極は、吐出口の近傍に配置されているものである。第１電極の形態としては、上述したように、（１）ノズル自身を電極材料で構成する、（２）ノズルの内壁に第１電極を配置する、（３）ノズル内壁に接しない流路内部に第１電極を配置する、（４）ノズルの外側に第１電極を配置する、（５）ノズルの壁の中に第１電極を埋設する、などのいずれでもよい。
【０１５０】
上記の（２）〜（５）の場合、吐出口および第１電極間の距離は、必要な電圧の大きさと関係するが、非常に広い範囲内で自由に配置することが可能である。例えば、十分大きな電圧を与えれば、吐出速度にもよるが、第１電極を吐出口から１０ｃｍ以上離した場合であっても吐出が可能である。必要な印加電圧強度の観点から、吐出口および第１電極間の距離は３０ｍｍ以内であることが好ましく、１０ｍｍ以内であることがさらに好ましい。このような第１電極配置の自由度は吐出ヘッド設計において大きな利点となり得るものである。
【０１５１】
液体の導電性が高い場合や、複数のノズルをアレイ状に配列し、隣接するノズルに別々の信号を与えるような場合には、放電またはクロストークを抑制するために、吐出口および第１電極間の距離は０．０５ｍｍ以上であることが好ましく、より好ましくは０．１ｍｍ〜１０ｍｍ、さらに好ましくは０．１５ｍｍ〜５ｍｍの範囲内とする。
【０１５２】
第１電極の形成材料としては、特に限定されないが、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌなどの金属；ステンレス、真鍮などの合金；ＩＴＯなどの導電性セラミックス；等が好ましく用いられる。流路内部に第１電極を配置する場合には、第１電極の変質、摩耗を防止する目的で、第１電極表面にハードコート等の被覆を施してもよい。
【０１５３】
２．第２電極
本発明における第２電極は、吐出ヘッドに対して液体の吐出方向に所定の間隙を置いて配置されるものであり、吐出用空隙を有している。
【０１５４】
第２電極の形状としては、円形や多角形などが挙げられ、目的に応じて適宜選択される。
【０１５５】
第２電極の吐出用空隙としては、例えば図１３（ａ）〜（ｃ）に示すような円形または多角形などの貫通孔６ａ、あるいは例えば図１３（ｄ）、（ｅ）に示すようなスリット６ｂ等が挙げられる。図１３（ａ）〜（ｃ）において第２電極５は一つの貫通孔６ａを有しているが、貫通孔は複数であってもよい。
【０１５６】
本発明においては、吐出した液体は第２電極との間で引力を生じることから、吐出用空隙が貫通孔である場合、貫通孔の形状としては、液体が第２電極の吐出用空隙を通過する際に第２電極の一部に片寄って引き寄せられることがないような形状であることが好ましい。吐出した液体が第２電極の一部に片寄って引き寄せられてしまうと、液体の吐出の安定性が損なわれ、目的とする位置に液体を付着させることができなくなるからである。具体的には、貫通孔の形状が線対称であり、少なくとも２本の対称軸を有することが好ましい。
【０１５７】
第２電極の吐出用空隙の最小径（吐出用空隙に入る円の最大径）ｒは、第２電極および吐出口間の距離ｈ、液体の種類、吐出口の開口径、目的とするサイズ等によって適宜選択されるものではあるが、吐出口の開口径もしくは開口幅、または吐出口における液体の液柱の径をＤとしたとき、Ｄ／２＜ｒ＜２０Ｄを満たすことが好ましい。ｒが小さすぎると、特に吐出の開始または停止時に液体が誤って第２電極に付着する可能性が高くなるからである。一度液体が第２電極に付着すると、その後の吐出量や吐出方向の制御が極めて困難になる。一方、ｒが大きすぎると、第２電極の寄与が小さくなり、第２電極が存在しない場合と同様に基体および第１電極間の電界が吐出の駆動力となるので、基体表面の状態によって吐出状況が変化してしまう可能性があるからである。
【０１５８】
また、複数のノズルを隣接して配置するような場合、各ノズルの吐出口に対応して配置される第２電極はノズルに対応して区切られていることが好ましい。また、隣接するノズルに異なる信号を送る場合には、各ノズルに対応する第２電極は電気的にも独立している必要がある。
【０１５９】
また、第２電極および吐出ヘッドは相対的に移動可能であることが好ましい。これにより、液体の吐出方向を制御できるからである。なお、液体の吐出方向の制御については、上述した「Ａ．パターン形成体の製造方法」の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１６０】
第２電極の形成材料としては、上述した第１電極と同様のものを用いることができる。中でも、加工適性およびコストの点から金属が好ましく用いられる。
【０１６１】
また、第２電極はそれ自体が自立して固定される必要があるため、１点で支持した場合に撓み等の変形が起こってはならない。強度を増す目的で、セラミックやプラスチックなどの絶縁性の部材の表面に電極パターンを形成したものを用いてもよい。
【０１６２】
複数のノズルに対応して第２電極を配置する場合、第２電極としては、ポリイミドなど高絶縁性の部材上に複数の電極パターンを形成したものが好ましく用いられる。
【０１６３】
また、第２電極に吐出した液体が付着するのを極力避ける必要があり、そのために第２電極の表面はフッ素樹脂等の表面自由エネルギーの低いもので被覆されていることが好ましい。
【０１６４】
３．電圧制御部
本発明における電圧制御部は、第１電極および第２電極間に印加される電圧を制御するものである。本発明においては、この電圧制御部によって第１電極および第２電極への印加電圧を制御することにより、液体の吐出量を制御することができる。また、この電圧制御部によって第１電極および第２電極の間に電圧を印加することにより、液体の吐出のＯＮ／ＯＦＦを制御することができる。
【０１６５】
電圧制御部は、第１電極に接続され、第１電極への印加電圧を制御する第１電圧制御部と、第２電極に接続され、第２電極への印加電圧を制御する第１電圧制御部とを有するものであることが好ましい。第１電圧制御部および第２電圧制御部は、それぞれ例えばパルス発生器と電源とを有する。これらにより印加電圧の電圧強度、周波数、位相などを適切に設定する。印加電圧の電圧強度、周波数、位相などを変化させることで、液体の吐出量または液体の吐出のＯＮ／ＯＦＦを制御するのである。
【０１６６】
なお、印加電圧の制御、液体の吐出量の制御、および、液体の吐出のＯＮ／ＯＦＦの制御等については、上述した「Ａ．パターン形成体の製造方法」の欄に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１６７】
４．ステージ
本発明におけるステージは、吐出ヘッドに対向して配置され、基体を固定するものである。また、吐出ヘッドおよびステージは相対的に移動可能であり、例えば吐出ヘッドが所望の方向に移動することにより目的のパターンを形成することができる。
【０１６８】
ステージとしては、基体を固定することができるものであれば特に限定されるものではない。
【０１６９】
５．その他
本発明の液体吐出装置は、液体に加えられる圧力を制御する圧力制御部を有していてもよい。電圧の印加に加えて、圧力制御部によって液体に圧力をかけることにより、吐出のＯＮ／ＯＦＦを制御したり、吐出量を制御したりすることができるからである。
【０１７０】
この圧力制御部は、吐出ヘッド内に配置されていてもよく、吐出ヘッドに接続されていてもよい。吐出ヘッド内に配置される圧力制御部としては、例えばシリンジやピストン、または、サーマル方式のインクジェット法におけるヒーターやピエゾ方式のインクジェット法におけるピエゾ素子などが挙げられる。また、吐出ヘッドに接続される圧力制御部としては、例えば空気ポンプなどが挙げられる。
【０１７１】
また本発明においては、吐出ヘッドの供給口に液体を供給する貯蔵タンクが、吐出ヘッドの供給口に接続されていてもよい。
【０１７２】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【０１７３】
以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明する。
［実施例１］
プラズマディスプレイパネルの蛍光体を形成した例を示す。
【０１７４】
（１）緑色蛍光体用ペーストの調製
まず、下記成分を下記割合で、加熱還流機構を有する容器に入れ、６０℃で１２時間攪拌し溶解した後、室温まで冷却し、緑色用樹脂溶液を調製した。
（緑色用樹脂溶液の組成）
・エチルセルロース（ＳＴＤ−２００、ダウケミカルズ社製）：３．０重量部
・エチルセルロース（ＳＴＤ−４、ダウケミカルズ社製）：１８．２重量部
・ブチルカルビトール（ダイセル化学（株）製）：３９．４重量部
・ベンジルアルコール（関東化学（株）製）：１６．９重量部
・ターピネオール（ヤスハラケミカル（株）製）：２２．５重量部
【０１７５】
次に、上記緑色用樹脂溶液に、さらに緑色蛍光物質および溶剤を下記割合で加え、ダブルプラネタリーミキサーにより混練した後、３本ロールミルで３回処理した。得られた分散体を５００メッシュで濾過し、緑色蛍光体用ペーストを得た。得られた緑色蛍光体用ペーストの粘度は２３．０℃にて１８３ｐｏｉｓｅで、電気伝導率は２．２×１０−７Ω−１・ｃｍ−１であった。
（緑色蛍光体用ペーストの組成）
・緑色用樹脂溶液：４７．８重量部
・緑色蛍光物質（化成オプトニクス社製）：３６．０重量部
・３−メトキシブチルアセテート（ダイセル化学（株）製）：７．０重量部
・プロピレングリコールｎ−ブチルエーテル（ダワノールＰｎＢ、ダウケミカルズ社製）：８．１重量部
・ジアセトンアルコール（純正化学（株）製）：１．１重量部
【０１７６】
（２）赤色蛍光体用ペーストの調製
まず、下記成分を下記割合で、上記実施例の緑色用樹脂溶液と同じ方法により赤色用樹脂溶液を調製した。
（赤色用樹脂溶液の組成）
・エチルセルロース（ＳＴＤ−２００、ダウケミカルズ社製）：４．５重量部
・エチルセルロース（ＳＴＤ−４、ダウケミカルズ社製）：１１．２重量部
・ブチルカルビトール（ダイセル化学（株）製）：４２．２重量部
・ベンジルアルコール（関東化学（株）製）：１８．１重量部
・ターピネオール（ヤスハラケミカル（株）製）：２４．１重量部
【０１７７】
次に、上記赤色用樹脂溶液に、さらに赤色蛍光物質、溶剤および電気伝導率調整物質を下記割合で加え、上記緑色蛍光体用ペーストと同じ方法により赤色蛍光体用ペーストを調製した。電気伝導率調整物質は、上記緑色蛍光体用ペーストとの電気伝導率差を調節するために添加した。ここでは、電気伝導率の上昇率が大きいことと、塗布後の加熱分解除去が容易なことから、硝酸アンモニウムを選択した。得られた赤色蛍光体用ペーストの粘度は２３．０℃にて１０４ｐｏｉｓｅで、電気伝導率は６．３×１０−６Ω−１・ｃｍ−１であった。
（赤色蛍光体用ペーストの組成）
・赤色用樹脂溶液：４０．３重量部
・赤色蛍光物質（化成オプトニクス社製）：４５．０重量部
・３−メトキシブチルアセテート（ダイセル化学（株）製）：６．３重量部
・プロピレングリコールｎ−ブチルエーテル（ダワノールＰｎＢ、ダウケミカルズ社製）：７．３重量部
・ジアセトンアルコール（純正化学（株）製）：１．０重量部
・硝酸アンモニウム（関東化学（株）製）：０．１重量部
【０１７８】
（３）青色蛍光体用ペーストの調製
まず、下記成分を下記割合で混合し、上記実施例の緑色用樹脂溶液と同じ方法により青色用樹脂溶液を調製した。
（青色用樹脂溶液の組成）
・エチルセルロース（ＳＴＤ−２００、ダウケミカルズ社製）：４．７重量部
・エチルセルロース（ＳＴＤ−４、ダウケミカルズ社製）：１１．７重量部
・ブチルカルビトール（ダイセル化学（株）製）：４１．８重量部
・ベンジルアルコール（関東化学（株）製）：１７．９重量部
・ターピネオール（ヤスハラケミカル（株）製）：２３．９重量部
【０１７９】
次に、上記青色用樹脂溶液に、さらに青色蛍光物質、溶剤および電気伝導率調整物質を下記割合で加え、上記緑色蛍光体用ペーストと同じ方法により、青色蛍光体用ペーストを調製した。さらに、上記赤色蛍光体用ペーストとの電気伝導率差を調節するために、電気伝導率調整物質に加えてジメチルスルホキシドを添加した。ジメチルスルホキシドは、電気伝導率調整物質のイオン化を促進するため、さらに電気伝導率が増大する。得られた青色蛍光体用ペーストの粘度は２３．０℃にて１０７ｐｏｉｓｅで、電気伝導率は１．５×１０−５Ω−１・ｃｍ−１であった。
（青色蛍光体用ペーストの組成）
・青色用樹脂溶液：４２．６重量部
・青色蛍光物質（化成オプトニクス社製）：４０．０重量部
・３−メトキシブチルアセテート（ダイセル化学（株）製）：６．６重量部
・プロピレングリコールｎ−ブチルエーテル（ダワノールＰｎＢ、ダウケミカルズ社製）：７．６重量部
・ジアセトンアルコール（純正化学（株）製）：１．０重量部
・硝酸アンモニウム（関東化学（株）製）：０．２重量部
・ジメチルスルホキシド（関東化学（株）製）：２．０重量部
【０１８０】
（４）蛍光体用ペーストの吐出
プラズマディスプレイパネルの背面板、すなわち基体の表面に設けられたストライプ状セル内に赤色、緑色、青色の順序で各蛍光体用ペーストを吐出した。
【０１８１】
ストライプ状セルを画成するバリアリブの寸法は、高さが０．１４ｍｍ、ピッチ幅が０．３０ｍｍ、ベース部分の幅が０．１０ｍｍ、トップ部分の幅が０．０６ｍｍであった。
【０１８２】
吐出ヘッドは赤色、緑色、青色蛍光体用ペースト共に複数の吐出口が横一列に配列され複数のノズルを有するものであり、吐出口の仕様は以下の通りである。
・開口径：５００μｍ
・開口ピッチ：９００μｍ
・開口深さ（ノズル先端の開口径に絞られた部分の長さ）：１００μｍ
・吐出口数：３４０
・材質：マセライト
【０１８３】
第２電極は厚さ１ｍｍのステンレス板に、図１３（ｄ）に示すような吐出口に対応した長方形のスリットを有するものを用いた。このスリットの寸法は、開口幅ａ＝０．５ｍｍ、開口ピッチｂ＝０．４ｍｍ、開口長さｃ＝６ｍｍとした。また、吐出口と第２電極との距離は２００μｍとし、ｘ＝０．２５ｍｍ、ｙ＝１．５ｍｍの地点に吐出口の中心部が重なるように位置を調整した。
【０１８４】
液体吐出装置の運転条件は以下の通りである。
・基体走査速度：７０ｍｍ／ｓｅｃ
・第２電極と基体との間の距離：５００μｍ
・吐出口とセルとの相対位置：吐出口の中心部が標的セルの中心部にくるように調整
・塗布順序：緑色、赤色、青色の順
・赤色、緑色、青色蛍光体用ペーストの各吐出ヘッド間の距離：８０ｍｍ
・第１電極への印加電圧：緑色蛍光体用ペーストはＶｐ−ｐ＝７ｋＶ、ｆ＝８００Ｈｚの矩形波、赤色蛍光体用ペーストはＶｐ−ｐ＝５ｋＶ、ｆ＝１．５ｋＨｚの矩形波、青色蛍光体用ペーストはＶｐ−ｐ＝４ｋＶ、ｆ＝４ｋＨｚの矩形波
・第２電極への印加電圧：赤色、緑色、青色蛍光体用ペースト共に０Ｖ
・ヘッドの背圧：吐出される蛍光体用ペーストが標的セルを１００％充填するように調整
【０１８５】
（５）乾燥
蛍光体用ペーストの塗布後の基体は、８０℃のオーブンで６０分乾燥し、ＰＤＰパネルの蛍光体を形成した。
【０１８６】
（６）評価
基体上に赤色、緑色、青色蛍光体用ペーストの塗布を行った直後に、各セルをレーザー顕微鏡で観察したところ、各色蛍光体用ペーストが全て所定のセル内に充填されており、隣接するセルに跨って充填されている部分は見られなかった。また、乾燥により得られたＰＤＰパネルの蛍光体に上方からブラックライトを照射して観察したところ、各色のセル飛び、混色は見られなかった。
【０１８７】
［比較例１］
第２電極を用いないで、吐出口と基体との距離を４００μｍとした他は、実施例１と同様にしてＰＤＰパネルの蛍光体を形成した。
【０１８８】
（評価）
実施例１と同様にして、ＰＤＰパネルの蛍光体に上方からブラックライトを照射して観察したところ、２色目の緑色蛍光体用ペースト、および、３色目の青色蛍光体用ペーストは、いずれも正規のセル内には充填されずに、赤色用のセルに充填されていた。
【０１８９】
［実施例２］
液晶ディスプレイ用カラーフィルタの着色層を形成した例を示す。ここでは、基体表面に撥液性領域および親液性領域からなる濡れ性変化パターンを光触媒を用いて形成し、各色のインキがパターニングすべき領域からはみ出さないようにした。
【０１９０】
（１）光触媒含有層形成用塗工液の調製
下記の成分を混合し、１００℃で２０分間攪拌して、光触媒含有層形成用塗工液を調製した。
（光触媒含有層形成用塗工液の組成）
・イソプロピルアルコール：３ｇ
・フルオロアルキルシラン（トーケムプロダクツ製ＭＦ−１６０Ｅ：Ｎ−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］−Ｎ−エチル−パーフルオロオクタンスルホンアミドのイソプロピルエーテル５０重量％溶液）：０．０７ｇ
・酸化チタンゾル（石原産業製ＳＴＫ−０１）：３ｇ
・シリカゾル（日本合成ゴム製グラスカＨＰＣ７００２）：０．６ｇ
・アルキルアルコキシシラン（日本合成ゴム製ＨＰＣ４０２Ｃ）：０．２ｇ
【０１９１】
（２）光触媒含有層の形成
パターンピッチが７６μｍ×２５９μｍで、線幅２３μｍのクロム薄膜パターンからなるブラックマトリクスを有するソーダガラス製の透明基板上に、上記の光触媒含有層形成用塗工液をスピンコーターにより塗布し、１５０℃、１０分間の乾燥処理後、加水分解、重縮合反応を進行させて、光触媒がオルガノポリシロキサン中に強固に固定された厚み０．５μｍの透明な光触媒含有層を形成した。
【０１９２】
この光触媒含有層に、マスクを介して水銀灯（波長３６５ｎｍ）により７０ｍＷ／ｃｍ２の照度で３分間、光線を照射し、非照射部位と照射部位との水に対する接触角を測定した。接触角の測定は、接触角測定器（協和界面科学（株）製ＣＡ−Ｚ型）を用い、非照射部位または照射部位にマイクロシリンジから水滴を滴下して３０秒後に行った。その結果、非照射部位における水の接触角は７０°であるのに対して、照射部位における水の接触角は１０°以下であり、照射部位が高親水性となって、照射部位と非照射部位との濡れ性の差を利用してパターン形成が可能なことが確認された。
【０１９３】
さらに、ＪＩＳ Ｋ６７６８に規定する濡れ試験において示された標準液を用い、光触媒含有層の表面の非照射部位に液滴を接触させて３０秒後の接触角（θ）を測定し、ジスマンプロット（横軸：標準液の表面張力、縦軸：ｃｏｓθ）を作成し、グラフを外挿したところ、ｃｏｓθ＝０となる点が示す表面張力、すなわち、非照射部位の臨界表面張力は３０ｍＮ／ｍであった。同じ方法で、照射部位における臨界表面張力を測定したところ、７０ｍＮ／ｍであった。
【０１９４】
（３）光触媒含有層の露光
パターンピッチが７６μｍ×２５９μｍで、かつ、上記ブラックマトリクスの線幅（２３μｍ）よりも狭い幅（１０μｍ）の遮光パターンを有するマスクを、上記透明基板の光触媒含有層上に配置し、ブラックマトリクスと重なるように位置合わせした後、このマスクを介して水銀灯（波長３６５ｎｍ）により７０ｍＷ／ｃｍ２の照度で５０秒間、光触媒含有層を露光して、照射部位を高親水性とした。各照射部位は、ブラックマトリクス上に存在する幅１０μｍの非照射部により区画され、ブラックマトリクスに囲まれた７６μｍ×２５９μｍの大きさの画素部形成領域と、その周囲のブラックマトリクスと重なる領域とを有していた。
【０１９５】
（４）着色層形成用インキの調製
下記の成分のうち、まず、顔料、高分子分散剤および溶剤を混合し、３本ロールおよびビーズミルを用いて顔料分散液を得た。その顔料分散液をディソルバー等で十分攪拌しながら、その他の材料を少量ずつ添加し、赤色着色層形成用インキを調製した。
【０１９６】
（赤色着色層形成用インキの組成）
・顔料（Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２５４）：１０重量部
・高分子分散剤（ＡＶＥＣＩＡ社製ソルスパース２４０００）：２重量部
・バインダー（グリシジルメタクリレート−スチレン共重合体）：６重量部
・第一エポキシ樹脂（ノボラック型エポキシ樹脂、油化シェル社製エピコート１５４）：４重量部
・第二エポキシ樹脂（ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル）：１０重量部
・硬化剤（トリメリット酸）：８重量部
・溶剤（３−エトキシプロピオン酸エチル）：６０重量部
【０１９７】
さらに、上記組成中のＣ．Ｉ．ピグメントレッド２５４に代えてＣ．Ｉ．ピグメントグリーン３６を同量用いる他は赤色着色層形成用インキの場合と同様にして緑色着色層形成用インキを調製した。さらに、上記組成中のＣ．Ｉ．ピグメントレッド２５４に代えてＣ．Ｉ．ピグメントブルー１５：６を同量用いる他は赤色着色層形成用インキの場合と同様にして青色着色層形成用インキを調製した。
【０１９８】
（５）カラーフィルタの作製
上記の赤色、緑色、青色着色層形成用インキを上記光触媒含有層が形成された透明基板の所定の位置に塗布した。吐出ヘッドは赤色、緑色、青色着色層形成用インキ共に複数の吐出口が横一列に配列され複数のノズルを有するものであり、吐出口の仕様は以下の通りである。
・開口径：１００μｍ
・開口ピッチ：２２８μｍ
・開口深さ（ノズル先端の開口径に絞られた部分の長さ）：１００μｍ
・吐出口数：３００
・材質：マセライト
【０１９９】
第２電極は厚さ１ｍｍのステンレス板に、吐出口に対応した円形の貫通孔を有するものを用いた。この貫通孔の径は０．１ｍｍとし、吐出口の中心部が円形の貫通孔の中心部と重なるように位置を調整した。吐出口と第２電極との距離は１５０μｍとした。
【０２００】
液体吐出装置の運転条件は以下の通りである。
・基体走査速度：４０ｍｍ／ｓｅｃ
・第２電極と透明基板との距離：３００μｍ
・吐出口と画素部形成領域との相対位置：吐出口の中心部が標的画素部形成領域の中心部にくるように調整
・塗布順序：赤色、緑色、青色の順
・赤色、緑色、青色着色層形成用インキの各吐出ヘッド間の距離：８０ｍｍ
・第１電極への印加電圧：赤色、緑色、青色着色層形成用インキ共にＶｐ−ｐ＝２．５ｋＶ、ｆ＝７００Ｈｚの矩形波
・第２電極への印加電圧：赤色、緑色、青色着色層形成用インキ共にＶｐ−ｐ＝１ｋＶ、ｆ＝７００Ｈｚの矩形波で、第１電極と逆位相
・ヘッドの背圧：吐出される着色層形成用インキの乾燥膜厚が２μｍになるように調整
【０２０１】
吐出された赤色、緑色、青色の各着色層形成用インキは正確に所望の位置に着弾し、さらに光触媒含有層の作用によってブラックマトリクス上の非照射部位ではじかれ、画素部形成領域においては均一に拡散していた。
【０２０２】
その後、着色層形成用インキの塗布後の透明基板を８０℃、３分間、真空乾燥させてから、オーブンにより２００℃で６０分間加熱して硬化させ、着色層を形成した。
【０２０３】
次いで、二液混合型熱硬化剤（日本合成ゴム（株）製ＳＳ７２６５）をスピンコーターにて着色層上に塗布し、２００℃、３０分間の硬化処理を施して保護層を形成し、カラーフィルタを作製した。
【０２０４】
［比較例２］
第２電極を用いないで、吐出口と透明基板との距離を２５０μｍとした他は、実施例２と同様にしてカラーフィルタを作製した。
【０２０５】
実施例２と同様に光触媒含有層を用いたにもかかわらず、２色目の緑色着色層形成用インキ、および３色目の青色着色層形成用インキはいずれも正規の位置に着弾せずに、１色目の赤色着色層形成用上に塗布されていた。
【図面の簡単な説明】
【０２０６】
【図１】本発明の液体吐出装置の一例を示す模式図である。
【図２】電圧を印加しないで吐出を行う状態を示す図である。
【図３】本発明における吐出を行う状態を示す図である。
【図４】電圧を印加しないで吐出を行う状態を示す図である。
【図５】本発明における吐出を行う状態を示す図である。
【図６】連続吐出を行う場合の印加電圧を説明するための図である。
【図７】間欠吐出を行う場合の印加電圧を説明するための図である。
【図８】本発明における吐出を行う状態を示す図である。
【図９】液体の電気伝導率の測定原理を説明するための図である。
【図１０】液体の電気伝導率を測定する測定電極および測定装置の一例を示す概略図である。
【図１１】混合溶媒の電気伝導率と組成比との関係を示すグラフである。
【図１２】ノズルの一例を示す模式図である。
【図１３】第２電極の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【０２０７】
１  …  吐出ヘッド
２  …  ノズル
３  …  吐出口
４  …  第１電極
５  …  第２電極
６  …  吐出用空隙
７  …  ステージ
８  …  第１電圧制御部
９  …  第２電圧制御部
１３  …  液体
１４  …  基体
１７  …  電圧制御部
【図１】
2006159030.tif 000003
【図２】
2006159030.tif 000004
【図３】
2006159030.tif 000005
【図４】
2006159030.tif 000006
【図５】
2006159030.tif 000007
【図６】
2006159030.tif 000008
【図７】
2006159030.tif 000009
【図８】
2006159030.tif 000010
【図９】
2006159030.tif 000011
【図１０】
2006159030.tif 000012
【図１１】
2006159030.tif 000013
【図１２】
2006159030.tif 000014
【図１３】
2006159030.tif 000015