(57)【要約】【課題】  インクジェット法を用いて、乾燥ムラおよび端部の盛り上がりのない機能性膜を形成すること。【解決手段】  液滴吐出装置は、基体へ複数の液滴を吐出するヘッドと、吐出された前記複数の液滴のそれぞれの着弾時点から同じ時間長さだけ、前記基体上の前記複数の液滴のそれぞれに光を照射する光照射装置と、を備えている。【選択図】      図１
2006192397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体へ複数の液滴を吐出するヘッドと、
吐出された前記複数の液滴のそれぞれの着弾時点から同じ時間長さだけ、前記基体上の前記複数の液滴のそれぞれに光を照射する光照射装置と、
を備えた液滴吐出装置。
【請求項２】
請求項１記載の液滴吐出装置であって、
前記光照射装置は、前記基体に着弾した前記複数の液滴を、着弾した順番で１つずつ前記同じ時間期間に亘って前記光を照射する、
液滴吐出装置。
【請求項３】
基体へ複数の液滴を吐出するステップＡと、
吐出された前記複数の液滴のそれぞれの着弾時点から同じ時間長さだけ、前記基体上の前記複数の液滴のそれぞれに光を照射するステップＢと、
を包含した層形成方法。
【請求項４】
請求項３記載の層形成方法であって、
前記ステップＢは、前記基体に着弾した前記複数の液滴を、着弾した順番で１つずつ前記同じ時間期間に亘って前記光を照射するステップを含んでいる、
層形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出装置および層形成方法に関し、特に機能性膜の形成に好適な液滴吐出装置および層形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット法を利用して、配向膜に代表される機能性膜を基板の表面上に付与する技術が知られている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−７５７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術によれば、図９（ａ）に示すように、インクジェット法により表面上に配向膜材料の層５００を付与した後で、ホットプレート、ヒータ、赤外線ランプ、またはドライヤを備えた乾燥炉５１０に基板を入れて、層５００を乾燥する。従来技術によれば、乾燥後の機能性膜に、「乾燥ムラ」または「端部の盛り上がり」が生じることがある。このため、平坦かつ均一な厚さの機能性膜を得ることが難しい。
【０００５】
乾燥ムラは、機能性膜の下地として位置する基板の熱分布が均一でないことに起因して発生する。具体的には、図９（ｂ）に示すように、温度の高い部分と低い部分とでは溶剤の蒸発速度が異なり、これが乾燥ムラを引き起こす。乾燥ムラは、機能性膜における厚さの不均一さとなって現れないこともある。たとえ厚さが均一であっても、乾燥ムラがある配向膜が液晶表示装置において用いられた場合には、乾燥ムラは輝度の不均一さになって現れる。
【０００６】
ヒータまたはホットプレートを用いて機能性膜を乾燥する場合には、ヒータまたはホットプレート自体に不均一な熱分布があり、これが基板の不均一な熱分布を引き起こす。一方、熱風を用いる場合には、ドライヤから遠ざかるにしたがって温度が低下する。また、熱風では送風方向に垂直な幅方向にも不均一な温度分布がある。もちろん、乾燥炉自体が断熱構造を有しているが、それでもこれらの欠点を補えきれない。
【０００７】
端部の盛り上がり（コーヒーしみ現象）は、機能性膜の中央部と端部とでの溶剤の蒸発量の違いに起因して生じる。同じ体積の溶剤が蒸発する場合には、中央部と端部とでは、必要となる時間に違いが生じる。中央部の蒸発面積は、端部の蒸発面積よりも小さい。このため、中央部は端部が乾燥した後でも溶剤が残る（つまり乾燥しない）。このため、図９（ｃ）のグラフに示すように、機能性膜の端部での厚さが、機能性膜の中央部での厚さよりも大きくなる。
【０００８】
なお、図９（ｃ）のグラフの縦軸は厚さを示しており、横軸は機能性膜の中央部からの距離を示している。また、図９（ｃ）のグラフには３つの機能性膜の厚さのプロファイルが示されているが、いずれも、端部での厚さがそれ以外の部分の厚さよりも、２倍前後大きくなっている。
【０００９】
本発明は上記課題を鑑みてなされ、その目的の一つは、乾燥ムラおよび端部の盛り上がりのない機能性膜を形成する装置および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の液滴吐出装置は、基体へ複数の液滴を吐出するヘッドと、吐出された前記複数の液滴のそれぞれの着弾時点から同じ時間長さだけ、前記基体上の前記複数の液滴のそれぞれに光を照射する光照射装置と、を備えている。
【００１１】
また、本発明の層形成方法は、基体へ複数の液滴を吐出するステップＡと、吐出された前記複数の液滴のそれぞれの着弾時点から同じ時間長さだけ、前記基体上の前記複数の液滴のそれぞれに光を照射するステップＢと、を包含している。
【００１２】
上記特徴によれば、基体に着弾する複数の液滴のそれぞれが、基体に着弾してから同じ時間期間だけ光に照射されるので、それぞれの液滴の乾燥速度が同じになり、このため乾燥後の液滴から形成される層の厚さが、均一になる。
【００１３】
本発明のある態様では、前記光照射装置は、前記基体に着弾した前記複数の液滴を、着弾した順番で１つずつ前記同じ時間期間に亘って前記光を照射する。
【００１４】
また、本発明のある態様では、前記ステップＢは、前記基体に着弾した前記複数の液滴を、着弾した順番で１つずつ前記同じ時間期間に亘って前記光を照射するステップを含んでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施形態１）
図１を参照しながら、本実施形態の液滴吐出装置１００の基本的な構成と機能とを説明する。液滴吐出装置１００は、基本的にはインクジェット装置であり、基体１０を載置するステージ１０６と、ヘッド１１４と、光照射装置４０と、を備えている。ヘッド１１４はノズル１１８を備えており、ノズル１１８からステージ１０６上の基体１０へ配向材料１１１の液滴Ｄを吐出する。光照射装置４０は、基体１０上に着弾した液滴Ｄに光を照射するように配置されている。
【００１６】
なお、上記構成要素以外にも、液滴吐出装置１００は、ヘッド１１４と光照射装置４０とをステージ１０６からＺ軸方向に離れた位置に固定するキャリッジと、ステージ１０６に対するキャリッジの相対位置を変化させるＸＹロボットと、ヘッド１１４と光照射装置４０とをコントロールする制御部と、を備えているが、説明を容易にする目的で、それらの構成要素は図１から省略されている。なお、図１から省略されたそれら構成要素は、実施形態２において説明されている。
【００１７】
ヘッド１１４は、実施形態２において説明するように、複数のノズル１１８を有している。ただし、本実施形態では、ヘッド１１４は、複数のノズル１１８の１つを用いて、液滴Ｄを吐出する。なお、ノズル１１８から液滴Ｄが吐出される周波数（後述する吐出周波数）は、約１ｋＨｚである。
【００１８】
「基体１０」は、図１に示すような単純な１つの基板だけでなく、複数のスイッチング素子と、これら複数のスイッチング素子に電気的に連結された複数の画素電極と、が少なくとも設けられたアクティブマトリクス基板をも含む用語である。また、本実施形態の基体１０は、１つの対向電極が設けられた基板でもよい。したがって、基体１０の表面は、複数の画素電極の表面であり得るし、１つの対向電極の表面でもあり得るし、複数の画素電極の下地または１つの対向電極の下地として位置する絶縁膜の表面でもあり得る。
【００１９】
本実施形態の液状の配向材料１１１は、溶剤としてのγブチロラクトンと、このγブチロラクトンに溶解または分散された固形のポリイミドとからなる。そして液状の配向材料は、ポリイミドが２％であり、γブチロラクトンが９８％の組成比を有している。なお、γブチロラクトンの沸点は２０４℃である。
【００２０】
光照射装置４０は、レーザパワーが１００ｍｗのパルスレーザ光源と、パルスレーザ光源からのパルスレーザ光を平行化または収束する光学系と、を備えている。したがって、光照射装置４０が射出する光ビームＢはパルスレーザ光であり、そのビーム形状は平行光または収束光である。そして、基体１０上で光ビームＢが照射する照射領域ＬＡの大きさが着弾領域ＣＰ（ｉ）の大きさに対応する。ここで、「着弾領域ＣＰ（ｉ）」とは、１つの液滴Ｄが着弾して濡れ広がる領域を意味している。なお、「光ビーム」とは、「光束」を含む用語である。なお、上記パルスレーザ光源が射出するパルスレーザ光の波長は、約３５５ｎｍである。
【００２１】
また、「照射領域ＬＡの大きさが着弾領域ＣＰ（ｉ）の大きさに対応する」とは、両者がほぼ等しいか、照射領域ＬＡの大きさが着弾領域ＣＰ（ｉ）の大きさよりも若干大きいことを意味する。ただし、照射領域ＬＡの大きさは、着弾領域ＣＰ（ｉ）の大きさの２倍よりは小さい。
【００２２】
光照射装置４０は、照射領域ＬＡが着弾領域ＣＰ（ｉ）に重なるように、配置されている。そして、ヘッド１１４と、光照射装置４０とは、どちらも共通のキャリッジに固定されているので、ヘッド１１４に対する光照射装置４０の位置は、固定されている。このため、ステージ１０６上の基体１０に対するヘッド１１４（またはノズル１１８）の相対位置が変化しても、液滴Ｄの飛翔経路と基体１０とが交差する交差領域と、照射領域ＬＡと、の間の位置関係は固定されたままである。
【００２３】
なお、液滴Ｄが基体１０に着弾する瞬間では、交差領域に着弾領域ＣＰ（ｉ）が位置している。また、本実施形態では、交差領域と照射領域ＬＡとは重なり合っている。しかしながら、ステージ１０６の相対移動速度が十分に高い場合には、交差領域と照射領域ＬＡとが、離れていることもある。
【００２４】
光照射装置４０は、液滴Ｄが基体１０に着弾する時点とほぼ同じ時点に光ビームＢの照射を開始する。このように、液滴Ｄが着弾するとすぐに光ビームＢに照射されるので、着弾とほぼ同時点から液滴Ｄにおける溶剤の蒸発が始まる。そして、溶剤が蒸発すると固形のポリイミドが残留して、基体１０上に配向材料層１１１Ａが形成される。光照射装置４０は、その後、所定の時間期間後に光ビームＢの照射を遮断する。ここで、１つの液滴Ｄに対して光照射装置４０から射出される光ビームＢ、つまりパルスレーザ光、のショット数（パルス数）は、本実施形態では、２００ショットである。
【００２５】
ここで、１つの液滴Ｄに照射される光ビームＢのショット数が１００以下の場合には、液滴Ｄからの溶剤の蒸発または分解が十分でなく、そしてこのため、液滴Ｄは液状を保ったままである。より具体的には、ショット数が１０の場合には、液滴Ｄの粘性は殆どノズル１１８を吐出する際の粘性と同じであり、ショット数が１００の場合には、粘性は増加するものの、液滴Ｄは半液状を維持する。一方、ショット数が１０００に達すると、形成された配向材料層自体に変色が見られる。これは、光ビームＢのエネルギーによって配向材料層１１１Ａにダメージが及んだことを意味する。そしてこのような場合には、配向材料層１１１Ａをラビング処理した後に得られる配向膜が所望の性能を発揮しない可能性がある。なお、上記数値は、吐出される液状の材料が、上述の配向材料１１１であり、そして、光ビームＢのパルス周波数が１０００ｋＨｚの場合に得られる。
【００２６】
以上のような結果を受けて、本実施形態の条件下では、１つの液滴Ｄに照射するショット数は、１５０以上９００以下の範囲にある。そして、本実施形態では、上述のように、２００ショットが選択されている。これによって、溶媒の蒸発を確実にできるとともに、光照射装置４０の稼動に必要とされるエネルギー消費を抑えることができる。
【００２７】
もちろん、１つの液滴Ｄに対応するショット数は、配向材料１１１の種類（つまり溶剤の種類、組成比）に応じて適宜変更され得る。また、ヘッド１１４が液滴Ｄを吐出する周期（ここでは吐出周波数の逆数）内に、必要なショット数が得られるように、光ビームＢのパルス周波数が設定される。本実施形態では、吐出周波数が１ｋＨｚなので、光ビームのパルス周波数が２００ｋＨｚ（１ｋＨｚ×２００）以上であれば、液滴Ｄが吐出される周期内で、２００ショットの光ビームＢを１つの液滴Ｄに照射できる。
【００２８】
本実施形態では、１つの液滴Ｄに所定期間だけ光ビームＢを照射すると、光照射装置４０は光ビームＢの射出を遮断する。つまり、光照射装置４０は、１つの液滴Ｄの吐出毎に光ビームＢの射出と遮断とを行う。そして、光照射装置４０が光ビームＢをこのように遮断するので、基体１０が加熱されにくい。なお、基体１０が加熱されると、基体１０上に不均一な温度分布が生じてしまい、この結果、得られる配向膜の厚さに不均一さが生じることがある。
【００２９】
ここで、上述の「所定期間だけ光ビームを照射する」ことは、「所定のショット数だけ光ビームＢ（パルスレーザ光）を照射する」ことと等価である。なお、上述のように、所定のショット数は本実施形態では２００ショットである。
【００３０】
液滴吐出装置１００は、ステージ１０６に対するヘッド１１４および光照射装置４０の相対位置を変えながら、配向膜を形成するために必要な複数の着弾位置ＣＰ（ｉ）のそれぞれに液滴Ｄを着弾させていく。そして、複数の着弾位置ＣＰ（ｉ）に着弾したそれぞれの液滴Ｄへは、２００ショットずつの光ビームＢが照射される。このため、複数の着弾位置ＣＰ（ｉ）に着弾したそれぞれの液滴Ｄは、２００ショットの光ビームＢによって乾燥する。つまり、複数の着弾位置ＣＰ（ｉ）のそれぞれの液滴Ｄは、それぞれの着弾時点から同じ時間期間内に乾燥して配向材料層１１１Ａになる。
【００３１】
このように、形成される配向材料層１１１Ａのいずれの位置においても、乾燥条件が同じである。つまり、いずれの位置においても溶剤の蒸発速度が同じであり、また、いずれの位置でも乾燥時間が同じである。そして、この結果、得られる配向材料層１１１Ａには乾燥ムラがなく、かつその厚さは、配向材料層１１１Ａの表面に亘って均一になる。このような配向材料層１１１Ａは、ラビング処理によって、良好な配向膜となる。
【００３２】
（実施形態２）
（Ａ．液滴吐出装置）
本実施形態の液滴吐出装置２００は、実施形態１の光照射装置４０に代えて、シリンドリカルレンズを有する光照射装置１４０（図３）を備えている。そして、液滴吐出装置２００は、ヘッド１１４における複数のノズル１１８を用いて液滴Ｄを吐出する。しかしながら、これらの点を除くと、液滴吐出装置２００の構成は、液滴吐出装置１００の構成と基本的に同じである。
【００３３】
図２を参照しながら、液滴吐出装置２００の構成と機能とをより詳細に説明する。図２に示す液滴吐出装置２００は、基本的にはインクジェット装置である。また、液滴吐出装置２００は、基体１０の表面上に配向材料層を設ける装置でもあり、また、液晶表示装置を製造する製造装置の一部でもある。
【００３４】
液滴吐出装置２００は、液状の配向材料１１１を保持するタンク１０１と、チューブ１１０と、グランドステージＧＳと、吐出ヘッド部１０３と、ステージ１０６と、第１位置制御装置１０４と、第２位置制御装置１０８と、制御部１１２と、支持部１０４ａと、を備えている。
【００３５】
ステージ１０６は、配向膜が形成されるべき基体１０（図８）を載置するための平面を有している。
【００３６】
吐出ヘッド部１０３は、図３に示すように、キャリッジ１０３ａと、ヘッド１１４と、光照射装置１４０と、を有している。ここで、ヘッド１１４と光照射装置１４０とはどちらもキャリッジ１０３ａに固定されている。ヘッド１１４は、制御部１１２からの吐出波形に応じて、ステージ１０６上の基体１０へ液状の配向材料１１１の液滴Ｄを吐出する。光照射装置１４０は、基体１０上に着弾した配向材料１１１に光を照射する。なお、ヘッド１１４は、チューブ１１０によってタンク１０１に連結されており、このため、タンク１０１からヘッド１１４に液状の配向材料１１１が供給される。
【００３７】
第１位置制御装置１０４は、支持部１０４ａによって、グランドステージＧＳから所定の高さの位置に固定されている。この第１位置制御装置１０４は、制御部１１２からの信号に応じて、吐出ヘッド部１０３をＸ軸方向と、Ｘ軸方向に直交するＺ軸方向と、に沿って移動させる機能を有する。さらに、第１位置制御装置１０４は、Ｚ軸に平行な軸の回りで吐出ヘッド部１０３を回転させる機能も有する。ここで、本実施形態では、Ｚ軸方向は、鉛直方向（つまり重力加速度の方向）に平行な方向である。一方、第２位置制御装置１０８は、制御部１１２からの信号に応じて、ステージ１０６をグランドステージＧＳ上でＹ軸方向に移動させる。ここで、Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の双方と直交する方向である。
【００３８】
上記のような機能を有する第１位置制御装置１０４の構成と第２位置制御装置１０８の構成とは、リニアモータまたはサーボモータを利用した公知のＸＹロボットを用いて実現できる。このため、ここでは、それらの詳細な構成の説明を省略する。なお、本明細書では、第１位置制御装置１０４および第２位置制御装置１０８を、「ロボット」または「走査部」とも表記する。
【００３９】
さて上述のように、第１位置制御装置１０４によって、吐出ヘッド部１０３はＸ軸方向に移動する。そして、第２位置制御装置１０８によって、基体１０はステージ１０６と共にＹ軸方向に移動する。これらの結果、ステージ１０６に対するヘッド１１４の相対位置が変わる。より具体的には、これらの動作によって、ヘッド１１４、ノズル１１８、および光照射装置１４０は、ステージ１０６またはステージ１０６上の基体１０に対して、Ｚ軸方向に所定の距離を維持しながら、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に相対的に移動する。
【００４０】
制御部１１２は、液状の配向材料１１１の液滴Ｄを吐出すべき相対位置を表す吐出データを外部情報処理装置から受け取るように構成されている。制御部１１２は、受け取った吐出データを内部の記憶装置に格納するとともに、格納された吐出データに応じて、第１位置制御装置１０４と、第２位置制御装置１０８と、ヘッド１１４と、を制御する。ここで、吐出データとは、基体１０上へ、ヘッド１１４から液状の配向材料１１１を吐出するためのデータである。本実施形態の吐出データは、ビットマップデータの形態を有している。
【００４１】
上記構成を有する液滴吐出装置２００は、吐出データに応じて、ヘッド１１４のノズル１１８を対象物に対して相対移動させるとともに、基体１０に向けてノズル１１８から液状の配向材料１１１を吐出する。なお、液滴吐出装置２００によるヘッド１１４の相対移動と、ヘッド１１４からの液状の配向材料１１１の吐出と、をまとめて「塗布走査」または「吐出走査」と表記することもある。
【００４２】
なお、インクジェット法で層、膜、またはパターンを形成することは、液滴吐出装置２００のような装置を用いて、所定の物体上に、層、膜、またはパターンを形成することである。
【００４３】
（Ｂ．ヘッドと光照射装置）
図３および図４を参照しながら、ヘッド１１４をより詳細に説明する。図３に示すようにヘッド１１４は、複数のノズル１１８を有している。そして、これら複数のノズル１１８の末端がステージ１０６側を向くように、ヘッド１１４はキャリッジ１０３ａに固定されている。さらに、これら複数のノズル１１８は、Ｘ軸方向に延びる１つのノズル列１１６を構成している。ここで、ノズル列１１６において、複数のノズル１１８は一定ピッチで並んでいる。なお、ノズル列１１６を構成するノズル１１８からは、約１ｋＨｚの吐出周波数でほぼ同時に液滴Ｄが吐出され得る。
【００４４】
ヘッド１１４は、複数のノズル１１８のそれぞれから、ほぼＺ軸方向へそれぞれの液滴Ｄを吐出する。そして、ステージ１０６上に基体１０が位置している場合には、吐出された液滴Ｄは基体１０の表面上に着弾することになる。ここで、液滴Ｄが着弾して濡れ広がる基体１０上の部分を着弾領域とも表記する。そして、複数のノズル１１８がノズル列１１６を構成しているので、相対移動する基体１０に対して複数のノズル１１８のそれぞれから同じタイミングで液滴Ｄを吐出する場合には、基体１０の表面上に着弾領域の列が形成される。この着弾領域の列は、Ｘ軸方向、つまりノズル列１１６が延びる方向、に平行である。
【００４５】
図４を参照しながら、ヘッド１１４の内部構造を簡単に説明する。ヘッド１１４は、振動板１２６と、液たまり１２９と、複数の隔壁１２２と、複数の振動子１２４と、複数のノズル１１８の開口を規定するノズルプレート１２８と、供給口１３０と、孔１３１と、を備えている。液たまり１２９は、振動板１２６と、ノズルプレート１２８と、の間に位置しており、この液たまり１２９には、図示しない外部タンクから孔１３１を介して供給される液状の配向材料１１１が常に充填される。
【００４６】
複数の隔壁１２２は、振動板１２６と、ノズルプレート１２８と、の間に位置している。そして、振動板１２６と、ノズルプレート１２８と、一対の隔壁１２２と、によって囲まれた部分がキャビティ１２０である。キャビティ１２０はノズル１１８に対応して設けられているため、キャビティ１２０の数とノズル１１８の数とは同じである。キャビティ１２０には、一対の隔壁１２２間に位置する供給口１３０を介して、液たまり１２９から液状の配向材料１１１が供給される。なお、本実施形態では、ノズル１１８の直径は、約２７μｍである。
【００４７】
さて、振動板１２６上には、それぞれのキャビティ１２０に対応して、それぞれの振動子１２４が位置する。振動子１２４のそれぞれは、ピエゾ素子１２４Ｃと、ピエゾ素子１２４Ｃを挟む一対の電極１２４Ａ、１２４Ｂと、を含む。制御部１１２が、この一対の電極１２４Ａ、１２４Ｂの間に駆動波形を与えることで、対応するノズル１１８から液状の配向材料１１１の液滴Ｄが吐出される。ここで、ノズル１１８から吐出される材料の体積は、０ｐｌ以上４２ｐｌ（ピコリットル）以下の間で可変である。なお、ノズル１１８からＺ軸方向に液状の配向材料１１１の液滴Ｄが吐出されるように、ノズル１１８の形状が調整されている。
【００４８】
本明細書では、１つのノズル１１８と、ノズル１１８に対応するキャビティ１２０と、キャビティ１２０に対応する振動子１２４と、を含んだ部分を「吐出部１２７」とも表記する。この表記によれば、１つのヘッド１１４は、ノズル１１８の数と同じ数の吐出部１２７を有する。また、吐出部１２７は、ピエゾ素子の代わりに電気熱変換素子を有してもよい。つまり、吐出部１２７は、電気熱変換素子による材料の熱膨張を利用して材料を吐出する構成を有していてもよい。
【００４９】
図３に戻って、キャリッジ１０３ａには、光照射装置１４０が固定されている。光照射装置１４０は、図示しない赤外光源と、シリンドリカルレンズ１４０Ｌと、を備えている。光照射装置１４０において、シリンドリカルレンズ１４０Ｌの母線はＸ軸方向（つまりノズル列１１６が延びる方向）に平行である。さらに、シリンドリカルレンズ１４０Ｌを射出した光束ＢＡが、基体１０の表面を照射するように、光照射装置１４０が配向されている。
【００５０】
光照射装置１４０からの光束ＢＡによって照射される部分が照射領域ＬＡである。本実施形態では、照射領域ＬＡが上述の着弾領域ＣＰ（ｉ）の列にほぼ一致するように、シリンドリカルレンズ１４０Ｌが赤外光源からの光を収束する。つまり、基体１０上での照射領域ＬＡの形状は、Ｘ軸方向に長い形状をしている。より具体的には、基体１０上での照射領域ＬＡのＹ軸方向の幅は、着弾した１つの液滴Ｄが濡れ広がる幅にほぼ等しく、基体１０上での照射領域ＬＡのＸ軸方向の幅は、ノズル列１１６に対応する数の液滴Ｄが濡れ広がる大きさにほぼ等しい。
【００５１】
（Ｃ．制御部）
次に、図５を参照しながら、制御部１１２の構成を説明する。図５に示す制御部１１２は、入力バッファメモリ２００と、記憶装置２０２と、処理部２０４と、光源駆動部２０５と、走査駆動部２０６と、ヘッド駆動部２０８と、これらを相互に通信可能に接続するバス（不図示）と、を備えている。そして、光源駆動部２０５は光照射装置１４０と相互通信可能に接続されており、走査駆動部２０６は第１位置制御装置１０４および第２位置制御装置１０８と相互に通信可能に接続されおり、また、ヘッド駆動部２０８はヘッド１１４と相互に通信可能に接続されている。
【００５２】
入力バッファメモリ２００は、液滴吐出装置２００の外部に位置する外部情報処理装置（不図示）から、液状の配向材料１１１の液滴Ｄを吐出するための吐出データを受け取る。入力バッファメモリ２００は、吐出データを処理部２０４に供給し、処理部２０４は吐出データを記憶装置２０２に格納する。図５では、記憶装置２０２はＲＡＭである。
【００５３】
処理部２０４は、記憶装置２０２内の吐出データに基づいて、ステージ１０６に対するノズル１１８の相対位置を示すデータを走査駆動部２０６に与える。走査駆動部２０６はこのデータと、所定の吐出周期と、に応じた走査駆動信号を第１位置制御装置１０４および第２位置制御装置１０８に与える。この結果、基体１０に対する吐出ヘッド部１０３の相対位置が変わる。一方、処理部２０４は、吐出データをシリアルにヘッド駆動部２０８に与える。そうすると、ヘッド駆動部２０８は、吐出データに基づいて、ヘッド１１４における複数の吐出部１２７に選択的に吐出波形ＥＷ（図７）を与える。この結果、対応するノズル１１８から液状の配向材料１１１の液滴Ｄが吐出される。
【００５４】
制御部１１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バスを含んだコンピュータである。したがって、制御部１１２の上記機能は、コンピュータによって実行されるソフトウェアプログラムによって実現される。もちろん、制御部１１２は、専用の回路（ハードウェア）によって実現されてもよい。
【００５５】
（Ｄ．ヘッド駆動部と光源駆動部）
図６および図７を参照しながら、ヘッド駆動部２０８および光源駆動部２０５について、より具体的な構成および機能を説明する。
【００５６】
図６（ａ）に示すように、ヘッド駆動部２０８は、駆動信号生成部１９０と、シフトレジスタ１９３と、データラッチ１９４と、選択信号生成回路１９５と、アナログスイッチ群ＡＳとを備えている。このような構成のヘッド駆動部２０８は、吐出データに応じて、複数の振動子１２４のそれぞれに選択的に吐出波形ＥＷを供給する。
【００５７】
駆動信号生成部１９０は駆動信号ＤＳａを生成する。ここで、駆動信号ＤＳａとは、吐出波形ＥＷが吐出周期ＥＰで繰り返し現れる信号である。吐出波形ＥＷは基準電位に対して時間的に変動する部分を含んでおり、そして、このような吐出波形ＥＷの１つが振動子１２４の１つの電極（例えば電極１２４Ａ）に印加される場合に、対応するノズル１１８から１つの液滴Ｄが吐出されることになる。なお、振動子１２４の他方の電極（この場合、電極１２４Ｂ）には、常に上記の基準電位が与えられる。また、吐出周期ＥＰの逆数が吐出周波数である。実施形態１と同様に、本実施形態の吐出周波数は約１ｋＨｚである。
【００５８】
シフトレジスタ１９３へは、吐出データがシリアルに供給される。ここで、吐出データは、複数のノズル１１８のいずれから液滴Ｄを吐出するかを示している。シフトレジスタ１９３は、シリアルに供給される吐出データを、ノズル１１８の数に対応したパラレルデータに変換する。一方、図７に示すように、データラッチ１９４は、第１クロック信号ＣＬ１において所定周期で現れるパルスに同期してシフトレジスタ１９３からパラレルデータをラッチする。そして、第１クロック信号ＣＬ１において次のパルスが現れるまで、データラッチ１９４はパラレルデータのそれぞれの値を保持する。
【００５９】
なお、第１クロック信号ＣＬ１は、図示しないタイミング信号発生回路によって生成される。ここで、第１クロック信号ＣＬ１のパルス周期は、吐出周期ＥＰと同じである。ただし、第１クロック信号ＣＬ１のパルスの立下りが、駆動信号ＤＳａの電位が基準電位から変化し始める時点より前の時点で現れるように、駆動信号ＤＳａに対して第１クロック信号ＣＬ１の位相が設定されている。
【００６０】
選択信号生成回路１９５は、データラッチ１９４が保持しているパラレルデータに応じて、ノズル１１８ごとに対応する選択信号ＳＣ（ｉ）（ここでのｉはノズル１１８を識別する番号）を生成する。ここで、図７に示すように、選択信号ＳＣ（ｉ）は、互いに独立にハイレベルおよびローレベルのどちらかの状態を取り得る。なお、選択信号ＳＣ（ｉ）がハイレベルの場合に、対応する吐出部１２７はノズル１１８から液滴Ｄを吐出し、ローレベルの場合には、対応する吐出部１２７は液滴Ｄを吐出しない。
【００６１】
アナログスイッチ群ＡＳは、選択信号ＳＣ（ｉ）に応じて、対応する振動子１２４への駆動信号ＤＳａの伝播をオン・オフする。より具体的には、図６（ｂ）に示すように、アナログスイッチ群ＡＳは、複数のアナログスイッチＡＳ（ｉ）を含んでいて、これら複数のアナログスイッチＡＳ（ｉ）には、共通の駆動信号ＤＳａと、それぞれの選択信号ＳＣ（ｉ）とが、供給される。そして、複数のアナログスイッチＡＳ（ｉ）のそれぞれは、対応する選択信号ＳＣ（ｉ）に応じて、振動子１２４への駆動信号ＤＳａの伝播をオン・オフする。なお、複数のアナログスイッチＡＳ（ｉ）のそれぞれは、吐出部１２７のそれぞれに対応して設けられている。つまり、アナログスイッチＡＳ（ｉ）の数と吐出部１２７の数（つまりノズル１１８の数）とは同じである。
【００６２】
図６（ａ）では、複数のアナログスイッチＡＳ（ｉ）が出力するそれぞれの駆動信号ＤＳａは、信号ＤＲＶ（ｉ）と表記されている。
【００６３】
図６（ａ）の光源駆動部２０５は、判定回路１９６と、光源駆動回路１９７と、を備えている。判定回路１９６には、選択信号生成回路１９５から複数の選択信号ＳＣ（ｉ）が供給されている。そして、判定回路１９６は、これら複数の選択信号ＳＣ（ｉ）に応じて判定信号ＪＤを出力する。具体的には、図７に示すように、選択信号ＳＣ（ｉ）の少なくとも１つがハイレベルである場合に、判定回路１９６は判定信号ＪＤをハイレベルにする。一方、光源駆動回路１９７は、判定信号ＪＤがハイレベルである場合に、第２クロック信号ＣＬ２のパルスに同期して光束ＢＡの照射が開始されるように、光照射装置１４０を駆動する。ここで、光束ＢＡは、照射が開始された時点から時間期間Δｔｂだけ照射されるように設定されている。なお、図７に示すように、光源駆動回路１９７が出力する照射信号ＬＤがハイレベルにある場合には光照射装置１４０が光束ＢＡを射出し、照射信号ＬＤがローレベルにある場合には光照射装置１４０は光束ＢＡを射出しない。
【００６４】
第２クロック信号ＣＬ２は、上述のタイミング信号発生回路（不図示）によって生成される。ここで、第２クロック信号ＣＬ２のパルス周期およびパルス幅は、第１クロック信号ＣＬ１のパルス周期およびパルス幅と同じである。したがって、第２クロック信号ＣＬ２のパルス周期は、吐出周期ＥＰと同じである。ただし、第２クロック信号ＣＬ２のパルスは、第１クロック信号ＣＬ１のパルスよりも時間期間Δｔａだけ遅れて発生する。ところで、光照射装置１４０は、第２クロック信号ＣＬ２のパルスに同期して光束ＢＡの照射を開始する。これらのことから、本実施形態では、第１クロック信号ＣＬ１のパルスが示す時点から、時間期間Δｔａだけ送れて、光束ＢＡの照射が開始される。
【００６５】
第１クロック信号ＣＬ１のパルスが立下る時点ｔ１から液滴Ｄが基体１０上に着弾する時点ｔｄまでの時間期間の長さは、経験的に求められる。そして、本実施形態では、経験的に求められた上記時間期間の長さと、時間期間Δｔａと、が一致するように、時間期間Δｔａが設定されている。そしてこのため、吐出された液滴Ｄが基体１０に着弾する時点とほぼ同時に、着弾した液滴Ｄが光束ＢＡによって照射される。なお、時間期間Δｔａを変更するためには、第１クロック信号ＣＬ１に対する第２クロック信号ＣＬ２の位相を変えればよい。
【００６６】
一方、第１クロック信号ＣＬ１と駆動信号ＤＳａとの間の位相関係は不変である。したがって、第１クロック信号ＣＬ１のパルスが立下がる時点から、実際に液滴Ｄが吐出される時点までの時間期間の長さは常に一定である。このため、光照射装置１４０は、液滴Ｄが吐出される時点に同期して、着弾した液滴Ｄに光束ＢＡを照射できる。
【００６７】
なお、本実施形態のヘッド駆動部２０８および光源駆動部２０５を用いて実施形態１の液滴吐出装置１００を動作させる場合には、光照射装置４０（図１）の照射領域ＬＡに対応する１つのノズル１１８だけから液滴Ｄが吐出されるように、吐出データを変換すればよい。この場合、判定回路１９６に入力される複数の選択信号ＳＣ（ｉ）のうち一つだけがハイレベルになり得るが、配向材料層１１１Ａを形成する工程に亘って残り選択信号ＳＣ（ｉ）は、ローレベルを維持し続ける。
【００６８】
（Ｅ．層形成方法）
図８（ａ）から（ｄ）を参照しながら、配向材料層１１１Ａの形成方法を説明する。なお、図８は、１つのノズル１１８から液滴Ｄが吐出されるように描かれているが、実際には、図３に示すノズル列１１６を構成している少なくとも１つのノズル１１８が、それぞれの液滴Ｄを吐出する。なお、ノズル列１１６は、図８の紙面に垂直な方向に延びている。
【００６９】
まず、基体１０を液滴吐出装置２００のステージ１０６上に位置させる。そして、図８（ａ）に示すように、液滴吐出装置２００におけるヘッド１１４が、ノズル１１８から液滴Ｄを着弾領域ＣＰ（ｉ）の一つへ吐出する。この結果、液滴Ｄは着弾領域ＣＰ（ｉ）に着弾する。なお、着弾領域ＣＰ（ｉ）に液滴Ｄが着弾した時点が、図７の時点ｔ２である。
【００７０】
図８（ｂ）に示すように、液滴Ｄが着弾位置ＣＰ（ｉ）に着弾すると、光照射装置１４０は光束ＢＡを射出し始める。ここで、光束ＢＡの照射領域ＬＡと着弾領域ＣＰ（ｉ）とは重なり合っているので、着弾領域ＣＰ（ｉ）上の液滴Ｄは光束ＢＡで照射されることになる。さて、光束ＢＡに照射されると、液滴Ｄから溶剤、ここではγブチロラクトン、が蒸発して、着弾領域ＣＰ（ｉ）に固形のポリイミドが残る。この結果、時点ｔ２から時間期間Δｔｂ後には、図８（ｃ）に示すように、着弾領域ＣＰ（ｉ）上にポリイミドの層、つまり、配向材料層１１１Ａが形成される。なお、実施形態１とは異なり、時間期間Δｔｂに亘って光照射装置１４０は、連続的に光束ＢＡを照射し続ける。
【００７１】
光照射装置１４０は、時点ｔ２から時間期間Δｔｂだけ光束ＢＡを射出した後で、光束ＢＡを遮断する。つまり、光照射装置１４０は、１つのノズル列１１６からの液滴Ｄの吐出毎に光束ＢＡの射出と遮断とを行う。そして、光照射装置１４０が光束ＢＡをこのように遮断するので、基体１０が加熱されにくい。なお、基体１０が加熱されると、基体１０上に不均一な温度分布が生じてしまい、この結果、最終的に得られる配向膜の厚さに不均一さが生じることがある。
【００７２】
上述の動作をしている間にも、基体１０に対するノズル１１８および光照射装置１４０の相対位置は変化し続けている。そして、ノズル１１８の位置が、次の着弾位置ＣＰ（ｉ＋１）に対応する位置に到達すると、ヘッド１１４はノズル１１８から、着弾位置ＣＰ（ｉ＋１）へ液滴Ｄを吐出する。この結果、液滴Ｄは着弾領域ＣＰ（ｉ＋１）に着弾する。なお、着弾領域ＣＰ（ｉ＋１）に液滴Ｄが着弾した時点が、図７の時点ｔ５である。
【００７３】
図８（ｃ）に示すように、液滴Ｄが着弾位置ＣＰ（ｉ＋１）に着弾すると、光照射装置１４０は光束ＢＡを射出し始める。ここで、光束ＢＡの照射領域ＬＡと着弾領域ＣＰ（ｉ＋１）とは重なり合っているので、着弾領域ＣＰ（ｉ＋１）上の液滴Ｄは光束ＢＡで照射されることになる。さて、光束ＢＡに照射されると、液滴Ｄから溶剤が蒸発して、着弾領域ＣＰ（ｉ＋１）に固形のポリイミドが残る。この結果、時点ｔ５から時間期間Δｔｂ後には、図８（ｄ）に示すように、着弾領域ＣＰ（ｉ＋１）上にポリイミドの層、つまり、配向材料層１１１Ａが形成される。
【００７４】
液滴吐出装置２００は、図８（ａ）から（ｄ）に示すように、液滴Ｄの吐出と、着弾した液滴Ｄへの光照射と、を繰り返して、基体１０上で連続して広がるポリイミドの層、つまり配向材料層１１１Ａ、を形成していく。
【００７５】
基体１０に配向材料層１１１Ａが形成された場合には、必要に応じて配向材料層１１１Ａをさらに乾燥、または加熱する。この場合、上記付与工程の期間に亘って溶媒が十分に蒸発しているので、この付加的な乾燥または加熱によって、配向材料層１１１Ａの厚さが不均一になることはない。そして、得られた配向材料層１１１Ａにラビング処理を施すことで、配向膜が得られる。
【００７６】
本実施形態によれば、基体１０上でＸ軸方向に延びる列を構成する複数の着弾領域ＣＰ（ｉ）のそれぞれについて、液滴Ｄが着弾する時点から時間期間Δｔｂに亘って、その液滴Ｄに光束ＢＡが照射される。なお、時間期間Δｔｂに亘って光束ＢＡが照射されると、液滴Ｄは乾燥して配向材料層１１１Ａを形成する。
【００７７】
このように形成される配向材料層１１１Ａのいずれの位置においても、乾燥条件が同じである。つまり、いずれの位置においても溶剤の蒸発速度が同じであり、また、いずれの位置でも乾燥時間が同じである。そして、この結果、得られる配向材料層１１１Ａには乾燥ムラがなく、かつその厚さは、配向材料層１１１Ａの表面に亘って均一になる。このような配向材料層１１１Ａは、ラビング処理によって、良好な配向膜となる。
【００７８】
（変形例１）
光照射装置４０，１４０は、エキシマレーザなど紫外域の波長のレーザ光を射出する光源を含んでいてもよいし、マイクロウェーヴなどを射出する装置であってもよい。光照射装置４０，１４０における光源の選択は、液状の配向材料１１１に含まれる溶剤の種類、または配向膜の原料の種類に応じて適宜変更すればよい。
【００７９】
（変形例２）
実施形態１および２の液状の配向材料１１１は、溶剤に溶解または分散されたポリイミドを含んでいる。ポリイミドの形態は微粒子であってもよい。
【００８０】
ただし、液状の配向材料１１１は、上記のようなポリイミドに代えて、感光性のポリイミド前駆体、またはポリイミドの感光性ペースポリマーを含んでいてもよい。そして、液状の配向材料１１１が、有機溶剤と、有機溶剤に溶けている感光性のポリイミド前駆体（ベースポリマー）と、からなる有機溶液である場合には、光ビームＢ、または光束ＢＡは、ポリイミド前駆体を硬化する光の波長成分（例えば紫外域）と、有機溶剤を蒸発させる光の波長成分（例えば赤外域）と、を含んでいてもよい。そうすれば、硬化と、有機溶剤の気化と、を同時に進行させることができる。
【００８１】
また、液状の配向材料１１１は、実施形態１および２のポリイミドに代えて、イミド化前のポリイミド原料である光硬化性イミドモノマーを含んでいてもよい。そして、液状の配向材料１１１が、有機溶剤と、有機溶剤に溶けている光硬化性イミドモノマーと、を含んだ有機溶液である場合には、光ビームＢ、または光束ＢＡは、光硬化性イミドモノマーを重合して硬化する光の波長成分と、有機溶剤を蒸発させる光の波長成分と、を含んでいてもよい。そうすれば、重合化・硬化と、有機溶剤の気化と、を同時に進行させることができる。
【００８２】
なお、本変形例のように、液状の配向材料１１１が溶剤を含む場合には、本実施形態で説明した方法で溶剤を気化するのであれば、たとえポリイミドの硬化または重合化のための光照射が別工程であっても、得られる配向膜の厚さを均一にできる。
【００８３】
（変形例３）
下地となる基体１０の表面、すなわち物体表面、の親液性が十分でない場合には、液滴Ｄが着弾する直前の着弾領域ＣＰ（ｉ）が紫外光で照射されるように、液滴吐出装置１００，２００に前処理用の光照射装置を設けてもよい。ここで、前処理用の光照射装置は、物体表面に紫外光を照射して、物体表面を親液化する働きをする。さらに、前処理用の光照射装置は、光照射装置４０，１４０と同様に、ヘッド１１４と共通なキャリッジに固定されている。このため、ヘッド１１４およびステージ１０６の少なくとも一方が他方に対して相対移動しても、交差領域（上述）と、前処理用の光照射装置の照射領域と、の間の位置関係は、固定されたままである。
【００８４】
ところで、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）電極に約１７２ｎｍの波長の光が照射されると、大気中の水分から生成されたオゾンがＩＴＯ電極の表面に付着して、この結果、ＩＴＯ電極の表面が親液化する。このため、下地となる物体表面がＩＴＯ電極である場合には、前処理用の光照射装置が、約１７２ｎｍの光を照射するように構成されていればよい。
【００８５】
さて、物体表面の親液性の程度は、物体表面に着弾した液滴Ｄが着弾後に濡れ広がる面積を決める。ところが、紫外光を照射することで親液化された物体表面の親液性の程度は、時間の経過とともに低下する。このため、物体表面の全体に一度に紫外光を照射した場合には、紫外光が照射された時点から、液滴Ｄが着弾する時点までの時間期間の長さが、着弾領域ＣＰ（ｉ）ごとに異なる。このため、着弾領域ＣＰ（ｉ）ごとに、液滴Ｄの濡れ広がる面積が異なり、結果として均一な厚さの配向膜が形成されないことがある。
【００８６】
しかしながら、交差領域と、前処理用の光照射装置の照射領域と、の間の位置関係が固定されているので、物体表面が親液化された時点と、物体表面に液滴Ｄが着弾する時点と、の間の時間長さが、全ての着弾領域ＣＰ（ｉ）に関して同じになる。このため、全ての着弾領域ＣＰ（ｉ）について、液滴Ｄが濡れ広がる面積をほぼ同じにでき、この結果、より均一な厚さの配向膜を形成できる。
【００８７】
（変形例４）
機能性膜には、配向膜だけでなく有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置の発光層も含まれる。そして、液状の配向材料１１１の代わりに、液滴吐出装置１００，２００は、白色の有機ＥＬ表示装置の発光層の原料となる発光材料を吐出してもよい。インクジェット法にしたがってこのような発光材料を付与して、発光層（べた膜）を形成する場合においても、本発明が効果を発揮する。有機ＥＬ表示装置において、発光層に乾燥ムラ、または厚さに不均一さがあると、輝度にムラが生じることがあるからである。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】実施形態１の液滴吐出装置を示す模式図。
【図２】実施形態２の液滴吐出装置を示す模式図。
【図３】実施形態２のヘッドおよび光照射装置を示す模式図。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、実施形態１および２のヘッドの内部構造を示す模式図。
【図５】実施形態２の液滴吐出装置における制御部を示す機能ブロック図。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、図５におけるヘッド駆動部および光源駆動部を示す模式図。
【図７】図６のヘッド駆動部および光源駆動部の動作を説明するタイミングチャート。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、実施形態１および２の層形成方法を示す図。
【図９】（ａ）は従来の機能性膜の形成方法を示す模式図であり、（ｂ）は従来技術の問題点を示す模式図であり、（ｃ）は、従来技術によって形成された機能性膜の厚さを示すグラフである。
【符号の説明】
【００８９】
１０…基体、４０，１４０…光照射装置、１００，２００…液滴吐出装置、１０３…吐出ヘッド部、１０３ａ…キャリッジ、１０４…第１位置制御装置、１０４ａ…支持部、１０６…ステージ、１０８…第２位置制御装置、１１１…液状の配向材料、１１１Ａ…配向材料層、１１２…制御部、１１４…ヘッド、１１６…ノズル列、１１８…ノズル、１２４…振動子、１２７…吐出部、１４０Ｌ…シリンドリカルレンズ、１９０…駆動信号生成部、１９３…シフトレジスタ、１９４…データラッチ、１９５…選択信号生成回路、１９６…判定回路、１９７…光源駆動回路、２０５…光源駆動部、２０８…ヘッド駆動部。
【図１】
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【図２】
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【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】
2006192397.tif 000009
【図８】
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【図９】
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