(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対して相対的に移動させて前記基板に液体を塗布する液体吐出ヘッドを備えた液体塗布装置において、
前記基板に対して間隔をあけて配置されたプレートと、
前記基板と前記プレートとの間の気体の流速を検知する流速センサと、
前記流速センサの検出結果から前記基板と前記プレートとの間隔を調整する手段と、を備え、
前記プレートには、液体揮発成分を通過させる複数の細孔が設けられていることを特徴とする液体塗布装置。
【請求項２】
前記プレートには、前記基板側に突出する突起部が前記基板に対向する面に設けられていることを特徴とする請求項１記載の液体塗布装置。
【請求項３】
基板に対して相対的に移動させて前記基板に液体を塗布する液体吐出ヘッドを備えた液体塗布装置において、
前記基板に対して間隔をあけて配置されたプレートを備え、
前記プレートには、液体揮発成分を通過させる複数の細孔が設けられ、かつ、前記基板側に突出する突起部が前記基板に対向する面に設けられていることを特徴とする液体塗布装置。
【請求項４】
前記プレートの前記基板と対向しない方の面を覆うように配置され、前記プレートの前記基板と対向しない方の面側の前記液体揮発成分と同じ成分による分圧が、前記基板と前記プレートとの間の空間の前記液体揮発成分による分圧よりも低く設定されるチャンバを備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体塗布装置。
【請求項５】
基板に対して相対的に移動させて前記基板に液体を塗布する液体吐出ヘッドを備えた液体塗布装置において、
前記基板に対して間隔をあけて配置されたプレートを備え、
前記プレートは、前記プレートの前記基板に対向する面と前記基板の片面とで挟まれた空間に揮発した液体揮発成分を分解する電解質膜で形成され、かつ、前記基板側に突出する突起部が前記基板に対向する面に設けられていることを特徴とする液体塗布装置。
【請求項６】
前記プレートの外周を囲うように設けられ、前記基板側に突出する壁部を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項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、有機ＥＬ素子、カラーフィルタ、導電性膜を有する電子放出素子、有機半導体等の表示装置や露光装置等の画像形成装置、機能性膜や配線など電子デバイスの製造の際に用いられる、液体塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置、電子デバイスの製造工程において、導電性膜を有する電子放出素子や、カラーフィルタ、機能性膜など微細なパターニングを行う場合に、液体吐出ヘッドから液滴を噴射させて基板上に塗布し、乾燥させて膜パターンを形成させることが行われている。インクジェット法により基板に膜を形成させる際、液体吐出ヘッドのノズルが基板を走査するように、液体吐出ヘッドと基板のいずれか一方又は両方を移動させることにより基板に対して液体吐出ヘッドを相対移動させて、基板の片面の所定領域に液体を塗布している。
【０００３】
しかしながら、インクジェット法を利用した塗布方法では、塗布された液体の乾燥が、基板の片面に塗布された領域内で均一にならない場合があり、乾燥ムラの発生や、乾燥した塗布物の膜形状が一様にならないなどの問題が生じることがあった。このような乾燥ムラや塗布物の膜形状のばらつきは、画像形成装置、電子デバイス等の製造に影響を及ぼすため、抑制する必要がある。
【０００４】
従来、液体吐出ヘッドの後部にガスフロー用チューブを固定し、チューブから基板の片面に向けて気体を吹き出し、基板の片面に先に塗布されている液体から蒸発した溶媒蒸気を強制的に基板の片面上から除去する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、ノズルと基板との相対的な移動方向の軸上に基板上の溶液材料を上方から加熱乾燥するヒータを配置し、膜形成材料をノズルから吐出して基板の所定位置に塗布する工程に続いて、加熱乾燥工程を順次行う方法が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３４１２９６号公報
【特許文献２】特開２００４−１６５１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、基板の片面に膜パターンを形成する際、特許文献１に記載の方法では、基板上に凹凸があると、気流が乱れてしまうため、基板に塗布した各液体の蒸発速度が一様にはならない。また、特許文献２に記載の方法では、加熱による対流が発生し、基板上に温度ムラが発生し、基板に塗布した各液体の蒸発速度が一様にはならない。このように基板に塗布した各液体の蒸発速度が異なると、乾燥ムラとなるので、膜パターンの形状のばらつきを低減させることができなかった。
【０００８】
そこで、本発明は、気流を抑制することで基板の片面に形成される膜パターンの形状のばらつきを低減させ、各膜パターンにおける膜厚を均一にすることができる液体塗布装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の液体塗布装置は、基板に対して相対的に移動させて前記基板に液体を塗布する液体吐出ヘッドを備えた液体塗布装置において、前記基板に対して間隔をあけて配置されたプレートと、前記基板と前記プレートとの間の気体の流速を検知する流速センサと、前記流速センサの検出結果から前記基板と前記プレートとの間隔を調整する手段と、を備え、前記プレートには、液体揮発成分を通過させる複数の細孔が設けられていることを特徴とする。
また、本発明の液体塗布装置は、基板に対して相対的に移動させて前記基板に液体を塗布する液体吐出ヘッドを備えた液体塗布装置において、前記基板に対して間隔をあけて配置されたプレートを備え、前記プレートには、液体揮発成分を通過させる複数の細孔が設けられ、かつ、前記基板側に突出する突起部が前記基板に対向する面に設けられていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の液体塗布装置は、基板に対して相対的に移動させて前記基板に液体を塗布する液体吐出ヘッドを備えた液体塗布装置において、前記基板に対して間隔をあけて配置されたプレートを備え、前記プレートは、前記プレートの前記基板に対向する面と前記基板の片面とで挟まれた空間に揮発した液体揮発成分を分解する電解質膜で形成され、かつ、前記基板側に突出する突起部が前記基板に対向する面に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、基板とプレートとで挟まれる空間において、気流を抑制することができる。これにより、基板に塗布した各液体の蒸発速度が一様となり、各膜パターンの形状を均一にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液体塗布装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る液体塗布装置の概略構成を示す模式図である。
【図３】本発明の実施例１に係る液体塗布装置の概略構成を示す模式図である。
【図４】乾燥後の膜形状を模式的に示す図である。
【図５】本発明の実施例２に係る液体塗布装置の概略構成を示す模式図である。
【図６】本発明の実施例３に係る液体塗布装置の概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、機能性膜を所定領域内に均一に形成することを可能とする液体塗布装置に関するものである。ここで、本発明の液体塗布装置によって形成される機能性膜とは、熱、電気、光等の何らかのエネルギー入力によって、所望の機能を発現する膜である。具体的には、例えば液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタや、表面伝導型電子放出素子の電極や電子放出膜（導電性膜）、有機ＥＬ素子の正孔注入層、発光層などが好ましく挙げられる。また、各種デバイスに搭載される電気配線、絶縁層、有機半導体などにも本発明は好ましく適用される。以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、その相対配置などは、特に特定な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１４】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る液体塗布装置の概略構成を示す模式図である。図１において、液体塗布装置１００は、Ｘ軸移動ステージ１４と、Ｘ軸移動ステージ１４上に配置され、Ｘ軸移動ステージ１４に対して直交する方向に移動するＹ軸移動ステージ１５とを備えており、Ｙ軸移動ステージ１５上に基板１が載置される。
【００１５】
また、液体塗布装置１００は、液体吐出用の液体吐出ヘッド１０を備えており、液体吐出ヘッド１０は、基板１の上方に配置されている。液体吐出ヘッド１０は、吐出ノズルから液滴３を吐出し、基板１の片面（以下、「基板面」という）１ａに着弾させる。この基板面１ａに液滴３が着弾することで、基板面１ａに液体２が塗布される。この液滴３（液体２）は、導電膜等の膜パターンを形成するための微粒子と、微粒子を分散させる溶媒とからなる。
【００１６】
ここで、液体塗布装置１００の吐出方式としては、流路の体積変化により液体材料を吐出させる圧電体素子を用いたピエゾ方式であっても、熱印加により急激に気泡を発生させ液体材料を吐出させるサーマル方式等であっても良い。液体吐出ヘッド１０には、ヘッド駆動制御機構１２が接続されており、Ｘ軸移動ステージ１４及びＹ軸移動ステージ１５には、ステージ駆動制御機構１３が接続されている。
【００１７】
これらヘッド駆動制御機構１２及びステージ駆動制御機構１３は、演算処理装置１１によって駆動動作が制御される。具体的には、演算処理装置１１によりヘッド駆動制御機構１２が動作し、ヘッド駆動制御機構１２により液体吐出ヘッド１０が駆動され、液体吐出ヘッド１０から液滴３が吐出される。
【００１８】
本第１実施形態では、液体吐出ヘッド１０は、液体吐出ヘッド走査用ステージ１６に固定されており、液体吐出ヘッド１０を基板面１ａに沿うＸＹ方向に移動させることができる。したがって、基板１をＸ軸移動ステージ１４及びＹ軸移動ステージ１５によりＸＹ方向に移動させるとともに、液体吐出ヘッド１０をＸＹ方向に移動させることで、液体吐出ヘッド１０を基板面１ａに対して相対的に移動させることができる。なお、液体吐出ヘッド１０及び基板１のうちの両方を移動させる場合について説明したが、液体吐出ヘッド１０及び基板１のうちの一方を移動させることで、液体吐出ヘッド１０を基板面１ａに対して相対的に移動させてもよい。このように液体吐出ヘッド１０を基板面１ａに対して相対的に移動させることにより、基板面１ａの目的位置に液体２を塗布することができる。
【００１９】
本第１実施形態では、液体塗布装置１００は、複数の細孔が設けられたプレート４を備えている。プレート４は、例えば多数の細孔を有する多孔質部材やメッシュ部材である。このプレート４は、基板と対向する面４ａが基板面１ａに間隔をあけて対向して配置される。具体的には、基板と対向する面４ａが基板面１ａにおける液体２が塗布された部位に対して間隔をあけて配置される。本第１実施形態では、プレート４は、液体吐出ヘッド１０の基板１に対する相対的な移動方向（図１中、矢印Ａ方向）の上流側に配置されている。これにより、液体吐出ヘッド１０により基板面１ａに塗布された液体２は、基板面１ａとプレート４の基板と対向する面４ａとで挟まれて形成される空間（以下、「乾燥空間」という）Ｒに位置することとなる。
【００２０】
このように、プレート４の面４ａを基板面１ａにおける液体２が塗布された部分に対向して配置したことにより、乾燥空間Ｒの気流が抑制される。つまり、プレート４の基板と対向する面４ａの反対側の面（基板と対向しない面）４ｂ側で生じている気流によって移動する空気が、乾燥空間Ｒに流れ込むのをプレート４で遮断している。したがって、乾燥空間Ｒ内で気流が生じるのを抑制することができる。そして、気流が抑制されるので、基板面１ａの液体２の液体揮発成分の拡散は濃度拡散が支配的になり、各液体２の周囲の液体揮発成分濃度が各液体２において同様の分布になり、各液体２の蒸発速度を均一にすることができる。
【００２１】
プレート４は、外周が枠体１８に一体に固定されている。枠体１８は、プレート用ステージ２３に固定され、プレート用ステージ２３は、液体吐出ヘッド１０の側面に固定されている。これにより、プレート４は、液体吐出ヘッド１０とともに基板面１ａに沿って基板面１ａに対して相対的に移動する。
【００２２】
基板面１ａに対するプレート４（つまり液体吐出ヘッド１０）の移動速度は、プレート４の後端（移動方向上流端）に対向する液体２の溶媒成分が全て揮発している速度に設定されている。なお、プレート４に対向する全ての液体２の溶媒成分が全て揮発するまで、プレート４の移動を停止させてもよい。
【００２３】
プレート用ステージ２３は、プレート４を、プレート４の面４ａに垂直な方向であるＺ方向に移動させるように構成されている。これにより、基板面１ａとプレート４の基板と対向する面４ａとの距離を調整することができる。
【００２４】
プレート４に形成されている細孔の直径は、空間Ｒに揮発した液体２の液体揮発成分を、プレート４の基板と対向しない面４ｂ側に通過させる大きさに形成されている。つまり、細孔は、基板面１ａに塗布された液体２の乾燥速度を制御するために形成されている。
【００２５】
これにより、乾燥空間Ｒ内に揮発した液体揮発成分は、プレート４の細孔を通過し、プレート４の基板と対向しない面４ｂ側に拡散するので、乾燥空間Ｒ内において液体２の液体揮発成分が飽和蒸気圧になるのが抑制され、液体２の乾燥を促進することができる。そして、乾燥空間Ｒ内の気流が抑制されているので、最終的に形成される各膜パターンの形状を均一にすることができる。
【００２６】
ここで、細孔の直径は、少なくとも液体２の揮発した溶媒を通過させる必要があるため、０．２ｎｍ以上であるのが好ましい。そして、液体吐出ヘッド１０による塗布速度は最大５ｍ／ｓ程度であるため、レイノルズ数を層流にするために、細孔の直径は、５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２７】
さらには、液体吐出ヘッド１０より吐出した液滴３が基板面１ａに着弾した際の液体２の径が１μｍ〜３００μｍの範囲であるため、基板面１ａの液体２の乾燥を均一にさせるためには、各液体２に対し１個以上の細孔であることが好ましい。そして、細孔の直径は、３００μｍ以下であることがより好ましい。
【００２８】
また、基板面１ａとプレート４の基板と対向する面４ａとの間隔を広げるほど、乾燥空間Ｒの体積が増加するため、乾燥空間Ｒ内の温度分布等により気流が発生するのを抑制する間隔にしなければならない。したがって、基板面１ａとプレート４の基板と対向する面４ａとの間隔は、気流を抑制する条件として、乾燥空間Ｒのレイノルズ数が層流となる条件が好ましい。さらには、対流の形成条件であるレイリー数が臨界レイリー数以下になるような間隔に決定することがより好ましい。
【００２９】
基板面１ａとプレート４の基板と対向する面４ａとの間隔は、プレート用ステージ２３によって調整することが可能である。本第１実施形態では、プレート用ステージ２３を駆動制御するステージ駆動制御装置３１を備えている。プレート４の基板と対向する面４ａ側には、気体の流速を検知する流速センサ２２が設けられている。ステージ駆動制御装置３１は、流速センサ２２の検知結果を示す検知信号を入力し、レイノルズ数の層流条件又は臨界レイリー数を満たす乾燥空間Ｒとなるように、基板面１ａとプレート４の基板と対向する面４ａとの間隔を、ステージ２３を移動させて調整する。このように、基板面１ａとプレート４の基板と対向する面４ａとの間隔を調整することで、気流の発生を抑制できる。また、乾燥空間Ｒの体積を調整することができ、その結果、乾燥空間Ｒ内での液体２の液体揮発成分が飽和蒸気圧になることを防ぐことができる。
【００３０】
さらに、本第１実施形態では、枠体１８には、プレート４の外周を囲うように、プレート４の基板と対向する面４ａ側から基板１側に突出する壁部５が設けられている。なお、この壁部５は、枠体１８に固定して設けられているが、プレート４の外周縁に固定して設けられていてもよい。この壁部５で囲われた内側の空間が乾燥空間Ｒとなる。この壁部５により乾燥空間Ｒと壁部５の外側の空間との空気の流出入が規制される。つまり、壁部５により、基板面１ａに沿う気流を遮断することができる。したがって、乾燥空間Ｒ内において気流が発生するのをより効果的に抑制することができる。
【００３１】
また、乾燥空間Ｒが乾燥空間Ｒ以外の空間と接する領域が狭くなるので、プレート４と基板１との間から液体揮発成分が拡散するのを抑制することができる。したがって、プレート４の外周縁部における液体揮発成分の濃度がプレート４の中央部よりも極端に低くなることはない。ゆえに、乾燥空間Ｒ内の液体揮発成分の濃度分布を均一に保つことができ、より均一な膜パターンを形成することが可能となる。
【００３２】
さらに、本第１実施形態では、プレート４の基板と対向する面４ａには、基板１側に突出する１つ以上の突起部６が設けられている。このように形成した突起部６は、乾燥空間Ｒ内において、気流の抵抗となる。したがって、乾燥空間Ｒ内において気流が発生するのをより効果的に抑制することができる。なお、突起部６は、プレート４と一体に形成されて、多数の細孔が設けられていてもよい。
【００３３】
また、プレート４の細孔は液滴３の塗布量または塗布間隔に応じ、細孔の開口面積を変更させる機能を持っているのが好ましい。細孔の開口面積を変更させる方法として、開口面積が異なる複数の細孔を有するプレート４を用意し、プレート４を交換する方法又は複数の細孔を有するプレート４を重ね合わせ、開口面積を変化させる方法がある。
【００３４】
さらに、本第１実施形態では、液体塗布装置１００は、プレート４の基板と対向しない面４ｂを覆うチャンバ１７を備えている。また、液体塗布装置１００は、乾燥空間Ｒにおける液体２の液体揮発成分の気体の分圧を検知する第１の分圧センサ１９ａを備えている。また、液体塗布装置１００は、プレート４の基板と対向しない面４ｂ側の液体揮発成分と同じ成分の気体の分圧を検知する第２の分圧センサ１９ｂを備えている。
【００３５】
第１の分圧センサ１９ａは、プレート４の基板と対向する面４ａ側、例えば、壁部５に設けられ、第２の分圧センサ１９ｂは、プレート４の基板と対向しない面４ｂ側、例えば、プレート４の基板と対向しない面４ｂの端部に設けられている。各分圧センサ１９ａ，１９ｂの検知結果を示す検知信号は、分圧調整機構２１に入力される。
【００３６】
分圧調整機構２１は、チャンバ１７に気体を供給する不図示の供給管に設けられた不図示の弁を調整することにより、チャンバ１７に供給する気体の量を調整することで分圧を調整可能である。ここで、チャンバ１７に供給される気体には、液体揮発成分と同じ成分の気体が含まれている。
【００３７】
分圧調整機構２１の動作について具体的に説明すると、まず、分圧調整機構２１は、第１の分圧センサ１９ａの検知結果と、第２の分圧センサ１９ｂの検知結果とを比較する。そして、分圧調整機構２１は、第２の分圧センサ１９ｂにより検知された分圧が、第１の分圧センサ１９ａにより検知された分圧よりも低くなるように、チャンバ１７へ供給する気体の量を調整する。チャンバ１７には、不図示の排気口が設けられており、新たな気体の供給によりチャンバ１７内の気体が排出される。
【００３８】
このように、チャンバ１７内（プレート４の基板と対向しない面４ｂ側）の気体に含まれる液体揮発成分と同じ成分による分圧が、乾燥空間Ｒ（プレート４の基板と対向する面４ａ側）の気体に含まれる液体揮発成分による分圧よりも低く設定されている。したがって、液体揮発成分は、分圧の高い方である基板と対向する面４ａ側から分圧の低い方である基板と対向しない面４ｂ側に細孔を通過して拡散する。
【００３９】
そして、プレート４の基板と対向しない面４ｂ側の液体２の揮発成分と同じ成分による分圧を制御することにより、基板と対向する面４ａから基板と対向しない面４ｂへの細孔を介した液体揮発成分の拡散量を制御することができる。その結果、乾燥空間Ｒでの液体２の液体揮発成分の分圧制御及び液体２の蒸発速度を制御することができる。なお、プレート４の基板と対向する面４ａ側の全圧と基板と対向しない面４ｂ側の全圧とを同一にすることで、プレート４の細孔を介した気流の発生を抑止することができる。
【００４０】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る液体塗布装置について説明する。図２は、本発明の第２実施形態に係る液体塗布装置の概略構成を示す模式図である。なお、上記第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。
【００４１】
本第２実施形態では、液体塗布装置１００Ａは、細孔を有するプレート４の代わりに、電解質膜であるプレート２５を備えている。このプレート２５は、基板と対向する面２５ａが基板面１ａに間隔をあけて対向して配置される。具体的には、基板と対向する面２５ａが基板面１ａにおける液体２が塗布された部位に対して間隔をあけて配置される。本第２実施形態では、プレート２５は、液体吐出ヘッド１０の基板１に対する相対的な移動方向（図２中、矢印Ａ方向）の上流側に配置されている。これにより、液体吐出ヘッド１０により基板面１ａに塗布された液体２は、基板面１ａとプレート２５の基板と対向する面２５ａとで挟まれて形成される乾燥空間Ｒに位置することとなる。
【００４２】
このように、プレート２５の面２５ａを基板面１ａにおける液体２が塗布された部分に対向して配置したことにより、乾燥空間Ｒの気流が抑制される。つまり、プレート２５の基板と対向する面２５ａの反対側の面（基板と対向しない面）２５ｂ側で生じている気流によって移動する空気が、乾燥空間Ｒに流れ込むのをプレート２５で遮断している。したがって、乾燥空間Ｒ内で気流が生じるのを抑制することができる。そして、気流が抑制されるので、基板面１ａの液体２の液体揮発成分の拡散は濃度拡散が支配的になり、各液体２の周囲の液体揮発成分濃度が各液体２において同様の分布になり、各液体２の蒸発速度を均一にすることができる。
【００４３】
プレート２５は、外周が枠体１８に一体に固定されている。枠体１８は、プレート用ステージ２３に固定され、プレート用ステージ２３は、液体吐出ヘッド１０の側面に固定されている。これにより、プレート２５は、液体吐出ヘッド１０とともに基板面１ａに沿って基板面１ａに対して相対的に移動する。
【００４４】
電解質膜であるプレート２５には、その両面に多孔質の電極が設けられている。この電解質膜は、固体高分子電解質膜である。液体２に含まれる溶媒の主成分が水である場合、液体揮発成分は水分子であり、電解質膜であるプレート２５の両側の電極に直流電圧を印加すると、陽極側（プレート２５の基板と対向する面２５ａ側）の水分子が、水素イオン（Ｈ＋）と酸素に分解される。水素イオンは固体高分子電解質膜であるプレート２５中を移動し、陰極側（プレート２５の基板と対向しない面２５ｂ側）に達する。陰極側で水素イオンは空気中の酸素と反応し、水分子（気体）となって放出され、乾燥空間Ｒの液体揮発成分（湿度）を制御することができる。
【００４５】
本第２実施形態では、電解質膜であるプレート２５を用いたので、一対の電極間に印加される電圧によってプレート２５内に流れる電流を制御することにより、プレート２５の基板と対向する面２５ａ側の液体揮発成分の濃度を調整することができる。
【００４６】
このように、乾燥空間Ｒ内に揮発した液体揮発成分は、プレート２５の基板と対向する面２５ａ側で分解されるので、乾燥空間Ｒ内において液体２の液体揮発成分が飽和蒸気圧になるのが抑制され、液体２の乾燥を促進することができる。そして、乾燥空間Ｒ内の気流が抑制されているので、最終的に形成される各膜パターンの形状を均一にすることができる。
【００４７】
より高精度に乾燥空間Ｒ内の液体揮発成分の分圧を制御するために、プレート２５の基板と対向する面２５ａ側には、液体揮発成分の分圧を検知する分圧センサ１９が設けられている。電流調整機構２６は、分圧センサ１９により検知された分圧を示す検知信号を入力し、電解質膜であるプレート２５に流れる電流を調整する。なお、分圧センサ１９をプレート２５の基板と対向する面２５ａ側に複数配置し、複数の分圧センサ１９の出力値によりプレート２５を複数に分割しそれぞれ電流制御を行ってもよい。
【００４８】
さらに、本第２実施形態では、枠体１８には、プレート２５の外周を囲うように、プレート２５の基板と対向する面２５ａ側から基板１側に突出する壁部５が設けられている。なお、この壁部５は、枠体１８に固定して設けられているが、プレート２５の外周縁に固定して設けられていてもよい。この壁部５で囲われた内側の空間が乾燥空間Ｒとなる。この基板側に突出する壁部５により乾燥空間Ｒと壁部５の外側の空間との空気の流出入が規制される。つまり、壁部５により、基板面１ａに沿う気流を遮断することができる。したがって、乾燥空間Ｒ内において気流が発生するのをより効果的に抑制することができる。
【００４９】
また、乾燥空間Ｒが乾燥空間Ｒ以外の空間と接する領域が狭くなるので、プレート２５と基板１との間から液体揮発成分が拡散するのを抑制することができる。したがって、乾燥空間Ｒ内の液体揮発成分の濃度分布を均一に保つことができ、より均一な膜パターンを形成することが可能となる。
【００５０】
さらに、本第２実施形態では、プレート２５の基板と対向する面２５ａには、基板１側に突出する１つ以上の突起部６が設けられている。このように形成した突起部６は、乾燥空間Ｒ内において、気流の抵抗となる。したがって、乾燥空間Ｒ内において気流が発生するのをより効果的に抑制することができる。ここで、突起部６は、プレート２５と一体に形成された電解質膜であってもよい。つまり、プレート２５の基板と対向する面２５ａが凹凸形状に形成されていてもよい。
【００５１】
なお、上記第１及び第２実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。上記第１及び第２実施形態では、プレート４，２５が、液体吐出ヘッド１０に固定されて液体吐出ヘッド１０と一体に基板面１ａに対して相対的に移動する場合について説明したがこれに限定するものではない。プレート４，２５を液体吐出ヘッド１０と独立して移動可能に構成し、プレート４，２５を基板面１ａにおける液体２を塗布した部分に移動させてもよい。
【実施例】
【００５２】
以下、本発明の液体吐出装置を用いた実施例について説明する。
【００５３】
［実施例１］
図３に示す本発明の実施例１に係る液体塗布装置を用いて、ガラス基板上に機能成膜を形成し、プレート４を設置しない液体塗布装置を用いて形成した機能成膜と比較を行った。ガラス基板上には、ステージ走査方向のドット間隔が３００μｍ、走査方向と直交する方向のドット間隔が３００μｍとなるように走査方向に５００ドット、走査方向と直交する方向に８０ドットの液滴３を塗布した。液滴３としては、純水９９重量％、パラジウム１重量％の組成の液体を使用した。
【００５４】
液体吐出ヘッド１０には、細孔を有するプレート４が固定されており、プレート４は基板１との距離を調整できる機構となっている。なお、本実施例１において、プレート４の外周には、壁部５が設けられているが、プレート４の基板と対向する面４ａには、突起部は設けられていない。また、液体吐出ヘッド１０により液体を塗布後、基板１のステージ１４，１５を用い、基板１と細孔を有するプレート４は対向する位置へ移動させる機構となっている。
【００５５】
細孔を有するプレート４は線幅３９μｍのメッシュで形成され、各細孔の面積は３８４４μｍ２であり、枠体１８により固定されている。また細孔を有するプレート４のサイズは５ｃｍ角であり、プレート４の基板と対向する面４ａと基板１の基板面１ａとの距離は１ｃｍに保持されている。壁部５の形状は、プレート４端部全域に、プレート４の面４ａと平行な方向の厚さを２ｍｍに固定し、プレート４の面４ａに垂直な方向への高さをそれぞれ、９ｍｍ又は７ｍｍの２種類作製し、壁部５と基板１の距離はそれぞれ１ｍｍ又は３ｍｍとした。
【００５６】
プレート４の基板と対向しない面側において、液体揮発成分と同じ成分による分圧を制御するため、プレート４の基板と対向しない面４ｂ上に液体２の揮発成分である水蒸気分圧が制御されたガスを導入し、プレート４上に保持されるチャンバ１７を設置した。チャンバ１７に送り込むガスの温度は液体塗布装置の周囲環境である２３℃に設定し、チャンバ１７内の全圧は大気圧、水蒸気分圧は４２１Ｐａに設定した。
【００５７】
基板１へ塗布した液体２の乾燥後の膜形状均一性を検証するために、下記のように細孔を有するプレート４の影響について比較を行った。
【００５８】
細孔を有するプレート４を設置しない場合を条件１とした。細孔を有するプレート４を設置し、基板１とプレート４の端部の壁部５との距離を３ｍｍに調整した場合を条件２とした。細孔を有するプレート４を設置し、基板１とプレート４の端部の壁部５との距離を１ｍｍに調整した場合を条件３とした。
【００５９】
以上の組み合わせについて塗布乾燥後の機能成膜の膜形状を評価した。具体的には、図４に示すように、各々の機能成膜２４の中心部２７の膜厚を計測し、全機能成膜２４の平均値を算出し、全機能成膜２４の中心部２７の膜厚の平均値に対する各条件における標準偏差を算出した。その評価結果は次表に示す通りであった。
【００６０】
【表１】
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【００６１】
上記のように、液体塗布後、細孔を有するプレート４の設置効果及び基板１とプレート４の距離を調整する機構の効果が示された。
【００６２】
［実施例２］
図５に示す本発明の実施例２に係る液体塗布装置を用いて、機能性膜としてのカラーフィルタを製造したときの手順について説明する。本実施例２の液体塗布装置では、液体吐出ヘッド１０に細孔を有するプレート４が固定されており、プレート４は基板１との距離を調整できる機構となっている。また、液体吐出ヘッド１０側にステージ１６を設け、液体吐出ヘッド１０により基板１に液滴３を塗布後、ステージ１６により、基板１とプレート４とが対向する位置へプレート４を移動させる機構となっている。
【００６３】
細孔を有するプレート４は、ＡＧＣエンジニアリング株式会社製、中空糸膜を用い、枠体１８により固定されている。プレート４の基板と対向しない面４ｂ側において、液体揮発成分と同じ成分による分圧を制御するため、プレート４の基板と対向しない面４ｂ上に液体２の揮発成分である水蒸気分圧が制御されたガスを導入し、プレート４上に保持されるチャンバ１７を設置した。
【００６４】
チャンバ１７に送り込むガスの温度は液体塗布装置の周囲環境である２３℃に設定し、チャンバ１７内の全圧は大気圧、水蒸気分圧が１２００Ｐａである気体をチャンバ１７内に流量１５Ｌ／ｍｉｎで供給した。また、液体塗布装置が設置されている雰囲気の温度は２３℃、水蒸気分圧が１２６４Ｐａであった。
【００６５】
本実施例２では、細孔を有するプレート４の基板と対向する面４ａに突起部６及びプレート周囲に気流を抑制する壁部５を設置した。プレート４のサイズは３０ｃｍ×３０ｃｍであり、プレート４の基板と対向する面４ａには６００μｍ間隔で径１２０μｍ、基板方向の高さ２ｍｍの突起部６をプレート４全面に形成し、プレート４の端部には長さ３０ｃｍ、高さ２ｍｍ、幅１ｍｍの壁部５を設置した。また、プレート４の基板と対向する面４ａ側には分圧センサ１９ａが、基板と対向しない面４ｂ側には分圧センサ１９ｂがそれぞれ設けられている。分圧調整機構２１は、分圧センサ１９ａ，１９ｂの出力値を入力値として、プレート４の基板と対向しない面４ｂに分散する液体揮発成分の分圧の制御を行う。
【００６６】
まず、黒色レジストを用い、フォトリソグラフィにより、ガラス基板１上にブラックマトリクス２８を形成した。このブラックマトリクス２８の１つの開口部サイズは７０μｍ×２２０μｍ、膜厚は２μｍとした。従って、硬化性インクを付与する領域の容積は３０８００μｍ３である。
【００６７】
ブラックマトリクス２８の各開口部に、本実施例２の液体塗布装置を用い、１つの開口部に付与する液体量を２００００μｍ３（２０ｐｌ）となるような条件で液滴３を付与した。ステージ１６を走査させながら、演算処理装置１１、ヘッド駆動制御機構１２及びステージ駆動制御機構１３により、各開口部に液滴３が着弾できる吐出タイミングで吐出信号を送り、液体吐出ヘッド１０から液滴３を吐出、基板１上に塗布した。液滴３として、染料、水溶性有機溶剤、水、Ｎ−メチロールアクリルアミドとメタクリル酸メチルの２元共重合体からなる樹脂組成物を用い、樹脂濃度が５重量％、染料成分が１０重量％となるように調整した。Ｒｅｄ染料としては、Ｃ．Ｉ．Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ  １５８を用いた。Ｇｒｅｅｎ染料としては、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｌｕｅ（ＤＢＬ）８６をＣ．Ｉ．Ａｃｉｄ  Ｙｅｌｌｏｗ（ＡＹ）２３で調色したものを用いた。Ｂｌｕｅ染料としては、ＤＢＬ８６をＣ．Ｉ．Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ（ＡＲ）２８９を調色したものを用いた。水溶性有機溶剤としては、エチレングリコールを２重量％用いた。
【００６８】
液滴３を塗布後、基板１をプレート４に対向する位置へ移動させ、分圧センサ１９ａ，１９ｂの出力値を入力値として、プレート４の基板と対向しない面４ｂ側に分散する液体揮発成分の分圧の制御を行った。液体塗布直後は、基板と対向しない面４ｂ側の分圧は１２００Ｐａであり、プレート４が塗布領域の対向する位置へ移動し、３秒経過後、基板と対向する面４ａ側の水蒸気分圧が２２００Ｐａの出力を示した。そのため、分圧調整機構２１にて基板と対向しない面４ｂ側の水蒸気分圧を１１２Ｐａに設定、保持した。この結果、細孔を有するプレート４の基板と対向する面４ａ側の水蒸気分圧が１４０５〜１６８０Ｐａで推移し、液体２が乾燥後、１１２Ｐａまで低下した。
【００６９】
上記のようにして作製したブラックマトリクス２８の開口部内の表面形状を、表面粗さ測定機により測定したところ、カラーフィルタの膜厚は平均０．６μｍ、膜厚ムラは０．１μｍ以下であった。また、色ムラや白抜け等の問題は観察されなかった。カラーフィルタに保護膜の形成、電極形成、配向膜形成、液晶材料封入等の作業を行ない、液晶素子を作製した。この液晶素子を０℃〜６０℃の温度範囲にて連続１０００時間駆動したところ、表示上の問題は生じなかった。
【００７０】
［実施例３］
図６に示す本発明の実施例３に係る液体塗布装置を用いて、表面伝導型電子放出素子の電子放出膜（導電性膜）を形成したときの手順について説明する。本実施例３の液体塗布装置では、液体吐出ヘッド１０に電解膜であるプレート２５が固定されており、プレート２５は基板１との距離を調整できる機構となっている。また、液体吐出ヘッド１０側にステージ１６を設け、液体吐出ヘッド１０により基板１に液滴３を塗布後、ステージ１６により、基板１とプレート２５とが対向する位置へプレート２５を移動させる機構となっている。
【００７１】
電解質膜であるプレート２５は菱彩テクニカ株式会社製、固体高分子電解質膜を用い、枠体１８により固定されている。また、固体高分子電解質膜は電流調整機構２６に接続され、電解質膜であるプレート２５内を流れる電流を制御できるようになっている。また、液体塗布装置が設置されている雰囲気の温度は２３℃、水蒸気分圧が１２６４Ｐａであった。
【００７２】
本実施例３では、電解質膜であるプレート２５の基板と対向する面２５ａにプレート周囲に気流を抑制する壁部５を設置した。プレート２５のサイズは３０ｃｍ×３０ｃｍであり、プレート２５の基板と対向する面２５ａには６００μｍ間隔で径１２０μｍ、高さ２ｍｍの突起部６をプレート２５全面に形成し、プレート２５の端部は長さ３０ｃｍ、高さ２ｍｍ、幅１ｍｍの壁部５を設置した。また、プレート２５の基板と対向する面２５ａ側には分圧センサ１９が設けられ、電流調整機構２６が、分圧センサ１９の出力値を入力値として、プレート２５内に流れる電流を制御する。
【００７３】
まず、絶縁性の基板１としてガラス基板を用い、洗浄後、１２０℃で乾燥させた。この基板１上に、Ｐｔ膜により、電極幅５００μｍ、電極間ギャップ２０μｍの一対の素子電極を複数形成し、各素子電極に配線を接続した。この配線としては、列方向配線と行方向配線とを層間絶縁層を介して交差配置したマトリクス配線とした。基板１をアルカリ洗浄にて洗浄後、撥水処理剤を用いて表面処理を行った。次に１つの開口部が１００μｍ×６３０μｍであるフォトマスクを使用してＵＶ露光し、各々の素子電極上に１００μｍ×６３０μｍの親液領域を形成した。ここで、露光された部分が親液領域となる。親液領域と親液領域外の水に対する接触角を計測したところ、親液領域の接触角が平均１５［ｄｅｇ］、親水領域外の接触角が平均５５［ｄｅｇ］であった。その後、基板１を、液体塗布装置の基板ステージ上に吸着させ、液体付与位置の位置調整を行った。
【００７４】
本実施例３の液体塗布装置を用い、１つの開口部に付与する液体量を３００００μｍ３（３０ｐｌ）となるような条件で液滴３を付与した。ステージ１６を用いて液体吐出ヘッド１０をスキャンニングさせながら、演算処理装置１１、ヘッド駆動制御機構１２及びステージ駆動制御機構１３により、基板１上の親液領域内に液滴３が着弾できる吐出タイミングで吐出信号を送って、液滴３を吐出、着弾させた。液滴３としては、純水８０重量％、イソプロピルアルコール１９重量％、パラジウム１重量％の組成の液体を使用した。
【００７５】
液滴３を塗布後、基板１をプレート２５に対向する位置へ移動させ、分圧センサ１９の出力値を入力値として、乾燥空間Ｒを水蒸気分圧が１２６４Ｐａに保持するようにプレート２５に流れる電流制御を行った。
【００７６】
乾燥後、基板１上に形成された各々の導電性膜のサイズは１００μｍ×６３０μｍであり、各導電性膜の膜厚のばらつきは８００ｎｍ±１０％であった。さらに基板１を１３５０℃で３０分間加熱し、酸化パラジウムからなる導電性膜を得た。その後、水素を含む雰囲気中での導電性膜への通電、及び、有機化合物を含む雰囲気中での導電性膜への通電を経て、上記導電性膜に電子放出部を形成した。こうして作成された電子源基板に、フェースプレート及び支持枠等を組み合わせて表示パネルを作成し、更に、駆動回路を接続して画像表示装置を作成したところ、画像表示装置を歩留まりよく得ることができた。
【符号の説明】
【００７７】
１…基板、１ａ…基板面（基板の片面）、４…プレート、４ａ…基板と対向する面、４ｂ…基板と対向しない面、５…壁部、６…突起部、１０…液体吐出ヘッド、１７…チャンバ、２５…プレート（電解質膜）、２５ａ…基板と対向する面、２５ｂ…基板と対向しない面、１００，１００Ａ…液体塗布装置
【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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