(57)【要約】【課題】複数の吐出口からパターン形成材料を吐出して線状の複数のパターン要素により構成されるパターンを形成する際に、パターンに生じるムラを抑制する。【解決手段】パターン形成装置１は、複数の吐出口を有する得るノズル部５、および、基板９をノズル部５に対して移動するステージ移動機構２を備え、ノズル部５の複数の吐出口からパターン形成材料が連続的に吐出される間に基板９が移動することにより、基板９上に等ピッチにて配列された線状かつリブ状の複数のパターン要素により構成されるパターンが形成される。パターン形成装置１では、パターン形成材料の吐出速度などを変動させることにより、ノズル部５から基板９に付与されるパターン形成材料の量のノズル部５の相対移動距離に対する割合が不規則に変更される。これにより、各パターン要素の幅や高さが不規則に変更され、ストライプ状のパターンに生じるムラが抑制される。【選択図】図１
2008119648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にパターンを形成するパターン形成装置であって、
複数の吐出口からパターン形成材料を吐出するノズル部と、
前記ノズル部からパターン形成材料が吐出される間に、前記ノズル部を基板に沿う移動方向に前記基板に対して相対的かつ連続的に移動することにより、前記移動方向に垂直な方向に関して等ピッチにて配列された線状の複数のパターン要素にて構成されるパターンを前記基板上に形成する移動機構と、
前記ノズル部からパターン形成材料が吐出される間に、前記ノズル部から基板に付与されるパターン形成材料の量の前記移動方向の距離に対する割合を不規則に変更する付与量変更部と、
を備えることを特徴とするパターン形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載のパターン形成装置であって、
前記付与量変更部が、前記ノズル部にパターン形成材料を送り込む圧力を不規則に変更することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項３】
請求項１に記載のパターン形成装置であって、
前記付与量変更部が、前記ノズル部の基板に対する相対移動速度を不規則に変更することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項４】
請求項１に記載のパター形成装置であって、
前記付与量変更部が、前記ノズル部内のパターン形成材料の流路の一部の断面積を不規則に変更することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項５】
請求項４に記載のパターン形成装置であって、
前記付与量変更部が、前記複数の吐出口または所定個おきの吐出口のそれぞれの近傍において流路の断面積を他の吐出口に至る流路から独立して不規則に変更することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載のパターン形成装置であって、
前記付与量変更部が、歪むことにより流路の断面積を変更するピエゾを備えることを特徴とするパターン形成装置。
【請求項７】
請求項４または５に記載のパターン形成装置であって、
前記付与量変更部が、撓むことにより流路の断面積を変更するバイメタルを備えることを特徴とするパターン形成装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載のパターン形成装置であって、
前記ノズル部から基板に付与されるパターン形成材料の量の前記移動方向の距離に対する割合の変動幅が、４％以上２０％以下であることを特徴とするパターン形成装置。
【請求項９】
基板上にパターンを形成するパターン形成方法であって、
ａ）複数の吐出口を有するノズル部にパターン形成材料を供給して前記複数の吐出口から基板上に前記パターン形成材料を吐出する工程と、
ｂ）前記ａ）工程と並行して、前記ノズル部を前記基板に沿う移動方向に前記基板に対して相対的かつ連続的に移動することにより、前記移動方向に垂直な方向に関して等ピッチにて配列された線状の複数のパターン要素にて構成されるパターンを前記基板上に形成する工程と、
ｃ）前記ａ）工程と並行して、前記ノズル部から前記基板に付与される前記パターン形成材料の量の前記移動方向の距離に対する割合を不規則に変更する工程と、
を備えることを特徴とするパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に配列された複数の線状のパターン要素にて構成されるパターンを形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラズマ表示装置、有機ＥＬ表示装置、電界放出表示装置等の表示装置の製造において、樹脂成分を含む流動性材料（以下、「パターン形成材料」という。）を複数の吐出口を有するノズルから連続的に吐出して、所定のパターンを基板上に形成する技術が提案されている。例えば、特許文献１では、複数の吐出口から隔壁材料を吐出しつつ背面板を移動し、吐出直後の隔壁材料に光を照射して硬化を促進することにより、背面板上に高品質で高精度の隔壁を形成する技術が開示されている。
【０００３】
なお、流動性材料の連続的な吐出によるパターン形成ではないが、液晶等の表示装置のカラーフィルタを製造する方法として、特許文献２では、ガラス基板に対して各ノズルから複数の液滴重量の液滴をランダムに飛ばすことにより、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の３色のムラを防止する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１８４３０３号公報
【特許文献２】特開２００３−２７９７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
パターン形成材料を複数の吐出口から吐出することにより、パターンを構成する複数の線状かつリブ状の要素（以下、各線状の要素を「パターン要素」という。）を等ピッチで配列形成する場合、均一なパターンを得るためにパターン要素は全て同一断面形状とされることが求められる。
【０００５】
ところが、例えば、機械加工の際に生じる吐出口の加工誤差、パターン形成材料中の微粒子成分の分散ムラによる濡れ性の変化、および、吐出口付近のわずかな汚れによる表面特性の違い等により、各吐出口から完全に同様にパターン形成材料を吐出することは困難である。さらに、これらの原因によるパターン要素の断面形状の違いは、パターン形成の開始時から終了時まで続いてしまう。その結果、パターン要素の太さの違いにより、目視においても容易に認識されるような筋状のムラが現れてしまう。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、流動性材料であるパターン形成材料を複数の吐出口から連続的に吐出して基板上に複数のパターン要素の配列であるパターンを形成する際に、パターンに生じるムラを抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、基板上にパターンを形成するパターン形成装置であって、複数の吐出口からパターン形成材料を吐出するノズル部と、前記ノズル部からパターン形成材料が吐出される間に、前記ノズル部を基板に沿う移動方向に前記基板に対して相対的かつ連続的に移動することにより、前記移動方向に垂直な方向に関して等ピッチにて配列された線状の複数のパターン要素にて構成されるパターンを前記基板上に形成する移動機構と、前記ノズル部からパターン形成材料が吐出される間に、前記ノズル部から基板に付与されるパターン形成材料の量の前記移動方向の距離に対する割合を不規則に変更する付与量変更部とを備える。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のパターン形成装置であって、前記付与量変更部が、前記ノズル部にパターン形成材料を送り込む圧力を不規則に変更する。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のパターン形成装置であって、前記付与量変更部が、前記ノズル部の基板に対する相対移動速度を不規則に変更する。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のパター形成装置であって、前記付与量変更部が、前記ノズル部内のパターン形成材料の流路の一部の断面積を不規則に変更する。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のパターン形成装置であって、前記付与量変更部が、前記複数の吐出口または所定個おきの吐出口のそれぞれの近傍において流路の断面積を他の吐出口に至る流路から独立して不規則に変更する。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載のパターン形成装置であって、前記付与量変更部が、歪むことにより流路の断面積を変更するピエゾを備える。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項４または５に記載のパターン形成装置であって、前記付与量変更部が、撓むことにより流路の断面積を変更するバイメタルを備える。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載のパターン形成装置であって、前記ノズル部から基板に付与されるパターン形成材料の量の前記移動方向の距離に対する割合の変動幅が、４％以上２０％以下である。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、基板上にパターンを形成するパターン形成方法であって、ａ）複数の吐出口を有するノズル部にパターン形成材料を供給して前記複数の吐出口から基板上に前記パターン形成材料を吐出する工程と、ｂ）前記ａ）工程と並行して、前記ノズル部を前記基板に沿う移動方向に前記基板に対して相対的かつ連続的に移動することにより、前記移動方向に垂直な方向に関して等ピッチにて配列された線状の複数のパターン要素にて構成されるパターンを前記基板上に形成する工程と、ｃ）前記ａ）工程と並行して、前記ノズル部から前記基板に付与される前記パターン形成材料の量の前記移動方向の距離に対する割合を不規則に変更する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、基板上に形成されるパターンに生じるムラを抑制することができる。請求項２および３の発明では、ノズル部の構造を複雑化させることなく容易にムラを抑制することができる。請求項５ないし７の発明では、吐出口間において独立して流路断面積を不規則に変更することによりムラの発生をより効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は本発明の第１の実施の形態に係るパターン形成装置１を示す図である。パターン形成装置１は、プラズマ表示装置や電界放出表示装置（Field Emission Display）等の平面表示装置用のガラス基板（以下、「基板９」という。）上にストライプ状のパターンを形成する装置であり、パターンは線状かつリブ状の要素であるパターン要素が等ピッチにて配列されたものとなっている。パターンは複数の吐出口から流動性を有するパターン形成材料を連続的に吐出することにより形成され、他の工程を経てプラズマ表示装置のリブや電界放出表示装置のスペーサ等となることにより、基板９が平面表示装置の組立部品であるパネルとなる。
【００１８】
パターン形成装置１では、基台１１上にステージ移動機構２が設けられ、ステージ移動機構２により基板９を保持するステージ部２０が図１中に示すＹ方向である移動方向に移動可能とされる。基台１１にはステージ部２０を跨ぐようにしてフレーム１２が固定され、フレーム１２にはヘッド移動機構３を介してヘッド部４が取り付けられる。
【００１９】
ステージ移動機構２は、モータ２１にボールねじ２２が接続され、さらに、ステージ部２０に固定されたナット２３がボールねじ２２に取り付けられた構造となっている。ボールねじ２２の上方にはガイドレール２４が固定され、モータ２１が回転すると、ナット２３とともにステージ部２０がガイドレール２４に沿ってＹ方向に滑らかに移動する（すなわち、ヘッド部４が基板９に対して相対的に主走査する。）。
【００２０】
ヘッド移動機構３はフレーム１２に支持されたモータ３１、モータ３１の回転軸に接続されたボールねじ３２、および、ボールねじ３２に取り付けられたナット３３を有し、モータ３１が回転することによりナット３３が図１中のＸ方向に移動する。ナット３３にはヘッド部４のベース４０が取り付けられ、これにより、ヘッド部４がＸ方向に移動（副走査）可能とされる。ベース４０はフレーム１２に固定されたガイドレール３４に接続され、ガイドレール３４により滑らかに案内される。
【００２１】
ヘッド部４は、基板９上に高粘度のペースト状のパターン形成材料を吐出する吐出部４２、および、基板９に向けて紫外線を出射する光照射部４３を有し、吐出部４２および光照射部４３はベース４０に固定される昇降機構４１の下部に取り付けられる。パターン形成材料は、紫外線により硬化（架橋反応）が開始する光開始剤や、バインダである樹脂、さらには、ガラスの粉体である低軟化点ガラスフリットを含む。吐出部４２の下部には、Ｘ方向に配列された複数の吐出口を有するノズル部５が着脱可能に設けられる。
【００２２】
ノズル部５は供給管４４１を介して材料送出機構４４２に接続され、材料送出機構４４２は高圧のエアを供給するエア供給部４４３に接続される。パターン形成材料はエア供給部４４３からのエアによる圧力を利用して材料送出機構４４２からノズル部５へと供給される。
【００２３】
光照射部４３は光ファイバ４３１を介して光源ユニット４３２に接続される。光源ユニット４３２は紫外線である光を出射する光源４３３（例えば、キセノンランプ）、および、光源ユニット４３２からの光の出射のＯＮ／ＯＦＦを制御するシャッタ４３４を備える。光源４３３からの光は、光ファイバ４３１により光照射部４３へと導かれ、ノズル部５の（−Ｙ）側において光照射部４３から基板９に向かって出射され、各吐出口に対応する光のスポットが基板９上に形成される。
【００２４】
ステージ移動機構２のモータ２１、光源ユニット４３２、ヘッド移動機構３のモータ３１、および、ヘッド部４の昇降機構４１は制御部８に接続され、これらの構成が制御部８により制御されることにより、パターン形成装置１による基板９上へのパターンの形成が行われる。
【００２５】
図２は、ノズル部５の先端部近傍を拡大して示す図である。ノズル先端部５１は内部に流路５１１を有し、先端にはノズル部５の相対移動方向に垂直な方向に（すなわち、紙面に垂直な方向に）配列された複数の吐出口５１２が設けられ、吐出口５１２は基板９に極めて近接した状態とされる。パターン形成材料９１は、ノズル部５の移動に合わせて複数の吐出口５１２からガラス基板９の主面に対して傾斜して吐出される。吐出直後のパターン形成材料９１には光照射部４３から紫外線が照射され、これにより、光硬化性を有するパターン形成材料９１はほぼ吐出直後の形状にて硬化する。
【００２６】
図３は、材料送出機構４４２を示す図である。材料送出機構４４２は、エア供給部４４３に接続された圧力変更機構６１およびノズル部５に接続されるとともにパターン形成材料９１を貯溜する材料貯溜部６２を備える。圧力変更機構６１は、アキュムレータとしての役割を果たすとともに供給されるエアの圧力を不規則に変更する機能を有し、容器６１１、容器６１１の上部の開口に取り付けられた樹脂製の弾性板６１２、および、弾性板６１２の上方に配置されて弾性板６１２に接触しつつ回転するカム６１３を備える。カム６１３の外形は不規則な凹凸となっており、容器６１１および弾性板６１２により、密閉された内部空間６１４が形成される。
【００２７】
材料貯溜部６２はパターン形成材料９１を貯留する密閉容器であり、材料貯溜部６２の内部の上側のエアが存在する空間は圧力変更機構６１に接続され、下側のパターン形成材料９１が存在する空間はノズル部５に接続される。これにより、圧力変更機構６１から与えられるエアの圧力に従ってパターン形成材料９１が材料貯溜部６２からノズル部５へと送出される。
【００２８】
図４はパターン形成装置１によるパターン形成の流れを説明する図である。パターン形成では、まず、図１に示すステージ移動機構２により基板９が（−Ｙ）方向へと移動することにより、ノズル部５が基板９の主面に沿って、例えば、５ｍｍ／秒にて相対的に（＋Ｙ）方向に移動を開始し（ステップＳ１１）、ノズル部５が基板９上の吐出開始位置に到達すると、エア供給部４４３が能動化され、パターン形成材料９１の吐出が開始される（ステップＳ１２）。また、吐出の開始とほぼ同時に、圧力変更機構６１のカム６１３が回転を開始し、弾性板６１２の撓みが不規則に変化することにより、容器６１１内の気圧が、例えば約５％の変動幅で不規則に変動する。これにより、材料貯溜部６２内の圧力も不規則に変動し、吐出口５１２からパターン形成材料９１が吐出される間に、ノズル部５にパターン形成材料９１を送り込む圧力および吐出圧が不規則に変更される（ステップＳ１３）。その結果、ノズル部５から吐出されるパターン形成材料９１の単位時間当たりの量、すなわち、吐出速度が不規則に変化する。
【００２９】
なお、エア供給部４４３と圧力変更機構６１との間の流路の抵抗は大きく設定されており、内部空間６１４の圧力が変動することによりエアがエア供給部４４３へ逆流することが防止される。また、エア供給部４４３にはレギュレータ（図示省略）が設けられており、圧力変更機構６１へのエアの圧力は常に一定に制御され、圧力変更機構６１から材料貯溜部６２に至る経路のエアの圧力は、一定の圧力を中心として不規則にへ変動する。
【００３０】
図５は、基板９上にパターン９３が形成される様子を示す平面図である。ノズル部５からパターン形成材料９１が連続的に吐出される間に、ノズル部５が基板９に沿う移動方向に基板９に対して相対的かつ連続的に移動することにより、各吐出口５１２からパターン形成材料９１が線状に吐出され、既述のようにパターン形成材料９１は、吐出直後に光が照射されて硬化する。これにより、ノズル部５に移動方向に垂直な方向に等ピッチにて配列された線状かつリブ状のパターン要素９２にて構成されるパターン９３が基板９上に形成される。
【００３１】
そして、ノズル部５からパターン形成材料９１が吐出される間に、圧力変更機構６１がノズル部５から吐出されるパターン形成材料９１の単位時間当たりの量を不規則に変更するため、ノズル部５から基板９に付与されるパターン形成材料９１の量のノズル部５の相対移動方向の距離に対する割合（換言すれば、ノズル部５の相対移動方向における単位長さ当たりにノズル部５から基板９に付与されるパターン形成材料９１の量）が不規則に変更される。その結果、各パターン要素９２の幅および高さ（すなわち、走査方向に垂直な方向におけるパターン要素９２の広がり）が移動方向に関してほぼ同様に不規則に変更される。このように、パターン形成装置１では、圧力変更機構６１がパターン形成材料９１の基板９への付与量を不規則に変更する付与量変更部としての役割を果たす。
【００３２】
以上の動作が継続され、ノズル部５が基板９上の吐出停止位置まで到達すると、吐出圧の変動および吐出が停止され（ステップＳ１４，Ｓ１５）、さらに、ノズル部５の基板９に対する相対移動も停止される（ステップＳ１６）。これにより、複数のパターン要素９２にて構成されるパターン９３が基板９のＹ方向のほぼ全域に亘って形成される。換言すると、ステップＳ１１からステップＳ１６に至るノズル部５を基板９に対して相対的に移動する工程と並行して、ステップＳ１２からステップＳ１５に至るパターン形成材料９１をノズル部５から吐出する工程が実行され、これにより、パターン９３が基板９上に形成され、さらに、パターン形成の工程と並行して、ステップＳ１３とステップＳ１４との間において、パターン形成材料９１の基板９への付与量のノズル部５の相対移動距離に対する割合が不規則に変更される。
【００３３】
その後、ノズル部５はヘッド移動機構３により副走査方向（Ｘ方向）に移動し（ステップＳ１７，Ｓ１８）、基板９が初期位置に戻され、さらに、ステップＳ１１〜Ｓ１６が繰り返されることにより既に形成されたパターンに隣接して新たなパターンが形成される。そして、ノズル部５の主走査によるパターンの形成およびノズル部５の副走査が必要回数繰り返されることにより（ステップＳ１７，Ｓ１８）、基板９のほぼ全体に不規則に断面積が微小変化するパターン要素９２にて構成されるパターンが形成される。
【００３４】
以上のように、パターン形成装置１では各パターン要素の幅や高さが不規則に変更されるため、ストライプ状のパターンに発生するムラを抑制することができる。また、圧力変更機構６１を利用することにより、ノズル部５の構造を複雑化させることなく（すなわち、微小な吐出口５１２を有する高価なノズル部５に吐出量を変動する機構を設けることなく）容易に吐出速度に変動を与えることができる。
【００３５】
なお、基板９に付与されるパターン形成材料９１の量に関して、ノズル部５の移動方向の距離に対する割合の変動幅（すなわち、最大の変動量）は、パターンのムラの抑制、および、パターン要素９２のピッチ（数百μｍとされる。）を考慮して、４％以上２０％以下とされることが好ましい（以下の他の実施の形態においても同様。）。これにより、パターン要素９２の断面積が（±）２ないし（±）１０％変動することとなり、パターン要素９２の幅が（±）１ないし（±）５％程度変化することとなる。より好ましくは、変動幅は１０％以上２０％以下とされる。
【００３６】
また、パターン形成材料９１の単位長さ当たりの付与量の変動は、パターン要素９２のピッチの１ないし１００倍（好ましくは５ないし１０倍）に１回ピーク（極大または極小）が現れるように制御されることが好ましく、例えば、パターン要素９２のピッチが０．３ｍｍの場合に、２〜３ｍｍの間に極大または極小が１回現れるように制御される（以下の他の実施の形態においても同様）。なお、図５ではパターン要素９２の変動の様子を強調して描いている。
【００３７】
次に、本発明の第２の実施の形態に係るパターン形成装置について説明する。第２の実施の形態に係るパターン形成装置は、第１の実施の形態に係るパターン形成装置１から材料送出機構４４２が省かれ、ノズル部５のＹ方向の位置を微小に変更する機構が設けられるという点を除き第１の実施の形態と同様である。以下の説明では、第１の実施の形態と同様の構成には同様の符号を付す。
【００３８】
図６は第２の実施の形態に係るパターン形成装置のノズル部５近傍の構成および制御部８を示す図である。図６に示すように、第２の実施の形態に係るパターン形成装置では、昇降機構４１に支持部４５１が取り付けられ、ノズル部５を含む吐出部４２がピエゾ４５２を介して支持部４５１に取り付けられる。ピエゾ４５２は制御部８のノズル位置変更部８１に接続され、ピエゾ４５２に与えられる電圧がノズル位置変更部８１により変更されることにより、ノズル部５の位置がＹ方向、すなわち、ノズル部５の基板９に対する相対移動方向に関して微小に変更される。
【００３９】
図７は、第２の実施の形態に係るパターン形成装置の動作の一部を示す図であり、図４のステップＳ１３，Ｓ１４に代えて行われ動作を示している。第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、ノズル部５の主走査が開始され、さらにノズル部５からのパターン形成材料９１の吐出が開始されると（ステップＳ１１，Ｓ１２）、ノズル位置変更部８１が能動化され、ノズル部５のＹ方向の位置が不規則かつ高速に変更される。これにより、ノズル部５が不規則に滑らかに微小移動し、基板９に対するノズル部５の相対移動速度が不規則に微小に変更される（ステップＳ１３ａ）。
【００４０】
その後、ノズル部５が基板９上のパターン形成の終点に到達すると、ノズル部５の位置変更およびパターン形成材料９１の吐出が停止され（ステップＳ１４ａ，Ｓ１５）、基板９の移動が停止されて１回の主走査におけるパターン形成が完了する（ステップＳ１６）。そして、必要に応じて、ノズル部５の副走査およびパターン形成が繰り返される（ステップＳ１７，Ｓ１８）。
【００４１】
以上のように第２の実施の形態では、ステップＳ１１からステップＳ１６に至るノズル部５を基板９に対して相対的に移動する工程、および、ステップＳ１２からステップＳ１５に至るパターン形成材料９１をノズル部５から吐出する工程に並行して、ステップＳ１３ａとステップＳ１４ａとの間において、ピエゾ４５２およびノズル位置変更部８１より、ノズル部５の相対移動方向の距離に対するパターン形成材料９１の量の割合が不規則に変更される。その結果、第１の実施の形態と同様に、各パターン要素の幅および高さが不規則に変更され、ストライプ状のパターン９３に発生するムラが抑制される。このように、第２の実施の形態に係るパターン形成装置では、ピエゾ４５２およびノズル位置変更部８１がパターン形成材料９１の基板９への付与量を変更する付与量変更部としての役割を果たす。第２の実施の形態においても、高価なノズル部５に変更を加えることなく容易にパターン形成材料９１の付与量を変更することができる。
【００４２】
次に、本発明の第３の実施の形態に係るパターン形成装置について説明する。第３の実施の形態に係るパターン形成装置では、第１の実施の形態における圧力変更機構６１に代えて、パターン形成材料９１の吐出速度を変動させる機構がノズル部５内に設けられる。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００４３】
図８は第３の実施の形態に係るパターン形成装置のノズル部５ａの断面図であり、吐出口５１２の配列方向（図１中のＸ方向）に垂直な断面を示す。ノズル部５ａはノズル先端部５１、ノズル先端部５１を上下から挟持する第１保持部材５２および第２保持部材５３、並びに、第１保持部材５２と第２保持部材５３とを互いに近づく方向に付勢する付勢部５４を備える。ノズル先端部５１は、図８の上下方向である積層方向に積層した（重ね合わせた）３つの板状部材である第１先端部５５、第２先端部５６および第３先端部５７を備える。
【００４４】
図９は図８中の矢印Ａの位置における第１先端部５５の底面図（すなわち、第２先端部５６側から見た図）であり、図８の左側が図９の下側に対応する。第１先端部５５は下面にパターン形成材料９１の流路となる凹部５５１を有し、凹部５５１には第１先端部５５を貫通する開口５５２が設けられる。開口５５２はパターン形成材料９１の流入口であり、第１保持部材５２内の流路に連絡する（図８参照）。凹部５５１はパターン形成材料９１の流路であるとともにパターン形成材料９１に与えられる圧力を均一にする役割も果たす。なお、第１先端部５５は金属にて安価に製作される。
【００４５】
第２先端部５６は、図８に示すように第３先端部５７に当接するスペーサ５６１、および、第１先端部５５およびスペーサ５６１の間に挟まれるフィルム状の回路基板５６２を備え、スペーサ５６１はピエゾ（圧電素子）にて形成される。図８では、スペーサ５６１および回路基板５６２の厚さを実際よりも厚く描いている（図１３参照）。
【００４６】
図１０は図８中の矢印Ｂの位置における回路基板５６２の底面図であり、図１１は図８中の矢印Ｃの位置におけるスペーサ５６１の平面図である。回路基板５６２およびスペーサ５６１は同じ大きさの細長い開口５６６１，５６６２を有し、重ね合わされることにより、図８に示す第２先端部５６の開口５６６となる。図１０に示すように回路基板５６２には吐出口５１２（図８参照）に対応して複数の電極７１が等ピッチにてＸ方向に配列して形成されており、電極７１よりも吐出口５１２側にＸ方向に伸びる共通電極７２が設けられる。そして、回路基板５６２がスペーサ５６１に当接することにより、図８に示すように複数の電極７１および共通電極７２がスペーサ５６１に電気的に接続される。
【００４７】
各電極７１は第１先端部５６を貫通する複数の配線を介して外部電源（例えば、制御部８に設けられる。）にそれぞれ接続され、共通電極７２も第１先端部５６を貫通する接地された配線に接続される。
【００４８】
図１２は図８中の矢印Ｄの位置における第３先端部５７の平面図である。第３先端部５７は、図８および図１２に示すように細長い凹部５７１を有し、凹部５７１からノズル先端部５１の先端（図１２の下方）に向かって多数の溝５７２が形成される。なお、実際には図１２に示す数よりも多くの溝５７２が設けられる。複数の溝５７２は図８に示す吐出口５１２にそれぞれ対応して形成されており、第３先端部５７と第２先端部５６とが重ね合わされることにより、第１ないし第３先端部５５〜５７の積層方向に垂直な方向に配列された多数の吐出口５１２が形成される。
【００４９】
溝５７２自体は、吐出口５１２近傍の流路（図２の流路５１１に対応する。）となり、図８に示すように、第１先端部５５の凹部５５１、第２先端部５６の開口５６６、並びに、第３先端部５７の凹部５７１および溝５７２が開口５５２から吐出口５１２へとパターン形成材料９１を導く流路となる。以下の説明では、溝５７２を流路５７２とも呼ぶ。なお、第３先端部５７は耐摩耗性が求められるとともに高精度な微細加工が施されることからセラミック部材とされる。
【００５０】
図１３は、ピエゾであるスペーサ５６１が歪む様子を示す図であり、吐出口５１２近傍における流路５７２に垂直な断面を示す。複数の電極７１と共通電極７２（図１０参照）との間には不規則に大きさが変化する電位差が与えられ、電位差が与えられた流路５７２では、スペーサ５６１が流路５７２の方向に縮み、かつ、剛性の高い第１先端部５５に支えられて符号６０１にて示すようにスペーサ５６１が流路５７２に向かって５〜１０μｍ程度隆起する。その結果、流路５７２の一部の断面積が数％だけ減少し、この流路５７２におけるパターン形成材料９１の速度が減少する。このように、第３の実施の形態では、ピエゾであるスペーサ５６１、回路基板５６２および外部の電源が、各吐出口５１２から基板９へのパターン形成材料９１の単位長さ当たりの付与量（すなわち、ノズル部５の相対移動方向の距離に対する付与量の割合）を不規則に変更する付与量変更部としての役割を果たす。
【００５１】
第３の実施の形態に係るパターン形成装置の動作は、第１の実施の形態とほぼ同様であり、図４中のステップＳ１３，Ｓ１４を図１４のステップＳ１３ｂ，Ｓ１４ｂに置き換えた動作が行われる。すなわち、ステップＳ１１からステップＳ１６に至るノズル部５を基板９に対して相対的に移動する工程と、ステップＳ１２からステップＳ１５に至るパターン形成材料９１をノズル部５から吐出する工程とに並行して、ステップＳ１３ｂとステップＳ１４ｂとの間においてパターン形成材料９１の付与量のノズル部５の相対移動距離に対する割合が不規則に変更される。
【００５２】
ステップＳ１３ｂとステップＳ１４ｂとの間では、回路基板５６２の各電極７１に与えられる電位は、他の電極７１に与えられる電位から独立して不規則に変更され、複数の吐出口５１２のそれぞれの近傍において流路５７２の断面積が他の吐出口５１２に至る流路５７２から独立して不規則に変更され、各パターン要素の幅および高さが移動方向に関して他のパターン要素から独立して不規則に変更される。これにより、基板９上に形成されるパターンに生じるムラをより効果的に抑制することができる。
【００５３】
図１５は第３の実施の形態に係るパターン形成装置のノズル先端部５１（図８参照）の他の例を示す図であり、図１３に対応する図である。
【００５４】
図１５に示すノズル先端部５１は図１３に示す第２先端部５６の構造を変更したものであり、図１５に示す第２先端部５６ａは、第１先端部５５側から順に、金属製のスペーサ５６１ａ、スペーサ５６１ａに貼付された回路基板５６２、回路基板５６２上に実装されたバイメタル５６３、および、バイメタル５６３を覆い、流路５７２に接する樹脂製のフィルム５６４を備える。回路基板５６２は、図１０に示すものと同様であるが、スペーサ５６１ａよりも流路５７２側に位置するという点で図１３と相違する。
【００５５】
図１６は図１５中の矢印Ｅの位置において回路基板５６２を拡大して示す図であり、平行斜線を付して１つの電極７１および共通電極７２を示している。図１６ではバイメタル５６３の実装位置を破線にて示しており、各バイメタル５６３は１つの電極７１および共通電極７２に接続される。
【００５６】
図１７は吐出口５１２近傍の流路５７２に平行な断面を示す図である。バイメタル５６３は、熱膨張率が異なる第１金属５６３ａおよび第２金属５６３ｂを貼り合わせたものであり、共通電極７２に固定接続され、電極７１に対しては接離可能とされる。バイメタル５６３の吐出口５１２側には、回路基板５６２とフィルム５６４との間に樹脂５６５が充填される。
【００５７】
バイメタル５６３には電極７１と接することにより電流が流れ、電流による発熱によりバイメタル５６３が流路５７２側に向かって撓み、図１５および図１７中に符号６０２にて示すように流路５７２の断面積が減少する。そして、バイメタル５６３が電極７１から離間すると、流路５７２を流れるパターン形成材料９１により数百μ秒ないし数秒で冷却され、撓みがない状態へと戻って再度電極７１と接する。以上の動作を繰り返すことにより、バイメタル５６３が流路５７２の断面積を不規則に微小変更する。このように、図１５および図１７に示すノズル部では、回路基板５６２およびバイメタル５６３が基板９に付与されるパターン形成材料９１の単位長さ当たりの量を変化させる付与量変更部としての役割を果たす。また、複数のバイメタル５６３により、各吐出口５１２の近傍において流路５７２の断面積が他の吐出口５１２に至る流路５７２から独立して不規則に変更される。なお、電極７１を板バネ状としてバイメタル５６３の変形に追従して変形する構造とすることにより、バイメタル５６３と電極７１との接触時間が調整されてもよい。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されず様々な変形が可能である。例えば、パターン形成装置にて形成されるパターンは格子状のものとされてもよい。図１８は格子状のパターン９３ａの一部を示す図であり、図１９は図１８中の矢印Ｆの位置におけるパターン９３ａの縦断面図である。格子状のパターン９３ａが形成される際には、まず、ストライプ状の複数のパターン要素９２ａにより構成されるパターンが基板９上に形成され、その後、ノズル部５が吐出口５１２のピッチが異なるものへと変更され、基板９の向きを９０度変更してパターン要素９２ａの上に複数のパターン要素９２ｂにより構成されるパターンが形成される。そして、パターン９３ａが焼成されることにより、例えば、プラズマ表示装置用のリブとされる。パターン要素９２ａ，９２ｂが形成される際にも、上記第１ないし第３の実施の形態と同様に、単位長さ当たりのパターン形成材料９１の付与量が微小に変更され、ムラの発生が抑制される。なお、格子状のパターンの場合、上記の付与量の微小変動技術を利用することにより、ムラの発生をより効果的に抑制することができる。
【００５９】
上記第１の実施の形態では、吐出圧の変更は、圧力変更機構６１のカム６１３に代えて振動子やシリンダにより行われてもよい。また、第２の実施の形態におけるノズル部５の相対移動速度はステージ移動機構２の制御により実現されてもよく、ピエゾ４５２以外の他の機構でノズル部５の微小移動が行われてもよい。
【００６０】
上記第３の実施の形態では、ピエゾであるスペーサ５６１またはバイメタル５６３により吐出口５１２近傍において流路５７２の一部の断面積が変更されるが、ノズル部５ａ内の流路の他の位置にて流路断面積が変更されてもよい。例えば、第１先端部５５の凹部５５１にピエゾにて形成される部材やバイメタルを配置することにより、複数の吐出口５１２に共通の流路の一部の断面積が変更されてパターン形成材料の吐出速度が不規則に変更されてもよい。
【００６１】
さらに、第３の実施の形態において全ての吐出口５１２近傍において流路５７２の断面積が変化する必要はなく、所定個おきの（１または複数の）微細な流路５７２の断面積が変更されてもよい。換言すれば、断面積が固定の１以上の流路５７２と断面積が可変の１以上の流路５７２とが交互に配列されてもよい。例えば２、３個の流路の断面積を固定とし、隣接する１または数個の流路の断面積が一括して変更されてもよい。この場合においても、一括して変更される吐出口５１２の断面積が他の一括して変更される吐出口５１２から独立して変更されることが好ましい。より好ましくは、所定個おきの吐出口５１２のそれぞれの近傍において流路５７２の断面積を他の吐出口５１２に至る流路５７２から独立して不規則に変更される。また、吐出口５１２の全体のうち、３０％以上（さらに好ましくは、５０％以上）において断面積の変更が行われることが好ましい。
【００６２】
上記実施の形態では基板９がノズル部５に対して移動するが、ノズル部５が基板９に対して移動してもよい。
【００６３】
上記実施の形態に係るパターン形成装置は、プラズマ表示装置や電界放出表示装置以外の他の表示装置の基板のパターン形成に利用されてもよく、さらには、表示装置以外に利用されるガラス基板、回路基板、セラミック基板、半導体基板等にパターンを形成する場合に利用されてもよい。また、パターン形成材料９１は吐出直後に光にて硬化されるものには限定されず、パターン形成後に焼成が行われないものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】第１の実施の形態に係るパターン形成装置を示す図である。
【図２】ノズル部先端近傍を示す図である。
【図３】材料送出機構を示す図である。
【図４】パターン形成装置の動作の流れを示す図である。
【図５】パターンが形成される様子を示す図である。
【図６】第２の実施の形態に係るパターン形成装置のノズル部近傍の構成を示す図である。
【図７】パターン形成装置の動作の一部を示す図である。
【図８】第３の実施の形態に係るパターン形成装置のノズル部の断面を示す図である。
【図９】第１先端部の底面図である。
【図１０】回路基板の底面図である。
【図１１】スペーサの平面図である。
【図１２】第３先端部の平面図である。
【図１３】ノズル先端部の断面図である。
【図１４】パターン形成装置の動作の一部を示す図である。
【図１５】他の例に係るノズル先端部の断面図である。
【図１６】回路基板の拡大図である。
【図１７】流路の一部の断面図である。
【図１８】格子状のパターンの一部を示す図である。
【図１９】格子状のパターンの断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１    パターン形成装置
２    ステージ移動機構
５，５ａ    ノズル部
９    基板
８１    ノズル位置変更部
９１    パターン形成材料
９２，９２ａ，９２ｂ    パターン要素
９３，９３ａ    パターン
６１    圧力変更機構
４５２    ピエゾ
５１２    吐出口
５６１    スペーサ（ピエゾ）
５６３    バイメタル
Ｓ１１〜Ｓ１６，Ｓ１３ａ，Ｓ１３ｂ，Ｓ１４ａ，Ｓ１４ｂ  ステップ
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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