インクジェット膜形成方法および、インクジェット膜形成装置

【課題】溶媒重量比が大きく、かつ低粘度な液体材料を使用した場合でも、中心部に凹みのない平坦な形状を持った膜を形成することが可能なインクジェット膜形成装置および方法を提供すること。
【解決手段】雰囲気において溶媒蒸気を任意の圧力にした状態に保ち、被膜形成媒体上に液体材料を付与した後、被膜形成媒体に付与された液滴の径方向の中心位置と対向する位置に設けた液滴半径より小さい排気孔により液滴から蒸発した溶媒を排出する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は被膜形成媒体に対し液体材料を吐出して付与を行った後、被膜形成媒体上の液体材料を乾燥させ膜形成を行うインクジェット膜形成装置および方法に関するものである。さらに詳しくは、被膜形成媒体に付与した任意の液体材料を乾燥し任意の形状に膜形成するインクジェット膜形成装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
微細な形状形成や集積回路などに使われる配線の製造には、従来リソグラフィー法が用いられている。このリソグラフィー法は、予め導電膜を塗布した基板上にレジストと呼ばれる感光材を塗布し、回路パターンを照射して現像し、レジストパターンに応じて導電膜をエッチングすることで配線を形成するものである。このリソグラフィー法は真空装置などの大掛かりな設備と複雑な工程を必要とし、また材料使用効率も数％程度でそのほとんどを捨ててしまわざるを得ず、製造コストが高かった。
【０００３】
これに対して、特許文献２にあるような電子放出素子の製造といった微細な膜形成を、インクジェット法を用いることにより容易に大面積基板に形成することが可能となり、かつ製造コストが低いというメリットがある。また特許文献３では、導電性微粒子を分散させた液状体をインクジェット法にて基板に直接パターン塗布し、その後熱処理やレーザー照射を行って導電膜パターンに変換する方法によりリソグラフィー法に比べプロセスが大幅に簡単なものになると共に、原材料の使用量も少なくてすむというメリットがある。
【０００４】
上記に示したようにインクジェット法を用いてパターン膜を形成する場合、使用する液体材料の粘性等の物性、吐出速度などの各種要因の条件により形成された膜形状が変わってくる。このようなインクジェットによる描画方法を用いた膜形成においては、被膜形成媒体に付与された液滴状になった液体材料から溶媒を蒸発させ膜を形成する場合、液滴の周辺部に盛り上がりが生じてしまうといった問題がある。こうした問題の解決手段の一つとして被膜形成媒体に膜形成した後、液滴中心部の凹部に液体材料を吐出する第２吐出工程をもつものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開2003-318516号公報
【特許文献２】特許登録３２０７７０６号公報
【特許文献３】米国特許５１３２２４８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の技術によれば、以下のような課題がある。
【０００６】
第１吐出工程により形成した膜の凹部に第２吐出工程により液体材料を吐出するといった方法では、溶媒の重量比が非常に大きい、例えば重量比で溶媒99%（溶質1％）でかつ粘度が1.0cPのような低粘度な液体材料を用いて膜を形成しようとした場合、第２吐出工程にて付与した液体材料も第１吐出工程にて付与した液体材料と同じく、溶媒蒸発時に液滴の中央部にくらべ周辺部が盛り上がる。そのため凹部を平坦にするには形成した膜の中心凹部に液体材料を複数回付与する必要があるといった問題がある。
【０００７】
本出願に係る発明の目的は溶媒重量比が大きく、かつ低粘度な液体材料を使用した場合でも中心部に凹みのない平坦な形状を持った膜を形成することが可能なインクジェット膜形成装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、溶媒重量比が大きく、かつ低粘度な液体材料を使用した場合でも中心部に凹みのない平坦な形状を持った膜を形成する装置および方法は、雰囲気において溶媒蒸気を任意の圧力にした状態に保ち、被膜形成媒体上に液体材料を付与した後、被膜形成媒体に付与された液滴の径方向の中心位置と対向する位置に設けた液滴半径より小さい排気孔により液滴から蒸発した溶媒を排出することで、中心部に凹みのない平坦な形状を持った膜を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように構成された本発明のインクジェット膜形成装置および方法によれば、被膜形成媒体に付与した任意の液体材料を乾燥し任意の形状に膜形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【００１１】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図1は実施例１の実施形態を示すインクジェット膜形成装置の断面で見た概略図である。被膜形成媒体１は溶媒蒸気圧制御室２に設置されている。溶媒蒸気圧制御室２の天井部には蒸気圧制御用下蓋３、移動４可能な蒸気圧制御用上蓋５、移動６可能な蒸気圧制御用密閉蓋７が設置されている。蒸気圧制御用下蓋３には液滴通過孔８が設けられている。蒸気圧制御用上蓋５には液滴通過孔９、排気孔１０が設けられている。配管１１を通じて溶媒蒸気１2を供給することで溶媒蒸気圧制御室２を任意の溶媒蒸気圧に調整する（図１(a)）。移動１３可能なインクジェットヘッド１４の図示しない吐出孔から吐出された液体材料１５、１６は液滴通過孔８、９を通じて被膜形成媒体１に付与される（図１（ｂ））。蒸気圧制御用上蓋５が移動４することで、蒸気圧制御用下蓋３に設けられた液滴通過孔８と蒸気圧制御用上蓋５に設けられた排気孔１０が対向する位置に設置することができる。排気孔１０を通じて溶媒蒸気１７は排気される（図１（ｃ））。
【００１３】
図２は実施例２の実施形態を示すインクジェット膜形成装置の断面で見た概略図である。被膜形成媒体２１は溶媒蒸気圧制御室２２に設置されている。溶媒蒸気圧制御室２２の天井部には蒸気圧制御蓋２３が設置されている。蒸気圧制御蓋２３には絞り機構２４により任意の孔径に調整できる吐排気孔２５が設けられている。絞り機構２４により吐排気孔２５が閉じられた状態で配管２６を通じて溶媒蒸気２７を供給することで溶媒蒸気圧制御室２を任意の溶媒蒸気圧に調整する（図２(a)）。移動２８可能なインクジェットヘッド２９の図示しない吐出孔から吐出された液体材料３０、３１が絞り機構２４により孔径を調整された吐排気孔２５を通じて被膜形成媒体２１に付与される（図２（ｂ））。絞り機構２４により孔径を調整された吐排気孔２５を通じて溶媒蒸気３２は排気される（図２（ｃ））。
【００１４】
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】
【００１５】
電歪素子によるインクジェット描画ヘッドを用い、吐出されるインクの液滴の直径が30μm、吐出速度5m/secになるように設定した。吐出は１ノズルのみで行った。インク内容は重量比で水99.9%にポリビニルアルコール0.1％を溶融させたものを用いた。被描画媒体には縦3ｃｍ×横3ｃｍ×厚0.5ｃｍの青板ガラスを用いた。インクジェット描画ヘッドの吐出口と青板ガラスの間隔は450μmとした。蒸気圧制御下蓋と青板ガラスの間隔は50μmとした。密閉した状態で溶媒蒸気圧制御室を２３℃、水蒸気圧2.9ｋPaとした。蒸気圧制御用下蓋に設けられた液滴通過孔を直径50μm、蒸気圧制御用上蓋に設けられた液滴通過孔を50μm、排気孔を15μmとした。液滴付与は２mm間隔で３滴とした。また乾燥時間が約30secで終了するように排気を行った。また乾燥中、溶媒蒸気圧制御室内での蒸気量が一定になるように溶媒蒸気の供給を行った。
【００１６】
以上の条件のもとで膜形成を行ったところ、中央部高さは周辺部高さの0.97倍となった。それに対し大気中に設置された青板ガラスへの膜形成を行った場合、中央部高さは周辺部高さの0.47倍となった。
【実施例２】
【００１７】
電歪素子によるインクジェット描画ヘッドを用い、吐出されるインクの液滴の直径が30μm、吐出速度5m/secになるように設定した。吐出は１ノズルのみで行った。インク内容は重量比で水99.9%にポリビニルアルコール0.1％を溶融させたものを用いた。被描画媒体には縦3ｃｍ×横3ｃｍ×厚0.5ｃｍの青板ガラスを用いた。インクジェット描画ヘッドの吐出口と青板ガラスの間隔は450μmとした。蒸気圧制御蓋と青板ガラスの間隔は50μmとした。密閉した状態で溶媒蒸気圧制御室を２３℃、水蒸気圧2.9ｋPaとした。蒸気圧制御蓋に設けられた絞り機構による液滴通過孔の最大径を直径100μm、最小径を15μmとした液滴付与は２mm間隔で３滴とした。また乾燥時間が約30secで終了するように排気を行った。また乾燥中、溶媒蒸気圧制御室内での蒸気量が一定になるように溶媒蒸気の供給を行った
以上の条件のもとで膜形成を行ったところ、中央部高さは周辺部高さの0.98倍となった。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の上記実施例１に記載されるインクジェット膜形成装置を示す図。
【図２】本発明の上記実施例２に記載されるインクジェット膜形成装置を示す図。
【符号の説明】
【００１９】
１被膜形成媒体
２溶媒蒸気圧制御室
３蒸気圧制御用下蓋
４移動方向
５蒸気圧制御用上蓋
６移動方向
７蒸気圧制御用密閉蓋
８液滴通過孔
９液滴通過孔
１０排気孔
１１配管
１２溶媒蒸気
１３移動方向
１４インクジェットヘッド
１５液体材料
１６液体材料
１７溶媒蒸気
２１被膜形成媒体
２２溶媒蒸気圧制御室
２３蒸気圧制御蓋
２４絞り機構
２５吐排気孔
２６配管
２７溶媒蒸気
２８移動方向
２９インクジェットヘッド
３０液体材料
３１液体材料
３２溶媒蒸気

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ひとつ、または複数のノズルより液体材料を吐出するためのヘッドを用い、被膜形成媒体に液体材料を吐出してパターンを形成するインクジェット膜形成方法において、
該被膜形成媒体と対向する位置に孔が設けられた部材を所定の距離に配置し、該孔を通じて該被膜形成媒体に該ヘッドから該液体材料を吐出し付与する工程と、該被膜形成媒体に付与された該液体材料の液滴の溶媒蒸発を制御する工程とを有することを特徴とするインクジェット膜形成方法。
【請求項２】
前記孔の直径を任意に変えることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット膜形成方法。
【請求項３】
前記液滴の溶媒蒸発を行う際、前記被膜形成媒体に吐出付与された前記液滴の直径より前記孔の直径を小さくすることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット膜形成方法。
【請求項４】
前記被膜形成媒体に前記液体材料を吐出付与する際、前記ヘッドより吐出された液滴の直径より前記孔を大きくすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のインクジェット膜形成方法。
【請求項５】
前記被膜形成媒体の設置された雰囲気内の溶媒蒸気圧を一定にすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のインクジェット膜形成方法。
【請求項６】
ひとつ、または複数のノズルより液体材料を吐出するためのヘッドを用い、被膜形成媒体に液体材料を吐出してパターンを形成するインクジェット膜形成装置において、
該被膜形成媒体と対向する位置に孔が設けられるとともに、該被膜形成媒体と対向するように所定の距離に配置され、該孔を通じて該被膜形成媒体に該ヘッドから該液体材料を吐出し付与するとともに、該被膜形成媒体に付与された該液体材料の液滴の溶媒蒸発を制御する部材を備えていることを特徴とするインクジェット膜形成装置。
【請求項７】
前記部材に設けられた前記孔の直径は任意に変えられることを特徴とする請求項６に記載のインクジェット膜形成装置。
【請求項８】
前記部材に設けられた前記孔の直径は、前記液滴の溶媒蒸発を行う際、前記被膜形成媒体に吐出付与された前記液滴の直径より小さいことを特徴とする請求項７に記載のインクジェット膜形成装置。
【請求項９】
前記部材に設けられた前記孔の直径は、前記被膜形成媒体に前記液体材料を吐出付与する際、前記ヘッドより吐出された液滴の直径より大きいことを特徴とする請求項６から請求項８のいずれかに記載のインクジェット膜形成装置。
【請求項１０】
前記被膜形成媒体の設置された雰囲気内の溶媒蒸気圧が一定であることを特徴とする請求項６から請求項９のいずれかに記載のインクジェット膜形成装置。

【図１】