JP5442402B2 - Liquid coating method and liquid coating apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、塗布対象物の所定箇所を選択し、インクジェットの所定ノズルから液滴を吐出することで局所的に塗布膜を形成する液体塗布方法、及び液体塗布装置に関する。   The present invention relates to a liquid coating method and a liquid coating apparatus for locally forming a coating film by selecting a predetermined portion of a coating object and discharging droplets from a predetermined nozzle of an inkjet.

インクジェット技術は、非接触、微少液滴吐出、高オンデマンド性等の優れた特徴を有している。この特徴から、インクジェット技術は、デジタルファブリケーション製造分野の主要技術として注目されている。例えば特許文献１に記載されているように、インクジェット技術は、カラーフィルタの形成、または液晶デバイスにおける配向膜やレジスト等の機能性薄膜の形成等において既に導入が始まっている。   The ink jet technology has excellent features such as non-contact, fine droplet discharge, and high on-demand characteristics. Due to this feature, inkjet technology is attracting attention as a major technology in the field of digital fabrication manufacturing. For example, as described in Patent Document 1, inkjet technology has already been introduced in the formation of color filters or the formation of functional thin films such as alignment films and resists in liquid crystal devices.

また、インクジェット技術は、ダストの付着等を原因とした成膜不良を修正するための技術としても広く用いられている。その一例としては、例えば特許文献２に記載されているような、電子基板上の配線補修等が挙げられる。このようなプロセスは、インク等の液体を液滴として吐出するための吐出孔を有したインクジェットヘッドから基板等の塗布対象物の所定箇所に向けて単数もしくは複数の液滴を順次着弾させることで、局所的に所定パターンを形成する塗布工程を含む。そして、この塗布工程の後、ヒータやホットプレート等を用いて各液滴を乾燥させる乾燥工程を経ることで塗布面に薄膜が形成される。   The ink jet technique is also widely used as a technique for correcting a film formation defect due to dust adhesion or the like. As an example, for example, wiring repair on an electronic substrate as described in Patent Document 2 can be cited. In such a process, one or a plurality of droplets are sequentially landed from a inkjet head having an ejection hole for ejecting a liquid such as ink as a droplet toward a predetermined portion of a coating object such as a substrate. And a coating step of locally forming a predetermined pattern. And after this application | coating process, a thin film is formed in an application | coating surface by passing through the drying process which dries each droplet using a heater, a hotplate, etc.

液滴の溶媒成分は、塗布面に着弾した後から蒸発が始まる。このため、塗布対象物上に形成される塗布膜の膜厚は、基板表面の濡れ性にもよるが、塗布対象物近傍のインク溶媒の蒸気雰囲気（以下、インク溶媒雰囲気と記す）における溶媒濃度に影響を受け易い。   The solvent component of the droplets starts to evaporate after landing on the coating surface. For this reason, the film thickness of the coating film formed on the coating object depends on the wettability of the substrate surface, but the solvent concentration in the vapor atmosphere of the ink solvent in the vicinity of the coating object (hereinafter referred to as the ink solvent atmosphere). Susceptible to.

インク溶媒雰囲気における溶媒濃度が高い場合には、溶媒蒸発速度が抑制されることで塗布膜厚のレベリング化には有効となるものの、塗布面の濡れ性が悪い場合、溶媒蒸発速度の低下に伴う着弾インク内の対流等により、溶質成分の凝集や塗布膜厚のムラを招く。一方、インク溶媒雰囲気における溶媒濃度が低い場合には、溶媒蒸発速度が上昇するため、乾燥速度が速い塗布周辺箇所や液体を複数滴塗布する場合には先に塗布された領域との境界部分において塗布膜厚にムラが生じる。   When the solvent concentration in the ink solvent atmosphere is high, the solvent evaporation rate is suppressed, which is effective for leveling the coating film thickness. However, when the wettability of the coating surface is poor, the solvent evaporation rate decreases. Convection in the landing ink causes aggregation of solute components and uneven coating film thickness. On the other hand, when the solvent concentration in the ink solvent atmosphere is low, the solvent evaporation rate increases. Therefore, when applying a plurality of liquid droplets at a peripheral portion where the drying rate is high, or at the boundary portion with the previously applied region. Unevenness occurs in the coating film thickness.

以上のことから、塗布対象表面に均一な膜厚性状を有する塗布膜を形成するためには、塗布面の濡れ性を改善し着弾液滴の濡れ広がりを均一化するとともに、高溶媒濃度の雰囲気を形成し液滴着弾後の溶媒蒸発速度を調整する必要がある。   From the above, in order to form a coating film having a uniform film thickness property on the surface to be coated, the wettability of the coating surface is improved, the spreading of the landing droplets is made uniform, and the atmosphere with a high solvent concentration is used. It is necessary to adjust the solvent evaporation rate after droplet formation and landing.

塗布膜厚を均一化するための濡れ性の改善、及び溶媒蒸発速度の調整を考慮した液体塗布方法としては、例えば特許文献３に記載されている方法が挙げられる。特許文献３に記載されている方法は、塗布対象物の塗布面に向けて溶媒のみを塗布することで溶媒の蒸気雰囲気を形成し、その後に同溶媒の機能性材料溶液を吐出することで塗布液滴の溶媒蒸発速度を抑制する方法である（以下、方法１と記す）。   As a liquid application method in consideration of improvement of wettability for uniformizing the coating film thickness and adjustment of the solvent evaporation rate, for example, a method described in Patent Document 3 can be mentioned. In the method described in Patent Document 3, a solvent vapor atmosphere is formed by applying only the solvent toward the application surface of the application object, and then the functional material solution of the same solvent is discharged to apply the solution. This is a method of suppressing the solvent evaporation rate of droplets (hereinafter referred to as method 1).

また、方法１と異なる他の方法としては、例えば特許文献４に記載されている方法が挙げられる。特許文献４に記載されている方法は、インクジェットヘッドの近傍に溶媒を吸収させた保湿材料を設置し、保湿材料を加熱することで溶媒蒸気を発生させ、溶媒蒸気を基板に曝すことにより溶媒雰囲気を形成しながら液体を塗布する方法がある（以下、方法２と記す）。   Moreover, as another method different from the method 1, the method described in patent document 4 is mentioned, for example. In the method described in Patent Document 4, a moisturizing material that absorbs a solvent is installed in the vicinity of an ink jet head, a solvent vapor is generated by heating the moisturizing material, and the solvent vapor is exposed to a substrate to thereby generate a solvent atmosphere. There is a method of applying a liquid while forming (hereinafter referred to as method 2).

特開平９−２３０１２９号公報（１９９７年 ９月 ５日公開）Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-230129 (published September 5, 1997) 特開２００５−１６６７５０号公報（２００５年 ６月２３日公開）JP 2005-166750 A (published June 23, 2005) 特開２００９−２２８７６号公報（２００９年 ２月 ５日公開）JP 2009-22876 A (released February 5, 2009) 特開２００６−６１８７１号公報（２００６年 ３月 ９日公開）JP 2006-61871 A (published March 9, 2006)

しかしながら、前述した方法１、２を、特許文献２に記載の技術のような、塗布対象物の所定箇所のみにインクジェットヘッドの単一ノズルより局所的に機能性材料インクを塗布する方法へ応用した場合、以下の問題がある。   However, the above-described methods 1 and 2 are applied to a method of applying functional material ink locally from a single nozzle of an inkjet head only to a predetermined portion of an application target, such as the technique described in Patent Document 2. If you have the following problems.

（方法１）
溶媒雰囲気を形成するためには、塗布対象物の塗布面に対して実際に溶媒を塗布する必要がある。このため、塗布対象物の種類や用途、使用溶媒の特性によってはコンタミネーションの原因になるおそれがある。また、インク溶媒雰囲気を形成するに際し溶媒成分が十分に乾燥していない場合には、塗布面で溶媒と機能性材料溶液の液滴とが合体し、溶質濃度が低下することで、塗布膜機能の低下を招くおそれがある。さらに、溶媒塗布や材料溶液塗布等の液体吐出処理及びそれに伴う塗布液体の乾燥処理を複数回繰り返すため、塗布膜形成工程としての処理時間が長く、インク消費量も多いという問題がある。 (Method 1)
In order to form the solvent atmosphere, it is necessary to actually apply the solvent to the application surface of the application object. For this reason, there is a possibility of causing contamination depending on the type and application of the application object and the characteristics of the solvent used. In addition, when the solvent component is not sufficiently dried when forming the ink solvent atmosphere, the solvent and the droplets of the functional material solution coalesce on the coating surface, and the solute concentration decreases, thereby reducing the coating film function. There is a risk of lowering. Furthermore, since the liquid discharge process such as solvent coating and material solution coating and the accompanying drying process of the coating liquid are repeated a plurality of times, there is a problem that the processing time as the coating film forming process is long and the ink consumption is large.

（方法２）
保湿剤の加熱により形成されたインク溶媒蒸気を塗布面に曝露するため、溶媒蒸気を曝露する領域の範囲を制御することが難しい。そのため、方法２を用いて局所的に液体塗布を行う場合、不必要な領域に対しても蒸気を曝露することになり、結果として製品機能の低下や劣化を促すおそれがある。また、保湿剤が劣化するとダスト等の発生を招き、このダストなどの発生がコンタミネーションを引き起こす原因となる。 (Method 2)
Since the ink solvent vapor formed by heating the humectant is exposed to the application surface, it is difficult to control the range of the region to which the solvent vapor is exposed. For this reason, when the liquid application is locally performed using the method 2, the vapor is exposed to an unnecessary area, and as a result, there is a risk of promoting the deterioration or deterioration of the product function. Further, when the humectant is deteriorated, dust and the like are generated, and the generation of dust and the like causes contamination.

方法１では、溶媒雰囲気を形成する目的で、塗布対象物の塗布面に対し溶媒を塗布している。また、方法２では、溶媒雰囲気を形成する目的で、保湿剤にインク溶媒を染み込ませている。すなわち、方法１及び２では、塗布対象物へインクを塗布する目的以外に、溶媒雰囲気形成という目的で別途インクが必要になる。それゆえ、方法１及び２では、溶媒雰囲気を形成するために、別途インクが必要になり、塗布対象物へインクを塗布する目的以外のインク消費量が多くなるという問題がある。   In Method 1, a solvent is applied to the application surface of the application object for the purpose of forming a solvent atmosphere. In Method 2, the moisturizing agent is impregnated with an ink solvent for the purpose of forming a solvent atmosphere. That is, in the methods 1 and 2, ink is separately required for the purpose of forming a solvent atmosphere in addition to the purpose of applying the ink to the application target. Therefore, in the methods 1 and 2, there is a problem that additional ink is required to form the solvent atmosphere, and the amount of ink consumption other than the purpose of applying the ink to the application target is increased.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、塗布対象物の局所的な箇所への塗布膜形成であっても、塗布対象物表面の濡れ性を均一化し、その近傍に高い溶媒濃度のインク溶媒雰囲気を形成することで、均一な膜性状を有する塗布膜を形成することができる液体塗布方法、及び液体塗布装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the purpose thereof is to uniformize the wettability of the surface of the coating object even if the coating film is formed on a local location of the coating object. An object of the present invention is to provide a liquid coating method and a liquid coating apparatus capable of forming a coating film having uniform film properties by forming an ink solvent atmosphere having a high solvent concentration in the vicinity thereof.

本発明の液体塗布方法は、上記の課題を解決するために、塗布対象物における塗布箇所を選択し、インクジェット法により、前記塗布箇所に局所的に機能性材料を含有する液体を塗布する液体塗布方法であって、インクジェットヘッドを前記塗布箇所の真上に配置させ、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を所定の時間保持した後、前記液体の吐出を行うことを特徴としている。   In order to solve the above problems, the liquid application method of the present invention selects an application location on an application object, and applies a liquid containing a functional material locally to the application location by an inkjet method. The method is characterized in that an ink jet head is disposed immediately above the application location, the relative distance between the ink jet head and the application location is maintained for a predetermined time, and then the liquid is ejected.

上記の構成によれば、インクジェットヘッドを前記塗布箇所の真上に配置させ、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を所定の時間保持することで、インク溶媒雰囲気を形成している。それゆえ、上記の構成によれば、所定の時間保持している間に、インクジェットヘッドの吐出孔から発生した溶媒の蒸気が塗布対象物の表面に吸着し、塗布箇所の表面が改質し、前記液体に対する塗布箇所の表面の濡れ性が向上する。したがって、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を所定の時間保持した後、前記液体の吐出を行うことで、塗布箇所での液体の濡れ広がりを均一にすることができる。また、インクジェットヘッドの吐出孔から発生した溶媒の蒸気を用いて、インク溶媒雰囲気を形成しているので、塗布対象物における塗布箇所が局所的な微小領域であっても、その微小領域のみを対象として表面改質を行うことが可能である。   According to said structure, an ink solvent atmosphere is formed by arrange | positioning an inkjet head just above the said application location, and hold | maintaining the relative distance of the said inkjet head and the said application location for a predetermined time. Therefore, according to the above configuration, the solvent vapor generated from the ejection holes of the inkjet head is adsorbed on the surface of the application object while being held for a predetermined time, and the surface of the application portion is modified, The wettability of the surface of the application part with respect to the said liquid improves. Therefore, after the relative distance between the ink jet head and the application location is held for a predetermined time, the liquid is discharged, whereby the wet spread of the liquid at the application location can be made uniform. In addition, since the solvent atmosphere generated from the ejection holes of the inkjet head is used to form an ink solvent atmosphere, even if the application location on the application target is a local micro area, only that micro area is targeted. It is possible to perform surface modification.

また、上記の構成によれば、インク溶媒雰囲気を形成するための工程が、インクジェットヘッドを前記塗布箇所の真上に配置させ、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を所定の時間保持するというシンプルな工程であるため、より簡便に塗布膜の均一化を実現することができる。また、インク溶媒雰囲気における溶媒濃度は、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を保持する時間に依存するため、相対距離の保持時間を変動させることで、容易に、塗布箇所近傍の表面改質状態やインク溶媒雰囲気における溶媒濃度を調整することができ、塗布箇所近傍に高い溶媒濃度のインク溶媒雰囲気を形成することができる。   According to the above configuration, in the step of forming the ink solvent atmosphere, the inkjet head is disposed immediately above the application location, and the relative distance between the inkjet head and the application location is maintained for a predetermined time. Since this is a simple process, it is possible to realize a uniform coating film more easily. In addition, since the solvent concentration in the ink solvent atmosphere depends on the time for maintaining the relative distance between the inkjet head and the application location, the surface modification in the vicinity of the application location can be easily performed by changing the relative distance retention time. The quality state and the solvent concentration in the ink solvent atmosphere can be adjusted, and an ink solvent atmosphere having a high solvent concentration can be formed in the vicinity of the application site.

また、インクジェットヘッドを前記塗布箇所の真上に配置させ、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を所定の時間保持するだけで、インク溶媒雰囲気を形成しているので、従来技術のようにインク溶媒雰囲気の形成のために別途インク溶媒を消費することない。   In addition, since the ink solvent atmosphere is formed simply by placing the inkjet head directly above the application location and holding the relative distance between the inkjet head and the application location for a predetermined time, as in the prior art No additional ink solvent is consumed to form the ink solvent atmosphere.

以上のように、上記の構成によれば、塗布対象物の局所的な箇所への塗布膜形成であっても、塗布対象物表面の濡れ性を均一化し、その近傍に高い溶媒濃度のインク溶媒雰囲気を形成することで、均一な膜性状を有する塗布膜を形成することができる液体塗布方法を実現することができる。また、上記の構成によれば、膜特性の低下を引き起こさない膜を形成することができるとともに、コンタミネーションを最小にすることができる。   As described above, according to the above configuration, even when forming a coating film on a local portion of the coating target, the wettability of the surface of the coating target is made uniform, and an ink solvent having a high solvent concentration is provided in the vicinity thereof. By forming the atmosphere, a liquid coating method capable of forming a coating film having uniform film properties can be realized. In addition, according to the above configuration, it is possible to form a film that does not cause deterioration of film characteristics and to minimize contamination.

なお、上記の液体塗布方法は、以下の構成であってもよい。   In addition, the following structure may be sufficient as said liquid application method.

すなわち、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を一定の距離に保ったまま、所定の時間待機させて、インクジェットヘッドの吐出孔から発生する溶媒蒸気からなる溶媒雰囲気を形成する溶媒雰囲気形成工程と、溶媒雰囲気形成工程後に液体吐出を行う液体吐出工程とを含む構成であってもよい。   That is, a solvent atmosphere forming step of forming a solvent atmosphere made of solvent vapor generated from the ejection holes of the inkjet head while waiting for a predetermined time while maintaining a relative distance between the inkjet head and the application location at a constant distance And a liquid discharge step of discharging liquid after the solvent atmosphere forming step.

上記の構成によれば、溶媒雰囲気形成工程にて、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を一定の距離に保ったまま、所定の時間待機させて、インクジェットヘッドの吐出孔から発生する溶媒蒸気からなる溶媒雰囲気を形成するので、塗布対象物における塗布箇所が局所的な微小領域であっても、その微小領域のみを対象として表面改質を行うことが可能である。   According to the above configuration, in the solvent atmosphere forming step, the solvent generated from the ejection holes of the ink jet head is kept waiting for a predetermined time while the relative distance between the ink jet head and the application location is kept constant. Since a solvent atmosphere made of vapor is formed, even if the application location on the application object is a local micro area, it is possible to perform surface modification only on the micro area.

本発明の液体塗布方法では、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を０．５ｍｍ以下に設定することが好ましい。   In the liquid application method of the present invention, it is preferable that the relative distance between the inkjet head and the application location is set to 0.5 mm or less.

上記の構成によれば、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を０．５ｍｍ以下に設定するので、インクジェットヘッドの吐出孔から発生する溶媒蒸気を塗布対象物の表面に効果的に吸着させることができ、塗布箇所での液体の濡れ広がりをより均一化することができる。   According to said structure, since the relative distance of the said inkjet head and the said application | coating location is set to 0.5 mm or less, the solvent vapor | steam which generate | occur | produces from the discharge hole of an inkjet head is made to adsorb | suck to the surface of a coating target effectively. It is possible to make the liquid wetting and spreading at the application site more uniform.

本発明の液体塗布方法では、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を保持する前記所定の時間を、５秒以上に設定することが好ましい。   In the liquid application method of the present invention, it is preferable that the predetermined time for maintaining a relative distance between the inkjet head and the application location is set to 5 seconds or more.

上記の構成によれば、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を保持する前記所定の時間を、５秒以上に設定するので、塗布箇所近傍における液体の乾燥を抑制するのに十分な溶媒濃度であるインク溶媒雰囲気を形成することができる。それゆえ、上記の構成によれば、塗布膜を繰り返し作製する場合、塗布膜毎の膜性状を均質性状とすることができる。   According to said structure, since the said predetermined time holding the relative distance of the said inkjet head and the said application location is set to 5 seconds or more, it is sufficient solvent to suppress the drying of the liquid in the application location vicinity. An ink solvent atmosphere having a concentration can be formed. Therefore, according to the above configuration, when the coating film is repeatedly produced, the film property for each coating film can be made uniform.

本発明の液体塗布装置は、上記の課題を解決するために、塗布対象物における塗布箇所に対し、機能性材料を含む液体を吐出するインクジェットヘッドと、前記塗布対象物の全域に渡ってインクジェットヘッドを移動させる移動機構と、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を調整する相対距離調整機構と、前記相対距離を保持する保持時間を制御するタイマーを有し、前記保持時間経過後に前記インクジェットヘッドによる前記液体の吐出を実行する制御手段を備えたことを特徴としている。   In order to solve the above-described problems, a liquid application apparatus according to the present invention includes an inkjet head that discharges a liquid containing a functional material to an application location on an application target, and an inkjet head that covers the entire area of the application target. A movement mechanism for moving the inkjet head, a relative distance adjustment mechanism for adjusting a relative distance between the inkjet head and the application location, and a timer for controlling a holding time for holding the relative distance. Control means for performing ejection of the liquid by the head is provided.

上記の構成によれば、相対距離調整機構が前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を調整し、制御手段が前記相対距離を保持する保持時間を制御するタイマーを有し、前記保持時間経過後に前記インクジェットヘッドによる前記液体の吐出を実行する。それゆえ、塗布対象物の局所的な箇所への塗布膜形成であっても、塗布対象物表面の濡れ性を均一化し、その近傍に高い溶媒濃度のインク溶媒雰囲気を形成することで、均一な膜性状を有する塗布膜を形成することができる液体塗布装置を実現することができる。また、装置の構成がシンプルであるため、簡便にインク溶媒雰囲気を形成することができる。   According to said structure, a relative distance adjustment mechanism adjusts the relative distance of the said inkjet head and the said application | coating location, and a control means has a timer which controls the holding time which hold | maintains the said relative distance, The said holding time passage Later, the liquid is ejected by the ink jet head. Therefore, even when a coating film is formed on a local location of the coating object, the wettability of the surface of the coating object is made uniform, and an ink solvent atmosphere with a high solvent concentration is formed in the vicinity thereof, thereby achieving a uniform A liquid coating apparatus capable of forming a coating film having film properties can be realized. Further, since the configuration of the apparatus is simple, an ink solvent atmosphere can be easily formed.

本発明の液体塗布装置では、前記制御手段は、前記タイマーによるカウントを開始し、該カウントの終了と同時に前記インクジェットヘッドによる前記液体の吐出を実行することが好ましい。   In the liquid coating apparatus according to the aspect of the invention, it is preferable that the control unit starts counting by the timer and discharges the liquid by the inkjet head simultaneously with the end of the counting.

上記の構成によれば、前記制御手段は、前記タイマーによるカウントを開始し、該カウントの終了と同時に前記インクジェットヘッドによる前記液体の吐出を実行するので、相対距離を保持する時間を正確に制御することができる。それゆえ、インク溶媒雰囲気における溶媒濃度の調整を容易に行うことができる。また、塗布膜を繰り返し作製する場合、塗布膜作製毎のインク溶媒雰囲気の溶媒濃度差に起因する、膜性状変動誤差を低減することができる。   According to the above configuration, the control unit starts counting by the timer, and discharges the liquid by the inkjet head simultaneously with the end of the counting, so that the time for maintaining the relative distance is accurately controlled. be able to. Therefore, it is possible to easily adjust the solvent concentration in the ink solvent atmosphere. Further, when the coating film is repeatedly produced, it is possible to reduce the film property fluctuation error caused by the difference in the solvent concentration in the ink solvent atmosphere every time the coating film is produced.

本発明の液体塗布方法は、以上のように、塗布対象物における塗布箇所を選択し、インクジェット法により、前記塗布箇所に局所的に機能性材料を含有する液体を塗布する液体塗布方法であって、インクジェットヘッドを前記塗布箇所の真上に配置させ、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を所定の時間保持した後、前記液体の吐出を行う構成である。   As described above, the liquid application method of the present invention is a liquid application method in which an application location in an application object is selected and a liquid containing a functional material is locally applied to the application location by an inkjet method. The inkjet head is disposed immediately above the application location, and the liquid is ejected after the relative distance between the inkjet head and the application location is maintained for a predetermined time.

また、本発明の液体塗布装置は、以上のように、塗布対象物における塗布箇所に対し、機能性材料を含む液体を吐出するインクジェットヘッドと、前記塗布対象物の全域に渡ってインクジェットヘッドを移動させる移動機構と、前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を調整する相対距離調整機構と、前記相対距離を保持する保持時間を制御するタイマーを有し、前記保持時間経過後に前記インクジェットヘッドによる前記液体の吐出を実行する制御手段を備えた構成である。   In addition, as described above, the liquid coating apparatus according to the present invention moves the inkjet head over the entire area of the coating target and the inkjet head that discharges the liquid containing the functional material to the coating location on the coating target. A movement mechanism that adjusts the relative distance between the inkjet head and the application location, and a timer that controls a holding time for holding the relative distance. It is the structure provided with the control means which performs the discharge of the said liquid.

それゆえ、塗布対象物の局所的な箇所への塗布膜形成であっても、塗布対象物表面の濡れ性を均一化し、その近傍に高い溶媒濃度のインク溶媒雰囲気を形成することで、均一な膜性状を有する塗布膜を形成することができるという効果を奏する。   Therefore, even when a coating film is formed on a local location of the coating object, the wettability of the surface of the coating object is made uniform, and an ink solvent atmosphere with a high solvent concentration is formed in the vicinity thereof, thereby achieving a uniform There is an effect that a coating film having film properties can be formed.

本発明の実施の形態に係る液体塗布装置の概略構成を示した斜視図である。It is the perspective view which showed schematic structure of the liquid coating device which concerns on embodiment of this invention. （ａ）〜（ｅ）は、図１の液体塗布装置を用いた液体塗布方法のプロセスフローの概略を示す模式図である。(A)-(e) is a schematic diagram which shows the outline of the process flow of the liquid application method using the liquid application apparatus of FIG. 相対距離ｄ（ＧＡＰ）を、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．８ｍｍ、１ｍｍに設定したときの、各ＧＡＰ状態を保持する時間ｔ（待機時間ｔ）とインクジェットヘッドにより基板に着弾したインクの塗布膜厚との関係を示すグラフである。When the relative distance d (GAP) is set to 0.3 mm, 0.5 mm, 0.8 mm, and 1 mm, the time t (standby time t) for holding each GAP state and the ink landed on the substrate by the inkjet head It is a graph which shows the relationship with a coating film thickness. 相対距離ｄ（ＧＡＰ）を、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．８ｍｍ、１ｍｍに設定したときの、各ＧＡＰ状態を保持する時間ｔ（待機時間ｔ）とインクジェットヘッドにより基板３０に着弾したインク５０の濡れ広がり〔μｍ〕との関係を示すグラフである。When the relative distance d (GAP) is set to 0.3 mm, 0.5 mm, 0.8 mm, and 1 mm, the time t (standby time t) for holding each GAP state and the ink landed on the substrate 30 by the inkjet head It is a graph which shows the relationship with 50 wet spread [micrometers]. インクを吐出するまでＧＡＰ状態を保持する時間ｔ（待機時間ｔ）と基板上に着弾したインクの塗布膜厚との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between time t (waiting time t) which hold | maintains a GAP state until ink is discharged, and the coating film thickness of the ink which landed on the board | substrate.

本発明の実施の形態について説明すれば、以下の通りである。図１は、本発明の実施の形態に係る液体塗布装置の概略構成を示した斜視図である。   The embodiment of the present invention will be described as follows. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a liquid coating apparatus according to an embodiment of the present invention.

本実施の形態に係る液体塗布装置１０は、塗布対象物である基板３０に対しインク（機能性材料を含む液体）５０を塗布する装置である。液体塗布装置１０は、内部にインク５０が充填されたインクジェットヘッド２０、基板３０を水平状態に載置・保持するためのステージ４０（相対距離調整機構）、インクジェットヘッド２０によるインク５０の吐出を制御する吐出制御ユニット６０、インクジェットヘッド２０を固定するためのキャリッジ７０（移動機構）、キャリッジ７０を移動させるためのガントリ８０（移動機構）、及びガントリ８０の位置及び移動を制御する制御ユニット（制御手段）９０を備えている。液体塗布装置１０では、インクジェットヘッド２０と基板３０との相対距離は、ステージ４０が図１中のｚ軸方向に移動することで調節されている。なお、水平状態とは、図１中の、ｘ軸方向およびそれに直交するy軸方向に沿う状態のことをいう。   The liquid application apparatus 10 according to the present embodiment is an apparatus that applies ink (liquid containing a functional material) 50 to a substrate 30 that is an application target. The liquid coating apparatus 10 controls the ejection of the ink 50 by the inkjet head 20, the stage 40 (relative distance adjustment mechanism) for placing and holding the substrate 30 in a horizontal state, and the inkjet head 20 filled with the ink 50. A discharge control unit 60 for fixing, a carriage 70 (moving mechanism) for fixing the inkjet head 20, a gantry 80 (moving mechanism) for moving the carriage 70, and a control unit (control means) for controlling the position and movement of the gantry 80 90). In the liquid coating apparatus 10, the relative distance between the inkjet head 20 and the substrate 30 is adjusted by moving the stage 40 in the z-axis direction in FIG. The horizontal state means a state along the x-axis direction and the y-axis direction perpendicular to the x-axis direction in FIG.

インクジェットヘッド２０には、インクの吐出方法の相違により様々な方式のものが存在し、例えばピエゾ変換方式と熱変換方式等が挙げられる。インクジェットヘッド２０として、ピエゾ変換方式のインクジェットヘッドを用いることが好ましい。   There are various types of ink jet heads 20 depending on the ink ejection method, and examples thereof include a piezo conversion method and a heat conversion method. As the inkjet head 20, it is preferable to use a piezo-conversion inkjet head.

インクジェットヘッド２０はインク５０を吐出するための複数の吐出孔（ノズル）を有している。そして、この吐出孔（ノズル）それぞれからインク５０が液滴として吐出される。液体塗布装置１０では、インクジェットヘッド２０は、ノズル径２０μｍ、ノズル数６４チャンネル、ノズル間隔１７０μｍの寸法になっている。しかしながら、インクジェットヘッド２０は、上記の寸法のものに限定されず、例えば、１つの吐出孔を有するインクジェットヘッド２０であってもよい。   The inkjet head 20 has a plurality of ejection holes (nozzles) for ejecting the ink 50. Then, the ink 50 is discharged as droplets from each of the discharge holes (nozzles). In the liquid coating apparatus 10, the inkjet head 20 has a nozzle diameter of 20 μm, a nozzle number of 64 channels, and a nozzle interval of 170 μm. However, the inkjet head 20 is not limited to the above-described dimensions, and may be, for example, the inkjet head 20 having one ejection hole.

インクジェットヘッド２０は、その吐出孔がステージ４０上に設置した基板３０と対向するように設置される。また、インクジェットヘッド２０には、例えばレーザ変位センサ等が搭載されている。このレーザ変位センサは、基板３０とインクジェットヘッド２０の吐出孔形成面との相対距離（ＧＡＰ）、および基板３０に対するインクジェットヘッド２０の傾きを検出・測定する。レーザ変位センサにより検出・測定された上記相対距離及び傾きは、制御ユニット９０に送信される。また、インクジェットヘッド２０には、吐出制御ユニット６０とケーブルを介して接続するための電装部が設けられている。インクジェットヘッドは、ピエゾ（圧電素子）を備え、吐出制御ユニット６０から送信される電圧、または波形に応じてピエゾが変形し、インク５０を吐出するようになっている。また、吐出制御ユニット６０は、ケーブルを介して制御ユニット９０に接続されている。   The ink jet head 20 is installed such that its discharge hole faces the substrate 30 installed on the stage 40. In addition, for example, a laser displacement sensor is mounted on the inkjet head 20. This laser displacement sensor detects and measures the relative distance (GAP) between the substrate 30 and the ejection hole forming surface of the inkjet head 20 and the inclination of the inkjet head 20 with respect to the substrate 30. The relative distance and inclination detected and measured by the laser displacement sensor are transmitted to the control unit 90. In addition, the inkjet head 20 is provided with an electrical component for connecting to the ejection control unit 60 via a cable. The inkjet head includes a piezo (piezoelectric element), and the piezo is deformed according to a voltage or waveform transmitted from the ejection control unit 60 to eject the ink 50. The discharge control unit 60 is connected to the control unit 90 via a cable.

吐出制御ユニット６０は、その内部にメモリが搭載されており、このメモリに、吐出チャンネル、吐出波形、吐出周波数、吐出電圧等といった、インク吐出駆動条件に関する情報が記憶されている。吐出制御ユニット６０は、制御ユニット９０から送信される吐出信号を受信したときに、内部の上記メモリに記憶されたインク吐出駆動条件に相当する電気信号をインクジェットヘッド２０へ送信する。このとき、インク吐出駆動条件は、制御ユニット９０から送信される各条件に相当するデータが、吐出制御ユニット６０内部に搭載された上記メモリ内に入力され、該情報が上書きされることで、変更される。液体塗布装置１０では、吐出制御ユニット６０より送信する吐出信号としてパルス電圧が用いられ、インク５０の吐出周波数は１００Ｈｚ〜１００ＫＨｚとしている。   The ejection control unit 60 includes a memory therein, and information relating to ink ejection driving conditions such as ejection channels, ejection waveforms, ejection frequencies, ejection voltages, and the like is stored in the memory. When the ejection control unit 60 receives the ejection signal transmitted from the control unit 90, the ejection control unit 60 transmits an electrical signal corresponding to the ink ejection driving condition stored in the internal memory to the inkjet head 20. At this time, the ink discharge driving condition is changed by inputting data corresponding to each condition transmitted from the control unit 90 into the memory mounted in the discharge control unit 60 and overwriting the information. Is done. In the liquid coating apparatus 10, a pulse voltage is used as an ejection signal transmitted from the ejection control unit 60, and the ejection frequency of the ink 50 is 100 Hz to 100 KHz.

基板３０は、ステージ４０上に配置され、真空吸着や静電チャック等の図示しない基板固定手段により水平状態でその位置が固定される。本実施の形態では、基板３０としてガラス基板が用いられる。しかしながら、基板３０は、これに限定されず、石英基板、サファイア基板、プラスチック基板等が用いられてもよい。   The substrate 30 is disposed on the stage 40, and its position is fixed in a horizontal state by a substrate fixing means (not shown) such as vacuum suction or electrostatic chuck. In the present embodiment, a glass substrate is used as the substrate 30. However, the substrate 30 is not limited to this, and a quartz substrate, a sapphire substrate, a plastic substrate, or the like may be used.

ステージ４０には、制御ユニット９０が接続されている。そして、制御ユニット９０により、ステージ４０上に保持された基板３０とインクジェットヘッド２０との相対距離（ＧＡＰ）、および基板３０に対するインクジェットヘッド２０の傾きが制御される。ステージ４０として、例えばネジ送り式ｚ軸ステージ等を採用することができる。なお、液体塗布装置１０は、ステージ４０がｚ方向に位置を移動する構成である。しかしながら、液体塗布装置１０は、この構成に限定されず、インクジェットヘッド２０と基板３０との相対移動が可能な構成であればよく、ステージ４０およびガントリ８０の少なくとも何れか一方が移動する構成であってもよい。   A control unit 90 is connected to the stage 40. The control unit 90 controls the relative distance (GAP) between the substrate 30 held on the stage 40 and the inkjet head 20 and the inclination of the inkjet head 20 with respect to the substrate 30. As the stage 40, for example, a screw feed type z-axis stage or the like can be adopted. The liquid coating apparatus 10 is configured such that the stage 40 moves in the z direction. However, the liquid coating apparatus 10 is not limited to this configuration, and may be any configuration as long as the inkjet head 20 and the substrate 30 can be moved relative to each other. At least one of the stage 40 and the gantry 80 moves. May be.

キャリッジ７０は、ガントリ８０に接続されている。また、ガントリ８０には、制御ユニット９０が接続されている。そして、制御ユニット９０により、ガントリ８０の位置が制御される。ガントリ８０は、例えばリニアスケールを持つものを採用することができ、エンコーダパルス信号等の読み取りにより、位置及び動作が制御される。液体塗布装置１０では、ガントリ８０がｘ軸方向およびｙ軸方向の２方向に位置が移動することができる構成になっている。しかしながら、液体塗布装置１０は、この構成に限定されず、ステージ４０およびガントリ８０の少なくともどちらか一方が移動できる構成であり、その相対位置を任意に変更できる構成であればよい。   The carriage 70 is connected to the gantry 80. A control unit 90 is connected to the gantry 80. Then, the position of the gantry 80 is controlled by the control unit 90. As the gantry 80, for example, a gantry having a linear scale can be adopted, and its position and operation are controlled by reading an encoder pulse signal or the like. The liquid coating apparatus 10 is configured such that the position of the gantry 80 can move in two directions, the x-axis direction and the y-axis direction. However, the liquid coating apparatus 10 is not limited to this configuration, and may be a configuration in which at least one of the stage 40 and the gantry 80 can move, and any configuration that can arbitrarily change the relative position thereof.

制御ユニット９０は、ステージ４０、吐出制御ユニット６０及びガントリ８０と接続されており、吐出信号の送信や、ステージ４０及びガントリ８０を移動させるための移動信号の送信、静定信号の受信等を行う。さらに、制御ユニット９０は、吐出制御ユニット６０へインク吐出駆動条件を送信し、吐出制御ユニット６０の内部搭載メモリに保持されたインク吐出駆動条件に関するデータを書き換えることができる。   The control unit 90 is connected to the stage 40, the discharge control unit 60, and the gantry 80, and transmits a discharge signal, transmits a movement signal for moving the stage 40 and the gantry 80, receives a static signal, and the like. . Further, the control unit 90 can transmit the ink discharge driving conditions to the discharge control unit 60 and can rewrite the data relating to the ink discharge driving conditions held in the internal mounting memory of the discharge control unit 60.

また、制御ユニット９０は、タイマーを内蔵しており、インクジェットヘッド２０と基板３０との相対距離の設定動作完了後からタイマーをカウントする。そして、任意に設定した時間経過後に、移動信号や吐出信号を送信する処理を行うことができる。このような処理能力を持つ制御ユニット９０として、例えばＰＣ（パーソナルコンピューター）を利用することができる。なお、液体塗布装置１０では、制御ユニット９０として１台のＰＣを使用しているが、複数台のＰＣを使用してもよい。   The control unit 90 has a built-in timer, and counts the timer after the setting operation of the relative distance between the inkjet head 20 and the substrate 30 is completed. And the process which transmits a movement signal and a discharge signal can be performed after the time which set arbitrarily. For example, a PC (personal computer) can be used as the control unit 90 having such processing capability. In the liquid application apparatus 10, one PC is used as the control unit 90, but a plurality of PCs may be used.

次に、液体塗布装置１０を用いた液体塗布方法について、図２（ａ）〜（ｅ）を参照して、説明する。図２（ａ）〜（ｅ）は、液体塗布装置１０を用いた液体塗布方法のプロセスフローの概略を示す模式図である。   Next, a liquid application method using the liquid application apparatus 10 will be described with reference to FIGS. 2A to 2E are schematic diagrams illustrating an outline of a process flow of a liquid application method using the liquid application apparatus 10.

まず、図２（ａ）に示されるように、基板３０上における液体塗布を実施する箇所（以下、液体塗布箇所と記す）の真上にインクジェットヘッド２０を水平移動させる。具体的には、基板３０上の液体塗布箇所を選択し、液体塗布箇所の真上にインクジェットヘッド２０が位置するように、制御ユニット９０に位置座標を入力する。これにより、制御ユニット９０からガントリ８０へ動作信号が送信され、ガントリ８０の移動動作が実行される。そして、ガントリ８０の移動動作が完了し、インクジェットヘッド２０が液体塗布箇所の真上に位置した後、ガントリ８０の水平移動を停止する静定信号がガントリ８０から制御ユニット９０へ送信される。なお、上記液体塗布箇所は、任意の箇所に設定され得る。   First, as shown in FIG. 2A, the inkjet head 20 is moved horizontally just above a place where liquid application is performed on the substrate 30 (hereinafter referred to as a liquid application place). Specifically, a liquid application location on the substrate 30 is selected, and position coordinates are input to the control unit 90 so that the inkjet head 20 is positioned directly above the liquid application location. As a result, an operation signal is transmitted from the control unit 90 to the gantry 80, and the movement operation of the gantry 80 is executed. Then, after the movement operation of the gantry 80 is completed and the inkjet head 20 is positioned directly above the liquid application location, a static signal for stopping the horizontal movement of the gantry 80 is transmitted from the gantry 80 to the control unit 90. In addition, the said liquid application location can be set to arbitrary locations.

次に、図２（ｂ）に示されるように、基板３０とインクジェットヘッド２０との相対距離（ＧＡＰ）が所定の設定距離になるように、基板３０をｚ軸方向に移動させ、該所定の相対距離ｄの状態で保持する。具体的には、制御ユニット９０は、ガントリ８０の水平移動を停止する静定信号を受信した後、基板３０とインクジェットヘッド２０との相対距離（ＧＡＰ）が所定の設定距離ｄになるようにステージ４０をｚ軸方向へ移動させる動作信号を送信する。そして、ステージ４０のｚ軸方向移動が完了した後、ステージ４０のｚ軸方向移動を停止する静定信号が、ステージ４０から制御ユニット９０へ送信される。   Next, as shown in FIG. 2B, the substrate 30 is moved in the z-axis direction so that the relative distance (GAP) between the substrate 30 and the inkjet head 20 becomes a predetermined set distance, and the predetermined Hold the relative distance d. Specifically, the control unit 90 receives the static signal for stopping the horizontal movement of the gantry 80, and then moves the stage so that the relative distance (GAP) between the substrate 30 and the inkjet head 20 becomes a predetermined set distance d. An operation signal for moving 40 in the z-axis direction is transmitted. Then, after the movement of the stage 40 in the z-axis direction is completed, a static signal for stopping the movement of the stage 40 in the z-axis direction is transmitted from the stage 40 to the control unit 90.

制御ユニット９０は、ステージ４０のｚ軸方向移動を停止する静定信号を受信した後、内蔵されたタイマーを作動させ、カウントを開始する。液体塗布装置１０では、カウントを開始し所定の時間ｔ経過するまで、インクジェットヘッド２０によるインク５０の吐出を待機するようになっている。図２（ｂ）に示された工程において、基板３０およびインクジェットヘッド２０は、これらの相対距離が設定距離ｄになった状態で、所定の待機時間ｔ保持されている。   The control unit 90 receives a static signal for stopping the movement of the stage 40 in the z-axis direction, and then operates a built-in timer to start counting. The liquid coating apparatus 10 waits for the ink jet head 20 to discharge the ink 50 until a predetermined time t elapses after the count starts. In the step shown in FIG. 2B, the substrate 30 and the inkjet head 20 are held for a predetermined waiting time t in a state where the relative distance between them is the set distance d.

次に、図２（ｃ）に示されるように、基板３０とインクジェットヘッド２０との相対距離が設定距離ｄになった状態で、所定時間ｔが経過した後、インク５０の吐出を行う。具体的には、基板３０とインクジェットヘッド２０との相対距離が設定距離になった状態で、所定時間が経過した後、制御ユニット９０は、吐出開始信号を吐出制御ユニット６０へ送信する。吐出制御ユニット６０は、吐出開始信号を受信すると、内部のメモリに保持されたインク吐出駆動条件に基づいた電気信号を作成する。そして、この電気信号をインクジェットヘッド２０へ送信する。これにより、インクジェットヘッド２０からインク５０の液滴が吐出され、基板３０の液体塗布箇所に着弾する。   Next, as shown in FIG. 2C, the ink 50 is ejected after a predetermined time t has elapsed in a state where the relative distance between the substrate 30 and the inkjet head 20 is the set distance d. Specifically, the control unit 90 transmits a discharge start signal to the discharge control unit 60 after a predetermined time has elapsed with the relative distance between the substrate 30 and the inkjet head 20 being a set distance. When the ejection control unit 60 receives the ejection start signal, the ejection control unit 60 creates an electrical signal based on the ink ejection driving conditions held in the internal memory. Then, this electric signal is transmitted to the inkjet head 20. Thereby, a droplet of the ink 50 is ejected from the inkjet head 20 and landed on the liquid application portion of the substrate 30.

ＧＡＰ状態で設定時間ｔが経過した後、制御ユニット９０は、吐出開始信号を吐出制御ユニット６０に送信する。吐出開始信号を受信した吐出制御ユニット６０は内部に保持された駆動条件に基づいた電気信号を作成し、インクジェットヘッド２０に電気信号を送信し、インクジェットヘッド２０からインク５０の液滴が吐出される（図２（ｃ））。   After the set time t has elapsed in the GAP state, the control unit 90 transmits a discharge start signal to the discharge control unit 60. Upon receipt of the ejection start signal, the ejection control unit 60 creates an electrical signal based on the driving conditions held therein, transmits the electrical signal to the inkjet head 20, and ejects ink droplets from the inkjet head 20. (FIG. 2 (c)).

インク５０の液滴が基板３０に着弾した後、吐出制御ユニット６０は、吐出終了信号を制御ユニット９０へ送信する。図２（ｃ）に示されるインク５０の液滴吐出操作を予め設定された回数繰り返した後、図２（ｄ）に示されるように、インクジェットヘッド２０を元の位置に移動させる。このインクジェットヘッド２０の移動は、ステージ４０及びガントリ８０を移動させることによって行われる。   After the droplet of ink 50 has landed on the substrate 30, the discharge control unit 60 transmits a discharge end signal to the control unit 90. After the droplet discharge operation of the ink 50 shown in FIG. 2C is repeated a predetermined number of times, the inkjet head 20 is moved to the original position as shown in FIG. The inkjet head 20 is moved by moving the stage 40 and the gantry 80.

インクジェットヘッド２０を元の位置に移動させた後、図２（ｅ）に示されるように、ヒータ１００を用いて、基板３０の液体塗布箇所上に着弾したインク５０の各液滴を乾燥させる。これにより、基板３０の液体塗布箇所に、薄膜が形成される。   After the inkjet head 20 is moved to the original position, as shown in FIG. 2E, each droplet of the ink 50 landed on the liquid application portion of the substrate 30 is dried using the heater 100. Thereby, a thin film is formed in the liquid application location of the substrate 30.

図２（ａ）〜（ｅ）に示される液体塗布方法では、インクジェットヘッド２０を、基板３０の液体塗布箇所との相対距離が設定距離ｄである状態（以下、ＧＡＰ状態と記す）で保持している。そして、所定の時間ｔ経過した後、インクジェットヘッド２０によるインク５０の液滴を吐出している。   In the liquid application method shown in FIGS. 2A to 2E, the inkjet head 20 is held in a state where the relative distance from the liquid application portion of the substrate 30 is the set distance d (hereinafter referred to as a GAP state). ing. Then, after a predetermined time t has elapsed, a droplet of ink 50 is ejected by the inkjet head 20.

このように、インク５０の液滴吐出に先立ち、インクジェットヘッド２０を、ＧＡＰ状態で所定の時間ｔ保持することで、インクジェットヘッド２０の吐出孔からインク５０の溶媒蒸気が発生する。そして、この溶媒蒸気を基板３０の液体塗布箇所に曝露させて、液体塗布箇所における液滴着弾予定領域を溶媒蒸気により改質させる。これにより、インク５０の液滴に対する基板３０の液滴着弾予定領域の濡れ性を均一化する（塗布対象表面改質）とともに、基板３０の液滴着弾予定領域近傍にインク溶媒の蒸気雰囲気を形成する（溶媒雰囲気形成工程）ことになる。そして、インク溶媒の蒸気雰囲気を形成後、この蒸気雰囲気が形成された液体塗布箇所に向けてインク５０を液滴として吐出し、その液体塗布箇所に液滴を着弾させている（液体吐出工程）。   In this manner, prior to discharging the ink 50 droplets, the ink jet head 20 is held in the GAP state for a predetermined time t, so that the solvent vapor of the ink 50 is generated from the discharge holes of the ink jet head 20. Then, the solvent vapor is exposed to the liquid application portion of the substrate 30, and the droplet landing scheduled region at the liquid application portion is modified by the solvent vapor. As a result, the wettability of the droplet landing planned area of the substrate 30 with respect to the droplet of the ink 50 is made uniform (surface modification of the coating target), and a vapor atmosphere of the ink solvent is formed in the vicinity of the droplet landing planned area of the substrate 30. (Solvent atmosphere forming step). Then, after forming the vapor atmosphere of the ink solvent, the ink 50 is ejected as droplets toward the liquid application site where the vapor atmosphere is formed, and the droplets are landed on the liquid application site (liquid ejection process). .

これによってインク５０の液滴が着弾する基板３０の塗布面（液体塗布箇所）は、インクジェットヘッド２０の吐出孔からのインク溶媒蒸気に曝されることで、インク溶媒の表面エネルギーに平均化されることになる。そのため、基板３０の塗布面上でのインク５０の濡れ性が向上・均一化し、着弾後の液滴の断面形状は平坦になる。また、基板３０に着弾したインク５０の表面は、形成したインク溶媒雰囲気の溶媒蒸気に曝されることになるので、着弾した液滴表面からの乾燥速度が低減する。そして、これにより、十分なレベリングが行われる前に着弾液滴が乾燥することを防ぐことが可能になる。さらに、図２（ａ）〜（ｅ）に示される液体塗布方法では、塗布面の上方空間（インクジェットヘッド２０の吐出孔と液体塗布箇所との間の空間）、すなわち液滴の乾燥に影響を与えるおそれがある空間領域に溶媒の上記雰囲気が形成される。このため、複数の液滴の吐出を実施する場合には、基板３０に着弾した各液滴の乾燥速度のばらつきを防止することができ、形成された塗布膜は、均一な膜厚となる。   As a result, the application surface (liquid application location) of the substrate 30 on which the droplets of the ink 50 land is exposed to the ink solvent vapor from the ejection holes of the inkjet head 20, thereby being averaged to the surface energy of the ink solvent. It will be. Therefore, the wettability of the ink 50 on the coated surface of the substrate 30 is improved and uniformized, and the cross-sectional shape of the droplet after landing becomes flat. Further, since the surface of the ink 50 landed on the substrate 30 is exposed to the solvent vapor in the formed ink solvent atmosphere, the drying rate from the landed droplet surface is reduced. Thus, it is possible to prevent the landing droplet from drying before sufficient leveling is performed. Furthermore, in the liquid application method shown in FIGS. 2A to 2E, the space above the application surface (the space between the ejection hole of the inkjet head 20 and the liquid application location), that is, the drying of the droplets is affected. The atmosphere of the solvent is formed in a spatial region that may be applied. For this reason, when discharging a plurality of droplets, it is possible to prevent variation in the drying speed of each droplet landed on the substrate 30, and the formed coating film has a uniform thickness.

また、本実施形態の液体塗布方法によれば、インクジェットヘッド２０の吐出孔から発生したインク溶媒の蒸気を用いて、インク溶媒雰囲気を形成しているので、基板３０における液体塗布箇所が局所的な微小領域であっても、その微小領域のみを対象として表面改質を行うことが可能である。   Further, according to the liquid application method of the present embodiment, the ink solvent atmosphere is formed by using the vapor of the ink solvent generated from the ejection holes of the inkjet head 20, so that the liquid application location on the substrate 30 is localized. Even in a minute region, it is possible to perform surface modification only on the minute region.

また、インク溶媒雰囲気を形成するための工程が、インクジェットヘッド２０を基板３０における液体塗布箇所の真上に配置させ、インクジェットヘッド２０と液体塗布箇所との相対距離ｄを所定の時間ｔ保持するというシンプルな工程であるため、より簡便に塗布膜の均一化を実現することができる。   Also, the step for forming the ink solvent atmosphere is to place the inkjet head 20 directly above the liquid application location on the substrate 30 and hold the relative distance d between the inkjet head 20 and the liquid application location for a predetermined time t. Since it is a simple process, the coating film can be made more uniform.

また、インク溶媒雰囲気における溶媒濃度は、インクジェットヘッド２０と液体塗布箇所との相対距離ｄを保持する時間ｔに依存するため、相対距離ｄの保持時間ｔを変動させることで、容易に、液体塗布箇所近傍の表面改質状態やインク溶媒雰囲気における溶媒濃度を調整することができる。   Further, since the solvent concentration in the ink solvent atmosphere depends on the time t for holding the relative distance d between the inkjet head 20 and the liquid application portion, the liquid application can be easily performed by changing the holding time t for the relative distance d. It is possible to adjust the surface modification state in the vicinity of the portion and the solvent concentration in the ink solvent atmosphere.

従来技術のような、インク溶媒雰囲気を形成する液体塗布方法では、同一の基板３０（塗布対象物）に複数の塗布膜を局所的に形成する場合、インクジェットヘッド２０によるインク吐出順序及びインク吐出箇所によって、形成されるインク溶媒雰囲気の濃度が異なる。このため、形成される塗布膜は、塗布動作毎に、膜厚、膜質、膜特性等の塗布膜性状が変動してしまう。そして、この塗布膜性状の変動の程度は、使用されるインク等により異なってしまう。それゆえ、同一の基板３０（塗布対象物）に複数の塗布膜を局所的に形成する場合、従来技術では、均一な膜性状を有する塗布膜を形成することが困難になる。一方、本実施形態の液体塗布方法によれば、同一の基板３０（塗布対象物）に複数の塗布膜を局所的に形成する場合であっても、塗布箇所間で同程度のインク溶媒雰囲気を形成することができるので、均一な膜性状を有する塗布膜を形成することが可能になる。   In a liquid coating method for forming an ink solvent atmosphere as in the prior art, when a plurality of coating films are locally formed on the same substrate 30 (application target), the ink ejection order and ink ejection locations by the inkjet head 20 Depending on the concentration of the ink solvent atmosphere to be formed. For this reason, the coating film properties, such as film thickness, film quality, and film characteristics, vary for each coating operation. The degree of variation in the properties of the coating film varies depending on the ink used. Therefore, in the case where a plurality of coating films are locally formed on the same substrate 30 (application target), it is difficult to form a coating film having uniform film properties by the conventional technique. On the other hand, according to the liquid application method of the present embodiment, even when a plurality of application films are locally formed on the same substrate 30 (application object), the same ink solvent atmosphere is applied between application locations. Since it can be formed, a coating film having uniform film properties can be formed.

また、種類が異なる複数の基板３０（塗布対象物）に塗布膜を局所的に形成する場合、基板３０間で濡れ性や表面特性の違いが生じる。基板３０の材料が同一であっても、濡れ性等の性質が複数の基板３０間で異なる。それゆえ、従来技術によりインク溶媒雰囲気を形成して、種類が異なる基板３０に塗布膜を局所的に形成すると、同一の塗布条件／塗布環境であっても、基板３０間で、形成される塗布膜の膜厚等が異なってしまう。一方、本実施形態の液体塗布方法によれば、種類が異なる複数の基板３０に塗布膜を局所的に形成する場合であっても、基板３０の表面を改質し、複数の基板３０間で濡れ性を同程度にすることができ、複数の基板３０間で均一な塗布膜を形成することができる。また、複数の基板３０の中で、濡れ性が相対的に悪い基板３０に対しても、濡れ性が悪い基板３０の表面を改質し、複数の基板３０間で濡れ性を同程度にすることができる。   Further, when a coating film is locally formed on a plurality of substrates 30 (application objects) of different types, a difference in wettability and surface characteristics occurs between the substrates 30. Even if the material of the substrate 30 is the same, properties such as wettability are different among the plurality of substrates 30. Therefore, when the ink solvent atmosphere is formed by the conventional technique and the coating film is locally formed on the different types of substrates 30, the coating formed between the substrates 30 even under the same coating condition / coating environment. The film thickness and the like are different. On the other hand, according to the liquid coating method of this embodiment, even when a coating film is locally formed on a plurality of substrates 30 of different types, the surface of the substrate 30 is modified so that the plurality of substrates 30 The wettability can be made comparable, and a uniform coating film can be formed between the plurality of substrates 30. Further, among the plurality of substrates 30, the surface of the substrate 30 with poor wettability is modified even with respect to the substrate 30 with relatively poor wettability so that the wettability is comparable between the plurality of substrates 30. be able to.

また、インクジェットヘッド２０を液体塗布箇所の真上に配置させ、インクジェットヘッド２０と液体塗布箇所との相対距離ｄを所定の時間ｔ保持するだけで、インク溶媒雰囲気を形成しているので、従来技術のようにインク溶媒雰囲気の形成のために別途インク溶媒を消費することない。   Further, since the ink solvent atmosphere is formed simply by disposing the ink jet head 20 directly above the liquid application location and holding the relative distance d between the ink jet head 20 and the liquid application location for a predetermined time t, the prior art Thus, the ink solvent is not consumed separately for forming the ink solvent atmosphere.

次に、本実施の形態におけるインクジェットヘッド２０と基板３０との相対距離ｄ（ＧＡＰ）の設定について、さらに詳細に説明する。図３は、相対距離ｄ（ＧＡＰ）を、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．８ｍｍ、１ｍｍに設定したときの、各ＧＡＰ状態を保持する時間ｔ（待機時間ｔ）とインクジェットヘッド２０により基板３０に着弾したインク５０の塗布膜厚との関係を示すグラフである。なお、図３に示される実施例では、インク５０としてカラーフィルタ作製等に用いられる着色顔料インクを用い、インクジェットヘッド２０の所定の単一ノズルからインク５０を基板３０上に塗布し、形成された塗布膜の膜厚測定を行っている。   Next, the setting of the relative distance d (GAP) between the inkjet head 20 and the substrate 30 in the present embodiment will be described in more detail. FIG. 3 shows a time t (standby time t) for holding each GAP state when the relative distance d (GAP) is set to 0.3 mm, 0.5 mm, 0.8 mm, and 1 mm, and the substrate by the inkjet head 20. 3 is a graph showing a relationship with the coating film thickness of ink 50 landed on 30. In the embodiment shown in FIG. 3, the color pigment ink used for producing a color filter or the like is used as the ink 50, and the ink 50 is applied onto the substrate 30 from a predetermined single nozzle of the inkjet head 20. The film thickness of the coating film is measured.

図３に示されるグラフから、相対距離ｄ（ＧＡＰ）を０．５ｍｍよりも大きい値に設定した場合、ＧＡＰ状態を保持する時間ｔ（待機時間ｔ）を増加させても塗布膜厚がほとんど変化しないことが分かる。これに対して、相対距離ｄ（ＧＡＰ）を０．５ｍｍ以下の値に設定した場合、ＧＡＰ状態を保持する時間ｔ（待機時間ｔ）の増加に伴い、塗布膜厚が減少することが分かる。   From the graph shown in FIG. 3, when the relative distance d (GAP) is set to a value larger than 0.5 mm, the coating film thickness changes almost even when the time t (standby time t) for maintaining the GAP state is increased. I understand that I don't. On the other hand, when the relative distance d (GAP) is set to a value of 0.5 mm or less, it can be seen that the coating film thickness decreases as the time t (standby time t) for maintaining the GAP state increases.

また、図４は、相対距離ｄ（ＧＡＰ）を、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．８ｍｍ、１ｍｍに設定したときの、各ＧＡＰ状態を保持する時間ｔ（待機時間ｔ）とインクジェットヘッド２０により基板３０に着弾したインク５０の濡れ広がり〔μｍ〕との関係を示すグラフである。なお、図４に示されるグラフにおける「濡れ広がり〔μｍ〕」とは、具体的には、基板３０に着弾したインク５０の濡れ広がり径〔μｍ〕を意味する。   4 shows the time t (standby time t) for holding each GAP state and the inkjet head 20 when the relative distance d (GAP) is set to 0.3 mm, 0.5 mm, 0.8 mm, and 1 mm. 4 is a graph showing the relationship between the ink 50 landed on the substrate 30 and the wet spread [μm]. The “wetting spread [μm]” in the graph shown in FIG. 4 specifically means the wetting spread diameter [μm] of the ink 50 that has landed on the substrate 30.

図４に示されるグラフから、待機時間ｔ＝０、すなわち基板３０をインク溶媒蒸気に曝すことなくインク吐出を行った場合、着弾したインク５０の濡れ広がりは、何れの基板相対距離ｄ（ＧＡＰ）に設定しても２７０μｍであった。このことから、待機時間ｔ＝０の場合、基板３０に対するインク５０の濡れ広がりは、基板相対距離ｄ（ＧＡＰ）に依存せず、一定の値（２７０μｍ）であることが分かる。   From the graph shown in FIG. 4, when ink discharge is performed without waiting time t = 0, that is, the substrate 30 is not exposed to the ink solvent vapor, the wet spread of the landed ink 50 is any substrate relative distance d (GAP). Even when set to 270 μm. From this, it can be seen that when the standby time t = 0, the wetting and spreading of the ink 50 with respect to the substrate 30 does not depend on the substrate relative distance d (GAP) and is a constant value (270 μm).

図４に示されるグラフにおいて、相対距離ｄ（ＧＡＰ）を０．５ｍｍよりも大きい値に設定した場合、ＧＡＰ状態を保持する時間ｔ（待機時間ｔ）を増加させても濡れ広がりがほとんど変化しないことが分かる。一方、相対距離ｄ（ＧＡＰ）を０．５ｍｍ以下の値に設定した場合、ＧＡＰ状態を保持する時間ｔ（待機時間ｔ）の増加に伴い、濡れ広がりは増加し、待機時間ｔ＝５秒以上では一定の値（３００μｍ）になることが分かる。   In the graph shown in FIG. 4, when the relative distance d (GAP) is set to a value larger than 0.5 mm, the wetting spread hardly changes even if the time t (waiting time t) for maintaining the GAP state is increased. I understand that. On the other hand, when the relative distance d (GAP) is set to a value of 0.5 mm or less, the wetting spread increases as the time t (waiting time t) for maintaining the GAP state increases, and the waiting time t = 5 seconds or more. It turns out that it becomes a fixed value (300 micrometers).

図３及び図４に示されたグラフの結果は、相対距離ｄを０．５ｍｍ以下に設定することで、インクジェットヘッド２０と基板３０との間の空間の体積が減少し、インクジェットヘッド２０の液体吐出孔から発生する溶媒蒸気が効果的に基板３０の表面に到達し基板３０表面を改質することを意味する。また、それと同時に、液体塗布箇所の周囲にインク溶媒雰囲気が形成され、塗布膜のレベリング化が進行していることを意味する。そのため、インクジェットヘッド２０と基板３０との相対距離ｄ（ＧＡＰ）を０．５ｍｍ以下に設定することが望ましい。   The results of the graphs shown in FIGS. 3 and 4 indicate that the volume of the space between the inkjet head 20 and the substrate 30 is reduced by setting the relative distance d to 0.5 mm or less, and the liquid in the inkjet head 20 is reduced. This means that the solvent vapor generated from the discharge holes effectively reaches the surface of the substrate 30 and modifies the surface of the substrate 30. At the same time, an ink solvent atmosphere is formed around the liquid application portion, which means that the leveling of the coating film is progressing. Therefore, it is desirable to set the relative distance d (GAP) between the inkjet head 20 and the substrate 30 to 0.5 mm or less.

ただし、上記ＧＡＰの設定条件は、本実施の形態の液体塗布方法における構成要件の一例を示しただけであり、これに限定されるものではない。つまり、ＧＡＰは、インク５０に使用される溶媒の蒸気圧、基板３０の表面状態や材料、凹凸等の表面形状、基板３０周辺の温度や湿度等の液体塗布環境等によって変動するため、それらの影響を総合的に加味して設定することが望ましい。   However, the GAP setting condition is merely an example of the configuration requirements in the liquid application method of the present embodiment, and is not limited to this. That is, GAP varies depending on the vapor pressure of the solvent used in the ink 50, the surface state and material of the substrate 30, the surface shape such as irregularities, the liquid application environment such as the temperature and humidity around the substrate 30, and so on. It is desirable to set the effect in a comprehensive manner.

次に、本実施の形態における、インク５０を吐出するまでＧＡＰ状態を保持する時間ｔ（待機時間ｔ）の設定方法について、さらに詳細に説明する。図５は、インク５０を吐出するまでＧＡＰ状態を保持する時間ｔ（待機時間ｔ）と基板３０上に着弾したインク５０の塗布膜厚との関係を示すグラフである。なお、図５は、相対距離ｄ（ＧＡＰ）を０．５ｍｍとした状態で、待機時間ｔを０〜６０秒の範囲内で設定したときの、基板３０上に形成された塗布膜の膜厚を測定した結果である。   Next, a method for setting time t (standby time t) for holding the GAP state until ink 50 is ejected in the present embodiment will be described in more detail. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the time t (standby time t) for maintaining the GAP state until the ink 50 is ejected and the coating thickness of the ink 50 landed on the substrate 30. FIG. 5 shows the thickness of the coating film formed on the substrate 30 when the standby time t is set within the range of 0 to 60 seconds with the relative distance d (GAP) being 0.5 mm. It is the result of having measured.

図５に示されるグラフから、形成されるインク５０の塗布膜の膜厚は、待機時間ｔの増加に伴い減少する傾向があり、ある待機時間を過ぎると平衡状態になることが分かる。すなわち、インク５０の塗布膜の最大膜厚は、待機時間ｔが０〜５秒の範囲である場合、待機時間の増加に伴い大きく減少していた。一方、待機時間ｔが５秒以上である場合では、インク５０の塗布膜の膜厚にほとんど変動が観られなかった。   From the graph shown in FIG. 5, it can be seen that the thickness of the coating film of the ink 50 to be formed tends to decrease as the waiting time t increases, and the equilibrium state is reached after a certain waiting time. That is, the maximum film thickness of the coating film of the ink 50 is greatly reduced as the standby time increases when the standby time t is in the range of 0 to 5 seconds. On the other hand, when the standby time t was 5 seconds or longer, the film thickness of the coating film of the ink 50 hardly changed.

待機時間ｔが０〜５秒の範囲である場合、インクジェットヘッド２０の吐出孔から発生する溶媒蒸気が基板３０の表面に到達し、インク溶媒雰囲気における溶媒濃度が徐々に増加する過程にある。そのため、０〜５秒の範囲の各待機時間ｔに応じて、インク溶媒雰囲気における溶媒濃度が相違する。このインク溶媒雰囲気における溶媒濃度の相違により、塗布膜のレベリング化の進行程度が異なり、塗布膜の膜厚は、減少傾向を示す。一方、待機時間ｔが５秒以上である場合、インク溶媒雰囲気における溶媒濃度がｒｉｃｈ状態に達し、十分なレベリング化が行われた塗布膜が形成される。膜厚や形状が同じである塗布膜を形成するためには、待機時間ｔを５秒以上に設定することが望ましい。   When the waiting time t is in the range of 0 to 5 seconds, the solvent vapor generated from the ejection holes of the inkjet head 20 reaches the surface of the substrate 30 and the solvent concentration in the ink solvent atmosphere is gradually increasing. Therefore, the solvent concentration in the ink solvent atmosphere differs according to each waiting time t in the range of 0 to 5 seconds. Due to the difference in the solvent concentration in the ink solvent atmosphere, the progress of leveling of the coating film differs, and the film thickness of the coating film shows a decreasing tendency. On the other hand, when the standby time t is 5 seconds or more, the solvent concentration in the ink solvent atmosphere reaches the rich state, and a coating film that has been sufficiently leveled is formed. In order to form a coating film having the same film thickness and shape, it is desirable to set the standby time t to 5 seconds or more.

以上のように、本実施形態の液体塗布方法を用いることにより、簡便にインク溶媒雰囲気を形成することができ、平坦かつ均一な膜厚の塗布膜を形成することができる。   As described above, by using the liquid coating method of this embodiment, an ink solvent atmosphere can be easily formed, and a coating film having a flat and uniform film thickness can be formed.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、塗布対象物の局所的な箇所への塗布膜形成であっても、塗布対象物表面の濡れ性を均一化し、その近傍に高い溶媒濃度のインク溶媒雰囲気を形成することで、均一な膜性状を有する塗布膜を形成することができるという効果を奏する。それゆえ、本発明は、カラーフィルタの形成、液晶デバイスにおける配向膜やレジスト等の機能性薄膜の形成、または電子基板上の配線補修に利用することができる。   The present invention makes uniform the wettability of the surface of the object to be coated even when forming a coating film on a local portion of the object to be coated, and forms an ink solvent atmosphere having a high solvent concentration in the vicinity thereof, thereby forming a uniform film. It is possible to form a coating film having an appropriate film property. Therefore, the present invention can be used for forming color filters, forming functional thin films such as alignment films and resists in liquid crystal devices, or repairing wiring on electronic substrates.

１０ 液体塗布装置
２０ インクジェットヘッド
３０ 基板（塗布対象物）
４０ ステージ（相対距離調整機構）
５０ インク（機能性材料を含む液体）
６０ 吐出制御ユニット
７０ キャリッジ（移動機構）
８０ ガントリ（移動機構）
９０ 制御ユニット（制御手段）
１００ ヒータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Liquid coating apparatus 20 Inkjet head 30 Substrate (application object)
40 stages (relative distance adjustment mechanism)
50 ink (liquid containing functional materials)
60 Discharge control unit 70 Carriage (moving mechanism)
80 Gantry (movement mechanism)
90 Control unit (control means)
100 heater

Claims (5)

塗布対象物における塗布箇所を選択し、インクジェット法により、前記塗布箇所に局所的に機能性材料を含有する液体を塗布する液体塗布方法であって、
前記塗布箇所に局所的に前記液体を塗布する前に、吐出孔の内部に前記液体を存在させたインクジェットヘッドを前記塗布箇所の真上に配置させて当該インクジェットヘッドと当該塗布箇所とが相対距離を保持している間に、当該吐出孔から発生する、当該液体の溶媒蒸気によって、当該塗布箇所近傍に局所的に高い溶媒濃度の蒸発雰囲気を形成するとともに、当該塗布箇所の表面の濡れ性を高める工程を含む、ことを特徴とする液体塗布方法。 A liquid application method for selecting a coating location in a coating object and applying a liquid containing a functional material locally to the coating location by an inkjet method,
Before the liquid is locally applied to the application location, an inkjet head in which the liquid is present inside the discharge hole is disposed immediately above the application location, and the inkjet head and the application location are in a relative distance. The liquid solvent vapor generated from the discharge hole forms a locally evaporating atmosphere with a high solvent concentration in the vicinity of the application site while maintaining the wettability of the surface of the application site. The liquid application method characterized by including the process to raise. 前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との前記相対距離を０．５ｍｍ以下に設定することを特徴とする請求項１に記載の液体塗布方法。   The liquid application method according to claim 1, wherein the relative distance between the inkjet head and the application location is set to 0.5 mm or less. 前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との前記相対距離の上記保持の時間を、５秒以上に設定することを特徴とする請求項１または２に記載の液体塗布方法。   The liquid application method according to claim 1, wherein the holding time of the relative distance between the inkjet head and the application location is set to 5 seconds or more. 塗布対象物における塗布箇所に対し、機能性材料を含む液体を吐出するインクジェットヘッドと、
前記塗布対象物の全域に渡ってインクジェットヘッドを移動させる移動機構と、
前記インクジェットヘッドと前記塗布箇所との相対距離を調整する相対距離調整機構と、
前記相対距離を保持する保持時間を制御するタイマーを有し、前記保持時間経過後に前記インクジェットヘッドによる前記液体の吐出を実行する制御手段を備え、
前記保持時間中に、吐出孔の内部に前記液体を存在させた前記インクジェットヘッドを前記塗布箇所の真上に配置させて、当該吐出孔から発生する、当該液体の溶媒蒸気によって、当該塗布箇所近傍に局所的に高い溶媒濃度の蒸発雰囲気を形成するとともに、当該塗布箇所の表面の濡れ性を高めることを特徴とする液体塗布装置。 An inkjet head that discharges a liquid containing a functional material to an application location in an application object;
A moving mechanism for moving the inkjet head across the entire area of the application object;
A relative distance adjustment mechanism for adjusting a relative distance between the inkjet head and the application location;
A timer that controls a holding time for holding the relative distance, and a controller that performs discharge of the liquid by the inkjet head after the holding time has elapsed,
During the holding time, the ink jet head in which the liquid is present inside the discharge hole is arranged immediately above the application spot, and the vicinity of the application spot is generated by the solvent vapor of the liquid generated from the discharge hole. A liquid coating apparatus characterized in that an evaporation atmosphere having a high solvent concentration is locally formed and the wettability of the surface of the coating portion is enhanced. 前記制御手段は、前記タイマーによるカウントを開始し、該カウントの終了と同時に前記インクジェットヘッドによる前記液体の吐出を実行することを特徴とする請求項４に記載の液体塗布装置。   5. The liquid application apparatus according to claim 4, wherein the control unit starts counting by the timer, and discharges the liquid by the inkjet head simultaneously with the end of the counting.
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