(57)【要約】【課題】サテライトを完全に消滅させることができる薄膜パターン形成装置を提供することを課題とする。【解決手段】液体材料の液滴１１を基板上に配置して膜パターンを形成する薄膜パターン形成装置であって、上記基板上に上記液体材料の液滴を吐出する液滴吐出ヘッド１２を有する液滴吐出手段と、該液滴吐出ヘッドと上記基板との位置を相対的に移動可能とする移動手段と、液滴吐出手段又は移動手段の少なくとも一方を制御する制御手段とを具備すると共に、上記液滴吐出手段に液滴吐出ヘッド１２から吐出する液体材料の液滴１１に付随して発生するサテライト５２を消滅させるサテライト消滅手段であるレーザ照射手段５０を設けた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体材料の液滴を基板上に配置して膜パターンを形成する薄膜パターン形成装置であって、
上記基板上に上記液体材料の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出手段と、
該液滴吐出ヘッドと上記基板との位置を相対的に移動可能とする移動手段と、
液滴吐出手段又は移動手段の少なくとも一方を制御する制御手段とを具備すると共に、
上記液滴吐出手段に液滴吐出ヘッドから吐出する液体材料の液滴に付随して発生するサテライトを消滅させるサテライト消滅手段を設けたことを特徴とする薄膜パターン形成装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記サテライト消滅手段がサテライトに高いエネルギーを付与して消滅させるものであることを特徴とする薄膜パターン形成装置。
【請求項３】
請求項１において、
上記サテライト消滅手段がレーザ照射手段であることを特徴とする薄膜パターン形成装置。
【請求項４】
請求項３において、
上記レーザ照射手段がパルスレーザ照射手段であることを特徴とする薄膜パターン形成装置。
【請求項５】
液体材料の液滴を基板上に配置して膜パターンを形成する薄膜パターン形成方法であって、
上記基板上に上記液体材料の液滴を液滴吐出ヘッドから吐出する際に、
上記液体材料の液滴に付随して発生するサテライトに高エネルギーを付与して消滅させることを特徴とする薄膜パターン形成方法。
【請求項６】
請求項５において、
上記高いエネルギーがレーザ照射手段からのレーザであることを特徴とする薄膜パターン形成方法。
【請求項７】
請求項６において、
上記レーザがパルスレーザであることを特徴とする薄膜パターン形成方法。
【請求項８】
請求項５において、
上記高いエネルギーの付与が液体材料の液滴と液滴との吐出の間に行うことを特徴とする薄膜パターン形成方法。
【請求項９】
請求項６において、
液体材料の液滴を吐出する吐出工程と、
設定時間経過後、レーザを照射するレーザ照射工程と、
所定時間経過後、レーザ照射を停止する工程と、からなることを特徴とする薄膜パターン形成方法。
【請求項１０】
液体材料の液滴が吐出されてから、設定時間経過後、レーザ照射させる旨の第１信号を出力するステップと、
上記第１信号を出力後、所定時間経過後レーザ照射を停止させる旨の第２信号を出力するステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１１】
請求項１０において、
上記設定時間経過後とは、液体材料の液滴が落下し、レーザ照射範囲を液体材料の液滴が通過した後であることを特徴とするプログラム。
【請求項１２】
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の薄膜パターン形成装置を用いて製造されてなることを特徴とする電気光学装置。
【請求項１３】
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の薄膜パターン形成装置を用いて製造されてなる電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、描画装置に係り、特に安定した液滴吐出を可能とする薄膜パターン形成装置、薄膜パターン形成方法、プログラム、電子光学装置及び電子機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶表示装置等に使用されているカラーフィルタ等や微細パターンを描画する場合に、液滴吐出を可能とする薄膜パターン形成装置が用いられており、インク等の液体材料の液滴を液滴吐出する液滴吐出手段には、例えばインクを吐出する例えばインクジェットヘッドが備えられている。このインクジェットヘッドには、インクが吐出する吐出ノズルが備えられており、このような吐出ノズルから吐出されるインクがカラーフィルタに着弾するようになっている。具体的には、インクジェットヘッドには、圧電素子等が配置され、この圧電素子に電圧が印加されると、その電圧に応じて圧電素子が変形し、インクノズルからインクが吐出されるようになっている。このため、インク吐出が制御し易いインクジェットヘッドとなっている。このようにインクを吐出する方式は、インクジェット方式と称されている。
【０００３】
ところで、このようなインクジェット方式のインクジェットヘッドには、図１０に示すように、インクジェットヘッド１の裏面側に多数インクノズル（例えば１８０個／１列）３７が配設されており、該インクノズルから液状のインクを吐出するようにしている。
このインクの吐出の際に、インク吐出に伴って発生する付随物（サテライトインク又はサテライトという。以下、「サテライト」という。）が発生する。このサテライトは着弾位置が所定のインクとは異なり、混色や描画ムラのおそれがある、という問題がある。
【０００４】
そこで、従来では、このサテライトの防止のために、インクヘッドのインクの吐出側にプラスの電極とマイナスの電極とを配設し、＋か−のいずれかに帯電したサテライトを吸着するようにしている（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−５１８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許文献１にかかるサテライトの除去方法では、電気的手法であるので、サテライトの帯電力の強弱によっては、該サテライトを完全に防止することは困難であった。
特に、サテライトは主インクよりもスピードが遅く、直進安定性が優れず、例えば金属配線のパターンニングの際には、描画領域以外へのサテライトのわずかな付着によりインクショート等の不具合が発生するので、サテライトの完全な消滅が求められている。
【０００７】
本発明は、前記問題に鑑み、サテライトを完全に消滅させることができる薄膜パターン形成装置、薄膜形成方法、プログラム、電子光学装置及び電子機器を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明に係る薄膜パターン形成装置は、液体材料の液滴を基板上に配置して膜パターンを形成する薄膜パターン形成装置であって、上記基板上に上記液体材料の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出手段と、該液滴吐出ヘッドと上記基板との位置を相対的に移動可能とする移動手段と、液滴吐出手段又は移動手段の少なくとも一方を制御する制御手段とを具備すると共に、上記液滴吐出手段に液滴吐出ヘッドから吐出する液体材料の液滴に付随して発生するサテライトを消滅させるサテライト消滅手段を設けたことを特徴とする。このサテライト消滅手段により主液体材料の液滴に伴ったサテライトが発生した場合でも、消滅させることができる。これにより、描画領域以外への液体材料の液滴を付着することを防止し、混色ムラの防止、金属配線におけるショート等の防止を図ることができる。
【０００９】
上記サテライト消滅手段としてサテライトに高いエネルギーを付与して消滅させるようにしてもよい。
【００１０】
上記サテライト消滅手段にレーザ照射手段を用いるようにしてもよい。
【００１１】
上記レーザ照射手段にパルスレーザ照射手段を用いるようにしてもよい。
【００１２】
本発明の薄膜形成方法は、液体材料の液滴を基板上に配置して膜パターンを形成する薄膜パターン形成方法であって、上記基板上に上記液体材料の液滴を液滴吐出ヘッドから吐出する際に、上記液体材料の液滴に付随して発生するサテライトに高エネルギーを付与して消滅させることを特徴とする。このサテライトを消滅させることにより主液体材料の液滴に伴ったサテライトが発生した場合でも、消滅させることができる。これにより、描画領域以外への液体材料の液滴を付着することを防止し、混色ムラの防止、金属配線におけるショート等の防止を図ることができる。
【００１３】
上記高いエネルギーの付与は、液体材料の液滴と液滴との吐出の間に行うようにすればよい。
【００１４】
また、上記方法において、液体材料の液滴を吐出する吐出工程と、設定時間経過後、レーザを照射するレーザ照射工程と、所定時間経過後、レーザ照射を停止する工程と、からなることを特徴とする。これにより、主液体材料の液滴の通過の後に発生するサテライトをレーザにより消滅させることができる。
【００１５】
本発明のプログラムは、液体材料の液滴が吐出されてから、設定時間経過後、レーザ照射させる旨の第１信号を出力するステップと、上記第１信号を出力後、所定時間経過後レーザ照射を停止させる旨の第２信号を出力するステップとをコンピュータに実行させるものである。
また、上記設定時間経過後とは、液体材料の液滴が落下し、レーザ照射範囲を液体材料の液滴が通過した後であることである。
【００１６】
上記薄膜パターン形成装置を用いることにより、描画精度が向上し、例えば金属配線のショート防止やカラーフィルタ等の混色防止をはかった電気光学装置を提供することができる。
【００１７】
上記薄膜パターン形成装置を用いることにより、描画精度が向上し、例えば金属配線のショート防止やカラーフィルタ等の混色防止をはかった電気光学装置を備える電子機器を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の内容を発明の実施形態により詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１９】
図１は本実施形態にかかる薄膜パターン形成装置の概略図である。図２及び図３は液滴吐出ヘッドの概略図である。図４はレーザ照射装置を備えた液滴吐出ヘッドの概略図である。図５は吐出ヘッドの側面図である。図６は工程のフロー図である。図７はプログラム実行のフロー図である。図８パーソナルコンピュータの斜視図である。図９は携帯電話の斜視図である。
【００２０】
［第１の実施の形態］
本実施の形態の薄膜パターン形成装置１０は、図１に示すように、液晶表示装置においてその基板上に形成されるカラーフィルタ、薄膜（液晶）又は配線を形成するために用いられるものである。
【００２１】
本実施の形態にかかる薄膜パターン形成装置１０は、図１に示すように、基板１の表面に例えば液体材料の液滴１１を吐出する液滴吐出ヘッド１２を有する液滴吐出手段１３と、該液滴吐出ヘッド１２と基板１との位置を相対的に移動させる移動手段１４と、液滴吐出手段１３及び移動手段１４を制御する制御手段１５とを具備してなるものである。
【００２２】
上記移動手段１４は、図１に示すように、基板ステージ１６上に載置された基板１の上方に、液滴吐出ヘッド１２を下方側に向けて支持すると共に移動自在のステージ１８によりＸ軸方向に移動自在のヘッド支持部１７と、上方の液滴吐出ヘッド１２に対して基板ステージ１６と共に基板をＹ軸方向に移動させるステージ駆動部１９とから構成されている。
【００２３】
上記ヘッド支持部１７は、液滴吐出ヘッド１２を基板１に対してその鉛直軸方向（Ｚ軸）に任意の移動速度で移動可能且つ位置決め可能な例えばリニアモータ等の機構と、鉛直軸を中心に液滴吐出ヘッド１２を回転させることによって下方の基板１に対して任意な角度に設定可能なステッピングモータ等の機構とを備えたものである。
【００２４】
上記ステージ駆動部１９は、鉛直軸を中心に基板ステージ１６を回転させて上方の液滴吐出ヘッド１２に対して任意な角度に設定可能なθ軸ステージ２０と、基板ステージ１６とを液滴吐出ヘッド１２に対して水平方向（Ｙ方向）に移動させ且つ位置決めするステージ２１とを備えている。なお、θ軸ステージ２０は、ステッピングモータ等から構成され、ステージ２１はリニアモータ等から構成されている。
【００２５】
上記吐出手段１３は、液滴吐出ヘッド１２とこれにチューブ２２を介して接続されたタンク２３とを備えている。タンク２３は液体材料の液滴１１を貯留するものである、チューブ２２を介してこの液体材料の液滴１１を液滴吐出ヘッド１２に供給するものとなっている。このような構成によって液滴吐出手段１３は、タンク２３に貯留された液体材料の液滴１１を液滴吐出ヘッド１２から吐出し、これを基板１上に配置するようにしている。上記液滴吐出ヘッド１２は、例えばピエゾ素子によって液室を圧縮し、その圧力で液滴（液状材料）を吐出させるものであり、一列又は複数列に配列された複数のノズル（ノズル孔）を有している。
【００２６】
この液滴吐出ヘッド１２の構成の一例について図２、図３を参照して説明する。図２、図３に示すように、液滴吐出ヘッド１２は、例えばステンレス製のノズルプレート３１と振動版３２とを備え、仕切り部材（リザーバプレート）３３を介して両者を接合したものである。ノズルプレート３１と振動板３２との間には、仕切り部材によって複数の空間３４と液溜まり３５とが形成されている。各空間３４と液溜まり３５の内部は液状材料（図示せず）で満たされており、各空間３４と液溜まり３５とは供給口３６を介して連通したものとなっている。また、ノズルプレート３１には、各空間３４から液状材料１１を噴射するための微小孔のノズル３７が形成されている。一方、振動板３２には、液溜まり３５に液体材料の液滴１１を供給するための孔３７が形成されている。
【００２７】
上記振動板３２の空間に対向する面と反対側の面上には、図２、図３に示すように、圧電素子（ピエゾ素子）３８が接合されている。この圧電素子３８は、図３に示すように一対の電極３９，３９の間に位置し、通電するとこれが外側に突出するように撓曲するようになっている。そして、このような構成のもとに圧電素子３８が接合されている振動板３２は、圧電素子３８と一体になって同時に外側へ撓曲するようになっており、これによって空間３４の内部容積が増大するようになっている。したがって、空間３４内に増大した容積分に相当する液状材料が液溜まり３５から供給口３６を介して流入する。また、このような状態から圧電素子３８への通電を解除すると、圧電素子３８と振動板１３とは共に元の形状に戻る。したがって、空間３４も元の容積に戻ることから、空間内部の液体材料の液滴１１の圧力が上昇し、ノズル３７から基板１に向けて液状材料の噴霧状液滴が吐出される。
【００２８】
なお、液滴吐出ヘッド１２の方式としては、上述したような圧電素子を用いたピエゾジェットタイプ以外の方式でもよく、超音波モータ，リニアモータ等により、振動を付与し、またはタンク内に圧力を印加することにより、上記微小穴から液体材料の液滴１１である液晶を射出させるようにしてもよい。ここで、タンク内の液晶は、前もって脱泡処理されていることが望ましい。尚、液滴吐出ヘッド１３は、タンク内の液晶ないしは液晶と低粘性揮発性液体の混合物を加熱して、該物質の膨張・発泡により、微小穴から液晶を射出させる、所謂バブルジェット（登録商標）方式として構成されていてもよい。
【００２９】
上記制御手段１５は、装置全体の制御を行うマイクロプロセッサ等のＣＰＵや、各種信号の入出力機能を有するコンピュータ等によって構成されたものであり、図１に示したように、液滴吐出手段１３及び移動手段１４にそれぞれ電気的に接続されたことにより、液滴吐出手段１３による吐出動作、及び移動手段１４による移動動作の少なくとも一方、本実施の形態では両方を制御するものとなっている。
そして、このような構成により、液状液体材料の液滴の吐出条件を調整し、形成する薄膜（液晶）の配置量を制御するようにしている。
【００３０】
すなわち、制御手段１５は、上記配置量を制御する機能として、基板に対する液状液体材料の液滴の吐出間隔を調整する制御機能と、１ドットあたりの液状液体材料の液滴の吐出量を調整する制御機能と、ノズルの配列方向と移動機構による移動方向との角度（θ）を調整する制御手段と、基板上を複数の領域に分けて各領域に吐出条件を設置する制御機能とを備えている。
【００３１】
さらに、制御手段１５は、上記吐出間隔を調整する制御機構として、基板１と液滴吐出ヘッド１２との相対的な移動の速度を調整して吐出間隔を調整する制御機能と、移動手段における吐出の時間間隔を調整して吐出間隔を調整する制御機能と、複数のノズルのうち同時に液体材料の液滴を吐出させるノズルを任意に設定して吐出間隔を調整する機能とを備えている。
【００３２】
本発明では、図３に示すように、上記液滴吐出ヘッド１２にサテライト消滅手段であるレーザ照射手段５０を配設している。
このレーザ照射手段５０はレーザ光５１を照射して、ノズル３７から吐出された主液滴である液体材料の液滴１１以外のサテライト５２を消滅するものである。これにより、基板側には主液滴である液体材料の液滴１１以外の随伴する不要な液滴であるサテライト５２が着弾しなくなるので、描画精度の向上、カラーフィルタの混色等を防止することができる。
【００３３】
ここで、レーザ照射手段５０としては、高いエネルギー密度のものが好ましく、例えば１００ｍＪ／ｃｍ２以上とするのが好ましい。これは、１００ｍＪ／ｃｍ２未満ではサテライトを消滅させることができず、好ましくないからである。
【００３４】
また、レーザの種類としては出力が高いＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザを用いるのが好ましい。
【００３５】
上記レーザ光のスポット径としては、数１０〜１００μｍとするのが好ましく、いずれにせよ、液体材料の液滴１１の液滴径よりも大きいものとする。これは、飛行曲がりの液体材料の液滴を完全に消滅させるためである。
【００３６】
また、レーザ照射手段以外の高いエネルギー付与手段としては、例えば指向性が高いマイクロウェーブ、電子ビームを用いるようにしてもよい。
ここで、レーザ照射手段５０の配設位置としては、特に限定されるものではないが、液滴吐出ヘッド１２と一体することが好ましい。
【００３７】
図４（ａ）〜（ｃ）にレーザ照射手段の配設の一例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、図面はいずれも液滴吐出ヘッド１２の裏面側からみた図である。
図４（ａ）は液滴吐出ヘッド１２のノズル３７の配置方向と同一方向にレーザ光が照射されるように、液滴吐出ヘッド１２の長手方向の端部にノズル孔の配設方向に沿ってレーザ光５１を照射できるように、レーザ照射手段５０を配設している。この配置によれば、１本のレーザ光５１により、サテライトを消滅させることができる。
【００３８】
図４（ｂ）は液滴吐出ヘッド１２のノズル３７の配置方向と直交する方向にレーザ光５１が照射されるように、液滴吐出ヘッド１２の短手方向の端部にノズル３７毎に対応するよう複数のレーザ照射手段５０・・・を配設している。この配置によれば、各ノズル３７に対応するレーザ光５１により、個別にサテライト５２を消滅させることができる。
【００３９】
図４（ｃ）は液滴吐出ヘッド１２のノズル３７にポリゴンレンズ５４により、レーザ光が照射されるように、レーザ照射手段５０を配設している。この配置によれば、１本のレーザ光５１により、サテライト５２を消滅させることができる。
【００４０】
図５は液滴吐出ヘッド１２の側面図であり、基板１とレーザ光５１との位置の関係を示す図面である。
図５に示すように、液滴吐出ヘッド１２のノズル３７と基板１との間隙Ｇは、約０．３〜１ｍｍ程度であり、この間隙Ｇの間の所定の位置にレーザ光５１を照射し、ノズル３７から滴下するサテライト５２を消滅させるようにしている。
【００４１】
図６にこのサテライト処理を実行する方法を示す。
（１）先ず、描画の動作を開始する（Ｓ１）。
（２）次に、エンコーダ信号読み込みを開始する（Ｓ２）。
（３）次に、読み込んだエンコーダ信号から液体材料の液滴１１をノズルから吐出させる信号を出力する（Ｓ３）。
（４）次に、液体材料の液滴１１をノズルから吐出する（Ｓ４）。
（５）次に、液体材料の液滴１１をノズルから吐出させる信号から設定されたディレイ間隔分をずらしてレーザ照射手段５０からレーザ光５１の照射を開始する（Ｓ５）。
（６）所定時間経過後、レーザ照射手段５０からのレーザ光５１の照射を停止する（Ｓ６）。
吐出が終了するまで（３）〜（６）のステップを繰り返す。
ここで、吐出タイミングから設定されたディレイ間隔とは、主の液体材料の液滴１１が落下し、レーザ照射範囲を液体材料の液滴１１が通過した後の所定の設定時間である。この間隔以前にレーザ光を照射すると液体材料の液滴１１を消滅させることになるからである。
【００４２】
この液体材料の液滴１１の通過の確認のためにセンサを別途設けるようにしてもよい。
【００４３】
次に、図７を参照してプログラムの実行について説明する。
図７に示すように、第１の制御手段１５から液体材料の液滴１１をノズルから吐出させる信号を出力するタイミングを示す第１信号６１を第２の制御手段６０で入力すると、該第２制御手段６０で第１信号６１を入力してから、設定時間経過後、レーザ照射させる旨の第２信号６２をレーザ照射手段５０に出力する。次いで、上記第２信号６２を出力後、所定時間経過後にレーザ照射手段５０でレーザ照射を停止させる第３信号６３を出力する。
これにより、的確に液体材料の液滴１１に伴って発生するサテライトを消滅させることを実行することができる。
【００４４】
なお、上記制御手段６０と上記制御手段１５とを一体として実行するようにしてもよい。
【００４５】
［第２の実施の形態］
次に、本発明に係る薄膜製造装置を用いて製造した液晶表示パネルを適用可能な電子機器の具体例について図８及び図９を参照して説明する。
【００４６】
まず、本発明に係る薄膜製造装置を用いて製造した液晶表示パネルを、可搬型のパーソナルコンピュータ（いわゆるノート型パソコン）の表示部に適用した例について説明する。図８は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ９１は、キーボード９１１を備えた本体部９１２と、本発明に係る液晶表示パネルを適用した表示部９１３とを備えている。
【００４７】
続いて、本発明に係る薄膜製造装置を用いて製造した液晶表示パネルを、携帯電話機の表示部に適用した例について説明する。図９は、この携帯電話機の構成を示す斜視図である。
同図に示すように、携帯電話機９２は、複数の操作ボタン９２１のほか、受話口９２２、送話口９２３とともに、本発明に係る液晶表示パネルを適用した表示部９２４を備える。
【００４８】
なお、本発明に係る液晶表示パネルを適用可能な電子機器としては、図８に示したパーソナルコンピュータや図９に示した携帯電話機の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ディジタルスチルカメラなどが挙げられ、特に限定されるものではない。
【００４９】
また、上述した実施形態では、電気光学装置として、液晶装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、エレクトロルミネッセンス装置、特に、有機エレクトロルミネッセンス装置、無機エレクトロルミネッセンス装置等や、プラズマディスプレイ装置、ＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）装置、ＬＥＤ（発光ダイオード）表示装置、電気泳動表示装置、液晶シャッター等を用いた小型テレビ、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いた装置などの各種の電気光学装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかる薄膜パターン形成装置の概略図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる液滴吐出ヘッドの概略図である。
【図３】第１の実施の形態にかかる液滴吐出ヘッドの概略図である。
【図４】レーザ照射装置を備えた液滴吐出ヘッドの概略図である。
【図５】液滴吐出ヘッドの側面概略図である。
【図６】工程のフロー図である。
【図７】本実施形態の方法を実行するコンピュータ、レーザ手段及び主手段の関係を示すブロック図である。
【図８】パーソナルコンピュータの斜視図である。
【図９】携帯電話の斜視図である。
【図１０】液滴吐出ノズルの構成図である。
【符号の説明】
１・・・第１基板、１０・・・薄膜パターン形成装置、１１・・・液体材料の液滴、１２・・・液滴吐出ヘッド、１３・・・液滴吐出手段、１４・・・移動手段、１５・・・制御手段、５０・・・レーザ照射手段、５１・・・レーザ光、５２・・・サテライト
【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】
2004298842.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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