(57)【要約】【課題】液滴吐出ヘッドが備える各吐出ノズルの液滴吐出量を正確に測定し、測定結果を基に吐出量を制御して、均一で高品質な薄膜を形成する方法を提供する。【解決手段】新たに製造した液滴吐出法に用いる液滴吐出ヘッド１５１の吐出特性に基づいた不良品検査工程と、液滴吐出ヘッド１５１の使用に際し、液滴吐出ヘッド１５１が備える吐出ノズルＮＺの吐出特性を検査する吐出特性検査工程と、液滴吐出ヘッド１５１を用いて薄膜を形成する薄膜形成工程と、を備え、吐出特性検査工程では、複数の吐出ノズルＮＺ間の吐出特性の相違の検出と、吐出特性の相違に基づいて液滴吐出ヘッド１５１の不良品を検出とを行い、吐出量は、接触角を制御した測定基板ＴＰ上に吐出ノズルＮＺから液状体を吐出し、光干渉法を用いて液状体の吐出量を測定し、不良品検査工程と吐出特性検査工程とにおいて用いる測定基板ＴＰに対する液状体の接触角が等しいことを特徴とする。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴吐出法を用いて基板上に薄膜の形成材料を含む液状体を塗布し、前記薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
新たに製造した前記液滴吐出法に用いる液滴吐出ヘッドについて、所定の駆動条件で前記液状体を吐出する際の吐出量を測定し、その吐出量によって規定される吐出特性に基づいて該液滴吐出ヘッドの使用可否を判断する不良品検査工程と、
前記液滴吐出ヘッドの使用に際し、前記所定の駆動条件における前記吐出量を測定し、前記液滴吐出ヘッドが備える複数の吐出ノズルの前記吐出特性を検査する吐出特性検査工程と、
前記液滴吐出ヘッドを用いて薄膜を形成する薄膜形成工程と、を備え、
前記吐出特性検査工程では、複数の前記吐出ノズル間の前記吐出特性の相違を検出するとともに、前記吐出ノズル間の前記吐出特性の相違に基づいて前記液滴吐出ヘッドの不良品を検出し、
前記吐出量は、前記液状体に対する接触角を制御した測定基板上に所定の駆動条件で前記吐出ノズルから前記液状体を吐出し、光干渉法を用いて前記液状体の吐出量を測定し、
前記不良品検査工程と前記吐出特性検査工程とにおいて、前記吐出量の測定に用いる前記測定基板に対する前記液状体の接触角が等しいことを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項２】
前記吐出量は、吐出した前記液状体に含まれる溶媒を蒸発させて前記形成材料の薄膜を成膜し、測定する該薄膜の体積から算出されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成方法。
【請求項３】
前記光干渉法は、白色光干渉法であることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜形成方法。
【請求項４】
前記接触角は、５０度以上で７０度以下の範囲に含まれる値であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の薄膜形成方法。
【請求項５】
前記吐出特性検査工程では、複数の前記液滴吐出ヘッドを備えるキャリッジにおいて前記液滴吐出ヘッド毎に前記吐出特性を検査し、
前記薄膜形成工程では、前記キャリッジを用いて前記薄膜を形成することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の薄膜形成方法。
【請求項６】
前記液滴吐出法に用いる液滴吐出ヘッドは、複数の前記吐出ノズルごとに設けられた駆動素子を備え、
前記薄膜形成工程は、前記吐出特性に基づいて、複数の前記吐出ノズルを複数のグループに分割するプロセスと、
前記複数のグループに係る前記吐出量の統計値に基づいて、各々のグループに含まれる前記吐出ノズルの前記駆動素子に供給する駆動信号を算出の前記補正された駆動条件を算出するプロセスと、を含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の薄膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液滴吐出法を用いた成膜技術が注目されている。液滴吐出法は、用いる液滴吐出ヘッドの解像度に応じて微少な液状体を所望の位置に塗布することが可能であることから、微細なパターンの形成や、所望の膜厚を備えた薄膜の形成が容易であるという特長を有する。この特長を利用し、例えば微細な色の塗り分けが必要なカラーフィルタの製造に利用されている。
【０００３】
しかしながら、液滴吐出ヘッドによる液状体の吐出特性（吐出量）には、成形誤差等に起因して、わずかながらも吐出ノズル間でバラつきが存在する。そのため、この吐出量バラつきに起因して走査方向に直交する方向（副走査方向）に液状体の配置量にバラつきが生じ、形成する薄膜に筋状の濃淡ムラを発生させることがある。このような筋状の濃淡ムラは視認されやすく、前述したカラーフィルタの製造においては、カラーフィルタを介して表示される画像の画質を低下させる原因となる。
【０００４】
この課題に対して、ノズル間で液滴吐出量のバラつきを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、個々のノズルの吐出量を制御しバラつきを抑制する方法が提案されている。例えば特許文献１では、液滴の吐出量が所定値と大きく異なるノズルにおいては液滴吐出を規制し、全体として吐出量バラつきの少ない液滴吐出ヘッドとすることを実現している。
【特許文献１】特開２００３−１５９７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように液滴吐出ヘッドは吐出量バラつきを備えているため、液滴吐出ヘッドのノズル毎の正確な吐出量を知る必要がある。新たに液滴吐出ヘッドを製造した場合には、製造した該液滴吐出ヘッドがどの程度の吐出量バラつきを備えているかを測定することで、使用可能かどうかを判断することができる。
【０００６】
しかし、実際の使用に際してはこのような製造後の測定のみでは不十分であることが多い。なぜなら、液適吐出ヘッドからの吐出量は非常に微量であるため、使用環境や、製造から使用までに液滴吐出ヘッドが受けた応力の履歴により若干でも変形すると、吐出量に影響が出るためである。例えば、環境変化による液滴吐出ヘッドの形成材料の膨張または収縮に起因して、吐出ノズルの形状が微妙に変わり吐出量が変わるおそれがある。そのため、実際の使用環境において再度液滴吐出ヘッドの吐出量バラつきを測定し、適切な吐出量の制御を行うことが必要となる。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、液滴吐出法において各ノズルの液滴吐出量を正確に測定し、測定結果を基に吐出量を制御することで、均一で高品質な薄膜を形成する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明の薄膜形成方法は、液滴吐出法を用いて基板上に薄膜の形成材料を含む液状体を塗布し、前記薄膜を形成する薄膜形成方法であって、新たに製造した前記液滴吐出法に用いる液滴吐出ヘッドについて、所定の駆動条件で前記液状体を吐出する際の吐出量を測定し、その吐出量によって規定される吐出特性に基づいて該液滴吐出ヘッドの使用可否を判断する不良品検査工程と、前記液滴吐出ヘッドの使用に際し、前記所定の駆動条件における前記吐出量を測定し、前記液滴吐出ヘッドが備える複数の吐出ノズルの前記吐出特性を検査する吐出特性検査工程と、前記液滴吐出ヘッドを用いて薄膜を形成する薄膜形成工程と、を備え、前記吐出特性検査工程では、複数の前記吐出ノズル間の前記吐出特性の相違を検出するとともに、前記吐出ノズル間の前記吐出特性の相違に基づいて前記液滴吐出ヘッドの不良品を検出し、前記吐出量は、前記液状体に対する接触角を制御した測定基板上に所定の駆動条件で前記吐出ノズルから前記液状体を吐出し、光干渉法を用いて前記液状体の吐出量を測定し、前記不良品検査工程と前記吐出特性検査工程とにおいて、前記吐出量の測定に用いる前記測定基板に対する前記液状体の接触角が等しいことを特徴とする。
この方法では、まず不良品検査工程において、新たに製造した液滴吐出ヘッドの使用可否を判断し、使用前の吐出特性検査工程においては、ノズル間の吐出量バラつきを補正するための正確な吐出特性の実測と、使用前の再度の使用可否の判断を行う。使用前に再度液滴吐出ヘッドの可否判断を行うのは、例えば、不良品検査の環境と使用環境とが大きくことなる場合、環境変化により吐出量に変化が生じることがあるためである。本方法では、両検査工程において光干渉法により吐出量の測定を行い、測定に用いる測定基板は吐出する液状体に対する接触角が同じであることから、両検査工程の検査結果に互換性が生まれる。そのため、より精緻で無駄のない検査の元に使用する液滴吐出ヘッドを選択し、良好な薄膜を形成を行うことができる。
【０００９】
本発明においては、前記吐出量を測定する工程では、吐出した前記液状体に含まれる溶媒を蒸発させて前記形成材料の薄膜を成膜し、該薄膜の体積を測定して吐出量に近似することが望ましい。
この方法によれば、吐出量の測定において、液状体の溶媒が蒸発することによる体積変化に起因する測定誤差が無く、信頼性の高い測定を容易に行うことができる。
【００１０】
本発明においては、前記光干渉法は、白色光干渉法であることが望ましい。
測定光に単色光を用いる場合、光路差が測定光の波長の整数倍となる複数の位置において干渉光の強度が最大となるため、干渉光の強度が最大となる位置を薄膜の厚みとして一義的に規定することができない。しかし、白色光は複数の波長の単色光が集合したものであることから単色光のように周期的に干渉光の強度が最大となることがなく、光路差が無い場合にのみ干渉光の強度が最大となる。このため、薄膜の厚みを一義的に規定し正確に薄膜の厚みを測定することができ、正確に吐出量を求めることができることから、均一な薄膜を形成することができる。
【００１１】
本発明においては、前記所定の接触角は、５０度以上７０度以下の範囲に含まれる値であることが望ましい。
この方法によれば、光干渉法を測定原理として吐出量を測定する際に、測定に用いる光が好適に干渉し、また、吐出した液状体を明確な界面で識別することが可能である。そのため、測定誤差が無く信頼性の高い測定を行い、塗りムラのない薄膜を形成することができる。
【００１２】
本発明においては、前記吐出特性検査工程では、複数の前記液滴吐出ヘッドを備えるキャリッジにおいて、前記液滴吐出ヘッド毎に前記吐出特性を検査し、前記薄膜形成工程では、前記キャリッジを用いて前記薄膜を形成することが望ましい。
一度の走査で広い面積に対して液状体の塗布を行うために、液滴吐出ヘッドを複数備えるキャリッジを構成し用いることが一般に行われている。この方法によれば、キャリッジが有する複数の液滴吐出ヘッドのそれぞれについて吐出特性を検査するため、例えばキャリッジを構成するための加工により、液滴吐出ヘッドが若干でも変形し、該変形に起因して吐出量が変化したとしても検出することができる。そのため、キャリッジを用いた場合にも塗りムラのない薄膜を良好に形成することができる。
【００１３】
本発明においては、前記液滴吐出法に用いる液滴吐出ヘッドは、複数の前記吐出ノズルごとに設けられた駆動素子を備え、前記薄膜形成工程は、前記吐出特性に基づいて、複数の前記吐出ノズルを複数のグループに分割するプロセスと、前記複数のグループに係る前記吐出量の統計値に基づいて、各々のグループに含まれる前記吐出ノズルの前記駆動素子に供給する駆動信号を算出の前記補正された駆動条件を算出するプロセスと、を含むことが望ましい。
この方法によれば、駆動素子の補正された駆動信号をグループ単位で段階的に算出するため、複数の吐出ノズルに対して容易に補正された駆動条件を設定することができ、ムラのない薄膜を形成することができる。ここで、「統計値」とは、例えばグループに含まれる吐出ノズルの吐出量の中心値や、吐出量の相加平均や相乗平均などの平均値であり、グループに含まれる各吐出ノズルの吐出量を近似することができる値である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
［第１実施形態］
以下、図１〜図１１を参照しながら、本発明の実施形態に係る薄膜形成方法について説明する。ここでは、本発明の薄膜形成方法をカラーフィルタの製造方法に適用した場合の例について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【００１５】
図１は、本実施形態の薄膜形成方法に用いる液滴吐出装置が備える液滴吐出ヘッドの概略図である。図１（ａ）は概略断面図を示し、図１（ｂ）は液滴を吐出する面（下面）の構成を示す説明図であり、図１（ｃ）は複数の液滴吐出ヘッドで構成するキャリッジの概略図である。
【００１６】
図１（ａ）に示す液滴吐出ヘッド１５１は、複数の吐出ノズルＮＺを備えたマルチノズルタイプの液滴吐出ヘッドである。複数の吐出ノズルは、液滴吐出ヘッド１５１の下面に一方向に並んで一定間隔で設けられている。液滴吐出ヘッド１５１の吐出ノズルＮＺからは、液状体の液滴が吐出される。吐出される液滴の一滴の量は、例えば１〜３００ナノグラムである。
【００１７】
本実施形態では、液滴吐出ヘッド１５１には電気機械変換式の吐出技術を採用したものを用いる。本方式では、液状体を収容する液体室１６１に隣接して圧電素子ＰＺが設置されている。液体室１６１には、液状体を収容する材料タンクを含む液状体供給系１６３を介して液状体が供給される。圧電素子ＰＺは駆動回路１６４に接続されており、この駆動回路１６４を介して圧電素子ＰＺに電圧を印加し、圧電素子ＰＺを変形させることにより、液体室１６１が変形して内圧が高まり、吐出ノズルＮＺから液状体の液滴が吐出される。この場合、印加電圧の値を変化させることにより、圧電素子ＰＺの歪み量を制御し、液状体の吐出量を制御する。
【００１８】
図１（ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド１５１は、その下面に吐出ノズルＮＺが整列配置した、例えば１８０個の吐出ノズルＮＺからなるノズル列１７０を備えている。ここでは、平面視略矩形の液滴吐出ヘッド１５１の下面の長軸方向と並行に、吐出ノズルＮＺが配列している。なお、図では吐出ノズルＮＺが１列に配列されているものとしているが、例えば千鳥状に２列配列されたものであってもよく、３列以上配列されたものであってもよい。また、ノズル列１７０を構成する吐出ノズルＮＺの数についても、特に限定はない。
【００１９】
また、図１（ｃ）に示すように、キャリッジ１８０は、複数の液滴吐出ヘッド１５１を搭載して構成されている。図では、キャリッジ１８０が搭載する液滴吐出ヘッド１５１の数は３つとなっているが、これに限るものではない。また、ここでは３つの液滴吐出ヘッド１５１は、吐出ノズルＮＺが配列する長軸方向に、連続して１列に配列しているが、複数の液滴吐出ヘッド１５１が例えば千鳥状に２列配列されたものであっても良く、３列以上配列されたものであってもよい。
【００２０】
通常、液滴吐出ヘッド１５１が備える複数の吐出ノズルＮＺからは、同じ印加電圧で同量の液滴を吐出可能となるように設計するが、成形時の加工誤差等に起因するノズル特性により、ほとんどの場合において各々の吐出ノズルＮＺから吐出される液適量は同量とならない。そのため、全ての吐出ノズルＮＺに同じ印加電圧をかけて液滴の吐出を行うと、各々のノズル特性の差により吐出量に差を生じ、形成する薄膜の厚みムラの原因となる。この課題は液滴吐出ヘッド１５１自体が備える特性に起因するものであり、液滴吐出法を上記の電気機械変換式に替えて、帯電制御方式、加圧振動方式、電気熱変換方式、静電吸引方式などの吐出技術を用いるものとしても同様に課題は発生する。そこで本発明では、各々の吐出ノズルＮＺの吐出量を正確な測定により明らかにし、測定結果を元に吐出量の補正を行って薄膜を形成する。
【００２１】
次に、図２から図９を参照しながら、本実施形態の薄膜形成方法について説明する。本実施形態の薄膜形成方法では、液滴吐出ヘッド１５１を新たに製造した場合、まず使用可否の判断を行う不良品検査を行い（不良品検査工程）、次いで液滴吐出ヘッド１５１の使用前検査を行った上で（吐出特性検査工程）、両検査を通過した液滴吐出ヘッド１５１を用いて、基材上に薄膜形成材料を含む液状体を塗布して薄膜を形成する（薄膜形成工程）。そこで、まず両検査工程で行う吐出量の測定方法を説明し、次いで、薄膜形成工程で行う吐出量の補正方法を説明した上で、具体的な薄膜形成方法について説明する。
【００２２】
（吐出量測定）
図２は、両検査工程における吐出量測定に適用される垂直走査方式の白色光干渉法（または白色干渉法）の原理を説明する概略図であり、吐出量測定装置１３１が備える光干渉計の概略図である。光干渉法の中でも、光源に白色光を用いる白色干渉法では、可干渉距離が短い白色光の性質に起因し、正確な測定値が得られるため好ましい。図に示す光干渉計は一例であり、ミラウ型と呼ばれる方式の光干渉計であるが、マイケルソン型、リニーク型と呼ばれる方式の光干渉計を用いることもできる。
【００２３】
図に示すように、白色干渉法においては、白色光源からの平行光を集束させるための対物レンズ２１と、この対物レンズ２１により集束された光を分離するためのビームスプリッタ２２と、このビームスプリッタ２２からの光を反射させるための反射鏡２３と、から構成される光干渉計を用いて実施される。また、このビームスプリッタ２２と反射鏡２３とは、一体として光干渉レンズ２４を構成しており、光軸方向に微小移動して、測定基板ＴＰ上の検査対象物１０との距離（Ｗ１）を変化させることができる位置調節機構を備えている。
【００２４】
測定基板ＴＰは液状体に対する接触角が９０度未満となっている。例えば、液状体に対する接触角が測定基板ＴＰと同じであるダミー基板を用いて液状体の接触角を測定しておき、接触角の測定結果から測定基板ＴＰを選択しても良い。接触角の測定方法としては従来公知の測定方法を用いることができる。例えば、液滴を球の一部と仮定し、液体配置面における液滴の輪郭と液滴の頂点とを結ぶ直線の配置面に対する角度を２倍した角度を接触角とするθ／２法や、液体配置面の法線に平行な液滴の断面の形状を円の一部と仮定し、求められる円の接線と液滴配置面とがなす角度を接触角として求める接線法を測定原理として接触角を求めることができる。その他にも、真円フィット法、楕円フィット法といったフィッティング法を用いることができる。
【００２５】
撥液性の異なる測定基板ＴＰは、ベースとなる基板の表層部を、異なる種類の撥液材料を用いて撥液膜（不図示）を形成することにより用意する。例えば、フルオロシラン化合物により基板表面を撥液処理する場合には、側鎖の長さや、分子に含まれるフッ素原子の数が異なるフルオロシラン化合物を用いて撥液膜を形成することにより、異なる撥液性を容易に実現できる。他に、撥液処理の処理時間を短くする、または使用する撥液材料の量を減らすなど、撥液膜の形成量を減らすことによっても撥液性を変化させることが可能であるが、撥液膜が少ないとまだらに撥液性が異なるおそれがあることから、撥液材料の種類を変えるほうが容易かつ確実で好ましい。
【００２６】
このような光干渉レンズ２４において、まず、白色光源から出射された入射光は、対物レンズ２１に対して照射されて集束光となる。この集束光は、対物レンズ２１の下方に配置されたビームスプリッタ２２によって、光の入射側であるビームスプリッタ２２の上側に反射する参照光Ｌ１と、検査対象物１０の配置側であるビームスプリッタ２２の下側に透過する測定光Ｌ２とに分離される。
【００２７】
参照光Ｌ１は、ビームスプリッタ２２の上側に配置されている反射鏡２３でビームスプリッタ２２の方向に反射し、更にビームスプリッタ２２の上面で反射することで参照光路をたどり、対物レンズ２１の方向へと照射される。一方、測定光Ｌ２は、検査対象物１０の表面で反射し、更にビームスプリッタ２２を透過することで測定光路をたどり、同じく対物レンズ２１方向へと照射される。これら参照光Ｌ１と測定光Ｌ２とは、それぞれ一部異なる光路をたどった後には同一光路上で重なり、互いに干渉して干渉光を形成する。
【００２８】
白色干渉法では、可干渉距離の短い白色光を用いていることから、参照光路と測定光路との光路差が無くなり光路の長さが一致する場合に干渉光の輝度が最大となる。そしてこの光路差は、ビームスプリッタ２２と検査対象物１０との間の距離（Ｗ１）と、反射鏡２３とビームスプリッタ２２との間の距離（Ｗ２）と、の距離差ΔＷ（＝Ｗ１−Ｗ２）に対応し、距離差ΔＷが０となるときに干渉光の輝度が最大となる。距離差ΔＷが０となる位置より距離Ｗ２を計測し、検査対象物１０の形状を測定する。
【００２９】
このような測定原理の吐出量測定装置１３１を用い、各々の吐出ノズルからの吐出量を測定する。図３は、各吐出ノズルの吐出量の測定を示す模式図である。まず、測定基板ＴＰに、吐出ノズルＮＺから液状体を吐出し、乾燥させて薄膜形成材料の検査対象物１０を形成する。その後、白色干渉法を測定原理として検査対象物１０の形状を測定する。
【００３０】
ここで、測定基板ＴＰとしては、液状体に対する接触角が５０度以上７０度以下の範囲内の値を示す基板を選択すると、形成する検査対象物１０の端部形状が白色干渉法による測定に適したものとなる。形成される検査対象物１０の端部形状は配置した液滴の端部形状を反映したものであり、また、垂直走査方式の白色干渉法においては液滴の端部形状が測定の正確さに関わる重要な要素となっているからである。
【００３１】
例えば、図４（ａ）に示すように、液状体に対する接触角が５０度未満の測定基板ＴＰ１を用いると、塗布した液状体は薄くぬれ広がる。この場合には、形成される検査対象物１０は薄くぬれ広がるために輪郭が不明確となり、加えて、検査対象物１０の表面の各測定箇所間において、厚みの差が小さくなるため測定が困難となる。また、図４（ｂ）に示すように、液状体に対する接触角が７０度より大きく９０度未満の測定基板ＴＰ２を用いると、形成される検査対象物１０の端部が急峻に切り立っているため、測定される形状において検査対象物１０の表面が不連続となりやすく、測定誤差が出やすい。図４（ｃ）に示すように接触角が９０度以上の撥液性を示す測定基板ＴＰ３を用いる場合には、形成される検査対象物１０の端部が切り立ち、端部に垂直方向からは光が照射されない影の部分ＳＡ（図中の破線で丸く囲む箇所）が生じるおそれがある。そのため、白色干渉法を用いた測定結果に狂いが生じる。
【００３２】
このように、測定に適した表面性を備えた測定基板ＴＰを用いることで、白色干渉法を用いて検査対象物１０の形状を正確に測定することができる。検査対象物１０の形状から明らかとなる検査対象物１０の体積と、測定する液状体の濃度から、液状体の吐出量を算出することが可能であり、正確な吐出量の測定値が得られる。
【００３３】
図５には、吐出ノズルＮＺの液滴吐出量を測定したバラツキ分布の一例を示す。図において、横軸はノズル番号、縦軸は液滴吐出量（重量）である。なお、液滴吐出ヘッド１５１の特性上、両端の吐出ノズル（ＮＺ１〜ＮＺ９及びＮＺ１７１〜ＮＺ１８０）では液滴吐出量のバラつきが非常に大きいため、これらの吐出ノズルのバラつき分布を省略している。
【００３４】
図５に示すような液滴吐出量のバラツキを補正するためには、各吐出ノズルＮＺ１０〜ＮＺ１７０の液滴吐出量が吐出量の設定値に近づくように、圧電素子ＰＺ１０〜圧電素子ＰＺ１７０に供給する駆動信号を変えれば良い。例えば、図５に示すように、バラつき分布において適正重量から大きくずれている吐出ノズルの液滴吐出量を適正重量に補正するには、このノズルに対応する圧電素子に供給する駆動信号の電圧値を大きくすれば良い。液滴吐出ヘッド１５１を薄膜形成工程で用いるのに先立って、このような補正駆動条件の解析を行うことで、吐出量のバラつきがある液滴吐出ヘッド１５１の吐出量の補正を行い、好適な液滴の塗布が可能となる。
【００３５】
（吐出量の補正方法）
次に、図６から図９を用いて、薄膜形成工程で行う吐出量の補正のための、補助駆動条件の解析方法の説明を行う。この解析では、各ノズルＮＺ１０〜ＮＺ１７０の吐出量が設定値に近づくような各圧電素子ＰＺ１０〜ＰＺ１７０の駆動信号を求める。原理的には、圧電素子ＰＺ１０〜ＰＺ１７０毎に求めた駆動信号を用意して供給すれば良いが、その場合、駆動信号を最大で１６０種類も用意しなければならず、部品点数の増加、装置コストの増大、消費電力の増大などの問題が生じるため、現実的には実現困難である。そこで、本実施形態では、４種類の駆動信号を使用して各ノズルＮＺ１０〜ＮＺ１７０の液滴吐出量が適正重量に近づくように設定する。これは、少なくとも４種類の駆動信号を使用することにより、液滴吐出量のバラつきをスジムラとして人に視認されないレベルにまで抑えることができるためである。このように求めた４種類の駆動信号を補正駆動条件として設定する。以下、補正駆動条件の解析方法について具体例を用いて説明する。
【００３６】
図６は、補正駆動条件の解析方法の一例についてのフローチャートである。まず、吐出量測定装置１３１を用いて各圧電素子ＰＺ１０〜ＰＺ１７０に所定の基準駆動電圧Ｖ０を印加し、図７に示すようなノズルＮＺ１０〜ＮＺ１７０の液滴吐出量のバラつき分布を測定する（ステップＳ１）。
【００３７】
次いで、得られたバラつき分布を元に、最小重量から最大重量までの吐出量を吐出量順に均等に４つのグループに分割し、レンジ１、レンジ２、レンジ３、レンジ４とする（ステップＳ２）。グループの数は使用する駆動信号の種類に応じて設定され、ここでは４種類の駆動信号に応じて4つのグループとしている。
【００３８】
次に、下記（１）式に示す吐出量に対する設定電圧（駆動条件）の関係を示す補正式に基づいて、レンジ１〜４の補正駆動条件である圧電素子の補正駆動電圧を算出する。そして、レンジ１について算出した補正駆動電圧を備える駆動信号をＣＯＭ１、レンジ２について算出した補正駆動電圧を備える駆動信号をＣＯＭ２、レンジ３について算出した補正駆動電圧を備える駆動信号をＣＯＭ３、レンジ４について算出した補正駆動電圧を備える駆動信号をＣＯＭ４と設定する（ステップＳ３）。なお、下記（１）式において、Ｋは液滴重量を電圧値に変換するための定数である。また、下記（１）式において、「レンジの中心重量」という統計値を、「各レンジ内における全ノズルの平均重量」という統計値に替えても良い。
補正駆動電圧＝Ｖ０−Ｋ・（レンジの中心重量−適正重量）  ・・・・（１）
【００３９】
そして、レンジ１に含まれる各吐出ノズルにＣＯＭ１を、レンジ２に含まれる各吐出ノズルにＣＯＭ２を、レンジ３に含まれる各吐出ノズルにＣＯＭ３を、レンジ４に含まれる各吐出ノズルにＣＯＭ４を、それぞれ割り当てる（ステップＳ４〜Ｓ７）。
【００４０】
以上のように求めたノズルとＣＯＭ１〜ＣＯＭ４との対応関係に基づき補正吐出条件を設定する（ステップＳ８）。図８は、上述した解析方法で求めた補正駆動電圧を有するＣＯＭ１〜ＣＯＭ４の駆動波形の一例である。これら４種の駆動信号を吐出ノズル毎に設定する。以上のようにして、吐出ノズルの吐出特性に基づいた補正駆動条件を設定し、吐出量の補正を行う。
【００４１】
（液滴吐出手段）
このように設定された補正駆動条件を用いて、液滴吐出ヘッド１５１を駆動させ薄膜の形成を行う。図９は、液滴吐出ヘッド１５１および液滴吐出ヘッド１５１に付随する駆動回路基板３０の回路構成の一例を示す概略図である。ここでは、これらの回路構成と、上述した解析方法で求めた駆動信号の流れについて説明する。
【００４２】
図に示すように、駆動回路基板３０は、インターフェース３１、描画データメモリ３２、波形選択回路３３、第１から第４のＤ／Ａコンバータ３６〜３９を備えている。また、液滴吐出ヘッド１５１は、ＣＯＭ選択回路４０、スイッチング回路５０及び圧電素子ＰＺ１〜ＰＺ１８０からなる圧電素子群６０を備えている。なお、圧電素子は、図に示すようにコンデンサとして標記することができる。
【００４３】
制御手段１４０と駆動回路基板３０のインターフェース３１とは図示しないＰＣＩバスで接続されており、制御手段１４０からＰＣＩバスを介して、描画データＳＩと、各種の駆動制御信号がインターフェース３１に出力される。
【００４４】
インターフェース３１は、描画データＳＩを描画データメモリ３２に出力する。また、インターフェース３１は、クロック信号やラッチ信号など回路の駆動を制御する各種の制御信号を描画データメモリ３２、各Ｄ／Ａコンバータ、各駆動波形メモリ３５、及び液滴吐出ヘッド１５１のＣＯＭ選択回路４０及びスイッチング回路５０に出力する。
【００４５】
描画データメモリ３２は、例えば３２ビットのＳＲＡＭであり、描画データＳＩを記憶する。ここで、描画データＳＩは、吐出データＳＩＡ及びＣＯＭ選択データＳＩＢ（駆動信号選択データ）から構成される。
【００４６】
吐出データＳＩＡは、薄膜の形成パターンにより設定される設計値であり、薄膜の形成パターンをマトリクス状に区分し、このマトリクスを構成するドット毎に、液滴を吐出するか否かを規定する２値データをマッピングしたビットマップデータである。このマトリクスのドットピッチは、液滴吐出ヘッド１５１のノズルピッチと対応しており、つまり上記の吐出データＳＩＡは、液滴吐出ヘッド１５１を所定の位置に移動させた場合に、各ノズルに対応する圧電素子に駆動信号を供給するか否かを規定するデータである。吐出データＳＩＡは、薄膜の形成パターンに応じて異なるため、薄膜の形成パターンに対応して制御手段１４０から送られ、描画データメモリ３２に記憶される。
【００４７】
一方、ＣＯＭ選択データＳＩＢとは、各圧電素子に供給する駆動信号の種類を規定するデータであり、前述の解析方法により設定される駆動信号のデータである。本実施形態では、４種類の駆動波形を備える駆動信号ＣＯＭの中から１つの駆動信号を選択し、各圧電素子に供給することとしている。そのため、このＣＯＭ選択データＳＩＢは、各駆動信号ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４の波形を規定しているデータ（駆動波形データ）と、各圧電素子に印加する駆動波形データを選択するための駆動波形番号データＷＮが含まれる構成となっている。
【００４８】
描画データメモリ３２は、各種の制御信号によってデータ読み出しが要求されている場合、吐出データＳＩＡをシリアルデータとして液滴吐出ヘッド１５１のスイッチング回路５０に出力し、また、ＣＯＭ選択データＳＩＢをシリアルデータとして液滴吐出ヘッド１５１のＣＯＭ選択回路４０に出力する。なお、ＣＯＭ選択データＳＩＢが含む駆動波形番号データＷＮは、波形選択回路３３に出力される。
【００４９】
波形選択回路３３は、駆動波形番号データＷＮが指定する駆動波形データを、吐出データＳＩＡに対応するアドレスに記憶する。また、各種の制御信号によってデータ読み出しが要求されている場合、指定されるアドレスに記憶されている駆動波形データを各Ｄ／Ａコンバータに出力する。
【００５０】
第１のＤ／Ａコンバータ３６は、各種の制御信号に同期して、波形選択回路３３から入力される駆動波形データをとらえて保持（ラッチ）し、当該ラッチした駆動波形データをアナログ変換して駆動信号ＣＯＭ１を生成し、液滴吐出ヘッド１５１のＣＯＭ選択回路４０に出力する。以下同様に、第２のＤ／Ａコンバータ３７では駆動信号ＣＯＭ２を、第３のＤ／Ａコンバータ３８では駆動信号ＣＯＭ３を、第４のＤ／Ａコンバータ３９では駆動信号ＣＯＭ４を生成して、ＣＯＭ選択回路４０に出力する。
【００５１】
液滴吐出ヘッド１５１においては、インターフェース３１から供給されるＣＯＭ選択データＳＩＢと各種の制御信号に基づいてＣＯＭ選択回路４０の駆動が制御され、同様にインターフェース３１から吐出データＳＩＡと各種の制御信号に基づいてスイッチング回路５０の駆動が制御される。そして、供給される各駆動信号ＣＯＭに応じて圧電素子ＰＺを駆動させ伸縮させることで、吐出ノズルＮＺから所定の液状体を吐出し、高度に制御された薄膜の形成を行う。
【００５２】
上述した各方法を用いた薄膜形成方法は、例えば次のようなカラーフィルタの製造に適用することができる。図１０はカラーフィルタの構成を説明する概略図であり、図１０（ａ）は平面図を示し、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の線Ａ−Ａにおける矢視断面図を示す。以下の図面において、Ｒ、Ｇ、Ｂの各文字は、赤、緑、青を示すものとする。
【００５３】
図に示すカラーフィルタ７１は、カラー用表示パネルに用いられるもので、後述する基板上に形成されたものであり、図１０（ａ）に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応して着色された画素部７２と、画素部７２の間に形成された隔壁部７３とを有して構成されたものである。また、カラーフィルタ７１は、矩形の画素部７２がマトリクス状に整列されて形成されたものである。このマトリクスの配列は、図中の縦列が同色の画素部７２によって形成され、横列が、Ｒ、Ｇ、Ｂの順に画素部７２が並ぶ、いわゆるストライプ型の画素配列となっている。なお、本発明においては、カラーフィルタ７１は周知のモザイク型やデルタ型等の画素配列であっても、また、例えばＲ、Ｇ、Ｂ以外の色要素を含むものであってもよい。
【００５４】
図１０（ｂ）に示すように、隔壁部７３は、例えばガラス製で透光性の基板７４上に設けられて、平面視矩形の画素部７２を区画形成するもので、光を遮光する遮光部（ブラックマトリクス）７６と、遮光部７６上に設けられた隔壁７７とからなっている。遮光部７６は、例えばクロム等の遮光材料によって基板７４上にパターニングされたもので、隔壁７７は、この遮光部７６上に形成された樹脂製のものである。画素部７２は、隔壁７７によって区画された領域（薄膜形成領域７８）に形成されたもので、該薄膜形成領域７８上にＲ、Ｇ、Ｂの各色のカラーフィルタ材料、すなわち液状体７５（７５Ｒ、７５Ｇ、７５Ｂ）が配置され、加熱処理されたことにより、図１０（ａ）に示したＲ、Ｇ、Ｂからなるカラーフィルタ７１を構成するものである。
【００５５】
ここで、液状体７５は、隔壁７７で区画された薄膜形成領域７８に対応する画素部７２に対して配置されるが、液状体７５が薄膜形成領域７８上の画素部７２内に正確に配置されるように、予め薄膜形成領域７８を形成する基板７４の露出面に親液化処理を施し、隔壁７７の表面に撥液化処理を施しておくことが好ましい。このような処理は、例えば、酸素やフッ化炭素のプラズマ処理によって行うことができる。
【００５６】
なお、隔壁７７の形成は、液状体７５の配置を高精度に行うために好ましいものの、画素部７２を形成するためにこのような物理的な区画を必須としてはない。例えば、液状体に対して親液性になる領域（画素部７２の形状）と、撥液性になる領域（隔壁部７３の形状）とをプラズマ処理等によってパターン形成し、親液性領域を前記薄膜形成領域７８として、ここに液状体７５を塗布し、着色層を形成するようにしてもよい。さらに、カラーフィルタ７１には、その表面側に保護層（図示せず）が設けられている。そして、このような構成のもとにカラーフィルタ７１は、Ｒ、Ｇ、Ｂに着色された画素部７２の１つまたは複数に光が選択的に通過させられることにより、フルカラー表示をなすようになっている。
【００５７】
通常、このようなカラーフィルタ７１の製造においては、液滴吐出ヘッドを単一で使用することは極めてまれであり、複数の液滴吐出ヘッドを搭載したキャリッジを使用することが多い。キャリッジを用いることで、キャリッジに搭載された複数の液滴吐出ヘッドから液状体を吐出し、一度の塗布走査で広範囲の塗布を行う。図１１はキャリッジを用いてカラーフィルタ７１を製造する工程を示す工程図である。
【００５８】
まず、図１１（ａ）に示すように、不良品検査工程として、新たに製造した液滴吐出ヘッド１５１が備える各々の吐出ノズルＮＺから、測定基板ＴＰに液状体７５を吐出して吐出量を測定し、吐出量測定装置１３１で吐出量を測定する。この測定により、液滴吐出ヘッド１５１が備える吐出ノズルＮＺ間の吐出量バラつきが明確になり、液滴吐出ヘッド１５１の吐出特性が明らかになる。ここでは、例えば吐出ノズルＮＺ間の吐出量バラつきに規格値（例えば、吐出量の最大値と最小値との差の許容幅）を設け、許容幅を超える吐出量バラつきを有する吐出ノズルを不良品とする。複数の液滴吐出ヘッド１５１について同様の測定を行い、測定後の液滴吐出ヘッドを用いてキャリッジを作成する。
【００５９】
次いで、図１１（ｂ）に示すように、吐出特性検査工程として、キャリッジ１８０が備える複数の液滴吐出ヘッド１５１（図では３つ）の吐出ノズルＮＺから測定基板ＴＰに液状体７５を吐出して吐出量を測定し、吐出量測定装置１３１で吐出量を測定する。この測定により、キャリッジ１８０の作成における加工に起因して、不良品検査工程で測定した吐出特性に変化が無いか確認すると共に、複数の液滴吐出ヘッド１５１間の吐出量バラつきを確認する。両検査工程の測定により明らかとなる吐出特性、吐出量バラつきに基づいて、設定値どおりの吐出が行える吐出条件を算出する。
【００６０】
ここで、本発明では不良品検査工程と吐出特性検査工程との両検査工程において用いる測定基板は、吐出量を測定する液状体に対する接触角が同じである測定基板を使用する。このような測定基板を使用し、測定条件を揃えることで、不良品検査工程で得られる測定結果と、吐出特性検査工程で得られる測定結果に互換性が生まれる。両検査工程で得られる測定値を比較することにより、例えば、環境変化による吐出量への影響や、キャリッジ１８０を作成する加工の液滴吐出ヘッド１５１への影響が明らかになり、正確なデータ補正と液滴吐出ヘッド１５１の使用が可能となる。また、規格には準拠しているものの使用に適さない液滴吐出ヘッド１５１を検出することが可能となり、より濃淡ムラの無い薄膜の形成が可能となる。
【００６１】
次いで、図１１（ｃ）に示すように、吐出量バラつきを補正した吐出条件に基づいて、キャリッジ１８０を用いて基板７４に設定された薄膜形成領域７８に液状体７５を吐出し、カラーフィルタ７１を形成する。以上のようにして、本実施形態の薄膜形成方法を用いてカラーフィルタ７１の製造を行う。
【００６２】
以上のような薄膜形成方法によれば、まず不良品検査工程において、新たに製造した液滴吐出ヘッドの使用可否を判断し、使用前の吐出特性検査工程においては、ノズル間の吐出量バラつきを補正するための正確な吐出特性の実測と、使用前の再度の使用可否の判断を行う。両検査工程において光干渉法により吐出量の測定を行い、測定に用いる測定基板は吐出する液状体に対する接触角が同じであることから、両検査工程の検査結果に互換性が生まれる。そのため、より精緻で無駄のない検査の元に使用する液滴吐出ヘッドを選択し、良好な薄膜を形成を行うことができる。
【００６３】
また、本実施形態では、吐出した液状体に含まれる溶媒を蒸発させて形成材料の薄膜（検査対象物１０）を成膜し、該薄膜の体積を測定して吐出量を算出することとしている。そのため、吐出量の測定において、液状体の溶媒が蒸発することによる体積変化に起因する測定誤差が無く、信頼性の高い測定を容易に行うことができる。
【００６４】
また、本実施形態では、光干渉法は、白色光干渉法であることとしている。白色光は複数の波長の単色光が集合したものであることから単色光のように周期的に干渉光の強度が最大となることがなく、光路差が無い場合にのみ干渉光の強度が最大となる。このため、薄膜の厚みを一義的に規定し正確に薄膜の厚みを測定することができ、正確に吐出量を求めることができることから、均一な薄膜を形成することができる。
【００６５】
また、本実施形態では、液状体と測定基板ＴＰとが成す接触角は、５０度以上７０度以下の範囲に含まれる値であることとしている。そのため、測定に用いる白色光が好適に干渉し、吐出した液状体を明確な界面で識別することが可能であり、測定誤差が無く信頼性の高い測定を行って、塗りムラのない薄膜を形成することができる。
【００６６】
また、本実施形態では、複数の液滴吐出ヘッド１５１を備えるキャリッジ１８０において液滴吐出ヘッド１５１毎に吐出特性を検査し、キャリッジ１８０を用いて薄膜を形成することとしている。キャリッジ１８０が有する複数の液滴吐出ヘッド１５１のそれぞれについて吐出特性を検査するため、例えばキャリッジ１８０を構成するための加工により、液滴吐出ヘッド１５１が若干でも変形し、該変形に起因して吐出量が変化したとしても検出することができ、キャリッジ１８０を用いて塗りムラのない薄膜を良好に形成することができる。
【００６７】
また、本実施形態では、液滴吐出ヘッド１５１は、複数の吐出ノズルＮＺごとに設けられた圧電素子ＰＺを備え、液滴吐出ヘッド１５１の吐出特性に基づいて、複数の吐出ノズルＮＺを複数のグループに分割し、複数のグループに係る吐出量の統計値に基づいて、各々のグループに含まれる吐出ノズルＮＺの圧電素子ＰＺに供給する駆動信号を算出の補正された駆動条件を算出することとしている。このようにすると、補正された駆動信号をグループ単位で段階的に算出するため、複数の吐出ノズルＮＺに対して容易に補正駆動条件を設定することができ、容易にムラのない薄膜を形成することができる。
【００６８】
なお、本実施形態では、本発明の薄膜形成方法を、カラーフィルタの製造方法に適用したが、本発明はこれに限定されることなく、液状体の配置を必要とする種々のものに適用することが可能である。具体的には、有機ＥＬ装置における有機機能材料、すなわち発光材料や正孔注入輸送材料等を所定領域に配置する際に、本発明の薄膜形成方法を適用することができる。さらに、液晶表示装置において配向膜を形成する場合や、導電性材料を配置して配線を形成する場合にも、本発明の薄膜形成方法を適用することができる。
【００６９】
［電子機器］
次に、本発明の薄膜形成方法を用いて形成した電子機器の実施形態について説明する。図１２は、本発明の薄膜形成方法を用いて形成したカラーフィルタを備える電子機器の一例を示す斜視図である。図１２に示す携帯電話１３００は、本発明の液晶表示装置を小サイズの表示部１３０１として備え、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送話口１３０４を備えて構成されている。これにより、本発明の薄膜形成方法により形成された濃淡ムラの無いカラーフィルタを備え、表示品質に優れる表示部を具備した携帯電話１３００を提供することができる。
【００７０】
上記各実施の形態の液晶表示装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、プロジェクタ、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、テレビジョン受像機、ビューファインダ型あるいは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、タッチパネルを備えた機器等々のカラーフィルタを用いてカラー表示を行う画像表示手段として好適に用いることができる。かかる構成とすることで、表示品質が高い表示部を備えた電子機器を提供できる。
【００７１】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本実施形態の薄膜形成方法に用いる液滴吐出ヘッド１５１の概略図である。
【図２】吐出量測定装置１３１が備える光干渉計の概略図である。
【図３】各吐出ノズルの吐出量の測定を示す模式図である。
【図４】好適な接触角でない場合の様子を説明するための模式図である。
【図５】液滴吐出ヘッド１５１の液滴吐出量のバラツキを示す分布図である。
【図６】本実施形態のＣＯＭ選択データＳＩＢの設定方法を示すフローチャートである。
【図７】本実施形態のＣＯＭ選択データＳＩＢの設定方法に関する説明図である。
【図８】本実施形態のＣＯＭ選択データＳＩＢの設定方法に関する説明図である。
【図９】液滴吐出ヘッド１５１及び駆動回路基板３０の回路構成図である。
【図１０】本実施形態の薄膜形成方法を用いて製造するカラーフィルタの概略図である。
【図１１】本実施形態の薄膜形成方法を用いたカラーフィルタの製造工程図である。
【図１２】本発明を用いて形成した部品を備える電子機器の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０…検査対象物（形成材料の薄膜）、７４…基板、７５…液状体、１５１…液滴吐出ヘッド、１８０…キャリッジ、ＮＺ…吐出ノズル、ＰＺ…圧電素子（駆動素子）、ＴＰ…測定基板
【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】
2009165945.tif 000011
【図１０】
2009165945.tif 000012
【図１１】
2009165945.tif 000013
【図１２】
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