JP2006204964A - パターン形成装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 各ノズルから吐出する液滴の量が不均一であっても、基板に均一なパターンを形成する。
【解決手段】 パターン形成装置は、複数のノズル（Ｎ１〜Ｎｎ）が一体となったノズルユニットと基板との相対的な位置を移動しつつ、各ノズル（Ｎ１〜Ｎｎ）から基板に対して複数の液滴を吐出することにより基板にパターンを形成するものであり、各ノズル（Ｎ１〜Ｎｎ）から基板に対して吐出する液滴の吐出量データを蓄積するデータ蓄積手段（３５）と、前記基板のノズルユニットに対する相対的な移動位置を計測する移動位置計測手段（３１，３２）と、各ノズル（Ｎ１〜Ｎｎ）の吐出量データ及び基板の移動位置データに基づいて各ノズル（Ｎ１〜Ｎｎ）から基板に対して複数の液滴を吐出するか否かの吐出可否を制御する制御手段（３４）と、を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、高精細なパターンの形成を行うことが可能なパターン形成装置及び方法に関する。

カラー液晶表示装置は、各画素に表示すべき色に対応したカラーフィルタを備えている。カラーフィルタの製造方法としては、従来からフォトリソグラフィー工程を複数回繰り返す顔料分散法等が用いられてきたが、近年、コストダウンを主たる目的として、インクジェット装置を用いる方法が注目されている。

カラーフィルタのパターンピッチは、カラー液晶表示装置の高精細化に伴って、益々微細化する傾向にある。インクジェット装置から吐出されるインク量は、数ピコリットルであり極めて小さい。細かな線幅のパターンを形成するには、吐出量が小さいことが必要であり、この点においてもインクジェット装置はカラーフィルタの製造に好適である。

ところで、インクジェット装置では、複数のピエゾ駆動型ヘッドを備えたヘッドユニットを用いてカラーフィルタのパターンを生成するのが通常である。

しかし、各ピエゾ駆動型ヘッドには機械的・電気的なバラツキがあるので、同一の駆動パルスを供給しても各ピエゾ駆動型ヘッドから吐出される液滴量は不均一となる。インクの吐出量が不均一であると、カラーフィルタを構成する着色層等の厚みが不均一となる。

すなわち、従来のインクジェット装置を用いてカラーフィルタを製造すると、インクの吐出量が不均一であることに起因して、カラーフィルタの表示色にムラが発生してしまうといった問題があった。従来の製造方法によれば、エッチング法による場合、レジスト製版の設備及びエッチング用の設備が必要であり、また製品毎にレジストパターンの作製を要し、また、エッチング化交互にレジストを剥離しなければならず、生産スピードには限界がある。

これを解決するために本出願人による特許文献１に開示された発明がある。この発明では、形成すべきパターンに対応して、液滴が濡れ広がる親液性領域からなるパターンを基板表面に形成し、親液性領域に着弾させる単位面積当たりの液滴量を均一化するように、各ヘッドの液滴の吐出を予め定められた規則に従って間引くようにしている。
特開２００３−１７２８１４公報

ところで、上記特許文献１に開示された発明では、各ヘッドの液滴の吐出を予め定められた規則に従って間引くようにすることで、単位面積当たりの液滴量を均一化することができるものの、さらなる単位面積当たりの液滴量の均一化が望まれている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、各ノズルから吐出する液滴の量が不均一であっても、基板に均一なパターンを形成することのできるパターン形成装置及び方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、複数のノズル（Ｎ１〜Ｎｎ）が一体となったノズルユニット（２６）と基板（１７）との相対的な位置を移動しつつ、各ノズル（Ｎ１〜Ｎｎ）から基板（１７）に対して複数の液滴を吐出することにより基板（１７）にパターンを形成するパターン形成装置であって、各ノズル（Ｎ１〜Ｎｎ）から基板（１７）に対して吐出する液滴の吐出量データを蓄積するデータ蓄積手段（３５）と、前記基板（１７）のノズルユニット（２６）に対する相対的な移動位置を計測する移動位置計測手段（３１，３２）と、各ノズル（Ｎ１〜Ｎｎ）の吐出量データ及び基板（１７）の移動位置データに基づいて各ノズル（Ｎ１〜Ｎｎ）から基板（１７）に対して複数の液滴を吐出するか否かの吐出可否を制御する制御手段（３４）と、を備えることを特徴とするパターン形成装置を採用する。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のパターン形成装置において、ノズルユニット（２６）と基板（１７）との相対的な位置を移動させつつ基板（１７）にパターンを形成する場合、制御手段（３４）は、前記液滴の吐出開始位置を移動の変更位置毎に設定することを特徴とするパターン形成装置を採用する。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載のパターン形成装置において、基板（１７）を載置するステージ（１６）を設け、このステージ（１６）の移動位置を移動位置計測手段（３１，３２）にて計測することを特徴とするパターン形成装置を採用する。

請求項４に係る発明は、請求項１に記載のパターン形成装置において、移動位置計測手段（３１，３２）は、リニアスケール、マグネスケール及びレーザ干渉計のいずれかであることを特徴とするパターン形成装置を採用する。

請求項５に係る発明は、請求項１に記載のパターン形成装置において、基板（１７）表面には、形成すべきパターンに対応して前記液滴が濡れ広がる親液性領域からなるパターンを形成したことを特徴とするパターン形成装置を採用する。

請求項６に係る発明は、複数のノズルが一体となったノズルユニット（２６）と基板（１７）との相対的な位置を移動しつつ、各ノズル（Ｎ１〜Ｎｎ）から基板（１７）に対して複数の液滴を吐出することにより基板（１７）にパターンを形成するパターン形成方法であって、各ノズル（Ｎ１〜Ｎｎ）から基板（１７）に対して吐出する液滴の吐出量データを蓄積するデータ蓄積工程と、基板（１７）のノズルユニット（２６）に対する相対的な移動位置を計測する移動位置計測工程と、各ノズル（Ｎ１〜Ｎｎ）の吐出量データ及び基板（１７）の移動位置データに基づいて各ノズル（Ｎ１〜Ｎｎ）から基板（１７）に対して複数の液滴を吐出するか否かの吐出可否を制御する制御工程と、を備えることを特徴とするパターン形成方法を採用する。

請求項７に係る発明は、請求項６に記載のパターン形成方法において、ノズルユニット（２６）と基板（１７）との相対的な位置を往復移動させつつ基板（１７）にパターンを形成する場合、前記制御工程では、前記液滴の吐出開始位置を往復移動の変更位置毎に設定することを特徴とするパターン形成方法を採用する。

請求項８に係る発明は、請求項６に記載のパターン形成方法において、前記移動位置計測工程では、基板（１７）がステージ（１６）に載置され、このステージ（１６）の移動位置を計測することを特徴とするパターン形成方法を採用する。

請求項１に係る発明によれば、各ノズル（Ｎ１〜Ｎｎ）の吐出量データ及び基板（１７）の移動位置データに基づいて各ノズル（Ｎ１〜Ｎｎ）から基板（１７）に対して複数の液滴を吐出するか否かの吐出可否を制御するようにしたので、各ノズル（Ｎ１〜Ｎｎ）から吐出される液滴は、単位面積当たりの液滴量が均一化され、各ノズル（Ｎ１〜Ｎｎ）の１回の吐出量が異なっていても均一なパターンを形成することが可能となる。

請求項２に係る発明によれば、請求項１に記載のパターン形成装置において、ノズルユニット（２６）と基板（１７）との相対的な位置を移動させつつ基板（１７）にパターンを形成する場合、制御手段（３３）は、液滴の吐出開始位置を移動の変更位置毎に設定することから、移動の変更位置毎に液滴の吐出開始位置を調整することができ、基板（１７）に対するノズルユニット（２６）の相対移動方向を修正し、相互間の組立誤差をなくすことができる。

請求項３に係る発明によれば、請求項１に記載のパターン形成装置において、基板（１７）を載置するステージ（１６）を設け、このステージ（１６）の移動位置を移動位置計測手段にて計測することにより、基板の取扱いが容易になり、ステージの移動位置を基板の移動位置として計測するため、基板の移動位置が計測し易くなる。

請求項４に係る発明によれば、請求項１に記載のパターン形成装置において、移動位置計測手段（３１）は、リニアスケール、マグネスケール及びレーザ干渉計のいずれかであることから、基板（１７）の移動位置を正確に計測することができる。

請求項５に係る発明によれば、請求項１に記載のパターン形成装置において、基板（１７）表面には、形成すべきパターンに対応して液滴が濡れ広がる親液性領域からなるパターンを形成したことにより、液滴が着弾されない部分があっても、その部分に隣接する部分に着弾した液滴が濡れ広がるため、パターン内においても溶液を均一に広げることができるから、パターン内でムラが発生することもない。したがって、極めて精度の高いパターンを安価に形成することが可能となる。

請求項６に係る発明によれば、請求項１と同様に各ノズル（Ｎ１〜Ｎｎ）の吐出量データ及び基板（１７）の移動位置データに基づいて各ノズル（Ｎ１〜Ｎｎ）から基板（１７）に対して複数の液滴を吐出するか否かの吐出可否を制御するようにしたので、各ノズル（Ｎ１〜Ｎｎ）から吐出される液滴は、単位面積当たりの液滴量が均一化され、各ノズル（Ｎ１〜Ｎｎ）の１回の吐出量が異なっていても均一なパターンを形成することが可能となる。

請求項７に係る発明によれば、請求項６に記載のパターン形成方法において、ノズルユニット（２６）と基板（１７）との相対的な位置を往復移動させつつ基板にパターンを形成する場合、制御工程では、液滴の吐出開始位置を往復移動の変更位置毎に設定することから、往復移動の変更位置毎に液滴の吐出開始位置を調整することができ、基板（１７）に対するノズルユニット（２６）の相対移動方向を修正し、相互間の組立誤差をなくすことができる。

請求項８に係る発明によれば、請求項６に記載のパターン形成方法において、移動位置計測工程では、基板（１７）がステージ（１６）に載置され、このステージ（１６）の移動位置を計測することにより、基板（１７）の取扱いが容易になり、ステージ（１６）の移動位置を基板（１７）の移動位置として計測するため、基板（１７）の移動位置が計測し易くなる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

なお、以下の実施形態では、本発明に係るパターン形成装置をカラーフィルタ製造装置に適用した例を示し、またカラーフィルタ製造装置の一部にインクジェット装置を備えるものとして説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、紙等の記録媒体にインクを吐出して印刷を行うプリンタ装置にも適用可能である。

＜製造ユニットの機械的構成＞
図１は本発明を適用したカラーフィルタ製造ユニットの外観構成を示す斜視図である。

図１に示すように、製造ユニット１は、カラーフィルタを製造する製造装置２と、この製造装置２の一部として構成されるインクジェット装置３と、このインクジェット装置３のノズルからの吐出状態を制御する制御ユニット４と、から大略構成されている。

製造装置２は、図１に示すように土台部１０を有し、この土台部１０は、防振台１１と、この防振台１１の上面に固定された定盤１２とを備えている。定盤１２の上面には、所定の間隔をおいて互いに平行に２本のＸ軸レール１３，１３が設置されている。これらＸ軸レール１３，１３上には、移動テーブル１４が取り付けられ、この移動テーブル１４は後述するステージ駆動機構を駆動させることによりＸ軸レール１３，１３に沿って往復移動可能に構成されている。

移動テーブル１４上には、回転テーブル１５及びステージ１６が順次積層するように設置され、回転テーブル１５を図示しない回転駆動機構を駆動して回転させることにより移動テーブル１４に対してステージ１６が回転可能となる。そして、ステージ１６上には、例えば２ｍ角のガラス基板１７が載置されている。なお、ステージ１６は、図示しないバキューム機構を備えており、その上に載置されるガラス基板１７を吸引することができる。

したがって、ガラス基板１７は、上記ステージ駆動機構を駆動させることによりＸ軸レール１３，１３に沿って往復移動可能に構成されるとともに、回転テーブル１５を図示しない回転駆動機構を駆動して回転させることにより移動テーブル１４に対して回転可能に構成される。

また、定盤１２上には、Ｘ軸レール１３，１３、移動テーブル１４、回転テーブル１５、ステージ１６及びガラス基板１７を跨ぐように門形に形成された支持アーム２０が設置されている。この支持アーム２０は、定盤１２上に立設された２本の垂直部２１，２１と、これら２本の垂直部２１，２１の上端に対して水平に固定された水平部２２とを備えている。そして、水平部２２の長手方向側面には、２本のＸ軸レール１３，１３に対して直交する方向にＹ軸レール２３が固着されている。

このＹ軸レール２３には、上記インクジェット装置３が当該Ｙ軸レール２３に沿って移動可能に取り付けられている。インクジェット装置３は、Ｙ軸レール２３に取り付けられ、かつＹ軸レール２３に沿って移動させ、結果としてガラス基板１７に対するＹ方向移動となるＹ方向ステージ駆動機構２４と、このＹ方向ステージ駆動機構２４の下面に設けられた回転部２５と、この回転部２５に回転可能に固定されたノズルユニットとしてのインクジェットヘッド２６と、を備えている。なお、Ｙ方向ステージ駆動機構２４は、Ｙ軸レール２３に沿って移動させるものの、ガラス基板１７のインクジェットヘッド２６に対する相対的なＹ方向移動となることから便宜上、Ｙ方向ステージ駆動機構としている。

このインクジェットヘッド２６には、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色のインクを供給するためのインク供給チューブ２７の一端が連結され、インク供給チューブ２７の他端がＲ，Ｇ，Ｂ３色のインクをそれぞれ貯留するインクタンク２８に連結されている。また、インクジェットヘッド２６は、後述するような複数のピエゾ駆動型ヘッドを備えており、インクタンク２８からインク供給チューブ２７を通して供給されたインクが各ピエゾ駆動型ヘッドから吐出される。

移動テーブル１４内には、後述するＸ方向ステージ駆動機構、各種センサが設けられていることから、移動テーブル１４は信号線２９を通して制御ユニット４と接続されている。

したがって、製造装置２では、ガラス基板１７を移動させつつ、各ピエゾ駆動型ヘッドからインクを吐出してパターンを形成する。

＜製造ユニットの電気的構成＞
図２は本発明を適用したカラーフィルタ製造ユニットにおける制御系を示すブロック構成図である。

図２に示すように、インクジェットヘッド２６は、ｎ個（例えば１２８個）のピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎｎを備え、これらｎ個のピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎｎは、ドライバ回路３０により駆動してインクを吐出する。

移動位置計測手段としてのＸ方向位置検出センサ３１は、ステージ１６に設置され、ガラス基板１７のインクジェットヘッド２６に対する相対的なＸ方向移動位置を計測する。Ｘ方向位置検出センサ３１には、光学式、磁気式及びレーザ式のものがあり、例えばリニアスケール、マグネスケール及びレーザ干渉計が用いられる。

同様に、移動位置計測手段としてのＹ方向位置検出センサ３２は、ステージ１６に設置され、インクジェットヘッド２６のガラス基板１７に対する相対的なＹ方向移動位置を計測する。Ｙ方向位置検出センサ３２には、Ｘ方向位置検出センサ３１と同様に光学式、磁気式及びレーザ式のものがあり、例えばリニアスケール、マグネスケール及びレーザ干渉計が用いられる。

光学式は、ガラスに一定の微細ピッチでスリットを刻んだメインスケールと、同様なピッチで刻まれたインデックススケールの相対的な動きを光電素子とフォトダイオードによって検出し、パルスに変換し移動量を検出している。また、磁気式は、予め磁性体により形成されたスケール上に一定ピッチでＮＳ信号を着磁し、磁束応答型のマルチギャップヘッドによって磁束を検出することによって移動量をパルスに変換する。レーザ式では、三角測量方式のレーザ変位計、レーザ光の干渉を利用したレーザ干渉計やガラスにレーザホログラムを記録したレーザスケールがある。このような移動位置計測手段を用いることにより、ガラス基板１７のインクジェットヘッド２６に対する相対的なＸ方向及びＹ方向の移動位置を正確に計測することができる。

Ｘ方向位置検出センサ３１には、Ｘ方向ステージ駆動機構３３から得られる駆動信号が入力される一方、Ｙ方向位置検出センサ３２には、Ｙ方向ステージ駆動機構２４から得られる駆動信号が入力される。

また、図２に示すように、制御ユニット４は、ＣＰＵを主要部として構成された制御手段としての制御回路３４と、制御回路３４の作業領域として機能し、演算途中のデータ等を記憶するデータ蓄積手段としてのＲＡＭ３５と、制御回路３４全体を制御するための制御プログラムを記憶するＲＯＭ３６とを備えている。そして、ＲＡＭ３５には、各ピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎｎからガラス基板１７に対して吐出するそれぞれの液滴の吐出量データが蓄積されている。つまり、各ピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎｎは、機械的、電気的特性がばらついているので、各ピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎｎから吐出される液滴量は、等しくないので、その液滴量を吐出量データとして予め記憶しておく。

制御回路３４は、位置検出回路３７を有し、この位置検出回路３７には、Ｘ方向位置検出センサ３１からガラス基板１７のインクジェットヘッド２６に対する相対的なＸ方向位置においてガラス基板１７に対して液滴の吐出を開始する位置信号である開始位置信号と、この液滴の吐出を開始する位置からステージ１６上におけるガラス基板１７が一定ピッチ移動した移動量を示す差動信号とが入力する。また、位置検出回路３７には、Ｙ方向位置検出センサ３２からインクジェットヘッド２６のガラス基板１７に対するＹ方向の指定位置への移動が完了したことを示す指定位置移動完了信号が入力する。

位置検出回路３７は、開始位置信号、差動信号及び指定位置移動完了信号からガラス基板１７のインクジェットヘッド２６に対する相対的なＸ方向及びＹ方向位置を計測し、その位置情報を吐出指示回路３８に出力する。この吐出指示回路３８は、各ピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎｎの吐出量データ及びガラス基板１７の移動量である上記位置情報に基づいて各ピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎｎのうちいかなるノズルからインクを吐出させるかの信号、すなわち吐出許可信号をドライバ回路３０に出力する。

また、制御回路３４は、吐出波形生成回路３９を有し、この吐出波形生成回路３９は各ピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎｎを駆動するためのドライバ回路３０に駆動波形信号を出力する。

＜パターン構成＞
図３はガラス基板に形成するカラーフィルタのパターンを示す説明図である。この例のカラーフィルタはストライプ状のパターンからなるセルＳを有しており、図中に示す「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」の各符号は、そのセルＳがＲ色、Ｇ色、Ｂ色に着色されていることを示している。また、各セルＳ間には、ブラックマトリックスと呼ばれる遮光膜が形成されている。

図４はガラス基板に液滴が着弾する位置を模式的に示す説明図である。但し、この例のインクジェットヘッドは、８個のピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎ８から構成されている。この図において、白丸のドットＤは液滴が着弾する位置を示しており、白丸のドットＤが示されていない部分は、液滴の吐出が行われなかったことを示している。なお、各ドットＤ間の距離をドットピッチＤＰと称することにする。

また、各セルＳ１〜Ｓ８の色濃度はドット密度によって定まるから、この製造ユニット１においては、ドットピッチＤＰを調整することによって色濃度を変更している。ここで、全てのドットＤに対して液滴を吐出するものとすれば、各セルＳ１〜Ｓ８間で色濃度を均一にするために、各ピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎ８から吐出される液滴量が等しいことが必要となる。しかしながら、実際の各ピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎ８は、機械的、電気的特性がばらついているので、各ピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎｎから吐出される液滴量は、等しくない。そこで、この製造ユニット１では、各ピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎ８からガラス基板１７に対して複数の液滴を吐出するか否かの吐出可否を制御することによって、各セルＳ１〜Ｓ８間の色濃度を均一化している。

例えば、図４に示すように各セルＳ１〜Ｓ８における各ドットＤの大きさは、セルＳ４，Ｓ６が最も大きく、次いでセルＳ１，Ｓ５，Ｓ７，Ｓ８で、セルＳ２，Ｓ３が最も小さいことから、各ピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎ８より吐出される液滴量は、ピエゾ駆動型ノズルＮ４，Ｎ６が最も多く、次いでピエゾ駆動型ノズルＮ１，Ｎ５，Ｎ７，Ｎ８で、ピエゾ駆動型ノズルＮ２，Ｎ３が最も少ないことが分かる。

したがって、１回の吐出量が最も少ないピエゾ駆動型ノズルＮ２，Ｎ３では液滴の吐出を毎回許可し、次いで少ない吐出量のピエゾ駆動型ノズルＮ１，Ｎ５，Ｎ７，Ｎ８では3回に１回不許可とし、吐出量の最も多いピエゾ駆動型ノズルＮ４，Ｎ６では２回に１回不許可とする吐出動作を繰り返している。つまり、各ピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎ８から吐出される液滴量が各セルＳ１〜Ｓ８において等しくなるような吐出動作を行っている。

これにより、各ピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎ８から吐出するインクの吐出量が相違する場合であっても、ガラス基板１７に着弾する単位面積当たりの液滴量を均一として、各ピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎ８間のバラツキを補正することができる。その結果、厚さが均一のパターンを形成することができ、色濃度が均一なカラーフィルタを製造することができる。

ところで、ガラス基板１７には、基板調整処理として親液性領域が形成されている。親液性領域は良好な濡れ性を有するものであるため、液滴が広い範囲にわたって濡れ広がる。したがって、不許可としたセルに液滴が吐出されなくても、許可したドットＤに吐出された液滴が濡れ広がって吐出されなかった部分にもインクを塗ることが可能となる。

本実施形態においては、ガラス基板１７表面に形成される親液性領域からなるパターンが、エネルギーのパターン照射に伴う光触媒の作用により濡れ性を変化させることができる濡れ性可変層を用い、この濡れ性可変層上にエネルギーをパターン状に照射することにより形成するものである。

このように光触媒の作用を利用して親液性領域のパターンを形成する方法は、エネルギーのパターン照射により親液性領域を形成することができることから、高精細な親液性領域のパターンを形成することが可能であり、例えばカラーフィルタ等の高精細なパターン形成体にも対応することができるからである。

＜制御ユニットの動作＞
図５は本発明を適用したカラーフィルタ製造ユニットにおける制御ユニットの動作を示すフローチャート、図６はインクジェットヘッドとガラス基板との位置関係を示す説明図である。

図５に示すように、まずステップＳ１１では、例えば１２８個の吐出穴を有するインクジェットヘッド２６を用意し、各吐出穴から吐出される液滴の体積を計測し、この吐出量データを予め制御ユニット４のＲＡＭ３５に蓄積しておく。すなわち、上述したように実際の各ピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎ８は、機械的、電気的特性がばらついているので、各ピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎｎから吐出される液滴量は、等しくないことから、制御回路３４の吐出波形生成回路３９から同じ駆動波形信号を与えた際のインクジェットヘッド２６の各ピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎｎからの吐出量を計測し、この吐出量データを予めＲＡＭ３５に蓄積しておく。

ステップＳ１２では、セルＳとのセルＳと間隔であるセルピッチからインクジェットヘッド２６の角度を算出する。例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色で１画素とする相互の間隔である画素ピッチが０．２６４ｍｍ、ピエゾ駆動型ノズルとピエゾ駆動型ノズルとの間隔であるノズルピッチが０．５０８ｍｍの場合には、ヘッド角度ｔａｎ^−１（０．２６４／０．５０８）となる。なお、インクジェットヘッド２６は、図６に示すようにセルＳの長手方向に対して直交するのではなく、所定の角度で配置されている。これは、上記セルピッチがノズルピッチより小さいからである。

ステップＳ１３では、各ピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎｎからの吐出される液滴が所望の吐出膜厚となるように、各ピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎｎ毎にドットピッチＤＰを算出する。すなわち、ステップＳ１３では、制御回路３４は色濃度、上記セルピッチ、上記ブラックマトリックスの幅に基づいて吐出するドットピッチＤＰを各ピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎｎ毎に算出する。なお、ドットピッチＤＰは、インクの着弾する量であって、このインクの量は、ドットＤの面積とドットＤの膜厚の積で表される。また、上記色濃度は、光学顕微鏡にて色濃度測定により微調整される。

ステップＳ１４では、セル列の数からスキャン回数を算出する。このスキャン回数とは、インクジェットヘッド２６がＸ方向にスキャンする回数である。例えば、セル列の数が８００列とし、インクジェットヘッド２６の吐出穴の数を１２８個とすると、８００／１２６≒６．３５であることから７スキャンとなる。

ステップＳ１５では、ステージ１６の位置を計測する。図６に示すように、ガラス基板１７近傍のステージ１６には、フラッシング（ガラス基板１７の塗布前に慣らし吐出を行うこと）領域４０が設けられている。このフラッシング距離を見込んだインクジェットヘッド２６の位置をスタート位置とし、その位置を通過する度に製造装置２から制御ユニット４に信号を出力する一方、制御システム４ではその信号を受信後、ステージ１６が一定ピッチ移動する度に送信する信号を計測し、ステージ１６の位置を把握する。

ステップＳ１６では、セルＳ内のＹ方向塗布位置調整を行う。つまり、ガラス基板１７上に塗布を行い、顕微鏡にてセルＳ内の液滴位置を計測し、その計測データに基づいてインクジェットヘッド２６の位置を調整する。

ステップＳ１７では、ガラス基板１７上における塗布開始位置を入力する。塗布開始位置の調整は、実際にガラス基板１７上に塗布を行い、顕微鏡にてセルＳ内の塗布位置を計測し、その計測データに基づいて塗布開始ステージ位置を変更する。

ステップＳ１８では、ステージ１６の移動量を計測する。ここで、ステージ１６の最大移動速度は、インクジェットヘッド２６の安定駆動領域周波数とドットピッチＤＰから算出し、それ以下の速度で移動させる。例えば、インクジェットヘッド２６の安定駆動領域周波数が１０ｋＨｚ、ドットピッチＤＰが７μｍの場合、７μｍ×１００００／ｓｅｃ＝７００００μｍ／ｓｅｃ＝４．２ｍ／ｍｉｎ以下でステージ１６を駆動させる。

そして、ステージ１６の移動に応じて製造装置２から制御ユニット４に位置情報を送信する。すなわち、制御ユニット４には、図２に示すＸ方向位置検出センサ３１からガラス基板１７のインクジェットヘッド２６に対する相対的なＸ方向位置においてガラス基板１７に対して液滴の吐出を開始する位置信号である開始位置信号と、この液滴の吐出を開始する位置からステージ１６上におけるガラス基板１７が一定ピッチ移動した移動量を示す差動信号と、Ｙ方向位置検出センサ３２からインクジェットヘッド２６のガラス基板１７に対するＹ方向の指定位置への移動が完了したことを示す指定位置移動完了信号とが入力する。すなわち、指定位置移動完了信号は、あるセル列のＸ方向のインク塗布が終了すると、インクジェットヘッド２６がガラス基板１７に対してＹ方向の指定位置に移動し、その移動が完了したことを示す信号である。

制御ユニット４の位置検出回路３７では、開始位置信号と差動信号とからガラス基板１７のインクジェットヘッド２６に対する相対的なＸ方向位置を計測し、その位置情報を吐出指示回路３８に出力する。具体的には、Ｘ方向位置検出センサ３１及びＹ方向位置検出センサ３２の一例であるリニアスケールのパルス信号を逐次制御ユニット４に送信し、その位置検出回路３７では、信号量を計測し、位置情報を吐出指示回路３８に出力する。

ステップＳ１９では、制御ユニット４は所定のピエゾ駆動型ノズルが吐出するためのステージ１６の移動位置になったか否か、つまりガラス基板１７に対して液滴の吐出を許可するか否かを判断し、吐出を許可する場合（ステップＳ１９：Ｙｅｓ）には、ステップＳ２０に進む一方、不許可の場合には、ステップＳ１８に戻り、吐出するためのステージ１６の移動位置になるまで待機する。

ステップＳ２０では、所定のピエゾ駆動型ノズルから液滴を吐出する。具体的には、制御ユニット４の吐出指示回路３８が各ピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎｎの吐出量データ及びガラス基板１７のＸ方向及びＹ方向移動量である上記位置情報に基づいて各ピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎｎのうちいかなるノズルからインクを吐出させるかの信号、すなわち吐出許可信号をドライバ回路３０に出力することにより、所定のピエゾ駆動型ノズルから液滴を吐出する。

ステップＳ２１では、ステップＳ１８〜ステップＳ２０を繰り返し、ガラス基板１７のＸ方向及びＹ方向に亘って全面にインクを塗布したか否かを判断し、全面にインクを塗布した場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）には、全体の処理を終了する。

ここで、本実施形態では、Ｘ方向のスキャンが終了しＹ方向に移動する毎に、Ｘ方向の開始位置を調整するようにしている。すなわち、本実施形態では、液滴の吐出開始位置を移動の変更位置毎に設定することから、移動の変更位置毎に液滴の吐出開始位置を調整することができ、ガラス基板１７に対するノズルユニット２６の相対移動方向を修正し、相互間の組立誤差をなくすことができる。

このように本実施形態によれば、ピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎｎの吐出量データ及びガラス基板１７の移動位置データに基づいてピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎｎからガラス基板１７に対して複数の液滴を吐出するか否かの吐出可否を制御するようにしたので、各ピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎｎから吐出される液滴は、単位面積当たりの液滴量が均一化され、各ピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎｎの１回の吐出量が異なっていても均一なパターンを形成することが可能となる。

また、本実施形態によれば、ステージ１６の移動位置を位置検出センサ３１にて計測することにより、ガラス基板１７の取扱いが容易になり、ステージ１６の移動位置をガラス基板１７の移動位置として計測するため、ガラス基板１７の移動位置が計測し易くなる。

さらに、本実施形態によれば、ガラス基板１７表面には、形成すべきパターンに対応して液滴が濡れ広がる親液性領域からなるパターンを形成したことにより、液滴が着弾されない部分があっても、その部分に隣接する部分に着弾した液滴が濡れ広がるため、パターン内においても溶液を均一に広げることができるから、パターン内でムラが発生することもない。したがって、極めて精度の高いパターンを安価に形成することが可能となる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、ピエゾ駆動型ノズルＮ１〜Ｎｎを用いてインクの吐出を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばノズル中のヒータを加熱することにより泡を生成し、この泡によりインクを押し出すサーマルインクジェット方式のヘッドを用いてもよい。

本発明を適用したカラーフィルタ製造ユニットの外観構成を示す斜視図である。 本発明を適用したカラーフィルタ製造ユニットにおける制御系を示すブロック構成図である。 ガラス基板に形成するカラーフィルタのパターンを示す説明図である。 ガラス基板に液滴が着弾する位置を模式的に示す説明図である。 本発明を適用したカラーフィルタ製造ユニットにおける制御ユニットの動作を示すフローチャートである。 インクジェットヘッドとガラス基板との位置関係を示す説明図である。

符号の説明

１…製造ユニット
２…製造装置
３…インクジェット装置
４…制御ユニット
１３…Ｘ軸レール
１４…移動テーブル
１６…ステージ
１７…ガラス基板
２４…Ｙ方向ステージ駆動機構
２３…Ｙ軸レール
２６…インクジェットヘッド（ノズルユニット）
３１…Ｘ方向位置検出センサ（移動位置計測手段）
３２…Ｙ方向位置検出センサ（移動位置計測手段）
３３…Ｘ方向ステージ駆動機構
３４…制御回路（制御手段）
３５…ＲＡＭ（データ蓄積手段）
３７…位置検出回路

Claims (8)

1. 複数のノズルが一体となったノズルユニットと基板との相対的な位置を移動しつつ、前記各ノズルから前記基板に対して複数の液滴を吐出することにより前記基板にパターンを形成するパターン形成装置であって、
   前記各ノズルから前記基板に対して吐出する液滴の吐出量データを蓄積するデータ蓄積手段と、
   前記基板の前記ノズルユニットに対する相対的な移動位置を計測する移動位置計測手段と、
   前記各ノズルの吐出量データ及び前記基板の移動位置データに基づいて前記各ノズルから前記基板に対して複数の液滴を吐出するか否かの吐出可否を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とするパターン形成装置。
2. 請求項１に記載のパターン形成装置において、
   前記ノズルユニットと前記基板との相対的な位置を移動させつつ前記基板にパターンを形成する場合、前記制御手段は、前記液滴の吐出開始位置を移動の変更位置毎に設定することを特徴とするパターン形成装置。
3. 請求項１に記載のパターン形成装置において、
   前記基板を載置するステージを設け、このステージの移動位置を前記移動位置計測手段にて計測することを特徴とするパターン形成装置。
4. 請求項１に記載のパターン形成装置において、
   前記移動位置計測手段は、リニアスケール、マグネスケール及びレーザ干渉計のいずれかであることを特徴とするパターン形成装置。
5. 請求項１に記載のパターン形成装置において、
   前記基板表面には、形成すべきパターンに対応して前記液滴が濡れ広がる親液性領域からなるパターンを形成したことを特徴とするパターン形成装置。
6. 複数のノズルが一体となったノズルユニットと基板との相対的な位置を移動しつつ、前記各ノズルから前記基板に対して複数の液滴を吐出することにより前記基板にパターンを形成するパターン形成方法であって、
   前記各ノズルから前記基板に対して吐出する液滴の吐出量データを蓄積するデータ蓄積工程と、
   前記基板の前記ノズルユニットに対する相対的な移動位置を計測する移動位置計測工程と、
   前記各ノズルの吐出量データ及び前記基板の移動位置データに基づいて前記各ノズルから前記基板に対して複数の液滴を吐出するか否かの吐出可否を制御する制御工程と、
   を備えることを特徴とするパターン形成方法。
7. 請求項６に記載のパターン形成方法において、
   前記ノズルユニットと前記基板との相対的な位置を往復移動させつつ前記基板にパターンを形成する場合、前記制御工程では、前記液滴の吐出開始位置を往復移動の変更位置毎に設定することを特徴とするパターン形成方法。
8. 請求項６に記載のパターン形成方法において、
   前記移動位置計測工程では、前記基板がステージに載置され、このステージの移動位置を計測することを特徴とするパターン形成方法。

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