JP4149161B2 - パターン形成体の製造方法およびパターン製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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方法およびパターン製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カラー液晶表示装置は、各画素毎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、従来より、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。
【０００３】
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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、各ピエゾ駆動型ヘッドから吐出する液滴の量を不均一であっても、均一なパターンを形成するのに好適なインクジェット装置およびパターン形成方法を提供することを解決課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記課題を解決するために、複数のヘッドが一体となったヘッドユニットと基板との相対的な位置を可変しながら、前記各ヘッドから前記基板に対して複数の液滴を吐出することによって、前記基板にパターンを形成するパターン形成体の製造方法であって、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前記基板表面に形成し、前記各ヘッド毎に予め定められるとともに前記液滴を着弾させる前記親液性領域上の位置を示す吐出位置情報に基づいて、前記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し、かつ前記親液性領域の端部において前記液滴の吐出を間引くように、前記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ことを特徴とする、パターン形成体の製造方法を提供する。
【０００９】
この発明によれば、各ヘッドから吐出される液滴は、単位面積当たりの液滴量を均一化されるように間引かれるから、各ヘッドの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、基板には予め液滴がぬれ広がる親液性領域が形成されているから、液滴の吐出を間引いたとしても、間引かれた部分には、当該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。また、前記吐出位置情報は、前記親液性領域の端部において前記液滴の吐出を間引くように定めたものである。例えばライン状のパターンを形成するために親液性領域上に吐出を行った場合、そのラインの両端部において、膜厚が厚くなる傾向がある。したがって、親液性領域の端部において前記液滴の吐出を間引き、端部への吐出を行わないようにすることにより、全面にわたって均一な膜厚のパターンを形成することができる。
【００１１】
本発明においては、前記吐出位置情報は、前記液滴の吐出を間引く位置が前記親液性領域内で略均等に分散するように定めることが好ましい。親液性領域では液滴が濡れ広がるが、その範囲には一定の限界がある。したがって、液滴を吐出しない領域が連続していると、パターン内でムラが発生する可能性がある。しかしながら、この発明によれば、液滴の吐出を間引く位置が親液性領域内で略均等に分散するように定めるから、液滴をパターン内で均一に分散させることができる。
【００１２】
ここで、前記吐出位置情報は、前記親液性領域上に均等に位置する複数のドットのうち液滴の吐出を行うドットを指定するものであり、形成すべきパターンの体積と前記各ヘッドの吐出量とに基づいて定めることが好ましい。この発明によれば、各ドット毎に吐出の有無を定めるから、吐出を間引くことによってヘッド間の吐出量の相違をキャンセルして、均一なパターンを形成することが可能となる。
【００１３】
さらに、前記吐出位置情報は、前記各ヘッドの吐出量のうち最も小さい最小吐出量と形成すべきパターンの体積とに基づいて前記パターン内のドット数を算出し、前記各ヘッドの吐出量の平均値を算出し、前記平均値に基づいて各ドット毎に吐出の有無を定め、前記各ヘッドの吐出量と前記平均値との各差分値を算出し、前記各差分値に基づいて各ドット毎に吐出の有無を修正して生成することが好ましい。各ヘッドの吐出量は殆どのものが平均値の近傍にバラツクので、この発明によれば、吐出位置情報を効率よく生成できる。
【００１４】
また、前記吐出位置情報は、前記各ヘッドの吐出量のうち最も小さい最小吐出量と形成すべきパターンの体積とに基づいて前記パターン内のドット数を算出し、前記各ヘッドの吐出量と前記最小吐出量との各差分値を算出し、前記各差分値に基づいて各ドット毎に吐出の有無を決定したものであることが好ましい。この発明によれば、最小吐出量を基準として各ドット毎に吐出の有無を決定するから、吐出位置情報を効率良く生成することができる。
【００１６】
本発明においては、前記基板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とが好ましい。このように親液性領域を濡れ性可変層上に形成することにより、エネルギーのパターン照射により容易に高精細な親液性領域を形成することが可能となり、これによりカラーフィルタ等の高精細なパターンを有するパターン形成体を製造することができるからである。
【００１７】
本発明においては、前記濡れ性可変層が、光触媒を含有する光触媒処理層と接触させて、もしくは２００μｍ以下の間隙をおいて配置した後、エネルギーを照射することにより濡れ性が変化する濡れ性変化層であってもよい。この場合は、光触媒がパターン形成体内に残らないことから、パターン形成体の物性が経時的に変化する可能性が少ないという利点を有するものである。
【００１８】
また本発明においては、前記濡れ性可変層が、光触媒とバインダとからなり、エネルギーの照射に伴う光触媒の作用により液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する光触媒含有層であってもよい。濡れ性可変層として光触媒含有層を用いることにより、単にエネルギーを照射することのみで、高精細なパターンを形成することが可能となる。
【００１９】
本発明においては、請求項１１に記載するように、前記光触媒が、醗化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）、酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）、および酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）から選択される１種または２種以上の物質であることが好ましく、中でも、前記光触媒が酸化チタン（ＴｉＯ_２）であることが好ましい。これは、酸化チタンのバンドギャップエネルギーが高いため光触媒として有効であり、かつ化学的にも安定で毒性もなく、入手も容易であることから、酸化チタンを用いる濡れ性可変層が好適に用いられるため、この濡れ性のパターンの欠陥を検出する必要性が高いからである。
【００２０】
本発明においては、前記濡れ性変化層が、Ｙ_ｎＳｉＸ_{（４−ｎ）}（ここで、Ｙはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基またはエポキシ基を示し、Ｘはアルコキシル基またはハロゲンを示す。ｎは０〜３までの整数である。）で示される珪素化合物の１種または２種以上の加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンを含有する層であることが好ましい。このような材料を用いることにより、エネルギー照射に伴う濡れ性の変化を大幅なものとすることが可能となり、その後のパターン形成に好ましいからである。
【００２６】
本発明は、さらに、上記本発明にかかるパターン形成体の製造方法を用いて着色層形成用塗工液からなるパターンを形成し、次いで、これを硬化させて着色層を形成する工程を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法を提供する。本発明によれば、着色層の膜厚が極めて均一であり、高品質なカラーフィルタを製造することが可能である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２８】
＜１．吐出システムの機械的構成＞
図１に、吐出システム１の外観構成を示す。吐出システム１は、パーソナルコンピュータＰＣ、制御装置Ｕ１、駆動ユニットＵ２、および製造装置Ｕ３を備える。製造装置Ｕ３は、ピエゾ駆動型ヘッドユニット３００、基準台３４０、およびステージ３５０を備える。このうちピエゾ駆動型ヘッドユニット３００は複数のピエゾ駆動型ヘッドを備えており、各ピエゾ駆動型ヘッドからインクが吐出される。
【００２９】
図２は、ピエゾ駆動型ヘッドユニット３００の外観構成を示す斜視図である。なお、以下の説明では、ピエゾ駆動型ヘッドユニット３００はｎ個のピエゾ駆動型ヘッドＨ１〜Ｈｎを備えるものとする。ピエゾ駆動型ヘッドユニット３００は、本体Ｑとピエゾ素子ＰＺを備える。本体Ｑには、インクの吐出孔であるオリフィス３００−１〜３００−ｎと、オリフィス３００−１〜３００−ｎ毎に壁で仕切られた各インク室とが形成されている。そして、オリフィス３００−１〜３００−ｎからインクが吐出されるようになっている。
【００３０】
図３は、ピエゾ素子ＰＺの構成を示す断面図である。この図に示すように本体Ｑと固着されるピエゾ素子ＰＺの下面には共通電極Ｙが形成され、その上面には、電極Ｘ１〜Ｘｎが形成されている。
【００３１】
このようなピエゾ駆動型ヘッドユニット３００において、各ピエゾ駆動型ヘッドピエゾ駆動型ヘッドＨ１〜Ｈｎは、各オリフィス３００−１〜３００−ｎ、オリフィス３００−１〜３００−ｎ毎に壁で仕切られた各インク室、ピエゾ素子ＰＺの各電極Ｘ１〜Ｘｎに対応する各部分で構成されている。なお、この例では、各ヘッドピエゾ駆動型ヘッドＨ１〜Ｈｎにおいて共通のピエゾ素子ＰＺを用いたが、ピエゾ素子ＰＺをヘッド毎に分割してもよいことは勿論である。
【００３２】
次に、図１に示すステージ３５０は、図示せぬステージ駆動機構によって、基準台３４０の位置を基準としてＸ方向およびＹ方向に移動可能であり、さらに、θ方向に回転可能である。また、ステージ３５０は、図示せぬバキューム機構を備えており、その上に載置される基板４００を吸引することができる。一方、ヘッドユニット３００はアーム部材３６０を介して壁３７０に固定されている。さらに壁３７０は基準台３４０に対して直角に固定されている。
【００３３】
したがって、バキューム機構を用いて基板４００をステージ３５０上に固定するとともに、ステージ駆動機構によってステージ３５０を移動させると、基板４００とヘッドユニット３００との相対的な位置を調整することができる。この製造装置Ｕ３では、基板４００を移動させつつ、ピエゾ駆動型ヘッドＨ１〜Ｈｎからインクを吐出してパターンを形成する。
【００３４】
図４に基板４００に形成するカラーフィルタのパターンを示す。この例のカラーフィルタはストライプ状のパターンＰを有しており、図中に示す「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」の各符号は、そのパターンＰ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、各パターンＰ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る。
【００３５】
図５に液滴が着弾する位置とピエゾ駆動型ヘッドユニット３００との関係を模式的に示す。ただし、この例のピエゾ駆動型ヘッドユニット３００は、６個のピエゾ駆動型ヘッドＨ１〜Ｈ６から構成されており、オリフィス３００−１〜３００−６を備えている。この図において、黒丸のドットＤは液滴が着弾する位置を示しており、白丸のドットＤは、液滴の吐出が行われなかったことを示している。つまり、液滴の吐出が間引かれている。以下の説明では、各ドットＤ間の距離をドットピッチＤＰと称し、また、あるパターンの中心から隣接するパターンの中心までの距離をパターンピッチＰＴと称することにする。
【００３６】
同図に示すようにピエゾ駆動型ヘッドユニット３００は、パターンＰの長手方向に対して直角ではなく、ある角度で配置されている。これは、パターンピッチＰＴが各オリフィス間の距離Ｗより小さいからである。図に示す角度θは、ｓｉｎ-１（Ｗ／ＰＴ）で与えられる。
【００３７】
また、各パターンＰ１〜Ｐ６の色濃度はドット密度によって定まるから、この吐出システム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。
【００３８】
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、各パターンＰ１〜Ｐ６間で色濃度を均一にするために、各オリフィス３００−１〜３００−６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、実際のピエゾ駆動型ヘッドＨ１〜Ｈ６は、機械的・電気的特性がばらついているので、各オリフィス３００−１〜３００−６から吐出される液滴量は等しくない。そこで、この吐出システム１においては、液滴の吐出を間引くことによって、各パターンＰ１〜Ｐ６間の色濃度を均一化している。
【００３９】
例えば、パターンＰ１においては、４回に１回の割合で液滴の吐出を間引いており、パターンＰ５においては、９回に２回の割合で液滴の吐出を間引いている。パターンＰ５における液滴の吐出は、４回連続して吐出し、１回休み、３回連続して吐出し、１回休むといった吐出動作を繰り返す。つまり、間引きがなるべく分散するように吐出動作を行っている。
【００４０】
後述するように基板４００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、間引きによってあるドットＤに液滴が吐出されなくても、隣接するドットＤに吐出された液滴が濡れ広がって間引かれたドットＤにもインクを塗ることが可能となる。
【００４１】
しかしながら、親液性領域において液滴が無制限に広がるわけではなく、液滴が広がる範囲には一定の限界がある。間引きを分散させたのは、基板４００に着弾した液滴によってインクをなるべく均一に塗り、パターン内の色濃度を一定にするためである。
【００４２】
次に、図１に示すパーソナルコンピュータＰＣは、所定のプログラムにビットマップデータＢＭＤを生成し、これを制御装置Ｕ１に転送する。また、モニタＭは、パーソナルコンピュータＰＣに接続されており、そこには吐出システム１の動作状態を示す画像や、液滴の着弾位置を模式的に示す画像等が表示される。
【００４３】
ここで、ビットマップデータＢＭＤは、各ピエゾ駆動型ヘッドＨ１〜Ｈｎから吐出される各液滴が基板４００に着弾する位置を定めたものである。換言すれば、図５に示す各ドットＤについて、黒丸のものには「１」を、白丸のものには「０」を割り当てている。このビットマップデータＢＭＤによって、各ドットＤに対して液滴を吐出するか否かを定めることができる。
【００４４】
次に、制御装置Ｕ１は、吐出システム１の制御中枢として機能し、パーソナルコンピュータＰＣから転送されるビットマップデータＢＭＤに基づいて、駆動ユニットＵ２および製造装置Ｕ３を制御する。また、駆動ユニットＵ３は、制御装置Ｕ１から送出されるトリガ信号に同期して高電圧の駆動パルスを生成し、これをピエゾ駆動型ヘッドユニット３００に供給する。
【００４５】
＜２．ビットマップデータの生成＞
次に、ビットマップデータＢＭＤの生成について説明する。ビットマップデータＢＭＤの生成には、以下に述べる二態様がある。図１０は、第１の態様に係るパーソナルコンピュータＰＣの動作を示すフローチャートである。
【００４６】
パーソナルコンピュータＰＣは、ビットマップデータＢＭＤを生成するために必要なパラメータを入力するための入力画面をモニタＭに表示して、オペレータに各パラメータを入力するように促す（ステップＳ１）。
【００４７】
図１１に入力画面の一例を示す。モニタＭには第１入力画面Ｇ１が表示される。ここで、ライン幅とはパターンＰの幅であり、ライン長とはパターンの長さである。さらに高さとはパターンＰの膜厚である。これらのパラメータによって、１個のパターンＰの体積を求めることが可能となる。この例では、オペレータがライン幅としてＸ、ライン長としてＹ、高さとしてＨを入力したものとする。
【００４８】
くわえて、使用オリフィスＮｏとは、１個のヘッドユニット３００が有する各オリフィス３００−１〜３００−ｎのうち、液滴を吐出させるオリフィスの番号である。この例では、ｎ＝１２８であり、２１番のオリフィス３００−２１から１１６番のオリフィス３００−１１６を使用するものとする。
【００４９】
オペレータが入力画面Ｇ１の各パラメータの入力を完了すると、パーソナルコンピュータＰＣは入力画面Ｇ２をモニタＭに表示して、使用するオリフィスについて１回の吐出当たりの吐出量を入力するようにオペレータに促す。オペレータは、各オリフィス３００−１〜３００−ｎからの吐出量（体積）を予め計測しておく。吐出量は実際に各オリフィス３００−１〜３００−ｎからインクを吐出させ、その重量観測した値をインクの比重から換算する。オペレータが吐出量を入力すると、パーソナルコンピュータＰＣは各オリフィス番号と吐出量を対応付けて記憶する。
【００５０】
これらのパラメータの入力が終了すると、パーソナルコンピュータＰＣは、処理を図１０に示すステップＳ２に進め、最小吐出量を特定する。次に、パーソナルコンピュータＰＣは、最小吐出量に基づいて、パターン内のドット数およびドットピッチＤＰを算出する（ステップS３）。ドット数はパターンの体積を最小吐出量で割算することによって算出する。具体的には、ドット数をＳＤ、最小吐出量をＫminとしたとき、パーソナルコンピュータＰＣは、次に示す式を演算してドット数ＳＤを算出する。ＳＤ＝（Ｘ・Ｙ・Ｈ）／Ｋmin
【００５１】
また、パーソナルコンピュータＰＣは、次に示す式を演算してドットピッチＤＰを算出する。ＤＰ＝Ｙ／ＳＤ＝Ｋmin／（Ｘ・Ｈ）
【００５２】
次に、パーソナルコンピュータＰＣは、ドットＤのレイアウトデータを生成する（ステップＳ４）。レイアウトデータは、各ドットＤの配置を示すものであって、使用するオリフィス番号とドット数とに基づいて生成される。この時点では、各ドットＤの配置が決定されるだけであって、どのドットＤを有効にするか無効にするかについて決定されていない。
【００５３】
次に、パーソナルコンピュータＰＣは、各オリフィス３００−１〜３００−ｎからの吐出量について平均値を算出し（ステップＳ５）、さらに、全てのドットについて平均値を基準としたビットマップデータＢＭＤを生成する。ここで、平均値をＫavrとすれば、１−Ｋmin／Ｋavrの割合でドットを間引いたビットマップデータＢＭＤを生成する。例えば、平均値Ｋavrが１０ｐｌで最小吐出量Ｋminが９ｐｌであれば、１−Ｋmin／Ｋavrの値は０．９となり、１０個のドットDに対して１個のドットDを間引いて（無効）、９個のドットＤを有効にする。
【００５４】
次に、パーソナルコンピュータＰＣは、各オリフィス３００−１〜３００−ｎ毎に平均値からの差分を算出する（ステップＳ７）。ここで、各差分値は、平均値を基準とする％で表すものとする。例えば、あるオリフィスの吐出量が１０．５ｐｌであるとすれば、このオリフィスに対応する差分値Δは、次に示す式で算出される。Δ＝１００・（１０．５−Ｋavr）／Ｋavr＝＋５％
【００５５】
次に、パーソナルコンピュータＰＣは、各オリフィス３００−１〜３００−ｎ毎に差分値に基づいてビットマップデータＢＭＤを修正する（ステップS８）。例えば、差分値Δが−１０％であれば、１０個のドットDに対して１個のドットDを有効にするようにビットマップデータＢＭＤを修正し、差分値Δが+５％であれば、２０個のドットDに対して１個のドットDを無効にするようにビットマップデータＢＭＤを修正する。
【００５６】
これにより、各オリフィス３００−１〜３００−ｎ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、基板４００に着弾する単位面積当たりの液滴量を均一として、各ピエゾ駆動型ヘッドＨ１〜Ｈｎ間のバラツキを補正することができる。換言すれば、パーソナルコンピュータＰＣは、パラメータに基づいて基板４００に着弾する単位面積当たりの液滴量が均一となるようにビットマップデータＢＭＤを生成している。
【００５７】
次に、図１２に第２の態様に係るパーソナルコンピュータＰＣの動作を示すフローチャートを示す。なお、ステップS１〜S４までの処理は第１の態様と同様であるから説明を省略する。
【００５８】
ステップＳ４が終了すると、パーソナルコンピュータＰＣは最小吐出量Ｋminを基準として、各オリフィス３００−１〜３００−ｎからの吐出量について差分値Δを算出する（ステップＳ９）。
【００５９】
ここで、各差分値Δは、最小吐出量Ｋminを基準とする％で表すものとする。例えば、あるオリフィスの吐出量が１１ｐｌであり、最小吐出量Ｋminが１０ｐｌであるとすれば、このオリフィスに対応する差分値Δは、次に示す式で算出される。Δ＝１００・（１１−Ｋmin）／Ｋmin＝＋１０％
【００６０】
次に、パーソナルコンピュータＰＣは、各オリフィス３００−１〜３００−ｎ毎に差分値に基づいてビットマップデータＢＭＤを生成する（ステップS１０）。例えば、差分値Δが+１０％であれば、１０個のドットDに対して１個のドットDを無効にするようにビットマップデータＢＭＤを生成する。
【００６１】
これにより、各オリフィス３００−１〜３００−ｎ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、基板４００に着弾する単位面積当たりの液滴量を均一として、各ピエゾ駆動型ヘッドＨ１〜Ｈｎ間のバラツキを補正することができる。換言すれば、パーソナルコンピュータＰＣは、パラメータに基づいて基板４００に着弾する単位面積当たりの液滴量が均一となるようにビットマップデータＢＭＤを生成している。
【００６２】
なお、上述した第１および第２の態様において、パーソナルコンピュータＰＣは、間引きに対応するドットＤをパターン内で略均等に分散させるようにビットマップデータＢＭＤを生成する。例えば、１００個のドットＤのうち５個のドットDに対する吐出を間引く場合、パーソナルコンピュータＰＣは、連続する１９個のドットＤに対して吐出を指示し、これに続く１個のドットＤに対して吐出停止を指示するビットマップデータＢＭＤを生成する。
【００６３】
また、上述した第１および第２の態様において、手動によるビットマップデータＢＭＤの修正工程を加えてもよい。この修正工程では、各ドットＤ毎に有効・無効を示すビットマップをモニタＭに表示し、オペレータがマウス等の入力装置を用いて変更を希望するドットＤを指定して、変更指示を入力するようにすればよい。この場合、パーソナルコンピュータＰＣは、変更が指示されたドットＤについて、有効と無効とを反転させればよい。例えば、あるドットＤが指定された場合、当該ドットＤに対応するビットマップデータＢＭＤの値が「１」であれば値を「０」に変更し、値が「０」であれば値を「１」に変更すればよい。
【００６４】
さらに、上述した第１および第２の態様において、製造装置Ｕ３に各オリフィス３００−１〜３００−ｎの吐出量を自動的に測定する測定装置を追加し、パーソナルコンピュータＰＣが測定装置から測定結果を取り込むようにしてもよい。この場合には、電子天秤とテスト基板を用いる。第１にテスト基板の重量を電子天秤で重量を測定し、測定結果をパーソナルコンピュータＰＣに取り込む。第２にテスト基板をステージ３５０上に自動搬送装置によって載置する。第３にあるオリフィスからインクを複数回吐出する。第４にテスト基板を電子天秤に再び搬送してその重量を測定し、測定結果をパーソナルコンピュータＰＣに取り込む。第４にパーソナルコンピュータＰＣで吐出前後の重量差を算出し、算出結果を吐出回数で割算して１回の吐出重量を算出する。第５にパーソナルコンピュータＰＣが吐出重量をインクの比重で換算して吐出量を求める。以上の処理を各オリフィス３００−１〜３００−ｎ毎に実行することによって、各オリフィス３００−１〜３００−ｎの吐出量をパーソナルコンピュータＰＣに自動的に取り込むようにしてもよい。
【００６５】
＜３．吐出システムの電気的構成＞
次に、吐出システム１の電気的構成について説明する。図６は、吐出システム１の電気的構成を示すブロック図である。
【００６６】
制御装置Ｕ１は、制御回路１００、ＲＡＭ１１０、ＲＯＭ１２０、ビットマップメモリ１３０、およびインターフェース１４０を備える。制御回路１００は、ＣＰＵを主要部として構成されており、制御装置１００の各構成部分とバス（図示略）を介して接続されている。ＲＡＭ１１０は、制御回路１００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。また、ＲＯＭ１２０には、ブートプログラムの他、制御装置Ｕ１全体を制御するための制御プログラムが記憶されている。制御回路１００は、この制御プログラムに従って吐出システム１を制御する。さらに、ビットマップメモリ１３０は、パーソナルコンピュータＰＣから転送されるビットマップデータＢＭＤを記憶する。インターフェース１４０は、パーソナルコンピュータＰＣとの間で通信を行うものであって、その通信プロトコルは、例えば、ＳＣＳＩ規格に準拠している。
【００６７】
また、制御回路１００は、ステージ駆動機構３２０を制御して、図１に示すステージ３５０および基板４００を移動させる。ステージ３５０を移動させるためには、その位置を正確に検出する必要がある。製造装置Ｕ３に設けられた位置検出センサ３３０は、ステージ３５０の位置を検出するための構成であって、ステージ３５０の位置を示す位置信号を生成し、位置信号を制御装置Ｕ１の制御回路１００に供給する。制御回路１００は、位置信号に基づいて、ステージ３５０および基板４００を移動させる。
【００６８】
また、制御回路１００は、制御プログラムに従って、ローレベルでアクティブとなるトリガ信号ＴＧを生成する。駆動ユニットＵ２は、トリガ信号ＴＧの論理レベルがハイレベルからローレベルに遷移したことを検知して、駆動パルスＶを生成してピエゾ駆動型ヘッドユニットＵ３を構成する各ピエゾ駆動型ヘッドＨ１〜Ｈｎに供給する。したがって、駆動パルスＶはトリガ信号ＴＧと同期したものとなる。また、駆動ユニットＵ２は、駆動パルスＶがアクティブにする期間を示す応答信号ＲＳを生成して制御回路１００に供給する。
【００６９】
次に、ピエゾ駆動型ヘッドユニットＵ３はドライバ回路３１０を備えている。図７は、ドライバ回路３１０とその周辺回路の構成を示す回路図である。この図において、キャパシタＣ１、Ｃ２、…、Ｃｎは、各ピエゾ駆動型ヘッドＨ１〜Ｈｎを構成するピエゾ素子ＰＺを等価回路として表したものである。各キャパシタＣ１、Ｃ２、…、Ｃｎの各端子のうち、接続点ｙと接続される各端子は、図３に示す共通電極Ｙに相当する一方、接続点ｙと反対側の各端子は図３に示す電極Ｘ１、Ｘ２、…、Ｘｎに相当する。
【００７０】
ドライバ回路３１０は、シフトレジスタ３１１、ラッチ回路３１２、およびスイッチＳＷ１、ＳＷ２、…、ＳＷｎを備える。シフトレジスタ３１１は、クロック信号ＣＬＫに同期して制御データＣＤを取り込む。制御データＣＤはシリアル形式のデータであって、各ピエゾ駆動型ヘッドＨ１〜Ｈｎを有効とするか無効とするかを指示する。制御データＣＤは、制御回路１００が、ビットマップデータＢＭＤに基づいて生成する。ラッチ回路３１２は、シフトレジスタ３１１の各出力信号をラッチパルスＬＰに基づいてラッチする。そして、ラッチ回路３１２の出力信号ＣＴＬ１、ＣＴＬ２、…、ＣＴＬｎに基づいて各スイッチＳＷ１、ＳＷ２、…、ＳＷｎのオン・オフが制御される。
【００７１】
＜４．吐出システムの動作＞
次に、吐出システム１の動作を説明する。図８は、吐出システム１の動作例を示すタイミングチャートである。この例では、図５に示すパターンＰ１〜Ｐ６を形成するものとし、ピエゾ駆動型ヘッドユニット３００と基板４００との相対位置が図５に示すものであるものとする。
【００７２】
時刻ｔ０において、ピエゾ駆動型ヘッドユニット３００がラインＬ１に到達すると、制御回路１００はトリガ信号ＴＧをアクティブ（ローレベル）にする。
【００７３】
トリガ信号ＴＧを受信した駆動ユニットＵ２は、期間ＴＡにおいて駆動パルスＶをアクティブにするとともに、応答信号ＲＳをアクティブ（ローレベル）にする。これにより、各ピエゾ駆動型ヘッドＨ１〜Ｈ６に対して駆動パルスＶが供給される。当該期間ＴＡにおいて、ラッチ回路３１２の出力信号ＣＴＬ１〜ＣＴＬ６は、「Ｈ、Ｈ、Ｈ、Ｌ、Ｈ」となっているので、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、ＳＷ５およびＳＷ６がオン状態となる一方、スイッチＳＷ４をオフ状態となる。したがって、オリフィス３００−１〜３００−３、３００−５、および３００−６から液滴が吐出される一方、オリフィス３００−４からは液滴が吐出されない。つまり、ラインＬ１上のパターンＰ４に対するドットＤについては液滴の吐出が間引かれることになる。
【００７４】
次に、時刻ｔ１において、駆動パルスＶが非アクティブになると、駆動ユニットＵ２は、応答信号ＲＳを非アクティブ（ハイレベル）にする。制御回路１００は応答信号ＲＳが非アクティブになったことを検知すると、次回の吐出のための制御データＣＤをドライバ回路３１０に対して送出する。そして、制御データＣＤの送出が終了した後、制御回路１００がラッチパルスＬＰをアクティブにすると（時刻ｔ２）、ラッチ回路３１２はシフトレジスタ３１１の各出力信号をラッチする。これによって、出力信号ＣＴＬ１〜ＣＴＬ６の論理レベルが切り替わる。
【００７５】
この例では、出力信号ＣＴＬ３の論理レベルがハイレベルからローレベルに変化するとともに、出力信号ＣＴＬ４の論理レベルがローレベルからハイレベルに遷移する。
【００７６】
そして、時刻ｔ３において、ピエゾ駆動型ヘッドユニット３００がラインＬ２に到達すると、制御回路１００はトリガ信号ＴＧをアクティブ（ローレベル）にする。すると、期間ＴＢにおいても期間ＴＡと同様に、駆動パルスＶが各ピエゾ駆動型ヘッドＨ１〜Ｈ６に供給される。ただし、期間ＴＢにおいて出力信号ＣＴＬ１〜ＣＴＬ６は、「Ｈ、Ｈ、Ｌ、Ｈ、Ｈ」となっているので、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、およびＳＷ４〜ＳＷ６がオン状態となる一方、スイッチＳＷ３がオフ状態となる。したがって、オリフィス３００−１、３００−２、および３００−４〜３００−６から液滴が吐出される一方、オリフィス３００−３からは液滴が吐出されない。つまり、ラインＬ２上のパターンＰ４に対するドットＤについては液滴の吐出が間引かれることになる。
【００７７】
以下の同様に、期間ＴＣ、ＴＤ、ＴＥ、…において、所定のドットＤを間引いた液滴の吐出を行うことによって、各ピエゾ駆動型ヘッドＨ１〜Ｈｎから吐出したインクが基板４００に着弾する単位面積当たりの液滴量を均一化することができる。これにより、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。
【００７８】
＜５．パターン形成体の製造方法＞
次に、本発明のパターン形成体の製造方法について説明する。本発明のパターン形成体の製造方法は、複数のヘッドが一体となったヘッドユニットと基板との相対的な位置を可変しながら、前記各ヘッドから前記基板に対して複数の液滴を吐出することによって、前記基板にパターンを形成するパターン形成体の製造方法であって、
【００７９】
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前記基板表面に形成し、
【００８０】
前記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、前記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ことを特徴とするものである。
【００８１】
本発明においては、このように予め定められた規則にしたがって各ヘッドから吐出される液滴を間引くものであるので、一回の塗布工程により親液性領域上の単位面積当りの液適量を均一化することが可能であるという利点を有する。また、本発明においては、液滴の着弾位置が親液性領域であるので、液滴が間引かれた場合であっても液滴が濡れ広がることが可能であり、均一な膜厚とすることが可能である。なお、ここでいう親液性領域とは、着弾した塗工液が濡れ広がる程度の濡れ性を有するものであれば特に限定されるものではなないが、特に、対象となる塗工液に対する接触角が２０°以下、好ましくは１０°以下となるような親液性領域を用いることが好ましい。
【００８２】
また、本発明において形成するパターン形成体のパターンとしては、ストライプ状のパターンであることが好ましく、特に一つのヘッドからの液滴で一つのストライプを形成するような場合に好適である。このようなパターンを形成する際に特に、ヘッド間の液滴量のバラツキが問題となるからである。
【００８３】
本発明においては、上記ヘッドからの液滴の吐出情報は、上記液滴の吐出を間引く位置が上記親液性領域内でほぼ均等に分散するように定めたものであることが好ましい。吐出を間引く位置、すなわち吐出がされない位置が連続すると、着弾した液滴が濡れ広がった場合でも、均一な膜厚が形成できない可能性があるからである。
【００８４】
本発明においては、どの程度の間隔まで連続して間引くことができるかについては、予め基板上の親液性領域に対する塗工液の濡れ性を測定し、その範囲内とすることにより決定される。また、通常許容される範囲内のインクジェット装置のヘッドのばらつきを均一化するように液滴を間引いた際に、液滴が親液性領域内で均一な膜厚となるように親液性領域の濡れ性を決定するようにしてもよい。
【００８５】
本発明においては、また、上記吐出情報は、上記親液性領域の端部において前記液滴の吐出を間引くように定めたものであることが好ましい。例えばストライプ状のパターンを形成する場合、ストライプの端部に相当する親液性領域の端部、すなわち塗布を開始する領域と塗布が終了する領域は液滴を吐出しないようにすることが好ましいのである。
【００８６】
一般に、インクジェット装置を用いて液滴を塗布した場合に、このような端部は膜厚が厚くなる傾向にある。本発明においては、このような端部の厚膜化を、端部における液滴の吐出を間引くことにより均一化するものである。この際、端部からどの程度の距離まで液滴の吐出を間引くかについては、各基板の親液性領域と塗布する塗工液との濡れ性や塗工液の粘度等により大きく異なるものであるので、一般的には、予め塗布を行うことによりその距離を決定しておくことが好ましい。
【００８７】
本発明においては、上記基板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とが好ましい。
【００８８】
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。
【００８９】
本発明において、このように光触媒を用いて親液性領域のパターンを形成する方法として、上記濡れ性可変層が、光触媒を含有する光触媒処理層と接触させ、もしくは２００μｍ以下の間隙をおいて配置させた後、エネルギーを照射することにより濡れ性が変化する濡れ性変化層を用いる実施態様（以下、第1実施態様とする。）と、上記濡れ性可変層が、光触媒とバインダとからなり、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する光触媒含有層を用いる実施態様（以下、第２実施態様とする。）とがある。以下、それぞれについて説明する。
【００９０】
（１）第１実施態様
まず、濡れ性変化層を用いる実施態様について説明する。本実施態様において用いられる濡れ性変化層は、光触媒を有する光触媒処理層と接触させた状態で露光（ここで、本発明における露光とはエネルギー照射を含めた概念とする。またエネルギー照射のエネルギーとは、濡れ性変化層もしくは光触媒含有層の濡れ性を変化させることができる紫外線等のエネルギーを示すものである。）することにより、その表面に親液性領域と撥液性領域とからなる濡れ性パターンが形成される層である。
【００９１】
この濡れ性変化層は、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により液体の接触角が低下するように濡れ性が変化する濡れ性変化層である。これにより、パターン露光等を行えば、容易に濡れ性を変化させ、液体との接触角の小さい親液性領域のパターンを形成することができる。したがって、この濡れ性変化層上の親液性領域としたい部分、カラーフィルタであれば、着色層を形成する領域のみ露光することにより容易に親液性領域とすることが可能となり、この部分に、例えば上記カラーフィルタであれば着色層形成用塗工液を付着させることにより、容易に着色層を有するカラーフィルタを形成することができる。したがって、効率的にカラーフィルタを製造でき、コスト的に有利となる。
【００９２】
ここで、親液性領域とは、上述したように所定の液体に対して接触角が小さい領域であり、パターン形成用の塗工液、例えばカラーフィルタ用の着色層形成用塗工液等に対する濡れ性の良好な領域をいうこととする。また、撥液性領域とは、液体の接触角が大きい領域であり、パターン形成用の塗工液、例えばカラーフィルタ用の着色層形成用塗工液等に対する濡れ性が悪い領域をいうこととする。
【００９３】
本実施態様に用いられる濡れ性変化層表面に形成される撥液性領域および親液性領域の濡れ性としては、以下の範囲であることが好ましい。すなわち撥液性領域においては、表面張力４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以上、好ましくは表面張力３０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以上、特に表面張力２０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以上であることが好ましい。これは、撥液性領域、すなわち露光していない部分は、本実施態様においては撥液性が要求される部分であることから、液体との接触角が小さい場合は、撥液性が十分でなく、塗工液等が残存する可能性が生じるため好ましくないからである。
【００９４】
また、濡れ性変化層表面上の親液性領域は、表面張力４０ｍＮ／ｍの液体との接触角が９°以下、好ましくは表面張力５０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以下、特に表面張力６０ｍＮ／ｍの液体との接触角が１０°以下であることが好ましい。親液性領域における液体との接触角が高いと、この部分での塗工液等の広がりが劣る可能性があるからである。
【００９５】
なお、本実施態様における接触角は、種々の表面張力を有する液体との接触角を接触角測定器（協和界面科学（株）製ＣＡ−Ｚ型）を用いて測定（マイクロシリンジから液滴を滴下して３０秒後）し、その結果から、もしくはその結果をグラフにして得たものである。また、この測定に際して、種々の表面張力を有する液体としては、純正化学株式会社製のぬれ指数標準液を用いた。
【００９６】
本実施態様に用いられる濡れ性変化層は、上述したように表面の濡れ性が光触媒の作用により変化し得る材料で形成されたものであれば特に限定されるものではなく、例えば後述するように基板上に塗布されるものであってもよいが、そのもの自体が自己支持性を有するもの、例えばフィルム状のものを用いることも可能である。
【００９７】
なお、本実施態様でいう自己支持性を有するとは、他の支持材無しで有形な状態で存在し得ることをいうこととする。
【００９８】
このような本実施態様に用いられる濡れ性変化層の材料として、具体的には、光触媒含有層をその表面に接触させてエネルギーを照射させることにより、その後塗布するパターン形成用の塗工液が有する表面張力と同等の表面張力の液体に対する接触角が、少なくとも１°以上、好ましくは５°特に１０°以上変化する材料を挙げることができる。
【００９９】
このような材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエステル、ポリビニルフロライド、アセタール樹脂、ナイロン、ABS、PTFE、メタクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリ弗化ビニリデン、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、シリコーン等を挙げることができる。
【０１００】
一方、基材上に塗布して濡れ性変化層とする材料としては、上述した濡れ性変化層の特性、すなわち露光により接触もしくは近傍に配置される光触媒処理層中の光触媒の作用により濡れ性が変化する材料で、かつ光触媒の作用により劣化、分解しにくい主鎖を有するものであれば、特に限定されるものではない。
【０１０１】
具体的には、（１）ゾルゲル反応等によりクロロまたはアルコキシシラン等を加水分解、重縮合して大きな強度を発揮するオルガノポリシロキサン、（２）撥水牲や撥油性に優れた反応性シリコーンを架橋したオルガノポリシロキサン等のオルガノポリシロキサンを挙げることができる。
【０１０２】
上記の（１）の場合、一般式：
Ｙ_ｎＳｉＸ_{（４−ｎ）}
（ここで、Ｙはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基またはエポキシ基を示し、Ｘはアルコキシル基、アセチル基またはハロゲンを示す。ｎは０〜３までの整数である。）
で示される珪素化合物の１種または２種以上の加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンであることが好ましい。なお、ここでＹで示される基の炭素数は１〜２０の範囲内であることが好ましく、また、Ｘで示されるアルコキシ基は、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基であることが好ましい。また、特にフルオロアルキル基を含有するポリシロキサンが好ましく用いることができ、一般にフッ素系シランカップリング剤として知られたものを使用することができる。
【０１０３】
具体的な材料等に関しては、本発明者等の出願に係る特開２０００−２４９８２１公報に詳細に記載されている。
【０１０４】
また、上記の（２）の反応性シリコーンとしては、下記一般式で表される骨格をもつ化合物を挙げることができる。
【化１】

ただし、ｎは２以上の整数であり、Ｒ^１，Ｒ^２はそれぞれ炭素数１〜１０の置換もしくは非置換のアルキル、アルケニル、アリールあるいはシアノアルキル基であり、モル比で全体の４０％以下がビニル、フェニル、ハロゲン化フェニルである。また、Ｒ^１、Ｒ^２がメチル基のものが表面エネルギーが最も小さくなるので好ましく、モル比でメチル基が６０％以上であることが好ましい。また、鎖末端もしくは側鎖には、分子鎖中に少なくとも１個以上の水酸基等の反応性基を有する。
【０１０５】
また、上記のオルガノポリシロキサンとともに、ジメチルポリシロキサンのような架橋反応をしない安定なオルガノシリコーン化合物を混合してもよい。
【０１０６】
このような濡れ性変化層は、上述した成分を必要に応じて他の添加剤とともに溶剤中に分散して塗布液を調製し、この塗布液を基板上に塗布することにより形成することができる。本実施態様において、この濡れ性変化層の厚みは、光触媒による濡れ性の変化速度等の関係より、０．００１μｍから１μｍであることが好ましく、特に好ましくは０．０１〜０．１μｍの範囲内である。
【０１０７】
本実施態様において上述した成分の濡れ性変化層を用いることにより、接触して、もしくは所定の間隔をおいて配置された光触媒処理層中の光触媒の作用により、上記成分の一部である有機基や添加剤の酸化、分解等の作用を用いて、露光部の濡れ性を変化させて親液性とし、非露光部との濡れ性に大きな差を生じさせることができる。よって、機能性部用組成物、例えば着色層形成用塗工液等との受容性（親液性）および反撥性（撥液性）を高めることによって、品質の良好でかつコスト的にも有利なカラーフィルタ等とすることができる。
【０１０８】
このような濡れ性変化層上に親液性領域および撥液性領域とからなる濡れ性パターンを形成する方法は、上述したように光触媒処理層と接触させてパターン露光することによるものである。
【０１０９】
この光触媒処理層としては、後述する光触媒含有層を好適に用いることができるが本実施態様はこれに限定されるものではなく、例えば真空製膜法等により光触媒のみから形成された層であってもよい。なお、用いる光触媒の種類は、後述する第２実施態様で用いられるものを用いることができる。
【０１１０】
また、この接触の態様も、実際に接触させてもよく、また、２００μｍ以下、特に０．２μｍ〜１０μｍの範囲内、中でも１μｍ〜５μｍの範囲内の空隙を、上記濡れ性変化層と光触媒処理層との間に形成し、この状態で露光するようにしてもよい。
【０１１１】
（２）第２実施態様
本実施態様においては、濡れ性可変層が光触媒とバインダとからなる光触媒含有層である態様である。
【０１１２】
この光触媒含有層上の親液性領域および撥液性領域の定義および濡れ性の範囲等に関しては、上記第１実施態様の項での説明と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１１３】
本実施態様に用いられる上記光触媒含有層は、少なくとも光触媒とバインダとから構成されている。このような層とすることにより、エネルギー照射によって光触媒の作用によりバインダ中の成分が変化することにより、臨界表面張力を高くすることが可能となり、その結果濡れ性パターンを容易に形成することができるからである。
【０１１４】
このような光触媒含有層における、後述するような酸化チタンに代表される光触媒の作用機構は、必ずしも明確なものではないが、光の照射によって生成したキャリアが、近傍の化合物との直接反応、あるいは、酸素、水の存在下で生じた活性酸素種によって、有機物の化学構造に変化を及ぼすものと考えられている。
【０１１５】
本実施態様において濡れ性可変層として光触媒含有層を用いた場合、光触媒により、バインダの一部である有機基や添加剤の酸化、分解等の作用を用いて、エネルギー照射部の濡れ性を変化させて親液性とし、未照射部との濡れ性に大きな差を生じさせることができる。
【０１１６】
また、本実施態様においてこのような光触媒含有層を用いた場合、この光触媒含有層が少なくとも光触媒とフッ素とを含有し、さらにこの光触媒含有層表面のフッ素含有量が、光触媒含有層に対しエネルギーを照射した際に、上記光触媒の作用によりエネルギー照射前に比較して低下するように上記光触媒含有層が形成されていてもよい。
【０１１７】
エネルギーが照射されて形成されたフッ素含有量が低い親液性領域におけるフッ素含有量は、エネルギー照射されていない部分のフッ素含有量を１００とした場合に１０以下、好ましくは５以下、特に好ましくは１以下であることが好ましい。
【０１１８】
このような光触媒含有層中のフッ素含有量の測定は、一般的に行われている種々の方法を用いることが可能であり、例えばＸ線光電子分光法（X-ray Photoelectron Spectroscopy, ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)とも称される。）、蛍光Ｘ線分析法、質量分析法等の定量的に表面のフッ素の量を測定できる方法であれば特に限定されるものではない。
【０１１９】
本実施態様で使用する光触媒としては、光半導体として知られる例えば酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）、酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）、および酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）を挙げることができ、これらから選択して１種または２種以上を混合して用いることができる。
【０１２０】
本実施態様においては、特に酸化チタンが、バンドギャップエネルギーが高く、化学的に安定で毒性もなく、入手も容易であることから好適に使用される。酸化チタンには、アナターゼ型とルチル型があり本実施態様ではいずれも使用することができるが、アナターゼ型の酸化チタンが好ましい。アナターゼ型酸化チタンは励起波長が３８０ｎｍ以下にある。
【０１２１】
このようなアナターゼ型酸化チタンとしては、例えば、塩酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（石原産業（株）製ＳＴＳ−０２（平均粒径７ｎｍ）、石原産業（株）製ＳＴ−Ｋ０１）、硝酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（日産化学（株）製ＴＡ−１５（平均粒径１２ｎｍ））等を挙げることができる。
【０１２２】
光触媒の粒径は小さいほど光触媒反応が効果的に起こるので好ましく、平均粒径は５０ｎｍ以下が好ましく、２０ｎｍ以下の光触媒を使用するのが特に好ましい。また、光触媒の粒径が小さいほど、形成された光触媒含有層の表面粗さが小さくなるので好ましく、光触媒の粒径が１００ｎｍを越えると光触媒含有層の中心線平均表面粗さが粗くなり、光触媒含有層の非露光部の撥液性が低下し、また露光部の親液性の発現が不十分となるため好ましくない。
【０１２３】
本実施態様に用いられる光触媒含有層は、上記光触媒とバインダとを主たる成分とするものである。ここで、使用するバインダは、上記濡れ性変化層の項で説明した、基材上に塗布する態様のものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１２４】
本実施態様において光触媒含有層には上記の光触媒、バインダの他に、界面活性剤を含有させることができる。具体的には、日光ケミカルズ（株）製ＮＩＫＫＯＬ ＢＬ、ＢＣ、ＢＯ、ＢＢの各シリーズ等の炭化水素系、デュポン社製ＺＯＮＹＬ ＦＳＮ、ＦＳＯ、旭硝子（株）製サーフロンＳ−１４１、１４５、大日本インキ化学工業（株）製メガファックＦ−１４１、１４４、ネオス（株）製フタージェントＦ−２００、Ｆ２５１、ダイキン工業（株）製ユニダインＤＳ−４０１、４０２、スリーエム（株）製フロラードＦＣ−１７０、１７６等のフッ素系あるいはシリコーン系の非イオン界面活性剤を挙げることかでき、また、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤を用いることもできる。
【０１２５】
また、光触媒含有層には上記の界面活性剤の他にも、ポリビニルアルコール、不飽和ポリエステル、アクリル樹脂、ポリエチレン、ジアリルフタレート、エチレンプロピレンジエンモノマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリエステル、ポリブタジエン、ポリベンズイミダゾール、ポリアクリルニトリル、エピクロルヒドリン、ポリサルファイド、ポリイソプレン等のオリゴマー、ポリマー等を含有させることができる。
【０１２６】
光触媒含有層中の光触媒の含有量は、５〜６０重量％、好ましくは２０〜４０重量％の範囲で設定することができる。また、光触媒含有層の厚みは、０．０５〜１０μｍの範囲内が好ましい。
【０１２７】
上記光触媒含有層は、光触媒とバインダを必要に応じて他の添加剤とともに溶剤中に分散して塗布液を調製し、この塗布液を塗布することにより形成することができる。使用する溶剤としては、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系の有機溶剤が好ましい。塗布はスピンコート、スプレーコート、ディッブコート、ロールコート、ビードコート等の公知の塗布方法により行うことができる。バインダとして紫外線硬化型の成分を含有している場合、紫外線を照射して硬化処理を行うことにより光触媒含有層を形成することかできる。
【０１２８】
＜６．カラーフィルタの製造方法＞
最後に、本発明のカラーフィルタの製造方法について説明する。図９に、カラーフィルタの製造工程の一例を示す。
【０１２９】
図９（Ａ）に示すように、ガラス等の透明基板４１０の上に、ブラックマトリックス４２０を形成する。次いで、図９（Ｂ）に示すように光触媒含有層形成用塗工液をスピンコート法等により塗布し、硬化させることにより光触媒含有層４３０を形成する。そして、着色層が形成される領域に、パターン状に紫外光が照射されるように、光源（図示略）と光触媒含有層４３０との間にフォトマスクＭを配置し、光源から光を照射する。これにより、光触媒含有層４３０のうち、光が照射された部分が親液性領域４３１となる一方、光が照射されなかった部分が撥水性領域４３２となる。
【０１３０】
これらの工程は、吐出システム１に用いる基板４００を製造するための工程であって、基板調整処理と呼ばれる。図９（Ｄ）に示す工程では、こうして製造した基板４００を製造装置Ｕ３のステージ３５０の上に載置して、ピエゾ駆動型ヘッドユニット３００から着色層を形成するための液滴を吐出して着色層を形成する。この際、各ピエゾ駆動型ヘッドＨ１〜Ｈｎから吐出する液滴は、必要に応じて間引くので、ピエゾ駆動型ヘッドＨ１〜Ｈｎの吐出量が相違しても均一でムラのないカラーフィルタを製造することが可能となる。
【０１３１】
上記カラーフィルタの製造方法の一例においては、上記パターン形成体の製造方法における第２実施態様である光触媒含有層を用いた例を示したが、本発明においては、上記第１実施態様で示される濡れ性変化層を用いた態様であってもよい。
【０１３２】
上記着色層を形成するための着色層形成用塗工液としては、インクジェット装置で塗布することができる着色層形成用塗工液であれば特に限定されるものではない。また上記ブラックマトリックスも通常用いられているクロム等の金属薄膜や遮光性の樹脂等が用いられる。
【０１３３】
本発明のカラーフィルタの製造方法においては、その他、必要に応じて透明電極層の形成や保護層の形成等の工程が行われてカラーフィルタが製造される。
【０１３４】
＜７．変形例＞
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態は例示であり、例えば、以下に述べる変形が可能である。また、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【０１３５】
（１）上述した各実施形態のインクジェット装置は、カラーフィルタの製造装置の一部として説明したが、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適用可能であることは勿論である。
【０１３６】
（２）上述した各実施形態にあっては、ピエゾ駆動型ヘッドＨ１〜Ｈｎ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、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。
【０１３７】
【実施例】
（透明基板上への親液性パターンの形成）
300×400mmの無アルカリガラス基板上に光触媒およびバインダを含有する光触媒含有層を形成した。この状態で、濡れ性可変層は撥インキ性を有した。紫外線を開口部90μm×200,000μｍ、100μmピッチで1024本のライン状のマスクパターンを介して照射したところ、光触媒含有層上に同ピッチの親液性のラインパターンが形成された。
【０１３８】
（インクジェット吐出量の確認）
128個の吐出穴を有するピエゾ駆動式インクジェットヘッドを用意し、各吐出穴から吐出されるインクドロップの体積を計測したところ平均20pL／drop、最小18pL／drop、最大22pL／dropであった。すなわち平均吐出量に対し、±10％のばらつきがあることを確認した。
【０１３９】
（Bitmap作製）
カラーフィルタ作製に必要な吐出量をドロップ量で計算したところ、吐出量の最も少ない吐出穴からの吐出にて１ラインあたり9000drop必要であることがわかった。よって１ラインあたり9000ドット、1024ライン分のBitmapデータを作成した。デフォルトとして、１ライン9000ドット中の90％のドットを「1」、残り10％割のドットを「0」とした。
【０１４０】
（Bitmap調整）
インクジェットの各吐出穴からの吐出量に合わせ、全ラインのBitmapデータを調整した。例えば吐出量平均値より5％少ない吐出穴に相当するラインのデータは、「１」とするドットを５％増加し、吐出量平均値より８％多い吐出穴に相当に相当するラインのデータは、「１」とするドットを８％間引いた。
【０１４１】
（インクジェット塗布、カラーフィルタ作製）
上記作製のBitmapデータに基づきインクジェットヘッドよりカラーフィルタ作製用インキを吐出させ、上記親液性パターンを有する透明基板の親液性パターンに着弾させた。着弾インキは親液性部分に均一に濡れ広がった。これを硬化、乾燥させたところ、膜厚１μｍのライン状のカラーフィルタを作製することができた。各ラインの膜厚差は±１％以内とすることができた。
【０１４２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、各ヘッド間の吐出量が相違しても、均一なパターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吐出システムの外観構成を示す斜視図である。
【図２】同システムに用いるピエゾ駆動型ヘッドユニットの機械的構成を示す斜視図である。
【図３】同ユニットに用いるピエゾ素子の構成を示す断面図である。
【図４】基板に形成するカラーフィルタのパターンを示す平面図である。構成を示す斜視図である。
【図５】液滴が着弾する位置とピエゾ駆動型ヘッドユニット３００との関係を模式的に示す説明図である。
【図６】同システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図７】同システムに用いるドライバ回路の回路図である。
【図８】同システムの動作を示すタイミングチャートである。
【図９】同システムを用いたカラーフィルタの製造工程を示す工程図である。
【図１０】第１の態様に係るビットマップデータＢＭＤの生成に関するパーソナルコンピュータＰＣの動作を示すフローチャートである。
【図１１】パラメータの入力画面を説明するための説明図である。
【図１２】第２の態様に係るビットマップデータＢＭＤの生成に関するパーソナルコンピュータＰＣの動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
Ｖ … 駆動パルス
Ｈ１〜Ｈｎ … ピエゾ駆動型ヘッド（ヘッド）
ＢＭＤ … ビットマップデータ（吐出位置情報）
Ｕ１ … 制御装置
Ｕ２ … 駆動ユニット
Ｕ３ … 製造装置
１００ … 制御回路（制御部）
１３０ … ビットマップメモリ（記憶部）
３００ … ピエゾ駆動型ヘッドユニット（ヘッドユニット）
３２０ … ステージ駆動機構
３５０ … ステージ

Claims (12)

1. 複数のヘッドが一体となったヘッドユニットと基板との相対的な位置を可変しながら、前記各ヘッドから前記基板に対して複数の液滴を吐出することによって、前記基板にパターンを形成するパターン形成体の製造方法であって、
   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前記基板表面に形成し、
   前記各ヘッド毎に予め定められるとともに前記液滴を着弾させる前記親液性領域上の位置を示す吐出位置情報に基づいて、前記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し、かつ前記親液性領域の端部において前記液滴の吐出を間引くように、前記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ことを特徴とする、パターン形成体の製造方法。
2. 前記吐出位置情報は、前記液滴の吐出を間引く位置が前記親液性領域内で略均等に分散するように定めたものであることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成体の製造方法。
3. 前記吐出位置情報は、前記親液性領域上に均等に位置する複数のドットのうち液滴の吐出を行うドットを指定するものであり、形成すべきパターンの体積と前記各ヘッドの吐出量とに基づいて定めることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパターン形成体の製造方法。
4. 前記吐出位置情報は、
   前記各ヘッドの吐出量のうち最も小さい最小吐出量と形成すべきパターンの体積とに基づいて前記パターン内のドット数を算出し、
   前記各ヘッドの吐出量の平均値を算出し、
   前記平均値に基づいて各ドット毎に吐出の有無を定め、
   前記各ヘッドの吐出量と前記平均値との各差分値を算出し、
   前記各差分値に基づいて各ドット毎に吐出の有無を修正して生成する
   ことを特徴とする請求項３に記載のパターン形成体の製造方法。
5. 前記吐出位置情報は、
   前記各ヘッドの吐出量のうち最も小さい最小吐出量と形成すべきパターンの体積とに基づいて前記パターン内のドット数を算出し、
   前記各ヘッドの吐出量と前記最小吐出量との各差分値を算出し、
   前記各差分値に基づいて各ドット毎に吐出の有無を決定したものである
   ことを特徴とする請求項３に記載のパターン形成体の製造方法。
6. 前記基板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とを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかの請求項に記載のパターン形成体の製造方法。
7. 前記濡れ性可変層が、光触媒を含有する光触媒処理層と接触させて、もしくは２００μｍ以下の間隙をおいて配置した後、エネルギーを照射することにより濡れ性が変化する濡れ性変化層であることを特徴とする請求項６に記載のパターン形成体の製造方法。
8. 前記濡れ性可変層が、光触媒とバインダとからなり、エネルギーの照射に伴う光触媒の作用により液体との接触角が低下するように濡れ性が変化する光触媒含有層であることを特徴とする請求項６に記載のパターン形成体の製造方法。
9. 前記光触媒が、醗化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）、酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）、および酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）から選択される１種または２種以上の物質であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載のパターン形成体の製造方法。
10. 前記光触媒が酸化チタン（ＴｉＯ_２）であることを特徴とする請求項９に記載のパターン形成体の製造方法。
11. 前記濡れ性変化層が、Ｙ_ｎＳｉＸ_{（４−ｎ）}（ここで、Ｙはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基またはエポキシ基を示し、Ｘはアルコキシル基またはハロゲンを示す。ｎは０〜３までの整数である。）で示される珪素化合物の１種または２種以上の加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンを含有する層であることを特徴とする請求項７から請求項１０までいずれかの請求項に記載のパターン形成体の製造方法。
12. 請求項１から請求項１１までのいずれかの請求項に記載のパターン形成体の製造方法を用いて着色層形成用塗工液からなるパターンを形成し、次いで、これを硬化させて着色層を形成する工程を有することを特徴とするカラーフィルタの製造方法。

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