TWI505876B - 液滴噴出裝置的噴出量評估方法 - Google Patents

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Description

液滴噴出裝置的噴出量評估方法
本發明係關於一種液滴噴出裝置的噴出量評估方法。
近年來，使用有液滴噴出法之成膜技術受到關注。根據液滴噴出法，可將包含膜之形成材料之微小之液體配置於所期望的位置。藉此，可形成微細之膜圖案，較使用光微影法之情形使圖案化更容易化。又，由於可減少膜之形成材料之浪費，故而可降低製造成本。
液滴噴出法中所使用之液滴噴出頭包括排列於例如X方向上之多個噴出單元。複數個噴出單元之各自包括液體之蓄積部、噴嘴、對液體進行加壓而自噴嘴將其壓出之壓電元件等。藉由如此液滴噴出頭而於Y方向上對成膜面上進行掃描，並且使液體自噴出單元噴出而配置液體。
液滴噴出頭中重要的是使複數個噴出單元中之液體之噴出量均勻。其原因在於若噴出量產生不均則導致於Y方向上產生膜厚之不均。例如，於藉由液滴噴出法製造圖像顯示裝置等之彩色濾光片之情形時，若彩色濾光片中產生膜厚不均，則會將其識別為沿掃描方向之條紋(條紋斑)，從而導致顯示品質受損。
作為減小噴出量之不均之方法，提出有控制各噴出單元之噴出量之方法(例如專利文獻1)。於專利文獻1中，對液滴之噴出量與設定值有較大不同之噴出單元之噴出動作進行限制，從而減小噴出量之不均。於應用如此技術之方面，極其重要的是準確瞭解各噴出單元之噴出量。其原因在於藉由瞭解噴出量相對於設定值有何種程度不同，可良好地進行噴出量之控制。
作為噴出量之評估方法之一種，已知有根據所噴出之液體之形狀而計算體積之方法。於該方法中，首先，藉由液滴噴出頭而於檢測用基板上配置(噴出)液體。接著，使已配置之液體所包含之溶劑或分散媒等之液體成分蒸發，而使液體所包含之固體成分成為固形體。接著，藉由光干擾法等而對與檢測用基板平行之測量面上之固形體之輪廓進行測量。該測量係使檢測用基板與測量面之距離變化而於複數個測量面中進行。
於複數個測量面之各自中，藉由計算由固形體之輪廓所包圍之面積，而求出該測量面上之固形體之剖面積。藉此，求出相對於距固形體之底面之距離(高度)之固形體之剖面積，以高度對剖面積進行積分，藉此求出固形體之體積。由於已知所噴出之液體之組成，故而可根據固形體之體積倒算出液體之體積，從而對噴出量進行評估。
[專利文獻1]日本專利特開2003-159787號公報
然而，由於以下原因，難以藉由該評估方法而高精度且有效地評估噴出量。
於該評估方法中，由於在使液體乾燥之後進行測量，故而需要例如八小時左右之乾燥時間，無法有效地進行測量。為了縮短乾燥時間，亦可考慮進行加熱處理等，但由此會有產生工時增加或評估精度因熱所引起之液體之變質等而降低等之不良之虞。
又，於該評估方法中，可考慮提高固形體之三維形狀之測定精度之方法作為提高評估精度之方法。例如，認為可使檢測用基板與測量面之距離多樣地變化而進行多點測量。然而，由於每次測量時相對於測量面進行光干擾計之調整之後對固形體之圖像進行攝像，故而多點測量需要巨大之勞力，無法有效地進行測量。
本發明係鑒於上述情況開發而成者，其目的之一在於提供可高精度且有效地評估噴出量之液滴噴出裝置的噴出量評估方法。
本發明之液滴噴出裝置的噴出量評估方法之特徵在於：其係在將包含使溶質溶解於溶劑的溶液與使分散質分散於分散媒的分散液中之至少一方之液體噴出的液滴噴出裝置中，對所噴出之液體之噴出量進行評估之方法，其包括：噴出步驟，其藉由上述液滴噴出裝置而將上述液體噴出至試片之接受層，其中該試片包括吸收上述液體所包含之成分中之上述溶劑與上述分散媒中之至少一方的接受層、及與該接受層抵接而設置且不吸收上述液體所包含之成分中之由上述接受層吸收之吸收成分的基層；以及評估步驟，其對上述吸收成分於上述接受層上擴展之吸收部之面積進行評估，並根據該評估結果對上述液體之噴出量進行評估。
若藉由液滴噴出裝置而將液體噴出至試片之接受層，則液體之吸收成分會被接受層吸收。由於該吸收成分不會被與接受層抵接而設置之基層吸收，故而於接受層之面方向上擴展。因此，吸收成分之體積成為於接受層上吸收成分擴展之吸收部之面積與接受層之厚度的乘積，而為與吸收部之面積成比例之量。又，因為吸收成分之體積係由所噴出之液體之組成與液體之體積而確定，而為與液體之體積成比例之量，因此吸收部之面積成為與所噴出之液體之體積成比例之量。由此，可根據吸收部之面積計算所噴出之液體之體積或藉由吸收部之面積而對液體之相對性的體積進行比較，從而可對液體之噴出量進行評估。
根據上述液滴噴出裝置的噴出量評估方法，無需使所噴出之液體乾燥，因此可節省乾燥時間，且可有效地評估噴出量。由於使用可藉由二維測量而評估之量即面積來評估噴出量，故而與藉由三維測量而測定形狀之情形相比，可格外地節省測量之工夫，從而可有效地評估噴出量。
又，防止藉由使液體乾燥而成之固形體之體積根據乾燥程度變化而導致評估精度下降。亦防止於乾燥過程中由液體變質或液體之部分之乾燥程度不均勻等引起固形體之形狀變形而導致評估精度下降。
如上所述，根據本發明，可高精度且有效地評估液滴噴出裝置之噴出量。
又，較好的是，於上述評估步驟中，進行對上述吸收部之圖像進行攝像之攝像處理、以及對上述圖像進行解析之解析處理，藉此對上述面積進行評估。
如此，由於藉由經攝像之圖像而評估吸收部之面積，故而與根據目測而評估面積之情形相比，對於微小之吸收部亦可高精度且有效地評估其面積。
又，較好的是，於上述解析處理中，利用上述圖像中之上述吸收部之灰階、與上述圖像中之上述吸收部之周邊部之灰階來設定臨限值，藉由該臨限值而檢測上述吸收部之輪廓，從而對上述面積進行評估。
如此，可藉由臨限值而客觀地檢測吸收部之輪廓，從而可準確地對吸收部之面積進行評估。又，由於對每個吸收部設定臨限值，故而防止攝像中所使用之照明之照度在時間上或在空間上變化所引起之評估精度之下降。
又，較好的是，於上述解析處理中，使用上述圖像中之去除上述吸收部之周緣部之部分的灰階作為上述吸收部之灰階，並且使用上述圖像中之去除上述吸收部之鄰近部之部分的灰階作為上述周邊部之灰階。
一般而言，於經攝像之圖像中，攝像對象物之輪廓附近由於攝像中所用之透鏡等之光學系統而模糊。若如上述般去除吸收部之周緣部與吸收部之鄰近部，即去除攝像對象物之輪廓附近來設定臨限值，則臨限值不會受到吸收部之輪廓之模糊之影響，從而可將臨限值設定為高精度之值。因此，可準確地檢測吸收部之輪廓，從而可高精度地評估噴出量。
又，較好的是，於上述解析處理中，除去上述圖像中灰階會變化之部分，求出上述吸收部之灰階與上述周邊部之灰階。
如此，可客觀地除去吸收部之輪廓之模糊而設定臨限值，可將臨限值設定為準確之值。因此，可準確地檢測吸收部之輪廓，從而可高精度地評估噴出量。
又，較好的是，於上述評估步驟中，改變焦距而進行複數次之上述攝像處理，並且於上述解析處理中，使用藉由上述複數次之攝像處理所獲得之複數個圖像設定上述臨限值。
若改變焦距而進行複數次之攝像處理，則於藉由複數次之攝像處理所獲得之複數個圖像中吸收部之輪廓模糊之部分的大小會根據焦距而變化。由於輪廓模糊之部分中之位於實際之輪廓的內側之部分、與輪廓模糊之部分中之位於實際之輪廓的外側之部分之大小之比率，與輪廓模糊之部分之大小無關而大致固定，因此可根據複數個圖像準確地求出實際之輪廓。
又，較好的是，於上述解析處理中，將上述吸收部之灰階與上述周邊部之灰階之平均值設定為上述臨限值。
吸收部之實際之輪廓位於輪廓模糊之部分之外周、與輪廓模糊之部分之內周之大致中央。於攝像處理中，焦點越偏移則輪廓模糊之部分變得越大，但若如上述般，則可不受攝像處理中之焦點之偏移量之影響，而準確地求出實際之輪廓。
又，較好的是，於上述解析處理中，將上述臨限值的小數點以下進位之整數作為第1臨限值而對上述面積進行第1暫時評估，並且將捨去上述臨限值之小數點以下之整數作為第2臨限值而對上述面積進行第2暫時評估，對藉由上述第1暫時評估而評估上述面積之值進行跟上述臨限值與上述第1臨限值之差成反比例之加權，並且對藉由上述第2暫時評估而評估上述面積之值進行跟上述臨限值與上述第2臨限值之差成反比例之加權，藉此對上述面積進行評估。
如此，可加進臨限值之小數點以下之值而對吸收部之面積進行評估，從而可提高噴出量之評估精度。
以下，說明本發明之實施形態，但本發明之技術範圍並非限定於以下實施形態者。以下之說明中利用圖式而例示各種構造，但為了容易理解地表示構造之特徵性之部分，有時將圖式中之構造相對於實際之構造而改變其尺寸或縮小比例來表示。於液滴噴出裝置的噴出量評估方法之實施形態之說明之前，說明液滴噴出裝置之構成例。
圖1係表示具備液滴噴出頭(液滴噴出裝置)之成膜裝置之一例之概略立體圖。該成膜裝置係藉由液滴噴出法而將液體配置於工件(被處理基板)者。所配置之液體係含有膜材料等之固體成分且若使其乾燥則殘留固體成分者。液體係使固體成分分散(溶解)於分散媒(溶劑)之分散液(溶液)等。作為液體之具體例，可列舉包含顏料或染料等之彩色濾光片材料、或UV(Ultra Violet，紫外線)墨、金屬配線等之導電膜圖案之形成材料即包含金屬粒子之膠體溶液等。
如圖1所示，成膜裝置1包括設置於支撐台10上之工作台11、及設置於較工作台11更高之位置之液滴噴出頭12。於工作台11之上表面，可載置工件W。工作台11及液滴噴出頭12藉由省略圖示之控制裝置而受到位置控制。又，上述控制裝置對液滴噴出頭12之噴出動作進行控制。藉由上述構成，可對工件W進行掃描，並且自液滴噴出頭12將液體配置於工件W之特定區域。
以下，根據圖1中所示之XYZ正交座標系進行說明。於該XYZ正交座標系中，X方向及Y方向與工作台11之面方向平行，Z方向與工作台11之面方向正交。實際上，將XY平面設定為與水平面平行之面，將Z方向設定為鉛垂上方向。於成膜時，例如沿著主掃描方向而配置液體之後對副掃描方向之位置進行調整，並再次沿著主掃描方向而配置液體。此處，將工作台11之移動方向即Y方向設定為主掃描方向，將液滴噴出頭12之移動方向即X方向設定為副掃描方向。
工作台11具備真空吸附裝置(省略圖示)等，可將所載置之工件W可裝卸地固定。於工作台11上設置有平台移動裝置111。平台移動裝置111具備滾珠螺桿或線性滑軌等之軸承機構，根據自上述控制裝置所輸入之控制訊號，而使工作台11於Y方向上移動。藉此，可使所載置之工件W移動至Y方向之特定位置。
成膜裝置1與三種(紅‧綠‧藍)彩色濾光片材料之各自相對應，具備三個液滴噴出頭12。三個液滴噴出頭12均安裝於托架13，於托架13上設置有托架移動裝置131。托架移動裝置131可根據自上述控制裝置所輸入之控制訊號而使托架13於X方向上移動，或圍繞Z軸旋轉。藉此，可移動至液滴噴出頭12之特定位置。
三個液滴噴出頭12之各自具備多個噴出單元(將於下文敍述)。噴出單元之各自根據來自上述控制裝置之描畫資料或控制訊號而噴出液體。三種彩色濾光片材料即三種液體分別蓄積於儲箱14A、14B、14C中。所蓄積之液體之每種通過管體群141而供給至所對應之液滴噴出頭12中。
圖2(a)、(b)係表示液滴噴出頭12之概略構成之圖。圖2(a)係表示於液滴噴出頭12中與工件W之對向面之平面圖，圖2(b)係圖2(a)之A-A’線剖視剖面圖。
如圖2(a)所示，液滴噴出頭12包括與主掃描方向(Y方向)大致正交而排列之複數個噴出單元U。此處，於Y方向上相互分離地配置有兩群噴出單元群。兩群噴出單元群之各自包括沿著X方向而排列之複數個(例如180個)噴出單元U。構成一方之噴出單元群之噴出單元U配置於構成他方之噴出單元群之噴出單元U之間。設置有複數個噴出單元U共用之噴嘴板121。於噴嘴板121中，針對每個噴出單元U而設置有噴嘴125。噴嘴125沿著噴出單元U之排列方向(X方向)而排列。
噴嘴125與液體之蓄積室122連通。蓄積室122經由液體之供給路徑123而與複數個噴出單元U共用之儲存器124連通。未圖示供給路徑123之詳細之形狀，其構成為使液體不自蓄積室122逆流至儲存器124。儲存器124與圖1中所示之管體群141中之任一個連接。自噴出單元U所噴出之液體自儲箱14A、14B、14C經由管體群141、儲存器124、供給路徑123而填充至蓄積室122內。
如圖2(b)中所示，噴出單元U包括噴嘴板121、振盪板128、及由噴嘴板121與振盪板128而夾持之流路形成基板127。於流路形成基板127上設置有貫通孔或凹部。該貫通孔或凹部由噴嘴板121與振盪板128而夾持，藉此構成液體之蓄積室122或供給路徑123。即，振盪板128之一部分成為蓄積室122之壁面。
於振盪板128之與蓄積室122相反之側，對每個噴出單元U設置有壓電驅動元件129。壓電驅動元件129包括下部電極129a、上部電極129c、及夾持於該等電極之間之壓電體129b。上述控制裝置以特定時序對複數個噴出單元U之各自中之壓電驅動元件129供給驅動電壓波形。
若對壓電驅動元件129供給驅動電壓波形，則壓電體129b於面方向上伸縮。藉此，與蓄積室122於平面上重合之部分之振盪板128於與面方向正交之厚度方向上位移，從而蓄積室122之容積變化。若蓄積室122之容積變為最小，則容積減少之相應之液體自噴嘴125壓出並噴出至工件W側。液體之噴出量基於蓄積室122之容積變化量，可根據壓電體129b之位移量即施加於下部電極129a與上部電極129c之間之電壓值而進行調整。
作為調整噴出量之方法，可列舉對每個噴出單元U進行個別地調整之方法、或將複數個噴出單元U分割為複數個組而對每個組進行調整之方法。若對每個組進行調整，則無需對每個噴出單元U設置生成驅動訊號之電路等之驅動電路，從而可降低裝置成本或使裝置小型化。
又，於對工件W之特定區域進行複數次噴出動作之情形時，亦可藉由調整噴出次數之方法而對配置於特定區域之液體之總量進行調整。亦可將噴出量相對較多者與相對較少者組合使用而作為對特定區域進行噴出動作之噴出單元U，藉此對配置於特定區域之液體之總量進行調整。
圖3係表示控制系統之電路構成之模式圖。此處，控制系統包括驅動電路基板15、與驅動器16。驅動器16設置於液滴噴出頭12，驅動電路基板15與驅動器16電性連接，並且與成膜裝置1之控制裝置電性連接。
如圖3中所示，驅動電路基板15包括介面151、描畫資料記憶體152、波形選擇電路153、及第1~第4D/A轉換器(Digital to Analog Converter，數位類比轉換器)154A~154D。又，驅動器16包括COM(Component Object Model，組件物件模型)選擇電路161、開關電路162、及壓電體群163。此處，壓電體群163包括壓電體PZ1 ~PZ180 。壓電體PZ1 ~PZ180 係分別對應於圖2(b)中所示之壓電體129b者。噴出單元U1 ~U180 中使用之噴出單元分割為四個組，對每個組供給共用之驅動訊號。
介面151藉由PCI匯流排(Peripheral Component Interconnect bus，周邊元件互連匯流排)等(省略圖示)而連接於控制裝置。控制裝置輸出噴出資料SIA及COM選擇資料SIB所包含之描畫資料SI、或對電路進行驅動‧控制之時脈訊號或鎖存訊號等之各種控制訊號等。將描畫資料SI及各種控制訊號寫入至描畫資料記憶體152中。描畫資料記憶體152例如為32位元之SRAM(Static Random Access Memory，靜態隨機存取記憶體)。
噴出資料SIA係規定是否對應於工件W與液滴噴出頭12之相對位置而對噴出單元U1 ~U180 之各自供給驅動訊號之資料。例如，成為將形成之薄膜圖案區分為矩陣狀，使所區分之各位元中之噴出動作之導通斷開藉由二進制資料而映射之點陣圖資料。
COM選擇資料SIB係規定噴出單元之分組並且規定對各組供給之驅動訊號之資料。此處，自四種驅動訊號COM1~COM4中選擇一個作為各噴出單元用之驅動訊號。COM選擇資料SIB中包含規定驅動訊號COM1~COM4之波形之驅動波形編號資料WN、與規定為了各噴出單元用而選擇驅動訊號COM1~COM4中之哪一個之資料。藉此，將藉由各驅動訊號而驅動之噴出單元之集合規定為一個組。
描畫資料記憶體152根據藉由各種控制訊號而進行之資料讀出之要求，將噴出資料SIA作為串列資料而輸出至驅動器16之開關電路162中，並將COM選擇資料SIB作為串列資料而輸出至驅動器之COM選擇電路161中。將驅動波形編號資料WN輸出至波形選擇電路153中。
波形選擇電路153根據預先記憶之波形資料(例如64種)讀出驅動波形編號資料WN所指定之波形資料，並將其記憶於與噴出資料SIA相對應之位址。又，根據藉由各種控制訊號而進行之資料讀出之要求，將記憶於指定之位址之驅動波形資料輸出至各D/A轉換器中。
第1D/A轉換器154A保持與各種控制訊號同步地自波形選擇電路153所輸入之驅動波形資料。又，對該驅動波形資料進行類比轉換而生成驅動訊號COM1，並輸出至驅動器16之COM選擇電路161中。以下，同樣地，第2D/A轉換器154B生成驅動訊號COM2，第3D/A轉換器154C生成驅動訊號COM3，第4D/A轉換器154D生成驅動訊號COM4，並分別輸出至COM選擇電路161中。
COM選擇電路161由各種控制訊號控制並根據COM選擇資料SIB，而將各噴出單元中之壓電元件用之驅動訊號V1 ~V180 之各自輸出至開關電路162中。又，開關電路162由各種控制訊號控制並根據噴出資料SIA，而對每個噴出單元將驅動訊號V1 ~V180 導通斷開。藉此，於對應於各噴出單元而設置之壓電體PZ1 ~PZ180 中，對特定壓電元件供給特定驅動訊號。供給有驅動訊號之壓電體以與施加於下部電極129a與上部電極129c之間之電壓值相對應之位移量而進行收縮，並噴出與該位移量相對應之噴出量之液體。
其次，根據如上所述之構成之成膜裝置1，說明液滴噴出裝置的噴出量評估方法之實施形態。
圖4(a)係表示本實施形態中噴出量之評估所使用之評估裝置17及試片2之構成的模式圖，圖4(b)係試片2之放大圖。
如圖4(a)中所示，於本實施形態中，使用試片2及評估裝置17來評估噴出量。評估裝置17安裝於成膜裝置1之托架13上。試片2固定於工件W，工件W可裝卸地固定於工作台11。
評估裝置17包括攝像部(CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合元件)攝像機)171、光學系統172、照明部173、控制部174、以及記憶部175。自照明部173所射出之照明光之一部分由配置於試片2之攝像對象物(將於下文敍述)之表面而反射，經由光學系統172而入射至CCD攝像機171。
CCD攝像機171包括將已接受之光轉換為電荷之受光元件、及讀出該電荷之電荷耦合元件等。光學系統172包括單數或複數個之透鏡群。藉由CCD攝像機171而攝像之圖像藉由光學系統172而相對於攝像對象物放大至例如6~10倍左右。照明部173包括將攝像對象物與CCD攝像機171之間之光軸包圍為環狀之環狀照明。
控制部174係對CCD攝像機171之開關進行控制並且對光學系統172之焦距或光圈進行控制者。又，控制部174亦具有對CCD攝像機171之攝像結果進行解析之功能。詳細而言，控制部174接收藉由CCD攝像機171之電荷耦合元件而讀出之電荷作為電性訊號，並使該電性訊號記憶於記憶部175中而作為圖像資料。又，控制部174讀出記憶於記憶部175中之圖像資料並進行解析，並使解析結果記憶於記憶部175中。
如圖4(b)中所示，試片2包括接受層21與基層22。接受層21與基層22抵接而設置，基層22係固定於工件W之部分。
接受層21係吸收自液滴噴出頭12噴出之液體所包含之液體成分中之至少一部分之成分之材質者。液體所包含之液體成分係將固體成分溶解之溶劑或使其分散之分散媒等。例如，於使用使固體成分分散於分散媒中之分散液作為液體之情形時，接受層21選擇吸收分散媒之材質者。又，於使用使固體成分分散於分散媒之分散液、與使與該固體成分相同或不同之固體成分溶解於溶劑之溶液之混合液作為液體的情形時，接受層21自吸收分散液與溶劑中之至少一方之材質者選擇。接受層21為大致均勻之厚度，根據噴出量而適當地設定接受層21之厚度。例如，噴出量越微量則使接受層21之厚度越薄，藉此可提高評估精度。此處，噴出量為數微微升左右，接受層21之厚度為10μm左右。
基層22係不吸收所噴出之液體中之由接受層21吸收之吸收成分的材質者。此處，基層22包含PET(polyethylene terephthalate，聚對苯二甲酸乙二酯)。基層22之厚度較好的是設定為與接受層21相對應之吸收成分不通過基層22之厚度，又，較好的是設定為可穩定地固定於工件W之厚度。自如此觀點考慮，將本實施形態之基層22之厚度設定為數百μm~數mm(此處為120μm)左右。如上所述，將評估裝置17與試片2安裝於成膜裝置1之後，按照以下順序進行評估。
圖5(a)~(c)係表示噴出量評估方法之步驟圖。
首先，如圖5(a)中所示，自液滴噴出頭12之噴出單元U朝向試片2噴出液滴狀之液體Q1。液體Q1係蓄積於儲存器124或蓄積室122中之液體Q之一部分。本實施形態之液體Q係使固體成分分散於分散媒(與接受層21相對應之吸收成分)中者。作為朝向試片2之特定區域噴出之液體Q1之液滴之數量，既可為單數，亦可為複數。此處，對試片2之一個部位噴出一滴之液體，並且對試片2之複數個部位噴出液滴。
如圖5(b)中所示，噴附至試片2之液體Q2於試片2之面方向上擴展。於本實施形態中，接受層21吸收液體Q2所包含之分散媒，並使液體Q2所包含之固體成分不通過。又，基層22使該分散媒不通過。藉此，於接受層21上殘留固體成分而形成固形體Q22。又，由接受層21吸收之分散媒不由基層22吸收，藉此於接受層21中在與接受層21之厚度方向正交之面方向上擴展。藉此，於接受層21中形成吸收分散媒之部分即吸收部Q21。吸收部Q21之厚度與接受層21之厚度大致相同。
繼而，如圖5(c)中所示，將試片2保持於工作台11上，使托架13移動並使評估裝置17移動至可對配置於試片2之液體Q2進行攝像之位置。自液滴噴出頭12噴出液體Q1時之噴頭之位置資訊等記憶於成膜裝置1中，將根據該位置資訊而配置之液體Q2與評估裝置17位置對準即可。由於未自成膜裝置1卸除試片2，故而可容易且高精度地將所配置之液體Q2與評估裝置17位置對準。
接著，藉由評估裝置17之控制部174，利用光學系統172對焦點等進行調整，並且利用CCD攝像機171對所配置之液體Q2(攝像對象物)進行攝像。由於高精度地將液體Q2與評估裝置17位置對準，故而可高精度且容易地對焦點等進行調整，從而可獲得良好之圖像。作為攝像範圍，既可為僅包含一滴液體Q2之範圍，亦可為包含複數滴液體Q2之範圍。此處，對包含複數滴液體Q2之範圍進行攝像。藉由以下解析處理而對如上所述般獲得之圖像進行解析，對噴出量進行評估。
圖6(a)係表示所獲得之圖像之一例之平面模式圖，(b)係解析處理中之解析方法之說明圖。圖6(b)中使配置於試片2之液體Q2之側面圖、與該液體Q2相對應之圖像P之評估區域A1之放大圖、以及沿著通過評估區域A1之中心之B-B’線之灰階分布圖相對應而進行圖示。
如圖6(a)中所示，於藉由CCD攝像機171而獲得之圖像P中，包含與吸收部Q21相對應之評估區域A1、及與吸收部Q21周邊之接受層21相對應之周邊區域A2。評估區域A1為大致圓形之區域，複數個評估區域A1對應於複數滴液體Q2而包含於圖像P中。
如圖6(b)之評估區域A1之放大圖、灰階分布之圖表中所示，評估區域A1之中央區域A11中灰階大致固定，且周邊區域A2中灰階大致固定。本實施形態中評估區域A1之灰階低於周邊區域A2之灰階。中央區域A11與周邊區域A2之間之區域中，隨著遠離中央區域A11，而灰階連續性地變高。再者，於實施形態之說明中所使用之圖式中，誇張地表示中央區域A11與周邊區域A2之間之區域。
吸收部Q21之實際之輪廓包含於中央區域A11與周邊區域A2之間之灰階連續性地變化之區域中。該區域係由於焦點之偏移、或構成光學系統172之透鏡中之像差或遮光、吸收部Q21之輪廓附近之光之散射等而吸收部Q21之光學影像模糊之部分。可藉由聚焦而使該區域變狹。另一方面，亦存在難以完全消除像差或遮光、光學系統172成為複雜之構成而裝置成本高漲之虞。又，於藉由經攝像對象之表面所反射之光而獲得圖像之攝像方法中，極難消除散射光之影響。因此，極難完全消除灰階會變化之區域，通常，極難直接且準確地求出吸收部Q21之實際之輪廓。若對複數個吸收部Q21一併進行攝像則可有效地進行噴出量之評估，但由於難以對多點進行聚焦，故而通常會存在評估精度下降之虞。
根據本實施形態之方法，由於使用如下說明之方法，故而可確保評估精度並且有效地進行評估。
以下，於中央區域A11與周邊區域A2之間，將由吸收部Q21之實際之輪廓所包圍之區域設為周緣區域A13。將周緣區域A13與周邊區域A2之間之區域設為鄰近區域A12。周緣區域A13與吸收部Q21之周緣部相對應，鄰近區域A12與位於實際之吸收部Q21之外側之吸收部Q21之鄰近部相對應。
本實施形態中，利用吸收部Q21之灰階與周邊部之灰階來設定臨限值，藉由臨限值而確定周緣區域A13，從而求出吸收部Q21之實際之輪廓。此處，將與吸收部Q21相對應之評估區域A1中除去灰階會變化之區域即周緣區域A13與鄰近區域A12之區域、即中央區域A11之灰階設為吸收部Q21之灰階。
又，將周邊區域A2之灰階設為周邊部之灰階。為了確定中央區域A11、周邊區域A2，可使用各種統計性方法。
例如，可列舉如下方法，即，切除評估區域A1之中心周圍之區域，並將該區域中之灰階之變化率為特定值(例如，為測定誤差左右)以下之區域設為中央區域A11。可求出鄰接之像素之灰階之差量、或灰階分布之近似式，藉由各像素中之近似式之微分常數等而評估灰階之變化率。對於周邊區域A2，亦可藉由與中央區域A11同樣之方法而確定。
另外亦可列舉如下方法，即，切除評估區域A1之中心周圍之區域，藉由標準偏差或RMS(root mean square，均方根)等而對該區域中之灰階之不均進行評估，將灰階不均為特定值(例如，為測定誤差左右)以下之區域設為中央區域A11。
作為測定誤差之原因，可認為是照明光之照度不均等。例如，對配置吸收部Q21之前之圖像進行攝像，將該圖像中之灰階之不均假定為由照明光之照度不均所引起者，藉此可估計測定誤差。
於本實施形態中，如圖6(b)之圖表中所示，將中央區域A11之灰階1與周邊區域A2之灰階2之平均值設為臨限值。例如，灰階1係中央區域A11中之灰階之平均值，灰階2係周邊區域A2中之灰階之平均值。一般而言，由於物體之輪廓之模糊於輪廓之內側與外側對稱性地產生，故而藉由確定灰階1與灰階2之平均值(臨限值)與灰階相一致之部分，可確定吸收部Q21之輪廓。
例如，藉由求出灰階為臨限值以下之像素數，而求出與輪廓所包圍之區域之面積相對應之量。作為判定是否為輪廓所包圍之區域之像素之判定方法，亦可使用求出灰階小於臨限值之像素數之方法、或求出灰階為臨限值以下之像素數與灰階小於臨限值之像素數之平均值的方法等。此處所謂之像素數係表示面積之指標，除了為整數之情形之外，亦可為分數之情形或為小數之情形。
又，亦可藉由如下所述之使用內插之方法而提高評估精度。作為數值例，例如將灰階1設為30，將灰階2設為100.6。將灰階1與灰階2之平均值即65.3設為臨限值。將臨限值之小數點以下進位之整數即66設為第1臨限值，求出灰階為第1臨限值以下之像素數(第1暫時評估)。將該像素數設為S66。繼而，將捨去臨限值之小數點以下之整數即65設為第2臨限值，求出灰階為第2臨限值以下之像素數(第2暫時評估)。將該像素數設為S65。
繼而，對S66進行跟第1臨限值與臨限值之差即0.7成反比例之加權，並且對S65進行跟第2臨限值與臨限值之差即0.3成反比例之加權。具體而言，藉由內插法，根據式(S=0.3×S66+0.7×S65)進行內插而求出與臨限值相對應之像素數S。藉由如此之方法，於臨限值中可加進小數點以下之值，從而可高精度地求出與輪廓所包圍之區域之面積相對應之量。於該方法中亦可使用上述輪廓所包圍之區域之像素之判定方法。
又，亦可藉由以下之數值解析之方法而對輪廓之內側之面積進行評估。於該方法中，首先，求出沿著所適當選擇之線之灰階分布之曲線的近似式。藉由求出與臨限值相對應之近似式之解，而求出輪廓上之點之圖像P中之座標。使上述線於與該線正交之方向上移動，且依序求出輪廓上之點之座標。並且，將通過已求出之點群之閉曲線作為輪廓，藉由積分等而求出該輪廓之內側之面積或像素數。
又，亦可於攝像處理中對於一個吸收部Q21改變焦點而對複數個圖像進行攝像，並於解析處理中對吸收部Q21之面積進行評估。以下，對於使用複數個圖像之解析處理進行說明。
圖7係表示與圖6不同之解析處理之說明圖，使改變焦點而攝像之圖像P1、P2之放大圖、與表示圖像P1、P2中之灰階分布之比較之圖表對應而表示。圖像P1係較圖像P2更聚焦之圖像。
作為使用複數個圖像之解析處理之一，存在根據複數個圖像來設定臨限值並利用該臨限值對吸收部Q21之面積進行評估之方法。又，亦存在根據複數個圖像而數值解析地求出吸收部Q21之輪廓而評估面積之方法。以下，說明該等方法。
如圖7之圖像P1之放大圖中所示，圖像P1中包含評估區域A3、與周邊區域A4。評估區域A3中包含中央區域A31、周緣區域A33、及鄰近區域A32。如圖7之圖像P2之放大圖中所示，圖像P2中包含評估區域A5、與周邊區域A6。評估區域A5中包含中央區域A51、周緣區域A53、及鄰近區域A52。關於該等各種區域之定義，與圖6中所示之圖像P相同。
若將圖像P1、P2進行比較，則於聚焦之圖像P1中，中央區域A31變得較圖像P2之中央區域A51更廣，鄰近區域A32變得較圖像P2之鄰近區域A52更窄。若將圖像P1、P2中之灰階分布進行比較，則如圖7之圖表中所示，圖像P1中之灰階分布之曲線與圖像P2中之灰階分布之曲線交叉。由於認為相對於吸收部Q21之實際之輪廓附近，而光學影像於其內側與外側對稱性地模糊，故而認為兩條曲線之交點與吸收部Q21之實際之輪廓的位置相對應。因此，藉由將兩條曲線之交點上之灰階設為臨限值，可高精度地求出吸收部Q21之實際之輪廓。
兩條曲線之交點上之灰階較多的是成為灰階1與灰階2之大致平均值。因此，若如圖6中所示之解析處理般將灰階1與灰階2之平均值設為臨限值，則可簡易地設定臨限值，並且可不受焦點之偏移等之影響而設定恰當之臨限值。
又，除了將兩條曲線之交點上之灰階設為臨限值之方法以外，亦可藉由求出灰階分布之曲線之近似式、且求出兩條曲線之交點，而求出位於吸收部Q21之輪廓上之點之在圖像上之座標。藉由求出多個上述點並求出通過所獲得之點群之曲線，而求出表示吸收部Q21之輪廓之曲線。藉此，可求出輪廓所包圍之區域之面積，從而可對面積進行評估。
藉由如上所述之各種方法，可求出與吸收部Q21之面積成比例之量(像素數)，從而可對吸收部Q21之面積進行評估。又，亦可藉由例如對已知尺寸之物體進行攝像並研究像素大小與實際之尺寸之對應關係，而求出吸收部Q21之面積。進而，亦可藉由將吸收部Q21之面積乘以吸收部Q21之厚度即接受層21之厚度而求出吸收部Q21之體積。由於已知吸收部Q21之組成，故而可根據吸收部Q21之體積來求出液體Q1之體積，亦可求出液滴噴出裝置之噴出量。
與吸收部Q21相對應之像素數、吸收部Q21之面積、吸收部Q21之體積均存在與噴出量成比例之關係。因此，使用該等量中之任一個均可進行噴出量之相對評估。例如，對於複數個噴出單元U之各自，求出與吸收部Q21相對應之像素數，求出複數個噴出單元U之像素數之平均值。藉由該平均值而將噴出單元U所對應之像素數標準化，藉此可對複數個噴出單元U之相對性之噴出量進行評估。利用相對性之噴出量，於噴出量與平均值不同之噴出單元中，調整驅動電壓波形或噴出次數等之條件，藉此可使複數個噴出單元U之噴出量均勻。以下，說明使噴出量均勻之方法之一例。
圖8(a)~(c)係表示使噴出量均勻之方法之一例之說明圖，圖8(a)係表示一個液滴噴出頭中複數個噴出單元之噴出量之分布之一例的圖表，圖8(b)係表示驅動電壓波形之一例之圖表，圖8(c)係表示於噴出量之修正前後噴出量分布之比較之圖表。
於圖8(a)、(c)中，橫軸表示噴出單元編號，縱軸表示噴出量。此處所說明之液滴噴出頭係具備180個噴出單元U1 ~U180 者，且排列為一行而配置。噴出單元編號係自配置於行之端者起依次對噴出單元附加編號者。各噴出單元之噴出量係藉由上述評估方法而獲得之資料。此處，關於與吸收部Q21相對應之圖像中配置於吸收部Q21之輪廓內之像素數，係求出複數個噴出單元之平均值並以該平均值將與各噴出單元相對應之像素數標準化者。噴出單元之噴出量係離散性之資料，圖8(a)、(c)中以平滑線連接離散性之資料而表示。
如圖8(a)中所示，越是配置於行之端之噴出單元噴出量變得越大，噴出量之分布呈U字型。根據液滴噴出頭，亦存在噴出量之分布呈W字型之情形。圖8(a)中未圖示之配置為行狀之噴出單元U1 ~U180 中配置於兩端側者與配置於中央側者相比，噴出量變得非常大。此處，自實現噴出量之均勻化之觀點考慮，不使用配置於兩端側之噴出單元U1 ~U10 、U171 ~U180 。
為了使噴出單元U11 ~U170 之噴出量均勻，首先，將自噴出量之最小值至最大值為止之範圍分割為四段。作為分割之方法，可列舉以使各個範圍中之噴出量之寬度均等之方式進行分割的方法、或以使各個範圍所包含之噴出單元之數量均等之方式進行分割的方法等。此處，以使噴出量之寬度均等之方式分割範圍，將其值按從小到大之順序設為範圍1、範圍2、範圍3、範圍4。
其次，將範圍1中包含之噴出量之噴出單元設為組G1，將範圍2中包含之噴出量之噴出單元設為組G2，以下同樣地將噴出單元U11 ~U170 分割為組G1~G4。接著，對每組G1~G4設定驅動訊號COM1~COM4(參照圖3)。驅動訊號COM1~COM4例如為圖8(b)中所示之電壓波形。
此處，根據相對於對噴出單元之壓電元件所施加之電壓之噴出量的關係式，計算成為特定噴出量之電壓(修正驅動電壓)。求出修正驅動電壓之式係以例如下述式(1)所表示。於式(1)中，V0係修正前之施加電壓，K係藉由預先試驗等而求出之係數。又，於式(1)中，亦可將稱為「組之中心重量」之統計值替換為稱為「各組內之噴出單元之平均重量」之統計值。為噴出量較多之組用(例如組G4)，設定電壓較低之驅動訊號(例如COM4)，為噴出量較少之組用(例如組G1)，設定電壓較高之驅動訊號(例如COM1)。藉此可實現噴出量之均勻化。
修正驅動電壓=V0-K˙(範圍之中心重量-精確重量)‧‧‧‧(1)
圖8(c)係表示根據特定驅動訊號之噴出量(修正前)之分布、及根據驅動訊號COM1~COM4之噴出量(修正後)之分布之比較的圖表。如圖8(c)中所示，與修正前相比，修正後格外降低作為液滴噴出頭整體之噴出量之不均。若如此將噴出量經修正之液滴噴出頭用於彩色濾光片之形成，則可形成均勻之膜厚之彩色濾光片，從而防止因膜厚不均而產生條紋等。
於如上所述之液滴噴出裝置的噴出量評估方法中，由於藉由於接受層上擴展之吸收部之面積而評估噴出量，故而可藉由二維之測量進行評估。因此，與藉由三維測量而測定形狀之情形相比，可格外節省測量之功夫，從而可有效地評估噴出量。
又，使用對吸收部進行攝像之圖像而對吸收部之面積進行評估，由於排除焦點之影響或光學系統之影響等而對吸收部之面積進行評估，故而可高精度地評估噴出量。又，對每個吸收部設定臨限值，並藉由該臨限值而評估面積，藉此可除去照明光之照度不均之影響，從而可高精度地評估噴出量。
又，由於無需使所噴出之液體乾燥，因此可節省乾燥時間，並且可避免因使液體乾燥所引起之評估精度之下降，從而可高精度且高效率地評估噴出量。
如此，根據本發明，可對液滴噴出裝置中自噴出單元所噴出之液體之量進行高精度地評估，從而可使複數個噴出單元之噴出量一致。於製造液滴噴出裝置時，若以使複數個噴出單元之特性均勻之方式而形成噴出單元，則需要極高度之加工技術而製造成本變高或液滴噴出裝置之良率下降。另一方面，若容許某程度之製造誤差，並且對所製造之液滴噴出裝置進行如上所述之噴出量之修正，則可獲得低成本且噴出量格外均勻之液滴噴出裝置。
又，由於複數個噴出單元中之噴出量之不均亦起因於噴出單元之配置位置或占空(運行率)等，故而即使為均勻之特性之噴出單元亦會產生噴出量之不均。即使就如此降低噴出量之不均之觀點而言，於控制方法等之軟體面修正噴出量亦極為有效。
再者，於上述實施形態中，說明了使用使固體成分分散於分散媒之分散液作為液體之例，但亦可使用使固體成分溶解於溶劑之溶液作為液體，亦可使用使固體成分分散於分散媒之分散液、與使與該固體成分相同或不同之固體成分溶解於溶劑之溶液之混合液作為液體。於使用如此之液體之情形時，亦可藉由本發明而高精度且高效率地評估噴出量。
又，接受層為吸收液體所包含之成分中之溶劑與分散媒中之至少一方者即可。例如，亦可使用溶液與分散液之混合液作為液體，並且使用吸收溶劑、且不吸收分散媒者作為接受層。於該情形時，對吸收接受層中之溶劑之吸收部之面積進行評估即可。例如，若可藉由通過於接受層上擴展之分散媒之光而對吸收部進行攝像，則可使用該圖像而進行評估。
又，於難以藉由通過分散媒並對吸收部進行攝像之圖像而評估面積之情形時，可以於俯視在接受層上擴展之分散媒之分散媒之外側配置吸收部之輪廓整體之方式，而增大吸收部之面積。具體而言，由於接受層越薄則吸收部之面積越大，故而可調整接受層之厚度直至可對吸收部之面積進行評估之程度為止。於該情形時，可以吸收部自分散媒具有裕度地伸出之方式而設定接受層之厚度，使用已伸出之部分之灰階來確定臨限值，或使用改變焦點之複數個圖像等，藉此對面積進行評估。
又，亦可於試片之特定區域，藉由複數次噴出動作而配置複數滴液體，將所配置之液體之總量除以液滴數，藉此求出噴出量之平均值。
1．．．成膜裝置
2．．．試片
12．．．液滴噴出頭(液滴噴出裝置)
17．．．評估裝置
21．．．接受層
22．．．基層
121．．．噴嘴板
122．．．蓄積室
123．．．供給路徑
124．．．儲存器
125．．．噴嘴
127．．．流路形成基板
128．．．振盪板
129．．．壓電驅動元件
171．．．CCD攝像機(攝像部)
172．．．光學系統
173．．．照明部
174．．．控制部
175．．．記憶部
Q1．．．所噴出之液體
Q2．．．所配置之液體
Q12．．．吸收部
U．．．噴出單元
圖1係表示具備液滴噴出頭之成膜裝置之構成例之概略立體圖。
圖2(a)係液滴噴出頭之平面圖，(b)係(a)之剖面圖。
圖3係表示控制系統之電路構成之模式圖。
圖4(a)係評估裝置及試片之構成圖，(b)係試片之放大圖。
圖5(a)~(c)係表示噴出量評估方法之步驟圖。
圖6(a)係圖像例之模式圖，(b)係解析方法之說明圖。
圖7係與圖6(b)不同之解析方法之說明圖。
圖8(a)~(c)係表示使噴出量均勻之方法之一例之說明圖。
2．．．試片
11．．．工作台
13．．．托架
17．．．評估裝置
21．．．接受層
22．．．基層
121．．．噴嘴板
122．．．蓄積室
123．．．供給路徑
124．．．儲存器
125．．．噴嘴
127．．．流路形成基板
128．．．振盪板
129．．．壓電驅動元件
171．．．CCD攝像機(攝像部)
172．．．光學系統
173．．．照明部
174．．．控制部
175．．．記憶部
Q．．．液體
Q1．．．所噴出之液體
Q2．．．所配置之液體
Q21．．．吸收部
Q22．．．固形體
U．．．噴出單元
W．．．工件
X、Y、Z．．．軸

Claims (10)

  1. 一種液滴噴出裝置的噴出量評估方法，其特徵在於：其係在將包含使分散質分散於分散媒的分散液之液體噴出的液滴噴出裝置中，對所噴出之液體之噴出量進行評估之方法，其包括：噴出步驟，其藉由上述液滴噴出裝置而將上述液體噴出至試片之接受層，其中該試片包括吸收上述液體所包含之成分中之至少上述分散媒的接受層、及與該接受層抵接而設置且不吸收上述液體所包含之成分中之由上述接受層吸收之吸收成分的基層；以及評估步驟，其對上述吸收成分於上述接受層上擴展之吸收部之面積進行評估，並根據該評估結果對上述液體之噴出量進行評估。
  2. 如請求項1之液滴噴出裝置的噴出量評估方法，其中於上述評估步驟中，進行對上述吸收部的圖像進行攝像之攝像處理、以及對上述圖像進行解析之解析處理，藉此對上述面積進行評估。
  3. 如請求項2之液滴噴出裝置的噴出量評估方法，其中於上述解析處理中，利用上述圖像中之上述吸收部之灰階、與上述圖像中之上述吸收部之周邊部之灰階來設定臨限值，藉由該臨限值而檢測上述吸收部之輪廓，從而對上述面積進行評估。
  4. 如請求項3之液滴噴出裝置的噴出量評估方法，其中於上述解析處理中，將上述臨限值的小數點以下進位 之整數作為第1臨限值而對上述面積進行第1暫時評估，並且將捨去上述臨限值之小數點以下之整數作為第2臨限值而對上述面積進行第2暫時評估，對藉由上述第1暫時評估而評估上述面積之值進行跟上述臨限值與上述第1臨限值之差成反比例之加權，並且對藉由上述第2暫時評估而評估上述面積之值進行跟上述臨限值與上述第2臨限值之差成反比例之加權，藉此對上述面積進行評估。
  5. 一種液滴噴出裝置的噴出量評估方法，其特徵在於：其係在將包含使溶質溶解於溶劑的溶液與使分散質分散於分散媒的分散液中之至少一方之液體噴出的液滴噴出裝置中，對所噴出之液體之噴出量進行評估之方法，其包括：噴出步驟，其藉由上述液滴噴出裝置而將上述液體噴出至試片之接受層，其中該試片包括吸收上述液體所包含之成分中之上述溶劑與上述分散媒中之至少一方的接受層、及與該接受層抵接而設置且不吸收上述液體所包含之成分中之由上述接受層吸收之吸收成分的基層；以及評估步驟，其對上述吸收成分於上述接受層上擴展之吸收部之面積進行評估，並根據該評估結果對上述液體之噴出量進行評估；且於上述評估步驟中，進行對上述吸收部的圖像進行攝像之攝像處理、以及對上述圖像進行解析之解析處理， 藉此對上述面積進行評估；於上述解析處理中，利用上述圖像中之上述吸收部之灰階、與上述圖像中之上述吸收部之周邊部之灰階來設定臨限值，藉由該臨限值而檢測上述吸收部之輪廓，並將上述臨限值的小數點最下位進位而得之數值作為第1臨限值而對上述面積進行第1暫時評估，並且將捨去上述臨限值之小數點最下位而得之數值作為第2臨限值而對上述面積進行第2暫時評估，對藉由上述第1暫時評估而評估上述面積之值進行跟上述臨限值與上述第1臨限值之差成反比例之加權，並且對藉由上述第2暫時評估而評估上述面積之值進行跟上述臨限值與上述第2臨限值之差成反比例之加權，藉此對上述面積進行評估。
  6. 如請求項3至5中任一項之液滴噴出裝置的噴出量評估方法，其中於上述解析處理中，除去上述圖像中灰階變化之部分，求出上述吸收部之灰階與上述周邊部之灰階。
  7. 一種液滴噴出裝置的噴出量評估方法，其特徵在於：其係在將包含使溶質溶解於溶劑的溶液與使分散質分散於分散媒的分散液中之至少一方之液體噴出的液滴噴出裝置中，對所噴出之液體之噴出量進行評估之方法，其包括：噴出步驟，其藉由上述液滴噴出裝置而將上述液體噴出至試片之接受層，其中該試片包括吸收上述液體所包含之成分中之上述溶劑與上述分散媒中之至少一方的 接受層、及與該接受層抵接而設置且不吸收上述液體所包含之成分中之由上述接受層吸收之吸收成分的基層；以及評估步驟，其對上述吸收成分於上述接受層上擴展之吸收部之面積進行評估，並根據該評估結果對上述液體之噴出量進行評估；於上述評估步驟中，進行對上述吸收部的圖像進行攝像之攝像處理、以及對上述圖像進行解析之解析處理，藉此對上述面積進行評估；於上述解析處理中，除去上述圖像中灰階變化之部分，求出上述圖像中之上述吸收部之灰階與上述周邊部之灰階，並利用上述圖像中之上述吸收部之灰階、與上述圖像中之上述吸收部之周邊部之灰階來設定臨限值，藉由該臨限值而檢測上述吸收部之輪廓。
  8. 如請求項3至5及請求項7中任一項之液滴噴出裝置的噴出量評估方法，其中於上述解析處理中，使用上述圖像中之去除上述吸收部之周緣部之部分的灰階作為上述吸收部之灰階，並且使用上述圖像中之去除上述吸收部之鄰近部之部分的灰階作為上述周邊部之灰階。
  9. 如請求項3至5及請求項7中任一項之液滴噴出裝置的噴出量評估方法，其中於上述評估步驟中，改變焦距而進行複數次之上述攝像處理，並且於上述解析處理中，使用藉由上述複數次 之攝像處理所獲得之複數個圖像來設定上述臨限值。
  10. 如請求項3至5及請求項7中任一項之液滴噴出裝置的噴出量評估方法，其中於上述解析處理中，將上述吸收部之灰階與上述周邊部之灰階之平均值設定為上述臨限值。
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