JP2004321979A - 液滴吐出装置、保管庫、並びに液滴吐出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ノズルに連通するキャビティ内の機能性液体を加圧してノズルから機能性液体を吐出する吐出ヘッドを具備するヘッドユニット21と、当該ヘッドユニット21から吐出される機能性液体が貯蔵されたタンクと、当該タンクから機能性液体を吐出ヘッドに供給する液供給路とを有する液滴吐出装置10において、ヘッドユニット21は、当該ヘッドユニット21の使用状態と同じ雰囲気で保管庫50に保管されたものであることを特徴とする。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液滴吐出装置、保管庫、並びに液滴吐出方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、配線パターン等のパターン形成方法として、インクジェット方式(液滴吐出方法)が知られている。インクジェット方式とは、いわゆるインクジェットプリンタでよく知られている印刷技術であり、インクジェット装置(液滴吐出装置)の吐出ヘッドに充填された材料インクの液滴を、吐出ヘッドから基板上に吐出し、定着させるものである。このようなインクジェット方式によれば、微細な領域に材料インクの液滴を正確に吐出できるので、フォトリソグラフィを行うことなく、所望の領域に直接材料インクを定着させることができる。従って、材料の無駄も発生せず、製造コストの低減も図れ、非常に合理的な方法となる。
【0003】
最近では、潤滑油や樹脂等の高粘度液体(機能性液体)を吐出するインクジェット装置が提案されている。このようなインクジェット装置においては、機能性液体が流動する部位、例えば、吐出ヘッド等に加熱手段を設けて、機能性液体を加熱することにより低粘度化を図っている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開2003−019790号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、吐出ピッチや材料インクが異なる複数種類のワークに対して液滴吐出を行う場合においては、ヘッドユニットを複数用意し、対象ワーク毎に当該ヘッドユニットを使い分けるのが効率的であり、この場合、使用しないヘッドユニットをクリーンな環境で保管する必要がある。
その一方で、特許文献1に提案されているように、高粘度液体を吐出する際にヘッドユニットが所定の温度まで加熱されるものの、一旦インクジェット装置から外されて放置された場合には、ヘッドユニットが室温まで冷却され、その温度変化によりヘッドユニット自体が歪んでしまい、吐出ヘッドの吐出精度の悪化を招いてしまうという問題がある。また、加熱状態と冷却状態とが繰り返されることにより、吐出ヘッド内部の駆動部品の膨張と収縮が繰り返され、当該駆動部品の劣化が加速されるという問題がある。
また、生産ラインにおけるワーク交換時には、流動ワークに合わせて取り付けられたヘッドユニットが所定の温度に達して吐出精度が安定するまでに時間がかかるため、生産効率の低下を招くという問題がある。
【0006】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、潤滑油や樹脂等の高粘度の機能性液体を吐出するインクジェット装置において、吐出精度を高度に維持すると共に、吐出ヘッドの目詰まりや駆動部品の劣化を抑制し、生産の高効率化を実現可能とする液滴吐出装置、保管庫、並びに液滴吐出方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用した。
即ち、本発明の液滴吐出装置は、ノズルに連通するキャビティ内の機能性液体を加圧してノズルから機能性液体を吐出する吐出ヘッドを具備するヘッドユニットと、当該ヘッドユニットから吐出される機能性液体が貯蔵されたタンクと、当該タンクから機能性液体を吐出ヘッドに供給する液供給路とを有する液滴吐出装置において、ヘッドユニットは、当該ヘッドユニットの使用状態とほぼ同じ雰囲気で保管庫に保管されたものであることを特徴とする。
ここで、「機能性液体」とは、潤滑油、樹脂、液晶等の高粘度液体を意味するものである。
また、「ヘッドユニット」とは、吐出ヘッドを保持するための部材であって、その吐出ヘッドの数や配置、機能性液体の種類に応じて当該ヘッドユニットは多種、複数用意されている。これら複数のヘッドユニットのうちいずれかのヘッドユニットが選択されて、液滴吐出装置に設置される。また、複数のヘッドユニットのうち不使用の他のヘッドユニットは、後述の保管庫に保管される。また、当該ヘッドユニット又は吐出ヘッドには、高粘度液体を低粘度化して吐出するための加熱手段が設けられている。また、ヘッドユニットの中でも、複数の吐出ヘッドを等間隔で配置した場合には、所謂マルチヘッド構造を有するヘッドユニットとなる。
また、「ヘッドユニットの使用状態」とは、高粘度の機能性液体を吐出するためにヘッドユニットが加熱された状態を意味する。当該使用状態においては、機能性液体は低粘度化され、良好な流動性を有しており、機能性液体を容易に吐出することが可能な状態となっている。
また、「保管庫」とは、ヘッドユニットを保管するものである。また、本発明のヘッドユニットは、液滴吐出装置とは別の位置に設けられている。更に、「雰囲気」とは、温度、湿度、圧力、又は保管庫内に充填される気体の種類等の保管状態を意味する。
本発明によれば、ヘッドユニットは、当該ヘッドユニットの使用状態とほぼ同じ雰囲気内で保管庫に保管される。更に、機能性液体を吐出する前には、ヘッドユニットを保管庫から取り出して液滴吐出装置に設置し、吐出ヘッドを加熱する。この状態で機能性液体を吐出すると、低粘度化された機能性液体が吐出ヘッドから吐出される。
従って、ヘッドユニットの保管状態と、その使用状態がほぼ同じであるので、当該雰囲気の変化に起因するヘッドユニット自体の変形が生じることがなく、吐出精度を高度に維持することが可能になる。また、吐出ヘッドの吐出精度が安定状態となるまでの間、所謂試し打ち等を行う時間を省くことができるので、生産効率を向上させることが可能となる。
【0008】
また、本発明は先に記載の液滴吐出装置であり、吐出ヘッドには機能性液体が充填されていることを特徴とする。
本発明によれば、機能性液体がヘッドユニットの使用状態とほぼ同じ雰囲気で保管することが可能となる。また、吐出ヘッドと機能性液体との温度勾配が生じることがないので、機能性液体の充填に伴う吐出ヘッドの温度変化と、当該温度変化に伴う吐出ヘッドの構成部品の膨張や収縮を防止することができる。
【0009】
また、本発明は先に記載の液滴吐出装置であり、ヘッドユニットは、当該ヘッドユニットの使用温度とほぼ同じ温度条件で、保管庫に保管されたものであることを特徴とする。
本発明によれば、ヘッドユニットの保管状態が、その使用状態とほぼ同じ温度条件であるので、温度変化に起因するヘッドユニットや吐出ヘッドの変形が生じることがなく、吐出精度を高度に維持することが可能になる。また、ヘッドユニットや吐出ヘッドは、加熱状態と冷却状態とを繰り返すことなく保管されるので、吐出ヘッド内部の駆動部品の膨張及び収縮による劣化を防止することが可能となる。また、吐出精度が安定状態となるまでの加熱時間を省くことができるので、生産効率を向上させることが可能となる。
【0010】
また、本発明は先に記載の液滴吐出装置であり、ヘッドユニットは、保管庫に保管されることにより加熱されたものであることを特徴とする。
ここでいう加熱とは、ヘッドユニットの使用温度とほぼ同じ温度になるようにヘッドユニットを保管するための加熱という意味と、液滴吐出装置において吐出ヘッドを加熱する前の予備加熱という意味とを有する。
本発明によれば、保管庫によってヘッドユニットが保管されるだけでなく、液滴吐出装置で吐出ヘッドを加熱する前に、保管庫において予備加熱を施すことができる。
【0011】
また、本発明の保管庫は、ノズルに連通するキャビティ内の機能性液体を加圧してノズルから機能性液体を吐出する吐出ヘッドを具備するヘッドユニットを保管する保管庫であって、ヘッドユニットの使用状態とほぼ同じ雰囲気でヘッドユニットを保管することを特徴とする。
本発明によれば、ヘッドユニットの保管状態と、その使用状態がほぼ同じであるので、当該雰囲気の変化に起因するヘッドユニットや吐出ヘッドの変形が生じるのを防止することができる。また、当該保管庫により保管されたヘッドユニットから機能性液体を吐出した場合には、その吐出精度を高度に維持することが可能になる。また、吐出ヘッドの吐出精度が安定状態となるまでの間、所謂試し打ち等を行う時間を省くことができるので、生産効率を向上させることが可能となる。
【0012】
また、本発明は先に記載の保管庫であり、ヘッドユニットの使用温度とほぼ同じ温度条件でヘッドユニットを保管することを特徴とする。
本発明によれば、ヘッドユニットの保管状態が、その使用状態とほぼ同じ温度条件であるので、温度変化に起因するヘッドユニットの変形が生じることがなく、吐出ヘッドの吐出精度を高度に維持することが可能になる。また、ヘッドユニットは、加熱状態と冷却状態とを繰り返すことなく保管されるので、吐出ヘッド内部の駆動部品の膨張及び収縮による劣化を防止することが可能となる。また、吐出精度が安定状態となるまでの加熱時間を省くことができるので、生産効率を向上させることが可能となる。
【0013】
また、本発明は先に記載の保管庫であり、ヘッドユニットを保管しつつ加熱することを特徴とする。
本発明によれば、保管庫によってヘッドユニットが保管されるだけでなく、液滴吐出装置で吐出ヘッドを加熱する前に、保管庫において予備加熱を施すことができる。
【0014】
また、本発明の液滴吐出方法は、吐出手段を有する吐出ヘッドを具備するヘッドユニットから機能性液体を吐出し、基板上に機能性液体を配置する方法であって、ヘッドユニットの使用状態とほぼ同じ雰囲気でヘッドユニットを保管することを特徴とする。
本発明によれば、ヘッドユニットは、当該ヘッドユニットの使用状態とほぼ同じ雰囲気内で保管庫に保管される。更に、機能性液体を吐出する前には、ヘッドユニットを保管庫から取り出して液滴吐出装置に設置し、吐出ヘッドを加熱する。この状態で機能性液体を吐出すると、低粘度化された機能性液体が吐出ヘッドから吐出される。
従って、ヘッドユニットの保管状態と、その使用状態がほぼ同じであるので、当該雰囲気の変化に起因するヘッドユニットや吐出ヘッドの変形が生じることがなく、吐出精度を高度に維持することが可能になる。また、吐出ヘッドの吐出精度が安定状態となるまでの間、所謂試し打ち等を行う時間を省くことができるので、生産効率を向上させることが可能となる。
【0015】
また、本発明は先に記載の液滴吐出方法であり、吐出ヘッドに機能性液体が充填されている状態で当該ヘッドユニットを保管することを特徴とする。
本発明によれば、機能性液体がヘッドユニットの使用状態とほぼ同じ雰囲気で保管することが可能となる。また、吐出ヘッドと機能性液体との温度勾配が生じることがないので、機能性液体の充填に伴う吐出ヘッドの温度変化と、当該温度変化に伴う吐出ヘッドの構成部品の膨張や収縮を防止することができる。
【0016】
また、本発明は先に記載の液滴吐出方法であり、ヘッドユニットの使用温度とほぼ同じ温度条件でヘッドユニットを保管することを特徴とする。
本発明によれば、ヘッドユニットの保管状態が、その使用状態とほぼ同じ温度条件であるので、温度変化に起因するヘッドユニットの変形が生じることがなく、吐出精度を高度に維持することが可能になる。また、ヘッドユニットは、加熱状態と冷却状態とを繰り返すことなく保管されるので、吐出ヘッド内部の駆動部品の膨張及び収縮による劣化を防止することが可能となる。また、吐出精度が安定状態となるまでの加熱時間を省くことができるので、生産効率を向上させることが可能となる。
【0017】
また、本発明は先に記載の液滴吐出方法であり、ヘッドユニットを保管しつつ加熱することを特徴とする。
本発明によれば、保管庫によってヘッドユニットが保管されるだけでなく、液滴吐出装置で吐出ヘッドを加熱する前に、保管庫において予備加熱を施すことができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の液滴吐出装置の実施の形態の一例を模式図である。
【0019】
図1において、液滴吐出装置10は、ベース112と、ベース112上に設けられ、基板20を支持する基板ステージ22と、ベース112と基板ステージ22との間に介在し、基板ステージ22を移動可能に支持する第1移動装置(移動装置)114と、基板ステージ22に支持されている基板20に対して処理液体を吐出可能な吐出ヘッド34を備えたヘッドユニット21と、ヘッドユニット21を移動可能に支持する第2移動装置116と、液晶材料等の機能性液体が貯蔵されたタンク26と、当該機能性液体をヘッドユニット21に供給する液供給路27と、ヘッドユニット21の液滴の吐出動作を制御する制御装置23とを備えている。更に、液滴吐出装置10は、ベース112上に設けられている重量測定装置としての電子天秤(不図示)と、キャッピングユニット25と、クリーニングユニット24とを有している。また、第1移動装置114及び第2移動装置116を含む液滴吐出装置10の動作は、制御装置23によって制御される。
【0020】
第1移動装置114はベース112の上に設置されており、Y方向に沿って位置決めされている。第2移動装置116は、支柱16A、16Aを用いてベース112に対して立てて取り付けられており、ベース112の後部12Aにおいて取り付けられている。第2移動装置116のX方向(第2の方向)は、第1移動装置114のY方向(第1の方向)と直交する方向である。ここで、Y方向はベース112の前部12Bと後部12A方向に沿った方向である。これに対してX方向はベース112の左右方向に沿った方向であり、各々水平である。また、Z方向はX方向及びY方向に垂直な方向である。
【0021】
第1移動装置114は、例えばリニアモータによって構成され、ガイドレール140、140と、このガイドレール140に沿って移動可能に設けられているスライダー142とを備えている。このリニアモータ形式の第1移動装置114のスライダー142は、ガイドレール140に沿ってY方向に移動して位置決め可能である。
【0022】
また、スライダー142はZ軸回り(θZ)用のモータ144を備えている。このモータ144は、例えばダイレクトドライブモータであり、モータ144のロータは基板ステージ22に固定されている。これにより、モータ144に通電することでロータと基板ステージ22とは、θZ方向に沿って回転して基板ステージ22をインデックス(回転割り出し)することができる。すなわち、第1移動装置114は、基板ステージ22をY方向(第1の方向)及びθZ方向に移動可能である。
【0023】
基板ステージ22は基板20を保持し、所定の位置に位置決めするものである。また、基板ステージ22は不図示の吸着保持装置を有しており、吸着保持装置が作動することにより、基板ステージ22の穴46Aを通して基板20を基板ステージ22の上に吸着して保持する。
【0024】
第2移動装置116はリニアモータによって構成され、支柱16A、16Aに固定されたコラム16Bと、このコラム16Bに支持されているガイドレール62Aと、ガイドレール62Aに沿ってX方向に移動可能に支持されているスライダー160とを備えている。スライダー160はガイドレール62Aに沿ってX方向に移動して位置決め可能であり、ヘッドユニット21はスライダー160に取り付けられている。
【0025】
ヘッドユニット21は、揺動位置決め装置としてのモータ62、64、67、68を有している。モータ62を作動すれば、ヘッドユニット21は、Z軸に沿って上下動して位置決め可能である。このZ軸はX軸とY軸に対して各々直交する方向(上下方向)である。モータ64を作動すると、ヘッドユニット21は、Y軸回りのβ方向に沿って揺動して位置決め可能である。モータ67を作動すると、ヘッドユニット21は、X軸回りのγ方向に揺動して位置決め可能である。モータ68を作動すると、ヘッドユニット21は、Z軸回りのα方向に揺動して位置決め可能である。すなわち、第2移動装置116は、ヘッドユニット21をX方向(第1の方向)及びZ方向に移動可能に支持するとともに、このヘッドユニット21をθX方向、θY方向、θZ方向に移動可能に支持する。
【0026】
このように、図1のヘッドユニット21は、スライダー160において、Z軸方向に直線移動して位置決め可能で、α、β、γに沿って揺動して位置決め可能であり、ヘッドユニット21の液滴吐出面11Pは、基板ステージ22側の基板20に対して正確に位置あるいは姿勢をコントロールすることができる。
【0027】
図2は、図1の液滴吐出装置10を矢視Aから見た側面図と、ヘッドユニット21を保管する保管庫50の断面とを示す図である。
図2に示すようにヘッドユニット21a(21)は、液滴吐出装置10に着脱可能に保持されている。また、ヘッドユニット21は、液晶材料を吐出するための吐出ヘッド34と、吐出ヘッド34を加熱するヘッドヒータ34aとを備えている。このようなヘッドユニット21aは、不使用時に保管庫50によって保管される。また、保管庫50には予め種種のヘッドユニット21b、21c(21)が保管されており、ヘッドユニット21b、21cを使用する際には、保管庫50から取り出して、液滴吐出装置10に設置される。このように、液滴吐出装置10は、保管庫50内のヘッドユニット20のいずれかを選択的に使用するようになっている。
ここで、種種のヘッドユニットとは、ある所定の吐出パターンを専用に形成する専用ヘッドや、多様なパターンに応じて吐出パターンを形成する汎用ヘッドを意味している。専用ヘッドにおいては、機能性液体を含む液体材料の種類や、吐出パターンに応じた吐出ヘッド34の配置位置等がそれぞれ異なっており、その形態は様々である。吐出ヘッド34の数は単数でも複数でもよい。
【0028】
保管庫50は、容器51と、加熱装置52と、温度制御装置53とから構成されている。容器51は、不使用のヘッドユニット21b、21cを内部に保持すると共に、その壁部にヒータを備えており、当該ヒータは加熱装置52が供給する電力によって容器51内を加熱するようになっている。温度制御装置53は、予め設定された所定の温度値を有しており、容器51内の温度が当該所定の温度値に追従するように加熱装置52の電力供給を制御している。なお、保管庫50内においては、温度だけでなく、湿度、圧力、充填される気体の種類が、使用条件と同じになるように設定されている。
また、ヘッドユニット21(21a、21b、21c)には、液晶材料等の機能性液体が予め充填されていてもよい。この場合、機能性液体がヘッドユニット21と共に使用状態と同じ温度条件で保管される。
このように所定の温度制御された保管庫50においては、吐出装置10が液晶材料を吐出する際の吐出ヘッド34の温度で、不使用のヘッドユニット21b、21cを保管するようになっている。
【0029】
図3は、ヘッドユニットの一例として挙げた所謂マルチヘッド構造を有するヘッドユニット21aを示す平面図である。
図3に示すように、ヘッドユニット21aは、前記の吐出ヘッド34を6個ずつ2列にして計12個配置し、保持固定したものである。これら吐出ヘッド34…は、通常、所定角度斜めに配置することにより、そのノズル間の見掛け上のピッチを短くし、吐出間隔をより狭めて吐出精度を高めるようにしている。なお、この吐出ヘッド34…は、大型の基板に対応した大きさとなっていることから、基本的にはこれが図1に示したX軸方向に移動することはなく、基板のみが図1に示したY軸方向に移動するようになっている。ただし、基板がその印字幅を超える大型のものであって、これに塗布を行う場合には、X軸方向への移動(改行動作)を行うようになっている。
【0030】
図1に戻り、ヘッドユニット21は、液滴吐出方式により液晶材料(機能性液体)等の液体材料をノズルから吐出するものである。液滴吐出方式としては、圧電体素子としてのピエゾ素子を用いてインクを吐出させるピエゾ方式、液体材料を加熱し発生した泡(バブル)により液体材料を吐出させる方式等、公知の種々の技術を適用できる。このうち、ピエゾ方式は、液体材料に熱を加えないため、材料の組成等に影響を与えないという利点を有する。なお、本例では、上記ピエゾ方式を用いる。
【0031】
図4は、ピエゾ方式による液体材料の吐出原理を説明するための図である。図4において、液体材料を収容する液室(キャビティ)31に隣接してピエゾ素子32が設置されている。液室31には、液体材料を収容する材料タンクを含む液体材料供給系35を介して液体材料が供給される。ピエゾ素子32は駆動回路33に接続されており、この駆動回路33を介してピエゾ素子32に電圧が印加される。ピエゾ素子32を変形させることにより、液室31が変形し、ノズル30から液体材料が吐出される。このとき、印加電圧の値を変化させることにより、ピエゾ素子32の歪み量が制御され、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子32の歪み速度が制御される。すなわち、ヘッドユニット21では、ピエゾ素子32への印加電圧の制御により、ノズル30からの液体材料の吐出の制御が行われる。
【0032】
図1に戻り、電子天秤(不図示)は、ヘッドユニット21のノズルから吐出された液滴の一滴の重量を測定して管理するために、例えば、ヘッドユニット21のノズルから、5000滴分の液滴を受ける。電子天秤は、この5000滴の液滴の重量を5000の数字で割ることにより、一滴の液滴の重量を正確に測定することができる。この液滴の測定量に基づいて、ヘッドユニット21から吐出する液滴の量を最適にコントロールすることができる。
【0033】
クリーニングユニット24は、ヘッドユニット21のノズル等のクリーニングをデバイス製造工程中や待機時に定期的にあるいは随時に行うことができる。キャッピングユニット25は、ヘッドユニット21の液滴吐出面11Pが乾燥しないようにするために、デバイスを製造しない待機時にこの液滴吐出面11Pにキャップをかぶせるものである。
【0034】
ヘッドユニット21が第2移動装置116によりX方向に移動することで、ヘッドユニット21を電子天秤、クリーニングユニット24あるいはキャッピングユニット25の上部に選択的に位置決めさせることができる。つまり、デバイス製造作業の途中であっても、ヘッドユニット21をたとえば電子天秤側に移動すれば、液滴の重量を測定できる。またヘッドユニット21をクリーニングユニット24上に移動すれば、ヘッドユニット21のクリーニングを行うことができる。ヘッドユニット21をキャッピングユニット25の上に移動すれば、ヘッドユニット21の液滴吐出面11Pにキャップを取り付けて乾燥を防止する。
【0035】
つまり、これら電子天秤、クリーニングユニット24、およびキャッピングユニット25は、ベース112上の後端側で、ヘッドユニット21の移動経路直下に、基板ステージ22と離間して配置されている。基板ステージ22に対する基板20の給材作業及び排材作業はベース112の前端側で行われるため、これら電子天秤、クリーニングユニット24あるいはキャッピングユニット25により作業に支障を来すことはない。
【0036】
図1に示すように、基板ステージ22のうち、基板20を支持する以外の部分には、ヘッドユニット21が液滴を捨打ち或いは試し打ち(予備吐出)するための予備吐出エリア(予備吐出領域)152が、クリーニングユニット24と分離して設けられている。この予備吐出エリア152は、図1に示すように、基板ステージ22の後端部側においてX方向に沿って設けられている。この予備吐出エリア152は、基板ステージ22に固着され、上方に開口する断面凹字状の受け部材と、受け部材の凹部に交換自在に設置されて、吐出された液滴を吸収する吸収材とから構成されている。
【0037】
タンク26及び液供給路27は、加熱手段を備えている。当該加熱手段は、吐出ヘッド34から吐出される液晶材料等の機能性液体を予め加熱及び保温する機能を有する。従って、液晶材料等の機能性液体は好適に低粘度化された状態で吐出ヘッド34に流動する。
【0038】
基板20としては、ガラス基板、シリコン基板、石英基板、セラミックス基板、金属基板、プラスチック基板、プラスチックフィルム基板など各種のものを用いることができる。また、これら各種の素材基板の表面に半導体膜、金属膜、誘電体膜、有機膜などが下地層として形成されたものも含まれる。また、上記プラスチックとしては、例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルケトンなどが用いられる。
【0039】
液体材料としては、液晶材料が採用され、液晶材料の中でもネマティック液晶が好適に採用される。
なお、本例では液滴吐出装置10を用いて液晶を吐出する場合について説明するが、潤滑油、樹脂等の高粘度液体を液体材料として用いる場合であっても、本発明が適用可能である。
【0040】
次に、図2を参照して本発明の液滴吐出方法について説明する。
本例においては、基板20への液滴吐出工程の前に、液滴吐出装置10にヘッドユニット21を設置する。
ヘッドユニット21aは、予め保管庫50によって保管されたものである。保管庫50においては、温度制御装置53が加熱装置52を制御することによりヘッドユニット21を液滴吐出装置の使用状態と同じ温度で保管している。このようにヘッドユニット21が予め加熱されているので、ヘッドヒータ34aは、吐出ヘッド34の温度が低下しないように適宜加熱もしくは、保温すればよい。
また、ヘッドユニット21aに予め液晶材料が充填されている場合には、当該液晶材料も液滴吐出装置の使用状態で保管されている。
【0041】
次に、ヘッドユニット21aから液晶材料を吐出する液滴吐出工程を行う。
この液滴吐出工程においては、タンク26内の液晶材料を液供給路27を介して吐出ヘッド34から吐出する。ここで、液晶材料は、タンク26及び液供給路27が備える加熱手段によって所定の温度まで加熱され、また、吐出ヘッド34のヘッドヒータ34aにより更に加熱され、容易に吐出可能となる粘度まで低粘度化される。この状態おいて、液滴吐出装置10に設定された電子データのパターンに応じて、上述のピエゾ方式により液晶材料が基板20上に吐出される。
ここで、上記のようにヘッドユニット21aが使用温度で保管されているので、吐出精度が安定するまで待機する必要がなく、また、液晶材料の試し打ちを行う必要がない。また、保管庫50による保管状態と、液滴吐出装置10の使用状態とが同じ温度条件であるので、吐出ヘッド34を構成する駆動部品等が膨張、収縮することがない。また、ヘッドユニット21aは、保管庫50によって保管されると共に予備加熱されているので、低粘度化された液晶材料を吐出する。
【0042】
次に、ヘッドユニット21aと他のヘッドユニット21とを交換して、液滴吐出工程を行う。
ヘッドユニット21aとは異なるヘッドユニット、例えばヘッドユニット21bを用いて液晶材料を吐出する場合には、ヘッドユニット21aを液滴吐出装置10から取り外し、保管庫50に予め保管されているヘッドユニット21bと交換する。なお、ヘッドユニット21bは、上記と同様に使用状態と同じ温度で保管されているものである。
【0043】
このように交換されたヘッドユニット21bを用いる場合であっても、吐出精度が安定するまで待機する必要がなく、液晶材料の試し打ちを行う必要がなく、また、吐出ヘッド34を構成する駆動部品等が膨張、収縮することがない。また、このヘッドユニット21bは保管庫50に保管されると共に、予備加熱されているので、低粘度化された液晶材料を吐出する。
なお、ヘッドユニット21a、21bだけでなく、ヘッドユニット21cも吐出パターンや吐出材料に応じて使用される。
【0044】
上述したように液滴吐出装置10においては、ヘッドユニット21(21a、21b、21c)の保管状態が、その使用状態と同じ温度条件であるので、温度変化に起因する吐出ヘッドの変形が生じることがなく、吐出精度を高度に維持することが可能になる。また、ヘッドユニット21は、加熱状態と冷却状態とを繰り返すことなく保管されるので、吐出ヘッド34内部の駆動部品の膨張及び収縮による劣化を防止することが可能となる。また、吐出精度が安定状態となるまでの加熱時間を省くことができるので、生産効率を向上させることが可能となる。
更に、液晶材料をヘッドユニット21の使用状態と同じ雰囲気で保管することが可能となり、吐出ヘッド21と液晶材料との温度勾配が生じることがないので、機能性液体の充填に伴う吐出ヘッド34の温度変化と、当該温度変化に伴う吐出ヘッド34の構成部品の膨張や収縮を防止することができる。
更に、液滴吐出装置10のヘッドヒータ34aが吐出ヘッド34を加熱する前に、保管庫50において予備加熱を施すことができる。
【0045】
次に、上述の液滴吐出装置10を用いた液晶表示装置の製造方法について説明する。
図5は液滴吐出装置10を用いて製造される液晶表示装置(以下「本液晶パネル」という)の層構成の概略を示す断面図、図6は表示面側から見た本液晶パネルの概略を示す平面図である。ただし、例えば偏光板や位相差板など本発明の説明に不要な要素は省略している。実際の液晶装置には偏光板や位相差板が備えられる。また、各構成要素の寸法や数は実体を反映するものではない。
なお、以下の説明において、液晶の駆動方式は便宜上パッシブマトリクス方式としたが、他の方式、例えばアクティブマトリクス方式その他であっても差し支えない。
【0046】
図5および図6に示すように、本液晶パネルは、基本的には、離間して対向配置された一対のガラス基板、すなわち第1基板210および第2基板220とがシール材230を介して貼合され、これら一対の基板210、220に挟持されて表示領域となる部分の周囲を囲んで形成されたシール材230に囲まれたセル240内に液晶材料241が設けられている。この液晶材料241は、上述の液滴吐出装置10が吐出することにより設けられている。
【0047】
第1基板210の内側面には、基板側から順に、インジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide、 以下、ITOと略記する)等の透明導電膜からなる多数のストライプ状の第1電極212…、およびポリイミド樹脂からなる配向膜211が形成されている。第1電極212…は、一方の端末がシール材230より外側の基板上に延出し接続端末を形成している。第1電極212…の上には、ポリイミド樹脂からなる配向膜211が形成されている。配向膜211は、所定の方向に配向処理されている。
第2基板220の内側面には、基板側から順に、画素領域に対応してR(赤)、G(緑)、B(青)の順に配列されたカラーフィルタ223…と、セルギャップを隔てて第1電極212…と交差する位置に形成されたITOなどの透明導電材からなる多数のストライプ状の第2電極222…と、ポリイミド樹脂からなる配向膜221とが形成されている。第2電極222…は、一方の端末がシール材230より外側の基板上に延出し、接続端末を形成している。配向膜221は、所定の方向に配向処理されている。
また、セル240内には外圧に抗してセルギャップを一定に保つスペーサ242…が散布されている。
【0048】
本液晶パネルにおいて、第1基板の外側面には、全面に位相差板および偏光板が設けられているが、図示および説明を省略する。
本液晶パネルは、概略、図7(a)から図7(e)に示す工程を経て製造される。
先ず、配向膜形成工程として、図7(a)に示すように、第1基板210の一方の面にフォトリソグラフィによりストライプ状の第1電極212、212…を形成し、更に、その上の表示領域となる部分に配向膜211を形成し、所定の方向に配向させる。この第1電極212…は、一方の端末が接続端末となるように、後に形成されるシール材より外側の基板上に延出させる。
【0049】
次に、図7(b)に示すように、シール材形成工程と、スペーサ散布工程と、液晶材料吐出工程とを施す。
シール材形成工程においては、光硬化性樹脂インクを用いて配向膜211を囲むように未硬化のシール材230を形成する。
スペーサ散布工程においては、配向膜221上にスペーサ242を散布する。
液晶材料吐出工程においては、上述の液滴吐出装置10を用いて、液晶材料240を吐出する。ここで、液晶材料240は吐出ヘッド34が加熱されることによって低粘度化されており、ノズルの目詰まりが生じることなく吐出される。更に、吐出ヘッド34を保持するヘッドユニット21が液晶材料240を吐出するの温度条件で、保管庫50の予め保管されているので、吐出ヘッド34の温度変化に起因する膨張や収縮を防止することができ、高度の吐出精度で液晶材料240が吐出される。従って、未硬化のシール材230の近傍に液晶材料240を吐出しても、当該シール材230に接触することがない。
【0050】
これとは別に、図7(c)に示すように、第2基板220の一方の面には、詳細を省略するがカラーフィルタ223、223…を形成し、その上に第2電極222…を形成し、さらにその上に配向膜形成工程として、その上に配向膜221を形成し、所定の方向に配向させる。第2電極222…は一方の端末が接続端末となるように、第1基板上に形成されるシール材より外側の基板上に延出させる。
【0051】
次に、図7(d)に示すように、貼り合わせ工程を行う。当該工程においては、第1基板210を反転させた状態で第1基板210と第2基板220とを、それぞれ配向膜211、221が内側を向くように重ね合わせて圧着する。
なお、第2基板220を反転させて圧着してもよい。
【0052】
次いで、図7(e)に示すように、シール材硬化工程を行う。当該工程においては、表示面となる第1基板210の外側からフィルタF1を通して高圧水銀灯の光を照射し、紫外線により未硬化のシール材230を硬化させる。この際、光照射と加熱とを併用すると、硬化が更に促進され、短時間に完全硬化が達成される。
このような図7(a)から図7(e)までの一連の工程を行うことにより、本液晶パネルが完成する。
【0053】
上述したように、液晶材料240が上述の液滴吐出装置を用いて吐出されているので、先に記載した液滴吐出装置の効果と同様の効果を奏する。
【0054】
以下、先に記載した液晶パネルを備えた電子機器の具体例について図8に基づき説明する。
図8(a)は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図8(a)において、符号1000は携帯電話本体を示し、符号1001は前記の液晶表示装置を用いた表示部を示している。
図8(b)は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図8(b)において、符号1100は時計本体を示し、符号1101は前記の液晶表示装置を用いた表示部を示している。
図8(c)は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図8(c)において、符号1200は情報処理装置、符号1201はキーボードなどの入力部、符号1202は前記の液晶表示装置を用いた表示部、符号1203は情報処理装置本体を示している。
【0055】
図8(a)〜(c)に示すそれぞれの電子機器は、前記の実施形態の液晶表示装置を用いた表示部を備えたものであるので、先の実施形態の液晶表示装置と同様の効果を奏する。
これらの電子機器を製造するには、前記の実施形態の液晶表示装置を、携帯電話、携帯型情報処理装置、腕時計型電子機器などの各種電子機器の表示部に組み込むことにより製造される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液滴吐出装置の実施の形態の一例を示す模式図。
【図2】液滴吐出装置の側面と保管庫の断面を示す図。
【図3】ヘッドユニット21aを示す平面図、及び断面図。
【図4】ピエゾ方式による液状材料の吐出原理を説明するための図。
【図5】液滴吐出装置を用いて製造される液晶表示装置を示す断面図。
【図6】液滴吐出装置を用いて製造される液晶表示装置を示す平面図。
【図7】液晶表示装置の製造工程を模式的に示す図。
【図8】液晶表示装置を備える電子機器を示す図。
【符号の説明】
10…液滴吐出装置、21…ヘッドユニット、26…タンク、27…液供給路、31…液室(キャビティ)、34…吐出ヘッド、50…保管庫、52…加熱装置、240…液晶材料(機能性液体)
Claims (11)
- ノズルに連通するキャビティ内の機能性液体を加圧して前記ノズルから前記機能性液体を吐出する吐出ヘッドを具備するヘッドユニットと、当該ヘッドユニットから吐出される前記機能性液体が貯蔵されたタンクと、当該タンクから前記機能性液体を前記吐出ヘッドに供給する液供給路とを有する液滴吐出装置において、
前記ヘッドユニットは、当該ヘッドユニットの使用状態とほぼ同じ雰囲気で保管庫に保管されたものであることを特徴とする液滴吐出装置。 - 前記吐出ヘッドには前記機能性液体が充填されていることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出装置。
- 前記ヘッドユニットは、当該ヘッドユニットの使用温度とほぼ同じ温度条件で、前記保管庫に保管されたものであることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出装置。
- 前記ヘッドユニットは、前記保管庫に保管されることにより加熱されたものであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の液滴吐出装置。
- ノズルに連通するキャビティ内の機能性液体を加圧して前記ノズルから前記機能性液体を吐出する吐出ヘッドを具備するヘッドユニットを保管する保管庫であって、
前記ヘッドユニットの使用状態とほぼ同じ雰囲気で前記ヘッドユニットを保管することを特徴とする保管庫。 - 前記ヘッドユニットの使用温度とほぼ同じ温度条件で前記ヘッドユニットを保管することを特徴とする請求項5に記載の保管庫。
- 前記ヘッドユニットを保管しつつ加熱することを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の保管庫。
- 吐出手段を有する吐出ヘッドを具備するヘッドユニットから機能性液体を吐出し、基板上に前記機能性液体を配置する方法であって、
前記ヘッドユニットの使用状態とほぼ同じ雰囲気で前記ヘッドユニットを保管することを特徴とする液滴吐出方法。 - 前記吐出ヘッドに前記機能性液体が充填されている状態で前記ヘッドユニットを保管することを特徴とする請求項8に記載の液滴吐出方法。
- 前記ヘッドユニットの使用温度とほぼ同じ温度条件で前記ヘッドユニットを保管することを特徴とする請求項8に記載の液滴吐出方法。
- 前記ヘッドユニットを保管しつつ加熱することを特徴とする請求項8から請求項10のいずれかに記載の液滴吐出方法。
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