JP2004337708A - 液滴吐出装置、カラーフィルター製造装置、カラーフィルター及びその製造方法、液晶装置、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】液滴吐出ヘッドのノズル内に詰まった異物を確実に取り除くことのできる液滴吐出装置、これを用いたカラーフィルター製造装置、カラーフィルター及びその製造方法、液晶装置、電子機器を提供する。
【解決手段】被処理基材上にパターン形成用材料を含有する液状体を吐出して所望形状のパターンを形成する液滴吐出装置であって、複数の液滴吐出ヘッド３４と、液滴吐出ヘッド３４を吸引するキャッピングユニット１１０とを備え、液滴吐出ヘッド３４には液滴を吐出する複数の液滴吐出部１８が設けられ、キャッピングユニット１１０には液滴吐出部１８を覆うキャップ部１１１が設けられるとともに、液滴吐出ヘッド３４を吸引する吸引手段１１７が備えられ、キャップ部１１１には吸引手段１１７と連通する異物除去部１１６が設けられ、異物除去部１１６が液滴吐出部１８内部の異物を取り除くことを特徴とする。
【選択図】 図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液滴吐出装置、カラーフィルター製造装置、カラーフィルター及びその製造方法、液晶装置、電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータディスプレイや大型テレビジョン等の電子機器の発達に伴い、液晶表示装置、特にカラー液晶表示装置の使用が増加している。この種の液晶表示装置には、通常、表示画像をカラー化するためにカラーフィルターが用いられている。カラーフィルターには、例えばガラス基板に対してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のインクを所定のパターンで吐出させ、このインクを基板上で乾燥させることで着色層を形成するものがある。このような基板に対してインクを吐出する方式としては、例えばインクジェット方式の液滴吐出装置が採用されている。
【０００３】
インクジェット方式の液滴吐出装置を採用した場合、インクジェットヘッドからガラス基板に対して所定量のインクを吐出して着弾させる。この場合、例えば直交する２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動可能、および任意の回転軸を中心として回転可能とされたＸＹθステージにガラス基板を搭載し、インクジェットヘッドを固定したタイプの装置を用いることができる。このタイプの装置は、ＸＹθステージの駆動によりインクジェットヘッドに対してガラス基板を所定の位置に位置決めした後、ガラス基板をＸ方向、Ｙ方向に走査しながらインクジェットヘッドからインクを吐出することで、ガラス基板の所定の位置にインクを着弾させる構成となっている。
【０００４】
上述した液滴吐出装置に限らず、ほとんどの液滴吐出装置はそのインクジェットヘッドのノズルに対して吸引などのクリーニングを実施している。例えば、下記の特許文献１に開示されているインクジェット記録装置（液滴吐出装置）は、ノズル群を有する印字ブロック（インクジェットヘッド）と、その印字ブロックのクリーニング時に１個の印字ブロックのノズル群を密閉状態とする吸引用のキャップとを備えている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１−２６４８５３号公報 （第２頁、第３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の液滴吐出装置においてノズルを吸引する際には、インクジェットヘッドを囲ってノズル群を同時に吸引していたため、異物が詰まっていない正常なノズルも詰まったノズルも吸引されていた。そのため、吸引力は、正常なノズルからインクを吸引するのに使われ、ノズルに詰まった異物の吸引にはあまり使われない。つまり、ノズルに詰まっている異物が取れ難いという問題があった。
【０００７】
また、異物の吸引を断続的に行い、ノズル内に詰まった異物に振動を与えることも行われている。しかしながら、吸引力は正常なノズルからインクを吸引するのに使われるため、ノズルに詰まった異物にはそれほど振動が与えられていなかった。つまり、吸引を断続的に行ってもノズルに詰まっている異物が取れ難いという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、液滴吐出ヘッドのノズル内に詰まった異物を確実に取り除くことのできる液滴吐出装置、これを用いたカラーフィルター製造装置、カラーフィルター及びその製造方法、液晶装置、電子機器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の液滴吐出装置は、被処理基材上にパターン形成用材料を含有する液状体を吐出することにより所望形状のパターンを形成する液滴吐出装置であって、前記被処理基材の流れ方向と交差する方向に配列された複数の液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドを覆って吸引するキャッピングユニットとを備え、前記液滴吐出ヘッドと前記キャッピングユニットとは相対移動可能に配置され、前記液滴吐出ヘッドには、前記液状体の液滴を吐出する複数の液滴吐出部が設けられ、前記キャッピングユニットには、前記液滴吐出部を覆うキャップ部が設けられるとともに、前記液滴吐出ヘッドを吸引する吸引手段が備えられ、前記キャップ部には、前記吸引手段と連通する異物除去部が設けられ、該異物除去部が、所定個数の前記液滴吐出部を吸引して、その内部に詰まった異物を取り除くことを特徴とする。
【００１０】
すなわち、本発明の液滴吐出装置は、キャッピングユニットのキャップ部が、液滴吐出ヘッドの液滴吐出部を覆い、吸引手段により異物除去部が所定個数の液滴吐出部を吸引してその内部に詰まった異物を取り除いている。
そのため、従来の液滴吐出装置では吸引手段の吸引力が全ての液滴吐出部に分散していたのに対して、吸引手段の吸引力は所定個数の液滴吐出部に集中させることができる。所定個数の液滴吐出部に吸引力を集中させることができるため、液滴吐出部内に詰まった異物を確実に取り除くことができる。
【００１１】
上記の構成を実現するために、より具体的には、キャップ部には、液滴吐出部を所定個数ずつ覆う凹部が設けられ、キャップ部と液滴吐出部とが接触しないように配置されていることが望ましい。
この構成によれば、凹部を設けたことにより、キャップ部と液滴吐出部とが接触しないため、液滴吐出部内の液状体とキャップ部とが接触しない。そのため、液滴吐出部内の液状体の液面の形態（メニスカス）が乱れることがなく、液滴の飛行軌跡が安定し、着弾位置が乱れることがない。
【００１２】
上記の構成を実現するために、より具体的には、キャップ部には１つの異物除去部が設けられ、異物除去部からキャップ部の端部までの寸法が、液滴吐出ヘッドに設けられた複数の液滴吐出部を全て覆う寸法で形成され、液滴吐出ヘッドとキャッピングユニットとが相対移動しながら、液滴吐出部を吸引することが望ましい。
この構成によれば、異物除去部が１つであるため、異物除去部につながる配管などの部品を減らすことができ、キャッピングユニットの構造を簡略化することができる。キャッピングユニットの構造が簡略化されると、上述した配管などの這い回しが容易となりキャッピングユニットを移動させやすくなるため、液滴吐出部に詰まった異物を取り除きやすくなる。
また、異物除去部からキャップ部の端部までの寸法が、液滴吐出ヘッドに設けられた複数の液滴吐出部を全て覆う寸法で形成されているので、キャッピングユニットが移動しても、液滴吐出部を全て覆うことができる。そのため、キャッピングユニットを移動させても、異物が詰まっていない液滴吐出部を塞ぐことができ、液滴吐出部に詰まった異物を取り除くことができる。
【００１３】
上記の構成を実現するために、より具体的には、吸引手段が、液滴吐出部の吸引を連続して行ってもよい。
この構成によれば、液滴吐出部の吸引を連続して行うため、液滴吐出部内に詰まった異物に継続して吸引力を与えることができる。連続して吸引すると、吸引手段の最大の吸引力を働かせられる時間の割合が長くなり、液滴吐出部内に詰まった異物を取り除きやすくなる。
【００１４】
上記の構成を実現するために、より具体的には、吸引手段が、液滴吐出部の吸引を断続的に行ってもよい。
この構成によれば、液滴吐出部の吸引を断続的に行うため、液滴吐出部内に詰まった異物に振動を与えることができる。連続的に吸引した時と比較して、断続的に吸引した方が異物は揺さぶられて動きやすくなる。そのため、液滴吐出部内に詰まった異物をより取り除きやすくなる。
【００１５】
上記の構成を実現するために、より具体的には、液滴吐出ヘッドには、液滴吐出部に液状体を供給する液状体供給部が設けられ、液状体供給部の液滴吐出部に対向した面には、通電されるとその形状が変化して液状体供給部の体積を変化させる圧電素子が備えられ、吸引手段の吸引とタイミングを合わせて圧電素子に通電し、液状体供給部の体積を変化させて、その内部の液状体を押圧してもよい。より望ましくは、上記圧電素子としてピエゾ素子を用いても良い。
この構成によれば、吸引手段の吸引とタイミングを合わせて圧電素子により上記液状体を押圧することができる。圧電素子が上記液状体を押圧すると、液状体供給部内の上記液状体の圧力が上昇する。すると、液滴吐出部に詰まった異物に、吸引手段の吸引力と上記液状体の圧力による液滴吐出方向の力とが加わり、異物が取り除かれやすくなる。
【００１６】
上記の構成を実現するために、より具体的には、キャッピングユニットが、異物除去部に所定の液体を流入させる流入手段を備え、所定の液体を異物除去部から液滴吐出部に流入させてもよい。
この構成によれば、上記所定の液体が異物除去部から液滴吐出部に流入するため、液滴吐出部内に詰まっていた異物は上記所定の液体に押し流される。異物は液滴吐出部内に液滴の吐出方向に向かって流入して詰まるので、上述したように異物除去部から液滴吐出部に向かう方向に押されれば、容易に押し戻すことができる。つまり、液滴吐出部内に詰まった異物をより取り除きやすくなる。
【００１７】
上記の構成を実現するために、より具体的には、所定の液体が、パターン形成用材料を含有する液状体であってもよい。
この構成によれば、異物を押し戻す上記所定の液体として、パターン形成用材料を含有する前記液状体を用いている。そのため、液滴吐出部内の異物を取り除いた後、液滴吐出ヘッド内に上記液状体を再充填させる等の作業を行う必要がなく、液滴を比較的早く吐出させることができる。
【００１８】
上記の構成を実現するために、より具体的には、所定の液体が、液滴吐出ヘッドを洗浄する際に用いられる洗浄液であってもよい。
この構成によれば、異物を押し戻す上記所定の液体として、液滴吐出ヘッドを洗浄する際に用いられる洗浄液を用いている。そのため、異物を取り除く際に液滴吐出部および液滴吐出ヘッド内部の洗浄を同時に行うことができ、異物が再び詰まりにくくすることができる。
【００１９】
上記の構成を実現するために、より具体的には、被処理基材上に形成されたパターンの形成不良を検出する検査部と、キャッピングユニットを駆動制御する制御部と、を備え、制御部は、検査部の出力に基づき、キャッピングユニットがパターンの形成不良に対応する液滴吐出部に詰まった異物を異物除去部で除去するように制御してもよい。
この構成によれば、検査部の出力に基づき、制御部により自動的にパターンの形成不良に対応する液滴吐出部に詰まった異物が異物除去部で取り除かれる。そのため、なんら操作を行うことなく液滴吐出部の詰まりの検出から、その検出した液滴吐出部に詰まった異物の取り除きまでを行うことができる。
【００２０】
本発明のカラーフィルター製造装置は、異なる色の着色層を備えたカラーフィルターを製造するカラーフィルター製造装置であって、上記本発明の液滴吐出装置が複数備えられ、各液滴吐出装置で用いる前記液状体がそれぞれ異なる色の色素を含み、各液滴吐出装置が異なる色の着色層をそれぞれ形成することを特徴とする。
すなわち、本発明のカラーフィルター製造装置は、異なる色の着色層、例えばＲ、Ｇ、Ｂの着色層をそれぞれ形成する複数の液滴吐出装置を備え、この液滴吐出装置が上記本発明の液滴吐出装置で構成されたものである。この構成によれば、メンテナンスコスト低減を図ることができるカラーフィルター製造装置を実現することができる。
【００２１】
本発明のカラーフィルターの製造方法は、異なる色の着色層を備えたカラーフィルターの製造方法であって、上記本発明のカラーフィルター製造装置を用いて前記着色層を形成することを特徴とする。
この構成によれば、メンテナンスコスト低減を図りながらカラーフィルターを製造することが可能となり、製造コスト低減を図ることができる。
【００２２】
本発明のカラーフィルターは、異なる色の着色層を備えたカラーフィルターであって、上記本発明のカラーフィルターの製造方法により製造されたことを特徴とする。
この構成によれば、安価で品質の良いカラーフィルターを提供することができる。
【００２３】
本発明の液晶装置は、一対の基板間に液晶が挟持された液晶装置であって、上記本発明のカラーフィルターを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、安価で品質の良いカラー液晶表示装置を提供することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１から図１１を参照して説明する。
図１は本実施形態のカラーフィルター製造装置の概略構成図であり、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色層を備えたカラーフィルターを製造するための装置である。
本実施形態のカラーフィルター製造装置１は、図１に示すように、上流側からインク受容層形成装置２、Ｒ着色層形成装置３、Ｇ着色層形成装置４、Ｂ着色層形成装置５、本焼成装置６（加熱装置）が配置され、これらの装置が任意の搬送装置（図示略）を介して連結されたものである。このカラーフィルター製造装置１には、Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色層のパターンを区画する隔壁（バンクとも言う）が形成されたガラス、プラスチック等からなる透明基板（被処理基材）が供給される。インク受容層形成装置２は、隔壁で区画された領域内に樹脂組成物からなるインク受容層を下地層として形成するための装置である。Ｒ着色層形成装置３、Ｇ着色層形成装置４、Ｂ着色層形成装置５は、それぞれ後で着色層となるＲ、Ｇ、Ｂのインクからなる液状体を塗布するための装置である。本焼成装置６は、塗布後のＲ、Ｇ、Ｂのインクからなる液状体を一括して加熱、焼成するための装置である。これらの装置のうち、インク受容層形成装置２、Ｒ着色層形成装置３、Ｇ着色層形成装置４、Ｂ着色層形成装置５の４台には、本発明の液滴吐出装置（インクジェット装置）が用いられている。
【００２５】
図２は、本実施形態のカラーフィルター製造装置１の要部である液滴吐出装置の部分のみを示す概略構成斜視図である。液滴吐出装置が用いられるインク受容層形成装置２、Ｒ着色層形成装置３、Ｇ着色層形成装置４、Ｂ着色層形成装置５の基本構成は全て同様であるため、ここではＲ着色層形成装置３を一例として説明する。
Ｒ着色層形成装置３は、図２に示すように、上流側から下流側（図２における右側から左側）に向けて給材部６１、表面改質部６２、描画部６３、検査部６４、仮焼成部６５、除材部６６が備えられている。大まかな処理の流れとしては、給材部６１から供給された描画前の基板に対し、表面改質部６２において親液処理、撥液処理が施され、描画部６３において隔壁で区画された所定の領域にＲのインクが吐出、描画される。次いで、検査部６４において描画状態が検査され、仮焼成部６５でインクの仮焼成が施された後、描画後の基板が除材部６６により排出される。本装置において、これら各部は基板の流れ方向に沿って直線状に配置されている。なお、本装置は大型の基板を処理可能な大規模な装置であるため、作業者が後述するヘッドユニットのメンテナンスを行うための通路６７が設けられている。給材部６１および除材部６６は任意の基板搬送手段で構成することができ、例えばローラコンベア、ベルトコンベア等が用いられる。表面改質部６２は、プラズマ処理室を備えており、親液処理としては大気雰囲気中で酸素を反応ガスとするプラズマ処理（Ｏ_２プラズマ処理）が行われ、基板の表面及び隔壁の側面が親液化される。撥液処理としては大気雰囲気中でテトラフルオロメタン（四フッ化炭素）を反応ガスとするプラズマ処理（ＣＦ_４プラズマ処理）が行われ、隔壁の上面が撥液化される。
【００２６】
図３は、描画部６３の近傍のみを示す概略構成斜視図である。描画部６３は、図３に示すように、一方向に移動可能なステージ７０上に基板Ｓを吸着保持し、その状態で基板Ｓを一方向（図３における右側から左側）に搬送する構成となっており、基板Ｓの搬送方向と直交して延びるヘッドユニット７１が装置本体に架設されている。すなわち、本実施形態の液滴吐出装置７２は、液滴吐出ヘッド側が移動せず、基板側のみが移動する構成である。ヘッドユニット７１は、基板Ｓの搬送方向と直交する方向に配列された複数個の液滴吐出ヘッド３４が固定された大型基準プレート７４を備えている。図４（ａ）は、大型基準プレート７４を液滴吐出ヘッド３４のノズル側から見た斜視図、図４（ｂ）は１個の液滴吐出ヘッド３４の拡大図（図４（ａ）の符号Ｈの円内の拡大図）である。これらの図に示すように、１枚の小型基準プレート７３に対して１個の液滴吐出ヘッド３４が固定され、１枚の大型基準プレート７４に対してヘッドの個数分の小型基準プレート７３が固定されている。本実施形態の場合、複数個の液滴吐出ヘッド３４は複数個ずつ３列に配列されており、各列間で大型基準プレート７４の長手方向にずれた位置に配置されている。また、各液滴吐出ヘッド３４は、複数のノズル（吐出口、図４では図示せず）を有している。この構成により、このヘッドユニット７１は、大型基準プレート７４の長手方向、すなわち基板Ｓの搬送方向と直交する方向で例えば数ｍという長い寸法にわたって所定のピッチでインク滴を吐出可能となっている。そして、液滴吐出ヘッド３４の配列方向と直交する方向に基板Ｓを搬送しつつインク滴を吐出することで、基板Ｓの全面にわたって所望のパターン形状でＲのインクを描画することができる。また、図３における符号７６はインクタンクである。インクタンク７６はインクを貯留するものであり、配管（図示せず）を介してインクを液滴吐出ヘッド３４に供給するものとなっている。
【００２７】
液滴吐出ヘッド３４は、例えばピエゾ素子によって液室を圧縮してその圧力波で液体を吐出させるもので、上述したように、一列または複数列に配列された複数のノズルを有している。この液滴吐出ヘッド３４の構造の一例を説明すると、液滴吐出ヘッド３４は、図５（ａ）に示すように、例えばステンレス製のノズルプレート１２と振動板１３とを備え、両者を仕切部材（リザーバプレート）１４を介して接合したものである。ノズルプレート１２と振動板１３との間には、仕切部材１４によって複数の空間（液状体供給部）１５と液溜まり１６とが形成されている。各空間１５と液溜まり１６の内部はインクで満たされており、各空間１５と液溜まり１６とは供給口１７を介して連通したものとなっている。また、ノズルプレート１２には、空間１５からインクを噴射するためのノズル（液滴吐出部）１８が形成されている。一方、振動板１３には、液溜まり１６にインクを供給するための孔１９が形成されている。
【００２８】
また、振動板１３の空間１５に対向する面と反対側の面上には、図５（ｂ）に示すように、圧電素子（ピエゾ素子）２０が接合されている。この圧電素子２０は、一対の電極２１の間に位置し、通電するとこれが外側に突出するようにして撓曲するよう構成されたものである。そして、このような構成のもとに圧電素子２０が接合されている振動板１３は、圧電素子２０と一体になって同時に外側へ撓曲するようになっており、これによって空間１５の容積が増大するようになっている。したがって、空間１５内に増大した容積分に相当するインクが、液溜まり１６から供給口１７を介して流入する。また、このような状態から圧電素子２０への通電を解除すると、圧電素子２０と振動板１３はともに元の形状に戻る。したがって、空間１５も元の容積に戻ることから、空間１５内部のインクの圧力が上昇し、ノズル１８から基板に向けてインクの液滴Ｌが吐出される。
【００２９】
ノズル１８は、図６に示すように、インクの液滴Ｌの吐出方向から液滴吐出ヘッド３４を見ると、液滴吐出ヘッド３４の長手方向に２本の列をなして形成されている。一方の列には１８０個のノズル１８が配列され、１つの液滴吐出ヘッド３４では、一方の列および他方の列をあわせて３６０個のノズル１８が配列されている。
また、一方の列および他方の列のノズル１８の配置間隔（ピッチ）は、１４１．１１１ｍｍ（１／１８０インチ）であり、一方の列のノズル１８と他方の列のノズル１８とは互い違いになるように配置されている。その互い違いに配列されている間隔は、上述された１４１．１１１ｍｍの半分である７０．５５５５ｍｍ（１／３６０インチ）である。
【００３０】
また、図７に示すように、インクタンク７６から液滴吐出ヘッド３４へインクを供給する配管には、その配管から分岐して液体を排出する排出管８１が設けられている。上記配管と排出管８１との分岐点には、上記配管内の液体を排出管８１に排出するか否かを制御する第１の三方弁８２が設けられている。
【００３１】
図３に示すように、ヘッドユニット７１の基材搬送方向の上流側には、吸引・クリーニング部１００が設けられている。吸引・クリーニング部１００は、各液滴吐出ヘッド３４の詰まり等による吐出不良を防止、および修復すべく各液滴吐出ヘッド３４の吸引・クリーニング作業を行うためのものである。具体的な構成としては、吸引・クリーニング部１００には、吸引時に各液滴吐出ヘッド３４のノズルを塞ぐキャッピングユニット１１０や、ノズルを拭うためのワイピングユニット１５０が備えられている。これらキャッピングユニット１１０や、ノズル１８を拭うためのワイピングユニット１５０は基材搬送方向およびその直交方向に移動可能に設けられている。
【００３２】
キャッピングユニット１１０は、図７に示すように、ノズル１８を覆って塞ぐキャップ部１１１と、ノズル１８からインクとともに異物を吸引する吸引部１１２と、ノズル１８にインクを注入する注入部１１３と、キャップ部１１１と吸引部１１２およびキャップ部１１１と注入部１１３をつなぐ吸引・注入配管１１４とを備えている。
キャップ部１１１の液滴吐出ヘッド３４と当接する面には、図７および図８に示すように、ノズル１８を覆う大きさの凹部１１５が３本の列をなして形成されている。凹部１１５の列方向の配置間隔は、ノズル１８と同じ１４１．１１１ｍｍ（１／１８０インチ）であり、１列あたり３５９個の凹部１１５が形成されている。隣り合う列の凹部１１５は互い違いになるように配置され、凹部１１５の列と列との間隔は、ノズル１８の列と列との間隔と等しくなるように形成されている。つまり、ノズル１８と凹部１１５とは１対１に対応するように配置されている。また、複数個配列された凹部１１５の内の真中の凹部１１５には、吸引・注入配管１１４が接続され、異物除去部１１６となっている。
【００３３】
吸引部１１２には、ノズル１８からインクとともに異物を吸引する吸引ポンプ（吸引手段）１１７と、吸引されたインクなどが流入する廃液タンク１１８とが設けられている。
注入部１１３には、ノズル１８にインクを圧送するポンプ（流入手段）１１９と、インクタンク７６とポンプ１１９とをつなぐ注入配管１２０とが設けられている。
吸引・注入配管１１４には、キャッピングユニット１１０から延びた配管が吸引部１１２および注入部１１３に分岐する分岐点に第２の三方弁１２１が設けられている。
【００３４】
また、ヘッドユニット７１の下流側には、描画後の基板Ｓの描画状態、すなわち所定の位置にインク滴が確実に吐出されているか否かを検査する検査部６４が設けられている。検査部６４は、例えばＣＣＤ等を用いたラインセンサにより構成されている。
さらに、検査部６４により検出された不良箇所の情報に基づきキャッピングユニット１１０を制御する制御部１２２が設けられている。
また、検査部６４の下流側には、例えばレーザー乾燥方式による仮焼成部８８が設けられている。仮焼成部の焼成条件は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色によってそれぞれ最適化される。
【００３５】
以上、液滴吐出装置の構成をＲ着色層形成装置３の例を挙げて説明したが、カラーフィルター製造装置１の初段にあるインク受容層形成装置２のみは表面改質部６２の上流側に洗浄部を備えている。インク受容層形成装置２には隔壁が形成された基板Ｓが供給されるが、基板Ｓの表面改質を行う前にウェット洗浄、オゾン洗浄等の方法により基板Ｓを洗浄し、清浄になった基板Ｓを表面改質部６２に供給する構成となっている。この構成により、基板Ｓに付着した異物等に起因する描画不良の発生が抑えられ、歩留りを向上することができる。
【００３６】
次に、本実施形態のカラーフィルター製造装置１を用いたカラーフィルターの製造方法の一例を説明する。上記カラーフィルター製造装置１を用いたカラーフィルターの製造方法は、図９に示すように、生産性を高める観点から長方形状の基板Ｓ上に、複数個のカラーフィルター領域５１をマトリクス状に形成する際に適用することができる。これらのカラーフィルター領域５１は、後で基板Ｓを切断することにより、液晶表示装置に適合する個々のカラーフィルターとして用いることができる。なお、各カラーフィルター領域５１においては、図９に示したように、Ｒのインク、Ｇのインク、およびＢのインクをそれぞれ所定のパターン、本例では従来公知のストライプ型で形成して配置する。なお、この形成パターンとしては、ストライプ型のほかに、モザイク型やデルタ型あるいはスクウェアー型等としてもよい。
【００３７】
このようなカラーフィルター領域５１を形成するには、まず、図１０（ａ）に示すように、透明の基板Ｓの一方の面に対し、ブラックマトリクス５２を形成する。このブラックマトリクス５２を形成する際には、光透過性のない樹脂（好ましくは黒色樹脂）を、スピンコート等の方法で所定の厚さ（例えば２μｍ程度）に塗布し、フォトリソグラフィー技術を用いてパターニングする。このブラックマトリクス５２の格子で囲まれる最小の表示要素、すなわちフィルターエレメント５３については、例えばＸ軸方向の幅を３０μｍ、Ｙ軸方向の長さを１００μｍ程度とする。このブラックマトリクスは充分な高さを有しており、インク吐出時の隔壁として機能する。
次に、図１０（ｂ）に示すように、本実施形態のカラーフィルター製造装置１におけるインク受容層形成装置２の液滴吐出ヘッド３４からインク受容層となる樹脂組成物を含有するインク滴５４（液状体）を吐出し、これを基板Ｓ上に着弾させる。吐出するインク滴５４の量については、加熱工程におけるインクの体積減少を考慮した十分な量とする。次いで、インク受容層形成装置２の焼成部においてインク滴の焼成を行い、図１０（ｃ）に示すようなインク受容層６０とする。
【００３８】
次に、図１０（ｄ）に示すように、Ｒ着色層形成装置３の液滴吐出ヘッド３４からＲのインク滴５４Ｒ（液状体）を吐出し、これを基板Ｓ上に着弾させる。吐出するインク滴５４の量については、加熱工程におけるインクの体積減少を考慮した十分な量とする。次いで、Ｒ着色層形成装置３の仮焼成部６５においてインクの仮焼成を行い、図１０（ｅ）に示すようなＲ着色層３４Ｒとする。以上の工程を、Ｇ着色層形成装置４、Ｂ着色層形成装置５においても繰り返し、図１０（ｆ）に示すように、Ｇ着色層３４Ｇ、Ｂ着色層３４Ｂを順次形成する。Ｒ着色層３４Ｒ、Ｇ着色層３４Ｇ、Ｂ着色層３４Ｂを全て形成した後、本焼成装置６においてこれら着色層３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂを一括して焼成する。
次いで、基板Ｓを平坦化し、かつ着色層３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂを保護するため、図１０（ｇ）に示すように各着色層３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂやブラックマトリクス５２を覆うオーバーコート膜（保護膜）５６を形成する。このオーバーコート膜５９の形成にあたっては、スピンコート法、ロールコート法、リッピング法等の方法を採用することもできるが、着色層３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂの場合と同様に液滴吐出装置を用いることもできる。
【００３９】
本発明のカラーフィルター製造装置１を構成する液滴吐出装置７２を用いて、カラーフィルターを量産していると、ノズル詰まり等により所定の位置にインク滴が吐出されない不具合が発生する。この不具合は、描画されない領域が基材搬送方向に線状に延びる線欠陥として現れ、ヘッドユニット７１の下流の検査部６４により検知される。この線欠陥を引き起こす原因としては、インク自身の凝固物や、液滴吐出ヘッドを製作した際に発生した異物がノズル１８に詰まったり、ノズル１８の縁にインクの凝固物が付着してインク滴の飛行経路を曲げたりすることが挙げられる。
【００４０】
検査部６４は、検知した線欠陥の位置情報を制御部１２２に出力する。制御部１２２は、その位置情報に基づき線欠陥に対応する位置にあるノズル１８およびそのノズル１８が設けられている液滴吐出ヘッド３４を割り出す。そして、キャッピングユニット１１０が制御部１２２により上記欠陥に対応する液滴吐出ヘッド３４へ移動され、上記欠陥に対応するノズル１８と凹部１１５とが一致するように、液滴吐出ヘッド３４およびキャッピングユニット１１０とが当接される。このとき欠陥に対応しないノズル１８は、凹部１１５に覆われている。
【００４１】
液滴吐出ヘッド３４およびキャッピングユニット１１０とが当接されると、制御部１２２は、吸引・注入配管１１４の第１の三方弁８２を制御してインクタンク７６と液滴吐出ヘッド３４とを連通させ、第２の三方弁１２１を制御してキャッピングユニット１１０と吸引部１１２とを連通させる。そして、吸引部１１２の吸引ポンプ１１７に電力を供給して、上記欠陥に対応するノズル１８を吸引する。なお、吸引ポンプ１１７に一定の電力を供給して一定の吸引力で吸引するだけでなく、電力の供給を断続的にオン、オフさせる等して吸引力を断続的にオン、オフさせても良い。このようにして吸引ポンプ１１７によって吸引されたインクや異物は、吸引・注入配管１１４を通過して廃液タンク１１８に流入する。
【００４２】
また、吸引ポンプ１１７による吸引とタイミングを合わせて、上記欠陥に対応する液滴吐出ヘッド３４に備えられたすべての圧電素子２０に通電してもよい。このとき圧電素子２０に通電する電圧は、図１１に示すように、通常インク滴を吐出する時に通電される電圧Ｖ１よりも低い電圧Ｖ２である。この電圧Ｖ２は、インク滴を吐出しない程度の電圧に設定されている。また、通電時間も、通所インク滴を吐出する時の通電時間ｔ１よりも短い時間ｔ２に設定されている。
圧電素子２０に電圧Ｖ２の電流が通電されると、図１１に示すように、圧電素子２０は電圧に応じて外側に撓曲し、インクが空間１５内に液溜まり１６から供給口１７を介して流入する。そして時間ｔ２だけ通電され、通電が解除されると、圧電素子２０と振動板１３はともに元の形状に戻り、空間１５内部のインクの圧力が上昇する。
【００４３】
凹部１１５に覆われたノズル１８では、空間１５内部のインクの圧力が上昇すると、ノズル１８内のインクが空間１５内部のインクの圧力に押されて吐出方向に移動する。移動したインクは、凹部１１５内の空気を圧縮し、その圧力を空間１５内部のインクの圧力と略同等になるまで上昇させる。ノズル１８内のインクは、その空間１５内から加えられている圧力と凹部１１５内から加えられている圧力とが等しくなり移動、つまり吐出されない。インクが空間１５から吐出されないと、空間１５内のインクの圧力は低下せず、一定の圧力で保たれる。１つの液滴吐出ヘッド３４内に設けられた全ての空間１５は、供給口１７および液溜まり１６を介して連通しているので、空間１５内のインクの圧力は等しくなる。
凹部１１５に覆われたノズル１８、つまり異物が詰まっているノズル１８では、異物に前述した空間１５内のインクの圧力が加わり、反対側からは吸引ポンプ１１７による吸引力が加わる。このようにして圧電素子２０に通電して得られる空間１５内のインクの圧力および吸引ポンプ１１７の吸引力によって吸引された異物は、同時に吸引されたインクとともに吸引・注入配管１１４を通過して廃液タンク１１８に流入する。
【００４４】
さらに、上述した方法以外にも、注入部１１３からインクを液滴吐出ヘッド３４に流入させてノズル１８に詰まった異物を取り除いても良い。
具体的には、制御部１２２は、吸引・注入配管１１４の第１の三方弁８２を制御して排出管８１と液滴吐出ヘッド３４とを連通させ、第２の三方弁１２１を制御してキャッピングユニット１１０と注入部１１３とを連通させる。そして、注入部１１３のポンプ１１９に電力を供給して、上記欠陥に対応するノズル１８にインク滴吐出方向からインクを流入させる。ノズル１８内に詰まっていた異物は上記流入したインクに流され、空間１５、供給口１７、液溜まり１６、孔１９の順に流され、インクタンク７６と液滴吐出ヘッド３４とをつなぐ配管に流入する。前記配管に流入した異物およびインクは、第１の三方弁８２と流過して排出管８１に流入し廃棄される。
なお、注入部１１３から液滴吐出ヘッド３４に流入させてノズル１８に詰まった異物を取り除く液体として、液滴吐出ヘッド３４の洗浄液を用いても良い。洗浄液を用いると、異物を取り除く際にノズル１８および液滴吐出ヘッド３４内部の洗浄を同時に行うことができ、異物が再び詰まりにくくすることができる。
【００４５】
上記各種の方法でノズル１８内に詰まった異物が取り除かれると、液滴吐出ヘッド３４からキャッピングユニット１１０が離れる。ノズル１８内のインクのメニスカス形状は、吸引やインクの注入などにより所定の形状と異なる形状となっている。
液滴吐出ヘッド３４からキャッピングユニット１１０が移動すると、ワイピングユニット１５０によりノズル１８が拭われ、ノズル１８内のインクのメニスカス形状が所定の形状に整えられる。
【００４６】
上記の構成によれば、キャップ部１１１が、液滴吐出ヘッド３４のノズル１８を覆い、吸引部１１２により異物除去部１１６が１つのノズル１８を吸引してその内部に詰まった異物を取り除いている。そのため、吸引部１１２の吸引力は１つのノズル１８に集中させることができるため、ノズル１８内に詰まった異物を確実に取り除くことができる。
【００４７】
凹部１１５を設けたことにより、キャップ部１１１とノズル１８とが接触しないため、ノズル１８内のインクとキャップ部１１１とが接触しない。そのため、ノズル１８内のインクの液面の形態（メニスカス）が乱れることがなく、液滴の飛行軌跡が安定し、着弾位置が乱れることがない。
【００４８】
異物除去部１１６が１つであるため、異物除去部１１６につながる配管などの部品を減らすことができ、キャッピングユニット１１０の構造を簡略化することができる。キャッピングユニット１１０の構造が簡略化されると、上述した配管などの這い回しが容易となりキャッピングユニット１１０を移動させやすくなるため、ノズル１８に詰まった異物を取り除きやすくなる。
また、異物除去部１１６からキャップ部１１１の端部までの寸法が、液滴吐出ヘッド３４に設けられた複数のノズル１８を全て覆う寸法で形成されているので、キャッピングユニット１１０が移動しても、ノズル１８を全て覆うことができる。そのため、キャッピングユニット１１０を移動させても、異物が詰まっていないノズル１８を塞ぐことができ、ノズル１８に詰まった異物を取り除くことができる。
【００４９】
ノズル１８の吸引を連続して行うため、ノズル１８内に詰まった異物に継続して吸引力を与えることができる。連続して吸引すると、吸引部１１２の最大の吸引力を働かせられる時間の割合が長くなり、ノズル１８内に詰まった異物を取り除きやすくなる。
【００５０】
ノズル１８の吸引を断続的に行うため、ノズル１８内に詰まった異物に振動を与えることができる。連続的に吸引した時と比較して、断続的に吸引した方が異物は揺さぶられて動きやすくなる。そのため、ノズル１８内に詰まった異物をより取り除きやすくなる。
【００５１】
吸引部１１２の吸引とタイミングを合わせて圧電素子２０によりインクを押圧することができる。圧電素子２０がインクを押圧すると、空間１５内のインクの圧力が上昇する。すると、ノズル１８に詰まった異物に、吸引部１８の吸引力とインクの圧力によるインク滴吐出方向の力とが加わり、異物が取り除かれやすくなる。
【００５２】
インクが異物除去部１１６からノズル１８に流入するため、ノズル１８内に詰まっていた異物はインクに押し流される。異物はノズル１８内にインク滴吐出方向に向かって流入して詰まるので、上述したように異物除去部１１６からインク滴吐出部に向かう方向に押されれば、容易に押し戻すことができる。つまり、ノズル１８内に詰まった異物をより取り除きやすくなる。
また、異物を押し戻すのにインクを用いているため、ノズル１８内の異物を取り除いた後、液滴吐出ヘッド３４内にインクを再充填させる等の作業を行う必要がなく、インク滴を早く吐出させることができる。
【００５３】
検査部６４の出力に基づき、制御部１２２により自動的に線欠陥に対応するノズル１８に詰まった異物が異物除去部１１６で取り除かれる。そのため、なんら操作を行うことなくノズル１８の詰まりの検出から、その検出したノズル１８に詰まった異物の取り除きまでを行うことができる。
【００５４】
次に、上記カラーフィルターを備えた液晶装置（電気光学装置）の一実施形態を示す。図１２はパッシブマトリクス型の液晶装置を示す図であり、図１２中の符号３０は液晶装置である。この液晶装置３０は透過型のもので、一対のガラス基板３１、３２の間にＳＴＮ（ Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶等からなる液晶層３３が挟持されてなるものである。
一方のガラス基板３１には、その内面に上記カラーフィルター５５が形成されている。カラーフィルター５５は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色からなる着色層３４Ｒ、３４Ｇ、３４Ｂが規則的に配列されて構成されたものである。なお、これらの色素層３４Ｒ（３４Ｇ、３４Ｂ）間には、ブラックマトリクス５２が形成されている。そして、これらカラーフィルター５５およびブラックマトリクス５２の上には、カラーフィルター５５やブラックマトリクス５２によって形成される段差をなくしてこれを平坦化するため、オーバーコート膜（保護膜）５６が形成されている。オーバーコート膜５６の上には複数の電極３７がストライプ状に形成され、さらにその上には配向膜３８が形成されている。
【００５５】
他方のガラス基板３２には、その内面に、カラーフィルター５５側の電極と直交するようにして、複数の電極３９がストライプ状に形成されており、これら電極３９上には、配向膜４０が形成されている。なお、前記カラーフィルター５５の各着色層３４Ｒ、３４Ｇ、３４Ｂは、それぞれ各ガラス基板３２上の電極３９、３７の交差する位置に配置されている。また、電極３７、３９は、ＩＴＯ（ Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの透明導電材料によって形成されている。さらに、ガラス基板３２とカラーフィルター５５の外面側にはそれぞれ偏光板（図示せず）が設けられ、ガラス基板３１、３２間にはこれら基板３１、３２間の間隔（セルギャップ）を一定に保持するためスペーサ４１が設けられている。さらに、これらガラス基板３１、３２間には液晶３３を封入するためのシール材４２が設けられている。
【００５６】
本実施形態の液晶装置３０では、上記カラーフィルター製造装置１を用いて製造されるカラーフィルター５５を適用しているため、安価で品質の良いカラー液晶表示装置を実現することができる。
【００５７】
次に、上記液晶装置からなる表示手段を備えた電子機器の具体例について説明する。
図１３は、液晶テレビジョンの一例を示した斜視図である。図１３において、符号５００は液晶テレビジョン本体を示し、符号５０１は上記実施形態の液晶装置を備えた液晶表示部を示している。このように、図１３に示す電子機器は、上記実施形態の液晶装置を備えたものであるから、安価で表示品位に優れたカラー液晶表示を有する電子機器を実現することができる。
【００５８】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では本発明の液滴吐出装置をカラーフィルターの製造に応用する例を挙げたが、カラーフィルターのみならず、有機ＥＬ素子等のデバイス形成技術、あるいは各種配線形成技術に適用することも可能である。
また、上記実施の形態では本発明の液滴吐出装置を基板が一方向に流れる構成に適応して説明したが、基板が一方向に流れる構成に限られることなく、基板が液滴吐出装置を双方向に移動するものなど、各種の構成に適応することができるものである。
また、上記実施の形態では、キャッピングユニット１１０が１つのノズル１８を吸引する構成に適応して説明したが、１つのノズル１８を吸引する構成に限られることなく、全てのノズル１８を個々に吸引可能に構成したものに適応するなど、各種の構成に適応することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のカラーフィルター製造装置の概略構成図。
【図２】同、カラーフィルター製造装置の液滴吐出装置を示す斜視図。
【図３】同、液滴吐出装置の描画部を示す斜視図。
【図４】液滴吐出ヘッドの配置を示す斜視図。
【図５】液滴吐出ヘッドの内部構成を示す斜視図。
【図６】液滴吐出ヘッドのノズル配列を示す底面視図。
【図７】キャッピングユニットの構成を示す概略構成図。
【図８】キャップ部の凹部配列を示す平面図。
【図９】カラーフィルター形成用基板を示す斜視図。
【図１０】カラーフィルターの製造方法を順を追って示す工程断面図。
【図１１】圧電素子に通電する電圧を示す図。
【図１２】本発明の一実施形態の液晶装置の断面図。
【図１３】本発明の電子機器の一実施形態の液晶テレビジョンの斜視図。
【符号の説明】
１・・・カラーフィルター製造装置、１５・・・空間（液状体供給部）、１８・・・ノズル（液滴吐出部）、２０・・・圧電素子、３４・・・液滴吐出ヘッド、６４・・・検査部、７２・・・液滴吐出装置、１１０・・・キャッピングユニット、１１１・・・キャップ部、１１５・・・凹部、１１６・・・異物除去部、１１７・・・吸引ポンプ（吸引手段）、１１９・・・ポンプ（流入手段）

Claims (16)

1. 被処理基材上にパターン形成用材料を含有する液状体を吐出することにより所望形状のパターンを形成する液滴吐出装置であって、
   前記被処理基材の流れ方向と交差する方向に配列された複数の液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドを覆って吸引するキャッピングユニットとを備え、
   前記液滴吐出ヘッドと前記キャッピングユニットとは相対移動可能に配置され、
   前記液滴吐出ヘッドには、前記液状体の液滴を吐出する複数の液滴吐出部が設けられ、
   前記キャッピングユニットには、前記液滴吐出部を覆うキャップ部が設けられるとともに、前記液滴吐出ヘッドを吸引する吸引手段が備えられ、
   前記キャップ部には、前記吸引手段と連通する異物除去部が設けられ、
   該異物除去部が、所定個数の前記液滴吐出部を吸引して、その内部に詰まった異物を取り除くことを特徴とする液滴吐出装置。
2. 前記キャップ部には、前記液滴吐出部を所定個数ずつ覆う凹部が設けられ、
   前記キャップ部と前記液滴吐出部とが接触しないように配置されていることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出装置。
3. 前記キャップ部には１つの前記異物除去部が設けられ、
   該異物除去部から前記キャップ部の端部までの寸法が、前記液滴吐出ヘッドに設けられた前記複数の液滴吐出部を全て覆う寸法で形成され、
   前記液滴吐出ヘッドと前記キャッピングユニットとが相対移動しながら、前記液滴吐出部を吸引することを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出装置。
4. 前記吸引手段が、前記液滴吐出部の吸引を連続して行うことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液滴吐出装置。
5. 前記吸引手段が、前記液滴吐出部の吸引を断続的に行うことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液滴吐出装置。
6. 前記液滴吐出ヘッドには、前記液滴吐出部に前記液状体を供給する液状体供給部が設けられ、
   該液状体供給部の前記液滴吐出部に対向した面には、通電されるとその形状が変化して前記液状体供給部の体積を変化させる圧電素子が備えられ、
   前記吸引手段の吸引とタイミングを合わせて前記圧電素子に通電し、前記液状体供給部の体積を変化させて、その内部の前記液状体を押圧することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の液滴吐出装置。
7. 前記圧電素子として、ピエゾ素子が用いられていることを特徴とする請求項６記載の液滴吐出装置。
8. 前記キャッピングユニットが、前記異物除去部に所定の液体を流入させる流入手段を備え、
   前記所定の液体を前記異物除去部から前記液滴吐出部に流入させることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の液滴吐出装置。
9. 前記所定の液体が、前記パターン形成用材料を含有する液状体であることを特徴とする請求項８記載の液滴吐出装置。
10. 前記所定の液体が、前記液滴吐出ヘッドを洗浄する際に用いられる洗浄液であることを特徴とする請求項８記載の液滴吐出装置。
11. 前記被処理基材上に形成されたパターンの形成不良を検出する検査部と、前記キャッピングユニットを駆動制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記検査部の出力に基づき、前記キャッピングユニットが前記パターンの形成不良に対応する前記液滴吐出部に詰まった異物を前記異物除去部で除去するように制御することを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の液滴吐出装置。
12. 異なる色の着色層を備えたカラーフィルターを製造するカラーフィルター製造装置であって、
    請求項１から１１のいずれかに記載の液滴吐出装置が複数備えられ、各液滴吐出装置で用いる前記液状体がそれぞれ異なる色の色素を含み、各液滴吐出装置が異なる色の着色層をそれぞれ形成することを特徴とするカラーフィルター製造装置。
13. 異なる色の着色層を備えたカラーフィルターの製造方法であって、
    請求項１２記載のカラーフィルター製造装置を用いて前記着色層を形成することを特徴とするカラーフィルターの製造方法。
14. 異なる色の着色層を備えたカラーフィルターであって、
    請求項１３に記載のカラーフィルターの製造方法により製造されたことを特徴とするカラーフィルター。
15. 一対の基板間に液晶が挟持された液晶装置であって、
    請求項１４に記載のカラーフィルターを備えたことを特徴とする液晶装置。
16. 請求項１５に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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