JP2004358729A - Liquid drop ejection head and its manufacturing process, liquid drop ejector, system for fabricating device and electronic apparatus - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To eject a liquid drop accurately even when a temperature distribution appears in an ejection head. <P>SOLUTION: The liquid drop ejection head has a nozzle plate 120 provided with a plurality of nozzles 100a and arranged to eject drops of functional liquid from the nozzles 100a through temperature regulation. The plurality of nozzles 100a are formed at a pitch Ln based on a temperature distribution appearing in the nozzle plate 120 by temperature regulation. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液滴吐出ヘッドとその製造方法、液滴吐出装置及びデバイス製造装置並びに電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、液晶装置では、表示の制御手段の一部として、液晶パネル内に配置された液晶が用いられている。
従来、このような液晶パネル内に液晶を配置する場合には、まず２枚の基板をシール材を用いて貼り合せることによって液晶パネルを形成した後に液晶パネルの内部を真空雰囲気にし、その後液晶を液晶パネル内部に吸い込ませている。
ところが、この方法は、液晶の使用量が莫大になることや１枚の液晶パネルを製造する時間が長くなるという問題を有している。
【０００３】
そこで、近年では、インクジェット式装置等を用いることによって、２枚の基板を貼り合せる前に、基板上に液晶を配置する技術が用いられている（例えば特許文献１参照）。このインクジェット式装置によれば、用いられる液晶の量が必要最小限で済み、また、液晶の配置をより高精細に行うことができる。
また、特許文献２には、高粘度のインクを吐出するために、吐出ヘッドにヒータユニットを設置することにより、インクを高温化（低粘度化）して吐出する方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２８１５６２号公報
【特許文献２】
特開２００３−１９７９０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
吐出ヘッドを加熱した場合、ヘッドの周辺部は大気に接触している面積が広く、熱放射等による温度低下が生じやすいため、吐出ヘッドには中央部の温度が周辺と比較して温度が高くなる等の温度分布が発生する。
通常、吐出ヘッドは、吐出ノズルが一定のピッチ（間隔）で複数形成された、いわゆるノズルプレートを有しており、吐出ヘッドの加熱によりノズルプレートが高温になると熱膨張によりノズルピッチも大きくなる。
ところが、上記のように吐出ヘッド（ノズルプレート）に温度分布が生じていると、ノズルピッチも温度分布に応じてバラツキ（ピッチ分布）が生じることになる。
【０００６】
液晶を基板上に配置する際にノズルピッチにバラツキが存在すると、液晶の膜厚ムラの原因となる虞がある。また、カラーフィルタ製造時のカラーインクや、有機ＥＬ装置を製造する際の発光層形成材料や正孔注入／電子輸送層形成材料、さらには金属配線製造時の導電性材料を配置する場合には、ノズルピッチにバラツキがあると高精度にパターニングすることが困難である。
【０００７】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、吐出ヘッドに温度分布が生じた場合でも精度よく液滴を吐出できる液滴吐出ヘッドとその製造方法、液滴吐出装置及びデバイス製造装置並びに電子機器を提供することを目的とする。
【０００８】
【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、以下の構成を採用している。
本発明の液滴吐出ヘッドは、ノズルが複数形成されたノズルプレートを有し、温度調整されて前記ノズルから機能液の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドであって、前記複数のノズルは、前記温度調整により前記ノズルプレートに生じる温度分布に基づくピッチで形成されていることを特徴とするものである。
また、本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、ノズルが複数形成されたノズルプレートを有し、温度調整されて前記ノズルから機能液の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、前記温度調整により前記ノズルプレートに生じる温度分布に基づくピッチで、前記複数のノズルを形成する工程を有することを特徴としている。
【０００９】
従って、本発明の液滴吐出ヘッドとその製造方法では、ノズルプレートに温度分布が生じても、予めこの温度分布によるピッチ変動を補正するようにノズルを形成しておくことで、温度調整後のノズルピッチのバラツキを抑制して液滴の着弾位置精度を向上させることが可能となる。そのため、パターニング精度が低下したり、液滴で形成した膜厚のムラを抑えることが可能となる。
複数のノズルとしては、前記温度調整後に略等間隔で配列されるピッチで形成することが吐出精度を向上させるために好適である。
また、熱放射等により吐出ヘッドでは外側の温度が低下しやすいため、前記ノズルプレートの中央部近傍に位置するノズルを、端部側に位置するノズルよりも小さいピッチで形成することが好ましい。
【００１０】
そして、本発明では、前記複数のノズルを、前記温度分布と該温度分布によるピッチの変動量とに基づいて複数のノズル群に群分けし、各ノズル群内のノズルを略同一のピッチで形成する構成を採用できる。
これにより、温度調整後のノズルピッチのバラツキを抑制して液滴の着弾位置精度を向上させることが可能となるとともに、ノズルプレートにノズルを形成する際に、各ノズル群で略同一のピッチで開口を形成すればよいため、ノズル形成作業を簡素化することができる。
【００１１】
そして、本発明の液滴吐出装置は、機能液の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置であって、前記液滴吐出ヘッドとして上記の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴としている。
従って、本発明では機能液の液滴を吐出する際に吐出ヘッドを温度調整した場合であっても、ノズルプレートの温度分布に起因する温度調整後のノズルピッチのバラツキを抑制して液滴の着弾位置精度を向上させることが可能となる。そのため、パターニング精度が低下したり、液滴で形成した膜厚のムラを抑えることが可能となる。
【００１２】
一方、本発明のデバイス製造装置は、基板上に機能液の液滴を吐出してデバイスを製造する装置であって、前記基板上に前記液滴を吐出する装置として上記の液滴吐出装置が用いられることを特徴としている。
従って、本発明では、ピッチバラツキの少ないノズルを用いて機能液の液滴を吐出できるため、ピッチバラツキに起因する機能液の膜厚ムラやパターニング精度の低下を抑制した高品質のデバイスを製造することが可能になる。
また、このようなデバイスを備えた電子機器においては、機能液に膜厚ムラがなく、また高精度にパターニングが成されて高品質化を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液滴吐出方法と液滴吐出装置、及びデバイス製造方法とデバイス製造装置並びに電子機器の実施の形態を、図１ないし図１０を参照して説明する。なお、参照する各図において、図面上で認識可能な大きさとするために縮尺は各層や各部材ごとに異なる場合がある。
【００１４】
（液滴吐出装置の構成）
図１は、本発明を適用した液滴吐出装置であるインクジェット式装置の全体構成を示す概略斜視図である。図１に示すように、本実施形態のインクジェット式装置１は、吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）１００、Ｘ方向駆動モータ２、Ｘ方向駆動軸４、Ｙ方向駆動モータ３、Ｙ方向ガイド軸５、制御装置６、ステージ７、クリーニング機構部８、基台９、フラッシングエリア１０を有している。
【００１５】
吐出ヘッド１００は、Ｘ軸方向に配列された複数の吐出ノズル（後述）を備えており、機能液が貯蔵されたタンク５００から供給パイプ４００を介して供給された機能液を各吐出ノズルから吐出するようになっている。ここで、吐出ヘッド１００、タンク５００及び供給パイプ４００には、後述する第１〜第３のヒータ３１０、３２０、３３０が各々設けられている。
【００１６】
ステージ７は、吐出ヘッド１００から機能液が吐出される基板Ｗを載置するためのものであり、この基板Ｗを所定の基準位置に固定する機構を有している。
Ｘ方向駆動軸４は、ボールねじなどから構成され、端部にはＸ方向駆動モータ２が接続されている。このＸ方向駆動モータ２は、ステッピングモータなどであり、制御装置６からＸ軸方向の駆動信号が供給されると、Ｘ方向駆動軸４を回転させる。このＸ方向駆動軸４が回転すると、吐出ヘッド１００がＸ方向駆動軸４上をＸ方向に移動する。
【００１７】
Ｙ方向ガイド軸５もボールねじなどから構成されているが、基台９上に所定位置に配置されている。このＹ方向ガイド軸５上にステージ７が配置され、このステージ７はＹ方向駆動モータ３を備えている。このＹ方向駆動モータ３は、ステッピングモータなどであり、制御装置６からＹ軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ７は、Ｙ方向ガイド軸５に案内されながらＹ方向に移動する。
このようにしてＸ軸方向の駆動とＹ軸方向の駆動とを行うことにより、吐出ヘッド１００を基板Ｗ上の任意の場所に相対移動させることができる。
吐出ヘッド１００のＸ軸方向側には、吐出ヘッド１００にフラッシングを行わせるためのフラッシングエリア１０が設けられている。
【００１８】
クリーニング機構部８は、吐出ヘッド１００に形成された吐出ノズル内を負圧吸引することによって吐出ノズルの目詰まりを解消するためのものである。このクリーニング機構部８は、Ｙ方向の駆動モータ（図示せず）を備えており、この駆動モータの駆動により、クリーニング機構部８はＹ方向ガイド軸５に沿って移動する。このようなクリーニング機構部８の移動も制御装置６によって制御される。
【００１９】
（吐出ヘッド１００の構成）
（第１実施形態）
図２は、本形態のインクジェット式装置１を構成する、吐出ヘッド１００の分解斜視図である。この図に示すように、本形態の吐出ヘッド１００は、概ね、ノズルプレート押え１１０、ノズルプレート１２０、キャビティ形成板１３０、振動板１４０、ケース１５０、圧力発生素子アセンブリ１６０、ヒータハウジング１７０から構成されている。
そして、ヒータハウジング１７０に、第１のヒータ３１０として吐出ヘッド１００に設けられたカートリッジヒータ１８０と、吐出ヘッド１００に設けられた温度センサ１９０とが組み込まれている。
【００２０】
まず、ノズルプレート押え１１０は矩形の金属材などから構成され、それには、Ｌ字形状の貫通溝１１１が形成されている。ノズルプレート押え１１０には、四隅に貫通孔１１２が形成されているとともに、貫通溝１１１を挟む両側には位置決め用の小孔１１３が形成されている。さらに、ノズルプレート押え１１０には、余剰な液を除去するための吸引パイプ１１６が接続されている。
【００２１】
ノズルプレート１２０は矩形の金属板（ステンレス板）であり、複数のノズルからなるノズル列１２１が形成されている。図３（ａ）に概略図として示すように、ノズル列１２１は、互いに間隔をあけて線状に配置された複数のノズル１００ａから構成されている。なお、実際に実機に用いられる吐出ヘッド１００には、吐出ノズル１００ａが例えば１８０個形成されるが、理解を容易にするために、図３では少なくした状態（２０個）で図示している。また、図２においても、ノズル列を簡略化して図示している。
【００２２】
このノズルプレート１２０には、液滴を吐出可能な温度に吐出ヘッド１００を加熱した際に生じる温度分布に基づくピッチで形成されている。
すなわち、例えば吐出ヘッド１００を７０℃に加熱すると、ヘッド周辺部（ノズル列１２１の端部側）は大気に接触している面積が広く、熱放射等による温度低下が生じやすいため、ノズルプレート１２０にはノズル列１２１の中央部近傍と端部側との間に最大５℃程度の温度分布が生じ、この温度分布に伴ってノズル列１２１におけるノズルピッチにもバラツキが生じる。そのため、ノズルプレート１２０においては、温度分布により生じるノズルピッチのバラツキを予め実験やシミュレーション等により求め、このバラツキを補正するようにノズル１００ａが形成されている。
【００２３】
例えば７０℃に加熱したノズルプレート１２０上でノズル１００ａの等間隔の設定ピッチ（設計値）をＬとし（図３（ｂ）参照）、加熱前に実際に計測したノズルピッチをＬｎ１、加熱後の実測ピッチをＬｎ２とすると、加熱前のノズルプレート１２０に形成すべきノズルピッチＬｎは以下の式で表される。
Ｌｎ＝Ｌ×（Ｌｎ１／Ｌｎ２） …（１）
従って、全てのノズルピッチについて加熱の前後で実測しておき、式（１）により算出されたノズルピッチＬｎでノズル列１２１（ノズル１００ａ）を形成する（図３（ａ）参照）。
上記のように、ノズルプレート１２０の中央部近傍は温度が高くなり、端部側では温度が低くなる場合には、図に示すように中央部近傍に位置するノズルピッチが端部側に位置するノズルピッチよりも小さく形成されることになる。
【００２４】
また、ノズルプレート１２０には、四隅に貫通孔１２２が形成されているとともに、ノズル列１２１を挟む両側には位置決め用の小孔１２３が形成されている。ここで、ノズルプレート１２０は、ノズルプレート押え１１０をノズルプレート１２０の下面に重ねたとき、貫通孔１１２、１２２同士が重なり、位置決め用の小孔１１３、１２３同士が重なるように形成されている。
【００２５】
なお、機能液が親水性を有する場合には撥水性の表面処理が施されたノズルプレート１２０を使用し、機能液が撥水性を有する場合には親水性の表面処理が施されたノズルプレート１２０を使用する。これにより、機能液がノズル１００ａの周辺に付着しにくいという効果がある。
また、ノズル開口１２１の大きなノズルプレート１２０を使用するほど、高い粘度の機能液を吐出しやすい。一方、機能液の粘度が低い場合にはノズル１０１ａの小さなノズルプレート１２０を使用する方が吐出量が安定する。
【００２６】
キャビティ形成板１３０は、ノズルプレート１２０より大きめの矩形のシリコン基板などから構成され、それには、ノズル開口１２１と連通可能な位置に形成されたキャビティ（圧力発生室）１３１と、このキャビティ１３１に対して括れ部分を介して接続するリザーバ１３２とからなる流路１３３が形成されている。キャビティ形成板１３０には、キャビティ形成板１３０の下面にノズルプレート１２０を重ねたときにノズルプレート１２０の貫通孔１２２と重なる４つの貫通孔１３４と、小孔１２３と重なる位置決め用の小孔１３５とが形成されている。さらに、キャビティ形成板１３０において、その長手方向の中央からリザーバ１３２が形成されている領域にかけては、６つの貫通孔１３６が形成されているとともに、小孔１３５よりもやや大きめの２つの位置決め用孔１３７も形成されている。なお、流路１３３の断面積の大きなキャビティ形成板１３０を使用するほど、高い粘度の機能液を吐出しやすい。一方、機能液の粘度が低い場合には流路１３３の断面積の小さなキャビティ形成板１３０を使用する方が吐出量が安定する。
【００２７】
振動板１４０は、キャビティ形成板１３０と略同じ大きさの矩形の金属板から構成され、それには、振動板１４０をキャビティ形成板１３０の上面に重ねたときに、キャビティ形成板１３０のキャビティ１３１と重なる領域に肉薄の振動板部１４１が形成されているとともに、リザーバ１３２と重なる領域には、供給口１４２及び肉薄の伝熱部１４３が形成されている。また、振動板１４０にはキャビティ形成板１３０の貫通孔１３４、貫通孔１３６、位置決め用孔１３７と各々、重なる貫通孔１４４、貫通孔１４６、位置決め用孔１４７が形成されている。
【００２８】
ケース１５０は、振動板１４０と略同じ大きさの厚手の金属材から構成され、それには、振動板１４０をケース１５０の下面に重ねたときに、キャビティ１３１と重なる領域には素子配置用の第１の開口１５１が形成され、伝熱部１４３と重なる領域には第２の開口１５２が形成されている。また、ケース１５０には、振動板１４０の貫通孔１４４、貫通孔１４６、位置決め用孔１４７と各々、重なるねじ孔１５４、ねじ孔１５６、位置決め用孔１５７が形成されている。
【００２９】
ここで、ケース１５０は内部が部分的に中空であり、ケース１５０の下面には振動板１４０の供給口１４２と重なる第１の供給口（図示せず）が形成されているとともに、ケース１５０の後端面には、第１の供給口と連通する第２の供給口（図示せず）が形成されている。本形態では、ケース１５０の第２の供給口に対して、タンク５００（図１を参照）から延びてきた供給パイプ４００の吐出ヘッド１００に対応する液供給路１０７が、メッシュフィルタ１０８を介して接続されている。
このように構成したケース１５０の下面に対して、振動板１４０、キャビティ形成板１３０、ノズルプレート１２０及びノズルプレート押え１１０がこの順に重ねた状態で取り付けられる。
【００３０】
次に、キャビティ形成板１３０の下面にノズルプレート１２０及びノズルプレート押え１１０をこの順に重ねた状態で、各位置決め用の小孔１１３、１２３、１３５に対して位置決めピン１０３を差し込んでこれらの板材を位置決めした後、ねじ１０４を貫通孔１１２、１２２、１３４、１４４を介してねじ孔１５４に止め、ケース１５０の下面に対して、振動板１４０、キャビティ形成板１３０、ノズルプレート１２０及びノズルプレート押え１１０をこの順に重ねた状態で固定する。
【００３１】
これに対して、ケース１５０の上方では、圧電振動子からなる圧力発生素子１６１を備える圧力発生用素子アセンブリ１６０をその下端側から素子配置用の第１の開口１５１に装着する。この際、圧力発生用素子アセンブリ１６０の下端部（圧力発生素子１６１の下端部）と振動板１４０の振動板部１４１とを接着剤で固定する。
【００３２】
また、ケース１５０の上方には、圧力発生用素子アセンブリ１６０に被さるように、金属製のヒータハウジング１７０を取り付ける。ここで、ヒータハウジング１７０には、それをケース１５０の上方に重ねたときに、ケース１５０に形成されたねじ孔（図示せず）に重なる貫通孔が形成されている。従って、ヒータハウジングの貫通孔からケース１５０のねじ孔に対してねじ（図示せず）を各々止めれば、ケース１５０の上方にヒータハウジング１７０を固定することができる。
【００３３】
ここで、ヒータハウジング１７０には、横方向に貫通するヒータ装着孔１７２が形成されており、このヒータ装着孔１７２には、丸棒状のカートリッジヒータ１８０が装着される。また、ヒータハウジング１７０の上面に形成されている段差部分を利用して、一点鎖線で示すように、温度センサ１９０が搭載され、この温度センサ１９０は、Ｌ字プレートやねじ（図示せず）によってヒータハウジング１７０に固定されている。
【００３４】
このように構成した吐出ヘッド１００において、後述する中継回路３５から圧力発生素子１６１に所定の駆動電圧を印加すると、この圧力発生素子１６１の変形に伴って、振動板１４０の振動板部１４１が振動する。その間に、キャビティ１３１の容積が膨張した後、キャビティ１３１の容積が収縮し、キャビティ１３１に正圧が発生する。その結果、キャビティ１３１内の機能液は、ノズル１０１ａから液滴として基板Ｗ上の所定位置に吐出される。
【００３５】
（吐出動作に関する制御系の構成）
図４は、本形態のインクジェット式装置１の制御系を示すブロック図である。図４に示すように、本形態のインクジェット式装置１において、制御装置６は、駆動信号制御装置３１と、ヘッド位置制御装置３２とを備えている。
駆動信号制御装置３１は、吐出ヘッド１００を駆動するための波形を出力する。また、駆動信号制御装置３１は、例えば、複数の吐出ノズルのうち、いずれの吐出ノズルを用いて、どのタイミングで機能液を吐出するかを示すビットマップデータも出力する。
【００３６】
駆動信号制御装置３１は、アナログアンプ３３と、タイミング制御回路３４とに接続されている。アナログアンプ３３は、上記波形を増幅して所定の駆動電圧を得る回路である。タイミング制御回路３４は、クロックパルス回路を内蔵しており、上記ビットマップデータ及びクロックパルス回路によって決定される駆動周波数に従って、機能液の吐出タイミングを制御する回路である。
アナログアンプ３３とタイミング制御回路３４はいずれも、中継回路３５に接続され、この中継回路３５は、タイミング制御回路３４から出力された所定の駆動周波数のタイミング信号に従ってアナログアンプから出力された駆動電圧を吐出ヘッド１００に出力する。
【００３７】
なお、ヘッド位置制御装置３２は、吐出ヘッド１００とステージ７との位置関係を制御するための回路であり、駆動信号制御回路３１と協動して吐出ノズルから吐出された機能液の液滴が基板Ｗ上の所定の位置に着弾するように制御する。このヘッド位置制御装置３２は、Ｘ−Ｙ制御回路３７に接続されており、このＸ−Ｙ制御回路３７に対して吐出ヘッド１００とステージ７との相対位置に関する情報を出力する。
Ｘ−Ｙ制御回路３７は、Ｘ方向駆動モータ２及びＹ方向駆動モータ３に接続されており、ヘッド位置制御装置３２から出力された信号に基づいて、Ｘ方向駆動モータ２及びＹ方向駆動モータ３に対して、Ｘ軸方向における吐出ヘッド１００の位置及びＹ軸方向におけるステージ７の位置を制御する信号を出力する。
【００３８】
図５は、温度調整装置である温度制御部３００を中心にして、図１に示すインクジェット式装置１の温度制御を行う構成（加熱部）を示すブロック図である。図１に示すように、吐出ヘッド１００には第１のヒータ３１０及び第１の温度センサ３１５（図２の温度センサ１９０の集合）を設け、タンク５００には第２のヒータ３２０及び第２の温度センサ３２５を設ける。第１のヒータ３１０は、吐出ヘッド１００の長さ方向に対して例えば複数設けられている。なお、本実施形態においては、図６に示すように、吐出ヘッド１００の中央部にヒータ３１０ａが設置され、吐出ヘッド１００の図６における左側にヒータ３１０ｂが設置され、吐出ヘッド１００の図６における右側にヒータ３１０ｃが設置されている。さらに、供給パイプ４００には、第３のヒータ３３０及び第３の温度センサ３３５を設ける。なお、第３のヒータ３３０は、供給パイプ４００全体に設けても良く、供給パイプ４００の吐出ヘッド１００近傍のみに設けても良い。なお、各部位には、保温材なども配置されるが、図５には図示を省略してある。
【００３９】
温度制御部３００は、図１に示す制御装置６に設けられ、温度センサ３１５、３２５、３３５及び１０５から吐出ヘッド１００（吐出ノズル１００ａ）、タンク５００及び供給パイプ４００に対応する各温度信号が入力されるように構成されている。そして、温度制御部３００は、入力した温度信号に基づいて、第１のヒータ３１０ａ〜３１０ｃ、第２のヒータ３２０及び第３のヒータ３３０を制御することによって、機能液の温度が基板の所定領域に着弾後に好適に濡れ拡がるような温度（吐出速度）となるように制御することが可能となる。
【００４０】
（吐出方法）
図１に示すインクジェット式装置１で、基板Ｗに機能液を吐出する液滴吐出方法について説明する。
まず、予備加熱工程を行う。予備加熱工程では、第１のヒータ３１０で吐出ヘッド１００を機能液が吐出可能な粘度となるように例えば７０℃に加熱する。
この加熱により、ノズルプレート１２０を含む吐出ヘッド１００は熱膨張し、上述のように温度分布が生じるが、予めノズル１００ａは温度分布によるバラツキを補正するように形成されているので、図３（ｂ）に示すように、等間隔のピッチＬに配列される。
【００４１】
続いて、上記予備加熱により吐出可能となった液晶をフラッシングエリア１０に吐出する予備吐出を実施する。
予備吐出が終了すると、制御装置６によってステージ７と吐出ヘッド１００を相対移動させながら、吐出ノズル１００ａから機能液をステージ７上に載置された基板Ｗの所定領域に吐出することによって所定量の機能液を基板Ｗの所定領域に配置する。
これにより、ノズルピッチのバラツキが少なく配列されたノズルから液滴が吐出され、所定量の機能液を基板Ｗの所定位置（領域）に吐出配置することができる。
【００４２】
このように、本発明に係る液滴吐出装置を用いた液滴吐出方法によれば、ノズルプレート１２０に生じる温度分布に起因するピッチバラツキを補正するように、予め複数のノズル１００ａを形成してあるので、液滴を吐出させるために吐出ヘッド１００及びノズルプレート１２０を温度調整（加熱）した場合でも、所定の位置精度内で機能液の液滴を吐出することができ、機能液で形成された膜の厚さムラや、パターン精度の低下が生じることを防止できる。
【００４３】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、全てのノズルピッチを補正するようにノズル１００ａを形成するものとして説明したが、本実施の形態では、ピッチバラツキの許容範囲を設定し、その範囲内にバラツキが収まるノズル群を構成する。
これを詳述すると、温度調整に伴いノズルプレート１２０には、例えば５μｍ程度のピッチバラツキ（ピッチ分布）が生じるが、図７に示すように、温度分布及びこの温度分布によるピッチバラツキ（ピッチ変動量）に基づいて、複数のノズル１００ａを中央部近傍及び両端部において、ピッチバラツキが許容範囲（所定範囲）内（例えば±１μｍ内）に収まる複数のノズル群Ｎ１〜Ｎ３に群分けする。
【００４４】
そして、上記の式（１）を用いて各ノズル群内でノズルピッチＬｎをそれぞれ求め、その平均値Ｌｎ’１〜Ｌｎ’３を算出する。ノズルプレート１２０にノズル１００ａを形成する際には、各ノズル群の平均ノズルピッチＬｎ’１〜Ｌｎ’３を用いる。
ノズル１００ａの形成には、プレス加工等が用いられるが、ノズルピッチが異なると作業性が低下する。
本実施の形態では、ノズル群に群分けすることで、ノズル群毎に同じピッチでノズル１００ａを形成することが可能になり、ノズル形成作業の効率化が図られる。
【００４５】
（デバイスとその製造方法）
次に、上述した液滴吐出装置を用いて製造される液晶パネル（デバイス）及び当該液晶パネルを備える液晶装置について説明する。
図８は、パッシブマトリクス型の液晶装置の断面構造を模式的に示している。液晶装置２００は、透過型のもので、一対のガラス基板２０１，２０２の間にＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶等からなる液晶層２０３が挟まれた構造からなる液晶パネルＰと、液晶層に駆動信号を供給するためのドライバＩＣ２１３と、光源となるバックライト２１４とを備えている。
【００４６】
ガラス基板２０１（基板Ｗ）には、その内面にカラーフィルタ２０４が配設されている。カラーフィルタ２０４は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色からなる着色層２０４Ｒ、２０４Ｇ、２０４Ｂが規則的に配列されて構成されたものである。なお、これらの着色層２０４Ｒ（２０４Ｇ、２０４Ｂ）間には、ブラックマトリクスやバンクなどからなる隔壁２０５が形成されている。また、カラーフィルタ２０４及び隔壁２０５の上には、カラーフィルタ２０４や隔壁２０５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のオーバーコート膜２０６が配設されている。
【００４７】
オーバーコート膜２０６の上には、複数の電極２０７がストライプ状に形成され、さらにその上には配向膜２０８が形成されている。
他方のガラス基板２０２には、その内面に、上記のカラーフィルタ２０４側の電極と直交するようにして、複数の電極２０９がストライプ状に形成されており、これら電極２０９上には、配向膜２１０が形成されている。なお、上記カラーフィルタ２０４の各着色層２０４Ｒ、２０４Ｇ、２０４Ｂはそれぞれ、ガラス基板２０２の電極２０９と上記ガラス基板２０１の電極２０７との交差位置に対応する位置に、配置されている。また、電極２０７，２０９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。ガラス基板２０２とカラーフィルタ２０４の外面側にはそれぞれ偏向板（図示せず）が設けられている。ガラス基板２０１，２０２同士の間には、これら基板２０１，２０２同士の間隔（セルギャップ）を一定に保持するための不図示のスペーサと、液晶２０３を外気から遮断するためのシール材２１２とが配設されている。シール材２１２としては、例えば、熱硬化型あるいは光硬化型の樹脂が用いられる。
【００４８】
図９（ａ）〜（ｄ）は、上記液晶パネルＰの製造方法を模式的に示しており、図９（ａ）及び（ｂ）は、ガラス基板上に液晶を定量配置する工程、図９（ｃ）及び（ｄ）は、液晶を封止する工程（貼合わせ工程）をそれぞれ示している。なお、図９（ａ）〜（ｄ）では、簡略化のために、上述したガラス基板上の電極やカラーフィルタ、スペーサなどの図示を省略している。
【００４９】
図９（ａ）及び（ｂ）において、液晶を配置する工程では、上述した液滴吐出方法を用いて、選択したピッチ分布が小さいノズル群からガラス基板２０１上に所定量の液晶を定量配置する。
すなわち、図９（ａ）に示すように、ビットマップに基づいてガラス基板２０１に対して吐出ヘッド１００を相対的に移動させながら、吐出ヘッド１００の吐出ノズル（選択したノズル群）から加熱された液晶を液滴Ｌｎにして吐出し、その液滴Ｌｎをガラス基板２０１上に配置する。そして、図９（ｂ）に示すように、ガラス基板２０１上に所定量の液晶が配置される。ガラス基板２０１上に配置すべき液晶の所定量は、封止後にガラス基板同士の間に形成される空間の容量と同じである。
【００５０】
次に、図９（ｃ）及び（ｄ）において、所定量の液晶２０３が配置されたガラス基板２０１上にシール材２１２を介して他方のガラス基板２０２を減圧下で貼り合わせる。
具体的には、まず、図９（ｃ）に示すように、シール材２１２が配置されているガラス基板２０１，２０２の縁部に主に圧力をかけ、シール材２１２とガラス基板２０１，２０２とを接着する。その後、所定の時間の経過後、シール材２１２がある程度乾燥した後に、ガラス基板２０１，２０２の外面全体に圧力をかけて、液晶２０３を両基板２０１，２０２に挟まれた空間全体に行き渡らせる。
この場合、液晶２０３がシール材２１２と接触する際には、すでにシール材２１２がある程度乾燥しているので、液晶２０３との接触に伴うシール材２１２の性能低下や液晶２０３の劣化は少ない。
【００５１】
そして、熱や光をシール材２１２に付与してシール材２１２を硬化させることにより、ガラス基板２０１，２０２の間に液晶が封止される。
このようにして製造される液晶装置は、液晶の消費量が少なく、低コスト化が図れる。また、液晶の表示ムラに伴う表示品質の低下もない。
本実施の形態では、高い位置精度で液晶の液滴を吐出できるので、ノズルピッチのバラツキに起因する液晶の配置バラツキ及び膜厚ムラを抑制でき、高品質の液晶装置を得ることが可能になる。
【００５２】
なお、上記の液晶パネルＰについては、液晶層２０３のみならず、カラーフィルタ２０４、配向膜２０８、２１０、オーバーコート膜２０６も本発明に係る液滴吐出装置及び液滴吐出方法を用いて製造してもよい。
また、本発明に係るデバイスの製造方法は、上述した液晶パネルの製造方法のみに適用されるものではなく、例えば、電流を通すことによって発光する有機機能層を画素として用いる有機ＥＬ装置等にも適用可能である。なお、有機ＥＬ装置に本発明を適用した場合には、有機機能層が本発明に係る液滴吐出方法及び装置によって形成される。
特に、パターニング精度が要求されるカラーフィルタや有機機能層の製造に本発明を適用することで、高精度のパターニング描画が可能になる。
さらに、液晶パネルや有機ＥＬ装置以外にも、レジストやマイクロレンズアレイ、バイオ分野にも適用可能である。
【００５３】
（電子機器）
図１０（ａ）〜（ｃ）は、本発明の電子機器の実施の形態例を示している。
本例の電子機器は、本発明の液晶装置を表示手段として備えている。
図１０（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１０（ａ）において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の液晶装置を用いた表示部を示している。
図１０（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１０（ｂ）において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記の液晶装置を用いた表示部を示している。
図１０（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１０（ｃ）において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記の液晶装置を用いた表示部を示している。
図１０（ａ）〜（ｃ）に示すそれぞれの電子機器は、本発明の液晶装置を表示手段として備えているので、液滴吐出用ノズルのピッチバラツキに起因する不具合を排除して高品質の電子機器を得ることができる。
【００５４】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００５５】
例えば、上記実施の形態では、３つのノズル群Ｎ１〜Ｎ３に群分けする構成として説明したが、これに限定されるものではなく、ノズルプレート１２０の温度分布と該温度分布によるピッチの変動量とに基づいて、所定の許容範囲内に収まれば適宜変更可能である。
また、上記実施形態では、パッシブマトリクス型の液晶装置としたが、ＴＦＤ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｄｉｏｄｅ：薄膜ダイオード）やＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）をスイッチング素子として用いた、アクティブマトリクス型の液晶装置とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェット式装置の構成を示す概略斜視図である。
【図２】吐出ヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図３】ノズル列の概略の配列を示す図である。
【図４】吐出動作に関する制御系の構成を示すブロック図である。
【図５】温度制御のための構成を示すブロック図である。
【図６】第１のヒータの配置を説明するための図である。
【図７】第２実施形態のノズルプレートを示す図である。
【図８】液晶装置の断面構造の模式図である。
【図９】液晶装置を製造する手順を模式的に示す図である。
【図１０】電子機器の具体例を示す図である。
【符号の説明】
Ｌ…ピッチ、１…インクジェット式装置（液滴吐出装置）、６…制御装置（選択装置）、３１…駆動信号制御装置（吐出制御装置）、１００…吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）、１００ａ…ノズル、１２０…ノズルプレート、１２１…ノズル列、３００…温度制御部（温度調整装置）、１０００…携帯電話本体（電子機器）、１１００…時計本体（電子機器）、１２００…情報処理装置（電子機器）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a droplet discharge head and a method of manufacturing the same, a droplet discharge device, a device manufacturing device, and an electronic apparatus.
[0002]
[Prior art]
For example, in a liquid crystal device, a liquid crystal disposed in a liquid crystal panel is used as a part of display control means.
Conventionally, when arranging liquid crystal in such a liquid crystal panel, first, a liquid crystal panel is formed by bonding two substrates together with a sealant, and then the inside of the liquid crystal panel is evacuated to a vacuum atmosphere. It is sucked into the LCD panel.
However, this method has a problem that the amount of liquid crystal used becomes enormous and the time required to manufacture one liquid crystal panel becomes long.
[0003]
Therefore, in recent years, a technique of arranging a liquid crystal on a substrate before bonding the two substrates by using an ink jet type device or the like has been used (for example, see Patent Document 1). According to this ink jet type device, the amount of liquid crystal to be used can be minimized, and the arrangement of liquid crystal can be performed with higher definition.
Patent Document 2 discloses a method of ejecting ink at a high temperature (low viscosity) by installing a heater unit in an ejection head in order to eject high-viscosity ink.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-5-281562 [Patent Document 2]
JP-A-2003-19790 [0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described related art has the following problems.
When the ejection head is heated, the peripheral portion of the head has a large area in contact with the atmosphere, and the temperature of the ejection head is higher than the peripheral portion because the temperature of the ejection head tends to decrease due to heat radiation or the like. A temperature distribution such as becoming occurs.
Usually, the ejection head has a so-called nozzle plate in which a plurality of ejection nozzles are formed at a fixed pitch (interval). When the temperature of the nozzle plate becomes high due to heating of the ejection head, the nozzle pitch becomes large due to thermal expansion.
However, if the temperature distribution occurs in the ejection head (nozzle plate) as described above, the nozzle pitch also varies (pitch distribution) according to the temperature distribution.
[0006]
If there is variation in the nozzle pitch when arranging the liquid crystal on the substrate, there is a possibility that the thickness of the liquid crystal becomes uneven. Further, when a color ink for producing a color filter, a material for forming a light emitting layer or a material for forming a hole injection / electron transport layer for producing an organic EL device, and a conductive material for producing a metal wiring are arranged. If the nozzle pitch varies, it is difficult to perform patterning with high accuracy.
[0007]
The present invention has been made in consideration of the above points, and a droplet discharge head capable of accurately discharging droplets even when a temperature distribution occurs in the discharge head, a method of manufacturing the same, a droplet discharge device, and a device An object is to provide a manufacturing apparatus and an electronic device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
The droplet discharge head of the present invention has a nozzle plate having a plurality of nozzles formed thereon, and is a droplet discharge head that discharges droplets of the functional liquid from the nozzles with the temperature adjusted, wherein the plurality of nozzles are The nozzle is formed at a pitch based on a temperature distribution generated in the nozzle plate by the temperature adjustment.
Further, a method of manufacturing a droplet discharge head according to the present invention is a method of manufacturing a droplet discharge head that has a nozzle plate having a plurality of nozzles formed therein and discharges functional liquid droplets from the nozzles at a controlled temperature. A step of forming the plurality of nozzles at a pitch based on a temperature distribution generated in the nozzle plate by the temperature adjustment.
[0009]
Therefore, in the droplet discharge head and the method of manufacturing the same according to the present invention, even if a temperature distribution occurs in the nozzle plate, the nozzle is formed in advance so as to correct the pitch fluctuation due to the temperature distribution, so that the temperature after the temperature adjustment is obtained. It is possible to suppress the variation in the nozzle pitch and improve the landing position accuracy of the droplet. Therefore, it is possible to reduce patterning accuracy and to suppress unevenness in film thickness formed by droplets.
It is preferable to form the plurality of nozzles at a pitch arranged at substantially equal intervals after the temperature adjustment in order to improve ejection accuracy.
In addition, since the temperature of the outside of the ejection head tends to decrease due to heat radiation or the like, it is preferable to form the nozzles located near the center of the nozzle plate at a smaller pitch than the nozzles located at the ends.
[0010]
In the present invention, the plurality of nozzles are divided into a plurality of nozzle groups based on the temperature distribution and the amount of change in pitch due to the temperature distribution, and the nozzles in each nozzle group are formed at substantially the same pitch. Can be adopted.
This makes it possible to suppress the variation in the nozzle pitch after the temperature adjustment, thereby improving the accuracy of the landing position of the droplet, and when forming the nozzles on the nozzle plate, the nozzle groups are arranged at substantially the same pitch. Since the opening may be formed, the nozzle forming operation can be simplified.
[0011]
Further, a droplet discharge device of the present invention is a droplet discharge device having a droplet discharge head that discharges a droplet of a functional liquid, and includes the above-described droplet discharge head as the droplet discharge head. And
Therefore, in the present invention, even when the temperature of the ejection head is adjusted when ejecting the droplet of the functional liquid, the variation in the nozzle pitch after the temperature adjustment caused by the temperature distribution of the nozzle plate is suppressed, and It is possible to improve the landing position accuracy. Therefore, it is possible to reduce patterning accuracy and to suppress unevenness in film thickness formed by droplets.
[0012]
On the other hand, a device manufacturing apparatus of the present invention is an apparatus for manufacturing a device by discharging droplets of a functional liquid onto a substrate, and the above-described droplet discharging apparatus is configured to discharge the droplet onto the substrate. It is characterized by being used.
Therefore, in the present invention, since the droplets of the functional liquid can be ejected using the nozzles with small pitch variations, a high-quality device in which unevenness in the thickness of the functional liquid and a decrease in patterning accuracy due to the pitch variations are suppressed is manufactured. It becomes possible.
Further, in an electronic apparatus provided with such a device, there is no unevenness in the thickness of the functional liquid, and patterning is performed with high accuracy, so that high quality can be achieved.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a droplet discharging method and a droplet discharging apparatus, a device manufacturing method, a device manufacturing apparatus, and an electronic apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. In each of the drawings referred to, the scale may be different for each layer or each member in order to make the size recognizable in the drawings.
[0014]
(Configuration of droplet discharge device)
FIG. 1 is a schematic perspective view showing the overall configuration of an ink jet type device which is a droplet discharge device to which the present invention is applied. As shown in FIG. 1, an ink jet type apparatus 1 of the present embodiment includes an ejection head (droplet ejection head) 100, an X-direction drive motor 2, an X-direction drive shaft 4, a Y-direction drive motor 3, and a Y-direction guide shaft 5. , A control device 6, a stage 7, a cleaning mechanism 8, a base 9, and a flushing area 10.
[0015]
The discharge head 100 includes a plurality of discharge nozzles (described later) arranged in the X-axis direction, and discharges the functional liquid supplied from the tank 500 storing the functional liquid through the supply pipe 400 from each discharge nozzle. It is supposed to. Here, first to third heaters 310, 320, and 330, which will be described later, are provided in the ejection head 100, the tank 500, and the supply pipe 400, respectively.
[0016]
The stage 7 is for mounting a substrate W from which the functional liquid is discharged from the discharge head 100, and has a mechanism for fixing the substrate W at a predetermined reference position.
The X-direction drive shaft 4 is formed of a ball screw or the like, and the X-direction drive motor 2 is connected to an end. The X-direction drive motor 2 is a stepping motor or the like, and rotates the X-direction drive shaft 4 when a drive signal in the X-axis direction is supplied from the control device 6. When the X-direction drive shaft 4 rotates, the ejection head 100 moves on the X-direction drive shaft 4 in the X direction.
[0017]
The Y-direction guide shaft 5 is also formed of a ball screw or the like, but is arranged at a predetermined position on the base 9. A stage 7 is disposed on the Y-direction guide shaft 5, and the stage 7 includes a Y-direction drive motor 3. The Y-direction drive motor 3 is a stepping motor or the like. When a drive signal in the Y-axis direction is supplied from the control device 6, the stage 7 moves in the Y direction while being guided by the Y-direction guide shaft 5.
By performing the driving in the X-axis direction and the driving in the Y-axis direction in this manner, the ejection head 100 can be relatively moved to an arbitrary position on the substrate W.
On the X-axis direction side of the ejection head 100, a flushing area 10 for causing the ejection head 100 to perform flushing is provided.
[0018]
The cleaning mechanism 8 is for removing the clogging of the discharge nozzles by suctioning the inside of the discharge nozzles formed in the discharge head 100 with a negative pressure. The cleaning mechanism 8 includes a Y-direction drive motor (not shown). The drive of the drive motor causes the cleaning mechanism 8 to move along the Y-direction guide shaft 5. The movement of the cleaning mechanism 8 is also controlled by the control device 6.
[0019]
(Configuration of the ejection head 100)
(1st Embodiment)
FIG. 2 is an exploded perspective view of the ejection head 100 constituting the ink jet type apparatus 1 according to the present embodiment. As shown in this figure, the ejection head 100 of the present embodiment generally includes a nozzle plate retainer 110, a nozzle plate 120, a cavity forming plate 130, a vibration plate 140, a case 150, a pressure generating element assembly 160, and a heater housing 170. ing.
Further, a cartridge heater 180 provided on the ejection head 100 as the first heater 310 and a temperature sensor 190 provided on the ejection head 100 are incorporated in the heater housing 170.
[0020]
First, the nozzle plate retainer 110 is made of a rectangular metal material or the like, and has an L-shaped through groove 111 formed therein. The nozzle plate retainer 110 has through holes 112 formed at four corners, and small holes 113 for positioning on both sides of the through groove 111. Further, a suction pipe 116 for removing excess liquid is connected to the nozzle plate retainer 110.
[0021]
The nozzle plate 120 is a rectangular metal plate (stainless steel plate), and a nozzle row 121 including a plurality of nozzles is formed. As schematically shown in FIG. 3A, the nozzle row 121 is composed of a plurality of nozzles 100a arranged linearly at intervals. Note that, for example, 180 ejection nozzles 100a are formed in the ejection head 100 actually used in an actual machine, but for ease of understanding, FIG. 3 shows the ejection head 100 with a reduced number (20). FIG. 2 also shows a simplified nozzle row.
[0022]
The nozzle plate 120 is formed at a pitch based on a temperature distribution generated when the ejection head 100 is heated to a temperature at which droplets can be ejected.
That is, for example, when the ejection head 100 is heated to 70 ° C., the area around the head (the end side of the nozzle row 121) is in contact with the atmosphere, and the temperature is easily reduced by heat radiation. Has a maximum temperature distribution of about 5 ° C. between the vicinity of the center and the end of the nozzle row 121, and the nozzle pitch in the nozzle row 121 also varies with this temperature distribution. Therefore, in the nozzle plate 120, a variation in the nozzle pitch caused by the temperature distribution is obtained in advance by an experiment, a simulation, or the like, and the nozzle 100a is formed so as to correct the variation.
[0023]
For example, let L be the set pitch (design value) of the nozzles 100a at equal intervals on the nozzle plate 120 heated to 70 ° C. (see FIG. 3B), Ln1 the nozzle pitch actually measured before heating, and Ln1 after heating. Assuming that the measured pitch is Ln2, the nozzle pitch Ln to be formed on the nozzle plate 120 before heating is represented by the following equation.
Ln = L × (Ln1 / Ln2) (1)
Therefore, all nozzle pitches are actually measured before and after heating, and the nozzle row 121 (nozzle 100a) is formed with the nozzle pitch Ln calculated by the equation (1) (see FIG. 3A).
As described above, when the temperature near the center of the nozzle plate 120 is high and the temperature near the end is low, the nozzle pitch located near the center is located at the end as shown in the figure. It will be formed smaller than the nozzle pitch.
[0024]
In the nozzle plate 120, through holes 122 are formed at four corners, and small holes 123 for positioning are formed on both sides of the nozzle row 121. Here, the nozzle plate 120 is formed such that when the nozzle plate retainer 110 is overlaid on the lower surface of the nozzle plate 120, the through holes 112 and 122 overlap, and the positioning small holes 113 and 123 overlap.
[0025]
When the functional liquid has a hydrophilic property, a nozzle plate 120 with a water-repellent surface treatment is used. When the functional liquid has a water-repellent property, the nozzle plate 120 with a hydrophilic surface treatment is used. Use Thereby, there is an effect that the functional liquid hardly adheres to the periphery of the nozzle 100a.
Further, the larger the nozzle plate 120 having the nozzle openings 121 is, the easier it is to discharge a functional liquid having a high viscosity. On the other hand, when the viscosity of the functional liquid is low, the discharge amount is more stable when the nozzle plate 120 having the small nozzle 101a is used.
[0026]
The cavity forming plate 130 is formed of a rectangular silicon substrate or the like larger than the nozzle plate 120, and includes a cavity (pressure generation chamber) 131 formed at a position that can communicate with the nozzle opening 121, A flow path 133 including a reservoir 132 connected through a constricted portion is formed. The cavity forming plate 130 has four through holes 134 overlapping the through holes 122 of the nozzle plate 120 when the nozzle plate 120 is stacked on the lower surface of the cavity forming plate 130, and positioning small holes 135 overlapping the small holes 123. Is formed. Further, in the cavity forming plate 130, from the center in the longitudinal direction to the region where the reservoir 132 is formed, six through holes 136 are formed and two positioning holes slightly larger than the small holes 135. 137 are also formed. Note that the use of the cavity forming plate 130 having a larger cross-sectional area of the flow path 133 makes it easier to discharge a functional liquid having a higher viscosity. On the other hand, when the viscosity of the functional liquid is low, the discharge amount is more stable by using the cavity forming plate 130 having a smaller cross-sectional area of the flow channel 133.
[0027]
The vibration plate 140 is formed of a rectangular metal plate having substantially the same size as the cavity forming plate 130. When the vibration plate 140 is placed on the upper surface of the cavity forming plate 130, A thin vibration plate portion 141 is formed in the overlapping region, and a supply port 142 and a thin heat transfer portion 143 are formed in a region overlapping the reservoir 132. Further, the vibration plate 140 is formed with a through hole 144, a through hole 146, and a positioning hole 147 overlapping with the through hole 134, the through hole 136, and the positioning hole 137 of the cavity forming plate 130, respectively.
[0028]
The case 150 is made of a thick metal material having substantially the same size as the vibration plate 140. In the case where the vibration plate 140 is stacked on the lower surface of the case 150, a region overlapping with the cavity 131 has a One opening 151 is formed, and a second opening 152 is formed in a region overlapping with the heat transfer section 143. Further, the case 150 is formed with a screw hole 154, a screw hole 156, and a positioning hole 157 which respectively overlap the through hole 144, the through hole 146, and the positioning hole 147 of the diaphragm 140.
[0029]
Here, the case 150 is partially hollow inside, and a first supply port (not shown) overlapping the supply port 142 of the diaphragm 140 is formed on the lower surface of the case 150. A second supply port (not shown) communicating with the first supply port is formed on the rear end face. In this embodiment, the liquid supply path 107 corresponding to the discharge head 100 of the supply pipe 400 extending from the tank 500 (see FIG. 1) is provided to the second supply port of the case 150 via the mesh filter 108. It is connected.
The vibration plate 140, the cavity forming plate 130, the nozzle plate 120, and the nozzle plate retainer 110 are attached to the lower surface of the case 150 configured as described above in this order.
[0030]
Next, with the nozzle plate 120 and the nozzle plate retainer 110 stacked on the lower surface of the cavity forming plate 130 in this order, the positioning pins 103 are inserted into the small holes 113, 123, and 135 for positioning, and these plate members are removed. After the positioning, the screw 104 is fixed to the screw hole 154 through the through holes 112, 122, 134, 144, and the diaphragm 140, the cavity forming plate 130, the nozzle plate 120, and the nozzle plate retainer 110 are fixed to the lower surface of the case 150. Are fixed in a state of being stacked in this order.
[0031]
On the other hand, above the case 150, the pressure-generating element assembly 160 including the pressure-generating element 161 made of a piezoelectric vibrator is attached to the first opening 151 for element arrangement from the lower end side. At this time, the lower end of the pressure generating element assembly 160 (the lower end of the pressure generating element 161) and the diaphragm 141 of the diaphragm 140 are fixed with an adhesive.
[0032]
A metal heater housing 170 is attached above the case 150 so as to cover the pressure generating element assembly 160. Here, a through hole is formed in the heater housing 170 so as to overlap a screw hole (not shown) formed in the case 150 when the heater housing 170 is overlaid on the case 150. Therefore, the heater housing 170 can be fixed above the case 150 by stopping screws (not shown) from the through holes of the heater housing to the screw holes of the case 150.
[0033]
Here, a heater mounting hole 172 penetrating in the lateral direction is formed in the heater housing 170, and a round bar-shaped cartridge heater 180 is mounted in the heater mounting hole 172. Further, a temperature sensor 190 is mounted by using a step formed on the upper surface of the heater housing 170 as shown by a dashed line, and the temperature sensor 190 is mounted by an L-shaped plate or a screw (not shown). It is fixed to the heater housing 170.
[0034]
In the ejection head 100 configured as described above, when a predetermined drive voltage is applied to the pressure generating element 161 from the relay circuit 35 described later, the diaphragm 141 of the diaphragm 140 vibrates with the deformation of the pressure generating element 161. I do. Meanwhile, after the volume of the cavity 131 expands, the volume of the cavity 131 contracts, and a positive pressure is generated in the cavity 131. As a result, the functional liquid in the cavity 131 is discharged from the nozzle 101a as a droplet to a predetermined position on the substrate W.
[0035]
(Configuration of the control system for the discharge operation)
FIG. 4 is a block diagram showing a control system of the ink jet type apparatus 1 of the present embodiment. As shown in FIG. 4, in the inkjet type device 1 of the present embodiment, the control device 6 includes a drive signal control device 31 and a head position control device 32.
The drive signal control device 31 outputs a waveform for driving the ejection head 100. The drive signal control device 31 also outputs, for example, bitmap data indicating which of the plurality of ejection nozzles is to be used and at what timing the functional liquid is to be ejected.
[0036]
The drive signal control device 31 is connected to an analog amplifier 33 and a timing control circuit 34. The analog amplifier 33 is a circuit that amplifies the waveform and obtains a predetermined drive voltage. The timing control circuit 34 has a built-in clock pulse circuit, and controls the ejection timing of the functional liquid in accordance with the bit map data and the driving frequency determined by the clock pulse circuit.
The analog amplifier 33 and the timing control circuit 34 are both connected to a relay circuit 35. The relay circuit 35 applies a drive voltage output from the analog amplifier in accordance with a timing signal of a predetermined drive frequency output from the timing control circuit 34. Output to the ejection head 100.
[0037]
Note that the head position control device 32 is a circuit for controlling the positional relationship between the ejection head 100 and the stage 7, and the functional liquid droplet ejected from the ejection nozzle in cooperation with the drive signal control circuit 31 Control is performed so as to land on a predetermined position on the substrate W. The head position control device 32 is connected to an XY control circuit 37 and outputs information on the relative position between the ejection head 100 and the stage 7 to the XY control circuit 37.
The XY control circuit 37 is connected to the X-direction drive motor 2 and the Y-direction drive motor 3, and based on a signal output from the head position control device 32, the X-direction drive motor 2 and the Y-direction drive motor 3. And outputs a signal for controlling the position of the ejection head 100 in the X-axis direction and the position of the stage 7 in the Y-axis direction.
[0038]
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration (heating unit) for controlling the temperature of the ink jet type apparatus 1 shown in FIG. As shown in FIG. 1, the ejection head 100 is provided with a first heater 310 and a first temperature sensor 315 (a set of the temperature sensors 190 in FIG. 2), and the tank 500 is provided with a second heater 320 and a second heater 320. A temperature sensor 325 is provided. The plurality of first heaters 310 are provided, for example, in the length direction of the ejection head 100. In the present embodiment, as shown in FIG. 6, a heater 310a is installed at the center of the ejection head 100, and a heater 310b is installed on the left side of the ejection head 100 in FIG. The heater 310c is provided on the right side. Further, a third heater 330 and a third temperature sensor 335 are provided in the supply pipe 400. The third heater 330 may be provided on the entire supply pipe 400, or may be provided only on the supply pipe 400 near the ejection head 100. In addition, a heat insulating material and the like are also arranged at each part, but are not shown in FIG.
[0039]
The temperature control unit 300 is provided in the control device 6 shown in FIG. 1, and receives temperature signals corresponding to the ejection head 100 (ejection nozzle 100a), the tank 500, and the supply pipe 400 from the temperature sensors 315, 325, 335, and 105. It is configured to be. Then, the temperature controller 300 controls the first heaters 310a to 310c, the second heater 320, and the third heater 330 based on the input temperature signal, so that the temperature of the functional liquid falls within a predetermined region of the substrate. It is possible to control the temperature (discharge speed) so as to spread and spread properly after landing on the surface.
[0040]
(Discharge method)
A droplet discharging method for discharging the functional liquid onto the substrate W in the ink jet type apparatus 1 shown in FIG. 1 will be described.
First, a preheating step is performed. In the preheating step, the first heater 310 heats the ejection head 100 to, for example, 70 ° C. so as to have a viscosity at which the functional liquid can be ejected.
Due to this heating, the ejection head 100 including the nozzle plate 120 thermally expands, and the temperature distribution occurs as described above. However, since the nozzle 100a is formed in advance so as to correct the variation due to the temperature distribution, FIG. As shown in FIG.
[0041]
Subsequently, preliminary discharge is performed to discharge the liquid crystal that can be discharged by the preheating to the flushing area 10.
When the preliminary discharge is completed, the control device 6 discharges the functional liquid from the discharge nozzles 100a to a predetermined region of the substrate W placed on the stage 7 while relatively moving the stage 7 and the discharge head 100, whereby a predetermined amount is discharged. The functional liquid is disposed in a predetermined area of the substrate W.
Thus, droplets are discharged from the nozzles arranged with a small variation in the nozzle pitch, and a predetermined amount of the functional liquid can be discharged and disposed at a predetermined position (region) of the substrate W.
[0042]
As described above, according to the droplet discharge method using the droplet discharge device according to the present invention, the plurality of nozzles 100a are formed in advance so as to correct the pitch variation caused by the temperature distribution generated in the nozzle plate 120. Therefore, even when the temperature of the ejection head 100 and the nozzle plate 120 is adjusted (heated) in order to eject the droplets, the droplets of the functional liquid can be ejected within a predetermined positional accuracy, and are formed of the functional liquid. It is possible to prevent the thickness unevenness of the film and the reduction in pattern accuracy.
[0043]
(2nd Embodiment)
In the first embodiment described above, the nozzle 100a is formed so as to correct all nozzle pitches. However, in the present embodiment, a permissible range of the pitch variation is set, and the nozzle within which the variation falls is set. Make up a group.
More specifically, a pitch variation (pitch distribution) of, for example, about 5 μm occurs in the nozzle plate 120 due to the temperature adjustment. As shown in FIG. 7, the temperature distribution and the pitch variation (pitch variation amount) due to this temperature distribution are shown in FIG. ), The plurality of nozzles 100a are divided into a plurality of nozzle groups N1 to N3 in the vicinity of the center and at both ends, in which the pitch variation falls within an allowable range (predetermined range) (for example, within ± 1 μm).
[0044]
Then, the nozzle pitch Ln is obtained in each nozzle group using the above equation (1), and the average values Ln′1 to Ln′3 are calculated. When forming the nozzles 100a on the nozzle plate 120, the average nozzle pitches Ln'1 to Ln'3 of each nozzle group are used.
Pressing or the like is used to form the nozzle 100a, but if the nozzle pitch is different, the workability deteriorates.
In the present embodiment, by dividing the nozzles into nozzle groups, it is possible to form the nozzles 100a at the same pitch for each nozzle group, thereby increasing the efficiency of the nozzle forming operation.
[0045]
(Device and its manufacturing method)
Next, a liquid crystal panel (device) manufactured using the above-described droplet discharge device and a liquid crystal device including the liquid crystal panel will be described.
FIG. 8 schematically shows a cross-sectional structure of a passive matrix type liquid crystal device. The liquid crystal device 200 is of a transmission type, and has a liquid crystal panel P having a structure in which a liquid crystal layer 203 made of STN (Super Twisted Nematic) liquid crystal or the like is interposed between a pair of glass substrates 201 and 202, and a liquid crystal layer driven by the liquid crystal layer. A driver IC 213 for supplying a signal and a backlight 214 as a light source are provided.
[0046]
A color filter 204 is provided on the inner surface of the glass substrate 201 (substrate W). The color filter 204 has a structure in which colored layers 204R, 204G, and 204B of red (R), green (G), and blue (B) are regularly arranged. Note that a partition 205 composed of a black matrix, a bank, or the like is formed between these colored layers 204R (204G, 204B). Further, an overcoat film 206 is provided on the color filter 204 and the partition 205 to eliminate a step formed by the color filter 204 and the partition 205 and to flatten the flat.
[0047]
A plurality of electrodes 207 are formed in stripes on the overcoat film 206, and an alignment film 208 is formed thereon.
On the other glass substrate 202, a plurality of electrodes 209 are formed in a stripe shape on the inner surface thereof so as to be orthogonal to the electrodes on the color filter 204 side. Is formed. Each of the coloring layers 204R, 204G, and 204B of the color filter 204 is disposed at a position corresponding to an intersection between the electrode 209 of the glass substrate 202 and the electrode 207 of the glass substrate 201. The electrodes 207 and 209 are formed of a transparent conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide). Deflectors (not shown) are provided on the outer surfaces of the glass substrate 202 and the color filter 204, respectively. Between the glass substrates 201 and 202, there are provided a spacer (not shown) for keeping the distance (cell gap) between the substrates 201 and 202 constant, and a sealing material 212 for shielding the liquid crystal 203 from the outside air. It is arranged. As the sealant 212, for example, a thermosetting resin or a photosetting resin is used.
[0048]
FIGS. 9A to 9D schematically show a method of manufacturing the liquid crystal panel P. FIGS. 9A and 9B show a process of quantitatively disposing liquid crystals on a glass substrate. (C) and (d) show the step of sealing the liquid crystal (laminating step), respectively. In FIGS. 9A to 9D, illustration of the above-described electrodes, color filters, spacers, and the like on the glass substrate is omitted for simplification.
[0049]
9A and 9B, in the step of arranging liquid crystal, a predetermined amount of liquid crystal is quantitatively arranged on the glass substrate 201 from the selected nozzle group having a small pitch distribution by using the above-described droplet discharging method. .
That is, as shown in FIG. 9A, the discharge head 100 was heated from the discharge nozzles (selected nozzle group) of the discharge head 100 while relatively moving the discharge head 100 with respect to the glass substrate 201 based on the bit map. The liquid crystal is discharged as a droplet Ln, and the droplet Ln is arranged on the glass substrate 201. Then, as shown in FIG. 9B, a predetermined amount of liquid crystal is arranged on the glass substrate 201. The predetermined amount of the liquid crystal to be arranged on the glass substrate 201 is the same as the capacity of the space formed between the glass substrates after sealing.
[0050]
Next, in FIGS. 9C and 9D, the other glass substrate 202 is bonded to the glass substrate 201 on which a predetermined amount of the liquid crystal 203 is disposed under reduced pressure via a sealant 212.
Specifically, first, as shown in FIG. 9C, pressure is mainly applied to the edges of the glass substrates 201 and 202 on which the sealing material 212 is disposed, and the sealing material 212 and the glass substrates 201 and 202 are separated from each other. Glue. Thereafter, after a predetermined time has passed, after the sealant 212 has dried to some extent, pressure is applied to the entire outer surfaces of the glass substrates 201 and 202, and the liquid crystal 203 is spread over the entire space between the substrates 201 and 202.
In this case, when the liquid crystal 203 comes into contact with the sealant 212, the sealant 212 has already been dried to some extent, so that the performance of the sealant 212 and the deterioration of the liquid crystal 203 due to the contact with the liquid crystal 203 are small.
[0051]
Then, liquid crystal is sealed between the glass substrates 201 and 202 by applying heat or light to the sealant 212 to cure the sealant 212.
The liquid crystal device manufactured in this manner consumes a small amount of liquid crystal, and can achieve cost reduction. Further, there is no deterioration in display quality due to display unevenness of the liquid crystal.
In this embodiment mode, liquid crystal droplets can be ejected with high positional accuracy, so that it is possible to suppress variations in the arrangement of liquid crystals and unevenness in film thickness due to variations in the nozzle pitch, and to obtain a high-quality liquid crystal device. .
[0052]
In the liquid crystal panel P, not only the liquid crystal layer 203 but also the color filters 204, the alignment films 208 and 210, and the overcoat film 206 were manufactured using the droplet discharge device and the droplet discharge method according to the present invention. You may.
The method for manufacturing a device according to the present invention is not limited to the above-described method for manufacturing a liquid crystal panel. For example, the method for manufacturing a device may be applied to an organic EL device using an organic functional layer that emits light by passing a current as a pixel. Applicable. When the present invention is applied to an organic EL device, an organic functional layer is formed by the droplet discharging method and device according to the present invention.
In particular, by applying the present invention to the manufacture of a color filter or an organic functional layer that requires patterning accuracy, high-precision patterning and drawing can be performed.
Further, in addition to the liquid crystal panel and the organic EL device, the present invention can be applied to a resist, a microlens array, and a biotechnology field.
[0053]
(Electronics)
10A to 10C show an embodiment of an electronic device according to the present invention.
The electronic apparatus of this example includes the liquid crystal device of the present invention as display means.
FIG. 10A is a perspective view illustrating an example of a mobile phone. In FIG. 10A, reference numeral 1000 denotes a mobile phone main body, and reference numeral 1001 denotes a display unit using the above-described liquid crystal device.
FIG. 10B is a perspective view illustrating an example of a wristwatch-type electronic device. In FIG. 10B, reference numeral 1100 denotes a watch main body, and reference numeral 1101 denotes a display unit using the above-described liquid crystal device.
FIG. 10C is a perspective view illustrating an example of a portable information processing device such as a word processor or a personal computer. In FIG. 10C, reference numeral 1200 denotes an information processing device, reference numeral 1202 denotes an input unit such as a keyboard, reference numeral 1204 denotes an information processing device main body, and reference numeral 1206 denotes a display unit using the above-described liquid crystal device.
Since each of the electronic devices shown in FIGS. 10A to 10C includes the liquid crystal device of the present invention as a display unit, high-quality electronic devices can be provided by eliminating defects caused by pitch variations of the droplet discharge nozzles. Electronic devices can be obtained.
[0054]
As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but it is needless to say that the present invention is not limited to such examples. The shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described examples are merely examples, and can be variously changed based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
[0055]
For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the nozzles are grouped into three nozzle groups N1 to N3 has been described. However, the present invention is not limited to this. Can be changed as appropriate within a predetermined allowable range.
In the above embodiment, a passive matrix type liquid crystal device is used. However, an active matrix type liquid crystal device using a thin film transistor (TFD) or a thin film transistor (TFT) as a switching element is used. It is also possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a configuration of an ink jet type device.
FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating a configuration of an ejection head.
FIG. 3 is a diagram showing a schematic arrangement of nozzle rows.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a control system related to an ejection operation.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration for temperature control.
FIG. 6 is a diagram for explaining an arrangement of a first heater.
FIG. 7 is a diagram illustrating a nozzle plate according to a second embodiment.
FIG. 8 is a schematic diagram of a cross-sectional structure of a liquid crystal device.
FIG. 9 is a diagram schematically showing a procedure for manufacturing a liquid crystal device.
FIG. 10 illustrates a specific example of an electronic device.
[Explanation of symbols]
L: Pitch, 1: Ink jet type device (droplet discharge device), 6: Control device (selection device), 31: Drive signal control device (discharge control device), 100: Discharge head (droplet discharge head), 100a ... Nozzle, 120 ... Nozzle plate, 121 ... Nozzle row, 300 ... Temperature control unit (Temperature adjustment device), 1000 ... Mobile phone body (electronic device), 1100 ... Watch body (electronic device), 1200 ... Information processing device (Electronic device) )

Claims (8)

ノズルが複数形成されたノズルプレートを有し、温度調整されて前記ノズルから機能液の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドであって、
前記複数のノズルは、前記温度調整により前記ノズルプレートに生じる温度分布に基づくピッチで形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。A droplet discharge head that has a nozzle plate in which a plurality of nozzles are formed, and is configured to discharge droplets of the functional liquid from the nozzles with the temperature adjusted,
The plurality of nozzles are formed at a pitch based on a temperature distribution generated in the nozzle plate by the temperature adjustment. 請求項１記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記複数のノズルは、前記温度調整後に略等間隔で配列されるピッチで形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。The droplet discharge head according to claim 1,
The plurality of nozzles are formed at a pitch arranged at substantially equal intervals after the temperature adjustment. 請求項１または２記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記ノズルプレートの中央部近傍に位置するノズルは、端部側に位置するノズルよりも小さいピッチで形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。3. The droplet discharge head according to claim 1, wherein
The nozzles located near the center of the nozzle plate are formed at a smaller pitch than the nozzles located at the ends. 請求項１から３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記複数のノズルは、前記温度分布と該温度分布によるピッチの変動量とに基づいて複数のノズル群に群分けされ、
各ノズル群内のノズルは略同一のピッチで形成されることを特徴とする液滴吐出ヘッド。The droplet discharge head according to any one of claims 1 to 3,
The plurality of nozzles are grouped into a plurality of nozzle groups based on the temperature distribution and the amount of change in pitch due to the temperature distribution,
The nozzles in each nozzle group are formed at substantially the same pitch. 機能液の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置であって、
前記液滴吐出ヘッドとして、請求項１から４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする液滴吐出装置。A droplet discharge device having a droplet discharge head that discharges droplets of a functional liquid,
A droplet discharge device comprising the droplet discharge head according to claim 1 as the droplet discharge head. 基板上に機能液の液滴を吐出してデバイスを製造する装置であって、
記基板上に前記液滴を吐出する装置として、請求項５記載の液滴吐出装置が用いられることを特徴とするデバイス製造装置。An apparatus for manufacturing a device by discharging droplets of a functional liquid onto a substrate,
6. A device manufacturing apparatus, wherein the droplet discharging device according to claim 5 is used as a device for discharging the droplet onto the substrate. 請求項６記載のデバイス製造装置で製造されたデバイスを有することを特徴とする電子機器。An electronic apparatus comprising a device manufactured by the device manufacturing apparatus according to claim 6. ノズルが複数形成されたノズルプレートを有し、温度調整されて前記ノズルから機能液の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記温度調整により前記ノズルプレートに生じる温度分布に基づくピッチで、前記複数のノズルを形成する工程を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。A method for manufacturing a droplet discharge head that has a nozzle plate in which a plurality of nozzles are formed, and is configured to discharge droplets of a functional liquid from the nozzles with the temperature adjusted,
Forming a plurality of nozzles at a pitch based on a temperature distribution generated in the nozzle plate by the temperature adjustment.

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