JP2004358729A - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】ノズル100aが複数形成されたノズルプレート120を有し、温度調整されてノズル100aから機能液の液滴を吐出する。複数のノズル100aは、温度調整によりノズルプレート120に生じる温度分布に基づくピッチLnで形成される。
【選択図】 図3
Description
【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)
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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。
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JP2006247841A (ja) * | 2005-03-08 | 2006-09-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | インクジェット式記録装置、そのインクジェット式記録装置に用いるインクジェットヘッド、および、そのインクジェット式記録装置によるインク記録方法 |
US7559640B2 (en) | 2005-03-30 | 2009-07-14 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejection apparatus |
CN101191962B (zh) * | 2006-11-30 | 2010-12-15 | 精工爱普生株式会社 | 液状体的喷出方法及喷出装置 |
-
2003
- 2003-06-03 JP JP2003157860A patent/JP2004358729A/ja active Pending
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