JP2005000754A - 描画装置、描画装置の製造方法、電気光学装置ならびに電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】各液滴吐出ヘッドを簡単に交換することが可能な描画装置を提供する。
【解決手段】複数の液滴吐出ヘッド34が配列されたヘッドユニット71を有する描画装置であって、液滴吐出ヘッド34に形成されたノズルをブロック体73の側面に対して位置決めした上で、各液滴吐出ヘッド34を複数のブロック体73に固定し、各ブロック体73を液滴吐出ヘッド34のノズル配列方向に着脱自在に隣接配置してブロック列732を形成し、複数のブロック列732をそれぞれブロック配列方向に所定距離だけずれた状態で並列配置することにより、各液滴吐出ヘッド34に形成されたすべてのノズルを、ノズル配列方向に沿ってほぼ等間隔に配置した。
【選択図】 図4
【解決手段】複数の液滴吐出ヘッド34が配列されたヘッドユニット71を有する描画装置であって、液滴吐出ヘッド34に形成されたノズルをブロック体73の側面に対して位置決めした上で、各液滴吐出ヘッド34を複数のブロック体73に固定し、各ブロック体73を液滴吐出ヘッド34のノズル配列方向に着脱自在に隣接配置してブロック列732を形成し、複数のブロック列732をそれぞれブロック配列方向に所定距離だけずれた状態で並列配置することにより、各液滴吐出ヘッド34に形成されたすべてのノズルを、ノズル配列方向に沿ってほぼ等間隔に配置した。
【選択図】 図4
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、描画装置、描画装置の製造方法、電気光学装置ならびに電子機器に関するものである。
【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手段として、例えばインクジェット方式の描画装置が採用されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
図13に、従来技術に係るヘッドユニットの斜視図を示す。インクジェット方式の描画装置には、例えば図13に示すようなヘッドユニットが設けられている。このヘッドユニット571では、メインプレート574に対して、6個の液滴吐出ヘッド534が光硬化性樹脂等により固定されている。各液滴吐出ヘッド534におけるインク吐出面512aには、多数のノズル518が液滴吐出ヘッド534の長手方向に沿って等間隔に形成されている。そして、各液滴吐出ヘッド534は、メインプレート574の長手方向に沿って千鳥状に配置されている。これにより、各液滴吐出ヘッド534におけるすべてのノズル518が、メインプレート574の長手方向に沿って等間隔に配置されるようになっている。このようなヘッドユニット571を使用することにより、ヘッドユニット571の長さと同等幅の基板に対して一気にインクを吐出することが可能になり、カラーフィルタを効率的に製造することができる。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−248926号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
大型テレビジョン等の電子機器が所望の表示品質を発揮するためには、カラーフィルタが正確な位置に形成されていることが必要である。そのためには、基板のカラーフィルタ形成位置に対して、正確にインクを吐出する必要がある。そのためには、ヘッドユニットを構成する各液滴吐出ヘッドのノズルを、所定位置に正確に配置する必要がある。
【0006】
なお、液滴吐出ヘッドのノズルが所定位置に配置されているか否かは、ヘッドユニットを組み上げた後にインクを吐出することによって確認する。そして、ノズルが所定位置に配置されていない場合には、当該液滴吐出ヘッドは使用不可能となる。この場合には、液滴吐出ヘッドを交換する必要がある。また、液滴吐出ヘッドをメインプレートに固定する際に、液滴吐出ヘッドが故障してインク吐出が不可能となる場合もある。この場合にも、液滴吐出ヘッドを交換する必要がある。
【0007】
しかしながら、上述したヘッドユニットにおいて液滴吐出ヘッドを交換するには、まず描画装置からヘッドユニットを取り外し、さらに液滴吐出ヘッドを固定している光硬化性樹脂を溶剤等により溶解させて、メインプレートから液滴吐出ヘッドを取り外す必要がある。このように、液滴吐出ヘッドを交換するのが困難であるという問題がある。
【0008】
近年では、30〜60インチといった大型の液晶テレビジョンが市場に提供されつつある。これに適応するような大型のカラーフィルタを製造するため、より多くの液滴吐出ヘッドを配列させたヘッドユニットの導入が検討されている。このようなヘッドユニットを用いれば、大型のガラス基板の搬送中に、ガラス基板の全面に対して一気にインクの吐出を行うことができる。これにより、1枚のガラス基板を処理するのに必要なタクトタイムを短縮することができる。しかしながら、より多くの液滴吐出ヘッドを配列させたヘッドユニットでは、液滴吐出ヘッドを交換するのがさらに困難になるという問題がある。
【0009】
また、カラーフィルターのみならず、インクジェット方式の描画装置を用いた有機EL(Electro−Luminescence)素子等のデバイス形成技術、あるいは配線形成技術が検討されている。上ではカラーフィルター製造装置を例に挙げ、従来の技術とその問題点を説明したが、上記の問題点はこれらデバイス形成技術、配線形成技術にも共通の問題点であり、より信頼性の高い製品、ひいては当該製品を製造する描画装置の実現が望まれている。
【0010】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、各液滴吐出ヘッドを簡単に交換することが可能な、描画装置およびその製造方法の提供を目的とする。
また、信頼性の高い電気光学装置および電子機器の提供を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る描画装置は、基板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ため、複数の液滴吐出ヘッドが配列されたヘッドユニットを有する描画装置であって、前記各液滴吐出ヘッドを複数のブロック体に固定し、前記各ブロック体を着脱自在に隣接配置してブロック群を形成することにより、前記各液滴吐出ヘッドを所定位置に配列したことを特徴とする。
【0012】
この構成によれば、各ブロック体が着脱自在に配置されているので、使用不可能となった液滴吐出ヘッドをブロック体ごとヘッドユニットから簡単に取り外すことができる。また、各ブロック体を隣接配置することにより、各液滴吐出ヘッドを簡単に位置決めしてヘッドユニットを再構築することができる。したがって、液滴吐出ヘッドを簡単に交換することができる。
【0013】
また、前記ブロック体に対して前記液滴吐出ヘッドを位置決めする位置決め手段を備えていることが望ましい。この構成によれば、ブロック体を所定位置に配置することにより、各液滴吐出ヘッドを簡単に位置決めすることができる。
【0014】
また、前記各液滴吐出ヘッドは、前記ブロック体の側面に対して位置決めされて、前記ブロック体に固定されていることが望ましい。この構成によれば、各ブロック体の側面同士を接触させて隣接配置することにより、各液滴吐出ヘッドを簡単に位置決めすることができる。
【0015】
また、前記ブロック群の外周部に配置された前記各ブロック体を、前記ブロック群の内側に向かって押圧する押圧手段を備えていることが望ましい。この構成によれば、各ブロック体の位置を固定することができるとともに、各ブロック体の側面同士を密着させて隣接配置することができる。したがって、各液滴吐出ヘッドを正確に位置決めすることができる。
【0016】
また、前記各ブロック体を、前記液滴吐出ヘッドに形成された複数のノズルの配列方向に隣接配置して、ブロック列を形成し、複数の前記ブロック列を、それぞれ前記ノズルの配列方向に所定距離だけずれた状態で並列配置することにより、前記各液滴吐出ヘッドに形成された前記各ノズルを、前記ノズルの配列方向に沿ってほぼ等間隔に配置したことを特徴とする。この構成によれば、大型の基板に対して一気に液滴を吐出することが可能となり、液滴吐出時間を短縮することができる。
【0017】
また、前記各ブロック列を前記所定距離だけずれた状態で配置するダミーブロックが、前記各ブロック列の端部に配置されていることが望ましい。この構成によれば、各ブロック列を所定距離だけずれた位置に正確かつ簡単に配置することができる。
【0018】
また、前記各ブロック体には、1個の前記液滴吐出ヘッドが固定されていることが望ましい。この構成によれば、使用可能な液滴吐出ヘッドを残しつつ、使用不可能となった液滴吐出ヘッドのみを簡単に交換することができる。
【0019】
一方、本発明に係る描画装置の製造方法は、基板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ため、複数の液滴吐出ヘッドを配列したヘッドユニットを有する描画装置の製造方法であって、前記各液滴吐出ヘッドを複数のブロック体に固定し、前記各ブロック体を着脱自在に隣接配置することにより、前記各液滴吐出ヘッドを所定位置に配列することを特徴とする。
この構成によれば、使用不可能となった液滴吐出ヘッドをブロック体ごとヘッドユニットから簡単に取り外すことができる。また、各液滴吐出ヘッドを簡単に位置決めしてヘッドユニットを再構築することができる。したがって、液滴吐出ヘッドを簡単に交換することが可能な描画装置を製造することができる。
【0020】
また、前記各ブロック体に固定された前記各液滴吐出ヘッドの液滴吐出動作の確認を行う工程と、正常に液滴吐出が可能な前記各液滴吐出ヘッドが固定された前記各ブロック体のみを着脱自在に隣接配置して、前記ヘッドユニットを形成する工程と、を有することが望ましい。
この構成では、各ブロック体を着脱自在に隣接配置する際に液滴吐出ヘッドが故障することはない。そこで、液滴吐出ヘッドがブロック体に固定された段階で液滴吐出動作の確認を行なうことにより、正常に液滴吐出が可能な描画装置を製造することができる。
【0021】
一方、本発明に係る電気光学装置は、上述した描画装置を使用して製造したことを特徴とする。この構成によれば、基板の所定位置に液滴が吐出された信頼性の高い電気光学装置を低コストで提供することができる。
一方、本発明にかかる電子機器は、上述した電気光学装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、信頼性の高い電子機器を提供することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【0023】
[第1実施形態]
最初に、本発明の第1実施形態につき、図1ないし図10を用いて説明する。
【0024】
[カラーフィルタ製造装置]
図1は本実施形態のカラーフィルタ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(基板)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、本発明の描画装置(インクジェット装置)が用いられている。
【0025】
[描画装置]
図2は、本実施形態のカラーフィルタ製造装置1の要部である描画装置の部分のみを示す概略構成斜視図である。描画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。
【0026】
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(O2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(CF4プラズマ処理)が行われ、隔壁の上面が撥液化される。
【0027】
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。後に詳述するように、ヘッドユニット71は複数個の液滴吐出ヘッドを備え、各液滴吐出ヘッドのノズルから下方の基板Sに対してインク滴を吐出可能となっている。すなわち、本実施形態の描画装置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。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。
【0028】
また、ヘッドユニット71の長手方向の側方には、整備部80が設けられている。整備部80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すべく所定の頻度で各液滴吐出ヘッド34の吸引・クリーニング作業等を行うためのものである。整備部80の具体的な構成として、整備ユニット80aが配置されている。整備ユニット80a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プユニット81や、インク吐出面を拭うためのワイパユニット90が備えられている。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。さらに本実施形態の場合、検査部64により所定の位置にインクが吐出されていない不良箇所が発見された時にその箇所にのみ再度インクを吐出して不良箇所を補修するための補修用ヘッド68がヘッドユニット71の上流側に設置されている。補修用ヘッド68がヘッドユニット71の上流側に位置しているため、補修時のみはステージ70が逆方向(図3における左側から右側)に移動するようになっている。補修用ヘッド68は1個の液滴吐出ヘッド34のみを有しており、基板Sの搬送方向と直交する方向に移動可能となっている。もしくは、補修用ヘッド68はヘッドユニット71の下流側に位置していてもよく、その場合にはステージ70が逆方向に移動する必要はない。また、検査部64の下流側には、例えばレーザ乾燥方式による仮焼成部65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。
【0029】
なお、描画装置の運転中における液滴吐出ヘッド34のノズル詰まり等の発生を検出するため、各液滴吐出ヘッドの液滴吐出動作の確認を行う確認手段を設けてもよい。その確認手段として、たとえば飛行観測ユニットを設ける。飛行観測ユニットは、間欠点灯可能なフラッシュライト(照明手段)と、液滴の飛行を観測するCCDカメラ(第1の撮影手段)と、吐出された液滴を受ける受け皿とを備えている。この構成は、フラッシュライトを間欠点灯させた状態で、液滴吐出ヘッドから液滴を吐出させ、液滴の飛行経路をCCDカメラで撮影するものである。これにより、液滴の飛行経路を観測することができ、液滴の飛行曲がりも観測可能な構成とされている。なお、この構成の他に、液滴の飛行経路を横切るようにレーザ等の光を照射する照射部(光照射手段)と、照射部から照射された光を検知する検知部(光検知手段)とを備えた構成も用いることができる。また確認手段として、ノズル検査ユニットを設けてもよい。ノズル検査ユニットは、液滴吐出ヘッド34の液滴吐出方向からノズル18およびその周囲を観測するものである。ノズル検査ユニットは、液滴吐出方向から液滴吐出ヘッド34を観測するノズル観測カメラ(第2の撮影手段)を備えている。
【0030】
以上には描画装置の構成をR着色層形成装置3の例を挙げて説明したが、図1に示すカラーフィルタ製造装置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69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。
【0031】
[ヘッドユニット]
図4は、ヘッドユニット71の分解図である。ヘッドユニット71は、主に複数の液滴吐出ヘッド34と、各液滴吐出ヘッド34が固定される複数のブロック体73と、各ブロック体が収容される枠体74と、によって構成されている。
【0032】
図7(a)は、液滴吐出ヘッドの構造説明図、図7(b)は正面断面図である。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18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7(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。
【0033】
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7(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、圧電材料を一対の電極21で挟持したものであり、一対の電極21に通電すると圧電材料が収縮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。
【0034】
なお、液滴吐出ヘッド2のインクジェット方式としては、前記の圧電素子20を用いたピエゾジェットタイプ以外の方式でもよく、例えば、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いた方式を採用してもよい。
【0035】
図6に、液滴吐出ヘッドを固定したブロック体の斜視図を示す。ブロック体73は、線膨張係数が小さく耐薬品性に優れたセラミック等の材料によって構成されている。線膨張係数が小さい材料で構成することにより、液滴吐出ヘッド34を固定する際にブロック体73が膨張するのを抑制することができる。また、耐薬品性に優れた材料で構成することにより、ブロック体73がインクにより浸食されるのを防止することができる。一方、液滴吐出ヘッド34のノズル配列方向におけるブロック体73の長さは、液滴吐出ヘッド34におけるノズル配列長さに、ヘッドユニットのブロック列数を乗算した程度の長さとされている。なお後述するように、各ブロック体73の側面同士を接触させて隣接配置することにより、液滴吐出ヘッド34が位置決めされて所定位置に配列される。そこで、ブロック体73の両端側面間の距離は精度良く形成されている。また、各側面の表面も精度良く仕上げられている。特に、液滴吐出ヘッド34のノズル18の配列方向におけるブロック体73の両端側面76を精度良く形成することにより、各液滴吐出ヘッド34のノズル18を所定間隔で配列することができる。
【0036】
液滴吐出ヘッド34は、そのインク吐出面に形成された複数のノズル18をブロック体73の側面に対して位置決めした上で、その裏面をブロック体73の上面に密着させて配置されている。液滴吐出ヘッド34の側面には取り付け用のフランジ部35が突出形成され、そのフランジ部35には取り付け孔35aが形成されている。そして、その取り付け孔35aにアクリル等の光硬化性樹脂が充填されて硬化されている。この光硬化性樹脂が、液滴吐出ヘッド34の取り付け孔35aの内面およびブロック体73の上面と接着することにより、液滴吐出ヘッド34がブロック体73の上面に固定されている。
【0037】
上述したブロック体73は、図4に示す枠体74に収容される。この枠体74も、ブロック体73と同様に、線膨張係数が小さく耐薬品性に優れたセラミック等の材料によって構成されている。枠体74は中空の箱状に形成され、その短尺方向両端面は閉塞されている。また、枠体74の長尺方向両端面のうち、一方の端面は閉塞され、他方の端面は開口されている。そして、長尺方向の開口端面から閉塞端面に向かって、枠体74の上面および下面に複数のスリット742が形成されている。図5は、図4のA−A線に相当する部分におけるヘッドユニットの側面断面図である。各スリット742を隔てる中間枠743の内側には、リブ744が形成されている。このリブ744により、枠体74の内部空間が複数の小空間に区画されている。なおリブ744は、上下に対向する中間枠743を連結するように形成してもよいし、逆に全く形成しなくてもよい。
【0038】
そして、リブ744により区画された枠体内部の各小空間に、それぞれ各ブロック体73が一列に挿入されている。なお、各ブロック体73の上面に固定された液滴吐出ヘッド34および各ブロック体73の下面から伸びるインク配管(および電気配線)36は、枠体74に形成されたスリット742から枠体74の外部に取り出されている。また図4に示すように、各ブロック体73は、液滴吐出ヘッド34におけるノズルの配列方向を枠体74の長尺方向に一致させて、枠体74の内部に挿入されている。枠体74の内部に挿入された各ブロック体73は、ノズル配列方向における側面同士を接触させて隣接配置されている。これにより、枠体内部の各小空間には、それぞれブロック列732(732a,732b,732c)が形成されている。
【0039】
また、各ブロック列732a,732b,732cは、ブロック配列方向に所定距離だけずれた状態で並列配置されている。図4では、ヘッドユニット71の短尺方向の一方端部におけるブロック列732aから、他方端部におけるブロック列732cにかけて、前記所定距離が順次大きくなっている。これにより、複数の液滴吐出ヘッド34に形成されたすべてのノズルが、ヘッドユニット71の長尺方向に沿ってほぼ等間隔に配列されるようになっている。このように各ブロック列732をずれた状態で配置するため、各ブロック列732におけるブロック配列方向の端部には、液滴吐出ヘッドが固定されていないダミーブロック75が配置されている。このダミーブロック75は、各ブロック列732の両端部に配置してもよいし、一方端部のみに配置してもよい。各ブロック列732のブロック配列方向におけるダミーブロック75の長さは、上記所定距離の長さに設定されている。具体的には、液滴吐出ヘッド34におけるノズル配列長さの整数倍程度とされている。なお、各ブロック列732の長手方向におけるダミーブロック75の長さは精度良く形成され、また両端側面の表面は精度良く仕上げられている。このダミーブロック75を採用することにより、各ブロック列を所定距離だけずれた位置に正確かつ簡単に配置することができる。
【0040】
さらに、枠体74における開口側面全体を閉塞するようにキャップ部材79が挿入され、枠体74に対して着脱自在に固定されている。キャップ部材79の内側には、各ブロック列732に対応して複数の押圧板77が配置されている。各押圧板77は、ばね等の弾性体78により、枠体74の内側に向かって付勢されている。そして、押圧板77を備えたキャップ部材79と、枠体74の長尺方向における閉塞端面とにより、各ブロック列732の押圧手段が構成されている。この押圧手段は、各ブロック列732の外周部(ブロック配列方向の両端部)に配置されたブロック体73またはダミーブロック75を、各ブロック列732の内側に向かって押圧するものである。この押圧手段により、各ブロック列732を構成する各ブロック体73およびダミーブロック75が枠体74に固定されるとともに、各ブロック体73およびダミーブロック75の側面同士を密着させて隣接配置することができるようになっている。これにより、各液滴吐出ヘッドを正確に位置決めすることができる。
【0041】
なお、図6のX方向およびZ方向における各ブロック体73の位置決めは、枠体74の短尺方向両端面および上下面の中間枠によって行う。しかし、図6のX方向およびZ方向から各ブロック体73を押圧する押圧手段を設けることにより、同方向における各ブロック体73の位置決めを行ってもよい。
【0042】
[ヘッドユニットの製造方法]
次に、上述したヘッドユニットの製造方法について、図4ないし図6を用いて説明する。
まず図6に示すように、液滴吐出ヘッド34をブロック体73に固定する。具体的には、まず液滴吐出ヘッド34のノズル配列方向におけるブロック体73の側面76に対して、液滴吐出ヘッド34の各ノズル18を位置決めした上で、液滴吐出ヘッド34をブロック体73の上面に配置する。次に、液滴吐出ヘッド34のフランジ部35に形成された取り付け孔35aに、硬化前の光硬化性樹脂を充填する。そして、充填した光硬化性樹脂に紫外線等の光を照射して、その光硬化性樹脂を硬化させる。これにより、液滴吐出ヘッド34とブロック体73とが相互に固定される。なお、液滴吐出ヘッド34とブロック体73との間には光硬化性樹脂が介在しないので、両者を固定した状態での高さ寸法の精度を確保することができる。また、光硬化性樹脂を用いることにより、液滴吐出ヘッド34および/またはブロック体73に力を作用させることなく両者を固定できるので、両者の位置精度を維持することができる。
【0043】
なお、光硬化性樹脂に光を照射すると、ブロック体73および/または液滴吐出ヘッド34が発熱するので、両者を冷却しつつ光硬化性樹脂に光を照射するのが望ましい。これにより、ブロック体73および/または液滴吐出ヘッド34の膨張を防止しつつ両者を固定することが可能になり、両者の位置精度を維持することができる。なお、ブロック体73は小型に形成されているので、簡単かつ短時間にブロック体73を冷却することができる。
【0044】
ところで、液滴吐出ヘッド34の各ノズルは例えば40μm程度の微小径に形成されているため、わずかなゴミが侵入した場合でもノズル詰まりが発生するおそれがある。また、液滴吐出ヘッド34をブロック体73に固定する際に、液滴吐出ヘッド34が故障してインク吐出が不可能となる場合もある。そこで、液滴吐出ヘッド34をブロック体73に固定した段階で、液滴吐出ヘッド34の液滴吐出動作の確認を行うのが望ましい。具体的には、液滴吐出ヘッド34からインクを空打ちして、所定位置に所定量のインクを吐出できるか確認する。そして、正常に液滴吐出可能な液滴吐出ヘッド34が固定されたブロック体73のみを使用して、図4に示すヘッドユニット71を形成する。なお、ブロック体73を枠体74に挿入する際に液滴吐出ヘッド34が故障することはないので、液滴吐出ヘッド34をブロック体73に固定した段階で液滴吐出動作の確認を行うことにより、正常に液滴吐出が可能な描画装置を製造することができる。
【0045】
次に、図4に示すように、ブロック体73およびダミーブロック75を枠体74に挿入する。具体的には、リブ744(図5参照)によって区画された枠体内部の小空間に、各ブロック列732を構成するブロック体73およびダミーブロック75を順次挿入する。これにより、各ブロック体73がブロック配列方向の側面同士を接触させた状態で配置されるとともに、各ブロック列732がブロック配列方向にずれた状態で並列配置される。次に、キャップ部材79を枠体74の開口端部に挿入し、枠体74に対して着脱自在に固定する。すると、キャップ部材79の押圧板77と枠体74の閉塞端面との間で、各ブロック列732が内側に向かって押圧される。これにより、各ブロック体73およびダミーブロック75が枠体74に対して着脱自在に固定されるとともに、各ブロック体73が側面同士を密着させて隣接配置される。その結果、各ブロック体73に固定された液滴吐出ヘッド34が位置決めされて所定位置に配列される。以上により、複数の液滴吐出ヘッド34に形成されたすべてのノズルが、ヘッドユニット71の長尺方向に沿ってほぼ等間隔に配列される。
【0046】
一方、描画装置の運転中に、ヘッドユニット71を構成する一部の液滴吐出ヘッド34にノズル詰まり等が発生して、その液滴吐出ヘッド34が使用不可能となる場合がある。そこで、使用不可能となった液滴吐出ヘッド34を交換する方法について説明する。まず、描画装置の運転を一時停止して、ヘッドユニット71をステージ側方の整備部80に移動させる(図3参照)。次に、枠体74からキャップ部材79を取り外し、使用不可能となった液滴吐出ヘッド34をブロック体73ごと枠体74から取り出す。ここで、液滴吐出ヘッド34が固定されたブロック体73は、枠体74に対して着脱自在に固定されているので、使用不可能となった液滴吐出ヘッド34をブロック体73ごと簡単に取り出すことができる。なお、その作業は描画装置から枠体74を取り外さなくても実施することが可能である。そして、正常に液滴吐出が可能な新しい液滴吐出ヘッド34をブロック体73に固定し、そのブロック体73を他のブロック体とともに枠体74に挿入して、キャップ部材79を取り付ける。これにより、各ブロック体73が隣接配置されて液滴吐出ヘッド34が位置決めされ、ヘッドユニット71を簡単に再構築することができる。以上により、液滴吐出ヘッド34を簡単に交換することができる。なお、各ブロック体73には1個の液滴吐出ヘッド34のみが固定されているので、使用不可能となった液滴吐出ヘッド34のみを簡単に交換することができる。
【0047】
また、フィルターエレメントのピッチが異なるカラーフィルタを製造する場合には、ヘッドユニットのノズルピッチを変更する必要がある。そこで、ヘッドユニットのノズルピッチを変更する方法について説明する。まず、上記と同様の方法で、ヘッドユニット71を構成するすべての液滴吐出ヘッド34を、ブロック体73ごと枠体74から取り出す。一方で、新たなノズルピッチを有する液滴吐出ヘッドを、新たなブロック体に固定する。なお、液滴吐出ヘッドのノズル配列方向におけるブロック体の長さは、液滴吐出ヘッドにおけるノズル配列長さに、ヘッドユニット71のブロック列数を乗算した程度の長さとする。また、各ブロック列の端部に配置するダミーブロックを形成する。なお、ブロック配列方向におけるダミーブロックの長さは、液滴吐出ヘッドにおけるノズル配列長さの整数倍程度とする。そして、新たなブロック体およびダミーブロックを枠体74の内部に挿入する。これにより、新たなブロック列がブロック配列方向にずれた状態で配置され、新たな液滴吐出ヘッドに形成されたすべてのノズルがヘッドユニット71の長尺方向に沿ってほぼ等間隔に配列される。以上により、ヘッドユニット71のノズルピッチの変更を簡単に行うことができる。
【0048】
上述したように本実施形態では、複数の液滴吐出ヘッドを複数のブロック体に固定し、各ブロック体を着脱自在に隣接配置して、液滴吐出ヘッドを位置決めした。特に、ブロック体の側面に対してノズルを位置決めした上で液滴吐出ヘッドを固定し、各ブロック体の側面同士を密着させて隣接配置した。この構成によれば、ヘッドユニットから各液滴吐出ヘッドをブロック体ごと簡単に取り外すことが可能であり、また各液滴吐出ヘッドを簡単に位置決めしてヘッドユニットを再構築することが可能である。したがって、使用不可能であることが判明した液滴吐出ヘッドを簡単に交換することができる。また、ヘッドユニットのノズルピッチの変更を簡単に行うことができる。
【0049】
また本実施形態では、ノズルの配列方向に各ブロック体を隣接配置して複数のブロック列を形成し、各ブロック列を配列方向にずらした状態で配置した。これにより、複数の液滴吐出ヘッド34に形成されたすべてのノズル18が、ヘッドユニット71の長手方向に沿ってほぼ等間隔に配列されるようになる。すなわち、このヘッドユニット71は、例えば数mという幅にわたって誤差±5μmの所定ピッチでインク滴を吐出可能となっている。そして、基板を搬送しつつこのヘッドユニット71からインク滴を吐出することで、基板の全面にわたって一気にインクを描画することができる。また、枠体74の表面から各液滴吐出ヘッド34のインク吐出面12aまでの高さは、ほぼ一定の所定高さに形成されている。これにともなって、各液滴吐出ヘッド34のインク吐出面12aから基板までの距離は、ほぼ一定の短距離に設定されている。これにより、液滴吐出ヘッド34から吐出されたインクを、基板上の所定位置に着弾させることが可能になっている。
【0050】
[カラーフィルタの製造方法]
次に、本実施形態のカラーフィルタ製造装置1を用いたカラーフィルタの製造方法の一例を説明する。図8は、基板Sにおけるカラーフィルタ領域51の説明図である。上記カラーフィルタ製造装置1を用いたカラーフィルタの製造方法は、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として用いることができる。なお、各カラーフィルタ領域51においては、図8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。
【0051】
図9は、カラーフィルタの製造方法の説明図である。このようなカラーフィルタ領域51を形成するには、まず、図9(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。
【0052】
次に、図9(b)に示すように、本実施形態のカラーフィルタ製造装置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9(c)に示すようなインク受容層60とする。
【0053】
次に、図9(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9(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9(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。
【0054】
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9(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56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の場合と同様に描画装置を用いることもできる。
【0055】
上述したように、本実施形態のカラーフィルタ製造装置1を構成する描画装置72は、給材部61と除材部66とを結ぶ直線状の基板搬送ラインの途中に描画部63を備え、複数の液滴吐出ヘッド34の配列方向と交差する方向に、基板Sを移動させつつ液滴吐出ヘッド34からインクを吐出することで所望形状のパターンを形成するものである。つまり、描画前の基板Sを描画部63の一端から供給し、描画後の基板Sを描画部63の他端から排出する構成であるから、基板Sを描画部63内に連続的に流すことができ、一方向のみの搬送中に複数の液滴吐出ヘッド34を用いて一気に描画を行うことができる。そのため、1枚の基板を処理するのに必要なタクトタイムを短縮でき、生産性に優れた装置を実現することができる。また、給材部61、描画部63、および除材部66が直線状に配列されているため、装置の占有スペースを縮小することができる。さらに、基板の搬送方向を変える機能を持つ搬送装置が不要となるので、装置構成を簡略化することができる。
【0056】
[液晶装置]
次に、上記カラーフィルタを備えた液晶装置(電気光学装置)の一実施形態を示す。図10はパッシブマトリクス型の液晶装置の側面断面図であり、図10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。
【0057】
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55が形成されている。カラーフィルタ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。
【0058】
他方のガラス基板32には、その内面に、カラーフィルタ55側の電極37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。
【0059】
本実施形態の液晶装置30では、上記カラーフィルタ製造装置1を用いて製造されるカラーフィルタ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。
【0060】
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態につき、図11を用いて説明する。図11は、本実施形態のカラーフィルタ製造装置の要部である描画装置の部分のみを示す概略構成図である。なお、第1実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
【0061】
本実施形態のカラーフィルタ製造装置における描画装置103は、基板の搬送ラインの側方に描画部163を有しており、前工程側から後工程側に搬送される基板Sをメイン搬送ライン160から引き込んで描画を行い、描画後に再度メイン搬送ライン160に戻す構成である。そのため、メイン搬送ライン160から描画部163への分岐点に、基板の搬送方向を90°切り替えるピボット装置169が設けられている。なお、このピボット装置169と描画部163との間に、表面改質部162が設けられている。また、描画部163から見てメイン搬送ライン160の反対側に整備部180が設けられている。そしてヘッドユニット171が、描画部163から整備部180へと移動可能に形成されている。本実施形態の構成とすることにより、基板Sをメイン搬送ライン160から引き込む過程でカラーフィルタの描画を行い、基板Sを再度メイン搬送ライン160に戻す過程で描画不良の補修を行うことができる。
【0062】
第2実施形態の描画装置103にも、第1実施形態と同様のヘッドユニット171が設けられている。すなわち、基板の搬送方向と直交する方向に伸びる枠体に、複数の液滴吐出ヘッドが整列配置されている。具体的には、枠体の長尺方向に沿って複数の液滴吐出ヘッドが3列に配列され、各ブロック列がブロック配列方向にずれた状態で並列配置されている。この液滴吐出ヘッドを上記のように配列することにより、複数の液滴吐出ヘッドに形成されたすべてのノズルが、枠体の長尺方向に沿ってほぼ等間隔に配列されるようになっている。そして、基板を搬送しつつこのヘッドユニットからインク滴を吐出することで、基板の全面にわたって一気にインクを描画することができる。
【0063】
[電子機器]
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12は、液晶テレビジョンの一例を示した斜視図である。図12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12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。
【0064】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の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のカラーフィルタ製造装置の細部の具体的な構成等に関しては適宜変更が可能である。また、上記実施形態では本発明の描画装置をカラーフィルタの製造に応用する例を挙げたが、カラーフィルタのみならず、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態のカラーフィルタ製造装置の概略構成図である。
【図2】第1実施形態のカラーフィルタ製造装置の要部である描画装置の部分のみを示す概略構成斜視図である。
【図3】描画部の近傍のみを示す概略構成斜視図である。
【図4】ヘッドユニットの分解図である。
【図5】図4のA−A線に相当する部分におけるヘッドユニットの側面断面図である。
【図6】液滴吐出ヘッドを固定したブロック体の斜視図である。
【図7】液滴吐出ヘッドの説明図である。
【図8】基板におけるカラーフィルタ領域の説明図である。
【図9】カラーフィルタの製造方法の説明図である。
【図10】パッシブマトリクス型の液晶装置の側面断面図である。
【図11】第2実施形態のカラーフィルタ製造装置の要部である描画装置の部分のみを示す概略構成斜視図である。
【図12】液晶テレビジョンの一例を示した斜視図である。
【図13】従来のヘッドユニットの説明図である。
【符号の説明】
34液滴吐出ヘッド 71ヘッドユニット 73ブロック体 74枠体 75ダミーブロック 732ブロック列
【発明の属する技術分野】
本発明は、描画装置、描画装置の製造方法、電気光学装置ならびに電子機器に関するものである。
【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手段として、例えばインクジェット方式の描画装置が採用されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
図13に、従来技術に係るヘッドユニットの斜視図を示す。インクジェット方式の描画装置には、例えば図13に示すようなヘッドユニットが設けられている。このヘッドユニット571では、メインプレート574に対して、6個の液滴吐出ヘッド534が光硬化性樹脂等により固定されている。各液滴吐出ヘッド534におけるインク吐出面512aには、多数のノズル518が液滴吐出ヘッド534の長手方向に沿って等間隔に形成されている。そして、各液滴吐出ヘッド534は、メインプレート574の長手方向に沿って千鳥状に配置されている。これにより、各液滴吐出ヘッド534におけるすべてのノズル518が、メインプレート574の長手方向に沿って等間隔に配置されるようになっている。このようなヘッドユニット571を使用することにより、ヘッドユニット571の長さと同等幅の基板に対して一気にインクを吐出することが可能になり、カラーフィルタを効率的に製造することができる。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−248926号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
大型テレビジョン等の電子機器が所望の表示品質を発揮するためには、カラーフィルタが正確な位置に形成されていることが必要である。そのためには、基板のカラーフィルタ形成位置に対して、正確にインクを吐出する必要がある。そのためには、ヘッドユニットを構成する各液滴吐出ヘッドのノズルを、所定位置に正確に配置する必要がある。
【0006】
なお、液滴吐出ヘッドのノズルが所定位置に配置されているか否かは、ヘッドユニットを組み上げた後にインクを吐出することによって確認する。そして、ノズルが所定位置に配置されていない場合には、当該液滴吐出ヘッドは使用不可能となる。この場合には、液滴吐出ヘッドを交換する必要がある。また、液滴吐出ヘッドをメインプレートに固定する際に、液滴吐出ヘッドが故障してインク吐出が不可能となる場合もある。この場合にも、液滴吐出ヘッドを交換する必要がある。
【0007】
しかしながら、上述したヘッドユニットにおいて液滴吐出ヘッドを交換するには、まず描画装置からヘッドユニットを取り外し、さらに液滴吐出ヘッドを固定している光硬化性樹脂を溶剤等により溶解させて、メインプレートから液滴吐出ヘッドを取り外す必要がある。このように、液滴吐出ヘッドを交換するのが困難であるという問題がある。
【0008】
近年では、30〜60インチといった大型の液晶テレビジョンが市場に提供されつつある。これに適応するような大型のカラーフィルタを製造するため、より多くの液滴吐出ヘッドを配列させたヘッドユニットの導入が検討されている。このようなヘッドユニットを用いれば、大型のガラス基板の搬送中に、ガラス基板の全面に対して一気にインクの吐出を行うことができる。これにより、1枚のガラス基板を処理するのに必要なタクトタイムを短縮することができる。しかしながら、より多くの液滴吐出ヘッドを配列させたヘッドユニットでは、液滴吐出ヘッドを交換するのがさらに困難になるという問題がある。
【0009】
また、カラーフィルターのみならず、インクジェット方式の描画装置を用いた有機EL(Electro−Luminescence)素子等のデバイス形成技術、あるいは配線形成技術が検討されている。上ではカラーフィルター製造装置を例に挙げ、従来の技術とその問題点を説明したが、上記の問題点はこれらデバイス形成技術、配線形成技術にも共通の問題点であり、より信頼性の高い製品、ひいては当該製品を製造する描画装置の実現が望まれている。
【0010】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、各液滴吐出ヘッドを簡単に交換することが可能な、描画装置およびその製造方法の提供を目的とする。
また、信頼性の高い電気光学装置および電子機器の提供を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る描画装置は、基板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ため、複数の液滴吐出ヘッドが配列されたヘッドユニットを有する描画装置であって、前記各液滴吐出ヘッドを複数のブロック体に固定し、前記各ブロック体を着脱自在に隣接配置してブロック群を形成することにより、前記各液滴吐出ヘッドを所定位置に配列したことを特徴とする。
【0012】
この構成によれば、各ブロック体が着脱自在に配置されているので、使用不可能となった液滴吐出ヘッドをブロック体ごとヘッドユニットから簡単に取り外すことができる。また、各ブロック体を隣接配置することにより、各液滴吐出ヘッドを簡単に位置決めしてヘッドユニットを再構築することができる。したがって、液滴吐出ヘッドを簡単に交換することができる。
【0013】
また、前記ブロック体に対して前記液滴吐出ヘッドを位置決めする位置決め手段を備えていることが望ましい。この構成によれば、ブロック体を所定位置に配置することにより、各液滴吐出ヘッドを簡単に位置決めすることができる。
【0014】
また、前記各液滴吐出ヘッドは、前記ブロック体の側面に対して位置決めされて、前記ブロック体に固定されていることが望ましい。この構成によれば、各ブロック体の側面同士を接触させて隣接配置することにより、各液滴吐出ヘッドを簡単に位置決めすることができる。
【0015】
また、前記ブロック群の外周部に配置された前記各ブロック体を、前記ブロック群の内側に向かって押圧する押圧手段を備えていることが望ましい。この構成によれば、各ブロック体の位置を固定することができるとともに、各ブロック体の側面同士を密着させて隣接配置することができる。したがって、各液滴吐出ヘッドを正確に位置決めすることができる。
【0016】
また、前記各ブロック体を、前記液滴吐出ヘッドに形成された複数のノズルの配列方向に隣接配置して、ブロック列を形成し、複数の前記ブロック列を、それぞれ前記ノズルの配列方向に所定距離だけずれた状態で並列配置することにより、前記各液滴吐出ヘッドに形成された前記各ノズルを、前記ノズルの配列方向に沿ってほぼ等間隔に配置したことを特徴とする。この構成によれば、大型の基板に対して一気に液滴を吐出することが可能となり、液滴吐出時間を短縮することができる。
【0017】
また、前記各ブロック列を前記所定距離だけずれた状態で配置するダミーブロックが、前記各ブロック列の端部に配置されていることが望ましい。この構成によれば、各ブロック列を所定距離だけずれた位置に正確かつ簡単に配置することができる。
【0018】
また、前記各ブロック体には、1個の前記液滴吐出ヘッドが固定されていることが望ましい。この構成によれば、使用可能な液滴吐出ヘッドを残しつつ、使用不可能となった液滴吐出ヘッドのみを簡単に交換することができる。
【0019】
一方、本発明に係る描画装置の製造方法は、基板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ため、複数の液滴吐出ヘッドを配列したヘッドユニットを有する描画装置の製造方法であって、前記各液滴吐出ヘッドを複数のブロック体に固定し、前記各ブロック体を着脱自在に隣接配置することにより、前記各液滴吐出ヘッドを所定位置に配列することを特徴とする。
この構成によれば、使用不可能となった液滴吐出ヘッドをブロック体ごとヘッドユニットから簡単に取り外すことができる。また、各液滴吐出ヘッドを簡単に位置決めしてヘッドユニットを再構築することができる。したがって、液滴吐出ヘッドを簡単に交換することが可能な描画装置を製造することができる。
【0020】
また、前記各ブロック体に固定された前記各液滴吐出ヘッドの液滴吐出動作の確認を行う工程と、正常に液滴吐出が可能な前記各液滴吐出ヘッドが固定された前記各ブロック体のみを着脱自在に隣接配置して、前記ヘッドユニットを形成する工程と、を有することが望ましい。
この構成では、各ブロック体を着脱自在に隣接配置する際に液滴吐出ヘッドが故障することはない。そこで、液滴吐出ヘッドがブロック体に固定された段階で液滴吐出動作の確認を行なうことにより、正常に液滴吐出が可能な描画装置を製造することができる。
【0021】
一方、本発明に係る電気光学装置は、上述した描画装置を使用して製造したことを特徴とする。この構成によれば、基板の所定位置に液滴が吐出された信頼性の高い電気光学装置を低コストで提供することができる。
一方、本発明にかかる電子機器は、上述した電気光学装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、信頼性の高い電子機器を提供することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【0023】
[第1実施形態]
最初に、本発明の第1実施形態につき、図1ないし図10を用いて説明する。
【0024】
[カラーフィルタ製造装置]
図1は本実施形態のカラーフィルタ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(基板)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、本発明の描画装置(インクジェット装置)が用いられている。
【0025】
[描画装置]
図2は、本実施形態のカラーフィルタ製造装置1の要部である描画装置の部分のみを示す概略構成斜視図である。描画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。
【0026】
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(O2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(CF4プラズマ処理)が行われ、隔壁の上面が撥液化される。
【0027】
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。後に詳述するように、ヘッドユニット71は複数個の液滴吐出ヘッドを備え、各液滴吐出ヘッドのノズルから下方の基板Sに対してインク滴を吐出可能となっている。すなわち、本実施形態の描画装置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。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。
【0028】
また、ヘッドユニット71の長手方向の側方には、整備部80が設けられている。整備部80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すべく所定の頻度で各液滴吐出ヘッド34の吸引・クリーニング作業等を行うためのものである。整備部80の具体的な構成として、整備ユニット80aが配置されている。整備ユニット80a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プユニット81や、インク吐出面を拭うためのワイパユニット90が備えられている。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。さらに本実施形態の場合、検査部64により所定の位置にインクが吐出されていない不良箇所が発見された時にその箇所にのみ再度インクを吐出して不良箇所を補修するための補修用ヘッド68がヘッドユニット71の上流側に設置されている。補修用ヘッド68がヘッドユニット71の上流側に位置しているため、補修時のみはステージ70が逆方向(図3における左側から右側)に移動するようになっている。補修用ヘッド68は1個の液滴吐出ヘッド34のみを有しており、基板Sの搬送方向と直交する方向に移動可能となっている。もしくは、補修用ヘッド68はヘッドユニット71の下流側に位置していてもよく、その場合にはステージ70が逆方向に移動する必要はない。また、検査部64の下流側には、例えばレーザ乾燥方式による仮焼成部65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。
【0029】
なお、描画装置の運転中における液滴吐出ヘッド34のノズル詰まり等の発生を検出するため、各液滴吐出ヘッドの液滴吐出動作の確認を行う確認手段を設けてもよい。その確認手段として、たとえば飛行観測ユニットを設ける。飛行観測ユニットは、間欠点灯可能なフラッシュライト(照明手段)と、液滴の飛行を観測するCCDカメラ(第1の撮影手段)と、吐出された液滴を受ける受け皿とを備えている。この構成は、フラッシュライトを間欠点灯させた状態で、液滴吐出ヘッドから液滴を吐出させ、液滴の飛行経路をCCDカメラで撮影するものである。これにより、液滴の飛行経路を観測することができ、液滴の飛行曲がりも観測可能な構成とされている。なお、この構成の他に、液滴の飛行経路を横切るようにレーザ等の光を照射する照射部(光照射手段)と、照射部から照射された光を検知する検知部(光検知手段)とを備えた構成も用いることができる。また確認手段として、ノズル検査ユニットを設けてもよい。ノズル検査ユニットは、液滴吐出ヘッド34の液滴吐出方向からノズル18およびその周囲を観測するものである。ノズル検査ユニットは、液滴吐出方向から液滴吐出ヘッド34を観測するノズル観測カメラ(第2の撮影手段)を備えている。
【0030】
以上には描画装置の構成をR着色層形成装置3の例を挙げて説明したが、図1に示すカラーフィルタ製造装置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69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。
【0031】
[ヘッドユニット]
図4は、ヘッドユニット71の分解図である。ヘッドユニット71は、主に複数の液滴吐出ヘッド34と、各液滴吐出ヘッド34が固定される複数のブロック体73と、各ブロック体が収容される枠体74と、によって構成されている。
【0032】
図7(a)は、液滴吐出ヘッドの構造説明図、図7(b)は正面断面図である。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18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7(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。
【0033】
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7(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、圧電材料を一対の電極21で挟持したものであり、一対の電極21に通電すると圧電材料が収縮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。
【0034】
なお、液滴吐出ヘッド2のインクジェット方式としては、前記の圧電素子20を用いたピエゾジェットタイプ以外の方式でもよく、例えば、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いた方式を採用してもよい。
【0035】
図6に、液滴吐出ヘッドを固定したブロック体の斜視図を示す。ブロック体73は、線膨張係数が小さく耐薬品性に優れたセラミック等の材料によって構成されている。線膨張係数が小さい材料で構成することにより、液滴吐出ヘッド34を固定する際にブロック体73が膨張するのを抑制することができる。また、耐薬品性に優れた材料で構成することにより、ブロック体73がインクにより浸食されるのを防止することができる。一方、液滴吐出ヘッド34のノズル配列方向におけるブロック体73の長さは、液滴吐出ヘッド34におけるノズル配列長さに、ヘッドユニットのブロック列数を乗算した程度の長さとされている。なお後述するように、各ブロック体73の側面同士を接触させて隣接配置することにより、液滴吐出ヘッド34が位置決めされて所定位置に配列される。そこで、ブロック体73の両端側面間の距離は精度良く形成されている。また、各側面の表面も精度良く仕上げられている。特に、液滴吐出ヘッド34のノズル18の配列方向におけるブロック体73の両端側面76を精度良く形成することにより、各液滴吐出ヘッド34のノズル18を所定間隔で配列することができる。
【0036】
液滴吐出ヘッド34は、そのインク吐出面に形成された複数のノズル18をブロック体73の側面に対して位置決めした上で、その裏面をブロック体73の上面に密着させて配置されている。液滴吐出ヘッド34の側面には取り付け用のフランジ部35が突出形成され、そのフランジ部35には取り付け孔35aが形成されている。そして、その取り付け孔35aにアクリル等の光硬化性樹脂が充填されて硬化されている。この光硬化性樹脂が、液滴吐出ヘッド34の取り付け孔35aの内面およびブロック体73の上面と接着することにより、液滴吐出ヘッド34がブロック体73の上面に固定されている。
【0037】
上述したブロック体73は、図4に示す枠体74に収容される。この枠体74も、ブロック体73と同様に、線膨張係数が小さく耐薬品性に優れたセラミック等の材料によって構成されている。枠体74は中空の箱状に形成され、その短尺方向両端面は閉塞されている。また、枠体74の長尺方向両端面のうち、一方の端面は閉塞され、他方の端面は開口されている。そして、長尺方向の開口端面から閉塞端面に向かって、枠体74の上面および下面に複数のスリット742が形成されている。図5は、図4のA−A線に相当する部分におけるヘッドユニットの側面断面図である。各スリット742を隔てる中間枠743の内側には、リブ744が形成されている。このリブ744により、枠体74の内部空間が複数の小空間に区画されている。なおリブ744は、上下に対向する中間枠743を連結するように形成してもよいし、逆に全く形成しなくてもよい。
【0038】
そして、リブ744により区画された枠体内部の各小空間に、それぞれ各ブロック体73が一列に挿入されている。なお、各ブロック体73の上面に固定された液滴吐出ヘッド34および各ブロック体73の下面から伸びるインク配管(および電気配線)36は、枠体74に形成されたスリット742から枠体74の外部に取り出されている。また図4に示すように、各ブロック体73は、液滴吐出ヘッド34におけるノズルの配列方向を枠体74の長尺方向に一致させて、枠体74の内部に挿入されている。枠体74の内部に挿入された各ブロック体73は、ノズル配列方向における側面同士を接触させて隣接配置されている。これにより、枠体内部の各小空間には、それぞれブロック列732(732a,732b,732c)が形成されている。
【0039】
また、各ブロック列732a,732b,732cは、ブロック配列方向に所定距離だけずれた状態で並列配置されている。図4では、ヘッドユニット71の短尺方向の一方端部におけるブロック列732aから、他方端部におけるブロック列732cにかけて、前記所定距離が順次大きくなっている。これにより、複数の液滴吐出ヘッド34に形成されたすべてのノズルが、ヘッドユニット71の長尺方向に沿ってほぼ等間隔に配列されるようになっている。このように各ブロック列732をずれた状態で配置するため、各ブロック列732におけるブロック配列方向の端部には、液滴吐出ヘッドが固定されていないダミーブロック75が配置されている。このダミーブロック75は、各ブロック列732の両端部に配置してもよいし、一方端部のみに配置してもよい。各ブロック列732のブロック配列方向におけるダミーブロック75の長さは、上記所定距離の長さに設定されている。具体的には、液滴吐出ヘッド34におけるノズル配列長さの整数倍程度とされている。なお、各ブロック列732の長手方向におけるダミーブロック75の長さは精度良く形成され、また両端側面の表面は精度良く仕上げられている。このダミーブロック75を採用することにより、各ブロック列を所定距離だけずれた位置に正確かつ簡単に配置することができる。
【0040】
さらに、枠体74における開口側面全体を閉塞するようにキャップ部材79が挿入され、枠体74に対して着脱自在に固定されている。キャップ部材79の内側には、各ブロック列732に対応して複数の押圧板77が配置されている。各押圧板77は、ばね等の弾性体78により、枠体74の内側に向かって付勢されている。そして、押圧板77を備えたキャップ部材79と、枠体74の長尺方向における閉塞端面とにより、各ブロック列732の押圧手段が構成されている。この押圧手段は、各ブロック列732の外周部(ブロック配列方向の両端部)に配置されたブロック体73またはダミーブロック75を、各ブロック列732の内側に向かって押圧するものである。この押圧手段により、各ブロック列732を構成する各ブロック体73およびダミーブロック75が枠体74に固定されるとともに、各ブロック体73およびダミーブロック75の側面同士を密着させて隣接配置することができるようになっている。これにより、各液滴吐出ヘッドを正確に位置決めすることができる。
【0041】
なお、図6のX方向およびZ方向における各ブロック体73の位置決めは、枠体74の短尺方向両端面および上下面の中間枠によって行う。しかし、図6のX方向およびZ方向から各ブロック体73を押圧する押圧手段を設けることにより、同方向における各ブロック体73の位置決めを行ってもよい。
【0042】
[ヘッドユニットの製造方法]
次に、上述したヘッドユニットの製造方法について、図4ないし図6を用いて説明する。
まず図6に示すように、液滴吐出ヘッド34をブロック体73に固定する。具体的には、まず液滴吐出ヘッド34のノズル配列方向におけるブロック体73の側面76に対して、液滴吐出ヘッド34の各ノズル18を位置決めした上で、液滴吐出ヘッド34をブロック体73の上面に配置する。次に、液滴吐出ヘッド34のフランジ部35に形成された取り付け孔35aに、硬化前の光硬化性樹脂を充填する。そして、充填した光硬化性樹脂に紫外線等の光を照射して、その光硬化性樹脂を硬化させる。これにより、液滴吐出ヘッド34とブロック体73とが相互に固定される。なお、液滴吐出ヘッド34とブロック体73との間には光硬化性樹脂が介在しないので、両者を固定した状態での高さ寸法の精度を確保することができる。また、光硬化性樹脂を用いることにより、液滴吐出ヘッド34および/またはブロック体73に力を作用させることなく両者を固定できるので、両者の位置精度を維持することができる。
【0043】
なお、光硬化性樹脂に光を照射すると、ブロック体73および/または液滴吐出ヘッド34が発熱するので、両者を冷却しつつ光硬化性樹脂に光を照射するのが望ましい。これにより、ブロック体73および/または液滴吐出ヘッド34の膨張を防止しつつ両者を固定することが可能になり、両者の位置精度を維持することができる。なお、ブロック体73は小型に形成されているので、簡単かつ短時間にブロック体73を冷却することができる。
【0044】
ところで、液滴吐出ヘッド34の各ノズルは例えば40μm程度の微小径に形成されているため、わずかなゴミが侵入した場合でもノズル詰まりが発生するおそれがある。また、液滴吐出ヘッド34をブロック体73に固定する際に、液滴吐出ヘッド34が故障してインク吐出が不可能となる場合もある。そこで、液滴吐出ヘッド34をブロック体73に固定した段階で、液滴吐出ヘッド34の液滴吐出動作の確認を行うのが望ましい。具体的には、液滴吐出ヘッド34からインクを空打ちして、所定位置に所定量のインクを吐出できるか確認する。そして、正常に液滴吐出可能な液滴吐出ヘッド34が固定されたブロック体73のみを使用して、図4に示すヘッドユニット71を形成する。なお、ブロック体73を枠体74に挿入する際に液滴吐出ヘッド34が故障することはないので、液滴吐出ヘッド34をブロック体73に固定した段階で液滴吐出動作の確認を行うことにより、正常に液滴吐出が可能な描画装置を製造することができる。
【0045】
次に、図4に示すように、ブロック体73およびダミーブロック75を枠体74に挿入する。具体的には、リブ744(図5参照)によって区画された枠体内部の小空間に、各ブロック列732を構成するブロック体73およびダミーブロック75を順次挿入する。これにより、各ブロック体73がブロック配列方向の側面同士を接触させた状態で配置されるとともに、各ブロック列732がブロック配列方向にずれた状態で並列配置される。次に、キャップ部材79を枠体74の開口端部に挿入し、枠体74に対して着脱自在に固定する。すると、キャップ部材79の押圧板77と枠体74の閉塞端面との間で、各ブロック列732が内側に向かって押圧される。これにより、各ブロック体73およびダミーブロック75が枠体74に対して着脱自在に固定されるとともに、各ブロック体73が側面同士を密着させて隣接配置される。その結果、各ブロック体73に固定された液滴吐出ヘッド34が位置決めされて所定位置に配列される。以上により、複数の液滴吐出ヘッド34に形成されたすべてのノズルが、ヘッドユニット71の長尺方向に沿ってほぼ等間隔に配列される。
【0046】
一方、描画装置の運転中に、ヘッドユニット71を構成する一部の液滴吐出ヘッド34にノズル詰まり等が発生して、その液滴吐出ヘッド34が使用不可能となる場合がある。そこで、使用不可能となった液滴吐出ヘッド34を交換する方法について説明する。まず、描画装置の運転を一時停止して、ヘッドユニット71をステージ側方の整備部80に移動させる(図3参照)。次に、枠体74からキャップ部材79を取り外し、使用不可能となった液滴吐出ヘッド34をブロック体73ごと枠体74から取り出す。ここで、液滴吐出ヘッド34が固定されたブロック体73は、枠体74に対して着脱自在に固定されているので、使用不可能となった液滴吐出ヘッド34をブロック体73ごと簡単に取り出すことができる。なお、その作業は描画装置から枠体74を取り外さなくても実施することが可能である。そして、正常に液滴吐出が可能な新しい液滴吐出ヘッド34をブロック体73に固定し、そのブロック体73を他のブロック体とともに枠体74に挿入して、キャップ部材79を取り付ける。これにより、各ブロック体73が隣接配置されて液滴吐出ヘッド34が位置決めされ、ヘッドユニット71を簡単に再構築することができる。以上により、液滴吐出ヘッド34を簡単に交換することができる。なお、各ブロック体73には1個の液滴吐出ヘッド34のみが固定されているので、使用不可能となった液滴吐出ヘッド34のみを簡単に交換することができる。
【0047】
また、フィルターエレメントのピッチが異なるカラーフィルタを製造する場合には、ヘッドユニットのノズルピッチを変更する必要がある。そこで、ヘッドユニットのノズルピッチを変更する方法について説明する。まず、上記と同様の方法で、ヘッドユニット71を構成するすべての液滴吐出ヘッド34を、ブロック体73ごと枠体74から取り出す。一方で、新たなノズルピッチを有する液滴吐出ヘッドを、新たなブロック体に固定する。なお、液滴吐出ヘッドのノズル配列方向におけるブロック体の長さは、液滴吐出ヘッドにおけるノズル配列長さに、ヘッドユニット71のブロック列数を乗算した程度の長さとする。また、各ブロック列の端部に配置するダミーブロックを形成する。なお、ブロック配列方向におけるダミーブロックの長さは、液滴吐出ヘッドにおけるノズル配列長さの整数倍程度とする。そして、新たなブロック体およびダミーブロックを枠体74の内部に挿入する。これにより、新たなブロック列がブロック配列方向にずれた状態で配置され、新たな液滴吐出ヘッドに形成されたすべてのノズルがヘッドユニット71の長尺方向に沿ってほぼ等間隔に配列される。以上により、ヘッドユニット71のノズルピッチの変更を簡単に行うことができる。
【0048】
上述したように本実施形態では、複数の液滴吐出ヘッドを複数のブロック体に固定し、各ブロック体を着脱自在に隣接配置して、液滴吐出ヘッドを位置決めした。特に、ブロック体の側面に対してノズルを位置決めした上で液滴吐出ヘッドを固定し、各ブロック体の側面同士を密着させて隣接配置した。この構成によれば、ヘッドユニットから各液滴吐出ヘッドをブロック体ごと簡単に取り外すことが可能であり、また各液滴吐出ヘッドを簡単に位置決めしてヘッドユニットを再構築することが可能である。したがって、使用不可能であることが判明した液滴吐出ヘッドを簡単に交換することができる。また、ヘッドユニットのノズルピッチの変更を簡単に行うことができる。
【0049】
また本実施形態では、ノズルの配列方向に各ブロック体を隣接配置して複数のブロック列を形成し、各ブロック列を配列方向にずらした状態で配置した。これにより、複数の液滴吐出ヘッド34に形成されたすべてのノズル18が、ヘッドユニット71の長手方向に沿ってほぼ等間隔に配列されるようになる。すなわち、このヘッドユニット71は、例えば数mという幅にわたって誤差±5μmの所定ピッチでインク滴を吐出可能となっている。そして、基板を搬送しつつこのヘッドユニット71からインク滴を吐出することで、基板の全面にわたって一気にインクを描画することができる。また、枠体74の表面から各液滴吐出ヘッド34のインク吐出面12aまでの高さは、ほぼ一定の所定高さに形成されている。これにともなって、各液滴吐出ヘッド34のインク吐出面12aから基板までの距離は、ほぼ一定の短距離に設定されている。これにより、液滴吐出ヘッド34から吐出されたインクを、基板上の所定位置に着弾させることが可能になっている。
【0050】
[カラーフィルタの製造方法]
次に、本実施形態のカラーフィルタ製造装置1を用いたカラーフィルタの製造方法の一例を説明する。図8は、基板Sにおけるカラーフィルタ領域51の説明図である。上記カラーフィルタ製造装置1を用いたカラーフィルタの製造方法は、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として用いることができる。なお、各カラーフィルタ領域51においては、図8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。
【0051】
図9は、カラーフィルタの製造方法の説明図である。このようなカラーフィルタ領域51を形成するには、まず、図9(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。
【0052】
次に、図9(b)に示すように、本実施形態のカラーフィルタ製造装置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9(c)に示すようなインク受容層60とする。
【0053】
次に、図9(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9(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9(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。
【0054】
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9(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56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の場合と同様に描画装置を用いることもできる。
【0055】
上述したように、本実施形態のカラーフィルタ製造装置1を構成する描画装置72は、給材部61と除材部66とを結ぶ直線状の基板搬送ラインの途中に描画部63を備え、複数の液滴吐出ヘッド34の配列方向と交差する方向に、基板Sを移動させつつ液滴吐出ヘッド34からインクを吐出することで所望形状のパターンを形成するものである。つまり、描画前の基板Sを描画部63の一端から供給し、描画後の基板Sを描画部63の他端から排出する構成であるから、基板Sを描画部63内に連続的に流すことができ、一方向のみの搬送中に複数の液滴吐出ヘッド34を用いて一気に描画を行うことができる。そのため、1枚の基板を処理するのに必要なタクトタイムを短縮でき、生産性に優れた装置を実現することができる。また、給材部61、描画部63、および除材部66が直線状に配列されているため、装置の占有スペースを縮小することができる。さらに、基板の搬送方向を変える機能を持つ搬送装置が不要となるので、装置構成を簡略化することができる。
【0056】
[液晶装置]
次に、上記カラーフィルタを備えた液晶装置(電気光学装置)の一実施形態を示す。図10はパッシブマトリクス型の液晶装置の側面断面図であり、図10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。
【0057】
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55が形成されている。カラーフィルタ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。
【0058】
他方のガラス基板32には、その内面に、カラーフィルタ55側の電極37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。
【0059】
本実施形態の液晶装置30では、上記カラーフィルタ製造装置1を用いて製造されるカラーフィルタ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。
【0060】
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態につき、図11を用いて説明する。図11は、本実施形態のカラーフィルタ製造装置の要部である描画装置の部分のみを示す概略構成図である。なお、第1実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
【0061】
本実施形態のカラーフィルタ製造装置における描画装置103は、基板の搬送ラインの側方に描画部163を有しており、前工程側から後工程側に搬送される基板Sをメイン搬送ライン160から引き込んで描画を行い、描画後に再度メイン搬送ライン160に戻す構成である。そのため、メイン搬送ライン160から描画部163への分岐点に、基板の搬送方向を90°切り替えるピボット装置169が設けられている。なお、このピボット装置169と描画部163との間に、表面改質部162が設けられている。また、描画部163から見てメイン搬送ライン160の反対側に整備部180が設けられている。そしてヘッドユニット171が、描画部163から整備部180へと移動可能に形成されている。本実施形態の構成とすることにより、基板Sをメイン搬送ライン160から引き込む過程でカラーフィルタの描画を行い、基板Sを再度メイン搬送ライン160に戻す過程で描画不良の補修を行うことができる。
【0062】
第2実施形態の描画装置103にも、第1実施形態と同様のヘッドユニット171が設けられている。すなわち、基板の搬送方向と直交する方向に伸びる枠体に、複数の液滴吐出ヘッドが整列配置されている。具体的には、枠体の長尺方向に沿って複数の液滴吐出ヘッドが3列に配列され、各ブロック列がブロック配列方向にずれた状態で並列配置されている。この液滴吐出ヘッドを上記のように配列することにより、複数の液滴吐出ヘッドに形成されたすべてのノズルが、枠体の長尺方向に沿ってほぼ等間隔に配列されるようになっている。そして、基板を搬送しつつこのヘッドユニットからインク滴を吐出することで、基板の全面にわたって一気にインクを描画することができる。
【0063】
[電子機器]
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12は、液晶テレビジョンの一例を示した斜視図である。図12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12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。
【0064】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の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のカラーフィルタ製造装置の細部の具体的な構成等に関しては適宜変更が可能である。また、上記実施形態では本発明の描画装置をカラーフィルタの製造に応用する例を挙げたが、カラーフィルタのみならず、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態のカラーフィルタ製造装置の概略構成図である。
【図2】第1実施形態のカラーフィルタ製造装置の要部である描画装置の部分のみを示す概略構成斜視図である。
【図3】描画部の近傍のみを示す概略構成斜視図である。
【図4】ヘッドユニットの分解図である。
【図5】図4のA−A線に相当する部分におけるヘッドユニットの側面断面図である。
【図6】液滴吐出ヘッドを固定したブロック体の斜視図である。
【図7】液滴吐出ヘッドの説明図である。
【図8】基板におけるカラーフィルタ領域の説明図である。
【図9】カラーフィルタの製造方法の説明図である。
【図10】パッシブマトリクス型の液晶装置の側面断面図である。
【図11】第2実施形態のカラーフィルタ製造装置の要部である描画装置の部分のみを示す概略構成斜視図である。
【図12】液晶テレビジョンの一例を示した斜視図である。
【図13】従来のヘッドユニットの説明図である。
【符号の説明】
34液滴吐出ヘッド 71ヘッドユニット 73ブロック体 74枠体 75ダミーブロック 732ブロック列
Claims (11)
- 基板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ため、複数の液滴吐出ヘッドが配列されたヘッドユニットを有する描画装置であって、
前記各液滴吐出ヘッドを複数のブロック体に固定し、前記各ブロック体を着脱自在に隣接配置してブロック群を形成することにより、前記各液滴吐出ヘッドを所定位置に配列したことを特徴とする描画装置。 - 前記ブロック体に対して前記液滴吐出ヘッドを位置決めする位置決め手段を備えていることを特徴とする請求項1に記載の描画装置。
- 前記液滴吐出ヘッドは、前記ブロック体の側面に対して位置決めされて、前記ブロック体に固定されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の描画装置。
- 前記ブロック群の外周部に配置された前記各ブロック体を、前記ブロック群の内側に向かって押圧する押圧手段を備えていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の描画装置。
- 前記各ブロック体を、前記液滴吐出ヘッドに形成された複数のノズルの配列方向に隣接配置して、ブロック列を形成し、
複数の前記ブロック列を、それぞれ前記ノズルの配列方向に所定距離だけずれた状態で並列配置することにより、
前記各液滴吐出ヘッドに形成された前記各ノズルを、前記ノズルの配列方向に沿ってほぼ等間隔に配置したことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の描画装置。 - 前記各ブロック列を前記所定距離だけずれた状態で配置するダミーブロックが、前記各ブロック列の端部に配置されていることを特徴とする請求項5に記載の描画装置。
- 前記各ブロック体には、1個の前記液滴吐出ヘッドが固定されていることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の描画装置。
- 基板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ため、複数の液滴吐出ヘッドを配列したヘッドユニットを有する描画装置の製造方法であって、
前記各液滴吐出ヘッドを複数のブロック体に固定し、前記ブロック体を着脱自在に隣接配置することにより、前記各液滴吐出ヘッドを所定位置に配列することを特徴とする描画装置の製造方法。 - 前記各ブロック体に固定された前記各液滴吐出ヘッドの液滴吐出動作の確認を行う工程と、
正常に液滴吐出が可能な前記各液滴吐出ヘッドが固定された前記各ブロック体のみを着脱自在に隣接配置して、前記ヘッドユニットを形成する工程と、
を有することを特徴とする請求項8に記載の描画装置の製造方法。 - 請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の描画装置を使用して製造したことを特徴とする電気光学装置。
- 請求項10に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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JP2003165022A JP2005000754A (ja) | 2003-06-10 | 2003-06-10 | 描画装置、描画装置の製造方法、電気光学装置ならびに電子機器 |
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-
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- 2003-06-10 JP JP2003165022A patent/JP2005000754A/ja not_active Withdrawn
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