JP2008229480A

JP2008229480A - 液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置

Info

Publication number: JP2008229480A
Application number: JP2007072007A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kasuga; 治春日
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2008-10-02

Abstract

【課題】基板から離れた待機位置から基板に移動して基板に液滴を配置するとき、基板に
供給される液滴の量を一様にすることができる液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供す
る。
【解決手段】、液滴吐出ヘッド本体４０ａのノズルプレート４１の近傍位置にカートリッ
ジヒータＨを設けるとともに、液滴吐出ヘッド本体４０ａであってカートリッジヒータＨ
よりノズルプレート４１より離間した位置にペルチェ素子ＰＴを設けた。カートリッジヒ
ータＨにて液状体が加熱されている液滴吐出ヘッド４０が待機しているとき、ペルチェ素
子ＰＴを使って、待機ステージの周辺の温度を調整することで、液滴吐出ヘッド４０が吐
出をしている状態と同じ状態にすることできる。
【選択図】図５

Description

本発明は、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する。

従来の注入法に代わって、液滴吐出装置を使用して液晶材料の液滴を吐出させて貼り合
わせ前のガラス基板上のシール材の枠内に充填することが知られている。
この種の液滴吐出装置には、ステージに載置したマザー基板と、マザー基板上にマトリ
クス状に区画形成された各セル内に液晶を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、マザー
基板（ステージ）と液滴吐出ヘッドを２次元的に相対移動させる機構を備えている。そし
て、液滴吐出ヘッドから吐出させた液晶の液滴を、各セルの四角枠状に形成されたシール
部材内に、所定に量だけ配置させる。このとき、各セルに配置される液晶の液滴の量は、
全て同じである必要がある。そして、マザー基板と対向基板を貼り合わせた後、セル毎に
切断して複数の液晶パネルが製造される。

ところで、液晶は常温において粘度が高く、粘度が高い状態で液滴吐出ヘッドから吐出
すると、吐出重量が安定せず、各セルに配置される液晶の液滴の量が均一にならない。ま
た、目詰まりの原因にもなる。そのため、液滴吐出装置では、液晶を加熱手段で加熱し粘
度を下げた状態にして液晶を液滴にして吐出させるようにしている（特許文献１）。特許
文献１では、液滴吐出ヘッドに加熱手段を設け、その加熱手段を制御手段で制御し常に、
液晶が所定の温度になるようにしている。
特開２００３−１９７９０号公報

ところで、液滴吐出ヘッドを、マザー基板から離れた待機位置（待機ステージ）からマ
ザー基板に移動して、マザー基板の各セルへの液滴の配置を開始する際には、液滴吐出ヘ
ッドから吐出する液滴の吐出量がすでに安定していることが要求される。そのため、吐出
ヘッドが待機位置で待機している時は、その待機位置での周辺の温度を検出し、加熱手段
を駆動して、液晶の温度をフィードバックして温度制御が行われている。

しかしながら、待機位置（待機ステージ）からマザー基板に移動して各セルへの液滴の
吐出を開始するとき、待機位置（待機ステージ）での液晶の温度は、移動先で下がる。
これは、今まで、待機位置におけるその周辺と吐出ヘッドとの間での熱収支が安定して
行われていたのが、マザー基板上に移動することによって、その周辺と吐出ヘッドとの間
での熱収支が急激に大きく変動し、温度制御が追従できないことに起因して、液晶の温度
が下がる。

また、吐出ヘッドのノズルプレートは、非常に薄い金属板で形成され、熱の放熱が高い
く吐出ヘッドにある液晶は熱を奪われることから、さらに液晶の温度が下がる。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、基板から離れ
た待機位置から基板に移動して基板に液滴の配置するとき、基板に供給される液滴の量を
一様にすることができる液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供することにある。

本発明の液滴吐出ヘッドは、液滴吐出ヘッド本体に貯留された液状体を、前記液滴吐出
ヘッド本体に設けたノズルプレートに形成したノズルから液滴にして吐出する液滴吐出ヘ
ッドであって、前記液滴吐出ヘッド本体に、前記液状体を加熱する加熱手段と前記液状体
を冷却する冷却手段を設けた。

本発明の液滴吐出ヘッドによれば、加熱手段にて液状体が加熱されている液滴吐出ヘッ
ドが待機しているとき、冷却手段を使って、待機ステージの周辺の温度を調整することで
、液滴吐出ヘッドが吐出をしている状態と同じ状態にすることできる。

つまり、液滴吐出ヘッドが加熱手段にて液状体を加熱した状態で、待機ステージで待機
しているとき、液滴吐出ヘッドのノズルプレートと待機ステージとの間の狭い隙間（プラ
テンギャップ）に熱が溜まり、ノズルプレートの温度が高い温度状態で熱の収支バランス
が図られる。そして、液滴吐出ヘッドが移動しその移動先で吐出を開始するとき、その周
辺とノズルプレートとの間での熱収支が急激に大きく変動する。この変動は、その周辺に
液滴吐出ヘッドからの熱が奪われることから、ノズルプレートの温度が低い温度状態で熱
の収支バランスが図られるため、液状体の温度が下がる。

そこで、待機中に、冷却手段を駆動制御して、ヘッド周辺を吐出している状態にするこ
とによって、待機位置から移動したとき、その前後で、液滴吐出ヘッドと該吐出ヘッドの
周辺との熱収支バランスは大きく崩れない。従って、加熱手段の制御量は低く抑えられ、
それに基づく液状体の温度変動も低く抑えられる。その結果、初期段階において液状体の
加熱温度が大きく変動することによる吐出量の変動を防止する。

この液滴吐出ヘッドにおいて、前記液滴吐出ヘッド本体のノズルプレート近傍部に前記
加熱手段を設けてもよい。
この液滴吐出ヘッドによれば、加熱手段をノズルプレートに近い位置に設け、冷却手段
をノズルプレートから離間した位置に設けたので、液滴吐出ヘッドの周辺温度を所望の温
度に制御できる。また、ノズルプレートが冷却手段にて熱が奪われ難くしていることから
、液状体の温度を変動幅の小さい安定した温度に維持制御できる。従って、終始安定した
吐出量の液滴を吐出することができる。その結果、短時間で安定した吐出量の液滴を吐出
できる。

この液滴吐出ヘッドにおいて、前記液状体は、液晶であってもよい。
この液滴吐出ヘッドによれば、液晶を液滴にして吐出できる粘性の温度に、安定して制
御でき、吐出できる粘性を一定に維持できることから、常に吐出量が一定の液晶の液滴を
吐出できる。

本発明の液滴吐出装置は、液滴吐出ヘッド本体に貯留された液状体を、前記液滴吐出ヘ
ッド本体に設けたノズルプレートに形成したノズルから液滴にして吐出する液滴吐出ヘッ
ドを備え、前記ノズルから液滴を基板に吐出して、該基板に液状体を配置する液滴吐出装
置であって、前記液滴吐出ヘッド本体には、前記液状体を加熱する加熱手段と、前記液状
体を冷却する冷却手段と、前記液滴吐出ヘッドが待機状態の時、前記加熱手段と前記冷却
手段を適宜選択し、前記液状体を温度制御し、かつ前記液滴吐出ヘッドが吐出状態の時、
前記加熱手段を選択して前記液状体を温度制御する制御手段とを設けた。

本発明の液滴吐出装置によれば、加熱手段にて液状体が加熱されている液滴吐出ヘッド
が待機しているとき、冷却手段を使って、液状体の温度を液滴吐出ヘッドが吐出をしてい
る状態と同じ状態にすることできる。

そこで、待機中に、冷却手段を駆動制御して、液滴吐出ヘッドの周辺を吐出している状
態にすることによって、待機位置から移動したとき、その前後で、液滴吐出ヘッドと該吐
出ヘッドの周辺との熱収支バランスは大きく崩れない。従って、加熱手段の制御量は低く
抑えられ、それに基づく液状体の温度変動も低く抑えられ、終始安定した吐出量の液滴を
吐出することができる。その結果、短時間で安定した吐出量の液滴を吐出でき、基板上に
均一な液状体のパターンを、短時間に形成することができる。

この液滴吐出装置において、前記液状体は、液晶であってもよい。
この液滴吐出装置によれば、液晶を液滴にして吐出できる粘性の温度に、短時間に到達
させることができるとともに、吐出できる粘性を一定に維持できることから、常に吐出量
が一定の液晶の液滴を吐出できる。従って、例えば、液晶表示装置における基板のシール
材に囲まれた領域に均一な液晶のパターンを、短時間に形成できる。

以下、本発明を具体化した液滴吐出装置の一実施形態を図１〜図８に従って説明する。
まず、本発明の液滴吐出装置を使って、表示パネルに液晶を配置して作製された液晶表示
装置１０について説明する。図１は、液晶表示装置１０の斜視図であり、図２は、図１の
２−２線断面図である。

図１において、液晶表示装置１０の下側には、ＬＥＤなどの光源１１を有して四角板状
に形成されたエッジライト型のバックライト１２が備えられている。バックライト１２の
上方には、バックライト１２と略同じサイズに形成された四角板状の液晶パネル１３が備
えられている。そして、光源１１から出射される光が、液晶パネル１３に向かって照射さ
れるようになっている。

液晶パネル１３には、相対向する素子基板１４と対向基板１５が備えられている。これ
ら素子基板１４と対向基板１５は、図２に示すように、光硬化性樹脂からなる四角枠状の
シール材１６を介して貼り合わされている。そして、これら素子基板１４と対向基板１５
との間の間隙に、液晶１７が封入されている。

素子基板１４の下面（バックライト１２側の側面）には、偏光板や位相差板などの光学
基板１８が貼り合わされている。光学基板１８は、バックライト１２からの光を直線偏光
にして液晶１７に出射するようになっている。素子基板１４の上面（対向基板１５側の側
面：素子形成面１４ａ）には、一方向（Ｘ矢印方向）略全幅にわったって延びる複数の走
査線Ｌｘが配列形成されている。各走査線Ｌｘは、それぞれ素子基板１４の一側に配設さ
れる走査線駆動回路１９に電気的に接続されるとともに、走査線駆動回路１９からの走査
信号が、所定のタイミングで入力されるようになっている。また、素子形成面１４ａには
、Ｙ矢印方向略全幅にわたって延びる複数のデータ線Ｌｙが配列形成されている。各デー
タ線Ｌｙは、それぞれ素子基板１４の他側に配設されるデータ線駆動回路２１に電気的に
接続されるとともに、データ線駆動回路２１からの表示データに基づくデータ信号が、所
定のタイミングで入力されるようになっている。素子形成面１４ａであって、走査線Ｌｘ
とデータ線Ｌｙの交差する位置には、対応する走査線Ｌｘ及びデータ線Ｌｙに接続されて
マトリックス状に配列される複数の画素２２が形成されている。各画素２２には、それぞ
れＴＦＴなどの図示しない制御素子や、透明導電膜などからなる光透過性の画素電極２３
が備えられている。

図２において、各画素２２の上側全体には、ラビング処理などによる配向処理の施され
た配向膜２４が積層されている。配向膜２４は、配向性ポリイミドなどの配向性高分子か
らなる薄膜パターンであって、対応する画素電極２３の近傍で、液晶１７の配向を所定の
配向に設定するようになっている。

前記対向基板１５の上面には、光学基板１８からの光と直交する直線偏光の光を外方（
図２における上方）に出射する偏光板２５が配設されている。対向基板１５の下面（素子
基板１４側の側面：電極形成面１５ａ）全体には、各画素電極２３と相対向するように形
成された光透過性の導電膜からなる対向電極２６が積層されている。対向電極２６は、前
記データ線駆動回路２１に電気的に接続されるとともに、そのデータ線駆動回路２１から
の所定の共通電位が付与されるようになっている。対向電極２６の下面全体には、ラビン
グ処理などによる配向処理の施された配向膜２７が積層され、対向電極２６の近傍で液晶
１７の配向を所定の配向に設定するようになっている。

そして、各走査線Ｌｘを線順次走査に基づいて１本ずつ所定のタイミングで選択して、
各画素２２の制御素子を、それぞれ選択期間中だけオン状態にする。すると、各制御素子
に対応する各画素電極２３に、対応するデータ線Ｌｙからの表示データに基づくデータ信
号が出力される。各画素電極２３にデータ信号が出力されると、各画素電極２３と対向電
極２６との間の電位差に基づいて、対応する液晶１７の配向状態が変調される。すなわち
、光学基板１８からの光の偏光状態が画素２２ごとに変調される。そして、変調された光
が偏光板２５を通過するか否かによって、表示データに基づく画像が、液晶パネル１３の
上側に表示される。

次に、液晶パネル１３の製造方法について図３に従って説明する。図３は、液晶パネル
１３の製造方法を説明する説明図である。
図３に示すように、まず、本実施例では２４枚（６行×４列）の対向基板１５を切り出
し可能にしたマザー基板ＭＡの一側面（配向膜２７側の側面：吐出面ＭＡａ）に、ディス
ペンサ装置などを利用してシール材１６を形成する。すなわち、吐出面ＭＡａに形成され
た各対向基板１５に対応する領域の外縁に、それぞれ紫外線光硬化性樹脂からなる四角枠
状のシール材１６を吐出形成する。各シール材１６を形成すると、図４に示す液滴吐出装
置３０を利用して、各シール材１６で囲まれた領域（各対象領域Ｓ）に、それぞれ複数の
液滴Ｆｂを吐出する。そして、対象領域Ｓに着弾した各液滴Ｆｂを接合し、所定容量の液
晶材料Ｆからなる液状膜ＬＦを各対象領域Ｓ内に形成する。

各対象領域Ｓに液晶材料Ｆの液状膜ＬＦを形成すると、マザー基板ＭＡを減圧雰囲気内
に搬送し、マザー基板ＭＡの吐出面ＭＡａ側に、２４枚（６行×４列）の素子基板１４を
切出し可能にしたマザー基板ＭＢを貼り合わせる。マザー基板ＭＡにマザー基板ＭＢを貼
り合わせると、マザー基板ＭＡ及びマザー基板ＭＢを大気開放するとともに、各シール材
１６に紫外線を照射して硬化し、各対象領域Ｓ内に液晶材料Ｆを封入する。液晶材料Ｆを
封入すると、マザー基板ＭＡ及びマザー基板ＭＢをダイシングして、各液晶パネル１３を
形成する。

図４は、液滴吐出装置３０を説明する全体斜視図である。
図４において、液滴吐出装置３０は、直方体形状に形成された基台３１を有している。
基台３１の上面には、その長手方向（Ｙ方向）に沿って延びる一対の案内溝３２が形成さ
れている。案内溝３２の上方には、案内溝３２に沿ってＹ方向及び反Ｙ方向に移動するス
テージ３３が備えられている。

ステージ３３の上面には、載置部３４が形成されて、各対象領域Ｓを上側にしたマザー
基板ＭＡを載置する。載置部３４は、載置された状態のマザー基板ＭＡをステージ３３に
対して位置決め固定して、マザー基板ＭＡをＹ方向及び反Ｙ方向に搬送する。

基台３１には、Ｙ方向と直交する方向（Ｘ方向）に跨ぐ門型のガイド部材３５が架設さ
れている。
ガイド部材３５には、そのＸ矢印方向略全長にわたって、Ｘ方向に延びる上下一対のガ
イドレール３７が形成されている。上下一対のガイドレール３７には、キャリッジ３８が
取り付けられている。キャリッジ３８は、ガイドレール３７に案内されてＸ方向及び反Ｘ
方向に移動する。キャリッジ３８には、液滴吐出ヘッド４０が搭載されている。

図５は吐出ヘッド４０の要部断面図を示す。図６及び図７は吐出ヘッド４０とキャリッ
ジ３８の取付状態を説明するための斜視図及び要部分解斜視図を示す。
図７に示すように、吐出ヘッド４０は、吐出ヘッド本体４０ａがＸ方向に長い直方体形
状であって、その上面４０ｂに図示しない液晶カートリッジの導入口に対して抜き差し可
能に連結されるポートＰ０が設けられている。液晶カートリッジは、そのケース本体がス
テンレスにて形成され、ケース本体内に形成した収容室に液晶材料Ｆが収容されている。
そして、液晶カートリッジが、吐出ヘッド４０と抜き差し可能に連結されると、収容室の
液晶材料ＦがポートＰ０を介して吐出ヘッド本体４０ａ内に供給される。

また、吐出ヘッド本体４０ａの上部側面には、フランジ４０ｃが形成されている。そし
て、吐出ヘッド４０は、キャリッジ３８の支持板３９に形成したＸ方向に長い長方形の貫
通穴３９ａに対して上方から貫挿させる。このとき、吐出ヘッド４０に形成したフランジ
４０ｃは、抜け止めの役目を果たすとともに、図示しない、ネジ等で支持板３９と連結固
定される連結部の役目を果たす。つまり、吐出ヘッド４０は、支持板３９に形成した貫通
穴３９ａを上方（反Ｚ方向）から貫挿させてフランジ４０ｃをネジ（図示せず）で支持板
３９に固定することによって、キャリッジ３８に取着される。尚、支持板３９は、本実施
形態では、ステンレスにて形成されている。

キャリッジ３８の支持板３９から突出した吐出ヘッド本体４０ａの下側には、ノズルプ
レート４１が備えられている。ノズルプレート４１は、その下面（ノズル形成面４１ａ）
がマザー基板ＭＡの吐出面ＭＡａと略平行に形成されている。ノズルプレート４１は、マ
ザー基板ＭＡが吐出ヘッド４０の直下に位置するとき、ノズル形成面４１ａとマザー基板
ＭＡの吐出面ＭＡａとの間の距離（プラテンギャップ）を所定の距離（例えば、５００μ
ｍ）に保持する。

図６において、ノズル形成面４１ａには、Ｘ方向に沿って配列された複数のノズルＮか
らなる一対のノズル列が形成されている。一対のノズル列には、それぞれ１インチ当たり
に１８０個のノズルＮが形成されている。なお、図６では、説明の都合上、一列当り数を
省略して記載している。

一対のノズル列では、Ｘ方向から見て、一方のノズル列の各ノズルＮが、他方のノズル
列の各ノズルＮの間を補間する。すなわち、吐出ヘッド４０は、Ｘ方向に、１インチ当り
に１８０個×２＝３６０個のノズルＮを有する（最大解像度が３６０ｄｐｉである）。

図５において、各ノズルＮの上側には、ポートＰ０に連通するキャビティ４２が形成さ
れている。キャビティ４２は、液晶カートリッジからの液晶材料Ｆを、ポートＰ０を介し
て収容して、対応するノズルＮに液晶材料Ｆを供給する。キャビティ４２の上側には、上
下方向に振動してキャビティ４２内の容積を拡大及び縮小する振動板４３が貼り付けられ
ている。振動板４３の上側には、ノズルＮに対応する圧電素子ＰＺが配設されている。圧
電素子ＰＺは、上下方向に収縮及び伸張して振動板４３を上下方向に振動させる。上下方
向に振動する振動板４３は、液晶材料Ｆを所定サイズの液滴Ｆｂにして対応するノズルＮ
から吐出させる。吐出された液滴Ｆｂは、対応するノズルＮの反Ｚ方向に飛行して、マザ
ー基板ＭＡの吐出面ＭＡａに着弾する。

支持板３９から突出した吐出ヘッド本体４０ａのＹ方向及び反Ｙ方向の側面であって、
その両側面のノズルＮに近い下側部（近傍部）には、加熱手段としてのカートリッジヒー
タＨが、面接触して取着されている。カートリッジヒータＨは、キャビティ４２内の液晶
材料Ｆを第１目標温度（本実施形態では、７０℃）になるように加熱して、低粘度化（本
実施形態では、粘度を２０ｃＰに低下）する。カートリッジヒータＨは、アルミ板に貫通
穴を形成しその貫通穴に電流を流すことによって発熱する発熱体を挿入した構成であって
、その発熱体の発熱によって、液晶材料Ｆを加熱する。

支持板３９から突出した吐出ヘッド本体４０ａのＹ方向及び反Ｙ方向の側面であって、
カートリッジヒータＨの上側には、冷却手段としてのペルチェ素子ＰＴが、面接触して取
着されている。ペルチェ素子ＰＴは、前記カートリッジヒータＨと協働して、吐出ヘッド
４０の周辺の雰囲気（周辺温度）を、所定の雰囲気（第２目標温度）にしつつキャビティ
４２に貯留されている液晶材料Ｆを第１目標温度になるようにする。

また、図６に示すように、吐出ヘッド本体４０ａのＸ矢印側の側面には、第１温度検出
手段としての第１温度検出センサＳＥ１が取着され、吐出ヘッド４０を介してキャビティ
４２に収容された液晶材料Ｆの温度を検出するようになっている。

さらに、図４に示すように、ステージ３３の反Ｘ矢印方向側には、待機ステージ４５が
設けられている。待機ステージ４５は、その上面４５ａが四角形状をなし、その直上位置
に、吐出ヘッド４０が、対向配置されるようになっている。ここで、この吐出ヘッド４０
がステージ３３の反Ｘ矢印方向側に設けた待機ステージ４５に位置する位置を待機位置と
いう。尚、本実施形態では、待機ステージ４５は、吐出ヘッド４０のノズルプレート４１
と待機ステージ４５の上面４５ａとの間隔が、該ノズルプレート４１とステージ３３に載
置されたマザー基板ＭＡと同じ間隔となるように高さ調整がなされている。

又、待機ステージ４５の上面４５ａには、第２温度検出手段としての第２温度検出セン
サＳＥ２が設けられ、待機位置の周辺の温度、即ち、吐出ヘッド４０が待機位置に位置す
るときの該吐出ヘッド４０の周辺の温度を検出するようになっている。

次に、上記のように構成した液滴吐出装置３０の電気的構成を図８に従って説明する。
図８において、制御装置５０は、ＣＰＵ５０Ａ、ＲＯＭ５０Ｂ、ＲＡＭ５０Ｃ等を有し
ている。制御装置５０は、格納された各種データ及び各種制御プログラムに従って、ステ
ージ３３の搬送処理、キャリッジ３８の搬送処理、吐出ヘッド４０の液滴吐出処理を実行
する。また、制御装置５０は、同様に、カートリッジヒータＨ及びペルチェ素子ＰＴの駆
動制御などを実行する。

制御装置５０には、各種操作スイッチとディスプレイを有した入出力装置５１が接続さ
れている。入出力装置５１は、液滴吐出装置３０が実行する各種処理の処理状況を表示す
る。入出力装置５１は、マザー基板ＭＡ上に液滴Ｆｂでパターンを形成するためのビット
マップデータＢＤを生成し、そのビットマップデータＢＤを制御装置５０に入力する。

ビットマップデータＢＤは、各ビットの値（０あるいは１）に応じて各圧電素子ＰＺの
オンあるいはオフを規定したデータである。ビットマップデータＢＤは、吐出ヘッド４０
（各ノズルＮ）の通過する描画平面（吐出面ＭＡａ）上の各位置に、液滴Ｆｂを吐出する
か否かを規定したデータである。すなわち、ビットマップデータＢＤは、吐出面ＭＡａに
規定されたパターンの目標形成位置に液滴Ｆｂを吐出させるためのデータである。

そして、本実施形態のビットマップデータＢＤは、図３に示すように、マザー基板ＭＡ
の各シール材１６で囲まれた各対象領域Ｓに対して予め定めた同じ量の液晶材料Ｆを供給
するために、各対象領域Ｓ内のどの位置に液滴Ｆｂを配置（着弾）させる、即ち、各対象
領域Ｓ内を液滴Ｆｂでパターンを形成（描画）するためのビットマップデータＢＤである
。

制御装置５０には、Ｘ軸モータ駆動回路５２が接続されている。制御装置５０は、駆動
制御信号をＸ軸モータ駆動回路５２に出力する。Ｘ軸モータ駆動回路５２は、制御装置５
０からの駆動制御信号に応答して、キャリッジ３８を移動させるためのＸ軸モータＭＸを
正転又は逆転させる。制御装置５０には、Ｙ軸モータ駆動回路５３が接続されている。制
御装置５０は、駆動制御信号をＹ軸モータ駆動回路５３に出力する。Ｙ軸モータ駆動回路
５３は、制御装置５０からの駆動制御信号に応答して、ステージ３３を移動させるための
Ｙ軸モータＭＹを正転又は逆転させる。

制御装置５０には、ヘッド駆動回路５４が接続されている。制御装置５０は、所定の吐
出周波数に同期させた吐出タイミング信号ＬＴをヘッド駆動回路５４に出力する。制御装
置５０は、各圧電素子ＰＺを駆動するための駆動電圧ＣＯＭを吐出周波数に同期させてヘ
ッド駆動回路５４に出力する。

制御装置５０は、ビットマップデータＢＤを利用して所定の周波数に同期したパターン
形成用制御信号ＳＩを生成し、パターン形成用制御信号ＳＩをヘッド駆動回路５４にシリ
アル転送する。ヘッド駆動回路５４は、制御装置５０からのパターン形成用制御信号ＳＩ
を各圧電素子ＰＺに対応させて順次シリアル／パラレル変換する。ヘッド駆動回路５４は
、制御装置５０からの吐出タイミング信号ＬＴを受けるたびに、シリアル／パラレル変換
したパターン形成用制御信号ＳＩをラッチし、パターン形成用制御信号ＳＩによって選択
される圧電素子ＰＺにそれぞれ駆動電圧ＣＯＭを供給する。

制御装置５０には、カートリッジヒータ駆動回路５５が接続されている。制御装置５０
は、カートリッジヒータ駆動回路５５に駆動制御信号を出力する。カートリッジヒータ駆
動回路５５は、制御装置５０からの駆動制御信号に応答して、カートリッジヒータＨを駆
動制御する。そして、吐出ヘッド４０に設けたカートリッジヒータＨは、吐出ヘッド４０
内の液晶材料Ｆを予め定めた第１目標温度になるように加熱する。

制御装置５０には、ペルチェ素子駆動回路５６が接続されている。制御装置５０は、ペ
ルチェ素子駆動回路５６に駆動制御信号を出力する。ペルチェ素子駆動回路５６は、制御
装置５０からの駆動制御信号に応答して、ペルチェ素子ＰＴを駆動制御する。

そして、吐出ヘッド本体４０ａに設けたペルチェ素子ＰＴは、吐出ヘッド４０の周辺の
状態が、待機位置に待機しているときにおいて、マザー基板ＭＡの各対象領域Ｓに対して
順番に液滴Ｆｂを吐出している時の吐出ヘッド４０の周辺の温度状態（第２目標温度）と
同じ状態と同じ状態となるように、温度制御するようになっている。つまり、制御装置５
０は、吐出ヘッド４０の周辺の温度が第２目標温度となるように、ペルチェ素子ＰＴを駆
動制御する。

制御装置５０には、第１温度検出センサＳＥ１が接続されている。制御装置５０は、第
１温度検出センサＳＥ１からの検出信号を入力して、その時々の吐出ヘッド４０内の液晶
材料Ｆの温度を求めるようになっている。制御装置５０は、求めた液晶材料Ｆの温度と前
記予め設定した第１目標温度と比較し、液晶材料Ｆの温度が第１目標温度になるように、
カートリッジヒータＨを駆動制御するようになっている。

制御装置５０には、第２温度検出センサＳＥ２が接続されている。制御装置５０は、第
２温度検出センサＳＥ２からの検出信号を入力して、その時々の待機ステージ４５の周辺
の温度（待機位置にいる吐出ヘッド４０の周辺の温度）を求めるようになっている。制御
装置５０は、求めた周辺の温度と前記予め設定した第２目標温度と比較し、周辺の温度が
第２目標温度になるように、ペルチェ素子ＰＴを駆動制御するようになっている。

次に、上記液滴吐出装置３０を利用してマザー基板ＭＡの各対象領域Ｓに、予め定めた
量の液晶材料Ｆを供給する方法について説明する。
いま、図１に示すように、吐出ヘッド４０は、ステージ３３から離間した反Ｘ矢印方向
の待機位置で待機している。この待機状態において、制御装置５０は、第１温度検出セン
サＳＥ１からの検出信号を入力し、吐出ヘッド４０内の液晶材料Ｆが第１目標温度になる
ように、カートリッジヒータ駆動回路５５を介してカートリッジヒータＨを駆動して、加
熱制御している。また、制御装置５０は、第２温度検出センサＳＥ２からの検出信号を入
力し、待機ステージ４５の周辺が第２目標温度になるように、ペルチェ素子駆動回路５６
を介してペルチェ素子ＰＴを駆動して、待機ステージ４５の周辺の温度を制御している。

従って、待機位置にある吐出ヘッド４０と該吐出ヘッド４０の周辺の温度状態は、吐出
ヘッド４０が、その直下を、マザー基板ＭＡを通過させて、マザー基板ＭＡの各対象領域
Ｓに対して順番に液滴Ｆｂを吐出している時の、該吐出ヘッド４０と該吐出ヘッド４０の
周辺の温度状態と同じ状態（第２目標温度）になるように温度制御される。

その結果、待機状態において、吐出ヘッド４０と該吐出ヘッド４０の周辺との熱収支は
、マザー基板ＭＡを通過させて、マザー基板ＭＡの各対象領域Ｓに対して液滴Ｆｂを吐出
している時の、吐出ヘッド４０と該吐出ヘッド４０の周辺との熱収支と同じとなっている
。言い換えると、カートリッジヒータ駆動回路５５は、マザー基板ＭＡを通過させて、マ
ザー基板ＭＡの各対象領域Ｓに対して液滴Ｆｂを吐出している時と同じ、出力（電力）で
カートリッジヒータＨを第１目標温度になるように加熱制御している。

また、マザー基板ＭＡの各対象領域Ｓに液滴Ｆｂによるパターンを形成するためのビッ
トマップデータＢＤが入出力装置５１から制御装置５０に入力されている。従って、制御
装置５０は、入出力装置５１からのビットマップデータＢＤを格納している。

やがて、マザー基板ＭＡがステージ３３に載置される。このとき、マザー基板ＭＡは、
ステージ３３の載置部３４上の反Ｙ矢印方向側に配置され、入出力装置５１から、制御装
置５０へ作業開始の指令信号が出力される。

制御装置５０は、Ｘ軸モータ駆動回路５２を介してＸ軸モータＭＸを駆動して吐出ヘッ
ド４０を待機位置からＸ矢印方向に移動させる。そして、吐出ヘッド４０が、マザー基板
ＭＡの最も反Ｘ矢印方向側にある各対象領域Ｓがその直下をＹ矢印方向に通過する位置ま
で移動すると、制御装置５０は、Ｘ軸モータ駆動回路５２を介してＸ軸モータＭＸを停止
させるとともに、Ｙ軸モータ駆動回路５３を介してＹ軸モータＭＹを駆動して、マザー基
板ＭＡをＹ矢印方向移動させる。

マザー基板ＭＡをＹ矢印方向に移動させると、制御装置５０は、ビットマップデータＢ
Ｄに基づいてパターン形成用制御信号ＳＩを生成して、パターン形成用制御信号ＳＩと駆
動電圧ＣＯＭをヘッド駆動回路５４に出力する。すなわち、制御装置５０は、ヘッド駆動
回路５４を介して各圧電素子ＰＺを駆動制御し、各対象領域Ｓ内に液晶材料Ｆを供給する
ための着弾位置が吐出ヘッド４０の直下を通過するたびに、選択されたノズルＮから液滴
Ｆｂを吐出させる。

そして、待機位置において、待機ステージ４５（吐出ヘッド４０）の周辺は、マザー基
板ＭＡの各対象領域Ｓに対して順番に液滴Ｆｂを吐出している時の、該吐出ヘッド４０と
該吐出ヘッド４０の周辺の温度状態と同じ状態（第２目標温度）になるように温度制御さ
れていた。従って、待機位置からこのＹ矢印方向にステージ３３（マザー基板ＭＡ）を移
動させる時、その前後で、吐出ヘッド４０と該吐出ヘッド４０の周辺との熱収支バランス
は崩れない。従って、制御装置５０は、カートリッジヒータ駆動回路５５に対する制御量
は小さく抑えられ、カートリッジヒータ駆動回路５５は小さな出力（電力）でカートリッ
ジヒータＨを加熱制御する。そのため、吐出開始時点で、既に液晶材料Ｆは吐出ヘッド４
０内で、第１目標温度に安定制御されることから、最初に液滴Ｆｂを吐出する対象領域Ｓ
から、安定した低粘度の液晶材料Ｆの液滴Ｆｂが吐出される。その結果、各対象領域Ｓに
供給される液滴Ｆｂの量を、初期の段階に供給される対象領域Ｓから一様に供給すること
ができる。

マザー基板ＭＡの最も反Ｘ矢印方向側にある各対象領域Ｓへの液晶材料Ｆ（液滴Ｆｂ）
の供給が終了すると、制御装置５０は、Ｙ軸モータ駆動回路５３を介してＹ軸モータＭＹ
を停止させるとともに、Ｘ軸モータ駆動回路５２を介してＸ軸モータＭＸを駆動して吐出
ヘッド４０を、マザー基板ＭＡの次の反Ｘ矢印方向側にある各対象領域Ｓが、その直下を
反Ｙ矢印方向に通過する位置まで、移動（フィード）させる。

吐出ヘッド４０がフィードされると、制御装置５０は、Ｙ軸モータ駆動回路５３を介し
てＹ軸モータＭＹを駆動して、ステージ３３を反Ｙ矢印方向に移動（スキャン）させる。
ステージ３３の反Ｙ矢印方向に移動を開始させると、制御装置５０は、ビットマップデー
タＢＤに基づいてパターン形成用制御信号ＳＩを生成して、パターン形成用制御信号ＳＩ
と駆動電圧ＣＯＭをヘッド駆動回路５４に出力する。すなわち、制御装置５０は、ヘッド
駆動回路５４を介して各圧電素子ＰＺを駆動制御し、各対象領域Ｓ内に液晶材料Ｆを供給
するための着弾位置が吐出ヘッド４０の直下を通過するたびに、選択されたノズルＮから
液滴Ｆｂを吐出させる。

以後、同様な動作を繰り返して、マザー基板ＭＡの全ての対象領域Ｓに全て同じ量の液
晶材料Ｆを供給して、一つのマザー基板ＭＡに対する各対象領域Ｓへの液晶材料Ｆの供給
が完了する。そして、吐出ヘッド４０は待機位置に移動し、次の新たなマザー基板ＭＡが
ステージ３３にセットされるのを待つ。

このとき、前記と同様に、制御装置５０は、第２温度検出センサＳＥ２からの検出信号
を入力し、待機ステージ４５の周辺が第２目標温度になるように、ペルチェ素子駆動回路
５６を介してペルチェ素子ＰＴを駆動して、待機ステージ４５の周辺の温度を制御してい
る。

次に、上記のように構成した実施形態の効果を以下に記載する。
（１）上記実施形態によれば、液滴吐出ヘッド４０が待機位置から前記マザー基板ＭＡ
へ移動してマザー基板ＭＡの各対象領域Ｓに加熱された液晶材料Ｆの液滴Ｆｂを吐出する
前に、待機位置で該液滴吐出ヘッド４０の周辺温度を、該マザー基板ＭＡの各対象領域Ｓ
の液滴を吐出している時の吐出ヘッド４０の周辺温度と同じ第２目標温度にして待機させ
た。従って、待機位置からマザー基板ＭＡに移動したとき、その前後で、吐出ヘッド４０
と該吐出ヘッド４０の周辺との熱収支バランスは大きく崩れない。その結果、各対象領域
Ｓに液滴の供給の初期段階において、液滴吐出ヘッド４０を加熱する加熱手段の加熱制御
量が大きく変動するのを未然に抑制でき、初期段階において液晶材料Ｆの加熱温度が大き
く変動することによる吐出量の変動を防止する。

（２）上記実施形態によれば、待機位置で液滴吐出ヘッド４０の周辺温度を、マザー基
板ＭＡの各対象領域Ｓの液滴を吐出している時の吐出ヘッド４０の周辺温度と同じ第２
目標温度にして待機させたので、直ちに、マザー基板ＭＡの各対象領域Ｓに対して一様な
液晶材料Ｆの供給の開始できる。従って、生産性を上げることができる。

（３）上記実施形態によれば、待機ステージ４５（吐出ヘッド４０）の周辺温度の調整
・制御が容易なペルチェ素子ＰＴで行った。従って、ペルチェ素子ＰＴで待機ステージ４
５の周辺の温度を上昇又は下降させて簡単に第２目標温度に調整することができる。

（４）上記実施形態によれば、第２目標温度を、マザー基板ＭＡの各対象領域Ｓに対し
て順番に液滴Ｆｂを吐出している時の、該吐出ヘッド４０と該吐出ヘッド４０の周辺の温
度状態と同じ状態の温度とした。従って、マザー基板ＭＡに液滴を吐出させているときと
非常に近い条件を待機位置で作りだすことができる。

尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○上記実施形態では、液晶材料Ｆを吐出する液滴吐出ヘッド４０（液滴吐出装置３０）
に具体化したが、これに限定されるものではなく、液滴として吐出できる液状体であれば
良く、特に、液晶表示装置に用いられる配向膜等、粘性の高い液状体を吐出させる場合に
は、優れた効果を発する。

○上記実施形態では、加熱手段をカートリッジヒータＨで実施したが、これに代えて、
例えば、ラバーヒータで実施してもよい。
○上記実施形態では、冷却手段をペルチェ素子ＰＴで実施したが、これに代えて、例え
ば、水冷、空冷の冷却機構で実施してもよい。

○上記実施形態では、マザー基板の各対象領域Ｓに液晶材料Ｆを吐出する液滴吐出装置
３０であったが、１枚の液晶表示パネルに対して液晶材料Ｆを吐出する液滴吐出装置に応
用してもよい。

○上記実施形態では、液滴吐出手段を、圧電素子駆動方式の液滴吐出ヘッド４０に具体
化した。これに限らず、液滴吐出ヘッドを、抵抗加熱方式や静電駆動方式の吐出ヘッドに
具体化してもよい。

液晶表示装置の斜視図。液晶表示装置の２−２線断面図。素子基板側のマザー基板と対向基板側のマザー基板を説明する斜視図。液滴吐出装置の全体斜視図。吐出ヘッドの要部断面図。吐出ヘッドを下側から見た斜視図。吐出ヘッドの取り付け状態を説明する分解斜視図液滴吐出装置の電気的構成を示す電気ブロック回路図。

符号の説明

１０…液晶表示装置、１３…液晶パネル、１４…素子基板、１５…対向基板、３０…液
滴吐出装置、４０…液滴吐出ヘッド、４０ａ…液滴吐出ヘッド本体、４１…ノズルプレー
ト、４５…待機ステージ、５０…制御装置、Ｆ…液晶材料、Ｆｂ…液滴、Ｈ…カートリッ
ジヒータ、ＭＡ…マザー基板、Ｎ…ノズル、ＰＴ…ペルチェ素子、ＰＺ…圧電素子、Ｓ…
対象領域、ＳＥ１…第１温度検出センサ、ＳＥ２…第２温度検出センサ。

Claims

液滴吐出ヘッド本体に貯留された液状体を、前記液滴吐出ヘッド本体に設けたノズルプレ
ートに形成したノズルから液滴にして吐出する液滴吐出ヘッドであって、
前記液滴吐出ヘッド本体に、前記液状体を加熱する加熱手段と前記液状体を冷却する冷
却手段を設けたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記液滴吐出ヘッド本体のノズルプレート近傍部に前記加熱手段を設けたことを特徴と
する液滴吐出ヘッド。
請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記液状体は、液晶であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
液滴吐出ヘッド本体に貯留された液状体を、前記液滴吐出ヘッド本体に設けたノズルプレ
ートに形成したノズルから液滴にして吐出する液滴吐出ヘッドを備え、前記ノズルから液
滴を基板に吐出して、該基板に液状体を配置する液滴吐出装置であって、
前記液滴吐出ヘッド本体には、
前記液状体を加熱する加熱手段と、
前記液状体を冷却する冷却手段と、
前記液滴吐出ヘッドが待機状態の時、前記加熱手段と前記冷却手段を適宜選択し、前記
液状体を温度制御し、かつ前記液滴吐出ヘッドが吐出状態の時、前記加熱手段を選択して
前記液状体を温度制御する制御手段と、
を設けたことを特徴とする液滴吐出装置。
請求項４に記載の液滴吐出装置において、
前記液状体は、液晶であることを特徴とする液滴吐出装置。