JP2010243802A - 液滴吐出装置とその製造方法及びカラーフィルター製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルのインク吐出量のバラツキを調整することで液滴吐出ヘッドを効率的に利用可能な液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】機能性液体の液滴を吐出する複数のノズルを有するノズル列が複数配置された吐出ヘッドを備える。複数のノズル列の吐出量分布が均一となるように、複数のノズル列のうち、少なくとも一つは、他のノズル列の吐出量分布に対して補填する第２吐出量分布を有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、液滴吐出装置とその製造方法及びカラーフィルター製造方法に関するものである。

液滴吐出法を用いた成膜技術においては、ノズル間で僅かながらも液状体の吐出特性（吐出量）の差（バラツキ）が存在するため、これに起因して走査方向と直交する方向に液状体の配置量（塗布量）にバラツキ（不均一）が生じることがある。そして、液状体の配置量にバラツキをもった状態で走査した場合には、バラツキが線状となるため、この種の液滴吐出法を用いて基板に液状体を塗布してカラーフィルター等の表示デバイスを製造した際には、筋状の濃淡むらを発生させることがある。
このような筋状の濃淡むらは視認されやすく、カラーフィルターを介して表示される画像の画質を低下させる原因となる。

そこで、このようなノズルにおけるインクの吐出量のバラツキに起因するカラーフィルタのスジムラを防止すべく、インクの吐出量のバラツキが多いノズル列の両端部のノズルにおいて吐出規制手段によりインクを吐出させないようにする技術がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１５９７８７号公報

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。
両端部以外のノズルを用いてインクを吐出する場合でも、吐出量には微妙なバラツキが生じるため、筋状の濃淡むらを抑えることは困難である。そこで、各ノズルからの吐出量を均一化すべく、各ノズルに対応する圧電素子の駆動波形を制御することも考えられるが、通常、用いられる駆動波形の数には上限があり、複数のノズル毎に微調整を行うことは極めて難しい。
また、上述のようにノズル列の両端部に対応するノズルが使用されないため、液滴吐出ヘッドを有効活用しているとは言い難かった。そこで、各ノズルにおけるインク吐出量のバラツキを調整するとともに液滴吐出ヘッドを効率的に使用できる新たな技術の提供が望まれている。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、ノズルのインク吐出量のバラツキを調整することで液滴吐出ヘッドを効率的に利用可能な液滴吐出装置とその製造方法及びカラーフィルター製造方法を提供することを目的とする。

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。
本発明の液滴吐出装置は、機能性液体の液滴を吐出する複数のノズルを有するノズル列が複数配置された吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置であって、前記複数のノズル列の吐出量分布が均一となるように、前記複数のノズル列のうち、少なくとも一つは、他のノズル列の吐出量分布に対して補填する第２吐出量分布を有することを特徴とするものである。
従って、本発明の液滴吐出装置では、第２吐出量分布を有する少なくとも一つのノズル列から、他のノズル列の吐出量分布を補填する吐出量分布で機能性液体の液滴が吐出されるため、複数の所定領域にそれぞれ複数の液滴を吐出した際に、各所定領域では上記吐出量分布及び第２吐出量分布で分布が相殺された吐出量で液滴が吐出されることから、誤差分散効果により、吐出量のバラツキが抑制される。そのため、本発明では、液滴吐出ヘッドにおける未使用ノズルを無くすことで液滴吐出ヘッドを効率的に利用することができる。

また、本発明の液滴吐出装置は、前記吐出ヘッドが、複数のノズル毎に設けられ前記機能性液体を前記ノズルに導く複数の流路と、前記複数の流路のそれぞれに供給口を介して接続され前記機能性液体を貯留する液溜部とを有する場合に、前記第２吐出量分布が、複数の前記ノズル毎に調整された前記供給口の断面積により設定される構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、圧電素子の駆動波形等を制御することなく、ハード的に容易にノズル毎の吐出量を調整することができる。

前記第２吐出量分布としては、複数の前記吐出ヘッドにおける吐出量分布を平均したものを補填するものであることが好ましい。
これにより、本発明では、複数の吐出ヘッド毎に第２吐出量分布を設定することなく、複数の吐出ヘッドに対応する代表的な数値で第２吐出量分布を設定することが可能となり、吐出ヘッドの製造効率を向上させることができる。

そして、本発明のカラーフィルターの製造方法は、先に記載の液滴吐出装置を用いて、前記ノズルから基材上に設けられた所定領域に前記機能性液体を配置してカラーフィルターを形成する工程を有することを特徴とするものである。
従って、本発明のカラーフィルターの製造方法では、機能性液体の液滴吐出量がバラツキなく調整されてスジムラの無い高品質なカラーフィルタを製造することができる。

一方、本発明の液滴吐出装置の製造方法は、機能性液体の液滴を吐出する複数のノズルを有するノズル列が複数配置された吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置の製造方法であって、前記複数のノズル列の吐出量分布が均一となるように、前記複数のノズル列のうち、少なくとも一つに、他のノズル列の吐出量分布に対して補填する第２吐出量分布を設定する工程を有することを特徴とするものである。
従って、本発明の液滴吐出装置の製造方法では、第２吐出量分布を有する少なくとも一つのノズル列から、他のノズル列の吐出量分布を補填する吐出量分布で機能性液体の液滴が吐出されるため、複数の所定領域にそれぞれ複数の液滴を吐出した際に、各所定領域では上記吐出量分布及び第２吐出量分布で分布が相殺された吐出量で液滴が吐出されることから、誤差分散効果により、吐出量のバラツキが抑制される。そのため、本発明では、液滴吐出ヘッドにおける未使用ノズルを無くすことで液滴吐出ヘッドを効率的に利用することができる。

前記吐出ヘッドが、複数のノズル毎に設けられ前記機能性液体を前記ノズルに導く複数の流路と、前記複数の流路のそれぞれに供給口を介して接続され前記機能性液体を貯留する液溜部とを有する構成においては、第２吐出量分布を設定する工程では、複数の前記ノズル毎に前記供給口の断面積を調整することが好ましい。
これにより、本発明では、圧電素子の駆動波形等を制御することなく、ハード的に容易にノズル毎の吐出量を調整することができる。

また、本発明の液滴吐出装置の製造方法においては、前記第２吐出量分布が、複数の前記吐出ヘッドにおける吐出量分布を平均したものを補填するものであることが好ましい。
これにより、本発明では、複数の吐出ヘッド毎に第２吐出量分布を設定することなく、複数の吐出ヘッドに対応する代表的な数値で第２吐出量分布を設定することが可能となり、吐出ヘッドの製造効率を向上させることができる。

液滴吐出装置の外観斜視図である。 液滴吐出装置の平面図である。 液滴吐出装置の側面図である。 複数のキャリッジユニットの説明図である。 機能液滴吐出ヘッドの外観斜視図である。 液滴吐出ヘッドの説明図である。 ノズル列の吐出量分布を示す図である。 液滴吐出装置の制御系について説明したブロック図である。 基板におけるカラーフィルタ領域の説明図である。 カラーフィルタの製造方法の説明図である。 パッシブマトリクス型の液晶装置の側面断面図である。 液晶テレビジョンの一例を示した斜視図である。

以下、本発明の液滴吐出装置とその製造方法及びカラーフィルター製造方法の実施の形態を、図１ないし図１２を参照して説明する。
ここでは、吐出ヘッドに複数のノズル列として、２列のノズル列が形成されている場合について説明する。
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。

まず、液滴吐出装置について説明する。
図１ないし図３に示すように、液滴吐出装置１は、床上に設置した大型の共通架台２１と、共通架台２１上の全域に広く載置された描画装置２２と、描画装置２２に添設されたメンテナンス手段２３とを備え、メンテナンス手段２３により機能液滴吐出ヘッド７２（吐出ヘッド；図４乃至図６参照）の機能維持・回復を行うと共に、描画装置２２によりワークＷ上に機能液を吐出する描画処理を行うようにしている。さらに、この液滴吐出装置１には、上位コンピュータ３に接続され液滴吐出装置１の各手段を制御するコントローラ２４（制御部１３２、図８参照）等が組み込まれている。

また、液滴吐出装置１に導入されるワークＷ（図１参照）は、例えば石英ガラスやポリイミド樹脂等で構成された透明基板である。

まず、液滴吐出装置１における描画装置２２およびこれによる描画処理について説明する。描画装置２２は、複数（例えば１２個）の機能液滴吐出ヘッド７２とこれを搭載したキャリッジ７３とから成る複数（例えば７個）のキャリッジユニット３１と、共通架台２１上に設置され、ワークＷを載置するセットテーブル５１を有し、ワークＷをＸ軸方向に移動させるＸ軸テーブル３２と、Ｘ軸テーブル３２を跨ぐようにして配設され、７個のキャリッジユニット３１を個々にＹ軸方向に移動させるＹ軸テーブル３３と、７個のキャリッジユニット３１に搭載された機能液滴吐出ヘッド７２に機能液をそれぞれ供給する７個の機能液供給ユニット１０１から成る機能液供給手段３４と、ワークＷやキャリッジユニット３１等を画像認識する画像認識手段３５（図８参照）とを備えている。

そして、Ｘ軸テーブル３２によるワークＷの移動軌跡と、Ｙ軸テーブル３３によるキャリッジユニット３１の移動軌跡とが交わる領域が、描画処理を行う描画エリア４１となっており、また、Ｙ軸テーブル３３によるキャリッジユニット３１の移動軌跡上のＸ軸テーブル３２から外側に外れた領域が、メンテナンスエリア（描画待機エリア）４２となっており、このメンテナンスエリア４２に上記のメンテナンス手段２３が設置されている。一方、Ｘ軸テーブル３２の手前側の領域は、液滴吐出装置１に対するワークＷの搬出入を行うワーク搬出入エリア４３となっている。

Ｘ軸テーブル３２は、導入されたワークＷをセットするセットテーブル５１と、セットテーブル５１をＸ軸方向にスライド自在に支持するＸ軸エアースライダ５２と、Ｘ軸方向に延在し、セットテーブル５１を介してワークＷをＸ軸方向に移動させる左右一対のＸ軸リニアモータ５３，５３と、Ｘ軸リニアモータ５３に並設され、Ｘ軸エアースライダ５２の移動を案内する一対のＸ軸ガイドレール５４，５４と、セットテーブル５１の位置を把握するためのＸ軸リニアスケール（図示省略）とを備えている。そして、一対のＸ軸リニアモータ５３，５３を駆動すると、一対のＸ軸ガイドレール５４，５４をガイドにしながら、Ｘ軸エアースライダ５２をＸ軸方向に移動し、セットテーブル５１にセットされたワークＷがＸ軸方向に移動する。

セットテーブル５１は、ワークＷを直接吸着セットする吸着テーブル５６と、吸着テーブル５６の下部に接続された回転部５８、および回転部５８の下部に接続されＸ軸エアースライダ５２上に配設された固定部５９で構成され、吸着テーブル５６を介してワークＷのθ位置を微調整（θ補正）するワークθ軸テーブル５７とを有している。

吸着テーブル５６は、平面視略正方形に形成され、その一辺の長さは、最大サイズのワークＷの長辺の長さに合わせて設定されており、ワークＷを縦置き（ワークＷの長辺をＸ軸方向と平行にする）および横置き（ワークＷの長辺をＹ軸方向と平行にする）のいずれか任意の向きでセット可能になっている。また、いずれのサイズのワークＷも、センター合わせでセットされる。

ワークθ軸テーブル５７の固定部５９上には、吸着テーブル５６の描画エリア４１側（図３の右側）に隣接して、メンテナンス手段２３の定期フラッシングボックス１１６が設置されている。定期フラッシングボックス１１６は、機能液滴吐出ヘッド７２による液滴吐出動作（描画動作）が行われない待機状態のときに、セットテーブル５１の移動により機能液滴吐出ヘッド７２と対向する位置に配置される。

一方、Ｙ軸テーブル３３は、Ｙ軸方向に延在する前後一対の支持スタンド６６，６６上に支持され、描画エリア４１およびメンテナンスエリア４２間を架け渡すと共に、７個のキャリッジユニット３１を、描画エリア４１とメンテナンスエリア４２との間で個々に移動させるものである。Ｙ軸テーブル３３は、７個のキャリッジユニット３１をそれぞれ垂設する７個のブリッジプレート６１と、７個のブリッジプレート６１がＹ軸方向に整列するよう、これを両持ちで支持する７組のＹ軸スライドテーブル６２と、Ｙ軸方向に延在し、各組のＹ軸スライドテーブル６２を介して各ブリッジプレート６１をＹ軸方向に移動させる前後一対のＹ軸リニアモータ６３，６３と、Ｙ軸方向に延在し、７個のブリッジプレート６１の移動を案内する前後各２本（計４本）のＹ軸ガイドレール６４と、各キャリッジユニット３１の移動位置を検出するＹ軸リニアスケール（図示省略）とを備えている。

そして、一対のＹ軸リニアモータ６３，６３を駆動すると、７組のＹ軸スライドテーブル６２をそれぞれ独立して移動させ、７個のキャリッジユニット３１を個別にＹ軸方向へ移動させることができる。これによれば、７個のキャリッジユニット３１に対する個々の移動を、単純な構造で且つ精度良く行うことができる。もちろん、７組のＹ軸スライドテーブル６２を同時にＹ軸方向に移動させることにより、７個のキャリッジユニット３１を一体としてＹ軸方向に移動させることも可能である。
なお、本実施形態では、単一のＹ軸テーブル３３に７個のキャリッジユニット３１を並べて搭載したが、複数のＹ軸テーブル３３を設け、７個のキャリッジユニット３１をこれらに分割して搭載してもよい。

さらに、各組のＹ軸スライドテーブル６２に支持されたブリッジプレート６１上には、対応する各キャリッジユニット３１に搭載された１２個の機能液滴吐出ヘッド７２を駆動するヘッド用電装ユニット９７が設けられており、７個のヘッド用電装ユニット９７は、相互に干渉することがないよう（ノイズ防止）、千鳥状に配置されている。また、前後一対の支持スタンド６６，６６には、それぞれ前後側面にブラケット６７が外向きに固定されており、各ブラケット６７上にＹ軸収容ボックス６８が支持されている。２個のＹ軸収容ボックス６８には、７個のヘッド用電装ユニット９７の千鳥配置に対応して、７個のＹ軸ケーブル担持体６９（ケーブルベア：登録商標）が、４個と３個に二分されて収容されており、各Ｙ軸ケーブル担持体６９は、ヘッド用電装ユニット９７に接続するフレキシブルフラットケーブルを各キャリッジユニット３１の移動に追従可能に構成されている。
また、７個の機能液供給ユニット１０１のタンクユニット（図示省略）は、各ヘッド用電装ユニット６６に対峙するようにして、千鳥状に配置されている。

図１および図４に示すように、７個のキャリッジユニット３１は、Ｙ軸テーブル３３の７個のブリッジプレート６１によりそれぞれ垂設されてＹ軸方向に並んでおり、各キャリッジユニット３１は、１２個の機能液滴吐出ヘッド７２から成るヘッドユニット（ヘッド群）７１と、ヘッドユニット７１および機能液供給ユニット１０１のバルブユニット１０４（後述する）を搭載するキャリッジ７３とから構成されている。なお、７個のキャリッジユニット３１を、描画エリア４１側からメンテナンスエリア４２側に向けて（図４の左側から右側に向けて）順に第１キャリッジユニット３１ａ、第２キャリッジユニット３１ｂ、・・・、第７キャリッジユニット３１ｇとする。

図３および図４に示すように、各キャリッジ７３は、ヘッドユニット７１およびバルブユニット１０４を位置決め固定する平面視略平行四辺形の支持プレート７６と、支持プレート７６を保持するキャリッジ本体７７と、キャリッジ本体７７を吊設すると共に、キャリッジ本体７７の上部に連結され、キャリッジ本体７７を介してヘッドユニット７１のθ位置を微調整（θ軸補正）するヘッドθ軸テーブル７８と、ヘッドθ軸テーブル７８の上部に連結され、ヘッドθ軸テーブル７８およびキャリッジ本体７７を介してヘッドユニット７１のＺ位置を微調整（Ｚ軸補正）するヘッドＺ軸テーブル７９とを有している。なお、図示しないが、各支持プレート７６には、画像認識を前提として、各キャリッジユニット３１（ヘッドユニット７１）をＸ軸、Ｙ軸およびθ軸方向に位置決め（位置認識）するための基準となる一対の基準ピンが設けられている。

支持プレート７６は、ステンレス等から成る平面視略平行四辺形の厚板で構成されており、１２個の機能液滴吐出ヘッド７２を位置決めすると共に、ヘッド保持部材（図示省略）により各機能液滴吐出ヘッド７２を裏面側から固定するための１２個の装着開口（図示省略）が形成されている。そして、支持プレート７６は、キャリッジ本体７７に着脱自在に支持され、ヘッドユニット７１は、バルブユニット１０４と共に支持プレート７６を介してキャリッジ７３に搭載される。

図５に示すように、機能液滴吐出ヘッド７２は、いわゆる２連のものであり、２連の接続針８２を有する機能液導入部８１と、機能液導入部８１に連なる２連のヘッド基板８３と、機能液導入部８１の下方（同図では上方）に連なり、内部に機能液で満たされるヘッド内流路が形成されたヘッド本体８４とを備えている。接続針８２は、後述する圧力調整弁１０５（図４参照）を介して機能液タンク（図示省略）に接続され、機能液滴吐出ヘッド７２のヘッド内流路に機能液を供給する。また、ヘッド本体８４は、ピエゾ素子等で構成されたキャビティ９１と、それぞれ複数のノズル９５を有する２本のノズル列９４（９４Ａ、９４Ｂ）を相互に平行に形成したノズル面９３を有するノズルプレート９２とを有している。

各ノズル列９４Ａ、９４Ｂの長さは、例えば１インチ（略２５．４ｍｍ）であって、各ノズル列９４は１８０個のノズル９５が等ピッチ（略１４０μｍ）で並べられて構成されている。

次に、機能液滴吐出ヘッド７２におけるノズルプレート９２及びキャビティ９１について説明する。
図６（ａ）は機能液滴吐出ヘッド７２の構造説明図、図６（ｂ）は正面断面図である。なお、図６においては、図５に対して機能液滴吐出ヘッド７２が上下逆に図示されている。

機能液滴吐出ヘッド７２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、複数列に配列された複数のノズル９５を有している。この機能液滴吐出ヘッド７２の構造の一例を説明すると、機能液滴吐出ヘッド７２は、図６（ａ）に示すように、例えばステンレス製のノズルプレート９２と振動板１２３とを備え、両者を仕切部材（リザーバプレート）１２４を介して接合したものである。ノズルプレート９２と流路形成部としての振動板１２３との間には、仕切部材１２４によって複数の空間１２５と液溜部１２６とが形成されている。各空間１２５と液溜部１２６の内部はインク（液状体）で満たされており、各空間１２５と液溜部１２６とは供給口１２７を介して連通した（接続された）ものとなっている。すなわち、空間１２５及び供給口１２７は、液溜部１２６に満たされたインクをノズル９５に導くための流路１２８を形成している。
また、ノズルプレート９２には、空間１２５からインクを噴射するためのノズル（ノズル開口）９５が形成されている。一方、振動板１２３には、液溜部１２６にインクを供給するための孔１２９が形成されている。

また、本実施形態では、上記２列のノズル列９４Ａ、９４Ｂの中、ノズル列９４Ｂについては、ノズル列９４Ａの吐出量分布を補填する（補正する）第２吐出量分布が設定されている。具体的には、まず予め複数の機能液滴吐出ヘッド７２について、ノズル９５毎の吐出量を計測し、ノズル９５毎の平均吐出量を求めることにより、図７（ａ）に示すように、当該機能液滴吐出ヘッド７２における吐出量分布を得る。

続いて、ノズル列９４Ｂについては、図７（ｂ）に示すように、上記の吐出量分布と逆の傾向を有し、当該吐出量分布を補填する第２吐出量分布を設定する。そして、設定された第２吐出量分布に対応するように、上記供給口１２７における断面積（流路面積）を調整する。ここでは供給口１２７の高さ（深さ）を一定として、図６（ａ）に示すように、幅Ｈを第２吐出量分布に対応させた値とする。幅Ｈの調整方法としては、仕切部材（リザーバプレート）１２４を機械加工やレーザ加工、エッチング等で加工してもよいし、型を用いて仕切部材１２４を成型する場合には、型の幅Ｈに対応する寸法を第２吐出量分布に対応させた値とすればよい。
このように、供給口１２７における断面積を調整することにより、ノズル列９４Ｂについては上記第２吐出量分布に応じた量で機能性液体の液滴が吐出される。

また、振動板１２３の空間１２５に対向する面と反対側の面上には、図６（ｂ）に示すように、圧電素子（ピエゾ素子）１２０が接合されている。この圧電素子１２０は、圧電材料を一対の電極１３０で挟持したものであり、例えば図６（ｃ）に示すように印加電圧Ｖｈを一対の電極１３０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り、ノズル９５毎に設けられている。そして、このような構成のもとに圧電素子１２０が接合されている振動板１２３は、圧電素子１２０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１２５の容積が増大するようになっている。したがって、空間１２５内に増大した容積分に相当するインクが、液溜部１２６から供給口１２７を介して流入する。また、このような状態から圧電素子１２０への通電を解除すると、圧電素子１２０と振動板１２３はともに元の形状に戻る。したがって、空間１２５も元の容積に戻ることから、空間１２５内部のインクの圧力が上昇し、ノズル９５から基板に向けてインクの液滴Ｌが吐出される。

すなわち、上述したヘッド基板８３には、２連のコネクタ９６，９６が設けられており、各コネクタ９６は、フレキシブルフラットケーブルを介して上記のヘッド用電装ユニット９７（ヘッドドライバ１４１、図８参照）に接続されている。そして、コントローラ２４からヘッド用電装ユニット９７を介してキャビティ９１（電極１３０）に駆動波形が印加すると、上記振動板１２３の撓曲によるキャビティ９１のポンプ作用により、各ノズル９５から機能液滴が吐出される。したがって、キャビティ９１に印加する駆動波形の大きさ（印加電圧値Ｖｈの大きさ）や周期を制御することで、液滴吐出量や吐出タイミングがノズル９５毎に独立して制御される。

本実施形態では、ワークＷに対し、７個のキャリッジユニット３１のうち少なくとも１つのキャリッジユニット３１から成る稼動ユニット群３６をＸ軸方向に相対的に移動させながら、描画エリア４１においてその機能液滴吐出ヘッド７２からワークＷ上に機能液を吐出して描画処理を行う構成となっている。

なお、機能液滴吐出ヘッド７２の液滴吐出方式としては、前記の圧電素子１２０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。

機能液供給手段３４の各機能液供給ユニット１０１は、機能液を貯留する１２個の機能液タンクから成るタンクユニットと、機能液タンクおよび機能液滴吐出ヘッド７２間の水頭圧を調整する１２個の圧力調整弁１０５から成るバルブユニット１０４と、１２個の機能液タンクと１２個の圧力調整弁１０５とをそれぞれ接続する１２本のタンク側給液チューブ（図示省略）と、１２個の圧力調整弁１０５および１２個の機能液滴吐出ヘッド７２（の各２連の接続針８２）をそれぞれ分岐継手（図示省略）を介して接続する２４本のヘッド側給液チューブ（図示省略）とを有している。

画像認識手段３５は、ワーク搬出入エリア４３の前後両側に臨むように配設され、ワークＷの両長辺部分にそれぞれ形成された２つのワークアライメントマーク（図示省略）をそれぞれ画像認識する２台のワーク認識カメラ１０６（図８参照）と、Ｘ軸テーブル３２のＸ軸エアースライダ５２に連結され、各キャリッジ７３（支持プレート７６）の２つの基準ピンを画像認識するヘッド認識カメラ１０７（図８参照）と、上記のＹ軸テーブル３３に添設されたカメラ移動機構（図示省略）によりＹ軸方向に移動可能にそれぞれ搭載され、ワークＷ等に吐出された機能液滴（ドット）を上方から撮像して画像認識する２台のドット認識カメラ１０８（図８参照）とを有している。これらの各種カメラの画像認識結果に基づいて、上述したワークＷやヘッドユニット７１の位置補正が行われる。

ここで、図１ないし図３を参照して、描画装置２２によるワークＷへの吐出動作、すなわち描画動作について簡単に説明する。まず、機能液を吐出する前の準備として、上記のワーク搬出入装置２により吸着テーブル５６にワークＷがセットされ、そのワークＷの位置補正が、ワークθ軸テーブル５７によるθ軸方向の位置補正と、ワークＷのＸ軸方向およびＹ軸方向の位置データ補正とにより行われる。相前後して、描画エリア４１に移動する稼動ユニット群３６と、メンテナンスエリア４２に移動する描画待機ユニット群３７との仕分けが行われる（詳細は後述する）。また、描画エリア４１に移動した稼動ユニット群３６の各ヘッドユニット７１の位置補正が、ヘッドθ軸テーブル７８によるθ軸方向の位置補正およびＹ軸テーブル３３によるＹ軸方向の位置補正と、ヘッドユニット７１のＸ軸方向の位置データ補正とにより行われる。

ワークＷやヘッドユニット７１の位置補正が行われた後、描画装置２２は、コントローラ２４（制御部１３２）による制御を受けながら、ワークＷをＸ軸テーブル３２によりＸ軸方向に往動させると共に、これに同期して稼動ユニット群３６の機能液滴吐出ヘッド７２を選択的に駆動させて、ワークＷに対する機能液の吐出が行われる。続いて、ワークＷを復動させながら、再度ワークＷに対する機能液の吐出が行われる。このようにワークＷのＸ軸方向への往復移動と機能液滴吐出ヘッド７２の駆動とを複数回繰り返すことで、ワークＷに対する描画が行われる。すなわち、描画エリア４１に臨むワークＷに対し、稼動ユニット群３６をＸ軸方向に相対的に移動させながら、稼動ユニット群３６の機能液滴吐出ヘッド７２からワークＷ上に機能液を吐出して描画処理が行われる。

なお、この描画処理において、ワークＷの往動時のみ機能液の吐出が行われる構成としてもよい。また、ワークＷを固定とし、稼動ユニット群３６をＸ軸方向に移動させる構成であってもよい。さらに、本実施形態では、上述したように、ワークＷの描画対象幅と稼動ユニット群３６の部分描画ライン群の長さとが対応しているが、ワークＷの描画対象幅が稼動ユニット群３６の部分描画ライン群の長さよりも長い構成であってもよく、この場合には、ワークＷに対し稼動ユニット群３６を往復動させながら機能液滴吐出ヘッド７２を駆動させて吐出走査（主走査）を行った後、Ｙ軸テーブル３３により稼動ユニット群３６を部分描画ライン群の長さ分Ｙ軸方向に移動させ（副走査）、再度ワークＷに対する主走査が行われる。そして、この主走査および副走査を数回繰り返してワークＷの端から端まで液滴吐出が行われる。

次に、図８を参照して、液滴吐出装置１全体の制御系について簡単に説明する。液滴吐出装置１の制御系は、基本的に、上位コンピュータ３と、機能液滴吐出ヘッド７２、Ｘ軸テーブル３２、Ｙ軸テーブル３３、メンテナンス手段２３等を駆動する各種ドライバを有する駆動部１３１と、駆動部１３１を含め液滴吐出装置１全体を統括制御する制御部（駆動制御装置）１３２（コントローラ２４）とを備えている。

上位コンピュータ３は、コントローラ２４に接続されたコンピュータ本体１６に、キーボード１７や、キーボード１７による入力結果等を画像表示するディスプレイ１８等が接続されて構成されている。
駆動部１３１は、機能液滴吐出ヘッド７２を吐出駆動制御するヘッドドライバ１４１と、Ｘ軸テーブル３２およびＹ軸テーブル３３の各モータをそれぞれ駆動制御する移動用ドライバ１４２と、メンテナンス手段２３を駆動制御するメンテナンス用ドライバ１４３とを備えている。

制御部１３２は、ＣＰＵ１５１と、ＲＯＭ１５２と、ＲＡＭ１５３と、Ｐ−ＣＯＮ１５４とを備え、これらは互いにバス１５５を介して接続されている。ＲＯＭ１５２は、ＣＰＵ１５１で処理する制御プログラム等を記憶する制御プログラム領域と、描画動作や画像認識を行うための制御データ等を記憶する制御データ領域とを有している。

ＲＡＭ１５３は、各種レジスタ群のほか、ワークＷに機能液の吐出を行うための描画データを記憶する描画データ記憶部、ワークＷおよび機能液滴吐出ヘッド７２の位置データを記憶する位置データ記憶部、オペレータによってキーボード１７から入力された各種設定（後述する稼動ユニット群３６と描画待機ユニット群３７との設定等）を記憶する設定記憶部等の各種記憶部を有し、制御処理のための各種作業領域として使用される。

Ｐ−ＣＯＮ１５４には、駆動部１３１の各種ドライバのほか、画像認識手段３５の各種カメラが接続されており、ＣＰＵ１５１の機能を補うと共に、周辺回路とのインタフェース信号を取り扱うための論理回路が構成されて組み込まれている。このため、Ｐ−ＣＯＮ１５４は、上位コンピュータ３からの各種指令等をそのままあるいは加工してバス１５５に取り込むと共に、ＣＰＵ１５１と連動して、ＣＰＵ１５１等からバス１５５に出力されたデータや制御信号を、そのままあるいは加工して駆動部１３１に出力する。

そして、ＣＰＵ１５１は、ＲＯＭ１５２内の制御プログラムに従って、Ｐ−ＣＯＮ１５４を介して各種検出信号、各種指令、各種データ等を入力し、ＲＡＭ１５３内の各種データ等を処理した後、Ｐ−ＣＯＮ１５４を介して駆動部１３１等に各種の制御信号を出力することにより、液滴吐出装置１全体を制御している。例えば、ＣＰＵ１５１は、機能液滴吐出ヘッド７２、Ｘ軸テーブル３２およびＹ軸テーブル３３を制御して、所定の液滴吐出条件および所定の移動条件でワークＷに描画を行う。

続いて、上記の液滴吐出装置１を用いて、表示装置であるカラーフィルターを製造する手順について説明する。
図９は、基板Ｓにおけるカラーフィルタ領域１５１の説明図である。上記液滴吐出装置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１５１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１５１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１５１においては、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）のセル（画素部）６が複数配列されている。

各画素部６においては、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、本実施形態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型等としてもよい。

図１０は、カラーフィルターの製造方法の説明図である。
このようなカラーフィルター領域１５１を形成するには、まず、図１０（ａ）に示すように、透明の基板Ｓの一方の面に対し、ブラックマトリクス１５２を形成する。このブラックマトリクス１５２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１５２の格子で囲まれる最小の表示要素、すなわちフィルタエレメント（凹部）１５３については、例えばＸ軸方向の幅を３０μｍ、Ｙ軸方向の長さを１００μｍ程度とする。このブラックマトリクスは充分な高さを有しており、インク吐出時の隔壁として機能する。

次に、上述した液滴吐出装置１における機能液滴吐出ヘッド７２から、図１０（ｂ）に示すようにインク受容層となる樹脂組成物を含有するインク滴１５４（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１５４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、インク滴の焼成を行い、図１０（ｃ）に示すようなインク受容層１６０とする。

続いて、機能液滴吐出ヘッド７２から、図１０（ｄ）に示すようにＲのインク滴１５４Ｒ（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１５４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。
このとき、機能液滴吐出ヘッド７２とワークＷである基板Ｓとはノズル列９４Ａ、９４Ｂが並ぶ方向（Ｘ軸方向）に相対移動しており、各フィルタエレメント（凹部）１５３に対しては、ノズル列９４Ａとノズル列９４Ｂとで隣り合う、もしくはその近傍のノズル９５からインク滴１５４が吐出される。

上述したように、ノズル列９４Ｂの第２吐出量分布は、供給口１２７の断面積を調整することでノズル列９４Ａの吐出量分布を補填する分布に設定されているため、各ノズル列９４Ａ、９４Ｂからの滴数が同一の場合は、各フィルタエレメント１５３に吐出されるインク滴１５４の量は略同一となり、滴数が多少異なった場合でも、誤差分散効果により、各フィルタエレメント１５３に吐出されるインク滴１５４の量のバラツキは抑制される。

次いで、インクの仮焼成を行い、図１０（ｅ）に示すようなＲ着色層１３４Ｒとする。以上の工程を、Ｇ着色層形成装置、Ｂ着色層形成装置においても繰り返し、図１０（ｆ）に示すように、Ｇ着色層１３４Ｇ、Ｂ着色層１３４Ｂを順次形成する。Ｒ着色層１３４Ｒ、Ｇ着色層１３４Ｇ、Ｂ着色層１３４Ｂを全て形成した後、これら着色層１３４Ｒ，１３４Ｇ，１３４Ｂを一括して焼成する

続いて、基板Ｓを平坦化し、かつ着色層１３４Ｒを保護するため、図１０（ｇ）に示すように各着色層やブラックマトリクス１５２を覆うオーバーコート膜（保護膜）１５６を形成する。このオーバーコート膜１５６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１３４Ｒの場合と同様に液滴吐出装置１を用いることもできる。
このようにして、カラーフィルターを製造することができる。

以上説明したように、本実施形態では、機能液滴吐出ヘッド７２に設けられたノズル列９４Ａ、９４Ｂの中、ノズル列９４Ｂがノズル列９４Ａの吐出量分布を補填する第２吐出量分布を有しているため、走査方向に並ぶ両ノズル列９４Ａ、９４Ｂのノズル９５からインク滴を吐出することにより、合計の吐出量を略均一にすることが可能になる。そのため、本実施形態では、いずれのノズル９５を用いた場合でも各フィルタエレメント１５３に略均等量でインク滴１５４を吐出することが可能となり、両端側に位置するノズル９５を使用しない等の製造効率の低下を招く事態を回避できるとともに、吐出量のばらつきに起因する筋状の濃淡むらの発生を目立たなくして、高品質のカラーフィルターを製造することができる。特に、本実施形態では、ビットマップデータを調整して、ノズル列９４Ａ、９４Ｂで隣り合うノズル９５を対で用いてインク滴１５４を吐出することによって、より均一の量でインク滴１５４を配置することができる。

加えて、本実施形態では、ノズル列９４Ｂの第２吐出量分布を、各ノズル９５に対応する圧電素子１２０の駆動波形等を制御するのではなく、供給口１２７の断面積を調整するというハード的に設定しているため、調整可能なノズル数に制限がなく、全てのノズル９５についてノズル９５毎の微調整を容易に実施することができる。

［液晶装置］
次に、上記カラーフィルターを備えた液晶装置（電気光学装置）の一実施形態を示す。図１１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１１中の符号１３０は液晶装置である。この液晶装置１３０は透過型のもので、一対のガラス基板１３１、１３２の間にＳＴＮ（Super Twisted Nematic）液晶等からなる液晶層１３３が挟持されてなるものである。

一方のガラス基板１３１には、その内面に上記カラーフィルタ１５５が形成されている。カラーフィルタ１５５は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色からなる着色層１３４Ｒ、１３４Ｇ、１３４Ｂ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１３４Ｒ（１３４Ｇ、１３４Ｂ）間には、ブラックマトリクス１５２が形成されている。そして、これらカラーフィルタ１５５およびブラックマトリクス１５２の上には、カラーフィルタ１５５やブラックマトリクス１５２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）１５６が形成されている。オーバーコート膜１５６の上には複数の電極１３７がストライプ状に形成され、さらにその上には配向膜１３８が形成されている。

他方のガラス基板１３２には、その内面に、カラーフィルタ１５５側の電極１３７と直交するようにして、複数の電極１３９がストライプ状に形成されており、これら電極１３９上には、配向膜１４０が形成されている。なお、前記カラーフィルタ１５５の各着色層１３４Ｒ、１３４Ｇ、１３４Ｂは、それぞれ各ガラス基板１３２上の電極１３９、１３７の交差する位置に配置されている。また、電極１３７、１３９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１３２とカラーフィルタ１５５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１３１、１３２間にはこれら基板１３１、１３２間の間隔（セルギャップ）を一定に保持するためスペーサ１４１が設けられている。さらに、これらガラス基板１３１、１３２間には液晶１３３を封入するためのシール材１４２が設けられている。

本実施形態の液晶装置１３０では、上記液滴吐出装置１を用いて製造されるカラーフィルター１５５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。

［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。

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。

例えば、上記実施形態では、機能液滴吐出ヘッド７２がノズル列を２列有する構成を例示したが、これに限定されるものではなく、３列以上のノズル列を有する構成であってもよい。この場合、ノズル列の少なくとも一つに、他のノズル列の吐出量分布（総和での吐出量分布）を補填する吐出量分布を設定すればよい。例えば一つのノズル列で他の全てのノズル列の吐出量分布を補填することが困難であれば、補填可能となる最小限の数のノズル列を吐出量分布補正用のノズル列とすればよい。

また、上記実施形態では、ノズル列９４Ｂの第２吐出量分布がノズル列９４Ａの吐出量分布を補填するものとして説明したが、特に複数の機能液滴吐出ヘッド７２を用いる場合には、当該複数の機能液滴吐出ヘッド７２における吐出量分布を平均したものを相殺する構成とすることが好ましい。
この場合、複数の吐出ヘッド毎に第２吐出量分布を設定することなく、複数の吐出ヘッドに対応する代表的な数値で第２吐出量分布を設定することが可能となり、吐出ヘッドの製造効率を向上させることができる。

また、上記実施形態では、第２吐出量分布を設定する方法として供給口１２７の幅Ｈを調整することにより断面積を調整する構成としたが、これに限られることなく、例えば、各供給口１２７内に出没自在なマイクロアクチュエータを設け、このマイクロアクチュエータの突出量に応じて断面積を調整する構成としてもよい。
この場合、インクの種類や温度等の変更に応じて容易に第２吐出量分布を変更・設定することが可能になり、製造効率の向上に寄与できる。

また、上記実施形態では、表示装置として液晶表示装置を例示したが、これに限定されるものではなく、他の表示装置、例えば有機ＥＬパネル等、画素部に塗布する機能性液体の量が表示品質に影響を及ぼす表示装置に広く適用可能である。

１…液滴吐出装置、 ６…画素部（セル）、 ７２…機能液滴吐出ヘッド（吐出ヘッド）、 ９４Ａ、９４Ｂ…ノズル列、 ９５…ノズル、 １２７…供給口、 １５３…フィルタエレメント（凹部）、 Ｓ…基板、 Ｗ…ワーク（基板）

Claims (7)

1. 機能性液体の液滴を吐出する複数のノズルを有するノズル列が複数配置された吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置であって、
   前記複数のノズル列の吐出量分布が均一となるように、前記複数のノズル列のうち、少なくとも一つは、他のノズル列の吐出量分布に対して補填する第２吐出量分布を有することを特徴とする液滴吐出装置。
2. 請求項１記載の液滴吐出装置において、
   前記吐出ヘッドは、複数のノズル毎に設けられ前記機能性液体を前記ノズルに導く複数の流路と、
   前記複数の流路のそれぞれに供給口を介して接続され前記機能性液体を貯留する液溜部とを有し、
   前記第２吐出量分布は、複数の前記ノズル毎に調整された前記供給口の断面積により設定されることを特徴とする液滴吐出装置。
3. 請求項１または２記載の液滴吐出装置において、
   前記第２吐出量分布は、複数の前記吐出ヘッドにおける吐出量分布を平均したものを補填するものであることを特徴とする液滴吐出装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の液滴吐出装置を用いて、前記ノズルから基材上に設けられた所定領域に前記機能性液体を配置してカラーフィルターを形成する工程を有することを特徴とするカラーフィルターの製造方法。
5. 機能性液体の液滴を吐出する複数のノズルを有するノズル列が複数配置された吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置の製造方法であって、
   前記複数のノズル列の吐出量分布が均一となるように、前記複数のノズル列のうち、少なくとも一つに、他のノズル列の吐出量分布に対して補填する第２吐出量分布を設定する工程を有することを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。
6. 請求項５記載の液滴吐出装置の製造方法において、
   前記吐出ヘッドは、複数のノズル毎に設けられ前記機能性液体を前記ノズルに導く複数の流路と、
   前記複数の流路のそれぞれに供給口を介して接続され前記機能性液体を貯留する液溜部とを有し、
   第２吐出量分布を設定する工程では、複数の前記ノズル毎に前記供給口の断面積を調整することを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。
7. 請求項５または６記載の液滴吐出装置の製造方法において、
   前記第２吐出量分布は、複数の前記吐出ヘッドにおける吐出量分布を平均したものを補填するものであることを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。

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