JP4126976B2 - 吐出装置及びその制御方法、吐出方法、マイクロレンズアレイの製造方法、並びに電気光学装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂等の液状粘性物を吐出する吐出装置及びその制御方法、この吐出装置を用いた吐出方法、及びこの吐出方法を利用したマイクロレンズアレイ、カラーフィルタ基板、並びに電気光学装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、液晶表示装置において、入射した光を画素領域に有効に利用するのに用いられているマイクロレンズアレイは、透明基板上に感光性樹脂をスピンコ−ト法で塗布した後、それをフォトリソグラフィ技術を利用してパターニングすることにより製造されている。ここで、例えばインクジェットプリンタ及びインクジェットプロッタ等で採用されている吐出方式で透明樹脂(液状粘性物)をマトリクス状に吐出した後、それを硬化させてマイクロレンズを形成すれば、マイクロレンズアレイの生産効率を大幅に向上させることができる。
【0003】
また、チップ間を光でつなぐための光インタコネクション装置にもマイクロレンズアレイが用いられており、このようなマイクロレンズアレイを製造するにあたっても、上記の吐出方式で透明樹脂をマトリクス状に吐出した後、それを硬化させてマイクロレンズを形成すれば、その生産効率を大幅に向上させることができる。しかも、上記の吐出方式によれば、金型及び後加工が不要であるため、各種光学部品を製造するのに適している。
【0004】
更に、液晶装置のカラーフィルタ基板において、着色層は従来、フォトリソグラフィ技術を用いて形成されているが、着色層も上記の吐出方式で製造すれば、カラーフィルタ基板の生産効率を向上させることができる。
【0005】
更に近年、蛍光性有機化合物を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子が注目されているが、この有機エレクトロルミネッセンス素子を製造するにあたって、従来は、メタルマスクを介しての部分蒸着によって蛍光性有機化合物層を所定領域に形成している。このため、高精細化、大面積化、生産効率の向上が困難であったが、このような蛍光性有機化合物層の形成にも上記の吐出方式を適用すれば、高精細化、大面積化、生産効率の向上が可能となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マイクロレンズアレイ等においては各マイクロレンズの間でレンズ特性にばらつきがないことが求められるが、吐出装置の全てのノズルの圧力発生素子に同一の駆動信号を印加する構成では、ヘッドの構造上、ノズル位置によって吐出される液状粘性物の重量、吐出スピード等にばらつきが生じるのを避けることができない。その結果、ムラが発生し、均一形状のマイクロレンズアレイ、又は、安定した特性のカラーフィルタ基板及び有機エレクトロルミネッセンス素子を形成できないという問題点がある。
【0007】
例えば、ヘッドに設けられている複数のノズルの間において、同一列内では、圧力発生素子アレイをヘッドの筐体に接着する方法や、ヘッドの筐体の各部の剛性の差等から、ノズル位置によって、吐出される液状粘性物の重量、吐出スピードにばらつきが発生する。また、異なる列間において、ヘッドの筐体の何れの位置に圧力発生素子アレイが接着されるか等によって発熱量の違い等が生じる結果、ノズル位置によって、吐出される液状粘性物の重量、吐出スピードにばらつきが発生する。このような同一列内ばらつきや列間ばらつきが限度を超えたものについてはヘッドとして使用しないことにより、このような要因による吐出装置における吐出量のムラ等をある程度、防止することは可能である。しかしながら、このような対策では、製造されたヘッドの検査段階でヘッドの歩留まりが低下することを避けることができない。また、同一の吐出装置においてヘッドを交換する場合もある。
【0008】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、例えばマイクロレンズ等を高い精度で形成することのできる吐出装置、吐出方法、及びそれを用いたマイクロレンズアレイ、カラーフィルタ基板、並びに電気光学装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、対象物に液状粘性物を吐出するための吐出装置において、複数のノズルに各々対応する複数の圧力発生素子を備えたヘッドと、複数の駆動パルスを含んでなる駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、前記複数の駆動パルスのうち、何れの駆動パルスを前記圧力発生素子に印加するかを規定する波形選択データを出力する制御手段と、前記複数の駆動パルスから所定の駆動パルスを選択して前記圧力発生素子に印加するスイッチ手段とを有し、前記駆動信号の異なる複数の周期に含まれる複数の駆動パルスは相違することを特徴とする。
本発明では、制御手段から出力された波形選択データに基づいて、スイッチ手段は、共通の駆動信号から所定の駆動パルスを選択して圧力発生素子に印加するので、液状粘性物のノズル間での重量ばらつきを補正できる。従って、各ノズルから液状粘性物を吐出させた場合、1ドット当たりの重量がノズル間でばらつかないので、高精度な吐出を行うことができる。
また、本発明は前記駆動信号の異なる複数の周期に含まれる複数の駆動パルスは相違する構成とすることで、液状粘性物の重量ばらつきをより高い精度で補正することができる。
ここで、前記対象物に前記液状粘性物を吐出する際、前記駆動信号の複数周期が前記液状粘性物を吐出させる動作の単位に設定されていても良い。
更に、前記対象物に前記液状粘性物を吐出する際、前記駆動信号の特定の第1周期に対する特定の周期の時間位置は、前記駆動信号の1周期を単位として調整可能であることが好ましい。
また、本発明において、前記対象物に前記液状粘性物を吐出する際、1つの前記圧力発生素子に対する前記駆動パルスの印加は、例えば、前記駆動信号の1周期内で行われる。
これに代えて、本発明では、前記対象物に前記液状粘性物を吐出する際、1つの前記圧力発生素子に対する前記駆動パルスの印加を、前記駆動信号の複数の周期に跨って行ってもよい。
本発明において、前記複数の駆動パルスはそれぞれ、前記液状粘性物を異なる重量で吐出可能な波形を備え、前記スイッチ手段は、前記波形選択データに基づいて、前記複数の駆動パルスから1つの駆動パルスを選択して所定の前記圧力発生素子に印加する。
これに代えて、本発明では、前記複数の駆動パルスはそれぞれ、前記液状粘性物を異なる重量で吐出可能な波形を備え、前記スイッチ手段は、前記波形選択データに基づいて、前記複数の駆動パルスから複数の駆動パルスを選択して所定の前記圧力発生素子に印加してもよい。
本発明において、前記制御手段は、例えば、前記複数の圧力発生素子に同一波形の駆動パルスを印加したときに前記複数のヘッドの各々から吐出される前記液状粘性物の重量ばらつきに対応するノズルデータを記録しておく記録部を備え、該記録部に記録されている前記ノズルデータに基づいて前記波形選択データを生成し、出力する。
本発明において、前記複数のヘッドは、例えば、前記圧力発生素子に同一波形の駆動パルスを印加したときに吐出される前記液状粘性物の重量に対応して複数にランク分けされ、該ランク分けされた結果が前記ノズルデータとして前記記録部に記録されている。
これに代えて、本発明では、前記ノズルデータが、前記複数のヘッドの各々について前記記録部に記録されている構成であってもよい。
本発明において、前記ヘッドには、該ヘッドに形成されている前記ヘッドについての前記ノズルデータが付与されるが、当該ノズルデータが前記重量ばらつきを計測したヘッド検査装置から前記ノズルデータが前記記録部に入力される構成等を採用することができる。
本発明に係る吐出装置の制御方法として、第1の駆動パルスを用いて液状粘性物を吐出する第一の工程と、吐出された前記液状粘性物の吐出重量の測定結果に基づいて、前記第1の駆動パルスを補正する第2の工程とを少なくとも有し、吐出装置の各ノズルから吐出される前記液状粘性物の吐出重量がほぼ均一になるまで前記第1の工程と前記第2の工程を繰り返すという手段を採用する。
また、本発明に係る吐出装置の制御方法において、前記ヘッドに形成されている前記複数のヘッドの各ノズルデータを決定するにあたっては、基準となる波形の駆動パルスを印加したときの吐出重量が目標重量からずれているときには、吐出重量が前記目標重量となる波形を決定する第1工程と、求めた波形の駆動信号を前記圧力発生素子に印加し、このときの吐出重量を計測する第2工程と、該吐出重量と前記目標重量とを比較して当該吐出重量と前記目標重量とが一致したときに前記ノズルデータを確定する第3工程とを有し、当該吐出重量が前記目標重量からずれているときには再度、前記第1工程、前記第2工程及び前記第3工程を繰り返す。
この場合、前記第1工程、第2工程及び前記第3工程を繰り返す上限回数を定めておき、当該上限回数まで前記第1工程、前記第2工程及び第3工程を繰り返しても前記ノズルデータを確定できない場合には、前記ヘッドを規格外品と判断することが好ましい。
本発明を適用した吐出装置は、 例えば前記対象物としての基板上に複数のマイクロレンズを形成するための樹脂を前記液状粘性物として吐出するマイクロレンズアレイの製造工程に用いることができる。
また、本発明を適用した電気光学装置の製造方法は、前記対象物としての基板上にカラーフィルタを形成するための樹脂を前記液状粘性物として吐出する工程を含むことを特徴としている。
更に、本発明を適用した吐出装置は、前記対象物としての基板上に電気光学物質を含む液を前記液状粘性物として吐出する電気光学装置の製造工程に用いることもできる。ここで、前記電気光学物質は、液晶の他、エレクトルミネッセンスを発生させるための蛍光性有機化合物等である。
【0010】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【0011】
〔吐出装置の全体構成〕
図1は、本発明の一実施形態による吐出装置の全体構成を示す概略斜視図である。図2は、図1に示した吐出装置の機能ブロック図である。図1に示すように、本実施形態の吐出装置1は、例えばインクジェット式吐出装置である吐出装置本体1Aとコンピュータ1Bとから構成されている。
【0012】
吐出装置本体1Aは、ヘッド10、X方向駆動軸4、X方向駆動モータ2、Y方向ガイド軸5、Y方向駆動モータ3、制御装置40、ステージ7、クリーニング機構部8、及び基台9を有している。また、コンピュータ1Bは、吐出装置本体1Aで対象物Wに対して何れの位置に液状粘性物を吐出するか等の吐出条件を入力可能なキーボード71を備えているとともに、このキーボード71又はFD等の記録媒体を介して入力された吐出条件を記録、保存しておく記録部72を備えており、この記録部72に記録されている吐出条件については、キーボード71等を介して選択、指示可能である。また、記録部72には、後述するように、ヘッド10に設けられている複数のノズル間での吐出重量のばらつきを補正するためのノズルデータも記録されている。
【0013】
ここで、ノズルデータは、ヘッド10毎に付与されているので、吐出装置1を組み立てる際に、作業者は、搭載するヘッド10に付されているノズルデータを、例えば、キーボード71を介して記録部72に入力する。また、ノズルデータがヘッド10にバーコード表示されている場合には、ノズルデータを光学的に読み取って記録部72に入力してもよい。更に、ノズルデータは、後述するように、各ヘッド10に形成されているヘッドの各々から液状粘性物を吐出させ、その重量を計測することによって定めれるものであるため、この重量ばらつきを計測してノズルデータを求めるヘッド検査装置(図示省略)から記録部72に直接、入力する構成であってもよい。
【0014】
吐出装置本体1Aにおいて、ヘッド10は、樹脂等の液状粘性物が貯蔵されたタンク(図示せず)からパイプ(液供給路)を介して供給された液状粘性物をそのノズルから吐出するためのものである。本実施形態においては、液状粘性物として樹脂等を扱うが、樹脂はプリンタ等で用いられているインクと比較して粘度がかなり高い。そこで、本実施形態ではタンク、パイプ、ヘッド10には、ヒータ(図示省略)が設けられており、液状粘性物を加温することにより粘度を下げて用いる。なお、本発明において使用される液状粘性物は粘性の高いものに限られず、例えばインクであったり、金属微粒子を含む液状体であってもよい。
【0015】
ステージ7は、液状粘性物が吐出される対象となる基板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はボールねじ等から構成され、端部にはX方向駆動モータ2が接続されている。X方向駆動モータ2はステッピングモータ等であり、制御装置40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、ヘッド10がX方向駆動軸4上をX方向に移動する。
【0016】
Y方向ガイド軸5もボールねじ等から構成されているが、基台9上の所定位置に固定されている。このY方向ガイド軸5上にはステージ7が配置されており、このステージ7はY方向駆動モータ3を備えている。Y方向駆動モータ3は、ステッピングモータ等であり、制御装置40からY軸方向の駆動信号がY方向駆動モータ3に供給されると、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。かかるX方向駆動モータ2及びY方向駆動モータ3を用いて、ヘッド10を基板W上の任意の場所に移動させるヘッド移動機構6が構成されている。
【0017】
図2において、吐出装置本体1Aの制御装置40は、コンピュータ1Bから吐出条件等を受信するインターフェイス43と、各種データの記録を行うRAM44と、各種データ処理を行うためのルーチン等を記録したROM45と、CPU等からなる装置本体側制御部46と、発振回路47と、ヘッド10に供給する駆動信号COMを発生させる駆動信号生成部48と、インターフェイス49とを備えている。インタ−フェース49は、ドットパターンデータに展開された吐出データをヘッド10に出力するとともに、駆動信号をヘッド移動機構6のX方向駆動モータ2及びY方向駆動モータ3に出力する。
【0018】
以上の構成の吐出装置1において、装置本体側制御部46とコンピュータ1Bとは、以下に説明するように、吐出装置1全体の制御手段12として機能する。吐出装置1において、コンピュータ1Bから送られた吐出条件は、インターフェイス43を介して吐出装置内部の受信バッファ44Aに保持される。受信バッファ44Aに保持されたデータは、コマンド解析が行われてから中間バッファ44Bへ送られる。中間バッファ44B内では、装置本体側制御部46によって中間コードに変換された中間形式としてのデータが保持され、液状粘性物の吐出位置等の情報を付加する処理が装置本体側制御部46によって実行される。次に、装置本体側制御部46は、中間バッファ44B内のデータを解析してデコード化した後、ドットパターンデータを出力バッファ44Cに展開し、記録させる。
【0019】
ヘッド10の1スキャン分に相当するドットパターンデータが得られると、このドットパターンデータは、インターフェイス49を介してヘッド10にシリアル転送される。出力バッファ44Cから1スキャン分に相当するドットパターンデータが出力されると、中間バッファ44Bの内容が消去されて、次の中間コード変換が行われる。
【0020】
ヘッド10は、後述する各ノズルから所定のタイミングで液状粘性物を吐出させるものであり、駆動信号生成部48で生成された駆動信号COMは、インターフェイス49を介してヘッド10に出力されている。また、ドットパターンデータに展開された吐出データSIは、発振回路47からのクロック信号CLKに同期してインターフェイス49を介してヘッド10に構成されているヘッド駆動回路11にシリアル出力される。ここで、ドットパターンデータに展開された吐出データSIには、ヘッド10に形成されている何れのノズルから液状粘性物を吐出するかを規定するノズル選択データが含まれているとともに、各ノズルから液状粘性物を吐出するのに何れの駆動パルスを用いるかを規定する波形選択データも含まれている。
【0021】
ヘッド駆動回路11は、第1シフトレジスタ13A、第2シフトレジスタ13B、第1ラッチ回路14A、第2ラッチ回路14B、デコーダ15、レベルシフタ16、スイッチ回路18(スイッチ素子18−1,18−2,…,18−N)、及び制御ロジック19を含んで構成されている。また、スイッチ回路18において、各スイッチ素子18−1,18−2,…,18−Nの出力側には圧力発生素子17(17−1,17−2,…,17−N)としての圧電振動子が接続されている。
【0022】
このヘッド駆動回路11において、制御装置40から出力されてきた吐出データ(SI)は、まず、「シリアル/パラレル変換手段」としての第1シフトレジスタ13A、及び第2シフトレジスタ13Bにシリアル伝送される。ここで、吐出データの上位ビットのデータが第2シフトレジスタ13Bに入力され、下位ビットのデータが第1シフトレジスタ13Aに入力される。
【0023】
シフトレジスタ13A,13Bには、「ラッチ手段」としての第1ラッチ回路14A及び第2ラッチ回路14Bがそれぞれ接続されている。吐出装置本体1Aからのラッチ信号(LAT)が各ラッチ回路14A,14Bに入力されると、ラッチ回路14A,14Bは、シフトレジスタ13A,13B各々によってパラレル変換された吐出データSIをそれぞれラッチする。従って、第1ラッチ回路14Aには吐出データSIの下位ビットのデータがラッチされ、第2ラッチ回路14Bには吐出データSIの上位ビットがラッチされる。ここで、第1シフトレジスタ13A及び第1ラッチ回路14A、第2シフトレジスタ13B及び第2ラッチ回路14Bが、それぞれ「記憶回路」を構成し、これら2個の記憶回路によって「記憶手段」が構成されている。
【0024】
各ラッチ回路14A,14Bでラッチされた吐出データSIは、デコーダ15に入力される。このデコーダ15は、制御ロジック19からの信号によって、2ビットの吐出データSIを4ビットの吐出データSIに翻訳する。従って、デコーダ15及び制御ロジック19によって「翻訳手段」が構成される。デコーダ15等によって翻訳された吐出データSIは、電圧増幅器たるレベルシフタ16によって、スイッチ回路18を駆動できる電圧、例えば数十ボルト程度の所定の電圧値まで昇圧される。所定の電圧値まで昇圧された吐出データSIは、「スイッチ手段」としてのスイッチ回路18に与えられる。スイッチ回路18において、各スイッチ素子18−1,18−2,…,18−Nの入力側には、駆動信号生成部48からの駆動信号COMが印加されており、各スイッチ素子18−1,18−2,…,18−Nの出力側には、圧力発生素子17(17−1,17−2,…,17−N)が接続されている。
【0025】
吐出データSIは、スイッチ回路18の動作を各スイッチ素子18−1,18−2,…,18−N毎に制御する。例えば、各スイッチ素子18−1,18−2,…,18−Nに加わる吐出データSIが「1」である期間中は、駆動信号COMが圧力発生素子17(17−1,17−2,…,17−N)に印加され、この駆動信号COM応じて圧力発生素子17は伸縮する。一方、各スイッチ素子18−1,18−2,…,18−Nに加わる吐出データSIが「0」の期間中は、圧力発生素子17への駆動信号COMの供給が遮断される。
【0026】
ここで、制御装置40からの吐出データSIは、例えば(10)、(01)等の如く、各ノズル毎に、上位のビット1及び下位のビット0の合計2ビットデータで構成されている。そして、全てのノズルについてのビット0のデータが第1シフトレジスタ13Aに入力され、全てのノズルについてのビット1のデータが第2シフトレジスタ13Bに入力される。
【0027】
各シフトレジスタ13A,13Bに入力された各ノズル毎の吐出データSIは、各ラッチ回路14A,14Bにラッチされて、デコーダ15に入力される。デコーダ15は、制御ロジック19からの信号に基づいて、2ビットの吐出データSIを4ビットの吐出データSIに翻訳する。そして、スイッチ回路18の各スイッチ素子18−1,18−2,…,18−Nに加わるビットデータが「1」の場合は、駆動信号COMが圧力発生素子17−1,17−2,…,17−Nに直接印加され、各圧力発生素子17−1,17−2,…,17−Nは駆動信号COMの信号波形に応じて変位する。逆に、各スイッチ素子18−1,18−2,…,18−Nに加わるビットデータが「0」の場合は、各圧力発生素子17−1,17−2,…,17−Nへの駆動信号COMが遮断され、各圧力発生素子17−1,17−2,…,17−Nは直前の電荷を保持する。
【0028】
〔ヘッド10の構成〕
図3は、図1に示した吐出装置のヘッドの構成を示す分解斜視図である。また、図4はヘッド10を説明するための図であって、(A)は図3に示すヘッドに形成されているアクチュエータの断面図であり、(b)は(a)に示したアクチュエータに用いた圧力発生素子に印加される駆動信号の基本波形図である。ヘッド10は、例えば、図3及び図4に示すように、ノズル形成板210、圧力発生室形成板220、及び振動板230を備えている。圧力発生室形成板220は、圧力発生室221、側壁(隔壁)222、リザーバ223、及び導入路224を備えている。圧力発生室形成板220はシリコン等の基板をエッチングすることにより圧力発生室221等が形成され、圧力発生室221は吐出直前の液状粘性物を貯蔵する空間になっている。側壁221は圧力発生室221間を仕切るように形成され、リザーバ223は液状粘性物を各圧力発生室221に充たすための流路になっている。導入路224は、リザーバ223から各圧力発生室221に液状粘性物を導入可能に形成されている。
【0029】
ノズル形成板210は、圧力発生室形成板220に形成された圧力発生室221の各々に対応する位置にノズル211が位置するよう、圧力発生室形成板220の一方の面に有機系又は無機系の接着剤で貼り合わされている。ノズル形成板210を貼り合わせた圧力発生室形成板220は、更に筐体225に納められてヘッド10を構成している。振動板230は、弾性変形可能な薄板から構成され、圧力発生室形成板220の他方の面に有機系又は無機系の接着剤で貼り合わされている。振動板230の各圧力発生室221の位置に対応する部分には、圧力発生素子17としての圧電振動子(PZT)が設けられている。
【0030】
ここで、圧力発生素子17は、縦振動横効果のPZTに限らず、撓み振動型のPZTでもよい。また、圧力発生素子17としては、圧電振動子に限らず、例えば磁歪素子等の他の素子を用いてもよい。また、ヒータ等の熱源によって液状粘性物を加熱させ、加熱により生じた気泡によって圧力を変化させる構成でもよい。要するに、外部から与えられる信号に応じて、後述する圧力発生室内に圧力変動を生じさせる素子であれば用いることができる。
【0031】
〔駆動パルスの基本波形〕
次に、図4(B)を参照して駆動信号COMを構成する駆動パルスの基本波形を説明する。図4(B)において、圧力発生素子17を作動させるための駆動信号COMは、基本的には、その電圧値が中間電位Vmからスタートした後(ホールドパルス311)、時刻T1から時刻T2まで最大電位VPSまで一定の傾きで上昇し(充電パルス312)、時刻T2から時刻T3まで最大電位VPSを所定時間だけ維持する(ホールドパルス313)。次に、時刻T3から時刻T4までの間に最低電位VLSまで一定の傾きで下降した後(放電パルス314)、時刻T4から時刻T5まで最低電位VLSを所定時間だけ維持する(ホールドパルス315)。そして、時刻T5から時刻T6までに電圧値は中間電位Vmまで一定の傾きで上昇する(充電パルス316)。
【0032】
従って、図4(A),(B)において、充電パルス312が圧力発生素子17に印加されると、圧力発生素子17は圧力発生室221の容積を膨張させる方に撓み、圧力発生室221に負圧を発生させる。その結果、メニスカスはノズル211から引っ込み、次に、放電パルス314を印加すると、圧力発生素子17は圧力発生室221の容積を収縮させる方向に撓み、圧力発生室221に正圧が発生する。その結果、ノズル211から液滴が吐出される。そして、ホールドパルス315が印加された後、充電パルス316を印加してメニスカスの振動を抑える。従って、例えば、最大電位VPSが高いほど、又は放電パルス314の傾きが急峻なほど、ノズル211から吐出される液状粘性物の1ドット当たりの重量が大きい。
【0033】
〔駆動信号生成部48の構成〕
次に、駆動信号生成部48について図5〜図7を参照して説明する。図5は、駆動信号生成部48の構成を示すブロック図である。図6は、駆動信号生成部48において駆動信号COMに含まれる駆動パルスを生成していく過程を示す説明図である。図7は、駆動信号生成部48においてデータ信号を用いてメモリに電位差(ΔV)を設定する場合の各信号のタイミングを示すタイミングチャートである。
【0034】
図5に示したように、駆動信号生成部48は、装置本体側制御部46からの信号を受け取って記録するメモリ81、このメモリ81の内容を読み出して一時的に保持する第1のラッチ82、この第1のラッチ82の出力と後述するもう一つの第2のラッチ84の出力とを加算する加算器83、第2のラッチ84の出力をアナログデータに変換するD/A変換器86、及び変換されたアナログ信号を駆動信号の電圧まで増幅する電圧増幅部88を備えるとともに、電圧増幅部88から出力された駆動信号に対する電流増幅器89をそれぞれ備えている。
【0035】
メモリ81は、駆動信号COMの波形を決める所定のパラメータを記録しておく波形データ記録部である。駆動信号COMの波形は、予め装置本体側制御部46から受け取った所定のパラメータにより決定される。即ち、駆動信号生成部48は、クロック信号801,802,803、データ信号830、アドレス信号810,811,812,813、リセット信号820、及びイネーブル信号840を受け取る。
【0036】
このように構成した駆動信号生成部48においては、図6に示すように、駆動信号COMの生成に先立って、装置本体側制御部46の電圧変化量を示すいくつかのデータ信号と、そのデータ信号のアドレスとがクロック信号801に同期して、駆動信号生成部48のメモリ81に出力される。データ信号830は、図7に示すように、クロック信号801を同期信号とするシリアル転送により、データをやり取りする構成になっている。
【0037】
即ち、装置本体側制御部46から所定の電圧変化量を転送する場合には、まず、クロック信号801に同期して複数ビットのデータ信号を出力し、その後、このデータを格納するアドレスをイネーブル信号840に同期してアドレス信号810〜813として出力する。メモリ81は、このイネーブル信号840が出力されたタイミングでアドレス信号を読み取り、受け取ったデータをそのアドレスに書き込む。アドレス信号810〜813は4ビットの信号であるため、最大16種類の電圧変化量をメモリ81に記録することができる。尚、データの上位のビットは符号として用いられている。なお、上記アドレス信号810〜813のビット数は4ビットに限定されるものではなく5ビット以上に設定しても良い。すなわち、アドレス信号810〜813のビット数をさらに増やすことにより、16種類を越える電圧変化量をメモリ81に記録することが可能となり、よって電圧変化量の設定幅を広げることができる。
【0038】
各アドレスA,B,…への電圧変化量の設定が終了した後、例えばアドレスBがアドレス信号810〜813に出力されると、最初のクロック信号802により、このアドレスBに対応した電圧変化量ΔV1が第1のラッチ回路82により保持される。この状態で、次にクロック信号803が出力されると、第2のラッチ回路84の出力に第1のラッチ回路82の出力が加算された値が、第2のラッチ回路84に保持される。即ち、図6に示すように、一旦、アドレス信号に対応した電圧変化量が選択されると、その後、クロック信号803を受けるたびに、第2のラッチ回路84の出力は、その電圧変化量に従って増減する。メモリ81のアドレスBに格納された電圧変化量ΔV1とクロック信号803の単位時間ΔTにより駆動波形のスルーレートが決まる。尚、増加か減少かは、各アドレスに格納されたデータの符号により決定される。
【0039】
図6に示した例では、アドレスAには、電圧変化量として値0、即ち、電圧を維持する場合の値が格納されている。従って、クロック信号802によりアドレスAが有効となると、駆動信号の波形は増減のないフラットな状態に保たれる。また、アドレスCには、駆動波形のスルーレートを決定するために、単位時間ΔT当たりの電圧変化量ΔV2が格納されている。従って、クロック信号802によりアドレスCが有効になった後は、この電圧ΔV2ずつ電圧が低下していくことになる。このように装置本体側制御部46からアドレス信号とクロック信号とを出力するだけで、駆動信号COMの波形を自由に制御でき、本実施形態では、駆動信号COMとして、図8に示すように、1吐出周期内に4つの駆動パルスを含んでなる駆動信号COMを生成する。
【0040】
図8は、本発明の一実施形態による吐出装置1で用いられる共通の駆動信号COMの波形、この駆動信号COMに含まれる各駆動パルスを圧力発生素子17に印加したときにノズル211から吐出される液状粘性物のドットの大小関係、及び吐出データSIに基づいて駆動信号COMから駆動パルスを1つ選択して圧力発生素子17に印加する方法を示す説明図である。また、図9は、(A),(B),(C),(D),(E)はそれぞれ、本実施形態の吐出装置で用いられる共通の駆動信号COMの波形、共通の駆動信号COMから第1駆動パルスを選択した際に圧力発生素子17に印加される信号の波形、共通の駆動信号COMから第2駆動パルスを選択した際に圧力発生素子17に印加される信号の波形、共通の駆動信号COMから第3駆動パルスを選択した際に圧力発生素子17に印加される信号の波形、及び共通の駆動信号COMから第4駆動パルスを選択した際に圧力発生素子17に印加される信号の波形を示す説明図である。
【0041】
図8に示すように、駆動信号COMには、1吐出周期内に4つの駆動パルスCOM1,COM2,COM3,COM4が含まれており、第1駆動パルスCOM1、第2駆動パルスCOM2、及び第3駆動パルスCOM3は、図4(B)を参照して説明した最大電位VPSが第1駆動パルスCOM1、第2駆動パルスCOM2、及び第3駆動パルスCOM3の順に低くなっている。このため、第1駆動パルスCOM1、第2駆動パルスCOM2、及び第3駆動パルスCOM3を同一の圧力発生素子17に印加した場合、ノズルから吐出される液状粘性物の1ドット当たりの重量は、「大」、「中」、「小」となる。
【0042】
従って、第1駆動パルスCOM1、第2駆動パルスCOM2、第3駆動パルスCOM3についてはそれぞれ、大ドットパルス、中ドットパルス、小ドットパルスとして表現することもできる。ここで、重量は「大」、「中」、「小」で例えば数%程度の差がある。尚、第4駆動パルスCOM4は、ノズル211付近の液状粘性物を微振動させて液状粘性物の粘度の増大や硬化を防止するためのものであり、この第4駆動パルスCOM4によっては液状粘性物が吐出されることはない。従って、第4駆動パルスCOM4は「微振動パルス」として表現可能である。
【0043】
次に、以上のように構成した駆動信号COMから第1駆動パルスCOM1(大ドットパルス)、第2駆動パルスCOM2(中ドットパルス)、第3駆動パルスCOM3(小ドットパルス)を選択して、ノズル間の吐出重量のばらつきを防止する方法を、図8及び図9等を参照しつつ説明する。ここで、図2を参照して説明したように、本実施形態では、デコーダ15からスイッチ回路18に加わる吐出データSIのビットが「1」の期間中には、駆動信号COMが圧力発生素子17に印加され、圧力発生素子17は駆動信号COMの波形に応じて伸縮する。一方、吐出データのビットが「0」の期間中には、圧力発生素子17への駆動信号COMの供給が遮断され、圧力発生素子17は直前の状態を保持する。従って、吐出データSIのビットを第1〜第4駆動パルスCOM1〜COM4の発生タイミングに同期させれば、第1〜第4駆動パルスCOM1〜COM4のうちいずれか1つを選択して圧力発生素子17に印加することができる。
【0044】
そこで、本実施形態では、同一の駆動パルスを印加した場合、平均より少なめに吐出されるノズル211、平均重量で吐出されるノズル211、及び平均より多めに吐出されるノズル211の間で吐出重量がばらつくのを解消するために、平均より少なめに吐出されるノズル211に対応する圧力発生素子17には第1駆動パルスCOM1(大ドットパルス)を、平均重量で吐出されるノズル211に対応する圧力発生素子17には第2駆動パルスCOM2(中ドットパルス)を、平均より多めに吐出されるノズル211に対応する圧力発生素子17には第3駆動パルスCOM3(小ドットパルス)をそれぞれ印加する。
【0045】
このような駆動方法を適用するにあたっては、詳しくは後述するが、ヘッド10に形成されている各圧力発生素子17に同一波形の駆動パルスを印加し、各ノズル211から吐出される液状粘性物の1ドット当たりの重量を予め計測しておく。そして、その計測結果から各ノズル211を、平均より少なめに吐出されるグループ、平均重量が吐出されるグループ、平均より多めに吐出されるグループに分け、そのグループ分け結果をノズルデータとしてコンピュータ1Bに入力しておく。ここで入力されたノズルデータは、コンピュータ1Bの記録部72に記録される。
【0046】
そして、コンピュータ1Bにおいて、対象物Wに対する液状粘性物の吐出パターンが指定されたとき、この吐出パターンは、記録部72に記録されていたノズルデータとともに、吐出装置本体1Aに吐出条件として出力される。そして、吐出装置本体1Aにおいて、装置本体側制御部46により吐出パターンがドットパターンデータに展開される際、吐出データSIには、ノズルデータに対応して駆動信号COMに含まれる駆動パルスCOM1〜COM4から何れの駆動パルスを印加するかを規定する波形選択データが付加される。ここで、波形選択データは、2ビットの吐出データ(00)、(01)、(10)、(11)として表され、この2ビットの吐出データは、デコーダ15によって4ビットデータに翻訳され、この4ビットのデータは、駆動信号COMに含まれる駆動パルスCOM1〜COM4の発生と同期させてある。
【0047】
例えば、2ビットのデータ(00)は、デコーダ15によって4ビットデータ(1000)にデコードされる結果、このデータに対応するノズル211を駆動する圧力発生素子17には、図9(B)に示すように、第1駆動パルスCOM1のみが印加される。また、2ビットのデータ(01)は、デコーダ15によって4ビットデータ(0100)に翻訳(デコード)される結果、このデータに対応するノズル211を駆動する圧力発生素子17には、図9(C)に示すように、第2駆動パルスCOM2のみが印加される。
【0048】
更に、2ビットのデータ(10)は、デコーダ15によって4ビットデータ(0010)にデコードされる結果、このデータに対応するノズル211を駆動する圧力発生素子17には、図9(D)に示すように、第3駆動パルスCOM3のみが印加される。更にまた、2ビットのデータ(11)は、デコーダ15によって4ビットデータ(0001)に翻訳(デコード)される結果、このデータに対応するノズル211を駆動する圧力発生素子17には、図9(E)に示すように、第4駆動パルスCOM4のみが印加される。
【0049】
このように、各駆動パルスCOM1〜COM4毎に1ビットのデータを割り当てて吐出データSIを構成すれば、各ビットの値によって所望の駆動パルスCOM1〜COM4のみを選択することができる。従って、本実施形態では、同一の駆動パルスを印加した場合、平均より少なめに吐出されるノズル211に対応する圧力発生素子17に第1駆動パルスCOM1(大ドットパルス)を、平均重量で吐出されるノズル211に対応する圧力発生素子17には第2駆動パルスCOM2(中ドットパルス)を、平均より多めに吐出されるノズル211に対応する圧力発生素子17には第3駆動パルスCOM3(小ドットパルス)を印加することができるので、各ノズル211から吐出される液状粘性物の1ドット当たりの重量を平均化することができる。それ故、後述するマイクロレンズアレイ等を製造したときでも、各マイクロレンズのレンズ特性にばらつきが発生しない。
【0050】
〔ノズルデータの決定方法〕
次に、図10及び図11を参照して、ヘッド検査装置において、ヘッドの各々のノズルデータを決定する方法を説明する。尚、この検査装置には、CPU、RAM、及びROM等が搭載されており、ROMに格納されているプログラムに従って、以下の工程が行われる。
【0051】
図10は、ノズルデータを決定する手順を示すフローチャートである。また、図11は、図10に示す手順でノズルデータを決定するのに用いるテーブルの説明図であり、最高電圧の異なる各種波形の駆動パルスと、この駆動パルスを圧力発生素子に印加したときにヘッドから吐出される液状粘性物の重量との関係を示している。本実施形態では、図10に示す各工程を行う前に、図11に示すように、最高電圧VHが19.2Vから20.8Vまで0.2V刻みで異なる各種波形の駆動パルスと、駆動パルスを圧力発生素子に印加したときにノズル211から吐出される液状粘性物の重量との関係を示すテーブルを作成しておく。
【0052】
そして、図10において、ノズルデータの決定作業を開始した際には、後述する繰り返し数を示す変数nを「1」に設定する等、各パラメーターを初期化する(ステップST1)。次に、圧力発生素子に最高電圧VHが、例えば、20.0Vの波形の駆動パルスを印加して、そのときヘッドから吐出される重量Iwを計測する(ステップST2)。次に、ステップST3で吐出重量Iwが10.0ng(目標重量)であるか否かを確認し、吐出重量Iwが10.0ngである場合には、ノズルIDを「5」と確定する(ステップST4)。
【0053】
これに対して、ステップST3で吐出重量Iwが、目標重量の10.0ngからずれていると判断された場合には、図11に示すテーブルから最高電圧VHが20Vの列で、該当する吐出重量IwのノズルIDを見つけ、このノズルIDで吐出重量Iwが、目標重量の10.0ngとなる最高電圧VHを見つける(ステップST5:第1工程)。例えば、ステップST2で圧力発生素子に最高電圧VHが20Vの波形の駆動パルスを印加したときヘッドから吐出される重量Iwが9.6ngであった場合、最高電圧VHが20Vの列で、吐出重量Iwが9.6のノズルIDは「3」であるので(枠Bを参照)、このノズルIDで吐出重量Iwが10.0ngとなる最高電圧VHを20.4Vと決定する(枠Cを参照)。
【0054】
次に、最高電圧VHが20.4Vの波形の駆動パルスを圧力発生素子に印加し、そのときヘッドから吐出される重量Iwを計測する(ステップST6:第2工程)。次に、ステップST7で吐出重量Iwが、目標重量の10.0ngであるか否かを確認し、吐出重量Iwが10.0ngである場合には、ノズルIDを例えば「3」と確定する(ステップST8:第3工程)。これに対して、ステップST7でも吐出重量Iwが、目標重量の10.0ngでないと判断された場合には、ステップST9で繰り返し数nがSであるか否かを確認し、繰り返し数nがSでない場合には、繰り返し数nを1だけ繰り上げて(ステップST10)、再度、ステップST5に戻る。
【0055】
そして、圧力発生素子に最高電圧VHが20.4Vの波形の駆動パルスを印加したにもかかわらず、ヘッドから吐出される重量Iwが9.8ngであった場合、最高電圧VHが20.4Vの列で、吐出重量Iwが9.8のノズルIDは「2」であるので(枠Dを参照)、このノズルIDで吐出重量Iwが10.0ngとなる最高電圧VHを20.6Vと決定する(枠Dを参照)。
【0056】
次に、求めた最高電圧VHが20.6Vの波形の駆動パルスを圧力発生素子に再度、印加し、そのときヘッドから吐出される重量Iwを計測する(ステップST6)。次に、ステップST7で吐出重量Iwが10.0ngであるか否かを確認し、吐出重量Iwが10.0ngである場合には、ノズルIDを例えば「2」と確定する(ステップST8)。これに対して、ステップST7で吐出重量Iwが10.0ngでないと判断された場合には、ステップST9で繰り返し数nがSであるか否かを確認し、繰り返し数nがSでない場合には、繰り返し数nを1だけ繰り上げて、再度ステップST5に戻り、同様な工程を繰り返す。
【0057】
尚、ステップST10で繰り返し数nがSである場合には、ステップST11でヘッドを規格外品であると判断し(ステップST11)、ノズルデータの決定作業を終了する(ステップST12)。従って、定数Sは、繰り返し数nの上限を規定することになる。このようにして、1つのヘッド10に形成されている複数のノズル211の各々についてノズルIDを求め、このノズルIDに対応する最高電圧VHの波形を有する駆動パルス(図8及び図9を参照)を圧力発生素子に印加すれば、全てのノズル211から10.0ngの液状粘性物を吐出することができる。
【0058】
ここで、ノズルID自身をノズルデータとして用いてもよいが、本実施形態では、図8及び図9を参照して説明したように、最高電圧VHが異なる3つの駆動パルスCOM1,COM2,COM3を含む駆動信号COMを用いている。従って、図11に示すように、ノズルID「1」〜「9」をグループ1、2、3にグループ分けし、グループ1、2、3のうち、何れのグループに属するかをノズルデータとして用いる。従って、ノズルIDが「1」〜「3」のノズル211については、同一の駆動パルスを印加した場合、平均より少なめに吐出されるとして、グループ1にランク分けされ、このグループ1に属するヘッドは、最高電圧VHが20.6Vの第1駆動パルスCOM1(大ドットパルス)で駆動される。
【0059】
また、図11に示すように、ノズルIDが「4」〜「6」のノズル211については、同一の駆動パルスを印加した場合、平均重量で吐出されるとして、グループ2にランク分けされ、このグループ2に属するヘッドは、最高電圧VHが20.0Vの第2駆動パルスCOM2(中ドットパルス)で駆動される。更に、図11に示すように、ノズルIDが「7」〜「9」のノズル211については、同一の駆動パルスを印加した場合、平均より多めに吐出されるとして、グループ3にランク分けされ、このグループ3に属するヘッドは、最高電圧VHが19.4Vの第3駆動パルスCOM3(小ドットパルス)で駆動される。
【0060】
〔その他の実施の形態〕
尚、上記実施形態では、駆動信号の1周期内に吐出用の駆動パルスとして、3つの駆動パルスCOM1,COM2,COM3を含む駆動信号COMを用いたが、パルスの数については、3つに限定されるものではない。例えば、1周期内に9つのパルスを含む駆動信号COMを用いてもよい。この場合、ノズル211をグループ分けせず、各ノズル211に付与されたノズルID(「1」〜「9」)自身をノズルデータとして用いれば、個々のノズル211の特性により合致した駆動パルスを印加することができるので、ノズル間での吐出重量のばらつきをより確実に解消することができる。
【0061】
また、上記実施形態では、駆動信号COMの1周期内において、それに含まれる3つの駆動パルスCOM1,COM2,COM3から1つのパルスを選択する構成であったが、ノズルデータに基づいて複数の駆動パルスを選択してドットを吐出してもよい。更に、上記実施形態では、駆動信号COMの1周期内において3つの駆動パルスCOM1,COM2,COM3から1つのパルスを選択する構成であったが、図12に示すように、駆動信号COMの複数の周期、例えば、2つの周期に跨って1つのパルス、又は複数のパルスを選択して、ドットを吐出する構成であってもよい。図12は、本発明の他の実施形態による吐出装置で用いる駆動信号の波形を示す説明図である。
【0062】
更に、図12に示した例では、駆動信号COMの1周期分の時間に含まれる駆動パルスCOM1〜COM4の波形は、隣接する2つの周期の波形を重ね合わせると一致する波形であった。しかしながら、駆動信号COMの1周期分の時間に含まれるパルスの波形を駆動信号COMの周期毎に変化させる構成であっても良い。図13は、駆動信号COMの周期毎にパルス波形を変化させる駆動信号COMの波形の一例として、隣接する2つの周期の間でパルス波形を変化させた駆動信号COMの波形を示す説明図である。なお、このように2つの周期の間でパルス波形を変化させるだけではなく、さらに多周期に亘ってパルス波形を変化させるようにしても良いことは勿論である。
【0063】
図13に示した例では、時刻t1〜t2の期間T10における駆動信号COMの波形は、図12に示した波形と同一の波形、つまり駆動パルスCOM1〜COM4が含まれる波形である。しかしながら、時刻t2〜t3の期間T11における駆動信号COMの波形は期間T10における駆動信号COMの波形とは相違し、駆動パルスCOM5〜駆動パルスCOM8を含む波形となっている。前述した通り、第1駆動パルスCOM1〜第3駆動パルスCOM3は、最大電位VPSが第1駆動パルスCOM1、第2駆動パルスCOM2、及び第3駆動パルスCOM3の順に低く設定され、COM4はノズル211付近の液状粘性物を微振動させて液状粘性物の粘度の増大や硬化を防止するためのものであった。ところが、図13に示した駆動パルスCOM5〜駆動パルスCOM7はその最大電位VPSが、第1駆動パルスCOM1〜第3駆動パルスCOM3のように順に低くなるような規則性は持たず、それとは異なった規則性を波形形状に持たせたり、任意の波形形状に設定されている。
【0064】
このように、駆動信号COMの1周期毎に駆動信号COMの波形を異ならせるのは、各ノズル211から吐出されるドットの吐出重量のばらつきを高精度に補正して安定な吐出量を確保するとともに、吐出重量の分解能を向上させるためである。つまり、図12に示した駆動信号COMを用いる場合であって、複数の周期に亘って同一のパルスを選択したときには、大ドットパルス、中ドットパルス、又は小ドットパルス各々の整数倍の吐出重量しか得ることができない。また、図12に示した駆動信号COMを用いる場合であって、周期毎に異なるパルスを選択したときには、大ドットパルス、中ドットパルス、及び小ドットパルスの組み合わせで得られる吐出重量しか得られず、ノズル間での吐出重量のばらつきを補正するとともに、分解能の向上を図る上で十分ではない。
【0065】
これに対して、本実施形態では、図13に示したように、駆動信号COMの1周期毎に波形の異なる駆動信号COMを生成し、大ドットパルス、中ドットパルス、又は小ドットパルスで吐出される重量以外の重量を吐出できるようにしている。複数の周期に含まれるパルスの何れを選択するかは、予め測定したノズルの吐出重量のばらつきに応じて設定する。このために、ノズルの吐出重量のばらつきを安定して高精度に補正することが可能となる。
【0066】
また、複数の周期で任意のパルスを選択した場合には、吐出重量の組み合わせの種類が増大するため、分解能を向上させることができる。更に、図13に示した例においても、期間T10内に含まれる3つの駆動パルスCOM1,COM2,COM3から複数のパルスを選択し、また、期間T11内に含まれる3つの駆動パルスCOM5,COM6,COM7から複数のパルスを選択してドットを吐出するようにしても良い。以上のように、パルスの組み合わせをノズル重量のばらつきに応じて変更することにより、各ノズルの吐出重量を安定に且つ高精度で補正することができ、その結果としてマイクロレンズ等を高い精度で形成することができる。
【0067】
更に、図13に示したように、期間T10及び期間T11各々で1つ(又は複数)づつパルスを選択して液状粘性物を吐出する場合においては、期間T10の駆動信号COMを基準として、期間T10に含まれる駆動パルスCOM1〜COM3とは異なる駆動パルスCOM5〜COM7を含む期間T11の時間位置を制御するようにしてもよい。つまり、例えばヘッドを一定の速度で移動させつつ各ノズルから液状粘性物を吐出させる場合においては、期間T10に対して期間T11の時間位置を調整することにより、各期間において吐出される液状粘性物の吐出位置を異ならせることができる。その結果として、液状粘性物の吐出領域に対してほぼむらが無く均一に液状粘性物を吐出させることができるため、高精度のカラーフィルタ、マイクロレンズ等を製造する上で好適である。更に、図12及び図13に示した例では、駆動信号COMの1周期を液状粘性物を吐出させる動作の単位としていたが、駆動信号COMの複数周期(例えば、図13に示した期間T10と期間T11)を合わせた期間を液状粘性物を吐出させる動作の単位とするようにしても良い。
【0068】
[吐出装置の使用例1]
図14及び図15はそれぞれ、図1に示す吐出装置1を用いて製造した光インタコネクション装置用のマイクロレンズアレイの説明図である。吐出装置1において、図14及び図15に示す透明基板からなる対象物Wの所定の位置にヘッド10から感光性の透明樹脂(液状粘性物)を吐出した後、紫外線硬化させて、透明基板上の所定位置に所定の大きさのマイクロレンズDを形成すれば、光インタコネクション装置用のマイクロレンズアレイ100A、100Bを製造することができる。
【0069】
ここで、図14に示すマイクロレンズアレイ100Aでは、マイクロレンズDがX方向及びY方向にマトリクス状に配列されている。また、図15に示すマイクロレンズアレイ100Bでは、マイクロレンズDがX方向及びY方向に不規則に分散して形成されている。尚、マクロレンズアレイは、光インタコネクション装置の他、液晶パネルにも用いられているが、この液晶装置用のマイクロレンズを製造するにあたっても、本発明を適用した吐出装置を用いれば、フォトリソグラフィ技術を用いる必要がないので、マイクロレンズアレイの生産効率を向上することができる。
【0070】
[吐出装置の使用例2]
図16は、図1に示す吐出装置1を用いて製造したカラーフィルタ基板を用いた液晶装置の構成を模式的に示す断面図であり、図17(A),(B)はそれぞれ、カラーフィルタ基板における各色の配置を示す説明図である。図16において、液晶装置300では、例えば、カラーフィルタ基板350とTFTアレイ基板360とが所定の間隙を介して貼り合わされ、かつ、これらの基板間には電気光学物質としての液晶370が封入されている。TFTアレイ基板360において、透明基板361の内側の面には、画素スイッチング用のTFT(図示せず)及び画素電極362がマトリクス状に配置され、その表面に配向膜363が形成されている。これに対して、カラーフィルタ基板350において、透明基板351には、画素電極362に対向する位置にR、G、Bのカラーフィルタ層320R、320G、320Bが形成され、その表面に平坦化膜353、対向電極354、及び配向膜355が形成されている。
【0071】
カラーフィルタ基板350において、カラーフィルタ層320R、320G、320Bは、周りが1段又は段付きのバンク352で囲まれ、このバンク352の内側に形成されている。ここで、カラーフィルタ層320R、320G、320Bは、図17(A)に示すデルタ配列、又は図17(B)に示すストライプ配列等、所定のレイアウトに配置される。
【0072】
このような構成のカラーフィルタ基板350を製造するにあたっては、まず、透明基板351の表面にバンク352を形成した後、図1等を参照して説明した吐出装置1を用いて、各バンク352の内側に所定色の樹脂(液状粘性物)を供給した後、紫外線硬化又は熱硬化させて、カラーフィルタ層320R、320G、320Bを形成する。従って、フォトリソグラフィ技術を用いずにカラーフィルタ層320R、320G、320Bを形成できるので、カラーフィルタ基板350の生産性を向上することができる。
【0073】
[吐出装置の使用例3]
図18は、有機エレクトロルミネッセンスを利用した表示装置において、各画素を構成する有機エレクトロルミネッセンス素子の構成を模式的に示す部分断面図である。この図18に示す発光装置400では、基板401上に表示素子412が形成され、その上に封止部(図示略)が形成されている。基板401は、ガラス等からなる透明な基体403上に、回路素子部404が形成された構成となっている。
【0074】
上記回路素子部404では、基体401上にシリコン酸化物からなる下地保護膜405が形成され、この下地保護膜405上に、多結晶シリコンからなる島状の半導体膜406が形成されている。回路素子部404には、以下の構成を有する薄膜トランジスタ407が形成されている。半導体膜406には、ソース領域406aおよびドレイン領域406bが高濃度Pイオン打ち込みにより形成されている。また、Pイオンが導入されていない部分はチャネル領域406cとなっている。
【0075】
回路素子部404には、下地保護膜405および半導体膜406を覆う透明なゲート絶縁膜408が形成され、このゲート絶縁膜408上にはAl、Mo、Ta、Ti、W等からなるゲート電極409が形成され、このゲート電極409およびゲート絶縁膜408上には透明な第1層間絶縁膜410と第2層間絶縁膜411が形成されている。ゲート電極409は、半導体膜406のチャネル領域406cに対応する位置に設けられている。
【0076】
第1および第2層間絶縁膜410,411には、半導体膜406のソース、ドレイン領域406a、406bにそれぞれ接続されるコンタクトホール412、413が形成されている。第2層間絶縁膜411に形成されたコンタクトホール412は、第2層間絶縁膜411上に設けられた画素電極414に接続されている。第1層間絶縁膜410に形成されたコンタクトホール413は、電源線415に接続されている。
【0077】
表示素子402は、複数の画素電極414と、その上に設けられた発光素子部416と、その上に設けられた陰極417(対向電極)とを備えている。画素電極414は、例えばITOから形成され、平面視略矩形にパターニングされて形成されている。この画素電極414の厚さは、50〜200nmの範囲が好ましく、特に150nm程度が望ましい。発光素子部416は、画素電極414上にそれぞれ形成された機能層418と、各機能層418を区画するバンク部419とを主体として構成されている。
【0078】
上記機能層418は、画素電極414上に積層された正孔注入/輸送層418aと、正孔注入/輸送層418a上に隣接して形成された発光層418bとから構成されている。この機能層418を、本発明を適用した吐出装置を用いて形成する。正孔注入/輸送層418aは、発光層418bの発光効率、寿命等の素子特性を高めるためのもので、正孔を発光層418bに注入する機能を有するとともに、正孔を正孔注入/輸送層418a内部において輸送する機能を有する。正孔注入/輸送層418aの材料としては、例えばポリエチレンジオキシチオフェン等のポリチオフェン誘導体とポリスチレンスルホン酸等の混合物を用いることができる。
【0079】
発光層418bは、正孔注入/輸送層418aから注入された正孔と、陰極417から注入される電子とが再結合し、発光が得られるようになっている。なお、発光層418bは、赤色発光層Rと緑色発光層Gと青色発光層Bとから構成されている。この発光層418bの材料としては、有機発光材料、例えばトリス(8−キノリノール)アルミニウム錯体(Alq)等を用いることができる。
【0080】
無機物バンク部419は、基板401側に位置する無機物バンク層419a(第1バンク層)と、基板401から離れて位置する有機物バンク層419b(第2バンク層)とが積層されて構成されている。無機物バンク層419aの一部、および有機物バンク層419bの一部は、画素電極414の周縁部上に形成されている。すなわち、無機物バンク層419aは、画素電極414の周縁部に平面的に重なるように形成されている。有機物バンク層419bも同様に、画素電極414の周縁部に平面的に重なる位置に形成されている。無機物バンク層419aは、有機物バンク層419bよりも画素電極414の中央側に達するように形成されている。
【0081】
上記無機物バンク層419aは、例えば、SiO2、TiO2等の無機材料からなることが好ましい。この無機物バンク層419aの厚さは、50〜200nmの範囲が好ましく、特に150nm程度が望ましい。有機物バンク層419bは、耐熱性、耐溶媒性のある材料、例えばアクリル樹脂、ポリイミド樹脂等から形成されている。この有機物バンク層419bの厚さは、0.1〜3.5μmの範囲が好ましく、特に2μm程度が望ましい。
【0082】
[吐出装置の使用例4]
図19は、有機エレクトロルミネッセンスを利用した表示装置において、各画素を構成する有機エレクトロルミネッセンス素子の他の構成を模式的に示す部分断面図である。この図19に示すように、本有機EL装置Eは、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)が配置された基板502側から光を取り出す形態のものである。
【0083】
本有機EL装置Eは、基板502と基板502上に設けられた発光素子(有機EL素子)503とTFT504とを有している。発光素子503は、インジウム錫酸化物(ITO:Indium Tin 0xide)等の透明電極材料からなる画素電極(陽極)523と、該画素電極523から正孔を輸送可能な正孔輸送層570と、有機発光材料を含む有機発光層560と、該有機発光層560の上面に設けられている電子輸送層550と、該電子輸送層550の上面に設けられているアルミニウム(Al)やマグネシウム(Mg)、金(Au)、銀(Ag)、カルシウム(Ca)等からなる対向電極(陰極)522とを有している。そして、有機発光層560、正孔輸送層570等を、本発明を適用した吐出装置を用いて形成する。
【0084】
TFT504は、SiO2を主体とする下地保護層581を介して基板502の表面に設けられている。このTFT504は、下地保護層581の上層に形成されたシリコン層541と、該シリコン層541を覆うように下地保護層581の上層に設けられたゲート絶縁層582と、該ゲート絶縁層582の上面のうちシリコン層541に対向する部分に設けられたゲート電極542と、該ゲート電極542を覆うようにゲート絶縁層582の上層に設けられた第1層間絶縁層583と、上記ゲート絶縁層582及び第1層間絶縁層583にわたって開孔するコンタクトホールを介してシリコン層541と接続するソース電極543と、ゲート電極542を挾んでソース電極543と対向する位置に設けられ、ゲート絶縁層582及び第1層間絶縁層583にわたって開孔するコンタクトホールを介してシリコン層541と接続するドレイン電極544と、ソース電極543及びドレイン電極544を覆うように第1層間絶縁層583の上層に設けられた第2層間絶縁層584とを備えている。
【0085】
そして、第2層間絶縁層584の上面に画素電極523が配置され、画素電極523とドレイン電極544とは、第2層間絶縁層584に設けられたコンタクトホール523aを介して接続されている。また、第2層間絶縁層584の表面のうち発光素子(有機EL索子)が設けられている以外の部分と対向電極522との間には、合成樹脂などからなるバンク層521が設けられている。
【0086】
なお、シリコン層541のうち、ゲート絶縁層582を挟んでゲート電極542と重なる領域がチャネル領域とされている。また、シリコン層541のうち、チャネル領域のソース側にはソース領域が設けられている一方、チャネル領域のドレイン側にはドレイン領域が設けられている。このうち、ソース領域が、ゲート絶縁層582と第1層間絶縁層583とにわたって開孔するコンタクトホールを介してソース電極543に接続されている。一方、ドレイン領域が、ゲート絶縁層582と第1層間絶縁層583とにわたって開孔するコンタクトホールを介して、ソース電極543と同一層からなるドレイン電極544に接続されている。画素電極523は、ドレイン電極544を介してシリコン層541のドレイン領域に接続されている。
【0087】
本例では、TFT504が設けられている基板502側から発光光を取り出す構成であるため、基板502は透明あるいは半透明であるものが好ましく、この場合の基板材料としてはガラスや石英、樹脂等の透明度の高い(つまり光透過率が高い)ものが用いられる。
また、基板に色フィルター膜や発光性物質を含む色変換膜あるいは誘電体反射膜を配置して、発光色を制御するようにしてもよい。
【0088】
一方、発光層からの発光光をTFTが設けられている基板とは反対側から取り出す構成とすることも可能である。発光光を基板とは反対側から取り出す構成とする場合、基板502は不透明であってもよく、その場合、アルミナ等のセラミック、ステンレス等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができる。
【0089】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、制御手段から出力された波形選択データに基づいて、スイッチ回路は、共通の駆動信号から所定の駆動パルスを選択して圧力発生素子に印加するので、液状粘性物のノズル間での重量ばらつきを補正できる。従って、各ノズルから液状粘性物を吐出させた場合、1ドット当たりの重量がノズル間でばらつかないので、例えばマイクロレンズ等を高い精度で形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態による吐出装置の全体構成を示す概略斜視図である。
【図2】 図1に示した吐出装置の機能ブロック図である。
【図3】 図1に示した吐出装置のヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図4】 ヘッド10を説明するための図であって、(A)は図3に示すヘッドに形成されているアクチュエータの断面図であり、(b)は(a)に示したアクチュエータに用いた圧力発生素子に印加される駆動信号の基本波形図である。
【図5】 駆動信号生成部48の構成を示すブロック図である。
【図6】 駆動信号生成部48において駆動信号COMに含まれる駆動パルスを生成していく過程を示す説明図である。
【図7】 駆動信号生成部48においてデータ信号を用いてメモリに電位差を設定する場合の各信号のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図8】 本発明の一実施形態による吐出装置1で用いられる共通の駆動信号COMの波形、この駆動信号COMに含まれる各駆動パルスを圧力発生素子17に印加したときにノズル211から吐出される液状粘性物のドットの大小関係、及び吐出データSIに基づいて駆動信号COMから駆動パルスを1つ選択して圧力発生素子17に印加する方法を示す説明図である。
【図9】 (A),(B),(C),(D),(E)はそれぞれ、図1に示す吐出装置で用いた共通の駆動信号の波形、共通の駆動信号から第1駆動パルスを選択した際に圧力発生素子に印加される駆動信号の波形、共通の駆動信号から第2駆動パルスを選択した際に圧力発生素子に印加される駆動信号の波形、共通の駆動信号から第3駆動パルスを選択した際に圧力発生素子に印加される駆動信号の波形、及び共通の駆動信号から第4駆動パルスを選択した際に圧力発生素子に印加される駆動信号の波形を示す説明図である。
【図10】 複数のヘッドの各々にノズルデータを決定する手順を示すフローチャートである。
【図11】 図10に示す手順でノズルデータを決定するのに用いるテーブルの説明図である。
【図12】 本発明の他の実施形態による吐出装置で用いる駆動信号の波形を示す説明図である。
【図13】 駆動信号COMの周期毎にパルス波形を変化させたときの駆動信号COMの波形の一例を示す説明図である。
【図14】 マイクロレンズアレイの第1例の説明図である。
【図15】 マイクロレンズアレイの第2例の説明図である。
【図16】 カラーフィルタ基板を用いた液晶装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図17】 (A)、(B)はそれぞれ、図15に示すカラーフィルタ基板における各色の配置を示す説明図である。
【図18】 有機エレクトロルミネッセンスを利用した表示装置において、各画素を構成する有機エレクトロルミネッセンス素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図19】 有機エレクトロルミネッセンスを利用した表示装置において、各画素を構成する有機エレクトロルミネッセンス素子の他の構成を模式的に示す部分断面図である。
【符号の説明】
1……吐出装置
1A……装置本体
1B……コンピュータ(制御手段)
2……X方向駆動モータ
3……Y方向駆動モータ
4……X方向駆動軸
5……Y方向ガイド軸
6……ヘッド移動機構
7……ステージ
8……クリーニング機構部
9……基台
10……ヘッド
11……ヘッド駆動回路
40……制御装置
43……インターフェイス
44……RAM
45……ROM
48……駆動信号生成部
49……インターフェイス
100A,100B……マイクロレンズアレイ
CLK……クロック信号
COM……駆動信号
COM1〜COM8……駆動パルス
D……マイクロレンズ
SI……吐出データ
W……対象物
Claims (19)
- 対象物に液状粘性物を吐出するための吐出装置において、
複数のノズルに各々対応する複数の圧力発生素子を備えたヘッドと、
複数の駆動パルスを含んでなる駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、
前記複数の駆動パルスのうち、何れの駆動パルスを前記圧力発生素子に印加するかを規定する波形選択データを出力する制御手段と、
前記複数の駆動パルスから所定の駆動パルスを選択して前記圧力発生素子に印加するスイッチ手段と
を有し、
前記駆動信号の異なる複数の周期に含まれる複数の駆動パルスは相違することを特徴とする吐出装置。 - 請求項1において、前記対象物に前記液状粘性物を吐出する際、前記駆動信号の複数周期が前記液状粘性物を吐出させる動作の単位に設定されていることを特徴とする吐出装置。
- 請求項1において、前記対象物に前記液状粘性物を吐出する際、前記駆動信号の特定の第1周期に対する特定の周期の時間位置は、前記駆動信号の1周期を単位として調整可能であることを特徴とする吐出装置。
- 請求項1ないし3のいずれかにおいて、前記対象物に前記液状粘性物を吐出する際、1つの前記圧力発生素子に対する前記駆動パルスの印加は、前記駆動信号の1周期内で行われることを特徴とする吐出装置。
- 請求項1ないし3のいずれかにおいて、前記対象物に前記液状粘性物を吐出する際、1つの前記圧力発生素子に対する前記駆動パルスの印加は、前記駆動信号の複数の周期に跨って行われることを特徴とする吐出装置。
- 請求項1ないし5のいずれかにおいて、前記複数の駆動パルスはそれぞれ、前記液状粘性物を異なる重量で吐出可能な波形を備え、
前記スイッチ手段は、前記波形選択データに基づいて、前記複数の駆動パルスから1つの駆動パルスを選択して所定の前記圧力発生素子に印加することを特徴とする吐出装置。 - 請求項1ないし5のいずれかにおいて、前記複数の駆動パルスはそれぞれ、前記液状粘性物を異なる重量で吐出可能な波形を備え、
前記スイッチ手段は、前記波形選択データに基づいて、前記複数の駆動パルスから複数の駆動パルスを選択して所定の前記圧力発生素子に印加することを特徴とする吐出装置。 - 請求項1ないし7のいずれかにおいて、前記制御手段は、前記複数の圧力発生素子に同一波形の駆動パルスを印加したときに前記複数のヘッドの各々から吐出される前記液状粘性物の重量ばらつきに対応するノズルデータを記録しておく記録部を備え、該記録部に記録されている前記ノズルデータに基づいて前記波形選択データを生成し、出力することを特徴とする吐出装置。
- 請求項8において、前記複数のヘッドは、前記圧力発生素子に同一波形の駆動パルスを印加したときに吐出される前記液状粘性物の重量に対応して複数にランク分けされ、該ランク分けされた結果が前記ノズルデータとして前記記録部に記録されていることを特徴とする吐出装置。
- 請求項8において、前記ノズルデータは、前記圧力発生素子に同一波形の駆動パルスを印加したときに吐出される前記液状粘性物の重量に対応して前記複数のヘッドの各々について前記記録部に記録されていることを特徴とする吐出装置。
- 請求項8ないし10のいずれかにおいて、前記ヘッドには、該ヘッドに形成されている前記ヘッドについての前記ノズルデータが付与されるとともに、
当該ノズルデータは、前記重量ばらつきを計測したヘッド検査装置から前記記録部に入力されることを特徴とする吐出装置。 - 液状粘性物を吐出する吐出装置の制御方法であって、
第1の駆動パルスを用いて液状粘性物を吐出する第一の工程と、
吐出された前記液状粘性物の吐出重量の測定結果に基づいて、前記第1の駆動パルスを補正する第2の工程と
を少なくとも有し、
吐出装置の各ノズルから吐出される前記液状粘性物の吐出重量がほぼ均一になるまで前記第1の工程と前記第2の工程を繰り返すことを特徴とする吐出装置の制御方法。 - 対象物に液状粘性物を吐出する吐出装置の制御方法であって、
基準となる波形の駆動パルスを印加したときの吐出重量が目標重量からずれているときには、吐出重量が前記目標重量となる波形を決定する第1工程と、
求めた波形の駆動信号を前記圧力発生素子に印加し、このときの吐出重量を計測する第2工程と、
該吐出重量と前記目標重量とを比較して当該吐出重量と前記目標重量とが一致したときに前記ノズルデータを確定する第3工程とを有し、
当該吐出重量が前記目標重量からずれているときには再度、前記第1工程、前記第2工程及び前記第3工程を繰り返すことを特徴とする吐出装置の制御方法。 - 請求項13において、前記第1工程、第2工程及び前記第3工程を繰り返す上限回数を定めておき、当該上限回数まで前記第1工程、前記第2工程及び第3工程を繰り返しても前記ノズルデータを確定できないときには、前記ヘッドを規格外品と判断することを特徴とする吐出装置の制御方法。
- 請求項1ないし11のいずれかに記載の吐出装置を用いた吐出方法であって、
前記ヘッドは、前記対象物上の所定位置に前記液状粘性物を吐出することを特徴とする吐出方法。 - 請求項15に記載の吐出方法を用いて、前記対象物としての基板上に複数のマイクロレンズを形成するための樹脂を前記液状粘性物として吐出することを特徴とするマイクロレンズアレイの製造方法。
- 請求項15に記載の吐出方法を用いて、前記対象物としての基板上にカラーフィルタを形成するための樹脂を前記液状粘性物として吐出する工程を含むことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
- 請求項15に記載の吐出方法を用いて、前記対象物としての基板上に、電気光学物質を含む液を前記液状粘性物として吐出することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
- 請求項18において、前記電気光学物質は、エレクトルミネッセンスを発生させるための蛍光性有機化合物であることを特徴とする電気光学装置の製造方法。
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