JP4165100B2

JP4165100B2 - Droplet ejection apparatus, droplet ejection method, device manufacturing apparatus, device manufacturing method, and device

Info

Publication number: JP4165100B2
Application number: JP2002087108A
Authority: JP
Inventors: 実小山; 保範山崎
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2002-03-26
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2022-03-26
Also published as: JP2003276182A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液滴吐出装置と液滴吐出方法、およびデバイス製造装置とデバイス製造方法並びにデバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器、例えばコンピュータや携帯用の情報機器端末の発達に伴い、液晶表示デバイス、特にカラー液晶表示デバイスの使用が増加している。この種の液晶表示デバイスは、表示画像をカラー化するためにカラーフィルターを用いている。カラーフィルターには、基板を有し、この基板に対してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（赤）のインクを所定パターンで着弾させ、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着弾させる方式としては、例えばインクジェット方式の液滴吐出装置が採用されている。
【０００３】
インクジェット方式を採用した場合、液滴吐出装置においてはインクジェットのヘッドから所定量のインクをフィルターに対して吐出して着弾させるが、この場合、例えば基板はＹステージ（Ｙ方向に移動自在なステージ）に搭載され、インクジェットヘッドはＸステージ（Ｘ方向に移動自在なステージ）に搭載される。そして、Ｘステージの駆動によりインクジェットヘッドを所定位置に位置決めした後に、Ｙステージの駆動により基板をインクジェットヘッドに対して相対移動させながらインクを吐出することで、複数のインクジェットヘッドからのインクが基板の所定位置に着弾できるようになっている。
【０００４】
上記のように、インクジェット方式により着色層を形成する場合、インクジェットヘッドから吐出され、基板上に着弾したインクは表面張力のため均一に拡がりにくい。そのため、インクの拡がりが悪い部分では、そのままインクを定着させると色ムラになるという問題が生じる。
【０００５】
そこで、このような問題の対策として、例えば特開平１０−１４８７０９号公報が開示されている。ここに開示された技術は、基板上のインク受容層にインクを付与（着弾）した後に、インク受容層に振動を加えることで、インク受容層全体に亘ってインクを均一に拡げることができるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。近年、インクジェット方式による液滴吐出装置の、工業分野への適用範囲が広がるに従って、乾燥性の高い機能性液体がインクとして用いられるようになってきた。このような速乾性のインクの場合、基板上に着弾した後に振動を加えても振動工程に至るまでにインク乾燥が進行してしまい、膜厚を充分に均一化できず色ムラ、成膜ムラが解消されないという問題があった。
【０００７】
一方、インクを基板上で乾燥させる工程では、基板上の雰囲気に偏りが生じ、溶剤の蒸発速度が異なることに起因して、周辺部の乾燥が中央部に比べて早くなり色ムラ、成膜ムラの一因になるという問題もあった。
【０００８】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、速乾性のインクを用いた場合でも色ムラ、成膜ムラの発生を抑制できる液滴吐出装置と液滴吐出方法、およびデバイス製造装置とデバイス製造方法並びにデバイス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、基板上の所定領域に機能性液体を吐出する液滴吐出装置であって、基板に振動を付与する振動付与装置と、機能性液体の吐出中に振動付与装置を作動させる制御装置とを備えたことを特徴とするものである。また、
前記制御装置は、前記機能性液体を前記所定領域に吐出する吐出工程中に前記振動付与装置を作動させる構成としてもよい。
【００１０】
従って、本発明では、吐出中に基板を振動させることで、基板に着弾した機能性液体が乾燥する前に、当該機能性液体を拡げることができる。そのため、速乾性の機能性液体を用いた場合でも均一に拡げることができ、色ムラ、成膜ムラの発生を抑制することができるとともに、機能性液体の定着促進を図ることができる。
【００１１】
また、本発明は、所定領域を複数の行路で吐出する際に、行路間で振動付与装置を作動させる構成も採用可能である。この場合、行路における振動方向と、行路間における振動方向とを異ならせることも可能である。
【００１２】
これにより、本発明では、行路間において機能性液体を吐出しない間にも基板上の機能性液体を均一に拡げることができる。また、振動方向を異ならせることにより、例えば機能性液体を吐出する吐出手段と基板との距離が短い場合や着弾精度を考慮する場合等、状況に応じて支障なく振動を付与できる方向を選択することが可能になる。
【００１３】
行路における振動方向は、基板の表面に沿う方向であり、行路間における振動方向は、機能性液体の吐出方向であることが好ましい。
【００１４】
これにより、本発明では、行路中に基板に着弾した機能性液体を基板の表面に沿って拡げることができ、ヘッドと基板とが接近している場合でも行路間では機能性液体の吐出方向に振動を付与することで、機能性液体をより均一に拡げることが可能になる。
【００１５】
また、本発明の液滴吐出装置は、基板上の所定領域に機能性液体を吐出した後に乾燥させる液滴吐出装置であって、基板に振動を付与する振動付与装置と、基板上の機能性液体の乾燥中に振動付与装置を作動させる制御装置とを備えたことを特徴としている。
【００１６】
これにより、本発明では、基板を振動させることで基板上の雰囲気の偏り（不均一性）が緩和される。そのため、溶剤の蒸発速度のムラが緩和され、機能性液体の乾燥状態の不均一性を抑えて、色ムラ、成膜ムラの発生を抑制することができるとともに、薬剤の反応促進を図ることができる。
【００１７】
そして、本発明のデバイス製造装置は、機能性液体を基板に吐出して基板に成膜処理を施すとともに、吐出した機能性液体を乾燥させる液滴吐出装置を有するデバイス製造装置であって、液滴吐出装置として上記の液滴吐出装置が用いられることを特徴としている。
【００１８】
これにより、本発明では、液滴吐出装置における色ムラ、成膜ムラの発生を抑制することができ、成膜品質が優れたデバイスを製造することができる。
【００１９】
また、本発明のデバイスは、上記のデバイス製造装置により製造されたことを特徴としている。
【００２０】
これにより、本発明では、成膜品質が優れたデバイスを得ることができる。
【００２１】
一方、本発明の液滴吐出方法は、基板上の所定領域に機能性液体を吐出する吐出工程を含む液滴吐出方法であって、吐出工程中に基板に振動を付与することを特徴としている。
【００２２】
従って、本発明では、吐出中に基板を振動させることで、基板に着弾した機能性液体が乾燥する前に、当該機能性液体を拡げることができる。そのため、速乾性の機能性液体を用いた場合でも均一に拡げることができ、色ムラ、成膜ムラの発生を抑制することができるとともに、機能性液体の定着促進を図ることができる。
【００２３】
また、本発明の液滴吐出方法は、所定領域を複数の行路で吐出する際に、行路間で基板に振動を付与する手順も採用可能である。この場合、行路における振動方向と、行路間における振動方向とを異ならせることも可能である。
【００２４】
これにより、本発明では、行路間において機能性液体を吐出しない間にも基板上の機能性液体を均一に拡げることができる。また、振動方向を異ならせることにより、例えば機能性液体を吐出する吐出手段と基板との距離が短い場合や着弾精度を考慮する場合等、状況に応じて支障なく振動を付与できる方向を選択することが可能になる。
【００２５】
また、本発明の液滴吐出方法は、行路における振動方向が基板の表面に沿う方向であり、行路間における振動方向が機能性液体の吐出方向であることが好ましい。
【００２６】
これにより、本発明では、行路中に基板に着弾した機能性液体を基板の表面に沿って拡げることができ、ヘッドと基板とが接近している場合でも行路間では機能性液体の吐出方向に振動を付与することで、機能性液体をより均一に拡げることが可能になる。
【００２７】
さらに、本発明の液滴吐出方法は、基板上の所定領域に吐出した機能性液体を乾燥させる乾燥工程を含む液滴吐出方法であって、乾燥工程中に基板に振動を付与することを特徴としている。
【００２８】
従って、本発明では、基板を振動させることで基板上の雰囲気の偏り（不均一性）が緩和される。そのため、溶剤の蒸発速度のムラが緩和され、機能性液体の乾燥状態の不均一性を抑えて、色ムラ、成膜ムラの発生を抑制することができるとともに、薬剤の反応促進を図ることができる。
【００２９】
そして、本発明のデバイス製造方法は、機能性液体を基板に吐出するとともに、吐出した機能性液体を乾燥させる液滴吐出処理工程を含むデバイス製造方法であって、上記の液滴吐出方法を用いて成膜処理工程を行うことを特徴としている。
【００３０】
これにより、本発明では、成膜処理工程における色ムラ、成膜ムラの発生を抑制することができ、成膜品質に優れたデバイスを製造することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液滴吐出装置と液滴吐出方法、およびデバイス製造装置とデバイス製造方法並びにデバイスの実施の形態を、図１ないし図５を参照して説明する。ここでは、本発明の液滴吐出装置を例えば機能性液体としてのインクを用いて、液晶表示デバイスに対して用いられるカラーフィルター等を製造するためのフィルター製造装置に適用するものとして説明する。
【００３２】
図１は、フィルター製造装置（デバイス製造装置）を構成する液滴吐出装置（インクジェット装置）１０の概略的な外観斜視図である。このフィルタ製造装置は、ほぼ同様の構造を有する３基の液滴吐出装置１０を備えており、各液滴吐出装置１０は、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色のインクをフィルター基板に吐出する構成になっている。
【００３３】
液滴吐出装置１０は、ベース１２、第１移動手段１４、第２移動手段１６、図示しない電子天秤（重量測定手段）、吐出手段としてのインクジェットヘッド２０、キャッピングユニット２２、クリーニングユニット２４等を有している。ベース１２の上には、第１移動手段１４、電子天秤、キャッピングユニット２２、クリーニングユニット２４、第２移動手段１６及びインクが着弾した基板４８を加熱して乾燥させる加熱装置１７が設置されている。
【００３４】
第１移動手段１４は、好ましくはベース１２の上に直接設置されており、しかもこの第１移動手段１４は、Ｙ軸方向に沿って位置決めされている。これに対して第２移動手段１６は、支柱１６Ａ、１６Ａを用いて、ベース１２に対して立てて取り付けられており、しかも第２移動手段１６は、ベース１２の後部１２Ａにおいて取り付けられている。第２移動手段１６のＸ軸方向は、第１移動手段１４のＹ軸方向とは直交する方向である。Ｙ軸はベース１２の前部１２Ｂと後部１２Ａ方向に沿った軸である。これに対してＸ軸はベース１２の左右方向に沿った軸であり、各々水平である。
【００３５】
第１移動手段１４は、ガイドレール４０、４０を有しており、第１移動手段１４は、例えば、リニアモータを採用することができる。このリニアモータ形式の第１移動手段１４のスライダー４２は、ガイドレール４０に沿って、Ｙ軸方向に移動して位置決め可能である。
【００３６】
スライダー４２は、θ軸用のモータ４４を備えている。このモータ４４は、例えばダイレクトドライブモータであり、モータ４４のロータはテーブル４６に固定されている。これにより、モータ４４に通電することでロータとテーブル４６は、θ方向に沿って回転してテーブル４６をインデックス（回転割り出し）することができる。
【００３７】
テーブル４６は、基板４８を位置決めして、しかも保持するものである。また、テーブル４６は、吸着保持手段５０を有しており、吸着保持手段５０が作動することにより、テーブル４６の穴４６Ａを通して、基板４８をテーブル４６の上に吸着して保持することができる。テーブル４６には、インクジェットヘッド２０がインクを捨打ち或いは試し打ち（予備吐出）するための予備吐出エリア５２が設けられている。
【００３８】
なお、図１では図示を省略しているが、実際には基板４８は、図２に示すように、テーブル４６にピエゾ素子（振動付与装置）３１〜３３を介して載置された矩形のホルダ３０上に保持される。ピエゾ素子３１〜３３は、制御装置２９（図３参照）の制御下でインク吐出方向であるＺ方向にそれぞれ独立して伸縮する構成になっており、図３に示すように、ピエゾ素子３１はホルダ３０の下方（−Ｚ側）で、且つ＋Ｙ側の端縁中央部に配置されている。また、ピエゾ素子３２、３３は、ホルダ３０の下方で、且つ−Ｙ側の端縁両側に互いに間隔をあけて配置されている。
【００３９】
また、ホルダ３０の側面には、支持台３９（図２参照；図２ではピエゾ素子３４、３５のみ図示）を介してテーブル４６に支持されたピエゾ素子３４〜３５、及び３６〜３８が当接状態で設けられている。ピエゾ素子３４〜３５は、ホルダ３０を挟んだＸ方向両側の中央部にそれぞれ配置され、制御装置２９の制御下で、基板４８の表面に沿う方向であるＸ方向にそれぞれ独立して伸縮する構成になっている。
【００４０】
ピエゾ素子３６は、ホルダ３０の−Ｙ側の中央部に配置され、ピエゾ素子３７、３８は、ホルダ３０の＋Ｙ側に互いに間隔をあけて配置されている。これらピエゾ素子３４〜３８は、制御装置２９の制御下で、基板４８の表面に沿う方向であるＹ方向にそれぞれ独立して伸縮する構成になっている。
【００４１】
なお、図示しないものの、加熱装置１７においても上記テーブル４６と同様に、基板４８を保持するホルダ、ピエゾ素子３１〜３８と同様に配置された振動付与装置としてのピエゾ素子が設けられている。
【００４２】
第２移動手段１６は、支柱１６Ａ，１６Ａに固定されたコラム１６Ｂを有しており、このコラム１６Ｂは、リニアモータ形式の第２移動手段１６を有している。スライダー６０は、ガイドレール６２Ａに沿ってＸ軸方向に移動して位置決め可能であり、スライダー６０は、インク吐出手段としてのインクジェットヘッド２０を備えている。
【００４３】
インクジェットヘッド２０は、揺動位置決め手段としてのモータ６２，６４，６６，６８を有している。モータ６２を作動すれば、インクジェットヘッド２０は、Ｚ軸に沿って上下動して位置決め可能である。このＺ軸はＸ軸とＹ軸に対して各々直交する方向（上下方向）である。モータ６４を作動すると、インクジェットヘッド２０は、Ｙ軸回りのβ方向に沿って揺動して位置決め可能である。モータ６６を作動すると、インクジェットヘッド２０は、Ｘ軸回りのγ方向に揺動して位置決め可能である。モータ６８を作動すると、インクジェットヘッド２０は、Ｚ軸回りのα方向に揺動して位置決め可能である。
【００４４】
このように、図１のインクジェットヘッド２０は、スライダー６０において、Ｚ軸方向に直線移動して位置決め可能で、α、β、γに沿って揺動して位置決め可能であり、インクジェットヘッド２０のインク吐出面２０Ｐは、テーブル４６側の基板４８に対して正確に位置あるいは姿勢をコントロールすることができる。なお、インクジェットヘッド２０のインク吐出面２０Ｐには、それぞれがインクを吐出する複数（例えば１２０個）のノズル（吐出口）が設けられている。
【００４５】
インクジェットヘッド２０は、例えば、ピエゾ素子（圧電素子）を用いたヘッドであり、複数のノズルに対してそれぞれこのピエゾ素子が設けられている。そして、各ピエゾ素子が印加されて各ノズル毎にインク室を拡大または縮小することで、ノズルからのインク吐出を制御することができる。
【００４６】
図１に戻り、電子天秤は、インクジェットヘッド２０のノズルから吐出されたインク滴の１滴の重量を測定して管理するために、例えば、インクジェットヘッド２０のノズルから、５０００滴分のインク滴を受ける。電子天秤は、この５０００滴のインク滴の重量を５０００で割ることにより、１滴のインク滴の重量を正確に測定することができる。このインク滴の測定量に基づいて、インクジェットヘッド２０から吐出するインク滴の量を最適にコントロールすることができる。
【００４７】
クリーニングユニット２４は、インクジェットヘッド２０のノズル等のクリーニングをフィルター製造工程中や待機時に定期的にあるいは随時に行うことができる。キャッピングユニット２２は、インクジェットヘッド２０のインク吐出面２０Ｐが乾燥しないようにするために、フィルターを製造しない待機時にこのインク吐出面２０Ｐが外気に触れないようにするものである。
【００４８】
上記の構成の液滴吐出装置１０の中、ピエゾ素子３１〜３８の駆動による振動付与に関してまず説明する。
各ピエゾ素子３１〜３８は、制御装置２９から所定の周波数、駆動波形で駆動電圧を印加されると、この駆動電圧に応じた周期、ストロークで伸縮し、当接するホルダ３０を介して基板４８にこの伸縮を伝達する。換言すると、ピエゾ素子３１〜３８は駆動電圧に応じた周波数、振幅の振動を基板４８に付与することになる。
【００４９】
例えば、ピエゾ素子３１〜３３を同一の駆動電圧（以下、周波数、振幅、位相等の振動パラメータと称する）で駆動した場合には、基板４８にＺ方向の振動を付与することができ、ピエゾ素子３２、３３を同一の振動パラメータで駆動し、ピエゾ素子３１をこれとは異なる振動パラメータで駆動した場合には基板４８に、Ｘ軸と平行な軸周りの回転方向の振動を付与することができる。さらに、これらピエゾ素子３１〜３３の振動パラメータを調整することで、基板４８にＹ軸と平行な軸周りの回転方向の振動を付与することができる。
【００５０】
また、位相をずらせた振動パラメータでピエゾ素子３４、３５を駆動した場合には、基板４８にＸ方向の振動を付与することができ、ピエゾ素子３７、３８を同一の振動パラメータで駆動し、ピエゾ素子３６をこれと位相をずらせた振動パラメータで駆動した場合には基板４８にＹ方向の振動を付与することができる。さらに、これらピエゾ素子３６〜３８の振動パラメータを調整することで、基板４８にＺ軸と平行な軸周りの回転方向の振動を付与することができる。
【００５１】
すなわち、ピエゾ素子３１〜３８の振動パラメータを制御することで、基板４８に対して、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｘ軸周りの回転方向、Ｙ軸周りの回転方向、Ｚ軸周りの回転方向の６自由度で振動を付与することが可能である。なお、加熱装置１７においても、ピエゾ素子の駆動により、基板４８に対して６自由度で振動を付与可能である。
【００５２】
続いて、成膜処理工程について説明する。
作業者がテーブル４６の前端側から基板４８を第１移動手段１４のテーブル４６の上に給材すると、この基板４８はテーブル４６に対して吸着保持されて位置決めされる。そして、モータ４４が作動して、基板４８の端面がＹ軸方向に並行になるように設定される。
【００５３】
続いて、インクジェットヘッド２０がＸ軸方向に沿って移動して、電子天秤の上部に位置決めされる。そして、指定滴数（指定のインク滴の数）の吐出を行う。これにより、電子天秤は、たとえば５０００滴のインクの重量を計測して、インク滴１滴当たりの重量を計算する。そして、インク滴の１滴当たりの重量が予め定められている適正範囲に入っているかどうかを判断し、適正範囲外であればピエゾ素子に対する印加電圧の調整等を行って、インク滴の１滴当たりの重量を適正に納める。
【００５４】
インク滴の１滴当たりの重量が適正な場合には、基板４８が第１移動手段１４よりＹ軸方向に適宜に移動して位置決めされるとともに、インクジェットヘッド２０が第２移動手段１６によりＸ軸方向に適宜移動して位置決めされる。そして、インクジェットヘッド２０は、予備吐出エリア５２（吸収材５４）に対して全ノズルからインクを予備吐出した後に、基板４８に対してＹ軸方向に所定の行路を相対移動して（実際には、基板４８がインクジェットヘッド２０に対してＹ方向に移動する）、基板４８上の所定領域に対して所定のノズルから所定幅でインクを吐出する（吐出工程）。インクジェットヘッド２０と基板４８との一回の相対移動が終了すると、インクジェットヘッド２０が基板４８に対してＸ軸方向に所定量ステップ移動し、その後、基板４８がインクジェットヘッド２０に対して別の行路を移動する間にインクを吐出する。そして、この動作を複数回繰り返すことにより、液滴吐出領域全体にインクを吐出して成膜することができる。
【００５５】
このように上記吐出工程では、複数の行路でインクの吐出が行われるが、各行路においてホルダ３０を介して基板４８に、例えばＸ方向（又は／及びＹ方向）の振動を付与する。基板４８とインクジェットヘッド２０との間の距離が短いときは、Ｚ方向に基板４８を振動させるとこれらが接触する虞があるが、基板４８の表面に沿う方向であればこの問題を回避できる。
【００５６】
また、上記ステップ移動を行う行路間では、基板４８の上方からインクジェットヘッド２０が退避している状態であり、これらが接触しないので、基板４８にＺ方向の振動を付与する。これにより、基板４８に着弾したインクにＸ方向及びＺ方向の複数方向の振動を付与することができ、インクをより均一に拡がらせることが可能になる。
【００５７】
続いて、図４および図５を参照して、成膜処理によりカラーフィルターを製造する例について説明する。
【００５８】
図４の基板４８は、透明基板であり適度の機械的強度と共に光透過性の高いものを用いる。基板４８としては、例えば、透明ガラス基板、アクリルガラス、プラスチック基板、プラスチックフィルム及びこれらの表面処理品等が適用できる。
【００５９】
たとえば、図５に示すように長方形形状の基板４８上に、生産性をあげる観点から複数個のカラーフィルター領域１０５をマトリックス状に形成する。これらのカラーフィルター領域１０５は、後でガラス４８を切断することで、液晶表示装置に適合するカラーフィルターとして用いることができる。
【００６０】
カラーフィルター領域１０５には、たとえば図５に示すように、ＲのインクとＧのインクおよびＢのインクを所定のパターンで形成して配置している。この形成パターンとしては、図に示すように従来公知の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がある。
【００６１】
図４は、基板４８に対してカラーフィルター領域１０５を形成する工程の一例を示している。
【００６２】
図４（ａ）では、透明の基板４８の一方の面に対して、ブラックマトリックス１１０を形成したものである。カラーフィルターの基礎となる基板４８の上には、光透過性のない樹脂（好ましくは黒色）を、スピンコート等の方法で、所定の厚さ（たとえば２μｍ程度）に塗布して、フォトリソグラフィー法等の方法でマトリックス状にブラックマトリックス１１０を設ける。ブラックマトリックス１１０の格子で囲まれる最小の表示要素がフィルターエレメントといわれており、たとえばＸ軸方向の巾３０μｍ、Ｙ軸方向の長さ１００μｍ程度の大きさの窓である。
【００６３】
ブラックマトリックス１１０を形成した後は、たとえば、ヒータにより熱を与えることで、基板４８の上の樹脂を焼成する。
【００６４】
図４（ｂ）に示すように、インク滴９９は、フィルターエレメント１１２に着弾する。インク滴９９の量は、加熱工程におけるインクの体積減少を考慮した充分な量である。
【００６５】
図４（ｃ）の加熱工程では、カラーフィルター上のすべてのフィルターエレメント１１２に対してインク滴９９が充填されると、ヒータを用いて加熱処理を行う。基板４８は、所定の温度（例えば７０℃程度）に加熱して乾燥される。インクの溶媒が蒸発すると、インクの体積が減少する。体積減少の激しい場合には、カラーフィルターとして充分なインク膜の厚みが得られるまで、インク吐出工程と、加熱工程とを繰り返す。この処理により、インクの溶媒が蒸発して、最終的にインクの固形分のみが残留して膜化する。
【００６６】
図４（ｄ）の保護膜形成工程では、インク滴９９を完全に乾燥させるために、所定の温度で所定時間加熱を行う。乾燥が終了するとインク膜が形成されたカラーフィルターの基板４８の保護及びフィルター表面の平坦化のために、保護膜１２０を形成する。この保護膜１２０の形成には、たとえば、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ができる。
【００６７】
なお、上述した基板４８に対する加熱・乾燥工程中には、既述したインク吐出工程と同様に、基板４８を保持するホルダに振動を付与することで基板４８を振動させる。この振動により、基板４８上の雰囲気が均一化され、基板４８上の位置に応じた溶剤の蒸発速度のバラツキを抑えることができ、均一に乾燥させることが可能になる。この場合、基板４８の振動方向を限定する要因が存在しないため、基板４８上の雰囲気に偏りが生じることを防止する観点から、複数方向の振動を複合的に付与することが望ましい。
【００６８】
図４（ｅ）の透明電極形成工程では、スパッタ法や真空吸着法等の処方を用いて、透明電極１３０を保護膜１２０の全面にわたって形成する。
【００６９】
図４（ｆ）のパターニング工程では、透明電極１３０は、さらにフィルターエレメント１１２の開口部に対応させた画素電極にパターニングされる。
【００７０】
なお、液晶表示パネルの駆動にＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等を用いる場合ではこのパターニングは不用である。また、上記成膜処理の間には、定期的あるいは随時クリーニングユニット２４を用いてインクジェットヘッド２０のインク吐出面２０Ｐをワイピングすることが望ましい。
【００７１】
以上のように、本実施の形態では、インクの吐出中に基板４８に振動を付与しているので、速乾性のインクを用いた場合でも、基板４８に着弾したインクが乾燥する前にインクを拡げることができるため、インク定着の促進や、膜厚の均一化が図れる。そのため、本実施の形態では、色ムラ、成膜ムラの発生を抑制することができ、成膜品質に優れたカラーフィルター及び液晶表示デバイスを得ることが可能になる。
【００７２】
また、本実施の形態では、吐出工程において行路間でも基板４８に振動を付与しているので、インクの均一な拡がりを一層促進することができる。しかも、インク吐出時の行路における振動方向と、行路間における振動方向を異ならせることで、インクの均一化をより図ることが可能になっている。特に、本実施の形態では、吐出時の行路では基板４８の表面に沿った振動を付与し、行路間ではＺ方向に振動を付与しているので、インクジェットヘッド２０と基板４８とが接近している場合でも、インクの均一化をより図ることが可能である。
【００７３】
加えて、本実施の形態では、インクが着弾した基板４８を乾燥する工程でも、基板４８に振動を付与しているので、基板４８上の雰囲気を均一化して、基板４８上の位置に応じた溶剤の蒸発速度のバラツキを抑えることができるとともに、薬剤の反応促進も図ることができる。そのため、均一な乾燥が可能になり、乾燥のバラツキに起因する色ムラ、成膜ムラの発生を抑制することができる。
【００７４】
なお、上記実施の形態では、インク吐出時の行路で基板４８の表面に沿う方向の振動を付与し、行路間でＺ方向に振動を付与する構成としたが、これに限定されるものではなく、基板４８とインクジェットヘッド２０との間の距離が充分確保されている場合は、インク吐出中でも基板４８にＺ方向の振動を付与することが好ましい。この場合、インクがＺ方向に沿って吐出されれば、基板４８の振動に起因する着弾精度の低下を回避することが可能である。
【００７５】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
【００７６】
本発明のデバイス製造装置は、たとえば液晶表示デバイス用のカラーフィルターの製造に限定されるものではなく、たとえば、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示デバイスに応用が可能である。ＥＬ表示デバイスは、蛍光性の無機および有機化合物を含む薄膜を、陰極と陽極とで挟んだ構成を有し、前記薄膜に電子および正孔（ホール）を注入して再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して発光させる素子である。こうしたＥＬ表示素子に用いられる蛍光性材料のうち、赤、緑および青色の発光色を呈する材料を本発明のデバイス製造装置を用いて、ＴＦＴ等の素子基板上にパターニングすることで、自発光フルカラーＥＬ表示デバイスを製造することができる。本発明におけるデバイスの範囲にはこのようなＥＬ表示デバイスをも含むものである。
【００７７】
この場合、本発明のデバイス製造装置は、ＥＬ材料が付着しやすいように、樹脂レジスト、画素電極および下層となる層の表面に対し、プラズマ、ＵＶ処理、カップリング等の表面処理を行う工程を有するものであってもよい。そして、本発明のデバイス製造装置を用いて製造したＥＬ表示デバイスは、セグメント表示や全面同時発光の静止画表示、例えば絵、文字、ラベル等といったローインフォメーション分野への応用、または点・線・面形状をもった光源としても利用することができる。さらに、パッシブ駆動の表示素子をはじめ、ＴＦＴ等のアクティブ素子を駆動に用いることで、高輝度で応答性の優れたフルカラー表示デバイスを得ることが可能である。さらに、本装置のインクジェットパターニング技術に金属材料や絶縁材料を供すれば、金属配線や絶縁膜等のダイレクトな微細パターニングが可能となり、新規な高機能デバイスの作製にも応用できる。すなわち、本発明で用いられる機能性液体には、金属等の微粒子を含有する液状体も含まれる。
【００７８】
また、図示した液滴吐出装置のインクジェットヘッド２０は、Ｒ（赤）．Ｇ（緑）．Ｂ（青）の内の１つの種類のインクを吐出することができるようになっているが、この内の２種類あるいは３種類のインクを同時に吐出することももちろんできる。また、液滴吐出装置１０の第１移動手段１４と第２移動手段１６はリニアモータを用いているがこれに限らず他の種類のモータやアクチュエータを用いることもできる。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、速乾性の機能性液体を用いた場合でも、色ムラ、成膜ムラの発生を抑制することができ、成膜品質に優れたデバイスを得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフィルター製造装置を構成する液滴吐出装置の概略的な外観斜視図である。
【図２】ホルダがピエゾ素子を介してテーブルに設置された部分断面図である。
【図３】ホルダとピエゾ素子との配置関係を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は、基板を用いてカラーフィルターを製造する手順の一例を示す図である。
【図５】基板と基板上のカラーフィルター領域の一部を示す図である。
【符号の説明】
１０液滴吐出装置（インクジェット装置）
２９制御装置
３１〜３８ピエゾ素子（振動付与装置）
４８基板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a droplet discharge apparatus, a droplet discharge method, a device manufacturing apparatus, a device manufacturing method, and a device.
[0002]
[Prior art]
With the development of electronic devices such as computers and portable information device terminals, the use of liquid crystal display devices, particularly color liquid crystal display devices, is increasing. This type of liquid crystal display device uses a color filter to colorize a display image. The color filter has a substrate, and R (red), G (green), and B (red) inks are landed on the substrate in a predetermined pattern, and the ink is dried on the substrate to form a colored layer. There is something that forms. As a method for landing ink on such a substrate, for example, an ink jet type droplet discharge device is employed.
[0003]
In the case of adopting the ink jet method, in a droplet discharge device, a predetermined amount of ink is discharged from a head of an ink jet to a filter and landed. In this case, for example, the substrate is a Y stage (a stage movable in the Y direction). The inkjet head is mounted on an X stage (stage movable in the X direction). Then, after the inkjet head is positioned at a predetermined position by driving the X stage, ink is ejected while the substrate is moved relative to the inkjet head by driving the Y stage. It can be landed at a predetermined position.
[0004]
As described above, when the colored layer is formed by the inkjet method, the ink ejected from the inkjet head and landed on the substrate is difficult to spread uniformly due to the surface tension. For this reason, in a portion where ink spreading is poor, there is a problem that color unevenness occurs when the ink is fixed as it is.
[0005]
Therefore, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-148709 has been disclosed as a countermeasure against such a problem. The technology disclosed herein can uniformly spread ink over the entire ink receiving layer by applying vibration to the ink receiving layer after applying (landing) the ink to the ink receiving layer on the substrate. It is.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the following problems exist in the conventional technology as described above. In recent years, functional liquids having high drying properties have been used as inks as the application range of ink jet type droplet discharge devices to the industrial field has expanded. In the case of such a fast-drying ink, even if vibration is applied after landing on the substrate, the ink drying proceeds until reaching the vibration process, and the film thickness cannot be sufficiently uniformed. There was a problem that was not solved.
[0007]
On the other hand, in the process of drying the ink on the substrate, the atmosphere on the substrate is uneven, and the drying speed of the peripheral portion is faster than that of the central portion due to the difference in the evaporation rate of the solvent. There was also a problem that contributed to unevenness.
[0008]
The present invention has been made in consideration of the above points, and a droplet discharge apparatus, a droplet discharge method, and a device capable of suppressing the occurrence of color unevenness and film formation unevenness even when fast-drying ink is used. An object is to provide a manufacturing apparatus, a device manufacturing method, and a device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
The droplet discharge device of the present invention is a droplet discharge device that discharges a functional liquid to a predetermined region on a substrate, and includes a vibration applying device that applies vibration to the substrate, and a vibration applying device that is used during the discharge of the functional liquid. And a control device for operating the device. Also,
The said control apparatus is good also as a structure which operates the said vibration provision apparatus during the discharge process which discharges the said functional liquid to the said predetermined area | region.
[0010]
Therefore, in the present invention, the functional liquid can be spread before the functional liquid that has landed on the substrate dries by vibrating the substrate during ejection. For this reason, even when a quick-drying functional liquid is used, it can be spread evenly, color unevenness and film formation unevenness can be suppressed, and fixing of the functional liquid can be promoted.
[0011]
Further, the present invention can employ a configuration in which the vibration applying device is operated between the paths when the predetermined area is discharged through the plurality of paths. In this case, it is also possible to make the vibration direction in the path different from the vibration direction in the path.
[0012]
Thereby, in this invention, the functional liquid on a board | substrate can be spread uniformly, even if functional liquid is not discharged between paths. In addition, by changing the vibration direction, a direction in which vibration can be imparted without hindrance is selected according to the situation, for example, when the distance between the ejection means for ejecting the functional liquid and the substrate is short, or when landing accuracy is considered. It becomes possible.
[0013]
The vibration direction in the path is a direction along the surface of the substrate, and the vibration direction between the paths is preferably the discharge direction of the functional liquid.
[0014]
As a result, in the present invention, the functional liquid that has landed on the substrate during the path can be spread along the surface of the substrate, and even when the head and the substrate are close to each other, the functional liquid is ejected between the paths. By applying vibration, the functional liquid can be spread more uniformly.
[0015]
The droplet discharge device of the present invention is a droplet discharge device for drying after discharging a functional liquid to a predetermined region on the substrate, and includes a vibration applying device that applies vibration to the substrate and a functionality on the substrate. And a control device for operating the vibration applying device during drying of the liquid.
[0016]
Accordingly, in the present invention, the unevenness (nonuniformity) of the atmosphere on the substrate is reduced by vibrating the substrate. Therefore, unevenness in the evaporation rate of the solvent is alleviated, non-uniformity in the dry state of the functional liquid can be suppressed, color unevenness and film formation unevenness can be suppressed, and chemical reaction can be promoted. it can.
[0017]
The device manufacturing apparatus of the present invention is a device manufacturing apparatus having a droplet discharge device that discharges a functional liquid onto a substrate to perform a film forming process on the substrate and dry the discharged functional liquid. The above-described droplet discharge device is used as the droplet discharge device.
[0018]
Thereby, in this invention, generation | occurrence | production of the color nonuniformity and film-forming nonuniformity in a droplet discharge apparatus can be suppressed, and the device excellent in film-forming quality can be manufactured.
[0019]
A device of the present invention is manufactured by the above-described device manufacturing apparatus.
[0020]
Thereby, in this invention, the device excellent in the film-forming quality can be obtained.
[0021]
On the other hand, the droplet discharge method of the present invention is a droplet discharge method including a discharge step of discharging a functional liquid to a predetermined region on a substrate, and is characterized in that vibration is applied to the substrate during the discharge step. .
[0022]
Therefore, in the present invention, the functional liquid can be spread before the functional liquid that has landed on the substrate dries by vibrating the substrate during ejection. For this reason, even when a quick-drying functional liquid is used, it can be spread evenly, color unevenness and film formation unevenness can be suppressed, and fixing of the functional liquid can be promoted.
[0023]
Further, the droplet discharge method of the present invention can employ a procedure for applying vibration to the substrate between the paths when discharging the predetermined region by a plurality of paths. In this case, it is also possible to make the vibration direction in the path different from the vibration direction in the path.
[0024]
Thereby, in this invention, the functional liquid on a board | substrate can be spread uniformly, even if functional liquid is not discharged between paths. In addition, by changing the vibration direction, a direction in which vibration can be imparted without hindrance is selected according to the situation, for example, when the distance between the ejection means for ejecting the functional liquid and the substrate is short, or when landing accuracy is considered. It becomes possible.
[0025]
In the droplet discharge method of the present invention, the vibration direction in the path is preferably along the surface of the substrate, and the vibration direction between the paths is preferably the functional liquid discharge direction.
[0026]
As a result, in the present invention, the functional liquid that has landed on the substrate during the path can be spread along the surface of the substrate, and even when the head and the substrate are close to each other, the functional liquid is ejected between the paths. By applying vibration, the functional liquid can be spread more uniformly.
[0027]
Furthermore, the droplet discharge method of the present invention is a droplet discharge method including a drying step of drying the functional liquid discharged to a predetermined region on the substrate, and the substrate is vibrated during the drying step. It is said.
[0028]
Therefore, in the present invention, the unevenness (nonuniformity) of the atmosphere on the substrate is reduced by vibrating the substrate. Therefore, unevenness in the evaporation rate of the solvent is alleviated, non-uniformity in the dry state of the functional liquid can be suppressed, color unevenness and film formation unevenness can be suppressed, and chemical reaction can be promoted. it can.
[0029]
The device manufacturing method of the present invention is a device manufacturing method including a droplet discharge processing step of discharging a functional liquid onto a substrate and drying the discharged functional liquid, and uses the above-described droplet discharge method. The film forming process is performed.
[0030]
Thereby, in this invention, generation | occurrence | production of the color nonuniformity in a film-forming process process and film-forming nonuniformity can be suppressed, and the device excellent in the film-forming quality can be manufactured.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a droplet discharge apparatus, a droplet discharge method, a device manufacturing apparatus, a device manufacturing method, and a device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. Here, the liquid droplet ejection apparatus of the present invention will be described as being applied to a filter manufacturing apparatus for manufacturing a color filter or the like used for a liquid crystal display device using, for example, ink as a functional liquid.
[0032]
FIG. 1 is a schematic external perspective view of a droplet discharge device (inkjet device) 10 constituting a filter manufacturing device (device manufacturing device). This filter manufacturing apparatus includes three droplet discharge devices 10 having substantially the same structure, and each droplet discharge device 10 has each color of R (red), G (green), and B (blue). The ink is discharged onto the filter substrate.
[0033]
The droplet discharge device 10 has a base 12, a first moving means 14, a second moving means 16, an electronic balance (weight measuring means) (not shown), an inkjet head 20 as a discharging means, a capping unit 22, a cleaning unit 24, and the like. is doing. On the base 12, a first moving means 14, an electronic balance, a capping unit 22, a cleaning unit 24, a second moving means 16, and a heating device 17 for heating and drying the substrate 48 on which ink has landed are installed. .
[0034]
The first moving means 14 is preferably installed directly on the base 12, and the first moving means 14 is positioned along the Y-axis direction. On the other hand, the second moving means 16 is attached upright with respect to the base 12 using the support posts 16A and 16A, and the second moving means 16 is attached at the rear portion 12A of the base 12. The X-axis direction of the second moving means 16 is a direction orthogonal to the Y-axis direction of the first moving means 14. The Y axis is an axis along the front 12B and rear 12A directions of the base 12. On the other hand, the X axis is an axis along the left-right direction of the base 12 and is horizontal.
[0035]
The 1st moving means 14 has the guide rails 40 and 40, and the 1st moving means 14 can employ | adopt a linear motor, for example. The slider 42 of the first moving means 14 of this linear motor type can be positioned by moving in the Y-axis direction along the guide rail 40.
[0036]
The slider 42 includes a motor 44 for the θ axis. The motor 44 is, for example, a direct drive motor, and the rotor of the motor 44 is fixed to the table 46. Accordingly, when the motor 44 is energized, the rotor and the table 46 can rotate along the θ direction to index the table 46 (rotation index).
[0037]
The table 46 positions and holds the substrate 48. Further, the table 46 has suction holding means 50, and the suction holding means 50 is operated, whereby the substrate 48 can be sucked and held on the table 46 through the hole 46 </ b> A of the table 46. The table 46 is provided with a preliminary ejection area 52 for the ink jet head 20 to discard ink or perform trial ejection (preliminary ejection).
[0038]
Although not shown in FIG. 1, the substrate 48 is actually a rectangular holder placed on the table 46 via piezoelectric elements (vibration applying devices) 31 to 33 as shown in FIG. 30 is held on. The piezo elements 31 to 33 are configured to expand and contract independently in the Z direction, which is the ink discharge direction, under the control of the control device 29 (see FIG. 3). As shown in FIG. It is arranged below the holder 30 (on the −Z side) and at the center of the edge on the + Y side. The piezo elements 32 and 33 are arranged below the holder 30 and at intervals on both sides of the −Y side edge.
[0039]
Further, the piezo elements 34 to 35 and 36 to 38 supported by the table 46 via the support base 39 (see FIG. 2; only the piezo elements 34 and 35 are shown in FIG. 2) abut on the side surface of the holder 30. It is provided in the state. The piezo elements 34 to 35 are respectively arranged at the center portions on both sides in the X direction across the holder 30, and expand and contract independently in the X direction, which is the direction along the surface of the substrate 48, under the control of the control device 29. It has become.
[0040]
The piezo element 36 is disposed at the central portion on the −Y side of the holder 30, and the piezo elements 37 and 38 are disposed on the + Y side of the holder 30 with a space therebetween. The piezo elements 34 to 38 are configured to expand and contract independently in the Y direction, which is the direction along the surface of the substrate 48, under the control of the control device 29.
[0041]
Although not shown, the heating device 17 is also provided with a holder for holding the substrate 48 and a piezo element as a vibration applying device arranged in the same manner as the piezo elements 31 to 38 as in the table 46.
[0042]
The second moving means 16 has a column 16B fixed to the columns 16A, 16A, and this column 16B has a linear motor type second moving means 16. The slider 60 can be positioned by moving in the X-axis direction along the guide rail 62A, and the slider 60 includes the inkjet head 20 as ink ejection means.
[0043]
The ink jet head 20 has motors 62, 64, 66, and 68 as swing positioning means. If the motor 62 is operated, the inkjet head 20 can be positioned by moving up and down along the Z-axis. The Z axis is a direction (vertical direction) orthogonal to the X axis and the Y axis. When the motor 64 is operated, the inkjet head 20 can be positioned by swinging along the β direction around the Y axis. When the motor 66 is operated, the inkjet head 20 can be positioned by swinging in the γ direction around the X axis. When the motor 68 is operated, the inkjet head 20 can be positioned by swinging in the α direction around the Z axis.
[0044]
1 can be positioned by linearly moving in the Z-axis direction in the slider 60, and can be positioned by swinging along α, β, and γ. The discharge surface 20P can accurately control the position or posture with respect to the substrate 48 on the table 46 side. Note that a plurality of (for example, 120) nozzles (ejection ports) each ejecting ink are provided on the ink ejection surface 20P of the inkjet head 20.
[0045]
The inkjet head 20 is, for example, a head using a piezo element (piezoelectric element), and the piezo element is provided for each of a plurality of nozzles. Ink ejection from the nozzles can be controlled by enlarging or reducing the ink chamber for each nozzle by applying each piezo element.
[0046]
Returning to FIG. 1, in order to measure and manage the weight of one ink droplet ejected from the nozzle of the inkjet head 20, the electronic balance, for example, applies 5000 ink droplets from the nozzle of the inkjet head 20. receive. The electronic balance can accurately measure the weight of one ink drop by dividing the weight of the 5000 ink drops by 5000. Based on the measured amount of ink droplets, the amount of ink droplets ejected from the inkjet head 20 can be optimally controlled.
[0047]
The cleaning unit 24 can perform cleaning of the nozzles of the inkjet head 20 periodically or at any time during the filter manufacturing process or during standby. In order to prevent the ink discharge surface 20P of the inkjet head 20 from drying, the capping unit 22 prevents the ink discharge surface 20P from coming into contact with the outside air during the standby period when the filter is not manufactured.
[0048]
In the droplet discharge device 10 having the above-described configuration, first, vibration application by driving the piezo elements 31 to 38 will be described.
When a drive voltage is applied to the piezo elements 31 to 38 with a predetermined frequency and drive waveform from the control device 29, the piezoelectric elements 31 to 38 expand and contract with a period and a stroke according to the drive voltage, and are applied to the substrate 48 via the holder 30 that contacts. This expansion and contraction is transmitted. In other words, the piezoelectric elements 31 to 38 impart vibrations having a frequency and amplitude corresponding to the drive voltage to the substrate 48.
[0049]
For example, when the piezo elements 31 to 33 are driven with the same drive voltage (hereinafter referred to as vibration parameters such as frequency, amplitude, and phase), vibration in the Z direction can be applied to the substrate 48, and the piezo elements 32 and 33 are driven with the same vibration parameter, and when the piezo element 31 is driven with a vibration parameter different from this, vibration in a rotational direction around an axis parallel to the X axis can be applied to the substrate 48. . Further, by adjusting the vibration parameters of the piezo elements 31 to 33, it is possible to impart vibration in the rotational direction around the axis parallel to the Y axis to the substrate 48.
[0050]
In addition, when the piezo elements 34 and 35 are driven with the vibration parameters whose phases are shifted, the vibration in the X direction can be applied to the substrate 48, and the piezo elements 37 and 38 are driven with the same vibration parameters, and the piezo elements 34 and 35 are driven. When the element 36 is driven with a vibration parameter that is out of phase with the element 36, vibration in the Y direction can be applied to the substrate 48. Further, by adjusting the vibration parameters of the piezo elements 36 to 38, vibration in the rotational direction around an axis parallel to the Z axis can be applied to the substrate 48.
[0051]
That is, by controlling the vibration parameters of the piezo elements 31 to 38, the X direction, the Y direction, the Z direction, the rotation direction around the X axis, the rotation direction around the Y axis, and the rotation around the Z axis with respect to the substrate 48. It is possible to apply vibration with six degrees of freedom in the direction. Note that the heating device 17 can also apply vibration to the substrate 48 with six degrees of freedom by driving the piezoelectric element.
[0052]
Next, the film forming process will be described.
When an operator supplies the substrate 48 onto the table 46 of the first moving means 14 from the front end side of the table 46, the substrate 48 is attracted and held with respect to the table 46 and positioned. Then, the motor 44 is operated to set the end surface of the substrate 48 in parallel with the Y-axis direction.
[0053]
Subsequently, the inkjet head 20 moves along the X-axis direction and is positioned on the electronic balance. Then, the specified number of droplets (specified number of ink droplets) is ejected. Accordingly, the electronic balance measures the weight of, for example, 5000 drops of ink and calculates the weight per drop of ink. Then, it is determined whether or not the weight of each ink drop is within a predetermined appropriate range. If the weight is outside the appropriate range, the applied voltage to the piezo element is adjusted, and one ink drop Pay the right weight per hit.
[0054]
When the weight per ink droplet is appropriate, the substrate 48 is appropriately moved and positioned in the Y-axis direction by the first moving means 14 and the inkjet head 20 is moved by the second moving means 16 to the X-axis. It is positioned by moving appropriately in the direction. Then, after the ink jet head 20 preliminarily ejects ink from all the nozzles to the preliminary ejection area 52 (absorbing material 54), the inkjet head 20 moves relative to the substrate 48 along a predetermined path in the Y-axis direction (actually The substrate 48 moves in the Y direction with respect to the inkjet head 20), and ink is ejected from a predetermined nozzle to a predetermined area on the substrate 48 with a predetermined width (discharge process). When one relative movement between the inkjet head 20 and the substrate 48 is completed, the inkjet head 20 is moved by a predetermined amount in the X-axis direction with respect to the substrate 48, and then the substrate 48 is moved to another path with respect to the inkjet head 20. Ink is ejected while moving. By repeating this operation a plurality of times, it is possible to form a film by ejecting ink over the entire droplet ejection region.
[0055]
As described above, in the ejection process, ink is ejected in a plurality of paths, and vibrations in the X direction (or / and Y direction) are applied to the substrate 48 through the holder 30 in each path, for example. When the distance between the substrate 48 and the inkjet head 20 is short, there is a risk that they will come into contact if the substrate 48 is vibrated in the Z direction. However, this problem can be avoided if the direction is along the surface of the substrate 48.
[0056]
Further, between the paths on which the step movement is performed, the inkjet head 20 is retracted from above the substrate 48, and these do not come into contact with each other, so that vibration in the Z direction is applied to the substrate 48. Thereby, vibrations in a plurality of directions in the X direction and the Z direction can be applied to the ink that has landed on the substrate 48, and the ink can be spread more uniformly.
[0057]
Subsequently, an example in which a color filter is manufactured by a film forming process will be described with reference to FIGS.
[0058]
The substrate 48 in FIG. 4 is a transparent substrate and has a high light transmittance as well as an appropriate mechanical strength. As the substrate 48, for example, a transparent glass substrate, an acrylic glass, a plastic substrate, a plastic film, and a surface-treated product thereof can be applied.
[0059]
For example, as shown in FIG. 5, a plurality of color filter regions 105 are formed in a matrix on a rectangular substrate 48 from the viewpoint of increasing productivity. These color filter regions 105 can be used as color filters suitable for a liquid crystal display device by cutting the glass 48 later.
[0060]
In the color filter region 105, for example, as shown in FIG. 5, R ink, G ink, and B ink are formed and arranged in a predetermined pattern. As the formation pattern, there are a mosaic type, a delta type, a square type and the like in addition to a conventionally known stripe type as shown in the figure.
[0061]
FIG. 4 shows an example of a process for forming the color filter region 105 on the substrate 48.
[0062]
In FIG. 4A, the black matrix 110 is formed on one surface of the transparent substrate 48. A non-light-transmitting resin (preferably black) is applied to a predetermined thickness (for example, about 2 μm) by a method such as spin coating on the substrate 48 that is the basis of the color filter, and a photolithography method The black matrix 110 is provided in a matrix by a method such as that described above. The smallest display element surrounded by the grid of the black matrix 110 is called a filter element, and is, for example, a window having a width of about 30 μm in the X-axis direction and a length of about 100 μm in the Y-axis direction.
[0063]
After the black matrix 110 is formed, the resin on the substrate 48 is baked by applying heat with a heater, for example.
[0064]
As shown in FIG. 4B, the ink droplet 99 lands on the filter element 112. The amount of the ink droplet 99 is a sufficient amount considering the decrease in the volume of the ink in the heating process.
[0065]
In the heating process of FIG. 4C, when all the filter elements 112 on the color filter are filled with ink droplets 99, a heating process is performed using a heater. The substrate 48 is heated to a predetermined temperature (for example, about 70 ° C.) and dried. As the ink solvent evaporates, the ink volume decreases. If the volume is drastically reduced, the ink ejection process and the heating process are repeated until a sufficient ink film thickness is obtained for the color filter. By this treatment, the ink solvent evaporates and finally only the solid content of the ink remains to form a film.
[0066]
In the protective film forming step of FIG. 4D, heating is performed for a predetermined time at a predetermined temperature in order to completely dry the ink droplets 99. When drying is completed, a protective film 120 is formed to protect the substrate 48 of the color filter on which the ink film is formed and to flatten the filter surface. For forming the protective film 120, for example, a spin coating method, a roll coating method, a ripping method, or the like can be employed.
[0067]
During the heating / drying process for the substrate 48 described above, the substrate 48 is vibrated by applying vibration to a holder that holds the substrate 48, as in the ink ejection process described above. By this vibration, the atmosphere on the substrate 48 is made uniform, variation in the evaporation rate of the solvent according to the position on the substrate 48 can be suppressed, and drying can be performed uniformly. In this case, since there is no factor that limits the vibration direction of the substrate 48, it is desirable to apply vibrations in a plurality of directions in a composite manner from the viewpoint of preventing the atmosphere on the substrate 48 from being biased.
[0068]
In the transparent electrode forming step of FIG. 4E, the transparent electrode 130 is formed over the entire surface of the protective film 120 using a prescription such as a sputtering method or a vacuum adsorption method.
[0069]
In the patterning step of FIG. 4F, the transparent electrode 130 is further patterned into a pixel electrode corresponding to the opening of the filter element 112.
[0070]
Note that this patterning is unnecessary when a TFT (Thin Film Transistor) or the like is used for driving the liquid crystal display panel. Further, during the film forming process, it is desirable to wipe the ink discharge surface 20P of the inkjet head 20 using the cleaning unit 24 periodically or as needed.
[0071]
As described above, in this embodiment, since vibration is applied to the substrate 48 during ink ejection, even when a fast-drying ink is used, the ink is applied before the ink that has landed on the substrate 48 is dried. Since it can be expanded, ink fixing can be promoted and the film thickness can be made uniform. Therefore, in this embodiment, the occurrence of color unevenness and film formation unevenness can be suppressed, and a color filter and a liquid crystal display device excellent in film formation quality can be obtained.
[0072]
Further, in the present embodiment, since the vibration is applied to the substrate 48 even between the paths in the ejection process, the uniform spreading of the ink can be further promoted. In addition, it is possible to make the ink more uniform by making the vibration direction in the path during ink ejection different from the vibration direction between the paths. In particular, in the present embodiment, vibration along the surface of the substrate 48 is applied in the discharge path, and vibration is applied in the Z direction between the paths, so that the inkjet head 20 and the substrate 48 approach each other. Even when the ink is present, it is possible to make the ink more uniform.
[0073]
In addition, in this embodiment, even in the process of drying the substrate 48 on which the ink has landed, the substrate 48 is vibrated, so the atmosphere on the substrate 48 is made uniform and the position on the substrate 48 is adjusted. Variations in the evaporation rate of the solvent can be suppressed, and the reaction of the drug can be promoted. Therefore, uniform drying is possible, and color unevenness and film formation unevenness due to variations in drying can be suppressed.
[0074]
In the above-described embodiment, the configuration is such that vibration in the direction along the surface of the substrate 48 is applied along the path when ink is ejected and vibration is applied in the Z direction between the paths, but is not limited thereto. If a sufficient distance is ensured between the substrate 48 and the inkjet head 20, it is preferable to apply vibration in the Z direction to the substrate 48 even during ink ejection. In this case, if ink is ejected along the Z direction, it is possible to avoid a decrease in landing accuracy due to vibration of the substrate 48.
[0075]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change can be performed in the range which does not deviate from a claim.
[0076]
The device manufacturing apparatus of the present invention is not limited to manufacturing color filters for liquid crystal display devices, for example, and can be applied to, for example, EL (electroluminescence) display devices. The EL display device has a structure in which a thin film containing a fluorescent inorganic and organic compound is sandwiched between a cathode and an anode, and excitons are injected by recombining the thin film by injecting electrons and holes. It is an element that generates (exciton) and emits light by utilizing light emission (fluorescence / phosphorescence) when the exciton is deactivated. Of the fluorescent materials used in such EL display elements, a material exhibiting red, green, and blue emission colors is patterned on an element substrate such as a TFT using the device manufacturing apparatus of the present invention, thereby self-luminous full color. An EL display device can be manufactured. The range of the device in the present invention includes such an EL display device.
[0077]
In this case, the device manufacturing apparatus according to the present invention includes a step of performing surface treatment such as plasma, UV treatment, and coupling on the surface of the resin resist, the pixel electrode, and the lower layer so that the EL material is easily attached. You may have. The EL display device manufactured by using the device manufacturing apparatus of the present invention can be applied to the field of low information such as segment display or full-image simultaneous light-emission still image display, for example, pictures, characters, labels, etc. It can also be used as a light source having a shape. Further, by using an active element such as a TFT as well as a passively driven display element for driving, it is possible to obtain a full color display device with high brightness and excellent responsiveness. Furthermore, if a metal material or an insulating material is provided for the inkjet patterning technology of this apparatus, direct fine patterning of a metal wiring, an insulating film, etc. becomes possible, and it can be applied to the production of a new high-performance device. That is, the functional liquid used in the present invention includes liquids containing fine particles such as metals.
[0078]
In addition, the inkjet head 20 of the illustrated droplet discharge apparatus has R (red). G (green). One type of ink of B (blue) can be ejected. Of course, two or three of these inks can be ejected simultaneously. The first moving unit 14 and the second moving unit 16 of the droplet discharge device 10 use linear motors, but are not limited thereto, and other types of motors and actuators can be used.
[0079]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, even when a quick-drying functional liquid is used, it is possible to suppress the occurrence of color unevenness and film formation unevenness and to obtain a device having excellent film formation quality. Become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic external perspective view of a droplet discharge device constituting a filter manufacturing apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view in which a holder is installed on a table via a piezo element.
FIG. 3 is a diagram showing an arrangement relationship between a holder and a piezoelectric element.
FIGS. 4A to 4F are diagrams illustrating an example of a procedure for manufacturing a color filter using a substrate. FIGS.
FIG. 5 is a diagram illustrating a substrate and a part of a color filter region on the substrate.
[Explanation of symbols]
10 Droplet ejection device (inkjet device)
29 Controller
31-38 Piezo element (vibration applying device)
48 substrates

Claims

基板上の所定領域に機能性液体を吐出する液滴吐出装置であって、
前記機能性液体を備えるインクジェットヘッドと、
前記基板に振動を付与する振動付与装置と、
前記振動付与装置を作動させる制御装置とを備え、前記所定領域を複数の行路で吐出する際に、前記行路と行路間で前記振動付与装置を作動させ、前記行路間で前記インクジェットヘッドが前記基板の上方から退避しており、前記行路における振動方向と、前記行路間における振動方向とを異ならせ、前記行路における振動方向は、前記基板の表面に沿う方向であり、
前記行路間における振動方向は、前記機能性液体の吐出方向であることを特徴とする液滴吐出装置。A droplet discharge device that discharges a functional liquid to a predetermined region on a substrate,
An inkjet head comprising the functional liquid;
A vibration applying device for applying vibration to the substrate;
And a control device for actuating the vibration imparting device, when discharging the predetermined region by a plurality of path, actuates the vibration imparting device between the path and the path, said ink jet head is the substrate between said path of which retreated from above, the vibration direction of the path, made different from the vibration direction between the path, the vibration direction in the path is a direction along the surface of the substrate,
The liquid droplet ejection apparatus, wherein the vibration direction between the paths is the functional liquid ejection direction.

機能性液体を基板に吐出して前記基板に成膜処理を施すとともに、吐出した前記機能性液体を乾燥させる液滴吐出装置を有するデバイス製造装置であって、
前記液滴吐出装置として、請求項１に記載された液滴吐出装置を用いて前記基板に振動を付与することを特徴とするデバイス製造装置。A device manufacturing apparatus having a droplet discharge device that discharges a functional liquid onto a substrate to perform a film forming process on the substrate and dry the discharged functional liquid,
A device manufacturing apparatus that applies vibration to the substrate using the droplet discharge device according to claim 1 as the droplet discharge device.

基板上の所定領域に機能性液体を吐出する吐出工程を含む液滴吐出方法であって、
インクジェットヘッドから前記機能性液体を吐出する工程と、
前記吐出工程中に前記基板に振動を付与する工程を有し、前記所定領域を複数の行路で吐出する際に、前記行路と行路間で前記振動を付与し、前記行路間で前記インクジェットヘッドが前記基板の上方から退避しており、前記行路における振動方向と、前記行路間における振動方向とを異ならせ、前記行路における振動方向は、前記基板の表面に沿う方向であり、
前記行路間における振動方向は、前記機能性液体の吐出方向であることを特徴とする液滴吐出方法。A droplet discharge method including a discharge step of discharging a functional liquid to a predetermined region on a substrate,
Discharging the functional liquid from an inkjet head;
A step of applying vibration to the substrate during the discharging step, and when the predetermined area is discharged by a plurality of paths, the vibration is applied between the paths, and the inkjet head is disposed between the paths. Retreating from above the substrate, differing the vibration direction in the path and the vibration direction between the paths, the vibration direction in the path is a direction along the surface of the substrate,
The liquid droplet ejection method, wherein the vibration direction between the paths is the functional liquid ejection direction.

機能性液体を基板に吐出するとともに、吐出した前記機能性液体を乾燥させる成膜処理工程を含むデバイス製造方法であって、
請求項３に記載された液滴吐出方法を用いて前記成膜処理工程を行うことを特徴とするデバイス製造方法。A device manufacturing method including a film forming process for discharging the functional liquid onto a substrate and drying the discharged functional liquid,
A device manufacturing method, wherein the film forming process is performed using the droplet discharge method according to claim 3 .

前記制御装置は、前記機能性液体を前記所定領域に吐出する吐出工程中に前記振動付与装置を作動させることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出装置。 The droplet discharge device according to claim 1, wherein the control device operates the vibration applying device during a discharge step of discharging the functional liquid to the predetermined region.