CN107031185A - 液滴喷出方法、液滴喷出程序以及液滴喷出装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够将规定量的液体作为液滴从喷出头的多个喷嘴在量上精度良好地配置到配置区域的液滴喷出方法、液滴喷出程序以及液滴喷出装置。本发明的液滴喷出方法包括:为了修正液体的规定量与以预先设定的驱动条件驱动喷嘴而作为液滴喷出的总喷出量之差,变更多次的喷出中的至少一次的喷出时的驱动条件的步骤4;以及再次求出以在步骤4变更的驱动条件驱动至少一个喷嘴来进行多次的喷出的情况下(步骤S5)的液体的总喷出量的步骤6。

Description

液滴喷出方法、液滴喷出程序以及液滴喷出装置
技术领域
本发明涉及液滴喷出方法、液滴喷出程序以及液滴喷出装置。
背景技术
已知有针对作为喷出对象物的例如基板,将包含功能性材料的液体作为液滴从喷墨头的多个喷嘴喷出到基板的配置区域,之后进行干燥(固化)在配置区域形成薄膜的喷墨法(或者也称为液滴喷出法)。作为该薄膜的代表性的例子,能够列举作为薄型的显示设备的液晶显示面板的彩色滤光片、有机EL面板的发光层、半导体设备的半导体层、金属布线等。
在喷墨法中,要求将规定量的液体精度良好地喷出到配置区域,形成在干燥后具有所希望的膜厚的薄膜。由于喷墨头的多个喷嘴的每个喷嘴喷出的液滴的喷出量未必恒定具有偏差,所以提出抑制喷嘴间的喷出量的偏差的办法。
例如,专利文献1提出了具有基于通过规定条件的驱动信号驱动按每个喷嘴设置的驱动元件时的喷出量,将多个喷嘴分类为多个组的A步骤;基于该组所涉及的喷出量的统计值,计算与各组对应的驱动信号的适当条件的B步骤;以及按每个喷嘴,从与多个组分别对应的驱动信号的适当条件中选择一个进行设定的C步骤的驱动信号设定方法。根据专利文献1,即使驱动信号的设定条件的种类有限,也能够根据喷嘴的特性来选择适当的驱动信号,所以能够抑制喷嘴间的喷出量偏差。
另外,例如,专利文献2提出了当使一定个数的液滴着落于基板的各像素区域时,将对以多个喷嘴的全部或者一部分的喷嘴为对象预先得到的喷嘴的一个液滴的平均喷出量乘以要着落的液滴的一定个数得到的像素平均总体积量、和着落于像素区域的所选择的位置的液滴的像素着落总体积量之差限制在一定范围内的喷墨打印方法。根据专利文献2,在表示能够在像素区域喷出液滴的多个喷嘴、和该多个喷嘴的喷出数(喷出定时)的着落位置模式中,按照上述像素平均总体积量与像素着落总体积量之差小的方式,基于每个上述多个喷嘴的平均喷出量,来选择实际使液滴喷出的喷嘴。换句话说,从能够喷出的多个喷嘴选择喷嘴以便不容易受到喷嘴间的喷出量偏差的影响。
专利文献1:日本特开2008-276088号公报
专利文献2:日本特开2015-33657号公报
然而,在上述专利文献2中,需要能够针对作为配置区域的像素区域喷出液滴的多个喷嘴的喷嘴数比实际使液滴喷出的喷嘴数多,若能够选择的喷嘴数不充足则不容易充分发挥发明的效果。例如,在对于配置区域仅能够选择一个喷嘴的情况下,存在不能够应用上述专利文献2的发明这样的课题。
另外,如上述专利文献1那样,即使针对分组后的喷嘴从多种的驱动信号中设定适当的驱动信号,也会在使多个液滴从该喷嘴向配置区域喷出的情况下,通过驱动信号的选择来修正喷出到配置区域的液滴的总喷出量的效果小,存在不容易以较高的精度实现总喷出量这样的课题。
发明内容
本发明是为了解决上述的课题的至少一部分而完成的,能够作为以下的方式或者应用例实现。
应用例
本应用例所涉及的液滴喷出方法的特征在于,是进行使具有多个喷嘴的喷出头与喷出对象物对置配置并相对移动的扫描,将液体作为液滴多次从上述多个喷嘴中的至少一个喷嘴喷出到设于上述喷出对象物的配置区域的液滴喷出方法,包括:求出以预先设定的驱动条件驱动上述至少一个喷嘴来进行上述多次的喷出的情况下的上述液体的总喷出量的步骤A;求出欲配置到上述配置区域的上述液体的规定量与上述总喷出量之差的步骤B;为了修正上述液体的规定量与上述总喷出量之差,而变更上述多次的喷出中的至少一次的喷出时的上述驱动条件的步骤C;以及以在上述步骤C变更后的驱动条件驱动上述至少一个喷嘴,再次求出进行上述多次的喷出的情况下的上述液体的总喷出量的步骤D。
根据本应用例,由于在多次的喷出中的至少一次的喷出中变更驱动条件,所以能够修正欲配置到配置区域的设计上的液体的规定量与在步骤A求出的液体的总喷出量之差。例如,能够提供即使在使用一个喷嘴向配置区域喷出多个液滴并着落的情况下,也能够以喷出的液体的总喷出量接近设计上的规定量的方式进行修正的液滴喷出方法。
在上述应用例所记载的液滴喷出方法中,优选包括依次重复进行上述步骤C、上述步骤D、上述步骤B,直至上述液体的规定量与上述总喷出量之差比上述驱动条件的变更时的液滴的喷出量的修正分辨率小为止的步骤E。
根据该方法,能够在液滴的喷出量的修正分辨率的范围内进行液体的总喷出量的修正。
在上述应用例所记载的液滴喷出方法中,其特征在于,设定上述驱动条件的变更时的液滴的喷出量的最大修正量,上述步骤C中,在上述液体的规定量与上述总喷出量之差比上述最大修正量大的情况下,变更上述多次的喷出中两次以上的喷出时的上述驱动条件。
根据该方法,与利用多次的喷出中一次的喷出变更驱动条件来修正液体的总喷出量的情况相比,由于至少在两次变更驱动条件,所以能够不对使液滴从喷嘴喷出的驱动元件担负过度的负担地变更驱动条件。换句话说,能够防止由于对驱动元件变更驱动条件而使其担负过度的负担并使液滴从喷嘴喷出时,液滴的喷出量在预测以上产生偏差。
在上述应用例所记载的液滴喷出方法中,优选上述步骤C以从上述多次的喷出中最后一次的喷出向第一次的喷出的顺序变更至少一次的喷出时的上述驱动条件。
认为若在从喷嘴连续地进行液滴的喷出的情况下,在某次喷出中变更了喷嘴的驱动条件,则即使在下一次的喷出中以预先设定的驱动条件驱动喷嘴也对液滴的喷出量造成影响。根据该方法,从最后一次的喷出开始依次变更喷嘴的驱动条件,所以能够抑制变更驱动条件之后的液滴的喷出时的喷出量的偏差。
在上述应用例所记载的液滴喷出方法中,其特征在于,上述步骤C中的上述多次的喷出中最后一次的喷出时的上述驱动条件的变更所涉及的液滴的喷出量的修正值比其它的喷出时的上述驱动条件的变更所涉及的液滴的喷出量的修正值大。
根据该方法,例如,与以使在最后一次前一次的喷出时液滴的喷出量的修正值最大的方式变更驱动条件的情况相比,能够进一步抑制驱动条件的变更所引起的喷出量的偏差。
在上述应用例所记载的液滴喷出方法中,其特征在于,上述步骤A中,以预先设定的驱动条件驱动上述至少一个喷嘴,进行上述多次的喷出,并测量来求出喷出的上述液体的总喷出量。
根据该方法,能够基于液体的总喷出量的实际测量值,准确地变更驱动条件进行总喷出量的修正。
在上述应用例所记载的液滴喷出方法中,其特征在于,上述步骤D中,以在上述步骤C变更后的驱动条件驱动上述至少一个喷嘴来进行上述多次的喷出,并测量来求出喷出的上述液体的总喷出量。
根据该方法,由于实际测量变更驱动条件后的液体的总喷出量,所以能够确认驱动条件的变更是否适当。
在上述应用例所记载的液滴喷出方法中,其特征在于,上述喷出头按上述多个喷嘴的每一个具有驱动元件,通过变更施加给上述驱动元件的驱动电压来使液滴的喷出量变化,上述步骤D中,基于表示每个上述驱动元件的驱动电压与液滴的喷出量的关系的喷出量信息,计算来求出以在上述步骤C变更的驱动条件驱动上述至少一个喷嘴来进行上述多次的喷出的情况下的上述液体的总喷出量。
根据该方法,与包括驱动电压以外的例如频率等变更驱动条件的情况相比,能够容易地变更驱动条件来修正总喷出量。
在上述应用例所记载的液滴喷出方法中,其特征在于,设于上述喷出对象物的上述配置区域是长边方向在扫描方向上延伸的大致矩形形状,上述喷出头的上述多个喷嘴在与上述扫描方向交叉的方向上排列。
根据该方法,喷出头与配置区域的相对的位置关系为所谓的纵向描绘的位置关系,即使在扫描时在配置区域例如仅涉及一个喷嘴,也能够通过驱动条件的变更使从一个喷嘴喷出的液滴的喷出量变动,而以液体的总喷出量接近规定量的方式进行修正。
应用例
本应用例所涉及的液滴喷出程序的特征在于,是进行使具有多个喷嘴的喷出头与喷出对象物对置配置并相对移动的扫描,使液体作为液滴多次从上述多个喷嘴中至少一个喷嘴喷出到设于上述喷出对象物的配置区域的液滴喷出程序,使计算机执行上述应用例所记载的液滴喷出方法。
根据本应用例,在多次的喷出中的至少一次的喷出时变更驱动条件,修正欲配置到配置区域的设计上的液体的规定量与在步骤A求出的液体的总喷出量之差。例如,能够提供即使在使用一个喷嘴使多个液滴喷出并着落于配置区域的情况下,也能够以喷出的液体的总喷出量接近设计上的规定量的方式进行修正的液滴喷出程序。
应用例
本应用例所涉及的液滴喷出装置的特征在于,是进行使具有多个喷嘴的喷出头与喷出对象物对置配置并相对移动的扫描,将规定量的液体作为液滴多次从上述多个喷嘴中的至少一个喷嘴喷出到设于上述喷出对象物的配置区域的液滴喷出装置,具备:工作台,其载置上述喷出对象物;移动机构,其使上述工作台相对于上述喷出头在第一方向上相对移动;头驱动部,其驱动上述喷出头的上述多个喷嘴的每一个的驱动元件;喷出量测量机构,其测量从上述喷出头喷出的液体的总喷出量;第一存储部,其存储驱动上述驱动元件的驱动条件的信息;第二存储部,其存储测量出的上述液体的总喷出量的值;以及控制部,上述控制部驱动控制上述头驱动部及上述喷出量测量机构以及上述移动单元,以便执行如下步骤:以预先存储于上述第一存储部的驱动条件驱动上述至少一个喷嘴来进行上述多次的喷出,并通过上述喷出量测量机构测量喷出的上述液体的总喷出量的步骤A;求出上述液体的规定量与上述总喷出量之差的步骤B;为了修正上述液体的规定量与上述总喷出量之差,而变更上述多次的喷出中的至少一次的喷出时的驱动条件并存储于上述第一存储部的步骤C;以变更后的驱动条件驱动上述至少一个喷嘴,再次求出进行上述多次的喷出的情况下的上述液体的总喷出量的步骤D;依次重复进行上述步骤C、上述步骤D、上述步骤B直至上述液体的规定量与上述总喷出量之差比上述驱动条件的变更时的液滴的喷出量的修正分辨率小为止的步骤E;以及通过上述移动机构进行使上述喷出头与喷出对象物在上述第一方向移动的扫描,并基于最终变更的驱动条件,将上述规定量的液体作为液滴在上述多次从上述多个喷嘴中的至少一个喷嘴喷出到设于上述喷出对象物的配置区域的步骤F。
根据本应用例,在多次的喷出中的至少一次的喷出时变更驱动条件,修正欲配置到配置区域的设计上的液体的规定量与在步骤A求出的液体的总喷出量之差。例如,能够提供即使在使用一个喷嘴使多个液滴喷出并着落于配置区域的情况下,也能够以喷出的液体的总喷出量接近设计上的规定量的方式进行修正的液滴喷出装置。
在上述应用例所记载的液滴喷出装置中,其特征在于,设于上述喷出对象物的上述配置区域大致为矩形形状,且上述喷出对象物以上述配置区域的长边方向沿着上述第一方向的方式载置在上述工作台上,上述喷出头的上述多个喷嘴在与上述第一方向交叉的方向上排列。
根据该构成,喷出头与配置区域的相对的位置关系为所谓的纵向描绘的位置关系,即使在扫描时在配置区域例如仅涉及一个喷嘴,也能够通过驱动条件的变更使从一个喷嘴喷出的液滴的喷出量变动,而以液体的总喷出量接近规定量的方式进行修正。
附图说明
图1是表示液滴喷出装置的构成的示意立体图。
图2是表示喷墨头的构成的示意立体图。
图3是表示喷墨头的喷嘴面上的多个喷嘴的配置状态的俯视图。
图4是表示头单元中的喷墨头的配置的示意俯视图。
图5是表示液滴喷出装置的电及机械的构成的框图。
图6是表示喷墨头的电控制的框图。
图7是驱动信号以及控制信号的时序图。
图8是表示有机EL装置的构成的示意俯视图。
图9是表示有机EL元件的构成的示意剖视图。
图10是表示有机EL元件的制造方法的示意剖视图。
图11是表示有机EL元件的制造方法的示意剖视图。
图12是表示有机EL元件的制造方法的示意剖视图。
图13是表示开口部的液滴的配置的例子的示意俯视图。
图14是表示液滴喷出方法的流程图。
图15是表示多次的喷出中修正液滴的喷出量的喷出的例子的示意俯视图。
图16是表示多次的喷出中修正液滴的喷出量的喷出的其它的例子的示意俯视图。
图17是表示实施例中的液滴的喷出量的修正、和施加给压电元件的驱动信号的驱动电压的表。
图18是表示通过实施例中的液滴的喷出量的修正得到的总喷出量的体积偏差的图表。
图19是表示变形例的液滴喷出方法的示意俯视图。
具体实施方式
以下,根据附图对将本发明具体化的实施方式进行说明。此外,使用的附图被适当地放大或者缩小显示以便欲说明的部分成为能够识别的状态。
液滴喷出装置
首先,参照图1~图5对能够应用本实施方式的液滴喷出方法的液滴喷出装置的一个例子进行说明。图1是表示液滴喷出装置的构成的示意立体图。图1所示的液滴喷出装置10是针对喷出对象物(工件),从喷出头的喷嘴将包含功能性材料的液体作为液滴喷出的装置。通过对喷出的液体进行干燥、烧制进行固化,在喷出对象物的配置区域形成功能层。这样的功能层的形成方法被称为液相工序中的液滴喷出法。作为使用液滴喷出法形成的功能层的一个例子,能够列举后述的有机EL元件的具有发光功能的功能层。本实施方式的液滴喷出方法能够合适地使用于使用液滴喷出装置10形成这样的功能层的情况。此外,在液滴喷出装置10中,具备喷墨头作为喷出头,使用了喷墨头的液滴喷出法也被称为喷墨法。
如图1所示,液滴喷出装置10具备使作为喷出对象物(工件)的例如平板状的基板W在作为第一方向的主扫描方向上移动的工件移动机构20、和使安装了喷墨头的头单元9在与主扫描方向正交的副扫描方向上移动的头移动机构30。另外,具备包括在图1中未图示的机构(构成),总括地控制这些机构(构成)的控制部40。以后,还会将主扫描方向称为Y轴方向,将副扫描方向称为X轴方向进行说明。
工件移动机构20具备一对导轨21、沿一对导轨21移动的移动台22、经由旋转机构6配设在移动台22上载置基板W的工作台5。
工作台5能够吸附固定基板W,并且能够通过旋转机构6使基板W内的基准轴准确地与主扫描方向(Y轴方向)、副扫描方向(X轴方向)匹配。
另外,还能够根据在基板W上喷出液体(油墨)的配置区域的配置状态,使基板W例如旋转90°。
头移动机构30具备一对导轨31、和沿一对导轨31移动的移动台32。在移动台32经由旋转机构7设有吊设的滑架8。
在滑架8安装有在头板9a安装了作为喷出头的喷墨头50(参照图2)的头单元9。
移动台32使滑架8在副扫描方向(X轴方向)上移动将头单元9与基板W对置配置。
液滴喷出装置10除了上述构成之外,还通过包含用于向安装于头单元9的多个喷墨头50供给液体(油墨)的油墨供给机构、用于维护喷墨头50的维护机构等而构成。
图2是表示喷墨头的构成的示意立体图,图3是表示喷墨头的喷嘴面上的多个喷嘴的配置状态的俯视图。
如图2所示,喷墨头50是所谓的二连的喷墨头,具备具有二连的连接针54的液体(油墨)的导入部53、与导入部53层叠的头基板55、配置在头基板55上且在内部形成液体(油墨)的头内流路的头主体56。连接针54经由配管与上述的油墨供给机构(图示省略)连接,并向头内流路供给液体(油墨)。在头基板55设有经由可挠性扁平电缆(图示省略)与作为头驱动部的头驱动器63(参照图5)连接的二连的连接器58。
头主体56具有由作为驱动元件(促动器)的压电元件构成的具有空腔的加压部57、和在喷嘴面51a以相互平行的方式形成两个喷嘴列52a、52b的喷嘴板51。
如图3所示,两个喷嘴列52a、52b分别以多个(例如180个)喷嘴52以间距P1几乎等间隔地排列,且相互偏移间距P1的一半的间距P2的状态配设于喷嘴面51a。在本实施方式中,间距P1例如大致为141μm。因此,在从与由两个喷嘴列52a、52b构成的喷嘴列52c正交的方向观察时成为360个喷嘴52以大概70.5μm的喷嘴间距排列的状态。另外,喷嘴52的直径大致为27μm。以下,在说明上将由多个喷嘴52构成的两个喷嘴列52a、52b称为喷嘴列52c。
若从头驱动器63对压电元件施加作为电信号的驱动信号则喷墨头50产生加压部57的空腔的体积变动,由于由此引起的抽吸作用而填充于空腔的液体(油墨)被加压,能够从喷嘴52将液体(油墨)作为液滴喷出。
在喷墨头50中按照每个喷嘴52设置的驱动元件(促动器)并不限定于压电元件。促动器也可以是通过静电吸附使振动板位移的电机械转换元件、对液体(油墨)进行加热使其从喷嘴52作为液滴喷出的电热转换元件。
图4是表示头单元上的喷墨头的配置的示意俯视图。详细而言,是从与基板W对置的一侧观察到的图。
如图4所示,头单元9具备配设了多个喷墨头50的头板9a。在头板9a安装有由三个喷墨头50构成的头组50A、和同样地由三个喷墨头50构成的头组50B总共六个喷墨头50。在本实施方式中,头组50A的头R1(喷墨头50)和头组50B的头R2(喷墨头50)喷出同种的液体(油墨)。在其它的头G1和头G2、头B1和头B2中也相同。即,构成为能够喷出三种不同的液体(油墨)。
将能够由一个喷墨头50描绘的描绘宽度设为L0,并将其作为喷嘴列52c的有效长度。喷嘴列52c由360个喷嘴52构成。
头R1与头R2以从主扫描方向(Y轴方向)观察时相邻的喷嘴列52c在与主扫描方向正交的副扫描方向(X轴方向)上相距一个喷嘴间距连续的方式在主扫描方向上并列地配设。因此,喷出同种的液体(油墨)的头R1と头R2的有效的描绘宽度Ld为描绘宽度L0的二倍。在头G1和头G2、头B1和头B2中也同样地在主扫描方向(Y轴方向)并列地配置。
此外,设于喷墨头50的喷嘴列52c并不限定于两连,也可以是单连。另外,头单元9中的喷墨头50的配置并不限定于此。
接下来,参照图5对液滴喷出装置10的电以及机械的构成和其功能进行说明。图5是表示液滴喷出装置的电以及机械的构成的框图。
如图5所示,液滴喷出装置10具备具有驱动头移动机构30、工件移动机构20、喷墨头50、维护机构80等的各种驱动器的驱动部60、和统一地控制包含驱动部60的液滴喷出装置10的控制部40。
驱动部60具备驱动控制头移动机构30的线性马达的头移动用驱动器61、同样地驱动控制工件移动机构20的线性马达的工件移动用驱动器62、作为驱动控制喷墨头50的头驱动部的头驱动器63、以及驱动控制维护机构80的维护用驱动器64。
此外,虽然在图5省略图示,但液滴喷出装置10具备能够检测工件移动机构20中移动台22的主扫描方向(Y轴方向)上的位置的线性标尺以及标尺头、及与该标尺头对应的编码器。头移动机构30也具备能够检测移动台32的副扫描方向(X轴方向)上的位置的线性标尺以及标尺头、及与该标尺头对应的编码器。构成为利用从这些编码器周期性地产生的编码器脉冲,进行移动台22、移动台32的各个的移动控制。
维护机构80通过包含接受从喷墨头50的喷嘴52试验地喷出的液滴并测量重量的包括例如电子天秤的重量测定机构81、密封喷墨头50的喷嘴面51a(参照图2),从喷嘴52吸引液体(油墨),使产生堵塞的喷嘴52等恢复的罩盖机构82、利用擦拭部件擦掉附着于喷嘴面51a的异物进行清洁化的擦拭机构83而构成。维护用驱动器64通过包含分别驱动用于维护喷墨头50的这些机构的驱动器而构成。此外,维护机构80的构成并不限定于此,也可以具备通过利用薄板等被喷出物接受从喷墨头50的喷嘴52喷出的液滴,并拍摄液滴的着落状态,来检测液滴的着落位置精度、堵塞等的拍摄机构等。上述的重量测定机构81是本发明的液滴喷出装置中的喷出量测量机构的一个例子。此外,通过使用上述的拍摄机构拍摄液滴的着落状态,并测量其大小来求解液滴的体积的机构也能够作为本发明的喷出量测量机构的一个例子。
控制部40具备CPU41、ROM42、RAM43、以及P-CON(程序控制器)44,它们相互经由总线45连接。在P-CON44连接有上位计算机11。ROM42具有存储在CPU41处理的控制程序等的控制程序区域、和存储用于进行使描绘动作、喷墨头50的功能恢复的维护处理等的控制数据等的控制数据区域。
RAM43具有存储表示针对基板W喷出液滴并以何种方式进行配置的喷出位置数据的喷出位置数据存储部、存储基板W以及喷墨头50(实际上,是喷嘴列52c)的位置数据的位置数据存储部等各种存储部,作为用于控制处理的各种工作区使用。在P-CON44连接有驱动部60的各种驱动器等,构成并设置用于补充CPU41的功能,并处理与周边电路的接口信号的逻辑电路。因此,P-CON44将来自上位计算机11的各种指令等直接或者进行加工后取入到总线45,并且与CPU41联动地,将从CPU41等输出到总线45的数据、控制信号直接或者进行加工后输出到驱动部60。本实施方式中的RAM43是本发明中的第二存储部的一个例子,CPU41或者上位计算机11是本发明中的执行液滴喷出程序的计算机的一个例子。
而且,CPU41根据ROM42内的控制程序,经由P-CON44输入各种检测信号、各种指令、各种数据等,并在处理了RAM43内的各种数据等之后,经由P-CON44向驱动部60等输出各种控制信号,从而控制液滴喷出装置10整体。例如,CPU41控制喷墨头50、工件移动机构20以及头移动机构30,使头单元9与基板W对置配置。而且,以与头单元9和基板W(工作台5)的相对移动同步地,从安装于头单元9的各喷墨头50的多个喷嘴52向基板W作为液滴喷出液体(油墨)的方式向头驱动器63送出控制信号。在本实施方式中,将与向Y轴方向的基板W的移动同步地喷出液体(油墨)称为主扫描,相对于主扫描将使头单元9向X轴方向移动称为副扫描。本实施方式的液滴喷出装置10能够通过组合主扫描和副扫描并重复多次向基板W喷出液体(油墨)。主扫描并不限定于相对于喷墨头50向单向的基板W的移动,也能够使基板W往复进行。
设于工件移动机构20的编码器随着主扫描生成编码器脉冲。在主扫描中,使移动台22以规定的移动速度移动,所以周期性地产生编码器脉冲。
例如,若将主扫描时的移动台22的移动速度设为200mm/sec,并将驱动喷墨头50的驱动频率(换句话说,连续地喷出液滴的情况下的喷出定时)设为20kHz,则由于主扫描方向上的液滴的喷出分辨率能够通过移动速度除以驱动频率得到,所以为10μm。即,能够以10μm的间距将液滴配置在基板W上。若将移动台22的移动速度设为20mm/sec,则能够以1μm的间距将液滴配置在基板W上。实际的液滴的喷出定时基于对周期性地产生的编码器脉冲进行计数生成的喷出控制数据。将这样的主扫描时的基板W上的液滴的最小配置间距称为喷出分辨率。
上位计算机11向液滴喷出装置10送出控制程序、控制数据等控制信息。另外,具有生成作为在基板W上作为液滴配置液体(油墨)的喷出控制数据的配置信息的配置信息生成部的功能。配置信息将表示基板W上的液滴的配置位置的喷出位置数据、表示液滴的配置数的喷出数据(换句话说,每个喷嘴52的喷出数)、主扫描时的多个喷嘴52的打开/关闭即喷嘴52的选择/非选择等信息例如表示为位图。上位计算机11不仅能够生成上述配置信息,也能够修正暂时储存于RAM43的上述配置信息。
表示基板W上的液滴的配置位置的喷出位置数据表示主扫描时的基板W与喷嘴52的相对的位置。如上述,基板W载置于工作台5,并通过移动台22向主扫描方向(Y轴方向)移动。基板W的主扫描方向上的位置,即、工作台5的主扫描方向的位置通过对在主扫描时从工件移动机构20的编码器周期性地输出的编码器脉冲进行计数来控制。相对于基板W的喷墨头50即喷嘴52的副扫描方向(X轴方向)的位置通过对从头移动机构30的编码器周期性地输出的编码器脉冲进行计数来控制。由此,基于喷出位置数据,喷出液滴的喷嘴52与基板W相对地配置,并从喷嘴52朝向基板W喷出液滴。
接下来,参照图6以及图7对本实施方式中的喷墨头50的喷出控制方法,即、按照每个喷嘴52设置的压电元件的驱动控制方法进行说明。图6是表示喷墨头的电控制的框图。
如图6所示,头驱动器63具备分别独立地生成控制液滴的喷出量的不同的多个驱动信号COM的D/A转换器(以后,称为DAC)71A~71D、在内部具有DAC71A~71D生成的驱动信号COM的转换速率数据(以下,称为波形数据(WD1~WD4))的储存存储器的波形数据选择电路72、以及用于储存经由P-CON44从上位计算机11发送的喷出控制数据的数据存储器73。在COM1~COM4的各COM线分别输出在DAC71A~DAC71D生成的驱动信号COM。数据存储器73是存储驱动本发明的液滴喷出装置中的驱动元件的驱动条件的信息的第一存储部的一个例子。换句话说,上述的喷出控制数据包含驱动条件的信息。
在各喷墨头50具备打开/关闭对按照每个喷嘴52设置的作为驱动元件(促动器)的压电元件59的驱动信号COM的施加的开关电路74、和选择各COM线的任意一个,向与各压电元件59连接的开关电路74送出驱动信号COM的驱动信号选择电路75。
在喷嘴列52c(参照图3)中,压电元件59的一个电极59b与DAC71A~71D的接地线(GND)连接。另外,压电元件59的另一个电极59a(以下,称为段电极59a)经由开关电路74、驱动信号选择电路75与各COM线电连接。另外,在开关电路74、驱动信号选择电路75、波形数据选择电路72输入有时钟信号(CLK)、与各喷出定时对应的锁定信号(LAT)。
在数据存储器73按照每个与各喷墨头50的扫描位置对应地周期性地设定的喷出定时,储存以下的数据。即,至少储存规定对各压电元件59的驱动信号COM的施加(打开/关闭)的喷出数据DA、规定与各压电元件59对应的COM线(COM1~COM4)的选择的驱动信号选择数据DB、以及规定输入到DAC71A~71D的波形数据(WD1~WD4)的种类的波形编号数据WN。在本实施方式中,对于喷出数据DA来说,每一个喷嘴由1比特(0,1)构成,对于驱动信号选择数据DB来说,每一个喷嘴由2比特(0,1,2,3)构成,对于波形编号数据WN来说,每一个DAC由7比特(0~127)构成。此外,数据结构能够适当地变更。
图7是驱动信号以及控制信号的时序图。在上述的构成中,各喷出定时所涉及的驱动控制如以下那样进行。如图7所示,在定时t1~t2的期间,喷出数据DA、驱动信号选择数据DB、波形编号数据WN分别被串行信号化,并发送给开关电路74、驱动信号选择电路75、波形数据选择电路72。然后,通过在定时t2锁定各数据,成为喷出(打开)所涉及的各压电元件59的段电极59a与驱动信号选择数据DB所指定的COM线(COM1~COM4的任意一个)连接的状态。例如,压电元件59的段电极59a在驱动信号选择数据DB为“0”时,与COM1连接。同样地在驱动信号选择数据DB为“1”时与COM2连接,在驱动信号选择数据DB为“2”时与COM3连接,在驱动信号选择数据DB为“3”时与COM4连接。另外,DAC71A~71D的生成所涉及的驱动信号的波形数据(WD1~WD4)与该选择联动地设定。
在定时t3~t4的期间,根据在定时t2设定的波形数据,分别以电位上升、电位保持、电位下降的一系列的步骤生成驱动信号COM。然后,对处于分别与COM1~COM4连接的状态的压电元件59供给生成的驱动信号COM,进行与喷嘴52连通的空腔的体积(压力)控制。
驱动信号COM中的电位上升、电位保持、电位下降所涉及的时间成分、电压成分与通过其供给喷出的液体(油墨)的喷出量密切地相依。特别是在压电方式的喷墨头50中,相对于电压成分的变化而喷出量示出良好的线性,所以能够将定时t3~t4的电压成分的变化(电位差)规定为驱动电压Vh(Vh1~Vh4),并将其利用为喷出量控制的条件。即,驱动电压Vh是控制液滴的喷出量的驱动信号的条件之一。此外,生成的驱动信号COM并不限定于本实施方式所是那样的简单的梯形波,例如,也能够适当地采用矩形波等公知的各种形状的波形。另外,在不同的驱动方式(例如热敏方式)的实施方式的情况下,也能够将驱动信号COM的脉冲宽度(时间成分)利用为喷出量控制的条件。
在本实施方式中,通过准备使驱动电压Vh阶段地不同的多种波形数据,并对DAC71A~71D输入分别独立的波形数据(WD1~WD4),能够在各COM线输出分别不同的驱动电压Vh1~Vh4的驱动信号COM。能够准备的波形数据的种类是与波形编号数据WN的信息量(7比特)相当的128种,例如使其与每0.1V的驱动电压Vh对应。换句话说,能够在12.8V的电位差的范围以每0.1V设定Vh1~Vh4的各驱动波形。
这样,本实施方式的液滴喷出装置10通过考虑每个喷嘴52的喷出特性,适当地设定规定各压电元件59(喷嘴52)与各COM线的对应关系的驱动信号选择数据DB、和规定各COM线与驱动信号COM的种类(驱动电压Vh)的对应关系的波形编号数据WN,能够调整液滴的喷出量使液体(油墨)喷出。换句话说,可以说适当地进行驱动信号选择数据DB与波形编号数据WN的关系所决定的各喷嘴52的驱动信号COM的设定是用于管理喷出量的重要事项。
在上述液滴喷出装置10中,喷墨头50的喷出控制方法能够按照液滴的喷出,换句话说能够按照喷出定时更新驱动信号选择数据DB和波形编号数据WN。另外,也能够与喷出数据DA对应地精细地设定驱动信号COM。因此,能够在每个喷出定时使每个喷嘴52喷出的液滴的喷出量至少遍及四个阶段变化,所以与对各压电元件59施加恒定的驱动信号COM的情况相比,能够对每个喷嘴52,并且在每次液滴的喷出调整起因于喷嘴列52c的喷出特性的液滴的喷出量的偏差。
另一方面,即使在每次液滴的喷出使每个喷嘴52喷出的液滴的喷出量至少遍及四个阶段变化,也难以在多个喷嘴52的全部中使上述喷出量为恒定的值,例如,为基准喷出量(或者目标的喷出量)。这是因为有例如与每个喷嘴52连通的空腔的结构未必相同这样的机械上的重要因素、每个喷嘴52的压电元件59的电特性未必相同这样的电的重要因素等。本实施方式的液滴喷出方法是用于在从喷墨头50的多个喷嘴52向基板W的配置区域作为多个液滴喷出规定量的液体的情况下,减少上述的每个喷嘴52的液滴的喷出量的偏差给予上述规定量的影响的液体的总喷出量的修正所涉及的方法。
在说明本实施方式的液滴喷出方法之前,作为应用本实施方式的液滴喷出方法的电光学装置,例举有机电致发光(EL)装置,并参照图8以及图9进行说明。图8是表示有机EL装置的构成的示意俯视图,图9是表示有机EL元件的构成的示意剖视图。
有机EL装置
如图8所示,作为电光学装置的一个例子的有机EL装置100具有配置了能够得到红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的发光(发光颜色)的子像素110R、110G、110B的元件基板101。各子像素110R、110G、110B大致为矩形形状,在元件基板101的显示区域E中配置为矩阵状。以下,有时也将子像素110R、110G、110B总称为子像素110。相同的发光颜色的子像素110在附图上在垂直方向(列方向或者子像素110的长边方向)排列,不同的发光颜色的子像素110在附图上在水平方向(行方向或者子像素110的短边方向)以R,G,B的顺序排列。即,不同的发光颜色的子像素110R、110G、110B以所谓的条纹方式配置。此外,子像素110R、110G、110B的平面形状和配置并不限定于此。另外,大致矩形形状除了正方形、长方形之外,还包括角部发圆的四角形、对置的两边部成为圆弧状的四角形。
在子像素110R设有能够得到红色(R)的发光的有机EL元件。同样地,在子像素110G设有能够得到绿色(G)的发光的有机EL元件,在子像素110B设有能够得到蓝色(B)的发光的有机EL元件。
这样的有机EL装置100将能够得到不同的发光颜色的三个子像素110R、110G、110B作为一个显示像素单位,并电控制各个子像素110R、110G、110B。由此能够进行全彩色显示。
在各子像素110R、110G、110B设有图9所示的有机EL元件130。有机EL元件130具有设在元件基板101上的反射层102、绝缘膜103、像素电极104、对置电极105、设在像素电极104与对置电极105之间的包含发光层133的功能层136。
像素电极104作为阳极发挥作用,按照每个子像素110R、110G、110B设置,使用例如ITO(Indium Tin Oxide:氧化铟锡)等透明导电膜形成。
设在像素电极104的下层的反射层102使透过了具有透光性的像素电极104的来自功能层136的发光再次反射到像素电极104侧。反射层102使用具有光反射性的例如铝(Al)、银(Ag)等金属、其合金等形成。因此,为了防止反射层102与像素电极104的电短路,设置覆盖反射层102的绝缘膜103。绝缘膜103例如使用氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅等形成。
功能层136从像素电极104侧依次层叠空穴注入层131、空穴输送层132、发光层133、电子输送层134、以及电子注入层135。特别是,发光层133虽然与发光颜色对应地选择构成材料,但这里不管发光颜色而总称为发光层133。此外,功能层136的构成并不限定于此,除了这些层以外,也可以具备控制载流子(空穴、电子)的移动的中间层等。
对置电极105作为阴极发挥作用,作为子像素110R、110G、110B共用的共用电极设置,例如,使用Al(铝)、Ag(银)和Mg(镁)的合金等形成。
从作为阳极的像素电极104侧向发光层133注入作为载流子的空穴,从作为阴极的对置电极105侧向发光层133注入作为载流子的电子。通过在发光层133中注入的空穴和电子,形成激子(激发子;空穴与电子由于库伦力而相互束缚的状态),在激子(激发子)消失时(空穴与电子再耦合时)能量的一部分成为荧光、磷光并释放。
在有机EL装置100中,若以具有透光性的方式构成对置电极105,则由于具有反射层102,所以能够从对置电极105侧取出来自发光层133的发光。这样的发光方式被称为顶部发光方式。另外,若除去反射层102,并以具有光反射性的方式构成对置电极105,则也能够成为从元件基板101侧取出来自发光层133的发光的底部发光方式。在本实施方式中,有机EL装置100为顶部发光方式,并进行以后的说明。此外,本实施方式的有机EL装置100是在元件基板101具备能够分别独立地驱动每个子像素110R、110G、110B的有机EL元件130的像素电路的有源驱动型的发光装置。像素电路能够采用公知的构成,所以在图9省略像素电路的图示。
在本实施方式中有机EL装置100具有与每个子像素110R、110G、110B的有机EL元件130中的像素电极104的外缘重合,并且在像素电极104上构成开口部106a的隔壁106。
在本实施方式中对于有机EL元件130的功能层136来说,构成功能层136的空穴注入层131、空穴输送层132、发光层133中,至少一层由液相工序形成。液相工序是通过在由隔壁106包围的开口部106a涂覆包含构成各个层的成分和溶剂的液体并使其干燥,来形成各个层的方法。为了以所希望的膜厚形成各个层,需要将规定量的液体精度良好地涂覆于开口部106a,在本实施方式中,使用上述的液滴喷出装置10将液体从喷墨头50的喷嘴52向开口部106a喷出。以后,将包含功能层形成材料和溶剂的液体称为油墨。此外,被隔壁106包围的开口部106a相当于本发明中的液滴的配置区域。
特别是,在顶部发光方式的有机EL装置100中,各子像素110R、110G、110B的各个中的发光不均容易引人注目,所以优选构成功能层136的各层的剖面形状为平面(平坦)。在本实施方式中,以各层的剖面形状为平面(平坦)的方式,在开口部106a没有遗漏地涂覆规定量的油墨并使其干燥。考虑将油墨作为液滴从喷墨头50的喷嘴52喷出时的喷出稳定性,以液滴的喷出量、喷出速度、液滴的长度等参数限制在规定的范围的方式进行油墨的调整。
有机EL元件的制造方法
接下来,参照图10~图12对有机EL元件的制造方法进行具体的说明。图10~图12是表示有机EL元件的制造方法的示意剖视图。此外,如上述那样,驱动控制有机EL元件130的像素电路、反射层102、像素电极104的形成方法能够采用公知的方法,所以这里,对隔壁形成工序以后进行说明。
本实施方式的有机EL元件130的制造方法具有隔壁形成工序、表面处理工序、功能层形成工序、以及对置电极形成工序。
在隔壁形成工序中,如图10所示,通过在形成了反射层102以及像素电极104的元件基板101,以1μm~2μm的厚度涂覆例如包含相对于油墨示出拒液性的拒液材料的感光性树脂材料并进行干燥来形成感光性树脂层。作为涂覆方法,能够列举转印法,狭缝涂布法等。作为拒液材料能够列举氟化合物、硅氧烷系化合物。作为感光性树脂材料,能够列举负型的多官能丙烯酸树脂。使用与子像素110的形状对应的曝光用掩膜对完成的感光性树脂层进行曝光、显影,形成与像素电极104的外缘重合,并且在像素电极104上构成开口部106a的隔壁106。然后,进入表面处理工序。
在表面处理工序中,在形成了隔壁106的元件基板101上实施表面处理。表面处理工序为了在下一工序利用喷墨法(液滴喷出法)形成构成功能层136的空穴注入层131、空穴输送层132、发光层133时,在被隔壁106包围的开口部106a中,包含功能层形成材料(固形成分)的油墨不产生不均地扩散,而以除去像素电极104的表面的隔壁残渣等不需要的物质的目的进行。作为表面处理方法,在本实施方式中实施准分子UV(紫外线)处理。此外,表面处理方法并不限定于准分子UV处理,只要能够使像素电极104的表面清洁化即可,例如也可以进行通过溶剂的清洗、干燥工序。另外,只要像素电极104的表面为清洁的状态,则也可以不实施表面处理工序。此外,在本实施方式中,使用包含拒液材料的感光性树脂材料形成隔壁106,但并不限定于此,也可以在使用不包含拒液材料的感光性树脂材料形成隔壁106之后,在表面处理工序中,实施使用了氟类的处理气体的例如等离子体处理对隔壁106的表面给予拒液性,其后,实施将氧作为处理气体的等离子体处理进行使像素电极104的表面亲液化的表面处理。然后,进入功能层形成工序。
在功能层形成工序中,首先,如图11所示,在开口部106a涂覆包含空穴注入层形成材料的油墨91。油墨91的涂覆方法使用上述的液滴喷出装置10,将油墨91作为液滴D从喷墨头50的喷嘴52向开口部106a喷出。从喷墨头50喷出的液滴D的喷出量能够以pl(微微升)单位控制,将规定量除以液滴D的喷出量后的数目的液滴D喷出到开口部106a。喷出的油墨91由于与隔壁106的界面张力虽然在开口部106a中隆起,但不会溢出。换句话说,以成为不会从开口部106a溢出的程度的规定量的方式,预先调整油墨91中的空穴注入层形成材料的浓度。然后,进入干燥工序。
在干燥工序中,例如使用将涂覆了油墨91的元件基板101放置在减压下,并使溶剂从油墨91蒸发来进行干燥的减压干燥(减压干燥工序)。其后,通过在大气压下例如实施以180℃加热三十分钟的烧制处理来进行固化,形成图12所示空穴注入层131。空穴注入层131虽然根据后述的空穴注入层形成材料的选择、与功能层136中的其它的层的关系而未必限定于此,但大致以10nm~30nm的膜厚形成。
接下来,使用包含空穴输送层形成材料的油墨92形成空穴输送层132。空穴输送层132的形成方法也与空穴注入层131相同地使用液滴喷出装置10进行。即,将规定量的油墨92作为液滴D从喷墨头50的喷嘴52向开口部106a喷出。然后,对涂覆于开口部106a的油墨92进行减压干燥。其后,通过在氮气等非活性气体环境下,例如实施以180℃加热三十分钟的烧制处理来形成空穴输送层132。空穴输送层132虽然根据后述的空穴输送材料的选择、与功能层136中的其它的层的关系而未必限定于此,但大致以10nm~20nm的膜厚形成。另外,也可以根据与功能层136中的其它的层的关系而将空穴注入层131与空穴输送层132合体作为空穴注入输送层。
接下来,使用包含发光层形成材料的油墨93形成发光层133。发光层133的形成方法也与空穴注入层131相同,使用液滴喷出装置10进行。即,将规定量的油墨93作为液滴D从喷墨头50的喷嘴52向开口部106a喷出。然后,对涂覆于开口部106a的油墨70进行减压干燥。其后,通过在氮气等非活性气体环境下,例如实施以130℃加热三十分钟的烧制处理来形成发光层133。发光层133虽然根据后述的发光层形成材料的选择、与功能层136中的其它的层的关系未必限定于此,但大致以60nm~80nm的膜厚形成。
接下来,形成覆盖发光层133的电子输送层134。作为构成电子输送层134的电子输送材料,并不特别限定,但为了能够使用真空蒸镀法等气相工序形成,例如,能够列举BALq,1,3,5-三(5-(4-tert-叔丁基苯基)-1,3,4-恶二唑)(OXD-1)、BCP(Bathocuproine)、2-(4-联苯)-5-(4-tert-苯基丁酯)-1,2,4-恶二唑(PBD)、3-(4-联苯)-5-(4-tert-苯基丁酯)-1,2,4-三唑(TAZ)、4,4’-bis(1,1-bis苯基乙烯基)联苯(DPVBi)、2,5-bis(1-萘基)-1,3,4-恶二唑(BND)、4,4’-bis(1,1-bis(4-甲基苯基)乙烯基)联苯(DTVBi)、2,5-bis(4-联苯基)-1,3,4-恶二唑(BBD)等。
另外,能够列举三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)、恶二唑衍生物、恶唑衍生物、邻菲罗啉衍生物,蒽醌二甲烷衍生物、苯醌衍生物、萘醌衍生物、蒽醌衍生物、四氰基蒽醌二甲烷衍生物、芴衍生物、二苯基二氰基乙烯衍生物、联苯醌衍生物、羟基喹啉衍生物等。能够组合它们中的一种或者两种以上进行使用。
电子输送层134虽然根据上述电子输送材料的选择、与功能层136中的其它的层的关系未必限定于此,但大致以20nm~40nm的膜厚形成。由此,能够合适地将从作为阴极的对置电极105注入的电子输送到发光层133。此外,根据与功能层136中的其它的层的关系也能够删除电子输送层134。
接下来,形成覆盖电子输送层134的电子注入层135。作为构成电子注入层135的电子注入材料并不特别限定,但为了能够使用真空蒸镀法等气相工序形成,例如,能够列举碱金属化合物、碱土类金属化合物。
作为碱金属化合物,例如,能够列举LiF、Li2CO3、LiCl、NaF、Na2CO3、NaCl、CsF、Cs2CO3、CsCl等碱金属盐。另外,作为碱土类金属化合物,例如,能够列举CaF2、CaCO3、SrF2、SrCO3、BaF2、BaCO3等碱土类金属盐。能够组合这些碱金属化合物、碱土类金属化合物中的一种或者两种以上进行使用。
虽然电子注入层135的膜厚并不特别限定,但优选在0.01nm以上,10nm以下左右,更优选在0.1nm以上,5nm以下左右。由此,能够从作为阴极的对置电极105向电子输送层134高效地注入电子。
接下来,砸对置电极形成工序中,形成覆盖电子注入层135且作为阴极的对置电极105。作为对置电极105的构成材料,优选使用功函数较小的材料,并且为了能够使用真空蒸镀法等气相工序形成,例如,使用Li、Mg、Ca、Sr、La、Ce、Er、Eu、Sc、Y、Yb、Ag、Cu、Al、Cs、Rb、Au或者包含它们的合金等,能够组合它们中的一种或者两种以上(例如,多层的层叠体等)进行使用。
特别是,如本实施方式那样,在使有机EL装置100为顶部发光方式的情况下,作为对置电极105的构成材料,优选使用Mg、Al、Ag、Au等金属或者MgAg、MgAl、MgAu、AlAg等合金。通过使用这样的金属或者合金,能够维持对置电极105的透光性,并实现对置电极105的电子注入效率以及稳定性的提高。
顶部发光方式时的对置电极105的膜厚并不特别限定,但优选在1nm以上,50nm以下左右,更优选在5nm以上,20nm以下左右。
此外,在使有机EL装置100为底部发光方式的情况下,对置电极105不要求透光性。因此,例如,优选使用Al、Ag、AlAg、AlNd等金属或者合金。通过使用这样的金属或者合金作为对置电极105的构成材料,能够实现对置电极105的电子注入效率以及稳定性的提高。
虽然底部发光方式时的对置电极105的膜厚并不特别限定,但优选在50nm以上,1000nm以下左右,更优选在100nm以上,500nm以下左右。
如图9所示,通过上述制造方法形成的有机EL元件130例如,若水分、氧等从外部浸入,则阻碍功能层136的发光功能,产生发光亮度局部性降低、不发光的暗点(暗斑)。另外,存在发光寿命变短的担心。因此,为了保护有机EL元件130不浸入水分、氧等,优选通过密封层(图示省略)进行覆盖。作为密封层,例如,能够使用水分、氧等的透过性较低的氮氧化硅(SiON)等无机绝缘材料。并且,也可以通过经由粘合剂将例如透明的玻璃等密封基板粘贴到形成了有机EL元件130的元件基板101,来密封有机EL元件130。
在上述有机EL元件130的制造方法中,以液相工序(喷墨法)形成功能层136中的空穴注入层131、空穴输送层132、发光层133,但只要以液相工序(喷墨法)形成这些层中一个即可,其它的层也可以使用真空蒸镀等气相工序形成。以下,对于本实施方式的液滴喷出方法,以上述有机EL元件130的制造方法中的空穴注入层131的形成方法为例进行具体的说明。
液滴喷出方法
参照图13~图16对本实施方式的液滴喷出方法进行说明。图13是表示开口部中的液滴的配置的例子的示意俯视图,图14是表示液滴喷出方法的流程图,图15是表示多次的喷出中修正液滴的喷出量的喷出的例子的示意俯视图,图16是表示多次的喷出中修正液滴的喷出量的喷出的其它的例子的示意俯视图。
在液滴喷出方法的说明之前,首先,参照图13,对开口部中的液滴的配置的例子进行说明。如上述那样,在有机EL元件130的功能层136中,以喷墨法形成空穴注入层131的情况下,作为喷出对象物的元件基板101亦即基板W载置在液滴喷出装置10的工作台5上。此时,如图13所示,喷墨头50的喷嘴列52c配置在与主扫描方向(Y轴方向)正交的副扫描方向(X轴方向)。与此相对,在俯视时大致为矩形形状的开口部106a以长边方向沿主扫描方向(Y轴方向)的方式配置。换句话说,以作为形成与红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)对应的有机EL元件130的液滴的配置区域的各开口部106a的长边方向沿主扫描方向(Y轴方向)的方式,在工作台5上载置基板W并定位。这样的相对于喷嘴列52c的开口部106a的配置被称为纵向描绘。此外,纵向描绘时的喷嘴列52c的配置并不限定于沿X轴方向,也可以相对于X轴方向具有角度地配置喷嘴列52c。由此,能够缩短从Y轴方向观察时的喷嘴间距。换句话说,能够通过与X轴方向上的开口部106a的配置间距对应地,改变喷嘴列52c的配置的方式来调整实际的喷嘴间距。
在使喷墨头50与基板W在Y轴方向相对移动的主扫描中,将包含空穴注入层形成材料的油墨91作为多个液滴从覆盖各开口部106a的一个喷嘴52喷出并配置在各开口部106a。在本实施方式中,示出在各开口部106a在Y轴方向隔开间隔地喷出例如8滴的液滴的例子。换句话说,进行8次的喷出,在各喷出的每一次喷出一滴的液滴并着落于各开口部106a。此外,图13表示开口部106a中的多个液滴的配置,并不表示实际的液滴的着落状态。着落于开口部106a的多个液滴在开口部106a扩散并一体化,并如图11所示那样隆起。该情况下,喷出到各开口部106a的油墨91的总喷出量是8滴的液滴的喷出量的总和。形成所希望的膜厚的空穴注入层131要求油墨91的总喷出量与设计上的目标总喷出量亦即规定量几乎同等。
如图14所示,本实施方式的液滴喷出方法(液体的总喷出量的修正方法)通过包含液滴的喷出工序(步骤S1)、总喷出量测量工序(步骤S2)、求解规定量与总喷出量之差的工序(步骤S3)、驱动条件的变更工序(步骤S4)、液滴的喷出工序(步骤S5)、总喷出量的再测量工序(步骤S6)、判定规定量与总喷出量之差是否比重量分辨率大的工序(步骤S7)而构成。以下,以图13所示的开口部106a中的液滴的配置为前提,对本实施方式的液滴喷出方法进行具体的说明。
在步骤S1的液滴的喷出工序中,以预先设定的驱动条件进行8次的喷出从喷嘴52喷出8滴液滴。本实施方式中的预先设定的驱动条件是使图7所示的驱动信号COM中,8次的喷出的驱动信号COM的驱动电压Vh为恒定的值。例如,选择驱动信号COM1~COM4中驱动电压Vh的值处在Vh1与Vh4之间的驱动信号COM3进行8次的喷出。在步骤S2的总喷出量测量工序中,测量喷出的8滴的液滴的总喷出量。更具体而言,通过上述的重量测定机构81,测定8滴的液滴的总喷出量(重量)。换句话说,不需要将8滴的液滴喷出到开口部106a,而作为喷出到开口部106a的液滴,利用重量测定机构81接受喷出的液滴并进行测定。接下来,在步骤S3中,计算并求出给予开口部106a的油墨91(液体)的规定量(重量)与测定出的总喷出量(重量)之差。接下来,在步骤S4的驱动条件的变更工序中,为了修正在步骤S3求出的规定量与总喷出量之差,而变更8次的喷出中的至少一次的喷出时的喷嘴52(压电元件59)的驱动条件。
在驱动条件的变更工序中,在8次的喷出中,以从最后一次(第8次)的喷出向第一次的喷出的顺序变更至少一次的喷出时的驱动条件。在图15所示的例子中,在作为最后一次的第8次的喷出(8shot)、和第7次的喷出(7shot)时变更驱动条件。例如,在8shot,以与预先设定的驱动信号COM3相比增大Vh的值增加液滴的喷出量的方式变更驱动条件,在7shot,以与预先设定的驱动信号COM3相比减小Vh的值减少液滴的喷出量的方式变更驱动条件。由此,以8次的喷出的液滴的总喷出量接近规定量的方式,针对预先设定的驱动条件,变更(修正)驱动条件。
例如,如图16所示,在驱动条件的变更工序,若在8次的喷出中,在第一次的喷出(1shot)以与预先设定的驱动信号COM3相比增大驱动电压Vh的值增加液滴的喷出量的方式变更驱动条件,则变更后的驱动信号COM所引起的喷嘴52内的液体(油墨)的弯液面的残余振动与变更驱动电压Vh之前的弯液面的残余振动相比变化。因此,存在第一次的喷出(1shot)时的弯液面的残余振动给第二次的喷出(2shot)造成影响,而与以预先设定的驱动信号COM3单独驱动喷嘴52(压电元件59)的情况下的液滴的喷出量相比喷出量偏差的担心。因此,在本实施方式的液滴喷出方法中,如图15的例子所示,通过以从最后一次(第8次)的喷出朝向第一次的喷出的顺序变更驱动条件,抑制驱动信号COM中的驱动电压Vh的变更所涉及的弯液面的残余振动的影响。特别是对于增大驱动电压Vh的变更来说,弯液面的残余振动容易变大,所以优选在最后一次的驱动条件中应用。换句话说,增大驱动电压Vh的变更为了多次的喷出中最后一次的喷出时的驱动条件的变更所涉及的液滴的喷出量的修正值比其它的喷出时的驱动条件的变更所涉及的液滴的喷出量的修正值大,而优选在最后一次进行。
另外,在本实施方式的液滴喷出方法中,设定利用一次的喷出的驱动条件的变更能够修正的液滴的喷出量的最大修正量,并在规定量与总喷出量之差超过最大修正量的情况下,在多次(8次)中两次以上的喷出中变更驱动条件。若在一次的喷出中修正规定量与总喷出量之差,则存在由于驱动条件的变更而给压电元件59(驱动元件)带来过度的负担的担心。过度的负担是指施加给压电元件59的驱动电压Vh的值超过上限值、在下限值以下,而压电元件59不正常地动作的状态。在图15所示的例子中,在8shot、和7shot分开进行驱动条件的变更。
接下来,在步骤S5的液滴的喷出工序中,使步骤S4中的驱动条件的变更反映,以8次的喷出再次喷出8滴的液滴。在下一个步骤S6的总喷出量的再测量工序中,与步骤S2相同,通过重量测定机构81接受喷出的8滴的液滴,并对总喷出量进行再测量。在下一个步骤S7中,计算规定量与再测量出的总喷出量之差,并判定该差是否比重量分辨率大。重量分辨率是指能够通过驱动条件的变更使其变化的液滴的喷出量(重量)的最小可变量。若规定量与再测量出的总喷出量之差比重量分辨率大(是),则再次重复步骤S4~步骤S7。若规定量与再测量出的总喷出量之差比重量分辨率小(否),则结束从喷嘴52喷出的液滴的喷出量修正的步骤。换句话说,重复步骤S4~步骤S7直至规定量与总喷出量之差比重量分辨率小。然后,进行通过最终变更的驱动条件驱动喷嘴52(压电元件),使油墨91作为液滴从喷嘴52喷出并着落至开口部106a的实际的喷出工序。此外,要求重量测定机构81的测定分辨率与上述重量分辨率相同或者较小。
在上述液滴喷出方法中,步骤S1与步骤S2相当于本发明的步骤A,步骤S3相当于本发明的步骤B,步骤S4相当于本发明的步骤C,步骤S5和步骤S6相当于本发明的步骤D。由于步骤S7包含与步骤S3相同的工序,即步骤B,所以重复步骤S4~步骤S7相当于本发明的步骤E,上述实际的喷出工序相当于步骤F。另外,重量分辨率相当于本发明的修正分辨率。此外,修正分辨率并不限定于重量分辨率,例如,也可以是利用能够通过测量如上述那样着落的液滴的大小求出的液滴的体积的体积分辨率。另外,使计算机执行上述液滴喷出方法的程序是本发明的液滴喷出程序。
接下来,列举更具体的实施例,对本实施方式的液滴喷出方法的效果进行说明。图17是表示实施例中的液滴的喷出量的修正、和施加给压电元件的驱动信号的驱动电压的表,图18是表示通过实施例中的液滴的喷出量的修正得到的总喷出量的体积偏差的图表。
实施例
在实施例中,如图13所示,向开口部106a喷出包含空穴注入层形成材料的油墨91(液体),并配置8滴的液滴。在设计上,将一滴的液滴的喷出量设为10ng,将在开口部106a喷出规定量为总共80ng的油墨91作为目标。将油墨91(液体)作为8滴的液滴喷出(步骤S1),并通过重量测定机构81测量总喷出量(步骤S2)。此时,如图17的表所示,驱动喷嘴52的预先设定的驱动条件亦即驱动信号COM将压电元件59的最大驱动电压设为25V,将驱动电压Vh设定为COM电压比为90%的22.5V。考虑喷出到像素内即开口部106a的油墨91的总喷出量在修正液滴的喷出量之前的未修正的状态下,为83.5ng。即,作为规定量的80ng与总喷出量的差分为3.5ng(步骤S3)。在驱动条件的变更工序(步骤S4)中,为了以在最后一次亦即第8次的喷出(8shot)所喷出的液滴的喷出量减少2.0ng的方式进行修正,由于驱动电压Vh与液滴的喷出量处于直线的相关关系,所以使驱动电压Vh从22.5V到18.5V降低4V。此外,一次的液滴的喷出量的修正的最大修正量在该情况下,设定为2.0ng。换句话说,由于在预先设定的驱动条件下,比规定量多喷出3.5ng,所以在8shot实施最大的负修正(步骤S4)。以变更后的驱动条件(即,仅变更8shot的驱动信号COM的驱动条件)再次喷出8滴液滴(步骤S5),并通过重量测定机构81对总喷出量进行再测量(步骤S6)。其结果,如图17的表所示总喷出量为81.5ng。规定量与再测量后的总喷出量的差分为1.5ng。本实施方式中的重量分辨率为0.1ng,所以差分比重量分辨率大(步骤S7:是)。因此,以下,重复步骤S4~步骤S7。由于在先前的步骤S7差分为1.5ng,所以接下来,为了进行使在7shot喷出的液滴的喷出量减少1.9ng的修正,而使驱动信号COM的驱动电压Vh从22.5V到18.7V降低3.8V。若以变更了8shot和7shot的驱动电压Vh的驱动条件再次喷出8滴的液滴并对总喷出量进行再测量,则总喷出量为79.6ng,所以规定量的差分为-0.4ng。然后,这次为了进行使在6shot喷出的液滴的喷出量增加0.7ng的修正,而使驱动信号COM的驱动电压Vh从22.5V到23.9V上升1.4V。若以变更了8shot、7shot、6shot的各驱动电压Vh的驱动条件再次喷出8滴的液滴并对总喷出量进行再测量,则总喷出量为80.3ng,所以与规定量的差分为0.3ng。接下来,为了进行使在5shot喷出的液滴的喷出量减少0.4ng的修正,而使驱动信号COM的驱动电压Vh从22.5V到21.7V降低0.8V。若以变更了8shot、7shot、6shot、5shot的各驱动电压Vh的驱动条件再次喷出8滴的液滴并对总喷出量进行再测量,则总喷出量为79.9ng,所以与规定量的差分为-0.1ng。由于总喷出量与规定量的差分的绝对值与重量分辨率相同,所以再次重复步骤S4~步骤S7,这次为了进行使在4shot喷出的液滴的喷出量增加0.1ng的修正,而使驱动信号COM的驱动电压Vh从22.5V到22.7V上升0.2V。若以变更了8shot、7shot、6shot、5shot、4shot的各驱动电压Vh的驱动条件再次喷出8滴的液滴并对总喷出量进行再测量,则总喷出量为80ng,总喷出量与规定量的差分为0.0ng。差分的绝对值比重量分辨率小(步骤S7:否),所以结束液滴的喷出量的修正。
在遍及以上的实施例中的第8次的喷出~第4次的喷出总共5shot的液滴的喷出量的修正的基础上,测量总喷出量的体积偏差,如图18所示,体积偏差也由于施加修正而减少,在从最后一次到第6次的喷出的3shot修正以后,体积偏差的3σ小于0.2。
在上述实施例中,遍及最后一次亦即8shot到第4次的喷出亦即4shot进行了液滴的喷出量的修正,若最初的测量时的液滴的总喷出量与规定量之差比最大修正量小,则也可以进利用最后一次的液滴的喷出量的修正而使修正结束。即,也可以不重复步骤S4~步骤S7而修正结束。
此外,使用了上述液滴喷出法的液体(油墨)的喷出并不限定于进应用于包含空穴注入层形成材料的油墨91,也能够应用于其它的包含空穴输送层形成材料的油墨92、包含发光层形成材料的油墨93。
根据上述实施方式的液滴喷出方法以及使液滴喷出方法执行的液滴程序,能够得到以下的效果。
(1)为了修正以预先设定的驱动条件驱动喷嘴52喷出的液滴的总喷出量与规定量之差,在多次中的至少一次的喷出变更驱动条件。以变更后的驱动条件再次喷出液滴并求出液滴的总喷出量与规定量之差。在多次的喷出中的剩余的喷出进行液滴的喷出量的修正,即驱动条件的变更直至该差比液滴的喷出量的修正时的重量分辨率小为止。据此,与在每一次的喷出调查液滴的喷出量并进行修正(在每一次的喷出变更喷嘴52的驱动条件)的情况相比,判明液滴的总喷出量即可,所以能够简单地进行液滴的喷出量的修正。另外,在每一次的喷出调查液滴的喷出量的情况下,包含每一次的测量精度的误差,在多次的喷出中误差累计而增大。在本发明中,基于液滴的总喷出量进行修正,所以能够实现较高的修正精度。即,若在最终的驱动条件的变更后,将液体(油墨)作为液滴喷出,则能够稳定并且在量上精度良好地将规定量的液体(油墨)喷出到作为配置区域的开口部106a。
(2)为了修正液滴的总喷出量与规定量之差进行的一次的喷出中的喷嘴52的驱动条件的变更以从多次的喷出中最后一次向第一次的顺序进行。因此,与从第一次的喷出开始修正液滴的喷出量,即变更喷嘴52的驱动条件的情况相比,能够减小变更了驱动条件的第一次的喷出的影响带给第二次的喷出的影响。特别是有在驱动条件的变更中增大驱动电压Vh的变更增大喷嘴52内的液体(油墨)的弯液面的残余振动的担心,所以通过在最后一次进行能够避免弯液面的残余振动的影响。
(3)若将使上述实施方式的液滴喷出方法执行的液滴程序应用于液滴喷出装置10,则与通过重量测定机构81测量每一次的喷出的液滴的喷出量的情况相比,能够实现能够缩短液滴的总喷出量的修正所涉及的时间,并在配置区域喷出规定量的液滴的液滴喷出装置10。
此外,在上述实施方式的液滴喷出方法中,实际上使液滴喷出并通过重量测定机构81测量总喷出量,但并不限定于此。例如,也可以预先求出液滴的喷出量与驱动信号COM的驱动电压Vh的关系。然后,通过预先设定的驱动条件驱动喷嘴52使多个液滴喷出,并根据测量得到的液滴的总喷出量与规定量之差,变更驱动条件的步骤基于上述预先求出的液滴的喷出量与驱动信号COM的驱动电压Vh的关系,从最后一次开始依次以需要的次数进行驱动电压Vh的变更,不实际测量而通过计算求出驱动条件的变更后的液滴的总喷出量。据此,能够进一步缩短液滴的总喷出量的修正所涉及的时间。
本发明并不限定于上述的实施方式,在不违反能够从权利要求以及说明书整体读取的发明的主旨或者思想的范围内能够适当地变更,随着那样的变更的液滴喷出方法以及液滴喷出程序及应用该液滴喷出方法的液滴喷出装置也包含于本发明的技术范围。除了上述实施方式以外也考虑各种变形例。以下,列举变形例进行说明。
变形例1
使用上述实施方式的液滴喷出方法在配置区域配置(喷出)液滴的方法并不限定于如图13所示那样,配置开口部106a和喷嘴列52c喷出液滴的纵向描绘。图19是表示变形例的液滴喷出方法的示意俯视图。如图19所示,在俯视时大致矩形形状的开口部106a以长边方向沿副扫描方向(X轴方向),短边方向沿主扫描方向(Y轴方向)的方式配置。与此相对,喷嘴列52c以沿副扫描方向(X轴方向)的方式配置,所以在主扫描时在开口部106a覆盖多个(在图19中是五个)喷嘴52。这样的开口部106a与喷嘴列52c的配置被称为横向描绘。在从在主扫描时覆盖开口部106a的多个(五个)喷嘴52的各个喷出多滴(3滴)液滴的横向描绘中,通过应用本发明的液滴喷出方法,也能够稳定并且在量上精度良好地将规定量的液体(油墨)喷出到开口部106a。此外,在横向描绘时,在主扫描中从多个喷嘴52向开口部106a喷出液滴,所以受到喷嘴52间的液滴的喷出量的偏差的影响,所以液滴的喷出量的修正的方式变得复杂。另一方面如上述实施方式那样在纵向描绘时,成为在主扫描时针对一个开口部106a仅覆盖一个喷嘴52的构成,所以将本申请的液滴喷出方法应用于纵向描绘的情况下的效果与横向描绘相比较大。
变形例2
应用上述实施方式的液滴喷出方法的设备的形成方法并不限定于有机EL元件130(或者有机EL装置100)。例如,也能够应用于液晶显示装置中的彩色滤光片的形成方法、有机晶体管中的半导体层、与半导体层连接的布线的形成方法等。
符号说明
5…载置喷出对象物的工作台,10…液滴喷出装置,20…工件移动机构,40…控制部,41…作为计算机的CPU,43…作为第二存储部的RAM,50…作为喷出头的喷墨头,52…喷嘴,52c…喷嘴列,59…作为驱动元件的压电元件,63…作为头驱动部的头驱动器,73…作为第一存储部的数据存储器,81…作为喷出量测量机构的重量测定机构,100…有机EL装置,106a…作为配置区域的开口部,130…有机EL元件,W…作为喷出对象物(工件)的基板。

Claims (12)

1.一种液滴喷出方法,其特征在于,是进行使具有多个喷嘴的喷出头与喷出对象物对置配置并相对移动的扫描,将液体作为液滴多次从所述多个喷嘴中的至少一个喷嘴喷出到设于所述喷出对象物的配置区域的液滴喷出方法,所述液滴喷出方法包括:
求出以预先设定的驱动条件驱动所述至少一个喷嘴,来进行所述多次的喷出的情况下的所述液体的总喷出量的步骤A;
求出欲配置到所述配置区域的所述液体的规定量与所述总喷出量之差的步骤B;
为了修正所述液体的规定量与所述总喷出量之差,变更所述多次的喷出中的至少一次的喷出时的所述驱动条件的步骤C;以及
以在所述步骤C变更后的驱动条件驱动所述至少一个喷嘴,再次求出进行所述多次的喷出的情况下的所述液体的总喷出量的步骤D。
2.根据权利要求1所述的液滴喷出方法,其特征在于,
包括步骤E,在所述步骤E中,按照所述步骤C、所述步骤D、所述步骤B这样的顺序重复进行,直至所述液体的规定量与所述总喷出量之差小于所述驱动条件的变更时的液滴的喷出量的修正分辨率为止。
3.根据权利要求1或者2所述的液滴喷出方法,其特征在于,
设定所述驱动条件的变更时的液滴的喷出量的最大修正量,
所述步骤C中,在所述液体的规定量与所述总喷出量之差大于所述最大修正量的情况下,变更所述多次的喷出中的两次以上的喷出时的所述驱动条件。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的液滴喷出方法,其特征在于,
所述步骤C中,按照从所述多次的喷出中的最后一次的喷出向第一次的喷出的顺序变更至少一次的喷出时的所述驱动条件。
5.根据权利要求4所述的液滴喷出方法,其特征在于,
所述步骤C中的所述多次的喷出中的最后一次的喷出时的所述驱动条件的变更所涉及的液滴的喷出量的修正值大于其它的喷出时的所述驱动条件的变更所涉及的液滴的喷出量的修正值。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的液滴喷出方法,其特征在于,
所述步骤A中,以预先设定的驱动条件驱动所述至少一个喷嘴来进行所述多次的喷出,测量来求出喷出的所述液体的总喷出量。
7.根据权利要求1~5中任意一项所述的液滴喷出方法,其特征在于,
所述步骤D中,以在所述步骤C变更后的驱动条件驱动所述至少一个喷嘴来进行所述多次的喷出,测量来求出喷出的所述液体的总喷出量。
8.根据权利要求1~5中任意一项所述的液滴喷出方法,其特征在于,
所述喷出头按所述多个喷嘴具有驱动元件,通过变更施加给所述驱动元件的驱动电压来使液滴的喷出量变化,
所述步骤D中,基于表示每个所述驱动元件的驱动电压与液滴的喷出量的关系的喷出量信息,计算来求出以在所述步骤C变更后的驱动条件驱动所述至少一个喷嘴来进行所述多次的喷出的情况下的所述液体的总喷出量。
9.根据权利要求1~8中任意一项所述的液滴喷出方法,其特征在于,
设于所述喷出对象物的所述配置区域是长边方向在扫描方向上延伸的大致矩形形状,
所述喷出头的所述多个喷嘴在与所述扫描方向交叉的方向上排列。
10.一种液滴喷出程序,其特征在于,
其是进行使具有多个喷嘴的喷出头与喷出对象物对置配置并相对移动的扫描,使液体作为液滴多次从所述多个喷嘴中的至少一个喷嘴喷出到设于所述喷出对象物的配置区域的液滴喷出程序,
使计算机执行权利要求1~9中任意一项的液滴喷出方法。
11.一种液滴喷出装置,其特征在于,是进行使具有多个喷嘴的喷出头与喷出对象物对置配置相对移动的扫描,将规定量的液体作为液滴多次从所述多个喷嘴中至少一个喷嘴喷出到设于所述喷出对象物的配置区域的液滴喷出装置,所述液滴喷出装置具备:
工作台,其载置所述喷出对象物;
移动机构,其使所述工作台相对于所述喷出头在第一方向上相对移动;
头驱动部,其驱动所述喷出头的所述多个喷嘴的每一个喷嘴的驱动元件;
喷出量测量机构,其测量从所述喷出头喷出的液体的总喷出量;
第一存储部,其存储驱动所述驱动元件的驱动条件的信息;
第二存储部,其存储测量出的所述液体的总喷出量的值;以及
控制部,
所述控制部对所述头驱动部和所述喷出量测量机构以及所述移动单元进行驱动控制,以执行下述步骤:
以预先存储于所述第一存储部的驱动条件驱动所述至少一个喷嘴来进行所述多次的喷出,并通过所述喷出量测量机构测量喷出的所述液体的总喷出量的步骤A;求出所述液体的规定量与所述总喷出量之差的步骤B;为了修正所述液体的规定量与所述总喷出量之差,变更所述多次的喷出中的至少一次的喷出时的驱动条件并存储于所述第一存储部的步骤C;以变更后的驱动条件驱动所述至少一个喷嘴,再次求出进行所述多次的喷出的情况下的所述液体的总喷出量的步骤D;按照所述步骤C、所述步骤D、所述步骤B这样的顺序重复进行,直至所述液体的规定量与所述总喷出量之差小于所述驱动条件的变更时的液滴的喷出量的修正分辨率为止的步骤E;以及通过所述移动机构进行使所述喷出头与喷出对象物在所述第一方向上移动的扫描,并基于最终变更后的驱动条件,将所述规定量的液体作为液滴多次从所述多个喷嘴中的至少一个喷嘴喷出到设于所述喷出对象物的配置区域的步骤F。
12.根据权利要求11所述的液滴喷出装置,其特征在于,
设于所述喷出对象物的所述配置区域大致为矩形形状,且所述喷出对象物以所述配置区域的长边方向沿着所述第一方向的方式载置在所述工作台上,
所述喷出头的所述多个喷嘴在与所述第一方向交叉的方向排列。
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