JP2003340337A - 製膜装置と液滴吐出ヘッド及びデバイス製造装置並びにデバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インク温度を高精度、且つ一定状態に制御し
て吐出重量の変動を抑制する。 【解決手段】 液状体を吐出する液滴吐出ヘッド２０を
備える。液滴吐出ヘッド２０に温度調整用媒体の流路５
３を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製膜装置と液滴吐
出ヘッド、およびデバイス製造装置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
カラーフィルタを用いている。カラーフィルタには、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供給することで形成さ
れるものがある。このような基板に対してインクを供給
する方式としては、例えばインクジェット方式の製膜装
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、製膜
装置においてはインクジェットヘッドから所定量のイン
クを基板に対して吐出して供給するが、インクを吐出す
る手段としては、インクタンクを構成する壁面に複数の
ノズル開口を形成するとともに、各ノズル開口と対向す
るように伸縮方向を一致させて圧電素子を配設したもの
が多く用いられている。この種の圧電素子としては、例
えば特開昭６３−２９５２６９号公報に開示されている
ように、電極と圧電材料とを交互にサンドイッチ状に積
層したものが提供されており、インクジェットヘッドの
キャビティ（インク溜まり）内に満たされたインクが圧
電素子の変形により生じた圧力波によって吐出される構
成になっている。

【０００４】この種のインクジェットヘッドでは、吐出
可能なインク粘度に限界があるため、高粘度のインクを
吐出することは困難である。そこで、従来では、供給口
を介して圧力室と連通するインクタンクにヒータ（発熱
体）を設ける技術（特開平５−２８１５６２号公報）
や、インクジェットヘッド及びインクタンクの双方にヒ
ータを埋ける技術（特開平９−１６４７０２号公報）が
提供されており、これらの技術を用いて高粘度のインク
を吐出可能な粘度まで低粘度化することで、従来では製
膜が困難であった工業薬品を使えるようになってきた。

【０００５】

【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。
ヒータは、インクジェットヘッドを加熱してインクの温
度を上昇させることは可能だが、インクの温度を低下さ
せるにはヒータの駆動を停止して自然冷却する必要があ
るため、ヘッド及びインクの温度を高精度に一定に保持
することは困難である。インクの粘度は温度により変化
し、温度が高くなると粘度が小さくなる。インクジェッ
トヘッドは、キャビティ内に満たされたインクが振動板
の変形により生じた圧力波で吐出される構造になってい
るため、キャビティ内のインク粘度が小さいとインク滴
が大きくなり、インク滴の吐出重量は大きくなる。

【０００６】すなわち、インクジェットヘッド及びイン
クの温度変動に起因して、ヘッドから吐出されるインク
滴の重量が変動するという問題が生じる。また、パター
ン形成時等、複数のノズルからインク滴を独立して個別
に吐出する用途では、連続して吐出するノズルと長く休
止するノズルとが存在するため、連続して吐出するノズ
ルでは圧電素子の駆動に伴う発熱（蓄熱）でインクの温
度が上昇し吐出重量が変動するという問題が生じる。加
えて、キャビティ（及びノズル）が複数設けられる場
合、ヒータと各キャビティとの間の距離が長いと各距離
を均一にすることが困難であるため、キャビティ間で温
度が不均一となりノズル間でインクの吐出重量にバラツ
キが生じる虞もあった。

【０００７】また、従来は、例えばヒータはヘッドの取
付治具に設けられ、ヒータの熱はヘッドを介してキャビ
ティ内のインクに伝わる構成であったため、インクが所
定温度に上昇するまでに時間がかかるという問題もあっ
た。さらに、インクジェットヘッド全体を加熱する必要
があるため、ヒータの消費電力が大きくなるという問題
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、インク温度を高精度、且つ一定状態に制御
して吐出重量の変動を抑制できる製膜装置と液滴吐出ヘ
ッド及びデバイス製造装置並びにこのデバイス製造装置
で製造されるデバイスを提供することを目的とする。

【０００９】また、本発明の別の目的は、短時間、且つ
少ない消費電力でインクを温度制御することが可能な製
膜装置と液滴吐出ヘッド及びデバイス製造装置並びにこ
のデバイス製造装置で製造されるデバイスを提供するこ
とである。

【００１０】

【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。本発明の製
膜装置は、液状体を吐出する液滴吐出ヘッドを備えた製
膜装置であって、前記液滴吐出ヘッドに、温度調整用媒
体の流路が設けられることを特徴とするものである。

【００１１】従って、本発明では、流路に温度調整用媒
体を恒温で流動させることで、液状体と温度調整用媒体
との間に温度差が存在しても、熱交換により液状体を加
熱又は冷却することで液状体の温度を一定に維持するこ
とが可能になる。

【００１２】また、本発明では、温度調整用媒体の温度
を所定温度に制御する制御装置と、液滴吐出ヘッドの流
路と制御装置との間で温度調整用媒体を循環させる循環
装置とを備えることが好ましい。

【００１３】従って、本発明では、制御装置で所定の温
度に制御された温度調整用媒体を循環装置により液滴吐
出ヘッドに供給できるとともに、熱交換後の温度調整用
媒体を制御装置に回収することができる。

【００１４】また、循環装置は、液滴吐出ヘッドに液状
体を供給する供給装置に対して温度調整用媒体を循環さ
せる構成とすることが好ましい。

【００１５】これにより、本発明では、液滴吐出ヘッド
に貯溜された液状体と、液滴吐出ヘッドに供給される液
状体の双方を一定、且つ略同一温度に維持することが可
能になる。

【００１６】また、液滴吐出ヘッドが液状体の貯溜空間
を形成する壁部を有する場合、前記流路の少なくとも一
部が前記壁部で形成されることが好ましい。

【００１７】これにより、本発明では、壁部を挟んだ接
近した位置で液状体と温度調整用媒体との間で熱交換を
行うことができ、短時間で液状体の温度を調整すること
が可能になり、消費電力も少なくできる。

【００１８】さらに、貯溜空間に前記液状体が吐出され
る複数の開口部と、各開口部に対応して設けられた複数
のキャビティとが所定方向に沿って配置される場合、前
記流路が前記所定方向に沿って形成されることが好まし
い。

【００１９】これにより、本発明では、複数のキャビテ
ィに対して同じ条件下で温度調整を行うことができるた
め、開口部から吐出される液状体の温度バラツキが抑制
され、液状体の吐出重量にバラツキが生じることを防止
できる。

【００２０】また、液滴吐出ヘッドが前記液状体を加圧
する圧電素子を備える場合、圧電素子は流路内に配設さ
れる構成が好ましい。この場合、温度調整用媒体は、電
気的に絶縁性を有することが好ましい。

【００２１】これにより、本発明では、圧電素子の駆動
で生じる熱を温度調整用媒体が回収するため、圧電素子
の駆動に起因する液状体の温度上昇を防ぐことができ
る。また、温度調整用媒体が電気的に絶縁性であれば、
圧電素子が温度調整用媒体により短絡することを回避で
きる。

【００２２】一方、本発明のデバイス製造装置は、液状
体を基板に供給し膜を形成するためのデバイス製造装置
であって、前記膜を上記の製膜装置を用いて製造するこ
とを特徴としている。

【００２３】これにより、本発明では、所定重量の液状
体で膜を形成することができ、高品質のデバイスを製造
することができる。また、液状体の温度調整を短時間で
実施できるため、スループットが向上して生産性を高め
ることが可能になる。

【００２４】そして、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。
これにより、本発明では、所定重量の液状体で膜が形成
された高品質のデバイスを得ることができる。

【００２５】一方、本発明の液滴吐出ヘッドは、液状体
を吐出する液滴吐出ヘッドであって、温度調整用媒体の
流路が設けられることを特徴としている。

【００２６】これにより、本発明では、流路に温度調整
用媒体を恒温で流動させることで、液状体と温度調整用
媒体との間に温度差が存在しても、熱交換により液状体
を加熱又は冷却することで液状体の温度を一定に維持す
ることが可能になる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の製膜装置とその製
造方法、およびデバイス製造装置並びにデバイスの第１
の実施形態を、図１ないし図５を参照して説明する。こ
こでは、本発明の製膜装置を、例えば液状体としてのイ
ンクを用いて、液晶デバイスに対して用いられるカラー
フィルタ等を製造するためのフィルタ製造装置に適用す
るものとして説明する。なお本発明で使用できる液体
は、液状体に含まれる。すなわち、液状体とは、上述の
液体に加え、例えば金属等の微粒子を含む液状体をも言
うものとする。

【００２８】図１は、フィルタ製造装置（デバイス製造
装置）を構成する製膜装置（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基の製膜装置１０を備え
ており、各製膜装置１０は、それぞれＲ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）の各色のインクをフィルタ基板に吐出
する構成になっている。

【００２９】製膜装置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）、液滴吐出ヘッド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および第２移動手段１６が設
置されている。

【００３０】第１移動手段１４は、好ましくはベース１
２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

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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１
６Ｂ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６
０は、インク吐出手段としてのインクジェットヘッド２
０を備えている。

【００３５】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。

【００３６】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）の開口部としてのノズルが設けられている。

【００３７】ここで、インクジェットヘッド２０は、図
２に示すように例えばステンレス製で薄板状のノズルプ
レート３２と振動板３３とを備え、両者を仕切部材（リ
ザーバプレート）３４を介して接合したものであって、
これらノズルプレート３２、振動板３３及び仕切部材３
４によって、インクを貯溜するための貯溜空間５１が形
成される。また、貯溜空間５１には、仕切部材３４によ
って一方向（図２中、左右方向）に列設される複数のキ
ャビティ３５と液溜まり３６とが形成されている。各キ
ャビティ３５と液溜まり３６との内部はインクで満たさ
れており、各キャビティ３５と液溜まり３６とは供給口
３７を介して連通したものとなっている。

【００３８】また、ノズルプレート３２には、キャビテ
ィ３５からインクを噴射（吐出）するための開口部とし
て、キャビティ３５に臨ませて配置されたノズル孔３８
が一列に配列された状態で複数形成されている。一方、
振動板３３には、液溜まり３６にインクを供給するため
の孔３９が形成されており、図１に示すインクタンク２
５から送液チューブ２６を介して送液されたインクは孔
３９から流入する。これらインクタンク２５及び送液チ
ューブ２６によって、インク供給に係る供給装置が構成
される。

【００３９】また、振動板３３の各キャビティ３５に対
向する面と反対側の面上には、圧電素子（ピエゾ素子）
３０が接合されている。この圧電素子３０は、例えば一
対の電極（図示せず）の間に位置し、通電するとこれが
外側に突出するようにして撓曲するよう構成されたもの
である。そして、このような構成のもとに圧電素子３０
が接合されている振動板３３は、圧電素子３０と一体に
なって同時に外側へ撓曲するようになっており、これに
よってキャビティ３５の容積が増大するようになってい
る。

【００４０】したがって、キャビティ３５内に増大した
容積分に相当するインクが、液溜まり３６から供給口３
７を介して流入する。また、このような状態から圧電素
子３０への通電を解除すると、圧電素子３０と振動板３
３はともに元の形状に戻る。したがって、キャビティ３
５も元の容積に戻ることから、キャビティ３５内部のイ
ンクの圧力が上昇し、ノズル孔３８から基板に向けてイ
ンクの液滴４３が吐出される。なお、インクジェットヘ
ッド２０のインクジェット方式としては、前記の圧電素
子３０を用いたピエゾジェットタイプ以外の方式のも
の、例えば熱膨張を利用したサーマルインクジェットタ
イプのものなどととしてもよい。

【００４１】また、インクジェットヘッド２０には、恒
温流体（温度調整用媒体）が循環する恒温流体路（流
路）５３が形成されている。この流路５３は、壁部とし
ての振動板３３と、振動板３３上に設けられる断面コ字
状のカバー体５４とにより、液溜まり３６の上方に、ノ
ズル孔３８及びキャビティ３５の列設方向（図２中、左
右方向）に沿って形成されている。

【００４２】図３に、インクジェットヘッド２０に関す
る駆動制御系及び温度制御系を簡易的に示す。インクジ
ェットヘッド２０に設けられた圧電素子３０に対して
は、所定量のインクを吐出するために、インクの種類、
温度に適した駆動電圧がインクジェットヘッド駆動装置
２７からノズル孔３８毎にそれぞれ印加される。

【００４３】また、インクジェットヘッド２０に設けら
れた流路５３に対しては、恒温流体循環装置５５によっ
て恒温流体が循環される。恒温流体循環装置５５は、温
度調整用媒体を恒温流体として一定の温度に制御する熱
交換器等からなる制御装置（図示せず）と、制御装置及
び流路５３の間に配設された循環路５６と、循環路５６
を介して制御装置と流路５３との間に恒温流体を循環さ
せるポンプ等からなる循環装置（図示せず）とを主体と
して構成されている。温度調整用媒体としては、種々の
流体を使用できるが、流路５３を形成する振動板３３や
カバー体５４に対して悪影響を与えないものを選択する
ことが望ましく、ここでは水を用いている。

【００４４】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、インク滴１滴の重量をほぼ
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。

【００４５】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のノズル内のインクが乾燥しないようにする
ために、フィルタを製造しない待機時にこのインク吐出
面２０Ｐを外気に触れさせないようにするものである。

【００４６】続いて、上記の構成の製膜装置１０の中、
インクジェットヘッド２０の駆動に関して説明する。例
えば４０℃に温度制御されたインクがインクタンク２５
から送液チューブ２６を介してインクジェットヘッド２
０の貯溜空間５１に満たされると、インクジェットヘッ
ド駆動装置２７から印加された４０℃のインクに適した
駆動電圧に基づいて、任意のノズル孔３８に対応する圧
電素子３０が任意の間隔、周期で駆動されて、振動板３
３が振動（撓曲）することで所定のノズル孔３８からイ
ンクが吐出される。

【００４７】このとき、流路５３には、恒温流体循環装
置５５により、例えば４０℃に温度調整された恒温流体
が１０〜５０cc／minで流動している。そのため、貯溜
空間５１（特に液溜まり３６）のインクに温度変動が生
じた場合、振動板（壁部）３３を介して恒温流体とイン
クとの間で熱交換が行われ、インクの温度が４０℃に維
持される。具体的には、インク温度が４０℃を超えて上
昇した場合には、恒温流体が振動板３３を介してインク
から熱を吸収し、逆にインク温度が４０℃未満に下降し
た場合には恒温流体から振動板３３を介してインクに熱
が付与されることでインク温度が４０℃に維持される。

【００４８】また、圧電素子３０の駆動により生じた熱
は、振動板３３を介してキャビティ３５内のインクに伝
達されるが、流路５３が振動板３３に接して形成されて
いるので、この熱も振動板３３を介して恒温流体で吸収
することができる。このように、インクジェットヘッド
２０内のインクは、恒温流体により常時温度調整された
状態になり、また、流路５３がキャビティ３５及びノズ
ル孔３８の列設方向に沿って形成されることから、キャ
ビティ３５間及びノズル孔３８間でインクに温度差が生
じることなく、全てのノズル孔３８から一定温度のイン
クを吐出することができる。

【００４９】続いて、製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４
８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。

【００５０】次に、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圧電素子３０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
に収める。

【００５１】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２
０は、予備吐出エリア５２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。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、製膜領域全体にインクを吐出して
製膜することができる。

【００５２】続いて、図４および図５を参照して、製膜
処理によりカラーフィルタを製造する例について説明す
る。

【００５３】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４
８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。

【００５４】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
として用いることができる。

【００５５】カラーフィルタ領域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。特に、ヘッド２０を傾けることで
画素部の配列ピッチにノズル間隔を対応させる場合、ス
トライプ型では一度に吐出できるノズルの数が多いため
効果的である。

【００５６】図４は、基板４８に対してカラーフィルタ
領域１０５を形成する工程の一例を示している。

【００５７】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
素がフィルタエレメントとなり、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。

【００５８】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４
８の上の樹脂を焼成する。

【００５９】図４（ｂ）に示すように、インク滴９９
は、フィルタエレメント１１２に供給される。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。

【００６０】図４（ｃ）の加熱工程では、カラーフィル
タ上のすべてのフィルタエレメント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
熱する。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。

【００６１】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
カラーフィルタの基板４８の保護及びフィルタ表面の平
坦化のために、保護膜１２０を形成する。この保護膜１
２０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。

【００６２】図４（ｅ）の透明電極形成工程では、スパ
ッタ法や真空蒸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。

【００６３】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。

【００６４】なお、液晶の駆動にＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆ
ｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）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、上記製膜処理の間
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。

【００６５】以上のように、本実施の形態では、インク
ジェットヘッド２０に恒温流体が循環する流路５３を設
けたので、ヘッド２０内のインク温度が上昇しても下降
しても迅速且つ高精度に温度調整して一定の温度に維持
することが可能になり、ヘッド２０から吐出されるイン
ク滴の吐出重量を一定にすることができる。また、本実
施の形態では、貯溜空間５１を構成する振動板３３が流
路５３を形成しているため、振動板３３のみを介して効
率的に熱交換が行われるため、インク温度を短時間で調
整することができ、インクの温度調整に要する消費電力
を抑制することも可能になる。加えて、本実施形態で
は、圧電素子３０の駆動で生じた熱も振動板３３を介し
て吸収できるため、インクに対してより高精度の温度管
理が可能になる。

【００６６】また、本実施の形態では、キャビティ３５
及びノズル孔３８の列設方向に流路５３を形成している
ので、複数のキャビティ３５及びノズル孔３８に対して
も一様に温度調整することが可能になり、複数のノズル
孔３８の間でインク吐出重量にバラツキが生じることを
防止できる。従って、インクジェットヘッド２０から吐
出されたインクで製造されたデバイスは、吐出重量の不
均一に起因する品質不良が生じることなく、所望の品質
を維持することができる。

【００６７】続いて、図６を参照して本発明の第２の実
施形態について説明する。この図において、図２に示す
第１の実施形態におけるインクジェットヘッド２０の構
成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説
明を省略する。第２の実施形態と上記の第１の実施形態
とが異なる点は、カバー体５４の構成である。

【００６８】図６に示すように、本実施の形態では、カ
バー体５４は、振動板３３とほぼ同一の幅で、且つ内部
に圧電素子３０を収容する高さを有している。即ち、本
実施形態では、圧電素子３０は流路５３内に配設されて
おり、また、ノズル孔３８の上方にも流路５３が形成さ
れている。そして、この構成では、温度調整用媒体は、
電気的に絶縁性を有する流体、例えばシリコンオイルや
エチレングリコールが用いられる。他の構成は、上記第
１の実施形態と同様である。

【００６９】本実施の形態では、上記第１の実施形態と
同様の作用・効果が得られることに加えて、圧電素子３
０の駆動で生じる熱を直接恒温流体で吸収できるため、
この駆動による熱がインクジェットヘッド２０内のイン
ク温度に悪影響を及ぼすことを防止できる。また、ノズ
ル孔３８の上方にも流路を設けることで、ノズル孔３８
から吐出される直前のインクに対しても高精度に温度調
整することが可能になり、インク吐出重量を一層高精度
に管理することができる。また、温度調整用媒体が電気
的に絶縁性を有しているので、恒温流体により圧電素子
３０が短絡することなく安定した温度調整を実施でき
る。

【００７０】なお、上記実施の形態では、インクジェッ
トヘッド２０に対してのみ恒温流体を循環させる構成と
して説明したが、これに限定されるものではなく、恒温
流体の循環路５６を、例えばインクタンク２５や送液チ
ューブ２６の外周に巻回して設ける等の構成を採ること
で、インクジェットヘッド２０に貯溜されたインクとイ
ンクジェットヘッド２０に供給されるインクの双方を一
定、且つ同一の温度に高精度に調整することが可能にな
る。

【００７１】また、上記実施の形態では、製膜装置をフ
ィルタ製造装置に適用する構成としたが、これに限定さ
れるものではなく、例えば用紙等に印字・製膜するプリ
ンタ（プロッタ）にも適用可能である。

【００７２】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
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。

【００７３】また、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、緑および青色の各発光色を呈す
る材料すなわち発光層形成材料及び正孔注入／電子輸送
層を形成する材料をインクとし、各々を本発明のデバイ
ス製造装置を用いて、ＴＦＴやＴＦＤ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デバイスをも含むものである。

【００７４】この場合、例えば、上記のカラーフィルタ
のブラックマトリクスと同様に樹脂レジストを用いて１
ピクセル毎に区画する隔壁を形成するとともに、下層と
なる層の表面に吐出された液滴が付着しやすいように、
且つ、隔壁が吐出された液滴をはじき隣接する区画の液
滴と混じり合うことを防止するため、液滴の吐出の前工
程として、基板に対し、プラズマ、ＵＶ処理、カップリ
ング等の表面処理を行う。しかる後に、正孔注入／電子
輸送層を形成する材料を液滴として供給し製膜する第１
の製膜工程と、同様に発光層を形成する第２の製膜工程
とを経て製造される。

【００７５】こうして製造されるＥＬ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。

【００７６】また、本発明の製膜装置に金属材料や絶縁
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。

【００７７】なお、上記の実施形態では、便宜的に「イ
ンクジェット装置」ならびに「インクジェットヘッド」
と呼称し、吐出される吐出物を「インク」として説明し
たが、このインクジェットヘッドから吐出される吐出物
は所謂インクには限定されず、ヘッドから液滴として吐
出可能に調整されたものであればよく、例えば、前述の
ＥＬデバイスの材料、金属材料、絶縁材料、又は半導体
材料等様々な材料が含まれることはいうまでもない。

【００７８】また、図示した製膜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、製膜装置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、液状
体の温度を高精度、且つ一定状態に制御して、液滴吐出
ヘッドから吐出される液滴の吐出重量を一定にすること
ができる。また、本発明では開口部が複数設けられる場
合でも、開口部の間の吐出重量のバラツキを抑制するこ
ともできる。さらに、本発明では、短時間、且つ少ない
消費電力で液状体の温度を管理・調整することができ
る。また、本発明では、吐出重量の不均一に起因する品
質不良が生じず、高品質のデバイスを得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のフィルタ製造装置を構成する製膜
装置の概略的な外観斜視図である。

【図２】 インクジェットヘッドの概略構成を説明す
るための要部斜視図である。

【図３】 インクジェットヘッドに関する駆動制御系
及び温度制御系を示す図である。

【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領域の一部
を示す図である。

【図６】 第２の実施形態のインクジェットヘッドの
概略構成を説明するための要部斜視図である。

【符号の説明】

１０ 製膜装置（インクジェット装置） ２０ インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド） ２５ インクタンク（供給装置） ２６ 送液チューブ（供給装置） ２８ 温度制御手段（制御手段） ３０ 圧電素子（ピエゾ素子） ３２ ノズルプレート（板状体） ３３ 振動板（壁部） ３５ キャビティ ３８ ノズル孔（開口部） ４８ 基板 ５１ 貯溜空間 ５３ 流路（恒温流体路）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C057 AF23 AG12 AG29 AJ10 AL14 AL24 AN07 AQ06 BA04 BA14 2H048 BA02 BA11 BA55 BA64 BB02 BB42 3K007 AB11 AB18 DB03 FA01 4F041 AA02 AA05 AB02 BA10 BA13 BA35 BA48

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液状体を吐出する液滴吐出ヘッドを備
   えた製膜装置であって、 前記液滴吐出ヘッドに、温度調整用媒体の流路が設けら
   れることを特徴とする製膜装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の製膜装置において、 前記温度調整用媒体の温度を所定温度に制御する制御装
   置と、 前記液滴吐出ヘッドの流路と前記制御装置との間で前記
   温度調整用媒体を循環させる循環装置とを備えることを
   特徴とする製膜装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の製膜装置において、 前記循環装置は、前記液滴吐出ヘッドに前記液状体を供
   給する供給装置に対して前記温度調整用媒体を循環させ
   ることを特徴とする製膜装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載の製
   膜装置において、 前記液滴吐出ヘッドは、前記液状体の貯溜空間を形成す
   る壁部を有し、 前記流路の少なくとも一部は、前記壁部で形成されるこ
   とを特徴とする製膜装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の製膜装置において、 前記貯溜空間は、前記液状体が吐出される複数の開口部
   と、所定方向に沿って配置され、各開口部に対応して設
   けられた複数のキャビティとを備え、 前記流路は、前記所定方向に沿って形成されることを特
   徴とする製膜装置。
6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれかに記載の製
   膜装置において、 前記液滴吐出ヘッドは、前記液状体を加圧する圧電素子
   を備え、該圧電素子は、前記流路内に配設されることを
   特徴とする製膜装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載の製膜装置において、 前記温度調整用媒体は、電気的に絶縁性を有することを
   特徴とする製膜装置。
8. 【請求項８】 液状体を基板に供給し膜を形成するた
   めのデバイス製造装置であって、 前記膜を、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載
   された製膜装置を用いて製造することを特徴とするデバ
   イス製造装置。
9. 【請求項９】 請求項８記載のデバイス製造装置によ
   り製造されたことを特徴とするデバイス。
10. 【請求項１０】 液状体を吐出する液滴吐出ヘッドで
    あって、 温度調整用媒体の流路が設けられることを特徴とする液
    滴吐出ヘッド。