JP2005013776A - 液滴吐出装置、液滴吐出装置の制御方法、カラーフィルター製造装置、カラーフィルター及びその製造方法、液晶装置、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】液滴を吐出することなくノズルの詰まりを検出できる液滴吐出装置、液滴吐出装置の制御方法、カラーフィルター製造装置、カラーフィルター及びその製造方法、液晶装置、電子機器を提供する。
【解決手段】被処理基材上に液状体を吐出して所望形状のパターンを形成する液滴吐出装置であって、被処理基材の流れ方向と交差する方向に配列され、液状体を吐出する吐出部が設けられた液滴吐出ヘッドと、吐出部内の液状体を液滴吐出方向またはその逆方向に移動させる液状体移動手段２０と、吐出部または液状体表面を観測する観測手段１００とを備え、観測手段１００が吐出部または液状体表面を外部から観測するとともに、液状体移動手段２０が吐出部内の液状体を吐出させる時より小さい移動量で液状体を液滴吐出方向またはその逆方向に移動させて、液滴吐出検査を行うことを特徴とする。
【選択図】 図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液滴吐出装置、液滴吐出装置の制御方法、カラーフィルター製造装置、カラーフィルター及びその製造方法、液晶装置、電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータディスプレイや大型テレビジョン等の電子機器の発達に伴い、液晶表示装置、特にカラー液晶表示装置の使用が増加している。この種の液晶表示装置には、通常、表示画像をカラー化するためにカラーフィルターが用いられている。カラーフィルターには、例えばガラス基板に対してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のインクを所定のパターンで吐出させ、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吐出する方式としては、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の液滴吐出装置を採用した場合、インクジェットヘッドからガラス基板に対して所定量のインクを吐出して着弾させる。この場合、例えば直交する２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動可能、および任意の回転軸を中心として回転可能とされたＸＹθステージにガラス基板を搭載し、インクジェットヘッドを固定したタイプの装置を用いることができる。このタイプの装置は、ＸＹθステージの駆動によりインクジェットヘッドに対してガラス基板を所定の位置に位置決めした後、ガラス基板をＸ方向、Ｙ方向に走査しながらインクジェットヘッドからインクを吐出することで、ガラス基板の所定の位置にインクを着弾させる構成となっている。
【０００４】
この種の液滴吐出装置を用いたカラーフィルター製造装置の例が、下記の特許文献１に開示されている。この文献に開示されたカラーフィルター製造装置は、ベースと、液滴を吐出するインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）と、インクジェットヘッドとガラス基板とを相対移動可能とする第１の移動手段および第２の移動手段と、インクジェットヘッドに対してキャッピングやワイピングなどのメンテナンスを施すクリーニングユニットと、コントローラなどを有している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２４８９２６号公報 （第５頁、第３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の液滴吐出装置においては、ガラス基板上に液滴を吐出する前に液滴が確実に吐出されるかどうかを確認するために、ガラス基板の製品に利用される以外の領域（上記特許文献１においてはガラス基板を支えるテーブルに設けられた捨て打ちエリア）に、液滴の捨て打ちを行っていた。この捨て打ちに使われる液滴（インク）は、製品に利用されることがなく無駄に捨てられていたという問題があった。
【０００７】
さらに、上記のように捨て打ちを行う方法では、液滴が吐出されないという現象が判るのみで、その原因が液滴を吐出するノズルの詰まりによるものなのか、電気系統の不具合によるものなのか区別がつかなかったという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、液滴を吐出することなくノズルの詰まりを検出できる液滴吐出装置、液滴吐出装置の制御方法、カラーフィルター製造装置、カラーフィルター及びその製造方法、液晶装置、電子機器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】
上記目的を達成するために、本発明の液滴吐出装置は、被処理基材上にパターン形成用材料を含有する液状体を吐出することにより所望形状のパターンを形成する液滴吐出装置であって、前記被処理基材の流れ方向と交差する方向に配列され、前記液状体を吐出する吐出部が設けられた液滴吐出ヘッドと、該液滴吐出ヘッドに設けられ、前記吐出部内の前記液状体を液滴吐出方向またはその逆方向に移動させる液状体移動手段と、前記吐出部または液状体表面を観測する観測手段と、を備え、前記観測手段が、前記吐出部または液状体表面を外部から観測するとともに、前記液状体移動手段が、前記吐出部内の液状体を吐出させる時より小さい移動量で液状体を液滴吐出方向またはその逆方向に移動させて、液滴吐出検査を行うことを特徴とする。
【００１０】
すなわち、本発明の液滴吐出装置は、吐出部内の液状体を吐出させる時より小さい移動量で液状体を移動させ、その時の吐出部または液状体表面を観測手段により観測している。つまり、液状体が液滴吐出方向に移動した時には、液状体が吐出部から飛び出した状態が観測され、上記逆方向に移動した時には、液状体が奥に引き込まれ吐出部自身が観測される。
吐出部が詰まっている時と、詰まっていない時とでは上記液状体の動きが異なるため、吐出部と上記液状体表面との位置関係も変化して吐出部が詰まっているか否かを判断することができる。また、液状体移動手段に不具合が発生したときには、上記液状体は移動しないので吐出部と上記液状体表面との位置関係も変化せず吐出部が詰まっている時と区別することができる。なお、吐出部が液状体の凝固などにより完全に塞がれると、吐出部と上記液状体表面との位置関係が変化せず吐出部詰まりと液状体移動手段の不具合との区別がつかなくなる。しかし、この液滴吐出検査を所定の頻度で行うことで吐出部が完全に塞がれる前に吐出部詰まりを検出することができる。
さらに、上記液状体の移動量は、上記液状体を吐出する時よりも小さいため吐出部から吐出されることがない。そのため、従来の液滴吐出装置のように液状体の無駄を減らすことができると同時に、吐出部の詰まりを検査することができる。
【００１１】
上記の構成を実現するために、より具体的には、液滴吐出ヘッドには、液状体をその内部に蓄えるとともに、吐出部と連通する液溜まり室が設けられ、液溜まり室の容積が前記液状体移動手段により変化可能とされ、制御部が液状体移動手段により液溜まり室の容積を変化させ、吐出部内の液状体を液滴吐出方向またはその逆方向に移動させることが望ましい。
この構成によれば、液状体移動手段により液溜まり室の容積を広げれば、吐出部内の液状体は液溜まり室内に引き込まれ、上記逆方向に移動し液状体が奥に引き込まれ吐出部が見える状態にすることができる。逆に液溜まり室の容積を小さくすると、液溜まり室内の液状体は吐出部内に流入し、吐出部内の液状体は液滴吐出方向に移動し吐出部から飛び出した状態にすることができる。そのため、吐出部が詰まっているか否かを判断することができるとともに、吐出部が詰まった時と液状体移動手段に不具合が発生した時とを区別することができる。
【００１２】
上記の構成を実現するために、より具体的には、液状体移動手段が通電させる電流または電圧を制御することによりその形状変化を制御できる圧電素子であってもよい。
この構成によれば、液状体移動手段として電圧または電流によりその形状変化を制御できる圧電素子が用いられているため、電流または電圧により吐出部内の液状体の移動量を制御できる。電流または電圧の制御は容易に行うことができるため、容易に吐出部が詰まっているか否かを判断することができるとともに、吐出部が詰まった時と液状体移動手段に不具合が発生した時とを区別することができる。
【００１３】
上記の構成を実現するために、より具体的には、制御部が液状体を吐出する時に通電する電流または電圧よりも小さい電流または電圧を圧電素子に通電してもよい。
この構成によれば、圧電素子に通電する電流または電圧が、上記液状体を吐出する時よりも小さい電流または電圧であるので、圧電素子の変形量も上記液状体を吐出する時よりも小さくなる。そのため、上記液溜まり室の容積変化も小さくなり、上記液状体が吐出部から吐出されることがない。つまり、従来の液滴吐出装置のように液状体の無駄を減らすことができると同時に、吐出部の詰まりを検査することができる。
【００１４】
上記の構成を実現するために、より具体的には、観測手段が液滴吐出ヘッドと被処理基材との間から吐出部またはその内部の液状体表面を観測可能に配置されていてもよい。
この構成によれば、観測手段と液滴吐出ヘッドとの間に被処理基材が無いため、観測手段は吐出部およびその内部の液状体表面を直接観察することができる。そのため、吐出部と上記液状体表面との位置関係の動きも観察しやすくなり、吐出部の詰まりを検査しやすくなる。
【００１５】
上記の構成を実現するために、より具体的には、被処理基材が光透過性を有する材料から形成され、観測手段が被処理基材を介して吐出部またはその内部の液状体表面を観測可能に配置されていてもよい。
この構成によれば、観測手段が液滴吐出ヘッドとの間に光透過性を有する被処理基材を配置した状態で吐出部または液状体表面を観測している。そのため、吐出部内の液状体を移動させているときに、液状体が吐出部から間違って吐出されても観測手段には着弾せず、観測手段に対して液状体を拭き取るなどのメンテナンスを行うことなく、次の吐出検査を行うことができる。
また、観測手段が吐出部または液状体表面を観測する時に、被処理基材を液滴吐出ヘッドの液滴吐出方向から退避させる必要がない。そのため、吐出部詰まりの確認を行う時間を短縮することができる。
【００１６】
本発明の液滴吐出装置の制御方法は、被処理基材上にパターン形成用材料を含有する液状体を吐出することにより所望形状のパターンを形成する液滴吐出装置の制御方法であって、前記被処理基材の流れ方向と交差する方向に配列され、前記液状体を吐出する吐出部が設けられた液滴吐出ヘッドと、該液滴吐出ヘッドに設けられ、前記吐出部内の前記液状体を液滴吐出方向またはその逆方向に移動させる液状体移動手段と、前記吐出部またはその内部の液状体表面を観測する観測手段と、を備えた液滴吐出装置を用い、前記観測手段により前記吐出部内の液状体表面形状を液滴吐出方向から観測しながら、前記液状体移動手段により前記吐出部内の液状体を吐出させる時より小さい移動量で、液状体が液滴吐出方向またはその逆方向に移動させ、液滴吐出検査を行うように制御することを特徴とする。
この構成によれば、観測手段により吐出部内の液状体表面形状を液滴吐出方向から観測しながら、液状体移動手段により吐出部内の液状体を吐出させる時より小さい移動量で、液状体が液滴吐出方向またはその逆方向に移動させるように制御して液滴吐出検査を行うことができる。
【００１７】
本発明のカラーフィルター製造装置は、異なる色の着色層を備えたカラーフィルターを製造するカラーフィルター製造装置であって、上記本発明の液滴吐出装置が複数備えられ、各液滴吐出装置で用いる前記液状体がそれぞれ異なる色の色素を含み、各液滴吐出装置が異なる色の着色層をそれぞれ形成することを特徴とする。
すなわち、本発明のカラーフィルター製造装置は、異なる色の着色層、例えばＲ、Ｇ、Ｂの着色層をそれぞれ形成する複数の液滴吐出装置を備え、この液滴吐出装置が上記本発明の液滴吐出装置で構成されたものである。この構成によれば、カラーフィルターの品質を向上させることができるとともに、製造コスト低減を図ることができるカラーフィルター製造装置を実現することができる。
【００１８】
本発明のカラーフィルターの製造方法は、異なる色の着色層を備えたカラーフィルターの製造方法であって、上記本発明のカラーフィルター製造装置を用いて前記着色層を形成することを特徴とする。
この構成によれば、カラーフィルターの品質を向上させることができるとともに、製造コスト低減を図ることができる。
【００１９】
本発明のカラーフィルターは、異なる色の着色層を備えたカラーフィルターであって、上記本発明のカラーフィルターの製造方法により製造されたことを特徴とする。
この構成によれば、安価で品質の良いカラーフィルターを提供することができる。
【００２０】
本発明の液晶装置は、一対の基板間に液晶が挟持された液晶装置であって、上記本発明のカラーフィルターを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、安価で品質の良いカラー液晶表示装置を提供することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施の形態について図１から図１２を参照して説明する。
図１は本実施形態のカラーフィルター製造装置の概略構成図であり、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色層を備えたカラーフィルターを製造するための装置である。
本実施形態のカラーフィルター製造装置１は、図１に示すように、上流側からインク受容層形成装置２、Ｒ着色層形成装置３、Ｇ着色層形成装置４、Ｂ着色層形成装置５、本焼成装置６が配置され、これらの装置が任意の搬送装置（図示略）を介して連結されたものである。このカラーフィルター製造装置１には、Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色層のパターンを区画する隔壁（バンクとも言う）が形成されたガラス、プラスチック等からなる透明基板（被処理基材）が供給される。インク受容層形成装置２は、隔壁で区画された領域内に樹脂組成物からなるインク受容層を下地層として形成するための装置である。Ｒ着色層形成装置３、Ｇ着色層形成装置４、Ｂ着色層形成装置５は、それぞれ後で着色層となるＲ、Ｇ、Ｂのインクからなる液状体を塗布するための装置である。本焼成装置６は、塗布後のＲ、Ｇ、Ｂのインクからなる液状体を一括して加熱、焼成するための装置である。これらの装置のうち、インク受容層形成装置２、Ｒ着色層形成装置３、Ｇ着色層形成装置４、Ｂ着色層形成装置５の４台には、本発明の液滴吐出装置（インクジェット装置）が用いられている。
【００２２】
図２は、本実施形態のカラーフィルター製造装置１の要部である液滴吐出装置の部分のみを示す概略構成斜視図である。液滴吐出装置が用いられるインク受容層形成装置２、Ｒ着色層形成装置３、Ｇ着色層形成装置４、Ｂ着色層形成装置５の基本構成は全て同様であるため、ここではＲ着色層形成装置３を一例として説明する。
Ｒ着色層形成装置３は、図２に示すように、上流側から下流側（図２における右側から左側）に向けて給材部６１、表面改質部６２、描画部６３、検査部６４、仮焼成部６５、除材部６６が備えられている。大まかな処理の流れとしては、給材部６１から供給された描画前の基板に対し、表面改質部６２において親液処理、撥液処理が施され、描画部６３において隔壁で区画された所定の領域にＲのインクが吐出、描画される。次いで、検査部６４において描画状態が検査され、仮焼成部６５でインクの仮焼成が施された後、描画後の基板が除材部６６により排出される。本装置において、これら各部は基板の流れ方向に沿って直線状に配置されている。なお、本装置は大型の基板を処理可能な大規模な装置であるため、作業者が後述するヘッドユニットのメンテナンスを行うための通路６７が設けられている。給材部６１および除材部６６は任意の基板搬送手段で構成することができ、例えばローラコンベア、ベルトコンベア等が用いられる。表面改質部６２は、プラズマ処理室を備えており、親液処理としては大気雰囲気中で酸素を反応ガスとするプラズマ処理（Ｏ_２プラズマ処理）が行われ、基板の表面及び隔壁の側面が親液化される。撥液処理としては大気雰囲気中でテトラフルオロメタン（四フッ化炭素）を反応ガスとするプラズマ処理（ＣＦ_４プラズマ処理）が行われ、隔壁の上面が撥液化される。
【００２３】
図３は、描画部６３の近傍のみを示す概略構成斜視図である。描画部６３は、図３に示すように、一方向に移動可能なステージ７０上に基板Ｓを吸着保持し、その状態で基板Ｓを一方向（図３における右側から左側）に搬送する構成となっており、基板Ｓの搬送方向と直交して延びるヘッドユニット７１が装置本体に架設されている。すなわち、本実施形態の液滴吐出装置７２は、液滴吐出ヘッド側が移動せず、基板側のみが移動する構成である。ヘッドユニット７１は、基板Ｓの搬送方向と直交する方向に配列された複数個の液滴吐出ヘッド３４が固定された大型基準プレート７４を備えている。図４（ａ）は、大型基準プレート７４を液滴吐出ヘッド３４のノズル側から見た斜視図、図４（ｂ）は１個の液滴吐出ヘッド３４の拡大図（図４（ａ）の符号Ｈの円内の拡大図）である。これらの図に示すように、１枚の小型基準プレート７３に対して１個の液滴吐出ヘッド３４が固定され、１枚の大型基準プレート７４に対してヘッドの個数分の小型基準プレート７３が固定されている。本実施形態の場合、複数個の液滴吐出ヘッド３４は複数個ずつ３列に配列されており、各列間で大型基準プレート７４の長手方向にずれた位置に配置されている。また、各液滴吐出ヘッド３４は、複数のノズル（液滴吐出部、図４では図示せず）１８を有している。この構成により、このヘッドユニット７１は、大型基準プレート７４の長手方向、すなわち基板Ｓの搬送方向と直交する方向で例えば数ｍという長い寸法にわたって所定のピッチでインク滴を吐出可能となっている。そして、液滴吐出ヘッド３４の配列方向と直交する方向に基板Ｓを搬送しつつインク滴を吐出することで、基板Ｓの全面にわたって所望のパターン形状でＲのインクを描画することができる。また、図３における符号７６はインクタンクである。インクタンク７６はインクを貯留するものであり、配管（図示せず）を介してインクを液滴吐出ヘッド３４に供給するものとなっている。
【００２４】
液滴吐出ヘッド３４は、例えばピエゾ素子によって液室を圧縮してその圧力波で液体を吐出させるもので、上述したように、一列または複数列に配列された複数のノズルを有している。この液滴吐出ヘッド３４の構造の一例を説明すると、液滴吐出ヘッド３４は、図５（ａ）に示すように、例えばステンレス製のノズルプレート１２と振動板１３とを備え、両者を仕切部材（リザーバプレート）１４を介して接合したものである。ノズルプレート１２と振動板１３との間には、仕切部材１４によって複数の空間（液溜まり室）１５と液溜まり（液溜まり室）１６とが形成されている。各空間１５と液溜まり１６の内部はインクで満たされており、各空間１５と液溜まり１６とは供給口１７を介して連通したものとなっている。また、ノズルプレート１２には、空間１５からインクを噴射するためのノズル１８が形成されている。一方、振動板１３には、液溜まり１６にインクを供給するための孔１９が形成されている。
【００２５】
また、振動板１３の空間１５に対向する面と反対側の面上には、図５（ｂ）に示すように、圧電素子（ピエゾ素子）（液状体移動手段）２０が接合されている。この圧電素子２０は、一対の電極２１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２０が接合されている振動板１３は、圧電素子２０と一体になって同時に外側へ撓曲するようになっており、これによって空間１５の容積が増大するようになっている。したがって、空間１５内に増大した容積分に相当するインクが、液溜まり１６から供給口１７を介して流入する。また、このような状態から圧電素子２０への通電を解除すると、圧電素子２０と振動板１３はともに元の形状に戻る。したがって、空間１５も元の容積に戻ることから、空間１５内部のインクの圧力が上昇し、ノズル１８から基板に向けてインクの液滴Ｌが吐出される。
【００２６】
図３に示すように、ヘッドユニット７１の長手方向の側方には、吸引・クリーニング部８０が設けられている。吸引・クリーニング部８０は、各液滴吐出ヘッド３４の詰まり等による吐出不良を防止すべく所定の頻度で各液滴吐出ヘッド３４の吸引・クリーニング作業を行うためのものである。具体的な構成としては、吸引・クリーニング部８０には、吸引時に各液滴吐出ヘッド３４のノズルを塞ぐキャッピングユニット８１や、ノズルを拭うためのワイパー８２が備えられている。また、ヘッドユニット７１の下流側には、描画後の基板Ｓの描画状態、すなわち所定の位置にインク滴が確実に吐出されているか否かを検査する検査部８５が設けられている。検査部８５は、例えばＣＣＤ等を用いたラインセンサにより構成されている。さらに本実施形態の場合、検査部８５により所定の位置にインクが吐出されていない不良箇所が発見された時にその箇所にのみ再度インクを吐出して不良箇所を補修するための補修用ヘッド８６がヘッドユニット７１の上流側に設置されている。補修用ヘッド８６がヘッドユニット７１の上流側に位置しているため、補修時のみはステージ７０が逆方向（図３における左側から右側）に移動するようになっている。補修用ヘッド８６は１個の液滴吐出ヘッド３４のみを有しており、基板Ｓの搬送方向と直交する方向に移動可能となっている。もしくは、補修用ヘッド８６はヘッドユニット７１の下流側に位置していてもよく、その場合にはステージ７０が逆方向に移動する必要はない。また、検査部８５の下流側には、例えばレーザー乾燥方式による仮焼成部８８が設けられている。仮焼成部の焼成条件は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色によってそれぞれ最適化される。
【００２７】
図３に示すように、ヘッドユニット７１の基材搬送方向の上流側には、ノズル観測ユニット（観測手段）１００が、基材搬送方向およびその直交方向に移動可能に設けられている。なお、ノズル観測ユニット１００は、ヘッドユニット７１の基材搬送方向の上流側に設ける代わりに下流側に設けることもできる。
ノズル観測ユニット１００は、図６に示すように、液滴吐出検査を行う時に、液滴吐出方向からノズル１８およびインク表面を観測するものである。ノズル観測ユニット１００は、液滴吐出方向から液滴吐出ヘッド３４を観測するＣＣＤカメラ１０１を備えている。
【００２８】
Ｒ着色層形成装置３には、図７に示すように、基板Ｓを搬送するステージ７０と、液滴を吐出する圧電素子２０と、ノズル１８を観測するノズル観測ユニット１００とを制御する制御部１１０が備えられている。制御部１１０は、ステージを駆動制御することにより基板Ｓの移動を制御し、圧電素子２０への通電を制御することでノズル１８内のインクの移動を制御し、ノズル観測ユニット１００を駆動制御することにより観測されるノズル１８を選択している。
【００２９】
以上、液滴吐出装置の構成をＲ着色層形成装置３の例を挙げて説明したが、カラーフィルター製造装置１の初段にあるインク受容層形成装置２のみは表面改質部６２の上流側に洗浄部９０を備えている。インク受容層形成装置２には隔壁が形成された基板Ｓが供給されるが、基板Ｓの表面改質を行う前にウェット洗浄、オゾン洗浄等の方法により基板Ｓを洗浄し、清浄になった基板Ｓを表面改質部６２に供給する構成となっている。この構成により、基板Ｓに付着した異物等に起因する描画不良の発生が抑えられ、歩留りを向上することができる。
【００３０】
次に、本実施形態のカラーフィルター製造装置１を用いたカラーフィルターの製造方法の一例を説明する。
上記カラーフィルター製造装置１を用いたカラーフィルターの製造方法は、図７に示すように、生産性を高める観点から長方形状の基板Ｓ上に、複数個のカラーフィルター領域５１をマトリクス状に形成する際に適用することができる。これらのカラーフィルター領域５１は、後で基板Ｓを切断することにより、液晶表示装置に適合する個々のカラーフィルターとして用いることができる。なお、各カラーフィルター領域５１においては、図８に示したように、Ｒのインク、Ｇのインク、およびＢのインクをそれぞれ所定のパターン、本例では従来公知のストライプ型で形成して配置する。なお、この形成パターンとしては、ストライプ型のほかに、モザイク型やデルタ型あるいはスクウェアー型等としてもよい。
【００３１】
このようなカラーフィルター領域５１を形成するには、まず、図９（ａ）に示すように、透明の基板Ｓの一方の面に対し、ブラックマトリクス５２を形成する。このブラックマトリクス５２を形成する際には、光透過性のない樹脂（好ましくは黒色樹脂）を、スピンコート等の方法で所定の厚さ（例えば２μｍ程度）に塗布し、フォトリソグラフィー技術を用いてパターニングする。このブラックマトリクス５２の格子で囲まれる最小の表示要素、すなわちフィルターエレメント５３については、例えばＸ軸方向の幅を３０μｍ、Ｙ軸方向の長さを１００μｍ程度とする。このブラックマトリクスは充分な高さを有しており、インク吐出時の隔壁として機能する。
次に、図９（ｂ）に示すように、本実施形態のカラーフィルター製造装置１におけるインク受容層形成装置２の液滴吐出ヘッド３４からインク受容層となる樹脂組成物を含有するインク滴５４（液状体）を吐出し、これを基板Ｓ上に着弾させる。吐出するインク滴５４の量については、加熱工程におけるインクの体積減少を考慮した十分な量とする。次いで、インク受容層形成装置２の焼成部においてインク滴の焼成を行い、図９（ｃ）に示すようなインク受容層６０とする。
【００３２】
次に、図９（ｄ）に示すように、Ｒ着色層形成装置３の液滴吐出ヘッド３４からＲのインク滴５４Ｒ（液状体）を吐出し、これを基板Ｓ上に着弾させる。吐出するインク滴５４の量については、加熱工程におけるインクの体積減少を考慮した十分な量とする。次いで、Ｒ着色層形成装置３の仮焼成部６５においてインクの仮焼成を行い、図９（ｅ）に示すようなＲ着色層３４Ｒとする。以上の工程を、Ｇ着色層形成装置４、Ｂ着色層形成装置５においても繰り返し、図９（ｆ）に示すように、Ｇ着色層３４Ｇ、Ｂ着色層３４Ｂを順次形成する。Ｒ着色層３４Ｒ、Ｇ着色層３４Ｇ、Ｂ着色層３４Ｂを全て形成した後、本焼成装置６においてこれら着色層３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂを一括して焼成する。
次いで、基板Ｓを平坦化し、かつ着色層３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂを保護するため、図９（ｇ）に示すように各着色層３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂやブラックマトリクス５２を覆うオーバーコート膜（保護膜）５６を形成する。このオーバーコート膜５９の形成にあたっては、スピンコート法、ロールコート法、リッピング法等の方法を採用することもできるが、着色層３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂの場合と同様に液滴吐出装置を用いることもできる。
【００３３】
次に本発明の特徴部である液滴の吐出検査方法の一例について説明する。
最初にカラーフィルター領域５１のフィルターエレメント５３に液滴を吐出させる時には、液滴が正常に吐出されるか検査を行う。制御部１１０は、ステージ７０を駆動して基板Ｓを液滴吐出ヘッド３４の下方から退避させ、ノズル観測ユニット１００を駆動して液滴吐出検査を行うノズル１８の下方に移動させる。
【００３４】
ノズル観測ユニット１００がノズル１８の下方に移動されると、制御部１００は、そのノズル１８に対応する圧電素子２０に図１０に示すパターンの電流を供給する。
このとき圧電素子２０に供給される電圧は、図１０に示すように、通常インク滴を吐出する時に供給される電圧Ｖ１よりも低い電圧Ｖ２である。この電圧Ｖ２は、インク滴を吐出しない程度の電圧に設定されている。また、供給時間も、通常インク滴を吐出する時の供給時間ｔ１よりも短い時間ｔ２に設定されている。なお、この供給時間ｔ２はｔ１と同等の時間であってもよいし、ｔ１より長い時間であってもかまわない。また、圧電素子２０に供給する電圧のパターンは、図１０に示すパターンに限られることなく、ランプ状に電圧をかけるパターンなど、その他さまざまなパターンでもよい。
圧電素子２０に電圧Ｖ２が供給されると、図５（ｂ）に示すように、圧電素子２０は電圧に応じて外側に撓曲し空間１５の容積が広がる。すると、インクが液溜まり１６から供給口１７を介して流入するとともに、ノズル１８内のインクも空間１５に流入する。
【００３５】
ノズル１８内のインクの表面形状は、通常インクを吐出する時には、図１１のＡに示すように、ノズル１８の液滴吐出方向端部からわずかに凹んだ形状（以後、メニスカスと表記する）をしている。それが上述したように、ノズル１８内のインクが空間１５に流入すると、図１１のＢに示すように、さらに凹んだメニスカス形状となる。すると、ノズル１８内のインクはＣＣＤカメラ１０１から観測されにくくなるとともに、ノズル１８の液滴吐出方向端部の形状は、ノズル１８内のインクとノズル１８の液滴吐出方向端部との区別がしやすくなるためＣＣＤカメラ１０１により観測される。
【００３６】
時間ｔ２だけ電圧Ｖ２の電流が供給された後、電圧の供給が解除されると、圧電素子２０と振動板１３はともに元の形状に戻り、空間１５の容積も元に戻る。すると、空間１５内のインクはノズル１８に流入し、図１１のＣに示すように、ノズル１８内のインクはノズル１８の液滴吐出方向端部から突出した形状となる。この状態においては、ノズル１８内のインクはＣＣＤカメラ１０１から観測されやすくなるとともに、ノズル１８の液滴吐出方向端部の形状は、上記突出したインクによりＣＣＤカメラ１０１により観測されなくなる。
【００３７】
次に、ノズル１８にインクの凝固物などの異物が詰まり、液滴が吐出されないノズル１８の液滴吐出検査について説明する。
ノズル１８にインクの凝固物などの異物が詰まると、ノズル１８内でのインクの流れ方が、ノズル１８が詰まっていない時の流れ方から変化する。ノズル１８内に詰まった異物は、インクが流れるのに抵抗となるため、インクがノズル１８内を移動する移動量が減少する。インクの移動量が減少すると、その表面の凹み量や、突出する量が減少し、ノズル１８内に異物が詰まっていない時との区別がつく。
【００３８】
上記の構成によれば、ノズル１８内のインクを吐出させる時より小さい移動量で液状体を移動させ、その時のノズル１８またはインク表面をＣＣＤカメラ１０１により観測している。つまり、インクが液滴吐出方向に移動した時には、インクがノズル１８から突出した状態が観測され、上記逆方向に移動した時には、インクがノズル１８内に引き込まれノズル１８が観測される。ノズル１８が詰まっている時と、詰まっていない時とではノズル１８内のインク表面の動きが異なるため、ノズル１８とインク表面との位置関係も変化してノズル１８が詰まっているか否かを判断することができる。
【００３９】
また、圧電素子２０自身または圧電素子２０に通電する電気系統に不具合が発生したときには、ノズル１８内のインクは移動しないのでノズル１８とインク表面との位置関係も変化せずノズル１８が詰まっている時と区別することができる。
さらに、ノズル１８内のインクの移動量は、インクを吐出する時よりも小さいためノズル１８から吐出されることがない。そのため、従来の液滴吐出装置のように試し打ちによるインクの無駄を減らすことができると同時に、ノズル１８の詰まりを検査することができる。
【００４０】
圧電素子２０により空間１５の容積を広げれば、ノズル１８内のインクは空間１５内に引き込まれ、上記逆方向に移動しインクが奥に引き込まれノズル１８が見える状態にすることができる。逆に空間１５の容積を小さくすると、空間１５内のインクはノズル１８内に流入し、ノズル１８内のインクは液滴吐出方向に移動しノズル１８から突出した状態にすることができる。そのため、ノズル１８が詰まっているか否かを判断することができる。
【００４１】
電圧によりその形状変化を制御できる圧電素子２０を用いているため、電圧によりノズル１８内のインクの移動量を制御することができる。電圧の制御は容易に行うことができるため、容易にノズル１８が詰まっているか否かを判断することができる。
【００４２】
圧電素子２０に通電する電圧が、インクを吐出する時よりも小さい電圧であるので、圧電素子２０の変形量もインクを吐出する時よりも小さくなる。そのため、空間１５の容積変化も小さくなり、インクがノズル１８から吐出されることがない。つまり、従来の液滴吐出装置のように試し打ちによるインクの無駄を減らすことができると同時に、ノズル１８の詰まりを検査することができる。
【００４３】
ＣＣＤカメラ１０１と液滴吐出ヘッド３４との間に基板Ｓが無いため、ＣＣＤカメラ１０１はノズル１８およびインク表面を直接観察することができる。そのため、ノズル１８とインク表面との位置関係が観察しやすくなり、ノズル１８の詰まりを検査しやすくなる。
【００４４】
ＣＣＤカメラ１０１を用いてノズル１８またはインク表面を観測しているため、ノズル１８またはインク表面をデジタル画像として取り込み、画像解析を行うことができる。画像解析を行うことにより、ノズル１８とインク表面との位置関係をより確実に観測することができる。つまり、より確実にノズル１８が詰まっているか否かを判断することができる。
【００４５】
なお、上記の実施の形態においては、基板Ｓを液滴吐出ヘッド３４の下方から退避させて、その空いた空間にノズル観測ユニット１００を移動させる構成で説明したが、基板Ｓが透明なガラス基板などの場合、ノズル観測ユニット１００を、図１２に示すように、基板Ｓの下方に配置することもできる。
この構成によれば、ノズル観測ユニット１００が液滴吐出ヘッド３４との間に透明な基板Ｓを配置した状態でノズル１８またはインク表面を観測している。そのため、ノズル１８内のインクを移動させているときに、インクがノズル１８から間違って吐出されてもノズル観測ユニット１００には着弾せず、ノズル観測ユニット１００に対してインクを拭き取るなどのメンテナンスを行うことなく、次の液滴吐出検査を行うことができる。
また、ノズル観測ユニット１００がノズル１８またはインク表面を観測する時に、基板Ｓを液滴吐出ヘッド３４の液滴吐出方向から退避させる必要がない。そのため、ノズル１８詰まりの確認を行う時間を短縮することができる。
【００４６】
次に、上記カラーフィルターを備えた液晶装置（電気光学装置）の一実施形態を示す。図１３はパッシブマトリクス型の液晶装置を示す図であり、図１３中の符号３０は液晶装置である。この液晶装置３０は透過型のもので、一対のガラス基板３１、３２の間にＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶等からなる液晶層３３が挟持されてなるものである。
一方のガラス基板３１には、その内面に上記カラーフィルター５５が形成されている。カラーフィルター５５は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色からなる着色層３４Ｒ、３４Ｇ、３４Ｂが規則的に配列されて構成されたものである。なお、これらの色素層３４Ｒ（３４Ｇ、３４Ｂ）間には、ブラックマトリクス５２が形成されている。そして、これらカラーフィルター５５およびブラックマトリクス５２の上には、カラーフィルター５５やブラックマトリクス５２によって形成される段差をなくしてこれを平坦化するため、オーバーコート膜（保護膜）５６が形成されている。オーバーコート膜５６の上には複数の電極３７がストライプ状に形成され、さらにその上には配向膜３８が形成されている。
【００４７】
他方のガラス基板３２には、その内面に、カラーフィルター５５側の電極と直交するようにして、複数の電極３９がストライプ状に形成されており、これら電極３９上には、配向膜４０が形成されている。なお、前記カラーフィルター５５の各着色層３４Ｒ、３４Ｇ、３４Ｂは、それぞれ各ガラス基板３２上の電極３９、３７の交差する位置に配置されている。また、電極３７、３９は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの透明導電材料によって形成されている。さらに、ガラス基板３２とカラーフィルター５５の外面側にはそれぞれ偏光板（図示せず）が設けられ、ガラス基板３１、３２間にはこれら基板３１、３２間の間隔（セルギャップ）を一定に保持するためスペーサ４１が設けられている。さらに、これらガラス基板３１、３２間には液晶３３を封入するためのシール材４２が設けられている。
【００４８】
本実施形態の液晶装置３０では、上記カラーフィルター製造装置１を用いて製造されるカラーフィルター５５を適用しているため、安価で品質の良いカラー液晶表示装置を実現することができる。
【００４９】
次に、上記液晶装置からなる表示手段を備えた電子機器の具体例について説明する。
図１４は、液晶テレビジョンの一例を示した斜視図である。図１４において、符号５００は液晶テレビジョン本体を示し、符号５０１は上記実施形態の液晶装置を備えた液晶表示部を示している。このように、図１４に示す電子機器は、上記実施形態の液晶装置を備えたものであるから、安価で表示品位に優れたカラー液晶表示を有する電子機器を実現することができる。
【００５０】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施の形態では本発明の液滴吐出装置をカラーフィルターの製造に応用する例を挙げたが、カラーフィルターのみならず、有機ＥＬ素子等のデバイス形成技術、あるいは各種配線形成技術に適用することも可能である。
また、上記実施の形態では本発明の液滴吐出装置を基板が一方向に流れる構成に適応して説明したが、基板が一方向に流れる構成に限られることなく、基板が液滴吐出装置を双方向に移動するものなど、各種の構成に適応することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のカラーフィルター製造装置の概略構成図である。
【図２】同、カラーフィルター製造装置の液滴吐出装置を示す斜視図である。
【図３】同、液滴吐出装置の描画部を示す斜視図である。
【図４】液滴吐出ヘッドの配置を示す斜視図である。
【図５】液滴吐出ヘッドの内部構成を示す斜視図である。
【図６】ヘッドユニットの周辺の構成を示す概略構成図である。
【図７】液滴吐出装置の吐出検査回路の構成を示すブロック図である。
【図８】カラーフィルター形成用基板を示す斜視図である。
【図９】カラーフィルターの製造方法を順を追って示す工程断面図である。
【図１０】圧電素子に通電する電圧のパターンを示す図である。
【図１１】ノズル端部のインク表面形状を示す図である。
【図１２】液滴吐出装置の吐出検査回路の別の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の一実施形態の液晶装置の断面図である。
【図１４】本発明の電子機器の一実施形態の液晶テレビジョンの斜視図である。
【符号の説明】
１・・・カラーフィルター製造装置、 １５・・・空間（液溜まり室）、 １６・・・液溜まり（液溜まり室）、 １８・・・ノズル（液滴吐出部）、 ２０・・・圧電素子（液状体移動手段）、 ３４・・・液滴吐出ヘッド、１００・・・ノズル観測ユニット（観測手段）

Claims (12)

1. 被処理基材上にパターン形成用材料を含有する液状体を吐出することにより所望形状のパターンを形成する液滴吐出装置であって、
   前記被処理基材の流れ方向と交差する方向に配列され、前記液状体を吐出する吐出部が設けられた液滴吐出ヘッドと、
   該液滴吐出ヘッドに設けられ、前記吐出部内の前記液状体を液滴吐出方向またはその逆方向に移動させる液状体移動手段と、
   前記吐出部または液状体表面を観測する観測手段と、を備え、
   前記観測手段が、前記吐出部または液状体表面を外部から観測するとともに、
   前記液状体移動手段が、前記吐出部内の液状体を吐出させる時より小さい移動量で液状体を液滴吐出方向またはその逆方向に移動させて、液滴吐出検査を行うことを特徴とする液滴吐出装置。
2. 前記液滴吐出ヘッドには、前記液状体をその内部に蓄えるとともに、前記吐出部と連通する液溜まり室が設けられ、
   前記液溜まり室の容積が前記液状体移動手段により変化可能とされ、
   前記制御部が、前記液状体移動手段により前記液溜まり室の容積を変化させ、前記吐出部内の前記液状体を液滴吐出方向またはその逆方向に移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。
3. 前記液状体移動手段が、通電させる電流または電圧を制御することによりその形状変化を制御できる圧電素子であることを特徴とする請求項２記載の液滴吐出装置。
4. 前記制御部が、前記液状体を吐出する時に通電する電流または電圧よりも小さい電流または電圧を前記圧電素子に通電することを特徴とする請求項３記載の液滴吐出装置。
5. 前記観測手段が、前記液滴吐出ヘッドと前記被処理基材との間から前記吐出部またはその内部の前記液状体表面を観測可能に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液滴吐出装置。
6. 前記被処理基材が光透過性を有する材料から形成され、
   前記観測手段が、前記被処理基材を介して前記吐出部またはその内部の前記液状体表面を観測可能に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液滴吐出装置。
7. 被処理基材上にパターン形成用材料を含有する液状体を吐出することにより所望形状のパターンを形成する液滴吐出装置の制御方法であって、
   前記被処理基材の流れ方向と交差する方向に配列され、前記液状体を吐出する吐出部が設けられた液滴吐出ヘッドと、
   該液滴吐出ヘッドに設けられ、前記吐出部内の前記液状体を液滴吐出方向またはその逆方向に移動させる液状体移動手段と、
   前記吐出部またはその内部の液状体表面を観測する観測手段と、
   を備えた液滴吐出装置を用い、
   前記観測手段により前記吐出部内の液状体表面形状を液滴吐出方向から観測しながら、前記液状体移動手段により前記吐出部内の液状体を吐出させる時より小さい移動量で、液状体が液滴吐出方向またはその逆方向に移動させ、液滴吐出検査を行うように制御することを特徴とする液滴吐出装置の制御方法。
8. 異なる色の着色層を備えたカラーフィルターを製造するカラーフィルター製造装置であって、
   請求項１から６のいずれかに記載の液滴吐出装置が複数備えられ、各液滴吐出装置で用いる前記液状体がそれぞれ異なる色の色素を含み、各液滴吐出装置が異なる色の着色層をそれぞれ形成することを特徴とするカラーフィルター製造装置。
9. 異なる色の着色層を備えたカラーフィルターの製造方法であって、
   請求項８記載のカラーフィルター製造装置を用いて前記着色層を形成することを特徴とするカラーフィルターの製造方法。
10. 異なる色の着色層を備えたカラーフィルターであって、
    請求項９に記載のカラーフィルターの製造方法により製造されたことを特徴とするカラーフィルター。
11. 一対の基板間に液晶が挟持された液晶装置であって、
    請求項１０に記載のカラーフィルターを備えたことを特徴とする液晶装置。
12. 請求項１１に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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