JP2006051449A - 液滴吐出装置および電気光学装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 液状物の粘度が変動した場合でも、液滴を安定して吐出することのできる液滴吐出装置、およびこの液滴吐出装置を用いた電気光学装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】 液滴吐出装置では、貯留タンク３７０内の液状物は、攪拌装置９５によって常に攪拌され、常に全体が均一な状態にある。また、貯留タンク３７０内の液状物は、粘度計測装置９０によって、所定の間隔で、あるいは連続的に粘度が計測され、その計測結果は、コンピュータ本体部に入力される。従って、外部温度あるいは液組成の変動によって、液状物の粘度が変動しても、圧力発生素子に印加する駆動信号の波形を自動的に変更することができるので、吐出性能を安定させることができる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、圧力発生素子を作動させて圧力発生室を膨張、収縮させることによりノズル開口から液滴を吐出させる液滴吐出装置、およびこの液滴吐出装置を用いた電気光学装置の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、圧力発生素子に対する駆動技術に関するものである。

液滴吐出装置では、複数のノズル開口の各々に対応する圧力発生素子を作動させ、複数のノズル開口の各々に連通する圧力発生室を膨張、収縮させることにより、ノズル開口から液滴を吐出させる。ここで、図１３に示すように、圧力発生素子に印加される駆動信号ＣＯＭ′は、中間電位Ｖmから最高電位ＶPSまで電位を変化させて圧力発生室を初期状態から膨張させる吐出用膨張要素Ｓ１と、最高電位ＶPSを保持して圧力発生室の膨張状態を保持する第１ホールド要素Ｓ２と、最高電位ＶPSから最低電位ＶLSまで電位を変化させて膨張状態の圧力発生室を収縮させてインク滴を吐出させる吐出用収縮要素Ｓ３と、最低電位ＶLSを保持して圧力発生室の収縮状態を保持する第２ホールド要素Ｓ４と、最低電位ＶLSから中間電位Ｖmに変化させて収縮状態にある圧力発生室を初期状態にまで復帰させる制振要素Ｓ５とを含んでおり、吐出用収縮要素Ｓ３において、最高電位ＶPSから最低電位ＶLSまで変化するときの勾配により、液滴の飛行速度などが規定されている。また、第２ホールド要素Ｓ４および制振要素Ｓ５を備えた制振パルスにより、液滴を吐出した後の液状物の振動が抑制されている。
特開２００３−９４６２９号公報

しかしながら、液滴吐出装置を用いて、有機ＥＬ装置の発光層を形成するための分散系、溶剤系の液状物や、液晶装置のカラーフィルタを形成するための高濃度の液状物、さらには捺染などの分野で用いる特殊なインクなどを吐出する場合、これらの液状物は、温度や時間経過によって粘度が変化しやすいため、吐出性能が安定しないという問題点がある。また、粘度が変動すると、液状物の振動形態も変化し、液滴を吐出した後の液状物の振動が十分に抑制されず、それにより、吐出性能が変動するという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、液状物の粘度が変動した場合でも、液滴を安定して吐出することのできる液滴吐出装置、およびこの液滴吐出装置を用いた電気光学装置の製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明では、複数のノズル開口の各々に対応する圧力発生素子に駆動信号を印加し、前記複数のノズル開口の各々に連通する圧力発生室を膨張、収縮させて、液状物貯留部から供給された液状物を前記ノズル開口から液滴として吐出する液滴吐出装置において、前記ノズル開口に供給される液状物の粘度を直接あるいは間接的に計測する粘度計測装置と、前記駆動信号の波形を前記粘度計測装置で計測された粘度に応じた波形に変更する波形変更手段とを有することを特徴とする。

本発明では、液状物の粘度に応じて駆動信号の波形を変更するため、有機ＥＬ装置の発光層を形成するための分散系、溶剤系の液状物や、液晶装置のカラーフィルタを形成するための高濃度の液状物、さらには捺染などの分野で用いる特殊なインクなど、温度や時間経過によって粘度が変化しやすい液状物を液滴として吐出する場合でも、液滴の重量や飛行速度などといった吐出性能が安定している。また、粘度の変動に伴なって制振パルスの波形を変更することができるので、液状物の粘度が変化しても、液滴を吐出した後の液状物の振動が確実に抑制できる。それ故、吐出性能の変動を防止することができる。

本発明において、前記粘度計測装置での計測結果に基づいて前記駆動信号の波形を変更するように指令する波形変更指令手段を有し、前記波形変更手段は、前記波形変更指令手段からの指令に基づいて自動的に波形を変更することが好ましい。また、前記波形変更手段は、外部操作に基づいて波形を変更する構成であってもよい。

本発明において、前記液状物貯留部から前記ノズル開口に向かう第１の液状物供給経路の途中位置、あるいは前記液状物貯留部から前記粘度計測装置に向けて液状物を供給する第２の液状物供給経路を有していることが好ましい。このように構成すると、前記液状物貯留部内で液状物の粘度を計測しなくても、前記液状物貯留部外で液状物の粘度を計測できるという利点がある。また、第２の液状物供給経路を介しての液状物の供給には自然落下を利用することが好ましい。

本発明において、前記液状物貯留部は、貯留された液状物を攪拌するための攪拌装置を備えていることが好ましい。

本発明を適用した液滴吐出装置は、例えば、電気光学装置用基板上に前記液滴を吐出して、当該電気光学装置用基板上に画素構成要素を形成する電気光学装置の製造方法に用いることができる。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した液滴吐出装置の一例を説明する。

（液滴吐出装置の全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の全体構成を示す斜視図である。なお、液滴吐出装置によってカラー印刷やカラーの表示装置を製造する場合、通常、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の絵素を形成する必要がある。従って、液滴吐出装置については、１台で各色に対応する液滴を吐出可能に構成するか、所定の色に対応するものを複数台、準備することになるが、以下の説明では、後者において複数、準備した液滴吐出装置のうちの１台を説明する。

図１において、液滴吐出装置１０は、各種の液状物を基板などのワーク上の所望位置に液滴として吐出するものであり、液状物を各種ワーク上に液滴として吐出するノズルを備える複数の液滴吐出ヘッド２２と、これらの液滴吐出ヘッド２２を保持する共通のキャリッジ２６とを有している。また、液滴吐出装置１０は、液滴吐出ヘッド２２の位置を制御するヘッド位置制御装置１７と、ワークとしての基板１２の位置を制御する基板位置制御装置１８と、液滴吐出ヘッド２２を基板１２に対して主走査移動させる主走査駆動手段としての主走査駆動装置１９と、液滴吐出ヘッド２２を基板１２に対して副走査移動させる副走査駆動手段としての副走査駆動装置２１と、基板１２を液滴吐出装置１０内の所定の作業位置へ供給する基板供給装置２３と、液滴吐出装置１０の全般の制御を司るコントロール装置２４とを有しており、ヘッド位置制御装置１７、基板位置制御装置１８、主走査駆動装置１９、および副走査駆動装置２１によって、液滴吐出ヘッド２２（キャリッジ２６）と基板１２とを相対移動させる移動手段が構成されている。ヘッド位置制御装置１７、基板位置制御装置１８、主走査駆動装置１９、および副走査駆動装置２１はベース９の上に設置され、それらの各装置は必要に応じてカバー１４によって覆われる。

ヘッド位置制御装置１７は、液滴吐出ヘッド２２を面内回転させるαモータ（図示せず）と、液滴吐出ヘッド２２を副走査方向Ｙと平行な軸線回りに揺動回転させるβモータ（図示せず）と、液滴吐出ヘッド２２を主走査方向と平行な軸線回りに揺動回転させるγモータ（図示せず）と、そして液滴吐出ヘッド２２を上下方向へ平行移動させるＺモータ（図示せず）とを備えている。基板位置制御装置１８は、基板１２を載せるテーブル４９と、そのテーブル４９を面内回転させるθモータ（図示せず）とを備えている。主走査駆動装置１９は、主走査方向Ｘへ延びるＸガイドレール５２と、パルス駆動されるリニアモータを内蔵したＸスライダ５３とを備えている。Ｘスライダ５３は、内蔵するリニアモータが作動するときにＸガイドレール５２に沿って主走査方向へ平行移動する。副走査駆動装置２１は、副走査方向Ｙへ延びるＹガイドレール（図示せず）と、パルス駆動されるリニアモータを内蔵したＹスライダ５６とを備えている。Ｙスライダ５６は、内蔵するリニアモータが作動するときにＹガイドレールに沿って副走査方向Ｙへ平行移動する。Ｘスライダ５３およびＹスライダ５６内においてパルス駆動されるリニアモータは、該モータに供給するパルス信号によって出力軸の回転角度制御を精細に行うことができ、従って、Ｘスライダ５３に支持された液滴吐出ヘッド２２の主走査方向Ｘ上の位置やテーブル４９の副走査方向Ｙ上の位置などを高精細に制御できる。なお、液滴吐出ヘッド２２やテーブル４９の位置制御は、パルスモータを用いた位置制御に限られず、サーボモータを用いたフィードバック制御や、その他任意の制御方法によって実現することもできる。

基板供給装置２３は、基板１２を収容する基板収容部５７と、基板１２を搬送するロボット５８とを備えている。ロボット５８は、床、地面などといった設置面に置かれる基台５９と、基台５９に対して昇降移動する昇降軸６１と、昇降軸６１を中心として回転する第１アーム６２と、第１アーム６２に対して回転する第２アーム６３と、第２アーム６３の先端下面に設けられた吸着パッド６４とを備えており、吸着パッド６４は、空気吸引などによって基板１２を吸着できる。

また、液滴吐出ヘッド２２の近傍には、その液滴吐出ヘッド２２と一体に移動するヘッド用カメラ７９が配置されている。なお、ベース９上に設けた支持装置（図示せず）には基板用カメラ（図示せず）が配置され、基板用カメラは、基板１２を撮影可能である。

ここで、主走査駆動装置１９によって駆動されて主走査移動する液滴吐出ヘッド２２の軌跡下であって副走査駆動装置２１の一方の脇位置には、キャッピング機構７６およびクリーニング機構７７が配置され、キャッピング機構７６は、液滴吐出ヘッド２２が待機状態にあるときにノズルの乾燥を防止するための機構である。クリーニング機構７７は、液滴吐出ヘッド２２を洗浄するための機構である。また、副走査駆動装置２１の他方の脇位置には、液滴吐出ヘッド２２内の個々のノズル２７から吐出される液滴の重量を測定する電子天秤７８が配置されている。

（液滴吐出ヘッドの構成）
図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、液滴吐出ヘッド２２の構成を示す説明図、液滴吐出ヘッド２２の内部構造を模式的に示す説明図、および圧力発生素子の説明図である。なお、液滴吐出ヘッド２２は、共通のキャリッジ２６に複数、保持されているが、それらは基本的に同一構成であるので、その１つを例に挙げて説明する。

図２（Ａ）に示すように、液滴吐出ヘッド２２は、多数のノズル開口２７を列状に並べることによって形成されたノズル列２８を備えている。ノズル開口２７の数は、例えば１８０個であり、ノズル開口２７の穴径は例えば２８μｍであり、ノズル開口２７間のノズルピッチは例えば１４１μｍである。なお、液滴吐出ヘッド２２の基板１２に対する主走査方向Ｘおよびそれに直交する副走査方向Ｙは図示の通りである。すなわち、液滴吐出ヘッド２２は、そのノズル列２８が主走査方向Ｘと交差する方向へ延びるように位置設定され、この主走査方向Ｘへ平行移動する間に、液状物を複数のノズル開口２７から選択的に吐出することにより、基板１２内の所定位置に液滴を着弾させる。また、液滴吐出ヘッド２２は副走査方向Ｙへ所定距離だけ平行移動することにより、液滴吐出ヘッド２２による主走査位置を所定の間隔でずらせることができる。

図２（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、液滴吐出ヘッド２２は、例えば、ステンレス製のノズルプレート２９と、それに対向する振動板３１と、それらを互いに接合する複数の仕切部材３２とを有している。ノズルプレート２９と振動板３１との間には、仕切部材３２によって複数の圧力発生室３３、および液溜り３４が形成され、複数の圧力発生室３３と液溜り３４とは通路３８を介して互いに連通している。振動板３１の適所には液状物供給穴３６が形成され、この液状物供給穴３６に液状物供給装置３７が接続される。この液状物供給装置３７は吐出されることとなる液状物Ｍを液状物供給穴３６へ供給する。供給された液状物Ｍは液溜り３４に充満し、さらに通路３８を通って圧力発生室３３に充満する。

ノズルプレート２９には、圧力発生室３３から液状物Ｍをジェット状（液滴Ｍ0）に噴射するためのノズル開口２７が設けられており、そのノズル開口２７が開口しているノズル形成面２７１は平坦面とされている。振動板３１の圧力発生室３３を形成する面の裏面には、この圧力発生室３３に対応させて圧力発生素子３９が取り付けられている。この圧力発生素子３９は、例えば、図２（Ｃ）に示すように、圧電素子４１、およびこの圧電素子１１を挟持する一対の電極４２ａ、４２ｂを備えたたわみ振動モードの圧電素子である。その振動方向を矢印Ｃで示す。また、図示を省略するが、圧力発生素子３９としては、縦振動モードの圧電素子を用いてもよく、いずれの場合も、電極間に印加される駆動信号によって変形し、圧力発生室３３を膨張、収縮させる。なお、ノズル開口２７の周辺部には、液滴Ｍ0の飛行曲がりやノズル開口２７の穴詰まりなどを防止するために、例えばＮｉ−テトラフルオロエチレン共析メッキ層からなる撥液状物層４３が設けられる。

（制御系および駆動系の構成）
図３は、図１に示す表示装置製造装置の制御系を示すブロック図である。図４および図５は、図１に示す液滴吐出装置に用いた液滴吐出ヘッドのヘッド駆動部の電気的構成を示す説明図、およびヘッド駆動部を構成する素子の説明図である。なお、図３に示す例では、制御系をコンピュータ本体部側に構成した例を示してあるが、その一部については、液滴吐出装置本体側に構成してもよい。

図１に示すコントロール装置２４は、プロセッサを収容したコンピュータ本体部６６と、入力装置６７としてのキーボードと、表示装置としてのＣＲＴディスプレイ６８とを有している。上記プロセッサは、図３に示すように、演算などの処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ／ヘッド制御手段）６９と、各種情報を記憶するメモリすなわち情報記憶媒体７１とを有しており、図１を参照して説明したヘッド位置制御装置１７、基板位置制御装置１８、主走査駆動装置１９、副走査駆動装置２１、および液滴吐出ヘッド２２内の圧力発生素子３９（図２（Ｃ）を参照）を駆動するヘッド駆動部８などは、入出力インターフェース７３およびバス７４を介してＣＰＵ６９に接続されている。

ヘッド駆動部８は、複数の液滴吐出ヘッド２２と表示装置用基板１２との相対移動に連動して、所定のビットマップに基づいて圧力発生素子３９を作動させ、液滴吐出ヘッド２２の各ノズル開口２７から液滴を吐出させて表示装置用基板１２に所定のパターンを描画する。

なお、基板供給装置２３、入力装置６７、ＣＲＴディスプレイ６８、電子天秤７８、クリーニング装置７７およびキャッピング装置７６なども、入出力インターフェース７３およびバス７４を介してＣＰＵ６９に接続されている。

情報記憶媒体７１としてのメモリは、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などといった半導体メモリや、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ読取り装置、ディスク型記憶媒体などといった外部記憶装置などを含む概念であり、機能的には、液滴吐出装置１０の動作の制御手順が記述されたプログラムソフトを記憶する記憶領域、液状物の表示装置用基板１２上における吐出位置（ビットマップ）を座標データとして記憶するためのビットマップ記憶領域、副走査方向Ｙへの表示装置用基板１２の副走査移動量を記憶するための記憶領域、ＣＰＵ６９のためのワークエリアやテンポラリファイルなどとして機能する領域などの各種記憶領域が設定されている。

ＣＰＵ６９は、情報記憶媒体７１であるメモリ内に記憶されたプログラムソフトに従って、表示装置用基板１２に表面の所定位置に液状物を吐出するための制御を行うものである。具体的な機能実現部として、クリーニング処理を実現するための演算を行うクリーニング演算部、キャッピング処理を実現するためのキャッピング演算部、電子天秤を用いた重量測定を実現するための演算を行う重量測定演算部、および液滴吐出によって所定のパターンを描画するための演算を行う描画演算部などを備えている。この描画演算部を詳しく分割すれば、液滴吐出ヘッド２２を描画のための初期位置へセットするための描画開始位置演算部、液滴吐出ヘッド２２を主走査方向Ｘへ所定の速度で走査移動させるための制御を演算する主走査制御演算部、表示装置用基板１２を副走査方向Ｙへ所定の副走査量だけずらせるための制御を演算する副走査制御演算部、および液滴吐出ヘッドの複数のノズル開口２７のうちのいずれを作動させて液状物を吐出するかを制御するためビットマップを形成するための演算を行うビットマップ演算部（ノズル吐出制御演算部）などといった各種の機能演算部を有している。

また、本形態では、詳しくは後述するように、コンピュータ本体部６６に対して粘度計測装置９０が接続され、かつ、ＣＰＵ６９には、波形変更指令部６９５が構成されている。

図４に示すように、ヘッド駆動部８は、所定の電源を生成する電源生成部８７と、コンピュータ本体部６６から出力された制御信号、および電源生成部８７から供給される電源に基づいて駆動信号ＣＯＭを形成する駆動信号発生回路８８とを備えている。

ここで、電源生成部８７は、複数の電源を生成しており、駆動信号発生回路８８は、これらの電源のうち、いずれの電源を用いるかによって、任意の波形の駆動信号ＣＯＭを生成可能である。また、本形態では、後述するように、液滴として吐出する液状物の粘度の計測結果に基づいて駆動信号ＣＯＭの波形を変更するため、電源生成部８７および駆動信号発生回路８８は波形変更手段８９として構成されている。すなわち、駆動信号発生回路８８は、コンピュータ本体部６６の波形変更指令部６９５から出力された制御信号に基づいて、電源生成部８７が生成した複数の電源のうち、いずれを用いて駆動信号ＣＯＭを生成するかによって、図６および図８を参照して後述するように、駆動信号ＣＯＭの波形を変更する。また、駆動信号発生回路８８は、コンピュータ本体部６６の波形変更指令部６９５から出力された制御信号に基づいて、電源生成部８７が生成した複数の電源をいずれの期間、選択するかによって駆動信号ＣＯＭの波形を変更することも可能である。

本形態において、ヘッド駆動部８は、シフトレジスタ８０、ラッチ回路８１、レベルシフタ８２、およびスイッチ回路８４を備えており、スイッチ回路８４に圧力発生素子２２が接続されている。ここで、シフトレジスタ８０、ラッチ回路８１、レベルシフタ８２、スイッチ回路８３、および圧力発生素子３９はそれぞれ、液滴吐出ヘッド２２の各ノズル開口２７毎に設けたシフトレジスタ素子８０Ａ〜８０Ｎ、ラッチ素子８１Ａ〜８１Ｎ、レベルシフタ素子８２Ａ〜８２Ｎ、スイッチ素子８３Ａ〜８３Ｎ、圧力発生素子３９Ａ〜３９Ｎから構成され、シフトレジスタ８０、ラッチ回路８１、レベルシフタ８２、スイッチ回路８３、圧力発生素子３９の順で電気的に接続されている。

このようなヘッド駆動部８により、圧力発生素子３９に駆動信号ＣＯＭを印加して液滴を吐出させる制御について説明する。なお、以下の説明ではドットパターンデータを構成する吐出データ（１ドットデータに相当）を、複数ビットで構成した場合について説明する。まず、ヘッド駆動部８では、コンピュータ本体部６６の発振回路（図示せず）からのクロック信号（ＣＬＫ）に同期して、コンピュータ本体部６６から出力された吐出データ（ＳＩ）の内の最上位ビットのデータを、順次シフトレジスタ素子８０Ａ〜８０Ｎにセットする。全ノズル開口分の吐出データがシフトレジスタ素子８０Ａ〜８０Ｎにセットされると、コンピュータ本体部６６は、所定のタイミングでラッチ回路８１、すなわち、ラッチ素子８１Ａ〜８１Ｎへラッチ信号（ＬＡＴ）を出力する。このラッチ信号により、ラッチ素子８１Ａ〜８１Ｎは、シフトレジスタ素子８０Ａ〜８０Ｎにセットされた吐出データをラッチする。このラッチされた吐出データは、電圧増幅器であるレベルシフタ８２、すなわち、レベルシフタ素子８２Ａ〜８２Ｎに供給される。各レベルシフタ素子８２Ａ〜８２Ｎは、吐出データが例えば「１」の場合に、スイッチ回路４３が駆動可能な電圧、例えば、数十ボルトまでこの吐出データを昇圧する。そして、この昇圧された吐出データはスイッチ回路８３、すなわち、スイッチ素子８３Ａ〜８３Ｎに印加され、スイッチ素子８３Ａ〜８３Ｎは、当該吐出データにより接続状態になる。ここで、各スイッチ素子８３Ａ〜８３Ｎには、駆動信号発生回路８８から駆動信号（ＣＯＭ）が印加されており、スイッチ素子８３Ａ〜８３Ｎが接続状態になると、このスイッチ素子８３Ａ〜８３Ｎに接続された圧力発生素子３９Ａ〜３９Ｎに駆動信号が供給される。なお、吐出データが例えば「０」の場合には、対応する各レベルシフタ素子３９Ａ〜３９Ｎは昇圧を行わない。そして、最上位ビットのデータに基づいて駆動信号を印加すると、続いて、コンピュータ本体部６６は、１ビット下位のデータをシリアル伝送させてシフトレジスタ素子８０Ａ〜８０Ｎにセットする。そして、シフトレジスタ素子８０Ａ〜８０Ｎにデータがセットされたならば、ラッチ信号を印加させることにより、セットされたデータをラッチさせ、駆動信号を圧力発生素子３９Ａ〜３９Ｎに供給させる。以後は、１ビットずつ吐出データを下位ビットにシフトしながら最下位ビットまで同様の動作を繰り返し行う。

このように、圧力発生素子３９に駆動信号を供給するか否かを、吐出データによって制御できる。すなわち、吐出データを「１」にすることにより駆動信号ＣＯＭを圧力発生素子３９に供給でき、吐出データを「０」にすることにより駆動信号ＣＯＭの圧力発生素子３９への供給を遮断することができる。なお、吐出データを「０」にした場合、圧力発生素子３９は直前の電荷（電位）を保持する。

（駆動信号ＣＯＭの波形）
図６および図７を参照して、本形態の液滴吐出装置で用いる駆動信号の波形を説明する。図６および図７は、図１に示す液滴吐出装置に用いた駆動信号の波形図である。

図６に実線で示すように、駆動信号ＣＯＭの基本波形は、中間電位Ｖmから最高電位ＶPS0まで電位を変化させて圧力発生室３３を初期状態から膨張させる吐出用膨張要素Ｓ１０と、最高電位ＶPS0を保持して圧力発生室３３の膨張状態を保持する第１ホールド要素Ｓ２０と、最高電位ＶPS0から最低電位ＶLS0まで電位を変化させて膨張状態の圧力発生室３３を収縮させて液滴を吐出させる吐出用収縮要素Ｓ３０と、最低電位ＶLS0を保持して圧力発生室３３の収縮状態を保持する第２ホールド要素Ｓ４０と、最低電位ＶLS0から中間電位Ｖmに変化させて収縮状態にある圧力発生室３３を初期状態にまで復帰させる制振要素Ｓ５０と、次の吐出動作が行われる間、中間電位Ｖmを保持する第３ホールド要素６０とを含んでおり、吐出用収縮要素Ｓ３０において、最高電位ＶPS0から最低電位ＶLS0まで変化するときの勾配により、液滴の重量や飛行速度などが規定されている。また、第２ホールド要素Ｓ４０および制振要素Ｓ５０を備えた制振パルスにより、液滴を吐出した後の液状物の振動が抑制されている。

また、本形態では、図４を参照して説明したように、電源生成部８７および駆動信号発生回路８８によって波形変更手段８９が構成されており、駆動信号発生回路８８は、コンピュータ本体部６６の波形変更指令部６９５から出力された制御信号に基づいて、電源生成部８７が生成した複数の電源のうち、いずれを用いて駆動信号ＣＯＭを生成するかによって、駆動信号ＣＯＭの波形を変更可能である。

例えば、最高電位として電位ＶPS0に代えて電位ＶPS1を選択すると、図６に点線で示すように、駆動信号ＣＯＭの波形は、中間電位Ｖmから最高電位ＶPS1まで電位を変化させて圧力発生室３３を初期状態から膨張させる吐出用膨張要素Ｓ１１と、最高電位ＶPS1を保持して圧力発生室３３の膨張状態を保持する第１ホールド要素Ｓ２１と、最高電位ＶPS1から最低電位ＶLS0まで電位を変化させて膨張状態の圧力発生室３３を収縮させて液滴を吐出させる吐出用収縮要素Ｓ３１とを有する波形となる。なお、ここには２つの波形のみを示してあるが、本形態では、複数種類の波形が用いられる。

また、図７に点線で示すように、最低電位として電位ＶLS0に代えて電位ＶLS1を選択すると、駆動信号ＣＯＭの波形は、中間電位Ｖmから最高電位ＶPS0まで電位を変化させて圧力発生室３３を初期状態から膨張させる吐出用膨張要素Ｓ１０と、最高電位ＶPS0を保持して圧力発生室３３の膨張状態を保持する第１ホールド要素Ｓ２０と、最高電位ＶPS0から最低電位ＶLS1まで電位を変化させて膨張状態の圧力発生室３３を収縮させて液滴を吐出させる吐出用収縮要素Ｓ３１と、最低電位ＶLS1を保持して圧力発生室３３の収縮状態を保持する第２ホールド要素Ｓ４１と、最低電位ＶLS1から中間電位Ｖmに変化させて収縮状態にある圧力発生室３３を初期状態にまで復帰させる制振要素Ｓ５１と、次の吐出動作が行われる間、中間電位Ｖmを保持する第３ホールド要素６０とを含むことになる。なお、ここには２つの波形のみを示してあるが、本形態では、複数種類の波形が用いられる。

（液状物の粘度計測のための構成）
図８（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、図１に示す液滴吐出装置に用いた貯留タンク周辺の構成を示す説明図である。

図８（Ａ）に示すように、本形態において、液状物の供給装置３７は、液滴として吐出される液状物が貯留されている貯留タンク３７０（液状物貯留部）を備えており、貯留タンク３７０から液滴吐出ヘッド２２に向けては、第１の液状物供給経路３７１が延びている。貯留タンク３７０には、マグネットスタラーなどからなる攪拌装置９５が構成されている。なお、攪拌装置９５としては、通常のプロペラを用いたものを採用することができる。

また、第１の液状物供給経路３７１の途中位置からは第２の液状物供給経路３７２が分岐しており、この第２の液状物供給経路３７２は、粘度計測装置９０に接続されている。ここで、粘度計測装置９０には、振動式粘度計、細管式粘度計などといったオンラインタイプの粘度計が用いられている。従って、本形態の液滴吐出装置１０では、所定のタイミングでバルブ３７３を開にしてポンプ（図示せず）を作動させれば、第２の液状物供給経路３７２から粘度計測装置９０に液状物を供給することができ、液状物の粘度を計測することができる。また、粘度計測装置９０での液状物の粘度の計測結果は、図４に示すように、コンピュータ本体部６６に入力可能である。

また、図８（Ｂ）に示すように、貯留タンク３７０に対して、下方に延びた第２の液状物供給経路３７２を直接、接続し、かつ、第２の液状物供給経路３７２に粘度計測装置９０を接続してもよい。このように構成すると、ポンプなどを用いなくても、自然落下により、液状物を粘度計測装置９０に供給することができる。

（本形態の動作）
このように構成した液滴吐出装置１０では、貯留タンク３７０内の液状物は、攪拌装置９５によって常に攪拌され、常に全体が均一な状態にある。また、貯留タンク３７０内の液状物は、粘度計測装置９０によって、所定の間隔で、あるいは連続的に粘度が計測され、その計測結果は、コンピュータ本体部６６に入力される。

ここで、外部温度あるいは液組成の変動によって、液状物の粘度が変動すると、吐出特性が変動する。そこで、本形態では、粘度計測装置９０での粘度の計測結果において、液状物の粘度が変動した場合、コンピュータ本体部６６の波形変更指令部６９５は、電源生成部８７および駆動信号発生回路８８からなる波形変更手段８９に対して、粘度の計測結果に対応する波形に変更するように指令し、この指令に基づいて、波形変更手段８９は、図６あるいは図７を参照して説明したように、駆動信号ＣＯＭの波形を自動的に、かつ、任意に変更する。例えば、液状物の粘度が低下した場合には、吐出用収縮要素Ｓ３０の勾配を急峻にし、液状物の粘度が上昇した場合には、吐出用収縮要素Ｓ３０の勾配を緩くした波形に変更する。

また、本形態では、粘度計測装置９０での粘度の計測結果は、図１に示すＣＲＴディスプレイ６８に表示し、また、音声などによって報知できるので、作業者が入力装置６７を介して、波形を変更するように指令することもできる。

このように本形態の液滴吐出装置１０では、液状物の粘度を監視でき、かつ、粘度に応じて駆動信号ＣＯＭの波形を変更できるため、有機ＥＬ装置の発光層を形成するための分散系、溶剤系の液状物や、液晶装置のカラーフィルタを形成するための高濃度の液状物、さらには捺染などの分野で用いる特殊なインクなど、温度や間経過によって粘度が変化しやすい液状物を液滴として吐出する場合でも、液滴の重量や飛行速度などといった吐出性能が安定している。

なお、駆動信号ＣＯＭの波形を変更する際、図７に示すように、最低電位ＶLS0の方を変更すれば、第２ホールド要素Ｓ４および制振要素Ｓ５を備えた制振パルスの波形も変更できるので、液滴を吐出した後の液状物の振動を確実に抑制できるという利点がある。

また、図６および図７には、最高電位ＶLH0あるいは最低電位ＶLS0を変更した例であったが、最高電位ＶLH0あるいは最低電位ＶLS0の電位についてはそのままにして、吐出用収縮要素Ｓ３０の勾配などを変更してもよい。

また、本形態では、貯留タンク３７０から液滴吐出ヘッド２２に向かう第１の液状物供給経路３７１の途中位置、あるいは貯留タンク３７０から粘度計測装置９０に向けて液状物を供給する第２の液状物供給経路３７２が形成されているので、貯留タンク３７０内で液状物の粘度を計測しなくても、タンク外で液状物の粘度を計測できる。

［電気光学装置の構成、および製造方法の例］
電気光学装置の一例として、有機ＥＬ表示装置の構成およびその製造工程を説明する。図９は、電気光学物質として電荷注入型の有機薄膜を用いたＥＬ素子を備えた有機ＥＬ表示装置のブロック図である。図１０〜図１２は、有機ＥＬ表示装置の製造工程の手順を示す製造工程断面図であり、有機ＥＬ表示装置の１画素分の断面に相当する。

図９において、有機ＥＬ表示装置５００ｐは、有機半導体膜に駆動電流が流れることによって発光するＥＬ素子をＴＦＴで駆動制御する表示装置であり、このタイプの表示装置に用いられる発光素子はいずれも自己発光するため、バックライトを必要とせず、また、視野角依存性が少ないなどの利点がある。ここに示す電気光学装置５００ｐでは、複数の走査線５６３ｐと、この走査線５６３ｐの延設方向に対して交差する方向に延設された複数のデータ線５６４と、これらのデータ線５６４に並列する複数の共通給電線５０５と、データ線５６４と走査線５６３ｐとの交差点に対応する画素５１５ｐとが構成され、画素５１５ｐは、画像表示領域１００にマトリクス状に配置されている。データ線５６４に対しては、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン、アナログスイッチを備えるデータ線駆動回路５５１ｐが構成されている。走査線５６３ｐに対しては、シフトレジスタおよびレベルシフタを備える走査線駆動回路５５４ｐが構成されている。また、画素５１５ｐの各々には、走査線５６３ｐを介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング薄膜トランジスタ５０９と、このスイッチング薄膜トランジスタ５０９を介してデータ線５６４から供給される画像信号を保持する保持容量５３３ｐと、この保持容量５３３ｐによって保持された画像信号がゲート電極に供給されるカレント薄膜トランジスタ５１０と、カレント薄膜トランジスタ５１０を介して共通給電線５０５に電気的に接続したときに共通給電線５０５から駆動電流が流れ込む発光素子５１３とが構成されている。発光素子５１３は、画素電極の上層側には、正孔注入層、有機ＥＬ材料層としての有機半導体膜、リチウム含有アルミニウム、カルシウムなどの金属膜からなる対向電極が積層された構成になっており、対向電極は、データ線５６４などを跨いで複数の画素５１５ｐにわたって形成されている。

このような構成の有機ＥＬ表示装置５００ｐを製造するには、基板を用意する。ここで、有機ＥＬ表示装置５００ｐでは、後述する発光層による発光光を基板側から取り出すことも可能であり、また基板と反対側から取り出す構成とすることも可能である。発光光を基板側から取り出す構成とする場合、基板材料としてはガラスや石英、樹脂等の透明ないし半透明なものが用いられるが、特にガラスが好適に用いられる。また、基板に色フィルター膜や蛍光性物質を含む色変換膜、あるいは誘電体反射膜を配置して、発光色を制御するようにしてもよい。なお、基板と反対側から発光光を取り出す構成の場合、基板は不透明であってもよく、その場合、アルミナ等のセラミックス、ステンレス等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したもの、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができる。

本例では、図１０（Ａ）に示すように、基板としてガラスからなる透明基板５０２を用意し、透明基板５０２に対して、必要に応じてＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）や酸素ガスなどを原料としてプラズマＣＶＤ法により厚さ約２００〜５００ｎｍのシリコン酸化膜からなる下地保護膜（図示せず）を形成する。

次に、透明基板５０２の温度を約３５０℃に設定して、下地保護膜の表面にプラズマＣＶＤ法により厚さ約３０〜７０ｎｍのアモルファスシリコン膜からなる半導体膜５２０ａを形成する。次に、半導体膜５２０ａに対してレーザアニールまたは固相成長法などの結晶化工程を行い、半導体膜５２０ａをポリシリコン膜に結晶化する。レーザアニール法では、例えばエキシマレーザでビームの長寸が４００ｍｍのラインビームを用い、その出力強度は、例えば２００ｍＪ／ｃｍ^２とする。ラインビームについては、その短寸方向におけるレーザ強度のピーク値の９０％に相当する部分が各領域毎に重なるようにラインビームを走査する。

次に、図１０（Ｂ）に示すように、半導体膜（ポリシリコン膜）５２０ａをパターニングして島状の半導体膜５２０ｂとし、その表面に対して、ＴＥＯＳや酸素ガスなどを原料としてプラズマＣＶＤ法により厚さ約６０〜１５０ｎｍのシリコン酸化膜または窒化膜からなるゲート絶縁膜５２１ａを形成する。なお、半導体膜５２０ｂは、図９に示したカレント薄膜トランジスタ５１０のチャネル領域及びソース・ドレイン領域となるものであるが、異なる断面位置においてはスイッチング薄膜トランジスタ５０９のチャネル領域及びソース・ドレイン領域となる半導体膜も形成されている。つまり、図１０〜図１２に示す製造工程では二種類のトランジスタ５０９、５１０が同時に作られるのであるが、同じ手順で作られるため、以下の説明ではトランジスタに関しては、カレント薄膜トランジスタ５１０についてのみ説明し、スイッチング薄膜トランジスタ５０９についてはその説明を省略する。

次に、図１０（Ｃ）に示すように、アルミニウム、タンタル、モリブデン、チタン、タングステンなどの金属膜からなる導電膜をスパッタ法により形成した後、これをパターニングし、ゲート電極５１０ｇを形成する。次に、この状態で高濃度のリンイオンを打ち込み、半導体膜５２０ｂに、ゲート電極５１０ｇに対して自己整合的にソース・ドレイン領域５１０ａ、５１０ｂを形成する。なお、不純物が導入されなかった部分がチャネル領域５１０ｃとなる。

次に、図１０（Ｄ）に示すように、層間絶縁膜５２２を形成した後、コンタクトホール５２３、５２４を形成し、これらコンタクトホール５２３、５２４内に中継電極５２６、５２７を埋め込む。次に、層間絶縁膜５２２上に信号線、共通給電線及び走査線（図示せず）を形成する。ここで、中継電極５２７と各配線とは、同一工程で形成してもよく、その場合、中継電極５２６は、後述するＩＴＯ膜で形成されることになる。

次に、図１０（Ｅ）に示すように、各配線の上面を覆うように層間絶縁膜５３０を形成した後、層間絶縁膜５３０に対して中継電極５２６に対応する位置にコンタクトホール５３２を形成する。次に、コンタクトホール５３２を埋めるようにＩＴＯ膜を形成し、さらにそのＩＴＯ膜をパターニングして、信号線、共通給電線及び走査線に囲まれた所定位置に、ソース・ドレイン領域５１０ａに電気的に接続する画素電極５１１を形成する。ここで、信号線及び共通給電線、さらには走査線に挟まれた部分が、後述する正孔注入層や発光層の形成場所となる。

次に、図１１（Ａ）に示すように、正孔注入層や発光層の形成場所を囲むように隔壁５０５を形成する。この隔壁５０５は、仕切り部材として機能するものであり、例えばポリイミド等の絶縁性有機材料で形成するのが好ましい。隔壁５０５の膜厚については、例えば１〜２μｍの高さとなるように形成する。また、隔壁５０５は、上述した液滴吐出ヘッド２２から吐出される液状物に対して撥液性を示すものが好ましい。隔壁５０５に撥液性を発現させるためには、例えば隔壁５０５の表面をフッ素系化合物などで表面処理するといった方法が採用される。フッ素化合物としては、例えばＣＦ４、ＳＦ５、ＣＨＦ３などがあり、表面処理としては、例えばプラズマ処理、ＵＶ照射処理などが挙げられる。このようにして、正孔注入層や発光層の形成場所、すなわち、これらの形成材料の塗布位置とその周囲の隔壁５０５との間には、十分な高さの段差５３５が形成される。

次に、図１１（Ｂ）に示すように、透明基板５０２の上面を上に向けた状態で、正孔注入層の形成材料５４０ａを、上述した液滴吐出装置１０の液滴吐出ヘッド２２より、前記隔壁５０５に囲まれた塗布位置、すなわち隔壁５０５内に選択的に塗布する。その際、形成材料５４０ａは、流動性が高いため水平方向に広がろうとするが、塗布された位置を囲んで隔壁５０５が形成されているので、形成材料５４０ａは隔壁５０５を越えてその外側に広がることがない。ここで、正孔注入層の形成材料５４０ａとしては、ポリオレフィン誘導体である３，４−ポリエチレンジオシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を正孔注入材料として用い、これを有機溶剤を主溶媒として分散させてなる分散液が好適に用いられる。但し、正孔注入材料としては、前記のものに限定されることなく、ポリマー前駆体がポリテトラヒドロチオフェニルフェニレンであるポリフェニレンビニレン、１，１−ビス−（４−Ｎ、Ｎ−ジトリルアミノフェニル）シクロヘキサン、トリス（８−ヒドロキシキノリノール）アルミニウム等を用いることもできる。

このようにして形成材料５４０ａを液滴吐出ヘッド３４から吐出して所定位置に配置した後、液状の形成材料５４０ａに対して乾燥処理を行い、形成材料５４０ａ中の分散媒を蒸発させる。その結果、図１１（Ｃ）に示すように、画素電極５１１上に固形の正孔注入層５１３ａ（画素構成要素）が形成される。

次に、図１２（Ａ）に示すように、透明基板５０２の上面を上に向けた状態で、上述した液滴吐出装置１０の液滴吐出ヘッド２２より液状物として発光層の形成材料５４０ｂを、前記隔壁５０５内の正孔注入層５１３ａ上に選択的に塗布する。発光材料としては、例えば分子量が１０００以上の高分子材料が用いられる。具体的には、ポリフルオレン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン誘導体、またはこれらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素、例えばルブレン、ペリレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン等をドープしたものが用いられる。なお、このような高分子材料としては、二重結合のπ電子がポリマー鎖上で非極在化しているπ共役系高分子材料が、導電性高分子でもあることから発光性能に優れるため、好適に用いられる。特に、その分子内にフルオレン骨格を有する化合物、すなわちポリフルオレン系化合物がより好適に用いられる。また、このような材料以外にも、例えば特開平１１−４０３５８号公報に示される有機ＥＬ素子用組成物、すなわち共役系高分子有機化合物の前駆体と、発光特性を変化させるための少なくとも１種の蛍光色素とを含んでなる有機ＥＬ素子用組成物も、発光層形成材料として使用可能である。このような発光材料を溶解あるいは分散する有機溶媒としては、非極性溶媒が好適とされ、特に発光層が正孔注入層５１３ａの上に形成されることから、この正孔注入層５１３ａに対して不溶なものが用いられる。具体的には、キシレン、シクロへキシルベンゼン、ジハイドロベンゾフラン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン等が好適に用いられる。なお、形成材料５４０ｂの吐出による発光層の形成は、赤色の発色光を発光する発光層の形成材料、緑色の発色光を発光する発光層の形成材料、青色の発色光を発光する発光層の形成材料を、それぞれ対応する画素に吐出し塗布することによって行う。また、各色に対応する画素は、これらが規則的な配置となるように予め決められている。

このようにして各色の発光層形成材料５４０ｂを吐出した後、液状の発光層形成材料５４０ｂに対して乾燥処理を行い、発光層形成材料５４０ｂ中の分散媒を蒸発させる。その結果、図１２（Ｂ）に示すように、正孔層注入層５１３ａ上に固形の発光層５１３ｂ（画素構成要素）が形成される。これにより、正孔層注入層５１３ａと発光層５１３ｂとからなる発光素子５１３を得る。

なお、形成材料５４０ｂの乾燥処理については、形成材料５４０ｂのガラス転移点未満の温度、例えば１００°未満の温度で加熱することにより、乾燥するのが好ましい。このような温度で乾燥することにより、形成材料５４０ｂ中の溶剤の蒸発速度を比較的低く抑えることができるとともに、形成材料５４０ｂの液状化による流動も抑えることができ、その結果、得られる発光層５１３ｂについても十分に平坦化することができる。また、発光層形成の際の乾燥処理によって生じる熱的ダメージが、発光層５１３ｂだけでなく正孔注入層５１３ａに対しても小さくなり、初期輝度の低下などによる表示性能の低下が抑制される。

次に、図１２（Ｃ）に示すように透明基板５０２の表面全体に、あるいはストライプ状に、ＬｉＦ／Ａｌ（ＬｉＦとＡｌとの積層膜）やＭｇＡｇ、あるいはＬｉＦ／Ｃａ／Ａｌ（ＬｉＦとＣａとＡｌとの積層膜）を蒸着法等によって成膜し、対向電極５１２を形成する。その後、封止を行った後、さらに配線等の各種要素を形成することにより、有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ表示装置５００ｐ（電気光学装置）を製造する。

（その他の適用例）
なお、上記形態では、本発明を有機ＥＬ表示装置の製造工程に用いた例であったが、液晶表示装置のカラーフィルタ（画素構成要素）の形成などに本発明を適用してもよい。また、インクジェットプリンタと称せられる液滴吐出装置に本発明を適用してもよい。

また、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り、実施形態で挙げた具体的な材料や構成などは一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の全体構成を示す斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、液滴吐出装置に用いた液滴吐出ヘッドの構成を示す説明図、液滴吐出ヘッドの内部構造を模式的に示す説明図、および圧力発生素子の説明図である。 図１に示す液滴吐出装置に用いた液滴吐出ヘッドの制御系、駆動系の構成を示す説明図である。 図１に示す液滴吐出装置に用いた液滴吐出ヘッドのヘッド駆動部の電気的構成を示す説明図である。 図４に示すヘッド駆動部を構成する素子の説明図である。 図１に示す液滴吐出装置に用いた駆動信号の波形図である。 図１に示す液滴吐出装置に用いた別の駆動信号の波形図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、図１に示す液滴吐出装置に用いた貯留タンク周辺の構成を示す説明図である。 有機ＥＬ表示装置のブロック図である。 有機ＥＬ表示装置の製造工程の手順を示す断面図である。 有機ＥＬ表示装置の製造工程の手順を示す断面図である。 有機ＥＬ表示装置の製造工程の手順を示す断面図である。 従来の液滴吐出装置に用いた駆動信号の波形図である。

符号の説明

８ ヘッド駆動部、１０ 液滴吐出装置、１２ 基板、２２ 液滴吐出ヘッド、２７ ノズル開口、３３ 圧力発生室、３７ 液状物の供給装置、３９ 圧力発生素子、８７ 電源生成部、８８ 駆動信号発生回路、８９ 波形変更手段、９０ 粘度計測装置、９５ 攪拌装置、３７０ 貯留タンク（液状物貯留部）、３７１ 第１の液状物供給経路、３７２ 第２の液状物供給経路、６９５ 波形変更指令部、ＣＯＭ 駆動信号、Ｍ0 液滴

Claims (7)

1. 複数のノズル開口の各々に対応する圧力発生素子に駆動信号を印加し、前記複数のノズル開口の各々に連通する圧力発生室を膨張、収縮させて、液状物貯留部から供給された液状物を前記ノズル開口から液滴として吐出する液滴吐出装置において、
   前記ノズル開口に供給される液状物の粘度を計測する粘度計測装置と、前記駆動信号の波形を前記粘度計測装置で計測された粘度に応じた波形に変更する波形変更手段とを有することを特徴とする液滴吐出装置。
2. 請求項１において、前記粘度計測装置での計測結果に基づいて前記駆動信号の波形を変更するように指令する波形変更指令手段を有し、
   前記波形変更手段は、前記波形変更指令手段からの指令に基づいて自動的に波形を変更することを特徴とする液滴吐出装置。
3. 請求項１において、前記波形変更手段は、外部操作に基づいて波形を変更することを特徴とする液滴吐出装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記液状物貯留部から前記ノズル開口に向かう第１の液状物供給経路の途中位置、あるいは前記液状物貯留部から前記粘度計測装置に向けて液状物を供給する第２の液状物供給経路を有していることを特徴とする液滴吐出装置。
5. 請求項４において、前記液状物貯留部から前記粘度計測装置への前記第２の液状物供給経路を介しての前記液状物の供給は、自然落下により行われることを特徴とする液滴吐出装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記液状物貯留部は、貯留された液状物を攪拌するための攪拌装置を備えていることを特徴とする液滴吐出装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに規定する液滴吐出装置を用いて電気光学装置用基板上に前記液滴を吐出して、当該電気光学装置用基板上に画素構成要素を形成することを特徴とする電気光学装置の製造方法。

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