JP2006068664A - Apparatus and method for discharging liquid droplet, method for manufacturing device, and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液滴吐出装置及び液滴吐出方法に関し、詳しくは、複数のノズルユニットからなるノズルブロックを複数個備え、該ノズルブロックから液滴を吐出して媒体上に塗布するための液滴吐出装置及び方法、並びに当該装置又は方法を用いたデバイスの製造方法及び当該製造方法により製造されるデバイスに関する。 The present invention relates to a droplet discharge apparatus and a droplet discharge method, and more specifically, a droplet for providing a plurality of nozzle blocks each including a plurality of nozzle units, and discharging droplets from the nozzle block and applying the droplets onto a medium. The present invention relates to a discharge apparatus and method, a device manufacturing method using the apparatus or method, and a device manufactured by the manufacturing method.
液滴吐出方式(インクジェット方式)により液晶表示装置のカラーフィルタ層を製造する際には、バンクと称される隔壁で囲まれた各画素に対して顔料の液滴(インク)を連続して塗布し、カラーフィルタ層を形成している。例えば基板上にバンク (高さ1ミクロン程度、撥水性) を形成し、この中にカラーフィルタインク(以下CFインクと呼ぶ。)をインクジェット塗布(以下IJ塗布と呼ぶ。)している。 When manufacturing a color filter layer of a liquid crystal display device by a droplet discharge method (inkjet method), pigment droplets (ink) are continuously applied to each pixel surrounded by a partition called a bank. And a color filter layer is formed. For example, a bank (about 1 micron in height, water repellency) is formed on a substrate, and color filter ink (hereinafter referred to as CF ink) is applied by ink jet coating (hereinafter referred to as IJ coating).
このようなインクジェット方式の液滴吐出装置では、多数のノズルをインクヘッドに配置する「多ノズル化」のものが開発されてきており、ノズルの数を増やすことにより塗布に必要なインクヘッドの走査回数を減らすことができ、塗布速度を速めることが可能となる。しかし、単一のインクヘッドに多数のノズルを所定のノズルピッチで安定的に形成することは、ノズルピッチの誤差やノズルの不良等の歩留まりを低下させる問題があり、製造上困難である。 As such an ink jet type droplet discharge device, a “multi-nozzle” type in which a large number of nozzles are arranged in an ink head has been developed. By increasing the number of nozzles, scanning of the ink head necessary for coating is performed. The number of times can be reduced, and the coating speed can be increased. However, stably forming a large number of nozzles in a single ink head at a predetermined nozzle pitch has a problem of reducing the yield such as nozzle pitch errors and nozzle defects, and is difficult in manufacturing.
そこで、いわゆる多ノズルを実現するために、複数のノズルユニット(従来の単一のインクヘッド)を主走査方向と直交する副走査方向に縦列配置してノズルブロックを構成するものが提案されている。各ノズルユニットのノズルから吐出されるインク滴により形成されるインクドットの位置合わせは、例えば特許文献1に開示されている方法により行うことが可能である。
しかしながら、かかる液滴吐出装置においては、インクドットの形成位置を所定の位置に合わせることが可能であるとしても、ノズルブロックは複数のノズルユニットを組み合わせて構成するため、各ノズルユニット毎にインクの吐出特性が異なる場合には、各ノズルユニット毎に吐出量を同一にする補正が必要であり、ヘッド駆動のための回路規模が大きくなる問題があった。 However, in such a droplet discharge device, even though the ink dot formation position can be adjusted to a predetermined position, the nozzle block is configured by combining a plurality of nozzle units. When the ejection characteristics are different, correction is required to make the ejection amount the same for each nozzle unit, and there is a problem that the circuit scale for driving the head becomes large.
また、特許文献2には、それぞれ複数のノズルユニットを備えたノズルブロックを複数備え、各ノズルブロックにそれぞれヘッド駆動回路を設けた印刷装置が開示されているが、当該構成では各ノズルブロックにそれぞれヘッド駆動回路が必要であり、複雑化、高コスト化となっている。 Patent Document 2 discloses a printing apparatus that includes a plurality of nozzle blocks each having a plurality of nozzle units, and each nozzle block is provided with a head drive circuit. A head drive circuit is required, which is complicated and expensive.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、回路が簡易となりコストを抑えることができる液滴吐出装置及び方法、並びに当該装置又は方法を用いたデバイスの製造方法及び当該製造方法により製造されるデバイスを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is manufactured by a droplet discharge apparatus and method capable of simplifying a circuit and suppressing cost, a device manufacturing method using the apparatus or method, and the manufacturing method. It aims at providing the device which can be used.
上記課題を解決するために、本発明の液滴吐出装置は、液滴を吐出する複数のノズルユニットからなるノズルブロックを複数個備え、該ノズルブロックによって媒体上に液滴を塗布する液滴吐出装置であって、前記各ノズルユニットの吐出特性ランクが略同一に揃えられ、これら各ノズルユニットに対して共通する駆動波形を与えて該ノズルユニットを駆動させる駆動波形生成回路が設けられていることを特徴としている。
本発明によれば、各ノズルブロックが備えるノズルユニットが略同一ランク品であるから、駆動波形生成回路は一つでよく、簡易な構成とすることができる。従って、コストを抑えた液滴吐出装置を提供することができる。また、装着されたノズルユニットのランクに応じて駆動波形を選択することにより、異なるランクのノズルユニットを使用することが可能となる。
ここで、ノズルユニットのランクとは、ヘッドの吐出特性をいい、例えばある駆動波形に対する吐出量、ヘッドのキャビティの固有振動周期の特性をいう。なお、厳密に同じランクではなくてもいいのはもちろんであり、ある程度の幅を持った範囲に吐出特性が収まれば略同一とすることができる。この幅は塗布対象に応じた塗布量の許容範囲等によって実用上問題のない範囲で定めることができる。
また、本発明の液滴吐出装置は、前記駆動波形生成回路が、前記各ノズルユニットのランクに応じた駆動波形を出力することを特徴としている。
液滴吐出量は、駆動波形に応じて変化する。本発明においては、駆動波形を適宜選択することで、全てのノズルユニットを別のランクに変更した場合でも適切な吐出量とすることができる。
また、本発明の液滴吐出装置は、装着された前記ノズルユニットのランクを検出する検出手段を備え、前記駆動波形生成回路は、該検出手段により検出されたランクに応じて駆動波形を切り換えることを特徴としている。
本発明においては、例えば、ノズルブロックにランクを示すタグ(ID標識)を設け、吐出装置側には、該タグの情報を検出する検出手段を設ける。ノズルブロックを装着すると、このタグが自動的に検出され、吐出装置はノズルユニットのランクに対応させた駆動波形を選択することで、正しい吐出量を得ることができる。
また、本発明の液滴吐出装置は、前記駆動波形生成回路が、前記駆動波形の電流を増幅して前記各ノズルブロックに与える電流増幅駆動回路を各ノズルブロックに対応して複数備えていることを特徴としている。
本発明によれば、ブロック毎に電流増幅駆動回路を備えることでさらにスループットを上げることができる。
上記課題を解決するために、本発明の液滴吐出方法は、液滴を吐出する複数のノズルユニットからなるノズルブロックを複数個用いて媒体上に液滴を塗布する液滴吐出方法であって、前記各ノズルユニットの吐出特性ランクを略同一に揃え、これら各ノズルユニットに共通して駆動波形を与えて前記ノズルユニットを駆動させることで塗布を行うことを特徴としている。
本発明によれば、各ノズルブロックが備えるノズルユニットが略同一ランク品であるから、駆動波形生成回路は一つでよく、簡易な構成とすることができる。
また、ノズルユニットのランクとは、上記の定義と同じくヘッドの吐出特性のことであり、例えばある駆動波形に対する吐出量、ヘッドのキャビティの固有振動周期の特性をいう。なお、厳密に同じランクではなくてもいいのはもちろんであり、ある程度の幅を持った範囲に吐出特性が収まれば略同一とすることができる。この幅は塗布対象に応じた塗布量の許容範囲等によって実用上問題のない範囲で定めることができる。
また、本発明の液滴吐出方法は、装着されたノズルユニットのランクに応じて前記駆動波形を切り換えることを特徴としている。
液滴吐出量は、駆動波形に応じて変化する。本発明においては、駆動波形を適宜選択することで、全てのノズルユニットを別のランクに変更した場合でも適切な吐出量とすることができる。
本発明のデバイス製造方法は、上記の液滴吐出装置又は方法を用いて、基板上に液滴を吐出し、デバイスを形成することを特徴としている。
この発明によれば、上記の液滴吐出装置又は方法を用いて液滴が基板の所定位置に精確に所定量吐出されるため、所期の機能を有するデバイスを高い歩留まりで効率よく製造することができる。
本発明のデバイスは、上記のデバイス製造方法を用いて製造されることを特徴としている。
この発明によれば、高機能であり、高い信頼性を有する電子機器が提供される。
In order to solve the above problems, a droplet discharge apparatus according to the present invention includes a plurality of nozzle blocks including a plurality of nozzle units that discharge droplets, and droplet discharge that applies droplets onto a medium using the nozzle blocks. The apparatus is provided with a drive waveform generation circuit that drives the nozzle units by giving a common drive waveform to the nozzle units so that the discharge characteristic ranks of the nozzle units are substantially the same. It is characterized by.
According to the present invention, since the nozzle units included in each nozzle block are approximately the same rank product, only one drive waveform generation circuit is required, and a simple configuration can be achieved. Accordingly, it is possible to provide a droplet discharge device with reduced cost. Further, by selecting a driving waveform according to the rank of the mounted nozzle unit, it becomes possible to use nozzle units of different ranks.
Here, the rank of the nozzle unit refers to the ejection characteristics of the head, for example, the ejection volume with respect to a certain drive waveform and the characteristics of the natural vibration period of the cavity of the head. Needless to say, the ranks are not strictly the same, and can be substantially the same as long as the discharge characteristics are within a certain range. This width can be determined within a practically acceptable range depending on the allowable range of the coating amount according to the application target.
In the droplet discharge device of the invention, the drive waveform generation circuit outputs a drive waveform corresponding to the rank of each nozzle unit.
The droplet discharge amount changes according to the drive waveform. In the present invention, by appropriately selecting the drive waveform, even when all the nozzle units are changed to different ranks, an appropriate discharge amount can be obtained.
In addition, the droplet discharge device of the present invention includes detection means for detecting the rank of the mounted nozzle unit, and the drive waveform generation circuit switches the drive waveform according to the rank detected by the detection means. It is characterized by.
In the present invention, for example, a tag (ID label) indicating a rank is provided on the nozzle block, and detection means for detecting information on the tag is provided on the discharge device side. When the nozzle block is mounted, this tag is automatically detected, and the discharge device can obtain a correct discharge amount by selecting a drive waveform corresponding to the rank of the nozzle unit.
Further, in the droplet discharge device of the present invention, the drive waveform generation circuit includes a plurality of current amplification drive circuits corresponding to each nozzle block, which amplifies the current of the drive waveform and applies the current to the nozzle blocks. It is characterized by.
According to the present invention, it is possible to further increase the throughput by providing a current amplification drive circuit for each block.
In order to solve the above problems, a droplet discharge method of the present invention is a droplet discharge method for applying droplets onto a medium using a plurality of nozzle blocks each including a plurality of nozzle units that discharge droplets. The discharge characteristic ranks of the nozzle units are substantially the same, and the application is performed by driving the nozzle unit by giving a drive waveform in common to the nozzle units.
According to the present invention, since the nozzle units included in each nozzle block are approximately the same rank product, only one drive waveform generation circuit is required, and a simple configuration can be achieved.
The rank of the nozzle unit refers to the ejection characteristics of the head, as defined above, and refers to, for example, the characteristics of the ejection amount with respect to a certain drive waveform and the natural vibration period of the head cavity. Needless to say, the ranks are not strictly the same, and can be substantially the same as long as the ejection characteristics are within a certain range. This width can be determined within a practically acceptable range depending on the allowable range of the coating amount according to the application target.
The droplet discharge method of the present invention is characterized in that the drive waveform is switched according to the rank of the mounted nozzle unit.
The droplet discharge amount changes according to the drive waveform. In the present invention, by appropriately selecting the drive waveform, even when all the nozzle units are changed to different ranks, an appropriate discharge amount can be obtained.
The device manufacturing method of the present invention is characterized in that a device is formed by discharging droplets onto a substrate using the above-described droplet discharge apparatus or method.
According to the present invention, since a predetermined amount of liquid droplets are accurately ejected to a predetermined position on the substrate using the above-described liquid droplet ejection apparatus or method, a device having a desired function can be efficiently manufactured with a high yield. Can do.
The device of the present invention is manufactured using the above-described device manufacturing method.
According to the present invention, an electronic device having high functionality and high reliability is provided.
以下、図面を参照して本発明の実施形態による液滴吐出装置及び方法並びにデバイスの製造方法及びデバイスについて詳細に説明する。 Hereinafter, a droplet discharge apparatus and method, a device manufacturing method, and a device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
〔液滴吐出装置及び方法〕
図1は、図2に概略構成を示した液滴吐出装置に用いられる駆動波形生成回路およびノズルブロックを示したものである。
まず、図2により液滴吐出装置22の概略構成を説明する。図2は、IJ塗布に用いられる液滴吐出装置22であり、液滴吐出ヘッド31と、X軸方向駆動軸34と、Y軸方向ガイド軸35と、制御装置40と、ステージ37と、クリーニング機構38と、基台39とを備えている。
ステージ37は、この液滴吐出装置22によりカラーフィルタインク(液体材料)が形成される基板Pを支持するものであって、基板Pを基準位置に固定する不図示の固定機構を備えている。
[Droplet ejection apparatus and method]
FIG. 1 shows a drive waveform generation circuit and a nozzle block used in the droplet discharge apparatus schematically shown in FIG.
First, a schematic configuration of the
The stage 37 supports the substrate P on which the color filter ink (liquid material) is formed by the
液滴吐出ヘッド31は、複数の吐出ノズルを備えたマルチノズルタイプの液滴吐出ヘッドであり、長手方向とY軸方向とを一致させている。複数の吐出ノズルは、液滴吐出ヘッド31の下面にY軸方向に並んで一定間隔で設けられている。液滴吐出ヘッド31の吐出ノズルからは、ステージ37に支持されている基板Pに対して、上述した着色材を含むカラーフィルタインクが吐出される。
The
X軸方向駆動軸34には、X軸方向駆動モータ32が接続されている。X軸方向駆動モータ32はステッピングモータ等であり、制御装置40からX軸方向の駆動信号が供給されると、X軸方向駆動軸34を回転させる。X軸方向駆動軸34が回転すると、液滴吐出ヘッド31はX軸方向に移動する。
Y軸方向ガイド軸35は、基台39に対して動かないように固定されている。ステージ37は、Y軸方向駆動モータ33を備えている。Y軸方向駆動モータ33はステッピングモータ等であり、制御装置40からY軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ37をY軸方向に移動する。
An X-axis
The Y-axis
制御装置40は、液滴吐出ヘッド31に液滴の吐出制御用の電圧を供給する。また、X軸方向駆動モータ32に液滴吐出ヘッド31のX軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を、Y軸方向駆動モータ33にステージ7のY軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を供給する。
クリーニング機構38は、液滴吐出ヘッド31をクリーニングするものである。クリーニング機構38には、図示しないY軸方向の駆動モータが備えられている。このY軸方向の駆動モータの駆動により、クリーニング機構は、Y軸方向ガイド軸35に沿って移動する。クリーニング機構38の移動も制御装置40により制御される。
The
The
液滴吐出装置22は、液滴吐出ヘッド31と基板Pを支持するステージ37とを相対的に走査しつつ基板Pに対して液滴を吐出する。ここで、以下の説明において、X軸方向を走査方向、X軸方向と直交するY軸方向を非走査方向とする。
The
図3は、液滴吐出ヘッド31におけるノズルNzの配列を示す説明図である。本例においては、液滴吐出ヘッド31はノズルブロック28を3列備え、各ノズルブロック28はノズルユニット29をそれぞれ3個備えている。ノズルノズルユニット29には、320(160個×2列)個のノズルNzが非走査方向に沿ってノズルピッチkで千鳥状に配列されている。これらのノズルユニット29は、その製造工程で吐出特性によりランク分けされており、各ノズルブロック28に設けられるノズルユニット29は、全ノズルブロック28に渡って全て同ランクのものが選択される。
ここで、ランクとは、ヘッドの吐出特性をいい、例えばある駆動波形に対する吐出量、ヘッドのキャビティの固有振動周期の特性をいう。吐出量については、製造ラインの検査工程において、ノズルユニット29の吐出量を電子天秤を用いて測定する。(各ノズルNzの吐出量の平均として計算する。)
例えば、図4に示したものは10ng吐出させるために必要な駆動電圧VHを指標としたランク分けである。
なお、厳密に同じランクではなくてもいいのはもちろんであり、ある程度の幅を持った範囲に吐出特性が収まれば略同一とすることができる。この幅は塗布対象に応じた塗布量の許容範囲等によって実用上問題のない範囲で定めることができる。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the arrangement of the nozzles Nz in the
Here, the rank refers to the ejection characteristics of the head, for example, the ejection amount with respect to a certain drive waveform and the characteristics of the natural vibration period of the head cavity. Regarding the discharge amount, the discharge amount of the
For example, what is shown in FIG. 4 is rank classification using the drive voltage VH required for discharging 10 ng as an index.
Needless to say, the ranks are not strictly the same, and can be substantially the same as long as the discharge characteristics are within a certain range. This width can be determined within a practically acceptable range depending on the allowable range of the coating amount according to the application target.
各ノズルブロック28に設けられたノズルユニット29は、一体となって一つのノズルブロック28として機能するように設けられており、ノズルユニット29間の非走査方向の距離は、いわゆるインターレース印刷が可能なように、隣接するノズルユニット29の最端のノズルNz間の距離が媒体に形成されるインクドットの非走査方向の距離の整数倍になるように配置されている。本例では、各ノズルブロック28は、それぞれRGBの単色のインクを吐出する。
The
各ノズルNzには電歪素子の一つであって応答性に優れたピエゾ素子PEが配置されている。ピエゾ素子PEは、ノズルNzまでインクを導くインク通路に接する位置に設置されている。ピエゾ素子PEは、周知のように、電圧の印加により結晶構造が歪み、電気-機械エネルギの変換を極めて高速に行う素子である。本実施例では、ピエゾ素子PEの両端に設けられた電極間に所定時間幅の電圧を印加することにより、ピエゾ素子PEが電圧の印加時間だけ伸張し、インク通路の一側壁を変形させる。この結果、インク通路の体積はピエゾ素子PEの伸張に応じて収縮し、この収縮分に相当するインクが粒子となってノズルNzの先端より高速に吐出される。このインク粒子が基板Pに塗布されることでカラーフィルタ層の形成が行われる。 Each nozzle Nz is provided with a piezo element PE which is one of electrostrictive elements and has excellent responsiveness. The piezo element PE is installed at a position in contact with an ink passage that guides ink to the nozzle Nz. As is well known, the piezo element PE is an element that transforms electro-mechanical energy at a very high speed because the crystal structure is distorted by application of a voltage. In the present embodiment, by applying a voltage having a predetermined time width between the electrodes provided at both ends of the piezo element PE, the piezo element PE expands for the voltage application time and deforms one side wall of the ink passage. As a result, the volume of the ink passage contracts according to the expansion of the piezo element PE, and the ink corresponding to the contraction is discharged as particles from the tip of the nozzle Nz at high speed. A color filter layer is formed by applying the ink particles to the substrate P.
次に、液滴吐出装置22の制御装置40の内部構成を説明するとともに、図3に示した複数のノズルユニット29から構成されるノズルブロック28を駆動する方法について説明する。図5は制御装置40の内部構成等を示す説明図である。図5に示すように、この制御装置40の内部には、CPU41,PROM42,RAM43の他、外部制御装置とのデータのやり取りを行うインターフェイス44と、X軸方向駆動モータ32,Y軸方向駆動モータ33などとの信号のやり取りを行う周辺入出力部(PIO)45と、計時を行うタイマ46と、ピエゾ素子の駆動電圧波形を生成する駆動波形生成回路47と、ドットデータや駆動信号をヘッド駆動回路51に送信するためのインターフェイス49などが設けられており、これらの素子および回路はバス48で相互に接続されている。駆動波形生成回路47は、D/Aコンバータ(DAC),アンプなどから構成されており、発振器50のクロック信号に同期してピエゾ素子の駆動電圧波形を生成する。
Next, an internal configuration of the
ノズルNzを駆動させる信号がノズルブロック28に送られる様子を説明する概略説明図を図1に示した。駆動波形生成回路47で生成された駆動信号COMは、インターフェイスを介して各ノズルブロック28の全てのノズルユニット29に伝送される。また、CPU41,PROM42,RAM43等の制御部からドットデータが各ノズルユニット29に個別に伝送される(不図示)。
すなわち本実施形態においては、駆動波形生成回路47はすべてのノズルブロック28に共通であり、駆動波形生成回路47によって生成された駆動波形が全てのノズルブロック28を駆動するようになっている。
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram for explaining how a signal for driving the nozzle Nz is sent to the
That is, in the present embodiment, the drive
ノズルブロック28の駆動の制御は、ヘッド駆動回路51により行われる。ヘッド駆動回路51は、シフトレジスタ,ラッチ回路,レベルシフタ,スイッチ回路などから構成されている。ドットデータは、発振器50からのクロック信号に同期して、インターフェイス49を介してシフトレジスタに伝送される。このデータは、ラッチ回路に一旦保持され、レベルシフタによりスイッチ回路を動作できる電圧に増幅されて、スイッチ回路に入力される。このスイッチ回路には、インクドットを形成するか否かに関わらず、駆動波形生成回路47からの駆動信号がインターフェイス49を介して入力されている。そして、スイッチ回路の出力側にはピエゾ素子が接続されており、ドットデータを受け取っているスイッチのみがピエゾ素子に駆動信号を供給し、インク滴が吐出される。
The
以上説明したハードウェア構成を有する液滴吐出装置22は、X軸方向駆動モータ32,Y軸方向駆動モータ33により基板Pおよび液滴吐出ヘッド31を相対移動させつつ、同時にノズルブロック28のピエゾ素子PEを駆動して、各色インク滴の吐出を行う。
The
ここで、駆動波形とインク吐出量との関係について詳細に説明する。
図6は、ピエゾ素子PEに印加する駆動信号のプロファイルとノズルNzから吐出されるインク滴(液滴)Ipとの関係を示した説明図である。図6において破線で示した駆動信号が通常のインクドットを形成する際の信号である。区間d2において、一旦ピエゾ素子PEへの印加電圧を中間電位VMより低下させると、インク通路の断面積を増大する方向にピエゾ素子PEが変形するため、図6の状態Aに示したように、メニスカスMeと呼ばれるインク界面は、ノズルNzの内側にへこんだ状態となる。一方、図6の実線で示した駆動信号を用い、区間d1に示すように印加電圧を中間電位VMより急激に低下させると、状態aで示すように、メニスカスMeは状態Aに比べて大きく内側にへこんだ状態となる。次に、ピエゾ素子PEへの印加電圧を中間電位VMよりも増加させると(区間d3)、インク通路の断面積を減少する方向にピエゾ素子PEが変形し、インク滴Ipが吐出される。この時、メニスカスMeがあまり内側へへこんでいない状態(状態A)からは状態Bおよび状態Cに示すように大きなインク滴Ipが吐出され、メニスカスMeが大きく内側にへこんだ状態(状態a)からは状態bおよび状態cに示すように小さなインク滴Ipが吐出される。
このようにインク吐出量は駆動波形の形状に依存し、また駆動電圧VHにも依存する。さらにノズルユニットのランクが異なると、図4のように駆動電圧VHに対する吐出特性(吐出量)が異なる。
Here, the relationship between the drive waveform and the ink discharge amount will be described in detail.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between the profile of the drive signal applied to the piezo element PE and the ink droplet (droplet) Ip ejected from the nozzle Nz. The drive signal indicated by a broken line in FIG. 6 is a signal for forming a normal ink dot. In the section d2, once the voltage applied to the piezo element PE is lowered below the intermediate potential VM, the piezo element PE is deformed in the direction of increasing the cross-sectional area of the ink passage, and as shown in the state A in FIG. The ink interface called meniscus Me is indented inside the nozzle Nz. On the other hand, when the drive signal indicated by the solid line in FIG. 6 is used and the applied voltage is rapidly decreased from the intermediate potential VM as shown in the section d1, the meniscus Me is greatly inward compared to the state A as shown in the state a. It becomes indented. Next, when the voltage applied to the piezo element PE is increased above the intermediate potential VM (section d3), the piezo element PE is deformed in the direction of decreasing the cross-sectional area of the ink passage, and the ink droplet Ip is ejected. At this time, a large ink droplet Ip is ejected from the state (state A) where the meniscus Me is not recessed very much (state A), and from the state where the meniscus Me is greatly recessed (state a) as shown in state B and state C. As shown in state b and state c, a small ink droplet Ip is ejected.
Thus, the ink discharge amount depends on the shape of the drive waveform and also depends on the drive voltage VH. Furthermore, when the ranks of the nozzle units are different, the discharge characteristics (discharge amount) with respect to the drive voltage VH are different as shown in FIG.
従来においては駆動波形(駆動信号COM)を変えることなく、特定ランクのヘッドのみを使用していた。ノズルのランクを変えると、吐出量が異なってしまうからである。本実施形態においては、ノズルユニット29のランクに応じた駆動波形に設定し直す。
Conventionally, only a head having a specific rank is used without changing the drive waveform (drive signal COM). This is because changing the nozzle rank changes the discharge amount. In the present embodiment, the drive waveform is reset according to the rank of the
例えば、寿命によりノズルブロック28を交換する場合、すべてのノズルブロック28を他のノズルブロック28′に交換する。新たなノズルブロック28′は、同様にすべて同じランクのノズルユニット29′を備えるが、古いノズルブロック28で用いられているノズルユニット29とは異なるランク品を使用することができる。
ノズルユニット29′のランクがノズルユニット29と異なる場合、吐出量が適正となるように駆動波形を変更する必要がある。このときユーザがノズルユニットのランクを手動で制御装置40に入力しても良いし、自動で読み取るようにしてもよい。例えば、ノズルブロック28にランクを示すタグ(ID標識)を設け、液滴吐出装置22の制御装置40には、該タグの情報を検出する検出手段(不図示)を設ける。ノズルブロック28′を装着すると、このタグが自動的に検出され、制御装置40はノズルユニットのランクに対応させた駆動波形を選択することで、正しい吐出量とする駆動波形を出力することができる。
For example, when the
When the rank of the
このように、各ノズルブロック28は同一ランクのノズルユニット29を備えていることで、各ノズルブロック28を共通の駆動波形により駆動させることができ、駆動波形生成回路47は一つのみでよい。したがって回路が簡易となり、コストを抑えることができる。
さらに上記のように各ノズルブロック28を全て異なったランクのノズルブロックに交換する際に駆動波形が適宜選択されることで、特定ランクのノズルブロックに限定されず、種々のランクのノズルブロックを使用することができる。
また駆動波形は印字内微振動と吐出波形の組み合わせにより、高周波駆動が可能である。したがって増粘対策(印字内微振動波形設計)の自由度が向上し、吐出安定性を向上することができる。
As described above, since each
Furthermore, as described above, when replacing each
The drive waveform can be driven at a high frequency by a combination of fine vibration in printing and a discharge waveform. Therefore, the degree of freedom of thickening countermeasure (fine vibration waveform design in printing) is improved, and the ejection stability can be improved.
なお、さらにスループットを上げたい場合は、図7に示したようにノズルブロック28毎に電流増幅駆動回路47aを設けてもよい。DACより前段、電圧増幅部47bは一つでよい。この場合、電圧増幅部47bは一つであるから、駆動波形を交互にノズルブロック28に与える。
If it is desired to further increase the throughput, a current
なお、本実施形態では液晶表示装置(LCD)のカラーフィルタ層を形成するための液滴吐出装置について示したが、インクジェット方式の吐出装置であればこれに限定されないのは言うまでもない。例えばLCDに液晶層を形成する液滴吐出装置、有機EL吐出装置、金属配線装置等に適用可能である。 In the present embodiment, a droplet discharge device for forming a color filter layer of a liquid crystal display device (LCD) has been described. Needless to say, the inkjet discharge device is not limited to this. For example, the present invention can be applied to a droplet discharge device that forms a liquid crystal layer on an LCD, an organic EL discharge device, a metal wiring device, and the like.
〔デバイス製造方法、電子機器〕
以上、本発明の実施形態による液滴吐出装置及び方法について説明したが、この吐出装置は膜を形成する成膜装置又はマイクロレンズアレイ、液晶表示装置、有機EL装置、プラズマ型表示装置、電界放出ディスプレイ(FED:Field Emission Display)等のデバイス製造装置として用いることができる。図8及び図9は、それぞれ、本発明の実施形態による液滴吐出装置を用いて製造した光インタコネクション装置用のマイクロレンズアレイの説明図である。液滴吐出装置において、図8及び図9に示す透明基板からなる対象物W1の所定の位置に液滴吐出ヘッドから感光性の透明樹脂(液状粘性物)を吐出した後、紫外線硬化させて、透明基板上の所定位置に所定の大きさのマイクロレンズLを形成すれば、光インタコネクション装置用のマイクロレンズアレイ58a,58bを製造することができる。
[Device manufacturing method, electronic equipment]
The liquid droplet ejection apparatus and method according to the embodiments of the present invention have been described above. This ejection apparatus is a film forming apparatus or microlens array for forming a film, a liquid crystal display device, an organic EL device, a plasma display device, a field emission device. It can be used as a device manufacturing apparatus such as a display (FED: Field Emission Display). FIG. 8 and FIG. 9 are explanatory diagrams of a microlens array for an optical interconnection device manufactured using a droplet discharge device according to an embodiment of the present invention. In the droplet discharge device, a photosensitive transparent resin (liquid viscous material) is discharged from a droplet discharge head to a predetermined position of the object W1 made of the transparent substrate shown in FIGS. If microlenses L having a predetermined size are formed at predetermined positions on the transparent substrate,
ここで、図8に示すマイクロレンズアレイ58aでは、マイクロレンズLがX方向及びY方向にマトリクス状に配列されている。また、図9に示すマイクロレンズアレイ58bでは、マイクロレンズLがX方向及びY方向に不規則に分散して形成されている。尚、マクロレンズアレイは、光インタコネクション装置の他、液晶パネルにも用いられているが、この液晶装置用のマイクロレンズを製造するにあたっても、本発明を適用したインクジェット式装置を用いれば、フォトリソグラフィ技術を用いる必要がないので、マイクロレンズアレイの生産効率を向上することができる。
Here, in the
図10は、本発明の実施形態による液滴吐出装置を用いて製造したカラーフィルタ基板を用いた液晶装置の構成を模式的に示す断面図であり、図11(a),(b)はそれぞれ、カラーフィルタ基板における各色の配置を示す説明図である。図10において、液晶装置60では、例えば、カラーフィルタ基板61とTFTアレイ基板61とが所定の間隙を介して貼り合わされ、かつ、これらの基板間には電気光学物質としての液晶63が封入されている。TFTアレイ基板61において、透明基板64の内側の面には、画素スイッチング用のTFT(図示せず)及び画素電極65がマトリクス状に配置され、その表面に配向膜66が形成されている。これに対して、カラーフィルタ基板61において、透明基板67には、画素電極65に対向する位置にR、G、Bのカラーフィルタ層72R、72G、72Bが形成され、その表面に平坦化膜68、対向電極70、及び配向膜71が形成されている。
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a liquid crystal device using a color filter substrate manufactured using a droplet discharge device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an arrangement of each color on the color filter substrate. In FIG. 10, in the liquid crystal device 60, for example, a
カラーフィルタ基板61において、カラーフィルタ層72R、72G、72Bは、周りが1段又は段付きのバンク68で囲まれ、このバンク68の内側に形成されている。ここで、カラーフィルタ層72R、72G、72Bは、図11(a)に示すデルタ配列、又は図11(b)に示すストライプ配列等、所定のレイアウトに配置される。
In the
このような構成のカラーフィルタ基板61を製造するにあたっては、まず、透明基板67の表面にバンク68を形成した後、上述した実施形態で説明した液滴吐出装置を用いて、各バンク68の内側に所定色の樹脂(液状粘性物)を供給した後、紫外線硬化又は熱硬化させて、カラーフィルタ層72R、72G、72Bを形成する。従って、フォトリソグラフィ技術を用いずにカラーフィルタ層72R、72G、72Bを形成できるので、カラーフィルタ基板61の生産性を向上することができる。
In manufacturing the
図12は、有機EL装置の構成の一例を示す断面図である。図12に示すように、有機EL装置301は、基板311、回路素子部321、画素電極331、バンク部341、発光素子351、陰極361(対向基板)、及び封止用基板371から構成された有機EL素子302に、フレキシブル基板(図示省略)の配線及び駆動IC(図示省略)を接続したものである。回路素子部321は基板311上に形成され、複数の画素電極331が回路素子部321上に整列している。そして、各画素電極331間にはバンク部341が格子状に形成されており、バンク部341により生じた凹部開口344に、発光素子351が形成されている。陰極361は、バンク部341及び発光素子351の上部全面に形成され、陰極361の上には、封止用基板371が積層されている。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the organic EL device. As shown in FIG. 12, the
有機EL素子を含む有機EL装置301の製造プロセスは、バンク部341を形成するバンク部形成工程と、発光素子351を適切に形成するためのプラズマ処理工程と、発光素子351を形成する発光素子形成工程と、陰極361を形成する対向電極形成工程と、封止用基板371を陰極361上に積層して封止する封止工程とを備えている。
The manufacturing process of the
発光素子形成工程は、凹部開口344、即ち画素電極331上に正孔注入/輸送層352及び発光層353を形成することにより発光素子351を形成するもので、正孔注入/輸送層形成工程と発光層形成工程とを有している。そして、正孔注入/輸送層形成工程は、正孔注入/輸送層352を形成するための第1組成物(機能液)を各画素電極331上に吐出する第1液滴吐出工程と、吐出された第1組成物を乾燥させて正孔注入/輸送層352を形成する第1乾燥工程とを有し、発光層形成工程は、発光層353を形成するための第2組成物(機能液)を正孔注入/輸送層352の上に吐出する第2液滴吐出工程と、吐出された第2組成物を乾燥させて発光層353を形成する第2乾燥工程とを有している。この発光素子形成工程では、液滴吐出装置を用いて上記発光素子を形成する。
In the light emitting element forming step, the
図13は、プラズマ型表示装置の構成の一部を示す分解斜視図である。図13に示す通り、プラズマ型表示装置400は、互いに対向して配置された基板401,402及びこれらの基板401,402の間に形成される放電表示部410を含んで構成される。放電表示部410は、複数の放電室416が集合されたものである。複数の放電室416のうち、赤色放電室416(R)、緑色放電室416(G)、青色放電室416(B)の3つの放電室416が対になって1画素を構成するように配置されている。
FIG. 13 is an exploded perspective view showing a part of the configuration of the plasma display device. As shown in FIG. 13, the
基板401の上面には所定の間隔でストライプ状にアドレス電極411が形成され、アドレス電極411と基板401の上面とを覆うように誘電体層419が形成されている。誘電体層419上には、アドレス電極411,411間に位置し、且つ各アドレス電極411に沿うように隔壁415が形成されている。隔壁415は、アドレス電極411の幅方向左右両側に隣接する隔壁と、アドレス電極411と直交する方向に延設された隔壁とを含む。また、隔壁415によって仕切られた長方形状の領域に対応して放電室416が形成されている。また、隔壁415によって区画される長方形状の領域の内側には蛍光体417が配置されている。蛍光体417は、赤、緑、青の何れかの蛍光を発光するものであり、赤色放電室416(R)の底部には赤色蛍光体417(R)が、緑色放電室416(G)の底部には緑色蛍光体417(G)が、青色放電室416(B)の底部には青色蛍光体417(B)がそれぞれ配置されている。
一方、基板402には、先のアドレス電極411と直交する方向に複数の表示電極412がストライプ状に所定の間隔で形成されている。更に、これらを覆うように誘電体層413、及びMgO等からなる保護膜414が形成されている。基板401と基板402とは、アドレス電極411と表示電極412とを互いに直交させるように対向させて相互に貼り合わされている。アドレス電極411及び表示電極412は、図示略の交流電源に接続されている。各電極に通電することにより、放電表示部410において蛍光体417が励起発光してカラー表示が可能となる。本発明の実施形態による液滴吐出装置は、隔壁415によって区画される長方形状の領域の内側に蛍光体417を配置するために用いられる。
On the other hand, on the
図14は、電界放出素子を備えた電界放出ディスプレイ(FED)の構成を示す図であって、(a)はFEDを構成するカソード基板とアノード基板の配置関係を概略的に示す分解斜視図であり、(b)はFEDのカソード基板に設けられる駆動回路の概略構成を示す回路図であり、(c)はカソード基板の要部を示す斜視図である。図14(a)に示す通り、FED500は、カソード基板500aとアノード基板500bとを対向配置した構成である。
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a field emission display (FED) including a field emission device, in which (a) is an exploded perspective view schematically showing a positional relationship between a cathode substrate and an anode substrate constituting the FED. FIG. 4B is a circuit diagram showing a schematic configuration of a drive circuit provided on the cathode substrate of the FED, and FIG. 4C is a perspective view showing a main part of the cathode substrate. As shown in FIG. 14A, the
カソード基板500aは、図14(a),(b)に示す通り、ゲート線501と、エミッタ線502と、ゲート線501及びエミッタ線502に接続された電界放出素子503とからなる所謂単純マトリクス駆動回路を備えている。ゲート線501にはゲート信号V1,V2,…,Vmが供給され、エミッタ線502には、エミッタ信号W1,W2,…,Wnが供給される。また、アノード基板500bは、電子が当ることにより発光する性質を有する蛍光体を備えており、この蛍光体として赤、緑、青の何れかの蛍光を発光する蛍光体が設けられている。
As shown in FIGS. 14A and 14B, the
図14(c)に示す通り、電界放出素子503はエミッタ線502に接続されたエミッタ電極503aと、ゲート線501に接続されたゲート電極503bとを備えた構成である。また、エミッタ電極503aは、エミッタ電極503a側からゲート電極503bに向かって小径化するエミッタティップ505と呼ばれる突起部を備えており、このエミッタティップ505に対応した位置にはゲート電極503bに孔部504が形成されており、この孔部504内にエミッタティップ505の先端が配置されている。
As shown in FIG. 14C, the
電界放出素子503に設けられたエミッタ電極503aとゲート電極503bとの間に電圧を供給すると、電界の作用によってエミッタティップ505から孔部504に向かって電子510が移動し、エミッタティップ505の先端から電子510が放出される。能出された電子510が、カソード基板500aに対向配置されたアノード基板500bの蛍光体に当たることで蛍光体が発光する。このため、ゲート線501のゲート信号V1,V2,…,Vm、及びエミッタ線502のエミッタ信号W1,W2,…,Wnを制御してFED500を駆動すれば所望の色を表示させることが可能になる。本発明の実施形態による液滴吐出装置は、アノード基板500bに蛍光体を配置するために用いられる。
When a voltage is supplied between the
上記の液晶装置、有機EL装置、プラズマ型表示装置、FED等のデバイスは、ノート型コンピュータ及び携帯電話等の電子機器に設けられる。だだし、本発明にいう電子機器は、上記のノート型コンピュータ及び携帯電話に限られる訳ではなく、種々の電子機器に適用することができる。例えば、液晶プロジェクタ、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ(PC)及びエンジニアリング・ワークステーション(EWS)、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、POS端末、タッチパネルを備えた装置等の電子機器に適用することが可能である。 Devices such as the above-described liquid crystal device, organic EL device, plasma display device, and FED are provided in electronic devices such as notebook computers and mobile phones. However, the electronic device according to the present invention is not limited to the above-described notebook computer and mobile phone, and can be applied to various electronic devices. For example, LCD projectors, multimedia-compatible personal computers (PCs) and engineering workstations (EWS), pagers, word processors, TVs, viewfinder type or monitor direct view type video tape recorders, electronic notebooks, electronic desk calculators, car navigation systems The present invention can be applied to electronic devices such as a device, a POS terminal, and a device provided with a touch panel.
22……液滴吐出装置
28……ノズルブロック
29……ノズルユニット
40……制御装置
41……CPU
42……プログラマブルROM(PROM)
43……RAM
44……インターフェイス
45……周辺入出力部(PIO)
46……タイマ
47……駆動波形生成回路
48……バス
49……インターフェイス
50……発振器
51……ヘッド駆動回路
22 ……
42 …… Programmable ROM (PROM)
43 …… RAM
44 ……
46 ……
Claims (8)
前記各ノズルユニットの吐出特性ランクが略同一に揃えられ、これら各ノズルユニットに対して共通する駆動波形を与えて該ノズルユニットを駆動させる駆動波形生成回路が設けられていることを特徴とする液滴吐出装置。 A droplet discharge device comprising a plurality of nozzle blocks each including a plurality of nozzle units for discharging droplets, and applying droplets onto a medium by the nozzle blocks,
The nozzle unit is provided with a drive waveform generation circuit that drives the nozzle unit by giving a common drive waveform to the nozzle units so that the discharge characteristic ranks of the nozzle units are substantially the same. Drop ejection device.
前記各ノズルユニットの吐出特性ランクを略同一に揃え、これら各ノズルユニットに共通して駆動波形を与えて前記ノズルユニットを駆動させることで塗布を行うことを特徴とする液滴吐出方法。 A droplet discharge method for applying droplets onto a medium using a plurality of nozzle blocks each including a plurality of nozzle units that discharge droplets,
A droplet discharge method, wherein the nozzle units are applied by driving the nozzle unit by providing a drive waveform in common to the nozzle units and arranging the discharge characteristic ranks of the nozzle units substantially the same.
A device manufactured using the device manufacturing method according to claim 7.
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