JP2006314932A - 液滴吐出装置、パターン形成方法、電気光学装置の製造方法及び電気光学装置 - Google Patents

液滴吐出装置、パターン形成方法、電気光学装置の製造方法及び電気光学装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 異なるタイミングで着弾した液滴の形状を制御して、パターンの形状制御性を向上した液滴吐出装置、パターン形成方法、電気光学装置の製造方法、電気光学装置を提供する。
【解決手段】 先行して形成した下層液状膜26L1の端部に、後続する上層液状膜26L2の端部を積層し、これら下層液状膜26L1及び上層液状膜26L2の重なる積層領域に対して、その配向膜形成液を流動可能なレーザビームBを照射するようにした。そして、ポリゴンミラー48の回転駆動によって、前記レーザビームBのビームスポットを、隆起部FDT側(上層液状膜26L2側)から、対応する凹部FDB側(下層液状膜26L1側)に走査するようにした。
【選択図】 図10

Description

本発明は、液滴吐出装置、パターン形成方法、電気光学装置の製造方法及び電気光学装置に関する。
液晶表示装置に備えられるカラーフィルタや配向膜等の薄膜製造工程には、薄膜形成材料を含む液体を被吐出面としての膜形成面に吐出し、前記膜形成面に着弾した液体を乾燥することによって各種薄膜を形成する、いわゆる液相プロセスが利用されている。
その液相プロセスにおけるインクジェット法は、前記液体を液滴として前記膜形成面に吐出し、その液滴を乾燥することによって各種薄膜を形成する。そのため、インクジェット法は、使用する前記液体の容量を、他の液相プロセス(例えば、スピンコート法やディスペンサ法)よりも低減することができ、しかも、薄膜の形成位置を、より高い精度で制御することができる。
ところで、上記するインクジェット法では、大型の液晶基板等、広範囲の膜形成面に薄膜を形成する際、前記液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに対して、前記基板を複数回にわたり走査するようにしている。しかし、こうした複数回の走査による吐出では、先行する走査によって吐出された液滴が、後続する走査の液滴よりも早く乾燥する。そのため、各走査によって吐出した液滴間に境界(改行ムラ)が形成されて、液晶表示装置の表示画質を劣化させる問題を招いていた。
そこで、インクジェット法には、従来より、こうした吐出タイミングの異なる液滴間の境界(改行ムラ)を解消する提案がなされている(例えば、特許文献1)。特許文献1では、複数の液滴吐出ヘッドを基板の走査方向と直交する方向(副走査方向)に配列し、かつ前記液滴を吐出する吐出ノズルの配列ピッチが、前記副走査方向に対して、等しくなるように配置している。そして、走査方向に沿う一回の走査によって、前記被吐出面の全体に、連続する液滴を吐出し、前記改行ムラの形成を回避している。
特開2004−347694号 公報
しかしながら、特許文献1では、図17(a)に示すように、副走査方向(X矢印方向)に対して、前記吐出ノズルNの配列ピッチを、等しいノズルピッチ幅Pnするために、隣接する液滴吐出ヘッドFH1,FH2の吐出ノズルNの主走査方向(Y矢印方向)の位置が、液滴吐出ヘッドFH1,FH2のY矢印方向の幅(ヘッド幅Wh)分だけ離間する。すなわち、隣接する液滴吐出ヘッドFH1,FH2から吐出された微小液滴が、前記ヘッド幅Wh分だけ、異なるタイミングで着弾する。
そして、異なるタイミングで着弾した液滴103,104が互いに重なるように流動すると、図17(b)に示すように、基板101の膜形成面102には、液滴103,104の境界領域に、数100nm〜数μmの厚さで隆起する隆起部FDTが形成されるようになる。一方、異なるタイミングで着弾した液滴103,104が互いに重ならないと、液滴103,104の間の境界領域には、液滴の厚さが薄くなる、あるいは液滴の吐出されない領域が形成されるようになる。
従って、異なるタイミングで着弾した液滴の境界領域には、その液滴の厚さ、すなわち薄膜の膜厚を変動して、液晶表示装置の表示画質を劣化させる問題を招いていた。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、異なるタイミングで着弾した液滴の形状を制御して、パターンの形状制御性を向上した液滴吐出装置、パターン形成方法、電気光学装置の製造方法、電気光学装置を提供することである。
本発明の液滴吐出装置は、パターン形成材料を含む液滴を被吐出面に吐出する液滴吐出手段を備えた液滴吐出装置において、異なるタイミングで着弾した前記液滴の境界領域に、前記境界領域の前記液滴を流動させるエネルギービームを照射するエネルギービーム照射手段を備えた。
本発明の液滴吐出装置によれば、境界領域の液滴をエネルギービームによって流動させることができ、境界領域において、積層した液滴による隆起を抑制することができる。あるいは、境界領域において、液滴の厚さが薄くなる領域に、流動する液滴を充填させることができる。すなわち、被吐出面に吐出した境界領域の液滴の形状を、所望の形状にする(例えば、境界領域を平坦化する、あるいは凹面又は凸面にする)ことができる。従って、被吐出面に吐出した液滴の形状制御性を向上することができる。その結果、液滴によって形成するパターンの形状制御性を向上することができる。
この液滴吐出装置は、前記境界領域は、前記液滴が互いに重なる積層領域であり、前記流動は、前記積層領域の前記液滴を前記被吐出面の非積層領域へ流動させる方向への流動であってもよい。
この液滴吐出装置によれば、エネルギービームの照射によって、積層領域の液滴を、非積層領域へ流動させることができる。その結果、積層領域における液滴の隆起を回避して、吐出した液滴の表面を平坦化することができる。従って、液滴の形状制御性を向上することができ、ひいてはパターンの形状制御性を向上することができる。
この液滴吐出装置において、前記エネルギービーム照射手段は、前記液滴に対して、相対的に、前記エネルギービームを前記積層領域から前記非積層領域に走査する走査手段を備えるようにしてもよい。
この液滴吐出装置によれば、走査手段によるエネルギービームの走査によって、積層領域における液滴を、より効果的に、非積層領域まで流動させることができ、吐出した液滴の表面を、より所望の形状に対応した形状に制御することができる。
この液滴吐出装置において、前記エネルギービーム照射手段は、前記積層領域の膜厚に相対した強度のエネルギービームを照射するようにしてもよい。
この液滴吐出装置によれば、積層領域の膜厚に応じたエネルギービームを照射することができ、膜厚の厚い領域の液滴を膜厚の薄い領域に流動させることができる。
この液滴吐出装置において、前記エネルギービーム照射手段は、前記積層領域から前記非積層領域に向かう方向の成分を有したエネルギービームを照射するようにしてもよい。
この液滴吐出装置によれば、エネルギービームの照射する方向が、積層領域から非積層領域に向かう方向の成分を備える分だけ、エネルギービームのエネルギーを、液滴を流動させるための並進エネルギー等に、より効率良く変換することできる。
この液滴吐出装置において、前記エネルギービーム照射手段は、前記液滴に対して、相対的に、前記積層領域の延びる方向に、前記エネルギービームを走査する走査手段を備え
るようにしてもよい。
この液滴吐出装置によれば、エネルギービームを、積層領域の延びる方向に走査する分だけ、積層領域における液滴の隆起等を、確実に回避することができ、吐出した液滴の表面を、より所望の形状に対応した形状に制御することができる。
この液滴吐出装置において、前記液滴吐出手段は、複数の液滴吐出ヘッドを備え、前記積層領域は、異なる前記液滴吐出ヘッドの吐出した前記液滴の積層された領域であってもよい。
この液滴吐出装置によれば、複数の液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置によって形成するパターンの形状制御性を向上することができ、広範囲にわたって、パターンの形状制御性を向上することができる。
この液滴吐出装置において、前記エネルギービームは、光であってもよい。
この液滴吐出装置によれば、エネルギービームを光で構成することにより、液滴の構成材料(例えば、溶媒や分散媒等)に対応した波長領域や照射強度のエネルギービームを選択することができる。その結果、エネルギービームの選択範囲を拡大することができ、適用可能な液滴の範囲を拡大することができる。
この液滴吐出装置において、前記エネルギービームは、コヒーレント光であってもよい。
この液滴吐出装置によれば、エネルギービームをコヒーレント光で構成することにより、所望のビーム形状や強度分布を、より高い精度で成形することができ、液滴の形状制御性、ひいてはパターンの形状制御性を、さらに向上することができる。
この液滴吐出装置において、前記エネルギービーム照射手段は、前記エネルギービームを透過して前記液滴の領域を覆うカバーを備えるようにしてもよい。
この液滴吐出装置によれば、エネルギービームの照射による液滴の乾燥を抑制することができ、液滴の流動性を維持することができる。
本発明のパターン形成方法は、パターン形成材料を含む液滴を被吐出面に吐出し、被吐出面に着弾した前記液滴を乾燥することによってパターンを形成するようにしたパターン形成方法において、異なるタイミングで着弾した前記液滴の境界領域にエネルギービームを照射して、前記境界領域の前記液滴を流動させるようにした。
本発明のパターン形成方法によれば、境界領域の液滴をエネルギービームによって流動させるため、境界領域において、積層した液滴による隆起を抑制することができる。あるいは、境界領域において、液滴の厚さが薄くなる領域に、流動した液滴を充填させることができる。すなわち、被吐出面に吐出した境界領域の液滴の形状を、所望の形状にする(例えば、境界領域を平坦化する、あるいは凹面又は凸面にする)ことができる。従って、被吐出面に吐出した液滴の形状制御性を向上することができる。その結果、液滴によって形成するパターンの形状制御性を向上することができる。
このパターン形成方法は、前記境界領域が、前記液滴が互いに重なる積層領域であり、前記積層領域の前記液滴を、前記被吐出面の非積層領域へ流動させるようにしてもよい。
このパターン形成方法によれば、エネルギービームを照射することによって、積層領域の液滴を、非積層領域へ流動させることができる。その結果、積層領域における液滴の隆起を回避して、吐出した液滴の表面を平坦化することができる。従って、液滴の形状制御性を向上することができ、ひいてはパターンの形状制御性を向上することができる。
このパターン形成方法において、前記液滴を乾燥する前に、前記エネルギービームを照射するようにしてもよい。
このパターン形成方法によれば、液滴の乾燥中にエネルギービームを照射する場合よりも、液滴の流動性を確保することができ、液滴の形状制御性を、より向上することができる。
このパターン形成方法において、前記エネルギービームを、前記積層領域から前記非積層領域に向かって走査するようにしてもよい。
このパターン形成方法によれば、エネルギービームを走査する分だけ、積層領域における液滴を、より効果的に、非積層領域まで流動させることができ、液滴の表面を、より平坦化することができる。
このパターン形成方法において、前記積層領域の膜厚に相対した強度のエネルギービームを照射するようにしてもよい。
このパターン形成方法によれば、積層領域の膜厚に応じたエネルギービームを照射することができ、膜厚の厚い領域の液滴を膜厚の薄い領域に流動させることができ、液滴の表面を、より平坦化することができる。
このパターン形成方法において、前記積層領域から前記非積層領域に向かう方向の成分を有した前記エネルギービームを照射するようにしてもよい。
このパターン形成方法によれば、積層領域から非積層領域に向かう方向の成分を備える分だけ、エネルギービームのエネルギーを、液滴を流動させるための並進エネルギー等に、より効率良く変換することできる。
このパターン形成方法において、前記エネルギービームを、前記積層領域の延びる方向に走査するようにしてもよい。
このパターン形成方法によれば、積層領域の延びる方向に走査する分だけ、積層領域における液滴の隆起を、確実に回避することができ、吐出した液滴の表面を、より確実に平坦化することができる。
本発明の電気光学装置の製造方法は、基板の一側面に配向膜形成材料を含む液滴を吐出し、前記一側面に着弾した前記液滴を乾燥することによって配向膜を形成するようにした電気光学装置の製造方法において、前記配向膜を、上記するパターン形成方法によって形成するようにした。
本発明の電気光学装置の製造方法によれば、配向膜の形状制御性を向上した電気光学装置を製造することができる。
本発明の電気光学装置は、上記する電気光学装置の製造方法によって製造した。
本発明の電気光学装置によれば、配向膜の形状制御性を向上した電気光学装置を製造することができる。
(第1実施形態)
以下、本発明を具体化した第1実施形態を図1〜図12に従って説明する。
まず、本発明の電気光学装置としての液晶表示装置について説明する。図1は液晶表示装置の斜視図、図2は液晶表示装置に備えられたカラーフィルタ基板の斜視図、図3はカラーフィルタ基板の要部断面図である。
図1において、液晶表示装置1は、液晶パネル2と、前記液晶パネル2に平面状の光L1を照明する照明装置3を備えている。
照明装置3は、LED等の光源4と、前記光源4から出射された光を透過して平面状の光として前記液晶パネル2に照射する導光体5を備えている。一方、液晶パネル2は、前記照明装置3側に備えられたカラーフィルタ基板10と、前記カラーフィルタ基板10と相対向する素子基板11を備え、これらカラーフィルタ基板10と素子基板11を貼り合せ、その間隙に図示しない液晶分子が封入されることによって形成されている。
素子基板11は、四角板状の無アルカリガラス基板であって、その照明装置3側(カラーフィルタ基板10)側の側面(素子形成面11a)には、X矢印方向に延びる複数の走査線12が所定の間隔をおいて形成されている。各走査線12は、それぞれ素子基板11の一側端に配設される走査線駆動回路13に電気的に接続されている。走査線駆動回路13は、図示しない制御回路からの走査制御信号に基づいて、複数の走査線12の中から所定の走査線12を所定のタイミングで選択駆動し、選択した走査線12に走査信号を出力するようになっている。
また、素子形成面11aには、前記走査線12と直交するY矢印方向に延びる複数のデータ線14が所定の間隔をおいて形成されている。各データ線14は、それぞれ素子基板11の一側端に配設されるデータ線駆動回路15に電気的に接続されている。データ線駆動回路15は、図示しない外部装置からの表示データに基づいてデータ信号を生成し、そのデータ信号を対応するデータ線14に所定のタイミングで出力するようになっている。
前記走査線12と前記データ線14の交差する位置には、対応する走査線12及びデータ線14に接続されて、i行×j列のマトリックス状に配列される複数の画素領域16が形成されている。各画素領域16内には、それぞれTFT等からなる図示しない制御素子と、ITO等の透明導電膜からなる画素電極が形成されている。
すなわち、本実施形態の液晶表示装置1は、制御素子であるTFTを備えた、いわゆるアクティブマトリックス方式の液晶表示装置である。尚、前記走査線12、データ線14及び画素領域16の下側(カラーフィルタ基板10側)には、素子形成面11aの全体にわたり、ラビング処理等による配向処理が施され、前記画素電極近傍の液晶分子の配向を設定可能にする図示しない配向膜が形成されている。
図2に示すように、カラーフィルタ基板10は、無アルカリガラスからなる四角形状の透明ガラス基板(以下単に、基板21という。)を有している。
図2及び図3に示すように、基板21の一側面であって前記素子基板11と相対向する側面(フィルタ形成面21a)には、隔壁22が形成されている。隔壁22は、クロムやカーボンブラック等の遮光性材料等によって形成され、前記走査線12及び前記データ線14と相対するように、フィルタ形成面21aの略全面に格子状に形成されている。そして、この隔壁22が形成されることによって、フィルタ形成面21aに、前記隔壁22で囲まれる領域(着色層領域23)が、前記画素領域16と対峙するように、i行×j列のマトリックス状に配列される。
図2及び図3に示すように、着色層領域23内には、前記光L1を有色の光に変換して出射する着色層24(赤色の光に変換する赤色着色層24R、緑色の光に変換する緑色着色層24G及び青色の光に変換する青色着色層24B)が形成されている。各着色層24と前記隔壁22の上側(素子形成面11a側)には、図示しない保護層やオーバーコート層が積層されて、その上側面を平坦化するようになっている。図3に示すように、各着色層24(前記保護層やオーバーコート層)の上側には、前記隔壁22と略同じに形成された対向電極25が積層されている。対向電極25の上側面(被吐出面としての配向膜形成
面25a)は、前記フィルタ形成面21aに沿うように平坦に形成されて、所定の共通電位が供給されるようになっている。対向電極25の上側(配向膜形成面25a上)には、前記対向電極25近傍の液晶分子の配向を設定可能にするパターンとしての配向膜26が形成されている。
配向膜26は、配向膜形成面25aの全面に、後述する液滴吐出装置30(図4参照)によって、均一な膜厚の液状膜26Lを形成し、乾燥した前記液状膜26Lの表面に、ラビング処理等の配向処理を施すことによって形成されている。詳述すると、前記液状膜26Lは、配向膜形成面25aの全面に、液滴吐出装置30(図4参照)の吐出ノズルN(図5参照)からパターン形成材料としての配向膜形成材料を含む微小液滴Fb(図7参照)を吐出させ、配向膜形成面25aに着弾した微小液滴Fbに、後述するレーザビームB(図10参照)を照射して平坦化することによって形成されている。
そして、前記走査線駆動回路13が、走査線12を線順次走査に基づき1本ずつ順次選択すると、画素領域16の制御素子が順次、選択期間中だけオン状態になる。制御素子がオン状態となると、データ線駆動回路15から出力されるデータ信号が、データ線14及び制御素子を介して前記画素電極に出力される。すると、素子基板11の画素電極とカラーフィルタ基板10の対向電極25の電位差に応じて、前記液晶分子の配向状態が、照明装置3の照射する光L1を変調するように維持される。そして、変調された光が図示しない偏光板を通過するか否かによって、液晶パネル2に、カラーフィルタ基板10を介した所望するフルカラーの画像が表示される。
次に、前記着色層24を形成するために使用する液滴吐出装置30について説明する。図4は、液滴吐出装置30の構成を示す斜視図である。
図4において、液滴吐出装置30には、直方体形状に形成される基台31が備えられている。基台31は、後述する基板ステージ33に前記カラーフィルタ基板10を載置する状態で、その長手方向が、前記Y矢印方向に沿うように形成されている。
基台31の上面には、Y矢印方向に延びる一対の案内凹溝32が、Y矢印方向全幅にわたり形成され、その案内凹溝32には、Y軸モータMY(図12参照)に連結駆動されてY矢印方向及び反Y矢印方向に直動して走査手段を構成する基板ステージ33が取付けられている。そして、所定の駆動信号が前記Y軸モータMYに入力されると、Y軸モータMYが正転又は逆転して、基板ステージ33が、Y矢印方向に沿って、所定の速度(搬送速度Vy)で往動又は復動する(Y矢印方向に移動する)ようになっている。本実施形態では、図4に示すように、最も反Y矢印方向に位置する基台31の配置位置を往動位置とし、最もY矢印方向の配置位置(図4に示す2点鎖線)を復動位置という。
基板ステージ33の上面には、基板21の配向膜形成面25aを上側にして載置する載置部34が形成され、載置した基板21を、基板ステージ33に対して位置決めするようになっている。基台31のX矢印方向両側には、一対の支持台35a、35bが立設され、その一対の支持台35a、35bには、X矢印方向に延びる案内部材36が架設されている。その案内部材36の上側には、収容タンク37が配設され、その収容タンク37内には、パターン形成材料としての配向膜形成材料を分散媒に分散させた配向膜形成液F(図7参照)が、後述する液滴吐出ヘッドFHに導出可能に収容されている。尚、本実施形態における配向膜形成液Fの表面張力は20mN/mであるが、これに限られるものではない。
案内部材36の下側には、X矢印方向に延びる一対の案内レール38が、X矢印方向の略全幅にわたり形成され、その案内レール38には、X軸モータMX(図12参照)に連結駆動されてX矢印方向及び反X矢印方向に直動するキャリッジ39が取付けられている
。キャリッジ39のX矢印方向の幅は、前記基板21(フィルタ形成面21a)のX矢印方向の幅と略同じサイズで形成されている。そして、所定の駆動信号をX軸モータMXに入力すると、X軸モータが正転又は逆転して、キャリッジ39がX矢印方向に沿って往動又は復動する(X矢印方向に移動する)ようになっている。本実施形態では、図4に示すように、最も支持台35a側(反X矢印方向側)に位置するキャリッジ39の配置位置を往動位置とし、最も支持台35b側(X矢印方向側)に位置する配置位置(図4に示す2点鎖線)を復動位置という。
キャリッジ39の下面(ヘッド配設面39a)には、液滴吐出手段を構成する複数の液滴吐出ヘッド(以下単に、吐出ヘッドFHという。)が配設されている。図5は、前記ヘッド配設面39aを下側(基板ステージ33側)から見た平面図を示す。図6及び図7は、図5のA−Aに沿う概略断面図及び概略拡大断面図である。
図5において、各吐出ヘッドFHは、X矢印方向に延びる略直方体形状に形成されて、X矢印方向に沿って、2列に配列されている。詳述すると、各吐出ヘッドFHは、反Y矢印方向側(基板ステージ33の往動位置側)の吐出ヘッドFH(第1吐出ヘッドFH1)からなる第1ヘッド列LH1と、その第1ヘッド列LH1のY矢印方向側に隣接した吐出ヘッドFH(第2吐出ヘッドFH2)からなる第2ヘッド列LH2を形成している。そして、これら第1ヘッド列LH1及び第2ヘッド列LH2の各吐出ヘッドFHが、それぞれX矢印方向に、所定の距離だけ離間するように等ピッチで配列されて、Y矢印方向から見て、隣り合う各第1吐出ヘッドFH1の離間した空間に、それぞれ対応する第2吐出ヘッドFH2が配設されるようになっている。
第1及び第2吐出ヘッドFH1,FH2の下側(基板ステージ33側)には、それぞれノズルプレート41が備えられ、各ノズルプレート41の下面(ノズル形成面41a)には、後述する微小液滴Fb(図7参照)を吐出するための多数のノズルNが、基板21の法線方向(Z矢印方向:図4参照)に沿って貫通形成されている。各ノズルNは、そのX矢印方向の形成ピッチが等ピッチ幅(ノズルピッチ幅Pn)となるように、X矢印方向に沿って一列に形成され、各吐出ヘッドFH(ノズル形成面41)に、X矢印方向の幅が所定の幅(ノズル列幅Wn)からなるノズル列を形成している。
詳述すると、第1ヘッド列LH1のノズル列と第2ヘッド列LH2のノズル列は、X矢印方向から見て、その間の距離が、吐出ヘッドFHのY矢印方向の幅(ヘッド幅Wh)の分だけ、離間するようになっている。また、各第1吐出ヘッドFH1のノズル列と第2吐出ヘッドFH2のノズル列は、Y矢印方向から見て、その間の距離が、前記ノズルピッチ幅Pnの分だけ、離間するようになっている。
そして、第1及び第2吐出ヘッドFH1,FH2のノズルNは、図6に示すように、Y矢印方向から見て、前記ノズルピッチ幅Pnからなる連続した1列のノズル列を形成し、これら第1及び第2吐出ヘッドFH1,FH2のノズルNによって形成されるノズル列のX矢印方向の幅が、前記配向膜形成面25aのX矢印方向の幅と相対するようになっている。
すなわち、本実施形態における液滴吐出装置30は、第1吐出ヘッドFH1と第2吐出ヘッドFH2をX矢印方向に沿って交互に配設することによって、配向膜形成面25aのX矢印方向全幅にわたり、X矢印方向のピッチ幅がノズルピッチ幅Pnとなる連続したノズルNを対峙可能にしている。
本実施形態では、各第2吐出ヘッドFH2のノズル列において、その最もX矢印方向側及び最も反X矢印方向側のノズルNを、それぞれ積層ノズルNE1及び積層ノズルNE2
という。
図7に示すように、各ノズルNのZ矢印方向には、それぞれ圧力室としてのキャビティ42が形成されている。キャビティ42は、図示しない供給路を介して前記収容タンク37内に連通し、収容タンク37の導出する前記配向膜形成液Fが導入されるようになっている。そして、キャビティ42は、導入された配向膜形成液Fを、それぞれ対応するノズルNに供給するようになっている。キャビティ42のZ矢印方向には、Z矢印方向及び反Z矢印方向に振動可能に貼り付けられた振動板43が備えられて、キャビティ42内の容積を拡大・縮小するようになっている。振動板43のZ矢印方向には、各ノズルNに対応する圧電素子PZが配設されている。圧電素子PZは、その圧電素子PZを駆動制御するための信号(圧電素子駆動信号COM1:図12参照)を受けて収縮・伸張し、前記振動板43を、Z矢印方向及び反Z矢印方向に振動させるようになっている。
そして、搬送される配向膜形成面25aのY矢印方向の端部が前記第1ヘッド列LH1の直下に侵入して、各第1吐出ヘッドFH1の圧電素子PZが収縮・伸張する。すると、第1吐出ヘッドFH1の各キャビティ42内の容積が拡大・縮小して、縮小した容積に対応する配向膜形成液Fが、各第1吐出ヘッドFH1の全てのノズルNから、一斉に微小液滴Fbとして吐出される。吐出された微小液滴Fbは、反Z矢印方向に沿って飛行して、配向膜形成面25aのY矢印方向の端部に一斉に着弾する。
図8(a)〜(c)は、配向膜形成面25aに着弾した第1吐出ヘッドFH1からの微小液滴Fbを説明する説明図であって、図8(a)は各吐出ヘッドFH1,FH2をキャリッジ39側から見た平面図であり、図8(b)は配向膜形成面25aをキャリッジ39側から見た平面図である。また、図8(c)は、図8(b)のA−Aに沿う概略要部断面図である。
第1ヘッド列LH1からの微小液滴Fbは、配向膜形成面25aに着弾して、配向膜形成面25a及び大気との境界領域の表面エネルギーを最小にするように流動する。すなわち、第1ヘッド列LH1からの微小液滴Fbは、図8(a)及び図8(b)に示すように、配向膜形成面25a上であって、各第1吐出ヘッドFH1のノズル列と相対する位置に、前記微小液滴Fbの合一したX矢印方向に延びる帯状の第1液滴FD1(図8(b)における破線)を形成する。第1液滴FD1は、そのX矢印方向の幅が、前記ノズル列幅Wnよりも若干大きい幅で形成される。
そして、基板21(配向膜形成面25a)がY矢印方向に搬送されて、第1吐出ヘッドFH1からの微小液滴Fbの吐出が繰り返されると、第1液滴FD1が、配向膜形成面25aの搬送された分だけ、Y矢印方向に延びるように連結して、連結した第1液滴FD1からなる下層液状膜26L1を形成する。
続いて、配向膜形成面25aのY矢印方向の端部がY矢印方向に前記ヘッド幅Whだけ搬送されて、第2吐出ヘッドFH2の各圧電素子PZが収縮・伸張すると、各第2吐出ヘッドFH2の全てのノズルNから、微小液滴Fbが吐出される。吐出された微小液滴Fbは、反Z矢印方向に沿って飛行して、配向膜形成面25aのY矢印方向の端部に着弾する。
図9(a)〜図9(c)は、配向膜形成面25aに着弾した第2吐出ヘッドFH2からの微小液滴Fbを説明するための説明図であって、図9(a)は各吐出ヘッドFH1,FH2をキャリッジ39側から見た平面図であり、図9(b)は、配向膜形成面25aをキャリッジ39側から見た平面図である。また、図9(c)は、図9(b)のA−Aに沿う概略要部断面図を示す。
配向膜形成面25aに着弾した第2ヘッド列LH2からの微小液滴Fbは、配向膜形成面25a及び大気との境界領域の表面エネルギーを最小にするように流動する。そして、図9(a)及び図9(b)に示すように、第2ヘッド列LH2のノズル列と相対する位置に、X矢印方向に沿って、前記微小液滴Fbの合一したX矢印方向に延びる帯状の第2液滴FD2(図9(b)における破線)を形成する。第2液滴FD2は、そのX矢印方向の幅が、前記ノズル列幅Wnよりも若干大きい幅で形成される。
そして、第2液滴FD2のX矢印方向の両端部は、先行して形成された前記下層液状膜26L1の端部に重なって、図9(c)に示すように、積層ノズルNE1,NE2の直下に頭頂部を有してZ矢印方向に盛り上がる隆起部FDT(境界領域としての積層領域)を形成する。また、各隆起部FDTの第1液滴FD1側に、第2液滴FD2の重ならない第1液滴FD1の端部(非積層領域としての凹部FDB)を形成する。
この際、前記隆起部FDT及び前記凹部FDBは、その凹凸差が数μm程度と小さく、隆起部FDT及び凹部FDBを平坦化することによって得られる第2液滴FD2(第1液滴FD1)の表面エネルギーの変化を小さくする。
その結果、隆起部FDT及び凹部FDBの平坦化によって得られるエネルギーでは、第1液滴FD1及び第2液滴FD2を流動させることができず、第2液滴FD2(第1液滴FD1)に対して外部からエネルギーを加えない限り、隆起部FDTと凹部FDBの凹凸差が維持される。
そして、基板21(配向膜形成面25a)がY矢印方向に搬送されて、第1吐出ヘッドFH1及び第2吐出ヘッドFH2からの微小液滴Fbの吐出が繰り返されると、図9(b)に示すように、第2液滴FD2が、配向膜形成面25aの搬送された分だけ、Y矢印方向に延びるように連結して、連結した第2液滴FD2からなる上層液状膜26L2を形成する。これと同時に、第2液滴FD2が、配向膜形成面25aの搬送された分だけ、前記隆起部FDT及び凹部FDBを、Y矢印方向に沿って形成する。
すなわち、配向膜形成面25a上には、第1ヘッド列LH1及び第2ヘッド列LH2からの微小液滴Fbの吐出によって、下層液状膜26L1及び上層液状膜26L2からなる液状膜26Lが形成されて、下層液状膜26L1と上層液状膜26L2の境界に、そのY矢印方向の全幅にわたる前記隆起部FDT及び前記凹部FDBが形成される。
図5に示すように、キャリッジ39のヘッド配設面39aであって、前記各積層ノズルNE1,NE2のY矢印方向側には、エネルギービーム照射手段を構成する照射口45が形成されている。照射口45は、Y矢印方向に延びるように、キャリッジ39の内部まで貫通形成された貫通孔であって、そのY矢印方向の幅が、ビーム長Wbで形成されている。
図10に示すように、キャリッジ39の内部には、前記照射口45に対応して、エネルギービーム照射手段を構成する半導体レーザLDが備えられている。半導体レーザLDは、その半導体レーザLDを駆動制御するための信号(レーザ駆動信号COM2:図12参照)を受けて、エネルギービームとしてのレーザビームBを出力するようになっている。本実施形態におけるレーザビームBは、前記下層液状膜26L1及び上層液状膜26L2の分散媒を蒸発可能にする波長領域、あるいはその光エネルギーが前記下層液状膜26L1及び上層液状膜26L2を構成する分子の並進運動に変換可能な波長領域の光である。
キャリッジ39の内部であって、前記各半導体レーザLDの照射口45側には、半導体レーザLD側から順に、コリメータ46、シリンドリカルレンズ47、走査手段を構成す
るポリゴンミラー48及び走査レンズ49が備えられている。各コリメータ46は、半導体レーザLDの出射するレーザビームBを平行光束にして、対応するシリンドリカルレンズ47に導くようになっている。各シリンドリカルレンズ47は、Z矢印方向にのみ曲率を有するレンズであって、ポリゴンミラー48の面倒れを補正して、Y矢印方向(図10において紙面に垂直方向)に延びる帯状のレーザビームBを、ポリゴンミラー48に導くようになっている。
各ポリゴンミラー48は、前記照射口45と相対する位置に配設されて、正三十六角形を構成する位置に配置された36枚の反射面Mを有し、Y矢印方向(図10において紙面に垂直方向)の幅が、前記照射口45と同じく、前記ビーム長Wbで形成されている。各ポリゴンミラー48は、ポリゴンモータ(図12参照)によって回転駆動されて、前記積層ノズルNE1及び前記積層ノズルNE2に対応して、各反射面Mを、それぞれ矢印R1方向及び矢印R2方向に回転させるようになっている。そして、各ポリゴンミラー48は、シリンドリカルレンズ47から導入される帯状のレーザビームBを、対応する反射面Mによって偏向反射し、偏向反射したレーザビームBを、対応する走査レンズ49に導くようになっている。そして、各ポリゴンミラー48は、その回転角θpが矢印R1方向(矢印R2方向)に10°回転する毎に、レーザビームBの導入される反射面Mを、後続する反射面Mに切り替える。尚、本実施形態における各ポリゴンミラー48の回転速度は、前記搬送速度Vyよりも十分速い速度で回転するようになっている。
各走査レンズ49は、いわゆるfθレンズであって、対応するポリゴンミラー48によって偏向反射されたレーザビームBを、前記配向膜形成面25a上に導き、その配向膜形成面25a上での走査速度を一定に制御するようになっている。走査レンズ49は、その光軸49Aが、Y矢印方向から見て、対応する積層ノズルNE1,NE2の中心軸と相対する位置に配設されている。
本実施形態では、図10に示すように、レーザビームBが、ポリゴンミラー48の反射面Mの矢印R1方向側端部(矢印R2方向側端部)に導入される状態を、ポリゴンミラー48の回転角θpが0°であるという。詳述すると、本実施形態では、ポリゴンミラー48の反射偏向したレーザビームBの偏向角が、走査レンズ49の光軸49Aを基準として、偏向角θ1だけ偏向されるときを、ポリゴンミラー48の回転角θpが0°であるという。尚、本実施形態における偏向角θ1は、積層ノズルNE1に相対する側で約5°であり、積層ノズルNE2に相対する側で約−5°である。
そして、各ポリゴンミラー48の回転角θpが0°のときに、レーザビームBがシリンドリカルレンズ47に導入されると、シリンドリカルレンズ47は、紙面に垂直な方向に対するレーザビームBの光軸を調整して、レーザビームBをポリゴンミラー48に導く。レーザビームBの導入されたポリゴンミラー48は、反射面M(反射面Ma)によって、レーザビームBを、光軸49Aに対する偏向角θ1の方向に反射偏向し、走査レンズ49を介して、配向膜形成面25aに導く。配向膜形成面25aに導かれたレーザビームBは、そのY軸方向の幅が前記ビーム長Wbとなる帯状のレーザビーム断面(ビームスポットBs:図11(b)の破線及び実線参照)を配向膜形成面25a上に成形する。
本実施形態では、前記回転角θpが0°のときに、前記ビームスポットBsの成形される位置を走査開始位置Pe1という。図10に示すように、この走査開始位置Pe1は、Y矢印方向側から見て、各積層ノズルNE1,NE2の中心軸上(前記走査レンズ49の光軸49A)、すなわち前記隆起部FDTの頭頂部よりも、前記偏向角θ1の分だけ、上層液状膜26L2側に位置する。
続いて、各ポリゴンミラー48を矢印R1方向(矢印R2方向)に回転し、その回転角
θpが略10°になる。すると、各ポリゴンミラー48は、その反射面Maの反矢印R1方向側(反矢印R2側)の端部によって、図10の破線で示すように、レーザビームBを、光軸49Aに対する偏向角θ2の方向に偏向反射し、走査レンズ49を介して、配向膜形成面25a上に導く。配向膜形成面25aに導かれたレーザビームBは、そのY軸方向の幅が前記ビーム長Wbとなる帯状のビームスポットBs(図11(b)の実線参照)を配向膜形成面25a上に成形する。尚、本実施形態の偏向角θ2は、積層ノズルNE1に相対する側で約−5°であり、積層ノズルNE2に相対する側で約5°である。
本実施形態では、回転角θpが略10°のときに、前記ビームスポットBsの成形される配向膜形成面25a上の位置を走査終了位置Pe2とし、この走査終了位置Pe2と前記走査開始位置Pe1との間の領域を走査領域Lsという。図10に示すように、走査終了位置Pe2は、Y矢印方向側から見て、各積層ノズルNE1,NE2の中心軸上(前記走査レンズ49の光軸49A)、すなわち前記隆起部FDTの頭頂部よりも、前記偏向角θ2の分だけ、下層液状膜26L1側(凹部FDB側)に位置する。
つまり、ビームスポットBsは、ポリゴンミラー48の偏向反射によって、前記隆起部FDTの上層液状膜26L2側から、前記隆起部FDTを介して、前記凹部FDB側に向かって走査されるようになっている。
そして、前記隆起部FDT及び前記凹部FDBを有した液状膜26Lが、前記走査領域Ls内に搬送されるときに、前記ポリゴンモータMPを回転駆動して半導体レーザLDからレーザビームBを出射する。すると、レーザビームBのビームスポットBsが、各隆起部FDTの上層液状膜26L2側から、対応する凹部FDBに向かって繰り返し走査される。
図11(a)〜図11(c)は、レーザビームBの走査された下層液状膜26L1及び上層液状膜26L2を説明するための説明図であって、図11(a)は照射口45をキャリッジ39側から見た平面図であり、前記図11(b)は液状膜26L(下層液状膜26L1及び上層液状膜26L2)をキャリッジ39側から見た平面図である。また、図11(c)は、図11(b)のA−Aに沿う概略要部断面図である。
前記隆起部FDT及び前記凹部FDBを有した液状膜26Lが、前記走査領域Lsに侵入する。すると、Y矢印方向に延びる帯状のビームスポットBs(図11(b)における破線)が、前記液状膜26Lに対して、相対的に、前記ポリゴンミラー48の走査方向(X矢印方向あるいは反X矢印方向)と前記基板ステージ33の搬送方向(Y矢印方向)を合成した方向(図11(b)の矢印方向)に走査される。すなわち、走査開始位置Pe1のビームスポットBsが、前記液状膜26Lに対して、各隆起部FDTから対応する凹部FDBに向かう方向と、各隆起部FDT(各凹部FDB)の延びる方向を合成した方向に相対移動し、前記走査終了位置Pe2まで走査される。
この際、レーザビームBからの光エネルギーは、液状膜26Lの局部でのみ、分子の励起エネルギーとして変換され、前記分散媒等の振動エネルギーや、レーザビームB(フォトン)の入射方向に沿う前記分散媒等の並進運動エネルギーに変換される。換言すれば、レーザビームBからの光エネルギーは、ビームスポットBsの近傍の分散媒を局所的に蒸発する、あるいはビームスポットBsの近傍の分散媒に、その入射方向に沿う並進運動エネルギーを付与する。
その結果、走査領域Ls内の液状膜26Lは、蒸発する分散媒からの反作用やレーザビームBの入射方向に沿う応力を受けて、レーザビームB(ビームスポットBs)の走査方向に流動する。すなわち、走査領域Lsの液状膜26Lは、上層液状膜26L2(隆起部
FDT)側から下層液状膜26L1(凹部FDB)側に向かう方向と、前記隆起部FDT(凹部FDB)の延びる方向に流動して、前記隆起部FDTの領域の配向膜形成液Fを、前記凹部FDBの領域に流動する。
そして、基板21(配向膜形成面25a)がY矢印方向に搬送されて、照射口45からのレーザビームBの走査が繰り返されると、図11(b)及び(c)に示すように、液状膜26Lは、配向膜形成面25aの搬送された分だけ、前記隆起部FDT及び前記凹部FDBが消失して、下層液状膜26L1と上層液状膜26L2の境界が平坦化される、すなわち液状膜26Lの膜厚が均一になる。
次に、上記のように構成した液滴吐出装置30の電気的構成を図10に従って説明する。
図12において、制御装置50には、CPU等からなる制御部51、DRAM及びSRAMからなり各種データを格納するRAM52、各種制御プログラムを格納するROM53が備えられている。また、制御装置50には、前記圧電素子駆動信号COM1を生成する駆動信号生成回路54、前記レーザ駆動信号COM2を生成する電源回路55、各種信号を同期するためのクロック信号を生成する発振回路56等が備えられている。そして、制御装置50には、これら制御部51、RAM52、ROM53、駆動信号生成回路54、電源回路55及び発振回路56が、図示しないバスを介して接続されている。
制御装置50には、入力装置61が接続されている。入力装置61は、起動スイッチ、停止スイッチ等の操作スイッチを有し、各スイッチの操作による操作信号を制御装置50(制御部51)に出力する。また、入力装置61は、カラーフィルタ基板10に形成する配向膜26(液状膜26L)の描画情報を描画データIaとして制御装置50に出力する。制御装置50は、入力装置61からの描画データIaと、ROM53等に格納された制御プログラム(例えば、配向膜製造プログラム)に従って、基板ステージ33を移動させて基板21(配向膜形成面25a)の搬送処理動作を行い、吐出ヘッドFHの各圧電素子PZを駆動させて液滴吐出処理動作を行う。また、制御装置50は、配向膜製造プログラムに従って、半導体レーザLDを駆動させて液状膜26Lを平坦化させる平坦化処理動作を行う。
詳述すると、制御部51は、入力装置61からの描画データIaに所定の展開処理を施し、二次元描画平面(配向膜形成面25a)上における位置に、微小液滴Fbを吐出するか否かを示すビットマップデータBMDを生成し、生成したビットマップデータBMDをRAMに格納するようになっている。このビットマップデータBMDは、各ビットの値(0あるいは1)に応じて、前記圧電素子PZのオンあるいはオフ(微小液滴Fbを吐出するか否か)を規定するものである。そして、制御部51は、前記ビットマップデータBMDを、発振回路56の生成するクロック信号に同期させて、各スキャン(基板ステージ23の1回の往動もしくは復動分)毎のデータを、吐出制御データSIとして、後述する吐出ヘッド駆動回路67に逐次転送するようになっている。
また、制御部51は、入力装置61からの描画データIaに前記ビットマップデータBMDの展開処理と異なる展開処理を施し、描画条件に応じた圧電素子駆動信号COM1の波形データを生成して駆動信号生成回路54に出力するようになっている。駆動信号生成回路54は、制御部51からの波形データを図示しない波形メモリに格納する。そして、駆動信号生成回路54は、格納した波形データをデジタル/アナログ変換して、アナログ信号の波形信号を増幅することによって、対応する圧電素子駆動信号COM1を生成するようになっている。そして、制御部51は、前記圧電素子駆動信号COM1を、発振回路56の生成するクロック信号に同期させて、後述する吐出ヘッド駆動回路67に出力するようになっている。
図12に示すように、制御装置50には、X軸モータ駆動回路62が接続されて、X軸モータ駆動回路62にX軸モータ駆動制御信号を出力するようになっている。X軸モータ駆動回路62は、制御装置50からのX軸モータ駆動制御信号に応答して、前記キャリッジ39を往復移動させるX軸モータMXを正転又は逆転させるようになっている。そして、例えば、X軸モータMXを正転させると、キャリッジ39はX矢印方向に移動し、逆転させると、キャリッジ39は反X矢印方向に移動するようになっている。
制御装置50には、Y軸モータ駆動回路63が接続され、Y軸モータ駆動回路63にY軸モータ駆動制御信号を出力するようになっている。Y軸モータ駆動回路63は、制御装置50からのY軸モータ駆動制御信号に応答して、前記基板ステージ33を往復移動させるY軸モータMYを正転又は逆転させるようになっている。例えば、Y軸モータMYを正転させると、基板ステージ33はY矢印方向に移動し、逆転させると、基板ステージ33は反Y矢印方向に移動する。
制御装置50には、基板検出装置64が接続されている。基板検出装置64は、カラーフィルタ基板10の端縁を検出し、制御装置50によってキャリッジ39の直下を通過するカラーフィルタ基板10(配向膜形成面25a)の位置を算出する際に利用される。
制御装置50には、X軸モータ回転検出器65が接続され、X軸モータ回転検出器65からの検出信号が入力される。制御装置50は、X軸モータ回転検出器65からの検出信号に基づいて、X軸モータMXの回転方向及び回転量を検出し、キャリッジ39のX矢印方向の移動量と、移動方向とを演算するようになっている。
制御装置50には、Y軸モータ回転検出器66が接続され、Y軸モータ回転検出器66からの検出信号が入力される。制御装置50は、Y軸モータ回転検出器66からの検出信号に基づいて、Y軸モータMYの回転方向及び回転量を検出し、基板ステージ33のY矢印方向の移動方向及び移動量を演算する。
制御装置50には、吐出ヘッド駆動回路67が接続されて、その吐出ヘッド駆動回路67に、前記吐出制御データSIと前記圧電素子駆動信号COM1を出力するようになっている。吐出ヘッド駆動回路67は、制御装置50からの吐出制御データSIに応答して、前記圧電素子駆動信号COM1を、対応する圧電素子PZに供給するか否かを制御するようになっている。
制御装置50には、レーザ駆動回路68が接続されて、そのレーザ駆動回路68に、前記電源回路55の生成したレーザ駆動信号COM2を出力するようになっている。レーザ駆動回路68は、制御装置50からのレーザ駆動信号COM2に応答して、各半導体レーザLDを駆動制御し、レーザビームBを出射させるようになっている。
制御装置50には、ポリゴンモータ駆動回路69が接続されて、基板検出装置64からの検出信号に基づいて、ポリゴンモータ駆動回路69に、ポリゴンモータMPの回転駆動を開始させるためのポリゴンモータ駆動開始信号SSPを出力するようになっている。詳述すると、制御装置50は、配向膜形成面25aのY矢印方向側の端部が、前記走査領域Ls内に侵入するときに、ポリゴンミラー48の回転角θpを0°にする所定のタイミングで、前記ポリゴンモータ駆動開始信号SSPを、ポリゴンモータ駆動回路69に出力するようになっている。ポリゴンモータ駆動回路69は、制御装置50からのポリゴンモータ駆動開始信号SSPに応答して、各ポリゴンモータMPにポリゴンモータ駆動信号SPMを出力するようになっている。そして、制御装置50が、ポリゴンモータ駆動回路69にポリゴンモータ駆動開始信号SSPを出力すると、ポリゴンモータ駆動回路69が、各
ポリゴンモータMPを回転駆動して、各ポリゴンミラー48を、対応する方向(矢印R1方向もしくは矢印R2方向)に回転駆動する。
次に、液滴吐出装置30を使ってカラーフィルタ基板10(配向膜26)を製造する方法について説明する。
まず、図4に示すように、往動位置に位置する基板ステージ33上に、基板21を配置固定する。このとき、基板21(フィルタ形成面21a)のY矢印方向側の辺は、案内部材36より反X矢印方向側に配置されている。
この状態から、入力装置61に描画データIaを入力して、配向膜製造プログラムを開始するための操作信号を入力する。すると、制御装置50は、X軸モータMXを駆動制御してキャリッジを往動位置から往動させ、基板21がY矢印方向に移動したときに、各ノズルNの直下を配向膜形成面25aが通過する位置にセットさせる。また、制御装置50は、Y軸モータMYを駆動制御して、基板ステージ33(配向膜形成面25a)を搬送速度VyでY矢印方向に搬送させる。
やがて、基板検出装置64が基板21(フィルタ形成面21a)のY矢印方向側の端縁を検出すると、制御装置50は、Y軸モータ回転検出器66からの検出信号に基づいて、配向膜形成面25aのY矢印方向側端部が、第1ヘッド列LH1の直下まで搬送されたかどうか演算する。
この間、制御装置50は、Y軸モータ回転検出器66からの検出信号に基づいて、上記する所定のタイミングで、前記ポリゴンモータ駆動開始信号SSPを、ポリゴンモータ駆動回路69に出力し、各ポリゴンモータMPを回転駆動する。これによって、配向膜形成面25aのY矢印方向側の端部が、前記走査領域Ls内に侵入するときに、ポリゴンミラー48の回転角θpが0°になる。また、制御装置50は、配向膜製造プログラムに従って、駆動信号生成回路54で生成した圧電素子駆動信号COM1を吐出ヘッド駆動回路67に出力する。そして、制御装置50は、RAM52に格納したビットマップデータBMDに基づく吐出制御データSIを吐出ヘッド駆動回路67に出力するタイミングと、電源回路55で生成したレーザ駆動信号COM2をレーザ駆動回路68に出力するタイミングを待つ。
そして、配向膜形成面25aのY矢印方向側端部が、第1ヘッド列LH1のノズルNの直下まで搬送されると、制御装置50は、Y軸モータ回転検出器66からの検出信号に基づいて、吐出制御データSIを吐出ヘッド駆動回路67に出力する。吐出ヘッド駆動回路67は、制御装置50からの吐出制御データSIを受けると、吐出制御データSIに基づいて、第1ヘッド列LH1の各圧電素子PZに前記圧電素子駆動信号COM1を供給し、各第1吐出ヘッドFH1の全てのノズルNから、微小液滴Fbを一斉に吐出させる。吐出された微小液滴Fbは、配向膜形成面25aに一斉に着弾して第1液滴FD1を形成する。そして、制御装置50は、基板ステージ33(配向膜形成面25a)をY矢印方向に搬送させながら、前記吐出制御データSIに基づいた微小液滴Fbの吐出を繰り返させる。これによって、第1液滴FD1の連結した下層液状膜26L1が形成される。
続いて、配向膜形成面25aのY矢印方向側端部が、第1ヘッド列LH1のノズルNの直下から、前記ヘッド幅Whだけ搬送されて、第2ヘッド列LH2のノズルNの直下に搬送される。すると、吐出ヘッド駆動回路67は、前記吐出制御データSIに基づいて、第2ヘッド列LH2の各圧電素子PZに前記圧電素子駆動信号COM1を供給し、各第2吐出ヘッドFH2の全てのノズルNから、微小液滴Fbを一斉に吐出させる。吐出された微小液滴Fbは、配向膜形成面25aに一斉に着弾して第2液滴FD2を形成する。そして、制御装置50は、基板ステージ33(配向膜形成面25a)をY矢印方向に搬送させな
がら、前記吐出制御データSIに基づいた微小液滴Fbの吐出を繰り返させる。これによって、第2液滴FD2の連結した上層液状膜26L2が形成され、Y矢印方向に延びる隆起部FDT及び凹部FDBを有した液状膜26Lが形成される。
そして、配向膜形成面25aのY矢印方向側端部が、各走査領域Ls内に侵入すると、制御装置50は、Y軸モータ回転検出器66からの検出信号に基づいて、前記レーザ駆動信号COM2をレーザ駆動回路68に出力する。レーザ駆動回路68は、制御装置50からのレーザ駆動信号COM2を受けると、各半導体レーザLDに前記レーザ駆動信号COM2を供給し、各半導体レーザLDに、レーザビームBを出射させる。各半導体レーザLDから出射されたレーザビームBは、回転角θpが0°の各ポリゴンミラー48によって偏向反射されて、液状膜26L上の各走査開始位置Pe1に、Y矢印方向に延びるビームスポットBsを成形する。各走査開始位置Pe1に形成されたビームスポットBsは、配向膜形成面25aのY矢印方向に沿う搬送と、ポリゴンミラー48の矢印R1方向(矢印R2方向)の回転駆動によって、以下のように走査される。
すなわち、ビームスポットBsは、前記液状膜26Lに対して、各隆起部FDTの上層液状膜26L2から、対応する凹部FDBに向かう方向と、各隆起部FDT(各凹部FDB)の延びる方向を合成した方向に相対移動して、各走査終了位置Pe2まで走査される。これによって、各走査領域Ls内の液状膜26L(隆起部FDT及び凹部FDB)が平坦化されて、その膜厚が均一になる。
以後、同様に、制御装置50は、基板ステージ33(配向膜形成面25a)をY矢印方向に搬送させながら、第1及び第2吐出ヘッドFH1,FH2からの微小液滴Fbの吐出を繰り返し、走査領域Ls内に侵入した液状膜26Lを平坦化する。これによって、配向膜形成面25aの全面に、膜厚の均一な液状膜26Lが形成される。
そして、制御装置50は、全ての配向膜形成面25aに平坦な液状膜26Lを形成すると、Y軸モータMYを制御して、基板ステージ33(基板21)を往動位置に配置させる。そして、往動位置に配置された基板21を搬出し、前記液状膜26Lに、所定の乾燥処理工程(例えば、減圧乾燥工程、熱乾燥工程、レーザ照射乾燥工程等)と所定の配向処理工程を施すことによって、配向膜形成面25a上に、均一な配向処理の施された配向膜26を形成する。
次に、上記のように構成した本実施形態の効果を以下に記載する。
(1)上記実施形態によれば、先行して形成した下層液状膜26L1の端部に、後続する上層液状膜26L2の端部を積層し、これら下層液状膜26L1及び上層液状膜26L2の重なる積層領域に対して、その配向膜形成液Fを流動可能なレーザビームBを照射するようにした。その結果、隆起部FDTの配向膜形成液Fを凹部FDBに流動させることができ、液状膜26Lの平坦性、ひいては配向膜26の形状制御性を向上することができる。
(2)上記実施形態によれば、ポリゴンミラー48の回転駆動によって、ビームスポットBsを、隆起部FDT側(上層液状膜26L2側)から、対応する凹部FDB側(下層液状膜26L1側)に走査するようにした。その結果、隆起部FDTの配向膜形成液Fを、より効果的に凹部FDBに流動させることができ、液状膜26Lの平坦性を、さらに向上することができる。
(3)上記実施形態によれば、基板ステージ33をY矢印方向に搬送して、配向膜形成面25aを、ビームスポットBsに対して、相対的に、反Y矢印方向に走査するようにした。その結果、液状膜26LのY矢印方向全幅に形成される隆起部FDT及び凹部FDB
を、確実に平坦化することができる。
(4)上記実施形態によれば、下層液状膜26L1及び上層液状膜26L2を形成した直後に、レーザビームBを照射するようにした。その結果、下層液状膜26L1及び上層液状膜26L2が乾燥する前に、液状膜26Lの配向膜形成液Fを流動させることができる。従って、液状膜26Lの平坦性を、確実に向上することができる。
(5)上記実施形態によれば、各積層ノズルNE1及びNE2のY矢印方向にレーザビームBを照射する照射口45を設けて、各隆起部FDT及び各凹部FDBに、それぞれ対応するビームスポットBsを走査するようにした。その結果、複数の第1及び第2吐出ヘッドFH1,FH2によって、平坦化した液状膜26Lを、広範囲にわたり形成することができる。
(第2実施形態)
次に、本発明を具体化した第2実施形態を、図13に従って説明する。尚、第2実施形態では、第1実施形態におけるレーザビームBの光学系を変更した構成である。そのため以下では、光学系の変更点ついて詳細に説明する。
図13において、各半導体レーザLDの照射口45側には、第1実施形態に示すコリメータ46と回折素子70が配設されている。半導体レーザLDは、下層液状膜26L1及び上層液状膜26L2の分散媒を蒸発可能にする波長領域、あるいはその光エネルギーが前記下層液状膜26L1及び上層液状膜26L2を構成する分子の並進運動に変換可能な波長領域の光であって、コヒーレント光である。
回折素子70は、そのX矢印方向の中心位置が、前記隆起部FDTの頭頂部と相対可能な位置に配設されて、機械的あるいは電気的に駆動し、第1実施形態に示す制御装置50からの回折素子駆動制御信号を受けて、コリメータ46を介した半導体レーザLDからのレーザビームBに、予め設定された所定の位相変調を施すようになっている。そして、半導体レーザLD及び回折素子70に、それぞれレーザ駆動信号COM2及び前記回折素子駆動制御信号が供給されると、半導体レーザLDからのレーザビームBに、回折素子70による所定の位相変調が施され、前記隆起部FDTに、所定の強度分布からなるビームスポットBsを成形する。
詳述すると、ビームスポットBsは、隆起部FDTの頭頂部から前記上層液状膜26L2側に成形される第1ビームスポットBs1と、隆起部FDTの頭頂部から前記下層液状膜26L1側に成形される第2ビームスポットによって構成されている。これら第1ビームスポットBs1及び第2ビームスポットBs2は、それぞれ照射する液状膜26Lの膜厚に相対した強度分布によって成形されている。
すなわち、第1ビームスポットBs1及び第2ビームスポットBs2は、それぞれ隆起部FDTの頭頂部で最も強い照射強度を有し、下層液状膜26L1及び上層液状膜26L2側に向かうに連れて、徐々に、その照射強度が弱くなるように成形されている。そして、第1ビームスポットBs1の平均照射強度が、第2ビームスポットBs2の平均照射強度よりも強くなるように成形されている。
そして、隆起部FDT及び凹部FDBを有した配向膜形成面25a(液状膜26L)が前記ビームスポットBs内に侵入すると、隆起部FDTの頭頂部近傍に、最も強い照射強度のレーザビームBが照射され、その頭頂部の上層液状膜26L2側に、対向する下層液状膜26L1側よりも強い強度のレーザビームBが照射される。すると、レーザビームBの照射された前記頭頂部近傍の配向膜形成液Fは、蒸発する分散媒からの反作用やレーザビームBの入射方向に沿う応力を受けて、照射強度の弱い下層液状膜26L1側、すなわ
ち凹部FDB側に流動する。これによって、ビームスポットBs内に侵入した液状膜26L(隆起部FDT及び凹部FDB)が平坦化されて、配向膜形成面25aの全面に、膜厚の均一な液状膜26Lが形成される。
次に、上記のように構成した第2実施形態の効果を以下に記載する。
(1)上記実施形態によれば、半導体レーザLDからのレーザビームBに回折素子70による位相変調を施し、隆起部FDT近傍の膜厚に相対する照射強度のビームスポットBsを形成するようにした。そして、隆起部FDTの頭頂部に最も強い照射強度のレーザビームBを照射し、頭頂部の上層液状膜26L2側に、対向する下層液状膜26L1側よりも強い強度のレーザビームBを照射するようにした。
その結果、ビームスポットBsを、配向膜形成面25aに対して、相対的に、Y矢印方向に走査するだけで、膜厚の均一な液状膜26Lを形成することができる。従って、液状膜26Lの平坦性、ひいては配向膜26の形状制御性を、より簡便な構成によって向上することができる。
(2)上記実施形態によれば、半導体レーザLDからのレーザビームBをコヒーレント光で構成した。その結果、第1ビームスポットBs1及び第2ビームスポットBs2の強度分布を、より高い精度で成形することができ、液状膜26Lの平坦性、ひいては配向膜26の形状制御性を、より確実に向上することができる。
尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○上記実施形態では、液状膜26L上に、直接レーザビームBを照射するようにした。これに限らず、例えば、図14に示すように、液状膜26L上に、レーザビームBを透過して、配向膜形成液Fの蒸発を抑制するカバー71を配設し、そのカバー71を介して、ビームスポットBsを走査するようにしてもよい。これによれば、配向膜形成液Fの蒸発を抑制する分だけ、配向膜形成液Fの流動性を保持することができる。その結果、液状膜26Lの平坦化を促進することができ、パターン(配向膜26)の形状制御性(均一性)を向上することができる。
○上記実施形態では、第1液滴FD1と第2液滴FD2の吐出によって、下層液状膜26L1と上層液状膜26L2の境界領域に、隆起部FDTが形成される構成にした。これに限らず、例えば、第1液滴FD1と第2液滴FD2の吐出によって、下層液状膜26L1と上層液状膜26L2の境界領域に、液状膜の膜厚が薄くなる凹部のみが形成される構成であってもよく、あるいは液状膜の形成されない空間が形成される構成であってもよい。この際、レーザビームBを、膜厚の厚い液状膜26Lの領域から膜厚の薄い液状膜26Lの領域に向かって照射する、あるいは走査することによって、液状膜26Lを平坦化することができる。
○上記実施形態では、ビームスポットBsを走査して液状膜26Lを平坦化するように構成した。これに限らず、例えばレーザビームBの走査によって、走査領域Ls(隆起部FDT)の液滴を流動させて、液状膜26Lの走査領域Lsに、膜厚の薄い凹部を形成するようにしてもよい。
○上記実施形態では、エネルギービームをレーザビームBとして具体化し、そのレーザビームBの波長領域が、配向膜形成液Fを蒸発可能、あるいはその光エネルギーが配向膜形成液Fの構成分子の並進運動に変換可能となる領域で構成した。これに限らず、被吐出面に着弾した液滴(下層液状膜26L1及び上層液状膜26L2の配向膜形成液F)を流動可能なエネルギービーム(例えば、インコヒーレント光、電子ビーム、イオンビーム、さらにはプラズマ光等)であればよい。
○上記実施形態では、レーザビームBの照射によって、液状膜26Lを平坦化するようにした。これに限らず、液状膜26Lを平坦化した後に、照射強度の強いレーザビームBを照射して、液状膜26Lを乾燥するようにしてもよい。
○上記第1実施形態では、レーザビームB(ビームスポットBs)のX矢印方向に沿う走査手段を、ポリゴンミラー48によって具体化した。これに限らず、例えば液晶等の空間光変調器や回折素子等からなる光学系によって走査手段を構成してもよく、レーザビームBを、積層領域から非積層領域まで走査可能な走査手段であればよい。
さらには、図15に示すように、上記する走査手段を設けることなく、各隆起部FDT(積層領域)から、対応する凹部FDB(非積層領域)に向かう方向の成分を有したレーザビームBを、各隆起部FDT(積層領域)側から照射するだけの構成であってもよい。
あるいは、図16に示すように、上記する走査手段を設けることなく、隆起部FDTから、対応する上層液状膜26L2の反Y矢印方向側に延びる帯状のビームスポットBsを成形し、配向膜形成面25a(基板ステージ33)のY矢印方向の搬送、すなわち前記帯状のビームスポットBsの相対的な走査によって、液状膜26Lを平坦化するようにしてもよい。
これらの構成によれば、液状膜26Lの平坦性、ひいては配向膜26の形状制御性を、より簡便な構成によって向上することができる。
○上記実施形態では、基板ステージ33によって、レーザビームBのY矢印方向に沿う走査手段を構成し、液状膜26Lに対して、レーザビームBを、隆起部FDTに沿って相対的に走査をするようにした。これに限らず、例えば上記する走査手段を設けることなく、配向膜形成面25aのY矢印方向全幅にわたる帯状のビームスポットBsを成形し、液状膜26LのY矢印方向全幅に、レーザビームBを1回だけ照射する構成にしてもよい。
○上記実施形態では、パターンを配向膜26(液状膜26L)として具体化した。これに限らず、配向膜形成液Fを各種膜形成材料からなる膜形成液に変更して、対向電極25等の金属膜や、着色層24、オーバーコート層、保護層等の絶縁膜に具体化してもよく、さらには、各種レジスト膜に具体化してもよい。
○上記実施形態では、ビームスポットBsをY矢印方向に延びる帯状に成形したが、これに限らず、例えば円形や矩形のビームスポットであってもよい。
○上記実施形態では、液滴吐出装置30のキャリッジ39に半導体レーザLD及び照射口45を配設する構成にした。これに限らず、半導体レーザLDや照射口45は、液状膜26Lの隆起部FDT近傍に、レーザビームBを照射可能な位置に配設されていればよく、例えば液滴吐出装置30の他に、半導体レーザLD等を備えたレーザ照射装置を別途設け、液滴吐出装置30によって形成した液状膜26Lを、前記レーザ照射装置に搬送して平坦化する構成であってもよい。
○上記実施形態では、レーザ出力手段を半導体レーザLDで具体化したが、これに限らず、例えば炭酸ガスレーザやYAGレーザであってもよく、微小液滴Fbを可能な波長領域のレーザビームを出力するものであればよい。
○上記実施形態では、電気光学装置を液晶表示装置として具体化し、パターンを配向膜26に具体化した。これに限らず、例えば、電気光学装置をエレクトロルミネッセンス表示装置として具体化し、発光素子形成材料を含む微小液滴Fbを発光素子形成領域に吐出して、パターンとしての発光素子を形成する構成にしてもよい。この構成においても、発
光素子の形状制御性を向上することができ、エレクトロルミネッセンス表示装置の生産性を向上することができる。
○上記実施形態では、電気光学装置を液晶表示装置として具体化し、パターンを配向膜に具体化した。これに限らず、平面状の電子放出素子を備え、同素子から放出された電子による蛍光物質の発光を利用した電界効果型装置(FEDやSED等)を備えた表示装置の絶縁膜や金属配線のパターンに具体化してもよい。
本実施形態の液晶表示装置の斜視図。 同じく、カラーフィルタ基板の斜視図。 同じく、カラーフィルタ基板の概略側断面図。 同じく、液滴吐出装置の概略斜視図。 同じく、液滴吐出ヘッド及び照射口を説明するための平面図。 第1実施形態の液滴吐出ヘッドを説明するための概略断面図。 同じく、液滴吐出ヘッドを説明するための要部概略断面図。 同じく、(a)、(b)及び(c)は、それぞれ液滴吐出ヘッドの配置と、着弾した液滴を説明するための説明図。 同じく、(a)、(b)及び(c)は、それぞれ液滴吐出ヘッドの配置と、着弾した液滴を説明するための説明図。 同じく、レーザビームの走査領域を説明するための説明図。 同じく、(a)、(b)及び(c)は、それぞれ照射口の配置と、着弾した液滴を説明するための説明図。 同じく、液滴吐出装置の電気的構成を説明するための電気ブロック回路図。 第2実施形態の液滴吐出ヘッドを説明するための要部概略断面図。 変更例の液滴吐出装置を説明する説明図。 変更例の液滴吐出装置を説明する説明図。 変更例の液滴吐出装置を説明する説明図。 従来例の液滴吐出装置を説明する説明図であって、(a)及び(b)は、それぞれ液滴吐出ヘッドの配置と着弾した液滴を説明するための説明図。
符号の説明
1…電気光学装置としての液晶表示装置、25a…被吐出面としての配向膜形成面、26…パターンとしての配向膜、30…液滴吐出装置、33…走査手段を構成する基板ステージ、45…エネルギービーム照射手段を構成する照射口、48…走査手段を構成するポリゴンミラー、71…カバー、B…レーザビーム、Bs…ビームスポット、Fb…微小液滴、FD1…第1液滴、FD2…第2液滴、FDT…境界領域及び積層領域としての隆起部、FDB…非積層領域としての凹部、FH…液滴吐出手段を構成する液滴吐出ヘッド、LD…エネルギービーム照射手段を構成する半導体レーザ。

Claims (19)

  1. パターン形成材料を含む液滴を被吐出面に吐出する液滴吐出手段を備えた液滴吐出装置において、
    異なるタイミングで着弾した前記液滴の境界領域に、前記境界領域の前記液滴を流動させるエネルギービームを照射するエネルギービーム照射手段を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
  2. 請求項1に記載の液滴吐出装置において、
    前記境界領域は、前記液滴が互いに重なる積層領域であり、前記流動は、前記積層領域の前記液滴を前記被吐出面の非積層領域へ流動させる方向への流動であることを特徴とする液滴吐出装置。
  3. 請求項2に記載の液滴吐出装置において、
    前記エネルギービーム照射手段は、前記液滴に対して、相対的に、前記エネルギービームを前記積層領域から前記非積層領域に走査する走査手段を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
  4. 請求項2又は3に記載の液滴吐出装置において、
    前記エネルギービーム照射手段は、前記積層領域の膜厚に相対した強度のエネルギービームを照射することを特徴とする液滴吐出装置。
  5. 請求項2〜4のいずれか1つに記載の液滴吐出装置において、
    前記エネルギービーム照射手段は、前記積層領域から前記非積層領域に向かう方向の成分を有したエネルギービームを照射することを特徴とする液滴吐出装置。
  6. 請求項2〜4のいずれか1つに記載の液滴吐出装置において、
    前記エネルギービーム照射手段は、前記液滴に対して、相対的に、前記積層領域の延びる方向に、前記エネルギービームを走査する走査手段を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
  7. 請求項2〜6のいずれか1つに記載の液滴吐出装置において、
    前記液滴吐出手段は、複数の液滴吐出ヘッドを備え、
    前記積層領域は、異なる前記液滴吐出ヘッドの吐出した前記液滴の積層された領域であることを特徴とする液滴吐出装置。
  8. 請求項1〜7のいずれか1つに記載の液滴吐出装置において、
    前記エネルギービームは、光であることを特徴とする液滴吐出装置。
  9. 請求項1〜8のいずれか1つに記載の液滴吐出装置において、
    前記エネルギービームは、コヒーレント光であることを特徴とする液滴吐出装置。
  10. 請求項1〜9のいずれか1つに記載の液滴吐出装置において、
    前記エネルギービーム照射手段は、前記エネルギービームを透過して前記液滴の領域を覆うカバーを備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
  11. パターン形成材料を含む液滴を被吐出面に吐出し、被吐出面に着弾した前記液滴を乾燥することによってパターンを形成するようにしたパターン形成方法において、
    異なるタイミングで着弾した前記液滴の境界領域にエネルギービームを照射して、前記境界領域の前記液滴を流動させるようにしたことを特徴とするパターン形成方法。
  12. 請求項11に記載のパターン形成方法において、
    前記境界領域は、前記液滴が互いに重なる積層領域であり、
    前記積層領域の前記液滴を、前記被吐出面の非積層領域へ流動させるようにしたことを特徴とするパターン形成方法。
  13. 請求項11又は12に記載のパターン形成方法において、
    前記液滴を乾燥する前に、前記エネルギービームを照射するようにしたことを特徴とするパターン形成方法。
  14. 請求項12又は13に記載のパターン形成方法において、
    前記エネルギービームを、前記積層領域から前記非積層領域に向かって走査するようにしたことを特徴とするパターン形成方法。
  15. 請求項12〜14のいずれか1つに記載のパターン形成方法において、
    前記積層領域の膜厚に相対した強度のエネルギービームを照射するようにしたことを特徴とするパターン形成方法。
  16. 請求項12〜15のいずれか1つに記載のパターン形成方法において、
    前記積層領域から前記非積層領域に向かう方向の成分を有した前記エネルギービームを照射するようにしたことを特徴とするパターン形成方法。
  17. 請求項12〜16のいずれか1つに記載のパターン形成方法において、
    前記エネルギービームを、前記積層領域の延びる方向に走査するようにしたことを特徴とするパターン形成方法。
  18. 基板の一側面に配向膜形成材料を含む液滴を吐出し、前記一側面に着弾した前記液滴を乾燥することによって配向膜を形成するようにした電気光学装置の製造方法において、
    前記配向膜を、請求項11〜17のいずれか1つに記載のパターン形成方法によって形成するようにしたこと特徴とする電気光学装置の製造方法。
  19. 請求項18に記載の電気光学装置の製造方法によって製造した電気光学装置。
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