JP2008194693A - 液滴付与方法、液滴吐出装置、電気光学装置の製造方法および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】色要素となるべき複数の区画18Rが形成された基体の各区画18Rに対し、色要素形成用の液状材料をノズル118a、118bから液滴として吐出して付与する液滴付与方法であって、区画18Rに着弾した先発の液滴71a、71bが乾かないうちに当該区画18Rへさらに後発の液滴72a、73b、74a、75b、76aを吐出するに際し、先発の液滴71a、71bを2つのノズル118a、118bから吐出し、後発の液滴72a、73b、74a、75b、76aをノズル118aまたは118bから吐出し、かつ後発の液滴72a、73b、74a、75b、76aの各回ごとの総量を先発の液滴51の総量より少なくする。
【選択図】図10
Description
このような方法においては、各画素内の隅々までインクを濡れ広がらせる必要があるので、一つの画素に対し複数滴のインクを付着させることがある。その際にインクを濡れ広がりやすくするための方法として、下記特許文献1には、先に付着した第1インクが液状で存在する間に第2のインクを付着させ、第1のインクと第2のインクとを互いに液状で混和させる方法が開示されている。
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、先に付着している第1のインクに、第2のインクが衝突したときの衝撃で、インクが飛散して隣の異なる色の画素へ入ってしまい易く、混色を生じるという問題がある。
本発明の液滴付与方法は、色要素となるべき複数の区画が形成された基体と、液滴を吐出するノズルを有する液滴吐出手段とを相対的に移動させつつ、色要素形成用の液状材料を前記ノズルから液滴として吐出して前記区画へ付与する液滴付与方法であって、
前記区画に着弾した先発の液滴が乾かないうちに当該区画へさらに後発の液滴を少なくとも1回吐出するに際し、前記先発の液滴を複数の前記ノズルから吐出し、前記後発の液滴を前記複数のノズルよりも少ない数の前記ノズルから吐出し、かつ前記後発の液滴の各回ごとの総量を前記先発の液滴の総量より少なくすることを特徴とする。
これにより、後発の液滴が着弾した際に液状材料が隣の区画まで飛散するのをより確実に防止することができ、混色の発生をより確実に防止することができる。
これにより、後発の液滴が着弾した際に液状材料が隣の区画まで飛散するのをより確実に防止することができ、混色の発生をより確実に防止することができる。
これにより、後発の液滴が着弾した際に液状材料が隣の区画まで飛散するのをより確実に防止することができ、混色の発生をより確実に防止することができるとともに、生産効率のさらなる向上が図れる。
これにより、後発の液滴が着弾した際に液状材料が隣の区画まで飛散するのをより確実に防止することができ、混色の発生をより確実に防止することができる。
本発明の液滴付与方法では、液滴の着弾位置が当該区画へ前回に吐出された液滴の着弾位置と異なるようにして液滴を吐出することが好ましい。
これにより、付与した液状材料をより確実に区画の隅々まで余すところなく、かつより均一に濡れ広がらせることができる。
本発明の液滴付与方法では、液滴が着弾してなるドットが当該区画へ前回吐出された液滴が着弾してなるドットにつながるような間隔で液滴を吐出することが好ましい。
これにより、付与した液状材料をより確実に区画の隅々まで余すところなく、かつより均一に濡れ広がらせることができる。
色要素となるべき複数の区画が形成された基体と、前記液滴吐出手段とを相対的に移動させる移動手段と、
前記液滴吐出手段および前記移動手段の作動を制御する制御手段とを備え、
前記液滴吐出手段と前記基体とを相対的に移動させつつ、色要素形成用の液状材料を前記ノズルから液滴として吐出して前記区画に付与する液滴吐出装置であって、
前記区画に着弾した先発の液滴が乾かないうちに当該区画へさらに後発の液滴を少なくとも1回吐出するに際し、前記先発の液滴を複数の前記ノズルから吐出し、前記後発の液滴を前記複数のノズルよりも少ない数の前記ノズルから吐出し、かつ前記後発の液滴の各回ごとの総量が前記先発の液滴の総量より少なくなるように液滴を吐出することを特徴とする。
これにより、高品質の色要素付き基板を備えた電気光学装置を高い生産効率で製造することができる。
本発明の電子機器は、本発明の電気光学装置の製造方法により製造された電気光学装置を備えることを特徴とする。
これにより、高品質の色要素付き基板を有する電気光学装置を備えた電子機器を安価に提供することができる。
<液滴吐出装置の第1実施形態>
(液滴吐出装置の全体構成)
図1に示すように、液滴吐出装置100は、液状材料111を保持するタンク101と、チューブ110と、チューブ110を介してタンク101から液状材料111が供給される吐出走査部102と、を備える。吐出走査部102は、複数の液滴吐出ヘッド114をキャリッジ105に搭載してなる液滴吐出手段103と、液滴吐出手段103の位置を制御する第1位置制御装置104(移動手段)と、後述する基体10Aを保持するステージ106と、ステージ106の位置を制御する第2位置制御装置108(移動手段)と、制御手段112とを備えている。タンク101と、液滴吐出手段103における複数の液滴吐出ヘッド114とは、チューブ110で連結されており、タンク101から複数の液滴吐出ヘッド114のそれぞれに液状材料111が圧縮空気によって供給される。
上述のように、液滴吐出手段103は、第1位置制御装置104によってX軸方向に移動させられる。一方、ステージ106は、第2位置制御装置108によってY軸方向に移動させられる。つまり、第1位置制御装置104および第2位置制御装置108によって、ステージ106に対する液滴吐出ヘッド114の相対位置が変わる。
制御手段112は、液状材料111を吐出すべき相対位置を表す吐出データを外部情報処理装置から受け取るように構成されている。制御手段112の詳細な構成および機能は、後述する。
図2は、液滴吐出手段103をステージ106側から観察した図である。図2に示すように、液滴吐出手段103は、それぞれほぼ同じ構造を有する複数の液滴吐出ヘッド114と、これらの液滴吐出ヘッド114を保持するキャリッジ105とを有している。本実施形態では、液滴吐出手段103に保持される液滴吐出ヘッド114の数は8個である。それぞれの液滴吐出ヘッド114は、後述する複数のノズル118が設けられた底面を有している。それぞれの液滴吐出ヘッド114のこの底面の形状は、2つの長辺と2つの短辺とを有する多角形である。液滴吐出手段103に保持された液滴吐出ヘッド114の底面はステージ106側を向いており、さらに、液滴吐出ヘッド114の長辺方向と短辺方向とは、それぞれX軸方向とY軸方向とに平行である。
図3は、液滴吐出ヘッド114の底面を示す。液滴吐出ヘッド114は、X軸方向に並んだ複数のノズル118を有する。これら複数のノズル118は、液滴吐出ヘッド114におけるX軸方向のノズルピッチHXPが約70μmとなるように配置されている。ここで、「液滴吐出ヘッド114におけるX軸方向のノズルピッチHXP」は、液滴吐出ヘッド114におけるノズル118のすべてをY軸方向に沿ってX軸上に射像して得られた複数のノズル像間のピッチに相当する。
したがって、液滴吐出ヘッド114のX軸方向のノズル線密度は、ノズル列116A(またはノズル列116B)のノズル線密度の2倍である。なお、本明細書において「X軸方向のノズル線密度」とは、複数のノズルをY軸方向に沿ってX軸上に射像して得られた複数のノズル像の単位長さ当たりの数に相当する。
本実施形態の液滴吐出手段103では、基体10AのX軸方向の寸法分の長さ全体をカバーするように液滴吐出ヘッド114を配置しているが、本発明における液滴吐出手段は、基体10AのX軸方向の寸法分の長さの一部をカバーするようなものでもよい。
制御手段112(図1)は、複数の振動子124のそれぞれに互いに独立に信号を与えるように構成されていてもよい。つまり、ノズル118から吐出される材料111の体積が、制御手段112からの信号に応じてノズル118毎に制御されてもよい。そのような場合には、ノズル118のそれぞれから吐出される材料111の体積は、0pl〜42pl(ピコリットル)の間で可変にしてもよい。また、制御手段112は、塗布走査の間に吐出動作を行うノズル118と、吐出動作を行わないノズル118と、を設定することもできる。
さらに、液滴吐出手段103は、図2に示す構成以外に、複数の液滴吐出ヘッド114がY軸方向に重ねて配置した構成としてもよい。その場合、液滴吐出手段103全体としてのX軸方向のノズルピッチ(ノズル線密度)をさらに短くすることができるので、より高精細に液滴を付与することができる。
次に、制御手段112の構成を説明する。図5に示すように、制御手段112は、入力バッファメモリ200と、記憶手段202と、処理部204と、走査駆動部206と、ヘッド駆動部208とを備えている。バッファメモリ200と処理部204とは相互に通信可能に接続されている。処理部204と記憶手段202とは、相互に通信可能に接続されている。処理部204と走査駆動部206とは相互に通信可能に接続されている。処理部204とヘッド駆動部208とは相互に通信可能に接続されている。また、走査駆動部206は、第1位置制御装置104および第2位置制御装置108と相互に通信可能に接続されている。同様にヘッド駆動部208は、複数の液滴吐出ヘッド114のそれぞれと相互に通信可能に接続されている。
次に制御手段112におけるヘッド駆動部208の構成と機能を説明する。
図6(a)に示すように、ヘッド駆動部208は、1つの駆動信号生成部203と、複数のアナログスイッチASと、を有する。図6(b)に示すように、駆動信号生成部203は駆動信号DSを生成する。駆動信号DSの電位は、基準電位Lに対して時間的に変化する。具体的には、駆動信号DSは、吐出周期EPで繰り返される複数の吐出波形Pを含む。ここで、吐出波形Pは、ノズル118から1つの液滴を吐出するために、対応する振動子124の一対の電極間に印加されるべき駆動電圧波形に対応する。
駆動信号DSは、アナログスイッチASのそれぞれの入力端子に供給される。アナログスイッチASのそれぞれは、吐出部127のそれぞれに対応して設けられている。つまり、アナログスイッチASの数と吐出部127の数(つまりノズル118の数)とは同じである。
以上の構成によって、液滴吐出装置100は、制御手段112に与えられた吐出データに応じて、液状材料111を基体10Aに付与する吐出走査を行う。
本発明の液滴付与方法は、上述したような液滴吐出装置100を用いて実施される。以下、図7ないし図10を参照しつつ、本発明の液滴付与方法の実施形態について説明する。
なお、以下の説明では、液晶表示装置に用いるカラーフィルタ基板を製造する場合を想定しているが、後述するように、本発明は、カラーフィルタ基板以外の各種の電気光学装置の製造に適用することができる。
並設された一組の区画18R、18G、18Bは、カラーフィルタ基板の一画素分に相当する。基体10A上には、多数組の区画18R、18G、18Bが行列状に並べて形成されている。すなわち、この基体10Aは、ストライプ配列のカラーフィルタ基板を製造するためのものである。
吐出走査においては、原則として、液滴吐出手段103が基体10A上を端から端まで相対的に通過するように両者をY軸方向に相対的に移動させる。
なお、以下の説明では、区画18Rについて液滴を付与する場合について代表して説明するが、区画18G、区画18Bにも同様に液滴を付与することができる。また、図面では一つの区画18Rのみを示すが、1回の吐出走査において液滴吐出ヘッド114の下を通過する全部の区画18Rについて同様に液滴が付与することができる。
また、本発明は、後発の液滴の各回ごとの総量を先発の液滴の総量より少なくすることを特徴とする。これにより、次のような利点がある。
これに対し、本発明では、後発の液滴を小さく(量を少なく)したことにより、後発の液滴が着弾したとき衝撃を弱くすることができるので、先に付着していた先発の液滴(液状材料111)が飛沫となって飛び跳ねるのが抑制され、仮に飛び跳ねた場合であっても隣の区画18G、18Bまで到達するのを有効に防止することができる。よって、上記のような混色の発生を有効に防止することができる。
これに対し、本発明と異なり、先発、後発の区別無しにすべての液滴の大きさを小さくしたとすると、混色は防止できるものの、必要な量の液状材料111を区画18Rに付与するのに要する液滴数が増加してしまい、生産効率が低下する。
本発明では、混色防止効果と生産効率向上効果とを高いレベルでバランスする観点からは、後発の液滴の各回ごとの総量を先発の液滴の総量の30〜70%とするのが好ましい。
図7および図8は、本発明の液滴付与方法の第1実施形態を説明するための図である。
図7および図8に示す第1実施形態では、先発の液滴51は、一つのノズル118から1滴吐出される。その後、同じノズル118から、後発の液滴を1滴ずつ4回吐出する。すなわち、符号52が1回目の後発の液滴、符号53が2回目、符号54が3回目、符号55が4回目である。図7に示すように、後発の液滴52、53、54、55の1滴の量は、先発の液滴51の1滴の量より少なくなるように調整される。
図示の例では、後発の液滴52、53、54、55の1滴の量は、互いに同じ量になっているが、互いに異なっていてもよく、各々の量が先発の液滴51より少なくなっていればよい。
ここで、「液滴が着弾してなるドットがつながるような間隔」とは、各々の液滴が区画18Rの底面に着弾してなるドットが他の液滴と合体することなく独立して存在したと仮定した場合にそれらがつながるような間隔のことを言う。
また、本発明では、区画18Rへの液状材料111を付与するのと、付与した液状材料111を乾燥装置で乾燥(プリベーク)するのとを繰り返し行って、色要素材料を積層形成するようにしてもよい。その場合、本発明では、乾燥後に区画18Rへ再度液状材料111の液滴を吐出する際、上述した先発の液滴、後発の液滴の関係は振り出しに戻って適用される。すなわち、乾燥後に区画18Rへ最初に吐出される液滴が先発の液滴となる。
図9に示す第2実施形態では、一つの区画18Rにつき二つのノズル118(以下、ノズル118a、118bと言う)から同時に1滴ずつ先発の液滴61a、61bを吐出する。その後、ノズル118a、118bから同時に1滴ずつ、後発の液滴を5回吐出する。すなわち、符号62a、62bが1回目の後発の液滴であり、符号63a、63bが2回目、符号64a、64bが3回目、符号65a、65bが4回目、符号66a、66bが5回目である。そして、後発の液滴62a、62b、63a、63b、64a、64b、65a、65b、66a、66bの1滴の量は、先発の液滴61a、61bの1滴の量より少なくなるように調整される。
このような第2実施形態の液滴付与方法によれば、前記第1実施形態と同様の効果が得られる。
図10は、本発明の液滴付与方法の第3実施形態を説明するための図である。以下、同図に基づいて本発明の液滴付与方法の第3実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
また、前述した実施形態と同様に、各回の液滴は、それらの液滴が着弾してなるドットがつながるような間隔で液滴を付与される。
このような第3実施形態の液滴付与方法によれば、前記第1実施形態と同様の効果が得られる。
次に、本発明をカラーフィルタ基板の製造に適用した例についてさらに詳細に説明する。
図11(a)および(b)に示す基体10Aは、後述する製造装置1(図12)による処理を経て、カラーフィルタ基板10となる基板である。基体10Aは、マトリクス状に配置された複数の区画18R、18G、18Bを有する。
まず、以下の手順にしたがって図11の基体10Aを作成する。まず、スパッタ法または蒸着法によって、支持基板12上に金属薄膜を形成する。その後、フォトリソグラフィー工程によってこの金属薄膜から格子状のブラックマトリクス14を形成する。ブラックマトリクス14の材料の例は、金属クロムや酸化クロムである。なお、支持基板12は、可視光に対して光透過性を有する基板、例えばガラス基板である。続いて、支持基板12およびブラックマトリクス14を覆うように、ネガ型の感光性樹脂組成物からなるレジスト層を塗布する。そして、そのレジスト層の上にマトリクスパターン形状に形成されたマスクフィルム密着させながら、このレジスト層を露光する。その後、レジスト層の未露光部分をエッチング処理で取り除くことで、バンク16が得られる。以上の工程によって、基体10Aが得られる。
次に、大気圧下の酸素プラズマ処理によって、基体10Aを親液化する。この処理によって、支持基板12と、ブラックマトリクス14と、バンク16と、で規定されたそれぞれの凹部(画素領域の一部)における支持基板12の表面と、ブラックマトリクス14の表面と、バンク16の表面と、が親液性を呈するようになる。さらに、その後、基体10Aに対して、4フッ化メタンを処理ガスとするプラズマ処理を行う。4フッ化メタンを用いたプラズマ処理によって、それぞれの凹部におけるバンク16の表面がフッ化処理(撥液性に処理)され、このことで、バンク16の表面が撥液性を呈するようになる。なお、4フッ化メタンを用いたプラズマ処理によって、先に親液性を与えられた支持基板12の表面およびブラックマトリクス14の表面は若干親液性を失うが、それでもこれら表面は親液性を維持する。このように、支持基板12と、ブラックマトリクス14と、バンク16と、によって規定された凹部の表面に所定の表面処理が施されることで、凹部の表面が区画18R、18G、18Bとなる。
次に搬送装置170は、基体10Aを液滴吐出装置100Cのステージ106に位置させる。そして、液滴吐出装置100Cは、フィルタ層111FR、111FG、111FB、およびバンク16を覆って保護膜20が形成されるように、液状の保護膜材料を吐出する。フィルタ層111FR、111FG、111FB、およびバンク16を覆う保護膜20が形成された後に、搬送装置170は基体10Aを乾燥装置150C内に位置させる。そして、乾燥装置150Cが保護膜20を完全に乾燥させた後に、硬化装置165が保護膜20を加熱して完全に硬化することで、基体10Aはカラーフィルタ基板10となる。
次に、本発明をエレクトロルミネッセンス表示装置の製造装置に適用した例を説明する。
図15(a)および(b)に示す基体30Aは、後述する製造装置2(図16)による処理によって、エレクトロルミネッセンス表示装置30となる基板である。基体30Aは、マトリクス状に配置された複数の区画38R、38G、38Bを有する。
製造装置2を用いたエレクトロルミネッセンス表示装置30の製造方法を説明する。まず、公知の製膜技術とパターニング技術とを用いて、図15に示す基体30Aを製造する。
その後、封止基板48と基体30Aとを、互いの周辺部で接着することで、図18(d)に示すエレクトロルミネッセンス表示装置30が得られる。なお、封止基板48と基体30Aとの間には不活性ガス49が封入されている。
エレクトロルミネッセンス表示装置30において、発光層211FR、211FG、211FBから発光した光は、画素電極36と、回路素子層34と、支持基板32と、を介して射出する。このように回路素子層34を介して光を射出するエレクトロルミネッセンス表示装置は、ボトムエミッション型の表示装置と呼ばれる。
前述したような方法で製造された液晶表示装置、エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマ表示装置、電子放出素子を備えた画像表示装置等の画像表示装置(電気光学装置)1000は、各種電子機器の表示部に用いることができる。
図19は、本発明の電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
このパーソナルコンピュータ1100においては、表示ユニット1106が画像表示装置1000を備えている。
この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206とともに、画像表示装置1000を表示部に備えている。
図21は、本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
ディジタルスチルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、画像表示装置1000が表示部に設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。
また、ケース1302の正面側(図示の構成では裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、回路基板1308のメモリに転送・格納される。
以上、本発明の液滴付与方法、液滴吐出装置、電気光学装置の製造方法および電子機器を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。液滴吐出装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
Claims (10)
- 色要素となるべき複数の区画が形成された基体と、液滴を吐出するノズルを有する液滴吐出手段とを相対的に移動させつつ、色要素形成用の液状材料を前記ノズルから液滴として吐出して前記区画へ付与する液滴付与方法であって、
前記区画に着弾した先発の液滴が乾かないうちに当該区画へさらに後発の液滴を少なくとも1回吐出するに際し、前記先発の液滴を複数の前記ノズルから吐出し、前記後発の液滴を前記複数のノズルよりも少ない数の前記ノズルから吐出し、かつ前記後発の液滴の各回ごとの総量を前記先発の液滴の総量より少なくすることを特徴とする液滴付与方法。 - 前記後発の液滴の1滴の量を前記先発の液滴の1滴の量と同じにする請求項1に記載の液滴付与方法。
- 前記先発の液滴を前記複数のノズルから同時に吐出する請求項1または2に記載の液滴付与方法。
- 前記後発の液滴の各回ごとの総量を前記先発の液滴の総量の30〜70%とする請求項1ないし3のいずれかに記載の液滴付与方法。
- 前記後発の液滴の飛行速度を前記先発の液滴の飛行速度より遅くする請求項1ないし4のいずれかに記載の液滴付与方法。
- 液滴の着弾位置が当該区画へ前回に吐出された液滴の着弾位置と異なるようにして液滴を吐出する請求項1ないし5のいずれかに記載の液滴付与方法。
- 液滴が着弾してなるドットが当該区画へ前回吐出された液滴が着弾してなるドットにつながるような間隔で液滴を吐出する請求項1ないし6のいずれかに記載の液滴付与方法。
- 液滴を吐出するノズルを有する液滴吐出手段と、
色要素となるべき複数の区画が形成された基体と、前記液滴吐出手段とを相対的に移動させる移動手段と、
前記液滴吐出手段および前記移動手段の作動を制御する制御手段とを備え、
前記液滴吐出手段と前記基体とを相対的に移動させつつ、色要素形成用の液状材料を前記ノズルから液滴として吐出して前記区画に付与する液滴吐出装置であって、
前記区画に着弾した先発の液滴が乾かないうちに当該区画へさらに後発の液滴を少なくとも1回吐出するに際し、前記先発の液滴を複数の前記ノズルから吐出し、前記後発の液滴を前記複数のノズルよりも少ない数の前記ノズルから吐出し、かつ前記後発の液滴の各回ごとの総量が前記先発の液滴の総量より少なくなるように液滴を吐出することを特徴とする液滴吐出装置。 - 請求項1ないし7のいずれかに記載の液滴付与方法を用いて基体上の複数の区画に色要素を形成して色要素付き基板を製造する工程を有することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
- 請求項9に記載の電気光学装置の製造方法により製造された電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
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