JP2010247037A

JP2010247037A - Droplet discharging method

Info

Publication number: JP2010247037A
Application number: JP2009097706A
Authority: JP
Inventors: Tomoki Kawase; 智己川瀬
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-04-14
Filing date: 2009-04-14
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2029-04-14
Also published as: JP5251694B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a droplet discharging method capable of easily performing discharge while improving discharge accuracy without making a large change for discharge control even when a discharge head is exchanged. <P>SOLUTION: The droplet discharge method is for discharging the droplets onto a substrate W from the nozzle of a droplet discharge head 5 having a nozzle column composed by arraying a plurality of nozzles at a prescribed pitch. A distance d between the substrate W and the nozzle is made triple or more and quintuple or less of a nozzle pitch in a column direction between a pair of nozzles to be in the shortest distance in the column direction in the nozzle column, and the droplets are discharged. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、液滴吐出ヘッドから基板上に液滴を吐出する、液滴の吐出方法に関する。 The present invention relates to a droplet discharge method for discharging droplets from a droplet discharge head onto a substrate.

従来、基板上にカラーフィルター等の機能性薄膜を形成する方法としては、スピンコート法やフレキソ印刷法が一般に用いられている。これに対して近年では、インク使用量削減や工程数削減に効果的であるとして、液滴吐出法が種々の薄膜形成に用いられるようになってきている。液滴吐出法を用いた薄膜の形成方法では、機能性材料（固形分）を溶媒（分散媒）に溶解又は分散させてなるインク（液状体）を液滴として基板上に吐出し、所望位置に配置した後、この配置したインクを乾燥してインク中の溶媒（分散媒）を除去することにより、機能性材料からなる薄膜を形成している。 Conventionally, spin coating methods and flexographic printing methods are generally used as methods for forming functional thin films such as color filters on a substrate. On the other hand, in recent years, the droplet discharge method has been used for various thin film formations because it is effective in reducing the amount of ink used and the number of processes. In a thin film formation method using a droplet discharge method, ink (liquid material) in which a functional material (solid content) is dissolved or dispersed in a solvent (dispersion medium) is discharged as droplets onto a substrate, and the desired position Then, the arranged ink is dried to remove the solvent (dispersion medium) in the ink, thereby forming a thin film made of a functional material.

ところで、工業的に形成するカラーフィルターや配線等の機能性薄膜は、近年では益々精細化、微細化する傾向にあり、したがって液滴吐出法でこれら機能性薄膜を形成するにあたっては、より高い吐出精度が要求されるようになってきている。
吐出精度を低下させる要因の一つとして、飛行曲がりが挙げられる。飛行曲がりは、ノズルから液滴を吐出した後、基板上に着弾するまでの間に、異物等の原因によって曲がってしまい、所望位置からずれて着弾してしまう現象である。 By the way, industrially formed functional thin films such as color filters and wirings tend to be finer and finer in recent years. Therefore, when forming these functional thin films by the droplet discharge method, higher discharge is required. There is a demand for accuracy.
One of the factors that lower the discharge accuracy is flight bending. Flying bend is a phenomenon in which, after ejecting a droplet from a nozzle and before landing on a substrate, it bends due to a foreign matter or the like, and deviates from a desired position.

このような飛行曲がりが起きると、インクを所望位置に配することができずにずれて配されてしまうことから、得られる機能性薄膜について高い位置精度や厚さ精度などが得られなくなってしまう。
そこで、従来では、カラーフィルターを製造する際に、材料液の着弾において要求される総合精度と予め測定された装置精度とから求められる材料液の着弾精度の要求値に基づいて、ノズルと被着弾面との間のギャップと実際の着弾位置のバラツキとの関係を示すギャップテーブルを予め形成しておき、これを参照することで適正な吐出が行えるギャップの範囲を定めるようにし、材料液の吐出精度を向上させるようにした制御技術が、提案されている（例えば、特許文献１参照）。 When such a flight bend occurs, the ink cannot be disposed at a desired position but is displaced, so that high positional accuracy and thickness accuracy cannot be obtained for the obtained functional thin film. .
Therefore, conventionally, when manufacturing a color filter, the nozzle and the landing landing are based on the required value of the landing accuracy of the material liquid obtained from the total accuracy required for landing of the material liquid and the device accuracy measured in advance. A gap table showing the relationship between the gap between the surface and the actual landing position variation is formed in advance, and by referring to this, the range of the gap that can be discharged properly is determined, and the material liquid is discharged. A control technique for improving the accuracy has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開２０００−２７５４２４号公報JP 2000-275424 A

しかしながら、前記の技術では、ノズルと被着弾面との間のギャップと実際の着弾位置のバラツキとの関係を示すギャップテーブルを予め形成しておき、これを備える必要があるため、吐出制御が複雑であり、特に吐出ヘッドを交換した場合などでは、前記ギャップテーブルも交換する必要があるなど、吐出制御も大きく変更する必要がある。 However, in the above technique, it is necessary to form a gap table that shows the relationship between the gap between the nozzle and the landing surface and the variation in the actual landing position in advance, and it is necessary to provide this, so that the discharge control is complicated. In particular, when the ejection head is replaced, it is necessary to greatly change the ejection control, such as the need to replace the gap table.

本発明は前記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、吐出精度をより良好にし、しかも吐出ヘッドが交換された際にも、吐出制御について大きな変更を行うことなく、容易に吐出を行うことができる液滴の吐出方法を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to make the discharge accuracy better, and even when the discharge head is replaced, without greatly changing the discharge control, An object of the present invention is to provide a droplet discharging method that can be easily discharged.

本発明の液滴の吐出方法では、複数のノズルが所定ピッチで配列されてなるノズル列を有した液滴吐出ヘッドの前記ノズルから、基板上に液滴を吐出するに際して、
前記基板と前記ノズルとの間の距離を、前記複数のノズルの、前記ノズル列における列方向での最短距離となる一対のノズル間の、前記列方向でのノズルピッチの、３倍以上でかつ５倍以下にして、液滴を吐出することを特徴としている。 In the droplet discharge method of the present invention, when discharging droplets onto the substrate from the nozzle of the droplet discharge head having a nozzle row in which a plurality of nozzles are arranged at a predetermined pitch,
The distance between the substrate and the nozzle is not less than three times the nozzle pitch in the row direction between a pair of nozzles that is the shortest distance in the row direction of the plurality of nozzles, and It is characterized in that the liquid droplets are discharged 5 times or less.

より高い吐出精度が求められる場合には、当然ながらより高い精度の吐出ヘッドが用いられる。精度の高い吐出ヘッドは、一般にはノズルピッチが小さくなる傾向にある。ノズルピッチの小さいヘッドは、ノズル径が小さくなるため、吐出する液滴の容量が小さくなり、したがって吐出された液滴が異物等の影響を受けにくくなる分、飛行曲がりが少なくなるからである。
また、吐出精度を高めるべく、特に飛行曲がりを少なくするためには、基板とノズルとの間の距離を狭めるのが有効であると考えられる。しかし、基板とノズルとの間の距離を狭めすぎると、例えばゴミ等の異物が基板上にある場合に、基板と吐出ヘッドとの間に異物を挟んでしまい、吐出ヘッドと基板との間の相対移動によって異物を引きずってしまうなどの不都合を生じるおそれがある。 Of course, when higher discharge accuracy is required, a discharge head with higher accuracy is used. A discharge head with high accuracy generally tends to have a small nozzle pitch. This is because a head having a small nozzle pitch has a small nozzle diameter, so that the volume of liquid droplets to be ejected is small. Therefore, the amount of ejected liquid droplets is less affected by foreign matter and the like, and thus the flight curve is reduced.
In order to increase the discharge accuracy, it is considered effective to reduce the distance between the substrate and the nozzle, particularly in order to reduce the flight curve. However, if the distance between the substrate and the nozzle is too narrow, for example, when foreign matter such as dust is present on the substrate, the foreign matter is sandwiched between the substrate and the ejection head, and the gap between the ejection head and the substrate is reduced. There is a possibility that inconveniences such as dragging of foreign substances due to relative movement may occur.

そこで、この液滴の吐出方法によれば、基板とノズルとの間の距離をノズルピッチの３倍以上にしたので、例えばゴミ等の異物が基板上にある場合にも、基板と吐出ヘッドとの間に異物を挟んでしまうといった不都合が防止される。また、基板とノズルとの間の距離をノズルピッチの５倍以下にしたので、吐出した液滴の飛行曲がりも抑えてこれを小さくすることができる。
すなわち、ノズルピッチが小さく、したがって精度が高いヘッドの場合には、これに対応して基板とノズルとの間の距離を狭め、飛行曲がりをより一層抑えるようにしている。一方、ノズルピッチが大きく、したがって精度が比較的低くてもよいヘッドの場合には、基板とノズルとの間の距離を比較的大きくし、ある程度の飛行曲がりを許容するようにしている。このように、吐出ヘッドのノズルピッチに基づいて、基板とノズルとの間の距離を決定するので、例えば吐出ヘッドを交換した際にも、吐出制御について大きな変更を行うことなく、単に吐出ヘッド毎に決まっているノズルピッチに基づいて基板とノズルとの間の距離を決定するだけで、良好な吐出精度が得られるようになる。 Therefore, according to this droplet discharge method, the distance between the substrate and the nozzle is set to three times or more the nozzle pitch, so that even when foreign matter such as dust is present on the substrate, the substrate and the discharge head Inconveniences such as foreign matter being sandwiched between them are prevented. In addition, since the distance between the substrate and the nozzle is set to be 5 times or less of the nozzle pitch, it is possible to reduce the flying bend of the ejected droplets and to reduce this.
That is, in the case of a head having a small nozzle pitch and thus high accuracy, the distance between the substrate and the nozzle is correspondingly reduced to further suppress the flight bend. On the other hand, in the case of a head in which the nozzle pitch is large and therefore the accuracy may be relatively low, the distance between the substrate and the nozzle is relatively large so as to allow a certain degree of flight bending. As described above, since the distance between the substrate and the nozzle is determined based on the nozzle pitch of the ejection head, for example, even when the ejection head is replaced, each ejection head is simply changed without greatly changing the ejection control. Good discharge accuracy can be obtained simply by determining the distance between the substrate and the nozzle based on the determined nozzle pitch.

また、前記の液滴の吐出方法では、前記基板と前記ノズルとの間の距離を、前記列方向でのノズルピッチの、３倍以上でかつ４倍以下にして、液滴を吐出するのが好ましい。
このようにすれば、特に基板とノズルとの間の距離をノズルピッチの４倍以下にしたので、吐出した液滴の飛行曲がりも抑えてこれをより小さくすることができる。 In the droplet discharge method, the distance between the substrate and the nozzle is set to be 3 to 4 times the nozzle pitch in the column direction, and the droplet is discharged. preferable.
In this way, since the distance between the substrate and the nozzle is set to be not more than four times the nozzle pitch, it is possible to further reduce the flying bend of the ejected droplets and to make it smaller.

また、前記の液滴の吐出方法では、前記液滴吐出ヘッドには前記ノズル列が２列形成されてなり、前記２列のノズル列は、各ノズルが千鳥状に配置されるように形成されていてもよい。
このようにすれば、２列のノズル列における各ノズルを千鳥状に配置しているので、ノズル列における列方向での最短距離となる一対のノズル間の実際の距離を、ノズル列における列方向でのノズルピッチよりも大きくすることができる。したがって、隣り合うノズルに影響される度合いが低くなる分、ノズル径を大きくすることができるなど、吐出ヘッドについての設計的な自由度が大きくなる。 In the droplet discharge method, the droplet discharge head is formed with two nozzle rows, and the two nozzle rows are formed so that the nozzles are arranged in a staggered manner. It may be.
In this way, since the nozzles in the two nozzle rows are arranged in a staggered manner, the actual distance between the pair of nozzles, which is the shortest distance in the row direction in the nozzle row, is determined in the row direction in the nozzle row. The nozzle pitch can be made larger. Accordingly, the degree of freedom in design of the ejection head is increased, for example, the nozzle diameter can be increased as the degree of influence of adjacent nozzles decreases.

本発明に係る液滴吐出装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the droplet discharge apparatus which concerns on this invention. （ａ）は液滴吐出ヘッドの要部斜視図、（ｂ）は要部側断面図である。(A) is a principal part perspective view of a droplet discharge head, (b) is a principal part sectional side view. （ａ）〜（ｃ）はノズルの配置を示す液滴吐出ヘッドの底面図である。(A)-(c) is a bottom view of the droplet discharge head which shows arrangement | positioning of a nozzle. 基板上への液滴の吐出を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating discharge of the droplet on a board | substrate.

以下、本発明を詳しく説明する。
まず、本発明の吐出方法に用いられる液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドについて、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
図１は、本発明の吐出方法を実施するのに用いられる液滴吐出装置の一例を示す概略構成図であって、図１中符号１は液滴吐出装置である。 The present invention will be described in detail below.
First, a droplet discharge device and a droplet discharge head used in the discharge method of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing used for the following description, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a droplet discharge device used for carrying out the discharge method of the present invention. Reference numeral 1 in FIG. 1 denotes a droplet discharge device.

液滴吐出装置１は、固形分として機能性材料を含有し、これを溶媒に溶解し、あるいは分散媒に分散させてなるインク（液状体）を基板Ｗ上に吐出し、機能性材料からなる薄膜、すなわち機能性薄膜を形成するものである。なお、本実施形態では、機能性材料としてカラーフィルター材料を用い、したがって機能性薄膜としてカラーフィルターを形成するものとする。また、このようなカラーフィルターは、例えば液晶表示装置や有機ＥＬ装置において好適に用いられるものとされ、したがってガラス基板等の透明基板に形成されるものとする。 The droplet discharge device 1 contains a functional material as a solid content, and discharges ink (liquid material), which is dissolved in a solvent or dispersed in a dispersion medium, onto the substrate W, and is made of a functional material. A thin film, that is, a functional thin film is formed. In the present embodiment, a color filter material is used as the functional material, and accordingly, a color filter is formed as the functional thin film. Further, such a color filter is preferably used in, for example, a liquid crystal display device or an organic EL device, and is therefore formed on a transparent substrate such as a glass substrate.

この液滴吐出装置１は、ベース２と、ベース２上に設けられて基板Ｗを保持する基板ステージ３と、ベース２と基板ステージ３との間に設けられて、基板ステージ３を移動可能に支持する第１移動装置４と、基板ステージ３に保持された基板Ｗに対してインクを吐出する液滴吐出ヘッド５と、液体吐出ヘッド５を移動可能に保持する第２移動装置６と、液滴吐出ヘッド５の液滴の吐出動作を制御する制御装置７と、を備えて構成されている。また、この液滴吐出装置１においては、前記第１移動装置４及び第２移動装置６による基板Ｗと液滴吐出ヘッド５との間の相対的な移動も、制御装置７によって制御されるようになっている。 The droplet discharge device 1 is provided between a base 2, a substrate stage 3 provided on the base 2 and holding the substrate W, and between the base 2 and the substrate stage 3, so that the substrate stage 3 can be moved. A first moving device 4 to be supported, a droplet discharging head 5 that discharges ink to a substrate W held on the substrate stage 3, a second moving device 6 that holds the liquid discharging head 5 movably, and a liquid And a control device 7 for controlling the droplet discharge operation of the droplet discharge head 5. In the droplet discharge device 1, the relative movement between the substrate W and the droplet discharge head 5 by the first moving device 4 and the second moving device 6 is also controlled by the control device 7. It has become.

第１移動装置４は、例えばリニアモーター（図示せず）を有したもので、ガイドレール８、８と、このガイドレール８、８に沿って移動可能に設けられたスライダー９と、を備えて構成されたものである。このような構成によって第１移動装置４は、リニアモーターにより、ガイドレール８に沿ってスライダー９をＹ方向に沿って移動させ、これにより、基板ステージ３に保持された基板ＷのＹ方向での位置決めを行うようになっている。
基板ステージ３は、基板Ｗを保持し、所定の位置に位置決めするものである。この基板ステージ３には、吸着保持装置（図示せず）が設けられたおり、吸着保持装置が作動することにより、基板ステージ３の孔３Ａを通して基板Ｗを基板ステージ３上に吸着し、保持するようになっている。 The first moving device 4 includes, for example, a linear motor (not shown), and includes guide rails 8 and 8 and a slider 9 provided to be movable along the guide rails 8 and 8. It is configured. With such a configuration, the first moving device 4 moves the slider 9 along the guide rail 8 along the Y direction by the linear motor, and thereby the substrate W held on the substrate stage 3 in the Y direction. Positioning is performed.
The substrate stage 3 holds the substrate W and positions it at a predetermined position. The substrate stage 3 is provided with a suction holding device (not shown). When the suction holding device is operated, the substrate W is sucked and held on the substrate stage 3 through the holes 3A of the substrate stage 3. It is like that.

スライダー９には、Ｚ軸回り（θＺ）用のモーター１０が設けられている。このモーター１０は、例えばダイレクトドライブモーターであり、モーター１０のロータは基板ステージ３に固定されている。これにより、モーター１０に通電することでロータと基板ステージ３とをθＺ方向に回転させ、基板ステージ３をインデックス（回転割り出し）することができる。すなわち、第１移動装置４は、基板ステージ３をＹ方向及びθＺ方向に移動させることができるように構成されている。 The slider 9 is provided with a motor 10 for rotating around the Z axis (θZ). The motor 10 is a direct drive motor, for example, and the rotor of the motor 10 is fixed to the substrate stage 3. Thus, by energizing the motor 10, the rotor and the substrate stage 3 can be rotated in the θZ direction, and the substrate stage 3 can be indexed (rotation indexed). That is, the first moving device 4 is configured to move the substrate stage 3 in the Y direction and the θZ direction.

第２移動装置６は、支柱１１、１１によってベース２に設けられたもので、ベース２の後部２Ａ側に形成されたものである。この第２移動装置６には、リニアモーター（図示せず）が設けられており、支柱１１、１１に取り付けられたコラム１２と、このコラム１２に設けられたガイドレール１３と、ガイドレール１３に沿ってＸ方向に移動可能に支持されているキャリッジ１４と、を備えて構成されたものである。キャリッジ１４は、ガイドレール１３に沿ってＸ方向に移動し、これによってＸ方向に位置決め可能になっている。 The second moving device 6 is provided on the base 2 by the support columns 11 and 11 and is formed on the rear portion 2 </ b> A side of the base 2. The second moving device 6 is provided with a linear motor (not shown), a column 12 attached to the columns 11, 11, a guide rail 13 provided on the column 12, and a guide rail 13. And a carriage 14 supported so as to be movable in the X direction along. The carriage 14 moves in the X direction along the guide rail 13 and can be positioned in the X direction.

キャリッジ１４には、液体吐出ヘッド５が取り付けられている。この液体吐出ヘッド５には、揺動位置決め装置としてのモーター６２，６４，６７，６８が設けられており、これによって液体吐出ヘッド５は、揺動可能になっている。例えば、モーター６２を作動することにより、液体吐出ヘッド５はＺ軸に沿って上下動し、Ｚ軸上において位置決めが可能になっている。ここで、このＺ軸はＸ軸とＹ軸に対して各々直交する方向（上下方向）である。 A liquid discharge head 5 is attached to the carriage 14. The liquid discharge head 5 is provided with motors 62, 64, 67, and 68 as swing positioning devices, so that the liquid discharge head 5 can swing. For example, by operating the motor 62, the liquid ejection head 5 moves up and down along the Z axis, and positioning on the Z axis is possible. Here, the Z axis is a direction (vertical direction) orthogonal to the X axis and the Y axis.

また、モーター６４を作動すると、液体吐出ヘッド５はＹ軸回りのβ方向に沿って揺動し、モーター６７を作動すると、液体吐出ヘッド５はＸ軸回りのγ方向に揺動し、さらにモーター６８を作動すると、液体吐出ヘッド５はＺ軸回りのα方向に揺動するようになっている。そして、このように揺動することにより、液体吐出ヘッド５はα方向、β方向、γ方向のいずれにおいても、位置決めが可能になっている。すなわち、第２移動装置６は、液体吐出ヘッド５をＸ方向及びＺ方向に移動可能に保持するとともに、この液体吐出ヘッド５をθＸ方向、θＹ方向、θＺ方向にも移動可能に保持したものとなっている。 Further, when the motor 64 is operated, the liquid discharge head 5 swings along the β direction around the Y axis, and when the motor 67 is operated, the liquid discharge head 5 swings along the γ direction around the X axis. When 68 is operated, the liquid discharge head 5 swings in the α direction around the Z axis. By swinging in this way, the liquid discharge head 5 can be positioned in any of the α direction, β direction, and γ direction. That is, the second moving device 6 holds the liquid discharge head 5 so as to be movable in the X direction and the Z direction, and holds the liquid discharge head 5 so as to be movable in the θX direction, the θY direction, and the θZ direction. It has become.

また、液滴吐出ヘッド５は、その部分斜視図である図２（ａ）に示すように、インクタンク（図示せず）に接続するチューブ（図示せず）に連結される材料供給孔２０ａが設けられた振動板２０と、ノズルＮが設けられたノズルプレート２１と、振動板２０とノズルプレート２１との間に設けられたリザーバー（液溜まり）２２と、複数の隔壁２３と、複数のキャビティー（液室）２４とを備えて構成されている。ノズルプレート２１の表面（底面）は、複数のノズルＮを形成したノズル面２１ａとなっている。振動板２０上には、各ノズルＮに対応して圧電素子（駆動素子）ＰＺが配置されている。圧電素子ＰＺは、例えばピエゾ素子からなっている。 Further, as shown in FIG. 2A, which is a partial perspective view, the droplet discharge head 5 has a material supply hole 20a connected to a tube (not shown) connected to an ink tank (not shown). The provided vibration plate 20, the nozzle plate 21 provided with the nozzle N, the reservoir (liquid reservoir) 22 provided between the vibration plate 20 and the nozzle plate 21, a plurality of partition walls 23, and a plurality of molds And a tee (liquid chamber) 24. The surface (bottom surface) of the nozzle plate 21 is a nozzle surface 21 a on which a plurality of nozzles N are formed. On the vibration plate 20, piezoelectric elements (drive elements) PZ are arranged corresponding to the respective nozzles N. The piezoelectric element PZ is made of a piezo element, for example.

リザーバー２２には、材料供給孔２０ａを介してインクタンクから供給されるインクが充填されるようになっている。キャビティー２４は、振動板２０と、ノズルプレート２１と、１対の隔壁２３とによって囲まれるようにして形成されおり、各ノズルＮに対して１対１に対応して設けられている。また、各キャビティー２４には、一対の隔壁２３の間に設けられた供給口２４ａを介して、リザーバー２２からインクが導入されるようになっている。 The reservoir 22 is filled with ink supplied from the ink tank through the material supply hole 20a. The cavities 24 are formed so as to be surrounded by the diaphragm 20, the nozzle plate 21, and the pair of partition walls 23, and are provided in a one-to-one correspondence with the nozzles N. In addition, ink is introduced into each cavity 24 from the reservoir 22 through a supply port 24 a provided between the pair of partition walls 23.

前記圧電素子ＰＺは、液滴吐出ヘッド９の１ノズル分の部分断面図である図２（ｂ）に示すように、圧電材料２５を一対の電極２６で挟持したもので、一対の電極２６に駆動信号が印加されることにより、圧電材料２５が収縮するように構成されたものである。したがって、このような圧電素子ＰＺが配置されている振動板２０は、圧電素子ＰＺと一体になって同時に外側（キャビティー２４の反対側）へ撓曲するようになっており、これによってキャビティー２４の容積が増大するようになっている。 The piezoelectric element PZ includes a piezoelectric material 25 sandwiched between a pair of electrodes 26 as shown in FIG. 2B, which is a partial cross-sectional view of one nozzle of the droplet discharge head 9. The piezoelectric material 25 is configured to contract when a drive signal is applied. Therefore, the diaphragm 20 on which such a piezoelectric element PZ is disposed is integrally bent with the piezoelectric element PZ and bends outward (opposite the cavity 24) at the same time. The volume of 24 is increased.

よって、キャビティー２４内に増大した容積分に相当するインクが、液溜まり２２から供給口２４ａを介して流入する。また、このような状態から圧電素子ＰＺへの駆動信号の印加が停止すると、圧電素子ＰＺと振動板２０とは共に元の形状に戻り、キャビティー２４も元の容積に戻る。これにより、キャビティー２４内のインクの圧力が上昇し、ノズルＮから基板Ｗに向けてインクの液滴Ｌが吐出されるようになっている。 Therefore, ink corresponding to the increased volume in the cavity 24 flows from the liquid reservoir 22 through the supply port 24a. Further, when the application of the drive signal to the piezoelectric element PZ is stopped from such a state, both the piezoelectric element PZ and the diaphragm 20 return to the original shape, and the cavity 24 also returns to the original volume. As a result, the pressure of the ink in the cavity 24 increases, and the ink droplet L is ejected from the nozzle N toward the substrate W.

ここで、液滴吐出ヘッド５は、その底面図である図３（ａ）に示すように、複数（本例では１８０個）のノズルＮをＹ方向と直交するＸ方向に等間隔で配列して、ノズル列ＮＡを形成している。そして、このノズル列ＮＡをＹ方向に２列配列し、ノズル列ＮＡ１、ＮＡ２としており、これによって合計３６０個のノズルＮを形成している。また、本例では、前記２列のノズル列ＮＡ１、ＮＡ２を、各ノズルＮが千鳥状に配置されるように、同一列内における隣り合うノズル間のピッチ（列内ノズルピッチＬＰ）を、二つの列間で半ピッチ（ＬＰ／２）ずらしている。 Here, as shown in FIG. 3A which is a bottom view of the droplet discharge head 5, a plurality (180 in this example) of nozzles N are arranged at equal intervals in the X direction orthogonal to the Y direction. Thus, the nozzle row NA is formed. Then, two nozzle rows NA are arranged in the Y direction to form nozzle rows NA1 and NA2, thereby forming a total of 360 nozzles N. Further, in this example, the two nozzle rows NA1 and NA2 are arranged so that the pitch between adjacent nozzles in the same row (in-row nozzle pitch LP) is set so that the nozzles N are arranged in a staggered manner. There is a half-pitch (LP / 2) shift between the two rows.

このような構成からなる液滴吐出ヘッド５において、本発明におけるノズルピッチＰ、すなわちノズル列ＮＡにおける列方向（本実施形態ではＸ方向）での最短距離となる一対のノズルＮ、Ｎ間の、前記列方向（Ｘ方向）でのノズルピッチＰは、図３（ａ）に示すように、ノズル列ＮＡ１におけるノズルＮ１と、これにＸ方向で最も近い位置にあるノズル列ＮＡ２におけるノズルＮ２と、の間のピッチとなり、前記列内ノズルピッチＬＰの（１／２）となる。 In the droplet discharge head 5 having such a configuration, the nozzle pitch P in the present invention, that is, between the pair of nozzles N, N that is the shortest distance in the row direction (X direction in the present embodiment) in the nozzle row NA, As shown in FIG. 3A, the nozzle pitch P in the row direction (X direction) is the nozzle N1 in the nozzle row NA1, and the nozzle N2 in the nozzle row NA2 that is closest to the X direction in the nozzle row NA. Between the nozzle pitches LP in the row (1/2).

なお、図３（ｂ）に示すように、ノズル列ＮＡが一つしかない場合には、当然ながらノズルピッチＰは、その列方向、すなわちＸ方向において隣り合う一対のノズルＮ、Ｎ間のピッチ（列内ノズルピッチＬＰ）となる。
さらに、図３（ｃ）に示すように、ノズル列ＮＡがＹ方向に三つあり、これら各ノズル列ＮＡ１、ＮＡ２、ＮＡ３が、同一列内における隣り合うノズル間のピッチ（列内ノズルピッチＬＰ）を、三つの列間で（１／３）ピッチ（ＬＰ／３）ずつずらされている場合には、本発明におけるノズルピッチＰは、図３（ｃ）に示すように、例えばノズル列ＮＡ１におけるノズルＮ１と、これにＸ方向で最も近い位置にあるノズル列ＮＡ２におけるノズルＮ２と、の間のピッチとなり、前記列内ノズルピッチＬＰの（１／３）となる。 As shown in FIG. 3B, when there is only one nozzle row NA, the nozzle pitch P is naturally the pitch between a pair of nozzles N and N adjacent in the row direction, that is, the X direction. (In-row nozzle pitch LP).
Furthermore, as shown in FIG. 3C, there are three nozzle rows NA in the Y direction, and each of these nozzle rows NA1, NA2, NA3 has a pitch between adjacent nozzles in the same row (in-row nozzle pitch LP ) Is shifted by (1/3) pitch (LP / 3) between the three rows, the nozzle pitch P in the present invention is, for example, the nozzle row NA1 as shown in FIG. And the nozzle N2 in the nozzle row NA2 that is closest to the X direction in the nozzle direction NA, which is (1/3) of the nozzle pitch LP in the row.

また、このような構成からなる液滴吐出ヘッド５には、図１において図示を省略しているものの、チューブを介してカラーフィルター用のインクを貯留したタンクが接続されている。これによって液滴吐出ヘッド５は、タンクからカラーフィルター用のインクが供給されることにより、その吐出が可能になっている。 Further, although not shown in FIG. 1, a tank for storing color filter ink is connected to the droplet discharge head 5 having such a configuration through a tube. As a result, the droplet discharge head 5 can discharge the ink by supplying color filter ink from the tank.

このような構成からなる液滴吐出ヘッド５を備えた液滴吐出装置１により、基板Ｗに対してインクを吐出してカラーフィルターを形成するには、まず、使用する基板Ｗの厚さを確認しておくとともに、使用する液滴吐出ヘッド５の、前記のノズルピッチＰを確認しておく。そして、図１に示した基板ステージ３の上面と液滴吐出ヘッド５の底面（ノズルＮの形成面）との間の距離から前記基板Ｗの厚さを引いた距離、すなわち液滴吐出ヘッド５の底面と基板Ｗの上面との間の距離を所定範囲内にするべく、前記モーター６２を作動させ、液体吐出ヘッド５をＺ軸に沿って上下動させる。 In order to form a color filter by ejecting ink to the substrate W by the droplet ejection device 1 having the droplet ejection head 5 having such a configuration, first, the thickness of the substrate W to be used is confirmed. In addition, the nozzle pitch P of the droplet discharge head 5 to be used is confirmed. Then, a distance obtained by subtracting the thickness of the substrate W from the distance between the upper surface of the substrate stage 3 and the bottom surface (formation surface of the nozzle N) of the droplet discharge head 5 shown in FIG. 1, that is, the droplet discharge head 5. The motor 62 is operated to move the liquid ejection head 5 up and down along the Z axis so that the distance between the bottom surface of the substrate W and the top surface of the substrate W is within a predetermined range.

すなわち、図４に示すように基板ＷとノズルＮとの間の距離、つまりノズルＮの形成面である図２（ｂ）に示したノズルプレート２１のノズル面２１ａと、基板Ｗの上面との間の距離（ワーキングディスタンス）ｄが、前記のノズルピッチＰの、３倍以上でかつ５倍以下の範囲内になるように、液体吐出ヘッド５の高さを設定する。例えば、図３（ａ）に示したノズルピッチＰが７０．５μｍである場合には、２１１．５μｍ以上（ノズルピッチＰの３倍以上）、３５２．５μｍ以下（ノズルピッチＰの５倍以下）とするのが好ましく、特に２８２．０μｍ以下（ノズルピッチＰの４倍以下）とするのがより好ましい。 That is, as shown in FIG. 4, the distance between the substrate W and the nozzle N, that is, the nozzle surface 21a of the nozzle plate 21 shown in FIG. The height of the liquid discharge head 5 is set so that the distance (working distance) d is in the range of 3 to 5 times the nozzle pitch P. For example, when the nozzle pitch P shown in FIG. 3A is 70.5 μm, it is 211.5 μm or more (3 times or more of the nozzle pitch P), 352.5 μm or less (5 times or less of the nozzle pitch P). In particular, it is more preferably 282.0 μm or less (four times or less of the nozzle pitch P).

一般に、精度の高い液滴吐出ヘッドはノズルピッチＰ（ＬＰ）が小さくなる傾向にある。ノズルピッチＰ（ＬＰ）の小さいヘッドは、ノズル径が小さくなるため、吐出する液滴の容量が小さくなり、したがって吐出された液滴が異物等の影響を受けにくくなる分、飛行曲がりが少なくなるからである。
また、吐出精度を高めるべく、特に飛行曲がりを少なくするためには、基板ＷとノズルＮとの間の距離ワーキングディスタンス）ｄを狭めるのが有効であると考えられる。しかし、基板ＷとノズルＮとの間の距離ｄを狭めすぎると、例えばゴミ等の異物が基板Ｗ上にある場合に、基板Ｗと吐出ヘッド５との間に異物を挟んでしまい、吐出ヘッド５と基板Ｗとの間の相対移動によって異物を引きずってしまい、極端な場合、基板Ｗを損傷してしまう場合がある。 In general, a highly accurate droplet discharge head tends to have a small nozzle pitch P (LP). A head having a small nozzle pitch P (LP) has a small nozzle diameter, so the volume of the ejected droplets is small, and thus the ejected droplets are less susceptible to foreign matter and the like, and the flight curve is reduced. Because.
Further, in order to increase the discharge accuracy, it is considered effective to reduce the distance working distance (d) between the substrate W and the nozzle N, in particular, in order to reduce the flight curve. However, if the distance d between the substrate W and the nozzle N is too small, for example, when foreign matter such as dust is present on the substrate W, the foreign matter is sandwiched between the substrate W and the ejection head 5, and the ejection head. The relative movement between the substrate 5 and the substrate W drags foreign matter, and in an extreme case, the substrate W may be damaged.

そこで、本実施形態では、前記したように基板ＷとノズルＮとの間の距離（ワーキングディスタンス）ｄを、ノズルピッチＰの３倍以上でかつ５倍以下の範囲内にしている。ワーキングディスタンスｄをノズルピッチＰの３倍以上にしたので、例えばゴミ等の異物が基板上にある場合にも、基板Ｗと吐出ヘッド５との間に異物を挟んでしまうといったことを防止することができる。また、特に基板Ｗの微小な曲がりや上面の微小な凹凸などに対しても、十分に大きくなることから、やはり異物があった場合にも、これの影響を受けることがない。一方、ワーキングディスタンスｄをノズルピッチＰの５倍以下にしたので、吐出した液滴の飛行曲がりも抑えてこれを小さくすることができる。特に、ワーキングディスタンスｄをノズルピッチＰの４倍以下にすれば、吐出した液滴の飛行曲がりをより一層小さくすることができる。 Therefore, in the present embodiment, as described above, the distance (working distance) d between the substrate W and the nozzle N is set in the range of 3 to 5 times the nozzle pitch P. Since the working distance d is set to 3 times or more of the nozzle pitch P, it is possible to prevent foreign matter from being caught between the substrate W and the ejection head 5 even when foreign matter such as dust is present on the substrate. Can do. In particular, even a minute bend of the substrate W or a minute unevenness on the upper surface becomes sufficiently large, so that even if there is a foreign substance, it is not affected by this. On the other hand, since the working distance d is set to be 5 times or less of the nozzle pitch P, it is possible to suppress the flying bend of the ejected droplets and to reduce this. In particular, if the working distance d is 4 times or less than the nozzle pitch P, the flight curve of the discharged droplets can be further reduced.

すなわち、ノズルピッチＰが小さく、したがって精度が高い吐出ヘッド５の場合には、これに対応してワーキングディスタンスｄを狭め、飛行曲がりをより一層抑えるようにしている。一方、ノズルピッチＰが大きく、したがって精度が比較的低くてもよい吐出ヘッド５の場合には、ワーキングディスタンスｄを比較的大きくし、ある程度の飛行曲がりを許容するようにしている。 In other words, in the case of the discharge head 5 having a small nozzle pitch P and thus high accuracy, the working distance d is narrowed correspondingly, and the flight bend is further suppressed. On the other hand, in the case of the ejection head 5 in which the nozzle pitch P is large and therefore the accuracy may be relatively low, the working distance d is relatively large to allow a certain degree of flight bending.

このように、吐出ヘッド５のノズルピッチＰに基づいて、基板とノズルとの間の距離（ワーキングディスタンス）ｄを決定し、この決定した距離（ワーキングディスタンス）ｄに調整した状態で、液滴の吐出を行うので、例えば液滴吐出ヘッド５を交換した際にも、吐出制御について大きな変更を行うことなく、単に液滴吐出ヘッド５毎に決まっているノズルピッチＰに基づいてワーキングディスタンスｄを決定し、液滴吐出ヘッド５（あるいは基板Ｗ）の高さを調整するだけで、良好な吐出精度を得ることができる。 As described above, the distance (working distance) d between the substrate and the nozzles is determined based on the nozzle pitch P of the ejection head 5, and the droplets are adjusted in a state adjusted to the determined distance (working distance) d. Since the ejection is performed, for example, even when the droplet ejection head 5 is replaced, the working distance d is determined based on the nozzle pitch P determined for each droplet ejection head 5 without greatly changing the ejection control. Then, only by adjusting the height of the droplet discharge head 5 (or the substrate W), good discharge accuracy can be obtained.

また、液滴吐出ヘッド５として、図３（ａ）に示したように各ノズルＮが千鳥状に配置されたものを用いているので、ノズル列ＮＡにおける列方向での最短距離となる一対のノズルＮ１、Ｎ２間の実際の距離ＲＰを、ノズル列における列方向でのノズルピッチＰよりも大きくすることができる。したがって、隣り合うノズルＮに影響される度合いが低くなる分、ノズル径を大きくすることができるなど、液滴吐出ヘッド５についての設計的な自由度を大きくすることができる。 Further, as the droplet discharge head 5, as shown in FIG. 3A, a nozzle in which the nozzles N are arranged in a staggered manner is used, and therefore a pair of distances that are the shortest distance in the row direction in the nozzle row NA. The actual distance RP between the nozzles N1 and N2 can be made larger than the nozzle pitch P in the row direction in the nozzle row. Therefore, the degree of freedom in design of the droplet discharge head 5 can be increased, for example, the nozzle diameter can be increased as much as the degree of influence by the adjacent nozzles N decreases.

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、前記実施形態では、図３（ａ）に示したノズルピッチＰの液滴吐出ヘッド５を用いたが、図３（ｂ）や図３（ｃ）に示した液滴吐出ヘッド５を用いることもできるのはもちろんである。
また、前記実施形態では本発明の吐出方法をカラーフィルターの形成に適用したが、例えば有機ＥＬ素子（有機ＥＬ装置）において発光材料や正孔注入材料を所定位置に配する場合にも適用することができ、さらには、金属配線など、回路パターンを構成する種々の薄膜要素の形成にも、本発明の吐出方法を適用することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the above embodiment, the droplet discharge head 5 having the nozzle pitch P shown in FIG. 3A is used, but the droplet discharge head 5 shown in FIG. 3B or FIG. 3C is used. Of course you can also.
Moreover, in the said embodiment, although the discharge method of this invention was applied to formation of a color filter, for example, in an organic EL element (organic EL apparatus), it applies also when arranging a luminescent material and a hole injection material in a predetermined position. Furthermore, the discharge method of the present invention can also be applied to the formation of various thin film elements constituting a circuit pattern such as a metal wiring.

１…液滴吐出装置、５…液滴吐出ヘッド、２１ａ…ノズル面、Ｎ、Ｎ１、Ｎ２…ノズル、ＮＡ、ＮＡ１、ＮＡ２…ノズル列、Ｐ…ノズルピッチ、ｄ…基板とノズルとの間の距離（ワーキングディスタンス） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Droplet discharge apparatus, 5 ... Droplet discharge head, 21a ... Nozzle surface, N, N1, N2 ... Nozzle, NA, NA1, NA2 ... Nozzle row, P ... Nozzle pitch, d ... Between substrate and nozzle Distance (working distance)

Claims

When discharging droplets on the substrate from the nozzles of the droplet discharge head having a nozzle row in which a plurality of nozzles are arranged at a predetermined pitch,
The distance between the substrate and the nozzle is not less than three times the nozzle pitch in the row direction between a pair of nozzles that is the shortest distance in the row direction of the plurality of nozzles, and A method for ejecting liquid droplets, characterized in that the liquid droplets are ejected at 5 times or less.

2. The liquid droplets according to claim 1, wherein a distance between the substrate and the nozzles is set to be 3 times or more and 4 times or less of a nozzle pitch in the column direction. Discharge method.

The droplet discharge head is formed with two rows of nozzles,
The droplet ejection method according to claim 1, wherein the two nozzle rows are formed such that the nozzles are arranged in a staggered manner.