JP4029895B2 - 液滴吐出装置、液滴吐出方法、電気光学装置の製造方法、電気光学装置および電子機器 - Google Patents
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Description
インクジェット式で液体を吐出する液滴吐出装置は、液滴を吐出するためのヘッドを有している。このようなヘッドを用いて、ガラス基板に対してカラーフィルタ用のインクを吐出する装置が提案されている(特許文献1)。
一方、たとえば平面型の表示装置は大型化が進んでおり、このような平面型表示装置に用いるガラス基板はこれに伴い大型化が進んでいる。このために、大型のガラス基板の全面にわたって液体を吐出して描画を行う場合には、ヘッドを有するキャリッジの移動距離が長くなってしまい、液体吐出によるワークの生産性が向上できないという問題がある。
これにより、ヘッドを有する複数のキャリッジは、第2移動部により第2方向に沿って相互に移動してあらかじめ位置決めすることができる。複数のキャリッジの各ヘッドの相互間の位置を正確に位置決めすることができる。そしてテーブルはワークを搭載した状態で、第1方向と第2方向に移動する際に、複数のキャリッジのヘッドは、ヘッドのノズルからワークに対して液体を吐出することで、ワークに対して液滴を吐出して正確な描画を行うことができる。複数のキャリッジのヘッドがワークに対して液体を吐出できるので、描画面積の大きい大型のワークであっても、高い生産性でワークに対する液滴吐出作業を行うことができる。
第2の発明の構成によれば、ヘッドは、複数のノズルを有しており、複数のノズルは第2方向に沿って配列されている。
これにより、たとえばヘッドの複数のノズルは、それぞれ異なる種類の液体を吐出することもできるし、複数のノズルは同じ種類の液体を吐出することも勿論可能である。これにより、ワークに対する描画をより早く行うことができる。
第3の発明の構成によれば、第2移動部の固定子は、各キャリッジを保持するためのものである。第2移動部の可動子は、各キャリッジに設けられている。この可動子は、キャリッジを固定子に対して第2方向に沿って相互に移動して位置決めさせるものである。
これにより、各キャリッジは、第2移動部により第2方向に沿って相互に移動して位置決め可能であり、各キャリッジのヘッドの相対的な位置をあらかじめ正確に調整しておくことができる。
第4の発明の構成において、ヘッドのノズルの吐出能力を回復するためのメンテナンス部が、第2方向の少なくとも一方の位置に配置されている。
これにより、キャリッジのヘッドは、第2移動部により第2方向に移動するだけで、メンテナンス部によりノズルの吐出能力の回復を行うことができる。
これにより、ワークは第2方向に沿って改行しながら第1方向に沿って描画をしていくことができ、ワークのほぼ全面にわたって容易にしかも早く描画が行える。
第7の発明の構成によれば、液体の吐出に使用しないキャリッジは、第2方向に沿ってメンテナンス部に移動して、メンテナンス部においてヘッドのノズルの吐出能力回復を行う。
これにより、液滴の吐出に使用しないキャリッジは、第2方向に沿ってメンテナンス部側に移動するだけで、メンテナンス部はヘッドのノズルの吐出能力の回復を行うことができる。
これにより、テーブルは走査工程において第1方向に走査して、複数のキャリッジのヘッドのノズルは、吐出工程においてワークに対して液体を吐出することができる。この際に、所定回数の走査工程を行う毎に、テーブルは第2方向に所定量移動することでワークに対して液滴を吐出して正確な描画を行うことができる。複数のキャリッジのヘッドがワークに対して液体を吐出できるので、描画面積の大きい大型のワークであっても、高い生産性でワークに対する液滴吐出作業を行うことができる。
この複数のキャリッジのヘッドを用いることにより、大型のワークであっても高い生産性で描画をすることができるので、電気光学装置の生産性を向上することができる。
複数のキャリッジのヘッドを用いることにより、大型のワークであっても高い生産性で描画をすることができるので、電気光学装置の生産性を向上することができる。
これにより、電子機器の生産性の向上が図れる。
図1は、本発明の液滴吐出装置の好ましい実施形態を含む描画システムの例を示す平面図である。
図1に示す描画システム1は、複数のユニット2から構成されている。図1では図面の簡単化のために、ユニット2は3つ図示しているが、ユニット2の数は4つ以上であっても良いし1つまたは2つであっても勿論構わない。
この描画システムは、一例としていわゆるフラットパネルディスプレイの一種であるたとえば有機EL(エレクトロルミネッセンス)装置の製造ラインに組み込まれるものである。この液滴吐出装置10は、たとえば有機EL装置の各画素となる発光素子を形成することができる。
チャンバ装置12は、チャンバ本体12Aと空気調和装置12Bを有している。チャンバ本体12Aは、液滴吐出装置10を収容している。空気調和装置12Bは、チャンバ本体12A内を、一定の温度条件で温度管理をするようになっていて、チャンバ本体12Aは、いわゆるサーマルチャンバである。これにより、チャンバ本体12A内の液滴吐出装置10は、一定の温度環境下でワークWに対する液滴吐出(液体吐出)作業ともいう描画動作を行えるようになっている。
液滴吐出装置10はたとえば2台用意することにより、1台目の液滴吐出装置10が正孔注入/輸送層を形成し、隣のもう1台の液滴吐出装置10はR(赤),G(緑),B(青)の3色の発光層を形成することができる。
液滴吐出装置10は、液滴吐出部30、一方と他方のメンテナンス部31,32、テーブル20、第1移動部41、第2移動部42、複数のキャリッジ50、架台45を有している。図2と図3において、X方向,Y方向,Z方向が図示されている。X方向は第1方向であり、Y方向は第2方向であり、そしてZ方向は第3方向に相当する。X方向とY方向は、架台45の表面45A上にあり、Z方向は、X方向とY方向に対して相互に直交する方向である。Y方向は、X方向に対して略直角もしくは直角であるが直交していることが望ましい。
スライド部材61の上には、リニアモータ63,63が固定されている。リニアモータ63,63は、テーブル20をY方向に沿って移動して位置決め可能である。
これによって、ワークWを搭載したテーブル20は、X方向とY方向に沿ってそれぞれ移動して位置決め可能である。各リニアモータ62,63は、それぞれ制御部100からの指令により動作する。図3に示すように、リニアモータ62,62は、X方向に沿って配置されているが、図3に示すようにベース60およびリニアモータ62,62は、第2移動部42の下部を通って配置されている。
第2移動部42は、図2と図3に示すように、第1移動部41に対して直交する方向に配置されている。しかも、第2移動部42は、第1移動部41に対してZ(+)方向に関して離して配置されている。第2移動部42は、各キャリッジ50をY方向に沿って相互に移動して位置決め可能にするものである。
第2移動部42は、1組のリニアモータ70,70と、複数本の支柱79を有している。第2移動部42のリニアモータ70,70は、Y方向に沿って所定の間隔をおいて平行に配置されていて、それぞれ支柱79により架台45の上部に水平に支えられている。
図4に示すリニアモータ70,62,63の構造は、一例でありこれに限らず他の構造を採用することも勿論可能である。
各キャリッジ50は同様の構造を有している。各キャリッジ50は、液体貯留部80と電装ユニット81を有している。液体貯留部80は、キャリッジ50のヘッドに対して供給する機能性の液体を貯留している。電装ユニット81は、キャリッジ50のヘッドの圧電素子に対して制御部100の指令により電圧を供給することにより、圧電素子を駆動する。これによって、圧電素子に対応するノズルからこの液体を吐出させることができる。
そこで図5に示すように吐出ポジションP1に位置決めされている4つのキャリッジ50についてその構造例を代表して説明する。キャリッジ50の上面側には上述した液体貯留部80と電装ユニット81が搭載されている。キャリッジ50の中央部分であって、その下面側には、ヘッド120が搭載されている。このヘッド120は、機能性液体の吐出ヘッドもしくはインクジェット式のヘッドとも呼ばれている。
図5ではノズル群RNはメッシュで示しており、ノズル群GNは右下がりのハッチングで示しており、ノズル群BNは、右上がりのハッチングで示している。
メンテナンス部31,32は、第1移動部41の右側と第1移動部41の左側に配置されている。左右のメンテナンス部31,32は、Y方向に沿って間をおいて配置されている。これらのメンテナンス部31,32は第2移動部42の支柱79の内側に配置することにより、メンテナンス部31,32が支柱79の外側と架台45の外側には出ていない構造なので、液滴吐出装置10の小型化が図れる。
キャリッジ50がワークWに対して液滴を吐出するのに使用しない場合には、使用しないキャリッジ50については、たとえばメンテナンス部31あるいはメンテナンス部32がヘッド120の各ノズルにおける機能性液体の吐出能力の回復を行うことができる。このようにヘッド120のノズルのメンテナンスを行う場合には、キャリッジ50は、液滴吐出部30もしくは吐出ポジションP1からメンテナンスポジションP2もしくはメンテナンスポジションP3に沿ってY方向に移動して位置決めすれば良い。
図3に示すようにメンテナンス部31,32は、それぞれ吸引部160とワイピング部161を有している。吸引部160は、図6(A)に示すように、キャップ199、吸収材162、ポンプ163、廃液タンク164を有している。キャップ199は、ヘッド120のノズルプレート120Aに対して密着することにより、ノズルプレート120Aの各ノズルを封止することができる。吸収材162はキャップ199内に収容されていて、吸引しようとする液体を吸収する機能を有している。
制御部100がポンプ163を作動させると、ポンプ163はチューブ167,168を通じて、キャップ199内を負圧状態にする。これによってヘッド120のノズル内の液体や気泡は、吸収材162側に吸引されてそしてポンプ163を通じて廃液タンク164側に回収することができる。これによって、ヘッド120のノズル内において乾燥により目詰まりした状態や気泡などを吸引してヘッドのノズルの吐出能力の回復を図る。
この他にメンテナンス部31,32は、フラッシングユニットや吐出検査ユニットあるいは重量測定ユニットなどを有していても良い。
フラッシングユニットは、ヘッド120から予備的に吐出された吐出用の液体を受けるためのものである。吐出検査ユニットは、ヘッド120から吐出される液体の吐出状態を検査する。重量測定ユニットは、ヘッド120から吐出される液体の重量を測定する。
図7は、ワークWに対して3種類の液体(R,G,B)を描画するための液滴吐出方法の概略を示している。図7(A)は、ワークWをX(+)の描画方向に移動することで1回目の描画吐出が終了した状態を示している。図7(B)はワークWをY(+)の改行方向に改行した後に、X(−)の描画方向に移動して2回目の描画吐出を終了した状態を示している。
図7(C)は、さらにワークWをY(+)の改行方向に移動した後に、再びワークWをX(+)の描画方向に移動して3回目の描画吐出を終了した状態を示している。
図7においては、図5に示す4つのヘッド120が簡略化して示されている。たとえば4つのキャリッジ50は、図5と図2に示すように、あらかじめ吐出ポジションP1に位置決めされている。そして各キャリッジ50の相互間隔は、それぞれのキャリッジ50がY方向に僅かに移動することにより、各ヘッド120は適切な相互間隔にできるようにあらかじめ調整することができる。これにより、各ヘッド120のノズル同士の間隔をあらかじめY方向に沿って正確に位置決めでき、各ノズルからワークW上へ吐出する吐出精度を確保できる。
また、Y方向に沿ってあらかじめ位置決めされている複数のキャリッジに配設されたヘッドのノズルから、ワークに対して液体を吐出する工程は、液体吐出工程あるいは吐出工程と呼ぶ。
各ヘッド120のノズル群RNはメッシュで示しており、ノズル群GNは右下がりのスラッシュで示しており、ノズル群BNは右上がりのスラッシュで示している。そしてワークWに描画された液体の描画部分を区別するために、ノズル群RNから吐出された液体の描画部分は200Rで示し、ノズル群GNから吐出された液体の描画部分は200Gで示し、ノズル群BNから吐出された液体の描画部分は200Bで示している。
このようにして、図9に示すように2回目の描画が終了する。
その後、図7(C)と図10に示すように、再びワークWはX(+)の描画方向に移動することで、ワークWは1点鎖線の位置から4つのヘッド120の下を移動する。この結果、図7(C)と図10に示すように3回目の描画を行うことができる。これによって全領域にわたって液体200R,200G,200Bが描画でき、R,G,Bの3色の発光層が形成できる。図10と図7(C)の状態では、改行の合計量が2Dになっている。
使用するキャリッジ50の数は、ワークWの大きさ(面積)に応じて4つに限らず1つ以上3つ以下あるいは5つ以上7つ以下であっても勿論良い。また7つ以上のキャリッジ50を搭載して使用することも勿論可能である。
各キャリッジ50に設けられるヘッド120は、図5に示すように3つのノズル群RN,GN,BNに限らず、2つもしくは4つ以上であっても勿論構わない。そして各ノズルの配列方向は、Y方向に沿って形成することも考えられるし、X方向に沿って形成することも考えられる。またX方向とY方向の合成した方向に沿って配列しても勿論構わない。
しかしリニアモータを用いるのに代えて、モータと送りねじおよびナットを利用して構成された通常の送り機構を用いても勿論構わない。
これによって、複数のキャリッジの各ヘッドの相互間の位置をあらかじめ正確に位置決めすることができる。そしてテーブル20はワークWを搭載した状態で、第1方向(X)と第2方向(Y)に移動する際に、複数のキャリッジのヘッドは、ヘッドのノズルからワークに対して液体を吐出することで、ワークに対して液滴を吐出して描画を行うことができる。複数のキャリッジのヘッドがワークに対して液体を吐出できるので、ワークの大きさに応じてキャリッジの数を選択でき、描画面積の大きい大型のワークであっても、高い生産性でワークに対する液滴吐出作業を行うことができる。
また、本発明の実施形態では、複数のキャリッジは第2方向(Y)への移動も可能なため、ワークに対して描画を行なう際、テーブル20を第2方向(Y)へ移動させる代わりにキャリッジを第2方向(Y)へ移動させても良い。この場合、移動させるキャリッジの数が複数であると移動の際の位置決めに時間を要し、テーブル20のみを移動させる場合よりも時間が掛かることがある。そのため、使用するキャリッジの数により、テーブル20とキャリッジのいずれを第2方向へ移動させるか選択も可能である。
なお、キャリッジを移動させる場合には、ヘッド内を含む流路、液体貯留部等キャリッジ上に存在する液体に与える振動や圧力変動等、あるいは、キャリッジ全体に与える振動等により、吐出の際に液滴の飛行曲がりによる着弾位置のばらつきや吐出量の変動等の不具合を生じることがある。それに対して、テーブル20を第1方向(X)と第2方向(Y)に移動さて描画を行なう場合には、前述のような不具合がなく、描画位置を変更する際キャリッジを移動させる場合よりも精度良く安定した描画を行なうことができるため好ましい。
本発明の実施形態では、キャリッジ50のヘッド120は、第2移動部42により第2方向(Y)に移動するだけで、メンテナンス部によりノズルの吐出能力の回復を行うことができる。
すなわち、有機EL素子702は、予め回路素子部721および画素電極731が形成された基板711(ワークW)の所定位置にバンク部741を形成した後、プラズマ処理、発光素子751および陰極761(対向電極)の形成を順に行い、さらに、封止用基板771を陰極761上に積層して封止することにより製造される。なお、有機EL素子702は、大気中の水分等の影響を受けて劣化しやすいため、有機EL素子702の製造は、ドライエアーまたは不活性ガス(窒素、アルゴン、ヘリウム等)雰囲気で行うことが好ましい。
有機EL装置701は、有機EL素子702を製造した後、有機EL素子702の陰極761にフレキシブル基板の配線を接続するとともに、駆動ICに回路素子部721の配線を接続することにより製造される。
図12は、液晶表示装置801の断面構造を表している。液晶表示装置801は、カラーフィルタ802と、対向基板803と、カラーフィルタ802と対向基板803との間に封入された液晶組成物804と、バックライト(図示省略)と、で構成されている。対向基板803の内側の面には、画素電極805と、TFT(薄膜トランジスタ)素子(図示省略)とがマトリクス状に形成されている。画素電極805に対向する位置に、カラーフィルタ802の赤、緑、青の着色層813が配列するようになっている。カラーフィルタ802および対向基板803のそれぞれ内側の面には、液晶分子を一定方向に配列させる配向膜806が形成されており、カラーフィルタ802および対向基板803のそれぞれ外側の面には、偏光板807が接着されている。
また、他の電気光学装置としては、金属配線形成、レンズ形成、レジスト形成および光拡散体形成等の他、プレパラート形成を包含する装置が考えられる。上記した液滴吐出装置を各種の電気光学装置(デバイス)の製造に用いることにより、各種の電気光学装置を効率的に製造することが可能である。
本発明の液滴吐出装置の実施形態は、ワークの一例である印刷対象に対して、白黒もしくはカラー印刷(印字)することにも使用できる。この場合には、液体貯留部は、インクカートリッジであり、このインクカートリッジは、1種類もしくは複数種類のインク(たとえばブラック、イエロー、マゼンダ、シアン、ライトシアン、ライトマゼンダ等)を別々に貯留しておく。各インクは液体の一例である。
Claims (11)
- ヘッドのノズルから液体をワークに吐出する液滴吐出装置であって、
前記ワークを搭載するためのテーブルと、
前記テーブルを第1方向と前記第1方向と略直交する第2方向に移動可能な第1移動部と、
前記ヘッドを有する複数のキャリッジと、
各前記キャリッジを前記第2方向に沿って相互に移動して位置決め可能な第2移動部と、
を備え、
前記複数のキャリッジの前記ヘッドを合計した配列幅は、前記ワークの幅に対応して位置決めされ、前記ワークの幅に応じて前記キャリッジの使用数を変更可能であることを特徴とする液滴吐出装置。 - 前記ヘッドは、複数の前記ノズルを有し、複数の前記ノズルは、前記第2方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出装置。
- 前記第2移動部は、各前記キャリッジを保持する固定子と、各前記キャリッジに設けられて前記キャリッジを前記固定子に対して前記第2方向に沿って相互に移動して位置決めさせる可動子と、を有していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の液滴吐出装置。
- 前記ヘッドの前記ノズルの吐出能力を回復するためのメンテナンス部が、前記第2方向の少なくとも一方の位置に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出装置。
- ヘッドのノズルから液体をワークに吐出する液滴吐出方法であって、
前記ワークを搭載しているテーブルを、第1方向と前記第1方向と略直交する第2方向に移動するワーク移動工程と、
前記第2方向に沿って相互に移動し前記ワークの幅に対応してあらかじめ位置決めされている複数のキャリッジに配設された前記ヘッドの前記ノズルから前記ワークに対して前記液体を吐出する液体吐出工程と
を有することを特徴とする液滴吐出方法。 - 前記第1方向は、前記テーブルを前記ヘッドに対して移動して前記液体により前記ワークに対して描画する描画方向であり、前記第2方向は、前記テーブルを前記ヘッドに対して一定量移動して前記ワークにおける前記液体の吐出位置の改行を行う改行方向であることを特徴とする請求項5に記載の液滴吐出方法。
- 前記液滴の吐出に使用しない前記キャリッジは、前記第2方向に沿ってメンテナンス部に移動して、前記メンテナンス部において前記ヘッドの前記ノズルの吐出能力回復を行うことを特徴とする請求項5または請求項6に記載の液滴吐出方法。
- ヘッドのノズルから液体をワークに吐出する液滴吐出方法であって、
前記ワークを搭載しているテーブルを、第1方向に走査する走査工程と、
前記第1方向と略直交する第2方向に沿って移動し前記ワークの幅に対応してあらかじめ位置決めされている複数のキャリッジに配設された前記ヘッドの前記ノズルから前記ワークに対して前記液体を吐出する吐出工程と
を有し、
所定回数の前記走査工程を行う毎に、前記テーブルを前記第2方向に所定量移動することを特徴とする液滴吐出方法。 - ヘッドのノズルから液体をワークに吐出することで電気光学装置を製造する製造方法であって、
前記ワークを搭載している前記テーブルを、第1移動部が第1方向と前記第1方向と略直交する第2方向に移動する際に、前記第2方向に沿って相互に移動し前記ワークの幅に対応してあらかじめ位置決めされている複数のキャリッジの前記ヘッドは、前記ヘッドの前記ノズルから前記ワークに対して前記液体を吐出することで前記電気光学装置を製造することを特徴とする電気光学装置の製造方法。 - ヘッドのノズルから液体をワークに吐出することで製造される電気光学装置であって、
前記ワークを搭載している前記テーブルを、第1移動部が第1方向と前記第1方向と略直交する第2方向に移動する際に、前記第2方向に沿って相互に移動し前記ワークの幅に対応してあらかじめ位置決めされている複数のキャリッジの前記ヘッドは、前記ヘッドの前記ノズルから前記ワークに対して前記液体を吐出することで製造されることを特徴とする電気光学装置。 - 請求項10に記載の前記電気光学装置を搭載したことを特徴とする電子機器。
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