JP4432817B2 - 液滴吐出装置、パターン形成方法、及び電気光学装置の製造方法 - Google Patents
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Description
この液滴吐出装置によれば、異なるエネルギープロファイルのエネルギーをシーケンスで再現する分だけ、流動するパターン形成材料の方向や量を拡大することができる。その結果、制御可能な組成プロファイルの範囲を拡大することができる。
この液滴吐出装置によれば、エネルギー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)に対応させて、その選択範囲を拡大することができる。
この液滴吐出装置によれば、エネルギーをコヒーレント光で構成することにより、所望の照射形状や照射強度等を、より高い精度で制御することができる。
この液滴吐出装置によれば、液滴を乾燥することによって形成する薄膜パターンの膜厚分布の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よれば、エネルギーの照射によって液滴を乾燥するため、パターン形成材料を流動させた直後に、液滴を乾燥することができる。その結果、所望の組成プロファイルを、より確実に制御することができる。
このパターン形成方法によれば、エネルギー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)に対応させて、その選択範囲を拡大することができる。
このパターン形成方法によれば、エネルギーをコヒーレント光で構成することにより、所望の照射形状や照射強度等を、より高い精度で制御することができる。
本発明の電気光学装置の製造方法は、基板の発光素子形成領域に発光素子形成材料を含む液滴を吐出し、前記発光素子形成領域内に着弾した液滴を乾燥することによって発光素子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、前記発光素子を、上記のパターン形成方法によって形成するようにした。
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、図2のA−Aに沿う要部断面図である。
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を貼り合せて、その間隙に、図示しない液晶分子を封入することによって形成されている。
図3に示すように、カラーフィルタ基板10(透明ガラス基板21)の一側面であって前記素子基板11と相対向する側面(吐出面21a)には、遮光層22aが形成されている。遮光層22aは、クロムやカーボンブラック等の遮光性材料を含有する樹脂によって形成され、前記走査線12及び前記データ線14と相対する格子状に形成されている。遮光層22aの上側には、撥液層22bが形成されている。撥液層22bは、後述する液滴FD(図6参照)を撥液する撥液性を有したフッ素系樹脂からなる樹脂層であって、液滴
FD(図6参照)を、後述する着色層領域23内に収容するためのものである。
図3に示すように、各着色層領域23内には、前記照明装置3からの光L1を透過して有色の光に変換するパターンとしての着色層24が形成されている。詳述すると、着色層24は、図2における反X矢印方向側から順に、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、青色の光に変換する青色着色層24Bの順序で繰り返し形成されている。
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。その基台31の上面には、Y矢印方向に延びる1対の案内凹溝32が、Y矢印方向全幅にわたり形成され、前記案内凹溝32に対応する図示しない直動機構を備えた基板ステージ33が取付けられている。基板ステージ33の直動機構は、例えば案内凹溝32に沿ってY矢印方向に延びるネジ軸(駆動軸)と、同ネジ軸と螺合するボールナットを備えたネジ式直動機構であって、その駆動軸がステッピングモータよりなるY軸モータMY(図9参照)に連結され
ている。そして、所定のステップ数に相対する駆動信号が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が同ステップ数に相当する分だけ、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。
基板ステージ33の上面(載置面34)には、図示しない吸引式の基板チャック機構が設けられている。そして、カラーフィルタ基板10が、前記着色層領域23を上側にして載置面34に載置されると、カラーフィルタ基板10が載置面34に対して位置決めされるようになっている。この状態から基板ステージ33を搬送速度VyでY矢印方向に往動すると、基板ステージ33は、前記着色層領域23を、搬送速度VyでY矢印方向に移動させるようになっている。
。そのノズルNの形成ピッチの幅は、前記着色層領域23の形成ピッチと同じ大きさで形成されて、カラーフィルタ基板10(着色層領域23)がY矢印方向に沿って往復直線移動するときに、各ノズルNが、着色層領域23と対峙するようになっている。各ノズルNの形成方向は、ノズル形成面41aに対して垂直であって、カラーフィルタ基板10の法線方向(Z矢印方向)に沿って形成されて、吐出する微小液滴Fb(図6参照)を反Z矢印方向に沿って飛行させるようになっている。
ファイル成形情報BPI1及び第2攪拌プロファイル成形情報BPI2)に基づいて、各ビームプロファイル成形情報BPIに対応する位相変調を施す。そして、位相変調部48は、後述するエネルギープロファイル情報としてのビームプロファイルシーケンスBPS(図9参照)に基づくタイミングで、前記位相変調を切り替える。
置を照射終了位置Pe2とし、この照射終了位置Pe2と前記照射開始位置Pe1との間の領域を走査領域Lsという。この走査領域LsのY矢印方向の幅(走査幅Ly2)は、着色層領域23のY矢印方向に沿う形成ピッチと同じ幅に設定されている。
図9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からなるRAM52、各種制御プログラム及び各種データを格納する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及び前記位相変調部駆動信号COM3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CLK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、発振回路56が、図示しないバスを介して接続されている。
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、前記着色層24に対応した液滴FDを形成する情報を、描画データIaとして、制御装置40に出力する。また、入力装置61は、前記着色層24の膜厚分布に関する情報を、膜厚分布データIbとして、制御装置50に出力する。
図9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、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。
吐出ヘッド駆動回路67には、シフトレジスタ67a、ラッチ回路67b、レベルシフタ67c及びスイッチ回路67dが備えられている。シフトレジスタ67aは、クロック信号CLKに同期した制御装置50からの吐出制御データSIを、各圧電素子PZに対応させたシリアル/パラレル変換を行う。ラッチ回路67bは、シフトレジスタ67aのパラレル変換した吐出制御データSIを、制御装置50からのラッチ信号LATに同期してラッチし、ラッチした吐出制御データSIを、レベルシフタ67cと後述するレーザヘッド駆動回路68の遅延回路68aに、クロック信号CLKに同期した所定の周期で、順次出力する。レベルシフタ67cは、ラッチ回路67bのラッチした吐出制御データSIを、スイッチ回路67dの駆動する電圧まで昇圧して、各圧電素子PZに対応する第1開閉信号GS1を生成する。
遅延回路68aは、ラッチ回路67bのラッチした吐出制御データSIを、それぞれ所定の時間(前記待機時間T)だけ遅延させた所定の時間幅のパルス信号(第2開閉信号GS2)を生成し、生成した第2開閉信号GS2を、スイッチ回路68b(レーザスイッチ回路及び変調部スイッチ回路)に出力する。
施す。
続いて、2行目の吐出動作の開始時から待機時間Tだけ経過すると、1行目の着色層領域23が、走査領域Lsから離脱し、後続する2行目の着色層領域23のY矢印方向の端部が、走査領域Lsに侵入する。そして、レーザヘッド駆動回路68(遅延回路68a)で、再び第2開閉信号GS2が生成されて、第2開閉信号GS2が立ち上がった時に、対応する出射口47から、一斉に第1攪拌プロファイルBP1のレーザビームBが照射され始める。
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、カラーフィルタ基板10を配置固定する。このとき、カラーフィルタ基板10のY矢印方向側の辺は、案内部材36より反Y矢印方向側に配置されている。また、キャリッジ39(吐出ヘッドFH)は、カラーフィルタ基板10がY矢印方向に移動したとき、各ノズルNの直下を、対応する着色層領域23が通過する位置にセットされている。
そして、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、1行目の着色層領域23の目標吐出位置Paが、対応するノズルNの直下まで搬送されたかどうか演算する。
また、この間、制御装置50は、カラーフィルタ製造プログラムに従って、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と、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、1行目の着色層領域23の目標吐出位置Paが、対応するノズルNの直下まで搬送されると、制御装置50は、ラッチ信号LAT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からのラッチ信号LATを受けると、吐出制御データSIに基づいて第1開閉信号GS1を生成し、その第1開閉信号GS1をスイッチ回路67dに出力する。そして、閉じた状態のスイッチ素子に対応する圧電素子PZに、選択信号SELに対応した圧電素子駆動信号COM1を供給し、対応するノズルNから、圧電素子駆動信号COM1に相対する微小液滴Fbを一斉に吐出する。吐出された微小液滴Fbは、対応する1行目の着色層領域23内に一斉に着弾して、液滴FDを形成する。
そして、圧電素子PZが吐出動作を開始した時から、すなわち吐出ヘッド駆動回路67が第1開閉信号GS1を出力した時から、待機時間Tだけ経過すると、1行目の着色層領域23の液滴FDが、走査領域Ls内への侵入を開始するとともに、レーザヘッド駆動回路68が、第2開閉信号GS2を、レーザスイッチ回路及び変調部スイッチ回路に出力する。
以後、同様に、後続する各行の着色層領域23が、着弾した液滴FDを有して、走査領域Ls内を通過する度に、対応する液滴FDに対して、相対的に、照射位置を静止した第1攪拌プロファイルBP1、第2攪拌プロファイルBP2及び乾燥プロファイルのレーザビームBが、順次連続して照射され、膜厚を均一にした着色層24が形成される。
(1)上記実施形態によれば、照射強度の最大値が、着色層形成材料と分散媒の蒸発を十分に抑制し、かつ、対応する液滴FD内で、着色層形成材料と分散媒の熱対流を誘起させる強度で、第1及び第2攪拌プロファイルBP1,BP2を成形するようにした。その結果、第1及び第2攪拌プロファイルBP1,BP2のピーク位置に対応した領域に、液滴FD内の着色層形成材料を流動させることができ、着色層24を、第1及び第2攪拌プロファイルBP1,BP2に対応した膜厚分布に制御することができる。
23内に、均一な膜厚の着色層24を形成することができる。
○上記実施形態では、エネルギーをレーザビームBとして具体化したが、これに限らず、例えば電子線やイオンビームであってもよく、液滴FDの着色層形成材料(パターン形成材料)を流動させるエネルギーであればよい。
○上記実施形態では、着色層領域23の反Y矢印方向側にのみ、照射強度の鋭いピークを有した第1攪拌プロファイルBP1と、着色層領域23のY矢印方向側にのみ、照射強度の鋭いピークを有した第2攪拌プロファイルBP2によって、液滴FD内の着色層形成材料の分布を均一にさせるようにした。
○上記実施形態では、エネルギービーム走査手段によって、レーザビームBの照射位置を、液滴FDに対して、相対的に、静止させる構成にした。これに限らず、例えばレーザビームBの照射位置を固定し、各液滴FDを、レーザビームBの照射位置に搬送し、その照射位置に停止させた状態で、対応するビームプロファイルのレーザビームBを照射する構成であってもよい。これによれば、走査時間に制約されることなく、長時間、レーザビームBを照射することができる。
○上記実施形態では、エネルギービーム走査手段を、ポリゴンミラー49を有した光学系に具体化した。これに限らず、例えば、ガルバノミラー等によって構成するようにしてもよく、レーザビームBの照射位置を、液滴FDに対して、相対的に、静止させる走査手段であればよい。
○上記実施形態では、ノズルNの数量分だけ半導体レーザアレイLDを設ける構成にしたが、これに限らず、レーザビーム源から出射された単一のレーザビームBを、回折素子等の分岐素子によって分割する光学系によって構成してもよい。
Claims (16)
- パターン形成材料を含む液滴を基板に吐出する液滴吐出手段と、
前記基板に着弾した液滴を乾燥することによって当該液滴の領域に前記パターン形成材料からなるパターンを形成する乾燥手段と
を備えた液滴吐出装置において、
前記乾燥手段は、
前記液滴内のパターン形成材料を同液滴内で流動させるエネルギーを出力するエネルギー出力手段と、
前記液滴に与えるエネルギーのプロファイルを示すエネルギープロファイルが当該エネルギープロファイルによって流動したパターン形成材料からなるパターンの組成プロファイルに対応付けられたエネルギープロファイル情報に基づいて、目標となる組成プロファイルに対応するエネルギープロファイルを決定し、前記エネルギー出力手段が出力するエネルギーを当該決定したエネルギープロファイルで前記液滴に与えるエネルギープロファイル制御手段と
を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。 - 請求項1に記載の液滴吐出装置において、
前記目標となる組成プロファイルに関する情報に基づいて前記エネルギープロファイル情報を決定するエネルギープロファイル情報決定手段を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。 - 請求項2に記載の液滴吐出装置において、
前記エネルギープロファイル情報は、異なるエネルギープロファイルを連続して再現させるシーケンスであることを特徴とする液滴吐出装置。 - 請求項1〜3のいずれか1つに記載の液滴吐出装置において、
前記エネルギープロファイル制御手段は、前記エネルギー出力手段からのエネルギーを回折することによって、前記エネルギー出力手段からのエネルギーを、前記決定したエネルギープロファイルに制御する複数の回折素子を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。 - 請求項1〜4のいずれか1つに記載の液滴吐出装置において、
前記エネルギープロファイル制御手段は、前記エネルギー出力手段からのエネルギーを変調することによって、前記エネルギー出力手段からのエネルギーを、前記決定したエネルギープロファイルに制御する空間光変調器を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。 - 請求項1〜5のいずれか1つに記載の液滴吐出装置において、
前記エネルギープロファイル制御手段は、前記エネルギーの照射位置を、前記液滴に対して、相対的に、静止可能にするエネルギー走査手段を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。 - 請求項1〜6のいずれか1つに記載の液滴吐出装置において、
前記エネルギーは、光ビームであることを特徴とする液滴吐出装置。 - 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。 - 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、
前記パターンは、薄膜パターンであって、前記組成プロファイルは、前記薄膜パターンの膜厚分布であることを特徴とする液滴吐出装置。 - パターン形成材料を含む液滴を基板に吐出し、前記基板に着弾した前記液滴を乾燥することによって当該液滴の領域に前記パターン形成材料からなる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、
前記液滴に与えるエネルギーのプロファイルを示すエネルギープロファイルが当該エネルギープロファイルによって流動したパターン形成材料からなるパターンの組成プロファイルに対応付けられたエネルギープロファイル情報に基づいて、目標となる組成プロファイルに対応するエネルギープロファイルを決定し、当該決定したエネルギープロファイルで前記液滴のパターン形成材料を流動させて当該液滴を乾燥するようにしたことを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項10に記載のパターン形成方法において、
互いに異なるエネルギープロファイルを連続して再現する態様で、前記組成プロファイルに対応するように液滴のパターン形成材料を流動させることを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項10又は11に記載のパターン形成方法において、
前記決定したエネルギープロファイルによって前記液滴のパターン形成材料を流動させた後に、当該液滴にさらにエネルギーを照射して前記液滴を乾燥するようにしたことを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項10〜12のいずれか1つに記載のパターン形成方法において、
前記エネルギーは、光ビームであることを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項10〜13のいずれか1つに記載のパターン形成方法において、
前記エネルギーは、コヒーレント光であることを特徴とするパターン形成方法。 - 基板の着色層領域に着色層形成材料を含む液滴を吐出し、前記着色層領域に着弾した液滴を乾燥することによって着色層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、
前記着色層を、請求項10〜14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。 - 基板の発光素子形成領域に発光素子形成材料を含む液滴を吐出し、前記発光素子形成領域内に着弾した液滴を乾燥することによって発光素子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、
前記発光素子を、請求項10〜14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。
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