JP4438313B2

JP4438313B2 - Droplet ejection method

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Publication number: JP4438313B2
Application number: JP2003121678A
Authority: JP
Inventors: 裕二岩田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2023-04-25
Also published as: JP2004321979A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液滴吐出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、配線パターン等のパターン形成方法として、インクジェット方式（液滴吐出方法）が知られている。インクジェット方式とは、いわゆるインクジェットプリンタでよく知られている印刷技術であり、インクジェット装置（液滴吐出装置）の吐出ヘッドに充填された材料インクの液滴を、吐出ヘッドから基板上に吐出し、定着させるものである。このようなインクジェット方式によれば、微細な領域に材料インクの液滴を正確に吐出できるので、フォトリソグラフィを行うことなく、所望の領域に直接材料インクを定着させることができる。従って、材料の無駄も発生せず、製造コストの低減も図れ、非常に合理的な方法となる。
【０００３】
最近では、潤滑油や樹脂等の高粘度液体（機能性液体）を吐出するインクジェット装置が提案されている。このようなインクジェット装置においては、機能性液体が流動する部位、例えば、吐出ヘッド等に加熱手段を設けて、機能性液体を加熱することにより低粘度化を図っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−０１９７９０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、吐出ピッチや材料インクが異なる複数種類のワークに対して液滴吐出を行う場合においては、ヘッドユニットを複数用意し、対象ワーク毎に当該ヘッドユニットを使い分けるのが効率的であり、この場合、使用しないヘッドユニットをクリーンな環境で保管する必要がある。
その一方で、特許文献１に提案されているように、高粘度液体を吐出する際にヘッドユニットが所定の温度まで加熱されるものの、一旦インクジェット装置から外されて放置された場合には、ヘッドユニットが室温まで冷却され、その温度変化によりヘッドユニット自体が歪んでしまい、吐出ヘッドの吐出精度の悪化を招いてしまうという問題がある。また、加熱状態と冷却状態とが繰り返されることにより、吐出ヘッド内部の駆動部品の膨張と収縮が繰り返され、当該駆動部品の劣化が加速されるという問題がある。
また、生産ラインにおけるワーク交換時には、流動ワークに合わせて取り付けられたヘッドユニットが所定の温度に達して吐出精度が安定するまでに時間がかかるため、生産効率の低下を招くという問題がある。
【０００６】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、潤滑油や樹脂等の高粘度の機能性液体を吐出するインクジェット装置において、吐出精度を高度に維持すると共に、吐出ヘッドの目詰まりや駆動部品の劣化を抑制し、生産の高効率化を実現可能とする液滴吐出装置、保管庫、並びに液滴吐出方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用した。
即ち、本発明の液滴吐出装置は、ノズルに連通するキャビティ内の機能性液体を加圧してノズルから機能性液体を吐出する吐出ヘッドを具備するヘッドユニットと、当該ヘッドユニットから吐出される機能性液体が貯蔵されたタンクと、当該タンクから機能性液体を吐出ヘッドに供給する液供給路とを有する液滴吐出装置において、ヘッドユニットは、当該ヘッドユニットの使用状態とほぼ同じ雰囲気で保管庫に保管されたものであることを特徴とする。
ここで、「機能性液体」とは、潤滑油、樹脂、液晶等の高粘度液体を意味するものである。
また、「ヘッドユニット」とは、吐出ヘッドを保持するための部材であって、その吐出ヘッドの数や配置、機能性液体の種類に応じて当該ヘッドユニットは多種、複数用意されている。これら複数のヘッドユニットのうちいずれかのヘッドユニットが選択されて、液滴吐出装置に設置される。また、複数のヘッドユニットのうち不使用の他のヘッドユニットは、後述の保管庫に保管される。また、当該ヘッドユニット又は吐出ヘッドには、高粘度液体を低粘度化して吐出するための加熱手段が設けられている。また、ヘッドユニットの中でも、複数の吐出ヘッドを等間隔で配置した場合には、所謂マルチヘッド構造を有するヘッドユニットとなる。
また、「ヘッドユニットの使用状態」とは、高粘度の機能性液体を吐出するためにヘッドユニットが加熱された状態を意味する。当該使用状態においては、機能性液体は低粘度化され、良好な流動性を有しており、機能性液体を容易に吐出することが可能な状態となっている。
また、「保管庫」とは、ヘッドユニットを保管するものである。また、本発明のヘッドユニットは、液滴吐出装置とは別の位置に設けられている。更に、「雰囲気」とは、温度、湿度、圧力、又は保管庫内に充填される気体の種類等の保管状態を意味する。
本発明によれば、ヘッドユニットは、当該ヘッドユニットの使用状態とほぼ同じ雰囲気内で保管庫に保管される。更に、機能性液体を吐出する前には、ヘッドユニットを保管庫から取り出して液滴吐出装置に設置し、吐出ヘッドを加熱する。この状態で機能性液体を吐出すると、低粘度化された機能性液体が吐出ヘッドから吐出される。
従って、ヘッドユニットの保管状態と、その使用状態がほぼ同じであるので、当該雰囲気の変化に起因するヘッドユニット自体の変形が生じることがなく、吐出精度を高度に維持することが可能になる。また、吐出ヘッドの吐出精度が安定状態となるまでの間、所謂試し打ち等を行う時間を省くことができるので、生産効率を向上させることが可能となる。
【０００８】
また、本発明は先に記載の液滴吐出装置であり、吐出ヘッドには機能性液体が充填されていることを特徴とする。
本発明によれば、機能性液体がヘッドユニットの使用状態とほぼ同じ雰囲気で保管することが可能となる。また、吐出ヘッドと機能性液体との温度勾配が生じることがないので、機能性液体の充填に伴う吐出ヘッドの温度変化と、当該温度変化に伴う吐出ヘッドの構成部品の膨張や収縮を防止することができる。
【０００９】
また、本発明は先に記載の液滴吐出装置であり、ヘッドユニットは、当該ヘッドユニットの使用温度とほぼ同じ温度条件で、保管庫に保管されたものであることを特徴とする。
本発明によれば、ヘッドユニットの保管状態が、その使用状態とほぼ同じ温度条件であるので、温度変化に起因するヘッドユニットや吐出ヘッドの変形が生じることがなく、吐出精度を高度に維持することが可能になる。また、ヘッドユニットや吐出ヘッドは、加熱状態と冷却状態とを繰り返すことなく保管されるので、吐出ヘッド内部の駆動部品の膨張及び収縮による劣化を防止することが可能となる。また、吐出精度が安定状態となるまでの加熱時間を省くことができるので、生産効率を向上させることが可能となる。
【００１０】
また、本発明は先に記載の液滴吐出装置であり、ヘッドユニットは、保管庫に保管されることにより加熱されたものであることを特徴とする。
ここでいう加熱とは、ヘッドユニットの使用温度とほぼ同じ温度になるようにヘッドユニットを保管するための加熱という意味と、液滴吐出装置において吐出ヘッドを加熱する前の予備加熱という意味とを有する。
本発明によれば、保管庫によってヘッドユニットが保管されるだけでなく、液滴吐出装置で吐出ヘッドを加熱する前に、保管庫において予備加熱を施すことができる。
【００１１】
また、本発明の保管庫は、ノズルに連通するキャビティ内の機能性液体を加圧してノズルから機能性液体を吐出する吐出ヘッドを具備するヘッドユニットを保管する保管庫であって、ヘッドユニットの使用状態とほぼ同じ雰囲気でヘッドユニットを保管することを特徴とする。
本発明によれば、ヘッドユニットの保管状態と、その使用状態がほぼ同じであるので、当該雰囲気の変化に起因するヘッドユニットや吐出ヘッドの変形が生じるのを防止することができる。また、当該保管庫により保管されたヘッドユニットから機能性液体を吐出した場合には、その吐出精度を高度に維持することが可能になる。また、吐出ヘッドの吐出精度が安定状態となるまでの間、所謂試し打ち等を行う時間を省くことができるので、生産効率を向上させることが可能となる。
【００１２】
また、本発明は先に記載の保管庫であり、ヘッドユニットの使用温度とほぼ同じ温度条件でヘッドユニットを保管することを特徴とする。
本発明によれば、ヘッドユニットの保管状態が、その使用状態とほぼ同じ温度条件であるので、温度変化に起因するヘッドユニットの変形が生じることがなく、吐出ヘッドの吐出精度を高度に維持することが可能になる。また、ヘッドユニットは、加熱状態と冷却状態とを繰り返すことなく保管されるので、吐出ヘッド内部の駆動部品の膨張及び収縮による劣化を防止することが可能となる。また、吐出精度が安定状態となるまでの加熱時間を省くことができるので、生産効率を向上させることが可能となる。
【００１３】
また、本発明は先に記載の保管庫であり、ヘッドユニットを保管しつつ加熱することを特徴とする。
本発明によれば、保管庫によってヘッドユニットが保管されるだけでなく、液滴吐出装置で吐出ヘッドを加熱する前に、保管庫において予備加熱を施すことができる。
【００１４】
また、本発明の液滴吐出方法は、吐出手段を有する吐出ヘッドを具備するヘッドユニットから機能性液体を吐出し、基板上に機能性液体を配置する方法であって、ヘッドユニットの使用状態とほぼ同じ雰囲気でヘッドユニットを保管することを特徴とする。
本発明によれば、ヘッドユニットは、当該ヘッドユニットの使用状態とほぼ同じ雰囲気内で保管庫に保管される。更に、機能性液体を吐出する前には、ヘッドユニットを保管庫から取り出して液滴吐出装置に設置し、吐出ヘッドを加熱する。この状態で機能性液体を吐出すると、低粘度化された機能性液体が吐出ヘッドから吐出される。
従って、ヘッドユニットの保管状態と、その使用状態がほぼ同じであるので、当該雰囲気の変化に起因するヘッドユニットや吐出ヘッドの変形が生じることがなく、吐出精度を高度に維持することが可能になる。また、吐出ヘッドの吐出精度が安定状態となるまでの間、所謂試し打ち等を行う時間を省くことができるので、生産効率を向上させることが可能となる。
【００１５】
また、本発明は先に記載の液滴吐出方法であり、吐出ヘッドに機能性液体が充填されている状態で当該ヘッドユニットを保管することを特徴とする。
本発明によれば、機能性液体がヘッドユニットの使用状態とほぼ同じ雰囲気で保管することが可能となる。また、吐出ヘッドと機能性液体との温度勾配が生じることがないので、機能性液体の充填に伴う吐出ヘッドの温度変化と、当該温度変化に伴う吐出ヘッドの構成部品の膨張や収縮を防止することができる。
【００１６】
また、本発明は先に記載の液滴吐出方法であり、ヘッドユニットの使用温度とほぼ同じ温度条件でヘッドユニットを保管することを特徴とする。
本発明によれば、ヘッドユニットの保管状態が、その使用状態とほぼ同じ温度条件であるので、温度変化に起因するヘッドユニットの変形が生じることがなく、吐出精度を高度に維持することが可能になる。また、ヘッドユニットは、加熱状態と冷却状態とを繰り返すことなく保管されるので、吐出ヘッド内部の駆動部品の膨張及び収縮による劣化を防止することが可能となる。また、吐出精度が安定状態となるまでの加熱時間を省くことができるので、生産効率を向上させることが可能となる。
【００１７】
また、本発明は先に記載の液滴吐出方法であり、ヘッドユニットを保管しつつ加熱することを特徴とする。
本発明によれば、保管庫によってヘッドユニットが保管されるだけでなく、液滴吐出装置で吐出ヘッドを加熱する前に、保管庫において予備加熱を施すことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の液滴吐出装置の実施の形態の一例を模式図である。
【００１９】
図１において、液滴吐出装置１０は、ベース１１２と、ベース１１２上に設けられ、基板２０を支持する基板ステージ２２と、ベース１１２と基板ステージ２２との間に介在し、基板ステージ２２を移動可能に支持する第１移動装置（移動装置）１１４と、基板ステージ２２に支持されている基板２０に対して処理液体を吐出可能な吐出ヘッド３４を備えたヘッドユニット２１と、ヘッドユニット２１を移動可能に支持する第２移動装置１１６と、液晶材料等の機能性液体が貯蔵されたタンク２６と、当該機能性液体をヘッドユニット２１に供給する液供給路２７と、ヘッドユニット２１の液滴の吐出動作を制御する制御装置２３とを備えている。更に、液滴吐出装置１０は、ベース１１２上に設けられている重量測定装置としての電子天秤（不図示）と、キャッピングユニット２５と、クリーニングユニット２４とを有している。また、第１移動装置１１４及び第２移動装置１１６を含む液滴吐出装置１０の動作は、制御装置２３によって制御される。
【００２０】
第１移動装置１１４はベース１１２の上に設置されており、Ｙ方向に沿って位置決めされている。第２移動装置１１６は、支柱１６Ａ、１６Ａを用いてベース１１２に対して立てて取り付けられており、ベース１１２の後部１２Ａにおいて取り付けられている。第２移動装置１１６のＸ方向（第２の方向）は、第１移動装置１１４のＹ方向（第１の方向）と直交する方向である。ここで、Ｙ方向はベース１１２の前部１２Ｂと後部１２Ａ方向に沿った方向である。これに対してＸ方向はベース１１２の左右方向に沿った方向であり、各々水平である。また、Ｚ方向はＸ方向及びＹ方向に垂直な方向である。
【００２１】
第１移動装置１１４は、例えばリニアモータによって構成され、ガイドレール１４０、１４０と、このガイドレール１４０に沿って移動可能に設けられているスライダー１４２とを備えている。このリニアモータ形式の第１移動装置１１４のスライダー１４２は、ガイドレール１４０に沿ってＹ方向に移動して位置決め可能である。
【００２２】
また、スライダー１４２はＺ軸回り（θＺ）用のモータ１４４を備えている。このモータ１４４は、例えばダイレクトドライブモータであり、モータ１４４のロータは基板ステージ２２に固定されている。これにより、モータ１４４に通電することでロータと基板ステージ２２とは、θＺ方向に沿って回転して基板ステージ２２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１１４は、基板ステージ２２をＹ方向（第１の方向）及びθＺ方向に移動可能である。
【００２３】
基板ステージ２２は基板２０を保持し、所定の位置に位置決めするものである。また、基板ステージ２２は不図示の吸着保持装置を有しており、吸着保持装置が作動することにより、基板ステージ２２の穴４６Ａを通して基板２０を基板ステージ２２の上に吸着して保持する。
【００２４】
第２移動装置１１６はリニアモータによって構成され、支柱１６Ａ、１６Ａに固定されたコラム１６Ｂと、このコラム１６Ｂに支持されているガイドレール６２Ａと、ガイドレール６２Ａに沿ってＸ方向に移動可能に支持されているスライダー１６０とを備えている。スライダー１６０はガイドレール６２Ａに沿ってＸ方向に移動して位置決め可能であり、ヘッドユニット２１はスライダー１６０に取り付けられている。
【００２５】
ヘッドユニット２１は、揺動位置決め装置としてのモータ６２、６４、６７、６８を有している。モータ６２を作動すれば、ヘッドユニット２１は、Ｚ軸に沿って上下動して位置決め可能である。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。モータ６４を作動すると、ヘッドユニット２１は、Ｙ軸回りのβ方向に沿って揺動して位置決め可能である。モータ６７を作動すると、ヘッドユニット２１は、Ｘ軸回りのγ方向に揺動して位置決め可能である。モータ６８を作動すると、ヘッドユニット２１は、Ｚ軸回りのα方向に揺動して位置決め可能である。すなわち、第２移動装置１１６は、ヘッドユニット２１をＸ方向（第１の方向）及びＺ方向に移動可能に支持するとともに、このヘッドユニット２１をθＸ方向、θＹ方向、θＺ方向に移動可能に支持する。
【００２６】
このように、図１のヘッドユニット２１は、スライダー１６０において、Ｚ軸方向に直線移動して位置決め可能で、α、β、γに沿って揺動して位置決め可能であり、ヘッドユニット２１の液滴吐出面１１Ｐは、基板ステージ２２側の基板２０に対して正確に位置あるいは姿勢をコントロールすることができる。
【００２７】
図２は、図１の液滴吐出装置１０を矢視Ａから見た側面図と、ヘッドユニット２１を保管する保管庫５０の断面とを示す図である。
図２に示すようにヘッドユニット２１ａ（２１）は、液滴吐出装置１０に着脱可能に保持されている。また、ヘッドユニット２１は、液晶材料を吐出するための吐出ヘッド３４と、吐出ヘッド３４を加熱するヘッドヒータ３４ａとを備えている。このようなヘッドユニット２１ａは、不使用時に保管庫５０によって保管される。また、保管庫５０には予め種種のヘッドユニット２１ｂ、２１ｃ（２１）が保管されており、ヘッドユニット２１ｂ、２１ｃを使用する際には、保管庫５０から取り出して、液滴吐出装置１０に設置される。このように、液滴吐出装置１０は、保管庫５０内のヘッドユニット２０のいずれかを選択的に使用するようになっている。
ここで、種種のヘッドユニットとは、ある所定の吐出パターンを専用に形成する専用ヘッドや、多様なパターンに応じて吐出パターンを形成する汎用ヘッドを意味している。専用ヘッドにおいては、機能性液体を含む液体材料の種類や、吐出パターンに応じた吐出ヘッド３４の配置位置等がそれぞれ異なっており、その形態は様々である。吐出ヘッド３４の数は単数でも複数でもよい。
【００２８】
保管庫５０は、容器５１と、加熱装置５２と、温度制御装置５３とから構成されている。容器５１は、不使用のヘッドユニット２１ｂ、２１ｃを内部に保持すると共に、その壁部にヒータを備えており、当該ヒータは加熱装置５２が供給する電力によって容器５１内を加熱するようになっている。温度制御装置５３は、予め設定された所定の温度値を有しており、容器５１内の温度が当該所定の温度値に追従するように加熱装置５２の電力供給を制御している。なお、保管庫５０内においては、温度だけでなく、湿度、圧力、充填される気体の種類が、使用条件と同じになるように設定されている。
また、ヘッドユニット２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）には、液晶材料等の機能性液体が予め充填されていてもよい。この場合、機能性液体がヘッドユニット２１と共に使用状態と同じ温度条件で保管される。
このように所定の温度制御された保管庫５０においては、吐出装置１０が液晶材料を吐出する際の吐出ヘッド３４の温度で、不使用のヘッドユニット２１ｂ、２１ｃを保管するようになっている。
【００２９】
図３は、ヘッドユニットの一例として挙げた所謂マルチヘッド構造を有するヘッドユニット２１ａを示す平面図である。
図３に示すように、ヘッドユニット２１ａは、前記の吐出ヘッド３４を６個ずつ２列にして計１２個配置し、保持固定したものである。これら吐出ヘッド３４…は、通常、所定角度斜めに配置することにより、そのノズル間の見掛け上のピッチを短くし、吐出間隔をより狭めて吐出精度を高めるようにしている。なお、この吐出ヘッド３４…は、大型の基板に対応した大きさとなっていることから、基本的にはこれが図１に示したＸ軸方向に移動することはなく、基板のみが図１に示したＹ軸方向に移動するようになっている。ただし、基板がその印字幅を超える大型のものであって、これに塗布を行う場合には、Ｘ軸方向への移動（改行動作）を行うようになっている。
【００３０】
図１に戻り、ヘッドユニット２１は、液滴吐出方式により液晶材料（機能性液体）等の液体材料をノズルから吐出するものである。液滴吐出方式としては、圧電体素子としてのピエゾ素子を用いてインクを吐出させるピエゾ方式、液体材料を加熱し発生した泡（バブル）により液体材料を吐出させる方式等、公知の種々の技術を適用できる。このうち、ピエゾ方式は、液体材料に熱を加えないため、材料の組成等に影響を与えないという利点を有する。なお、本例では、上記ピエゾ方式を用いる。
【００３１】
図４は、ピエゾ方式による液体材料の吐出原理を説明するための図である。図４において、液体材料を収容する液室（キャビティ）３１に隣接してピエゾ素子３２が設置されている。液室３１には、液体材料を収容する材料タンクを含む液体材料供給系３５を介して液体材料が供給される。ピエゾ素子３２は駆動回路３３に接続されており、この駆動回路３３を介してピエゾ素子３２に電圧が印加される。ピエゾ素子３２を変形させることにより、液室３１が変形し、ノズル３０から液体材料が吐出される。このとき、印加電圧の値を変化させることにより、ピエゾ素子３２の歪み量が制御され、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子３２の歪み速度が制御される。すなわち、ヘッドユニット２１では、ピエゾ素子３２への印加電圧の制御により、ノズル３０からの液体材料の吐出の制御が行われる。
【００３２】
図１に戻り、電子天秤（不図示）は、ヘッドユニット２１のノズルから吐出された液滴の一滴の重量を測定して管理するために、例えば、ヘッドユニット２１のノズルから、５０００滴分の液滴を受ける。電子天秤は、この５０００滴の液滴の重量を５０００の数字で割ることにより、一滴の液滴の重量を正確に測定することができる。この液滴の測定量に基づいて、ヘッドユニット２１から吐出する液滴の量を最適にコントロールすることができる。
【００３３】
クリーニングユニット２４は、ヘッドユニット２１のノズル等のクリーニングをデバイス製造工程中や待機時に定期的にあるいは随時に行うことができる。キャッピングユニット２５は、ヘッドユニット２１の液滴吐出面１１Ｐが乾燥しないようにするために、デバイスを製造しない待機時にこの液滴吐出面１１Ｐにキャップをかぶせるものである。
【００３４】
ヘッドユニット２１が第２移動装置１１６によりＸ方向に移動することで、ヘッドユニット２１を電子天秤、クリーニングユニット２４あるいはキャッピングユニット２５の上部に選択的に位置決めさせることができる。つまり、デバイス製造作業の途中であっても、ヘッドユニット２１をたとえば電子天秤側に移動すれば、液滴の重量を測定できる。またヘッドユニット２１をクリーニングユニット２４上に移動すれば、ヘッドユニット２１のクリーニングを行うことができる。ヘッドユニット２１をキャッピングユニット２５の上に移動すれば、ヘッドユニット２１の液滴吐出面１１Ｐにキャップを取り付けて乾燥を防止する。
【００３５】
つまり、これら電子天秤、クリーニングユニット２４、およびキャッピングユニット２５は、ベース１１２上の後端側で、ヘッドユニット２１の移動経路直下に、基板ステージ２２と離間して配置されている。基板ステージ２２に対する基板２０の給材作業及び排材作業はベース１１２の前端側で行われるため、これら電子天秤、クリーニングユニット２４あるいはキャッピングユニット２５により作業に支障を来すことはない。
【００３６】
図１に示すように、基板ステージ２２のうち、基板２０を支持する以外の部分には、ヘッドユニット２１が液滴を捨打ち或いは試し打ち（予備吐出）するための予備吐出エリア（予備吐出領域）１５２が、クリーニングユニット２４と分離して設けられている。この予備吐出エリア１５２は、図１に示すように、基板ステージ２２の後端部側においてＸ方向に沿って設けられている。この予備吐出エリア１５２は、基板ステージ２２に固着され、上方に開口する断面凹字状の受け部材と、受け部材の凹部に交換自在に設置されて、吐出された液滴を吸収する吸収材とから構成されている。
【００３７】
タンク２６及び液供給路２７は、加熱手段を備えている。当該加熱手段は、吐出ヘッド３４から吐出される液晶材料等の機能性液体を予め加熱及び保温する機能を有する。従って、液晶材料等の機能性液体は好適に低粘度化された状態で吐出ヘッド３４に流動する。
【００３８】
基板２０としては、ガラス基板、シリコン基板、石英基板、セラミックス基板、金属基板、プラスチック基板、プラスチックフィルム基板など各種のものを用いることができる。また、これら各種の素材基板の表面に半導体膜、金属膜、誘電体膜、有機膜などが下地層として形成されたものも含まれる。また、上記プラスチックとしては、例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルケトンなどが用いられる。
【００３９】
液体材料としては、液晶材料が採用され、液晶材料の中でもネマティック液晶が好適に採用される。
なお、本例では液滴吐出装置１０を用いて液晶を吐出する場合について説明するが、潤滑油、樹脂等の高粘度液体を液体材料として用いる場合であっても、本発明が適用可能である。
【００４０】
次に、図２を参照して本発明の液滴吐出方法について説明する。
本例においては、基板２０への液滴吐出工程の前に、液滴吐出装置１０にヘッドユニット２１を設置する。
ヘッドユニット２１ａは、予め保管庫５０によって保管されたものである。保管庫５０においては、温度制御装置５３が加熱装置５２を制御することによりヘッドユニット２１を液滴吐出装置の使用状態と同じ温度で保管している。このようにヘッドユニット２１が予め加熱されているので、ヘッドヒータ３４ａは、吐出ヘッド３４の温度が低下しないように適宜加熱もしくは、保温すればよい。
また、ヘッドユニット２１ａに予め液晶材料が充填されている場合には、当該液晶材料も液滴吐出装置の使用状態で保管されている。
【００４１】
次に、ヘッドユニット２１ａから液晶材料を吐出する液滴吐出工程を行う。
この液滴吐出工程においては、タンク２６内の液晶材料を液供給路２７を介して吐出ヘッド３４から吐出する。ここで、液晶材料は、タンク２６及び液供給路２７が備える加熱手段によって所定の温度まで加熱され、また、吐出ヘッド３４のヘッドヒータ３４ａにより更に加熱され、容易に吐出可能となる粘度まで低粘度化される。この状態おいて、液滴吐出装置１０に設定された電子データのパターンに応じて、上述のピエゾ方式により液晶材料が基板２０上に吐出される。
ここで、上記のようにヘッドユニット２１ａが使用温度で保管されているので、吐出精度が安定するまで待機する必要がなく、また、液晶材料の試し打ちを行う必要がない。また、保管庫５０による保管状態と、液滴吐出装置１０の使用状態とが同じ温度条件であるので、吐出ヘッド３４を構成する駆動部品等が膨張、収縮することがない。また、ヘッドユニット２１ａは、保管庫５０によって保管されると共に予備加熱されているので、低粘度化された液晶材料を吐出する。
【００４２】
次に、ヘッドユニット２１ａと他のヘッドユニット２１とを交換して、液滴吐出工程を行う。
ヘッドユニット２１ａとは異なるヘッドユニット、例えばヘッドユニット２１ｂを用いて液晶材料を吐出する場合には、ヘッドユニット２１ａを液滴吐出装置１０から取り外し、保管庫５０に予め保管されているヘッドユニット２１ｂと交換する。なお、ヘッドユニット２１ｂは、上記と同様に使用状態と同じ温度で保管されているものである。
【００４３】
このように交換されたヘッドユニット２１ｂを用いる場合であっても、吐出精度が安定するまで待機する必要がなく、液晶材料の試し打ちを行う必要がなく、また、吐出ヘッド３４を構成する駆動部品等が膨張、収縮することがない。また、このヘッドユニット２１ｂは保管庫５０に保管されると共に、予備加熱されているので、低粘度化された液晶材料を吐出する。
なお、ヘッドユニット２１ａ、２１ｂだけでなく、ヘッドユニット２１ｃも吐出パターンや吐出材料に応じて使用される。
【００４４】
上述したように液滴吐出装置１０においては、ヘッドユニット２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）の保管状態が、その使用状態と同じ温度条件であるので、温度変化に起因する吐出ヘッドの変形が生じることがなく、吐出精度を高度に維持することが可能になる。また、ヘッドユニット２１は、加熱状態と冷却状態とを繰り返すことなく保管されるので、吐出ヘッド３４内部の駆動部品の膨張及び収縮による劣化を防止することが可能となる。また、吐出精度が安定状態となるまでの加熱時間を省くことができるので、生産効率を向上させることが可能となる。更に、液晶材料をヘッドユニット２１の使用状態と同じ雰囲気で保管することが可能となり、吐出ヘッド２１と液晶材料との温度勾配が生じることがないので、機能性液体の充填に伴う吐出ヘッド３４の温度変化と、当該温度変化に伴う吐出ヘッド３４の構成部品の膨張や収縮を防止することができる。
更に、液滴吐出装置１０のヘッドヒータ３４ａが吐出ヘッド３４を加熱する前に、保管庫５０において予備加熱を施すことができる。
【００４５】
次に、上述の液滴吐出装置１０を用いた液晶表示装置の製造方法について説明する。
図５は液滴吐出装置１０を用いて製造される液晶表示装置（以下「本液晶パネル」という）の層構成の概略を示す断面図、図６は表示面側から見た本液晶パネルの概略を示す平面図である。ただし、例えば偏光板や位相差板など本発明の説明に不要な要素は省略している。実際の液晶装置には偏光板や位相差板が備えられる。また、各構成要素の寸法や数は実体を反映するものではない。
なお、以下の説明において、液晶の駆動方式は便宜上パッシブマトリクス方式としたが、他の方式、例えばアクティブマトリクス方式その他であっても差し支えない。
【００４６】
図５および図６に示すように、本液晶パネルは、基本的には、離間して対向配置された一対のガラス基板、すなわち第１基板２１０および第２基板２２０とがシール材２３０を介して貼合され、これら一対の基板２１０、２２０に挟持されて表示領域となる部分の周囲を囲んで形成されたシール材２３０に囲まれたセル２４０内に液晶材料２４１が設けられている。この液晶材料２４１は、上述の液滴吐出装置１０が吐出することにより設けられている。
【００４７】
第１基板２１０の内側面には、基板側から順に、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide、以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電膜からなる多数のストライプ状の第１電極２１２…、およびポリイミド樹脂からなる配向膜２１１が形成されている。第１電極２１２…は、一方の端末がシール材２３０より外側の基板上に延出し接続端末を形成している。第１電極２１２…の上には、ポリイミド樹脂からなる配向膜２１１が形成されている。配向膜２１１は、所定の方向に配向処理されている。
第２基板２２０の内側面には、基板側から順に、画素領域に対応してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の順に配列されたカラーフィルタ２２３…と、セルギャップを隔てて第１電極２１２…と交差する位置に形成されたＩＴＯなどの透明導電材からなる多数のストライプ状の第２電極２２２…と、ポリイミド樹脂からなる配向膜２２１とが形成されている。第２電極２２２…は、一方の端末がシール材２３０より外側の基板上に延出し、接続端末を形成している。配向膜２２１は、所定の方向に配向処理されている。
また、セル２４０内には外圧に抗してセルギャップを一定に保つスペーサ２４２…が散布されている。
【００４８】
本液晶パネルにおいて、第１基板の外側面には、全面に位相差板および偏光板が設けられているが、図示および説明を省略する。
本液晶パネルは、概略、図７（ａ）から図７（ｅ）に示す工程を経て製造される。
先ず、配向膜形成工程として、図７（ａ）に示すように、第１基板２１０の一方の面にフォトリソグラフィによりストライプ状の第１電極２１２、２１２…を形成し、更に、その上の表示領域となる部分に配向膜２１１を形成し、所定の方向に配向させる。この第１電極２１２…は、一方の端末が接続端末となるように、後に形成されるシール材より外側の基板上に延出させる。
【００４９】
次に、図７（ｂ）に示すように、シール材形成工程と、スペーサ散布工程と、液晶材料吐出工程とを施す。
シール材形成工程においては、光硬化性樹脂インクを用いて配向膜２１１を囲むように未硬化のシール材２３０を形成する。
スペーサ散布工程においては、配向膜２２１上にスペーサ２４２を散布する。液晶材料吐出工程においては、上述の液滴吐出装置１０を用いて、液晶材料２４０を吐出する。ここで、液晶材料２４０は吐出ヘッド３４が加熱されることによって低粘度化されており、ノズルの目詰まりが生じることなく吐出される。更に、吐出ヘッド３４を保持するヘッドユニット２１が液晶材料２４０を吐出するの温度条件で、保管庫５０の予め保管されているので、吐出ヘッド３４の温度変化に起因する膨張や収縮を防止することができ、高度の吐出精度で液晶材料２４０が吐出される。従って、未硬化のシール材２３０の近傍に液晶材料２４０を吐出しても、当該シール材２３０に接触することがない。
【００５０】
これとは別に、図７（ｃ）に示すように、第２基板２２０の一方の面には、詳細を省略するがカラーフィルタ２２３、２２３…を形成し、その上に第２電極２２２…を形成し、さらにその上に配向膜形成工程として、その上に配向膜２２１を形成し、所定の方向に配向させる。第２電極２２２…は一方の端末が接続端末となるように、第１基板上に形成されるシール材より外側の基板上に延出させる。
【００５１】
次に、図７（ｄ）に示すように、貼り合わせ工程を行う。当該工程においては、第１基板２１０を反転させた状態で第１基板２１０と第２基板２２０とを、それぞれ配向膜２１１、２２１が内側を向くように重ね合わせて圧着する。
なお、第２基板２２０を反転させて圧着してもよい。
【００５２】
次いで、図７（ｅ）に示すように、シール材硬化工程を行う。当該工程においては、表示面となる第１基板２１０の外側からフィルタＦ１を通して高圧水銀灯の光を照射し、紫外線により未硬化のシール材２３０を硬化させる。この際、光照射と加熱とを併用すると、硬化が更に促進され、短時間に完全硬化が達成される。
このような図７（ａ）から図７（ｅ）までの一連の工程を行うことにより、本液晶パネルが完成する。
【００５３】
上述したように、液晶材料２４０が上述の液滴吐出装置を用いて吐出されているので、先に記載した液滴吐出装置の効果と同様の効果を奏する。
【００５４】
以下、先に記載した液晶パネルを備えた電子機器の具体例について図８に基づき説明する。
図８（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図８（ａ）において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は前記の液晶表示装置を用いた表示部を示している。
図８（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図８（ｂ）において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は前記の液晶表示装置を用いた表示部を示している。
図８（ｃ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図８（ｃ）において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０１はキーボードなどの入力部、符号１２０２は前記の液晶表示装置を用いた表示部、符号１２０３は情報処理装置本体を示している。
【００５５】
図８（ａ）〜（ｃ）に示すそれぞれの電子機器は、前記の実施形態の液晶表示装置を用いた表示部を備えたものであるので、先の実施形態の液晶表示装置と同様の効果を奏する。
これらの電子機器を製造するには、前記の実施形態の液晶表示装置を、携帯電話、携帯型情報処理装置、腕時計型電子機器などの各種電子機器の表示部に組み込むことにより製造される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液滴吐出装置の実施の形態の一例を示す模式図。
【図２】液滴吐出装置の側面と保管庫の断面を示す図。
【図３】ヘッドユニット２１ａを示す平面図、及び断面図。
【図４】ピエゾ方式による液状材料の吐出原理を説明するための図。
【図５】液滴吐出装置を用いて製造される液晶表示装置を示す断面図。
【図６】液滴吐出装置を用いて製造される液晶表示装置を示す平面図。
【図７】液晶表示装置の製造工程を模式的に示す図。
【図８】液晶表示装置を備える電子機器を示す図。
【符号の説明】
１０…液滴吐出装置、２１…ヘッドユニット、２６…タンク、２７…液供給路、３１…液室（キャビティ）、３４…吐出ヘッド、５０…保管庫、５２…加熱装置、２４０…液晶材料（機能性液体）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a droplet discharge method.
[0002]
[Prior art]
In recent years, an inkjet method (droplet discharge method) is known as a method for forming a wiring pattern or the like. The ink jet method is a printing technique well known for so-called ink jet printers, in which droplets of material ink filled in an ejection head of an ink jet apparatus (droplet ejection apparatus) are ejected from a ejection head onto a substrate, It is to fix. According to such an ink jet method, since the droplets of the material ink can be accurately ejected to a fine region, the material ink can be directly fixed to a desired region without performing photolithography. Accordingly, no material is wasted and the manufacturing cost can be reduced, which is a very rational method.
[0003]
Recently, an inkjet apparatus that ejects a highly viscous liquid (functional liquid) such as lubricating oil or resin has been proposed. In such an ink jet apparatus, a heating means is provided in a part where the functional liquid flows, for example, a discharge head, and the functional liquid is heated to reduce the viscosity (see, for example, Patent Document 1). ).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2003-019790 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when ejecting droplets to multiple types of workpieces with different ejection pitches and material inks, it is efficient to prepare multiple head units and use the head units separately for each target workpiece. It is necessary to store unused head units in a clean environment.
On the other hand, as proposed in Patent Document 1, the head unit is heated to a predetermined temperature when discharging a high-viscosity liquid. There is a problem that the unit is cooled to room temperature and the head unit itself is distorted due to the temperature change, resulting in deterioration of the discharge accuracy of the discharge head. Further, when the heating state and the cooling state are repeated, there is a problem that the expansion and contraction of the driving components inside the ejection head are repeated, and the deterioration of the driving components is accelerated.
In addition, when exchanging workpieces on the production line, it takes time for the head unit attached to the fluid workpiece to reach a predetermined temperature and the discharge accuracy is stabilized, leading to a problem of reduced production efficiency.
[0006]
The present invention has been made in consideration of such circumstances, and in an ink jet apparatus that discharges a high-viscosity functional liquid such as lubricating oil or resin, the discharge head is highly maintained and the discharge head is clogged. Another object of the present invention is to provide a droplet discharge device, a storage, and a droplet discharge method capable of suppressing deterioration of driving parts and realizing high production efficiency.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention employs the following means.
That is, the droplet discharge device of the present invention includes a head unit including a discharge head that pressurizes a functional liquid in a cavity communicating with a nozzle and discharges the functional liquid from the nozzle, and a function discharged from the head unit. In a droplet discharge device having a tank in which a functional liquid is stored and a liquid supply path for supplying a functional liquid from the tank to the discharge head, the head unit is stored in an atmosphere almost the same as the usage state of the head unit. It is characterized by being stored in.
Here, the “functional liquid” means a high viscosity liquid such as lubricating oil, resin, liquid crystal or the like.
The “head unit” is a member for holding the discharge head, and various types of head units are prepared in accordance with the number and arrangement of the discharge heads and the type of functional liquid. One of these head units is selected and installed in the droplet discharge device. In addition, other unused head units among the plurality of head units are stored in a later-described storage. In addition, the head unit or the discharge head is provided with a heating unit for discharging a high viscosity liquid with a reduced viscosity. Further, among the head units, when a plurality of ejection heads are arranged at equal intervals, the head unit has a so-called multi-head structure.
In addition, the “use state of the head unit” means a state in which the head unit is heated in order to discharge a functional liquid having a high viscosity. In the state of use, the functional liquid is reduced in viscosity, has good fluidity, and can be easily ejected.
Further, the “storage” is for storing the head unit. In addition, the head unit of the present invention is provided at a position different from the droplet discharge device. Furthermore, “atmosphere” means a storage state such as temperature, humidity, pressure, or the type of gas filled in the storage.
According to the present invention, the head unit is stored in the storage in an atmosphere substantially the same as the usage state of the head unit. Further, before discharging the functional liquid, the head unit is taken out of the storage and installed in the droplet discharge device, and the discharge head is heated. When the functional liquid is discharged in this state, the functional liquid whose viscosity has been reduced is discharged from the discharge head.
Accordingly, since the storage state of the head unit and the use state thereof are almost the same, the head unit itself is not deformed due to the change in the atmosphere, and the discharge accuracy can be maintained at a high level. Further, since the time for performing so-called trial hitting can be saved until the ejection accuracy of the ejection head becomes stable, production efficiency can be improved.
[0008]
In addition, the present invention is the above-described droplet discharge device, wherein the discharge head is filled with a functional liquid.
According to the present invention, the functional liquid can be stored in an atmosphere almost the same as the usage state of the head unit. Further, since there is no temperature gradient between the discharge head and the functional liquid, the temperature change of the discharge head accompanying the filling of the functional liquid and the expansion and contraction of the components of the discharge head accompanying the temperature change are prevented. be able to.
[0009]
In addition, the present invention is the above-described liquid droplet ejection apparatus, wherein the head unit is stored in a storage cabinet under substantially the same temperature condition as the operating temperature of the head unit.
According to the present invention, since the storage state of the head unit is substantially the same temperature condition as the usage state, the head unit and the discharge head are not deformed due to temperature changes, and the discharge accuracy is maintained at a high level. It becomes possible. Further, since the head unit and the ejection head are stored without repeating the heating state and the cooling state, it is possible to prevent deterioration due to expansion and contraction of the driving components inside the ejection head. In addition, since the heating time until the discharge accuracy becomes stable can be omitted, the production efficiency can be improved.
[0010]
In addition, the present invention is the above-described liquid droplet ejection apparatus, wherein the head unit is heated by being stored in a storage.
The term “heating” as used herein means heating for storing the head unit so that the temperature is substantially the same as the operating temperature of the head unit, and preheating before heating the discharge head in the droplet discharge device. Have.
According to the present invention, not only the head unit is stored in the storage, but also preheating can be performed in the storage before heating the discharge head with the droplet discharge device.
[0011]
The storage of the present invention is a storage for storing a head unit including a discharge head that pressurizes the functional liquid in the cavity communicating with the nozzle and discharges the functional liquid from the nozzle. It is characterized by storing the head unit in almost the same atmosphere as in use.
According to the present invention, since the storage state of the head unit and the use state thereof are substantially the same, it is possible to prevent the head unit and the ejection head from being deformed due to the change in the atmosphere. Further, when the functional liquid is discharged from the head unit stored in the storage, the discharge accuracy can be maintained at a high level. Further, since the time for performing so-called trial hitting can be saved until the ejection accuracy of the ejection head becomes stable, production efficiency can be improved.
[0012]
Further, the present invention is the storage unit described above, wherein the head unit is stored under substantially the same temperature condition as the operating temperature of the head unit.
According to the present invention, since the storage state of the head unit is substantially the same temperature condition as the usage state, the head unit is not deformed due to a temperature change, and the discharge accuracy of the discharge head is maintained at a high level. It becomes possible. Further, since the head unit is stored without repeating the heating state and the cooling state, it is possible to prevent deterioration due to expansion and contraction of the driving components inside the ejection head. In addition, since the heating time until the discharge accuracy becomes stable can be omitted, the production efficiency can be improved.
[0013]
In addition, the present invention is the storage described above, and is characterized in that the head unit is heated while being stored.
According to the present invention, not only the head unit is stored in the storage, but also preheating can be performed in the storage before heating the discharge head with the droplet discharge device.
[0014]
Further, the droplet discharge method of the present invention is a method of discharging a functional liquid from a head unit including a discharge head having discharge means, and disposing the functional liquid on a substrate. The head unit is stored in almost the same atmosphere.
According to the present invention, the head unit is stored in the storage in an atmosphere substantially the same as the usage state of the head unit. Further, before discharging the functional liquid, the head unit is taken out of the storage and installed in the droplet discharge device, and the discharge head is heated. When the functional liquid is discharged in this state, the functional liquid whose viscosity has been reduced is discharged from the discharge head.
Therefore, since the storage state of the head unit and the use state thereof are substantially the same, the head unit and the discharge head are not deformed due to the change in the atmosphere, and the discharge accuracy can be maintained at a high level. Become. Further, since the time for performing so-called trial hitting can be saved until the ejection accuracy of the ejection head becomes stable, production efficiency can be improved.
[0015]
Further, the present invention is the above-described droplet discharge method, wherein the head unit is stored in a state where the discharge head is filled with a functional liquid.
According to the present invention, the functional liquid can be stored in an atmosphere almost the same as the usage state of the head unit. Further, since there is no temperature gradient between the discharge head and the functional liquid, the temperature change of the discharge head accompanying the filling of the functional liquid and the expansion and contraction of the components of the discharge head accompanying the temperature change are prevented. be able to.
[0016]
Further, the present invention is the above-described droplet discharge method, characterized in that the head unit is stored under substantially the same temperature condition as the operating temperature of the head unit.
According to the present invention, since the storage state of the head unit is almost the same temperature condition as the usage state, the head unit is not deformed due to a temperature change, and the discharge accuracy can be maintained at a high level. become. Further, since the head unit is stored without repeating the heating state and the cooling state, it is possible to prevent deterioration due to expansion and contraction of the driving components inside the ejection head. In addition, since the heating time until the discharge accuracy becomes stable can be omitted, the production efficiency can be improved.
[0017]
In addition, the present invention is the droplet discharge method described above, wherein the head unit is heated while being stored.
According to the present invention, not only the head unit is stored in the storage, but also preheating can be performed in the storage before heating the discharge head with the droplet discharge device.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an embodiment of a droplet discharge device of the present invention.
[0019]
In FIG. 1, a droplet discharge device 10 is provided on a base 112, a substrate stage 22 that is provided on the base 112 and supports the substrate 20, and is interposed between the base 112 and the substrate stage 22 to move the substrate stage 22. A first moving device (moving device) 114 that can be supported, a head unit 21 that includes a discharge head 34 that can discharge a processing liquid to the substrate 20 supported by the substrate stage 22, and the head unit 21 is moved. The second moving device 116 that can be supported, a tank 26 in which a functional liquid such as a liquid crystal material is stored, a liquid supply path 27 that supplies the functional liquid to the head unit 21, and droplets of the head unit 21 And a control device 23 for controlling the discharge operation. Further, the droplet discharge device 10 includes an electronic balance (not shown) as a weight measuring device provided on the base 112, a capping unit 25, and a cleaning unit 24. The operation of the droplet discharge device 10 including the first moving device 114 and the second moving device 116 is controlled by the control device 23.
[0020]
The first moving device 114 is installed on the base 112 and is positioned along the Y direction. The second moving device 116 is mounted upright with respect to the base 112 using the support columns 16 </ b> A and 16 </ b> A, and is mounted at the rear portion 12 </ b> A of the base 112. The X direction (second direction) of the second moving device 116 is a direction orthogonal to the Y direction (first direction) of the first moving device 114. Here, the Y direction is a direction along the front 12B and rear 12A directions of the base 112. On the other hand, the X direction is a direction along the left-right direction of the base 112 and is horizontal. The Z direction is a direction perpendicular to the X direction and the Y direction.
[0021]
The first moving device 114 is configured by, for example, a linear motor, and includes guide rails 140 and 140 and a slider 142 provided to be movable along the guide rail 140. The slider 142 of the first moving device 114 of this linear motor type can be positioned by moving in the Y direction along the guide rail 140.
[0022]
Further, the slider 142 includes a motor 144 for rotating around the Z axis (θZ). The motor 144 is, for example, a direct drive motor, and the rotor of the motor 144 is fixed to the substrate stage 22. Thus, by energizing the motor 144, the rotor and the substrate stage 22 can rotate along the θZ direction to index (rotate index) the substrate stage 22. That is, the first moving device 114 can move the substrate stage 22 in the Y direction (first direction) and the θZ direction.
[0023]
The substrate stage 22 holds the substrate 20 and positions it at a predetermined position. The substrate stage 22 has a suction holding device (not shown), and the suction holding device operates to suck and hold the substrate 20 on the substrate stage 22 through the hole 46A of the substrate stage 22.
[0024]
The second moving device 116 is constituted by a linear motor, and is supported by a column 16B fixed to the columns 16A and 16A, a guide rail 62A supported by the column 16B, and movable in the X direction along the guide rail 62A. The slider 160 is provided. The slider 160 can be positioned by moving in the X direction along the guide rail 62 </ b> A, and the head unit 21 is attached to the slider 160.
[0025]
The head unit 21 has motors 62, 64, 67, and 68 as swing positioning devices. If the motor 62 is operated, the head unit 21 can be moved up and down along the Z axis to be positioned. The Z axis is a direction (vertical direction) orthogonal to the X axis and the Y axis. When the motor 64 is operated, the head unit 21 can be positioned by swinging along the β direction around the Y axis. When the motor 67 is operated, the head unit 21 can be positioned by swinging in the γ direction around the X axis. When the motor 68 is operated, the head unit 21 can be positioned by swinging in the α direction around the Z axis. That is, the second moving device 116 supports the head unit 21 so as to be movable in the X direction (first direction) and the Z direction, and supports the head unit 21 so as to be movable in the θX direction, the θY direction, and the θZ direction. To do.
[0026]
As described above, the head unit 21 in FIG. 1 can be positioned by linearly moving in the Z-axis direction in the slider 160, and can be positioned by swinging along α, β, and γ. The position or posture of the droplet discharge surface 11P can be accurately controlled with respect to the substrate 20 on the substrate stage 22 side.
[0027]
FIG. 2 is a side view of the droplet discharge device 10 of FIG. 1 as viewed from an arrow A, and a cross-sectional view of a storage 50 that stores the head unit 21.
As shown in FIG. 2, the head unit 21 a (21) is detachably held on the droplet discharge device 10. The head unit 21 also includes an ejection head 34 for ejecting the liquid crystal material and a head heater 34 a for heating the ejection head 34. Such a head unit 21a is stored in the storage 50 when not in use. In addition, various types of head units 21 b and 21 c (21) are stored in the storage 50 in advance. When the head units 21 b and 21 c are used, they are taken out from the storage 50 and installed in the droplet discharge device 10. Is done. As described above, the droplet discharge device 10 selectively uses any one of the head units 20 in the storage 50.
Here, the various types of head units mean a dedicated head that exclusively forms a predetermined ejection pattern or a general-purpose head that forms ejection patterns according to various patterns. In the dedicated head, the type of the liquid material containing the functional liquid, the arrangement position of the ejection head 34 according to the ejection pattern, and the like are different, and the forms are various. The number of ejection heads 34 may be singular or plural.
[0028]
The storage 50 includes a container 51, a heating device 52, and a temperature control device 53. The container 51 holds unused head units 21 b and 21 c inside, and has a heater on its wall, and the heater heats the inside of the container 51 with electric power supplied from the heating device 52. Yes. The temperature control device 53 has a predetermined temperature value set in advance, and controls the power supply of the heating device 52 so that the temperature in the container 51 follows the predetermined temperature value. In the storage 50, not only the temperature but also the humidity, pressure, and type of gas to be filled are set to be the same as the use conditions.
The head unit 21 (21a, 21b, 21c) may be prefilled with a functional liquid such as a liquid crystal material. In this case, the functional liquid is stored together with the head unit 21 under the same temperature conditions as in use.
Thus, in the storage 50 controlled at a predetermined temperature, the unused head units 21b and 21c are stored at the temperature of the ejection head 34 when the ejection device 10 ejects the liquid crystal material.
[0029]
FIG. 3 is a plan view showing a head unit 21a having a so-called multi-head structure which is exemplified as a head unit.
As shown in FIG. 3, the head unit 21 a is configured such that a total of 12 ejection heads 34 are arranged and held and fixed in two rows of six. These discharge heads 34 are usually arranged obliquely at a predetermined angle, thereby shortening the apparent pitch between the nozzles and narrowing the discharge interval to increase the discharge accuracy. Since the ejection heads 34 have a size corresponding to a large substrate, they basically do not move in the X-axis direction shown in FIG. 1, and only the substrate is shown in FIG. It moves in the Y-axis direction. However, the substrate is a large one that exceeds the printing width, and when coating is performed on the substrate, movement in the X-axis direction (line feed operation) is performed.
[0030]
Returning to FIG. 1, the head unit 21 discharges a liquid material such as a liquid crystal material (functional liquid) from a nozzle by a droplet discharge method. As a droplet discharge method, there are various known techniques such as a piezo method in which ink is discharged using a piezoelectric element as a piezoelectric element, and a method in which a liquid material is discharged by bubbles generated by heating the liquid material. Applicable. Among these, the piezo method has an advantage that it does not affect the composition of the material because no heat is applied to the liquid material. In this example, the piezo method is used.
[0031]
FIG. 4 is a view for explaining the discharge principle of the liquid material by the piezo method. In FIG. 4, a piezo element 32 is installed adjacent to a liquid chamber (cavity) 31 for storing a liquid material. The liquid material is supplied to the liquid chamber 31 via a liquid material supply system 35 including a material tank that stores the liquid material. The piezo element 32 is connected to a drive circuit 33, and a voltage is applied to the piezo element 32 via the drive circuit 33. By deforming the piezo element 32, the liquid chamber 31 is deformed and the liquid material is discharged from the nozzle 30. At this time, the amount of distortion of the piezo element 32 is controlled by changing the value of the applied voltage, and the speed of distortion of the piezo element 32 is controlled by changing the frequency of the applied voltage. That is, in the head unit 21, the discharge of the liquid material from the nozzle 30 is controlled by controlling the voltage applied to the piezo element 32.
[0032]
Returning to FIG. 1, the electronic balance (not shown) measures, for example, 5000 droplets from the nozzle of the head unit 21 in order to measure and manage the weight of each droplet discharged from the nozzle of the head unit 21. Receive a droplet. The electronic balance can accurately measure the weight of one droplet by dividing the weight of the 5000 droplet by the number of 5000. Based on the measured amount of droplets, the amount of droplets discharged from the head unit 21 can be optimally controlled.
[0033]
The cleaning unit 24 can clean the nozzles and the like of the head unit 21 periodically or at any time during the device manufacturing process or during standby. The capping unit 25 covers the droplet discharge surface 11P during standby when the device is not manufactured in order to prevent the droplet discharge surface 11P of the head unit 21 from drying.
[0034]
By moving the head unit 21 in the X direction by the second moving device 116, the head unit 21 can be selectively positioned above the electronic balance, the cleaning unit 24, or the capping unit 25. That is, even during the device manufacturing operation, the weight of the droplet can be measured by moving the head unit 21 to the electronic balance side, for example. If the head unit 21 is moved onto the cleaning unit 24, the head unit 21 can be cleaned. If the head unit 21 is moved onto the capping unit 25, a cap is attached to the droplet discharge surface 11P of the head unit 21 to prevent drying.
[0035]
That is, the electronic balance, the cleaning unit 24, and the capping unit 25 are disposed on the rear end side on the base 112 and immediately below the movement path of the head unit 21 and separated from the substrate stage 22. Since the supply work and the discharge work of the substrate 20 with respect to the substrate stage 22 are performed on the front end side of the base 112, the electronic balance, the cleaning unit 24, or the capping unit 25 does not hinder the work.
[0036]
As shown in FIG. 1, in a portion of the substrate stage 22 other than the substrate 20 that supports the preliminary discharge area (preliminary discharge region) for the head unit 21 to discard or trially discharge (preliminary discharge) droplets. 152) is provided separately from the cleaning unit 24. As shown in FIG. 1, the preliminary discharge area 152 is provided along the X direction on the rear end side of the substrate stage 22. This preliminary discharge area 152 is fixed to the substrate stage 22 and has a concave-shaped receiving member that opens upward, and an absorbent material that is exchangeably installed in the concave portion of the receiving member and absorbs the discharged droplets. It is composed of
[0037]
The tank 26 and the liquid supply path 27 are provided with heating means. The heating means has a function of preheating and keeping warm a functional liquid such as a liquid crystal material discharged from the discharge head 34. Therefore, a functional liquid such as a liquid crystal material flows to the ejection head 34 in a state where the viscosity is preferably lowered.
[0038]
As the substrate 20, various substrates such as a glass substrate, a silicon substrate, a quartz substrate, a ceramic substrate, a metal substrate, a plastic substrate, and a plastic film substrate can be used. Also included are those in which a semiconductor film, a metal film, a dielectric film, an organic film or the like is formed as a base layer on the surface of these various material substrates. Examples of the plastic include polyolefin, polyester, polyacrylate, polycarbonate, polyethersulfone, and polyetherketone.
[0039]
As the liquid material, a liquid crystal material is employed, and among the liquid crystal materials, nematic liquid crystal is preferably employed.
In this example, a case where liquid crystal is discharged using the droplet discharge device 10 will be described. However, the present invention can be applied even when a high-viscosity liquid such as lubricating oil or resin is used as the liquid material. .
[0040]
Next, the droplet discharge method of the present invention will be described with reference to FIG.
In this example, the head unit 21 is installed in the droplet discharge device 10 before the droplet discharge step onto the substrate 20.
The head unit 21a is stored in advance by the storage 50. In the storage 50, the temperature control device 53 controls the heating device 52 so that the head unit 21 is stored at the same temperature as the usage state of the droplet discharge device. Since the head unit 21 is preheated in this way, the head heater 34a may be appropriately heated or kept warm so that the temperature of the ejection head 34 does not decrease.
When the head unit 21a is preliminarily filled with a liquid crystal material, the liquid crystal material is also stored in the use state of the droplet discharge device.
[0041]
Next, a droplet discharge process for discharging a liquid crystal material from the head unit 21a is performed.
In this droplet discharge process, the liquid crystal material in the tank 26 is discharged from the discharge head 34 via the liquid supply path 27. Here, the liquid crystal material is heated to a predetermined temperature by the heating means provided in the tank 26 and the liquid supply path 27, and further heated by the head heater 34a of the discharge head 34, so that the viscosity is low enough to enable easy discharge. It becomes. In this state, the liquid crystal material is discharged onto the substrate 20 by the above-described piezo method according to the electronic data pattern set in the droplet discharge device 10.
Here, since the head unit 21a is stored at the operating temperature as described above, it is not necessary to wait until the discharge accuracy is stabilized, and it is not necessary to perform trial driving of the liquid crystal material. In addition, since the storage state by the storage 50 and the use state of the droplet discharge device 10 are the same temperature condition, the drive components that constitute the discharge head 34 do not expand and contract. Further, since the head unit 21a is stored in the storage 50 and preheated, the liquid crystal material having a reduced viscosity is discharged.
[0042]
Next, the head unit 21a and the other head unit 21 are exchanged, and a droplet discharge process is performed.
When the liquid crystal material is discharged using a head unit different from the head unit 21a, for example, the head unit 21b, the head unit 21a is detached from the droplet discharge device 10 and the head unit 21b stored in the storage 50 in advance. Exchange. Note that the head unit 21b is stored at the same temperature as that of the used state as described above.
[0043]
Even when the head unit 21b exchanged in this way is used, there is no need to wait until the discharge accuracy is stabilized, there is no need to perform a trial hitting of the liquid crystal material, and the drive components constituting the discharge head 34 Etc. will not expand or contract. Further, since the head unit 21b is stored in the storage 50 and preheated, the liquid crystal material having a reduced viscosity is discharged.
In addition to the head units 21a and 21b, the head unit 21c is also used according to the discharge pattern and the discharge material.
[0044]
As described above, in the droplet discharge device 10, since the storage state of the head unit 21 (21a, 21b, 21c) is the same temperature condition as the use state, the discharge head is deformed due to the temperature change. Therefore, it is possible to maintain a high discharge accuracy. Further, since the head unit 21 is stored without repeating the heating state and the cooling state, it is possible to prevent deterioration due to expansion and contraction of the driving components inside the ejection head 34. In addition, since the heating time until the discharge accuracy becomes stable can be omitted, the production efficiency can be improved. Furthermore, the liquid crystal material can be stored in the same atmosphere as the usage state of the head unit 21, and there is no temperature gradient between the discharge head 21 and the liquid crystal material. It is possible to prevent the temperature change and the expansion and contraction of the components of the ejection head 34 due to the temperature change.
Further, preheating can be performed in the storage 50 before the head heater 34 a of the droplet discharge device 10 heats the discharge head 34.
[0045]
Next, a method for manufacturing a liquid crystal display device using the above-described droplet discharge device 10 will be described.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an outline of a layer structure of a liquid crystal display device (hereinafter referred to as “the present liquid crystal panel”) manufactured using the droplet discharge device 10, and FIG. 6 is an outline of the liquid crystal panel as seen from the display surface side. FIG. However, elements unnecessary for the description of the present invention such as a polarizing plate and a retardation plate are omitted. An actual liquid crystal device includes a polarizing plate and a retardation plate. Further, the size and number of each component do not reflect the substance.
In the following description, the liquid crystal driving method is a passive matrix method for convenience, but other methods such as an active matrix method may be used.
[0046]
As shown in FIGS. 5 and 6, the present liquid crystal panel basically includes a pair of glass substrates, ie, a first substrate 210 and a second substrate 220, which are arranged to face each other with a sealant 230 interposed therebetween. A liquid crystal material 241 is provided in a cell 240 surrounded by a sealant 230 that is bonded and sandwiched between the pair of substrates 210 and 220 so as to surround a portion serving as a display region. The liquid crystal material 241 is provided by being ejected by the droplet ejection device 10 described above.
[0047]
A plurality of striped first electrodes 212 made of a transparent conductive film such as indium tin oxide (hereinafter abbreviated as ITO) in order from the substrate side on the inner surface of the first substrate 210, and An alignment film 211 made of polyimide resin is formed. As for the 1st electrode 212 ..., one terminal is extended on the board | substrate outside the sealing material 230, and forms the connection terminal. An alignment film 211 made of polyimide resin is formed on the first electrodes 212. The alignment film 211 is subjected to an alignment process in a predetermined direction.
On the inner surface of the second substrate 220, a cell gap is separated from the color filters 223 arranged in order of R (red), G (green), and B (blue) corresponding to the pixel region in order from the substrate side. A plurality of stripe-shaped second electrodes 222 made of a transparent conductive material such as ITO formed at a position intersecting with the first electrodes 212 and an alignment film 221 made of polyimide resin are formed. As for the 2nd electrode 222 ..., one terminal is extended on the board | substrate outside the sealing material 230, and forms the connection terminal. The alignment film 221 is subjected to an alignment process in a predetermined direction.
Further, spacers 242... Are dispersed in the cell 240 to keep the cell gap constant against the external pressure.
[0048]
In the present liquid crystal panel, a retardation plate and a polarizing plate are provided on the entire outer surface of the first substrate, but illustration and description thereof are omitted.
This liquid crystal panel is generally manufactured through the steps shown in FIGS. 7 (a) to 7 (e).
First, as an alignment film forming step, as shown in FIG. 7A, stripe-shaped first electrodes 212, 212... Are formed on one surface of the first substrate 210 by photolithography, and further the display thereon An alignment film 211 is formed in a portion to be a region and aligned in a predetermined direction. The first electrodes 212... Are extended on a substrate outside the sealing material to be formed later so that one terminal becomes a connection terminal.
[0049]
Next, as shown in FIG. 7B, a sealing material forming step, a spacer spraying step, and a liquid crystal material discharging step are performed.
In the sealing material forming step, an uncured sealing material 230 is formed so as to surround the alignment film 211 using a photocurable resin ink.
In the spacer spraying step, the spacers 242 are sprayed on the alignment film 221. In the liquid crystal material discharge step, the liquid crystal material 240 is discharged using the above-described droplet discharge device 10. Here, the viscosity of the liquid crystal material 240 is reduced by heating the discharge head 34, and the liquid crystal material 240 is discharged without causing clogging of the nozzles. Further, since the storage unit 50 is stored in advance in a temperature condition in which the head unit 21 holding the discharge head 34 discharges the liquid crystal material 240, the expansion and contraction due to the temperature change of the discharge head 34 can be prevented. The liquid crystal material 240 is discharged with high discharge accuracy. Therefore, even if the liquid crystal material 240 is discharged in the vicinity of the uncured sealing material 230, it does not come into contact with the sealing material 230.
[0050]
Separately from this, as shown in FIG. 7C, color filters 223, 223... Are formed on one surface of the second substrate 220, although details are omitted, and the second electrodes 222 are formed thereon. Then, as an alignment film forming step, an alignment film 221 is formed thereon and aligned in a predetermined direction. The second electrodes 222 are extended on a substrate outside the sealing material formed on the first substrate so that one terminal becomes a connection terminal.
[0051]
Next, as shown in FIG. 7D, a bonding process is performed. In this step, the first substrate 210 and the second substrate 220 are overlapped and pressure-bonded with the first substrate 210 inverted so that the alignment films 211 and 221 face inward.
Note that the second substrate 220 may be reversed and bonded.
[0052]
Next, as shown in FIG. 7E, a sealing material curing step is performed. In this process, light from a high-pressure mercury lamp is irradiated from the outside of the first substrate 210 serving as a display surface through the filter F1, and the uncured sealing material 230 is cured by ultraviolet rays. At this time, when light irradiation and heating are used in combination, curing is further accelerated and complete curing is achieved in a short time.
The liquid crystal panel is completed by performing a series of steps from FIG. 7A to FIG. 7E.
[0053]
As described above, since the liquid crystal material 240 is discharged using the above-described droplet discharge device, the same effects as those of the droplet discharge device described above can be obtained.
[0054]
Hereinafter, a specific example of the electronic device including the liquid crystal panel described above will be described with reference to FIG.
FIG. 8A is a perspective view showing an example of a mobile phone. In FIG. 8A, reference numeral 1000 denotes a mobile phone body, and reference numeral 1001 denotes a display unit using the liquid crystal display device.
FIG. 8B is a perspective view showing an example of a wristwatch type electronic device. In FIG. 8B, reference numeral 1100 denotes a watch body, and reference numeral 1101 denotes a display unit using the liquid crystal display device.
FIG. 8C is a perspective view showing an example of a portable information processing apparatus such as a word processor or a personal computer. 8C, reference numeral 1200 denotes an information processing apparatus, reference numeral 1201 denotes an input unit such as a keyboard, reference numeral 1202 denotes a display unit using the liquid crystal display device, and reference numeral 1203 denotes an information processing apparatus main body.
[0055]
Since each electronic device shown in FIGS. 8A to 8C includes a display unit using the liquid crystal display device of the above-described embodiment, the same effect as that of the liquid crystal display device of the previous embodiment. Play.
In order to manufacture these electronic devices, the liquid crystal display device according to the above-described embodiment is manufactured by incorporating it into a display unit of various electronic devices such as a mobile phone, a portable information processing device, and a wristwatch type electronic device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an embodiment of a droplet discharge device of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a side surface of a droplet discharge device and a cross section of a storage.
FIG. 3 is a plan view and a sectional view showing a head unit 21a.
FIG. 4 is a diagram for explaining a principle of discharging a liquid material by a piezo method.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device manufactured using a droplet discharge device.
FIG. 6 is a plan view showing a liquid crystal display device manufactured using a droplet discharge device.
FIG. 7 is a diagram schematically showing a manufacturing process of a liquid crystal display device.
FIG. 8 illustrates an electronic device including a liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Droplet discharge device, 21 ... Head unit, 26 ... Tank, 27 ... Liquid supply path, 31 ... Liquid chamber (cavity), 34 ... Discharge head, 50 ... Storage, 52 ... Heating device, 240 ... Liquid crystal material ( Functional liquid)

Claims

A head unit comprising an ejection head having ejection means, a storage for storing the unused head unit therein, a heating device for heating the inside of the storage, a temperature control device for controlling the heating device, A droplet discharge method of discharging functional liquid from the head unit stored in the storage and placing the functional liquid on a substrate,
Storage for storing the unused head unit in a state where the heating device is controlled so that the temperature in the storage is the same as the temperature of the discharge head when the functional liquid is discharged from the discharge head. Process,
After the storage step, the functional liquid is transferred from the head unit to the substrate while heating the head unit so that the temperature of the head unit does not become lower than the temperature when the functional liquid is discharged from the discharge head. A droplet discharge process for discharging the liquid on the surface;
Droplet discharge method characterized by having a.

Wherein the storage step, the liquid droplet ejecting method according to claim 1, wherein the functional liquid to the discharge head is characterized in that it is filled.

In the storage process, characterized by controlling so as to be the same as the type of humidity, pressure and gas when the humidity in the depot, the type of pressure and gas wherein the functional liquid discharged from the discharge head The droplet discharge method according to claim 1 or 2 .