JP5803212B2 - ノズル吐出量の補正方法、液滴の吐出方法及び有機el素子の製造方法 - Google Patents

ノズル吐出量の補正方法、液滴の吐出方法及び有機el素子の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、ノズル吐出量の補正方法、液滴の吐出方法及び有機EL素子の製造方法に関する。
従来より、インクジェットヘッドのノズルから機能性材料を含む液状体を液滴として吐出して薄膜を形成する液滴吐出法(インクジェット法)が知られている。液滴吐出法で形成される薄膜の代表的な例は、カラーフィルターや有機ELパネルの発光層である。
インクジェットヘッドは、液状体を貯留する複数のキャビティと、該キャビティに連通して一方向に配列された複数のノズルと、各キャビティ内の液状体を加圧する複数のアクチュエーター(例えば、ピエゾ素子や抵抗加熱素子など)と、を有する。インクジェットヘッドは、描画データに基づいて選択されたアクチュエーターに共通する駆動波形信号を入力し、各アクチュエーターに対応するノズルから液状体の液滴を吐出させる。インクジェット法は、インクジェットヘッドのノズルから液状体を液滴として基板に向けて吐出させ、基板上に着弾した液滴を乾燥させることにより薄膜を形成させる。
インクジェット法は、描画対象の高精細化にともなって、階調表現に優れた描画が望まれており、例えば特許文献1には、階調表現に優れた描画が可能な液滴吐出ヘッドの駆動方法が開示されている。
上記液滴吐出ヘッドの駆動方法によれば、描画データに基づいて選択されるノズルは、アクチュエーターに設定されたランクに対応する複数の異なる駆動波形信号が印加され、吐出される液滴の平均重量を予め規定された所定の重量とすることができる。したがって、ランクごとに生成された駆動波形信号の組合せにより、対象物上に吐出される液状体(液滴)の総重量をノズルごとに較正することができ、液状体を乾燥して得られる薄膜の膜厚均一性を向上させることができる。しかも、単一の駆動波形信号を利用して液滴を吐出させる場合に比べ、異なる駆動波形信号を組合せる分だけ、上記平均重量の調整に際しその精度を向上させることができ、かつ、その自由度を拡張させることができると記載されている。
特開2008−136927号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載の複数の液滴の平均重量をランク分けする液滴吐出ヘッドの駆動方法ではランク分けの階調が限られているために、液滴の重量バラツキを十分に補正することは困難である。
液滴の重量バラツキの補正が十分になされていない場合に、重量の大きい液滴、あるいは、重量の小さい液滴が、基板の走査方向に沿って連続する。そのため、重量の大きい液滴と重量の小さい液滴の重量差が微小であっても、カラーフィルターや有機ELパネルの発光層等の薄膜の膜厚差が生じ、電気光学装置の表示においては高い感度で反映されるため、画質を低下させてしまうという課題があった。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]本適用例に係るノズル吐出量の補正方法は、ノズル列のノズルごとのアクチュエーターに対し異なる複数の駆動波形信号のうちの1つを選択して供給し、前記ノズルから吐出領域に吐出される液滴の重量を補正するノズル吐出量の補正方法であって、前記ノズルごとに前記液滴の重量の補正を行わない場合の前記吐出領域に吐出される全液滴の重量の合計値Aと、あらかじめ設定した所定量Bとの差分から、補正後の第1のノズル列単位または吐出単位あるいは走査単位の前記液滴の重量と、同じ前記吐出領域に吐出される前記第1以外のノズル列単位または吐出単位あるいは走査単位の前記液滴の重量の合計値Cが前記所定量Bとなるように前記第1のノズル列単位または吐出単位あるいは走査単位の補正計算をノズルごとに行う第1ステップと、前記第1ステップで補正した前記吐出領域に吐出される計算上の全液滴の重量の合計値Dと前記所定量Bの差分から、補正後の前記第1のノズル列単位または吐出単位あるいは走査単位の前記液滴の重量と、同じ前記吐出領域に吐出される補正後の第2のノズル列単位または吐出単位あるいは走査単位の液滴の重量と、同じ前記吐出領域に吐出される前記第1、前記第2以外のノズル列単位または吐出単位あるいは走査単位の液滴の重量の合計値Eが前記所定量Bとなるように第2のノズル列単位または吐出単位あるいは走査単位の補正計算をノズルごとに行う第2ステップと、を含み、前記ノズル列単位または吐出単位あるいは走査単位の数の分の補正量計算を段階的に行うことを特徴とする。
本適用例によれば、1つのノズル列単位または吐出単位あるいは走査単位で吐出領域の全液滴の重量の合計値A,Cを所定量Bとなるように補正を行うため、吐出領域に液滴を吐出するノズル列単位または吐出単位あるいは走査単位の数だけ補正階調を累乗で増やす事ができる。これによってノズルごとに吐出される液滴の重量バラツキの補正を十分に行うことができ、複数のノズルを用いて吐出領域に形成される薄膜の膜厚を均一化することができる。
[適用例2]上記適用例に記載のノズル吐出量の補正方法は、前記液滴の重量の補正量計算の順序と前記ノズルから前記吐出領域に向けて前記液滴を吐出させる前記ノズル列単位または吐出単位あるいは走査単位の順序が同一ではないことを特徴とする。
本適用例によれば、実際の液滴の吐出順序に制約がなくなるため、吐出をより柔軟に行うことができ、これにより液滴を吐出する対象物に最適な吐出が可能となる。
[適用例3]上記適用例に記載のノズル吐出量の補正方法は、同じ前記吐出領域に前記液滴が吐出されるそれぞれの前記ノズル列単位または吐出単位あるいは走査単位における選択ノズルが同一でないことが好ましい。
本適用例によれば、各々のノズル列単位または吐出単位あるいは走査単位毎に吐出領域に異なるノズルで吐出を行うことになるため、ノズル毎の液滴の吐出重量の測定に誤差が生じていた場合に、その誤差を分散させることができることから、液滴の重量バラツキの補正を十分に行うことができる。
[適用例4]上記適用例に記載のノズル吐出量の補正方法は、同じ前記吐出領域に前記液滴が吐出されるそれぞれの前記ノズル列単位または吐出単位あるいは走査単位における前記液滴の吐出回数が均等でないことを特徴とする。
本適用例によれば、吐出領域に合わせて液滴吐出回数を自由に設定することが可能になるため、最適な液滴の重量を吐出領域に吐出すると同時に、液滴の重量バラツキの補正を十分に行うことができる。
[適用例5]上記適用例に記載のノズル吐出量の補正方法は、時系列に並べられた前記異なる複数の駆動波形信号から1つを選択することにより前記ノズルごとの前記液滴の重量の補正を行うとしてもよい。
本適用例によれば、液滴重量の補正手段はマルチコモンによって異なる複数の駆動波形信号から1つを選択する方法に限定されず、時分割駆動波形信号から1つを選択する方法でも適用可能であり、マルチコモンを備えないインクジェットヘッドであっても、液滴の重量バラツキの補正を十分に行うことができる。
[適用例6]上記適用例に記載の液滴の吐出方法は、上記適用例のノズル吐出量の補正方法を用い、前記第1ステップおよび前記第2ステップの補正計算の結果から前記ノズルごとのアクチュエーターに供給する複数の前記駆動波形信号を生成し、選択された前記ノズルから前記吐出領域に向けて前記液滴を吐出することを特徴とする。
本適用例によれば、1つのノズル列単位または吐出単位あるいは走査単位で吐出領域の全液滴の重量の合計値Aを所定量Bとなるように補正を行うため、吐出領域に液滴を吐出するノズル列単位または吐出単位あるいは走査単位の数だけ補正階調を累乗で増やす事ができる。すなわち、液滴の重量バラツキの補正を十分に行うことが可能な液滴の吐出方法を提供できる。
[適用例7]上記適用例に記載の有機EL素子の製造方法は、基板上に区画形成された複数の膜形成領域に発光層を含む機能層を有する有機EL素子の製造方法であって、上記適用例の液滴の吐出方法を用い、機能性材料を含む液状体を前記複数の膜形成領域に吐出する吐出工程と、吐出された前記液状体を固化して、前記機能層を形成する固化工程と、を備えたことを特徴とする。
本適用例によれば、塗布領域としての膜形成領域に必要量の液状体が安定的に付与されるので、固化工程で付与された液状体を固化すれば、膜形成領域ごとにほぼ一定の膜厚を有する機能層が形成される。したがって、機能層の膜厚ムラに起因する輝度ムラや発光ムラが低減され、有機EL素子を歩留りよく製造することができる。
[適用例8]上記適用例に記載の有機EL素子の製造方法において、前記吐出工程は、異なる発光色が得られる複数種の前記液状体を所望の前記膜形成領域に吐出し、前記固化工程は、吐出された複数種の前記液状体を固化して、少なくとも赤、緑、青、3色の前記発光層を形成することを特徴とする。
本適用例によれば、フルカラーの発光が得られる有機EL素子を歩留まりよく製造することができる。
[適用例9]上記適用例に記載の有機EL素子の製造方法において、前記吐出工程は、複数種の前記液状体をそれぞれ異なる吐出ヘッドに充填し、前記液状体ごとに補正量計算と駆動波形信号の生成を行うことを特徴とする。
本適用例によれば、膜形成領域に付与される液状体ごとに必要量が異なっていても、適正に吐出量の補正がなされ、所望の膜厚を有する発光層を形成することができる。
本実施形態に係る液滴吐出装置の構成を示す概略斜視図。 (a)は吐出ヘッドの構成を示す概略斜視図、(b)はノズルの配置状態を示す平面図。 吐出ヘッドの構造を示す概略断面図。 液滴吐出装置の電気的構成を示すブロック回路図。 (a)は補正を行う前の各吐出領域に吐出される吐出重量の分布を示すグラフ、(b)は吐出領域毎のノズル列の補正量の分布を示すグラフ、(c)はノズル列の補正後の吐出領域毎の吐出重量の分布を示すグラフ、(d)は吐出領域毎のノズル列の補正量の分布を示すグラフ、(e)はノズル列の補正後の吐出領域毎の吐出重量の分布を示すグラフ。 異なる駆動電圧の第1〜第4駆動波形信号を示すグラフ。 シリアルパターンデータSIAのデータ構成を示す図。 ステート切り替え信号CHAのステートの区分を示す真理値表。 シリアルコモン選択データSIBのデータ構成を示す図。 前駆動波形信号COMFと後駆動波形信号COMLとにおける第1〜第4駆動波形信号の選択方法を示す真理値表。 ステート切り替え信号CHBのステートの区分を示す真理値表。 ヘッド駆動回路の構成を示すブロック図。 出力制御信号回路の構成を示すブロック図。 パターンデータ合成回路の構成を示すブロック図。 コモン選択制御信号生成回路の構成を示すブロック図。 各圧電素子に供給される駆動波形信号を説明するためのタイミングチャート。 本実施形態に係る有機EL装置を示す概略正面図。 本実施形態に係る有機EL装置の要部概略断面図。 本実施形態に係る有機EL装置の製造方法を示すフローチャート。 (a)〜(d)は本実施形態に係る有機EL素子の製造方法を示す概略断面図。 (a)〜(d)は本実施形態に係る有機EL素子の製造方法を示す概略断面図。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
<液滴の吐出装置>
まず、機能性材料を含む液状体を液滴として被吐出物に吐出可能な液滴吐出装置について、図1〜図15を参照して説明する。本実施形態の液滴吐出装置は、後述する有機EL素子の製造方法において好適に用いられるものである。
図1は、本実施形態に係る液滴吐出装置の構成を示す概略斜視図である。
図1において、液滴吐出装置10は、直方体形状に形成された基台11を有する。基台11の上面には、その長手方向(Y方向)に沿って延びる一対の案内溝12が形成され、一対の案内溝12には、基板ステージ13が取着されている。基板ステージ13は、基台11に設けられたステージモーターの出力軸に連結されている。基板ステージ13は、吐出面6aを上側にした状態でワークとしての基板6(W)を載置し、該基板6(W)を位置決め固定する。基板ステージ13は、ステージモーターが正転又は逆転するとき、案内溝12に沿って所定の速度で走査され、基板6(W)をY方向に沿って走査させる。
基台11の上側には、門型に形成されたガイド部材14がY方向と直交するX方向に沿って架設されている。ガイド部材14の上側には、インクタンク15が配設されている。インクタンク15は、機能性材料を含む液状体(有機EL用インクIk)を貯留し、有機EL用インクIkを所定の圧力で導出する。
ガイド部材14には、X方向に延びる上下一対のガイドレール16が形成され、上下一対のガイドレール16には、キャリッジ17が取着されている。キャリッジ17は、ガイド部材14に設けられたキャリッジモーターの出力軸に連結されている。キャリッジ17の下側には、X方向に配列された複数の液滴吐出ヘッド18(以下単に、吐出ヘッド18という。)が搭載されている。キャリッジ17は、キャリッジモーターが正転又は逆転するとき、ガイドレール16に沿って走査され、各吐出ヘッド18をX方向に沿って走査させる。
図2(a)は吐出ヘッドの構成を示す概略斜視図、同図(b)はノズルの配置状態を示す平面図、図3は吐出ヘッドの構造を示す概略断面図である。
図2(a)に示すように、吐出ヘッド18は、所謂2連のものであり、2連の接続針42を有するインク(液状体)の導入部21aと、導入部21aに積層されたヘッド基板20と、ヘッド基板20上に配置され内部にインク(液状体)のヘッド内流路(キャビティ)が形成されたヘッド本体21bとを備えている。
接続針42は、前述したインクタンク15に配管を経由して接続され、インク(液状体)をヘッド内流路に供給する。
ヘッド基板20には、フレキシブルフラットケーブル(図示省略)を介してヘッド駆動回路41(図4参照)に接続される2連のコネクター20aが設けられている。
ヘッド本体21bは、圧電素子で構成されたキャビティを有する加圧部21cと、ノズル面19aに2つのノズル列22a,22bが相互に平行に形成されたノズルプレート19とを有している。
図2(b)に示すように、2つのノズル列22a,22bは、それぞれ複数(180個)のノズル22がピッチP1で略等間隔に並べられており、互いにピッチP1の半分のピッチP2ずれた状態でノズル面19aに配設されている。この場合、ピッチP1は、およそ141μmである。よって、ノズル列22cに直交する方向から見ると360個のノズル22がおよそ70.5μmのノズルピッチで配列した状態となっている。また、ノズル22の径は、およそ27μmである。以降、複数のノズル22を総称してノズルNと呼ぶこともある。
図3に示すように、加圧部21cには、ノズルNごとに連通するキャビティ23が形成されている。各キャビティ23は、上記インクタンク15が導出したインク(液状体)を貯留して対応するノズルNに供給する。各キャビティ23の上側には、上下方向に振動可能な振動板24が貼り付けられて、対応するキャビティ23の容積を拡大及び縮小可能にする。振動板24の上側には、それぞれアクチュエーターとしての圧電素子PZが配設されている。各圧電素子PZは、駆動信号(駆動波形信号COM)が印加されると、上下方向に収縮及び伸張して対応する振動板24を振動させる。
各キャビティ23は、それぞれ対応する振動板24が振動するとき、対応するノズルNのメニスカスを上下方向に振動させ、駆動波形信号COM(駆動電圧)に応じた所定の重量のインク(液状体)を対応するノズルNから液滴Dとして吐出させる。吐出された液滴Dは、基板6(W)の略法線に沿って飛行し、ノズルNと相対向する吐出面6a上の位置に着弾する。吐出面6aには後述する発光画素76を区画する隔壁部94が設けられており、隔壁部94で囲まれた吐出領域(塗布領域あるいは膜形成領域)に液滴Dを着弾させる。
図1において、基台11の左側には、液滴重量計測装置26が配設されている。液滴重量計測装置26は、液滴Dの重量(実重量Iw)をノズルNごとに計測するものであって、公知の重量計測装置を用いることができる。液滴重量計測装置26には、例えば、吐出された液滴Dを受け皿で受けて液滴Dを秤量する電子天秤を用いることができる。また、液滴重量計測装置26には、電極を有した圧電振動子を利用し、該電極に向けて液滴Dを吐出させ、液滴Dの着弾により変化する圧電振動子の共振周波数に基づいて液滴Dの実重量Iwを検出するものを用いることができる。
ここで、列内の全てのノズルNから吐出した各液滴Dの実重量Iwの平均値を、平均実重量Iwcenという。なお、平均実重量Iwcenは、吐出した液滴Dの中で最大となる実重量IwをIwmaxとし、最小となる実重量IwをIwminとするときに、Iwcen=(Iwmax+Iwmin)/2により規定される。平均実重量Iwcenは、キャリッジ17に搭載された複数の吐出ヘッド18の各々に対して規定される。
次に、上記液滴吐出装置10の電気的構成を図4〜図18に従って説明する。
図4は、液滴吐出装置の電気的構成を示すブロック回路図である。
図4において、制御装置30は、液滴吐出装置10に各種の処理動作を実行させるものである。制御装置30は、外部I/F31と、CPUなどからなる制御部32と、DRAM及びSRAMからなり各種のデータを格納する記憶手段としてのRAM33と、各種制御プログラムを格納するROM34と、を有する。また、制御装置30は、クロック信号を生成する発振回路35と、駆動波形信号COMを生成する駆動波形信号生成手段としての駆動波形生成回路36と、液滴重量計測装置26を駆動するための重量装置駆動回路37と、基板ステージ13やキャリッジ17を走査するためのモーター駆動回路38と、各種の信号を送信する内部I/F39と、を有する。制御装置30は、外部I/F31を介して入出力装置40に接続されている。また、制御装置30は、内部I/F39を介して基板ステージ13、キャリッジ17、液滴重量計測装置26、及び吐出ヘッド18の各々に対応する複数のヘッド駆動回路41に接続されている。
入出力装置40は、例えばCPU、RAM、ROM、ハードディスク、液晶ディスプレイなどを有した外部コンピューターである。入出力装置40は、ROM又はハードディスクに記憶された制御プログラムに従って、液滴吐出装置10を駆動させるための各種の制御信号を外部I/F31に出力する。外部I/F31は、入出力装置40から描画データIp、基準駆動電圧データIv及びヘッドデータIhなどを受信する。
ここで、描画データIpとは、有機EL素子の位置や膜厚に関する情報、液滴Dの吐出位置に関する情報、基板ステージ13の走査速度に関する情報など、吐出面6aの各画素9(図3参照)に液滴Dを吐出させるための各種のデータである。
基準駆動電圧データIvとは、平均実重量Iwcenを予め規定された所定の重量(基準重量)に較正するための駆動電圧(基準駆動電圧Vh0)に関するデータである。基準駆動電圧データIvは、各吐出ヘッド18の平均実重量Iwcenが異なるため、吐出ヘッド18ごとに規定される。すなわち、基準駆動電圧データIvとは、各吐出ヘッド18の平均実重量Iwcenを共通する基準重量に較正するためのデータである。
ヘッドデータIhとは、ノズルN(圧電素子PZ)の各々を4つのランクに分類したデータであり、ノズルNごとに吐出される液滴Dの重量に基づきランク分けされる。このデータは、同じ吐出領域(サブピクセル;後述する膜形成領域に相当)に液滴吐出を行うノズル列22aのノズルNaとノズル列22bのノズルNbのペア毎に各液滴Dの重量を組み合わせて順次作成される。
図4において、RAM33は、受信バッファー33a、中間バッファー33b、出力バッファー33cとして利用される。
ROM34は、制御部32が実行する各種の制御ルーチンと、該制御ルーチンを実行するための各種のデータと、を格納する。ROM34は、例えば、各ドットに階調を対応付けるための階調データと、その時々の各ノズルNにランクに応じた駆動波形信号COMを対応付けるためのランクデータと、を格納する。
階調データとは、1つのドットを複数の液滴Dによって形成させ、液滴Dを吐出するか否か(すなわち、吐出・非吐出)という2階調により擬似的に多階調を表現させるためのデータである。
ランクデータとは、各ランク(「1」〜「4」)をそれぞれ4種類の異なる駆動波形信号COM(第1駆動波形信号COMA,第2駆動波形信号COMB,第3駆動波形信号COMC,第4駆動波形信号COMD)からなる4種のいずれか1つに対応付けるためのデータである。すなわち、ランクデータとは、全てのノズルNの各々に対しランクに応じた駆動波形信号COMを対応付けるためのデータである。
図4において、発振回路35は、各種のデータや各種の駆動信号を同期させるためのクロック信号を生成する。発振回路35は、例えば、各種のデータのシリアル転送時に利用される転送クロックSCLKを生成する。発振回路35は、シリアル転送された各種のデータのパラレル変換時に利用されるラッチ信号(パターンデータ用ラッチ信号LATAやコモン選択データ用ラッチ信号LATB)を生成する。また、発振回路35は、液滴Dの吐出タイミングを規定するステート切替え信号CHA、駆動波形信号COMの切替えタイミングを規定するコモン切替え信号CHBをそれぞれ生成する。
駆動波形生成回路36は、波形メモリー36a、ラッチ回路36b、D/A変換器36c、増幅器36dを有する。波形メモリー36aは、各駆動波形信号COMを生成するための波形データを所定のアドレスに対応させて格納する。ラッチ回路36bは、制御部32が波形メモリーから読み出した波形データを所定のクロック信号でラッチする。D/A変換器36cは、ラッチ回路36bがラッチした波形データをアナログ信号に変換し、増幅器36dは、D/A変換器36cが変換したアナログ信号を増幅して駆動波形信号COMを同時に生成する。
制御部32は、入出力装置40が基準駆動電圧データIvを入力するとき、駆動波形生成回路36を介し、基準駆動電圧データIvを参照して波形メモリー36aの波形データを読み出す。そして、制御部32は、駆動波形生成回路36を介し、吐出周波数に同期した4種類の駆動波形信号COM(第1駆動波形信号COMA,第2駆動波形信号COMB,第3駆動波形信号COMC,第4駆動波形信号COMD)を生成させる。
制御部32は、駆動波形生成回路36を介し、第1〜第4駆動波形信号COMA,COMB,COMC,COMDをそれぞれランク「1」〜「4」に応じた異なる駆動電圧からなる信号として生成させる。
図6は異なる駆動電圧の第1〜第4駆動波形信号を示すグラフである。
例えば、制御部32は、図6に示すように、第1駆動波形信号COMAをランク「1」のノズルNに応じた駆動電圧(第1駆動電圧Vha)からなる信号として生成させる。第1駆動電圧Vhaは、基準駆動電圧Vh0よりも高いいレベルの電圧である。これにより、ランク「1」のノズルNは、対応する圧電素子PZに図6のような第1駆動波形信号COMAが入力されるとき、第1駆動電圧Vhaの分だけ、対応する圧電素子PZの駆動量(伸縮量)を大きくさせて液滴Dの実重量Iwを較正し、該液滴Dの実重量Iwを平均実重量Iwcen(基準重量)にする。
同じく、制御部32は、駆動波形生成回路36を介し、図6のように第2駆動波形信号COMB、第3駆動波形信号COMC、第4駆動波形信号COMDをそれぞれランク「2」、ランク「3」、ランク「4」に応じた駆動電圧(第2駆動電圧Vhb、第3駆動電圧Vhc、第4駆動電圧Vhd)で生成させる。ランク「2」、ランク「3」、ランク「4」のノズルNは、それぞれ対応する圧電素子PZに第2駆動波形信号COMB、第3駆動波形信号COMC、第4駆動波形信号COMDが入力されるとき、ランクに応じた駆動電圧によって液滴Dの実重量Iwを較正し、該液滴Dの実重量Iwを基準重量にする。
これにより、全てのノズルN(圧電素子PZ)は、それぞれランクに対応する駆動波形信号COMが入力されるとき、各液滴Dの実重量Iwの平均値をそれぞれ共通する基準重量に規格化させることができる。
図4において、制御部32は、重量装置駆動回路37に対応する駆動制御信号を出力する。重量装置駆動回路37は、制御部32からの駆動制御信号に応答し、内部I/F39を介して液滴重量計測装置26を駆動させる。
制御部32は、モーター駆動回路38に対応する駆動制御信号を出力する。モーター駆動回路38は、制御部32からの駆動制御信号に応答し、内部I/F39を介して基板ステージ13、キャリッジ17を走査させる。
制御部32は、外部I/F31が受信した描画データIpを受信バッファー33aに一時的に格納させる。制御部32は、描画データIpを中間コードに変換し中間コードデータとして中間バッファー33bに格納させる。制御部32は、中間バッファー33bから中間コードデータを読み出し、ROM34内の階調データを参照してドットパターンデータに展開し、該ドットパターンデータを出力バッファー33cに格納させる。
ドットパターンデータは、ドットパターン格子の各格子点にそれぞれドットの階調(駆動パルスのパターン)を対応付けるためのデータである。ドットパターンデータは、2次元描画平面(吐出面6a)の各位置(ドットパターン格子の各格子点)にそれぞれ2ビットの値(”00”、”01”、”10”、あるいは、”11”)を対応させたデータである。なお、ドットパターン格子は、ドットの階調を規定した最小間隔の格子である。
制御部32は、基板ステージ13の1スキャン分に相当するドットパターンデータを展開すると、該ドットパターンデータを利用して転送クロックSCLKに同期したシリアルデータを生成し、内部I/F39を介して、該シリアルデータをヘッド駆動回路41にシリアル転送させる。制御部32は、1スキャン分のドットパターンデータをシリアル転送させると、中間バッファー33bの内容を消去し、次の中間コードデータに対して展開処理を実行する。
ここで、ドットパターンデータを利用して生成されるシリアルデータを、シリアルパターンデータSIAという。シリアルパターンデータSIAは、走査方向に沿うドットパターン格子の格子単位で生成される。
図7はシリアルパターンデータSIAのデータ構成を示す図である。
図7に示すように、シリアルパターンデータSIAは、ドットの階調を選択するための2ビットの値をノズルNの数量(180個)分だけ有する。シリアルパターンデータSIAは、ドットの階調を選択するための2ビットの値のうちの上位ビットで構成される180ビットの上位選択データSIHと、下位ビットで構成される180ビットの下位選択データSILと、を有する。また、シリアルパターンデータSIAは、上位選択データSIH及び下位選択データSILの他に、パターンデータSPを有する。
パターンデータSPは、上位選択データSIHと、下位選択データSILと、によって規定される4値の各々に8ビットのデータ(各スイッチデータPnm(nm=00〜03、10〜13、・・・、70〜73)を対応させた32ビットからなるデータである。各スイッチデータPnm(nm=00〜03、10〜13、・・・、70〜73)は、それぞれ圧電素子PZのオン・オフを規定するためのデータである。
図8はステート切り替え信号CHAのステートの区分を示す真理値表である。
図8に示すように、ステート切替え信号CHAは、液滴Dの吐出周波数で生成されるパルス信号である。ここで、ステート切替え信号CHAのパルスごとに規定される状態を、「ステート」という。ステート切替え信号CHAは、先行するパターンデータ用ラッチ信号LATAが生成されて後続するパターンデータ用ラッチ信号LATAが生成されるまでの間の状態を複数のステート(例えば、「0」〜「7」の各ステート)に区分する。なお、先行するパターンデータ用ラッチ信号LATAが生成されて後続するパターンデータ用ラッチ信号LATAが生成されるまでの間の期間は、各ノズルNがそれぞれドットパターン格子の単位格子と相対向する期間に相当する。
制御部32は、ヘッド駆動回路41を介し、図8に示す真理値表に従って、パターンデータSPの各データ(各スイッチデータPnm)をそれぞれ各ステートに対応付ける。例えば、制御部32は、ヘッド駆動回路41を介し、上位選択データSIHが“0”、下位選択データSILが“0”のノズルN(圧電素子PZ)に対し、スイッチデータP00、P10、・・・、P70を対応付ける。制御部32は、スイッチデータP00、P10、・・・、P70をそれぞれ「0」〜「7」の各ステートに対応付ける。そして、制御部32は、ヘッド駆動回路41を介し、“1”に設定されたスイッチデータP00〜P70のステートで該圧電素子PZに駆動波形信号COMを供給する。例えば、P00〜P60が”0“であり、P70が”1“であるとき、制御部32は、ステートが「0」〜「6」の間、圧電素子PZをオフし、ステートが「7」になるタイミングで該圧電素子PZをオンする。
同様に、制御部32は、上位選択データSIH及び下位選択データSILが、“01”、“10”、“11”のノズルN(圧電素子PZ)に対し、図8に示す真理値表に従って、それぞれスイッチデータP01〜P71、P02〜P72、P03〜P73を対応付ける。制御部32は、スイッチデータP01〜P71、P02〜P72、P03〜P73をそれぞれ「0」〜「7」の各ステートに対応付ける。そして、制御部32は、ヘッド駆動回路41を介し、スイッチデータP01〜P71、P02〜P72、P03〜P73が“1”になるステートで対応する圧電素子PZに駆動波形信号COMを供給する。
これにより、全てのノズルNは、それぞれシリアルパターンデータSIAが生成されるたびに、その時々で、対応する上位選択データSIH及び下位選択データSILで選択されるドット階調(すなわち、駆動パルスのパターン)を対応する格子に対し実現する。
図4において、制御部32は、外部I/F31が受信したヘッドデータIhを受信バッファー33aに一時的に格納させる。制御部32は、ヘッドデータIhを中間コードに変換し中間コードデータとして中間バッファー33bに格納させる。制御部32は、中間バッファー33bから中間コードデータを読み出し、ROM34内のランクデータを参照してコモン選択データに展開し、該コモン選択データを出力バッファー33cに格納させる。
コモン選択データは、上記ドットパターン格子の各格子点にそれぞれ2ビットの値(”00”、”01”、”10”、”11”)を対応付けたデータであって、4値の各々に対し第1〜第4駆動波形信号COMA,COMB,COMC,COMDのいずれか1つを対応付けるためのデータである。
制御部32は、基板ステージ13の1スキャン分に相当するコモン選択データが得られると、コモン選択データを利用して転送クロックSCLKに同期したシリアルデータを生成し、内部I/F39を介して該シリアルデータをヘッド駆動回路41にシリアル転送させる。制御部32は、1スキャン分のコモン選択データをシリアル転送させると、中間バッファーの内容を消去し、次の中間コードデータに対して展開処理を実行する。
ここで、コモン選択データを利用して生成されたシリアルデータを、シリアルコモン選択データSIBという。シリアルコモン選択データSIBは、シリアルパターンデータSIAと同じく、走査方向に沿うドットパターン格子の格子単位で生成される。
図9はシリアルコモン選択データSIBのデータ構成を示す図である。図10は前駆動波形信号COMFと後駆動波形信号COMLとにおける第1〜第4駆動波形信号の選択方法を示す真理値表である。
図9に示すように、シリアルコモン選択データSIBは、前駆動波形信号COMFの種別を規定するための前シリアルコモン選択データSFBと、後駆動波形信号COMLの種別を規定するための後シリアルコモン選択データSLBと、からなる。
前シリアルコモン選択データSFBは、前駆動波形信号COMFの種別を規定する2ビットの値のうちの上位ビットで構成される180ビットの前上位選択データSFHと、下位ビットで構成される180ビットの前下位選択データSFLと、を有する。また、前上位選択データSFH及び前下位選択データSFLの他に、32ビットの制御データCRを有する。
前上位選択データSFH及び前下位選択データSFLは、図10に示す真理値表に従って、各ノズルN(圧電素子PZ)にそれぞれ駆動波形信号COMの種別を対応付けるためのデータである。
制御部32は、ヘッド駆動回路41を介し、前上位選択データSFH及び前下位選択データSFLを用い、図10に示す真理値表に従って、180個の各ノズルN(圧電素子PZ)にそれぞれ駆動波形信号COMの種別を対応付ける。例えば、制御部32は、ヘッド駆動回路41を介し、前上位選択データSFHが“0”、前下位選択データSFLが“0”のノズルN(圧電素子PZ)にそれぞれ第1駆動波形信号COMAを対応付ける。制御部32は、前上位選択データSFHと前下位選択データSFLが“01”、“10”、“11”のノズルN(圧電素子PZ)に、それぞれ第2駆動波形信号COMB、第3駆動波形信号COMC、第4駆動波形信号COMDを対応付ける。
制御データCRは、ヘッド駆動回路41に設けられた温度検出回路を駆動させるためのデータを有する。また、制御データCRは、1ビットのラッチ選択データADを有する。ラッチ選択データADは、各ビットの値(“1”あるいは“0”)に応じて、前上位選択データSFH及び前下位選択データSFLをラッチするか否かを各ラッチに選択させるためのデータである。制御部32は、ヘッド駆動回路41を介し、ラッチ選択データADが“0”のとき、前駆動波形信号COMF用のラッチに前上位選択データSFH及び前下位選択データSFLをラッチさせる。
後シリアルコモン選択データSLBは、後駆動波形信号COMLの種別を規定する2ビットの値のうちの上位ビットで構成される180ビットの後上位選択データSLHと、下位ビットで構成される180ビットの後下位選択データSLLと、を有する。後シリアルコモン選択データSLBは、後上位選択データSLH及び後下位選択データSLLの他に、32ビットのダミーデータDMを有する。
後上位選択データSLH及び後下位選択データSLLは、図10に示す真理値表に従って、各ノズルN(圧電素子PZ)に駆動波形信号COMの種別を対応付けるためのデータである。制御部32は、ヘッド駆動回路41を介し、後上位選択データSLH及び後下位選択データSLLと、図10に示す真理値表とに従って、180個の各ノズルN(圧電素子PZ)にそれぞれ駆動波形信号COMの種別を対応付ける。例えば、制御部32は、ヘッド駆動回路41を介し、後上位選択データSLHが“0”、後下位選択データSLLが“0”のノズルN(圧電素子PZ)にそれぞれ第1駆動波形信号COMAを対応させる。制御部32は、後上位選択データSLHと後下位選択データSLLが“01”、“10”、“11”のノズルN(圧電素子PZ)に、それぞれ第2駆動波形信号COMB、第3駆動波形信号COMC、第4駆動波形信号COMDを対応付ける。
なお、各圧電素子PZに供給する駆動波形信号COMが前上位選択データSFH及び前下位選択データSFLに基づいて選択される状態を、前選択という。また。各圧電素子PZに供給する駆動波形信号COMが後上位選択データSLH及び後下位選択データSLLに基づいて選択される状態を、前選択という。
ダミーデータDMは、対応する後シリアルコモン選択データSLBをシリアルパターンデータSIAと同一の転送クロックSCLKによって転送させるためのデータである。ダミーデータDMは、無効となるデータの他に、前記ラッチ選択データADを有する。
制御部32は、ヘッド駆動回路41を介し、ラッチ選択データADのビット値が“1”のとき、後駆動波形信号COML用のラッチに後上位選択データSLH及び後下位選択データSLLをラッチさせる。
図11はステート切り替え信号CHBのステートの区分を示す真理値表である。
図11に示すように、コモン切替え信号CHBは、各圧電素子PZに供給する駆動波形信号COMの選択状態(コモン選択ステート:“F”あるいは“L”)を切替える信号である。すなわち、コモン切替え信号CHBは、前選択(コモン選択ステートが“F”の状態)と、後選択(コモン選択ステートが“L”の状態)と、を切替えるための信号である。
コモン選択ステートは、コモン切替え信号CHBの立ち上がりに同期して“F”(前選択)、あるいは、“L”(後選択)に切り替わる。コモン選択ステートは、パターンデータ用ラッチ信号LATAが“H”レベル(高い電位のレベル)であって、かつ、コモン切替え信号CHBが“L”レベルのとき、“F”の状態(前選択)に初期化される。コモン選択ステートは、パターンデータ用ラッチ信号LATAが“H”レベルであって、かつ、コモン切替え信号CHBが“H”レベルのとき、“L”の状態(後選択)にセットされる。
次に、ヘッド駆動回路41について図12を参照して説明する。図12はヘッド駆動回路の構成を示すブロック図である。
図12に示すように、ヘッド駆動回路41は、出力制御信号生成手段としての出力制御信号生成回路50と、コモン選択制御信号生成手段としてのコモン選択制御信号生成回路60と、を有する。また、ヘッド駆動回路41は、出力合成回路70(第1〜第4コモン出力合成回路70A,70B,70C,70D)と、ロジック系の信号を昇圧してアナログスイッチの駆動電圧レベルに昇圧するレベルシフター71(第1〜第4コモン用レベルシフター71A,71B,71C,71D)と、を有する。また、ヘッド駆動回路41は、圧電素子PZに各駆動波形信号COMを供給するためのアナログスイッチを備えた4系統のスイッチ回路72(第1〜第4コモン用スイッチ回路72A,72B,72C,72D)を有する。上記出力合成回路70、レベルシフター71、及びスイッチ回路72によって、出力手段が構成される。
まず、出力制御信号PIを生成するための出力制御信号生成回路50について以下に説明する。図13は出力制御信号回路の構成を示すブロック図である。
図13に示すように、出力制御信号生成回路50は、シフトレジスター51と、ラッチ52と、ステートカウンター53と、セレクター54と、パターンデータ合成回路55と、を有する。
シフトレジスター51は、パターンデータレジスター51Aと、下位選択データレジスター51Bと、上位選択データレジスター51Cと、を有し、制御装置30からシリアルパターンデータSIAと転送クロックSCLKとが入力される。
パターンデータレジスター51Aは、シリアルパターンデータSIAのうちのパターンデータSPがシリアル転送され、転送クロックSCLKによって順次シフトして32ビットのパターンデータSPを格納する。下位選択データレジスター51Bは、シリアルパターンデータSIAのうち下位選択データSILがシリアル転送され、転送クロックSCLKによって順次シフトして180ビットの下位選択データSILを格納する。上位選択データレジスター51Cは、シリアルパターンデータSIAのうち上位選択データSIHがシリアル転送され、転送クロックSCLKによって順次シフトして180ビットの上位選択データSIHを格納する。
ラッチ52は、パターンデータラッチ52Aと、下位選択データラッチ52Bと、上位選択データラッチ52Cと、を有し、制御装置30からパターンデータ用ラッチ信号LATAが入力される。
パターンデータラッチ52Aは、パターンデータ用ラッチ信号LATAが入力されるとき、パターンデータレジスター51Aのデータ、すなわちパターンデータSPをラッチする。下位選択データラッチ52Bは、パターンデータ用ラッチ信号LATAが入力されるとき、下位選択データレジスター51Bのデータ、すなわち下位選択データSILをラッチする。上位選択データラッチ52Cは、パターンデータ用ラッチ信号LATAが入力されるとき、上位選択データレジスター51Cのデータ、すなわち上位選択データSIHをラッチする。
ステートカウンター53は、3ビットのカウンター回路であり、ステート切替え信号CHAの立ち上がりエッジによってカウントし、ステートを変化させる。ステートカウンター53は、ステートを「0」から「7」までカウントした後、ステート切替え信号CHAが入力されることによりステートを「0」に戻す。また、ステートカウンター53は、LATA信号が“H”レベル(高い電位のレベル)になるときにリセットされ、ステートを「0」に戻す。ステートカウンター53は、制御装置30からステート切替え信号CHAとパターンデータ用ラッチ信号LATAとが入力されるとき、ステートの値をカウントしてセレクター54に出力する。
セレクター54は、ステートカウンター53が出力するステートの値と、パターンデータラッチ52AがラッチしたパターンデータSPと、に基づいて、その時々で、ステートの値に対応するスイッチデータPn0〜Pn3を選択し、選択したスイッチデータPn0〜Pn3をパターンデータ合成回路55に出力する。すなわち、セレクター54は、パターンデータ用ラッチ信号LATAがパターンデータラッチ52Aに入力されるとき、パターンデータラッチ52AにラッチされたパターンデータSPを読み込み、図8に示す真理値表に従って、ステートの値「n」に応じたスイッチデータPn0〜Pn3を選択する。例えば、セレクター54は、ステートカウンター53のステートが「0」のとき、ステート「0」に応じたパターンデータSP、すなわち、図8に示すスイッチデータP00〜P03をパターンデータ合成回路55に出力する。
パターンデータ合成回路55は、セレクター54から各スイッチデータPn0〜Pn3が入力され、下位選択データラッチ52Bがラッチした下位選択データSILと、上位選択データラッチ52Cがラッチした上位選択データSIHと、を読み込む。パターンデータ合成回路55は、各スイッチデータPn0〜Pn3と、下位選択データSILと、上位選択データSIHとを用い、図8に示す真理値表に従って、180個のノズルNに対し液滴の吐出・非吐出(各ビットの値:“0”あるいは“1”)を規定した180ビットのデータ(出力制御信号PI)をステートごとに生成する。
図14はパターンデータ合成回路の構成を示すブロック図である。
図14に示すように、パターンデータ合成回路55は、例えば、1つのノズルNに対応する4個のANDゲート55a,55b,55c,55dと、これらのANDゲート55a,55b,55c,55dの出力が入力されるORゲート55eと、により構成される。ANDゲート55a,55b,55c,55dには、それぞれ上位選択データSIHと、下位選択データSILと、対応するスイッチデータPn0〜Pn3と、が入力される。上位選択データSIHと下位選択データSILが“00”である場合、ANDゲート55aのみが有効となり、スイッチデータPn0(“0”あるいは“1”)が、対応するノズルNの出力制御信号PIとして出力される。また、上位選択データSIHと下位選択データSILが“01”、“10”“00”である場合、それぞれANDゲート55b、55c、55dのみが有効となり、スイッチデータPn1、Pn2、Pn3(“0”あるいは“1”)が、対応するノズルNの出力制御信号PIとして出力される。これにより、図8に示す真理値表に対応するスイッチデータPnmが出力制御信号PIとして出力される。
次いで、各コモン選択制御信号PXA,PXB,PXC,PXDを生成するためのコモン選択制御信号生成回路60について以下に説明する。
図15はコモン選択制御信号生成回路の構成を示すブロック図である。
図15に示すように、コモン選択制御信号生成回路60は、シフトレジスター61と、ラッチ62と、コモン選択ステート生成回路63と、コモン選択データデコード回路64と、を有する。
シフトレジスター61は、制御データレジスター61Aと、下位選択データレジスター61Bと、上位選択データレジスター61Cと、を有し、制御装置30からシリアルコモン選択データSIBと転送クロックSCLKとが入力される。
制御データレジスター61Aは、シリアルコモン選択データSIBのうちの制御データCRがシリアル転送され、転送クロックSCLKによって順次シフトして32ビットの制御データCRを格納する。あるいは、制御データレジスター61Aは、シリアルコモン選択データSIBのうちのダミーデータDMがシリアル転送され、転送クロックSCLKによって順次シフトして32ビットのダミーデータDMを格納する。
下位選択データレジスター61Bは、シリアルコモン選択データSIBのうち下位選択データSXL(前下位選択データSFL、あるいは後下位選択データSLL)がシリアル転送され、転送クロックSCLKによって順次シフトして180ビットの下位選択データSXLを格納する。上位選択データレジスター61Cは、シリアルコモン選択データSIBのうち上位選択データSXH(前上位選択データSFH、あるいは後上位選択データSLH)がシリアル転送され、転送クロックSCLKによって順次シフトして180ビットの上位選択データSXHを格納する。
ラッチ62は、制御データラッチ62Aと、前下位選択データラッチ62Bと、前上位選択データラッチ62Cと、後下位選択データラッチ62Dと、後上位選択データラッチ62Eと、を有し、制御装置30からコモン選択データ用ラッチ信号LATBと、ラッチ選択データADと、が入力される。
制御データラッチ62Aは、コモン選択データ用ラッチ信号LATBが入力されるとき、制御データレジスター61Aのデータ、すなわち制御データCR、あるいはダミーデータDMをラッチし、ラッチしたデータを所定の制御回路(例えば、温度検出回路など)に出力する。
前下位選択データラッチ62Bは、コモン選択データ用ラッチ信号LATBが入力されるとき、制御データレジスター61Aの格納するラッチ選択データADを読み込み、該ラッチ選択データADが“0”の場合、下位選択データレジスター61Bのデータ、すなわち前下位選択データSFLをラッチする。また、前上位選択データラッチ62Cは、コモン選択データ用ラッチ信号LATBが入力されるとき、制御データレジスター61Aの格納するラッチ選択データADを読み込み、該ラッチ選択データADが“1”の場合、上位選択データレジスター61Cのデータ、すなわち前下位選択データSFLをラッチする。
後下位選択データラッチ62Dは、コモン選択データ用ラッチ信号LATBが入力されるとき、制御データレジスター61Aの格納するラッチ選択データADを読み込み、該ラッチ選択データADが“1”の場合、下位選択データレジスター61Bのデータ、すなわち後下位選択データSLLをラッチする。また、後上位選択データラッチ62Eは、コモン選択データ用ラッチ信号LATBが入力されるとき、制御データレジスター61Aの格納するラッチ選択データADを読み込み、該ラッチ選択データADが“0”の場合、上位選択データレジスター61Cのデータ、すなわち後下位選択データSLLをラッチする。
コモン選択ステート生成回路63は、1ビットのカウンター回路であり、コモン切替え信号CHBの立ち上がりエッジによってカウントする。コモン選択ステート生成回路63は、図11に示すように、コモン切替え信号CHBの状態とパターンデータ用ラッチ信号LATAの状態に応じ、コモン選択ステートを“F”(前選択)あるいは“L”(後選択)に切替え、そのコモン選択ステートに関する信号をコモン選択データデコード回路64に出力する。
コモン選択データデコード回路64は、コモン選択ステートが“F”のとき、前下位選択データラッチ62Bがラッチした前下位選択データSFLと、前上位選択データラッチ62Cがラッチした前上位選択データSFHと、を読み込む。コモン選択データデコード回路64は、前下位選択データSFL及び前上位選択データSFHを用い、図10に示す真理値表に従って、4つの異なる駆動波形信号COMの各々について使用するか否か(選択・非選択)を規定する。コモン選択データデコード回路64は、180個のノズルNの各々に対し各駆動波形信号COMの選択・非選択を規定したデータを生成する。
また、コモン選択データデコード回路64は、コモン選択ステートが“L”のとき、後下位選択データラッチ62Dがラッチした後下位選択データSLLと、後上位選択データラッチ62Eがラッチした後上位選択データSLHと、を読み込む。コモン選択データデコード回路64は、後下位選択データSLL及び後上位選択データSLHを用い、図10に示す真理値表に従って、4つの異なる駆動波形信号COMの各々について使用するか否か(選択・非選択)を規定する。コモン選択データデコード回路64は、180個のノズルNの各々に対し各駆動波形信号COMの選択・非選択を規定したデータを生成する。
すなわち、コモン選択データデコード回路64は、コモン選択ステートが“F”の間、180個のノズルNの各々に対し前駆動波形信号COMFのいずれか1つを規定したデータを生成する。コモン選択データデコード回路64は、コモン選択ステートが“L”の間、180個のノズルNの各々に対し後駆動波形信号COMLのいずれか1つを規定したデータを生成する。
ここで、第1駆動波形信号COMAの選択・非選択について規定したデータを、第1コモン選択制御信号PXAという。また、第2駆動波形信号COMB、第3駆動波形信号COMC、第4駆動波形信号COMDの選択・非選択について規定したデータを、それぞれ第2コモン選択制御信号PXB、第3コモン選択制御信号PXC、第4コモン選択制御信号PXDという。
図12において、出力合成回路70は、第1コモン出力合成回路70Aと、第2コモン出力合成回路70Bと、第3コモン出力合成回路70Cと、第4コモン出力合成回路70Dと、を有する。各出力合成回路70A,70B,70C,70Dには、それぞれ出力制御信号生成回路50から180ビットの出力制御信号PIが共通に入力される。また、各出力合成回路70A,70B,70C,70Dには、それぞれコモン選択制御信号生成回路60から第1コモン選択制御信号PXA、第2コモン選択制御信号PXB、第3コモン選択制御信号PXC、第4コモン選択制御信号PXDが入力される。
第1〜第4コモン出力合成回路70A,70B,70C,70Dは、それぞれ1つのノズルNに対応するANDゲートにより構成される。第1コモン出力合成回路70Aの各ANDゲートには、それぞれ対応する出力制御信号PIと、対応する第1コモン選択制御信号PXAと、が入力される。第1コモン出力合成回路70Aの各ANDゲートは、それぞれ対応する圧電素子PZに第1駆動波形信号COMAを供給するか否か(供給・非供給)を規定した信号(第1選択コモン出力制御信号CPA)を出力する。第2コモン出力合成回路70Bの各ANDゲートには、それぞれ対応する出力制御信号PIと、対応する第2コモン選択制御信号PXBと、が入力される。第2コモン出力合成回路70Bの各ANDゲートは、それぞれ対応する圧電素子PZに対し第2駆動波形信号COMBの供給・非供給を規定した信号(第2選択コモン出力制御信号CPB)を出力する。第3コモン出力合成回路70Cの各ANDゲートには、それぞれ対応する出力制御信号PIと、対応する第3コモン選択制御信号PXCと、が入力される。第3コモン出力合成回路70Cの各ANDゲートは、それぞれ対応する圧電素子PZに対し第3駆動波形信号COMCの供給・非供給を規定した信号(第3選択コモン出力制御信号CPC)を出力する。また、第4コモン出力合成回路70Dの各ANDゲートには、それぞれ対応する出力制御信号PIと、対応する第4コモン選択制御信号PXDと、が入力される。第4コモン出力合成回路70Dの各ANDゲートは、対応する圧電素子PZに対し第4駆動波形信号COMDの供給・非供給を規定した信号(第4選択コモン出力制御信号CPD)を出力する。
第1コモン出力合成回路70Aは、例えば、出力制御信号PIが“1”であり、かつ、第1コモン選択制御信号PXAが“1”の場合、対応する圧電素子PZに第1駆動波形信号COMAを供給するための第1選択コモン出力制御信号CPA(ビット値が“1”の信号)を出力する。逆に、第1コモン出力合成回路70Aは、出力制御信号PIが“0”、あるいは、第1コモン選択制御信号PXAが“0”の場合、該圧電素子PZに対し第1駆動波形信号COMAを供給しないための第1選択コモン出力制御信号CPA(ビット値が“0”の信号)を出力する。
これにより、180個の各ノズルN(圧電素子PZ)は、それぞれ出力制御信号PIによって液滴Dの吐出・非吐出が決定され、第1〜第4コモン選択制御信号PXA,PXB,PXC,PXDによって各駆動波形信号COMの供給・非供給が決定される。
レベルシフター71は、第1〜第4駆動波形信号COMA,COMB,COMC,COMD用の4系統のレベルシフター(第1コモン用レベルシフター71A,第2コモン用レベルシフター71B,第3コモン用レベルシフター71C,第4コモン用レベルシフター71D)を有する。第1〜第4コモン用レベルシフター71A,71B,71C,71Dには、それぞれ対応する出力合成回路70から第1〜第4選択コモン出力制御信号CPA,CPB,CPC,CPDが入力される。第1〜第4コモン用レベルシフター71A,71B,71C,71Dは、それぞれ第1〜第4選択コモン出力制御信号CPA,CPB,CPC,CPDをアナログスイッチの駆動電圧レベルに昇圧し、180個の圧電素子PZに対応する開閉信号を出力する。
スイッチ回路72は、第1〜第4駆動波形信号COMA,COMB,COMC,COMD用の4系統のスイッチ回路(第1コモン用スイッチ回路72A,第2コモン用スイッチ回路72B,第3コモン用スイッチ回路72C,第4コモン用スイッチ回路72D)を有する。第1〜第4コモン用スイッチ回路72A,72B,72C,72Dは、それぞれ圧電素子PZに対応する180個のアナログスイッチを有する。第1〜第4コモン用スイッチ回路72A,72B,72C,72Dには、それぞれ対応するレベルシフター71から開閉信号が入力される。4系統の各アナログスイッチの入力端には、それぞれ対応する駆動波形信号COMが入力され、4系統の各アナログスイッチの出力端には、それぞれ対応する圧電素子PZが共通接続されている。各アナログスイッチは、それぞれ対応するレベルシフター71から開閉信号が入力され、該開閉信号が“H”レベルのとき、対応する圧電素子PZに対応する駆動波形信号COMを出力する。
これにより、180個の各ノズルN(圧電素子PZ)は、それぞれ出力制御信号PIにより液滴Dの吐出動作を選択されるとき、第1〜第4選択コモン出力制御信号CPA,CPB,CPC,CPDによって第1〜第4駆動波形信号COMA,COMB,COMC,COMDのいずれか1つを供給される。すなわち、180個の各ノズルN(圧電素子PZ)は、液滴Dの吐出動作を選択されるとき、ランクに応じた駆動波形信号COMを供給される。
次に、液滴吐出装置10に搭載した液滴吐出ヘッド18の駆動方法について以下に説明する。図16は、各圧電素子PZに供給される駆動波形信号COMを説明するためのタイミングチャートである。
まず、図1に示すように、基板6(W)が、その吐出面6aを上側にして基板ステージ13に載置される。このとき、基板ステージ13は、基板6(W)をキャリッジ17の反Y矢印方向に配置する。この状態から、入出力装置40は、描画データIpと、基準駆動電圧データIvと、ヘッドデータIhと、を制御装置30に入力する。
基準駆動電圧データIv及びヘッドデータIhは、それぞれ液滴重量計測装置26によって計測された各液滴Dの実重量Iwに基づいて生成されたものである。
このヘッドデータIhは、最もX矢印方向に位置するノズルN(第1圧電素子PZ1)
を「1」のランクに分類し、X矢印方向から数えて10番目のノズルN(第10圧電素子
PZ10)を「2」のランクに分類し、X矢印方向から数えて20番目のノズルN(第2
0圧電素子PZ20)を「3」のランクに分類する。
制御装置30は、モーター駆動回路38を介してキャリッジ17を走査し、基板6(W)がY矢印方向に走査されるときに各吐出ヘッド18が基板6(W)上を通過するようにキャリッジ17を配置する。制御装置30は、キャリッジ17を配置するとモーター駆動回路38を介して基板ステージ13の走査を開始する。
制御装置30は、入出力装置40から入力されたヘッドデータIhをコモン選択データに展開する。制御装置30は、基板ステージ13の1スキャン分に相当するコモン選択データを展開すると、図16に示すように、コモン選択データを用いてシリアルコモン選択データSIBを生成し、該シリアルコモン選択データSIBを転送クロックSCLKに同期させてヘッド駆動回路41にシリアル転送する。
この際、制御装置30は、前シリアルコモン選択データSFB(前上位選択データSFH、前下位選択データSFL、及び制御データCR)を先行して転送し、続いて、後シリアルコモン選択データSLB(後上位選択データSLH、後下位選択データSLL、及びダミーデータDM)を転送する。なお、制御データCRに含まれるラッチ選択データADには“0”が設定され、ダミーデータDMに含まれるラッチ選択データADには“1”が設定されている。
制御装置30は、コモン選択データ用ラッチ信号LATBをヘッド駆動回路41に出力し、ヘッド駆動回路41に前シリアルコモン選択データSFBと後シリアルコモン選択データSLBとを順次ラッチさせる。すなわち、ヘッド駆動回路41は、前シリアルコモン選択データSFBの制御データCRに含まれるラッチ選択データAD(”0”)を読み出し、前上位選択データSFH及び前下位選択データSFLをそれぞれ前上位選択データラッチ62C及び前下位選択データラッチ62Bにラッチさせる。また、ヘッド駆動回路41は、後シリアルコモン選択データSLBのダミーデータDMに含まれるラッチ選択データAD(“1”)を読み出し、後上位選択データSLH及び後下位選択データSLLをそれぞれ後上位選択データラッチ62E及び後下位選択データラッチ62Dにラッチさせる。
次いで、制御装置30は、入出力装置40から入力された描画データIpをドットパターンデータに展開する。制御装置30は、基板ステージ13の1スキャン分に相当するドットパターンデータを展開すると、図16に示すように、ドットパターンデータを用いてシリアルパターンデータSIAを生成し、該シリアルパターンデータSIAを転送クロックSCLKに同期させてヘッド駆動回路41にシリアル転送する。
制御装置30は、基板ステージ13が所定の描画開始位置に到達するとき、図16に示すように、パターンデータ用ラッチ信号LATAをヘッド駆動回路41に出力し、ヘッド駆動回路41にシリアルパターンデータSIA(上位選択データSIH、下位選択データSIL、及びパターンデータSP)をラッチさせる。
制御装置30は、パターンデータ用ラッチ信号LATAを出力してシリアルパターンデータSIAをラッチさせると、ステート切替え信号CHAをヘッド駆動回路41に順次出力してステートを「0」から「1」、「2」、「3」、「4」、・・・の順に切替えさせる。また、制御装置30は、基準駆動電圧データIvを参照して駆動波形生成回路36に4種類の駆動波形信号COM(第1駆動波形信号COMA,第2駆動波形信号COMB,第3駆動波形信号COMC,第4駆動波形信号COMD)を生成させる。制御装置30は、第1〜第4駆動波形信号COMA,COMB,COMC,COMDをそれぞれパターンデータ用ラッチ信号LATAとステート切替え信号CHAとに同期させヘッド駆動回路41に対しステートごとに出力する。
また、ヘッド駆動回路41は、シリアルパターンデータSIAをラッチさせると、上位選択データSIH及び下位選択データSILと、図8に示す真理値表に従って、パターンデータSPの各データをそれぞれ各ステートに対応させ、180個の各ノズルN(圧電素子PZ)に対し各ステートにおける吐出・非吐出を規定する。例えば、図16に示すように、第1圧電素子PZ1、第10圧電素子PZ10、及び第20圧電素子PZ20には、「1」、「3」、「5」、「7」の各ステートで液滴Dの吐出動作を選択させる。
この際、制御装置30は、ステート切替え信号CHAのパルス数をカウントし、ステートが「0」から「3」に移行する間、コモン切替え信号CHBを“L”の状態にする。ヘッド駆動回路41は、コモン切替え信号CHBが“L”の状態にあるため、パターンデータ用ラッチ信号LATAが入力されるタイミングでコモン選択ステートを“F”(前選択)に初期化させる。そして、ヘッド駆動回路41は、前選択に基づいて、前上位選択データラッチ62Cがラッチした前上位選択データSFHと、前下位選択データラッチ62Bがラッチした前下位選択データSFLと、を用い、図10に示す真理値表に従って、第1〜第4コモン選択制御信号PXA,PXB,PXC,PXDを生成する。
本実施形態では、第1圧電素子PZ1の場合、前上位選択データSFHのみを使用し、SFHが“00”に設定されている。ヘッド駆動回路41は、この前上位選択データSFH(“00”)を用い、図10に示す真理値表に従って、第1駆動波形信号COMAを選択、他の駆動波形信号COMを非選択、COMFが供給される。
同じく、第10圧電素子PZ10の場合、前上位選択データSFHが“01”に設定されている。ヘッド駆動回路41は、この前上位選択データSFH(“01”)を用い、第2駆動波形信号COMBを選択、他の駆動波形信号COMを非選択、とする第1〜第4コモン選択制御信号PXA,PXB,PXC,PXDを生成する。これにより、第10圧電素子PZ10には、その吐出動作が選択される「1」、「3」のステートで第2駆動波形信号COMBが供給される。すなわち、ランク「2」の10圧電素子PZ10には、ランク「2」に対応する前駆動波形信号COMFが供給される。
また、第20圧電素子PZ20の場合、前上位選択データSFHが“10”に設定されている。ヘッド駆動回路41は、この前上位選択データSFH及び前下位選択データSFL(“10”)を用い、第3駆動波形信号COMCを選択、他の駆動波形信号COMを非選択、とする第1〜第4コモン選択制御信号PXA,PXB,PXC,PXDを生成する。これにより、第20圧電素子PZ20には、その吐出動作が選択される「1」、「3」のステートで第3駆動波形信号COMCが供給される。すなわち、ランク「3」の第20圧電素子PZ20には、ランク「3」に対応する前駆動波形信号COMFが供給される。
次いで、制御装置30は、ステートが「4」に移行するタイミングでコモン切替え信号CHBを出力する。ヘッド駆動回路41は、コモン切替え信号CHBの立ち上がりを受けてコモン選択ステートを“F”(前選択)から“L”(後選択)に切替える。そして、ヘッド駆動回路41は、後選択に基づいて、後上位選択データラッチ62Eがラッチした後上位選択データSLHと、後下位選択データラッチ62Dがラッチした後下位選択データSLLと、を用い、図10に示す真理値表に従って、第1〜第4コモン選択制御信号PXA,PXB,PXC,PXDを生成する。
これにより、第1圧電素子PZ1には、その吐出動作が選択される「5」、「7」のステートで第1駆動波形信号COMAが供給される。すなわち、ランク「1」の第1圧電素子PZ1には、ランク「1」に対応する後駆動波形信号COMLが供給される。同じく、第10圧電素子PZ10には、その吐出動作が選択される「5」、「7」のステートで第2駆動波形信号COMBが供給される。すなわち、ランク「2」の第10圧電素子PZ10には、ランク「2」に対応する後駆動波形信号COMLが供給される。また、第20圧電素子PZ20には、その吐出動作が選択される「5」、「7」のステートで第3駆動波形信号COMCが供給される。すなわち、ランク「3」の第20圧電素子PZ20には、ランク「3」に対応する後駆動波形信号COMLが供給される。
以後、同じく、制御装置30は、ステート切替え信号CHAのパルス数をカウントし、ステートが再び「4」に移行するタイミングで、コモン切替え信号CHBを出力する。ヘッド駆動回路41は、コモン切替え信号CHBの立ち上がりを受けてコモン選択ステートを切替える。これにより、ステートが「4」に移行するたびに、「5」、「7」、「1」、「3」の各ステートにおける前選択の吐出動作と、同「5」、「7」、「1」、「3」の各ステートにおける後選択の吐出動作と、が繰り返される。本実施形態では、1つの圧電素子において1種類の駆動波形信号を供給することとなる。
<ノズル吐出量の補正方法>
次に図5(a)〜(e)を参照して、本実施形態のノズル吐出量の補正方法について説明する。図5(a)は補正を行う前の各吐出領域に吐出される吐出重量の分布を示すグラフ、図5(b)は吐出領域毎のノズル列の補正量の分布を示すグラフ、図5(c)はノズル列の補正後の吐出領域毎の吐出重量の分布を示すグラフ、図5(d)は吐出領域毎のノズル列の補正量の分布を示すグラフ、図5(e)はノズル列の補正後の吐出領域毎の吐出重量の分布を示すグラフである。
まず、第1ステップとして、ノズルNaから吐出されるインク重量の補正のみでノズルNbから吐出されるインク重量も含めたサブピクセル(吐出領域)内全てのインク重量を補正するための補正量Vc1を計算する。
補正量Vc1は例えば、サブピクセル(吐出領域)にノズルNaから吐出される液滴Dのインク重量をVa1、吐出回数をCa1、ノズルNbから吐出される液滴Dのインク重量をVb1、吐出回数をCb1、各サブピクセル(吐出領域)内の狙いとするインク重量(所定量)をVdとするとき、以下の数式(1)により求めることができる。
Vc1=(Va1×Ca1+Vd−(Va1×Ca1+Vb1×Cb1))/(Va1×Ca1)・・・・(1)
この計算をノズル列22aの吐出を行う全てのノズルNaに対して行うことで図5(a)に示すサブピクセル毎の吐出重量に対し、図5(b)に示すような補正量を求める。
求められたノズル列22aの各ノズルNaの補正量Vc1のうち最大値をVc1max、最小値をVc1minとするとき、補正量Vc1がVc1min+(Vc1max−Vc1min)/4×3<Vc1≦Vc1maxの範囲にあるノズルNaに対しランク「1」が設定され、補正量Vc1がVc1min+(Vc1max−Vc1min)/2<Vc1≦Vc1min+(Vc1max−Vc1min)/4×3の範囲にあるノズルNaに対しランク「2」が設定され、補正量Vc1がVc1min+(Vc1max−Vc1min)/4<Vc1≦Vc1min+(Vc1max−Vc1min)/2の範囲にあるノズルNaに対しランク「3」が設定され、補正量Vc1がVc1min≦Vc1≦Vc1min+(Vc1max−Vc1min)/4の範囲にあるノズルNaに対しランク「4」が設定される。
次に分類された4つのランクの吐出重量を補正するための駆動電圧補正量Vhparaをランク毎に求める。駆動電圧補正量Vhparaは、それぞれのランクのノズル群の各々のノズルNaの吐出重量の平均値、または(最大値+最小値)/2によって求めた値Vc1cenに液滴重量計測装置26で計測した基準駆動電圧Vh0を変化させた時の吐出重量の変化量の係数を反映させて求められる。
次にノズルNbから吐出されるインク重量の補正のみで、ノズルNaから吐出される補正されたインク重量Va1’も含め、サブピクセル内全てのインク重量をさらに補正するための補正量Vc2を計算する。
ノズルNaから吐出される補正されたインク重量Va1’は、ノズルNaのインク重量をVa1と分類したランク、そして補正量Vhparaによって計算され、ノズルNaの補正完了時点で、図5(c)に示すばらつきまでインク量が補正される。
補正量Vc2は例えば、以下の数式(2)により求めることができる。
Vc2=(Va1×Ca1+Vd−(Va1’×Ca1+Vb1×Cb1))/(Va1×Ca1)・・・・(2)
この計算をノズル列22bの吐出を行う全てのノズルNbに対して行うことで、図5(d)に示すような補正量を求める。
求められたノズル列22bの各ノズルNbの補正量Vc2のうち最大値をVc2max、最小値をVc2minとするとき、補正量Vc2がVc2min+(Vc2max−Vc2min)/4×3<Vc2≦Vc2maxの範囲にあるノズルNaに対しランク「1」が設定され、補正量Vc2がVc2min+(Vc2max−Vc2min)/2<Vc2≦Vc2min+(Vc2max−Vc2min)/4×3の範囲にあるノズルNaに対しランク「2」が設定され、補正量Vc2がVc2min+(Vc2max−Vc2min)/4<Vc2≦Vc2min+(Vc2max−Vc2min)/2の範囲にあるノズルNaに対しランク「3」が設定され、補正量Vc2がVc2min≦Vc2≦Vc2min+(Vc2max−Vc2min)/4の範囲にあるノズルNaに対しランク「4」が設定される。
次に分類された4つのランクの吐出重量を補正するための駆動電圧補正量Vhparbをランク毎に求める。駆動電圧補正量Vhparbは、それぞれのランクのノズル群の各々のノズルNaの吐出重量の平均値、または(最大値+最小値)/2によって求めた値Vc2cenに液滴重量計測装置26で計測した基準駆動電圧Vh0を変化させた時の吐出重量の変化量の係数を反映させて求められる。
以上により、図5(e)に示すインク重量ばらつきまで補正が可能となる。
以上、2つのノズル列を用いた補正方法について記載したが、方法はこれに限らず、吐出毎に行うこともできる。同じ吐出領域に同じノズルNから吐出される液滴が複数ある場合には、吐出1回毎に、前述した前駆動波形信号COMFと後駆動波形信号COMLを切り換えながら吐出を行うことで補正が可能である。この場合には、補正量Vc1をCOMF、補正量Vc2をCOMLに分担させる。
また、本実施形態は走査毎に行うことも可能である。同じ吐出領域に複数回の副走査により液滴の吐出を行う場合には、補正量Vc1を副走査の1回目、補正量Vc2を副走査の2回目に分担させる。
同じ吐出領域に液滴を吐出する副走査の回数が3回以上の場合、Vc3、Vc4・・・というように副走査の回数分だけ補正量の計算を行うことで、より高精度な補正が可能となる。
なお、各走査において、同じ吐出領域に液滴を吐出するノズルNは必ずしも同一のノズルNである必要はなく、副走査の位置を変更することで走査毎に異なるノズルNで液滴を吐出する事もできる。
走査毎に異なるノズルNで液滴を吐出する事により、ノズルN毎の液滴重量測定の誤差や、補正量の誤差を分散することが出来るので、高精度な補正が可能となる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
上記実施形態では、ノズル列22a、ノズル列22bの順序で吐出重量の補正を行うための補正量Vc1及びVc2を求めそのまま吐出データとして展開しているが、計算の順序には制限は無く、ノズル列22b、ノズル列22aの順に補正量Vc1及びVc2を求めることもできる。
これによれば、組み合わされるノズル列内での計算順序及び吐出順序に制約がなくなるため、ノズルNごとの吐出重量ばらつきをノズル列単位で求め、吐出重量ばらつきが小さい方のノズル列に大きな吐出量補正幅(Vc1)を分担させることで、より高精度な吐出重量の補正を行う事が出来る。
これに限らず、組み合わされる例えばノズル列のノズル列22a及びノズル列22bの各々のノズル列からあるサブピクセルに吐出される回数は必ずしも同一である必要はない。
これによれば、液滴の吐出回数を自由に設定できるので、サブピクセルに収めるインクの量を高い自由度で調整可能である。さらには、補正幅が最も大きくなる補正量Vc1の計算を行うノズル列の吐出回数をもう1方のノズル列の吐出回数よりも大きくすることにより、サブピクセルへのVc1の計算を行うノズル列から吐出される液滴重量のウェイトがもう一方のノズル列から吐出される液滴重量よりも大きくなるために、Vc1により求められる補正幅を小さくすることが出来、より高精度な吐出重量の補正を行う事が出来る。
また、同一のサブピクセルに異なる副走査の組み合わせで吐出重量の補正を行う場合には、副走査毎にサブピクセルに異なるノズルを用いて吐出を行うのが望ましい。
これによれば、副走査毎に異なるノズルNを使用してサブピクセルに液滴の吐出を行うため、より多くのノズルNを用いてサブピクセルへ液滴を吐出する事となり、それにより液滴重量計測装置26にて計測された液滴重量の測定誤差を分散することが出来、より高精度な吐出重量の補正を行う事が出来る。
<有機EL素子の製造方法>
次に、本実施形態の有機EL素子の製造方法を適用して製造された有機EL素子を有する有機EL装置について図17及び図18を参照して説明する。図17は、本実施形態に係る有機EL装置を示す概略正面図、図18は、本実施形態に係る有機EL装置の要部概略断面図である。
図17に示すように、本実施形態の有機EL装置4は、R(赤)、G(緑)、B(青)、3色の発光画素76を備えた素子基板78と、素子基板78に所定の間隔を置いて対向配置された封止基板80とを備えている。封止基板80は、複数の発光画素76が設けられた発光領域82を封着するように、高い気密性を有する封着剤を用いて素子基板78に接合されている。
発光画素76は、後述する発光素子としての有機EL素子84(図18参照)を備えるものであって、同色の発光が得られる発光画素76が、図面上の縦方向に配列した所謂ストライプ方式となっている。なお、実際には、発光画素76は微細なものであり、図示の都合上拡大して現している。
素子基板78は、封止基板80よりも一回り大きく、額縁状に張り出した部分には、発光画素76を駆動する2つの走査線駆動回路部86と1つのデータ線駆動回路部88が設けられている。走査線駆動回路部86、データ線駆動回路部88は、例えば、電気回路が集積されたICとして素子基板78に実装してもよいし、当該駆動回路部86,88を素子基板78の表面に直接形成してもよい。
素子基板78の端子部78aには、これらの駆動回路部86,88と外部駆動回路とを接続するための中継基板90が実装されている。中継基板90は、例えば、フレキシブル回路基板などを用いることができる。
図18に示すように、有機EL装置4において、有機EL素子84は、画素電極としての陽極92と、陽極92を区画する隔壁部94と、陽極92上に形成された有機膜からなる発光層を含む機能層96とを有している。また、機能層96を介して陽極92と対向するように形成された共通電極としての陰極98を有している。
隔壁部94は、フェノール又はポリイミドなどの絶縁性を有する感光性樹脂からなり、発光画素76を構成する陽極92の周囲を一部覆って、複数の陽極92をそれぞれ区画するように設けられている。
陽極92は、素子基板78上に形成されたTFT(Thin Film Transistor)素子100の3端子のうちの1つに接続しており、例えば、透明電極材料であるITO(Indium Tin Oxide)を厚さ100nm程度に成膜した電極である。なお、図示省略したが、陽極92の下層(平坦化層102側)に、絶縁層を介してAlからなる反射層が設けられている。当該反射層は、機能層96における発光を封止基板80側に反射するものである。また、当該反射層はAlに限定されず、発光を反射する機能(反射面)を有していればよい。例えば、絶縁性の有機材料あるいは無機材料を用いて凹凸を有する反射面を形成する方法、陽極92自体を反射機能を有する導電材料で構成し、表面層にITO膜を形成する方法などが挙げられる。
陰極98は、同じく、ITOなどの透明電極材料により形成されている。
本実施形態の有機EL装置4は、いわゆるトップエミッション型の構造となっており、陽極92と陰極98との間に駆動電流を流して機能層96で発光した光を上記反射層で反射させて封止基板80側から取り出す。したがって、封止基板80は、透明なガラス等からなる基板を用いる。また、素子基板78は、透明基板及び不透明基板のいずれも用いることができる。不透明基板としては、例えば、アルミナ等のセラミックス、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したものの他に、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが挙げられる。
素子基板78には、有機EL素子84を駆動する回路部104が設けられている。すなわち、素子基板78の表面には、SiO2を主体とする下地保護層106が下地として形成され、その上にはシリコン層108が形成されている。このシリコン層108の表面には、SiO2及び/又はSiNを主体とするゲート絶縁層110が形成されている。
また、シリコン層108のうち、ゲート絶縁層110を挟んでゲート電極112と重なる領域がチャネル領域108aとされている。なお、このゲート電極112は、図示しない走査線の一部である。一方、シリコン層108を覆い、ゲート電極112を形成したゲート絶縁層110の表面には、SiO2を主体とする第1層間絶縁層114が形成されている。
また、シリコン層108のうち、チャネル領域108aのソース側には、低濃度ソース領域及び高濃度ソース領域108cが設けられる一方、チャネル領域108aのドレイン側には低濃度ドレイン領域及び高濃度ドレイン領域108bが設けられて、いわゆるLDD(Light Doped Drain)構造となっている。これらのうち、高濃度ソース領域108cは、ゲート絶縁層110と第1層間絶縁層114とにわたって開孔するコンタクトホール116aを介して、ソース電極116に接続されている。このソース電極116は、電源線(図示せず)の一部として構成されている。一方、高濃度ドレイン領域108bは、ゲート絶縁層110と第1層間絶縁層114とにわたって開孔するコンタクトホール118aを介して、ソース電極116と同一層からなるドレイン電極118に接続されている。
ソース電極116及びドレイン電極118が形成された第1層間絶縁層114の上層には、例えばアクリル系の樹脂成分を主体とする平坦化層102が形成されている。この平坦化層102は、アクリル系やポリイミド系等の、耐熱性絶縁性樹脂などによって形成されたもので、TFT素子100やソース電極116、ドレイン電極118などによる表面の凹凸をなくすために形成された公知のものである。
そして、陽極92が、この平坦化層102の表面上に形成されると共に、該平坦化層102に設けられたコンタクトホール102aを介してドレイン電極118に接続されている。すなわち、陽極92は、ドレイン電極118を介して、シリコン層108の高濃度ドレイン領域108bに接続されている。陰極98は、GNDに接続されている。したがって、スイッチング素子としてのTFT素子100により、上記電源線から陽極92に供給され陰極98との間で流れる駆動電流を制御する。これにより、回路部104は、所望の有機EL素子84を発光させカラー表示を可能としている。
なお、有機EL素子84を駆動する回路部104の構成は、これに限定されるものではない。
機能層96は、有機膜からなる正孔注入層、中間層、発光層を含む複数の薄膜層からなり、陽極92側からこの順で積層されている。本実施形態において、これらの薄膜層は、液滴吐出法(インクジェット法)を用いて成膜されている。
正孔注入層の材料としては、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)等のポリチオフェン誘導体にドーパントとしてのポリスチレンスルホン酸(PSS)を加えた混合物(PEDOT/PSS)や、ポリスチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレンやその誘導体を用いてもよい。
中間層は、正孔注入層と発光層との間に設けられ、発光層に対する正孔の輸送性(注入性)を向上させると共に、発光層から正孔注入層に電子が浸入することを抑制するために設けられている。すなわち、発光層における正孔と電子との結合による発光の効率を改善するものである。中間層の材料としては、例えば、正孔輸送性が良好なトリフェニルアミン系ポリマーを含んだものが挙げられる。
発光層の材料としては、例えば、赤色、緑色、青色の発光が得られるポリフルオレン誘導体(PF)、ポリパラフェニレンビニレン誘導体(PPV)、ポリフェニレン誘導体(PP)、ポリパラフェニレン誘導体(PPP)、ポリビニルカルバゾール(PVK)、PEDOT等のポリチオフェニレン誘導体、ポリメチルフェニレンシラン(PMPS)等を用いることができる。また、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素等の高分子材料や、ルブレン、ペリレン、9,10−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン6、キナクドリン等低分子材料をドープしてもよい。
このような有機EL素子84を有する素子基板78は、透明な熱硬化型エポキシ樹脂等を封着部材として用いた封着層120を介して透明な封止基板80と隙間なくベタ封止されている。
本実施形態の有機EL装置4は、後述する有機EL素子84の製造方法を用いて製造されており、発光層が略一定の膜厚を有しているため、異なる発光色が得られる機能層96R,96G,96Bにおいてそれぞれ所望の発光特性が得られる。
なお、本実施形態の有機EL装置4は、トップエミッション型に限定されず、共通電極としての陰極98を反射機能を有する不透明なAl等の導電材料を用いて成膜し、有機EL素子84の発光を陰極98で反射させて、素子基板78側から取り出すボトムエミッション型の構造としてもよい。
<有機EL素子の製造方法>
次に、本実施形態の有機EL素子の製造方法について図19〜図21を参照して説明する。図19は、本実施形態に係る有機EL装置の製造方法を示すフローチャート、図20及び図21は、本実施形態に係る有機EL素子の製造方法を示す概略断面図である。
本実施形態の有機EL素子の製造方法は、図19に示すように、隔壁部形成工程(ステップS10)と、隔壁部が形成された基板に表面処理を施す表面処理工程(ステップS17)と、正孔注入層形成工程(ステップS30)と、中間層形成工程(ステップS40)と、発光層形成工程(ステップS50)と、陰極形成工程(ステップS60)と、有機EL素子が形成された素子基板78と封止基板80とを接合する封止基板接合工程(ステップS70)とを少なくとも備えている。なお、素子基板78上に回路部104(図18参照)を形成する工程や回路部104に電気的に接続した陽極92を形成する工程は、公知の製造方法を用いればよく、本実施形態では詳細の説明は省略する。したがって、図20(a)〜(d)及び図21(a)〜(d)では、回路部104の図示を省略している。
図19のステップS10は、隔壁部形成工程である。ステップS10では、図20(a)に示すように、陽極92の周囲の一部を覆って陽極92ごとを区画するように隔壁部94を形成する。形成方法としては、例えば、陽極92が形成された素子基板78の表面に、感光性のフェノール樹脂又はポリイミド樹脂をおよそ1〜3μm程度の厚みで塗布する。塗布方法としては、転写法、スリットコート法などが挙げられる。そして、発光画素76の形状に対応したマスクを用いて露光し、現像することにより複数の隔壁部94を形成することができる。以降、隔壁部94により区画された発光画素76の領域を膜形成領域Aと呼ぶ。そして、ステップS20へ進む。
図19のステップS20は、表面処理工程である。ステップS20では、隔壁部94が形成された素子基板78の表面に親液処理と撥液処理とを施す。まず、酸素を処理ガスとするプラズマ処理を行い、主に無機材料からなる陽極92の表面に親液処理を施す。次に、CF4などのフッ素系ガスを処理ガスとするプラズマ処理を行い、有機材料からなる隔壁部94の表面にフッ素を導入して撥液処理を施す。そして、ステップS30へ進む。
図19のステップS30は、正孔注入層形成工程である。ステップS30では、まず、図20(B)に示すように、正孔注入輸送層形成材料を含む液状体122を膜形成領域Aに塗布する。液状体122は、例えば、溶媒としてジエチレングリコールと水(純水)とを含んでおり、正孔注入層形成材料としてPEDOT/PSSを重量比で0.5%程度含んだものを用いた。粘度がおよそ20mPa・s以下となるように溶媒の割合が調整されている。
液状体122を塗布する方法としては、液状体(インク)を吐出ヘッド18のノズルNから吐出可能な吐出装置10を用いる。吐出ヘッド18とワークWである素子基板78とを対向させ、吐出ヘッド18から液状体122を吐出する。吐出された液状体122は、液滴として親液処理された陽極92に着弾して濡れ拡がる。また、乾燥後の正孔注入層の膜厚がおよそ50nm〜70nmとなるように、膜形成領域Aの面積に応じた必要量を液滴として吐出した。そして乾燥工程へ進む。
乾燥工程では、素子基板78を例えばランプアニール等の方法で加熱することにより、液状体122の溶媒成分を乾燥させて除去し、図20(c)に示すように膜形成領域Aの陽極92上に正孔注入層96aを形成する。なお、本実施形態では、各膜形成領域Aに同一材料からなる正孔注入層96aを形成したが、後に形成される発光層に対応して正孔注入層96aの材料を発光色ごとに変えてもよい。そしてステップS40へ進む。
図19のステップS40は、中間層形成工程である。ステップS40では、図20(d)に示すように、中間層形成材料を含む液状体124を膜形成領域Aに付与する。
液状体124は、例えば、溶媒としてシクロヘキシルベンゼンを含み、中間層形成材料として、前述したトリフェニルアミン系ポリマーを重量比で0.1%程度含んだものを用いた。粘度はおよそ6mPa・sである。
液状体124を塗布する方法としては、液状体122を塗布する場合と同様に、上記吐出装置10を用いる。乾燥後の中間層の膜厚がおよそ10nm〜20nmとなるように、膜形成領域Aの面積に応じた必要量を液滴として吐出した。そして乾燥工程へ進む。
乾燥工程では、素子基板78を例えばランプアニール等の方法で加熱することにより、液状体124の溶媒成分を乾燥させて除去し、図21(a)に示すように膜形成領域Aの正孔注入層96a上に中間層96cを形成する。そしてステップS50へ進む。
図19のステップS50は、発光層形成工程である。ステップS50では、図21(b)に示すように、発光層形成材料を含む液状体126R,126G,126Bをそれぞれ対応する膜形成領域Aに塗布する。
液状体126R,126G,126Bは、例えば、溶媒としてシクロヘキシルベンゼンを含んでおり、発光層形成材料としてPFを重量比で0.7%含んだものを用いた。粘度はおよそ14mPa・sである。
液状体126R,126G,126Bを塗布する方法は、やはり上記吐出装置10を用い、それぞれ異なる吐出ヘッド18に充填されて吐出される。
発光層の成膜にあたり、液状体126R,126G,126Bを膜形成領域Aに吐出むらなく、且つ必要量を安定的に吐出することができる上記液滴の吐出方法を用いた。すなわち、吐出ヘッド18の2つのノズル列22a,22bのそれぞれの吐出重量ばらつきから、COMA、COMB、COMC、COMDに互いのノズル列の重量ばらつきを補正し合うように4つのランクに分け、それぞれのランクに属するノズルNの吐出重量の中央値または平均値から各ランクにおける電圧を決め、吐出重量が補正された液滴を吐出する。
乾燥後の発光層の膜厚がおよそ50nm〜100nmとなるように、膜形成領域Aの面積に応じた必要量を液滴として吐出した。そして固化工程としての乾燥工程へ進む。
本実施形態における吐出された液状体126R,126G,126Bの乾燥工程は、一般的な加熱乾燥に比べて溶媒成分を比較的均一に乾燥可能な減圧乾燥法を用いている。上記液滴の吐出方法を採用することによりにより、膜形成領域Aに満遍なく必要量の液状体126R,126G,126Bが塗布されている。したがって、図21(c)に示すように、乾燥後に形成された発光層96r,96g,96bは、膜形成領域Aごとに略一定の膜厚を有する。そして、ステップS60へ進む。
図19のステップS60は、陰極形成工程である。ステップS60では、図21(d)に示すように、隔壁部94と各機能層96R,96G,96Bとを覆うように陰極98を形成する。これにより有機EL素子84が構成される。
陰極98の材料としては、ITOとCa、Ba、Al等の金属やLiF等のフッ化物とを組み合わせて用いるのが好ましい。特に機能層96R,96G,96Bに近い側に仕事関数が小さいCa、Ba、LiFの膜を形成し、遠い側に仕事関数が大きいITOを形成するのが好ましい。また、陰極98の上にSiO2、SiN等の保護層を積層してもよい。このようにすれば、陰極98の酸化を防止することができる。陰極98の形成方法としては、蒸着法、スパッタ法、CVD法等が挙げられる。特に機能層96R,96G,96Bの熱による損傷を防止できるという点では、蒸着法が好ましい。そして、ステップS70へ進む。
図19のステップS70は、封止基板接合工程である。ステップS70では、有機EL素子84が形成された素子基板78に透明な封着層120を塗布して、透明な封止基板80と隙間なくベタ封止する(図18参照)。さらに封止基板80の外周領域において水分や酸素等の進入を防ぐ接着層を設けて接合することが望ましい。
以上のような有機EL素子84の製造方法によれば、液滴吐出法により成膜された機能層96R,96G,96Bは、成膜むらが低減され、それぞれ略一定の膜厚の発光層96r,96g,96bを有している。したがって、成膜むらに起因する輝度むらが低減された有機EL素子84を製造することができる。
本実施形態によれば、塗布領域としての膜形成領域Aに必要量の液状体が安定的に付与されるので、固化工程で付与された液状体を固化すれば、膜形成領域ごとにほぼ一定の膜厚を有する発光層が形成される。したがって、発光層の膜厚ムラに起因する輝度ムラや発光ムラが低減され、有機EL素子を歩留りよく製造することができる。また、フルカラーの発光が得られる有機EL素子を歩留まりよく製造することができる。更に、膜形成領域に付与される液状体ごとに必要量が異なっていても、適正に吐出量の補正がなされ、所望の膜厚を有する発光層を形成することができる。
上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。
(変形例1)上記実施形態における吐出装置10の構成は、これに限定されない。例えば、キャリッジ17に搭載される吐出ヘッド18の配置は、吐出される液状体の種類によってその配置を変えてもよい。
(変形例2)上記実施形態の液滴の吐出方法において、膜形成領域Aの形状及び配置は、これに限定されない。例えば、ストライプ方式の配置だけでなく、モザイク方式やデルタ方式の配置においても適用できる。
(変形例3)上記実施形態の有機EL素子84の製造方法において、上記液滴の吐出方法を適用するのは、着色層形成材料を含む液状体126R,126G,126Bの吐出工程に限定されない。例えば、正孔注入層形成材料を含む液状体122や中間層形成材料を含む液状体124の吐出工程においても適用可能である。
(変形例4)上記実施形態の有機EL装置4において、発光画素76の構成は、これに限定されない。例えば、発光画素76に備えた有機EL素子84を白色発光可能な構成とする。そして、封止基板80側に3色のカラーフィルターを備える構成とする。これによれば、同様に輝度むらが低減された見映えのよいカラー表示が可能となる。
COM…駆動波形信号、D…液滴、N…ノズル、Ip…描画データ、PI…出力制御信号、PXA,PXB,PXC,PXD…コモン選択制御信号、PZ…アクチュエーターとしての圧電素子、10…液滴吐出装置、18…液滴吐出ヘッド、22…ノズル、22a,22b…ノズル列、26…液滴重量計測装置、33…記憶手段としてのRAM、36…駆動波形生成手段としての駆動波形生成回路、50…出力制御信号生成手段としての出力制御信号生成回路、60…コモン選択制御信号生成手段としてのコモン選択制御信号生成回路、70…出力手段を構成する出力合成回路、76…発光画素、78…基板としての素子基板、78a…端子部、80…封止基板、82…発光領域、84…有機EL素子、86…走査線駆動回路部、88…データ線駆動回路部、90…中継基板、92…陽極、94…隔壁部、96…機能層、96a…正孔注入層、96c…中間層、96r,96g,96b…発光層、96R,96G,96B…機能層、98…陰極、100…TFT素子、102…平坦化層、102a…コンタクトホール、104…回路部、106…下地保護層、108…シリコン層、108a…チャネル領域、108b…高濃度ドレイン領域、108c…高濃度ソース領域、110…ゲート絶縁層、112…ゲート電極、114…第1層間絶縁層、116…ソース電極、116a…コンタクトホール、118…ドレイン電極、118a…コンタクトホール、120…封着層、122,124…液状体、126R,126G,126B…発光層形成材料を含む液状体。

Claims (9)

  1. 複数のノズルが配列されてなるノズル列の各々のノズルが備えるアクチュエーターに対し異なる複数の駆動波形信号のうちの1つを選択して供給し、前記ノズル列と、吐出領域とを相対的に移動させる複数回の走査を行いながら前記ノズル列の各々のノズルから前記吐出領域に対して液滴の吐出を行う際の、前記液滴の重量を補正するノズル吐出量の補正方法であって、
    前記ノズル列は、第1のノズル列と、第2のノズル列とを少なくとも含み、
    前記複数回の走査は、第1の走査と、第2の走査とを少なくとも含み、
    前記ノズル列または前記吐出あるいは前記走査を1つの単位として選択されたノズルから、前記液滴を少なくとも第1の吐出と第2の吐出とを含む複数回に亘って前記吐出領域に吐出する際に、前記第2のノズル列単位または前記第2の吐出単位あるいは前記第2の走査単位の前記液滴の重量の合計値Aとあらかじめ設定した所定量Bとの差分と、前記第1のノズル列単位または前記第1の吐出単位あるいは前記第1の走査単位の前記液滴の重量の合計値Cとに基づいて、前記第1のノズル列単位または前記第1の吐出単位あるいは前記第1の走査単位の前記液滴の重量の補正計算をノズルごとに行う第1ステップと、
    前記第1ステップにより補正された前記合計値Cと前記所定量Bとの差分と、前記合計値Aとに基づいて、前記第2のノズル列単位または前記第2の吐出単位あるいは前記第2の走査単位の前記液滴の重量の補正計算をノズルごとに行う第2ステップと、を含むことを特徴とするノズル吐出量の補正方法。
  2. 前記液滴の重量の補正量計算の順序と前記ノズルから前記吐出領域に向けて前記液滴を吐出させる前記ノズル列単位または吐出単位あるいは走査単位の順序が同一ではないことを特徴とする請求項1に記載のノズル吐出量の補正方法。
  3. 同じ前記吐出領域に前記液滴が吐出されるそれぞれの前記ノズル列単位または吐出単位あるいは走査単位における選択ノズルが同一でないことを特徴とする請求項1または2に記載のノズル吐出量の補正方法。
  4. 同じ前記吐出領域に前記液滴が吐出されるそれぞれの前記ノズル列単位または吐出単位あるいは走査単位における前記液滴の吐出回数が均等でないことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のノズル吐出量の補正方法。
  5. 時系列に並べられた前記異なる複数の駆動波形信号から1つを選択することにより前記ノズルごとの前記液滴の重量の補正を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のノズル吐出量の補正方法。
  6. 請求項1乃至5のいずれか一項に記載のノズル吐出量の補正方法を用い、
    前記第1ステップおよび前記第2ステップの補正計算の結果から前記ノズルごとのアクチュエーターに供給する複数の前記駆動波形信号を生成し、選択された前記ノズルから前記吐出領域に向けて前記液滴を吐出することを特徴とする液滴の吐出方法。
  7. 基板上に区画形成された複数の膜形成領域に発光層を含む機能層を有する有機EL素子の製造方法であって、
    請求項6に記載の液滴の吐出方法を用い、機能性材料を含む液状体を前記複数の膜形成領域に吐出する吐出工程と、
    吐出された前記液状体を固化して、前記機能層を形成する固化工程と、を備えたことを特徴とする有機EL素子の製造方法。
  8. 前記吐出工程は、異なる発光色が得られる複数種の前記液状体を所望の前記膜形成領域に吐出し、
    前記固化工程は、吐出された複数種の前記液状体を固化して、少なくとも赤、緑、青、3色の前記発光層を形成することを特徴とする請求項7に記載の有機EL素子の製造方法。
  9. 前記吐出工程は、複数種の前記液状体をそれぞれ異なる吐出ヘッドに充填し、前記液状体ごとに補正量計算と駆動波形信号の生成を行うことを特徴とする請求項7または8に記載の有機EL素子の製造方法。
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