KR100516754B1 - 잉크젯식 기록 장치 및 기능성 액체 부여 기판의 제조방법 - Google Patents

잉크젯식 기록 장치 및 기능성 액체 부여 기판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

간단한 순서 및 구성으로 기능성 액체의 토출량을 노즐간에서 균일화할 수 있는 잉크젯식 기록 장치 및 기능성 액체 부여 기판의 제조 방법이다. 잉크젯식 기록 장치(100)는 기능성 액체를 토출하기 위한 복수의 노즐(111)을 구비하고, 상기 복수의 노즐은 노즐의 수보다 적은 복수의 그룹으로 나누어지고, 상기 노즐로부터 토출되는 기능성 액체의 토출량이 각 그룹마다 제어되는 것으로 했다. 노즐의 그룹 분류는, 노즐이 배치되는 잉크젯 헤드(1a) 위의 위치를 복수의 영역으로 나누고, 각 영역에 속하는 노즐을 1 개의 그룹에 속하는 것으로 했다.

Description

잉크젯식 기록 장치 및 기능성 액체 부여 기판의 제조 방법 {INK JET RECORDER AND METHOD OF MANUFACTURING FUNCTIONAL LIQUID APPLIED SUBSTRATE}
본 발명은 잉크나 EL(일렉트로루미네선스) 발광체 용액 등의 기능성 액체를 균일하게 토출할 수 있는 잉크젯식 기록 장치 및 표시장치에 사용되는 컬러 필터나 EL 소자 기판 등의 기능성 액체 부여 기판의 제조 방법 및 이들 기능성 액체 부여 기판을 구비한 전기광학장치 등의 디바이스나 전자기기의 제조 방법에 관한 것이다.
표시장치용의 기능성 액체 부여 기판을 제조하는 방법으로서, 기판 위에 뱅크로 구획되어서 형성된 각 화소에, 잉크젯 방식에 의해 기능성 액체를 도입하는 것이 알려져 있다. 이 기능성 액체 부여 기판은 각 화소에 대한 기능성 액체의 토출량을 될 수 있는 한 균일하게 해, 화소간의 불균일을 최소한으로 할 필요가 있다.
일본국 특개평 11-58074호 공보에는, 노즐 간의 잉크 토출량의 편차를 보정하기 위해서, 각 노즐마다 미리 측정하여 작성된 편차 보정 데이터를 바탕으로, 구동 전압을 제어하는 것이 기재되어 있다.
그러나, 상기 일본국 특개평 11-58074호 공보에서는, 노즐마다 보정 데이터를 작성해야만 하기 때문에, 그것을 위한 작업에 손이 많이 가고 있었다. 또한, 구동 전압의 제어 수단을 노즐마다 개별적으로 구비할 필요가 있기 때문에, 회로 구성이 복잡해지지 않을 수 없었다.
한편, 토출량의 편차를 완전히 O으로 할 필요가 없을 경우에는, 상기한 바와 같이 복잡한 수고 및 구성을 구비할 필요는 없다. 예를 들면 64 계조(階調)의 EL 소자 기판에서는 ± 1.5%이하, 32 계조의 EL 소자 기판에서는 ±3%이하, 16 계조의 EL 소자 기판에서는 ±6%이하, 더욱이, 컬러 필터에서는 ±5%이하의 막두께 불균일이 목표로 되고 있어, 기능성 액체 부여 기판의 도포 막두께의 편차는 어느 정도의 허용 범위를 갖고 있다.
본 발명은 간단한 순서 및 구성으로 기능성 액체의 토출량을 노즐간에서 균일화할 수 있는 잉크젯식 기록 장치 및 기능성 액체 부여 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 개시
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 잉크젯식 기록 장치는 기능성 액체를 토출하기 위한 복수의 노즐을 구비하고, 상기 복수의 노즐은 노즐의 수보다 적은 복수의 그룹으로 나누어 지고, 상기 노즐로부터 토출되는 기능성 액체의 토출량이 각 그룹마다 제어되는 것을 특징으로 한다. 이렇게, 노즐마다가 아니라 그룹마다 조정 가능하게 했기 때문에, 보정값의 선정 작업이나 회로 구성을 간략화하면서, 노즐간에서 토출량의 균일성을 확보할 수 있다.
상기 잉크젯식 기록 장치에 있어서, 상기 기능성 액체는 잉크이고, 컬러 필터를 제조 가능하여도 좋다. 또한, 상기 잉크젯식 기록 장치에 있어서, 상기 기능성 액체는 EL 발광체 용액이고, EL 소자 기판을 제조가능하여도 좋다. 상기 기능성 액체는 도전 입자 분산 용액이고, 도전 배선 패턴을 구비한 기판을 제조가능하여도 좋다.
상기 잉크젯식 기록 장치에 있어서, 상기 복수의 노즐이 배치되는 잉크젯 헤드상의 위치를 복수의 영역으로 나누고, 각 영역에 속하는 노즐을 1 개의 그룹에 속하는 것으로 하는 것이 바람직하다. 위치가 근접하는 노즐이 서로 근사한 토출특성을 나타내는 것을 이용하고, 동일 영역에 속하는 노즐에 대해서는 동일한 파형을 적용함으로써, 효과적으로 노즐간의 토출량 균일화를 도모할 수 있다.
또한, 상기 잉크젯식 기록 장치에 있어서, 상기 복수의 노즐이 배치되는 잉크젯 헤드는 상기 각 노즐마다 설치된 캐비티(cavity)와, 각 캐비티에 통하고 있어 각 노즐에 공통인 레저바(reservoir)와, 상기 레저바에 기능성 액체를 공급하는 공급구(供給口)를 구비하고 있고; 상기 복수의 그룹은 상기 복수의 노즐 중 상기 공급구의 가까이에 위치하는 노즐로 이루어지는 제 1 그룹과, 상기 복수의 노즐 중 상기 공급구로부터 멀리 위치하는 노즐로 이루어지는 제 2 그룹을 적어도 구비하는 것이 바람직하다. 잉크의 토출량이 공급구로부터 노즐까지의 거리에 영향을 받는 성질을 이용하여, 공급구로부터의 거리에 따라 노즐의 그룹 분류를 행하고, 효과적으로 노즐간의 토출 균일화를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 기능성 액체 부여 기판의 제조 방법은, 기능성 액체를 토출 가능한 복수의 노즐을 구비한 잉크젯식 기록 장치의 상기 복수의 노즐을, 노즐의 수보다 적은 복수의 그룹으로 나누고, 상기 노즐로부터의 기능성 액체의 토출을 제어하는 신호의 파형을 각 그룹마다 조정하고, 기판 위에 형성된 각 화소에 상기 기능성 액체를 토출하는 것을 특징으로 한다.
상기 제조 방법에 있어서, 상기 복수의 노즐이 배치되는 잉크젯 헤드 상의 위치를 복수의 영역으로 나누고, 각 영역에 속하는 노즐을 1 개의 그룹에 속하는 것으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제조 방법에 있어서, 상기 복수의 노즐이 배치되는 잉크젯 헤드는 상기 각 노즐마다 설치된 캐비티와, 각 캐비티에 통하고 있어 각 노즐에 공통인 레저바와, 상기 레저바에 기능성 액체를 공급하는 공급구를 구비하고 있고; 상기 복수의 그룹은 상기 복수의 노즐 중 상기 공급구의 가까이에 위치하는 노즐로 이루어지는 제 1 그룹과, 상기 복수의 노즐 중 상기 공급구로부터 멀리 위치하는 노즐로 이루어지는 제 2 그룹을 적어도 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 디바이스의 제조 방법은 상기 제조 방법에 의해 제조된 기능성 액체 부여 기판을 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 디바이스는 상기 제조 방법에 의해 제조된 기능성 액체 부여 기판을 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 전자기기의 제조 방법은 상기 제조 방법에 의해 제조된 전기 광학 장치 등의 디바이스를 사용하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 1 실시예에 의한 잉크젯식 기록 장치의 개략 사시도이다.
도 2는 잉크젯 헤드 군(1)을 구성하는 각각의 잉크젯 헤드(1a)의 구조의 설명도이다.
도 3은 상기 잉크젯식 기록 장치의 제어계의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 상기 잉크젯 헤드에서의 각 노즐의 잉크 토출량의 분포의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 상기 실시예에 관한 제조 장치 및 제조 방법에 의해 제조되는 기능성 액체 부여 기판인 컬러 필터의 부분 확대도이다.
도 6은 상기 컬러 필터의 제조 공정 단면도이다.
도 7은 구동 파형 선택 회로(36)에 입력되는 복수 종류의 신호 파형의 예를 나타내는 파형 그래프이다.
도 8은 본 실시예의 잉크젯 헤드(1a)에서의 각 노즐로부터의 1 방울당 잉크 토출량에 대해서, 보정 전 및 보정 후의 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 1 실시예의 제조 방법에 의해 제조되는 전기 광학 장치인 컬러 액정표시장치의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 1 실시예의 제조 방법에 의해 제조되는 전자기기인 노트형 퍼스널 컴퓨터의 사시도이다.
한편, 도면 중 부호 100은 잉크젯식 기록 장치, 1a는 잉크젯 헤드, 111은 노즐, 121은 캐비티, 123은 레저바, 200은 컬러 필터(기능성 액체 부여 기판), 300은 컬러 액정표시장치(전기 광학 장치), 500은 퍼스널 컴퓨터(전자 기기)이다.
이하, 본 발명의 실시예로서, 기능성 액체의 일례인 잉크를 기판 위에 부여해서 컬러 필터를 제조하는 장치 및 방법을 예로 들어서 설명한다.
(1.제조 장치의 구성)
도 1은 본 발명의 1 실시예에 의한 잉크젯식 기록 장치의 개략 사시도이다. 도면에 나타내는 바와 같이, 잉크젯식 기록 장치(100)는 잉크젯 헤드 군(1), X방향 구동축(4), Y방향 가이드축(5), 제어장치(6), 재치대(載置臺)(7), 클리닝 기구부(8), 기대(基臺)(9)를 구비하고 있다.
잉크젯 헤드 군(1)은 도시하지 않은 잉크 탱크로부터 공급된 기능성 액체인 잉크를 그 노즐(토출구)로부터 각 화소에 토출하는 잉크젯 헤드(1a)를 구비하고 있다.
재치대(7)는 이 제조 장치에 의해 제조해야 할 컬러 필터용 기판(101)을 재치시키는 것으로, 이 기판을 기준 위치에 고정하는 기구를 구비한다.
X방향 구동축(4)에는, X방향 구동 모터(2)가 접속되어 있다. X방향 구동 모터(2)는 스텝핑(stepping) 모터 등이고, 제어장치(6)로부터 X축 방향의 구동 신호가 공급되면, X방향 구동축(4)을 회전시킨다. X방향 구동축(4)이 회전되면, 잉크젯 헤드 군(1)이 X축방향으로 이동한다.
Y방향 가이드축(5)은 기대(9)에 대하여 움직이지 않도록 고정되어 있다. 재치대(7)는 Y방향 구동 모터(3)를 구비하고 있다. Y방향 구동 모터(3)는 스텝핑 모터 등이고, 제어장치(6)로부터 Y축방향의 구동 신호가 공급되면, 재치대(7)를 Y축 방향으로 이동시킨다.
즉, X축방향의 구동과 Y축방향의 구동을 행하는 것으로, 잉크젯 헤드 군(1)을 컬러 필터용 기판(101)위의 어느 장소에도 자유 자재로 이동시킬 수 있다. 컬러 필터용 기판(101)에 대한 잉크젯 헤드(1)의 상대속도도 각 축방향의 구동 기구의 제어로 정해진다.
제어장치(6)는 잉크젯 헤드 군(1)에 잉크 방울의 토출 제어용의 신호를 공급하는 구동 신호 제어장치(31)(후술)를 구비한다. 또한, X방향 구동 모터(2) 및 Y방향 구동 모터(3)에, 잉크젯 헤드 군(1)과 재치대(7)의 위치 관계를 제어하는 신호를 공급하는 헤드 위치 제어장치(32)(후술)를 구비한다.
클리닝 기구부(8)는 잉크젯 헤드 군(1)을 클리닝하는 기구를 구비하고 있다. 클리닝 기구부(8)에는 도시하지 않은 Y방향 구동 모터가 구비되어 있다. 이 Y방향 구동 모터의 구동에 의해, 클리닝 기구(8)는 Y방향 가이드축(5)을 따라 이동한다. 클리닝 기구(8)의 이동도, 제어장치(6)에 의해 제어된다.
(2.잉크젯 헤드의 구성)
도 2는 잉크젯 헤드 군(1)을 구성하는 각각의 잉크젯 헤드(1a)의 구조의 설명도이다. 잉크젯 헤드(1a)는 도면에 나타내는 것 같이, 노즐판(110), 압력실 기판(120) 및 진동판(130)을 구비하여 구성되어 있다. 이 헤드는 온 디맨드형의 피에조 제트식 헤드를 구성하고 있다.
압력실 기판(120)은 캐비티(압력실)(121), 측벽(격벽)(122), 레저바(123) 및 도입로(124)를 구비하고 있다. 캐비티(121)는 실리콘 등의 기판을 에칭함으로써 형성된, 잉크 등을 토출하기 위해서 저장하는 공간으로 되어 있다. 측벽(122)은 캐비티(121) 사이를 구획하도록 형성되어 있다. 레저바(123)는 잉크를 각 캐비티(121)에 채우기 위한 유로로 되어 있다. 도입로(124)는 레저바(123)로부터 각 캐비티(121)에 잉크를 도입가능하게 형성되어 있다. 한편 캐비티(121) 등의 형상은 잉크젯 방식에 따라 다양하게 변형가능하다. 예를 들면, 평면적인 형상의 카이저(Kyser)형이여도, 원통형의 졸탄(Zoltan)형이라도 좋다.
노즐판(110)은 압력실 기판(120)에 설치된 캐비티(121)의 각각에 대응하는 위치에 노즐(111)이 배치되도록, 압력실 기판(120)의 한쪽의 면에 접합되어 있다. 노즐(111)의 수는 도시한 것에 한정되지 않고, 예를 들면 1열 32노즐로 하는 것도 가능하다. 노즐판(110)을 접합한 압력실 기판(120)은 또한 하우징(125)에 수납되어, 잉크젯 헤드(1a)를 구성하고 있다.
진동판(130)은 압력실 기판(120)의 다른쪽 면에 접합되어 있다. 진동판(130)의 각 캐비티(121)의 위치에 대응하는 부분에는 각각 압전체 소자(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 또한, 진동판(130)의 레저바(123)의 위치에 대응하는 부분에는, 공급구(도시하지 않음)가 설치되어서, 도시하지 않은 잉크 탱크에 저장되어 있는 잉크를 압력실 기판(120) 내부에 공급 가능하게 되어 있다.
복수의 노즐(111)은 노즐(111)의 수보다 적은 복수의 그룹으로 나누어져 있다. 보다 자세하게는, 복수의 노즐(111)이 배치되는 잉크젯 헤드(1a) 위의 위치는 복수의 영역으로 나누어지고, 이 복수의 영역 중 각 영역에 속하는 노즐이, 1 개의 그룹에 속하는 것으로 되어 있다. 더 자세하게는, 이들 그룹은 공급구의 가까이 위치하는 노즐 군으로 이루어지는 것과, 공급구로부터 멀리 위치하는 노즐 군으로 이루어지는 것을 구비하고 있다. 동일 그룹에 속하는 노즐에 대해서는 동일 파형의 제어 신호에 의해 잉크가 토출되도록 되어 있고, 이 제어 신호는 각 그룹 마다 조정할 수 있다.
(3.제어계의 구성)
도 3은 상기 잉크젯식 기록 장치(100)의 제어계의 구성을 나타내는 블록도이다. 잉크젯식 기록 장치(100)의 제어계는 퍼스널 컴퓨터 등의 전자 계산기로 이루어지는 구동 신호 제어장치(31)와 헤드 위치 제어장치(32)를 구비하고 있다.
구동 신호 제어장치(31)는 잉크젯 헤드(1a)를 구동하기 위한 복수 종류의 파형을 출력한다. 또한, 구동 신호 제어장치(31)는 컬러 필터의 각 화소에 R, G, B 중 어느 잉크를 토출하는가를 나타내는 비트맵 데이터를 출력한다.
구동 신호 제어장치(31)는 아날로그 증폭기(33)와 타이밍 제어 회로(34)에 접속되어 있다. 아날로그 증폭기(33)는 상기 복수 종류의 파형을 증폭하는 회로이다. 타이밍 제어 회로(34)는 클록 펄스 회로를 내장하여, 상기 비트맵 데이터에 따라 잉크의 토출 타이밍을 제어하는 회로이다.
아날로그 증폭기(33)와 타이밍 제어 회로(34)는 함께 중계 회로(35)에 접속되고, 중계 회로(35)는 구동 파형 선택 회로(36)에 접속된다. 중계 회로(35)는 타이밍 제어 회로(34)로부터 출력된 타이밍 신호에 따라, 아날로그 증폭기(33)로부터 출력된 신호를 구동 파형 선택 회로(36)에 전달한다.
구동 파형 선택 회로(36)는 상기 복수 종류의 파형 중, 잉크젯 헤드(1a)로부터의 잉크 토출을 제어하는 파형을 선택하여, 잉크젯 헤드(1a)에 송신하는 회로이다. 잉크젯 헤드(1a)에 구비되어 있는 복수의 노즐은 노즐의 수보다 적은 수의 그룹으로 나누어지고, 각 그룹에 대해서 1 개의 파형이 선택된다. 각 그룹에 대해서 상기 복수 종류의 파형 중 어느 파형을 선택할지는, 미리 측정된 잉크젯 헤드(1a)의 각 노즐로부터의 잉크 토출량의 데이터에 기초하여, 구동 파형 선택 회로(36)에 대하여 설정된다.
도 4는 상기 잉크젯 헤드에서의 각 노즐의 잉크 토출량의 분포의 일례를 나타내는 도면이다. 가로축은 잉크젯 헤드(1a)에 구비된 복수의 노즐의 배열에 따라서 부여된 노즐 번호이며, 세로축은 각 노즐로부터 잉크를 토출하기 위해서 동일한 구동 파형을 사용한 경우에, 각 노즐로부터 토출되는 잉크 1방울당 토출량(ng)이다.
이 잉크젯 헤드에는, 각 노즐에 공통인 레저바에 잉크를 공급하는 1개의 공급구가 설치되어 있고, 그 공급구는 노즐 No. 8~15의 부근에 위치하고 있다. 도면에 나타내는 것 같이, 공급구의 부근에서는 잉크 토출량이 적고, 공급구로부터 먼 양단 부근에서는, 잉크 토출량이 많아지는 경향이 있다.
따라서, 잉크젯 헤드의 양단 부근에 위치하고, 공급구로부터 먼 노즐에 대해서는 토출량을 억제하는 파형을 선택하고, 중앙 부근에 위치하고, 공급구에 가까운 노즐에 대해서는 토출량을 많게 하도록 파형을 선택하면 좋다. 이렇게, 노즐의 위치에 의해 토출량이 증감하는 경향을 이용하여, 각 노즐이 설치되어 있는 위치를 복수의 영역으로 나누고, 서로 근사한 토출 경향을 갖는다고 생각되는 영역마다 파형을 결정하는 것으로 하면, 각각의 노즐에 대해서 보정량을 도출하지 않아도, 충분히 토출량의 편차를 억제할 수 있고, 장치적으로도 간단한 구성으로 실현할 수 있다.
헤드 위치 제어장치(32)는 잉크젯 헤드(1a)와 재치대(7)(및 이것에 재치된 컬러 필터용 기판)의 위치 관계를 제어하는 회로이고, 구동 신호 제어장치(31)와 협동(協動)하여, 잉크젯 헤드(1a)로부터 토출되는 잉크가 컬러 필터용 기판 상의 소정의 장소에 도달하도록 제어한다. 헤드 위치 제어장치(32)는 X-Y 제어 회로(37)에 접속되어 있고, 이 X-Y 제어 회로(37)에 대하여 헤드 위치에 관한 정보를 송신한다.
X-Y 제어 회로(37)는 X방향 구동 모터(2)와 Y방향 구동 모터(3)에 접속되고, 이들 X방향 구동 모터(2) 및 Y방향 구동 모터(3)에 대하여, 헤드 위치 제어장치(32)로부터의 신호에 기초하여, X축 방향의 잉크젯 헤드(1a)의 위치 및 Y축 방향의 재치대(7)의 위치를 제어하는 신호를 송신한다.
(4.기능성 액체 부여 기판의 구성)
도 5는 상기 실시예에 관한 제조 장치 및 제조 방법에 의해 제조되는 기능성 액체 부여 기판인 컬러 필터의 부분 확대도이다. 도 5a는 평면도이며, 도 5b는 도 5a의 B-B'선 단면도이다. 단면도 각 부의 해칭(hatching)은 일부 생략하고 있다.
도 5a에 나타내는 바와 같이, 컬러 필터(200)는 매트릭스 모양으로 늘어선 화소(13)를 구비하고, 화소와 화소의 경계선은 칸막이(14)에 의해 구분되어 있다. 화소(13)의 하나 하나에는, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 중 어느 하나의 잉크가 도입되어 있다. 이 예에서는 적색, 녹색, 청색의 배치를 소위 델타 배열로 했지만, 스트라이프 배열, 모자이크 배열 등 기타의 배치라도 개의치 않는다.
도 5b에 나타내는 것 같이, 컬러 필터(200)는 투광성의 기판(12)과, 차광성의 칸막이(14)를 구비하고 있다. 칸막이(14)가 형성되어 있지 않은 (제거된) 부분은, 상기 화소(13)를 구성한다. 이 화소(13)에 도입된 각 색의 잉크는 착색층(20)을 구성한다. 칸막이(14) 및 착색층(20)의 윗면에는, 오버코트층(21) 및 전극층(22)이 형성되어 있다.
(5.기능성 액체 부여 기판의 제조 방법)
도 6은 상기 컬러 필터의 제조 공정 단면도이다. 단면도 각 부의 해칭은 일부 생략하고 있다. 이 도면에 기초하여, 컬러 필터의 제조 방법의 일례를 구체적으로 설명한다.
(5-1.뱅크 형성 및 표면처리 공정)
막두께 0.7mm, 세로 38cm, 가로 30cm의 무알칼리 유리로 이루어지는 투명기판(12)의 표면을, 열농황산에 과산화 수소수를 1 중량% 첨가한 세정액으로 세정하고, 순수(純水)로 린스한 후, 에어 건조를 행해 청정 표면을 얻는다. 이 표면에, 스퍼터법에 의해 크롬막을 평균 0.2 ㎛의 막두께로 형성하고, 금속층(16')을 얻는다(도 6 : S1).
이 기판을 핫플레이트 위에서, 섭씨 80도로 5분간 건조시킨 후, 금속층(16')의 표면에, 스핀 코트에 의해 포토레지스트층(도시하지 않음)을 형성한다. 이 기판 표면에, 소요(所要)의 매트릭스 패턴 형상을 묘화(描畵)한 마스크 필름을 밀착시켜, 자외선으로 노광을 행한다. 그 다음에, 이것을 수산화 칼륨을 8 중량%의 비율로 포함하는 알칼리 현상액에 침지하고, 미(未)노광 부분의 포토레지스트를 제거하고, 레지스트층을 패터닝한다. 계속해서, 노출한 금속층을 염산을 주성분으로 하는 에칭액으로 에칭 제거한다. 이렇게 하여 소정의 매트릭스 패턴을 갖는 차광층(블랙 매트릭스)(16)을 얻을 수 있다(도 6 : S2). 차광층(16)의 막두께는 약 0.2㎛이다. 또한, 차광층(16)의 폭은 약 22 ㎛이다.
이 기판 위에, 네거티브형의 투명 아크릴계의 감광성 수지 조성물(17')을 역시 스핀 코트법으로 도포한다(도 6 : S3). 이것을 섭씨 100도로 20분간 프리베이크한 후, 소정의 매트릭스 패턴 형상을 묘화한 마스크 필름을 이용해서 자외선 노광을 행한다. 미노광 부분의 수지를, 역시 알카리성의 현상액으로 현상하고, 순수로 린스한 후 스핀 건조한다. 최종 건조로서의 애프터 베이크를 섭씨 200도로 30분간 행하고, 수지부를 충분히 경화시킴으로써, 뱅크층(17)이 형성되고, 차광층(16) 및 뱅크층(17)으로 이루어지는 칸막이(14)가 형성된다(도 6 : S4). 이 뱅크층(17)의 막두께는, 평균으로 2.7㎛이다. 또한, 뱅크층(17)의 폭은 약 14㎛이다.
얻어진 차광층(16) 및 뱅크층(17)으로 구획된 착색층 형성 영역(특히 유리 기판(12)의 노출면)의 잉크 습윤성을 개선하기 위해서, 드라이 에칭, 즉 대기압 플라즈마 처리를 행한다. 구체적으로는, 헬륨에 산소를 20% 첨가한 혼합 가스에 고전압을 인가하고, 플라즈마 분위기를 대기압 내에서 에칭 스폿에 형성하고, 기판을 이 에칭 스폿 밑을 통과시켜서 에칭한다.
(5-2.기능성 액체의 도입 공정)
다음으로, 칸막이(14)에 의해 구획되어 형성된 화소(13) 안에, 기능성 액체인 잉크를 잉크젯 방식에 의해 도입한다(도 6 : S5). 잉크젯식 기록 헤드에는, 피에조 압전효과를 응용한 정밀 헤드를 사용하고, 미소 잉크 방울을 착색층 형성 영역 마다 10 방울, 선택적으로 비행시킨다. 구동 주파수는 14.4kHz, 즉, 각 잉크 방울의 토출간격은 69.5 μ초로 설정한다. 헤드와 타겟의 거리는 O.3 mm로 설정한다. 헤드에서 타겟인 착색층 형성 영역으로의 비상 속도, 비행 구부러짐, 새털라이트(satellite)라고 칭해지는 분열 미주(迷走) 방울의 발생 방지를 위해서는, 잉크의 물성은 물론 헤드의 피에조 소자를 구동하는 파형(전압을 포함함)이 중요하다. 잉크젯 헤드를 구동하는 파형은, 상술한 바와 같이 구동 신호 제어장치(31), 아날로그 증폭기(33), 중계 회로(35), 구동파형 선택 회로(36)를 거쳐서 잉크젯 헤드에 전달된다.
도 7은 상기 구동 파형 선택 회로(36)에 입력되는 복수 종류의 신호 파형의 예를 나타내는 파형 그래프이다. 가로축은 시간(μ초), 세로축은 인가 전압의 최소값과의 차이(V)이다. 여기에 나타낸 4 종류의 파형은 어느 것이나 풀-푸쉬-풀(pull-push-pull)형이라고 말하여지고 있고, 제 1 단계의 전압을 강하시키는 단계(풀)에서는 메니스커스 내에 잉크를 끌어 들이고, 제 2 단계의 전압을 상승시키는 단계(푸쉬)에서 잉크를 토출하고, 제 3 단계의 다시 전압을 강하시키는 단계(풀)에서는 메니스커스의 진동을 급격하게 감쇠시킨다. 여기에서는, 도면에 나타내는 바와 같이, 인가 전압의 최대값과 최소값의 차이(Vh)가 각각 19V, 19.5V, 20V, 20.5V로 되도록 4 종류의 파형을 생성한다. Vh를 낮게 하면 잉크 토출량은 작아지고, Vh를 높게 하면 잉크 토출량은 커진다. 이렇게 해서, 잉크의 토출량을 전압의 고저에 의해 제어한다.
구동 파형 선택 회로(36)는 상기 4 종류의 파형 중, 잉크젯 헤드(1a)로부터의 잉크 토출을 제어하는 파형을 선택하여, 잉크젯 헤드(1a)에 송신한다. 특히, 잉크젯 헤드(1a)에 구비되어 있는 32개의 노즐은, 7개, 7개, 6개, 6개, 6개의 합계 5그룹으로 나누어지고, 각 그룹에 대해서 각각 1개의 파형을 선택한다.
도 8은 본 실시예의 잉크젯 헤드(1a)에서의 각 노즐로부터의 1 방울당 잉크 토출량에 대해서, 보정 전 및 보정 후의 데이터를 나타낸 그래프이다. 가로축은 각 노즐의 배열에 따라 임시로 부여된 노즐 번호, 세로축은 각 노즐로부터의 1방울당의 토출량(ng)이다. 보정 전의 데이터는 실선의 꺾은 선으로 나타내고, 보정 후의 데이터는 점선의 꺾은 선으로 나타냈다. 한편, 잉크 1 방울당의 토출량은 노즐로부터 토출된 잉크 방울의 스피드를 바탕으로 산출했다.
보정 전에는, 모든 노즐에 대해서, 상기 4 종류의 파형 중 Vh=20V의 구동 파형을 사용했다. 그 결과, 각 노즐로부터의 잉크 토출량은 최대로 약 19.5ng(노즐 No. 32), 최소로 약 17.6ng(노즐 No. 16)이었다. 잉크량 편차는 ±6.0%이었다.
이 잉크량 편차를 보정하기 위해서, 노즐 No. 8 ~ No. 14의 그룹에서의 잉크 토출 제어 신호의 Vh를 20.5V로 하고, 노즐 No. 21 ~ No. 26의 그룹에서의 잉크 토출 제어 신호의 Vh를 19.5V로 하고, 노즐 No. 27 ~ No. 32의 그룹에서의 잉크 토출 제어 신호의 Vh를 19V로 하고, 기타의 노즐에 대해서는 그대로 20V로 했다. 그 결과, 각 노즐로부터의 잉크 토출량은 최대로 약 18.6ng(노즐 No. 24), 최소로 약 17.6ng(노즐 No. 16)로 되었다. 잉크량 편차는 ±2.9%로 개선되었다.
또한, 노즐로부터 토출된 잉크 방울의 비행 속도의 편차는 보정 전은 ±10%이었지만, 보정 후는 ±5%이었다. 이렇게 잉크 방울의 비행 속도가 균일화됨으로써, 재치대의 이동 속도를 고속화해도 잉크 방울의 착탄 위치 편차가 생기기 어려워졌기 때문에, 제조 속도를 높이는 것이 가능해졌다.
상기한 바와 같이 하여 선택된 파형에 의해, 잉크 방울을 적색, 녹색, 청색의 3 색을 동시에 도포해서 소정의 배색 패턴으로 잉크를 도포한다. 잉크로서는, 예를 들면 폴리우레탄 수지 올리고머에 무기안료를 분산시킨 후, 저(低)비점 용제로서 시클로헥사논 및 초산 부틸을, 고(高)비점 용제로서 부틸 칼비톨아세테이트를 가하고, 비(非)이온계 계면활성제 O.01 중량%를 분산제로서 더 첨가하여, 점도 6~8센티 포이즈로 한 것을 이용한다.
(5-3.건조ㆍ경화 공정)
다음으로, 도포한 잉크를 건조시킨다. 우선, 자연 분위기중에서 3시간 방치해서 잉크층(19)의 세팅을 행한 후, 섭씨 80도의 핫 플레이트 상에서 40분간 가열하고, 최후에 오븐 중에서 섭씨 200도로 30분간 가열해서 잉크층(19)의 경화 처리를 행하여, 착색층(20)이 얻어진다(도 6 : S6).
상기 기판에, 투명 아크릴 수지 도료를 스핀 코트해서 평활면을 갖는 오버코트층(21)을 형성한다. 또한, 이 윗면에 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어지는 전극층(22)을 소요(所要) 패턴으로 형성하여, 컬러 필터(200)로 한다(도 6 : S7).
(6.표시장치의 구성)
도 9는 본 발명의 1 실시예의 제조 방법에 의해 제조되는 전기 광학 장치인 컬러 액정표시장치의 단면도이다. 단면도 각 부의 해칭은 일부 생략하고 있다. 이 컬러 액정표시장치(300)는 상기의 방법에 의해 제조된 컬러 필터(200)를 사용하고 있으므로, 기능성 액체의 토출량이 화소간에 균일화되어, 건조 및 경화 후의 기능성 액체의 막두께가 화소간에 균일하게 되고, 화질이 양호한 화상을 표시할 수 있다.
이 컬러 액정표시장치(300)는 컬러 필터(200)와 대향 기판(338)을 조합하고, 양자간에 액정 조성물(337)을 봉입함으로써 구성되어 있다. 액정표시장치(300)의 한쪽 기판(338)의 안쪽 면에는, TFT(박막 트랜지스터) 소자(도시하지 않음)와 화소전극(332)이 매트릭스 모양으로 형성되어 있다. 또한, 한쪽의 기판으로서, 화소전극(332)에 대향하는 위치에 적색, 녹색, 청색의 착색층(20)이 배열하도록 컬러 필터(200)가 설치되어 있다.
기판(338)과 컬러 필터(200)의 대향하는 각각의 면에는 배향막(326, 336)이 형성되어 있다. 이들 배향막(326, 336)은 러빙 처리되어 있고, 액정분자를 일정 방향으로 배열시킬 수 있다. 또한, 기판(338) 및 컬러 필터(200)의 외측의 면에는, 편광판(329, 339)이 각각 접착되어 있다. 또한, 백라이트로서는 형광등(도시하지 않음)과 산란판의 조합이 일반적으로 사용되고 있고, 액정 조성물(337)을 백라이트광의 투과율을 변화시키는 광셔터로서 기능시킴으로써 표시를 행한다.
한편, 전기 광학 장치는 본 발명에서는 상기 컬러 액정표시장치에 한정되지 않고, 예를 들면 박형(薄型)의 브라운관, 혹은 액정 셔터 등을 사용한 소형 텔레비전, EL 표시장치, 플라즈마 디스플레이, CRT 디스플레이, FED(Field Emission Display) 패널 등의 각종 전기 광학 수단을 사용한 전기 광학 장치를 채용할 수 있다.
(7.전자기기의 구성)
도 10은 본 발명의 1 실시예의 제조 방법에 의해 제조되는 전자기기인 노트형 퍼스널 컴퓨터의 사시도이다. 이 퍼스널 컴퓨터(500)는 상기의 컬러 액정표시장치(300)를 표시부로서 사용하고 있기 때문에, 기능성 액체의 토출량이 화소간에 균일화되고, 건조 및 경화 후의 기능성 액체의 막두께가 화소간에 균일하게 되어, 화질이 양호한 화상을 표시할 수 있다.
도면에 나타내는 바와 같이, 액정표시장치(300)는 하우징(510)에 수납되고, 이 하우징(510)에 형성된 개구부(511)로부터 액정표시장치(300)의 표시 영역이 노출하도록 구성되어 있다. 또한, 퍼스널 컴퓨터(500)는 입력부로서의 키보드(530)를 구비하고 있다.
이 퍼스널 컴퓨터(500)는 액정표시장치(300) 이외에, 도시하지 않았지만, 표시 정보 출력원, 표시 정보 처리 회로, 클록 발생 회로 등의 여러가지 회로나, 그들 회로에 전력을 공급하는 전원 회로 등으로 이루어지는 표시 신호 생성부를 포함해서 구성된다. 액정표시장치(300)에는, 예를 들면 입력부(530)로부터 입력된 정보 등에 기초해 표시 신호 생성부에 의해 생성된 표시 신호가 공급됨으로써 표시 화상이 형성된다.
본 실시예에 따른 전기 광학 장치가 조립되는 전자 기기로서는, 퍼스널 컴퓨터에 한하지 않고, 휴대형 전화기, 전자수첩, 페이저, POS 단말, IC카드, 미니 디스크 플레이어, 액정 프로젝터 및 엔지니어링 워크스테이션(EWS), 워드 프로세서, 텔레비전, 뷰 파인더형 또는 모니터 직시형의 비디오 데이프 레코더, 전자 탁상 계산기, 카 네비게이션 장치, 터치 패널을 구비한 장치, 시계, 게임 기기 등 여러가지 전자기기를 들 수 있다.
(8.기타의 실시예)
또한, 본 발명의 제조 장치 및 방법에 의해 제조되는 기능성 액체 부여 기판은 상기 컬러 필터에 한하지 않고, EL 소자기판이여도 좋다. 이 경우, 기능성 액체로서는 EL 발광체 용액을 사용한다.
또한, 본 발명의 제조 장치 및 방법에 의해 제조되는 기능성 액체 부여 기판은, 도전 배선 패턴이 형성된 기판이여도 좋다. 이 경우, 기능성 액체로서는, 예를 들면, Au(금）, Ag(은), Cu(동), Pt(플래티넘), Pd(팔라듐) 등의 도전성을 갖는 물질을 분말체로 한 것, 분말체를 결합시키기 위한 바인더, 분말체를 균일하게 분산되게 하기 위한 분산제 등을, 용제에 녹인 도전 입자 분산 용액을 사용한다.
그리고, 기판 위에 소망한 도전 배선 패턴을 형성하도록, 본 발명의 잉크젯 헤드를 사용하고, 도전 입자 분산 용액을 도포한다. 그 후 그 기능성 액체를 건조, 고화시켜서 도전 배선 패턴을 형성한다.
또한, 기능성 액체 부여 기판으로서는, 반도체 소자가 형성된 기판이나 반도체 소자로 구성되는 메모리가 형성된 기판이여도 좋다. 이 경우, 기능성 액체로서, 무기 반도체재료, 유기 반도체재료, 도전성 고분자, 강유전체 재료 등을 포함하는 용액을 사용한다.
또한, 기능성 액체 부여 기판으로서는, 유전자 분석의 시료로서 사용하는 기판이여도 좋다. 이 경우, 기능성 액체로서는, 단백질 혹은 디옥시리보 핵산(DNA)을 포함하는 용액을 사용한다.
또한, 기능성 액체 부여 기판으로서는, 디스플레이의 전자총을 구성하는 기판을 비롯한 전자 디바이스를 구성하는 기판이여도 좋다. 이 경우, 기능성 액체로서는 카본나노튜브를 포함하는 용액을 사용한다.
또한, 기능성 액체 부여 기판으로서는, 연료 전지의 촉매 혹은 무(無)전계 도금에 사용하는 촉매 혹은 필드 에미션 디스플레이(FED)를 구성하는 기판이여도 좋다. 이 경우, 기능성 액체로서는, 귀금속 및 귀금속염 혹은 그 산화물을 포함하는 용액을 사용한다.
본 발명에 의하면, 간단한 순서 및 구성으로 기능성 액체의 토출량을 노즐간에 균일화할 수 있는 잉크젯식 기록 장치 및 기능성 액체 부여 기판의 제조 방법을 제공할 수 있다.

Claims (15)

  1. 기능성 액체를 토출하기 위한 복수의 노즐을 구비하고, 상기 복수의 노즐은 노즐의 수보다 적은 복수의 그룹으로 나누어지며, 상기 노즐로부터 토출되는 기능성 액체의 토출량이 각 그룹마다 제어되고,
    상기 복수의 노즐이 배치되는 잉크젯 헤드상의 위치를 복수의 영역으로 나누고, 각 영역에 속하는 노즐이 1 개의 그룹에 속해 있으며, 분할된 각 그룹을 단위로 하여 토출량을 제어하는 것을 특징으로 하는 잉크젯식 기록 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기능성 액체는 잉크이며, 컬러 필터를 제조가능한 것을 특징으로 하는 잉크젯식 기록 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기능성 액체는 EL 발광체 용액이며, EL 소자기판을 제조가능한 것을 특징으로 하는 잉크젯식 기록 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기능성 액체는 도전 입자 분산 용액이며, 도전 배선 패턴을 구비한 기판을 제조가능한 것을 특징으로 하는 잉크젯식 기록 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 노즐이 배치되는 잉크젯 헤드는 상기 각 노즐마다 설치된 캐비티와, 각 캐비티에 통하고 있어 각 노즐에 공통인 레저바와, 상기 레저바에 기능성 액체를 공급하는 공급구를 구비하고 있고,
    상기 복수의 그룹은 상기 복수의 노즐 중 상기 공급구 가까이에 위치하는 노즐로 이루어지는 제 1 그룹과, 상기 복수의 노즐 중 상기 공급구로부터 멀리 위치하는 노즐로 이루어지는 제 2 그룹을 적어도 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯식 기록 장치.
  7. 기능성 액체를 토출 가능한 복수의 노즐을 구비한 잉크젯식 기록 장치에 의해 기능성 액체 부여 기판을 제조하는 방법으로서,
    상기 복수의 노즐을 노즐의 수보다 적은 복수의 그룹으로 나누고, 상기 노즐로부터의 기능성 액체의 토출을 제어하는 신호의 파형을 각 그룹마다 조정하여, 기판 위에 형성된 각 화소에 상기 기능성 액체를 토출하는 것을 포함하고,
    상기 복수의 노즐이 배치되는 잉크젯 헤드상의 위치를 복수의 영역으로 나누고, 각 영역에 속하는 노즐이 1 개의 그룹에 속해 있으며, 분할된 각 그룹을 단위로 하여 토출량을 제어하는 것을 특징으로 하는 기능성 액체 부여 기판의 제조 방법.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 노즐이 배치되는 잉크젯 헤드는 상기 각 노즐마다 설치된 캐비티와, 각 캐비티에 통하고 있어 각 노즐에 공통인 레저바와, 상기 레저바에 기능성 액체를 공급하는 공급구를 구비하고 있고,
    상기 복수의 그룹은 상기 복수의 노즐 중 상기 공급구 가까이에 위치하는 노즐로 이루어지는 제 1 그룹과, 상기 복수의 노즐 중 상기 공급구로부터 멀리 위치하는 노즐로 이루어지는 제 2 그룹을 적어도 구비하는 것을 특징으로 하는 기능성 액체 부여 기판의 제조 방법.
  10. 제 7 항에 기재한 방법에 의해 제조된 기능성 액체 부여 기판을 구비한 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 기재한 방법에 의해 제조된 전기 광학 장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 제조 방법.
  12. 제 7 항에 기재한 방법에 의해 제조된 기능성 액체 부여 기판을 구비한 것을 특징으로 하는 디바이스.
  13. 삭제
  14. 제 9 항에 기재한 방법에 의해 제조된 기능성 액체 부여 기판을 구비한 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조 방법.
  15. 제 9 항에 기재한 방법에 의해 제조된 기능성 액체 부여 기판을 구비한 것을 특징으로 하는 디바이스.
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