KR100813510B1 - 액적 토출 방법, 헤드 유닛 및 액적 토출 장치 - Google Patents

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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 전체 묘화 시간을 단축하는 동시에, 형성되는 막에 얼룩이 생기는 것을 방지할 수 있는 액적 토출 방법, 헤드 유닛, 액적 토출 장치, 전기 광학 장치 및 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
캐리지(103)가 기체(基體)(10A) 위를 주사(走査)하면서 적색 재료(111R), 녹색 재료(111G), 청색 재료(111B)의 각 액체 재료(111)의 주사 영역 중 적어도 일부가 겹치도록 액체 재료(111)를 토출하기 때문에, 주사 영역이 겹친 부분에서는 각 액체 재료(111)의 용매가 증발하여 건조하기 어려운 분위기가 되어 전체로서 액체 재료(111)의 건조 속도가 균일해진다. 이 때문에, 적색 재료(111R), 녹색 재료(111G), 청색 재료(111B)의 각 액체 재료(111)를 동시에 토출해도, 각 액체 재료(111) 사이에 건조 얼룩이 발생하는 경우가 없다. 이에 따라 전체 묘화 시간을 단축하는 동시에, 형성되는 컬러 필터층(16)에 얼룩이 생기는 것을 방지할 수 있다.
액적 토출 방법, 컬러 필터층, 헤드 유닛, 기능액

Description

액적 토출 방법, 헤드 유닛 및 액적 토출 장치{LIQUID DROPLET EJECTION METHOD, HEAD UNIT, AND LIQUID DROPLET EJECTION DEVICE}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 장치의 구성을 나타내는 사시도.
도 2는 본 실시예에 따른 컬러 필터 기판의 구성을 나타내는 평면도.
도 3은 본 실시예에 따른 액적 토출 장치의 전체 구성을 나타내는 사시도.
도 4는 본 실시예에 따른 액적 토출 장치의 캐리지의 구성을 나타내는 평면도.
도 5는 본 실시예에 따른 액적 토출 장치의 헤드의 외부 구성을 나타내는 평면도.
도 6은 본 실시예에 따른 액적 토출 장치의 헤드의 내부 구성을 나타내는 도면.
도 7은 본 실시예에 따른 액적 토출 장치의 제어부의 구성을 나타내는 블록도.
도 8은 본 실시예에 따른 액적 토출 장치의 헤드 구동부의 구성을 나타내는 도면.
도 9는 본 실시예에 따른 액적 토출 장치의 헤드의 배치를 나타내는 도면.
도 10은 본 실시예에 따른 액적 토출 장치의 동작을 나타내는 제 1 도면.
도 11은 본 실시예에 따른 액적 토출 장치의 동작을 나타내는 제 2 도면.
도 12는 본 실시예에 따른 액적 토출 장치의 동작을 나타내는 제 3 도면.
도 13은 본 실시예에 따른 액적 토출 장치의 동작을 나타내는 제 4 도면.
도 14는 본 발명에 따른 전자 기기의 구성을 나타내는 사시도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 액정 장치 2 : 액티브 매트릭스 기판
3 : 컬러 필터 기판 10A : 기체(基體)
16 : 컬러 필터 18(18R, 18G, 18B) : 피(被)토출부
100 : 액적 토출 장치(토출 장치) 103 : 캐리지
106 : 스테이지 111(111R, 111G, 111B) : 액체 재료
114(114R, 114G, 114B) : 헤드 114P : 헤드 그룹
114G : 헤드 118 : 노즐
300 : 휴대 전화
본 발명은 액적 토출 방법, 헤드 유닛, 액적 토출 장치, 전기 광학 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.
잉크젯 프린터의 액적 토출 헤드는 미소한 잉크적(滴)을 도트 모양으로 토출 할 수 있어, 잉크적의 크기나 피치의 균일성 면에서 극히 정밀도가 높다. 이 기술은 각종 제품의 제조 분야에 응용되고 있다. 예를 들면, 액정 장치의 컬러 필터나 유기 EL 표시 장치의 발광부 등을 형성할 경우에도 응용할 수 있다. 구체적으로는, 액적 토출 헤드에 특수한 잉크나 감광성 수지액 등(기능액)을 포함시켜, 전기 광학 장치용 기판에 대하여 해당 기능액의 액적을 토출하는 것이다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이러한 방법에 의해 형성되는 컬러 필터나 발광부에는 복수 종류의 색이 형성되는 것이 많기 때문에, 복수 종류의 기능액을 1종류씩 다른 장치에 의해 기판에 토출하도록 되어 있다.
[특허문헌 1] 일본국 공개 특허 공보 2004-267927호
그러나, 특허문헌 1에 기재된 방법에서는 복수 종류의 기능액을 1종류씩 다른 장치에 의해 토출하고 있기 때문에, 토출에 필요한 총 시간이 길어져 버린다. 한편, 복수 종류의 기능액을 1개의 장치로 토출하려고 하면, 각각의 기능액의 건조 시간이 다르기 때문에, 토출된 기능액에 건조 얼룩이 발생하여 형성되는 막에 얼룩이 생겨버린다.
상기와 같은 사정을 감안하여, 본 발명의 목적은 전체 묘화 시간을 단축하는 동시에, 형성되는 막에 얼룩이 생기는 것을 방지할 수 있는 액적 토출 방법, 헤드 유닛, 액적 토출 장치, 전기 광학 장치 및 전자 기기를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액적 토출 방법은, 기판과 토 출 헤드를 상대적으로 주사시키면서 해당 기판 위에 기능액의 액적을 토출하는 액적 토출 방법으로서, 건조 속도가 다른 복수 종류의 기능액을 동일 주사 중에 각각 주사 방향에서의 다른 위치에 토출하는 동시에, 상기 복수 종류의 기능액의 각 주사 영역은 적어도 일부가 겹치는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 기판과 토출 헤드를 상대적으로 주사시키면서, 건조 속도가 다른 복수 종류의 기능액의 주사 영역 중 적어도 일부가 겹치도록 토출하기 때문에, 주사 영역이 겹친 부분에서는 복수의 종류의 기능액이 증발하여 건조하기 어려운 분위기가 되어 전체로서 기능액의 건조 속도가 균일해진다. 따라서 복수 종류의 기능액을 동일 주사 중에 토출해도, 각 기능액 사이에 건조 얼룩이 발생하는 일은 없다. 이에 따라 전체 묘화 시간이 단축하는 동시에, 형성되는 막에 얼룩이 생기는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 복수 종류의 기능액 중 건조 속도가 빠른 기능액의 주사 영역이 다른 종류의 기능액의 주사 영역에 겹치는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 건조 속도가 빠른 기능액의 주사 영역이 다른 종류의 기능액의 주사 영역에 겹침으로써 주사 영역 전체에서 기능액으로부터 증발하는 용매의 증발량이 평균화되므로, 균일한 용매 분위기를 형성할 수 있다. 이에 따라 건조 속도의 균일성을 높일 수 있고, 각 기능액 사이에 건조 얼룩이 발생하기 어렵게 할 수 있다.
또한, 상기 복수 종류의 기능액의 주사 영역이 전부 겹치도록 상기 기능액을 토출하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 각 종류의 기능액의 주사 영역이 전부 겹치도록 기능액을 토출함으로써, 주사 영역의 모든 부분에서 복수 종류의 기능액이 증발하여 건조하기 어려운 분위기로 된다. 이에 따라 전체로서 기능액의 건조 속도가 균일화되기 쉬워진다.
본 발명의 다른 관점에 따른 헤드 유닛은 기판을 상대적으로 주사하면서, 해당 기판 위에 기능액의 액적을 토출하는 헤드 유닛으로서, 건조 속도가 다른 복수 종류의 기능액을 동시에 토출하는 동시에, 상기 복수 종류의 기능액의 각 주사 영역 중 적어도 일부가 겹쳐서 토출되도록 배열된 노즐을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 기판을 상대적으로 주사하면서, 헤드에 설치된 노즐로부터 건조 속도가 다른 복수 종류의 기능액의 주사 영역 중 적어도 일부가 겹치도록 토출되게 된다. 이 때문에, 주사 영역이 겹친 부분에서는 복수 종류의 기능액으로부터 증발한 용매 분위기에 의해 건조하기 어려운 상태로 되어 전체로서 기능액의 건조 속도가 균일해진다. 이에 따라 복수 종류의 기능액을 동시에 토출할 수 있는 동시에, 해당 복수 종류의 기능액을 동시에 토출해도 각 기능액 사이에 건조 얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따른 액적 토출 장치는 상기 헤드 유닛이 탑재되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 복수 종류의 기능액을 동시에 토출할 수 있는 동시에, 해당 복수 종류의 기능액을 동시에 토출해도 각 기능액 사이에 건조 얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있는 헤드 유닛이 탑재되어 있기 때문에, 전체의 묘화 시간을 단축 할 수 있는 동시에, 형성되는 막에 얼룩이 생기는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따른 전기 광학 장치는 상기 액적 토출 방법에 의해 기능액이 토출된 기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 전체의 묘화 시간을 단축할 수 있는 동시에, 형성되는 막에 얼룩이 생기는 것을 방지할 수 있는 액적 토출 방법에 의해 기능액의 액적이 토출되어 있기 때문에, 제조 속도가 향상되어 단기간에 많은 전기 광학 장치를 얻을 수 있고, 동시에 표시가 균일한 양질의 전기 광학 장치를 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따른 전자 기기는 상기 전기 광학 장치를 탑재한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 표시가 균일한 양질의 전기 광학 장치를 탑재함으로써, 표시 성능이 우수한 전자 기기를 얻을 수 있다.
<전기 광학 장치>
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다. 이하의 도면에서는, 각 부재를 인식 가능한 크기로 하기 위해서 축척을 적절하게 변경하고 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 액정 장치(1)의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 액정 장치(1)는 액정 패널(40)과, 백 라이트(41)를 주체로 하여 구성되어 있다. 액정 패널(40)은 액티브 매트릭스 기판(2)과 컬러 필터 기판(3)이 실재(sealant)(26)를 통하여 부착되고, 해당 액티브 매트릭스 기판(2)과 컬러 필터 기판(3)과 실재(26) 사이에 액정(6)이 삽입된 구성으로 되어 있다. 도면에서 파선으로 나타내진 표시 영역(2a)은 화상이나 동영상 등이 표시되는 영역이다.
또한, 본 실시예의 액정 장치(1)는 스위칭 소자로서 2 단자형 비선형 소자인 박막 다이오드(TFD) 소자를 이용한 액티브 매트릭스 방식의 액정 장치를 채용하고 있지만, 예를 들면 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터(TFT) 소자를 이용한 액정 장치나, 패시브 매트릭스 방식의 액정 장치여도 물론 상관없다. 또한, 액정 패널(40)은 2장의 대형 머더 기판을 서로 붙이고, 절단함으로써 형성된다(다수 개 얻음). 2장의 머더 기판으로서는 컬러 필터 기판(3)을 생성하는 컬러 필터 측 머더 기판과, 액티브 매트릭스 기판(2)을 생성하는 액티브 매트릭스측 머더 기판이 있다.
도 2는 컬러 필터 기판(3)의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 2의 (a)는 컬러 필터 기판(3)의 전체 구성을 나타내는 도면이고, 도 2의 (b)는 컬러 필터 기판(3)의 일부를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 컬러 필터 기판(3)은, 예를 들면 글라스나 플라스틱 등의 투명 재료에 의해 형성된 사각형의 기판이다. 컬러 필터 기판(3) 위에는 차광층(13)이 설치되어 있고, 차광층(13)에 둘러싸인 영역(화소)에 대응하여 적색층(16R), 녹색층(16G), 청색층(16B)을 갖는 컬러 필터(16)가 설치되어 있다. 또한, 컬러 필터 기판(3)에는 해당 컬러 필터(16)를 덮도록 오버 코트층(미도시)이 형성되고, 오버 코트층 위에는 배향막(미도시)이 형성되어 있다. 해당 배향막은, 예를 들면 폴리이미드 등으로 이루어지고, 표면이 러빙(rubbing) 처리된 수평 배향막이다.
또한, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이 1개의 적색층(16R)(또는 녹색층(16G), 청색층(16B))에 대해서는, 짧은 변의 길이(S)가 예를 들면 170㎛ 정도, 긴 변의 길이(L)가 예를 들면 510㎛ 정도인 사각형으로 설치되어 있다. 또한, 인접하는 컬러 필터(16) 상호 간의 간격에 대해서는, 행방향 간격(T1)은 약 20㎛로 되어 있고, 열 방향 간격(T2)은 약 40㎛로 되어 있다.
<액적 토출 장치>
다음으로, 본 실시예에 따른 액적 토출 장치(이하, 「토출 장치」라 호칭함)(100)에 대하여 설명한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 토출 장치(100)는 액체 재료(111)를 유지하는 탱크(101)와, 튜브(110)를 통하여 탱크(101)로부터 액체 재료(111)가 공급되는 토출 주사부(102)를 주체로 하여 구성되어 있다.
액체 재료(111)에는, 예를 들면 상기 액정 장치(1)의 컬러 필터(16)의 적색층(16R)을 구성하는 재료(이하, 「적색 재료」라 함)(111R)와, 녹색층(16G)을 구성하는 재료(이하, 「녹색 재료」라 함)(111G)와, 청색층(16B)을 구성하는 재료(이하, 「청색 재료」라 함)(111B)의 3종류가 있다.
탱크(101)는 적색 재료(111R)를 유지하는 적색 재료 탱크(101R)와, 녹색 재료(111G)를 유지하는 녹색 재료 탱크(101G)와, 청색 재료(111B)를 유지하는 청색 재료 탱크(101B)를 갖고 있고, 상술한 3종류의 액체 재료(111)를 개별적으로 유지하도록 되어 있다. 각 탱크(101)에는, 예를 들면 도시하지 않은 압력 펌프가 부착되어 있다. 해당 압력 펌프가 구동하여 탱크(101) 내부에 압력을 가함으로써 액체 재료(111)가 탱크(101) 내로부터 토출 주사부(102)에 공급되도록 되어 있다.
여기에서, 적색 재료(111R)로서는, 예를 들면 폴리우레탄 올리고머에 적색의 무기 안료(예를 들면, 적색 산화철(III)이나 카드뮴 빨강 등)을 분산시킨 후, 용제로서 부틸칼비톨아세테이트를 가하고, 비이온(non-ionic)계 계면 활성제를 분산제로서 더욱 첨가하여 점도를 소정의 범위로 조정한 용액이 이용되고 있다.
또한, 녹색 재료(111G)로서는, 예를 들면 폴리우레탄 올리고머에 녹색의 무기 안료(예를 들면, 산화크롬 초록이나 코발트 초록 등)를 분산시킨 후, 용제로서 시클로헥사논 및 아세트산 부틸을 가하고, 비이온(non-ionic)계 계면 활성제를 분산제로서 첨가하여 점도를 소정의 범위로 조정한 용액이 이용되고 있다.
또한, 청색 재료(111B)로서는, 예를 들면 폴리우레탄 올리고머에 청색의 무기 안료(예를 들면, 군청이나 감청 등)를 분산시킨 후, 용제로서 부틸칼비톨아세테이트를 가하고, 비이온(non-ionic)계 계면 활성제를 분산제로서 첨가하여 점도를 소정의 범위로 조정한 용액이 이용되고 있다.
이 중에서 녹색 재료(111G)에 이용되는 시클로헥사논 및 아세트산 부틸은 적색 재료(111R) 및 청색 재료(111B)에 이용되는 부틸칼비톨아세테이트에 비해 증발하기 쉽다. 액체 재료(111)의 건조 속도는 용매의 증발 용이에 의존하기 때문에, 녹색 재료(111G)의 건조 속도가 다른 액체 재료(111)보다도 커서, 녹색 재료(111G)는 건조하기 쉽다. 또한, 액체 재료(111)의 건조 속도는 용매의 증발 용이 외에, 고형분 농도에도 의존한다.
토출 주사부(102)는 복수의 헤드(114)(도 4 참조)를 유지하는 캐리지(103) 와, 캐리지(103)의 위치를 제어하는 캐리지 위치 제어 장치(104), 컬러 필터측 머더 기판을 구성하는 기체(10A)를 유지하는 스테이지(106), 스테이지(106)의 위치를 제어하는 스테이지 위치 제어 장치(108), 제어부(112)를 갖고 있다. 또한, 실제로 토출 장치(100)에는 복수(예를 들면, 10개)의 캐리지(103)가 설치되어 있다. 도 3에서는 설명의 간단을 위해, 1개의 캐리지(103)를 도시하여 설명하는 것으로 했다.
캐리지 위치 제어 장치(104)는 제어부(112)로부터의 신호에 따라, 캐리지(103)를 X축 방향 또는 Z축 방향을 따라 이동시키는 동시에, Z축을 축으로 하는 회전 방향으로 캐리지(103)를 회전시키는 기능도 갖고 있다. 스테이지 위치 제어 장치(108)는 제어부(112)로부터의 신호에 따라서, Y축 방향을 따라 스테이지(106)를 이동시키는 동시에, Z축을 축으로 하는 회전 방향으로 스테이지(106)를 회전시키는 기능도 갖고 있다.
상술한 바와 같이, 캐리지(103)는 캐리지 위치 제어 장치(104)의 제어에 의해 X축 방향으로 이동하도록 되어 있다. 한편, 스테이지(106)는 스테이지 위치 제어 장치(108)의 제어에 의해 Y축 방향으로 이동하도록 되어 있다. 즉, 캐리지 위치 제어 장치(104) 및 스테이지 위치 제어 장치(108)에 의해, 스테이지(106)에 대한 헤드(114)의 상대 위치가 변하도록 되어 있다.
즉, 캐리지(103) 및 스테이지(106) 중 양쪽 또는 어느 한쪽을 이동시킴으로써 캐리지(103)가 스테이지(106)(또는 스테이지(106)에 유지되는 기체(10A))를 주사할 수 있도록 되어 있다. 이하, 본 실시예에서는 캐리지(103)를 정지시켜, 스테이지(106)를 이동시킴으로써 주사를 행하는 경우에 대하여 설명한다.
도 4는 1개의 캐리지(103)를 스테이지(106) 측으로부터 관찰한 도면이며, 도 4의 지면에 수직한 방향이 Z축 방향이다. 또한, 도 4의 지면의 좌우 방향이 X축 방향이며, 지면의 상하 방향이 Y축 방향이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 캐리지(103)는 각각 거의 같은 구조를 갖는 복수의 헤드(114)를 유지하고 있다. 헤드(114)에는 액체 재료(111) 중 적색 재료(111R)를 토출하는 헤드(114R), 녹색 재료(111G)를 토출하는 헤드(114G), 청색 재료(111B)를 토출하는 헤드(114B)의 3종류가 있다.
본 실시예에서는, 1개의 캐리지(103)에 헤드 114R, 헤드 114G, 헤드 114B가 각각 4개씩 설치되어 있고, 헤드(114)의 수는 합계 12개로 되어 있다. 또한, 헤드(114) 상호 간의 위치 관계에 대해서는 후술한다. 또한, 본 명세서에서는 Y축 방향에 인접하는 4개의 헤드(114)를 「헤드 그룹(114P)」이라 표기하는 것도 있다.
도 5는 헤드(114)의 저면(114a)을 나타낸 도면이다. 저면(114a)의 형상은 대향하는 2개의 긴 변 및 대향하는 2개의 짧은 변을 갖는 사각형이다. 해당 저면(114a)은 스테이지(106)측을 (도면에서 Z축 방향) 향하고 있다. 헤드(114)의 긴 변 방향과 도면에서 X축 방향, 또한 헤드(114)의 짧은 변 방향과 도면에서 Y축 방향에 대해서는, 각각 평행하게 되어 있다.
또한, 해당 저면(114a)에는 노즐(118)이 X축 방향으로 예를 들면 90개씩, 2열(열 116A와 열 116B)로 배치되어 있다. 또한, 각 노즐(118)의 노즐 직경은 약 30㎛로 되어 있다. 열 (116A) 측의 노즐(118) 및 열 (116B) 측의 노즐(118)은 각각 각 열에서 소정의 피치 LNP(LNP: 약 140㎛)로 배치되어 있다. 또한, 노즐 열 (116B)의 각 노즐(118)의 위치가 노즐 열 (116A)의 각 노즐(118) 위치에 대하여, 노즐 피치 LNP의 반 정도의 길이(약 70㎛)만큼 X축 방향의 마이너스의 방향(도 5의 아래 방향)으로 벗어나도록 배치되어 있다. 또한, 헤드(114)에 설치되는 노즐 열은 2열이 아니어도 좋다. 예를 들면 3열, 4열, …, M열(M은 자연수)로 열 수를 증가해도 좋으며, 또는 1열이어도 상관없다.
노즐 열 (116A) 및 노즐 열 (116B)의 각각이 90개의 노즐로 이루어지기 때문에, 1개 헤드(114)에는 180개의 노즐이 설치되어 있다. 다만, 노즐 열 (116A)의 양단으로부터 5번째까지의 노즐은 액체 재료(111)가 토출되지 않도록 되어 있다(정지 노즐: 도 5에서 파선으로 둘러싸인 부분). 마찬가지로, 노즐 열 (116B)의 양단으로부터 5번째까지의 노즐도 액체 재료(111)가 토출되지 않는 정지 노즐로 되어 있다(도 5에서 파선으로 둘러싸인 부분). 이 때문에, 헤드(114)에서의 180개의 노즐(118) 중, 양단의 20개의 노즐을 제외한 160개의 노즐(118)이 액체 재료(111)을 토출하도록 되어 있다(토출 노즐).
본 명세서에서는 헤드(114)의 위치 관계를 설명하는 목적으로 노즐 열 116A에 포함되는 90개의 노즐(118) 중, 도면에서 상단으로부터 6번째의 노즐(118)을 헤드(114)의 「기준 노즐(118R)」로 표기한다. 즉, 노즐 열 (116A)에서의 80개의 토출 노즐 중, 도면에서 최상부에 위치하는 토출 노즐이 헤드(114)의 「기준 노즐(118R)」이다. 또한, 모든 헤드(114)에 대하여, 「기준 노즐(118R)」의 지정 방법이 같으면 좋으므로, 「기준 노즐(118R)」의 위치는 상기 위치가 아니어도 좋다.
다음으로, 헤드(114)의 내부 구성을 설명한다. 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 각각의 헤드(114)는 잉크젯 헤드이다. 더 구체적으로는, 각각의 헤드(114)는 진동판(126)과 노즐 플레이트(128)를 구비하고 있다. 진동판(126)과 노즐 플레이트(128) 사이에는 탱크(101)로부터 구멍(131)을 통하여 공급되는 액체 재료(111)가 항상 충전되는 액 풀(pool)(129)이 설치되어 있다.
또한, 진동판(126)과 노즐 플레이트(128) 사이에는 복수의 뱅크(122)가 설치되어 있다. 그리고 진동판(126), 노즐 플레이트(128), 1쌍의 뱅크(122)에 의해 둘러싸인 부분이 캐비티(120)이다. 캐비티(120)는 노즐(118)마다 설치되어 있고, 캐비티(120)의 수와 노즐(118)의 수는 같다. 캐비티(120)에는 1쌍의 뱅크(122) 사이에 설치된 공급구(130)를 통하여 액 풀(129)로부터 액체 재료(111)가 공급된다.
진동판(126) 위에는 각각의 캐비티(120)에 대응하여 진동자(124)가 위치한다. 진동자(124)는 피에조 소자(124C)와, 피에조 소자(124C)를 끼운 1쌍의 전극(124A, 124B)을 갖고 있다. 이 1쌍의 전극(124A, 124B) 사이에 구동 전압을 부여함으로써, 대응하는 노즐(118)로부터 액체 재료(111)가 토출된다. 또한, 노즐(18)로부터 Z축 방향으로 액상의 재료가 토출되도록 노즐(118)의 형상이 조정되어 있다. 또한, 피에조 소자 대신 전기열 변환 소자를 가져도 좋다. 즉, 전기열 변환 소자에 의한 재료의 열팽창을 이용하여 액체 재료(111)를 토출하는 구성을 갖고 있어도 좋다.
다음으로, 제어부(112)의 구성을 설명한다.
제어부(112)는 액체 재료(111)를 토출하는 타이밍이나, 캐리지(103)의 고정 위치, 스테이지(106)의 이동(이동 속도, 이동 거리 등) 등, 토출 장치(1)의 동작에 관하여 통괄하고 제어하는 부위이다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 제어부(112)는 입력 버퍼 메모리(200)와, 기억 수단(202), 처리부(204), 주사 구동부(206), 헤드 구동부(208)를 구비하고 있고, 각 부분끼리 통신 가능하게 접속되어 있다.
입력 버퍼 메모리(200)는, 외부에 접속되는, 예를 들면 정보 처리 장치 등으로부터 액체 재료(111)의 액적의 토출을 행하기 위한 토출 데이터를 받는다. 입력 버퍼 메모리(200)는 토출 데이터를 처리부(204)에 공급하고, 처리부(204)는 토출 데이터를 기억 수단(202)에 저장한다. 기억 수단(202)으로서는, 예를 들면 RAM 등이 이용되고 있다.
처리부(204)는 기억 수단(202) 내에 수용된 토출 데이터에 액세스하고, 해당 토출 데이터에 기초하여 주사 구동부(206) 및 헤드 구동부(208)에 필요한 구동 신호를 공급한다.
주사 구동부(206)는 구동 신호에 기초하여 캐리지 위치 제어 장치(104) 및 스테이지 위치 제어 장치(108)에 소정의 위치 제어 신호를 공급한다. 또한, 헤드 구동부(208)는 구동 신호에 기초하여 각 헤드(114)에 액체 재료(111)를 토출하는 토출 신호를 공급한다.
헤드 구동부(208)는 도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이, 1개의 구동 신호 생성부(203)와 복수의 아날로그 스위치(AS)를 갖고 있다. 아날로그 스위치(AS)는 헤드(114) 내의 진동자(124)에 접속되어 있다(구체적으로는, 전극(124A)에 접속되어 있음. 다만, 전극(124A)은 도 8의 (a)에는 나타내지 않음). 해당 아날로그 스위치 (AS)는 노즐(118)의 각각 대응하도록 설치되어 있고, 노즐(118)의 개수와 같은 수가 설치되어 있다.
구동 신호 생성부(203)는 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같은 구동 신호(DS)를 생성한다. 구동 신호(DS)는 아날로그 스위치(AS) 각각의 입력 단자에 독립하여 공급된다. 구동 신호(DS)의 전위는 기준 전위(L)에 대하여 시간적으로 변화한다. 즉, 구동 신호(DS)는 복수의 토출 파형(P)이 토출 주기(EP)로 되풀이되는 신호이다. 토출 주기(EP)는 예를 들면 처리부(204)에 의해 원하는 값으로 조절되도록 되어 있다. 이 토출 주기(EP)를 적절하게 조절함으로써 복수의 노즐(118)로부터 동시에 액체 재료(111)가 토출되도록 토출 신호를 생성할 수 있다. 또한, 복수의 노즐(118)로부터 다른 타이밍에서 액체 재료(111)가 토출되도록 토출 신호를 생성할 수도 있다. 이렇게, 토출 타이밍을 제어할 수 있도록 되어 있다.
또한, 제어부(112)는 토출 타이밍의 제어뿐만 아니라, 노즐(118)로부터 토출되는 액체 재료(111)의 체적을 제어하는 것도 가능하게 되어 있다. 해당 액체 재료(111)의 체적의 제어는 각 노즐(118)에서 개별적으로 제어할 수 있도록 되어 있다. 각 노즐(118)로부터 토출되는 액체 재료(111)의 체적에 대해서는, 0pl∼42pl(피코 리터) 사이에서 가변이다.
또한, 제어부(112)는 CPU, ROM, RAM을 포함한 컴퓨터여도 좋다. 이 경우에는 제어부(112)의 상기 기능은 컴퓨터에 의해 실행되는 소프트웨어 프로그램에 의해 실현된다. 물론, 제어부(112)는 전용 회로(하드웨어)에 의해 실현되어도 좋다.
다음으로, 헤드 그룹(114P)에서의 6개 헤드(114)의 위치 관계에 대하여 설명 한다.
도 9는 헤드(114)의 상대 위치 관계를 나타내는 도면이다. 또한, 본 도면에 있어서, 도 4에 나타낸 2조의 헤드(114R, 114G, 114B)에 대해서는, 각각 헤드 114R1, 114G1, 114B1 및 헤드 114R2, 114G2, 114B2로 표기해서 구별하는 것으로 한다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 헤드 그룹(114P)은 인접하는 헤드(114) 상호 간이 X 방향으로 벗어나도록 배치되어 있다. 예를 들면, 헤드 114R1에 인접하는 헤드 114G1의 유효 노즐 열은 헤드 114R1의 유효 노즐 열에 대하여, 그 유효 노즐 열의 길이(t)의 3분의 1 길이만큼 X 방향으로 벗어나도록 설치되어 있다.
여기에서, 유효 노즐 열 길이란, 헤드(114) 중, 액체 재료(111)를 토출하는 토출 노즐(118)이 배열되어 있는 부분(유효 노즐 열: 여기에서는 기준 노즐(118R) 사이의 부분)의 길이를 말하는 것으로 한다. 이 유효 노즐 열의 길이는 예를 들면 1인치 정도로 설정할 수 있다. 또한, 도 9에서는 설명의 간단을 위해 헤드 폭 전체에 걸쳐 토출 노즐(118)이 형성되어 있는 것으로 하여 설명하고 있다.
헤드 G1에 인접하는 헤드 114B1의 유효 노즐 열에 대해서도 마찬가지로, 인접하는 헤드 114G1의 유효 노즐 열에 대하여, 그 유효 노즐 열의 길이의 3분의 1 길이만큼 X 방향으로 벗어나도록 설치되어 있다. 헤드 114B1에 인접하는 헤드 114R2, 또한 해당 헤드 114R2에 인접하는 헤드 114G2, 또한 해당 헤드 114G2에 인접하는 헤드 114B2의 각 유효 노즐 열에 대해서도 마찬가지로, 각각의 헤드(114)의 유효 노즐 열이 인접하는 각 헤드(114)의 유효 노즐 열에 대하여, 그 유효 노즐 열의 길이의 3분의 1 길이만큼 X 방향으로 벗어나도록 설치되어 있다.
이 결과, 헤드 114R2에 설치된 유효 노즐 열의 X축 방향에서 도면 중 상측 단부의 위치는 헤드 114R1에 설치된 유효 노즐 열의 도면 중 하측 단부의 X축 방향에 대한 위치에 일치한다(도면에서 파선 (4)로 나타낸 위치). 또한, 헤드 114G2에 설치된 유효 노즐 열의 도면 중 상측 단부의 X축 방향에 대한 위치는 헤드 114G1에 설치된 유효 노즐 열의 도면 중 하측 단부의 X축 방향에 대한 위치에 일치한다(도면에서 파선 (5)로 나타낸 위치). 또한, 헤드 114G2에 설치된 유효 노즐 열의 도면 중 상측 단부의 X축 방향에 대한 위치는 헤드 114G1에 설치된 유효 노즐 열의 도면에서 하측 단부의 X축 방향에 대한 위치에 일치한다(도면에서 파선 (6)으로 나타낸 위치).
즉, 적색 재료(111R)가 토출되는 X 방향의 범위는 헤드 114R1 및 114R2에 각각의 유효 노즐 열의 X 방향의 범위로서, 즉, 파선 (1)부터 파선 (7) 사이의 범위이다. 또한, 녹색 재료(111G)가 토출되는 X 방향의 범위는 헤드 114G1 및 114G2 각각의 유효 노즐 열의 X 방향의 범위로서, 즉, 파선 (2)부터 파선 (8) 사이의 범위이다. 또한, 청색 재료(111B)가 토출되는 X 방향의 범위는 헤드 114B1 및 114B2 각각의 유효 노즐 열의 X 방향의 범위로서, 즉, 파선 (3)부터 파선 (9) 사이의 범위 이다.
따라서, 캐리지(103)가 주사(스캔)할 때, 파선 (1)과 파선 (2) 사이의 범위는 적색 재료(111R)만의 주사 영역이고, 파선 (2)과 파선 (3) 사이의 범위는 적색 재료(111R)의 주사 영역과 녹색 재료(111G)의 주사 영역이 겹친 영역이며, 파선 (3)과 파선 (7) 사이의 범위는 적색 재료(111R)의 주사 영역, 녹색 재료(111G)의 주사 영역 및 청색 재료(111B)의 주사 영역이 전부 겹친 영역이며, 파선 (7)과 파선 (8) 사이의 범위는 녹색 재료(111G)의 주사 영역과 청색 재료(111B)의 주사 영역이 겹친 영역이며, 파선 (8)과 파선 (9) 사이의 영역은 청색 재료(111B)만의 주사 영역이다. 이렇게, 파선 (1)과 파선 (2) 사이의 영역, 파선 (8)과 파선 (9) 사이의 영역 이외에서는 각 액체 재료(111)의 주사 영역이 겹친 영역으로 되어 있다.
<액정 장치의 제조 방법(액적 토출 방법)>
다음으로, 이렇게 구성된 액정 장치(1)의 제조 공정에 대하여 설명한다.
본 실시예에서는 대면적의 머더 기판을 이용하여 복수의 액정 장치를 일괄하여 형성하고, 절단에 의해 개개의 액정 장치(1)로 분리하는 방법을 예로 들어서 설명한다.
우선, 컬러 필터 측 머더 기판의 형성 공정에 대해서 간단하게 설명한다.
토출 장치(100)의 스테이지(106)에 기체(10A)를 유지시킨다. 해당 기체(10A)에는 컬러 필터(16)를 유지하는 피토출부(18(18R, 18G, 18B: 도 10 등 참조))가 형성되어 있다. 피토출부(18R)에는 적색층(16R)이 유지되고, 피토출부(18G)에는 녹색층(16G)이 유지되고, 피토출부(18B)에는 청색층(16B)이 유지되도록 되어 있 다. 또한, 기체(10A)를 스테이지(106)에 유지하는 때에는, 기체(10A)의 짧은 변 방향이 X축 방향에 일치하고, 긴 변 방향이 Y축 방향에 일치하도록 위치를 조절한다.
이 상태에서, 도 10에 나타낸 바와 같이 스테이지(106)를 도면에서 좌측으로부터 우측으로 이동시킨다. 캐리지(103)는 예를 들면 도면에서 우측으로부터 좌측으로 기체(10A) 중의 영역(W)(일점쇄선으로 끼워진 영역)을 주사한다. 이때, 캐리지(103)가 기체(10A)의 영역(W)을 주사하면서, 각 헤드(114)로부터 액체 재료(111)를 토출한다.
각 헤드(114)로부터는 액체 재료(111)를 동시에 토출한다. 「동시에 토출 」이란, 1회의 주사(도 10에서는, 예를 들면 우측으로부터 좌측)마다 1색씩 토출되는 것이 아니고, 1 회의 주사로 헤드 114R로부터는 적색 재료(111R)가 토출되고, 헤드 114G로부터는 녹색 재료(111G)가 토출되고, 또한 헤드 114B로부터는 청색 재료(111B)가 토출되는 것을 가리킨다.
예를 들면, 1회의 주사에 의해 도 10에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 도면에서 맨 윗 행의 각 피토출부(18) 및 도면에서 맨 아래 행의 각 피토출부(18)에 적색 재료(111R), 녹색 재료(111G), 청색 재료(111B)가 토출된다. 이때, 복수 행에 걸쳐 설치되어 있는 피토출부(18) 중 어느 행에 액체 재료(111)를 토출할지는 적절하게 설정할 수 있다.
다음으로 2회째의 주사를 행한다. 1회째의 주사가 끝난 상태에서는 스테이지(106)가 도면에서 우측으로 이동하여 있다. 2회째의 주사에서는 도 11에 나타낸 바와 같이, 스테이지(106)를 도면에서 우측으로부터 좌측으로 이동시킨다. 캐리지(103)는 1회째의 주사와는 반대 방향, 즉 도면에서 좌측으로부터 우측으로 기체(10A)의 영역(W)을 주사한다. 이때, 캐리지(103)가 기체(10A)를 주사하면서, 각 헤드(114)로부터 액체 재료(111)를 토출한다.
2회째의 주사에서는 1회째 주사할 때에 액체 재료(111)을 토출한 피토출부(18) 이외의 피토출부(18)에 액체 재료(111)를 토출한다. 예를 들면, 도 11에 나타낸 바와 같이, 1회째 주사할 때에 액체 재료(111)가 토출되지 않은, 도면에서 위에서 2행째의 각 피토출부(18) 및 도면에서 위에서 2행째의 각 피토출부(18)에 적색 재료(111R), 녹색 재료(111G), 청색 재료(111B)를 토출한다.
이렇게, 2회째 이후의 주사에서는 복수 행에 걸쳐 설치되어 있는 피토출부(18) 중, 액체 재료(111)가 토출되지 않는 피토출부(18)의 행을 선택하면서 액체 재료(111)를 토출하고, 각 피토출부(18)에 액체 재료(111)가 총 1회씩 토출될 때까지 주사를 되풀이한다.
각 피토출부(18)에 액체 재료(111)가 총 1회씩 토출되면, 도 12에 나타낸 바와 같이, 이번에는 각 피토출부(18)에 액체 재료(111)가 총 2회씩 토출될 때까지, 도 10 및 도 11의 주사를 되풀이한다. 이하, 해당 주사를 되풀이하면서 각 피토출부(18)에 액체 재료(111)가 총 3회씩, 총 4회씩 토출 회수를 서서히 늘려감으로써, 도 13에 나타낸 바와 같이, 각 피토출부(18) 전체에 액체 재료(111)가 토출되게 된다.
이 이후의 공정에 대하여 간단하게 설명한다. 컬러 필터(16)가 형성된 기재 (10A) 위에는 도시하지 않은 전극이나 배선 등을 형성하여 평탄화 막을 형성한다. 또한, 기재(10A)의 표면에 갭(gap) 제어용의 도시하지 않은 스페이서 및 뱅크를 형성한다. 이 기재(10A)에 형성된 배선이나 컬러 필터를 덮도록 배향막을 형성하고, 이 배향막에 대하여 러빙 처리를 실행한다. 배향막은 예를 들면 폴리이미드를 도포 또는 인쇄함으로써 형성할 수 있다. 또한, 에폭시 수지 등으로 이루어지는 실재를 사각형 고리 모양으로 형성하고, 실재로 둘러싸인 영역에 액정을 도포한다.
다음으로, 액티브 매트릭스 측 머더 기판의 형성에 대해서는, 글라스나 플라스틱 등의 투광성 재료로 이루어지는 대형 기재에 배선, 전극 등을 형성하고, 해당 배선, 전극 등이 형성된 영역에 평탄화막을 형성한다. 평탄화막을 형성한 후, 폴리이미드 등으로 이루어지는 배향막을 형성하고, 이 배향막에 대하여 러빙 처리를 실행한다.
다음으로, 컬러 필터측 머더 기판과 액티브 매트릭스 측 머더 기판을 패널 모양으로 접합시킨다. 양쪽 기판을 근접시켜 액티브 매트릭스측 머더 기판이 컬러 필터측 머더 기판 위의 실재에 접착시키도록 한다. 그 후에 접착한 양쪽 머더 기판에 스크라이브 선을 형성하고, 해당 스크라이브 선을 따라 패널을 절단하고, 절단한 각 패널의 세정을 실시하고, 각 패널에 구동 드라이브 등을 실장한다. 각 액정 패널의 외측 표면에 편광판을 점착하고, 백 라이트(41)를 부착하여 액정 장치(1)가 완성된다.
이렇게, 본 실시예에 의하면 캐리지(103)가 기체(10A) 위를 주사하면서, 적색 재료(111R), 녹색 재료(111G), 청색 재료(111B)의 각 액체 재료(111)의 주사 영 역 중 적어도 일부가 겹치도록 액체 재료(111)를 토출하기 때문에, 주사 영역이 겹친 부분에서는 각 액체 재료(111)의 용매가 증발하여 건조하기 어려운 분위기로 되어 전체로서 액체 재료(111)의 건조 속도가 균일해진다. 이 때문에, 적색 재료(111R), 녹색 재료(111G), 청색 재료(111B)의 각 액체 재료(111)를 동일 주사 중에 토출해도, 각 액체 재료(111)의 사이에 건조 얼룩이 발생하는 경우가 없다. 이에 따라, 전체 묘화 시간을 단축하는 동시에, 형성되는 컬러 필터층(16)에 얼룩이 생기는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예와 같이 건조 속도가 가장 큰 녹색 재료(111G)의 주사 영역이 적색 재료(111R)의 주사 영역과 청색 재료(111B)의 주사 영역에 겹치도록 함으로써 각 액체 재료(111)로부터 증발하는 용매의 증발량이 장소에 따라 차이가 나는 것을 피할 수 있고, 균일한 용매 분위기를 형성할 수 있다. 이에 따라, 건조 속도의 균일성을 높일 수 있고, 각 액체 재료(111) 사이에 건조 얼룩을 발생하기 어렵게 할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 예를 들면, 도 10∼도 12에 나타낸 바와 같이, 영역 (W)에서 적색 재료(111R)의 주사 영역, 녹색 재료(111G)의 주사 영역 및 청색 재료(111B)의 주사 영역이 전부 겹치도록 각 액체 재료(111)를 토출하고 있다. 이에 따라, 주사 영역 전체에 균일한 용매 분위기를 형성할 수 있다. 이에 따라, 각 액체 재료(111) 건조 속도의 균일성을 높일 수 있고, 각 액체 재료(111) 사이에 건조 얼룩을 발생하기 어렵게 할 수 있다.
<전자 기기>
다음으로, 본 발명에 따른 전자 기기에 대하여 휴대 전화를 예로 들어 설명한다.
도 14는 휴대 전화(300)의 전체 구성을 나타내는 사시도이다.
휴대 전화(300)는 케이스(301), 복수의 조작 버튼이 설치된 조작부(302), 화상이나 동영상, 문자 등을 표시하는 표시부(303)를 갖는다. 표시부(303)에는 본 발명에 따른 액정 장치(1)가 탑재된다.
이렇게, 표시가 균일한 양질의 액정 장치(1)를 탑재함으로써, 표시 성능이 우수한 전자 기기(휴대 전화(300))를 얻을 수 있다.
본 발명의 기술 범위는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절하게 변경을 가할 수 있다.
예를 들면, 상기 실시예에서는 도 10∼도 12에 나타낸 바와 같이, 적색 재료(111R)의 주사 영역, 녹색 재료(111G)의 주사 영역 및 청색 재료(111B)의 주사 영역이 전부 겹치도록 각 액체 재료(111)를 토출하고 있지만, 이에 한정되지 않는다.
일례를 들면, 1회째의 주사에서는, 적색 재료(111R)의 주사 영역과 녹색 재료(111G)의 주사 영역이 겹치는 영역에서 적색 재료(111R) 및 녹색 재료(111G)를 토출하고, 2회째의 주사에서는 녹색 재료(111G)의 주사 영역과 청색 재료(111B)의 주사 영역이 겹치는 영역에서 녹색 재료(111G) 및 청색 재료(111B)를 토출하도록 해도 좋다. 즉, 각 액체 재료(111)의 주사 영역이 전부 겹칠 경우뿐만 아니라, 2종류의 액체 재료(111)의 주사 영역이 겹치는 경우여도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시예의 설명은 본 발명을 액정 장치(1)의 컬러 필터 기판(3)에 컬러 필터층(16)을 형성하는 경우의 예이지만, 이 예에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 본 발명을 유기 EL 장치용 기판에 유기층(발광층 등)을 형성할 경우에도 적용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 전체 묘화 시간을 단축하는 동시에, 형성되는 막에 얼룩이 생기는 것을 방지할 수 있는 액적 토출 방법, 헤드 유닛, 액적 토출 장치, 전기 광학 장치 및 전자 기기를 제공할 수 있다.

Claims (7)

  1. 기판과 토출 헤드를 상대적으로 주사시키면서, 상기 기판 위의 기능액을 유지하는 피토출부에 상기 기능액의 액적을 토출하는 액적 토출 방법으로서,
    건조 속도가 다른 복수 종류의 기능액을 동일 주사 중에 각각 주사 방향에서의 다른 위치에 토출하는 동시에, 상기 복수 종류의 기능액의 각 주사 영역은 적어도 일부가 겹치는 것을 특징으로 하는 액적 토출 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 종류의 기능액 중 건조 속도가 빠른 기능액의 주사 영역이 다른 종류의 기능액의 주사 영역에 겹치는 것을 특징으로 하는 액적 토출 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수 종류의 기능액의 각 주사 영역이 전부 겹치는 것을 특징으로 하는 액적 토출 방법.
  4. 기판을 상대적으로 주사하면서, 상기 기판 위의 기능액을 유지하는 피토출부에 상기 기능액의 액적을 토출하는 헤드 유닛으로서,
    건조 속도가 다른 복수 종류의 기능액을 동시에 토출하는 동시에, 상기 복수 종류의 기능액의 각 주사 영역 중 적어도 일부가 겹쳐서 토출되도록 배열된 노즐을 갖는 것을 특징으로 하는 헤드 유닛.
  5. 제 4 항에 기재된 헤드 유닛이 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
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