TWI541077B - 液滴噴出方法及液滴噴出裝置 - Google Patents

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Description

液滴噴出方法及液滴噴出裝置
本發明係關於一種液滴噴出方法及液滴噴出裝置。
近年來，提出有使用藉由液滴噴出頭噴出墨水之噴墨方式而製造彩色濾光片(例如參照專利文獻1)。該製造方法中，自設置於相對於基板進行相對移動之液滴噴出頭的複數個噴嘴噴出包含有色材料之液狀體(液滴)，而配置(描畫)液狀體，進而藉由乾燥等而使所配置之液狀體固化，從而形成與像素對應之著色膜。
然而，於使用噴墨法之製造方法中，於來自複數個噴嘴之液狀體之噴出量中會產生細微偏差。而且，若在具有液狀體之噴出量之偏差的狀態下進行描畫，則彩色濾光片中有時會產生條紋狀之濃淡不均。此種條紋不均容易被目測到，因此經由彩色濾光片而顯示之圖像之畫質下降。對此，藉由調節供給至液滴噴出頭之驅動信號而使得各噴嘴所噴出之液狀體之噴出量均一，進行減少各噴嘴間之噴出量之偏差的補正。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平11-248927號公報
然而，於上述先前之液滴噴出方法中，亦殘留有以下問題。即，供給至液滴噴出頭之驅動信號係階段性地調節自各噴嘴所噴出之液狀體之噴出量。因此，例如以4階段調節液狀體之噴出量時，無法使自各噴嘴所噴出之液狀體之噴出量之偏差成為調節前之偏差的1/4以下。因此，難以使自各噴嘴所噴出之液狀體之噴出量完全均一。因此，仍然存在會產生條紋狀之濃淡不均之問題。
本發明係鑒於上述先前問題而完成者，其目的在於提供一種使各描畫區域中之液狀體之噴出量之調節更容易的液滴噴出方法及液滴噴出裝置。
本發明為解決上述問題而採用以下構成。即，本發明之液滴噴出方法之特徵在於：其係一邊使形成有複數個噴嘴之液滴噴出頭相對於基板進行相對移動，一邊自上述噴嘴向上述基板上所劃分之複數個描畫區域噴出液狀體者；且包含一邊使上述液滴噴出頭相對於上述基板進行相對移動，一邊噴出上述液狀體之掃描步驟；上述掃描步驟包含：分組步驟，其係將複數個上述噴嘴以與同一個上述描畫區域相對向之上述噴嘴為單位進行分組，從而形成複數個噴嘴組；及補正步驟，其係補正自上述噴嘴所噴出之上述液狀體之噴出量，以使自構成上述噴嘴組之上述噴嘴所噴出之上述液狀體之噴出量的平均值於複數個上述噴嘴組間大致均等。
又，本發明之液滴噴出裝置之特徵在於：其係一邊使形成有複數個噴嘴之液滴噴出頭相對於基板進行相對移動，一邊自上述噴嘴向上述基板上所劃分之複數個描畫區域噴出液狀體者；且包含：移動機構，其係使上述液滴噴出頭相對於上述基板進行相對移動；以及補正機構，其係將複數個上述噴嘴以與同一個上述描畫區域相對向之上述噴嘴為單位分組為複數個噴嘴組，並補正自上述噴嘴所噴出之上述液狀體之噴出量，以使自構成上述噴嘴組之上述噴嘴所噴出之上述液狀體之噴出量的平均值於複數個上述噴嘴組間大致均等。
於本發明中，針對每個噴嘴組補正噴出量之平均值，藉此，朝向描畫區域之噴出量之控制變得更容易。即，使構成一個噴嘴組之噴嘴之噴出量的平均值與構成其他噴嘴組之噴嘴之噴出量的平均值同等，藉此，向各描畫區域噴出之液狀體之液面高度變得均等。如此，即便自構成噴嘴組之一個噴嘴所噴出之液狀體之噴出量較多，亦可藉由減少自其他噴嘴所噴出之液狀體之噴出量，而使作為噴嘴組整體之噴出量的平均值成為所需值。因此，與以各噴嘴之噴出量成為特定量之方式進行補正之情形相比，作為噴嘴組整體可更細微地補正噴出量之平均值。因此，向各描畫區域噴出之液狀體之液面高度變得更均等，可更確實地抑制條紋狀之濃淡不均之產生。
又，本發明之液滴噴出方法中，於上述補正步驟中，亦可階段性地補正上述噴嘴各自之噴出量。
又，本發明之液滴噴出裝置中，上述補正機構亦可階段性地補正上述噴嘴各自之噴出量。
於本發明中，以如下方式進行補正：藉由階段性地補正自各噴嘴所噴出之液狀體之噴出量，而使自各噴嘴組中之噴嘴所噴出之液狀體之噴出量的平均值成為特定量。因此，藉由階段性地補正，即便無法細微地補正自各噴嘴所噴出之液狀體之噴出量，亦可細微地補正作為噴嘴組整體之噴出量之平均值。
以下基於圖式說明本發明之液滴噴出方法及液滴噴出裝置之一實施形態。再者，在用於以下說明之各圖式中，為使各構件成為可識別之大小而適當變更縮小比例。
[液滴噴出裝置]
首先，說明本實施形態中之液滴噴出裝置。
如圖1所示，液滴噴出裝置1係例如藉由噴墨方式向後述之母基板(基板)51之特定區域噴出液狀體，從而形成後述之彩色濾光片層55的裝置。而且，液滴噴出裝置1包含：裝置台座11、工作平台12、平台移動裝置(移動機構)13、托架14、液滴噴出頭15、托架移動裝置(移動機構)16、管體17、第1至第3貯槽18~20、及控制裝置21。
裝置台座11係工作平台12及平台移動裝置13之支持台。工作平台12係設置為於裝置台座11上可藉由平台移動裝置13而在主掃描方向、即X方向上移動，並藉由真空吸附機構將自上游側之搬送裝置(省略圖示)搬送之母基板51保持於XY平面上。
平台移動裝置13包含線性導軌及滾珠螺桿等直動機構，基於自控制裝置輸入之表示工作平台12之移動目的地之X座標的平台位置控制信號而使工作平台12在X方向上移動。
托架14保持液滴噴出頭15，且設置為可藉由托架移動裝置16而在副掃描方向、即Y方向及Z方向上移動。
液滴噴出頭15係與液狀體之R(紅)、G(綠)及B(藍)對應而設置，且分別經由托架14而與管體17連結。
而且，經由管體17而自第1貯槽18對與R(紅)對應之液滴噴出頭15供給R(紅)用之液狀體，經由管體17而自第2貯槽19對與G(綠)對應之液滴噴出頭15供給G(綠)用之液狀體，經由管體17而自第3貯槽20對與B(藍)對應之液滴噴出頭15供給B(藍)用之液狀體。
如圖2(a)所示，液滴噴出頭15包含沿Y方向等間隔地排列之複數個(例如180個)噴嘴N1~N180(以下亦有時總稱為噴嘴N)。藉由該等噴嘴N1~N180而形成噴嘴列NA。
再者，液滴噴出頭15僅包含1列噴嘴列NA，但亦可包含複數列，構成噴嘴列NA之噴嘴N的數量並不限定於180。又，配置於托架14內之液滴噴出頭15的數量可任意變更。進而，托架14亦能夠以子托架為單位而設置複數個。
此處，關於複數個噴嘴N1~N180中之兩端之噴嘴(例如噴嘴N1~N9、噴嘴N171~N180)，亦可存在如下情形：由於液狀體之噴出量之偏差較大，故而不用於液狀體之噴出。
如圖2(b)所示，液滴噴出頭15包含：設置有連結於管體17之材料供給孔31a的振動板31、設置有噴嘴N1~N180之噴嘴板32、設置於振動板31及噴嘴板32之間的儲液槽33、複數個隔離壁34、及複數個儲液部35。
於振動板31上，與各噴嘴N1~N180對應而配置有驅動元件PZ1~PZN(以下亦有時總稱為驅動元件PZ)。驅動元件PZ例如為壓電元件。
於儲液槽33中填充有經由材料供給孔31a而供給之液狀體。
儲液部35係由振動板31、噴嘴板32、及一對隔離壁34包圍而形成。又，儲液部35係與各噴嘴N1~N180一對一而對應形成。進而，經由設置於一對隔離壁34間之供給口35a而自儲液槽33將液狀體導入至各儲液部35。
如圖2(c)所示，驅動元件PZ包含壓電材料36與夾持壓電材料之一對電極37。而且，驅動元件PZ成為如下構成：藉由於一對電極37間施加驅動信號從而使壓電材料36收縮，藉由壓電材料36之收縮使振動板31與驅動元件PZ一併同時向外側(儲液部35之相反側)撓曲，從而使儲液部35之容積增大。
因此，與儲液部35內所增大之容積相當的液狀體自儲液槽33經由供給口35a而流入。又，若自該種狀態起停止向驅動元件PZ施加驅動信號，則驅動元件PZ及振動板31回復成原形狀，儲液部35亦回復至原容積。藉此，儲液部35內之液狀體之壓力上升，並自噴嘴N1朝母基板51噴出液狀體之液滴L。
如圖1所示，托架移動裝置16形成橫跨裝置台座11之橋樑結構，沿Y方向及Z方向具有線性導軌及滾珠螺桿等直動機構，基於自控制裝置21輸入之表示托架14之移動目的地之Y座標及Z座標的托架位置控制信號而使托架14在Y方向及Z方向上移動。
管體17係將第1至第3貯槽18~20與托架14加以連結的液狀體之供給用管體。
第1貯槽18儲存R(紅)用之液狀體並且經由管體17而對與R(紅)對應之液滴噴出頭15供給液狀體。第2貯槽19儲存G(綠)用之液狀體並且經由管體17而對與G(綠)對應之液滴噴出頭15供給液狀體。第3貯槽20儲存B(藍)用之液狀體並且經由管體17而對與B(藍)對應之液滴噴出頭15供給液狀體。
控制裝置21包含：控制液滴噴出頭15之掃描之掃描控制部41、及控制來自各噴嘴N之液狀體之噴出之噴出控制部(補正機構)42。
掃描控制部41控制利用工作平台12之移動而進行的母基板51之定位動作、及利用托架14之移動而進行的液滴噴出頭15之定位動作。掃描控制部41對平台移動裝置13輸出平台位置控制信號而進行母基板51之定位動作，對托架移動裝置16輸出托架位置控制信號而進行液滴噴出頭15之定位動作。
噴出控制部42對液滴噴出頭15輸出描畫資料及驅動信號，使液狀體自各噴嘴N噴出。又，噴出控制部42對與各噴嘴N對應之各壓電元件PZ供給4種驅動信號，以4階段控制來自各噴嘴N之噴出量。此處，若對與各噴嘴N對應之驅動元件PZ供給同一個驅動信號而使液狀體噴出，則自各噴嘴N所噴出之液狀體之噴出量會產生偏差。對此，噴出控制部42以位於後述同一個描畫區域54上之複數個噴嘴N為單位而將複數個噴嘴N分組為複數個噴嘴組NG(噴嘴組NGA~NGD)(參照圖7)。而且，選擇驅動信號並供給至各壓電元件PZ，以使自構成各噴嘴組NG之複數個噴嘴N所噴出之液狀體之噴出量的平均值成為特定量。
具體而言，噴出控制部42係藉由具有如圖3所示之波形之驅動信號中的電壓成分對來自各噴嘴N之液狀體之噴出量進行補正。
於圖3中之上升期間t1中，與噴嘴N鄰接之儲液部35之容積增大，液狀體被供給至儲液部35內。此處，於上升期間t1中，藉由儲液部35之容積之增大，彎液面之位置亦向儲液部35側移動。上升期間t1越短，該移動量越大。其原因在於，上升期間t1越短則會越迅疾地將彎液面引入至儲液部35內。因此，如圖4(a)所示，若使彎液面向儲液部35側較大地移動，並保持該狀態而迅速轉變至噴出動作，則液狀體之噴出量中僅減少與所引入之彎液面相當之量。反之，若延長上升期間t1而減小朝向儲液部35側之彎液面之移動量，則液狀體之噴出量僅增多與彎液面之引入量減少相當之量。
上升前之電位VM(中間電位)會對彎液面之移動量產生影響。如圖4(b)所示，若使中間電位VM接近充電狀態之電位VH而減小電位差VHM，則即便縮短上升期間t1亦幾乎不產生彎液面之移動。因此，即便迅速轉移至噴出動作，液狀體之噴出量亦幾乎不變化。另一方面，若增大電位差VHM，則彎液面之移動量會增大，因此若迅速轉移至噴出動作，則噴出量僅減少與所引入之彎液面相當之量。
引入至儲液部35側之彎液面於儲液部35之容積變動結束時會回復至原位置，彎液面以原位置為基準而振動。因此，若以彎液面向儲液部35側振動之時序轉移至噴出動作，則噴出量僅減少與所引入之彎液面相當之量。另一方面，若以彎液面向儲液部35之相反側振動之時序轉移至噴出動作，則噴出量僅增多與彎液面較大地突出於外部相當之量。因此，如圖4(c)所示，噴出量伴隨保持期間t2之增大而表現出重複增減之週期性之變動。
圖3中之下降期間t3會對自噴嘴N向外部擠出液狀體時之加壓力產生影響。當下降期間t3較短時，加壓力增大，當下降期間t3較長時，加壓力減小。如圖4(d)所示，當加壓力較大時，液狀體迅疾地自噴嘴N飛出，因此該部分噴出量增多。反之，當加壓力較小時，液狀體緩慢地擠出，因此相應噴出量減少。
如上述，積極地利用由於彎液面之行為所導致的噴出量之變動而控制驅動信號，藉此可補正液狀體之噴出量。於本實施形態中，於驅動信號之各階段中階段性地變更中間電位VM，藉此而補正液狀體之噴出量。再者，亦可於驅動信號之各階段中階段性地變更其他條件，藉此補正液狀體之噴出量。
[彩色濾光片]
其次，說明使用如上述之構成之液滴噴出裝置1而製造的彩色濾光片。
如圖5(a)及圖5(b)所示，彩色濾光片50係藉由如下方式而製造：針對每個面板區域CA分割彩色濾光片基板52，該彩色濾光片基板52係於玻璃、塑膠等所形成之大面積之母基板51上設置複數個面板區域CA而成。
面板區域CA被配置成矩陣狀，且具有由觸排53劃分之複數個描畫區域54。描畫區域54被配置成矩陣狀，且於其內部形成有彩色濾光片層55。
彩色濾光片層55之排列係於一個方向上成為同色，在與其正交之方向上係按照R(紅)、G(綠)、B(藍)之順序重複。即，彩色濾光片層55之排列成為，於一個方向上設置成直線狀的同色之彩色濾光片層55在與其正交之方向上交替排列的條紋型。
再者，彩色濾光片層55之配置並不限定於如圖6(a)所示之條紋型，亦可為如圖6(b)所示之馬賽克型或如圖6(c)所示之三角型等其他配置。
[液滴噴出方法]
其次，說明使用如上述之構成之液滴噴出裝置1的液滴噴出方法。於本實施形態中，使用液滴噴出方法製造彩色濾光片。
首先，如圖1所示，將形成有觸排53之母基板51載置於工作平台12上，使母基板51之上表面與液滴噴出頭15相對向。
而且，一邊使平台移動裝置13及托架移動裝置16相對於母基板51進行相對移動(掃描)，一邊自液滴噴出頭15之複數個噴嘴N向描畫區域54噴出液狀體(掃描步驟)。此處，液滴噴出頭15一邊相對於母基板51沿圖8所示之主掃描方向、即箭頭A1相對移動，一邊對母基板51上所劃分之各描畫區域54噴出液狀體。
由於描畫區域54各自於母基板51中配列成矩陣狀，故而並非自液滴噴出頭15中之所有噴嘴N同時噴出液狀體。因此，如圖7所示，於複數個噴嘴N中存在藉由位於描畫區域54上而噴出液狀體之噴嘴N(噴出噴嘴)、及藉由不位於描畫區域54上從而不噴出液狀體之噴嘴N(非噴出噴嘴)。而且，噴出控制部42將複數個噴嘴N以位於同一個描畫區域54上之噴嘴N為單位而分組為噴嘴組NG(分組步驟)。
又，於本實施形態中，如圖7所示，各噴嘴N之噴出量中產生偏差。即，自構成噴嘴組NGA之噴嘴N所噴出之液狀體之噴出量的平均值與噴嘴組NGB之噴出量的平均值成為大致同等，但噴嘴組NGC之噴出量的平均值增多，噴嘴組NGD之噴出量的平均值減少。
因此，噴出控制部42選擇供給至與各噴嘴N對應之驅動元件PZ中之驅動信號，以使自構成噴嘴組NG之噴嘴N所噴出之液狀體之噴出量的平均值於各噴嘴組NG中為特定量而成為均等。即，噴出控制部42自4灰階選擇供給至與構成噴嘴組NGC之噴嘴N對應之驅動元件PZ中的驅動信號，減少自構成噴嘴組NGC之噴嘴N所噴出之液狀體之噴出量的平均值。又，噴出控制部42同樣地增大自構成噴嘴組NGD之噴嘴N所噴出之液狀體之噴出量的平均值。
如此，以各噴嘴組NG中自構成各個噴嘴組NG之噴嘴N所噴出之液狀體之噴出量的平均值成為特定量之方式進行補正。再者，噴出控制部42可對於構成噴嘴組NG之複數個噴嘴N之一部分進行噴出量之補正，亦可對於所有構成噴嘴組NG之複數個噴嘴N而進行噴出量之補正。
如此，以自各噴嘴組NG中之噴嘴N所噴出之液狀體之噴出量的平均值成為特定量之方式進行補正，藉此，向各描畫區域54噴出之液狀體之液面高度將變得均一。
其後，使液滴噴出頭15在副掃描方向、即Y方向上僅相對移動特定距離，再沿主掃描方向、即箭頭A2相對移動。此時，噴出控制部42將複數個噴嘴N重新分組，與上述同樣地對自各噴嘴N所噴出之液狀體之噴出量進行補正。此處，形成因使各描畫區域54中之液狀體之液面高度均等，從而抑制條紋狀之濃淡不均之產生之彩色濾光片層55。
再者，液滴噴出頭15係沿副掃描方向、即Y方向配置，但亦可為使噴嘴N之間距與描畫區域54之間距成為特定對應關係而相對於Y方向傾斜。又，噴出量之平均值於複數個噴嘴組NG間亦可大致均等。
如上述而製造彩色濾光片基板52。其後，針對每個面板區域CA而分割母基板51，製造各別之彩色濾光片50。
如上述，本實施形態中之液滴噴出方法及液滴噴出裝置1中，即便於藉由使構成一個噴嘴組NG之噴嘴N之噴出量之平均值與構成其他噴嘴組NG之噴嘴N之噴出量之平均值同等，以4階段階段性地補正液狀體之噴出量時，亦可使作為噴嘴組NG整體之噴出量之平均值之偏差為1/4以下。因此，與使各噴嘴N之噴出量均等之情形相比，可更細微地補正作為噴嘴組NG整體之噴出量之平均值。因此，向各描畫區域54噴出之液狀體之液面高度變得更均等，從而可更確實地抑制產生條紋狀之濃淡不均。
再者，本發明並不限定於上述實施形態，可於不脫離本發明之主旨之範圍內添加各種變更。
例如，噴出控制部係以4階段補正自各噴嘴所噴出之液狀體之噴出量，但只要至少以2階段進行補正即可，亦可以多階段進行補正。
液滴噴出裝置及液滴噴出方法係用於彩色濾光片中之彩色濾光片層之形成，但只要係藉由使液狀體向基板上之特定區域噴出而形成薄膜者，則亦可用於例如構成有機EL(Electroluminescence，電致發光)裝置中之發光層的各層之形成等其他用途。
移動機構係藉由平台移動裝置及托架移動裝置而構成，但只要可使液滴噴出頭相對於母基板進行相對移動即可，亦可為托架移動裝置可於XY面內移動之構成等其他構成。
1．．．液滴噴出裝置
13．．．平台移動裝置(移動機構)
15．．．液滴噴出頭
16．．．托架移動裝置(移動機構)
41．．．掃描控制部(控制機構)
42．．．噴出控制部(補正機構)
51．．．母基板(基板)
54．．．描畫區域
N、N1~N180．．．噴嘴
NG、NGA~NGD．．．噴嘴組
圖1係表示本發明之一實施形態中之液滴噴出裝置之立體圖；
圖2(a)-(c)係表示液滴噴出頭之構成之圖；
圖3係表示驅動信號之波形之圖；
圖4(a)-(d)係說明驅動信號之波形與液狀體之噴出量之關係之圖；
圖5(a)、5(b)係表示彩色濾光片及彩色濾光片基板之概略俯視圖；
圖6(a)-(c)係表示彩色濾光片層之配置之俯視圖；
圖7係說明液滴噴出方法之說明圖；及
圖8係說明液滴噴出方法之概略俯視圖。
54．．．描畫區域
N．．．噴嘴
NA．．．噴嘴列
NGA~NGD．．．噴嘴組

Claims (4)

  1. 一種液滴噴出方法，其特徵在於：其係一邊使形成有包含第1噴嘴及第2噴嘴之複數個噴嘴的液滴噴出頭相對於基板進行相對移動，一邊自上述噴嘴向上述基板上所劃分之複數個描畫區域噴出液狀體者；且其包含下列步驟：掃描步驟，其係一邊使上述液滴噴出頭相對於上述基板進行相對移動，一邊自上述噴嘴噴出上述液狀體；分組步驟，其係將複數個上述第1噴嘴以與同一個上述描畫區域相對向之上述噴嘴為單位進行分組，從而形成複數個噴嘴組；比較步驟，其係將自構成各上述噴嘴組之上述噴嘴所噴出之上述液狀體之噴出量的平均值與特定平均值比較；及補正步驟，其係以下列方式補正自上述噴嘴組的各個上述噴嘴所噴出之上述液狀體之噴出量：於上述平均值小於上述特定平均值時，增大上述平均值使上述平均值與上述特定平均值大致相等，於上述平均值大於上述特定平均值時，減少上述平均值使上述平均值與上述特定平均值大致相等，且於前述掃描步驟中，上述第1噴嘴及上述第2噴嘴係以上述第1噴嘴與上述描畫區域相對向，且上述第2噴嘴與設於上述描畫區域之間的非描畫區域相對向之方式配置。
  2. 如請求項1之液滴噴出方法，其中於上述補正步驟中，階段性地補正上述噴嘴各自之噴出量。
  3. 一種液滴噴出裝置，其特徵在於：其係一邊使形成有包含第1噴嘴及第2噴嘴之複數個噴嘴的液滴噴出頭相對於基板進行相對移動，一邊自上述噴嘴向上述基板上所劃分之複數個描畫區域噴出液狀體者；且包含：移動機構，其係使上述液滴噴出頭相對於上述基板進行相對移動；及補正機構，其係將複數個上述第1噴嘴以與同一個上述描畫區域相對向之上述噴嘴為單位而分組為複數個噴嘴組，將自構成各上述噴嘴組之上述噴嘴所噴出之上述液狀體之噴出量的平均值與特定平均值比較，並以下列方式補正自上述噴嘴組的各個上述噴嘴所噴出之上述液狀體之噴出量：於上述平均值小於上述特定平均值時，增大上述平均值使上述平均值與上述特定平均值大致相等，於上述平均值大於上述特定平均值時，減少上述平均值使上述平均值與上述特定平均值大致相等，且上述第1噴嘴及上述第2噴嘴係以上述第1噴嘴與上述描畫區域相對向，且上述第2噴嘴與設於上述描畫區域之間的非描畫區域相對向之方式配置。
  4. 如請求項3之液滴噴出裝置，其中上述補正機構係階段性地補正上述噴嘴各自之噴出量。
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