液滴吐出装置及び方法、液滴吐出装置の製造方法、並びにデバイス製造方法及びデバイス
【課題】 回路が簡易となりコストを抑えることができる液滴吐出装置及び液滴吐出方法および液滴吐出装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】 液滴を吐出する複数のノズルユニット２９からなるノズルブロック２８をヘッド走査方向に沿って複数個備え、該ノズルブロック２８によって媒体上に液滴を塗布する液滴吐出装置において、前記各ノズルユニット２９の吐出特性ランクが前記ノズルブロック２８ごとに略同一に揃えられ、これら各ノズルユニット２９に対して共通する一つの駆動波形を与えて該ノズルユニットを駆動させる一つの駆動波形生成回路４７が設けられ、さらに、前記ノズルブロック２８の吐出特性ランクは、第１のノズルブロック２８Ａの吐出量をＡ、第２のノズルブロック２８Ｂの吐出量をＢ１，第３のノズルブロック２８Ｃ１の吐出量をＣ１とおくと、２Ａ＝Ｂ１＋Ｃ１という関係を満たす吐出特性ランクとなっている。
【解決手段】 液滴を吐出する複数のノズルユニット２９からなるノズルブロック２８をヘッド走査方向に沿って複数個備え、該ノズルブロック２８によって媒体上に液滴を塗布する液滴吐出装置において、前記各ノズルユニット２９の吐出特性ランクが前記ノズルブロック２８ごとに略同一に揃えられ、これら各ノズルユニット２９に対して共通する一つの駆動波形を与えて該ノズルユニットを駆動させる一つの駆動波形生成回路４７が設けられ、さらに、前記ノズルブロック２８の吐出特性ランクは、第１のノズルブロック２８Ａの吐出量をＡ、第２のノズルブロック２８Ｂの吐出量をＢ１，第３のノズルブロック２８Ｃ１の吐出量をＣ１とおくと、２Ａ＝Ｂ１＋Ｃ１という関係を満たす吐出特性ランクとなっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出装置及び方法並びに液滴吐出装置の製造方法に関し、詳しくは、複数のノズルユニットからなるノズルブロックを複数個備え、該ノズルブロックから液滴を吐出して媒体上に塗布するための液滴吐出装置及び方法、当該装置の製造方法、並びに当該装置又は方法を用いたデバイス製造方法及び当該製造方法により製造されるデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴吐出方式（インクジェット方式）により液晶表示装置のカラーフィルタ層を製造する際には、バンクと称される隔壁で囲まれた各画素に対して顔料の液滴（インク）を連続して塗布し、カラーフィルタ層を形成している。例えば基板上にバンク (高さ１ミクロン程度、撥水性) を形成し、この中にカラーフィルタインク（以下ＣＦインクと呼ぶ。）をインクジェット塗布（以下ＩＪ塗布と呼ぶ。）している。
【０００３】
このようなインクジェット方式の液滴吐出装置では、多数のノズルをインクヘッドに配置する「多ノズル化」のものが開発されてきており、ノズルの数を増やすことにより印刷に必要なインクヘッドの走査回数を減らすことができ、印刷速度を速めることが可能となる。しかし、単一のインクヘッドに多数のノズルを所定のノズルピッチで安定的に形成することは、ノズルピッチの誤差やノズルの不良等の歩留まりを低下させる問題があり、製造上困難である。
【０００４】
そこで、いわゆる多ノズルを実現するために、複数のノズルユニット（従来の単一のインクヘッド）を主走査方向と直交する副走査方向に縦列配置してノズルブロックを構成するものが提案されている。各ノズルユニットのノズルから吐出されるインク滴により形成されるインクドットの位置合わせは、例えば特許文献１に開示されている方法により行うことが可能である。
【特許文献１】特開平５−２２０９５１号公報
【特許文献２】特開２００１−３８８９２号公報
【特許文献３】特開２００２−３７２９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、かかる装置においては、インクドットの形成位置を所定の位置に合わせることが可能であるとしても、ノズルブロックは複数のノズルユニットを組み合わせて構成するため、各ノズルユニット毎にインクの吐出特性が異なる場合には、各ノズルユニット毎に吐出量を同一にする補正が必要であり、ヘッド駆動のための回路規模が大きくなる問題があった。
また、特許文献２には、それぞれ複数のノズルユニットを備えたノズルブロックを複数備え、各ノズルブロックにそれぞれヘッド駆動回路を設けた印刷装置が開示されているが、当該構成では各ノズルブロックにそれぞれヘッド駆動回路が必要であり、複雑化、高コスト化となっている。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、回路が簡易となりコストを抑えることができる液滴吐出装置、液滴吐出方法、および液滴吐出装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の液滴吐出装置は、液滴を吐出する複数のノズルユニットからなるノズルブロックをヘッド走査方向に沿って少なくとも３個備え、該ノズルブロックによって媒体上に液滴を塗布する液滴吐出装置において、前記各ノズルユニットの吐出特性ランクが前記ノズルブロックごとに略同一に揃えられ、前記各ノズルユニットに対して共通する一つの駆動波形を与えて該ノズルユニットを駆動させる一つの駆動波形生成回路が設けられ、前記ノズルブロックの吐出特性ランクは、第１のノズルブロックの吐出量をＡ、第２のノズルブロックの吐出量をＢ１、第３のノズルブロックの吐出量をＣ１とおくと、２Ａ＝Ｂ１＋Ｃ１という関係を満たす吐出特性ランクであることを特徴としている。
本発明によれば、各ノズルブロックが備えるノズルユニットが、ノズルブロックごとに略同一ランクとされているから、駆動波形生成回路は一つでよく、簡易な構成とすることができる。第２及び第３のノズルブロックが備えるノズルユニットの液滴吐出量の平均は、第１のノズルブロックが備えるノズルユニットの液滴吐出量と等しいことで、第２及び第３のノズルブロックが備えるノズルユニットからそれぞれ液滴を吐出すれば、第１のノズルブロックが備えるノズルユニットから２発液滴を吐出した場合と同等の結果を得ることができる。
また、第２及び第３のノズルブロックの吐出量は第１のノズルブロックと異なるから、これらのノズルブロックを使い分けることで、異なる吐出量での塗布を行うことができる。例えば、第１のノズルブロックの吐出量を１０ｎｇ、第２，第３のノズルブロックの吐出量を８ｎｇ、１２ｎｇとすると、同じ駆動波形を用いても８，１０，１２ｎｇの吐出量を選択することができる。
ここで、ノズルユニットのランクは、同じ駆動波形で駆動させたときの吐出量の違いに基づいて分けられる。なお、各ノズルブロックに用いられるノズルユニットのランクは厳密に同じランクではなくてもいいのはもちろんであり、ある程度の幅を持った範囲に吐出特性が収まれば略同一とすることができる。この幅は塗布対象に応じた塗布量の許容範囲等によって実用上問題のない範囲で定めることができる。
また、２Ａ＝Ｂ１＋Ｃ１という条件は、実用上問題のない範囲であれば厳格に満たす必要がないのは言うまでもない。
また、本発明の液滴吐出装置は、吐出量の和が２Ａとなる吐出特性ランクのノズルブロックの対をさらに一組以上備えていることを特徴としている。
本発明によれば、例えば第４のノズルブロックの吐出量をＢ２，第５のノズルブロックの吐出量をＣ２、……とおくと、
２Ａ＝Ｂ１＋Ｃ１＝Ｂ２＋Ｃ２＝………
を満たす。したがって上記と同様に、第４及び第５のノズルブロックが備えるノズルユニットからそれぞれ液滴を吐出すれば、第１のノズルブロックが備えるノズルユニットから２発液滴を吐出した場合と同等の結果を得ることができる。
また、各ノズルブロックを使い分けることで、同じ駆動波形を用いて上記よりも広い範囲の吐出量を選択して液滴塗布を行うことができる。
また、本発明の液滴吐出装置は、前記駆動波形生成回路が、前記駆動波形の電流を増幅して前記各ノズルブロックに与える電流増幅駆動回路を各ノズルブロックにそれぞれ対応して複数備えていることを特徴としている。
本発明によれば、ブロック毎に電流増幅駆動回路を備えることでさらにスループットを上げることができる。
また、本発明の液滴吐出方法は、液滴を吐出する複数のノズルユニットからなるノズルブロックをヘッド走査方向に沿って複数個用いて媒体上に液滴を塗布する液滴吐出方法において、前記各ノズルユニットの吐出特性ランクをノズルブロックごとに略同一に揃え、前記各ノズルユニットに対して共通する一つの駆動波形を与えて前記ノズルユニットを駆動させることで塗布を行い、異なるランクのノズルブロックから互いに近接させた位置にそれぞれ１発ずつ液滴を吐出させることで、前記ランクの中間値のランクのノズルブロックから吐出された２発と同等の塗布を行うことを特徴としている。
本発明によれば、各ノズルブロックが備えるノズルユニットが略同一ランク品であるから、駆動波形生成回路は一つでよく、簡易な構成とすることができる。また、異なるランクのノズルユニットを使用することができるから、ヘッド製造の歩留まりを向上することができる。また、異なるランクのノズルブロックから吐出された液滴は、互いに近接した位置に吐出されることで、その中間ランクのノズルブロックから吐出されたものと同等の吐出品質となる。例えば、一つのノズルブロックからの吐出量が８ｎｇであり、他のノズルブロックからの吐出量が１２ｎｇである場合、これらを近接した位置に吐出すると、１０ｎｇの液滴を二つ吐出させた場合と同等の吐出状態を得ることができる。
【０００８】
本発明の液滴吐出装置の製造方法は、液滴を吐出する複数のノズルユニットからなるノズルブロックをヘッド走査方向に沿って少なくとも３個備え、該ノズルブロックによって媒体上に液滴を塗布する液滴吐出装置を製造する液滴吐出装置の製造方法において、前記各ノズルユニットの吐出特性ランクを前記ノズルブロックごとに略同一に揃え、前記各ノズルユニットに対して共通する一つの駆動波形を与えて該ノズルユニットを駆動させる一つの駆動波形生成回路を設け、前記ノズルブロックの吐出特性ランクとして、第１のノズルブロックの吐出量がＡ、第２のノズルブロックの吐出量がＢ１，第３のノズルブロックの吐出量がＣ１であるとき、２Ａ＝Ｂ１＋Ｃ１という関係を満たすランクのノズルユニットを選択することを特徴としている。
本発明によれば、各ノズルブロックが備えるノズルユニットが、ノズルブロックごとに略同一ランクとされているから、駆動波形生成回路は一つでよく、簡易な構成とすることができる。従って、コストを抑えた液滴吐出装置を提供することができる。
第２及び第３のノズルブロックが備えるノズルユニットの液滴吐出量の平均は、第１のノズルブロックが備えるノズルユニットの液滴吐出量と等しいことで、第２及び第３のノズルブロックが備えるノズルユニットからそれぞれ１発の液滴を吐出すれば、第１のノズルブロックが備えるノズルユニットから２発液滴を吐出した場合と同等の結果を得ることができる。
また、本発明の液滴吐出装置の製造方法は、４個目以上のノズルブロックのランクについて、ノズルブロックの対ごとに吐出量の和がそれぞれ２Ａとなるようにノズルユニットのランクを選択することを特徴としている。
本発明によれば、第４のノズルブロックの吐出量をＢ２，第５のノズルブロックの吐出量をＣ２、……とおくと、
２Ａ＝Ｂ１＋Ｃ１＝Ｂ２＋Ｃ２＝………
を満たすようにランクを選択する。したがって上記と同様に、第４及び第５のノズルブロックが備えるノズルユニットからそれぞれ液滴を吐出すれば、第１のノズルブロックが備えるノズルユニットから２発液滴を吐出した場合と同等の結果を得ることができる。
また、本発明の液滴吐出装置の製造方法は、前記第１のノズルブロックを、多数製造したノズルユニットの吐出特性分布の中央値近傍から選択し、吐出量の和が２Ａとなるノズルブロックの対について、一方を前記分布の前記中央領域よりも吐出量が小さい領域から選択し、他方を同分布の中央領域よりも吐出量が大きい領域から選択することを特徴としている。
本発明によればノズルユニットの選択が容易となり、より広いランクのノズルユニットを使用することができる。
本発明のデバイス製造方法は、上記の液滴吐出装置若しくは方法、又は上記の液滴吐出装置の製造方法を用いて製造された液滴吐出装置を用いて、基板上に液滴を吐出し、デバイスを形成することを特徴としている。
この発明によれば、上記の液滴吐出装置又は方法を用いて液滴が基板の所定位置に精確に所定量吐出されるため、所期の機能を有するデバイスを高い歩留まりで効率よく製造することができる。
本発明のデバイスは、上記のデバイス製造方法を用いて製造されることを特徴としている。
この発明によれば、高機能であり、高い信頼性を有する電子機器が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による液滴吐出装置及び方法、液滴吐出装置の製造方法、並びにデバイス製造方法及びデバイスについて詳細に説明する。
【００１０】
〔液滴吐出装置及び方法、液滴吐出装置の製造方法〕
図１は、図２に概略構成を示した液滴吐出装置に用いられる駆動波形生成回路およびノズルブロックを示したものである。
まず、図２により液滴吐出装置２２の概略構成を説明する。図２は、ＩＪ塗布に用いられる液滴吐出装置２２であり、液滴吐出ヘッド３１と、Ｘ軸方向駆動軸３４と、Ｙ軸方向ガイド軸３５と、制御装置４０と、ステージ３７と、クリーニング機構３８と、基台３９とを備えている。
ステージ３７は、この液滴吐出装置２２によりカラーフィルタインク（液体材料）が形成される基板Ｐを支持するものであって、基板Ｐを基準位置に固定する不図示の固定機構を備えている。
【００１１】
液滴吐出ヘッド３１は、複数の吐出ノズルを備えたマルチノズルタイプの液滴吐出ヘッドであり、長手方向とＹ軸方向とを一致させている。複数の吐出ノズルは、液滴吐出ヘッド３１の下面にＹ軸方向に並んで一定間隔で設けられている。液滴吐出ヘッド３１の吐出ノズルからは、ステージ３７に支持されている基板Ｐに対してカラーフィルタインクが吐出される。
【００１２】
Ｘ軸方向駆動軸３４には、Ｘ軸方向駆動モータ３２が接続されている。Ｘ軸方向駆動モータ３２はステッピングモータ等であり、制御装置４０からＸ軸方向の駆動信号が供給されると、Ｘ軸方向駆動軸３４を回転させる。Ｘ軸方向駆動軸３４が回転すると、液滴吐出ヘッド３１はＸ軸方向に移動する。
Ｙ軸方向ガイド軸３５は、基台３９に対して動かないように固定されている。ステージ３７は、Ｙ軸方向駆動モータ３３を備えている。Ｙ軸方向駆動モータ３３はステッピングモータ等であり、制御装置４０からＹ軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ３７をＹ軸方向に移動する。
【００１３】
制御装置４０は、液滴吐出ヘッド３１に液滴の吐出制御用の電圧を供給する。また、Ｘ軸方向駆動モータ３２に液滴吐出ヘッド３１のＸ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を、Ｙ軸方向駆動モータ３３にステージ７のＹ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を供給する。
クリーニング機構３８は、液滴吐出ヘッド３１をクリーニングするものである。クリーニング機構３８には、図示しないＹ軸方向の駆動モータが備えられている。このＹ軸方向の駆動モータの駆動により、クリーニング機構は、Ｙ軸方向ガイド軸３５に沿って移動する。クリーニング機構３８の移動も制御装置４０により制御される。
【００１４】
液滴吐出装置２２は、液滴吐出ヘッド３１と基板Ｐを支持するステージ３７とを相対的に走査しつつ基板Ｐに対して液滴を吐出する。ここで、以下の説明において、Ｘ軸方向を走査方向、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向を非走査方向とする。
【００１５】
図３は、液滴吐出ヘッド３１におけるノズルＮｚの配列を示す説明図である。本例においては、液滴吐出ヘッド３１はノズルブロック２８を３列（２８Ａ、２８Ｂ１，２８Ｃ１）備え、各ノズルブロック２８はノズルユニット２９をそれぞれ３個備えている。ノズルノズルユニット２９には、３２０（１６０個×２列）個のノズルＮｚが非走査方向に沿ってノズルピッチｋで千鳥状に配列されている。これらのノズルユニット２９は、その製造工程で吐出特性によりランク分けされており、各ノズルブロック２８に設けられるノズルユニット２９は、ノズルブロック２８ごとに同ランクのものが選択される。
ここで、ランクとは、同じ駆動波形で駆動させたときの吐出量の違いに基づいて分けられる。具体的には、製造ラインの検査工程において、ノズルユニット２９の吐出量を電子天秤を用いて測定する。（ノズルの吐出量の平均として計算する。）
【００１６】
また、ノズルヘッドの数は以下のようにして決められる。
（１）液晶表示装置の必要生産量から、基板１枚当たりの描画時間が決まる。
（２）一つの画素の大きさと必要な膜厚とインク濃度から、一つの画素に必要なインク量が決まる。
（３）インク量を１滴当たりの吐出量で割って必要滴数が決まる。
（４）着弾精度やインクの濡れ広がり状態（接触角）から一つの画素のどこにインクを吐出しなければならないかが決まる。
（５）（１）、（３）、（４）から描画に必要な解像度や許される描画往復回数が決まる。
（６）（５）からノズル密度が求まり、１行に配置しなければならないヘッド数（３６０ＤＰＩ×Ｎ）や１列方向のヘッド数が決まる。
【００１７】
各ノズルブロック２８は、以下の説明では符号をそれぞれ２８Ａ、２８Ｂ１、２８Ｃ１とする。ノズルブロック２８Ａは、ノズルブロック２８Ｂ１，２８Ｃ１に挟まれた状態で位置しており、本実施形態においては、ノズルブロック２８Ａ、２８Ｂ１、２８Ｃ１はノズルブロックごとに同じランクのノズルユニット２９を備える。ランクは上述のように製造工程において分けられる。
なお、厳密に同じランクではなくてもいいのはもちろんであり、ある程度の幅を持った範囲に吐出特性が収まれば略同一とすることができる。この幅は塗布対象に応じた塗布量の許容範囲等によって実用上問題のない範囲で定めることができる。
【００１８】
ノズルブロック２８Ａ、２８Ｂ１、２８Ｃ１のランクは、詳細には以下のようにして選択される。
条件（１）
ノズルブロック２８Ａの吐出量をＡ、ノズルブロック２８Ｂ１の吐出量をＢ１，ノズルブロック２８Ｃ１の吐出量をＣ１とするとき、
２Ａ＝Ｂ１＋Ｃ１
となるようにノズルユニットのランクを選択する。換言すると、ノズルブロック２８Ｂ１のランクを吐出量が低いランクとする代わりに、ノズルブロック２８Ｃ１のノズルブロックを吐出量が高いランクとすることで吐出量の差を相殺させる。例えば、ノズルブロック２８Ａの吐出量が１０ｎｇであるとき、ノズルブロック２８Ｂ１のノズルユニットを吐出量が９ｎｇのランクのものを選択するとともに、ノズルブロック２８Ｃ１のノズルユニットのランクを吐出量が１１ｎｇのランクのものとする。なお、厳密にノズルブロック２８Ａの吐出液滴２発がノズルブロック２８Ｂ１の一発＋ノズルブロック２８Ｃ１の一発でなくてよいのはもちろんである。実用上問題のない範囲で定めることができる。
【００１９】
好ましくは、さらに以下のようにノズルブロックを選択する。
条件（２）
多数製造されたノズルユニットの吐出特性のランクは、図４に示したような正規分布となる。ノズルブロック２８Ａは分布の中央値近傍から選択し、ノズルブロック２８Ｂ１および２８Ｃ１は、中央値に対して左右の領域、好ましくは左右対称の位置から選択する。このような方法を採用することで、選択が容易となり、より広いランクのノズルユニットを使用することができる。
【００２０】
次に、各ノズルユニット２９の具体的構成について説明する。各ノズルブロック２８に設けられたノズルユニット２９は、一体となって一つのノズルブロック２８として機能するように設けられており、ノズルユニット２９間の非走査方向の距離は、いわゆるインターレース印刷が可能なように、隣接するノズルユニット２９の最端のノズルＮｚ間の距離が媒体に形成されるインクドットの非走査方向の距離の整数倍になるように配置されている。
【００２１】
各ノズルＮｚには電歪素子の一つであって応答性に優れたピエゾ素子ＰＥが配置されている。ピエゾ素子ＰＥは、ノズルＮｚまでインクを導くインク通路に接する位置に設置されている。ピエゾ素子ＰＥは、周知のように、電圧の印加により結晶構造が歪み、電気-機械エネルギの変換を極めて高速に行う素子である。本実施形態では、ピエゾ素子ＰＥの両端に設けられた電極間に所定時間幅の電圧を印加することにより、ピエゾ素子ＰＥが電圧の印加時間だけ伸張し、インク通路の一側壁を変形させる。この結果、インク通路の体積はピエゾ素子ＰＥの伸張に応じて収縮し、この収縮分に相当するインクが粒子となってノズルＮｚの先端より高速に吐出される。このインク粒子が基板Ｐに塗布されることでカラーフィルタ層の形成が行われる。
【００２２】
次に、液滴吐出装置２２の制御装置４０の内部構成を説明するとともに、図３に示した複数のノズルユニット２９から構成されるノズルブロック２８を駆動する方法について説明する。図５は制御装置４０の内部構成等を示す説明図である。図５に示すように、この制御装置４０の内部には、ＣＰＵ４１，ＰＲＯＭ４２，ＲＡＭ４３の他、外部制御装置とのデータのやり取りを行うインターフェイス４４と、Ｘ軸方向駆動モータ３２，Ｙ軸方向駆動モータ３３などとの信号のやり取りを行う周辺入出力部（ＰＩＯ）４５と、計時を行うタイマ４６と、ピエゾ素子の駆動電圧波形を生成する駆動波形生成回路４７と、ドットデータや駆動信号をヘッド駆動回路５１に送信するためのインターフェイス４９などが設けられており、これらの素子および回路はバス４８で相互に接続されている。駆動波形生成回路４７は、Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ），アンプなどから構成されており、発振器５０のクロック信号に同期してピエゾ素子の駆動電圧波形を生成する。
【００２３】
ノズルＮｚを駆動させる信号がノズルブロック２８に送られる様子を説明する概略説明図を図１に示した。駆動波形生成回路４７で生成された駆動信号ＣＯＭは、インターフェイスを介してノズルブロック２８Ａ、２８Ｂ１、２８Ｃ１の全てのノズルユニット２９に伝送される。また、ＣＰＵ４１，ＰＲＯＭ４２，ＲＡＭ４３等の制御部からドットデータが各ノズルユニット２９に個別に伝送される（不図示）。
すなわち本実施形態においては全てのノズルブロック２８Ａ、２８Ｂ１、２８Ｃ１のノズルユニット２９が一つの駆動波形により駆動されることとなる。
【００２４】
ノズルブロック２８の駆動の制御は、ヘッド駆動回路５１により行われる。ヘッド駆動回路５１は、シフトレジスタ，ラッチ回路，レベルシフタ，スイッチ回路などから構成されている。ドットデータは、発振器５０からのクロック信号に同期して、インターフェイス４９を介してシフトレジスタに伝送される。このデータは、ラッチ回路に一旦保持され、レベルシフタによりスイッチ回路を動作できる電圧に増幅されて、スイッチ回路に入力される。このスイッチ回路には、インクドットを形成するか否かに関わらず、駆動波形生成回路４７からの駆動信号がインターフェイス４９を介して入力されている。そして、スイッチ回路の出力側にはピエゾ素子が接続されており、ドットデータを受け取っているスイッチのみがピエゾ素子に駆動信号を供給し、インク滴が吐出される。
【００２５】
以上説明したハードウェア構成を有する液滴吐出装置２２は、Ｘ軸方向駆動モータ３２，Ｙ軸方向駆動モータ３３により基板Ｐおよび液滴吐出ヘッド３１を相対移動させつつ、同時にノズルブロック２８のピエゾ素子ＰＥを駆動して、インク滴の吐出を行う。例えば、四方をバンクで囲まれた画素部の内部に、液滴を吐出してカラーフィルタ層を形成する。
【００２６】
ここで、駆動波形とインク吐出量との関係について説明する。
図６は、ピエゾ素子ＰＥに印加する駆動信号のプロファイルとノズルＮｚから吐出されるインク滴（液滴）Ｉｐとの関係を示した説明図である。図６において破線で示した駆動信号が通常のインクドットを形成する際の信号である。区間ｄ２において、一旦ピエゾ素子ＰＥへの印加電圧を中間電位ＶＭより低下させると、インク通路の断面積を増大する方向にピエゾ素子ＰＥが変形するため、図６の状態Ａに示したように、メニスカスＭｅと呼ばれるインク界面は、ノズルＮｚの内側にへこんだ状態となる。一方、図６の実線で示した駆動信号を用い、区間ｄ１に示すように印加電圧を中間電位ＶＭより急激に低下させると、状態ａで示すように、メニスカスＭｅは状態Ａに比べて大きく内側にへこんだ状態となる。次に、ピエゾ素子ＰＥへの印加電圧を中間電位ＶＭよりも増加させると（区間ｄ３）、インク通路の断面積を減少する方向にピエゾ素子ＰＥが変形し、インク滴Ｉｐが吐出される。この時、メニスカスＭｅがあまり内側へへこんでいない状態（状態Ａ）からは状態Ｂおよび状態Ｃに示すように大きなインク滴Ｉｐが吐出され、メニスカスＭｅが大きく内側にへこんだ状態（状態ａ）からは状態ｂおよび状態ｃに示すように小さなインク滴Ｉｐが吐出される。
このようにインク吐出量は駆動波形の形状に依存し、また駆動電圧ＶＨにも依存する。さらにノズルユニットのランクが異なると、駆動電圧ＶＨに対する吐出特性（吐出量）が異なる。
【００２７】
上記したように本実施形態においては各ノズルブロック２８Ａ、２８Ｂ１、２８Ｃ１が備えるノズルユニット２９のランクはノズルブロックごとに異なる。一方、駆動波形生成回路４７は全てに共通であり、駆動波形は同じである。したがって吐出量はノズルブロックによって異なる。
本実施形態においては、以下のように吐出を行うことで、吐出量が異なっていても適切な吐出品質を得ることができる。
例えば図７に示したように、画素７００内に液滴を吐出する場合、ノズルブロック２８Ａにより領域７０１，７０２を塗布し、ノズルブロック２８Ｂ１により領域７０３を塗布し、さらにノズルブロック２８Ｃ１により領域７０４を塗布する。ノズルブロック２８Ｂ１、２８Ｃ１からは互いに近接した位置に吐出させることにより、塗布される領域７０３，７０４の合計面積は、ノズルブロック２８Ａにより塗布される面積７０１，７０２の合計面積と同じとなる。すなわち、ノズルブロック２８Ｂ１、２８Ｃ１は、互いに近接した位置に吐出を行うことで、ノズルブロック２８Ａを用いて二つ吐出させた場合と同等の吐出状態を得ることができる。このように、異なる吐出量であっても画素部内を均一に塗布することができる。
【００２８】
以上のような手段を採用することにより、本実施形態においては駆動波形生成回路４７は一つのみでよく、回路が簡易となり、コストを抑えることができる。さらに異なるランクのノズルブロックを用いることが可能となり、特定ランクのノズルブロックに限定されず、種々のランクのノズルブロックを使用することができるから、ヘッド製造歩留まりを向上することができる。
また、条件（２）のようにランクを選択するので、より広い範囲のランクのノズルユニットを容易に選択し、使用することができる。
また駆動波形は印字内微振動と吐出波形一つの組み合わせにより、高周波駆動が可能である。したがって増粘対策（印字内微振動波形設計）の自由度が向上し、吐出安定性を向上することができる。
【００２９】
なお、さらにスループットを上げたい場合は、図８に示したようにブロック毎に電流増幅駆動回路４７ａを設けてもよい。ＤＡＣより前段、電圧増幅部４７ｂは一つでよい。この場合、電圧増幅部４７ｂは一つであるから、一つの駆動波形を交互にノズルブロック２８に与える。
【００３０】
上記においては、３つのノズルブロック２８を備え、各ノズルブロックのランクは２Ａ＝Ｂ１＋Ｃ１という条件（１）を満たしていた。ノズルブロックを任意に増やし、図９に示したようにノズルブロック２８Ｂ１の外側にノズルブロック２８Ｂ２、２８Ｂ３、…を設け、ノズルブロック２８Ｃ１の外側にノズルブロック２８Ｃ２、２８Ｃ３、…を設けてもよい。この場合、ノズルブロック２８Ｂ２，２８Ｂ３，…の吐出量をＢ２，Ｂ３，…とおくと、
２Ａ＝Ｂ１＋Ｃ１＝Ｂ２＋Ｃ２＝Ｂ３＋Ｃ３＝…
を満たすようにランクを選択する。このように構成することで、上記と同様に、ノズルブロック２８Ｂ２とノズルブロック２８Ｃ２からそれぞれ液滴を吐出すれば、ノズルブロック２８Ａから２発液滴を吐出した場合と同等の吐出結果を得ることができる。
【００３１】
また、図９に示したように、ノズルブロック２８を例えば７個設け、それぞれ符号を２８Ｂ３，２８Ｂ２，２８Ｂ１，２８Ａ、２８Ｃ１，２８Ｃ２，２８Ｃ３とおく。各ノズルブロックのランクを、それぞれ７，８，９，１０，１１，１２，１３ｎｇを吐出するランクとする。
ある画素内に１パスで目標インク重量７０ｎｇを吐出させる場合、ノズルブロック２８Ａで７発吐出させることも可能であるが、ノズルブロック２８Ｂ３，２８Ｂ２，２８Ｂ１，２８Ａ、２８Ｃ１，２８Ｃ２，２８Ｃ３の全てを使い、１パスで１ショットずつ吐出させることで７０ｎｇの塗布を実現することができる。これにより、ヘッドの発熱を分散できるから、熱によるデューティー制限でスループットを下げる必要がない。また、同じ駆動波形によって、７〜１３ｎｇまで、１ｎｇ単位で任意の液滴を吐出することができる。
【００３２】
なお、上記の各例においては、各ノズルブロック２８は、吐出量の順に配置されているが、これらの順番は特に限定されるものではない。
また、中央のノズルブロック２８Ａは、二列またはそれ以上であってもよい。また、ノズルブロック２８の合計数も上記の例に限定されないのは言うまでもない。
また、本実施形態では液晶表示装置（ＬＣＤ）のカラーフィルタ層を形成するための液滴吐出装置について示したが、インクジェット方式の吐出装置であればこれに限定されない。例えばＬＣＤに液晶層を形成する液滴吐出装置、有機ＥＬ吐出装置、金属配線装置等に適用可能である。
【００３３】
〔デバイス製造方法、電子機器〕
以上、本発明の実施形態による液滴吐出装置及び方法について説明したが、この吐出装置は膜を形成する成膜装置又はマイクロレンズアレイ、液晶表示装置、有機ＥＬ装置、プラズマ型表示装置、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：Field Emission Display）等のデバイス製造装置として用いることができる。図１０及び図１１は、それぞれ、本発明の実施形態による液滴吐出装置を用いて製造した光インタコネクション装置用のマイクロレンズアレイの説明図である。液滴吐出装置において、図１０及び図１１に示す透明基板からなる対象物Ｗ１の所定の位置に液滴吐出ヘッドから感光性の透明樹脂（液状粘性物）を吐出した後、紫外線硬化させて、透明基板上の所定位置に所定の大きさのマイクロレンズＬを形成すれば、光インタコネクション装置用のマイクロレンズアレイ５８ａ，５８ｂを製造することができる。
【００３４】
ここで、図１０に示すマイクロレンズアレイ５８ａでは、マイクロレンズＬがＸ方向及びＹ方向にマトリクス状に配列されている。また、図１１に示すマイクロレンズアレイ５８ｂでは、マイクロレンズＬがＸ方向及びＹ方向に不規則に分散して形成されている。尚、マクロレンズアレイは、光インタコネクション装置の他、液晶パネルにも用いられているが、この液晶装置用のマイクロレンズを製造するにあたっても、本発明を適用したインクジェット式装置を用いれば、フォトリソグラフィ技術を用いる必要がないので、マイクロレンズアレイの生産効率を向上することができる。
【００３５】
図１２は、本発明の実施形態による液滴吐出装置を用いて製造したカラーフィルタ基板を用いた液晶装置の構成を模式的に示す断面図であり、図１３（ａ），（ｂ）はそれぞれ、カラーフィルタ基板における各色の配置を示す説明図である。図１２において、液晶装置６０では、例えば、カラーフィルタ基板６１とＴＦＴアレイ基板６１とが所定の間隙を介して貼り合わされ、かつ、これらの基板間には電気光学物質としての液晶６３が封入されている。ＴＦＴアレイ基板６１において、透明基板６４の内側の面には、画素スイッチング用のＴＦＴ（図示せず）及び画素電極６５がマトリクス状に配置され、その表面に配向膜６６が形成されている。これに対して、カラーフィルタ基板６１において、透明基板６７には、画素電極６５に対向する位置にＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタ層７２Ｒ、７２Ｇ、７２Ｂが形成され、その表面に平坦化膜６８、対向電極７０、及び配向膜７１が形成されている。
【００３６】
カラーフィルタ基板６１において、カラーフィルタ層７２Ｒ、７２Ｇ、７２Ｂは、周りが１段又は段付きのバンク６８で囲まれ、このバンク６８の内側に形成されている。ここで、カラーフィルタ層７２Ｒ、７２Ｇ、７２Ｂは、図１３（ａ）に示すデルタ配列、又は図１３（ｂ）に示すストライプ配列等、所定のレイアウトに配置される。
【００３７】
このような構成のカラーフィルタ基板６１を製造するにあたっては、まず、透明基板６７の表面にバンク６８を形成した後、上述した実施形態で説明した液滴吐出装置を用いて、各バンク６８の内側に所定色の樹脂（液状粘性物）を供給した後、紫外線硬化又は熱硬化させて、カラーフィルタ層７２Ｒ、７２Ｇ、７２Ｂを形成する。従って、フォトリソグラフィ技術を用いずにカラーフィルタ層７２Ｒ、７２Ｇ、７２Ｂを形成できるので、カラーフィルタ基板６１の生産性を向上することができる。
【００３８】
図１４は、有機ＥＬ装置の構成の一例を示す断面図である。図１４に示すように、有機ＥＬ装置３０１は、基板３１１、回路素子部３２１、画素電極３３１、バンク部３４１、発光素子３５１、陰極３６１（対向基板）、及び封止用基板３７１から構成された有機ＥＬ素子３０２に、フレキシブル基板（図示省略）の配線及び駆動ＩＣ（図示省略）を接続したものである。回路素子部３２１は基板３１１上に形成され、複数の画素電極３３１が回路素子部３２１上に整列している。そして、各画素電極３３１間にはバンク部３４１が格子状に形成されており、バンク部３４１により生じた凹部開口３４４に、発光素子３５１が形成されている。陰極３６１は、バンク部３４１及び発光素子３５１の上部全面に形成され、陰極３６１の上には、封止用基板３７１が積層されている。
【００３９】
有機ＥＬ素子を含む有機ＥＬ装置３０１の製造プロセスは、バンク部３４１を形成するバンク部形成工程と、発光素子３５１を適切に形成するためのプラズマ処理工程と、発光素子３５１を形成する発光素子形成工程と、陰極３６１を形成する対向電極形成工程と、封止用基板３７１を陰極３６１上に積層して封止する封止工程とを備えている。
【００４０】
発光素子形成工程は、凹部開口３４４、即ち画素電極３３１上に正孔注入／輸送層３５２及び発光層３５３を形成することにより発光素子３５１を形成するもので、正孔注入／輸送層形成工程と発光層形成工程とを有している。そして、正孔注入／輸送層形成工程は、正孔注入／輸送層３５２を形成するための第１組成物（機能液）を各画素電極３３１上に吐出する第１液滴吐出工程と、吐出された第１組成物を乾燥させて正孔注入／輸送層３５２を形成する第１乾燥工程とを有し、発光層形成工程は、発光層３５３を形成するための第２組成物（機能液）を正孔注入／輸送層３５２の上に吐出する第２液滴吐出工程と、吐出された第２組成物を乾燥させて発光層３５３を形成する第２乾燥工程とを有している。この発光素子形成工程では、液滴吐出装置を用いて上記発光素子を形成する。
【００４１】
図１５は、プラズマ型表示装置の構成の一部を示す分解斜視図である。図１５に示す通り、プラズマ型表示装置４００は、互いに対向して配置された基板４０１，４０２及びこれらの基板４０１，４０２の間に形成される放電表示部４１０を含んで構成される。放電表示部４１０は、複数の放電室４１６が集合されたものである。複数の放電室４１６のうち、赤色放電室４１６（Ｒ）、緑色放電室４１６（Ｇ）、青色放電室４１６（Ｂ）の３つの放電室４１６が対になって１画素を構成するように配置されている。
【００４２】
基板４０１の上面には所定の間隔でストライプ状にアドレス電極４１１が形成され、アドレス電極４１１と基板４０１の上面とを覆うように誘電体層４１９が形成されている。誘電体層４１９上には、アドレス電極４１１，４１１間に位置し、且つ各アドレス電極４１１に沿うように隔壁４１５が形成されている。隔壁４１５は、アドレス電極４１１の幅方向左右両側に隣接する隔壁と、アドレス電極４１１と直交する方向に延設された隔壁とを含む。また、隔壁４１５によって仕切られた長方形状の領域に対応して放電室４１６が形成されている。また、隔壁４１５によって区画される長方形状の領域の内側には蛍光体４１７が配置されている。蛍光体４１７は、赤、緑、青の何れかの蛍光を発光するものであり、赤色放電室４１６（Ｒ）の底部には赤色蛍光体４１７（Ｒ）が、緑色放電室４１６（Ｇ）の底部には緑色蛍光体４１７（Ｇ）が、青色放電室４１６（Ｂ）の底部には青色蛍光体４１７（Ｂ）がそれぞれ配置されている。
【００４３】
一方、基板４０２には、先のアドレス電極４１１と直交する方向に複数の表示電極４１２がストライプ状に所定の間隔で形成されている。更に、これらを覆うように誘電体層４１３、及びＭｇＯ等からなる保護膜４１４が形成されている。基板４０１と基板４０２とは、アドレス電極４１１と表示電極４１２とを互いに直交させるように対向させて相互に貼り合わされている。アドレス電極４１１及び表示電極４１２は、図示略の交流電源に接続されている。各電極に通電することにより、放電表示部４１０において蛍光体４１７が励起発光してカラー表示が可能となる。本発明の実施形態による液滴吐出装置は、隔壁４１５によって区画される長方形状の領域の内側に蛍光体４１７を配置するために用いられる。
【００４４】
図１６は、電界放出素子を備えた電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）の構成を示す図であって、（ａ）はＦＥＤを構成するカソード基板とアノード基板の配置関係を概略的に示す分解斜視図であり、（ｂ）はＦＥＤのカソード基板に設けられる駆動回路の概略構成を示す回路図であり、（ｃ）はカソード基板の要部を示す斜視図である。図１６（ａ）に示す通り、ＦＥＤ５００は、カソード基板５００ａとアノード基板５００ｂとを対向配置した構成である。
【００４５】
カソード基板５００ａは、図１６（ａ），（ｂ）に示す通り、ゲート線５０１と、エミッタ線５０２と、ゲート線５０１及びエミッタ線５０２に接続された電界放出素子５０３とからなる所謂単純マトリクス駆動回路を備えている。ゲート線５０１にはゲート信号Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖｍが供給され、エミッタ線５０２には、エミッタ信号Ｗ１，Ｗ２，…，Ｗｎが供給される。また、アノード基板５００ｂは、電子が当ることにより発光する性質を有する蛍光体を備えており、この蛍光体として赤、緑、青の何れかの蛍光を発光する蛍光体が設けられている。
【００４６】
図１６（ｃ）に示す通り、電界放出素子５０３はエミッタ線５０２に接続されたエミッタ電極５０３ａと、ゲート線５０１に接続されたゲート電極５０３ｂとを備えた構成である。また、エミッタ電極５０３ａは、エミッタ電極５０３ａ側からゲート電極５０３ｂに向かって小径化するエミッタティップ５０５と呼ばれる突起部を備えており、このエミッタティップ５０５に対応した位置にはゲート電極５０３ｂに孔部５０４が形成されており、この孔部５０４内にエミッタティップ５０５の先端が配置されている。
【００４７】
電界放出素子５０３に設けられたエミッタ電極５０３ａとゲート電極５０３ｂとの間に電圧を供給すると、電界の作用によってエミッタティップ５０５から孔部５０４に向かって電子５１０が移動し、エミッタティップ５０５の先端から電子５１０が放出される。能出された電子５１０が、カソード基板５００ａに対向配置されたアノード基板５００ｂの蛍光体に当たることで蛍光体が発光する。このため、ゲート線５０１のゲート信号Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖｍ、及びエミッタ線５０２のエミッタ信号Ｗ１，Ｗ２，…，Ｗｎを制御してＦＥＤ５００を駆動すれば所望の色を表示させることが可能になる。本発明の実施形態による液滴吐出装置は、アノード基板５００ｂに蛍光体を配置するために用いられる。
【００４８】
上記の液晶装置、有機ＥＬ装置、プラズマ型表示装置、ＦＥＤ等のデバイスは、ノート型コンピュータ及び携帯電話等の電子機器に設けられる。だだし、本発明にいう電子機器は、上記のノート型コンピュータ及び携帯電話に限られる訳ではなく、種々の電子機器に適用することができる。例えば、液晶プロジェクタ、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）及びエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等の電子機器に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態として示した液滴吐出装置において、ノズルを駆動させる信号がノズルブロックに送られる様子を説明する概略説明図である。
【図２】同液滴吐出装置の概略構成図である。
【図３】ノズルブロックにおけるノズルユニットおよびノズルの配置を示す説明図である。
【図４】ノズルユニットのランクの分布を示した図である。
【図５】液滴吐出装置の制御装置の内部構成を示す説明図である。
【図６】ピエゾ素子に印加する駆動波形のプロファイルとノズルから吐出されるインク滴の関係を説明する説明図である。
【図７】各ノズルブロックによって画素部を塗布した状態を示した図である。
【図８】駆動波形生成回路の変形例について示した図である。
【図９】液滴吐出装置の変形例であり、ノズルブロックの数を増した状態について示した図である。
【図１０】本発明の実施形態による液滴吐出装置を用いて製造した光インタコネクション装置用のマイクロレンズアレイの説明図である。
【図１１】本発明の実施形態による液滴吐出装置を用いて製造した光インタコネクション装置用のマイクロレンズアレイの説明図である。
【図１２】本発明の実施形態による液滴吐出装置を用いて製造したカラーフィルタ基板を用いた液晶装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図１３】カラーフィルタ基板における各色の配置を示す説明図である。
【図１４】有機ＥＬ装置の構成の一例を示す断面図である。
【図１５】プラズマ型表示装置の構成の一部を示す分解斜視図である。
【図１６】電界放出素子を備えた電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
２２……液滴吐出装置
２８（２８Ａ，２８Ｂ１，２８Ｂ２，…，２８Ｃ１，２８Ｃ２，…）………ノズルブロック
２９……ノズルユニット
４０……制御装置
４１……ＣＰＵ
４２……プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）
４３……ＲＡＭ
４４……インターフェイス
４５……周辺入出力部（ＰＩＯ）
４６……タイマ
４７……駆動波形生成回路
４８……バス
４９……インターフェイス
５０……発振器
５１……ヘッド駆動回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出装置及び方法並びに液滴吐出装置の製造方法に関し、詳しくは、複数のノズルユニットからなるノズルブロックを複数個備え、該ノズルブロックから液滴を吐出して媒体上に塗布するための液滴吐出装置及び方法、当該装置の製造方法、並びに当該装置又は方法を用いたデバイス製造方法及び当該製造方法により製造されるデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴吐出方式（インクジェット方式）により液晶表示装置のカラーフィルタ層を製造する際には、バンクと称される隔壁で囲まれた各画素に対して顔料の液滴（インク）を連続して塗布し、カラーフィルタ層を形成している。例えば基板上にバンク (高さ１ミクロン程度、撥水性) を形成し、この中にカラーフィルタインク（以下ＣＦインクと呼ぶ。）をインクジェット塗布（以下ＩＪ塗布と呼ぶ。）している。
【０００３】
このようなインクジェット方式の液滴吐出装置では、多数のノズルをインクヘッドに配置する「多ノズル化」のものが開発されてきており、ノズルの数を増やすことにより印刷に必要なインクヘッドの走査回数を減らすことができ、印刷速度を速めることが可能となる。しかし、単一のインクヘッドに多数のノズルを所定のノズルピッチで安定的に形成することは、ノズルピッチの誤差やノズルの不良等の歩留まりを低下させる問題があり、製造上困難である。
【０００４】
そこで、いわゆる多ノズルを実現するために、複数のノズルユニット（従来の単一のインクヘッド）を主走査方向と直交する副走査方向に縦列配置してノズルブロックを構成するものが提案されている。各ノズルユニットのノズルから吐出されるインク滴により形成されるインクドットの位置合わせは、例えば特許文献１に開示されている方法により行うことが可能である。
【特許文献１】特開平５−２２０９５１号公報
【特許文献２】特開２００１−３８８９２号公報
【特許文献３】特開２００２−３７２９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、かかる装置においては、インクドットの形成位置を所定の位置に合わせることが可能であるとしても、ノズルブロックは複数のノズルユニットを組み合わせて構成するため、各ノズルユニット毎にインクの吐出特性が異なる場合には、各ノズルユニット毎に吐出量を同一にする補正が必要であり、ヘッド駆動のための回路規模が大きくなる問題があった。
また、特許文献２には、それぞれ複数のノズルユニットを備えたノズルブロックを複数備え、各ノズルブロックにそれぞれヘッド駆動回路を設けた印刷装置が開示されているが、当該構成では各ノズルブロックにそれぞれヘッド駆動回路が必要であり、複雑化、高コスト化となっている。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、回路が簡易となりコストを抑えることができる液滴吐出装置、液滴吐出方法、および液滴吐出装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の液滴吐出装置は、液滴を吐出する複数のノズルユニットからなるノズルブロックをヘッド走査方向に沿って少なくとも３個備え、該ノズルブロックによって媒体上に液滴を塗布する液滴吐出装置において、前記各ノズルユニットの吐出特性ランクが前記ノズルブロックごとに略同一に揃えられ、前記各ノズルユニットに対して共通する一つの駆動波形を与えて該ノズルユニットを駆動させる一つの駆動波形生成回路が設けられ、前記ノズルブロックの吐出特性ランクは、第１のノズルブロックの吐出量をＡ、第２のノズルブロックの吐出量をＢ１、第３のノズルブロックの吐出量をＣ１とおくと、２Ａ＝Ｂ１＋Ｃ１という関係を満たす吐出特性ランクであることを特徴としている。
本発明によれば、各ノズルブロックが備えるノズルユニットが、ノズルブロックごとに略同一ランクとされているから、駆動波形生成回路は一つでよく、簡易な構成とすることができる。第２及び第３のノズルブロックが備えるノズルユニットの液滴吐出量の平均は、第１のノズルブロックが備えるノズルユニットの液滴吐出量と等しいことで、第２及び第３のノズルブロックが備えるノズルユニットからそれぞれ液滴を吐出すれば、第１のノズルブロックが備えるノズルユニットから２発液滴を吐出した場合と同等の結果を得ることができる。
また、第２及び第３のノズルブロックの吐出量は第１のノズルブロックと異なるから、これらのノズルブロックを使い分けることで、異なる吐出量での塗布を行うことができる。例えば、第１のノズルブロックの吐出量を１０ｎｇ、第２，第３のノズルブロックの吐出量を８ｎｇ、１２ｎｇとすると、同じ駆動波形を用いても８，１０，１２ｎｇの吐出量を選択することができる。
ここで、ノズルユニットのランクは、同じ駆動波形で駆動させたときの吐出量の違いに基づいて分けられる。なお、各ノズルブロックに用いられるノズルユニットのランクは厳密に同じランクではなくてもいいのはもちろんであり、ある程度の幅を持った範囲に吐出特性が収まれば略同一とすることができる。この幅は塗布対象に応じた塗布量の許容範囲等によって実用上問題のない範囲で定めることができる。
また、２Ａ＝Ｂ１＋Ｃ１という条件は、実用上問題のない範囲であれば厳格に満たす必要がないのは言うまでもない。
また、本発明の液滴吐出装置は、吐出量の和が２Ａとなる吐出特性ランクのノズルブロックの対をさらに一組以上備えていることを特徴としている。
本発明によれば、例えば第４のノズルブロックの吐出量をＢ２，第５のノズルブロックの吐出量をＣ２、……とおくと、
２Ａ＝Ｂ１＋Ｃ１＝Ｂ２＋Ｃ２＝………
を満たす。したがって上記と同様に、第４及び第５のノズルブロックが備えるノズルユニットからそれぞれ液滴を吐出すれば、第１のノズルブロックが備えるノズルユニットから２発液滴を吐出した場合と同等の結果を得ることができる。
また、各ノズルブロックを使い分けることで、同じ駆動波形を用いて上記よりも広い範囲の吐出量を選択して液滴塗布を行うことができる。
また、本発明の液滴吐出装置は、前記駆動波形生成回路が、前記駆動波形の電流を増幅して前記各ノズルブロックに与える電流増幅駆動回路を各ノズルブロックにそれぞれ対応して複数備えていることを特徴としている。
本発明によれば、ブロック毎に電流増幅駆動回路を備えることでさらにスループットを上げることができる。
また、本発明の液滴吐出方法は、液滴を吐出する複数のノズルユニットからなるノズルブロックをヘッド走査方向に沿って複数個用いて媒体上に液滴を塗布する液滴吐出方法において、前記各ノズルユニットの吐出特性ランクをノズルブロックごとに略同一に揃え、前記各ノズルユニットに対して共通する一つの駆動波形を与えて前記ノズルユニットを駆動させることで塗布を行い、異なるランクのノズルブロックから互いに近接させた位置にそれぞれ１発ずつ液滴を吐出させることで、前記ランクの中間値のランクのノズルブロックから吐出された２発と同等の塗布を行うことを特徴としている。
本発明によれば、各ノズルブロックが備えるノズルユニットが略同一ランク品であるから、駆動波形生成回路は一つでよく、簡易な構成とすることができる。また、異なるランクのノズルユニットを使用することができるから、ヘッド製造の歩留まりを向上することができる。また、異なるランクのノズルブロックから吐出された液滴は、互いに近接した位置に吐出されることで、その中間ランクのノズルブロックから吐出されたものと同等の吐出品質となる。例えば、一つのノズルブロックからの吐出量が８ｎｇであり、他のノズルブロックからの吐出量が１２ｎｇである場合、これらを近接した位置に吐出すると、１０ｎｇの液滴を二つ吐出させた場合と同等の吐出状態を得ることができる。
【０００８】
本発明の液滴吐出装置の製造方法は、液滴を吐出する複数のノズルユニットからなるノズルブロックをヘッド走査方向に沿って少なくとも３個備え、該ノズルブロックによって媒体上に液滴を塗布する液滴吐出装置を製造する液滴吐出装置の製造方法において、前記各ノズルユニットの吐出特性ランクを前記ノズルブロックごとに略同一に揃え、前記各ノズルユニットに対して共通する一つの駆動波形を与えて該ノズルユニットを駆動させる一つの駆動波形生成回路を設け、前記ノズルブロックの吐出特性ランクとして、第１のノズルブロックの吐出量がＡ、第２のノズルブロックの吐出量がＢ１，第３のノズルブロックの吐出量がＣ１であるとき、２Ａ＝Ｂ１＋Ｃ１という関係を満たすランクのノズルユニットを選択することを特徴としている。
本発明によれば、各ノズルブロックが備えるノズルユニットが、ノズルブロックごとに略同一ランクとされているから、駆動波形生成回路は一つでよく、簡易な構成とすることができる。従って、コストを抑えた液滴吐出装置を提供することができる。
第２及び第３のノズルブロックが備えるノズルユニットの液滴吐出量の平均は、第１のノズルブロックが備えるノズルユニットの液滴吐出量と等しいことで、第２及び第３のノズルブロックが備えるノズルユニットからそれぞれ１発の液滴を吐出すれば、第１のノズルブロックが備えるノズルユニットから２発液滴を吐出した場合と同等の結果を得ることができる。
また、本発明の液滴吐出装置の製造方法は、４個目以上のノズルブロックのランクについて、ノズルブロックの対ごとに吐出量の和がそれぞれ２Ａとなるようにノズルユニットのランクを選択することを特徴としている。
本発明によれば、第４のノズルブロックの吐出量をＢ２，第５のノズルブロックの吐出量をＣ２、……とおくと、
２Ａ＝Ｂ１＋Ｃ１＝Ｂ２＋Ｃ２＝………
を満たすようにランクを選択する。したがって上記と同様に、第４及び第５のノズルブロックが備えるノズルユニットからそれぞれ液滴を吐出すれば、第１のノズルブロックが備えるノズルユニットから２発液滴を吐出した場合と同等の結果を得ることができる。
また、本発明の液滴吐出装置の製造方法は、前記第１のノズルブロックを、多数製造したノズルユニットの吐出特性分布の中央値近傍から選択し、吐出量の和が２Ａとなるノズルブロックの対について、一方を前記分布の前記中央領域よりも吐出量が小さい領域から選択し、他方を同分布の中央領域よりも吐出量が大きい領域から選択することを特徴としている。
本発明によればノズルユニットの選択が容易となり、より広いランクのノズルユニットを使用することができる。
本発明のデバイス製造方法は、上記の液滴吐出装置若しくは方法、又は上記の液滴吐出装置の製造方法を用いて製造された液滴吐出装置を用いて、基板上に液滴を吐出し、デバイスを形成することを特徴としている。
この発明によれば、上記の液滴吐出装置又は方法を用いて液滴が基板の所定位置に精確に所定量吐出されるため、所期の機能を有するデバイスを高い歩留まりで効率よく製造することができる。
本発明のデバイスは、上記のデバイス製造方法を用いて製造されることを特徴としている。
この発明によれば、高機能であり、高い信頼性を有する電子機器が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による液滴吐出装置及び方法、液滴吐出装置の製造方法、並びにデバイス製造方法及びデバイスについて詳細に説明する。
【００１０】
〔液滴吐出装置及び方法、液滴吐出装置の製造方法〕
図１は、図２に概略構成を示した液滴吐出装置に用いられる駆動波形生成回路およびノズルブロックを示したものである。
まず、図２により液滴吐出装置２２の概略構成を説明する。図２は、ＩＪ塗布に用いられる液滴吐出装置２２であり、液滴吐出ヘッド３１と、Ｘ軸方向駆動軸３４と、Ｙ軸方向ガイド軸３５と、制御装置４０と、ステージ３７と、クリーニング機構３８と、基台３９とを備えている。
ステージ３７は、この液滴吐出装置２２によりカラーフィルタインク（液体材料）が形成される基板Ｐを支持するものであって、基板Ｐを基準位置に固定する不図示の固定機構を備えている。
【００１１】
液滴吐出ヘッド３１は、複数の吐出ノズルを備えたマルチノズルタイプの液滴吐出ヘッドであり、長手方向とＹ軸方向とを一致させている。複数の吐出ノズルは、液滴吐出ヘッド３１の下面にＹ軸方向に並んで一定間隔で設けられている。液滴吐出ヘッド３１の吐出ノズルからは、ステージ３７に支持されている基板Ｐに対してカラーフィルタインクが吐出される。
【００１２】
Ｘ軸方向駆動軸３４には、Ｘ軸方向駆動モータ３２が接続されている。Ｘ軸方向駆動モータ３２はステッピングモータ等であり、制御装置４０からＸ軸方向の駆動信号が供給されると、Ｘ軸方向駆動軸３４を回転させる。Ｘ軸方向駆動軸３４が回転すると、液滴吐出ヘッド３１はＸ軸方向に移動する。
Ｙ軸方向ガイド軸３５は、基台３９に対して動かないように固定されている。ステージ３７は、Ｙ軸方向駆動モータ３３を備えている。Ｙ軸方向駆動モータ３３はステッピングモータ等であり、制御装置４０からＹ軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ３７をＹ軸方向に移動する。
【００１３】
制御装置４０は、液滴吐出ヘッド３１に液滴の吐出制御用の電圧を供給する。また、Ｘ軸方向駆動モータ３２に液滴吐出ヘッド３１のＸ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を、Ｙ軸方向駆動モータ３３にステージ７のＹ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を供給する。
クリーニング機構３８は、液滴吐出ヘッド３１をクリーニングするものである。クリーニング機構３８には、図示しないＹ軸方向の駆動モータが備えられている。このＹ軸方向の駆動モータの駆動により、クリーニング機構は、Ｙ軸方向ガイド軸３５に沿って移動する。クリーニング機構３８の移動も制御装置４０により制御される。
【００１４】
液滴吐出装置２２は、液滴吐出ヘッド３１と基板Ｐを支持するステージ３７とを相対的に走査しつつ基板Ｐに対して液滴を吐出する。ここで、以下の説明において、Ｘ軸方向を走査方向、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向を非走査方向とする。
【００１５】
図３は、液滴吐出ヘッド３１におけるノズルＮｚの配列を示す説明図である。本例においては、液滴吐出ヘッド３１はノズルブロック２８を３列（２８Ａ、２８Ｂ１，２８Ｃ１）備え、各ノズルブロック２８はノズルユニット２９をそれぞれ３個備えている。ノズルノズルユニット２９には、３２０（１６０個×２列）個のノズルＮｚが非走査方向に沿ってノズルピッチｋで千鳥状に配列されている。これらのノズルユニット２９は、その製造工程で吐出特性によりランク分けされており、各ノズルブロック２８に設けられるノズルユニット２９は、ノズルブロック２８ごとに同ランクのものが選択される。
ここで、ランクとは、同じ駆動波形で駆動させたときの吐出量の違いに基づいて分けられる。具体的には、製造ラインの検査工程において、ノズルユニット２９の吐出量を電子天秤を用いて測定する。（ノズルの吐出量の平均として計算する。）
【００１６】
また、ノズルヘッドの数は以下のようにして決められる。
（１）液晶表示装置の必要生産量から、基板１枚当たりの描画時間が決まる。
（２）一つの画素の大きさと必要な膜厚とインク濃度から、一つの画素に必要なインク量が決まる。
（３）インク量を１滴当たりの吐出量で割って必要滴数が決まる。
（４）着弾精度やインクの濡れ広がり状態（接触角）から一つの画素のどこにインクを吐出しなければならないかが決まる。
（５）（１）、（３）、（４）から描画に必要な解像度や許される描画往復回数が決まる。
（６）（５）からノズル密度が求まり、１行に配置しなければならないヘッド数（３６０ＤＰＩ×Ｎ）や１列方向のヘッド数が決まる。
【００１７】
各ノズルブロック２８は、以下の説明では符号をそれぞれ２８Ａ、２８Ｂ１、２８Ｃ１とする。ノズルブロック２８Ａは、ノズルブロック２８Ｂ１，２８Ｃ１に挟まれた状態で位置しており、本実施形態においては、ノズルブロック２８Ａ、２８Ｂ１、２８Ｃ１はノズルブロックごとに同じランクのノズルユニット２９を備える。ランクは上述のように製造工程において分けられる。
なお、厳密に同じランクではなくてもいいのはもちろんであり、ある程度の幅を持った範囲に吐出特性が収まれば略同一とすることができる。この幅は塗布対象に応じた塗布量の許容範囲等によって実用上問題のない範囲で定めることができる。
【００１８】
ノズルブロック２８Ａ、２８Ｂ１、２８Ｃ１のランクは、詳細には以下のようにして選択される。
条件（１）
ノズルブロック２８Ａの吐出量をＡ、ノズルブロック２８Ｂ１の吐出量をＢ１，ノズルブロック２８Ｃ１の吐出量をＣ１とするとき、
２Ａ＝Ｂ１＋Ｃ１
となるようにノズルユニットのランクを選択する。換言すると、ノズルブロック２８Ｂ１のランクを吐出量が低いランクとする代わりに、ノズルブロック２８Ｃ１のノズルブロックを吐出量が高いランクとすることで吐出量の差を相殺させる。例えば、ノズルブロック２８Ａの吐出量が１０ｎｇであるとき、ノズルブロック２８Ｂ１のノズルユニットを吐出量が９ｎｇのランクのものを選択するとともに、ノズルブロック２８Ｃ１のノズルユニットのランクを吐出量が１１ｎｇのランクのものとする。なお、厳密にノズルブロック２８Ａの吐出液滴２発がノズルブロック２８Ｂ１の一発＋ノズルブロック２８Ｃ１の一発でなくてよいのはもちろんである。実用上問題のない範囲で定めることができる。
【００１９】
好ましくは、さらに以下のようにノズルブロックを選択する。
条件（２）
多数製造されたノズルユニットの吐出特性のランクは、図４に示したような正規分布となる。ノズルブロック２８Ａは分布の中央値近傍から選択し、ノズルブロック２８Ｂ１および２８Ｃ１は、中央値に対して左右の領域、好ましくは左右対称の位置から選択する。このような方法を採用することで、選択が容易となり、より広いランクのノズルユニットを使用することができる。
【００２０】
次に、各ノズルユニット２９の具体的構成について説明する。各ノズルブロック２８に設けられたノズルユニット２９は、一体となって一つのノズルブロック２８として機能するように設けられており、ノズルユニット２９間の非走査方向の距離は、いわゆるインターレース印刷が可能なように、隣接するノズルユニット２９の最端のノズルＮｚ間の距離が媒体に形成されるインクドットの非走査方向の距離の整数倍になるように配置されている。
【００２１】
各ノズルＮｚには電歪素子の一つであって応答性に優れたピエゾ素子ＰＥが配置されている。ピエゾ素子ＰＥは、ノズルＮｚまでインクを導くインク通路に接する位置に設置されている。ピエゾ素子ＰＥは、周知のように、電圧の印加により結晶構造が歪み、電気-機械エネルギの変換を極めて高速に行う素子である。本実施形態では、ピエゾ素子ＰＥの両端に設けられた電極間に所定時間幅の電圧を印加することにより、ピエゾ素子ＰＥが電圧の印加時間だけ伸張し、インク通路の一側壁を変形させる。この結果、インク通路の体積はピエゾ素子ＰＥの伸張に応じて収縮し、この収縮分に相当するインクが粒子となってノズルＮｚの先端より高速に吐出される。このインク粒子が基板Ｐに塗布されることでカラーフィルタ層の形成が行われる。
【００２２】
次に、液滴吐出装置２２の制御装置４０の内部構成を説明するとともに、図３に示した複数のノズルユニット２９から構成されるノズルブロック２８を駆動する方法について説明する。図５は制御装置４０の内部構成等を示す説明図である。図５に示すように、この制御装置４０の内部には、ＣＰＵ４１，ＰＲＯＭ４２，ＲＡＭ４３の他、外部制御装置とのデータのやり取りを行うインターフェイス４４と、Ｘ軸方向駆動モータ３２，Ｙ軸方向駆動モータ３３などとの信号のやり取りを行う周辺入出力部（ＰＩＯ）４５と、計時を行うタイマ４６と、ピエゾ素子の駆動電圧波形を生成する駆動波形生成回路４７と、ドットデータや駆動信号をヘッド駆動回路５１に送信するためのインターフェイス４９などが設けられており、これらの素子および回路はバス４８で相互に接続されている。駆動波形生成回路４７は、Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ），アンプなどから構成されており、発振器５０のクロック信号に同期してピエゾ素子の駆動電圧波形を生成する。
【００２３】
ノズルＮｚを駆動させる信号がノズルブロック２８に送られる様子を説明する概略説明図を図１に示した。駆動波形生成回路４７で生成された駆動信号ＣＯＭは、インターフェイスを介してノズルブロック２８Ａ、２８Ｂ１、２８Ｃ１の全てのノズルユニット２９に伝送される。また、ＣＰＵ４１，ＰＲＯＭ４２，ＲＡＭ４３等の制御部からドットデータが各ノズルユニット２９に個別に伝送される（不図示）。
すなわち本実施形態においては全てのノズルブロック２８Ａ、２８Ｂ１、２８Ｃ１のノズルユニット２９が一つの駆動波形により駆動されることとなる。
【００２４】
ノズルブロック２８の駆動の制御は、ヘッド駆動回路５１により行われる。ヘッド駆動回路５１は、シフトレジスタ，ラッチ回路，レベルシフタ，スイッチ回路などから構成されている。ドットデータは、発振器５０からのクロック信号に同期して、インターフェイス４９を介してシフトレジスタに伝送される。このデータは、ラッチ回路に一旦保持され、レベルシフタによりスイッチ回路を動作できる電圧に増幅されて、スイッチ回路に入力される。このスイッチ回路には、インクドットを形成するか否かに関わらず、駆動波形生成回路４７からの駆動信号がインターフェイス４９を介して入力されている。そして、スイッチ回路の出力側にはピエゾ素子が接続されており、ドットデータを受け取っているスイッチのみがピエゾ素子に駆動信号を供給し、インク滴が吐出される。
【００２５】
以上説明したハードウェア構成を有する液滴吐出装置２２は、Ｘ軸方向駆動モータ３２，Ｙ軸方向駆動モータ３３により基板Ｐおよび液滴吐出ヘッド３１を相対移動させつつ、同時にノズルブロック２８のピエゾ素子ＰＥを駆動して、インク滴の吐出を行う。例えば、四方をバンクで囲まれた画素部の内部に、液滴を吐出してカラーフィルタ層を形成する。
【００２６】
ここで、駆動波形とインク吐出量との関係について説明する。
図６は、ピエゾ素子ＰＥに印加する駆動信号のプロファイルとノズルＮｚから吐出されるインク滴（液滴）Ｉｐとの関係を示した説明図である。図６において破線で示した駆動信号が通常のインクドットを形成する際の信号である。区間ｄ２において、一旦ピエゾ素子ＰＥへの印加電圧を中間電位ＶＭより低下させると、インク通路の断面積を増大する方向にピエゾ素子ＰＥが変形するため、図６の状態Ａに示したように、メニスカスＭｅと呼ばれるインク界面は、ノズルＮｚの内側にへこんだ状態となる。一方、図６の実線で示した駆動信号を用い、区間ｄ１に示すように印加電圧を中間電位ＶＭより急激に低下させると、状態ａで示すように、メニスカスＭｅは状態Ａに比べて大きく内側にへこんだ状態となる。次に、ピエゾ素子ＰＥへの印加電圧を中間電位ＶＭよりも増加させると（区間ｄ３）、インク通路の断面積を減少する方向にピエゾ素子ＰＥが変形し、インク滴Ｉｐが吐出される。この時、メニスカスＭｅがあまり内側へへこんでいない状態（状態Ａ）からは状態Ｂおよび状態Ｃに示すように大きなインク滴Ｉｐが吐出され、メニスカスＭｅが大きく内側にへこんだ状態（状態ａ）からは状態ｂおよび状態ｃに示すように小さなインク滴Ｉｐが吐出される。
このようにインク吐出量は駆動波形の形状に依存し、また駆動電圧ＶＨにも依存する。さらにノズルユニットのランクが異なると、駆動電圧ＶＨに対する吐出特性（吐出量）が異なる。
【００２７】
上記したように本実施形態においては各ノズルブロック２８Ａ、２８Ｂ１、２８Ｃ１が備えるノズルユニット２９のランクはノズルブロックごとに異なる。一方、駆動波形生成回路４７は全てに共通であり、駆動波形は同じである。したがって吐出量はノズルブロックによって異なる。
本実施形態においては、以下のように吐出を行うことで、吐出量が異なっていても適切な吐出品質を得ることができる。
例えば図７に示したように、画素７００内に液滴を吐出する場合、ノズルブロック２８Ａにより領域７０１，７０２を塗布し、ノズルブロック２８Ｂ１により領域７０３を塗布し、さらにノズルブロック２８Ｃ１により領域７０４を塗布する。ノズルブロック２８Ｂ１、２８Ｃ１からは互いに近接した位置に吐出させることにより、塗布される領域７０３，７０４の合計面積は、ノズルブロック２８Ａにより塗布される面積７０１，７０２の合計面積と同じとなる。すなわち、ノズルブロック２８Ｂ１、２８Ｃ１は、互いに近接した位置に吐出を行うことで、ノズルブロック２８Ａを用いて二つ吐出させた場合と同等の吐出状態を得ることができる。このように、異なる吐出量であっても画素部内を均一に塗布することができる。
【００２８】
以上のような手段を採用することにより、本実施形態においては駆動波形生成回路４７は一つのみでよく、回路が簡易となり、コストを抑えることができる。さらに異なるランクのノズルブロックを用いることが可能となり、特定ランクのノズルブロックに限定されず、種々のランクのノズルブロックを使用することができるから、ヘッド製造歩留まりを向上することができる。
また、条件（２）のようにランクを選択するので、より広い範囲のランクのノズルユニットを容易に選択し、使用することができる。
また駆動波形は印字内微振動と吐出波形一つの組み合わせにより、高周波駆動が可能である。したがって増粘対策（印字内微振動波形設計）の自由度が向上し、吐出安定性を向上することができる。
【００２９】
なお、さらにスループットを上げたい場合は、図８に示したようにブロック毎に電流増幅駆動回路４７ａを設けてもよい。ＤＡＣより前段、電圧増幅部４７ｂは一つでよい。この場合、電圧増幅部４７ｂは一つであるから、一つの駆動波形を交互にノズルブロック２８に与える。
【００３０】
上記においては、３つのノズルブロック２８を備え、各ノズルブロックのランクは２Ａ＝Ｂ１＋Ｃ１という条件（１）を満たしていた。ノズルブロックを任意に増やし、図９に示したようにノズルブロック２８Ｂ１の外側にノズルブロック２８Ｂ２、２８Ｂ３、…を設け、ノズルブロック２８Ｃ１の外側にノズルブロック２８Ｃ２、２８Ｃ３、…を設けてもよい。この場合、ノズルブロック２８Ｂ２，２８Ｂ３，…の吐出量をＢ２，Ｂ３，…とおくと、
２Ａ＝Ｂ１＋Ｃ１＝Ｂ２＋Ｃ２＝Ｂ３＋Ｃ３＝…
を満たすようにランクを選択する。このように構成することで、上記と同様に、ノズルブロック２８Ｂ２とノズルブロック２８Ｃ２からそれぞれ液滴を吐出すれば、ノズルブロック２８Ａから２発液滴を吐出した場合と同等の吐出結果を得ることができる。
【００３１】
また、図９に示したように、ノズルブロック２８を例えば７個設け、それぞれ符号を２８Ｂ３，２８Ｂ２，２８Ｂ１，２８Ａ、２８Ｃ１，２８Ｃ２，２８Ｃ３とおく。各ノズルブロックのランクを、それぞれ７，８，９，１０，１１，１２，１３ｎｇを吐出するランクとする。
ある画素内に１パスで目標インク重量７０ｎｇを吐出させる場合、ノズルブロック２８Ａで７発吐出させることも可能であるが、ノズルブロック２８Ｂ３，２８Ｂ２，２８Ｂ１，２８Ａ、２８Ｃ１，２８Ｃ２，２８Ｃ３の全てを使い、１パスで１ショットずつ吐出させることで７０ｎｇの塗布を実現することができる。これにより、ヘッドの発熱を分散できるから、熱によるデューティー制限でスループットを下げる必要がない。また、同じ駆動波形によって、７〜１３ｎｇまで、１ｎｇ単位で任意の液滴を吐出することができる。
【００３２】
なお、上記の各例においては、各ノズルブロック２８は、吐出量の順に配置されているが、これらの順番は特に限定されるものではない。
また、中央のノズルブロック２８Ａは、二列またはそれ以上であってもよい。また、ノズルブロック２８の合計数も上記の例に限定されないのは言うまでもない。
また、本実施形態では液晶表示装置（ＬＣＤ）のカラーフィルタ層を形成するための液滴吐出装置について示したが、インクジェット方式の吐出装置であればこれに限定されない。例えばＬＣＤに液晶層を形成する液滴吐出装置、有機ＥＬ吐出装置、金属配線装置等に適用可能である。
【００３３】
〔デバイス製造方法、電子機器〕
以上、本発明の実施形態による液滴吐出装置及び方法について説明したが、この吐出装置は膜を形成する成膜装置又はマイクロレンズアレイ、液晶表示装置、有機ＥＬ装置、プラズマ型表示装置、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：Field Emission Display）等のデバイス製造装置として用いることができる。図１０及び図１１は、それぞれ、本発明の実施形態による液滴吐出装置を用いて製造した光インタコネクション装置用のマイクロレンズアレイの説明図である。液滴吐出装置において、図１０及び図１１に示す透明基板からなる対象物Ｗ１の所定の位置に液滴吐出ヘッドから感光性の透明樹脂（液状粘性物）を吐出した後、紫外線硬化させて、透明基板上の所定位置に所定の大きさのマイクロレンズＬを形成すれば、光インタコネクション装置用のマイクロレンズアレイ５８ａ，５８ｂを製造することができる。
【００３４】
ここで、図１０に示すマイクロレンズアレイ５８ａでは、マイクロレンズＬがＸ方向及びＹ方向にマトリクス状に配列されている。また、図１１に示すマイクロレンズアレイ５８ｂでは、マイクロレンズＬがＸ方向及びＹ方向に不規則に分散して形成されている。尚、マクロレンズアレイは、光インタコネクション装置の他、液晶パネルにも用いられているが、この液晶装置用のマイクロレンズを製造するにあたっても、本発明を適用したインクジェット式装置を用いれば、フォトリソグラフィ技術を用いる必要がないので、マイクロレンズアレイの生産効率を向上することができる。
【００３５】
図１２は、本発明の実施形態による液滴吐出装置を用いて製造したカラーフィルタ基板を用いた液晶装置の構成を模式的に示す断面図であり、図１３（ａ），（ｂ）はそれぞれ、カラーフィルタ基板における各色の配置を示す説明図である。図１２において、液晶装置６０では、例えば、カラーフィルタ基板６１とＴＦＴアレイ基板６１とが所定の間隙を介して貼り合わされ、かつ、これらの基板間には電気光学物質としての液晶６３が封入されている。ＴＦＴアレイ基板６１において、透明基板６４の内側の面には、画素スイッチング用のＴＦＴ（図示せず）及び画素電極６５がマトリクス状に配置され、その表面に配向膜６６が形成されている。これに対して、カラーフィルタ基板６１において、透明基板６７には、画素電極６５に対向する位置にＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタ層７２Ｒ、７２Ｇ、７２Ｂが形成され、その表面に平坦化膜６８、対向電極７０、及び配向膜７１が形成されている。
【００３６】
カラーフィルタ基板６１において、カラーフィルタ層７２Ｒ、７２Ｇ、７２Ｂは、周りが１段又は段付きのバンク６８で囲まれ、このバンク６８の内側に形成されている。ここで、カラーフィルタ層７２Ｒ、７２Ｇ、７２Ｂは、図１３（ａ）に示すデルタ配列、又は図１３（ｂ）に示すストライプ配列等、所定のレイアウトに配置される。
【００３７】
このような構成のカラーフィルタ基板６１を製造するにあたっては、まず、透明基板６７の表面にバンク６８を形成した後、上述した実施形態で説明した液滴吐出装置を用いて、各バンク６８の内側に所定色の樹脂（液状粘性物）を供給した後、紫外線硬化又は熱硬化させて、カラーフィルタ層７２Ｒ、７２Ｇ、７２Ｂを形成する。従って、フォトリソグラフィ技術を用いずにカラーフィルタ層７２Ｒ、７２Ｇ、７２Ｂを形成できるので、カラーフィルタ基板６１の生産性を向上することができる。
【００３８】
図１４は、有機ＥＬ装置の構成の一例を示す断面図である。図１４に示すように、有機ＥＬ装置３０１は、基板３１１、回路素子部３２１、画素電極３３１、バンク部３４１、発光素子３５１、陰極３６１（対向基板）、及び封止用基板３７１から構成された有機ＥＬ素子３０２に、フレキシブル基板（図示省略）の配線及び駆動ＩＣ（図示省略）を接続したものである。回路素子部３２１は基板３１１上に形成され、複数の画素電極３３１が回路素子部３２１上に整列している。そして、各画素電極３３１間にはバンク部３４１が格子状に形成されており、バンク部３４１により生じた凹部開口３４４に、発光素子３５１が形成されている。陰極３６１は、バンク部３４１及び発光素子３５１の上部全面に形成され、陰極３６１の上には、封止用基板３７１が積層されている。
【００３９】
有機ＥＬ素子を含む有機ＥＬ装置３０１の製造プロセスは、バンク部３４１を形成するバンク部形成工程と、発光素子３５１を適切に形成するためのプラズマ処理工程と、発光素子３５１を形成する発光素子形成工程と、陰極３６１を形成する対向電極形成工程と、封止用基板３７１を陰極３６１上に積層して封止する封止工程とを備えている。
【００４０】
発光素子形成工程は、凹部開口３４４、即ち画素電極３３１上に正孔注入／輸送層３５２及び発光層３５３を形成することにより発光素子３５１を形成するもので、正孔注入／輸送層形成工程と発光層形成工程とを有している。そして、正孔注入／輸送層形成工程は、正孔注入／輸送層３５２を形成するための第１組成物（機能液）を各画素電極３３１上に吐出する第１液滴吐出工程と、吐出された第１組成物を乾燥させて正孔注入／輸送層３５２を形成する第１乾燥工程とを有し、発光層形成工程は、発光層３５３を形成するための第２組成物（機能液）を正孔注入／輸送層３５２の上に吐出する第２液滴吐出工程と、吐出された第２組成物を乾燥させて発光層３５３を形成する第２乾燥工程とを有している。この発光素子形成工程では、液滴吐出装置を用いて上記発光素子を形成する。
【００４１】
図１５は、プラズマ型表示装置の構成の一部を示す分解斜視図である。図１５に示す通り、プラズマ型表示装置４００は、互いに対向して配置された基板４０１，４０２及びこれらの基板４０１，４０２の間に形成される放電表示部４１０を含んで構成される。放電表示部４１０は、複数の放電室４１６が集合されたものである。複数の放電室４１６のうち、赤色放電室４１６（Ｒ）、緑色放電室４１６（Ｇ）、青色放電室４１６（Ｂ）の３つの放電室４１６が対になって１画素を構成するように配置されている。
【００４２】
基板４０１の上面には所定の間隔でストライプ状にアドレス電極４１１が形成され、アドレス電極４１１と基板４０１の上面とを覆うように誘電体層４１９が形成されている。誘電体層４１９上には、アドレス電極４１１，４１１間に位置し、且つ各アドレス電極４１１に沿うように隔壁４１５が形成されている。隔壁４１５は、アドレス電極４１１の幅方向左右両側に隣接する隔壁と、アドレス電極４１１と直交する方向に延設された隔壁とを含む。また、隔壁４１５によって仕切られた長方形状の領域に対応して放電室４１６が形成されている。また、隔壁４１５によって区画される長方形状の領域の内側には蛍光体４１７が配置されている。蛍光体４１７は、赤、緑、青の何れかの蛍光を発光するものであり、赤色放電室４１６（Ｒ）の底部には赤色蛍光体４１７（Ｒ）が、緑色放電室４１６（Ｇ）の底部には緑色蛍光体４１７（Ｇ）が、青色放電室４１６（Ｂ）の底部には青色蛍光体４１７（Ｂ）がそれぞれ配置されている。
【００４３】
一方、基板４０２には、先のアドレス電極４１１と直交する方向に複数の表示電極４１２がストライプ状に所定の間隔で形成されている。更に、これらを覆うように誘電体層４１３、及びＭｇＯ等からなる保護膜４１４が形成されている。基板４０１と基板４０２とは、アドレス電極４１１と表示電極４１２とを互いに直交させるように対向させて相互に貼り合わされている。アドレス電極４１１及び表示電極４１２は、図示略の交流電源に接続されている。各電極に通電することにより、放電表示部４１０において蛍光体４１７が励起発光してカラー表示が可能となる。本発明の実施形態による液滴吐出装置は、隔壁４１５によって区画される長方形状の領域の内側に蛍光体４１７を配置するために用いられる。
【００４４】
図１６は、電界放出素子を備えた電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）の構成を示す図であって、（ａ）はＦＥＤを構成するカソード基板とアノード基板の配置関係を概略的に示す分解斜視図であり、（ｂ）はＦＥＤのカソード基板に設けられる駆動回路の概略構成を示す回路図であり、（ｃ）はカソード基板の要部を示す斜視図である。図１６（ａ）に示す通り、ＦＥＤ５００は、カソード基板５００ａとアノード基板５００ｂとを対向配置した構成である。
【００４５】
カソード基板５００ａは、図１６（ａ），（ｂ）に示す通り、ゲート線５０１と、エミッタ線５０２と、ゲート線５０１及びエミッタ線５０２に接続された電界放出素子５０３とからなる所謂単純マトリクス駆動回路を備えている。ゲート線５０１にはゲート信号Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖｍが供給され、エミッタ線５０２には、エミッタ信号Ｗ１，Ｗ２，…，Ｗｎが供給される。また、アノード基板５００ｂは、電子が当ることにより発光する性質を有する蛍光体を備えており、この蛍光体として赤、緑、青の何れかの蛍光を発光する蛍光体が設けられている。
【００４６】
図１６（ｃ）に示す通り、電界放出素子５０３はエミッタ線５０２に接続されたエミッタ電極５０３ａと、ゲート線５０１に接続されたゲート電極５０３ｂとを備えた構成である。また、エミッタ電極５０３ａは、エミッタ電極５０３ａ側からゲート電極５０３ｂに向かって小径化するエミッタティップ５０５と呼ばれる突起部を備えており、このエミッタティップ５０５に対応した位置にはゲート電極５０３ｂに孔部５０４が形成されており、この孔部５０４内にエミッタティップ５０５の先端が配置されている。
【００４７】
電界放出素子５０３に設けられたエミッタ電極５０３ａとゲート電極５０３ｂとの間に電圧を供給すると、電界の作用によってエミッタティップ５０５から孔部５０４に向かって電子５１０が移動し、エミッタティップ５０５の先端から電子５１０が放出される。能出された電子５１０が、カソード基板５００ａに対向配置されたアノード基板５００ｂの蛍光体に当たることで蛍光体が発光する。このため、ゲート線５０１のゲート信号Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖｍ、及びエミッタ線５０２のエミッタ信号Ｗ１，Ｗ２，…，Ｗｎを制御してＦＥＤ５００を駆動すれば所望の色を表示させることが可能になる。本発明の実施形態による液滴吐出装置は、アノード基板５００ｂに蛍光体を配置するために用いられる。
【００４８】
上記の液晶装置、有機ＥＬ装置、プラズマ型表示装置、ＦＥＤ等のデバイスは、ノート型コンピュータ及び携帯電話等の電子機器に設けられる。だだし、本発明にいう電子機器は、上記のノート型コンピュータ及び携帯電話に限られる訳ではなく、種々の電子機器に適用することができる。例えば、液晶プロジェクタ、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）及びエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等の電子機器に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態として示した液滴吐出装置において、ノズルを駆動させる信号がノズルブロックに送られる様子を説明する概略説明図である。
【図２】同液滴吐出装置の概略構成図である。
【図３】ノズルブロックにおけるノズルユニットおよびノズルの配置を示す説明図である。
【図４】ノズルユニットのランクの分布を示した図である。
【図５】液滴吐出装置の制御装置の内部構成を示す説明図である。
【図６】ピエゾ素子に印加する駆動波形のプロファイルとノズルから吐出されるインク滴の関係を説明する説明図である。
【図７】各ノズルブロックによって画素部を塗布した状態を示した図である。
【図８】駆動波形生成回路の変形例について示した図である。
【図９】液滴吐出装置の変形例であり、ノズルブロックの数を増した状態について示した図である。
【図１０】本発明の実施形態による液滴吐出装置を用いて製造した光インタコネクション装置用のマイクロレンズアレイの説明図である。
【図１１】本発明の実施形態による液滴吐出装置を用いて製造した光インタコネクション装置用のマイクロレンズアレイの説明図である。
【図１２】本発明の実施形態による液滴吐出装置を用いて製造したカラーフィルタ基板を用いた液晶装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図１３】カラーフィルタ基板における各色の配置を示す説明図である。
【図１４】有機ＥＬ装置の構成の一例を示す断面図である。
【図１５】プラズマ型表示装置の構成の一部を示す分解斜視図である。
【図１６】電界放出素子を備えた電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
２２……液滴吐出装置
２８（２８Ａ，２８Ｂ１，２８Ｂ２，…，２８Ｃ１，２８Ｃ２，…）………ノズルブロック
２９……ノズルユニット
４０……制御装置
４１……ＣＰＵ
４２……プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）
４３……ＲＡＭ
４４……インターフェイス
４５……周辺入出力部（ＰＩＯ）
４６……タイマ
４７……駆動波形生成回路
４８……バス
４９……インターフェイス
５０……発振器
５１……ヘッド駆動回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出する複数のノズルユニットからなるノズルブロックをヘッド走査方向に沿って少なくとも３個備え、該ノズルブロックによって媒体上に液滴を塗布する液滴吐出装置において、
前記各ノズルユニットの吐出特性ランクが前記ノズルブロックごとに略同一に揃えられ、前記各ノズルユニットに対して共通する一つの駆動波形を与えて該ノズルユニットを駆動させる一つの駆動波形生成回路が設けられ、
前記ノズルブロックの吐出特性ランクは、第１のノズルブロックの吐出量をＡ、第２のノズルブロックの吐出量をＢ１，第３のノズルブロックの吐出量をＣ１とおくと、２Ａ＝Ｂ１＋Ｃ１という関係を満たす吐出特性ランクであることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
吐出量の和が２Ａとなる吐出特性ランクのノズルブロックの対をさらに一組以上備えていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
【請求項３】
前記駆動波形生成回路は、前記駆動波形の電流を増幅して前記各ノズルブロックに与える電流増幅駆動回路を各ノズルブロックにそれぞれ対応して複数備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出装置。
【請求項４】
液滴を吐出する複数のノズルユニットからなるノズルブロックをヘッド走査方向に沿って複数個用いて媒体上に液滴を塗布する液滴吐出方法において、
前記各ノズルユニットの吐出特性ランクをノズルブロックごとに略同一に揃え、前記各ノズルユニットに対して共通する一つの駆動波形を与えて前記ノズルユニットを駆動させることで塗布を行い、
異なるランクのノズルブロックから互いに近接させた位置にそれぞれ１発ずつ液滴を吐出させることで、前記ランクの中間値のランクのノズルブロックから吐出された２発と同等の塗布を行うことを特徴とする液滴吐出方法。
【請求項５】
液滴を吐出する複数のノズルユニットからなるノズルブロックをヘッド走査方向に沿って少なくとも３個備え、該ノズルブロックによって媒体上に液滴を塗布する液滴吐出装置を製造する液滴吐出装置の製造方法において、
前記各ノズルユニットの吐出特性ランクを前記ノズルブロックごとに略同一に揃え、前記各ノズルユニットに対して共通する一つの駆動波形を与えて該ノズルユニットを駆動させる一つの駆動波形生成回路を設け、
前記ノズルブロックの吐出特性ランクとして、第１のノズルブロックの吐出量がＡ、第２のノズルブロックの吐出量がＢ１，第３のノズルブロックの吐出量がＣ１であるとき、２Ａ＝Ｂ１＋Ｃ１という関係を満たすランクのノズルユニットを選択することを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。
【請求項６】
４個目以上のノズルブロックのランクについて、ノズルブロックの対ごとに吐出量の和がそれぞれ２Ａとなるようにノズルユニットのランクを選択することを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１のノズルブロックを、多数製造したノズルユニットの吐出特性分布の中央値近傍から選択し、吐出量の和が２Ａとなるノズルブロックの対について、一方を前記分布の前記中央領域よりも吐出量が小さい領域から選択し、他方を同分布の中央領域よりも吐出量が大きい領域から選択することを特徴とする請求項５または６に記載の液滴吐出装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の液滴吐出装置、請求項４記載の液滴吐出方法、又は請求項５から請求項７の何れか一項に記載の液滴吐出装置の製造方法により製造された液滴吐出装置を用いて、基板上に液滴を吐出し、デバイスを形成することを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項９】
請求項８記載のデバイス製造方法を用いて製造されることを特徴とするデバイス。
【請求項１】
液滴を吐出する複数のノズルユニットからなるノズルブロックをヘッド走査方向に沿って少なくとも３個備え、該ノズルブロックによって媒体上に液滴を塗布する液滴吐出装置において、
前記各ノズルユニットの吐出特性ランクが前記ノズルブロックごとに略同一に揃えられ、前記各ノズルユニットに対して共通する一つの駆動波形を与えて該ノズルユニットを駆動させる一つの駆動波形生成回路が設けられ、
前記ノズルブロックの吐出特性ランクは、第１のノズルブロックの吐出量をＡ、第２のノズルブロックの吐出量をＢ１，第３のノズルブロックの吐出量をＣ１とおくと、２Ａ＝Ｂ１＋Ｃ１という関係を満たす吐出特性ランクであることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
吐出量の和が２Ａとなる吐出特性ランクのノズルブロックの対をさらに一組以上備えていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
【請求項３】
前記駆動波形生成回路は、前記駆動波形の電流を増幅して前記各ノズルブロックに与える電流増幅駆動回路を各ノズルブロックにそれぞれ対応して複数備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出装置。
【請求項４】
液滴を吐出する複数のノズルユニットからなるノズルブロックをヘッド走査方向に沿って複数個用いて媒体上に液滴を塗布する液滴吐出方法において、
前記各ノズルユニットの吐出特性ランクをノズルブロックごとに略同一に揃え、前記各ノズルユニットに対して共通する一つの駆動波形を与えて前記ノズルユニットを駆動させることで塗布を行い、
異なるランクのノズルブロックから互いに近接させた位置にそれぞれ１発ずつ液滴を吐出させることで、前記ランクの中間値のランクのノズルブロックから吐出された２発と同等の塗布を行うことを特徴とする液滴吐出方法。
【請求項５】
液滴を吐出する複数のノズルユニットからなるノズルブロックをヘッド走査方向に沿って少なくとも３個備え、該ノズルブロックによって媒体上に液滴を塗布する液滴吐出装置を製造する液滴吐出装置の製造方法において、
前記各ノズルユニットの吐出特性ランクを前記ノズルブロックごとに略同一に揃え、前記各ノズルユニットに対して共通する一つの駆動波形を与えて該ノズルユニットを駆動させる一つの駆動波形生成回路を設け、
前記ノズルブロックの吐出特性ランクとして、第１のノズルブロックの吐出量がＡ、第２のノズルブロックの吐出量がＢ１，第３のノズルブロックの吐出量がＣ１であるとき、２Ａ＝Ｂ１＋Ｃ１という関係を満たすランクのノズルユニットを選択することを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。
【請求項６】
４個目以上のノズルブロックのランクについて、ノズルブロックの対ごとに吐出量の和がそれぞれ２Ａとなるようにノズルユニットのランクを選択することを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１のノズルブロックを、多数製造したノズルユニットの吐出特性分布の中央値近傍から選択し、吐出量の和が２Ａとなるノズルブロックの対について、一方を前記分布の前記中央領域よりも吐出量が小さい領域から選択し、他方を同分布の中央領域よりも吐出量が大きい領域から選択することを特徴とする請求項５または６に記載の液滴吐出装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の液滴吐出装置、請求項４記載の液滴吐出方法、又は請求項５から請求項７の何れか一項に記載の液滴吐出装置の製造方法により製造された液滴吐出装置を用いて、基板上に液滴を吐出し、デバイスを形成することを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項９】
請求項８記載のデバイス製造方法を用いて製造されることを特徴とするデバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００６−８２０４７（Ｐ２００６−８２０４７Ａ）
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２７１５１３（Ｐ２００４−２７１５１３）
【出願日】平成１６年９月１７日（２００４．９．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月１７日（２００４．９．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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