表示装置の製造方法及び液滴吐出装置
【課題】液状体の配置むらを目立たなくして画質の低下を抑制する。
【解決手段】複数の凹部が配列された基板を有し、凹部に機能性液体が塗布されて画素部が形成される。第1の吐出量分布BP1を有する複数のノズルが形成された吐出ヘッドを用いてノズルから機能性液体の液滴を凹部に吐出する第1吐出工程と、第1の吐出量分布に対して逆の傾向の第2の吐出量分布BP2を有する複数のノズルが形成された第2吐出ヘッドを用いてノズルから機能性液体の液滴を凹部に吐出する第2吐出工程とを有する。
【解決手段】複数の凹部が配列された基板を有し、凹部に機能性液体が塗布されて画素部が形成される。第1の吐出量分布BP1を有する複数のノズルが形成された吐出ヘッドを用いてノズルから機能性液体の液滴を凹部に吐出する第1吐出工程と、第1の吐出量分布に対して逆の傾向の第2の吐出量分布BP2を有する複数のノズルが形成された第2吐出ヘッドを用いてノズルから機能性液体の液滴を凹部に吐出する第2吐出工程とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、表示装置の製造方法及び液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
液滴吐出法を用いた成膜技術においては、ノズル間で僅かながらも液状体の吐出特性(吐出量)の差(バラツキ)が存在するため、これに起因して走査方向と直交する方向に液状体の配置量(塗布量)にバラツキ(不均一)が生じることがある。そして、液状体の配置量にバラツキをもった状態で走査した場合には、バラツキが線状となるため、この種の液滴吐出法を用いて基板に液状体を塗布してカラーフィルタ等の表示デバイスを製造した際には、筋状の濃淡むらを発生させることがある。
このような筋状の濃淡むらは視認されやすく、カラーフィルタを介して表示される画像の画質を低下させる原因となる。
【0003】
そこで、特許文献1、特許文献2には、走査方向を異ならせて走査することにより、走査方向に起因する成膜むらを低減する技術が開示されている。
また、ヘッドと基板とを非走査方向にフィードさせて異なるノズルを用いたり、各画素に液状体を吐出するノズル数を増やすことにより、吐出量のばらつきを誤差分散させることも行われている。
【特許文献1】特開2003−307612号公報
【特許文献2】特開2003−307613号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
各ヘッドにおけるノズル列内のばらつきが一定ではないため、フィード量を最適化する必要があり、吐出データの作成が煩雑になるという問題が生じる。
また、ヘッドを複数用いる場合には、フィード量の最適化ができないという問題も生じる。
【0005】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、容易に液状体の配置むらを目立たなくして表示品質の低下を抑制できる表示装置の製造方法及び液滴吐出装置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】
【0006】
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明の表示装置の製造方法は、複数の凹部が配列された基板を有し、前記凹部に機能性液体が塗布されて画素部が形成される表示装置の製造方法であって、第1の吐出量分布を有する複数のノズルが形成された吐出ヘッドを用いて前記ノズルから前記機能性液体の液滴を前記凹部に吐出する第1吐出工程と、前記第1の吐出量分布に対して逆の傾向の第2の吐出量分布を有する複数のノズルが形成された第2吐出ヘッドを用いて前記ノズルから前記機能性液体の液滴を前記凹部に吐出する第2吐出工程とを有することを特徴とするものである。
従って、本発明の表示装置の製造方法では、第1吐出工程で生じた凹部の吐出量分布が、第2吐出工程で凹部に吐出した第2の吐出量分布により相殺されることにより、凹部(画素部)に吐出された液滴の量を均一化することが可能になり、筋状の濃淡むらを発生させることを抑制して表示品質を向上させることができる。
【0007】
前記第1の吐出量分布及び前記第2の吐出量分布としては、各分布における最大吐出量と最小吐出量との差よりも、前記第1の吐出量分布と前記第2の吐出量分布とを併せたときの最大吐出量と最小吐出量との差が小さい構成を好適に採用できる。
【0008】
また、本発明では、前記吐出ヘッドと前記第2吐出ヘッドとが、前記機能性液体の液滴を吐出する際の前記基板に対する走査方向に沿って配置される構成を好適に採用できる。
吐出ヘッドと第2吐出ヘッドとが走査方向とは異なる方向に沿って配置されていてもよいが、フィードに必要なスペースを要することになる。本発明では、吐出ヘッドと第2吐出ヘッドとが走査方向に沿って配置されることにより、無駄なスペースを確保する必要がなくなる。
【0009】
また、本発明では、前記吐出ヘッド及び前記第2吐出ヘッドに、所定の駆動波形に応じた量で前記ノズルから前記液滴を吐出させる圧電素子をそれぞれ設け、前記第2吐出ヘッドの前記圧電素子に、前記第2の吐出量分布に対応した駆動波形を設定する構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、元来、第1の吐出量分布に対して逆の傾向の吐出量分布を有していない吐出ヘッドであっても、前記第2の吐出量分布を保持させることが可能になり、走査方向に隣り合う吐出ヘッドを第2吐出ヘッドとして作用させることができ、スペースの小型化及び製造効率の向上に寄与できる。
【0010】
一方、本発明の液滴吐出装置は、機能性液体の液滴を吐出する複数のノズルが形成された吐出ヘッドを有する液滴吐出装置であって、前記吐出ヘッドにおけるノズルの第1の吐出量分布に対して、逆の傾向の第2の吐出量分布を有するノズルが形成された第2吐出ヘッドを備えることを特徴とするものである。
従って、本発明の液滴吐出装置では、吐出ヘッドを用いて生じた凹部の吐出量分布が、第2吐出ヘッドにより凹部に吐出した第2の吐出量分布により相殺されることにより、凹部(画素部)に吐出された液滴の量を均一化することが可能になり、筋状の濃淡むらを発生させることを抑制して表示品質を向上させることができる。
【0011】
また、本発明の液滴吐出装置においては、前記第1の吐出量分布及び前記第2の吐出量分布としては、各分布における最大吐出量と最小吐出量との差よりも、前記第1の吐出量分布と前記第2の吐出量分布とを併せたときの最大吐出量と最小吐出量との差が小さい構成を好適に採用できる。
【0012】
前記吐出ヘッドと前記第2吐出ヘッドとしては、走査方向に沿って前記機能性液体の液滴を吐出する際の前記走査方向に沿って配置される構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、フィードに必要なスペースが不要になり、無駄なスペースを確保する必要がなくなる。
【0013】
また、本発明では、前記吐出ヘッド及び前記第2吐出ヘッドにそれぞれ設けられ、所定の駆動波形に応じた量で前記ノズルから前記液滴を吐出させる圧電素子と、前記第2の吐出量分布に対応した駆動波形で前記第2吐出ヘッドの前記圧電素子を駆動する駆動装置とを有する構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、元来、第1の吐出量分布に対して逆の傾向の吐出量分布を有していない吐出ヘッドであっても、前記第2の吐出量分布を保持させることが可能になり、走査方向に隣り合う吐出ヘッドを第2吐出ヘッドとして作用させることができ、スペースの小型化及び製造効率の向上に寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下、本発明の表示装置の製造方法及び液滴吐出装置の実施の形態を、図1ないし図13を参照して説明する。
なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【0015】
まず、液滴吐出装置について説明する。
図1ないし図3に示すように、液滴吐出装置1は、床上に設置した大型の共通架台21と、共通架台21上の全域に広く載置された描画装置22と、描画装置22に添設されたメンテナンス手段23とを備え、メンテナンス手段23により機能液滴吐出ヘッド72(吐出ヘッド;図4乃至図6参照)の機能維持・回復を行うと共に、描画装置22によりワークW上に機能液を吐出する描画処理を行うようにしている。さらに、この液滴吐出装置1には、上位コンピュータ3に接続され液滴吐出装置1の各手段を制御するコントローラ24(制御部132、図8参照)等が組み込まれている。
【0016】
また、液滴吐出装置1に導入されるワークW(図1参照)は、例えば石英ガラスやポリイミド樹脂等で構成された透明基板である。
【0017】
まず、液滴吐出装置1における描画装置22およびこれによる描画処理について説明する。描画装置22は、複数(例えば12個)の機能液滴吐出ヘッド72とこれを搭載したキャリッジ73とから成る複数(例えば7個)のキャリッジユニット31と、共通架台21上に設置され、ワークWを載置するセットテーブル51を有し、ワークWをX軸方向に移動させるX軸テーブル32と、X軸テーブル32を跨ぐようにして配設され、7個のキャリッジユニット31を個々にY軸方向に移動させるY軸テーブル33と、7個のキャリッジユニット31に搭載された機能液滴吐出ヘッド72に機能液をそれぞれ供給する7個の機能液供給ユニット101から成る機能液供給手段34と、ワークWやキャリッジユニット31等を画像認識する画像認識手段35(図8参照)とを備えている。
【0018】
そして、X軸テーブル32によるワークWの移動軌跡と、Y軸テーブル33によるキャリッジユニット31の移動軌跡とが交わる領域が、描画処理を行う描画エリア41となっており、また、Y軸テーブル33によるキャリッジユニット31の移動軌跡上のX軸テーブル32から外側に外れた領域が、メンテナンスエリア(描画待機エリア)42となっており、このメンテナンスエリア42に上記のメンテナンス手段23が設置されている。一方、X軸テーブル32の手前側の領域は、液滴吐出装置1に対するワークWの搬出入を行うワーク搬出入エリア43となっている。
【0019】
X軸テーブル32は、導入されたワークWをセットするセットテーブル51と、セットテーブル51をX軸方向にスライド自在に支持するX軸エアースライダ52と、X軸方向に延在し、セットテーブル51を介してワークWをX軸方向に移動させる左右一対のX軸リニアモータ53,53と、X軸リニアモータ53に並設され、X軸エアースライダ52の移動を案内する一対のX軸ガイドレール54,54と、セットテーブル51の位置を把握するためのX軸リニアスケール(図示省略)とを備えている。そして、一対のX軸リニアモータ53,53を駆動すると、一対のX軸ガイドレール54,54をガイドにしながら、X軸エアースライダ52をX軸方向に移動し、セットテーブル51にセットされたワークWがX軸方向に移動する。
【0020】
セットテーブル51は、ワークWを直接吸着セットする吸着テーブル56と、吸着テーブル56の下部に接続された回転部58、および回転部58の下部に接続されX軸エアースライダ52上に配設された固定部59で構成され、吸着テーブル56を介してワークWのθ位置を微調整(θ補正)するワークθ軸テーブル57とを有している。
【0021】
吸着テーブル56は、平面視略正方形に形成され、その一辺の長さは、最大サイズのワークWの長辺の長さに合わせて設定されており、ワークWを縦置き(ワークWの長辺をX軸方向と平行にする)および横置き(ワークWの長辺をY軸方向と平行にする)のいずれか任意の向きでセット可能になっている。また、いずれのサイズのワークWも、センター合わせでセットされる。
【0022】
ワークθ軸テーブル57の固定部59上には、吸着テーブル56の描画エリア41側(図3の右側)に隣接して、メンテナンス手段23の定期フラッシングボックス116が設置されている。定期フラッシングボックス116は、機能液滴吐出ヘッド72による液滴吐出動作(描画動作)が行われない待機状態のときに、セットテーブル51の移動により機能液滴吐出ヘッド72と対向する位置に配置される。
【0023】
一方、Y軸テーブル33は、Y軸方向に延在する前後一対の支持スタンド66,66上に支持され、描画エリア41およびメンテナンスエリア42間を架け渡すと共に、7個のキャリッジユニット31を、描画エリア41とメンテナンスエリア42との間で個々に移動させるものである。Y軸テーブル33は、7個のキャリッジユニット31をそれぞれ垂設する7個のブリッジプレート61と、7個のブリッジプレート61がY軸方向に整列するよう、これを両持ちで支持する7組のY軸スライドテーブル62と、Y軸方向に延在し、各組のY軸スライドテーブル62を介して各ブリッジプレート61をY軸方向に移動させる前後一対のY軸リニアモータ63,63と、Y軸方向に延在し、7個のブリッジプレート61の移動を案内する前後各2本(計4本)のY軸ガイドレール64と、各キャリッジユニット31の移動位置を検出するY軸リニアスケール(図示省略)とを備えている。
【0024】
そして、一対のY軸リニアモータ63,63を駆動すると、7組のY軸スライドテーブル62をそれぞれ独立して移動させ、7個のキャリッジユニット31を個別にY軸方向へ移動させることができる。これによれば、7個のキャリッジユニット31に対する個々の移動を、単純な構造で且つ精度良く行うことができる。もちろん、7組のY軸スライドテーブル62を同時にY軸方向に移動させることにより、7個のキャリッジユニット31を一体としてY軸方向に移動させることも可能である。
なお、本実施形態では、単一のY軸テーブル33に7個のキャリッジユニット31を並べて搭載したが、複数のY軸テーブル33を設け、7個のキャリッジユニット31をこれらに分割して搭載してもよい。
【0025】
さらに、各組のY軸スライドテーブル62に支持されたブリッジプレート61上には、対応する各キャリッジユニット31に搭載された12個の機能液滴吐出ヘッド72を駆動するヘッド用電装ユニット97が設けられており、7個のヘッド用電装ユニット97は、相互に干渉することがないよう(ノイズ防止)、千鳥状に配置されている。また、前後一対の支持スタンド66,66には、それぞれ前後側面にブラケット67が外向きに固定されており、各ブラケット67上にY軸収容ボックス68が支持されている。2個のY軸収容ボックス68には、7個のヘッド用電装ユニット97の千鳥配置に対応して、7個のY軸ケーブル担持体69(ケーブルベア:登録商標)が、4個と3個に二分されて収容されており、各Y軸ケーブル担持体69は、ヘッド用電装ユニット97に接続するフレキシブルフラットケーブルを各キャリッジユニット31の移動に追従可能に構成されている。
また、7個の機能液供給ユニット101のタンクユニット(図示省略)は、各ヘッド用電装ユニット66に対峙するようにして、千鳥状に配置されている。
【0026】
図1および図4に示すように、7個のキャリッジユニット31は、Y軸テーブル33の7個のブリッジプレート61によりそれぞれ垂設されてY軸方向に並んでおり、各キャリッジユニット31は、12個の機能液滴吐出ヘッド72から成るヘッドユニット(ヘッド群)71と、ヘッドユニット71および機能液供給ユニット101のバルブユニット104(後述する)を搭載するキャリッジ73とから構成されている。なお、7個のキャリッジユニット31を、描画エリア41側からメンテナンスエリア42側に向けて(図4の左側から右側に向けて)順に第1キャリッジユニット31a、第2キャリッジユニット31b、・・・、第7キャリッジユニット31gとする。
【0027】
図3および図4に示すように、各キャリッジ73は、ヘッドユニット71およびバルブユニット104を位置決め固定する平面視略平行四辺形の支持プレート76と、支持プレート76を保持するキャリッジ本体77と、キャリッジ本体77を吊設すると共に、キャリッジ本体77の上部に連結され、キャリッジ本体77を介してヘッドユニット71のθ位置を微調整(θ軸補正)するヘッドθ軸テーブル78と、ヘッドθ軸テーブル78の上部に連結され、ヘッドθ軸テーブル78およびキャリッジ本体77を介してヘッドユニット71のZ位置を微調整(Z軸補正)するヘッドZ軸テーブル79とを有している。なお、図示しないが、各支持プレート76には、画像認識を前提として、各キャリッジユニット31(ヘッドユニット71)をX軸、Y軸およびθ軸方向に位置決め(位置認識)するための基準となる一対の基準ピンが設けられている。
【0028】
支持プレート76は、ステンレス等から成る平面視略平行四辺形の厚板で構成されており、12個の機能液滴吐出ヘッド72を位置決めすると共に、ヘッド保持部材(図示省略)により各機能液滴吐出ヘッド72を裏面側から固定するための12個の装着開口(図示省略)が形成されている。そして、支持プレート76は、キャリッジ本体77に着脱自在に支持され、ヘッドユニット71は、バルブユニット104と共に支持プレート76を介してキャリッジ73に搭載される。
【0029】
図5に示すように、機能液滴吐出ヘッド72は、いわゆる2連のものであり、2連の接続針82を有する機能液導入部81と、機能液導入部81に連なる2連のヘッド基板83と、機能液導入部81の下方(同図では上方)に連なり、内部に機能液で満たされるヘッド内流路が形成されたヘッド本体84とを備えている。接続針82は、後述する圧力調整弁105(図4参照)を介して機能液タンク(図示省略)に接続され、機能液滴吐出ヘッド72のヘッド内流路に機能液を供給する。また、ヘッド本体84は、ピエゾ素子等で構成されたキャビティ91と、2本のノズル列94,94を相互に平行に形成したノズル面93を有するノズルプレート92とを有している。
【0030】
各ノズル列94の長さは、例えば1インチ(略25.4mm)であって、各ノズル列94は180個のノズル95が等ピッチ(略140μm)で並べられて構成されている。
また、ヘッド内流路の構造上、両端部に位置するノズル95からの吐出量が中央部に位置するノズル95からの吐出量に比べて多くなってしまうため、両端部の各10個のノズル95を不吐出ノズルとし、中央部の160個のノズル95を吐出ノズルとして、吐出ノズルのみから機能液を吐出し、不吐出ノズルからは機能液を吐出しないようにしている。
【0031】
次に、機能液滴吐出ヘッド72におけるノズルプレート92及びキャビティ91について説明する。
図6(a)は機能液滴吐出ヘッド72の構造説明図、図6(b)は正面断面図である。なお、図6においては、図5に対して機能液滴吐出ヘッド72が上下逆に図示されている。
【0032】
機能液滴吐出ヘッド72は、例えばピエゾ素子によって液室を圧縮してその圧力波で液体を吐出させるもので、上述したように、複数列に配列された複数のノズル95を有している。この機能液滴吐出ヘッド72の構造の一例を説明すると、機能液滴吐出ヘッド72は、図6(a)に示すように、例えばステンレス製のノズルプレート92と振動板123とを備え、両者を仕切部材(リザーバプレート)124を介して接合したものである。ノズルプレート92と流路形成部としての振動板123との間には、仕切部材124によって複数の空間125と液溜部126とが形成されている。各空間125と液溜部126の内部はインク(液状体)で満たされており、各空間125と液溜部126とは供給口127を介して連通した(接続された)ものとなっている。すなわち、空間125及び供給口127は、液溜部126に満たされたインクをノズル95に導くための流路128を形成している。
また、ノズルプレート92には、空間125からインクを噴射するためのノズル(ノズル開口)95が形成されている。一方、振動板123には、液溜部126にインクを供給するための孔129が形成されている。
【0033】
また、振動板123の空間125に対向する面と反対側の面上には、図6(b)に示すように、圧電素子(ピエゾ素子)120が接合されている。この圧電素子120は、圧電材料を一対の電極130で挟持したものであり、例えば図6(c)に示すように印加電圧Vhを一対の電極130に通電すると圧電材料が収縮するよう構成されたものであり、ノズル95毎に設けられている。そして、このような構成のもとに圧電素子120が接合されている振動板123は、圧電素子120と一体になって同時に外側へ撓曲するようになっており、これによって空間125の容積が増大するようになっている。したがって、空間125内に増大した容積分に相当するインクが、液溜部126から供給口127を介して流入する。また、このような状態から圧電素子120への通電を解除すると、圧電素子120と振動板123はともに元の形状に戻る。したがって、空間125も元の容積に戻ることから、空間125内部のインクの圧力が上昇し、ノズル95から基板に向けてインクの液滴Lが吐出される。
【0034】
すなわち、上述したヘッド基板83には、2連のコネクタ96,96が設けられており、各コネクタ96は、フレキシブルフラットケーブルを介して上記のヘッド用電装ユニット97(ヘッドドライバ141、図8参照)に接続されている。そして、コントローラ24からヘッド用電装ユニット97を介してキャビティ91(電極130)に駆動波形が印加すると、上記振動板123の撓曲によるキャビティ91のポンプ作用により、各ノズル95から機能液滴が吐出される。したがって、キャビティ91に印加する駆動波形の大きさ(印加電圧値Vhの大きさ)や周期を制御することで、液滴吐出量や吐出タイミングがノズル95毎に独立して制御される。
【0035】
本実施形態では、ワークWに対し、7個のキャリッジユニット31のうち少なくとも1つのキャリッジユニット31から成る稼動ユニット群36をX軸方向に相対的に移動させながら、描画エリア41においてその機能液滴吐出ヘッド72からワークW上に機能液を吐出して描画処理を行う構成となっている。
【0036】
なお、機能液滴吐出ヘッド72の液滴吐出方式としては、前記の圧電素子120を用いたピエゾジェットタイプ以外の方式でもよく、例えば、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いた方式を採用してもよい。
【0037】
機能液供給手段34の各機能液供給ユニット101は、機能液を貯留する12個の機能液タンクから成るタンクユニットと、機能液タンクおよび機能液滴吐出ヘッド72間の水頭圧を調整する12個の圧力調整弁105から成るバルブユニット104と、12個の機能液タンクと12個の圧力調整弁105とをそれぞれ接続する12本のタンク側給液チューブ(図示省略)と、12個の圧力調整弁105および12個の機能液滴吐出ヘッド72(の各2連の接続針82)をそれぞれ分岐継手(図示省略)を介して接続する24本のヘッド側給液チューブ(図示省略)とを有している。
【0038】
画像認識手段35は、ワーク搬出入エリア43の前後両側に臨むように配設され、ワークWの両長辺部分にそれぞれ形成された2つのワークアライメントマーク(図示省略)をそれぞれ画像認識する2台のワーク認識カメラ106(図8参照)と、X軸テーブル32のX軸エアースライダ52に連結され、各キャリッジ73(支持プレート76)の2つの基準ピンを画像認識するヘッド認識カメラ107(図8参照)と、上記のY軸テーブル33に添設されたカメラ移動機構(図示省略)によりY軸方向に移動可能にそれぞれ搭載され、ワークW等に吐出された機能液滴(ドット)を上方から撮像して画像認識する2台のドット認識カメラ108(図8参照)とを有している。これらの各種カメラの画像認識結果に基づいて、上述したワークWやヘッドユニット71の位置補正が行われる。
【0039】
ここで、図1ないし図3を参照して、描画装置22によるワークWへの吐出動作、すなわち描画動作について簡単に説明する。まず、機能液を吐出する前の準備として、上記のワーク搬出入装置2により吸着テーブル56にワークWがセットされ、そのワークWの位置補正が、ワークθ軸テーブル57によるθ軸方向の位置補正と、ワークWのX軸方向およびY軸方向の位置データ補正とにより行われる。相前後して、描画エリア41に移動する稼動ユニット群36と、メンテナンスエリア42に移動する描画待機ユニット群37との仕分けが行われる(詳細は後述する)。また、描画エリア41に移動した稼動ユニット群36の各ヘッドユニット71の位置補正が、ヘッドθ軸テーブル78によるθ軸方向の位置補正およびY軸テーブル33によるY軸方向の位置補正と、ヘッドユニット71のX軸方向の位置データ補正とにより行われる。
【0040】
ワークWやヘッドユニット71の位置補正が行われた後、描画装置22は、コントローラ24(制御部132)による制御を受けながら、ワークWをX軸テーブル32によりX軸方向に往動させると共に、これに同期して稼動ユニット群36の機能液滴吐出ヘッド72を選択的に駆動させて、ワークWに対する機能液の吐出が行われる。続いて、ワークWを復動させながら、再度ワークWに対する機能液の吐出が行われる。このようにワークWのX軸方向への往復移動と機能液滴吐出ヘッド72の駆動とを複数回繰り返すことで、ワークWに対する描画が行われる。すなわち、描画エリア41に臨むワークWに対し、稼動ユニット群36をX軸方向に相対的に移動させながら、稼動ユニット群36の機能液滴吐出ヘッド72からワークW上に機能液を吐出して描画処理が行われる。
【0041】
なお、この描画処理において、ワークWの往動時のみ機能液の吐出が行われる構成としてもよい。また、ワークWを固定とし、稼動ユニット群36をX軸方向に移動させる構成であってもよい。さらに、本実施形態では、上述したように、ワークWの描画対象幅と稼動ユニット群36の部分描画ライン群の長さとが対応しているが、ワークWの描画対象幅が稼動ユニット群36の部分描画ライン群の長さよりも長い構成であってもよく、この場合には、ワークWに対し稼動ユニット群36を往復動させながら機能液滴吐出ヘッド72を駆動させて吐出走査(主走査)を行った後、Y軸テーブル33により稼動ユニット群36を部分描画ライン群の長さ分Y軸方向に移動させ(副走査)、再度ワークWに対する主走査が行われる。そして、この主走査および副走査を数回繰り返してワークWの端から端まで液滴吐出が行われる。
【0042】
次に、図2および図7を参照して、液滴吐出装置1におけるメンテナンス手段23およびこれによる機能液滴吐出ヘッド72の機能維持・回復処理について説明する。メンテナンス手段23は、機能液滴吐出ヘッド72を、吐出機能を維持した状態で保管すると共に、吐出機能を維持・回復するものである。メンテナンス手段23は、機能液滴吐出ヘッド72を吸引して、機能液滴吐出ヘッド72から機能液を強制的に排出させる吸引ユニット111と、機能液が付着して汚れた機能液滴吐出ヘッド72のノズル面93を払拭するワイピングユニット113と、吸引ユニット111の7個の分割吸引ユニット112(後述する)およびワイピングユニット113をそれぞれ個別に昇降可能に支持する8個のユニット昇降機構115から構成されるユニット昇降手段114とを有しており、これらは、アングル架台118上に支持されてメンテナンスエリア42に配設されている。さらに、メンテナンス手段23は、上記のワークθ軸テーブル57上に配設された定期フラッシングボックス116と、セットテーブル51の前後両側に配設された一対の吐出前フラッシングボックス(図示省略)とを有している。
【0043】
吸引ユニット111は、7個のキャリッジユニット31に対応して、Y軸方向に配列された7個の分割吸引ユニット112を有している。各分割吸引ユニット112は、キャリッジユニット31に対して下側から臨み、12個の機能液滴吐出ヘッド72のノズル面93にそれぞれ気密に封止させる12個のキャップ121と、12個のキャップ121を昇降自在に支持するキャップ支持部材122と、封止させたキャップ121を介して機能液滴吐出ヘッド72に吸引力を作用させるエゼクタ(図示省略)とを備えている。
【0044】
12個のキャップ121は、各キャリッジ73に搭載された12個の機能液滴吐出ヘッド72の並びに対応させて、キャップ支持部材122に配設したものである。そのため、吸引ユニット111全体では、7個のキャリッジユニット31の全機能液滴吐出ヘッド72の配置パターンに倣って、12×7個のキャップ121が配置されており、全機能液滴吐出ヘッド72にそれぞれ対応するキャップ121を一度に封止させることが可能である。さらに、キャップ121をノズル面93に封止させた状態でエゼクタを駆動することにより、ノズル95から機能液を吸引することで、機能液滴吐出ヘッド72内で増粘した機能液を除去することができる。
【0045】
したがって、吸引ユニット111は、各キャップ121により機能液滴吐出ヘッド72を気密に封止することで、複雑な機構を用いることなく、機能液滴吐出ヘッド72のノズル95の機能液が乾燥することを防止して、機能液滴吐出ヘッド72を機能維持状態に保管すると共に、各キャップ121により気密状態として機能液滴吐出ヘッド72のノズル95から吸引することで、増粘した機能液を排出することができる。
【0046】
ワイピングユニット113は、メンテナンスエリア42の描画エリア41側、すなわち描画エリア41と吸引ユニット111との間に配置されており、機能液滴吐出ヘッド72の吸引等により、機能液が付着して汚れたノズル面93を、洗浄液を含浸させたワイピングシート123を用いて拭き取るものである。このような配置により、ワイピングユニット113は、吸引ユニット111による吸引を終えて、描画エリア41へ個々に移動するキャリッジユニット31に順次臨むことができ、その機能液滴吐出ヘッド72にワイピング処理を行うことができるようになっている。そして、上記の吸引処理と、吸引処理によりノズル面93に付着した機能液を拭き取るワイピングとにより、ノズル詰まりの生じた機能液滴吐出ヘッド72の吐出機能を回復させることができる。
【0047】
図3に示すように、定期フラッシングボックス116は、ワークWに対する描画を一時的に停止するときに行うフラッシングを受けるためのものであり、上記のワークθ軸テーブル57上に設けられ、ワークWの交換のためにセットテーブル51がワーク搬出入エリア43に臨むとき、定期フラッシングボックス116が描画エリア41に臨み、機能液滴吐出ヘッド72からのフラッシングを受けるようになっている。
【0048】
図示しないが、一対の吐出前フラッシングボックスは、ワークWに機能液を吐出させる直前に行う吐出前フラッシングを受けるためのものであり、セットテーブル51をX軸方向に挟むように配設されている。これにより、ワークWの往復動に伴う機能液滴吐出ヘッド72の吐出駆動の直前に行われるフラッシングを受けることができる。
定期フラッシングボックス116および一対の吐出前フラッシングボックスは、それぞれ平面視長方形の箱状に形成されており、その底面には、機能液を吸収させる吸収材(図示省略)が敷設されている。また、各フラッシングボックスの長辺(Y軸方向)は、上記の最大幅描画ラインLmの長さに対応して形成されているため、稼動ユニット群36が全キャリッジユニット31により構成されている場合にも、その機能液滴吐出ヘッド72からのフラッシングを受け得るようになっている。
【0049】
次に、図8を参照して、液滴吐出装置1全体の制御系について簡単に説明する。液滴吐出装置1の制御系は、基本的に、上位コンピュータ3と、機能液滴吐出ヘッド72、X軸テーブル32、Y軸テーブル33、メンテナンス手段23等を駆動する各種ドライバを有する駆動部131と、駆動部131を含め液滴吐出装置1全体を統括制御する制御部(駆動制御装置)132(コントローラ24)とを備えている。
【0050】
上位コンピュータ3は、コントローラ24に接続されたコンピュータ本体16に、キーボード17や、キーボード17による入力結果等を画像表示するディスプレイ18等が接続されて構成されている。
駆動部131は、機能液滴吐出ヘッド72を吐出駆動制御するヘッドドライバ141と、X軸テーブル32およびY軸テーブル33の各モータをそれぞれ駆動制御する移動用ドライバ142と、メンテナンス手段23の吸引ユニット111、ワイピングユニット113およびユニット昇降機構115を駆動制御するメンテナンス用ドライバ143とを備えている。
【0051】
制御部132は、CPU151と、ROM152と、RAM153と、P−CON154とを備え、これらは互いにバス155を介して接続されている。ROM152は、CPU151で処理する制御プログラム等を記憶する制御プログラム領域と、描画動作や画像認識を行うための制御データ等を記憶する制御データ領域とを有している。
【0052】
RAM153は、各種レジスタ群のほか、ワークWに機能液の吐出を行うための描画データを記憶する描画データ記憶部、ワークWおよび機能液滴吐出ヘッド72の位置データを記憶する位置データ記憶部、オペレータによってキーボード17から入力された各種設定(後述する稼動ユニット群36と描画待機ユニット群37との設定等)を記憶する設定記憶部等の各種記憶部を有し、制御処理のための各種作業領域として使用される。
【0053】
P−CON154には、駆動部131の各種ドライバのほか、画像認識手段35の各種カメラが接続されており、CPU151の機能を補うと共に、周辺回路とのインタフェース信号を取り扱うための論理回路が構成されて組み込まれている。このため、P−CON154は、上位コンピュータ3からの各種指令等をそのままあるいは加工してバス155に取り込むと共に、CPU151と連動して、CPU151等からバス155に出力されたデータや制御信号を、そのままあるいは加工して駆動部131に出力する。
【0054】
そして、CPU151は、ROM152内の制御プログラムに従って、P−CON154を介して各種検出信号、各種指令、各種データ等を入力し、RAM153内の各種データ等を処理した後、P−CON154を介して駆動部131等に各種の制御信号を出力することにより、液滴吐出装置1全体を制御している。例えば、CPU151は、機能液滴吐出ヘッド72、X軸テーブル32およびY軸テーブル33を制御して、所定の液滴吐出条件および所定の移動条件でワークWに描画を行う。
【0055】
続いて、上記の液滴吐出装置1を用いて、表示装置であるカラーフィルターを製造する手順について説明する。
図9は、基板Sにおけるカラーフィルタ領域151の説明図である。上記液滴吐出装置1を用いたカラーフィルタの製造方法は、生産性を高める観点から長方形状の基板S上に、複数個のカラーフィルタ領域151をマトリクス状に形成する際に適用することができる。これらのカラーフィルタ領域151は、後で基板Sを切断することにより、液晶表示装置に適合する個々のカラーフィルタとして用いることができる。なお、各カラーフィルタ領域151においては、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)のセル(画素部)6が複数配列されている。
【0056】
各画素部6においては、Rのインク、Gのインク、およびBのインクをそれぞれ所定のパターン、本実施形態では従来公知のストライプ型で形成して配置する。なお、この形成パターンとしては、ストライプ型のほかに、モザイク型やデルタ型あるいはスクウェア型等としてもよい。
【0057】
図10は、複数のセル6の中、特定のセル6に対してインクを吐出するノズルと、当該ノズルの吐出量との関係(吐出量分布の一部)を示す図である。
この図における吐出量分布(第1の吐出量分布)BP1は、例えば図4に示す第1キャリッジユニット31aに搭載された吐出ヘッド72(便宜上、72aと称する)の吐出分布を示すものであり、吐出量分布(第2の吐出量分布)BP2は、吐出ヘッド72aに対して基板Sへの走査方向(X軸方向)で隣り合うヘッドの中、吐出ヘッド72aの吐出量分布BP1に対して逆の傾向の吐出量分布のノズルを有する吐出ヘッド72(便宜上、72bと称する)の吐出分布を示すものである。
なお、図10においては、理解を容易にするために、複数のノズルの中、一部のノズルについてのみ図示している。
【0058】
図11は、カラーフィルターの製造方法の説明図である。図11においては、図10で示したセルの中、ノズル番号2〜4のノズルによりインク滴がそれぞれ吐出されるセル2〜4についてのみ、符合C2〜C4として図示しており、以下では、セルC2〜C4についてのみ説明する。
【0059】
このようなカラーフィルター領域151を形成するには、まず、図11(a)に示すように、透明の基板Sの一方の面に対し、ブラックマトリクス152を形成する。このブラックマトリクス152を形成する際には、光透過性のない樹脂(好ましくは黒色樹脂)を、スピンコート等の方法で所定の厚さ(例えば2μm程度)に塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングする。このブラックマトリクス152の格子で囲まれる最小の表示要素、すなわちフィルタエレメント(凹部)153については、例えばX軸方向の幅を30μm、Y軸方向の長さを100μm程度とする。このブラックマトリクスは充分な高さを有しており、インク吐出時の隔壁として機能する。
【0060】
次に、上述した液滴吐出装置1における液滴吐出ヘッドから、図11(b)に示すようにインク受容層となる樹脂組成物を含有するインク滴154(液状体)を吐出し、これを基板S上に着弾させる。吐出するインク滴154の量については、加熱工程におけるインクの体積減少を考慮した十分な量とする。次いで、インク滴の焼成を行い、図11(c)に示すようなインク受容層160とする。
【0061】
次に、第1吐出工程において、液滴吐出ヘッド72aから、図11(d)に示すように、所定量のRのインク滴154R(液状体)を吐出し、これを基板S上に着弾させる。吐出するインク滴154Rの量については、加熱工程におけるインクの体積減少を考慮した十分な量とする。
【0062】
このとき、図10で示したように、各ノズルからの吐出量は同一ではなく、ばらつき(分布)が生じているため、図11(d)に示すように、セルC2〜C4に塗布されたインク量には差が生じている。
【0063】
続く第2吐出工程では、液滴吐出ヘッド72bからセルC2〜C4に対してインク滴を吐出する。このとき、液滴吐出ヘッド72bにおけるノズルからは、液滴吐出ヘッド72aのノズルから吐出されるインク滴の吐出量分布BP1とは逆傾向の吐出量分布BP2でインク滴が吐出されるため、第1吐出工程と第2吐出工程とで吐出されたインク滴は互いの吐出量分布が相殺されることになり、図11(e)に示すように、セルC2〜C4におけるインク量が均一化された状態となる。図10に示す吐出量分布BP3は、上記液滴吐出ヘッド72a、72bによるインク滴の走査吐出を3回行った後の分布である。
【0064】
次いで、インクの仮焼成を行い、図11(f)に示すようなセルC2〜C4間で塗布量が略同一のR着色層134Rとする。以上の工程を、G着色層形成装置、B着色層形成装置においても繰り返し、G着色層、B着色層を順次形成する。R着色層、G着色層、B着色層を全て形成した後、これら着色層を一括して焼成する。
【0065】
次いで、基板Sを平坦化し、かつ着色層134Rを保護するため、図11(g)に示すように各着色層やブラックマトリクス152を覆うオーバーコート膜(保護膜)156を形成する。このオーバーコート膜156の形成にあたっては、スピンコート法、ロールコート法、リッピング法等の方法を採用することもできるが、着色層134Rの場合と同様に液滴吐出装置1を用いることもできる。
このようにして、カラーフィルターを製造することができる。
【0066】
以上説明したように、本実施形態では、第1吐出工程で用いたノズルの吐出量分布BP1とは逆傾向の吐出量分布BP2のノズルを有する吐出ヘッド72bを選択して用いるため、吐出量分布が互いに相殺され、セル間のインク塗布量のばらつきを大幅に低減することが可能になる。そのため、本実施形態では、セルへの吐出量のばらつきに起因する筋状の濃淡むらの発生を目立たなくして、高品質のカラーフィルターを製造することが可能になる。
特に、本実施形態では、走査方向に沿って配置された吐出ヘッド72a、72bを用いてインク滴を吐出するため、基板Sに対して吐出ヘッド72を非走査方向(非相対移動方向)に移動(フィード)させる必要がなく、製造効率の向上にも寄与できる。
【0067】
[液晶装置]
次に、上記カラーフィルターを備えた液晶装置(電気光学装置)の一実施形態を示す。図12はパッシブマトリクス型の液晶装置の側面断面図であり、図12中の符号130は液晶装置である。この液晶装置130は透過型のもので、一対のガラス基板131、132の間にSTN(Super Twisted Nematic)液晶等からなる液晶層133が挟持されてなるものである。
【0068】
一方のガラス基板131には、その内面に上記カラーフィルタ155が形成されている。カラーフィルタ155は、R、G、Bの各色からなる着色層134R、134G、134Bが規則的に配列されて構成されたものである。なお、これらの色素層134R(134G、134B)間には、ブラックマトリクス152が形成されている。そして、これらカラーフィルタ155およびブラックマトリクス152の上には、カラーフィルタ155やブラックマトリクス152によって形成される段差をなくしてこれを平坦化するため、オーバーコート膜(保護膜)156が形成されている。オーバーコート膜156の上には複数の電極137がストライプ状に形成され、さらにその上には配向膜138が形成されている。
【0069】
他方のガラス基板132には、その内面に、カラーフィルタ155側の電極137と直交するようにして、複数の電極139がストライプ状に形成されており、これら電極139上には、配向膜140が形成されている。なお、前記カラーフィルタ155の各着色層134R、134G、134Bは、それぞれ各ガラス基板132上の電極139、137の交差する位置に配置されている。また、電極137、139は、ITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電材料によって形成されている。さらに、ガラス基板132とカラーフィルタ155の外面側にはそれぞれ偏光板(図示せず)が設けられ、ガラス基板131、132間にはこれら基板131、132間の間隔(セルギャップ)を一定に保持するためスペーサ141が設けられている。さらに、これらガラス基板131、132間には液晶133を封入するためのシール材142が設けられている。
【0070】
本実施形態の液晶装置130では、上記液滴吐出装置1を用いて製造されるカラーフィルター155を適用しているため、安価で品質の良いカラー液晶表示装置を実現することができる。
【0071】
[電子機器]
次に、上記液晶装置からなる表示手段を備えた電子機器の具体例について説明する。
図13は、液晶テレビジョンの一例を示した斜視図である。図13において、符号500は液晶テレビジョン本体を示し、符号501は上記実施形態の液晶装置を備えた液晶表示部を示している。このように、図13に示す電子機器は、上記実施形態の液晶装置を備えたものであるから、安価で表示品位に優れたカラー液晶表示を有する電子機器を実現することができる。
【0072】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【0073】
例えば、上記実施形態では、第1吐出工程と第2吐出工程で用いる吐出ヘッドが走査方向に沿って配置される構成としたが、これに限定されるものではなく、例えば走査方向からずれた位置に配置された吐出ヘッドを第2吐出工程で用いてもよい。この場合、第2吐出工程では、吐出ヘッドをフィードすることにより、第1吐出工程でインク滴を吐出したセルに対してインク滴を吐出することができる。
【0074】
また、上記実施形態では、第1の吐出量分布BP1と、第2の吐出量分布BP2とがほぼ逆の分布である構成としたが、逆の傾向であれば、両分布を併せたときに必ずしも吐出量がセル間で同一になる必要はなく、各吐出量分布における最大吐出量と最小吐出量との差よりも、第1の吐出量分布BP1と第2の吐出量分布BP2とを併せたときの最大吐出量と最小吐出量との差が小さければ、一方の吐出量分布でインク滴を吐出した場合よりも、吐出量のばらつきを小さくして表示品質の低下を抑制することが可能になる。
【0075】
また、上記実施形態では、各セルに対して一つのノズルからインク滴を吐出する構成としたが、複数のノズルからの液滴を一つのセルに吐出する場合には、これら複数のノズルをノズル群として設定し、ノズル群毎の吐出量分布を計測しておき、第2吐出工程では、
第1吐出工程で用いたノズル群の吐出量分布とは逆傾向のノズル群を用いてインク滴を吐出する構成としてもよい。
【0076】
また、複数のノズルが元来有している吐出量分布以外にも、第1吐出工程で用いたノズル群の吐出量分布に応じて、逆傾向となる第2の吐出量分布となるように駆動波形を設定して、第2吐出工程で用いる吐出ヘッドの圧電素子を駆動する構成としてもよい。この場合第1吐出工程で用いたノズル群の吐出量分布に対して、比較的逆傾向となる吐出量分布を有する吐出ヘッド(ノズル)を選択し、この吐出量分布のみでは第1吐出工程で用いたノズル群の吐出量分布を相殺しきれない量を、上記駆動波形の調整で補正する構成としてもよい。これにより、元来の吐出量分布のみで対応する場合と比較してより高精度の吐出量制御が可能となり、吐出量のさらなる均一化及び表示品質の向上を実現できる。
【0077】
また、上記実施形態では、表示装置として液晶表示装置を例示したが、これに限定されるものではなく、他の表示装置、例えば有機ELパネル等、画素部に塗布する機能性液体の量が表示品質に影響を及ぼす表示装置に広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0078】
【図1】液滴吐出装置の外観斜視図である。
【図2】液滴吐出装置の平面図である。
【図3】液滴吐出装置の側面図である。
【図4】複数のキャリッジユニットの説明図である。
【図5】機能液滴吐出ヘッドの外観斜視図である。
【図6】液滴吐出ヘッドの説明図である。
【図7】メンテナンス手段の外観斜視図である。
【図8】液滴吐出装置の制御系について説明したブロック図である。
【図9】基板におけるカラーフィルタ領域の説明図である。
【図10】ノズルの吐出量分布を示す図である。
【図11】カラーフィルタの製造方法の説明図である。
【図12】パッシブマトリクス型の液晶装置の側面断面図である。
【図13】液晶テレビジョンの一例を示した斜視図である。
【符号の説明】
【0079】
1…液滴吐出装置、 2…乾燥・焼成装置、 6…画素部(セル)、 72、72a、72b…機能液滴吐出ヘッド(吐出ヘッド)、 151…CPU(設定装置)、 153…フィルタエレメント(凹部)、 200…レーザ照射装置(第2乾燥装置)、 BP1…吐出量分布(第1の吐出量分布)、 BP2…吐出量分布(第2の吐出量分布)、 S…基板、 W…ワーク(基板)
【技術分野】
【0001】
本発明は、表示装置の製造方法及び液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
液滴吐出法を用いた成膜技術においては、ノズル間で僅かながらも液状体の吐出特性(吐出量)の差(バラツキ)が存在するため、これに起因して走査方向と直交する方向に液状体の配置量(塗布量)にバラツキ(不均一)が生じることがある。そして、液状体の配置量にバラツキをもった状態で走査した場合には、バラツキが線状となるため、この種の液滴吐出法を用いて基板に液状体を塗布してカラーフィルタ等の表示デバイスを製造した際には、筋状の濃淡むらを発生させることがある。
このような筋状の濃淡むらは視認されやすく、カラーフィルタを介して表示される画像の画質を低下させる原因となる。
【0003】
そこで、特許文献1、特許文献2には、走査方向を異ならせて走査することにより、走査方向に起因する成膜むらを低減する技術が開示されている。
また、ヘッドと基板とを非走査方向にフィードさせて異なるノズルを用いたり、各画素に液状体を吐出するノズル数を増やすことにより、吐出量のばらつきを誤差分散させることも行われている。
【特許文献1】特開2003−307612号公報
【特許文献2】特開2003−307613号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
各ヘッドにおけるノズル列内のばらつきが一定ではないため、フィード量を最適化する必要があり、吐出データの作成が煩雑になるという問題が生じる。
また、ヘッドを複数用いる場合には、フィード量の最適化ができないという問題も生じる。
【0005】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、容易に液状体の配置むらを目立たなくして表示品質の低下を抑制できる表示装置の製造方法及び液滴吐出装置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】
【0006】
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明の表示装置の製造方法は、複数の凹部が配列された基板を有し、前記凹部に機能性液体が塗布されて画素部が形成される表示装置の製造方法であって、第1の吐出量分布を有する複数のノズルが形成された吐出ヘッドを用いて前記ノズルから前記機能性液体の液滴を前記凹部に吐出する第1吐出工程と、前記第1の吐出量分布に対して逆の傾向の第2の吐出量分布を有する複数のノズルが形成された第2吐出ヘッドを用いて前記ノズルから前記機能性液体の液滴を前記凹部に吐出する第2吐出工程とを有することを特徴とするものである。
従って、本発明の表示装置の製造方法では、第1吐出工程で生じた凹部の吐出量分布が、第2吐出工程で凹部に吐出した第2の吐出量分布により相殺されることにより、凹部(画素部)に吐出された液滴の量を均一化することが可能になり、筋状の濃淡むらを発生させることを抑制して表示品質を向上させることができる。
【0007】
前記第1の吐出量分布及び前記第2の吐出量分布としては、各分布における最大吐出量と最小吐出量との差よりも、前記第1の吐出量分布と前記第2の吐出量分布とを併せたときの最大吐出量と最小吐出量との差が小さい構成を好適に採用できる。
【0008】
また、本発明では、前記吐出ヘッドと前記第2吐出ヘッドとが、前記機能性液体の液滴を吐出する際の前記基板に対する走査方向に沿って配置される構成を好適に採用できる。
吐出ヘッドと第2吐出ヘッドとが走査方向とは異なる方向に沿って配置されていてもよいが、フィードに必要なスペースを要することになる。本発明では、吐出ヘッドと第2吐出ヘッドとが走査方向に沿って配置されることにより、無駄なスペースを確保する必要がなくなる。
【0009】
また、本発明では、前記吐出ヘッド及び前記第2吐出ヘッドに、所定の駆動波形に応じた量で前記ノズルから前記液滴を吐出させる圧電素子をそれぞれ設け、前記第2吐出ヘッドの前記圧電素子に、前記第2の吐出量分布に対応した駆動波形を設定する構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、元来、第1の吐出量分布に対して逆の傾向の吐出量分布を有していない吐出ヘッドであっても、前記第2の吐出量分布を保持させることが可能になり、走査方向に隣り合う吐出ヘッドを第2吐出ヘッドとして作用させることができ、スペースの小型化及び製造効率の向上に寄与できる。
【0010】
一方、本発明の液滴吐出装置は、機能性液体の液滴を吐出する複数のノズルが形成された吐出ヘッドを有する液滴吐出装置であって、前記吐出ヘッドにおけるノズルの第1の吐出量分布に対して、逆の傾向の第2の吐出量分布を有するノズルが形成された第2吐出ヘッドを備えることを特徴とするものである。
従って、本発明の液滴吐出装置では、吐出ヘッドを用いて生じた凹部の吐出量分布が、第2吐出ヘッドにより凹部に吐出した第2の吐出量分布により相殺されることにより、凹部(画素部)に吐出された液滴の量を均一化することが可能になり、筋状の濃淡むらを発生させることを抑制して表示品質を向上させることができる。
【0011】
また、本発明の液滴吐出装置においては、前記第1の吐出量分布及び前記第2の吐出量分布としては、各分布における最大吐出量と最小吐出量との差よりも、前記第1の吐出量分布と前記第2の吐出量分布とを併せたときの最大吐出量と最小吐出量との差が小さい構成を好適に採用できる。
【0012】
前記吐出ヘッドと前記第2吐出ヘッドとしては、走査方向に沿って前記機能性液体の液滴を吐出する際の前記走査方向に沿って配置される構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、フィードに必要なスペースが不要になり、無駄なスペースを確保する必要がなくなる。
【0013】
また、本発明では、前記吐出ヘッド及び前記第2吐出ヘッドにそれぞれ設けられ、所定の駆動波形に応じた量で前記ノズルから前記液滴を吐出させる圧電素子と、前記第2の吐出量分布に対応した駆動波形で前記第2吐出ヘッドの前記圧電素子を駆動する駆動装置とを有する構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、元来、第1の吐出量分布に対して逆の傾向の吐出量分布を有していない吐出ヘッドであっても、前記第2の吐出量分布を保持させることが可能になり、走査方向に隣り合う吐出ヘッドを第2吐出ヘッドとして作用させることができ、スペースの小型化及び製造効率の向上に寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下、本発明の表示装置の製造方法及び液滴吐出装置の実施の形態を、図1ないし図13を参照して説明する。
なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【0015】
まず、液滴吐出装置について説明する。
図1ないし図3に示すように、液滴吐出装置1は、床上に設置した大型の共通架台21と、共通架台21上の全域に広く載置された描画装置22と、描画装置22に添設されたメンテナンス手段23とを備え、メンテナンス手段23により機能液滴吐出ヘッド72(吐出ヘッド;図4乃至図6参照)の機能維持・回復を行うと共に、描画装置22によりワークW上に機能液を吐出する描画処理を行うようにしている。さらに、この液滴吐出装置1には、上位コンピュータ3に接続され液滴吐出装置1の各手段を制御するコントローラ24(制御部132、図8参照)等が組み込まれている。
【0016】
また、液滴吐出装置1に導入されるワークW(図1参照)は、例えば石英ガラスやポリイミド樹脂等で構成された透明基板である。
【0017】
まず、液滴吐出装置1における描画装置22およびこれによる描画処理について説明する。描画装置22は、複数(例えば12個)の機能液滴吐出ヘッド72とこれを搭載したキャリッジ73とから成る複数(例えば7個)のキャリッジユニット31と、共通架台21上に設置され、ワークWを載置するセットテーブル51を有し、ワークWをX軸方向に移動させるX軸テーブル32と、X軸テーブル32を跨ぐようにして配設され、7個のキャリッジユニット31を個々にY軸方向に移動させるY軸テーブル33と、7個のキャリッジユニット31に搭載された機能液滴吐出ヘッド72に機能液をそれぞれ供給する7個の機能液供給ユニット101から成る機能液供給手段34と、ワークWやキャリッジユニット31等を画像認識する画像認識手段35(図8参照)とを備えている。
【0018】
そして、X軸テーブル32によるワークWの移動軌跡と、Y軸テーブル33によるキャリッジユニット31の移動軌跡とが交わる領域が、描画処理を行う描画エリア41となっており、また、Y軸テーブル33によるキャリッジユニット31の移動軌跡上のX軸テーブル32から外側に外れた領域が、メンテナンスエリア(描画待機エリア)42となっており、このメンテナンスエリア42に上記のメンテナンス手段23が設置されている。一方、X軸テーブル32の手前側の領域は、液滴吐出装置1に対するワークWの搬出入を行うワーク搬出入エリア43となっている。
【0019】
X軸テーブル32は、導入されたワークWをセットするセットテーブル51と、セットテーブル51をX軸方向にスライド自在に支持するX軸エアースライダ52と、X軸方向に延在し、セットテーブル51を介してワークWをX軸方向に移動させる左右一対のX軸リニアモータ53,53と、X軸リニアモータ53に並設され、X軸エアースライダ52の移動を案内する一対のX軸ガイドレール54,54と、セットテーブル51の位置を把握するためのX軸リニアスケール(図示省略)とを備えている。そして、一対のX軸リニアモータ53,53を駆動すると、一対のX軸ガイドレール54,54をガイドにしながら、X軸エアースライダ52をX軸方向に移動し、セットテーブル51にセットされたワークWがX軸方向に移動する。
【0020】
セットテーブル51は、ワークWを直接吸着セットする吸着テーブル56と、吸着テーブル56の下部に接続された回転部58、および回転部58の下部に接続されX軸エアースライダ52上に配設された固定部59で構成され、吸着テーブル56を介してワークWのθ位置を微調整(θ補正)するワークθ軸テーブル57とを有している。
【0021】
吸着テーブル56は、平面視略正方形に形成され、その一辺の長さは、最大サイズのワークWの長辺の長さに合わせて設定されており、ワークWを縦置き(ワークWの長辺をX軸方向と平行にする)および横置き(ワークWの長辺をY軸方向と平行にする)のいずれか任意の向きでセット可能になっている。また、いずれのサイズのワークWも、センター合わせでセットされる。
【0022】
ワークθ軸テーブル57の固定部59上には、吸着テーブル56の描画エリア41側(図3の右側)に隣接して、メンテナンス手段23の定期フラッシングボックス116が設置されている。定期フラッシングボックス116は、機能液滴吐出ヘッド72による液滴吐出動作(描画動作)が行われない待機状態のときに、セットテーブル51の移動により機能液滴吐出ヘッド72と対向する位置に配置される。
【0023】
一方、Y軸テーブル33は、Y軸方向に延在する前後一対の支持スタンド66,66上に支持され、描画エリア41およびメンテナンスエリア42間を架け渡すと共に、7個のキャリッジユニット31を、描画エリア41とメンテナンスエリア42との間で個々に移動させるものである。Y軸テーブル33は、7個のキャリッジユニット31をそれぞれ垂設する7個のブリッジプレート61と、7個のブリッジプレート61がY軸方向に整列するよう、これを両持ちで支持する7組のY軸スライドテーブル62と、Y軸方向に延在し、各組のY軸スライドテーブル62を介して各ブリッジプレート61をY軸方向に移動させる前後一対のY軸リニアモータ63,63と、Y軸方向に延在し、7個のブリッジプレート61の移動を案内する前後各2本(計4本)のY軸ガイドレール64と、各キャリッジユニット31の移動位置を検出するY軸リニアスケール(図示省略)とを備えている。
【0024】
そして、一対のY軸リニアモータ63,63を駆動すると、7組のY軸スライドテーブル62をそれぞれ独立して移動させ、7個のキャリッジユニット31を個別にY軸方向へ移動させることができる。これによれば、7個のキャリッジユニット31に対する個々の移動を、単純な構造で且つ精度良く行うことができる。もちろん、7組のY軸スライドテーブル62を同時にY軸方向に移動させることにより、7個のキャリッジユニット31を一体としてY軸方向に移動させることも可能である。
なお、本実施形態では、単一のY軸テーブル33に7個のキャリッジユニット31を並べて搭載したが、複数のY軸テーブル33を設け、7個のキャリッジユニット31をこれらに分割して搭載してもよい。
【0025】
さらに、各組のY軸スライドテーブル62に支持されたブリッジプレート61上には、対応する各キャリッジユニット31に搭載された12個の機能液滴吐出ヘッド72を駆動するヘッド用電装ユニット97が設けられており、7個のヘッド用電装ユニット97は、相互に干渉することがないよう(ノイズ防止)、千鳥状に配置されている。また、前後一対の支持スタンド66,66には、それぞれ前後側面にブラケット67が外向きに固定されており、各ブラケット67上にY軸収容ボックス68が支持されている。2個のY軸収容ボックス68には、7個のヘッド用電装ユニット97の千鳥配置に対応して、7個のY軸ケーブル担持体69(ケーブルベア:登録商標)が、4個と3個に二分されて収容されており、各Y軸ケーブル担持体69は、ヘッド用電装ユニット97に接続するフレキシブルフラットケーブルを各キャリッジユニット31の移動に追従可能に構成されている。
また、7個の機能液供給ユニット101のタンクユニット(図示省略)は、各ヘッド用電装ユニット66に対峙するようにして、千鳥状に配置されている。
【0026】
図1および図4に示すように、7個のキャリッジユニット31は、Y軸テーブル33の7個のブリッジプレート61によりそれぞれ垂設されてY軸方向に並んでおり、各キャリッジユニット31は、12個の機能液滴吐出ヘッド72から成るヘッドユニット(ヘッド群)71と、ヘッドユニット71および機能液供給ユニット101のバルブユニット104(後述する)を搭載するキャリッジ73とから構成されている。なお、7個のキャリッジユニット31を、描画エリア41側からメンテナンスエリア42側に向けて(図4の左側から右側に向けて)順に第1キャリッジユニット31a、第2キャリッジユニット31b、・・・、第7キャリッジユニット31gとする。
【0027】
図3および図4に示すように、各キャリッジ73は、ヘッドユニット71およびバルブユニット104を位置決め固定する平面視略平行四辺形の支持プレート76と、支持プレート76を保持するキャリッジ本体77と、キャリッジ本体77を吊設すると共に、キャリッジ本体77の上部に連結され、キャリッジ本体77を介してヘッドユニット71のθ位置を微調整(θ軸補正)するヘッドθ軸テーブル78と、ヘッドθ軸テーブル78の上部に連結され、ヘッドθ軸テーブル78およびキャリッジ本体77を介してヘッドユニット71のZ位置を微調整(Z軸補正)するヘッドZ軸テーブル79とを有している。なお、図示しないが、各支持プレート76には、画像認識を前提として、各キャリッジユニット31(ヘッドユニット71)をX軸、Y軸およびθ軸方向に位置決め(位置認識)するための基準となる一対の基準ピンが設けられている。
【0028】
支持プレート76は、ステンレス等から成る平面視略平行四辺形の厚板で構成されており、12個の機能液滴吐出ヘッド72を位置決めすると共に、ヘッド保持部材(図示省略)により各機能液滴吐出ヘッド72を裏面側から固定するための12個の装着開口(図示省略)が形成されている。そして、支持プレート76は、キャリッジ本体77に着脱自在に支持され、ヘッドユニット71は、バルブユニット104と共に支持プレート76を介してキャリッジ73に搭載される。
【0029】
図5に示すように、機能液滴吐出ヘッド72は、いわゆる2連のものであり、2連の接続針82を有する機能液導入部81と、機能液導入部81に連なる2連のヘッド基板83と、機能液導入部81の下方(同図では上方)に連なり、内部に機能液で満たされるヘッド内流路が形成されたヘッド本体84とを備えている。接続針82は、後述する圧力調整弁105(図4参照)を介して機能液タンク(図示省略)に接続され、機能液滴吐出ヘッド72のヘッド内流路に機能液を供給する。また、ヘッド本体84は、ピエゾ素子等で構成されたキャビティ91と、2本のノズル列94,94を相互に平行に形成したノズル面93を有するノズルプレート92とを有している。
【0030】
各ノズル列94の長さは、例えば1インチ(略25.4mm)であって、各ノズル列94は180個のノズル95が等ピッチ(略140μm)で並べられて構成されている。
また、ヘッド内流路の構造上、両端部に位置するノズル95からの吐出量が中央部に位置するノズル95からの吐出量に比べて多くなってしまうため、両端部の各10個のノズル95を不吐出ノズルとし、中央部の160個のノズル95を吐出ノズルとして、吐出ノズルのみから機能液を吐出し、不吐出ノズルからは機能液を吐出しないようにしている。
【0031】
次に、機能液滴吐出ヘッド72におけるノズルプレート92及びキャビティ91について説明する。
図6(a)は機能液滴吐出ヘッド72の構造説明図、図6(b)は正面断面図である。なお、図6においては、図5に対して機能液滴吐出ヘッド72が上下逆に図示されている。
【0032】
機能液滴吐出ヘッド72は、例えばピエゾ素子によって液室を圧縮してその圧力波で液体を吐出させるもので、上述したように、複数列に配列された複数のノズル95を有している。この機能液滴吐出ヘッド72の構造の一例を説明すると、機能液滴吐出ヘッド72は、図6(a)に示すように、例えばステンレス製のノズルプレート92と振動板123とを備え、両者を仕切部材(リザーバプレート)124を介して接合したものである。ノズルプレート92と流路形成部としての振動板123との間には、仕切部材124によって複数の空間125と液溜部126とが形成されている。各空間125と液溜部126の内部はインク(液状体)で満たされており、各空間125と液溜部126とは供給口127を介して連通した(接続された)ものとなっている。すなわち、空間125及び供給口127は、液溜部126に満たされたインクをノズル95に導くための流路128を形成している。
また、ノズルプレート92には、空間125からインクを噴射するためのノズル(ノズル開口)95が形成されている。一方、振動板123には、液溜部126にインクを供給するための孔129が形成されている。
【0033】
また、振動板123の空間125に対向する面と反対側の面上には、図6(b)に示すように、圧電素子(ピエゾ素子)120が接合されている。この圧電素子120は、圧電材料を一対の電極130で挟持したものであり、例えば図6(c)に示すように印加電圧Vhを一対の電極130に通電すると圧電材料が収縮するよう構成されたものであり、ノズル95毎に設けられている。そして、このような構成のもとに圧電素子120が接合されている振動板123は、圧電素子120と一体になって同時に外側へ撓曲するようになっており、これによって空間125の容積が増大するようになっている。したがって、空間125内に増大した容積分に相当するインクが、液溜部126から供給口127を介して流入する。また、このような状態から圧電素子120への通電を解除すると、圧電素子120と振動板123はともに元の形状に戻る。したがって、空間125も元の容積に戻ることから、空間125内部のインクの圧力が上昇し、ノズル95から基板に向けてインクの液滴Lが吐出される。
【0034】
すなわち、上述したヘッド基板83には、2連のコネクタ96,96が設けられており、各コネクタ96は、フレキシブルフラットケーブルを介して上記のヘッド用電装ユニット97(ヘッドドライバ141、図8参照)に接続されている。そして、コントローラ24からヘッド用電装ユニット97を介してキャビティ91(電極130)に駆動波形が印加すると、上記振動板123の撓曲によるキャビティ91のポンプ作用により、各ノズル95から機能液滴が吐出される。したがって、キャビティ91に印加する駆動波形の大きさ(印加電圧値Vhの大きさ)や周期を制御することで、液滴吐出量や吐出タイミングがノズル95毎に独立して制御される。
【0035】
本実施形態では、ワークWに対し、7個のキャリッジユニット31のうち少なくとも1つのキャリッジユニット31から成る稼動ユニット群36をX軸方向に相対的に移動させながら、描画エリア41においてその機能液滴吐出ヘッド72からワークW上に機能液を吐出して描画処理を行う構成となっている。
【0036】
なお、機能液滴吐出ヘッド72の液滴吐出方式としては、前記の圧電素子120を用いたピエゾジェットタイプ以外の方式でもよく、例えば、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いた方式を採用してもよい。
【0037】
機能液供給手段34の各機能液供給ユニット101は、機能液を貯留する12個の機能液タンクから成るタンクユニットと、機能液タンクおよび機能液滴吐出ヘッド72間の水頭圧を調整する12個の圧力調整弁105から成るバルブユニット104と、12個の機能液タンクと12個の圧力調整弁105とをそれぞれ接続する12本のタンク側給液チューブ(図示省略)と、12個の圧力調整弁105および12個の機能液滴吐出ヘッド72(の各2連の接続針82)をそれぞれ分岐継手(図示省略)を介して接続する24本のヘッド側給液チューブ(図示省略)とを有している。
【0038】
画像認識手段35は、ワーク搬出入エリア43の前後両側に臨むように配設され、ワークWの両長辺部分にそれぞれ形成された2つのワークアライメントマーク(図示省略)をそれぞれ画像認識する2台のワーク認識カメラ106(図8参照)と、X軸テーブル32のX軸エアースライダ52に連結され、各キャリッジ73(支持プレート76)の2つの基準ピンを画像認識するヘッド認識カメラ107(図8参照)と、上記のY軸テーブル33に添設されたカメラ移動機構(図示省略)によりY軸方向に移動可能にそれぞれ搭載され、ワークW等に吐出された機能液滴(ドット)を上方から撮像して画像認識する2台のドット認識カメラ108(図8参照)とを有している。これらの各種カメラの画像認識結果に基づいて、上述したワークWやヘッドユニット71の位置補正が行われる。
【0039】
ここで、図1ないし図3を参照して、描画装置22によるワークWへの吐出動作、すなわち描画動作について簡単に説明する。まず、機能液を吐出する前の準備として、上記のワーク搬出入装置2により吸着テーブル56にワークWがセットされ、そのワークWの位置補正が、ワークθ軸テーブル57によるθ軸方向の位置補正と、ワークWのX軸方向およびY軸方向の位置データ補正とにより行われる。相前後して、描画エリア41に移動する稼動ユニット群36と、メンテナンスエリア42に移動する描画待機ユニット群37との仕分けが行われる(詳細は後述する)。また、描画エリア41に移動した稼動ユニット群36の各ヘッドユニット71の位置補正が、ヘッドθ軸テーブル78によるθ軸方向の位置補正およびY軸テーブル33によるY軸方向の位置補正と、ヘッドユニット71のX軸方向の位置データ補正とにより行われる。
【0040】
ワークWやヘッドユニット71の位置補正が行われた後、描画装置22は、コントローラ24(制御部132)による制御を受けながら、ワークWをX軸テーブル32によりX軸方向に往動させると共に、これに同期して稼動ユニット群36の機能液滴吐出ヘッド72を選択的に駆動させて、ワークWに対する機能液の吐出が行われる。続いて、ワークWを復動させながら、再度ワークWに対する機能液の吐出が行われる。このようにワークWのX軸方向への往復移動と機能液滴吐出ヘッド72の駆動とを複数回繰り返すことで、ワークWに対する描画が行われる。すなわち、描画エリア41に臨むワークWに対し、稼動ユニット群36をX軸方向に相対的に移動させながら、稼動ユニット群36の機能液滴吐出ヘッド72からワークW上に機能液を吐出して描画処理が行われる。
【0041】
なお、この描画処理において、ワークWの往動時のみ機能液の吐出が行われる構成としてもよい。また、ワークWを固定とし、稼動ユニット群36をX軸方向に移動させる構成であってもよい。さらに、本実施形態では、上述したように、ワークWの描画対象幅と稼動ユニット群36の部分描画ライン群の長さとが対応しているが、ワークWの描画対象幅が稼動ユニット群36の部分描画ライン群の長さよりも長い構成であってもよく、この場合には、ワークWに対し稼動ユニット群36を往復動させながら機能液滴吐出ヘッド72を駆動させて吐出走査(主走査)を行った後、Y軸テーブル33により稼動ユニット群36を部分描画ライン群の長さ分Y軸方向に移動させ(副走査)、再度ワークWに対する主走査が行われる。そして、この主走査および副走査を数回繰り返してワークWの端から端まで液滴吐出が行われる。
【0042】
次に、図2および図7を参照して、液滴吐出装置1におけるメンテナンス手段23およびこれによる機能液滴吐出ヘッド72の機能維持・回復処理について説明する。メンテナンス手段23は、機能液滴吐出ヘッド72を、吐出機能を維持した状態で保管すると共に、吐出機能を維持・回復するものである。メンテナンス手段23は、機能液滴吐出ヘッド72を吸引して、機能液滴吐出ヘッド72から機能液を強制的に排出させる吸引ユニット111と、機能液が付着して汚れた機能液滴吐出ヘッド72のノズル面93を払拭するワイピングユニット113と、吸引ユニット111の7個の分割吸引ユニット112(後述する)およびワイピングユニット113をそれぞれ個別に昇降可能に支持する8個のユニット昇降機構115から構成されるユニット昇降手段114とを有しており、これらは、アングル架台118上に支持されてメンテナンスエリア42に配設されている。さらに、メンテナンス手段23は、上記のワークθ軸テーブル57上に配設された定期フラッシングボックス116と、セットテーブル51の前後両側に配設された一対の吐出前フラッシングボックス(図示省略)とを有している。
【0043】
吸引ユニット111は、7個のキャリッジユニット31に対応して、Y軸方向に配列された7個の分割吸引ユニット112を有している。各分割吸引ユニット112は、キャリッジユニット31に対して下側から臨み、12個の機能液滴吐出ヘッド72のノズル面93にそれぞれ気密に封止させる12個のキャップ121と、12個のキャップ121を昇降自在に支持するキャップ支持部材122と、封止させたキャップ121を介して機能液滴吐出ヘッド72に吸引力を作用させるエゼクタ(図示省略)とを備えている。
【0044】
12個のキャップ121は、各キャリッジ73に搭載された12個の機能液滴吐出ヘッド72の並びに対応させて、キャップ支持部材122に配設したものである。そのため、吸引ユニット111全体では、7個のキャリッジユニット31の全機能液滴吐出ヘッド72の配置パターンに倣って、12×7個のキャップ121が配置されており、全機能液滴吐出ヘッド72にそれぞれ対応するキャップ121を一度に封止させることが可能である。さらに、キャップ121をノズル面93に封止させた状態でエゼクタを駆動することにより、ノズル95から機能液を吸引することで、機能液滴吐出ヘッド72内で増粘した機能液を除去することができる。
【0045】
したがって、吸引ユニット111は、各キャップ121により機能液滴吐出ヘッド72を気密に封止することで、複雑な機構を用いることなく、機能液滴吐出ヘッド72のノズル95の機能液が乾燥することを防止して、機能液滴吐出ヘッド72を機能維持状態に保管すると共に、各キャップ121により気密状態として機能液滴吐出ヘッド72のノズル95から吸引することで、増粘した機能液を排出することができる。
【0046】
ワイピングユニット113は、メンテナンスエリア42の描画エリア41側、すなわち描画エリア41と吸引ユニット111との間に配置されており、機能液滴吐出ヘッド72の吸引等により、機能液が付着して汚れたノズル面93を、洗浄液を含浸させたワイピングシート123を用いて拭き取るものである。このような配置により、ワイピングユニット113は、吸引ユニット111による吸引を終えて、描画エリア41へ個々に移動するキャリッジユニット31に順次臨むことができ、その機能液滴吐出ヘッド72にワイピング処理を行うことができるようになっている。そして、上記の吸引処理と、吸引処理によりノズル面93に付着した機能液を拭き取るワイピングとにより、ノズル詰まりの生じた機能液滴吐出ヘッド72の吐出機能を回復させることができる。
【0047】
図3に示すように、定期フラッシングボックス116は、ワークWに対する描画を一時的に停止するときに行うフラッシングを受けるためのものであり、上記のワークθ軸テーブル57上に設けられ、ワークWの交換のためにセットテーブル51がワーク搬出入エリア43に臨むとき、定期フラッシングボックス116が描画エリア41に臨み、機能液滴吐出ヘッド72からのフラッシングを受けるようになっている。
【0048】
図示しないが、一対の吐出前フラッシングボックスは、ワークWに機能液を吐出させる直前に行う吐出前フラッシングを受けるためのものであり、セットテーブル51をX軸方向に挟むように配設されている。これにより、ワークWの往復動に伴う機能液滴吐出ヘッド72の吐出駆動の直前に行われるフラッシングを受けることができる。
定期フラッシングボックス116および一対の吐出前フラッシングボックスは、それぞれ平面視長方形の箱状に形成されており、その底面には、機能液を吸収させる吸収材(図示省略)が敷設されている。また、各フラッシングボックスの長辺(Y軸方向)は、上記の最大幅描画ラインLmの長さに対応して形成されているため、稼動ユニット群36が全キャリッジユニット31により構成されている場合にも、その機能液滴吐出ヘッド72からのフラッシングを受け得るようになっている。
【0049】
次に、図8を参照して、液滴吐出装置1全体の制御系について簡単に説明する。液滴吐出装置1の制御系は、基本的に、上位コンピュータ3と、機能液滴吐出ヘッド72、X軸テーブル32、Y軸テーブル33、メンテナンス手段23等を駆動する各種ドライバを有する駆動部131と、駆動部131を含め液滴吐出装置1全体を統括制御する制御部(駆動制御装置)132(コントローラ24)とを備えている。
【0050】
上位コンピュータ3は、コントローラ24に接続されたコンピュータ本体16に、キーボード17や、キーボード17による入力結果等を画像表示するディスプレイ18等が接続されて構成されている。
駆動部131は、機能液滴吐出ヘッド72を吐出駆動制御するヘッドドライバ141と、X軸テーブル32およびY軸テーブル33の各モータをそれぞれ駆動制御する移動用ドライバ142と、メンテナンス手段23の吸引ユニット111、ワイピングユニット113およびユニット昇降機構115を駆動制御するメンテナンス用ドライバ143とを備えている。
【0051】
制御部132は、CPU151と、ROM152と、RAM153と、P−CON154とを備え、これらは互いにバス155を介して接続されている。ROM152は、CPU151で処理する制御プログラム等を記憶する制御プログラム領域と、描画動作や画像認識を行うための制御データ等を記憶する制御データ領域とを有している。
【0052】
RAM153は、各種レジスタ群のほか、ワークWに機能液の吐出を行うための描画データを記憶する描画データ記憶部、ワークWおよび機能液滴吐出ヘッド72の位置データを記憶する位置データ記憶部、オペレータによってキーボード17から入力された各種設定(後述する稼動ユニット群36と描画待機ユニット群37との設定等)を記憶する設定記憶部等の各種記憶部を有し、制御処理のための各種作業領域として使用される。
【0053】
P−CON154には、駆動部131の各種ドライバのほか、画像認識手段35の各種カメラが接続されており、CPU151の機能を補うと共に、周辺回路とのインタフェース信号を取り扱うための論理回路が構成されて組み込まれている。このため、P−CON154は、上位コンピュータ3からの各種指令等をそのままあるいは加工してバス155に取り込むと共に、CPU151と連動して、CPU151等からバス155に出力されたデータや制御信号を、そのままあるいは加工して駆動部131に出力する。
【0054】
そして、CPU151は、ROM152内の制御プログラムに従って、P−CON154を介して各種検出信号、各種指令、各種データ等を入力し、RAM153内の各種データ等を処理した後、P−CON154を介して駆動部131等に各種の制御信号を出力することにより、液滴吐出装置1全体を制御している。例えば、CPU151は、機能液滴吐出ヘッド72、X軸テーブル32およびY軸テーブル33を制御して、所定の液滴吐出条件および所定の移動条件でワークWに描画を行う。
【0055】
続いて、上記の液滴吐出装置1を用いて、表示装置であるカラーフィルターを製造する手順について説明する。
図9は、基板Sにおけるカラーフィルタ領域151の説明図である。上記液滴吐出装置1を用いたカラーフィルタの製造方法は、生産性を高める観点から長方形状の基板S上に、複数個のカラーフィルタ領域151をマトリクス状に形成する際に適用することができる。これらのカラーフィルタ領域151は、後で基板Sを切断することにより、液晶表示装置に適合する個々のカラーフィルタとして用いることができる。なお、各カラーフィルタ領域151においては、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)のセル(画素部)6が複数配列されている。
【0056】
各画素部6においては、Rのインク、Gのインク、およびBのインクをそれぞれ所定のパターン、本実施形態では従来公知のストライプ型で形成して配置する。なお、この形成パターンとしては、ストライプ型のほかに、モザイク型やデルタ型あるいはスクウェア型等としてもよい。
【0057】
図10は、複数のセル6の中、特定のセル6に対してインクを吐出するノズルと、当該ノズルの吐出量との関係(吐出量分布の一部)を示す図である。
この図における吐出量分布(第1の吐出量分布)BP1は、例えば図4に示す第1キャリッジユニット31aに搭載された吐出ヘッド72(便宜上、72aと称する)の吐出分布を示すものであり、吐出量分布(第2の吐出量分布)BP2は、吐出ヘッド72aに対して基板Sへの走査方向(X軸方向)で隣り合うヘッドの中、吐出ヘッド72aの吐出量分布BP1に対して逆の傾向の吐出量分布のノズルを有する吐出ヘッド72(便宜上、72bと称する)の吐出分布を示すものである。
なお、図10においては、理解を容易にするために、複数のノズルの中、一部のノズルについてのみ図示している。
【0058】
図11は、カラーフィルターの製造方法の説明図である。図11においては、図10で示したセルの中、ノズル番号2〜4のノズルによりインク滴がそれぞれ吐出されるセル2〜4についてのみ、符合C2〜C4として図示しており、以下では、セルC2〜C4についてのみ説明する。
【0059】
このようなカラーフィルター領域151を形成するには、まず、図11(a)に示すように、透明の基板Sの一方の面に対し、ブラックマトリクス152を形成する。このブラックマトリクス152を形成する際には、光透過性のない樹脂(好ましくは黒色樹脂)を、スピンコート等の方法で所定の厚さ(例えば2μm程度)に塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングする。このブラックマトリクス152の格子で囲まれる最小の表示要素、すなわちフィルタエレメント(凹部)153については、例えばX軸方向の幅を30μm、Y軸方向の長さを100μm程度とする。このブラックマトリクスは充分な高さを有しており、インク吐出時の隔壁として機能する。
【0060】
次に、上述した液滴吐出装置1における液滴吐出ヘッドから、図11(b)に示すようにインク受容層となる樹脂組成物を含有するインク滴154(液状体)を吐出し、これを基板S上に着弾させる。吐出するインク滴154の量については、加熱工程におけるインクの体積減少を考慮した十分な量とする。次いで、インク滴の焼成を行い、図11(c)に示すようなインク受容層160とする。
【0061】
次に、第1吐出工程において、液滴吐出ヘッド72aから、図11(d)に示すように、所定量のRのインク滴154R(液状体)を吐出し、これを基板S上に着弾させる。吐出するインク滴154Rの量については、加熱工程におけるインクの体積減少を考慮した十分な量とする。
【0062】
このとき、図10で示したように、各ノズルからの吐出量は同一ではなく、ばらつき(分布)が生じているため、図11(d)に示すように、セルC2〜C4に塗布されたインク量には差が生じている。
【0063】
続く第2吐出工程では、液滴吐出ヘッド72bからセルC2〜C4に対してインク滴を吐出する。このとき、液滴吐出ヘッド72bにおけるノズルからは、液滴吐出ヘッド72aのノズルから吐出されるインク滴の吐出量分布BP1とは逆傾向の吐出量分布BP2でインク滴が吐出されるため、第1吐出工程と第2吐出工程とで吐出されたインク滴は互いの吐出量分布が相殺されることになり、図11(e)に示すように、セルC2〜C4におけるインク量が均一化された状態となる。図10に示す吐出量分布BP3は、上記液滴吐出ヘッド72a、72bによるインク滴の走査吐出を3回行った後の分布である。
【0064】
次いで、インクの仮焼成を行い、図11(f)に示すようなセルC2〜C4間で塗布量が略同一のR着色層134Rとする。以上の工程を、G着色層形成装置、B着色層形成装置においても繰り返し、G着色層、B着色層を順次形成する。R着色層、G着色層、B着色層を全て形成した後、これら着色層を一括して焼成する。
【0065】
次いで、基板Sを平坦化し、かつ着色層134Rを保護するため、図11(g)に示すように各着色層やブラックマトリクス152を覆うオーバーコート膜(保護膜)156を形成する。このオーバーコート膜156の形成にあたっては、スピンコート法、ロールコート法、リッピング法等の方法を採用することもできるが、着色層134Rの場合と同様に液滴吐出装置1を用いることもできる。
このようにして、カラーフィルターを製造することができる。
【0066】
以上説明したように、本実施形態では、第1吐出工程で用いたノズルの吐出量分布BP1とは逆傾向の吐出量分布BP2のノズルを有する吐出ヘッド72bを選択して用いるため、吐出量分布が互いに相殺され、セル間のインク塗布量のばらつきを大幅に低減することが可能になる。そのため、本実施形態では、セルへの吐出量のばらつきに起因する筋状の濃淡むらの発生を目立たなくして、高品質のカラーフィルターを製造することが可能になる。
特に、本実施形態では、走査方向に沿って配置された吐出ヘッド72a、72bを用いてインク滴を吐出するため、基板Sに対して吐出ヘッド72を非走査方向(非相対移動方向)に移動(フィード)させる必要がなく、製造効率の向上にも寄与できる。
【0067】
[液晶装置]
次に、上記カラーフィルターを備えた液晶装置(電気光学装置)の一実施形態を示す。図12はパッシブマトリクス型の液晶装置の側面断面図であり、図12中の符号130は液晶装置である。この液晶装置130は透過型のもので、一対のガラス基板131、132の間にSTN(Super Twisted Nematic)液晶等からなる液晶層133が挟持されてなるものである。
【0068】
一方のガラス基板131には、その内面に上記カラーフィルタ155が形成されている。カラーフィルタ155は、R、G、Bの各色からなる着色層134R、134G、134Bが規則的に配列されて構成されたものである。なお、これらの色素層134R(134G、134B)間には、ブラックマトリクス152が形成されている。そして、これらカラーフィルタ155およびブラックマトリクス152の上には、カラーフィルタ155やブラックマトリクス152によって形成される段差をなくしてこれを平坦化するため、オーバーコート膜(保護膜)156が形成されている。オーバーコート膜156の上には複数の電極137がストライプ状に形成され、さらにその上には配向膜138が形成されている。
【0069】
他方のガラス基板132には、その内面に、カラーフィルタ155側の電極137と直交するようにして、複数の電極139がストライプ状に形成されており、これら電極139上には、配向膜140が形成されている。なお、前記カラーフィルタ155の各着色層134R、134G、134Bは、それぞれ各ガラス基板132上の電極139、137の交差する位置に配置されている。また、電極137、139は、ITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電材料によって形成されている。さらに、ガラス基板132とカラーフィルタ155の外面側にはそれぞれ偏光板(図示せず)が設けられ、ガラス基板131、132間にはこれら基板131、132間の間隔(セルギャップ)を一定に保持するためスペーサ141が設けられている。さらに、これらガラス基板131、132間には液晶133を封入するためのシール材142が設けられている。
【0070】
本実施形態の液晶装置130では、上記液滴吐出装置1を用いて製造されるカラーフィルター155を適用しているため、安価で品質の良いカラー液晶表示装置を実現することができる。
【0071】
[電子機器]
次に、上記液晶装置からなる表示手段を備えた電子機器の具体例について説明する。
図13は、液晶テレビジョンの一例を示した斜視図である。図13において、符号500は液晶テレビジョン本体を示し、符号501は上記実施形態の液晶装置を備えた液晶表示部を示している。このように、図13に示す電子機器は、上記実施形態の液晶装置を備えたものであるから、安価で表示品位に優れたカラー液晶表示を有する電子機器を実現することができる。
【0072】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【0073】
例えば、上記実施形態では、第1吐出工程と第2吐出工程で用いる吐出ヘッドが走査方向に沿って配置される構成としたが、これに限定されるものではなく、例えば走査方向からずれた位置に配置された吐出ヘッドを第2吐出工程で用いてもよい。この場合、第2吐出工程では、吐出ヘッドをフィードすることにより、第1吐出工程でインク滴を吐出したセルに対してインク滴を吐出することができる。
【0074】
また、上記実施形態では、第1の吐出量分布BP1と、第2の吐出量分布BP2とがほぼ逆の分布である構成としたが、逆の傾向であれば、両分布を併せたときに必ずしも吐出量がセル間で同一になる必要はなく、各吐出量分布における最大吐出量と最小吐出量との差よりも、第1の吐出量分布BP1と第2の吐出量分布BP2とを併せたときの最大吐出量と最小吐出量との差が小さければ、一方の吐出量分布でインク滴を吐出した場合よりも、吐出量のばらつきを小さくして表示品質の低下を抑制することが可能になる。
【0075】
また、上記実施形態では、各セルに対して一つのノズルからインク滴を吐出する構成としたが、複数のノズルからの液滴を一つのセルに吐出する場合には、これら複数のノズルをノズル群として設定し、ノズル群毎の吐出量分布を計測しておき、第2吐出工程では、
第1吐出工程で用いたノズル群の吐出量分布とは逆傾向のノズル群を用いてインク滴を吐出する構成としてもよい。
【0076】
また、複数のノズルが元来有している吐出量分布以外にも、第1吐出工程で用いたノズル群の吐出量分布に応じて、逆傾向となる第2の吐出量分布となるように駆動波形を設定して、第2吐出工程で用いる吐出ヘッドの圧電素子を駆動する構成としてもよい。この場合第1吐出工程で用いたノズル群の吐出量分布に対して、比較的逆傾向となる吐出量分布を有する吐出ヘッド(ノズル)を選択し、この吐出量分布のみでは第1吐出工程で用いたノズル群の吐出量分布を相殺しきれない量を、上記駆動波形の調整で補正する構成としてもよい。これにより、元来の吐出量分布のみで対応する場合と比較してより高精度の吐出量制御が可能となり、吐出量のさらなる均一化及び表示品質の向上を実現できる。
【0077】
また、上記実施形態では、表示装置として液晶表示装置を例示したが、これに限定されるものではなく、他の表示装置、例えば有機ELパネル等、画素部に塗布する機能性液体の量が表示品質に影響を及ぼす表示装置に広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0078】
【図1】液滴吐出装置の外観斜視図である。
【図2】液滴吐出装置の平面図である。
【図3】液滴吐出装置の側面図である。
【図4】複数のキャリッジユニットの説明図である。
【図5】機能液滴吐出ヘッドの外観斜視図である。
【図6】液滴吐出ヘッドの説明図である。
【図7】メンテナンス手段の外観斜視図である。
【図8】液滴吐出装置の制御系について説明したブロック図である。
【図9】基板におけるカラーフィルタ領域の説明図である。
【図10】ノズルの吐出量分布を示す図である。
【図11】カラーフィルタの製造方法の説明図である。
【図12】パッシブマトリクス型の液晶装置の側面断面図である。
【図13】液晶テレビジョンの一例を示した斜視図である。
【符号の説明】
【0079】
1…液滴吐出装置、 2…乾燥・焼成装置、 6…画素部(セル)、 72、72a、72b…機能液滴吐出ヘッド(吐出ヘッド)、 151…CPU(設定装置)、 153…フィルタエレメント(凹部)、 200…レーザ照射装置(第2乾燥装置)、 BP1…吐出量分布(第1の吐出量分布)、 BP2…吐出量分布(第2の吐出量分布)、 S…基板、 W…ワーク(基板)
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の凹部が配列された基板を有し、前記凹部に機能性液体が塗布されて画素部が形成される表示装置の製造方法であって、
第1の吐出量分布を有する複数のノズルが形成された吐出ヘッドを用いて前記ノズルから前記機能性液体の液滴を前記凹部に吐出する第1吐出工程と、
前記第1の吐出量分布に対して逆の傾向の第2の吐出量分布を有する複数のノズルが形成された第2吐出ヘッドを用いて前記ノズルから前記機能性液体の液滴を前記凹部に吐出する第2吐出工程とを有することを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項2】
請求項1記載の表示装置の製造方法において、
前記第1の吐出量分布及び前記第2の吐出量分布は、各吐出量分布における最大吐出量と最小吐出量との差よりも、前記第1の吐出量分布と前記第2の吐出量分布とを併せたときの最大吐出量と最小吐出量との差が小さいことを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項3】
請求項1または2記載の表示装置の製造方法において、
前記吐出ヘッドと前記第2吐出ヘッドとは、前記機能性液体の液滴を吐出する際の前記基板に対する走査方向に沿って配置されることを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項4】
請求項1から3のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法において、
前記吐出ヘッド及び前記第2吐出ヘッドに、所定の駆動波形に応じた量で前記ノズルから前記液滴を吐出させる圧電素子をそれぞれ設け、
前記第2吐出ヘッドの前記圧電素子に、前記第2の吐出量分布に対応した駆動波形を設定することを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項5】
機能性液体の液滴を吐出する複数のノズルが形成された吐出ヘッドを有する液滴吐出装置であって、
前記吐出ヘッドにおけるノズルの第1の吐出量分布に対して、逆の傾向の第2の吐出量分布を有するノズルが形成された第2吐出ヘッドを備えることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項6】
請求項5記載の液滴吐出装置であって、
前記第1の吐出量分布及び前記第2の吐出量分布は、各吐出量分布における最大吐出量と最小吐出量との差よりも、前記第1の吐出量分布と前記第2の吐出量分布とを併せたときの最大吐出量と最小吐出量との差が小さいことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項7】
請求項5または6記載の液滴吐出装置において、
前記吐出ヘッドと前記第2吐出ヘッドとは、走査方向に沿って前記機能性液体の液滴を吐出する際の前記走査方向に沿って配置されることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項8】
請求項5から7のいずれか一項に記載の液滴吐出装置において、
前記吐出ヘッド及び前記第2吐出ヘッドにそれぞれ設けられ、所定の駆動波形に応じた量で前記ノズルから前記液滴を吐出させる圧電素子と、
前記第2の吐出量分布に対応した駆動波形で前記第2吐出ヘッドの前記圧電素子を駆動する駆動装置とを有することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項1】
複数の凹部が配列された基板を有し、前記凹部に機能性液体が塗布されて画素部が形成される表示装置の製造方法であって、
第1の吐出量分布を有する複数のノズルが形成された吐出ヘッドを用いて前記ノズルから前記機能性液体の液滴を前記凹部に吐出する第1吐出工程と、
前記第1の吐出量分布に対して逆の傾向の第2の吐出量分布を有する複数のノズルが形成された第2吐出ヘッドを用いて前記ノズルから前記機能性液体の液滴を前記凹部に吐出する第2吐出工程とを有することを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項2】
請求項1記載の表示装置の製造方法において、
前記第1の吐出量分布及び前記第2の吐出量分布は、各吐出量分布における最大吐出量と最小吐出量との差よりも、前記第1の吐出量分布と前記第2の吐出量分布とを併せたときの最大吐出量と最小吐出量との差が小さいことを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項3】
請求項1または2記載の表示装置の製造方法において、
前記吐出ヘッドと前記第2吐出ヘッドとは、前記機能性液体の液滴を吐出する際の前記基板に対する走査方向に沿って配置されることを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項4】
請求項1から3のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法において、
前記吐出ヘッド及び前記第2吐出ヘッドに、所定の駆動波形に応じた量で前記ノズルから前記液滴を吐出させる圧電素子をそれぞれ設け、
前記第2吐出ヘッドの前記圧電素子に、前記第2の吐出量分布に対応した駆動波形を設定することを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項5】
機能性液体の液滴を吐出する複数のノズルが形成された吐出ヘッドを有する液滴吐出装置であって、
前記吐出ヘッドにおけるノズルの第1の吐出量分布に対して、逆の傾向の第2の吐出量分布を有するノズルが形成された第2吐出ヘッドを備えることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項6】
請求項5記載の液滴吐出装置であって、
前記第1の吐出量分布及び前記第2の吐出量分布は、各吐出量分布における最大吐出量と最小吐出量との差よりも、前記第1の吐出量分布と前記第2の吐出量分布とを併せたときの最大吐出量と最小吐出量との差が小さいことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項7】
請求項5または6記載の液滴吐出装置において、
前記吐出ヘッドと前記第2吐出ヘッドとは、走査方向に沿って前記機能性液体の液滴を吐出する際の前記走査方向に沿って配置されることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項8】
請求項5から7のいずれか一項に記載の液滴吐出装置において、
前記吐出ヘッド及び前記第2吐出ヘッドにそれぞれ設けられ、所定の駆動波形に応じた量で前記ノズルから前記液滴を吐出させる圧電素子と、
前記第2の吐出量分布に対応した駆動波形で前記第2吐出ヘッドの前記圧電素子を駆動する駆動装置とを有することを特徴とする液滴吐出装置。
【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2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2010−152050(P2010−152050A)
【公開日】平成22年7月8日(2010.7.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−329376(P2008−329376)
【出願日】平成20年12月25日(2008.12.25)
【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22年7月8日(2010.7.8)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年12月25日(2008.12.25)
【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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