JP4407225B2

JP4407225B2 - 描画方法

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Publication number: JP4407225B2
Application number: JP2003348423A
Authority: JP
Inventors: 剛加藤; 満栗林
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-10-07
Filing date: 2003-10-07
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2023-10-07
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Description

本発明は、材料液を液滴の状態で吐出するインクジェットによる描画方法、描画装置および表示装置に関する。

従来、インクジェット方式のような描画装置によって、吐出の対象物である基板上の画素領域にカラーフィルタ用のフィルタ材料などを形成する方法として、カラーフィルタを構成するそれぞれの色の画素領域に特許文献１に示すパターン形成のように、液滴（カラーフィルタ材料）を一列に連続して配置する方法がある。
特開平１０−２６０３０７（第３図）

しかし、従来の方法では、画素領域の周辺部、特に隅部へ液滴が十分に充満しないという問題が生じていた。また、画素領域と各画素領域を仕切る境界層部上にも液滴を連続吐出しており、各画素領域での液滴配置パターンが異なっていた。つまり、各画素領域の色調が均一でなくムラが生じていた。

そこで、本発明は、上記課題を鑑みてなされており、画素領域の隅部まで液滴が充満し、各画素領域の色調に差のない液滴配置が可能な描画方法、描画装置および表示装置を提供することを目的とする。

本発明の描画方法は、基板上の境界層によって仕切られた複数の画素領域内へ、描画装置の複数のノズルから液滴を吐出して複数の着弾滴を形成する工程を備えた描画方法であって、前記複数の着弾滴を形成する工程は、規定の着弾滴の周囲の前記画素領域の隅部近傍へさらに複数の着弾滴を形成する工程を含むことを特徴とする。

この描画方法によれば、画素領域において着弾滴が広がりにくい部分に対して、さらに着弾滴を追加形成することにより、着弾滴を確実に画素領域全体に広げられる。これにより、各画素領域がムラの無い均一な着弾滴で満たされる。

この場合、複数の着弾滴を形成する工程は、規定の着弾滴を画素領域の隅部近傍へ形成する工程を含むことが好ましい。

この構成によれば、広がりにくい着弾滴を画素領域の隅部の着弾滴と規定することにより、追加する着弾滴の配置が明確となる。

この場合、複数の画素領域は、複数のノズルの列と平行に配置され、複数の着弾滴を形成する工程は、複数のノズルから液滴を吐出して複数の画素領域へほぼ同時に着弾滴を形成する工程を含むことが好ましい。

これらの構成によれば、ノズルと各画素領域とが同じような位置関係で連続しており、複数の画素領域へほぼ同時に着弾滴を形成できる。

本発明の描画装置は、基板上の境界層によって仕切られた複数の画素領域内へ、複数のノズルから液滴を吐出して複数の着弾滴を形成する描画装置であって、規定の着弾滴の周囲の前記画素領域の隅部近傍へさらに複数の着弾滴を形成することを特徴とする。

この描画装置によれば、規定の着弾滴の周囲に着弾滴を追加形成でき、多様な形状の画素領域に対して柔軟に着弾滴を配置することが可能である。

この場合、複数のノズルは、複数の画素領域と平行に配置されており、複数の画素領域に対して同時に着弾滴を形成することが好ましい。

この構成によれば、ノズルと画素領域とは平行に延在しており、従って複数のノズルから複数の画素領域へ同時に着弾滴を形成でき、効率の良い着弾滴配置ができる。

本発明の表示装置は、前記の描画方法あるいは描画装置によって、画素領域にフィルタ材料または蛍光材料が設けられたことを特徴とする。

上述の描画方法または描画装置を用いて、画素領域にフィルタ材料の着弾滴または蛍光材料の着弾滴を形成するので、表示装置の画素領域に効率良くフィルタ材料または蛍光材料が設けられる。さらに、画素領域ごとの着弾滴配置のばらつきも無く、良好な表示が提供できる表示装置が得られる。

以下に、添付図面を参照して本発明の描画方法を説明する。この描画方法は、公知のカラーフィルタなどの画素領域へ、赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）のフィルタ材料を、後述する描画装置のノズルから液滴として吐出する方法である。ここではカラーフィルタの画素領域を例として説明を行う。図８（ｂ）に示すように、カラーフィルタ１１０は、透明なフィルタ基板１１１と、フィルタ基板１１１の一方の面に格子状に形成されている境界層１１２と、境界層１１２によって仕切られフィルタ材料が塗布されている画素領域１０５Ｒ、１０５Ｇ、１０５Ｂと、境界層１１２とフィルタ材料を覆うオーバーコート層１１４と、を備えている。

画素領域１０５は、一例として図８（ａ）に示すように、平面形状が矩形であるように境界層１１２によって仕切られている。また、各画素領域１０５の長辺方向がＹ軸方向と平行である。そして、複数の赤（Ｒ）の画素領域１０５Ｒが列をなしてＹ軸方向へ延在し、複数の緑（Ｇ）の画素領域１０５Ｇの列が、赤（Ｒ）の画素領域１０５Ｒの列と隣り合ってＹ軸方向へ延在している。同様に緑（Ｇ）の画素領域１０５Ｇの列の隣に青（Ｂ）の画素領域１０５Ｂの列が延在し、赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）の順で繰り返し、画素領域１０５の列が形成されている。

本発明の描画方法により、カラーフィルタ１１０の画素領域１０５へ、フィルタ材料を描画装置のノズルから液滴として吐出して塗布する方法について述べる。カラーフィルタ１１０において、図１に示すように、フィルタ基板１１１上に赤（Ｒ）のフィルタ材料が塗布される画素領域１０５Ｒの列が配置されている。描画装置においては、吐出ヘッド６８に、Ｙ軸方向と平行な２列のノズル列７８、７９として、ノズル７７が配置されている。ノズル列７８とノズル列７９のノズル７７とは、互いにＹ軸方向へずれて配置されており、吐出ヘッド６８のＹ軸方向のノズルピッチはＰである。このノズル７７がピッチＰでＹ軸方向に連続して延在するように、複数の吐出ヘッド６８がＹ軸方向へ配置されている。

この構成によって、画素領域１０５Ｒが吐出ヘッド６８の直下に位置するように、画素領域１０５Ｒと吐出ヘッド６８とのどちらかが相対移動し、ノズル列７８、７９のノズル７７から赤のフィルタ材料の液滴４０が、画素領域１０５Ｒへ吐出されて、画素領域１０５Ｒへ着弾後、液滴４０の体積に応じた着弾滴１となる。例えば、ノズル列７８のノズルｎ２から吐出された液滴４０は、画素領域１０５Ｒへ着弾して着弾滴ｃ２となる。同様にノズル列７９のノズルｎ３吐出された液滴４０は、画素領域１０５Ｒへ着弾して着弾滴ｃ３となる。このように複数の着弾滴１によって、画素領域１０５Ｒに赤のフィルタ材料が塗布される。

この着弾滴１の外周径の大きさは、ノズル７７から吐出される液滴４０体積および表面張力と、液滴４０とフィルタ基板１１１との面接触角とによって決まる。従って、着弾滴１の外周径は、液滴４０の体積を変えることで種々設定することができ、多様な大きさの画素領域１０５に最適な着弾滴１を配置することができる。液滴４０の体積は、０ｐｌ〜４２ｐｌの間で可変である。フィルタ基板１１１がガラス材の場合、フィルタ材料とガラスとの面接触角は１５度であって、液滴４０の体積が６ｐｌ（ピコリットル）とすると、着弾滴１の外周径は６０μｍになる。液滴４０の体積が２６ｐｌとすると、着弾滴１の外周径は１００μｍとなる。

ここで、フィルタ材料の塗布の一例について簡単に説明する。まず、画素領域１０５Ｒの短辺方向のほぼ中央位置に着弾滴ｃ１、ｃ２、ｃ３の順で、例えばｃ７まで７つの着弾滴１を長辺方向に沿って一列に配置する方法がある。各着弾滴１は、互いに混ざり合って単独での拡散範囲より多く広がって、画素領域１０５Ｒを充満させる設定である。しかし、矩形の画素領域１０５Ｒの４つの隅部には、隅部に近い着弾滴ｃ１およびｃ７だけでは十分にフィルタ材料が充満しにくい。充満不良の画素領域１０５Ｒは、赤のフィルタ材料が塗布されない部分が残り、部分的に赤の表示のない不鮮明な領域となる。また、他の画素領域１０５Ｒとの赤色のバランスも揃わないものとなる。緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画素領域１０５Ｇ、１０５Ｂについても同様の現象が生ずる。

本実施例では、フィルタ材料が充満しにくい画素領域１０５Ｒの隅部に、複数の着弾滴１を配置する。さらに、本実施例では、ピッチＰのノズル７７の配置を基準にして画素領域１０５Ｒの大きさを設定している。具体的には、液滴４０の体積、すなわち液滴４０による着弾滴１の外周径と着弾滴１の配置数から、画素領域１０５Ｒを設定する。これにより、ノズル７７から効率的に液滴４０を画素領域１０５Ｒへ配置することができる。

ここでは、吐出ヘッド６８のＹ軸方向のノズルピッチＰを６０μｍ、ノズル列７８とノズル列７９との間隔を８０μｍとし、吐出ヘッド６８から吐出される液滴４０の体積を６ｐｌと設定する。また、フィルタ基板１１１がガラス材であるので、６ｐｌの体積の液滴４０による着弾滴の外周径Фは６０μｍとなる。画素領域１０５Ｒの長辺方向（Ｙ軸方向）に、例えば７滴の液滴４０をそれぞれが接するように配置する場合、画素領域１０５Ｒの長辺の長さは４２０μｍである。また、短辺方向（Ｘ軸方向）に、３滴が互いに２０μｍずつ重なる配置の場合、画素領域１０５Ｒの短辺の長さは１４０μｍである。境界層１１２の幅は、着弾滴の外周径と同じ６０μｍである。この大きさの画素領域１０５Ｒが境界層１１２を境にして、Ｙ軸方向へ複数配置されている。緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画素領域１０５Ｇ、１０５Ｂについても、同様に配置されている。

このような画素領域１０５へフィルタ材料を塗布する描画方法について述べる。最初に、赤（Ｒ）のフィルタ材料を塗布される画素領域１０５Ｒが吐出ヘッド６８の直下に位置するように、画素領域１０５Ｒと吐出ヘッド６８とのどちらかが相対移動し、ノズルｎ１およびｎ７から液滴４０を吐出して、図１の画素領域１０５Ｒの左上および右上の隅部へそれぞれ着弾滴ｃ１０、ｃ１２を形成する。次に、吐出ヘッド６８がＸ軸の正方向へ４０μｍ移動し、ノズルｎ１、ｎ３、ｎ５、ｎ７から液滴４０を吐出して、それぞれ着弾滴ｃ１、ｃ３、ｃ５、ｃ７を形成する。着弾滴ｃ１の中心位置（またはＸ座標）は、着弾滴ｃ１０の中心位置（Ｘ座標）からＸ軸方向へ４０μｍ離れていて、着弾滴ｃ１０と２０μｍ重なっている状態である。着弾滴ｃ７の中心位置（またはＸ座標）は、着弾滴ｃ１２の中心位置（Ｘ座標）からＸ軸方向へ４０μｍ離れていて、着弾滴ｃ１２と２０μｍ重なっている状態である。着弾滴ｃ３、ｃ５は、着弾滴ｃ１とｃ７を結ぶＹ軸線上に間隔をおいて配置されている。

吐出ヘッド６８は、Ｘ軸の正方向へさらに４０μｍ移動し、ノズルｎ１、ｎ７から液滴４０を吐出して着弾滴ｃ１１、ｃ１３を形成する。着弾滴ｃ１１、ｃ１３は、着弾滴ｃ１、ｃ７とそれぞれ２０μｍ重なっている状態である。ここから吐出ヘッド６８がさらに４０μｍ移動しノズルｎ２、ｎ４、ｎ６から液滴４０を吐出して着弾滴ｃ２、ｃ４、ｃ６を形成する。着弾滴ｃ２は、既に着弾している着弾滴ｃ１とｃ３との間に配置され、着弾滴ｃ４は、着弾滴ｃ３とｃ５との間に配置され、着弾滴ｃ６は、着弾滴ｃ５とｃ７との間に配置される。なお、着弾滴ｃ１、ｃ３、ｃ５、ｃ７は、画素領域１０５Ｒの長辺に平行な線上であって画素領域１０５Ｒの短辺を二分する線上、にほぼ並んでいる。

画素領域１０５Ｒには、中央部に一列に並んだｃ１からｃ７の７つの着弾滴１と、着弾滴ｃ１，ｃ７のＸ軸方向の両側に一つずつの着弾滴ｃ１０、ｃ１１、ｃ１２、１３と、が塗布されている。このように液滴４０が充満しにくい画素領域１０５Ｒの隅部へ複数滴の着弾滴１を配置することによって、画素領域１０５Ｒ全体に赤（Ｒ）のフィルタ材料を確実に塗布することができる。

他の赤（Ｒ）の画素領域１０５Ｒに対しても、同時に同じ着弾滴１の配置でフィルタ材料を塗布する。ノズルｎ１からｎ７によってフィルタ材料を塗布される画素領域１０５Ｒの隣の画素領域１０５Ｒには、ノズルｎ９を始めとして７つのノズル７７によって、同様に、且つ同時にフィルタ材料が塗布される。例えば、ノズルｎ９は、ノズルｎ１が着弾滴ｃ１０、ｃ１、ｃ１１を形成するのと同期して、着弾滴ｃ１４、ｃ９、ｃ１５を形成する。なお、両画素領域１０５Ｒ、１０５Ｒ間の境界層１１２部分に位置するノズル７７は、閉鎖して吐出を止めておく。ノズルｎ７とｎ９の間のノズルｎ８等がこのノズルに該当する。こうして、Ｙ軸方向の赤（Ｒ）の画素領域１０５Ｒに一斉にフィルタ材料が塗布される。各画素領域１０５Ｒには、同じ配置で着弾滴１が塗布されるので、ばらつきの無い均一な画素領域１０５Ｒが得られる。

画素領域１０５Ｒへの着弾滴１の数、着弾滴１の大きさを変えることにより、画素領域１０５Ｒの大きさを容易に変更することができる。赤（Ｒ）の画素領域１０５Ｒを例に説明したが、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画素領域１０５Ｇ、１０５Ｂについても同様である。

次に、同じ吐出ヘッド６８を用いて、ピッチＰを小さくしてより緻密に液滴４０を配置する場合について説明する。図２に示すように、この場合、ピッチＰのノズル７７を有する２つの吐出ヘッド６８ａ、６８ｂを、ピッチＰの二分の一のＱだけずらして平行に配置する。２つの吐出ヘッド６８ａ、６８ｂのそれぞれは、実施例１の１つの吐出ヘッド６８に該当する。

ここでは、吐出ヘッド６８ａ、６８ｂのＹ軸方向のノズルピッチＰが６０μｍであり、両吐出ヘッド６８ａ、６８ｂを一つの吐出ヘッド群とすると、ノズルピッチＱは３０μｍである。各ヘッド列の間隔、つまり吐出ヘッド６８ａのノズル列７８ａとノズル列７９ａとの間隔、吐出ヘッド６８ｂのノズル列７８ｂとノズル列７９ｂとの間隔、およびノズル列７８ａとノズル列７９ｂとの間隔は８０μｍである。そして、吐出ヘッド群から吐出される液滴４０の体積は４ｐｌと設定する。４ｐｌの体積の液滴４０による着弾滴の外周径Фは４０μｍである。この場合、画素領域１０５の長辺方向（Ｙ軸方向）長さは、８滴の液滴４０が互いに１０μｍずつ重なるように配置された長さに匹敵する２５０μｍであり、短辺方向（Ｘ軸方向）は、３滴が互いに１５μｍずつ重なるように配置された長さに匹敵する９０μｍとなる。境界層１１２の幅は、互いに重なり合わない着弾滴１の外周の最小間隔２０μｍである。

この画素領域１０５へフィルタ材料を塗布する描画方法は、最初に、フィルタ材料を塗布される画素領域１０５が吐出ヘッド６８ａの直下へ位置するように、画素領域１０５と吐出ヘッド６８とのどちらかが相対移動し、ノズルｎ１から液滴４０を吐出して、図２の画素領域１０５の左上側の隅部へ着弾滴ｃ３０を形成する。次に、吐出ヘッド群がＸ軸の正方向へ２５μｍ移動し、吐出ヘッド６８ａのノズルｎ１、ｎ３から液滴４０を吐出して、それぞれ着弾滴ｃ２０、ｃ２４を形成する。着弾滴ｃ２０の中心位置（またはＸ座標）は、着弾滴ｃ３０の中心位置（Ｘ座標）からＸ軸方向へ２５μｍ離れていて、着弾滴ｃ３０と１５μｍ重なっている。吐出ヘッド６８ａは、Ｘ軸の正方向へ２５μｍ移動し、ノズルｎ１から液滴４０を吐出して着弾滴ｃ３１を形成する。着弾滴ｃ３１は、着弾滴ｃ２０と１５μｍ重なった状態にある。ここから吐出ヘッド６８ａがさらに５５μｍ移動しノズルｎ２、ｎ４から液滴４０を吐出して着弾滴ｃ２２、ｃ２６を形成する。続いて吐出ヘッド群が８０μｍ移動して吐出ヘッド６８ｂのノズルｍ１、ｍ３により着弾滴ｃ２１、ｃ２５が形成される。次いで吐出ヘッド６８ｂが５５μｍ移動してノズルｍ４により、画素領域１０５の右上側の隅部へ着弾滴ｃ３２が形成され、さらに２５μｍ移動してノズルｍ２、ｍ４により着弾滴ｃ２３、ｃ２７が形成される。最後に２５μｍ移動してノズルｍ４により着弾滴ｃ３３が形成される。ｃ２７は、ｃ３２とｃ３３にそれぞれ１５μｍ重なった状態である。また、ｃ２１からｃ２６は、ｃ２０とｃ２７とを結ぶＹ軸線上にそれぞれ１０μｍ重なって順に配置されている。なお、着弾滴ｃ２０、ｃ２１、ｃ２２、ｃ２３、ｃ２４、ｃ２５、ｃ２６、ｃ２７は、画素領域１０５Ｒの長辺に平行な線上であって画素領域１０５Ｒの短辺を二分する線上、にほぼ並んでいる。

境界層１１２を境にしたＹ軸方向の隣の画素領域１０５も各ノズル７７を制御することにより、同じパターンに着弾滴１を配置できる。なお、隅部へ着弾滴１を配置したノズルｍ４の隣のノズルｎ５は境界層１１２部にあるため閉鎖して液滴４０を吐出しない。ノズルｎ５の隣のノズルｍ５を始めとして８つのノズル７７で次の画素領域１０５を形成する。ノズルｍ４とｍ５がそれぞれ形成した着弾滴ｃ３２とｃ３４との外周部間隔は２０μｍであり、この間隔が境界層１１２の幅である。

このように、吐出ヘッド６８の組み合わせを併用することにより、ノズルピッチを小さくでき、より緻密な着弾滴１の構成が可能となる。この場合も、各画素領域１０５には、同じ配置で着弾滴１が塗布されるので、ばらつきの無い均一な画素領域１０５が得られる。

次に、以上説明した描画方法に用いられる描画装置について詳細に説明する。描画装置５０は、図３に示すように、液滴４０を吐出するヘッド部６０を有するヘッド機構部５２と、ヘッド部６０から吐出された液滴４０の吐出対象であるワーク７０を備えたワーク機構部５３と、ヘッド部６０に材料液９３を供給する材料液供給部５４と、これら各機構部および供給部を総括的に制御する制御部５５とを有する。

描画装置５０は、床上に設置された複数の支持脚５６と、支持脚５６の上側に設置された定盤５７を備えている。定盤５７の上側には、ワーク機構部５３が定盤５７の長手方向（Ｘ軸方向）に延在するように配置されており、ワーク機構部５３の上方には、定盤５７に固定された２本の柱で両持ち支持されているヘッド機構部５２が、ワーク機構部５３と直交する方向（Ｙ軸方向）に延在して配置されている。また、定盤５７の一方の端部上には、ヘッド機構部５２のヘッド部６０から連通して材料液９３を供給する材料液供給部５４が配置されている。さらに、定盤５７の下側には、制御部５５が収容されている。

ヘッド機構部５２は、材料液９３を吐出するヘッド部６０と、ヘッド部６０を搭載したキャリッジ６１と、キャリッジ６１のＹ軸方向への移動をガイドするＹ軸ガイド６３と、Ｙ軸ガイド６３の下側にＹ軸方向に設置されたＹ軸ボールねじ６５と、Ｙ軸ボールねじ６５を正逆回転させるＹ軸モータ６４と、キャリッジ６１の下部にあって、Ｙ軸ボールねじ６５と螺合してキャリッジ６１を移動させる雌ねじ部が形成されたキャリッジ螺合部６２とを備えている。

ワーク機構部５３は、ヘッド機構部５２の下方に位置し、ヘッド機構部５２とほぼ同様の構成でＸ軸方向に配置されており、ワーク７０と、ワーク７０を載置している載置台７１と、載置台７１の移動をガイドするＸ軸ガイド７３と、Ｘ軸ガイド７３の下側に設置されたＸ軸ボールねじ７５と、Ｘ軸ボールねじ７５を正逆回転させるＸ軸モータ７４と、載置台７１の下部にあって、Ｘ軸ボールねじ７５と螺合して載置台７１を移動させる載置台螺合部７２とを備えている。

なお、ヘッド機構部５２およびワーク機構部５３には、図示していないが、ヘッド部６０と載置台７１の移動した位置を検出する位置検出手段が、それぞれ備えられている。また、キャリッジ６１と載置台７１には、回転方向（いわゆるΘ軸）を調整する機構が組込まれ、ヘッド部６０の中心を回転中心とした回転方向調整、および載置台７１の回転方向調整が可能である。

これらの構成により、ヘッド部６０とワーク７０とは、それぞれＹ軸方向およびＸ軸方向に往復自在に移動することができる。まず、ヘッド部６０の移動について説明する。Ｙ軸モータ６４の正逆回転によってＹ軸ボールねじ６５が正逆回転し、Ｙ軸ボールねじ６５に螺合しているキャリッジ螺合部６２が、Ｙ軸ガイド６３に沿って移動することで、キャリッジ螺合部６２と一体のキャリッジ６１が任意の位置に移動する。すなわち、Ｙ軸モータ６４の駆動により、キャリッジ６１に搭載したヘッド部６０が、Ｙ軸方向に自在に移動する。同様に、載置台７１に載置されたワーク７０もＸ軸方向に自在に移動する。

このように、ヘッド部６０は、Ｙ軸方向の吐出位置まで移動して停止し、下方にあるワーク７０のＸ軸方向の移動に同調して、液滴４０を吐出する構成となっている。Ｘ軸方向に移動するワーク７０と、Ｙ軸方向に移動するヘッド部６０とを相対的に制御することにより、ワーク７０上に所定の描画等を行うことができる。

次に、ヘッド部６０に材料液９３を供給する材料液供給部５４は、ヘッド部６０に連通する流路を形成するチューブ９１ａと、チューブ９１ａへ材料液９３を送り込むポンプ９２と、ポンプ９２へ材料液９３を供給するチューブ９１ｂと、チューブ９１ｂに連通して材料液９３を貯蔵するタンク９０とを有しており、定盤５７上の一端に配置されている。材料液９３の補充および交換を考慮すると、タンク９０は、定盤５７の上側あるいは下方に設置することが望ましいが、配置上、ヘッド部６０の上方に設置できれば、ポンプ９２無しに一本のフレキシブルチューブでタンク９０とヘッド部６０を連結し、重力により材料液９３の自然供給が可能となる。

ヘッド部６０は、図４に示すように互いに同じ構造を有する複数の吐出ヘッド６８を保持している。ここで、図４は、図１で説明した実施例１の場合のヘッド部６０を表しており、ヘッド部６０を載置台７１側から観察した図である。ヘッド部６０には６個の吐出ヘッド６８からなる列が、それぞれの吐出ヘッド６８の長手方向がＹ軸方向に対して平行となるように、この場合１２個配置されている。また、材料液９３を吐出するための吐出ヘッド６８は、それぞれが吐出ヘッド６８の長手方向に延びる２つのノズル列７８、７９を有している。１つのノズル列は、それぞれ１８０個のノズル７７が等間隔で一列に並んだ列のことであり、ノズル列７８のノズル７７は、ノズル列７９の２つのノズル７７の中間位置にずれて配置されている。隣り合うノズル７７はピッチＰで等間隔に配置されており、１２個の吐出ヘッド６８は、各吐出ヘッド６８のノズル７７がＹ軸方向へピッチＰで連続して配置されているように、Ｘ軸方向へ階段状に設置されている。

また、図５（ａ）（ｂ）に示すように、それぞれの吐出ヘッド６８は、振動板８３と、ノズルプレート８４とを、備えている。振動板８３と、ノズルプレート８４との間には、タンク９０から孔８７を介して供給される材料液９３が常に充填される液たまり８５が位置している。また、振動板８３と、ノズルプレート８４との間には、複数の隔壁８１が位置している。そして、振動板８３と、ノズルプレート８４と、１対の隔壁８１とによって囲まれた部分がキャビティ８０である。キャビティ８０はノズル７７に対応して設けられているため、キャビティ８０の数とノズル７７の数とは同じである。キャビティ８０には、１対の隔壁８１間に位置する供給口８６を介して、液たまり８５から材料液９３が供給される。

そして、振動板８３上には、それぞれのキャビティ８０に対応して、振動子８２が位置する。振動子８２は、ピエゾ素子８２ｃと、ピエゾ素子８２ｃを挟む１対の電極８２ａ、８２ｂとから成る。この１対の電極８２ａ、８２ｂに駆動電圧を与えることで、対応するノズル７７から材料液９３が液滴４０となって吐出される。カラーフィルタ１１０の場合、液滴４０は、フィルタ基板１１１と境界層１１２に囲まれた画素領域１０５へ吐出されて、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素領域１０５Ｒ、１０５Ｇ、１０５Ｂを形成する。

次に、以上述べた構成を制御する制御部５５について図６を参考に説明する。制御部５５は、指令部３０と駆動部９５とを備え、指令部３０は、ＣＰＵ９９、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび入出力インターフェイス９４からなり、ＣＰＵ９９が入出力インターフェイス９４を介して入力される各種信号を、ＲＯＭ、ＲＡＭのデータに基づき処理し、入出力インターフェイス９４を介して駆動部９５へ制御信号を出力して、それぞれを制御する。

駆動部９５は、ヘッドドライバ９６、モータドライバ９７、ポンプドライバ９８から構成されている。モータドライバ９７は、指令部３０の制御信号により、Ｘ軸モータ７４、Ｙ軸モータ６４を正逆回転させ、ワーク７０、ヘッド部６０の移動を制御する。ヘッドドライバ９６は、吐出ヘッド６８からの材料液９３の吐出を制御し、モータドライバ９７の制御と同調して、ワーク７０上に所定の描画が行えるようにする。また、ポンプドライバ９８は、材料液９３の吐出状態に対応してポンプ９２を制御し、吐出ヘッド６８への材料液９３の供給を最適に制御する。

制御部５５は、ヘッドドライバ９６を介して、複数の振動子８２のそれぞれに互いに独立な信号を与えるように構成されている。このため、ノズル７７から吐出される液滴４０の体積は、ヘッドドライバ９６からの信号に応じてノズル７７毎に制御される。さらに、ノズル７７のそれぞれから吐出される液滴４０の体積は、０ｐｌ〜４２ｐｌの間で可変であり、液滴４０の体積および着弾滴の外周径の選定幅が、広くとれるメリットがある。

次に、既に説明した本発明の描画方法あるいは描画装置５０を用いて製造した各種の高品質な表示装置について述べる。ここでは、表示装置としてカラーフィルタ表示装置、エレクトロルミネッセンス表示装置およびプラズマ表示装置について記述する。

図７は、カラーフィルタ表示装置の構成を示す断面図である。同図に示すように、カラーフィルタ表示装置１００は、偏光板１２２、１２７が対向して配置され、偏光板１２２の内側表面にはカラーフィルタ１１０と、カラーフィルタ１１０内側に画素電極１１５が形成されており、偏光板１２２の外側表面方向からはバックライトの光が入射する。偏光板１２７の内側表面には対向基板１２６が形成されている。また、画素電極１１５および対向基板１２６間には、配向膜１２１、１２４が構成され、対向基板１２６の内側の面には、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）素子（図示せず）と対向電極１２３とがマトリクス状に形成されている。そして、配向膜１２１、１２４の間に設置されたシール部１２８に囲まれた空間へ、液晶１２５を封入することにより、カラーフィルタ表示装置１００が構成されている。

本発明の描画方法および描画装置５０を適用することによって、カラーフィルタ１１０を効率的に製造することができる。この場合、図３の描画装置５０のワーク７０に相当するカラーフィルタ１１０は、図８（ａ）に示すように、マトリクス状に並んだ画素領域１０５を備え、それらの境目は、ディスペンサやスクリーン印刷、もしくはフォトリソグラフィにより形成された境界層１１２により区切られている。画素領域１０５の１つ１つには、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれかのカラーフィルタ材料が導入されている。カラーフィルタ１１０は、図７および図８のように透光性のフィルタ基板１１１と、遮光性の境界層１１２とを備え、境界層１１２が形成されていない部分は画素領域１０５を構成している。さらに境界層１１２及び画素領域１０５の上面には、オーバーコート層１１４が形成されている。なお、画素領域１０５は、図８（ａ）のようなモザイク状の配列だけでなく、ストライプ状やデルタ状の配列であっても良い。

画素領域１０５は、描画装置５０を用い、図１および図２を参考に説明した描画方法により、図８（ｂ）に示すように境界層１１２で区切られて形成された各画素領域１０５内に、図５に示すノズル７７からＲ・Ｇ・Ｂ各色のカラーフィルタ材料の液滴４０を選択的に吐出して形成されている。そして、塗布した液滴４０を乾燥させることにより、各色の画素領域１０５を得るようにしている。また、オーバーコート層１１４も描画装置５０を用いて、オーバーコート材料を吐出ヘッド６８により吐出して形成することもできる。

図７（ｂ）に示す製造装置１３０は、カラーフィルタ表示装置１００のカラーフィルタ１１０に形成されている画素領域１０５のそれぞれに対して、対応するカラーフィルタ材料の液滴４０を吐出する吐出装置を含んだ装置群である。各吐出装置は本発明の描画装置５０である。製造装置１３０は、赤のカラーフィルタ材料が塗布されるべき画素領域１０５Ｒのすべてに、赤のカラーフィルタ材料を塗布する吐出装置１４０Ｒと、画素領域１０５Ｒ上のカラーフィルタ材料を乾燥させる乾燥装置１５０Ｒと、緑のカラーフィルタ材料が塗布されるべき画素領域１０５Ｇのすべてに緑のカラーフィルタ材料を塗布する吐出装置１４０Ｇと、画素領域１０５Ｇ上のカラーフィルタ材料を乾燥させる乾燥装置１５０Ｇと、同様に青のカラーフィルタ材料が塗布されるべき画素領域１０５Ｂのすべてに、青のカラーフィルタ材料をそれぞれ塗布および乾燥させる吐出装置１４０Ｂ、乾燥装置１５０Ｂと、各色のカラーフィルタ材料を再度加熱（ポストベーク）するオーブン１６０と、ポストベークされたカラーフィルタ材料の層の上にオーバーコート層１１４を設ける吐出装置１４０Ｃと、オーバーコート層１１４を乾燥させる乾燥装置１５０Ｃと、乾燥されたオーバーコート層１１４を再度加熱して硬化する硬化装置１６５とを備えている。さらに製造装置１３０は、吐出装置１４０Ｒ、乾燥装置１５０Ｒ、吐出装置１４０Ｇ、乾燥装置１５０Ｇ、吐出装置１４０Ｂ、乾燥装置１５０Ｂ、吐出装置１４０Ｃ、乾燥装置１５０Ｃ、硬化装置１６５の順番にカラーフィルタ１１０を搬送する搬送装置１７０も備えている。

次に、図７（ａ）に基づき液晶１２５の封入工程について簡単に説明する。第一基板１８０は既に説明した偏光板１２２と、カラーフィルタ１１０と画素電極１１５と、配向膜１２１とから成り、第二基板１９０は偏光板１２７と、対向基板１２６と、対向電極１２３と、配向膜１２４とから成っている。まず、第一基板１８０の表面に、液晶１２５の塗布領域を形成する矩形のシール部１２８を、ディスペンサやスクリーン印刷により形成する。このシール部１２８の内側に、描画装置５０を用いて、カラーフィルタ材料と同様に液晶１２５を吐出ヘッド６８のノズル７７から吐出する。液晶１２５がシール部１２８の内側に満たされた後、第一基板１８０上のシール部１２８に第二基板１９０を張り合わせてカラーフィルタ表示装置１００ができあがる。

さらに、図９を参照して、本発明の描画方法あるいは描画装置５０を用いて製造したエレクトロルミネッセンス表示装置について説明する。エレクトロルミネッセンス表示装置２００は、ガラス基板２０１上に回路素子部２０２が積層され、回路素子部２０２上に主体を為すエレクトロルミネッセンス表示素子２０４が積層されている。またエレクトロルミネッセンス表示素子２０４の上側には、不活性ガスの空間を存して封止用基板２０５が形成されている。

エレクトロルミネッセンス表示素子２０４には、無機物境界層２１２ａおよびこれに重ねた有機物境界層２１２ｂにより境界層２１２が形成され、この境界層２１２により、図８（ａ）のカラーフィルタ材料の画素領域１０５に相当するマトリクス状の発光部２２０が画成されている。そして、各発光部２２０内には、下側から画素電極２１１、正孔注入／輸送層２１３、および赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれかの発光層２１０が積層され、且つ全体がＣａやＡｌ等の薄膜を複数層に亘って真空蒸着法などを用いて積層した対向電極２０３で覆われている。

発光層２１０の形成は、本発明の描画装置５０および図１あるいは図２を参照して説明した描画方法を用いて、図７を基に説明したカラーフィルタ材料の塗布と同様に、境界層２１２で区切られて形成された各発光部２２０に、吐出ヘッド６８のノズル７７により、Ｒ・Ｇ・Ｂ各色のルミネッサンス蛍光材料を選択的に吐出して形成されている。そして、塗布したルミネッセンス蛍光材料を乾燥させることにより、各発光部２２０内に各色の発光層２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂが形成される。

図９（ｂ）に示すエレクトロルミネッセンス表示装置の製造装置２３０は、マトリックス状の発光部２２０のそれぞれに対して、対応するルミネッセンス蛍光材料を吐出する装置を含んだ装置群である。製造装置２３０は、画素電極２１１の上に正孔注入／輸送層２１２を形成する機能液を塗布する吐出装置２６０と、赤のルミネッセンス蛍光材料が塗布されるべき発光層２１０Ｒのすべてに赤のルミネッセンス蛍光材料を塗布する吐出装置２４０Ｒと、塗布した赤のルミネッセンス蛍光材料を乾燥させる乾燥装置２５０Ｒと、発光層２１０Ｇに緑のルミネッセンス蛍光材料をそれぞれ塗布および乾燥させる吐出装置２４０Ｇおよび乾燥装置２５０Ｇと、同様に、発光層２１０Ｂに青のルミネッセンス蛍光材料をそれぞれ塗布および乾燥させる吐出装置２４０Ｂおよび乾燥装置２５０Ｂとを備えている。さらに製造装置２３０は、吐出装置２６０、吐出装置２４０Ｒ、乾燥装置２５０Ｒ、吐出装置２４０Ｇ、乾燥装置２５０Ｇ、吐出装置２４０Ｂ、乾燥装置２５０Ｂ、の順番に発光層２１０を搬送する搬送装置２７０も備えている。

このように形成された発光部２２０と境界層２１２の上に、既述したように対向電極２０３を積層し、対向電極２０３と封止用基板２０５間に不活性ガスを封入してエレクトロルミネッセンス表示装置２００ができあがる。

次に、図１０を参照してプラズマ表示装置３００の背面基板３１５を製造する製造装置に描画装置５０を適用した例を説明する。背面基板３１５は、格子状に配置された複数の蛍光部３２５を有している。詳細には、さらに支持基板３０１と、支持基板３０１上にストライプ状に形成された複数のアドレス電極３０２と、アドレス電極３０２を覆うように形成された誘電体ガラス層３０３と、格子状の形状を有するとともに複数の蛍光部領域を規定する境界層３０５とから成る。複数の蛍光部領域は格子状に位置しており、蛍光部領域からなる複数の列のそれぞれは、複数のアドレス電極３０２のそれぞれに対応する。アドレス電極３０２、誘電体ガラス層３０３はスクリーン印刷技術で形成される。

発光部３２５には、描画装置５０を用い、図７を基に説明したカラーフィルタ材料の塗布と同様に、画素領域１０５に相当する境界層３０５で区切られた各蛍光部領域内に、吐出ヘッド６８のノズル７７により、Ｒ・Ｇ・Ｂ各色のプラズマ蛍光材料を選択的に吐出して蛍光層３２０Ｒ、３２０Ｇ、３２０Ｂが形成されている。そして、塗布したプラズマ蛍光材料を乾燥させることにより、背面基板３１５が形成される。

図１０（ｂ）に示す製造装置３３０は、背面基板３１５の蛍光部３２５のそれぞれに対して、対応するプラズマ蛍光材料を吐出する装置である。製造装置３３０は、赤のプラズマ蛍光材料が塗布されるべき蛍光層３２０Ｒのすべてに赤のプラズマ蛍光材料を塗布する吐出装置３４０Ｒと、塗布した赤のプラズマ蛍光材料を乾燥させる乾燥装置３５０Ｒと、同様に蛍光層３２０Ｇに緑のプラズマ蛍光材料をそれぞれ塗布および乾燥させる吐出装置３４０Ｇおよび乾燥装置３５０Ｇと、同様に蛍光層３２０Ｂに青のプラズマ蛍光材料をそれぞれ塗布および乾燥させる吐出装置３４０Ｂおよび乾燥装置３５０Ｂとを備えている。さらに製造装置３３０は、吐出装置３４０Ｒ、乾燥装置３５０Ｒ、吐出装置３４０Ｇ、乾燥装置３５０Ｇ、吐出装置３４０Ｂ、乾燥装置３５０Ｂの順番に背面基板３１５を搬送する搬送装置３７０も備えている。

次に図１０（ｂ）に示すように、背面基板３１５と、前面基板３１６とを貼り合わせてプラズマ表示装置３００が得られる。この前面基板３１６は、ガラス基板３１３と、ガラス基板３１３上で互いに平行にパターニングされた表示電極および表示スキャン電極３１２と、表示電極および表示スキャン電極３１２とを覆うように形成された誘電体ガラス層３１１と、誘電体ガラス層３１１上に形成された保護層３１０とを有する。背面基板３１５と前面基板３１６とは、背面基板３１５のアドレス電極３０２と、前面基板３１６の表示電極・表示スキャン電極３１２とが、互いに直交するように位置合わせされている。そして、各境界層３０５で囲まれる領域には、所定の圧力で放電ガス３１４を封入する。

以上のように、本発明の描画方法によれば、画素領域１０５において着弾滴１が広がりにくい画素領域１０５の隅部等に、さらに着弾滴１を追加形成して、画素領域１０５全体に確実に着弾滴１を形成することができる。これにより、どの画素領域１０５も均一でばらつきの無いものとなる。この描画方法を表示装置の製造に用いれば、明瞭な画面表示の表示装置が得られる。

また、本発明の描画装置５０を用いると、多様な形状の画素領域１０５に確実に着弾滴１を形成でき、画素領域１０５にあわせて柔軟で効率的な加工が行える。

このように、本発明の描画方法および描画装置５０は、カラーフィルタ表示装置１００、エレクトロルミネッセンス表示装置２００、プラズマ表示装置３００などの表示装置の製造に貢献でき、これらを搭載したテレビ、パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション、デジタルカメラ、携帯電話などの高品質な電子機器を提供できる。更に、本発明は、カラーフィルタ、エレクトロルミネッセンス、プラズマの表示装置に加え、電子放出素子を備えた表示装置（ＦＥＤ（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ））やＳＥＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ−ＣｏｎｄｕｃｔｉｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎ−ＥｍｉｔｔｅｒＤｉｓｐｌａｙ）等にも適用することができる。

液滴を画素領域へ配置する実施例１を示す模式図。液滴を画素領域へ配置する実施例２を示す模式図。描画装置の外観斜視図。実施例１での吐出ヘッドとノズルの配置を示す平面図。（ａ）吐出ヘッドの構造を示す詳細図、（ｂ）ノズルの構造を示す断面図。描画装置の制御部のブロック図。（ａ）カラーフィルタ表示装置の構成を示す断面図、（ｂ）カラーフィルタ表示装置の製造装置を示す模式図。（ａ）カラーフィルタの画素領域の配置を示す平面図、（ｂ）カラーフィルタの断面図。（ａ）エレクトロルミネッセンス表示装置の構成を示す断面図、（ｂ）エレクトロルミネッセンス表示装置の製造装置を示す模式図。（ａ）プラズマ表示装置の構成を示す断面図、（ｂ）プラズマ表示装置の製造装置を示す模式図。

符号の説明

１．着弾滴
ｃ１〜ｃ１５．着弾滴
ｃ２０〜ｃ３５．着弾滴
４０．液滴
５０．描画装置
７７．ノズル
１００．カラーフィルタ表示装置
１０５．画素領域
１１０．カラーフィルタ
２００．エレクトロルミネッセンス表示装置
３００．プラズマ表示装置

Claims

基板上の境界層によって仕切られた画素領域内へ、描画装置のノズルから複数の液滴を吐出する工程を備えた描画方法であって、
前記複数の液滴を吐出する工程では、前記画素領域の短辺方向に沿い、かつ前記境界層に接する隅部に、前記ノズルから前記複数の液滴を吐出するとともに、
前記画素領域の長辺方向に沿い、かつ前記短辺方向の中央位置である中央部に、前記ノズルから前記複数の液滴を吐出することを特徴とする描画方法。
複数の前記画素領域が複数の前記ノズルの列と平行になるように、前記複数のノズルに対して前記基板を配置することを特徴とする請求項１に記載の描画方法。
前記複数の液滴を吐出する工程は、前記複数のノズルから前記液滴をほぼ同時に前記複数の画素領域へ吐出することを特徴とする請求項２に記載の描画方法。